[发明专利]基于激光的加工方法及激光加工装置

说明书

技术领域

本发明提供一种对相对于可见光或近红外光的透明体通过超短脉 冲有效且高质量地进行加工的方法及装置。将超短脉冲振荡的激光的 一部分能量波长变换为UV(紫外)波长，该UV波长的激光比原基 本波的激光在时间上先行对加工对象物进行照射。通过在同一处用由 UV激光和长波长激光的双波长形成的合计能量进行照射来使作为加 工对象的透明体的加工效率提高，并且通过UV激光的先行照射作用 来减少原基本波的激光透射，由此提供加工质量高的透明体加工方法 和加工装置。

背景技术

在电子工业中，CPU、DRAM及SRAM等半导体装置的精细化逐 年发展，对此力求内部电路的高集成化。这些装置的构造在硅片等半 导体基板上有许多由被称为low-k膜的、包含一部分金属配线的低电 容率绝缘膜构造组成的要素。在半导体装置制造工序中，需要在不给 周围带来热损伤或机械损伤的条件下对绝缘膜的仅仅一部分进行去除 加工，为此，目前应用纳秒激光等来实现该目的。

与采用纳秒激光等脉冲宽度比飞秒区域长的激光的现有激光加工 相对照，在采用超短脉冲激光的加工中，能够减少热加工变质层的产 生、和即使对于该波长是透明的材料也可以通过以多光子吸收为代表 的非线性吸收来进行加工，这是公知技术。但是，由于超短脉冲的产 生使用了在近红外线波长范围中以宽频带光谱获得激光盈利的激光介 质，因此振荡效率高的超短脉冲从近红外位于中红外的波长范围。

在对半导体基板上形成的low-k膜等绝缘膜的装置构成要素使用 中红外区波长的超短脉冲激光只对low-k膜组成有选择地进行去除加 工的情况下，在对绝缘膜从表面实施激光加工时，未被多光子吸收方 式吸收的一部分激光透射了，并到达了半导体基板。由于半导体基板 材料的激光加工阈值远远低于绝缘膜，因此，在基板材料中将发生层 离(层间剥离)或碎裂(缺口)等机械损伤。因此，加工透明体时， 应考虑使用激光的波长范围中对透明体的吸收率大的激光波长的UV 超短脉冲激光。UV超短脉冲激光通过以下方式产生，即，使固体激 光器振荡产生近红外区激光，从该输出激光使用非线性光学结晶变换 成高次谐波。但是，由于向高次谐波的变换效率低，因此，当使用UV 超短脉冲激光时，激光能量的利用率极其低下。

现有技术中提出了通过对加工表面一边照射水银灯等的紫外线一 边照射近红外线激光来从表面进行加工的提案。但是，由于水银灯光 等照射面积大，即使对加工对象的不要部分也照射了UV光，因此， 作为精细功能装置的加工方法是不适合的，同时，从水银灯等现有的 UV光源照射到加工物体表面的功率密度小，实际进行效果观察存在 实质上的困难。

【专利文件1】美国再发行专利第37585号说明书

发明内容

发明所要解决的课题

本发明所要解决的问题在于，提供一种在使用超短脉冲激光对半 导体基板等上的透明体从表面高精度实施加工时能够减少透射透明体 的光量同时将加工效率提高至高效率的加工方法和加工装置。

解决课题的方法

为了解决上述课题，本发明涉及一种基于激光的加工方法，其特 征在于包括：产生第一激光的步骤，所述第一激光为具有第一波长的 超短脉冲；将所述第一激光能量的一部分变换成第二激光的步骤，所 述第二激光为具有第一波长高次谐波的第二波长的超短脉冲；对第一 激光相对于第二激光赋予时间延迟的步骤；将第一激光及第二激光在 同轴上聚光的步骤；以及，对加工对象物照射被聚光的第一激光及第 二激光的步骤。

另外，其特征在于，所述时间延迟为100ps以内。

另外，其特征在于，第一波长为超过500nm的波长，第二波长为 500nm以下的波长。

另外，其特征在于，所述加工对象物至少相对于第一波长是透明 的。

另外，其特征在于，所述加工对象物体为由基板和透明层构成的 物体的所述透明层部分，所述透明层形成于基板表面的至少一部分上 并至少相对于第一波长是透明的。

另外，其特征在于，所述透明层为绝缘体。

另外，其特征在于，所述基板为半导体基板。