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公開番号2025036016
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-14
出願番号2024018726
出願日2024-02-09
発明の名称レーザー加工装置、およびレーザー加工方法
出願人オオクマ電子株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類B23K 26/55 20140101AFI20250306BHJP(工作機械;他に分類されない金属加工)
要約【課題】回折限界よりも小さい微細孔などの加工範囲で被加工物を加工できるレーザー加工装置を提供する。
【解決手段】レーザー強度を調節した加工用レーザーを照射するレーザー照射手段21と、レーザー照射手段21と被加工物9との加工距離を調節する距離制御手段(移動手段41、高さ制御部62)と、前記加工距離の測定手段(レーザー変位計31)と、前記加工用レーザーの焦点で、前記レーザー強度が、前記加工用レーザーのガウス分布の一部が前記被加工物の加工閾値を超える強度となるように設定する設定部(レーザー制御部61)と、を有する、レーザー加工装置10。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
レーザー強度を調節した加工用レーザーを照射するレーザー照射手段と、
前記レーザー照射手段と被加工物との加工距離を調節する距離制御手段と、
前記加工距離を特定する特定手段と、
前記加工用レーザーの焦点で、前記レーザー強度が、前記加工用レーザーのガウス分布の一部が前記被加工物の加工閾値を超える強度の想定加工領域となるように設定する設定部と、
前記想定加工領域の焦点を、前記被加工物の内部であり前記想定加工領域の上部が前記被加工物の表面側となる配置とする初期焦点設定部と、
前記初期焦点設定部で前記被加工物に前記加工用レーザーを照射した後、前記想定加工領域の焦点を前記被加工物の表面側に移動させる焦点移動部と、を有するレーザー加工装置。
続きを表示（約 960 文字）【請求項２】
前記被加工物の被加工領域周辺を観察する観察手段を有し、
前記レーザー照射手段の光路と、前記観察手段の光路との間に設けられた光路調整部を有する請求項１に記載のレーザー加工装置。
【請求項３】
前記距離制御手段が、前記被加工物の保持手段の高さを調節する高さ制御手段であり、前記レーザー照射手段が、減衰器によりレーザー出力制御を行うものである、請求項１に記載のレーザー加工装置。
【請求項４】
前記特定手段が測定手段となるレーザー変位計を用いるものであり、
前記レーザー照射手段の光路と、前記レーザー変位計との光路との間に設けられた光路調整部を有し、
前記レーザー変位計および前記レーザー照射手段のレーザー照射位置が、前記被加工物の同じ部分となる請求項３に記載のレーザー加工装置。
【請求項５】
前記被加工物が、半導体素子であり、前記半導体素子に前記加工用レーザーの回折限界よりも小さい孔をあけるためのものである請求項１～４のいずれかに記載のレーザー加工装置。
【請求項６】
レーザー強度を調節した加工用レーザーを照射するレーザー照射手段と、前記レーザー照射手段と被加工物との加工距離を調節する距離制御手段と、前記加工距離を特定する特定手段と、を有するレーザー加工装置で、前記被加工物を加工するレーザー加工方法であり、
前記加工用レーザーの焦点で、前記レーザー強度が、前記加工用レーザーのガウス分布の一部が前記被加工物の加工閾値を超える強度となるように設定する設定工程と、
前記距離制御手段で前記加工距離を特定して、前記被加工物を前記加工閾値を超える位置に配置する距離制御工程を有し、
前記距離制御工程で、前記想定加工領域の焦点を前記被加工物の内部であり、前記想定加工領域の上部が前記被加工物の表面側となる初期焦点に配置して、前記レーザー強度で前記加工用レーザーを照射する初期照射工程と、
前記初期照射工程で前記被加工物に前記加工用レーザーを照射した後、前記想定加工領域の焦点を前記被加工物の表面側に移動させて、さらに前記加工用レーザーを照射する焦点移動照射工程とを有する、レーザー加工方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザー加工装置に関する。また、本発明は、レーザー加工方法に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
レーザー加工は、高密度のレーザー光を各種の素材に照射することで、その素材を融解・蒸発させて穴をあけたり、切断したりする加工方法である。レーザー加工は、金属や木材、樹脂などの素材の成形品などに広く用いられている。レーザー加工は、加工対象に直接触れることなく加工ができるため、材料の変形が生じにくいなどの特徴を有している。
【０００３】
特許文献１は、レーザ発振器より加工ヘッド内に導かれたレーザビームを、該ヘッド内の集光レンズ系により集束させながら被切断材上に導き、所望形状の切断を行うレーザ切断方法において、前記被切断材の少なくとも肉厚に対応する変数を基に、ヘッド内の集光レンズ系に導かれるレーザビームの拡がり角（発散角）を利用して、その光路長を変化させることにより、入射ビーム径を可変させる事を特徴とするレーザ切断方法を開示している。
【０００４】
ところで半導体は、集積回路の高集積化により、３次元に実装する開発が行われている。この３次元実装のためには、ＴＳＶ（Ｔｈｏｕｇｈ－ＳｉｌｉｃｏｎＶｉａ、シリコン貫通電極）と呼ばれる貫通穴を設けることが求められる。この貫通穴を設ける手法としてはエッチングなどが採用されており専用のマスクなどを用いられている。
【０００５】
特許文献２は、両面銅張積層板において、（１）レーザー加工により片面銅箔のみを残した未貫通穴を形成する（２）エッチング処理により片面銅箔に貫通孔を形成する（３）デスミア処理をする（４）メッキにより貫通孔の封止、基板表裏の導通をさせる（５）封止された孔の位置に半田接続用端子を形成することを特徴とする半導体パッケージ用基板の製造方法を開示している。
【０００６】
また、レーザー加工に関する技術として、特許文献３が開示されている。特許文献３は、レーザビームをレーザ出力手段により発振する発振ステップと、レーザビームを被加工物に転写光学系により像転写する像転写ステップと、レーザビーム強度分布変更手段によりレーザビームの強度分布を変更するレーザビーム強度分布変更ステップとを有することを特徴とするレーザ加工方法を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特開平４－２５３５８４号公報
特開２００１－１３５７５０号公報
特開２００４－６６３２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
レーザー加工はレーザー照射による加工のため、その孔や切断などのレーザー加工したことによる加工痕等となる加工範囲は他の一般的な加工方法よりもはるかに小さい。このため、ほとんどその加工範囲が問題となることはない。しかし、レーザーの回折限界により加工範囲の上限と考えられていた。一方で、半導体の加工などにおいてはウェハに貫通孔を設けることが求められている。この貫通孔は、高集積化や設計の選択肢を多くするために、より微細な孔を任意の位置に設けることができることが求められている。特許文献１や特許文献２では、レーザー加工を用いているが、焦点付近がくびれとなるような厚み方向にテーパー状などの加工径の差が生じた孔となっており、そのまま用いるか、その影響を低減する手法が一部検討されている。
【０００９】
特許文献３は、レーザビーム強度分布変更手段によりレーザビームの強度分布を変更するレーザビーム強度分布変更ステップを有している。そして、具体的には電流供給源を制御する実施形態が記載されている。しかし電流供給源の制御を行うとレーザビームの安定に時間がかかり、加工閾値に対するエネルギーがばらつきやすくなり、また、具体的な条件や試験結果は再現が困難である。
【００１０】
かかる状況下、本発明は、回折限界よりも小さい微細孔などの加工範囲で被加工物を加工できるレーザー加工装置やレーザー加工方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
（【００１１】以降は省略されています）

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