JP7679323B2 - レーザ加工装置およびチップ転写装置 - Google Patents

Description

本発明は、レーザビームを照射して被加工物を加工するレーザ加工装置に関する。例えば、チップ部品にレーザビームを照射して、所定ギャップを隔てて配向配置されたドナー基板からチップ転写対象となるターゲット基板にチップ部品を転写する装置に関する。

従来から、基板上に成膜された薄膜の除去等のために、スポット上に集光させたレーザビームを照射（いわゆる、レーザアブレーション）する装置（レーザ加工装置）が知られている。

そして、レーザビームとガルバノスキャナを使用したレーザーアブレーション技術により、転写元基板（ドナー基板）上に配列された素子（チップ）を剥離し、剥離した素子を対向配置させた転写先基板（ターゲット基板）に転写する技術が知られている（例えば、特許文献１）。

特開２００６－４１５００号公報

レーザ発振器は、レーザビームを連続的に出射させると、ビーム強度が急上昇した後、所定時間が経過するまで下降し、その後安定状態となるものがある。そして、レーザビームの照射を止めた後、照射を再開すると、同様の現象が起きるものがある。この様なレーザ発振器は、レーザビームの照射直後から所定時間、レーザビームのビーム強度が過多となるため、プロセスマージンが狭い加工に適用することが困難であった。
一方、プロセスマージンが狭いレーザ加工については、所望の加工結果が得るためにビーム強度が安定してから加工を開始するという手法も考えられるが、ビーム強度が安定する迄レーザビームを遮光する必要性があったり、ビーム強度が安定するまで加工を開始できないという課題があった。

そこで本発明は、レーザ発振器からレーザビームを出射した直後から加工に適したビーム強度で加工ができる、レーザ加工装置を提供することを目的とする。

以上の課題を解決するために、本発明に係る一態様は、
レーザビームを照射して被加工物を加工するレーザ加工装置であって、
レーザビームを出射するレーザ発振器と、
レーザビームの光路中に配置されて、当該レーザビームの透過率を調節する減衰器と、
減衰器を制御して透過率を調節する制御部とを備え、
制御部は、
レーザ発振器から出射されたレーザビームのビーム強度が一定レベルを超える範囲に対して選択的に、減衰器を制御して当該減衰器から出射されるレーザビームのビーム強度を下げることを特徴とする。

レーザ発振器からレーザビームを出射した直後から加工に適したビーム強度で加工ができるので、ビーム強度が安定するのを待つことなく、速やかに加工を開始できる。

本発明を具現化する形態の一例の全体構成を示す概略図である。 本発明を具現化する形態の一例におけるレーザビームの経時的なビーム強度の変化特性を示すグラフである。 本発明を具現化する形態の一例におけるビーム強度の調整に関する各パラメータの経時特性を示した概念図である。 本発明を具現化する形態の一例におけるフロー図である。 本発明を具現化する形態の一例におけるビーム強度の調整に関する各パラメータの経時特性を示した概念図である。図である。

以下に、本発明を実施するための形態について、図を用いながら説明する。
なお、以下の説明では、直交座標系の３軸をＸ、Ｙ、Ｚとし、水平方向をＸ方向、Ｙ方向と表現し、ＸＹ平面に垂直な方向（つまり、重力方向）をＺ方向と表現する。また、Ｚ方向は、重力に逆らう方向を上、重力がはたらく方向を下と表現する。また、Ｚ方向を中心軸として回転する方向をθ方向と呼ぶ。また、Ｘ方向を横、Ｙ方向を縦、ＸＹ方向を縦横と表現することがある。

図１は、本発明を具現化する形態の一例の全体構成を示す概略図である。図１には、本発明に係るレーザ加工装置の一類型であるチップ転写装置１の概略図が示されている。

本発明に係るレーザ加工装置は、レーザビームＬを照射して被加工物Ｗを加工するものである。ここでは被加工物Ｗとして、転写対象となるターゲット基板Ｗｔに対して所定ギャップを隔てて配向配置されたドナー基板Ｗｄの表面上（下面側）に所定ピッチで保持された複数のチップ部品Ｃを例示する。

チップ転写装置１は、前記所定ピッチで保持された複数のチップ部品Ｃに直接またはドナー基板Ｗｄを通過させてレーザビームＬを逐次照射することで当該複数のチップ部品Ｃを１チップずつターゲット基板Ｗｔの表面上（上面側）に転写するものである。
具体的には、チップ転写装置１は、レーザ発振器２、減衰器３、基板保持部４、移動部５、補正データ登録部６、加工パターン登録部８、制御部９等を備えている。
なお本発明において、レーザ発振器２から出射されたレーザビームＬ１と、減衰器３から出射されたレーザビームＬ２とは、互いに区別して呼ぶこともあるし、総じてレーザビームＬと呼ぶこともある。

レーザ発振器２は、レーザビームＬ１を出射するものである。
具体的には、レーザ発振器２は、制御部９から出力されるトリガ信号を受けて、パルス状のレーザビームＬ１を出射する構成をしている。
より具体的には、レーザ発振器２として、ＹＡＧレーザ（基本波長１０６４ｎｍ）の第二高調波をレーザビームＬ１として出射するグリーンレーザ（波長５３２ｎｍ）が例示できる。

減衰器３は、レーザビームＬの光路中に配置されて、当該レーザビームＬの透過率Ｑを調節するものである。なお透過率Ｑは、「レーザビームＬ２の強度／レーザビームＬ１の強度」で表すことができる。
具体的には、減衰器３は、レーザ発振器２から出射されたレーザビームＬ１のビーム強度Ｉを減衰させて出射するものである。そして、減衰器３から出射されたレーザビームＬ２が、ミラーＭ等を経由してチップ部品Ｃに照射されて転写加工が行われる。
より具体的には、減衰器３は、音響光学素子３１が例示できる。

音響光学素子３１は、レーザビームＬ１の光路中に配置されて、音響光学素子３１を通過するレーザビームＬ１のビーム強度を選択的に下げるものである。
具体的には、音響光学素子３１は、レーザビームＬ１が直進して出射する０次光と、当該０次光とは異なる方向に回折して出射するｎ次光（つまり、１次光や２次光等）に分岐しつつ、当該０次光および当該ｎ次光の強度比率（ひいては、レーザビームＬの透過率Ｑ）を調節するものである。つまり、入射するレーザビームＬ１の一部がｎ次光として分岐され、残りのビーム強度が調節された０次光が、ビーム強度を選択的に下げたレーザビームＬ２として出射されて、チップ部品Ｃに照射される。なお、音響光学素子３１は、制御部９から出力されたＲＦ信号の電圧Ｖｒｆに応じて、レーザビームＬの透過率Ｑが調節される。また、レーザ加工に不要なｎ次光は、不図示の消光器等によりエネルギーを吸収させる。

ミラーＭは、レーザビームＬ２の方向を変更するものである。図1に示す構成では、Ｘ方向に出射されたレーザビームＬ２が下向きに方向を変えてチップ部品Ｃに照射されている。

基板保持部４は、ドナー基板Ｗｄとターゲット基板Ｗｔとを所定ギャップを隔てて配向配置しつつ保持するものである。具体的には、基板保持部４は、ターゲット基板Ｗｔを下面側から水平状態を保ちつつ支え、その上方でドナー基板Ｗｄの側面や外周下部を支え、これら基板Ｗｔ，Ｗｄを保持するものである。より具体的には、基板保持部４は、負圧吸引手段や静電密着手段等を備えたドナー基板保持部４ｄと、クランプ機構や負圧吸引手段等を備えたターゲット基板保持部４ｔを備えている。

移動部５は、被加工物Ｗに対するレーザビームＬ２の照射位置を変更するものである。具体的には、レーザビームＬ２の照射方向（Ｚ方向）と直交する方向（ＸＹ方向）に、ドナー基板Ｗｄおよびターゲット基板ＷｔとレーザビームＬ２との相対位置を移動させるものである。
より具体的には、移動部５は、Ｘ軸アクチュエータ５ｘ、Ｙ軸アクチュエータ５ｙ、θ軸アクチュエータ５θ等を備えている。

Ｘ軸アクチュエータ５ｘは、基板保持部４をＸ方向（詳しくはＸ１方向）に所定の速度で移動させ、所定の位置で静止させるものである。Ｙ軸アクチュエータ５ｙは、基板保持部４をＹ方向（詳しくはＹ１方向）に所定の速度で移動させ、所定の位置所で静止させるものである。θ軸アクチュエータ５θは、Ｚ方向を回転軸とするθ方向に、基板保持部４を所定の角速度で回転させ、所定の角度で静止させるものである。具体的には、装置フレーム１０ｆの上にＸ軸アクチュエータ５ｘが取り付けられており、Ｘ軸アクチュエータ５ｘの可動部５０にＹ軸アクチュエータ５ｙが取り付けられており、Ｙ軸アクチュエータ５ｙの可動部（不図示）にθ軸アクチュエータ５θが取り付けられており、θ軸アクチュエータ５θの可動部（不図示）に基板保持部４が取り付けられている。そして、Ｘ軸アクチュエータ５ｘ、Ｙ軸アクチュエータ５ｙ、θ軸アクチュエータ５θは、制御部９から出力される制御信号に基づいて、各可動部が駆動制御される。

なお、ターゲット基板Ｗｔとドナー基板Ｗｄとのアライメントは、これら基板Ｗｄ，Ｗｔの外周部を外側から内側に向かって狭持するメカニカルクランプ方式や、これら基板Ｗｄ，Ｗｔに付与された基準マークをカメラで撮像したり、これら基板Ｗｄ，Ｗｔに設けられたノッチやオリエンテーションフラットをカメラで撮像／センサで検出等したりして、位置ずれや角度ずれを把握し、ドナー基板ＷｄをＸ方向（詳しくはＸ２方向）／Ｙ方向（詳しくはＹ２方向）／θ方向それぞれ独立に微動や静止が可能なステージ機構５２ｘ，５２ｙ等により位置決め移動や角度補正をする方式等が例示できる。

補正データ登録部６は、レーザビームＬのビーム強度Ｉが一定レベルを超える範囲に対して、当該レーザビームＬの経時的な強度変化を補正する補正データＫを登録するものである。なお、レーザビームＬのビーム強度Ｉが一定レベルを超える「範囲」とは、時間的な「区間」（期間とも言う）を意味する。
補正データＫは、減衰器３の透過率Ｑを経時的に変化させて、チップ部品Ｃに照射されるレーザビームＬのビーム強度Ｉが一定レベルを超えないようにするためのものである。
具体的には、補正データＫは、レーザビームＬの照射直後（つまり、トリガ信号Ｖｔの入力直後）からの経過時間ｔに対する特性値の変化が紐付けられたものである。
より具体的には、補正データＫは、減衰器３である音響光学素子３１に印加するＲＦ信号の電圧Ｖｒｆの時系列データとして定義することができ、印加すべきＲＦ信号の電圧値が時間ｔにより変化する関数（例えば、式：Ｖｒｆ＝ｆ（ｔ）等で表される）や、時間ｔと印加すべきＲＦ信号の電圧Ｖｒｆとが紐付けられたルックアップテーブルなどが例示できる。

なお、減衰器３である音響光学素子３１に印加するＲＦ信号の電圧Ｖｒｆと透過率Ｑとの相関関係は予め把握しておき、レーザビームＬ１のビーム強度Ｉが所望の範囲に収まるように、印加すべきＲＦ信号の電圧Ｖｒｆを設定しておく。
具体的には、レーザ発振器２から出射されるレーザビームＬ１について、透過率を調整する前の経時的なビーム強度Ｉの変化特性（いわゆる、パワー特性）を予め把握しておく。
より具体的には、レーザ発振器２に所定の繰り返し周波数でパルス状のトリガ信号を連続的に出力し、高速応答性の良い測定器を用いて、レーザビームＬ１を出射した直後から所定時間経過するまでビーム強度Ｉを逐次測定し記録しておく。

［ビーム強度の調節／補正データについて］
以下に、チップ転写中のレーザビームＬのビーム強度Ｉの調節について詳細を述べる。

図２は、本発明を具現化する形態の一例におけるレーザビームの経時的なビーム強度の変化特性を示すグラフである。図２には、横軸を時間ｔ、縦軸をビーム強度Ｉとして、実際のチップ転写と同様の加工条件でレーザビームＬ１を出射させたときのビーム強度Ｉの変化の様子（つまり、調整前のパワー特性Ｐｂ）が図示されている。

この加工条件では、所定時間（つまり、照射時間Ｔｓ）だけレーザビームＬ１を出射させ、その後、所定時間（つまり、休止時間Ｔｑ）は出射をやめ、再び所定の照射時間ＴｓだけレーザビームＬ１を出射するというサイクルが繰り返されている。

なお時刻ｔ０より前は、レーザ発振器２を励起状態（つまり、トリガ信号が入力されれば、即レーザビームＬ１を出射できる状態）で待機させておく。そして、時刻ｔ０から照射時間Ｔｓが経過する時刻ｔ３まで、所定の繰り返し周波数でトリガ信号を入力する。
また、時刻ｔ３でトリガ信号の入力を中断（つまり、トリガ信号をＯＦＦ）した後、休止時間Ｔｑが経過する時刻ｔ１０で再びトリガ信号が入力され、照射時間Ｔｓが経過する時刻ｔ１３でトリガ信号をＯＦＦにする。
このとき、レーザビームＬ１のビーム強度Ｉは、時刻ｔ０から時刻ｔ１まで急増し、時刻ｔ１から時刻ｔ２まで弱まり、時刻ｔ２以降は安定化する。そして、時刻ｔ３から時刻ｔ１０まで休止時間Ｔｑが経過した後、レーザビームＬ１の照射を再開すると、ビーム強度Ｉは、時刻ｔ１０から時刻ｔ１１まで急増し、時刻ｔ１１から時刻ｔ１２まで弱まり、時刻ｔ１２以降は安定化する。以下同様の現象が続く。なお、このようなビーム強度Ｉの経時的な変化（つまり、パワー特性Ｐｂ）は、レーザ発振器２の個体ならびにトリガ信号Ｖｔの繰り返し周波数等の加工条件に依存し、再現性を伴う。

図３は、本発明を具現化する形態の一例におけるビーム強度の調整に関する各パラメータの経時特性を示した概念図である。図３（ａ）～（ｃ）は、時刻ｔ０から時刻ｔ２の間に着目するため、図２より拡大した時間ｔを横軸に示している。

図３（ａ）は、本発明を適用する前のレーザビームＬのパワー特性Ｐｂと、本発明を適用した後のレーザビームＬ２のパワー特性Ｐｃとを比較するグラフである。図３（ａ）には、ビーム強度Ｉを縦軸に示し、レーザビームＬ１の経時的なビーム強度Ｉの変化の様子（つまり、調整前のパワー特性Ｐｂ）と、レーザビームＬ２の経時的なビーム強度Ｉの変化の様子（つまり、調整後のパワー特性Ｐｃ）とが並べて示されている。
なお、チップ転写に適したビーム強度の上限値Ｒ１および下限値Ｒ２は、チップ部品Ｃの転写状態等に基づいて予め把握しておく。そして、レーザビームＬ１のビーム強度Ｉが一定レベル（つまり、上限値Ｒ１）を超えるタイミング（つまり、時刻ｔ０から時刻ｔａまでの時間Ｔａ）と、再び上限値Ｒ１を下回るタイミング（つまり、時刻ｔ０から時刻ｔｂまでの時間Ｔｃ）とを、調整前のパワー特性Ｐｂに基づいて把握しておく。
図３（ｂ）は、レーザ発振器２に入力されるトリガ信号Ｖｔの様子を示す図である。図３（ｂ）には、トリガ信号Ｖｔの電圧を縦軸に示されている。なお、トリガ信号Ｖｔは、時刻ｔ０以降、所定の繰り返し周波数で入力され、トリガ信号Ｖｔの入力に応じてレーザビームＬ１が逐次出射される。
図３（ｃ）には、減衰器３である音響光学素子３１に印加するＲＦ信号の電圧Ｖｒｆと、音響光学素子３１の透過率Ｑとを縦軸に示し、電圧Ｖｒｆと透過率Ｑの経時的な変化の様子が図示されている。

レーザビームＬ１のビーム強度Ｉが一定レベル（つまり、上限値Ｒ１）を超える時間Ｔａまでは、音響光学素子３１に対してＲＦ信号の電圧Ｖｒｆは印加しない。そして、時間Ｔａが経過する直前でＲＦ信号の電圧Ｖｒｆを印加し始め、時間Ｔｂが経過するまでＲＦ信号の電圧Ｖｒｆを上げてゆく。そして、時間Ｔｂを経過した後は徐々にＲＦ信号の電圧Ｖｒｆを下げながら印加し、時間Ｔｃを経過した後は印加をやめる。
つまり、トリガ信号Ｖｔの入力直後の時刻ｔ０から時間Ｔａを経過するまで、減衰器３の透過率Ｑは、最も高い状態にある。そして、時間Ｔａを経過してから時間Ｔｂを経過するまで、透過率Ｑは逐次下げられる。そして、時間Ｔｂを経過してから時間Ｔｃを経過するまで、透過率Ｑは徐々に上げられる。そして、時間Ｔｃを経過した後、透過率Ｑは再び最も高い状態となる。
つまり、音響光学素子３１に印加するＲＦ信号の電圧Ｖｒｆを逐次変更することで、減衰器３の透過率Ｑが逐次変更され、出射されるレーザビームＬ２のビーム強度Ｉを選択的に下げることができる。
そのため、図３（ａ）に示す様なパワー特性Ｐｃで、レーザビームＬ２をチップ部品Ｃに照射することができる。

加工パターン登録部８は、被加工物Ｗの加工に必要な加工パターン情報Ｊを登録するものである。
具体的には、加工パターン情報Ｊは、加工レシピとも呼ばれ、ドナー基板Ｗｄに保持されているチップ転写Ｃの配置場所（座標やピッチ）、レーザビームＬを照射する順序や移動速度（いわゆる、加工ルートや加工速度）、レーザ発振器２に出力するトリガ信号Ｖｔの繰り返し周波数等が登録されている。
また、加工パターン情報Ｊには、補正データＫが紐付けて登録されている。そのため、トリガ信号Ｖｔの出力パターンに適した補正データＫを設定することができる。

制御部９は、チップ転写装置１の各部を制御するものである。
さらに、制御部９は、レーザ発振器２から出射されたレーザビームＬ１のビーム強度Ｉが一定レベルを超える範囲（つまり、時間的な区間）に対して選択的に、減衰器３を制御して当該減衰器３から出射されるレーザビームＬ２のビーム強度を下げるものである。
具体的には、制御部９は、下記の機能を有している。
・レーザ発振器２に対してレーザビームＬをパルス状に照射するためのトリガ信号を送信する。
・音響光学素子３１に出力するＲＦ信号の電圧Ｖｒｆを調節して（つまり、減衰器３を制御して）、レーザビームＬが出射された直後から所定時間経過するまで、レーザビームＬの透過率Ｑを調節する。
・ターゲット基板Ｗｔに対してドナー基板Ｗｄの位置ずれや角度ずれを補正（つまり、アライメント）する。
・Ｘ軸アクチュエータ５ｘ、Ｙ軸アクチュエータ５ｙ、θ軸アクチュエータ５θ等の現在位置情報を把握しながら、Ｘ軸アクチュエータ５ｘやＹ軸アクチュエータ５ｙの位置や移動速度、θ軸アクチュエータ５θの角度等を制御する（つまり、基板Ｗｄ，ＷｔとレーザビームＬ２とを相対移動させる）。
・加工パターン登録部８に登録された加工パターン情報Ｊに基づいて、ドナー基板Ｗｄ上に分布したチップ部品ＣにレーザビームＢ２を逐次照射し、チップ部品Ｃをドナー基板Ｗｄからターゲット基板Ｗｔに転写（つまり、レーザ加工の一態様）を行う。このとき、補正データＫに基づいて、トリガ信号Ｖｔの出力タイミング（つまり、レーザ照射直後からの経過時間ｔ）に応じてＲＦ信号の電圧Ｖｒｆを逐次制御する（すなわち、減衰器３の透過率Ｑを逐次調節する）。

より具体的には、制御部９は、コンピュータ、プログラマブルロジックコントローラ、制御用コントローラなど（ハードウェア）と、その実行プログラム（ソフトウェア）で構成されており、信号入出力手段やデータ通信手段などを介して各部を制御することができる。

［加工フロー］
図４は、本発明を具現化する形態の一例におけるフロー図である。図４には、本発明に係るチップ転写装置１を用いて、チップ部品ＣにレーザビームＬを照射し、チップ部品Ｃをドナー基板Ｗｄ側からターゲット基板Ｗｔ側に転写（つまり、レーザ加工の一類型）を行うフローが示されている。

先ず、転写加工を行う条件を決定する（ステップｓ１０）。
具体的には、ドナー基板Ｗｄに保持されているチップ転写Ｃの配置場所（座標やピッチ）、レーザビームＬ２を照射する順序や移動速度（いわゆる、加工ルートや加工速度）、レーザ発振器２に出力するトリガ信号の繰り返し周波数等を決定し、加工パターン情報Ｊとして加工パターン登録部８に登録する。

この加工パターン情報Ｊが新規の加工条件か既存の加工条件かを判別する（ステップｓ１１）。

加工パターン情報Ｊが新規の加工条件であれば、レーザ発振器２から出射されるレーザビームＬ１のパワー特性を測定する（ステップｓ１２）。具体的には、レーザビームＬ１の出射直後から、ビーム強度Ｉが十分に安定する時間が経過するまで、高速応答性に優れたパワー測定器を用いて１パルス毎ないし複数パルス毎に経時的なビーム強度Ｉの変化を測定する。そして、取得した経時的なビーム強度Ｉの変化（つまり、パワー特性）に基づいて、補正データＫを作成・登録する（ステップｓ１３）。
一方、加工パターン情報Ｊが既存の加工条件であれば、補正データＫを読み出す（ステップｓ１４）。

次に、ターゲット基板Ｗｔを基板保持部４にて保持する（ステップｓ２０）。
その後、ドナー基板Ｗｄを基板保持部４にて保持する（ステップｓ２１）。
そして、これら基板Ｗｔ，Ｗｄが所定ギャップを隔てて対向配置しつつ、ＸＹθ方向のアライメントを行う（ステップｓ２２）。

次に、これら基板Ｗｔ，Ｗｄ同士の位置関係を維持したまま、移動部５を制御してレーザビームＬ２と相対移動させながら、選択的にビーム強度Ｉを下げて、チップ部品ＣにレーザビームＬ２を逐次照射する（ステップｓ２３）。そうすることで、チップ部品Ｃが、ドナー基板Ｗｄ側からターゲット基板Ｗｔ側に逐次転写される。

チップ転写が１列終了した後、次の列を転写するか判別する（ステップｓ２４）。
次の列を転写する場合は、上述のステップｓ２３～ｓ２４を繰り返し、次の列が無ければ、ドナー基板Ｗｄを払い出す（ステップｓ２５）。

そして、チップ転写が終了したかどうかを判別し（ステップｓ２６）、終了していなければ上述のステップｓ２１～ｓ２６を繰り返す。
一方、チップ転写が終了していれば、ターゲット基板Ｗｔを払い出し（ステップｓ２７）、一連のフローを終了する。

この様な構成をしているため、チップ転写装置１は、移動部５を相対移動させながら、ドナー基板Ｗｄに多数配列されたチップ部品Ｃに対して１チップずつ、逐次レーザビームＬ２を照射することができる。そして、レーザビームＬ２が照射されたチップ部品Ｃは、ドナー基板Ｗｄとの界面でガスが発生し、ドナー基板Ｗｄから分離してターゲット基板Ｗｔに向かって勢いよく飛び出し、ターゲット基板Ｗｔに付着する（つまり、転写される）。このとき、レー発振器２から出射されるレーザビームＬ１は、所定の期間（つまり、時刻ｔａ～時刻ｔｂの間）、ビームの強度Ｉが逐次減衰される。そして、レーザビームＬ１を連続的に出射させて、ビーム強度Ｉが急上昇し、所定時間が経過するまで下降し、その後安定状態となる場合でも、強すぎるビーム強度Ｉを選択的に下げることで、減衰器３から出射されるレーザビームＬ２は、加工に適したビーム強度に下げて、チップ部品Ｃ等の被加工物に照射することができる。
そのため、レーザ発振器２からレーザビームＬを出射した直後から加工に適したビーム強度Ｉで加工ができるので、ビーム強度Ｉが安定するのを待つことなく、速やかに加工を開始できる。特に本発明は、チップ転写などのプロセスマージンが狭いレーザ加工を迅速に行いたい場合に好適である。

［変形例］
［補正データについて］
なお上述では、チップ転写装置１が補正データ登録部８を備え、制御部９が前記補正データＫに基づいて減衰器３から出射されるレーザビームＬ２のビーム強度を下げる構成を示した。
しかし、本発明を具現化する上で、チップ転写装置１は、補正データＫを補正データ登録部６に備える構成には限定されない。例えば、別の装置等を用いて（いわゆる、オフライン処理で）加工条件を生成し、その加工条件に従って音響光学素子３１に印加するＲＦ信号の電圧Ｖｒｆを制御し、減衰器３の透過率Ｑを調節する構成としても良い。この場合でも、減衰器３から出射されるレーザビームＬ２のビーム強度Ｉは選択的に下げられた状態になるので、プロセスマージンが狭いレーザ加工であっても、レーザビームを出射した直後から安定したビーム強度で加工ができる。

［照射直後から所定時間経過するまでの透過率Ｑの調節］
なお上述では、補正データＫが、レーザビームＬが出射された直後から所定時間Ｔｃ経過するまでの、レーザビームＬをパルス状に連続的に出力した時間に対応している構成を例示した。
このような構成であれば、レーザ発振器２を励起状態で待機させておいても、トリガ信号Ｖｔの入力直後から所定時間Ｔｃ経過するまで（つまり、チップ転写に適したビーム強度の上限値Ｒ１を超える期間に対して）、ビーム強度Ｉを選択的に下げることができるので、好ましい。また、休止時間Ｔｑが長い場合や、休止時間Ｔｑが短くてもレーザビームＬ１の照射を再開するときのパワー特性が同等の場合にも、このような構成とすることができる。

［休止時間の補正］
一方、休止時間Ｔｑが短い場合や、休止時間Ｔｑがやや長くてもレーザビームＬ１の照射を再開するときのパワー特性が同等と見なせず、チップ転写に適したビーム強度の上限値Ｒ１を超えてしまう場合には、補正データＫは、レーザビームＬが出射された直後から所定時間経過するまでの、レーザビームＬをパルス状に連続的に出力した時間Ｔｓおよび出力を休止した時間Ｔｑに対応した構成としても良い。

図５は、本発明を具現化する形態の一例におけるビーム強度の調整に関する各パラメータの経時特性を示した概念図である。図５（ａ）～（ｃ）には、時間ｔを横軸に示されており、連続的にレーザビームＬを所定時間Ｔｓ出射した後、所定の休止時間Ｔｑだけ出射を止め、その後再びレーザビームＬを所定時間Ｔｓ出射したときの、各パラメータの経時特性を示している。

図５（ａ）には、本発明を適用する前のレーザビームＬのパワー特性Ｐｂと、本発明を適用した後のレーザビームＬ２のパワー特性Ｐｃとを比較するグラフが示されている。
図５（ｂ）には、レーザ発振器２に入力されるトリガ信号Ｖｔの様子が図示されている。
図５（ｃ）には、減衰器３である音響光学素子３１に印加するＲＦ信号の電圧Ｖｒｆと、音響光学素子３１の透過率Ｑとを縦軸に示し、電圧Ｖｒｆと透過率Ｑの経時的な変化の様子が図示されている。

例えば、時刻ｔ０からトリガ信号Ｖｔが連続的に入力されて、レーザビームＬ１が逐次出射される。このとき、レーザビームＬのビーム強度Ｉは、上限値Ｒ１と下限値Ｒ２の間（つまり、チップ部品Ｃの転写に適した範囲内）にある。そして、時刻ｔ２１を過ぎた頃から上限値Ｒ１を超え、時刻ｔ２２で最大となり、連続的な照射時間Ｔｓが終わる時刻ｔ２３まで徐々に弱まってゆく。そして、時刻ｔ２３でトリガ信号Ｖｔが止まり、レーザビームＬ１の照射が止まる。そして、時刻ｔ２３から所定時間（つまり休止時間Ｔｑ）経過した時刻ｔ２４から再びトリガ信号Ｖｔの入力が始まり、レーザビームＬ１の照射が再開される。本例の場合、レーザビームＬ１の強度Ｉは、時刻ｔ２４から再び上昇し、時刻２５で最大となり、連続的な照射時間Ｔｓが終わる時刻ｔ２６まで徐々に弱まってゆく。そして、時刻ｔ２６でトリガ信号Ｖｔが止まり、レーザビームＬ１の照射が止まる。
レーザビームＬ１のビーム強度Ｉが、この様なパワー特性Ｐｂであることを把握した後、上述と同様にして補正データＫを定義し、補正データ登録部６に登録しておく。
具体的には、補正データＫは、レーザビームＬの出力パターン（ビーム強度Ｉの経時的な変化（つまり、調整前のパワー特性Ｐｂ）を測定した後、時刻ｔ０から時刻ｔ２６までの照射時間Ｔｓと休止時間Ｔｑに対応させて、ビーム強度Ｉが一定レベル（つまり、上限値Ｒ１）を超える期間、ビーム強度Ｉを選択的に下げるように、減衰器３に印加するＲＦ信号の電圧Ｖｒｆ（すなわち、減衰器３の透過率Ｑ）を定義しておく。
より具体的には、レーザビームＬ１が照射された直後から時間Ｔａが経過した時刻ｔ２１以降、ビーム強度Ｉが上限値Ｒ１を超えるので、ビーム強度Ｉの増加及び減少に合わせて、減衰器３に印加するＲＦ信号の電圧Ｖｒｆ（すなわち、減衰器３の透過率Ｑ）を設定する。そうすることで、図５（ａ）に示す様なパワー特性Ｐｃで、レーザビームＬ２をチップ部品Ｃに照射することができる。

なお、上述では説明を簡素にするために、連続的な照射時間Ｔｓが２回で、その間に休止時間Ｔｑが１回ある例を示した。しかし、実際の転写加工においては、連続的な照射時間Ｔｓが複数繰り返され、その間に休止時間Ｔｑが設定される場合、その加工パターンに合わせてパワー特性Ｐｂを把握し、補正データＫを定義すれば良い。
また、補正データＫとして、印加すべきＲＦ信号の電圧値が時間ｔにより変化する関数として定義する場合、照射時間Ｔｓや休止時間Ｔｑの経過時間に応じて電圧値Ｖｒｆが定まるような式としても良い。

［補正データＫについて］
なお上述では、補正データＫの一例として、減衰器３から出射されるレーザビームＬ２のビーム強度Ｉが、チップ転写に適したビーム強度の上限値Ｒ１より少し低い値で維持させる構成を例示した。この様な構成であれば、
レーザのエネルギーロスを少ないため、トリガ信号の繰り返し周波数を高く設定して、加工速度を速くすることができる。
しかし、補正データＫは、この様な構成に限定されず、チップ転写に適したビーム強度の上限値Ｒ１と下限値Ｒ２の中央値を維持させるような構成であっても良いし、下限値Ｒ２より少し高い値で維持させる構成であっても良い。

［減衰器２について］
なお上述では、減衰器２の具体的な構成として、音響光学素子を例示した。
本発明を具現化する上で、レーザビームＬのビーム強度Ｉを選択的に下げる手段として応答速度の速い音響光学素子を用いれば、短時間でビーム強度Ｉが変化する場合でも、ビーム強度Ｉの調整が容易にできるため好ましい。
しかし、ビーム強度Ｉの変化に追従できれば、光学ウェッジやフィルター等の光学素子を配置し、この光学素子の角度や位置を調節することで通過するレーザビームの透過率を変更できるアッテネータなどを減衰器２として用いても良い。

［転写加工について］
なお上述では、チップ転写装置１として、所定ピッチで保持された複数のチップ部品Ｃに直接またはドナー基板Ｗｄを通過させてレーザビームＬを逐次照射することで当該複数のチップ部品Ｃを１チップずつターゲット基板Ｗｔに転写する構成を例示した。
しかし、本発明を具現化する上で、１チップずつ転写する構成に限定されず、複数のチップに向けて分岐したレーザビームＬまたは複数のチップが含まれる範囲のレーザビームＬをトリガ信号Ｖｔに応じて逐次照射することで、複数のチップをひとまとめで転写させる構成であっても良い。

［レーザ加工装置について］
なお上述では、本発明の具体的な適用例としてチップ転写装置１を示した。しかし本発明は、チップ転写装置に限らず、露光やマーキング、トリミング等において、プロセスマージンが狭い被加工物を加工するレーザ加工装置に適用することができる。この場合、レーザビームを出射した直後から安定したビーム強度で加工ができるので好ましい。

１ チップ転写装置
２ レーザ発振器
３ 減衰器
４ 基板保持部
５ 移動部
６ 補正データ登録部
８ 加工パターン登録部
９ 制御部
３１ 音響光学素子
Ｗ 被加工物
Ｗｄ ドナー基板
Ｗｔ ターゲット基板
Ｃ チップ部品
Ｌ レーザビーム
Ｌ１ レーザ発振器から出射したレーザビーム
Ｌ２ 減衰器を通過したレーザビーム
Ｉ ビーム強度
Ｊ 加工パターン情報
Ｋ 補正データ
ｔ０～ｔ３，ｔ１０～ｔ１３ 時刻
Ｔｓ 照射時間
Ｔｑ 休止時間
Ｖｔ トリガ信号
Ｖｒｆ ＲＦ信号の電圧
Ｑ 透過率
Ｒ１ 上限値
Ｒ２ 下限値
Ｐｂ 調整前のパワー特性
Ｐｃ 調整後のパワー特性

Claims (6)

1. レーザビームを照射して被加工物を加工するレーザ加工装置であって、
   前記レーザビームを出射するレーザ発振器と、
   前記レーザビームの光路中に配置されて、当該レーザビームの透過率を調節する減衰器と、
   前記減衰器を制御して前記透過率を調節する制御部とを備え、
   制御部は、
   前記レーザ発振器から出射された前記レーザビームのビーム強度が一定レベルを超える範囲に対して、前記減衰器を制御して当該減衰器から出射されるレーザビームのビーム強度を選択的に下げることを特徴とする、レーザ加工装置。
2. 前記レーザビームのビーム強度が一定レベルを超える範囲に対して、当該レーザビームの経時的な強度変化を補正する補正データを登録する補正データ登録部を備え、
   前記制御部は、前記補正データに基づいて前記減衰器から出射される前記レーザビームのビーム強度を下げる
   ことを特徴とする、請求項１に記載のレーザ加工装置。
3. 前記補正データが、前記レーザビームが出射された直後から所定時間経過するまでの、当該レーザビームをパルス状に連続的に出力した時間に対応している
   ことを特徴とする、請求項２に記載のレーザ加工装置。
4. 前記補正データが、前記レーザビームが出射された直後から所定時間経過するまでの、当該レーザビームをパルス状に連続的に出力した時間および当該出力を休止した時間に対応している
   ことを特徴とする、請求項２に記載のレーザ加工装置。
5. 前記減衰器が、音響光学素子である
   ことを特徴とする、請求項１～４のいずれかに記載のレーザ加工装置。
6. 前記被加工物が、転写対象となるターゲット基板に対して所定ギャップを隔てて配向配置されたドナー基板の表面上に所定ピッチで保持された複数のチップ部品であり、
   前記レーザ加工装置が、前記所定ピッチで保持された複数のチップ部品に直接または前記ドナー基板を通過させて前記レーザビームを逐次照射することで当該複数のチップ部品を１チップずつ前記ターゲット基板に転写する
   ことを特徴とする、請求項１～５のいずれかに記載のチップ転写装置。

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