赤外フェムト秒パルスレーザーによるシリコン基板裏面および背後の金薄膜加工

摘要

小型水晶振動子は，設計された周波数を得るために，水晶上に形成された金属薄膜をレーザーにより除去し，あるいは金属を水晶上に蒸着して調整を行うが，多くの場合、調整中は大気へ解放される必要があり，調整後に振動子を封止するまでの間にゴミの付着等により周波数が変化する問題がある．そこで，パッケージへの封止後に調整するのが望ましく，ガラス封止パッケージではこれが実現されているが，シリコン（Si）パッケージでは，可視光が透過しないため実現できていない．我々は、Si は，そのバンドギャップエネルギーより低い光子エネルギーの赤外波長域においては透明であることに着目して，赤外フェムト秒パルスレーザーを用いたSi パッケージ内の振動子の周波数調整法の開発を行ってきた．これまでの研究では，Si パッケージ封止後に，振動子上の金（Au）薄膜をSi パケージを通してアブレーションさせ，周波数の増調整に成功した．しかし，周波数の減調整に必要なSi 上のAu 薄膜の水晶振動子へのレーザー誘起前方転写（LIFT）は実現できていなかった． Si の持つ高屈折率による収差のため，裏面のAu 薄膜にレーザー光を十分集光できなかったことが原因と考えられる．そこで本研究では，この収差による影響を抑制するために，赤外顕微鏡を組み合わせた赤外フェムト秒レーザー加工システムを構築し，焦点位置を正確に観察しながらSi 基板裏面Au 薄膜のアブレーションを試みた．また，周波数の増調整の際のSi 基板背後の別基板上のAu 薄膜への透過レーザー光によるアブレーションを行い，その精度の向上を目指した．