JP2001347388A - レーザ加工装置及び加工方法 - Google Patents
レーザ加工装置及び加工方法Info
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 紫外線領域の波長のレーザビームを用い、加
工時間を短くすることが可能なレーザ加工装置及び加工
方法を提供する。 【解決手段】 制御手段１３が、周期的な波形を有する
第１の契機信号と、第１の契機信号に同期した周期的な
波形を有する第２の契機信号とを出力する。第１のレー
ザ光源１が、第１の契機信号に同期して、紫外線領域の
波長を有する第１のパルスレーザビームｐｌ１を出射す
る。第２のレーザ光源２が、第２の契機信号に同期し
て、紫外線領域の波長を有する第２のパルスレーザビー
ムｐｌ２を出射する。集光光学系１１が、第１のパルス
レーザビームｐｌ１と第２のパルスレーザビームｐｌ２
とを、同一点に集光する。集光光学系で集光されたパル
スレーザビームｐｌ５が照射される位置に、保持手段１
２が、被加工物２０を保持する。
工時間を短くすることが可能なレーザ加工装置及び加工
方法を提供する。 【解決手段】 制御手段１３が、周期的な波形を有する
第１の契機信号と、第１の契機信号に同期した周期的な
波形を有する第２の契機信号とを出力する。第１のレー
ザ光源１が、第１の契機信号に同期して、紫外線領域の
波長を有する第１のパルスレーザビームｐｌ１を出射す
る。第２のレーザ光源２が、第２の契機信号に同期し
て、紫外線領域の波長を有する第２のパルスレーザビー
ムｐｌ２を出射する。集光光学系１１が、第１のパルス
レーザビームｐｌ１と第２のパルスレーザビームｐｌ２
とを、同一点に集光する。集光光学系で集光されたパル
スレーザビームｐｌ５が照射される位置に、保持手段１
２が、被加工物２０を保持する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ加工装置及
び加工方法に関し、特に紫外線領域の波長のパルスレー
ザビームを照射して被加工物に孔を開けるレーザ加工装
置及び加工方法に関する。
び加工方法に関し、特に紫外線領域の波長のパルスレー
ザビームを照射して被加工物に孔を開けるレーザ加工装
置及び加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】多層配線基板に孔を開ける方法を例にと
って、従来のレーザ加工方法について説明する。炭酸ガ
スレーザ発振器から放射された赤外線パルスレーザビー
ムを、多層配線基板の樹脂層に集光する。レーザビーム
が照射された部分の有機物が熱分解して、その位置に孔
が開く。この方法により、厚さ４０〜８０μｍ程度の樹
脂層に、直径１００〜２００μｍの貫通孔を形成するこ
とができる。炭酸ガスレーザ発振器は、１パルス当たり
のエネルギの高いパルスレーザビームを出力できるた
め、例えば３ショットで貫通孔を形成することが可能で
ある。
って、従来のレーザ加工方法について説明する。炭酸ガ
スレーザ発振器から放射された赤外線パルスレーザビー
ムを、多層配線基板の樹脂層に集光する。レーザビーム
が照射された部分の有機物が熱分解して、その位置に孔
が開く。この方法により、厚さ４０〜８０μｍ程度の樹
脂層に、直径１００〜２００μｍの貫通孔を形成するこ
とができる。炭酸ガスレーザ発振器は、１パルス当たり
のエネルギの高いパルスレーザビームを出力できるた
め、例えば３ショットで貫通孔を形成することが可能で
ある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】半導体集積回路装置の
高密度実装化に伴い、多層配線基板に形成される孔の微
細化が望まれている。形成する孔の直径の下限値は、用
いるレーザビームの波長の５倍程度である。従って、炭
酸ガスレーザを用いる場合の孔の直径の下限値は５０μ
ｍ程度であり、実用的には、炭酸ガスレーザを用いて直
径５０〜６０μｍ未満の孔を形成することは困難であ
る。
高密度実装化に伴い、多層配線基板に形成される孔の微
細化が望まれている。形成する孔の直径の下限値は、用
いるレーザビームの波長の５倍程度である。従って、炭
酸ガスレーザを用いる場合の孔の直径の下限値は５０μ
ｍ程度であり、実用的には、炭酸ガスレーザを用いて直
径５０〜６０μｍ未満の孔を形成することは困難であ
る。
【０００４】紫外線領域の波長のレーザビームを用いる
ことにより、微細な孔を形成することが可能である。と
ころが、紫外線領域の波長を有し、かつパワーの大きな
レーザビームを得ることは困難である。パワーの小さな
レーザビームで多層配線基板の加工を行うと、加工時間
が長くなり生産性の低下を招く。
ことにより、微細な孔を形成することが可能である。と
ころが、紫外線領域の波長を有し、かつパワーの大きな
レーザビームを得ることは困難である。パワーの小さな
レーザビームで多層配線基板の加工を行うと、加工時間
が長くなり生産性の低下を招く。
【０００５】本発明の目的は、紫外線領域の波長のレー
ザビームを用い、加工時間を短くすることが可能なレー
ザ加工装置及び加工方法を提供することである。
ザビームを用い、加工時間を短くすることが可能なレー
ザ加工装置及び加工方法を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の一観点による
と、周期的な波形を有する第１の契機信号と、該第１の
契機信号に同期した周期的な波形を有する第２の契機信
号とを出力する制御手段と、前記第１の契機信号に同期
して、紫外線領域の波長を有する第１のパルスレーザビ
ームを出射する第１のレーザ光源と、前記第２の契機信
号に同期して、紫外線領域の波長を有する第２のパルス
レーザビームを出射する第２のレーザ光源と、前記第１
のパルスレーザビームと、前記第２のパルスレーザビー
ムとを、同一点に集光する集光光学系と、前記集光光学
系で集光されたパルスレーザビームが照射される位置に
被加工物を保持する保持手段とを有するレーザ加工装置
が提供される。
と、周期的な波形を有する第１の契機信号と、該第１の
契機信号に同期した周期的な波形を有する第２の契機信
号とを出力する制御手段と、前記第１の契機信号に同期
して、紫外線領域の波長を有する第１のパルスレーザビ
ームを出射する第１のレーザ光源と、前記第２の契機信
号に同期して、紫外線領域の波長を有する第２のパルス
レーザビームを出射する第２のレーザ光源と、前記第１
のパルスレーザビームと、前記第２のパルスレーザビー
ムとを、同一点に集光する集光光学系と、前記集光光学
系で集光されたパルスレーザビームが照射される位置に
被加工物を保持する保持手段とを有するレーザ加工装置
が提供される。
【０００７】本発明の他の観点によると、第１のレーザ
光源から、紫外線領域の波長の第１のパルスレーザビー
ムを出射する工程と、前記第１のパルスレーザビームに
同期させて、第２のレーザ光源から、紫外線領域の波長
の第２のパルスレーザビームを出射する工程と、前記第
１及び第２のパルスレーザビームを、被照射物の同一の
被加工箇所に照射し、照射された部分に孔を形成する工
程とを有するレーザ加工方法が提供される。
光源から、紫外線領域の波長の第１のパルスレーザビー
ムを出射する工程と、前記第１のパルスレーザビームに
同期させて、第２のレーザ光源から、紫外線領域の波長
の第２のパルスレーザビームを出射する工程と、前記第
１及び第２のパルスレーザビームを、被照射物の同一の
被加工箇所に照射し、照射された部分に孔を形成する工
程とを有するレーザ加工方法が提供される。
【０００８】第１のパルスレーザビームのパルスと第２
のパルスレーザビームのパルスとが、交互に被加工物の
同一点に到達すると、加工速度を約２倍にすることがで
きる。また、第１のパルスレーザビームのパルスに第２
のパルスレーザビームのパルスを重ねると、１パルス当
たりのエネルギを大きくすることができる。これによ
り、孔開けに大きなエネルギが必要とされる材料を加工
することが可能になる。
のパルスレーザビームのパルスとが、交互に被加工物の
同一点に到達すると、加工速度を約２倍にすることがで
きる。また、第１のパルスレーザビームのパルスに第２
のパルスレーザビームのパルスを重ねると、１パルス当
たりのエネルギを大きくすることができる。これによ
り、孔開けに大きなエネルギが必要とされる材料を加工
することが可能になる。
【０００９】本発明のさらに他の観点によると、１パル
ス当たりのエネルギが第１のエネルギの紫外線パルスレ
ーザビームの照射により孔が形成される第１の層と、該
第１の層の下に配置され、１パルス当たりのエネルギが
前記第１のエネルギの紫外線パルスレーザビームの照射
によっては孔が形成されず、１パルス当たりのエネルギ
が該第１のエネルギよりも高い第２のエネルギの紫外線
パルスレーザビームの照射によって孔が形成される第２
の層とを含む被加工物を準備する工程と、第１のレーザ
光源から出射された紫外線領域の波長を有する第１のパ
ルスレーザビームと、第２のレーザ光源から出射された
紫外線領域の波長を有する第２のパルスレーザビームと
を、第１及び第２のパルスレーザビームのパルスが交互
に第１の層を照射するタイミング条件で、前記第１の層
の被加工箇所に照射して、該第１の層に第１の孔を開
け、その下の第２の層の一部を露出させる工程と、第１
のレーザ光源から出射された紫外線領域の波長を有する
第１のパルスレーザビームと、第２のレーザ光源から出
射された紫外線領域の波長を有する第２のパルスレーザ
ビームとを、第１及び第２のパルスレーザビームのパル
スが少なくとも部分的に重なるタイミング条件で、前記
第１の孔の底に露出した第２の層に照射して、該第２の
層に第２の孔を開ける工程とを有するレーザ加工方法が
提供される。
ス当たりのエネルギが第１のエネルギの紫外線パルスレ
ーザビームの照射により孔が形成される第１の層と、該
第１の層の下に配置され、１パルス当たりのエネルギが
前記第１のエネルギの紫外線パルスレーザビームの照射
によっては孔が形成されず、１パルス当たりのエネルギ
が該第１のエネルギよりも高い第２のエネルギの紫外線
パルスレーザビームの照射によって孔が形成される第２
の層とを含む被加工物を準備する工程と、第１のレーザ
光源から出射された紫外線領域の波長を有する第１のパ
ルスレーザビームと、第２のレーザ光源から出射された
紫外線領域の波長を有する第２のパルスレーザビームと
を、第１及び第２のパルスレーザビームのパルスが交互
に第１の層を照射するタイミング条件で、前記第１の層
の被加工箇所に照射して、該第１の層に第１の孔を開
け、その下の第２の層の一部を露出させる工程と、第１
のレーザ光源から出射された紫外線領域の波長を有する
第１のパルスレーザビームと、第２のレーザ光源から出
射された紫外線領域の波長を有する第２のパルスレーザ
ビームとを、第１及び第２のパルスレーザビームのパル
スが少なくとも部分的に重なるタイミング条件で、前記
第１の孔の底に露出した第２の層に照射して、該第２の
層に第２の孔を開ける工程とを有するレーザ加工方法が
提供される。
【００１０】第１のパルスレーザビームと第２のパルス
レーザビームとのタイミング条件を変えることにより、
第１の層と第２の層とを連続的に加工することができ
る。
レーザビームとのタイミング条件を変えることにより、
第１の層と第２の層とを連続的に加工することができ
る。
【００１１】本発明のさらに他の観点によると、周期的
な波形を有する第１の契機信号と、該第１の契機信号に
同期した周期的な波形を有する第２の契機信号とを出力
する制御手段と、前記第１の契機信号に同期して、赤外
もしくは可視領域の波長を有する第１のパルスレーザビ
ームを出射する第１のレーザ光源と、前記第２の契機信
号に同期して、赤外もしくは可視領域の波長を有する第
２のパルスレーザビームを出射する第２のレーザ光源
と、前記第１のパルスレーザビームと、前記第２のパル
スレーザビームとが同一の光軸に沿って伝搬するよう
に、少なくとも一方のパルスレーザビームの光軸を変化
させる伝搬光学系と、前記伝搬光学系で光軸が一致した
前記第１及び第２のパルスレーザビームの、紫外領域の
高調波を発生させる非線形光学素子と、前記高調波を集
光させる集光光学系と、前記集光光学系で集光された高
調波が照射される位置に被加工物を保持する保持手段と
を有するレーザ加工装置が提供される。
な波形を有する第１の契機信号と、該第１の契機信号に
同期した周期的な波形を有する第２の契機信号とを出力
する制御手段と、前記第１の契機信号に同期して、赤外
もしくは可視領域の波長を有する第１のパルスレーザビ
ームを出射する第１のレーザ光源と、前記第２の契機信
号に同期して、赤外もしくは可視領域の波長を有する第
２のパルスレーザビームを出射する第２のレーザ光源
と、前記第１のパルスレーザビームと、前記第２のパル
スレーザビームとが同一の光軸に沿って伝搬するよう
に、少なくとも一方のパルスレーザビームの光軸を変化
させる伝搬光学系と、前記伝搬光学系で光軸が一致した
前記第１及び第２のパルスレーザビームの、紫外領域の
高調波を発生させる非線形光学素子と、前記高調波を集
光させる集光光学系と、前記集光光学系で集光された高
調波が照射される位置に被加工物を保持する保持手段と
を有するレーザ加工装置が提供される。
【００１２】第１のパルスレーザビームのパルスと第２
のパルスレーザビームのパルスとが、交互に非線形光学
素子に到達すると、入射するパルスレーザビームの各々
の繰り返し周波数の２倍の繰り返し周波数を有する高調
波が発生する。これにより、加工速度の向上を図ること
ができる。また、第１のパルスレーザビームのパルスと
第２のパルスレーザビームのパルスとが重なって非線形
光学素子に入射すると、高調波の１パルス当たりのエネ
ルギが大きくなる。これにより、孔開けに大きなエネル
ギが必要とされる材料を加工することが可能になる。
のパルスレーザビームのパルスとが、交互に非線形光学
素子に到達すると、入射するパルスレーザビームの各々
の繰り返し周波数の２倍の繰り返し周波数を有する高調
波が発生する。これにより、加工速度の向上を図ること
ができる。また、第１のパルスレーザビームのパルスと
第２のパルスレーザビームのパルスとが重なって非線形
光学素子に入射すると、高調波の１パルス当たりのエネ
ルギが大きくなる。これにより、孔開けに大きなエネル
ギが必要とされる材料を加工することが可能になる。
【００１３】
【発明の実施の形態】図１に、本発明の実施例によるレ
ーザ加工装置のブロック図を示す。第１のレーザ光源１
及び第２のレーザ光源２が、それぞれ契機信号ｓｉｇ1
及びｓｉｇ2に同期して、紫外線領域の波長を有するパ
ルスレーザビームｐｌ1及びｐｌ2を出射する。第１及び
第２のレーザ光源１及び２は、例えばＮｄ：ＹＡＧレー
ザ発振器と、非線形光学素子を含んで構成される。パル
スレーザビームｐｌ1及びｐｌ2は、例えばＮｄ：ＹＡＧ
レーザ発振器から出射されたパルスレーザビームの第３
高調波（波長３５５ｎｍ）であり、それぞれ鉛直方向及
び水平方向に直線偏光されている。
ーザ加工装置のブロック図を示す。第１のレーザ光源１
及び第２のレーザ光源２が、それぞれ契機信号ｓｉｇ1
及びｓｉｇ2に同期して、紫外線領域の波長を有するパ
ルスレーザビームｐｌ1及びｐｌ2を出射する。第１及び
第２のレーザ光源１及び２は、例えばＮｄ：ＹＡＧレー
ザ発振器と、非線形光学素子を含んで構成される。パル
スレーザビームｐｌ1及びｐｌ2は、例えばＮｄ：ＹＡＧ
レーザ発振器から出射されたパルスレーザビームの第３
高調波（波長３５５ｎｍ）であり、それぞれ鉛直方向及
び水平方向に直線偏光されている。
【００１４】第１のレーザ光源１から出射したパルスレ
ーザビームｐｌ1は、折り返しミラー５で反射し、偏光
板６の表側の面に入射角４５°で入射する。第２のレー
ザ光源２から出射したパルスレーザビームｐｌ2は、偏
光板６の裏側の面に入射角４５°で入射する。偏光板６
は、鉛直方向に直線偏光されたパルスレーザビームｐｌ
1を反射し、水平方向に直線偏向されたパルスレーザビ
ームｐｌ2を透過させる。
ーザビームｐｌ1は、折り返しミラー５で反射し、偏光
板６の表側の面に入射角４５°で入射する。第２のレー
ザ光源２から出射したパルスレーザビームｐｌ2は、偏
光板６の裏側の面に入射角４５°で入射する。偏光板６
は、鉛直方向に直線偏光されたパルスレーザビームｐｌ
1を反射し、水平方向に直線偏向されたパルスレーザビ
ームｐｌ2を透過させる。
【００１５】偏光板６により、パルスレーザビームｐｌ
1とｐｌ2とが同一の光軸上に重畳され、パルスレーザビ
ームｐｌ3が得られる。パルスレーザビームｐｌ3は、折
り返しミラー９で反射する。反射したパルスレーザビー
ムｐｌ4は、ガルバノスキャナ１０に入射する。ガスバ
ノスキャナ１０は、制御信号ｓｉｇ0の指令に基づい
て、パルスレーザビームの光軸を２次元方向に走査す
る。
1とｐｌ2とが同一の光軸上に重畳され、パルスレーザビ
ームｐｌ3が得られる。パルスレーザビームｐｌ3は、折
り返しミラー９で反射する。反射したパルスレーザビー
ムｐｌ4は、ガルバノスキャナ１０に入射する。ガスバ
ノスキャナ１０は、制御信号ｓｉｇ0の指令に基づい
て、パルスレーザビームの光軸を２次元方向に走査す
る。
【００１６】ガルバノスキャナ１０を通過したパルスレ
ーザビームを、集光レンズ１１が集光し、パルスレーザ
ビームｐｌ5が得られる。集光レンズ１１は、例えばｆ
θレンズで構成される。保持台１２が、パルスレーザビ
ームｐｌ5の集光位置に被加工物２０を保持する。
ーザビームを、集光レンズ１１が集光し、パルスレーザ
ビームｐｌ5が得られる。集光レンズ１１は、例えばｆ
θレンズで構成される。保持台１２が、パルスレーザビ
ームｐｌ5の集光位置に被加工物２０を保持する。
【００１７】制御手段１３が、第１のレーザ光源１及び
第２のレーザ光源２に、それぞれ周期的な波形を有する
契機信号ｓｉｇ1及びｓｉｇ2を送出する。制御手段１３
は、第１の制御モードと第２の制御モードとから一つの
モードを選択し、各制御モードごとに決められている位
相差で契機信号ｓｉｇ1及びｓｉｇ2を送出することがで
きる。さらに、制御手段１３は、ガルバノスキャナ１０
に、制御信号ｓｉｇ0を送出する。
第２のレーザ光源２に、それぞれ周期的な波形を有する
契機信号ｓｉｇ1及びｓｉｇ2を送出する。制御手段１３
は、第１の制御モードと第２の制御モードとから一つの
モードを選択し、各制御モードごとに決められている位
相差で契機信号ｓｉｇ1及びｓｉｇ2を送出することがで
きる。さらに、制御手段１３は、ガルバノスキャナ１０
に、制御信号ｓｉｇ0を送出する。
【００１８】次に、図２及び図３を参照して、図１に示
したレーザ加工装置のパルスレーザビームのタイミング
について説明する。
したレーザ加工装置のパルスレーザビームのタイミング
について説明する。
【００１９】図２は、第１の制御モード時のタイミング
チャートを示す。契機信号ｓｉｇ1及びｓｉｇ2は、周波
数が等しく、相互に同期された電気パルス信号である。
契機信号ｓｉｇ2の位相が、契機信号ｓｉｇ1の位相より
も１８０度遅れている。パルスレーザビームｐｌ1は契
機信号ｓｉｇ1に同期し、パルスレーザビームｐｌ2は、
契機信号ｓｉｇ2に同期する。このため、パルスレーザ
ビームｐｌ2は、パルスレーザビームｐｌ1よりも位相が
１８０°遅れる。パルスレーザビームｐｌ1とｐｌ2とが
重畳されたパルスレーザビームｐｌ3〜ｐｌ5のパルスの
繰り返し周波数は、契機信号ｓｉｇ1及びｓｉｇ2の周波
数の２倍になる。
チャートを示す。契機信号ｓｉｇ1及びｓｉｇ2は、周波
数が等しく、相互に同期された電気パルス信号である。
契機信号ｓｉｇ2の位相が、契機信号ｓｉｇ1の位相より
も１８０度遅れている。パルスレーザビームｐｌ1は契
機信号ｓｉｇ1に同期し、パルスレーザビームｐｌ2は、
契機信号ｓｉｇ2に同期する。このため、パルスレーザ
ビームｐｌ2は、パルスレーザビームｐｌ1よりも位相が
１８０°遅れる。パルスレーザビームｐｌ1とｐｌ2とが
重畳されたパルスレーザビームｐｌ3〜ｐｌ5のパルスの
繰り返し周波数は、契機信号ｓｉｇ1及びｓｉｇ2の周波
数の２倍になる。
【００２０】図４に、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ発振器を用い
たレーザ光源１及び２の第３高調波の出力特性の一例を
示す。横軸はパルスの繰り返し周波数を単位「ｋＨｚ」
で表し、縦軸はレーザ出力を単位「Ｗ」で表す。繰り返
し周波数が約５ｋＨｚのときにレーザ出力が最大値を示
し、繰り返し周波数が５ｋＨｚ以上の範囲では、繰り返
し周波数が高くなるに従ってレーザ出力が徐々に低下す
る。なお、この傾向はＮｄ：ＹＡＧレーザ発振器に限ら
ず、他の固体レーザを用いた場合もほぼ同様である。
たレーザ光源１及び２の第３高調波の出力特性の一例を
示す。横軸はパルスの繰り返し周波数を単位「ｋＨｚ」
で表し、縦軸はレーザ出力を単位「Ｗ」で表す。繰り返
し周波数が約５ｋＨｚのときにレーザ出力が最大値を示
し、繰り返し周波数が５ｋＨｚ以上の範囲では、繰り返
し周波数が高くなるに従ってレーザ出力が徐々に低下す
る。なお、この傾向はＮｄ：ＹＡＧレーザ発振器に限ら
ず、他の固体レーザを用いた場合もほぼ同様である。
【００２１】一般的に、樹脂膜に孔を開ける場合、照射
するパルスレーザビームの１パルス当たりのエネルギ密
度を、あるしきい値以上にしなければならない。例え
ば、エポキシ樹脂に孔を開ける場合には、１パルス当た
りのエネルギ密度を約１Ｊ／ｃｍ2以上にする必要があ
る。加工すべき孔の面積から、必要とされる１パルス当
たりのエネルギが求まる。パルスレーザビームの出力を
Ｐ〔Ｗ〕、パルスの繰り返し周波数をｆ〔Ｈｚ〕とする
と、１パルス当たりのエネルギは、Ｐ／ｆ〔Ｊ〕で与え
られる。図４に示した出力特性から、１パルス当たりの
エネルギＰ／ｆが、必要とされるしきい値以上になる領
域を求めることができる。この領域でレーザ光源１及び
２を動作させることにより、樹脂膜に孔を開けることが
できる。
するパルスレーザビームの１パルス当たりのエネルギ密
度を、あるしきい値以上にしなければならない。例え
ば、エポキシ樹脂に孔を開ける場合には、１パルス当た
りのエネルギ密度を約１Ｊ／ｃｍ2以上にする必要があ
る。加工すべき孔の面積から、必要とされる１パルス当
たりのエネルギが求まる。パルスレーザビームの出力を
Ｐ〔Ｗ〕、パルスの繰り返し周波数をｆ〔Ｈｚ〕とする
と、１パルス当たりのエネルギは、Ｐ／ｆ〔Ｊ〕で与え
られる。図４に示した出力特性から、１パルス当たりの
エネルギＰ／ｆが、必要とされるしきい値以上になる領
域を求めることができる。この領域でレーザ光源１及び
２を動作させることにより、樹脂膜に孔を開けることが
できる。
【００２２】被加工物２０に照射されるパルスレーザビ
ームｐｌ5の繰り返し周波数は、契機信号ｓｉｇ1及びｓ
ｉｇ2の周波数の２倍の１０ｋＨｚである。このため、
１台のレーザ発振器を用いる場合に比べて、孔開け時間
を約１／２に短縮することができる。
ームｐｌ5の繰り返し周波数は、契機信号ｓｉｇ1及びｓ
ｉｇ2の周波数の２倍の１０ｋＨｚである。このため、
１台のレーザ発振器を用いる場合に比べて、孔開け時間
を約１／２に短縮することができる。
【００２３】図３は、第２の制御モード時のタイミング
チャートを示す。図２に示した第１の制御モード時に
は、契機信号ｓｉｇ2の位相が契機信号ｓｉｇ1の位相よ
りも１８０°遅れていたが、第２の制御モード時には、
位相遅れ量が小さい。このため、パルスレーザビームｐ
ｌ1とｐｌ2とが重畳されたパルスレーザビームｐｌ3〜
ｐｌ5において、パルスレーザビームｐｌ1のパルスとパ
ルスレーザビームｐｌ2のパルスとが、部分的に重な
る。このため、パルス幅が広がるとともに、１パルス当
たりのエネルギが２倍になる。なお、契機信号ｓｉｇ1
とｓｉｇ2との位相を一致させ、パルスレーザビームｐ
ｌ1のパルスとパルスレーザビームｐｌ2のパルスと完全
に重ね合わせてもよい。この場合には、パルス幅は広が
らず、ピークパワーが約２倍になる。
チャートを示す。図２に示した第１の制御モード時に
は、契機信号ｓｉｇ2の位相が契機信号ｓｉｇ1の位相よ
りも１８０°遅れていたが、第２の制御モード時には、
位相遅れ量が小さい。このため、パルスレーザビームｐ
ｌ1とｐｌ2とが重畳されたパルスレーザビームｐｌ3〜
ｐｌ5において、パルスレーザビームｐｌ1のパルスとパ
ルスレーザビームｐｌ2のパルスとが、部分的に重な
る。このため、パルス幅が広がるとともに、１パルス当
たりのエネルギが２倍になる。なお、契機信号ｓｉｇ1
とｓｉｇ2との位相を一致させ、パルスレーザビームｐ
ｌ1のパルスとパルスレーザビームｐｌ2のパルスと完全
に重ね合わせてもよい。この場合には、パルス幅は広が
らず、ピークパワーが約２倍になる。
【００２４】一般に、銅箔に孔を開けるには、１パルス
当たりのエネルギ密度を約１０Ｊ／ｃｍ2以上にしなけ
ればならない。孔の直径が１００μｍである場合には、
１パルス当たりのエネルギを約７．９×１０-4Ｊ以上に
しなければならないことになる。ところが、図２に示し
た第１の制御モード時に、１パルス当たりのエネルギを
約７．９×１０-4Ｊ以上にすることは困難である。図３
に示したように、２つのパルスレーザビームのパルスを
部分的に重ねることにより、銅箔の孔開けに必要な１パ
ルス当たりのエネルギを得ることができる。
当たりのエネルギ密度を約１０Ｊ／ｃｍ2以上にしなけ
ればならない。孔の直径が１００μｍである場合には、
１パルス当たりのエネルギを約７．９×１０-4Ｊ以上に
しなければならないことになる。ところが、図２に示し
た第１の制御モード時に、１パルス当たりのエネルギを
約７．９×１０-4Ｊ以上にすることは困難である。図３
に示したように、２つのパルスレーザビームのパルスを
部分的に重ねることにより、銅箔の孔開けに必要な１パ
ルス当たりのエネルギを得ることができる。
【００２５】なお、１パルス当たりのエネルギが十分で
ない場合、レーザビームを収束させてビーム径を小さく
することにより、必要な１パルス当たりのエネルギ密度
を確保することは可能である。ところが、ビーム径が小
さいため、所望の大きさの孔を開けるためには、レーザ
ビームの照射部位を移動させる必要がある。例えば、ト
レパニング加工、もしくはスパイラル状の加工を行う必
要がある。本実施例のように、１パルス当たりのエネル
ギを大きくすることにより、トレパニング等を行うこと
なく、直径１００μｍ程度の孔を開けることが可能にな
る。
ない場合、レーザビームを収束させてビーム径を小さく
することにより、必要な１パルス当たりのエネルギ密度
を確保することは可能である。ところが、ビーム径が小
さいため、所望の大きさの孔を開けるためには、レーザ
ビームの照射部位を移動させる必要がある。例えば、ト
レパニング加工、もしくはスパイラル状の加工を行う必
要がある。本実施例のように、１パルス当たりのエネル
ギを大きくすることにより、トレパニング等を行うこと
なく、直径１００μｍ程度の孔を開けることが可能にな
る。
【００２６】例えば、繰り返し周波数１０ｋＨｚで動作
させる場合、図４から、１台のレーザ光源の出力が約４
Ｗと求まる。従って、図３に示したパルスレーザビーム
ｐｌ 3〜ｐｌ5のパワーは８Ｗになる。このとき、１パル
ス当たりのエネルギは、８×１０-4Ｊになる。１台のレ
ーザ光源では、銅箔に孔を開けることが困難であるが、
２台のレーザ光源を用い、パルス同士を重ね合わせるこ
とにより、１パルス当たりのエネルギを、銅箔に孔を開
けるのに十分な大きさにすることができる。
させる場合、図４から、１台のレーザ光源の出力が約４
Ｗと求まる。従って、図３に示したパルスレーザビーム
ｐｌ 3〜ｐｌ5のパワーは８Ｗになる。このとき、１パル
ス当たりのエネルギは、８×１０-4Ｊになる。１台のレ
ーザ光源では、銅箔に孔を開けることが困難であるが、
２台のレーザ光源を用い、パルス同士を重ね合わせるこ
とにより、１パルス当たりのエネルギを、銅箔に孔を開
けるのに十分な大きさにすることができる。
【００２７】図３に示したパルスレーザビームｐｌ3〜
ｐｌ5のパルス幅及びピーク強度は、パルスレーザビー
ムｐｌ1とｐｌ2との位相のずれ量に依存する。契機信号
ｓｉｇ 1に対する契機信号ｓｉｇ2の位相の遅れ量を調節
することにより、パルスレーザビームｐｌ3〜ｐｌ5のパ
ルス幅及びピーク強度を容易に制御することができる。
ｐｌ5のパルス幅及びピーク強度は、パルスレーザビー
ムｐｌ1とｐｌ2との位相のずれ量に依存する。契機信号
ｓｉｇ 1に対する契機信号ｓｉｇ2の位相の遅れ量を調節
することにより、パルスレーザビームｐｌ3〜ｐｌ5のパ
ルス幅及びピーク強度を容易に制御することができる。
【００２８】図５に、多層配線基板の断面図を示す。マ
ザーボード２１の表面上にパッケージボード２２が実装
されている。パッケージボード２２に、半導体集積回路
チップ２３が実装されている。マザーボード２１やパッ
ケージボード２２は、ガラスクロスを含んだエポキシ樹
脂で形成される。
ザーボード２１の表面上にパッケージボード２２が実装
されている。パッケージボード２２に、半導体集積回路
チップ２３が実装されている。マザーボード２１やパッ
ケージボード２２は、ガラスクロスを含んだエポキシ樹
脂で形成される。
【００２９】マザーボード２１内に銅配線層２５が埋め
込まれている。ビアホール２６が、マザーボード２１の
表面から銅配線２５まで達する。また、スルーホール２
７が、マザーボード２１を貫通する。ビアホール２６及
びスルーホール２７内に、銅が埋め込まれている。パッ
ケージボード２２にも、同様に銅配線２８及びビアホー
ル２９が形成されている。ビアホール２６、２９及びス
ルーホール２７は、図１に示したレーザ加工装置によっ
て形成される。なお、パッケージボード２２がマザーボ
ード２１に実装される前の単体のマザーボード２１やパ
ッケージボード２２に対してレーザ加工が行われる。
込まれている。ビアホール２６が、マザーボード２１の
表面から銅配線２５まで達する。また、スルーホール２
７が、マザーボード２１を貫通する。ビアホール２６及
びスルーホール２７内に、銅が埋め込まれている。パッ
ケージボード２２にも、同様に銅配線２８及びビアホー
ル２９が形成されている。ビアホール２６、２９及びス
ルーホール２７は、図１に示したレーザ加工装置によっ
て形成される。なお、パッケージボード２２がマザーボ
ード２１に実装される前の単体のマザーボード２１やパ
ッケージボード２２に対してレーザ加工が行われる。
【００３０】ビアホール２６や２９の形成は、図２に示
した第１の制御モードで行われる。このときのパルスレ
ーザビームｐｌ5の１パルス当たりのエネルギは、樹脂
に孔を開けるのに十分な大きさである。ただし、銅箔に
孔を開けるには十分でないため、ビアホールの底面に銅
配線２５を残すことができる。
した第１の制御モードで行われる。このときのパルスレ
ーザビームｐｌ5の１パルス当たりのエネルギは、樹脂
に孔を開けるのに十分な大きさである。ただし、銅箔に
孔を開けるには十分でないため、ビアホールの底面に銅
配線２５を残すことができる。
【００３１】スルーホール２７を形成する場合には、第
１の制御モードで樹脂層を貫通する孔を形成した後、図
３に示した第２の制御モードで銅配線に孔を形成する。
このときのパルスレーザビームｐｌ5の１パルス当たり
のエネルギは、銅箔に孔を開けるのに十分な大きさであ
る。第１の制御モードによるレーザ加工と第２の制御モ
ードによるレーザ加工とを交互に繰り返し実施すること
により、スルーホール２７を形成することができる。
１の制御モードで樹脂層を貫通する孔を形成した後、図
３に示した第２の制御モードで銅配線に孔を形成する。
このときのパルスレーザビームｐｌ5の１パルス当たり
のエネルギは、銅箔に孔を開けるのに十分な大きさであ
る。第１の制御モードによるレーザ加工と第２の制御モ
ードによるレーザ加工とを交互に繰り返し実施すること
により、スルーホール２７を形成することができる。
【００３２】表面上に銅箔が形成された樹脂基板に、銅
箔を貫通させて孔を開ける場合には、最初に第２の制御
モードで銅箔に孔を開ける。銅箔の厚さに応じて、照射
するパルス数を予め設定しておくと、銅箔を貫通した時
点で加工を停止させることができる。銅箔を貫通する孔
が開いたら、次に第１の制御モードに切り替え、樹脂部
に孔を開ける。第１の制御モードによるレーザ加工時に
照射するパルス数も、予め設定されている。
箔を貫通させて孔を開ける場合には、最初に第２の制御
モードで銅箔に孔を開ける。銅箔の厚さに応じて、照射
するパルス数を予め設定しておくと、銅箔を貫通した時
点で加工を停止させることができる。銅箔を貫通する孔
が開いたら、次に第１の制御モードに切り替え、樹脂部
に孔を開ける。第１の制御モードによるレーザ加工時に
照射するパルス数も、予め設定されている。
【００３３】上記実施例では、紫外線領域の波長を有す
るパルスレーザビームとして、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの第
３高調波を用いたが、その他のレーザを用いてもよい。
例えば、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの第４もしくは第５高調波
を用いてもよいし、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの代わりにＹＬ
ＦレーザやＹＶＯ4レーザを用いてもよい。また、Ｋｒ
ＦエキシマレーザやＸｅＣｌエキシマレーザの基本波を
用いてもよい。
るパルスレーザビームとして、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの第
３高調波を用いたが、その他のレーザを用いてもよい。
例えば、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの第４もしくは第５高調波
を用いてもよいし、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの代わりにＹＬ
ＦレーザやＹＶＯ4レーザを用いてもよい。また、Ｋｒ
ＦエキシマレーザやＸｅＣｌエキシマレーザの基本波を
用いてもよい。
【００３４】また、上記実施例では、第１のレーザ光源
１から出射されたパルスレーザビームｐｌ1と、第２の
レーザ光源２から出射されたパルスレーザビームｐｌ2
とを、同一の光軸に沿って伝搬させ、被加工物の被加工
位置に集光させたが、必ずしも両者の光軸を同一にする
必要はない。例えば、パルスレーザビームｐｌ1及びｐ
ｌ2を異なる光軸に沿って伝搬させ、被加工位置におい
て両者の光軸が交わるようにしてもよい。
１から出射されたパルスレーザビームｐｌ1と、第２の
レーザ光源２から出射されたパルスレーザビームｐｌ2
とを、同一の光軸に沿って伝搬させ、被加工物の被加工
位置に集光させたが、必ずしも両者の光軸を同一にする
必要はない。例えば、パルスレーザビームｐｌ1及びｐ
ｌ2を異なる光軸に沿って伝搬させ、被加工位置におい
て両者の光軸が交わるようにしてもよい。
【００３５】次に、図６を参照して、本発明の他の実施
例について説明する。上記実施例では、２台のＮｄ：Ｙ
ＡＧレーザの第３高調波同士を重畳したが、図６に示す
実施例では、基本波同士を重畳し、その後第３高調波を
発生させる。図６に示したレーザ加工装置の基本的な構
成は、図１のレーザ加工装置の構成と同様であるため、
ここでは、両者の相違点について説明する。
例について説明する。上記実施例では、２台のＮｄ：Ｙ
ＡＧレーザの第３高調波同士を重畳したが、図６に示す
実施例では、基本波同士を重畳し、その後第３高調波を
発生させる。図６に示したレーザ加工装置の基本的な構
成は、図１のレーザ加工装置の構成と同様であるため、
ここでは、両者の相違点について説明する。
【００３６】図６に示すように、第１及び第２のレーザ
光源１及び２が、それぞれ赤外もしくは可視領域の波長
を有するパルスレーザビームｐｌ1及びｐｌ2を出射す
る。２つのパルスレーザビームｐｌ1とｐｌ2とが重畳さ
れたパルスレーザビームｐｌ3の光軸上に非線形光学素
子１５が配置されている。非線形光学素子１５は、パル
スレーザビームｐｌ3の高調波、例えば第３高調波を発
生させる。なお、非線形光学素子１５は、偏光板６と被
加工物２０との間のパルスレーザビームの光路上のどこ
に配置してもよい。
光源１及び２が、それぞれ赤外もしくは可視領域の波長
を有するパルスレーザビームｐｌ1及びｐｌ2を出射す
る。２つのパルスレーザビームｐｌ1とｐｌ2とが重畳さ
れたパルスレーザビームｐｌ3の光軸上に非線形光学素
子１５が配置されている。非線形光学素子１５は、パル
スレーザビームｐｌ3の高調波、例えば第３高調波を発
生させる。なお、非線形光学素子１５は、偏光板６と被
加工物２０との間のパルスレーザビームの光路上のどこ
に配置してもよい。
【００３７】以上実施例に沿って本発明を説明したが、
本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種
々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に
自明であろう。
本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種
々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に
自明であろう。
【００３８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
２つのレーザ光源から放射されたパルスレーザビームを
所定の位相差で重畳することにより、孔開け時間を短縮
することが可能になる。また、パルス同士を重ねること
により１パルス当たりのエネルギを大きくすることがで
きる。このため、１つのレーザ光源のみでは十分な１パ
ルス当たりのエネルギが確保できない場合でも、２つの
レーザ光源を用いることにより、十分なエネルギを確保
することができる。これにより、孔開けのために必要と
される１パルス当たりのエネルギの大きな材料に孔を開
けることが可能になる。
２つのレーザ光源から放射されたパルスレーザビームを
所定の位相差で重畳することにより、孔開け時間を短縮
することが可能になる。また、パルス同士を重ねること
により１パルス当たりのエネルギを大きくすることがで
きる。このため、１つのレーザ光源のみでは十分な１パ
ルス当たりのエネルギが確保できない場合でも、２つの
レーザ光源を用いることにより、十分なエネルギを確保
することができる。これにより、孔開けのために必要と
される１パルス当たりのエネルギの大きな材料に孔を開
けることが可能になる。
【図１】本発明の実施例によるレーザ加工装置のブロッ
ク図である。
ク図である。
【図２】実施例によるレーザ加工装置の第１の制御モー
ド時のタイミングチャートを示すグラフである。
ド時のタイミングチャートを示すグラフである。
【図３】実施例によるレーザ加工装置の第２の制御モー
ド時のタイミングチャートを示すグラフである。
ド時のタイミングチャートを示すグラフである。
【図４】Ｎｄ：ＹＡＧレーザの第３高調波の出力特性の
一例を示すグラフである。
一例を示すグラフである。
【図５】多層配線基板の断面図である。
【図６】本発明の他の実施例によるレーザ加工装置のブ
ロック図である。
ロック図である。
１、２ レーザ光源 ５、９ 折り返しミラー ６ 偏光板 １０ ガルバノスキャナ １１ 集光レンズ １２ 保持台 １３ 制御手段 １５ 非線形光学素子 ２０ 被加工物 ２１ マザーボード ２２ パッケージボード ２３ 半導体集積回路装置 ２５、２８ 銅配線 ２６、２９ ビアホール ２７ スルーホール
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） // Ｂ２３Ｋ 101:42 Ｂ２３Ｋ 101:42
Claims (9)
- 【請求項１】 周期的な波形を有する第１の契機信号
と、該第１の契機信号に同期した周期的な波形を有する
第２の契機信号とを出力する制御手段と、 前記第１の契機信号に同期して、紫外線領域の波長を有
する第１のパルスレーザビームを出射する第１のレーザ
光源と、 前記第２の契機信号に同期して、紫外線領域の波長を有
する第２のパルスレーザビームを出射する第２のレーザ
光源と、 前記第１のパルスレーザビームと、前記第２のパルスレ
ーザビームとを、同一点に集光する集光光学系と、 前記集光光学系で集光されたパルスレーザビームが照射
される位置に被加工物を保持する保持手段とを有するレ
ーザ加工装置。 - 【請求項２】 前記集光光学系が、前記第１のパルスレ
ーザビームと前記第２のパルスレーザビームとが同一の
光軸に沿って伝搬するように、少なくとも一方のパルス
レーザビームの光軸を変化させ、その後第１及び第２の
パルスレーザビームを集光する請求項１に記載のレーザ
加工装置。 - 【請求項３】 前記制御手段が第１の制御モードと第２
の制御モードとを有し、該第１の制御モードにおいて
は、前記第１のパルスレーザビームのパルスと、前記第
２のパルスレーザビームのパルスとが、被加工物の被加
工位置に交互に到達するように前記第１及び第２の契機
信号が出力され、該第２の制御モードにおいては、該第
２のパルスレーザビームのパルスが該第１のパルスレー
ザビームのパルスに少なくとも部分的に重なって被加工
位置に到達するように前記第１及び第２の契機信号が出
力される請求項１または２に記載のレーザ加工装置。 - 【請求項４】 前記制御手段が、前記第２の制御モード
の時に、前記第１のパルスレーザビームのパルスと、前
記第２のパルスレーザビームのパルスとの重なりの度合
いを調節することができる請求項３に記載のレーザ加工
装置。 - 【請求項５】 第１のレーザ光源から、紫外線領域の波
長の第１のパルスレーザビームを出射する工程と、 前記第１のパルスレーザビームに同期させて、第２のレ
ーザ光源から、紫外線領域の波長の第２のパルスレーザ
ビームを出射する工程と、 前記第１及び第２のパルスレーザビームを、被照射物の
同一の被加工箇所に照射し、照射された部分に孔を形成
する工程とを有するレーザ加工方法。 - 【請求項６】 前記孔を形成する工程において、前記第
１のパルスレーザビームのパルスと第２のパルスレーザ
ビームのパルスとが、被照射物に交互に到達するよう
に、前記第１及び第２のパルスレーザビームの同期状態
が制御されている請求項５に記載のレーザ加工方法。 - 【請求項７】 前記孔を形成する工程において、前記第
１のパルスレーザビームのパルスと前記第２のパルスレ
ーザビームのパルスとが、被加工箇所で少なくとも部分
的に重なるように、前記第１及び第２のパルスレーザビ
ームの同期状態が制御されている請求項５に記載のレー
ザ加工方法。 - 【請求項８】 １パルス当たりのエネルギが第１のエネ
ルギの紫外線パルスレーザビームの照射により孔が形成
される第１の層と、該第１の層の下に配置され、１パル
ス当たりのエネルギが前記第１のエネルギの紫外線パル
スレーザビームの照射によっては孔が形成されず、１パ
ルス当たりのエネルギが該第１のエネルギよりも高い第
２のエネルギの紫外線パルスレーザビームの照射によっ
て孔が形成される第２の層とを含む被加工物を準備する
工程と、 第１のレーザ光源から出射された紫外線領域の波長を有
する第１のパルスレーザビームと、第２のレーザ光源か
ら出射された紫外線領域の波長を有する第２のパルスレ
ーザビームとを、第１及び第２のパルスレーザビームの
パルスが交互に第１の層を照射するタイミング条件で、
前記第１の層の被加工箇所に照射して、該第１の層に第
１の孔を開け、その下の第２の層の一部を露出させる工
程と、 第１のレーザ光源から出射された紫外線領域の波長を有
する第１のパルスレーザビームと、第２のレーザ光源か
ら出射された紫外線領域の波長を有する第２のパルスレ
ーザビームとを、第１及び第２のパルスレーザビームの
パルスが少なくとも部分的に重なるタイミング条件で、
前記第１の孔の底に露出した第２の層に照射して、該第
２の層に第２の孔を開ける工程とを有するレーザ加工方
法。 - 【請求項９】 周期的な波形を有する第１の契機信号
と、該第１の契機信号に同期した周期的な波形を有する
第２の契機信号とを出力する制御手段と、 前記第１の契機信号に同期して、赤外もしくは可視領域
の波長を有する第１のパルスレーザビームを出射する第
１のレーザ光源と、 前記第２の契機信号に同期して、赤外もしくは可視領域
の波長を有する第２のパルスレーザビームを出射する第
２のレーザ光源と、 前記第１のパルスレーザビームと、前記第２のパルスレ
ーザビームとが同一の光軸に沿って伝搬するように、少
なくとも一方のパルスレーザビームの光軸を変化させる
伝搬光学系と、 前記伝搬光学系で光軸が一致した前記第１及び第２のパ
ルスレーザビームの、紫外領域の高調波を発生させる非
線形光学素子と、 前記高調波を集光させる集光光学系と、 前記集光光学系で集光された高調波が照射される位置に
被加工物を保持する保持手段とを有するレーザ加工装
置。
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