JP2003290959A - レーザ加工方法 - Google Patents
レーザ加工方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 テーパ率の大きな穴を形成することが可能な
レーザ加工方法を提供する。 【解決手段】 第１の材料からなる下地部材の表面に金
属層が密着した加工対象物の該金属層の表面に、対物レ
ンズによって集光されたレーザビームを入射させ、金属
層に穴を形成し、下地部材の一部を露出させる。対物レ
ンズの入射側の表面におけるレーザビームのビーム径を
小さくする。ビーム径の小さくされたレーザビームを対
物レンズで集光し、集光されたレーザビームを加工対象
物の金属層に形成された穴の底面及び穴の周辺部に入射
させ、金属層に形成された穴の底面に露出している下地
部材に穴を形成する。
レーザ加工方法を提供する。 【解決手段】 第１の材料からなる下地部材の表面に金
属層が密着した加工対象物の該金属層の表面に、対物レ
ンズによって集光されたレーザビームを入射させ、金属
層に穴を形成し、下地部材の一部を露出させる。対物レ
ンズの入射側の表面におけるレーザビームのビーム径を
小さくする。ビーム径の小さくされたレーザビームを対
物レンズで集光し、集光されたレーザビームを加工対象
物の金属層に形成された穴の底面及び穴の周辺部に入射
させ、金属層に形成された穴の底面に露出している下地
部材に穴を形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ加工方法に
関し、特に下地部材の表面上に金属層が密着した加工対
象物に穴を形成するレーザ加工方法に関する。
関し、特に下地部材の表面上に金属層が密着した加工対
象物に穴を形成するレーザ加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】図５を参照して、従来のレーザ加工方法
について説明する。
について説明する。
【０００３】図５（Ａ）に示すように、樹脂層１００の
内部に銅配線パターン１０２が埋め込まれている。ま
た、樹脂層１００の表面上に銅層１０１が密着してい
る。銅配線パターン１０２の上方の銅層１０１にパルス
レーザビーム１０３ａを入射させ、銅層１０１を貫通す
る穴１０４を形成する。このとき、穴１０４の底面に露
出した樹脂層１００の表層部も除去される。
内部に銅配線パターン１０２が埋め込まれている。ま
た、樹脂層１００の表面上に銅層１０１が密着してい
る。銅配線パターン１０２の上方の銅層１０１にパルス
レーザビーム１０３ａを入射させ、銅層１０１を貫通す
る穴１０４を形成する。このとき、穴１０４の底面に露
出した樹脂層１００の表層部も除去される。
【０００４】図５（Ｂ）に示すように、パルスエネルギ
を低下させたパルスレーザビーム１０３ｂを、銅層１０
１に形成された穴１０４の底面に入射させ、銅配線パタ
ーン１０２まで達する穴１０５を形成する。パルスエネ
ルギは、例えば、パルスの繰り返し周波数を高めること
により低下させることができる。パルスエネルギが銅層
加工のための閾値よりも低い場合には、銅配線パターン
１０２には穴が形成されないため、銅配線パターン１０
２はレーザビームによってダメージを受けない。
を低下させたパルスレーザビーム１０３ｂを、銅層１０
１に形成された穴１０４の底面に入射させ、銅配線パタ
ーン１０２まで達する穴１０５を形成する。パルスエネ
ルギは、例えば、パルスの繰り返し周波数を高めること
により低下させることができる。パルスエネルギが銅層
加工のための閾値よりも低い場合には、銅配線パターン
１０２には穴が形成されないため、銅配線パターン１０
２はレーザビームによってダメージを受けない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】半導体チップの高密度
実装等の要請により、銅層１０１に形成される穴１０４
の小径化が要望されている。穴１０４を小さくするため
に、銅層１０１の表面におけるレーザビーム１０３ａの
スポットサイズを小さくしなければならない。レーザビ
ーム１０３ａのスポットサイズを小さくするためには、
開口数（ＮＡ）の大きな対物レンズを用いてレーザビー
ムを収束させることが必要である。
実装等の要請により、銅層１０１に形成される穴１０４
の小径化が要望されている。穴１０４を小さくするため
に、銅層１０１の表面におけるレーザビーム１０３ａの
スポットサイズを小さくしなければならない。レーザビ
ーム１０３ａのスポットサイズを小さくするためには、
開口数（ＮＡ）の大きな対物レンズを用いてレーザビー
ムを収束させることが必要である。
【０００６】開口数の大きな対物レンズを使用すると、
レーザビーム１０３ａの外周近傍を伝搬する光線と、銅
層１０１の法線とのなす角が大きくなる。樹脂層１００
に穴を形成する際には、レーザビームのパルスエネルギ
を小さくするが、レーザビームを収束させる光学系は、
銅層１０１加工時のものと同一である。このため、樹脂
層１００を加工するレーザビーム１０３ｂも、銅層１０
１加工用のレーザビーム１０３ａと同様に、樹脂層１０
０の表面の法線から大きく傾いた光線を含む。
レーザビーム１０３ａの外周近傍を伝搬する光線と、銅
層１０１の法線とのなす角が大きくなる。樹脂層１００
に穴を形成する際には、レーザビームのパルスエネルギ
を小さくするが、レーザビームを収束させる光学系は、
銅層１０１加工時のものと同一である。このため、樹脂
層１００を加工するレーザビーム１０３ｂも、銅層１０
１加工用のレーザビーム１０３ａと同様に、樹脂層１０
０の表面の法線から大きく傾いた光線を含む。
【０００７】このため、樹脂層１００に形成された穴１
０５の側面が、レーザビーム１０３ｂの側面に沿った円
錐面状になり、テーパ率が小さくなる。ここで、テーパ
率は、（穴の底面における直径）／（穴の開口面におけ
る直径）と定義される。すなわち、円柱状の穴のテーパ
率は１００％であり、穴の側面が斜めになるに従ってテ
ーパ率が小さくなる。テーパ率が小さくなると、穴の底
面に露出する銅配線パターン１０２の面積が小さくな
り、良好な電気的接触を得ることが困難になる。
０５の側面が、レーザビーム１０３ｂの側面に沿った円
錐面状になり、テーパ率が小さくなる。ここで、テーパ
率は、（穴の底面における直径）／（穴の開口面におけ
る直径）と定義される。すなわち、円柱状の穴のテーパ
率は１００％であり、穴の側面が斜めになるに従ってテ
ーパ率が小さくなる。テーパ率が小さくなると、穴の底
面に露出する銅配線パターン１０２の面積が小さくな
り、良好な電気的接触を得ることが困難になる。
【０００８】本発明の目的は、テーパ率の大きな穴を形
成することが可能なレーザ加工方法を提供することであ
る。
成することが可能なレーザ加工方法を提供することであ
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の一観点による
と、第１の材料からなる下地部材の表面に金属層が密着
した加工対象物の該金属層の表面に、対物レンズによっ
て集光されたレーザビームを入射させ、該金属層に穴を
形成し、前記下地部材の一部を露出させる工程と、前記
対物レンズの入射側の表面におけるレーザビームのビー
ム径を小さくする工程と、ビーム径の小さくされたレー
ザビームを前記対物レンズで集光し、集光されたレーザ
ビームを前記加工対象物の金属層に形成された穴の底面
及び穴の周辺部に入射させ、該金属層に形成された穴の
底面に露出している前記下地部材に穴を形成する工程と
を有するレーザ加工方法が提供される。
と、第１の材料からなる下地部材の表面に金属層が密着
した加工対象物の該金属層の表面に、対物レンズによっ
て集光されたレーザビームを入射させ、該金属層に穴を
形成し、前記下地部材の一部を露出させる工程と、前記
対物レンズの入射側の表面におけるレーザビームのビー
ム径を小さくする工程と、ビーム径の小さくされたレー
ザビームを前記対物レンズで集光し、集光されたレーザ
ビームを前記加工対象物の金属層に形成された穴の底面
及び穴の周辺部に入射させ、該金属層に形成された穴の
底面に露出している前記下地部材に穴を形成する工程と
を有するレーザ加工方法が提供される。
【００１０】レーザビームのビーム径を小さくすると、
下地部材に入射するレーザビームの最外周を伝搬する光
線と、下地部材の表面の法線とのなす角度が小さくな
る。このため、側面が急峻な穴を形成することができ
る。金属層の加工時には、レーザビームのビーム径を大
きくすることにより、ビームスポットを小さくして小径
の穴を形成することができる。
下地部材に入射するレーザビームの最外周を伝搬する光
線と、下地部材の表面の法線とのなす角度が小さくな
る。このため、側面が急峻な穴を形成することができ
る。金属層の加工時には、レーザビームのビーム径を大
きくすることにより、ビームスポットを小さくして小径
の穴を形成することができる。
【００１１】本発明の他の観点によると、第１の材料か
らなる下地部材の表面に金属層が密着した加工対象物の
該金属層の表面に、第１の収束光線束を入射させ、該金
属層に穴を形成し、前記下地部材の一部を露出させる工
程と、前記加工対象物の表面のうち前記穴を含む領域
に、第２の収束光線束を入射させ、前記穴の底面に露出
した前記下地部材に穴を形成する工程とを有し、前記加
工対象物の、前記第１の収束光線束の入射位置における
法線と、前記第２の収束光線束を構成する光線とのなす
最大角度が、該法線と前記第１の収束光線束を構成する
光線とのなす最大角度よりも小さいレーザ加工方法が提
供される。
らなる下地部材の表面に金属層が密着した加工対象物の
該金属層の表面に、第１の収束光線束を入射させ、該金
属層に穴を形成し、前記下地部材の一部を露出させる工
程と、前記加工対象物の表面のうち前記穴を含む領域
に、第２の収束光線束を入射させ、前記穴の底面に露出
した前記下地部材に穴を形成する工程とを有し、前記加
工対象物の、前記第１の収束光線束の入射位置における
法線と、前記第２の収束光線束を構成する光線とのなす
最大角度が、該法線と前記第１の収束光線束を構成する
光線とのなす最大角度よりも小さいレーザ加工方法が提
供される。
【００１２】第２の収束光線束を構成する光線と加工対
象物の表面の法線とのなす最大角度を小さくすることに
より、側面が急峻な穴を形成することができる。金属層
の加工時には、第１の収束光線束を構成する光線と加工
対象物の表面の法線とのなす角度を大きくすることによ
り、ビームスポットを小さくして小径の穴を形成するこ
とができる。
象物の表面の法線とのなす最大角度を小さくすることに
より、側面が急峻な穴を形成することができる。金属層
の加工時には、第１の収束光線束を構成する光線と加工
対象物の表面の法線とのなす角度を大きくすることによ
り、ビームスポットを小さくして小径の穴を形成するこ
とができる。
【００１３】本発明のさらに他の観点によると、下地部
材の表面に金属層が密着した加工対象物を準備する工程
と、貫通孔を透過させてレーザビームのビーム断面を整
形する工程と、前記貫通孔を加工対象物の表面に結像さ
せる結像倍率可変の結像光学系を通して、前記レーザビ
ームを加工対象物の表面に入射させ、該加工対象物の金
属層に穴を形成し、該穴の底面に前記下地部材の一部を
露出させる工程と、前記加工対象物の表面上における前
記貫通孔の像が大きくなるように前記結像光学系の結像
倍率を変え、前記貫通孔を透過したレーザビームを前記
加工対象物に入射させて、前記金属層に形成された穴の
底面に露出している下地部材に穴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。
材の表面に金属層が密着した加工対象物を準備する工程
と、貫通孔を透過させてレーザビームのビーム断面を整
形する工程と、前記貫通孔を加工対象物の表面に結像さ
せる結像倍率可変の結像光学系を通して、前記レーザビ
ームを加工対象物の表面に入射させ、該加工対象物の金
属層に穴を形成し、該穴の底面に前記下地部材の一部を
露出させる工程と、前記加工対象物の表面上における前
記貫通孔の像が大きくなるように前記結像光学系の結像
倍率を変え、前記貫通孔を透過したレーザビームを前記
加工対象物に入射させて、前記金属層に形成された穴の
底面に露出している下地部材に穴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。
【００１４】貫通孔の像を大きくすることにより、下地
部材に形成される穴の側面を急峻にすることができる。
部材に形成される穴の側面を急峻にすることができる。
【００１５】本発明のさらに他の観点によると、下地部
材の表面に金属層が密着した加工対象物を準備する工程
と、貫通孔を透過させてレーザビームのビーム断面を整
形する工程と、少なくとも２つのレンズを含み前記貫通
孔を加工対象物の表面に結像させる結像光学系を通し
て、前記レーザビームを加工対象物の表面に入射させ、
該加工対象物の金属層に穴を形成し、該穴の底面に前記
下地部材の一部を露出させる工程と、前記結像光学系を
構成するレンズの少なくとも１つを、該結像光学系の光
軸方向に移動させて、前記貫通孔を通過した１次回折光
が該結像光学系でけられ、前記加工対象物上に前記貫通
孔の像が結ばれない状態にし、該貫通孔を透過したレー
ザビームを該加工対象物に入射させ、前記金属層に形成
された穴の底面に露出している前記下地部材に穴を形成
する工程とを有するレーザ加工方法が提供される。
材の表面に金属層が密着した加工対象物を準備する工程
と、貫通孔を透過させてレーザビームのビーム断面を整
形する工程と、少なくとも２つのレンズを含み前記貫通
孔を加工対象物の表面に結像させる結像光学系を通し
て、前記レーザビームを加工対象物の表面に入射させ、
該加工対象物の金属層に穴を形成し、該穴の底面に前記
下地部材の一部を露出させる工程と、前記結像光学系を
構成するレンズの少なくとも１つを、該結像光学系の光
軸方向に移動させて、前記貫通孔を通過した１次回折光
が該結像光学系でけられ、前記加工対象物上に前記貫通
孔の像が結ばれない状態にし、該貫通孔を透過したレー
ザビームを該加工対象物に入射させ、前記金属層に形成
された穴の底面に露出している前記下地部材に穴を形成
する工程とを有するレーザ加工方法が提供される。
【００１６】貫通孔の像が結ばれない状態でレーザビー
ムを照射することにより、側面の急峻な穴を形成するこ
とができる。
ムを照射することにより、側面の急峻な穴を形成するこ
とができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】図１に、本発明の第１の実施例に
よるレーザ加工方法で用いられるレーザ加工装置の概略
図を示す。
よるレーザ加工方法で用いられるレーザ加工装置の概略
図を示す。
【００１８】レーザ光源１がパルスレーザビームを出射
する。レーザ光源１は、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ発振器から
出射される基本波の第３高調波（波長３５５ｎｍ）を出
射する。なお、レーザ光源１として、その他Ｎｄ：ＹＬ
Ｆ等の固体レーザ発振器と、第３高調波を発生させる波
長変換素子とを用いることもできる。また、炭酸ガスレ
ーザ発振器の基本波（波長約１０μｍ）を用いることも
可能である。
する。レーザ光源１は、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ発振器から
出射される基本波の第３高調波（波長３５５ｎｍ）を出
射する。なお、レーザ光源１として、その他Ｎｄ：ＹＬ
Ｆ等の固体レーザ発振器と、第３高調波を発生させる波
長変換素子とを用いることもできる。また、炭酸ガスレ
ーザ発振器の基本波（波長約１０μｍ）を用いることも
可能である。
【００１９】レーザ光源１から出射されたレーザビーム
がビームエキスパンダ２に入射する。ビームエキスパン
ダ２は、凹レンズ２Ａと凸レンズ２Ｂとを含んで構成さ
れ、レーザビームのビーム径を拡大する。ビーム径を拡
大されたレーザビームが、折り返しミラー４で反射し、
ガルバノスキャナ５に入射する。ガルバノスキャナ５
は、レーザビームを２次元方向に走査する。
がビームエキスパンダ２に入射する。ビームエキスパン
ダ２は、凹レンズ２Ａと凸レンズ２Ｂとを含んで構成さ
れ、レーザビームのビーム径を拡大する。ビーム径を拡
大されたレーザビームが、折り返しミラー４で反射し、
ガルバノスキャナ５に入射する。ガルバノスキャナ５
は、レーザビームを２次元方向に走査する。
【００２０】走査されたレーザビームが、対物レンズ６
に入射する。対物レンズ６は、例えばｆθレンズで構成
され、ＸＹステージ７に保持された加工対象物１０の表
面にレーザビームを集光する。
に入射する。対物レンズ６は、例えばｆθレンズで構成
され、ＸＹステージ７に保持された加工対象物１０の表
面にレーザビームを集光する。
【００２１】ガルバノスキャナ５でレーザビームを走査
することにより、加工対象物１０の表面内のある領域内
の任意の点にレーザビームを入射させることができる。
レーザビームの走査に、ＸＹステージ７の動作を組み合
わせることにより、加工対象物１０の表面内の任意の点
にレーザビームを入射させることができる。
することにより、加工対象物１０の表面内のある領域内
の任意の点にレーザビームを入射させることができる。
レーザビームの走査に、ＸＹステージ７の動作を組み合
わせることにより、加工対象物１０の表面内の任意の点
にレーザビームを入射させることができる。
【００２２】ビームエキスパンダ２を通過した後のレー
ザビームが平行光線束になるとき、対物レンズ６により
収束されたレーザビームのスポットサイズが加工対象物
１０の表面において最小になる。
ザビームが平行光線束になるとき、対物レンズ６により
収束されたレーザビームのスポットサイズが加工対象物
１０の表面において最小になる。
【００２３】図２（Ａ）に、この状態のレーザビームの
伝搬の様子を示す。対物レンズ６にビーム径ｒ1のレー
ザビームが入射する。対物レンズ６は、加工対象物１０
の表面においてスポットサイズが最小になるようにレー
ザビームを収束させる。このとき、収束されたレーザビ
ームの最外周を伝搬する光線と、加工対象物１０の表面
の法線とのなす角度（本明細書において、この角度を最
大入射角と呼ぶこととする。）をθ1とする。
伝搬の様子を示す。対物レンズ６にビーム径ｒ1のレー
ザビームが入射する。対物レンズ６は、加工対象物１０
の表面においてスポットサイズが最小になるようにレー
ザビームを収束させる。このとき、収束されたレーザビ
ームの最外周を伝搬する光線と、加工対象物１０の表面
の法線とのなす角度（本明細書において、この角度を最
大入射角と呼ぶこととする。）をθ1とする。
【００２４】図１に示す移動機構３が、凸レンズ２Ｂ
を、ビームエキスパンダ２の光軸方向に移動させること
ができる。移動機構３として、例えばボイスコイルを用
いた駆動機構、圧電素子を用いた駆動機構、圧電素子と
ストローク拡大機構とを組み合わせた駆動機構等を使用
することができる。凸レンズ２Ｂを凹レンズ２Ａに近づ
けると、凸レンズ２Ｂを通過した後のレーザビームのビ
ーム径が小さくなり、やや発散する光線束が得られる。
を、ビームエキスパンダ２の光軸方向に移動させること
ができる。移動機構３として、例えばボイスコイルを用
いた駆動機構、圧電素子を用いた駆動機構、圧電素子と
ストローク拡大機構とを組み合わせた駆動機構等を使用
することができる。凸レンズ２Ｂを凹レンズ２Ａに近づ
けると、凸レンズ２Ｂを通過した後のレーザビームのビ
ーム径が小さくなり、やや発散する光線束が得られる。
【００２５】図２（Ｂ）に、この状態のレーザビームの
伝搬の様子を示す。対物レンズ６の入射側の表面におけ
るレーザビームのビーム径ｒ2が、図２（Ａ）の状態の
ときのビーム径ｒ1よりも小さくなる。また、対物レン
ズ６で収束されたレーザビームのスポットサイズは、加
工対象物１０の表面よりも対物レンズ６から遠い位置で
最小になる。ビーム径が細くなること、及びスポットサ
イズ最小位置が対物レンズ６から遠ざかることにより、
最大入射角θ2が、図２（Ａ）に示した状態における最
大入射角θ1よりも小さくなる。
伝搬の様子を示す。対物レンズ６の入射側の表面におけ
るレーザビームのビーム径ｒ2が、図２（Ａ）の状態の
ときのビーム径ｒ1よりも小さくなる。また、対物レン
ズ６で収束されたレーザビームのスポットサイズは、加
工対象物１０の表面よりも対物レンズ６から遠い位置で
最小になる。ビーム径が細くなること、及びスポットサ
イズ最小位置が対物レンズ６から遠ざかることにより、
最大入射角θ2が、図２（Ａ）に示した状態における最
大入射角θ1よりも小さくなる。
【００２６】次に、図３を参照して、本発明の第１の実
施例によるレーザ加工方法について説明する。
施例によるレーザ加工方法について説明する。
【００２７】図３（Ａ）に示すように、エポキシ樹脂等
からなる樹脂基板２０の表面上に銅箔２１が密着したプ
リント基板１０を準備する。樹脂基板２０の内部には、
銅配線パターン２２が埋め込まれている。
からなる樹脂基板２０の表面上に銅箔２１が密着したプ
リント基板１０を準備する。樹脂基板２０の内部には、
銅配線パターン２２が埋め込まれている。
【００２８】図１に示した移動機構３を動作させて、レ
ーザビームのスポットサイズが銅箔２１の表面において
最小になるように光学系を調整する。なお、実際には、
銅箔２１の表面が、対物レンズ６の焦点深度内に配置さ
れればよい。
ーザビームのスポットサイズが銅箔２１の表面において
最小になるように光学系を調整する。なお、実際には、
銅箔２１の表面が、対物レンズ６の焦点深度内に配置さ
れればよい。
【００２９】図３（Ａ）に示すように、銅配線パターン
２２の上方の点にレーザビームを入射させる。レーザビ
ームのエネルギにより銅箔２１が除去され、穴２５が形
成される。なお、穴２５の底面に露出した樹脂層２０の
表層部も除去され、窪みが形成される。例えば、銅箔２
１の表面におけるパルスエネルギ密度を約２０Ｊ／ｃｍ
2以上にすると、銅箔２１に穴を形成することができ
る。
２２の上方の点にレーザビームを入射させる。レーザビ
ームのエネルギにより銅箔２１が除去され、穴２５が形
成される。なお、穴２５の底面に露出した樹脂層２０の
表層部も除去され、窪みが形成される。例えば、銅箔２
１の表面におけるパルスエネルギ密度を約２０Ｊ／ｃｍ
2以上にすると、銅箔２１に穴を形成することができ
る。
【００３０】図１に示したレーザ光源１から出射される
パルスレーザビームのパルスエネルギを低下させるとと
もに、凸レンズ２Ｂを凹レンズ２Ａに近づける。
パルスレーザビームのパルスエネルギを低下させるとと
もに、凸レンズ２Ｂを凹レンズ２Ａに近づける。
【００３１】図３（Ｂ）に示したように、レーザビーム
の最大入射角θ2が、図３（Ａ）の状態における最大入
射角θ1よりも小さくなるとともに、銅箔２１の表面に
おけるスポットサイズが、銅箔２１に形成された穴２５
よりも大きくなる。このレーザビームの照射によって、
穴２５の底面に露出している樹脂層２０が除去され、銅
配線パターン２２の表面まで達する穴２６が形成され
る。例えば、樹脂層２０の表面におけるパルスエネルギ
密度を約２Ｊ／ｃｍ2程度まで低下させても、樹脂層２
０に穴を形成することができる。
の最大入射角θ2が、図３（Ａ）の状態における最大入
射角θ1よりも小さくなるとともに、銅箔２１の表面に
おけるスポットサイズが、銅箔２１に形成された穴２５
よりも大きくなる。このレーザビームの照射によって、
穴２５の底面に露出している樹脂層２０が除去され、銅
配線パターン２２の表面まで達する穴２６が形成され
る。例えば、樹脂層２０の表面におけるパルスエネルギ
密度を約２Ｊ／ｃｍ2程度まで低下させても、樹脂層２
０に穴を形成することができる。
【００３２】パルスエネルギ密度が約２Ｊ／ｃｍ2程度
の低密度である場合には、銅箔２１には穴が形成されな
い。従って、銅箔２１に形成された穴２５の周囲の銅箔
２１にレーザビームの外周近傍部分が照射されるが、こ
の部分の銅箔２１は除去されずそのまま残る。
の低密度である場合には、銅箔２１には穴が形成されな
い。従って、銅箔２１に形成された穴２５の周囲の銅箔
２１にレーザビームの外周近傍部分が照射されるが、こ
の部分の銅箔２１は除去されずそのまま残る。
【００３３】図３（Ｂ）に示した樹脂加工時には、レー
ザビームの最大入射角θ2が、図３（Ａ）に示した銅箔
加工時の最大入射角θ1よりも小さい。このため、樹脂
層２０に形成される穴２６の側面の傾斜が急峻になる。
すなわち、穴２６のテーパ率を大きくすることができ
る。
ザビームの最大入射角θ2が、図３（Ａ）に示した銅箔
加工時の最大入射角θ1よりも小さい。このため、樹脂
層２０に形成される穴２６の側面の傾斜が急峻になる。
すなわち、穴２６のテーパ率を大きくすることができ
る。
【００３４】図４に、本発明の第２の実施例によるレー
ザ加工方法で用いられるレーザ加工装置の概略図を示
す。
ザ加工方法で用いられるレーザ加工装置の概略図を示
す。
【００３５】レーザ光源１から出射されたパルスレーザ
ビームがフィールドレンズ３０で平行光線束にされ、マ
スク３１に入射する。マスク３１に貫通孔が形成されて
おり、この貫通孔を通過したレーザビームがリレーレン
ズ３２に入射する。マスク３１は、レーザビームのビー
ム断面を整形する。リレーレンズ３２を通過した後の光
学系は、図１に示した第１の実施例のレーザ加工方法で
用いられるレーザ加工装置の光学系と同一である。
ビームがフィールドレンズ３０で平行光線束にされ、マ
スク３１に入射する。マスク３１に貫通孔が形成されて
おり、この貫通孔を通過したレーザビームがリレーレン
ズ３２に入射する。マスク３１は、レーザビームのビー
ム断面を整形する。リレーレンズ３２を通過した後の光
学系は、図１に示した第１の実施例のレーザ加工方法で
用いられるレーザ加工装置の光学系と同一である。
【００３６】リレーレンズ３２は、移動機構３３により
そのその光軸方向に移動可能に支持されている。リレー
レンズ３２が、基準位置に配置されているとき、リレー
レンズ３２及び対物レンズ６は、マスク３１の貫通孔を
加工対象物１０の表面上に結像させる。すなわち、リレ
ーレンズ３２及び対物レンズ６が結像光学系を構成す
る。リレーレンズ３２を基準位置からずらすと、加工対
象物１０の表面上の像がぼける。また、マスク３１の貫
通孔を通過した１次回折光がリレーレンズ３２に入射し
ない位置までリレーレンズ３２をマスク３１から遠ざけ
ると、加工対象物１０の表面上にマスク３１の貫通孔の
像が形成されなくなる。
そのその光軸方向に移動可能に支持されている。リレー
レンズ３２が、基準位置に配置されているとき、リレー
レンズ３２及び対物レンズ６は、マスク３１の貫通孔を
加工対象物１０の表面上に結像させる。すなわち、リレ
ーレンズ３２及び対物レンズ６が結像光学系を構成す
る。リレーレンズ３２を基準位置からずらすと、加工対
象物１０の表面上の像がぼける。また、マスク３１の貫
通孔を通過した１次回折光がリレーレンズ３２に入射し
ない位置までリレーレンズ３２をマスク３１から遠ざけ
ると、加工対象物１０の表面上にマスク３１の貫通孔の
像が形成されなくなる。
【００３７】第２の実施例によるレーザ加工方法で加工
される加工対象物は、図３（Ａ）及び（Ｂ）に示した第
１の実施例の加工対象物と同様のプリント基板である。
まず、マスク３１の貫通孔を銅箔２１の表面上に結像さ
せた状態で銅箔２１に穴２５を形成する。
される加工対象物は、図３（Ａ）及び（Ｂ）に示した第
１の実施例の加工対象物と同様のプリント基板である。
まず、マスク３１の貫通孔を銅箔２１の表面上に結像さ
せた状態で銅箔２１に穴２５を形成する。
【００３８】銅箔２１を貫通する穴２５が形成される
と、レーザビームのパルスエネルギを低下させるととも
に、リレーレンズ３２をマスク３１から遠ざける。これ
により、銅箔２１の表面の像がぼけるとともに、レーザ
ビームの最大入射角が小さくなる。
と、レーザビームのパルスエネルギを低下させるととも
に、リレーレンズ３２をマスク３１から遠ざける。これ
により、銅箔２１の表面の像がぼけるとともに、レーザ
ビームの最大入射角が小さくなる。
【００３９】このため、第１の実施例の場合と同様に、
樹脂層２０に形成される穴２６のテーパ率を高めること
ができる。なお、樹脂層２０の加工時に、マスク３１の
貫通孔を通過した１次回折光がリレーレンズ３２に入射
しないようになるまでリレーレンズ３２をマスク３１か
ら遠ざけ、加工対象物１０の表面にマスク３１の貫通孔
の像が形成されないようにしてもよい。
樹脂層２０に形成される穴２６のテーパ率を高めること
ができる。なお、樹脂層２０の加工時に、マスク３１の
貫通孔を通過した１次回折光がリレーレンズ３２に入射
しないようになるまでリレーレンズ３２をマスク３１か
ら遠ざけ、加工対象物１０の表面にマスク３１の貫通孔
の像が形成されないようにしてもよい。
【００４０】上記第２の実施例では、樹脂層２０の加工
時に、マスク３１の貫通孔の像を結ばせないような光学
系としたが、リレーレンズ３２及び対物レンズ６を含む
光学系にズーミング機能を持たせてもよい。銅箔２１を
加工するときには、マスク３１の貫通孔の像を小さくし
て、小さな穴を形成する。樹脂層２０を加工するときに
は、マスク２１の貫通孔の像を大きくして、最大入射角
を小さくする。これにより、テーパ率の大きな穴を形成
することができる。
時に、マスク３１の貫通孔の像を結ばせないような光学
系としたが、リレーレンズ３２及び対物レンズ６を含む
光学系にズーミング機能を持たせてもよい。銅箔２１を
加工するときには、マスク３１の貫通孔の像を小さくし
て、小さな穴を形成する。樹脂層２０を加工するときに
は、マスク２１の貫通孔の像を大きくして、最大入射角
を小さくする。これにより、テーパ率の大きな穴を形成
することができる。
【００４１】上記実施例では、図３（Ａ）に示したよう
に、樹脂層２０及びその上に形成された銅層２１に穴を
形成する場合を示したが、樹脂からなる下地部材の表面
上に、銅以外の金属からなる層が形成されている加工対
象物に穴を形成する場合にも、同様の効果が得られるで
あろう。また、金属層の下地部材は、樹脂に限らず、レ
ーザビームによって金属よりも除去されやすい材料で形
成されたものであってもよい。例えば、グリーンシート
のように、焼結前のセラミックで形成された部材であっ
てもよい。
に、樹脂層２０及びその上に形成された銅層２１に穴を
形成する場合を示したが、樹脂からなる下地部材の表面
上に、銅以外の金属からなる層が形成されている加工対
象物に穴を形成する場合にも、同様の効果が得られるで
あろう。また、金属層の下地部材は、樹脂に限らず、レ
ーザビームによって金属よりも除去されやすい材料で形
成されたものであってもよい。例えば、グリーンシート
のように、焼結前のセラミックで形成された部材であっ
てもよい。
【００４２】下地部材に穴を形成するときに、金属層の
表面におけるパルスエネルギ密度を、金属層に穴を形成
するために必要な閾値よりも低くすることが好ましい。
このようにパルスエネルギ密度を低くすると、金属層に
形成された穴よりも広い領域にレーザビームが照射され
ても、金属層に形成された穴とほぼ同一の大きさの穴を
下地部材に形成することができる。
表面におけるパルスエネルギ密度を、金属層に穴を形成
するために必要な閾値よりも低くすることが好ましい。
このようにパルスエネルギ密度を低くすると、金属層に
形成された穴よりも広い領域にレーザビームが照射され
ても、金属層に形成された穴とほぼ同一の大きさの穴を
下地部材に形成することができる。
【００４３】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。
【００４４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
開口数が大きくなる条件でレーザビームを収束させてビ
ームスポットを小さくし、金属層に小さな穴を形成する
ことができる。その後、最大入射角が小さくなる条件で
レーザビームを加工対象物に照射することにより、金属
層の下地部材に、テーパ率の大きな穴を形成することが
できる。
開口数が大きくなる条件でレーザビームを収束させてビ
ームスポットを小さくし、金属層に小さな穴を形成する
ことができる。その後、最大入射角が小さくなる条件で
レーザビームを加工対象物に照射することにより、金属
層の下地部材に、テーパ率の大きな穴を形成することが
できる。
【図１】 本発明の第１の実施例によるレーザ加工方法
で使用されるレーザ加工装置の概略図である。
で使用されるレーザ加工装置の概略図である。
【図２】 図１に示したレーザ加工装置の凸レンズを移
動させたときのレーザビームの伝搬の様子を示す図であ
る。
動させたときのレーザビームの伝搬の様子を示す図であ
る。
【図３】 本発明の第１の実施例によるレーザ加工方法
を説明するための加工対象物の断面図である。
を説明するための加工対象物の断面図である。
【図４】 本発明の第２の実施例によるレーザ加工方法
で使用されるレーザ加工装置の概略図である。
で使用されるレーザ加工装置の概略図である。
【図５】 従来のレーザ加工方法を説明するための加工
対象物の断面図である。
対象物の断面図である。
１ レーザ光源
２ ビームエキスパンダ
３、３３ 移動機構
４ 折り返しミラー
５ ガルバノスキャナ
６ 対物レンズ
７ ＸＹステージ
１０ 加工対象物
２０ 樹脂層
２１ 銅層
２２ 銅配線パターン
２５、２６ 穴
３０ フィールドレンズ
３１ マスク
３２ リレーレンズ
１００ 樹脂層
１０１ 銅層
１０２ 銅配線パターン
１０３ａ、１０３ｂ レーザビーム
１０４、１０５ 穴
Claims (5)
- 【請求項１】 第１の材料からなる下地部材の表面に金
属層が密着した加工対象物の該金属層の表面に、対物レ
ンズによって集光されたレーザビームを入射させ、該金
属層に穴を形成し、前記下地部材の一部を露出させる工
程と、 前記対物レンズの入射側の表面におけるレーザビームの
ビーム径を小さくする工程と、 ビーム径の小さくされたレーザビームを前記対物レンズ
で集光し、集光されたレーザビームを前記加工対象物の
金属層に形成された穴の底面及び穴の周辺部に入射さ
せ、該金属層に形成された穴の底面に露出している前記
下地部材に穴を形成する工程とを有するレーザ加工方
法。 - 【請求項２】 前記ビーム径を小さくする工程が、前記
加工対象物に入射するレーザビームの経路内に配置され
たレンズを、該レーザビームの進行方向に移動させる工
程を含む請求項１に記載のレーザ加工方法。 - 【請求項３】 第１の材料からなる下地部材の表面に金
属層が密着した加工対象物の該金属層の表面に、第１の
収束光線束を入射させ、該金属層に穴を形成し、前記下
地部材の一部を露出させる工程と、 前記加工対象物の表面のうち前記穴を含む領域に、第２
の収束光線束を入射させ、前記穴の底面に露出した前記
下地部材に穴を形成する工程とを有し、 前記加工対象物の、前記第１の収束光線束の入射位置に
おける法線と、前記第２の収束光線束を構成する光線と
のなす最大角度が、該法線と前記第１の収束光線束を構
成する光線とのなす最大角度よりも小さいレーザ加工方
法。 - 【請求項４】 下地部材の表面に金属層が密着した加工
対象物を準備する工程と、 貫通孔を透過させてレーザビームのビーム断面を整形す
る工程と、 前記貫通孔を加工対象物の表面に結像させる結像倍率可
変の結像光学系を通して、前記レーザビームを加工対象
物の表面に入射させ、該加工対象物の金属層に穴を形成
し、該穴の底面に前記下地部材の一部を露出させる工程
と、 前記加工対象物の表面上における前記貫通孔の像が大き
くなるように前記結像光学系の結像倍率を変え、前記貫
通孔を透過したレーザビームを前記加工対象物に入射さ
せて、前記金属層に形成された穴の底面に露出している
樹脂部材に穴を形成する工程とを有するレーザ加工方
法。 - 【請求項５】 下地部材の表面に金属層が密着した加工
対象物を準備する工程と、 貫通孔を透過させてレーザビームのビーム断面を整形す
る工程と、 少なくとも２つのレンズを含み前記貫通孔を加工対象物
の表面に結像させる結像光学系を通して、前記レーザビ
ームを加工対象物の表面に入射させ、該加工対象物の金
属層に穴を形成し、該穴の底面に前記下地部材の一部を
露出させる工程と、 前記結像光学系を構成するレンズの少なくとも１つを、
該結像光学系の光軸方向に移動させて、前記貫通孔を通
過した１次回折光が該結像光学系でけられ、前記加工対
象物上に前記貫通孔の像が結ばれない状態にし、該貫通
孔を透過したレーザビームを該加工対象物に入射させ、
前記金属層に形成された穴の底面に露出している前記下
地部材に穴を形成する工程とを有するレーザ加工方法。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002095925A JP3667709B2 (ja) | 2002-03-29 | 2002-03-29 | レーザ加工方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003290959A true JP2003290959A (ja) | 2003-10-14 |
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Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006026726A (ja) * | 2004-07-21 | 2006-02-02 | Takeji Arai | レーザ加工方法 |
| JP2008119741A (ja) * | 2006-11-15 | 2008-05-29 | Disco Abrasive Syst Ltd | レーザー加工装置およびウエーハの加工方法 |
| JP2009291811A (ja) * | 2008-06-05 | 2009-12-17 | Cmet Inc | 焦点位置調整装置、及びレーザ加工装置 |
| JP2010501354A (ja) * | 2006-08-22 | 2010-01-21 | ジーエスアイ・グループ・コーポレーション | Ｘ−ｙ高速穴あけシステム |
| JP2013080836A (ja) * | 2011-10-04 | 2013-05-02 | Ibiden Co Ltd | プリント配線板の製造方法 |
| JP2014217872A (ja) * | 2013-05-10 | 2014-11-20 | スターテクノ株式会社 | 連続シート切断装置 |
| WO2019038860A1 (ja) * | 2017-08-23 | 2019-02-28 | 三菱電機株式会社 | レーザ加工方法およびレーザ加工装置 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPH11179576A (ja) * | 1997-12-16 | 1999-07-06 | Canon Inc | 光加工機及びそれを用いたオリフィスプレートの製造方法 |
| JP2000084689A (ja) * | 1998-07-16 | 2000-03-28 | Amada Eng Center Co Ltd | レーザ加工装置 |
| JP2001313471A (ja) * | 2000-02-24 | 2001-11-09 | Matsushita Electric Works Ltd | 配線板のビアホール形成方法 |
-
2002
- 2002-03-29 JP JP2002095925A patent/JP3667709B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| WO2019038860A1 (ja) * | 2017-08-23 | 2019-02-28 | 三菱電機株式会社 | レーザ加工方法およびレーザ加工装置 |
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