JP2005088045A - Method and apparatus for laser drilling - Google Patents
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Description
本発明は、基板に多数の穴をあけるためのレーザ穴あけ方法及び装置に係り、特に、ビルドアップ基板にビアを形成する際に用いるのに好適な、高密度の穴を高精度で迅速にあけることが可能なレーザ穴あけ方法及び装置に関する。 The present invention relates to a laser drilling method and apparatus for drilling a large number of holes in a substrate, and in particular, can quickly and accurately form a high-density hole suitable for use in forming a via in a build-up substrate. The present invention relates to a laser drilling method and apparatus capable of performing the same.
図1に例示する如く、コア基板12の両面に配線パターン14を形成し、その上に、フィルム状又は液状の絶縁樹脂16をラミネート又はスピンコートし、更にレーザで絶縁樹脂16に穴をあけて、めっき等でパターン18を形成したビルドアップ基板10が、携帯電話用途をはじめ、小型電子機器に広く使用されている。このビルドアップ基板のビア形成(穴あけ)に際して、従来は、図2に示す如く、炭酸ガス(CO2)レーザ又は高調波固体(UV)レーザが光源20として用いられ、高速加工を実現するため、X、Y方向に走査するガルバノスキャナ22及びfθレンズ24を含むガルバノ光学系が用いられている。図において、26はミラーである。
As illustrated in FIG. 1, the
しかしながら、ガルバノ光学系を用いる方式では、次のような問題点がある。 However, the method using the galvano optical system has the following problems.
(1)1穴毎にガルバノ光学系が位置決めし、移動完了後レーザが発振する、いわゆるステップアンドリピート方式であるため、加工速度が穴数に比例する。従って、単位面積当りの穴数が増えて穴密度が高くなると、加工時間が増える。特に、今後穴密度が高くなる傾向にある。 (1) Since the galvano optical system is positioned for each hole and the laser oscillates after the movement is completed, the processing speed is proportional to the number of holes. Therefore, as the number of holes per unit area increases and the hole density increases, the processing time increases. In particular, the hole density tends to increase in the future.
(2)高密度化の方向に伴い、図3に示すビア16Aの穴径φlを従来の75〜100μmから30〜50μmへ、ビア16A下部のパット14Aの径φLを、従来の150〜200μmから100〜130μmへ小さくする必要があるが、パット径を小径化するためには、レーザ照射位置精度の向上が必要である。ガルバノ光学系の場合、ガルバノスキャナ自身の精度向上に、限界が見えてきている。
(2) As the density increases, the hole diameter φl of the
本発明は、前記従来の問題点を解消するべくなされたもので、高密度の基板に対して、高精度且つ高速の加工を実現することを課題とする。 The present invention has been made to solve the above-described conventional problems, and an object thereof is to realize high-precision and high-speed processing on a high-density substrate.
本発明は、基板に多数の穴をあける際に、穴位置に対応する多数の穴が形成されたマスクに高出力レーザを照射して、マスク上のパターンをワークに一括転写することにより、多数の穴を同時にあけるようにして、前記課題を解決したものである。 In the present invention, when a large number of holes are made in a substrate, a high-power laser is irradiated to a mask in which a large number of holes corresponding to the hole positions are formed, and a pattern on the mask is collectively transferred to a workpiece. The above-mentioned problem is solved by simultaneously opening the holes.
又、前記高出力レーザをエキシマレーザとしたものである。 The high power laser is an excimer laser.
又、前記マスクとして、クロムマスクを用いるようにしたものである。 Further, a chrome mask is used as the mask.
更に、前記マスクにアライメントマークを設けるようにしたものである。 Furthermore, an alignment mark is provided on the mask.
又、穴あけに際して、ワークとマスクを同期して駆動するようにしたものである。 Further, when drilling, the workpiece and the mask are driven synchronously.
あるいは、穴あけに際して、先ずワークとマスクを位置決めし、停止状態でワークを穴あけするようにしたものである。 Alternatively, when drilling, the workpiece and the mask are first positioned, and the workpiece is drilled in a stopped state.
本発明は、又、基板に多数の穴をあけるためのレーザ穴あけ装置であって、高出力レーザと、穴位置に対応する多数の穴が形成されたマスクとを備え、該マスクに高出力レーザを照射して、マスク上のパターンをワークに一括転写することにより、多数の穴を同時にあけることを特徴とするレーザ穴あけ装置を提供するものである。 The present invention is also a laser drilling device for drilling a large number of holes in a substrate, comprising a high-power laser and a mask in which a large number of holes corresponding to the hole positions are formed. The laser drilling apparatus is characterized in that a large number of holes are simultaneously drilled by collectively transferring the pattern on the mask onto the work.
従来のガルバノスキャナを用いた装置の場合、ガルバノスキャナ自身の位置決め精度が炭酸ガスレーザの場合で±15μm程度あり、UVレーザの場合でも、その半分程度の誤差が発生する。これに対し、本発明に係る装置の場合は、ガルバノスキャナの誤差が無くなり、基板を搭載するステージ(例えばXYステージ)とマスクを搭載するステージ(例えばXYステージ)の誤差となる。マスクをセットするときの回転誤差は、例えばθステージで補正できるため、両方のXYステージ精度でレーザ加工位置精度が決定する。XYステージは、高精度化が可能で、総合位置精度を5μm以下に抑えることが可能である。 In the case of an apparatus using a conventional galvano scanner, the positioning accuracy of the galvano scanner itself is about ± 15 μm in the case of a carbon dioxide laser, and an error about half that occurs in the case of a UV laser. On the other hand, in the case of the apparatus according to the present invention, the error of the galvano scanner is eliminated, and an error occurs between the stage (for example, XY stage) on which the substrate is mounted and the stage (for example, XY stage) on which the mask is mounted. Since the rotation error when setting the mask can be corrected by, for example, the θ stage, the laser processing position accuracy is determined by the accuracy of both XY stages. The XY stage can be highly accurate, and the total position accuracy can be suppressed to 5 μm or less.
又、加工速度は、基板上の穴密度で決定される。一般にガルバノ方式の装置は、2軸機が使用され、毎秒1000穴程度の生産性である。これに対して本発明によれば、マスクパターンの一括転写方式であるため、加工面で1cm2当り約1秒である。従って、この範囲に1000穴以上の穴密度があれば、従来方式より生産性が向上する。 The processing speed is determined by the hole density on the substrate. In general, a galvano type apparatus uses a biaxial machine and has a productivity of about 1000 holes per second. In contrast, according to the present invention, since the mask pattern batch transfer method is used, the processing surface takes about 1 second per 1 cm 2 . Therefore, if there is a hole density of 1000 holes or more in this range, productivity is improved over the conventional method.
以下図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
本実施形態は、図4に示す如く、高出力レーザとしてのエキシマレーザ30と、基板(ワークとも称する)10の穴位置に対応する多数の穴が形成されたマスク32と、ワーク10を搭載するための、例えば真空チャックプレート26を備えたXYステージであるワークステージ24と、マスク32を搭載するための、X、Y方向及びθ方向に移動/回転可能なマスクステージ34と、ワーク10上に投影されたアライメントマークを検出するためのCCDカメラ36と、を主に備えている。図において、40はレーザビーム31の光路を変えるために、各所に設けられたミラー、42はレーザビームを一様とするためのホモジナイザ、44はマスク32を縮小してワーク10上に投影するための投影レンズである。
In the present embodiment, as shown in FIG. 4, an excimer laser 30 as a high-power laser, a
前記エキシマレーザ30としては、例えば1パルスエネルギが1Jで、発振周波数が300Hz、波長が248nmのKrFエキシマレーザを用いることができる。この場合、樹脂材(16)の加工面エネルギ密度は0.5J/cm2程度となる。ビーム伝送系の利用効率は概ね50%程度であるため、加工面のビームサイズは1cm2程度となる。 As the excimer laser 30, for example, a KrF excimer laser having 1 pulse energy of 1 J, an oscillation frequency of 300 Hz, and a wavelength of 248 nm can be used. In this case, the processed surface energy density of the resin material (16) is about 0.5 J / cm 2 . Since the utilization efficiency of the beam transmission system is approximately 50%, the beam size on the processed surface is approximately 1 cm 2 .
前記マスク32としては、例えば安価で短納期製作が可能なクロムマスクを使用することができる。通常、クロムマスクは50mJ/cm2以下のエネルギ密度にする必要があるため、投影レンズ44の縮小率は例えば4程度以上とする(誘電体マスクを用いる従来例では2程度である)。該マスク32には、図5に示す如く、実パターンのM(ここではM=4)倍の加工パターン32A以外に、4個のアライメントマーク32B1〜32B4が設けられている。従って、マスク交換時に、複数のアライメントマーク部を加工面に照射し、照射位置をCCDカメラ36で認識することにより、マスク位置を検出し、検出結果により、マスクを固定する、X、Y、θ方向の補正を行なうことができる。
As the
具体的には、図6に示す如く、マスク32をマスクステージ34にセットし、例えばポリイミドフィルムのマスク位置確認用シート50をXYステージ24の真空チャックプレート26にセットした後、(1)第1マーク32B1をマスク面ビーム照射位置に移動する。そして、(2)はじめ真空チャックプレート26上にセットされたポリイミドフィルム(50)に加工する(この際、樹脂加工エネルギ密度0.5〜1.0J/cm2と同一条件とする)。(3)次に、第2マーク32B2をマスク面ビーム照射位置に移動する。(4)ワークステージ24(ポリイミドフィルム50)を、マスク移動量の1/M移動し、加工する。
Specifically, as shown in FIG. 6, after setting the
上記と同様に第4マーク32B4まで実施する。 Similar to the above, the process is performed up to the fourth mark 32B4.
これにより、マスク位置確認用シート50上にはマスクパターンの1/Mで4点加工される。
Thus, four points are processed on the mask
加工後、(1)加工点とCCDカメラ認識点は、はじめオフセット量(X、Y方向)が設定されており、オフセット量を移動して、ポリイミドフィルム(50)上の加工位置(4点)を計測する。(2)計測結果より図7に示すθ方向のずれ量が算出できる。(3)マスクステージ34上のθステージを用いて、Δθの回転補正を行なう。
After processing, (1) Offset points (X and Y directions) are set at the processing point and CCD camera recognition point at the beginning, and the offset amount is moved so that the processing position on the polyimide film (50) (4 points) Measure. (2) The shift amount in the θ direction shown in FIG. 7 can be calculated from the measurement result. (3) Using the θ stage on the
回転補正を行った後、マスク32のΔX、ΔY補正を行うため、再度第1〜第4マーク32B1〜4まで加工し、加工点を計測する。計測結果より、図8に示す如く、補正量ΔX、ΔYを算出し、マスクステージ34を用い、ΔX、ΔY量の補正を行う。
After performing the rotation correction, in order to correct ΔX and ΔY of the
このようにして、マスク設定時のX、Y、θ方向のずれ量を検出し、自動補正を行う。 In this way, the amount of deviation in the X, Y, and θ directions at the time of mask setting is detected, and automatic correction is performed.
加工は、図9に示すようにして行う。具体的には、図10に示す如く、矩形状のビームに成形し、短辺方向にマスクステージ34を駆動し、マスクステージ駆動と同期をとって、ワークステージ24を駆動する方法と、図11に示す如く、先ずマスク32とワーク10を位置決めし、停止状態で加工するステップアンドリピート法で加工する方法のいずれをとることもできる。
The processing is performed as shown in FIG. Specifically, as shown in FIG. 10, a rectangular beam is formed, the
なお、前記実施形態においては、KrFエキシマレーザが用いられていたが、レーザの種類はこれに限定されず、ArCl、ArF、KrCl、XeCl、XeFなどの他のエキシマレーザや、他の高出力レーザを用いることも可能である。加工対象もビルドアップ基板に限定されない。 In the embodiment, the KrF excimer laser is used. However, the type of laser is not limited to this, and other excimer lasers such as ArCl, ArF, KrCl, XeCl, and XeF, and other high-power lasers. It is also possible to use. The processing target is not limited to the build-up board.
10…基板(ワーク)
16A…ビア
24…ワークステージ
30…エキシマレーザ
31…レーザビーム
32…マスク
32A…加工パターン
32B1〜4…アライメントマーク
34…マスクステージ
36…CCDカメラ
44…投影レンズ
10 ... Substrate (workpiece)
16A ... via 24 ... work stage 30 ...
Claims (7)
穴位置に対応する多数の穴が形成されたマスクに高出力レーザを照射して、
マスク上のパターンをワークに一括転写することにより、多数の穴を同時にあけることを特徴とするレーザ穴あけ方法。 When making a lot of holes in the board,
Irradiate the mask with a large number of holes corresponding to the hole position with high power laser,
A laser drilling method characterized in that a large number of holes are simultaneously drilled by collectively transferring a pattern on a mask onto a workpiece.
高出力レーザと、
穴位置に対応する多数の穴が形成されたマスクとを備え、該マスクに高出力レーザを照射して、マスク上のパターンをワークに一括転写することにより、多数の穴を同時にあけることを特徴とするレーザ穴あけ装置。 A laser drilling device for drilling a large number of holes in a substrate,
A high power laser,
A mask having a large number of holes corresponding to the positions of the holes, and irradiating the mask with a high-power laser to collectively transfer the pattern on the mask to the workpiece, thereby simultaneously opening a large number of holes. Laser drilling device.
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