JP3980289B2

JP3980289B2 - レーザ加工装置

Info

Publication number: JP3980289B2
Application number: JP2001090958A
Authority: JP
Inventors: 昭彦種子田; 直昭谷崎
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2001-03-27
Filing date: 2001-03-27
Publication date: 2007-09-26
Anticipated expiration: 2021-03-27
Also published as: JP2002290056A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多層構造のプリント配線板にＶＩＡホールを形成するためのレーザ加工装置及び方法に関し、特に、紫外線レーザを用いてＶＩＡホールを形成する際に、ホール底部の導体表面にダメージを与えることなく、不要な上層のみを除去することができるレーザ加工装置及び方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子回路用のプリント配線板の高密度化、多層化に伴い、ＶＩＡホールの細径化の要求や、中間層の銅薄膜を貫通させ基板の表裏面を連結するスルーホール加工への要求があり、ＣＯ_２レーザよりも短い波長を持つ紫外線レーザによるレーザビアが実用化されつつある。
【０００３】
上記のような紫外線レーザの波長は、ＣＯ_２レーザの１０．６μmに比較して３００ｎｍ前後と非常に短く、ＶＩＡホール径５０μｍ以下の加工が可能である。また、銅は樹脂より吸収係数が低いものの、紫外線も吸収するため、ＣＯ_２レーザでは不可能であった銅面の貫通加工も可能である。
【０００４】
一方、レーザビアでは、ＶＩＡホールの加工中にその進捗状態の検査が通常必要になる。ＣＯ_２レーザ等を用いた従来のレーザビアについては、各種の検査方法が提案されている。例えば、特開平１１−１９２５７０号公報では、加工用のＣＯ_２レーザの加工穴からの反射光を用いて加工穴の状態を検知し、レーザ発振器を制御することで、高品質な穴形状を実現している。また、特開平１１−２０１９１０号公報では、加工穴の残留材料に照明光を照射することによって発生する蛍光を検出することで、穴形状の加工状況を測定している。さらに、特開２０００−１３７００２号公報では、ＣＯ_２レーザによる加工と並行して加工穴に検査用光を入射させてその反射光を検出したり、ＣＯ_２レーザによる加工中に発生するプラズマ光を用いるなどして、加工穴底部の残留樹脂の検出を行っている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、紫外線レーザを用いることによって多層構造のプリント配線板に設けた複数の導電層のいずれかに達するＶＩＡホールを形成する場合において、ＶＩＡホールの形成状況を正確に検査することができる方法について開示したものはない。
【０００６】
例えば、特開平１１−１９２５７０号公報のように反射光を利用する場合、加工用の光源としてＵＶレーザを使用すると、加工光が銅薄膜に吸収されてしまうため、検査用の反射光を検出することができない。
【０００７】
また、特開平１１−２０１９１０号公報の場合、検査用の蛍光を検出する際に画像処理等を行う必要があり、加工に際して生じるプラズマ光の影響除去や画像処理によるタイムロスを考慮すると、インラインでの使用には不適である。
【０００８】
また、特開２０００−１３７００２号公報の場合、加工用にＣＯ_２レーザを用いており、銅薄膜を貫通するＶＩＡホールを形成することができない。このため、同公報の技術を多層構造のプリント配線板に適用しようとした場合、最上部の銅薄膜まで到達するＶＩＡホールの形成には活用できるかも知れないが、いずれか任意の深さ位置の銅薄膜に到達する所望のＶＩＡホールを精密に形成することができない。また、検査用にプラズマ光を利用する場合、検出されるプラズマ光の光強度が樹脂の不均一性に影響されるため、較正手段が必要となる。
【０００９】
そこで、本発明は、紫外線レーザを用いることによって多層構造のプリント配線板に設けた複数の導電層のいずれかに達するＶＩＡホールを形成する際に、ＶＩＡホールの形成状況を正確に検査できるレーザ加工装置及び方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明のレーザ加工装置は、多層プリント配線板のホール形成位置にホール形成用の紫外レーザ光を照射する加工光供給手段と、前記紫外レーザ光と異なる波長を有する検査光を前記ホール形成位置に入射させる検査光供給手段と、前記ホール形成位置から出射する前記検査光に対応する反射光の強度変化を検出する反射光検出手段と、前記反射光検出手段の出力に基づいて前記ホール形成位置に導電層が露出するタイミングを検出する導電層検出手段と、前記導電層検出手段の検出出力に基づいて前記加工光供給手段による前記紫外レーザ光の照射を継続するか否かを判断する判断手段とを備える。
【００１１】
上記装置では、導電層検出手段が前記反射光検出手段の出力に基づいて前記ホール形成位置に導電層が露出するタイミングを検出するので、導電層が露出した段階で加工光供給手段を制御して、この導電層にダメージを与えることなく加工用の紫外レーザ光の供給を停止させることができる。さらに、判断手段が、導電層検出手段の検出出力に基づいて前記加工光供給手段による前記紫外レーザ光の照射を継続するか否かを判断するので、導電層検出手段によって露出を検出した特定の導電層が今回のホール形成で貫通すべき導電層であるか否かを判断しつつ、目的の導電層が露出するまでホールを正確に形成することができる。なお、検査光を、前記多層プリント配線板を構成する導体層及び絶縁層に関して所定以上の反射率差を有するものとすることにより、導電層の露出を正確に判断することができる。
【００１２】
また、上記装置の具体的な態様では、前記判断手段が、前記ホール形成位置に導電層が露出した回数を計数する計数手段と、前記計数手段で計数した回数値が所定値に達したか否かを判断する比較手段とを備える。この場合、予め適当な所定値を設定しておくことにより、複数の導電層のうち上記所定値に対応する所望の深さ位置の導電層に達するホールを形成することができる。
【００１３】
上記装置の具体的な態様では、前記導電層検出手段が、前記ホール形成位置からの前記反射光の強度が急激に変化する遷移状態から前記反射光の強度が飽和する飽和状態への状態変化の切換を前記導電層が露出するタイミングとして検出する。この場合、導電層が露出した段階を高い再現性で正確かつ迅速に検出することができる。
【００１４】
上記装置の具体的な態様では、前記加工光供給手段が、所定のトリガ信号に基づいてパルス状の紫外レーザ光を発生するレーザ光源を有し、前記検査光供給手段が、前記パルス状の紫外レーザ光の発生の合間に所定の時間差で前記検査光を前記ホール形成位置に入射させる。この場合、紫外レーザ光によって発生する蛍光に起因する反射光の吸収やノイズ光の検出を防止しつつ検査光の反射光のみを正確に検出することができ、導電層の露出をより正確に検出することができる。
【００１５】
上記装置の具体的な態様では、前記加工光供給手段が、前記紫外レーザ光を前記ホール形成位置に集光する集光光学系を有し、前記検査光供給手段が、前記集光光学系を介して前記検査光を前記ホール形成位置に入射させる光分岐結合手段を有し、前記反射光検出手段が、前記ホール形成位置からの反射光を、前記集光光学系及び前記光分岐結合手段を介して検出する。この場合、加工用の紫外レーザ光の入射位置と検査光の入射位置との毎回のアライメントが不要になり、高精度で迅速な検査が可能になる。
【００１６】
また、本発明のレーザ加工方法は、多層プリント配線板のホール形成位置にホール形成用の紫外レーザ光を照射する工程と、前記紫外レーザ光と異なる波長を有する検査光を前記ホール形成位置に入射させる工程と、前記ホール形成位置から出射する前記検査光に対応する反射光の強度変化を検出する工程と、前記反射光の強度変化に基づいて前記ホール形成位置に導電層が露出するタイミングを検出する工程と、前記導電層が露出するタイミングの検出結果に基づいて前記ホール形成位置への前記紫外レーザ光の照射を継続するか否かを判断する工程とを備える。
【００１７】
上記方法では、前記反射光の強度変化に基づいて前記ホール形成位置に導電層が露出するタイミングを検出するので、導電層が露出した段階でこの導電層にダメージを与えることなく加工用の紫外レーザ光の供給を停止させることができる。さらに、前記導電層が露出するタイミングの検出結果に基づいて、前記加工光供給手段による前記紫外レーザ光の照射を継続するか否かを判断するので、導電層検出手段によって露出を検出した特定の導電層が今回のホール形成で貫通すべき導電層であるか否かを判断しつつ、目的の導電層が露出するまでホールを正確に形成することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
〔第１実施形態〕
以下、本発明の第１実施形態に係るレーザ加工装置について説明する。このレーザ加工装置は、ホール形成用の加工光である紫外レーザ光ＵＬを発生する紫外レーザ光ＵＬ源２と、この紫外レーザ光源２からの紫外レーザ光ＵＬを多層プリント配線板であるワークＷ上の所望のホール形成位置に入射させる照射光学系３と、紫外レーザ光ＵＬが入射するワークＷを支持するステージ４と、紫外レーザ光ＵＬと波長が異なる検査光ＤＬを発生する検査光光源５と、検査光光源５からの検査光ＤＬを照射光学系３に供給する分岐結合手段であるビームスプリッタ６と、検査光ＤＬの強度とこれがホール形成位置に入射することで生じた反射光ＲＬの強度とを検出する検査光検出系７と、紫外レーザ光源２及び検査光光源５からのパルス光の出射タイミングを調節するトリガ制御部８と、照射光学系３、検査光検出系７、トリガ制御部８等の動作を制御する加工制御装置９とを備える。ここで、紫外レーザ光源２、照射光学系３、及びビームスプリッタ６は、加工光供給手段を構成する。また、検査光光源５、ビームスプリッタ６、及び照射光学系３は、検査光供給手段を構成する。また、検査光検出系７、ビームスプリッタ６、及び照射光学系３は、反射光検出手段を構成する。
【００１９】
紫外レーザ光源２は、例えば波長３０８ｎｍの紫外レーザ光ＵＬをパルス状に出射するエキシマレーザとすることができ、例えば数１０ｋＨＨｚ程度の発振周波数で、２０ｎｓｅｃ程度のパルス幅を持つ紫外レーザパルスを発生させることができる。なお、紫外レーザ光源２は、エキシマレーザに限るものではなく、ＹＡＧレーザ等からのレーザ光を整数倍の高調波に変換することによって紫外レーザ光ＵＬを発生する他のレーザとすることもできる。
【００２０】
照射光学系３は、走査用の一対のガルバノスキャナ３１、３２と、集光光学系であるｆθレンズ３４とからなる。ここで、各ガルバノスキャナ３１、３２は、ガルバノミラー３１ａ、３２ａと、これらを必要量だけ回転駆動するためのミラー駆動装置及び駆動量検出装置からなる駆動部３１ｂ、３２ｂとをそれぞれ備えており、ｆθレンズ３４によってワークＷ表面に形成されるパルス光の入射スポットをＸＹ面内で任意の点に移動させることができる。また、ｆθレンズ３４は、ガルバノミラー３１ａ、３２ａが等角速度で回転した場合、紫外レーザ光をワークＷ上で等速度で移動させる。このようなｆθレンズ３４によって集光されたパルス光の入射スポットでは、ワークＷ表面の樹脂層や銅薄膜がアブレーション現象によって分解除去される。なお、ガルバノスキャナ３１、３２は、駆動部３１ｂ、３２ｂを介して加工制御装置９に制御されており、紫外レーザ光源２、検査光光源５等と同期して動作する。
【００２１】
ステージ４は、ワークＷをＸＹ面内で任意の位置に移動させることができる。すなわち、ワークＷが比較的大きい場合、その加工領域がガルバノスキャナ３１、３２の走査によってＶＩＡホールを形成することができる走査領域よりも大きくなる可能性がある。この場合は、ワークＷを適宜ステップ移動させつつ走査領域単位でＶＩＡホールを形成し、これを繰り返すことによってワークＷ全体にＶＩＡホールを形成する。この際、ステージ４の動作は、加工制御装置９によって制御されており、紫外レーザ光源２、検査光光源５、ガルバノスキャナ３１、３２等と同期している。なお、レーザ加工の対象となるワークＷは、パターニングされた複数の銅薄膜層を樹脂層で層間絶縁した構造を有する多層プリント配線板である。
【００２２】
検査光光源５は、例えばＹＡＧレーザ及び高調波発生装置を組み合わせたものとすることができ、この場合、第２高調波である波長５３２ｎｍの可視レーザ光を検査光ＤＬとしてパルス状に出射する。検査光ＤＬは、銅薄膜層の露出を精密に検出するため、上記紫外レーザ光ＵＬと異なる波長を有するだけでなく、ワークＷを構成する銅薄膜層及び樹脂層に関して大きな反射率差を有するものとする。なお、検査光光源５は、上記のようなＹＡＧレーザ及び高調波発生装置を組み合わせたものに限らず、紫外レーザ光源２が発生する紫外レーザ光ＵＬと異なる波長を有するとともにワークＷを構成する銅薄膜層や樹脂層にダメージを与えない他のレーザ装置とすることができる。
【００２３】
ビームスプリッタ６は、ダイクロイックミラー等からなる光分岐結合手段であり、紫外レーザ光ＵＬを反射し可視の検査光ＤＬを通過させるという性質を持つ。これにより、紫外レーザ光源２からミラーＭ1を経て入射した紫外レーザ光ＵＬと、検査光光源５から検査光検出系７に設けた光学系を経て入射した検査光ＤＬとを同一の光路として、照射光学系３に入射させることができる。なお、照射光学系３は、紫外レーザ光ＵＬと検査光ＤＬとに対してほぼ同一の結像特性を有し、ワークＷ上の同一スポットに紫外レーザ光ＵＬ及び検査光ＤＬを正確に一致させて入射させることができる。
【００２４】
検査光検出系７は、検査光光源５からの検査光ＤＬの一部を参照光として分岐するハーフミラー７１と、ハーフミラー７１を通過した検査光ＤＬのうち特定偏光成分のみを透過させる偏光ビームスプリッタ７２と、検査光ＤＬのうちハーフミラー７１で反射された参照光を検出する較正用のフォトセンサ７５と、照射光学系３側から偏光ビームスプリッタ７２を経て戻って来た反射光ＲＬを検出するフォトセンサ７６とを備える。ここで、偏光ビームスプリッタ７２は、偏光フィルタ等からなり、ワークＷで反射して９０度偏光方向が変化した反射光ＲＬのみを反射する。よって、フォトセンサ７６には、ワークＷのＶＩＡホール底部に銅薄膜層が露出した場合、この銅薄膜層からの反射光ＲＬが入射し、ＶＩＡホール底部に銅薄膜層が露出ていない場合、ほとんど光が入射しない。ここで、フォトセンサ７５は、検査光ＤＬの変動を相殺するために設けており、検査光ＤＬの変動を反映した参照光を検出し、フォトセンサ７６の検出出力を較正するために利用される。なお、両フォトセンサ７５、７６は、入射した光の強度を高速で電圧等の信号に変換するものであり、例えばフォトダイオードを用いる。
【００２５】
トリガ制御部８は、加工制御装置９からの指示に基づいて、パルス光を周期的に出射させるトリガ信号を紫外レーザ光源２と検査光光源５とに出力する。紫外レーザ光源２と検査光光源５に印加されるトリガ信号は、互いに一定の時間差を設けてあり、パルス光の出射のタイミングが互いに重ならないようにしている。このようにタイミングをずらすことにより、紫外レーザ光源２からの紫外レーザ光ＵＬがワークＷ上に入射することによって生じる蛍光等に起因する感度減少を防止でき、検査光ＤＬに対応する反射光ＲＬのみを正確に検出することができる。
【００２６】
加工制御装置９は、コンピュータ等からなり、照射光学系３を動作させてワークＷ上への紫外レーザ光ＵＬ及び検査光ＤＬの入射位置を制御する。また、加工制御装置９は、ステージ４を動作させて照射光学系３に対するワークＷの位置を制御する。また、加工制御装置９は、検査光検出系７の検出信号に基づいて導電層の露出を検出する。また、加工制御装置９は、トリガ制御部８の動作を制御して紫外レーザ光源２及び検査光光源５からのパルス光の出射を制御する。
【００２７】
図２（ａ）は、トリガ制御部８から紫外レーザ光源２に出力されるトリガ信号を示し、図２（ｂ）は、トリガ制御部８から検査光光源５に出力されるトリガ信号を示す。図からも明らかなように、両トリガ信号の周期はＴpとなっており、検査光光源５へのトリガ信号は、紫外レーザ光源２へのトリガ信号よりもΔＴだけ遅れた状態となっている。具体的には、周期Ｔpを数１０ｋＨＨｚとしており、遅延時間ΔＴは数１０μｓｅｃとなる。つまり、遅延時間ΔＴは、数１０μｓｅｃ程度の精度が必要となる。この精度は、紫外レーザ光源２及び検査光光源５のトリガ入力から発光までの時間（いわゆる発振ディレイ）と、計測用のフォトセンサ７６の応答時間とにより決定される。
【００２８】
以上のような周期Ｔp及び遅延時間ΔＴの設定により、紫外レーザ光ＵＬの照射タイミングと検査光ＤＬの照射タイミングとの位相をずらして干渉を回避することができる。なお、加工制御装置９は、検査光検出系７の検出結果に基づいてトリガ制御部８に適当な指令信号を送ることにより、トリガ信号の出力を随時停止させることができる。
【００２９】
図３は、第１層目の銅薄膜層を露出させるだけのワークＷの加工について説明する図である。
【００３０】
図３（ａ）は、第ｎ番目パルスの紫外レーザ光ＵＬをワークＷ上に照射した段階を示す。この場合、第１層目の樹脂層ＲＥのホール形成位置では、紫外レーザ光ＵＬの照射によって分子間結合が切断されるアブレーション現象がｎ回繰返されており、樹脂層ＲＥの表層の一部が除去されてホールＨＯが形成される。このようなアブレーション現象に際しては、高輝度のプラズマ光ＰＬが発生するので、紫外レーザ光ＵＬの照射時には、検査光光源５からホール形成位置への検査光ＤＬの照射や検査光検出系７によるホール形成位置からの反射光ＲＬの検出を行なわない。図３（ｂ）は、図３（ａ）の次の段階に対応し、検査光光源５からホールＨＯに検査光ＤＬを照射するとともに、検査光ＤＬを入射させたホール形成位置からの反射光ＲＬを検査光検出系７によって検出する。この場合、銅薄膜層Ｃｕが露出していないので、反射光ＲＬの強度は小さい。
【００３１】
図３（ｃ）は、第ｎ＋ｋ番目パルスの紫外レーザ光ＵＬをワークＷ上に照射した段階を示す。この場合、第１層目の樹脂層ＲＥのホール形成位置では、紫外レーザ光ＵＬのｎ＋ｋ回の繰返照射により、樹脂層ＲＥの全体が除去されてホールＨＯ底部に第１層目の銅薄膜層Ｃｕが露出する。図３（ｄ）は、図３（ｃ）の次の段階に対応し、検査光光源５からホールＨＯに検査光ＤＬを照射するとともに、検査光ＤＬを入射させたホール形成位置からの反射光ＲＬを検査光検出系７によって検出する。この場合、銅薄膜層Ｃｕが露出しているので、反射光ＲＬの強度は大きい。つまり、反射光ＲＬの強度を監視することにより、銅薄膜層Ｃｕにダメージを与えることなく、その上層の樹脂層ＲＥのみを除去することができる。
【００３２】
図４（ａ）は、ホールＨＯの底部に露出する銅薄膜層Ｃｕの面積と、ホールＨＯの底部からの反射光ＲＬの強度との関係を説明するグラフであり、ホールＨＯの底部に露出する銅薄膜層Ｃｕの面積が増大するとともにホールＨＯ底部からの反射光ＲＬの強度が増大することが分かる。図４（ｂ）は、紫外レーザ光源２にトリガ信号を送って紫外レーザ光ＵＬを発生させた場合のパルス数と、フォトセンサ７６から出力される光検出出力との関係を説明するグラフである。以上のグラフからも明らかなように、紫外レーザ光ＵＬのパルス数が少ない初期段階（点Ａ参照、図４（ｂ）に対応）では、ホール形成位置に樹脂層ＲＥのみが露出しており、フォトセンサ７６の光検出出力は低レベルとなっている。紫外レーザ光ＵＬのパルス数がある程度増すと、フォトセンサ７６の光検出出力が急激に増加する遷移領域Ａtrに移る。この遷移領域Ａtrでは、ホール形成位置に銅薄膜層Ｃｕが露出し始める。この遷移領域Ａtrを超えて紫外レーザ光ＵＬの照射を繰り返した飽和段階（点Ｂ参照、図４（ｄ）に対応）では、ホール形成位置に銅薄膜層Ｃｕがほぼ完全に露出しており、フォトセンサ７６の光検出出力は上限レベルとなっている。
【００３３】
なお、飽和段階（点Ｂ参照）を超えて紫外レーザ光ＵＬの照射を継続すると、ホール形成位置に露出した銅薄膜層Ｃｕに貫通孔が形成される。つまり、ホールＨＯ底部に再び樹脂層ＲＥのみが露出して、フォトセンサ７６の光検出出力は低レベルとなる（点Ｃ参照）。
【００３４】
図５は、第２層目の銅薄膜層を露出させるワークＷの加工について説明する図である。
【００３５】
図５（ａ）は、紫外レーザ光ＵＬによる第１層目の樹脂層ＲＥの加工を説明する図である。この場合、検査光光源５からホールＨＯに検査光ＤＬを照射しても、ホールＨＯからは反射光ＲＬが生じないのでフォトセンサ７６の光検出出力は、ほとんど０となる。
【００３６】
図５（ｂ）は、紫外レーザ光ＵＬによる第１層目の樹脂層ＲＥの貫通を説明する図である。この場合、検査光光源５からホールＨＯに検査光ＤＬを照射すると、ホールＨＯ底部に露出した銅薄膜層Ｃｕの表面で反射された反射光ＲＬがフォトセンサ７６の光検出出力を増大させる。
【００３７】
図５（ｃ）は、紫外レーザ光ＵＬによる第２層目の樹脂層ＲＥの加工を説明する図である。この場合、検査光光源５からホールＨＯに検査光ＤＬを照射しても、ホールＨＯからは反射光ＲＬが生じないのでフォトセンサ７６の光検出出力は、再びほとんど０となる。
【００３８】
図５（ｄ）は、紫外レーザ光ＵＬによる第２層目の樹脂層ＲＥの貫通を説明する図である。この場合、検査光光源５からホールＨＯに検査光ＤＬを照射すると、ホールＨＯ底部に露出した銅薄膜層Ｃｕの表面で反射された反射光ＲＬがフォトセンサ７６の光検出出力を再度増大させる。この段階で紫外レーザ光ＵＬの照射を停止させ、加工を終了する。
【００３９】
以上の図５（ａ）〜（ｄ）の説明から明らかなように、反射光ＲＬの増大と飽和の回数をカウントすることにより、目的とする銅薄膜層Ｃｕにダメージを与えることなく、その上層の樹脂層ＲＥや銅薄膜層Ｃｕを確実に除去することができる。
【００４０】
図６は、図１に示す加工制御装置９の動作を概念的に説明するフローチャートである。まず、加工制御装置９に設けたＣＰＵは、内蔵する記憶装置に設けた変数ｍに１を代入して初期化を行なう（ステップＳ１）。ここで、変数ｍは、現在第ｍ番目の銅薄膜層Ｃｕを露出させる加工を行なっていることを意味する。
【００４１】
次に、加工制御装置９に設けたＣＰＵは、ガルバノスキャナ３１、３２の駆動部３１ｂ、３２ｂに制御信号を送って、パルス光を入射させるべき入射スポットを目標のホール形成位置にセットする（ステップＳ２）。
【００４２】
次に、加工制御装置９に設けたＣＰＵは、トリガ制御部８に制御信号を送って、紫外レーザ光源２にパルス光を出射させるトリガ信号をトリガ制御部８から出力させる（ステップＳ３）。これにより、ワークＷ上の目標のホール形成位置に浅い窪みが形成される。
【００４３】
次に、加工制御装置９に設けたＣＰＵは、トリガ制御部８に制御信号を送って、検査光光源５にパルス光を出射させるトリガ信号をトリガ制御部８から出力させる（ステップＳ４）。これにより、ワークＷ上の目標のホール形成位置からの反射光ＲＬが検出される。
【００４４】
次に、加工制御装置９に設けたＣＰＵは、検査光検出系７のフォトセンサ７５、７６の検出出力の差分を求めて、その値が銅薄膜層Ｃｕが露出を示す所定の閾値を超えて飽和したか否かを判定する（ステップＳ５）。なお、銅薄膜層Ｃｕの露出は、両フォトセンサ７５、７６の検出出力差を微分したものを用いて、両フォトセンサ７５、７６の検出出力差が飽和したか否かを判断することとしてもよい。
【００４５】
次に、加工制御装置９に設けたＣＰＵは、導電層検出手段として、今回の紫外レーザ光ＵＬの照射（ステップＳ３）よりも１回先になされた前回の紫外レーザ光ＵＬの照射後に銅薄膜層Ｃｕの露出が検出されたか否かを判断する（ステップＳ６）。つまり、今回の紫外レーザ光ＵＬの照射（ステップＳ３）によって初めて銅薄膜層Ｃｕが露出したか否かが判断される。
【００４６】
次に、加工制御装置９に設けたＣＰＵは、判断手段若しくは比較手段として、変数ｍの値と最終的に露出させる銅薄膜層Ｃｕが何番目であるか（すなわち層番号）とを比較し、今回露出した銅薄膜層Ｃｕが最終目標として到達すべき銅薄膜層Ｃｕであるか否かを判断する（ステップＳ７）。
【００４７】
ステップＳ７で目標の銅薄膜層Ｃｕまで達していないと判断された場合、加工制御装置９に設けたＣＰＵは、計数手段として、内蔵する記憶装置に設けた変数ｍに１を加算してステップＳ３の処理に戻る（ステップＳ８）。以下、ステップＳ３〜Ｓ７の動作が繰り返される。
【００４８】
一方、目標の銅薄膜層Ｃｕまで達していると判断された場合、加工制御装置９に設けたＣＰＵは、内蔵する記憶装置に設けたデータに基づいて、次にレーザ加工すべきＶＩＡホールが残っているか否かを判断する（ステップＳ９）。
【００４９】
ステップＳ９で加工すべきＶＩＡホールが残っていると判断された場合、加工制御装置９に設けたＣＰＵは、ステップＳ１の処理に戻る。以下、ステップＳ３〜Ｓ９の動作が繰り返される。一方、ステップＳ９で加工すべきＶＩＡホールが残っていないと判断された場合、全体の処理を終了する。
【００５０】
以上説明したレーザ加工装置では、図６のステップＳ５、Ｓ６で説明したように、フォトセンサ７５、７６の検出出力に基づいてホール形成位置に銅薄膜層Ｃｕが露出するタイミングを検出するので、銅薄膜層ＣｕがＶＩＡホール底部に露出した段階で銅薄膜層Ｃｕにダメージを与えることなく加工用の紫外レーザ光ＵＬの供給を停止させることができる。さらに、ステップＳ７で説明したように、フォトセンサ７５、７６の検出結果から得た変数ｍ等に基づいて紫外レーザ光ＵＬの照射を継続するか否かを判断するので、ＶＩＡホール底部に露出した銅薄膜層Ｃｕが今回のホール形成で貫通すべき導電層であるか否かを判断することができる。つまり、目的の銅薄膜層Ｃｕが必要かつ十分に露出するまでＶＩＡホールを正確に形成することができる。
【００５１】
〔第２実施形態〕
以下、第２実施形態に係るレーザ加工装置について説明する。このレーザ加工装置は、第１実施形態のレーザ加工装置を変形したものであり、異なる部分についてのみ説明する。
【００５２】
この場合、検査光検出系７において、ハーフミラー７１とフォトセンサ７６との間にレンズ１７８を設け、ハーフミラー７１からの反射光ＲＬをフォトセンサ７６の感光面に集光する。レンズ１７８は、加工制御装置９からの制御信号基づいてレンズ駆動装置１７９によって光軸方向に微動するようになっており、ホール形成位置に設けたＶＩＡホールの深さに応じてフォトセンサ７５上における結像状態を調整できる。これにより、反射光ＲＬの変化をより鋭敏に検出することができ、ＶＩＡホールの底部に露出させる銅薄膜にダメージを与えることを防止できる。
【００５３】
〔第３実施形態〕
以下、第３実施形態に係るレーザ加工装置について説明する。このレーザ加工装置は、第２実施形態のレーザ加工装置をさらに変形したものである。
【００５４】
この場合、検査光検出系７において、検査光光源５の出射部近傍とフォトセンサ７６の感光面近傍とにそれぞれピンホール２７７ａ、２７７ｂを設けている。これらのピンホール２７７ａ、２７７ｂは、光学的に共役な位置に配置されており、共焦点効果が得られるようになっている。これにより、ＶＩＡホールの底部からの反射光ＲＬのみを鋭敏に検出することができ、ＶＩＡホールの底部に露出させる銅薄膜にダメージを与えることを確実に防止できる。
【００５５】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明のレーザ加工装置によれば、導電層検出手段が前記反射光検出手段の出力に基づいて前記ホール形成位置に導電層が露出するタイミングを検出するので、導電層が露出した段階でこの導電層にダメージを与えることなく加工用の紫外レーザ光の供給を停止させることができる。さらに、判断手段が、導電層検出手段の検出出力に基づいて前記加工光供給手段による前記紫外レーザ光の照射を継続するか否かを判断するので、導電層検出手段によって露出を検出した特定の導電層が今回のホール形成で貫通すべき導電層であるか否かを判断しつつ、目的の導電層が露出するまでホールを正確に形成することができる。
【００５６】
また、本発明のレーザ加工方法によれば、前記反射光の強度変化に基づいて前記ホール形成位置に導電層が露出するタイミングを検出するので、導電層が露出した段階でこの導電層にダメージを与えることなく加工用の紫外レーザ光の供給を停止することができる。さらに、前記導電層が露出するタイミングの検出結果に基づいて前記加工光供給手段による前記紫外レーザ光の照射を継続するか否かを判断するので、導電層検出手段によって露出を検出した特定の導電層が今回のホール形成で貫通すべき導電層であるか否かを判断しつつ、目的の導電層が露出するまでホールを正確に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態のレーザ加工装置の構成説明するブロック図である。
【図２】（ａ）は図１のレーザ加工装置からワークに照射される紫外レーザ光の照射タイミングを示し、（ｂ）は図１のレーザ加工装置からワークに照射される検査光の照射タイミングを示す。
【図３】（ａ）〜（ｄ）は、ワークの第１層目の銅薄膜層を露出させる加工について説明する図である。
【図４】（ａ）は、ホール底部に露出する銅薄膜層の面積と、ホール底部からの反射光の強度との関係を説明するグラフであり、（ｂ）は、紫外レーザ光の照射パルス数とフォトセンサから出力される光検出出力との関係を説明するグラフである。
【図５】（ａ）〜（ｄ）は、ワークの第２層目の銅薄膜層を露出させる加工について説明する図である。
【図６】図１のレーザ加工装置の動作を説明するフローチャートである。
【図７】第２実施形態のレーザ加工装置を説明する図である。
【図８】第３実施形態のレーザ加工装置を説明する図である。
【符号の説明】
２紫外レーザ光源
３照射光学系
４ステージ
５検査光光源
６ビームスプリッタ
７検査光検出系
８トリガ制御部
９加工制御装置
３１,３２ガルバノスキャナ
７１ハーフミラー
７２偏光ビームスプリッタ
７５,７６フォトセンサ
ＵＬ紫外レーザ光
ＤＬ検査光
ＲＬ反射光
Ｗワーク

Claims

多層プリント配線板のホール形成位置にホール形成用の紫外レーザ光を照射する加工光供給手段と、
前記紫外レーザ光と異なる波長を有するとともに、前記多層プリント配線板を構成する導電層及び絶縁層に関して所定以上の反射率差を有する検査光を前記ホール形成位置に入射させる検査光供給手段と、
前記ホール形成位置から出射する前記検査光に対応する反射光の強度変化を検出する反射光検出手段と、
前記反射光検出手段の出力に基づいて前記ホール形成位置に導電層が露出するタイミングを検出する導電層検出手段と、
前記導電層検出手段の検出出力に基づいて前記加工光供給手段による前記紫外レーザ光の照射を継続するか否かを判断する判断手段とを備え、
前記導電層検出手段は、前記ホール形成位置からの前記検査光に対応する前記反射光の強度が急激に変化する遷移状態から前記反射光の強度が飽和する飽和状態への状態変化の切換を前記導電層が露出するタイミングとして検出し、
前記反射光検出手段は、前記ホール形成位置からの前記反射光を検出するフォトセンサを備え、前記ホール形成位置に設けたホールの深さに応じて前記フォトセンサ上における結像状態を調整する、
レーザ加工装置。
前記検査光供給手段からの前記検査光を前記ホール形成位置に入射させる前に分岐して検出するための校正用フォトセンサをさらに備える請求項１記載のレーザ加工装置。
前記反射光検出手段は、前記ホール形成位置からの前記反射光のうち偏光方向が変化した反射光のみを分岐する偏光ビームスプリッタを備え、前記フォトセンサは、前記偏光ビームスプリッタで分岐された反射光を検出する請求項１及び請求項２のいずれか一項記載のレーザ加工装置。
前記判断手段は、前記ホール形成位置に導電層が露出した回数を計数する計数手段と、前記計数手段で計数した回数値が所定値に達したか否かを判断する比較手段とを備えることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項記載のレーザ加工装置。
前記加工光供給手段は、所定のトリガ信号に基づいてパルス状の紫外レーザ光を発生するレーザ光源を有し、前記検査光供給手段は、前記パルス状の紫外レーザ光の発生の合間に所定の時間差で前記検査光を前記ホール形成位置に入射させることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか記載のレーザ加工装置。
前記加工光供給手段は、前記紫外レーザ光を前記ホール形成位置に集光する集光光学系を有し、前記検査光供給手段は、前記集光光学系を介して前記検査光を前記ホール形成位置に入射させる光分岐結合手段を有し、前記反射光検出手段は、前記ホール形成位置からの反射光を、前記集光光学系及び前記光分岐結合手段を介して検出することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか記載のレーザ加工装置。
多層プリント配線板のホール形成位置にホール形成用の紫外レーザ光を照射する工程と、
前記紫外レーザ光と異なる波長を有するとともに、前記多層プリント配線板を構成する導電層及び絶縁層に関して所定以上の反射率差を有する検査光を前記ホール形成位置に入射させる工程と、
前記ホール形成位置から出射する前記検査光に対応する反射光の強度変化を検出する工程と、
前記反射光の強度変化に基づいて、前記ホール形成位置に導電層が露出するタイミングを検出する工程と、
前記導電層が露出するタイミングの検出結果に基づいて、前記ホール形成位置への前記紫外レーザ光の照射を継続するか否かを判断する工程とを備え、
前記ホール形成位置からの前記検査光に対応する前記反射光の強度が急激に変化する遷移状態から前記反射光の強度が飽和する飽和状態への状態変化の切換を前記導電層が露出するタイミングとして検出し、
前記ホール形成位置からの前記反射光を検出するフォトセンサ上における結像状態を、前記ホール形成位置に設けたホールの深さに応じて調整する、
レーザ加工方法。