JPH0631478A - レーザアブレーション加工法および多層配線構造体の製造法 - Google Patents
レーザアブレーション加工法および多層配線構造体の製造法Info
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- JPH0631478A JPH0631478A JP4191866A JP19186692A JPH0631478A JP H0631478 A JPH0631478 A JP H0631478A JP 4191866 A JP4191866 A JP 4191866A JP 19186692 A JP19186692 A JP 19186692A JP H0631478 A JPH0631478 A JP H0631478A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 レーザアブレーション加工法とこの加工法を
用いた多層配線構造体の製造方法に関し、レーザアブレ
ーション加工による煤の発生を抑制する。 【構成】 レーザ光２２を照射することにより有機物材
料膜１３を局部的に分解除去するレーザアブレーション
加工法において、この被加工有機物材料膜１３の表面近
傍を大気から遮断し、この遮断された領域内を水素ガス
雰囲気にして被加工有機物材料１３が分解して生じるプ
ラズマを冷却することによって煤が生成されるのを抑制
する。この際、被加工有機物材料の表面近傍を大気から
遮断する構造物の少なくとも一部を、透明基板上に誘電
体多層膜ミラーを選択的に形成した誘電体ミラーマスク
１６によって構成する。また、このレーザアブレーショ
ン加工法によって多層配線構造体の層間絶縁膜に層間接
続用ビア穴を形成する。
用いた多層配線構造体の製造方法に関し、レーザアブレ
ーション加工による煤の発生を抑制する。 【構成】 レーザ光２２を照射することにより有機物材
料膜１３を局部的に分解除去するレーザアブレーション
加工法において、この被加工有機物材料膜１３の表面近
傍を大気から遮断し、この遮断された領域内を水素ガス
雰囲気にして被加工有機物材料１３が分解して生じるプ
ラズマを冷却することによって煤が生成されるのを抑制
する。この際、被加工有機物材料の表面近傍を大気から
遮断する構造物の少なくとも一部を、透明基板上に誘電
体多層膜ミラーを選択的に形成した誘電体ミラーマスク
１６によって構成する。また、このレーザアブレーショ
ン加工法によって多層配線構造体の層間絶縁膜に層間接
続用ビア穴を形成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、エキシマレーザ光を照
射することにより有機物材料を局部的に分解除去するレ
ーザアブレーション加工法、および、このレーザアブレ
ーション加工法を用いた多層配線構造体の製造法に関す
る。
射することにより有機物材料を局部的に分解除去するレ
ーザアブレーション加工法、および、このレーザアブレ
ーション加工法を用いた多層配線構造体の製造法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】近年、新しい微細加工技術の一つとして
エキシマレーザによってレーザ光を照射して有機物材料
を局部的に分解除去するレーザアブレーション加工法が
注目されている。
エキシマレーザによってレーザ光を照射して有機物材料
を局部的に分解除去するレーザアブレーション加工法が
注目されている。
【０００３】エキシマレーザとは希ガスとハロゲンとの
励起子を利用したガスレーザで高強度の紫外線を発振す
る。通常の物質は紫外線に強い吸収があるためエキシマ
レーザ光のような１００ＭＷ／ｃｍ2 程度の強い光パル
スを照射すると一瞬のうちに化学接合が破壊され表面層
が蒸発（アブレーション）する。
励起子を利用したガスレーザで高強度の紫外線を発振す
る。通常の物質は紫外線に強い吸収があるためエキシマ
レーザ光のような１００ＭＷ／ｃｍ2 程度の強い光パル
スを照射すると一瞬のうちに化学接合が破壊され表面層
が蒸発（アブレーション）する。
【０００４】この現象を利用したのがエキシマレーザア
ブレーション加工であり、多数の希ガスとハロゲンの組
合せのうち、材料加工でよく検討されるのはＫｒＦ（２
４８ｎｍ），ＸｅＣｌ（３０８ｎｍ），ＡｒＦ（１９３
ｎｍ）である。
ブレーション加工であり、多数の希ガスとハロゲンの組
合せのうち、材料加工でよく検討されるのはＫｒＦ（２
４８ｎｍ），ＸｅＣｌ（３０８ｎｍ），ＡｒＦ（１９３
ｎｍ）である。
【０００５】一般に、従来からＹＡＧ，ＣＯ2 レーザの
ような赤外線の熱エネルギーを利用したレーザ加工法が
知られているが、このような熱エネルギーによる加工で
は被加工部の周囲が熱的損傷を受けることを避けること
ができない。
ような赤外線の熱エネルギーを利用したレーザ加工法が
知られているが、このような熱エネルギーによる加工で
は被加工部の周囲が熱的損傷を受けることを避けること
ができない。
【０００６】また、赤外線を用いて加工するため、スポ
ット径を小さく絞ることが困難で、微細加工に適しない
ばかりか、その反面、点加工であるためスループットの
観点から量産に適しない。
ット径を小さく絞ることが困難で、微細加工に適しない
ばかりか、その反面、点加工であるためスループットの
観点から量産に適しない。
【０００７】これに対しエキシマレーザは、紫外線によ
って化学結合を分解する過程を主に利用するため加工断
面の仕上がりがきれいで、また、１０ｍｍ2 程度の比較
的広い面積を一括して加工することができるため、紫外
線を透過する開口を有するマスクを通して露光すること
によって多数の広い面積の微細パターンを容易に形成で
きるという特徴がある（Ｔ．Ａ．Ｚｎｏｔｉｎｓ ｅｔ
ａｌ，ＬａｓｅｒＦｏｃｕｓ，Ｍａｙ ５４，１９８
７，石坂，応用機械光学１９９０年９月号等参照）。
って化学結合を分解する過程を主に利用するため加工断
面の仕上がりがきれいで、また、１０ｍｍ2 程度の比較
的広い面積を一括して加工することができるため、紫外
線を透過する開口を有するマスクを通して露光すること
によって多数の広い面積の微細パターンを容易に形成で
きるという特徴がある（Ｔ．Ａ．Ｚｎｏｔｉｎｓ ｅｔ
ａｌ，ＬａｓｅｒＦｏｃｕｓ，Ｍａｙ ５４，１９８
７，石坂，応用機械光学１９９０年９月号等参照）。
【０００８】エキシマレーザにより金属やセラミックの
加工やマーキングを行うことも可能であるが、エキシマ
レーザアブレーション加工は、ポリマー等の有機物材料
の加工に最も威力を発揮し、ポリイミドなどの難加工性
ポリマーへの適用が大いに期待されている。エキシマレ
ーザアブレーション加工の有用性が注目されている分野
に、多層配線構造体の層間接続用の穴あけ（ビア加工）
がある。
加工やマーキングを行うことも可能であるが、エキシマ
レーザアブレーション加工は、ポリマー等の有機物材料
の加工に最も威力を発揮し、ポリイミドなどの難加工性
ポリマーへの適用が大いに期待されている。エキシマレ
ーザアブレーション加工の有用性が注目されている分野
に、多層配線構造体の層間接続用の穴あけ（ビア加工）
がある。
【０００９】近年、電子部品を高密度実装するために回
路基板が多層化、微細化されつつあり、そのため、回路
基板においても、半導体素子内の多層配線と同様に、一
層ずつ絶縁膜と配線層を積み上げていく薄膜法が注目さ
れている。
路基板が多層化、微細化されつつあり、そのため、回路
基板においても、半導体素子内の多層配線と同様に、一
層ずつ絶縁膜と配線層を積み上げていく薄膜法が注目さ
れている。
【００１０】この薄膜法による多層配線構造が高密度実
装に適するであろうことは以前から知られていたが、実
際に適用されることが少なかった理由の一つとして、配
線層間の接続を行うためのビア穴の形成が困難であった
ことが挙げられる。
装に適するであろうことは以前から知られていたが、実
際に適用されることが少なかった理由の一つとして、配
線層間の接続を行うためのビア穴の形成が困難であった
ことが挙げられる。
【００１１】半田耐熱性の要請から、層間絶縁膜として
の薄膜材料として、優れた耐熱性を有するポリイミドが
主に検討されているが、薄膜法とはいっても、多層回路
基板においては、層間絶縁膜の厚さは数１０μｍにも達
し、半導体装置内の多層配線構造体に比較して１桁以上
厚いため、ポリイミドのような難加工性の材料に微細な
穴を確実に、かつ簡便な工程によって形成することは困
難であった。
の薄膜材料として、優れた耐熱性を有するポリイミドが
主に検討されているが、薄膜法とはいっても、多層回路
基板においては、層間絶縁膜の厚さは数１０μｍにも達
し、半導体装置内の多層配線構造体に比較して１桁以上
厚いため、ポリイミドのような難加工性の材料に微細な
穴を確実に、かつ簡便な工程によって形成することは困
難であった。
【００１２】例えば、光硬化性の材料にパターン露光を
行い、これをマスクにしてエッチングするプロセスで
は、露光光が膜の下部まで浸透しにくいという問題や、
溶剤によるウェットエッチングでは穴径が高々膜厚の３
倍程度までしか微細化できず、また穴の断面形状も逆テ
ーパー状になるという問題がある。
行い、これをマスクにしてエッチングするプロセスで
は、露光光が膜の下部まで浸透しにくいという問題や、
溶剤によるウェットエッチングでは穴径が高々膜厚の３
倍程度までしか微細化できず、また穴の断面形状も逆テ
ーパー状になるという問題がある。
【００１３】被加工膜の上にレジスト層を形成し、ドラ
イエッチングする方法では、上記のウェットエッチング
による場合より微細な穴を形成できるが、プロセスが煩
瑣で、またポリイミドに適した選択比の大きいレジスト
を見出すのが困難であるといった問題がある。
イエッチングする方法では、上記のウェットエッチング
による場合より微細な穴を形成できるが、プロセスが煩
瑣で、またポリイミドに適した選択比の大きいレジスト
を見出すのが困難であるといった問題がある。
【００１４】これに対し、エキシマレーザによるアブレ
ーション加工は、マスクに忠実な形状の穴を露光のみの
プロセスで形成できるため、難加工性のポリイミド等の
膜のビア穴加工の技術として注目されている。
ーション加工は、マスクに忠実な形状の穴を露光のみの
プロセスで形成できるため、難加工性のポリイミド等の
膜のビア穴加工の技術として注目されている。
【００１５】ところが、エキシマレーザによりポリマー
（有機物材料）にパターン加工を施す場合の問題点とし
て被加工有機物材料の周辺部への煤の付着がある。エキ
シマレーザ光の照射によって化学結合が破壊されたポリ
マーが低分子量の破片（フラグメント）となってガス化
するが、このガスの温度が下がると通常の燃焼と同様、
一部は煤となって被加工部の周辺に付着する。
（有機物材料）にパターン加工を施す場合の問題点とし
て被加工有機物材料の周辺部への煤の付着がある。エキ
シマレーザ光の照射によって化学結合が破壊されたポリ
マーが低分子量の破片（フラグメント）となってガス化
するが、このガスの温度が下がると通常の燃焼と同様、
一部は煤となって被加工部の周辺に付着する。
【００１６】このような煤は外観を損なうだけでなく、
例えば、多層配線構造体においては表面の絶縁抵抗の低
下をもたらす虞がある。被加工部の周辺に付着した煤の
殆どはアルコール等の低表面張力の液に浸漬して超音波
洗浄することによって除去できるが、完全に除去するこ
とは難しく煤が付着していた部分の黒ずみは取れない。
例えば、多層配線構造体においては表面の絶縁抵抗の低
下をもたらす虞がある。被加工部の周辺に付着した煤の
殆どはアルコール等の低表面張力の液に浸漬して超音波
洗浄することによって除去できるが、完全に除去するこ
とは難しく煤が付着していた部分の黒ずみは取れない。
【００１７】洗浄液を含ませたスポンジローラ等で拭き
取った場合、被加工部の周辺に付着した煤は除去できる
が、加工した穴の中に入り込んで付着した煤を除去する
ことは困難である。
取った場合、被加工部の周辺に付着した煤は除去できる
が、加工した穴の中に入り込んで付着した煤を除去する
ことは困難である。
【００１８】これに対し、レーザアブレーション加工の
後に被加工部の近傍に付着した煤を除去するのではな
く、ヘリウムガスを吹きつけながらレーザアブレーショ
ン加工することによって、煤の発生自体を抑制する方法
が知られている（石坂、応用機械光学１９９０年９月号
参照）。
後に被加工部の近傍に付着した煤を除去するのではな
く、ヘリウムガスを吹きつけながらレーザアブレーショ
ン加工することによって、煤の発生自体を抑制する方法
が知られている（石坂、応用機械光学１９９０年９月号
参照）。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
ヘリウムガスを吹きつけながらレーザアブレーション加
工する方法には、ヘリウムガスが高価であるため、多層
配線構造体等の製造コストが上昇するという問題があ
る。本発明は、被加工材料である有機物材料の表面近傍
を大気から遮断した状態で、被加工材料の表面近傍を安
価な水素ガス雰囲気にしてエキシマレーザ等の紫外線を
照射することによって、煤の発生を抑制してレーザアブ
レーション加工を行うことを目的とする。
ヘリウムガスを吹きつけながらレーザアブレーション加
工する方法には、ヘリウムガスが高価であるため、多層
配線構造体等の製造コストが上昇するという問題があ
る。本発明は、被加工材料である有機物材料の表面近傍
を大気から遮断した状態で、被加工材料の表面近傍を安
価な水素ガス雰囲気にしてエキシマレーザ等の紫外線を
照射することによって、煤の発生を抑制してレーザアブ
レーション加工を行うことを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】本発明にかかる、レーザ
光を照射することにより有機物材料を局部的に分解除去
するレーザアブレーション加工法において、前記の目的
を達成するため、加工有機物材料の表面近傍を大気から
遮断し、遮断された領域内を水素ガス雰囲気に置換する
工程を採用した。
光を照射することにより有機物材料を局部的に分解除去
するレーザアブレーション加工法において、前記の目的
を達成するため、加工有機物材料の表面近傍を大気から
遮断し、遮断された領域内を水素ガス雰囲気に置換する
工程を採用した。
【００２１】この場合、被加工有機物材料の表面近傍を
大気から遮断する構造の少なくとも一部を、透明支持基
板上に誘電体多層膜ミラーを選択的に形成したマスクに
よって構成した。
大気から遮断する構造の少なくとも一部を、透明支持基
板上に誘電体多層膜ミラーを選択的に形成したマスクに
よって構成した。
【００２２】また、本発明にかかる多層配線構造体の製
造法においては、前記のレーザアブレーション加工法に
より、層間絶縁膜に層間接続用ビア穴を形成する工程を
採用した。
造法においては、前記のレーザアブレーション加工法に
より、層間絶縁膜に層間接続用ビア穴を形成する工程を
採用した。
【００２３】
【作用】ポリイミドをレーザアブレーション加工する
際、被加工材料の周辺雰囲気の熱伝導率が大きいほど煤
の発生が少ないことが、前記の文献（石坂）に示唆され
ている。
際、被加工材料の周辺雰囲気の熱伝導率が大きいほど煤
の発生が少ないことが、前記の文献（石坂）に示唆され
ている。
【００２４】本発明者らの検討によると、被加工材料の
周囲雰囲気の熱伝導率が大きい程レーザアブレーション
時のプラズマの発光量が小さいこと、および、このプラ
ズマの発光量が小さいほど、煤の発生が少ないことがわ
かった。
周囲雰囲気の熱伝導率が大きい程レーザアブレーション
時のプラズマの発光量が小さいこと、および、このプラ
ズマの発光量が小さいほど、煤の発生が少ないことがわ
かった。
【００２５】図１は、レーザアブレーション時のプラズ
マの発光量を示す図である。この図の横軸は波長を示
し、縦軸はプラズマの発光量を示している。エキシマレ
ーザの紫外パルス光によって、被加工物である有機物材
料が分解され励起されて生じる個々のプラズマは、高温
状態で発光し、低温状態になると発光しなくなる。この
図におけるプラズマの発光量は、時間的に平均化した発
光量を測定しているため、個々のプラズマが高温状態を
維持する時間が長いと平均化した発光量が増大し、高温
状態を維持する時間が短くなると平均化した発光量が減
少する。
マの発光量を示す図である。この図の横軸は波長を示
し、縦軸はプラズマの発光量を示している。エキシマレ
ーザの紫外パルス光によって、被加工物である有機物材
料が分解され励起されて生じる個々のプラズマは、高温
状態で発光し、低温状態になると発光しなくなる。この
図におけるプラズマの発光量は、時間的に平均化した発
光量を測定しているため、個々のプラズマが高温状態を
維持する時間が長いと平均化した発光量が増大し、高温
状態を維持する時間が短くなると平均化した発光量が減
少する。
【００２６】そして、プラズマが高温状態を維持する間
は、分解した有機物材料のフラグメントの活性が高く、
ラジカルとなっているフラグメントは再結合してガス
（プラズマ）から固体（煤）になるが、熱伝導率が高い
ガス雰囲気中ではプラズマが速やかに冷却されるため、
分解したフラグメントが短時間で失活し、煤の発生が抑
制されるものと考えられる。
は、分解した有機物材料のフラグメントの活性が高く、
ラジカルとなっているフラグメントは再結合してガス
（プラズマ）から固体（煤）になるが、熱伝導率が高い
ガス雰囲気中ではプラズマが速やかに冷却されるため、
分解したフラグメントが短時間で失活し、煤の発生が抑
制されるものと考えられる。
【００２７】この考察から、従来から行われていたよう
に、２７℃（３００Ｋ）における熱伝導率が０．１４５
Ｗ／ｍｋと空気の熱伝導率０．０２６Ｗ／ｍｋに比較し
て著しく大きいヘリウムガス雰囲気中でレーザアブレー
ション加工を行うと、図１にも、発光量の低減という形
で間接的に示されているように、プラズマが急速に冷却
されて、煤の発生が抑制されることが理解できる。
に、２７℃（３００Ｋ）における熱伝導率が０．１４５
Ｗ／ｍｋと空気の熱伝導率０．０２６Ｗ／ｍｋに比較し
て著しく大きいヘリウムガス雰囲気中でレーザアブレー
ション加工を行うと、図１にも、発光量の低減という形
で間接的に示されているように、プラズマが急速に冷却
されて、煤の発生が抑制されることが理解できる。
【００２８】このようにヘリウムガスは、レーザアブレ
ーションの雰囲気として適したガスであるが、高価であ
るため、これを吹きつけながらレーザアブレーション加
工を行うことはコスト高につながる。
ーションの雰囲気として適したガスであるが、高価であ
るため、これを吹きつけながらレーザアブレーション加
工を行うことはコスト高につながる。
【００２９】雰囲気ガスの熱伝導率に着目するならば、
ヘリウムガスよりも安価で熱伝導率が大きいガスとして
水素を挙げることができる。水素の熱伝導率は、２７℃
（３００Ｋ）で０．１８２Ｗ／ｍｋとヘリウムガスをも
上回っている。また、水素による還元作用によって、フ
ラグメントの再結合が防止される効果も期待できる。し
かし、水素ガスを吹きつけながらレーザアブレーション
加工を行うことは従来報告されていない。
ヘリウムガスよりも安価で熱伝導率が大きいガスとして
水素を挙げることができる。水素の熱伝導率は、２７℃
（３００Ｋ）で０．１８２Ｗ／ｍｋとヘリウムガスをも
上回っている。また、水素による還元作用によって、フ
ラグメントの再結合が防止される効果も期待できる。し
かし、水素ガスを吹きつけながらレーザアブレーション
加工を行うことは従来報告されていない。
【００３０】水素ガスを吹きつけながらレーザアブレー
ション加工を行うことの最大の問題は、水素ガスの燃焼
や爆発である。エキシマレーザ加工は、通常、露光マス
クを通したレーザ光を被加工面上に縮小投影して行われ
るが、被加工面付近に水素を流すと、高温のアブレーシ
ョンガスによって、空気と水素の混合ガスが発火するた
め極めて危険である。
ション加工を行うことの最大の問題は、水素ガスの燃焼
や爆発である。エキシマレーザ加工は、通常、露光マス
クを通したレーザ光を被加工面上に縮小投影して行われ
るが、被加工面付近に水素を流すと、高温のアブレーシ
ョンガスによって、空気と水素の混合ガスが発火するた
め極めて危険である。
【００３１】本発明のように、加工する有機物材料の表
面近傍を透明な材料で覆って大気から遮断し、この空間
に安価かつ高熱伝導率の水素ガスを充填してレーザアブ
レーション加工を行うと、水素の発火を防止し、低コス
トで煤の発生を抑制することができる。なお、未だ確認
するに至っていないが、水素ガスを用いる場合、前記の
プラズマの冷却効果の他、煤を形成する過程で生じる酸
化物を還元することによって、煤の生成量を低減する効
果を生じている可能性があるものと考えられる。
面近傍を透明な材料で覆って大気から遮断し、この空間
に安価かつ高熱伝導率の水素ガスを充填してレーザアブ
レーション加工を行うと、水素の発火を防止し、低コス
トで煤の発生を抑制することができる。なお、未だ確認
するに至っていないが、水素ガスを用いる場合、前記の
プラズマの冷却効果の他、煤を形成する過程で生じる酸
化物を還元することによって、煤の生成量を低減する効
果を生じている可能性があるものと考えられる。
【００３２】被加工面近傍の水素ガスを大気から遮断す
る方法として、下記の態様が考えられる。図２は、レー
ザアブレーション加工装置の説明図（１）である。この
図において、１はステージ、２は基板、３は有機物材料
膜、４はビア穴、５ａは石英チャンバ、６はガス導入
口、７はガス排出口、８は投影レンズ、９はマスク、１
０はレーザ光である。
る方法として、下記の態様が考えられる。図２は、レー
ザアブレーション加工装置の説明図（１）である。この
図において、１はステージ、２は基板、３は有機物材料
膜、４はビア穴、５ａは石英チャンバ、６はガス導入
口、７はガス排出口、８は投影レンズ、９はマスク、１
０はレーザ光である。
【００３３】この例によると、移動できるステージ１の
上に、有機物材料膜３が形成された基板２を載置し、こ
の基板２を石英チャンバ５ａで覆い、そのガス導入口６
から水素を導入し、ガス排出口７から水素を排出して、
石英チャンバ５ａ内の空気を水素によって置換する。
上に、有機物材料膜３が形成された基板２を載置し、こ
の基板２を石英チャンバ５ａで覆い、そのガス導入口６
から水素を導入し、ガス排出口７から水素を排出して、
石英チャンバ５ａ内の空気を水素によって置換する。
【００３４】この状態で、エキシマレーザから放出され
た紫外レーザ光１０をマスク９の開口を通し、投影レン
ズ８によって集束して、石英チャンバ５ａを透過させて
基板２上の有機物材料膜３のビア穴４を形成すべき部分
に照射してレーザアブレーションによってビア穴４を形
成する。
た紫外レーザ光１０をマスク９の開口を通し、投影レン
ズ８によって集束して、石英チャンバ５ａを透過させて
基板２上の有機物材料膜３のビア穴４を形成すべき部分
に照射してレーザアブレーションによってビア穴４を形
成する。
【００３５】この方法は、被加工面近傍の水素ガスを大
気から遮断する方法として、石英のような紫外光に対し
て透明な材料からなるチャンバに被加工物全体を収納
し、このチャンバ内に水素ガスを流す方法であるが、チ
ャンバの容量に比例して、空気を置換するのに必要な水
素ガスの量も増え、置換時間も長くなり、加工のスルー
プットが低下するという問題を残している。
気から遮断する方法として、石英のような紫外光に対し
て透明な材料からなるチャンバに被加工物全体を収納
し、このチャンバ内に水素ガスを流す方法であるが、チ
ャンバの容量に比例して、空気を置換するのに必要な水
素ガスの量も増え、置換時間も長くなり、加工のスルー
プットが低下するという問題を残している。
【００３６】図３は、レーザアブレーション加工装置の
説明図（２）である。この図において、５ｂが石英ガラ
ス板、５ｃがスペーサであるほかは図２において同符号
を付して説明したものと同様である。
説明図（２）である。この図において、５ｂが石英ガラ
ス板、５ｃがスペーサであるほかは図２において同符号
を付して説明したものと同様である。
【００３７】この例によると、移動できるステージ１の
上に、有機物材料膜３が形成された基板２を載置し、こ
の基板２の上にスペーサ５ｃを介して、被加工面である
有機物材料膜３を石英ガラス板５ｂで覆い、そのガス導
入口６から水素を導入し、ガス排出口７から排出して、
石英ガラス板５ｂで覆われた空間内の空気を水素によっ
て置換する。
上に、有機物材料膜３が形成された基板２を載置し、こ
の基板２の上にスペーサ５ｃを介して、被加工面である
有機物材料膜３を石英ガラス板５ｂで覆い、そのガス導
入口６から水素を導入し、ガス排出口７から排出して、
石英ガラス板５ｂで覆われた空間内の空気を水素によっ
て置換する。
【００３８】この状態で、前記の例と同様に、エキシマ
レーザから放出された紫外レーザ光１０をマスク９の開
口を通し、投影レンズ８によって集束して、石英チャン
バ５ａを透過させて基板２上の有機物材料膜３のビア穴
４を形成すべき部分に照射してレーザアブレーションに
よってビア穴４を形成する。
レーザから放出された紫外レーザ光１０をマスク９の開
口を通し、投影レンズ８によって集束して、石英チャン
バ５ａを透過させて基板２上の有機物材料膜３のビア穴
４を形成すべき部分に照射してレーザアブレーションに
よってビア穴４を形成する。
【００３９】この方法は、被加工面近傍の水素ガスを大
気から遮断する方法として、被加工面上に０．１〜数ｍ
ｍ程度の間隔をもたせて紫外光に対して透明な石英ガラ
ス板を重ね、その隙間に水素を流す方法であるが、石英
ガラス板によって形成される空間の容量が小さいため、
この空間内の空気を置換するのに必要な水素ガスの量が
少なく、置換に要する時間も短縮され、加工のスループ
ットが向上するという利点を有している。
気から遮断する方法として、被加工面上に０．１〜数ｍ
ｍ程度の間隔をもたせて紫外光に対して透明な石英ガラ
ス板を重ね、その隙間に水素を流す方法であるが、石英
ガラス板によって形成される空間の容量が小さいため、
この空間内の空気を置換するのに必要な水素ガスの量が
少なく、置換に要する時間も短縮され、加工のスループ
ットが向上するという利点を有している。
【００４０】図３に示されたレーザアブレーションは縮
小投影露光を採用しているため、水素ガスを大気から遮
断する手段を新たに付加する必要があるが、本発明者ら
が先に開発した等倍ミラーマスク法を採用すると、被加
工面上にレーザアブレーションによって発生するガスを
排除するためにギャップが形成されるため、これに水素
ガスを等倍ミラーマスクと被加工面との間のギャップに
導入する手段と、ガスを回収する手段を付加すればよ
い。
小投影露光を採用しているため、水素ガスを大気から遮
断する手段を新たに付加する必要があるが、本発明者ら
が先に開発した等倍ミラーマスク法を採用すると、被加
工面上にレーザアブレーションによって発生するガスを
排除するためにギャップが形成されるため、これに水素
ガスを等倍ミラーマスクと被加工面との間のギャップに
導入する手段と、ガスを回収する手段を付加すればよ
い。
【００４１】図４は、レーザアブレーション加工装置の
説明図（３）である。この図において、１１はＸＹステ
ージ、１２は基板、１３は有機物材料膜、１４はビア
穴、１５は枠体、１６は誘電体ミラーマスク、１７は誘
電体多層膜、１８は開口、１９はガス導入口、２０はガ
ス排出口、２１はエキシマレーザ発振装置、２２は紫外
レーザ光、２３はミラー、２４は第１レンズ、２５は第
２レンズである。
説明図（３）である。この図において、１１はＸＹステ
ージ、１２は基板、１３は有機物材料膜、１４はビア
穴、１５は枠体、１６は誘電体ミラーマスク、１７は誘
電体多層膜、１８は開口、１９はガス導入口、２０はガ
ス排出口、２１はエキシマレーザ発振装置、２２は紫外
レーザ光、２３はミラー、２４は第１レンズ、２５は第
２レンズである。
【００４２】この例によると、ＸＹ方向に移動できるＸ
Ｙステージ１１の上に、有機物材料膜１３が形成された
基板１２を載置し、この基板１２を取り囲んで枠体１５
を置き、この枠体１５に、被加工面である有機物材料膜
１３との間に０．１〜数ｍｍ程度の間隔をもたせて、被
加工面にビア穴１４を形成すべき部分に開口１８を有す
る誘電体多層膜１７が形成された誘電体ミラーマスク１
６を配置する。
Ｙステージ１１の上に、有機物材料膜１３が形成された
基板１２を載置し、この基板１２を取り囲んで枠体１５
を置き、この枠体１５に、被加工面である有機物材料膜
１３との間に０．１〜数ｍｍ程度の間隔をもたせて、被
加工面にビア穴１４を形成すべき部分に開口１８を有す
る誘電体多層膜１７が形成された誘電体ミラーマスク１
６を配置する。
【００４３】そして、被加工面である有機物材料膜１３
と誘電体ミラーマスク１６の間の空間に導通するガス導
入口１９から水素を導入し、ガス排出口２０から排出し
て、その空間内の空気を水素によって置換する。
と誘電体ミラーマスク１６の間の空間に導通するガス導
入口１９から水素を導入し、ガス排出口２０から排出し
て、その空間内の空気を水素によって置換する。
【００４４】この状態で、エキシマレーザ発振装置２１
から放出された紫外レーザ光２２をミラー２３によって
４５°方向を変え、第１レンズ２４によって集束し、ア
ブレーションを起こすのに充分な程度に強度を高めた
後、第２レンズ２５によって平行光に変換し、しかる後
に、石英ガラス基板上に紫外レーザ光を反射する誘電体
多層膜が開口１８を残して選択的に形成された誘電体ミ
ラーマスク１６に入射し、開口１８を透過した紫外レー
ザ光によって有機物材料膜１３にビア穴１４を形成す
る。
から放出された紫外レーザ光２２をミラー２３によって
４５°方向を変え、第１レンズ２４によって集束し、ア
ブレーションを起こすのに充分な程度に強度を高めた
後、第２レンズ２５によって平行光に変換し、しかる後
に、石英ガラス基板上に紫外レーザ光を反射する誘電体
多層膜が開口１８を残して選択的に形成された誘電体ミ
ラーマスク１６に入射し、開口１８を透過した紫外レー
ザ光によって有機物材料膜１３にビア穴１４を形成す
る。
【００４５】この場合は、被加工面である有機物材料膜
１３と誘電体ミラーマスク１６の間にはアブレーション
ガスを逃がすための０．１〜１ｍｍ程のギャップが必要
であるから、このギャップに水素ガスを流すようにする
ことができる。
１３と誘電体ミラーマスク１６の間にはアブレーション
ガスを逃がすための０．１〜１ｍｍ程のギャップが必要
であるから、このギャップに水素ガスを流すようにする
ことができる。
【００４６】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。 （第１実施例）この実施例は、前記の図３に示されるレ
ーザアブレーション加工装置を用いた例であるが、その
諸条件を説明する。
ーザアブレーション加工装置を用いた例であるが、その
諸条件を説明する。
【００４７】１．ガラス基板上に形成したポリイミド膜
（日立化成ＰＩＸ−３５００、膜厚３０μｍ）の１ｃｍ
角の領域に、下記の条件で、直径５０μｍのビア穴を縦
横０．２５ｍｍピッチで形成した。
（日立化成ＰＩＸ−３５００、膜厚３０μｍ）の１ｃｍ
角の領域に、下記の条件で、直径５０μｍのビア穴を縦
横０．２５ｍｍピッチで形成した。
【００４８】２．光源には、エキシマレーザ発振装置に
はルモニクスＥＸ−７００を用い、発振波長を２４８ｎ
ｍ（ＫｒＦ）、出力を３００ｍＪ／パルス（パルス幅１
６ｎｓ）、露光強度を１パルス当たり１．０Ｊ／ｃ
ｍ2 、照射パルス数を１回当たり２００パルスとし、縮
小率を４：１とした。
はルモニクスＥＸ−７００を用い、発振波長を２４８ｎ
ｍ（ＫｒＦ）、出力を３００ｍＪ／パルス（パルス幅１
６ｎｓ）、露光強度を１パルス当たり１．０Ｊ／ｃ
ｍ2 、照射パルス数を１回当たり２００パルスとし、縮
小率を４：１とした。
【００４９】３．水素ガスの供給手段として、被加工面
と石英ガラス板との間隔を１ｍｍとし、この間隙に水素
ガスを流量２リットル／ｍｉｎの割合で供給した。
と石英ガラス板との間隔を１ｍｍとし、この間隙に水素
ガスを流量２リットル／ｍｉｎの割合で供給した。
【００５０】上記の条件でアブレーション加工を行い、
水素ガスを流した場合と、石英ガラス板を除去して大気
中で加工した場合において煤の発生状況を比較した。煤
の多寡は、加工域の平均透過率（５ｍｍφの光で測定、
空間平均）を加工直後の煤の付いている状態（Ｔ1 ）
と、煤をラビング洗浄で除去した後（Ｔ0 ）とで比較
し、Ｔ1 ／Ｔ0 で評価した。
水素ガスを流した場合と、石英ガラス板を除去して大気
中で加工した場合において煤の発生状況を比較した。煤
の多寡は、加工域の平均透過率（５ｍｍφの光で測定、
空間平均）を加工直後の煤の付いている状態（Ｔ1 ）
と、煤をラビング洗浄で除去した後（Ｔ0 ）とで比較
し、Ｔ1 ／Ｔ0 で評価した。
【００５１】その結果、大気中加工では加工域は煤で黒
ずんでおり、Ｔ1 ／Ｔ0 は５０％程度と低かったが、水
素ガスを流した場合はＴ1 ／Ｔ0 は９５％と高く、目視
でも煤による黒ずみは殆ど見られなかった。また、加工
中に水素に着火することはなかった。
ずんでおり、Ｔ1 ／Ｔ0 は５０％程度と低かったが、水
素ガスを流した場合はＴ1 ／Ｔ0 は９５％と高く、目視
でも煤による黒ずみは殆ど見られなかった。また、加工
中に水素に着火することはなかった。
【００５２】（第２実施例）この実施例は、前記の図４
に示されるレーザアブレーション加工装置を用いた例で
あるが、その諸条件を説明する。
に示されるレーザアブレーション加工装置を用いた例で
あるが、その諸条件を説明する。
【００５３】１．ガラス基板上にベンゾシクロブテン系
熱硬化樹脂（ダウケミカル膜厚３０μｍ）を形成したも
のにビア穴を形成した。
熱硬化樹脂（ダウケミカル膜厚３０μｍ）を形成したも
のにビア穴を形成した。
【００５４】２．マスクには、２４８ｎｍの紫外光を反
射する誘電体ミラー内の２０ｍｍ角の領域に直径３０μ
ｍの穴を縦横０．２０ｍｍピッチで形成したものを用
い、樹脂面とマスクとの間隔は０．４ｍｍとし、他の条
件は第１実施例に準じた。
射する誘電体ミラー内の２０ｍｍ角の領域に直径３０μ
ｍの穴を縦横０．２０ｍｍピッチで形成したものを用
い、樹脂面とマスクとの間隔は０．４ｍｍとし、他の条
件は第１実施例に準じた。
【００５５】水素ガスを流さない場合、Ｔ1 ／Ｔ0 は６
０％で膜の表面が黒ずんでいたが、水素ガスを流すこと
で第１実施例と同様Ｔ1 ／Ｔ0 が９５％以上と煤の発生
を大幅に抑制できた。
０％で膜の表面が黒ずんでいたが、水素ガスを流すこと
で第１実施例と同様Ｔ1 ／Ｔ0 が９５％以上と煤の発生
を大幅に抑制できた。
【００５６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
エキシマレーザアブレーション加工を行う際、被加工面
近傍を大気から遮断し、レーザアブレーション加工が行
われる空間を水素ガス雰囲気にすることによって、従来
のエキシマレーザアブレーション加工において発生して
いた煤を安全かつ低コストで抑制することができ、高密
度多層配線構造体の実用化に寄与することが大きい。
エキシマレーザアブレーション加工を行う際、被加工面
近傍を大気から遮断し、レーザアブレーション加工が行
われる空間を水素ガス雰囲気にすることによって、従来
のエキシマレーザアブレーション加工において発生して
いた煤を安全かつ低コストで抑制することができ、高密
度多層配線構造体の実用化に寄与することが大きい。
【図１】レーザアブレーション時のプラズマの発光量を
示す図である。
示す図である。
【図２】レーザアブレーション加工装置の説明図（１）
である。
である。
【図３】レーザアブレーション加工装置の説明図（２）
である。
である。
【図４】レーザアブレーション加工装置の説明図（３）
である。
である。
１ ステージ ２ 基板 ３ 有機物材料膜 ４ ビア穴 ５ａ 石英チャンバ ５ｂ 石英ガラス板 ５ｃ スペーサ ６ ガス導入口 ７ ガス排出口 ８ 投影レンズ ９ マスク １０ レーザ光 １１ ＸＹステージ １２ 基板 １３ 有機物材料膜 １４ ビア穴 １５ 枠体 １６ 誘電体ミラーマスク １７ 誘電体多層膜 １８ 開口 １９ ガス導入口 ２０ ガス排出口 ２１ エキシマレーザ発振装置 ２２ 紫外レーザ光 ２３ ミラー ２４ 第１レンズ ２５ 第２レンズ
Claims (3)
- 【請求項１】 レーザ光を照射することにより有機物材
料を局部的に分解除去するレーザアブレーション加工法
において、該加工有機物材料の表面近傍を大気から遮断
し、該遮断された領域内を水素ガス雰囲気とすることを
特徴とするレーザアブレーション加工法。 - 【請求項２】 被加工有機物材料の表面近傍を大気から
遮断する構造の少なくとも一部が、透明基板上に誘電体
多層膜ミラーを選択的に形成した誘電体ミラーマスクで
あることを特徴とする請求項１に記載されたレーザアブ
レーション加工法。 - 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載されたレ
ーザアブレーション加工法により、層間絶縁膜に層間接
続用ビア穴を形成することを特徴とする多層配線構造体
の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4191866A JPH0631478A (ja) | 1992-07-20 | 1992-07-20 | レーザアブレーション加工法および多層配線構造体の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4191866A JPH0631478A (ja) | 1992-07-20 | 1992-07-20 | レーザアブレーション加工法および多層配線構造体の製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0631478A true JPH0631478A (ja) | 1994-02-08 |
Family
ID=16281795
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4191866A Withdrawn JPH0631478A (ja) | 1992-07-20 | 1992-07-20 | レーザアブレーション加工法および多層配線構造体の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0631478A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10508798A (ja) * | 1994-07-18 | 1998-09-02 | エレクトロ サイエンティフィック インダストリーズ インコーポレイテッド | 紫外線レーザ装置及び多層ターゲットに孔を形成する方法 |
| WO2002076666A3 (en) * | 2001-03-22 | 2004-02-12 | Xsil Technology Ltd | A laser machining system and method |
-
1992
- 1992-07-20 JP JP4191866A patent/JPH0631478A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10508798A (ja) * | 1994-07-18 | 1998-09-02 | エレクトロ サイエンティフィック インダストリーズ インコーポレイテッド | 紫外線レーザ装置及び多層ターゲットに孔を形成する方法 |
| WO2002076666A3 (en) * | 2001-03-22 | 2004-02-12 | Xsil Technology Ltd | A laser machining system and method |
| JP2005507318A (ja) * | 2001-03-22 | 2005-03-17 | エグシル テクノロジー リミテッド | レーザ加工システム及び方法 |
| US7887712B2 (en) | 2001-03-22 | 2011-02-15 | Electro Scientific Industries, Inc. | Laser machining system and method |
| JP4643889B2 (ja) * | 2001-03-22 | 2011-03-02 | エレクトロ サイエンティフィック インダストリーズ インコーポレーテッド | レーザ加工システム及び方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19991005 |