JPH07328783A - レーザ光照射装置 - Google Patents

レーザ光照射装置

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JPH07328783A
JPH07328783A JP6125530A JP12553094A JPH07328783A JP H07328783 A JPH07328783 A JP H07328783A JP 6125530 A JP6125530 A JP 6125530A JP 12553094 A JP12553094 A JP 12553094A JP H07328783 A JPH07328783 A JP H07328783A
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JP
Japan
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scanning
laser light
substrate
scanning system
sub
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Pending
Application number
JP6125530A
Other languages
English (en)
Inventor
Yukio Morishige
幸雄 森重
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
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Publication of JPH07328783A publication Critical patent/JPH07328783A/ja
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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70216Mask projection systems
    • G03F7/70358Scanning exposure, i.e. relative movement of patterned beam and workpiece during imaging

Abstract

(57)【要約】 【目的】 プリント基板や、LSIの実装基板への微細
なビアホールを、高スループットで、簡便で安価な構成
により実現できるビアホール形成用のレーザ光照射装置
を提供する。 【構成】 アルゴンレーザ1からの光を、光強度をオン
オフする超音波空調器2とレンズ9を介して基板10に
導く照射光学系と、レーザ光を基板全体に走査する走査
系と、超音波偏向器8からなる副走査光学系と、副走査
光学系を主走査系の走査を打ち消すよう動作させるタイ
ミング制御ユニット11を有する。副走査系の逆走査方
向により、主走査系の走査に伴うレーザ光照射装置のず
れを抑えられる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】半導体実装基板等へのビアホール
形成等の応用に適するレーザ光照射装置に関する。
【0002】
【従来の技術】スポット状のレーザビームを基板上で走
査して、実装基板などの基板に配線パターンなどを形成
するレーザ露光装置が知られている。この装置の例とし
て、特開平2−26819号公報のポール・シー・アレ
ン等による加工物上にパターンを発生する装置や、特開
平2−74022号公報の川崎等による露光装置及びパ
ターン形成方法が知られている。これらの装置では、高
速なレーザ光走査手段により、基板に塗った感光体を高
速に露光し、短時間で、任意のパターンに露光する装置
が得られる。この装置では、基板上にスポット上の露光
を行なうためには、高速な走査手段で、所望の露光スポ
ットを移動するわずかな時間内に露光が終了することが
できる高感度の露光媒質を用いることが不可欠であっ
た。
【0003】紫外短パルス光(エキシマレーザ)による
有機膜のアブレーション作用を用いるビアホール形成装
置が知られている。この装置では、マスク転写により複
数のビアホール形成所望位置に同時にレーザ光を照射す
る工程と、ステージ等の移動機構により照射位置をずら
す工程を繰り返して、基板全体にレーザ光を高速に走査
するステップアンドリピートの手法が適用されていた。
それでもこの手法では、ビアホール形成速度が高々毎秒
100個程度と低く、量産品へのビアホール形成に十分
なスループットが得られないという欠点があった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】有機フィルムに吸収の
ある波長のレーザ光を、ビアホール形成所望位置に1m
s程度のパルス幅で1ショット、有機フィルムに照射
し、その後超音波洗浄を施すことにより、1ショットの
レーザ照射で有機膜に貫通穴を形成できる新しいビアホ
ール形成法を発明した。本発明は、この新規なビアホー
ル形成法においてレーザ照射工程に要する時間を、光の
照射法に関し、従来のステップアンドリピートの手法を
とるのに比べ、大幅に短縮できるレーザ光照射装置に関
する。また、従来のレーザ露光装置では、各ビアホール
形成所望部でのレーザ光の滞在時間をビアホール形成に
必要なミリセカンド程度の長さにする場合、レーザ光の
走査速度を1cm/s以下と著しく遅くする必要を生じ、
20cm角の基板の露光時間が1時間以上必要となり、実
用的なスループットが得られない欠点があった。
【0005】
【課題を解決するための手段】第1の本発明のレーザ光
照射装置は、レーザ光源と、出射光をオン・オフ変調す
る変調器と、レーザ光をレンズを介して、基板に導く照
射光学系と、レーザ光を基板全体に渡って一様な速度で
走査する主走査系とからなるレーザ光照射装置におい
て、ビーム偏向速度の加速度が主走査系に比べ大きな副
走査系を設け、主走査系により、所望照射位置に、レー
ザ光が到達した時点より、所望の一定時間だけ主走査系
の走査を打ち消すよう副走査系を動作させるタイミング
制御ユニットとを備えることを特徴とする。
【0006】第2の本発明のレーザ光照射装置は、レー
ザ光源と、レーザ光強度をオン・オフ変調する変調器
と、レーザ光源からの出射レーザ光をレンズを介して、
基板に導く照射光学系とからなるレーザ光照射装置にお
いて、フィルム状の基板をローラを用いて移動させる手
段と、前記照射光学系をユニットとして、このユニット
をローラによる基板の移動方向と直角の方向に基板の幅
全体に渡って一様な速度で走査する主走査系と、ビーム
偏向速度の加速度が主走査系に比べ大きな副走査系を設
け、主走査系により、所望照射位置に、レーザ光が到達
した時点より、所望の一定時間中、主走査系の走査を打
ち消すよう副走査系を動作させるタイミング制御ユニッ
トとを備えることを特徴とする。
【0007】
【作用】本発明のレーザ光照射装置は、基板に対して相
対的にレーザ光を一様な速度で走査する主走査系と、各
ビアホール形成所望位置にレーザ光が到達する瞬間から
ビアホール形成に必要な時間だけ主走査系の走査を打ち
消す方向に逆走査する副走査系を備えることを特徴とす
る。主走査系は走査距離が50cm程度と長く、走査速度
は1m/s程度と速いが、その場合、加速減速時間の遅
い走査系を用いざるを得ない。これに対し、副走査系に
は、走査距離は高々1mm程度と短いものの、加減速時間
がms以下の高速なものを組み合わせることで、基板全
体の走査は、主走査系で高速に行う一方、所望のレーザ
光照射位置では、ビアホール形成の所要照射時間の間、
基板に対するレーザ光の走査が相対的に停止するよう副
走査系を動作させる。この構成により、基板全体の高速
走査と、ビアホール形成部での比較的長いレーザビーム
滞在時間を両立させる。
【0008】
【実施例】本発明を図面を用いて詳細に説明する。図1
は、本発明の一実施例の構成を示す模式図である。波長
515nmのアルゴンレーザ1からの出射光は、超音波変
調器2でオン・オフ変調され、アパーチャ7で整形さ
れ、ダイクロイックミラー6で反射され、超音波偏向器
8、パターン転写用のレンズ9を通って、20cm幅×4
0cm長さ×2mm厚み(加工部厚みは70μm )のエポキ
シプリント板からなる基板10に照射される構成になっ
ている。この構成により、基板10上には、10μm 角
の照射パターンが得られる。一方、照明5からの照明光
は、ハーフミラー4で反射され、ダイクロイックミラー
6を透過してレーザ光を同じ光路を通過して基板に照射
され、戻り光は照明光の光路を逆に戻り、高速画像記憶
機能を持つモニタカメラ3に映し出される。モニタカメ
ラ3は、レーザ光照射タイミングに合わせて、画像を取
り込み、反射光パターンに異常がないかチェックする機
能を有する。基板上のレーザ光強度は2Wである。
【0009】基板10は、X−Yステージ12上に保持
され、変調器2、X−Yステージ12の走査、偏向器8
の、各動作タイミングはタイミング制御ユニット11に
より制御される。なお偏向器8によるビームの走査方向
はX方向で基板上で照射レーザビームを±1mmの範囲
で、走査下限時間10μsで走査することができる。X
−Yステージ12は、X方向に加減速時間0.05秒で
加減速した後、基板の幅40cmを、50cm/sの一様な
走査速度で走査する動作と、Y方向にビアホールの最小
ピッチ1mmだけ移動する動作を交互に行なう。つぎに、
ビアホール形成のためのレーザ光照射シーケンスを順を
追って説明する。最初に、基板10のY軸方向の照射原
点にレーザ光照射位置がくるよう、X−Yステージ12
を移動させる。次に、X−Yステージ12をX+方向に
加速する。タイミング制御ユニット11は、レーザ光照
射点がビアホール形成所望部に到達した瞬間より、変調
器2をオンしてレーザ光を基板に照射し、同時に偏向器
8をX−Yステージ12のX方向の走査方向と逆方向に
50cm/sの速度で走査するよう動作させる。ビアホー
ル形成に必要な照射時間2msを経過後、偏向器8の動
作を停止し、変調器2もオフする。
【0010】このときの、レーザ光照射の波形、偏向器
8への印加信号電圧波形、照射位置の基板との相対速度
の関係を図2に示す。偏向器8では、印加電圧に比例し
て走査距離が増えるので、レーザ光照射開始のタイミン
グから、鋸波電圧を印加すると、偏向器8によるレーザ
光の走査とX−Yステージ12の基板の走査が打ち消し
あって、照射位置と基板の相対速度がゼロとなることを
示す。以下、X方向の位置がビアホール形成所望部に到
達する毎に、変調器2と、偏向器8を動作させる動作を
繰り返し、X方向一列分のビア形成に必要なレーザ光照
射を終える。次に、照射位置をY方向に+1mm移動させ
た後、X−方向にX−Yステージ12を前回と同様に一
様な速度で走査し、ビアホール形成所望位置で、変調器
2をオンする動作と、偏向器8を逆走査する動作を同時
に行い、次列の走査を終える。
【0011】以上述べたシーケンスを繰り返して、基板
10の全面にわたって、ビアホールを形成した。この方
法により、400×200合計80000個のビアホー
ルを形成するに要した時間は、4分間であった。レーザ
光照射後、超音波洗浄を施して形成したビアホールは、
直径50μm 、深さ50μm で、断面垂直性のよいもの
であった。ビアの表面形状は円形であった。なお偏向器
による副走査を加えない場合、走査方向に細長い溝が形
成され、実用的なビアホール形成は困難であった。
【0012】以上のべた本発明の一実施例では、主走査
にX−Yステージを用いた例を延べたが、代わりにポリ
ゴンや、振動ミラー等、光学的な走査方法を用いれば、
走査部の慣性が小さいので、より高速かつ高精度な走査
が可能となる利点がある。また、偏向器として、超音波
偏向器を用いた例を紹介したが、代わりに電気光学偏向
器や、応答の速い振動ミラーを用いて副走査系を構成す
ることもできる。また、副走査系を2次元的な走査が可
能な偏向器として、一軸を副走査に使用し、他の一軸
を、第1の実施例におけるX−Yステージ12のY方向
の走査に相当する走査を補助的に行なうことで、全体の
走査時間を短縮することが可能である。
【0013】また、別の実施例として、複数の半導体レ
ーザを光源に用い、複数のレーザビームを基板上に複数
の点に同時もしくは、時系列的に照射する構成を用いれ
ば、ビームの本数に比例してスループットを向上させ得
る。半導体レーザを用いた場合、光源の直接電流変調に
より、レーザ出力をオンオフできるので外部に変調器を
配置する必要がなくなり、装置を安価にできる点も利点
である。
【0014】図3に、本発明の別の一実施例の構成を示
す模式図を示す。この実施例は、半導体基板の実装用の
フィルム状基板へのビアホール形成に適するものであ
る。図において、レーザ光源1からの出射光は、変調器
2で変調され、移動光学系16に入射される。移動光学
系16は、図中の矢印の方向に支持体15に支えられな
がら移動する構成を取っている。移動光学系16内に
は、折返しミラー17、アパーチャ7、偏向器8、レン
ズ9が光路に沿って順に配置され、基板上に10μm 角
のレーザスポットを形成できる光学系を構成している。
一方、フィルム状の基板10は、ホルダー13と、ロー
ラ14に挟まれて、左側から右側に移動する構成を取っ
ている。主走査は、移動光学系16の走査により行な
い、副走査は、偏向器8で行なう。第1の実施例におけ
るX−Yステージ12のY方向の走査が、ローラ14の
回転による移動に相当する。この構成によればフィルム
状の基板に対して、連続的にビアホール形成を行なうこ
とが可能となる利点がある。また、移動光学系16を小
型軽量に形成することにより、走査速度を高速に保ちな
がら位置決め精度の誤差を小さくすることができる利点
がある。
【0015】
【発明の効果】本発明によれば、従来のレーザ露光法で
は、得られない毎秒300ビアホール以上の高いスルー
プットと、50μm 程度の高空間分解能のビアホール形
成を実現することができるレーザ光照射装置を、安価に
提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を示す模式図である。
【図2】本発明における、レーザ光照射タイミングと基
板とレーザ光の相対的速度の関係を示す図である。
【図3】本発明の第2の実施例を示す模式図である。
【符号の説明】
1 レーザ光源 2 変調器 3 モニタカメラ 4 ハーフミラー 5 照明 6 ダイクロミラー 7 アパーチャ 8 偏向器 9 レンズ 10 基板 11 タイミング制御ユニット 12 X−Yステージ 13 ホルダー 14 ローラ 15 支持体 16 移動光学系 17 折返しミラー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G02F 1/33 H01L 21/268 21/027 H01L 21/30 521

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】レーザ光源と、レーザ光強度をオン・オフ
    変調する変調器と、出射レーザ光をレンズを介して、基
    板に導く照射光学系と、レーザ光を基板全体に渡って一
    様な速度で走査する主走査系と、前記主走査系に比べビ
    ーム偏向速度の加速度が大きな副走査系と、主走査系に
    より、所望照射位置に、レーザ光が到達した時点より、
    所望の一定時間中、主走査系の走査を打ち消すよう副走
    査系を動作させるタイミング制御ユニットとを備えるこ
    とを特徴とするレーザ光照射装置。
  2. 【請求項2】副走査用偏向器として、超音波偏向器を用
    いることを特徴とする請求項1記載のレーザ光照射装
    置。
  3. 【請求項3】レーザ光源と、レーザ光強度をオン・オフ
    変調する変調器と、レーザ光源からの出射レーザ光をレ
    ンズを介して、基板に導く照射光学系と、フィルム状の
    基板をローラを用いて移動させる手段と、前記照射光学
    系をユニットとして、このユニットをローラによる基板
    の移動方向と直角の方向に基板の幅全体に渡って一様な
    速度で走査する主走査系と、ビーム偏向速度の加速度が
    主走査系に比べ大きな副走査系を設け、主走査系によ
    り、所望照射位置に、レーザ光が到達した時点より、所
    望の一定時間中、主走査系の走査を打ち消すよう副走査
    系を動作させるタイミング制御ユニットとを備えること
    を特徴とするレーザ光照射装置。
  4. 【請求項4】レーザ光源と変調器として、電流変調する
    半導体レーザを用いることを特徴とする請求項1または
    請求項3記載のレーザ光照射装置。
  5. 【請求項5】複数の半導体レーザを用いることを特徴と
    する請求項4記載のレーザ光照射装置。
JP6125530A 1994-06-07 1994-06-07 レーザ光照射装置 Pending JPH07328783A (ja)

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Effective date: 19960709