JPH0780675A - レーザ加工用マスク - Google Patents

レーザ加工用マスク

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JPH0780675A
JPH0780675A JP23059793A JP23059793A JPH0780675A JP H0780675 A JPH0780675 A JP H0780675A JP 23059793 A JP23059793 A JP 23059793A JP 23059793 A JP23059793 A JP 23059793A JP H0780675 A JPH0780675 A JP H0780675A
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JP
Japan
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mask
layers
laser
substrate
dielectric films
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP23059793A
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English (en)
Inventor
Kanae Shimizu
香苗 清水
Kouji Tsukadai
浩司 塚大
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 誘電体多層膜よりなるマスクに関し、レーザ
光の透過率を選択的に変えることを目的とする。 【構成】 マスクを形成する誘電体多層膜の層数を部分
的に変えることによりレーザ光の透過率を選択的に変え
てレーザ加工用マスクを構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はエキシマレーザなど高出
力レーザの選択露光に使用するレーザ加工用マスクに関
する。
【0002】LSIやVLSIなどの半導体集積回路を
主体とする表面実装部品を高密度に装着する方法とし
て、マルチ・チップ・モジール(略称MCM)の実用化
が進められている。こゝでMCM用回路基板には薄膜法
で形成するものと厚膜法で形成するものとがあるが、薄
膜法で形成するMCM用基板として硼硅酸ガラスなどの
ガラス基板を用い、配線材料としては銅(Cu) など抵抗
率の低い金属を使用し、スパッタ法や真空蒸着法などの
薄膜形成技術と写真蝕刻技術(フォトリソグラフィ)を
用いてパターン形成を行い、また、絶縁層としてはポリ
イミドなど耐熱性が優れると共に誘電率(ε)の少ない
樹脂を使用して絶縁層が形成されている。
【0003】こゝで、半導体集積回路の形成には、少な
くとも信号線,電力線,接地線が必要なことから、複数
の集積回路を搭載する場合は、これらの配線が錯綜する
ため、MCM用基板は必然的に多層構造をとり、上下の
配線層は層間絶縁層に設けたビア(Via)により回路接続
する構造をとられているが、ビアの形成にはレーザアブ
レーション加工法が注目されている。
【0004】
【従来の技術】レーザ加工法としては従来よりYAGレ
ーザ(Yttrium Aluminum Garnet レーザ, 波長1.06μm
) や炭酸ガスレーザ(CO2レーザ, 波長10.6μm ) を用
い、赤外線の熱エネルギーを利用した加工が公知であ
る。然し、このような加工法は周囲に与える熱的損傷が
大きい。また、加工に際してビームを絞る必要がある
が、赤外線であるためにスポット径を小さくすることは
難しく、また、点加工であるために広い面積に亙って微
細加工を行なうには適していない。
【0005】一方、エキシマレーザはクリプトン(Kr)
やクセノン(Xe)などの希ガスと弗素(F)や塩素(Cl)
などハロゲンとの励起子を利用したガスレーザであっ
て、紫外波長のレーザ光、例えば(KrF,波長248nm),(Xe
Cl, 波長308nm),(ArF,波長193nm)などのレーザ光が数nS
のパルス幅で数 MWの尖頭出力で得ることができる。
【0006】次に、通常の有機化合物は紫外線領域に強
い光吸収をもつものが多いが、この有機化合物よりなる
材料にシマレーザのような強い光パルス(〜100mw/cm2)
の光を照射すると、材料の吸収波長とレーザ波長と一致
する場合は、一瞬のうちに化学結合が破壊されて表面層
が蒸発する。この現象をアブレーション(Ablation)と言
い、アブレーション加工はこの現象を利用するものであ
り、加工断面の仕上がりがシャープであり、また、10mm
2 程度の比較的広い面積を一括して加工できることから
マスク露光を行なうことにより微細パターンを形成する
ことが可能である。
【0007】なお、アルゴン(Ar)レーザやヘリウム・ネ
オン(He-Ne) レーザなどに使用するマスクとしてクロー
ム(Cr)などの金属マスクが使用されている。然し、金属
マスクをエキシマレーザのような高出力のレーザに使用
すると、金属の蒸発のよる損傷を生じて使用することが
できない。そこで、誘電体多層膜を用いて形成したマス
クが用いられている。
【0008】図3は誘電体多層膜マスクの構成を示すも
ので、屈折率の異なる二つの透明誘電体AとBを照射光
1の半波長の厚さ(KrF エキシマレーザの場合,124nm)
にして交互に多数積層して誘電体多層膜2を作り、ブラ
ッグ反射を利用するもので、層数を増すことにより100
%に近い反射率を実現することができる。
【0009】こゝで、AとBの材料として二酸化硅素
(SiO2,屈折率1.48) と酸化イットリウム(Y2O3,屈折率
1.91) の組合せが一般に使用されているが、その理由は
膜質が良く、エキシマレーザに対し透明であり、また、
両者の屈折率差が大きいためであり、レーザの共振器な
ど多重反射が必要な光学系に使用されている。
【0010】次に、図2はアブレーション加工法を示す
構成図であって、エキシマレーザ光源3より発生したレ
ーザ光4を反射鏡5で第1レンズ6に導いて縮小し、第
2レンズ7で必要とするビーム径にして誘電体多層膜マ
スク(略してミラーマスク)8を照射するよう構成され
ている。
【0011】こゝで、ミラーマスク8は透明石英基板9
の上に誘電体多層膜2をパターン形成して形成してあ
る。また、アブレーション加工を行なう樹脂膜10は硼硅
酸ガラスなどの基板11上に膜形成されており、ミラーマ
スク8と基板11は枠体12で固定して後、X−Yステージ
13の上に位置決めして移動可能に構成されている。
【0012】そして、この例の場合、ミラーマスク8の
誘電体多層膜2はビア形成位置14だけが透明石英基板9
に達するまで穴開けしてあり、エキシマレーザ光源3よ
り1パルス当たり1J/cm2程度の露光強度で数百パルス
を照射すると、レーザ照射を受けた樹脂膜10はレーザア
ブレーションが生じてビア穴15が形成されていた。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】MCM用基板で代表さ
れる薄膜多層回路基板は信号層, 電源層, 接地層などの
導電層を複数個備えて電子回路が形成されており、各導
電層間はポリイミドなど絶縁抵抗が高く、誘電率の低い
樹脂を用いて層間絶縁層が形成されており、必要とする
位置にビアを設け、上下の配線を接続して電子回路が構
成されている。
【0014】かゝる多層回路基板の形成において必要な
ことは、 微細な配線を精度良くパターン形成すること、 ビアを位置精度よく形成すること、 配線と絶縁層との間に剥離などを生じないこと、 などであり、この対策としてについてはスパッタなど
の薄膜形成技術と写真蝕刻技術を用いてCuなどよりなる
微細な配線が精度よく形成されている。
【0015】また、については紫外線硬化型のポリイ
ミドが実用化されており、また、レーザアブレーション
加工が可能なことから、ビアを位置精度よく設けること
が可能である。また、についてはスパッタ法によりCr
の薄膜を設け、この上にCu膜を形成することにより、絶
縁層との密着性を向上している。
【0016】然し、樹脂と金属とは熱膨張係数が異なっ
ており、例えば、ポリイミドの線膨張係数は1.8 ×10-5
/Kであるのに対し、Crの線膨張係数は8.4 ×10-6/K
と異なっている。一方、薄膜多層回路基板上に搭載して
ある半導体集積回路は動作中に発熱することから、薄膜
多層回路基板は頻繁に温度サイクルを受け、もともと樹
脂と金属とは馴染みが良くないことから配線の剥離が生
じ易い。そのため、物理的に両者の密着性を向上する方
法として絶縁層の配線パターン形成位置だけを選択的に
粗面化したい。そこで、この方法を見出すことが課題で
ある。
【0017】
【課題を解決するための手段】上記の課題は、マスクを
形成する誘電体多層膜の層数を部分的に変えることによ
りレーザ光の透過率を選択的に変えてレーザ加工用マス
クを作り、配線パターン形成領域を粗面化することによ
り解決することができる。
【0018】
【作用】本発明はレーザアブレーション加工に使用する
ミラーマスクの誘電体多層膜の層数を調整することによ
りレーザ光の強度を部分的に変え、弱いアブレーション
を行なって絶縁層の表面を粗面化するものである。
【0019】図1は本発明の実施法を示すミラーマスク
と樹脂膜の断面図(A)と樹脂膜の平面図(B)であっ
て、図(A)と図(B)は位置関係が対応している。こ
ゝで、従来のミラーマスクは誘電体多層膜20の構成層数
は一定とし、レーザ光を通す開口部21には誘電体多層膜
20を設けなかった。すなわち、レーザ光はマスクの部分
で全反射し、開口部では減衰することなく透過するよう
に形成されていた。一方、本発明に係るミラーマスクは
部分的に層数の少ない誘電体多層膜22を設け、減衰させ
たレーザ光を透過させることにより弱いアブレーション
加工を行なうものである。
【0020】同図(B)は2個のビア穴15を有する配線
パターン形成位置を示しており、今後の工程において、
樹脂膜19の上にCr/Cu の薄膜を形成してビア穴15を埋め
ると共に、写真蝕刻技術を施してダンベル(Dumb-bell)
型をした配線パターンを形成するものであるが、この際
にCrと樹脂膜19との密着性を向上するためには、配線パ
ターン形成位置のみ樹脂膜19の表面を粗面化しておくと
効果的である。
【0021】その方法として、本発明は同図(A)のミ
ラーマスク18に示すように、ビア穴15を形成するマスク
の開口部21には誘電体多層膜を設けないが、この周辺の
配線パターン形成位置23には層数を減らした誘電体多層
膜22を設けるものである。そして、従来と同様にレーザ
光4の照射を行なえば、基板11上に設けてある樹脂膜19
にはアブレーションが行なわれてビア穴15が形成され、
また、配線パターン形成位置23は軽度のアブレーション
が行なわれ樹脂膜の表面が荒れることになる。
【0022】
【実施例】図1と図2を使用して実施例を説明する。ま
ず、透明石英基板9の上にスパッタ法を用いてSiO2膜と
Y2O3膜をそれぞれ0.124 μm の厚さに順次に積層して誘
電体多層膜を形成した。こゝで、マスク部の誘電体多層
膜20の層数は50層, ビア穴を形成する開口部21の層数は
0,配線パターン形成位置に対応する誘電体多層膜22の
層数は10層としてミラーマスク18を形成した。こゝで、
開口部21の径は10μm ,配線パターン形成位置の幅は20
μm , 長さは100 μm である。
【0023】一方、硼硅酸ガラスよりなる基板11の上に
ポリアミク酸を塗布し、溶剤乾燥後、360 ℃でキュアを
行なって20μm の厚さをもつポリイミドよりなる樹脂膜
19を形成した。そして、ミラーマスク8と基板11を図2
に示すような枠体12に固定した後、XーYステージ13の
上に位置決めした。
【0024】次に、エキシマレーザ光源3としてKrF レ
ーザ発振器を用い、発振波長が248nm ,パルス幅16ns,
出力250 mJ/パルスのレーザ光4を200 パルス照射して
レーザアブレーション加工を行なった。その結果、径10
μm でエッジのシヤープなビア穴15を作ることができ、
また、この周囲の配線パターン形成位置23は荒れてお
り、その表面粗度は0.5 〜1.0 μm であった。
【0025】
【発明の効果】本発明によれば、樹脂膜に照射するレー
ザ光の強度を精度よく、また、選択的に変えることがで
き、これにより穴開け加工だけでなく、表面粗面化を行
なうことができ、樹脂膜と微細な配線パターンとの密着
性を改良することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施法を示す断面図(A)と樹脂膜
の平面図(B)である。
【図2】 アブレーション加工法を示す構成図である。
【図3】 誘電体多層膜マスクの構成図である。
【符号の説明】
2 誘電体多層膜 4 レーザ光 8,18 ミラーマスク 10, 19 樹脂膜 15 ビア穴 20,22 誘電体多層膜 23 配線パターン形成位置

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 高出力なレーザ光の選択露光に使用する
    誘電体多層膜よりなるマスクにおいて、該マスクを形成
    する誘電体多層膜の層数を部分的に変えてレーザ光の透
    過率を選択的に変えることを特徴とするレーザ加工用マ
    スク。
JP23059793A 1993-09-17 1993-09-17 レーザ加工用マスク Withdrawn JPH0780675A (ja)

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JP23059793A JPH0780675A (ja) 1993-09-17 1993-09-17 レーザ加工用マスク

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