JPH11179583A - レーザ加工用マスク - Google Patents
レーザ加工用マスクInfo
- Publication number
- JPH11179583A JPH11179583A JP9348862A JP34886297A JPH11179583A JP H11179583 A JPH11179583 A JP H11179583A JP 9348862 A JP9348862 A JP 9348862A JP 34886297 A JP34886297 A JP 34886297A JP H11179583 A JPH11179583 A JP H11179583A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- mask
- processing
- laser
- resistance
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- Pending
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- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】パターンニングされた金属膜を有するマスクを
被加工対象物上に置き、その上からレーザ光を照射する
ことによりマスク開口部の形状を被加工対象物に形成す
る加工法において、マスク上の金属膜中に吸収されその
温度上昇により発生する溶融現象に対し、その溶融現象
を改善する手段を提供する。 【解決手段】マスク上にパターンニングする金属膜を、
特性の異なる複数の金属からなる多層膜で構成する。
被加工対象物上に置き、その上からレーザ光を照射する
ことによりマスク開口部の形状を被加工対象物に形成す
る加工法において、マスク上の金属膜中に吸収されその
温度上昇により発生する溶融現象に対し、その溶融現象
を改善する手段を提供する。 【解決手段】マスク上にパターンニングする金属膜を、
特性の異なる複数の金属からなる多層膜で構成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、マスクを用いたレ
ーザ加工技術に関するものである。
ーザ加工技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】レーザを用いて加工を行う場合、レーザ
光を直接被加工対象物に照射して加工を行う直接加工法
と被加工対象物の上に加工パターンを形成したマスクを
置き、そのマスク上からレーザ光を照射して加工を行う
マスク加工法がある。
光を直接被加工対象物に照射して加工を行う直接加工法
と被加工対象物の上に加工パターンを形成したマスクを
置き、そのマスク上からレーザ光を照射して加工を行う
マスク加工法がある。
【０００３】前者に対しては、被加工対象物の切断、印
字、比較的精度要求の低い加工等に実用化されている。
高精度、微細加工の観点で見た加工法としては、後者の
マスク加工法が優れている。この場合、加工条件に対し
てレーザ耐性があり、かつ微細パターンニングを可能と
させる為のマスク開発がキーポイントとなる。
字、比較的精度要求の低い加工等に実用化されている。
高精度、微細加工の観点で見た加工法としては、後者の
マスク加工法が優れている。この場合、加工条件に対し
てレーザ耐性があり、かつ微細パターンニングを可能と
させる為のマスク開発がキーポイントとなる。
【０００４】現在一般的なマスクの種類としては、メタ
ルマスク、誘電体マスク、ガラスマスク等がある。この
中で多く使われているのはメタルマスクである。但し、
微細化の観点では穴径φ５０μｍ程度が限度である。ま
た、誘電体マスクは、誘電体膜形成時に無欠陥膜を形成
することが難しく、使用する上ではこの課題を解決する
必要がある。
ルマスク、誘電体マスク、ガラスマスク等がある。この
中で多く使われているのはメタルマスクである。但し、
微細化の観点では穴径φ５０μｍ程度が限度である。ま
た、誘電体マスクは、誘電体膜形成時に無欠陥膜を形成
することが難しく、使用する上ではこの課題を解決する
必要がある。
【０００５】ガラスマスク法は石英ガラス上にパターン
ニングされた金属膜をマスクとし、その上からレーザ光
を照射し、被加工対象物に対し加工を行うものである。
半導体や液晶製造ラインで用いられるホトマスク技術の
流用でマスクを製造できるため、微細化パターンを無欠
陥加工する方法としてはこの方法が有効である。
ニングされた金属膜をマスクとし、その上からレーザ光
を照射し、被加工対象物に対し加工を行うものである。
半導体や液晶製造ラインで用いられるホトマスク技術の
流用でマスクを製造できるため、微細化パターンを無欠
陥加工する方法としてはこの方法が有効である。
【０００６】図１にガラスマスク法での加工概略図を示
す。マスク４の開口部を通過したレーザ光１で被加工対
象物７が加工され、石英ガラス５上にパターンニングさ
れた金属膜６によってレーザ光１が反射２・吸収３され
ることによりマスクパターン加工を被加工対象物７に行
う。
す。マスク４の開口部を通過したレーザ光１で被加工対
象物７が加工され、石英ガラス５上にパターンニングさ
れた金属膜６によってレーザ光１が反射２・吸収３され
ることによりマスクパターン加工を被加工対象物７に行
う。
【０００７】意図した加工形状を得るために選択された
レーザの種類、波長、出力、照射回数等に対し、マスク
４に要求されることは、レーザエネルギーの減衰を少な
くするために透過率の大きい石英ガラスを用いること
と、レーザ光に対する耐性のある金属膜を用いることで
ある。
レーザの種類、波長、出力、照射回数等に対し、マスク
４に要求されることは、レーザエネルギーの減衰を少な
くするために透過率の大きい石英ガラスを用いること
と、レーザ光に対する耐性のある金属膜を用いることで
ある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ここで金属膜上に照射
されたレーザ光はある率（透過率０とすると反射率の逆
数）で吸収される。
されたレーザ光はある率（透過率０とすると反射率の逆
数）で吸収される。
【０００９】吸収されたレーザ光は熱エネルギーに変換
され温度が上昇する。数１に、半無限大の加工物表面に
スポット径ｄの一様強度のパルスレーザ光（パルス幅
ｔ）が照射された時の表面温度Ｔｓの近似式を示す。
され温度が上昇する。数１に、半無限大の加工物表面に
スポット径ｄの一様強度のパルスレーザ光（パルス幅
ｔ）が照射された時の表面温度Ｔｓの近似式を示す。
【００１０】
【数１】
【００１１】ＴＲ:初期温度,，μ:吸収率，Ｋ:熱伝導
率，Ｃp:比熱，ρ:密度,，Ｉ:照射レーサ゛ハ゜ワー密度，ｔ:ハ゜
ルス幅 上記の式より、レーザ光吸収率が大きく、熱伝導率、比
熱、密度が小さいほど温度上昇しやすいことがわかる。
率，Ｃp:比熱，ρ:密度,，Ｉ:照射レーサ゛ハ゜ワー密度，ｔ:ハ゜
ルス幅 上記の式より、レーザ光吸収率が大きく、熱伝導率、比
熱、密度が小さいほど温度上昇しやすいことがわかる。
【００１２】加工で与えられる熱エネルギーにより金属
膜の温度が融点を超えると、金属膜は溶融（膜破壊）を
おこす。これを防止するには、被加工対象物を加工する
為のレーザ条件で与えられる熱エネルギーによる温度上
昇に耐えうる融点であること、また、温度の上昇を抑制
するため吸収率が小さく、熱伝導率が大きいことが必要
である。すなわち、求められる金属膜としては、反射
率、熱伝導率大で融点が高い金属膜が要求されることに
なる。
膜の温度が融点を超えると、金属膜は溶融（膜破壊）を
おこす。これを防止するには、被加工対象物を加工する
為のレーザ条件で与えられる熱エネルギーによる温度上
昇に耐えうる融点であること、また、温度の上昇を抑制
するため吸収率が小さく、熱伝導率が大きいことが必要
である。すなわち、求められる金属膜としては、反射
率、熱伝導率大で融点が高い金属膜が要求されることに
なる。
【００１３】表１に一般的な金属の反射率と融点および
熱伝導率を示す。
熱伝導率を示す。
【００１４】
【表１】
【００１５】高反射率の観点ではＡｌ、Ｃｒ、Ｃｕ、高
融点ではＣｒ、Ｃｕ、Ａｌ、熱伝導率ではＣｕ、Ａｌ、
Ｃｒの順となり、金属の種類により一長一短がある。比
熱、密度については式１に表されるように積でとらえる
と２．３８〜３．４０となり３種とも同程度である。
融点ではＣｒ、Ｃｕ、Ａｌ、熱伝導率ではＣｕ、Ａｌ、
Ｃｒの順となり、金属の種類により一長一短がある。比
熱、密度については式１に表されるように積でとらえる
と２．３８〜３．４０となり３種とも同程度である。
【００１６】ここで、ホトリソ加工で一般的に用いられ
る石英ガラスマスクには、Ｃｒ膜が用いられている。
る石英ガラスマスクには、Ｃｒ膜が用いられている。
【００１７】Ｃｒ膜は反射率大で高融点であることか
ら、レーザ加工にも適用できるのではないかと考え、セ
ラミック基板上に形成したポリイミド絶縁膜（膜厚７μ
ｍ）に対しレーザ加工を行った。使用したレ―ザ装置は
エキシマレーザ（波長３０８ｎｍ）で意図する形状に加
工するには、エネルギー密度が０．４Ｊ／ｃｍイ、照射
回数が３００ショット必要であるが、得られた結果は２
００ショット程度で金属膜が溶融（膜破壊）した。
ら、レーザ加工にも適用できるのではないかと考え、セ
ラミック基板上に形成したポリイミド絶縁膜（膜厚７μ
ｍ）に対しレーザ加工を行った。使用したレ―ザ装置は
エキシマレーザ（波長３０８ｎｍ）で意図する形状に加
工するには、エネルギー密度が０．４Ｊ／ｃｍイ、照射
回数が３００ショット必要であるが、得られた結果は２
００ショット程度で金属膜が溶融（膜破壊）した。
【００１８】
【課題を解決するための手段】この原因として、Ｃｒ膜
は反射率が比較的大きく、融点は高いが、熱伝導率が小
さいことから、数１で与えられる温度が融点を超えたた
めと考えられる。
は反射率が比較的大きく、融点は高いが、熱伝導率が小
さいことから、数１で与えられる温度が融点を超えたた
めと考えられる。
【００１９】そこで、反射率大の金属膜を１層目に置
き、その上に熱伝導率が大きい金属膜を重ねることによ
り熱を拡散させる方法すなわち、互いの長所を活用し、
レーザ耐性の向上を狙った。
き、その上に熱伝導率が大きい金属膜を重ねることによ
り熱を拡散させる方法すなわち、互いの長所を活用し、
レーザ耐性の向上を狙った。
【００２０】
【発明の実施の形態】図２に、前述の被加工対象物であ
るポリイミド絶縁膜に、意図した加工形状が得られるレ
ーザ条件への耐性を向上させたマスクの構造及び加工概
略図を示す。
るポリイミド絶縁膜に、意図した加工形状が得られるレ
ーザ条件への耐性を向上させたマスクの構造及び加工概
略図を示す。
【００２１】１層目を反射率が大きく融点が高いＣｒ膜
８（膜厚０．０７５μｍ）とし、その上に熱伝導率が大
きいＣｕ膜９（膜厚３μｍ）を形成、更にその上にＣｒ
膜10（膜厚０．０７５μｍ）の３層構造とした。（但
し、Ｃｒ膜10は加工プロセス上必要となったＣｕ膜９の
酸化防止用バリアメタルである。） この構造でのマスクダメージ評価の結果を図３に示す。
エネルギー密度が０．４Ｊ／ｃｍイのとき３０００ショ
ットでダメージを受けないことが確認できた。前述のＣ
ｒ単膜でのマスクはエネルギー密度０．４Ｊ／ｃｍイ、
２００ショットでダメージを受けることに対して、エネ
ルギー密度を倍の０．８Ｊ／ｃｍイにしても３０００シ
ョットでもダメージが無く、レーザに対する１５倍以上
の耐性を向上することができた。
８（膜厚０．０７５μｍ）とし、その上に熱伝導率が大
きいＣｕ膜９（膜厚３μｍ）を形成、更にその上にＣｒ
膜10（膜厚０．０７５μｍ）の３層構造とした。（但
し、Ｃｒ膜10は加工プロセス上必要となったＣｕ膜９の
酸化防止用バリアメタルである。） この構造でのマスクダメージ評価の結果を図３に示す。
エネルギー密度が０．４Ｊ／ｃｍイのとき３０００ショ
ットでダメージを受けないことが確認できた。前述のＣ
ｒ単膜でのマスクはエネルギー密度０．４Ｊ／ｃｍイ、
２００ショットでダメージを受けることに対して、エネ
ルギー密度を倍の０．８Ｊ／ｃｍイにしても３０００シ
ョットでもダメージが無く、レーザに対する１５倍以上
の耐性を向上することができた。
【００２２】
【発明の効果】以上のように本発明により、マスク上の
金属膜のレーザ耐性を向上させることが可能となった。
金属膜のレーザ耐性を向上させることが可能となった。
【００２３】この意味するところは、特に石英ガラスマ
スクに適用することにより、従来ホトリソ加工に頼らざ
るをえなかったプロセスにレーザ加工への活路を与える
もので、微細パターンを高精度でありながら低コストで
形成するプロセスの構築を実現可能とさせる。
スクに適用することにより、従来ホトリソ加工に頼らざ
るをえなかったプロセスにレーザ加工への活路を与える
もので、微細パターンを高精度でありながら低コストで
形成するプロセスの構築を実現可能とさせる。
【図１】 ガラスマスクによるレーザ加工概略図であ
る。
る。
【図２】 本発明の一実施の形態である多層金属膜構造
のマスク概略図及び加工概略図である。
のマスク概略図及び加工概略図である。
【図３】 図２のマスクを使用したマスクダメージ評価
結果を表す図である。
結果を表す図である。
１・・・・レーザ光 ２・・・・反射 ３・・・・吸収 ４・・・・マスク ５・・・・石英ガラス ６・・・・金属膜 ７・・・・被加工対象物 ８・・・・Ｃｒ膜 ９・・・・Ｃｕ膜 １０・・・Ｃｒ膜 １１・・・ポリイミド膜 １２・・・セラミック基板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井上 憲一 神奈川県秦野市堀山下１番地 株式会社日 立製作所汎用コンピュータ事業部内 (72)発明者 山口 光彦 神奈川県秦野市堀山下１番地 株式会社日 立製作所汎用コンピュータ事業部内
Claims (1)
- 【請求項１】パターンニングされた金属膜を有するマス
クを被加工対象物上に置き、その上からレーザー光を照
射することにより、前記パターン形状を被加工対象物に
形成するレーザ加工用マスクにおいて、 前記マスク上の金属膜を特性の異なる複数種の多層構造
とすることを特徴とするレーザ加工用マスク。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9348862A JPH11179583A (ja) | 1997-12-18 | 1997-12-18 | レーザ加工用マスク |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9348862A JPH11179583A (ja) | 1997-12-18 | 1997-12-18 | レーザ加工用マスク |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11179583A true JPH11179583A (ja) | 1999-07-06 |
Family
ID=18399896
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9348862A Pending JPH11179583A (ja) | 1997-12-18 | 1997-12-18 | レーザ加工用マスク |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11179583A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012513904A (ja) * | 2008-12-30 | 2012-06-21 | インテル コーポレイション | ワークピースにパターンを形成する方法、前記方法に使用される電磁放射線ビームを形成する方法、および電磁放射線ビームを形成するための孔 |
| KR101200484B1 (ko) * | 2012-03-21 | 2012-11-12 | 한국기계연구원 | 프로젝션 어블레이션용 마스크의 제조 방법 |
-
1997
- 1997-12-18 JP JP9348862A patent/JPH11179583A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012513904A (ja) * | 2008-12-30 | 2012-06-21 | インテル コーポレイション | ワークピースにパターンを形成する方法、前記方法に使用される電磁放射線ビームを形成する方法、および電磁放射線ビームを形成するための孔 |
| TWI398317B (zh) * | 2008-12-30 | 2013-06-11 | Intel Corp | 用以於工件上形成圖樣之方法、用以將電磁放射束塑形以供前述方法所用之方法及用以將電磁放射束塑形之孔洞 |
| CN102341209B (zh) * | 2008-12-30 | 2015-04-15 | 英特尔公司 | 在工件上形成图案的方法、定形用于所述方法的电磁辐射束的方法、以及用于定形电磁辐射束的孔 |
| KR101200484B1 (ko) * | 2012-03-21 | 2012-11-12 | 한국기계연구원 | 프로젝션 어블레이션용 마스크의 제조 방법 |
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