JPS6381903A

JPS6381903A - レ−ザ光による抵抗体の形成装置

Info

Publication number: JPS6381903A
Application number: JP61227263A
Authority: JP
Inventors: 昇森田; 修一石田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1986-09-26
Filing date: 1986-09-26
Publication date: 1988-04-12

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、レーザ光による抵抗体の形成装置に関し、特
にセラミックス基板の表面に直接抵抗体を形成する装置
に係わる。

（従来の技術）近年、電子機器の小形化に伴ってセラミックス回路基板
が積橿的に使用されている。かかる基板の抵抗体の形成
方法としては、従来、厚膜技術、ｖａ膜技術の２つの方
法が主に採用されている。いずれの方法も樹脂製印刷配
線板に比べて１７１０〜１／３程度の小形化ができる。

厚膜技術は、印刷技術を使用するもので、抵抗体をその
線幅が１００μｍ程度まで細く形成することが可能であ
る。この厚膜技術は、回路基板を大量かつ低コストで製
造するのに適している。しかしながら、かかる厚膜技術
は１００μｍ以下の微細幅の抵抗体の形成に不向きであ
る。

薄膜技術は、写真蝕刻法を使用するために線幅を１μｍ
程度まで細くして形成することが可能である。しかしな
がら、かかる薄膜技術は蒸着、スパッタリングにより薄
膜を形成するため、厚膜技術のように大量かつ低コスト
で回路基板を製造することが難しい。

更に厚膜、薄膜技術共に抵抗体の形成に長いプロセスを
必要とし、回路基板の迅速な供給にしばしば問題が起こ
る。しかも、ペーストや写真蝕刻法での現像液の使用等
、液体プロセスが必要で管理が繁雑となる。従って、１
００μｍ以下程度の線幅をもつ抵抗体を安価に、大量か
つ迅速に実現できる技術の出現が切望されていた。

（発明が解決しようとする問題点）本発明は、上記従来の問題点をを解決するためになされ
たもので、微細線幅の抵抗体をセラミックス基板上に簡
単かつ迅速に形成し得るレーザ光による抵抗体の形成装
置を提供しようとするものである。

［発明の構成］（問題点を解決するための手段）本発明は、セラミックス基板が設置されるチャンバと、
このチャンバ内のセラミックス基板表面にレーザ光を照
射させるレーザ発振器と、前記チャンバに連結された不
活性ガス供給手段及び酸素供給手段とを具備したことを
特徴とするレーザ光による抵抗体の形成装置である。

上記セラミックス基板としては、例えばＡｌ２Ｎ。

５ｉｉＮ＋、ＢＮ等を主成分とする窒化物系セラミック
ス、ＳＩＣ等を主成分とする炭化物系セラミックス、Ａ
ｇ２Ｏ３、ＢｅＯ等を主成分とする酸化物系セラミック
スの基板を挙げることができる。特に、レーザ光の照射
により容易に照射部が還元、昇華されてＡｊ２ヤ３ｉの
金属を生成するＡｌ２Ｎ、Ｓ　Ｉｓ　Ｎ４が好適である
。

上記レーザ発振器としては、例えばＹＡＧレーザ発振器
、Ｃ０２レーザ発振器、アルゴンレーザ発振器等を使用
することができる。特に、ＹＡＧレーザに光音響素子か
らなるＱスイッチを付設したレーザ発振器が好適である
。

上記不活性ガスとしては、例えばＡｒ　、　Ｎｅ　。

Ｈｅ等を挙げることができる。

（作用）本発明の装置によれば、レーザ発振器からレーザ光をチ
ャンバ内のセラミックス基板に照射することにより、セ
ラミックスが窒化物の場合は下記（１）式の反応が、セ
ラミックスが炭化物の場合は下記２式の反応が、セラミ
ックスが酸化物の場合は下記（３式の反応が、夫々生起
されセラミックスが還元されて金属を析出する。但し、
式中のＭｅは金属を示す。

ＭｅＮ−＋Ｍｅ＋１／２Ｎｚ↑　　　・（１１ＭｅＣ−
４Ｍｅ＋Ｃ−（２）ＭｅＯ−＊Ｍｅ＋１／２０ｚ↑　　　−（３次いで、レ
ーザ光を走査することによって析出した金属が連続化さ
れる。この時、チャンバ内に不活性ガス供給手段及びｉ
！素供給手段から不活性ガスと酸素の混合ガスを供給す
ることによって、前記析出した金属が該混合ガス中の酸
素により酸化されて所望の抵抗値を有する抵抗体をセラ
ミックス基板表面に形成できる。また、前記混合ガス中
の酸素濃度を制御することによって、該酸素濃度比例し
て析出金属の酸化度合が変化するため、前記混合ガスの
酸素濃度の制御により目的とする抵抗値を有する抵抗体
をセラミックス基板表面に形成できる。具体的には、チ
ャンバ内の酸素濃度を高くすることによって、より高い
抵抗値を有する抵抗体を形成できる。但し、酸素供給手
段からのチャンバ内への酸素供給を停止して不活性ガス
雰囲気にして析出金属の酸化を行なわないようにすれば
、低い抵抗値を有する抵抗体、つまり導体をセラミック
ス基板表面に形成することも可能となる。更に、レーザ
光はスポット径を１０〜５００μｍの範囲でｌ１ＩＩＩ
Ｉできるため、１０〜５００μｍの微１ｍ５ｓ幅の抵抗
体をドライブＯセスにより形成できる。従って、本発明
はレーザ発振器からのレーザ光のセラミックス基板への
照射、走査に際してチャンバ内の酸素濃度を制御するこ
とによって、セラミックス基板表面に所望の抵抗値を有
する極めて微細線幅の抵抗体を簡単かつ再現性よく形成
できるレーザ光による抵抗体の形成装置を得ることがで
きる。

（発明の実施例）以下、本発明の実施例を第１図を参照して詳細に説明す
る。

図中の１は、ＮＣコントローラ２によりＸＹ方向に動作
するＸＹテーブルである。このテーブル１上には、基台
３が固定されており、該基台３上にはセラミックス基板
が載置される。前記基台３には、後述するセラミックス
基板の表面に形成された一対の電極部に接続される電極
端子４ａ。

４ｂが設けられている。前記基台３は、チャンバ５によ
り覆われている。このチャンバ５の側壁には、配管６ａ
〜６Ｃが連結されている。前記配管６ａの他端には、真
空ポンプ７が連結されている。

前記配管６ｂの他端は、大気と連通されている。

前記配管６Ｃの他端は、ガス混合器８に連結されている
。この混合−８には、配管ａｄ　、６ｅを介してアルゴ
ンガスボンベ９及び酸素ボンベ１０が夫々連結されてい
る。なお、前記配管６ａ〜６ｅには夫々パルプ１１８〜
１１ｅが介装されている。前記チャンバ５には、該チャ
ンバ５内の真空度を測定するための圧力計１２が連結さ
れている。

図中の１３は、光音響素子からなるＱスイッチ１４が組
込まれ、該Ｑスイッチ１４を通して連続波Ｑスイッチ出
力のレーザ光１５を発振するＹＡＧレーザ発振器である
。この発振ｌ９１３からのレーザ光１５の出射方向には
、反射ミラー１６及び集光レンズ１７が配置されており
、レーザ光１５はこれら反射ミラー１６及び集光レンズ
１７を経由し、更に前記チャンバ５の土壁に配置された
ガラス窓１８を通して基台４上のセラミックス基板に照
射される。前記レーザ発振！１１３は、電源１９の発振
器電源部に接続されている。この電源１９のテーブル作
動電源部には、前記ＮＧコントローラ２が接続されてい
る。

また、前記基台３の一対の電極端子４ａ　、　４ｂには
抵抗計２０が接続されており、かつ該抵抗計２０はコン
ピュータ２１を介して前記ガス混合器８及び電源１９の
発振器電源部に接続されている。つまり、セラミックス
基板に形成された抵抗体の抵抗値を前記一対の電極端子
４ａ　、４ｂを通して抵抗計２０で測定し、その信号を
前記コンピュータ２１に出力することにより、該コンピ
ュータ２１で設定抵抗値と比較し、その抵抗値差に基づ
いて前記ガス混合器８の混合比及び前記電１［１９の発
振器電源部の電圧を制御できるようになっている。

次に、本発明の抵抗体形成装置の作用を説明する。

まず、第２因に示す高純度のＡｎＮ原料粉末をホットプ
レス焼結したＡλＮ基板２２の両端近傍の表面に一対の
電極２３ａ　、　２３ｂを形成し、このＡｊ２Ｎ基板２
２を基台３上に設置すると共に該基板２２）電極２３ａ
　、　２３ｂを基台３の電極端子４ａ。

４ｂに接続する。つづいて、パルプ１１ａを開放し、真
空ポンプ７を作動してチャンバ５内のガスを配管６ａを
通して排気した後、パルプ１１ａを閉じ、ポンプ７の作
動を停止する。ひきつづき、パルプ１１ｄ　、１１ｅを
開放し、アルゴンボンベ９及び酸素ボンベ１０から配管
５ｄ　、５ｅをガス混合−８に供給してアルゴンと酸素
が所定の混合比率を有する混合ガスとし、この混合ガス
をパルプ１１Ｃが開放された配管６Ｃを通してチャンバ
５内に供給する。

チャンバ５内の圧力が圧力計１２により大気圧になった
時点で配管６ｂのパルプ１１ｂを所定の開度で開放し、
前記混合ガスを該配管６ｂを通してリークさせる。次い
で、電源１９をオンしてレーザ発振器１３を作動させ、
例えばピーク出力４ｋＷ、パルス幅２００ｎＳ　、繰返
し数１ｋｌｂのＱスイッチ出力をもつレーザ光１５を発
撮し、該レーザ光１５を反射ミラー１６及び集光レンズ
１７を経由し、更にガラス窓１８を通して基台３上のＡ
ｊ２Ｎ基板２２に照射する。

上記レーザ光１５のＡｊ２Ｎ基板２２への照射により、
下記（４）式の反応が生起されてＡｎＮの還元がなされ
、第３図（Ａ）に示すようにＡｎＮ基板２２のレーザ光
１５の照射部にＡ２２４が析出する。

ＡＪ２Ｎ−Ａｊ２＋１／２Ｎ２↑　　　・・・（６）上
記ＡＩＩＮｍ板表面でのＡｌ１の析出において、チャン
バ５内はアルゴンと酸素との混合ガス雰囲気であるため
、該混合ガスの酸素濃度に比例して析出Ａ℃の酸化が生
じ、第３１１（Ｂ）に示すように所定量のＡｎ酸化物２
５を含有する八β！１２６がＡａｒｌｌ板２２表面に形
成される。

そして、前記レーザ光１５の照射と同時にＮＣコントロ
ーラ２によりＸＹテーブル１を作動してテ−プル１上の
基台３をＸＹ方向に移動させることにより、／ＩＮ基板
２２表面に析出したＡ２が連続化すると共に、前記と同
様に酸化されて第２図に示すＡｆｆｉ！ｉ！化物を含む
Ａ２金属からなる抵抗体２１がＡｎＮ基板２２表面に形
成される。この際、同第２図に示すように形成された抵
抗体２７の抵抗値がその表面の電極２３ａ　、　２３ｂ
　、基台３の電極端子４ａ　１４ｂを通して抵抗計２０
で測定される。そして、この測定信号がコンピュータ２
１に出力され、この出力信号に基づいてガス混合器８の
混合比制御及び電源１９の発振器電源部の電力制御がな
され、目的とする抵抗値を有する抵抗体の形成に必要な
混合ガスがガス混合器８からチャンバ５内に供給される
と共に、目的とする抵抗値を有する抵抗体の形成に必要
なＱスイッチ出力を有するレーザ光がレーザ発振器１３
から発振される。

更に、ガス混合器８からチャンバ５内に供給される混合
ガスを構成するアルゴンと酸素との混合比率を第４図に
示すように制御することにより、同第４図に示すように
ＡＮＮ基板表面に形成される抵抗体の抵抗値を１０〜１
０’Ω／ｍの範囲で変化させる可能である。

従って、本発明の装置によればＡλＮ基板表面に所望の
抵抗値を有する極めて微細線幅の抵抗体を簡単かつ再現
性よく形成できる。また、ＡｆｉＮ基板に形成される抵
抗体の抵抗値を抵抗計等で測定し、この測定信号に基づ
いてチャンバ内に供給される混合ガスの混合比やレーザ
発振器の電源（電力）を制御すれば、目的とした抵抗値
を有する抵抗体を再現性よく形成できる。更に、−旦Ａ
ｎＮ基板表面に形成した抵抗体の抵抗値を修正する場合
には、ガス混合器８からチャンバ５内に供給される混合
ガスを所望の抵抗値が得られるガス混合比率に設定した
後、同一部分に再度レーザ光を照射、走査することによ
り、所望の抵抗値をもつ抵抗体を形成できる。

［発明の効果］以上詳述した如く、本発明によればセラミックス基板表
面に所望の抵抗値を有する極めて微細線幅の抵抗体を簡
単かつ再現性よく形成でき、ひいては小型で高密度のセ
ラミックス回路基板に製造等に有効に適用し得るレーザ
光による抵抗体の形成装置を提供できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のレーザ光による抵抗体形成装置を示す
概略図、第２図は第１図の形成装置によるＡλＮ基板表
面への抵抗体の形成過程を示す概略斜視図、第３図（Ａ
）は同装置によるＡλＮ基板表面へのＡｆｆｉの析出過
程を示す概略図、同図（Ｂ）は抵抗体の形成状態を示す
概略図、第４図はチャンバ内に供給される混合ガスの酸
素濃度とＡｆｆｉＮ基板表面に形成された抵抗体の抵抗
値との関係を示す特性図である。１・・・ＸＹテーブル、３・・・基台、７・・・真空ポ
ンプ、８・・・ガス混合器、９・・・アルゴンボンベ、
１０・・・酸素ボンベ、１３・・・レーザ発振器、１４
・・・光音響素子からなるＱスイッチ、１５・・・レー
ザ光、１９・・・Ｎ源、２０・・・抵抗計、２１・・・
コンピュータ、２２・・・ＡλＮ基板、２４・・・析出
Ａ２．２５・・・Ａ２酸化物、２６・・・ＡＩ、！！１
，２７・・・抵抗体。第２図（Ａ　）　　　　　　　　　（Ｂ　）第３図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）、セラミックス基板が設置されるチャンバと、こ
のチャンバ内のセラミックス基板表面にレーザ光を照射
させるレーザ発振器と、前記チャンバに連結された不活
性ガス供給手段及び酸素供給手段とを具備したことを特
徴とするレーザ光による抵抗体の形成装置。
（２）、セラミックス基板が窒化アルミニウム基板であ
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のレーザ
光による抵抗体の形成装置。
（３）、レーザ発振器が連続波発振のＹＡＧレーザに光
音響素子からなるＱスイッチを付設したものであること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載のレーザ光によ
る抵抗体の形成装置。