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JPH11103149A - Forming method for via hole and laser beam machining apparatus - Google Patents

Forming method for via hole and laser beam machining apparatus

Info

Publication number
JPH11103149A
JPH11103149A JP10218775A JP21877598A JPH11103149A JP H11103149 A JPH11103149 A JP H11103149A JP 10218775 A JP10218775 A JP 10218775A JP 21877598 A JP21877598 A JP 21877598A JP H11103149 A JPH11103149 A JP H11103149A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
laser
via hole
laser light
processing
workpiece
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP10218775A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3343812B2 (en
Inventor
Takashi Kuwabara
尚 桑原
Fumio Sakai
文雄 酒井
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.)
Sumitomo Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Heavy Industries Ltd filed Critical Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority to JP21877598A priority Critical patent/JP3343812B2/en
Publication of JPH11103149A publication Critical patent/JPH11103149A/en
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Publication of JP3343812B2 publication Critical patent/JP3343812B2/en
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  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Production Of Multi-Layered Print Wiring Board (AREA)
  • Manufacturing Of Printed Wiring (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a forming method in which the machining time of a via hole can be shortened without a complicated wet pretreatment, by a method wherein the via hole which reaches a metal film is formed, by a laser beam, in a polymer film on the metal film and a via-hole machined residue is removed by a dry treatment. SOLUTION: Respective laser beams are scanned, inside the face of an X-Y stage 18, by a first scanning mirror 13 and a second scanning mirror 14 in which two mirrors capable of being turned to mutually different directions are combined so as to correspond to a first solid-state laser oscillation part 11 used to radiate an infrared-range laser beam and to a second excimer laser oscillation part 12 used to radiate an ultraviolet or visible-range laser beam. A first converging fθ lens 15 and a second converging fθlens 16 focus the laser beams so as to be incident vertically on an object 17, to be machined, irrespective of angles of incidence of the respective laser beams from the two-axis scanning mirrors 13, 14. Then, the two-axis scanning mirrors 13, 14 are combined with the fθ lenses 15, 16, a via hole can be formed in a prescribed position on the object 17, to be machined, even when the object 17 to be machined is not moved by using the X-Y stage 18. Consequently, a machined residue can be removed simultaneously.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、バイアホール形成
方法及び装置に関し、特にレーザ光を用いて多層プリン
ト回路基板にバイアホールを形成するバイアホール形成
方法及び装置に関する。
The present invention relates to a method and an apparatus for forming a via hole, and more particularly to a method and an apparatus for forming a via hole in a multilayer printed circuit board using a laser beam.

【0002】[0002]

【従来の技術】電子機器の小型化、高密度実装化に伴
う、プリント基板の高密度化の要求に答えて、近年、複
数のプリント基板を積層した多層プリント基板が登場し
てきた。このような多層プリント基板では、上下に積層
されたプリント基板間で導電層(銅基板)同士を電気的
に接続する必要がある。このような接続は、プリント基
板の絶縁層(ポリイミド、エポキシ系樹脂等のポリマ
ー)に、下層の導電層に達するバイアホールと呼ばれる
穴を形成し、その穴の内部にメッキを施すことによって
実現される。
2. Description of the Related Art In response to the demand for higher density of printed circuit boards accompanying the miniaturization and higher density mounting of electronic devices, multilayer printed circuit boards in which a plurality of printed circuit boards are stacked have recently appeared. In such a multilayer printed board, it is necessary to electrically connect conductive layers (copper boards) between printed boards stacked one above another. Such a connection is realized by forming a hole called a via hole reaching the lower conductive layer in an insulating layer (polymer such as polyimide or epoxy resin) of a printed circuit board, and plating the inside of the hole. You.

【0003】バイアホールを形成する方法として、以前
は、機械的な微細ドリルが用いられていた。しかし、プ
リント基板の高密度化に伴うバイアホールの径の縮小
や、積層された層の内の一部の層のみに(即ち、表面か
ら裏面へ貫通していない)バイアホール(インターステ
ィシャルバイアホールという)を形成する際の深さ制御
の困難性などが原因となり、最近では微細ドリルに代え
てレーザ光によるアブレーションを利用したバイアホー
ル形成方法が採用されるようになってきた。
[0003] As a method of forming via holes, a mechanical fine drill was used before. However, the diameter of the via hole is reduced due to the increase in the density of the printed circuit board, and the via hole (interstitial via) is formed only in some of the stacked layers (that is, not penetrating from the front surface to the back surface). Due to the difficulty of controlling the depth when forming a hole), a via hole forming method using ablation by a laser beam has recently been adopted instead of a fine drill.

【0004】従来、この種のレーザによるバイアホール
形成方法では、主にエキシマレーザ(紫外光)が使用さ
れている。
Conventionally, in a via hole forming method using a laser of this type, an excimer laser (ultraviolet light) is mainly used.

【0005】また、エキシマレーザは、装置価格及びラ
ンニングコストが高く、エッチングレート(1パルス当
たりの加工深さ)が低い(一般的に、エッチングレート
は波長に比例する)という理由から、価格及びランニン
グコストが低く、エッチングレートの高い、炭酸ガスレ
ーザやYAGレーザなど、赤外光を発するレーザも使用
されるようになってきている。
[0005] In addition, the excimer laser is expensive and has a low running cost because the equipment price and the running cost are high and the etching rate (the processing depth per pulse) is low (the etching rate is generally proportional to the wavelength). Lasers emitting infrared light, such as a carbon dioxide gas laser and a YAG laser, which have a low cost and a high etching rate, are also being used.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上述したように、エキ
シマレーザ(紫外光)を用いたバイアホール形成方法で
は、エッチングレートが低いという問題点がある。ま
た、この方法では、穴の上部周辺にカーボンが付着残留
し、絶縁不良を招くという問題点もある。また、エッチ
ングレートを上げようと、レーザ光のエネルギー密度を
上げると導体層にダメージを与えてしまう(導体層の反
射率に依存する)という新たな問題が発生する。
As described above, the via hole forming method using an excimer laser (ultraviolet light) has a problem that the etching rate is low. In addition, this method also has a problem in that carbon adheres and remains around the upper portion of the hole, causing insulation failure. In addition, if the energy density of the laser beam is increased to increase the etching rate, a new problem occurs that the conductor layer is damaged (depending on the reflectance of the conductor layer).

【0007】また、炭酸ガスレーザやYAGレーザを用
いるバイアホール形成方法は、安価で、高速加工が可能
ではあるものの、図3に示すように、ポリマー層に形成
した穴41の底面、即ち、露出させようとする導体層4
2の表面の一部または全面に薄い(エポキシ樹脂及びポ
リイミドでは厚さ1μm程度以下)加工残物43が残っ
てしまうという問題点がある。この加工残物は、この後
さらにレーザ光を照射しても完全に除去することはでき
ない。これは、レーザ光をさらに照射して加工残物を蒸
発させようとしても、このとき周囲のポリマーが溶出し
て(導体層は銅であることが多く、熱の拡散が速いた
め)新たな加工残物を形成してしまうためだと思われ
る。従って、これらの方法では、レーザによる加工の
後、強酸化剤(例えば、重クロム酸カリウム)等による
湿式の後処理が必要になるという問題点がある。
The via hole forming method using a carbon dioxide gas laser or a YAG laser is inexpensive and can be processed at high speed. However, as shown in FIG. Conductor layer 4 to be used
However, there is a problem that a processing residue 43 which is thin (about 1 μm or less in thickness with epoxy resin and polyimide) remains on a part or the entire surface of the surface of No. 2. This processing residue cannot be completely removed even after further irradiation with laser light. This is because even if laser light is further applied to evaporate the processing residue, the surrounding polymer elutes at this time (the conductor layer is often made of copper and heat diffusion is fast), so new processing is performed. Probably because of the formation of remnants. Therefore, these methods have a problem that a wet post-treatment with a strong oxidizing agent (for example, potassium dichromate) or the like is required after the processing by the laser.

【0008】本発明の課題は、湿式後処理のような複雑
な後処理工程を必要としないバイアホール形成方法を提
供することにある。
An object of the present invention is to provide a via hole forming method which does not require a complicated post-processing step such as a wet post-processing.

【0009】本発明の他の課題は、上記のバイアホール
形成方法に適したレーザ加工装置を提供することにあ
る。
Another object of the present invention is to provide a laser processing apparatus suitable for the above-described via hole forming method.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明は、金属膜上のポ
リマー層に、前記金属膜に達するバイアホールを形成す
るバイアホール形成方法であり、レーザ光を用いて前記
ポリマー層にバイアホールを形成する第1の工程と、乾
式処理により前記バイアホールの加工残物を除去する第
2の工程とを含むことを特徴とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is a method for forming a via hole in a polymer layer on a metal film, the via hole reaching the metal film. A via hole is formed in the polymer layer using a laser beam. The method is characterized by including a first step of forming and a second step of removing a processing residue of the via hole by dry processing.

【0011】前記第2の工程は、前記第1の工程におけ
るレーザ光とは波長の異なるレーザ光を前記バイアホー
ルに照射して行うことが好ましい。
It is preferable that the second step is performed by irradiating the via hole with laser light having a wavelength different from that of the laser light in the first step.

【0012】本発明によればまた、レーザ光を出射する
レーザ発振部と、前記レーザ光を被加工物における金属
膜上のポリマー層に照射して、前記金属膜に達するバイ
アホールを形成するための第1の光学系と、前記被加工
物に形成された前記バイアホールの加工残物を乾式処理
により除去する加工残物除去手段とを有することを特徴
とするレーザ加工装置が提供される。
According to the present invention, there is also provided a laser oscillating portion for emitting a laser beam, and a via hole reaching the metal film by irradiating the laser beam to a polymer layer on a metal film in a workpiece. A laser processing apparatus, comprising: a first optical system described above, and processing residue removing means for removing processing residue of the via hole formed in the workpiece by dry processing.

【0013】前記第1の光学系は、前記レーザ光を前記
被加工物の任意の位置に照射するための駆動系を含むこ
とが好ましい。
It is preferable that the first optical system includes a drive system for irradiating the laser beam to an arbitrary position on the workpiece.

【0014】また、前記被加工物を保持するとともに、
該被加工物を移動させることが可能なX−Yステージを
備えることにより、前記加工残物除去手段は、該X−Y
ステージ上において前記被加工物に形成された前記バイ
アホールの加工残物を除去する。
In addition to holding the workpiece,
By providing an XY stage capable of moving the workpiece, the processing residue removing means can perform the XY stage.
A processing residue of the via hole formed in the workpiece is removed on a stage.

【0015】前記加工残物除去手段は、前記レーザ光と
は波長の異なるレーザ光を生成する手段と、該波長の異
なるレーザ光を前記バイアホールに照射する第2の光学
系とを含むことが好ましい。
The processing residue removing means may include means for generating laser light having a different wavelength from the laser light, and a second optical system for irradiating the via hole with the laser light having a different wavelength. preferable.

【0016】前記レーザ光とは波長の異なるレーザ光を
生成する手段は、前記レーザ発振部からのレーザ光の波
長を変換する手段を含むことで実現することができる。
The means for generating laser light having a different wavelength from the laser light can be realized by including means for converting the wavelength of the laser light from the laser oscillation section.

【0017】また、前記レーザ光とは波長の異なるレー
ザ光を生成する手段として、前記レーザ発振部とは別の
レーザ発振部を備えても良い。
Further, as means for generating laser light having a wavelength different from that of the laser light, a laser oscillation part different from the laser oscillation part may be provided.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図1に本発明の実施の形態による
レーザ加工装置を示す。このレーザ加工装置は、第1及
び第2のレーザ発振部11、12と、これらレーザ発振
部11、12にそれぞれ対応する第1及び第2の2軸ス
キャンミラー13、14と、fθレンズと呼ばれる第1
及び第2の集束レンズ15、16と、被加工物17を載
置するX−Yステージ18を有している。第1のレーザ
発振部11、第1の2軸スキャンミラー13、及び集束
レンズ15は、第1の工程を行うためのものであり、第
2のレーザ発振部12、第2の2軸スキャンミラー1
4、及び集束レンズ16は、第2の工程を行うためのも
のである。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a laser processing apparatus according to an embodiment of the present invention. This laser processing apparatus is referred to as first and second laser oscillation units 11 and 12, first and second biaxial scan mirrors 13 and 14 corresponding to these laser oscillation units 11 and 12, respectively, and an fθ lens. First
And second convergence lenses 15 and 16 and an XY stage 18 on which a workpiece 17 is placed. The first laser oscillating unit 11, the first biaxial scan mirror 13, and the focusing lens 15 are for performing the first step, and the second laser oscillating unit 12, the second biaxial scan mirror 1
4 and the focusing lens 16 are for performing the second step.

【0019】第1のレーザ発振部11は、赤外域のレー
ザ光を出射する。このようなレーザ発振部11として
は、炭酸ガスレーザ(TEA:CO2 ガスレーザ)や、
YAG(イットリウム・アルミニウム・ガーネット)、
或いはYLF(リチウム・イットリウム・フロライド)
等の固体レーザ、更にはこの種の固体レーザの第2、第
3、またはそれ以上の高調波レーザを使用することがで
きる。
The first laser oscillating section 11 emits laser light in the infrared region. As such a laser oscillation unit 11, a carbon dioxide gas laser (TEA: CO 2 gas laser),
YAG (Yttrium Aluminum Garnet),
Or YLF (lithium yttrium fluoride)
Solid-state lasers, as well as second, third, or higher harmonic lasers of this type.

【0020】また、第2のレーザ発振部12は、紫外乃
至可視域のレーザ光を出射する。このレーザ発振部12
としては、エキシマレーザ(例えば、KrF:発振波長
248nm)、または、YAGレーザあるいはYALレーザ
と波長変換用結晶(KTP,LBO,あるいはBBO結
晶;第2高調波(2ω)を発生させる)との組み合わせ
(さらにBBO結晶を組み合わせても良い;第4高調波
(4ω)を発生させる)が使用できる。このとき基本波
と第2高調波を合成して第3高調波(3ω)としてもよ
い。さらに、アルゴン、銅蒸気レーザ(発振波長511nm
及び578nm )も使用することができる。
The second laser oscillating section 12 emits laser light in the ultraviolet to visible range. This laser oscillation unit 12
As an excimer laser (for example, KrF: oscillation wavelength)
248 nm), or a combination of a YAG laser or a YAL laser and a wavelength conversion crystal (KTP, LBO, or BBO crystal; which generates the second harmonic (2ω)) (further, a BBO crystal may be combined; Higher harmonics (4ω) can be used. At this time, the fundamental wave and the second harmonic may be combined to form a third harmonic (3ω). In addition, argon, copper vapor laser (oscillation wavelength 511nm
And 578 nm) can also be used.

【0021】2軸スキャンミラーは、互いに異なる方向
に回動可能な2枚のミラーを組み合わせて実現され、第
1、第2のレーザ発振部11、12からのレーザ光をX
−Y平面内で走査させる。fθレンズは、2軸スキャン
ミラーから入射するレーザ光の入射角によらず、レーザ
光が被加工物17に対して焦点を結びかつ垂直に入射す
る様に設計されている。従って、この2軸スキャンミラ
ーとfθレンズとの組み合わせにより、X−Yステージ
18を用いて被加工物17を移動させなくとも、被加工
物17上の所定の位置にバイアホールを形成することが
できる。また、所定範囲内であれば、複数のバイアホー
ルを形成する場合であっても、被加工物17をX−Yス
テージ18を用いて移動させる必要がない。
The two-axis scan mirror is realized by combining two mirrors that can rotate in different directions from each other, and converts the laser light from the first and second laser oscillators 11 and 12 into X-rays.
-Scan within the Y plane. The fθ lens is designed such that the laser beam is focused on and vertically incident on the workpiece 17 irrespective of the incident angle of the laser beam incident from the biaxial scan mirror. Therefore, by combining the two-axis scan mirror and the fθ lens, it is possible to form a via hole at a predetermined position on the workpiece 17 without moving the workpiece 17 using the XY stage 18. it can. Further, within the predetermined range, it is not necessary to move the workpiece 17 using the XY stage 18 even when forming a plurality of via holes.

【0022】本形態の装置では、2つの2軸スキャンミ
ラーをそれぞれ独立制御することができるので、第1、
第2のレーザ発振部11、12からのレーザ光をそれぞ
れ異なる位置に照射することができる。このため、所定
範囲内に複数のバイアホールを形成する場合、第1のレ
ーザ発振部11からのレーザ光で絶縁層にバイアホール
を形成する工程と、第2のレーザ発振部12からのレー
ザ光でバイアホールに残った加工残物を除去する工程と
を(異なるバイアホールに対して)同時に行うことがで
きる。従って、逐次的に加工する場合に比べ、大幅に加
工時間を短縮することができる。
In the apparatus of this embodiment, the two two-axis scan mirrors can be controlled independently of each other.
The laser beams from the second laser oscillators 11 and 12 can be applied to different positions. For this reason, when forming a plurality of via holes within a predetermined range, a step of forming via holes in the insulating layer using laser light from the first laser oscillation unit 11 and a step of forming laser holes from the second laser oscillation unit 12 And the step of removing the processing residue remaining in the via hole can be performed simultaneously (for different via holes). Therefore, the processing time can be greatly reduced as compared with the case of performing the processing sequentially.

【0023】また、本形態の装置では、X−Yステージ
18による移動の必要性が少ない(広範囲に亘って加工
を行う場合は、所定範囲ごとに行うので、このときX−
Yステージ18による移動が必要となるが、所定範囲内
であれば全く不要)ので高速加工が可能となる。詳述す
ると、X−Yステージによる被加工物の移動時間間隔
は、10Hz程度でしかないが、2軸スキャンミラーに
よる焦点位置の移動時間間隔は、100Hz以上を実現
でき、レーザ光の加工点間の移動時間が比べ物にならな
いほど短くなる。
Further, in the apparatus of the present embodiment, there is little need for movement by the XY stage 18 (when processing is performed over a wide range, the processing is performed for each predetermined range.
Although the movement by the Y stage 18 is necessary, it is not necessary at all within the predetermined range), so that high-speed processing can be performed. More specifically, the moving time interval of the workpiece by the XY stage is only about 10 Hz, but the moving time interval of the focal position by the biaxial scan mirror can be 100 Hz or more. Travel time becomes incomparably short.

【0024】第1及び第2の集束レンズ15、16は、
第1及び第2のスキャンミラー13、14でそれぞれ振
られたレーザ光が被加工物17の表面上で所定の径とな
る様にレーザ光を集束させる。集束レンズ15は、赤外
光を集束させるので、その材質として例えば、ZnSe
が使用される。また、集束レンズ16は、紫外から可視
光を集束させるので、材質として例えば、合成石英、溶
融石英や、BK7が使用される。なお、第1及び第2の
集束レンズ15、16の各表面は、その透過率を考慮し
た上でコーティングされている。
The first and second focusing lenses 15, 16 are
The laser light focused by the first and second scan mirrors 13 and 14 is focused on the surface of the workpiece 17 so that the laser light has a predetermined diameter. The focusing lens 15 focuses infrared light, and its material is, for example, ZnSe.
Is used. Further, since the focusing lens 16 focuses visible light from ultraviolet, synthetic quartz, fused quartz, or BK7 is used as a material, for example. The surfaces of the first and second focusing lenses 15 and 16 are coated in consideration of their transmittance.

【0025】この装置を用いて、多層プリント回路基板
にインタースティシャルバイアホール(以下、バイアホ
ールと略す)を形成する方法について説明する。まず、
被加工物17である多層プリント回路基板について説明
する。多層プリント回路基板は、図2(a)に示すよう
に、ポリイミドあるいはエポキシ系樹脂等のポリマー製
絶縁層21を複数有し、各絶縁層の表面(最下層の基板
では表裏両面)には、それぞれ導電(Cu)層(プリン
ト配線)22が印刷形成されている。そして、バイアホ
ールを形成しようとする場所では、上層側の導電層22
に穴23が形成されている。複数の層にわたってバイア
ホールを形成する場合には上層側に位置するすべての導
電層に穴が形成される。この様な多層プリント回路基板
に対するバイアホールの形成は、以下の様にして行われ
る。
A method for forming an interstitial via hole (hereinafter abbreviated as a via hole) in a multilayer printed circuit board using this apparatus will be described. First,
The multilayer printed circuit board that is the workpiece 17 will be described. As shown in FIG. 2A, the multilayer printed circuit board has a plurality of polymer insulating layers 21 such as polyimide or epoxy resin, and the surface of each insulating layer (on the lowermost substrate, both front and back surfaces) A conductive (Cu) layer (printed wiring) 22 is formed by printing. In a place where the via hole is to be formed, the upper conductive layer 22 is formed.
Is formed with a hole 23. When via holes are formed in a plurality of layers, holes are formed in all the conductive layers located on the upper layer side. The formation of via holes in such a multilayer printed circuit board is performed as follows.

【0026】まず、多層プリント回路基板をX−Yステ
ージ18に搭載する。そして、レーザ光発振部11から
出射した赤外レーザ光を、2軸スキャンミラー13及び
集束レンズ15を介して穴23内部の絶縁層21に照射
する。赤外レーザ光の照射により穴23内部の絶縁層2
1はアブレーションを生じて除去加工される。赤外レー
ザ光を用いる加工は、従来の紫外レーザ光を用いる加工
に比べ非常に短い時間で終了する。即ち、加工速度が速
い。しかも、紫外光を用いないのでカーボンの発生もな
い。ただし、図2(b)で示すように、下層側の導電層
22の表面に加工残物24が残る。上記のような穴は、
通常、所定範囲の1つの加工領域に複数個形成される。
First, the multilayer printed circuit board is mounted on the XY stage 18. Then, the infrared laser light emitted from the laser light oscillating unit 11 is irradiated to the insulating layer 21 inside the hole 23 via the biaxial scan mirror 13 and the focusing lens 15. The insulating layer 2 inside the hole 23 is irradiated with infrared laser light.
1 is ablated and removed. Processing using infrared laser light is completed in a much shorter time than processing using conventional ultraviolet laser light. That is, the processing speed is high. Moreover, since no ultraviolet light is used, no carbon is generated. However, as shown in FIG. 2B, a processing residue 24 remains on the surface of the lower conductive layer 22. The hole as above
Usually, a plurality of pieces are formed in one processing area in a predetermined range.

【0027】1つの加工領域に対する穴あけ加工が終了
したら、この多層プリント回路基板をX−Yステージ1
8を用いて移動させる。そして、レーザ光発振部12か
ら出射した紫外から可視域のレーザ光を、2軸スキャン
ミラー14及び集束レンズ16を介して穴23内の加工
残物24に照射する。すると、図2(c)に示すよう
に、加工残物24が蒸発し、下層側の導電層22が露出
し、バイアホールが完成する。この後、バイアホールの
内部をメッキすれば、2つの導電層を電気的に接続する
ことができる。
When drilling of one processing area is completed, the multilayer printed circuit board is moved to the XY stage 1
Use 8 to move. Then, the laser light in the ultraviolet to visible range emitted from the laser light oscillating unit 12 is irradiated to the processing residue 24 in the hole 23 via the biaxial scan mirror 14 and the focusing lens 16. Then, as shown in FIG. 2C, the processing residue 24 evaporates, the lower conductive layer 22 is exposed, and the via hole is completed. Thereafter, by plating the inside of the via hole, the two conductive layers can be electrically connected.

【0028】このように、本形態によれば、高速加工が
可能で、湿式後処理も不要で、さらに、紫外レーザ光あ
るいは可視レーザ光は、最後に数ショット使用するだけ
なので、カーボンの発生もほとんどない。なお、紫外線
レーザを用いる場合は、酸素をアシストガスとして使用
するとカーボン発生を更に抑えることができる。
As described above, according to the present embodiment, high-speed processing is possible, no wet post-processing is required, and since only a few shots of ultraviolet laser light or visible laser light are used at the end, carbon is not generated. rare. When an ultraviolet laser is used, carbon generation can be further suppressed by using oxygen as an assist gas.

【0029】実際に、炭酸ガスレーザでポリマー製絶縁
層に穴を形成した後、この穴に、YLFレーザからのレ
ーザ光を照射してみると、Nd:YLFレーザの基本波
(1ω;波長1047nm)を照射した場合(照射エネル
ギー3mJ/パルス、1ショット)は、加工残物を取り
除くことはできなかった。これに対して、Nd:YLF
レーザの第2高調波(照射エネルギー0.8mJ/パル
ス、1ショット、波長523nm)を照射した場合は、加
工残物を完全に除去することができた。同様に、Nd:
YLFレーザの第4高調波(照射エネルギー0.3mJ
/パルス、5ショット、波長266nm)を照射した場合
も、加工残物を除去することができた。ただし、この場
合は、レーザ光を照射し過ぎたために、導電層にアブレ
ーションが生じているようであった。
Actually, after a hole is formed in a polymer insulating layer with a carbon dioxide laser, and this hole is irradiated with laser light from a YLF laser, the fundamental wave (1ω; wavelength of 1047 nm) of a Nd: YLF laser is obtained. (Irradiation energy of 3 mJ / pulse, one shot), the processing residue could not be removed. On the other hand, Nd: YLF
When the laser was irradiated with the second harmonic (irradiation energy: 0.8 mJ / pulse, one shot, wavelength: 523 nm), the processing residue could be completely removed. Similarly, Nd:
4th harmonic of YLF laser (irradiation energy 0.3mJ
/ Pulse, 5 shots, wavelength 266 nm), the processing residue could be removed. However, in this case, ablation appeared to have occurred in the conductive layer due to excessive irradiation of the laser beam.

【0030】なお、第2のレーザ発振部12に使用可能
なレーザには、それぞれ次のような特徴がある。まず、
エキシマレーザは、例えば、KrF:エキシマレーザの
場合、1パルス当たりのエネルギーが800mJ、ビー
ムの断面積(照射面積)が約3cm2 であり、高いエネ
ルギーと、広いビーム面積を有することを特徴としてい
る。したがって、径0.2〜0.5mm程度のバイアホ
ールの底面に照射する際に必要とされるエネルギー密度
が約300mJ/cm2 であることを考慮すると、適当
なマスクを用いて、広い面積にわたる投影加工ができ
る。他のエキシマレーザArF(発振波長193nm)、
XeF(発振波長351nm)、XeCl(発振波長30
8nm)等についても同様である。
The lasers that can be used for the second laser oscillation section 12 have the following features. First,
For example, in the case of a KrF: excimer laser, the energy per pulse is 800 mJ, the cross-sectional area (irradiation area) of the beam is about 3 cm 2 , and the excimer laser has high energy and a wide beam area. . Therefore, considering that the energy density required for irradiating the bottom surface of the via hole having a diameter of about 0.2 to 0.5 mm is about 300 mJ / cm 2 , a suitable mask is used to cover a wide area. Projection processing is possible. Other excimer laser ArF (oscillation wavelength 193 nm),
XeF (oscillation wavelength 351 nm), XeCl (oscillation wavelength 30
8 nm) and the like.

【0031】また、YAGレーザとYLFレーザとは、
同じ固体レーザであるが、YAGレーザからのレーザ光
はランダム偏光、YLFレーザからのレーザ光は直線偏
光、という違いがあり、波長変換結晶へは直線偏光成分
が入射するため、後者の方が波長変換効率が高い。ま
た、後者の方が、熱レンズ効果が現れにくく、連続使用
に向いている。これらのレーザでは、CW発振とパルス
発振のいずれも可能であるが、本実施例の場合は、ピー
クパワーの大きなパルス発振の方が望ましい。
The YAG laser and the YLF laser are:
Although the same solid-state laser is used, there is a difference that the laser light from the YAG laser is randomly polarized and the laser light from the YLF laser is linearly polarized. Since the linearly polarized component is incident on the wavelength conversion crystal, the latter has a longer wavelength. High conversion efficiency. In the latter case, the thermal lens effect is less likely to appear, and is suitable for continuous use. In these lasers, both CW oscillation and pulse oscillation are possible, but in the case of this embodiment, pulse oscillation with a large peak power is more desirable.

【0032】また、銅蒸気レーザは、ピークパワーが大
きく、繰り返し周波数が7000Hzと非常に高いとい
う特徴を有しているが、30分程度のウォームアップを
必要とする。
The copper vapor laser has a feature that it has a large peak power and a very high repetition frequency of 7000 Hz, but requires a warm-up time of about 30 minutes.

【0033】[0033]

【発明の効果】本発明によれば、ある波長のレーザ光を
用いてポリマー層に穴を形成し、その後別の波長のレー
ザ光で加工残物を取り除くようにしたことで、湿式の後
処理を必要としない。また、レーザ光を2軸スキャンミ
ラーによって非加工物上を走査できるようにしたことに
より、高速加工が可能なバイアホール形成方法及びレー
ザ加工装置が得られる。
According to the present invention, a hole is formed in a polymer layer by using a laser beam of a certain wavelength, and then a processing residue is removed by a laser beam of another wavelength, so that wet post-processing is performed. Do not need. In addition, since the laser beam can be scanned over the non-processed object by the two-axis scan mirror, a via hole forming method and a laser processing apparatus capable of high-speed processing can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の形態の構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of an embodiment of the present invention.

【図2】図1の装置によるバイアホールの形成工程を説
明するための工程図である。
FIG. 2 is a process diagram for explaining a via hole forming process by the apparatus of FIG. 1;

【図3】導体膜上のポリマー層に赤外域レーザ光で形成
した穴の斜視図である。
FIG. 3 is a perspective view of a hole formed in a polymer layer on a conductor film by infrared laser light.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11、12 レーザ発振部 13、14 2軸スキャンミラー 15、16 集束レンズ 17 被加工物 18 X−Yステージ 21 ポリマー製絶縁層 22 導電層 23 穴 24 加工残物 11, 12 Laser oscillation unit 13, 14 Biaxial scan mirror 15, 16 Focusing lens 17 Workpiece 18 XY stage 21 Polymer insulating layer 22 Conductive layer 23 Hole 24 Processing residue

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 金属膜上のポリマー層に、前記金属膜に
達するバイアホールを形成するバイアホール形成方法に
おいて、レーザ光を用いて前記ポリマー層にバイアホー
ルを形成する第1の工程と、乾式処理により前記バイア
ホールの加工残物を除去する第2の工程とを含むことを
特徴とするバイアホール形成方法。
In a via hole forming method for forming a via hole reaching the metal film in a polymer layer on the metal film, a first step of forming a via hole in the polymer layer using a laser beam; And a second step of removing a processing residue of the via hole by a treatment.
【請求項2】 請求項1記載のバイアホール形成方法に
おいて、前記第2の工程を、前記第1の工程におけるレ
ーザ光とは波長の異なるレーザ光を前記バイアホールに
照射して行うことを特徴とするバイアホール形成方法。
2. The method of forming a via hole according to claim 1, wherein the second step is performed by irradiating the via hole with laser light having a wavelength different from the laser light in the first step. Via hole forming method.
【請求項3】 レーザ光を出射するレーザ発振部と、前
記レーザ光を被加工物における金属膜上のポリマー層に
照射して、前記金属膜に達するバイアホールを形成する
ための第1の光学系と、前記被加工物に形成された前記
バイアホールの加工残物を乾式処理により除去する加工
残物除去手段とを有することを特徴とするレーザ加工装
置。
3. A laser oscillating section for emitting laser light, and a first optical element for irradiating the laser light on a polymer layer on a metal film in a workpiece to form a via hole reaching the metal film. A laser processing apparatus comprising: a system; and a processing residue removing unit configured to remove a processing residue of the via hole formed in the workpiece by dry processing.
【請求項4】 請求項3記載のレーザ加工装置におい
て、前記第1の光学系は、前記レーザ光を前記被加工物
の任意の位置に照射するための駆動系を含むことを特徴
とするレーザ加工装置。
4. The laser processing apparatus according to claim 3, wherein the first optical system includes a drive system for irradiating the laser beam to an arbitrary position on the workpiece. Processing equipment.
【請求項5】 請求項4記載のレーザ加工装置におい
て、更に、前記被加工物を保持するとともに、該被加工
物を移動させることが可能なX−Yステージを備え、前
記加工残物除去手段は、該X−Yステージ上において前
記被加工物に形成された前記バイアホールの加工残物を
除去することを特徴とするレーザ加工装置。
5. The laser processing apparatus according to claim 4, further comprising an XY stage capable of holding said workpiece and moving said workpiece, and said processing residue removing means. A laser processing apparatus for removing processing residues of the via holes formed in the workpiece on the XY stage.
【請求項6】 請求項3〜5のいずれかに記載のレーザ
加工装置において、前記加工残物除去手段は、前記レー
ザ光とは波長の異なるレーザ光を生成する手段と、該波
長の異なるレーザ光を前記バイアホールに照射する第2
の光学系とを含むことを特徴とするレーザ加工装置。
6. The laser processing apparatus according to claim 3, wherein said processing residue removing means includes means for generating a laser light having a wavelength different from said laser light, and a laser having a different wavelength from said laser light. A second method of irradiating the via hole with light;
A laser processing apparatus comprising: an optical system;
【請求項7】 請求項6記載のレーザ加工装置におい
て、前記レーザ光とは波長の異なるレーザ光を生成する
手段は、前記レーザ発振部からのレーザ光の波長を変換
する手段を含むことを特徴とするレーザ加工装置。
7. A laser processing apparatus according to claim 6, wherein said means for generating laser light having a wavelength different from said laser light includes means for converting the wavelength of laser light from said laser oscillation section. Laser processing equipment.
【請求項8】 請求項6記載のレーザ加工装置におい
て、前記レーザ光とは波長の異なるレーザ光を生成する
手段として、前記レーザ発振部とは別のレーザ発振部を
備えることを特徴とするレーザ加工装置。
8. The laser processing apparatus according to claim 6, further comprising a laser oscillation unit different from said laser oscillation unit as means for generating laser light having a wavelength different from said laser light. Processing equipment.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2002113587A (en) * 2000-10-10 2002-04-16 Ricoh Microelectronics Co Ltd Method and device for laser beam machining
JP2003511240A (en) * 1999-09-30 2003-03-25 シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト Method and apparatus for laser drilling a laminate
CN101905382A (en) * 2009-06-04 2010-12-08 株式会社日立高科技 Laser processing, laser processing device and solar cell board fabrication method

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