(57)【要約】      （修正有）【課題】向上した歩留まりで再現性のある品質のビアを形成するべく、材料が除去される連続積層対象物の層のトポグラフィー厚さの一方又は双方を自動測定するシステム及び方法を提供する。【解決手段】トポグラフィー測定を効率的に実行する方法及びシステムは、レーザ加工のスループットの増大を容易にする。対象物試料３０上の複数点のトポグラフィー測定又は前記対象物試料表面のトポグラフィー６６と試料の厚さ７０との連続的なリアルタイム測定及び観察をレーザ加工の間に実行することができる。レーザ加工を受ける対象物試料３０の厚さ測定は、放射されたレーザエネルギーの微調整によって、より高精度での対象物試料材料の除去を結果として生じる。【選択図】図５
2014050886.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一の表面を有する一の対象物試料をレーザ加工するシステムであって、
一の像カラムを有する一の加工レーザビームであって前記対象物試料に入射するべく一の加工ビーム軸に沿って伝播する一の加工レーザビームを生成するべく協働するレーザ源及び対物レンズであって、前記対物レンズ及び前記対象物試料が一の軸方向距離だけ離れているレーザ源及び対物レンズと、
前記軸方向距離を変更するべく、かつ、前記加工ビーム及び前記対象物試料を一の加工ビーム経路に沿った一方向に相対的に動かして、選択された複数位置において前記対象物試料を加工するべく動作可能なビーム位置決めシステムと、
前記加工ビーム経路に沿った前記方向における相対運動の間に前記加工ビームを先導するべく、前記対象物試料の前記表面と非接触関係で位置決めされ、かつ、前記加工レーザビームに関連付けられて動作可能なトラッキング装置であって、前記相対運動の間に前記対象物試料の前記表面と前記対物レンズとの間の距離をリアルタイムで反復測定するべく、かつ、測定された前記距離に対応する一の信号を生成するべく動作可能なトラッキング装置と、
前記ビーム位置決めシステムと協働するレーザコントローラであって、前記信号に応答して前記対物レンズと前記対象物試料とを分離する前記軸方向距離を前記相対運動の間に変更して前記選択された複数位置において前記対象物試料に対する前記像カラムの位置を制御するレーザコントローラと
を含むレーザ加工システム。
【請求項２】
前記トラッキング装置は一のレーザ三角測距装置を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記対象物試料は一の導電体材料層を備える一の連続積層対象物を含み、かつ、前記トラッキング装置は一の静電容量プローブを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記対象物試料は一の導電体材料層を備える一の連続積層対象物を含み、かつ、前記トラッキング装置は一のうず電流プローブを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記トラッキング装置は一の共焦点測定装置を含む請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記対象物試料は、一の導電体材料層に隣接して位置決めされた一の誘電体材料層を備える一の連続積層対象物を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記トラッキング装置は、一のトラッキングレーザビームを放射し、かつ、前記誘電体の層は少なくとも部分的に透明であって一の厚さを有し、
前記トラッキング装置はさらに一のレーザビーム位置センサを含み、
前記レーザビーム位置センサは、前記誘電体の層を通って伝播して前記導電体の層によって反射される前記トラッキングレーザビームの一部を受光して前記誘電体の層の厚さの指標を与える、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記加工レーザビームは、複数の加工レーザパルスの一の流れの形態であり、
前記レーザコントローラは、前記誘電体の層の厚さ決定に基づく数の複数の加工パルスを前記誘電体の層へ送達することを引き起こす、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記対象物試料は、少なくとも部分的に透明な一の上層を備える一の連続積層対象物を含み、
前記トラッキング装置は、一のトラッキングレーザビームを放射し、かつ、一のレーザビーム位置センサを含み、
前記トラッキングビームの一部が、前記信号を生成する前記レーザビーム位置センサへ入射するべく前記上層から反射される、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記トラッキング装置は、一のトラッキングレーザビームを放出し、
前記トラッキング装置はさらに、一のレーザビーム位置センサを含み、
前記レーザビーム位置センサにより測定された一の投影経路からの前記トラッキングレーザビームの反射の変位によって前記軸方向距離が決定される、請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
前記対象物試料は、一の厚さを有し、かつ、一のビアが形成される一の材料層を含み、
前記加工レーザビームは、複数の加工レーザパルスの一の流れの形態であり、
前記トラッキング装置及び前記レーザコントローラは協働して、前記ビアが形成される前記層の厚さの決定に基づく数の複数の加工レーザパルスを前記対象物試料に送達する、請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
前記加工レーザビームは、複数の加工レーザパルスの一の流れの形態であり、
前記レーザコントローラは、前記トラッキング装置による前記反復測定に基づいた数の複数の加工レーザパルスを前記対象物試料へ送達することを引き起こす、請求項１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記相対運動は、前記加工ビーム経路に沿った前方向又は後方向のいずれかに生じ、
前記トラッキング装置は、第１のトラッキング装置を構成し、
前記トラッキング装置はさらに、前記対象物試料の前記表面と非接触の関係で位置決めされた第２のトラッキング装置を含み、
前記第１及び第２のトラッキング装置は前記レーザ加工ビームと動作可能に関連付けられ、これらの異なるものが前記加工ビーム経路に沿った前方向及び後方向に前記レーザ加工ビームを先導する、請求項１に記載のシステム。
【請求項１４】
前記対象物試料は、導電体材料の第２の層に隣接する光学的に不透明な材料の第１の層を備える一の連続積層対象物を含み、
前記第１の層は、第１の表面を有し、かつ、前記対物レンズから第１の軸方向距離だけ隔てられ、
前記第２の層は、第２の表面を有し、かつ、前記対物レンズから第２の軸方向距離だけ隔てられ、
前記トラッキング装置は、一のレーザ三角測距装置を含む第１のトラッキング装置を構成し、
前記トラッキング装置はさらに、一の静電容量プローブ又は一のうず電流プローブのいずれかを備える第２のトラッキング装置を含み、
前記第１及び第２のトラッキング装置はそれぞれ、前記加工ビームと前記対象物試料との相対運動中に前記第１及び第２の軸方向距離を測定する、請求項１に記載のシステム。
【請求項１５】
上方の誘電体及び導電体表面を有する一の連続積層対象物に複数のビアを形成するシステムが生成する一の加工レーザビームによって形成される複数のビアの品質管理を達成する方法であって、
前記システムは、一のレーザ源及び一のレーザビーム位置決め機構を含み、
前記レーザ源は、前記加工レーザビームを生成するべく一の対物レンズを通り一のビーム軸に沿って伝播する一のレーザビームを放射し、
前記加工レーザビームは、一の合焦ビームカラムを有し、
前記レーザビーム位置決めシステムは、前記連続積層対象物及び前記加工レーザビームに相対運動を与えて対象物材料を除去することを可能とすることにより前記連続積層対象物の選択された複数位置において複数のビアを形成し、
前記対物レンズは、前記連続積層対象物に対して位置決め可能であって、前記連続積層対象物の上又は中に前記加工レーザビームの前記合焦ビームカラムを位置決めするべく前記ビーム軸に沿った一方向に一の軸方向距離を確立し、
前記方法は、
一のトラッキングレーザビームを前記連続積層対象物に入射するように配向して前記上方の誘電体表面の領域をトラッキングすることであって、前記トラッキングレーザビームの前記連続積層対象物への入射は、前記誘電体表面及び前記導電体表面から反射される第１及び第２のビーム部分に分かれ、前記第１及び第２のビーム部分は、前記誘電体の表面の厚さに対応する離隔距離だけ空間的に分離されることと、
前記第１及び第２のビーム部分を受光し、かつ、前記離隔距離を示す一の信号を生成する一のビーム位置センサを位置決めすることと、
前記信号に応答して前記対物レンズと前記連続積層対象物との間の前記軸方向距離を設定し、前記加工ビームの前記合焦ビームカラムを、前記誘電体の層の厚さ上又は中にリアルタイムで維持することにより、形成されている前記ビアのばらつきを制御することと
を含む方法。
【請求項１６】
一の対象物表面を有する一の対象物試料をレーザ加工する方法であって、
前記システムは一のレーザ源及び一のレーザビーム位置決め機構を含み、
前記レーザ源は、前記加工レーザビームを生成するべく一の対物レンズを通り一のビーム軸に沿って伝播する一のレーザビームを放射し、
前記加工レーザビームは、一の合焦ビームカラムを有し、
前記レーザビーム位置決めシステムは、前記対象物試料及び前記加工レーザビームに相対運動を与えて前記対象物試料の選択された複数位置において対象材料を除去することを可能とし、
前記対物レンズは、前記対象物試料に対して位置決め可能であって、前記対象物試料の上又は中に前記加工レーザビームの前記合焦ビームカラムを位置決めするべく前記ビーム軸に沿った一方向に一の軸方向距離を確立し、
前記方法は、
前記対象物試料の前記対象物表面と非接触の関係で一のトラッキング装置を位置決めして前記対象物表面の領域をトラッキングすることであって、前記トラッキング装置は、前記相対運動の間に前記対象物表面と前記対物レンズとの距離をリアルタイムで反復測定して測定された前記距離に対応する一の信号を生成することと、
前記信号に応答して前記対物レンズと前記対象物との間の前記軸方向距離を設定することであって、前記加工ビームの前記合焦ビームカラムを前記対象物試料の上又は中にリアルタイムで維持することにより、前記選択された複数位置における対象物材料の除去のばらつきを制御することと
を含むレーザ加工方法。
【請求項１７】
前記トラッキング装置は一のレーザ三角測距装置を含む、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記対象物試料は一の導電体材料層を備える一の連続積層対象物を含み、かつ、前記トラッキング装置は一の静電容量プローブを含む、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１９】
前記対象物試料は一の導電体材料層を備える一の連続積層対象物を含み、かつ、前記トラッキング装置は一のうず電流プローブを含む、請求項１６に記載のシステム。
【請求項２０】
前記トラッキング装置は一の共焦点測定装置を含む、請求項１６に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象物材料を加工するレーザに関し、特に、向上した歩留まりで再現性のある品質のビアを形成するべく、材料が除去される連続積層対象物の層のトポグラフィー及び厚さの一方又は双方を自動測定するシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザは、電子材料製品にビアを穿孔し、及び電子材料製品から材料を除去するべく用いられる。電気回路基板の誘電体層中にしばしば使われるエポキシ又は樹脂は、そのようなレーザによって取り除かれる典型的な材料の一例である。材料層を確実かつ一様に取り除く加工レーザビームにとって、ビームの焦点深度及び像平面の一方又は双方が、除去を受ける材料の層の深さ内に収まることが望ましい。除去を受ける層の厚さ若しくはトポグラフィーいずれかのばらつきにより、又は他の対象物層のトポグラフィーのばらつきにより、ビームの焦点深度及び像平面の一方又は双方について当該層の相対的な位置が変化し、したがって、不整合で低品質なビアが生じる。
【０００３】
連続積層対象物にビアを穿孔するための加工レーザビーム及びビーム位置決めシステムの使用は、業界でよく知られている。そのような連続積層対象物は典型的に導電層及び誘電体層を含み、電子回路用途における回路基板として使用される。
【０００４】
ビアを特徴付ける４つの主要な品質測定基準がある。ビアのテーパ、ビアの真円度、壁の滑らかさ及び底表面の清浄度である。加工レーザビームの焦点深度が、材料が除去される層の外にあると、ビアは不均一な直径で穿孔される。層の厚さが加工レーザビームの焦点深度よりも変化すると、ビア直径は１０〜２０％で変化する。材料の除去を必要としている層の厚さが小さいと、加工レーザビームによって伝えられる過剰なパワーは、結果として過剰に穿孔されたビアを生じ、これは低い壁品質及び許容範囲外ビアサイズの一方又は双方を示す。材料の層が厚いと、不十分なパワーによる不完全なビア形成が生じる。このように、ビア品質は、材料が除去される層の表面高さ及び厚さの正確な認識に依存する。
【０００５】
連続積層対象物のトポグラフィーを測定する最先端技術は、プローブによって対象物表面に触れてその変位を測定するか又は当該表面の一部にカメラの焦点を合わせることを伴う。プローブの昇降又はカメラの焦点合わせは、材料の実際の除去工程の前に経過する産業上多大な時間を消費する。現行の測定方法に関連する時間ゆえに、各対象物の高さは、一つの位置のみで測定される。対象物ごとのばらつきに基づく加工ビームの焦点深度の調整が可能ではあるが、一つの測定結果では、一つの対象物のトポグラフィーのばらつきを明らかにしない。
【０００６】
材料の一つの層の厚さが６ミクロンだけ変化しても、対象物表面の高さは６０ミクロンを超えて変化し得る。材料除去を要する層には２５ミクロンもの薄さのものもあり得るので、対象物の表面高さのばらつきは、焦点深度を対象物層の外側とするには十分すぎるほどであり、これにより当該層に穿孔されるいずれのビアの品質も低下する。テクノロジーが小型化を要求し続けるに伴い、ビアは、おそらく直径、深さ又はその両方が縮小し続け、それゆえに、より短い（例えばUV）波長のレーザによって形成される可能性が高い。より小さな寸法において、向上した品質及び反復性は、ビアを適切に機能させるべく一層不可欠となる。
【０００７】
材料が除去される層の厚さのばらつきはまた、当該層中に形成されるビアの品質も低下させる。層の厚さが未知の場合、過剰な又は不十分なエネルギー量が材料の除去中に加工レーザビームによって適用され、下層の導電層への損傷又は不完全なビア穿孔のいずれかにつながる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の実施例は、加工レーザビームシステムにおいて、連続積層対象物の複数領域の表面高さ及び層厚さの一方又は双方のばらつきを、当該複数領域から材料をレーザ加工することに先立ってリアルタイムで測定するトラッキング装置を使用する。トラッキング装置は、当該装置が検出する距離変化と相関する信号を生成する。適切なトラッキング装置の例は、レーザ三角測距、静電容量若しくはうず電流のプローブ又は共焦点装置を含む。トラッキング装置により取得された測定値に応答して対象物及び加工レーザビームの相対位置並びに加工レーザビームエネルギーの一方又は双方を変化させることによって、高品質のビアを達成することができる。トラッキング装置は、焦点深度が指定された動作許容範囲外となり得る条件下において、任意形状の加工レーザビームと関連付けられて使用することができる。
【０００９】
レーザ三角測距装置により実施される一実施例において、トラッキングビームは対象物から反射され、かつ、レーザビーム位置センサによって受光される。受光された反射光はその後処理され、材料が除去される層のトポグラフィー及び厚さについての情報が得られる。加工レーザビームシステムは、受け取られた情報に基づき、対物レンズ及び対象物間の軸方向距離に沿って当該対象物に対するパルス加工レーザビームのビームウエストの像カラム位置を調整する。加工レーザビームシステムはまた、材料除去工程中において使用されるレーザパルス数も調整する。ビア形成を目的として、パルス数はビアを形成するべく適用される加工レーザビームエネルギーの量に対応する。トポグラフィー及び厚さの一方又は双方の上方を使用する他の加工用途を目的として、パルス数は、例えば半導体ウエハのダイスカット、半導体メモリーリンクの剪断、抵抗又は他の対象物材料のトリミングに適用される加工レーザビームエネルギーの量に対応する。他の実施例は、同様な態様で軸方向距離を調整するべく、トラッキング装置として静電容量若しくはうず電流のプローブ又は共焦点装置を使用する。
【００１０】
他の特徴及び利点は、添付図面を参照しての以下の好適な実施例の詳細な説明から明白になるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】対象物試料をレーザ加工するべく構成された従来技術の加工レーザビームシステム及びビーム位置決めシステムを示す。
【図２】レーザ加工によるビア形成後に現れる２層の連続積層対象物の部分的な断面図である。
【図３】対象物との関係で対物レンズ及び加工レーザビームの焦点深さを示す。
【図４Ａ】加工レーザと、２つのトラッキングレーザ及び関連する位置検出装置が取り付けられたレーザ位置決めシステムとの実施例の正面図である。
【図４Ｂ】加工レーザと、２つのトラッキングレーザ及び関連する位置検出装置が取り付けられたレーザ位置決めシステムとの実施例の平面図である。
【図４Ｃ】加工レーザと、２つのトラッキングレーザ及び関連する位置検出装置が取り付けられたレーザ位置決めシステムとの実施例の側面図である。
【図５】トラッキングレーザビーム、レーザビーム位置センサ及び連続積層対象物の関連する表面を示す。
【図６】図５のシステム構成要素の代替例を示す図である。
【図７】トラッキング装置として動作する静電容量プローブ又はうず電流プローブを示す。
【図８】トラッキング装置として動作する共焦プローブを示す。
【図９】不透明対象物層の厚さを測定すべく図６のレーザ三角測距装置と協働する図７の静電容量プローブ又はうず電流プローブを示す。
【図１０Ａ】連続積層対象物上面のトラッキングビームの２つの入射領域に対するトラッキングビーム、ビーム位置センサ及び図５の積層対象物の位置関係を示す。
【図１０Ｂ】連続積層対象物上面のトラッキングビームの２つの入射領域に対するトラッキングビーム、ビーム位置センサ及び図５の積層対象物の位置関係を示す。
【図１１】異なるエネルギー分布を有するレーザビームと、対物レンズから対象物表面への距離との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の好適な実施例は、ビア穿孔及び他の電子回路材料の除去処理を行う加工レーザビームにより実施される。加工レーザビームは典型的に、対物レンズと光学的に関連するパルスレーザ源によって生成される。対物レンズは、レーザの焦点を合わせ、支持構造物上に取り付けられた対象物試料を穿孔するのに適正なビームとする。典型的な対象物は、エレクトロニクス産業のプリント回路基板としてしばしば使われる多層基板を含む。
【００１３】
図１を参照すると、加工レーザビームシステム１０がレーザ１２を含む。レーザ１２は、パルス出力ビーム１４をビーム経路１８に沿って伝搬する。レーザ出力１４は、様々な周知の光デバイスによって操作される。当該光デバイスは、ビーム経路１８に沿って位置決めされたビーム拡大器レンズ構成要素１６を含む。ビーム経路１８はその後、ビーム位置決めシステム２２の一連のビーム配向構成要素２０によって導かれる。レーザ出力ビーム１４は、合焦又はテレセントリック走査レンズなどの対物レンズ２６を通って伝播し、対象物試料マウント３２に固定された連続積層対象物３０に加工レーザビーム２８として入射する。
【００１４】
ビーム位置決めシステム２２は、加工ビーム２８と対象物３０との相対位置の変更に用いられ、ビーム２８及びマウント３２の一方又は双方を移動させることができる。ビーム位置決めシステム２２は、加工ビーム２８を対象物３０に関してＸ、Ｙ及びＺの軸方向へ移動させるように動作し、Ｚ軸は加工ビーム軸に沿って画定され、対象物３０の表面に対して実質的に直交する。したがって、加工ビーム２８が対物レンズ２６からを出て対象物３０の表面に当たる箇所から測定される軸方向距離は、対象物３０又は対物レンズ２６のZ軸に沿った動きによって変更される。
【００１５】
例示的なビーム位置決めシステム２２が、カトラー（Cutler）他の米国特許No.5,751,585で詳細に説明されており、カトラー（Cutler）の米国特許No.6,430,465で開示されたアッベ（ABBE）エラー訂正を含むことができ、その両特許は本願の譲受人に譲渡されている。ビーム位置決めシステム２２は好ましくは、並進ステージポジショナを使用する。並進ステージポジショナは、加工ビーム２８を所望のレーザ目標位置に向けかつ焦点を合わせるべく、少なくとも２つのプラットフォーム又はステージ４０及び４２を制御し、かつ、ビーム配向構成要素２０を支持する。好適な実施例では、並進ステージポジショナは分割軸システムであり、典型的にはリニアモータにより移動されるＹステージ４０が対象物３０を支持しかつレール４８に沿って動かし、Ｘステージ４２が高速ポジショナ５０及び対物レンズ２６を支持しかつレール５２に沿って動かし、Ｘ及びＹステージ４０及び４２間のＺ軸寸法は調整可能である。ビーム配向構成要素２０は、レーザ１２と高速ステアリングミラー５４との間の任意の方向変化を介してビーム経路１８を整合させる。典型的な並進ステージポジショナは、速度５００ｍｍ／秒及び加速度１．５Ｇが可能である。便宜上、高速ポジショナ５０と、一つ以上の並進ステージ４０及び／又は４２との組み合わせを、主要又は一体的な位置決めシステムと称する。上記の位置決めシステムコンポーネントの多くを含む好適なレーザシステムの一例は、本願の譲受人であるエレクトロ・サイエンティフィック・インダストリーズ・インコーポレイテッドによって製造されたモデル5320レーザシステム又はそのシリーズの他システムである。しかし、対象物試料の位置決めのための一つのＸ−Ｙステージと、固定ビーム位置及び静止検流計の一方又は双方とを備えるシステムを代わりに使用することができることを当業者は、理解するであろう。
【００１６】
レーザシステムコントローラ５６は好ましくは、当業者によく知られている方法で、ステージ４０及び４２並びに高速ポジショナ５０の動きに、レーザ１２の発射を同期させる。当業者であれば、レーザシステムコントローラ５６が、これらのレーザ構成要素のすべて又はいくつかに電力を提供する一体的な又は独立の制御サブシステムを含むことがわかる。また、そのようなサブシステムがレーザシステムコントローラ５６に関して遠隔設置できることがわかる。
【００１７】
加工ビーム２８のパラメータは、ＵＶ、可視又は他の適切な波長の光に応答して異なる光学吸収、材料除去可能閾値又は他の特性を示す、多種多様な金属、誘電体又は他の対象物材料において、実質的に清浄で連続したドリル穿孔すなわちビア形成を容易にするべく選択される。
【００１８】
図２は、典型的に図１の加工レーザビームシステム１０によって処理を受けるタイプの連続積層対象物３０の断面図を示す。便宜上、対象物３０は、２つの層６０及び６２のみを有するように描かれる。層６２は層６０を支持し、層６０から材料が除去されてビア６４が形成される。ビアが一貫してかつ適切に穿孔されるように、加工ビーム２８の焦点深度が、層６０内に確立される。すなわち、焦点深度は、連続積層対象物３０の表面６６と、層６０の下層にある層６２の表面６８との間に設定される。層６０は、表面６６及び６８間の距離となる厚さ７０を有する。
【００１９】
層６２は、例えばアルミニウム、銅、金、モリブデン、ニッケル、パラジウム、白金、銀、チタン、タングステン、金属窒化物のような標準的な金属、又はこれらの組み合わせを含む。従来の金属層６２は、典型的には９μｍ〜３６μｍの間で厚さがばらつくが、これよりも薄くても又は７２μｍもの厚さであってよい。一つの対象物３０内に連続する導電層は典型的に、同じ材料で作られる。
【００２０】
誘電マトリックス又は層６０は、例えばベンゾシクロブテン、ビスマレイミドトリアジン、ボール紙、シアン酸エステル、エポキシ、フェノール、ポリイミド、ポリテトラフルオルエチレン、種々のポリマーアロイ又はこれらの組み合わせ高分子のような標準の有機誘電材料を含む。従来の有機誘電体層は、厚さがかなりばらつくが、典型的には、層６２のような金属層よりもずっと厚い。有機誘電体層６０のための例示的な厚さ範囲は、約３０μｍ〜４００μｍである。
【００２１】
ビア直径は、好ましくは、２５μｍから３００μｍの範囲であるが、レーザシステム１０は、約５μｍ〜２５μｍもの小さな直径又は１ｍｍを超える大きな直径を有するビアを形成することができる。加工ビーム２８の好適な材料除去スポットサイズは約２５μｍ〜７５μｍが好ましいので、２５μｍよりも大きなビアは、縦坑開削、同心円処理又は螺旋処理によって形成される。
【００２２】
すなわち、図２を参照すると、ビア６４の品質が、ビア壁７２の滑らかさ、ビア底７４の清浄度並びにビア頂部及び底部の両直径（すなわちテーパ）に直接関連する。
【００２３】
図３は、穿孔中の対象物３０に関する加工ビーム２８を示す。加工ビーム２８の合焦ビームウエスト７８の像カラム７６は、その焦点深度と一致し、かつ、一領域を特定する。当該領域内において加工ビーム２８の焦点が十分に引き締まり、指定された直径のビアを一貫して穿孔する。像平面８０は、加工ビーム２８のための最適な焦点平面を特定する。再現可能かつ高品質のビアを得るべく、像カラム７６は層６０を貫通する。対物レンズ２６から対象物表面６６及び／又は導電層表面６８への距離が変わると、像カラム７６は層６０よりも上又は下のいずれかに該当する結果、低品質のビアが生じる。
【００２４】
図４Ａは、加工レーザビームシステム９０の正面図である。加工レーザビームシステム９０には類似のトラッキングレーザビーム源９２及び９４が取り付けられる。トラッキングレーザビーム源９２及び９４はそれぞれ、加工ビーム２８の経路近傍の個別のビーム経路に沿って伝播するトラッキングレーザビーム９６及び９８を放射する。図４Ｂ及び４Ｃはそれぞれ、図４Ａのレーザシステム９０の平面図及び側面図を示す。レーザシステム９０はレーザシステム１０と同様の構成であるが、トラッキングレーザビーム源９２及び９４、並びにトラッキングビーム９６及び９８により搬送され又は引き出された情報を処理するべく動作する関連付属機器が追加されている点が異なる。レーザシステム１０及び９０に共通の構成要素は、同一参照符号によって特定される。
【００２５】
ビーム位置決めシステム２２により、対象物３０の表面６６に沿った加工ビーム２８の相対的な並進運動と、対物レンズ２６及び対象物３０間の相対的な軸方向運動が生じる。トラッキングビーム９６及び９８は、加工ビーム２８から固定されかつ既知の距離だけオフセットされ、かつ、加工ビーム２８に対して、トラッキングビーム９６及び９８の異なるものが、加工ビーム２８が加工経路をＸ軸に沿って対向方向に横切る場合に加工ビーム２８を先導するように位置決めされる。図示しないが、トラッキングレーザビーム９６及び９８は、加工レーザビーム２８がＹ軸に沿って進むときに加工レーザビーム２８を先導するように構成することもできる。
【００２６】
代替的に、層６０の表面６６又は厚さ７０のトポグラフィーが変化して、加工ビーム２８とトラッキングビーム９６及び９８の選ばれた一つとの間のオフセット距離をほんのわずかに超えると、当該選ばれたトラッキングビームは、レーザ対象物位置４６近くにある層６０の表面６６及び厚さ７０のトポグラフィーを測定するべく使用される。当該選ばれたトラッキングビームは加工ビーム２８を先導する必要がなく、ひとたび対物レンズ２６がレーザ対象物位置４６の上方に配置されると、測定値を取得することができる。これは、当該選ばれたトラッキングビームがレーザ対象物位置４６の十分近くにある結果、当該取得された測定値が、レーザ対象物位置４６に関連するパラメータに近似するからである。
【００２７】
図５は、対象物３０の表面トポグラフィー及び厚さを測定するためのトラッキングビーム９６と関連ビーム位置センサ１００との位置関係を示す。トラッキングビーム源９２はトラッキングレーザビーム９６を放射する。トラッキングレーザビーム９６は対象物３０の表面６６に入射し、かつ、トラッキングレーザビーム９６の一部が対象物３０の表面６６から反射して第１の反射光ビーム１０２が形成される。第１の反射光ビーム１０２はその後、ビーム位置センサ１００によって受光される。ビーム位置センサ１００によって測定された第１の反射光ビーム１０２の特性が処理されて、トラッキングレーザビーム９６に関連する既知の位置と、トラッキングレーザビーム９６が表面６６に入射した瞬時位置の表面６６との間に測定される軸方向距離１０４が決定される。開示されかつ図５に示される実施例では、既知の位置は対物レンズ２６の出口表面である。軸方向距離１０４は、測定位置にある表面６６の高さに対応する。トラッキングビーム９６が表面６６に沿って動くときに軸方向距離１０４を連続的に決定することにより、対象物３０の表面トポグラフィー測定が得られる。これにより、レーザシステムコントローラ５６は、像カラム７６の位置を実質的に表面６６上に又は層６０内に維持させるべく、ビーム経路１８に沿った対物レンズ２８の対応する動きを生じさせることができる。
【００２８】
図５は、さらに、アブレーション層の厚さ６８を測定する機能を示す。層６０が少なくとも部分的に透明であり、かつ、入射角θが指定された範囲内にある場合、トラッキングレーザビーム９６の一部は層６０を通って伝播し、下層にある導電層６２の表面６８から反射されて第２の反射光ビーム１０６を形成する。これは、例えば、エポキシ最上層６０が銅層６２上に支持されるプリント回路基板に当てはまる。第２の反射光ビーム１０６は、第１の反射光ビーム１０４から変位距離１０８だけ離れている。変位距離１０８は層６０の厚さに対応する。レーザ位置センサ１００は、変位距離１０８に対応する出力信号を測定かつ与えるべく動作可能である。第１及び第２の反射光ビーム１０２及び１０６の位置センサ１００への入射によって生成された電気信号は、変位距離１０８についての情報を与える。当該情報は層６０の厚さ７０に対応する。レーザシステムコントローラ５６は、ビーム位置センサ１００の出力を処理し、層６０の実際の厚さ７０を決定し、これに応じてその後、ビア６４を形成するべく層６０に適用されるレーザエネルギーのパルス数を調整して厚さ７０のばらつきを補償することができる。当業者であれば、対象物表面のトポグラフィー及び対象物層厚さの一方又は双方を測定することが、トラッキングビームが加工ビーム２８と共にそのビーム経路に沿って移動するときに、レーザシステムコントローラ５６によるビーム位置センサ１００の反復的なサンプリングを必要とすることがわかる。
【００２９】
図６は、図５のシステムの代替構成を示す。トラッキングレーザ源９２及びビーム位置センサ１００が、同じコンパートメントに収容されている。そのような市販の一つのレーザ三角測距装置は、独国、オルテンブルク、Koenigbacher Strasse 15 d-94496に在るMicro Epsilon社製のモデルopto NCDT 1400である。
【００３０】
図７は、システム１０において使用するための第１の代替的トラッキング装置１０９ａを示す。静電容量プローブ又はうず電流プローブが、光学的に透明な誘電体層６０を有する対象物３０の導電層６２の表面トポグラフィーをトラッキングするべく使用される。市販されている静電容量プローブ及び市販されているうず電流プローブの例は、それぞれモデルcapa NCDT 620 及びモデルeddy NCDT 3300であり、双方とも独国、オルテンブルク、Koenigbacher Strasse 15 d-94496に在るMicro Epsilon社製である。
【００３１】
図８は、システム１０において使用するための第１の代替的トラッキング装置１０９ｂを示す。光トラッキング源及びフィードバック装置からなる共焦点装置が同じコンパートメントに収容されている。そのような装置は、共焦点の光学的原理に従って実施され、かつ、正確に配置されたレンズを使用して多色光を、精密な距離で合焦される複数の単色光源に変える。単色光源からの反射はその後、単数又は複数の測定表面の距離を決定するべく使用される。図８は、表面６６及び６８を同時にトラッキングする共焦点トラッキング装置１０９ｂを示す。そのような市販されている一つの共焦点装置は、独国、オルテンブルク、Koenigbacher Strasse 15 d-94496に在るMicro Epsilon社製のモデルopto NCDT 2400である。
【００３２】
図９は、レーザ光に対して透明でない場合の誘電体層６０の厚さを監視するべく組み合わせて配置された図７の静電容量プローブ又はうず電流プローブ１０９ａ及び図６のレーザ三角測距装置を示す。レーザ三角測距装置が放射するビームの波長は、典型的には約６５０ｎｍである。レーザ除去に適当な誘電体対象物材料は、日本国の味の素ファインテクノ株式会社で製造されおり、Ajinomoto積層フィルム製品ファミリーに含まれている。３つの例は、ABF SH9K（透明）、ABF GX3（透明）及びABF GX13（不透明バージョン）を含む。
【００３３】
層６０の対象物表面トポグラフィー及び厚さ７０の測定の方法を、図１０Ａ及び１０Ｂを参照して詳しく説明する。対象物３０の表面トポグラフィーの測定及び層厚さ７０の測定に対応する２つの動作モードが、ユーザーニーズ及び選ばれたハードウェアの制限に応じて、別個に又は同時に実行される。両動作モードは、対象物３０に関連する合焦ビームウエスト７８の像カラム７６の位置調整を伴う。
【００３４】
第１の動作モードにおいて、トラッキングビーム９６は、表面６６の法線に対して角度θで対象物３０の表面６６に入射する。トラッキングビーム９６の一部は、第１の反射光ビーム１０２として表面６６の位置Ａから反射されてビーム位置センサ１００によって受光される。ビーム位置センサ１００は、公称上同一のセンサ素子１１０の２次元アレイを含む。当該動作モードを明瞭に記載するべく、図１０Ａ及び１０Ｂは、１次元又は線形のアレイ位置センサ１００（すなわち２次元アレイの一つの列）を示す。アレイ位置センサ１００は、第１の反射光ビーム１０２を受光するセンサ素子１１０が示す出力を生成する。２次元アレイ位置センサ１００は、第１の反射光ビーム１０２を受光するセンサ素子１１０のアレイ象限をも示す出力を生成する。
【００３５】
対物レンズ２６の出口表面からの放射基準点１１２とビーム位置センサアレイ１００との間の角度θ及び固定距離を、簡単な幾何学を併用して、各入射位置に対して放射基準点１１２から表面６６及び６８への距離を決定するべく使用することができる。例えば、放射基準点１１２からビーム位置センサ１１０の第１のセンサ素子１１０１へ距離がＤであり、各センサ素子１１０の単位長さがＬであり、及び、nが第１の反射光ビーム１０２を受光するセンサ素子１１０の位置番号（トラッキングビーム９６に最も近いセンサ素子から数える）とすれば、放射基準点１１２から表面６６又は６８までの距離は、式、
（Ｄ＋ｎ[Ｌ]）／（２[tanθ]）
によって決まる。図１０Ａは、対象物３０の位置Ａに当たるトラッキングビーム９６を示す。ここで、当該表面高さ及び層厚さ７０は、これらのばらつきに対する予測値に対応する。第１の反射光ビーム１０２は、放射基準点１１２から対象物表面６６の位置Ａまでの距離１１４Ａに対応するビーム位置センサ１００の第４のセンサ素子１１０４によって受光される。図１０Ｂは、対象物３０の位置Ｂに当たるトラッキングビーム９６を示す。ここで、当該表面高さ及び層厚さ７０は双方とも減少している。位置Ｂは、位置Ａよりもトラッキングビーム９６の放射基準点１１２から遠くに離れているが、レーザシステムコントローラ５６がビーム位置センサ１００の出力に応答し、ビーム位置決めシステム２２が対物レンズ２６をＺ軸に沿って下方に動かす。その結果、第１の反射光ビーム１０２は、ビーム位置センサ１００に当たる前と同じ距離を進む。ビーム位置センサ１００が対物レンズ２６に合わせて移動するので、第１の反射光ビーム１０２は、放射基準点１１２から、対象物３０の表面高さが位置Ａでのそれよりも低減した対象物表面６６の位置Ｂまでの距離１１４Ａに対応する第４のセンサ素子１１０４によって受光される。図１０Ａ及び１０Ｂにおいて層６０を通ってビーム位置センサ１００まで延びる屈曲実線は、異なる媒体を通って伝播する光に対するスネルの屈折の法則の適用によってもたらされる実際のビーム経路を表す。（示されたビーム経路の屈曲度合は、よりはっきりと屈折の効果を示すために誇張されている。）
【００３６】
トラッキングレーザビーム９６が表面６６の位置Ａ及びＢに入射するとき、ビーム位置センサ１００は、第２の反射光ビーム１０６が入射する各センサ素子１１０４及び１１０７に対応する出力信号を生成する。レーザシステムコントローラ５６が当該出力信号に応答し、ビーム位置決めシステム２２は、像カラム７６の位置を表面６６上に維持する軸方向距離１０４まで、対物レンズ２６をビーム経路１８に沿って動かす。
【００３７】
第２の動作モードにおいて、レーザシステム９０は、穿孔される位置の近くにある層６０の測定された厚さ７０に基づいて、加工ビーム２８が適用するエネルギー量を自動的に調整するべく動作可能である。第１の動作モードの場合と同様に、トラッキングビーム９６は角度θで生成され、かつ、第１の反射光ビーム１０２はビーム位置センサ１００によって受光される。しかしながら、第２の動作モードにおいては、トラッキングビーム９６の一部が対象物表面６６を通って伝播し、かつ、典型的には金属導体である第２の層６２の表面６８から反射される。この第２の反射光ビーム１０６もまた、ビーム位置センサ１００によって受光される。ビーム位置センサ１００が、連続積層対象物３０の表面６６及び６８によって反射されたトラッキングレーザビーム９６の２つの部分を受光する。
【００３８】
図１０Ａは、第１及び第２の反射光１０２及び１０６をそれぞれ受光する第４のセンサ素子１１０４及び第１０のセンサ素子１１０１０を示す。距離１１４Ｂは、基準点１１２に対する導電層６２の表面６８のための基準値である。図１０Ｂが示すのは、トラッキングビーム９６が、対象物３０の層６０の厚さ７０が減少した位置を超えて移動する場合において、第１及び第２の反射光ビーム１０２及び１０６間の変位距離１０８も減少し、かつ、第４のセンサ素子１１０４及び第７のセンサ素子１１０７がそれぞれ反射光ビーム１０２及び１０６を受光するということである。図１０Ａにおける層６０の大きな厚さ７０により、６つのセンサ素子１１０（センサ素子１１０４及び１１０１０間）のスパンがもたらされる一方、図１０Ｂにおける減少した厚さ７０により、３つのみのセンサ素子１１０（センサ素子１１０４及び１１０７間）のスパンがもたらされる。したがって、複数のセンサ素子１１０間のスパンは、層６０の厚さ７０と正比例するので、ビーム位置センサ１１０からの出力信号を処理して層６０の厚さ７０を特定し、かつ、測定された厚さに対して適切な量の材料を対象物３０から除去するべく適用される加工ビームエネルギーを、対応する量だけ調整することができる。
【００３９】
誘電体層６０の厚さ７０の監視は、センサ素子１１０１０において第１の反射光ビーム１０２にフィルタをかけ、かつ、センサ素子１１０４において反射光ビーム１０６にフィルタをかけることによって行うことができる。上述した２重反射の実施が適切に動作しない場合、一方が誘電体表面６６を監視し他方が導電体表面６８を監視する２つのビーム位置センサ１００を使用することができる。各センサ１００がフィルタを有し、第１のビーム位置センサ１００上の一方のフィルタが誘電体の反射光ビーム１０２を取り除き、かつ、第２のビーム位置センサ１００上の他方のフィルタが導電層の反射光ビーム１０８を取り除く。光偏向フィルタは、層６６及び６８間の距離７０の差を検出するフィルタとして使用するのに適する。
【００４０】
図１１は、対象物及び対物レンズ間の軸方向距離に対するレーザスポット直径について、ガウス分布の加工ビーム１２２及び像分布の加工ビーム１２４の特性を例示するグラフ１２０を表す。ガウス分布の加工ビーム１２２及び像分布の加工ビーム１２４は、加工レーザビーム２８のエネルギー分布の代替的な形状を表す。理論上の像平面は、対物レンズ２６及び対象物表面６６間の数学的理想距離である。この距離を得て、これを当該工程の間中維持することが大いに望まれる。理論上の像平面からの逸脱は許容できるが、加工レーザビーム２８のスポットサイズが収縮すると、像平面８０からの許容可能な偏差量が非常に小さくなって、対象物３０のトポグラフィーのばらつきが、穿孔されたビアが品質の見地から許容できなくなる程度にまでビアサイズを変化させはじめるかもしれない。これが、対象物のトポグラフィーに本装置が追従するように設計される理由である。
【００４１】
本発明の根本原理から逸脱することなく上記の実施例の細部に多くの変更が可能であることは、当業者にとって明らかであろう。したがって、本発明の範囲は、以下の請求項の記載によってのみ決定されるべきである。
【図１】
2014050886.tif 000003
【図２】
2014050886.tif 000004
【図３】
2014050886.tif 000005
【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
2014050886.tif 000009
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【手続補正書】
【提出日】平成25年10月24日(2013.10.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一の表面を有する一の対象物試料をレーザ加工するシステムであって、
一の像カラムを有する一の加工レーザビームであって前記対象物試料に入射するべく一の加工ビーム軸に沿って伝播する一の加工レーザビームを生成するべく協働するレーザ源及び対物レンズであって、前記対物レンズ及び前記対象物試料が一の軸方向距離だけ離れているレーザ源及び対物レンズと、
前記軸方向距離を変更するべく、かつ、前記加工レーザビーム及び前記対象物試料を一の加工ビーム経路に沿った一方向に相対的に動かして、選択された複数位置において前記対象物試料を加工するべく動作可能なビーム位置決めシステムと、
前記加工ビーム経路に沿った前記方向における相対運動の間に前記加工レーザビームを先導するべく、前記対象物試料の前記表面と非接触関係で位置決めされ、かつ、前記加工レーザビームに関連付けられて動作可能なトラッキング装置であって、前記相対運動の間に前記対象物試料の前記表面と前記対物レンズとの間の距離をリアルタイムで反復測定するべく、かつ、測定された前記距離に対応する一の信号を生成するべく動作可能なトラッキング装置と、
前記ビーム位置決めシステムと協働するレーザコントローラであって、前記信号に応答して前記対物レンズと前記対象物試料とを分離する前記軸方向距離を前記相対運動の間に設定して前記選択された複数位置において前記対象物試料に対する前記像カラムの位置を制御し、かつ、前記軸方向距離の設定に対応する前記選択された複数位置において前記対象物試料に入射させる前記加工レーザビームの制御されたエネルギー量を、レーザ加工処理の時間効率が増大するように送達するレーザコントローラと
を含むレーザ加工システム。
【請求項２】
前記トラッキング装置は一のレーザ三角測距装置を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記対象物試料は一の導電体材料層を備える一の連続積層対象物を含み、かつ、前記トラッキング装置は一の静電容量プローブを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記対象物試料は一の導電体材料層を備える一の連続積層対象物を含み、かつ、前記トラッキング装置は一のうず電流プローブを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記トラッキング装置は一の共焦点測定装置を含む請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記対象物試料は、一の導電体材料層に隣接して位置決めされた一の誘電体材料層を備える一の連続積層対象物を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記トラッキング装置は、一のトラッキングレーザビームを放射し、かつ、前記誘電体の層は前記トラッキングレーザビームに対して少なくとも部分的に透明であって一の厚さを有し、
前記トラッキング装置はさらに一のレーザビーム位置センサを含み、
前記レーザビーム位置センサは、前記誘電体の層を通って伝播して前記導電体の層によって反射される前記トラッキングレーザビームの一部を受光して前記誘電体の層の厚さの指標を与える、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記加工レーザビームは、複数の加工レーザパルスの一の流れの形態であり、
前記レーザコントローラは、前記選択された複数位置における前記誘電体の層の厚さ決定に基づく数の複数の加工パルスを、前記選択された複数位置のそれぞれにおいて前記誘電体の層へ入射させるべく送達することを引き起こす、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記トラッキング装置は、一のトラッキングレーザビームを放射し、かつ、一のレーザビーム位置センサを含み、
前記対象物試料は、前記トラッキングレーザビームに対して少なくとも部分的に透明な一の上層を備える一の連続積層対象物を含み、
前記トラッキングレーザビームの一部が、前記信号を生成する前記レーザビーム位置センサへ入射するべく前記上層から反射される、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記トラッキング装置は、一のトラッキングレーザビームを放出し、
前記トラッキング装置はさらに、一のレーザビーム位置センサを含み、
前記レーザビーム位置センサにより測定された一の投影経路からの前記トラッキングレーザビームの反射の変位によって前記軸方向距離が決定される、請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
前記対象物試料は、一の厚さを有し、かつ、一のビアが形成される一の材料層を含み、
前記加工レーザビームは、複数の加工レーザパルスの一の流れの形態であり、
前記トラッキング装置及び前記レーザコントローラは協働して、前記ビアが形成される前記層の厚さの決定に基づく数の複数の加工レーザパルスを前記対象物試料に送達する、請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
前記加工レーザビームは、複数の加工レーザパルスの一の流れの形態であり、
前記レーザコントローラは、前記トラッキング装置による前記反復測定に基づいた数の複数の加工レーザパルスを前記対象物試料へ送達することを引き起こす、請求項１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記相対運動は、前記加工ビーム経路に沿った前方向又は後方向のいずれかに生じ、
前記トラッキング装置は、第１のトラッキング装置を構成し、
前記トラッキング装置はさらに、前記対象物試料の前記表面と非接触の関係で位置決めされた第２のトラッキング装置を含み、
前記第１及び第２のトラッキング装置は前記加工レーザビームと動作可能に関連付けられ、これらの異なるものが前記加工ビーム経路に沿った前方向及び後方向に前記加工レーザビームを先導する、請求項１に記載のシステム。
【請求項１４】
前記対象物試料は、導電体材料の第２の層に隣接する光学的に不透明な材料の第１の層を備える一の連続積層対象物を含み、
前記第１の層は、第１の表面を有し、かつ、前記対物レンズから第１の軸方向距離だけ隔てられ、
前記第２の層は、第２の表面を有し、かつ、前記対物レンズから第２の軸方向距離だけ隔てられ、
前記トラッキング装置は、一のレーザ三角測距装置を含む第１のトラッキング装置を構成し、
前記トラッキング装置はさらに、一の静電容量プローブ又は一のうず電流プローブのいずれかを備える第２のトラッキング装置を含み、
前記第１及び第２のトラッキング装置はそれぞれ、前記加工レーザビームと前記対象物試料との相対運動中に前記第１及び第２の軸方向距離を測定する、請求項１に記載のシステム。
【請求項１５】
上方の誘電体及び導電体表面を有する一の連続積層対象物に複数のビアを形成するシステムが生成する一の加工レーザビームによって形成される複数のビアの品質管理を、レーザ加工処理の時間効率が増大するように達成する方法であって、
前記システムは、一のレーザ源及び一のレーザビーム位置決め機構を含み、
前記レーザ源は、前記加工レーザビームを生成するべく一の対物レンズを通り一のビーム軸に沿って伝播する一のレーザビームを放射し、
前記加工レーザビームは、一の合焦ビームカラムを有し、
前記レーザビーム位置決めシステムは、前記連続積層対象物及び前記加工レーザビームに相対運動を与えて対象物材料を除去することを可能とすることにより前記連続積層対象物の選択された複数位置において複数のビアを形成し、
前記対物レンズは、前記連続積層対象物に対して位置決め可能であって、前記連続積層対象物の上又は中に前記加工レーザビームの前記合焦ビームカラムを位置決めするべく前記ビーム軸に沿った一方向に一の軸方向距離を確立し、
前記方法は、
一のトラッキングレーザビームを前記連続積層対象物に入射するように配向して前記上方の誘電体表面の領域をトラッキングすることであって、前記トラッキングレーザビームは前記加工レーザビームからオフセットされることによって前記相対運動中に前記加工レーザビームを先導し、前記トラッキングレーザビームの前記連続積層対象物への入射は、前記誘電体表面及び前記導電体表面から反射される第１及び第２のビーム部分に分かれ、前記第１及び第２のビーム部分は、前記誘電体の表面の厚さに対応する離隔距離だけ空間的に分離されることと、
前記第１及び第２のビーム部分を受光し、かつ、前記離隔距離を示す一の信号を生成する一のビーム位置センサを位置決めすることと、
前記信号に応答して前記対物レンズと前記連続積層対象物との間の前記軸方向距離を設定し、前記加工レーザビームの前記合焦ビームカラムを、前記誘電体の層の厚さ上又は中にリアルタイムで維持することと、
前記軸方向距離の設定に対応する前記選択された複数位置において前記対象物試料に入射させる前記加工レーザビームの制御されたエネルギー量を送達することにより、形成されている前記ビアのばらつきを制御することと
を含む方法。
【請求項１６】
一の対象物表面を有する一の対象物試料を、レーザ加工処理の時間効率が増大するようにレーザ加工する方法であって、
前記システムは一のレーザ源及び一のレーザビーム位置決め機構を含み、
前記レーザ源は、前記加工レーザビームを生成するべく一の対物レンズを通り一のビーム軸に沿って伝播する一のレーザビームを放射し、
前記加工レーザビームは、一の合焦ビームカラムを有し、
前記レーザビーム位置決めシステムは、前記対象物試料及び前記加工レーザビームに相対運動を与えて前記対象物試料の選択された複数位置において対象材料を除去することを可能とし、
前記対物レンズは、前記対象物試料に対して位置決め可能であって、前記対象物試料の上又は中に前記加工レーザビームの前記合焦ビームカラムを位置決めするべく前記ビーム軸に沿った一方向に一の軸方向距離を確立し、
前記方法は、
前記対象物試料の前記対象物表面と非接触の関係で一のトラッキング装置であって、前記相対運動中に前記加工レーザビームを先導するように前記加工レーザビームと関連付けられた一のトラッキング装置を位置決めして前記対象物表面の領域をトラッキングすることであって、前記トラッキング装置は、前記相対運動の間に前記対象物表面と前記対物レンズとの距離をリアルタイムで反復測定して測定された前記距離に対応する一の信号を生成することと、
前記信号に応答して前記対物レンズと前記対象物との間の前記軸方向距離を設定することであって、前記加工レーザビームの前記合焦ビームカラムを前記対象物試料の上又は中にリアルタイムで維持することと、
前記軸方向距離の設定に対応する前記選択された複数位置において前記対象物試料に入射させる前記加工レーザビームの制御されたエネルギー量を送達することにより、前記選択された複数位置における対象物材料の除去のばらつきを制御することと
を含むレーザ加工方法。
【請求項１７】
前記トラッキング装置は一のレーザ三角測距装置を含む、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記対象物試料は一の導電体材料層を備える一の連続積層対象物を含み、かつ、前記トラッキング装置は一の静電容量プローブを含む、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１９】
前記対象物試料は一の導電体材料層を備える一の連続積層対象物を含み、かつ、前記トラッキング装置は一のうず電流プローブを含む、請求項１６に記載のシステム。
【請求項２０】
前記トラッキング装置は一の共焦点測定装置を含む、請求項１６に記載のシステム。
【外国語明細書】
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