(57)【要約】      （修正有）【課題】内層パターンが溶融しにくいレーザ加工方法を提供する。【解決手段】下地表面上に、金属からなる第１及び第２の内層パターン２，３が形成され、第１及び第２の内層パターンを覆うように、下地表面の上に樹脂からなる絶縁層４，５が形成された加工対象物を準備する。絶縁層４に、パルスレーザビーム１０を第１のショット数だけ入射させ、第１の内層パターンの一部を露出させる第１のビアホール６を形成する。絶縁層５にパルスレーザビームを第２のショット数だけ入射させ第２の内層パターンの一部を露出させる第２のビアホール６を形成する。第２の内層パターンの面積が第１の内層パターンの面積よりも小さい場合には、第２のショット数を第１のショット数よりも少なくし、第２の内層パターンの面積が第１の内層パターンの面積よりも大きい場合には、第２のショット数を第１のショット数よりも多くする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
下地表面上に、金属からなる第１及び第２の内層パターンが形成され、該第１及び第２の内層パターンを覆うように、前記下地表面の上に樹脂からなる絶縁層が形成された加工対象物の該絶縁層に、パルスレーザビームを第１のショット数だけ入射させ、前記第１の内層パターンの一部を露出させる第１の穴を形成する工程と、
前記絶縁層にパルスレーザビームを第２のショット数だけ入射させ、前記第２の内層パターンの一部を露出させる第２の穴を形成する工程であって、該第２の内層パターンの面積が前記第１の内層パターンの面積よりも小さい場合には、前記第２のショット数を前記第１のショット数よりも少なくし、該第２の内層パターンの面積が前記第１の内層パターンの面積よりも大きい場合には、前記第２のショット数を前記第１のショット数よりも多くして前記第２の穴を形成する工程と
を有するレーザ加工方法。
【請求項２】
下地表面上に、金属からなる第１及び第２の内層パターンが形成され、該第１及び第２の内層パターンを覆うように、前記下地表面の上に樹脂からなる絶縁層が形成された加工対象物の該絶縁層に、パルスレーザビームを第１のショット数だけ入射させ、前記第１の内層パターンの一部を露出させる第１の穴を形成する工程と、
前記絶縁層にパルスレーザビームを第２のショット数だけ入射させ、前記第２の内層パターンの一部を露出させる第２の穴を形成する工程であって、該第２の穴を中心とし、該第２の穴の半径の４倍の半径の円の内部に位置する該第２の内層パターンの面積が、前記第１の穴を中心とし、該第１の穴の半径の４倍の半径の円の内部に位置する前記第１の内層パターンの面積よりも小さい場合には、前記第２のショット数を前記第１のショット数よりも少なくし、面積の大小関係が逆の場合には、前記第２のショット数を前記第１のショット数よりも多くして前記第２の穴を形成する工程と
を有するレーザ加工方法。
【請求項３】
下地表面上に、金属からなる第１及び第２の内層パターンが形成され、該第１及び第２の内層パターンを覆うように、前記下地表面の上に樹脂からなる絶縁層が形成された加工対象物の該絶縁層に、パルスレーザビームを入射させ、前記第１の内層パターンの一部を露出させる第１の穴を形成する工程と、
前記絶縁層にパルスレーザビームを入射させ、前記第２の内層パターンの一部を露出させる第２の穴を形成する工程であって、該第２の内層パターンの面積が前記第１の内層パターンの面積よりも小さい場合には、第２の穴の形成時に入射されるレーザビームの合計エネルギが、前記第１の穴の形成時における合計エネルギよりも小さくなり、該第２の内層パターンの面積が前記第１の内層パターンの面積よりも大きい場合には、第２の穴の形成時に入射されるレーザビームの合計エネルギが、前記第１の穴の形成時における合計エネルギよりも大きくなる条件で前記第２の穴を形成する工程と
を有するレーザ加工方法。
【請求項４】
下地表面上に、金属からなる第１及び第２の内層パターンが形成され、該第１及び第２の内層パターンを覆うように、前記下地表面の上に樹脂からなる絶縁層が形成された加工対象物の該絶縁層に、パルスレーザビームを第１のショット数だけ入射させ、前記第１の内層パターンの一部を露出させる第１の穴を形成する工程と、
前記絶縁層にパルスレーザビームを第２のショット数だけ入射させ、前記第２の内層パターンの一部を露出させる第２の穴を形成する工程であって、該第２の穴を中心とし、該第２の穴の半径の４倍の半径の円の内部に位置する該第２の内層パターンの面積が、前記第１の穴を中心とし、該第１の穴の半径の４倍の半径の円の内部に位置する前記第１の内層パターンの面積よりも小さい場合には、第２の穴の形成時に入射されるレーザビームの合計エネルギが、前記第１の穴の形成時における合計エネルギよりも小さくなり、面積の大小関係が逆の場合には、第２の穴の形成時に入射されるレーザビームの合計エネルギが、前記第１の穴の形成時における合計エネルギよりも大きくなる条件で前記第２の穴を形成する工程と
を有するレーザ加工方法。
【請求項５】
前記パルスレーザビームが、４００ｎｍ以下の紫外領域の波長を有する請求項１〜４のいずれかに記載のレーザ加工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザ加工方法に関し、特に金属製の内層パターンを覆う樹脂製の絶縁層に穴を形成するレーザ加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特許文献１に、紫外線領域のレーザビームを用いて、多層配線基板の樹脂層にビアホールを形成する技術が開示されている。多層配線基板の内部には、銅等からなる内層パターンが埋め込まれている。樹脂層にビアホールを形成することにより、内層パターンの表面の一部を露出させる。紫外レーザを用いると、炭酸ガスレーザ等の赤外レーザを用いる場合に比べて、より小径のビアホールを形成することができる。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−３４７３８８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
銅の紫外域における光吸収係数は、赤外域における光吸収係数よりも高い。このため、紫外域のレーザビームを用いてビアホールを形成する場合には、炭酸ガスレーザ等の赤外レーザを用いてビアホールを形成する場合に比べて、内層パターンが溶融しやすい。
【０００５】
本発明の目的は、内層パターンが溶融しにくいレーザ加工方法を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の一観点によると、下地表面上に、金属からなる第１及び第２の内層パターンが形成され、該第１及び第２の内層パターンを覆うように、前記下地表面の上に樹脂からなる絶縁層が形成された加工対象物の該絶縁層に、パルスレーザビームを第１のショット数だけ入射させ、前記第１の内層パターンの一部を露出させる第１の穴を形成する工程と、前記絶縁層にパルスレーザビームを第２のショット数だけ入射させ、前記第２の内層パターンの一部を露出させる第２の穴を形成する工程であって、該第２の内層パターンの面積が前記第１の内層パターンの面積よりも小さい場合には、前記第２のショット数を前記第１のショット数よりも少なくし、該第２の内層パターンの面積が前記第１の内層パターンの面積よりも大きい場合には、前記第２のショット数を前記第１のショット数よりも多くして前記第２の穴を形成する工程とを有するレーザ加工方法が提供される。
【０００７】
本発明の他の観点によると、下地表面上に、金属からなる第１及び第２の内層パターンが形成され、該第１及び第２の内層パターンを覆うように、前記下地表面の上に樹脂からなる絶縁層が形成された加工対象物の該絶縁層に、パルスレーザビームを第１のショット数だけ入射させ、前記第１の内層パターンの一部を露出させる第１の穴を形成する工程と、前記絶縁層にパルスレーザビームを第２のショット数だけ入射させ、前記第２の内層パターンの一部を露出させる第２の穴を形成する工程であって、該第２の穴を中心とし、該第２の穴の半径の４倍の半径の円の内部に位置する該第２の内層パターンの面積が、前記第１の穴を中心とし、該第１の穴の半径の４倍の半径の円の内部に位置する前記第１の内層パターンの面積よりも小さい場合には、前記第２のショット数を前記第１のショット数よりも少なくし、面積の大小関係が逆の場合には、前記第２のショット数を前記第１のショット数よりも多くして前記第２の穴を形成する工程とを有するレーザ加工方法が提供される。
【０００８】
内層パターンの面積に応じて、ショット数が好適化される。これにより、内層パターンの溶融を防止することができる。ショット数を好適化する代わりに、内層パターンの面積に応じて他の照射条件を異ならせてもよい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１（Ａ）に、加工対象物となるパッケージビルドアップ基板の断面図を示す。コア基板１の第１の面上に、複数の内層パターン２が形成されている。内層パターン２を覆うように、第１の面上に絶縁層４が形成されている。コア基板１の第２の面上に、内層パターン３が形成されている。内層パターン３を覆うように、第２の面上に絶縁層５が形成されている。
【００１０】
コア基板１は、絶縁性の樹脂、例えばガラス繊維で補強されたエポキシ樹脂で形成されている。内層パターン２及び３は、金属、例えば銅で形成されている。絶縁層４及び５は、絶縁性の樹脂、例えばエポキシ樹脂で形成されている。
【００１１】
絶縁層４に、紫外域のパルスレーザビーム１０を複数ショット入射させ、内層パターン２の表面の一部を露出させるビアホール６が形成される。紫外域のパルスレーザビーム１０として、全固体レーザ、例えばＮｄ：ＹＡＧレーザ、Ｎｄ：ＹＬＦレーザ、Ｎｄ：ＹＶＯ４レーザ等の第３高調波を用いることができる。同様に、絶縁層５にもビアホールが形成され、内層パターン３の表面の一部が露出される。
【００１２】
図１（Ｂ）及び図１（Ｃ）に、内層パターンの平面図の例を示す。図１（Ｂ）に示した内層パターン２０は、パッド２０Ａ及び配線２０Ｂを含んで構成される。パッド２０Ａは直径１２０μｍの円形であり、パッド２０Ａに接続された配線２０Ｂの太さは３０〜５０μｍである。パッド２０Ａのほぼ中央に、直径５０μｍのビアホール２１が形成されている。
【００１３】
図１（Ｃ）に示した内層パターン２５は、幅２００μｍの帯状の形状を有する。内層パターン２５の両端の近傍に、直径５０μｍのビアホール２６及び２７が形成されている。内層パターン２５の長さは、例えば１ｍｍ程度である。
【００１４】
次に、実施例によるレーザ加工方法について説明する。絶縁層４に入射するパルスレーザビームとして、例えばＮｄ：ＹＡＧレーザの第３高調波（波長３５５ｎｍ）を用いる。絶縁層４の厚さは４０μｍである。絶縁層４の表面におけるパルスエネルギ密度が１Ｊ／ｃｍ２、パルス周波数が４０ｋＨｚの条件で、ビアホールを形成すべき位置にパルスレーザビームを入射させることとする。
【００１５】
図１（Ｂ）に示したビアホール２１を形成すべき位置に、パルスレーザビームを４０ショット入射させる。これにより、絶縁層４を貫通するビアホール２１が形成され、パッド２０Ａの表面の一部が露出する。次に、図１（Ｃ）に示したビアホール２６及び２７を形成すべき位置の各々に、パルスレーザビームを５０ショット入射させる。これにより、絶縁層４を貫通するビアホール２６及び２７が形成され、内層パターン２５の表面の一部が露出する。
【００１６】
このように、面積の大きな内層パターン上に配置されるビアホールを形成する時のショット数が、面積の小さな内層パターン上に配置されるビアホールを形成する時のショット数よりも多くされる。次に、このようにショット数を内層パターンの大きさによって変える効果について説明する。
【００１７】
波長３５５ｎｍ程度の領域における銅の光吸収率は約７０％である。内層パターンが露出した後にレーザビームの照射を続けると、内層パターンの温度が上昇する。図１（Ｃ）に示したように、内層パターン２５が大きい場合には、熱拡散により内層パターン２５の温度上昇が抑制される。これに対し、図１（Ｂ）に示したように、内層パターン２０が小さい場合には、十分な熱拡散が生じないため、内層パターン２０の温度が上昇しやすい。
【００１８】
図１（Ｃ）に示したビアホール２６及び２７を形成する時の最適なショット数で全ビアホールを加工すると、図１（Ｂ）に示したビアホール２１を形成する時に、小さな内層パターン２０が過度に加熱されて溶融してしまうことがある。
【００１９】
逆に、図１（Ｂ）に示したビアホール２１を形成する時の最適なショット数で全ビアホールを加工すると、大きな内層パターン２５の溶融は生じないが、ビアホール２６及び２７の底面の直径が小さくなる。これは、レーザビームのエネルギの一部が熱エネルギに変換されて、内層パターン２５内を拡散することにより、ビアホール形成のために消費されるエネルギが減少してしまうためと考えられる。
【００２０】
上記実施例では、小さな内層パターン２０上のビアホール２１を形成する時のショット数と、大きな内層パターン２５上のビアホール２６及び２７を形成する時のショット数とを異ならせ、両者が共に最適化されている。このため、小さな内層パターンの溶融を回避し、かつ大きな内層パターン上のビアホールの底面が小さくなることを防止することができる。
【００２１】
図１（Ｂ）に示した内層パターン２０の配線２０Ｂが長い場合には、結果的に内層パターン２０の面積が、図１（Ｃ）の内層パターン２５の面積よりも大きくなる場合がある。ところが、ビアホールが配置される位置から遠く離れた部分は、熱拡散にほとんど影響を与えない。
【００２２】
ビアホール形成に最適なショット数を求める場合には、ビアホールを中心とし、ビアホールの半径の４倍の半径の円の内部に含まれる内層パターンの面積を考慮すればよいであろう。例えば、第１の穴を中心とし、第１の穴の半径の４倍の半径の円の内部に位置する内層パターンの面積が、第２の穴を中心とし、第２の穴の半径の４倍の半径の円の内部に位置する内層パターンの面積よりも小さい場合には、第１のビアホールを形成するためのショット数を、第２のビアホールを形成するためのショット数よりも少なくすればよい。面積の大小関係が逆の場合には、第１のビアホールを形成するためのショット数を、第２のビアホールを形成するためのショット数よりも多くすればよい。
【００２３】
赤外域においては、銅の反射率が高いため、内層パターンは溶融しにくい。このため、上記実施例は、波長４００ｎｍ以下の紫外域のパルスレーザビームを使用する場合に、特に大きな効果が期待できる。
【００２４】
図２に、上記実施例による方法で用いられるレーザ加工装置の概略図を示す。
【００２５】
レーザ光源３１が、加工用のパルスレーザビームを出射する。レーザ光源３１は、例えばＮｄ：ＹＡＧレーザ発振器と波長変換素子とを含んで構成され、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの第３高調波（波長３５５ｎｍ）を出射する。レーザ光源３１として、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの第４高調波を出射するものを使用することもできる。さらに、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの代わりに、Ｎｄ：ＹＬＦレーザやＮｄ：ＹＶＯ４レーザを使用することも可能である。
【００２６】
レーザ光源３１から出射したレーザビームが、マスク３２に入射する。マスク３２に設けられた貫通孔を通過したレーザビームが、折り返しミラー３３に入射する。
【００２７】
折り返しミラー３３で反射されたレーザビームが、ガルバノスキャナ３４に入射する。ガルバノスキャナ３４は、一対の揺動可能な反射鏡を含んで構成され、レーザビームを２次元方向に走査する。ガルバノスキャナ３４で走査されたレーザビームがｆθレンズ３５で集束され、ＸＹステージ３６に保持された加工対象物３８に入射する。ｆθレンズ３５は、マスク３２の貫通孔を加工対象物３８の表面上に結像させる。
【００２８】
制御装置４０が、レーザ光源３１に契機信号Ｔｒｇを送出する。レーザ光源３１は、契機信号Ｔｒｇを受信すると、１ショットのパルスレーザビームを出射する。さらに、制御装置４０は、ガルバノスキャナ３４に走査指示信号Ｓｃｎを送出する。ガルバノスキャナ３４は、走査指示信号Ｓｃｎを受信すると、走査指示信号Ｓｃｎの指示に基いて、レーザビームを走査する。制御装置４０に、ビアホール形成のためのレーザ照射条件が規定されたＴコードテーブルが記憶されている。
【００２９】
図３（Ａ）に、Ｔコードテーブルの一例を示す。Ｔコードテーブルには、Ｔコード、マスク径、パルス周波数、ショット数等が記憶されている。ＴコードＴ１０１は、直径が１ｍｍの開口を有するマスクを用い、パルス周波数４０ｋＨｚ、ショット数５０の条件で加工を行うことを意味する。ＴコードＴ１０２は、直径が１ｍｍの開口を有するマスクを用い、パルス周波数４０ｋＨｚ、ショット数６０の条件で加工を行うことを意味する。
【００３０】
図３（Ｂ）に、穴あけデータファイルの一例を示す。穴あけデータファイルには、Ｔコードと、形成すべき穴の座標とが関連付けられて記憶されている。ＴコードＴ１０１に、座標（ｘ１、ｙ１）、（ｘ２、ｙ２）・・・のビアホールが対応付けられており、ＴコードＴ１０２に、座標（ｘ１００、ｙ１００）、（ｘ１０１、ｙ１０１）・・・のビアホールが対応付けられている。加工時に、この穴あけデータファイルが制御装置４０に入力される。
【００３１】
制御装置４０は、座標（ｘ１、ｙ１）、（ｘ２、ｙ２）・・・の位置に、ＴコードＴ１０１の条件でレーザビームの照射を行い、座標（ｘ１００、ｙ１００）、（ｘ１０１、ｙ１０１）・・・の位置に、ＴコードＴ１０２の条件でレーザビームの照射を行うように、レーザ光源３１及びガルバノスキャナ３４を制御する。
【００３２】
予め、内層パターンの形状や大きさによって最適の加工条件を求めておく。求められた加工条件ごとにＴコードを定義することにより、内層パターンの形状や大きさが異なる場合でも、好適な条件でビアホールを形成することが可能になる。
【００３３】
上記実施例では、内層パターンの大きさに応じて、ビアホール形成時のショット数を異ならせたが、他の照射条件、例えば、パルスエネルギ密度、パルス周波数等を異ならせてもよい。この場合、小さい内層パターン上に配置されるビアホール形成時に入射するレーザビームの合計のエネルギが、大きい内層パターン上に配置されるビアホール形成時に入射するレーザビームの合計のエネルギよりも小さくなるようにすればよい。
【００３４】
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、内層パターンの大きさに依存して加工条件を変えることにより、内層パターンの溶融を防止し、かつ穴の底面が小さくなることを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）は、実施例によるレーザ加工方法で加工される対象物の断面図であり、（Ｂ）及び（Ｃ）は、加工される位置の平面図である。
【図２】実施例による方法で用いられるレーザ加工装置の概略図である。
【図３】（Ａ）は、レーザ加工装置に記憶されているＴコードテーブルの一例を示す図であり、（Ｂ）は穴あけデータファイルの一例を示す図である。
【符号の説明】
１  コア基板
２、３、２０、２５  内層パターン
４、５  絶縁層
６、２１、２６、２７  ビアホール
１０  レーザビーム
３１  レーザ光源
３２  マスク
３３  折り返しミラー
３４  ガルバノスキャナ
３５  ｆθレンズ
３６  ＸＹテーブル
３８  加工対象物
４０  制御装置
【図１】
2004337948.tif 000003
【図２】
2004337948.tif 000004
【図３】
2004337948.tif 000005