(57)【要約】  本発明は、レーザー光線を用いて、インターポーザとして使用可能な基板（２）に多数の穴（５）を開ける方法及び装置と、そのようにして製作された基板（２）に関する。そのために、レーザー光線（３）が基板（２）の表面に向けられる。この場合、レーザー光線（３）の作用時間が極端に短く選定され、その結果、基板材料の穴を発生させること無く、基板（２）の改変だけがレーザー光線の光線軸（Ｚ）の周りに同心状に生じる。レーザー光線（３）は、先ず空気よりも大きな強度依存屈折率を有する透過性媒体（８）を通過するように偏向され、それに続き基板（２）に当たる。使用するパルスレーザーの強度が一定ではなく、単一パルスの時間的な推移に渡って最大値にまで上昇し、その後下降する強度を有することによって、屈折率も変化する。そのため、レーザー光線（３）の焦点（９ａ）が基板（２）の外側表面（１１，１２）の間で光線軸（Ｚ）に沿って移動し、その結果、レーザー処理ヘッド（１０）をＺ軸に追従させること無く、光線軸（Ｚ）に沿った所望の改変が生じる。
2016517626.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学系を用いて、パルス継続時間（ｔ）を有するパルスレーザー光線（３）により、特に平坦な基板（２）に複数の穴（５）を開ける方法であって、開けるべき穴（５）の領域における基板（２）の厚さが２ｍｍ以上でなく、基板（２）の基板材料が、レーザー波長に関して、少なくとも部分的に透過性であり、このレーザー光線（３）が、焦点距離（ｆ１）を有する光学系を用いて収束され、このレーザー光線（３）の強度が、レーザー光線（３）の光線軸（Ｚ）に沿って基板（２）の改変を生じさせるが、材料を貫通する浸食を生じさせず、そのため、その次の工程において、主に事前にレーザー光線（３）を用いて改変を受けた領域で異方性材料浸食が行なわれ、そのようにして、穴（５）を基板（２）に開ける方法において、
単一パルス（Ｐ）のパルス継続時間（ｔ）内における同じ変更されない光学系による非線形自己収束によって、当初の焦点距離（ｆ１）と異なる焦点距離（ｆ２）にレーザー光線（３）を収束させることを特徴とする方法。
【請求項２】
当該の焦点距離（ｆ２）が当初の焦点距離（ｆ１）よりも短いことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
当該の焦点距離（ｆ２）と当初の焦点距離（ｆ１）の間の差が、開けるべき穴（５）の領域における基板（２）の厚さよりも大きいことを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
基板（２）が、主な材料成分として、ガラス、サファイア及びシリコンの中の一つ以上を有することを特徴とする請求項１から３までの少なくとも一つに記載の方法。
【請求項５】
当該の異方性材料浸食が、フッ化水素酸でのエッチングにより行なわれることを特徴とする請求項１から４までの少なくとも一つに記載の方法。
【請求項６】
基板（２）が、レーザー照射前に、少なくとも片側にエッチング用レジスト（７）をコーティングされることを特徴とする請求項１から５までの少なくとも一つに記載の方法。
【請求項７】
基板（２）が、レーザー照射前に、少なくとも一つの表面にエッチング用レジスト（７）を平坦にコーティングされることと、
レーザー光線（３）の作用によって、点形状の作用ゾーンにおいて、エッチング用レジスト（７）を浸食すると同時に、少なくとも一つの表面において、基板（２）に改変を生じさせることと、
を特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
エッチング用レジスト（７）が、異方性材料の浸食後に、基板（２）の表面から取り除かれることを特徴とする請求項６又は７に記載の方法。
【請求項９】
基板（２）が、少なくとも片側に金属をコーティングされることを特徴とする請求項１から８までの少なくとも一つに記載の方法。
【請求項１０】
基板（２）が、特に、改変後に、幾つかの、特に、多数のその後に開けるべき穴（５）及び／又は貫通穴を覆う平坦な金属層（６）を配備されることと、
それに続く工程で、改変された領域（４）が浸食されて、その結果、その金属層（６）により片側を閉鎖された穴（５）が作り出されることと、
を特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
当該の光学系の開口数（ＮＡ）が０．３以上、特に、０．４以上であることを特徴とする請求項１から１０までの少なくとも一つに記載の方法。
【請求項１２】
レーザー光線（３）が、先ず透過性媒体（８）を通過するように偏向され、この透過性媒体（８）が、空気よりも大きな強度依存屈折率を有することを特徴とする請求項１から１１までの少なくとも一つに記載の方法。
【請求項１３】
レーザー光線（３）が、光学系の強く収束するサブシステムと、空気よりも大きな強度依存屈折率（ｎ２）を有する、光学系のレーザー光線（３）の波長に対する透過性材料とを通過するように偏向されることを特徴とする請求項１から１２までの少なくとも一つに記載の方法。
【請求項１４】
当該の透過性材料が、主な材料成分として、サファイアを有することを特徴とする請求項１から１３までの少なくとも一つに記載の方法。
【請求項１５】
レーザー光線（３）が、基板（２）の光学系と反対の後側（１１）に隣接した、焦点距離（ｆ１）を有する焦点（９ａ，９ｂ，９ｃ）に向けられることを特徴とする請求項１から１４までの少なくとも一つに記載の方法。
【請求項１６】
レーザー光線（３）が、単一パルス（Ｐ）のパルス継続時間（ｔ）の間に各焦点（９ａ，９ｂ，９ｃ）に偏向されることを特徴とする請求項１から１５までの少なくとも一つに記載の方法。
【請求項１７】
各焦点（９ａ，９ｂ，９ｃ）が、単一パルスのパルス継続時間（ｔ）の間に少なくとも３０μｍ、特に、少なくとも５０μｍだけレーザー光線（３）の光線軸（Ｚ）の方向に動かされることを特徴とする請求項１から１６までの少なくとも一つに記載の方法。
【請求項１８】
レーザー光線（３）が基板（２）に作用している間、基板（２）が、特に、絶え間無く、レーザー光線（３）及び／又はレーザー処理ヘッド（１０）に対して相対的に動かされることを特徴とする請求項１から１７までの少なくとも一つに記載の方法。
【請求項１９】
光学系が、一様な相対速度で基板（２）に対して相対的に動かされることによって、複数の穴（５）が作り出されることを特徴とする請求項１から１８までの少なくとも一つに記載の方法。
【請求項２０】
レーザー光線（３）によって、更に、表面領域も浸食されることを特徴とする請求項１から１９までの少なくとも一つに記載の方法。
【請求項２１】
レーザー光線（３）のパルス継続時間（ｔ）が５０ｐｓ以下、有利には、１５ｐｓ以下であることを特徴とする請求項１から２０までの少なくとも一つに記載の方法。
【請求項２２】
パルスレーザーのレーザー光線（３）が、透過性媒体（８）を通過するとともに、特に連続放射レーザーのレーザー光線が、透過性媒体（８）を通過して、或いは透過性媒体（８）を迂回して基板（２）に向けられることを特徴とする請求項１から２１までの少なくとも一つに記載の方法。
【請求項２３】
異方性材料浸食によって、外側表面（１１，１２）の間の貫通穴として、穴（５）を基板（２）に開けることを特徴とする請求項１から２２までの少なくとも一つに記載の方法。
【請求項２４】
レーザー光線（３）を基板（２）に偏向するレーザー処理ヘッド（１０）を備えた光学系を有する、請求項１から２３までの少なくとも一つに記載の方法を実施するための装置において、
空気よりも大きな強度依存屈折率を有する特に面平行な透過性媒体（８）が、この透過性媒体（８）を通過してレーザー光線（３）を基板（２）に偏向可能なように、レーザー処理ヘッド（１０）と基板（２）の間に配置されていることを特徴とする装置。
【請求項２５】
レーザー光線（３）が、基板（２）のレーザー処理ヘッド（１０）と反対の後側（１１）に対して間隔を開けた焦点（９ａ，９ｂ，９ｃ）に偏向可能であることを特徴とする請求項２４に記載の装置。
【請求項２６】
レーザー光線（３）のパルス継続時間（ｔ）が５０ｐｓ以下、特に、２０ｐｓ以下であることを特徴とする請求項２４又は２５に記載の装置。
【請求項２７】
当該の透過性媒体（８）が、ガラス、特に、水晶ガラスとサファイアとの中の一つ以上から構成されることを特徴とする請求項２４から２６までの少なくとも一つに記載の装置。
【請求項２８】
当該の透過性媒体（８）が、レーザー処理ヘッド（１０）と連結され、その処理ヘッドと一緒に移動可能に配置されていることを特徴とする請求項２４から２７までの少なくとも一つに記載の装置。
【請求項２９】
本装置が、パルスレーザーと連続照射レーザーに接続されていることを特徴とする請求項２４から２８までの少なくとも一つに記載の装置。
【請求項３０】
当該の光学系の開口数（ＮＡ）が０．３以上であることを特徴とする請求項２４から２９までの少なくとも一つに記載の装置。
【請求項３１】
請求項１から２３までの少なくとも一つに記載の方法及び／又は請求項２４から３０までの少なくとも一つに記載の装置を用いて製作された基板において、
本基板（２）が、主な材料成分として、ガラス、サファイア、シリコン、及びケイ酸アルミニウム、特に、ホウケイ酸アルミニウムの中の一つ以上を有する基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インターポーザ又は微細構造部材として使用可能な基板にレーザー光線を用いて複数の貫通穴を開ける方法及び装置に関する。更に、本発明は、そのような手法で製作された貫通穴を有する基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
そのような基板は、複数の同種又は異種のマイクロチップの端子を電気的に接続する所謂インターポーザとして使用されている。そのインターポーザは、一般的にガラス又はシリコンから構成され、例えば、接点面、再配線部、スルーホール、能動部品及び非能動部品を有する。
【０００３】
プロセッサコアとしてのマイクロチップは、典型的には、その下側の比較的小さい面に狭い間隔で互いに分散された数百の接点を有する。そのような狭い間隔のために、それらの接点は、回路基板、所謂マザーボードに直接設けることができない。そのため、インターポーザは、接点基礎部分を拡大できる接続部材として使用されている。
【０００４】
実際には、例えば、一定数の穴を有する、ガラスファイバで強化されたエポキシ樹脂プレートがインターポーザとして使用されている。各穴に差し込んで穴を塞ぐための導体通路がガラスファイバマットの表面上を延びて、ガラスファイバマットの反対側でプロセッサコアの端子接点にまで繋がっている。しかし、熱が発生した場合、コアプロセッサとガラスファイバマットの間の膨張が異なり、そのため、それら二つの部品の間に機械的な応力が発生する。
【０００５】
従って、温度膨張率が異なるために発生する応力を軽減するために、シリコン製インターポーザも使用されている。そのシリコン製インターポーザは、半導体分野で一般的な手法により処理することができる。しかし、シリコンベースのインターポーザの製作は非常に高価であり、その結果、ガラスは、その温度膨張に関してシリコンに適合させることができるので、シリコンをコスト的に有利なガラス材料に置き換える試みが多く成されている。
【０００６】
この場合、ガラスを実用的なインターポーザに処理することが難題として生じる。特に、基板に多数の貫通穴をスルーホールにまで経済的に開けることは、従来技術では未だ解決されていない。
【０００７】
即ち、特許文献１により、基板がガラス、例えば、石英ガラス、サファイア、プラスチック又はセラミックなどの絶縁体とシリコンなどの半導体とから構成され、その基板にクリアランスホールを配備する方法が周知である。その基板は、基板内の所望の位置に焦点を収束させるレーザー、例えば、フェムト秒レーザーを用いて照射される。それらのクリアランスホールは、レーザーにより改変された領域を有する基板をエッチング溶液に浸し、そのようにして、改変された領域を基板から除去する方法により作り出されている。そのようなエッチングは、基板の改変されなかった領域と比べて、改変された領域が極端に速くエッチングされるとの効果を利用している。そのようにして、ポケット開口部又は貫通開口部を作り出すことができる。貫通開口部の充填には、銅溶液が適している。所望の「食込み作用」、即ち、基板外側の間のクリアランスホールを実現するためには、連続照射しつつ焦点を相応に移動させなければならない、即ち、Ｚ軸の方向に追従させなければならない。
【０００８】
全く一般的には、選択的レーザー処理とその後のＩＳＬＥ（ｉｎ−ｖｏｌｕｍｅ  ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  ｌａｓｅｒ−ｉｎｄｕｃｅｄ  ｅｔｃｈｉｎｇ）とも呼ばれる選択的レーザー励起エッチングとしてのエッチングプロセスとを組み合わせることが知られている。その方法は、ガラス又はサファイアなどの透明な材料に微細構造体、チャネル及び整形部分を製作する役割を果たす。微小光学、医学工学及びマイクロシステム工学に関する製作物の微細化は、マイクロメートル範囲のサイズと１００ｎｍまでの構造精度による構成部品の製作を必要とする。そのＩＳＬＥ方法は、透明な材料の内外の構造に適した製造方法である。加工物の内部にレーザー光線を収束することによって、小さい容積（数立方マイクロメートル）において材料を構造的に変化させている。例えば、サファイアの結晶構造は、出発材料よりも１０，０００倍速くエッチングされる非結晶ガラス構造に変換される。加工物に渡ってレーザー焦点を動かすことによって、それと関連して改変された領域が、作り出され、それに続いて、水酸化カリウム又はフッ化水素酸を用いて水溶液内で化学的にエッチングされて除去される。
【０００９】
特許文献２により、第一の工程で、収束したレーザーパルスを基板上に向けて、その照射強度が、ガラス内にフィラメント状チャネルに沿った局所的な非熱的破壊を生じさせるような強さである方法が周知である。その方法の第二の工程では、対向する電極に高電圧エネルギーを供給し、そのことが、フィラメント状チャネルに沿って基板を貫通する絶縁突破口を生じさせることによって、フィラメント状チャネルを穴にまで拡大している。それらの突破穴は、所望の穴直径に到達した場合にエネルギー供給の停止によりプロセスが停止されるまで、穴材料の熱電式加熱及び気化によって拡大する。それに代わって、或いはそれに追加して、それらのチャネルは、ノズルを用いて開口箇所に向けられた反応ガスによっても拡大することができる。それらの突破箇所は、エッチングガスの供給によっても拡大することができる。先ず非熱的破壊により基板を貫通させ、その次の工程でフィラメント状チャネルの直径を穴にまで拡大しなければならないことによって生じる、その比較的負担のかかるプロセスが不利であることが分かっている。
【００１０】
更に、特許文献３により、レーザーを用いて半導体材料に貫通穴を開けることが周知である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】欧州特許公開第２５０３８５９号明細書
【特許文献２】ドイツ特許第１０２０１００２５９６６号明細書
【特許文献３】米国特許第６，４００，１７２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の課題は、貫通穴を開ける方法及び装置を大幅に簡単化する、特に、その実施に関する時間的負担を軽減する手法を実現することである。更に、この方法に基づき製作された基板を実現する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本課題は、本発明による請求項１の特徴に基づく方法によって解決される。本発明の別の実施形態は、従属請求項から読み取ることができる。
【００１４】
即ち、本発明では、レーザー光線が、先ず透過性媒体、特に、ガラスを通過するように偏向されて、その次に基板に当たり、この媒体が、空気よりも大きな強度依存屈折率を有し、変更されない光学系による単一パルスのパルス継続時間内での非線形自己収束によって、当初の焦点距離からずれた焦点距離にレーザー光線を収束させる方法が規定される。この場合、本発明は、パルスレーザーの強度が単一パルスに関して一定ではなく、単一パルスの時間的な推移に渡って最大値にまで上昇し、その後下降する強度を有することを利用している。上昇する強度のために、屈折率も単一パルスに関する時間的な推移に渡って正規分布に応じて最大値にまで上昇することにより、光学系の焦点距離、即ち、レーザー処理ヘッド又はレンズからの間隔が変化する、詳しくは、収束光学系により決まる幾何学的な焦点位置に関係無く変化する。この効果は、最大強度と最小強度の間の焦点位置の間隔が少なくとも所望の長さの延びに、即ち、開けるべき穴の深さに一致するように、透過性媒体によって、ある程度強化される。その結果、その後開けるべき穴の光線軸方向における主要な延び全体の領域で所望の改変を引き起こす、単一パルスの継続時間中における光線軸方向の場所移動が驚くほど簡単な手法で得られる。この場合、従来技術で避けられなかった、焦点位置の追従を不要とすることができる。即ち、特に、基板を通してレーザー焦点を動かす制御が不要となる。そのため、本発明では、そのために必要な制御負担が軽減されるだけでなく、処理時間も著しく、例えば、単一パルスの継続時間に低減される。この場合、透過性媒体の非線形屈折率は、強度に線形的に依存し、その結果、好適な材料及び好適なサイズに関する選択は、使用するレーザー光線の強度に依存する。
【００１５】
この場合、基板の穴が基板を貫通すること無しに、基板の改変だけがレーザー光線の光線軸に沿って起こり、その次の工程において、事前にレーザー光線を用いた改変を受けた基板の領域だけで異方性の材料浸食が行なわれ、そのようにして、基板に穴又は貫通穴を開けるように、レーザー光線が短時間基板に向けられる。本発明によるプロセスが、未だ最終的に理解されていないにも関わらず、現時点で改変時のレーザー作用により、基板の物理的な特性又は外側の性質に僅かな作用しか与えない基板材料の化学的な転移を生じさせることを出発点とする。この場合、レーザーエネルギー投入は、転移により反応及び改変を励起又は誘起させる役割を果たし、その作用は、本方法のその後の工程で初めて所望の材料浸食のために利用される。
【００１６】
エッチング法、特に、液体エッチング、ドライエッチング又は気相エッチングによる、或いは高電圧又は高周波数を用いた気化による異方性の材料浸食を行なうことによって、本来の材料浸食に対して、順次浸食方法ではなく、非常に低い要件だけをプロセスに課す、面的に作用する浸食方法が使用可能となる。むしろ、作用時間に渡って、前述した手法で前処理されて、それに応じて改変された全ての領域に対して量的及び質的に同時に材料浸食を実行することができ、その結果、多数の穴又は貫通穴を作り出す時間的負担が総じて大幅に軽減される。
【００１７】
最小強度時の焦点は、基板の外側表面に設定することができる。それに対して、レーザー光線を基板の反対側に基板に対して間隔を開けて収束させ、その結果、レーザー光線の焦点がレーザー光線と反対の後側に基板の表面に対して間隔を開けて位置するように、レーザー光線の焦点を設定することが、それに応じて特に成功することが既に分かっている。即ち、それによって、レーザー光線が先ず基板の外に有る焦点に設定される。そして、上昇する強度のために変化する屈折率は、焦点の位置を光線軸に沿って基板を通過するように移動させることとなる。それによって、改変を作り出すのに十分な高さの強度で基板内の各焦点を照射することが保証される。
【００１８】
当然のことながら、基板に対するレーザー処理ヘッドの相対的な位置を変化させない場合の光線の作用時間を複数のパルス長から構成し、そのようにして、例えば、基板材料の改変を一層最適化することができる。それに対して、単一パルスの継続時間の間レーザー光線を各焦点に偏向させるのが特に有利である。即ち、それにより、先行するパルスが、レーザー光線の後続のパルスと同様に、基板の平面内で間隔を開けた位置に向けられ、その結果、隣り合う焦点が、基板の平面内に間隔を有することとなる。
【００１９】
これらの改変は、レーザー処理ヘッドの位置決めとレーザー処理が交互に実施されるレーザー処理によって発生させることができる。それに対して、有利には、レーザー光線を基板に偏向させている間、レーザー光線又はレーザー処理ヘッドと基板の間の連続した相対運動を行なって、その結果、即ち、レーザー光線が基板上の「飛翔」運動により連続して動かされ、その結果、即ち、相対位置の絶え間のない変化が基板の処理時間を極端に速くすることとなる。特に、レーザー光線に対する基板の相対位置は、一定の速度で変化させることができ、その結果、一定のパルス周波数において、発生すべき改変の間隔が予め決まった走査パターンに従うこととなる。
【００２０】
特に有利には、基板が透過性となる波長でレーザーを動作させ、その結果、基板の貫通が保証される。特に、それによって、貫通穴又は穴の直径が一定となる、レーザー光線の軸の周りに同軸のほぼ円筒形の改変ゾーンが保証される。
【００２１】
更に、貫通穴の円錐形状の入口領域が生じるように、異方性浸食の作用ゾーンを形成するために、レーザーによって、更に表面領域も浸食するのが有利であるとすることもできる。このようにして、その後のスルーホール化を容易にすることができる。更に、この領域内に、例えば、エッチング剤の作用を集中させることができる。
【００２２】
このパルス継続時間を従来技術で周知の方法と比べて大幅に低減することができる。本発明による方法の特に有利な実施形態では、５０ｐｓ以内、有利には、２０ｐｓ以内のパルス継続時間でレーザーを動作させることができる。
【００２３】
本発明の別の同じく特に成功を約束する実施形態では、基板は、特に、改変後に、少なくとも幾つかの、特に、多数のその後開けるべき貫通穴を覆う平坦な金属層を配備される。それに続く工程では、片側を金属層で閉鎖された穴が生じるように、改変された領域が浸食される。この場合、金属層は、有利には、改変後に、しかし、材料浸食前に被覆され、その結果、材料浸食後に、例えば、導体通路として被覆された金属層が穴を閉鎖し、それによって、そこに取り付ける接点に関して最適な基礎部分が同時に形成される。この場合、スルーホール化は、周知の手法により穴の領域で行なわれる。更に、金属層を導体通路として被覆することによって、より簡単に所望の配線図を作り出すことができる。
【００２４】
本方法の同じく有利な成功を約束する別の実施形態では、基板は、レーザー処理の前に、少なくとも表面にエッチング用レジストをコーティングされる。レーザー光線の作用によって、点形状の作用ゾーンにおいて、少なくとも表面上のエッチング用レジストを浸食すると同時に、基板に改変を生じさせる。このようにして、改変されなかった領域は、その後のエッチングプロセスでの望ましくない作用から保護され、従って、その表面は損傷されない。この場合、エッチング用レジストは、その下に有る基板の改変を防止する。むしろ、エッチング用レジストは、レーザー光線を透過しないか、或いはレーザー光線によってほぼ点形状に浸食される、即ち、例えば、気化される。更に、エッチング用レジストが改変を支援する作用を有する物質、即ち、例えば、改変プロセスを加速する物質を含むことを排除しない。
【００２５】
当然のことながら、エッチング用レジストを基板の外面の中の一つに被覆する前に、前述した金属層を被覆して、エッチング用レジストを除去した後、その金属層を所望のスルーホール化の基礎部分として使用することができる。
【００２６】
このエッチング用レジストは、処理の終了後、基板表面に残すことができる。しかし、有利には、エッチング用レジストは、異方性材料浸食後、周知の手法で基板表面から取り除かれる。
【００２７】
基本的に、本方法は、基板の所定の材料組成に限定されない。しかし、基板が主要な材料成分としてケイ酸アルミニウム、特に、ホウケイ酸アルミニウムを有するのが、それに応じて特に成功を約束する。
【００２８】
前記の第二の課題は、本発明による基板にレーザー光線を向けるレーザー処理ヘッドを備えた装置において、本装置が、レーザー処理ヘッドと基板の間に配置された、特に、少なくとも一つの平坦な面を有する、或いは例えば、平板として実現された透過性媒体を備え、この透過性媒体は、レーザー光線が透過性媒体を通過して基板に偏向可能なように、空気よりも大きな強度依存屈折率又は強度依存屈折定数を有することによって解決される。それにより、本発明では、パルスレーザーと関連して、各単一パルスの継続時間の間に、それに伴う単一パルスの間の強度変動の間に焦点位置の軸方向の変化を生じさせるために、この透過性媒体の強度依存屈折率又は強度依存屈折定数を利用している。即ち、それのため、従来技術と異なり、焦点位置が、少なくとも単一パルスの継続時間の間に変化しないのではなく、焦点位置が、単一パルスの継続時間全体に関して、光線軸上の線に沿って移動する。本発明において、レーザー処理ヘッドの収束光学系の追従無しに焦点位置を移動させることによって、如何なる大きな利点が得られるかは容易に理解できる。特に、それによって、処理時間が大幅に短縮され、制御負担も軽減される。例えば、平坦な基板の場合、Ｚ軸の追従を不要とすることができる。
【００２９】
この場合、基本的に、光路方向におけるレーザー処理ヘッドの収束光学系の前に、そのレーザー処理ヘッドに透過性媒体を配置し、その結果、レーザー光線が、先ず透過性媒体を通過した後、収束光学系を通過して基板に向かう変化形態も考えられる。
【００３０】
当然のことながら、この強度に依存する光の屈折の効果は、例えば、透過性媒体を相応に適合又は交換するか、或いはレーザー光線が複数の透過性媒体を通過するか、又は同じ媒体を複数回通過することによって、各使用目的に合わせることができる。
【００３１】
この焦点が基板のレーザー処理ヘッドと反対の後側に向けられて、強度に依存する焦点が、最大強度においてレーザー処理ヘッドの方を向いた前側に到達するように、この透過性媒体を構成することができる。それに対して、基板のレーザー処理ヘッドと反対の後側から間隔を開けた焦点にレーザー光線を向けることが可能であり、その結果、最小強度時ではなく、強度が上昇する過程で初めて基板の後側に到達することが特に実用的である。そのため、達成すべき改変に関して常に十分なレーザー光線の強度が基板内に保証される。
【００３２】
この処理のために、基本的に如何なるパルスレーザーも適しており、パルス継続時間が５０ｐｓ以下、有利には、２０ｐｓ以下のレーザーが特に目的に適っていることが既に分かっている。
【００３３】
更に、レーザー処理ヘッドが、収束のために開口数（ＮＡ）が０．３以上、特に、０．４以上の収束光学系を有することが特に有意義である。
【００３４】
本発明による装置の特に有望な形態は、収束光学系が屈折率分布型レンズを有することによっても実現される。そのようなＧＲＩＮレンズとしても知られるレンズを使用することによって、半径方向に低下する屈折率は、そうでない場合に存在するレンズの周縁領域における強度減衰を大幅に補償することとなる。
【００３５】
更に、そのような顕著な強度依存屈折率を実現するために、透過性媒体がガラス、特に、石英ガラスから構成されるのが有利であることが分かっている。
【００３６】
この場合、有利には、透過性媒体が、レーザー処理ヘッドと連結されて、そのヘッドと一緒に移動可能に配置されるとともに、特に、交換可能にレーザー処理ヘッドに配置される。そのためには、例えば、迅速脱着形態が適している。
【００３７】
有利には、本装置は、パルスレーザーに追加して、連続放射レーザーを備え、透過性媒体が、この連続放射レーザーの波長に関して透過性であり、この連続放射レーザーが、この媒体を通過して基板に向けられるか、或いは透過性媒体を迂回して基板に向けられる。この場合、これらのパルスレーザーと連続放射レーザーの波長を異なる波長とすることができる。更に、これらの異なるレーザー光源のレーザー光線を異なる側から基板に向けることができる。
【００３８】
本発明は、様々な実施構成を許容する。この基本原理を更に明らかにするため、それらの中の一つを図面に図示して、以下において説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１ａ】異方性材料浸食により基板に複数の貫通穴を開ける方法の複数の工程のフロー図
【図１ｂ】異方性材料浸食により基板に複数の貫通穴を開ける方法の複数の工程のフロー図
【図１ｃ】異方性材料浸食により基板に複数の貫通穴を開ける方法の複数の工程のフロー図
【図２ａ】異方性材料浸食前に金属層を被覆する本方法の変化形態図
【図２ｂ】異方性材料浸食前に金属層を被覆する本方法の変化形態図
【図２ｃ】異方性材料浸食前に金属層を被覆する本方法の変化形態図
【図２ｄ】異方性材料浸食前に金属層を被覆する本方法の変化形態図
【図３ａ】本方法の第一の工程でエッチング用レジストを基板に被覆する本方法の別の変化形態図
【図３ｂ】本方法の第一の工程でエッチング用レジストを基板に被覆する本方法の別の変化形態図
【図３ｃ】本方法の第一の工程でエッチング用レジストを基板に被覆する本方法の別の変化形態図
【図３ｄ】本方法の第一の工程でエッチング用レジストを基板に被覆する本方法の別の変化形態図
【図３ｅ】本方法の第一の工程でエッチング用レジストを基板に被覆する本方法の別の変化形態図
【図４ａ】単一パルスの間の強度に依存する焦点位置の変化図
【図４ｂ】単一パルスの間の強度に依存する焦点位置の変化図
【図４ｃ】単一パルスの間の強度に依存する焦点位置の変化図
【図５】単一パルスの継続時間の間の時間に関する強度分布グラフ
【発明を実施するための形態】
【００４０】
図１は、回路基板の製造時の接点部材としての基板２を備えた所定のインターポーザ１に複数の貫通穴を開ける方法の個々の工程を図示している。そのために、レーザー光線３が基板２の表面に向けられる。この基板２は、基本的な材料成分として、ホウケイ酸アルミニウムを有し、そのようにして、シリコンと同様の温度膨張を保証している。この場合、基板２の材料の厚さｄは、５０μｍ〜５００μｍである。この場合、レーザー光線３の作用時間は、極端に短く選定され、その結果、基板材料の著しく連続した破壊又は穴を生じさせること無く、基板２の改変だけがレーザー光線の光線軸の周りに同心に生じる。特に、作用時間は単一パルスに制限される。そのために、レーザーは、基板２が透過性となる波長で動作される。そのようにして改変された領域４が図１ｂに図示されている。それに続く図１ｃに図示された本方法の工程では、図示されていないエッチング液又はエッチングガスの作用のために、事前にレーザー光線３により改変を受けた基板２の領域４に異方性材料浸食を生じさせている。それによって、円筒形の作用ゾーンに沿って、貫通穴としての穴５が基板２内に出現している。
【００４１】
図２には、基板２が図２ｂに図示されたレーザー光線３による改変後に、図２ｃから分かる通り、平坦な金属層６を配備する同じ方法の変化形態が示されている。その次の図２ｄに図示された本方法の工程で、改変された領域４の異方性材料浸食によって、その後の接点形成のための基礎部分を構成する、片側を金属層６により閉鎖された穴５が出現している。
【００４２】
本方法の別の変化形態が図３に図示されている。この場合、基板２は、レーザー光線３を用いたレーザー処理の前に、両側に図３ｂに図示されたエッチング用レジスト７をコーティングされる。レーザー光線３の作用により、点形状の作用ゾーンが生じると同時に、図３ｃから分かる通り、エッチング用レジスト７の浸食とその下に有る基板２の領域の改変が生じる。基板２の表面の改変されなかった領域は、図３ｄに図示されている通り、液体エッチング手法による異方性材料浸食を実施して、それに応じた穴５を基板２に生じさせる、その後のエッチングプロセスでの望ましくない作用から保護される。図３ｅに図示されている通り、所謂ストリッピング手法によって、エッチング手法の終了後の不要なエッチング用レジスト７が取り除かれる。
【００４３】
以下では、図４と５に基づき、基板２のレーザー処理の間の主な効果を詳しく述べる。それは、単一パルスＰの間の強度に依存する焦点位置である。この場合、本発明は、レーザー光線３の単一パルスＰの強度Ｉが一定ではなく、図５に図示されている通り、単一パルスの時間的な推移に渡って、例えば、正規分布に対応して、最小値Ｉａから中間値Ｉｂを経て最大値Ｉｃにまで上昇し、その後下降する強度を有するとの知見を出発点としている。それと同時に、屈折率の強さＩが変化することにより、特に、透過性媒体８も単一パルスＰに関して時間的な推移ｔに渡って変化する。それにより、図４ａ〜４ｃに図示された強度に依存するレーザー光線３の焦点位置９ａ，９ｂ，９ｃも、レーザー処理ヘッド１０の収束光学系により決まる幾何学的な焦点位置と関係無く変化する。この効果は、最大強度Ｉｃと最小強度Ｉａの間の焦点位置９ａ，９ｃの間隔が少なくとも所望の長さの延びと、即ち、開けるべき穴の深さ又はクリアランスホールを開ける場合に図示されている通りの基板２の材料の厚さ２と一致するように、レーザー処理ヘッド１０と基板２の間に配置された、空気よりも大きな強度依存屈折率を有する、例えば、ガラスから成る透過性媒体８によって強化される。即ち、これらの強度に依存する焦点位置９ａ，９ｂ，９ｃは、レーザー処理ヘッド１０の方向において基板２の後側１１に対して間隔を開けた図４ａに図示されている位置を出発点として、光線軸Ｚに沿って移動し、そのようにして、連続した動きで後側１１とレーザー処理ヘッド１０の方を向いた前側１２の間の光線軸Ｚに沿った全ての位置に到達し、その結果、その後開けるべき穴の主要な延び全体の領域に所望の改変を生じさせている。
【００４４】
それに補完して、図４ａには、追加のレーザー処理ヘッド１３が単に暗示的に図示されており、レーザー処理ヘッド１０と接続された連続的に放射するレーザー光源を付加された形で、パルスレーザーのレーザー光線３が選択的に透過性媒体８を通過して、或いはその媒体を迂回して基板２に向けられている。それによって、図５に図示されたレーザー光線３の単一パルスＰの強度Ｉは、連続的に放射する光源の強度により、それに応じて強化される。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図１ｃ】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図２ｃ】
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【図２ｄ】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図３ｄ】
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【図３ｅ】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図４ｃ】
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【図５】
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【国際調査報告】
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