(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エキシマレーザを用いて、被加工物にスルーホールを形成するためのレーザ加工方法において、レーザ照射側よりレーザ未照射側の開口径が、より大きく形成されるとともに、スルーホールの加工径よりもレーザ未照射側の開口径が大きく形成される構造であって、材質が磁性体材料であるマスクを、マグネットの磁力を用いて、被加工物に密着させ、前記レーザ照射側より前記エキシマレーザを照射させることを特徴とするレーザ加工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エキシマレーザを用いたコンタクトマスク法の加工に関する。
【０００２】
【従来の技術】
紫外線領域で発振するレーザであるエキシマレーザはその光化学的分解作用により、物質を非熱的に分解除去するため、熱的な変形を生じにくい。従って、近年高密度化が進んでいる多層配線基板等の精密加工に応用されている。特にポリイミド等の有機系材料を絶縁層膜に用いる多層配線基板等の絶縁層膜の穴明け加工やＹＡＧレーザ、炭酸ガスレーザのような熱加工レーザでは加工周辺あるいは下地材料ダメージにより困難とされていた精密加工に適用されている。
【０００３】
エキシマレーザはその高いエネルギーで材料の分子間結合を切断して分解することとパルス幅が約３０ｎｓｅｃ以下と短パルスであることから、熱発生が前記レーザと比較して著しく少なく、１００μm以下の穴明け等の微細加工が可能であるほか、下地材料を含めた加工部近傍にダメージを与えない加工が可能である。
【０００４】
しかし、エキシマレーザを有機系材料に照射した場合、加工される部分の近傍に黒色の生成物が付着する。この黒色生成物は、有機系材料の分解物であるカーボンであり、加工面積および照射エネルギー密度および加工する材料によりカーボン残渣の付着範囲は異なる。このカーボン残渣はコンタクトマスク法による多層配線基板の層間導通経路を形成するため絶縁層のみを除去するスルーホールの穴明け加工において、非常に重大な障害となる。
【０００５】
具体的には、コンタクトマスク法でスルーホール加工寸法を制御するためには、マスク形状がほぼそのまま転写されるため、マスクの加工精度を向上させ、マスクと被加工物を密着させる必要があるが、密着させた場合の弊害として、前述のカーボン残渣が付着する加工部近傍がマスク開口部側壁でふさがれているためスルーホール加工部に付着し、円錐状の加工残りの発生原因となり、この円錐状の加工残りにより層間導通経路の形成を目的としている加工が不可となる。
【０００６】
また、前述のカーボン残渣のスルーホール加工部への付着を防止するには、被加工物とマスクの間にスペーサ等によりカーボン残渣が逃げれる間隔をもたせる方法があるが、レーザ照射角の影響でスルーホール加工寸法を高精度に制御できなくなる。
【０００７】
従って、円錐状の加工残りの防止とスルーホール加工寸法の制御の双方を考慮した場合、マスクと被加工物を密着させ、更に、カーボン残渣のスルーホール加工部への付着を防止する必要があり、この方法として、例えば酸素雰囲気下等での加工によるカーボンとの化学反応を起こさせる方法が知られているが、チャンバーを設ける等で装置構成が複雑となるほかメンテナンスが容易ではないため、一般的には、加工部分のガス密度を小さくするため分子量の小さいヘリウム等のガスをアシストガスとして吹き付け、カーボン残渣の付着量を低減させる方法が一般的である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来技術では、ヘリウム等をアシストガスとして加工部近傍に吹き付けた場合、スルーホール内部に発生する円錐状の加工残りの発生数をある程度低減できるが、完全に防止することはできない。
【０００９】
また、１００μｍ以下の穴明け等の微細加工の場合、アスペクト比を小さくするためマスク開口径とマスク厚を同等レベルにする必要があり、マスク厚は非常に薄くなるため剛性が無く、更に、被加工物の加工面積が大きくなるに従い、被加工物の平坦度が低下することと、使用するマスクサイズも大きくなることからマスク反り量も増加するため、マスクと被加工物の間隔を一定に保持することが困難となる。
【００１０】
一方、レーザ光は、加工に必要である照射エネルギー密度を確保するためにレンズで集光する必要があるため、ある照射角を有している。従って、前述のマスクと被加工物の間隔を一定に保持できない場合、レーザ照射角の影響を受ける。具体的には、マスク開口径をｗ，レーザ照射角をθ，マスク／被加工物間隔をＧとした場合のスルーホール加工寸法ｗ１は、ｗ１＝２・ｔａｎθ・Ｇ＋ｗとなりマスク／被加工物間隔Ｇに依存することからマスク加工精度を向上させてもマスクによる加工寸法の制御が不可能となる。
【００１１】
本発明はこのような技術課題を解決するもので、その目的とするところは、スルーホール加工の際に発生するカーボン残渣がスルーホール加工部に付着しない構造のマスクを使用することで、スルーホール内部に発生する円錐状の加工残りを防止し、且つ、被加工物とマスクの間隔を一定に保持することでスルーホール加工寸法の制御が可能であるレーザ加工方法を提供するものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明はマスクのレーザ照射側よりレーザ未照射側の開口径を大きくすることで、従来、問題であった円錐状の加工残りの発生原因であるカーボン残渣がスルーホール加工部に付着することを防止する。また、マスク材質にＮｉ等の磁性体材料を使用してマグネットの磁力により被加工物とマスク間隔を一定に保持することでスルーホール加工寸法を制御し、高精度の微細穴明け加工に対応するものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。
【００１４】
図１は本発明によるエキシマレーザを用いたコンタクトマスク法の一実施例である。
【００１５】
本実施例での加工は、セラミック多層配線基板１にポリイミドからなる絶縁層２が形成されており、セラミック多層配線基板１の配線パット３上に電子部品接続パットを形成するためのスルーホール４を形成するものである。
【００１６】
まず、マグネット５上に絶縁層２が形成されたセラミック多層配線基板１をセット後、レーザ照射側よりレーザ未照射側の開口径を大きくしたマスク６をセットする。本実施例では、マスク厚ａ５０μｍ，マスク未照射側開口部深さｂ２０μｍ，レーザ照射側マスク開口径ｃ５０μｍ，レーザ未照射マスク開口径ｄ１６０μｍ，材質はＮｉのマスクを使用した。
【００１７】
マスク６材質は磁性体であるため、マグネット５の磁力により絶縁層２が形成されたセラミック多層配線基板１に密着することから、絶縁層２とマスク６との間隔はマスク未照射側開口部深さｂ２０μｍで一定となる。
【００１８】
また、マスク厚ａは５０μｍと薄いため、剛性が無くセラミック多層配線基板１の反り等の影響を受けずセラミック多層配線基板１に密着することが可能である。
【００１９】
この状態でレンズ７で集光したエキシマレーザ光８をマスク６に照射し、スルーホール４の加工を行なった。スルーホール加工寸法精度は、前記に示す式で求めた値に対し±３〜４μｍであり、セラミック多層配線基板１とマスク６との間隔はマスク未照射側開口部深さｂ２０μｍで一定に保持していることが確認できた。
【００２０】
一方、マスク６を取り外しスルーホール内部の観察を行なった結果、スルーホール加工部のカーボン残渣（円錐状の加工残り）は、ほぼ防止できており、スルーホール近傍９を観察するとカーボン残渣１０が残渣逃げ部１１に多量に付着していることから、円錐状の加工残りの発生原因であるカーボン残渣のスルーホール加工部への付着量が大幅に低減していることが確認できた。
【００２１】
なお、レーザ照射側マスク開口径ｃ寸法は、狙いのスルーホール加工径とレーザ照射角１２およびマスク未照射側開口部深さｂから、残渣逃げ部１１寸法は、照射エネルギー密度およびスルーホール加工寸法および加工する材料によりカーボン残渣の付着範囲が異なるため、残渣付着範囲＜残渣逃げ部１１寸法となるような最適な寸法を選定することが望ましい。
【００２２】
また、本発明と分子量の小さいヘリウム等のガスをアシストガスとして吹き付ける方法を組み合わせると更に効果は大きくなる。
【００２３】
【発明の効果】
本発明によると、エキシマレーザを用いたコンタクトマスク法による多層配線基板の層間導通経路を形成するため絶縁層のみを除去する、いわゆるスルーホールの穴明け加工において、スルーホール内部に発生する円錐状の加工残りを防止できることから、電気的特性を低下させることはなく高い信頼性を得ることができ有効である。
【００２４】
更に、被加工物とマスクの間隔を一定に保持することができるため、スルーホール加工寸法を高精度に制御可能であり、１００μｍ以下の穴明け等の微細加工にも対応可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるエキシマレーザ加工方法の概略図である。
【符号の説明】
１・・・セラミック多層配線基板
２・・・絶縁層
３・・・配線パット
４・・・スルーホール
５・・・マグネット
６・・・マスク
７・・・集光レンズ
８・・・エキシマレーザ光
９・・・スルーホール近傍
１０・・・カーボン残渣
１１・・・残渣逃げ部
１２・・・レーザ照射角
ａ・・・マスク厚
ｂ・・・マスク未照射側開口部深さ
ｃ・・・レーザ照射側マスク開口径
ｄ・・・レーザ未照射マスク開口径
【図１】
0003826620.tif 000002