特許 7580729 レーザ加工方法及び回路基板製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-11-01

(45)【発行日】2024-11-12

(54)【発明の名称】レーザ加工方法及び回路基板製造方法

(51)【国際特許分類】

   H05K 3/00 20060101AFI20241105BHJP

   H05K 3/46 20060101ALI20241105BHJP

   B23K 26/066 20140101ALI20241105BHJP

【ＦＩ】

H05K3/00 N

H05K3/46 N

B23K26/066

【請求項の数】 29

(21)【出願番号】P 2022532883

(86)(22)【出願日】2020-06-30

(86)【国際出願番号】 JP2020025655

(87)【国際公開番号】W WO2022003819

(87)【国際公開日】2022-01-06

【審査請求日】2023-05-01

(73)【特許権者】

【識別番号】300073919

【氏名又は名称】ギガフォトン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100083116

【弁理士】

【氏名又は名称】松浦 憲三

(72)【発明者】

【氏名】諏訪 輝

(72)【発明者】

【氏名】柿▲崎▼ 弘司

(72)【発明者】

【氏名】小林 正和

(72)【発明者】

【氏名】藤本 准一

(72)【発明者】

【氏名】川筋 康文

【審査官】ゆずりは 広行

(56)【参考文献】

【文献】特開平０４－１９６１９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－２２６１４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－２０９５０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－０９９６４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１３６５２２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０５Ｋ ３／００

Ｈ０５Ｋ ３／４６

Ｂ２３Ｋ ２６／０６６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

導体層と、絶縁層と、犠牲層とがこの順に積層された積層構造を備える被加工物の前記犠牲層の側から紫外線のパルスレーザ光を照射することにより、前記犠牲層内でレーザアブレーションの加工モードの変化を生じさせて前記犠牲層に貫通穴を形成することと、
前記貫通穴を通じて前記絶縁層に前記パルスレーザ光を照射することにより、前記絶縁層に開口を形成することと、
前記開口を形成した後に、前記犠牲層を除去することと、
を含むレーザ加工方法であって、
支持体層と、前記犠牲層と、前記絶縁層とがこの順に積層された第１の積層構造物を準備することと、
前記導体層を備える回路基板に対して、前記導体層を覆うように前記絶縁層を前記導体層の側に向けて前記第１の積層構造物を重ね合わせることにより、前記回路基板と、前記導体層と、前記絶縁層と、前記犠牲層と、前記支持体層とがこの順に積層された第２の積層構造物を形成することと、
前記第２の積層構造物から前記支持体層を除去して前記犠牲層を露出させることにより前記被加工物を得ることと、
を含むレーザ加工方法。

【請求項2】

請求項１に記載のレーザ加工方法であって、
前記犠牲層の厚さが５．７μｍ～４０μｍである、レーザ加工方法。

【請求項3】

請求項１に記載のレーザ加工方法であって、
前記パルスレーザ光のフルーエンスが６００ｍＪ／ｃｍ^２～１０００ｍＪ／ｃｍ^２である、レーザ加工方法。

【請求項4】

請求項１に記載のレーザ加工方法であって、
前記パルスレーザ光のパルス幅が１０ｎｓ～６０ｎｓである、レーザ加工方法。

【請求項5】

請求項１に記載のレーザ加工方法であって、
前記パルスレーザ光の波長が１９３ｎｍ、２４８ｎｍ、又は３０８ｎｍである、レーザ加工方法。

【請求項6】

請求項１に記載のレーザ加工方法であって、
前記パルスレーザ光の繰り返し周波数が４００Ｈｚ～６０００Ｈｚである、レーザ加工方法。

【請求項7】

請求項１に記載のレーザ加工方法であって、
前記開口の加工径が３μｍ～２０μｍである、レーザ加工方法。

【請求項8】

請求項１に記載のレーザ加工方法であって、
前記犠牲層に前記貫通穴を形成するために前記犠牲層に照射される前記パルスレーザ光のパルス数が１０パルス以上である、レーザ加工方法。

【請求項9】

請求項１に記載のレーザ加工方法であって、
前記犠牲層内で前記加工モードが表面加工モードから内部加工モードに変化する、レーザ加工方法。

【請求項10】

請求項１に記載のレーザ加工方法であって、
前記支持体層の厚さは、前記犠牲層の厚さよりも厚い、レーザ加工方法。

【請求項11】

請求項１に記載のレーザ加工方法であって、
前記支持体層と前記犠牲層とは、ポリエチレンテレフタレートで構成されている、レーザ加工方法。

【請求項12】

請求項１に記載のレーザ加工方法であって、
前記犠牲層は、ポリエチレンテレフタレートである、レーザ加工方法。

【請求項13】

請求項１に記載のレーザ加工方法であって、
前記絶縁層は、エポキシ樹脂を含む、レーザ加工方法。

【請求項14】

導体層と、絶縁層と、犠牲層とがこの順に積層された積層構造を備える被加工物の前記犠牲層の側から紫外線のパルスレーザ光を照射することにより、前記犠牲層内でレーザアブレーションの加工モードの変化を生じさせて前記犠牲層に貫通穴を形成することと、
前記貫通穴を通じて前記絶縁層に前記パルスレーザ光を照射することにより、前記絶縁層に開口を形成することと、
前記開口を形成した後に、前記犠牲層を除去することと、
を含むレーザ加工方法であって、
前記パルスレーザ光の光路上に、前記開口に対応するマスクパターンを有するマスクと、前記マスクの像を前記被加工物に投影する投影光学系とを備えるレーザ加工装置を用い、
前記投影光学系を介して前記マスクの像を転写して前記パルスレーザ光を前記被加工物に照射することにより前記開口を形成し、
前記投影光学系を介して照射される前記パルスレーザ光の結像位置は、前記犠牲層の表面と、前記犠牲層と前記絶縁層との界面との間であり、
前記絶縁層に形成する目標の穴直径と、前記犠牲層の厚さに応じた加工径のシフト量と、前記投影光学系の倍率とに基づいて、前記マスクパターンの光の透過直径が補正された前記マスクが用いられる、レーザ加工方法。

【請求項15】

請求項１４に記載のレーザ加工方法であって、
前記犠牲層の厚さが５．７μｍ～４０μｍである、レーザ加工方法。

【請求項16】

請求項１４に記載のレーザ加工方法であって、
前記パルスレーザ光のフルーエンスが６００ｍＪ／ｃｍ ^２ ～１０００ｍＪ／ｃｍ ^２ である、レーザ加工方法。

【請求項17】

請求項１４に記載のレーザ加工方法であって、
前記パルスレーザ光のパルス幅が１０ｎｓ～６０ｎｓである、レーザ加工方法。

【請求項18】

請求項１４に記載のレーザ加工方法であって、
前記パルスレーザ光の波長が１９３ｎｍ、２４８ｎｍ、又は３０８ｎｍである、レーザ加工方法。

【請求項19】

請求項１４に記載のレーザ加工方法であって、
前記パルスレーザ光の繰り返し周波数が４００Ｈｚ～６０００Ｈｚである、レーザ加工方法。

【請求項20】

請求項１４に記載のレーザ加工方法であって、
前記開口の加工径が３μｍ～２０μｍである、レーザ加工方法。

【請求項21】

請求項１４に記載のレーザ加工方法であって、
前記犠牲層に前記貫通穴を形成するために前記犠牲層に照射される前記パルスレーザ光のパルス数が１０パルス以上である、レーザ加工方法。

【請求項22】

請求項１４に記載のレーザ加工方法であって、
前記犠牲層内で前記加工モードが表面加工モードから内部加工モードに変化する、レーザ加工方法。

【請求項23】

請求項１４に記載のレーザ加工方法であって、
前記目標の穴直径をＤｔ、前記シフト量をΔＤ、前記投影光学系の倍率をＭ、前記マスクパターンの光の透過直径をＤｒとすると、
Ｄｒ＝（Ｄｔ＋ΔＤ）／Ｍ
の関係に基づいて、前記透過直径が補正されており、
ΔＤは、前記犠牲層の厚さに応じて０．８μｍ～３．３μｍの範囲で定められる、
レーザ加工方法。

【請求項24】

請求項１４に記載のレーザ加工方法であって、
前記犠牲層は、ポリエチレンテレフタレートである、レーザ加工方法。

【請求項25】

請求項１４に記載のレーザ加工方法であって、
前記絶縁層は、エポキシ樹脂を含む、レーザ加工方法。

【請求項26】

回路基板の主面に、第１の導体層と、第１の絶縁層と、第１の犠牲層とがこの順に積層された積層構造を備える前記回路基板の前記第１の犠牲層の側から紫外線のパルスレーザ光を照射することにより、前記第１の犠牲層内でレーザアブレーションの加工モードの変化を生じさせて前記第１の犠牲層に第１の貫通穴を形成することと、
前記第１の貫通穴を通じて前記第１の絶縁層に前記パルスレーザ光を照射することにより、前記第１の絶縁層に第１のビアホールを形成することと、
前記第１のビアホールを形成した後に、前記第１の犠牲層を除去することと、
を含む回路基板製造方法であって、
支持体層と、前記第１の犠牲層と、前記第１の絶縁層とがこの順に積層された第１の積層構造物を準備することと、
前記第１の導体層を備える前記回路基板に対して、前記第１の導体層を覆うように前記第１の絶縁層を前記第１の導体層の側に向けて前記第１の積層構造物を重ね合わせることにより、前記回路基板に、前記第１の導体層と、前記第１の絶縁層と、前記第１の犠牲層と、前記支持体層とがこの順に積層された第２の積層構造物を形成することと、
前記第２の積層構造物から前記支持体層を除去して前記第１の犠牲層を露出させることにより、前記回路基板の主面に、前記第１の導体層と、前記第１の絶縁層と、前記第１の犠牲層とがこの順に積層された前記積層構造を備える前記回路基板を得ることと、
を含む回路基板製造方法。

【請求項27】

請求項２６に記載の回路基板製造方法であって、
前記第１の犠牲層を除去した後に、前記第１の絶縁層に重ねて第２の導体層と、第２の絶縁層と、第２の犠牲層とをこの順に積層することと、
前記第２の犠牲層の側から前記パルスレーザ光を照射することにより、前記第２の犠牲層内でレーザアブレーションの加工モードの変化を生じさせて前記第２の犠牲層に第２の貫通穴を形成することと、
前記第２の貫通穴を通じて前記第２の絶縁層に前記パルスレーザ光を照射することにより、前記第２の絶縁層に第２のビアホールを形成することと、
前記第２のビアホールを形成した後に、前記第２の犠牲層を除去することと、
を含む回路基板製造方法。

【請求項28】

回路基板の主面に、第１の導体層と、第１の絶縁層と、第１の犠牲層とがこの順に積層された積層構造を備える前記回路基板の前記第１の犠牲層の側から紫外線のパルスレーザ光を照射することにより、前記第１の犠牲層内でレーザアブレーションの加工モードの変化を生じさせて前記第１の犠牲層に第１の貫通穴を形成することと、
前記第１の貫通穴を通じて前記第１の絶縁層に前記パルスレーザ光を照射することにより、前記第１の絶縁層に第１のビアホールを形成することと、
前記第１のビアホールを形成した後に、前記第１の犠牲層を除去することと、
を含む回路基板製造方法であって、
前記パルスレーザ光の光路上に、前記第１のビアホールに対応するマスクパターンを有するマスクと、前記マスクの像を前記回路基板に投影する投影光学系とを備えるレーザ加工装置を用い、
前記投影光学系を介して前記マスクの像を転写して前記パルスレーザ光を前記回路基板に照射することにより前記第１のビアホールを形成し、
前記投影光学系を介して照射される前記パルスレーザ光の結像位置は、前記第１の犠牲層の表面と、前記第１の犠牲層と前記第１の絶縁層との界面との間であり、
前記第１の絶縁層に形成する目標の穴直径と、前記第１の犠牲層の厚さに応じた加工径のシフト量と、前記投影光学系の倍率とに基づいて、前記マスクパターンの光の透過直径が補正された前記マスクが用いられる、
回路基板製造方法。

【請求項29】

請求項２８に記載の回路基板製造方法であって、
前記第１の犠牲層を除去した後に、前記第１の絶縁層に重ねて第２の導体層と、第２の絶縁層と、第２の犠牲層とをこの順に積層することと、
前記第２の犠牲層の側から前記パルスレーザ光を照射することにより、前記第２の犠牲層内でレーザアブレーションの加工モードの変化を生じさせて前記第２の犠牲層に第２の貫通穴を形成することと、
前記第２の貫通穴を通じて前記第２の絶縁層に前記パルスレーザ光を照射することにより、前記第２の絶縁層に第２のビアホールを形成することと、
前記第２のビアホールを形成した後に、前記第２の犠牲層を除去することと、
を含む回路基板製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、レーザ加工方法及び回路基板製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

各種電子機器に広く使用されている回路基板は、電子機器の小型化、高機能化のために、回路配線の微細化、高密度化が求められている。回路基板の製造技術としては、内層基板に絶縁層と導体層とを交互に積み重ねるビルドアップ方式による製造方法が知られている。ビルドアップ方式による製造方法において、絶縁層は、例えば支持体と該支持体上に設けられた樹脂組成物層とを含む接着層等を用いて樹脂組成物層を内層基板に積層し、樹脂組成物層を熱硬化させることにより形成される。次いで、形成された絶縁層にレーザ光を照射して、導体層を接続するためのビアホールを形成する。

【0003】

回路配線の更なる高密度化を達成するにあたって、ビアホールの小径化が望まれている。ビアホールは、一般にレーザによる穴あけ加工により形成され、レーザとしては、穿穴速度が高く製造コスト面で有利である炭酸ガスレーザが現在主に使用されている。

【0004】

しかし、ビアホールの小径化には限界があり、例えば、炭酸ガスレーザによっては開口径２５μｍ以下のビアホールを形成するのが困難な状況である。

【0005】

ビアホールの更なる微細化のために、炭酸ガスレーザに替わってエキシマレーザ（Excited Dimer Laserの略称）の使用が検討されている。

【0006】

エキシマレーザ光はパルス幅が約数十ｎｓであって、波長は例えば、２４８．４ｎｍ又は１９３．４ｎｍと短いことから、高分子材料やガラス材料等の直接加工に用いられることがある。

【0007】

高分子材料に対しては、結合エネルギよりも高いフォトンエネルギをもつエキシマレーザ光によって、高分子材料の結合を切断できる。そのため、非加熱加工が可能となり、加工形状が綺麗になることが知られている。

【0008】

エキシマレーザは一般に強い紫外領域のレーザ光が得られるため、炭酸ガスレーザなどの赤外線レーザと異なり、熱が発生しない。そのため、より微細な加工が可能であり、ビアホールの小径化に寄与することが期待されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【文献】特許第６４１３６５４号

【文献】特許第５５３２９２４号

【文献】特許第５９７５０１１号

【文献】特許第６３３７９２７号

【概要】

【0010】

本開示の１つの観点に係るレーザ加工方法は、導体層と、絶縁層と、犠牲層とがこの順に積層された積層構造を備える被加工物の犠牲層の側から紫外線のパルスレーザ光を照射することにより、犠牲層内でレーザアブレーションの加工モードの変化を生じさせて犠牲層に貫通穴を形成することと、貫通穴を通じて絶縁層にパルスレーザ光を照射することにより、絶縁層に開口を形成することと、開口を形成した後に、犠牲層を除去することとを含む。

【0011】

本開示の他の１つの観点に係る回路基板製造方法は、回路基板の主面に、第１の導体層と、第１の絶縁層と、第１の犠牲層とがこの順に積層された積層構造を備える回路基板の第１の犠牲層の側から紫外線のパルスレーザ光を照射することにより、第１の犠牲層内でレーザアブレーションの加工モードの変化を生じさせて第１の犠牲層に第１の貫通穴を形成することと、第１の貫通穴を通じて第１の絶縁層にパルスレーザ光を照射することにより、第１の絶縁層に第１のビアホールを形成することと、第１のビアホールを形成した後に、第１の犠牲層を除去することとを含む。

【図面の簡単な説明】

【0012】

本開示のいくつかの実施形態を、単なる例として、添付の図面を参照して以下に説明する。

【図1】図１は、レーザアブレーション加工の説明図である。

【図2】図２は、レーザアブレーションによりビアホール加工された電気絶縁材料層を含む回路基板の例を模式的に示す断面図である。

【図3】図３は、ビアホールの側壁のテーパ角を説明するための断面図である。

【図4】図４は、例示的なレーザ加工システムの構成を概略的に示す。

【図5】図５は、マスクを照明する矩形ビームの例を示す。

【図6】図６は、加工前の回路基板の状態を概略的に示す断面図である。

【図7】図７は、図６の状態から高分子化合物層を除去した状態を示す断面図である。

【図8】図８は、層間絶縁層にビアホール加工を行う際の様子を示す。

【図9】図９は、レーザ加工システムの制御例を示すフローチャートである。

【図10】図１０は、レーザ加工条件パラメータの読込処理の例を示すフローチャートである。

【図11】図１１は、レーザ装置の調整発振を行う際の処理内容の例を示すフローチャートである。

【図12】図１２は、レーザ加工装置の制御パラメータの計算と設定の処理内容の例を示すフローチャートである。

【図13】図１３は、集束イオンビーム装置を用いてビアホールの加工表面と断面とを観察した画像である。

【図14】図１４は、図１３に示すビアホールの側壁の拡大図である。

【図15】図１５は、断面画像から計測されたビアホール底面でのテーパ角θａと、表面ＳＥＭ像から算出されたテーパ角θｂとのそれぞれの数値の例を示す図表である。

【図16】図１６は、被加工物としての回路基板の構成例を模式的に示す断面図である。

【図17】図１７は、紫外線パルスレーザ光によるレーザアブレーション加工の様子を示す断面図である。

【図18】図１８は、レーザアブレーション加工後に犠牲層が除去された様子を示す断面図である。

【図19】図１９は、比較例に係るレーザ加工方法によるビアホールの加工結果と実施形態１に係るレーザ加工方法によるビアホールの加工結果とを示す図表である。

【図20】図２０は、実施形態１に係るレーザ加工方法におけるフルーエンスとテーパ角との関係を示すグラフである。

【図21】図２１は、比較例に係るレーザ加工方法におけるフルーエンスとテーパ角との関係を示すグラフである。

【図22】図２２は、実施形態１に係るレーザ加工方法におけるフォーカス位置とテーパ角との関係を示すグラフである。

【図23】図２３は、比較例に係るレーザ加工方法におけるフォーカス位置とテーパ角との関係を示すグラフである。

【図24】図２４は、実施形態１に係るレーザ加工方法におけるフォーカス位置とビアホール径との関係を示すグラフである。

【図25】図２５は、比較例に係るレーザ加工方法におけるフォーカス位置とビアホール径との関係を示すグラフである。

【図26】図２６は、実施形態１に係るレーザ加工方法における加工ステップ１の様子を模式的に示す断面図である。

【図27】図２７は、実施形態１に係るレーザ加工方法における加工ステップ２の様子を模式的に示す断面図である。

【図28】図２８は、実施形態１に係るレーザ加工方法における加工ステップ３の様子を模式的に示す断面図である。

【図29】図２９は、犠牲層なしで層間絶縁層にパルスレーザ光を照射してビアホール加工を実施した場合の断面ＳＥＭ像である。

【図30】図３０は、実施形態１に係るレーザ加工方法における加工状態を模式的に示す断面図である。

【図31】図３１は、目標穴直径Ｄｔと結像ビーム直径Ｄｉとの関係を示すグラフである。

【図32】図３２は、図３１に示すグラフの元データを示す図表である。

【図33】図３３は、実施形態２において使用される層間絶縁層の構成例を模式的に示す断面図である。

【図34】図３４は、ビアホール加工前の回路基板の構造を例示的に示す断面図である。

【図35】図３５は、図３４に示す状態から第１の高分子化合物層が除去された状態を示す断面図である。

【図36】図３６は、紫外線パルスレーザ光によるレーザアブレーション加工の様子を示す断面図である。

【図37】図３７は、レーザアブレーション加工後に第２の高分子化合物層が除去された様子を示す断面図である。

【図38】図３８は、第１のビアホール形成工程の一例を示す断面図である。

【図39】図３９は、シード層形成工程の一例を示す断面図である。

【図40】図４０は、レジスト形成工程の一例を示す断面図である。

【図41】図４１は、導体層形成工程の一例を示す断面図である。

【図42】図４２は、第１のランド形成工程の一例を示す断面図である。

【図43】図４３は、第２の層間絶縁層及び犠牲層形成工程の一例を示す断面図である。

【図44】図４４は、第２のビアホール形成及び犠牲層除去工程の一例を示す断面図である。

【図45】図４５は、第２のランド形成工程の一例を示す断面図である。

【図46】図４６は、ビルドアップ基板の表面の段差のイメージを模式的に示す断面図である。

【図47】図４７は、犠牲層なしの状態でレーザ加工を実施した場合の加工イメージを模式的に示す断面図である。

【図48】図４８は、比較例に係るレーザ加工方法によるフォーカス位置とビアホール径との関係を示すグラフである。

【図49】図４９は、犠牲層有りの状態でレーザ加工を実施した場合の加工イメージを模式的に示す断面図である。

【図50】図５０は、実施形態３に係るレーザ加工方法によるフォーカス位置とビアホール径との関係を示すグラフである。

【図51】図５１は、実施形態４に係るレーザ加工システムに用いられるマスクのマスクパターンの例を示す平面図である。

【図52】図５２は、図５１に示すマスクの側面図である。

【図53】図５３は、図５１中のＡ領域の拡大図である。

【図54】図５４は、図５３の５４－５４線における断面図である。

【実施形態】

【0013】

－目次－
１．用語の説明
１．１ レーザアブレーション加工とデブリ
１．２ ビアホール加工とテーパ角の定義
２．レーザ加工システムの概要
２．１ 構成
２．２ 動作
２．２．１ ビアホール加工の例
２．２．２ レーザ加工システムの動作概要
２．２．３ レーザ加工システムの制御例
２．３ 課題
３．実施形態１
３．１ 構成
３．２ 動作
３．３ 加工結果の例
３．４ 効果
３．５ 推定原理
３．６ 犠牲層の厚さについて
３．７ 加工径のシフト量について
４．実施形態２
４．１ 構成
４．２ 動作
４．３ 効果
５．実施形態３
５．１ 構成
５．２ 動作
５．３ 効果
５．４ 変形例
６．実施形態４
６．１ 構成
６．２ 動作
６．３ 効果
７．層間絶縁層の材料の例
８．犠牲層の材料の例
９．パルスレーザ光の照射条件の例
１０．回路基板製造方法について
１１．その他
以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。以下に説明される実施形態は、本開示のいくつかの例を示すものであって、本開示の内容を限定するものではない。また、各実施形態で説明される構成及び動作の全てが本開示の構成及び動作として必須であるとは限らない。なお、同一の構成要素には同一の参照符号を付して、重複する説明を省略する。

【0014】

１．用語の説明
１．１ レーザアブレーション加工とデブリ
図１は、レーザアブレーション加工の説明図である。図１では、非加熱加工の一例として、高分子有機材料２に紫外線のパルスレーザ光ＰＬを照射する場合の例が示されている。図１に示すように、高分子有機材料２にパルスレーザ光ＰＬを照射した場合、材料表面２Ａが瞬時的に溶融、蒸発し、イオン、原子、ラジカル、分子、クラスタ、固体片などが放出される。この現象を広くレーザアブレーションという。レーザアブレーションにより材料表面２Ａから飛散した物質がデブリ４と呼ばれる微粒子となって材料表面２Ａに再付着し、加工部周辺を汚してしまうことがある。なお、デブリ４は、微粒子及びガスを含む。

【0015】

１．２ ビアホール加工とテーパ角の定義
図２は、レーザアブレーションによりビアホール加工された電気絶縁材料層８を含む回路基板６の例を模式的に示す断面図である。ここでは内層基板（コア基板）としての回路基板６に導体層７と電気絶縁材料層８とが積層されている構造の例が示されている。導体層７は、例えば、銅（Ｃｕ）であってよい。電気絶縁材料層８に紫外線のパルスレーザ光ＰＬが照射されると、レーザアブレーションによりビアホール加工される。この加工された側壁９のプロファイルに対応するパラメータとして、図２に示すように導体層７の主面７Ａとビアホールの側壁９とのなす角度をテーパ角θと定義する。一般にビアホール加工のテーパ角θは９０°に近いほどよいとされている。

【0016】

ビアホールの側壁９のプロファイルは、図３に示すように、加工表面の開口の直径Ｄｔｏｐと、底面での直径Ｄｂｔｍとから勾配比Ｇｒで評価してもよい。

【0017】

勾配比Ｇｒは次式（１）で表される。

【0018】

Ｇｒ＝｛（Ｄｔｏｐ／２)－（Ｄｂｔｍ／２）｝／ｈ （１）
ｈは電気絶縁材料層８の厚さである。

【0019】

勾配比Ｇｒと勾配αとの関係は次式（２）で表される。

【0020】

α＝ｔａｎ^－１｛Ｇｒ｝ （２）
勾配αとテーパ角θとの関係は式（３）となる。

【0021】

θ＝９０°－α （３）
ビアホールの加工表面の直径Ｄｔｏｐを「トップ径」といい、ビアホール底面での直径Ｄｂｏｔｍを「ボトム径（底径）」という場合がある。なお、ビアホールに限らず、一般的な貫通穴の加工に関しても、上記同様の定義による「テーパ角」という用語を用いる。

【0022】

「絶縁層」は電気絶縁材料層と同義である。

【0023】

２．レーザ加工システムの概要
２．１ 構成
図４に、例示的なレーザ加工システム１０の構成を概略的に示す。レーザ加工システム１０は、レーザ装置１２と、光路管１３と、レーザ加工装置１４とを含む。レーザ装置１２は、紫外線のパルスレーザ光を出力するレーザ装置である。例えば、レーザ装置１２は、Ｆ_２、ＡｒＦ、ＫｒＦ、ＸｅＣｌ、又はＸｅＦをレーザ媒質とする放電励起式レーザ装置であってよい。レーザ装置１２は、発振器２０と、モニタモジュール２４と、シャッタ２６と、レーザ制御部２８とを含む。

【0024】

発振器２０は、チャンバ３０と、光共振器３２と、充電器３６と、パルスパワーモジュル（ＰＰＭ）３８とを含む。チャンバ３０には、エキシマレーザガスが封入される。チャンバ３０は、一対の電極４３、４４と、絶縁部材４５と、ウインドウ４７、４８とを含む。

【0025】

光共振器３２は、リアミラー３３と出力結合ミラー（Output Coupler：ＯＣ）３４とを含む。リアミラー３３と出力結合ミラー３４とのそれぞれは、平面基板に高反射膜と部分反射膜とがコートされる。チャンバ３０は、光共振器３２の光路上に配置される。

【0026】

ＰＰＭ３８は、スイッチ３９と図示しない充電コンデンサとを含む。スイッチ３９は、レーザ制御部２８からのスイッチ３９の制御信号を伝送する信号ラインと接続される。

【0027】

充電器３６は、ＰＰＭ３８の充電コンデンサと接続される。充電器３６は、レーザ制御部２８から充電電圧のデータを受信し、ＰＰＭ３８の充電コンデンサを充電する。

【0028】

モニタモジュール２４は、ビームスプリッタ５０と、光センサ５２とを含む。

【0029】

シャッタ２６は、モニタモジュール２４から出力されるパルスレーザ光の光路上に配置される。パルスレーザ光の光路は、図示しない筐体及び光路管によってシールされ、Ｎ_２ガスでパージされていてもよい。

【0030】

レーザ加工装置１４は、照射光学システム７０と、フレーム７２と、ＸＹＺステージ７４と、テーブル７６と、レーザ加工制御部１００とを含む。

【0031】

照射光学システム７０は、高反射ミラー１１１及び高反射ミラー１１２と、アッテネータ１２０と、照明光学系１３０と、マスク１４０と、投影光学系１４２と、ウインドウ１４６と、筐体１５０とを含む。

【0032】

高反射ミラー１１１は、光路管１３を通過したパルスレーザ光がアッテネータ１２０を通過して高反射ミラー１１２に入射するように配置される。

【0033】

アッテネータ１２０は、高反射ミラー１１１と高反射ミラー１１２との間の光路上に配置される。アッテネータ１２０は、２枚の部分反射ミラー１２１、１２２とそれぞれのミラーへの入射角を可変とする回転ステージ１２３、１２４とを含む。

【0034】

高反射ミラー１１２は、アッテネータ１２０を通過したレーザ光が照明光学系１３０に入射するように配置される。

【0035】

照明光学系１３０は、高反射ミラー１３３と、フライアイレンズ１３４と、コンデンサレンズ１３６とを含む。照明光学系１３０は、マスク１４０を矩形状のビームでケーラー照明するように配置される。ビーム内の光強度分布が略均一の矩形状のビームを「矩形ビーム」という。

【0036】

照明光学系１３０の高反射ミラー１３３は、入射したパルスレーザ光がフライアイレンズ１３４に入射するように配置される。

【0037】

フライアイレンズ１３４は、例えば、フライアイレンズ１３４の焦点面とコンデンサレンズ１３６の前側焦点面とが一致するように配置される。コンデンサレンズ１３６は、コンデンサレンズ１３６の後側焦点面とマスク１４０の位置とが一致するように配置される。

【0038】

照明光学系１３０は、マスク１４０上にレーザ光が均一照明されるように配置される。

【0039】

図５は、マスク１４０を照明する矩形ビームＲＢの例を示す。例えば、矩形ビームＲＢの長辺は、Ｙ軸方向と平行であり、矩形ビームＲＢの短辺はＸ軸方向と平行であってよい。矩形ビームＲＢのＹ軸方向のビーム幅がＢｙ、Ｘ軸方向のビーム幅がＢｘであってよい（Ｂｘ＜Ｂｙ）。

【0040】

マスク１４０は、例えば、紫外光を透過する合成石英基板に、金属又は誘電体多層膜のパターンが形成されたフォトマスクである。例えば、プリント基板等のビアホール加工の場合は、直径５μｍ～３０μｍの穴を加工するためのパターンがマスク１４０に形成されている。投影光学系１４２の倍率をＭとすると、マスク１４０には加工寸法の１／Ｍ倍のパターンが形成される。

【0041】

投影光学系１４２は、ウインドウ１４６を介して、マスク１４０の像が被加工物１６０の表面で結像するように配置される。投影光学系１４２は、複数のレンズ１４３、１４４の組合せレンズであって、縮小投影光学系であってもよい。

【0042】

ウインドウ１４６は、投影光学系１４２と、被加工物１６０との間のレーザ光路上に配置される。ウインドウ１４６は、筐体１５０に設けられた穴に、図示しないＯリング等を介して配置される。ウインドウ１４６は、エキシマレーザ光を透過するＣａＦ_２結晶や、合成石英基板であって、両面に反射抑制膜がコートされていてもよい。

【0043】

筐体１５０には、Ｎ_２ガスの入口１５２と出口１５４とが配置されている。入口１５２には、図示しない配管を介してＮ_２ガス供給源が接続される。筐体１５０は、筐体１５０内に外気が混入するのを抑制するようにＯリング等によってシールされていてもよい。

【0044】

フレーム７２に、照射光学システム７０とＸＹＺステージ７４とが固定される。ＸＹＺステージ７４の上にテーブル７６が固定される。被加工物１６０は、テーブル７６上に固定される。テーブル７６は被加工物１６０を載置する載置台の一例である。

【0045】

被加工物１６０は、例えば、ＬＳＩ（Large‐scale integrated circuit）チップとメインのプリント基板との間で中継するインターポーザ基板やフレキシブルなプリント基板であってもよい。例えば、この基板の電気絶縁材料としては、高分子材料、ガラスエポキシ材料、ガラス材料などがある。

【0046】

レーザ加工制御部１００は、レーザ装置１２、アッテネータ１２０及びＸＹＺステージ７４の動作を制御する。

【0047】

レーザ加工制御部１００、レーザ制御部２８及びその他の各制御部として機能する制御装置は、１台又は複数台のコンピュータのハードウェア及びソフトウェアの組み合わせによって実現することが可能である。ソフトウェアはプログラムと同義である。プログラマブルコントローラはコンピュータの概念に含まれる。コンピュータは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）及びメモリなどの記憶装置を含んで構成され得る。ＣＰＵはプロセッサの一例である。

【0048】

記憶装置は、有体物たる非一時的なコンピュータ可読媒体であり、例えば、主記憶装置であるメモリ及び補助記憶装置であるストレージを含む。コンピュータ可読媒体は、例えば、半導体メモリ、ハードディスクドライブ（Hard Disk Drive：ＨＤＤ）装置、若しくはソリッドステートドライブ（Solid State Drive：ＳＳＤ）装置又はこれらの複数の組み合わせであってよい。プロセッサが実行するプログラムはコンピュータ可読媒体に記憶されている。プロセッサはコンピュータ可読媒体を含む構成であってもよい。

【0049】

また、制御装置の処理機能の一部又は全部は、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）に代表される集積回路を用いて実現してもよい。

【0050】

また、複数の制御装置の機能を１台の制御装置で実現することも可能である。さらに本開示において、制御装置は、ローカルエリアネットワークやインターネットといった通信ネットワークを介して互いに接続されてもよい。分散コンピューティング環境において、プログラムユニットは、ローカル及びリモート両方のメモリストレージデバイスに保存されてもよい。レーザ加工制御部１００、レーザ制御部２８など、本開示の制御装置として用いられるプロセッサは、制御プログラムが記憶された記憶装置と、制御プログラムを実行するＣＰＵとを含む処理装置である。プロセッサは本開示に含まれる各種処理を実行するために特別に構成又はプログラムされている。

【0051】

２．２ 動作
２．２．１ ビアホール加工の例
図６から図８に例示的な回路基板１７０を示し、レーザ加工システム１０を用いた比較例に係るレーザ加工方法について説明する。本開示の比較例とは、出願人のみによって知られていると出願人が認識している形態であって、出願人が自認している公知例ではない。

【0052】

レーザ加工システム１０を用いてビアホール加工を実施する際には、まず、回路基板１７０を準備する。図６は、加工前の回路基板１７０の状態を概略的に示す断面図である。図６に示すように、この回路基板１７０には両面を貫通するスルーホール１７１が形成されており、このスルーホール１７１の内壁とその周辺には、基板両面を導通させるための導体層１７２が形成されている。導体層１７２は回路基板１７０の主面の一部を覆うように形成される。また、導体層１７２と回路基板１７０とを覆うように層間絶縁層１７３が形成され、さらに層間絶縁層１７３を覆うように高分子化合物層１７４が形成されている。このような導体層１７２、層間絶縁層１７３及び高分子化合物層１７４がこの順で積層された積層構造は回路基板１７０の両面に形成されている。また、スルーホール１７１の内側には絶縁層１７５が形成されている。

【0053】

層間絶縁層１７３は、例えば、味の素ビルドアップフィルム（ＡＢＦ）であってもよい。「味の素ビルドアップフィルム（ＡＢＦ）」は味の素株式会社の登録商標である。高分子化合物層１７４は、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）層であってよい。

【0054】

図６に示すように、高分子化合物層１７４に覆われた回路基板１７０の層間絶縁層１７３にビアホール加工を行う場合、レーザ光を照射する面の高分子化合物層１７４を除去し、層間絶縁層１７３を露出させる。

【0055】

図７は、高分子化合物層１７４を除去した状態を示している。レーザ加工を実施する前に、図７のように高分子化合物層１７４を除去する。例えば、図６に示す状態から高分子化合物層１７４を剥離することにより、高分子化合物層１７４を除去してもよい。図７に示すように、回路基板１７０は、層間絶縁層１７３を露出させた状態でレーザ加工装置１４のテーブル７６上に被加工物１６０としてセットされる。この露出した層間絶縁層１７３上にパルスレーザ光ＰＬを照射して、層間絶縁層１７３にビアホール加工を行う。

【0056】

図８は、層間絶縁層１７３にビアホール加工を行う際の様子を示している。層間絶縁層１７３上にパルスレーザ光ＰＬを照射することにより、層間絶縁層１７３にビアホール加工が行われ、導体層１７２に到達するビアホール１７７が形成される。レーザ加工システム１０の動作について以下に説明する。

【0057】

２．２．２ レーザ加工システムの動作概要
レーザ加工制御部１００は、レーザ加工時の照射条件パラメータを読み込む。具体的には、レーザ加工を行う際の被加工物１６０上でのフルーエンスＦｉと、照射パルス数Ｎｉと、繰り返し周波数ｆｉとを読み込む。

【0058】

その後、レーザ加工制御部１００は、レーザ装置１２に調整発振をさせる。調整発振は次のような手順で行われる。

【0059】

レーザ装置１２のレーザ制御部２８は、目標パルスエネルギＥｔをレーザ加工制御部１００から受信する。レーザ制御部２８は、目標パルスエネルギＥｔを受信すると、シャッタ２６を閉じ、発振器２０のパルスエネルギが目標パルスエネルギＥｔとなるように充電器３６を制御する。

【0060】

レーザ制御部２８は、図示しない内部トリガ信号によって、ＰＰＭ３８のスイッチ３９にトリガ信号を与える。その結果、発振器２０は自然発振する。

【0061】

発振器２０から出力されたパルスレーザ光は、モニタモジュール２４のビームスプリッタ５０によってサンプルされ、光センサ５２を用いてパルスエネルギＥが計測される。

【0062】

レーザ制御部２８は、パルスエネルギＥと目標パルスエネルギＥｔとの差ΔＥが０に近づくように充電器３６の充電電圧を制御する。

【0063】

レーザ制御部２８は、ΔＥが許容範囲となったら、レーザ加工制御部１００に外部トリガＯＫ信号を送信し、シャッタ２６を開ける。こうして、調整発振が完了し、レーザ加工が可能な状態になる。

【0064】

次に、レーザ加工制御部１００は、被加工物１６０上において最初にレーザ照射を行う加工領域にレーザ光が照射されるように、ＸＹＺステージ７４をＸ軸方向及びＹ軸方向に制御する。

【0065】

また、レーザ加工制御部１００はマスク１４０の像が被加工物１６０の表面の位置に結像するようにＸＹＺステージ７４をＺ軸方向に制御する。

【0066】

レーザ加工制御部１００は、被加工物１６０の表面位置（マスク１４０の像の位置）でのフルーエンスが目標のフルーエンスＦｉとなるように、アッテネータ１２０の透過率Ｔを計算する。

【0067】

続いて、レーザ加工制御部１００は、アッテネータ１２０の透過率がＴとなるように、２つの部分反射ミラー１２１、１２２の入射角度を、それぞれの回転ステージ１２３、１２４によって制御する。

【0068】

こうして、レーザ照射の準備ができたら、レーザ加工制御部１００は、繰り返し周波数ｆｉ及び照射パルス数Ｎｉの発光トリガ信号Ｔｒをレーザ制御部２８に送信する。

【0069】

その結果、発光トリガ信号Ｔｒに同期して、モニタモジュール２４のビームスプリッタ５０を透過したパルスレーザ光は、光路管１３を介してレーザ加工装置１４に入射する。

【0070】

レーザ加工装置１４に入射したパルスレーザ光は、高反射ミラー１１１によって反射され、アッテネータ１２０を通過して減光された後、高反射ミラー１１２によって反射される。

【0071】

高反射ミラー１１２で反射されたパルスレーザ光は、照明光学系１３０によって、光強度が空間的に均一化されて、矩形ビームに整形される。照明光学系１３０から出力された矩形ビームはマスク１４０に入射する。

【0072】

マスク１４０を透過したパルスレーザ光は、投影光学系１４２によって被加工物１６０の表面にマスク１４０の像として縮小投影される。

【0073】

パルスレーザ光は、投影光学系１４２を通過して、転写結像した領域の被加工面の層間絶縁層１７３に、フルーエンスＦｉ、繰り返し周波数ｆｉ及び照射パルス数Ｎｉで照射される。

【0074】

その結果、層間絶縁層１７３の表面でパルスレーザ光が照射された部分がアブレーションし、底面に導体層１７２が露出した筒状の微小開口が形成される。この微小開口はビアホール１７７と呼ばれる（図８参照）。

【0075】

マスク１４０上に照射された矩形ビームは、マスク１４０の像が層間絶縁層１７３上においては縮小投影される。

【0076】

レーザ加工条件（照射条件）であるフルーエンスＦｉ、繰り返し周波数ｆｉ及び照射パルス数Ｎｉでパルスレーザ光が層間絶縁層１７３上に照射される。

【0077】

その後、被加工物１６０の次の領域にレーザ光が照射されるように、ＸＹＺステージ７４をＸ軸方向及びＹ軸方向に制御する。

【0078】

被加工物１６０における加工対象の領域がなくなるまで、上述のＸＹＺステージ７４の制御、アッテネータ１２０の制御、及び発光トリガ信号Ｔｒに同期したパルスレーザ光の照射を繰り返す。

【0079】

以上のように、レーザ加工システム１０は、加工対象領域ごとに矩形ビームを移動させてパルスレーザ光の照射を行うことにより、レーザ加工を行う。そして、加工対象領域を順次変更し、ビームスキャン方式によりレーザ加工を行う。

【0080】

２．２．３ レーザ加工システムの制御例
図９は、レーザ加工システム１０の制御例を示すフローチャートである。ステップＳ１１において、被加工物１６０がＸＹＺステージ７４のテーブル７６上にセットされる。被加工物１６０は、図示しないワーク搬送ロボットやその他の自動搬送装置によってテーブル７６にセットされてよい。被加工物１６０がテーブル７６上にセットされた後は、図示しないアライメント光学系によりテーブル７６上で被加工物１６０の位置が決定され、加工位置との整合を図ることが可能とする。

【0081】

ステップＳ１２において、レーザ加工制御部１００は、レーザ加工条件パラメータの読込みを行う。レーザ加工条件パラメータは、レーザ加工時のレーザ照射条件パラメータであり、例えば、フルーエンスＦｉ、照射パルス数Ｎｉ及び繰り返し周波数ｆｉを含む。

【0082】

ステップＳ１３において、レーザ加工制御部１００は、レーザ装置１２に調整発振を実施させる。レーザ加工制御部１００は、繰り返し周波数ｆｉで、レーザ装置１２が目標パルスエネルギＥｔのパルスレーザ光を出力するように調整発振させる。

【0083】

ステップＳ１４において、レーザ加工制御部１００は、レーザ加工エリアが最初の加工エリアとなるように、ＸＹＺステージ７４をＸ軸方向及びＹ軸方向に制御する。

【0084】

ステップＳ１５において、レーザ加工制御部１００は、マスク１４０の像が被加工物１６０の表面に結像するように、ＸＹＺステージ７４をＺ軸方向に制御する。

【0085】

ステップＳ１６において、レーザ加工制御部１００は、レーザ加工装置１４の制御パラメータの計算と設定の処理を行う。レーザ加工装置１４の制御パラメータには、レーザ加工時の制御パラメータが含まれる。具体的には、レーザ加工制御部１００は、被加工物１６０上においてフルーエンスＦｉとなるように、アッテネータ１２０の透過率Ｔを計算し、求めた透過率Ｔを設定する。また、レーザ加工制御部１００は、繰り返し周波数ｆｉと照射パルス数Ｎｉとを設定する。

【0086】

ステップＳ１７において、レーザ加工制御部１００は、レーザ加工を実施させる制御を行う。レーザ加工時には、ステップＳ１６にて設定された繰り返し周波数ｆｉと照射パルス数Ｎｉの発光トリガ信号Ｔｒをレーザ加工装置１４からレーザ装置１２に送信することによって、繰り返し周波数ｆｉ、フルーエンスＦｉ及び照射パルス数Ｎｉで被加工物１６０にパルスレーザ光が照射される。

【0087】

ステップＳ１８において、レーザ加工制御部１００は、レーザ加工のための加工対象の全てのエリアの加工を終了したか否かを判定する。

【0088】

ステップＳ１８の判定結果がＮｏ判定である場合、レーザ加工制御部１００は、ステップＳ１９に進む。ステップＳ１９において、レーザ加工制御部１００は、レーザ加工エリアが次の加工エリアとなるようにＸＹＺステージ７４をＸ軸方向及びＹ軸方向に制御して、ステップＳ１７に戻る。

【0089】

レーザ加工制御部１００は、加工対象の全てのエリアの加工を終了するまで、ステップＳ１７～ステップＳ１９を繰り返す。加工対象の全てのエリアの加工が終了し、ステップＳ１８の判定結果がＹｅｓ判定になった場合、レーザ加工制御部１００は図９のフローチャートを終了する。

【0090】

図１０は、レーザ加工条件パラメータの読込処理の例を示すフローチャートである。図１０に示すフローチャートは、図９のステップＳ１２に適用される。

【0091】

図１０のステップＳ３１において、レーザ加工制御部１００は、レーザ加工を行う際の被加工物１６０上でのフルーエンスＦｉと、照射パルス数Ｎｉと、繰り返し周波数ｆｉとを読み込む。ここで照射パルス数Ｎｉは、２以上の整数とする。ステップＳ３１の後、レーザ加工制御部１００は図１０のフローチャートを終了して図９のメインフローに復帰する。

【0092】

図１１は、レーザ装置１２の調整発振を行う際の処理内容の例を示すフローチャートである。図１１に示すフローチャートは、図９のステップＳ１３に適用される。

【0093】

図１１のステップＳ４１において、レーザ加工制御部１００は、目標パルスエネルギＥｔと繰り返し周波数ｆｉのデータをレーザ制御部２８に送信する。この場合の目標パルスエネルギＥｔと繰り返し周波数ｆｉは、レーザ装置１２が安定して動作し得る定格のデータであることが好ましい。例えば、目標パルスエネルギＥｔは３０ｍＪ～１００ｍＪの範囲内の値であってよい。また、繰り返し周波数ｆｉは、１００Ｈｚ～６０００Ｈｚの範囲内の値であってよい。レーザ加工制御部１００は、レーザ装置１２の定格のパルスエネルギを目標パルスエネルギＥｔとして予め記憶している。

【0094】

ステップＳ４２において、レーザ加工制御部１００は、レーザ制御部２８からパルスエネルギＯＫ信号を受信したか否かを判定する。ステップＳ４２の判定処理は、レーザ装置１２から出力されるパルスレーザ光のパルスエネルギＥと目標パルスエネルギＥｔとの差が許容範囲に収まっているか否かの判定に相当する。

【0095】

レーザ加工制御部１００は、ステップＳ４２の判定結果がＹｅｓ判定となるまで、ステップＳ４２を繰り返す。ステップＳ４２の判定結果がＹｅｓ判定となった場合は、レーザ加工制御部１００は図１１のフローチャートを終了して、図９のメインフローに復帰する。

【0096】

図１２は、レーザ加工装置１４の制御パラメータの計算と設定の処理内容の例を示すフローチャートである。図１２に示すフローチャートは、図９のステップＳ１６に適用される。図１２のステップＳ５１において、レーザ加工制御部１００は、レーザ加工条件時のフルーエンスＦｉとなるアッテネータ１２０の透過率Ｔｉを計算する。

【0097】

被加工物表面のフルーエンスは以下の式（４）で表される。

【0098】

Ｆ＝Ｍ^－２（Ｔ・Ｔｐ・Ｅｔ）／（Ｂｘ・Ｂｙ） （４）
式中のＭは、投影光学系１４２の倍率を表す。Ｍは、例えば１／２から１／４の範囲の値であってよい。

【0099】

式中のＴｐは、アッテネータ１２０が最大透過率時のレーザ装置１２から出力されたパルスレーザ光が、被加工物１６０に到達するまでの光学系の透過率を表す。

【0100】

式（４）からアッテネータ１２０の透過率Ｔｉは、次の式（５）のように求められる。

【0101】

Ｔｉ＝（Ｍ^２／Ｔｐ）（Ｆｉ／Ｅｔ）（Ｂｘ・Ｂｙ）（５）
ステップＳ５２において、レーザ加工制御部１００は、アッテネータ１２０の透過率ＴをＴｉに設定する。すなわち、レーザ加工制御部１００は、アッテネータ１２０の透過率ＴがＴｉとなるように、部分反射ミラー１２１、１２２の角度を制御する。

【0102】

次に、ステップＳ５３において、レーザ加工制御部１００は、被加工物１６０に照射するレーザ光の条件としての繰り返し周波数ｆｉと、照射パルス数Ｎｉとを設定する。レーザ加工制御部１００は、レーザ装置１２に発光トリガ信号Ｔｒを送信することによって繰り返し周波数ｆｉ、照射パルス数Ｎｉのパルスレーザ光を出力可能なように設定する。

【0103】

ステップＳ５３の後、レーザ加工制御部１００は図１２のフローチャートを終了して、図９のメインフローに復帰する。

【0104】

２．３ 課題
上述のようにレーザ加工システム１０を用いて、層間絶縁層１７３の表面にマスク１４０の像を転写して、ＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）でアブレーション加工したところ、次のような課題が発生した。

【0105】

図１３は、高分子化合物層１７４なしでレーザ加工した場合のビアホール１７７の加工表面と断面とを観察したＳＥＭ（Scanning Electron Microscope）画像である。図１３の上段に示す画像ＩＭ１は、レーザ加工した場合のビアホール１７７を上面から観察した表面ＳＥＭ像である。一方、図１３の下段に示す画像ＩＭ２は、集束イオンビーム（Focused Ion Beam ：ＦＩＢ）装置を用いてビアホール１７７の断面を観察した断面ＳＥＭ像である。

【0106】

画像ＩＭ２における最上層に配置された保護膜１７９は、層間絶縁層１７３の切断によってビアホール１７７の開口形状が悪化しないようにするために、予め層間絶縁層１７３の表面に形成しておいた保護膜である。保護膜１７９は、断面観察の必要のためにレーザ加工の後に、層間絶縁層１７３の上に付加されたものであり、レーザ加工の際に保護膜１７９は存在していない。図１３の上段に示す画像ＩＭ１においては、観察対象物を切断しないため保護膜１７９は無い。

【0107】

図１３に示すビアホール加工の場合は、層間絶縁層１７３の加工表面の開口の直径Ｄｔｏｐと層間絶縁層１７３底面での直径Ｄｂｔｍと、層間絶縁層１７３の厚さｈとから算出したテーパ角θｂは８７.０°となり、理想的な９０°に対して悪化している。

【0108】

図１４は、図１３に示すビアホール１７７の側壁の拡大図である。図１４において、層間絶縁層１７３底面でのテーパ角θａは、層間絶縁層１７３の底面からビアホール１７７の側壁の傾斜に沿った直線を引いて、この直線とビアホール１７７の底面（導体層１７２の主面）とのなす角度として、断面画像から計測された角度である。この断面画像から計測されたテーパ角θａの側壁傾斜角度を「角度Ａ」という。

【0109】

その一方、図１４におけるテーパ角θｂは、図１３に示したトップ径Ｄｔｏｐとボトム径Ｄｂｔｍとから算出した角度である。テーパ角θｂの側壁傾斜角度を「角度Ｂ」という。

【0110】

図１５に、断面画像から計測された底面でのテーパ角θａと、表面ＳＥＭ像から算出されたテーパ角θｂとのそれぞれの数値の例を示す。底面でのテーパ角θａは８９．１°であるのに対し、トップ径Ｄｔｏｐとボトム径Ｄｂｔｍとから算出したテーパ角θｂは８７．０°であった。

【0111】

底面でのテーパ角θａと、トップ径Ｄｔｏｐとボトム径Ｄｂｔｍとから算出したテーパ角θｂとは、θａ＞θｂの関係である。図１４から把握されるとおり、レーザ光を照射する側の層間絶縁層１７３の表面付近の「だれ」の影響によって、テーパ角θｂ（角度Ｂ）が悪化している。

【0112】

高分子化合物層１７４を除去した状態で層間絶縁層１７３にエキシマレーザ光を照射すると、ビアホール１７７内でレーザアブレーションの加工モードが変化する。図１４に示すように、層間絶縁層１７３表面付近の加工範囲は表面加工モード領域１８１と定義され、この部分が「だれ」の原因となる。導体層１７２付近の加工範囲は内部加工モード領域１８３と定義され、この部分はテーパ角が比較的大きくなる。表面加工モード領域１８１と内部加工モード領域１８３の間の加工範囲は加工モード変局領域１８２と定義される。表面加工モード領域１８１と加工モード変局領域１８２との境界位置を「変局点」という。変局点を境にして上側（表面側）と下側（底面側）とでビアホール１７７の側壁の勾配が大きく変わる。

【0113】

図６から図１４で説明した比較例に係るレーザ加工方法では、ビアホール１７７内で表面加工モード領域が発生するため角度Ｂは悪化する。

【0114】

３．実施形態１
３．１ 構成
実施形態１に係るレーザ加工方法を実施するレーザ加工システム１０の構成は、図１に示す構成と同様であってよい。

【0115】

３．２ 動作
図１６から図１８を用いて実施形態１に係るレーザ加工方法を説明する。図１６は、被加工物１６０としての回路基板１９０の構成例を模式的に示す断面図である。回路基板１９０には導体層１７２、層間絶縁層１７３及び犠牲層１７６がラミネート又はコートされている。回路基板１９０は内層基板であり、導体層１７２は回路基板１９０の主面の一部を覆うように回路基板１９０上に形成される。犠牲層１７６は、高分子化合物層１７４であってもよい。層間絶縁層１７３の厚さは、例えば２０μｍであってよい。犠牲層１７６の厚さは、例えば４０μｍであってよい。

【0116】

図１７は、紫外線パルスレーザ光ＰＬによるレーザアブレーション加工の様子を示す断面図である。回路基板１９０の上に、導体層１７２と、層間絶縁層１７３と、犠牲層１７６とがこの順に積層された積層構造を備える被加工物１６０の犠牲層１７６がラミネート又はコートされている側から、犠牲層１７６を残したまま投影光学系１４２によってマスク１４０の像を転写して、パルスレーザ光ＰＬを照射する。マスク１４０の転写像の結像位置は、犠牲層１７６の表面（露出している表面）と、犠牲層１７６と層間絶縁層１７３との界面との間であることが好ましく、犠牲層１７６と層間絶縁層１７３との境界付近であることがさらに好ましい。

【0117】

レーザアブレーション加工によって導体層１７２が露出し、層間絶縁層１７３にビアホール１７７と呼ばれる筒状の微小開口が形成されるまでパルスレーザ光ＰＬを高繰り返し周波数で犠牲層１７６と層間絶縁層１７３とに照射する。犠牲層１７６へのパルスレーザ光ＰＬの照射により犠牲層１７６に貫通穴１７８が形成され、貫通穴１７８を通して層間絶縁層１７３にパルスレーザ光ＰＬが照射されることにより、ビアホール１７７が形成される。

【0118】

犠牲層１７６の表面から導体層１７２に向かって穴加工が進行する際に、犠牲層１７６内でレーザアブレーションの加工モードが変化する。犠牲層１７６に形成される貫通穴１７８には、表面加工モード領域２０１と加工モード変局領域２０２と内部加工モード領域２０３とが形成される。一方、層間絶縁層１７３のビアホール１７７には内部加工モード領域２０４が形成される。犠牲層１７６は本開示における「第１の犠牲層」の一例である。貫通穴１７８は本開示における「第１の貫通穴」の一例である。層間絶縁層１７３は本開示における「絶縁層」及び「第１の絶縁層」の一例である。ビアホール１７７は本開示における「開口」及び「第１のビアホール」の一例である。

【0119】

図１８は、レーザアブレーション加工後に犠牲層１７６が除去された様子を示す断面図である。層間絶縁層１７３の上にラミネート又はコートされていた犠牲層１７６は、図１７で説明したレーザアブレーション加工の後に除去される。除去方法としては、犠牲層１７６を剥離してもよいし、又はエッチングしてもよい。

【0120】

実施形態１に係るレーザ加工方法の工程をまとめると以下のとおりである。

【0121】

工程１：図１６のような積層構造を持つ被加工物１６０を準備する。

【0122】

工程２：図１７に示すように、層間絶縁層１７３が犠牲層１７６で被覆された状態で犠牲層１７６の上からパルスレーザ光ＰＬを照射してアブレーション加工を行う。

【0123】

工程３：レーザアブレーション加工の後に、図１８に示すように、犠牲層１７６を除去する。

【0124】

３．３ 加工結果の例
層間絶縁層１７３の表面近傍にマスク１４０の像を結像させてＫｒＦエキシマレーザ光を照射し、ビアホールを形成した。

【0125】

図１９は、比較例に係るレーザ加工方法によるビアホールの加工結果と、実施形態１に係るレーザ加工方法によるビアホールの加工結果とをまとめた図表である。図１９の左側に比較例に係るレーザ加工方法による加工結果を示し、右側に実施形態１に係るレーザ加工方法による加工結果を示す。

【0126】

比較例に係るレーザ加工方法は、高分子化合物層１７４が無い状態、つまり犠牲層が無い状態で層間絶縁層１７３にパルスレーザ光を照射する加工方法である。

【0127】

比較例に係るレーザ加工方法によるビアホールの表面ＳＥＭ像と断面ＳＥＭ像とは図１３に示した画像ＩＭ１と画像ＩＭ２である。

【0128】

これに対し、実施形態１に係るレーザ加工方法によれば、レーザ照射後に除去される犠牲層１７６の表面付近において「だれ」が発生し得るものの、層間絶縁層１７３は内部加工モード領域２０４となる。

【0129】

その結果、ビアホールの表面直径（トップ径）と底の直径（ボトム径）とから求めたテーパ角θｂは、比較例の８７．０°から実施形態１において８７．９°に改善された。

【0130】

図２０は、実施形態１に係るレーザ加工方法におけるフルーエンスとテーパ角との関係を示すグラフである。図２１は、比較例に係るレーザ加工方法におけるフルーエンスとテーパ角との関係を示すグラフである。ここでは、パルスレーザ光のフルーエンスを６００ｍＪ/ｃｍ^２、８００ｍＪ/ｃｍ^２、１０００ｍＪ/ｃｍ^２にそれぞれ設定した場合に加工されたビアホールのテーパ角がプロットされている。それぞれのグラフには、目安としてテーパ角８７°のラインが表示されている。

【0131】

図２０と図２１とを比較すると明らかなように、図２０に示す実施形態１に係るレーザ加工方法の場合、パルスレーザ光のフルーエンスを低減しても、比較例（図２１）よりも大きなテーパ角が実現できている。特に、実施形態１においては、フルーエンスを８００ｍＪ/ｃｍ^２にしても、８７°を超えるテーパ角が実現されており、フルーエンスを６００ｍＪ/ｃｍ^２に落としても、８６．５°のテーパ角が実現されている。実施形態１によれば、フルーエンスの低減効果がある。実施形態１に係るレーザ加工方法において、加工時のパルスレーザ光のフルーエンスの好ましい範囲は、例えば、６００ｍＪ／ｃｍ^２～１０００ｍＪ／ｃｍ^２であり、より好ましくは、８００ｍＪ／ｃｍ^２～１０００ｍＪ／ｃｍ^２である。

【0132】

図２２は、実施形態１に係るレーザ加工方法におけるフォーカス位置とテーパ角との関係を示すグラフである。図２３は、比較例に係るレーザ加工方法におけるフォーカス位置とテーパ角との関係を示すグラフである。図２２及び図２３において横軸はＺ軸方向のフォーカス位置を表している。横軸の原点は層間絶縁層１７３の上表面である。

【0133】

図２２と図２３とを比較すると明らかなように、実施形態１に係るレーザ加工方法によれば、焦点深度の変動に対してテーパ角の変動を抑制する効果がある。

【0134】

図２４は、実施形態１に係るレーザ加工方法におけるフォーカス位置とビアホール径との関係を示すグラフである。図２５は、比較例に係るレーザ加工方法におけるフォーカス位置とビアホール径との関係を示すグラフである。図２４及び図２５においてはトップ径及びボトム径のそれぞれについてフォーカス位置との関係がプロットされている。図中の「ＴＯＰ」はトップ径を表し、「ＢＴＭ」はボトム径を表す。図２５に示す比較例に係るレーザ加工方法の場合、トップ径はフォーカス変動に対して変動が大きい。これに対し、トップ径以外、例えばボトム径などはフォーカス変動に対して変動が小さい。既述した図２３に示したように、比較例においてフォーカス変動に対してテーパ角が悪化するのは、主にトップ径の変動が原因と考えられる。

【0135】

これに対し、図２４に示すように、実施形態１に係るレーザ加工方法によれば、トップ径及びボトム径ともにフォーカス変動に対して変動が小さい。

【0136】

図２４と図２５とを比較すると、実施形態１に係るレーザ加工方法によれば、フォーカス変動に対してトップ径の変動が比較例よりも小さくなる。すなわち、図２５に示す比較例の場合、フォーカスが０におけるトップ径を基準にトップ径の径マージンを０．５μｍに設定した際の焦点深度はフォーカスマージンは±１０μｍであるのに対し、図２４に示す実施形態１の場合、同様にトップ径の径マージンを０．５μｍに設定した際のフォーカスマージンは±３０μｍであり、実施形態１の方がフォーカスマージンが３倍大きく、加工精度が高い。

【0137】

また、実施形態１によれば、同じマスク１４０を使用した場合、比較例よりも加工直径（加工径）が小さくなる。層間絶縁層１７３の上表面におけるマスク１４０の転写像の直径Ｄｉは２１．５μｍであるのに対し、加工表面の直径Ｄｍは１８．２μｍとなる。加工による変化量ΔＤをΔＤ＝Ｄｉ－Ｄｍとすると、実施形態１の場合の加工による変化量ΔＤは２１．５－１８．２＝３．３である。このような加工による変化量ΔＤを見越して、目標とする加工径（目標穴直径）を実現するように、マスクパターンを設計すればよい。

【0138】

実施形態１に係るレーザ加工方法によって形成されるビアホール１７７の加工径は、例えば、３μｍ～２０μｍの範囲であってよい。

【0139】

３．４ 効果
実施形態１に係るレーザ加工方法によれば、比較例に係るレーザ加工方法と比べて、以下の点が改善された。

【0140】

［１］ビアホールの表面直径（トップ径）と底の直径（ボトム径）とから求めたテーパ角θｂは、比較例の８７.０°から実施形態１において８７．９°に改善された。

【0141】

［２］ビアホール加工の加工閾値が低減した。すなわち、加工に要するフルーエンスの低減効果がある。

【0142】

［３］実施形態１のように犠牲層１７６を有する状態でレーザ加工する場合は、レーザ加工後に犠牲層１７６を除去するため、犠牲層１７６に付着したデブリが犠牲層１７６とともに除去され、ビアホール周辺へのデブリの付着を抑制できる。

【0143】

［４］焦点深度の変動に対してテーパ角の変動を抑制する効果がある。

【0144】

３．５ 推定原理
実施形態１に係るレーザ加工方法においては、次のような加工ステップ１～３でプロセスが進行すると考えられる。

【0145】

［加工ステップ１］
図２６は、実施形態１に係るレーザ加工方法における加工ステップ１の様子を模式的に示す断面図である。加工ステップ１は、被加工物１６０にラミネート又はコートされた犠牲層１７６の表面付近でレーザアブレーション加工によりテーパ角の小さなテーパ（だれ）部を形成する過程である。

【0146】

犠牲層１７６の厚さＨｐは、少なくともテーパ角の小さなテーパ（だれ）部を形成する厚さＨｄ以上であること（Ｈｄ≦Ｈｐ）が好ましい。

【0147】

犠牲層１７６の加工閾値のフルーエンスＦｐは、層間絶縁層１７３の加工閾値のフルーエンスＦａ以下であること（Ｆｐ≦Ｆａ）が好ましい。

【0148】

［加工ステップ２］
図２７は、実施形態１に係るレーザ加工方法における加工ステップ２の様子を模式的に示す断面図である。加工ステップ２は、犠牲層１７６においてパルスレーザ光ＰＬの自己収束によるレーザアブレーション加工が行われる過程である。

【0149】

犠牲層１７６に加工される貫通穴１７８の側壁部からのパルスレーザ光ＰＬの反射によりパルスレーザ光ＰＬの自己収束が起こると考えられる。この自己収束の作用により、貫通穴加工中のフルーエンスが増加する。

【0150】

［加工ステップ３］
図２８は、実施形態１に係るレーザ加工方法における加工ステップ３の様子を模式的に示す断面図である。加工ステップ３は、収束したパルスレーザ光ＰＬによる層間絶縁層１７３のレーザアブレーション加工の過程である。

【0151】

犠牲層１７６の上表面に転写されるマスク１４０の転写像の直径（結像ビーム径）Ｄｉに比べて層間絶縁層１７３の入射側の加工径（トップ径）Ｄｔｏｐは小さくなり、Ｄｉ＞Ｄｔｏｐの関係となる。結像ビーム径Ｄｉと加工径Ｄｔｏｐとの差（Ｄｉ－Ｄｔｏｐ）が加工による変化量ΔＤである。

【0152】

３．６ 犠牲層の厚さについて
犠牲層１７６の厚さは、表面加工モード領域１８１の厚さ以上であることが好ましい。犠牲層１７６の必要膜厚を検討する上で、図２９に示す断面ＳＥＭ像を考察する。図２９は、犠牲層なしで層間絶縁層１７３にパルスレーザ光を照射してビアホール加工を実施した場合の断面ＳＥＭ像である。図２９に示す断面ＳＥＭ像の層間絶縁層１７３の厚さは２０μｍであり、層間絶縁層１７３の表面から、表面加工モード領域１８１と加工モード変局領域１８２との境界の変局点Ｐｓまでの距離ｄｓは５．７μｍと算出される。この値は、ＳＥＭ像上で変局点Ｐｓの位置を特定し、層間絶縁層１７３の表面から変局点Ｐｓまでの距離ｄｓを断面ＳＥＭ像上で計測して得られたものである。

【0153】

犠牲層１７６として層間絶縁層１７３と類似する加工現象の振る舞いを示す材料が用いられる場合、犠牲層１７６の必要膜厚は約５．７μｍと考えられる。犠牲層１７６の必要膜厚は、犠牲層１７６の表面から貫通穴１７８における側壁の変局点Ｐｓまでの距離以上である。

【0154】

犠牲層１７６の厚さは、例えば５．７μｍ～４０μｍの範囲であってよく、好ましくは７μｍ～２０μｍの範囲である。

【0155】

３．７ 加工径のシフト量について
図３０は、実施形態１に係るレーザ加工方法における加工状態を模式的に示す断面図である。例えば、犠牲層１７６の厚さＨｐ＝４０μｍ、だれ部の厚さＨｄ＝５．７μｍとする場合、パルスレーザ光のフルーエンスが１０００ｍＪ／ｃｍ^２の照射条件では、結像ビーム径はＤｉ＝２１．５μｍ、トップ径はＤｔｏｐ＝１８．２μｍとなる。この場合の加工による変化量（シフト量）はΔＤ＝Ｄｉ－Ｄｔｏｐ＝２１．５－１８．２＝３．３μｍである。

【0156】

目標とするビアホールの穴径をＤｔｏｐとし、加工による変化量ΔＤを一定とすると、結像ビーム径Ｄｉは以下の式で表される。

【0157】

Ｄｉ＝Ｄｔｏｐ＋ΔＤ （６）
犠牲層１７６の厚さＨｐが４０μｍの場合、ΔＤ＝３．３μｍとなる。

【0158】

加工による変化量ΔＤは、以下の式で表される。

【0159】

ΔＤ＝（Ｄｉ－Ｄｍ）＋（Ｄｍ－Ｄｔｏｐ）＝３．３ （７）
Ｄｍ－Ｄｔｏｐは、式（１）より、次式（８）で表される。

【0160】

Ｄｍ－Ｄｔｏｐ＝２（Ｈｐ－Ｈｄ）／ｔａｎθｂ （８）
Ｈｄ＝５．７μｍ、Ｈｐ＝４０μｍ、θｂ＝８７．９°を式（８）に代入すると、次のように計算される。

【0161】

Ｄｍ－Ｄｔｏｐ＝２（４０－５．７）／ｔａｎ（８７．９°）＝２．５
この値を式（７）に代入すると、式（９）となる。

【0162】

ΔＤ＝（Ｄｉ－Ｄｍ）＋２．５＝３．３ （９）
仮に、犠牲層１７６の厚さＨｄが５．７μｍである場合、Ｄｍ－Ｄｔｏｐは０となるので、式（７）からΔＤ＝Ｄｉ－Ｄｍ＝３．３－２．５＝０．８μｍとなる。

【0163】

図３１は、目標穴直径Ｄｔと結像ビーム直径Ｄｉとの関係を示すグラフである。図３２は、図３１に示すグラフの元データを示す図表である。ここでは、犠牲層１７６の厚さを５．７μｍとした場合と、４０μｍとした場合とのデータが示されている。図３２に示す値の単位はマイクロメートル[μｍ]である。

【0164】

図３１に示すとおり、犠牲層１７６の厚さが５．７μｍである場合のＤｉとＤｔとの関係は、Ｄｉ＝Ｄｔ＋０．８の式で表される。犠牲層１７６の厚さが４０μｍである場合のＤｉとＤｔの関係は、Ｄｉ＝Ｄｔ＋３．３の式で表される。

【0165】

犠牲層１７６の厚さが５．７μｍから４０μｍの範囲である場合、加工による変化量ΔＤを考慮した結像ビーム直径Ｄｉの補正量は全て、これら２本の直線グラフの間に挟まれる領域に入ることになる。加工による変化量ΔＤは、犠牲層１７６の厚さに依存する。図３１のようなグラフから目標穴直径Ｄｔに対応する結像ビーム直径Ｄｉを求めることができる。

【0166】

４．実施形態２
４．１ 構成
実施形態２に係るレーザ加工方法を使用するレーザ加工システム１０の構成は、図１に示す構成と同様であってよい。

【0167】

４．２ 動作
図３３から図３７を参照して実施形態２に係るレーザ加工方法を説明する。これらの図面において図１６から図１８で説明した構成と同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

【0168】

図３３は、実施形態２において使用される層間絶縁層１７３の構成例を模式的に示す断面図である。犠牲層１７６の厚さは薄い方がパルスレーザ光の照射パルス数が少なくて済むが、薄いと平坦性が悪化したり、回路基板１９０へのラミネートが困難になる等の問題が生じる。

【0169】

実施形態２では、層間絶縁層１７３と重ねる高分子化合物層２２０を２層化する。すなわち、高分子化合物層２２０を第１の高分子化合物層２２１と第２の高分子化合物層２２２とを含む積層構造にしておき、レーザ照射時に第１の高分子化合物層２２１を除去する構成とする。

【0170】

図３３に示すように、第１の高分子化合物層２２１を基材として、これを覆うように第２の高分子化合物層２２２と層間絶縁層１７３とをラミネート又はコートする。第１の高分子化合物層２２１及び第２の高分子化合物層２２２は、例えば両者ともにＰＥＴ層であってよい。第２の高分子化合物層２２２は第１の高分子化合物層２２１よりも薄い構成であってよい。すなわち、第１の高分子化合物層２２１は、層間絶縁層１７３の平坦性を確保したり、取り扱い性を容易にするなどの観点から、第２の高分子化合物層２２２よりも厚い構成としてよい。本開示における「支持体層」の一例である。第２の高分子化合物層２２２は本開示における「犠牲層」及び「第１の犠牲層」の一例である。図３３に示す積層構造物は本開示における「第１の積層構造物」の一例である。

【0171】

図３４は、ビアホール加工前の回路基板１９０の構造を例示的に示す断面図である。図３４に示すように、回路基板１９０上に導体層１７２を形成し、この導体層１７２を覆うように、図３３で説明した積層構造物の上下を反転させて、層間絶縁層１７３を導体層１７２の上にラミネート又はコートする。図３４に示す積層構造物は本開示における「第２の積層構造物」の一例である。

【0172】

図３５は、図３４に示す状態から第１の高分子化合物層２２１が除去された状態を示す断面図である。図３４に示す状態から第１の高分子化合物層２２１を除去し、図３５に示すように、第２の高分子化合物層２２２を露出させる。

【0173】

図３６は、紫外線パルスレーザ光ＰＬによるレーザアブレーション加工の様子を示す断面図である。第２の高分子化合物層２２２がラミネート又はコートされている側から、投影光学系１４２によってマスク１４０の像を転写して、パルスレーザ光ＰＬを照射する。マスク１４０の転写像の結像位置は、第２の高分子化合物層２２２と層間絶縁層１７３との境界付近が好ましい。

【0174】

図３７は、レーザアブレーション加工後に第２の高分子化合物層２２２が除去された様子を示す断面図である。層間絶縁層１７３の上にラミネート又はコートされていた第２の高分子化合物層２２２は、図３６で説明したレーザアブレーション加工の後に除去される。第２の高分子化合物層２２２は剥離によって除去されてもよいし、エッチングによって除去されてもよい。

【0175】

４．３ 効果
実施形態２によれば、高分子化合物層２２０を回路基板１９０へラミネートする際には、高分子化合物層２２０が２層構造であり、レーザ照射時は第２の高分子化合物層２２２の１層になる。これにより、パルスレーザ光ＰＬの照射パルス数を抑制しつつ、取り扱い性も向上する。

【0176】

５．実施形態３
５．１ 構成
実施形態３に係るレーザ加工方法を使用するレーザ加工システム１０の構成は、図１に示す構成と同様であってよい。

【0177】

５．２ 動作
図３８から図４５を参照して実施形態２に係るレーザ加工方法を説明する。これらの図面において図１６から図１８で説明した構成と同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。実施形態３では多層回路基板の製造方法を例示する。

【0178】

多層回路基板の製造方法は、第１のビアホール形成工程と、シード層形成工程と、レジスト形成工程と、導体層形成工程と、第１のランド形成工程と、第２の層間絶縁層及び犠牲層形成工程と、第２のビアホール形成及び犠牲層除去工程と、第２のランド形成工程とを含む。

【0179】

図３８は、第１のビアホール形成工程の一例を示す断面図である。回路基板１９０には両面を貫通するスルーホール１７１が形成されており、このスルーホール１７１の内壁とその周辺には、両面を導通させるための第１の導体層３０２が形成されている。さらに、第１の導体層３０２と回路基板１９０とを覆うように第１の層間絶縁層３０３が形成されている。第１の導体層３０２及び第１の層間絶縁層３０３は、既述した導体層１７２及び層間絶縁層１７３に相当する要素である。第１の層間絶縁層３０３は本開示における「絶縁層」及び「第１の絶縁層」の一例である。

【0180】

実施形態１に係るレーザ加工方法と同様の方法を実施することによって第１の層間絶縁層３０３に第１のビアホール３１１を形成する。すなわち、図示しない犠牲層の上から紫外線パルスレーザ光を照射することにより、第１のビアホール３１１が形成される。第１のビアホール３１１は、既述したビアホール１７７に相当する。図３８は、ビアホール加工後に犠牲層が除去された状態を示している。

【0181】

ここでは、回路基板１９０の上面と下面とのそれぞれに第１の層間絶縁層３０３が形成され、それぞれの第１の層間絶縁層３０３に第１のビアホール３１１が形成された様子が示されているが、加工プロセスとしては、片面ずつレーザ加工が実施される。後述する他の工程（図３９～図４５）においても、同様に片面ずつ処理が実施される。

【0182】

図３９は、シード層形成工程の一例を示す断面図である。第１のビアホール３１１を形成後、後の工程のメッキ処理における導体層（図４１中の第２の導体層３２４）の下地となるシード層３２０を形成する。

【0183】

図４０は、レジスト形成工程の一例を示す断面図である。シード層３２０を形成後、レジスト３２２を全面に塗布してからマスク露光による現像を行い、所定箇所にレジスト３２２を残存させる。図４０には、所定箇所に残存させたレジスト３２２が示されている。

【0184】

図４１は、導体層形成工程の一例を示す断面図である。所定箇所にレジスト３２２を形成後、メッキ処理によってシード層３２０の上に第２の導体層３２４を形成する。第２の導体層３２４は、例えばＣｕであってよい。

【0185】

図４２は、第１のランド形成工程の一例を示す断面図である。第２の導体層３２４を形成後、レジスト３２２とシード層３２０とを除去し、第１の層間絶縁層３０３の上に独立した導体層３２５を形成する。この独立した導体層３２５のうち、ビアホール周囲に形成される導体層は「ランド」と呼ばれる。図４２に示す導体層３２５のランドを「第１のランド」と呼ぶ。

【0186】

図４３は、第２の層間絶縁層及び犠牲層形成工程の一例を示す断面図である。第１のランドを形成後、第１の層間絶縁層３０３と導体層３２５とを覆うように第２の層間絶縁層３３２と犠牲層３３３とをラミネート又はコートする。第２の層間絶縁層３３２は第１の層間絶縁層３０３と同じ材料であってよい。第２の層間絶縁層３３２は本開示における「絶縁層」及び「第２の絶縁層」の一例である。犠牲層３３３は本開示における「第２の犠牲層」の一例である。

【0187】

図４４は、第２のビアホール形成及び犠牲層除去工程の一例を示す断面図である。図４３に示す積層構造に対して、犠牲層３３３を残存させた状態でパルスレーザ光を照射して、第１のランドの一部が露出する第２のビアホール３４２を形成する。なお、図４４には示さないが犠牲層３３３にパルスレーザ光が照射されることにより、犠牲層３３３に第２の貫通穴が形成され、第２の貫通穴を通じて第２の層間絶縁層３３２にパルスレーザ光が照射される。第２の層間絶縁層３３２に第２のビアホール３４２が形成された後、犠牲層３３３を除去する。図４４には、犠牲層３３３が除去された状態が示されている。第２のビアホール３４２の穴径は、第１のビアホール３１１の穴径よりも小さい。

【0188】

図４５は、第２のランド形成工程の一例を示す断面図である。第２のビアホール３４２を形成後、上述したシード層形成工程、レジスト形成工程、導体層形成工程及び第１のランド形成工程と同様の工程を実施し、第２の層間絶縁層３３２の上に第２のランドを有する導体層３４５を残存形成させる。

【0189】

５．３ 効果
一般に多層回路基板の場合、各層で求められるビアホールの径は、回路基板からの距離に反比例して小さくなる傾向にある。また、積層が進むと焦点深度も変動するため、回路基板から遠い上層に形成されるビアホールほどテーパ角が悪化していく傾向にある。

【0190】

この点、実施形態３に係る方法によって製造される多層回路基板では、各層のビアホールの形成に際して常に犠牲層で層間絶縁層を被覆した状態でレーザを照射するため、何れの層にも良好なテーパ角のビアホールを形成することができる。

【0191】

図４６から図５０の例を示しながら比較例と対比して実施形態３による効果を更に説明する。図４６は、ビルドアップ基板の表面の段差のイメージを模式的に示す断面図である。コアとなる回路基板１９０の上に複数の層を積み重ねて多層化していくと加工物３６０の表面がうねってくる。それにより、表面でのフォーカス位置が変動する。

【0192】

図４７及び図４８は、比較例に係るレーザ加工方法を実施した場合の加工結果を示している。図４７は、犠牲層なしの状態でレーザ加工を実施した場合の加工イメージを模式的に示す断面図である。図４８は、比較例に係るレーザ加工方法によるフォーカス位置とビアホールの径との関係を示すグラフである。

【0193】

積層が進んで層間絶縁層の表面のうねりが大きくなると、ベストフォーカス位置から大きくずれた距離に表面位置を有する層間絶縁層に対してビアホールを形成しなければならない場合が生ずる。このような状態で、比較例に係るレーザ加工方法によって（犠牲層なしの状態で）層間絶縁層にレーザ光を照射すると、ベストフォーカス位置からずれた距離の絶対値に大きく依存して変動するトップ径のビアホールが形成されてしまう。

【0194】

図４７において、ベストフォーカス位置でレーザ光が照射される場合に得られるビアホールのトップ径をＤｔｏｐ（０）、ボトム径をＤｂｔｍ（０）として示す。図４７において、ベストフォーカス位置よりも上方（＋Ｚ軸方向）に表面位置がある場合に形成されるビアホールのトップ径をＤｔｏｐ（＋）、ボトム径をＤｂｔｍ（＋）として示す。図４７において、ベストフォーカス位置よりも下方（－Ｚ軸方向）に表面位置がある場合に形成されるビアホールのトップ径をＤｔｏｐ（－）、ボトム径をＤｂｔｍ（－）として示す。

【0195】

図４７に示すように、層間絶縁層の表面がＺ軸方向にうねると、表面でのフォーカスずれが発生し、このフォーカスずれによりビアホールの径寸法、特にトップ径の寸法が大きくなる。

【0196】

図４８に示すように、フォーカス位置の変化に対してビアホールのボトム径の変動は比較的小さいが、トップ径の変動は比較的大きいため、ビアホールのテーパ角θは悪化する。

【0197】

図４９及び図５０は、実施形態３に係るレーザ加工方法を実施した場合の加工結果を示している。図４９は、犠牲層有りの状態でレーザ加工を実施した場合の加工イメージを模式的に示す断面図である。図５０は、実施形態３に係るレーザ加工方法によるフォーカス位置とビアホールの径との関係を示すグラフである。フォーカスずれが発生してもトップ径の寸法がほぼ一定である。また、フォーカス位置（表面位置）がベストフォーカス位置からずれてもボトム径の寸法はほぼ一定である。このように、犠牲層有りの状態でビアホール加工を行うことにより、フォーカス位置のずれに対するマージンが大きくなる。

【0198】

すなわち、犠牲層を残してレーザ光を照射した場合、ベストフォーカス位置からのズレ距離に依存性の小さいトップ径が形成される。同時にビアホールのボトム径の変動は小さいため、積層数が多い場合の回路基板１９０でも良好なテーパ角θ（形状）のビアホールを形成することができる。

【0199】

５．４ 変形例
実施形態３では、第１のビアホール３１１と第２のビアホール３４２とを形成する例を説明したが、同様の工程を繰り返してさらに多層化してもよい。また、実施形態３では、内層基板となる回路基板１９０の両面に層間絶縁層を積層する例を説明したが、回路基板１９０の片面のみに層間絶縁層を積層する形態も可能である。

【0200】

６．実施形態４
６．１ 構成
図５１は、実施形態４に係るレーザ加工システム１０に用いられるマスク１４０のマスクパターンの例を示す平面図である。図５２は、図５１に示すマスク１４０の側面図である。マスク１４０は、合成石英基板４４０に遮光膜４４２が積層された構造である。遮光膜４４２には、ビアホール加工のための光透過部に対応したマスクパターンが形成されている。遮光膜４４２は、例えばアルミ膜であってよく、アルミ膜に重ねて、図示しない保護膜をコートしてもよい。

【0201】

図５３は、図５１中の四角形で囲んだＡ領域の拡大図である。図５４は、図５３の５４－５４線における断面図である。目標の穴直径Ｄｔでビアホール加工するためには、マスク１４０からレーザ光が透過する穴径（透過直径）Ｄｒを補正する。

【0202】

投影光学系の倍率をＭとすると、マスクパターンの穴径Ｄｒは以下の式で与えられる。

【0203】

Ｄｒ・Ｍ＝Ｄｉ （１０）
また、既述の式（６）から次式（１１）の関係がある。

【0204】

Ｄｔ≒Ｄｔｏｐ＝Ｄｉ－ΔＤ （１１）
式（１０）と式（１１）とから、次式（１２）となる。

【0205】

Ｄｒ＝（Ｄｔ＋ΔＤ）／Ｍ （１２）
よって、マスクパターンの穴径Ｄｒは、式（１２）の径となるように製作することが好ましい。図３１の例によれば、ΔＤは、犠牲層の厚さに応じて０．８μｍ～３．３μｍの範囲で定められる値である。

【0206】

なお、マスクパターンの光の透過直径の中心位置は、補正なしでよく、投影光学系の倍率がＭである場合、１／Ｍ倍でマスクパターンの光の透過直径の中心位置とする。

【0207】

６．２ 動作
実施形態４に係るレーザ加工システム１０の動作は、実施形態１で説明した動作と同様である。

【0208】

６．３ 効果
マスクパターンの穴径を補正したマスク１４０で加工することにより、所望のビアホールの穴径で加工することが可能となる。

【0209】

７．層間絶縁層の材料の例
層間絶縁層としては、回路基板に適するものであれば、特に制限なく使用でき、例えば、エポキシ樹脂、シアネートエステル樹脂、フェノール樹脂、ビスマレイミド－トリアジン樹脂、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、ビニルベンジル樹脂等の熱硬化性樹脂にその硬化剤を少なくとも配合した組成物が使用される。当該組成物は熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂を含有する組成物が好ましく、例えば、エポキシ樹脂、熱可塑性樹脂及び硬化剤を含有する組成物が好ましい。また、味の素ビルドアップフィルム（登録商標）でもよい。

【0210】

８．犠牲層の材料の例
犠牲層に適用される材料としては、特に限定はされないが、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等のポリエステル、ポリカーボネート（ＰＣ）、アクリル（ＰＭＭＡ）、環状ポリオレフィン、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）、ポリエーテルサルファイド（ＰＥＳ）、ポリエーテルケトン、ポリイミドなどが挙げられる。中でも、ポリエチレンテレフタレート層、ポリエチレンナフタレート層等のポリエステル層が好ましく、特に安価なポリエチレンテレフタレート層が好ましい。犠牲層は、マッド処理、コロナ処理を施してあってもよい。

【0211】

また、犠牲層には、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ペルフルオロアルコキシ樹脂（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレンとヘキサフルオロプロピレンのコポリマー（ＦＥＰ）、テトラフルオロエチレンとペルフルオロアルキルビニルエーテルとヘキサフルオロプロピレンのコポリマー（ＥＰＥ）、テトラフルオロエチレンとエチレンまたはプロピレンとのコポリマー（ＥＴＦＥ）、フッ素系樹脂（例えば、フッ化ビニリデン系樹脂（ＰＶＤＦ）、フッ化ビニル系樹脂（ＰＶＦ）等）の層を用いることができる。

【0212】

９．パルスレーザ光の照射条件の例
実施形態１～４ではＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）を用いる例を説明したが、パルスレーザ光はこの例に限らず、他の紫外線波長のレーザ光であってもよい。例えば、波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザ光、又は波長３０８ｎｍのＸｅＣｌエキシマレーザ光などを用いてもよい。

【0213】

パルスレーザ光の照射条件は、被加工物１６０に応じて適宜決定される。パルスレーザ光の繰り返し周波数に関して、図１９では４０００Ｈｚを例示したが、繰り返し周波数はこの例に限らない。繰り返し周波数の好ましい範囲は、例えば４００Ｈｚ～６０００Ｈｚである。

【0214】

パルスレーザ光のパルス幅に関して、図１９では２０ｎｓを例示したが、パルス幅はこの例に限らない。パルス幅の好ましい範囲は、例えば１０ｎｓ～６０ｎｓである。

【0215】

照射パルス数に関して、図１９では１８０パルス［ｐｌｓ］を例示したが、照射パルス数はこの例に限らない。例えば、厚さ５．７μｍのＰＥＴの犠牲層１７６に貫通穴を形成する場合、フルーエンス１０００ｍＪ／ｃｍ^２での照射パルス数は１０パルスである。犠牲層１７６の厚さが５．７μｍ以上である場合、犠牲層１７６に貫通穴を形成するために犠牲層１７６に照射されるパルスレーザ光のパルス数は１０パルス以上となる。

【0216】

１０．回路基板製造方法について
実施形態１～４で説明したレーザ加工方法によって被加工物１６０にビアホールを形成した後、複数の工程を経ることで回路基板を製造でき、さらに回路基板を含む電子デバイスを製造できる。また、実施形態１～４で説明したレーザ加工方法は、回路基板のビアホール加工に限らず、様々な用途の穴加工に応用できる。なお、ビアホールの代わりに形成される穴は貫通穴に限らず、有底穴であってもよい。

【0217】

１１．その他
上記の説明は、制限ではなく単なる例示を意図している。したがって、特許請求の範囲を逸脱することなく本開示の実施形態に変更を加えることができることは、当業者には明らかである。また、本開示の実施形態を組み合わせて使用することも当業者には明らかである。

【0218】

本明細書及び特許請求の範囲全体で使用される用語は、明記が無い限り「限定的でない」用語と解釈されるべきである。例えば、「含む」、「有する」、「備える」、「具備する」などの用語は、「記載されたもの以外の構成要素の存在を除外しない」と解釈されるべきである。また、修飾語「１つの」は、「少なくとも１つ」又は「１又はそれ以上」を意味すると解釈されるべきである。また、「Ａ、Ｂ及びＣの少なくとも１つ」という用語は、「Ａ」「Ｂ」「Ｃ」「Ａ＋Ｂ」「Ａ＋Ｃ」「Ｂ＋Ｃ」又は「Ａ＋Ｂ＋Ｃ」と解釈されるべきである。さらに、それらと「Ａ」「Ｂ」「Ｃ」以外のものとの組み合わせも含むと解釈されるべきである。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】

【図29】

【図30】

【図31】

【図32】

【図33】

【図34】

【図35】

【図36】

【図37】

【図38】

【図39】

【図40】

【図41】

【図42】

【図43】

【図44】

【図45】

【図46】

【図47】

【図48】

【図49】

【図50】

【図51】

【図52】

【図53】

【図54】