JPH05208288A - レーザ加工方法及びその装置 - Google Patents
レーザ加工方法及びその装置Info
- Publication number
- JPH05208288A JPH05208288A JP4005446A JP544692A JPH05208288A JP H05208288 A JPH05208288 A JP H05208288A JP 4005446 A JP4005446 A JP 4005446A JP 544692 A JP544692 A JP 544692A JP H05208288 A JPH05208288 A JP H05208288A
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- Japan
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- hole
- laser
- processing
- processed
- laser processing
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Abstract
(57)【要約】
【構成】本発明におけるレーザ加工方法は、レーザ光の
エネルギ密度及び穴径と集光レンズの焦点距離により決
まってしまう穴深さを考慮しながら、試料面をＺ軸ステ
ージとモータ、ドライブ及びパルスジェネレータを用い
て一定のショット数ごとに上昇させて制御することによ
り、所望の高アスペクト比の穴加工を行なうものであ
る。 【効果】本発明により、被加工材上にレーザ光を用いて
高アスペクト比の穴を加工することができるのでレーザ
加工の適用範囲が大幅に拡大する。この方法を紫外レー
ザによる加工に適用することにより微小スルーホールの
形成が可能になると共に加工穴の品質を向上することが
できる。
エネルギ密度及び穴径と集光レンズの焦点距離により決
まってしまう穴深さを考慮しながら、試料面をＺ軸ステ
ージとモータ、ドライブ及びパルスジェネレータを用い
て一定のショット数ごとに上昇させて制御することによ
り、所望の高アスペクト比の穴加工を行なうものであ
る。 【効果】本発明により、被加工材上にレーザ光を用いて
高アスペクト比の穴を加工することができるのでレーザ
加工の適用範囲が大幅に拡大する。この方法を紫外レー
ザによる加工に適用することにより微小スルーホールの
形成が可能になると共に加工穴の品質を向上することが
できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はレーザービームによる加
工方法に係り、特に高アスペクト比の穴または溝を、精
度良く加工する方法に関する。
工方法に係り、特に高アスペクト比の穴または溝を、精
度良く加工する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、深穴加工方法は、主として、ドリ
ルによる機械的な穴加工法で行われていた。しかし、こ
の方法では、例えば、φ１００μｍより小さい直径の穴
を加工するのは困難である。また、最近、電子機器の高
性能化に伴い、配線の高密度化が要求されている。この
ため、大量穴あけの必要な代表例である回路基板などに
おいても、微細穴を小ピッチで加工するニーズが増えて
いる。この要求を満たす加工方法の１つとして、部分的
に開口部を持つマスクを介してレーザ光を被加工材に照
射し試料を部分的に加工する方法がある。例えば、特開
昭６０−１３４４９号において開示されているように、
ポリイミド、ポリエステル、ガラスエポキシ等の有機基
板表面に金属層を接着した配線基板のスルーホール穴加
工にあたり、まず、表面の金属層を加工を施すべきパタ
ーンに選択的にエッチングし、その後、この金属層をマ
スクとして基板に紫外レーザ光を照射し、スルーホール
の加工を施す方法がある。また、特開昭６１−４８５８
２号に開示されているようにエッチングとレーザ光照射
を併用した微細加工方法において被加工材の両面の同一
位置に同一のパターンでフォトレジスト膜を設定し、エ
ッチング加工を穴が貫通する前に中断し、形成されたブ
リッジの全数または所定数をレジスト膜除去後、フォト
レジストパターンと同一の軌跡に沿って走行するレーザ
ビームで除去する加工方法がある。
ルによる機械的な穴加工法で行われていた。しかし、こ
の方法では、例えば、φ１００μｍより小さい直径の穴
を加工するのは困難である。また、最近、電子機器の高
性能化に伴い、配線の高密度化が要求されている。この
ため、大量穴あけの必要な代表例である回路基板などに
おいても、微細穴を小ピッチで加工するニーズが増えて
いる。この要求を満たす加工方法の１つとして、部分的
に開口部を持つマスクを介してレーザ光を被加工材に照
射し試料を部分的に加工する方法がある。例えば、特開
昭６０−１３４４９号において開示されているように、
ポリイミド、ポリエステル、ガラスエポキシ等の有機基
板表面に金属層を接着した配線基板のスルーホール穴加
工にあたり、まず、表面の金属層を加工を施すべきパタ
ーンに選択的にエッチングし、その後、この金属層をマ
スクとして基板に紫外レーザ光を照射し、スルーホール
の加工を施す方法がある。また、特開昭６１−４８５８
２号に開示されているようにエッチングとレーザ光照射
を併用した微細加工方法において被加工材の両面の同一
位置に同一のパターンでフォトレジスト膜を設定し、エ
ッチング加工を穴が貫通する前に中断し、形成されたブ
リッジの全数または所定数をレジスト膜除去後、フォト
レジストパターンと同一の軌跡に沿って走行するレーザ
ビームで除去する加工方法がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、以下
のような問題があった。紫外レーザ光を用いて、有機物
等に加工する場合、単にレーザ光を集束し被加工材に照
射する方法では、集光レンズの焦点距離及び開口穴寸法
にもよるが、例えば、２０μｍ程度の穴の場合、せいぜ
い２０μｍ程度の深さの穴しか加工することが出来ない
という問題がある。これは、主に、集束されたレーザ光
は、加工が進むにつれて焦点がずれるため、被加工材を
加工できる限界のエネルギ密度（しきい値）以下になっ
てしまい、穴深さが飽和するためと考えられる。
のような問題があった。紫外レーザ光を用いて、有機物
等に加工する場合、単にレーザ光を集束し被加工材に照
射する方法では、集光レンズの焦点距離及び開口穴寸法
にもよるが、例えば、２０μｍ程度の穴の場合、せいぜ
い２０μｍ程度の深さの穴しか加工することが出来ない
という問題がある。これは、主に、集束されたレーザ光
は、加工が進むにつれて焦点がずれるため、被加工材を
加工できる限界のエネルギ密度（しきい値）以下になっ
てしまい、穴深さが飽和するためと考えられる。
【０００４】本発明の目的は、紫外レーザ光により、高
アスペクト比の穴加工するための方法を提供することに
ある。
アスペクト比の穴加工するための方法を提供することに
ある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明におけるレーザ加工方法では、試料ステージ
自身を被加工物にあける穴深さに応じた適切な速度で加
工中にＺ方向に上昇させることにより、焦点ずれを防止
し高アスペクト比の穴及び溝加工を行なうものである。
に、本発明におけるレーザ加工方法では、試料ステージ
自身を被加工物にあける穴深さに応じた適切な速度で加
工中にＺ方向に上昇させることにより、焦点ずれを防止
し高アスペクト比の穴及び溝加工を行なうものである。
【０００６】
【作用】本発明において、Ｚステージは、試料面をビー
ム照射方向に動かすために用いる。また、Ｚステージ用
制御装置は、深さ方向の材料除去速度低下に応じてＺス
テージを上昇させるよう制御する機能を持つ。
ム照射方向に動かすために用いる。また、Ｚステージ用
制御装置は、深さ方向の材料除去速度低下に応じてＺス
テージを上昇させるよう制御する機能を持つ。
【０００７】
【実施例】以下、本発明における実施例を、図１と図２
を用いて説明する。
を用いて説明する。
【０００８】図１は、本発明のレーザ加工方法による第
１実施例の装置の斜視図を示す。
１実施例の装置の斜視図を示す。
【０００９】図１において、１は紫外レーザ発振器、２
は紫外レーザ光、３は反射ミラー、４は転写マスク、５
は集光レンズ、６は被加工材、７はＺ軸ステージ、８は
ＸＹステージ、９はモータ、１０はドライブ、１１はパ
ルスジェネレータをそれぞれ表わしている。図１に示す
ように、紫外レーザ発振器１から出た紫外レーザ光２は
反射ミラー３により転写マスクまで到達する。反射ミラ
ー３は、紫外レーザ光に対し高い反射率を示す誘電体薄
膜を石英基板上に蒸着させたものを使用し、反射による
レーザ光の損失を抑制している。その後レーザ光２は、
転写マスク４上に照射され、集光レンズにより被加工材
上に縮小投影される。被加工材に加工できる穴深さｌ0
は、レーザ光のエネルギ密度及び穴径と集光レンズの焦
点距離により決まってしまうので、ｌ0の深さを加工す
るために必要なショット数を考慮しながら、試料面をＺ
軸ステージ８とモータ９、ドライブ１０及びパルスジェ
ネレータ１１を用いて一定のショット数ごとに上昇さ
せ、高アスペクト比の穴加工を行なう。
は紫外レーザ光、３は反射ミラー、４は転写マスク、５
は集光レンズ、６は被加工材、７はＺ軸ステージ、８は
ＸＹステージ、９はモータ、１０はドライブ、１１はパ
ルスジェネレータをそれぞれ表わしている。図１に示す
ように、紫外レーザ発振器１から出た紫外レーザ光２は
反射ミラー３により転写マスクまで到達する。反射ミラ
ー３は、紫外レーザ光に対し高い反射率を示す誘電体薄
膜を石英基板上に蒸着させたものを使用し、反射による
レーザ光の損失を抑制している。その後レーザ光２は、
転写マスク４上に照射され、集光レンズにより被加工材
上に縮小投影される。被加工材に加工できる穴深さｌ0
は、レーザ光のエネルギ密度及び穴径と集光レンズの焦
点距離により決まってしまうので、ｌ0の深さを加工す
るために必要なショット数を考慮しながら、試料面をＺ
軸ステージ８とモータ９、ドライブ１０及びパルスジェ
ネレータ１１を用いて一定のショット数ごとに上昇さ
せ、高アスペクト比の穴加工を行なう。
【００１０】図２は、本発明によるレーザ加工方法の第
１実施例の概略を示す。
１実施例の概略を示す。
【００１１】図２（ａ）は、紫外レーザ光（波長２０８
ｎｍ）を用い、ポリイイミドフィルム（カプトン）に穴
径２０μｍの加工を行なった場合の、穴深さとショット
数の関係を示した図である。この図より、どのエネルギ
密度の場合でも、ショット数が５０を超えると加工穴深
さは飽和してくる事が分かる。図２（ｂ）は、Ｚ軸ステ
ージの位置を５０ショット毎に、２０μｍ上昇させた場
合のＺ軸ステージの制御法の１例を示す。例えば、図２
（ａ）より、エネルギ密度０．５Ｊ／ｃｍ2の場合、２
０μｍの穴深さまではショット数５０で穴深さが飽和す
ることなく加工できる。図２（ｃ）に、図２（ｂ）に示
したようにＺ軸ステージの位置を５０ショット毎に２０
μｍ上昇させ加工した結果を示す。図２（ｃ）に示すよ
うに、ショット数を制御することにより、穴深さが飽和
することなく、所望の深さの穴が得られる。
ｎｍ）を用い、ポリイイミドフィルム（カプトン）に穴
径２０μｍの加工を行なった場合の、穴深さとショット
数の関係を示した図である。この図より、どのエネルギ
密度の場合でも、ショット数が５０を超えると加工穴深
さは飽和してくる事が分かる。図２（ｂ）は、Ｚ軸ステ
ージの位置を５０ショット毎に、２０μｍ上昇させた場
合のＺ軸ステージの制御法の１例を示す。例えば、図２
（ａ）より、エネルギ密度０．５Ｊ／ｃｍ2の場合、２
０μｍの穴深さまではショット数５０で穴深さが飽和す
ることなく加工できる。図２（ｃ）に、図２（ｂ）に示
したようにＺ軸ステージの位置を５０ショット毎に２０
μｍ上昇させ加工した結果を示す。図２（ｃ）に示すよ
うに、ショット数を制御することにより、穴深さが飽和
することなく、所望の深さの穴が得られる。
【００１２】
【発明の効果】本発明により、被加工材上にレーザ光を
用いて高アスペクト比の穴を加工することができるので
レーザ加工の適用範囲が大幅に拡大する。この方法を紫
外レーザによる加工に適用することにより微小スルーホ
ールの形成が可能になると共に加工穴の品質を向上する
ことができる。
用いて高アスペクト比の穴を加工することができるので
レーザ加工の適用範囲が大幅に拡大する。この方法を紫
外レーザによる加工に適用することにより微小スルーホ
ールの形成が可能になると共に加工穴の品質を向上する
ことができる。
【図１】本発明によるレーザ加工方法第１実施例の装置
の斜視図である。
の斜視図である。
【図２】本発明によるレーザ加工方法第１実施例の概略
図である。
図である。
１…レーザ発振器、 ２…レーザ光、 ３…反射ミラー、 ４…転写マスク、 ５…集光レンズ、 ６…被加工材、 ７…Ｚ軸ステージ、 ８…ＸＹステージ、 ９…モータ、 １０…ドライバ、 １１…パルスジェネレータ。
Claims (4)
- 【請求項１】レーザ光を試料面上の特定の場所に集光さ
せて材料の局部を除去するレーザ加工法において、加工
中に穴深さの増加に応じて試料面を上昇させ高アスペク
ト比の穴及び溝加工を行う事を特徴とするレーザ加工方
法。 - 【請求項２】加工のための光源として紫外レーザ光を用
いること特徴とするレーザ加工方法。 - 【請求項３】レーザ光のエネルギ密度及び穴径と集光レ
ンズの焦点距離により決まってしまう加工可能な穴深さ
を考慮しながら、試料面を一定のショット数ごとに上昇
させて制御することにより、所望の高アスペクト比の穴
加工を行なう事を特徴とする請求項１記載のレーザ加工
方法。 - 【請求項４】請求項１において、加工中に試料台の高さ
を材料の深さ方向の除去速度に合わせて変えることが出
来るステージを具備し、高アスペクト比の穴及び溝加工
を行なえることを特徴とするレーザ加工装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4005446A JPH05208288A (ja) | 1992-01-16 | 1992-01-16 | レーザ加工方法及びその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4005446A JPH05208288A (ja) | 1992-01-16 | 1992-01-16 | レーザ加工方法及びその装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05208288A true JPH05208288A (ja) | 1993-08-20 |
Family
ID=11611438
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4005446A Pending JPH05208288A (ja) | 1992-01-16 | 1992-01-16 | レーザ加工方法及びその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05208288A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10508798A (ja) * | 1994-07-18 | 1998-09-02 | 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 | 紫外線レーザ装置及び多層ターゲットに孔を形成する方法 |
| US6407363B2 (en) | 2000-03-30 | 2002-06-18 | Electro Scientific Industries, Inc. | Laser system and method for single press micromachining of multilayer workpieces |
| JP2003311459A (ja) * | 2002-04-19 | 2003-11-05 | Nippon Steel Corp | レーザ表面加工装置 |
| EP1525069A4 (en) * | 2002-07-25 | 2006-05-24 | Matsushita Electric Industrial Co Ltd | System and method of laser drilling using a continuously optimized depth of focus |
| CN100446908C (zh) * | 2006-10-12 | 2008-12-31 | 南京瑞驰电子技术工程实业有限公司 | 实验用药片激光打孔机 |
| CN115559843A (zh) * | 2022-10-27 | 2023-01-03 | 北京动力机械研究所 | 一种高雾化喷油嘴及加工方法 |
-
1992
- 1992-01-16 JP JP4005446A patent/JPH05208288A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10508798A (ja) * | 1994-07-18 | 1998-09-02 | 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 | 紫外線レーザ装置及び多層ターゲットに孔を形成する方法 |
| US6407363B2 (en) | 2000-03-30 | 2002-06-18 | Electro Scientific Industries, Inc. | Laser system and method for single press micromachining of multilayer workpieces |
| JP2003311459A (ja) * | 2002-04-19 | 2003-11-05 | Nippon Steel Corp | レーザ表面加工装置 |
| EP1525069A4 (en) * | 2002-07-25 | 2006-05-24 | Matsushita Electric Industrial Co Ltd | System and method of laser drilling using a continuously optimized depth of focus |
| CN100446908C (zh) * | 2006-10-12 | 2008-12-31 | 南京瑞驰电子技术工程实业有限公司 | 实验用药片激光打孔机 |
| CN115559843A (zh) * | 2022-10-27 | 2023-01-03 | 北京动力机械研究所 | 一种高雾化喷油嘴及加工方法 |
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