JPH0615472A

JPH0615472A - レーザアブレーションによるビア穴形成方法

Info

Publication number: JPH0615472A
Application number: JP4177943A
Authority: JP
Inventors: Kanae Shimizu; 香苗清水; Yasuo Yamagishi; 康男山岸; Tamotsu Owada; 保大和田; Daisuke Mizutani; 大輔水谷; Yoko Kuramitsu; 庸子倉光
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1992-07-06
Filing date: 1992-07-06
Publication date: 1994-01-25

Abstract

(57)【要約】【目的】レーザアブレーションによるビア穴形成方法
に関し、レーザアブレーションにより生じた樹脂膜の分
解生成物をガス流によって取り除き分解煤がビア穴等に
付着するのを防止する。【構成】レーザ光によって樹脂膜にビア穴を形成する
際、この樹脂膜の上に間隔を保って透明板を設けてガス
流路を形成し、この透明板を通して樹脂膜のビア穴を形
成すべき部分にレーザ光を照射しながら、樹脂膜の表面
と透明板の間に形成された流路にＮ₂，Ｏ₂，Ｈｅ等の
キャリアガスを流すことによって樹脂膜の分解生成物を
除去して、ビア穴の中あるいは樹脂膜の表面に分解煤が
付着するのを防止する。この場合、レーザ光の進行方向
に逆行しない方向にキャリアガスを流すことによって、
ビア穴の中に分解生成物が浸入しここで分解煤が生じる
のを防ぐことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、多層配線層を形成する
絶縁膜等の樹脂膜にレーザアブレーションによってビア
穴を形成する方法、特に、樹脂膜の分解煤がビア穴ある
いは樹脂膜の表面に付着するのを防止する方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】高密度配線が可能な多層配線層を具えた
多層配線構造体を開発するに際して、層間絶縁膜である
樹脂膜を介して配線層にコンタクトを短工程で確実に行
うことができ、工程が容易なビア穴形成技術が要求され
ている。

【０００３】この要求に応えるビア穴過去加工法として
ＹＡＧ，ＣＯ₂レーザのような赤外線エネルギーを利用
する加工法が従来から知られているが、周囲に及ぼす熱
的損傷が大きいという欠点があり、また、小さく絞られ
たレーザビームによって被加工物上を走査する加工法で
あるためスループットが低く、しかも赤外線であるため
ビームスポット径を小さくすることが困難であった。

【０００４】そこで、近年、エキシマレーザを使用する
アブレーション加工法が注目され、高強度の紫外線光パ
ルスによって瞬時に被照射物質の化学結合を破壊して蒸
発させてビア穴を形成することが試みられている。この
加工法によると加工断面の仕上がりがきれいで、比較的
広い面積を一括して加工できるため、マスクを介して露
光することによって微細なパターンを容易に形成できる
という特徴を有している。本発明者らも、改良したアブ
レーション加工法をすでに提案している。

【０００５】図３は、本発明者らが先に提案したレーザ
アブレーションによるビア穴加工法の説明図である。こ
の図において、２１は移動ステージ、２２はガラス基
板、２３はポリイミド膜、２４は誘電体ミラーマスク、
２５は誘電体多層膜、２６は支持枠、２７はエキシマレ
ーザ発振装置、２８はミラー、２９はレンズ系である。

【０００６】この図によって本発明者らが先に提案した
レーザアブレーションによるビア穴加工法の概要を説明
する。このレーザアブレーションによるビア穴加工法に
おいては、ポリイミド膜２３が３５μｍの厚さに形成さ
れたガラス基板２２と、ビア穴を形成すべき部分に開口
を有する誘電体多層膜２５が形成された誘電体ミラーマ
スク２４を、両者の間隔が０．３ｍｍになるように支持
枠２６によって支持したものを移動ステージ２１の上に
載置し、ＫｒＦエキシマレーザ発振装置２７から放出さ
れる、波長２４８ｎｍ、出力２５０ｍＪ／パルス、パル
ス幅１６ｎｓのレーザ光を、ミラー２８によって反射さ
せ、レンズ系２９によって集束し、誘電体ミラーマスク
２４に形成された誘電体多層膜２５の開口を通して、露
光強度１．０Ｊ／ｃｍ²、照射パルス数３００パルス／
１回の条件で、移動ステージ２１によって移動するガラ
ス基板２２の上にポリイミド膜２３に照射してビア穴を
形成する。

【０００７】ところで、従来知られていた、レーザアブ
レーションによるビア穴加工法、および、本発明の発明
者らが先に提案したレーザアブレーションによるビア穴
加工法においては、樹脂膜の分解煤の発生を防止する決
定的な方法がなかった。そのため、ビア穴を形成した
後、多層配線構造体に付着した樹脂膜の分解煤を除去す
ることが試みられているが、多層配線構造体の表面に付
着した分解煤をラビング洗浄によって除去する方法に
は、ビア穴中に付着したタール状の分解煤を完全に除去
することが困難であり、また、プラズマ洗浄（ドライエ
ッチング）によってビア穴中に付着した分解煤を除去す
る方法には、多層配線構造体の製造コストを上昇すると
いう問題があった。そのため、ビア穴の側壁に煤が付着
したまま、このビア穴を通して配線層との接続を形成し
てしまうおそれがある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】したがって、樹脂膜の
ビア穴を通して金属配線を形成する際、樹脂膜のビア穴
の側面で金属が剥がれたり、樹脂膜のビア穴の中央で金
属配線が切れて導通不良の原因になるという問題が生じ
ていた。

【０００９】本発明は、レーザアブレーションにより生
じた樹脂膜の分解生成物を、レーザ加工しながら効率よ
く取り除くことによって、分解煤がビア穴の中や樹脂膜
の表面に付着するのを抑制することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明にかかるレーザア
ブレーションによるビア穴形成方法においては、レーザ
光によって樹脂膜にビア穴を形成する際、該樹脂膜の上
に間隔を保って透明板を設け、該透明板を通して該樹脂
膜のビア穴を形成すべき部分にレーザ光を照射しなが
ら、該樹脂膜と該透明板の間にＮ₂，Ｏ₂，Ｈｅ等のガ
スを流すことによって該樹脂膜の分解生成物を除去し
て、ビア穴の中あるいは該樹脂膜の表面に分解煤が付着
するのを防止する工程を採用した。

【００１１】この場合、レーザ光の進行方向に逆行しな
い方向にガスを流すことによって、樹脂膜の分解生成物
が、すでに形成したビア穴の中に入り込み分解煤になる
のを防止することができる。

【００１２】

【作用】図１（Ａ），（Ｂ）は、本発明のレーザアブレ
ーションによるビア穴形成方法の原理説明図である。こ
の図１（Ａ）は断面形状であり、図１（Ｂ）は上からみ
た構造である。そしてこの図の１は基板、２は樹脂膜、
３はビア穴、４はスペーサ、５はマスク、６は多層反射
膜、７はレーザ光、８はレーザ光の進行方向、９はガス
流を示している。

【００１３】この図によって本発明のレーザアブレーシ
ョンによるビア穴形成方法の原理を説明する。本発明に
おいては、樹脂膜２が形成された基板１の上に、スペー
サ４によって間隔を保ってビア穴を形成すべきに部分に
開口を有する多層反射膜６が形成された透明なマスク５
を設置し、この透明なマスク５の開口を通して樹脂膜２
のビア穴を形成すべき部分にレーザ光７を照射してレー
ザアブレーションを行い、このマスク５と樹脂膜２が形
成された基板１の間に形成されたガス流路にガス流９を
流して、レーザアブレーションによって樹脂膜２から発
生する分解生成物を除去する方法を採用している。

【００１４】この際、ガス流９をレーザ光の進行方向８
に逆行しないようにすると、レーザアブレーションによ
る樹脂膜２の分解生成物がすでに形成したビア穴や絶縁
膜２の表面に付着するのを防ぐことができる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。図２は、
本発明の一実施例のレーザアブレーションによるビア穴
形成方法の説明図である。この図において、１１は基
板、１２は樹脂膜、１３はビア穴、１４はスペーサ、１
５はミラーマスク、１６は多層反射膜、１７はレーザ
光、１８はレーザ光の進行方向、１９はガス導入ケー
ス、２０はガス流を示している。

【００１６】この図によって本発明の一実施例のレーザ
アブレーションによるビア穴形成方法の原理を説明す
る。この実施例においては、ポリイミド等の難加工性の
樹脂膜１２が形成された基板１１の上に、スペーサ１４
によって間隔を保ってビア穴１３を形成すべき部分に開
口を有する多層反射膜１６が形成された透明なミラーマ
スク１５を設置し、この透明なミラーマスク１５の多層
反射膜１６の開口を通して樹脂膜１２のビア穴を形成す
べき部分にエキシマレーザ発振装置のレーザ光１７を照
射してレーザアブレーションを行い、このマスク１５と
樹脂膜１２が形成された基板１１の間に形成されたガス
流路に適合するガス導入ケース１９を設け、このガス導
入ケース１９によって、マスク１５と樹脂膜１２が形成
された基板１１の間にガス流２０を流して、レーザアブ
レーションによって樹脂膜１２から発生する分解生成物
を除去する。

【００１７】この際、ガス流２０をレーザ光の進行方向
１８に逆行しないようにすると、レーザアブレーション
による樹脂膜１２の分解生成物がすでに形成したビア穴
１３や絶縁膜１２の表面に分解煤となって付着するのを
防ぐことができる。レーザ光の進行方向１８にレーザア
ブレーションによる樹脂膜１２の分解生成物が付着した
としても、後に行われるレーザアブレーションによって
除去されるため問題を生じない。

【００１８】このように、ガス導入ケース１９を設けた
ため、ミラーマスク１５と基板１１の間にキャリアガス
を効率よく導入することができる。

【００１９】この装置を用いて、マスク１５と樹脂膜１
２が形成された基板１１の空間に窒素（Ｎ₂）ガスを充
満させた状態でレーザアブレーションによってビア穴１
３を形成したところ、ビア穴１３の側壁や樹脂膜１２の
表面に分解煤が付着したが、このキャリアガスである窒
素（Ｎ₂）ガスを、流量１３．８リットル／ｍｉｎの流
量で流しながらレーザアブレーションによってビア穴１
３を形成したところ、樹脂膜１２の表面には分解煤が殆
ど付着せず、ビア穴１３の側壁の分解煤も著しく減少す
るという顕著な効果が現れた。

【００２０】この実施例においては、キャリアガスとし
て窒素（Ｎ₂）ガスを用いたが、この他酸素（Ｏ₂）、
ヘリウム（Ｈｅ）等、紫外線によって分解したり、他の
部材と反応したりしないガスである限り他のガスも同様
に用いることができる。

【００２１】本発明においては、マスク１５と樹脂膜１
２が形成された基板１１の間にスペーサによって形成さ
れた空間は、特に大気と遮断される必要はない。

【００２２】本発明においては、プラズマ状態の樹脂膜
の分解生成物が再結合する過程、あるいは、分解煤とし
て成長する初期の過程で、分解生成物がキャリアガスに
よって除去されるため、分解煤として在留しないものと
考えられる。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
レーザ加工しつつマスクと樹脂膜の間にキャリアガスを
流すことによりアブレーションによって生じる分解生成
物を除去、さらにキャリアガスを流す方向を、レーザ項
の進行方向に逆行しない方向に選ぶことによって、分解
煤がすでに加工した穴に付着するのを防ぐことができ、
ビア穴を形成した後の洗浄が不要になり、または、簡単
なウェット洗浄で足りるようになるため、レーザアブレ
ーションによるビア穴形成工程が短縮され、このレーザ
アブレーションによるビア穴形成工程を回路基板等の製
造工程に組み込む可能性を広げる上で寄与するところが
大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ），（Ｂ）は、本発明のレーザアブレーシ
ョンによるビア穴形成方法の原理説明図である。

【図２】（Ａ），（Ｂ）は、本発明の一実施例のレーザ
アブレーションによるビア穴形成方法の説明図である。

【図３】本発明者らが先に提案したレーザアブレーショ
ンによるビア穴加工法の説明図である。

【符号の説明】

１基板２樹脂膜３ビア穴４スペーサ５マスク６多層反射膜７レーザ光８レーザ光の進行方向９ガス流

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者水谷大輔神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地富士通株式会社内 (72)発明者倉光庸子神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地富士通株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レーザ光によって樹脂膜にビア穴を形成
する際、該樹脂膜の上に間隔を保って透明板を設けてガ
ス流路を形成し、該透明板を通して該樹脂膜のビア穴を
形成すべき部分にレーザ光を照射しながら、該樹脂膜の
表面と該透明板の間に形成された該流路にＮ₂，Ｏ₂，
Ｈｅ等のキャリアガスを流すことによって該樹脂膜の分
解生成物を除去して、ビア穴の中あるいは該樹脂膜の表
面に分解煤が付着するのを防止することを特徴とするレ
ーザアブレーションによるビア穴形成方法。
【請求項２】樹脂膜の表面と該透明板の間に形成され
た該流路に、キャリアガス導入用ケースを設けることに
よって、キャリアガスを効率よく導入することを特徴と
する請求項１に記載されたレーザアブレーションによる
ビア穴形成方法。
【請求項３】レーザ光の進行方向に逆行しない方向に
キャリアガスを流すことを特徴とする請求項１または請
求項２に記載されたレーザアブレーションによるビア穴
形成方法。