JP2002290056A

JP2002290056A - レーザ加工装置

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Publication number: JP2002290056A
Application number: JP2001090958A
Authority: JP
Inventors: Akihiko Taneda; 昭彦種子田; Naoaki Tanizaki; 直昭谷崎
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2001-03-27
Filing date: 2001-03-27
Publication date: 2002-10-04
Anticipated expiration: 2021-03-27
Also published as: JP3980289B2

Abstract

(57)【要約】【課題】プリント配線板に設けた複数の導電層のいず
れかに達するＶＩＡホールを形成する際に、ＶＩＡホー
ルの形成状況を正確に検査できるレーザ加工装置を提供
すること。【解決手段】フォトセンサ７５、７６の検出出力に基
づいてホール形成位置に銅薄膜層Ｃｕが露出するタイミ
ングを検出するので、銅薄膜層ＣｕがＶＩＡホール底部
に露出した段階で銅薄膜層Ｃｕにダメージを与えること
なく加工用の紫外レーザ光ＵＬの供給を停止させること
ができる。さらに、フォトセンサ７５、７６の検出結果
から得た変数ｍ等に基づいて紫外レーザ光ＵＬの照射を
継続するか否かを判断するので、ＶＩＡホール底部に露
出した銅薄膜層Ｃｕが今回のホール形成で貫通すべき導
電層であるか否かを判断することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、多層構造のプリン
ト配線板にＶＩＡホールを形成するためのレーザ加工装
置及び方法に関し、特に、紫外線レーザを用いてＶＩＡ
ホールを形成する際に、ホール底部の導体表面にダメー
ジを与えることなく、不要な上層のみを除去することが
できるレーザ加工装置及び方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電子回路用のプリント配線板の高密度
化、多層化に伴い、ＶＩＡホールの細径化の要求や、中
間層の銅薄膜を貫通させ基板の表裏面を連結するスルー
ホール加工への要求があり、ＣＯ_２レーザよりも短い波
長を持つ紫外線レーザによるレーザビアが実用化されつ
つある。

【０００３】上記のような紫外線レーザの波長は、ＣＯ
_２レーザの１０．６μmに比較して３００ｎｍ前後と非
常に短く、ＶＩＡホール径５０μｍ以下の加工が可能で
ある。また、銅は樹脂より吸収係数が低いものの、紫外
線も吸収するため、ＣＯ_２レーザでは不可能であった銅
面の貫通加工も可能である。

【０００４】一方、レーザビアでは、ＶＩＡホールの加
工中にその進捗状態の検査が通常必要になる。ＣＯ_２レ
ーザ等を用いた従来のレーザビアについては、各種の検
査方法が提案されている。例えば、特開平１１−１９２
５７０号公報では、加工用のＣＯ_２レーザの加工穴から
の反射光を用いて加工穴の状態を検知し、レーザ発振器
を制御することで、高品質な穴形状を実現している。ま
た、特開平１１−２０１９１０号公報では、加工穴の残
留材料に照明光を照射することによって発生する蛍光を
検出することで、穴形状の加工状況を測定している。さ
らに、特開２０００−１３７００２号公報では、ＣＯ_２
レーザによる加工と並行して加工穴に検査用光を入射さ
せてその反射光を検出したり、ＣＯ_２レーザによる加工
中に発生するプラズマ光を用いるなどして、加工穴底部
の残留樹脂の検出を行っている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、紫外線
レーザを用いることによって多層構造のプリント配線板
に設けた複数の導電層のいずれかに達するＶＩＡホール
を形成する場合において、ＶＩＡホールの形成状況を正
確に検査することができる方法について開示したものは
ない。

【０００６】例えば、特開平１１−１９２５７０号公報
のように反射光を利用する場合、加工用の光源としてＵ
Ｖレーザを使用すると、加工光が銅薄膜に吸収されてし
まうため、検査用の反射光を検出することができない。

【０００７】また、特開平１１−２０１９１０号公報の
場合、検査用の蛍光を検出する際に画像処理等を行う必
要があり、加工に際して生じるプラズマ光の影響除去や
画像処理によるタイムロスを考慮すると、インラインで
の使用には不適である。

【０００８】また、特開２０００−１３７００２号公報
の場合、加工用にＣＯ_２レーザを用いており、銅薄膜を
貫通するＶＩＡホールを形成することができない。この
ため、同公報の技術を多層構造のプリント配線板に適用
しようとした場合、最上部の銅薄膜まで到達するＶＩＡ
ホールの形成には活用できるかも知れないが、いずれか
任意の深さ位置の銅薄膜に到達する所望のＶＩＡホール
を精密に形成することができない。また、検査用にプラ
ズマ光を利用する場合、検出されるプラズマ光の光強度
が樹脂の不均一性に影響されるため、較正手段が必要と
なる。

【０００９】そこで、本発明は、紫外線レーザを用いる
ことによって多層構造のプリント配線板に設けた複数の
導電層のいずれかに達するＶＩＡホールを形成する際
に、ＶＩＡホールの形成状況を正確に検査できるレーザ
加工装置及び方法を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明のレーザ加工装置は、多層プリント配線板の
ホール形成位置にホール形成用の紫外レーザ光を照射す
る加工光供給手段と、前記紫外レーザ光と異なる波長を
有する検査光を前記ホール形成位置に入射させる検査光
供給手段と、前記ホール形成位置から出射する前記検査
光に対応する反射光の強度変化を検出する反射光検出手
段と、前記反射光検出手段の出力に基づいて前記ホール
形成位置に導電層が露出するタイミングを検出する導電
層検出手段と、前記導電層検出手段の検出出力に基づい
て前記加工光供給手段による前記紫外レーザ光の照射を
継続するか否かを判断する判断手段とを備える。

【００１１】上記装置では、導電層検出手段が前記反射
光検出手段の出力に基づいて前記ホール形成位置に導電
層が露出するタイミングを検出するので、導電層が露出
した段階で加工光供給手段を制御して、この導電層にダ
メージを与えることなく加工用の紫外レーザ光の供給を
停止させることができる。さらに、判断手段が、導電層
検出手段の検出出力に基づいて前記加工光供給手段によ
る前記紫外レーザ光の照射を継続するか否かを判断する
ので、導電層検出手段によって露出を検出した特定の導
電層が今回のホール形成で貫通すべき導電層であるか否
かを判断しつつ、目的の導電層が露出するまでホールを
正確に形成することができる。なお、検査光を、前記多
層プリント配線板を構成する導体層及び絶縁層に関して
所定以上の反射率差を有するものとすることにより、導
電層の露出を正確に判断することができる。

【００１２】また、上記装置の具体的な態様では、前記
判断手段が、前記ホール形成位置に導電層が露出した回
数を計数する計数手段と、前記計数手段で計数した回数
値が所定値に達したか否かを判断する比較手段とを備え
る。この場合、予め適当な所定値を設定しておくことに
より、複数の導電層のうち上記所定値に対応する所望の
深さ位置の導電層に達するホールを形成することができ
る。

【００１３】上記装置の具体的な態様では、前記導電層
検出手段が、前記ホール形成位置からの前記反射光の強
度が急激に変化する遷移状態から前記反射光の強度が飽
和する飽和状態への状態変化の切換を前記導電層が露出
するタイミングとして検出する。この場合、導電層が露
出した段階を高い再現性で正確かつ迅速に検出すること
ができる。

【００１４】上記装置の具体的な態様では、前記加工光
供給手段が、所定のトリガ信号に基づいてパルス状の紫
外レーザ光を発生するレーザ光源を有し、前記検査光供
給手段が、前記パルス状の紫外レーザ光の発生の合間に
所定の時間差で前記検査光を前記ホール形成位置に入射
させる。この場合、紫外レーザ光によって発生する蛍光
に起因する反射光の吸収やノイズ光の検出を防止しつつ
検査光の反射光のみを正確に検出することができ、導電
層の露出をより正確に検出することができる。

【００１５】上記装置の具体的な態様では、前記加工光
供給手段が、前記紫外レーザ光を前記ホール形成位置に
集光する集光光学系を有し、前記検査光供給手段が、前
記集光光学系を介して前記検査光を前記ホール形成位置
に入射させる光分岐結合手段を有し、前記反射光検出手
段が、前記ホール形成位置からの反射光を、前記集光光
学系及び前記光分岐結合手段を介して検出する。この場
合、加工用の紫外レーザ光の入射位置と検査光の入射位
置との毎回のアライメントが不要になり、高精度で迅速
な検査が可能になる。

【００１６】また、本発明のレーザ加工方法は、多層プ
リント配線板のホール形成位置にホール形成用の紫外レ
ーザ光を照射する工程と、前記紫外レーザ光と異なる波
長を有する検査光を前記ホール形成位置に入射させる工
程と、前記ホール形成位置から出射する前記検査光に対
応する反射光の強度変化を検出する工程と、前記反射光
の強度変化に基づいて前記ホール形成位置に導電層が露
出するタイミングを検出する工程と、前記導電層が露出
するタイミングの検出結果に基づいて前記ホール形成位
置への前記紫外レーザ光の照射を継続するか否かを判断
する工程とを備える。

【００１７】上記方法では、前記反射光の強度変化に基
づいて前記ホール形成位置に導電層が露出するタイミン
グを検出するので、導電層が露出した段階でこの導電層
にダメージを与えることなく加工用の紫外レーザ光の供
給を停止させることができる。さらに、前記導電層が露
出するタイミングの検出結果に基づいて、前記加工光供
給手段による前記紫外レーザ光の照射を継続するか否か
を判断するので、導電層検出手段によって露出を検出し
た特定の導電層が今回のホール形成で貫通すべき導電層
であるか否かを判断しつつ、目的の導電層が露出するま
でホールを正確に形成することができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】〔第１実施形態〕以下、本発明の
第１実施形態に係るレーザ加工装置について説明する。
このレーザ加工装置は、ホール形成用の加工光である紫
外レーザ光ＵＬを発生する紫外レーザ光ＵＬ源２と、こ
の紫外レーザ光源２からの紫外レーザ光ＵＬを多層プリ
ント配線板であるワークＷ上の所望のホール形成位置に
入射させる照射光学系３と、紫外レーザ光ＵＬが入射す
るワークＷを支持するステージ４と、紫外レーザ光ＵＬ
と波長が異なる検査光ＤＬを発生する検査光光源５と、
検査光光源５からの検査光ＤＬを照射光学系３に供給す
る分岐結合手段であるビームスプリッタ６と、検査光Ｄ
Ｌの強度とこれがホール形成位置に入射することで生じ
た反射光ＲＬの強度とを検出する検査光検出系７と、紫
外レーザ光源２及び検査光光源５からのパルス光の出射
タイミングを調節するトリガ制御部８と、照射光学系
３、検査光検出系７、トリガ制御部８等の動作を制御す
る加工制御装置９とを備える。ここで、紫外レーザ光源
２、照射光学系３、及びビームスプリッタ６は、加工光
供給手段を構成する。また、検査光光源５、ビームスプ
リッタ６、及び照射光学系３は、検査光供給手段を構成
する。また、検査光検出系７、ビームスプリッタ６、及
び照射光学系３は、反射光検出手段を構成する。

【００１９】紫外レーザ光源２は、例えば波長３０８ｎ
ｍの紫外レーザ光ＵＬをパルス状に出射するエキシマレ
ーザとすることができ、例えば数１０ｋＨＨｚ程度の発
振周波数で、２０ｎｓｅｃ程度のパルス幅を持つ紫外レ
ーザパルスを発生させることができる。なお、紫外レー
ザ光源２は、エキシマレーザに限るものではなく、ＹＡ
Ｇレーザ等からのレーザ光を整数倍の高調波に変換する
ことによって紫外レーザ光ＵＬを発生する他のレーザと
することもできる。

【００２０】照射光学系３は、走査用の一対のガルバノ
スキャナ３１、３２と、集光光学系であるｆθレンズ３
４とからなる。ここで、各ガルバノスキャナ３１、３２
は、ガルバノミラー３１ａ、３２ａと、これらを必要量
だけ回転駆動するためのミラー駆動装置及び駆動量検出
装置からなる駆動部３１ｂ、３２ｂとをそれぞれ備えて
おり、ｆθレンズ３４によってワークＷ表面に形成され
るパルス光の入射スポットをＸＹ面内で任意の点に移動
させることができる。また、ｆθレンズ３４は、ガルバ
ノミラー３１ａ、３２ａが等角速度で回転した場合、紫
外レーザ光をワークＷ上で等速度で移動させる。このよ
うなｆθレンズ３４によって集光されたパルス光の入射
スポットでは、ワークＷ表面の樹脂層や銅薄膜がアブレ
ーション現象によって分解除去される。なお、ガルバノ
スキャナ３１、３２は、駆動部３１ｂ、３２ｂを介して
加工制御装置９に制御されており、紫外レーザ光源２、
検査光光源５等と同期して動作する。

【００２１】ステージ４は、ワークＷをＸＹ面内で任意
の位置に移動させることができる。すなわち、ワークＷ
が比較的大きい場合、その加工領域がガルバノスキャナ
３１、３２の走査によってＶＩＡホールを形成すること
ができる走査領域よりも大きくなる可能性がある。この
場合は、ワークＷを適宜ステップ移動させつつ走査領域
単位でＶＩＡホールを形成し、これを繰り返すことによ
ってワークＷ全体にＶＩＡホールを形成する。この際、
ステージ４の動作は、加工制御装置９によって制御され
ており、紫外レーザ光源２、検査光光源５、ガルバノス
キャナ３１、３２等と同期している。なお、レーザ加工
の対象となるワークＷは、パターニングされた複数の銅
薄膜層を樹脂層で層間絶縁した構造を有する多層プリン
ト配線板である。

【００２２】検査光光源５は、例えばＹＡＧレーザ及び
高調波発生装置を組み合わせたものとすることができ、
この場合、第２高調波である波長５３２ｎｍの可視レー
ザ光を検査光ＤＬとしてパルス状に出射する。検査光Ｄ
Ｌは、銅薄膜層の露出を精密に検出するため、上記紫外
レーザ光ＵＬと異なる波長を有するだけでなく、ワーク
Ｗを構成する銅薄膜層及び樹脂層に関して大きな反射率
差を有するものとする。なお、検査光光源５は、上記の
ようなＹＡＧレーザ及び高調波発生装置を組み合わせた
ものに限らず、紫外レーザ光源２が発生する紫外レーザ
光ＵＬと異なる波長を有するとともにワークＷを構成す
る銅薄膜層や樹脂層にダメージを与えない他のレーザ装
置とすることができる。

【００２３】ビームスプリッタ６は、ダイクロイックミ
ラー等からなる光分岐結合手段であり、紫外レーザ光Ｕ
Ｌを反射し可視の検査光ＤＬを通過させるという性質を
持つ。これにより、紫外レーザ光源２からミラーＭ1を
経て入射した紫外レーザ光ＵＬと、検査光光源５から検
査光検出系７に設けた光学系を経て入射した検査光ＤＬ
とを同一の光路として、照射光学系３に入射させること
ができる。なお、照射光学系３は、紫外レーザ光ＵＬと
検査光ＤＬとに対してほぼ同一の結像特性を有し、ワー
クＷ上の同一スポットに紫外レーザ光ＵＬ及び検査光Ｄ
Ｌを正確に一致させて入射させることができる。

【００２４】検査光検出系７は、検査光光源５からの検
査光ＤＬの一部を参照光として分岐するハーフミラー７
１と、ハーフミラー７１を通過した検査光ＤＬのうち特
定偏光成分のみを透過させる偏光ビームスプリッタ７２
と、検査光ＤＬのうちハーフミラー７１で反射された参
照光を検出する較正用のフォトセンサ７５と、照射光学
系３側から偏光ビームスプリッタ７２を経て戻って来た
反射光ＲＬを検出するフォトセンサ７６とを備える。こ
こで、偏光ビームスプリッタ７２は、偏光フィルタ等か
らなり、ワークＷで反射して９０度偏光方向が変化した
反射光ＲＬのみを反射する。よって、フォトセンサ７６
には、ワークＷのＶＩＡホール底部に銅薄膜層が露出し
た場合、この銅薄膜層からの反射光ＲＬが入射し、ＶＩ
Ａホール底部に銅薄膜層が露出ていない場合、ほとんど
光が入射しない。ここで、フォトセンサ７５は、検査光
ＤＬの変動を相殺するために設けており、検査光ＤＬの
変動を反映した参照光を検出し、フォトセンサ７６の検
出出力を較正するために利用される。なお、両フォトセ
ンサ７５、７６は、入射した光の強度を高速で電圧等の
信号に変換するものであり、例えばフォトダイオードを
用いる。

【００２５】トリガ制御部８は、加工制御装置９からの
指示に基づいて、パルス光を周期的に出射させるトリガ
信号を紫外レーザ光源２と検査光光源５とに出力する。
紫外レーザ光源２と検査光光源５に印加されるトリガ信
号は、互いに一定の時間差を設けてあり、パルス光の出
射のタイミングが互いに重ならないようにしている。こ
のようにタイミングをずらすことにより、紫外レーザ光
源２からの紫外レーザ光ＵＬがワークＷ上に入射するこ
とによって生じる蛍光等に起因する感度減少を防止で
き、検査光ＤＬに対応する反射光ＲＬのみを正確に検出
することができる。

【００２６】加工制御装置９は、コンピュータ等からな
り、照射光学系３を動作させてワークＷ上への紫外レー
ザ光ＵＬ及び検査光ＤＬの入射位置を制御する。また、
加工制御装置９は、ステージ４を動作させて照射光学系
３に対するワークＷの位置を制御する。また、加工制御
装置９は、検査光検出系７の検出信号に基づいて導電層
の露出を検出する。また、加工制御装置９は、トリガ制
御部８の動作を制御して紫外レーザ光源２及び検査光光
源５からのパルス光の出射を制御する。

【００２７】図２（ａ）は、トリガ制御部８から紫外レ
ーザ光源２に出力されるトリガ信号を示し、図２（ｂ）
は、トリガ制御部８から検査光光源５に出力されるトリ
ガ信号を示す。図からも明らかなように、両トリガ信号
の周期はＴpとなっており、検査光光源５へのトリガ信
号は、紫外レーザ光源２へのトリガ信号よりもΔＴだけ
遅れた状態となっている。具体的には、周期Ｔpを数１
０ｋＨＨｚとしており、遅延時間ΔＴは数１０μｓｅｃ
となる。つまり、遅延時間ΔＴは、数１０μｓｅｃ程度
の精度が必要となる。この精度は、紫外レーザ光源２及
び検査光光源５のトリガ入力から発光までの時間（いわ
ゆる発振ディレイ）と、計測用のフォトセンサ７６の応
答時間とにより決定される。

【００２８】以上のような周期Ｔp及び遅延時間ΔＴの
設定により、紫外レーザ光ＵＬの照射タイミングと検査
光ＤＬの照射タイミングとの位相をずらして干渉を回避
することができる。なお、加工制御装置９は、検査光検
出系７の検出結果に基づいてトリガ制御部８に適当な指
令信号を送ることにより、トリガ信号の出力を随時停止
させることができる。

【００２９】図３は、第１層目の銅薄膜層を露出させる
だけのワークＷの加工について説明する図である。

【００３０】図３（ａ）は、第ｎ番目パルスの紫外レー
ザ光ＵＬをワークＷ上に照射した段階を示す。この場
合、第１層目の樹脂層ＲＥのホール形成位置では、紫外
レーザ光ＵＬの照射によって分子間結合が切断されるア
ブレーション現象がｎ回繰返されており、樹脂層ＲＥの
表層の一部が除去されてホールＨＯが形成される。この
ようなアブレーション現象に際しては、高輝度のプラズ
マ光ＰＬが発生するので、紫外レーザ光ＵＬの照射時に
は、検査光光源５からホール形成位置への検査光ＤＬの
照射や検査光検出系７によるホール形成位置からの反射
光ＲＬの検出を行なわない。図３（ｂ）は、図３（ａ）
の次の段階に対応し、検査光光源５からホールＨＯに検
査光ＤＬを照射するとともに、検査光ＤＬを入射させた
ホール形成位置からの反射光ＲＬを検査光検出系７によ
って検出する。この場合、銅薄膜層Ｃｕが露出していな
いので、反射光ＲＬの強度は小さい。

【００３１】図３（ｃ）は、第ｎ＋ｋ番目パルスの紫外
レーザ光ＵＬをワークＷ上に照射した段階を示す。この
場合、第１層目の樹脂層ＲＥのホール形成位置では、紫
外レーザ光ＵＬのｎ＋ｋ回の繰返照射により、樹脂層Ｒ
Ｅの全体が除去されてホールＨＯ底部に第１層目の銅薄
膜層Ｃｕが露出する。図３（ｄ）は、図３（ｃ）の次の
段階に対応し、検査光光源５からホールＨＯに検査光Ｄ
Ｌを照射するとともに、検査光ＤＬを入射させたホール
形成位置からの反射光ＲＬを検査光検出系７によって検
出する。この場合、銅薄膜層Ｃｕが露出しているので、
反射光ＲＬの強度は大きい。つまり、反射光ＲＬの強度
を監視することにより、銅薄膜層Ｃｕにダメージを与え
ることなく、その上層の樹脂層ＲＥのみを除去すること
ができる。

【００３２】図４（ａ）は、ホールＨＯの底部に露出す
る銅薄膜層Ｃｕの面積と、ホールＨＯの底部からの反射
光ＲＬの強度との関係を説明するグラフであり、ホール
ＨＯの底部に露出する銅薄膜層Ｃｕの面積が増大すると
ともにホールＨＯ底部からの反射光ＲＬの強度が増大す
ることが分かる。図４（ｂ）は、紫外レーザ光源２にト
リガ信号を送って紫外レーザ光ＵＬを発生させた場合の
パルス数と、フォトセンサ７６から出力される光検出出
力との関係を説明するグラフである。以上のグラフから
も明らかなように、紫外レーザ光ＵＬのパルス数が少な
い初期段階（点Ａ参照、図４（ｂ）に対応）では、ホー
ル形成位置に樹脂層ＲＥのみが露出しており、フォトセ
ンサ７６の光検出出力は低レベルとなっている。紫外レ
ーザ光ＵＬのパルス数がある程度増すと、フォトセンサ
７６の光検出出力が急激に増加する遷移領域Ａtrに移
る。この遷移領域Ａtrでは、ホール形成位置に銅薄膜層
Ｃｕが露出し始める。この遷移領域Ａtrを超えて紫外レ
ーザ光ＵＬの照射を繰り返した飽和段階（点Ｂ参照、図
４（ｄ）に対応）では、ホール形成位置に銅薄膜層Ｃｕ
がほぼ完全に露出しており、フォトセンサ７６の光検出
出力は上限レベルとなっている。

【００３３】なお、飽和段階（点Ｂ参照）を超えて紫外
レーザ光ＵＬの照射を継続すると、ホール形成位置に露
出した銅薄膜層Ｃｕに貫通孔が形成される。つまり、ホ
ールＨＯ底部に再び樹脂層ＲＥのみが露出して、フォト
センサ７６の光検出出力は低レベルとなる（点Ｃ参
照）。

【００３４】図５は、第２層目の銅薄膜層を露出させる
ワークＷの加工について説明する図である。

【００３５】図５（ａ）は、紫外レーザ光ＵＬによる第
１層目の樹脂層ＲＥの加工を説明する図である。この場
合、検査光光源５からホールＨＯに検査光ＤＬを照射し
ても、ホールＨＯからは反射光ＲＬが生じないのでフォ
トセンサ７６の光検出出力は、ほとんど０となる。

【００３６】図５（ｂ）は、紫外レーザ光ＵＬによる第
１層目の樹脂層ＲＥの貫通を説明する図である。この場
合、検査光光源５からホールＨＯに検査光ＤＬを照射す
ると、ホールＨＯ底部に露出した銅薄膜層Ｃｕの表面で
反射された反射光ＲＬがフォトセンサ７６の光検出出力
を増大させる。

【００３７】図５（ｃ）は、紫外レーザ光ＵＬによる第
２層目の樹脂層ＲＥの加工を説明する図である。この場
合、検査光光源５からホールＨＯに検査光ＤＬを照射し
ても、ホールＨＯからは反射光ＲＬが生じないのでフォ
トセンサ７６の光検出出力は、再びほとんど０となる。

【００３８】図５（ｄ）は、紫外レーザ光ＵＬによる第
２層目の樹脂層ＲＥの貫通を説明する図である。この場
合、検査光光源５からホールＨＯに検査光ＤＬを照射す
ると、ホールＨＯ底部に露出した銅薄膜層Ｃｕの表面で
反射された反射光ＲＬがフォトセンサ７６の光検出出力
を再度増大させる。この段階で紫外レーザ光ＵＬの照射
を停止させ、加工を終了する。

【００３９】以上の図５（ａ）〜（ｄ）の説明から明ら
かなように、反射光ＲＬの増大と飽和の回数をカウント
することにより、目的とする銅薄膜層Ｃｕにダメージを
与えることなく、その上層の樹脂層ＲＥや銅薄膜層Ｃｕ
を確実に除去することができる。

【００４０】図６は、図１に示す加工制御装置９の動作
を概念的に説明するフローチャートである。まず、加工
制御装置９に設けたＣＰＵは、内蔵する記憶装置に設け
た変数ｍに１を代入して初期化を行なう（ステップＳ
１）。ここで、変数ｍは、現在第ｍ番目の銅薄膜層Ｃｕ
を露出させる加工を行なっていることを意味する。

【００４１】次に、加工制御装置９に設けたＣＰＵは、
ガルバノスキャナ３１、３２の駆動部３１ｂ、３２ｂに
制御信号を送って、パルス光を入射させるべき入射スポ
ットを目標のホール形成位置にセットする（ステップＳ
２）。

【００４２】次に、加工制御装置９に設けたＣＰＵは、
トリガ制御部８に制御信号を送って、紫外レーザ光源２
にパルス光を出射させるトリガ信号をトリガ制御部８か
ら出力させる（ステップＳ３）。これにより、ワークＷ
上の目標のホール形成位置に浅い窪みが形成される。

【００４３】次に、加工制御装置９に設けたＣＰＵは、
トリガ制御部８に制御信号を送って、検査光光源５にパ
ルス光を出射させるトリガ信号をトリガ制御部８から出
力させる（ステップＳ４）。これにより、ワークＷ上の
目標のホール形成位置からの反射光ＲＬが検出される。

【００４４】次に、加工制御装置９に設けたＣＰＵは、
検査光検出系７のフォトセンサ７５、７６の検出出力の
差分を求めて、その値が銅薄膜層Ｃｕが露出を示す所定
の閾値を超えて飽和したか否かを判定する（ステップＳ
５）。なお、銅薄膜層Ｃｕの露出は、両フォトセンサ７
５、７６の検出出力差を微分したものを用いて、両フォ
トセンサ７５、７６の検出出力差が飽和したか否かを判
断することとしてもよい。

【００４５】次に、加工制御装置９に設けたＣＰＵは、
導電層検出手段として、今回の紫外レーザ光ＵＬの照射
（ステップＳ３）よりも１回先になされた前回の紫外レ
ーザ光ＵＬの照射後に銅薄膜層Ｃｕの露出が検出された
か否かを判断する（ステップＳ６）。つまり、今回の紫
外レーザ光ＵＬの照射（ステップＳ３）によって初めて
銅薄膜層Ｃｕが露出したか否かが判断される。

【００４６】次に、加工制御装置９に設けたＣＰＵは、
判断手段若しくは比較手段として、変数ｍの値と最終的
に露出させる銅薄膜層Ｃｕが何番目であるか（すなわち
層番号）とを比較し、今回露出した銅薄膜層Ｃｕが最終
目標として到達すべき銅薄膜層Ｃｕであるか否かを判断
する（ステップＳ７）。

【００４７】ステップＳ７で目標の銅薄膜層Ｃｕまで達
していないと判断された場合、加工制御装置９に設けた
ＣＰＵは、計数手段として、内蔵する記憶装置に設けた
変数ｍに１を加算してステップＳ３の処理に戻る（ステ
ップＳ８）。以下、ステップＳ３〜Ｓ７の動作が繰り返
される。

【００４８】一方、目標の銅薄膜層Ｃｕまで達している
と判断された場合、加工制御装置９に設けたＣＰＵは、
内蔵する記憶装置に設けたデータに基づいて、次にレー
ザ加工すべきＶＩＡホールが残っているか否かを判断す
る（ステップＳ９）。

【００４９】ステップＳ９で加工すべきＶＩＡホールが
残っていると判断された場合、加工制御装置９に設けた
ＣＰＵは、ステップＳ１の処理に戻る。以下、ステップ
Ｓ３〜Ｓ９の動作が繰り返される。一方、ステップＳ９
で加工すべきＶＩＡホールが残っていないと判断された
場合、全体の処理を終了する。

【００５０】以上説明したレーザ加工装置では、図６の
ステップＳ５、Ｓ６で説明したように、フォトセンサ７
５、７６の検出出力に基づいてホール形成位置に銅薄膜
層Ｃｕが露出するタイミングを検出するので、銅薄膜層
ＣｕがＶＩＡホール底部に露出した段階で銅薄膜層Ｃｕ
にダメージを与えることなく加工用の紫外レーザ光ＵＬ
の供給を停止させることができる。さらに、ステップＳ
７で説明したように、フォトセンサ７５、７６の検出結
果から得た変数ｍ等に基づいて紫外レーザ光ＵＬの照射
を継続するか否かを判断するので、ＶＩＡホール底部に
露出した銅薄膜層Ｃｕが今回のホール形成で貫通すべき
導電層であるか否かを判断することができる。つまり、
目的の銅薄膜層Ｃｕが必要かつ十分に露出するまでＶＩ
Ａホールを正確に形成することができる。

【００５１】〔第２実施形態〕以下、第２実施形態に係
るレーザ加工装置について説明する。このレーザ加工装
置は、第１実施形態のレーザ加工装置を変形したもので
あり、異なる部分についてのみ説明する。

【００５２】この場合、検査光検出系７において、ハー
フミラー７１とフォトセンサ７６との間にレンズ１７８
を設け、ハーフミラー７１からの反射光ＲＬをフォトセ
ンサ７６の感光面に集光する。レンズ１７８は、加工制
御装置９からの制御信号基づいてレンズ駆動装置１７９
によって光軸方向に微動するようになっており、ホール
形成位置に設けたＶＩＡホールの深さに応じてフォトセ
ンサ７５上における結像状態を調整できる。これによ
り、反射光ＲＬの変化をより鋭敏に検出することがで
き、ＶＩＡホールの底部に露出させる銅薄膜にダメージ
を与えることを防止できる。

【００５３】〔第３実施形態〕以下、第３実施形態に係
るレーザ加工装置について説明する。このレーザ加工装
置は、第２実施形態のレーザ加工装置をさらに変形した
ものである。

【００５４】この場合、検査光検出系７において、検査
光光源５の出射部近傍とフォトセンサ７６の感光面近傍
とにそれぞれピンホール２７７ａ、２７７ｂを設けてい
る。これらのピンホール２７７ａ、２７７ｂは、光学的
に共役な位置に配置されており、共焦点効果が得られる
ようになっている。これにより、ＶＩＡホールの底部か
らの反射光ＲＬのみを鋭敏に検出することができ、ＶＩ
Ａホールの底部に露出させる銅薄膜にダメージを与える
ことを確実に防止できる。

【００５５】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
のレーザ加工装置によれば、導電層検出手段が前記反射
光検出手段の出力に基づいて前記ホール形成位置に導電
層が露出するタイミングを検出するので、導電層が露出
した段階でこの導電層にダメージを与えることなく加工
用の紫外レーザ光の供給を停止させることができる。さ
らに、判断手段が、導電層検出手段の検出出力に基づい
て前記加工光供給手段による前記紫外レーザ光の照射を
継続するか否かを判断するので、導電層検出手段によっ
て露出を検出した特定の導電層が今回のホール形成で貫
通すべき導電層であるか否かを判断しつつ、目的の導電
層が露出するまでホールを正確に形成することができ
る。

【００５６】また、本発明のレーザ加工方法によれば、
前記反射光の強度変化に基づいて前記ホール形成位置に
導電層が露出するタイミングを検出するので、導電層が
露出した段階でこの導電層にダメージを与えることなく
加工用の紫外レーザ光の供給を停止することができる。
さらに、前記導電層が露出するタイミングの検出結果に
基づいて前記加工光供給手段による前記紫外レーザ光の
照射を継続するか否かを判断するので、導電層検出手段
によって露出を検出した特定の導電層が今回のホール形
成で貫通すべき導電層であるか否かを判断しつつ、目的
の導電層が露出するまでホールを正確に形成することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態のレーザ加工装置の構成説明する
ブロック図である。

【図２】（ａ）は図１のレーザ加工装置からワークに照
射される紫外レーザ光の照射タイミングを示し、（ｂ）
は図１のレーザ加工装置からワークに照射される検査光
の照射タイミングを示す。

【図３】（ａ）〜（ｄ）は、ワークの第１層目の銅薄膜
層を露出させる加工について説明する図である。

【図４】（ａ）は、ホール底部に露出する銅薄膜層の面
積と、ホール底部からの反射光の強度との関係を説明す
るグラフであり、（ｂ）は、紫外レーザ光の照射パルス
数とフォトセンサから出力される光検出出力との関係を
説明するグラフである。

【図５】（ａ）〜（ｄ）は、ワークの第２層目の銅薄膜
層を露出させる加工について説明する図である。

【図６】図１のレーザ加工装置の動作を説明するフロー
チャートである。

【図７】第２実施形態のレーザ加工装置を説明する図で
ある。

【図８】第３実施形態のレーザ加工装置を説明する図で
ある。

【符号の説明】

２紫外レーザ光源３照射光学系４ステージ５検査光光源６ビームスプリッタ７検査光検出系８トリガ制御部９加工制御装置３１,３２ガルバノスキャナ７１ハーフミラー７２偏光ビームスプリッタ７５,７６フォトセンサＵＬ紫外レーザ光ＤＬ検査光ＲＬ反射光Ｗワーク

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考） // Ｂ２３Ｋ 101:42 Ｂ２３Ｋ 101:42

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】多層プリント配線板のホール形成位置に
ホール形成用の紫外レーザ光を照射する加工光供給手段
と、前記紫外レーザ光と異なる波長を有する検査光を前記ホ
ール形成位置に入射させる検査光供給手段と、前記ホール形成位置から出射する前記検査光に対応する
反射光の強度変化を検出する反射光検出手段と、前記反射光検出手段の出力に基づいて前記ホール形成位
置に導電層が露出するタイミングを検出する導電層検出
手段と、前記導電層検出手段の検出出力に基づいて前記加工光供
給手段による前記紫外レーザ光の照射を継続するか否か
を判断する判断手段とを備えるレーザ加工装置。
【請求項２】前記判断手段は、前記ホール形成位置に
導電層が露出した回数を計数する計数手段と、前記計数
手段で計数した回数値が所定値に達したか否かを判断す
る比較手段とを備えることを特徴とする請求項１記載の
レーザ加工装置。
【請求項３】前記導電層検出手段は、前記ホール形成
位置からの前記反射光の強度が急激に変化する遷移状態
から前記反射光の強度が飽和する飽和状態への状態変化
の切換を前記導電層が露出するタイミングとして検出す
ることを特徴とする請求項１及び請求項２のいずれか記
載のレーザ加工装置。
【請求項４】前記加工光供給手段は、所定のトリガ信
号に基づいてパルス状の紫外レーザ光を発生するレーザ
光源を有し、前記検査光供給手段は、前記パルス状の紫
外レーザ光の発生の合間に所定の時間差で前記検査光を
前記ホール形成位置に入射させることを特徴とする請求
項１から請求項３のいずれか記載のレーザ加工装置。
【請求項５】前記加工光供給手段は、前記紫外レーザ
光を前記ホール形成位置に集光する集光光学系を有し、
前記検査光供給手段は、前記集光光学系を介して前記検
査光を前記ホール形成位置に入射させる光分岐結合手段
を有し、前記反射光検出手段は、前記ホール形成位置か
らの反射光を、前記集光光学系及び前記光分岐結合手段
を介して検出することを特徴とする請求項１から請求項
４のいずれか記載のレーザ加工装置。
【請求項６】多層プリント配線板のホール形成位置に
ホール形成用の紫外レーザ光を照射する工程と、前記紫外レーザ光と異なる波長を有する検査光を前記ホ
ール形成位置に入射させる工程と、前記ホール形成位置から出射する前記検査光に対応する
反射光の強度変化を検出する工程と、前記反射光の強度変化に基づいて、前記ホール形成位置
に導電層が露出するタイミングを検出する工程と、前記導電層が露出するタイミングの検出結果に基づい
て、前記ホール形成位置への前記紫外レーザ光の照射を
継続するか否かを判断する工程とを備えるレーザ加工方
法。