JPH10263871A - レーザー加工用誘電体マスクの製造方法 - Google Patents

レーザー加工用誘電体マスクの製造方法

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JPH10263871A
JPH10263871A JP9069805A JP6980597A JPH10263871A JP H10263871 A JPH10263871 A JP H10263871A JP 9069805 A JP9069805 A JP 9069805A JP 6980597 A JP6980597 A JP 6980597A JP H10263871 A JPH10263871 A JP H10263871A
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film
dielectric
thin film
metal thin
laser beam
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JP9069805A
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Akio Mutsukawa
昭雄 六川
Kosaku Harayama
公作 原山
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Shinko Electric Industries Co Ltd
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Shinko Electric Industries Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 製造期間を短縮すると共に、製造コストを低
減すること。 【解決手段】 合成石英板10の表面に、屈折率の異な
る誘電体膜を交互に積層して誘電体多層膜20を形成
し、誘電体多層膜20の表面に、金属薄膜30を形成
し、金属薄膜30の所要の部位にレーザー光32を照射
することで、レーザー光32が照射された部位の金属薄
膜30とその下層の誘電体多層膜20とを除去して金属
薄膜30及び誘電体多層膜20を所望のマスクパターン
に形成した後、誘電体多層膜20の表面の金属薄膜30
をエッチングによって除去する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はレーザー加工用誘電
体マスクの製造方法に関する。紫外線の波長域のレーザ
ー光(エキシマレーザー等)で、ポリイミドのシート材
等に微細なパターン加工を行う場合、基板面上に誘電体
多層膜から成るマスクパターンが形成されたレーザー加
工用誘電体マスクが用いられる。例えば、図4に示すよ
うに、レーザー加工用誘電体マスク50に、エキシマレ
ーザー52を照射し、その誘電体マスク50によって得
られる像を、レンズ54によって縮小してポリイミドの
シート材56に転写する。このとき、所要のマスクパタ
ーンに形成された誘電体多層膜20が、エキシマレーザ
ー52の反射材として好適に作用する。これにより、ポ
リイミドのシート材56は、エキシマレーザー52の照
射された部分が除去され、所望のパターン(孔57等)
が形成される。エキシマレーザー52は、紫外線の波長
域のレーザー光であり、樹脂の結合を効率良く切断で
き、樹脂の微細な加工に好適に利用できる。なお、以上
の工程で孔等のパターンが形成されたポリイミドのシー
ト材56は、配線パターンが形成され、半導体チップが
搭載されるパッケージを構成する回路基板などとして利
用される。
【0002】
【従来の技術】従来、誘電体マスクは、リフトオフ法に
よって製造されていた。リフトオフ法とは、先ず、基板
である合成石英板の表面に所望のパターンとは反転した
パターンを持つリフトオフ層を形成し、次にそのリフト
オフ層が形成された合成石英板の表面全面に誘電体多層
膜を蒸着により形成し、そしてリフトオフ層を除去する
ことによって、リフトオフ層の表面に形成された誘電体
多層膜をも除去し、所望のマスクパターンを有する誘電
体マスクを得る方法である。
【0003】リフトオフ法の従来例を、図5に基づいて
以下に説明する。先ず、合成石英板10の表面に銀等の
金属膜層60を蒸着により形成し(図5(b))、その
上にフォトレジスト62を塗布し(図5(c))、フォ
トレジスト用のマスクを使用して露光する。次に現像し
てパターンを形成し(図5(d))、そしてレジストの
開口部の金属膜のみを化学エッチングして金属膜のパタ
ーン60aを成形する(図5(e))。次に、金属膜の
パターン60aが形成された合成石英板10の表面全面
に、真空蒸着或いはスパッタリングによって、誘電体多
層膜64を形成する(図5(f))。例えば、二酸化ケ
イ素(SiO2 )、二酸化ハフニウム(HfO2 )の膜
層を交互に複数層積層することで、誘電体多層膜64を
形成する。そして、金属膜のパターン60aを化学エッ
チングで除去することによって、金属膜のパターン60
aの表面に形成された誘電体多層膜64をも除去し、そ
れにより、誘電体多層膜64による所望のパターン64
aを合成石英板10の表面に形成し(図5(g))、所
望の誘電体マスクを得ることができる。なお、誘電体膜
はポーラス状に形成されるため、エッチング液はその誘
電体膜へ浸透して金属膜のパターン60aまで達し、そ
の金属膜のパターン60aを好適に化学エッチングでき
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
リフトオフ法では、フォトレジスト用のマスクを作製す
る工程、金属膜のパターンを形成するための化学エッチ
ング、金属膜のパターンを化学エッチングして誘電体多
層膜による所望のパターンを形成する工程(リフトオフ
工程)等、製造工程が複雑である。従って、製造に時間
がかかって納期を短縮できないと共に、製造コストを低
減できないという課題があった。ところで、エネルギー
密度が高いレーザー光を利用すれば、誘電体膜を直接加
工でき、所望のパターンを形成できる。しかし、誘電体
膜はレーザー光を反射するものであるから、その誘電体
膜をレーザー光によって直接加工することは、効率的で
はないという課題がある。
【0005】そこで、本発明の目的は、製造期間を短縮
できると共に、製造コストを低減できるレーザー加工用
誘電体マスクの製造方法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために次の構成を備える。すなわち、本発明は、
基板の表面に、屈折率の異なる誘電体膜を交互に積層し
て誘電体多層膜を形成し、該誘電体多層膜の表面に、金
属薄膜を形成し、該金属薄膜の所要の部位にレーザー光
を照射することで、レーザー光が照射された部位の金属
薄膜とその下層の誘電体多層膜とを除去して前記金属薄
膜及び前記誘電体多層膜を所望のマスクパターンに形成
した後、前記誘電体多層膜の表面の金属薄膜をエッチン
グによって除去することを特徴とする。
【0007】また、前記基板は、合成石英を光学研磨し
て形成されたことで、紫外線の波長域のレーザーに好適
に対応できる。
【0008】また、前記誘電体多層膜は、二酸化ケイ素
の膜と二酸化ハフニウムの膜とを交互に積層して形成さ
れることで、紫外線の波長域のレーザーを好適に反射す
るレーザー加工用誘電体マスクを提供できる。
【0009】また、前記金属薄膜が鉄から成ることで、
レーザー光を効率良く吸収することができ、前記金属薄
膜及び前記誘電体多層膜を所望のパターン形状に対応さ
せて効率良く除去できる。
【0010】また、前記誘電体膜及び/又は前記金属薄
膜が、真空蒸着法、或いはスパッタリング法によって形
成されることで、従来の膜の形成方法を利用でき、従来
の製造設備で誘電体マスクを容易に製造できる。
【0011】また、前記レーザー光は、レンズによって
細く絞られたレーザービームであり、該レーザービーム
を走査することで、微細なパターンの加工を容易に行う
ことができる。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる好適な実施
の形態例を添付図面と共に詳細に説明する。図1は本発
明によるレーザー加工用誘電体マスクの製造方法の一例
を示す断面図である。先ず、基板である合成石英板10
に、誘電体膜を、真空蒸着法などのPVD法、或いはス
パッタリングなどのCVD法によって、屈折率の異なる
誘電体膜を交互に積層し、これによって誘電体多層膜2
0を形成する(図1(b))。具体的な実施例は後述す
る。次に、誘電体多層膜20の上に、真空蒸着法、或い
はCVD法によって、金属薄膜30を形成する(図1
(c))。次に、金属薄膜30へ部分的にレーザー光
(エキシマレーザー、YAGレーザー等)を照射するこ
とで、所要の部位の誘電体多層膜20を除去する。金属
薄膜30は、レーザー光を吸収し、そのレーザー光が照
射された部分が発熱(加熱)する。そして、その金属薄
膜30加熱された部分の下層に位置する誘電体多層膜2
0も加熱される。誘電体膜は、熱に弱く、発熱した金属
薄膜30の部位に対応する部分が破壊されて、その金属
薄膜30の部位と共に除去される(図1(d))。これ
により、金属薄膜30及び誘電体多層膜20を所望のマ
スクパターンに形成できる。なお、レーザー光を細く絞
って、所望のパターン形状に対応させて走査(スキャ
ン)することで、微細なパターン加工を好適且つ容易に
行うことができる。そして、多層誘電体膜20の表面に
形成されている金属薄膜30をエッチングして完全に除
去する(図1(e))ことで、レーザー加工用誘電体マ
スクが完成する。
【0013】
【実施例】次に、レーザー加工用誘電体マスクの製造方
法にかかる好適な実施例を、図1に基づいて詳細に説明
する。先ず、基板、例えば、板厚5mm、大きさ4〜6
インチの合成石英板10を用意する(図1(a))。こ
の合成石英板10の板上に誘電体多層膜20を形成する
(図1(b))。本実施例では、誘電体膜である二酸化
ケイ素(SiO2 )と二酸化ハフニウム(HfO2 )の
膜層を交互に複数層積層する。各膜層の厚さは、数百Å
程度であり、その膜層を20〜50層に積層する。従っ
て、全体の膜厚は1〜3μm程度になる。誘電体膜を形
成するには、真空蒸着や、スパッタリング法等を利用で
きる。
【0014】なお、誘電体多層膜20は、原理的に、高
屈折率誘電体膜と低屈折率誘電体膜とを、光学的膜厚が
レーザー波長の1/4になる厚さで交互に積層すること
で形成できる。従って、反射させるレーザー光の波長、
或いは必要な反射率によって、誘電体多層膜20の層
数、高屈折率材と低屈折率材の組み合せは選択的に設定
され、全体の膜厚は、一般的には、紫外線域のレーザー
光において0.5μm〜3μm程度になる。また、この
誘電体材料としては、紫外線域の波長域で透過性の性質
を持つものに限られ、一般に弗化物(例えば、LiF、
NaF、MgF2 )や、酸化物(例えば、SiO2 、H
fO2 、Al2 3 、TiO2 )が用いられる。このよ
うに形成された誘電体多層膜20は、レーザー光を反射
させる干渉フィルタとして好適に作用し、レーザー耐圧
が非常に高く、レーザー加工膜として非常に有効に用い
ることができる。
【0015】次に、金属薄膜30を形成する(図1
(c))。例えば、鉄(Fe)の薄膜を蒸着法またはス
パッタリング法で0.5〜1μmの厚さに形成する。鉄
は、エキシマレーザー光を吸収し易く、そのエキシマレ
ーザー光によって加熱され易い。なお、レーザー光(エ
キシマレーザー、YAGレーザー等)を吸収する性質の
ものであれば、金属の材質は、特に限定されない。例え
ば、銅(Cu)、ニッケル(Ni)、クロム(Cr)、
モリブデン(Mo)、アルミニウム(Al)等を選択的
に利用できる。
【0016】次に、レーザー光を細く絞り、そのレーザ
ービームをスキャンすることによってパターン加工する
(図1(d))。金属薄膜と誘電体膜(多層)が、アブ
レーションによって除去される。例えば、金属薄膜30
と誘電体多層膜20とからなる膜層に、直径30μm程
度の孔を形成するには、図2に示すようにレーザー光3
2をレンズ34で直径1〜10μmに絞り、そのレーザ
ービーム36を図3に示すように一筆書きのようにをス
キャンすればよい。レーザービーム36を発生させるレ
ーザー光としては、Nd−YAGレーザーの3倍波(3
55nm)、または4倍波(266nm)等の紫外線域
のレーザー光を好適に利用できる。なお、エネルギー密
度は、種々の条件によるが、1J/cm2 以上程度でよ
い。誘電体多層膜20が金属薄膜30と共に除去される
のは、金属薄膜30がレーザー光を吸収して、熱を発生
し、その熱によって誘電体膜にダメージを与えるためで
ある。通常、金属薄膜30がないと、誘電体多層膜20
は、レーザー光の反射率が高いため、1J/cm2 程度
のエネルギーではダメージを受けない。
【0017】そして、金属薄膜30をエッチングして完
全に金属を除去することで、レーザー加工用誘電体マス
クが完成する。エッチング液としては、塩化第2鉄の水
溶液や、過硫酸アンモニウム水溶液(10%)を用いる
ことができる。
【0018】本発明によれば、誘電体多層膜20上に、
レーザー光を吸収する金属薄膜30を形成し、レーザー
光を照射された金属薄膜30が加熱されることを利用
し、所望の誘電体多層膜20のマスクパターン20aを
得ることができる。このため、リフトオフ法におけるよ
うなフォトレジストの露光工程で使用されるフォトレジ
スト用のマスクを必要としない。従って、そのようなフ
ォトレジスト用のマスクを作製する工程も必要としな
い。また、金属膜のパターンを形成する際の化学エッチ
ング、及び化学エッチングによるリフトオフ工程も必要
ない。このため、製造工程が複雑化せず、製造期間を短
縮でき、コストを低減できる。また、上記のようにウェ
ット工程を省くことができ、レーザー光によるドライ工
程でマスクパターン20aを得ることができるから簡単
な装置で対応でき、その保守管理も容易にできる。
【0019】また、図2に示すように、レンズ34によ
って細く絞られたレーザー光のレーザービーム36を、
走査して金属薄膜30へ照射し、それによって金属薄膜
30及び誘電体多層膜20を所望のパターン形状に対応
させてを除去することで、微細なマスクパターン20a
の加工を容易に行うことができる。このレーザービーム
36を走査する工程は、レーザービーム36の走査を制
御する加工データを作成するだけで変更することが可能
である。従って、種類の異なるレーザー加工用誘電体マ
スクの製造に好適に対応できる。これに対し、従来のリ
フトオフ法では、異なるレーザー加工用誘電体マスクの
それぞれに対応して、フォトレジスト用のマスクを作製
することになり、時間がかかる。
【0020】なお、レーザービーム36は、金属薄膜3
0に対して相対的に走査すればよい。図2の実施例で
は、レーザービーム36が固定され、ワークが載せられ
たステージ38が数値制御によって移動するが、相対的
には金属薄膜30に対してレーザービーム36を走査す
る加工装置になっている。また、前記のようにレーザー
光32をレンズ34によって集光すれば、エネルギー密
度の低いレーザー光を用いて加工に必要なエネルギー密
度を得ることができる。従って、大型のレーザー装置を
要しない。以上、本発明につき好適な実施例を挙げて種
々説明してきたが、本発明はこの実施例に限定されるも
のではなく、発明の精神を逸脱しない範囲内で多くの改
変を施し得るのは勿論のことである。
【0021】
【発明の効果】本発明によれば、基板の表面に形成した
誘電体多層膜の表面に金属薄膜を形成し、その金属薄膜
の所要の部位にレーザー光を照射して加熱することで、
その金属薄膜及びその下層の誘電体多層膜を除去でき、
これによってレーザー加工用誘電体マスクを好適に製造
することができる。従って、従来のリフトオフ法におけ
るような、フォトレジスト用のマスクを作製する工程及
びウェット工程が必要なく、製造期間を短縮できる。こ
れにより、レーザー加工用誘電体マスクにかかる製造コ
ストを低減でき、納期を短縮できるという著効を奏す
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかる製造方法の一実施例を示す工程
図である。
【図2】本発明にかかるレーザービームの照射工程を説
明する説明図である。
【図3】本発明にかかるレーザービームの走査方法を説
明する説明図である。
【図4】背景技術を説明する説明図である。
【図5】従来技術の製造方法の一実施例を示す工程図で
ある。
【符号の説明】
10 合成石英板 20 誘電体多層膜 30 金属薄膜 32 レーザー光 34 レンズ 36 レーザービーム

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板の表面に、屈折率の異なる誘電体膜
    を交互に積層して誘電体多層膜を形成し、 該誘電体多層膜の表面に、金属薄膜を形成し、 該金属薄膜の所要の部位にレーザー光を照射すること
    で、レーザー光が照射された部位の金属薄膜とその下層
    の誘電体多層膜とを除去して前記金属薄膜及び前記誘電
    体多層膜を所望のマスクパターンに形成した後、 前記誘電体多層膜の表面の金属薄膜をエッチングによっ
    て除去することを特徴とするレーザー加工用誘電体マス
    クの製造方法。
  2. 【請求項2】 前記基板は、合成石英を光学研磨して形
    成されたことを特徴とする請求項1記載のレーザー加工
    用誘電体マスクの製造方法。
  3. 【請求項3】 前記誘電体多層膜は、二酸化ケイ素の膜
    と二酸化ハフニウムの膜とを交互に積層して形成される
    ことを特徴とする請求項1記載のレーザー加工用誘電体
    マスクの製造方法。
  4. 【請求項4】 前記金属薄膜が鉄から成ることを特徴と
    する請求項1記載のレーザー加工用誘電体マスクの製造
    方法。
  5. 【請求項5】 前記誘電体膜及び/又は前記金属薄膜
    が、真空蒸着法、或いはスパッタリング法によって形成
    されることを特徴とする請求項1、3または4記載のレ
    ーザー加工用誘電体マスクの製造方法。
  6. 【請求項6】 前記レーザー光は、レンズによって細く
    絞られたレーザービームであり、該レーザービームを走
    査することを特徴とする請求項1記載のレーザー加工用
    誘電体マスクの製造方法。
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