KR20240089635A - 가공 장치, 가공 방법 및 기판의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 기판 표면에 레이저 빔에 의한 어블레이션 가공으로 요철을 형성하는 가공 장치이며, 레이저 광원으로부터의 레이저 빔의 조사 형상을 직사각형상으로 성형하는 성형 광학계를 구비한 제 1 광학 기능부와, 패턴을 갖는 유효 에어리어를 포함하는 마스크를 구비하는 제 2 광학 기능부와, 기판을 홀딩하는 기판 스테이지를 포함하고, 마스크는, 제 1 광학 기능부를 통과한 레이저 빔이 조사되고, 마스크의 상기 유효 에어리어의 일부분인 마스크 조사 에어리어를 포함하며, 기판은 마스크를 통과한 레이저 빔에 의해 패턴이 투영되는 기판 조사 에어리어를 포함하고, 기판 조사 에어리어는 기판의 피가공 영역보다도 작으며, 기판에의 가공 동작 시에, 기판 조사 에어리어의 일부분을 중첩시키면서, 마스크와 기판 스테이지를 스위프 조사하여, 기판의 피가공 영역의 표면 요철 가공을 행하도록 구성된 가공 장치이다. 이것에 의해, 기판의 피가공 영역에 걸쳐 미세한 요철 가공을 정밀도 좋게 행할 수 있는 가공 장치가 제공된다.

Description

가공 장치, 가공 방법 및 기판의 제조 방법

본 발명은 가공 장치, 가공 방법 및 기판의 제조 방법에 관한 것이다.

반도체 패키지 기판은, 「More Than More」의 흐름으로부터, 시스템을 원칩화한 SoC(System on a Chip)로 흐름이 옮겨가, 이 흐름에 따라 활발히 개발되고 있다.

또, 반도체 패키지 기판의 구성은 복잡화·고밀도화하고 있어, 그 베이스 기판 제조에 엑시머 레이저를 이용한 장치가 적용되고 있다.

반도체 패키지 기판의 고밀도화에 수반하여, 반도체 패키지 기판의 배선도 고정세(高精細)한 것이 요구되어, 배선도 다층화하고 있다. 이와 같은 배선의 세선화(細線化) 및 다층화에 따라, 라인 앤드 스페이스(L&S)가 좁고, 복잡해지고 있다. 배선 폭이 좁아지면, 배선 저항이 커지는 경향이 있다.

다층의 배선 간의 접속을 행하기 위해 관통 구멍(VIA)을 설치하거나, 배선 저항 증대의 문제를 해결하기 위해, 반도체 패키지 기판의 제작에 있어서, 트렌치(홈)를 기판에 설치하고, 이들을 따라 배선을 형성하는 것이 행해지고 있다. 이와 같은 배선을 형성함으로써, 배선의 단면적을 늘릴 수 있으므로, 배선 저항의 증대를 억제할 수 있다.

이와 같은 반도체 패키지 기판의 공법의 예를, 이하에 설명한다.

우선, 유리 에폭시 수지 재료를 사용한 내층 기판(코어층)의 양면에, 전용 진공 라미네이터를 사용하여 빌드업 필름을 적층한다. 이와 같이 하여 얻어진 빌드업 필름 표면에 상기 관통 구멍이나 트렌치를 설치하는 가공을 하고, 그것에 도금으로 금속층을 형성하여, 전극을 형성한다.

그런데, 한층 더의 고밀도화의 요구에 부응하기 위해, 필요시 되는 관통 구멍의 구멍 지름 그 자체가 작아지고 있다. 또, Top 지름과 Bottom 지름의 차가 적은 곧은 원통(寸胴) 형상의 관통 구멍(곧은 원통 형상 VIA)을 형성하는 것도 요구되고 있다. 트렌치도, 곧은 원통 형상 트렌치로 하는 것이 요구되고 있다.

기판에 대해 가능한 한 곧게 가공을 행하여 곧은 원통 형상 구멍이나 곧은 원통 형상 트렌치를 고정세하게 형성하려면, 고해상도 또한 고에너지 밀도의 레이저 빔을 이용하는 것이 유효하다. 이와 같은 가공에는, 고체 레이저 장치보다도, 엑시머 레이저를 이용하는 것이 바람직하다. 엑시머 레이저는 초점심도가 얕기는 하지만, 이 레이저를 이용하면, 고해상도 또한 고에너지 밀도로 가공할 수 있어, 흐릿함이 없이 정확한 위치에서, 곧은 원통 형상 VIA나 곧은 원통 형상 트렌치를 형성할 수 있다.

특허문헌 1에는, 레이저 펀칭 가공 방법 및 장치에 관한 발명이 기재되어 있다. 예를 들면, 특허문헌 1의 청구항 1에는, 선상 또는 직사각형상 빔을 컨택트 마스크를 통과시켜 컨택트 마스크법에 의해 피가공(被加工) 기판의 가공 영역에 조사하고, 선상 또는 직사각형상 빔을 컨택트 마스크에 대해 스캔하는 것이 기재되어 있다.

또, 특허문헌 1의 단락 0037에는, 레이저 발진기를 발진시키고, 스캔 기구에 의해 선상 빔을 L축 방향으로 이동시켜, 컨택트 마스크의 패턴 전역(全域)을 조사하는 것이 기재되어 있다. 그러나, 이와 같은 방법으로는, 큰 면적의 기판에 대해 깊은 요철(凹凸)을 필요로 하는 가공을 할 수 없다.

또, 특허문헌 1의 단락 0049 및 0050에는, 2축 스캔 기구를 이용해 직사각형상 빔을 이동시켜, 컨택트 마스크의 4분할된 각 영역에 차례대로 직사각형상 빔을 조사함으로써, 각 영역의 바로 아래의 가공 영역에 펀칭을 행하는 것이 기재되어 있다. 그러나, 이와 같은 방법으로는, 각 가공 영역의 내부는 균일한 깊이로 가공을 할 수 있지만, 각 가공 영역끼리의 경계면에서 가공이 되지 않거나, 또는 각 가공 에어리어 내부의 가공 깊이의 2배 정도 경계면에서 과(過)가공되거나 하여, 가공 품질상 문제가 발생한다.

특허문헌 2에는, 어블레이션 가공용 가공 장치 및 가공 방법에 관한 발명이 기재되어 있다. 특허문헌 2의 청구항 1의 어블레이션 가공용 가공 장치는, 라인 빔 형성 광학계를 내포하는 라인 빔 형성부를 장치 본체에 대해 상대 이동시키고, 라인상(狀)의 광을 주사시키는 주사 기구를 구비하고 있다.

이 주사 기구에 관하여, 특허문헌 2의 단락 0022에는, 「주사 기구(60)는, 라인 빔 형성부(20)를 주사 방향(X 방향)을 따라 왕복 이동시키는 것이 가능하며, 라인 빔 형성부(20)의 이동에 수반하여, 주사 방향(X 방향)에 수직인 라인상의 광이, 마스크(M) 및 투영 광학계(30)에 대해 상대 이동하여, 마스크 스테이지(40), 가공 스테이지(50)에 각각 고정된 마스크(M), 기판(W)이 스캐닝된다」라고 기재되어 있다.

또, 특허문헌 2의 단락 0026에는, 「가공 스테이지(50)는, 기판(W)을 진공 흡착 등에 의해 고정하는 동시에, X-Y 방향으로의 이동 및 회전에 의해 마스크(M)에 대해 기판(W)을 위치 결정할 수 있다. 또, 기판(W) 전체에 걸쳐 어블레이션 가공을 할 수 있도록, 주사 방향(여기에서는 X 방향)을 따라 스텝 이동 가능하다」라고 기재되어 있다.

그리고, 특허문헌 2의 단락 0033에는, 「라인 빔 형성부(20)를 장치 본체(15)에 대해 이동시킴으로써, 라인상의 광을 주사시킨다」는 것이 기재되어 있다.

이와 같은 특허문헌 2의 발명에서는, 큰 면적의 기판에 대해 깊은 요철을 필요로 하는 가공을 할 수 없다. 또한, 주사 시에 레이저 빔을 움직이기 때문에, 큰 마스크의 전역에 조사하는 것이 곤란하다. 이 때문에, 기판에 조사하는 면이 커지면 대응이 어렵다. 또한, 마스크 이후의 광학 소자는 큰 사이즈가 필요하기 때문에, 왜곡이 생기기 쉬워 정밀도(精度)가 높은 가공에는 적합하지 않다. 축소 광학 렌즈를 넣는 경우에는 매우 대구경의 렌즈를 적용할 필요가 있어, 왜곡이 커질 뿐만 아니라, 매우 고가의 부품이 되는 것이나, 레이저 빔에 의한 열의 관리를 행하기 어려워, 장시간 운전 시의 가공 정밀도가 나빠지는 문제가 있다.

일본국 특개2001-79678호 공보 일본국 특개2021-49560호 공보

반도체 기판의 요철 가공의 예로서, 마스크의 개구 패턴을 통과한 레이저 빔을 기판에 조사함으로써 기판 표면의 요철 가공, 즉 어블레이션 가공에 의한 요철 가공을 행하는 것을 들 수 있다. 어블레이션 가공에 의하면, 관통 구멍뿐만 아니라, 관통시키지 않고 애스팩트비가 높은 트렌치를 형성하는 레이저 컷 가공도 가능해진다.

본래는, 마스크의 유효 에어리어를 모두 커버하는 영역에, 에너지가 균일화된 레이저 빔을 조사하는 것이 이상적이지만, 근래는 반도체 기판면의 가공 에어리어가 커지고 있어, 그에 수반하여 마스크의 유효 에어리어도 대형화하고 있다.

그 때문에, 그 모두를 커버하는 영역에 균일한 레이저 빔을 조사하면, 레이저 빔의 에너지 밀도가 극도로 감소하여, 기판 표면의 가공 문턱값 에너지(threshold energy)에 도달하지 않게 되어, 가공할 수 없다. 기판 표면의 가공을 행하려면, 어느 정도의 에너지 밀도를 가진 레이저 빔을 조사할 필요가 있다. 또한, 애스팩트비가 높은 곧은 원통 형상의 가공(곧은 원통 형상 VIA, 곧은 원통 형상 트렌치)을 행하기 위해서는, 레이저의 에너지 밀도가 높지 않으면 벽면이 둔탁한 형상이 되어 버린다.

또, 어블레이션 가공을 행하기 위한 레이저 빔 에너지는, 예를 들면 노광 장치보다 훨씬 높은 에너지 밀도가 필요하여, 열에 대한 배려가 필요하게 된다.

또, 어블레이션 가공을 할 수 있는 에너지 밀도를 부여했다고 해도, 레이저 빔을 1회 조사한 것만으로는 목적의 가공 깊이까지 가공할 수 없어, 복수회의 조사가 필요하게 된다. 특히 근래는 가공의 애스팩트비에 대한 요구도 커지고 있어, 요철 가공의 깊이를 깊게 가공하는 것이 요구되고 있기 때문에, 기판 상의 같은 위치에 복수회의 레이저 빔을 조사하여 깊은 어블레이션 가공을 할 필요가 있다.

종래, 예를 들면 특허문헌 1 및 2에 기재되어 있는 것과 같은 어블레이션 가공 장치 및 어블레이션 가공 방법이 제안되어 왔지만, 상기와 같이, 이들은, 기판의 피가공 영역 전면(全面)에 걸쳐 미세한 요철 가공을 정밀도 좋게 행할 수 있는 기술은 아니었다.

본 발명은, 상기 문제를 해결하기 위해 이루어진 것이며, 기판의 피가공 영역에 걸쳐 미세한 요철 가공을 정밀도 좋게 행할 수 있는 가공 장치, 기판의 피가공 영역에 걸쳐 미세한 요철 가공을 정밀도 좋게 행할 수 있는 가공 방법, 및 기판의 피가공 영역에 걸쳐 미세한 요철 가공이 정밀도 좋게 형성된 기판을 제조할 수 있는 기판의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명에서는, 제 1 양태의 가공 장치로서, 기판의 표면에 레이저 빔의 조사 에너지에 의한 어블레이션 가공으로 미세한 요철을 형성하는 가공 장치로서,

펄스상(狀)으로 상기 레이저 빔을 조사하는 레이저 광원과, 상기 레이저 광원으로부터의 상기 레이저 빔의 조사 형상을 직사각형상으로 성형(成型)하는 성형(成形) 광학계를 구비한 제 1 광학 기능부와,

상기 기판의 피가공 영역에 대응하는 패턴을 갖는 유효 에어리어를 포함하는 마스크를 구비하는 제 2 광학 기능부와,

상기 기판을 홀딩하는 기판 스테이지를 포함하고,

상기 마스크는, 상기 제 1 광학 기능부를 통과한 상기 레이저 빔이 조사되는 마스크 조사 에어리어를 포함하며, 해당 마스크 조사 에어리어는 상기 마스크의 상기 유효 에어리어의 일부분이고,

상기 기판은, 상기 마스크를 통과한 상기 레이저 빔에 의해 상기 패턴이 투영되는 기판 조사 에어리어를 포함하며,

상기 기판 조사 에어리어는, 상기 기판의 피가공 영역보다도 작고,

상기 기판에의 가공 동작 시에, 상기 기판 조사 에어리어의 일부분을 중첩시키면서, 상기 마스크와 상기 기판 스테이지를 스위프(掃引) 조사하여, 상기 기판의 피가공 영역의 표면 요철 가공을 행하도록 구성되어 있는 것인 가공 장치를 제공한다.

이와 같은 가공 장치이면, 기판의 피가공 영역에 걸쳐 거의 균일한 요철 가공을 정밀도 좋게 행하는 것이 가능하다. 그 때문에, 이 양태의 가공 장치이면, 기판의 피가공 영역에 걸쳐 미세한 요철 가공을 정밀도 좋게 행할 수 있다.

또, 이와 같은 가공 장치는, 높은 레이저 에너지를 사용할 필요가 없어, 사용하는 레이저 광원이나 광학 부재가 고가인 것을 사용하지 않고 염가로 구성할 수 있는데다가, 레이저 빔의 열 드리프트에 의한 정밀도의 악화를 억제할 수 있어, 고정밀도의 가공을 행할 수 있다.

그리고, 이와 같은 가공 장치이면, 고속으로 깊은 VIA 가공 및/또는 트렌치 가공을 행할 수 있다. 또, 1숏에서의 기판 조사 에어리어를 작게 할 수 있으므로, 고밀도 조사가 가능해진다.

또, 본 발명은, 제 2 양태의 가공 장치로서, 기판의 표면에 레이저 빔의 조사 에너지에 의한 어블레이션 가공으로 미세한 요철을 형성하는 가공 장치로서,

펄스상으로 상기 레이저 빔을 조사하는 레이저 광원과, 상기 레이저 광원으로부터의 상기 레이저 빔의 조사 형상을 직사각형상으로 성형하는 성형 광학계를 구비한 제 1 광학 기능부와,

상기 기판의 피가공 영역에 대응하는 패턴을 갖는 유효 에어리어를 포함하는 마스크를 구비하는 제 2 광학 기능부와,

상기 기판을 홀딩하는 기판 스테이지를 포함하고,

상기 마스크는, 상기 제 1 광학 기능부를 통과한 상기 레이저 빔이 조사되는 마스크 조사 에어리어를 포함하며, 해당 마스크 조사 에어리어는 상기 마스크의 상기 유효 에어리어의 일부분이고,

상기 기판은, 상기 마스크를 통과한 상기 레이저 빔에 의해 상기 패턴이 투영되는 기판 조사 에어리어를 포함하며,

상기 기판 조사 에어리어는, 상기 기판의 피가공 영역보다도 작고,

상기 마스크 및 상기 기판 스테이지가, 상기 레이저 빔이 조사되는 방향과 대략 수직인 면 방향에 있어서 동기하여 동작함으로써, 상대적으로 대응하는 위치 관계를 유지하도록 구성되어 있으며,

상기 기판에의 가공 동작 시에, 상기 레이저 빔의 조사 위치를 고정한 상태에서, 상기 마스크와 상기 기판 스테이지를 동기하여 동작시켜, 상기 마스크 및 상기 기판 스테이지를 스위프 조사하여, 상기 기판의 상기 피가공 영역의 표면 요철 가공을 행하도록 구성되어 있는 것인 가공 장치를 제공한다.

이와 같은 가공 장치이면, 기판의 피가공 영역에 걸쳐 거의 균일한 요철 가공을 정밀도 좋게 행하는 것이 가능하다. 그 때문에, 이 양태의 가공 장치이면, 기판의 피가공 영역에 걸쳐 미세한 요철 가공을 정밀도 좋게 행할 수 있다.

또, 이와 같은 가공 장치는, 높은 레이저 에너지를 사용할 필요가 없어, 사용하는 레이저 광원이나 광학 부재가 고가인 것을 사용하지 않고 염가로 구성할 수 있는데다가, 레이저 빔의 열 드리프트에 의한 정밀도의 악화를 억제할 수 있어, 고정밀도의 가공을 행할 수 있다. 또, 광학 부품으로 소형의 것을 사용할 수 있기 때문에, 염가이며 정밀도가 높은 것을 사용할 수 있다.

그리고, 이와 같은 가공 장치이면, 레이저 빔을 주사하는 경우보다도 높은 정밀도로 가공을 행할 수 있다. 또, 이와 같은 가공 장치이면, 대면적 마스크를 이용할 수도 있기 때문에, 보다 높은 에너지 밀도로 가공을 행할 수도 있다.

제 1 양태의 가공 장치는, 상기 마스크 및 상기 기판 스테이지가, 상기 레이저 빔이 조사되는 방향과 대략 수직인 면 방향에 있어서 동기하여 동작함으로써, 상대적으로 대응하는 위치 관계를 유지하도록 구성되어 있고,

상기 기판에의 가공 동작 시에, 상기 레이저 빔의 조사 위치를 고정한 상태에서, 상기 마스크와 상기 기판 스테이지를 동기하여 동작시켜, 상기 기판 조사 에어리어의 일부분을 중첩시키면서, 상기 마스크 및 상기 기판 스테이지를 스위프 조사하여, 상기 기판의 상기 피가공 영역의 표면 요철 가공을 행하도록 구성되어 있는 것이 바람직하다.

이와 같은 가공 장치이면, 레이저 빔을 주사하는 경우보다도 높은 정밀도로 가공을 행할 수 있다. 또, 이와 같은 가공 장치이면, 대면적 마스크를 이용할 수도 있기 때문에, 보다 높은 에너지 밀도로 가공을 행할 수도 있다.

상기 레이저 빔은 엑시머 레이저인 것이 바람직하다.

엑시머 레이저를 이용함으로써, 보다 고정세한 요철 가공이 가능하다. 또, 엑시머 레이저에서는 가공 재료에 대한 에너지 흡수 효율이 좋기 때문에, 양호한 어블레이션 가공이 가능하다.

상기 마스크를 홀딩하고, 또한 상기 마스크를 스위프하는 마스크 스테이지를 추가로 포함하는 것이 바람직하다.

이와 같은 마스크 스테이지를 포함하는 가공 장치이면, 효율 좋게 마스크의 스위프 동작이 가능하다.

상기 제 2 광학 기능부와 상기 기판 스테이지 사이에, 축소 투영 광학계를 구비한 제 3 광학 기능부를 추가로 포함하는 것이 바람직하다.

이와 같은 제 3 광학 기능부를 추가로 포함함으로써, 마스크를 실제의 가공 패턴보다도 확대할 수 있어, 마스크에 조사되는 레이저 빔의 에너지를 기판에 조사되는 가공 에너지보다도 작게 할 수 있다. 그것에 의해, 레이저 빔의 에너지에 의한 열 드리프트를 억제할 수 있기 때문에, 마스크의 열팽창을 억제할 수 있어, 장시간의 가공 동작 후에도 고정밀도의 가공을 행하는 것이 가능해진다. 또, 마스크를 실제의 가공 패턴보다 큰 패턴으로 할 수 있기 때문에, 미소한 먼지의 영향도 받기 어려워진다.

상기 제 3 광학 기능부는, 상기 축소 투영 광학계를 냉각하는 냉각 수단을 추가로 구비하는 것인 것이 바람직하다.

이와 같은 가공 장치이면, 레이저 빔의 에너지에 의한 열 드리프트를 더욱 억제할 수 있어, 장시간의 가공 동작 후에도 고정밀도의 가공을 행하는 것이 가능해진다.

상기 성형 광학계는, 복수의 원기둥 렌즈(cylindrical lens)를 구비하고, 상기 레이저 광원으로부터의 상기 레이저 빔을, 상기 조사 형상이 상기 직사각형 형상이며 또한 조사 에너지 밀도가 균일한 레이저 빔으로 성형하는 광학 시스템인 것이 바람직하다.

이와 같은 광학 시스템을 포함하는 가공 장치는, 에너지 밀도가 극히 균일한 직사각형 형상의 빔 프로파일을 가진 고품질의 레이저 빔을 성형하는 것이 가능해진다.

상기 성형 광학계는, 복수의 원기둥 렌즈를 구비하고, 상기 레이저 광원으로부터의 상기 레이저 빔을, 상기 조사 형상이 상기 직사각형 형상이며 또한 탑햇(top-hat)형인 레이저 빔으로 성형하는 광학 시스템인 것이 바람직하다.

이와 같은 광학 시스템을 포함하는 가공 장치는, 에너지 밀도가 극히 균일한 직사각형 형상인 탑햇형의 레이저 빔을 기판의 피가공 영역에 조사할 수 있다.

상기 제 2 광학 기능부는, 상기 제 1 광학 기능부를 통과한 상기 레이저 빔의 상기 조사 형상을 상기 마스크를 통과시켜 더욱 성형하는 것으로 할 수 있다.

제 2 광학 기능부는, 직사각형상으로 성형된 레이저 빔의 조사 형상을, 예를 들면, 기판의 피가공 영역에 대응하는 패턴에 따라, 더욱 성형할 수 있다.

적어도 하나의 방향에서의 상기 스위프 조사에 있어서, 상기 마스크 및 상기 기판 스테이지에 상기 레이저 빔을 펄스 조사하면서, 상기 마스크 및 상기 기판 스테이지를 비(非)정지에서 스위프하도록 구성된 것인 것이 바람직하다.

이와 같은 스위프를 행함으로써, 주행과 정지를 반복하는 스텝&리피트 동작에 비해 스위프의 시간을 대폭 감소하는 것이 가능해진다.

또한, 스텝&리피트와 같이 스테이지 동작과 정지를 빈번하게 반복하는 일이 없기 때문에, 스테이지의 열부하를 억제하여 고정밀도의 위치 결정을 장시간에 걸쳐 유지할 수 있다.

상기 기판의 특징 부분을 판독하는 촬상 수단과,

상기 마스크의 특징 부분을 판독하는 촬상 수단과,

상기 기판의 상기 특징 부분 및 상기 마스크의 상기 특징 부분의 위치 정보에 의거하여, 상기 기판과 상기 마스크의 상대 위치를 맞추는 얼라인먼트 기구를 추가로 포함하는 것이 바람직하다.

이러한 촬상 수단 및 얼라인먼트 기구를 구비함으로써, 기판면의 정확한 위치에 마스크 패턴을 투영한 요철 가공을 행하는 것이 가능해진다.

이 경우, 상기 얼라인먼트 기구의 정보에 의거하여, 상기 마스크의 상기 패턴에 대해 상기 기판의 가공 형상을 보정하는 수단을 추가로 포함하는 것이 바람직하다.

이와 같은 가공 장치이면, 보다 정확한 기판에의 요철 가공이 가능해진다.

상기 마스크가, 상기 가공 장치가 설치되는 수평면에 대해 대략 수직 방향으로 설치되어 있는 것인 것이 바람직하다.

이와 같은 가공 장치이면, 마스크가 수평면에 설치되어 있는 종래의 방식에 비해, 마스크의 휘어짐의 영향을 억제하여, 높은 정밀도의 요철 가공을 할 수 있고, 또, 마스크면에 먼지가 부착되는 것도 발생하기 어려운 점에서, 먼지에 의한 불량을 일으키기 어려워진다. 또한, 긴 광로의 대부분을 수평면을 따르게 할 수 있기 때문에, 장치의 높이를 낮출 수 있다.

또, 본 발명에서는, 제 1 양태의 가공 방법으로서, 기판의 표면에 레이저 빔의 조사 에너지에 의한 어블레이션 가공으로 미세한 요철을 형성하는 가공 방법으로서,

레이저 광원 및 성형 광학계를 구비한 제 1 광학 기능부와, 상기 기판의 피가공 영역에 대응하는 패턴을 갖는 유효 에어리어를 포함하는 마스크를 구비하는 제 2 광학 기능부와, 상기 기판을 홀딩하는 기판 스테이지를 포함하는 가공 장치를 준비하는 것과,

상기 제 1 광학 기능부에 있어서, 상기 레이저 광원으로부터 상기 성형 광학계에 상기 레이저 빔을 펄스상으로 조사하여, 상기 레이저 빔의 조사 형상을 직사각형상으로 성형하는 것과,

상기 제 2 광학 기능부에 있어서, 상기 마스크의 상기 유효 에어리어의 일부분인 마스크 조사 에어리어에, 상기 제 1 광학 기능부를 통과한 상기 레이저 빔을 조사하는 것과,

상기 마스크를 통과한 상기 레이저 빔을 상기 기판의 기판 조사 에어리어에 조사하여, 상기 패턴을 상기 기판 조사 에어리어에 투영하는 것을 포함하고,

상기 기판 조사 에어리어가, 상기 기판의 피가공 영역보다도 작아지도록 하며,

상기 기판에의 가공 동작 시에, 상기 기판 조사 에어리어의 일부분을 중첩시키면서, 상기 마스크와 상기 기판 스테이지를 스위프 조사하여, 상기 기판의 피가공 영역의 표면 요철 가공을 행하는 가공 방법을 제공한다.

이와 같은 가공 방법이면, 기판의 피가공 영역에 걸쳐 거의 균일한 요철 가공을 정밀도 좋게 행하는 것이 가능하다. 그 때문에, 이 양태의 가공 방법이면, 기판의 피가공 영역에 걸쳐 미세한 요철 가공을 정밀도 좋게 행할 수 있다.

또, 이와 같은 가공 방법은, 높은 레이저 에너지를 사용할 필요가 없어, 사용하는 레이저 광원이나 광학 부재가 고가인 것을 사용하지 않고 염가로 구성할 수 있는데다가, 레이저 빔의 열 드리프트에 의한 정밀도의 악화를 억제할 수 있어, 고정밀도의 가공을 행할 수 있다.

그리고, 이와 같은 가공 방법이면, 고속으로 깊은 VIA 가공 및/또는 트렌치 가공을 행할 수 있다. 또, 1숏에서의 기판 조사 에어리어를 작게 할 수 있으므로, 고밀도 조사가 가능해진다.

또, 본 발명에서는, 제 2 양태의 가공 방법으로서, 기판의 표면에 레이저 빔의 조사 에너지에 의한 어블레이션 가공으로 미세한 요철을 형성하는 가공 방법으로서,

직사각형상으로 성형된 레이저 빔을 마스크에 통과시킴으로써, 상기 기판의 피가공 영역보다도 작은 기판 조사 에어리어가 되도록 기판에 레이저 빔을 조사하고,

상기 기판에의 가공 동작 시에, 상기 기판 조사 에어리어의 일부분을 중첩시키면서, 상기 기판의 피가공 영역의 표면 요철 가공을 행하는 가공 방법을 제공한다.

이와 같은 가공 방법이면, 기판의 피가공 영역에 걸쳐 거의 균일한 요철 가공을 정밀도 좋게 행하는 것이 가능하다. 그 때문에, 이 양태의 가공 장치이면, 기판의 피가공 영역에 걸쳐 미세한 요철 가공을 정밀도 좋게 행할 수 있다.

또, 본 발명에서는, 제 3 양태의 가공 방법으로서, 기판의 표면에 레이저 빔의 조사 에너지에 의한 어블레이션 가공으로 미세한 요철을 형성하는 가공 방법으로서,

레이저 광원 및 성형 광학계를 구비한 제 1 광학 기능부와, 상기 기판의 피가공 영역에 대응하는 패턴을 갖는 유효 에어리어를 포함하는 마스크를 구비하는 제 2 광학 기능부와, 상기 기판을 홀딩하는 기판 스테이지를 포함하는 가공 장치를 준비하는 것과,

상기 제 1 광학 기능부에 있어서, 상기 레이저 광원으로부터 상기 성형 광학계에 상기 레이저 빔을 펄스상으로 조사하여, 상기 레이저 빔의 조사 형상을 직사각형상으로 성형하는 것과,

상기 제 2 광학 기능부에 있어서, 상기 마스크의 상기 유효 에어리어의 일부분인 마스크 조사 에어리어에, 상기 제 1 광학 기능부를 통과한 상기 레이저 빔을 조사하는 것과,

상기 마스크를 통과한 상기 레이저 빔을 상기 기판의 기판 조사 에어리어에 조사하여, 상기 패턴을 상기 기판 조사 에어리어에 투영하는 것을 포함하고,

상기 기판 조사 에어리어가, 상기 기판의 피가공 영역보다도 작아지도록 하며,

상기 마스크 및 상기 기판 스테이지를, 상기 레이저 빔이 조사되는 방향과 대략 수직인 면 방향에 있어서 동기하여 동작시킴으로써, 상대적으로 대응하는 위치 관계를 유지하고,

상기 기판에의 가공 동작 시에, 상기 레이저 빔의 조사 위치를 고정한 상태에서, 상기 마스크와 상기 기판 스테이지를 동기하여 동작시켜, 상기 마스크 및 상기 기판 스테이지를 스위프 조사하여, 상기 기판의 상기 피가공 영역의 표면 요철 가공을 행하는 가공 방법을 제공한다.

이와 같은 가공 방법이면, 기판의 피가공 영역에 걸쳐 거의 균일한 요철 가공을 정밀도 좋게 행하는 것이 가능하다. 그 때문에, 이 양태의 가공 방법이면, 기판의 피가공 영역에 걸쳐 미세한 요철 가공을 정밀도 좋게 행할 수 있다.

또, 이와 같은 가공 방법은, 높은 레이저 에너지를 사용할 필요가 없어, 사용하는 레이저 광원이나 광학 부재가 고가인 것을 사용하지 않고 염가로 구성할 수 있는데다가, 레이저 빔의 열 드리프트에 의한 정밀도의 악화를 억제할 수 있어, 고정밀도의 가공을 행할 수 있다. 또, 광학 부품으로 소형의 것을 사용할 수 있기 때문에, 염가이며 정밀도가 높은 것을 사용할 수 있다.

그리고, 이와 같은 가공 방법이면, 레이저 빔을 주사하는 경우보다도 높은 정밀도로 가공을 행할 수 있다. 또, 이와 같은 가공 방법이면, 대면적 마스크를 이용할 수도 있기 때문에, 보다 높은 에너지 밀도로 가공을 행할 수도 있다.

제 1 양태의 가공 방법에서는, 상기 마스크 및 상기 기판 스테이지를, 상기 레이저 빔이 조사되는 방향과 대략 수직인 면 방향에 있어서 동기하여 동작시킴으로써, 상대적으로 대응하는 위치 관계를 유지하고,

상기 기판에의 가공 동작 시에, 상기 레이저 빔의 조사 위치를 고정한 상태에서, 상기 마스크와 상기 기판 스테이지를 동기하여 동작시켜, 상기 기판 조사 에어리어의 일부분을 중첩시키면서, 상기 마스크 및 상기 기판 스테이지를 스위프 조사하여, 상기 기판의 상기 피가공 영역의 표면 요철 가공을 행하는 것이 바람직하다.

이와 같은 가공 방법이면, 레이저 빔을 주사하는 경우보다도 높은 정밀도로 가공을 행할 수 있다. 또, 이와 같은 가공 방법이면, 대면적 마스크를 이용할 수도 있기 때문에, 보다 높은 에너지 밀도로 가공을 행할 수도 있다.

상기 레이저 빔으로서 엑시머 레이저를 이용하는 것이 바람직하다.

엑시머 레이저를 이용함으로써, 보다 고정세한 요철 가공이 가능해진다. 또, 엑시머 레이저에서는 가공 재료에 대한 에너지 흡수 효율이 좋기 때문에, 양호한 어블레이션 가공이 가능하다.

제 1 양태 또는 제 3 양태의 가공 방법에서는, 상기 마스크를 홀딩하고, 또한 상기 마스크를 스위프하는 것인 마스크 스테이지를 추가로 이용하는 것이 바람직하다.

이와 같이 하면, 효율 좋게 마스크의 스위프 동작이 가능하다.

제 1 양태 또는 제 3 양태의 가공 방법에서는, 상기 가공 장치로서, 상기 제 2 광학 기능부와 상기 기판 스테이지 사이에, 축소 투영 광학계를 구비한 제 3 광학 기능부를 추가로 포함하는 것을 이용하는 것이 바람직하다.

이와 같은 제 3 광학 기능부를 추가로 포함하는 가공 장치를 이용함으로써, 마스크를 실제의 가공 패턴보다도 확대할 수 있고, 그 결과, 마스크에 조사되는 레이저 빔의 에너지를 기판에 조사되는 가공 에너지보다도 작게 할 수 있다. 그것에 의해, 레이저 빔의 에너지에 의한 열 드리프트를 억제할 수 있기 때문에, 마스크의 열팽창을 억제할 수 있어, 장시간의 가공 동작 후에도 고정밀도의 가공을 행하는 것이 가능해진다. 또, 마스크를 실제의 가공 패턴보다 큰 패턴으로 할 수 있기 때문에, 미소한 먼지의 영향도 받기 어려워진다.

이 경우, 상기 제 3 광학 기능부로서, 상기 축소 투영 광학계를 냉각하는 냉각 수단을 추가로 구비하는 것을 이용하는 것이 바람직하다.

이와 같은 제 3 광학 기능부를 이용함으로써, 장시간의 가공 동작 후에도 고정밀도의 가공을 행하는 것이 가능해진다.

제 1 양태 또는 제 3 양태의 가공 방법에서는, 상기 성형 광학계로서, 복수의 원기둥 렌즈를 구비하는 광학 시스템을 이용하여, 상기 레이저 광원으로부터의 상기 레이저 빔을 상기 조사 형상이 상기 직사각형 형상인 균일 레이저 빔으로 성형하는 것이 바람직하다.

이와 같이 함으로써, 에너지 밀도가 극히 균일한 직사각형 형상의 빔 프로파일을 가진 고품질의 레이저 빔을 성형하는 것이 가능해진다.

제 1 양태 또는 제 3 양태의 가공 방법에서는, 상기 제 2 광학 기능부에 있어서, 상기 제 1 광학 기능부를 통과한 상기 레이저 빔의 상기 조사 형상을 상기 마스크를 통과시켜 더욱 성형할 수 있다.

제 2 광학 기능부는, 직사각형상으로 성형된 레이저 빔의 조사 형상을, 예를 들면, 기판의 피가공 영역에 대응하는 패턴에 따라, 더욱 성형할 수 있다.

제 1 양태 또는 제 3 양태의 가공 방법에서는, 적어도 하나의 방향에서의 상기 스위프 조사에 있어서, 상기 마스크 및 상기 기판 스테이지에 상기 레이저 빔을 펄스 조사하면서, 상기 마스크 및 상기 기판 스테이지를 비정지에서 스위프하는 것이 바람직하다.

이와 같은 스위프를 행함으로써, 주행과 정지를 반복하는 스텝&리피트 동작에 비해 스위프 시간을 대폭 감소하는 것이 가능해진다.

또한, 스텝&리피트와 같이 스테이지 동작과 정지를 빈번하게 반복하는 일이 없기 때문에, 스테이지의 열부하를 억제하여 고정밀도의 위치 결정을 장시간에 걸쳐 유지할 수 있다.

제 1 양태 또는 제 3 양태의 가공 방법에서는, 상기 기판의 피가공 영역마다, 상기 스위프 조사를 복수회 반복해서 행할 수 있다.

이와 같이 피가공 영역마다 스위프 조사를 복수회 반복해서 행하여, 목적의 깊이까지 가공함으로써, 고속의 가공을 행할 수 있다.

제 1 양태 또는 제 3 양태의 가공 방법에서는, 상기 기판의 특징 부분 및 상기 마스크의 특징 부분을 판독하는 것과,

상기 기판의 상기 특징 부분 및 상기 마스크의 상기 특징 부분의 위치 정보에 의거하여, 얼라인먼트 기구를 이용해, 상기 기판과 상기 마스크의 상대 위치를 맞추는 것을 추가로 포함하는 것이 바람직하다.

이와 같이 함으로써, 기판면의 정확한 위치에 마스크 패턴을 투영한 요철 가공을 행하는 것이 가능해진다.

이 경우, 상기 얼라인먼트 기구의 정보에 의거하여, 상기 마스크의 상기 패턴에 대해 상기 기판의 가공 형상을 보정하는 것을 추가로 포함하는 것이 바람직하다.

이와 같은 가공 방법이면, 보다 정확한 기판에의 요철 가공이 가능해진다.

제 1 양태 또는 제 3 양태의 가공 방법에서는, 상기 가공 장치로서, 상기 마스크가, 상기 가공 장치가 설치되는 수평면에 대해 수직 방향으로 설치되어 있는 것을 이용하는 것이 바람직하다.

이와 같은 가공 장치를 이용하면, 마스크가 수평면에 설치되어 있는 종래의 방식에 비해, 마스크의 휘어짐의 영향을 억제하여, 높은 정밀도의 요철 가공을 할 수 있고, 또, 마스크면에 먼지가 부착되는 것도 발생하기 어려운 점에서, 먼지에 의한 불량을 일으키기 어려워진다. 또한, 긴 광로의 대부분을 수평면을 따르게 할 수 있기 때문에, 장치의 높이를 낮출 수 있다.

또, 본 발명에서는, 제 1 양태의 기판의 제조 방법으로서, 레이저 빔의 조사 에너지에 의한 어블레이션 가공에 의해 표면에 미세한 요철이 형성된 기판의 제조 방법으로서,

레이저 광원 및 성형 광학계를 구비한 제 1 광학 기능부와, 상기 기판의 피가공 영역에 대응하는 패턴을 갖는 유효 에어리어를 포함하는 마스크를 구비하는 제 2 광학 기능부와, 상기 기판을 홀딩하는 기판 스테이지를 포함하는 가공 장치를 준비하는 것과,

상기 제 1 광학 기능부에 있어서, 상기 레이저 광원으로부터 상기 성형 광학계에 상기 레이저 빔을 펄스상으로 조사하여, 상기 레이저 빔의 조사 형상을 직사각형상으로 성형하는 것과,

상기 제 2 광학 기능부에 있어서, 상기 마스크의 상기 유효 에어리어의 일부분인 마스크 조사 에어리어에, 상기 제 1 광학 기능부를 통과한 상기 레이저 빔을 조사하는 것과,

상기 마스크를 통과한 상기 레이저 빔을 상기 기판의 기판 조사 에어리어에 조사하여, 상기 패턴을 상기 기판 조사 에어리어에 투영하는 것을 포함하고,

상기 기판 조사 에어리어가, 상기 기판의 피가공 영역보다도 작아지도록 하며,

상기 기판에의 가공 동작 시에, 상기 기판 조사 에어리어의 일부분을 중첩시키면서, 상기 마스크와 상기 기판 스테이지를 스위프 조사하여, 상기 기판의 피가공 영역의 표면 요철 가공을 행하는 기판의 제조 방법을 제공한다.

이와 같은 기판의 제조 방법이면, 기판의 피가공 영역에 걸쳐 거의 균일한 요철 가공을 정밀도 좋게 행하는 것이 가능하다. 그 때문에, 이 양태의 기판의 제조 방법이면, 기판의 피가공 영역에 걸쳐 미세한 요철 가공이 정밀도 좋게 형성된 기판을 제조할 수 있다.

또, 이와 같은 기판의 제조 방법은, 높은 레이저 에너지를 사용할 필요가 없어, 사용하는 레이저 광원이나 광학 부재가 고가인 것을 사용하지 않고 염가로 구성할 수 있는데다가, 레이저 빔의 열 드리프트에 의한 정밀도의 악화를 억제할 수 있어, 고정밀도로 가공이 행하여진 기판을 제조할 수 있다.

그리고, 이와 같은 기판의 제조 방법이면, 고속으로 깊은 VIA 가공 및/또는 트렌치 가공을 행할 수 있다. 또, 1숏에서의 기판 조사 에어리어를 작게 할 수 있으므로, 고밀도 조사가 가능해진다.

또, 본 발명에서는, 제 2 양태의 기판의 제조 방법으로서, 레이저 빔의 조사 에너지에 의한 어블레이션 가공에 의해 표면에 미세한 요철이 형성된 기판의 제조 방법으로서,

기판의 표면에 레이저 빔의 조사 에너지에 의한 어블레이션 가공으로 미세한 요철을 형성하는 가공 방법으로서,

직사각형상으로 성형된 레이저 빔을 마스크에 통과시킴으로써, 상기 기판의 피가공 영역보다도 작은 기판 조사 에어리어가 되도록 기판에 레이저 빔을 조사하고,

상기 기판에의 가공 동작 시에, 상기 기판 조사 에어리어의 일부분을 중첩시키면서, 상기 기판의 피가공 영역의 표면 요철 가공을 행하는 기판의 제조 방법을 제공한다.

이와 같은 기판의 제조 방법이면, 기판의 피가공 영역에 걸쳐 거의 균일한 요철 가공을 정밀도 좋게 행하는 것이 가능하다. 그 때문에, 이 양태의 기판의 제조 방법이면, 기판의 피가공 영역에 걸쳐 미세한 요철 가공이 정밀도 좋게 형성된 기판을 제조할 수 있다.

또, 본 발명에서는, 제 3 양태의 기판의 제조 방법으로서, 레이저 빔의 조사 에너지에 의한 어블레이션 가공에 의해 표면에 미세한 요철이 형성된 기판의 제조 방법으로서,

레이저 광원 및 성형 광학계를 구비한 제 1 광학 기능부와, 상기 기판의 피가공 영역에 대응하는 패턴을 갖는 유효 에어리어를 포함하는 마스크를 구비하는 제 2 광학 기능부와, 상기 기판을 홀딩하는 기판 스테이지를 포함하는 가공 장치를 준비하는 것과,

상기 제 1 광학 기능부에 있어서, 상기 레이저 광원으로부터 상기 성형 광학계에 상기 레이저 빔을 펄스상으로 조사하여, 상기 레이저 빔의 조사 형상을 직사각형상으로 성형하는 것과,

상기 제 2 광학 기능부에 있어서, 상기 마스크의 상기 유효 에어리어의 일부분인 마스크 조사 에어리어에, 상기 제 1 광학 기능부를 통과한 상기 레이저 빔을 조사하는 것과,

상기 마스크를 통과한 상기 레이저 빔을 상기 기판의 기판 조사 에어리어에 조사하여, 상기 패턴을 상기 기판 조사 에어리어에 투영하는 것을 포함하고,

상기 기판 조사 에어리어가, 상기 기판의 피가공 영역보다도 작아지도록 하며,

상기 마스크 및 상기 기판 스테이지를, 상기 레이저 빔이 조사되는 방향과 대략 수직인 면 방향에 있어서 동기하여 동작시킴으로써, 상대적으로 대응하는 위치 관계를 유지하고,

상기 기판에의 가공 동작 시에, 상기 레이저 빔의 조사 위치를 고정한 상태에서, 상기 마스크와 상기 기판 스테이지를 동기하여 동작시켜, 상기 마스크 및 상기 기판 스테이지를 스위프 조사하여, 상기 기판의 상기 피가공 영역의 표면 요철 가공을 행하는 기판의 제조 방법을 제공한다.

이와 같은 기판의 제조 방법이면, 기판의 피가공 영역에 걸쳐 거의 균일한 요철 가공을 정밀도 좋게 행하는 것이 가능하다. 그 때문에, 이 양태의 기판의 제조 방법이면, 기판의 피가공 영역에 걸쳐 미세한 요철 가공이 정밀도 좋게 형성된 기판을 제조할 수 있다.

또, 이와 같은 기판의 제조 방법은, 높은 레이저 에너지를 사용할 필요가 없어, 사용하는 레이저 광원이나 광학 부재가 고가인 것을 사용하지 않고 염가로 구성할 수 있는데다가, 레이저 빔의 열 드리프트에 의한 정밀도의 악화를 억제할 수 있어, 고정밀도로 가공이 행하여진 기판을 제조할 수 있다. 또, 광학 부품으로 소형의 것을 사용할 수 있기 때문에, 염가이며 정밀도가 높은 것을 사용할 수 있다.

그리고, 이와 같은 기판의 제조 방법이면, 레이저 빔을 주사하는 경우보다도 높은 정밀도로 가공을 행할 수 있다. 또, 이와 같은 가공 방법이면, 대면적 마스크를 이용할 수도 있기 때문에, 보다 높은 에너지 밀도로 가공을 행할 수도 있다.

예를 들면, 상기 기판이 반도체 패키지용 기판이어도 된다.

본 발명의 기판의 제조 방법은, 반도체 패키지의 제조에 특히 유리하게 적용할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명의 가공 장치이면, 기판의 피가공 영역에 걸쳐 미세한 요철 가공을 정밀도 좋게 행할 수 있다.

또, 본 발명의 가공 방법이면, 기판의 피가공 영역에 걸쳐 미세한 요철 가공을 정밀도 좋게 행할 수 있다.

그리고, 본 발명의 기판의 제조 방법이면, 기판의 피가공 영역에 걸쳐 미세한 요철 가공이 정밀도 좋게 형성된 기판을 제조할 수 있다.

도 1은, 본 발명의 가공 장치의 일례를 나타내는 개략도이다.
도 2는, 본 발명에 있어서의, 기판의 피가공 영역과 기판 조사 에어리어의 관계의 일례를 나타내는 도면이다.
도 3은, 1축 방향에 있어서의 중첩 조사의 일례를 설명하는 도면이다.
도 4는, 첫 번째 열에서 세 번째 열까지의 중첩 조사의 일례를 설명하는 도면이다.
도 5는, 성형 광학계의 일례에 있어서의 레이저 빔의 조사 형상의 성형의 개념도이다.

상술한 바와 같이, 기판의 피가공 영역에 걸쳐 미세한 요철 가공을 정밀도 좋게 행할 수 있는 가공 장치의 개발이 요구되고 있었다.

본 발명자들은, 상기 과제에 대해서 예의 검토를 거듭한 결과, 기판의 표면에 레이저 빔의 조사 에너지에 의한 어블레이션 가공으로 미세한 요철을 형성하는 가공에 있어서, 1숏으로 레이저 빔이 조사되는 기판 조사 에어리어를 기판의 피가공 영역보다도 작게 하고, 기판에의 가공 동작 시에, 기판 조사 에어리어의 일부분을 중첩시키면서 마스크 및 기판 스테이지를 스위프 조사하여, 기판의 피가공 영역의 표면 요철 가공을 행하거나, 및/또는 레이저 빔의 조사 위치를 고정한 상태에서 마스크와 기판 스테이지를 동기하여 동작시켜, 마스크 및 기판 스테이지를 스위프 조사하여, 기판의 피가공 영역의 표면 요철 가공을 행함으로써, 기판의 피가공 영역에 걸쳐 미세한 요철 가공을 정밀도 좋게 행할 수 있는 것을 찾아내어, 본 발명을 완성시켰다.

즉, 본 발명의 제 1 양태의 가공 장치는, 기판의 표면에 레이저 빔의 조사 에너지에 의한 어블레이션 가공으로 미세한 요철을 형성하는 가공 장치로서,

펄스상으로 상기 레이저 빔을 조사하는 레이저 광원과, 상기 레이저 광원으로부터의 상기 레이저 빔의 조사 형상을 직사각형상으로 성형하는 성형 광학계를 구비한 제 1 광학 기능부와,

상기 기판의 피가공 영역에 대응하는 패턴을 갖는 유효 에어리어를 포함하는 마스크를 구비하는 제 2 광학 기능부와,

상기 기판을 홀딩하는 기판 스테이지를 포함하고,

상기 마스크는, 상기 제 1 광학 기능부를 통과한 상기 레이저 빔이 조사되는 마스크 조사 에어리어를 포함하며, 해당 마스크 조사 에어리어는 상기 마스크의 상기 유효 에어리어의 일부분이고,

상기 기판은, 상기 마스크를 통과한 상기 레이저 빔에 의해 상기 패턴이 투영되는 기판 조사 에어리어를 포함하며,

상기 기판 조사 에어리어는, 상기 기판의 피가공 영역보다도 작고,

상기 기판에의 가공 동작 시에, 상기 기판 조사 에어리어의 일부분을 중첩시키면서, 상기 마스크와 상기 기판 스테이지를 스위프 조사하여, 상기 기판의 피가공 영역의 표면 요철 가공을 행하도록 구성되어 있는 것인 가공 장치이다.

또, 본 발명의 제 2 양태의 가공 장치는, 기판의 표면에 레이저 빔의 조사 에너지에 의한 어블레이션 가공으로 미세한 요철을 형성하는 가공 장치로서,

펄스상으로 상기 레이저 빔을 조사하는 레이저 광원과, 상기 레이저 광원으로부터의 상기 레이저 빔의 조사 형상을 직사각형상으로 성형하는 성형 광학계를 구비한 제 1 광학 기능부와,

상기 기판의 피가공 영역에 대응하는 패턴을 갖는 유효 에어리어를 포함하는 마스크를 구비하는 제 2 광학 기능부와,

상기 기판을 홀딩하는 기판 스테이지를 포함하고,

상기 마스크는, 상기 제 1 광학 기능부를 통과한 상기 레이저 빔이 조사되는 마스크 조사 에어리어를 포함하며, 해당 마스크 조사 에어리어는 상기 마스크의 상기 유효 에어리어의 일부분이고,

상기 기판은, 상기 마스크를 통과한 상기 레이저 빔에 의해 상기 패턴이 투영되는 기판 조사 에어리어를 포함하며,

상기 기판 조사 에어리어는, 상기 기판의 피가공 영역보다도 작고,

상기 마스크 및 상기 기판 스테이지가, 상기 레이저 빔이 조사되는 방향과 대략 수직인 면 방향에 있어서 동기하여 동작함으로써, 상대적으로 대응하는 위치 관계를 유지하도록 구성되어 있으며,

상기 기판에의 가공 동작 시에, 상기 레이저 빔의 조사 위치를 고정한 상태에서, 상기 마스크와 상기 기판 스테이지를 동기하여 동작시켜, 상기 마스크 및 상기 기판 스테이지를 스위프 조사하여, 상기 기판의 상기 피가공 영역의 표면 요철 가공을 행하도록 구성되어 있는 것인 가공 장치이다.

또, 본 발명의 제 1 양태의 가공 방법은, 기판의 표면에 레이저 빔의 조사 에너지에 의한 어블레이션 가공으로 미세한 요철을 형성하는 가공 방법으로서,

레이저 광원 및 성형 광학계를 구비한 제 1 광학 기능부와, 상기 기판의 피가공 영역에 대응하는 패턴을 갖는 유효 에어리어를 포함하는 마스크를 구비하는 제 2 광학 기능부와, 상기 기판을 홀딩하는 기판 스테이지를 포함하는 가공 장치를 준비하는 것과,

상기 제 1 광학 기능부에 있어서, 상기 레이저 광원으로부터 상기 성형 광학계에 상기 레이저 빔을 펄스상으로 조사하여, 상기 레이저 빔의 조사 형상을 직사각형상으로 성형하는 것과,

상기 제 2 광학 기능부에 있어서, 상기 마스크의 상기 유효 에어리어의 일부분인 마스크 조사 에어리어에, 상기 제 1 광학 기능부를 통과한 상기 레이저 빔을 조사하는 것과,

상기 마스크를 통과한 상기 레이저 빔을 상기 기판의 기판 조사 에어리어에 조사하여, 상기 패턴을 상기 기판 조사 에어리어에 투영하는 것을 포함하고,

상기 기판 조사 에어리어가, 상기 기판의 피가공 영역보다도 작아지도록 하며,

상기 기판에의 가공 동작 시에, 상기 기판 조사 에어리어의 일부분을 중첩시키면서, 상기 마스크와 상기 기판 스테이지를 스위프 조사하여, 상기 기판의 피가공 영역의 표면 요철 가공을 행하는 가공 방법이다.

또, 본 발명의 제 2 양태의 가공 방법은, 기판의 표면에 레이저 빔의 조사 에너지에 의한 어블레이션 가공으로 미세한 요철을 형성하는 가공 방법으로서,

직사각형상으로 성형된 레이저 빔을 마스크에 통과시킴으로써, 상기 기판의 피가공 영역보다도 작은 기판 조사 에어리어가 되도록 기판에 레이저 빔을 조사하고,

상기 기판에의 가공 동작 시에, 상기 기판 조사 에어리어의 일부분을 중첩시키면서, 상기 기판의 피가공 영역의 표면 요철 가공을 행하는 가공 방법이다.

또, 본 발명의 제 3 양태의 가공 방법은, 기판의 표면에 레이저 빔의 조사 에너지에 의한 어블레이션 가공으로 미세한 요철을 형성하는 가공 방법으로서,

레이저 광원 및 성형 광학계를 구비한 제 1 광학 기능부와, 상기 기판의 피가공 영역에 대응하는 패턴을 갖는 유효 에어리어를 포함하는 마스크를 구비하는 제 2 광학 기능부와, 상기 기판을 홀딩하는 기판 스테이지를 포함하는 가공 장치를 준비하는 것과,

상기 제 1 광학 기능부에 있어서, 상기 레이저 광원으로부터 상기 성형 광학계에 상기 레이저 빔을 펄스상으로 조사하여, 상기 레이저 빔의 조사 형상을 직사각형상으로 성형하는 것과,

상기 제 2 광학 기능부에 있어서, 상기 마스크의 상기 유효 에어리어의 일부분인 마스크 조사 에어리어에, 상기 제 1 광학 기능부를 통과한 상기 레이저 빔을 조사하는 것과,

상기 마스크를 통과한 상기 레이저 빔을 상기 기판의 기판 조사 에어리어에 조사하여, 상기 패턴을 상기 기판 조사 에어리어에 투영하는 것을 포함하고,

상기 기판 조사 에어리어가, 상기 기판의 피가공 영역보다도 작아지도록 하며,

상기 마스크 및 상기 기판 스테이지를, 상기 레이저 빔이 조사되는 방향과 대략 수직인 면 방향에 있어서 동기하여 동작시킴으로써, 상대적으로 대응하는 위치 관계를 유지하고,

상기 기판에의 가공 동작 시에, 상기 레이저 빔의 조사 위치를 고정한 상태에서, 상기 마스크와 상기 기판 스테이지를 동기하여 동작시켜, 상기 마스크 및 상기 기판 스테이지를 스위프 조사하여, 상기 기판의 상기 피가공 영역의 표면 요철 가공을 행하는 가공 방법이다.

또, 본 발명의 제 1 양태의 기판의 제조 방법은, 레이저 빔의 조사 에너지에 의한 어블레이션 가공에 의해 표면에 미세한 요철이 형성된 기판의 제조 방법으로서,

레이저 광원 및 성형 광학계를 구비한 제 1 광학 기능부와, 상기 기판의 피가공 영역에 대응하는 패턴을 갖는 유효 에어리어를 포함하는 마스크를 구비하는 제 2 광학 기능부와, 상기 기판을 홀딩하는 기판 스테이지를 포함하는 가공 장치를 준비하는 것과,

상기 제 1 광학 기능부에 있어서, 상기 레이저 광원으로부터 상기 성형 광학계에 상기 레이저 빔을 펄스상으로 조사하여, 상기 레이저 빔의 조사 형상을 직사각형상으로 성형하는 것과,

상기 제 2 광학 기능부에 있어서, 상기 마스크의 상기 유효 에어리어의 일부분인 마스크 조사 에어리어에, 상기 제 1 광학 기능부를 통과한 상기 레이저 빔을 조사하는 것과,

상기 마스크를 통과한 상기 레이저 빔을 상기 기판의 기판 조사 에어리어에 조사하여, 상기 패턴을 상기 기판 조사 에어리어에 투영하는 것을 포함하고,

상기 기판 조사 에어리어가, 상기 기판의 피가공 영역보다도 작아지도록 하며,

상기 기판에의 가공 동작 시에, 상기 기판 조사 에어리어의 일부분을 중첩시키면서, 상기 마스크와 상기 기판 스테이지를 스위프 조사하여, 상기 기판의 피가공 영역의 표면 요철 가공을 행하는 기판의 제조 방법이다.

또, 본 발명의 제 2 양태의 기판의 제조 방법은, 레이저 빔의 조사 에너지에 의한 어블레이션 가공에 의해 표면에 미세한 요철이 형성된 기판의 제조 방법으로서,

기판의 표면에 레이저 빔의 조사 에너지에 의한 어블레이션 가공으로 미세한 요철을 형성하는 가공 방법으로서,

직사각형상으로 성형된 레이저 빔을 마스크에 통과시킴으로써, 상기 기판의 피가공 영역보다도 작은 기판 조사 에어리어가 되도록 기판에 레이저 빔을 조사하고,

상기 기판에의 가공 동작 시에, 상기 기판 조사 에어리어의 일부분을 중첩시키면서, 상기 기판의 피가공 영역의 표면 요철 가공을 행하는 기판의 제조 방법이다.

또, 본 발명의 제 3 양태의 기판의 제조 방법은, 레이저 빔의 조사 에너지에 의한 어블레이션 가공에 의해 표면에 미세한 요철이 형성된 기판의 제조 방법으로서,

레이저 광원 및 성형 광학계를 구비한 제 1 광학 기능부와, 상기 기판의 피가공 영역에 대응하는 패턴을 갖는 유효 에어리어를 포함하는 마스크를 구비하는 제 2 광학 기능부와, 상기 기판을 홀딩하는 기판 스테이지를 포함하는 가공 장치를 준비하는 것과,

상기 제 1 광학 기능부에 있어서, 상기 레이저 광원으로부터 상기 성형 광학계에 상기 레이저 빔을 펄스상으로 조사하여, 상기 레이저 빔의 조사 형상을 직사각형상으로 성형하는 것과,

상기 제 2 광학 기능부에 있어서, 상기 마스크의 상기 유효 에어리어의 일부분인 마스크 조사 에어리어에, 상기 제 1 광학 기능부를 통과한 상기 레이저 빔을 조사하는 것과,

상기 마스크를 통과한 상기 레이저 빔을 상기 기판의 기판 조사 에어리어에 조사하여, 상기 패턴을 상기 기판 조사 에어리어에 투영하는 것을 포함하고,

상기 기판 조사 에어리어가, 상기 기판의 피가공 영역보다도 작아지도록 하며,

상기 마스크 및 상기 기판 스테이지를, 상기 레이저 빔이 조사되는 방향과 대략 수직인 면 방향에 있어서 동기하여 동작시킴으로써, 상대적으로 대응하는 위치 관계를 유지하고,

상기 기판에의 가공 동작 시에, 상기 레이저 빔의 조사 위치를 고정한 상태에서, 상기 마스크와 상기 기판 스테이지를 동기하여 동작시켜, 상기 마스크 및 상기 기판 스테이지를 스위프 조사하여, 상기 기판의 상기 피가공 영역의 표면 요철 가공을 행하는 기판의 제조 방법이다.

이하, 본 발명에 대해서 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이들로 한정되는 것은 아니다.

[가공 장치]

도 1은, 본 발명의 가공 장치의 일례를 나타내는 개략도이다. 도 1에 나타내는 가공 장치(100)는, 기판(80)의 표면에 레이저 빔(4)의 조사 에너지에 의한 어블레이션 가공으로 미세한 요철을 형성하는 가공 장치이다.

도 1에 나타내는 가공 장치(100)는, 제 1 광학 기능부(10)와, 제 2 광학 기능부(20)와, 기판(80)을 홀딩하는 기판 스테이지(40)를 포함한다.

제 1 광학 기능부(10)는, 펄스상으로 레이저 빔(1)을 조사(출사)하는 레이저 광원(레이저 발진기)(11)과, 레이저 광원(11)으로부터 레이저 빔(1)이 조사되는 성형 광학계(12)를 구비하고 있다. 성형 광학계(12)는, 레이저 빔(1)의 예를 들면 도 1(a)에 나타내는 조사 형상을, 예를 들면 도 1(b)에 나타내는 직사각형의 조사 형상으로 성형하는 것이다. 직사각형의 조사 형상을 갖는 레이저 빔(2)은, 균일한 조사 에너지 밀도를 나타낼 수 있고, 예를 들면 톱햇 형상을 나타내는 빔 프로파일이다.

제 2 광학 기능부(20)는, 마스크(21)를 구비한다. 마스크(21)는, 기판(80)의 피가공 영역에 대응하는 패턴을 갖는 유효 에어리어(22)를 포함한다.

마스크(21)는, 제 1 광학 기능부(10)를 통과한 레이저 빔(2)이 조사되는 마스크 조사 에어리어를 포함한다. 이 마스크 조사 에어리어는, 마스크(21)의 유효 에어리어(22)의 일부분이다.

제 2 광학 기능부(20)를 지나, 예를 들면 도 1(c)에 나타내는 조사 형상을 갖는 레이저 빔(3)은, 임의의 리턴 미러(50)에 의해 도 1(d)에 나타내는 바와 같이 진행 방향이 바뀔 수 있고, 임의의 제 3 광학 기능부(30)(후단에서 설명한다)에 입사한다. 도 1에 나타내는 가공 장치(100)는, 제 3 광학 기능부(30)로부터 나온 레이저 빔(4)이, 기판 스테이지(40)에 홀딩된 기판(80)의 일부분에 조사되도록 구성되어 있다.

기판(80)은, 마스크(21)(및 임의의 제 3 광학 기능부(30))를 통과한 레이저 빔에 의해 패턴이 투영되는 기판 조사 에어리어를 포함한다.

도 2에, 기판(80)의 레이저 빔(4)이 조사되는 기판 조사 에어리어(90)와, 기판(80)의 피가공 영역(81)의 관계의 일례를 나타낸다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 기판 조사 에어리어(90)는, 기판(80)의 피가공 영역(81)보다도 작다.

도 2에 나타내는 기판 조사 에어리어(90)는, 펄스상의 레이저 빔(4)의 원 숏에 의한 조사 에어리어이다. 또, 기판 조사 에어리어(90)는, 마스크(21)를 통과한 레이저 빔에 의해 패턴이 투영되므로, 마스크(21)의 유효 에어리어(22)의 일부분인 마스크 조사 에어리어에 대응한다.

도 1의 예에서는, 마스크(21)는, 도 1에 나타내는 스위프 축(21X 및 21Y)을 따라 스캔(스위프)되도록 구성되어 있다. 또, 기판 스테이지(40)는, 도 1에 나타내는 스위프 축(80X 및 80Y)을 따라 스캔되도록 구성되어 있다.

그리고, 본 발명의 가공 장치(100)는, 레이저 빔(4)에 의해 마스크(21)와 기판 스테이지(40)를 스위프 조사하여, 기판(80)의 피가공 영역(81)의 표면 요철 가공을 행하도록 구성되어 있다.

또한, 본 발명의 가공 장치(100)는, 이하에 상세하게 설명하는, 중첩 조사를 행하도록(제 1 양태), 및/또는 레이저 빔의 조사 위치를 고정한 상태에서의 동기 스위프 조사를 행하도록(제 2 양태) 구성되어 있다.

[제 1 양태]

제 1 양태의 가공 장치(100)는, 기판(80)에의 가공 동작 시에, 기판 조사 에어리어(90)의 일부분을 중첩시키면서, 마스크(20)와 기판 스테이지(80)를 스위프 조사하여, 기판(80)의 피가공 영역(81)의 표면 요철 가공을 행하도록 구성되어 있다. 이하, 기판 조사 에어리어(90)의 일부분을 중첩시키면서 레이저 빔의 조사를 행하는 것을, 중첩 조사라고 부른다.

다음으로, 도 3 및 도 4를 참조하면서, 중첩 조사의 예를 설명한다.

도 3(a)는, 펄스상의 1숏의 레이저 빔에 의한 기판(80) 상의 기판 조사 에어리어(90)를 나타내고 있다. 이 예의 중첩 조사에서는, 마스크(20)와 기판 스테이지(80)를 스위프하여, 도 3(b)에 나타내는 바와 같이, 1숏째의 기판 조사 에어리어(91)와 2숏째의 기판 조사 에어리어(92)가, 스위프 축(80X)을 따른 화살표 방향에서 일부분 중첩하도록, 레이저 빔을 조사한다. 계속해서, 3숏째의 기판 조사 에어리어(93)가, 1숏째의 기판 조사 에어리어(91) 및 2숏째의 기판 조사 에어리어(92)와 일부분 중첩하도록, 레이저 빔을 조사한다. 4숏째 이후도 이와 같은 중첩 조사를 반복함으로써, 스위프 축(80X)을 따라 가공 영역이 넓어져 간다.

도 4(a)는, 도 3(b)에 나타낸 중첩 조사에 의해, 피가공 영역(81)의 1행째를 스위프 축(80X)을 따라 어블레이션 가공하는 공정을 나타내고 있다. 이어서, 도 4(b)에 나타내는 바와 같이, 도 4(a)에서 중첩 조사를 행한 영역의 일부 부분과 스위프 축(80Y)(스위프 축(80X)에 직교한다)의 방향으로 중첩하도록, 스위프 축(80X)을 따라 중첩 조사를 하여, 피가공 영역(81)의 2행째를 스위프 축(80X)을 따라 어블레이션 가공한다. 이어서, 도 4(c)에 나타내는 바와 같이, 도 4(a) 및 4(b)에서 중첩 조사를 행한 영역의 일부 부분과 스위프 축(80Y)의 방향으로 중첩하도록, 스위프 축(80X)을 따라 중첩 조사를 하여, 피가공 영역(81)의 3행째를 스위프 축(80X)을 따라 어블레이션 가공한다. 피가공 영역(81)의 4행째 이후도 이와 같은 중첩 조사를 반복함으로써, 가공 영역이 피가공 영역(81)에 걸쳐 넓어져 간다. 그 결과, 스위프 축(80X 및 80Y)의 두 방향에서 각각 일정 간격으로 중첩 조사를 행할 수 있다.

기판 조사 에어리어의 중첩된 부분은, 복수회의 레이저 빔의 조사를 받는다. 그 결과, 그 부분은 마스크의 패턴 형상에 따른 깊은 어블레이션 가공을 받아, 피가공 영역(81)에 요구되는 마스크의 패턴 형상에 따른 목적의 깊이의 가공을 달성할 수 있다.

이와 같은 제 1 양태의 가공 장치(100)에서는, 조사 에너지 밀도가 균일한, 펄스상이며 또한 직사각형상의 레이저 빔을 마스크(21)를 통과시켜 가공 형상으로 변환한 레이저 빔(4)이 기판(80)의 기판 조사 에어리어(90)에 조사된다. 그 때문에, 마스크(21)의 유효 에어리어(22)의 일부분인 마스크 조사 에어리어에 대응하는 기판(80) 내의 기판 조사 에어리어(90)의 가공 깊이를 균일화하여 복수회의 조사를 행할 수 있어, 기판(80)의 피가공 영역(81)에 걸쳐 거의 균일한 요철 가공을 정밀도 좋게 행하는 것이 가능하다. 그 때문에, 이 가공 장치(100)이면, 기판(80)의 피가공 영역(81)에 걸쳐 미세한 요철 가공을 정밀도 좋게 행할 수 있다.

또, 이와 같은 가공 장치(100)는, 높은 레이저 에너지를 사용할 필요가 없어, 사용하는 레이저 광원이나 광학 부재가 고가인 것을 사용하지 않고 염가로 구성할 수 있는데다가, 레이저 빔의 열 드리프트에 의한 정밀도의 악화를 억제할 수 있어, 고정밀도의 가공을 행할 수 있다.

그리고, 가공 장치(100)는, 펄스상으로 레이저 빔(4)을 기판에 조사할 수 있기 때문에, 상기 중첩 조사를 고속으로 행할 수 있다.

즉, 본 발명의 제 1 양태의 가공 장치(100)이면, 고속으로 깊은 VIA 가공 및/또는 트렌치 가공을 행할 수 있다.

또한, 본 발명의 제 1 양태의 가공 장치(100)이면, 중복 조사를 행하기 때문에, 1숏에서의 기판 조사 에어리어를 작게 할 수 있다. 그 결과, 고밀도 조사가 가능해진다.

[제 2 양태]

제 2 양태의 가공 장치(100)는, 마스크(21) 및 기판 스테이지(40)가, 레이저 빔(2 및 4)이 조사되는 방향과 대략 수직인 면 방향에 있어서 동기하여 동작함으로써, 상대적으로 대응하는 위치 관계를 유지하도록 구성되어 있다.

도 1의 예에서는, 스위프 축(21X)을 따른 마스크(21)의 동작이 스위프 축(80X)을 따른 기판 스테이지(80)의 동작과 동기하고, 또한 스위프 축(21Y)을 따른 마스크(21)의 동작이 스위프 축(80Y)을 따른 기판 스테이지(80)의 동작과 동기하여, 마스크(21)와 기판 스테이지(40)가 상대적으로 대응하는 위치 관계를 유지하도록, 이들이 구성되어 있다.

또, 제 2 양태의 가공 장치(100)는, 기판(80)에의 가공 동작 시에, 레이저 빔(4)의 조사 위치를 고정한 상태에서, 마스크(21)와 기판 스테이지(40)를 동기하여 동작시켜, 마스크(21) 및 기판 스테이지(40)를 스위프 조사하여, 기판(80)의 피가공 영역(81)의 표면 요철 가공을 행하도록 구성되어 있다. 제 2 양태의 가공 장치(100)에서 행할 수 있는 이와 같은 스위프 조사를, 이하, 「레이저 빔의 조사 위치를 고정한 상태에서의 동기 스위프 조사」라고 부른다.

이와 같은 동기 스위프 조사에 의하면, 레이저 빔을 주사하는 경우보다도 높은 정밀도로 가공을 행할 수 있다. 또, 이와 같은 가공 장치(100)이면, 마스크(21)로서 대면적 마스크를 이용할 수도 있고, 대면적 마스크와 후단에서 설명하는 제 3 광학 기능부(30)를 병용함으로써, 보다 높은 에너지 밀도로 가공을 행할 수도 있다.

또, 이와 같은 제 2 양태의 가공 장치(100)에서는, 제 1 양태의 가공 장치(100)와 마찬가지로, 조사 에너지 밀도가 균일한, 펄스상이며 또한 직사각형상의 레이저 빔을 마스크(21)를 통과시켜 가공 형상으로 변환한 레이저 빔(4)이 기판(80)의 기판 조사 에어리어(90)에 조사된다. 그 때문에, 제 2 양태의 가공 장치(100)여도, 제 1 양태와 마찬가지로, 마스크(21)의 유효 에어리어(22)의 일부분인 마스크 조사 에어리어에 대응하는 기판(80) 내의 기판 조사 에어리어(90)의 가공 깊이를 균일화하여 복수회의 조사를 행할 수 있어, 기판(80)의 피가공 영역(81)에 걸쳐 거의 균일한 요철 가공을 정밀도 좋게 행하는 것이 가능하다. 그 때문에, 이 가공 장치(100)여도, 기판(80)의 피가공 영역(81)에 걸쳐 미세한 요철 가공을 정밀도 좋게 행할 수 있다.

또, 이와 같은 가공 장치(100)는, 높은 레이저 에너지를 사용할 필요가 없어, 사용하는 레이저 광원이나 광학 부재가 고가인 것을 사용하지 않고 염가로 구성할 수 있는데다가, 레이저 빔의 열 드리프트에 의한 정밀도의 악화를 억제할 수 있어, 고정밀도의 가공을 행할 수 있다. 또, 광학 부품으로 소형의 것을 사용할 수 있기 때문에, 염가이며 정밀도가 높은 것을 사용할 수 있다.

또한, 제 1 양태의 가공 장치(100)는, 앞서 설명한 중첩 조사에 더하여, 제 2 양태와 마찬가지의, 레이저 빔의 조사 위치를 고정한 상태에서의 동기 스위프 조사를 행하도록 구성되어 있는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명의 가공 장치(100)의 각 구성요소의 임의 사항에 대해서 설명한다.

[제 1 광학 기능부(10)]

레이저 광원(11)으로부터 조사되는 레이저 빔(1)은 엑시머 레이저인 것이 바람직하다.

엑시머 레이저는, 종래의 고체 레이저, 예를 들면 LD 여기(勵起) 고체(DPSS) 레이저에 대하여 파장이 짧은 점에서, 그 분해능이 높다. 그 때문에, 엑시머 레이저를 이용함으로써, 보다 고정세한 요철 가공이 가능하다. 또, 예를 들면, 에폭시계의 기판 재료에 대하여, 엑시머 레이저는 매우 큰 흡수성이 있어, 가공 능력이 높다.

성형 광학계(12)는, 복수의 원기둥 렌즈를 구비하고, 레이저 광원(11)으로부터의 레이저 빔(1)을, 조사 형상이 직사각형 형상이며 또한 조사 에너지 밀도가 균일한 레이저 빔, 특히는 탑햇형의 레이저 빔으로 성형하는 광학 시스템인 것이 바람직하다.

도 5에, 복수의 원기둥 렌즈를 구비한 성형 광학계에 있어서의 레이저 빔의 조사 형상의 성형의 개념도를 나타낸다.

도 5에 나타내는 성형 광학계(12)는, X1 원기둥 렌즈(13), Y1 원기둥 렌즈(14), X2 원기둥 렌즈(15) 및 Y2 원기둥 렌즈(16)로 이루어지는 복수의 원기둥 렌즈와, 집광 렌즈(17)를 구비한다. X1 원기둥 렌즈(13) 및 X2 원기둥 렌즈(15)는, 도 5의 하단에 나타내는 바와 같이, 이들의 초점 거리(f1)의 2배 간격으로 배치되어 있다. Y1 원기둥 렌즈(14) 및 Y2 원기둥 렌즈(16)도, 이들의 초점 거리의 2배 간격으로 배치되어 있다.

도 1에 나타내는 레이저 광원(11)에 의해 발진한 레이저 빔(1)은, 도 5에 나타내는 바와 같이, 불균일한 조사 형상(빔 프로파일)을 갖는다. 이와 같은 조사 형상을 갖는 레이저 빔(1)이 성형 광학계(12)에 입사하면, 레이저 빔(1)의 각 성분이, 그들의 X 방향 및 Y 방향의 위치에 따라 성형된다. 도 5의 하단에서는, 예를 들면, 「2」로 나타낸 성분이, 원기둥 렌즈(14 및 16)를 통과하여 성형되는 모습을 개략적으로 나타내고 있다. 레이저 빔(1)의 각 성분은, 원기둥 렌즈(13∼16)에 의해 성형되어, 집광 렌즈(17)로부터 초점 거리(f2)만큼 떨어진 위치에 집광된다. 각 성분이 집광됨으로써, 도 5에 나타내는 바와 같이, 탑햇 빔 형상을 갖는 레이저 빔(2)이 되어, 출사광으로서 성형 광학계(12)로부터 출사된다.

X 방향 및 Y 방향의 원기둥 렌즈의 구성을 재조합함으로써, 정방형, 장방형 등의 빔 형상으로 성형이 가능해진다.

이와 같은 복수의 원기둥 렌즈(13∼16)를 이용하여 레이저 빔(1)의 조사 형상을 성형함으로써, 에너지 밀도가 극히 균일한 직사각형 형상, 특히는 탑햇형의 빔 프로파일을 가진 고품질의 레이저 빔(2)을 성형하는 것이 가능해진다.

특히, 제 1 양태의 가공 장치(100)에서는, 이와 같은 직사각형 형상의 빔 프로파일을 이용하여 중첩 조사를 행함으로써, 조사되지 않는 영역인 사점(死點)이 없고, 목적의 가공의 허용 범위 내에서 평균화된 요철 가공을 할 수 있어, 극히 효율이 좋은 기판(80)의 요철 가공이 가능하다.

[제 2 광학 기능부(20)]

제 2 광학 기능부(20)는, 마스크(21)를 홀딩하고, 또한 마스크(21)를 스위프하는 마스크 스테이지를 추가로 포함하는 것이 바람직하다.

마스크(21)가 홀딩되는 마스크 스테이지에 스위프 축을 장착함으로써, 효율 좋게 마스크의 스위프 동작이 가능하다.

또, 마스크 스테이지에 보정 기능(틸트축, θ축)을 장착함으로써, 가공하는 기판(80)의 표면 형상에 대하여 용이하게 보정을 할 수 있기 때문에, 정확한 가공을 행하는 것이 가능해진다.

제 2 광학 기능부(20)는, 제 1 광학 기능부(10)를 통과한 레이저 빔(2)의 조사 형상을 마스크(21)를 통과시켜 더욱 성형하는 것으로 할 수 있다.

제 2 광학 기능부(20)는, 직사각형상으로 성형된 레이저 빔(2)의 조사 형상을, 예를 들면, 기판(80)의 피가공 영역(81)에 대응하는 패턴에 따라, 더욱 성형할 수 있다.

마스크(21)가, 가공 장치(100)가 설치되는 수평면에 대해 대략 수직 방향으로 설치되어 있는 것인 것이 바람직하다.

전술한 바와 같이, 기판의 가공 사이즈는 대형의 것이 요구되고 있고, 그에 수반하여 마스크가 대형이 되고 있다. 또한, 축소 투영 광학계를 행하는 경우에는 마스크 사이즈는 더욱 대형이 된다.

한편, 기판에 대한 요철 가공의 세밀도(精細度)는 올라가고 있어, 마스크의 상(像)에 왜곡이 있으면 가공의 정밀도에 영향이 나타난다.

특허문헌 2와 같이, 마스크를 장치가 설치되는 수평면과 동일한 수평 방향으로 설치하는 경우, 마스크를 단독으로 설치하면, 그 중력으로 왜곡이 발생하여 가공 정밀도가 악화된다.

마스크의 하부에 서포트를 넣어 휘어짐의 발생을 억제하는 경우, 서포트는 광학적으로 투과하는 것일 필요가 있지만, 마스크가 대형이 되면 서포트재의 두께를 두껍게 할 필요가 있어, 코스트적으로 문제가 될 뿐만 아니라, 레이저 에너지의 흡수가 이 서포트재 안에서 커져, 레이저 조사의 에너지 효율이 나빠진다.

또, 수평면에 설치한 경우에는 마스크에 먼지가 쌓일 리스크가 커지고, 먼지가 쌓인 채로 생산을 행한 경우에는 대량의 제품에 대한 품질 불량을 일으킨다.

또한, 마스크의 하부의 서포트재와 마스크 사이에 먼지가 들어간 경우에는, 먼지의 영향에 의한 제품 불량이나 마스크가 손상될 뿐만 아니라, 서포트재와 마스크 사이에 부분적으로 발생하는 약간의 틈새에서는 굴절률이 다르기 때문에 광학적인 불균일이 발생한다. 그 때문에, 불균일한 레이저 빔이 조사되게 된다.

또한, 레이저 광원에서부터 기판에 이르기까지의 광로 길이가 길기 때문에, 마스크를 수평으로 하면 장치의 높이가 높아진다. 마스크를 세움으로써, 장치 높이를 낮추는 것이 가능해진다.

이 바람직한 예와 같이 마스크(21)를 가공 장치(100)가 설치되는 수평면에 대해 대략 수직 방향으로 설치하면, 마스크(21)가 휘어지는 일이 없어, 광학적 투명재에 의한 휘어짐 방지의 서포트가 불필요한 점에서, 레이저 에너지의 사용 효율이 높고, 고정밀도이며 매우 균일성이 높은 가공을 행할 수 있다.

또한, 본 발명의 가공 장치(100)에서는, 마스크(21)를 통과한 레이저 빔(3)의 조사 면적을 이하에서 설명하는 임의의 축소 광학계(31)를 통과시켜 축소하여, 기판에 조사하는 레이저 빔(4)의 에너지 밀도를 높일 수 있다. 그 때문에, 대면적의 마스크(21)를 크게 해도, 그에 맞춘 축소 광학계(31)를 병용함으로써, 목적의 미세한 요철 가공을 실시할 수 있다.

마스크(21)의 크기는, 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 외형이 700mm×800mm이고, 유효 에어리어(22)의 크기가 600mm×600mm인 마스크(21)를 이용할 수 있다.

[제 3 광학 기능부(30)]

도 1에 나타내는 가공 장치(100)와 같이, 제 2 광학 기능부(20)와 기판 스테이지(40) 사이에, 축소 투영 광학계(31)를 구비한 제 3 광학 기능부를 추가로 포함하는 것이 바람직하다.

근래는 기판 가공의 미세화가 진행되고 있고, 그 가공의 최소폭으로서 수 ㎛가 요구되고 있다. 이것은 미세한 먼지에 대해서도 영향을 미쳐 버리며, 특히 마스크 부분에 부착한 미세 먼지는, 대량의 가공 불량을 일으킨다. 그 때문에, 마스크(21)를 실제의 가공보다도 확대해 두고, 마스크(21)를 통과한 레이저 빔(3)을 그 후단의 축소 투영 광학계(31)에서 축소 투영 노광함으로써, 미세 먼지에 대한 영향을 최소화할 수 있다.

또, 마스크(21)를 실제의 가공 패턴보다도 확대화해 둠으로써, 마스크(21)에 닿는 레이저 빔(2)의 에너지를 가공 에너지보다도 작게 할 수 있다. 축소 투영 광학계(31)의 축소 배율을 N이라고 하면, 기판(80)면의 가공 에너지에 비해 마스크면에 닿는 레이저 빔의 에너지는 1/(N²)가 된다. 이것에 의해, 레이저 빔(2)의 에너지에 의한 열 드리프트를 억제할 수 있기 때문에, 마스크(21)의 열팽창을 억제할 수 있어, 장시간의 가공 동작 후에도 고정밀도의 가공을 행하는 것이 가능해진다.

또한, 레이저 빔의 열에 의한 광학 부재(예를 들면, 성형 광학계(12) 및 마스크(21))의 열화(劣化)도 억제할 수 있는 점에서, 광학 부재의 수명을 길게 하는 것이 가능하다.

그리고, 앞서 설명한, 레이저 빔의 조사 위치를 고정한 상태에서의 동기 스위프 조사를 행하도록 구성된 가공 장치(100)에서는, 레이저 빔의 조사 위치를 움직이는, 예를 들면 특허문헌 2의 방법에 비해, 매우 작은 구경의 축소 투영 렌즈를 사용할 수 있다. 그 때문에, 금액면에서 유리한 것에 더하여, 렌즈의 왜곡이 적은 것이나, 렌즈에 의한 수차(收差)를 작게 할 수 있기 때문에, 기판의 가공 정밀도를 매우 높일 수 있다.

축소 투영 광학계(31)는, 한 쌍의 축소 투영 렌즈를 구비할 수 있다. 축소 투영 광학계(31)가 무한원 광학계인 경우, 축소 투영 광학계(31)에 의한 배율은, 예를 들면, 축소 투영 렌즈의 초점 거리의 비와, 축소 투영 렌즈 사이의 거리에 따라 조정할 수 있다.

축소 투영 렌즈는, 고(高)NA(개구수)의 것인 것이 바람직하다. 고NA의 축소 투영 렌즈를 이용함으로써, 곧은 원통 형상에 보다 가까운 VIA나 트렌치를 형성할 수 있다.

축소 투영 렌즈의 NA는, 기판(80)의 가공에 필요한 에너지 밀도에 맞추어 선택하는 것이 바람직하다. 축소 투영 렌즈의 NA는, 0.12 이상인 것이 바람직하다.

제 3 광학 기능부(30)는, 축소 투영 광학계(31)를 냉각하는 냉각 수단을 추가로 구비하는 것인 것이 바람직하다.

냉각 수단을 구비함으로써, 더욱 축소 투영 광학계(30)에서의 레이저 빔 에너지에 의한 열의 영향을 억제할 수 있다. 축소 투영 광학계(30)에서는, 마스크(21)를 통과한 레이저 빔(3)이 1/N의 축소 투영이 되기 때문에, 대물 선단의 렌즈 부분을 통과하는 레이저 빔의 에너지는, 마스크(21)에 조사되는 레이저 빔 에너지에 비해 N²배가 되어, 이 부분에서의 열 영향이 나타나기 쉽다. 그 때문에, 이 열에너지를 억제하기 위해, 축소 투영 광학계(30)에 냉각 기능을 부여함으로써, 레이저 빔의 에너지에 의한 열 드리프트를 억제할 수 있어, 장시간의 가공 동작 후에도 고정밀도의 가공을 행하는 것이 가능해진다.

그리고, 앞서 설명한, 레이저 빔의 조사 위치를 고정한 상태에서의 동기 스위프 조사를 행하도록 구성된 가공 장치(100)에서는, 특허문헌 2의 방법에 비해, 매우 작은 구경의 축소 투영 렌즈를 사용할 수 있다. 축소 투영 렌즈의 냉각 수단은, 렌즈 자체에 냉각 수단을 직접 부여할 수 있는 것은 아니며, 렌즈를 홀딩하는 재킷부를 냉각하기 때문에, 렌즈 구경이 커지면, 렌즈의 주위 부분에서는 온도 관리를 할 수 있지만, 가장 중요한 중앙 부분 부근에서는 냉각 효과가 고루 미치기 어려워, 열 관리를 하기 어렵다. 그 때문에, 장시간의 레이저 빔 조사에 의한 렌즈 내로의 약간의 에너지 흡수로도, 열에 의한 왜곡이 발생하기 쉬워진다. 제 3 광학 기능부(30)가 냉각 기능을 가진 것이면, 렌즈 구경을 작게 할 수 있는 점에서, 이와 같은 문제를 억제할 수 있다.

또한, 축소 투영 광학계(31)로의 레이저 빔 조사에 의한 불량을 억제하여, 수명을 연장하는 것도 가능해진다.

[스위프 기구]

가공 장치(100)는, 적어도 하나의 방향에서의 스위프 조사에 있어서, 마스크(21) 및 기판 스테이지(40)에 레이저 빔(2 및 4)을 각각 펄스 조사하면서, 마스크(21) 및 기판 스테이지(40)를 비정지에서 스위프하도록 구성된 것인 것이 바람직하다.

비정지에서의 스위프 조사를 행함으로써, 주행과 정지를 반복하는 스텝&리피트 동작에 비해 스위프 시간을 대폭 감소하는 것이 가능해진다. 특히, 주행 상태에서 정지할 때의 위치 결정을 행하지 않아도 되는 점에서, 그 가감 속도에 의한 위치 정밀도의 악화를 방지할 수 있다.

또, 이러한 동작은 빈번하게 일어나기 때문에, 주행과 정지를 반복하는 경우, 주행축이나 모터에 부하가 커진다. 비정지에서의 스위프 조사 동작을 행함으로써, 축에 가해지는 부담을 줄여, 주행축 부분에서의 발열도 억제할 수 있기 때문에, 열 드리프트에 의한 위치 정밀도의 악화를 더욱 방지할 수 있어, 매우 고정밀한 기판 요철 가공을 행하는 것이 가능해진다.

[촬상 수단 및 얼라인먼트 기구]

본 발명의 가공 장치(100)는, 기판(80)의 특징 부분을 판독하는 촬상 수단과, 마스크(21)의 특징 부분을 판독하는 촬상 수단과, 상기 기판의 상기 특징 부분 및 상기 마스크의 상기 특징 부분의 위치 정보에 의거하여, 상기 기판과 상기 마스크의 상대 위치를 맞추는 얼라인먼트 기구를 추가로 포함하는 것이 바람직하다.

도 1에 나타내는 가공 장치(100)는, 마스크(21)의 특징 부분을 판독하는 촬상 수단으로서의 마스크용 얼라인먼트 카메라(23)와, 기판(80)의 특징 부분을 판독하는 촬상 수단으로서의 기판용 얼라인먼트 카메라(60)와, 도시하지 않는 얼라인먼트 기구를 포함하고 있다. 마스크용 얼라인먼트 카메라(23)는, 얼라인먼트 기구에 마스크(21)의 특징 부분의 위치 정보를 보내도록 구성되어 있다. 기판용 얼라인먼트 카메라(60)는, 얼라인먼트 기구에 기판(80)의 특징 부분의 위치 정보를 보내도록 구성되어 있다. 얼라인먼트 기구는, 이들 위치 정보에 의거하여, 기판(80)과 마스크(21)의 상대 위치를 맞추도록 구성되어 있다.

마스크(21)의 위치와 기판(80)의 위치를 촬상 수단에 의해 맞춤으로써, 기판(80)면의 정확한 위치에 마스크 패턴을 투영한 요철 가공을 행하는 것이 가능하다.

특히, 기판은 복수층에 걸쳐 가공하는 경우가 많아, 각 층의 가공 위치가 정확하게 목적의 위치에 맞지 않으면, 각 층의 회로가 연결되지 않거나, 연결되었다고 해도 도통(導通) 저항이 큰 등의 품질 불량이 발생한다. 이것을 억제하기 위해, 가공 위치의 정확함이 필요하다.

이 경우, 얼라인먼트 기구의 정보에 의거하여, 마스크(21)의 패턴에 대해 기판(80)의 가공 형상을 보정하는 수단을 추가로 포함하는 것이 바람직하다.

기판(80)의 가공 형상에 대해, 마스크(21)의 패턴의 투영상(投影像)의 형상이 정확하게 상사(相似) 형상이라고만은 할 수 없고, 또, 열팽창 등의 영향에 의해 배율도 항상 동일하다고만은 할 수 없다. 또, 기판(80)의 미소한 왜곡이나 변형 등에 의해서도 기판(80)에의 가공 형상을 마스크(21)의 투영상에 대해 변형시킬 필요가 생기는 경우가 있다.

그래서, 상기와 같이 마스크(21)의 위치와 기판(80)의 위치를 촬상 수단(마스크용 얼라인먼트 카메라(23) 및 기판용 얼라인먼트 카메라(60))에 의해 취득하고, 그러한 정보에 의거하여 마스크(21)의 투영상을 기판의 가공해야 하는 형상에 맞춤으로써, 정확한 기판에의 요철 가공이 가능해진다.

구체적으로는, 예를 들면, 마스크(21)의 투영상의 투영 위치를, 빔상(像) 검출 카메라(70)에 의해 취득하고, 이 투영 위치의 정보에 의거해 보정하여, 제 3 광학 기능부(30)에 의한 투영 배율을 최적화하고, 또, 스위프 조사 시의 스위프 속도를 상기 정보에 의거하여 최적화한다. 이것에 의해, 마스크(21)의 상에 대한 기판(80)의 세로 방향 배율, 가로 방향 배율을 어느 정도의 범위에서 임의로 변경할 수 있어, 최적의 기판 가공 형상을 적용할 수 있다.

[가공 방법]

본 발명의 제 1 양태의 가공 방법은, 상기 제 1 양태의 가공 장치(100)를 이용하여, 앞서 설명한 중첩 조사를 행하는 방법이다. 따라서, 본 발명의 제 1 양태의 가공 방법에 의하면, 기판의 피가공 영역에 걸쳐 미세한 요철 가공을 정밀도 좋게 행할 수 있다. 또, 고에너지 밀도로의 조사를 행할 수 있어, 고속으로 깊은 VIA 가공 및/또는 트렌치 가공을 행할 수 있다.

본 발명의 가공 방법은, 상기 제 1 양태의 가공 장치(100)의 장치를 사용하는 방법으로 한정되지 않는다.

예를 들면, 본 발명의 제 2 양태의 가공 방법은, 기판의 표면에 레이저 빔의 조사 에너지에 의한 어블레이션 가공으로 미세한 요철을 형성하는 가공 방법으로서, 직사각형상으로 성형된 레이저 빔을 마스크에 통과시킴으로써, 기판의 피가공 영역보다도 작은 기판 조사 에어리어가 되도록 기판에 레이저 빔을 조사하고, 기판에의 가공 동작 시에, 기판 조사 에어리어의 일부분을 중첩시키면서, 기판의 피가공 영역의 표면 요철 가공을 행하는 가공 방법이다.

이와 같은 가공 방법이면, 기판의 피가공 영역보다도 작은 기판 조사 에어리어가 되도록 기판에 레이저 빔을 조사하고, 기판 조사 에어리어의 일부분을 중첩시키면서, 상기 기판의 피가공 영역의 표면 요철 가공을 행하는, 즉 중첩 조사를 행하기 때문에, 기판의 피가공 영역에 걸쳐 거의 균일한 요철 가공을 정밀도 좋게 행하는 것이 가능하다. 그 때문에, 이 양태의 가공 장치이면, 기판의 피가공 영역에 걸쳐 미세한 요철 가공을 정밀도 좋게 행할 수 있다.

또한, 본 발명의 제 2 양태의 가공 방법에서는, 엑시머 레이저를 이용함으로써, 보다 고정세한 요철 가공이 가능해진다.

또는, 본 발명의 제 3 양태의 가공 방법은, 상기 제 2 양태의 가공 장치(100)를 이용하여, 앞서 설명한 레이저 빔의 조사 위치를 고정한 상태에서의 동기 스위프 조사를 행하는 방법이다. 따라서, 본 발명의 제 3 양태의 가공 방법에 의하면, 기판의 피가공 영역에 걸쳐 미세한 요철 가공을 정밀도 좋게 행할 수 있다. 또, 제 3 양태의 가공 방법에 의하면, 레이저 빔을 주사하는 경우보다도 높은 정밀도로 가공을 행할 수 있다. 또, 이와 같은 가공 방법이면, 마스크(21)로서 대면적 마스크를 이용할 수도 있어, 대면적 마스크와 앞서 설명한 제 3 광학 기능부(30)를 병용함으로써, 보다 높은 에너지 밀도로 가공을 행할 수도 있다.

기판에의 가공 동작 시에, 상기 중첩 조사와, 레이저 빔의 조사 위치를 고정한 상태에서의 상기 동기 스위프 조사의 양쪽을 행하는 것이 특히 바람직하다.

본 발명의 제 1 양태 또는 제 3 양태의 가공 방법에서는, 앞서 설명한 임의 사항 중의 하나 또는 복수를 만족시키는 가공 장치(100)를 이용하는 것이 바람직하다.

또, 본 발명의 제 1 양태 또는 제 3 양태의 가공 방법에서는, 적어도 하나의 방향에서의 스위프 조사에 있어서, 마스크(21) 및 기판 스테이지(40)에 레이저 빔(2 또는 4)의 각각을 펄스 조사하면서, 마스크(21) 및 기판 스테이지(40)를 비정지에서 스위프하는 것이 바람직하다.

이와 같은 스위프를 행함으로써, 앞서 설명한 이유에 의해, 주행과 정지를 반복하는 스텝&리피트 동작에 비해 스위프 시간을 대폭 감소하는 것이 가능해진다.

또, 본 발명의 제 1 양태 또는 제 3 양태의 가공 방법에 있어서, 기판(80)의 가공 영역(81)마다, 스위프 조사를 복수회 반복해서 행하는 것이 바람직하다.

상기와 같이, 기판의 요철 가공은 고정세가 요구되고 있음에도 불구하고, 그 깊이는 깊게 하고 싶다는, 고애스팩트 가공의 요구가 있다.

그러나, 1회의 스위프(1Pass)로 가공할 수 있는 깊이는 한정되어 있고, 특히 상기 비정지 스위프에서의 가공에서는, 1회의 가공 부분에 대해 복수회 조사할 수 없다.

그 때문에, 스위프하면서 레이저 펄스 조사를 행하고, 그것을 기판(80)의 피가공 영역(81)마다 복수회 행함으로써, 목적의 깊이까지 가공할 수 있어, 고속의 가공을 행할 수 있다.

또한, 각 스위프 동작(1회째 스위프, 2회째 스위프, …) 사이에서는, 예를 들면 도 3 및 도 4를 참조하면서 설명한 바와 같이, 기판 조사 에어리어(90)를 어긋나게 하면서 횟수마다 어긋나게 하여 조사를 행함으로써, 가공 깊이가 평균화되어, 균일한 깊이의 가공을 행하는 것이 가능해진다.

제 1 양태 또는 제 3 양태의 가공 방법에서는, 기판(80)의 특징 부분 및 마스크(21)의 특징 부분을 판독하는 것과, 기판(80)의 특징 부분 및 마스크(21)의 특징 부분의 위치 정보에 의거해, 얼라인먼트 기구를 이용하여, 기판(80)과 마스크(21)의 상대 위치를 맞추는 것을 추가로 포함하는 것이 바람직하다.

기판(80)의 특징 부분은, 예를 들면, 기판용 얼라인먼트 카메라(60)에 의해 판독할 수 있다. 마스크(21)의 특징 부분은, 예를 들면 마스크용 얼라인먼트 카메라(23)을 이용하여 판독할 수 있다.

마스크(21)의 위치와 기판(80)의 위치를 상기 얼라인먼트 카메라(23 및 60)로 얻어진 정보에 의거하여 얼라인먼트 기구에 의해 맞춤으로써, 기판(80)면의 정확한 위치에 마스크 패턴을 투영한 요철 가공을 행하는 것이 가능해진다.

이 경우, 얼라인먼트 기구의 정보에 의거하여, 마스크(21)의 패턴에 대해 기판(80)의 가공 형상을 보정하는 것을 추가로 포함하는 것이 바람직하다.

이와 같은 가공 방법이면, 보다 정확한 기판에의 요철 가공이 가능해진다. 이와 같은 보정은, 예를 들면, 제 3 광학 기능부(30), 빔상 검출 카메라(70), 마스크(21)의 스위프 기구, 기판 스테이지(80)의 스위프 기구 등을 조합하여 행할 수 있다.

[기판의 제조 방법]

본 발명의 기판의 제조 방법에서는, 본 발명의 가공 방법에 의해 기판의 가공을 행한다.

이와 같은 기판의 제조 방법이면, 마스크의 유효 에어리어의 일부분인 마스크 조사 에어리어에 대응하는 기판 내의 기판 조사 에어리어의 가공 깊이를 균일화하여 복수회의 조사를 행할 수 있기 때문에, 기판의 피가공 영역에 걸쳐 거의 균일한 요철 가공을 정밀도 좋게 행하는 것이 가능하다. 그 때문에, 이 양태의 기판의 제조 방법이면, 기판의 피가공 영역에 걸쳐 미세한 요철 가공이 정밀도 좋게 형성된 기판을 제조할 수 있다.

또, 이와 같은 기판의 제조 방법은, 높은 레이저 에너지를 사용할 필요가 없어, 사용하는 레이저 광원이나 광학 부재가 고가인 것을 사용하지 않고 염가로 구성할 수 있는데다가, 레이저 빔의 열 드리프트에 의한 정밀도의 악화를 억제할 수 있어, 고정밀도로 가공이 행하여진 기판을 제조할 수 있다.

특히, 상기 제 1 양태의 가공 방법을 행하는 기판의 제조 방법이면, 기판에의 가공 동작 시에, 상기 중첩 조사를 행하기 때문에, 고속으로 깊은 VIA 가공 및/또는 트렌치 가공을 행할 수 있다. 또, 1숏에서의 기판 조사 에어리어를 작게 할 수 있기 때문에, 고밀도 조사가 가능해진다.

또, 상기 제 3 양태의 가공 방법을 행하는 기판의 제조 방법이면, 기판에의 가공 동작 시에, 레이저 빔의 조사 위치를 고정한 상태에서의 상기 동기 스위프 조사를 행하기 때문에, 레이저 빔을 주사하는 경우보다도 높은 정밀도로 가공을 행할 수 있다. 또, 이와 같은 가공 방법이면, 대면적 마스크를 이용할 수도 있기 때문에, 보다 높은 에너지 밀도로 가공을 행할 수도 있다.

본 발명의 기판의 제조 방법은, 반도체 패키지의 제조에 특히 유리하게 적용할 수 있다.

또한, 본 발명은, 상기 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 상기 실시형태는 예시이며, 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술적 사상과 실질적으로 동일한 구성을 갖고, 마찬가지의 작용 효과를 나타내는 것은, 어떠한 것이어도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.

Claims (34)

1. 기판의 표면에 레이저 빔의 조사 에너지에 의한 어블레이션 가공으로 미세한 요철을 형성하는 가공 장치로서,
   펄스상으로 상기 레이저 빔을 조사하는 레이저 광원과, 상기 레이저 광원으로부터의 상기 레이저 빔의 조사 형상을 직사각형상으로 성형하는 성형 광학계를 구비한 제 1 광학 기능부와,
   상기 기판의 피가공 영역에 대응하는 패턴을 갖는 유효 에어리어를 포함하는 마스크를 구비하는 제 2 광학 기능부와,
   상기 기판을 홀딩하는 기판 스테이지를 포함하고,
   상기 마스크는, 상기 제 1 광학 기능부를 통과한 상기 레이저 빔이 조사되는 마스크 조사 에어리어를 포함하며, 상기 마스크 조사 에어리어는 상기 마스크의 상기 유효 에어리어의 일부분이고,
   상기 기판은, 상기 마스크를 통과한 상기 레이저 빔에 의해 상기 패턴이 투영되는 기판 조사 에어리어를 포함하며,
   상기 기판 조사 에어리어는, 상기 기판의 피가공 영역보다고 작고,
   상기 기판에의 가공 동작 시에, 상기 기판 조사 에어리어의 일부분을 중첩시키면서, 상기 마스크와 상기 기판 스테이지를 스위프 조사하여, 상기 기판의 피가공 영역의 표면 요철 가공을 행하도록 구성되어 있는 것인 가공 장치.
2. 기판의 표면에 레이저 빔의 조사 에너지에 의한 어블레이션 가공으로 미세한 요철을 형성하는 가공 장치로서,
   펄스상으로 상기 레이저 빔을 조사하는 레이저 광원과, 상기 레이저 광원으로부터의 상기 레이저 빔의 조사 형상을 직사각형상으로 성형하는 성형 광학계를 구비한 제 1 광학 기능부와,
   상기 기판의 피가공 영역에 대응하는 패턴을 갖는 유효 에어리어를 포함하는 마스크를 구비하는 제 2 광학 기능부와,
   상기 기판을 홀딩하는 기판 스테이지를 포함하고,
   상기 마스크는, 상기 제 1 광학 기능부를 통과한 상기 레이저 빔이 조사되는 마스크 조사 에어리어를 포함하며, 상기 마스크 조사 에어리어는 상기 마스크의 상기 유효 에어리어의 일부분이고,
   상기 기판은, 상기 마스크를 통과한 상기 레이저 빔에 의해 상기 패턴이 투영되는 기판 조사 에어리어를 포함하며,
   상기 기판 조사 에어리어는, 상기 기판의 피가공 영역보다고 작고,
   상기 마스크 및 상기 기판 스테이지가, 상기 레이저 빔이 조사되는 방향과 대략 수직인 면 방향에 있어서 동기하여 동작함으로써, 상대적으로 대응하는 위치 관계를 유지하도록 구성되어 있으며,
   상기 기판에의 가공 동작 시에, 상기 레이저 빔의 조사 위치를 고정한 상태에서, 상기 마스크와 상기 기판 스테이지를 동기하여 동작시켜, 상기 마스크 및 상기 기판 스테이지를 스위프 조사하여, 상기 기판의 상기 피가공 영역의 표면 요철 가공을 행하도록 구성되어 있는 것인 가공 장치.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 마스크 및 상기 기판 스테이지가, 상기 레이저 빔이 조사되는 방향과 대략 수직인 면 방향에 있어서 동기하여 동작함으로써, 상대적으로 대응하는 위치 관계를 유지하도록 구성되어 있고,
   상기 기판에의 가공 동작 시에, 상기 레이저 빔의 조사 위치를 고정한 상태에서, 상기 마스크와 상기 기판 스테이지를 동기하여 동작시켜, 상기 기판 조사 에어리어의 일부분을 중첩시키면서, 상기 마스크 및 상기 기판 스테이지를 스위프 조사하여, 상기 기판의 상기 피가공 영역의 표면 요철 가공을 행하도록 구성되어 있는 것인 가공 장치.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 레이저 빔은 엑시머 레이저인 가공 장치.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 마스크를 홀딩하고, 또한 상기 마스크를 스위프하는 마스크 스테이지를 추가로 포함하는 가공 장치.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제 2 광학 기능부와 상기 기판 스테이지 사이에, 축소 투영 광학계를 구비한 제 3 광학 기능부를 추가로 포함하는 가공 장치.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 제 3 광학 기능부는, 상기 축소 투영 광학계를 냉각하는 냉각 수단을 추가로 구비하는 것인 가공 장치.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 성형 광학계는, 복수의 원기둥 렌즈를 구비하고, 상기 레이저 광원으로부터의 상기 레이저 빔을, 상기 조사 형상이 상기 직사각형 형상이고 또한 조사 에너지 밀도가 균일한 레이저 빔으로 성형하는 광학 시스템인 가공 장치.
9. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 성형 광학계는, 복수의 원기둥 렌즈를 구비하고, 상기 레이저 광원으로부터의 상기 레이저 빔을, 상기 조사 형상이 상기 직사각형 형상이고 또한 탑햇형인 레이저 빔으로 성형하는 광학 시스템인 가공 장치.
10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 광학 기능부는, 상기 제 1 광학 기능부를 통과한 상기 레이저 빔의 상기 조사 형상을 상기 마스크를 통과시켜 더욱 성형하는 것인 가공 장치.
11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 방향에서의 상기 스위프 조사에 있어서, 상기 마스크 및 상기 기판 스테이지에 상기 레이저 빔을 펄스 조사하면서, 상기 마스크 및 상기 기판 스테이지를 비정지에서 스위프하도록 구성된 것인 가공 장치.
12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판의 특징 부분을 판독하는 촬상 수단과,
    상기 마스크의 특징 부분을 판독하는 촬상 수단과,
    상기 기판의 상기 특징 부분 및 상기 마스크의 상기 특징 부분의 위치 정보에 의거하여, 상기 기판과 상기 마스크의 상대 위치를 맞추는 얼라인먼트 기구를 추가로 포함하는 가공 장치.
13. 제 12 항에 있어서,
    상기 얼라인먼트 기구의 정보에 의거하여, 상기 마스크의 상기 패턴에 대해 상기 기판의 가공 형상을 보정하는 수단을 추가로 포함하는 가공 장치.
14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 마스크가, 상기 가공 장치가 설치되는 수평면에 대해 대략 수직 방향으로 설치되어 있는 것인 가공 장치.
15. 기판의 표면에 레이저 빔의 조사 에너지에 의한 어블레이션 가공으로 미세한 요철을 형성하는 가공 방법으로서,
    레이저 광원 및 성형 광학계를 구비한 제 1 광학 기능부와, 상기 기판의 피가공 영역에 대응하는 패턴을 갖는 유효 에어리어를 포함하는 마스크를 구비하는 제 2 광학 기능부와, 상기 기판을 홀딩하는 기판 스테이지를 포함하는 가공 장치를 준비하는 것과,
    상기 제 1 광학 기능부에 있어서, 상기 레이저 광원으로부터 상기 성형 광학계에 상기 레이저 빔을 펄스상으로 조사하여, 상기 레이저 빔의 조사 형상을 직사각형상으로 성형하는 것과,
    상기 제 2 광학 기능부에 있어서, 상기 마스크의 상기 유효 에어리어의 일부분인 마스크 조사 에어리어에, 상기 제 1 광학 기능부를 통과한 상기 레이저 빔을 조사하는 것과,
    상기 마스크를 통과한 상기 레이저 빔을 상기 기판의 기판 조사 에어리어에 조사하여, 상기 패턴을 상기 기판 조사 에어리어에 투영하는 것을 포함하고,
    상기 기판 조사 에어리어가, 상기 기판의 피가공 영역보다도 작아지도록 하며,
    상기 기판에의 가공 동작 시에, 상기 기판 조사 에어리어의 일부분을 중첩시키면서, 상기 마스크와 상기 기판 스테이지를 스위프 조사하여, 상기 기판의 피가공 영역의 표면 요철 가공을 행하는 가공 방법.
16. 기판의 표면에 레이저 빔의 조사 에너지에 의한 어블레이션 가공으로 미세한 요철을 형성하는 가공 방법으로서,
    직사각형상으로 성형된 레이저 빔을 마스크에 통과시킴으로써, 상기 기판의 피가공 영역보다도 작은 기판 조사 에어리어가 되도록 기판에 레이저 빔을 조사하고,
    상기 기판에의 가공 동작 시에, 상기 기판 조사 에어리어의 일부분을 중첩시키면서, 상기 기판의 피가공 영역의 표면 요철 가공을 행하는 가공 방법.
17. 기판의 표면에 레이저 빔의 조사 에너지에 의한 어블레이션 가공으로 미세한 요철을 형성하는 가공 방법으로서,
    레이저 광원 및 성형 광학계를 구비한 제 1 광학 기능부와, 상기 기판의 피가공 영역에 대응하는 패턴을 갖는 유효 에어리어를 포함하는 마스크를 구비하는 제 2 광학 기능부와, 상기 기판을 홀딩하는 기판 스테이지를 포함하는 가공 장치를 준비하는 것과,
    상기 제 1 광학 기능부에 있어서, 상기 레이저 광원으로부터 상기 성형 광학계에 상기 레이저 빔을 펄스상으로 조사하여, 상기 레이저 빔의 조사 형상을 직사각형상으로 성형하는 것과,
    상기 제 2 광학 기능부에 있어서, 상기 마스크의 상기 유효 에어리어의 일부분인 마스크 조사 에어리어에, 상기 제 1 광학 기능부를 통과한 상기 레이저 빔을 조사하는 것과,
    상기 마스크를 통과한 상기 레이저 빔을 상기 기판의 기판 조사 에어리어에 조사하여, 상기 패턴을 상기 기판 조사 에어리어에 투영하는 것을 포함하고,
    상기 기판 조사 에어리어가, 상기 기판의 피가공 영역보다도 작아지도록 하며,
    상기 마스크 및 상기 기판 스테이지를, 상기 레이저 빔이 조사되는 방향과 대략 수직인 면 방향에 있어서 동기하여 동작시킴으로써, 상대적으로 대응하는 위치 관계를 유지하고,
    상기 기판에의 가공 동작 시에, 상기 레이저 빔의 조사 위치를 고정한 상태에서, 상기 마스크와 상기 기판 스테이지를 동기하여 동작시켜, 상기 마스크 및 상기 기판 스테이지를 스위프 조사하여, 상기 기판의 상기 피가공 영역의 표면 요철 가공을 행하는 가공 방법.
18. 제 15 항에 있어서,
    상기 마스크 및 상기 기판 스테이지를, 상기 레이저 빔이 조사되는 방향과 대략 수직인 면 방향에 있어서 동기하여 동작시킴으로써, 상대적으로 대응하는 위치 관계를 유지하고,
    상기 기판에의 가공 동작 시에, 상기 레이저 빔의 조사 위치를 고정한 상태에서, 상기 마스크와 상기 기판 스테이지를 동기하여 동작시켜, 상기 기판 조사 에어리어의 일부분을 중첩시키면서, 상기 마스크 및 상기 기판 스테이지를 스위프 조사하여, 상기 기판의 상기 피가공 영역의 표면 요철 가공을 행하는 가공 방법.
19. 제 15 항, 제 17 항 또는 제 18 항에 있어서,
    상기 레이저 빔으로서 엑시머 레이저를 이용하는 가공 방법.
20. 제 16 항에 있어서,
    상기 레이저 빔으로서 엑시머 레이저를 이용하는 가공 방법.
21. 제 15 항, 제 17 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 마스크를 홀딩하고, 또한 상기 마스크를 스위프하는 것인 마스크 스테이지를 추가로 이용하는 가공 방법.
22. 제 15 항, 제 17 항 내지 제 19 항, 및 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가공 장치로서, 상기 제 2 광학 기능부와 상기 기판 스테이지 사이에, 축소 투영 광학계를 구비한 제 3 광학 기능부를 추가로 포함하는 것을 이용하는 가공 방법.
23. 제 22 항에 있어서,
    상기 제 3 광학 기능부로서, 상기 축소 투영 광학계를 냉각하는 냉각 수단을 추가로 구비하는 것을 이용하는 가공 방법.
24. 제 15 항, 제 17 항 내지 제 19 항, 및 제 21 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 성형 광학계로서, 복수의 원기둥 렌즈를 구비하는 광학 시스템을 이용하여, 상기 레이저 광원으로부터의 상기 레이저 빔을 상기 조사 형상이 상기 직사각형 형상인 균일 레이저 빔으로 성형하는 가공 방법.
25. 제 15 항, 제 17 항 내지 제 19 항, 및 제 21 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 광학 기능부에 있어서, 상기 제 1 광학 기능부를 통과한 상기 레이저 빔의 상기 조사 형상을 상기 마스크를 통과시켜 더욱 성형하는 가공 방법.
26. 제 15 항, 제 17 항 내지 제 19 항, 및 제 21 항 내지 제 25 항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 방향에서의 상기 스위프 조사에 있어서, 상기 마스크 및 상기 기판 스테이지에 상기 레이저 빔을 펄스 조사하면서, 상기 마스크 및 상기 기판 스테이지를 비정지에서 스위프하는 가공 방법.
27. 제 15 항, 제 17 항 내지 제 19 항, 및 제 21 항 내지 제 26 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판의 피가공 영역마다, 상기 스위프 조사를 복수회 반복해서 행하는 가공 방법.
28. 제 15 항, 제 17 항 내지 제 19 항, 및 제 21 항 내지 제 27 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판의 특징 부분 및 상기 마스크의 특징 부분을 판독하는 것과,
    상기 기판의 상기 특징 부분 및 상기 마스크의 상기 특징 부분의 위치 정보에 의거하여, 얼라인먼트 기구를 이용해, 상기 기판과 상기 마스크의 상대 위치를 맞추는 것을 추가로 포함하는 가공 방법.
29. 제 28 항에 있어서,
    상기 얼라인먼트 기구의 정보에 의거하여, 상기 마스크의 상기 패턴에 대해 상기 기판의 가공 형상을 보정하는 것을 추가로 포함하는 가공 방법.
30. 제 15 항, 제 17 항 내지 제 19 항, 및 제 21 항 내지 제 29 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가공 장치로서, 상기 마스크가, 상기 가공 장치가 설치되는 수평면에 대해 수직 방향으로 설치되어 있는 것을 이용하는 가공 방법.
31. 레이저 빔의 조사 에너지에 의한 어블레이션 가공에 의해 표면에 미세한 요철이 형성된 기판의 제조 방법으로서,
    레이저 광원 및 성형 광학계를 구비한 제 1 광학 기능부와, 상기 기판의 피가공 영역에 대응하는 패턴을 갖는 유효 에어리어를 포함하는 마스크를 구비하는 제 2 광학 기능부와, 상기 기판을 홀딩하는 기판 스테이지를 포함하는 가공 장치를 준비하는 것과,
    상기 제 1 광학 기능부에 있어서, 상기 레이저 광원으로부터 상기 성형 광학계에 상기 레이저 빔을 펄스상으로 조사하여, 상기 레이저 빔의 조사 형상을 직사각형상으로 성형하는 것과,
    상기 제 2 광학 기능부에 있어서, 상기 마스크의 상기 유효 에어리어의 일부분인 마스크 조사 에어리어에, 상기 제 1 광학 기능부를 통과한 상기 레이저 빔을 조사하는 것과,
    상기 마스크를 통과한 상기 레이저 빔을 상기 기판의 기판 조사 에어리어에 조사하여, 상기 패턴을 상기 기판 조사 에어리어에 투영하는 것을 포함하고,
    상기 기판 조사 에어리어가, 상기 기판의 피가공 영역보다도 작아지도록 하며,
    상기 기판에의 가공 동작 시에, 상기 기판 조사 에어리어의 일부분을 중첩시키면서, 상기 마스크와 상기 기판 스테이지를 스위프 조사하여, 상기 기판의 피가공 영역의 표면 요철 가공을 행하는 기판의 제조 방법.
32. 레이저 빔의 조사 에너지에 의한 어블레이션 가공에 의해 표면에 미세한 요철이 형성된 기판의 제조 방법으로서,
    기판의 표면에 레이저 빔의 조사 에너지에 의한 어블레이션 가공으로 미세한 요철을 형성하는 가공 방법으로서,
    직사각형상으로 성형된 레이저 빔을 마스크에 통과시킴으로써, 상기 기판의 피가공 영역보다도 작은 기판 조사 에어리어가 되도록 기판에 레이저 빔을 조사하고,
    상기 기판에의 가공 동작 시에, 상기 기판 조사 에어리어의 일부분을 중첩시키면서, 상기 기판의 피가공 영역의 표면 요철 가공을 행하는 기판의 제조 방법.
33. 레이저 빔의 조사 에너지에 의한 어블레이션 가공에 의해 표면에 미세한 요철이 형성된 기판의 제조 방법으로서,
    레이저 광원 및 성형 광학계를 구비한 제 1 광학 기능부와, 상기 기판의 피가공 영역에 대응하는 패턴을 갖는 유효 에어리어를 포함하는 마스크를 구비하는 제 2 광학 기능부와, 상기 기판을 홀딩하는 기판 스테이지를 포함하는 가공 장치를 준비하는 것과,
    상기 제 1 광학 기능부에 있어서, 상기 레이저 광원으로부터 상기 성형 광학계에 상기 레이저 빔을 펄스상으로 조사하여, 상기 레이저 빔의 조사 형상을 직사각형상으로 성형하는 것과,
    상기 제 2 광학 기능부에 있어서, 상기 마스크의 상기 유효 에어리어의 일부분인 마스크 조사 에어리어에, 상기 제 1 광학 기능부를 통과한 상기 레이저 빔을 조사하는 것과,
    상기 마스크를 통과한 상기 레이저 빔을 상기 기판의 기판 조사 에어리어에 조사하여, 상기 패턴을 상기 기판 조사 에어리어에 투영하는 것을 포함하고,
    상기 기판 조사 에어리어가, 상기 기판의 피가공 영역보다도 작아지도록 하며,
    상기 마스크 및 상기 기판 스테이지를, 상기 레이저 빔이 조사되는 방향과 대략 수직인 면 방향에 있어서 동기하여 동작시킴으로써, 상대적으로 대응하는 위치 관계를 유지하고,
    상기 기판에의 가공 동작 시에, 상기 레이저 빔의 조사 위치를 고정한 상태에서, 상기 마스크와 상기 기판 스테이지를 동기하여 동작시켜, 상기 마스크 및 상기 기판 스테이지를 스위프 조사하여, 상기 기판의 상기 피가공 영역의 표면 요철 가공을 행하는 기판의 제조 방법.
34. 제 31 항 내지 제 33 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판이 반도체 패키지용 기판인 기판의 제조 방법.

Images