レーザ加工装置及びレーザ加工方法
【課題】 レーザ加工時に発生するプラズマ等からの発光の影響を受けず、かつ装置の小型化及び低価格化を図ることが可能なレーザ加工装置を提供する。
【解決手段】 レーザ光源(1)から出射されたレーザパルスが、加工対象物上に入射する。光検出器(16)が、加工対象物に入射したレーザパルスの反射光を検出する。制御装置(20)が下記の工程を実行する。（ａ）加工対象物に穴を形成することができる加工用レーザパルスを、加工対象物の被加工位置に入射させる。（ｂ）加工対象物に穴が形成されない大きさの確認用レーザパルスを、被加工位置に入射させる。（ｃ）光検出器による確認用レーザパルスの反射光の検出結果に基づいて、穴形成完了か否かを判定し、穴形成未完了である場合、工程（ａ）に戻って、新たな加工用レーザパルスを被加工位置に入射させる工程から実行し、穴形成完了である場合、被加工位置への加工用レーザパルスの入射を終了させる。
【解決手段】 レーザ光源(1)から出射されたレーザパルスが、加工対象物上に入射する。光検出器(16)が、加工対象物に入射したレーザパルスの反射光を検出する。制御装置(20)が下記の工程を実行する。（ａ）加工対象物に穴を形成することができる加工用レーザパルスを、加工対象物の被加工位置に入射させる。（ｂ）加工対象物に穴が形成されない大きさの確認用レーザパルスを、被加工位置に入射させる。（ｃ）光検出器による確認用レーザパルスの反射光の検出結果に基づいて、穴形成完了か否かを判定し、穴形成未完了である場合、工程（ａ）に戻って、新たな加工用レーザパルスを被加工位置に入射させる工程から実行し、穴形成完了である場合、被加工位置への加工用レーザパルスの入射を終了させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ加工装置及びレーザ加工方法に関し、特に、絶縁層と金属層とが積層された加工対象物への穴の形成に適したレーザ加工装置及びレーザ加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属層と樹脂層とが積層された多層配線基板の樹脂層に、レーザ光を用いて穴を形成し、内層の金属層を露出させるレーザ加工技術が広く用いられている。
【０００３】
下記の特許文献１に開示されたレーザ加工方法について説明する。加工対象物の加工位置にレーザパルスを入射させる。レーザパルスの一部は、加工対象物から反射され、入射経路に沿って戻る。この反射光を入射経路から分岐させて、反射光検出器でその強度を検出する。内層の金属層が露出すると、反射光の強度が増加するため、金属層が露出した時点を検出することができる。
【０００４】
下記の特許文献２に開示されたレーザ加工方法について説明する。加工対象物の加工位置にレーザビームを入射させて加工を行いながら、検査用光源から加工位置に検査光を照射する。この検査光が反射された光を受光素子で検出することにより、内層の金属層が露出した時点を検出することができる。
【０００５】
下記の特許文献３に開示されたレーザ加工方法では、ビーム走査器を用いてレーザビームを走査しながら穴開け加工を行う。加工対象物上においてレーザビームの入射位置が移動するため、検査光の照射位置も、レーザビームの入射位置に一致するように移動させなければならない。このため、検査光を、加工用のレーザビームの経路に合流させた後、加工対象物に入射させている。
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−１９２５７０号公報
【特許文献２】特開２０００−１３７００２号公報
【特許文献３】特開２００２−２９００５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１及び２に開示されたレーザ加工方法では、穴開け加工と反射光の検出とが同時に進行する。穴開け加工時には、レーザビームの入射によってプラズマが発生する。このプラズマからの発光の影響により、反射光強度の検出精度が低下してしまう。
【０００８】
特許文献２及び３に開示されたレーザ加工方法では、加工用のレーザ光源の他に、検査光用のレーザ光源が必要になる。このため、装置が大型化するとともに、装置の低価格化が困難である。
【０００９】
本発明の目的は、レーザ加工時に発生するプラズマ等からの発光の影響を受けず、かつ装置の小型化及び低価格化を図ることが可能なレーザ加工装置、及びレーザ加工方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一観点によると、
パルスエネルギ可変のレーザ光源と、
加工対象物を保持するステージと、
前記レーザ光源から出射されたレーザパルスを、前記ステージに保持された加工対象物上に入射させる伝搬光学系と、
前記ステージに保持された加工対象物に入射したレーザパルスの反射光を検出する光検出器と、
前記レーザ光源を制御する制御装置と
を有し、前記制御装置は、
（ａ）前記ステージに保持された加工対象物に穴を形成することができる大きさのパルスエネルギを持つ加工用レーザパルスを、該加工対象物の被加工位置に入射させる工程と、
（ｂ）前記ステージに保持された加工対象物に穴が形成されない大きさのパルスエネルギを持つ確認用レーザパルスを、前記被加工位置に入射させる工程と、
（ｃ）前記光検出器による前記確認用レーザパルスの反射光の検出結果に基づいて、穴形成完了か否かを判定し、穴形成未完了である場合、前記工程（ａ）に戻って、新たな加工用レーザパルスを前記被加工位置に入射させる工程から実行し、穴形成完了である場合、前記被加工位置への加工用レーザパルスの入射を終了させる工程と
が実行されるように前記レーザ光源を制御するレーザ加工装置が提供される。
【００１１】
本発明の他の観点によると、
（ａ）加工対象物に穴を形成することができる大きさのパルスエネルギを持つ加工用レーザパルスを、レーザ光源から出射して該加工対象物に入射させ、該加工対象物に穴を形成する工程と、
（ｂ）前記加工対象物に穴が形成されない大きさのパルスエネルギを持つ確認用レーザパルスを、前記レーザ光源から出射して、前記工程（ａ）で形成された穴の位置に入射させるとともに、該確認用レーザパルスの反射光の強度を検出する工程と、
（ｃ）前記工程（ｂ）で検出された反射光の強度に基づいて、穴加工完了か否かを判定し、穴加工完了の場合には、当該穴への加工用レーザパルスの照射を終了し、穴加工未完了の場合には、前記工程（ａ）に戻って、途中まで形成されている穴の位置に、新たに加工用レーザパルスを入射させる工程から実行する工程と
を有するレーザ加工方法が提供される。
【発明の効果】
【００１２】
確認用レーザパルスの反射光を検出することにより、加工対象物の反射率の変化を検出することができる。これにより、所望の位置まで穴が形成されているか否かを判定することが可能になる。加工用レーザパルスを入射させるごとに、確認用レーザパルスを入射させて判定を行うため、穴の形成不足や、過剰なレーザパルスの照射を防止することができる。確認用レーザパルスの照射は、加工用レーザパルスの照射後に行われるため、加工時に発生するプラズマからの発光の影響を回避して、反射光の強度を高精度に検出することが可能になる。確認用レーザパルスが、加工用レーザパルスと同一のレーザ光源から出射されるため、確認用レーザパルス生成のための専用のレーザ光源を準備する必要がない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１に、実施例によるレーザ加工装置の概略図を示す。レーザ光源１が、パルスレーザビームを出射する。レーザ光源１として、例えば炭酸ガスレーザ発振器を用いることができる。レーザ光源１は、制御装置２０からトリガ信号ｔｒｇを受信している期間、レーザパルスを出射する。トリガ信号ｔｒｇを送出する時間を変化させることにより、レーザ光源１から出射されるレーザパルスのパルス幅を変化させることができる。パルス幅が変化することにより、１パルス当たりのエネルギ（パルスエネルギ）が変化する。
【００１４】
レーザ光源１から出射されたレーザビームが、ビームエキスパンダ２により、ビーム径が拡大された平行ビームになる。ビーム径の拡大された平行ビームのビーム断面が、マスク３により整形される。
【００１５】
マスク３を透過したレーザビームが、第１の部分反射ミラー４に入射する。第１の部分反射ミラー４は、入射するレーザビームの一部を反射し、残りを透過させる。第１の部分反射ミラー４の透過率及び反射率は、例えばそれぞれ約９９％及び約１％である。第１の部分ミラー４を透過したレーザビームが、ビーム振分器５に入射する。ビーム振分器５は、制御装置２０からの制御信号ｓｃｏｎを受けて、入射したレーザビームを直進させてビームダンパ６に入射させる状態と、レーザビームを偏向させて加工用経路に沿って伝搬させる状態とを切り替えることができる。ビーム振分器５として、例えば音響光学偏向素子（ＡＯＤ）を用いることができる。
【００１６】
第１の部分反射ミラー４で反射されたレーザビームは、第１の光検出器１５に入射する。 第１の光検出器１５は、入射したレーザビームの光強度を電気信号に変換し、光強度信号ｄｅｔ１を制御装置２０に送信する。
【００１７】
ビーム振分器５で加工用経路に振り分けられたレーザビームは、折り返しミラー７で反射され、第２の部分反射ミラー８に入射する。第２の部分反射ミラー８の透過率及び反射率は、例えばそれぞれ約９９％及び約１％である。第２の部分反射ミラー８を透過したレーザビームが、ビーム走査器９に入射する。ビーム走査器９は、制御装置２０からの制御信号ｇｃｏｎを受けて、入射したレーザビームを２次元方向に走査する。ビーム走査器９として、例えばＸ用揺動ミラーとＹ用揺動ミラーを含むガルバノスキャナを用いることができる。
【００１８】
ビーム走査器９で走査されたレーザビームが、ｆθレンズ１０により収束され、加工対象物５０の被加工位置に入射する。加工対象物５０は、ＸＹステージ１１に保持されている。ｆθレンズ１０は、マスク３の位置を、加工対象物５０の表面に結像させる。なお、結像位置で加工を行う方法に代えて、ｆθレンズ１０の後側焦点位置で加工を行う焦点加工法を採用することも可能である。ビーム走査器９でレーザビームを走査することにより、レーザビームの入射位置を、加工対象物５０の表面上で移動させることができる。
【００１９】
加工対象物５０に入射したレーザビームのうち一部は、加工対象物５０の表面で反射され、レーザビームの入射経路を逆行する。この反射光は、ｆθレンズ１０及びビーム走査器９を経由し、第２の部分反射ミラー８で反射されて第２の光検出器１６に入射する。第２の光検出器１６は、入射したレーザビームの光強度を電気信号に変換し、光強度信号ｄｅｔ２を制御装置２０に送信する。第１の光検出器１５及び第２の光検出器１６として、例えば赤外線センサを用いることができる。
【００２０】
図２Ａに、加工対象物５０の断面図を示す。ガラス繊維含有エポキシ樹脂等からなるコア基板５２の表面に、銅等からなる内層導電パターン５３が形成されている。内層導電パターン５３を覆うように、コア基板５２の上に、ガラス繊維５４ｂを含むエポキシ樹脂５４ａからなる絶縁膜５４が配置されている。絶縁膜５４の表面上に、銅等からなる金属膜５７が形成されている。例えば、絶縁膜５４の厚さは３０〜６０μｍであり、金属膜５７の厚さは９〜１２μｍであり、内層金属パターン５３の厚さは１８〜３６μｍである。
【００２１】
図２Ｂに、絶縁膜５４の平断面図を示す。ガラス繊維５４ｂは、エポキシ樹脂５４ａ内に一様に分散されているのではなく、例えば、縦縞と横縞とが交差する正方格子状に分散されている。このため、格子点Ｐ３の位置において、ガラス繊維密度が最も高くなり、縦縞及び横縞のいずれも通過しない位置Ｐ１にはガラス繊維が存在しない。縦縞または横縞の一方のみが通過する位置Ｐ２のガラス繊維密度は、位置Ｐ１のガラス繊維密度と位置Ｐ３のガラス繊維密度との中間になる。
【００２２】
このように、絶縁膜５４の面内の位置によってガラス繊維密度が異なる。ガラス繊維は、エポキシ樹脂に比べて、レーザビームで加工しにくい。金属膜５７にレーザパルスを入射させて、絶縁膜５４に、その底面まで達する穴を形成する場合について考える。ガラス繊維密度が最も高い位置Ｐ３には、例えばパルスエネルギ密度２０〜３０Ｊ／ｃｍ２のレーザパルスを４ショット入射させることにより、内層金属パターン５３まで達する穴が形成される。ところが、ガラス繊維密度が最も低い位置Ｐ１には、同一のパルスエネルギ密度のレーザパルスを２ショット入射させれば十分である。位置Ｐ１に４ショットのレーザパルスを入射させると、過剰なエネルギが投入されて、内層金属パターン５３が損傷を受けたり、穴形状が樽型になったりする。逆に、ガラス繊維密度が高い位置Ｐ２やＰ３には、２ショットのレーザパルスでは、内層金属パターン５３まで達する穴が形成されない。
【００２３】
次に、図３〜図５Ｆを参照して、実施例によるレーザ加工方法について説明する。図３は、実施例によるレーザ加工方法のフローチャートを示し、図４は、トリガ信号ｔｒｇ、及び制御信号ｇｃｏｎ、ｓｃｏｎのタイミングチャートを示し、図５Ａ〜図５Ｄは、１つの穴の加工途中段階における加工対象物の断面図を示し、図５Ｅ及び図５Ｆは、加工完了時の断面図を示す。
【００２４】
図３のステップＳｔ１において、ビーム振分器５を制御して、レーザビームがビームダンパ６に入射する状態にし、レーザ光源１からヒートパルスＨＰの出射を開始する。ヒートパルスＨＰは、加工対象物の表面において、加工対象物５０の金属膜や絶縁膜に穴を形成することができない程度の大きさのパルスエネルギ密度を持つ。また、ヒートパルスＨＰのパルス周波数は、例えば４ｋＨｚとする。
【００２５】
ステップＳｔ２において、レーザビームが、次に加工すべき穴の位置に入射するように、ビーム走査器９の制御を行う。ビーム走査器９の制御が完了すると、ステップＳｔ３に進み、ヒートパルスＨＰの出射を停止させるとともに、ビーム振分器５に制御信号ｓｃｏｎを送信して、レーザビームが加工用経路を伝搬する状態にする。
【００２６】
ステップＳｔ４に進み、金属加工用レーザパルスＭＰを出射させる。ビーム振分器５が、レーザビームを加工用経路に伝搬させる状態になっているため、金属加工用レーザパルスＭＰは、加工対象物１の、穴を形成すべき位置に入射する。
【００２７】
図５Ａに、金属加工用レーザパルスＭＰが入射した後の加工対象物５０の断面図を示す。金属膜５７に穴が形成され、その下の絶縁膜５４の表層部も削られている。金属加工用レーザパルスＭＰは、加工対象物５０の表面で、約４０Ｊ／ｃｍ２のパルスエネルギ密度となるように、パルスエネルギ及びビームスポットサイズが調整されている。例えば、金属加工用レーザパルスＭＰのパルス幅は３０〜１００μｓ程度であり、金属膜５７に形成される穴の直径は、１００〜１２５μｍである。
【００２８】
ステップＳｔ５に進み、確認用レーザパルスＣＰ（０）を出射させる。確認用レーザパルスＣＰ（０）の、加工対象物５０の表面におけるパルスエネルギ密度は、例えば５Ｊ／ｃｍ２であり、絶縁膜５４に穴を開けることができるパルスエネルギ密度の最低値（閾値）よりも小さい。例えば、確認用レーザパルスＣＰ（０）のパルス幅は、数μｓ〜１０μｓ程度である。この程度の短い時間では、レーザ光源１から出射されるレーザパルスの光強度が定常状態に達する前に、レーザパルスが立ち下がる。すなわち、確認用レーザパルスＣＰ（０）の光強度のピーク値は、金属加工用レーザパルスＭＰの光強度のピーク値よりも小さい。
【００２９】
確認用レーザパルスＣＰ（０）は、絶縁膜５４を加工しないため、図５Ｂに示すように、確認用レーザパルスＣＰ（０）を照射しても、穴の深さはほとんど変化しない。
【００３０】
ステップＳｔ６に進み、１穴加工完了か否かを判定する。具体的には、第２の光検出器１６で、確認用レーザパルスＣＰ（０）の反射光の光強度を検出し、検出結果と、判定基準値とを比較する。内層金属パターン５３が露出すると、反射率が高くなるため、反射光の強度が高くなる。判定基準値は、内層金属パターン５３が露出していない状態の反射光強度よりも大きく、かつ内層金属パターン５３が露出した状態の反射光強度よりも小さくなるように設定されている。従って、反射光の検出結果と、判定基準値とを比較することにより、内層金属パターン５３が露出したか否かを判定することができる。金属加工用レーザパルスＭＰを照射した時点では、図５Ａに示したように、内層金属パターン５３が露出していないため、ステップＳｔ６で、「加工未完了」と判定される。
【００３１】
ステップＳｔ７に進み、樹脂加工用レーザパルスＲＰ（１）を出射させる。樹脂加工用レーザパルスＲＰ（１）は、図５Ｃに示すように、ステップＳｔ４で金属膜５７に形成された穴の位置に入射する。樹脂加工用レーザパルスＲＰ（１）の、加工対象物５０の表面におけるパルスエネルギ密度は、絶縁膜５４に穴を形成することができる大きさであり、例えば２０〜３０Ｊ／ｃｍ２である。なお、パルス幅は、２０〜３０μｓ程度である。図５Ｃに示すように、樹脂加工用レーザパルスＲＰ（１）が入射することにより、加工対象物５０に形成されていた穴が深くなる。なお、形成された穴は、内層金属パターン５３まで到達していない。
【００３２】
ステップＳｔ８に進み、確認用レーザパルスＣＰ（１）を出射させる。確認用レーザパルスＣＰ（１）のパルスエネルギは、ステップＳｔ５で出射した確認用レーザパルスＣＰ（０）のパルスエネルギと同一である。このため、図５Ｄに示すように、確認用レーザパルスＣＰ（１）が照射されても、加工対象物５０に形成されている穴の形状は、ほとんど変化しない。
【００３３】
ステップＳｔ９に進み、１穴加工完了か否かを判定する。この判定は、ステップＳｔ６の手順と同一の手順で行う。図５Ｄに示したように、形成された穴が内層金属パターン５３まで到達していないため、「加工未完了」と判定される。
【００３４】
ステップＳｔ７に戻る。３ショット目の樹脂加工用レーザパルスＲＰ（３）の照射により、図５Ｅに示すように、内層金属パターン５３が露出したとする。ステップＳｔ８において、確認用レーザパルスＣＰ（３）を照射する。図５Ｆに示すように、穴の底面に内層金属パターン５３が露出しているため、反射率が高くなり、ステップＳｔ９において、「１穴加工完了」と判定される。
【００３５】
ステップＳｔ１０に進み、全穴加工完了か否かを判定する。「全穴加工完了」の場合には、処理を終了する。その後は、例えば、図１に示したＸＹステージ１１を移動させて、加工対象物５０の未加工領域をレーザビームの走査可能範囲内に移動させ、上述のレーザ加工と同一の手順を実行する。
【００３６】
「全穴加工未完了」と判定された場合には、ステップＳｔ１に戻り、ビーム振分器５に送信していた制御信号ｓｃｏｎを停止させて、レーザビームがビームダンパ６に入射する状態とし、ヒートパルスＨＰの出射を開始する。その後、次に加工すべき穴の位置に、穴開け加工を行う。
【００３７】
絶縁膜５４が薄く、穴を形成すべき位置にガラス繊維が配置されていない場合には、ステップＳｔ４における金属加工用レーザパルスＭＰの照射によって、内層金属パターン５３まで達する穴が形成される場合もある。この場合には、ステップＳｔ６において、「１穴加工完了」と判定され、ステップＳｔ１０に進む。なお、金属加工用レーザパルスＭＰの照射によって、内層金属パターン５３が露出することがない場合には、ステップＳｔ５及びＳｔ６を省略してもよい。
【００３８】
上記実施例によるレーザ加工方法では、穴を形成する位置に加工用レーザパルスが入射するごとに、穴が形成された位置に確認用レーザパルスを入射させて反射光強度を検出することにより内層金属パターンが露出したか否かを判定する。このため、加工不足、及び過剰なレーザパルスの照射を回避することができる。
【００３９】
また、加工用レーザパルスと確認用レーザパルスとは、同一のレーザ光源から出射されるため、確認用レーザパルスを生成するための専用のレーザ光源を準備する必要がない。
【００４０】
さらに、第１の実施例では、加工用レーザパルスの入射が終了した後に、確認用レーザパルスを入射させるため、加工時に発生するプラズマからの発光の影響を回避することができる。これにより、確認用レーザパルスの反射光強度の検出精度を高めることができる。
【００４１】
図４に示す最後のヒートパルスＨＰの出射から、金属加工用レーザパルスＭＰの出射までの時間Ｔ０、金属加工用レーザパルスＭＰの出射から、最初の確認用レーザパルスＣＰ（０）の出射までの時間Ｔ１、確認用レーザパルスＣＰの出射から、次の樹脂加工用レーザパルスＲＰの出射までの時間Ｔ２、及び樹脂加工用レーザパルスＲＰの出射から、次の確認用レーザパルスＣＰの出射までの時間Ｔ３は、全て等しく、例えば２５０μｓである。すなわち、レーザ光源１から出射するレーザパルスの繰り返し周波数は、４ｋＨｚで一定である。
【００４２】
炭酸ガスレーザ発振器から出射されるレーザパルスの繰り返し周波数を変化させると、パルス幅を一定にしても、パルスエネルギや、ビーム断面内の光強度分布が変動してしまう。実施例では、パルスの繰り返し周波数が一定に保たれているため、パルスエネルギや光強度分布の変動を抑制し、高品質な加工を行うことが可能になる。なお、上記実施例では、確認用レーザパルスＣＰ、及びヒートパルスＨＰは、そのパルス幅が短いため、光強度が定常状態に達する前に、レーザパルスの光強度が立ち下がる。このように、定常状態に達する前に立ち下がるような短いレーザパルスでも、一定周波数で挿入することによって、パルスエネルギや、ビーム断面内の光強度分布の変動を抑制できることが実験により確かめられた。
【００４３】
上記実施例では、加工対象物５０からの反射光を、第２の部分反射ミラー８により、レーザビームの経路から分岐させたが、他の方法により分岐させることも可能である。例えば、偏光ビームスプリッタを用いてもよい。この場合、偏光ビームスプリッタとビーム走査器９との間のビーム経路内に１／４波長板を挿入し、往路のビームと、復路のビームとの偏光方向を９０°異ならせることにより、反射光を分岐させることができる。
【００４４】
上記実施例では、反射光の強度の絶対値を判定基準値と比較したが、第１の光検出器１５で検出された確認用レーザパルスＣＰの光強度と、反射光の光強度とから反射率を求め、算出された反射率を、反射率の判定基準値と比較してもよい。算出された反射率により、穴形成完了か否かの判定を行うことにより、入射する確認用レーザパルス自体の光強度の変動の影響を排除して、より正確な判定を行うことが可能になる。
【００４５】
上記実施例では、レーザ光源１として炭酸ガスレーザ発振器を用いたが、他のパルスエネルギ可変のレーザ発振器を用いてもよい。例えば、エキシマレーザ発振器を用いてもよい。
【００４６】
上記実施例では、表面の金属膜５７にレーザ加工によって穴を形成し、引き続いてその下の絶縁膜に穴を形成する方法（いわゆる「ダイレクト加工」）を例に挙げて説明したが、表面の金属膜に予め穴が形成されており、その穴の位置の絶縁膜にレーザ加工により穴を形成する方法（いわゆる「コンフォーマル加工」）にも、上記実施例によるレーザ加工方法を適用することが可能である。この場合には、ステップＳｔ４〜Ｓｔ６が省略される。
【００４７】
また、上記実施例では、絶縁膜５４の下に配置された内層金属パターン５３まで達する穴を形成する場合について説明したが、内層パターンが露出した時点で反射率が変化するようなその他の材料を加工する場合にも、上記実施例を適用することが可能である。
【００４８】
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】実施例によるレーザ加工装置の概略図である。
【図２】（２Ａ）は、加工対象物の断面図であり、（２Ｂ）は、その平断面図である。
【図３】実施例によるレーザ加工方法のフローチャートである。
【図４】実施例によるレーザ加工方法のタイミングチャートである。
【図５−１】（５Ａ）〜（５Ｄ）は、実施例によるレーザ加工方法で加工される加工対象物の、加工途中段階の断面図である。
【図５−２】（５Ｅ）及び（５Ｆ）は、実施例によるレーザ加工方法で１穴加工完了時点の加工対象物の断面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１ レーザ光源
２ ビームエキスパンダ
３ マスク
４ 第１の部分反射ミラー
５ ビーム振分器
６ ビームダンパ
７ 折り返しミラー
８ 第２の部分反射ミラー
９ ビーム走査器
１０ ｆθレンズ
１１ ＸＹステージ
１５ 第１の光検出器
１６ 第２の光検出器
２０ 制御装置
５０ 加工対象物
５２ コア基板
５３ 内層金属パターン
５４ 絶縁膜
５４ａ エポキシ樹脂
５４ｂ ガラス繊維
ＭＰ 金属加工用レーザパルス
ＣＰ 確認用レーザパルス
ＲＰ 樹脂加工用レーザパルス
ＨＰ ヒートパルス
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ加工装置及びレーザ加工方法に関し、特に、絶縁層と金属層とが積層された加工対象物への穴の形成に適したレーザ加工装置及びレーザ加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属層と樹脂層とが積層された多層配線基板の樹脂層に、レーザ光を用いて穴を形成し、内層の金属層を露出させるレーザ加工技術が広く用いられている。
【０００３】
下記の特許文献１に開示されたレーザ加工方法について説明する。加工対象物の加工位置にレーザパルスを入射させる。レーザパルスの一部は、加工対象物から反射され、入射経路に沿って戻る。この反射光を入射経路から分岐させて、反射光検出器でその強度を検出する。内層の金属層が露出すると、反射光の強度が増加するため、金属層が露出した時点を検出することができる。
【０００４】
下記の特許文献２に開示されたレーザ加工方法について説明する。加工対象物の加工位置にレーザビームを入射させて加工を行いながら、検査用光源から加工位置に検査光を照射する。この検査光が反射された光を受光素子で検出することにより、内層の金属層が露出した時点を検出することができる。
【０００５】
下記の特許文献３に開示されたレーザ加工方法では、ビーム走査器を用いてレーザビームを走査しながら穴開け加工を行う。加工対象物上においてレーザビームの入射位置が移動するため、検査光の照射位置も、レーザビームの入射位置に一致するように移動させなければならない。このため、検査光を、加工用のレーザビームの経路に合流させた後、加工対象物に入射させている。
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−１９２５７０号公報
【特許文献２】特開２０００−１３７００２号公報
【特許文献３】特開２００２−２９００５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１及び２に開示されたレーザ加工方法では、穴開け加工と反射光の検出とが同時に進行する。穴開け加工時には、レーザビームの入射によってプラズマが発生する。このプラズマからの発光の影響により、反射光強度の検出精度が低下してしまう。
【０００８】
特許文献２及び３に開示されたレーザ加工方法では、加工用のレーザ光源の他に、検査光用のレーザ光源が必要になる。このため、装置が大型化するとともに、装置の低価格化が困難である。
【０００９】
本発明の目的は、レーザ加工時に発生するプラズマ等からの発光の影響を受けず、かつ装置の小型化及び低価格化を図ることが可能なレーザ加工装置、及びレーザ加工方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一観点によると、
パルスエネルギ可変のレーザ光源と、
加工対象物を保持するステージと、
前記レーザ光源から出射されたレーザパルスを、前記ステージに保持された加工対象物上に入射させる伝搬光学系と、
前記ステージに保持された加工対象物に入射したレーザパルスの反射光を検出する光検出器と、
前記レーザ光源を制御する制御装置と
を有し、前記制御装置は、
（ａ）前記ステージに保持された加工対象物に穴を形成することができる大きさのパルスエネルギを持つ加工用レーザパルスを、該加工対象物の被加工位置に入射させる工程と、
（ｂ）前記ステージに保持された加工対象物に穴が形成されない大きさのパルスエネルギを持つ確認用レーザパルスを、前記被加工位置に入射させる工程と、
（ｃ）前記光検出器による前記確認用レーザパルスの反射光の検出結果に基づいて、穴形成完了か否かを判定し、穴形成未完了である場合、前記工程（ａ）に戻って、新たな加工用レーザパルスを前記被加工位置に入射させる工程から実行し、穴形成完了である場合、前記被加工位置への加工用レーザパルスの入射を終了させる工程と
が実行されるように前記レーザ光源を制御するレーザ加工装置が提供される。
【００１１】
本発明の他の観点によると、
（ａ）加工対象物に穴を形成することができる大きさのパルスエネルギを持つ加工用レーザパルスを、レーザ光源から出射して該加工対象物に入射させ、該加工対象物に穴を形成する工程と、
（ｂ）前記加工対象物に穴が形成されない大きさのパルスエネルギを持つ確認用レーザパルスを、前記レーザ光源から出射して、前記工程（ａ）で形成された穴の位置に入射させるとともに、該確認用レーザパルスの反射光の強度を検出する工程と、
（ｃ）前記工程（ｂ）で検出された反射光の強度に基づいて、穴加工完了か否かを判定し、穴加工完了の場合には、当該穴への加工用レーザパルスの照射を終了し、穴加工未完了の場合には、前記工程（ａ）に戻って、途中まで形成されている穴の位置に、新たに加工用レーザパルスを入射させる工程から実行する工程と
を有するレーザ加工方法が提供される。
【発明の効果】
【００１２】
確認用レーザパルスの反射光を検出することにより、加工対象物の反射率の変化を検出することができる。これにより、所望の位置まで穴が形成されているか否かを判定することが可能になる。加工用レーザパルスを入射させるごとに、確認用レーザパルスを入射させて判定を行うため、穴の形成不足や、過剰なレーザパルスの照射を防止することができる。確認用レーザパルスの照射は、加工用レーザパルスの照射後に行われるため、加工時に発生するプラズマからの発光の影響を回避して、反射光の強度を高精度に検出することが可能になる。確認用レーザパルスが、加工用レーザパルスと同一のレーザ光源から出射されるため、確認用レーザパルス生成のための専用のレーザ光源を準備する必要がない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１に、実施例によるレーザ加工装置の概略図を示す。レーザ光源１が、パルスレーザビームを出射する。レーザ光源１として、例えば炭酸ガスレーザ発振器を用いることができる。レーザ光源１は、制御装置２０からトリガ信号ｔｒｇを受信している期間、レーザパルスを出射する。トリガ信号ｔｒｇを送出する時間を変化させることにより、レーザ光源１から出射されるレーザパルスのパルス幅を変化させることができる。パルス幅が変化することにより、１パルス当たりのエネルギ（パルスエネルギ）が変化する。
【００１４】
レーザ光源１から出射されたレーザビームが、ビームエキスパンダ２により、ビーム径が拡大された平行ビームになる。ビーム径の拡大された平行ビームのビーム断面が、マスク３により整形される。
【００１５】
マスク３を透過したレーザビームが、第１の部分反射ミラー４に入射する。第１の部分反射ミラー４は、入射するレーザビームの一部を反射し、残りを透過させる。第１の部分反射ミラー４の透過率及び反射率は、例えばそれぞれ約９９％及び約１％である。第１の部分ミラー４を透過したレーザビームが、ビーム振分器５に入射する。ビーム振分器５は、制御装置２０からの制御信号ｓｃｏｎを受けて、入射したレーザビームを直進させてビームダンパ６に入射させる状態と、レーザビームを偏向させて加工用経路に沿って伝搬させる状態とを切り替えることができる。ビーム振分器５として、例えば音響光学偏向素子（ＡＯＤ）を用いることができる。
【００１６】
第１の部分反射ミラー４で反射されたレーザビームは、第１の光検出器１５に入射する。 第１の光検出器１５は、入射したレーザビームの光強度を電気信号に変換し、光強度信号ｄｅｔ１を制御装置２０に送信する。
【００１７】
ビーム振分器５で加工用経路に振り分けられたレーザビームは、折り返しミラー７で反射され、第２の部分反射ミラー８に入射する。第２の部分反射ミラー８の透過率及び反射率は、例えばそれぞれ約９９％及び約１％である。第２の部分反射ミラー８を透過したレーザビームが、ビーム走査器９に入射する。ビーム走査器９は、制御装置２０からの制御信号ｇｃｏｎを受けて、入射したレーザビームを２次元方向に走査する。ビーム走査器９として、例えばＸ用揺動ミラーとＹ用揺動ミラーを含むガルバノスキャナを用いることができる。
【００１８】
ビーム走査器９で走査されたレーザビームが、ｆθレンズ１０により収束され、加工対象物５０の被加工位置に入射する。加工対象物５０は、ＸＹステージ１１に保持されている。ｆθレンズ１０は、マスク３の位置を、加工対象物５０の表面に結像させる。なお、結像位置で加工を行う方法に代えて、ｆθレンズ１０の後側焦点位置で加工を行う焦点加工法を採用することも可能である。ビーム走査器９でレーザビームを走査することにより、レーザビームの入射位置を、加工対象物５０の表面上で移動させることができる。
【００１９】
加工対象物５０に入射したレーザビームのうち一部は、加工対象物５０の表面で反射され、レーザビームの入射経路を逆行する。この反射光は、ｆθレンズ１０及びビーム走査器９を経由し、第２の部分反射ミラー８で反射されて第２の光検出器１６に入射する。第２の光検出器１６は、入射したレーザビームの光強度を電気信号に変換し、光強度信号ｄｅｔ２を制御装置２０に送信する。第１の光検出器１５及び第２の光検出器１６として、例えば赤外線センサを用いることができる。
【００２０】
図２Ａに、加工対象物５０の断面図を示す。ガラス繊維含有エポキシ樹脂等からなるコア基板５２の表面に、銅等からなる内層導電パターン５３が形成されている。内層導電パターン５３を覆うように、コア基板５２の上に、ガラス繊維５４ｂを含むエポキシ樹脂５４ａからなる絶縁膜５４が配置されている。絶縁膜５４の表面上に、銅等からなる金属膜５７が形成されている。例えば、絶縁膜５４の厚さは３０〜６０μｍであり、金属膜５７の厚さは９〜１２μｍであり、内層金属パターン５３の厚さは１８〜３６μｍである。
【００２１】
図２Ｂに、絶縁膜５４の平断面図を示す。ガラス繊維５４ｂは、エポキシ樹脂５４ａ内に一様に分散されているのではなく、例えば、縦縞と横縞とが交差する正方格子状に分散されている。このため、格子点Ｐ３の位置において、ガラス繊維密度が最も高くなり、縦縞及び横縞のいずれも通過しない位置Ｐ１にはガラス繊維が存在しない。縦縞または横縞の一方のみが通過する位置Ｐ２のガラス繊維密度は、位置Ｐ１のガラス繊維密度と位置Ｐ３のガラス繊維密度との中間になる。
【００２２】
このように、絶縁膜５４の面内の位置によってガラス繊維密度が異なる。ガラス繊維は、エポキシ樹脂に比べて、レーザビームで加工しにくい。金属膜５７にレーザパルスを入射させて、絶縁膜５４に、その底面まで達する穴を形成する場合について考える。ガラス繊維密度が最も高い位置Ｐ３には、例えばパルスエネルギ密度２０〜３０Ｊ／ｃｍ２のレーザパルスを４ショット入射させることにより、内層金属パターン５３まで達する穴が形成される。ところが、ガラス繊維密度が最も低い位置Ｐ１には、同一のパルスエネルギ密度のレーザパルスを２ショット入射させれば十分である。位置Ｐ１に４ショットのレーザパルスを入射させると、過剰なエネルギが投入されて、内層金属パターン５３が損傷を受けたり、穴形状が樽型になったりする。逆に、ガラス繊維密度が高い位置Ｐ２やＰ３には、２ショットのレーザパルスでは、内層金属パターン５３まで達する穴が形成されない。
【００２３】
次に、図３〜図５Ｆを参照して、実施例によるレーザ加工方法について説明する。図３は、実施例によるレーザ加工方法のフローチャートを示し、図４は、トリガ信号ｔｒｇ、及び制御信号ｇｃｏｎ、ｓｃｏｎのタイミングチャートを示し、図５Ａ〜図５Ｄは、１つの穴の加工途中段階における加工対象物の断面図を示し、図５Ｅ及び図５Ｆは、加工完了時の断面図を示す。
【００２４】
図３のステップＳｔ１において、ビーム振分器５を制御して、レーザビームがビームダンパ６に入射する状態にし、レーザ光源１からヒートパルスＨＰの出射を開始する。ヒートパルスＨＰは、加工対象物の表面において、加工対象物５０の金属膜や絶縁膜に穴を形成することができない程度の大きさのパルスエネルギ密度を持つ。また、ヒートパルスＨＰのパルス周波数は、例えば４ｋＨｚとする。
【００２５】
ステップＳｔ２において、レーザビームが、次に加工すべき穴の位置に入射するように、ビーム走査器９の制御を行う。ビーム走査器９の制御が完了すると、ステップＳｔ３に進み、ヒートパルスＨＰの出射を停止させるとともに、ビーム振分器５に制御信号ｓｃｏｎを送信して、レーザビームが加工用経路を伝搬する状態にする。
【００２６】
ステップＳｔ４に進み、金属加工用レーザパルスＭＰを出射させる。ビーム振分器５が、レーザビームを加工用経路に伝搬させる状態になっているため、金属加工用レーザパルスＭＰは、加工対象物１の、穴を形成すべき位置に入射する。
【００２７】
図５Ａに、金属加工用レーザパルスＭＰが入射した後の加工対象物５０の断面図を示す。金属膜５７に穴が形成され、その下の絶縁膜５４の表層部も削られている。金属加工用レーザパルスＭＰは、加工対象物５０の表面で、約４０Ｊ／ｃｍ２のパルスエネルギ密度となるように、パルスエネルギ及びビームスポットサイズが調整されている。例えば、金属加工用レーザパルスＭＰのパルス幅は３０〜１００μｓ程度であり、金属膜５７に形成される穴の直径は、１００〜１２５μｍである。
【００２８】
ステップＳｔ５に進み、確認用レーザパルスＣＰ（０）を出射させる。確認用レーザパルスＣＰ（０）の、加工対象物５０の表面におけるパルスエネルギ密度は、例えば５Ｊ／ｃｍ２であり、絶縁膜５４に穴を開けることができるパルスエネルギ密度の最低値（閾値）よりも小さい。例えば、確認用レーザパルスＣＰ（０）のパルス幅は、数μｓ〜１０μｓ程度である。この程度の短い時間では、レーザ光源１から出射されるレーザパルスの光強度が定常状態に達する前に、レーザパルスが立ち下がる。すなわち、確認用レーザパルスＣＰ（０）の光強度のピーク値は、金属加工用レーザパルスＭＰの光強度のピーク値よりも小さい。
【００２９】
確認用レーザパルスＣＰ（０）は、絶縁膜５４を加工しないため、図５Ｂに示すように、確認用レーザパルスＣＰ（０）を照射しても、穴の深さはほとんど変化しない。
【００３０】
ステップＳｔ６に進み、１穴加工完了か否かを判定する。具体的には、第２の光検出器１６で、確認用レーザパルスＣＰ（０）の反射光の光強度を検出し、検出結果と、判定基準値とを比較する。内層金属パターン５３が露出すると、反射率が高くなるため、反射光の強度が高くなる。判定基準値は、内層金属パターン５３が露出していない状態の反射光強度よりも大きく、かつ内層金属パターン５３が露出した状態の反射光強度よりも小さくなるように設定されている。従って、反射光の検出結果と、判定基準値とを比較することにより、内層金属パターン５３が露出したか否かを判定することができる。金属加工用レーザパルスＭＰを照射した時点では、図５Ａに示したように、内層金属パターン５３が露出していないため、ステップＳｔ６で、「加工未完了」と判定される。
【００３１】
ステップＳｔ７に進み、樹脂加工用レーザパルスＲＰ（１）を出射させる。樹脂加工用レーザパルスＲＰ（１）は、図５Ｃに示すように、ステップＳｔ４で金属膜５７に形成された穴の位置に入射する。樹脂加工用レーザパルスＲＰ（１）の、加工対象物５０の表面におけるパルスエネルギ密度は、絶縁膜５４に穴を形成することができる大きさであり、例えば２０〜３０Ｊ／ｃｍ２である。なお、パルス幅は、２０〜３０μｓ程度である。図５Ｃに示すように、樹脂加工用レーザパルスＲＰ（１）が入射することにより、加工対象物５０に形成されていた穴が深くなる。なお、形成された穴は、内層金属パターン５３まで到達していない。
【００３２】
ステップＳｔ８に進み、確認用レーザパルスＣＰ（１）を出射させる。確認用レーザパルスＣＰ（１）のパルスエネルギは、ステップＳｔ５で出射した確認用レーザパルスＣＰ（０）のパルスエネルギと同一である。このため、図５Ｄに示すように、確認用レーザパルスＣＰ（１）が照射されても、加工対象物５０に形成されている穴の形状は、ほとんど変化しない。
【００３３】
ステップＳｔ９に進み、１穴加工完了か否かを判定する。この判定は、ステップＳｔ６の手順と同一の手順で行う。図５Ｄに示したように、形成された穴が内層金属パターン５３まで到達していないため、「加工未完了」と判定される。
【００３４】
ステップＳｔ７に戻る。３ショット目の樹脂加工用レーザパルスＲＰ（３）の照射により、図５Ｅに示すように、内層金属パターン５３が露出したとする。ステップＳｔ８において、確認用レーザパルスＣＰ（３）を照射する。図５Ｆに示すように、穴の底面に内層金属パターン５３が露出しているため、反射率が高くなり、ステップＳｔ９において、「１穴加工完了」と判定される。
【００３５】
ステップＳｔ１０に進み、全穴加工完了か否かを判定する。「全穴加工完了」の場合には、処理を終了する。その後は、例えば、図１に示したＸＹステージ１１を移動させて、加工対象物５０の未加工領域をレーザビームの走査可能範囲内に移動させ、上述のレーザ加工と同一の手順を実行する。
【００３６】
「全穴加工未完了」と判定された場合には、ステップＳｔ１に戻り、ビーム振分器５に送信していた制御信号ｓｃｏｎを停止させて、レーザビームがビームダンパ６に入射する状態とし、ヒートパルスＨＰの出射を開始する。その後、次に加工すべき穴の位置に、穴開け加工を行う。
【００３７】
絶縁膜５４が薄く、穴を形成すべき位置にガラス繊維が配置されていない場合には、ステップＳｔ４における金属加工用レーザパルスＭＰの照射によって、内層金属パターン５３まで達する穴が形成される場合もある。この場合には、ステップＳｔ６において、「１穴加工完了」と判定され、ステップＳｔ１０に進む。なお、金属加工用レーザパルスＭＰの照射によって、内層金属パターン５３が露出することがない場合には、ステップＳｔ５及びＳｔ６を省略してもよい。
【００３８】
上記実施例によるレーザ加工方法では、穴を形成する位置に加工用レーザパルスが入射するごとに、穴が形成された位置に確認用レーザパルスを入射させて反射光強度を検出することにより内層金属パターンが露出したか否かを判定する。このため、加工不足、及び過剰なレーザパルスの照射を回避することができる。
【００３９】
また、加工用レーザパルスと確認用レーザパルスとは、同一のレーザ光源から出射されるため、確認用レーザパルスを生成するための専用のレーザ光源を準備する必要がない。
【００４０】
さらに、第１の実施例では、加工用レーザパルスの入射が終了した後に、確認用レーザパルスを入射させるため、加工時に発生するプラズマからの発光の影響を回避することができる。これにより、確認用レーザパルスの反射光強度の検出精度を高めることができる。
【００４１】
図４に示す最後のヒートパルスＨＰの出射から、金属加工用レーザパルスＭＰの出射までの時間Ｔ０、金属加工用レーザパルスＭＰの出射から、最初の確認用レーザパルスＣＰ（０）の出射までの時間Ｔ１、確認用レーザパルスＣＰの出射から、次の樹脂加工用レーザパルスＲＰの出射までの時間Ｔ２、及び樹脂加工用レーザパルスＲＰの出射から、次の確認用レーザパルスＣＰの出射までの時間Ｔ３は、全て等しく、例えば２５０μｓである。すなわち、レーザ光源１から出射するレーザパルスの繰り返し周波数は、４ｋＨｚで一定である。
【００４２】
炭酸ガスレーザ発振器から出射されるレーザパルスの繰り返し周波数を変化させると、パルス幅を一定にしても、パルスエネルギや、ビーム断面内の光強度分布が変動してしまう。実施例では、パルスの繰り返し周波数が一定に保たれているため、パルスエネルギや光強度分布の変動を抑制し、高品質な加工を行うことが可能になる。なお、上記実施例では、確認用レーザパルスＣＰ、及びヒートパルスＨＰは、そのパルス幅が短いため、光強度が定常状態に達する前に、レーザパルスの光強度が立ち下がる。このように、定常状態に達する前に立ち下がるような短いレーザパルスでも、一定周波数で挿入することによって、パルスエネルギや、ビーム断面内の光強度分布の変動を抑制できることが実験により確かめられた。
【００４３】
上記実施例では、加工対象物５０からの反射光を、第２の部分反射ミラー８により、レーザビームの経路から分岐させたが、他の方法により分岐させることも可能である。例えば、偏光ビームスプリッタを用いてもよい。この場合、偏光ビームスプリッタとビーム走査器９との間のビーム経路内に１／４波長板を挿入し、往路のビームと、復路のビームとの偏光方向を９０°異ならせることにより、反射光を分岐させることができる。
【００４４】
上記実施例では、反射光の強度の絶対値を判定基準値と比較したが、第１の光検出器１５で検出された確認用レーザパルスＣＰの光強度と、反射光の光強度とから反射率を求め、算出された反射率を、反射率の判定基準値と比較してもよい。算出された反射率により、穴形成完了か否かの判定を行うことにより、入射する確認用レーザパルス自体の光強度の変動の影響を排除して、より正確な判定を行うことが可能になる。
【００４５】
上記実施例では、レーザ光源１として炭酸ガスレーザ発振器を用いたが、他のパルスエネルギ可変のレーザ発振器を用いてもよい。例えば、エキシマレーザ発振器を用いてもよい。
【００４６】
上記実施例では、表面の金属膜５７にレーザ加工によって穴を形成し、引き続いてその下の絶縁膜に穴を形成する方法（いわゆる「ダイレクト加工」）を例に挙げて説明したが、表面の金属膜に予め穴が形成されており、その穴の位置の絶縁膜にレーザ加工により穴を形成する方法（いわゆる「コンフォーマル加工」）にも、上記実施例によるレーザ加工方法を適用することが可能である。この場合には、ステップＳｔ４〜Ｓｔ６が省略される。
【００４７】
また、上記実施例では、絶縁膜５４の下に配置された内層金属パターン５３まで達する穴を形成する場合について説明したが、内層パターンが露出した時点で反射率が変化するようなその他の材料を加工する場合にも、上記実施例を適用することが可能である。
【００４８】
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】実施例によるレーザ加工装置の概略図である。
【図２】（２Ａ）は、加工対象物の断面図であり、（２Ｂ）は、その平断面図である。
【図３】実施例によるレーザ加工方法のフローチャートである。
【図４】実施例によるレーザ加工方法のタイミングチャートである。
【図５−１】（５Ａ）〜（５Ｄ）は、実施例によるレーザ加工方法で加工される加工対象物の、加工途中段階の断面図である。
【図５−２】（５Ｅ）及び（５Ｆ）は、実施例によるレーザ加工方法で１穴加工完了時点の加工対象物の断面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１ レーザ光源
２ ビームエキスパンダ
３ マスク
４ 第１の部分反射ミラー
５ ビーム振分器
６ ビームダンパ
７ 折り返しミラー
８ 第２の部分反射ミラー
９ ビーム走査器
１０ ｆθレンズ
１１ ＸＹステージ
１５ 第１の光検出器
１６ 第２の光検出器
２０ 制御装置
５０ 加工対象物
５２ コア基板
５３ 内層金属パターン
５４ 絶縁膜
５４ａ エポキシ樹脂
５４ｂ ガラス繊維
ＭＰ 金属加工用レーザパルス
ＣＰ 確認用レーザパルス
ＲＰ 樹脂加工用レーザパルス
ＨＰ ヒートパルス
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルスエネルギ可変のレーザ光源と、
加工対象物を保持するステージと、
前記レーザ光源から出射されたレーザパルスを、前記ステージに保持された加工対象物上に入射させる伝搬光学系と、
前記ステージに保持された加工対象物に入射したレーザパルスの反射光を検出する光検出器と、
前記レーザ光源を制御する制御装置と
を有し、前記制御装置は、
（ａ）前記ステージに保持された加工対象物に穴を形成することができる大きさのパルスエネルギを持つ加工用レーザパルスを、該加工対象物の被加工位置に入射させる工程と、
（ｂ）前記ステージに保持された加工対象物に穴が形成されない大きさのパルスエネルギを持つ確認用レーザパルスを、前記被加工位置に入射させる工程と、
（ｃ）前記光検出器による前記確認用レーザパルスの反射光の検出結果に基づいて、穴形成完了か否かを判定し、穴形成未完了である場合、前記工程（ａ）に戻って、新たな加工用レーザパルスを前記被加工位置に入射させる工程から実行し、穴形成完了である場合、前記被加工位置への加工用レーザパルスの入射を終了させる工程と
が実行されるように前記レーザ光源を制御するレーザ加工装置。
【請求項２】
前記伝搬光学系は、レーザビームの入射位置が前記ステージに保持された加工対象物の表面上を移動するように、レーザビームを走査する走査器を含み、
前記制御装置は、前記工程（ｃ）において、穴形成完了と判定された場合、さらに、
（ｄ）次に穴を形成すべき被加工位置にレーザビームが入射するように前記走査器を制御する工程と、
（ｅ）前記走査器の制御後、新たな被加工位置に対して、前記工程（ａ）から工程（ｃ）までを繰り返す工程と
が実行されるように、前記レーザ光源及び走査器を制御する請求項１に記載のレーザ加工装置。
【請求項３】
前記工程（ｄ）において、前記走査器によりレーザビームの入射すべき位置が移動している期間、前記制御装置は、前記ステージに保持された加工対象物に穴が形成されない大きさのパルスエネルギを持つヒートパルスが前記レーザ光源から出射されるように、前記レーザ光源を制御する請求項２に記載のレーザ加工装置。
【請求項４】
前記加工用レーザパルス、確認用レーザパルス、及びヒートパルスを含む一連のレーザパルスが一定の繰り返し周波数で前記レーザ光源から出射されるように、前記制御装置が前記レーザ光源を制御する請求項３に記載のレーザ加工装置。
【請求項５】
（ａ）加工対象物に穴を形成することができる大きさのパルスエネルギを持つ加工用レーザパルスを、レーザ光源から出射して該加工対象物に入射させ、該加工対象物に穴を形成する工程と、
（ｂ）前記加工対象物に穴が形成されない大きさのパルスエネルギを持つ確認用レーザパルスを、前記レーザ光源から出射して、前記工程（ａ）で形成された穴の位置に入射させるとともに、該確認用レーザパルスの反射光の強度を検出する工程と、
（ｃ）前記工程（ｂ）で検出された反射光の強度に基づいて、穴加工完了か否かを判定し、穴加工完了の場合には、当該穴への加工用レーザパルスの照射を終了し、穴加工未完了の場合には、前記工程（ａ）に戻って、途中まで形成されている穴の位置に、新たに加工用レーザパルスを入射させる工程から実行する工程と
を有するレーザ加工方法。
【請求項６】
前記工程（ｃ）で穴加工完了と判定された場合、さらに、
（ｄ）前記加工対象物の表面内において、前記レーザ光源から出射されたレーザパルスの入射位置を、新たに穴を形成すべき位置まで移動させる工程と、
（ｅ）新たに穴を形成すべき位置にレーザパルスが入射する状態で、前記工程（ａ）から工程（ｃ）を繰り返す工程と
を有する請求項５に記載のレーザ加工方法。
【請求項７】
前記工程（ｄ）において、レーザパルスの入射位置が移動している期間、前記加工対象物に穴が形成されない大きさのパルスエネルギを持つヒートパルスを、前記レーザ光源から出射する請求項６に記載のレーザ加工方法。
【請求項８】
前記加工用レーザパルス、確認用レーザパルス、及びヒートパルスを含む一連のレーザパルスを、一定の繰り返し周波数で前記レーザ光源から出射させる請求項７に記載のレーザ加工方法。
【請求項１】
パルスエネルギ可変のレーザ光源と、
加工対象物を保持するステージと、
前記レーザ光源から出射されたレーザパルスを、前記ステージに保持された加工対象物上に入射させる伝搬光学系と、
前記ステージに保持された加工対象物に入射したレーザパルスの反射光を検出する光検出器と、
前記レーザ光源を制御する制御装置と
を有し、前記制御装置は、
（ａ）前記ステージに保持された加工対象物に穴を形成することができる大きさのパルスエネルギを持つ加工用レーザパルスを、該加工対象物の被加工位置に入射させる工程と、
（ｂ）前記ステージに保持された加工対象物に穴が形成されない大きさのパルスエネルギを持つ確認用レーザパルスを、前記被加工位置に入射させる工程と、
（ｃ）前記光検出器による前記確認用レーザパルスの反射光の検出結果に基づいて、穴形成完了か否かを判定し、穴形成未完了である場合、前記工程（ａ）に戻って、新たな加工用レーザパルスを前記被加工位置に入射させる工程から実行し、穴形成完了である場合、前記被加工位置への加工用レーザパルスの入射を終了させる工程と
が実行されるように前記レーザ光源を制御するレーザ加工装置。
【請求項２】
前記伝搬光学系は、レーザビームの入射位置が前記ステージに保持された加工対象物の表面上を移動するように、レーザビームを走査する走査器を含み、
前記制御装置は、前記工程（ｃ）において、穴形成完了と判定された場合、さらに、
（ｄ）次に穴を形成すべき被加工位置にレーザビームが入射するように前記走査器を制御する工程と、
（ｅ）前記走査器の制御後、新たな被加工位置に対して、前記工程（ａ）から工程（ｃ）までを繰り返す工程と
が実行されるように、前記レーザ光源及び走査器を制御する請求項１に記載のレーザ加工装置。
【請求項３】
前記工程（ｄ）において、前記走査器によりレーザビームの入射すべき位置が移動している期間、前記制御装置は、前記ステージに保持された加工対象物に穴が形成されない大きさのパルスエネルギを持つヒートパルスが前記レーザ光源から出射されるように、前記レーザ光源を制御する請求項２に記載のレーザ加工装置。
【請求項４】
前記加工用レーザパルス、確認用レーザパルス、及びヒートパルスを含む一連のレーザパルスが一定の繰り返し周波数で前記レーザ光源から出射されるように、前記制御装置が前記レーザ光源を制御する請求項３に記載のレーザ加工装置。
【請求項５】
（ａ）加工対象物に穴を形成することができる大きさのパルスエネルギを持つ加工用レーザパルスを、レーザ光源から出射して該加工対象物に入射させ、該加工対象物に穴を形成する工程と、
（ｂ）前記加工対象物に穴が形成されない大きさのパルスエネルギを持つ確認用レーザパルスを、前記レーザ光源から出射して、前記工程（ａ）で形成された穴の位置に入射させるとともに、該確認用レーザパルスの反射光の強度を検出する工程と、
（ｃ）前記工程（ｂ）で検出された反射光の強度に基づいて、穴加工完了か否かを判定し、穴加工完了の場合には、当該穴への加工用レーザパルスの照射を終了し、穴加工未完了の場合には、前記工程（ａ）に戻って、途中まで形成されている穴の位置に、新たに加工用レーザパルスを入射させる工程から実行する工程と
を有するレーザ加工方法。
【請求項６】
前記工程（ｃ）で穴加工完了と判定された場合、さらに、
（ｄ）前記加工対象物の表面内において、前記レーザ光源から出射されたレーザパルスの入射位置を、新たに穴を形成すべき位置まで移動させる工程と、
（ｅ）新たに穴を形成すべき位置にレーザパルスが入射する状態で、前記工程（ａ）から工程（ｃ）を繰り返す工程と
を有する請求項５に記載のレーザ加工方法。
【請求項７】
前記工程（ｄ）において、レーザパルスの入射位置が移動している期間、前記加工対象物に穴が形成されない大きさのパルスエネルギを持つヒートパルスを、前記レーザ光源から出射する請求項６に記載のレーザ加工方法。
【請求項８】
前記加工用レーザパルス、確認用レーザパルス、及びヒートパルスを含む一連のレーザパルスを、一定の繰り返し周波数で前記レーザ光源から出射させる請求項７に記載のレーザ加工方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５−１】
【図５−２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５−１】
【図５−２】
【公開番号】特開２００９−６３３２（Ｐ２００９−６３３２Ａ）
【公開日】平成２１年１月１５日（２００９．１．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１６７２３１（Ｐ２００７−１６７２３１）
【出願日】平成１９年６月２６日（２００７．６．２６）
【出願人】（０００００２１０７）住友重機械工業株式会社 (2,241)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１月１５日（２００９．１．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年６月２６日（２００７．６．２６）
【出願人】（０００００２１０７）住友重機械工業株式会社 (2,241)
【Ｆターム（参考）】
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