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� �ームを出射する。レーザ光源1として、例え� ��炭酸ガスレーザ発振器を用いることができ� ��。レーザ光源1は、制御装置20からトリガ信� ��trgを受信している期間、レーザパルスを出� ��する。トリガ信号trgを送出する時間を変化� ��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。

 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� �拡大された平行ビームになる。ビーム径の� �大された平行ビームのビーム断面が、マス� �3により整形される。

 マスク3を透過したレーザビームが、第1� �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� �射し、残りを透過させる。第1の部分反射ミ� ��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� �したレーザビームが、ビーム振分器5に入射� ��る。ビーム振分器5は、制御装置20からの制� ��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� �、レーザビームを偏向させて加工用経路に� �って伝搬させる状態とを切り替えることが� �きる。ビーム振分器5として、例えば音響光� ��偏向素子(AOD)を用いることができる。

 第1の部分反射ミラー4で反射されたレー� �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� �御装置20に送信する。

 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� �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、� ��えばそれぞれ約99%及び約1%である。第2の部� ��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、� ��御装置20からの制御信号gconを受けて、入射� ��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。

 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5 0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� ��行う焦点加工法を採用することも可能であ� ��。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� ��。

 加工対象物50に入射したレーザビームの� �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、� ��射したレーザビームの光強度を電気信号に� ��換し、光強度信号det2を制御装置20に送信す� ��。第1の光検出器15及び第2の光検出器16とし� ��、例えば赤外線センサを用いることができ� ��。

 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� ��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5 4bを含むエポキシ樹脂54aからなる絶縁膜54が� �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、� ��縁膜54の厚さは30~60μmであり、金属膜57の厚� ��は9~12μmであり、内層金属パターン53の厚さ� ��18~36μmである。

 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� ��維密度が最も高くなり、縦縞及び横縞のい� ��れも通過しない位置P1にはガラス繊維が存� �しない。縦縞または横縞の一方のみが通過� �る位置P2のガラス繊維密度は、位置P1のガラ� ��繊維密度と位置P3のガラス繊維密度との中� �になる。

 このように、絶縁膜54の面内の位置によっ� �ガラス繊維密度が異なる。ガラス繊維は、� �ポキシ樹脂に比べて、レーザビームで加工� �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� ��する場合について考える。ガラス繊維密度� ��最も高い位置P3には、例えばパルスエネル� �密度20~30J/cm ² のレーザパルスを4ショット入射させること� �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� ��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� ��状が樽型になったりする。逆に、ガラス繊� ��密度が高い位置P2やP3には、2ショットのレ� �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。

 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、� �施例によるレーザ加工方法のフローチャー� �を示し、図4は、トリガ信号trg、及び制御信� ��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� �対象物の断面図を示し、図5E及び図5Fは、加� ��完了時の断面図を示す。

 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� ��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� �、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。

 ステップSt2において、レーザビームが、� ��に加工すべき穴の位置に入射するように、� ��ーム走査器9の制御を行う。ビーム走査器9� �制御が完了すると、ステップSt3に進み、ヒ� �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� ��ビームが加工用経路を伝搬する状態にする� ��

 ステップSt4に進み、金属加工用レーザパ� ��スMPを出射させる。ビーム振分器5が、レー� ��ビームを加工用経路に伝搬させる状態にな� ��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� ��る。

 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5 7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� ��、加工対象物50の表面で、約40J/cm ² 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� �形成される穴の直径は、100~125μmである。

 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� ��度は、例えば5J/cm ² であり、絶縁膜54に穴を開けることができる� ��ルスエネルギ密度の最低値(閾値)よりも小� �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� �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� �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� ��よりも小さい。

 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� ��ザパルスCP(0)を照射しても、穴の深さはほ� �んど変化しない。

 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� ��出し、検出結果と、判定基準値とを比較す� ��。内層金属パターン53が露出すると、反射� �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� ��強度よりも小さくなるように設定されてい� ��。従って、反射光の検出結果と、判定基準� ��とを比較することにより、内層金属パター� ��53が露出したか否かを判定することができ� �。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� ��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。

 ステップSt7に進み、樹脂加工用レーザパル� ��RP(1)を出射させる。樹脂加工用レーザパル� �RP(1)は、図5Cに示すように、ステップSt4で金� ��膜57に形成された穴の位置に入射する。樹� �加工用レーザパルスRP(1)の、加工対象物50の� ��面におけるパルスエネルギ密度は、絶縁膜5 4に穴を形成することができる大きさであり� �例えば20~30J/cm ² である。なお、パルス幅は、20~30μs程度であ� ��。図5Cに示すように、樹脂加工用レーザパ� �スRP(1)が入射することにより、加工対象物50� ��形成されていた穴が深くなる。なお、形成� ��れた穴は、内層金属パターン53まで到達し� �いない。

 ステップSt8に進み、確認用レーザパルスC P(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� ��である。このため、図5Dに示すように、確� �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� ��変化しない。

 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� ��された穴が内層金属パターン53まで到達し� �いないため、「加工未完了」と判定される� �

 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� �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� �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。

 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� �したXYステージ11を移動させて、加工対象物5 0の未加工領域をレーザビームの走査可能範� �内に移動させ、上述のレーザ加工と同一の� �順を実行する。

 「全穴加工未完了」と判定された場合に� ��、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� �ームがビームダンパ6に入射する状態とし、� ��ートパルスHPの出射を開始する。その後、� �に加工すべき穴の位置に、穴開け加工を行� �。

 絶縁膜54が薄く、穴を形成すべき位置に� �ラス繊維が配置されていない場合には、ス� �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� ��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� �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、� ��テップSt5及びSt6を省略してもよい。

 上記実施例によるレーザ加工方法では、� ��を形成する位置に加工用レーザパルスが入� ��するごとに、穴が形成された位置に確認用� ��ーザパルスを入射させて反射光強度を検出� ��ることにより内層金属パターンが露出した� ��否かを判定する。このため、加工不足、及� ��過剰なレーザパルスの照射を回避すること� ��できる。

 また、加工用レーザパルスと確認用レー� ��パルスとは、同一のレーザ光源から出射さ� ��るため、確認用レーザパルスを生成するた� ��の専用のレーザ光源を準備する必要がない� ��

 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 。

 図4に示す最後のヒートパルスHPの出射か� ��、金属加工用レーザパルスMPの出射までの� �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� �時間T1、確認用レーザパルスCPの出射から、� ��の樹脂加工用レーザパルスRPの出射までの� �間T2、及び樹脂加工用レーザパルスRPの出射� ��ら、次の確認用レーザパルスCPの出射まで� �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� �ルスの繰り返し周波数は、4kHzで一定である� ��

 炭酸ガスレーザ発振器から出射されるレ� ��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� ��、ビーム断面内の光強度分布が変動してし� ��う。実施例では、パルスの繰り返し周波数� ��一定に保たれているため、パルスエネルギ� ��光強度分布の変動を抑制し、高品質な加工� ��行うことが可能になる。なお、上記実施例� ��は、確認用レーザパルスCP、及びヒートパ� �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。

 上記実施例では、加工対象物50からの反� �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� �を90°異ならせることにより、反射光を分岐� ��せることができる。

 上記実施例では、反射光の強度の絶対値� ��判定基準値と比較したが、第1の光検出器15� ��検出された確認用レーザパルスCPの光強度� �、反射光の光強度とから反射率を求め、算� �された反射率を、反射率の判定基準値と比� �してもよい。算出された反射率により、穴� �成完了か否かの判定を行うことにより、入� �する確認用レーザパルス自体の光強度の変� �の影響を排除して、より正確な判定を行う� �とが可能になる。

 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。

 上記実施例では、表面の金属膜57にレー� �加工によって穴を形成し、引き続いてその� �の絶縁膜に穴を形成する方法(いわゆる「ダ� ��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� ��用することが可能である。この場合には、� ��テップSt4~St6が省略される。

 また、上記実施例では、絶縁膜54の下に� �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。

 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� ��可能なことは当業者に自明であろう。