[发明专利]激光加工装置及其加工方法

说明书

本发明涉及激光加工装置及其加工方法，特别是通过用紫外线区波长的脉冲激光束照射来在被加工物上开孔的激光加工装置及其加工方法。

下面，示例出在多层配线基板上开孔的方法来说明现有激光加工方法。使从二氧化碳气体激光振荡器放射出的红外线脉冲激光束聚集在多层配线基板的树脂层上。受激光束照射的部分的有机物热分解，在该位置上开孔。利用该方法，能够在厚度约为40-80μm的树脂层上形成直径达100μm-200μm的通孔。因为二氧化碳气体激光振荡器能够输出每一脉冲的能量很高的脉冲激光束，所以例如3次即可形成通孔。

随着半导体集成电路的高密度安装，希望在多层配线基板上形成更加细小的通孔。形成孔径的下限值约为所用激光束波长的5倍。因此，使用二氧化碳气体激光时的孔径下限值约为50μm，实际应用中，使用二氧化碳气体激光要形成直径不到50-60μm的孔是困难的。

通过使用紫外线区波长的激光束，就可形成细小孔。然而，要得到具有紫外线波长的、能量大的激光束是困难的。用能量小的激光束对多层配线基板进行加工，会导致加工时间长、生产效率低的问题。

本发明的目的在于提供一种使用紫外线区波长的激光束，并可缩短加工时间的激光加工装置及加工方法。

根据本发明的思路，提供的激光加工装置具有控制装置，该控制装置输出具有周期性波形的第1转机信号和与该第1转机信号同步的具有周期性波形的第2转机信号；第1激光源，该第1激光源与上述第1转机信号同步地射出具有紫外线区波长的第1脉冲激光束；第2激光源，该第2激光源与上述第2转机信号同步地射出具有紫外线区波长的第2脉冲激光束；将上述第1脉冲激光束和上述第2脉冲激光束会聚到同一点的聚光光学系统以及保持装置，该保持装置将被加工物保持在受由上述聚光光学系统会聚的脉冲激光束照射的位置。

根据本发明的另一思路，提供的方法具有以下步骤：从第1激光源射出紫外线区波长的第1脉冲激光束的步骤，与上述第1脉冲激光束同步地从第2激光源射出紫外线区波长的第2脉冲激光束的步骤和使上述第1及第2脉冲激光束照射到被照射物体的同一加工部位，在受照射的部位形成孔的步骤。

当第1脉冲激光束的脉冲和第2脉冲激光束的脉冲交替到达被加工物的同一点上时，能够使加工速度提高2倍。另外，若在第1脉冲激光束的脉冲上重合第2脉冲激光束的脉冲，则能够增大每一脉冲的能量。通过采用这样的手段，可加工开孔需要大能量的材料。

根据本发明的再一思路，提供的激光加工方法，该方法包括以下步骤：准备被加工物的步骤，该被加工物包含第1层和第2层，其中的第1层是在通过第1能量紫外线脉冲激光束每1脉冲的能量的照射可形成孔，而第2层配置在第1层下方，在通过第1能量紫外线脉冲激光束每1脉冲的能量的照射其上不能形成孔，而以比上述第1能量高的第2能量紫外线脉冲激光束每1脉冲能量照射能形成孔；使从第1激光源射出的具有紫外线区波长的第1脉冲激光束和从第2激光源射出的具有紫外线波长的第2脉冲激光束在第1及第2脉冲激光束的脉冲交替照射第1层的时间条件下对上述第1层被加工部位照射，在该第1层上打第1孔，使其下方的第2层局部露出的步骤；和使从第1激光源射出的具有紫外线区波长的第1脉冲激光束和从第2激光源射出的具有紫外线区波长的第2脉冲激光束在第1及第2脉冲激光束的脉冲至少部分重合的时间条件下对暴露于上述第1孔底的第2层照射，在该第2层上打第2孔的步骤。

通过改变第1脉冲激光束和第2脉冲激光束的计时条件，能够连续地加工第1层和第2层。

根据本发明还有一思路，提供的激光加工装置具有控制装置，该控制装置输出具有周期性波形的第1转机信号和与该第1转机信号同步的具有周期性波形的第2转机信号；第1激光源，该第1激光源与上述第1转机信号同步地射出具有红外线或可见光区波长的第1脉冲激光束；第2激光源，该第2激光源与上述第2转机信号同步地射出具有红外线或可见光区波长的第2脉冲激光束；沿同一光轴传递上述第1脉冲激光束和上述第2脉冲激光束且至少可改变其中之一脉冲激光束光轴的传递光学系统；在上述传递光学系统中光轴一致的上述第1及第2脉冲激光束的、发生紫外线区高频波的非线性光学元件，会聚上述高频波的聚光光学系统以及保持装置，该保持装置将被加工物保持在受由上述聚光光学系统会聚的高频波照射的位置上。