CN1275292C - 激光加工用掩模的制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种激光加工用掩模的制造方法，具有预定的加工图案，包括：在由激光透过材料形成的第1基板部件的一面形成由激光的反射材料构成的材料层的第1工序，在材料层上形成加工图案的第2工序，以及在形成了加工图案的材料层的没有形成第1基板部件的一侧接合由激光的透过材料构成的第2基板部件的第3工序；第3工序通过对形成加工图案的材料层和第1基板部件的组合体以及第2基板部件中的至少一个施加高频振动，使两者接合。因此，这种激光加工用掩模的制造方法，没有因激光束照射所引起的发热而导致的变形。

Description

激光加工用掩模的制造方法
本申请是分案申请，其母案申请的申请号：01804255.4，申请日：2001.1.9，发明名称：激光加工装置和激光加工用掩模及其制造方法。
技术领域
本发明涉及把由激光振荡器发出的激光束通过具有预定加工图案的掩模照射到制品上，从而对制品进行加工图案规定的加工的激光加工装置和激光加工用掩模及其制造方法。
背景技术
已经提供了把激光束照射到印刷线路基板的树脂层上来进行打孔的激光打孔加工装置。特别是最近，已经提供了一起进行打多个孔的激光打孔加工装置。参照图1来说明其一例子。图1中，将二氧化碳激光振荡器21发出的脉冲状激光束入射到均一光学系统22，使其截面的能量密度分布均一。从均一光学系统22出来的激光束由反射镜23向下反射，入射到变换光学系统24中。入射到变换光学系统24的激光束具有圆形或矩形的截面形状。变换光学系统24用于把激光束的截面形状从圆形或矩形变换为具有一定宽度W和长度L的线性激光束。为此，变换光学系统24有用于规定宽度W的柱面透镜组24-1和用于规定长度L的柱面透镜组24-2。这样的变换光学系统24是众所周知的，已经得到了其宽度W为0.1mm至数mm程度、长度L为数十mm程度的尺寸。
在变换光学系统24的正下方配置有用于沿单轴方向驱动掩模26的掩模平台25。如后面说明的那样，掩模26上有对与印刷线路基板那样的制品27的树脂层相对的加工图案进行规定的多个孔。在掩模平台25与制品27之间配置了成像透镜组28。成像透镜组28用于规定投影到制品27上的掩模26的加工图案的缩小比。这里，缩小比为1∶1。
制品27搭载在至少与掩模平台25的移动同轴向且可反向移动的制品平台29上。特别是，掩模平台25与制品平台29由没有在图中示出的控制装置进行控制，使之同步移动。
图2示出了掩模26与由变换光学系统24所变换的线性激光束(用斜线表示)的截面形状的关系。掩模26具有沿箭头所示移动方向以一定节距P无规或整齐排列形成多个孔26-1而成的加工图案。线性激光束的宽度W比孔26-1的直径大，长度L比掩模26宽度方向的加工图案的范围大。
在图1、图2中，如横切线性激光束的照射区域那样通过掩模26，从而透过掩模26的一列孔26-1的多个激光束通过成像透镜28照射到制品27上。特别是，由于把掩模平台25的移动和制品平台29的移动控制成同一轴向同步反向的移动，因此在制品27上由掩模26的加工图案一列一列依次连续打孔。无论如何，从二氧化碳激光振荡器21发出的激光束的脉冲频率被设定为与掩模平台25中每一节距的移动同步。例如，对掩模26的同一列的孔26-1根据激光束的能量强度至少照射1次，必要的话照射2次激光束。这意味着在制品27相同的区域内，至少用激光束照射1次，如果必要的话，用激光束照射2次。结果，在被激光照射了的制品27的区域中形成孔。
上述例子是激光束固定，掩模平台25和制品平台29可以移动时的例子。替代其，在制品上形成的孔的直径、列方向上的间隔、节距全部一样且激光束的脉冲宽度为微秒量级的场合，如图3所示，使用具有一列分离的孔26-1’的掩模26’。在此情况下，不需要掩模平台的激光照射中的驱动。就是说，从变换光学系统24出来的线性激光束也可以照射到总处于固定状态的掩模26’上，只有制品平台29沿图3中的箭头方向移动。
进而，也有时把掩模26固定，由电流扫描器使线性激光束在掩模26上按单轴方向扫描而照射到制品27上。为此，在变换光学系统24与掩模26之间配置电流扫描器。在此场合，制品平台29用于在由电流扫描器进行的扫描完了之后，将制品27的下一个加工区域移动到电流扫描器的扫描区域。
总之，由上述打孔加工所形成的孔的直径为30～300μm的程度。在此场合，如果成像透镜组28的缩小比为1∶1，则在掩模26上形成的孔26-1的直径也是30～300μm。掩模26通常是用金属材料制成的，孔26-1的长径比(孔的直径和深度的比)为1左右。因此，如果孔26-1的直径为50μm，则掩模26的厚度也变成50μm。这与图3所示的掩模26’的场合一样。
然而，上述那样厚度的掩模，由于孔26-1的密度变大，激光束照射所产生的热的散发量少，因此存在着所说的掩模26变高温而变形的问题。如果掩模26变形，则所加工的的孔的位置移动，孔的形状畸变。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供没有因激光束照射所引起的发热而导致变形的激光加工用掩模。
本发明的又一目的是提供适合于上述掩模的制造方法。
本发明的再一目的在于提供使用上述掩模的激光加工装置。
本发明的激光加工用掩模具有预定的加工图案。此掩模由具有上述加工图案并由激光束的反射材料所形成的掩模部件和从上、下两面把此掩模部件夹持的激光束透过材料所形成的基底部件形成，所述掩模部件的材料是Au、Cu、Ni、铍青铜中的任一种。
上述激光例如是红外光，基底材料是Ge、ZnS、ZnSe中的任一种。
上述激光例如是由二氧化碳激光振荡器产生，基底材料是Ge、ZnS、ZnSe中的任一种。
本发明的激光加工装置把由激光振荡器发出的激光束通过具有预定加工图案的掩模照射到制品上，从而对制品进行加工图案规定的加工。此掩模也是由具有上述加工图案并由激光束的反射材料所形成的掩模部件和从上、下两面把此掩模部件夹持的激光束透过材料所形成的基底部件形成。
本发明还提供了具有预定加工图案的激光加工用掩模的制造方法。此制造方法包括：在激光束透过材料的第1基板部件的一侧形成由激光束的反射材料构成的材料层的第1工序，在材料层上形成上述加工图案的第2工序，在形成了加工图案的材料层的没有形成第1基板部件的一侧接合由激光束的透过材料构成的第2基板部件的第3工序，所述反射材料是Au、Cu、Ni、铍青铜中的任一种。
上述第1工序由蒸镀法或电镀法进行，上述第2工序由石印或蚀刻或激光加工进行。
上述第3工序通过在形成了加工图案的材料层与第1基板部件的组合体以及第2基板部件中的至少一个上施加高频振动，使两者接合。
附图说明
图1是表示用于一起形成能够适用于本发明的多个孔的激光加工装置构成的一个例子的图。
图2是表示图1所示的激光加工装置所用的掩模的一个例子与截面为线性的激光截面形状之间关系的图。
图3是表示其它掩模的例子与截面为线性的激光的截面形状之间关系的图。
图4是用于说明本发明的掩模制造工艺的截面图。
具体实施方式
参照图4来说明本发明优选的实施形态的掩模制造方法。这里，对激光振荡器是图1所示的二氧化碳激光振荡器的情况进行说明。
图4(a)中，在对激光束波长(9.3μm、9.4μm或10.6μm等)的透过率良好的Ge的基板部件11(第1基板部件)的一侧，由蒸镀法蒸镀Au，形成厚度50μm的掩模部件层12。也可以用电镀法替代蒸镀法。
接着，在图4(b)中，用众所周知的石印技术与蚀刻方法或激光加工进行直接绘图加工，从而在掩模部件层12上形成规定加工图案的直径50μm的多个孔12-1。
然后，在图4(c)中，在带有多个孔12-1的掩模部件层12的基板部件11的反面，载置与基板部件11相同的材料构成的基板部件13(第2基板部件)，使之接合。作为接合的方法之一，是沿与面平行的方向用高频使基板部件11和掩模部件层12的组合体或基板部件13中的至少一个振动。这样，通过在掩模部件层12和基板部件13之间发生的摩擦热使两者接合。
结果，得到具有长径比为1的直径为50μm的多个孔12-1的掩模10。另外，第1、第2基板部件11、13的厚度为数十至数百μm。
采用这样的掩模10，在与掩模部件层12的孔12-1相对应的部分只有Ge，二氧化碳激光束的透过性良好。另外，由于Au的激光束的反射性高，所吸收的热通过第1、第2基板部件11、13而散去，因此不会成为高温，不发生变形。另外，第1、第2基板部件11、13机械挤压其间的掩模部件层12因热而引起的变形，还具有抑制的效果。
其次，作为掩模10的各种构成要素的材料，考虑有以下组合。作为第1、第2基板部件11、13的材料，除了Ge外，还可以用ZnS(硫化锌)、ZnSe(硒化锌)。另一方面，作为掩模部件层12的材料，除Au之外，还可以使用Cu、Ni、铍青铜。
其中，优选的组合是Ge-Au、Ge-Cu、Ge-Ni。在Ge-Au的场合，成为几乎不熔合的共晶合金。共晶组成是27at％的Ge，是一种共晶温度低至356℃的低熔点合金。
Ge-Cu中，在Cu中溶入约10at％的Ge。在Ge比此多的区域，形成各种金属间化合物，在约25at％以上，成为Cu3Ge与Ge的共晶合金(共晶点约640℃)。
另外，Ge-Ni中，在Ni中溶入约12at％的Ge。在Ge比此多的区域，形成各种金属间化合物，在约50at％以上，成为NiGe与Ge的共晶合金(共晶点约780℃)。
根据以上说明，从容易变成合金这点来说，Ge-Au系为最优选，但是为了低熔点，对在356℃熔融这点还必须注意。由于Ge与Au容易成为共晶合金，因而Ge与Au成为一体结构，使得热传递变得顺利，再加上仅由Au吸收的激光束引起的发热也通过第1、第2基板部件11、13而变得容易散去。
上述实施形态的掩模适用于在图1所示的印刷线路基板的树脂层上进行打孔的激光打孔加工装置的掩模26。不过，本发明的掩模并不限于激光打孔加工装置用的掩模。例如，也可以适用于在排列成一列状的多个微小的陶瓷基板上一起照射多个激光束，对各陶瓷基板进行使之具有微小畸变加工的激光畸变加工装置中的掩模。
还有，激光振荡器也不限于二氧化碳激光振荡器，也可以使用其它激光振荡器，例如，YAG或YLF激光振荡器，选定与此相应的第1、第2基板部件、掩模部件层的材料。
根据本发明，由第1、第2基板部件进行掩模部件层的放热，而且可以机械挤压掩模部件层，因此可以提供没有因激光照射引起的发热而产生变形的激光加工用掩模。
工业实用性
如上所述，本发明的掩模适合于在制品上进行打孔的激光打孔加工装置或者在制品上造成畸变的激光畸变加工装置的掩模。

Claims (1)

1.一种激光加工用掩模的制造方法，具有预定的加工图案，其特征在于，包括：
在由激光透过材料形成的第1基板部件的一面形成由激光的反射材料构成的材料层的第1工序，
在所述材料层上形成所述加工图案的第2工序，以及
在形成了所述加工图案的所述材料层的没有形成所述第1基板部件的一侧接合由激光的透过材料构成的第2基板部件的第3工序；
所述第3工序通过对形成所述加工图案的所述材料层和所述第1基板部件的组合体以及所述第2基板部件中的至少一个施加高频振动，使两者接合。
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