DE4313796A1

DE4313796A1 - Laserbearbeitungsvorrichtung

Info

Publication number: DE4313796A1
Application number: DE4313796A
Authority: DE
Inventors: Nobuyuki Zumoto; Toshinori Yagi; Masao Izumo; Masaaki Tanaka
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1992-04-28
Filing date: 1993-04-27
Publication date: 1993-11-04
Anticipated expiration: 2013-04-28
Also published as: DE4313796C2; CA2095068C; US5310986A; CA2095068A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Laserbearbeitungsvorrichtung zur Bearbeitung von Durchgangslöchern durch eine gedruckte Schaltplatine unter Verwendung von Laserlicht und einer Maske.

Eine Laserbearbeitungsvorrichtung dieser Art ist beispielsweise in der JP-3-210 987 offenbart. Die offenbarte Bearbeitungsvorrichtung verbessert die Wirkung der Verwendung von Laserlicht. Das Prinzip der Laserbearbeitungsvorrichtung ist im allgemeinen unter Bezugnahme auf Fig. 16 erklärt. Bezugszeichen 1 bezeichnet ein Laserlicht, daß durch einen Exzimer-Laser erzeugt ist. Bezugszeichen 2 bezeichnet eine Maske. Ein Reflektionsspiegel 3 ist so angeordnet, daß er parallel mit der Maske und davon durch einen geeigneten Abstand getrennt ist. Das Bezugszeichen 4 bezeichnet eine Abbildungslinse. Das Bezugszeichen 5 ist ein zu bearbeitendes Werkstück, beispielsweise eine aus Polyamid hergestellte, gedruckte Schaltplatine. Die Maske 2 weist einen Reflektionsabschnitt 2B auf, der durch hohe Reflektionseigenschaft gekennzeichnet ist, und eine Aluminium-Reflektions beschichtung oder eine di-elektrische, mehrlagige Beschichtung aufweist. Der Reflektionsabschnitt 2B wird durch Auflegen eines vorbestimmten Musters auf ein Lichtdurchlaßsubstrat 2A hergestellt, das aus synthetisch geschmolzenem Silikon hergestellt ist, und das das Laserlicht 1 durch die Maske 2 durchtreten läßt. Das aufgelegte Muster hat eine Vielzahl von Löchern, die einen Durchmesser von ungefähr 20µm haben, und die einen Lichtdurchlaßabschnitt 2C bilden, durch das das Laserlicht durchtritt.

In Fig. 16 strahlt das Laserlicht 1 schräg von oben auf den oberen Endabschnitt der Maske. Ein Teil des Laserlichts tritt durch den Lichtdurchlaßabschnitt 2C durch und wirkt auf das Werkstück 5, um Durchgangslöcher zu bearbeiten, wobei das verbleibende Licht an dem Reflektionabschnitt 2B reflektiert wird und erneut die Maske 2 bestrahlt, nachdem es an dem Reflektionsspiegel 3 reflektiert ist.

Das zum zweiten Mal auf den Reflektionsabschnitt 2B gestrahlte Licht weicht von der zum ersten Mal bestrahlten Position ab. Dieser Reflektions- und Bestrahlungsprozeß wiederholt sich mehrfach, bis das Laserlicht entweder den Endabschnitt der Maske 2 oder den Rand des Reflektionsspiegels 3 erreicht. Folglich behält das mehrfach zwischen dem Reflektionsabschnitt 2B und dem Reflektionsspiegel 3 reflektierte Laserlicht 1 im wesentlichen die gleiche Lichtintensität. Das durch den Durchlaßabschnitt 2C durchgetretene Licht wird durch die Abbildungslinse 4 auf das Werkstück abgebildet und bearbeitet die Durchgangslöcher 6 entsprechend dem Muster des Lichtdurchlaßabschnitts 2C der Maske 2.

In der zuvor beschriebenen Laserbearbeitungsvorrichtung ist die Bearbeitungssfläche auf das Beleuchtungsmuster des optischen Systems beschränkt.

Es entsteht daher das Problem, daß eine Fläche, die größer als die durch das Laserlicht bestrahlte Fläche ist, nicht bearbeitet werden kann. Bei dem herkömmlichen, optischen System muß die Form des Laserstrahls 1, die Größe der Maske 2, die Größe des Reflektionsspiegels 3 und die Abbildungslinse verändert werden, um ein größeres Werkstück 5 zu bearbeiten. Das Problem besteht darin, daß die Herstellungskosten ansteigen, da diese Veränderungen sehr vielfältig sind, oder das optische System nicht länger realisierbar ist, insbesondere, wenn die Abbildungslinse einen großen Durchmesser erfordert.

Fig. 30 zeigt eine der Konstruktionen einer Laserbearbeitungsvorrichtung, die kürzlich durch dieselben Erfinder vorgeschlagen wurde. In der Figur bestrahlt der Laserstrahl 22 von der Lichtquelle nur einen Teil der Maske 2. Das durch die Maske 2 durchgetretene Laserlicht 21 tritt durch die Abbildungslinse 51 durch und projiziert das Maskenmuster auf das Werkstück 5. Das durch die Abbildungslinse 51 abgebildete Laserlicht bearbeitet das Werkstück entsprechend des Maskenmusters. Die Maske 2 und das Werkstück 5 werden synchron in X- und Y-Richtung bewegt, wobei eine schrittweise Antriebstechnik oder eine Schritt- und Abtast-Antriebstechnik benutzt werden, so daß gegebenenfalls die gesamte Fläche des Werkstücks 5 bearbeitet wird. Bei einer Laserbearbeitungsvorrichtung zum Perforieren eines schmalen Lochmusters fit einem Durchmesser im Bereich von einigen zehn µm hängt die Genauigkeit der Lochdurchmesser von der Verzeichnungs- oder Verzerrungsquantität der Abbildungslinse 51 und ebenso von der Synchronantriebsgenauigkeit zwischen der Maske 2 und dem Werkstück 5 ab. Daher müssen hoch genaue X-Y Antriebsbühnen vorgesehen sein, um die Maske 2 und das Werkstück 5 synchron anzutreiben und ebenso müssen verschiedene, eigenständige Antriebsbühne zum Antrieb der Maske 2 und des Werkstücks 5 vorgesehen sein. Entsprechend hat man die Probleme, daß die Laserbearbeitungsvorrichtung eine geringe Bearbeitungsgenauigkeit hat und ebenso sehr teuer werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Laserbearbeitungsvorrichtung zur Bearbeitung einer größeren Fläche als die tatsächlich durch das optische System selbst bestrahlte Fläche zu schaffen, mit der die Stabilität des reflektierenden, optischen Systems anstelle der Abweichung des Maskensetzwinkels steigerbar ist , in dem die Maske, das Werkstück, sowohl die Maske und als auch das Werkstück, das mehrfach reflektierende, optische System oder die abbildende Linse veranlaßt wird, sich zu bewegen.

Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine Laserbearbeitungsvorrichtung zu schaffen, mit der die Schwankungen der Lichtintensität verringert werden, in dem ein zylindrischen, konkaver Spiegel oder ein sphärischer, konkaver Spiegel während des Antriebs des optischen Systems benutzt wird und mit dem ein homogeneres Bearbeiten ausführbar ist.

Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine Laserbearbeitungsvorrichtung zu schaffen, mit der eine Schwankung der Intensitätsverteilung durch Lichtverschiebung verringerbar ist und mit der eine hohe Stabilität des reflektierenen, optischen Systems erreichbar ist, in dem die Lichtintensität erfaßt wird und der Winkel zwischen dem Spiegel und der Maske konstant gehalten wird.

Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine Laserbearbeitungsvorrichtung zu schaffen, mit der die Maske und das Werkstück in derselben oder in zwei getrennten Ebenen mit einem gewünschten Geschwindigkeitsverhältnis antreibbar sind.

Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung eine kostengünstige Laserbearbeitungsvorrichtung zu schaffen, mit der ein hoch genaues Antriebssystem erreichbar ist, ohne Synchronschwankungen zu verursachen und ohne daß ein hoch genaues Regelsystem für das Antriebssystem vorgesehen ist.

Gemäß einem Gesichtspunkt der Erfindung ist eine Laserbearbeitungsvorrichtung mit folgenden Bauteilen geschaffen, einer Maske, die Lichtdurchlaßabschnitte, welche ein von einer Lichtquelle erhaltenes Laserlicht durchtreten lassen, und Reflektionsabschnitte hat, welche das Laserlicht reflektieren, einem Reflektionsspiegel der im wesentlichen parallel zu und um einen vorbestimmten Abstand getrennt von der Maske montiert ist, und der das von den Reflektionsabschnitten erhaltene Laserlicht auf die Maske zurück reflektiert und einem abbildenden, optischen System, zur Bearbeitung eines Werkstücks mit Laserlicht, das durch die Lichtdurchlaßabschnitte der Maske durchtritt, wobei eine Einrichtung vorhanden ist, die die Maske veranlaßt, sich zur Bearbeitung des Werkstücks parallel zum Werkstück zu bewegen.

Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung ist eine Laserbearbeitungsvorrichtung mit folgenden Bauteilen geschaffen, einer Maske, die Lichtdurchlaßabschnitte, welche ein von einer Lichtquelle erhaltenes Laserlicht durchtreten lassen, und Reflektionsabschnitte hat, welche das Laserlicht reflektieren, einem Reflektionsspiegel, der im wesentlichen parallel zu und um einen vorbestimmten Abstand getrennt von der Maske montiert ist und der das von den Reflektionsabschnitten erhaltene Laserlicht auf die Maske zurück reflektiert und einem abbildenden, optischen System, zur Bearbeitung eines Werkstücks mit Laserlicht, das durch die Lichtdurchlaßabschnitte der Maske durchtritt, wobei eine Einrichtung vorhanden ist, die das Werkstück veranlaßt, sich zur Bearbeitung des Werkstücks parallel zur Maske zu bewegen.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Laserbearbeitungsvorrichtung mit folgenden Bauteilen geschaffen, einer Maske, die Lichtdurchlaßabschnitte, welche ein von einer Lichtquelle erhaltenes Laserlicht durchtreten lassen, und Reflektionsabschnitte hat, welche das Laserlicht reflektieren, einem Reflektionsspiegel, der im wesentlichen parallel zu und um einen vorbestimmten Abstand getrennt von der Maske montiert ist und der das von den Reflektionsabschnitten erhaltene Laserlicht auf die Maske reflektiert und einem abbildenden, optischen System, zur Bearbeitung eines Werkstücks mit Laserlicht, das durch die Lichtdurchlaßabschnitte der Maske durchtritt, wobei eine Einrichtung vorhanden ist, die die Maske und das Werkstück veranlaßt, sich zur Bearbeitung des Werkstücks synchron und parallel zueinander zu bewegen.

Eine Laserbearbeitungsvorrichtung weist vorzugsweise einen zylindrischen, konkaven Spiegel als Reflektionsspiegel auf, der gegenüberliegend der Maske montiert ist.

Eine Laserbearbeitungsvorrichtung weist vorzugsweise einen sphärischen, konkaven Spiegel als Reflektionsspiegel auf, der gegenüberliegend der Maske montiert ist.

Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung ist eine Laserbearbeitungsvorrichtung mit folgenden Bauteilen geschaffen, einer Maske, die Lichtdurchlaßabschnitte, welche ein von einer Lichtquelle erhaltenes Laserlicht durchtreten lassen, und Reflektionsabschnitte hat, welche das Laserlicht reflektieren, einem Reflektionsspiegel, der im wesentlichen parallel zu und um einen vorbestimmten Abstand getrennt von der Maske montiert ist und der das von den Reflektionsabschnitten erhaltene Laserlicht auf die Maske reflektiert und einem abbildenden, optischen System, zur Bearbeitung eines Werkstücks mit Laserlicht, das durch die Lichtdurchlaßabschnitte der Maske durchtritt, wobei eine Einrichtung vorhanden ist, die bin mehrfach reflektierendes, optisches System bestehend aus der Maske und dem Reflektionsspiegel und ein abbildendes optisches System veranlaßt, sich zur Bearbeitung des Werkstücks parallel zueinander zu bewegen.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Laserbearbeitungsvorrichtung geschaffen, mit folgenden Bauteilen, einer Maske, die Lichtdurchlaßabschnitte, welche ein von einer Lichtquelle erhaltenes Laserlicht durchtreten lassen, und Reflektionsabschnitte hat, welche das Laserlicht reflektieren, einem Reflektionsspiegel, der im wesentlichen parallel zu und um einen vorbestimmten Abstand getrennt von der Maske montiert ist und der das von den Reflektionsabschnitten erhaltene Laserlicht auf die Maske reflektiert und einem abbildenden, optischen System, zur Bearbeitung eines Werkstücks mit Laserlicht zu bearbeiten, das durch die Lichtdurchlaßabschnitte der Maske durchtritt, wobei die Laserbearbeitungsvorrichtung zur Erhaltung einer konstanten Lichtintensität folgende Bauteile aufweist, eine Bewegungsvorrichtung, die die Maske veranlaßt, sich parallel zum Werkstück zu bewegen, eine Meßvorrichtung die gegenüberliegend der Maske montiert ist, um die Lichtintensität des auf den Reflektionsspiegel über die Maske gelenkten Laserlichts mißt, einer Winkeleinstell einrichtung zur Einstellung des Winkels zwischen dem Reflektionsspiegel und der Maske und einer Steuereinrichtung zum Steuern der Winkeleinstelleinrichtung in Abhängigkeit von der Lichtintensität.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Laserbearbeitungsvorrichtung mit folgenden Bauteilen geschaffen, einer Maske, die Durchlaßabschnitte hat, welche einem Laserlicht von einer Lichtquelle durchtreten lassen und Reflektionsabschnitten, die das Laserlicht von der Lichtquelle reflektieren, einem abbildenden, optischen System, das das Maskenmuster veranlaßt, sich auf die Oberfläche des Werkstücks abzubilden, die in derselben Ebene wie die der Maskenoberfläche liegt.

Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung ist eine Laserbearbeitungsvorrichtung geschaffen, die weiterhin eine Plattform aufweist, auf der die Maske und das Werkstück in derselben Ebene angeordnet sind.

Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung ist eine Laserbearbeitungsvorrichtung geschaffen die eine erste Antriebsvorrichtung aufweist, die die Plattform veranlaßt, sich um eine erste zur Plattformebene senkrechte Rotationsachse zu drehen.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Laserbearbeitungsvorrichtung geschaffen, die eine zweite Antriebsvorrichtung aufweist, die die Plattform veranlaßt, sich vorwärts und rückwärts entlang einer zur ersten Rotationsachse senkrechten zweiten Achse zu bewegen.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Laserbearbeitungsvorrichtung mit folgenden Bauteilen geschaffen, einer Maske, die Durchlaßabschnitte, welche Laserlicht von einer Lichtquelle durchtreten lassen und Reflektionsabschnitte hat, die das Laserlicht von der Lichtquelle reflektieren, einer ersten X-Y-Bühne auf der die Maske angeordnet ist, eine zweite X-Y-Bühne, die in derselben Ebene wie die erste X-Y-Bühne angeordnet ist, um das Werkstück darauf anzuordnen, ein abbildendes optisches System, das das durch die Durchlaßabschnitte der Maske durchgetretene Laserlicht veranlaßt sich in dieselbe Ebene abzubilden, in der die Maske angeordnet ist.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Laserbearbeitungsvorrichtung mit folgenden Bauteilen geschaffen, einer Maske, die Durchlaßabschnitte, welche ein Laserlicht von einer Lichtquelle durchtreten lassen, und Reflektionsabschnitte hat, die das Laserlicht von der Lichtquelle reflektieren, einen Verbindungsphantograph, der die Maske und das Werkstück parallel mit einem Abstand in derselben Ebene hält, ein abbildendes optisches System, das das durch die Durchlaßabschnitte der Maske durchgetretene Laserlicht veranlaßt, sich in die Ebene abzubilden, in der die Maske angeordnet ist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels, in dem die Laserbearbeitungsvorrichtung Durchgangslöcher in der gedruckten Schaltplatine bearbeitet.

Fig. 2A und 2B sind perspektivische Ansichten eines zylindrischen, konkaven Spiegels und eines sphärischen, konkaven Spiegels.

Fig. 3A und 3B beschreiben die Schwankung der Intensitätsverteilung des Lichts.

Fig. 4 zeigt eines der Maskenmuster der Erfindung.

Fig. 5 zeigt ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Antrieb der Maske und des Werkstücks.

Fig. 6 zeigt ein anderes, erfindungsgemäßes Verfahren zum Antrieb der Maske und des Werkstücks.

Fig. 7 zeigt ein anderes, erfindungsgemäßes Verfahren zum Antrieb der Maske und des Werkstücks.

Fig. 8 ist ein Beispiel eines einzelnen Maskenmusters.

Fig. 9 zeigt ein anderes, erfindungsgemäßes Verfahren zum Antrieb der Maske und des Werkstücks.

Fig. 10 zeigt ein anderes, erfindungsgemäßes Verfahren zum Antrieb des Werkstücks.

Fig. 11A ist ein Beispiel eines großen Maskenmusters der Erfindung.

Fig. 11B ist eine von dem großen Muster von Fig. 11A herausgenommene, schmale Fläche.

Fig. 12 zeigt ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Antrieb der Maske und des Werkstücks.

Fig. 13 zeigt ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Antrieb des Strahls und der Linse zusammen mit dem mehrfach reflektierenden, optischen System.

Fig. 14 zeigt ein anderes erfindungsgemäßes Verfahren zum Antrieb des Werkstücks.

Fig. 15 ist eine perspektivische Ansicht eines anderen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels.

Fig. 16 zeigt eine herkömmliche Laserbearbeitungs vorrichtung.

Fig. 17A und 17B beschreiben Schwankungen der Lichtintensität einer herkömmlichen Laserbearbeitungs vorrichtung.

Fig. 18 ist ein Querschnitt einer Laserbearbeitungs vorrichtung eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels.

Fig. 19 ist eine perspektivische Ansicht eines Beispiels für ein abbildendes, optisches System gemäß Fig. 18.

Fig. 20 ist ein Querschnitt einer Laserbearbeitungs vorrichtung eines anderen erfindungsgemäßen Ausführungs beispiels.

Fig. 21 ist ein Querschnitt einer Laserbearbeitungs vorrichtung eines anderen erfindungsgemäßen Ausführungs beispiels.

Fig. 22A und 22B sind ein Querschnitt und eine Draufsicht einer Laserbearbeitungsvorrichtung eines anderen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels.

Fig. 23A und 23B erläutern den Betrieb der Konstruktion gemäß Fig. 22.

Fig. 24A und 24B erläutern den Betrieb der Konstruktion gemäß Fig. 22.

Fig. 25 ist eine Draufsicht auf eine Laserbearbeitungs vorrichtung eines anderen erfindungsgemäßen Ausführungs beispiels.

Fig. 26 ist ein Querschnitt einer Laserbearbeitungs vorrichtung eines anderen erfindungsgemäßen Ausführungs beispiels.

Fig. 27 erläutert den Betrieb der Konstruktion gemäß Fig. 26.

Fig. 28 erläutert den Betrieb der Konstruktion gemäß Fig. 26.

Fig. 29 ist eine Draufsicht auf eine Laserbearbeitungs vorrichtung eines anderen erfindungsgemäßen Ausführungs beispiels.

Fig. 30 ist eine perspektivische Ansicht einer Konstruktion einer herkömmlichen Laserbearbeitungs vorrichtung.

Erstes Ausführungsbeispiel

Das erste, erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel wird entsprechend den Fig. 1 bis 3 beschrieben. Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels gemäß der Erfindung, in dem die Laserbearbeitungsvorrichtung Durchgangslöcher in der gedruckten Schaltplatine bearbeitet. Fig. 2A und 2B sind perspektivische Ansichten eines zylindrischen, konkaven Spiegels und eines sphärischen, konkaven Spiegels. Die Bezugszeichen in den Fig. 1 bis 3 sind die gleichen wie in Fig. 16 für die gleichen Strukturen in den entsprechenden Figuren. Entsprechend wird die detaillierte Erklärung in Verbindung mit gleichen Bezugszeichen ausgelassen.

Im ersten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 bewegen sich die Maske 2 und das Werkstück 5 synchron in jeweils X-Richtung und Y-Richtung. Der in Fig. 2A gezeigte zylindrische, konkave Spiegel 3A wird als Reflektionsspiegel 3 verwendet und andere Konstruktionen sind ähnlich zu jenen gemäß Fig. 16. Der in Fig. 2B gezeigte sphärische, konkave Spiegel 3B kann anstelle des in Fig. 2A gezeigten zylindrischen, konkaven Spiegels 3A ebenso als Reflektionsspiegel 3 benutzt werden.

Der Betrieb der zuvor genannten Konstruktion der Laserbearbeitungsvorrichtung wird im folgenden erklärt. Das Laserlicht 1 strahlt schräg von der oberen Seite auf den oberen Endabschnitt der Maske 2, die eine Reflektionseigenschaft von mehr als 90% hat. Das auf die Maske 2 gestrahlte Laserlicht 1 wird wiederholt zwischen der Maske 2 und dem Reflektionsspiegel 3 reflektiert und bewegt sich vom oberen Abschnitt zum unteren Abschnitt der Maske 2. Während der Bewegung bildet das Laserlicht, das durch die Lichtdurchlaßabschnitte 2C der Maske 2 durchtritt, welche eine Vielzahl von schmalen Löchern aufweist, über die Abbildungslinse 4 ein Bild auf dem Werkstück 5 und bearbeitet Durchgangslöcher 6 im Werkstück 5 in gleicher Weise wie die herkömmliche Vorrichtung. Der Winkel unter dem das Laserlicht 1 die Maske 2 bestrahlt ist wird so gesetzt, daß das an dem Reflektionsspiegel 3 reflektierte Laserlicht die gesamte Maskenfläche bestrahlt.

Da das erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel den zylindrischen, konkaven Spiegel 3A als Reflektionsspiegel benutzt, verbessert sich die Stabilität des mehrfach reflektierenden, optischen Systems für Schwankungen des Maskensetzwinkels und die Schwankung der Lichtintensität ist verringert. Das bedeutet, daß der Winkel zwischen der Maske und dem Reflektionsspiegel in dem Fall schwankt, in dem die Ebenheit der Maske 2 nicht perfekt ist. Gegenüber dem Fall, in dem die Laserbearbeitungsvorrichtung einen herkömmlichen flachen Spiegel nutzt, ergibt sich daher aus der Mehrfach-Reflektionsbedingung des Laserlichts eine verringerte Lichtintensitätsverteilung des Lichts. Die Fig. 17A und B zeigen Schwankungen der Lichtintensität einer herkömmlichen Laserbearbeitungsvorrichtung, die den herkömmlichen flachen Spiegel nutzt.

Fig. 17A zeigt den Fall, in dem die Maske parallel mit dem Reflektionsspiegel ist, und Fig. 17B zeigt den Fall, in dem der relative Winkel der Maske gegenüber dem Reflektionsspiegel um R₁ geneigt ist. In diesem Fall wird die der Schwankung des relativen Winkels entsprechende Schwankung der Lichtintensität wie folgt ausgedrückt

ΔI/I = -1/R₀ · (2n + 1) · ΔR₁

wobei I die Lichtintensität auf der Maske ist,
R₀ der Strahleinfallwinkel gegenüber der Normalen der Maskenoberfläche ist,
n die Anzahl der Mehrfach-Reflektionen ist,
ΔR₁ die Schwankung des relativen Winkels ist.

Im Fall des Beispiels wird angenommen, daß R₀ = 12 mrad, n = 10, ΔR₁ = 200 µrad, dann ist ΔI/I = 0,35. Das heißt, daß die Lichtintensität um ungefähr 35% schwankt. Die Schwankung der Lichtintensität auf der Maske ergibt eine inhomogene Bearbeitung der Durchgangslöcher.

Fig. 3A und Fig. 3B beschreiben die Schwankung der Intensitätsverteilung des Lichts, die durch einen zylindrischen, konkaven Spiegel 3A erzeugt ist. Die Schwankung der Lichtintensität gegenüber der Schwankung dieses Winkels R₁ ist in der folgenden Gleichung ungefähr gezeigt

ΔI/I = -R ΔR₁ (2x₀+2 R₀ · d) / (2(x₀ ²+2x₀ · R₀ · d+R₀ ² R · d))

wobei I die Lichtintensität auf der Maske ist,
R ein Krümmungsradius des zylindrischen, konkaven Spiegels ist,
R₁ die Schwankung des relativen Winkels zwischen der Maske und dem Reflektionsspiegel ist,
R₀ der Strahleinfallwinkel gegenüber der Normalen der Maskenoberfläche ist, und
x₀ der Strahleinfallort auf dem zylindrischen, konkaven Spiegel ist.

Im Beispiel wird angenommen, daß x₀ = -5 mm, R₀ = 12 mrad, d = 100 mm, R = 15 m, ΔR₁ = 200 µrad, dann ist ΔI/I = 0,05, das heißt, daß die Lichtintensitätschwankung 5% beträgt. Der in Fig. 2B gezeigte sphärische, konkave Spiegel 3B kann anstelle des in Fig. 2A gezeigten zylindrischen, konkaven Spiegels 3A auch als Reflektionsspiegel 3 benützt werden.

Im bevorzugten Ausführungsbeispiel bewegen sich die Maske 2 und das Werkstück 5 entsprechend der Bewegung der Bearbeitungsvorrichtung, und da die Bearbeitungsvorrichtung nicht auf die Bestrahlungsfläche beschränkt ist, ist es nun möglich, großformatige Werkstücke zu bearbeiten.

Es gibt viele erfindungsgemäße Ausführungsbeispiele, die Änderungen der Maskenmusterform, des Antriebsverfahrens des Maskenmusters, des Vergrößerungsfaktors des abbildenden, optischen Systems des Maskenmusters, der Art des Werkstücks und des Antriebsverfahrens erlauben, wie durch die folgende Beschreibung gezeigt wird.

Zweites Ausführungsbeispiel

Fig. 4 ist ein Beispiel für eine Vielzahl von unabhängigen Mustern, die auf der gesamten Maske des zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels ausbildbar sind. Die Maske 2 wird, wie in Fig. 5 gezeigt, durch ein Schritt- für Schritt-Verfahren angetrieben, wobei das Werkstück zunächst an der Stelle A bearbeitet wird und die Strahlstelle dann zur Stelle B bewegt wird, um das Werkstück zu bestrahlen und zu bearbeiten. Derselbe Vorgang wird zur Bearbeitung der gesamten Oberfläche des Werkstücks wiederholt. Das Werkstück 5 wird durch das in Fig. 6 gezeigte Aufwickeln und Ablaufen der Maske oder durch die in Fig. 7 gezeigte Kombination von Aufwickeln der Maske und Bewegen der Maske und der Bühne 10 in einer Richtung bearbeitet.

Drittes Ausführungsbeispiel

Fig. 8 ist ein Beispiel eines einzelnen Maskenmusters, das im dritten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel über die gesamte Maske anordenbar ist. Fig. 9 zeigt ein anderes Verfahren zum Antrieb der Maske und des Werkstücks. Die das einzelne Maskenmuster umfassende Maske wird durch das in Fig. 9 gezeigte Schritt- für Schritt-Verfahren angetrieben oder durch das schrittweise Antriebsverfahren in einer Richtung gemäß Fig. 6.

Fig. 10 zeigt ein anderes Antriebsverfahren zum Antrieb des Werkstücks, daß bei dem dritten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel benutzt werden kann. Die Maske wird mit Hilfe einer X-Achsen-Antriebsbühne 10 in X-Richtung und mit Hilfe einer Y-Achsen-Antriebsbühne 11 in Y-Richtung angetrieben. Beide der X- und Y-Bühnen sind in einer Schritt- für Schritt-Bewegung kontrollierbar, oder eine Bühne ist in einer Schritt- für Schritt-Bewegung und die andere Bühne in einer schrittweisen Bewegung kontrollierbar.

Fig. 11A ist ein Beispiel eines anderen Maskenmusters, das bei der Erfindung verwendbar ist. Fig. 11B zeigt, daß das Maskenmuster gemäß Fig. 11A erreichbar ist, indem das Muster in eine Vielzahl von kleinen Flächen aufgeteilt wird. In Fig. 11B werden die dem großen Muster entsprechenden kleinen Muster durch die oben beschriebene Schritt- für Schritt-Bewegung bearbeitet.

Für das oben beschriebene abbildende, optische System besteht in Bezug auf den Vergrößerungsfaktor, das aufrechte Bild und das invertierte Bild keine Beschränkung.

Viertes Ausführungsbeispiel

Fig. 12 zeigt ein Verfahren zum Antrieb der Maske und des Werkstückes gemäß einem vierten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel. Fig. 13 zeigt ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Antrieb der Strahlenlinse zusammen mit dem mehrfach reflektierenden, optischen System. In Fig. 12 beträgt der Vergrößerungsfaktor des abbildenden, optischen Systems genau 1/1 und das abbildende, optische System ist als aufrechtes Bild gezeigt. Da kein Anlaß besteht, die Relation zwischen der Maske und dem Werkstück zu verändern, genügt es in diesem Fall, die Maske und das Werkstück gleichzeitig anzutreiben. Alternativ können das mehrfach reflektierende, optische System und die Strahlenlinse zusammen angetrieben werden, während die Maske und das Werkstück fixiert sind, wie in Fig. 13 dargestellt ist.

Fünftes Ausführungsbeispiel

In dem in Fig. 7 gezeigten Fall, daß das Werkstück kontinuierlich in Rollenform gewickelt ist, wird das gerollte Werkstück 5 mit der Antriebsbühne in X- Y-Richtung angetrieben. In diesem Fall werden die Kosten der Vorrichtung jedoch teuer, wenn das aufgerollte Werkstück groß und schwer ist, da es nötig ist, eine große und kräftige Antriebsbühne vorzusehen, die notwendigerweise präzise kontrolliert werden muß.

Fig. 14 zeigt ein anderes, erfindungsgemäßes Verfahren zum Antrieb des Werkstückes. Das fünfte Ausführungsbeispiel weist eine X-Achsen-Antriebsbühne 10 und eine Y-Achsen- Antriebsbühne (nicht gezeigt in der Figur), zwei Wickelrollen 12 und eine andere nicht gezeigte Antriebsbühne auf, die die Wickelrollen 12 ungefähr in X-Richtung antreibt. Wie in Fig. 14 gezeigt ist, wird das abgewickelte Werkstück 5 zwischen die X-Achsen-Antriebsbühne und die Wickelrollen 12 gesetzt. Da die Antriebsbühne zum Antreiben des Werkstücks 5 und die Antriebsbühne zum Antreiben der Rolle 12 in diesem System durch Eintauchen des Werkstückmaterials zwischen die präzise Bühne 10 und die Rolle 12 getrennt sind, kann das Werkstück angetrieben werden, ohne die große und schwere Rolle 12 anzutreiben. Entsprechend ist diese Art von Vorrichtung kostengünstig, insbesondere wenn das Werkstück mit großen Durchmessern aufgerollt ist.

Sechstes Ausführungsbeispiel

Fig. 15 ist eine perspektivische Ansicht eines anderen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels. Dieses Ausführungs beispiel kann die Lichtintensitätsverteilungs-Schwankung verhindern, die zwischen dem Antrieb der Maske 2 und des Werkstücks 5 auch dann erzeugt wird, wenn ein ebener Spiegel als Reflektionsspiegel 3 verwendet wird. In Fig. 15 bezeichnet Bezugszeichen 16 einen Leistungs- oder Energiemesser, Bezugszeichen 17 ein Mikrometer mit einem Winkelregulierantriebsmechanismus, der elektrisch antreibbar ist, Bezugszeichen 18 eine Leistungs messeranzeige, Bezugszeichen 19 eine Steuerung, die das Mikrometer 17 abhängig von der Anzeige der Energiemesseranzeige 18 antreibt. Normalerweise verändert sich der Winkel ΔR₁ zwischen dem Reflektionsspiegel und der Maske, wenn die Maske 2 angetrieben wird, und die Lichtintensitätsverteilung nimmt wie in Fig. 17B gezeigt ab. In diesem Ausführungsbeispiel wird der Energieabfall durch den Energiemesser 18 erfaßt. Mit Hilfe der Information von dem Energiemesser 18 verändert die Steuerung 19 den gemeinsamen Winkel zwischen der Maske 2 und dem ebenen Reflektionsspiegel 3, bis der Wert des Energiemessers 18 auf den vorherigen Wert zurückkehrt. Das obige Einstellen wird im Echtzeitbetrieb ausgeführt und die Schwankungen der Lichtintensitätsverteilung dadurch geregelt.

In den obigen Ausführungsbeispielen wird die Bildung von Durchgangslöchern erläutert. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die obigen Ausführungsbeispiele beschränkt. Die Erfindung wird ebenso mit anderen Arten der Bearbeitung oder Photolitographie benützenden Belichtungsausrüstungen erreicht.

Siebtes Ausführungsbeispiel

Fig. 18 ist ein Querschnitt einer erfindungsgemäßen Laserbearbeitungsvorrichtung. Fig. 19 ist eine perspektivische Ansicht eines Beispiels des abbildenden, optischen Systems aus Fig. 18.

In Fig. 18 bezeichnet Bezugszeichen 2 eine Maske, durch die das Licht nur an gewünschten, dem zu bearbeitenden Muster entsprechenden Abschnitten durchtritt, Bezugszeichen 5 ist das Werkstück, Bezugszeichen 21 ist ein Laserlicht, das das Werkstück durch die Maske bearbeitet, Bezugszeichen 22 ist ein Laserlicht von der Lichtquelle, Bezugszeichen 1 ist ein Laserlicht, das über die Abbildungslinse 51 auf das Werkstück abgebildet ist und Bezugszeichen 41 ist eine Haltebühne, auf die die Maske und das Werkstück aufgesetzt sind. Das Bezugszeichen 50 ist ein abbildendes, optisches System, in dem das Laserlicht durch die Maske 2 auf das Werkstück 5 abgebildet wird und das Maskenmuster auf das Werkstück 5 kopiert wird. Bezugszeichen 7 ist ein Spiegel, der das Laserlicht 22 reflektiert. In diesem Fall ist der Projektionsvergrößerungsfaktor dieses optischen Systems gleich 1. Das abbildende optische System 50 hat einen Projektionsvergrößerungsfaktor von (-1) und weist beispielsweise die Abbildungslinse 51, die das invertierte Bild abbildet und die Reflektionsspiegel 52, 53, 54, 55 auf.

Der Betrieb des siebten Ausführungsbeispiels wird im folgenden erläutert. Das Laserlicht 22 strahlt auf die Maske 2. Das Laserlicht 21 tritt durch den Durchlaßabschnitt der Maske. Das Laserlicht 21 wird auf das Werkstück 5 abgebildet und das Maskenmuster wird auf das Werkstück projiziert, so daß die Bearbeitung ausgeführt wird. Im abbildenden, optischen System 50 wird das aufrechtstehende Bild mit einem Vergrößerungsfaktor von 1 auf das Werkstück 5 kopiert. Da die Fläche beschränkt ist, die durch das Licht bestrahlbar ist, ist die Haltebühne 41 angeordnet, um das Werkstück 5 synchron anzutreiben, während die gesamte Fläche der Maske 2 abgetastet wird.

In diesem Ausführungsbeispiel werden die Maske 2 und das Werkstück 5 simultan mit derselben Geschwindigkeit angetrieben. Da der Vergrößerungsfaktor des abbildenden, optischen Systems 50 gleich 1 ist, ist die Antriebsgeschwindigkeit der Maske 2 und des Werkstücks 5 gleich und das Muster auf der Maske 2 wird präzise auf das Werkstück 5 abgebildet. In dem Ausführungsbeispiel wird die Maske und das Werkstück auf derselben Haltebühne 41 und daher gleichzeitig angetrieben. Daher besteht theoretisch keine asynchrone Abweichung zwischen der Maske 2 und dem Werkstück 5. Entsprechend ist hoch genaues Bearbeiten ausführbar.

Achtes Ausführungsbeispiel

Fig. 20 ist ein Querschnitt einer Laserbearbeitungs vorrichtung eines achten erfindungsgemäßen Ausführungs beispiels. In Fig. 20 sind die Maske 2 und das Werkstück 5 auf (nicht gezeigte) getrennte Bühnen gesetzt, so daß sie jeweils in vorbestimmten Ebenen antreibbar sind (Ebene A und Ebene B). Die Maske 2 und das Werkstück 5 sind mit der Gleitebene 422 der Kopplungsstange 42 gekoppelt, deren eines Ende um den Drehpunkt 421 in den angezeigten Pfeilrichtungen rotiert. In diesem Fall wird eine ein aufrechtes Bild abbildende Linse mit einem Vergrößerungsfaktor M < 0 als Abbildungslinse 51 in dem abbildenden, optischen System 50 verwendet. Unter der Annahme, daß der Abstand von dem Drehpunkt 421 zu der Ebene A gleich a ist und der Abstand von dem Drehpunkt 421 zu der Ebene B gleich b ist, ist der Vergrößerungsfaktor M vorgegeben als M = b zu a. Wenn die Abstände a und b entsprechend dem Vergrößerungsfaktor M der Abbildungslinse 51 bewegt werden, werden die Maske 2 und das Werkstück 5 in dem gewünschten Geschwindigkeitsverhältnis angetrieben und theoretisch besteht zwischen ihnen keine asynchrone Abweichung. In diesem Fall kann entweder die Maske 2 oder das Werkstück 5 angetrieben werden, um den jeweiligen anderen anzutreiben.

Neuntes Ausführungsbeispiel

Fig. 21 ist ein Querschnitt einer Laserbearbeitungs vorrichtung eines erfindungsgemäßen, neunten Ausführungs beispiels. In Fig. 21 sind die Maske 2 und das Werkstück 5 auf (nicht gezeigte) getrennte Bühnen gesetzt, so daß sie jeweils in vorbestimmten Ebenen antreibbar sind (Ebene A und Ebene B). Die Maske 2 und das Werkstück 5 sind an die Gleitebene 422 der Kopplungsstange 42A gekoppelt, deren beide Enden um den Drehpunkt 422 in Pfeilrichtungen rotieren.

Da die Maske 2 und das Werkstück 5 in einander entgegengesetzte Richtungen angetrieben werden, wird in diesem Fall eine ein invertiertes Bild abbildende, optische Linse mit einem Vergrößerungsfaktor M<0 als Abbildungslinse 51 im abbildenden, optischen System 50 verwendet. In anderen Aspekten entspricht die Konstruktion der Laserbearbeitungsvorrichtung von Fig. 21 der von Fig. 20.

Zehntes Ausführungsbeispiel

Fig. 22A und Fig. 22B sind ein Querschnitt und eine Draufsicht einer Laserbearbeitungsvorrichtung eines erfindungsgemäßen, zehnten Ausführungsbeispiels. In Fig. 22A und Fig. 22B sind die Maske 2 und das Werkstück 5 jeweils auf der Maskenplattform 11 und der Werkstückplattform 39 angeordnet, die auf der Drehbühne 41A angeordnet ist. Die Drehbühne 41A ist durch den Antrieb 43A gestützt, der um die Rotationsachse 43 dreht. Die Werkstückplattform 39 wird durch den Antriebsmechanismus 61A angetrieben, der auf der Drehbühne 41A den Motor 611 und die Kugelumlaufspindel 612 aufweist. Der Motor 611 versetzt die Kugelumlaufspindel 612 in Drehung, wobei die Werkstückplattform 39 angetrieben wird. Die Maskenplattform 11 wird durch den Antriebsmechanismus 62A angetrieben, der auf der Drehbühne 41A den Motor 621 und die Kugelumlaufspindel 622 aufweist. Der Motor 621 versetzt die Kugelumlaufspindel 622 in Drehung, wobei die Maskenplattform 11 angetrieben wird.

Genauer gesagt, ist die Werkstückplattform 39 mit der Kugelumlaufspindel 612 gekoppelt und wird, wie in Fig. 22B gezeigt ist, durch die Rotation der Kugelumlaufspindel 612 in X-Richtung angetrieben. In derselben Weise ist die Maskenträgerplattform 11 mit der Kugelumlaufspindel 622 gekoppelt und wird, wie in Fig. 22B gezeigt ist, durch die Rotation der Kugelumlaufspindel 622 in X-Richtung angetrieben. Die Werkstückplattform 39 und die Maskenplattform 11 werden so angetrieben, daß das Muster der Maske 2 präzise durch das abbildende, optische System 50 auf das Werkstück 5 abgebildet wird. Das abbildende, optische System 50 ist ein wie in Fig. 19 gezeigtes invertierendes, optisches System und der Vergrößerungs faktor ist M. Entsprechend werden die Werkstückplattform 39 und die Maskenplattform 11 in einander entgegengesetzte Richtungen angetrieben. Unter der Annahme, daß die Antriebsgeschwindigkeit der Werkstückplattform 39 gleich V_S und die Antriebsgeschwindigkeit der Maskenplattform 11 gleich V_M ist, ergibt sich die Beziehung zwischen ihnen als V_S =-MV_m.

In diesem Ausführungsbeispiel sind die Maske 2 und das Werkstück 5 auf die Plattformen auf derselben Drehbühne 41A gesetzt, wobei jede von ihnen durch den Antriebsmechanismus 61A und den Antriebsmechanismus 62A unabhängig voneinander in X-Richtung angetrieben ist. Die Drehbühne 41A dreht in der durch den Pfeil angegebenen Richtung um die Rotationsachse 43. Die Rotationsachse 43 liegt auf einer geraden Linie zwischen der Maske 2 und dem Werkstück 5. Die Abbildungslinse 51 des abbildenden, optischen Systems 50 ist eine aufrecht abbildende Linse mit einem Vergrößerungsfaktor M < 0.

Die Fig. 23A und 23B erläutern den Betrieb der Konstruktion aus den Fig. 22A und 22B. In Fig. 23B ergibt sich die Beziehung zwischen der Lichtbestrahlungsfläche 13 auf der Maske 2 und der Lichtbestrahlungsfläche 31 auf dem Werkstück 5 durch M = b /a, wobei der Abstand zwischen der Mitte der Maske 2 und dem Rotationsmittelpunkt der Rotationsachse 43 gleich a ist und der Abstand zwischen der Mitte des Werkstücks 5 und dem Rotationsmittelpunkt der Rotationsachse 43 gleich b ist.

Der Betrieb des erfindungsgemäßen, zehnten Ausführungsbeispiels wird im folgenden erläutert. In den Fig. 23A und 23B strahlt das (in Fig. 22A gezeigte) Laserlicht vertikal von der Unterseite der Maske 2. In Fig. 23B wird die Maske 2 jetzt in der Fläche 13 bestrahlt, die in Schraffur gezeigt ist. Das durch das (in Fig. 22A gezeigte) abbildende, optische System 50 hindurchgetretene Laserlicht wird auf die Fläche 31 abgebildet, um den entsprechenden Abschnitt auf dem Werkstück 5 zu bearbeiten. Die Bearbeitungsfläche auf dem Werkstück 5 ist die Fläche 31, die durch Schraffur gezeigt ist. Wenn sich die Drehbühne 41 um die Achse 43 dreht und das Laserlicht die fächerartige Fläche 12 auf der Maske 2 bestrahlt, wird die entsprechende fächerartige Fläche 32 auf dem Werkstück bearbeitet wie in Fig. 23A gezeigt ist.

Fig. 24A und 24B erläutert den Betrieb der Konstruktion gemäß Fig. 22A und 22B genauer. Die Maske 2 und das Werkstück 5 sind jeweils mit dem Geschwindigkeitsverhältnis des Vergrößerungsfaktors M angetrieben, um die fächerartige Fläche zu bearbeiten. Die Aufeinanderfolge zum Bestrahlen der Maske 2 und zum Bearbeiten des Werkstücks 5 ist, wie in Fig. 24B und Fig. 24A jeweils gezeigt ist, durch die Sequenz von P, Q, R, S dargestellt.

Da die Maske 2 und das Werkstück 5 auf dieselbe Drehbühne 41A gesetzt sind, ist es mit dem obigen Verfahren theoretisch möglich, das Werkstück synchron mit der Maske 2 zu bearbeiten.

Bezüglich der Bühnensynchronisation ist es gewöhnlich einfach, die Lagen der Maske 2 und des Werkstücks 5 auszurichten, aber es ist schwierig, die Genauigkeit der Geschwindigkeitsregelung aufrecht zu erhalten, wenn die Maske 2 und das Werkstück 5 jeweils gleichförmig angetrieben werden. In diesem Ausführungsbeispiel wird die kontinuierliche Geschwindigkeitsregelung durch Drehen der Drehbühne ausgeführt und die Schrittregelung wird durch Antreiben der getrennten Antriebssysteme der Maske 2 und des Werkstücke 5 ausgeführt. Folglich kann die erfindungsgemäße Vorrichtung die hohe Genauigkeit des schrittweisen Antriebs aufrechterhalten und kann ebenso auf den Antrieb mit einer gewünschten Geschwindigkeitsrate reagieren.

Elftes Ausführungsbeispiel

Fig. 25 ist eine Draufsicht auf eine Laserbearbeitungsvorrichtung eines erfindungsgemäßen, elften Ausführungsbeispiels. In dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel werden die Maske 2 und das Werkstück 5 durch getrennte Antriebe 61A, 62A angetrieben. Im Gegensatz dazu werden sie bei diesem Ausführungsbeispiel durch einen Antriebsmechanismus 63A angetrieben. In Fig. 25 wird die Maske 2 durch eine Kugelumlaufspindel mit einer Ganghöhe A und das Werkstück 5 durch eine Kugelumlaufspindel mit einer Ganghöhe B angetrieben. Die beiden Kugelumlaufspindeln mit unterschiedlicher Ganghöhe sind mit einer Kugelumlaufspindel 631 verbunden und durch den Motor 63 angetrieben. Da die Maske 2 und das Werkstück 5 immer zusammen angetrieben werden tritt, bei dieser Konstruktion während des Synchronbetriebs keine asynchrone Abweichung auf.

Zwölftes Ausführungsbeispiel

Die Fig. 26 bis 28 zeigen ein erfindungsgemäßes, zwölftes Ausführungsbeispiel. Fig. 26 ist ein Querschnitt einer Laserbearbeitungsvorrichtung, die eine Konstruktion des erfindungsgemäßen zwölften Ausführungsbeispiels zeigt. Fig. 27 erläutert den Betrieb der Konstruktion gemäß Fig. 26. Fig. 28 erklärt ebenfalls den Betrieb der Konstruktion gemäß Fig. 26.

In der Massenproduktions-Bearbeitungsvorrichtung ist es gewöhnlich notwendig eine Positionier-Antriebsmechanismus 44 zum Positionieren des Werkstücks 5 zu benutzen. Das zwölfte Ausführungsbeispiel weist einen Positionier- Antriebsmechanismus 44 zusätzlich gegenüber dem elften Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 22A und Fig. 22B auf. In Fig. 26 ist das Werkstück 5 auf die Bühne 39 gesetzt, die auf der Haltebühne 41A in eine Richtung angetrieben ist. Wenn das Werkstück 5 auf der Bühne 39 nicht auf die korrekte Stelle aufgesetzt ist, wird daher der entsprechende Abschnitt des Werkstücks 5 nicht genau bearbeitet. Selbst wenn beispielsweise die Mitte der Maske 2 (Fläche 13) bestrahlt wird, wird der Endabschnitt des Werkstücks 5 (Fläche 31) bearbeitet. Diese Bearbeitungsabweichung stammt von der fehlenden Ausrichtung der Mitten der Maske 2 des Werkstücks 5 und der Rotationsachse 43.

Im zwölften Ausführungsbeispiel ist der Antriebsmechanismus 44 so angeordnet, daß die Haltebühne 41A gegenüber der Rotationsachse 43 in Y-Achsenrichtung angetrieben ist. Der Antriebsmechanismus 44 weist einen Motor 46 auf, der eine Kugelumlaufspindel 45, die oberhalb der Bühne 41A befestigt ist und eine Verbindung 47 hat, die durch Schraubverbindung mit der Kugelumlaufspindel 45 verbunden ist. Wenn sich die Bearbeitungsfläche versetzt, wie in Fig. 27 gezeigt, kann die Haltebühne 41A durch Antreiben des Antriebsmechanismus 44 gegenüber der Rotationsachse 43 angetrieben werden, wie in Fig. 28 gezeigt ist.

Durch den obigen Betrieb werden der Rotationsmittelpunkt 43 der Haltebühne 41, die Mitte der Maske 2 und die Mitte des Werkstücks 5 auf einer geraden Linie ausgerichtet, und die Bearbeitungsabweichung kann dann nach oben und nach unten eingestellt werden, wie in der Figur dargestellt ist. Die Richtungskorrektur der Maske und des Werkstücks nach rechts und links kann durch Einstellung der Antriebsmechanismen 62A und 61A durchgeführt werden, die jeweils mit der Maske 2 und dem Werkstück 5 verbunden sind.

Dreizehntes Ausführungsbeispiel

Fig. 29 ist eine Draufsicht auf eine Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß einem erfindungsgemäßen dreizehnten Ausführungsbeispiel.

Das dreizehnte Ausführungsbeispiel weist Bühnen 64 und 65 auf, die jeweils die Maske 2 und das Werkstück 5 antreiben, wobei jede von ihnen in X-Richtung und in Y-Richtung angetrieben ist. Die Maske 2 und das Werkstück 5 sind durch einen Verbindungspantograph 66 verbunden, der einen Drehpunkt 66a und einen Verbindungspunkt 66b hat, die in einem Verhältnis von a / b angetrieben werden.

In der obigen Konstruktion werden diese Maske und das Werkstück mit einer Geschwindigkeitsrate von a / b angetrieben. Die Laserbearbeitungsvorrichtung dieses Ausführungsbeispiels kann daher bei Verwendung eines kleinen Laserstrahls das Werkstück 5 bearbeiten, das eine große Fläche hat.

Eine Laserbearbeitungsvorrichtung weist eine Maske, einen Reflektionsspiegel und ein abbildendes, optisches System auf. Das durch die Maske und auch durch den Reflektionsspiegel reflektierte Laserlicht tritt durch die Maske durch und bildet sich auf dem Werkstück ab, um das Werkstück zu bearbeiten. Die Laserbearbeitungsvorrichtung weist eine Einrichtung auf, die die Maske veranlaßt, sich zur Bearbeitung des Werkstücks parallel zum Werkstück zu bewegen. Diese Laserbearbeitungsvorrichtung kann ein Werkstück bearbeiten, das eine große Oberfläche hat, indem eine kleine durchlöcherte Maske verwendet wird. Eine andere Art der Laserbearbeitungsvorrichtung weist eine Maske, eine Plattform und ein abbildendes, optisches System auf. Die Maske und das Werkstück sind in derselben Ebene der Plattform aufgesetzt und werden so angetrieben, daß das Bild der Maske über das abbildende, optische System auf das Werkstück geworfen wird. Die Laserbearbeitungsvorrichtung kann eine große Fläche bei geringem Preis und hoher Genauigkeit bearbeiten.

Claims

1. Laserbearbeitungsvorrichtung mit folgenden Bauteilen,
einer Maske (2), die Lichtdurchlaßabschnitte (2C), welche ein von einer Lichtquelle erhaltenes Laserlicht (1; 22) durchtreten lassen, und Reflektionsabschnitte hat, welche das Laserlicht (1; 22) reflektieren,
einem Reflektionsspiegel (3, 3A, 3B, 7), der im wesentlichen parallel zu und um einen vorbestimmten Abstand getrennt von der Maske (2) montiert ist, und der das von den Reflektionsabschnitten erhaltene Laserlicht (1; 22) auf die Maske (2) reflektiert und
einem abbildenden, optischen System (4, 50, 51, 52, 53, 54, 55), zur Bearbeitung eines Werkstücks (5) mit Laserlicht (1; 21), das durch die Lichtdurchlaßabschnitte (2C) der Maske (2) durchtritt, wobei die Laserbearbeitungsvorrichtung
eine Einrichtung aufweist, die die Maske (2) veranlaßt, sich zur Bearbeitung des Werkstücks (5) parallel zum Werkstück (5) zu bewegen.

2. Laserbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektionsspiegel (3, 3A, 7), der gegenüberliegend der Maske (2) montiert ist, ein zylindrischer, konkaver Spiegel ist.

3. Laserbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektionsspiegel (3, 3B, 7), der gegenüberliegend der Maske (2) montiert ist, ein sphärischer, konkaver Spiegel ist.

4. Laserbearbeitungsvorrichtung mit folgenden Bauteilen,
einer Maske (2), die Lichtdurchlaßabschnitte (2C), welche ein von einer Lichtquelle erhaltenes Laserlicht (1; 22) durchtreten lassen, und Reflektionsabschnitte hat, welche das Laserlicht (1; 22) reflektieren,
einem Reflektionsspiegel (3, 3A, 3B, 7), der im wesentlichen parallel zu und um einen vorbestimmten Abstand getrennt von der Maske (2) montiert ist und der das von den Reflektionsabschnitten erhaltene Laserlicht (1; 22) auf die Maske (2) reflektiert und
einem abbildenden, optischen System (4, 50, 51, 52, 53, 54, 55), zur Bearbeitung eines Werkstücks (5) mit Laserlicht (1; 21), das durch die Lichtdurchlaßabschnitte (2C) der Maske (2) durchtritt, wobei die Laserbearbeitungsvorrichtung
eine Einrichtung aufweist, die das Werkstück (5) veranlaßt, sich zur Bearbeitung des Werkstücks (5) parallel zur Maske (2) zu bewegen.

5. Laserbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektionsspiegel (3, 3A, 7), der gegenüberliegend der Maske (2) montiert ist, ein zylindrischer, konkaver Spiegel ist.

6. Laserbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektionsspiegel (3, 3B, 7), der gegenüberliegend der Maske (2) montiert ist, ein sphärischer, konkaver Spiegel ist.

7. Laserbearbeitungsvorrichtung mit folgenden Bauteilen,
einer Maske (2), die Lichtdurchlaßabschnitte (2C), welche ein von einer Lichtquelle erhaltenes Laserlicht (1; 22) durchtreten lassen, und Reflektionsabschnitte hat, welche das Laserlicht (1; 22) reflektieren,
einem Reflektionsspiegel (3, 3A, 3B, 7), der im wesentlichen parallel zu und um einen vorbestimmten Abstand getrennt von der Maske (2) montiert ist und der das von den Reflektionsabschnitten erhaltene Laserlicht (1; 22) auf die Maske (2) reflektiert und
einem abbildenden, optischen System (4, 50, 51, 52, 53, 54, 55), zur Bearbeitung eines Werkstücks (5) mit Laserlicht (1; 21), das durch die Lichtdurchlaßabschnitte (2C) der Maske (2) durchtritt, wobei die Laserbearbeitungsvorrichtung
eine Einrichtung aufweist, die die Maske (2) und das Werkstück (5) veranlaßt, sich zur Bearbeitung des Werkstücks (5) synchron und parallel zueinander zu bewegen.

8. Laserbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektionsspiegel (3, 3A, 7), der gegenüberliegend der Maske (2) montiert ist, ein zylindrischer, konkaver Spiegel ist.

9. Laserbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektionsspiegel (3, 3B, 7), der gegenüberliegend der Maske (2) montiert ist, ein sphärischer, konkaver Spiegel ist.

10. Laserbearbeitungsvorrichtung mit folgenden Bauteilen,
einer Maske (2), die Lichtdurchlaßabschnitte (2c), welche ein von einer Lichtquelle erhaltenes Laserlicht (1; 22) durchtreten lassen, und Reflektionsabschnitte hat, welche das Laserlicht (1; 22) reflektieren,
einem Reflektionsspiegel (3, 3A, 3B, 7), der im wesentlichen parallel zu und um einen vorbestimmten Abstand getrennt von der Maske (2) montiert ist und der das von den Reflektionsabschnitten erhaltene Laserlicht (1; 22) auf die Maske (2) reflektiert und
einem abbildenden, optischen System (4, 50, 51, 52, 53, 54, 55), zur Bearbeitung eines Werkstücks (5) mit Laserlicht (1; 21), das durch die Lichtdurchlaßabschnitte (2C) der Maske (2) durchtritt, wobei die Laserbearbeitungsvorrichtung
eine Einrichtung aufweist, die ein mehrfach reflektierendes, optisches System bestehend aus der Maske (2) und dem Reflektionsspiegel (3, 3A, 3B, 7) und ein abbildendes, optisches System (50) veranlaßt, sich zur Bearbeitung des Werkstücks (5) parallel zueinander zu bewegen.

11. Laserbearbeitungsvorrichtung mit folgenden Bauteilen,
einer Maske (2), die Lichtdurchlaßabschnitte (2C), weiche ein von einer Lichtquelle erhaltenes Laserlicht (1; 22) durchtreten lassen, und Reflektionsabschnitte hat, welche das Laserlicht (1; 22) reflektieren,
einem Reflektionsspiegel (3, 3A, 3B, 7), der im wesentlichen parallel zu und um einen vorbestimmten Abstand getrennt von der Maske (2) montiert ist und der das von den Reflektionsabschnitten erhaltene Laserlicht (1; 22) auf die Maske (2) reflektiert und
einem abbildenden, optischen System (4, 50, 51, 52, 53, 54, 55), zur Bearbeitung eines Werkstücks (5) mit Laserlicht (1; 21) zu bearbeiten, das durch die Lichtdurchlaßabschnitte (2C) der Maske (2) durchtritt, wobei die Laserbearbeitungsvorrichtung zur Erhaltung einer konstanten Lichtintensität folgende Bauteile aufweist,
eine Bewegungsvorrichtung, die die Maske (2) veranlaßt, sich parallel zum Werkstück (5) zu bewegen, eine Meßvorrichtung (16) die gegenüberliegend der Maske (2) montiert ist, um die Lichtintensität des auf den Reflektionsspiegel (3, 3A, 3B, 7) über die Maske (2) gelenkten Laserlichts mißt,
einer Winkeleinstelleinrichtung (17) zur Einstellung des Winkels zwischen dem Reflektionsspiegel (3, 3A, 3B, 7) und der Maske (2) und
einer Steuereinrichtung (15, 19) zum Steuern der Winkeleinstelleinrichtung (17) in Abhängigkeit von der Lichtintensität.

12. Laserbearbeitungsvorrichtung mit folgenden Bauteilen,
einer Maske (2), die Durchlaßabschnitte (2C) hat, welche einem Laserlicht (1; 22) von einer Lichtquelle durchtreten lassen und Reflektionsabschnitten, die das Laserlicht (1; 22) von der Lichtquelle reflektieren,
einem abbildenden, optischen System (4, 50, 51, 52, 53, 54, 55), das das Maskenmuster veranlaßt, sich auf die Oberfläche des Werkstücks (5) abzubilden, die in derselben Ebene wie die der Maskenoberfläche liegt.

13. Laserbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch, eine Plattform (41, 41A), auf der die Maske (2) und das Werkstück (5) in derselben Ebene angeordnet sind.

14. Laserbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch, eine erste Antriebsvorrichtung (43A), die die Plattform (41, 41A) veranlaßt, sich um eine erste zur Plattformebene senkrechte Rotationsachse (43) zu drehen.

15. Laserbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch, eine zweite Antriebsvorrichtung , die die Plattform (41, 41A) veranlaßt, sich vorwärts und rückwärts entlang einer zur ersten Rotationsachse (43) senkrechten zweiten Achse zu bewegen.

16. Laserbearbeitungsvorrichtung mit folgenden Bauteilen,
einer Maske (2), die Durchlaßabschnitte (2C), welche Laserlicht (1; 22) von einer Lichtquelle durchtreten lassen und Reflektionsabschnitte hat, die das Laserlicht (1;.22) von der Lichtquelle reflektieren,
einer ersten X-Y-Bühne (11) auf der die Maske (2) angeordnet ist,
eine zweite X-Y-Bühne (39), die in derselben Ebene wie die erste X-Y-Bühne (11) angeordnet ist, um das Werkstück (5) darauf anzuordnen,
ein abbildendes optisches System (4, 50, 51, 52, 53, 54, 55), das das durch die Durchlaßabschnitte (2C) der Maske (2) durchgetretene Laserlicht (1; 22) veranlaßt sich in dieselbe Ebene abzubilden, in der die Maske (2) angeordnet ist.

17. Laserbearbeitungsvorrichtung mit folgenden Bauteilen,
einer Maske (2), die Durchlaßabschnitte (2C), welche ein Laserlicht (1; 22) von einer Lichtquelle durchtreten lassen, und Reflektionsabschnitte hat, die das Laserlicht (1; 22) von der Lichtquelle reflektieren,
einen Verbindungsphantograph (66), der die Maske (2) und das Werkstück (5) parallel mit einem Abstand in derselben Ebene hält,
ein abbildendes optisches System (4, 50, 51, 52, 53, 54, 55), das das durch die Durchtlaßabschnitte (26) der Maske (2) durchgetretene Laserlicht (1; 22) veranlaßt, sich in die Ebene abzubilden, in der die Maske (2) angeordnet ist.