JP2017144465A - 蒸着用メタルマスク加工方法及び蒸着用メタルマスク加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】貫通孔の壁面を垂直から傾けた壁面にした蒸着用メタルマスクをパルスレーザ加工で製造する。【解決手段】加工パターンデータ作成手段が、３次元形状目標グリッドデータを作成する手段と、非接触３次元表面精密測定手段が測定した３次元形状データを３次元形状測定グリッドデータに変換する手段と、前記３次元形状目標グリッドデータと前記３次元形状測定グリッドデータの高さの差の３次元形状加工深さグリッドデータを作成する手段と、前記３次元形状加工深さグリッドデータからパルスレーザ加工用の加工フォーマットデータを作成する手段を有し、前記加工フォーマットデータに従って作成したレーザ照射制御信号で照射時間を制御したパルスレーザビームを蒸着用メタルマスクへ照射してアブレーション加工する。【選択図】図１

Description

本発明は、パルスレーザビームにより被加工物表面を加工する蒸着用メタルマスク加工方法および蒸着用メタルマスク加工装置に関する。

近年、例えば有機ＥＬディスプレイには、マイクロメートルオーダーあるいはそれ以下の高精度の微細加工を金属板に施して貫通孔を形成した蒸着用メタルマスクが必要とされている。

蒸着用メタルマスクは、蒸着パターンに併せた開口を有しており、その開口部は複数の貫通孔で構成される。また、多数個の蒸着用メタルマスクが１枚の金属板または、帯状の金属板上に面付け配置されており、配置される貫通孔数はかなり多数となっていて、これらの貫通孔はケミカルエッチング法により一括して加工している。

このケミカルエッチングで作られる蒸着用メタルマスクの貫通孔は、金属板の表面からみると、すり鉢状になっているので、このすり鉢状の凹部を表裏で同じ位置に形成することで、その底部分を繋げて開口させて貫通孔を作ることで、貫通孔部分の金属の厚みは、蒸着用メタルマスクの他の部分の金属部分よりも薄くすることができる。つまりこの貫通孔部分は、気化した蒸着材料を通過させるので、板厚が薄ければ蒸着材料の通過距離が短くなるので、気化した蒸着材料の付着が少なくなるという利点がある。

しかし、ケミカルエッチング加工では、金属板の面内の場所によりエッチング量がばらつくことで、貫通孔径の小さい微細パターンを作ろうとする場合には、孔径が小さい場合には、ケミカルエッチング後の貫通孔のサイズがばらつき、しばしば孔径規格を外れた貫通孔の欠陥部分が発生する。

貫通孔の欠陥部分において、エッチング量が過剰であった場合は金属が必要以上に失われているので、修正はほぼ不可能であるのに対して、エッチング量が少なかった場合は、エッチングを追加して修理することができれば、適切な形状にエッチングして良品にすることができる。

しかし、金属板の一部に発生した欠陥部分を修理するために、その金属板の一部の特定の部分のみをケミカルエッチングで除去することは難しかった。そのため、欠陥部分の見つかった蒸着用メタルマスクのほとんどが修正されずに破棄される問題があった。

この問題に対して、特許文献１では、ケミカルエッチングを使ってメタルマスクの金属板の一方の面からエッチングして金属板に凹部を形成し、その凹部に、加工量を制御しやすく部分的な加工が可能な、熱作用を少なくしてアブレーション加工を行える１０ピコ秒やフェムト秒程度の１ナノ秒以下の短パルスレーザ光により貫通孔を形成する技術が開示されていた。これにより、加工の欠陥の少ない蒸着用メタルマスクを製造することができると考えられる。

特開２０１５−０２１１７９号公報

しかし、特許文献１では、短パルスレーザ光による金属加工は、貫通孔部について均一に確実に金属を除去できるという利点があるのに対して、レーザ加工で形成した貫通孔部分は、厚い金属板の部分に、高い垂直な壁面の貫通孔が形成される。そのため、こうして作られた蒸着用メタルマスクで蒸着をすると、蒸着材料が蒸着用メタルマスクを通過する貫通孔の壁面の長さが長くなるので、気化した蒸着材料が壁面に付着して蒸着効率が低下する問題があった。また、気化した蒸着材料が壁面に付着することで貫通孔が詰りやすくなり、それが蒸着用メタルマスクの寿命を短くする問題があった。

そのため、本発明の課題は、貫通孔の壁面を垂直から傾けた壁面にした蒸着用メタルマスクを製造することができる蒸着用メタルマスク加工方法及び蒸着用メタルマスク加工装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明は、１ナノ秒以下の短パルスのパルスレーザビームを蒸着用メタルマスクに１次元方向に走査するレーザビーム走査系を含むレーザビーム加工ヘッドと、非接触３次元表面精密測定手段と、ＸＹテーブルと、レーザ加工制御手段を備え、該レーザ加工制御手段が加工パターンデータ作成手段を有し、該加工パターンデータ作成手段が、蒸着用メタルマスクの３次元形状データを微小グリッド格子毎に高さを表した３次元形状目標グリッドデータを作成する手段と、前記非接触３次元表面精密測定手段が測定した３次元形状データを３次元形状測定グリッドデータに変換する手段と、前記３次元形状目標グリッドデータと前記３次元形状測定グリッドデータの高さの差の３次元形状加工深さグリッドデータを作成する手段と、前記３次元形状加工深さグリッドデータからパルスレーザ加工用の加工フォーマットデータを作成する手段を有し、前記加工フォーマットデータに従って前記パルスレーザビームの蒸着用メタルマスクへの前記１次元方向への走査に同期させて作成したレーザ照射制御信号で照射時間を制御したパルスレーザビームを蒸着用メタルマスクへ照射してアブレーション加工することを特徴とする蒸着用メタルマスク加工装置である。

本発明は、この構成により、レーザ加工ヘッドが、垂直から傾けた壁面の貫通孔を加工させる３次元形状加工深さグリッドデータに従って、蒸着用メタルマスクの表面上にパルスレーザビームのスポットを照射して蒸着用メタルマスクの、垂直から傾けた壁面の貫通孔の表面の形状を精密に加工することで、貫通孔の壁面を垂直から傾けた壁面にした蒸着用メタルマスクを製造することができる効果がある。

また本発明は、１ナノ秒以下の短パルスのパルスレーザビームを蒸着用メタルマスクに１次元方向に走査するレーザビーム走査系を含むレーザビーム加工ヘッドと、非接触３次元表面精密測定手段と、ＸＹテーブルと、レーザ加工制御手段を備え、該レーザ加工制御手段が加工パターンデータ作成手段を有し、該加工パターンデータ作成手段が、前記非接触３次元表面精密測定手段が蒸着用メタルマスクの貫通孔の周囲の領域の単位加工領域の表面形状を測定した３次元形状データを微小グリッド格子毎に高さを表した３次元形状測定グリッドデータに変換する手段と、前記３次元形状測定グリッドデータから、蒸着用メタルマスクの３次元形状目標グリッドデータを作成する手段と、前記非接触３次元表面精密測定手段が測定した蒸着用メタルマスクの単位加工領域の表面形状から前記加工パターンデータ作成手段が作成した３次元形状測定グリッドデータと前記３次元形状目標グリッドデータの高さの差の３次元形状加工深さグリッドデータを作成する手段と、前記３次元形状加工深さグリッドデータからパルスレーザ加工用の加工フォーマットデータを作成する手段を有し、前記加工フォーマットデータに従って前記パルスレーザビームの蒸着用メタルマスクへの前記１次元方向への走査に同期させて作成したレーザ照射制御信号で照射時間を制御したパルスレーザビームを蒸着用メタルマスクへ照射してアブレーション加工
することを特徴とする蒸着用メタルマスク加工装置である。

また本発明は、１ナノ秒以下の短パルスのパルスレーザビームを蒸着用メタルマスクに１次元方向に走査するレーザビーム走査系を含むレーザビーム加工ヘッドと、非接触３次元表面精密測定手段と、ＸＹテーブルと、レーザ加工制御手段を備えた蒸着用メタルマスク加工装置を用いて、前記レーザ加工制御手段の加工パターンデータ作成手段を用いて、蒸着用メタルマスクの３次元形状データを微小グリッド格子毎に高さを表した３次元形状目標グリッドデータを作成し、前記非接触３次元表面精密測定手段が測定した３次元形状データを３次元形状測定グリッドデータに変換し、前記３次元形状目標グリッドデータと前記３次元形状測定グリッドデータの高さの差の３次元形状加工深さグリッドデータを作成し、前記３次元形状加工深さグリッドデータからパルスレーザ加工用の加工フォーマットデータを作成し、前記加工フォーマットデータに従って前記パルスレーザビームの蒸着用メタルマスクへの前記１次元方向への走査に同期させて作成したレーザ照射制御信号で照射時間を制御したパルスレーザビームを蒸着用メタルマスクへ照射してアブレーション加工することを特徴とする蒸着用メタルマスク加工方法である。

また本発明は、１ナノ秒以下の短パルスのパルスレーザビームを蒸着用メタルマスクに１次元方向に走査するレーザビーム走査系を含むレーザビーム加工ヘッドと、非接触３次元表面精密測定手段と、ＸＹテーブルと、レーザ加工制御手段を備えた蒸着用メタルマスク加工装置を用いて、前記レーザ加工制御手段の加工パターンデータ作成手段を用いて、前記非接触３次元表面精密測定手段が蒸着用メタルマスクの貫通孔の周囲の領域の単位加工領域の表面形状を測定した３次元形状データを微小グリッド格子毎に高さを表した３次元形状測定グリッドデータに変換し、前記３次元形状測定グリッドデータから、蒸着用メタルマスクの３次元形状目標グリッドデータを作成し、前記非接触３次元表面精密測定手段が測定した蒸着用メタルマスクの単位加工領域の表面形状から前記加工パターンデータ作成手段が作成した３次元形状測定グリッドデータと前記３次元形状目標グリッドデータの高さの差の３次元形状加工深さグリッドデータを作成し、前記３次元形状加工深さグリッドデータからパルスレーザ加工用の加工フォーマットデータを作成し、前記加工フォーマットデータに従って前記パルスレーザビームの蒸着用メタルマスクへの前記１次元方向への走査に同期させて作成したレーザ照射制御信号で照射時間を制御したパルスレーザビームを蒸着用メタルマスクへ照射してアブレーション加工することを特徴とする蒸着用メタルマスク加工方法である。

本発明によれば、レーザビーム走査系を含むレーザ加工ヘッドが、垂直から傾けた壁面の貫通孔を加工させる３次元形状加工深さグリッドデータに従って、蒸着用メタルマスクの表面上にパルスレーザビームのスポットを照射して蒸着用メタルマスクの、垂直から傾けた壁面の貫通孔の表面の形状を精密に加工することで、貫通孔の壁面を垂直から傾けた壁面にした蒸着用メタルマスクを製造することができる効果がある。

第１の実施形態の蒸着用メタルマスク加工装置の概略構成図である。 第１の実施形態の蒸着用メタルマスク加工装置のレーザビーム走査系の概略構成図である。 第１の実施形態の蒸着用メタルマスクの３次元形状データの説明図である。 第１の実施形態の蒸着用メタルマスク加工装置の加工パターンデータ作成手段が作成する３次元形状目標グリッドデータのグリッドを説明する蒸着用メタルマスクの平面図である。 第１の実施形態の蒸着用メタルマスク加工装置の加工パターンデータ作成手段が作成する３次元形状加工深さグリッドデータの加工深さＨを表す蒸着用メタルマスクの断面図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態の蒸着用メタルマスク加工方法および蒸着用メタルマスク加工装置について説明する。

＜第１の実施形態＞
図１は、第１の実施形態の蒸着用メタルマスク加工装置の概略構成図である。蒸着用メタルマスク加工装置は、レーザ加工ユニット１０、ＸＹテーブル４０、レーザ加工制御手段２０を備えている。ここで、ＸＹテーブル４０上に蒸着用メタルマスク用の被加工物（ワークＷ）の金属板を載置する。

（レーザ加工ユニット１０）
本実施形態の蒸着用メタルマスク加工装置は、レーザ加工ユニット１０上に一体に、レーザー顕微鏡等の非接触３次元表面精密測定手段１１と位置合わせ用カメラ１２とレーザビーム加工ヘッド３０を設置する。

（非接触３次元表面精密測定手段１１）
レーザ加工ユニット１０上の非接触３次元表面精密測定手段１１は、レーザー顕微鏡等で構成し、蒸着用メタルマスク用の被加工物（ワークＷ）の蒸着用メタルマスク用の貫通孔Ｗ２とその周囲の微細な凹部Ｗ１の深さの表面形状を計測する。そして、その表面形状データを加工パターンデータ作成手段２５に送信して記憶させる。

（レーザビーム加工ヘッド３０）
レーザ加工ユニット１０上のレーザビーム加工ヘッド３０は、パルスレーザ発振器３１、レーザ照射時間制御手段３２、ビーム整形器３３、レーザビーム走査系を備える。

（パルスレーザ発振器３１）
レーザビーム加工ヘッド３０のパルスレーザ発振器３１は、一定の周波数の超短パルスで出射するｐｓ（ピコ秒）レーザビームあるいはｆｓ（フェムト秒）レーザビームのパルスレーザビームＰＬ１を発振する。

パルスレーザ発振器３１から射出するパルスレーザビームＰＬ１のレーザ光の波長は、金属板の被加工物（ワークＷ）の、Ｃｕ、Ｎｉ、難削材であるＳＫＤ１１等を含む金属材料の光吸収率光反射率の特性を考慮すると、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの第２高調波（波長：５３２ｎｍ）を用いることが望ましい。

ｐｓ（ピコ秒）レーザビームあるいはｆｓ（フェムト秒）レーザビーム等の超短パルスレーザを用いることで、被加工物（ワークＷ）へのパルスレーザ照射による熱影響が少なくなり、被加工物の熱変形を小さくした加工品質の良いアブレーション加工が行える効果がある。

（レーザ照射時間制御手段３２）
図１の様に、レーザビーム加工ヘッド３０のレーザ照射時間制御手段３２は、パルスレーザ発振器３１とレーザビーム走査系との間の光路に設けた音響光学素子（ＡＯＭ）や、ラマン回折型の電気光学素子（ＥＯＭ）を用いて、パルスレーザ発振器３１からパルスレーザビームＰＬ１の遮断／通過を行ったパルスレーザビームＰＬ２を作成してビーム整形器３３に出射する。

詳しくは、レーザ照射時間制御手段３２は、レーザ照射駆動信号作成回路２３が作成し
たレーザ照射制御信号に従って、パルスレーザビームＰＬ１の遮断／通過を制御して被加工物の加工のためにオン／オフが制御された変調パルスレーザビームＰＬ２を作成する。その変調パルスレーザビームＰＬ２により、被加工物（ワークＷ）の加工と非加工が切り替えられる。

レーザ照射時間制御手段３２を制御するこのレーザ照射制御信号は、レーザ照射駆動信号作成回路２３がクロック信号Ｓ１に同期させて作成し、レーザ照射制御信号を規定するデータは、加工パターンデータ作成手段２５の加工フォーマットデータ作成手段２５ｄが作成する加工フォーマットデータが規定する。

（ビーム整形器３３）
パルスレーザビームＰＬ２を受け取ったビーム整形器３３は、ビーム径を一定の倍率で拡大するビームエクスパンダを用い、入射したパルスレーザビームＰＬ２のビーム径を拡大したパルスレーザビームＰＬ３にして、レーザビーム走査系へ照射する。

（レーザビーム走査系）
レーザビーム加工ヘッド３０のレーザビーム走査系は、図２の様に、一定速度で回転するポリゴンミラーによる１軸スキャンミラー３４とｆθレンズ３５で構成する。その１軸スキャンミラー３４の回転速度を、レーザビーム走査系制御部２１が一定速度に制御する。

また、レーザビーム走査系は、ポリゴンミラーによる１軸スキャンミラー３４の回転位置をロータリエンコーダ等によって検出する回転角センサを備える。そして、回転角センサは、検出した回転角検出信号を基準クロック発振回路２２に送る。

基準クロック発振回路２２は、その回転角検出信号からレーザ光の走査位置を計算し、その走査位置に同期させたクロック信号Ｓ１を発生する。そして、レーザ照射駆動信号作成回路２３が、そのクロック信号Ｓ１に同期して、加工フォーマットデータ作成手段２５ｄが作成した加工フォーマットデータに従ってレーザ照射制御信号を作成する。

レーザ照射時間制御手段３２は、そのレーザ照射制御信号に従ってパルスレーザビームＰＬ１の遮断／通過を制御して、スイッチングされたパルスレーザビームＰＬ２を形成する。

図２の様に、パルスレーザビームＰＬ２をビーム整形器３３が整形してパルスレーザビームＰＬ３を形成する。そして、そのパルスレーザビームＰＬ３を一定速度で回転するポリゴンミラーによる１軸スキャンミラー３４で反射させて走査させる。

そのレーザ光をｆθレンズ３５を通して、ＸＹテーブル４０上に保持されているワークＷの表面を１次元方向に一定の走査速度Ｖで走査するパルスレーザビームＰＬ４にする。このパルスレーザビームＰＬ４によりワークＷの表面を微細加工する。

（ＸＹテーブル４０）
ＸＹテーブル４０は、その上に被加工物（ワークＷ）を載置して保持し、パルスレーザビームが走査される１次元方向のＸ方向と、それに直交するＹ方向に移動する。ＸＹテーブル４０は、蒸着用メタルマスク用の被加工物Ｗの金属板を架張機構４１で張力を加えて保持する。架張機構４１は張力計測手段を具備し、被加工物Ｗに適切な張力を加えて保持する。

ＸＹテーブル４０は、被加工物Ｗの表面を微細加工する動作中は、ＸＹテーブル４０を
、レーザビーム加工ヘッド３０のレーザビーム走査系が形成するパルスレーザビームＰＬ４の走査方向と直交するＹ方向に順次に移動させる。

（変形例１）
ここで、被加工物（ワークＷ）への加工位置をＹ方向に動かす方式を、ＸＹテーブル４０より被加工物（ワークＷ）をＹ方向に動かす方式以外の方式に変えた変形例１として、レーザ加工ユニット１０を図示しない搬送系により、Ｙ方向に順次移動させて加工位置をＹ方向に動かすことが可能である。

（レーザ加工制御手段２０）
本実施形態の蒸着用メタルマスク加工装置のレーザ加工制御手段２０は、半導体集積回路のマイクロプロセッサ（ＭＰＵ）等の演算手段と半導体メモリ等の記憶手段で構成し、蒸着用メタルマスク加工装置による加工を統合して制御する。

レーザ加工制御手段２０は、図１のブロック図の様に、レーザビーム走査系制御部２１、基準クロック発振回路２２、レーザ照射駆動信号作成回路２３、機構駆動制御手段２４、および加工パターンデータ作成手段２５を含んでいる。

（レーザビーム走査系制御部２１）
レーザビーム走査系制御部２１はレーザビーム走査系の１軸スキャンミラー３４を一定速度で回転させる。レーザ照射駆動信号作成回路２３はレーザ照射時間制御手段３２を制御し、機構駆動制御手段２４は、パルスレーザ発振器３１の動作やＸＹテーブルの動作を制御する。

詳しくは、レーザビーム走査系制御部２１は、レーザビーム走査系のポリゴンミラーによる１軸スキャンミラー３４を一定速度で回転させる制御をする。

（基準クロック発振回路２２）
基準クロック発振回路２２は、１軸スキャンミラー３４の回転軸の回転角センサの回転角検出信号からレーザ光の走査位置を計算し、その走査位置に同期させたクロック信号Ｓ１を発生する。

（レーザ照射駆動信号作成回路２３）
そして、レーザ照射駆動信号作成回路２３が、そのクロック信号Ｓ１に同期して順次に、加工フォーマットデータに従ったレーザ照射制御信号を作成してレーザ照射時間制御手段３２に送信する。そして、レーザ照射時間制御手段３２がレーザ光をスイッチングすることで、加工フォーマットデータに従ってスイッチングされたパルスレーザビームＰＬ４を、ＸＹテーブル４０に載置したワークＷの表面に１次元方向に走査させる。

（３次元形状データ）
初めに、外部からレーザ加工制御手段２０に、３次元ＣＡＤのデータ等の３次元形状データを入力する。その３次元形状データは、図３（ａ）の斜視図と図３（ｂ）の断面図の様に、蒸着用メタルマスク（ワークＷ）の貫通孔Ｗ２とその周囲の凹部Ｗ１を表す３次元形状を記述する。

３次元形状データのパラメータとしては、貫通孔Ｗ２毎の単位加工領域ＡＲの、貫通孔Ｗ２の大貫通孔側の形状データ、小貫通孔側の形状データ、大貫通孔と小貫通孔で形成される凹部Ｗ１のテーパー角度θ等の単位加工領域ＡＲの３次元形状の寸法データを有する。また、貫通孔Ｗ２のピッチ、Ｘ方向の貫通孔Ｗ２の個数、Ｙ方向の貫通孔Ｗ２の個数、全貫通孔個数などの３次元形状の繰り返し配置を表すデータを記憶する。

この３次元形状データに従って、蒸着用メタルマスクの貫通孔Ｗ２の壁面を実質的に構成する凹部Ｗ１の面を垂直から傾けて加工することができる。あるいは、この３次元形状データとして、貫通孔Ｗ２の部分の壁面を垂直から傾けた壁面の設計データを有する３次元形状データを作成することもできる。

この３次元形状データは、レーザ加工制御手段２０の記憶手段に、品種毎にレシピとして登録しておき、加工時には、該レシピをレーザ加工制御手段２０が読み出す。

この３次元ＣＡＤのデータは、レーザ加工制御手段２０の演算手段の３次元形状設計ソフトウェアが作成することができる。また、蒸着用メタルマスク加工装置の外部の３次元形状設計手段で設計した３次元ＣＡＤのデータを入力することもできる。

レーザ加工制御手段２０は、加工パターンデータ作成手段２５に、蒸着用メタルマスク用の被加工物の金属板のワークＷの面の貫通孔Ｗ２毎の単位加工領域ＡＲの３次元形状データを送信する。

（加工パターンデータ作成手段２５）
加工パターンデータ作成手段２５は、３次元形状目標グリッドデータ作成手段２５ａと、３次元形状測定グリッドデータ作成手段２５ｂと、３次元形状加工深さグリッドデータ作成手段２５ｃと、加工フォーマットデータ作成手段２５ｄで構成する。

（３次元形状目標グリッドデータの作成）
加工パターンデータ作成手段２５の３次元形状目標グリッドデータ作成手段２５ａが、レーザ加工制御手段２０から受信した単位加工領域ＡＲ毎の３次元形状データに従って、図４の様に、蒸着用メタルマスクの貫通孔Ｗ２毎の単位加工領域ＡＲのワークＷの貫通孔Ｗ２とその周囲の凹部Ｗ１の３次元形状を表わす３次元形状データを３次元形状目標グリッドデータに変換する。

すなわち、貫通孔Ｗ２毎の単位加工領域ＡＲをグリッドで分割した複数の微小区画（グリッド格子）に分割し各微小区画毎に加工形状の深さ情報を記録した３次元形状目標グリッドデータを作成して記憶する。

（３次元形状測定グリッドデータの作成）
また、加工パターンデータ作成手段２５の３次元形状測定グリッドデータ作成手段２５ｂが、非接触３次元表面精密測定手段１１が計測した被加工物の表面の３次元形状データを受信し、その３次元形状データを、３次元形状測定グリッドデータに変換して記憶する。

３次元形状測定グリッドデータには、３次元形状目標グリッドデータと同じ寸法の微小グリッド格子（微小区画）毎に表面の高さを記録する。

（３次元形状加工深さグリッドデータの作成）
そして、加工パターンデータ作成手段２５の３次元形状加工深さグリッドデータ作成手段２５ｃが、図５の様に、３次元形状目標グリッドデータと３次元形状測定グリッドデータの３次元形状の高さの差の加工深さＨを演算して、その高さの差の加工深さＨをグリッド毎に記録した３次元形状加工深さグリッドデータを作成する。

（加工フォーマットデータの作成）
更に、加工パターンデータ作成手段２５の加工フォーマットデータ作成手段２５ｄが、
３次元形状加工深さグリッドデータを変換してパルスレーザ加工用の加工フォーマットデータを作成する。この加工フォーマットデータは、例えば、レーザビームの１次元方向の１つの走査線毎に、レーザビームの走査位置毎に、パルスレーザビームの光パルス数を指定したテーブル形式のデータである。

このように、パルスレーザビームの光パルス数で記述されたテーブル形式の加工フォーマットデータを作成する場合、加工パターンデータ作成手段２５が、深さ情報と位置情報がそれぞれ微小グリッド格子（微小区画）毎にデジタル化された中間データを作成することで、３次元形状データから加工フォーマットデータへのデータ変換が容易にできる効果がある。

（蒸着用メタルマスクの加工手順）
次に、本実施形態の蒸着用メタルマスク加工装置を用いる蒸着用メタルマスクの加工手順を説明する。

（ステップＳ１）
＜３次元形状目標グリッドデータの作成＞
蒸着用メタルマスク加工装置のレーザ加工制御手段２０の記憶手段に、蒸着用メタルマスクの貫通孔Ｗ２毎の単位加工領域ＡＲのワークＷの貫通孔Ｗ２とその周囲の凹部Ｗ１の３次元形状を表わす３次元ＣＡＤのデータ等の３次元形状データを記憶する。

加工時に、レーザ加工制御手段２０が、記憶手段から３次元形状データを読出し、蒸着用メタルマスク用の被加工物の金属板のワークＷの面の貫通孔Ｗ２毎の単位加工領域ＡＲの３次元形状データを加工パターンデータ作成手段２５に入力する。

加工パターンデータ作成手段２５の３次元形状目標グリッドデータ作成手段２５ａは、その単位加工領域ＡＲを複数の微小グリッド格子（微小区画）に分割し、各微小グリッド格子毎に、３次元形状データで指定される加工形状の深さ情報を記録した３次元形状目標グリッドデータを作成して記憶する。

（ステップＳ２）
＜被加工物ＷをＸＹテーブルで保持＞
先ず、ＸＹテーブル４０上の架張機構４１に、蒸着用メタルマスク用の金属板の被加工物Ｗを張力を加えて保持する。架張機構４１は、張力計測手段を用いて被加工物Ｗに加える張力を計測して適切な張力を被加工物Ｗに加えて保持する。

（ステップＳ３）
次に、レーザ加工制御手段２０が、蒸着用メタルマスク（被加工物Ｗ）に予めパターニングされたアライメントマークを位置合わせ用カメラ１２で読み込む。

レーザ加工制御手段２０は、そのアライメントマークの位置に応じて、ＸＹテーブル４０の位置を制御することで蒸着用メタルマスク（被加工物Ｗ）の姿勢を矯正し、蒸着用メタルマスク（被加工物Ｗ）の原点の位置を、レーザ加工ユニット１０の位置に合わせる。

（ステップＳ４）
レーザ加工制御手段２０は、記憶手段に記憶した３次元形状データを読出し、貫通孔Ｗ２の設計位置を計算し、機構駆動制御手段２４がＸＹテーブル４０を駆動して、蒸着用メタルマスク（被加工物Ｗ）の第１の貫通孔Ｗ２の位置を、レーザ加工ユニット１０の非接触３次元表面精密測定手段１１の位置に合わせる。

（ステップＳ５）
＜蒸着用メタルマスクの表面形状の計測処理＞
次に、レーザ加工制御手段２０が、レーザー顕微鏡等の非接触３次元表面精密測定手段
１１を制御して、非接触３次元表面精密測定手段１１で蒸着用メタルマスク用の被加工物の貫通孔Ｗ２とその周囲の微細な凹部Ｗ１の深さの表面形状を計測する。

（ステップＳ６）
＜３次元形状測定グリッドデータの作成処理＞
次に、加工パターンデータ作成手段２５の３次元形状測定グリッドデータ作成手段２５ｂが、非接触３次元表面精密測定手段１１が計測した被加工物の表面の３次元形状データを受信し、その３次元形状データを、３次元形状測定グリッドデータに変換して記憶する。

（ステップＳ７）
＜３次元形状加工深さグリッドデータの作成処理＞
次に、加工パターンデータ作成手段２５の３次元形状加工深さグリッドデータ作成手段２５ｃが、３次元形状目標グリッドデータと３次元形状測定グリッドデータの差を演算して、３次元形状加工深さグリッドデータを作成する。

（ステップＳ８）
＜加工フォーマットデータの作成処理＞
次に、加工パターンデータ作成手段２５の加工フォーマットデータ作成手段２５ｄが、３次元形状加工深さグリッドデータを変換してパルスレーザ加工用の加工フォーマットデータを作成する。

（ステップＳ９）
＜蒸着用メタルマスクのレーザアブレーション加工処理＞
こうして作成した加工フォーマットデータに基づき、レーザビームの１次元方向の１つの走査線毎に、蒸着用メタルマスク用の被加工物（ワークＷ）の表面にパルスレーザ加工を行うことで、図３（ａ）のような蒸着用メタルマスクの形状に被加工物Ｗを加工する。

先ず、レーザ加工制御手段２０はＸＹテーブル４０を駆動して、蒸着用メタルマスク（被加工物Ｗ）の第１の貫通孔Ｗ２の位置を、レーザ加工ユニット１０のレーザビーム加工ヘッド３０の位置に合わせる。

レーザ加工制御手段２０は、基準クロック発振回路２２によりクロック信号Ｓ１を発生する。クロック信号Ｓ１は、被加工物表面を１次元方向に走査する走査位置に同期させて発生させる。そのために、レーザビーム加工ヘッド３０のレーザビーム走査系を構成するポリゴンミラーの１軸スキャンミラー３４のロータリエンコーダ等の回転角センサが回転角検出信号を作成して基準クロック発振回路２２に送る。

基準クロック発振回路２２は、その回転角検出信号からパルスレーザビームＰＬ４の走査位置を算出し、その走査位置に同期させてクロック信号Ｓ１を発生する。

次に、レーザ照射駆動信号作成回路２３が、加工フォーマットデータに従って、クロック信号Ｓ１に同期させたレーザ照射制御信号を順次に作成してレーザ照射時間制御手段３２に送信する。

レーザビーム加工ヘッド３０は、レーザ発振器よりパルスレーザビームＰＬ１を出射し、レーザ照射時間制御手段３２がレーザ照射駆動信号作成回路２３から受信したレーザ照射制御信号に従ってパルスレーザビームＰＬ１の通過と遮断を切り替えたパルスレーザビームＰＬ２を作成する。

ここで、レーザ照射駆動信号作成回路２３は、加工フォーマットデータに従って、クロック信号Ｓ１に同期させたレーザ照射制御信号を順次に作成してレーザ照射時間制御手段３２に送信する。

こうしてクロック信号Ｓ１に同期させて通過と遮断を切り替えたパルスレーザビームＰＬ２を、ビーム整形器３３で所要の形状に整形して、ポリゴンミラー等のレーザビーム走査系により被加工物表面にＸ方向の１次元方向に走査するパルスレーザビームＰＬ４にする。このパルスレーザビームＰＬ４を被加工物の表面に照射して被加工物の表面を加工する。

レーザ加工制御手段２０は、被加工物の表面を加工するパルスレーザビームをレーザビーム走査系が１次元方向に１走査した後に、被加工物を載置したＸＹテーブル４０をＸ方向の走査方向に直交するＹ方向に駆動し、次の１次元方向の走査による加工を被加工物の表面に施す。

このパルスレーザビームＰＬ４のワークＷの表面での各照射スポットでワークＷの金属板をアブレーション加工する。すなわち、各走査によるパルスレーザビームＰＬ４の照射光をレーザ照射制御信号の指定する時間の間に、ｐｓ（ピコ秒）レーザビームあるいはｆｓ（フェムト秒）レーザビームのパルスを、所定回数投射する。それにより、蒸着用メタルマスク用のワークＷの金属板に、深さおよび開口幅が数十μｍ程度の微細な凹部Ｗ１と貫通孔Ｗ２とを形成する。

この様にパルスレーザビームＰＬ４を走査して加工することで、蒸着用メタルマスクの貫通孔Ｗ２の部分の壁面を垂直から傾けて形成することができる。又は、実質的に貫通孔Ｗ２の壁面を構成する凹部Ｗ１の面を垂直から傾けて加工することができる。

以上で説明した様に、本実施形態の蒸着用メタルマスク加工装置は、非接触３次元表面精密測定手段１１とレーザビーム加工ヘッド３０とＸＹテーブル４０とレーザ加工制御手段２０を備える。特に、蒸着用メタルマスク加工装置の非接触３次元表面精密測定手段１１を用いて蒸着用メタルマスクの貫通孔Ｗ２とその周囲の微細な凹部Ｗ１の深さを精密に測定する。

また、レーザ加工制御手段２０が加工パターンデータ作成手段２５を含み、加工パターンデータ作成手段２５が、３次元形状目標グリッドデータと３次元形状測定グリッドデータを作成し、３次元形状目標グリッドデータと３次元形状測定グリッドデータの差の３次元形状加工深さグリッドデータを作成し、それを用いてパルスレーザ加工用の加工フォーマットデータを作成する。

そして、レーザビーム走査系が、垂直から傾けた壁面の貫通孔を加工させる３次元形状加工深さグリッドデータに従って、レーザビーム加工ヘッド３０とＸＹテーブル４０を用いて、被加工物Ｗの蒸着用メタルマスクの表面上にパルスレーザビームＰＬ４のスポットを照射する。

それにより、被加工物Ｗに、蒸着用メタルマスクの表面の微細な凹部Ｗ１と貫通孔Ｗ２とを精密に加工して精密な蒸着用メタルマスクを製造することができる効果がある。

＜第２の実施形態＞
本発明の第２の実施形態は、第１の実施形態と同様に、蒸着用メタルマスク製造装置が、レーザ加工ユニット１０、ＸＹテーブル４０、レーザ加工制御手段２０を備え、ＸＹテーブル４０上に蒸着用メタルマスク用の被加工物（ワークＷ）の金属板を載置する。

そして、レーザ加工ユニット１０上に一体に、レーザー顕微鏡等の非接触３次元表面精密測定手段１１と位置合わせ用カメラ１２とレーザビーム加工ヘッド３０を設置する。

第２の実施形態が第１の実施形態と相違する点は、非接触３次元表面精密測定手段１１を用いて単位加工領域ＡＲの貫通孔Ｗ２とその周囲の微細な凹部Ｗ１の深さの表面形状を計測し、その表面形状データを用いて、単位加工領域ＡＲの３次元形状データを作成する点である。

（蒸着用メタルマスクの加工手順）
すなわち、第２の実施形態では、レーザ加工制御手段２０が、外部からは、蒸着用メタルマスク（被加工物Ｗ）の貫通孔Ｗ２のピッチ、Ｘ方向の貫通孔Ｗ２の個数、Ｙ方向の貫通孔Ｗ２の個数、全貫通孔個数などの貫通孔Ｗ２の繰り返し配置データのみを受け取る。そして、以下のステップＳ１からステップＳ１０の手順で蒸着用メタルマスクを加工する。

（ステップＳ１）
先ず、レーザ加工制御手段２０が、外部から受け取った全貫通孔個数などの貫通孔Ｗ２の繰り返し配置データに基いて、蒸着用メタルマスク（被加工物Ｗ）の貫通孔Ｗ２の位置を計算する。

（ステップＳ２）
次に、レーザ加工制御手段２０が、機構駆動制御手段２４を用いてＸＹテーブル４０を駆動して、蒸着用メタルマスク（被加工物Ｗ）の貫通孔Ｗ２の位置を、非接触３次元表面精密測定手段１１の位置に合わせ、３箇所以上の貫通孔Ｗ２の位置で以下のステップＳ３の処理を繰り返す。

（ステップＳ３）
＜単位加工領域ＡＲの表面形状の計測を複数個所で実行＞
次に、非接触３次元表面精密測定手段１１が単位加工領域ＡＲの貫通孔Ｗ２とその周囲の微細な凹部Ｗ１の深さの表面形状を計測し、その表面形状データを加工パターンデータ作成手段２５に入力する。

（ステップＳ４）
＜複数の３次元形状測定グリッドデータの作成＞
加工パターンデータ作成手段２５の３次元形状測定グリッドデータ作成手段２５ｂが、非接触３次元表面精密測定手段１１が３個所以上の貫通孔Ｗ２の位置で計測した表面形状データを、各箇所毎の３次元形状測定グリッドデータに変換して記憶する。

（ステップＳ５）
＜基準にする３次元形状目標グリッドデータの作成＞
加工パターンデータ作成手段２５は、そのデータのうち、互いに類似する大多数の３次元形状測定グリッドデータを元にして、基準にする３次元形状目標グリッドデータを作成する。

（ステップＳ６）
＜各貫通孔Ｗ２の表面形状の計測処理＞
次に、レーザ加工制御手段２０は、各貫通孔Ｗ２の位置毎に、非接触３次元表面精密測定手段１１を用いて単位加工領域ＡＲの貫通孔Ｗ２とその周囲の微細な凹部Ｗ１の深さの表面形状を計測し、その表面形状データを加工パターンデータ作成手段２５に入力する。

（ステップＳ７）
＜３次元形状測定グリッドデータの作成＞
加工パターンデータ作成手段２５の３次元形状測定グリッドデータ作成手段２５ｂがその単位加工領域ＡＲの表面形状データを３次元形状測定グリッドデータに変換して記憶する。

（変形例２）
変形例２として、レーザ加工制御手段２０は、各貫通孔Ｗ２の位置毎に、非接触３次元
表面精密測定手段１１以外の貫通孔Ｗ２の開口形状を測定するだけのより高速に動作する貫通孔形状計測手段を用いて検査することができる。

（ステップＳ６’）
＜貫通孔Ｗ２の表面形状の計測処理＞
その計測の結果、貫通孔Ｗ２の開口形状が通常の貫通孔Ｗ２の形状よりも規定値以上に異なる場合は、改めて、非接触３次元表面精密測定手段１１を用いて単位加工領域ＡＲの貫通孔Ｗ２とその周囲の微細な凹部Ｗ１の深さの表面形状を精密に計測しその表面形状データを加工パターンデータ作成手段２５に入力する。

（ステップＳ７’）
＜３次元形状測定グリッドデータの作成＞
加工パターンデータ作成手段２５の３次元形状測定グリッドデータ作成手段２５ｂが非接触３次元表面精密測定手段１１が計測した表面形状データを３次元形状測定グリッドデータに変換して記憶する。

（ステップＳ８）
＜３次元形状加工深さグリッドデータの作成＞
次に、加工パターンデータ作成手段２５の３次元形状加工深さグリッドデータ作成手段２５ｃが、図５の様に、３次元形状目標グリッドデータと３次元形状測定グリッドデータの３次元形状の高さの差の加工深さＨを演算して、その高さの差の加工深さＨをグリッド毎に記録した３次元形状加工深さグリッドデータを作成する。

（ステップＳ９）
＜加工フォーマットデータの作成＞
次に、加工パターンデータ作成手段２５の加工フォーマットデータ作成手段２５ｃが、３次元形状加工深さグリッドデータを変換してパルスレーザ加工用の加工フォーマットデータを作成する。

（ステップＳ１０）
＜蒸着用メタルマスクのレーザアブレーション加工処理＞
次に、第１の実施形態と同様に、この加工フォーマットデータに基づき、レーザビームの１次元方向の１つの走査線毎に、蒸着用メタルマスク用の被加工物（ワークＷ）の表面にパルスレーザ加工を行うことで、図３（ａ）のような蒸着用メタルマスクの形状に被加工物Ｗを加工する。

第２の実施形態は、以上の構成により、単位加工領域ＡＲの貫通孔Ｗ２とその周囲の微細な凹部Ｗ１の深さの表面形状データを用意しないでも、非接触３次元表面精密測定手段１１を用いて単位加工領域ＡＲの貫通孔Ｗ２とその周囲の微細な凹部Ｗ１の深さの表面形状を精密に計測することでその表面形状データを作成することができる効果がある。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、上述した実施形態は本発明を限定するものではなく、パルスレーザ発振器３１としては、ＹＡＧレーザの他に、被加工物材により適宜に選択した単一波長帯レーザあるいは複数波長帯レーザを出射するものを使用することができる。

また、１軸スキャンミラー３４はポリゴンミラーに限定されず、ガルバノスキャナを１軸スキャンミラー３４に用いることもできる。

１０・・・レーザ加工ユニット
１１・・・非接触３次元表面精密測定手段
１２・・・位置合わせ用カメラ
２０・・・レーザ加工制御手段
２１・・・レーザビーム走査系制御部
２２・・・基準クロック発振回路
２３・・・レーザ照射駆動信号作成回路
２４・・・機構駆動制御手段
２５・・・加工パターンデータ作成手段
２５ａ・・・３次元形状目標グリッドデータ作成手段
２５ｂ・・・３次元形状測定グリッドデータ作成手段
２５ｃ・・・３次元形状加工深さグリッドデータ作成手段
２５ｄ・・・加工フォーマットデータ作成手段
３０・・・レーザビーム加工ヘッド
３１・・・パルスレーザ発振器
３２・・・レーザ照射時間制御手段
３３・・・ビーム整形器
３４・・・１軸スキャンミラー
３５・・・ｆθレンズ
４０・・・ＸＹテーブル
４１・・・架張機構
ＡＲ・・・単位加工領域
Ｈ・・・加工深さ
ＰＬ１、ＰＬ２、ＰＬ３、ＰＬ４・・・パルスレーザビーム
Ｗ・・・蒸着用メタルマスク用の被加工物（ワーク）
Ｗ１・・・凹部
Ｗ２・・・貫通孔

Claims (4)

1. １ナノ秒以下の短パルスのパルスレーザビームを蒸着用メタルマスクに１次元方向に走査するレーザビーム走査系を含むレーザビーム加工ヘッドと、
   非接触３次元表面精密測定手段と、
   ＸＹテーブルと、
   レーザ加工制御手段を備え、
   該レーザ加工制御手段が加工パターンデータ作成手段を有し、
   該加工パターンデータ作成手段が、
   蒸着用メタルマスクの３次元形状データを微小グリッド格子毎に高さを表した３次元形状目標グリッドデータを作成する手段と、
   前記非接触３次元表面精密測定手段が測定した３次元形状データを３次元形状測定グリッドデータに変換する手段と、
   前記３次元形状目標グリッドデータと前記３次元形状測定グリッドデータの高さの差の３次元形状加工深さグリッドデータを作成する手段と、
   前記３次元形状加工深さグリッドデータからパルスレーザ加工用の加工フォーマットデータを作成する手段を有し、
   前記加工フォーマットデータに従って前記パルスレーザビームの蒸着用メタルマスクへの前記１次元方向への走査に同期させて作成したレーザ照射制御信号で照射時間を制御したパルスレーザビームを蒸着用メタルマスクへ照射してアブレーション加工することを特徴とする蒸着用メタルマスク加工装置。
2. １ナノ秒以下の短パルスのパルスレーザビームを蒸着用メタルマスクに１次元方向に走査するレーザビーム走査系を含むレーザビーム加工ヘッドと、
   非接触３次元表面精密測定手段と、
   ＸＹテーブルと、
   レーザ加工制御手段を備え、
   該レーザ加工制御手段が加工パターンデータ作成手段を有し、
   該加工パターンデータ作成手段が、
   前記非接触３次元表面精密測定手段が蒸着用メタルマスクの貫通孔の周囲の領域の単位加工領域の表面形状を測定した３次元形状データを微小グリッド格子毎に高さを表した３次元形状測定グリッドデータに変換する手段と、
   前記３次元形状測定グリッドデータから、蒸着用メタルマスクの３次元形状目標グリッドデータを作成する手段と、
   前記非接触３次元表面精密測定手段が測定した蒸着用メタルマスクの単位加工領域の表面形状から前記加工パターンデータ作成手段が作成した３次元形状測定グリッドデータと前記３次元形状目標グリッドデータの高さの差の３次元形状加工深さグリッドデータを作成する手段と、
   前記３次元形状加工深さグリッドデータからパルスレーザ加工用の加工フォーマットデータを作成する手段を有し、
   前記加工フォーマットデータに従って前記パルスレーザビームの蒸着用メタルマスクへの前記１次元方向への走査に同期させて作成したレーザ照射制御信号で照射時間を制御したパルスレーザビームを蒸着用メタルマスクへ照射してアブレーション加工することを特徴とする蒸着用メタルマスク加工装置。
3. １ナノ秒以下の短パルスのパルスレーザビームを蒸着用メタルマスクに１次元方向に走査するレーザビーム走査系を含むレーザビーム加工ヘッドと、
   非接触３次元表面精密測定手段と、
   ＸＹテーブルと、
   レーザ加工制御手段を備えた蒸着用メタルマスク加工装置を用いて、
   前記レーザ加工制御手段の加工パターンデータ作成手段を用いて、
   蒸着用メタルマスクの３次元形状データを微小グリッド格子毎に高さを表した３次元形状目標グリッドデータを作成し、
   前記非接触３次元表面精密測定手段が測定した３次元形状データを３次元形状測定グリッドデータに変換し、
   前記３次元形状目標グリッドデータと前記３次元形状測定グリッドデータの高さの差の３次元形状加工深さグリッドデータを作成し、
   前記３次元形状加工深さグリッドデータからパルスレーザ加工用の加工フォーマットデータを作成し、
   前記加工フォーマットデータに従って前記パルスレーザビームの蒸着用メタルマスクへの前記１次元方向への走査に同期させて作成したレーザ照射制御信号で照射時間を制御したパルスレーザビームを蒸着用メタルマスクへ照射してアブレーション加工することを特徴とする蒸着用メタルマスク加工方法。
4. １ナノ秒以下の短パルスのパルスレーザビームを蒸着用メタルマスクに１次元方向に走査するレーザビーム走査系を含むレーザビーム加工ヘッドと、
   非接触３次元表面精密測定手段と、
   ＸＹテーブルと、
   レーザ加工制御手段を備えた蒸着用メタルマスク加工装置を用いて、
   前記レーザ加工制御手段の加工パターンデータ作成手段を用いて、
   前記非接触３次元表面精密測定手段が蒸着用メタルマスクの貫通孔の周囲の領域の単位加工領域の表面形状を測定した３次元形状データを微小グリッド格子毎に高さを表した３次元形状測定グリッドデータに変換し、
   前記３次元形状測定グリッドデータから、蒸着用メタルマスクの３次元形状目標グリッドデータを作成し、
   前記非接触３次元表面精密測定手段が測定した蒸着用メタルマスクの単位加工領域の表面形状から前記加工パターンデータ作成手段が作成した３次元形状測定グリッドデータと前記３次元形状目標グリッドデータの高さの差の３次元形状加工深さグリッドデータを作成し、
   前記３次元形状加工深さグリッドデータからパルスレーザ加工用の加工フォーマットデータを作成し、
   前記加工フォーマットデータに従って前記パルスレーザビームの蒸着用メタルマスクへの前記１次元方向への走査に同期させて作成したレーザ照射制御信号で照射時間を制御したパルスレーザビームを蒸着用メタルマスクへ照射してアブレーション加工することを特徴とする蒸着用メタルマスク加工方法。