JP2506556B2

JP2506556B2 - レ―ザエッチング方法及びその装置

Info

Publication number: JP2506556B2
Application number: JP5241844A
Authority: JP
Inventors: アキライネルヤコブ
Original assignee: SHABURONENTEKUNIIKU KUFUSUTAIN AG
Current assignee: SHABURONENTEKUNIIKU KUFUSUTAIN AG
Priority date: 1992-09-28
Filing date: 1993-09-28
Publication date: 1996-06-12
Anticipated expiration: 2011-06-12
Also published as: HU9302301D0; JPH06206295A; CN1085157A; CZ196993A3; HUT65959A; HU217492B; DE59205616D1; ATE134927T1; US5378509A; EP0591559A1; US5443676A; PL300516A1; EP0591559B1; PL172007B1; CZ282088B6; CN1031123C; ES2086039T3

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レーザエッチング加
工、特に円形テンプレートのレーザエッチング加工及び
この加工を実施する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】円形（円柱形状）テンプレートは、通
常、中空の金属シリンダとその外表面に薄くコーティン
グされた有機性のラッカとによって構成されている。中
空金属シリンダは、非常に板厚の薄い中空金属スクリー
ンであって、上記ラッカで塞がれ相互に密接した複数の
貫通した小さい開口部を有する。

【０００３】パターンイメージを形成するためには、金
属スクリーン状の中空シリンダが完全に正確に回転する
ように、その両端を旋盤のような装置内でクランプす
る。中空シリンダの長軸に平行に案内されたレーザ光
は、中空シリンダの包絡面、すなわち中空シリンダの外
表面に垂直に入射するように、中空シリンダの軸と平行
な方向に移動可能な偏向ミラーによって偏向される。

【０００４】このレーザ光は、直径の非常に小さい焦点
がシリンダの包絡面（外表面）上に正確に来るように、
レンズ配置によって焦点が合わされる。レーザ光が照射
されると、有機性ラッカは、気化によって中空シリンダ
の包絡表面から浸食されてエッチングされ、所定のパタ
ーンイメージが形成される。この場合、レーザ光は中空
シリンダの軸方向に案内され、中空シリンダ自身は回転
する。浸食済ラッカ領域もパターン領域として指定で
き、中空シリンダの浸食済ラッカ領域にある貫通された
開口部は、フリーにされている。これにより、後工程で
その開口部内に、塗料などのプリント用ペースト（ pri
nting paste ）である粘性物質を押し込むことなどがで
きる。

【０００５】レーザ光を発生させるには、通常ガスパワ
ーレーザが用いられる。ガスパワーレーザは、一般的に
レーザ媒体として炭酸ガスを含む。このようなガスレー
ザがオフされると、オフ時間の長さ（オフ期間）によっ
て、異なるレーザ放射線エネルギプログレッションが得
られる。ここで、オフ期間は、レーザ光のオフからレー
ザパワーが所定の低レベル（例えば、ラッカ層をエッチ
ングしない程度のパワーレベル）になるまでの時間であ
る。このオフ期間は、主にレーザガス配分に依存する。
間違ったオフ期間を選択すると、鋭利さにおいて、現行
の要件を満たさないエッジ構造のパターンイメージがで
きる可能性がかなり高くなる。

【０００６】一方で、ラッカ層の浸食に消費されるレー
ザ放射エネルギは、常にラッカの気化エネルギ相当分よ
り少し大きい位に選択される。しかしこの場合、余分の
放射エネルギは、ラッカの下にある金属スクリーン表面
で反射される。これによって、確実にガスレーザのスイ
ッチ切替えができない状態になる。

【０００７】殆どの場合、適切なパワーの炭酸ガスレー
ザは、エレクトロダイナミック一定電界（直流電界）又
は交番電界によって励起される。直流電流による励起の
場合は、電極をガスの流れの中に配置すると、レーザ光
が、数ｋＶの直流電圧の印加又はオフによって放出され
る。交番電界による励起の場合は、電極は、ガスが中を
流れるガラス管の外で、かつガスの流れに平行に配置さ
れ、電界はガラス管の壁を貫通して管の軸に垂直に延
び、周波数は特に数百ｋＨｚから５０ＭＨｚである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】レーザ加工の必須条件
は、レーザガスがエネルギを準安定レベルで保存するこ
とができることである。ところが、これは一方で、電気
的励起のオフの後もレーザガス内に潜在的なエネルギが
保存されて残るという不利な点をもたらし、特にこの場
合は、金属シリンダの表面から反射された残留放射線
は、電気的オフ後も準安定レベルの放出を起こすことが
できる。その結果、レーザ光のオフが非常に不均一にな
り、この結果、非常に不正確なエッチングエッジが形成
される。

【０００９】しかし、レーザの電気的オン期間、すなわ
ちレーザが電気的に励起されて照射されている間でも、
前記の後方への反射は、望ましくない程高くて非常に短
いレーザ放射線のパルスパワーを生じさせ、これが、金
属スクリーンの表面を破壊することがある。更に、合焦
したレーザ光によるエッチングライン幅が脈打って変化
しているのが観察される。これらの現象は、エッチング
の質を低下させるのみならず、基礎構造の強度も減少さ
せるため、それを防止することが試みられている。

【００１０】本発明の目的は、品質においてより優れた
パターンイメージ、特により鋭利なエッチングエッジを
持ったパターンイメージが得られるように、最初に述べ
たタイプの円形テンプレートのエッチング方法を更に発
展させ、また、好適な加工装置を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係るレーザエッチング方法及びその装置
は、以下のような特徴を有する。

【００１２】即ち、加工方法に関しては、以下のような
特徴を有する。

【００１３】中空シリンダ状の回転金属スクリーンの外
表面上に形成されたラッカ層に対してレーザ光を照射
し、前記ラッカ層を所定パターンにエッチングする方法
であって、前記パターン領域内の前記ラッカ層は、前記
レーザ光が連続的に照射されることでエッチングされ、
前記レーザ光は、前記各パターン領域の端において、１
２μｓから３０μｓの期間内にオフされ、前記回転金属
スクリーンで反射されてレーザ経路に戻る放射線は、レ
ーザ経路から除去されることを特徴とする。

【００１４】また、前記レーザ光をオフさせる前記期間
は、レーザガスの配合を変えることによってプリセット
されることを特徴とする。

【００１５】更に、上述のエッチング方法において、前
記レーザ光は、前記各パターン領域の端に到達する時点
より、前記レーザ光のオフ期間に応じた時間だけ早くオ
フされることを特徴とする前記ラッカ層は、約１ｋｗの
レーザパワーの使用により浸食されることを特徴とす
る。

【００１６】前記レーザ光は、最初に直線偏光に偏光さ
れ、次に偏光フィルタを通過し、その後、前記ラッカ層
に当たる前に、相互に直角で互いに９０度位相のずれた
同じ大きさの２つのビーム成分に分割されることを特徴
とする。

【００１７】また、装置に関しては、以下のような特徴
を有する。

【００１８】金属スクリーンの末端部分のベアリング用
に最低１つのベアリング装置を有する処理ステーション
と、シリンダ軸の回りで前記金属スクリーンを回転する
ための駆動装置と、第３ミラーを有し前記シリンダ軸に
平行に移動可能な処理台と、前記第３ミラーによって偏
向可能なレーザ光を発生させるためのガスレーザと、前
記駆動装置を制御する制御装置と、前記処理台及び前記
ガスレーザのトランスポートと、を有し、前記ガスレー
ザは直線偏光に偏光されたレーザ光を発し、第１偏光器
と前記第３ミラーの間のビーム経路にあって、前記金属
スクリーンで反射されて戻る放射線の振動面を、前記ガ
スレーザから放出される前記レーザ光の振動面に対して
９０度回転させることを特徴とする。

【００１９】前記ガスレーザは前記シリンダ軸に平行に
設けられ、第１ミラーと第２ミラーが、前記レーザ光を
前記第３ミラーへ導くために設けられ、振動面を回転さ
せる装置が、前記第１ミラーと前記第２ミラーとの間に
設けられることを特徴とする。

【００２０】また、最初に前記レーザ光を受ける前記第
１ミラーは、薄い層を有する第１偏光器であり、前記振
動面を回転させる装置は、更に別の４つのミラーを有
し、前記４つのミラーはビーム経路中に連続して設けら
れ、そのうちの１つの前記ミラーは、λ／４位相装置で
あることを特徴とする。

【００２１】前記振動面を回転させる装置は、ビーム経
路内に、ブルースタ角に設定された高い屈折率を有する
平面誘電プレートと、複屈折プレートと、を有すること
を特徴とする。

【００２２】前記振動面を回転させる装置が、前記第１
ミラーと前記第２ミラーとを相互に接続しているキャリ
ア上に設けられていることを特徴とする。

【００２３】前記制御装置は、前記ガスレーザのガス配
合の設定手段を有することを特徴とする。

【００２４】

【作用】中空シリンダ状回転金属スクリーンの表面上の
ラッカ層が、所定のパターン領域で浸食していわゆる円
柱形状テンプレートをエッチングする方法では、パター
ン領域内のラッカ層が、連続的に照射されたレーザ光で
浸食されてエッチングされ、レーザ光は、各パターン領
域の端において、１２μｓから３０μｓの期間内にオフ
され、金属スクリーンに反射してレーザ光経路内に戻る
放射線は、レーザ光経路から出る（ couple out ）とい
う優れた特徴を持っている。

【００２５】もし回転金属スクリーンの表面速度が、２
ｍ／ｓ以上、１２から１３ｍ／ｓ以下の範囲で選択され
るなら、上記の方法を組み合わせることにより、非常に
鋭利なエッジ構造のパターンイメージ、もしくは、非常
に正確なエッチッングエッジが形成されることが明白で
ある。

【００２６】こうして、レーザ光をパターン領域内で連
続的に照射させる結果、エネルギの完全な安定化が得ら
れ、パターン構造の境界部でレーザ光がオフされると、
エネルギは、常にその最大値から下がる。これにより、
エネルギ変化がより急速に行われ、そのためにエッジ構
造がより鋭利となる。

【００２７】その一方で、上記レーザ光がオフされる期
間は、１２μｓから３０μｓと短いため、レーザ光のエ
ネルギが確実に急下降する。よって、悪影響を与える構
造上のブレは、中空シリンダ状金属スクリーンの選択さ
れた回転速度では発生しない。更に、金属シリンダで反
射されて戻る放射線が除去（ couple out ）される結
果、レーザが確実にオフされることが可能となる。この
ことは同様にエッジの端の改善に貢献する。

【００２８】レーザ光をオフさせる期間は、レーザガス
配分を変えることにより、好適にプリセットされる。炭
酸ガスレーザの場合、このガス配分はＣＯ₂、Ｎ₂、Ｈ
ｅである。例えば、これらが１４％、１８％、６８％に
配分選択されたとすると、比較的オフの遅い混合ガスが
存在することになり、オフ期間の長さは、１００％レー
ザパワーの場合には、２５μｓから３０μｓの範囲内と
なる。一方、６５％レーザパワーで、ＣＯ₂が１６％、
Ｎ₂が４％、Ｈｅが８０％のよりオフの速い混合ガスの
場合は、オフ期間の長さは、１２μｓから１５μｓの範
囲内となる。よって、レーザ光をオフするタイミングは
レーザガス配分を変えることによってプリセットするこ
とができる。

【００２９】本発明の別の非常に優れた点は、レーザ光
は、前記レーザ光のオフ期間に応じた時間だけ早く、そ
して各パターン領域の端に到達する前にオフされること
である。オフ期間は、上述のようにレーザ光のオフ、即
ちレーザへの電力供給の停止からレーザパワーが実質的
なエッチングオフ状態となるまでの期間であり、このオ
フ期間に応じた時間だけだけ早く、レーザ光をオフ、例
えば電力供給停止状態とするのである。これは、エッチ
ングの端を多少引っ込めることが可能なことを意味し、
特にオフ期間が比較的長い場合は有利である。こうする
ことによって、連続するパターン領域間に、所定のパタ
ーンイメージに合致したスペースを維持できる。何故な
ら、一般的に、ガスレーザのオン期間（例えば、電力供
給からレーザ光の発生までの間隔）は、オフ期間の長さ
の僅か一部分にしか相当しないからであり、またそうで
なければ、連続するパターン領域が、互いにより接近す
ることになる。これは、パターンイメージの質がかなり
改善されることも意味する。

【００３０】本発明のまた別の優れた発明では、約１ｋ
ｗ程度のパワーを示すレーザ光は、反射されて戻る放射
線を除去（ couple out ）するために、最初の瞬間に直
線に偏光され、その後、更に偏光フィルタを通過する。
その後、ラッカ層に当たる前に、相互に直角でかつ互い
に９０度位相シフトされた、同じ大きさの例えば２つの
ビーム成分に分割される。

【００３１】本発明によるエッチング方法では、レーザ
光が、直線偏光に偏光された状態で、ビーム案内（ガイ
ダンス）に入るレーザ装置を使用することが好ましい。
前記ビーム案内では、偏光器が付加的に提供される。前
記偏光器は、加工方向に向けられた直線偏光に偏光され
た放射線を、偏光器の構造タイプにより、加工位置まで
伝達し又はその位置に偏向する。加工位置で反射され戻
る放射線は、この偏光器（アナライザ）によって、再び
レーザ共振器に入ることが防止されることになるので、
次のレーザ光のプログレッションで、位相シフト装置が
提供される。

【００３２】前記位相シフト装置は、直線偏光に偏光さ
れたレーザ放射線の２つのおよそ同じ大きさの互いに垂
直の成分を、互いに対して約１／４波長通過する度に、
位相シフトさせる。更に、偏光器は、ビーム方向に関し
て及びレーザから発して加工位置に向けられる放射線の
偏光面の位置に関して、この放射線が出来る限り減衰な
しで加工位置を通過するような空間位置にある。この最
後の条件は、更に、以降の装置の全てのコンポーネント
に適用される。つまり、これから先のレーザ放射線の伝
達又はトランスポートに参与する位相シフトユニットに
も適用される。これらの要件は、薄い誘電層からできて
いるコンポーネントが使用されているところでは、特に
良く満たすことができる。そのようなコンポーネント
は、偏光用と、伝達・反射用の両方に特定して製造する
ことができ、放射線の入射方向と偏光方向に関して正し
い空間位置にある環境においては、優れた伝達及び反射
が得られる利点を持っている。

【００３３】偏光器の後ろにある位相シフト装置は、異
なった層構造を示す複数の偏向ミラーを備える。この位
相シフト装置の第１偏向ミラーは、ビーム方向と反射面
に垂直の方向から形成される入射面が、レーザ光の偏光
面と共に、４５度になることが好ましい有限の方位角を
含む位置にある。こうして、レーザ光の偏光方向は、入
射角に平行の光波（ｐ波）と、それに垂直の光波（ｓ
波）に分割される。個々の薄層の厚さが異なるために、
偏向ミラーで反射される時に、ｐ波とｓ波は、異なって
位相シフトされる。

【００３４】実施態様では、λ／４ミラーが、３個のゼ
ロ度のミラーと組み合わせられる。λ／４ミラーで反射
される時に、ｐ波が、ｓ波に対して時間に関して９０度
の位相角、つまり１／４の波長だけ位相シフトされる。
ゼロ度のミラーでは、ｐ波とｓ波の間に全く位相シフト
が起こらないように反射される。ゼロ度のミラーとλ／
４ミラーの幾何学的又は構造的な位置順序には意味がな
い。λ／４ミラーの代わりに、２個のλ／８ミラーを置
くことができる。

【００３５】前記ミラーは、各瞬間に、前記の波列を１
／８波長だけ相対的に位相シフトさせ、全体的には１／
４波長の位相シフトが可能となる。

【００３６】位相シフト装置は、直線偏光に偏光された
レーザ光から、円形に又は可能なら楕円形に偏光された
レーザ光を発生させる。後者は、更に、選択可能な数だ
けいくつ提供されても良いゼロ度の反射鏡を介して、エ
ッチングをするテンプレートの表面に向けられ、そこで
光学システムにより焦点が合わされる。金属面から垂直
に反射されて戻るであろうビームは、再び位相シフト装
置を通過して、そこで、位相シフト装置を通過し後方に
進む時に、更にｓ波に対してｐ波が、位相角度が再び９
０度、もしくは１／４波長だけ位相シフトする。これで
１８０度の位相シフトが行われたことになり、その結
果、後方に戻るビームは再び直線的に偏光され、その偏
光面は、加工位置に進むビームの偏光面に対して９０度
回転される。この偏光方向のビームは、もう偏光器から
レーザには戻らないが、後者によって偏向されるため、
レーザ共振器に入ることが防止される。

【００３７】本発明のもう１つの発明は、位相シフト装
置又は振動面を回転させる装置が、更に、ビーム経路に
おいて、ブルースタ角に設定された高い屈折率の平面誘
電プレート、その後ろに小さいクリスタル複屈折プレー
トを有している。

【００３８】

【実施例】本発明については、図面を参照して以下に更
に詳細に説明する。

【００３９】図１は、パワーレーザ１の発明装置を示す
図である。

【００４０】パワーレーザ１は、この場合、ＣＯ₂のレ
ーザである。パワーレーザ１は、出口開口部２からレー
ザ光４を放出する。前記レーザ光は、偏光器を兼ねる第
１ミラー３に当たって垂直方向に直線偏光に偏光され
る。第１ミラー３によってレーザ光４は９０度偏向さ
れ、位相シフト装置を通過後、第２ミラー５に当たり、
再び９０度偏向され、最初の方向の反対方向に進む。第
３ミラー６によってレーザ光４は再び９０度偏向され、
具体的にはパワーレーザ１に向かって進む。

【００４１】この場合、第３ミラー６に向かって進むレ
ーザ光４は、光学フォーカシングシステム−この場合は
レンズ７であるが−によって焦点が合わされ、その焦点
が中空シリンダ８の外側包絡面、すなわち外表面に来
る。

【００４２】前記中空シリンダは有機ラッカ等で薄くコ
ーティングされている。中空シリンダ８は、一様に穴の
あけられた非常に薄い金属グリッドを有し、回転できる
ように取付られた２個の円錐形断端９、１０の間に保持
されている。円錐形断端９は、駆動装置（図示されてい
ない）によって、ヘッドストック１１内で回転できる。
円錐形の断端１０も回転できるように取付られ、特に心
押し台１２内で回転できる。

【００４３】心押し台１２は、ガイドトラック（案内
路）１３上で、中空シリンダ８に対して、中空シリンダ
軸１４の方向に押し付けられる。この場合、心押し台１
２は、中空シリンダ８を円錐形の断端９に押し付ける。
こうして発生した摩擦接触の結果、中空シリンダ８と円
錐形の断端１０は、円錐形の断端９の回転の動きに従っ
て回転する。

【００４４】摩擦抵抗については、心押し台１２のボー
ルベアリング内で回転している円錐形の断端１０が克服
しなければならないことであるが、摩擦抵抗が極端に小
さいために、又、円錐形の断端９の駆動回転速度が非常
に安定しているために、中空シリンダと断端９、１０の
間にごく僅かな軸方向の張力があれば、中空シリンダ
は、スリップしないで、円錐形断端９の回転速度で駆動
される。

【００４５】第３ミラー６及びレンズ７は、中空シリン
ダ１４の軸方向に移動可能な加工台１５（処理台、キャ
リッジ）上に取付られている。より正確に説明すると、
加工台１５は、横送り台１６を持ち、その上に第３ミラ
ー６とレンズ７が配置されている。そして、レンズ７に
よって中空シリンダ８の表面に合わせられる焦点が正確
に半径方向に調整が可能である。加工台１５がガイドロ
ッド１８に沿って、中空シリンダの軸１４方向にスピン
ドル１７によって動かされる時、そしてこの場合は、同
時に中空シリンダ８が回転する時、レンズ７の焦点、つ
まりフォーカシングされたレーザ光４は、中空シリンダ
８の表面に螺旋を描く。

【００４６】スピンドル１７はステッピングモータ１９
によって駆動される。パワーレーザ１から放出されるレ
ーザ光４の発生及び消滅、ステッピングモータ１９のス
テッピング制御には、常に、中空シリンダ８の正確な回
転位置が分かることが必要である。このために、回転位
置デコーダ２０が、円錐形の断端９のシャフトに接続さ
れている。

【００４７】前記デコーダ２０は、中空シリンダ８が１
回転する間に数万のパルスを発生させて、回転位置を求
める。求められた中空シリンダ８の回転位置と、加工台
１５の位置に助けられて、電子メモリがアドレス指定さ
れる。そのメモリには、所望のパターンイメージが記憶
されている。アドレス指定値は、対応する位置で、ラッ
カ層が中空シリンダ８上で浸食されるべきか、されるべ
きでないかを示す。つまり、レーザ１の照射が必要か、
必要でないかを示す。

【００４８】電子メモリは制御装置２１の中にあり、こ
れは、ライン２２、２３、２４によりレーザ１、ステッ
ピングモータ１９及び回転位置デコーダ２０に接続され
ている。

【００４９】既に説明されたように、第１ミラー３と第
２ミラー５の間に位相シフト装置２５がある。前記位相
シフト装置は、横ビーム２８の上に取付られており、前
記横ビームは２本のアップライト２６、２７を相互接続
させる。この場合、アップライト２６、２７は、第１ミ
ラー３と第２ミラー５を受ける。アップライト２７の上
には、更に２個のビームコレクタ２９、３０が取付られ
ている。なお、前記ビームコレクタについては、以下で
更に詳細に説明されている。

【００５０】更に、位相シフト装置２５は、中に更に４
個のミラー３２、３３が位置しているハウジング３１を
有しており、これらの詳細についても下記に説明されて
いる。ハウジング３１の両端には、ビームの通過のため
に、開口部３４が貫通形成されている。

【００５１】図１と同様に、図２は円形テンプレートの
エッチングのための装置を示しているが、この場合は、
加工台１５は、レーザ１に面する中空シリンダ８側で案
内されている。図１の要素と同様の要素には同じ番号が
付されており、説明は省略する。

【００５２】図２によると、前記制御装置２１は、設定
手段４０、例えば適当な数個の押しボタン４１を示す。
ボタン４１は、レーザ光４の所望のオフ時間間隔により
適宜作動させて、パワーレーザを満たすための所望のガ
スの組合せをプリセットするためのものである。この場
合、適当な測定バルブ４２、４３、４４は、ＣＯ２、Ｎ
２、Ｈｅを容器４５、４６、４７からレーザ１にライン
システム４８を通って供給するために、ボタン４１を作
動させることによって直接制御することができる。この
ために、制御装置２１は各測定バルブ４２、４３、４４
に、電線４９、５０、５１で接続されている。

【００５３】図３は、金属シリンダ８で反射されて戻る
レーザ光の除去（ coupling out ）の原理を示してい
る。この場合、既に述べられたように、レーザ１は、レ
ーザ光４を発生させ、前記レーザ光４は垂直方向の直線
偏光に偏光される。この場合、図３では、垂直方向には
３５の番号が付されている。

【００５４】レーザ光４の偏光は、偏向ミラーシステム
３６によってレーザ１の共振器の中に保存される。この
目的のために、これらのミラーの表面は、例えば金でで
きている。この場合、２個のそのようなミラーが、ビー
ムの方向４５度に位置している。金はｐ波に対するより
ｓ波に対する反射率が多少高い。この結果、レーザ共振
器内ではｓ波がより好まれる。これは、かなり垂直に偏
光された状態でレーザ光４を開口部２から出すのに充分
である。

【００５５】次にレーザ光４は、薄い層の偏光器として
設計されている第１ミラー３に当たる。先程述べたよう
に、レーザ光４は本質的に垂直方向の偏光成分を有し、
従って、薄い層の偏光器である第１ミラー３への入射面
に関しては、レーザ光はｓ成分のみを備え、それは、こ
の偏光器によって、大変高い率で反射されほどんど透過
されない。パワーレーザが、多少でもｐ放射線成分を伝
達する可能性があるために、安全のためにビームコレク
タ３０が備えられている。

【００５６】薄い層の偏光器である第１ミラー３は、７
層から９層の誘電層を有し、前記誘電層は、より低い屈
折率（例えばｎ＝１．５）の材料と、高い屈折率（例え
ばｎ＝２．４）の材料が交互に重なってできている。各
層の厚さは、層の中を斜めに通過する波の有効光学経路
の長さが、１／４波長になるように選択される。レーザ
の波長が１０．６μｍで、この偏光器（第１ミラー）３
の表面へのレーザ光の入射方向が４５度の場合は、屈折
率が２．４の材料では、厚さ１．０６μｍに相当し、屈
折率が１．５の材料では厚さ１．５６μｍに相当する。
このような層構造では、偏光された放射線のｓ成分は、
約９９．８％程度反射され、一方この放射線のｐ成分は
ほぼ同じ率だけ透過する。

【００５７】偏光装置の位置で、レーザから放射される
レーザ放射線は、偏光器３の入射面に関しては、殆どｓ
成分のみを有することに注意する。

【００５８】従って、この放射線は、殆ど全部が反射さ
れ、丁度充分なだけ、位相シフト装置２５に向けられ
る。

【００５９】位相シフト装置２５では、放射線（レーザ
光）は、第１の偏向ミラー３２に当たる。前記ミラ３２
ーは、レーザ光４の偏光方向が、今存在するビームの入
射面に関して、同様な大きさのｐ成分とｓ成分を示すよ
うな空間位置にある。しかし、そうでないとしても、こ
のミラー３２は、ｐ波とｓ波の間の相対的な時間の遅れ
がないような性質を持っている。同様なことが、位相シ
フト装置２５に位置する他の２つのミラー３２にも当て
はまる。これらのミラー３２は、偏光器３に関連してす
でに説明されたように、高い反射率を示す。この場合で
も、正確に決められた厚さの薄い誘電多層を使用して、
高い反射率、及びレーザ光放射線のｐ成分とｓ成分間に
位相シフトがないことが達成される。

【００６０】また、第２の偏向ミラー３３の誘電多層の
厚さに関しては、レーザ光４のｐ成分とｓ成分の間の相
対的位相シフトが、９０度の大きさつまり１／４波長で
発生するように、このミラー３３が設計されている。層
の数は、各層により反射され伝達されたそれぞれの波を
重合わせた結果、反射率が全体的に高くなるように、一
定して選択される。両方のミラー３２、３３の場合は、
最後の反射面として、特に金属層を選択することが可能
である。このことは、ミラーの基礎の本体が金属ででき
ている時にも当てはまる。金属には、更に、熱をよく取
り除く利点もある。

【００６１】レーザ光４は、円偏光に偏光されたビーム
として位相シフト装置２５から出て、次に、光学フォー
カシングシステム即ちレンズ７を通じて、エッチングさ
れるテンプレートに当たる。既に説明されたように、こ
のテンプレートは、薄いラッカ層８ａが塗られた薄い金
属製シリンダ８を備えている。ラッカ層８ａは、レーザ
光４により気化され、放射エネルギが消費される。しか
し、ラッカ層８ａが充分浸食されるためには、浸食に絶
対的に必要な量より多い放射エネルギが必ずなければな
らない。

【００６２】従って、レーザ放射線の一部は金属面に当
たって、その大部分は、金属面の反射率が高いため、金
属面によって後方反射される。この放射線は、元のビー
ムの方向と同一線上で一致しない程度に多少バラついて
おり、この加工を完全に実施することに対しては、この
バラつきは重要ではない。

【００６３】しかし、元のビームの方向と完全に一致す
るビームの成分は、再び位相シフト装置２５を通過す
る。先ず述べなければならないことは、金属面から正確
に垂直に反射される放射線は、最初のｐ成分とｓ成分の
間で全く位相シフトをしていないことである。このこと
は、残留放射線が位相シフト装置２５内の第１ミラー３
２に戻ってくる場合でも、最初の９０度の位相シフトが
保存されていることを意味する。この場合、再び、同じ
時間的方向と大きさの位相シフト、つまり９０度の位相
シフトが、今度はミラー３３によって強制的に行われ
る。

【００６４】これより先に戻るレーザ放射線は、次に、
ｐ成分とｓ成分の間で計１８０度の位相シフトを示す。
これは、放射線が再び直線に偏光され、偏光面が元の位
置に対して９０度回転していることを意味する。位相シ
フト装置２５を出る戻りのビームは今、最初にレーザに
よって放出された放射線の偏光面に対して直角である。
このために、戻りの放射線は、薄い層の偏光器３の入射
面に対してｐ波である。この場合、このｐ波は反射され
ず、薄い層の偏光器３を透過する。

【００６５】前記ｐ波は、次に冷却されたビームコレク
タ２９に当たり、前記ビームコレクタは、放射線エネル
ギを吸収して、前記放射線エネルギを廃熱に変換する。
ビームコレクタ２９は、できる限り反射しない、もしく
は黒の表面を備えており、水等で冷却されると好都合で
ある。

【００６６】図４は、反射されて戻る放射線の除去（ c
oupling out ）のための、更にもう１つ装置の実施態様
を示す。なお、図３と同様のコンポーネントには、この
場合、同じ参照番号を付している。

【００６７】レーザ光４の偏光は、この場合レーザ共振
器の中にある２個のブルースタウィンド３７によって発
生する。除去（ coupling out ）ウィンド２を通してレ
ーザ１からレーザ放射線が放出された後、レーザ光４は
第１ミラー３によって案内される。前記第１ミラー３
は、直線に偏光された放射線の成分間に位相シフトを全
く起こさせない。

【００６８】そして、更に、レーザ光は、ブルースタ角
に設定された平面誘電プレート３８を高い屈折率で通過
する。レーザ光４は次に小さい複屈折クリスタルプレー
ト３９を通過する。前記クリスタルプレート３９は、互
いに直角になっている２つの同様な大きさの成分に対
し、９０度の相対的な位相シフトつまり１／４の波長の
位相シフトを起こさせる。これらの成分は、常光ビーム
及び異常光ビームの成分である。これらの成分は、レー
ザ光４の偏光方向に対してクリスタルが正しい回転位置
を示すところで、同じ大きさになるように選択できる。
２つのビームの成分の相対的位相シフトは、クリスタル
３９を通る光学的経路の長さとクリスタルの性質に依存
する。従って、クリスタル３９の長さは、所望の位相シ
フトが発生するような大きさになるように選択される。
レーザ光４は、クリスタル３９を最初に通過した後に円
偏光に偏光され、クリスタル３９を２回目に通過した後
つまり、反射されて戻ってきた後に、同じ大きさで同じ
方向への２回目の位相シフトの結果、再び直線に偏光さ
れる。これで、偏光方向は、最初の透過コースにおける
偏光方向に垂直となる。

【００６９】レーザ光４が進むに従って、それは再び平
面誘電プレート３８に当たる。前記プレート３８は、ブ
ルースタ角に設定される。そして、偏光方向が異なる結
果、今や戻ってきた放射線の大部分がビームコレクタ２
９内へと反射されるために、放射線の小さい成分のみが
レーザ共振器を通過する。レーザ共振器内では、更に２
個のブルースタウィンド３７が設けられている。そして
その偏光方向のために、いかなるレーザ発生活動も起こ
すことができない。

【００７０】なお、平面プレート３８の反射率を上げる
ために、後者に薄い層又は複数の薄い層を備えるシステ
ムをコーティングすることができる。

【００７１】更に指摘する必要があるのは、示されてい
る薄い層の偏光器３、又は偏光に使用されているブルー
スタウィンド３７の代わりに、ダイクロイック偏光器、
もしくは比較的波長の長いレーザ放射線の場合は、ワイ
ヤグリッド偏光器を使用することが可能なことである。
又、位相シフト装置２５として、フレネルの平行６面体
とも呼ばれるフレネルのひし形を使用することも可能で
ある。

【００７２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るレー
ザエッチング方法及び装置によれば、レーザ光をパター
ン領域内で連続的に照射するため、レーザ光がオフされ
ると、エネルギは常にその最大値から下がる。また、各
パターン領域の端において、レーザ光を１２μｓから３
０μｓの期間内でオフさせる。更に、金属スクリーンに
反射されて、レーザ経路に戻ってくる放射線が、ビーム
コレクタに集められてレーザ経路から除去され、レーザ
光が短時間で消滅する。従って、得られる金属スクリー
ン上のパターン領域はそのエッジを鋭利とでき、ラッカ
層を所望の形状に正確にエッチングすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】レーザエッチング装置全体の斜視図である。

【図２】図１と同様の装置の平面図である。

【図３】第１の実施例に係る位相シフト装置を有する装
置である。

【図４】第２の実施例に係る位相シフト装置を有する装
置である。

【符号の説明】

２カップリングアウトウィンド３第１ミラー４レーザ光５第２ミラー６第３ミラー７レンズ８中空シリンダ８ａラッカー層９、１０円錐形断端１１主軸台１２心押し台１３ガイドトラック１４中空シリンダ軸１５キャリッジ（加工台）１６横送り台１７スピンドル１８ガイドロッド１９ステッピングモータ２０回転位置デコーダ２１制御装置２２、２３ライン２５位相シフト装置２６、２７アップライト２９、３０ビームコレクタ３１ハウジング３２第１ミラー３３第２ミラー３４開口部３６ミラーシステム３７ブルースタウィンド３８平面誘電プレート３９複屈折クリスタルプレート

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】中空シリンダ状の回転金属スクリーンの
外表面上に形成されたラッカ層に対してレーザ光を照射
し、前記ラッカ層を所定パターンにエッチングする方法
であって、前記パターン領域内の前記ラッカ層は、前記レーザ光が
連続的に照射されることでエッチングされ、前記レーザ光は、前記各パターン領域の端において、１
２μｓから３０μｓの期間内にオフされ、前記回転金属スクリーンで反射されてレーザ経路に戻る
放射線は、レーザ経路から除去されることを特徴とする
レーザエッチング方法。
【請求項２】請求項１に記載のレーザエッチング方法
であって、前記レーザ光をオフさせる前記期間は、レーザガスの配
合を変えることによってプリセットされることを特徴と
するレーザエッチング方法。
【請求項３】請求項１又は請求項２に記載のレーザエ
ッチング方法であって、前記レーザ光は、前記各パターン領域の端に到達する時
点より、前記レーザ光のオフ期間に応じた時間だけ早く
オフされることを特徴とするレーザエッチング方法。
【請求項４】請求項１〜請求項３のいずれか一つに記
載されたレーザエッチング方法であって、前記ラッカ層は、約１ｋｗのレーザパワーの使用により
浸食されることを特徴とするレーザエッチング方法。
【請求項５】請求項１〜請求項４のいずれか一つに記
載されたレーザエッチング方法であって、前記レーザ光は、最初に直線偏光に偏光され、次に偏光フィルタを通過し、その後、前記ラッカ層に当たる前に、相互に直角で互い
に９０度位相のずれた同じ大きさの２つのビーム成分に
分割されることを特徴とするレーザエッチング方法。
【請求項６】請求項１〜請求項５のいずれか１つに記
載されたレーザエッチング方法を実行するためのレーザ
エッチング装置であって、金属スクリーンの末端部分のベアリング用に最低１つの
ベアリング装置を有する処理ステーションと、シリンダ軸の回りで前記金属スクリーンを回転するため
の駆動装置と、第３ミラーを有し前記シリンダ軸に平行に移動可能な処
理台と、前記第３ミラーによって偏向可能なレーザ光を発生させ
るためのガスレーザと、前記駆動装置を制御する制御装置と、前記処理台及び前記ガスレーザのトランスポートと、を有し、前記ガスレーザは直線偏光に偏光されたレーザ光を発
し、第１偏光器と前記第３ミラーの間のビーム経路で、前記
金属スクリーンで反射されて戻る放射線の振動面が前記
ガスレーザから放出される前記レーザ光の振動面に対し
て９０度回転されることを特徴とするレーザエッチング
装置。
【請求項７】請求項６に記載のレーザエッチング装置
であって、前記ガスレーザは前記シリンダ軸に平行に設けられ、第１ミラーと第２ミラーとが、前記レーザ光を前記第３
ミラーへ導くために設けられ、振動面を回転させる装置が、前記第１ミラーと前記第２
ミラーとの間に設けられることを特徴とするレーザエッ
チング装置。
【請求項８】請求項６に記載のレーザエッチング装置
であって、最初に前記レーザ光を受ける前記第１ミラーは、薄い層
を有する第１偏光器であり、前記振動面を回転させる装置は、更に別の４つのミラー
を有し、前記４つのミラーはビーム経路中に連続して設けられ、
そのうちの１つの前記ミラーは、λ／４位相装置である
ことを特徴とするレーザエッチング装置。
【請求項９】請求項６に記載のレーザエッチング装置
であって、前記振動面を回転させる装置は、ビーム経路内に、ブル
ースタ角に設定された平面誘電プレートと、複屈折プレ
ートと、を有することを特徴とするレーザエッチング装
置。
【請求項１０】請求項６から請求項８のうちのいずれ
か１つに記載のレーザエッチング装置であって、前記振動面を回転させる装置が、前記第１ミラーと前記
第２ミラーとを相互に接続しているキャリア上に設けら
れていることを特徴とするレーザエッチング装置。
【請求項１１】請求項６から請求項９のうちのいずれ
か１つに記載のレーザエッチング装置であって、前記制御装置は、前記ガスレーザのガス配合の設定手段
を有することを特徴とするレーザエッチング装置。