JP3518351B2 - Method of forming composite shape on workpiece surface by energy beam and article obtained by this method - Google Patents

Method of forming composite shape on workpiece surface by energy beam and article obtained by this method

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JP3518351B2
JP3518351B2 JP20468098A JP20468098A JP3518351B2 JP 3518351 B2 JP3518351 B2 JP 3518351B2 JP 20468098 A JP20468098 A JP 20468098A JP 20468098 A JP20468098 A JP 20468098A JP 3518351 B2 JP3518351 B2 JP 3518351B2
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  • Micromachines (AREA)
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  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はエネルギービームに
よる被加工品表面への複合形状の形成方法、更に詳しく
は、エネルギービームを用いて熱融解可能な被加工品表
面へ不均一な凹所が分布する複合形状となったマイクロ
構造を与える方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of forming a complex shape on a surface of a work piece by an energy beam, and more specifically, a non-uniform recess is distributed on the surface of a work piece which can be thermally melted by using the energy beam. The present invention relates to a method for providing a microstructure having a composite shape.

【0002】[0002]

【従来の技術】エネルギービームを用いて被加工品表面
に所望のマイクロ構造形状を与えることが米国特許4、
128,752号や米国特許4,842,782号に見
られるように提案されている。広範囲な表面に亘って不
均一な凹所が分布する複合形状を与えるためには,エネ
ルギービームを精密に制御すると共に複雑な形状のマス
クを使用しなければならなかった。
2. Description of the Related Art US Pat.
Proposed as found in 128,752 and U.S. Pat. No. 4,842,782. In order to provide a complex shape in which uneven recesses are distributed over a wide range of surfaces, it is necessary to precisely control the energy beam and use a mask having a complicated shape.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら,複雑な
形状のマスクを製作することは難しく、非常にコストが
高くなるという問題があった。従って,被加工品表面へ
複合形状を低コストで迅速に実現することが要求されて
いる。
However, there is a problem in that it is difficult to manufacture a mask having a complicated shape and the cost becomes very high. Therefore, it is required to quickly realize a complex shape on the surface of the work piece at low cost.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の要求を
満たすために達成されたものであり,簡単な光学系や簡
単形状のマスクを用いて不均一な凹所からなる複合形状
を形成する方法を提供する。本発明の方法では、先ず複
合形状を決定し、この複合形状を異なる特性を持つ単純
で規則性の有る波形パターンに分解し、次いで、被加工
材の表面にエネルギービームを照射し、被加工材の表面
へ融解により個々の規則性の有る波形パターンを順に重
畳させようにして形成するもので、上記の規則性を有す
る波形パターンは正弦波の複数周期を有する。従って,
所望の複合形状が簡単に効率よく安価で得られることに
加えて、広い範囲に亘って凹凸パターンを備えた3次元
構造体を作り出すことが可能となるという効果がある。
更に、最初に照射するエネルギービームの波形パターン
が次に照射する波形パターンより振幅が大きいようにす
れば、凹所の側的と谷部感のエネルギー吸収率の差によ
る誤差を小さく抑えることができ、精密な加工が可能と
なるものです。
The present invention has been accomplished in order to meet the above-mentioned requirements, and forms a complex shape having non-uniform recesses by using a simple optical system and a mask having a simple shape. Provide a way to do. In the method of the present invention, first, a composite shape is determined, and this composite shape is decomposed into a simple and regular corrugated pattern having different characteristics, and then the surface of the work piece is irradiated with an energy beam to form the work piece. It is formed by melting the individual wavy patterns on the surface of each layer in order, and has the above regularity.
The waveform pattern has a plurality of sine wave periods . Therefore,
The desired composite shape can be obtained easily, efficiently and inexpensively.
In addition, three-dimensional with an uneven pattern over a wide range
There is an effect that it is possible to create a structure .
Furthermore, the waveform pattern of the energy beam to be irradiated first
The amplitude of the waveform pattern to be irradiated next is
Then, the difference in energy absorption rate between the side of the recess and the feeling of valley
Error can be kept small and precise machining is possible.
It will be.

【0005】好ましくは,例えばフーリエ解析のような
直交変換を用いた近似法によって複合形状を正弦波形状
の規則性波形パターンに分解する。
Preferably, the composite shape is decomposed into a sinusoidal regular waveform pattern by an approximation method using orthogonal transformation such as Fourier analysis.

【0006】同心円上に並ぶ複数の不透明環を有するマ
スクを用いて、このマスク及び光学系を通るエネルギー
ビームの回折によって規則性波形パターンの1周期部分
を被加工材へ写し出すことができる。被加工材はマスク
や光学系に対して移動することで1周期部分を連続させ
て規則性波形パターンが得られる。この被加工材の表面
に連続して別の規則性波形パターンを形成するには,同
一のマスクを使用して光学系の倍率を変えるたり別の特
性を有するマスクを用いる。また、上記の同心円上に並
ぶ不透明環で構成されるマスクユニットが複数配列され
たマスクを使用することが望ましい。
By using a mask having a plurality of opaque rings arranged on concentric circles, one period portion of the regular waveform pattern can be projected onto the material to be processed by diffraction of the energy beam passing through the mask and the optical system. By moving the material to be processed with respect to the mask and the optical system, one cycle portion is made continuous to obtain a regular waveform pattern. In order to continuously form another regular corrugated pattern on the surface of the material to be processed, the same mask is used to change the magnification of the optical system or a mask having another characteristic. Further, it is desirable to use a mask in which a plurality of mask units each composed of an opaque ring arranged on the concentric circle are arranged.

【0007】更に,正弦波パターンを精密に形成するた
めに、凹所の側壁に照射されるエネルギービームのビー
ム強度を凹所の谷部や頂部へ照射されるものよりも高く
するとが好ましい。
Further, in order to precisely form the sinusoidal wave pattern, it is preferable that the beam intensity of the energy beam applied to the side wall of the recess is higher than that applied to the valley or the top of the recess.

【0008】また、被加工材表面へ蒸着された蒸着マス
クを使用して規則性波形パターンの一つを被加工材表面
に写し出すことができる。この蒸着マスクはエネルギー
ビームの透過度が異なる複数のマスク環を中央開口の周
りに配したマスクユニットが複数配列された形状に構成
される。この蒸着マスクに入射するエネルギービーム
は、蒸着マスクが無い場合に別の規則性波形パターンを
写し出すように制御され,この蒸着マスクを通してエネ
ルギービームが照射されることによって、複合形状が形
成される。これにより、エネルギービームを被加工材表
面へ一回走査するだけで複合形状が実現できる。
Further, one of the regular corrugated patterns can be projected on the surface of the material to be processed by using the vapor deposition mask deposited on the surface of the material to be processed. This vapor deposition mask has a shape in which a plurality of mask units in which a plurality of mask rings having different energy beam transmittances are arranged around a central opening are arranged. The energy beam incident on the vapor deposition mask is controlled so as to project another regular waveform pattern in the absence of the vapor deposition mask, and the energy beam is radiated through the vapor deposition mask to form a complex shape. As a result, a complex shape can be realized by scanning the surface of the work piece once with the energy beam.

【0009】マスクを使用する変わりに、特殊なレンズ
を含む光学系を用いて規則的に変化するビーム強度を有
するビームスポット複数をエネルギービームから分配し
て被加工材表面に与えることも可能である。このビーム
スポットは規則的に配列されてこの配列によって規則性
波形パターンの一つを規定する。光学系の倍率を変える
ことによって先ず第1の倍率で規則性波形パターンの一
つを被加工材表面に写し出し,次いで、第2の倍率で他
の規則性波形パターンを同じ表面に写し出す。これによ
り、所望の複合パターンが倍率を変えた2回以上の写し
出し操作によって被加工材表面に形成できる。
Instead of using a mask, it is also possible to distribute a plurality of beam spots having a regularly changing beam intensity from an energy beam and to provide them to the work surface by using an optical system including a special lens. . The beam spots are regularly arranged to define one of regular wave patterns. By changing the magnification of the optical system, one of the regular waveform patterns is first projected on the surface of the work material at the first magnification, and then the other regular waveform pattern is projected on the same surface at the second magnification. As a result, a desired composite pattern can be formed on the surface of the material to be processed by two or more projecting operations with different magnifications.

【0010】エネルギービームとしては所定のパルス周
波数を有するレーザービームを用いることが好ましい。
このレーザービームをパルス周波数に同期させて被加工
材表面に走査することで広い範囲にわたって複合形状を
作り出すことができる。これに代えて、固定の光学系に
対して被加工材を移動させて広い範囲にわたって複合形
状を作り出すようにしてもよい。本発明において使用さ
れるレーザービームは、精密なレーザー融解を行うため
に短波長乃至短パルスであることが望ましい。
A laser beam having a predetermined pulse frequency is preferably used as the energy beam.
By scanning this laser beam on the surface of the material to be processed in synchronization with the pulse frequency, a complex shape can be created over a wide range. Alternatively, the workpiece may be moved relative to a fixed optical system to create a complex shape over a wide range. The laser beam used in the present invention preferably has a short wavelength or a short pulse in order to perform precise laser melting.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】図1は被加工材表面に不均一な凹
所からなる複合形状を形成するシステムを示す。ここに
おいて開示される技術は照明器具の光拡散板、マイクロ
構造を有する部品、トライボロジー表面、その他複雑な
三次元構造を作り出すために適用できる。更に詳しく
は,本発明の方法は、1〜50μmのピッチで分布しア
スペクト比が0.6〜2.0となった不均一な凹所が分
布する複合形状を持つ光拡散板や微小光学レンズ、或い
は0.01〜50μmのピッチで分布しアスペクト比が
0.1〜0.5となった不均一な凹所が分布する複合形
状を持つマイクロ構造部品、または約0.05μmのピ
ッチで分布し深さが約0.5μmとなった不均一な凹所
が分布する複合形状を持つ赤外線や可視光センサーを製
作するのに使用できる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT FIG. 1 shows a system for forming a composite shape of uneven recesses on the surface of a work piece. The techniques disclosed herein can be applied to create light diffusers for luminaires, microstructured components, tribological surfaces, and other complex three-dimensional structures. More specifically, the method of the present invention is a light diffusing plate or a micro optical lens having a composite shape in which uneven pitches are distributed with a pitch of 1 to 50 μm and an aspect ratio of 0.6 to 2.0. Alternatively, a micro-structured component having a complex shape in which uneven recesses having an aspect ratio of 0.1 to 0.5 are distributed at a pitch of 0.01 to 50 μm, or distributed at a pitch of about 0.05 μm. It can be used to fabricate an infrared or visible light sensor having a complex shape in which uneven recesses having a depth of about 0.5 μm are distributed.

【0012】このシステムは、被加工材1を融解により
加工するエネルギービームを発生するエネルギー源10
を有する。このエネルギービーム源10としては、短パ
ルス、特に波長が248nmでパルス幅が30nsのK
rFエキシマレーザーを発生させることが望ましい。そ
の他のレーザ、例えば、高ピークCO2ガスレーザー、
YAGレーザー等が被加工材1との相性を考慮して使用
できる。
This system includes an energy source 10 for generating an energy beam for processing a work piece 1 by melting.
Have. The energy beam source 10 is a short pulse, especially a K having a wavelength of 248 nm and a pulse width of 30 ns.
It is desirable to generate an rF excimer laser. Other lasers, such as high peak CO 2 gas lasers,
A YAG laser or the like can be used in consideration of compatibility with the workpiece 1.

【0013】被加工材1は融解可能な材料、例えば,ポ
リメチルメタクリレート(PMMA)、ポリカーボネー
ト(PC)、ポリエステル、ポリスチレン,セルロース
樹脂、ポリイミド、液晶ポリマー、窒化珪素、アルミ
ナ、窒化ボロン、金、銅合金、タングステン、アルミニ
ウムでできている。複合形状は希望する特性に応じて、
例えばコンピュータシミュレーションによって決定され
る。図2(a)はこの複合形状Pの一例を示すもので,多
数の連続して分布する不均一な凹所から構成される。こ
の複合形状Pは、フーリエ近似によって、図2(b)と図
2(c)に示すような,2つの正弦波形パターンW1、W
2に分解される。このようにして分解された波形パター
ンW1、W2は異なるピッチ(周波数)及び異なる高さ
(振幅)を持つ。複雑度や必要とする精密度に応じて、
複合形状Pはこの複合形状のフーリエ級数として表わさ
れるものから選択された3つ以上の正弦波形パターンに
分解してもよい。本実施例では、第1の波形パターンW
1と第2の波形パターンW2は夫々、f(x)=−15
+15sin(2πx/30),g(x)=−8+8s
in(2πx/24)として示される。従って,複合形
状はh(x) = f(x) + g(x)で表わされる。
The workpiece 1 is a meltable material such as polymethylmethacrylate (PMMA), polycarbonate (PC), polyester, polystyrene, cellulose resin, polyimide, liquid crystal polymer, silicon nitride, alumina, boron nitride, gold, copper. Made of alloy, tungsten, aluminum. Depending on the desired properties, the composite shape
For example, it is determined by computer simulation. FIG. 2A shows an example of this composite shape P, which is composed of a large number of continuously distributed non-uniform recesses. This composite shape P is obtained by Fourier approximation using two sinusoidal waveform patterns W1 and W as shown in FIGS. 2 (b) and 2 (c).
It is decomposed into 2. The waveform patterns W1 and W2 decomposed in this way have different pitches (frequency) and different heights (amplitude). Depending on the complexity and precision required,
The composite shape P may be decomposed into three or more sinusoidal waveform patterns selected from those represented as the Fourier series of this composite shape. In this embodiment, the first waveform pattern W
1 and the second waveform pattern W2 are f (x) = − 15, respectively.
+15 sin (2πx / 30), g (x) =-8 + 8s
Shown as in (2πx / 24). Therefore, the complex shape is represented by h (x) = f (x) + g (x).

【0014】このようにして得られた正弦波形パターン
W1、W2は、光学系を用いて被加工材1表面へ順に重
畳させるようにして形成されて複合形状を再現する。光
学系には一対の固定ミラー11、12が設けられてビー
ム源10からのレーザービームBを一対のシリンドリカ
ルレンズ13、14へ導き、シリンドリカルレンズによ
って略長方形(25mm x 8 mm)断面のレーザービームを
正方形(25mm x 25 mm)断面に整形する。整形されたレ
ーザビームBはアッテネータ15とマスク20を通過し
た後、スキャンミラー17によって反射され、集光レン
ズ18を通してテーブル2上に載置された被加工材1に
達する。マスク20はスキャンミラー17と集光レンズ
18との間に設けてもよい。
The sinusoidal waveform patterns W1 and W2 thus obtained are formed so as to be sequentially superposed on the surface of the workpiece 1 by using an optical system to reproduce a composite shape. The optical system is provided with a pair of fixed mirrors 11 and 12 to guide the laser beam B from the beam source 10 to the pair of cylindrical lenses 13 and 14, and the cylindrical lens produces a laser beam having a substantially rectangular (25 mm x 8 mm) cross section. Shape to a square (25 mm x 25 mm) cross section. The shaped laser beam B passes through the attenuator 15 and the mask 20, is reflected by the scan mirror 17, and reaches the workpiece 1 placed on the table 2 through the condenser lens 18. The mask 20 may be provided between the scan mirror 17 and the condenser lens 18.

【0015】被加工材表面に正弦波形パターンの一つを
映し出すために使用するマスクの一例を図4に示す。マ
スク20は透明な水晶基板21に、直径が300μmの
円内で同心円上に並ぶ複数の不透明環22をクロム蒸着
によって形成したもので,残りの部分もクロム蒸着され
て不透明となっている。不透明環は2μm幅で2μm間
隔で並んでその間にレーザービームを通過させる透明環
を形成する。このマスク20をレーザービームが通過す
ることにより、図5に示すように,略正弦波の1周期分
のビーム強度となった回折パターンが得られる。この回
折正弦波形パターンが、焦点距離が100mmの集光レ
ンズ18を通して倍率1/10で被加工材1に写し出さ
れ、スキャンミラー17が適宜の周波数で振動してレー
ザービームを1x1mmの広い範囲に亘って被加工材表
面へ走査する。このように最外側の不透明環より内側で
ビーム強度が異なるレーザービームが被加工材表面に照
射されることで、図7に示すようなビームスポットSの
配列が被加工材表面に形成され,同図の右側と下側に示
すように,被加工材の互いに直交する方向に沿って走る
波形パターンW1、W2の一つをレーザ融解によって形
成する。この例では、アッテネータ15でエネルギー密
度を5.0 mJ/mm2に調節し、30ショットのレ
ーザービームがマスクを通して照射されることで対応す
る波形パターンを形成した。
FIG. 4 shows an example of a mask used to project one of the sinusoidal waveform patterns on the surface of the material to be processed. The mask 20 is formed by forming a plurality of opaque rings 22 on a transparent quartz substrate 21 in a circle having a diameter of 300 μm and arranged in concentric circles by chrome vapor deposition. The rest of the mask 20 is also chrome vapor deposited to be opaque. The opaque rings are 2 μm wide and are spaced at 2 μm intervals to form transparent rings through which the laser beam passes. When the laser beam passes through the mask 20, a diffraction pattern having a beam intensity for one cycle of a substantially sine wave is obtained as shown in FIG. This diffractive sine wave pattern is projected onto the workpiece 1 through the condenser lens 18 having a focal length of 100 mm at a magnification of 1/10, and the scan mirror 17 oscillates at an appropriate frequency to spread the laser beam over a wide range of 1 × 1 mm. And scan the surface of the work piece. By irradiating the surface of the workpiece with laser beams having different beam intensities inside the outermost opaque ring, an array of beam spots S as shown in FIG. 7 is formed on the surface of the workpiece. As shown on the right side and the lower side of the figure, one of the waveform patterns W1 and W2 running in the directions orthogonal to each other of the workpiece is formed by laser melting. In this example, the energy density was adjusted to 5.0 mJ / mm 2 by the attenuator 15 and a laser beam of 30 shots was irradiated through the mask to form a corresponding waveform pattern.

【0016】図4のマスクを使用する代わりに、図6に
示すような集合マスク30を用いることも可能である。
この集合マスクは複数の不透明環からなる上記マスク2
0に相当するマスクユニットを基板上に複数配列したも
のである。基板の残りの部分はクロム蒸着されて不透明
処理されている。
Instead of using the mask of FIG. 4, it is also possible to use a collective mask 30 as shown in FIG.
This collective mask is the mask 2 consisting of a plurality of opaque rings.
A plurality of mask units corresponding to 0 are arranged on the substrate. The rest of the substrate is chrome vapor-deposited and opacified.

【0017】第1の波形パターンW1を形成した後、光
学系の倍率を変えて第2の波形パターンを第1波形パター
ンに重畳させるようにして被加工材表面に形成し、これ
によって不均一な凹所からなる複合形状を実現する。必
要に応じて、更に異なる波形パターンを異なる倍率で形
成してより精密な複合形状を得ることができる。より精
密な複合形状を形成する場合は、振幅が大きな波形パタ
ーンを最初に形成してから次の波形パターンを形成する
ことが好ましい。
After forming the first waveform pattern W1, the magnification of the optical system is changed to form the second waveform pattern on the surface of the work material so as to be superimposed on the first waveform pattern. Realizes a complex shape consisting of recesses. If desired, different corrugated patterns can be formed at different magnifications to obtain a more precise composite shape. When forming a more precise composite shape, it is preferable to first form a waveform pattern having a large amplitude and then form the next waveform pattern.

【0018】倍率を変えるのではなくて、異なるマスク
を使用して被加工材表面に異なる波形パターンを形成す
ることが可能である。例えば、3種類のマスクを用い
て、ピッチが30μmで高さが9μmの波形パターンW
1、ピッチが12μmで高さが3μmの波形パターンW
2、ピッチが5μmで高さが1.3μmの波形パターン
W3を夫々被加工材に形成して、これらの組み合わせに
より複合形状を再現する。第1のマスクは径が240μ
mで中心間距離が300μmで並ぶ円形マスクユニット
の配列を有するもので、各マスクユニットは図4と同一
の構成となる。第2のマスクは径が96μmで中心間距
離が120μmで並ぶ円形マスクユニットの配列を有
し、第3のマスクは径が40μmで中心間距離が50μ
mで並ぶ円形マスクユニットの配列を有する。第1のマ
スクを通して、エネルギー密度5.0mJ/mm2のレ
ーザービームが30パルスで被加工材に照射され、次い
で第2のマスクを通してレーザーパルスが10パルス照
射され、その後第3のマスクを通してレーザーパルスが
4パルス照射される。各々のレーザー照射は1/10の
倍率で行われる。
Rather than changing the magnification, it is possible to use different masks to create different corrugated patterns on the work piece surface. For example, using three types of masks, a waveform pattern W having a pitch of 30 μm and a height of 9 μm
1. Wave pattern W with pitch of 12 μm and height of 3 μm
2. Waveform patterns W3 each having a pitch of 5 μm and a height of 1.3 μm are formed on the material to be processed, and a composite shape is reproduced by combining these. The first mask has a diameter of 240μ
It has a circular mask unit array in which the center distance is m and the center distance is 300 μm, and each mask unit has the same configuration as that in FIG. The second mask has an array of circular mask units having a diameter of 96 μm and a center-to-center distance of 120 μm, and the third mask has a diameter of 40 μm and a center-to-center distance of 50 μm.
It has an array of circular mask units lined up with m. A work piece is irradiated with a laser beam having an energy density of 5.0 mJ / mm 2 in 30 pulses through the first mask, then 10 laser pulses through the second mask, and then a laser pulse through the third mask. Is irradiated for 4 pulses. Each laser irradiation is performed at a magnification of 1/10.

【0019】図8は、2種類の異なるマスク31、32
を用いて同様な複合形状を形成する例を示すもので、こ
れらのマスクでは異なる径の円形開口34が同じピッチ
で配列される。第1及び第2のマスク31、32は夫々
単独では同図のマスクのすぐ下に示すような第1及び第
2の波形パターンを形成するものであり、その結果得ら
れる複合形状を同図の右側に示す。
FIG. 8 shows two different masks 31, 32.
The following shows an example of forming a similar composite shape by using, and in these masks, circular openings 34 having different diameters are arranged at the same pitch. The first and second masks 31 and 32 each independently form the first and second waveform patterns as shown immediately below the mask in the figure, and the resultant composite shape is shown in the figure. Shown on the right.

【0020】図9は、2種類の異なるマスク31A、3
2Aを用いて同様な複合形状を形成する例を示すもの
で、これらのマスクでは同一径の円形開口34Aが18
0度の位相差で配列される。第1及び第2のマスク31
A、32Aは夫々単独では同図のマスクのすぐ下に示す
ような第1及び第2の波形パターンを形成するものであ
り、その結果得られる複合形状を同図の右側に示す。円
形開口34及び34Aは入射レーザービームのビーム径
よりも十分小さな径を有し、この開口を横切るようにレ
ーザービームを移動させることで被加工材表面に丸型凹
所を形成する。この開口を通過するレーザービームの量
が開口の周縁部より中央に向けて次第に多くなるため、
レーザー融解によって形成される円形凹所は略正弦波形
パターンの断面を持つことになる。この円形開口34、
34Aに代えて図4で示すマスク20を使用してもよ
い。
FIG. 9 shows two different masks 31A and 3A.
2A shows an example in which a similar composite shape is formed. In these masks, the circular opening 34A having the same diameter is 18
They are arranged with a phase difference of 0 degree. First and second mask 31
A and 32A each independently form the first and second waveform patterns as shown immediately below the mask in the figure, and the resulting composite shape is shown on the right side of the figure. The circular openings 34 and 34A have a diameter sufficiently smaller than the beam diameter of the incident laser beam, and the laser beam is moved so as to traverse the opening to form a circular recess on the surface of the workpiece. Since the amount of laser beam passing through this opening gradually increases from the peripheral edge of the opening toward the center,
The circular recess formed by laser melting will have a cross-section with a generally sinusoidal pattern. This circular opening 34,
Instead of 34A, the mask 20 shown in FIG. 4 may be used.

【0021】波形パターンにより複合形状を広い範囲に
亘って形成するためには、図10(a)(b)に示すよう
に,レーザービームを一方向に走査してからこれと直行
する方向に走査することができる。広い範囲に亘って、
例えば、波形の数周期に相当する距離で波形パターンを
形成した後は、被加工材1を光学系に対して移動させ
る。或いは、図11(a)(b)に示すように、固定した光
学系においてレーザービームを被加工材に照射している
間に、被加工材を光学系に対して移動させる。この方式
では、被加工材を載置するテーブル2をレーザービーム
のパルスに同期させて移動させる。例えば、150Hz
の周波数でレーザービームパルスを照射しながら、13
mm/秒でテーブルを移動させる。このようにテーブル
を移動させる方式は、光学系で収差を少なくして複合形
状を精密に再現できるという点で有用である。
In order to form a complex shape over a wide range by means of a waveform pattern, as shown in FIGS. 10 (a) and 10 (b), the laser beam is scanned in one direction and then in a direction orthogonal thereto. can do. Over a wide range
For example, the work piece 1 is moved with respect to the optical system after the waveform pattern is formed at a distance corresponding to several cycles of the waveform. Alternatively, as shown in FIGS. 11A and 11B, the workpiece is moved with respect to the optical system while the workpiece is irradiated with the laser beam in the fixed optical system. In this method, the table 2 on which the workpiece is placed is moved in synchronization with the pulse of the laser beam. For example, 150Hz
While irradiating the laser beam pulse with the frequency of 13
Move the table at mm / sec. The method of moving the table in this manner is useful in that the aberration can be reduced in the optical system and the complex shape can be accurately reproduced.

【0022】図12は、本発明の方法に使用できる蒸着
マスク40を示す。このマスク40はレーザービーム照
射前の被加工材1の平坦な表面に蒸着されて規則性波形
パターンの一つを写し出すものである。このマスク40
では30μm径の中央開口42の周りに透過度が異なる
2つの同心円上のマスク環43,44を有するマスクユ
ニット41が配列されている。内側のマスク環43は銀
の蒸着によって直径で30μm〜70μmの領域に10
00Åの厚さで形成され、外側のマスク環44は銅の蒸
着によって直径で70μm〜100μmの領域に100
0Åの厚さで形成される。残りの部分45にはアルミニ
ウムが厚さ5000Åで蒸着される。このようにして形
成さえたマスクユニット41は中心間距離100μmで
並ぶ。内側の銀蒸着マスク環43、外側の銅蒸着マスク
環44及び残りのアルミニウム蒸着領域45は、KrF
エキシマレーザービームに対して夫々、72%、59
%、9%の透過度を示し、蒸着マスクの全領域に亘って
一様な強度のレーザービームを照射するとしたら、図1
3の左下に示すような、ピッチが100μmで高さが3
μmである第1の正弦波形パターンを写し出す。実際に
は、ピッチが50μmで高さが1μmとなる第2の正弦
波形パターンを単独で写し出すように強度を調整したレ
ーザービームをこの蒸着マスク40を通して照射するこ
とによって第1と第2の波形パターンが合成された複合
形状を形成する。この技法によって、蒸着マスク40に
て覆われた部分へレーザービームを一度照射するだけで
複合形状が得られる。強度が異なる入射レーザービーム
はマスクや特殊レンズ又は光学系での他の手法を用いて
得られる。
FIG. 12 shows a vapor deposition mask 40 that can be used in the method of the present invention. The mask 40 is vapor-deposited on the flat surface of the workpiece 1 before laser beam irradiation, and one of the regular waveform patterns is projected. This mask 40
In, a mask unit 41 having two concentric mask rings 43 and 44 having different transmittances is arranged around a central opening 42 having a diameter of 30 μm. The inner mask ring 43 is formed in a region of 30 μm to 70 μm in diameter by vapor deposition of silver.
The outer mask ring 44 is formed to a thickness of 00Å, and the outer mask ring 44 is formed in a region of 70 μm to 100 μm in diameter by copper vapor deposition.
It is formed with a thickness of 0Å. Aluminum is deposited on the remaining portion 45 to a thickness of 5000 Å. The mask units 41 thus formed are arranged with a center-to-center distance of 100 μm. The inner silver vapor deposition mask ring 43, the outer copper vapor deposition mask ring 44 and the remaining aluminum vapor deposition region 45 are made of KrF.
72% and 59% for the excimer laser beam
%, 9%, and a uniform intensity laser beam is irradiated over the entire area of the vapor deposition mask, the result shown in FIG.
As shown in the lower left of 3, the pitch is 100 μm and the height is 3
The first sine wave pattern of μm is projected. In practice, the laser beam whose intensity is adjusted so as to independently project the second sinusoidal waveform pattern having a pitch of 50 μm and a height of 1 μm is irradiated through the vapor deposition mask 40 to form the first and second waveform patterns. Form a compounded composite shape. By this technique, a composite shape can be obtained by irradiating the portion covered with the vapor deposition mask 40 with the laser beam only once. Incident laser beams with different intensities can be obtained using masks, special lenses or other techniques with optical systems.

【0023】図14に本発明の方法を実行する他のシス
テムを示す。このシステムは短パルスのレーザービーム
を発生するエネルギービーム源100及び一対の固定ミ
ラー111、112を有し、ビーム源からのレーザービ
ームBが一対のアッテネータ115,116を通してス
キャンミラー117に導かれる。この後、レーザービー
ムが一対のシリンドリカルレンズ113,114に通さ
れて略長方形(25mm x8 mm)断面のレーザービームが正
方形(25mm x 25 mm)断面に整形される。こうして整形
されたレーザービームBはフライアイレンズ120を通
してテーブル上に載置された被加工材1表面に照射され
る。このフライアイレンズ120は25個の微小凸レン
ズが配列されたもので、正方形断面の入射レーザービー
ムをビームスポット配列に分解するもので、このビーム
スポット列は、図6に示すマスクを用いて得られた図7
に示す配列と同一であり、各ビームスポット内でビーム
強度が規則的に変化して被加工材表面に正弦波形パター
ンを与えるものである。このフライアイレンズ120を
用い、光学系の倍率を代えることで、異なる正弦波形パ
ターンを被加工材表面に与えることができる。レーザー
ビームはエネルギー密度5.0mJ/mm2と成るよう
にアッテネータ115,116で調整されて、ポリカー
ボネート製の被加工材1表面に複合形状を与える。この
複合形状は、ピッチが1000μmで高さが50μmで
ある第1の正弦波形パターンと、ピッチが500μmで
高さが30μmである第2の正弦波形パターンと、ピッ
チが250μmで高さが5μmである第3の正弦波形パ
ターンとの合成である。第1の波形パターンはフライア
イレンズ120を通して倍率1/5でレーザービームを
170パルス照射して形成され、第2の波形パターンは
第1の波形パターンの上へ、フライアイレンズ120を
通して倍率1/10でレーザービームを100パルス照
射して形成され、最後に第3の波形パターンが複合パタ
ーンの上へ、フライアイレンズ120を通して倍率1/
20でレーザービームを17パルス照射して形成され
て、所望の複合形状を得る。第1、第2及び第3の波形
パターンは、スキャンミラー117によりレーザービー
ムをフライアイレンズ120に通して走査することで写
し出され、一回の走査により夫々、25mm2、6.2
5mm2、1.5625mm2の正方形領域に波形パター
ンが形成される。従って、被加工材1を載せたテーブル
を光学系に対して水平移動することでより広い範囲に亘
って複合形状を形成する。
FIG. 14 shows another system for carrying out the method of the present invention. This system has an energy beam source 100 that generates a short-pulse laser beam and a pair of fixed mirrors 111 and 112. A laser beam B from the beam source is guided to a scan mirror 117 through a pair of attenuators 115 and 116. Then, the laser beam is passed through the pair of cylindrical lenses 113 and 114, and the laser beam having a substantially rectangular (25 mm x 8 mm) cross section is shaped into a square (25 mm x 25 mm) cross section. The laser beam B thus shaped is applied to the surface of the workpiece 1 placed on the table through the fly-eye lens 120. The fly-eye lens 120 is an array of 25 micro-convex lenses, and is used to decompose an incident laser beam having a square cross section into a beam spot array. This beam spot array is obtained by using the mask shown in FIG. Figure 7
The beam intensity is regularly changed in each beam spot to give a sinusoidal waveform pattern on the surface of the material to be processed. By using the fly-eye lens 120 and changing the magnification of the optical system, different sinusoidal waveform patterns can be given to the surface of the workpiece. The laser beam is adjusted by attenuators 115 and 116 so as to have an energy density of 5.0 mJ / mm 2, and gives a complex shape to the surface of the workpiece 1 made of polycarbonate. This composite shape has a first sine wave pattern having a pitch of 1000 μm and a height of 50 μm, a second sine wave pattern having a pitch of 500 μm and a height of 30 μm, and a pitch of 250 μm and a height of 5 μm. It is a combination with a certain third sinusoidal waveform pattern. The first waveform pattern is formed by irradiating 170 pulses of a laser beam through the fly-eye lens 120 at a magnification of 1/5, and the second waveform pattern is formed on the first waveform pattern through the fly-eye lens 120 and a magnification of 1 /. It is formed by irradiating 100 pulses of the laser beam at 10, and finally the third waveform pattern is formed on the composite pattern through the fly-eye lens 120 at a magnification of 1 /.
It is formed by irradiating 17 pulses of a laser beam at 20 to obtain a desired composite shape. The first, second and third waveform patterns are projected by scanning the laser beam through the fly-eye lens 120 by the scan mirror 117, and 25 mm 2 , 6.2 respectively by one scanning.
5 mm 2, a waveform pattern is formed in a square area of 1.5625mm 2. Therefore, the composite shape is formed over a wider range by horizontally moving the table on which the workpiece 1 is placed with respect to the optical system.

【0024】ここで開示されるマスクやフライアイレン
ズを用いる以外に、被加工材表面に沿ってビームスポッ
トを移動させる間にレーザービームの強度を変化させる
方法を採用することで、レーザービームを直接被加工材
表面に照射することも可能である。図15(a)はレーザ
ービームを直接照射することで正弦波形パターンを形成
する簡単な方法を示す。所望の正弦波形の1周期を8つ
の区画S1〜S8に分割し、各区画での平均振幅に対応
させてレーザー強度を変えて融解深さを調整する。従っ
て、ビーム強度を変えながら単純な正弦波形パターンを
描くようにビームに対して被加工材を移動させる工程を
繰り返すだけで、2つ以上の正弦波形パターンからなる
複合形状を作り出すことができる。正弦波形パターンを
形成する場合にはレーザービームを容易に調整できるも
のではあるが、図4に示すマスク20を用いて図15
(b)に示すように正弦波形の1周期分を一度に形成する
ことや、図6に示すマスク30または図14に示すフラ
イアイレンズ120を用いて図15(c)に示すように正
弦波形の2周期以上を形成することは、複合形状の形成
効率を上げる意味において利点がある。
In addition to using the mask and the fly-eye lens disclosed herein, the method of changing the intensity of the laser beam while moving the beam spot along the surface of the work piece is used to directly change the laser beam. It is also possible to irradiate the surface of the work material. FIG. 15A shows a simple method of forming a sinusoidal waveform pattern by directly irradiating a laser beam. One cycle of a desired sine waveform is divided into eight sections S1 to S8, and the laser intensity is changed according to the average amplitude in each section to adjust the melting depth. Therefore, by simply repeating the step of moving the workpiece with respect to the beam so as to draw a simple sine wave pattern while changing the beam intensity, a composite shape composed of two or more sine wave patterns can be created. Although a laser beam can be easily adjusted when forming a sinusoidal waveform pattern, the mask 20 shown in FIG.
As shown in FIG. 15B, one cycle of the sine waveform is formed at one time, or as shown in FIG. 15C using the mask 30 shown in FIG. 6 or the fly-eye lens 120 shown in FIG. Forming two or more cycles is advantageous in terms of increasing the efficiency of forming the composite shape.

【0025】レーザー融解によって正弦波形パターンを
形成する場合、このパターンの凹所の側壁の傾斜面に対
する入射レーザービームの強度が低くなるため、図3の
点線で示すように、正弦波形に正確に合致しなくなるこ
とがある。このような望ましくない影響を避けてより正
確な正弦波形パターンを形成するために、正確な波形を
描くように側壁に照射されるレーザービームの強度を調
整する。これを行う場合は、同一の波形パターンを形成
する工程を2度繰り返すことが有効である。例えば、意
図する正弦波形パターンが関数g(x)=15sin
(2πx/30)で示される場合、関数f(x)=7.
5sin(2πx/30)で示される正弦波を形成する
工程を繰り返してg(x)での波形が近似できる。正弦波形
をより正確に近似するためには、同一の波形を整形する
工程の数を増やすことがよい。正弦波形f(x)は上記のマ
スクやフライアイレンズを用いたり、レーザービームの
強度を変化させることで得られる。更に、凹所の側壁に
向けられるビーム強度の低下を補償するように設計され
た2つ以上のマスクやフライアイレンズを用いて一つの
正弦波形を形成するようにしてもよい。
When a sinusoidal wave pattern is formed by laser melting, the intensity of the incident laser beam on the inclined surface of the side wall of the recess of this pattern is low, so that the sinusoidal wave pattern can be accurately matched as shown by the dotted line in FIG. I may not do it. In order to avoid such an undesired effect and form a more accurate sinusoidal waveform pattern, the intensity of the laser beam applied to the side wall is adjusted so as to draw an accurate waveform. When this is performed, it is effective to repeat the step of forming the same waveform pattern twice. For example, the intended sine waveform pattern is the function g (x) = 15 sin
In the case of (2πx / 30), the function f (x) = 7.
The waveform at g (x) can be approximated by repeating the step of forming a sine wave represented by 5 sin (2πx / 30). In order to approximate the sine waveform more accurately, it is preferable to increase the number of steps for shaping the same waveform. The sine waveform f (x) can be obtained by using the above mask or fly-eye lens or changing the intensity of the laser beam. Furthermore, one sinusoidal waveform may be formed using two or more masks or fly-eye lenses designed to compensate for the reduction in beam intensity directed at the sidewalls of the recess.

【0026】尚、上述で説明した特徴を組み合わせて複
合形状を再現することができる。また、本発明の方法は
マイクロ構造表面を有する製品を再現するためのマスタ
ー型の製作に適用できる。この場合、LIGA技術と称
される公知の方法を用いてマイクロ構造を持つ被加工材
を形成し、次いで電気鋳造によってマスター型を形成す
ることができる。複合形状の凹所がより微細になって、
数μm以下のピッチでアスペクト比が1.0以上になれ
ば、マスター型によって再現するこが難しくなる。この
場合は、マスター型で波形パターンの内の基本となる一
つを製品に与えるようにし、次いでこの製品に別の一つ
またはそれ以上の波形パターンを与えて、最終の複合形
状を得ることができる。
The composite shape can be reproduced by combining the features described above. Also, the method of the present invention can be applied to the fabrication of a master mold for reproducing a product having a microstructured surface. In this case, a work piece having a microstructure can be formed by using a known method called LIGA technology, and then a master die can be formed by electroforming. The recess of the composite shape becomes finer,
If the aspect ratio becomes 1.0 or more at a pitch of several μm or less, it becomes difficult to reproduce by a master mold. In this case, the master mold may be used to provide the product with one of the basic waveform patterns, and then the product may be provided with another one or more waveform patterns to obtain the final composite shape. it can.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1の実施例に係る被加工品表面への
複合形状の形成方法を実行するためのシステムを示す概
略図。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a system for carrying out a method for forming a composite shape on a surface of a work piece according to a first embodiment of the present invention.

【図2】(a)は複合形状を示す図。(b)は図2(a)
の形状から分解された規則性波形パターンを示す図。
(c)は図2(a)の形状から分解された規則性波形パタ
ーンを示す図。
FIG. 2A is a diagram showing a composite shape. (B) is FIG. 2 (a)
The figure which shows the regular waveform pattern decomposed from the shape of FIG.
2C is a diagram showing a regular waveform pattern decomposed from the shape of FIG.

【図3】規則性波形パターンの凹所を整形する方法を示
す図。
FIG. 3 is a diagram showing a method of shaping a recess of a regular waveform pattern.

【図4】上記システムに使用するマスクの平面図。FIG. 4 is a plan view of a mask used in the above system.

【図5】図4のマスクを通して回折されたビームの強度
を示す図。
5 is a diagram showing the intensity of a beam diffracted through the mask of FIG.

【図6】上記システムに使用される他のマスクの概略平
面図。
FIG. 6 is a schematic plan view of another mask used in the above system.

【図7】被加工材表面に投射されるマスクイメージ、被
加工材表面に形成される波形パターンの断面を示す概略
図。
FIG. 7 is a schematic view showing a cross section of a mask image projected on the surface of a material to be processed and a waveform pattern formed on the surface of the material to be processed.

【図8】異なる波形パターンを写し出すために上記シス
テムに用いられる2つの異なるマスク、このマスクによ
って形成される被加工材表面の断面形状、その結果得ら
れる複合形状の断面をしめす概略図。
FIG. 8 is a schematic diagram showing two different masks used in the system to image different corrugated patterns, the cross-sectional shape of the workpiece surface formed by the masks, and the resulting cross-section of the composite shape.

【図9】異なる波形パターンを写し出すために上記シス
テムに用いられる2つの異なるマスク、このマスクによ
って形成される被加工材表面の断面形状、その結果得ら
れる複合形状の断面をしめす概略図。
FIG. 9 is a schematic diagram showing two different masks used in the system to image different corrugated patterns, the cross-sectional shape of the workpiece surface formed by the masks, and the resulting cross-section of the composite shape.

【図10】(a)は被加工材の一方向に沿って複合形状
を形成するためのレーザービームを走査する方式を示す
図。(b)は被加工材の互いに直交する方向に沿って複
合形状を形成するためのレーザービームを走査する方式
を示す図。
FIG. 10A is a diagram showing a method of scanning a laser beam for forming a composite shape along one direction of a work material. FIG. 6B is a diagram showing a method of scanning a laser beam for forming a composite shape along a direction orthogonal to each other in a workpiece.

【図11】(a)は被加工材の一方向に沿って被加工材
を移動させる方式を示す図。(b)は被加工材の互いに
直交する方向に沿って被加工材を移動させる方式を示す
図。
FIG. 11A is a diagram showing a method of moving a workpiece along one direction of the workpiece. FIG. 6B is a diagram showing a method of moving the material to be processed along directions orthogonal to each other.

【図12】被加工材表面に規則性波形パターンを写し出
すための蒸着マスクの平面図。
FIG. 12 is a plan view of a vapor deposition mask for displaying a regular waveform pattern on the surface of a material to be processed.

【図13】図12に示す蒸着マスクを用いて複合形状を
形成する方法を示す図。
13 is a diagram showing a method of forming a composite shape by using the vapor deposition mask shown in FIG.

【図14】被加工材の表面に不均一な凹所からなる複合
形状を形成する本発明の他の実施例に係る方法を実行す
るシステムを示す概略図。
FIG. 14 is a schematic diagram illustrating a system for performing a method according to another embodiment of the present invention for forming a composite shape of non-uniform depressions on the surface of a work piece.

【図15】(a)は被加工材表面に規則性波形パターン
を形成するために本発明で使用される一つの方式を示す
概略図。(b)は被加工材表面に規則性波形パターンを
形成するために本発明で使用される別の方式を示す概略
図。(c)は被加工材表面に規則性波形パターンを形成
するために本発明で使用される他の方式を示す概略図。
FIG. 15 (a) is a schematic view showing one method used in the present invention for forming a regular corrugated pattern on the surface of a work material. FIG. 3B is a schematic view showing another method used in the present invention to form a regular corrugated pattern on the surface of the work material. FIG. 3C is a schematic view showing another method used in the present invention for forming a regular corrugated pattern on the surface of the work material.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 被加工材 2 テーブル 10 エネルギービーム源 11 ミラー 12 ミラー 13 シリンドリカルレンズ 14 シリンドリカルレンズ 15 アッテネータ 17 スキャンミラー 18 集光レンズ 20 マスク 21 水晶基板 22 不透明環 30 マスク 31 マスク 32 マスク 34 開口 40 蒸着マスク 41 マスクユニット 42 中央開口 43 内側環 44 外側環 100 ビーム源 111 ミラー 112 ミラー 113 シリンドリカルレンズ 114 シリンドリカルレンズ 115 アッテネータ 116 アッテネータ 117 スキャンミラー 120 フライアイレンズ 1 Work material 2 tables 10 Energy beam source 11 mirror 12 mirror 13 Cylindrical lens 14 Cylindrical lens 15 Attenuator 17 scan mirror 18 Condensing lens 20 masks 21 Crystal substrate 22 Opaque ring 30 masks 31 mask 32 masks 34 opening 40 evaporation mask 41 Mask unit 42 Central opening 43 Inner ring 44 outer ring 100 beam source 111 mirror 112 mirror 113 Cylindrical lens 114 Cylindrical lens 115 Attenuator 116 Attenuator 117 scan mirror 120 fly eye lens

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI G02B 3/00 G02B 3/00 A (56)参考文献 特開 平3−155491(JP,A) 特表 平8−504132(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B23K 26/00 - 26/42 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI G02B 3/00 G02B 3/00 A (56) References JP-A-3-155491 (JP, A) Japanese Patent Publication No. 8-504132 ( (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) B23K 26/00-26/42

Claims (14)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】被加工材の表面に多数の不均一な凹所で定
義される複合形状を形成する方法であって,この方法は
以下の過程よりなる: 上記複合形状を決定し; 上記複合形状を異なる特性を持つ単純で規則性の有る波
形パターンに分解し; 上記被加工材の表面にエネルギービームを照射し、被加
工材の表面へ融解により個々の規則性の有る波形パター
ンを順に重畳させようにして形成するもので、 上記の規則性を有する波形パターンは正弦波の複数周期
を有する
1. A method of forming a composite shape defined by a number of non-uniform recesses on a surface of a work material, the method comprising the steps of: determining the composite shape; Decompose the shape into a simple and regular wavy pattern with different characteristics; irradiating the surface of the work piece with an energy beam and melting it onto the surface of the work piece to superimpose the individual wavy pattern in order. those formed as by a plurality period of the waveform pattern sine wave having the regularity
Have .
【請求項2】最初に照射するエネルギービームの波形パ
ターンが次に照射する波形パターンより振幅が大きいこ
とを特徴とする請求項1に記載の方法。
2. The waveform pattern of the energy beam for initial irradiation
Make sure that the turn has a larger amplitude than the waveform pattern to be emitted next.
The method of claim 1, wherein:
【請求項3】上記複合形状を直交変換による近似によっ
て正弦波形状の規則性波形パターンに分解することを特
徴とする請求項1または2に記載の方法。
3. The process as claimed in claim 1 or 2, characterized in that decomposed into regular waveform pattern of the sinusoidal shape by approximation by orthogonal transformation to the composite shape.
【請求項4】複数の同心円上に並ぶ不透明環を有するマ
スクを用い、上記規則性波形パターンの1周期部分をこ
のマスクを通過するエネルギービームによって被加工材
表面に写し出すことを特徴とする請求項に記載の方
法。
4. A mask having opaque rings arranged on a plurality of concentric circles is used, and one period portion of the regular waveform pattern is projected onto a surface of a workpiece by an energy beam passing through the mask. The method according to 3 .
【請求項5】上記複数の規則性波形パターンの内の一つ
を写し出すために被加工材表面に蒸着された単一の蒸着
マスクが用いられ,この蒸着マスクでは中央開口を同心
円状に囲むように隣接した互いに透過度が異なる複数の
マスク環で構成された複数のマスクユニットが配列さ
れ,上記規則性パターンの内の他の規則性波形パターン
を形成することとなるエネルギービームが上記蒸着マス
クを介して照射されて上記の複合形状を実現することを
特徴とする請求項に記載の方法。
5. A single vapor deposition mask vapor-deposited on the surface of a workpiece is used to project one of the plurality of regular corrugated patterns, and the vapor deposition mask surrounds the central opening concentrically. A plurality of mask units composed of a plurality of mask rings adjacent to each other and having different transmissivities are arranged, and an energy beam that forms another regular corrugated pattern of the regular patterns forms the vapor deposition mask. The method according to claim 3 , characterized in that it is illuminated through to achieve said composite shape.
【請求項6】融解により形成されつつある凹所の側壁に
向けられるエネルギービームが上記凹所の次頂点及び谷
に向けられるエネルギービームより大きなビーム強度と
することを特徴とする請求項に記載の方法。
6. The according to claim 3, the energy beam directed to the side wall of the recess being formed by melting, characterized in that the large beam intensity than the energy beam directed to the next vertex and the valley of the recess the method of.
【請求項7】異なる種類のマスクを使用して上記エネル
ギービームを被加工材に照射し,各マスクは上記の各規
則性波形パターンの被加工材表面に写し出すことを特徴
とする請求項1または2に記載の方法。
7. using different types of masks irradiated with the energy beam on the workpiece, each mask or claim 1, characterized in that Projects the workpiece surface of each regular wave pattern of the The method described in 2 .
【請求項8】上記エネルギービームを被加工材表面で複
数のビームスポットに分散する特殊なレンズを含む光学
系を使用し,各ビームスポットは規則的に変化するビー
ム強度を有し、これらのビームスポットが一様に配列さ
れてこの配列によって上記の規則性波形パターンを形成
することを特徴とする請求項1または2に記載の方法。
8. An optical system including a special lens that disperses the energy beam into a plurality of beam spots on the surface of a workpiece, each beam spot having a beam intensity that changes regularly, 3. A method according to claim 1 or 2 , characterized in that the spots are arranged in a uniform manner to form the regular wave pattern.
【請求項9】上記光学系の倍率を変えて被加工材表面に
上記規則性波形パターンの一つを第1の倍率で写し出
し、次いで別の規則性波形パターンを同じ表面に第2の
倍率で写し出すことを特徴とする請求項に記載の方
法。
9. One of the regular corrugated patterns is projected at a first magnification on the surface of the workpiece by changing the magnification of the optical system, and then another regular corrugated pattern is formed on the same surface at a second magnification. 9. The method according to claim 8 , characterized in that it is projected.
【請求項10】単一のマスクと、このマスクを通して上
記エネルギービームにより上記規則性波形パターンの一
つを被加工材表面に投影する単一の光学系とを使用し,
上記光学系の倍率を変えて先ず被加工材表面に第1の倍
率で上記一つの規則性波形パターンを投影した後に、別
の規則性波形パターンを第2の倍率で投影することを特
徴とする請求項1または2に記載の方法。
10. A single mask and a single optical system for projecting one of the regular corrugated patterns onto the surface of a work piece by the energy beam through the mask,
Characterized in that by changing the magnification of the optical system, first of all, the one regular waveform pattern is projected on the surface of the workpiece at the first magnification, and then another regular waveform pattern is projected at the second magnification. The method according to claim 1 or 2 .
【請求項11】上記エネルギービームは所定の周波数で
上記被加工材に照射されるパルスレーザービームであ
り、上記レーザービームは上記被加工材の表面を上記パ
ルス周波数に同期されて走査してこの表面の広範囲に亘
って上記の複合形状を実現することを特徴とする請求項
または2に記載の方法。
11. The energy beam is a pulsed laser beam that is applied to the work piece at a predetermined frequency, and the laser beam scans the surface of the work piece in synchronization with the pulse frequency and the surface. The method according to claim 1 or 2 , wherein the composite shape is realized over a wide range of.
【請求項12】上記レーザービームは短波長または短パ
ルス幅を有することを特徴とする請求項11に記載の方
法。
12. The method according to claim 11 , wherein the laser beam has a short wavelength or a short pulse width.
【請求項13】上記の規則性波形パターンを被加工材表
面に投影する手段を含む光学系が固定され,上記被加工
材が上記光学系に対して移動することにより上記被加工
材の表面の広範囲に亘って上記の複合形状を実現するこ
とを特徴とする請求項1または2に記載の方法。
13. An optical system including means for projecting the regular corrugated pattern onto the surface of a workpiece is fixed, and the workpiece is moved with respect to the optical system to move the surface of the workpiece. The method according to claim 1 or 2 , wherein the composite shape is realized over a wide range.
【請求項14】請求項1に記載の方法に基づいて作成さ
れた物品であり、この物品は上記の被加工材から成形さ
れて上記複合形状を有し,複合形状をなす不均一な凹所
が0.01〜50μmのピッチで分布しアスペクト比が
0.1〜2.0である物品。
14. An article made according to the method of claim 1, wherein the article is formed from the material to be processed, has the composite shape, and has a non-uniform recess having the composite shape. Is distributed at a pitch of 0.01 to 50 μm and has an aspect ratio of 0.1 to 2.0.
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