JP5424113B2 - Processing apparatus and modulation mask used in processing apparatus - Google Patents

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本発明は、光源から出射された光を、非加工部を含む被加工物に照射することにより、被加工物に少なくとも1つの傾斜部を形成する加工装置に関する。また本発明は、光源から出射された光を被加工物に照射することにより、被加工物に貫通部若しくは底部分と、テーパ部とを有する少なくとも1つの先細状テーパ穴を形成する加工装置に関する。また本発明は、加工装置で用いられる変調マスクに関する。   The present invention relates to a processing apparatus that forms at least one inclined portion on a workpiece by irradiating the workpiece including a non-processing portion with light emitted from a light source. The present invention also relates to a processing apparatus for forming at least one tapered tapered hole having a through portion or a bottom portion and a tapered portion on a workpiece by irradiating the workpiece with light emitted from a light source. . The present invention also relates to a modulation mask used in a processing apparatus.

近年、電子機器などで用いられる部品において、部品(被加工物)を様々な形状に高精度で加工することが求められている。要求される形状の一例として、被加工物に傾斜部を形成することが挙げられる。例えば、プリンタなどに使用されるインクジェットヘッドのノズルは、良好なインクの吐出性能を得るために、ノズルの先端部が基端部よりも細くなるよう傾斜(テーパ)がつけられた形状を有することが求められる。   In recent years, parts (workpieces) for parts used in electronic devices or the like are required to be processed into various shapes with high accuracy. As an example of the required shape, it is possible to form an inclined portion on the workpiece. For example, the nozzle of an inkjet head used in a printer or the like has a shape that is inclined (tapered) so that the tip of the nozzle is thinner than the base end in order to obtain good ink ejection performance. Is required.

図20に、従来のインクジェットヘッドのノズル形成方法における加工装置100を示す。加工装置100のステージ109上には、ポリイミド等の樹脂プレートからなり、レーザ加工によりノズルが形成されるノズル形成用シート108が載置されている。レーザ光源102から出射されるパルス状のレーザ光は、光強度分布を均一化する照明光学系103を通過した後、マスク104に入射される。マスク104は、光を透過させる石英ガラス層105と、光を遮蔽する金属からなる光遮蔽層106とを積層することにより形成されており、また、光遮蔽層106はその中央部に円形の開口部106aを有している。このため、マスク104に入射したレーザ光のうち、光遮蔽層106の開口部106aに対応する領域に入射したレーザ光のみがマスク104を透過し、その他の光はマスク104の光遮蔽層106により遮蔽される。マスク104を透過したレーザ光は、結像光学系107によりノズル形成用シート108上に結像される。ノズル形成用シート108上に結像され照射された光は、光遮蔽層106の開口部106aに対応する円形パターンを有しており、このため、ノズル形成用シート108が円形に加工される。これによって、テーパがつけられた形状を有するノズル110が作製される。   FIG. 20 shows a processing apparatus 100 in a conventional inkjet head nozzle forming method. On the stage 109 of the processing apparatus 100, a nozzle forming sheet 108 made of a resin plate such as polyimide and having nozzles formed by laser processing is placed. The pulsed laser light emitted from the laser light source 102 passes through the illumination optical system 103 that makes the light intensity distribution uniform, and then enters the mask 104. The mask 104 is formed by stacking a quartz glass layer 105 that transmits light and a light shielding layer 106 made of a metal that shields light, and the light shielding layer 106 has a circular opening at the center thereof. Part 106a. Therefore, of the laser light incident on the mask 104, only the laser light incident on the region corresponding to the opening 106a of the light shielding layer 106 is transmitted through the mask 104, and other light is transmitted by the light shielding layer 106 of the mask 104. Shielded. The laser beam that has passed through the mask 104 is imaged on the nozzle forming sheet 108 by the imaging optical system 107. The light imaged and irradiated on the nozzle forming sheet 108 has a circular pattern corresponding to the opening 106a of the light shielding layer 106. Therefore, the nozzle forming sheet 108 is processed into a circular shape. Thereby, the nozzle 110 having a tapered shape is manufactured.

レーザ加工により作製されるノズル110のテーパ角と、照射されるレーザ光のエネルギー密度との間には、図21に示すように、照射エネルギー密度を小さくするとテーパ角が大きくなる関係があることが知られている。この関係を利用することにより、照射されるレーザ光のエネルギー密度を調整して所望角度のテーパ部110bを形成することが可能となる。例えば特許文献1において、所定の角度を有するテーパ部110bを形成するよう、照射されるレーザ光のエネルギー密度を調整してノズル110を形成する装置が開示されている。   As shown in FIG. 21, there is a relationship between the taper angle of the nozzle 110 manufactured by laser processing and the energy density of the irradiated laser light, in which the taper angle increases as the irradiation energy density decreases. Are known. By utilizing this relationship, it is possible to adjust the energy density of the irradiated laser light to form the tapered portion 110b having a desired angle. For example, Patent Document 1 discloses an apparatus that forms the nozzle 110 by adjusting the energy density of the irradiated laser light so as to form a tapered portion 110b having a predetermined angle.

特開2002−67333号公報JP 2002-67333 A

しかしながら、上記のようなノズルの形成方法においては、大きなテーパ角を得るために照射エネルギー密度を小さくすることにより、アブレーションレート( 一回のパルス光照射で除去される被加工物の深さ) が低下する。このため、同じ深さのテーパ穴を加工する場合でも、大きなテーパ角を得るためには、レーザ光の照射回数を増やす必要があり、これによって、テーパ穴を形成するのに必要な加工時間が長くなるという問題が生じる。また、レーザ光源102の寿命はレーザ光を出射した回数により決まるため、被加工物へのレーザ光の照射回数を増やすと、レーザ光源102の寿命が短くなり、これによって、レーザ光源101の交換頻度が増加するという問題も生じる。さらに、大きなテーパ角を得るために照射エネルギー密度を小さくすると、作製されたノズル110の先端部110cにおける内径のばらつきが大きくなるという問題が生じる。   However, in the nozzle forming method as described above, the ablation rate (the depth of the workpiece removed by one pulsed light irradiation) is reduced by reducing the irradiation energy density in order to obtain a large taper angle. descend. For this reason, even when processing a tapered hole having the same depth, in order to obtain a large taper angle, it is necessary to increase the number of times of laser light irradiation, and thereby the processing time required to form the tapered hole is increased. The problem of lengthening arises. In addition, since the life of the laser light source 102 is determined by the number of times the laser light is emitted, increasing the number of times of irradiating the workpiece with the laser light shortens the life of the laser light source 102, thereby changing the replacement frequency of the laser light source 101. There is also a problem that increases. Furthermore, if the irradiation energy density is reduced in order to obtain a large taper angle, there arises a problem that the variation in the inner diameter of the tip portion 110c of the manufactured nozzle 110 increases.

本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、短い加工時間で精度良く被加工物に傾斜部を形成することができる加工装置を提供することを目的とする。また本発明は、当該加工装置で用いられる変調マスクを提供することを目的とする。   The present invention has been made in consideration of such points, and an object of the present invention is to provide a processing apparatus capable of forming an inclined portion on a workpiece with high accuracy in a short processing time. Another object of the present invention is to provide a modulation mask used in the processing apparatus.

第1の本発明は、光源から出射された光を、非加工部を含む被加工物に照射することにより、被加工物に少なくとも1つの傾斜部を形成する加工装置において、光を出射する光源と、前記光源の出射側に設けられ、光源からの光を変調して出射する変調マスクと、前記変調マスクの出射側に設けられ、変調マスクにより変調された光を結像して被加工物に照射し、被加工物に傾斜部を形成する結像光学系と、を備え、前記変調マスクは、前記被加工物の傾斜部に照射される光を位相変調する変調マスク傾斜部と、各変調マスク傾斜部に隣接し、前記被加工物の非加工部に対応する変調マスク遮蔽部と、を有し、前記変調マスク傾斜部は、複数の位相変調単位領域からなり、変調マスク傾斜部により位相変調され出射された光は、前記結像光学系の結像面に前記位相変調単位領域に基づく光強度分布を生成し、前記変調マスク遮蔽部は、光を遮蔽する光遮蔽層を含み、前記位相変調単位領域を前記結像光学系の結像面に換算した位相変調単位換算領域は、前記結像光学系の点像分布範囲の半径よりも少なくとも一方向に関して小さく、前記結像光学系の点像分布範囲の半径Rは、光の中心波長をλとし、結像光学系の出射側の開口数をNAとするとき、R=0.61λ/NAで定義され、前記位相変調単位領域は、第1の位相変調量を有する第1位相変調単位領域と、第2の位相変調量を有する第2位相変調単位領域と、からなり、前記変調マスク傾斜部における第1位相変調単位領域の占有率をTp、第2位相変調単位領域の占有率をTpとするとき、変調マスク傾斜部におけるTpおよびTpの分布は、変調マスク傾斜部のうち前記変調マスク遮蔽部に隣接する領域から遠ざかるにつれて{(Tp−Tp)の絶対値}が増加するよう分布していることを特徴とする加工装置である。
第1の本発明によれば、被加工物の非加工部に、被加工物を加工し得る強度を有する光が照射されるのを防ぐことができる。このことにより、非加工部が加工されるのを確実に防ぐことができる。
また第1の本発明によれば、被加工物の傾斜部に照射される光の強度を、被加工物の非加工部から遠ざかるにつれて連続的に大きくなるように調整することができる。このことにより、短い加工時間で精度良く被加工物に傾斜部を形成することができる。
A first aspect of the present invention is a light source that emits light in a processing apparatus that forms at least one inclined portion on a workpiece by irradiating the workpiece including a non-processing portion with light emitted from the light source. A modulation mask that is provided on the emission side of the light source and that modulates and emits light from the light source; and an image that is provided on the emission side of the modulation mask and is modulated by the modulation mask to form a workpiece An imaging optical system that forms an inclined portion on the workpiece, and the modulation mask includes a modulation mask inclined portion that phase-modulates light irradiated to the inclined portion of the workpiece, and A modulation mask shielding part corresponding to a non-working part of the workpiece, and the modulation mask inclination part is composed of a plurality of phase modulation unit regions, and is formed by the modulation mask inclination part. The phase-modulated light emitted from the imaging optics A light intensity distribution based on the phase modulation unit region is generated on the imaging surface of the image forming unit, and the modulation mask shielding unit includes a light shielding layer for shielding light, and the phase modulation unit region is imaged by the imaging optical system. The phase modulation unit conversion region converted into a surface is smaller in at least one direction than the radius of the point image distribution range of the imaging optical system, and the radius R of the point image distribution range of the imaging optical system is the center wavelength of light. Is defined as R = 0.61λ / NA, and the phase modulation unit region includes a first phase modulation amount having a first phase modulation amount. A unit region and a second phase modulation unit region having a second phase modulation amount, wherein the occupation ratio of the first phase modulation unit region in the modulation mask inclined portion is Tp 1 , and the occupation of the second phase modulation unit region is when the rate and Tp 2, put the modulation mask inclined portion Distribution of tp 1 and tp 2 is characterized by being distributed so that increases {absolute value of (Tp 1 -Tp 2)} with increasing distance from the area adjacent to the modulating mask shielding portion of the modulating mask inclined portion It is a processing device.
According to 1st this invention, it can prevent that the light which has the intensity | strength which can process a workpiece is irradiated to the non-processed part of a workpiece. This can reliably prevent the non-processed portion from being processed.
In addition, according to the first aspect of the present invention, the intensity of light applied to the inclined portion of the workpiece can be adjusted so as to continuously increase as the distance from the non-processing portion of the workpiece is increased. As a result, the inclined portion can be formed on the workpiece with high accuracy in a short processing time.

第1の本発明において、前記被加工物には、加工装置による加工によって、少なくとも1つの傾斜部と、当該傾斜部の底側に位置する最大加工部とが形成されてもよい。この場合、前記変調マスクは、前記傾斜部に照射される光を位相変調する変調マスク傾斜部と、各変調マスク傾斜部の一側に隣接し、前記非加工部に対応する変調マスク遮蔽部と、各変調マスク傾斜部の他側に隣接し、前記最大加工部に対応する変調マスク透過部と、を有している。   In the first aspect of the present invention, at least one inclined portion and a maximum processed portion located on the bottom side of the inclined portion may be formed on the workpiece by processing with a processing apparatus. In this case, the modulation mask includes a modulation mask inclination portion that phase-modulates light applied to the inclination portion, a modulation mask shielding portion that is adjacent to one side of each modulation mask inclination portion, and corresponds to the non-processed portion. And a modulation mask transmission portion corresponding to the maximum processing portion adjacent to the other side of each modulation mask inclined portion.

第1の本発明において、前記変調マスク透過部は、複数の位相変調単位領域からなるとともに、変調マスク透過部により位相変調され出射された光が前記結像光学系の結像面に前記位相変調単位領域に基づく光強度分布を生成するものであってもよい。この場合、前記変調マスク透過部における第1位相変調単位領域の占有率をCp、第2位相変調単位領域の占有率をCpとし、前記変調マスク傾斜部における第1位相変調単位領域の占有率をTp、第2位相変調単位領域の占有率をTpとするとき、{(Cp−Cp)の絶対値}>{(Tp−Tp)の絶対値}の関係が満たされている。 In the first aspect of the present invention, the modulation mask transmission unit includes a plurality of phase modulation unit regions, and light emitted after being phase-modulated by the modulation mask transmission unit is applied to the imaging surface of the imaging optical system. A light intensity distribution based on a unit region may be generated. In this case, the occupation ratio of the first phase modulation unit area in the modulation mask transmission part is Cp 1 , the occupation ratio of the second phase modulation unit area is Cp 2, and the occupation of the first phase modulation unit area in the modulation mask inclined part is When the rate is Tp 1 and the occupation ratio of the second phase modulation unit region is Tp 2 , the relationship of {absolute value of (Cp 1 −Cp 2 )}> {absolute value of (Tp 1 −Tp 2 )} is satisfied. Has been.

第2の本発明は、光源から出射された光を被加工物に照射することにより、被加工物に貫通部若しくは底部分と、テーパ部とを有する少なくとも1つの先細状テーパ穴を形成する加工装置において、光を出射する光源と、前記光源の出射側に設けられ、光源からの光を変調して出射する変調マスクと、前記変調マスクの出射側に設けられ、変調マスクにより変調された光を結像して被加工物に照射し、被加工物にテーパ穴を形成する結像光学系と、を備え、前記変調マスクは、前記テーパ穴の貫通部若しくは底部分に照射される光に対応する変調マスク透過部と、各変調マスク透過部の周縁に位置し、テーパ穴のテーパ部に照射される光を位相変調する変調マスク傾斜部と、各変調マスク傾斜部の周縁に位置する変調マスク遮蔽部と、を有し、前記変調マスク傾斜部は、複数の位相変調単位領域からなり、変調マスク傾斜部により位相変調され出射された光は、前記結像光学系の結像面に前記位相変調単位領域に基づく光強度分布を生成し、前記変調マスク遮蔽部は、光を遮蔽する光遮蔽層を含み、前記位相変調単位領域を前記結像光学系の結像面に換算した位相変調単位換算領域は、前記結像光学系の点像分布範囲の半径よりも少なくとも一方向に関して小さく、前記結像光学系の点像分布範囲の半径Rは、光の中心波長をλとし、結像光学系の出射側の開口数をNAとするとき、R=0.61λ/NAで定義され、前記位相変調単位領域は、第1の位相変調量を有する第1位相変調単位領域と、第2の位相変調量を有する第2位相変調単位領域と、からなり、前記変調マスク傾斜部における第1位相変調単位領域の占有率をTp、第2位相変調単位領域の占有率をTpとするとき、変調マスク傾斜部におけるTpおよびTpの分布は、変調マスク傾斜部のうち前記変調マスク遮蔽部に隣接する領域から前記変調マスク透過部に隣接する領域に向かって{(Tp−Tp)の絶対値}が増加するよう分布していることを特徴とする加工装置である。
第2の本発明によれば、被加工物のうちテーパ穴が形成されない部分に、被加工物を加工し得る強度を有する光が照射されるのを防ぐことができる。このことにより、テーパ穴が形成されない部分が加工されるのを確実に防ぐことができる。
また第2の本発明によれば、被加工物の傾斜部に照射される光の強度を、被加工物の非加工部から貫通部若しくは底部分に向かうにつれて連続的に大きくなるように調整することができる。このことにより、短い加工時間で精度良く被加工物にテーパ穴を形成することができる。
The second aspect of the present invention is a process for forming at least one tapered tapered hole having a through portion or a bottom portion and a tapered portion on a workpiece by irradiating the workpiece with light emitted from a light source. In the apparatus, a light source that emits light, a modulation mask that is provided on the emission side of the light source and that modulates and emits light from the light source, and light that is provided on the emission side of the modulation mask and modulated by the modulation mask And an imaging optical system that forms a tapered hole in the workpiece, and the modulation mask applies light to the penetrating portion or bottom portion of the tapered hole. Corresponding modulation mask transmission part, modulation mask tilt part for phase modulation of light irradiated to the taper part of the taper hole located at the periphery of each modulation mask transmission part, and modulation positioned at the periphery of each modulation mask tilt part A mask shielding part, The modulation mask tilt part is composed of a plurality of phase modulation unit areas, and light emitted after being phase-modulated by the modulation mask tilt part is distributed on the imaging plane of the imaging optical system based on the phase modulation unit areas. The modulation mask shielding unit includes a light shielding layer that shields light, and the phase modulation unit conversion region obtained by converting the phase modulation unit region into an imaging surface of the imaging optical system is the imaging optical The radius R of the point image distribution range of the imaging optical system is λ as the center wavelength of the light, and the numerical aperture on the exit side of the imaging optical system is smaller than the radius of the point image distribution range of the system. When NA is defined, R = 0.61λ / NA, and the phase modulation unit region includes a first phase modulation unit region having a first phase modulation amount and a second phase having a second phase modulation amount. A modulation unit region, and the modulation mask tilt Tp 1 occupancy of the first phase modulation unit area in, when the occupation rate of the second phase modulation unit areas and Tp 2, the distribution of Tp 1 and Tp 2 in the modulation mask ramps, among the modulation mask inclined portion The processing apparatus is characterized in that {Absolute value of (Tp 1 −Tp 2 )} is distributed so as to increase from a region adjacent to the modulation mask shielding portion to a region adjacent to the modulation mask transmission portion. is there.
According to the second aspect of the present invention, it is possible to prevent the portion of the workpiece that is not formed with the tapered hole from being irradiated with light having an intensity capable of processing the workpiece. As a result, it is possible to reliably prevent the portion where the tapered hole is not formed from being processed.
According to the second aspect of the present invention, the intensity of light applied to the inclined portion of the workpiece is adjusted so as to continuously increase from the non-working portion of the workpiece toward the penetrating portion or the bottom portion. be able to. This makes it possible to form a tapered hole in the workpiece with high accuracy in a short processing time.

第2の本発明において、前記変調マスク透過部は、複数の位相変調単位領域からなるとともに、変調マスク透過部により位相変調され出射された光が前記結像光学系の結像面に前記位相変調単位領域に基づく光強度分布を生成するものであってもよい。この場合、前記変調マスク透過部における第1位相変調単位領域の占有率をCp、第2位相変調単位領域の占有率をCpとし、前記変調マスク傾斜部における第1位相変調単位領域の占有率をTp、第2位相変調単位領域の占有率をTpとするとき、{(Cp−Cp)の絶対値}>{(Tp−Tp)の絶対値}の関係が満たされている。 In the second aspect of the present invention, the modulation mask transmission section includes a plurality of phase modulation unit regions, and light emitted after being phase-modulated by the modulation mask transmission section is formed on the imaging surface of the imaging optical system. A light intensity distribution based on a unit region may be generated. In this case, the occupation ratio of the first phase modulation unit area in the modulation mask transmission part is Cp 1 , the occupation ratio of the second phase modulation unit area is Cp 2, and the occupation of the first phase modulation unit area in the modulation mask inclined part is When the rate is Tp 1 and the occupation ratio of the second phase modulation unit region is Tp 2 , the relationship of {absolute value of (Cp 1 −Cp 2 )}> {absolute value of (Tp 1 −Tp 2 )} is satisfied. Has been.

第1および第2の本発明において、前記被加工物は、基本樹脂と、当該基本樹脂に添加されたフィラーとを有していてもよい。この場合、前記変調マスクを通って照射される光により、前記基本樹脂および前記フィラーが除去され、これによって被加工物が加工される。   In the first and second aspects of the present invention, the workpiece may include a basic resin and a filler added to the basic resin. In this case, the basic resin and the filler are removed by the light irradiated through the modulation mask, whereby the workpiece is processed.

第1および第2の本発明において、前記第1位相変調単位領域の第1の位相変調量と、前記第2位相変調単位領域の第2の位相変調量とが180度の奇数倍だけ異なっていてもよい。   In the first and second aspects of the present invention, the first phase modulation amount in the first phase modulation unit region and the second phase modulation amount in the second phase modulation unit region differ by an odd multiple of 180 degrees. May be.

第1および第2の本発明において、前記変調マスク遮蔽部は、光透過率が0である光遮蔽層からなっていてもよい。   In the first and second aspects of the present invention, the modulation mask shielding portion may comprise a light shielding layer having a light transmittance of zero.

第3の本発明は、光源から出射された光を、非加工部を含む被加工物に照射することにより、被加工物に少なくとも1つの傾斜部を形成する加工装置に組み込まれた変調マスクにおいて、加工装置は、光を出射する光源と、前記光源の出射側に設けられ、光源からの光を変調して出射する変調マスクと、前記変調マスクの出射側に設けられ、変調マスクにより変調された光を結像して被加工物に照射し、被加工物に傾斜部を形成する結像光学系と、を備え、前記変調マスクは、前記被加工物の傾斜部に照射される光を位相変調する変調マスク傾斜部と、各変調マスク傾斜部に隣接し、前記被加工物の非加工部に対応する変調マスク遮蔽部と、を有し、前記変調マスク傾斜部は、複数の位相変調単位領域からなり、変調マスク傾斜部により位相変調され出射された光は、前記結像光学系の結像面に前記位相変調単位領域に基づく光強度分布を生成し、前記変調マスク遮蔽部は、光を遮蔽する光遮蔽層を含み、前記位相変調単位領域を前記結像光学系の結像面に換算した位相変調単位換算領域は、前記結像光学系の点像分布範囲の半径よりも少なくとも一方向に関して小さく、前記結像光学系の点像分布範囲の半径Rは、光の中心波長をλとし、結像光学系の出射側の開口数をNAとするとき、R=0.61λ/NAで定義され、前記位相変調単位領域は、第1の位相変調量を有する第1位相変調単位領域と、第2の位相変調量を有する第2位相変調単位領域と、からなり、前記変調マスク傾斜部における第1位相変調単位領域の占有率をTp、第2位相変調単位領域の占有率をTpとするとき、変調マスク傾斜部におけるTpおよびTpの分布は、変調マスク傾斜部のうち前記変調マスク遮蔽部に隣接する領域から遠ざかるにつれて{(Tp−Tp)の絶対値}が増加するよう分布していることを特徴とする変調マスクである。
第3の本発明によれば、被加工物の非加工部に、被加工物を加工し得る強度を有する光が照射されるのを防ぐことができる。このことにより、非加工部が加工されるのを確実に防ぐことができる。
また第3の本発明によれば、被加工物の傾斜部に照射される光の強度を、被加工物の非加工部から遠ざかるにつれて連続的に大きくなるように調整することができる。このことにより、短い加工時間で精度良く被加工物に傾斜部を形成することができる。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a modulation mask incorporated in a processing apparatus for forming at least one inclined portion on a workpiece by irradiating the workpiece including a non-processing portion with light emitted from a light source. The processing apparatus includes a light source that emits light, a modulation mask that is provided on the emission side of the light source, modulates and emits light from the light source, and is provided on the emission side of the modulation mask and is modulated by the modulation mask. And an imaging optical system that forms an inclined portion on the workpiece, forms an inclined portion on the workpiece, and the modulation mask applies the light irradiated to the inclined portion of the workpiece. A modulation mask inclined portion that performs phase modulation; and a modulation mask shielding portion that is adjacent to each modulation mask inclined portion and corresponds to a non-processed portion of the workpiece. The modulation mask inclined portion includes a plurality of phase modulation components. Consists of unit area and phase by modulation mask inclined part The adjusted and emitted light generates a light intensity distribution based on the phase modulation unit region on the imaging surface of the imaging optical system, and the modulation mask shielding unit includes a light shielding layer that shields light, The phase modulation unit conversion region obtained by converting the phase modulation unit region to the imaging surface of the imaging optical system is smaller in at least one direction than the radius of the point image distribution range of the imaging optical system, The radius R of the point image distribution range is defined as R = 0.61λ / NA where λ is the center wavelength of light and NA is the numerical aperture on the exit side of the imaging optical system, and the phase modulation unit region is The first phase modulation unit region having the first phase modulation amount and the second phase modulation unit region having the second phase modulation amount, and occupying the first phase modulation unit region in the modulation mask inclined portion the rate Tp 1, the occupation ratio of the second phase modulation unit areas Tp To time, the distribution of Tp 1 and Tp 2 in the modulation mask ramps, increase {absolute value of (Tp 1 -Tp 2)} with increasing distance from the area adjacent to the modulating mask shielding portion of the modulating mask inclined portion and It is a modulation mask characterized by being distributed as follows.
According to the third aspect of the present invention, it is possible to prevent the non-processed portion of the workpiece from being irradiated with light having an intensity capable of processing the workpiece. This can reliably prevent the non-processed portion from being processed.
Further, according to the third aspect of the present invention, the intensity of light applied to the inclined portion of the workpiece can be adjusted so as to increase continuously as the distance from the non-processing portion of the workpiece increases. As a result, the inclined portion can be formed on the workpiece with high accuracy in a short processing time.

第3の本発明において、前記被加工物には、前記加工装置による加工によって、少なくとも1つの傾斜部と、当該傾斜部の底側に位置する最大加工部とが形成されてもよい。この場合、加工装置に組み込まれた前記変調マスクは、前記傾斜部に照射される光を位相変調する変調マスク傾斜部と、各変調マスク傾斜部の一側に隣接し、前記非加工部に対応する変調マスク遮蔽部と、各変調マスク傾斜部の他側に隣接し、前記最大加工部に対応する変調マスク透過部と、を有している。   In the third aspect of the present invention, at least one inclined portion and a maximum processed portion located on the bottom side of the inclined portion may be formed on the workpiece by the processing by the processing apparatus. In this case, the modulation mask incorporated in the processing apparatus is adjacent to one side of each modulation mask inclined portion, which corresponds to the non-processed portion, and a modulation mask inclined portion for phase-modulating light irradiated to the inclined portion. And a modulation mask transmission portion corresponding to the maximum processing portion adjacent to the other side of each modulation mask inclined portion.

第3の本発明において、前記変調マスク透過部は、複数の位相変調単位領域からなるとともに、変調マスク透過部により位相変調され出射された光が前記結像光学系の結像面に前記位相変調単位領域に基づく光強度分布を生成するものであってもよい。この場合、前記変調マスク透過部における第1位相変調単位領域の占有率をCp、第2位相変調単位領域の占有率をCpとし、前記変調マスク傾斜部における第1位相変調単位領域の占有率をTp、第2位相変調単位領域の占有率をTpとするとき、{(Cp−Cp)の絶対値}>{(Tp−Tp)の絶対値}の関係が満たされている。 In the third aspect of the present invention, the modulation mask transmission unit includes a plurality of phase modulation unit regions, and light emitted after being phase-modulated by the modulation mask transmission unit is applied to the imaging surface of the imaging optical system. A light intensity distribution based on a unit region may be generated. In this case, the occupation ratio of the first phase modulation unit area in the modulation mask transmission part is Cp 1 , the occupation ratio of the second phase modulation unit area is Cp 2, and the occupation of the first phase modulation unit area in the modulation mask inclined part is When the rate is Tp 1 and the occupation ratio of the second phase modulation unit region is Tp 2 , the relationship of {absolute value of (Cp 1 −Cp 2 )}> {absolute value of (Tp 1 −Tp 2 )} is satisfied. Has been.

第4の本発明は、光源から出射された光を被加工物に照射することにより、被加工物に貫通部若しくは底部分と、テーパ部とを有する少なくとも1つの先細状テーパ穴を形成する加工装置に組み込まれた変調マスクにおいて、加工装置は、光を出射する光源と、前記光源の出射側に設けられ、光源からの光を位相変調して出射する変調マスクと、前記変調マスクの出射側に設けられ、変調マスクにより変調された光を結像して被加工物に照射し、被加工物にテーパ穴を形成する結像光学系と、を備え、前記変調マスクは、前記テーパ穴の貫通部若しくは底部分に照射される光に対応する変調マスク透過部と、各変調マスク透過部の周縁に位置し、テーパ穴のテーパ部に照射される光を位相変調する変調マスク傾斜部と、各変調マスク傾斜部の周縁に位置する変調マスク遮蔽部と、を有し、前記変調マスク傾斜部は、複数の位相変調単位領域からなり、変調マスク傾斜部により位相変調され出射された光は、前記結像光学系の結像面に前記位相変調単位領域に基づく光強度分布を生成し、前記変調マスク遮蔽部は、光を遮蔽する光遮蔽層を含み、前記位相変調単位領域を前記結像光学系の結像面に換算した位相変調単位換算領域は、前記結像光学系の点像分布範囲の半径よりも少なくとも一方向に関して小さく、前記結像光学系の点像分布範囲の半径Rは、光の中心波長をλとし、結像光学系の出射側の開口数をNAとするとき、R=0.61λ/NAで定義され、前記位相変調単位領域は、第1の位相変調量を有する第1位相変調単位領域と、第2の位相変調量を有する第2位相変調単位領域と、からなり、前記変調マスク傾斜部における第1位相変調単位領域の占有率をTp、第2位相変調単位領域の占有率をTpとするとき、変調マスク傾斜部におけるTpおよびTpの分布は、変調マスク傾斜部のうち前記変調マスク遮蔽部に隣接する領域から前記変調マスク透過部に隣接する領域に向かって{(Tp−Tp)の絶対値}が増加するよう分布していることを特徴とする変調マスクである。
第4の本発明によれば、被加工物のうちテーパ穴が形成されない部分に、被加工物を加工し得る強度を有する光が照射されるのを防ぐことができる。このことにより、テーパ穴が形成されない部分が加工されるのを確実に防ぐことができる。
また第4の本発明によれば、被加工物の傾斜部に照射される光の強度を、被加工物の非加工部から貫通部若しくは底部分に向かうにつれて連続的に大きくなるように調整することができる。このことにより、短い加工時間で精度良く被加工物にテーパ穴を形成することができる。
The fourth aspect of the present invention is a process for forming at least one tapered tapered hole having a through portion or a bottom portion and a tapered portion on a workpiece by irradiating the workpiece with light emitted from a light source. In the modulation mask incorporated in the apparatus, the processing apparatus includes: a light source that emits light; a modulation mask that is provided on an emission side of the light source and that modulates and emits light from the light source; and an emission side of the modulation mask And an imaging optical system that forms an image of light modulated by the modulation mask and irradiates the work piece to form a tapered hole in the work piece. A modulation mask transmission part corresponding to the light irradiated to the penetrating part or the bottom part, a modulation mask inclined part positioned at the periphery of each modulation mask transmission part and phase-modulating the light irradiated to the taper part of the taper hole; Each modulation mask slope A modulation mask shielding portion positioned at an edge, and the modulation mask tilt portion is composed of a plurality of phase modulation unit regions, and light emitted after being phase-modulated by the modulation mask tilt portion is transmitted from the imaging optical system. A light intensity distribution based on the phase modulation unit region is generated on an imaging surface, and the modulation mask shielding unit includes a light shielding layer that shields light, and the phase modulation unit region is formed on the imaging surface of the imaging optical system. The phase modulation unit conversion region converted into is smaller in at least one direction than the radius of the point image distribution range of the imaging optical system, and the radius R of the point image distribution range of the imaging optical system is the center wavelength of light. λ, where NA is the numerical aperture on the exit side of the imaging optical system, R is defined as 0.61λ / NA, and the phase modulation unit region is a first phase modulation unit having a first phase modulation amount Region and second phase modulation having second phase modulation amount And position region consists, the occupancy rate of the first phase modulation unit area in the modulation mask inclined portion Tp 1, when the occupation rate of the second phase modulation unit areas and Tp 2, Tp 1 and in the modulation mask inclined portion The distribution of Tp 2 is such that {absolute value of (Tp 1 −Tp 2 )} increases from a region adjacent to the modulation mask shielding part to a region adjacent to the modulation mask transmission part in the modulation mask inclined part. It is a modulation mask characterized by being distributed.
According to the fourth aspect of the present invention, it is possible to prevent the portion of the workpiece that is not formed with the tapered hole from being irradiated with light having an intensity capable of processing the workpiece. As a result, it is possible to reliably prevent the portion where the tapered hole is not formed from being processed.
According to the fourth aspect of the present invention, the intensity of light applied to the inclined portion of the workpiece is adjusted so as to continuously increase from the non-working portion of the workpiece toward the penetrating portion or the bottom portion. be able to. This makes it possible to form a tapered hole in the workpiece with high accuracy in a short processing time.

第4の本発明において、前記変調マスク透過部は、複数の位相変調単位領域からなるとともに、変調マスク透過部により位相変調され出射された光が前記結像光学系の結像面に前記位相変調単位領域に基づく光強度分布を生成するものであってもよい。この場合、前記変調マスク透過部における第1位相変調単位領域の占有率をCp、第2位相変調単位領域の占有率をCpとし、前記変調マスク傾斜部における第1位相変調単位領域の占有率をTp、第2位相変調単位領域の占有率をTpとするとき、{(Cp−Cp)の絶対値}>{(Tp−Tp)の絶対値}の関係が満たされている。 In the fourth aspect of the present invention, the modulation mask transmission section includes a plurality of phase modulation unit areas, and the phase modulated light emitted from the modulation mask transmission section is emitted to the imaging surface of the imaging optical system. A light intensity distribution based on a unit region may be generated. In this case, the occupation ratio of the first phase modulation unit area in the modulation mask transmission part is Cp 1 , the occupation ratio of the second phase modulation unit area is Cp 2, and the occupation of the first phase modulation unit area in the modulation mask inclined part is When the rate is Tp 1 and the occupation ratio of the second phase modulation unit region is Tp 2 , the relationship of {absolute value of (Cp 1 −Cp 2 )}> {absolute value of (Tp 1 −Tp 2 )} is satisfied. Has been.

第3および第4の本発明において、前記被加工物は、基本樹脂と、当該基本樹脂に添加されたフィラーとを有していてもよい。この場合、前記変調マスクを通って照射される光により、前記基本樹脂および前記フィラーが除去され、これによって被加工物が加工される。   In the third and fourth aspects of the present invention, the workpiece may include a basic resin and a filler added to the basic resin. In this case, the basic resin and the filler are removed by the light irradiated through the modulation mask, whereby the workpiece is processed.

第3および第4の本発明において、前記第1位相変調単位領域の第1の位相変調量と、前記第2位相変調単位領域の第2の位相変調量とが180度の奇数倍だけ異なっていてもよい。   In the third and fourth aspects of the present invention, the first phase modulation amount in the first phase modulation unit region and the second phase modulation amount in the second phase modulation unit region differ by an odd multiple of 180 degrees. May be.

第3および第4の本発明において、前記変調マスク遮蔽部は、光透過率が0である光遮蔽層からなっていてもよい。   In the third and fourth aspects of the present invention, the modulation mask shielding part may comprise a light shielding layer having a light transmittance of zero.

本発明によれば、短い加工時間で精度良く被加工物に傾斜部を形成する加工装置を提供することができる。また本発明によれば、当該加工装置で用いられる変調マスクを提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the processing apparatus which forms an inclination part in a workpiece accurately with a short processing time can be provided. According to the present invention, a modulation mask used in the processing apparatus can be provided.

図1は、本発明による加工装置を示す図。FIG. 1 shows a processing apparatus according to the present invention. 図2は、本発明の第1の実施の形態における変調マスクの出射側を示す平面図、図2(b)は、図2(a)の変調マスクをIIb−IIb方向から見た縦断面図。FIG. 2 is a plan view showing the emission side of the modulation mask in the first embodiment of the present invention, and FIG. 2B is a longitudinal sectional view of the modulation mask of FIG. 2A viewed from the IIb-IIb direction. . 図3(a)は、図2(a)に示す変調マスクのうち太枠で囲んだ領域を拡大して示す図、図3(b)は、図3(a)の各位相変調単位領域を示す縦断面図。3A is an enlarged view showing a region surrounded by a thick frame in the modulation mask shown in FIG. 2A, and FIG. 3B shows each phase modulation unit region in FIG. 3A. FIG. 図4(a)は、結像光学系から出射された光の被加工物に対する結像面を示す図、図4(b)は、結像面における点像分布関数を示す図、図4(c)は、結像面における点像分布関数と変調マスク傾斜部および変調マスク透過部における位相変調単位領域との関係を示す図、図4(d)は、結像面の点像分布関数内における光強度の概念を示す図。4A is a diagram showing an imaging plane of light emitted from the imaging optical system with respect to the workpiece, FIG. 4B is a diagram showing a point spread function on the imaging plane, and FIG. FIG. 4C is a diagram showing the relationship between the point spread function on the imaging plane and the phase modulation unit area in the modulation mask inclined part and modulation mask transmission part, and FIG. The figure which shows the concept of the light intensity in. 図5(a)は、結像光学系における瞳関数を示す図、図5(b)は、結像面における点像分布関数を示す図。FIG. 5A is a diagram showing a pupil function in the imaging optical system, and FIG. 5B is a diagram showing a point image distribution function in the imaging plane. 図6は、変調マスクの設計フローチャートを示す図。FIG. 6 is a diagram illustrating a modulation mask design flowchart. 図7(a)は、本発明の第1の実施の形態において、被加工物に形成されるテーパ穴を示す縦断面図、図7(b)は、被加工物に形成されるテーパ穴を示す平面図。FIG. 7A is a longitudinal sectional view showing a tapered hole formed in the workpiece in the first embodiment of the present invention, and FIG. 7B shows the tapered hole formed in the workpiece. FIG. 図8(a)は、第1の比較の形態において、被加工物に照射される光のエネルギー密度と、これによって加工される被加工物との関係を示す図、図8(b)は、本発明の第1の実施の形態において、被加工物に照射される光のエネルギー密度と、これによって加工される被加工物との関係を示す図。FIG. 8A is a diagram showing the relationship between the energy density of light irradiated on the workpiece and the workpiece processed by this in the first comparative embodiment, and FIG. The figure which shows the relationship between the energy density of the light irradiated to a workpiece, and the workpiece processed by this in the 1st Embodiment of this invention. 図9は、第2の比較の形態における変調マスクの出射側を示す平面図。FIG. 9 is a plan view showing the emission side of the modulation mask in the second comparative embodiment. 図10(a)は、図9に示す変調マスクのうち太枠で囲んだ領域を拡大して示す図であり、図10(b)は、図10(a)の各振幅変調単位領域を示す縦断面図。FIG. 10A is an enlarged view showing a region surrounded by a thick frame in the modulation mask shown in FIG. 9, and FIG. 10B shows each amplitude modulation unit region in FIG. 10A. FIG. 図11は、被加工物に形成されるテーパ穴の変形例を示す縦断面図。FIG. 11 is a longitudinal sectional view showing a modified example of the tapered hole formed in the workpiece. 図12(a)は、本発明の第2の実施の形態における変調マスクの出射側を示す平面図であり、図12(b)は、図12(a)の変調マスクをXIIb−XIIb方向から見た縦断面図。FIG. 12A is a plan view showing the emission side of the modulation mask according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 12B shows the modulation mask of FIG. 12A from the XIIb-XIIb direction. Viewed longitudinal section. 図13(a)は、本発明の第2の実施の形態における被加工物を示す平面図であり、図13(b)は、図13(a)の被加工物をXIIIb−XIIIb方向から見た縦断面図。FIG. 13A is a plan view showing a workpiece in the second embodiment of the present invention, and FIG. 13B shows the workpiece of FIG. 13A viewed from the XIIIb-XIIIb direction. FIG. 図14(a)は、本発明の第2の実施の形態の変形例における変調マスクの出射側を示す平面図であり、図14(b)は、図14(a)の変調マスクをXIVb−XIVb方向から見た縦断面図。FIG. 14A is a plan view showing the emission side of the modulation mask in the modification of the second embodiment of the present invention, and FIG. 14B shows the modulation mask of FIG. The longitudinal cross-sectional view seen from the XIVb direction. 図15(a)は、本発明の第2の実施の形態の変形例における被加工物を示す平面図であり、図15(b)は、図15(a)の被加工物をXVb−XVb方向から見た縦断面図。FIG. 15A is a plan view showing a workpiece in a modification of the second embodiment of the present invention, and FIG. 15B shows the workpiece of FIG. 15A as XVb-XVb. The longitudinal cross-sectional view seen from the direction. 図16(a)は、被加工物に形成されたテーパ穴の形状を示す縦断面図、図16(b)は、被加工物に照射されたレーザ光の強度分布Iを示す図、図16(c)は、被加工物に形成されたテーパ穴を示す平面図。16A is a longitudinal sectional view showing the shape of a tapered hole formed in the workpiece, FIG. 16B is a diagram showing the intensity distribution I of the laser beam irradiated on the workpiece, FIG. (C) is a top view which shows the taper hole formed in the to-be-processed object. 図17(a)は、実施例1における変調マスクを示す平面図、図17(b)は、図17(a)に示す変調マスクから出射された光の強度を示す図。FIG. 17A is a plan view showing the modulation mask in the first embodiment, and FIG. 17B is a diagram showing the intensity of light emitted from the modulation mask shown in FIG. 図18(a)は、位相変調単位領域の第2位相変調単位領域の形状を示す図、図18(b)は、第2位相変調単位領域の寸法誤差と、当該第2位相変調単位領域を含む位相変調単位領域により変調された光の強度との関係を示す図。18A shows the shape of the second phase modulation unit area of the phase modulation unit area, and FIG. 18B shows the dimensional error of the second phase modulation unit area and the second phase modulation unit area. The figure which shows the relationship with the intensity | strength of the light modulated by the phase modulation unit area | region containing. 図19(a)は、比較例1における変調マスクを示す平面図、図19(b)は、図19(a)に示す変調マスクから出射された光の強度を示す図。FIG. 19A is a plan view showing a modulation mask in Comparative Example 1, and FIG. 19B is a diagram showing the intensity of light emitted from the modulation mask shown in FIG. 図20は、従来の加工装置を示す図。FIG. 20 is a diagram showing a conventional processing apparatus. 図21は、テーパ穴の傾斜と角度と照射エネルギーの関係を示す図。FIG. 21 is a diagram showing the relationship between the inclination and angle of the tapered hole and the irradiation energy.

第1の実施の形態
以下、図1乃至図7を参照して、本発明の第1の実施の形態について説明する。
First Embodiment Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

(被加工物およびテーパ穴)
はじめに、図7を参照して、加工装置10により加工される被加工物18、および被加工物18に形成されるテーパ穴20について説明する。図7(a)は、被加工物18に形成されるテーパ穴20を示す縦断面図であり、図7(b)は、被加工物18に形成されるテーパ穴20を示す平面図である。
(Workpiece and tapered hole)
First, the workpiece 18 processed by the processing apparatus 10 and the tapered hole 20 formed in the workpiece 18 will be described with reference to FIG. FIG. 7A is a longitudinal sectional view showing a tapered hole 20 formed in the workpiece 18, and FIG. 7B is a plan view showing the tapered hole 20 formed in the workpiece 18. .

図7(a)(b)に示すように、被加工物18は、平板状の形状を備えるとともに、基本樹脂18dと、当該基本樹脂18dに添加されたフィラー18eとを有している。また図7(a)(b)に示すように、被加工物18に形成されるテーパ穴20は、貫通部20aと、テーパ穴20の基端部20dから先端部20cに向って貫通部20aが先細となるよう傾斜した面からなるテーパ部20bとを有している。ここでテーパ部20bの傾斜角度は、図7(a)に示すように角度φとなっている。なお図7(a)においては、被加工物18の上面側にのみフィラー18eが添加されている例を示したが、これに限られることはなく、被加工物18の下面側にフィラー18eが添加されていてもよい。また、被加工物18全体にわたってフィラー18eが添加されていてもよい。   As shown in FIGS. 7A and 7B, the workpiece 18 has a flat plate shape, and includes a basic resin 18d and a filler 18e added to the basic resin 18d. 7A and 7B, the tapered hole 20 formed in the workpiece 18 includes a through portion 20a and a through portion 20a from the proximal end portion 20d of the tapered hole 20 toward the distal end portion 20c. Has a tapered portion 20b having a surface inclined so as to be tapered. Here, the inclination angle of the tapered portion 20b is an angle φ as shown in FIG. 7A shows an example in which the filler 18e is added only to the upper surface side of the workpiece 18. However, the present invention is not limited to this, and the filler 18e is not provided on the lower surface side of the workpiece 18. It may be added. Further, the filler 18e may be added throughout the workpiece 18.

被加工物18の基本樹脂18dの材料としては、加工性および物理的安定性の良い材料が用いられる。例えば被加工物18を加工してインクジェットヘッドのノズルを製造する場合、基本樹脂18dとしてポリイミドなどが用いられる。また、基本樹脂18dに添加されるフィラー18eとしては、被加工物18の易滑性を高めることができる材料が用いられ、例えばシリカや炭酸カルシウムの粒子などが用いられる。このようなフィラー18eを基本樹脂18dに添加することにより、被加工物18同士の滑りを良くすることができ、これによって、被加工物18にテーパ穴20を形成する際の作業性などを向上させることができる。   As the material of the basic resin 18d of the workpiece 18, a material having good workability and physical stability is used. For example, when the workpiece 18 is processed to manufacture an inkjet head nozzle, polyimide or the like is used as the basic resin 18d. In addition, as the filler 18e added to the basic resin 18d, a material capable of improving the slipperiness of the workpiece 18 is used, for example, silica or calcium carbonate particles. By adding such a filler 18e to the basic resin 18d, it is possible to improve the slippage between the workpieces 18, thereby improving workability when forming the tapered hole 20 in the workpiece 18. Can be made.

なお本実施の形態において、被加工物18のうち、テーパ穴20の貫通部20aが形成される部分が最大加工部18aとなっており、テーパ穴のテーパ部20bが形成される部分が傾斜部18bとなっており、テーパ穴20が形成されない部分が非加工部18cとなっている(図7(b)参照)。なお、最大加工部18aとは、被加工物18のうち加工装置10によって最も深く加工される部分であり、非加工部18cとは、被加工物18のうち加工装置10によって加工されるのが好ましくない部分である。   In the present embodiment, the portion of the workpiece 18 where the through portion 20a of the tapered hole 20 is formed is the maximum processed portion 18a, and the portion where the tapered portion 20b of the tapered hole is formed is an inclined portion. The portion where the tapered hole 20 is not formed is a non-processed portion 18c (see FIG. 7B). The maximum processed portion 18 a is a portion of the workpiece 18 that is processed most deeply by the processing device 10, and the non-processed portion 18 c is processed by the processing device 10 of the workpiece 18. This is an undesirable part.

(加工装置)
次に図1を参照して、加工装置10全体について説明する。図1は、本発明の第1の実施の形態における加工装置10を示す図である。図1に示すように、加工装置10は、被加工物18を載置する加工台19と、光を出射するマスク照明系11と、マスク照明系11の出射側に設けられ、マスク照明系11からの光を変調して出射する変調マスク24と、変調マスク24の出射側に設けられ、変調マスク24により変調された光を結像して被加工物18に照射し、被加工物18に貫通部20aとテーパ部20bとを有する少なくとも1つのテーパ穴20を形成する結像光学系17と、を備えている。
(Processing equipment)
Next, the entire processing apparatus 10 will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a diagram showing a processing apparatus 10 according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the processing apparatus 10 is provided on a processing table 19 on which a workpiece 18 is placed, a mask illumination system 11 that emits light, and an exit side of the mask illumination system 11. A modulation mask 24 that modulates and emits light from the light source, and an output side of the modulation mask 24 that forms an image of the light modulated by the modulation mask 24 and irradiates the workpiece 18. And an imaging optical system 17 that forms at least one tapered hole 20 having a through portion 20a and a tapered portion 20b.

このうちマスク照明系11は、パルス状のレーザ光を出射するレーザ光源12と、レーザ光源12からのレーザ光の光強度分布を均一化する照明光学系13とを有している。具体的には、レーザ光源12は、アブレーションにより被加工物18を加工するための308nmの波長を有する光を供給するXeClエキシマレーザ光源12からなる。また照明光学系13は、レーザ光源12からの光の面内強度分布を均一化するとともに、照明光学系13から変調マスク24に入射される光の入射角度分布を均一化するものであり、フライアイレンズ(図示せず)と、コンデンサ光学系(図示せず)とを有している。   Among these, the mask illumination system 11 includes a laser light source 12 that emits pulsed laser light, and an illumination optical system 13 that uniformizes the light intensity distribution of the laser light from the laser light source 12. Specifically, the laser light source 12 is composed of a XeCl excimer laser light source 12 that supplies light having a wavelength of 308 nm for processing the workpiece 18 by ablation. The illumination optical system 13 equalizes the in-plane intensity distribution of the light from the laser light source 12, and also uniformizes the incident angle distribution of the light incident on the modulation mask 24 from the illumination optical system 13. An eye lens (not shown) and a condenser optical system (not shown) are included.

変調マスク24は、前述のとおり、マスク照明系11の出射側に設けられ、マスク照明系11からの光を変調して出射するものである。詳細については後述する。   As described above, the modulation mask 24 is provided on the emission side of the mask illumination system 11 and modulates and emits the light from the mask illumination system 11. Details will be described later.

変調マスク24において変調されたレーザ光は、変調マスク24の出射側に設けられた結像光学系17に入射される。結像光学系17は、変調マスク24により変調された光を結像して被加工物18に照射するものであり、図1に示すように、凸レンズ17aと、凸レンズ17bと、両レンズ17a、17bの間に設けられた開口絞り17cとを有している。なお開口絞り17cの開口部17kの大きさは、実質的に結像光学系17の像側開口数NAに対応している。後述するように、当該開口部17kの大きさは被加工物18において所要の光強度分布を発生させるように設定されている。   The laser light modulated by the modulation mask 24 is incident on the imaging optical system 17 provided on the emission side of the modulation mask 24. The imaging optical system 17 forms an image of the light modulated by the modulation mask 24 and irradiates the workpiece 18. As shown in FIG. 1, the convex lens 17a, the convex lens 17b, the both lenses 17a, And an aperture stop 17c provided between 17b. The size of the aperture 17k of the aperture stop 17c substantially corresponds to the image-side numerical aperture NA of the imaging optical system 17. As will be described later, the size of the opening 17k is set so as to generate a required light intensity distribution in the workpiece 18.

結像光学系17により結像されたレーザ光は、被加工物18に照射される。この被加工物18は、308nmの波長を有するレーザ光によるアブレーションが発生しやすい物質から形成されており、例えばポリイミドなどの高分子材料から形成されている。なお被加工物18は、変調マスク24と光学的に共役な面、すなわち結像光学系17の後述する結像面17f上に配置されている。   The laser beam imaged by the imaging optical system 17 is irradiated to the workpiece 18. The workpiece 18 is made of a material that is easily ablated by a laser beam having a wavelength of 308 nm, and is made of a polymer material such as polyimide, for example. The workpiece 18 is disposed on a surface optically conjugate with the modulation mask 24, that is, an imaging surface 17 f described later of the imaging optical system 17.

(変調マスク)
次に、図2(a)(b)および図3(a)(b)を参照して、本実施の形態における変調マスク24について説明する。図2(a)は、変調マスク24の出射側を示す平面図であり、図2(b)は、図2(a)の変調マスク24をIIb−IIb方向から見た縦断面図である。なお本実施の形態において、変調マスク24は、平板状の形状を有し、その平面部とレーザ光の入射および出射方向とが直交するよう配置されている。また図3(a)は、図2(a)に示す変調マスク24のうち太枠で囲んだ領域を拡大して示す図であり、図3(b)は、図3(a)の各位相変調単位領域を示す縦断面図である。
(Modulation mask)
Next, the modulation mask 24 in the present embodiment will be described with reference to FIGS. 2 (a) and 2 (b) and FIGS. 3 (a) and 3 (b). 2A is a plan view showing the emission side of the modulation mask 24, and FIG. 2B is a longitudinal sectional view of the modulation mask 24 of FIG. 2A viewed from the IIb-IIb direction. In the present embodiment, the modulation mask 24 has a flat plate shape, and is arranged so that the plane portion thereof is orthogonal to the incident and exit directions of the laser beam. 3A is an enlarged view showing a region surrounded by a thick frame in the modulation mask 24 shown in FIG. 2A, and FIG. 3B shows each phase of FIG. 3A. It is a longitudinal cross-sectional view which shows a modulation unit area | region.

はじめに、図2(a)を参照して、変調マスク24の出射側から見た場合の変調マスク24の構造について説明する。図2(a)に示すように、変調マスク24は、テーパ穴20の貫通部20aに照射される光を位相変調する変調マスク透過部24aと、変調マスク透過部24aの周縁に位置し、テーパ穴20のテーパ部20bに照射される光を位相変調する変調マスク傾斜部24bと、変調マスク傾斜部24bの周縁に位置し、被加工物18の非加工部18cに対応する変調マスク遮蔽部24cとからなる。また図2(b)に示すように、変調マスク透過部24aおよび変調マスク傾斜部24bはそれぞれ、複数の位相変調単位領域24eからなる。一方、図2(b)に示すように、変調マスク遮蔽部24cは、光を遮蔽する光遮蔽層27を含んでいる。なお、変調マスク24には、被加工物18に形成されるテーパ穴20の数に対応する数の変調マスク透過部24aおよび変調マスク傾斜部24bがそれぞれ設けられるが、本実施の形態においては、変調マスク24に変調マスク透過部24aおよび変調マスク傾斜部24bがそれぞれ1つ設けられている場合について説明する。   First, the structure of the modulation mask 24 when viewed from the emission side of the modulation mask 24 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 2A, the modulation mask 24 is positioned at the periphery of the modulation mask transmission part 24a for phase-modulating the light irradiated to the penetrating part 20a of the taper hole 20, and the modulation mask transmission part 24a. A modulation mask inclined portion 24b that phase-modulates light irradiated to the tapered portion 20b of the hole 20, and a modulation mask shielding portion 24c that is located at the periphery of the modulation mask inclined portion 24b and corresponds to the non-processed portion 18c of the workpiece 18 It consists of. Further, as shown in FIG. 2B, each of the modulation mask transmission part 24a and the modulation mask inclination part 24b includes a plurality of phase modulation unit regions 24e. On the other hand, as shown in FIG. 2B, the modulation mask shield 24c includes a light shield layer 27 that shields light. The modulation mask 24 is provided with a number of modulation mask transmission parts 24a and modulation mask inclined parts 24b corresponding to the number of tapered holes 20 formed in the workpiece 18, respectively, but in this embodiment, The case where one modulation mask transmission part 24a and one modulation mask inclination part 24b are provided in the modulation mask 24 will be described.

次に、位相変調単位領域24eについて詳述する。変調マスク24のうち、例えば変調マスク傾斜部24bは、図3(a)に示すように、位相変調単位領域24e〜24eを有している。またこれらの位相変調単位領域24e〜24eを結像光学系17の後述する結像面17fに換算した振幅変調単位換算領域が結像光学系17の後述する点像分布範囲の半径Rよりも少なくとも一方向に関して小さくなるよう、変調マスク24が設計されている。 Next, the phase modulation unit region 24e will be described in detail. Of the modulation mask 24, for example, the modulation mask inclined portion 24b has phase modulation unit regions 24e 1 to 24e 5 as shown in FIG. Further, an amplitude modulation unit conversion region obtained by converting these phase modulation unit regions 24e 1 to 24e 5 into an imaging surface 17f described later of the imaging optical system 17 is based on a radius R of a point image distribution range described later of the imaging optical system 17. Also, the modulation mask 24 is designed to be small in at least one direction.

また図3(a)に示すように、変調マスク傾斜部24bの各位相変調単位領域24e〜24eはそれぞれ、第1の位相変調量を有する第1位相変調単位領域25a〜25aと、第2の位相変調量を有する第2位相変調単位領域25b〜25bとからなる。ここで図3(a)から明らかなように、変調マスク傾斜部24bの各位相変調単位領域24e〜24eにおいて、第1位相変調単位領域25a〜25aの占有率(各位相変調単位領域24e〜24eにおける第1位相変調単位領域25a〜25aの面積率)、および第2位相変調単位領域25b〜25bの占有率(各位相変調単位領域24e〜24eにおける第2位相変調単位領域25b〜25bの面積率)はそれぞれ異なっている。例えば位相変調単位領域24eにおける第1位相変調単位領域25aの占有率は0.90であり、第2位相変調単位領域25bの占有率は0.10である。また位相変調単位領域24eにおける第1位相変調単位領域25aの占有率は0.55であり、第2位相変調単位領域25bの占有率は0.45である。 Further, as shown in FIG. 3A, each of the phase modulation unit regions 24e 1 to 24e 5 of the modulation mask inclined portion 24b has a first phase modulation unit region 25a 1 to 25a 5 having a first phase modulation amount, respectively. And second phase modulation unit regions 25b 1 to 25b 5 having a second phase modulation amount. Here, as is clear from FIG. 3 (a), in each of the phase modulation unit regions 24e 1 to 24e 5 of the modulation mask inclined part 24b, the occupancy rate of each of the first phase modulation unit regions 25a 1 to 25a 5 (each phase modulation unit) in the first phase modulation unit region 25a 1 ~25A area ratio of 5), and the occupancy of the second phase modulation unit region 25b 1 ~25b 5 (the respective phase modulating unit region 24e 1 ~24E 5 in the area 24e 1 ~24E 5 The area ratios of the second phase modulation unit regions 25b 1 to 25b 5 are different from each other. For example, the first phase occupancy rate of the modulation unit region 25a 1 of the phase modulation unit region 24e 1 is 0.90, occupancy of the second phase modulation unit region 25b 1 is 0.10. The occupancy rate of the first phase modulation unit region 25a 5 in the phase modulation unit area 24e 5 is 0.55, the occupancy of the second phase modulation unit region 25b 5 is 0.45.

次に、図3(b)を参照して、変調マスク傾斜部24bの各位相変調単位領域24e〜24eの構造について詳述する。図3(b)は、各位相変調単位領域24e〜24eを示す縦断面図である。図3(b)に示すように、変調マスク24の各位相変調単位領域24e〜24eは、その表面に凹凸が設けられている透過性基板、例えば屈折率nの石英ガラス26から形成されている。ここで、各位相変調単位領域24e〜24eのうち第1位相変調単位領域25a〜25aに対応する領域における石英ガラス26の高さと、各位相変調単位領域24e〜24eのうち第2位相変調単位領域25b〜25bに対応する領域における石英ガラス26の高さとの差をΔhとする。この場合、空気の屈折率を1とすると、各位相変調単位領域24e〜24eにおいて、第1位相変調単位領域25a〜25aにおける変調マスク24の入射面から出射面24hまでの光学距離と、第2位相変調単位領域25b〜25bにおける変調マスク24の入射面から出射面24hまでの光学距離との差は、Δh×(n−1)になる。 Next, the structure of each of the phase modulation unit regions 24e 1 to 24e 5 of the modulation mask inclined portion 24b will be described in detail with reference to FIG. FIG. 3B is a longitudinal sectional view showing each of the phase modulation unit regions 24e 1 to 24e 5 . As shown in FIG. 3B, each of the phase modulation unit regions 24e 1 to 24e 5 of the modulation mask 24 is formed from a transmissive substrate, for example, a quartz glass 26 having a refractive index n, having irregularities on its surface. ing. Here, the height of the quartz glass 26 in the region corresponding to the first phase modulation unit region 25a 1 ~25a 5 out of the respective phase modulating unit region 24e 1 ~24e 5, among the phase modulation unit area 24e 1 ~24e 5 A difference from the height of the quartz glass 26 in the region corresponding to the second phase modulation unit regions 25b 1 to 25b 5 is Δh. In this case, when the refractive index of air is 1, the optical distance of the respective phase modulating unit region 24e 1 ~24e 5, to the exit surface 24h from the incident surface of the modulation mask 24 in the first phase modulation unit region 25a 1 ~25a 5 And the optical distance from the incident surface of the modulation mask 24 to the exit surface 24h in the second phase modulation unit regions 25b 1 to 25b 5 is Δh × (n−1).

本実施の形態においては、前記の光学距離の差Δh×(n−1)が{λ/2}の奇数倍となるよう、すなわち、第1位相変調単位領域25a〜25aにおける位相変調量と第2位相変調単位領域25b〜25bにおける位相変調量の差が180度の奇数倍となるよう、Δhが設定されている。例えば、マスク照明系11から出射されるレーザ光の中心波長λが308nm、各位相変調単位領域24e〜24eを形成する石英ガラス26の屈折率nが1.49の場合、Δhが317nmとなるよう各位相変調単位領域24e〜24eが設計されている。 In the present embodiment, the optical distance difference Δh × (n−1) is an odd multiple of {λ / 2}, that is, the phase modulation amount in the first phase modulation unit regions 25a 1 to 25a 5 . Δh is set so that the difference between the phase modulation amounts in the second phase modulation unit regions 25b 1 to 25b 5 is an odd multiple of 180 degrees. For example, when the center wavelength λ of the laser light emitted from the mask illumination system 11 is 308 nm and the refractive index n of the quartz glass 26 forming the phase modulation unit regions 24e 1 to 24e 5 is 1.49, Δh is 317 nm. The phase modulation unit regions 24e 1 to 24e 5 are designed so as to be.

なお、変調マスク傾斜部24bの各位相変調単位領域24e〜24eについて図3(a)(b)を参照して説明したが、変調マスク透過部24aにおいても同様に、各々の位相変調単位領域24eを結像光学系17の結像面17fに換算した位相変調単位換算領域が結像光学系17の点像分布範囲の半径Rよりも少なくとも一方向に関して小さくなるよう、変調マスク24が設計されている。また、変調マスク透過部24aにおける各位相変調単位領域24eも、第1の位相変調量を有する第1位相変調単位領域25aと、第2の位相変調量を有する第2位相変調単位領域25bとからなる。 Although described with reference to FIG. 3 (a) (b) for each phase modulation unit area 24e 1 ~24e 5 modulation mask inclined portion 24b, also in the modulation mask transmission unit 24a, each of the phase modulation unit The modulation mask 24 is designed so that the phase modulation unit conversion region obtained by converting the region 24e into the imaging surface 17f of the imaging optical system 17 is smaller in at least one direction than the radius R of the point image distribution range of the imaging optical system 17. Has been. Each phase modulation unit region 24e in the modulation mask transmission unit 24a also includes a first phase modulation unit region 25a having a first phase modulation amount and a second phase modulation unit region 25b having a second phase modulation amount. Become.

次に、変調マスク透過部24aおよび変調マスク傾斜部24bにおける第1位相変調単位領域25aの占有率、および第2位相変調単位領域25bの占有率について説明する。本実施の形態において、変調マスク透過部24aにおける第1位相変調単位領域25aの占有率をCp、第2位相変調単位領域25bの占有率をCpとする。同様に、変調マスク傾斜部24bにおける第1位相変調単位領域25aの占有率をTp、第2位相変調単位領域25bの占有率をTpとする。このとき、{(Cp−Cp)の絶対値}>{(Tp−Tp)の絶対値}の関係が満たされるよう変調マスク24が設計されている。さらに、変調マスク傾斜部24bにおけるTpおよびTpの分布は、変調マスク傾斜部24bのうち変調マスク遮蔽部24cに隣接する領域から変調マスク透過部24aに隣接する領域に向かって{(Tp−Tp)の絶対値}が増加するよう分布している。 Next, the occupation ratio of the first phase modulation unit region 25a and the occupation ratio of the second phase modulation unit region 25b in the modulation mask transmission unit 24a and the modulation mask inclination unit 24b will be described. In the present embodiment, the occupation ratio of the first phase modulation unit region 25a in the modulation mask transmission section 24a is Cp 1 , and the occupation ratio of the second phase modulation unit region 25b is Cp 2 . Similarly, the occupation ratio of the first phase modulation unit region 25a in the modulation mask inclined portion 24b is Tp 1 , and the occupation ratio of the second phase modulation unit region 25b is Tp 2 . At this time, the modulation mask 24 is designed so that the relationship {absolute value of (Cp 1 −Cp 2 )}> {absolute value of (Tp 1 −Tp 2 )} is satisfied. Further, the distribution of Tp 1 and Tp 2 in the modulation mask inclined portion 24b is from the region adjacent to the modulation mask shielding portion 24c in the modulation mask inclined portion 24b toward the region adjacent to the modulation mask transmitting portion 24a {(Tp 1 are distributed such that the absolute value of -tp 2)} is increased.

次に、変調マスク遮蔽部24cについて詳述する。上述のように、変調マスク遮蔽部24cは、光を遮蔽する光遮蔽層27を含んでいる。このため、マスク照明系11から変調マスク24に入射する光のうち変調マスク遮蔽部24cに入射する光は、その大半が変調マスク遮蔽部24cの光遮蔽層27により遮蔽される。これによって、マスク照明系11から変調マスク24に入射した光が、変調マスク遮蔽部24cを透過して被加工物18の非加工部18cに照射されるのを防ぐことができ、このことにより、被加工物18の非加工部18cが加工されるのを確実に防ぐことができる。   Next, the modulation mask shielding part 24c will be described in detail. As described above, the modulation mask shielding part 24c includes the light shielding layer 27 that shields light. For this reason, most of the light incident on the modulation mask shielding part 24c out of the light incident on the modulation mask 24 from the mask illumination system 11 is shielded by the light shielding layer 27 of the modulation mask shielding part 24c. Thereby, it is possible to prevent the light incident on the modulation mask 24 from the mask illumination system 11 from being transmitted through the modulation mask shielding part 24c and irradiating the non-processed part 18c of the workpiece 18, thereby It is possible to reliably prevent the non-processed portion 18c of the workpiece 18 from being processed.

変調マスク遮蔽部24cの光遮蔽層27の光透過率は、変調マスク遮蔽部24cを透過して被加工物18の非加工部18cに照射される光の強度が被加工物18のアブレーション閾値を超えないよう適宜選択される。例えば、光遮蔽層27の光透過率は0.00001以下となっており、好ましくは0となっている。光遮蔽層27の材料としては、所望の光透過率を実現することができる材料を適宜用いることができ、例えば、クロム、アルミニウム、シリコン酸化物または誘電体多層膜など様々な遮光材料を用いることができる。   The light transmittance of the light shielding layer 27 of the modulation mask shielding part 24c is such that the intensity of light transmitted through the modulation mask shielding part 24c and irradiated to the non-working part 18c of the workpiece 18 is equal to the ablation threshold value of the workpiece 18. It is appropriately selected so as not to exceed. For example, the light transmittance of the light shielding layer 27 is 0.00001 or less, preferably 0. As a material of the light shielding layer 27, a material capable of realizing a desired light transmittance can be appropriately used. For example, various light shielding materials such as chromium, aluminum, silicon oxide, or a dielectric multilayer film are used. Can do.

(光強度分布の生成原理)
次に、図4および図5を参照して、変調マスク透過部24aおよび変調マスク傾斜部24bにより位相変調され出射された光が結像光学系17の結像面に位相変調単位領域24eに基づく光強度分布を生成する原理について説明する。ここで図4(a)は、結像光学系17を示す図であり、図4(b)は、結像面17fにおける点像分布関数を示す図である。図4(c)は、結像面17fにおける点像分布関数と、変調マスク24の変調マスク透過部24aおよび変調マスク傾斜部24bにおける位相変調単位領域24eとの関係を示す図であり、図4(d)は、結像面17fの点像分布関数内における光強度の概念を示す図である。図5(a)は、結像光学系17における瞳関数を示す図であり、図5(b)は、結像面17fにおける点像分布関数を示す図である。
(Generation principle of light intensity distribution)
Next, referring to FIG. 4 and FIG. 5, the light that is phase-modulated by the modulation mask transmission unit 24a and the modulation mask tilting unit 24b and is emitted is based on the phase modulation unit region 24e on the imaging surface of the imaging optical system 17. The principle of generating the light intensity distribution will be described. Here, FIG. 4A is a diagram showing the imaging optical system 17, and FIG. 4B is a diagram showing a point spread function on the imaging surface 17f. FIG. 4C is a diagram showing the relationship between the point spread function on the imaging plane 17f and the phase modulation unit region 24e in the modulation mask transmission part 24a and the modulation mask tilt part 24b of the modulation mask 24. (D) is a figure which shows the concept of the light intensity in the point spread function of the image plane 17f. FIG. 5A is a diagram showing a pupil function in the imaging optical system 17, and FIG. 5B is a diagram showing a point spread function on the imaging surface 17f.

はじめに、レーザ光の強度とアブレーション深さとの関係について説明する。被加工物18に照射されるレーザ光の強度と、被加工物18のうちアブレーションにより除去される部分の深さ(アブレーションレート)との間には、一般に〔数1〕の関係式が成り立つことが知られている。

Figure 0005424113
ここで、dはパルス状のレーザ光を被加工物18に一回照射したときのアブレーションレート、αは被加工物18の光吸収率、Iはレーザ光のエネルギー密度、Ithは被加工物18におけるアブレーション発生閾値を示す。 First, the relationship between the intensity of laser light and the ablation depth will be described. In general, the relational expression of [Equation 1] holds between the intensity of the laser beam irradiated to the workpiece 18 and the depth (ablation rate) of the portion of the workpiece 18 that is removed by ablation. It has been known.
Figure 0005424113
Here, d is the ablation rate when the workpiece 18 is irradiated with pulsed laser light once, α is the light absorption rate of the workpiece 18, I is the energy density of the laser beam, and I th is the workpiece. 18 shows the ablation occurrence threshold value in FIG.

〔数1〕により明らかなように、アブレーションレートdはレーザ光のエネルギー密度Iに依存する。また、レーザ光照射を複数回繰り返した場合、被加工物18のうちレーザ光照射によって除去される部分の深さの合計は、レーザ光の照射回数に比例することが知られている。従って、被加工物18に照射されるレーザ光のエネルギー密度Iを被加工物18の場所に応じて任意に設定することにより、被加工物18を任意の形状に加工することが可能となる。   As is apparent from [Equation 1], the ablation rate d depends on the energy density I of the laser beam. In addition, when laser light irradiation is repeated a plurality of times, it is known that the total depth of the portion of the workpiece 18 that is removed by laser light irradiation is proportional to the number of times of laser light irradiation. Therefore, by arbitrarily setting the energy density I of the laser light irradiated to the workpiece 18 according to the location of the workpiece 18, the workpiece 18 can be processed into an arbitrary shape.

なお、レーザ光のエネルギー密度Iが所定の値、例えばIupperを超えると、アブレーションにより被加工物18の一部が除去された際に発生する飛散物によって、被加工物18に照射されるレーザ光が吸収・散乱されるという現象が発生する。この場合、被加工物18に照射されるレーザ光のエネルギーが、被加工物18のアブレーションと飛散物によるレーザ光の吸収・散乱とに使用されることになり、このため、レーザ光のエネルギー密度Iを大きくしても、アブレーションレートdがある値で飽和するようになる。すなわち、〔数1〕の関係式が成立しなくなる。従って、本実施の形態において、レーザ光のエネルギー密度IはIupperを超えないよう設定される。 When the energy density I of the laser beam exceeds a predetermined value, for example, I upper , the laser irradiated on the workpiece 18 by the scattered matter generated when a part of the workpiece 18 is removed by ablation. The phenomenon that light is absorbed and scattered occurs. In this case, the energy of the laser beam applied to the workpiece 18 is used for the ablation of the workpiece 18 and the absorption / scattering of the laser beam by the scattered matter. For this reason, the energy density of the laser beam is used. Even if I is increased, the ablation rate d becomes saturated at a certain value. That is, the relational expression of [Equation 1] does not hold. Therefore, in the present embodiment, the energy density I of the laser light is set so as not to exceed I upper .

次に、結像光学系17における物体面(変調マスク24)と結像面17f(被加工物18)との関係について説明する。   Next, the relationship between the object plane (modulation mask 24) and the imaging plane 17f (workpiece 18) in the imaging optical system 17 will be described.

結像光学系17における物体面分布と結像面分布の関係は、一般にフーリエ結像論により扱うことができる。また、コヒーレンスファクタが0.5程度以下の場合は、コヒーレント結像として近似できる。この場合、結像面、すなわち被加工物18における複素振幅分布U(x,y)は、以下の〔数2〕に示すように、変調マスク24の複素振幅透過率分布T(x,y)と、結像光学系17の複素振幅点像分布関数ASF(x,y)の畳み込み積分で与えられる

Figure 0005424113
ここで、*はコンボリューション(たたみ込み積分)を表す。 The relationship between the object plane distribution and the imaging plane distribution in the imaging optical system 17 can be generally handled by Fourier imaging theory. When the coherence factor is about 0.5 or less, it can be approximated as coherent imaging. In this case, the complex amplitude distribution U (x, y) on the imaging plane, that is, the workpiece 18, is represented by the following [Equation 2], the complex amplitude transmittance distribution T (x, y) of the modulation mask 24. And the convolution integral of the complex amplitude point spread function ASF (x, y) of the imaging optical system 17
Figure 0005424113
Here, * represents convolution (convolution integration).

上記の点像分布関数ASF(x,y)は、結像光学系17の瞳関数のフーリエ変換で与えられる。この場合、瞳が円形で無収差の場合は、良く知られたエアリーパターンとなる(〔数3〕)。

Figure 0005424113
ここで、rは以下の〔数4〕により表される関数である。また、Jはベッセル関数、λは光の波長、NAは結像光学系17の結像側開口数を表す。
Figure 0005424113
The above point spread function ASF (x, y) is given by Fourier transform of the pupil function of the imaging optical system 17. In this case, if the pupil is circular and has no aberration, a well-known Airy pattern is obtained ([Equation 3]).
Figure 0005424113
Here, r is a function represented by the following [Equation 4]. J 1 is a Bessel function, λ is the wavelength of light, and NA is the imaging-side numerical aperture of the imaging optical system 17.
Figure 0005424113

次に、結像光学系17の点像分布関数ASF(x,y)について説明する。図4(a)は、結像光学系17を示す図であり、図4(b)は、結像光学系17の点像分布関数ASF(x,y)を示す。なお図4(b)において、横軸は、結像面17fにおける位置に相当する。また図4(b)において破線で示されている直径2Rの円筒形17eは、結像光学系17の点像分布関数ASF(x,y)を円筒形で近似したものである。ここで、直径2Rの円筒形17eの内側にある領域を、点像分布範囲17lと呼ぶことにする。図4(c)は、変調マスク24上の位相変調単位領域24eと点像分布範囲17lとの関係を示している。   Next, the point spread function ASF (x, y) of the imaging optical system 17 will be described. 4A is a diagram showing the imaging optical system 17, and FIG. 4B shows a point spread function ASF (x, y) of the imaging optical system 17. In FIG. 4B, the horizontal axis corresponds to the position on the image plane 17f. A cylindrical shape 17e having a diameter 2R indicated by a broken line in FIG. 4B is an approximation of the point spread function ASF (x, y) of the imaging optical system 17 in a cylindrical shape. Here, a region inside the cylindrical shape 17e having a diameter of 2R is referred to as a point image distribution range 17l. FIG. 4C shows the relationship between the phase modulation unit region 24e on the modulation mask 24 and the point image distribution range 17l.

結像面17f、すなわち被加工物18の複素振幅分布U(x,y)は、前述のとおり、変調マスク24の複素振幅透過率分布T(x,y)と、結像光学系17の点像分布関数ASF(x,y)との畳み込み積分により与えられる。ここで、前述のように点像分布関数ASF(x,y)を円筒形17eで近似して考えると、図4(c)に示す円形の点像分布範囲17lにおいて変調マスク24の複素振幅透過率を均一重みで積分した結果が、結像面17fにおける複素振幅になる。そして、結像面17fにおける複素振幅の絶対値の二乗が、被加工物18に照射されるレーザ光の強度となる。   As described above, the imaging surface 17f, that is, the complex amplitude distribution U (x, y) of the workpiece 18 is equal to the complex amplitude transmittance distribution T (x, y) of the modulation mask 24 and the point of the imaging optical system 17. It is given by the convolution integral with the image distribution function ASF (x, y). Here, when the point spread function ASF (x, y) is approximated by the cylindrical shape 17e as described above, the complex amplitude transmission of the modulation mask 24 in the circular point spread range 17l shown in FIG. The result of integrating the rate with a uniform weight is the complex amplitude in the image plane 17f. Then, the square of the absolute value of the complex amplitude on the image plane 17f is the intensity of the laser light irradiated on the workpiece 18.

点像分布範囲17lでの変調マスク24の複素振幅透過率の積分は、図4(d)に示すように、単位円17g内における複素振幅透過率をあらわす複数のベクトル17hの和として考えることができる。これらの複数のベクトル17hの和の絶対値を二乗することにより、対応する被加工物18上の位置における光照射強度が算出される。   The integration of the complex amplitude transmittance of the modulation mask 24 in the point spread range 17l can be considered as the sum of a plurality of vectors 17h representing the complex amplitude transmittance in the unit circle 17g, as shown in FIG. 4 (d). it can. The light irradiation intensity at the corresponding position on the workpiece 18 is calculated by squaring the absolute value of the sum of the plurality of vectors 17h.

図5(a)(b)に、結像光学系17における瞳関数と点像分布関数ASF(x,y)との関係を示す。一般に、図5(b)に示す点像分布関数ASF(x,y)は、図5(a)に示す瞳関数のフーリエ変換により与えられる。また、結像光学系17が均一円形瞳を有し、かつ収差がない場合は、上述のように、点像分布関数ASF(x,y)は〔数3〕により表される。しかしながら、結像光学系17に収差が存在する場合や、結像光学系17が均一円形瞳以外の瞳関数を有する場合はこの限りではない。     5A and 5B show the relationship between the pupil function and the point spread function ASF (x, y) in the imaging optical system 17. FIG. In general, the point spread function ASF (x, y) shown in FIG. 5B is given by Fourier transform of the pupil function shown in FIG. When the imaging optical system 17 has a uniform circular pupil and no aberration, the point spread function ASF (x, y) is expressed by [Equation 3] as described above. However, this does not apply when there is aberration in the imaging optical system 17 or when the imaging optical system 17 has a pupil function other than the uniform circular pupil.

結像光学系17における瞳関数が均一円形瞳であり、かつ結像光学系17に収差がない場合、点像分布関数ASF(x,y)が最初に0となるまでの中央領域(すなわちエアリーディスク)の半径Rは、以下の〔数5〕により与えられる。

Figure 0005424113
ここで前述の点像分布範囲17lは、図4(b)または図5(b)に示すように、点像分布関数ASF(x,y)が最初に0となるまでの円形状の中央領域、即ちエアリーディスク内側を意味することになる。なお本実施の形態において、例えばレーザ光の波長λ=308nm、結像光学系17の結像側の開口数NA=0.15とすると、R=1.25μmとなる。 When the pupil function in the imaging optical system 17 is a uniform circular pupil and there is no aberration in the imaging optical system 17, a central region (ie, Airy) until the point spread function ASF (x, y) first becomes zero. The radius R of the disk is given by the following [Equation 5].
Figure 0005424113
Here, as shown in FIG. 4B or FIG. 5B, the above-described point image distribution range 17l is a circular central region until the point image distribution function ASF (x, y) first becomes zero. That is, it means the inside of the Airy disk. In this embodiment, for example, assuming that the wavelength λ of the laser beam is 308 nm and the numerical aperture NA on the imaging side of the imaging optical system 17 is 0.15, R = 1.25 μm.

図4(a)〜(d)から明らかなように、結像光学系17の点像分布範囲17lに光学的に対応する円の中に複数の位相変調単位領域24eが含まれている場合、すなわち図5(d)に示す単位円17gの中に複数のベクトル17hが存在する場合、複数のベクトル17hの和により光の振幅が表される。従って、各位相変調単位領域24eにおける複素振幅透過率を調整することにより、光の強度分布を解析的にかつ簡単な計算に従って制御することが可能となる。     As is apparent from FIGS. 4A to 4D, when a plurality of phase modulation unit regions 24e are included in a circle optically corresponding to the point image distribution range 17l of the imaging optical system 17, That is, when there are a plurality of vectors 17h in the unit circle 17g shown in FIG. 5D, the amplitude of light is represented by the sum of the plurality of vectors 17h. Therefore, by adjusting the complex amplitude transmittance in each phase modulation unit region 24e, the light intensity distribution can be controlled analytically and in accordance with a simple calculation.

上述の説明から明らかなように、変調マスク24の変調マスク透過部24aおよび変調マスク傾斜部24bを通過した光の強度分布を自由に制御するためには、図4(c)に示すように、変調マスク透過部24aおよび変調マスク傾斜部24bの位相変調単位領域24eが、結像光学系17の点像分布範囲17lの半径Rよりも光学的に小さいことが好ましい。すなわち、変調マスク透過部24aおよび変調マスク傾斜部24bの位相変調単位領域24eを結像光学系17の結像面17fに換算した位相変調単位換算領域が、結像光学系17の点像分布範囲の半径Rよりも少なくとも一方向に関して小さいことが好ましい。   As is apparent from the above description, in order to freely control the intensity distribution of the light that has passed through the modulation mask transmitting portion 24a and the modulation mask inclined portion 24b of the modulation mask 24, as shown in FIG. It is preferable that the phase modulation unit region 24e of the modulation mask transmission part 24a and the modulation mask tilt part 24b is optically smaller than the radius R of the point image distribution range 17l of the imaging optical system 17. That is, the phase modulation unit conversion region obtained by converting the phase modulation unit region 24e of the modulation mask transmission unit 24a and the modulation mask tilt unit 24b into the imaging surface 17f of the imaging optical system 17 is the point image distribution range of the imaging optical system 17. It is preferable that the radius R is smaller than at least one direction.

ここで、例えば結像光学系17の変調マスク24側の面と結像面17fとの倍率が1/5である場合、位相変調単位領域24eを前述の結像光学系17の結像面17fに換算した位相変調単位換算領域が、結像光学系17の点像分布範囲の半径R=1.25μmよりも少なくとも一方向に関して小さくなるよう、変調マスク24が設計される。本実施の形態においては、変調マスク透過部24aおよび変調マスク傾斜部24bの位相変調単位領域24eが5μm×5μmの正方形からなるよう、変調マスク24が設計されている。この場合、5μm×5μmの正方形からなる位相変調単位領域24eを結像光学系17の結像面17fに換算した位相変調単位換算領域は、(5μm×5μm)×1/5、すなわち1μm×1μmの正方形からなり、結像光学系17の点像分布範囲の半径R=1.25μmよりも小さい。   Here, for example, when the magnification of the surface on the modulation mask 24 side of the imaging optical system 17 and the imaging surface 17f is 1/5, the phase modulation unit region 24e is used as the imaging surface 17f of the imaging optical system 17 described above. The modulation mask 24 is designed such that the phase modulation unit conversion region converted into is smaller in at least one direction than the radius R = 1.25 μm of the point image distribution range of the imaging optical system 17. In the present embodiment, the modulation mask 24 is designed so that the phase modulation unit area 24e of the modulation mask transmission part 24a and the modulation mask tilt part 24b is a square of 5 μm × 5 μm. In this case, the phase modulation unit conversion region obtained by converting the phase modulation unit region 24e formed of a square of 5 μm × 5 μm into the imaging surface 17f of the imaging optical system 17 is (5 μm × 5 μm) × 1/5, that is, 1 μm × 1 μm. The radius R of the point image distribution range of the imaging optical system 17 is smaller than 1.25 μm.

次に、変調マスク24の変調マスク透過部24aおよび変調マスク傾斜部24bとレーザ光の強度Iとの関係について説明する。点像分布関数ASF(x,y)を、エアリーディスク内側で定数値1、その外側で0となる関数で近似すると、〔数2〕はエアリーディスク内側での積分に近似される(〔数6〕)。

Figure 0005424113
〔数6〕中、Cは定数であり、積分は点(x,y)を中心とする半径Rの内側の積分を示している。 Next, the relationship between the modulation mask transmitting portion 24a and the modulation mask inclined portion 24b of the modulation mask 24 and the intensity I of the laser beam will be described. When the point spread function ASF (x, y) is approximated by a function having a constant value 1 inside the Airy disk and 0 outside thereof, [Equation 2] is approximated by integration inside the Airy disk ([Equation 6] ]).
Figure 0005424113
In [Equation 6], C is a constant, and the integral indicates the integral inside the radius R with the point (x, y) as the center.

ここで、位相変調単位領域24eの作用を再度考える。この位相変調単位領域24eは、同じ形状・大きさの領域が敷き詰められていてもよいし、また場所毎に変化してもよい。ここで、エアリーディスクの範囲内にある複数の位相変調単位領域24eの間で複素振幅透過率が大きく変化しない場合、〔数6〕の積分範囲を、エアリーディスク内側から、(x,y)を含む位相変調単位領域24eの内側に置き換えることができる。   Here, the operation of the phase modulation unit region 24e will be considered again. The phase modulation unit region 24e may be covered with a region having the same shape and size, or may vary from place to place. Here, when the complex amplitude transmittance does not change greatly among the plurality of phase modulation unit regions 24e within the range of the Airy disk, the integration range of [Equation 6] is expressed as (x, y) from the inside of the Airy disk. The phase modulation unit region 24e can be replaced with the inside.

次に、図4、図5を参照しながら、変調マスク24の変調マスク透過部24aおよび変調マスク傾斜部24bを通過した光の光強度分布の導出方法について説明する。前述のとおり、変調マスク透過部24aおよび変調マスク傾斜部24bは、その表面に凹凸が設けられている屈折率nの石英ガラス26から形成されている。この場合、レーザ光がこの凹部(凸部)を透過するとき、石英ガラス26の屈折率nと空気の屈折率1の差だけ波面にずれが生じて位相変調となる。このときの位相変調量θは、以下の〔数7〕により表される。

Figure 0005424113
ここで、Δhは変調マスク24に形成された凹部の深さ(凸部の高さ)を表している。 Next, a method for deriving the light intensity distribution of the light that has passed through the modulation mask transmitting portion 24a and the modulation mask inclined portion 24b of the modulation mask 24 will be described with reference to FIGS. As described above, the modulation mask transmitting portion 24a and the modulation mask inclined portion 24b are formed of the quartz glass 26 having a refractive index n and having an uneven surface. In this case, when the laser beam passes through the concave portion (convex portion), the wavefront is shifted by the difference between the refractive index n of the quartz glass 26 and the refractive index 1 of air, and phase modulation is performed. The phase modulation amount θ at this time is expressed by the following [Equation 7].
Figure 0005424113
Here, Δh represents the depth of the concave portion formed in the modulation mask 24 (height of the convex portion).

ここで、凹部の深さ(凸部の高さ)Δhが離散的である、すなわち多段加工されているものとし、ある位相変調単位領域24e内でのk番目の位相変調領域の面積率と位相変調量をそれぞれD(p)、θと表すとする。この場合、前述の〔数6〕に基づき、当該位相変調単位領域24eに対応する結像光学系17の結像面17fにおける複素振幅透過率U、およびレーザ光の強度Iが以下のように求められる。

Figure 0005424113
Figure 0005424113
ここで、Σは当該位相変調単位領域24eにおけるすべての位相変調領域に関する和を表している。 Here, it is assumed that the depth of the concave portion (height of the convex portion) Δh is discrete, that is, processed in multiple stages, and the area ratio and the phase of the k-th phase modulation region in a certain phase modulation unit region 24e. The modulation amounts are represented as D (p) k and θ k , respectively. In this case, based on the above [Equation 6], the complex amplitude transmittance U and the intensity I of the laser beam on the imaging surface 17f of the imaging optical system 17 corresponding to the phase modulation unit region 24e are obtained as follows. It is done.
Figure 0005424113
Figure 0005424113
Here, Σ represents the sum of all phase modulation areas in the phase modulation unit area 24e.

簡単のため、変調マスク24が図2(a)(b)および図3(a)(b)に示す変調マスク24からなる場合、すなわち、変調マスク24の変調マスク透過部24aおよび変調マスク傾斜部24bにおける各位相変調単位領域24eが2種類の位相変調領域(第1位相変調単位領域25a、第2位相変調単位領域25b)からなる場合について考える。第1位相変調単位領域25aおよび第2位相変調単位領域25bにより変調されたレーザ光の位相をそれぞれθ(=0)、θ(=θ)と表す場合、レーザ光の強度Iは以下の〔数10〕により表される。

Figure 0005424113
ここでD(p)は、各位相変調単位領域24eにおける第2位相変調単位領域25bの面積率を表している。この式をD(p)に関して解くと、以下の〔数11〕が得られる。
Figure 0005424113
For the sake of simplicity, when the modulation mask 24 is composed of the modulation mask 24 shown in FIGS. 2A, 2B and 3A, 3B, that is, the modulation mask transmitting portion 24a and the modulation mask inclined portion of the modulation mask 24. Consider a case where each phase modulation unit region 24e in 24b is composed of two types of phase modulation regions (first phase modulation unit region 25a and second phase modulation unit region 25b). When the phases of the laser light modulated by the first phase modulation unit region 25a and the second phase modulation unit region 25b are expressed as θ 1 (= 0) and θ 2 (= θ), respectively, the intensity I of the laser light is as follows: [Expression 10]
Figure 0005424113
Here, D (p) represents the area ratio of the second phase modulation unit region 25b in each phase modulation unit region 24e. When this equation is solved with respect to D (p), the following [Equation 11] is obtained.
Figure 0005424113

上述のように、被加工物18に形成するテーパ穴20の大きさ、テーパ部20bの傾斜角度などに応じて、〔数1〕に基づき、被加工物18に照射されるレーザ光強度分布Iを設定することができる。さらに、所望のレーザ光強度分布Iが得られるよう、〔数11〕に従い、各位相変調単位領域24eにおける第2位相変調単位領域25bの面積率を設定することができる。すなわち、所定の変調マスク24を準備することにより、所望の大きさ、傾斜角度などを有するテーパ穴20を被加工物18に形成することが可能となる。   As described above, the intensity distribution I of the laser beam applied to the workpiece 18 based on [Equation 1] according to the size of the tapered hole 20 formed in the workpiece 18 and the inclination angle of the tapered portion 20b. Can be set. Further, the area ratio of the second phase modulation unit region 25b in each phase modulation unit region 24e can be set according to [Equation 11] so that a desired laser light intensity distribution I can be obtained. That is, by preparing the predetermined modulation mask 24, it is possible to form the tapered hole 20 having a desired size, inclination angle, and the like in the workpiece 18.

次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。   Next, the operation of the present embodiment having such a configuration will be described.

(変調マスクの設計手順)
まず、変調マスク24の設計手順について説明する。はじめに図6を参照して、変調マスク24の変調マスク透過部24aおよび変調マスク傾斜部24bの設計手順について説明する。図6は、変調マスク24の変調マスク透過部24aおよび変調マスク傾斜部24bを設計するためのフローチャートを示す図である。
(Modulation mask design procedure)
First, the design procedure of the modulation mask 24 will be described. First, the design procedure of the modulation mask transmission part 24a and the modulation mask inclination part 24b of the modulation mask 24 will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a diagram showing a flowchart for designing the modulation mask transmission part 24a and the modulation mask inclination part 24b of the modulation mask 24. As shown in FIG.

(イ)予め変調マスク24の変調マスク透過部24aおよび変調マスク傾斜部24bを、位相変調単位領域24eを単位として区分けしておく。この位相変調単位領域24eを結像光学系17の結像面17fに換算した位相変調単位換算領域は、結像光学系17の点像分布範囲の半径Rよりも少なくとも一方向に関して小さい領域である。
(ロ)まず、被加工物18に形成するテーパ穴20の形状を入力する(S201)。例えば、被加工物18のうちレーザ光が入射される側の面における位置を(x,y)座標で表す場合の、位置(x,y)における加工深さS(x,y)を入力する。
(ハ)次に、レーザ光の照射回数mを入力する(S202)。
(ニ)次に、加工深さS(x,y)とレーザ光の照射回数mとに基づき、アブレーションレートd(x,y)が算出される(S203)。
(ホ)その後、アブレーションレートd(x,y)と〔数1〕とに基づき、所望形状を有するテーパ穴20を形成するために被加工物18に照射されるレーザ光の強度分布I(x,y)が算出される(S204)。
(ヘ)次に、レーザ光の強度分布I(x,y)と〔数11〕とに基づき、変調マスク24における第2位相変調単位領域25bの面積率D(p)が算出される(S205)。面積率D(p)は、位相変調単位領域24eを単位として区分けされた領域ごとに算出される。
(ト)最後に、面積率D(p)に基づいて、変調マスク24のパターンが決定される。例えば、位相変調単位領域24eが一辺1μmの正方形からなり、ある位相変調単位領域24eにおける面積率D(p)が0.57と算出されている場合、当該位相変調単位領域24e内には一辺0.75μm(=(0.57)1/2×1.0μm)の正方形からなる凸部が第2位相変調単位領域25bとして形成される。
(A) The modulation mask transmission part 24a and the modulation mask inclination part 24b of the modulation mask 24 are previously divided in units of the phase modulation unit region 24e. The phase modulation unit conversion region obtained by converting the phase modulation unit region 24e into the imaging surface 17f of the imaging optical system 17 is a region that is smaller in at least one direction than the radius R of the point image distribution range of the imaging optical system 17. .
(B) First, the shape of the tapered hole 20 formed in the workpiece 18 is input (S201). For example, the processing depth S (x, y) at the position (x, y) when the position on the surface on the laser beam incident side of the workpiece 18 is expressed by (x, y) coordinates is input. .
(C) Next, the laser beam irradiation frequency m is input (S202).
(D) Next, an ablation rate d (x, y) is calculated based on the processing depth S (x, y) and the number of times m of laser light irradiation (S203).
(E) Thereafter, based on the ablation rate d (x, y) and [Equation 1], the intensity distribution I (x) of the laser beam irradiated to the workpiece 18 to form the tapered hole 20 having a desired shape. , Y) is calculated (S204).
(F) Next, the area ratio D (p) of the second phase modulation unit region 25b in the modulation mask 24 is calculated based on the intensity distribution I (x, y) of the laser beam and [Equation 11] (S205). ). The area ratio D (p) is calculated for each region divided with the phase modulation unit region 24e as a unit.
(G) Finally, the pattern of the modulation mask 24 is determined based on the area ratio D (p). For example, when the phase modulation unit region 24e is a square having a side of 1 μm and the area ratio D (p) in a certain phase modulation unit region 24e is calculated to be 0.57, the side of the phase modulation unit region 24e is 0 A convex portion made of a square of .75 μm (= (0.57) 1/2 × 1.0 μm) is formed as the second phase modulation unit region 25b.

なおレーザ光を照射することにより被加工物18に図7(a)(b)に示すテーパ穴20を形成する場合、パルス状のレーザ光を照射するたびにアブレーションにより被加工物18の一部が除去される。このため、レーザ光が多数回照射された後、被加工面18が結像光学系17の焦点面から離れるという現象が発生し(デフォーカス)、これによって、被加工物18に照射されるレーザ光の強度分布が変化する。また、アブレーションの際に生じる飛散物の影響によっても、被加工物18に照射されるレーザ光の強度が低下する。このため、レーザ光を照射することにより被加工物18にテーパ穴20を実際に形成した場合、形成されたテーパ穴20の傾斜角度φは、前述のS201において入力したテーパ穴20の形状に対応する傾斜角度φ(図16参照)よりも大きくなる傾向がある。すなわち、背景技術の説明において既に述べたように、テーパ穴20を形成する部分に照射するレーザ光の強度が一定の場合でも、図18に示す関係に基づいて一定の傾斜角度φが形成される。このため、変調マスク24の変調マスク透過部24aおよび変調マスク傾斜部24bの設計は、テーパ穴20の所望の傾斜角度φに基づいて行われるのではなく、実施例1にて後述するように、図21に示す関係に基づいて形成される一定の傾斜角度φを考慮した傾斜角度φ(=φ−φ)に基づいて行われる。 When the tapered hole 20 shown in FIGS. 7A and 7B is formed in the workpiece 18 by irradiating the laser beam, a part of the workpiece 18 is ablated by ablation each time the pulsed laser beam is irradiated. Is removed. For this reason, after the laser beam is irradiated many times, a phenomenon occurs in which the processing surface 18 moves away from the focal plane of the imaging optical system 17 (defocusing), and thereby the laser irradiated on the processing object 18. The light intensity distribution changes. In addition, the intensity of the laser light applied to the workpiece 18 also decreases due to the influence of scattered objects generated during ablation. Therefore, when the tapered hole 20 is actually formed in the workpiece 18 by irradiating the laser beam, the inclination angle φ of the formed tapered hole 20 corresponds to the shape of the tapered hole 20 input in the above-described S201. It tends to be larger than the inclination angle φ 1 (see FIG. 16). That is, as already described in the description of the background art, even when the intensity of the laser beam irradiated to the portion where the tapered hole 20 is formed is constant, the constant inclination angle φ 2 is formed based on the relationship shown in FIG. The For this reason, the design of the modulation mask transmitting portion 24a and the modulation mask inclined portion 24b of the modulation mask 24 is not performed based on the desired inclination angle φ of the tapered hole 20, but as described later in the first embodiment. This is performed based on an inclination angle φ 1 (= φ−φ 2 ) in consideration of a constant inclination angle φ 2 formed based on the relationship shown in FIG.

次に、変調マスク24の変調マスク遮蔽部24cの設計手順について説明する。図2(b)に示すように、変調マスク遮蔽部24cは、石英ガラス26と、石英ガラス26上に積層された光遮蔽層27とを含んでいる。この場合、変調マスク遮蔽部24cの光透過率は、光遮蔽層27の光透過率により決定される。すなわち、変調マスク遮蔽部24cの光透過率は、光遮蔽層27の光透過率とほぼ等しくなっている。   Next, the design procedure of the modulation mask shielding part 24c of the modulation mask 24 will be described. As shown in FIG. 2B, the modulation mask shielding part 24 c includes a quartz glass 26 and a light shielding layer 27 laminated on the quartz glass 26. In this case, the light transmittance of the modulation mask shielding part 24 c is determined by the light transmittance of the light shielding layer 27. That is, the light transmittance of the modulation mask shielding part 24 c is substantially equal to the light transmittance of the light shielding layer 27.

上述のように、変調マスク遮蔽部24cの光遮蔽層27の光透過率は、変調マスク遮蔽部24cを透過して被加工物18の非加工部18cに照射される光の強度が被加工物18のアブレーション閾値を超えないよう適宜選択される。例えば、変調マスク遮蔽部24cに光遮蔽層27が設けられていない場合の像面における光の強度が1000mJ/cmであり、被加工物18のアブレーション閾値が50mJ/cmである場合、光透過率が0.05よりも小さくなるよう光遮蔽層27が選択される。このため、後述するように、変調マスク遮蔽部24cから、被加工物18の非加工部18cを加工し得る強度を有する光が出射されるのを防ぐことができ、このことにより、被加工物18の非加工部18cが加工されるのを確実に防ぐことができる。 As described above, the light transmittance of the light shielding layer 27 of the modulation mask shielding part 24c is such that the intensity of light transmitted through the modulation mask shielding part 24c and irradiated on the non-working part 18c of the work piece 18 is determined. It is appropriately selected so as not to exceed 18 ablation thresholds. For example, when the light mask layer 27 is not provided on the modulation mask shield 24c, the light intensity on the image plane is 1000 mJ / cm 2 , and the ablation threshold of the workpiece 18 is 50 mJ / cm 2. The light shielding layer 27 is selected so that the transmittance is smaller than 0.05. For this reason, as will be described later, it is possible to prevent light having an intensity capable of processing the non-processed part 18c of the workpiece 18 from being emitted from the modulation mask shielding part 24c. It is possible to reliably prevent the 18 non-processed portions 18c from being processed.

(テーパ穴の形成方法)
次に、本実施の形態における加工装置10を用いて、被加工物18にテーパ穴20を形成する方法について説明する。
(Taper hole forming method)
Next, a method for forming the tapered hole 20 in the workpiece 18 using the processing apparatus 10 in the present embodiment will be described.

まず、加工台19上に被加工物18を予め載置しておく。次に、マスク照明系11から、面内強度分布が均一化されたレーザ光を出射させる。その後、マスク照明系11から出射された光を前述の変調マスク24に入射させる。変調マスク24に入射されたレーザ光は、前述の手順により決定された変調マスク24のパターンに応じて変調または遮蔽される。   First, the workpiece 18 is placed on the processing table 19 in advance. Next, laser light with a uniform in-plane intensity distribution is emitted from the mask illumination system 11. Thereafter, the light emitted from the mask illumination system 11 is incident on the modulation mask 24 described above. The laser light incident on the modulation mask 24 is modulated or shielded according to the pattern of the modulation mask 24 determined by the above-described procedure.

変調マスク24から出射されたレーザ光は、結合光学系17に入射される。前述のとおり、変調マスク24の変調マスク透過部24aおよび変調マスク傾斜部24bにおける位相変調単位領域24eを結像光学系17の結像面17fに換算した変調単位換算領域は、結像光学系17の点像分布範囲の半径Rよりも少なくとも一方向に関して小さくなるよう設計されている。このため、変調マスク透過部24aおよび変調マスク傾斜部24bを通った後に結像光学系17から出射され被加工物18上に結像されるレーザ光の光強度分布は、変調マスク透過部24aおよび変調マスク傾斜部24bの各位相変調単位領域24eにおける第1位相変調単位領域25aおよび第2位相変調単位領域25bの面積率に対応する強度分布を有している。   The laser light emitted from the modulation mask 24 is incident on the coupling optical system 17. As described above, the modulation unit conversion region obtained by converting the phase modulation unit region 24e in the modulation mask transmission unit 24a and the modulation mask tilting unit 24b of the modulation mask 24 into the imaging surface 17f of the imaging optical system 17 is the imaging optical system 17. It is designed to be smaller in at least one direction than the radius R of the point image distribution range. For this reason, the light intensity distribution of the laser light emitted from the imaging optical system 17 and imaged on the workpiece 18 after passing through the modulation mask transmission unit 24a and the modulation mask tilting unit 24b is represented by the modulation mask transmission unit 24a and the modulation mask transmission unit 24a. It has an intensity distribution corresponding to the area ratio of the first phase modulation unit region 25a and the second phase modulation unit region 25b in each phase modulation unit region 24e of the modulation mask inclined part 24b.

上述のように、変調マスク透過部24aにおける第1位相変調単位領域25aの占有率がCp、第2位相変調単位領域25bの占有率がCpとなっており、変調マスク傾斜部24bにおける第1位相変調単位領域25aの占有率がTp、第2位相変調単位領域25bの占有率がTpとなっている。ここで、本実施の形態によれば、{(Cp−Cp)の絶対値}>{(Tp−Tp)の絶対値}の関係が満たされるよう変調マスク24の変調マスク透過部24aおよび変調マスク傾斜部24bが設計されている。さらに、変調マスク傾斜部24bにおけるTpおよびTpの分布は、変調マスク傾斜部24bのうち変調マスク遮蔽部24cに隣接する領域から変調マスク透過部24aに隣接する領域に向かって{(Tp−Tp)の絶対値}が増加するよう分布している。このため、被加工物18のうちテーパ穴20の貫通部20aが形成される最大加工部18aには高い強度を有する光を照射し、被加工物18のうちテーパ穴20のテーパ部20bが形成される傾斜部18bにはそれよりも低い強度を有するレーザ光を照射することができる。さらに、テーパ穴20のテーパ部20bに、テーパ穴20の基端部20dから先端部20cに向って強度が増加する光を照射することができる。これによって、光強度を低下させることなく、任意の傾斜角度φを有するテーパ穴20を形成することが可能となる。このことにより、光エネルギーを低下させる従来技術の場合と比べ、形成されるテーパ穴20の先端部20cにおける内径のばらつきを小さくするとともに、加工に要する時間を短くすることが可能となる。 As described above, the occupation ratio of the first phase modulation unit region 25a in the modulation mask transmission unit 24a is Cp 1 , and the occupation ratio of the second phase modulation unit region 25b is Cp 2 , so The occupation ratio of the one phase modulation unit region 25a is Tp 1 , and the occupation ratio of the second phase modulation unit region 25b is Tp 2 . Here, according to the present embodiment, the modulation mask transmission part of the modulation mask 24 is satisfied so that the relationship {the absolute value of (Cp 1 −Cp 2 )}> {the absolute value of (Tp 1 −Tp 2 )} is satisfied. 24a and the modulation mask inclined part 24b are designed. Further, the distribution of Tp 1 and Tp 2 in the modulation mask inclined portion 24b is from the region adjacent to the modulation mask shielding portion 24c in the modulation mask inclined portion 24b toward the region adjacent to the modulation mask transmitting portion 24a {(Tp 1 are distributed such that the absolute value of -tp 2)} is increased. For this reason, light having high intensity is irradiated to the maximum processed portion 18a of the workpiece 18 where the through portion 20a of the tapered hole 20 is formed, and the tapered portion 20b of the tapered hole 20 of the workpiece 18 is formed. The inclined portion 18b can be irradiated with laser light having a lower intensity. Furthermore, the taper portion 20b of the tapered hole 20 can be irradiated with light whose intensity increases from the proximal end portion 20d of the tapered hole 20 toward the distal end portion 20c. This makes it possible to form the tapered hole 20 having an arbitrary inclination angle φ without reducing the light intensity. This makes it possible to reduce the variation in the inner diameter of the tip 20c of the tapered hole 20 to be formed and to shorten the time required for processing as compared with the case of the prior art that reduces the light energy.

なお、被加工物18を加工してテーパ穴20を形成する際、被加工物18の加工が全てアブレーションにより行われることが好ましいが、しかしながら、被加工物18の加工が部分的にレーザ光照射により生じた熱により行われても構わない。   Note that when the workpiece 18 is processed to form the tapered hole 20, it is preferable that the workpiece 18 is entirely processed by ablation. However, the workpiece 18 is partially irradiated with laser light. It may be performed by the heat generated by.

また本実施の形態によれば、変調マスク遮蔽部24cは、光を遮蔽する光遮蔽層27を含んでいる。このため、マスク照明系11から変調マスク24に入射する光のうち変調マスク遮蔽部24cに入射する光は、その大半が変調マスク遮蔽部24cの光遮蔽層27により遮蔽される。これによって、マスク照明系11から変調マスク24に入射した光が、変調マスク遮蔽部24cを透過して被加工物18の非加工部18cに照射されるのを防ぐことができ、このことにより、被加工物18の非加工部18cが加工されるのを確実に防ぐことができる。   Further, according to the present embodiment, the modulation mask shielding part 24 c includes the light shielding layer 27 that shields light. For this reason, most of the light incident on the modulation mask shielding part 24c out of the light incident on the modulation mask 24 from the mask illumination system 11 is shielded by the light shielding layer 27 of the modulation mask shielding part 24c. Thereby, it is possible to prevent the light incident on the modulation mask 24 from the mask illumination system 11 from being transmitted through the modulation mask shielding part 24c and irradiating the non-processed part 18c of the workpiece 18, thereby It is possible to reliably prevent the non-processed portion 18c of the workpiece 18 from being processed.

(第1の比較の形態)
次に、図8(a)(b)を参照して、本実施の形態の効果を、第1の比較の形態と比較して説明する。図8(a)は、第1の比較の形態において、被加工物18に照射される光のエネルギー密度と、これによって加工される被加工物18との関係を示す図である。一方、図8(b)は、本発明の第1の実施の形態において、被加工物18に照射される光のエネルギー密度と、これによって加工される被加工物18との関係を示す図である。
(First comparison form)
Next, with reference to FIGS. 8A and 8B, the effect of the present embodiment will be described in comparison with the first comparative embodiment. FIG. 8A is a diagram showing the relationship between the energy density of light irradiated on the workpiece 18 and the workpiece 18 processed by this in the first comparative embodiment. On the other hand, FIG.8 (b) is a figure which shows the relationship between the energy density of the light irradiated to the workpiece 18, and the workpiece 18 processed by this in the 1st Embodiment of this invention. is there.

上述のように、被加工物18は、基本樹脂18dと、当該基本樹脂18dに添加されたフィラー18eとを有している。一般に、フィラー18eのアブレーション閾値は基本樹脂18dのアブレーション閾値よりも大きくなっている。   As described above, the workpiece 18 includes the basic resin 18d and the filler 18e added to the basic resin 18d. Generally, the ablation threshold value of the filler 18e is larger than the ablation threshold value of the basic resin 18d.

図8(a)に示すように、第1の比較の形態において、被加工物18の非加工部18cに照射される光の照射エネルギーは、基本樹脂18dのアブレーション閾値よりも大きく、かつフィラー18eのアブレーション閾値よりも小さくなっている。このため、図8(a)に示すように、非加工部18cにおいて、基本樹脂18dはアブレーション加工されるが、一方、フィラー18eはアブレーション加工されない。これによって、図8(a)に示すように、非加工部18cの表面において、フィラー18eが添加されている位置に対応して凹凸が形成される。   As shown in FIG. 8A, in the first comparative embodiment, the irradiation energy of light applied to the non-processed portion 18c of the workpiece 18 is larger than the ablation threshold value of the basic resin 18d, and the filler 18e. It is smaller than the ablation threshold. For this reason, as shown in FIG. 8A, the basic resin 18d is ablated in the non-processed portion 18c, whereas the filler 18e is not ablated. As a result, as shown in FIG. 8A, unevenness is formed on the surface of the non-processed portion 18c corresponding to the position where the filler 18e is added.

図8(a)に示すような凹凸の表面を有する加工済みの被加工物18を、インクジェットヘッドのノズルとして使用する場合、凹凸部分がインク室と接触することになる。この場合、インク中に存在する異物が凹凸部分に付着しやすくなり、これによってインクの流れが妨げられるという問題が生じることが考えられる。さらに、インクの流れが凹凸部分の近傍において滞流しやすくなり、このため凹凸部分の近傍においてインクが固形化しやすくなることが考えられる。凹凸部分の近傍においてインクが固形化すると、これによってインクの流れが妨げられる。
このように、被加工物18の非加工部18cに照射される光の照射エネルギーが、基本樹脂18dのアブレーション閾値よりも大きくなっている場合、被加工物18の非加工部18cの表面に凹凸が形成され、これによって、インクの流れが妨げられるという問題が生じることが考えられる。
When the processed workpiece 18 having an uneven surface as shown in FIG. 8A is used as a nozzle of an ink jet head, the uneven portion comes into contact with the ink chamber. In this case, it is conceivable that a foreign matter existing in the ink easily adheres to the uneven portion, thereby causing a problem that the ink flow is hindered. Furthermore, it is conceivable that the ink flow easily flows in the vicinity of the concavo-convex portion, and thus the ink is likely to solidify in the vicinity of the concavo-convex portion. When the ink is solidified in the vicinity of the concavo-convex portion, this prevents the ink flow.
Thus, when the irradiation energy of the light irradiated to the non-processed part 18c of the workpiece 18 is larger than the ablation threshold of the basic resin 18d, the surface of the non-processed part 18c of the workpiece 18 is uneven. This may cause a problem that the flow of ink is hindered.

また、被加工物18の非加工部18cに照射される光の照射エネルギーが、基本樹脂18dのアブレーション閾値よりも大きくなっている場合、以下の問題がさらに生じることも考えられる。1つは、非加工部18cの基本樹脂18dがアブレーション加工されることにより、被加工物18の厚さが想定よりも低くなってしまうという問題である。その他にも、アブレーション加工により発生するデブリ(破片)が増えるという問題が生じることが考えられる。さらに、加工前に被加工物18に保護材料や撥水材料を成膜している場合、これらの材料が非加工部18cに照射される光によりアブレーションされ、このため被加工物18表面の保護機能および撥水機能が失われてしまうという問題が生じることも考えられる。   Moreover, when the irradiation energy of the light irradiated to the non-processed part 18c of the workpiece 18 is larger than the ablation threshold value of the basic resin 18d, the following problem may further occur. One is a problem that the thickness of the workpiece 18 becomes lower than expected because the basic resin 18d of the non-processed portion 18c is ablated. In addition, a problem that debris (debris) generated by ablation processing increases may occur. Further, when a protective material or a water-repellent material is formed on the workpiece 18 before processing, these materials are ablated by the light applied to the non-processed portion 18c, and thus the surface of the workpiece 18 is protected. A problem that the function and the water repellent function are lost may also occur.

これに対して本実施の形態によれば、変調マスク遮蔽部24cは、光を遮蔽する光遮蔽層27を含んでいる。このため、マスク照明系11から変調マスク24に入射する光のうち変調マスク遮蔽部24cに入射する光は、その大半が変調マスク遮蔽部24cの光遮蔽層27により遮蔽される。これによって、図8(b)に示すように、フィラー18eおよび基本樹脂18dのアブレーション閾値よりも大きな照射エネルギー密度を有する光が被加工物18の非加工部18cに照射されるのを防ぐことができる。   On the other hand, according to the present embodiment, the modulation mask shielding part 24c includes the light shielding layer 27 that shields light. For this reason, most of the light incident on the modulation mask shielding part 24c out of the light incident on the modulation mask 24 from the mask illumination system 11 is shielded by the light shielding layer 27 of the modulation mask shielding part 24c. As a result, as shown in FIG. 8B, it is possible to prevent light having an irradiation energy density larger than the ablation threshold of the filler 18e and the basic resin 18d from being irradiated to the non-processed portion 18c of the workpiece 18. it can.

このため本実施の形態によれば、図8(b)に示すように、非加工部18cの表面において、フィラー18eが添加されている位置に対応して凹凸が形成されるのを防ぐことができる。従って、加工済みの被加工物18をインクジェットヘッドのノズルとして使用する場合に、インク中に存在する異物が被加工物18の非加工部18cに付着するのを抑制することができる。このため、インクの流れをスムーズにすることができるとともに、被加工物18の非加工部18cにおいてインクが固形化するのを防ぐことができる。   For this reason, according to the present embodiment, as shown in FIG. 8B, it is possible to prevent the formation of irregularities corresponding to the position where the filler 18e is added on the surface of the non-processed portion 18c. it can. Accordingly, when the processed workpiece 18 is used as a nozzle of an ink jet head, it is possible to suppress foreign matters present in the ink from adhering to the non-processed portion 18 c of the workpiece 18. For this reason, the flow of the ink can be made smooth, and the ink can be prevented from solidifying in the non-processed portion 18 c of the workpiece 18.

また本実施の形態によれば、フィラー18eおよび基本樹脂18dのアブレーション閾値よりも大きな照射エネルギー密度を有する光が被加工物18の非加工部18cに照射されるのを防ぐことにより、以下の利点がさらにもたらされる。1つの利点は、非加工部18cの基本樹脂18dがアブレーション加工されるのを防ぐことにより、被加工物18の厚さを想定どおりに保つことができるという利点である。その他の利点は、アブレーション加工により発生するデブリを最小限にすることができるという利点である。さらなる利点は、加工前に被加工物18に保護材料や撥水材料を成膜している場合に、これらの材料が非加工部18cに照射される光によりアブレーションされるのを防ぐことができ、これによって、被加工物18表面の保護機能および撥水機能を保つことができるという利点である。   Further, according to the present embodiment, by preventing the light having an irradiation energy density larger than the ablation threshold of the filler 18e and the basic resin 18d from being irradiated to the non-processed portion 18c of the workpiece 18, the following advantages are obtained. Will be brought further. One advantage is that the thickness of the workpiece 18 can be maintained as expected by preventing the basic resin 18d of the non-processed portion 18c from being ablated. Another advantage is that debris generated by ablation can be minimized. A further advantage is that when a protective material or a water repellent material is formed on the workpiece 18 before processing, these materials can be prevented from being ablated by the light irradiated to the non-processed portion 18c. This is an advantage that the protective function and water repellent function of the surface of the workpiece 18 can be maintained.

(第2の比較の形態)
次に、図9および図10(a)(b)を参照して、本実施の形態の効果を、第2の比較の形態と比較して説明する。図9は、第2の比較の形態における変調マスクの出射側を示す平面図である。図10(a)は、図9に示す変調マスクのうち太枠で囲んだ領域を拡大して示す図であり、図10(b)は、図10(a)の各振幅変調単位領域を示す縦断面図である。
(Second comparison form)
Next, with reference to FIG. 9 and FIGS. 10 (a) and 10 (b), the effect of the present embodiment will be described in comparison with the second comparative embodiment. FIG. 9 is a plan view showing the emission side of the modulation mask in the second comparative embodiment. FIG. 10A is an enlarged view showing a region surrounded by a thick frame in the modulation mask shown in FIG. 9, and FIG. 10B shows each amplitude modulation unit region in FIG. 10A. It is a longitudinal cross-sectional view.

図9および図10(a)(b)に示す第2の比較の形態においては、変調マスク透過部および変調マスク傾斜部がそれぞれ、複数の振幅変調単位領域からなっている。図9および図10(a)(b)に示す第2の比較の形態において、図1乃至図7および図8(b)に示す第1の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。   In the second comparative embodiment shown in FIG. 9 and FIGS. 10A and 10B, the modulation mask transmission part and the modulation mask inclination part each comprise a plurality of amplitude modulation unit regions. In the second comparative embodiment shown in FIGS. 9 and 10A and 10B, the same reference numerals are given to the same parts as those in the first embodiment shown in FIGS. 1 to 7 and FIG. 8B. Detailed description will be omitted.

図9に示すように、第2の比較の形態における変調マスク114は、テーパ穴20の貫通部20aに照射される光を振幅変調する変調マスク透過部114aと、変調マスク透過部114aの周縁に位置し、テーパ穴20のテーパ部20bに照射される光を振幅変調する変調マスク傾斜部114bと、変調マスク傾斜部114bの周縁に位置し、被加工物18の非加工部18cに対応する変調マスク遮蔽部114cとからなる。このうち変調マスク透過部114aおよび変調マスク傾斜部114bはそれぞれ、複数の振幅変調単位領域114eからなる。一方、変調マスク遮蔽部114cは、光を遮蔽する光遮蔽層27を含んでいる。   As shown in FIG. 9, the modulation mask 114 according to the second comparative embodiment has a modulation mask transmission part 114a for amplitude-modulating light irradiated to the through part 20a of the tapered hole 20, and a peripheral edge of the modulation mask transmission part 114a. A modulation mask inclined portion 114b for amplitude-modulating the light irradiated to the tapered portion 20b of the tapered hole 20, and a modulation corresponding to the non-processed portion 18c of the workpiece 18 positioned at the periphery of the modulation mask inclined portion 114b. It consists of a mask shielding part 114c. Of these, the modulation mask transmission part 114a and the modulation mask inclination part 114b each include a plurality of amplitude modulation unit regions 114e. On the other hand, the modulation mask shielding part 114c includes a light shielding layer 27 that shields light.

次に、振幅変調単位領域114eについて詳述する。変調マスク114のうち、例えば変調マスクテーパ傾斜部114bは、図10(a)(b)に示すように、振幅変調単位領域114e〜114eを有している。また図10(a)(b)に示すように、変調マスク傾斜部114bの各振幅変調単位領域114e〜114eはそれぞれ、第1の光透過率を有する第1振幅変調単位領域115a〜15aと、第1の光透過率よりも小さい第2の光透過率を有する第2振幅変調単位領域115b〜115bとからなる。ここで図10(a)から明らかなように、変調マスク傾斜部114bの各振幅変調単位領域114e〜114eにおいて、第1振幅変調単位領域115a〜115aの占有率(各振幅変調単位領域114e〜114eにおける第1振幅変調単位領域115a〜115aの面積率)はそれぞれ異なっている。例えば振幅変調単位領域114eにおける第1振幅変調単位領域115aの占有率は0.80であり、振幅変調単位領域114eにおける第1振幅変調単位領域15aの占有率は0.10である。 Next, the amplitude modulation unit region 114e will be described in detail. Of the modulation mask 114, for example, the modulation mask taper inclined portion 114b has amplitude modulation unit regions 114e 1 to 114e 5 as shown in FIGS. Also, as shown in FIGS. 10A and 10B, the amplitude modulation unit regions 114e 1 to 114e 5 of the modulation mask inclined portion 114b are respectively first amplitude modulation unit regions 115a 1 to 115a 1 having a first light transmittance. 15a 5 and second amplitude modulation unit regions 115b 1 to 115b 5 having a second light transmittance smaller than the first light transmittance. Here, as is apparent from FIG. 10A, in each of the amplitude modulation unit regions 114e 1 to 114e 5 of the modulation mask inclined portion 114b, the occupancy rate of each of the first amplitude modulation unit regions 115a 1 to 115a 5 (each amplitude modulation unit) the area ratio of the first amplitude modulation unit area 115a 1 ~115a 5 in the area 114e 1 ~114e 5) are different from each other. For example, the occupation ratio of the first amplitude modulation unit area 115a 1 in the amplitude modulation unit area 114e 1 is 0.80, and the occupation ratio of the first amplitude modulation unit area 15a 1 in the amplitude modulation unit area 114e 5 is 0.10. .

第2の比較の形態においては、振幅変調単位領域114e〜114eを結像光学系17の結像面17fに換算した振幅変調単位換算領域が結像光学系17の点像分布範囲の半径Rよりも少なくとも一方向に関して小さくなるよう、変調マスク114が設計されている。このため、前述の数1〜数6に示す第1の実施の形態における加工の原理から明らかなように、変調マスク傾斜部114bを通った後に結像光学系17から出射され被加工物18上に結像されるレーザ光の光強度分布は、変調マスク傾斜部114bの各振幅変調単位領域114eにおける第1振幅変調単位領域115aおよび第1振幅変調単位領域115bの面積率に対応する強度分布を有している。同様に、変調マスク透過部114aを通った後に結像光学系17から出射され被加工物18上に結像されるレーザ光の光強度分布は、変調マスク透過部114aの各振幅変調単位領域114eにおける第1振幅変調単位領域115aおよび第1振幅変調単位領域115bの面積率に対応する強度分布を有している。 In the second comparative embodiment, the amplitude modulation unit conversion region obtained by converting the amplitude modulation unit regions 114 e 1 to 114 e 5 to the image forming surface 17 f of the image forming optical system 17 is the radius of the point image distribution range of the image forming optical system 17. The modulation mask 114 is designed to be smaller than R in at least one direction. For this reason, as is apparent from the processing principle in the first embodiment shown in the above-mentioned formulas 1 to 6, after passing through the modulation mask inclined portion 114b, the beam is emitted from the imaging optical system 17 and on the workpiece 18. The light intensity distribution of the laser light imaged on the intensity distribution corresponding to the area ratios of the first amplitude modulation unit region 115a and the first amplitude modulation unit region 115b in each amplitude modulation unit region 114e of the modulation mask inclined portion 114b. Have. Similarly, the light intensity distribution of the laser light that is emitted from the imaging optical system 17 after passing through the modulation mask transmission part 114a and imaged on the workpiece 18 is expressed by each amplitude modulation unit region 114e of the modulation mask transmission part 114a. Has an intensity distribution corresponding to the area ratio of the first amplitude modulation unit region 115a and the first amplitude modulation unit region 115b.

なお図10(b)に示すように、第1の光透過率よりも小さい第2の光透過率を有する第2振幅変調単位領域115b〜115bは、それぞれ光遮蔽層27を含んでいる。すなわち、各第2振幅変調単位領域115b〜115bにおいては、光遮蔽層27が光を吸収および反射することにより、第1の光透過率よりも小さい第2の光透過率が実現されている。 As shown in FIG. 10B, each of the second amplitude modulation unit regions 115b 1 to 115b 5 having the second light transmittance smaller than the first light transmittance includes the light shielding layer 27. . That is, in each of the second amplitude modulation unit regions 115b 1 to 115b 5 , a second light transmittance smaller than the first light transmittance is realized by the light shielding layer 27 absorbing and reflecting light. Yes.

第2の比較の形態において、変調マスク透過部114aにおける第1振幅変調単位領域115aの占有率をCa、変調マスク傾斜部114bにおける第1振幅変調単位領域115aの占有率をTaとするとき、Ca>Taの関係が満たされるよう変調マスク114が設計されている。さらに、変調マスク傾斜部114bにおけるTaの分布は、変調マスク傾斜部114bのうち変調マスク透過部114aに隣接する領域から変調マスク遮蔽114cに隣接する領域に向かってTaが減少するよう分布している。このため、被加工物18のうちテーパ穴20の貫通部20aが形成される最大加工部18aには高い強度を有する光を照射し、被加工物18のうちテーパ穴20のテーパ部20bが形成される傾斜部18bにはそれよりも低い強度を有するレーザ光を照射することができる。さらに、テーパ穴20のテーパ部20bに、テーパ穴20の基端部20dから先端部20cに向って強度が増加する光を照射することができる。 In the second comparative example, when the occupation ratio of the first amplitude modulation unit region 115a in the modulation mask transmission part 114a is Ca 1 and the occupation ratio of the first amplitude modulation unit region 115a in the modulation mask tilt part 114b is Ta 1 The modulation mask 114 is designed so that the relationship of Ca 1 > Ta 1 is satisfied. Further, the distribution of Ta 1 in the modulation mask inclined portion 114b is distributed so that Ta 1 decreases from the region adjacent to the modulation mask transmitting portion 114a in the modulation mask inclined portion 114b toward the region adjacent to the modulation mask shielding 114c. ing. For this reason, light having high intensity is irradiated to the maximum processed portion 18a of the workpiece 18 where the through portion 20a of the tapered hole 20 is formed, and the tapered portion 20b of the tapered hole 20 of the workpiece 18 is formed. The inclined portion 18b can be irradiated with laser light having a lower intensity. Furthermore, the taper portion 20b of the tapered hole 20 can be irradiated with light whose intensity increases from the proximal end portion 20d of the tapered hole 20 toward the distal end portion 20c.

しかしながら、図9および図10(a)(b)に示す第2の比較の形態においては、以下のような問題が生じることが考えられる。変調マスク114を用いたレーザ加工においては、変調マスク114に高い強度を有する光、例えば1000mJ/cmの強度を有する光が照射される。また図10(b)に示すように、変調マスク114の変調マスク透過部114aおよび変調マスク傾斜部114bにおいて、光遮蔽層27の側端部27aが照射光に対して露出されている。また上述のように、光遮蔽層27は、照射される光を吸収および反射するものである。このため、光遮蔽層27においては、光の吸収に起因して熱が発生することが考えられる。この場合、レーザの照射を繰り返すごとに、光遮蔽層27の側端部27aが熱により劣化して次第に除去されることが考えられる。 However, in the second comparative embodiment shown in FIG. 9 and FIGS. 10A and 10B, the following problems may occur. In laser processing using the modulation mask 114, the modulation mask 114 is irradiated with light having high intensity, for example, light having an intensity of 1000 mJ / cm 2 . Further, as shown in FIG. 10B, in the modulation mask transmission part 114a and the modulation mask inclined part 114b of the modulation mask 114, the side end part 27a of the light shielding layer 27 is exposed to the irradiation light. Further, as described above, the light shielding layer 27 absorbs and reflects irradiated light. For this reason, in the light shielding layer 27, it is considered that heat is generated due to absorption of light. In this case, it is conceivable that the side end 27a of the light shielding layer 27 is deteriorated by heat and gradually removed each time the laser irradiation is repeated.

レーザの照射を繰り返すごとに光遮蔽層27の側端部27aが次第に除去されることは、レーザの照射を繰り返すごとに第1振幅変調単位領域115aおよび第2振幅変調単位領域115bの占有率が変化することを意味する。このため、変調マスク傾斜部114bから出射される光の強度の分布が次第に変化することが考えられる。このことにより、変調マスク114を備えた加工装置によって被加工物18にテーパ穴20を形成する場合、テーパ穴20のテーパ部20bの傾斜角度が次第に変化することが考えられる。   Each time the laser irradiation is repeated, the side end portion 27a of the light shielding layer 27 is gradually removed. This is because the occupation ratio of the first amplitude modulation unit region 115a and the second amplitude modulation unit region 115b is increased every time the laser irradiation is repeated. It means to change. For this reason, it is conceivable that the intensity distribution of the light emitted from the modulation mask inclined portion 114b gradually changes. Thus, when the tapered hole 20 is formed in the workpiece 18 by the processing apparatus including the modulation mask 114, it is conceivable that the inclination angle of the tapered portion 20b of the tapered hole 20 gradually changes.

これに対して本実施の形態によれば、変調マスク24において、変調マスク透過部24aおよび変調マスク傾斜部24bはそれぞれ、複数の位相変調単位領域24eからなる。各位相変調単位領域24eは、第1の位相変調量を有する第1位相変調単位領域25aと、第2の位相変調量を有する第2位相変調単位領域25bとからなっており、第1位相変調単位領域25aおよび第2位相変調単位領域25bはそれぞれ、石英ガラス26における光学距離に差をつけることにより構成されている。このため、レーザの照射を繰り返した場合であっても、第1位相変調単位領域25aまたは第2位相変調単位領域25bのどちらか一方が熱により劣化して除去されることはなく、従って、第1位相変調単位領域25aおよび第2位相変調単位領域25bの占有率が経時的に変化することはない。このことにより、変調マスク24を備えた加工装置10によって被加工物18にテーパ穴20を形成する際、常に一定の傾斜角度を有するテーパ穴20を形成することができる。また本実施の形態によれば、変調マスク遮蔽部24cは、ベタパターンからなる光遮蔽層27を含んでいる。すなわち、変調マスク遮蔽部24cの内側において、照射光に対して露出している光遮蔽層27の端部は存在しない。このため、変調マスク遮蔽部24cの内側において、光遮蔽層27が熱により劣化して除去されることはなく、このことにより、アブレーション閾値よりも大きな照射エネルギー密度を有する光が被加工物18の非加工部18cに照射されるのを常に確実に防ぐことができる。   On the other hand, according to the present embodiment, in the modulation mask 24, each of the modulation mask transmission part 24a and the modulation mask inclination part 24b includes a plurality of phase modulation unit regions 24e. Each phase modulation unit region 24e includes a first phase modulation unit region 25a having a first phase modulation amount and a second phase modulation unit region 25b having a second phase modulation amount. Each of the unit region 25a and the second phase modulation unit region 25b is configured by making a difference in optical distance in the quartz glass 26. For this reason, even when the laser irradiation is repeated, either the first phase modulation unit region 25a or the second phase modulation unit region 25b is not deteriorated and removed by heat. The occupation ratio of the first phase modulation unit region 25a and the second phase modulation unit region 25b does not change with time. As a result, when the tapered hole 20 is formed in the workpiece 18 by the processing apparatus 10 provided with the modulation mask 24, the tapered hole 20 having a constant inclination angle can always be formed. Further, according to the present embodiment, the modulation mask shielding part 24c includes the light shielding layer 27 made of a solid pattern. That is, there is no end portion of the light shielding layer 27 exposed to the irradiation light inside the modulation mask shielding portion 24c. For this reason, the light shielding layer 27 is not deteriorated and removed by heat inside the modulation mask shielding part 24 c, so that light having an irradiation energy density larger than the ablation threshold value is applied to the workpiece 18. Irradiation to the non-processed part 18c can always be reliably prevented.

なお本実施の形態において、レーザ光のエネルギー密度IはIupperを超えないよう設定される例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、レーザ光のエネルギー密度Iを、Iupperを超える値に設定してもよい。この場合、レーザ光のエネルギー密度Iは、被加工物18の一部が除去された際に発生する飛散物に起因するレーザ光の吸収・散乱を考慮して設定される。 In the present embodiment, an example is shown in which the energy density I of the laser beam is set so as not to exceed I upper . However, the present invention is not limited to this, and the energy density I of the laser beam may be set to a value exceeding I upper . In this case, the energy density I of the laser beam is set in consideration of the absorption and scattering of the laser beam caused by the scattered matter generated when a part of the workpiece 18 is removed.

また本実施の形態において、レーザ光源12は、308nmの波長を有する光を供給するXeClエキシマレーザ光源12からなる例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、レーザ光源12として308nm以外の波長を有する光を供給するレーザ光源12を用いても良い。この場合、レーザ光源12の波長は、被加工物18の材料、結像光学系17の変調マスク24側の面と結像面との倍率、および結像光学系17の開口率NAなどを考慮して決定される。   In the present embodiment, the laser light source 12 is an XeCl excimer laser light source 12 that supplies light having a wavelength of 308 nm. However, the present invention is not limited to this, and the laser light source 12 that supplies light having a wavelength other than 308 nm may be used as the laser light source 12. In this case, the wavelength of the laser light source 12 takes into consideration the material of the workpiece 18, the magnification between the surface of the imaging optical system 17 on the modulation mask 24 side and the imaging surface, the aperture ratio NA of the imaging optical system 17, and the like. To be determined.

また本実施の形態において、被加工物18の基本樹脂18dにフィラー18eが添加されている例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、被加工物18がフィラー18eを有していなくてもよい。   Moreover, in this Embodiment, the example in which the filler 18e was added to the basic resin 18d of the workpiece 18 was shown. However, the present invention is not limited to this, and the workpiece 18 may not have the filler 18e.

また本実施の形態において、加工装置10により被加工物18に貫通部20aとテーパ部20bとを有するテーパ穴20が形成される例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、加工装置10により被加工物18に非貫通のテーパ穴20、すなわち底部分とテーパ部20bとを有するテーパ穴20を形成してもよい。または、図11に示すように、先端部20cからレーザ光の照射方向に平行に延びる円柱状のストレート部20eと、基端部20dからストレート部20eに向って先細になるとともにストレート部eとなめらかにつなげられたテーパ部20bとを有するテーパ穴20を形成してもよい。   Moreover, in this Embodiment, the example in which the taper hole 20 which has the penetration part 20a and the taper part 20b in the to-be-processed object 18 by the processing apparatus 10 was formed was shown. However, the present invention is not limited to this, and the machining apparatus 10 may form a non-through tapered hole 20 in the workpiece 18, that is, a tapered hole 20 having a bottom portion and a tapered portion 20b. Alternatively, as shown in FIG. 11, a cylindrical straight portion 20e extending in parallel with the laser beam irradiation direction from the distal end portion 20c and a taper from the proximal end portion 20d toward the straight portion 20e and a smooth straight portion e. A tapered hole 20 having a tapered portion 20b connected to the tapered portion 20b may be formed.

また本実施の形態において、変調マスク透過部24aおよび変調マスク傾斜部24bの位相変調単位領域24eが5μm×5μmの正方形からなるよう、変調マスク24が設計される例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、位相変調単位領域24eを結像光学系17の結像面17fに換算した位相変調単位換算領域が、結像光学系17の点像分布範囲の半径Rよりも少なくとも一方向に関して小さくなる限りは、変調マスク24を任意に設計することが可能である。   Further, in the present embodiment, the example in which the modulation mask 24 is designed so that the phase modulation unit region 24e of the modulation mask transmission part 24a and the modulation mask tilt part 24b is a square of 5 μm × 5 μm is shown. However, the present invention is not limited to this, and the phase modulation unit conversion region obtained by converting the phase modulation unit region 24e into the imaging surface 17f of the imaging optical system 17 is based on the radius R of the point image distribution range of the imaging optical system 17. As long as the modulation mask 24 becomes smaller in at least one direction, the modulation mask 24 can be arbitrarily designed.

また本実施の形態において、第1位相変調単位領域25aの第1の位相変調量と、第2位相変調単位領域25bの第2の位相変調量とが180度の奇数倍だけ異なるよう変調マスク24が設計される例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、〔数11〕に示すように、位相変調量の差を任意に設定することが可能である。   Further, in the present embodiment, the modulation mask 24 is set so that the first phase modulation amount in the first phase modulation unit region 25a and the second phase modulation amount in the second phase modulation unit region 25b differ by an odd multiple of 180 degrees. An example where is designed. However, the present invention is not limited to this, and as shown in [Equation 11], it is possible to arbitrarily set the phase modulation amount difference.

また本実施の形態において、変調マスク透過部24aおよび変調マスク傾斜部24bの各位相変調単位領域24eが2種類の位相変調領域(第1位相変調単位領域25a、第2位相変調単位領域25b)からなる例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、各位相変調単位領域24eを3種類またはそれ以上の位相変調領域から形成してもよい。   In the present embodiment, each phase modulation unit region 24e of the modulation mask transmitting unit 24a and the modulation mask tilting unit 24b is divided into two types of phase modulation regions (first phase modulation unit region 25a and second phase modulation unit region 25b). An example is shown. However, the present invention is not limited to this, and each phase modulation unit region 24e may be formed of three or more types of phase modulation regions.

また本実施の形態において、変調マスク24の変調マスク透過部24aが、複数の位相変調単位領域24eからなり、変調マスク透過部24aにより位相変調され出射された光が、結像光学系17の結像面17fに、位相変調単位領域24eに基づく光強度分布を生成する例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、変調マスク透過部24aに入射された光が位相変調されることなく変調マスク透過部24aから出射されるよう、変調マスク透過部24aを形成してもよい。例えば、変調マスク透過部24a全域にわたって、変調マスク透過部24aを構成する石英ガラス26の高さを単一の高さにしてもよい。この場合、変調マスク透過部24aに入射された光は、入射時とほぼ等しい強度で、変調マスク透過部24aから出射される。このため、被加工物18の最大加工部18aに、より高い強度を有する光を照射することができ、これによって、形成されるテーパ穴20の先端部20cにおける内径のばらつきを小さくするとともに、加工に要する時間を短くすることができる。また、変調マスク透過部24aを構成する石英ガラス26の高さが単一の高さとなっているため、変調マスク24の変調マスク透過部24aをより容易に製造することができる。   In the present embodiment, the modulation mask transmission unit 24a of the modulation mask 24 is composed of a plurality of phase modulation unit regions 24e, and the light that is phase-modulated by the modulation mask transmission unit 24a and emitted is connected to the imaging optical system 17. An example is shown in which a light intensity distribution based on the phase modulation unit region 24e is generated on the image surface 17f. However, the present invention is not limited to this, and the modulation mask transmission unit 24a may be formed so that light incident on the modulation mask transmission unit 24a is emitted from the modulation mask transmission unit 24a without being phase-modulated. For example, the quartz glass 26 constituting the modulation mask transmission part 24a may have a single height throughout the modulation mask transmission part 24a. In this case, the light incident on the modulation mask transmission part 24a is emitted from the modulation mask transmission part 24a with substantially the same intensity as the incident light. For this reason, it is possible to irradiate the maximum processing portion 18a of the workpiece 18 with light having higher intensity, thereby reducing variations in the inner diameter of the tip portion 20c of the tapered hole 20 to be formed and processing. Can be shortened. Moreover, since the quartz glass 26 constituting the modulation mask transmission part 24a has a single height, the modulation mask transmission part 24a of the modulation mask 24 can be manufactured more easily.

また本実施の形態において、円形状を有するテーパ穴20が被加工物18に形成される例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、楕円形状、矩形形状、その他様々な形状を有するテーパ穴20を被加工物18に形成してもよい。   Moreover, in this Embodiment, the example in which the taper hole 20 which has circular shape was formed in the to-be-processed object 18 was shown. However, the present invention is not limited to this, and a tapered hole 20 having an elliptical shape, a rectangular shape, or other various shapes may be formed in the workpiece 18.

第2の実施の形態
次に、図12および図13を参照して、本発明の第2の実施の形態について説明する。図12および図13に示す第2の実施の形態においては、光源から出射された光を、非加工部を含む被加工物に照射することにより、被加工物に、少なくとも1つの傾斜部と、当該傾斜部の底側に位置する最大加工部とが形成される。また変調マスクは、被加工物の傾斜部に照射される光を位相変調する変調マスク傾斜部と、各変調マスク傾斜部の一側に隣接し、被加工物の非加工部に対応する変調マスク遮蔽部と、各変調マスク傾斜部の他側に隣接し、被加工物の最大加工部に対応する変調マスク透過部と、を有している。図12および図13に示す第2の実施の形態において、図1乃至図7および図8(b)に示す第1の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
Second Embodiment Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the second embodiment shown in FIGS. 12 and 13, by irradiating the workpiece including the non-processed portion with the light emitted from the light source, the workpiece is provided with at least one inclined portion, A maximum processing portion located on the bottom side of the inclined portion is formed. The modulation mask includes a modulation mask inclined portion that phase-modulates light applied to the inclined portion of the workpiece, and a modulation mask that is adjacent to one side of each modulation mask inclined portion and corresponds to a non-worked portion of the workpiece. It has a shielding part and a modulation mask transmission part adjacent to the other side of each modulation mask inclined part and corresponding to the maximum processed part of the workpiece. In the second embodiment shown in FIG. 12 and FIG. 13, the same parts as those in the first embodiment shown in FIG. 1 to FIG. 7 and FIG. To do.

(被加工物)
はじめに図13(a)(b)を参照して、被加工物18に形成される傾斜部18bについて説明する。図13(a)は、本実施の形態における被加工物18を示す平面図であり、図13(b)は、図13(a)の被加工物18をXIIIb−XIIIb方向から見た縦断面図である。
(Workpiece)
First, the inclined portion 18b formed on the workpiece 18 will be described with reference to FIGS. Fig.13 (a) is a top view which shows the to-be-processed object 18 in this Embodiment, FIG.13 (b) is the longitudinal cross-section which looked at the to-be-processed object 18 of Fig.13 (a) from the XIIIb-XIIIb direction. FIG.

図13(a)(b)に示すように、被加工物18に形成される傾斜部18bは、被加工物18の最上面である非加工部18cから下方に向って傾斜した部分となっている。また図13(a)(b)に示すように、傾斜部18bの底側(下側)には最大加工部18aが形成されている。なお、最大加工部18aとは、被加工物18のうち加工装置10によって最も深く加工される部分であり、非加工部18cとは、被加工物18のうち加工装置10によって加工されるのが好ましくない部分である。   As shown in FIGS. 13A and 13B, the inclined portion 18 b formed on the workpiece 18 is a portion inclined downward from the non-processed portion 18 c that is the uppermost surface of the workpiece 18. Yes. Further, as shown in FIGS. 13A and 13B, a maximum processing portion 18a is formed on the bottom side (lower side) of the inclined portion 18b. The maximum processed portion 18 a is a portion of the workpiece 18 that is processed most deeply by the processing device 10, and the non-processed portion 18 c is processed by the processing device 10 of the workpiece 18. This is an undesirable part.

(変調マスク)
次に、図12(a)(b)を参照して、本実施の形態における変調マスク31について説明する。図12(a)は、変調マスク31の出射側から見た場合の変調マスク31を示す平面図であり、図12(b)は、図12(a)の変調マスク31をXIIb−XIIb方向から見た縦断面図である。
(Modulation mask)
Next, the modulation mask 31 in the present embodiment will be described with reference to FIGS. 12A is a plan view showing the modulation mask 31 when viewed from the emission side of the modulation mask 31, and FIG. 12B shows the modulation mask 31 of FIG. 12A from the XIIb-XIIb direction. FIG.

図12(a)に示すように、変調マスク31は、被加工物18の傾斜部18bに照射される光を位相変調する変調マスク傾斜部24bと、変調マスク傾斜部24bの一側24fに隣接し、被加工物18の非加工部18cに対応する変調マスク遮蔽部24cと、変調マスク傾斜部24bの他側24gに隣接し、被加工物18の最大加工部18aに照射される光を位相変調する変調マスク透過部24aと、を有している。また図1乃至図7および図8(b)に示す第1の実施の形態の場合と同様に、変調マスク透過部24aおよび変調マスク傾斜部24bはそれぞれ、複数の位相変調単位領域24eからなる(図12(a)(b)参照)。一方、図12(b)に示すように、変調マスク遮蔽部24cは、光を遮蔽する光遮蔽層27を含んでいる。なお、変調マスク31には、被加工物18に形成される傾斜部18bの数に対応する数の変調マスク傾斜部24bが設けられるが、本実施の形態においては、変調マスク31に変調マスク傾斜部24bが1つ設けられている場合について説明する。   As shown in FIG. 12A, the modulation mask 31 is adjacent to the modulation mask inclined portion 24b that phase-modulates the light applied to the inclined portion 18b of the workpiece 18, and one side 24f of the modulation mask inclined portion 24b. The phase of the light irradiated to the maximum processing portion 18a of the workpiece 18 adjacent to the modulation mask shielding portion 24c corresponding to the non-processing portion 18c of the workpiece 18 and the other side 24g of the modulation mask inclined portion 24b. And a modulation mask transmission part 24a for modulation. Similarly to the case of the first embodiment shown in FIGS. 1 to 7 and FIG. 8B, each of the modulation mask transmission part 24a and the modulation mask inclination part 24b is composed of a plurality of phase modulation unit regions 24e ( (Refer FIG. 12 (a) (b)). On the other hand, as shown in FIG. 12B, the modulation mask shielding portion 24c includes a light shielding layer 27 that shields light. The modulation mask 31 is provided with a number of modulation mask inclined portions 24b corresponding to the number of inclined portions 18b formed on the workpiece 18. In the present embodiment, the modulation mask 31 is provided with the modulation mask inclined portions. The case where one part 24b is provided will be described.

図1乃至図7および図8(b)に示す第1の実施の形態の場合と同様に、変調マスク31の変調マスク透過部24aおよび変調マスク傾斜部24bにより位相変調され出射された光は、結像光学系17の結像面(被加工物18)に、各位相変調単位領域24eに基づく光強度分布を生成する。また各位相変調単位領域24eはそれぞれ、第1の位相変調量を有する第1位相変調単位領域25aと、第2の位相変調量を有する第2位相変調単位領域25bとからなる。本実施の形態における位相変調単位領域24eは、図1乃至図7および図8(b)に示す第1の実施の形態における位相変調単位領域24eと同一であるので、詳細な説明は省略する。   As in the case of the first embodiment shown in FIGS. 1 to 7 and FIG. 8B, the light that is phase-modulated and emitted by the modulation mask transmitting section 24a and the modulation mask tilt section 24b of the modulation mask 31 is A light intensity distribution based on each phase modulation unit region 24e is generated on the imaging surface (workpiece 18) of the imaging optical system 17. Each phase modulation unit region 24e includes a first phase modulation unit region 25a having a first phase modulation amount and a second phase modulation unit region 25b having a second phase modulation amount. Since the phase modulation unit region 24e in the present embodiment is the same as the phase modulation unit region 24e in the first embodiment shown in FIGS. 1 to 7 and FIG. 8B, detailed description thereof is omitted.

次に、変調マスク透過部24aおよび変調マスク傾斜部24bにおける第1位相変調単位領域25aの占有率、および第2位相変調単位領域25bの占有率について説明する。本実施の形態において、変調マスク透過部24aにおける第1位相変調単位領域25aの占有率をCp、第2位相変調単位領域25bの占有率をCpとする。同様に、変調マスク傾斜部24bにおける第1位相変調単位領域25aの占有率をTp、第2位相変調単位領域25bの占有率をTpとする。このとき、{(Cp−Cp)の絶対値}>{(Tp−Tp)の絶対値}の関係が満たされるよう変調マスク31が設計されている。さらに、変調マスク傾斜部24bにおけるTpおよびTpの分布は、変調マスク傾斜部24bのうち変調マスク遮蔽部24cに隣接する領域から変調マスク透過部24aに隣接する領域に向かって{(Tp−Tp)の絶対値}が増加するよう分布している。 Next, the occupation ratio of the first phase modulation unit region 25a and the occupation ratio of the second phase modulation unit region 25b in the modulation mask transmission unit 24a and the modulation mask inclination unit 24b will be described. In the present embodiment, the occupation ratio of the first phase modulation unit region 25a in the modulation mask transmission section 24a is Cp 1 , and the occupation ratio of the second phase modulation unit region 25b is Cp 2 . Similarly, the occupation ratio of the first phase modulation unit region 25a in the modulation mask inclined portion 24b is Tp 1 , and the occupation ratio of the second phase modulation unit region 25b is Tp 2 . At this time, the modulation mask 31 is designed so that the relationship {absolute value of (Cp 1 −Cp 2 )}> {absolute value of (Tp 1 −Tp 2 )} is satisfied. Further, the distribution of Tp 1 and Tp 2 in the modulation mask inclined portion 24b is from the region adjacent to the modulation mask shielding portion 24c in the modulation mask inclined portion 24b toward the region adjacent to the modulation mask transmitting portion 24a {(Tp 1 are distributed such that the absolute value of -tp 2)} is increased.

次に、変調マスク遮蔽部24cについて詳述する。上述のように、変調マスク遮蔽部24cは、光を遮蔽する光遮蔽層27を含んでいる。このため、マスク照明系11から変調マスク31に入射する光のうち変調マスク遮蔽部24cに入射する光は、その大半が変調マスク遮蔽部24cの光遮蔽層27により遮蔽される。これによって、マスク照明系11から変調マスク31に入射した光が、変調マスク遮蔽部24cを透過して被加工物18の非加工部18cに照射されるのを防ぐことができ、このことにより、被加工物18の非加工部18cが加工されるのを確実に防ぐことができる。   Next, the modulation mask shielding part 24c will be described in detail. As described above, the modulation mask shielding part 24c includes the light shielding layer 27 that shields light. For this reason, most of the light incident on the modulation mask shielding part 24c out of the light incident on the modulation mask 31 from the mask illumination system 11 is shielded by the light shielding layer 27 of the modulation mask shielding part 24c. As a result, it is possible to prevent light incident on the modulation mask 31 from the mask illumination system 11 from being transmitted through the modulation mask shielding part 24c and being irradiated to the non-processed part 18c of the workpiece 18. It is possible to reliably prevent the non-processed portion 18c of the workpiece 18 from being processed.

このように本実施の形態によれば、変調マスク31は、被加工物18の傾斜部18bに照射される光を位相変調する変調マスク傾斜部24bと、変調マスク傾斜部24bの一側24fに隣接し、被加工物18の非加工部18cに対応する変調マスク遮蔽部24cと、変調マスク傾斜部24bの他側24gに隣接し、被加工物18の最大加工部18aに照射される光を位相変調する変調マスク透過部24aと、を有している。このうち変調マスク遮蔽部24cは、光を遮蔽する光遮蔽層27を含んでいる。このため、被加工物18の非加工部18cに、被加工物18を加工し得る強度を有する光が照射されるのを防ぐことができ、このことにより、非加工部18cが加工されるのを確実に防ぐことができる。   As described above, according to the present embodiment, the modulation mask 31 is provided on the modulation mask inclined portion 24b for phase-modulating the light applied to the inclined portion 18b of the workpiece 18, and on one side 24f of the modulation mask inclined portion 24b. Light that is adjacent to the modulation mask shielding part 24c corresponding to the non-processed part 18c of the workpiece 18 and the other side 24g of the modulation mask inclined part 24b and that is irradiated on the maximum processing part 18a of the workpiece 18 is irradiated. A modulation mask transmission part 24a for phase modulation. Among these, the modulation mask shielding part 24 c includes a light shielding layer 27 that shields light. For this reason, it can prevent that the light which has the intensity | strength which can process the workpiece 18 is irradiated to the non-processed part 18c of the workpiece 18, and, thereby, the non-processed part 18c is processed. Can be surely prevented.

また本実施の形態によれば、変調マスク傾斜部24bは、複数の位相変調単位領域24eからなっており、変調マスク傾斜部24bにより位相変調され出射された光は、結像光学系17の結像面17fに、位相変調単位領域24eに基づく光強度分布を生成する。また、位相変調単位領域24eを結像光学系17の結像面17fに換算した位相変調単位換算領域は、結像光学系17の点像分布範囲の半径よりも少なくとも一方向に関して小さくなっており、また、位相変調単位領域24eは、第1の位相変調量を有する第1位相変調単位領域25aと、第2の位相変調量を有する第2位相変調単位領域25bと、からなっている。このため、変調マスク傾斜部24bにおけるTpおよびTpの分布を、変調マスク傾斜部24bのうち変調マスク遮蔽部24cに隣接する領域から変調マスク透過部24aに隣接する領域に向かって{(Tp−Tp)の絶対値}が増加するよう分布させることにより、被加工物18の傾斜部18bに照射される光の強度を、被加工物18の非加工部18cから最大加工部18aに向って連続的に大きくなるように調整することができる。このことにより、短い加工時間で精度良く被加工物18に、所望の傾斜角度を有する傾斜部18bを形成することができる。 Further, according to the present embodiment, the modulation mask tilt part 24 b is composed of a plurality of phase modulation unit areas 24 e, and the light that is phase-modulated by the modulation mask tilt part 24 b and emitted is connected to the imaging optical system 17. A light intensity distribution based on the phase modulation unit region 24e is generated on the image plane 17f. In addition, the phase modulation unit conversion region obtained by converting the phase modulation unit region 24e to the imaging surface 17f of the imaging optical system 17 is smaller in at least one direction than the radius of the point image distribution range of the imaging optical system 17. The phase modulation unit region 24e includes a first phase modulation unit region 25a having a first phase modulation amount and a second phase modulation unit region 25b having a second phase modulation amount. Therefore, the distribution of Tp 1 and Tp 2 in the modulation mask inclined part 24b is changed from the area adjacent to the modulation mask shielding part 24c to the area adjacent to the modulation mask transmitting part 24a in the modulation mask inclined part 24b {(Tp 1− Tp 2 )} is increased so that the intensity of light applied to the inclined portion 18b of the workpiece 18 is changed from the non-machined portion 18c of the workpiece 18 to the maximum machined portion 18a. It can be adjusted so as to increase continuously. Thereby, the inclined portion 18b having a desired inclination angle can be formed on the workpiece 18 with high accuracy in a short processing time.

変形例
次に、図14および図15を参照して、本発明の第2の実施の形態の変形例について説明する。図14および図15に示す本変形例においては、非加工部を含む被加工物に最大加工部が形成されない点が異なるのみであり、他の構成は、図12および図13に示す第2の実施の形態と略同一である。図14および図15に示す第2の実施の形態の変形例において、図12および図13に示す第2の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
Modified Example Next, a modified example of the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 14 and 15 differ only in that the maximum processed portion is not formed on the workpiece including the non-processed portion, and the other configuration is the second configuration shown in FIGS. 12 and 13. This is substantially the same as the embodiment. In the modification of the second embodiment shown in FIGS. 14 and 15, the same parts as those of the second embodiment shown in FIGS. 12 and 13 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

(被加工物)
図15(a)(b)を参照して、本変形例における被加工物18について説明する。図15(a)は、本変形例における被加工物18を示す平面図であり、図15(b)は、図15(a)の被加工物をXVb−XVb方向から見た縦断面図である。
(Workpiece)
With reference to FIG. 15 (a) (b), the to-be-processed object 18 in this modification is demonstrated. FIG. 15A is a plan view showing the workpiece 18 in this modification, and FIG. 15B is a longitudinal sectional view of the workpiece of FIG. 15A viewed from the XVb-XVb direction. is there.

図15(a)(b)に示すように、本変形例においては、加工装置10による加工によって、非加工部18cを含む被加工物18に傾斜部18bが形成される。   As shown in FIGS. 15 (a) and 15 (b), in this modification, an inclined portion 18b is formed on the workpiece 18 including the non-processed portion 18c by the processing by the processing apparatus 10.

(変調マスク)
次に、図14(a)(b)を参照して、本実施の形態における変調マスク33について説明する。図14(a)は、変調マスク33の出射側から見た場合の変調マスク33を示す平面図であり、図14(b)は、図14(a)の変調マスク33をXIVb−XIVb方向から見た縦断面図である。
(Modulation mask)
Next, with reference to FIGS. 14A and 14B, the modulation mask 33 in the present embodiment will be described. 14A is a plan view showing the modulation mask 33 when viewed from the emission side of the modulation mask 33, and FIG. 14B shows the modulation mask 33 of FIG. 14A from the XIVb-XIVb direction. FIG.

図14(a)に示すように、変調マスク33は、被加工物18の傾斜部18bに照射される光を位相変調する変調マスク傾斜部24bと、変調マスク傾斜部24bに隣接し、被加工物18の非加工部18cに対応する変調マスク遮蔽部24cと、を有している。また図12および図13に示す第2の実施の形態の場合と同様に、変調マスク傾斜部24bは複数の位相変調単位領域24eからなっている(図14(a)(b)参照)。一方、図14(b)に示すように、変調マスク遮蔽部24cは、光を遮蔽する光遮蔽層27を含んでいる。本変形例における位相変調単位領域24eは、図1乃至図7および図8(b)に示す第1の実施の形態における位相変調単位領域24eと同一であるので、詳細な説明は省略する。   As shown in FIG. 14A, the modulation mask 33 is adjacent to the modulation mask inclined portion 24b that modulates the phase of the light irradiated to the inclined portion 18b of the workpiece 18, and the modulation mask inclined portion 24b. And a modulation mask shielding part 24c corresponding to the non-processed part 18c of the object 18. Similarly to the case of the second embodiment shown in FIGS. 12 and 13, the modulation mask inclined portion 24b is composed of a plurality of phase modulation unit regions 24e (see FIGS. 14A and 14B). On the other hand, as shown in FIG. 14B, the modulation mask shielding part 24c includes a light shielding layer 27 that shields light. Since the phase modulation unit region 24e in this modification is the same as the phase modulation unit region 24e in the first embodiment shown in FIGS. 1 to 7 and FIG. 8B, detailed description thereof is omitted.

本変形例において、変調マスク傾斜部24bにおける第1位相変調単位領域25aの占有率をTp、第2位相変調単位領域25bの占有率をTpとするとき、変調マスク傾斜部24bにおけるTpおよびTpの分布は、変調マスク傾斜部24bのうち変調マスク遮蔽部24cに隣接する領域から遠ざかるにつれて{(Tp−Tp)の絶対値}が増加するよう分布している。このため、被加工物18の傾斜部18bに照射される光の強度を、被加工物18の非加工部18cから遠ざかるにつれて連続的に大きくなるように調整することができる。このことにより、短い加工時間で精度良く被加工物18に、所望の傾斜角度を有する傾斜部18bを形成することができる。 In this modification, when the occupation ratio of the first phase modulation unit region 25a in the modulation mask inclined portion 24b is Tp 1 and the occupation ratio of the second phase modulation unit region 25b is Tp 2 , Tp 1 in the modulation mask inclined portion 24b. The distribution of Tp 2 is such that {the absolute value of (Tp 1 −Tp 2 )} increases as the distance from the region adjacent to the modulation mask shielding unit 24 c in the modulation mask inclined unit 24 b increases. For this reason, the intensity of light applied to the inclined portion 18b of the workpiece 18 can be adjusted so as to continuously increase as the distance from the non-processing portion 18c of the workpiece 18 increases. Thereby, the inclined portion 18b having a desired inclination angle can be formed on the workpiece 18 with high accuracy in a short processing time.

また本変形例によれば、変調マスク遮蔽部24cは、光を遮蔽する光遮蔽層27を含んでいる。このため、被加工物18の非加工部18cに、被加工物18を加工し得る強度を有する光が照射されるのを防ぐことができ、このことにより、非加工部18cが加工されるのを確実に防ぐことができる。   Further, according to the present modification, the modulation mask shielding part 24 c includes the light shielding layer 27 that shields light. For this reason, it can prevent that the light which has the intensity | strength which can process the workpiece 18 is irradiated to the non-processed part 18c of the workpiece 18, and, thereby, the non-processed part 18c is processed. Can be surely prevented.

(実施例1)
次に、本発明の実施例について説明する。はじめに、本発明の第1の実施の形態における変調マスク24を備えた加工装置10を用いて、被加工物18にテーパ穴20を形成した例(実施例1)について、図16乃至図18を参照して説明する。
Example 1
Next, examples of the present invention will be described. First, an example (Example 1) in which the tapered hole 20 is formed in the workpiece 18 using the processing apparatus 10 including the modulation mask 24 according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The description will be given with reference.

図16(a)は、実施例1において、被加工物18に形成されたテーパ穴20の形状を示す縦断面図であり、図16(b)は、図16(a)に示すテーパ穴20を形成するために被加工物18に照射されたレーザ光の強度分布Iを示す図であり、図16(c)は、実施例1において、被加工物18に形成されたテーパ穴20を示す平面図である。図17(a)は、実施例1における変調マスク24を示す平面図であり、図17(b)は、図17(a)に示す変調マスク24から出射された光の強度を示す図である。図18(a)は、位相変調単位領域の第2位相変調単位領域の形状を示す図であり、図18(b)は、第2位相変調単位領域の寸法誤差と、当該第2位相変調単位領域を含む位相変調単位領域により変調された光の強度との関係を示す図である。   16A is a longitudinal sectional view showing the shape of the tapered hole 20 formed in the workpiece 18 in the first embodiment, and FIG. 16B is a tapered hole 20 shown in FIG. FIG. 16C shows the tapered hole 20 formed in the workpiece 18 in the first embodiment. FIG. 16C shows the intensity distribution I of the laser beam irradiated on the workpiece 18 to form the workpiece. It is a top view. FIG. 17A is a plan view showing the modulation mask 24 in the first embodiment, and FIG. 17B is a diagram showing the intensity of light emitted from the modulation mask 24 shown in FIG. . FIG. 18A is a diagram showing the shape of the second phase modulation unit region of the phase modulation unit region, and FIG. 18B shows the dimensional error of the second phase modulation unit region and the second phase modulation unit. It is a figure which shows the relationship with the intensity | strength of the light modulated by the phase modulation unit area | region containing an area | region.

本発明における変調マスク24を用いて、被加工物18に、基端部20dの直径が50μm、テーパ部20bの傾斜角度φが12度であるテーパ穴20を作製した(図16(a))。被加工物18としては、厚さが50μm、吸収係数αが1.43μm−1、アブレーション閾値Ithが50mJ/cmであるポリミドフィルムからなる基本樹脂18dと、アブレーション閾値Ithが200mJ/cmであるフィラー18eとを有する被加工物18を用いた。 Using the modulation mask 24 of the present invention, a tapered hole 20 having a diameter of the base end portion 20d of 50 μm and an inclination angle φ of the taper portion 20b of 12 degrees was formed on the workpiece 18 (FIG. 16A). . The workpiece 18 includes a basic resin 18d made of a polyimide film having a thickness of 50 μm, an absorption coefficient α of 1.43 μm −1 , and an ablation threshold I th of 50 mJ / cm 2 , and an ablation threshold I th of 200 mJ / cm. A workpiece 18 having 2 filler 18e was used.

実施例1において用いた加工装置10の光学特性の詳細は以下のとおりである。
(1) 光源 レーザ光源:XeClエキシマレーザ、波長:308nm、光強度:結像面上で1000mJ/cm(変調マスク面上で40mJ/cm
(2) 位相変調量 第1位相変調単位領域の位相変調量と第2位相変調単位領域の変調量の差:180度
(3) 結像光学系 結像光学系倍率:1/5、結像側開口数(NA):0.15
(4) コヒーレントファクタ 0.5
この場合、結像光学系17の点像分布範囲の半径R=1.25μmとなる。従って、変調マスク24の変調マスク透過部24aおよび変調マスク傾斜部24bの位相変調単位領域24eを結像光学系17の結像面17fに換算した位相変調単位換算領域が、結像光学系17の点像分布範囲の半径Rよりも少なくとも一方向に関して小さくなるよう、変調マスク透過部24aおよび変調マスク傾斜部24bの位相変調単位領域24eを一辺5μmの正方形(結像光学系17の結像面17fに換算した位相変調単位換算領域は一辺1μmの正方形)に設定した。
The details of the optical characteristics of the processing apparatus 10 used in Example 1 are as follows.
(1) a light source a laser light source: XeCl excimer laser, wavelength: 308 nm, light intensity: (40 mJ / cm 2 on the modulation mask surface) on the image plane 1000 mJ / cm 2
(2) Phase modulation amount Difference between phase modulation amount of first phase modulation unit region and modulation amount of second phase modulation unit region: 180 degrees (3) Imaging optical system Imaging optical system magnification: 1/5, imaging Side numerical aperture (NA): 0.15
(4) Coherent factor 0.5
In this case, the radius R of the point image distribution range of the imaging optical system 17 is 1.25 μm. Accordingly, the phase modulation unit conversion region obtained by converting the phase modulation unit region 24e of the modulation mask transmission unit 24a and the modulation mask tilting unit 24b of the modulation mask 24 into the imaging surface 17f of the imaging optical system 17 The phase modulation unit region 24e of the modulation mask transmission part 24a and the modulation mask inclination part 24b is set to be a square having a side of 5 μm (the imaging surface 17f of the imaging optical system 17) so that it is smaller than the radius R of the point image distribution range. The phase modulation unit conversion region converted into is set to a square having a side of 1 μm.

まず、図6に示すフローチャートに基づき、実施例1において用いられる変調マスク24の変調マスク透過部24aおよび変調マスク傾斜部24bの設計を行った。はじめに、被加工物18に形成するテーパ穴20の形状を入力した(S201)。なお、アブレーションの際に生じる飛散物の影響などにより生じる傾斜角度φとして6度が見積もられるため、S201において入力する傾斜角度φ(=φ−φ)は6度とした。次に、レーザ光の照射回数mを入力した(S202)。本実施例1において、レーザ光の照射回数mは150回とした。これによって、アブレーションレートdが算出される(S203)。このアブレーションレートdと〔数1〕とに基づき、所望形状を有するテーパ穴20を形成するために被加工物18に照射されるレーザ光の強度分布Iを算出した。 First, based on the flowchart shown in FIG. 6, the modulation mask transmission part 24a and the modulation mask inclination part 24b of the modulation mask 24 used in Example 1 were designed. First, the shape of the tapered hole 20 formed in the workpiece 18 was input (S201). Note that the tilt angle φ 1 (= φ−φ 2 ) input in S201 is set to 6 degrees because 6 degrees is estimated as the tilt angle φ 2 generated due to the influence of scattered objects generated during ablation. Next, the number m of times of laser beam irradiation was input (S202). In Example 1, the number m of laser light irradiation was 150. Thereby, the ablation rate d is calculated (S203). Based on this ablation rate d and [Equation 1], the intensity distribution I of the laser beam applied to the workpiece 18 in order to form the tapered hole 20 having a desired shape was calculated.

次に、算出したレーザ光の強度分布Iと〔数11〕とに基づき、変調マスク透過部24aおよび変調マスク傾斜部24bの各位相変調単位領域24eにおける第2位相変調単位領域25bの面積率D(p)を算出した(S205)。面積率D(p)は、位相変調単位領域24eを単位として区分けされた領域ごとに算出された。その後、算出された面積率D(p)に基づいて、変調マスク透過部24aおよび変調マスク傾斜部24bのパターンを決定した(S206)。次に、決定されたパターンを有する変調マスク24を作製した。得られた変調マスク24のうち、その右上部分を図17(a)に示す。なお本実施例1において、変調マスク遮蔽部24cにおける光透過率が0となるよう、変調マスク遮蔽部24cに設けられる光遮蔽層27(光透過率0の光遮蔽層)を選択した。   Next, based on the calculated intensity distribution I of the laser light and [Equation 11], the area ratio D of the second phase modulation unit region 25b in each phase modulation unit region 24e of the modulation mask transmission unit 24a and the modulation mask inclination unit 24b. (P) was calculated (S205). The area ratio D (p) was calculated for each region divided with the phase modulation unit region 24e as a unit. Thereafter, based on the calculated area ratio D (p), the patterns of the modulation mask transmission part 24a and the modulation mask inclination part 24b were determined (S206). Next, a modulation mask 24 having the determined pattern was produced. The upper right part of the obtained modulation mask 24 is shown in FIG. In Example 1, the light shielding layer 27 (light shielding layer having a light transmittance of 0) provided in the modulation mask shielding part 24c was selected so that the light transmittance in the modulation mask shielding part 24c was zero.

ここで、変調マスク24から出射される光の強度と、変調マスク24の作製誤差との関係について説明する。図18(a)に、占有率が0.5の第1位相変調単位領域25aと、占有率が0.5の第2位相変調単位領域25bとを有する位相変調単位領域24eの平面図および断面図を示す。ここで、sが、第2位相変調単位領域25bの一辺の寸法となっており、sが、第1位相変調単位領域25aと第2位相変調単位領域25bとの高さの差となっている。 Here, the relationship between the intensity of light emitted from the modulation mask 24 and the manufacturing error of the modulation mask 24 will be described. FIG. 18A is a plan view and a cross section of a phase modulation unit region 24e having a first phase modulation unit region 25a with an occupation ratio of 0.5 and a second phase modulation unit region 25b with an occupation ratio of 0.5. The figure is shown. Here, s 1 is has a dimension of one side of the second phase modulation unit regions 25b, s 2 is a height difference between the first phase modulation unit region 25a and the second phase modulation unit region 25b ing.

図18(b)は、変調マスク24の作製誤差により、図18(a)に示す寸法s、sが設計値からずれた場合に、図18(a)に示す位相変調単位領域24eにより変調された光の結像面上における規格化された強度が、設計値である0からどれだけずれるかを示すグラフである。なお規格化においては、第1位相変調単位領域の占有率=1(若しくは、第2位相変調単位領域の占有率=1)である変調マスクにより変調された光の結像面上における強度を1としている。
図18(b)に示すグラフにおいて、横軸は、180度を基準とした場合の、第1位相変調単位領域25aの位相変調量と第2位相変調単位領域25bの位相変調量との差の作製誤差を示している。例えば、位相変調量θの差の5%の誤差は、位相変調量θの差が、設計値である180度から9度ずれていることを意味している。なお、上述の第1の実施の形態における説明から明らかなように、位相変調量の差の作製誤差は、寸法sの作製誤差に対応している。
図18(b)に示すグラフにおいて、縦軸は、第2位相変調単位領域25bの寸法sの作製誤差(設計値からのずれ)を示している。
図18(b)に示すグラフにおいて、点線35aは、作製誤差が点線35a上の値となっている場合に、位相変調単位領域24eにより変調された光の規格化された強度が0.025となることを意味している。例えば点線35a上の点Aは、位相変調量の差の作製誤差が10%、寸法sの作製誤差が0%である場合に、結像面上の規格化された強度が0.025になることを意味している。同様に、一点鎖線35bは、作製誤差が一点鎖線31b上の値となっている場合に、位相変調単位領域24eにより変調された光の規格化された強度が設計値から0.05になることを意味している。また、二点鎖線35cは、作製誤差が二点鎖線35c上の値となっている場合に、位相変調単位領域24eにより変調された光の規格化された強度が0.075になることを意味している。
FIG. 18B shows the phase modulation unit region 24e shown in FIG. 18A when the dimensions s 1 and s 2 shown in FIG. It is a graph which shows how much the normalized intensity | strength on the imaging surface of the modulated light shift | deviates from 0 which is a design value. In the normalization, the intensity on the imaging surface of the light modulated by the modulation mask in which the occupation ratio of the first phase modulation unit area = 1 (or the occupation ratio of the second phase modulation unit area = 1) is 1 It is said.
In the graph shown in FIG. 18B, the horizontal axis represents the difference between the phase modulation amount of the first phase modulation unit region 25a and the phase modulation amount of the second phase modulation unit region 25b when 180 degrees is the reference. The manufacturing error is shown. For example, an error of 5% of the difference in the phase modulation amount θ means that the difference in the phase modulation amount θ is shifted from the design value of 180 degrees by 9 degrees. As is apparent from the description of the first embodiment described above, production error of the difference in phase modulation amount corresponds to the manufacturing error of the dimension s 2.
In the graph shown in FIG. 18 (b), the vertical axis indicates the production error of the dimensions s 1 of the second phase modulation unit region 25b (deviation from the design value).
In the graph shown in FIG. 18B, the dotted line 35a indicates that the normalized intensity of the light modulated by the phase modulation unit region 24e is 0.025 when the production error is a value on the dotted line 35a. Is meant to be. For example A point on the dotted line 35a is produced an error of 10% of the difference in phase modulation amount, when manufacturing error of the dimension s 1 is 0% normalized intensity on the focal plane 0.025 Is meant to be. Similarly, in the case of the alternate long and short dash line 35b, when the manufacturing error is a value on the alternate long and short dash line 31b, the normalized intensity of the light modulated by the phase modulation unit region 24e is 0.05 from the design value. Means. The two-dot chain line 35c means that the normalized intensity of the light modulated by the phase modulation unit region 24e is 0.075 when the production error is a value on the two-dot chain line 35c. doing.

次に、本実施例において作成した変調マスク24から出射される光の強度について説明する。図17(b)は、図17(a)に示す本実施例の変調マスク24から出射される光の強度を示すグラフである。このうち線32aは、本実施例の変調マスク24から出射される光の強度の設計値を示す線であり、線32bは、本実施例の変調マスク24から実際に出射された光の強度を示す線である。   Next, the intensity of light emitted from the modulation mask 24 created in the present embodiment will be described. FIG. 17B is a graph showing the intensity of light emitted from the modulation mask 24 of the present embodiment shown in FIG. Of these, the line 32a is a line indicating the design value of the intensity of light emitted from the modulation mask 24 of the present embodiment, and the line 32b represents the intensity of light actually emitted from the modulation mask 24 of the present embodiment. It is a line to show.

本実施例において、変調マスク24の変調マスク透過部24aおよび変調マスク傾斜部24bの各位相変調単位領域24eは、例えばレジスト(図示せず)にレーザや電子線などの露光でパターニングした後、RIE(ReactIve Ion EtchIng)などのドライエッチングにより作製される。この加工深さはエッチング時間で制御することとなる。ところが、エッチングレート(一定時間でエッチングされる量)に多少のばらつきは避けられず、その結果、各位相変調単位領域24eの第1位相変調単位領域25aおよび第2位相変調単位領域25bの位相変調量θに作製誤差が生じる。
また、第2位相変調単位領域25bの一辺寸法は、露光条件、現像条件、エッチング条件で制御される。ところがこれらの条件に多少のばらつきは避けられず、その結果、第2位相変調単位領域25bの一辺寸法に作製誤差が生じる。また、たとえ基本的な寸法に作製誤差が生じなくとも、正方形等のパターンの角はこれらの工程の解像度の限界により丸まってしまう。これらの理由により、第1位相変調単位領域25aおよび第2位相変調単位領域25bの占有率が設計値からずれる。
このため、図17(b)に示すように、本実施例において、変調マスク24の変調マスク透過部24aおよび変調マスク傾斜部24bから実際に出射された光の強度を示す線32bは、設計値32aからずれている。
In the present embodiment, the modulation mask transmitting portion 24a of the modulation mask 24 and the phase modulation unit regions 24e of the modulation mask tilting portion 24b are patterned on a resist (not shown) by exposure with a laser, an electron beam or the like, and then RIE. It is manufactured by dry etching such as (ReactIve Ion EtchIng). This processing depth is controlled by the etching time. However, some variation is unavoidable in the etching rate (the amount etched in a certain time), and as a result, the phase modulation of the first phase modulation unit region 25a and the second phase modulation unit region 25b of each phase modulation unit region 24e. A production error occurs in the quantity θ.
Further, the side dimension of the second phase modulation unit region 25b is controlled by the exposure condition, the development condition, and the etching condition. However, some variation is unavoidable in these conditions, and as a result, a manufacturing error occurs in one side dimension of the second phase modulation unit region 25b. Even if there is no production error in the basic dimensions, the corners of the pattern such as a square are rounded due to the resolution limit of these processes. For these reasons, the occupation ratios of the first phase modulation unit region 25a and the second phase modulation unit region 25b deviate from the design values.
For this reason, as shown in FIG. 17B, in this embodiment, a line 32b indicating the intensity of light actually emitted from the modulation mask transmitting portion 24a and the modulation mask inclined portion 24b of the modulation mask 24 is a design value. Deviation from 32a.

一方、本実施例において、変調マスク遮蔽部24cは、光遮蔽層27を含んでいる。また図17(a)に示すように、光遮蔽層27はベタパターンを有しており、このため、変調マスク遮蔽部24cにおける光透過率は、作製誤差の影響を殆ど受けない。このため、変調マスク遮蔽部24cにおける光透過率を、変調マスク遮蔽部24c全域にわたって確実にゼロとすることができる。このことにより、図17(b)に示すように、変調マスク遮蔽部24cから実際に出射される光の強度をゼロとすることができた。これによって、被加工物18の非加工部18cが加工されるのを確実に防ぐことができた。   On the other hand, in this embodiment, the modulation mask shielding part 24 c includes the light shielding layer 27. As shown in FIG. 17A, the light shielding layer 27 has a solid pattern, and therefore the light transmittance in the modulation mask shielding portion 24c is hardly affected by the manufacturing error. For this reason, the light transmittance in the modulation mask shielding part 24c can be surely made zero over the entire area of the modulation mask shielding part 24c. As a result, as shown in FIG. 17B, the intensity of light actually emitted from the modulation mask shielding part 24c can be made zero. Thereby, it was possible to reliably prevent the non-processed portion 18c of the workpiece 18 from being processed.

(比較例1)
次に、図19(a)に示す変調マスク124を備えた加工装置10を用いて、被加工物18にテーパ穴20を形成した例について、図19(a)(b)を参照して説明する。ここで図19(a)は、比較例1における変調マスク124を示す平面図であり、図19(b)は、図19(a)に示す変調マスク124から出射された光の強度を示す図である。
(Comparative Example 1)
Next, an example in which the tapered hole 20 is formed in the workpiece 18 using the processing apparatus 10 including the modulation mask 124 shown in FIG. 19A will be described with reference to FIGS. 19A and 19B. To do. Here, FIG. 19A is a plan view showing the modulation mask 124 in Comparative Example 1, and FIG. 19B is a view showing the intensity of light emitted from the modulation mask 124 shown in FIG. It is.

図19(a)に示す変調マスク124は、変調マスク124の変調マスク遮蔽部124cが、複数の位相変調単位領域24eからなる点が異なるのみであり、他の構成は、実施例1における変調マスク24と略同一である。図19(a)に示す変調マスク124において、実施例1における変調マスク24と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。   The modulation mask 124 shown in FIG. 19A is different from the modulation mask 124 only in that the modulation mask shielding part 124c of the modulation mask 124 includes a plurality of phase modulation unit regions 24e. 24. In the modulation mask 124 shown in FIG. 19A, the same parts as those of the modulation mask 24 in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

図19(a)に示すように、変調マスク124の変調マスク遮蔽部124cは、複数の位相変調単位領域24eからなっている。また変調マスク遮蔽部124cの各位相変調単位領域24eはそれぞれ、第1の位相変調量を有する第1位相変調単位領域25aと、第2の位相変調量を有する第2位相変調単位領域25bとからなっている。第1位相変調単位領域25aの位相変調量と第2位相変調単位領域25bの位相変調量の差は180度となっている。また、変調マスク遮蔽部124cにおいて、各位相変調単位領域24eにおける第1位相変調単位領域25aの占有率は0.5となっており、第2位相変調単位領域25bの占有率も0.5となっている。   As shown in FIG. 19A, the modulation mask shielding part 124c of the modulation mask 124 includes a plurality of phase modulation unit regions 24e. Each phase modulation unit region 24e of the modulation mask shielding part 124c includes a first phase modulation unit region 25a having a first phase modulation amount and a second phase modulation unit region 25b having a second phase modulation amount. It has become. The difference between the phase modulation amount of the first phase modulation unit region 25a and the phase modulation amount of the second phase modulation unit region 25b is 180 degrees. In the modulation mask shielding part 124c, the occupation ratio of the first phase modulation unit area 25a in each phase modulation unit area 24e is 0.5, and the occupation ratio of the second phase modulation unit area 25b is also 0.5. It has become.

次に、本比較例において作成した変調マスク124から出射される光の強度について説明する。図19(b)は、図19(a)に示す本比較例の変調マスク124から出射される光の強度を示すグラフである。このうち線132aは、本比較例の変調マスク124から出射される光の強度の設計値を示す線であり、線132bは、本比較例の変調マスク124から実際に出射された光の強度を示す線である。   Next, the intensity of light emitted from the modulation mask 124 created in this comparative example will be described. FIG. 19B is a graph showing the intensity of light emitted from the modulation mask 124 of this comparative example shown in FIG. Of these, the line 132a is a line indicating the design value of the intensity of light emitted from the modulation mask 124 of this comparative example, and the line 132b represents the intensity of light actually emitted from the modulation mask 124 of this comparative example. It is a line to show.

上述のように、変調マスク遮蔽部124cにおいて、各位相変調単位領域24eにおける第1位相変調単位領域25aの占有率は0.5となっており、第2位相変調単位領域25bの占有率も0.5となっている。このため、図19(b)に示すように、変調マスク124の変調マスク遮蔽部124cから出射される光の強度の設計値はゼロとなっている(線132a参照)。   As described above, in the modulation mask shielding part 124c, the occupation ratio of the first phase modulation unit area 25a in each phase modulation unit area 24e is 0.5, and the occupation ratio of the second phase modulation unit area 25b is also 0. .5. For this reason, as shown in FIG. 19B, the design value of the intensity of the light emitted from the modulation mask shielding part 124c of the modulation mask 124 is zero (see the line 132a).

しかしながら、実施例1の場合と同様に、変調マスク124の変調マスク遮蔽部124cの各位相変調単位領域24eは、例えばレジスト(図示せず)にレーザや電子線などの露光でパターニングした後、RIE(ReactIve Ion EtchIng)などのドライエッチングにより作製される。この加工深さはエッチング時間で制御することとなる。ところが、エッチングレート(一定時間でエッチングされる量)に多少のばらつきは避けられず、その結果、各位相変調単位領域24eの第1位相変調単位領域25aおよび第2位相変調単位領域25bの位相変調量θに作製誤差が生じる。
また、第2位相変調単位領域25bの一辺寸法は、露光条件、現像条件、エッチング条件で制御される。ところがこれらの条件に多少のばらつきは避けられず、その結果、第2位相変調単位領域25bの一辺寸法に作製誤差が生じる。また、たとえ基本的な寸法に作製誤差が生じなくとも、正方形等のパターンの角はこれらの工程の解像度の限界により丸まってしまう。これらの理由により、第1位相変調単位領域25aおよび第2位相変調単位領域25bの占有率が設計値からずれる。
However, as in the case of the first embodiment, each phase modulation unit region 24e of the modulation mask shielding part 124c of the modulation mask 124 is patterned by, for example, exposure to a resist (not shown) with a laser or an electron beam, and then RIE. It is manufactured by dry etching such as (ReactIve Ion EtchIng). This processing depth is controlled by the etching time. However, some variation is unavoidable in the etching rate (the amount etched in a certain time), and as a result, the phase modulation of the first phase modulation unit region 25a and the second phase modulation unit region 25b of each phase modulation unit region 24e. A production error occurs in the quantity θ.
Further, the side dimension of the second phase modulation unit region 25b is controlled by the exposure condition, the development condition, and the etching condition. However, some variation is unavoidable in these conditions, and as a result, a manufacturing error occurs in one side dimension of the second phase modulation unit region 25b. Even if there is no production error in the basic dimensions, the corners of the pattern such as a square are rounded due to the resolution limit of these processes. For these reasons, the occupation ratios of the first phase modulation unit region 25a and the second phase modulation unit region 25b deviate from the design values.

このため、変調マスク遮蔽部124cにおいて、各位相変調単位領域24eにおける第1位相変調単位領域25aの占有率は0.5から一方にずれており、第2位相変調単位領域25bの占有率も0.5から他方にずれていた。このため、図19(b)に示すように、変調マスク124の変調マスク遮蔽部124cから実際に出射された光の強度はゼロにはなっておらず、基本樹脂18dのアブレーション閾値よりも大きく、かつフィラー18eのアブレーション閾値よりも小さい強度となっていた。従って、変調マスク124を備えた加工装置10を用いて被加工物18にテーパ穴20を形成する場合、非加工部18cにおいて、基本樹脂18dはアブレーション加工されるが、一方、フィラー18eはアブレーション加工されない。このため、非加工部18cの表面において、フィラー18eが添加されている位置に対応して凹凸が形成された。   Therefore, in the modulation mask shielding part 124c, the occupation ratio of the first phase modulation unit area 25a in each phase modulation unit area 24e is shifted from 0.5 to one, and the occupation ratio of the second phase modulation unit area 25b is also 0. .5 shifted to the other. For this reason, as shown in FIG. 19B, the intensity of the light actually emitted from the modulation mask shielding part 124c of the modulation mask 124 is not zero, and is larger than the ablation threshold of the basic resin 18d, And it was intensity | strength smaller than the ablation threshold value of the filler 18e. Therefore, when forming the tapered hole 20 in the workpiece 18 using the processing apparatus 10 including the modulation mask 124, the basic resin 18d is ablated in the non-processed portion 18c, whereas the filler 18e is ablated. Not. For this reason, the unevenness | corrugation was formed in the surface of the non-processed part 18c corresponding to the position where the filler 18e was added.

10 加工装置
11 マスク照明系
12 レーザ光源
13 照明光学系
17 結像光学系
17a 凸レンズ
17b 凸レンズ
17c 開口絞り
17e 円筒形
17f 結像面
17g 単位円
17h ベクトル
17k 開口部
17l 点像分布範囲
18 被加工物
18a 最大加工部
18b 傾斜部
18c 非加工部
18d 基本樹脂
18e フィラー
19 加工台
20 テーパ穴
20a テーパ穴の貫通部
20b テーパ穴のテーパ部
20c テーパ穴の先端部
20d テーパ穴の基端部
20e テーパ穴のストレート部
24 変調マスク
24a 変調マスク透過部
24b 変調マスク傾斜部
24c 変調マスク遮蔽部
24e 位相変調単位領域
24f 変調マスク傾斜部の一側
24g 変調マスク傾斜部の他側
25a 第1位相変調単位領域
25b 第2位相変調単位領域
26 石英ガラス
27 光遮蔽層
27a 側端部
31 変調マスク
32a 光の強度を示す線(設計値)
32b 光の強度を示す線(実測値)
33 変調マスク
100 従来の加工装置
101 光源
102 レーザ光源
103 照明光学系
104 マスク
105 石英ガラス層
106 光遮蔽層
106a 開口部
107 結像光学系
108 ノズル形成用シート
109 ステージ
110 ノズル
110b ノズルのテーパ部
110c ノズルの先端部
114 変調マスク
114a 変調マスク透過部
114b 変調マスク傾斜部
114c 変調マスク遮蔽部
114e 振幅変調単位領域
115a 第1振幅変調単位領域
115b 第2振幅変調単位領域
124 変調マスク
124c 変調マスク遮蔽部
132a 光の強度を示す線(設計値)
132b 光の強度を示す線(実測値)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Processing apparatus 11 Mask illumination system 12 Laser light source 13 Illumination optical system 17 Imaging optical system 17a Convex lens 17b Convex lens 17c Aperture stop 17e Cylindrical 17f Imaging surface 17g Unit circle 17h Vector 17k Opening part 17l Point image distribution range 18 Workpiece 18a Maximum processed portion 18b Inclined portion 18c Non-processed portion 18d Basic resin 18e Filler 19 Processing base 20 Tapered hole 20a Tapered hole penetrating portion 20b Tapered hole tapered portion 20c Tapered hole distal end portion 20d Tapered hole proximal end portion 20e Tapered hole Straight portion 24 of modulation mask 24a Modulation mask transmission portion 24b Modulation mask tilt portion 24c Modulation mask shielding portion 24e Phase modulation unit region 24f One side 24g of modulation mask tilt portion Other side 25a of modulation mask tilt portion First phase modulation unit region 25b Second phase modulation unit region 26 quartz glass 27 Light shielding layer 27a Side end 31 Modulation mask 32a Line indicating light intensity (design value)
32b Line indicating light intensity (actual measurement)
33 Modulating mask 100 Conventional processing apparatus 101 Light source 102 Laser light source 103 Illumination optical system 104 Mask 105 Silica glass layer 106 Light shielding layer 106a Opening 107 Imaging optical system 108 Nozzle forming sheet 109 Stage 110 Nozzle 110b Nozzle taper 110c Nozzle tip portion 114 Modulation mask 114a Modulation mask transmission portion 114b Modulation mask inclination portion 114c Modulation mask shielding portion 114e Amplitude modulation unit region 115a First amplitude modulation unit region 115b Second amplitude modulation unit region 124 Modulation mask 124c Modulation mask shielding portion 132a Light intensity line (design value)
132b Light intensity line (actual measurement)

Claims (14)

光源から出射された光を、非加工部を含む被加工物に照射することにより、被加工物に少なくとも1つの傾斜部を形成する加工装置において、
光を出射する光源と、
前記光源の出射側に設けられ、光源からの光を変調して出射する変調マスクと、
前記変調マスクの出射側に設けられ、変調マスクにより変調された光を結像して被加工物に照射し、被加工物に傾斜部を形成する結像光学系と、を備え、
前記変調マスクは、前記被加工物の傾斜部に照射される光を位相変調する変調マスク傾斜部と、各変調マスク傾斜部に隣接し、前記被加工物の非加工部に対応する変調マスク遮蔽部と、を有し、
前記変調マスク傾斜部は、複数の位相変調単位領域からなり、変調マスク傾斜部により位相変調され出射された光は、前記結像光学系の結像面に前記位相変調単位領域に基づく光強度分布を生成し、
前記変調マスク遮蔽部は、光を遮蔽する光遮蔽層を含み、
前記位相変調単位領域を前記結像光学系の結像面に換算した位相変調単位換算領域は、前記結像光学系の点像分布範囲の半径よりも少なくとも一方向に関して小さく、
前記結像光学系の点像分布範囲の半径Rは、光の中心波長をλとし、結像光学系の出射側の開口数をNAとするとき、R=0.61λ/NAで定義され、
前記位相変調単位領域は、第1の位相変調量を有する第1位相変調単位領域と、第2の位相変調量を有する第2位相変調単位領域と、からなり、
前記変調マスク傾斜部における第1位相変調単位領域の占有率をTp、第2位相変調単位領域の占有率をTpとするとき、変調マスク傾斜部におけるTpおよびTpの分布は、変調マスク傾斜部のうち前記変調マスク遮蔽部に隣接する領域から遠ざかるにつれて{(Tp−Tp)の絶対値}が増加するよう分布していることを特徴とする加工装置。
In the processing apparatus for forming at least one inclined portion on the workpiece by irradiating the workpiece including the non-processing portion with the light emitted from the light source,
A light source that emits light;
A modulation mask that is provided on the emission side of the light source and modulates and emits light from the light source;
An imaging optical system that is provided on the emission side of the modulation mask, forms an image of light modulated by the modulation mask and irradiates the workpiece, and forms an inclined portion on the workpiece;
The modulation mask includes a modulation mask inclined portion for phase-modulating light applied to the inclined portion of the workpiece, and a modulation mask shield that is adjacent to each modulation mask inclined portion and corresponds to a non-processed portion of the workpiece. And
The modulation mask tilt part is composed of a plurality of phase modulation unit areas, and light emitted after being phase-modulated by the modulation mask tilt part is distributed on the imaging plane of the imaging optical system based on the phase modulation unit areas. Produces
The modulation mask shielding part includes a light shielding layer that shields light,
The phase modulation unit conversion region obtained by converting the phase modulation unit region into the imaging surface of the imaging optical system is smaller in at least one direction than the radius of the point image distribution range of the imaging optical system,
The radius R of the point image distribution range of the imaging optical system is defined as R = 0.61λ / NA, where λ is the center wavelength of light and NA is the numerical aperture on the exit side of the imaging optical system,
The phase modulation unit region includes a first phase modulation unit region having a first phase modulation amount and a second phase modulation unit region having a second phase modulation amount,
Tp 1 occupancy of the first phase modulation unit area in the modulation mask inclined portion, when the occupation rate of the second phase modulation unit areas and Tp 2, the distribution of Tp 1 and Tp 2 in the modulation mask ramps, modulation The processing apparatus is characterized in that {absolute value of (Tp 1 −Tp 2 )} is distributed so as to increase as the distance from the region adjacent to the modulation mask shielding portion in the mask inclined portion increases.
前記被加工物には、加工装置による加工によって、少なくとも1つの傾斜部と、前記傾斜部の底側に位置する最大加工部とが形成され、
前記変調マスクは、前記傾斜部に照射される光を位相変調する変調マスク傾斜部と、各変調マスク傾斜部の一側に隣接し、前記非加工部に対応する変調マスク遮蔽部と、各変調マスク傾斜部の他側に隣接し、前記最大加工部に対応する変調マスク透過部と、を有することを特徴とする請求項1に記載の加工装置。
In the workpiece, at least one inclined portion and a maximum processed portion located on the bottom side of the inclined portion are formed by processing by a processing device,
The modulation mask includes a modulation mask inclination portion that phase-modulates light irradiated to the inclination portion, a modulation mask shielding portion that is adjacent to one side of each modulation mask inclination portion, and that corresponds to the non-processed portion, and each modulation The processing apparatus according to claim 1, further comprising: a modulation mask transmission portion adjacent to the other side of the mask inclined portion and corresponding to the maximum processing portion.
前記変調マスク透過部は、複数の位相変調単位領域からなるとともに、変調マスク透過部により位相変調され出射された光が前記結像光学系の結像面に前記位相変調単位領域に基づく光強度分布を生成するものであり、
前記変調マスク透過部における第1位相変調単位領域の占有率をCp、第2位相変調単位領域の占有率をCpとし、前記変調マスク傾斜部における第1位相変調単位領域の占有率をTp、第2位相変調単位領域の占有率をTpとするとき、{(Cp−Cp)の絶対値}>{(Tp−Tp)の絶対値}の関係を満たすことを特徴とする請求項2に記載の加工装置。
The modulation mask transmission unit includes a plurality of phase modulation unit regions, and light intensity distribution based on the phase modulation unit regions is generated on the imaging plane of the imaging optical system by the light phase-modulated by the modulation mask transmission unit. Which generates
The occupation ratio of the first phase modulation unit area in the modulation mask transmitting section is Cp 1 , the occupation ratio of the second phase modulation unit area is Cp 2, and the occupation ratio of the first phase modulation unit area in the modulation mask tilt section is Tp. 1 , when the occupation ratio of the second phase modulation unit region is Tp 2 , the relationship of {absolute value of (Cp 1 −Cp 2 )}> {absolute value of (Tp 1 −Tp 2 )} is satisfied The processing apparatus according to claim 2.
光源から出射された光を被加工物に照射することにより、被加工物に貫通部若しくは底部分と、テーパ部とを有する少なくとも1つの先細状テーパ穴を形成する加工装置において、
光を出射する光源と、
前記光源の出射側に設けられ、光源からの光を変調して出射する変調マスクと、
前記変調マスクの出射側に設けられ、変調マスクにより変調された光を結像して被加工物に照射し、被加工物にテーパ穴を形成する結像光学系と、を備え、
前記変調マスクは、前記テーパ穴の貫通部若しくは底部分に照射される光に対応する変調マスク透過部と、各変調マスク透過部の周縁に位置し、テーパ穴のテーパ部に照射される光を位相変調する変調マスク傾斜部と、各変調マスク傾斜部の周縁に位置する変調マスク遮蔽部と、を有し、
前記変調マスク傾斜部は、複数の位相変調単位領域からなり、変調マスク傾斜部により位相変調され出射された光は、前記結像光学系の結像面に前記位相変調単位領域に基づく光強度分布を生成し、
前記変調マスク遮蔽部は、光を遮蔽する光遮蔽層を含み、
前記位相変調単位領域を前記結像光学系の結像面に換算した位相変調単位換算領域は、前記結像光学系の点像分布範囲の半径よりも少なくとも一方向に関して小さく、
前記結像光学系の点像分布範囲の半径Rは、光の中心波長をλとし、結像光学系の出射側の開口数をNAとするとき、R=0.61λ/NAで定義され、
前記位相変調単位領域は、第1の位相変調量を有する第1位相変調単位領域と、第2の位相変調量を有する第2位相変調単位領域と、からなり、
前記変調マスク傾斜部における第1位相変調単位領域の占有率をTp、第2位相変調単位領域の占有率をTpとするとき、変調マスク傾斜部におけるTpおよびTpの分布は、変調マスク傾斜部のうち前記変調マスク遮蔽部に隣接する領域から前記変調マスク透過部に隣接する領域に向かって{(Tp−Tp)の絶対値}が増加するよう分布していることを特徴とする加工装置。
In a processing apparatus for forming at least one tapered tapered hole having a penetrating portion or a bottom portion and a tapered portion on a workpiece by irradiating the workpiece with light emitted from a light source,
A light source that emits light;
A modulation mask that is provided on the emission side of the light source and modulates and emits light from the light source;
An imaging optical system that is provided on the emission side of the modulation mask, forms an image of light modulated by the modulation mask and irradiates the workpiece, and forms a tapered hole in the workpiece;
The modulation mask is positioned at the periphery of each modulation mask transmission portion corresponding to the light irradiated to the through portion or bottom portion of the taper hole, and the light irradiated to the taper portion of the taper hole. A modulation mask inclined part for phase modulation, and a modulation mask shielding part located at the periphery of each modulation mask inclined part,
The modulation mask tilt part is composed of a plurality of phase modulation unit areas, and light emitted after being phase-modulated by the modulation mask tilt part is distributed on the imaging plane of the imaging optical system based on the phase modulation unit areas. Produces
The modulation mask shielding part includes a light shielding layer that shields light,
The phase modulation unit conversion region obtained by converting the phase modulation unit region into the imaging surface of the imaging optical system is smaller in at least one direction than the radius of the point image distribution range of the imaging optical system,
The radius R of the point image distribution range of the imaging optical system is defined as R = 0.61λ / NA, where λ is the center wavelength of light and NA is the numerical aperture on the exit side of the imaging optical system,
The phase modulation unit region includes a first phase modulation unit region having a first phase modulation amount and a second phase modulation unit region having a second phase modulation amount,
Tp 1 occupancy of the first phase modulation unit area in the modulation mask inclined portion, when the occupation rate of the second phase modulation unit areas and Tp 2, the distribution of Tp 1 and Tp 2 in the modulation mask ramps, modulation The distribution is such that {the absolute value of (Tp 1 −Tp 2 )} increases from a region adjacent to the modulation mask shielding portion to a region adjacent to the modulation mask transmission portion in the mask inclined portion. Processing equipment.
前記変調マスク透過部は、複数の位相変調単位領域からなるとともに、変調マスク透過部により位相変調され出射された光が前記結像光学系の結像面に前記位相変調単位領域に基づく光強度分布を生成するものであり、
前記変調マスク透過部における第1位相変調単位領域の占有率をCp、第2位相変調単位領域の占有率をCpとし、前記変調マスク傾斜部における第1位相変調単位領域の占有率をTp、第2位相変調単位領域の占有率をTpとするとき、{(Cp−Cp)の絶対値}>{(Tp−Tp)の絶対値}の関係を満たすことを特徴とする請求項4に記載の加工装置。
The modulation mask transmission unit includes a plurality of phase modulation unit regions, and light intensity distribution based on the phase modulation unit regions is generated on the imaging plane of the imaging optical system by the light phase-modulated by the modulation mask transmission unit. Which generates
The occupation ratio of the first phase modulation unit area in the modulation mask transmitting section is Cp 1 , the occupation ratio of the second phase modulation unit area is Cp 2, and the occupation ratio of the first phase modulation unit area in the modulation mask tilt section is Tp. 1 , when the occupation ratio of the second phase modulation unit region is Tp 2 , the relationship of {absolute value of (Cp 1 −Cp 2 )}> {absolute value of (Tp 1 −Tp 2 )} is satisfied The processing apparatus according to claim 4.
前記被加工物は、基本樹脂と、前記基本樹脂に添加されたフィラーとを有することを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の加工装置。   The processing apparatus according to claim 1, wherein the workpiece includes a basic resin and a filler added to the basic resin. 前記第1位相変調単位領域の第1の位相変調量と、前記第2位相変調単位領域の第2の位相変調量とが180度の奇数倍だけ異なることを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の加工装置。   7. The first phase modulation amount of the first phase modulation unit region and the second phase modulation amount of the second phase modulation unit region differ by an odd multiple of 180 degrees. The processing apparatus in any one. 光源から出射された光を、非加工部を含む被加工物に照射することにより、被加工物に少なくとも1つの傾斜部を形成する加工装置に組み込まれた変調マスクにおいて、
加工装置は、
光を出射する光源と、
前記光源の出射側に設けられ、光源からの光を位相変調して出射する変調マスクと、
前記変調マスクの出射側に設けられ、変調マスクにより変調された光を結像して被加工物に照射し、被加工物に傾斜部を形成する結像光学系と、を備え、
前記変調マスクは、前記被加工物の傾斜部に照射される光を位相変調する変調マスク傾斜部と、各変調マスク傾斜部に隣接し、前記被加工物の非加工部に対応する変調マスク遮蔽部と、を有し、
前記変調マスク傾斜部は、複数の位相変調単位領域からなり、変調マスク傾斜部により位相変調され出射された光は、前記結像光学系の結像面に前記位相変調単位領域に基づく光強度分布を生成し、
前記変調マスク遮蔽部は、光を遮蔽する光遮蔽層を含み、
前記位相変調単位領域を前記結像光学系の結像面に換算した位相変調単位換算領域は、前記結像光学系の点像分布範囲の半径よりも少なくとも一方向に関して小さく、
前記結像光学系の点像分布範囲の半径Rは、光の中心波長をλとし、結像光学系の出射側の開口数をNAとするとき、R=0.61λ/NAで定義され、
前記位相変調単位領域は、第1の位相変調量を有する第1位相変調単位領域と、第2の位相変調量を有する第2位相変調単位領域と、からなり、
前記変調マスク傾斜部における第1位相変調単位領域の占有率をTp、第2位相変調単位領域の占有率をTpとするとき、変調マスク傾斜部におけるTpおよびTpの分布は、変調マスク傾斜部のうち前記変調マスク遮蔽部に隣接する領域から遠ざかるにつれて{(Tp−Tp)の絶対値}が増加するよう分布していることを特徴とする変調マスク。
In a modulation mask incorporated in a processing apparatus that forms at least one inclined portion in a workpiece by irradiating the workpiece including the non-processing portion with light emitted from the light source,
The processing equipment
A light source that emits light;
A modulation mask that is provided on an emission side of the light source and that modulates and emits light from the light source; and
An imaging optical system that is provided on the emission side of the modulation mask, forms an image of light modulated by the modulation mask and irradiates the workpiece, and forms an inclined portion on the workpiece;
The modulation mask includes a modulation mask inclined portion for phase-modulating light applied to the inclined portion of the workpiece, and a modulation mask shield that is adjacent to each modulation mask inclined portion and corresponds to a non-processed portion of the workpiece. And
The modulation mask tilt part is composed of a plurality of phase modulation unit areas, and light emitted after being phase-modulated by the modulation mask tilt part is distributed on the imaging plane of the imaging optical system based on the phase modulation unit areas. Produces
The modulation mask shielding part includes a light shielding layer that shields light,
The phase modulation unit conversion region obtained by converting the phase modulation unit region into the imaging surface of the imaging optical system is smaller in at least one direction than the radius of the point image distribution range of the imaging optical system,
The radius R of the point image distribution range of the imaging optical system is defined as R = 0.61λ / NA, where λ is the center wavelength of light and NA is the numerical aperture on the exit side of the imaging optical system,
The phase modulation unit region includes a first phase modulation unit region having a first phase modulation amount and a second phase modulation unit region having a second phase modulation amount,
Tp 1 occupancy of the first phase modulation unit area in the modulation mask inclined portion, when the occupation rate of the second phase modulation unit areas and Tp 2, the distribution of Tp 1 and Tp 2 in the modulation mask ramps, modulation A modulation mask characterized in that {absolute value of (Tp 1 −Tp 2 )} increases as it moves away from a region adjacent to the modulation mask shielding portion in the mask inclined portion.
前記被加工物には、前記加工装置による加工によって、少なくとも1つの傾斜部と、前記傾斜部の底側に位置する最大加工部とが形成され、
加工装置に組み込まれた前記変調マスクは、前記傾斜部に照射される光を位相変調する変調マスク傾斜部と、各変調マスク傾斜部の一側に隣接し、前記非加工部に対応する変調マスク遮蔽部と、各変調マスク傾斜部の他側に隣接し、前記最大加工部に対応する変調マスク透過部と、を有することを特徴とする請求項8に記載の変調マスク。
In the workpiece, at least one inclined portion and a maximum processed portion located on the bottom side of the inclined portion are formed by processing by the processing apparatus,
The modulation mask incorporated in a processing apparatus includes a modulation mask inclination portion that phase-modulates light irradiated to the inclination portion, and a modulation mask that is adjacent to one side of each modulation mask inclination portion and corresponds to the non-processing portion. The modulation mask according to claim 8, further comprising: a shielding portion, and a modulation mask transmission portion corresponding to the maximum processing portion adjacent to the other side of each modulation mask inclined portion.
前記変調マスク透過部は、複数の位相変調単位領域からなるとともに、変調マスク透過部により位相変調され出射された光が前記結像光学系の結像面に前記位相変調単位領域に基づく光強度分布を生成するものであり、
前記変調マスク透過部における第1位相変調単位領域の占有率をCp、第2位相変調単位領域の占有率をCpとし、前記変調マスク傾斜部における第1位相変調単位領域の占有率をTp、第2位相変調単位領域の占有率をTpとするとき、{(Cp−Cp)の絶対値}>{(Tp−Tp)の絶対値}の関係を満たすことを特徴とする請求項9に記載の変調マスク。
The modulation mask transmission unit includes a plurality of phase modulation unit regions, and light intensity distribution based on the phase modulation unit regions is generated on the imaging plane of the imaging optical system by the light phase-modulated by the modulation mask transmission unit. Which generates
The occupation ratio of the first phase modulation unit area in the modulation mask transmitting section is Cp 1 , the occupation ratio of the second phase modulation unit area is Cp 2, and the occupation ratio of the first phase modulation unit area in the modulation mask tilt section is Tp. 1 , when the occupation ratio of the second phase modulation unit region is Tp 2 , the relationship of {absolute value of (Cp 1 −Cp 2 )}> {absolute value of (Tp 1 −Tp 2 )} is satisfied The modulation mask according to claim 9.
光源から出射された光を被加工物に照射することにより、被加工物に貫通部若しくは底部分と、テーパ部とを有する少なくとも1つの先細状テーパ穴を形成する加工装置に組み込まれた変調マスクにおいて、
加工装置は、
光を出射する光源と、
前記光源の出射側に設けられ、光源からの光を位相変調して出射する変調マスクと、
前記変調マスクの出射側に設けられ、変調マスクにより変調された光を結像して被加工物に照射し、被加工物に傾斜部を形成する結像光学系と、を備え、
前記変調マスクは、前記テーパ穴の貫通部若しくは底部分に照射される光に対応する変調マスク透過部と、各変調マスク透過部の周縁に位置し、テーパ穴のテーパ部に照射される光を位相変調する変調マスク傾斜部と、各変調マスク傾斜部の周縁に位置する変調マスク遮蔽部と、を有し、
前記変調マスク傾斜部は、複数の位相変調単位領域からなり、変調マスク傾斜部により位相変調され出射された光は、前記結像光学系の結像面に前記位相変調単位領域に基づく光強度分布を生成し、
前記変調マスク遮蔽部は、光を遮蔽する光遮蔽層を含み、
前記位相変調単位領域を前記結像光学系の結像面に換算した位相変調単位換算領域は、前記結像光学系の点像分布範囲の半径よりも少なくとも一方向に関して小さく、
前記結像光学系の点像分布範囲の半径Rは、光の中心波長をλとし、結像光学系の出射側の開口数をNAとするとき、R=0.61λ/NAで定義され、
前記位相変調単位領域は、第1の位相変調量を有する第1位相変調単位領域と、第2の位相変調量を有する第2位相変調単位領域と、からなり、
前記変調マスク傾斜部における第1位相変調単位領域の占有率をTp、第2位相変調単位領域の占有率をTpとするとき、変調マスク傾斜部におけるTpおよびTpの分布は、変調マスク傾斜部のうち前記変調マスク遮蔽部に隣接する領域から前記変調マスク透過部に隣接する領域に向かって{(Tp−Tp)の絶対値}が増加するよう分布していることを特徴とする変調マスク。
A modulation mask incorporated in a processing apparatus that forms at least one tapered tapered hole having a through portion or a bottom portion and a tapered portion on the workpiece by irradiating the workpiece with light emitted from a light source. In
The processing equipment
A light source that emits light;
A modulation mask that is provided on an emission side of the light source and that modulates and emits light from the light source; and
An imaging optical system that is provided on the emission side of the modulation mask, forms an image of light modulated by the modulation mask and irradiates the workpiece, and forms an inclined portion on the workpiece;
The modulation mask is positioned at the periphery of each modulation mask transmission portion corresponding to the light irradiated to the through portion or bottom portion of the taper hole, and the light irradiated to the taper portion of the taper hole. A modulation mask inclined part for phase modulation, and a modulation mask shielding part located at the periphery of each modulation mask inclined part,
The modulation mask tilt part is composed of a plurality of phase modulation unit areas, and light emitted after being phase-modulated by the modulation mask tilt part is distributed on the imaging plane of the imaging optical system based on the phase modulation unit areas. Produces
The modulation mask shielding part includes a light shielding layer that shields light,
The phase modulation unit conversion region obtained by converting the phase modulation unit region into the imaging surface of the imaging optical system is smaller in at least one direction than the radius of the point image distribution range of the imaging optical system,
The radius R of the point image distribution range of the imaging optical system is defined as R = 0.61λ / NA, where λ is the center wavelength of light and NA is the numerical aperture on the exit side of the imaging optical system,
The phase modulation unit region includes a first phase modulation unit region having a first phase modulation amount and a second phase modulation unit region having a second phase modulation amount,
Tp 1 occupancy of the first phase modulation unit area in the modulation mask inclined portion, when the occupation rate of the second phase modulation unit areas and Tp 2, the distribution of Tp 1 and Tp 2 in the modulation mask ramps, modulation The distribution is such that {the absolute value of (Tp 1 −Tp 2 )} increases from a region adjacent to the modulation mask shielding portion to a region adjacent to the modulation mask transmission portion in the mask inclined portion. Modulation mask.
前記変調マスク透過部は、複数の位相変調単位領域からなるとともに、変調マスク透過部により位相変調され出射された光が前記結像光学系の結像面に前記位相変調単位領域に基づく光強度分布を生成するものであり、
前記変調マスク透過部における第1位相変調単位領域の占有率をCp、第2位相変調単位領域の占有率をCpとし、前記変調マスク傾斜部における第1位相変調単位領域の占有率をTp、第2位相変調単位領域の占有率をTpとするとき、{(Cp−Cp)の絶対値}>{(Tp−Tp)の絶対値}の関係を満たすことを特徴とする請求項11に記載の変調マスク。
The modulation mask transmission unit includes a plurality of phase modulation unit regions, and light intensity distribution based on the phase modulation unit regions is generated on the imaging plane of the imaging optical system by the light phase-modulated by the modulation mask transmission unit. Which generates
The occupation ratio of the first phase modulation unit area in the modulation mask transmitting section is Cp 1 , the occupation ratio of the second phase modulation unit area is Cp 2, and the occupation ratio of the first phase modulation unit area in the modulation mask tilt section is Tp. 1 , when the occupation ratio of the second phase modulation unit region is Tp 2 , the relationship of {absolute value of (Cp 1 −Cp 2 )}> {absolute value of (Tp 1 −Tp 2 )} is satisfied The modulation mask according to claim 11.
前記被加工物は、基本樹脂と、前記基本樹脂に添加されたフィラーとを有することを特徴とする請求項8乃至12のいずれかに記載の変調マスク。   The modulation mask according to claim 8, wherein the workpiece includes a basic resin and a filler added to the basic resin. 前記第1位相変調単位領域の第1の位相変調量と、前記第2位相変調単位領域の第2の位相変調量とが180度の奇数倍だけ異なることを特徴とする請求項8乃至13のいずれかに記載の変調マスク。   14. The first phase modulation amount in the first phase modulation unit region and the second phase modulation amount in the second phase modulation unit region differ by an odd multiple of 180 degrees. Any one of the modulation masks.
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JP2003334674A (en) * 2002-03-13 2003-11-25 Sony Corp Laser beam machining method
JP4652707B2 (en) * 2003-04-22 2011-03-16 株式会社 液晶先端技術開発センター Crystallization apparatus, crystallization method, phase modulation element, and device
JP4393790B2 (en) * 2003-05-15 2010-01-06 三菱電機株式会社 Laser processing machine
JP3720034B2 (en) * 2003-05-26 2005-11-24 住友重機械工業株式会社 Drilling method

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