JPH03210987A - 光処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、例えばマスクを用いてレーザによりプリン
ト基板のバイアホール（ｖｉａ　ｈｏｌｅ）の加工等を
行なう光処理装置に関するものである。

〔従来の技術〕

第７図、第８図は、例えば特開昭６３−２２０９９１号
公報に示された従来の光処理装置であるレーザ加工装置
を示すもので、第７図は装置の構成を示す構成図、第８
図はマスクの平面図である。

これらの図において、（１）は光源（図示せず）から発
せられたレーザ光であり、エキシマレーザが用いられて
いる。（２１はレーザ光（１）のビームを拡大するビー
ムエキスパンダ、（３）はマスクであり、第８図に示さ
れるように光を透過させる合成石英製の光透過板（３ａ
）の上に光を通過させる光通過部が所定の形状のパター
ン（３ｂ）を構成するように光を遮断する遮光部（３ｃ
）を薄膜により形成し、光透過板（３ａ）を通して光を
通過、即ち透過させるようにしている。

なお、第８図においては図示の都合上パターン（３ｂ）
を連続した形状のようにして示しているが、正確には、
直径２０〔μｍ〕程度の光通過窓が多数、図のパターン
（３ｂ’ｉうな模様を描くように配置段されているもの
で、１平方センチメートル当り１００個程度散在してい
る。従って、マスク（３）の開口率（光の透過部である
パターン（３ｂ）の面積のマスク全体の面積に対する割
合）は０．０３％程度である。（４１は、焦点距離ｆの
結像レンズであり、マスク（３）から距離Ａ離して設け
られている。（（６）は被処理物であるポリイミド製の
プリント基板であり、結像レンズ（イ）と距離Ｂを置い
て設けられている。

次に動作について説明する。レーザ光（１）はビームエ
キスパンダ（２）により、マスク（３）のパターンの大
きさまで拡張されてマスク（３）に照射される。マスク
ロ）は、例えば第８図に示される所定のパターン（３ｂ
）に対応する部分のみレーザ光（１）が通過する。

その後レーザ光（１）は結像レンズ（２）に入射して、
結像レンズ（２）、マスク（３１及びプリント基板（（
５）相互間の距離の間に次の関係式 ％式％ が成立する時、マスク（３）のパターン（３ｂ）が反転
した形状でプリント基板（５１上に投影され、プリント
基板（５）上にそのパターンに従ってバイアホール（５
ａ）が加工される。この時、マスク（３１のパターン（
３ｂ）に対応する投影像の倍率は、Ｂ／Ａとなる。

なお、マスク（３）の開口率は０．０３％と小さく、ｆ
ｌる９９．９７％の光はマスク（３）により吸収ないし
反射される。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来のレーザ加工装置は以上のように構成されているの
で、マスクに照射されたレーザ光の大部分がマスクＢ）
で吸収あるいは反射され、レーザ光のエネルギーは殆ど
（上記従来例では９９．９７％）が加工に使われること
なく損失となり、光の利用効率が低いという問題点があ
った。

この発明は上記のような問題点を解決するためになされ
たもので、光の利用効率が高い光処理装置を得ることを
目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る光処理装置は、光を反射する反射部をマ
スクに設けるとともにこの反射部に対向させて反射手段
を設けてマスクの反射部で反射された光をさらにマスク
に向けて反射させるようにしたものである。

〔作用〕

この発明においては、マスクに設けられた反射部が光通
過部を通らず有効に利用されない光を反射してマスクに
吸収されるのを防止し、反射手段により反射部から反射
された光を再びマスクへ反射しかえして光通過部を通ら
せ利用できるようにする。即ち、マスクに吸収されたり
反射され散乱して失なわれてしまう分を減少させて光の
エネルギーを有効に利用する。

〔発明の実施例〕

以下、この発明の一実施例を構成図である第１図に基づ
いて説明する。第１図において、レーザ光（１）は波長
２４８　（ｎｍ）のＫｒＦエキシマレーザ光を用いた。

　（１１）は集光レンズであり、レーザ光（１）を集光
する。　＜１２）はマスクで、合成石英板から成る光透
過板（１２ａ）の上に所定の形状のパターン（＋２ｂ）
を残して蒸着されたアルミニウム膜から成る反射率９０
％以上の反射部である反射膜（１２ｃ　）により構成さ
れている。　（１３）はレーザ光（１）をマスク（１２
）上に導く穴（１３ａ）を有し半径ｒの半球面を持つ反
射手段としての球面鏡で、反射膜（１２ｃ　）で゛反射
された光を再びマスク（１２）へ反射する。他は第７図
の従来装置と同様であるので相当部分に同一符号を付し
て説明を省略する。

次に動作について説明する。レーザ光（１）は集光レン
ズ（＋１）で集光されて球面鏡（１３）の穴（１３ａ）
を通過する。穴（１３ａ）は集光レンズ（ｌｌ）の焦点
近くに設けると、小さい穴でもレーザ光は球面鏡（１３
）に妨げられることなく通過する０次にレーザ光（１）
の一部はマスク（１２）のパターン（１２ｂ）を通過す
る。

レーザ光（１）の残りの大部分は反射膜（１２ｃ）で反
射され、さらに球面鏡（１３）で反射されてマスク（１
２）を再び照射し、その一部がマスク（１２）のパター
ン（１２ｂ）を通過する。レーザ光は反射膜（１２ｃ　
）と球面鏡（１３）との間で上記の動作を繰り返す０以
上のようにしてマスク（１２）のパターン（１２ｂ）を
通過したレーザ光（１）は、従来の装置の場合より高強
度であり、このレーザ光（１）はさらに結像レンズ（イ
）に入射した後、従来の装置と同様にしてプリント基板
（へ）にバイアホール（５ａ）を加工する。

以下にマスク（１２）のパターン（１２ｂ）を通過する
レーザ光（１）が、従来の装置の場合よりも高強度にな
る理由を説明する。ここでは説明を簡単にするために、
第２図に示すようにレーザ光（１）が照射されるマスク
（１２）の反射膜（１２ｃ）の有効反射面を半径ｒの円
形とする。マスク（１２）及び球面鏡（１３）のレーザ
光（１）を反射する面の表面積ＳＯ及びＳｌは、それぞ
れ次のようになる。

Ｓ　Ｏ−πｒ２ Ｓ’ｔ＝２πｒ２＝２ＳＯ 次にマスク（１２）を最初に照射するレーザ光（１）の
強度［０とその後マスク（１２）の反射膜（１２Ｃ）及
び球面鏡（１３）で繰り返し反射してマスク（１２）を
照射する【／−ザ光（１）の強度■１を計算する。レー
ザ光（１）の出力をＰとすると、■０は次のようになる
。

ｌ０＝Ｐ／Ｓ。

工１はマスク（１２）と球面鏡〈１３）との間の多重反
射光強度の和であって、直接計算することは困難である
ので、完全な球面内における多重反射光強度計算の結果
を代用すると、次のようになる。

１１１＝（Ｐ／Ｓ）・ρ／（１−ρ） Ｓ　＝＝　Ｓ　Ｏ＋　Ｓ　Ｌ　＝　３　Ｓ　Ｏここで　
ρ：反射面の反射率 Ｓ：反射面積 従って、マスク（１２）を照射するレーザ光（１）の全
強度Ｉは次のようになる。

ｔ＝Ｉｏ−ｚ　１＝ＩＯ＋（１０／３）ρ／′　（１−
ρ） アルミニウム蒸着膜から成る反射膜（１２ｃ）の反射率
ρは、０．９以上であるから、 ■≧４・■０ となるので、マスク（１２）を照射するレーザ光（１）
の強度がＩＯである従来の装置に比べて、この一実施例
によるレーザ光（１）の強さは４倍以上となり利用効率
がはるかに高いことは明らかである。

なお、上記一実施例では反射膜（１２ｃ　）にアルミニ
ウム蒸着膜を用いたが、誘電体多層膜を用いてもよい。

また、上記一実施例ではマスク（１２）を通過した光を
結像レンズ（２）によってプリント基板（（５）上へ転
写しているが、第３図のように、マスク（１２）とプリ
ント基板（５］とを近接させて転写しても、同様の効果
を奏する。

さらに、第１図の実施例では球面鏡（１２）を使用して
いるか、放物面鏡その他の形状のものや小さい平面鏡を
組み合せて所要の反射面を有する反射鏡とし７たものて
あってもよい。

第４図はさらにこの発明の他の実施例を示す構成図であ
り、図において、（２１）はマスクであり、合成石英板
の光透過板（２１ａ）の上にパターン（２１ｂ）を形成
するように反射率９９％の誘電体多層膜による反射膜（
２１ｃ）を設けている。　（２２）は同じく誘電体多層
膜による反射面を有する反射率９９％の平面鏡であり、
図のようにマスク（２１）の反射膜（２ＩＣ）に平行に
対向させて配設されている。

次に動作について説明する。レーザ光（１）がマスク（
２１）の上端部に斜め上方から照射される。このレーザ
光（１）は反射膜（２１ｃ）と平面鏡（２２）との間で
反射を繰り返しながらマスク（２１）の下端部まで移動
する。その間、マスク（２１）のパターン（２１ｂ）を
通過したレーザ光（１）は結像レンズ（４）に入射した
後、従来の装置と同様にしてプリント基板（５１を加工
する。この時、最初にレーザ光（１）がマスク（２１）
を照射する角度は、平面鏡（２２）で反射されたレーザ
光（１）が隙間なくマスク（２１）面を照射するように
決められている。また、マスク（２１）のパターン（２
１ｂ）を通過した箇所は、レーザ光（月の欠けになるか
、レーザ光（１）が通過したパターン（２１ｂ）の幅（
正確には直径２０〔μｍ〕の光通過窓の集合）寸法に比
べてマスク（２１）と平面鏡（２２）との距離は十分大
きい（例えば２０Ｃｍｍ、））ので、マスク（２１）で
反射されたレーザ光（１）が平面鏡（２２）で反射され
て再びマスク（２１）へ戻るまでにレーザ光（１）の欠
けは消えている。

以上のように、マスク（２１）を−度照射した光が繰り
返し利用されるようにしているので、レーザ光（１）の
光利用効率が高くなる。

以下にレーザ光（１）の利用効率が従来の装置の場合に
比べて向上することを具体的に説明する。第４図におい
て、レーザ光（１）の出力はＰ、ビームの断面形状は１
０Ｘ３０　（ｍｍＸｍｍ）の長方形、マスク（２１）は
−辺３０　（ｍｍ）の正方形で、マスク（２１）におけ
るこのパターン（２１ｂ）の開口率は第８図の従来例と
同様０．０３％である。

最初レーザ光源から光強度ＩＯのレーザ光が放出され、
この光は引き続きコリメータ（図示せず）によってビー
ム断面形状が２Ｘ３０　（ｍｍＸｍｍ）と１１５に縮小
された矩形状ビームに整形される。

この時のレーザ光（１）の光強度Ｉは初期強度ＩＯの５
倍になる。この光強度Ｉのレーザ光（１）は、マスク（
２１）に斜め上方から照射されて、マスク（２１）と平
面鏡〈２２）との間で繰り返し反射される。この時、Ｔ
度パターン（２１ｂ）の所へ来たレーザ光（１）がマス
ク（２１）を通過するが、マスク（２１）におけるパタ
ーン（２１ｂ＞の開口率は０．０３％と小さいため、マ
スク（２１）を通過する光の損失はマスク（２１）の反
射膜（２１ｃ）と平面鏡（２２）の反射面の損失の１％
に比べて無視できる。そこでマスク（２１）の反射膜（
２１ｃ）及び平面鏡（２２）の反射率は９９％であるか
ら、レーザ光（１）の多重反射に伴う減衰は、マスク（
２１）の下端部に到達するまでに計８回反射がくりかえ
されるので（０，９９＞の８乗？０．９２と求められる
。即ち、マスク（２１）に照射されるレーザ光（１）は
８％程度の分布を持つことになる。従って、レーザ光（
１）の照射強度Ｉ＝５・ＩＯに対し９２％の強度を維持
しながら、マスク（２１）の全面にレーザ光（１）を照
射することができる。第７図の従来の装置の場合、マス
クＢ）に照射されるレーザ光（１）の強度Ｉは、初期強
度ＩＯに等しいので、本発明によれば、光利用効率は従
来の装置に比べて少なくとも５Ｘ０．９２＝４．６倍に
なっている。

なお、第４図の実施例ではマスク（２１）と平面鏡（２
２）との間を多重反射して、利用されずにマスク（２１
）の下端部から出たレーザ光（１）はそのまま損失とな
ってしまうが、第５図に示されるように、その光を再度
マスク（２１）に戻すようにミラー（２３）を平面鏡（
２２）の下方に設置すれば更に光利用効率を高めること
ができる。

また、第６図に示されるように、二つのレーザ光（１）
をそれぞれ別の方向から、即ちマスク（２１）の上、下
端部からマスク（２１）に照射すると、より均一にマス
ク（２１）面を照射することができる。さらに第６図の
実施例において、第５図の実施例におけるミラー（２３
）をハーフミラ−に置き換えてレーザ光（１）をこのハ
ーフミラ−を通してマスク（２１）に入射させるととも
にマスク（２１）の反射膜（２１ｃ）によって反射され
たレーザ光もハーフミラ−によって反射させるようにす
ることも可能である。

以上の各実施例において、光の通過部であるパターン（
１２ｂ）、　（２１ｂ）は光透過板（１２ａ）、　（２
１ａ）の１光の通過部としても良い。

また、光はレーザ光に限られるものではなく、他の光で
あっても同様の効果を奏するし、光処理装置はレーザ光
によるアブレーション（ａｂｌａｔｉｏｎ　＞加工に限
らず他の加工を行うものやフォトリソグラフィにおける
露光装置等であっても良い。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によればマスクに反射部を設け
るとともに反射手段によりマスクへ再び光を反射しかえ
すように構成したので、光の利用効率が高い光処理装置
が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図はこの発明の一実施例によるレーザ加工
装置を示すもので、第１図は構成図、第２図はマスクと
球面鏡の関係を示す平面図、第３図〜第６図はそれぞれ
この発明の他の実施例であるレーザ加工装置を示す構成
図、第７図は従来のレーザ加工装置を示す構成図、第８
図はマスクの平面図である。 図において、（１）はレーザ光、（９はプリント基板、
（１２）、　（２１）はマスク、（１２ｂ）　、　（２
１ｂ）はパターン、（１２ｃ）　、　（２１ｃ）は反射
膜、（１３）及び（２２）はそれぞれ反射手段としての
球面鏡及び平面鏡である。 なお、図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 所定の形状を有し光源からの光を通過させる光通過部と
   上記光を反射する反射部とを設けたマスク及び上記反射
   部に対向して設けられ上記反射部で反射された上記光を
   上記マスクに向けて反射する反射手段を備え、上記光通
   過部を通過した上記光により被処理物を処理する光処理
   装置。