JPH08187588A - レーザ加工方法 - Google Patents

レーザ加工方法

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JPH08187588A
JPH08187588A JP7000792A JP79295A JPH08187588A JP H08187588 A JPH08187588 A JP H08187588A JP 7000792 A JP7000792 A JP 7000792A JP 79295 A JP79295 A JP 79295A JP H08187588 A JPH08187588 A JP H08187588A
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JP
Japan
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polyimide film
processing
processed
laser beam
debris
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Application number
JP7000792A
Other languages
English (en)
Inventor
Takashi Kuwabara
尚 桑原
Kenichi Hayashi
健一 林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Heavy Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 レーザ加工時に発生したデブリを効率的に除
去し、良好な加工表面を得ることのできるレーザ加工技
術を提供する。 【構成】 加工すべき表面を有する被加工物を準備する
工程と、前記加工すべき表面に有機薄膜を形成する工程
と、前記有機薄膜の上から前記加工すべき表面の加工す
べき領域にレーザ光を照射してアブレーション加工する
工程と、前記有機薄膜を除去する工程とを含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、レーザ加工に関し、特
にレーザ光の照射によってデブリを生じるレーザ加工に
関する。
【0002】
【従来の技術】エキシマレーザ光は、化学結合を切断で
きる高いホトンエネルギを有し、アブレーションと呼ば
れる光化学反応により、熱的な影響少なく、加工対象物
を除去することができる。
【0003】エネルギ密度を調整したエキシマレーザ光
を照射することにより、プラスチック、金属、セラミッ
クス等種々の物質をアブレーション加工することができ
る。加工対象物によっては、アブレーション加工により
加工領域周辺にデブリと呼ばれる飛散物が付着する。ま
た、加工領域底面に凹凸を生じることもある。デブリや
底面の凹凸が生じると、所望の加工精度が得られないこ
ともある。
【0004】磁気記憶装置において、空気力学的な作用
により磁気ヘッドを磁気ディスク盤の表面から0.2μ
m程度の微小な間隙で浮上させるために、微細溝加工を
した磁気ヘッドスライダーが用いられる。この磁気ヘッ
ドスライダーにアルチック(Al2 3 −TiCの複合
焼結体)が用いられる。
【0005】従来磁気ヘッド用アルチックはイオンミリ
ングで加工されていた。点加工のイオンミリングは加工
速度が遅いので、最近面加工で高速加工に有利なYAG
レーザ加工やエキシマレーザ加工が注目されている。
【0006】セラミックスのエキシマレーザ加工は、ポ
リマ等の高分子材料のエキシマレーザ加工に比べて加工
速度が遅い。セラミックスのエキシマレーザ加工は、通
常10J/cm2 以上のエネルギ密度で行われていた。
Al2 3 やSi3 4 等を主成分としたセラミックス
はエキシマレーザによる加工性がよく、加工後の底面は
平滑である。しかしアルチックは加工性が悪く、加工後
の底面は凹凸が激しくなる。加工領域周辺のデブリの付
着と共に、加工底面の凹凸が加工品質を低下させてしま
う。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】加工対象物の表面を削
り取るようなレーザ加工においては、加工副次物として
加工領域周辺にデブリが発生することが多い。このよう
なデブリの発生を防止するためには、加工処理の後にデ
ブリ除去工程を設けるか、または加工対象物が所定の材
料である場合にはレーザ加工と同時にガスアシストを行
なう。
【0008】加工対象物がセラミックス等の場合には、
レーザ加工と同時にデブリの発生を抑止する方法は知ら
れていなかった。本発明の目的は、レーザ加工時に発生
したデブリを効率的に除去し、良好な加工表面を得るこ
とのできるレーザ加工技術を提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明のレーザ加工方法
は、加工すべき表面を有する被加工物を準備する工程
と、前記加工すべき表面に有機薄膜を形成する工程と、
前記有機薄膜の上から前記加工すべき表面の加工すべき
領域にレーザ光を照射してアブレーション加工する工程
と、前記有機薄膜を除去する工程とを含む。
【0010】
【作用】有機薄膜の上からレーザビームを照射すると、
有機薄膜に貫通孔が開き、さらに加工すべき表面がアブ
レーション加工される。アブレーションによりデブリが
発生しても、このデブリは加工部周辺の有機薄膜表面に
付着する。レーザ加工後に有機薄膜を除去すると、有機
薄膜に付着したデブリも共に除去される。このようにし
て、デブリ付着のない清浄な加工表面を得ることができ
る。
【0011】
【実施例】本出願人は、先に、エキシマレーザビーム照
射によるレーザ加工に続いてエネルギ密度(フルーエン
ス)を低下させたクリーニングレーザビームを照射する
ことにより、デブリを除去する技術を提案した(特願平
4−139311号)。
【0012】図3を参照して、この参考例をまず説明す
る。図3(A)は、エキシマレーザを用いた加工光学系
を示す。エキシマレーザ1から発したレーザビーム11
は、全反射ミラー2a、2b等で構成された光学系によ
ってマスク4に導かれ、マスク4を照射する。
【0013】マスク4は、たとえばMo、CuNi等の
板を打抜くことで形成されたパターンを有し、所望形状
のレーザビームのみを透過させる。なお、この際レーザ
ビームの中央部分のみを用いることにより、エネルギ密
度(フルーエンス)の均一な所望形状のレーザビームを
発生させる。
【0014】なお、保持手段9およびその上に載置され
た加工対象物6は、真空容器17中に収容されている。
真空容器17には、エキシマレーザビームを透過させる
ための窓18が設けられている。
【0015】マスク4に対する結像レンズ5は、マスク
4の像を加工対象物6上に形成するためのものであり、
所定の倍率(縮小率)のパターンを加工対象物6上に結
像させる。加工対象物6は、テーブル等の保持手段9上
に保持され、その位置を調整することができる。
【0016】結像レンズ5、加工対象物6の光軸上の位
置を変更することにより、加工対象物6上に結像される
マスク4の像の倍率を変更することができる。加工対象
物にある程度以上のエネルギ密度(フルーエンス)でエ
キシマレーザビームを照射すると、加工対象物表面でア
ブレーションと呼ばれるドライエッチング現象が生じ、
加工対象物が徐々に削られていく。加工を可能とする最
低エネルギ密度を閾値と呼ぶ。
【0017】図3(B)に示すように、たとえば矩形パ
ターンの加工を行なう場合、加工ビーム照射領域15に
閾値よりも十分高いフルーエンスを有するレーザビーム
を照射し、加工を終えた後、加工ビーム照射領域15を
含むより広いクリーニングビーム照射領域16に、閾値
以下にフルーエンスを低下させたクリーニングビームを
照射する。クリーニングビームは、加工対象物6を加工
する能力は有さないが、加工ビームによって加工を行な
った際に発生したデブリを除去する能力を有する。
【0018】先の提案には開示していないが、アルチッ
ク(Al2 3 /TiC複合焼結体)を加工する場合を
以下に説明する。アルチックの加工対象物6を約2×1
-3Torrの真空雰囲気下に配置し、フルーエンス
4.2J/cm2 のエキシマレーザビームを、たとえば
1000ショット照射する。このような高いフルーエン
スのエキシマレーザビームを照射された加工対象物表面
においては、アブレーションが生じ、レーザビーム加工
が行なわれる。
【0019】真空雰囲気下でアブレーションを生じさせ
ると、デブリは広い範囲に薄く生じる。真空雰囲気であ
るため、酸化、窒化等の空気の成分との化学反応もほと
んど生じないものと考えられる。
【0020】その後、フルーエンスを1.5J/cm2
に低下させ、照射面積を約2.5倍に拡大して10ショ
ットのエキシマレーザビームを照射した。なお、アルチ
ックに対して、フルーエンス1.5J/cm2 のエキシ
マレーザビームは閾値以下であり、アルチック自身を加
工することはできない。しかしながら、このような閾値
以下のエキシマレーザビームの照射によってデブリは完
全に除去することができることが確認された。なお、ク
リーニングショットは真空雰囲気の中に限らず、大気中
で行なってもよい。
【0021】このように、レーザビーム加工に引き続い
てクリーニングショットを行なうことにより、デブリを
除去することが可能であるが、レーザ加工に引き続く操
作を必要とし、加工プロセス全体を複雑なものとしてし
まう。
【0022】以下、図1を参照して、このような問題を
解決した本発明の実施例を説明する。レーザ加工装置は
図3(A)に示すものと同一である。図1(A)に示す
レーザ加工すべき表面を有するアルチック部材20を準
備する。
【0023】図1(B)に示すように、アルチック部材
20の表面に厚さ約2μmのポリイミド膜21を形成す
る。ポリイミド膜21は、ポリイミドを有機溶剤に溶か
してスピンコートあるいは刷毛等により塗布する。有機
溶剤には、例えば50〜60℃に加熱したノーマルメテ
ルピロリドン(NMP)等を使用することができる。
【0024】図1(C)に示すように、加工すべき表面
の所定の領域に、ポリイミド膜21の上からエキシマレ
ーザを照射しアブレーション加工する。本実施例では、
170μm×40μmの長方形領域を加工した。レーザ
のエネルギ密度は45J/cm2 であり、50Hzで4
0パルスの照射を行った。なお、他の実験により必要な
エネルギ密度は約30J/cm2 であることが判明して
いる。
【0025】レーザビームが照射された領域ではアブレ
ーションが起こり、ポリイミド膜21を貫通してアルチ
ック部材20の表面に凹部22が形成される。アブレー
ションによって発生したデブリ23は凹部22周囲のポ
リイミド膜21上に付着する。
【0026】図1(D)に示すように、ポリイミド膜2
1を除去する。このとき、ポリイミド膜21の表面に付
着していたデブリも除去される。ポリイミド膜21は、
エタノールに浸漬して軟化させた後、粘着テープで剥離
した。なお、ポリイミド膜21を有機溶剤に溶かして除
去してもよい。
【0027】図2(A)は、図1(C)で説明した凹部
22形成後のポリイミド膜21及びアルチック部材20
の平面写真のスケッチである。レーザビーム照射領域に
凹部22が形成され、その周囲にデブリ23が付着して
いるのがわかる。
【0028】図2(B)は、図1(D)で説明したポリ
イミド膜21除去後の平面写真のスケッチである。凹部
22が形成されており、その周辺にデブリは見られな
い。なお、図2(A)では、凹部22の平面形状が崩れ
て見えるが、これはポリイミド膜21の表面状態及びデ
ブリ23の付着等の影響によるものであり、ポリイミド
膜21を除去すると図2(B)に示すように目的とする
形状の凹部22が現れる。
【0029】このように、レーザ加工表面にポリイミド
膜を形成し、加工後にこのポリイミド膜を除去すること
により、アブレーションで発生したデブリを除去するこ
とができる。
【0030】上記実施例では、図1(B)に示す工程で
厚さ2μmのポリイミド膜を形成する場合を説明した
が、ポリイミド膜の厚さは、エキシマレーザにより貫通
孔が形成される厚さであればよい。例えば、ポリイミド
膜の厚さを50μmとしても1ショットでアブレーショ
ン加工することができた。
【0031】また、上記実施例では、加工表面にポリイ
ミド膜を形成する場合を説明したが、使用するレーザ光
で加工されるものであればポリイミド膜以外の有機薄膜
を形成してもよい。例えば、ポリ酢酸ビニル、半導体工
業で一般的に使用されるフォトレジスト等でもよい。
【0032】また、上記実施例では大気中でレーザ加工
する場合について説明したが、減圧雰囲気中で行っても
よい。ポリイミド膜を形成しないで直接レーザ加工する
場合、減圧雰囲気とするとデブリの付着が少なくなる。
特に、圧力が10-2Torr以下のときに効果が高い。
従って、ポリイミド膜を形成してレーザ加工を行う場合
にも、減圧雰囲気とすることにより、同様の効果が期待
できる。
【0033】また、上記実施例ではアルチックを加工す
る場合について説明したが、その他のセラミックの加工
にも適用できるであろう。また、ポリマーのレーザ加工
時にポリマー表面に付着する煤の除去にも効果があるで
あろう。また、電子回路のプリント配線をレーザ照射に
よって切断する場合、切断箇所近傍に有機薄膜を形成し
ておくことにより、デブリ付着による絶縁不良等を防止
できるであろう。
【0034】以上説明したように、本実施例によれば、
デブリのない清浄な加工表面を得ることができる。本実
施例によるレーザ加工方法をハードディスクのヘッドス
ライダの加工に適用すると、空気力学的な特性が良好で
あり、ディスクのクラッシュを誘発しにくいヘッドスラ
イダを作製することができるであろう。
【0035】以上実施例に沿って本発明を説明したが、
本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種
々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に
自明であろう。
【0036】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
レーザ加工時に発生するデブリを除去し、デブリ付着の
ない清浄なレーザ加工面を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例によるレーザ加工方法を説明す
るための被加工物の断面図である。
【図2】本発明の実施例によりレーザ加工を行った被加
工物表面の拡大写真をスケッチした図である。
【図3】光学系に着目してレーザ加工装置の構成を示す
概略図である。
【符号の説明】
1 エキシマレーザ 2a、2b 全反射ミラー 4 マスク 5 結像レンズ 6 加工対象物 9 保持手段 11 レーザビーム 15 加工ビーム照射領域 16 クリーニングビーム照射領域 17 真空容器 18 窓 20 アルチック部材 21 ポリイミド膜 22 凹部 23 デブリ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 加工すべき表面を有する被加工物を準備
    する工程と、 前記加工すべき表面の上に有機薄膜を形成する工程と、 前記有機薄膜の上から前記加工すべき表面の加工すべき
    領域にレーザ光を照射してアブレーション加工する工程
    と、 前記有機薄膜を除去する工程とを含むレーザ加工方法。
  2. 【請求項2】 前記加工すべき表面は、アルチックであ
    る請求項1記載のレーザ加工方法。
  3. 【請求項3】 前記有機薄膜は、ポリイミド、ポリ酢酸
    ビニル及びフォトレジストからなる群より選択された1
    つの材料で形成されている請求項1または2記載のレー
    ザ加工方法。
JP7000792A 1995-01-06 1995-01-06 レーザ加工方法 Pending JPH08187588A (ja)

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Effective date: 20031014