JPH08224686A - レーザーアブレーション加工用マスク - Google Patents
レーザーアブレーション加工用マスクInfo
- Publication number
- JPH08224686A JPH08224686A JP7034943A JP3494395A JPH08224686A JP H08224686 A JPH08224686 A JP H08224686A JP 7034943 A JP7034943 A JP 7034943A JP 3494395 A JP3494395 A JP 3494395A JP H08224686 A JPH08224686 A JP H08224686A
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- JP
- Japan
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- mask
- optical film
- processing
- work
- film
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 レーザーアブレーション加工において三次元
加工を容易にするマスクを提供する。 【構成】 レーザーアブレーション加工用マスクの構成
において、基板上の所定の位置に成膜された光学膜の透
過率が選択的に場所によって異なっている。 【効果】 光学膜の透過率が選択的に場所によって異な
っているため、場所によって選択的に加工レートが変わ
り、その結果加工深さが場所によって異なった三次元的
な加工形状が達成できる。
加工を容易にするマスクを提供する。 【構成】 レーザーアブレーション加工用マスクの構成
において、基板上の所定の位置に成膜された光学膜の透
過率が選択的に場所によって異なっている。 【効果】 光学膜の透過率が選択的に場所によって異な
っているため、場所によって選択的に加工レートが変わ
り、その結果加工深さが場所によって異なった三次元的
な加工形状が達成できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、レーザーアブレーショ
ン加工に使用されるマスクに関する。
ン加工に使用されるマスクに関する。
【０００２】
【従来の技術】レーザー加工法として、従来よりＹＡＧ
レーザーやＣＯ2レーザーのように赤外線の熱エネルギ
ーを利用した加工法が知られている。ただしこの方法は
周囲に熱的損傷を与えるため微細な加工には適していな
かった。
レーザーやＣＯ2レーザーのように赤外線の熱エネルギ
ーを利用した加工法が知られている。ただしこの方法は
周囲に熱的損傷を与えるため微細な加工には適していな
かった。
【０００３】そこで、エキシマレーザーと呼ばれる希ガ
スとハロゲンとの励起子を利用した紫外線ガスレーザー
を使ったレーザーアブレーション加工が近年注目を浴び
ている。レーザーアブレーション加工とは、物質が紫外
線を吸収する時に生じる化学結合の破壊を利用した加工
法であり、熱エネルギーを利用していないため周囲に与
える熱的損傷は無く、非常に微細な加工に適している。
希ガスとハロゲンの組み合わせは多数あるが、ＫｒＦ
（波長２４８ｎｍ）やＸｅＣｌ（波長３０８ｎｍ）が材
料加工にはよく使われている。
スとハロゲンとの励起子を利用した紫外線ガスレーザー
を使ったレーザーアブレーション加工が近年注目を浴び
ている。レーザーアブレーション加工とは、物質が紫外
線を吸収する時に生じる化学結合の破壊を利用した加工
法であり、熱エネルギーを利用していないため周囲に与
える熱的損傷は無く、非常に微細な加工に適している。
希ガスとハロゲンの組み合わせは多数あるが、ＫｒＦ
（波長２４８ｎｍ）やＸｅＣｌ（波長３０８ｎｍ）が材
料加工にはよく使われている。
【０００４】レーザーアブレーション加工により所定の
範囲もしくはパターンを加工するには、選択的にレーザ
ー光が透過するようなマスクを使用するのが一般的であ
る。マスクとしてはＷやＢｅＣｕ等の金属板に放電加工
等によって所定のパターン形状に貫通孔を形成したマス
ク（以下メタルマスクと称す）がよく知られている。し
かしメタルマスクには、板厚以下の微細なパターンの貫
通孔を形成することが困難であったり、ドーナッツ状に
周囲のみを加工し内部を残すような加工ができない等の
欠点があった。
範囲もしくはパターンを加工するには、選択的にレーザ
ー光が透過するようなマスクを使用するのが一般的であ
る。マスクとしてはＷやＢｅＣｕ等の金属板に放電加工
等によって所定のパターン形状に貫通孔を形成したマス
ク（以下メタルマスクと称す）がよく知られている。し
かしメタルマスクには、板厚以下の微細なパターンの貫
通孔を形成することが困難であったり、ドーナッツ状に
周囲のみを加工し内部を残すような加工ができない等の
欠点があった。
【０００５】そこで、石英などエキシマレーザーに対し
て透過性の良い材料上に遮光用の膜を成膜し、リフトオ
フ法などを用いて遮光用の膜を所定のパターンに加工し
たマスクが近年では使用されつつある。このマスクの場
合遮光部が薄膜である為、ミクロン単位の精度をもつパ
ターン形状を形成することが可能である。なお遮光用の
膜としてはレーザー光の吸収が少なく、レーザー光の大
部分が反射するような高反射率の光学膜が利用される。
これは膜自体がレーザーアブレーションされるのを防ぐ
為である。一般に、このようなマスクを誘電体マスクと
呼んでいる。
て透過性の良い材料上に遮光用の膜を成膜し、リフトオ
フ法などを用いて遮光用の膜を所定のパターンに加工し
たマスクが近年では使用されつつある。このマスクの場
合遮光部が薄膜である為、ミクロン単位の精度をもつパ
ターン形状を形成することが可能である。なお遮光用の
膜としてはレーザー光の吸収が少なく、レーザー光の大
部分が反射するような高反射率の光学膜が利用される。
これは膜自体がレーザーアブレーションされるのを防ぐ
為である。一般に、このようなマスクを誘電体マスクと
呼んでいる。
【０００６】従来の誘電体マスクは微細なパターンが可
能であるので、レーザーアブレーション加工によって多
様な加工形状を形成するのに適している。しかし、多様
な加工形状といっても、それは平面的な形状に対するも
のであり、加工部分の加工深さはどの部分においても一
定の深さでしかない。
能であるので、レーザーアブレーション加工によって多
様な加工形状を形成するのに適している。しかし、多様
な加工形状といっても、それは平面的な形状に対するも
のであり、加工部分の加工深さはどの部分においても一
定の深さでしかない。
【０００７】図２は従来のマスクによる加工の概要図で
ある。レーザー発振器５から発振されたレーザー光は所
定の形状にパターニングされたマスク４を通過すること
によってワーク３を所定の形状に加工する。もし加工深
さが選択的に場所によって異なっている三次元的な形状
を形成する事を試みるならば、図２に示すように、それ
ぞれパターンの異なったマスク４を複数枚用意し、一回
の加工ごとに交換しなければならなかった。
ある。レーザー発振器５から発振されたレーザー光は所
定の形状にパターニングされたマスク４を通過すること
によってワーク３を所定の形状に加工する。もし加工深
さが選択的に場所によって異なっている三次元的な形状
を形成する事を試みるならば、図２に示すように、それ
ぞれパターンの異なったマスク４を複数枚用意し、一回
の加工ごとに交換しなければならなかった。
【０００８】また別の方法としては、マスクを加工面に
対して平行に移動させ、その移動速度を制御することに
よりレーザー照射時間を場所によって変えるなどの加工
が必要であった。
対して平行に移動させ、その移動速度を制御することに
よりレーザー照射時間を場所によって変えるなどの加工
が必要であった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】マスクを交換する方法
では、交換の手間と時間がかかるといった欠点の他に交
換したマスクの位置合わせが非常に難しいといった欠点
もある。これでは高精度の加工が可能であるという誘電
体マスクの特徴が消されてしまう。
では、交換の手間と時間がかかるといった欠点の他に交
換したマスクの位置合わせが非常に難しいといった欠点
もある。これでは高精度の加工が可能であるという誘電
体マスクの特徴が消されてしまう。
【００１０】一方マスクを移動させる方法では、その移
動方向に沿った方向にしか三次元形状を形成することは
できず、またマスクを移動させる為の駆動部や移動速度
を制御するための制御部が必要となり、装置が大がかり
なものになってしまい、加工コストも高価になってしま
うといった欠点がある。
動方向に沿った方向にしか三次元形状を形成することは
できず、またマスクを移動させる為の駆動部や移動速度
を制御するための制御部が必要となり、装置が大がかり
なものになってしまい、加工コストも高価になってしま
うといった欠点がある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明では誘電体マスク
の遮光部である光学膜部分の透過率を選択的に変えたマ
スクを用い、レーザーアブレーション加工を行った。な
お透過率の低い部分は反射率を高くし、レーザー光の吸
収はほとんどないようにした。
の遮光部である光学膜部分の透過率を選択的に変えたマ
スクを用い、レーザーアブレーション加工を行った。な
お透過率の低い部分は反射率を高くし、レーザー光の吸
収はほとんどないようにした。
【００１２】
【作用】光学膜の無い部分はレーザー光のほとんどすべ
てが透過するため、加工物に照射されるエネルギーは大
きく、そのため単位時間当たりの加工量（以下加工レー
トと称する）も大きくなる。本発明では場所によって透
過率の異なる光学膜を使用しており、透過率の高い光学
膜部分では光学膜のない部分ほどではないが加工レート
が高く、透過率の低いところでは加工レートが低くな
る。また、当然透過率が０％の場所では加工されないこ
とになる。よって、選択的に加工レートを変えることが
できる為、加工深さが場所によって異なる三次元的な加
工形状を形成できる。
てが透過するため、加工物に照射されるエネルギーは大
きく、そのため単位時間当たりの加工量（以下加工レー
トと称する）も大きくなる。本発明では場所によって透
過率の異なる光学膜を使用しており、透過率の高い光学
膜部分では光学膜のない部分ほどではないが加工レート
が高く、透過率の低いところでは加工レートが低くな
る。また、当然透過率が０％の場所では加工されないこ
とになる。よって、選択的に加工レートを変えることが
できる為、加工深さが場所によって異なる三次元的な加
工形状を形成できる。
【００１３】本発明によれば、１枚のマスクのみで加工
深さが場所によって異なる三次元的な加工形状を形成で
き、且つ、そのマスクは従来の誘電体マスクと同様に精
度の良いパターンを形成することができるため、それに
よってできる加工形状も非常に高精度のものになる。
深さが場所によって異なる三次元的な加工形状を形成で
き、且つ、そのマスクは従来の誘電体マスクと同様に精
度の良いパターンを形成することができるため、それに
よってできる加工形状も非常に高精度のものになる。
【００１４】また本発明によれば、１枚のマスクで一括
して加工深さが場所によって異なる三次元的な加工形状
を形成できるため、マスクを交換したり、移動させたり
する手間と時間を要しない。
して加工深さが場所によって異なる三次元的な加工形状
を形成できるため、マスクを交換したり、移動させたり
する手間と時間を要しない。
【００１５】また本発明によれば、装置の構成を変える
ことなくマスクを本発明のマスクに変えるだけで加工深
さが場所によって異なる三次元的な加工形状を形成でき
る。そのため、加工コストも安価で済む。
ことなくマスクを本発明のマスクに変えるだけで加工深
さが場所によって異なる三次元的な加工形状を形成でき
る。そのため、加工コストも安価で済む。
【００１６】
【実施例】図１は本発明のマスクによる加工の概要図で
ある。マスクは石英、酸化イットリウム、フッ化カルシ
ウムなど遠紫外線であるエキシマレーザー光を非常によ
く透過する材料でできた透過性基板である基板１上に遮
光用の光学膜２が選択的に成膜される構成となってい
る。光学膜２は蒸着やスパッタなどの成膜方法により、
非常に薄く成膜される。また光学膜のパターニングはリ
フトオフ法やドライエッチング法など一般に知られてい
るパターニング方法で行われる。
ある。マスクは石英、酸化イットリウム、フッ化カルシ
ウムなど遠紫外線であるエキシマレーザー光を非常によ
く透過する材料でできた透過性基板である基板１上に遮
光用の光学膜２が選択的に成膜される構成となってい
る。光学膜２は蒸着やスパッタなどの成膜方法により、
非常に薄く成膜される。また光学膜のパターニングはリ
フトオフ法やドライエッチング法など一般に知られてい
るパターニング方法で行われる。
【００１７】光学膜は選択的に透過率を変えた膜になっ
ており、図１において、光学膜２は透過率０％の全反射
膜２１と、透過率５０％の半反射膜２２に分けられてい
る。全反射膜２１、半反射膜２２ともエキシマレーザー
光の吸収率は１％以内に抑えられている。そのため両膜
ともレーザーアブレーションされることはほとんどな
い。
ており、図１において、光学膜２は透過率０％の全反射
膜２１と、透過率５０％の半反射膜２２に分けられてい
る。全反射膜２１、半反射膜２２ともエキシマレーザー
光の吸収率は１％以内に抑えられている。そのため両膜
ともレーザーアブレーションされることはほとんどな
い。
【００１８】エキシマレーザー光は光学膜２がない部分
ではそのほとんどすべてがワーク３に到達し、ワーク３
はレーザーアブレーションされる。一方、全反射膜２１
ではエキシマレーザー光は全反射されるためワーク３に
は到達せず、ワーク３は全反射膜２１の下部ではまった
く加工されない。また、半反射膜２２ではエキシマレー
ザー光は５０％だけ透過するため、その下部のワーク３
では、光学膜がないところの約半分の深さでレーザーア
ブレーションされる。
ではそのほとんどすべてがワーク３に到達し、ワーク３
はレーザーアブレーションされる。一方、全反射膜２１
ではエキシマレーザー光は全反射されるためワーク３に
は到達せず、ワーク３は全反射膜２１の下部ではまった
く加工されない。また、半反射膜２２ではエキシマレー
ザー光は５０％だけ透過するため、その下部のワーク３
では、光学膜がないところの約半分の深さでレーザーア
ブレーションされる。
【００１９】レーザーアブレーションで加工される加工
レートは透過率に比例する。よって、光学膜２の透過率
と透過率１００％時の加工レートさえ正確に管理してお
けば、ワーク３を所定の深さに正確に加工することがで
きる。
レートは透過率に比例する。よって、光学膜２の透過率
と透過率１００％時の加工レートさえ正確に管理してお
けば、ワーク３を所定の深さに正確に加工することがで
きる。
【００２０】以上のようにして、本発明を用いれば１枚
のマスクのみを使用するだけで、且つ、一回のレーザー
アブレーション加工で、ワーク上には選択的に場所によ
って加工深さの異なる三次元的な形状を加工することが
できる。この加工方法での三次元加工では、マスクの交
換やマスクの移動は一際必要なく、加工装置も従来のも
のをそのまま使用できる。
のマスクのみを使用するだけで、且つ、一回のレーザー
アブレーション加工で、ワーク上には選択的に場所によ
って加工深さの異なる三次元的な形状を加工することが
できる。この加工方法での三次元加工では、マスクの交
換やマスクの移動は一際必要なく、加工装置も従来のも
のをそのまま使用できる。
【００２１】次に、本発明のレーザーアブレーション加
工用マスクに使われる光学膜について説明する。ここで
は、一例としてＫｒＦエキシマレーザー（波長λ＝２４
８ｎｍ）に対して５０％の透過率を示す光学膜について
実施例に基づき説明する。
工用マスクに使われる光学膜について説明する。ここで
は、一例としてＫｒＦエキシマレーザー（波長λ＝２４
８ｎｍ）に対して５０％の透過率を示す光学膜について
実施例に基づき説明する。
【００２２】まず基板には合成石英（屈折率ｎ＝１．４
７）を使用した。光学膜は２種類の材料の膜が７層重な
った積層構造をなしている。光学膜の２種類の材料とし
てはＡｌ2Ｏ3とＭｇＦ2を用いた。どちらの材料も２４
８ｎｍの波長に対し、ほとんど吸収のない材料である。
また光学膜を設計する上で重要な屈折率ｎは、Ａｌ2Ｏ3
がｎ＝１．６３であり、ＭｇＦ2はｎ＝１．３８であ
る。
７）を使用した。光学膜は２種類の材料の膜が７層重な
った積層構造をなしている。光学膜の２種類の材料とし
てはＡｌ2Ｏ3とＭｇＦ2を用いた。どちらの材料も２４
８ｎｍの波長に対し、ほとんど吸収のない材料である。
また光学膜を設計する上で重要な屈折率ｎは、Ａｌ2Ｏ3
がｎ＝１．６３であり、ＭｇＦ2はｎ＝１．３８であ
る。
【００２３】本光学膜の構造は前述のように７層構造で
あり、Ａｌ2Ｏ3でできた層をＨ層、ＭｇＦ2でできた層
をＬ層と置き換えて記すと、ＨＬＨＬＨＬＨの順に積層
される。それぞれ一層ごとの膜厚は各層で同じであり、
Ｈ層（Ａｌ2Ｏ3）の膜厚は１１４ｎｍ、Ｌ層（Ｍｇ
Ｆ2）の膜厚は１３５ｎｍである。よって７層の光学膜の
総膜厚は８６１ｎｍとなり非常に薄い膜となる。本光学
膜では２４８ｎｍの波長に対して反射率と透過率を合わ
せると９９％以上で吸収率はほぼ１％であり、レーザー
光の吸収はほとんどない。よって、光学膜自体がレーザ
ーアブレーションによって破壊されることはほとんどな
い。
あり、Ａｌ2Ｏ3でできた層をＨ層、ＭｇＦ2でできた層
をＬ層と置き換えて記すと、ＨＬＨＬＨＬＨの順に積層
される。それぞれ一層ごとの膜厚は各層で同じであり、
Ｈ層（Ａｌ2Ｏ3）の膜厚は１１４ｎｍ、Ｌ層（Ｍｇ
Ｆ2）の膜厚は１３５ｎｍである。よって７層の光学膜の
総膜厚は８６１ｎｍとなり非常に薄い膜となる。本光学
膜では２４８ｎｍの波長に対して反射率と透過率を合わ
せると９９％以上で吸収率はほぼ１％であり、レーザー
光の吸収はほとんどない。よって、光学膜自体がレーザ
ーアブレーションによって破壊されることはほとんどな
い。
【００２４】本光学膜を用いたマスクを使い、ＫｒＦエ
キシマレーザーでＤＵＰＯＮＴ製ドライレジストである
リストンの加工を試みると、エキシマレーザーの１回の
照射で加工される加工量は０．４μｍ／ｓｈｏｔであ
る。これは光学膜のないときの約４８％の加工量であ
る。これによって加工レートがほぼ透過率に比例してい
ることがわかる。ちなみにこの加工は、マスク直前のレ
ーザーエネルギー密度を１６３ｍＪ／ｃｍ2に、照射回数
を２００ｓｈｏｔに設定したものである。
キシマレーザーでＤＵＰＯＮＴ製ドライレジストである
リストンの加工を試みると、エキシマレーザーの１回の
照射で加工される加工量は０．４μｍ／ｓｈｏｔであ
る。これは光学膜のないときの約４８％の加工量であ
る。これによって加工レートがほぼ透過率に比例してい
ることがわかる。ちなみにこの加工は、マスク直前のレ
ーザーエネルギー密度を１６３ｍＪ／ｃｍ2に、照射回数
を２００ｓｈｏｔに設定したものである。
【００２５】今回は５０％の透過率の光学膜を設計した
が、所定の透過率をもつ光学膜を設計することは従来か
ら一般的に行われている。本発明のレーザーアブレーシ
ョン加工用マスクとして使用される光学膜に関して透過
率に制限はなく、光学膜の自由な設計が可能である。
が、所定の透過率をもつ光学膜を設計することは従来か
ら一般的に行われている。本発明のレーザーアブレーシ
ョン加工用マスクとして使用される光学膜に関して透過
率に制限はなく、光学膜の自由な設計が可能である。
【００２６】
【発明の効果】光学膜の無い部分はレーザー光のほとん
どすべてが透過するため、加工物に照射されるエネルギ
ーは大きく、そのため加工レートも大きくなる。本発明
では場所によって透過率の異なる光学膜を使用してお
り、透過率によって加工レートが異なる。当然、透過率
が０％の場所では加工されないことになる。よって、選
択的に加工レートを変えることができる為、加工深さが
場所によって異なる三次元的な加工形状を形成できる。
どすべてが透過するため、加工物に照射されるエネルギ
ーは大きく、そのため加工レートも大きくなる。本発明
では場所によって透過率の異なる光学膜を使用してお
り、透過率によって加工レートが異なる。当然、透過率
が０％の場所では加工されないことになる。よって、選
択的に加工レートを変えることができる為、加工深さが
場所によって異なる三次元的な加工形状を形成できる。
【００２７】本発明によれば、１枚のマスクのみで加工
深さが場所によって異なる三次元的な加工形状を形成で
き、且つ、そのマスクは従来の誘電体マスクと同様に精
度の良いパターンを形成することができるため、それに
よってできる加工形状も非常に高精度のものになる。
深さが場所によって異なる三次元的な加工形状を形成で
き、且つ、そのマスクは従来の誘電体マスクと同様に精
度の良いパターンを形成することができるため、それに
よってできる加工形状も非常に高精度のものになる。
【００２８】また本発明によれば、１枚のマスクで一括
して加工深さが場所によって異なる三次元的な加工形状
を形成できるため、マスクを交換したり、移動させたり
する手間と時間を要しない。
して加工深さが場所によって異なる三次元的な加工形状
を形成できるため、マスクを交換したり、移動させたり
する手間と時間を要しない。
【００２９】また本発明によれば、装置の構成を変える
ことなくマスクを本発明のマスクに変えるだけで加工深
さが場所によって異なる三次元的な加工形状を形成でき
る。そのため、加工コストも安価で済む。
ことなくマスクを本発明のマスクに変えるだけで加工深
さが場所によって異なる三次元的な加工形状を形成でき
る。そのため、加工コストも安価で済む。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のマスクによる加工の概要図である。
【図２】従来のマスクによる加工の概要図である。
１ 基板 ２ 光学膜 ３ ワーク ４ マスク ５ レーザー発振器 ２１ 全反射膜 ２２ 半反射膜
Claims (2)
- 【請求項１】 透過性基板上の所定の位置に透過性の低
い材料からなる所定の形状をした光学膜を形成してなる
レーザーアブレーション加工用マスクにおいて、前記光
学膜の透過率が選択的に場所によって異なっていること
を特徴とするレーザーアブレーション加工用マスク。 - 【請求項２】 前記光学膜の吸収率がほぼ１％であるこ
とを特徴とする請求項１に記載のレーザーアブレーショ
ン加工用マスク。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7034943A JPH08224686A (ja) | 1995-02-23 | 1995-02-23 | レーザーアブレーション加工用マスク |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7034943A JPH08224686A (ja) | 1995-02-23 | 1995-02-23 | レーザーアブレーション加工用マスク |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08224686A true JPH08224686A (ja) | 1996-09-03 |
Family
ID=12428261
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7034943A Pending JPH08224686A (ja) | 1995-02-23 | 1995-02-23 | レーザーアブレーション加工用マスク |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08224686A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005211769A (ja) * | 2004-01-28 | 2005-08-11 | Sharp Corp | 基板製造装置 |
| CN114682921A (zh) * | 2020-12-30 | 2022-07-01 | 环球晶圆股份有限公司 | 碳化硅晶片的激光雕刻方法 |
| KR20230069482A (ko) * | 2021-11-12 | 2023-05-19 | 주식회사 아큐레이저 | 레이저 조사 장치 |
-
1995
- 1995-02-23 JP JP7034943A patent/JPH08224686A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005211769A (ja) * | 2004-01-28 | 2005-08-11 | Sharp Corp | 基板製造装置 |
| CN114682921A (zh) * | 2020-12-30 | 2022-07-01 | 环球晶圆股份有限公司 | 碳化硅晶片的激光雕刻方法 |
| KR20230069482A (ko) * | 2021-11-12 | 2023-05-19 | 주식회사 아큐레이저 | 레이저 조사 장치 |
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