JPH0847790A - 光加工装置及び方法 - Google Patents

光加工装置及び方法

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JPH0847790A JP6157605A JP15760594A JPH0847790A JP H0847790 A JPH0847790 A JP H0847790A JP 6157605 A JP6157605 A JP 6157605A JP 15760594 A JP15760594 A JP 15760594A JP H0847790 A JPH0847790 A JP H0847790A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 転写倍率を自動的に所定の値に調整すること
ができると共にマスクやワークを交換時しても転写倍率
を一定に保持することができ、また、マスク機能を長期
間に亙って良好に維持することができる光加工装置及び
方法を提供する。 【構成】 マスク３とワーク７との間の距離を変化させ
る転写倍率変更機構５１，６１と、パターン像とパター
ンとの比である実転写倍率値を演算し、実転写倍率値と
目標転写倍率値との差が許容値を超えていると判断した
場合に、実転写倍率値が目標転写倍率値になるマスク・
転写レンズ・ワーク間距離を演算して、マスク・転写レ
ンズ・ワーク間距離がこの演算値に一致するように転写
倍率変更機構５１，６１を制御する中央制御装置９とを
備えている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えばマスクを用いて
レーザ光により多層プリント基板のバイアホール（via
hole）の加工を行う光加工装置及び方法に関し、特に
高精度の穴あけ加工を行う光加工装置及び方法に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】図２０は従来の光加工装置の一例を示す
図であり、この光加工装置は例えば「第２８回レーザ熱
加工研究会論文集」（ｐ５１〜ｐ５８、１９９２年）に
示されている。この光加工装置は、マスク３にレーザ光
を照射するための光源系１と、マスク３を移動させるた
めのマスク移動機構４と、マスク３のパターン像をワー
ク７に転写するための転写レンズ５と、ワーク７を移動
させるためのワーク移動機構６とを備えている。
【０００３】光源系１において、符号１１は光源として
のエキシマレーザ発振器であり、エキシマレーザ発振器
１１は矩形形状のレーザ光Ａを出射する。そして、この
エキシマレーザ発振器１１の前段には、３枚のミラー１
２ａ、１２ｂ、１２ｃで構成され、エキシマレーザ発振
器１１から出射された矩形形状のレーザ光Ａのビーム方
向及びビーム回転角の調整を行うビーム光路調整系１２
が配設されている。このビーム光路調整系１２の前段に
は、固定台１３ｅに固定された２組の凹、凸シリンドリ
カルレンズ１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄで構成さ
れ、レーザ光Ａを線状に収束させて偏平ビームＢに整形
するビーム整形光学系１３が配設されている。このビー
ム整形光学系１３から出た偏平ビームＢは、入射角調整
ミラー１４で反射されてマスク３に至るようになってい
る。
【０００４】このマスク３は、図２１に示すように、偏
平ビームＢを通過させる合成石英製の光透過板３ａを基
部としている。そして、この光透過板３ａの上に反射部
３ｂが所定形状のパターンを残して蒸着されている。反
射部３ｂは、アルミニウム膜または誘電体多層膜等から
なる高反射率（反射率：９９％以上）の膜層である。こ
の反射部３ｂには、偏平ビームＢを通過させる直径２０
μｍ程度の微細な穴である光通過部３ｃが穿設されてい
る。この光通過部３ｃは上記パターンを形成するように
反射部３ｂの所定箇所に多数設けられている。このよう
なマスク３は、図２０に示すように、マスク移動機構４
によってｘ、ｙ方向に移動されるようになっている。
【０００５】また、マスク３の上方には、マスク３の反
射部３ｂで反射された偏平ビームＢをマスク３に向けて
反射する高反射ミラー２が対向配設されている。そし
て、マスク３の下方に、転写レンズ５が配設され、この
転写レンズ５の下側にワーク（被加工物）７が配置され
ている。このワーク７はワーク固定台７４に固定され、
ワーク固定台７４は防振台２００上に取り付けられたワ
ーク移動機構６によってｘ、ｙ方向に移動されるように
なっている。このワーク移動機構６と上記マスク移動機
構４とは、精密駆動制御系２０１によって精密駆動制御
される。また、ワーク７の位置決めと加工穴の検査は加
工モニター系２０２によって行われる。
【０００６】次に、上記光加工装置の動作について説明
する。図２１において、マスク３の上端部に斜め上方か
ら入射する偏平ビームＢは、その一部が光通過部３ｃを
通過して加工に寄与する光となり、その他の光は反射部
３ｂによって反射されて高反射ミラー２に向かい、高反
射ミラー２によって再びマスク３に照射される。このよ
うに２度目にマスク３に照射される光は１度目の照射位
置からずれることになる。この過程は次回以降も繰り返
される。このように、偏平ビームＢはマスク３と高反射
ミラー２との間で多重反射することで強度を維持する。
そして、光通過部３ｃを通過したこの偏平ビームＢが転
写レンズ５によってワーク７上に結像される。この結
果、マスク３の光通過部３ｃに対応したパターンのバイ
アホール７ａがワーク７上に加工される。ところで、転
写レンズ５はマスク３に刻まれたパターンを精度良くワ
ーク７上に結像させるために、画角の大きな領域にわた
り収差を極力低減した高性能レンズで構成されている。
ワーク７が多層プリント基板の場合には、大きさは例え
ば１００ｍｍ角程度であるので、この範囲を一度に転写
レンズ５で加工しようとすると、非常に高価な転写レン
ズ５を用いなければならない。
【０００７】そこで、この従来例の光加工装置では、図
２０に示すように、マスク３とワーク７とをスキャンす
ることで大面積加工を実現している。すなわち、マスク
３とワーク７との同期スキャンを行っている。例えば、
転写レンズ５の転写倍率Ｍが１／２倍の場合には、マス
ク３をｘ方向に速度ｖでスキャンすると同時に、ワーク
７を−ｘ方向に速度ｖ／２でスキャンする。そして、ｘ
方向のスキャンが終了した後、ｙ方向にステップ送り
し、順次その走査を繰り返しワーク７の全面を加工す
る。
【０００８】図２３は、例えば「表面実装技術」（日刊
工業新聞社 １９９２年 １月号）に記載された他の従
来例に係る光加工装置であり、マスクとして、パターン
を形成する光通過部３１ａを有した金属製のマスク３１
を用いている。この光加工装置も、上記図２０に示した
光加工装置と同様の加工動作を行う。すなわち、エキシ
マレーザ発振器１１から出射されたレーザ光Ａがビーム
整形光学系１３で並行光に整形され、偏平ビームＢとし
てマスク３１に照射される。これにより、マスク３１の
光通過部３１ａを通過した偏平ビームＢが転写レンズ５
に到達し、転写レンズ５の光学的作用によって、光通過
部３１ａのパターンをワーク７に結像する。このように
して、ワーク７の穴穿け、溝形成及びマーキング等のア
ブレーション加工を行う。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】図２０に示す光加工装
置では、次のような問題がある。転写レンズ５の転写倍
率Ｍは設計値より微妙にずれる場合がある。特に、エキ
シマレーザのように強度が強くしかもガラス材料に対し
てストレスを与え易い紫外光を用いて光加工を行う場合
には、転写レンズ５の転写倍率を初期に厳密に合わせて
いたとしても、長期にわたる使用の結果、転写レンズ５
の屈折率が変化し、転写倍率が微妙に変化することがあ
る。また、マスク３を交換した場合には、マスク３と転
写レンズ５との位置関係がずれて転写倍率が変化するこ
とがある。さらに、ワーク７が多層プリント基板の場合
には、配線層と絶縁層とを積み重ねるにつれて、ワーク
７の厚みが変化するので、転写レンズ５とワーク７の距
離が変わり、転写倍率が変化することとなる。
【００１０】このような原因で、転写レンズ５の転写倍
率Ｍが設計値より微妙にずれると、上記従来の光加工装
置では、ワーク７上に転写加工されたパターン像の穴形
状が歪んでしまう。すなわち、マスク３上での穴径が４
０μｍφで、転写レンズ５の入射光の直径が２０ｍｍφ
で、転写倍率Ｍが１／２であり、同期スキャンの方向が
ｘ方向であある場合において、転写倍率が０.１％ずれ
たときには、図２２に示すように、転写倍率Ｍのずれに
より穴の中心位置が±５μｍずれることとなり、この結
果、パターン像が期待値よりもｘ方向に１０μｍ長い長
穴となってしまう。従って、かかる光加工装置では、転
写倍率が設計値よりもずれると、ワーク７に形成する穴
の形状や位置精度が狂ってしまい、高精度な光加工を行
うことができないという問題が生じる。
【００１１】これに対して、上記光加工装置の同期スキ
ャンを行わないようにすることも考えられるが、この場
合においても、上記の例では穴の位置が５μｍほど所定
の位置よりずれる結果となる。さらに、多層プリント基
板の場合には、配線パターンを光加工装置とは別の加工
装置で製造するので、装置間での精度の狂いと上記光加
工の狂いとが相乗することとなり、大きな誤差が生じ
る。そこで、上記のように偏平ビームＢの焦点が合わな
くなった場合には、転写レンズ５の光入射側から別の光
源の光を導入し、ワーク７からの反射光をセンサーで検
出して焦点合わせを行う方法が考えられる。しかし、上
記従来例の光加工装置ように、高反射ミラー２がマスク
３の上方近傍に存在する装置では、上記のような光学系
の設置は難しく、焦点合せが困難である。
【００１２】また、図２３に示す光加工装置では、さら
に、次のような問題がある。ワーク７は、一般に、ポリ
イミドやポリエチレン等の高分子フィルム或いはグリー
ンシートと呼ばれるセラミックシート等で形成されてい
る。このような素材のワーク７では、その加工表面に照
射する際、エネルギ密度が０．５〜１０（Ｊ／ｃｍ2）
という広い範囲の偏平ビームＢを用いることとなるの
で、転写レンズ５の転写倍率が一定の場合には、マスク
３１上にレーザ損傷閾値（一回のレーザ照射でマスクが
損傷するレーザ強度をいう）以上の偏平ビームＢを照射
しなければならない場合が生じる。
【００１３】マスク３１自身のレーザ損傷閾値より高い
偏平ビームＢを照射した場合には、マスク３１が損傷を
受けて、パターンが変形するおそれがる。さらに、マス
ク３１が誘電体の材質で形成されている場合には、マス
ク３１の反射率が低下してしまう。また、偏平ビームＢ
の強度がレーザ損傷閾値より低い場合であっても、その
ビームを長期間マスク３１に照射し続けると、やはりマ
スク３１に損傷を与えてしまう。多数のワーク７を加工
しなければならない量産加工型の光加工装置の場合に
は、マスクがレーザの１０9ショット以上の照射に耐え
得るようにしなければならない。しかし、上記のごと
く、かかる光加工装置では、レーザ損傷閾値より低いレ
ーザであっても、長期間マスク３１に照射し続けると、
マスク３１に損傷が生じ、マスク機能が低下してしまう
ので、量産加工に耐えることができない。
【００１４】また、金属製のマスク３１としては、ステ
ンレス板等の金属板に穴やスリット等の光通過部３１ａ
を設けたもの、またはガラス基板上にクロミウム（Ｃ
r）やアルミニウム（Ａｌ）等をコーティングしてパタ
ーンを形成したものが用いられる。このような金属製の
マスク３１を用いた場合には、マスク３１がレーザ光を
多量に吸収するので、長期の使用によって熱変形が生じ
パターン精度がさらに低下するという問題がある。
【００１５】これに対して、レーザ損傷閾値よりも充分
低い強度の偏平ビームＢをマスク３１に照射してマスク
３１の損傷を抑えると共に、転写レンズ５の転写倍率を
小さくすることにより加工表面に必要なエネルギ強度を
確保する技術が考えられる。しかし、この技術では、光
加工装置全体が大型化してしまう。さらに、転写レンズ
５とワーク７との距離ｂが短くなり、転写レンズ５が短
期間で汚れてしまうので、この技術を量産加工型の光加
工装置に適用することはできない。
【００１６】この発明は上述したような問題点を解消す
るためになされたもので、転写倍率を自動的に所定の値
に調整することができると共にマスクやワークを交換し
ても転写倍率を一定に保持することができ、また、マス
ク機能を長期に亙って良好に維持することができる光加
工装置及び方法を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の光加工装置は、マスク・転写レンズ・ワー
ク間距離を変化させる転写倍率変更機構と、転写された
パターン像と所定パターンとの比である実転写倍率値を
演算する実転写倍率演算部、この実転写倍率値と目標転
写倍率値との差が許容値以内か否かを判断する倍率判断
部、この倍率判断部により上記差が許容値を超えている
判断された場合に、実転写倍率値と目標転写倍率値とか
ら実転写倍率値が目標転写倍率値になるマスク・転写レ
ンズ・ワーク間距離を演算し、マスク・転写レンズ・ワ
ーク間距離がこの演算値に一致するように転写倍率変更
機構を制御する光軸移動制御部、及びマスク移動機構と
ワーク移動機構とを制御する移動制御部を有する中央制
御装置とを備えた構成とした。
【００１８】請求項２に記載の光加工装置は、パターン
像を観測するワークパターン観測装置と観測されたパタ
ーン像を画像処理する画像処理装置とを設けた構成とし
た。請求項３に記載の光加工装置は、ワークパターン観
測装置を、拡大レンズと、２次元ＣＣＤカメラとで構成
とした。
【００１９】請求項４に記載の光加工装置は、転写倍率
変更機構を、マスク光軸方向移動機構と転写レンズ光軸
方向移動機構とワーク光軸方向移動機構のうちの少なく
とも２つで構成し、光軸移動制御部により、上記機構の
うちいずれか２つの機構を制御して、マスク・転写レン
ズ・ワーク間距離を演算値に一致させる構成とした。
【００２０】請求項５に記載の光加工装置は、マスク
に、２つ以上のマークを含む検査用パターンを設け、実
転写倍率演算部により、マークの像の間隔距離とマスク
のマークの間隔距離との比である実転写倍率値を演算す
る構成とした。請求項６に記載の光加工装置は、マスク
に、１つの孔を含む検査用パターンを設け、実転写倍率
演算部により、孔の像の大きさとマスクの孔の大きさと
の比である実転写倍率値を演算する構成とした。
【００２１】請求項７に記載の光加工装置は、同期用マ
スク移動機構と同期用転写レンズ移動機構と同期用ワー
ク移動機構とを設け、移動制御部により、マスクと転写
レンズ、転写レンズとワーク、又はマスクとワークのい
ずれかを目標転写倍率値に対応した速度比で互に逆方向
に同期移動させる構成とした。請求項８に記載の光加工
装置は、実転写倍率演算部において、同期時にパターン
孔像の大きさとマスクのパターン孔の大きさとの比であ
る実転写倍率値を演算する構成とした。
【００２２】請求項９に記載の光加工装置は、同期用マ
スク移動機構、同期用ワーク移動機構を、マスク移動機
構、ワーク移動機構で兼用する構成とした。請求項１０
に記載の光加工装置は、ワークを所定距離移動させる
と、アライメントマークがワークパターン観測装置の観
測画面中心に至るように設定した。
【００２３】請求項１１に記載の光加工装置は、マスク
のパターンの面を所定の位置に位置決めした状態で保持
するマスク保持具と、ワークの加工面を所定の位置に位
置決めした状態で保持するワーク保持具とを備える構成
とした。請求項１２に記載の光加工装置は、光源と、こ
の光源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と、上記反射部に対向して設けら
れ該反射部で反射された上記光を上記マスクに向けて反
射する反射手段と、ワークと、上記マスクを透過した光
のパターンを上記ワーク上に転写するための転写レンズ
と、上記パターンの面を所定位置に位置決めした状態で
上記マスクを保持するマスク保持具と、加工面を所定の
位置に位置決めした状態で上記ワークを保持するワーク
保持具とを備える構成とした。請求項１３に記載の光加
工装置は、一定の厚みのマスクのパターン面が転写レン
ズ側を向くようにマスク保持具に取り付けた構成とし
た。請求項１４に記載の光加工装置は、マスクの保持具
に、２つ以上のマーク及び所定形状の１つの孔のいずれ
かを含む検査用パターンを設けた構成とした。請求項１
５に記載の光加工装置は、ワーク保持具が、ワークを付
勢する付勢部材と加工面を係止する係止部材とを備える
構成とした。
【００２４】請求項１６に記載の光加工装置は、ワーク
高さ測定器を設けた構成とした。請求項１７に記載の光
加工装置は、ワーク高さ測定器として、レーザ測長器及
び接触式測長器のいずれかを適用する構成とした。請求
項１８に記載の光加工装置は、ワーク高さ測定器でパタ
ーン像の合焦の有無を測定し、光軸移動制御部で合焦位
置にワークが位置するようにワーク光軸方向移動機構を
制御する構成とした。
【００２５】請求項１９に記載の光加工装置は、光源系
の光をエキシマレーザとする構成とした。請求項２０に
記載の光加工装置は、ワークは多層プリント基板のグリ
ーンシートである構成とした。請求項２１に記載の光加
工装置は、ワーク移動機構にワーク移動量を検出する位
置検出器を設けた構成とした。
【００２６】さらに、請求項２２に記載の本発明の光加
工方法は、ワークパターン観測装置の観測位置にマーク
像を位置させる第１移動過程と、観測画面中心からのマ
ーク像のずれ量を演算する第１演算過程と、ずれ量だけ
マーク像を観測画面中心側に移動させる第２移動過程
と、再度観測画面中心からのマーク像のずれ量を演算す
る第２演算過程と、このずれ量だけマーク像を観測画面
中心側に移動させる第３移動過程と、各マーク像の全移
動量を演算し、この全移動量の差から２つ以上のマーク
像の間隔距離を決定する間隔距離演算過程とを備える構
成とした。
【００２７】請求項２３に記載の光加工装置は、透光性
基板の上に屈折率が異なる２種類の誘電体部材を交互に
積層した誘電体薄膜を有するマスクと、エネルギ密度が
３００〜５００ｍＪ／ｃｍ2の範囲のレーザ光を照射す
る光源系とを有し、転写倍率値を、最適加工エネルギ密
度に対応して設定する構成とした。
【００２８】請求項２４に記載の光加工装置は、目標転
写倍率値を必要転写倍率及び推奨転写倍率のいずれかに
設定する構成とした。請求項２５に記載の光加工装置
は、高反射ミラーと誘電体薄膜との間でレーザ光の多重
反射を行わせる構成とした。請求項２６に記載の光加工
装置は、高屈折率誘電体部材を酸化ハフニウム及び酸化
スカンジウムのいずれかの材質で形成し、低屈折率誘電
体部材を酸化シリコン及び弗化マグネシウムのいずれか
の材質で形成して、２０〜３０層の範囲で積層した構成
とした。
【００２９】請求項２７に記載の光加工装置は、検査用
光通過部を通過したレーザ光の強度を検知する第１のレ
ーザ強度センサを設けた構成とした。請求項２８に記載
の光加工装置は、ワーク加工表面のレーザ光の強度を検
知する第２のレーザ強度センサを設けた構成とした。請
求項２９に記載の光加工装置は、レーザ光を波長が２４
８ｎｍのクリプトン弗素レーザ光とする構成とした。
【００３０】請求項３０に記載の光加工方法は、転写レ
ンズを介して、マスクのパターンをワーク上に転写し、
実転写倍率値を目標転写倍率値に一致させるように転写
倍率を調整する構成とした。
【００３１】
【作用】上記光加工装置によれば、中央制御装置の実転
写倍率演算部によって、転写されたパターン像と所定パ
ターンとの比である実転写倍率値が演算され、倍率判断
部によって、実転写倍率値と目標転写倍率値との差が許
容値以内か否かが判断される。そして、この倍率判断部
により上記差が許容値を超えていると判断された場合に
は、光軸移動制御部によって、実転写倍率値と目標転写
倍率値とから実転写倍率値が目標転写倍率値になるマス
ク・転写レンズ・ワーク間距離が演算され、マスク・転
写レンズ・ワーク間距離がこの演算値に一致するように
転写倍率変更機構が制御される。
【００３２】請求項２に記載の光加工装置によれば、ワ
ークパターン観測装置によって、転写されたパターン像
が観測され、画像処理装置によって、観測されたパター
ン像が画像処理される。請求項３に記載の光加工装置に
よれば、転写されたパターン像が拡大レンズで拡大さ
れ、この拡大された像が２次元ＣＣＤカメラで撮像され
る。
【００３３】請求項４に記載の光加工装置によれば、マ
スク光軸方向移動機構、転写レンズ光軸方向移動機構、
及びワーク光軸方向移動機構のうちいずれか２つの機構
が光軸移動制御部によって制御されて、マスク・転写レ
ンズ・ワーク間距離が上記演算値に一致させられる。請
求項５に記載の光加工装置によれば、実転写倍率演算部
によって、２つ以上のマークの像の間隔距離とマスクの
マークの間隔距離との比である実転写倍率値が演算され
る。請求項６に記載の光加工装置によれば、実転写倍率
演算部によって、孔の像の大きさとマスクの孔の大きさ
との比である実転写倍率値が演算される。
【００３４】請求項７に記載の光加工装置によれば、移
動制御部によって、マスクと転写レンズ、転写レンズと
ワーク、又はマスクとワークのいずれかが目標転写倍率
値に対応した速度比で互に逆方向に同期移動される。請
求項８に記載の光加工装置によれば、実転写倍率演算部
において、同期時にパターン孔像の大きさとマスクのパ
ターン孔の大きさとの比である実転写倍率値が演算され
る。
【００３５】請求項９に記載の光加工装置によれば、マ
スク移動機構、ワーク移動機構によってマスクとワーク
との同期がとられる。請求項１０に記載の光加工装置に
よれば、アライメントマークがワークパターン観測装置
の観測画面中心からずれているか否かでワークの位置決
め状態を観測することができる。
【００３６】請求項１１に記載の光加工装置によれば、
マスク保持具によって、マスクのパターンの面が所定の
位置に位置決めされ、ワーク保持具によって、ワークの
加工面が所定の位置に位置決めされる。請求項１２に記
載の光加工装置によれば、マスク保持具によって、マス
クのパターンの面が所定の位置に位置決めされ、ワーク
保持具によって、ワークの加工面が所定の位置に位置決
めされ、マスクと転写レンズとワークのうちのいずれか
２つを転写レンズの光軸と直角方向に、かつ転写レンズ
の転写倍率比に同期させて並行に移動させることにより
ワークに光加工を施す。請求項１３に記載の光加工装置
によれば、マスク保持具によって、一定の厚みのマスク
のパターン面が位置決めされる。請求項１４に記載の光
加工装置によれば、マスクの保持具の検査用パターンで
転写倍率検査を行うことができる。請求項１５に記載の
光加工装置によれば、ワークがワーク保持具の付勢部材
で付勢され、その加工面が係止部材で係止される。
【００３７】請求項１６に記載の光加工装置によれば、
ワーク高さ測定器によってワークの実際の高さを測定す
ることができ、この測定値に基づいて転写レンズとワー
クとの距離を調整することができる。請求項１７に記載
の光加工装置によれば、レーザ測長器及び接触式測長器
のいずれかによってワークの実際の高さが測定される。
請求項１８に記載の光加工装置によれば、ワーク高さ測
定器によって、パターン像の合焦の有無が測定され、光
軸移動制御部によって、合焦位置にワークが位置するよ
うにワーク光軸方向移動機構が制御される。
【００３８】請求項１９に記載の光加工装置によれば、
光源系からエキシマレーザが発振される。請求項２０に
記載の光加工装置によれば、グリーンシート上にマスク
のパターンが転写加工される。請求項２１に記載の光加
工装置によれば、ワーク移動量によって、ワーク移動機
構で移動されたワークの移動量が検出される。
【００３９】請求項２２に記載の光加工方法によれば、
第１移動過程で、ワークパターン観測装置の観測位置に
マーク像が位置され、第１演算過程で、観測画面中心か
らのマーク像のずれ量が演算される。そして、第２移動
過程で、そのずれ量だけマーク像が観測画面中心側に移
動させられる。しかる後、第２演算過程で、再度観測画
面中心からのマーク像のずれ量が演算され、第３移動過
程で、このずれ量だけマーク像が観測画面中心側に移動
させられる。そして、間隔距離演算過程で、各マーク像
の全移動量が演算され、この全移動量の差から２つ以上
のマーク像の間隔距離が決定される。
【００４０】請求項２３に記載の光加工装置によれば、
透光性基板の上に屈折率が異なる２種類の誘電体部材を
交互に積層して形成した誘電体薄膜を有するマスクに、
エネルギ密度３００〜５００ｍＪ／ｃｍ2の範囲のレー
ザ光を照射すると、転写倍率値になるようにマスク・ワ
ーク間の距離が制御され、ワークの光加工に最適な最適
加工エネルギ密度のレーザ光がワークに照射される。
【００４１】請求項２４に記載の光加工装置によれば、
必要転写倍率及び推奨転写倍率のいずれかになるように
制御される。請求項２５に記載の光加工装置によれば、
高反射ミラーと誘電体薄膜との間で多重反射して、レー
ザ光がマスクに照射する。請求項２６に記載の光加工装
置によれば、合成石英ガラス及び蛍石のいずれかの材質
で形成されたマスクの透光性基板の上に設けられ、酸化
ハフニウム及び酸化スカンジウムのいずれかの材質で形
成された高屈折率誘電体部材と酸化シリコン及び弗化マ
グネシウムのいずれかの材質で形成された低屈折率誘電
体部材とからなる誘電体薄膜に、レーザ光が照射され
る。
【００４２】請求項２７に記載の光加工装置によれば、
検査用光通過部を通過したレーザ光の強度が第１のレー
ザ強度センサによって検知される。請求項２８に記載の
光加工装置によれば、ワークの加工表面に照射されるレ
ーザ光の強度が第２のレーザ強度センサによって、検知
される。請求項２９に記載の光加工装置によれば、波長
が２４８ｎｍのクリプトン弗素レーザ光がマスクに照射
される。
【００４３】請求項３０に記載の光加工方法によれば、
必要転写倍率及び推奨転写倍率のいずれかを理論的に達
成する焦点距離を有した転写レンズを介して、マスクの
パターンがワーク上に転写された後、実転写倍率値が上
記目標転写倍率値に一致するように調整される。
【００４４】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。 実施例１．図１は、本発明の第１実施例に係る光加工装
置を示す概略図である。尚、図２０に示した要素と同一
要素については同一符号を付して説明する。図１に示す
ように、本実施例の光加工装置は、マスク３にエキシマ
レーザ光からなる偏平ビームＢを照射する光源系１（１
１〜１４）と、マスク３を光軸Ｌに対して垂直に移動さ
せるマスク移動機構４及び同期用マスク移動機構４２
と、マスク３のパターン像をワーク７に転写する転写レ
ンズ５と、ワーク７を光軸Ｌに垂直に移動させるワーク
移動機構６及び同期用ワーク移動機構６２と、転写レン
ズ５とワーク７とを光軸Ｌ方向に移動させてマスク３と
ワーク７との間の距離を変化させる転写倍率変更機構５
１、６１と、パターン像を観測するワークパターン観測
装置８と、ワークパターン観測装置８で観測されたパタ
ーン像を画像処理する画像処理装置８３と、中央制御装
置９とを備えている。
【００４５】マスク３は、図２に示すように、マスク保
持具３０によって保持される。マスク保持具３０は、同
期用マスク移動機構４２に固定する下部ホルダー３１と
上蓋３２とで構成されている。下部ホルダー３１は、マ
スク３を嵌め込め、しかも偏平ビームＢが通過すること
ができるように額縁形状にくり抜かれており、マスク３
はパターン面３ｄを下側（高反射ミラー２と反対側）に
向け面接触した状態で下部ホルダー３１に嵌め込まれ
る。そして、その上から、上蓋３２が被せられ、ネジ３
３で固定されるようになっている。
【００４６】すなわち、図１におけるマスク３と転写レ
ンズ５との距離は、パターン面３ｄと転写レンズ５の主
面との距離で決定される。従って、上記とは逆に、マス
ク３のパターン面３ｄを上側に向けると透過板３ａの厚
さの変化によって、マスク３と転写レンズ５との距離が
変化することとなり、高精度の転写が困難になる。これ
に対して、上記のごとく、パターン面３ｄを下側にして
マスク保持具３０に装着すれば、光透過板３ａの厚さの
異なるマスク３を使用しても、パターン面３ｄが下部ホ
ルダー３１によって位置決めされるので、常にマスク３
と転写レンズ５との距離が一定に保たれ、高精度の転写
が可能となる。このようなマスク保持具３０は同期用マ
スク移動機構４２を介してマスク移動機構４に固定され
ている。
【００４７】マスク移動機構４は、図１に示すように、
架台１１０の上面１１１に転写レンズの光軸と垂直に取
り付けられたｘ−ｙ軸テーブルであり、中央制御装置９
の制御によってマスク保持具３０を同期用マスク移動機
構４２と一体にｘ、ｙ方向に移動させるための機構であ
る。尚、図１においては光軸Ｌ方向をｚ軸方向としてい
る。一方、同期用マスク移動機構４２は、ワーク７の移
動に同期させてマスク３をｘ、ｙ方向に移動させるため
の機構であり、移動幅が小さいため、マスク３を微細移
動させる構造になっている。
【００４８】転写レンズ５は、マスク３のパターンの像
をワーク７上に転写するためのレンズである。この転写
レンズ５は転写レンズ光軸方向移動機構５１を介して架
台１１０に取り付けられており、転写レンズ光軸方向移
動機構５１によって光軸Ｌ方向であるｚ軸方向に移動さ
れるようになっている。尚、この転写レンズ５は片側テ
レセントリックレンズであり、その焦点距離ｆは１５０
ｍｍであり、有効画角は２０ｍｍφであり、設計値の転
写倍率Ｍは０.５０００である。
【００４９】転写倍率変更機構５１、６１は、上記の転
写レンズ光軸方向移動機構５１とワーク光軸方向移動機
構６１とで構成されている。ワーク光軸方向移動機構６
１は、ワーク７を光軸Ｌ方向に移動させるための機構
で、架台１１０の下面１１２に取り付けられている。こ
のワーク光軸方向移動機構６１の上にワーク移動機構６
が取り付けられている。
【００５０】ワーク移動機構６は、ワーク光軸方向移動
機構６１に転写レンズの光軸と垂直に取り付けられたｘ
−ｙ軸テーブルであり、中央制御装置９の制御によって
ワーク７を同期用ワーク移動機構６２と一体にｘ、ｙ方
向に移動させるようになっている。
【００５１】尚、図示しないが、このワーク移動機構６
にはワーク７の移動量を検出する位置検出器が設けられ
ている。この位置検出器として、ワーク移動機構６のテ
ーブルを移動させるモータの軸にロータリーエンコーダ
ーを取り付けて構成したものを用いると安価な機器にな
る。しかし、ワーク７の移動量を１μｍ以下の高精度で
測定するため、本実施例の位置検出器ではワーク移動機
構６であるｘーｙ軸テーブルにリニヤスケール等を取り
付けた高精度な機器を適用している。
【００５２】同期用ワーク移動機構６２は、マスク３の
移動に同期させてマスク３をｘ、ｙ方向に移動させるた
めの機構であり、移動幅が小さいため、ワーク７を微細
移動させる構造になっている。ワーク７は、同期用ワー
ク移動機構６２に取り付けられたワーク固定台７４の上
に固定されており、転写されたパターン像はワークパタ
ーン観測装置８によって観測できるようになっている。
【００５３】ワークパターン観測装置８は、ワーク７上
のパターン像を拡大する拡大レンズ８１と、この拡大さ
れたパターン像を撮像する２次元ＣＣＤカメラ８２とで
構成されている。一方、マスク３側にもマスクパターン
観測装置２０が設けられ、拡大レンズ２１でマスク３の
パターンを拡大し、２次元ＣＣＤカメラ２２でこの拡大
されたパターン像を撮像するようになっている。画像処
理装置８３は、２次元ＣＣＤカメラ２２、８２からの信
号を解析して、その情報を中央制御装置９に出力する機
能を有している。
【００５４】中央制御装置９は、光源系１のエキシマレ
ーザ発振器１１と、マスク移動機構４及び同期用マスク
移動機構４２と、転写倍率変更機構５１、６１と、ワー
ク移動機構６及び同期用ワーク移動機構６２と、画像処
理装置８３とを制御する。具体的には、中央制御装置９
は、図３に示すように、実転写倍率演算部９１と倍率判
断部９２と光軸移動制御部９３とを有している。
【００５５】実転写倍率演算部９１は、画像処理装置８
３からのパターン像の情報に基づいて、ワーク７のパタ
ーン像とマスク３のパターンとの比である実転写倍率値
Ｍ´を演算するためのものである。倍率判断部９２は、
実転写倍率演算部９１で演算された実転写倍率値Ｍ´と
目標とする目標転写倍率値Ｍ（転写レンズ５の設計値の
転写倍率）との差が許容値δ以内か否かを判断するため
のものである。
【００５６】光軸移動制御部９３は、倍率判断部９２に
おいて差が許容値δを超えている判断された場合に、実
転写倍率値Ｍ´と目標転写倍率値Ｍとから実転写倍率値
Ｍ´が目標転写倍率値Ｍになるようにマスク・転写レン
ズ・ワーク間距離を演算し、実際のマスク３と転写レン
ズ５とワーク７との距離がこの演算値に一致するように
転写倍率変更機構５１、６１を制御するものである。具
体的には、図１に示すように、マスク３と転写レンズ５
との間隔Δａを演算して、実際のマスク３・転写レンズ
５間隔がΔａに一致するように、転写レンズ光軸方向移
動機構５１を制御する。さらに、マスク３とワーク７と
の間隔Δｗを演算して、実際のマスク３・ワーク７間隔
がΔｗに一致するように、ワーク光軸方向移動機構６１
を制御するようになっている。
【００５７】また、図３において、移動制御部９４は、
マスク移動機構４及び同期用マスク移動機構４２と、ワ
ーク移動機構６及び同期用ワーク移動機構６２とを制御
するためのものである。さらに、この移動制御部９４
は、図１に示すように、マスク移動機構４及びワーク移
動機構６を制御し、位置決めされた状態のマスク３及び
ワーク７をマスクパターン観測装置２０及びワークパタ
ーン観測装置８側に所定距離移動させると、マスク３及
びワーク７上のアライメントマークがマスクパターン観
測装置２０及びワークパターン観測装置８の観測画面中
心に至るようする機能も有している。従って、この制御
において、アライメントマークがマスクパターン観測装
置２０及びワークパターン観測装置８の観測画面中心か
らずれている場合には、マスク３及びワーク７が正確に
位置決めされていないこととなる。
【００５８】すなわち、多層プリント基板の穴あけ加工
をする場合には、層間で穴の相対位置を精度良く合わせ
る必要があるので、マスク３及びワーク７の交換後に位
置決めを正確に行う必要がある。本実施例では、５倍の
拡大レンズ２１、８１と1/2インチサイズの２次元ＣＣ
Ｄカメラ２２、８２を用いてマスク３及びワーク７のア
ライメントマークを検出するようにしている。２次元Ｃ
ＣＤカメラ２２、８２のピクセル間のピッチは約１０μ
ｍであるので、５倍の拡大レンズ２１、８１を用いると
ピクセル間のピッチは約２μｍ相当となる。２次元ＣＣ
Ｄカメラ２２、８２からの信号を画像処理装置８３で平
均化処理および投影処理等を施すことにより、アライメ
ント精度はピクセル間ピッチよりも小さくなり、およそ
０.２μｍという高精度になる。従って、このマスクパ
ターン観測装置２０及びワークパターン観測装置８によ
り位置決めの有無を高精度で観測することができる。
【００５９】また、本実施例では、ワーク７の光軸Ｌ方
向の高さを測定するワーク高さ測定器１０が設けられて
いる。このワーク高さ測定器１０は、レーザ測長器であ
り、このワーク高さ測定器１０からの測定情報に基づい
て、中央制御装置９の光軸移動制御部９３がワーク光軸
方向移動機構６１を制御するようになっている。
【００６０】次に、本実施例の動作について説明する。
転写レンズ５の転写倍率が変化しているか否かを検査
し、目標転写倍率値に自動調整するためには、まず、マ
スクとして図５に示す検査用マスク３−１を用いて、以
下の動作が行われる。この検査用マスク３−１は、図５
に示すように、１つの孔３−２と２つの十字マーク３−
３、３−４でなる検査パターンを有している。ここで、
孔３−２は孔径２０μｍφの丸孔パターンである。ま
た、十字マーク３−３、３−４は長さ０．５ｍｍ、線幅
１００μｍの十字パターンであり、そのセンター間隔Ｌ
1は１０．０００ｍｍである。このような検査用マスク
３−１を図２に示したマスク保持具３０に装着すると共
に、ワーク７をワーク固定台７４上に固定する。
【００６１】しかる後、転写レンズ５の焦点合せ動作を
行う。焦点合せ動作は、図５に示すように、まず、孔３
−２が光軸Ｌ上に来るようにマスク移動機構４を制御
し、光源系１のエキシマレーザ発振器１１から偏平ビー
ムＢを検査用マスク３−１に照射する。
【００６２】これと同時に、中央制御装置９の光軸移動
制御部９３によりワーク光軸方向移動機構６１を転写レ
ンズ５の焦点の近傍でステップ送りし、孔３−２の像を
その都度ワーク７に転写加工する。そして、ワークパタ
ーン観測装置８の拡大レンズ８１と２次元ＣＣＤカメラ
８２でこの結像によるワーク７上の加工穴を撮影し、画
像処理装置８３で穴径を計算して、最小の径の穴を加工
するときのワーク７の高さ位置を選択する。すなわち、
図６に示すように、転写加工された丸穴７−１、〜、７
−５のうち、穴径が一番小さい丸穴７−３が加工された
ワーク７の光軸Ｌ方向の位置が合焦位置であると判断
し、ワーク７がこの位置に来るようにワーク光軸方向移
動機構６１をワーク光軸方向移動機構６１で制御する。
【００６３】その後、次の転写倍率調整動作に移る。図
４は、転写倍率調整動作のフローチャート図である。新
しいワーク７をワーク固定台７４上にセットすると共
に、図７に示すように、十字マーク３−３、３−４が光
軸Ｌ上に来るように、移動制御部９４によって、マスク
移動機構４を制御する（図４のステップＳ１）。この状
態で、光源系１のエキシマレーザ発振器１１を駆動し、
偏平ビームＢを検査用マスク３−１に照射して、十字マ
ーク３−３、３−４を同時にワーク７上に転写加工する
（図４のステップＳ２）。そして、転写加工された十字
マーク３−３、３−４の像７−６、７−７を、図８に示
すように一つ々ワークパターン観測装置８で観測し、画
像処理装置８３からの情報に基づいて、中央制御装置９
でこれらの像の間隔距離を演算する。
【００６４】ところで、転写加工された十字マーク像７
−６（７−７）を２次元ＣＣＤカメラ８２で観察する場
合、拡大レンズ８１の光軸より離れた場所で十字マーク
像７−６を観察すると、拡大レンズ８１の収差の影響に
より位置計測誤差が生じてしまう。従って、十字マーク
像７−６の位置を精度良く計測するためには、拡大レン
ズ８１の収差が生じにくい光軸近傍（２次元ＣＣＤカメ
ラ８２の中心と拡大レンズ８１の光軸は一致しているの
で、２次元ＣＣＤカメラ８２の中央付近）に十字マーク
像７−６が来るようにワーク７を移動してから計測する
のが望ましい。
【００６５】このために、本実施例では以下のような観
測動作を行う。まず、二つの十字マーク像７−６、７−
７のうちの十字マーク像７−６が観察できるようにワー
ク移動機構６を動かして、拡大レンズ８１の下に十字マ
ーク像７−６を持ってくる（図４のステップＳ３）。こ
の状態で、十字マーク像７−６を拡大レンズ８１で観測
し、２次元ＣＣＤカメラ８２の中心位置からの十字マー
ク像７−６のずれ量を画像処理装置８３で演算する（図
４のステップＳ４）。このずれ量は画像処理装置８３か
ら中央制御装置９に転送され、この量だけワーク７を２
次元ＣＣＤカメラ８２の中心位置側に動かすように、移
動制御部９４がワーク移動機構６を制御する（図４のス
テップＳ５）。この際、ワーク７の移動量は上記位置検
出器によって検出される。
【００６６】この状態では、十字マーク像７−６の中心
が２次元ＣＣＤカメラ８２に中心から僅かにずれている
おそれがある。従って、再度、十字マーク像７−６を２
次元ＣＣＤカメラ８２で観察し、２次元ＣＣＤカメラ８
２の中心からの位置ずれ量を画像処理装置８３で演算す
る（図４のステップＳ６）。この僅かなずれ量は画像処
理装置８３から中央制御装置９に転送され、この量だけ
十字マーク像７−６を２次元ＣＣＤカメラ８２の中心位
置側に動かすように、移動制御部９４がワーク移動機構
６を制御する（図４のステップＳ７）。この状態では、
十字マーク像７−６の中心と２次元ＣＣＤカメラ８２の
中心とがほぼ一致するので、この状態で、十字マーク像
７−６の移動量を決定する。
【００６７】この際、上記二度の移動によって生じた十
字マーク像７−６の全移動量は上記位置検出器によって
検出されているので、中央制御装置９によって、この検
出量に基づいて十字マーク像７−６の全移動量が決定さ
れ、十字マーク像７−６の正確な中心位置が求められ
る。十字マーク像７−７についても上記と同様の動作が
行われ、十字マーク像７−７の正確な中心位置が求めら
れる。
【００６８】そして、中央制御装置９によって、十字マ
ーク像７−６、７−７の中心間の距離即ち像間隔距離Ｌ
2が十字マーク像７−６、７−７の全移動量の差から演
算され、実転写倍率演算部９１に入力される（図４のス
テップＳ８）。実転写倍率演算部９１では、上記像間隔
距離Ｌ2と既知のマーク間隔距離Ｌ1との比である実転写
倍率値Ｍ´（＝Ｌ2／Ｌ1）が演算され、その結果が倍率
判断部９２に出力される（図４のステップＳ９）。
【００６９】倍率判断部９２では、実転写倍率値Ｍ´と
目標とする目標転写倍率値Ｍとの差が許容値δ以内か否
かが判断される（図４のステップＳ１０）。上記差が許
容値δ以内である場合には、転写倍率調整動作を終了し
て光加工動作に移行する（図４のステップＳ１０のＹＥ
Ｓ、ステップＳ１１）。上記差が許容値δ以内でない場
合には、その結果が、光軸移動制御部９３に出力され、
転写倍率の調整動作が行われる（図４のステップＳ１０
のＮＯ、ステップＳ１２）。
【００７０】光軸移動制御部９３では、上記目標転写倍
率値Ｍ、実転写倍率値Ｍ´、転写レンズ焦点距離ｆとを
用い、下記(1)及び(2)式に基づいて、マスク・転写レン
ズ間隔Δａとマスク・ワーク間隔Δｗとが演算される。 Δａ＝ｆ×（（１／Ｍ´）−（１／Ｍ）） ・・・(1) ΔＷ＝ｆ×（Ｍ´−Ｍ＋（１／Ｍ'）−（１／Ｍ）） ・・・(2) しかる後、実際のマスク３と転写レンズ５との間隔がΔ
ａに一致するように、転写レンズ光軸方向移動機構５１
が制御されると共に、実際のマスク３とワーク７との間
隔がΔｗに一致するようにワーク光軸方向移動機構６１
が制御されて、転写倍率の自動調整が行われる。この自
動調整後は、ワーク７を新しいものに代え、再度、上記
の動作を繰り返して、自動調整された転写倍率が目標転
写倍率値Ｍに一致しているか否かの確認動作を行う（図
４のステップＳ１３、Ｓ２〜Ｓ１０のＹＥＳ）。
【００７１】ここで、上記自動調整について具体的な数
値例を揚げてその調整結果を示す。マーク間隔距離Ｌ1
が１０.０００ｍｍの検査用マスク３−１で転写加工を
したところ、像間隔距離Ｌ2が５.００１ｍｍであった。
像間隔距離Ｌ2の測定精度は約０．５μｍであった。こ
れより、実転写倍率値Ｍ´が０．５００１となり、上記
(1)及び(2)式からΔａ＝−６０μｍ、ΔＷ＝−４５μｍ
となった。この量だけ転写レンズ５とワーク７との位置
調整を行った後、転写倍率を再度測定したところ、実転
写倍率値Ｍ´が目標転写倍率値Ｍである０．５０００に
補正された。
【００７２】このように、本実施例によれば、エキシマ
レーザを長時間転写レンズ５に通すことによって、転写
レンズ５のレンズ材質が変質を受けて僅かに屈折率を変
化させた場合でも、光軸移動制御部９３が上記(1)及び
(2)式に基づいて、マスク・転写レンズ間隔Δａとマス
ク・ワーク間隔Δｗとが調整され、実転写倍率値Ｍ´が
目標転写倍率値Ｍに一致するように補正されるので、ぶ
れのない高精度な転写加工を行うことができる。
【００７３】上述のように、転写倍率調整動作を終了す
ると、本来の光加工動作に移行する（図４のステップＳ
１０のＹＥＳ、ステップＳ１１）。光加工動作において
は、加工用のマスク３を上述したようにマスク保持具３
０に装着すると共に、加工用のワーク７をワーク固定台
７４上に固定する。光転写加工を精度よく行うために
は、まず、マスク保持具３０で保持されたマスク３とワ
ーク固定台７４上のワーク７をｘ−ｙ軸方向の所定位置
に正確に位置決めしておく必要がある。
【００７４】この位置決め動作は次のようにして行われ
る。すなわち、中央制御装置９の移動制御部９４によっ
てマスク移動機構４及びワーク移動機構６を制御し、マ
スク３及びワーク７をマスクパターン観測装置２０及び
ワークパターン観測装置８側に所定距離移動させる。そ
して、マスク３及びワーク７上のアライメントマークの
位置をマスクパターン観測装置２０及びワークパターン
観測装置８によって観測し、これらのマークが観測画面
中心からずれている場合には、マスク移動機構４及びワ
ーク移動機構６を制御することにより、マスク３及びワ
ーク７を上記観測画面中心の位置に一致させて、位置決
めする。
【００７５】光転写加工動作時においては、上記のごと
くｘ−ｙ軸方向に位置決めされたマスク３とワーク７と
のｚ軸（光軸Ｌ）方向の距離を、上記転写倍率調整時の
距離に保つ必要がある。このｚ軸方向の位置決め動作は
次のようにして行われる。すなわち、各種のマスク３を
交換しながら転写加工を行うことが一般的であるので、
交換の都度、マスク３の厚みが変ることが多い。しか
し、マスク保持具３０には、図２に示したように、パタ
ーン面３ｄが下側に向いてマスク３が装着されているの
で、光透過板３ａの厚さの異なるマスク３を使用して
も、パターン面３ｄが下部ホルダー３１によって常に一
定の位置に位置決めされる。従って、マスク３を交換し
た場合のおいても、マスク３と転写レンズ５との距離は
上記自動調整動作で設定したマスク・転写レンズ間隔Δ
ａに保持される。
【００７６】また、加工用のワーク７も転写終了後は新
しいワーク７に交換しなければならず、前後のワーク７
の厚みが異なることが多い。特に、ワーク７が多層プリ
ント基板の場合は、積層する毎に基板の厚みが例えば５
０μｍ程度増えるので、転写レンズ５の倍率調整が終了
した後は、ワーク７の最表層である加工面と転写レンズ
５の距離を一定に保つ必要がある。そこで、レーザ測長
器からなるワーク高さ測定器１０によりワーク７の加工
面までの高さを測定し、以降はこの値を高さ基準値とす
るために中央制御装置９に記憶しておく。そして、ワー
ク７を交換した後、再度ワーク高さ測長器１０によりワ
ーク７までの距離を測定し、この値が上記高さ基準値に
等しくなるようにワーク光軸方向移動機構６１を光軸移
動制御部９３によって制御する。これにより、ワーク７
の交換の際にも、マスク３とワーク７との距離は上記倍
率調整動作で設定したマスク・ワーク間隔Δｗに保持さ
れる。
【００７７】このようにｘ、ｙ、ｚ軸方向に位置決めさ
れたマスク３及びワーク７の光転写加工動作は、同期を
とりながら行われる。すなわち、大面積のパターン面３
ｄを有するマスク３をマスク保持具３０に装着し、中央
制御装置９の移動制御部９４で同期用マスク移動機構４
２と同期用ワーク移動機構６２とを制御して、マスク３
とワーク７とを上記目標転写倍率値Ｍに対応した速度比
で逆方向に同期スキャンすることにより、大面積のパタ
ーンをワーク７上に転写加工する。
【００７８】上述のごとく本実施例の光加工装置によれ
ば、検査用マスク３−１を用いて、マスクのワークに対
する転写倍率を目標転写倍率値Ｍに自動的に調整するこ
とができ、しかも、転写倍率調整後の転写加工時におい
て、上記目標転写倍率値Ｍを維持するようにマスク３と
ワーク７とが自動的に位置決めされる。従って、本実施
例の加工用のワーク７として、多層プリント基板の層間
絶縁として用いるポリイミドやセラミックを焼成する前
のグリーンシートを適用する場合には、特に有効であ
る。グリーンシートは、転写加工時に、高精度の穴間寸
法が要求され、しかも、頻繁に交換するため交換の都度
厚みが変わり、層間のパターンのアライメントを行う必
要がある。従って、全自動でかつ高スループットを実現
する本実施例の光加工装置を適用すれば、その目的を完
全に達成することができる。
【００７９】尚、本実施例の光加工装置において、以下
のような変形例を適用することができる。上記検査用マ
スク３−１においては、２つの十字マーク３−３、３−
４を用いたが、３個以上の十字マークを検査用パターン
として使用することにより、データ数が増え平均化処理
ができるので、更に計測精度を上げることができる。
【００８０】また、上記検査用マスク３−１において
は、十字マーク３−３、３−４を検査用パターンとした
が、この十字マーク３−３、３−４の代りに、例えば１
０ｍｍ×１０ｍｍの長方形の検査用パターンを用いて、
この方形の像の一辺の長さをワークパターン観測装置８
及び画像処理装置８３で計測するようにしても、十字マ
ーク３−３、３−４の場合と同様に実転写倍率値Ｍ´を
演算することができる。かかる場合には、長方形のｙ軸
と平行な一辺のｘ方向の位置を観察し、２辺のｘ方向の
位置の差の情報で実転写倍率値Ｍ´を算出することにな
る。勿論、長方形以外に別のパターンを用いてパターン
サイズを測定しても良い。
【００８１】また、検査用マスク３−１の孔３−２を上
記のごとく合焦用でなく、転写倍率検査用として適用す
ることができる。この場合には、同期用マスク移動機構
４２と同期用ワーク移動機構６２とを同期スキャンして
転写加工する。例えば上記従来例で示したように、転写
レンズ５による目標転写倍率値Ｍが０．５の場合には、
中央制御装置９により同期用ワーク移動機構６２と同期
用マスク移動機構４２とを制御して、同期用ワーク移動
機構６２によりワーク７をｘ方向に速度０．５ｖで移動
させ、同期用マスク移動機構４２によりマスク３を−ｘ
方向に速度ｖで移動させるようにする。そして、この同
期転写加工によってスキャン方向に伸びた長孔像の長さ
を測定する。この測定においては、図１３に示すよう
に、短径をｄ1とし、長径をｄ2として、転写レンズ５の
有効入口径をＤとすると、実転写倍率演算部９１におい
て、次の(3)式を用いて実転写倍率値Ｍ´が求められ
る。 Ｍ´−Ｍ＝Ｍ×Ｍ×(ｄ2−ｄ1)／（Ｄ−Ｍ×(ｄ2−ｄ1)） ・・・(3)
【００８２】さらに、本実施例では、転写倍率調整時に
検査用マスク３−１を用い、転写加工時には加工用のマ
スク３用いたが、図９に示すように、マスク保持具３０
に加工用のマスク３と検査用マスク３−１の両方を設置
できる構造にすれば、転写倍率の調整を全自動で行うこ
とができる。また、孔３−２と十字マーク３−３、３−
４とを設けた加工用のマスク３を用いても同様の効果を
得ることができる。
【００８３】また、上記では、図２に示すように、マス
ク３をマスク保持具３０に装着する際、パターン面３ｄ
を下側に向け、高反射ミラー２と反対側に配置した。し
かし、エキシマレーザのような紫外光を光源として用い
る場合には、マスク３と高反射ミラー２の間を偏平ビー
ムＢが往復反射する場合の吸収によるロスが無視できな
くなる。従って、マスク３のパターン面３ｄを高反射ミ
ラー２側即ち上側にしてマスク保持具３０に装着するこ
とで、更に高精度の転写加工を期待することができる。
この場合には、光透過板３ａの厚みの変化がなくほぼ一
定厚みのマスク３を用いて光透過板３ａと転写レンズ５
との距離を一定に維持することが好ましい。例えば、転
写倍率が０.５の場合には、厚みのばらつきが±３０μ
ｍのマスク３を使用することで、転写倍率の変動を±
０.００１以内に抑えることができる。
【００８４】実施例２．本発明の第２実施例は、ワーク
高さ測定器１０として接触式測長器（図示省略）を用い
た点が上記第１実施例と異なる。すなわち、ワーク７の
光軸Ｌ方向の高さを測定するワーク高さ測定器１０とし
て、接触式測長器を用い、この接触式測長器からの測定
情報に基づいて、中央制御装置９の光軸移動制御部９３
がワーク光軸方向移動機構６１を制御するようになって
いる。第１実施例で適用したレーザ測長器では、ワーク
７が透明の場合は測定誤差が生ずるが、この接触式測長
器によれば測定誤差はほとんど生ぜず、転写加工の高精
度化を図ることができる。その他の構成及び作用効果に
ついては、上記第１実施例と同様であるので、その記載
を省略する。
【００８５】実施例３．本発明の第３実施例は、ワーク
パターン観察装置８である拡大レンズ８１と２次元ＣＣ
Ｄカメラ８２とでワーク高さ測定器１０を兼用している
点が上記第１及び第２実施例と異なる。すなわち、拡大
レンズ８１として焦点深度の浅いレンズを用いてワーク
７上の像を拡大し、この像を２次元ＣＣＤカメラ８２で
撮像して画像処理装置８３に送り、この像の焦点が合っ
ているかどうかを画像処理装置２６で判定する。そし
て、焦点が合っていない場合には、中央制御装置９の光
軸移動制御部９３の制御により、像の合焦位置にワーク
７が位置するようにワーク光軸方向移動機構６１が制御
されるようになっている。尚、本実施例において、２次
元ＣＣＤカメラ以外の光検出装置を用いても同様の効果
を奏することは勿論である。その他の構成及び作用効果
については、上記第１及び第２実施例と同様であるの
で、その記載を省略する。
【００８６】実施例４．本発明の第４実施例は、ワーク
高さ測定器１０の代りにワーク保持具を用いた点が上記
第１乃至第３実施例と異なる。図１０において、符号７
０がワーク保持具であり、ワーク固定台７４上に取り付
けられている。ワーク保持具７０は、ワーク７を載置さ
せるためのワーク載置体７１と、このワーク載置体７１
をワーク固定台７４から浮せた状態で、ワーク高さ測定
器１０側に付勢する付勢部材としての複数のバネ７２
と、ワーク固定台７４上に固定された係止部材としての
係止枠７３とで構成されている。この構成によれば、ワ
ーク７をワーク載置体７１上に載せると、バネ７２によ
ってワーク７がワーク高さ測定器１０側に付勢され、ワ
ーク７の加工面が係止枠７３の係止面７３ａに係止され
る。従って、厚みが異なるワーク７に交換しても、その
加工面が常に係止面７３ａに位置に位置決めされるの
で、ワーク７と転写レンズ５との距離が変化することは
ない。この結果、マスク３とワーク７との距離は上記第
１実施例の自動調整動作で設定したマスク・ワーク間隔
Δｗに保持される。尚、本実施例に限定されるものでは
なく、バネ７２の代わりにゴム等の弾性体を用いても良
く、また、ネジなどでワーク載置体７１を転写レンズ５
側に押す構成としても良い。その他の構成及び作用効果
については、上記第１乃至第３実施例と同様であるの
で、その記載を省略する。
【００８７】実施例５．本発明の第５実施例は、マスク
３を上記光軸Ｌ方向に移動させるマスク光軸方向移動機
構（図示省略）を備えた点が上記第１乃至第４実施例と
異なる。このマスク光軸方向移動機構は、同期用マスク
移動機構４２上に取り付けられており、このマスク光軸
方向移動機構の上にマスク保持具３０が固定されてい
る。そして、このマスク光軸方向移動機構を中央制御装
置９の光軸移動制御部９３によって制御することで、マ
スク３を光軸Ｌ方向に移動させることができるようにな
っている。本実施例では、このマスク光軸方向移動機構
とワーク光軸方向移動機構６１、又はマスク光軸方向移
動機構と転写レンズ光軸方向移動機構５１のいずれかの
組合わせで転写倍率変更機構を構成している。かかる構
成により、上記第１実施例における合焦動作、自動転写
倍率調整動作、ワーク高さ測定動作、及び転写加工時の
ワーク交換時における目標転写倍率値Ｍの維持動作を達
成することができる。その他の構成及び作用効果につい
ては、上記第１乃至第４実施例と同様であるので、その
記載を省略する。
【００８８】実施例６．本発明の第６実施例は、転写レ
ンズ５を上記光軸Ｌと直角方向に移動させ同期用転写レ
ンズ移動機構（図示省略）を備えている点が上記第１乃
至第５実施例と異なる。この同期用転写レンズ移動機構
は、転写レンズ光軸方向移動機構５１と転写レンズ５と
の間に取り付けられている。この同期用転写レンズ移動
機構を中央制御装置９の移動制御部９４によって制御す
ることで、転写レンズ５を光軸Ｌと直角方向に移動させ
ることができるようになっている。そして、マスク３へ
の偏平ビームＢの照射時に、この同期用転写レンズ移動
機構と同期用マスク移動機構４２、又は同期用転写レン
ズ移動機構と同期用ワーク移動機構６２のいずれかを移
動制御部９４が制御し、目標転写倍率値Ｍに対応した速
度比で互に逆方向に同期移動させるようになっている。
その他の構成及び作用効果については、上記第１乃至第
５実施例と同様であるので、その記載を省略する。
【００８９】実施例７．本発明の第７実施例は、同期用
マスク移動機構４２をマスク移動機構４で兼用し、同期
用ワーク移動機構６２をワーク移動機構６で兼用した構
成になっている。かかる構成により、光加工装置全体の
構造を簡略化することができ、製造コストの低減化を図
ることができる。その他の構成及び作用効果について
は、上記第１乃至第６実施例と同様であるので、その記
載を省略する。
【００９０】実施例８．図１１は、本発明の第８実施例
に係る光加工装置を示す概略図である。尚、図１に示し
た要素と同一要素については同一符号を付して説明す
る。また、図１１では、本実施例の要部の理解を容易に
するため、同期用マスク移動機構４２、同期用ワーク移
動機構６２等の記載を省略してある。本実施例の光加工
装置は、マスク機能を長期間維持することができる量産
加工型の装置構造をとっている点が上記第１乃至第７実
施例と異なる。
【００９１】すなわち、エキシマレーザ発振器１１とビ
ーム整形光学系１３と入射角調整ミラー１４と高反射ミ
ラー２とを備え、エキシマレーザ発振器１１から出射さ
れマスク１００の光通過部１００ａを通過した偏平ビー
ムＢが転写レンズ５の光学的作用を受けて、ワーク７上
にマスク１００の縮小パターンを結像する。これによ
り、ワーク７の加工表面の結像部分がナノ秒（ｎｓｅ
ｃ）オーダの瞬間的なレーザ照射をパルス的に受け、そ
の部分がアブレーション現象により最上層から下層へと
除去され、マスク１００の縮小パターンがワーク７上に
形成される。また、高反射ミラー２をマスク１００の上
方に対向配置することにより、マスク１００で反射され
る偏平ビームＢを高反射ミラー２とマスク１００との間
で繰り返し反射させるようにして（多重反射）、高価な
エキシマレーザの有効利用を図っている。
【００９２】本装置のエキシマレーザ発振器１１は、レ
ーザ光としてＫrＦ（クリプトン弗素）レーザ光を発振
する。これは、アブレーション加工が施されるワーク７
として、ポリイミドフィルム（ＰＩ）、ポリエチレンテ
レフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリ
ウレタン（ＰＵＲ）、又はポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）等
の高分子系素材で成形された加工物と、アルミナ系又は
ジルコニア系のグリーンシートである加工物を適用する
ことに基づいている。
【００９３】すなわち、アブレーション加工によって、
穴穿け、溝形成、マーキング等の加工を行うには、上記
素材の分子構造をレーザ光によって断ち切らなければな
らない。ところで、ポリイミドフィルム（ＰＩ）等の分
子構造は、図１２に示すように、Ｃ−Ｃ結合とＣ−Ｈ結
合を含んでいる。従って、アブレーション加工では、こ
れらの結合を断ち切るエネルギーを持ったレーザ光を照
射する必要がある。Ｃ−Ｃ結合エネルギーは３．５ｅＶ
であり、Ｃ−Ｈ結合エネルギーは４．３ｅＶであるの
で、これらの結合エネルギーよりも大きい光エネルギー
を有したＫrＦレーザ光（５ｅＶ）かアルゴン弗素（Ａ
ｒＦ）レーザ光のいずれかを使用する。
【００９４】しかし、ＡｒＦレーザ光は光学部品の材質
によって大きく吸収され、また空気中においても吸収率
が大きいので、その使用が真空中に制限されることとな
り、加工作業に制約を与える欠点がある。これに対し
て、ＫrＦレーザ光は、上記のごとき欠点がなく、空気
中でも吸収率が小さい。そこで、アブレーション加工を
適確に行うようにするために、本実施例では、レーザ光
として波長２４８ｎｍのＫrＦレーザ光Ｂを適用してい
る。
【００９５】このような高エネルギーのＫrＦレーザ光
Ｂが照射されることから、マスク１００の構造は、レー
ザ耐力（常用の使用（１０6〜１０7ショット）に耐え得
る最大レーザ強度）を大きくした構造になっている。以
下、詳細に述べる。図１３はマスク１００の構造を示す
断面図であり、図１４は誘電体部材の屈折率を表す表図
である。
【００９６】マスク１００は、図１３に示すように、透
光性基板１０１とこの透光性基板１０１の上に設けられ
た誘電体薄膜１０２とで構成されている。透光性基板１
０１は、誘電体薄膜１０２を通過したＫｒＦレーザ光Ｂ
の透過損失が少なく且つ長時間ＫｒＦレーザ光を照射し
ても透過率に変化をほとんどきたさない合成石英ガラス
や蛍石（弗化カルシウム）で形成されている。一方、誘
電体薄膜１０２は、高屈折率誘電体部材１０３と低屈折
率誘電体部材１０４とを交互に積層した構造になってい
る。そして、このような高屈折率誘電体部材１０３と低
屈折率誘電体部材１０４とを光通過部１００ａが貫通し
て、所定のパターンを形成している。
【００９７】ところで、図１１に示す高反射ミラー２と
このマスク１００との間の多重反射を効率よくするため
には、高反射ミラー２とマスク１００の誘電体薄膜１０
２との反射率を９９％以上にする必要がある。このため
に、高屈折率誘電体部材１０３として、酸化ハフニウム
（ＨｆＯ2）、酸化スカンジウム（Ｓｃ2Ｏ3）又は酸化
アルミニウムのいずれかを用い、低屈折率誘電体部材１
０４として、酸化シリコン（ＳiＯ2）又は弗化マグネシ
ウム（ＭｇＦ2）のいずれかを用いている。そして、こ
れらの素材の高屈折率誘電体部材１０３と低屈折率誘電
体部材１０４とを交互に２０〜３０層の範囲で積層して
誘電体薄膜１０２を形成することにより、ＫrＦレーザ
光Ｂに対して９９％以上の反射率で且つレーザ耐力が１
Ｊ／ｃｍ2以上のマスク１００を実現することができ
た。
【００９８】また、レーザ耐力が大きい誘電体薄膜１０
２を形成するには、ＫrＦレーザ光Ｂに対する吸収率を
小さくし且つ膜形成を均質にして、内部膜応力が発生し
ないように高屈折率誘電体部材１０３と低屈折率誘電体
部材１０４との膜層数を可能な限り少なくする必要があ
る。そして、このように膜層数を少なくした状態で高反
射率の誘電体薄膜１０２を形成するには、高屈折率誘電
体部材１０３と低屈折率誘電体部材１０４との屈折率差
が大きくなるような素材を選択すれば良い。高屈折率誘
電体部材１０３と低屈折率誘電体部材１０４とは、図１
４に示すような屈折率ｎを有している。従って、この図
表から屈折率差が大きくなるように任意に高屈折率誘電
体部材１０３と低屈折率誘電体部材１０４とを選択して
誘電体薄膜１０２を形成すれば、高反射で高レーザ耐力
のマスク１００を得ることができる。本実施例では、高
屈折率誘電体部材１０３として屈折率ｎが最大の酸化ハ
フニウム（ＨｆＯ2）を適用し、また、低屈折率誘電体
部材１０４として高純度のものが容易に入手できる酸化
シリコン（ＳiＯ2）を適用することにより、反射率９９
％以上でレーザ耐力が１Ｊ／ｃｍ2以上のマスク１００
を得ている。ここで、図１３に示す符号１０５は、誘電
体薄膜１０２の上面端部に設けた検査面であり、この検
査面１０５中に検査用光通過部１００ｂが穿設され、こ
の検査用光通過部１００ｂを透過したレーザ光を検査光
Ｂ１として得るようになっている。尚、マスク１００の
構造は図１３に示したものに限らず、図１５に示すよう
に、透光性基板１０１と誘電体薄膜１０２との間に反射
防止膜１０６と金属膜１０７とを介設して、マスク１０
０の光学的特性を改善することもできる。
【００９９】ここで、このようなマスク１００に照射す
るＫrＦレーザ光Ｂの照射エネルギー密度について述べ
る。図１６は、マスク１００の誘電体薄膜１０２の膜面
変化の状況を示す特性図であり、縦軸が誘電体薄膜１０
２への照射エネルギー密度を示し、横軸がＫrＦレーザ
Ｂの照射ショット数を示している。
【０１００】本図に示すように、照射エネルギー密度
０．８Ｊ／ｃｍ2のＫrＦレーザ光Ｂを誘電体薄膜１０２
に１×１０7回ショット照射した場合に、誘電体薄膜１
０２の表面に何等変化は認められない。また、照射エネ
ルギー密度１Ｊ／ｃｍ2のＫrＦレーザＢ光を誘電体薄膜
１０２に１×１０8回ショット照射した場合には、誘電
体薄膜１０２の表面に１μｍ以下の粒状物質が生じる
が、誘電体薄膜１０２の反射率には何等変化は認められ
ない。さらに、照射エネルギー密度１．１５Ｊ／ｃｍ2
のＫrＦレーザ光Ｂを誘電体薄膜１０２に２×１０6回シ
ョット照射し、照射エネルギー密度１．３Ｊ／ｃｍ2の
ＫrＦレーザ光Ｂを誘電体薄膜１０２に１×１０6回ショ
ット照射する夫々の場合においても、誘電体薄膜１０２
の表面に何等変化は認められなかった。
【０１０１】これから、誘電体薄膜１０２のレーザ耐力
は、照射エネルギー密度に依存することが判る。そし
て、レーザ損傷閾値の近傍以上、即ち図１６の領域Ａに
示す１．５〜１．６Ｊ／ｃｍ2以上の範囲では急激にレ
ーザ耐力が落ち、誘電体薄膜１０２に白濁が発生する。
従って、レーザ耐力（図１６の領域Ｂ）の１／２程度の
照射エネルギー密度で使用すれば、照射ショット数は１
〜２桁以上伸びると評定することができる。この結果、
誘電体薄膜１０２に照射する照射エネルギー密度の最大
値を５００ｍＪ／ｃｍ2以下に設定することで、マスク
１００の寿命を１×１０9以上に設定することができ
る。
【０１０２】しかし、上記のように照射エネルギー密度
を小さく設定しすぎると、マスク１００の寿命は伸びる
が、マスク１００を大型化させなければ生産効率が悪い
ので、かかる生産効率を低下させない範囲と後述の転写
倍率設定条件等を考慮して、本実施例のＫrＦレーザ光
Ｂでは、その照射エネルギー密度を３００〜５００ｍＪ
／ｃｍ2の範囲（図１６の領域Ｃ）に設定した。
【０１０３】次に、このようなＫrＦレーザＢでワーク
７にアブレーション加工するための最適加工エネルギー
密度と転写倍率との関係を述べる。図１７は、ポリイミ
ドフィルム（ＰＩ）で形成されたワーク７の加工表面に
照射されるＫrＦレーザ光Ｂのエネルギー密度とエッチ
レートとの関係を示す図である。本図によれば、ワーク
７の加工表面に照射するエネルギー密度の最適加工範囲
は０．４〜１．２Ｊ／ｃｍ2である。すなわち、この範
囲より低いエネルギー密度では、エッチレートが低下し
て生産性に欠ける。逆に、この範囲より高いエネルギー
密度では、熱加工の影響が現れて加工形状が劣化するの
で、好ましくない。
【０１０４】ここで、一般に、マスク１００の照射エネ
ルギー密度Ｒmとワーク７の加工面のエネルギー密度Ｒw
と転写レンズ５の転写倍率Ｍとの関係は、下記(4)式で
表される。 Ｒw／Ｒm＝１／Ｍ2 ・・・(4) 従って、上記(4)式から、照射エネルギー密度Ｒmが３０
０〜５００ｍＪ／ｃｍ2のＫrＦレーザ光Ｂでマスク１０
０に照射して、０．４〜１．２Ｊ／ｃｍ2の最適加工エ
ネルギー密度ＲwのＫrＦレーザ光Ｂでワーク７の加工表
面に照射するようにするには、１／０．９〜１／２．０
の転写倍率Ｍが必要となる。すなわち、必要転写倍率は
１／０．９〜１／２．０である。しかし、マスク１００
を劣化させずに長期間の安定したアブレーション加工を
行うことができるようにするためには、小さい照射エネ
ルギー密度ＲmのＫrＦレーザ光Ｂをマスク１００に照射
する必要がある。このため、照射エネルギー密度Ｒmを
最小値３００ｍＪ／ｃｍ2とし、最適加工エネルギー密
度が０．４〜１．２Ｊ／ｃｍ2になるように、転写倍率
Ｍを１／１．３〜１／２．０の範囲に設定することがで
きる。すなわち、推奨転写倍率を１／１．３〜１／２．
０とする。
【０１０５】このように、ワーク７がポリイミドフィル
ム（ＰＩ）である場合には、最適加工エネルギー密度が
０．４〜１．２Ｊ／ｃｍ2であり、このときの必要転写
倍率は１／０．９〜１／２．０であるが、その推奨転写
倍率は１／１．３〜１／２．０となる。
【０１０６】ワーク７が、ポリエチレンテレフタレート
（ＰＥＴ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリウレタン（Ｐ
ＵＲ）、又はポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）や、アルミナ系
又はジルコニア系のグリーンシートである場合につい
て、上記と同様にして求めた結果、その最適加工エネル
ギー密度と必要転写倍率と推奨転写倍率との関係は図１
８に示すようになった。すなわち、図１８に示す推奨転
写倍率に設定すれば、マスク１００の長寿化が可能な３
００ｍＪ／ｃｍ2という小さい値の照射エネルギー密度
Ｒmをマスク１００に照射しても、各種のワーク７に対
してアブレーション加工するに充分な最適加工エネルギ
ー密度を得ることができる。
【０１０７】上述のように各種ワーク７の必要転写倍率
や推奨転写倍率を得るには、マスク１００と転写レンズ
５とワーク７とで形成される光学系の転写倍率を変化さ
せる必要がある。本実施例の装置もこの転写倍率変更を
達成するため、ワークパターン観測装置８と、画像処理
装置８３と、転写レンズ光軸方向移動機構５１と、ワー
ク光軸方向移動機構６１と、中央制御装置９とを備えて
おり、上記第１実施例と同様に、画像処理装置８３から
の画像情報に基づいて、中央制御装置９が転写レンズ光
軸方向移動機構５１とワーク光軸方向移動機構６１とを
制御するようになっている。
【０１０８】すなわち、ワーク７に転写加工されたパタ
ーンをワークパターン観測装置８で観測し、画像処理装
置８３からの情報が中央制御装置９の実転写倍率演算部
９１に入力され、中央制御装置９の実転写倍率演算部９
１（図３参照）で、実転写倍率値Ｍ´が演算される。そ
の結果は倍率判断部９２に出力され、倍率判断部９２に
おいて、実転写倍率値Ｍ´と目標転写倍率値としての必
要転写倍率Ｍ（又は推奨転写倍率Ｍ）との差が許容値δ
以内か否かが判断される。そして、差が許容値δ以内で
ない場合には、その結果が、光軸移動制御部９３に出力
され、光軸移動制御部９３によって、上記必要転写倍率
Ｍ（又は推奨転写倍率値Ｍ）、実転写倍率値Ｍ´、転写
レンズ焦点距離ｆとを用い、上記第１実施例で述べた
(1)及び(2)式に基づいて、マスク・転写レンズ間隔Δａ
とマスク・ワーク間隔Δｗとが演算される。しかる後、
中央制御装置９によって、実際のマスク３と転写レンズ
５との間隔がΔａに一致するように、転写レンズ光軸方
向移動機構５１が制御されると共に、実際のマスク３と
ワーク７との間隔がΔｗに一致するようにワーク光軸方
向移動機構６１が制御されて、転写倍率の自動調整が行
われるのである。
【０１０９】このように本実施例では、照射エネルギー
密度３００〜５００ｍＪ／ｃｍ2のＫrＦレーザ光Ｂをマ
スク１００を照射し、各種ワーク７の最適加工エネルギ
ー密度を得る必要転写倍率Ｍ（又は推奨転写倍率Ｍ）に
なるように、ΔａとΔｗとを自動調整することができる
構成になっているが、アブレーション加工を正確に行う
ためには、照射エネルギー密度が実際に３００〜５００
ｍＪ／ｃｍ2であること、及び、各種ワーク７に照射さ
れるエネルギー密度が実際に最適加工エネルギー密度で
あることが必要である。
【０１１０】ところで、転写レンズ光軸方向移動機構５
１とワーク光軸方向移動機構６１との移動距離が構造上
及び操作上の点から制約を受ける場合には、転写レンズ
５を交換することにより、必要転写倍率（又は推奨転写
倍率）を得ることができる。理論的には、マスク１００
と転写レンズ５との距離をΔａとし、転写レンズ５とワ
ーク７とを距離Δｂ（＝Δｗ−Δａ）とし、転写レンズ
５の焦点距離をｆとし、必要転写倍率（又は推奨転写倍
率）をＭとすると、下記(5)及び(6)式が成立する。 Δａ＋Δｂ＝Δｗ＝ｆ（Ｍ＋１）2/Ｍ ・・・(5) ｆ＝Δｗ×Ｍ／（Ｍ＋１）2 ・・・ (6) 従って、必要転写倍率Ｍ（又は推奨転写倍率Ｍ）とΔｗ
とを決定した後、(6)式に基づいて、必要転写倍率Ｍ
（又は推奨転写倍率Ｍ）を導く焦点距離ｆを求め、この
焦点距離ｆを有する転写レンズ５を選択することによ
り、光加工装置を所望の必要転写倍率Ｍ（又は推奨転写
倍率Ｍ）にすることができる。但し、この場合には、実
転写倍率値Ｍ´が必要転写倍率Ｍ（又は推奨転写倍率
Ｍ）に一致しないことが多い。従って、上記所望の焦点
距離ｆを有する転写レンズ５を装着した後、上記自動調
整により微調整するようにすることが好ましい。
【０１１１】本実施例の装置では、図１１に示すよう
に、さらに、第１、第２のレーザ強度センサとしてのレ
ーザ強度センサ１２０、１２１を設けている。レーザ強
度センサ１２０は、マスク１００の検査用光通過部１０
０ｂを通過した検査光Ｂ１の強度を検知してその信号を
中央制御装置９に出力するためのもので、マスク移動機
構４上のマスク保持具３０に取り付けられている。レー
ザ強度センサ１２１は、ワーク７の加工表面上に照射さ
れるＫrＦレーザ光Ｂの強度を検知してその信号を中央
制御装置９に出力するためのもので、ワーク移動機構６
上のワーク保持具７０に取り付けられている。
【０１１２】中央制御装置９は、これらレーザ強度セン
サ１２０、１２１に対応した機能を有している。すなわ
ち、レーザ強度センサ１２０からの信号が示す強度から
現在の照射エネルギー密度を判断し、この照射エネルギ
ー密度が３００〜５００ｍＪ／ｃｍ2の範囲内か否かを
確認する。マスク移動機構４を制御し、レーザ強度セン
サ１２０を水平方向に移動させながら、マスク１００に
照射されるＫrＦレーザ光Ｂ全体に渡ってその強度を検
知することにより、強度分布の異常を確認することがで
きる。従って、ＫrＦレーザ光Ｂが部分的に３００〜５
００ｍＪ／ｃｍ2の範囲を超えている場合には、エキシ
マレーザ発振器１１の出力を制御調整して強度分布の異
常を是正することにより、マスク１００の劣化を防止す
ることができるようになっている。
【０１１３】また、同様に、レーザ強度センサ１２１か
らの信号が示す強度から現在のエネルギー密度を判断
し、このエネルギー密度が最適加工エネルギー密度の範
囲内か否かを確認する。ワーク移動機構６を制御し、レ
ーザ強度センサ１２１を水平方向に移動させながら、ワ
ーク７に照射されるＫrＦレーザ光Ｂ全体に渡ってその
強度を検知することにより、強度分布の異常を確認する
ことができる。従って、ＫrＦレーザ光Ｂが部分的に最
適加工エネルギー密度の範囲を超えている場合には、エ
キシマレーザ発振器１１を制御調整して強度分布の異常
を是正することにより、ワーク７の加工不良を防止する
ことができるようになっている。
【０１１４】次に、本実施例の動作について説明する。
図１９は、レーザ照射強度調整をしめすフローチャート
図である。尚、理解を容易にするため、ここでは目標転
写倍率値を必要転写倍率としている。まず、アブレーシ
ョン加工を行うワーク７を選定する（図１９のステップ
Ｓ１）。ワーク７としてポリイミドフィルムのものを指
定した場合には、図１８に基づいて、その最適加工エネ
ルギ密度を０．４〜１．２Ｊ／ｃｍ2と決定する（図１
９のステップＳ２）。そして、マスク１００に対するＫ
rＦレーザ光Ｂの照射エネルギ密度が３００〜５００ｍ
Ｊ／ｃｍ2とし、ワーク７の最適加工エネルギ密度を
０．４〜１．２Ｊ／ｃｍ2にするための必要転写倍率Ｍ
を図１８に基づいて１／０．９〜１／２．０と決定する
（図１９のステップＳ３）。
【０１１５】このように、必要転写倍率Ｍを決定した
後、上記(6)式に基づいて、必要転写倍率Ｍ（１／０．
９〜１／２．０）を導く焦点距離ｆを求め、この焦点距
離ｆを有する転写レンズ５を選定して、転写レンズ光軸
方向移動機構５１に組込む。そして、図１３に示すよう
に、誘電体薄膜１０２を高反射ミラー２側に向けた状態
にマスク１００をマスク保持具３０に組込み固定すると
共に、ワーク７をワーク保持具７０に組込み固定する
（図１９のステップＳ４）。
【０１１６】この状態で、ＫrＦレーザ光Ｂをマスク１
００に照射すると、ＫrＦレーザ光Ｂが高反射ミラー２
とマスク１００の誘電体薄膜１０２との間で、多重反射
を行い、照射エネルギ密度が３００〜５００ｍＪ／ｃｍ
2のＫrＦレーザ光Ｂが光通過部１００ａを通過する。そ
して、転写レンズ５の光学的作用により、理論的には、
０．４〜１．２Ｊ／ｃｍ2の最適加工エネルギ密度のレ
ーザ光がワーク７に照射されることになる。しかし、実
際には、実転写倍率値Ｍ´が必要転写倍率Ｍに一致しな
いことが多い。そこで、転写レンズ光軸方向移動機構５
１、ワーク光軸方向移動機構６１による転写倍率の微調
整が行われ、結像サイズの追込みが行われる（図１９の
ステップＳ５）。
【０１１７】すなわち、上記ＫrＦレーザ光Ｂを用い
て、マスク１００のパターンをワーク７に転写し、この
転写パターンをワークパターン観測装置８で観測し、画
像処理装置８３からの情報を中央制御装置９の実転写倍
率演算部９１に入力し、実転写倍率演算部９１で、実転
写倍率値Ｍ´を演算する。そして、倍率判断部９２にお
いて、実転写倍率値Ｍ´と目標転写倍率値としての必要
転写倍率Ｍとの差が許容値δ以内か否かを判断し、差が
許容値δ以内でない場合には、光軸移動制御部９３によ
って、上記必要転写倍率Ｍ、実転写倍率値Ｍ´、転写レ
ンズ焦点距離ｆとを用い、上記第１実施例で述べた(1)
及び(2)式に基づいて、マスク・転写レンズ間隔Δａと
マスク・ワーク間隔Δｗとを演算する。しかる後、中央
制御装置９によって、実際のマスク１００と転写レンズ
５との間隔がΔａに一致するように、転写レンズ光軸方
向移動機構５１を制御すると共に、マスク１００とワー
ク７との間隔がΔｗに一致するようにワーク光軸方向移
動機構６１を制御して、転写倍率の自動調整を行う。
【０１１８】このように、転写倍率を微調整した後、中
央制御装置９は、レーザ強度センサ１２０からの信号が
示す強度から調整後の照射エネルギ密度を判断し、この
照射エネルギ密度が３００〜５００ｍＪ／ｃｍ2か否か
を確認する（図１９のステップＳ６）。
【０１１９】そして、照射エネルギ密度が３００〜５０
０ｍＪ／ｃｍ2の範囲内でないと判断したときは、エキ
シマレーザ発振器１１のレーザ出力を調整後、再度上記
判断を行う（図１９のステップＳ６のＮＯ、ステップＳ
７）。また、照射エネルギ密度が３００〜５００ｍＪ／
ｃｍ2の範囲内であると判断したときは、レーザ強度セ
ンサ１２１からの信号が示す強度から調整後のワーク７
に対するエネルギ密度を判断し、このエネルギ密度が最
適加工エネルギ密度の範囲内か否かを判断する（図１９
のステップＳ８）。
【０１２０】エネルギ密度が最適加工エネルギ密度の範
囲内でないと判断したときは、再度転写レンズ５等の選
定、組込みを行う（図１９のステップＳ８のＮＯ、ステ
ップＳ４）。また、エネルギ密度が最適加工エネルギ密
度の範囲内であると判断したときは、レーザ照射強度調
整を完了し（図１９のステップＳ８のＹＥＳ）、本来の
アブレーション加工動作に移行する（図４のステップＳ
１０のＹＥＳ、ステップＳ１１参照）。
【０１２１】ワーク７としてポリイミドフィルム以外の
ものを指定した場合にも、図１８に基づいて、その最適
加工エネルギ密度とその必要転写倍率Ｍを決定し、上記
と同様な動作によって、転写倍率を必要転写倍率Ｍに調
整することができる。
【０１２２】上述したように、本実施例によれば、マス
ク１００への照射エネルギ密度を３００〜５００ｍＪ／
ｃｍ2の範囲内に設定し、ワーク７のアブレーション加
工表面で要求される最適加工エネルギ密度は光学系の転
写倍率を変化させて確保する構成にしたので、マスク１
００のマスク機能の長寿化と加工されたワーク７の高品
質化とを図ることができる。誘電体薄膜１０２を、高屈
折率誘電体部材１０３と低屈折率誘電体部材１０４とを
交互に２０〜３０層の範囲で積層した膜構成にしたの
で、高反射ミラー２による多重反射を高効率化すること
ができる。さらに、レーザ強度センサ１２０、１２１を
設け、中央制御装置９にエキシマレーザ発振器１１の照
射エネルギ密度を制御できる機能を持たせたので、加工
信頼性の向上と加工エネルギ効率の改善とを図ることが
できる。その他の構成及び作用効果については、上記第
１乃至第７実施例と同様であるので、その記載を省略す
る。
【０１２３】尚、本発明は上記第１乃至第８実施例に限
るものではなく、発明の要旨の範囲内で種々の態様が可
能である。例えば、上記第１乃至第７実施例では、エキ
シマレーザ発振器１１でエキシマレーザを発振すること
としたが、これは５０μｍ以下の微細加工を行う場合に
エキシマレーザが有効であることによる。従って、この
ような微細加工を必要としない場合には、ＹＡＧレーザ
や炭酸ガスレーザのように波長の長いレーザ光を発振さ
せるようにしても良い。
【０１２４】上記第１乃至第７実施例では、転写レンズ
光軸方向移動機構５１やワーク光軸方向移動機構６１等
の転写倍率変更機構を用いて転写倍率を厳密に合わせる
場合を示した。この構成では、ワーク７に対して例えば
穴径が２０μｍ以下の微小穴開けを行う場合や、穴の位
置精度として±５μｍ以下を実現する場合に特に有効で
ある。従って、穴径が２０μｍ以上の場合や、穴の位置
精度として±５μｍ以上で良い場合には、上記のような
転写倍率変更機構を用いなくとも良い。
【０１２５】上記第１乃至第７実施例ではワークパター
ン観測装置８を拡大レンズ８１と２次元ＣＣＤカメラ８
２の組み合せ構造としたが、他の構造のワークパターン
観察装置を用いても良いことは勿論である。
【０１２６】上記第８実施例では、各種ワーク７に対応
した必要転写倍率に調整する構成としたが、これに限る
ものではなく、図１８に示す推奨転写倍率に調整するよ
うにしても良いことは勿論である。この場合において
は、マスク１００へのＫrＦレーザ光Ｂの照射エネルギ
密度は、３００ｍＪ／ｃｍ2で足りるので、マスク１０
０の更なる長寿化を図ることができる。
【０１２７】さらに、第８実施例において、第５実施例
のごとく、マスク１００を上記光軸Ｌ方向に移動させる
マスク光軸方向移動機構（図示省略）を設け、このマス
ク光軸方向移動機構とワーク光軸方向移動機構６１、又
はマスク光軸方向移動機構と転写レンズ光軸方向移動機
構５１のいずれかの組合わせで転写倍率変更機構を構成
することができる。かかる構成により、マスク１００と
ワーク７との間隔Δｗを広く変化させることができるの
で、推奨転写倍率Ｍ（又は推奨転写倍率Ｍ）に対応した
焦点距離ｆを有する転写レンズ５に交換することなく、
これらの機構のみで、光学系の結像性能を損うことな
く、転写倍率の調整を行うことができる。
【０１２８】尚、上記第８実施例において、マスク１０
０に照射するＫrＦレーザ光Ｂの照射エネルギ密度や転
写倍率に基づくワーク７へのエネルギ密度が３００〜５
００ｍＪ／ｃｍ2や最適加工エネルギ密度であることを
経験的に予測できる場合には、図１９のステップＳ６〜
Ｓ８は行う必要がないので、レーザ強度センサ１２０、
１２１やこれに対応した中央制御装置９の機能を設ける
必要はない。
【０１２９】
【発明の効果】以上のように本発明の光加工装置によれ
ば、所定パターンを有するマスクに光を照射するための
光源系と、上記マスクのパターン像をワークに転写する
ための転写レンズと、上記マスクを上記転写レンズの光
軸に対して垂直に移動させるためのマスク移動機構と、
上記ワークを上記光軸に対して垂直に移動させるための
ワーク移動機構と、上記マスク・転写レンズ・ワーク間
距離を変化させる転写倍率変更機構と、上記転写された
パターン像と上記所定パターンとの比である実転写倍率
値を演算する実転写倍率演算部、この実転写倍率値と目
標転写倍率値との差が許容値以内か否かを判断する倍率
判断部、この倍率判断部が上記差が許容値を超えている
と判断した場合に、上記実転写倍率値と目標転写倍率値
とから実転写倍率値が目標転写倍率値になるマスク・転
写レンズ・ワーク間距離を演算し、マスク・転写レンズ
・ワーク間距離がこの演算値に一致するように上記転写
倍率変更機構を制御する光軸移動制御部、及び上記マス
ク移動機構とワーク移動機構とを制御する移動制御部を
有する中央制御装置とを備える構成としたので、光軸移
動制御部によって、実転写倍率値と目標転写倍率値とか
ら実転写倍率値が目標転写倍率値になるマスク・転写レ
ンズ・ワーク間距離が演算され、マスク・転写レンズ・
ワーク間距離がこの演算値に一致するように転写倍率変
更機構が制御される。この結果、転写レンズの屈折率の
変化等によって、実際の転写倍率が変化しても、目標と
する転写倍率に自動的に調整されるので、従来の光加工
装置に比べて著しく高精度な光加工を行うことができる
という優れた効果がある。
【０１３０】請求項２に記載の光加工装置は、上記ワー
クに転写されたパターン像を観測するワークパターン観
測装置と、このワークパターン観測装置で観測されたパ
ターン像を画像処理する画像処理装置とを設け、上記中
央制御装置の実転写倍率演算部は、上記画像処理装置か
らのパターン像の情報に基づいて上記実転写倍率値を演
算するように構成したので、厳密に実転写倍率値を測定
することができるという効果がある。
【０１３１】請求項３に記載の光加工装置は、上記ワー
クパターン観測装置は、上記パターン像を拡大する拡大
レンズと、拡大されたパターン像を撮像する２次元ＣＣ
Ｄカメラとを有する構成としたので、高精度かつ高速に
実転写倍率値を測定することができるという効果があ
る。
【０１３２】請求項４に記載の光加工装置では、上記転
写倍率変更機構は、上記マスクを上記光軸方向に移動さ
せるマスク光軸方向移動機構と、上記転写レンズをその
光軸方向に移動させるための転写レンズ光軸方向移動機
構と、上記ワークを上記光軸方向に移動させるワーク光
軸方向移動機構のうちの少なくとも２つを有し、上記中
央制御装置の光軸移動制御部は、上記機構のうちいずれ
か２つの機構を制御して、上記マスク・転写レンズ・ワ
ーク間距離を上記演算値に一致させるように構成したの
で、転写レンズの結像性能を損うことなく転写倍率の調
整を行うことができるという効果がある。
【０１３３】請求項５に記載の光加工装置は、上記マス
クは、２つ以上のマークを含む検査用パターンを有し、
上記中央制御装置の実転写倍率演算部は、転写された上
記マークの像の間隔距離と上記マスクのマークの間隔距
離との比である実転写倍率値を演算する構成としたの
で、精度よく実転写倍率値を測定することができるとい
う効果がある。
【０１３４】請求項６に記載の光加工装置では、上記マ
スクは、所定形状の１つの孔を含む検査用パターンを有
し、中央制御装置の実転写倍率演算部は、転写された上
記孔の像の大きさと上記マスクの孔の大きさとの比であ
る実転写倍率値を演算する構成としたので、簡単な構造
の検査用パターンで転写倍率の調整を行うことができる
という効果がある。
【０１３５】請求項７に記載の光加工装置では、上記マ
スクを上記転写レンズの光軸に対して垂直に移動させる
ための同期用マスク移動機構と、上記転写レンズをその
光軸に対して垂直に移動させる同期用転写レンズ移動機
構と、上記ワークを上記光軸に対して垂直に移動させる
ための同期用ワーク移動機構とを設け、上記マスクへの
上記光の照射時に、上記移動制御部により、上記同期用
マスク移動機構と同期用転写レンズ移動機構と同期用ワ
ーク移動機構のうちいずれか２つの機構を制御して、上
記マスクと転写レンズ、転写レンズとワーク、又はマス
クとワークのいずれかを上記目標転写倍率値に対応した
速度比で互に逆方向に同期移動させるように構成したの
で、大面積のワークを光加工することができるという効
果がある。
【０１３６】請求項８に記載の光加工装置は、上記同期
移動を所定の一方向にのみ行い、中央制御装置の実転写
倍率演算部において、この同期時に転写された上記パタ
ーンの孔の像の大きさと上記マスクのパターンの孔の大
きさとの比である実転写倍率値を演算する構成としたの
で、マスクのパターンの孔の大きさが判っておれば、検
査用のマスクを使用することなく、転写倍率の調整を行
うことができ、その分、調整作業の省力化を図ることが
できるいう効果がある。
【０１３７】請求項９に記載の光加工装置は、上記同期
用マスク移動機構を上記マスク移動機構で兼用し、上記
同期用ワーク移動機構を上記ワーク移動機構で兼用する
構成としたので、光加工装置の製造コストダウンを図る
ことができるという効果がある。
【０１３８】請求項１０に記載の光加工装置は、上記ワ
ークが位置決めされた状態で上記ワーク移動機構により
このワークを所定距離移動させると、ワーク上のアライ
メントマークが上記ワークパターン観測装置の観測画面
中心に至るように設定されている構成としたので、アラ
イメントマークを測定するための専用の装置を設ける必
要がなく、その分、光加工装置の製造コストダウンを図
ることができるという効果がある。
【０１３９】請求項１１に記載の光加工装置は、上記パ
ターンの面を所定の位置に位置決めした状態で上記マス
クを保持するマスク保持具と、加工面を所定の位置に位
置決めした状態で上記ワークを保持するワーク保持具と
を備える構成としたので、マスクやワークを交換してそ
の厚みが変化しても、転写倍率が変化しない。従って、
この交換後に再度転写倍率の調整を行う必要がないの
で、光加工作業の迅速化と能率化とを図ることができる
という効果がある。
【０１４０】請求項１２に記載の光加工装置は、光源
と、この光源の光を通過させる光り通過部と上記光を反
射する反射部とを設けたマスクと、上記反射部に対向し
て設けられ該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と、ワークと、上記マスクを透
過した光のパターンを前記ワーク上に転写するための転
写レンズとを備え、上記マスクと上記転写レンズと上記
ワークのうちのいずれか２つを上記転写レンズの光軸と
直角方向に、かつ上記転写レンズの転写倍率比に同期さ
せて並行に移動させることにより上記ワークに光加工を
施し、さらに、上記パターンの面を所定位置に位置決め
した状態で上記マスクを保持するマスク保持具と、加工
面を所定位置に位置決めした状態で上記ワークを保持す
るワーク保持具とを備える構成としたので、マスクやワ
ークを交換してその厚みが変化しても、転写倍率が変化
せず、従って、この交換後に再度転写倍率の調整を行う
必要がないので、光加工作業の迅速化と能率化とを図る
ことができるという効果がある。請求項１３に記載の光
加工装置は、上記マスクとして一定の厚みのマスクを用
い、そのパターン面が上記転写レンズ側を向くように上
記マスク保持具に取り付ける構成としたので、光利用効
率をアップさせることができ、この結果光加工速度の向
上を図ることができるという効果がある。
【０１４１】請求項１４に記載の光加工装置は、上記マ
スクの保持具は、上記２つ以上のマーク及び所定形状の
１つの孔のいずれかを含む検査用パターンを備える構成
としたので、転写倍率調整を全自動的に行うことができ
るという効果がある。
【０１４２】請求項１５に記載の光加工装置は、上記ワ
ーク保持具は、上記ワークを上記転写レンズ側に付勢す
る付勢部材と、転写レンズ側を向く加工面を係止する係
止部材とを備える構成としたので、ワーク保持具を安価
な部材で製造することができ、この結果、装置のコスト
ダウンを図ることができるという効果がある。
【０１４３】請求項１６に記載の光加工装置は、上記ワ
ークの上記光軸方向の位置を測定するワーク高さ測定器
を設けた構成としたので、ワークに反り等が生じた場合
においても正確に測定することができ、この結果、高精
度の光加工を達成することができるという効果がある。
【０１４４】請求項１７に記載の光加工装置は、上記ワ
ーク高さ測定器として、レーザ測長器及び接触式測長器
のいずれかを適用する構成としたので、高精度の光加工
が可能となるという効果がある。
【０１４５】請求項１８に記載の光加工装置では、上記
ワーク高さ測定器は、上記ワークに転写された上記パタ
ーン像の合焦の有無を測定するものであり、上記中央制
御装置の光軸移動制御部は、上記パターン像の合焦位置
に上記ワークが位置するように上記ワーク光軸方向移動
機構を制御するものである構成としたので、ワーク高さ
測定器の構造を簡単にすることができ、この結果、光加
工装置全体のコストダウンを図ることができる。
【０１４６】請求項１９に記載の光加工装置では、上記
光源系の光はエキシマレーザである構成としたので、微
細な光加工を行うことができる効果がある。
【０１４７】請求項２０に記載の光加工装置では、上記
ワークは、多層プリント基板においてポリイミド又はセ
ラミックを光により焼成する前のグリーンシートである
構成としたので、高密度多層プリント基板の光加工をも
可能にする効果がある。
【０１４８】請求項２１に記載の光加工装置は、上記ワ
ーク移動機構に上記ワークの移動量を検出する位置検出
器を設けた構成としたので、上記マーク像の間隔距離や
孔像の大きさを確実に行うことができ、高精度の実転写
倍率値の測定を可能にする効果がある。
【０１４９】さらに、請求項２２に記載の本発明の光加
工方法は、上記ワーク移動機構により上記ワークを移動
させ、上記ワークパターン観測装置の観測位置に上記マ
ーク像を位置させる第１移動過程と、上記マーク像を上
記ワークパターン観測装置で観測し、上記ワークパター
ン観測装置の観測画面中心からの上記マーク像のずれ量
を上記画像処理装置で演算する第１演算過程と、上記ず
れ量だけ上記マーク像を上記観測画面中心側に移動させ
るように、上記ワーク移動機構により上記ワークを移動
させる第２移動過程と、上記第２移動過程によって上記
観測画面中心側に位置した上記マーク像を、再度上記ワ
ークパターン観測装置で観測し、上記ワークパターン観
測装置の観測画面中心からの上記マーク像のずれ量を上
記画像処理装置で演算する第２演算過程と、上記第２演
算過程で演算されたずれ量だけ上記マーク像を上記観測
画面中心側に移動させるように、上記ワーク移動機構に
より上記ワークを移動させる第３移動過程と、上記中央
制御装置によって、上記位置検出器で検出された上記各
マーク像の全移動量を演算し、この全移動量の差から上
記２つ以上のマーク像の間隔距離を決定する間隔距離演
算過程とを備える構成としたので、より高精度に実転写
倍率値の測定を行うことができ、高精度の転写倍率調整
が可能となるという効果がある。
【０１５０】請求項２３に記載の光加工装置では、上記
マスクは、透光性基板と、この透光性基板の上に屈折率
が異なる２種類の誘電体部材を交互に積層して形成した
誘電体薄膜と、この誘電体薄膜を貫通するパターンとを
有し、上記光源系は、エネルギ密度が３００〜５００ｍ
Ｊ／ｃｍ2の範囲のレーザ光を上記マスクの誘電体薄膜
面に照射するものであり、転写倍率値は、上記ワークの
アブレーション加工に最適な最適加工エネルギ密度に対
応して設定されるように構成したので、さほど強くない
照射エネルギ密度のレーザ照射によって、ワークの加工
表面で要求される最適加工エネルギ密度を確保すること
ができる。この結果、マスク１００のマスク機能の長寿
化と加工されたワークの高品質化とを図ることができる
という効果がある。
【０１５１】請求項２４に記載の光加工装置では、上記
目標転写倍率値は、３００〜５００ｍＪ／ｃｍ2の範囲
の上記エネルギ密度を上記最適加工エネルギ密度で転写
するための必要転写倍率及び最小値３００ｍＪ／ｃｍ2
の上記エネルギ密度を上記最適加工エネルギ密度で転写
するための推奨転写倍率のいずれかである構成としたの
で、ワーク加工の更なる高品質化を図ることができると
いう効果がある。
【０１５２】請求項２５に記載の光加工装置は、上記マ
スクの誘電体薄膜に対向させて高反射ミラーを配置し、
この高反射ミラーと誘電体薄膜との間でレーザ光の多重
反射を行わせる構成としたので、レーザ光を効率良くマ
スクに照射することができるという効果がある。
【０１５３】請求項２６に記載の光加工装置は、上記マ
スクの透光性基板を、合成石英ガラス及び蛍石のいずれ
かの材質で形成し、上記誘電体薄膜の２種類の誘電体部
材のうち、高屈折率誘電体部材を酸化ハフニウム及び酸
化スカンジウムのいずれかの材質で形成し、低屈折率誘
電体部材を酸化シリコン及び弗化マグネシウムのいずれ
かの材質で形成して、２０〜３０層の範囲で積層した構
成としたので、反射の効率化を図ることができ、特に、
高反射ミラーによる多重反射の高効率化を図ることがで
きるという効果がある。
【０１５４】請求項２７に記載の光加工装置は、上記マ
スクの誘電体薄膜の所定部位に上記レーザ光の一部を通
過させる検査用光通過部を設け、この検査用光通過部を
通過したレーザ光の強度を検知する第１のレーザ強度セ
ンサを設けた構成としたので、加工信頼性の向上と加工
エネルギ効率の改善とを図ることができるという効果が
ある。
【０１５５】請求項２８に記載の光加工装置は、ワーク
の加工表面に照射されるレーザ光の強度を検知する第２
のレーザ強度センサを設けた構成としたので、加工信頼
性の向上と加工エネルギ効率の改善とを図ることができ
るという効果がある。
【０１５６】請求項２９に記載の光加工装置では、レー
ザ光は波長が２４８ｎｍのクリプトン弗素レーザ光であ
る構成としたので、レーザ光の空気中等での吸収率が小
さく、この結果、環境上の制約を受けることなく光加工
作業を行うことができるという効果がある。
【０１５７】請求項３０に記載の光加工方法は、必要転
写倍率及び推奨転写倍率のいずれかを理論的に達成する
焦点距離の転写レンズを介して、上記マスクのパターン
をワーク上に転写し、しかる後、実転写倍率値を上記目
標転写倍率値に一致させるように転写倍率を調整する構
成としたので、転写レンズ光軸方向移動機構やワーク光
軸方向移動機構等の移動距離に制限を受ける場合におい
ても、転写倍率を高精度で調整することができるという
効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施例に係る光加工装置を示す
ブロック図である。
【図２】 マスク保持具を示す断面図である。
【図３】 中央制御装置を示すブロック図である。
【図４】 転写倍率調整動作を示すフローチャート図で
ある。
【図５】 合焦動作を示す概略斜視図である。
【図６】 ワークに転写された孔像の大きさを示すワー
ク平面図である。
【図７】 実転写倍率値の測定動作を示す概略斜視図で
ある。
【図８】 ワークパターン観測装置による十字マークの
観測状態を示すワーク平面図である。
【図９】 マスク保持具に検査用マスクを常設した状態
を示す概略図である。
【図１０】 ワーク保持具の断面図である。
【図１１】 本発明の第８実施例に係る光加工装置を示
す概略図である。
【図１２】 各種ワークの分子構造を示す表図である。
【図１３】 マスクの構造を示す断面図である。
【図１４】 誘電体部材の屈折率を表す表図である。
【図１５】 マスク構造の変形例を示す断面図である。
【図１６】 マスクの誘電体薄膜の膜面変化の状況を示
す特性図である。
【図１７】 ワークの加工表面に照射されるＫrＦレー
ザ光のエネルギ密度とエッチレートとの関係を示す線図
である。
【図１８】 各種ワークの最適加工エネルギ密度と必要
転写倍率と推奨転写倍率との関係を示す表図である。
【図１９】 第８実施例に係る光加工装置の動作フロー
チャート図である。
【図２０】 従来例に係る光加工装置を示す概略斜視図
である。
【図２１】 転写加工動作を示す断面図である。
【図２２】 加工穴のぶれ状態の説明図である。
【図２３】 他の従来例に係る光加工装置を示す概略斜
視図である。
【符号の説明】
３ マスク、４ マスク移動機構、５ 転写レンズ、６
ワーク移動機構、７ワーク、９ 中央制御装置、５１
転写レンズ光軸方向移動機構、６１ ワーク光軸方向
移動機構、９１ 実転写倍率演算部、９２ 倍率判断
部、９３ 光軸移動制御部、９４ 移動制御部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０５Ｋ 3/46 Ｎ 6921−4Ｅ Ｘ 6921−4Ｅ (72)発明者 皆川 忠郎 尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電機 株式会社伊丹製作所内 (72)発明者 八木 俊憲 尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電機 株式会社生産技術研究所内 (72)発明者 頭本 信行 尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電機 株式会社生産技術研究所内 (72)発明者 南谷 靖史 尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電機 株式会社伊丹製作所内 (72)発明者 松下 嘉文 尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電機 株式会社伊丹製作所内

Claims (30)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 所定パターンを有するマスクに光を照射
    するための光源系と、 上記マスクのパターン像をワークに転写するための転写
    レンズと、 上記マスクを上記転写レンズの光軸に対して垂直に移動
    させるためのマスク移動機構と、 上記ワークを上記光軸に対して垂直に移動させるための
    ワーク移動機構と、 上記マスク・転写レンズ・ワーク間距離を変化させる転
    写倍率変更機構と、 上記転写されたパターン像と上記所定パターンとの比で
    ある実転写倍率値を演算する実転写倍率演算部、この実
    転写倍率値と目標転写倍率値との差が許容値以内か否か
    を判断する倍率判断部、この倍率判断部により上記差が
    許容値を超えていると判断された場合に、上記実転写倍
    率値と目標転写倍率値とから実転写倍率値が目標転写倍
    率値になるマスク・転写レンズ・ワーク間距離を演算
    し、マスク・転写レンズ・ワーク間距離がこの演算値に
    一致するように上記転写倍率変更機構を制御する光軸移
    動制御部、及び上記マスク移動機構とワーク移動機構と
    を制御する移動制御部を有する中央制御装置と、 を備えることを特徴とする光加工装置。
  2. 【請求項２】 上記ワークに転写されたパターン像を観
    測するワークパターン観測装置と、このワークパターン
    観測装置で観測されたパターン像を画像処理する画像処
    理装置とを設け、 上記中央制御装置の実転写倍率演算部は、上記画像処理
    装置からのパターン像の情報に基づいて上記実転写倍率
    値を演算することを特徴とする請求項１に記載の光加工
    装置。
  3. 【請求項３】 上記ワークパターン観測装置は、上記パ
    ターン像を拡大する拡大レンズと、拡大されたパターン
    像を撮像する２次元ＣＣＤカメラとを有することを特徴
    とする請求項２に記載の光加工装置。
  4. 【請求項４】 上記転写倍率変更機構は、上記マスクを
    上記光軸方向に移動させるマスク光軸方向移動機構と、
    上記転写レンズをその光軸方向に移動させるための転写
    レンズ光軸方向移動機構と、上記ワークを上記光軸方向
    に移動させるワーク光軸方向移動機構のうちの少なくと
    も２つを有し、 上記中央制御装置の光軸移動制御部は、上記マスク光軸
    方向移動機構、転写レンズ光軸方向移動機構及びワーク
    光軸方向移動機構のうちいずれか２つの機構を制御し
    て、上記マスク・転写レンズ・ワーク間距離を上記演算
    値に一致させることを特徴とする請求項１乃至請求項３
    のいずれかに記載の光加工装置。
  5. 【請求項５】 上記マスクは、２つ以上のマークを含む
    検査用パターンを有し、 上記中央制御装置の実転写倍率演算部は、転写された上
    記マークの像の間隔距離と上記マスクのマークの間隔距
    離との比である実転写倍率値を演算することを特徴とす
    る請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の光加工装
    置。
  6. 【請求項６】 上記マスクは、所定形状の１つの孔を含
    む検査用パターンを有し、 上記中央制御装置の上記実転写倍率演算部は、転写され
    た上記孔の像の大きさと上記マスクの孔の大きさとの比
    である実転写倍率値を演算することを特徴とする請求項
    １乃至請求項４のいずれかに記載の光加工装置。
  7. 【請求項７】 上記マスクを上記転写レンズの光軸に対
    して垂直に移動させるための同期用マスク移動機構と、
    上記転写レンズをその光軸に対して垂直に移動させる同
    期用転写レンズ移動機構と、上記ワークを上記光軸に対
    して垂直に移動させるための同期用ワーク移動機構との
    うちのいずれか２つの機構を設け、 上記マスクへの上記光の照射時に、上記移動制御部によ
    り、上記同期用マスク移動機構と同期用転写レンズ移動
    機構と同期用ワーク移動機構のうちいずれか２つの機構
    を制御して、上記マスクと転写レンズ、転写レンズとワ
    ーク、又はマスクとワークのいずれかを上記目標転写倍
    率値に対応した速度比で互に逆方向に同期移動させるも
    のであることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいず
    れかに記載の光加工装置。
  8. 【請求項８】 上記同期移動を所定の一方向にのみ行
    い、 中央制御装置の実転写倍率演算部において、この同期時
    に転写された上記パターンの孔の像の大きさと上記マス
    クのパターンの孔の大きさとの比である実転写倍率値を
    演算することを特徴とする請求項７に記載の光加工装
    置。
  9. 【請求項９】 上記同期用マスク移動機構を上記マスク
    移動機構で兼用し、上記同期用ワーク移動機構を上記ワ
    ーク移動機構で兼用することを特徴とする請求項７又は
    請求項８に記載の光加工装置。
  10. 【請求項１０】 上記ワークが位置決めされた状態で上
    記ワーク移動機構によりこのワークを所定距離移動させ
    ると、ワーク上のアライメントマークが上記ワークパタ
    ーン観測装置の観測画面中心に至るように設定されてい
    ることを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれかに
    記載の光加工装置。
  11. 【請求項１１】 上記パターンの面を所定の位置に位置
    決めした状態で上記マスクを保持するマスク保持具と、 加工面を所定の位置に位置決めした状態で上記ワークを
    保持するワーク保持具と、 を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項１０のい
    ずれかに記載の光加工装置。
  12. 【請求項１２】 光源と、この光源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と、
    上記反射部に対向して設けられ該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と、ワーク
    と、上記マスクを透過した光のパターンを上記ワーク上
    に転写するための転写レンズとを備え、上記マスクと上
    記転写レンズと上記ワークのうちのいずれか２つを転写
    レンズの光軸と直角方向に、かつ上記転写レンズの転写
    倍率比に同期させて並行に移動させることにより上記ワ
    ークに光加工を施す光加工装置において、上記パターン
    の面を所定位置に位置決めした状態で上記マスクを保持
    するマスク保持具と、加工面を所定の位置に位置決めし
    た状態で上記ワークを保持するワーク保持具と、を備え
    ることを特徴とする光加工装置。
  13. 【請求項１３】 上記マスクとして一定の厚みのマスク
    を用い、そのパターン面が上記転写レンズ側を向くよう
    に上記マスク保持具に取り付けることを特徴とする請求
    項１１又は請求項１２に記載の光加工装置。
  14. 【請求項１４】 上記マスクの保持具は、上記２つ以上
    のマーク及び所定形状の１つの孔のいずれかを含む検査
    用パターンを備えることを特徴とする請求項１１乃至請
    求項１３のいずれかに記載の光加工装置。
  15. 【請求項１５】 上記ワーク保持具は、上記ワークを上
    記転写レンズ側に付勢する付勢部材と、上記ワークの転
    写レンズ側を向く加工面を係止する係止部材とを備える
    ことを特徴とする請求項１１乃至請求項１４のいずれか
    に記載の光加工装置。
  16. 【請求項１６】 上記ワークの上記光軸方向の位置を測
    定するワーク高さ測定器を設けたことを特徴とする請求
    項１乃至請求項１５のいずれかに記載の光加工装置。
  17. 【請求項１７】 上記ワーク高さ測定器として、レーザ
    測長器及び接触式測長器のいずれかを適用することを特
    徴とする請求項１６に記載の光加工装置。
  18. 【請求項１８】 上記ワーク高さ測定器は、上記ワーク
    に転写された上記パターン像の合焦の有無を測定するも
    のであり、 上記中央制御装置の光軸移動制御部は、上記パターン像
    の合焦位置に上記ワークが位置するように上記ワーク光
    軸方向移動機構を制御するものである、 ことを特徴とする請求項１６に記載の光加工装置。
  19. 【請求項１９】 上記光源系の光はエキシマレーザ光で
    あることを特徴とする請求項１乃至請求項１８のいずれ
    かに記載の光加工装置。
  20. 【請求項２０】 上記ワークは、多層プリント基板にお
    いてポリイミド又はセラミックを光により焼成する前の
    グリーンシートであることを特徴とする請求項１乃至請
    求項１９のいずれかに記載の光加工装置。
  21. 【請求項２１】 上記ワーク移動機構に上記ワークの移
    動量を検出する位置検出器を設けたことを特徴とする請
    求項１乃至請求項２０のいずれかに記載の光加工装置。
  22. 【請求項２２】 請求項２１に記載の光加工装置におい
    て、 上記ワーク移動機構により上記ワークを移動させ、上記
    ワークパターン観測装置の観測位置に上記マーク像を位
    置させる第１移動過程と、 上記マーク像を上記ワークパターン観測装置で観測し、
    上記ワークパターン観測装置の観測画面中心からの上記
    マーク像のずれ量を上記画像処理装置で演算する第１演
    算過程と、 上記ずれ量だけ上記マーク像を上記観測画面中心側に移
    動させるように、上記ワーク移動機構により上記ワーク
    を移動させる第２移動過程と、 上記第２移動過程によって上記観測画面中心側に位置し
    た上記マーク像を、再度上記ワークパターン観測装置で
    観測し、上記ワークパターン観測装置の観測画面中心か
    らの上記マーク像のずれ量を上記画像処理装置で演算す
    る第２演算過程と、 上記第２演算過程で演算されたずれ量だけ上記マーク像
    を上記観測画面中心側に移動させるように、上記ワーク
    移動機構により上記ワークを移動させる第３移動過程
    と、 上記中央制御装置によって、上記位置検出器で検出され
    た上記各マーク像の全移動量を演算し、この全移動量の
    差から上記２つ以上のマーク像の間隔距離を決定する間
    隔距離演算過程と、 を備えることを特徴とする光加工方法。
  23. 【請求項２３】 所定パターンを有する光を照射するた
    めの光源系と、上記マスクのパターン像をワークに転写
    するための転写レンズとを備えた光加工装置において、
    上記マスクは、透光性基板と、この透光性基板の上に屈
    折率が異なる２種類の誘電体部材を交互に積層して形成
    した誘電体薄膜と、この誘電体薄膜を貫通するパターン
    とを有し、 上記光源系は、エネルギ密度が３００〜５００ｍＪ／ｃ
    ｍ2の範囲のレーザ光を上記マスクの誘電体薄膜面に照
    射するものであり、 転写倍率値は、上記ワークのアブレーション加工に最適
    な加工エネルギ密度に対応して設定されることを特徴と
    する光加工装置。
  24. 【請求項２４】 上記目標転写倍率値は、３００〜５０
    ０ｍＪ／ｃｍ2の範囲の上記エネルギ密度を上記最適加
    工エネルギ密度で転写するための必要転写倍率及び最小
    値３００ｍＪ／ｃｍ2の上記エネルギ密度を上記最適加
    工エネルギ密度で転写するための推奨転写倍率のいずれ
    かであることを特徴とする請求項２３に記載の光加工装
    置。
  25. 【請求項２５】 上記マスクの誘電体薄膜に対向させて
    高反射ミラーを配置し、この高反射ミラーと誘電体薄膜
    との間でレーザ光の多重反射を行わせることを特徴とす
    る請求項２３又は請求項２４に記載の光加工装置。
  26. 【請求項２６】 上記マスクの透光性基板を、合成石英
    ガラス及び蛍石のいずれかの材質で形成し、 上記誘電体薄膜の2種類の誘電体部材のうち、高屈折率
    誘電体部材を酸化ハフニウム及び酸化スカンジウムのい
    ずれかの材質で形成し、低屈折率誘電体部材を酸化シリ
    コン及び弗化マグネシウムのいずれかの材質で形成し
    て、２０〜３０層の範囲で積層したことを特徴とする請
    求項２３乃至請求項２５のいずれかに記載の光加工装
    置。
  27. 【請求項２７】 上記マスクの誘電体薄膜の所定部位に
    上記レーザ光の一部を通過させる検査用光通過部を設
    け、 この検査用光通過部を通過したレーザ光の強度を検知す
    る第１のレーザ強度センサを設けたことを特徴とする請
    求項２３乃至請求項２６のいずれかに記載の光加工装
    置。
  28. 【請求項２８】 上記ワークの加工表面に照射されるレ
    ーザ光の強度を検知する第２のレーザ強度センサを設け
    たことを特徴とする請求項２３乃至請求項２７のいずれ
    かに記載の光加工装置。
  29. 【請求項２９】 上記レーザ光は波長が２４８ｎｍのク
    リプトン弗素レーザ光であることを特徴とする請求項２
    ３乃至請求項２８のいずれかに記載の光加工装置。
  30. 【請求項３０】 請求項２３乃至請求項２９のいずれか
    に記載の光加工装置において、 必要転写倍率及び推奨転写倍率のいずれかを理論的に達
    成する焦点距離の転写レンズを介して、上記マスクのパ
    ターンをワーク上に転写し、 しかる後、実転写倍率値を上記目標転写倍率値に一致さ
    せるように転写倍率を調整する、 ことを特徴とする光加工方法。
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