JPH11320156A - レーザによる加工方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ワークのハーフエッチング加工部位に略直角
な形状の段差や凹凸が発生することのないレーザによる
加工方法及び装置を提供すること。 【解決手段】 ワーク１０に照射されるレーザービーム
１７ｂのビーム形状の副走査方向（Ｘ方向）の幅を、ピ
ッチｐの約２倍の幅（２ｐ）に形成するとともに、該レ
ーザービーム１７ｂのエネルギー密度を、該レーザービ
ーム１７ｂの副走査方向の中心部を最大値として、該中
心部から該副走査方向の周辺部に向けて減衰させる。該
レーザービーム１７ｃの照射光軸に対して略垂直な平面
に沿うように、該レーザービーム１７ｃと該レーザービ
ーム１７ｃが照射されるワーク１０とを、該照射光軸に
対して略直交する主走査方向に相対的に往復移動させる
とともに、該主走査方向に対して略直交する副走査方向
に向けて、所定のピッチｐで相対移動させながら、該ワ
ーク１０に所定の深さの掘り込み加工を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザによる加工
方法及び装置に関し、詳しくは、レーザービームの照射
光軸に対して略垂直な平面に沿うように、該レーザービ
ームと該レーザービームが照射されるワークとを、該照
射光軸に対して略直交する主走査方向に相対的に往復ス
キャンさせるとともに、該主走査方向に対して略直交す
る副走査方向に向けて、所定のピッチで相対移動させな
がら、該ワークに所定の深さの掘り込み加工を行うレー
ザによる加工装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】エキシマレーザを使用したワークの加工
は、非常に短い波長（１９３，２４８，３０８，３５１
ｎｍ）のレーザービームにより誘起される化学反応によ
ってワークを加工する非熱加工であり、ＣＯ₂レーザ
（赤外線域の９〜１１μｍ）やＹＡＧレーザ（近赤外線
域の１．０６４μｍ）などのような長波長のレーザービ
ームによって誘起される熱効果による熱加工に比べて、
加工精度の優れたワーク加工が可能である。

【０００３】このように非常に短い波長のエキシマレー
ザを用いた加工では、例えば、ポリイミド、ポリエステ
ル、エポキシ、ポリカーポネート等の合成樹脂に対し
て、熱的に溶解させることなく、レーザービームが照射
された表面から順次、その高分子の分子の一つ一つを励
起させて分子間結合を開裂させ、固体の状態にある分子
を直接飛散させることにより、加工することができる。
この加工法は、通常、アブレーション加工と言われてい
る。このアブレーション加工は、ＣＯ₂レーザやＹＡＧ
レーザによる加工に比べ、高精細な加工を行うことがで
きる。

【０００４】このようなエキシマレーザの特質を生かし
て、本出願人により、樹脂板に穴開け加工やハーフエッ
チング加工を施すことによって、例えば、プリント基板
にクリーム半田を印刷して、電子部品の半田付け用の柱
状バンプを形成するための印刷用プラスチックマスクな
どを製造する技術が提案されている（特開平７−０１６
９２４号公報、特開平７−０８１０２７号公報、特開平
９−２３２７２０号公報など）。

【０００５】上記ハーフエッチング加工は、比較的厚手
の樹脂板などのワークの表面を一定の深さに掘り下げる
加工方法であって、例えば、印刷用マスクに形成される
周辺の開口部と比べさらにファインな微細孔のクリーム
半田やインキなどのペーストの抜け性を向上させる目的
で、該印刷用マスクの微細孔形成部の板厚を薄くする際
の加工方法として利用されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
なレーザから発生されるレーザービームは、通常、アパ
ーチャーや集光レンズ等を介して、ワークの加工面に照
射されるビーム形状が、一辺が約２ｍｍ程度の矩形状に
なるように絞り込まれている。従って、このレーザを用
いた加工方法では、ワークに形成される加工部の大きさ
が、該レーザービームのビーム形状の大きさを超える場
合には、スキャニング法またはステッピング法のよう
に、該レーザービームと該ワークとを相対移動させなが
ら加工する必要がある。

【０００７】そのため、この種のワーク加工装置では、
一般的に、レーザービームの照射光軸に対して略垂直な
平面に沿うように、該レーザービームと該レーザービー
ムが照射されるワークとを、該照射光軸に対して略直交
する主走査方向に相対的に往復スキャンさせるととも
に、該主走査方向に対して略直交する副走査方向に向け
て、所定のピッチで相対移動させながら、該ワークに所
定の深さの掘り込み加工を行うように構成されている。
具体的には、例えば、上記ワークが載置される略水平な
ワーク載置面を有するワーク載置台を、そのワーク載置
面をＸ−Ｙ方向に移動させることができるＸ−Ｙテーブ
ル上に配設し、該Ｘ−ＹテーブルをＸ−Ｙ方向に移動さ
せて、上記レーザービームに対して、該ワーク載置台上
に載置されたワークを、主走査方向に往復スキャンさせ
るとともに、該主走査方向に対して略直交する副走査方
向に、該ワークに照射されるレーザービームのビーム形
状の一辺の長さに相当するピッチづつ移動させて、該ワ
ークの加工面を該レーザービームでスキャンして加工す
るように構成されている。

【０００８】ところが、従来のワーク加工装置では、上
記Ｘ−Ｙテーブルを駆動するための駆動系に遊びや誤差
等が生じたり、上記ワークにレーザービームを照射する
ための光学系の精度にバラツキが生じたりするため、上
記ワークに照射されるレーザービームのビーム形状の一
辺の長さと、該ワークを上記副走査方向に移動する際の
ピッチとを正確に一致させることが難しく、該ワークが
上記副走査方向に移動される際のピッチが、必ずしも正
確な一定のピッチになっていなかった。また、該ワーク
に照射されるレーザービームは、そのエネルギー密度が
略均一で、且つ、そのビーム形状の各辺の方向が該ワー
クの移動方向に略平行な矩形状に形成されていた。

【０００９】従って、このような加工装置では、上述の
ように、上記ワークをＸ−Ｙ方向にスキャンしながら該
ワークにレーザービームを照射した場合に、該ワークに
対する該レーザービームの照射位置を副走査方向に１ピ
ッチ分移動した際の該ワークに対する該レーザービーム
の照射範囲が、１ピッチ手前の主走査時のレーザービー
ムの照射範囲に対して重なったり離れたりすることがあ
る。

【００１０】このため、この種の従来の加工装置におい
ては、上述のように、上記ワークをＸ−Ｙ方向にスキャ
ンしながら該ワークにレーザービームを照射して、該ワ
ークにハーフエッチング加工を施した場合に、該ワーク
のレーザービームの照射範囲が重なった部位では、該ワ
ークに照射されるレーザービームの加工ショット数が約
２倍になって、このレーザービームの照射範囲が重なっ
たワークの加工部位にスリット状の凹部が生じたり、ま
た、該ワークのレーザービームの照射範囲が離れた部位
では、該ワークに照射されるレーザービームの加工ショ
ット数がゼロになり、この部位のワークの加工が行われ
なくなって、この部位に衝立状の凸部が生じたりする不
具合があった。

【００１１】このように、従来のレーザによる加工装置
では、ワークのハーフエッチング加工部に凹凸が発生す
ることがあるため、例えば、該ワークが前述したような
印刷用マスクの場合に、該印刷用マスクのハーフエッチ
ング部に形成された微細孔にペーストをスキージングす
る際に、該凹凸によってスキージがダメージを受けて、
該スキージの寿命が短くなったり、良好な印刷の実現が
阻害されたりする不具合があった。また、スリット状の
凹部によってマスクにダメージが入りやすくなる不具合
があった。更に、このような従来の加工装置では、ワー
クのハーフエッチング加工部の周縁部が、略直角な形状
の段差に形成されるため、この段差により上記スキージ
がダメージを受ける不具合もあった。

【００１２】本発明は以上の問題点に鑑みなされたもの
であり、その目的とするところは、ワークのハーフエッ
チング加工部位に略直角な形状の段差や凹凸が発生する
ことのないレーザによる加工方法及び装置を提供するこ
とである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の発明は、レーザービームの照射光軸に対
して略垂直な平面に沿うように、該レーザービームと該
レーザービームが照射されるワークとを、該照射光軸に
対して略直交する主走査方向に相対的に往復スキャンさ
せるとともに、該主走査方向に対して略直交する副走査
方向に向けて、所定のピッチで相対移動させながら、該
ワークに所定の深さの掘り込み加工を行うレーザによる
加工方法であって、上記ワークに照射される上記レーザ
ービームのビーム形状の上記副走査方向の幅を、上記ピ
ッチの約２倍の幅に形成するとともに、該レーザービー
ムのエネルギー密度を、該レーザービームの副走査方向
の中心部を最大値として、該中心部から該副走査方向の
周辺部に向けて減衰させたレーザービームにより、該ワ
ークにハーフエッチング加工を行うことを特徴とするも
のである。

【００１４】請求項２の発明は、レーザービームの照射
光軸に対して略垂直な平面に沿うように、該レーザービ
ームと該レーザービームが照射されるワークとを、該照
射光軸に対して略直交する主走査方向に相対的に往復ス
キャンさせるとともに、該主走査方向に対して略直交す
る副走査方向に向けて、所定のピッチで相対移動させな
がら、該ワークに所定の深さの掘り込み加工を行うレー
ザによる加工装置において、上記ワークに照射されるレ
ーザービームのビーム形状の上記副走査方向の幅を、上
記ピッチの約２倍の幅に形成するとともに、該レーザー
ビームのエネルギー密度を、該レーザービームの副走査
方向の中心部を最大値として、該中心部から該副走査方
向の周辺部に向けて減衰させる形状の開口を有するアパ
ーチャーを、該レーザービームの照射光路に配置したこ
とを特徴とするものである。

【００１５】請求項３の発明は、レーザービームの照射
光軸に対して略垂直な平面に沿うように、該レーザービ
ームと該レーザービームが照射されるワークとを、該照
射光軸に対して略直交する主走査方向に相対的に往復ス
キャンさせるとともに、該主走査方向に対して略直交す
る副走査方向に向けて、所定のピッチで相対移動させな
がら、該ワークに所定の深さの掘り込み加工を行うレー
ザによる加工装置において、上記ワークに照射されるレ
ーザービームのビーム形状の上記副走査方向の幅を、上
記ピッチの約２倍の幅に形成するとともに、該レーザー
ビームのエネルギー密度を、該レーザービームの副走査
方向の中心部を最大値として、該中心部から該副走査方
向の周辺部に向けて減衰させる曲率を有するシリンドリ
カルレンズを、該レーザービームの照射光路に配置した
ことを特徴とするものである。

【００１６】このレーザによる加工方法及び装置におい
ては、上記ワークに照射される上記レーザービームのビ
ーム形状の上記副走査方向の幅が、上記ピッチの約２倍
の幅に形成されている。従って、この加工方法及び装置
においては、上記ワークをＸ−Ｙ方向にスキャンしなが
ら該ワークにレーザービームを照射して、該ワークにハ
ーフエッチング加工を施した場合に、該ワークに対する
レーザービームの照射範囲が必ず重なるので、前記従来
の加工方法のように、該ワークのレーザービームの照射
範囲が離れて、該ワークに照射されるレーザービームの
加工ショット数がゼロになることがなく、このレーザー
ビームの照射範囲が離れた部位のワークの加工が行われ
なくなって、この部位に衝立状の凸部が生じることがな
い。

【００１７】また、このレーザによる加工方法及び装置
においては、上記レーザービームのエネルギー密度が、
該レーザービームの副走査方向の中心部を最大値とし
て、該中心部から該副走査方向の周辺部に向けて減衰さ
れるように構成されている。従って、この加工方法及び
装置においては、上述のように、上記ワークに対するレ
ーザービームの照射範囲が重なった部位における該ワー
クに照射されるレーザービームの加工ショット数が、略
均等化された値になるので、前記従来の加工方法のよう
に、このレーザービームの照射範囲が重なった部位の加
工ショット数が倍加されることがなく、このレーザービ
ームの照射範囲が重なったワークの加工部位にスリット
状の凹部が生じることがない。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明を、エキシマレーザ
を用いて、樹脂板からなるワークにハーフエッチング加
工や穴開け加工を行う樹脂加工装置に適用した実施形態
について説明する。図1は、エキシマレーザによって樹
脂板に微細孔を穿って印刷用プラスッチクマスクを製造
する樹脂加工装置の全体構成の一例を示す概略図であ
る。

【００１９】図1において、ワーク１０は、略水平なワ
ーク載置面１１ａを有するワーク載置台１１上に載置さ
れる。該ワーク載置台１１は、そのワーク載置面１１ａ
を、図1の紙面に対して直交する水平な平面のＸ方向
と、Ｙ方向とに移動させることができるＸ−Ｙテーブル
１２上に配設されている。該Ｘ−Ｙテーブル１２は、ボ
ール軸やリニアモータなどで構成されたＸ−Ｙテーブル
駆動系１３を介して、サーボモータ（ステッピングモー
タでもよい）からなる駆動モータ１４により、Ｘ−Ｙ方
向に駆動される。該駆動モータ１４は、図示しない駆動
制御装置からの駆動指令により該駆動モータ１４に駆動
電力を供給するモータ駆動回路１５により駆動される。

【００２０】一方、エキシマレーザ１７は、所定の周波
数（通常、２００Ｈｚ）の駆動トリガに基づいて該エキ
シマレーザ１７を駆動するためのレーザ駆動回路１８に
より、該周波数に基づく加工周波数のレーザービーム１
７ａを発生する。このレーザービーム１７ａは、そのビ
ーム形状（断面形状）が、ａ＝９〜１２ｍｍ、ｂ＝２０
〜２７ｍｍ程度の長円形状になっている（図９参照）。

【００２１】上記エキシマレーザ１７から発せられたレ
ーザービーム１７ａは、図１に示すように、アッテネー
タ３０により、該レーザービーム１７ａのエネルギー密
度が、ワーク１０の加工に適したエネルギー密度に調整
される。このアッテネータ３０によりエネルギー密度が
調整されたレーザービーム１７ｂは、上記ワーク１０の
加工面に対して該レーザービーム１７ｂが略垂直に入射
されるように、該レーザービーム１７ｂの照射光路を変
更させるための反射鏡１９により、その光路が変更され
る。

【００２２】この反射鏡１９によって光路を変更された
レーザービーム１７ｂは、アパーチャー２０の開口２０
ａを透過して、集光レンズ２１により、該ワーク１０の
加工面におけるビーム形状が、約２ｍｍ角程度になるよ
うに絞り込まれる。そして、この集光レンズ２１により
絞り込まれたレーザービーム１７ｂは、前記Ｘ−Ｙテー
ブル１２により所定の加工部位が該レーザービーム１７
ｂの照射位置に臨むように移動された該ワーク１０の加
工面に照射され、該ワーク１０に該アパーチャー２０の
開口２０ａの形状に応じたレーザ加工が行われる。

【００２３】ところで、このような加工装置により加工
されるワーク１０が、上述のような印刷用プラスチック
マスクの場合には、例えば、図２（ａ）、（ｂ）に示す
ように、プリント基板６０に、比較的大きな電子部品４
０ａを半田付けするためのクリーム半田５０ａがスキー
ジングされる比較的大きな開口部１０ａと、比較的小さ
な電子部品４０ｂを半田付けするためのクリーム半田５
０ｂがスキージングされる比較的小さな開口部１０ｂと
が、一つのワーク１０に混在して形成されることがあ
る。

【００２４】このように、一つのワーク１０に、比較的
大きな開口部１０ａと比較的小さな開口部１０ｂとが混
在して形成される印刷用プラスチックマスクでは、図３
（ａ）に示すように、該ワーク１０の板厚を薄くする
と、上記の大きな開口部１０ａに充填されるクリーム半
田５０ａが不足する。このような大きな開口部１０ａに
充填されるクリーム半田５０ａの不足を解消するため
に、該ワーク１０の板厚を厚くすると、図３（ｂ）に示
すように、上記の小さな開口部１０ｂに充填されるクリ
ーム半田５０ａが縦長に形成されるため、その抜け性が
低下して印刷不良が発生したり、リフローにより形成さ
れた柱状バンプが周辺に広がったり倒れたりして、上記
プリント基板６０の電子回路をショートさせたりする不
具合がある。

【００２５】そこで、上述のように、一つの印刷用プラ
スチックマスクとしてのワーク１０に、比較的大きな開
口部１０ａと比較的小さな開口部１０ｂとを混在して形
成する場合には、図３（ｃ）に示すように、上記の小さ
な開口部１０ｂが形成される部分のワーク１０の表面
に、一定の深さに掘り下げられたハーフエッチング加工
部１０ｃを形成する。

【００２６】このようなハーフエッチング加工を施した
部位に比較的小さな開口部１０ｂを形成した印刷用プラ
スッチクマスクを用いて、クリーム半田５０ａ、５０ｂ
を印刷することにより、図３（ｃ）に示すように、上記
プリント基板６０に、電子部品４０ａ、４０ｂの大きさ
に見合った高さの、抜け性が良く、且つ、電子回路をシ
ョートさせる虞のない形状にクリーム半田５０ａ、５０
ｂを印刷することが可能になる。

【００２７】なお、前述したように、上記エキシマレー
ザ１７から発生されるレーザービーム１７ａは、アパー
チャー２０や集光レンズ２１等を介して、ワーク１０の
加工面に照射されるレーザービーム１７ｂのビーム形状
が、一辺が約２ｍｍ程度の矩形状になるように絞り込ま
れている。従って、このレーザビーム１７ｂを用いた加
工方法では、ワーク１０に形成されるハーフエッチング
加工部の大きさが、該レーザービーム１７ｂのビーム形
状の大きさを超える場合には、該レーザービーム１７ｂ
と該ワーク１０とを相対移動させながら加工する必要が
ある。

【００２８】すなわち、このような場合のハーフエッチ
ング加工時には、例えば、図４に示すように、上記レー
ザービーム１７ｂの照射光軸に対して略垂直な平面に沿
うように、該レーザービーム１７ｂと該レーザービーム
１７ｂが照射されるワーク１０とを、該照射光軸に対し
て略直交する主走査方向（Ｙ方向）に相対的に往復スキ
ャンさせるとともに、該主走査方向に対して略直交する
副走査方向（Ｘ方向））に向けて、所定のピッチで相対
移動させながら、該ワーク１０に所定の深さの掘り込み
加工を行って、該ワーク１０にハーフエッチング加工部
１０ｃを形成するようにしている。

【００２９】具体的には、例えば、図１に示したよう
に、上記ワーク１０が載置される略水平なワーク載置面
１１ａを有するワーク載置台１１をＸ−Ｙテーブル１２
上に配設し、該Ｘ−Ｙテーブル１２をＸ−Ｙ方向に移動
させて、上記レーザービーム１７ｂに対して、該ワーク
載置台１１上に載置されたワーク１０を、主走査方向
（図１において紙面に対して垂直なＹ方向）に往復スキ
ャンさせるとともに、該主走査方向に対して略直交する
副走査方向（Ｘ方向）に、該ワーク１０に照射されるレ
ーザービーム１７ｂのビーム形状の一辺の長さ（ここで
は、約２ｍｍ）に相当するピッチづつ移動させて、該ワ
ーク１０の加工面を該レーザービーム１７ｂでスキャン
して加工する。

【００３０】ところが、このような加工方法では、上記
Ｘ−Ｙテーブル１２を駆動するためのＸ−Ｙテーブル駆
動系１３に遊びや誤差等が生じたり、上記ワーク１０に
レーザービーム１７ｂを照射するための集光レンズ２１
の精度にバラツキが生じたりするため、図４に示す、上
記ワーク１０に照射されるレーザービーム１７ｂのビー
ム形状の上記副走査方向（Ｘ方向）の一辺の長さｃと、
該ワーク１０を上記副走査方向（Ｘ方向）に移動する際
のピッチｐとを正確に一致させることが難しく、該ワー
ク１０が上記副走査方向に移動される際のピッチｐが、
必ずしも正確な一定のピッチになっていなかった。ま
た、該ワーク１０に照射されるレーザービーム１７ｂ
は、そのエネルギー密度が略均一で、且つ、そのビーム
形状の各辺の方向が、図４に示すように、該ワーク１０
の移動方向に略平行な矩形状に形成されていた。

【００３１】従って、このような加工装置では、上述の
ように、上記ワーク１０をＸ−Ｙ方向にスキャンしなが
ら該ワーク１０にレーザービーム１７ｂを照射した場合
に、図５（ａ）に示すように、該ワーク１０に対する該
レーザービーム１７ｂの副走査方向の移動ピッチが、ｐ
−α、ｐ、ｐ＋αなどのように変化するため、副走査方
向に移動した際の該ワーク１０に対する該レーザービー
ム１７ｂの照射範囲が、１ピッチ手前の主走査時のレー
ザービーム１７ｂの照射範囲に対して重なったり離れた
りすることがある。

【００３２】このため、この種の従来の加工装置におい
ては、上述のように、上記ワーク１０をＸ−Ｙ方向にス
キャンしながら該ワーク１０にレーザービーム１７ｂを
照射して、該ワーク１０にハーフエッチング加工を施し
た場合に、図５（ｂ）、（ｃ）に示すように、該ワーク
１０のレーザービーム１７ｂの照射範囲が重なった部位
では、該ワーク１０に照射されるレーザービーム１７ｂ
の加工ショット数が約２倍になって、図５（ｄ）に示す
ように、このレーザービーム１７ｂの照射範囲が重なっ
たワーク１０の加工部位に、スリット状の凹部１０ｄが
生じたり、また、該ワーク１０のレーザービーム１７ｂ
の照射範囲が離れた部位では、該ワーク１０に照射され
るレーザービーム１７ｂの加工ショット数がゼロにな
り、この部位のワーク１０の加工が行われなくなって、
この部位に衝立状の凸部１０ｅが生じたりする不具合が
生じる。

【００３３】図５（ｄ）に示すように、この加工装置で
は、ワーク１０のハーフエッチング加工部１０ｃに凹凸
が発生することがあるため、例えば、該ワーク１０が前
述したような印刷用マスクの場合には、該印刷用マスク
のハーフエッチング加工部１０ｃに形成された微細孔に
ペーストをスキージングする際に、該凹凸によってスキ
ージがダメージを受けて、該スキージの寿命が短くなっ
たり、良好な印刷の実現が阻害されたりする不具合があ
った。また、スリット状の凹部によって該印刷用マスク
にダメージが入りやすくなる不具合があった。また、こ
のような加工装置では、図５（ｄ）に示すように、ワー
ク１０のハーフエッチング加工部１０ｃの周縁部１０ｆ
が、略直角な形状の段差に形成されるため、この段差に
より上記スキージがダメージを受ける不具合もある。 （以下、余白）

【００３４】そこで、本実施形態に係る加工方法では、
図６に示すように、上記ワーク１０に照射される上記レ
ーザービーム１７ｂのビーム形状の上記副走査方向（Ｘ
方向）の幅を、上記ピッチｐの約２倍の幅（２ｐ）に形
成するとともに、該レーザービーム１７ｂのエネルギー
密度を、該レーザービーム１７ｂの副走査方向の中心部
を最大値として、該中心部から該副走査方向の周辺部に
向けて減衰させる。

【００３５】このようなエネルギー密度を有するレーザ
ービーム１７ｂは、そのビーム形状を、例えば、図７
（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示すような形状に形
成することによって得られる。また、図７（ａ）、
（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示すようなビーム形状は、図
１におけるアパーチャー２０の開口２０ａを、図７
（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示すような形状に形
成することによって得られる。

【００３６】図８に、上記の図７（ａ）に示す形状のレ
ーザービーム１７ｃを使用して、上記ワーク１０にハー
フエッチング加工を行った場合の一加工例を示す。この
加工例では、図８（ａ）に示すように、該レーザービー
ム１７ｃの照射光軸に対して略垂直な平面に沿うよう
に、該レーザービーム１７ｃと該レーザービーム１７ｃ
が照射されるワーク１０とを、該照射光軸に対して略直
交する主走査方向に相対的に往復スキャンさせるととも
に、該主走査方向に対して略直交する副走査方向に向け
て、所定のピッチｐで相対移動させながら、該ワーク１
０に所定の深さの掘り込み加工を行う。

【００３７】ここで、上記ワーク１０に照射される上記
レーザービーム１７ｃのビーム形状の上記副走査方向の
幅は、図７（ａ）に示したように、上記ピッチｐの約２
倍の幅に形成されている。従って、このビーム形状のレ
ーザービーム１７ｃの場合には、上記ワーク１０をＸ−
Ｙ方向にスキャンしながら該ワーク１０にレーザービー
ム１７ｃを照射して、該ワーク１０にハーフエッチング
加工を施した場合に、図８（ａ）に示すように、該ワー
ク１０に対するレーザービーム１７ｃの照射範囲が必ず
重なる。

【００３８】これにより、この加工方法においては、図
８（ｂ）、（ｃ）に示すように、該ワーク１０に対して
上記レーザービーム１７ｃが照射されない範囲が生じる
ことがなく、該ワーク１０に照射されるレーザービーム
１７ｃの加工エネルギーがゼロになることがないので、
ワーク１０に、図５（ｄ）に示したような衝立状の凸部
１０ｅが生じることがない。

【００３９】また、上記レーザービーム１７ｃは、図８
（ｂ）に示すように、上記レーザービーム１７ｃのエネ
ルギー密度が、該レーザービーム１７ｃの副走査方向の
中心部を最大値として、該中心部から該副走査方向の周
辺部に向けて減衰されるようになっている。

【００４０】従って、この加工方法においては、上述の
ように、上記ワーク１０に対するレーザービーム１７ｂ
の照射範囲が重なった部位における該ワーク１０に照射
されるレーザービーム１７ｃの加工エネルギーが、図８
（ｃ）に示すように、略均等化された値になるので、こ
のレーザービーム１７ｃの照射範囲が重なった部位の加
工エネルギーが倍加されることがなく、このレーザービ
ーム１７ｃの照射範囲が重なったワーク１０の加工部位
に、図５（ｄ）に示したように、スリット状の凹部１０
ｄが生じることがない。また、この加工方法において
は、図８（ｄ）に示すように、該ワーク１０のハーフエ
ッチング加工部１０ｃの周縁部１０ｆが、緩やかに傾斜
した形状の段差に形成されるので、この段差により上記
スキージがダメージを受けることがなくなり、該スキー
ジの寿命が短くなったり、良好な印刷の実現が阻害され
たりすることがなくなる。また、スリット状の凹部によ
って該印刷マスクにダメージが入りやすくなることもな
い。

【００４１】なお、ここで、上記ワーク１０の副走査方
向の移動ピッチが、移動誤差等により、ｐ＋αのように
若干大きくなった場合には、この移動ピッチの増大した
箇所におけるレーザービーム１７ｃのエネルギー密度
が、他の部位のエネルギー密度よりも若干低くなるが、
図５（ｃ）に示したように、該エネルギー密度がゼロに
なることはないので、このワーク１０の移動ピッチの増
大した箇所に、図８（ｅ）に示すような、僅かな凸部１
０ｇが生じるだけである。

【００４２】また、ここで、上記ワーク１０の副走査方
向の移動ピッチが、移動誤差等により、ｐ−αのように
若干小さくなった場合には、この移動ピッチの減少した
箇所におけるレーザービーム１７ｃのエネルギー密度
が、他の部位のエネルギー密度よりも若干大きくなる
が、図５（ｃ）に示したように、該エネルギー密度が倍
増することはないので、このワーク１０の移動ピッチの
減少した箇所に、図８（ｆ）に示すような、僅かな凹部
１０ｈが生じるだけである。

【００４３】ところで、図１に示したレーザによる加工
装置におけるエキシマレーザ１７から発せられるレーザ
ービーム１７ａは、そのビーム形状（断面形状）が、通
常、図９に示すように、ａ＝９〜１２ｍｍ、ｂ＝２０〜
２７ｍｍ程度の長円形状になっている。

【００４４】このエキシマレーザ１７から発せられたレ
ーザービーム１７ａは、図１０に示すように、該レーザ
ービーム１７ａのエネルギー密度を、ワーク１０の加工
に適したエネルギー密度に調整するためのアッテネータ
３０のレーザービーム光路下流側に、断面形状が半月状
の所定の曲率を有するシリンドリカルレンズ３１を配置
することによって、図１１に示すように、少なくとも、
上記エキシマレーザ１７から発せられたレーザービーム
１７ａのビーム形状の長円部の長さｂを、上記ワーク１
０の副走査方向の移動ピッチｐの約２倍の長さを持った
矩形形状のレーザービーム１７ｄに整形することができ
る。

【００４５】そして、このようなシリンドリカルレンズ
３１を用いてビーム形状が整形されたレーザービーム１
７ｄは、そのワーク１１０に照射されるエネルギー密度
が、図１２に示すように、該レーザービーム１７ｄの副
走査方向の中心部を最大値として、該中心部から該副走
査方向の周辺部に向けて減衰された状態となる。

【００４６】従って、このようなシリンドリカルレンズ
３１を用いてビーム形状を整形したレーザービーム１７
ｄを使用して、図１３（ａ）に示すように、該レーザー
ビーム１７ｄと該レーザービーム１７ｄが照射されるワ
ーク１０とを、該照射光軸に対して略直交する主走査方
向に相対的に往復スキャンさせるとともに、該主走査方
向に対して略直交する副走査方向に向けて、該レーザー
ビーム１７ｄのビーム幅２ｐの約半分のピッチｐで、相
対移動させながら、該ワーク１０に所定の深さのハーフ
エッチング加工を行うことによって、図１３（ｂ）、
（ｃ）、（ｄ）に示すように、図８に示した加工例の場
合と同様なハーフエッチング加工を行うことが可能とな
る。

【００４７】

【発明の効果】請求項１乃至３の発明によれば、ワーク
のハーフエッチング加工部に凹凸が発生することがない
ので、例えば、該ワークが前述したような印刷用マスク
の場合に、該印刷用マスクのハーフエッチング部に形成
された微細孔にペーストをスキージングする際に、該ス
キージがダメージを受けることがなく、該スキージの寿
命が短くなったり、良好な印刷の実現が阻害されたりす
ることがない。また、スリット状の凹部によってマスク
にダメージが入りやすくなることもない。更に、該ワー
クのハーフエッチング加工部の周縁部が、緩やかに傾斜
した形状の段差に形成されるので、この段差により上記
スキージがダメージを受けることがないという優れた効
果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】エキシマレーザによる樹脂加工装置の全体的な
構成の一例を示す概略図。

【図２】（ａ）は、上記加工装置によって形成される印
刷用マスクの概略断面図。（ｂ）は、上記印刷用マスク
によって印刷される柱状バンプの概略断面図。

【図３】（ａ）は、上記加工装置によって形成されるハ
ーフエッチング加工部を有する印刷用マスクの概略断面
図。（ｂ）は、上記ハーフエッチング加工部を有する印
刷用マスクによって印刷される柱状バンプの概略断面
図。

【図４】上記加工装置によるハーフエッチング加工時の
レーザービームとワークとの動作を説明するための概略
平面図。

【図５】（ａ）乃至（ｄ）は、上記加工装置におけるハ
ーフエッチング加工時のレーザービームとワークとの関
係を説明するための説明図。

【図６】本実施形態に係るレーザによる加工方法に用い
られるレーザービームのビーム形状とエネルギー密度と
の関係を示す概略斜視図。

【図７】（ａ）乃至（ｄ）は、本実施形態に係るレーザ
による加工方法に用いられるレーザービームのビーム形
状の形状例を示す概略図。

【図８】（ａ）乃至（ｆ）は、本実施形態に係るレーザ
による加工方法におけるハーフエッチング加工時のレー
ザービームとワークとの関係を説明するための説明図。

【図９】上記加工装置のエキシマレーザから発せられる
レーザービームのビーム形状の一例を示す概略図。

【図１０】本実施形態に係るレーザによる加工装置の一
例を示す概略構成図。

【図１１】本実施形態に係るレーザによる加工装置のシ
リンドリカルレンズにより整形されるレーザービームの
ビーム形状を説明するための概略斜視図。

【図１２】本実施形態に係るレーザによる加工装置のシ
リンドリカルレンズにより整形されるレーザービームの
ビーム形状とエネルギー密度との関係を示す概略斜視
図。

【図１３】（ａ）乃至（ｄ）は、上記シリンドリカルレ
ンズにより整形されたレーザービームを用いたハーフエ
ッチング加工時のレーザービームとワークとの関係を説
明するための説明図。

【符号の説明】

１０ ワーク １０ｃ ハーフエッチング加工部 １０ｆ ハーフエッチング加工部の周縁部 １１ ワーク載置台 １１ａ ワーク載置面 １２ ワーク載置台のＸ−Ｙテーブル １３ ワーク載置台のＸ−Ｙテーブル駆動系 １４ ワーク載置台の駆動モータ １５ ワーク載置台のモータ駆動回路 １７ エキシマレーザ １７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄ レーザービーム １８ レーザ駆動回路 １９ 反射鏡 ２０ アパーチャー ２０ａ アパーチャーの開口 ２１ 集光レンズ ３０ アッテネータ ３１ シリンドリカルレンズ ｐ ワークの副走査方向の移動ピッチ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】レーザービームの照射光軸に対して略垂直
   な平面に沿うように、該レーザービームと該レーザービ
   ームが照射されるワークとを、該照射光軸に対して略直
   交する主走査方向に相対的に往復スキャンさせるととも
   に、該主走査方向に対して略直交する副走査方向に向け
   て、所定のピッチで相対移動させながら、該ワークに所
   定の深さの掘り込み加工を行うレーザによる加工方法で
   あって、 上記ワークに照射される上記レーザービームのビーム形
   状の上記副走査方向の幅を、上記ピッチの約２倍の幅に
   形成するとともに、該レーザービームのエネルギー密度
   を、該レーザービームの副走査方向の中心部を最大値と
   して、該中心部から該副走査方向の周辺部に向けて減衰
   させたレーザービームにより、該ワークにハーフエッチ
   ング加工を行うことを特徴とするレーザによる加工方
   法。
2. 【請求項２】レーザービームの照射光軸に対して略垂直
   な平面に沿うように、該レーザービームと該レーザービ
   ームが照射されるワークとを、該照射光軸に対して略直
   交する主走査方向に相対的に往復スキャンさせるととも
   に、該主走査方向に対して略直交する副走査方向に向け
   て、所定のピッチで相対移動させながら、該ワークに所
   定の深さの掘り込み加工を行うレーザによる加工装置に
   おいて、 上記ワークに照射されるレーザービームのビーム形状の
   上記副走査方向の幅を、上記ピッチの約２倍の幅に形成
   するとともに、該レーザービームのエネルギー密度を、
   該レーザービームの副走査方向の中心部を最大値とし
   て、該中心部から該副走査方向の周辺部に向けて減衰さ
   せる形状の開口を有するアパーチャーを、該レーザービ
   ームの照射光路に配置したことを特徴とするレーザによ
   る加工装置。
3. 【請求項３】レーザービームの照射光軸に対して略垂直
   な平面に沿うように、該レーザービームと該レーザービ
   ームが照射されるワークとを、該照射光軸に対して略直
   交する主走査方向に相対的に往復スキャンさせるととも
   に、該主走査方向に対して略直交する副走査方向に向け
   て、所定のピッチで相対移動させながら、該ワークに所
   定の深さの掘り込み加工を行うレーザによる加工装置に
   おいて、 上記ワークに照射されるレーザービームのビーム形状の
   上記副走査方向の幅を、上記ピッチの約２倍の幅に形成
   するとともに、該レーザービームのエネルギー密度を、
   該レーザービームの副走査方向の中心部を最大値とし
   て、該中心部から該副走査方向の周辺部に向けて減衰さ
   せる曲率を有するシリンドリカルレンズを、該レーザー
   ビームの照射光路に配置したことを特徴とするレーザに
   よる加工装置。