(57)【要約】【課題】１回のレーザー照射でシートに多数の穴を同時にあけることができ、穴ピッチ精度の向上、加工時間の短縮化及び加工費の低価格化が実現できる。【解決手段】あらかじめ多数の穴がパターニングされたフォトマスク１５をポリイミド１６に密着し、固定金具１７によってフォトマスク１５とポリイミド１６との間がズレないように回収テーブル１８に保持し、その上から、レーザー光１９を、ポリイミド１６を融解又は蒸発できる程度に集束して、ポリイミド１６の広範囲に照射しながら、ポリイミド１６を回収テーブル１８ごと移動する。ポリイミド１６が融解又は蒸発により発生した液体及び蒸気は、回収テーブル１８によって回収する。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザー照射部とシートとの間にマスクを設け、前記レーザー照射部から照射するレーザーを前記マスクに通して照射することにより前記シートへ穴をあけるレーザー穴あけ方法であって、
多数の穴がパターニングされた前記マスクを、前記シートへ密着して保持して前記レーザーを照射すること、
を特徴とするレーザー穴あけ方法。
【請求項２】
請求項１に記載のレーザー穴あけ方法であって、
前記シートを融解又は蒸発させる程度で前記シートの全面又は所定範囲に対し、前記レーザーを照射するように前記レーザーの集束度合いを調整すること、
を特徴とするレーザー穴あけ方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のレーザー穴あけ方法であって、
前記レーザーの照射範囲又は前記シートの被照射範囲のいずれか一方を移動することにより、前記マスクを介して前記レーザーを前記シート全面に連続照射すること、
を特徴とするレーザー穴あけ方法。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のレーザー穴あけ方法であって、
前記シートが前記レーザーにより融解又は蒸発して発生した液体又は蒸気を回収すること、
を特徴とするレーザー穴あけ方法。
【請求項５】
シートにレーザーを照射するレーザー照射部と、
前記シートにマスクを密着して保持する保持部と、
を備えたことを特徴とするレーザー穴あけ装置。
【請求項６】
請求項５に記載のレーザー穴あけ装置であって、
前記シートを融解又は蒸発させる程度で前記シートの全面又は所定範囲に対し、前記レーザーを照射するように前記レーザーの集束度合いを調整するレーザー集束調整手段を更に備えたこと、
を特徴とするレーザー穴あけ装置。
【請求項７】
請求項５又は請求項６に記載のレーザー穴あけ装置であって、　前記シートが前記レーザーにより融解又は蒸発して発生した液体又は蒸気を回収する回収部を更に備えたこと、
を特徴とするレーザー穴あけ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シートをレーザーで穴あけ加工するレーザー穴あけ方法及びレーザー穴あけ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、レーザーよってシートに数千個以上の微細穴あけ加工を行う場合には、図２（ａ）で示すマスク転写光学系を備えたレーザー加工装置２０や、図２（ｂ）で示すスキャン光学系を備えたレーザー加工装置３０が使用されている。
【０００３】
レーザー加工装置２０は、レーザー光２１が、数十穴あけられたマスク２２の穴２３を通り、集束レンズ２４により集束され、シート２５に穴２６をあけてパターン転写加工するようになっている。
レーザー加工装置２０は、シート２５に数十個の穴あけ加工をした後、シート２５が移動され、まだ穴あけ加工がされていない場所を再度レーザー光２１によって穴あけ加工を行う。レーザー加工装置２０は、この穴あけ動作を繰返すことにより、シート２５に数千個以上の穴あけ加工を行う。
【０００４】
一方、レーザー加工装置３０は、レーザー光３１が、Ｙ軸ガルバノメータ３２ａに接続されたＹ軸ガルバノミラー３２ｂにより反射された後、Ｘ軸ガルバノメータ３３ａに接続されたＸ軸ガルバノミラー３３ｂにより反射され、これらのガルバノミラー３２ｂ，３３ｂにより高速走査され、ｆΘレンズ３４によりシート３５にほぼ垂直に調整されて照射され、これにより、シート３５に穴３６をあけるようになっている。
レーザー加工装置３０は、ガルバノミラー３２ｂ，３３ｂの傾斜角を変えることにより、穴あけ加工を順次行って複数の穴をあける。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、レーザー加工装置２０は、希望する微細穴径にする際に、集束レンズ２４を調整してレーザー光２１を集束させ、一回のレーザー照射でマスク２２にパターニングされた分の穴２３の加工しかできない。
そのため、マスク２２にパターニングされた以上の穴を加工する場合には、前述したように、シート２５を移動させることにより穴あけ加工を行うのであるが、シート２５の移動間の穴ピッチ精度が悪くなる恐れがある。
【０００６】
また、希望する穴径にレーザー光２１を集束するために、レーザー光２１の集束調整時間が必要となり、シート２５の穴のあいてない部分をレーザー光２１に当たるようにするために、シート２５の移動調整時間が必要となる。
そのため、加工時間がかかり、加工費が高価になるという問題がある。
【０００７】
一方、レーザー加工装置３０は、スキャンして、なぞるように加工を行うので、連続した溝のようなものをレーザー加工するには適しているが、一回のレーザー照射で複数の別々の穴を加工するには適していない。
そのため、レーザー加工装置２０の場合と同様に、加工時間がかかり、加工費が高価になるという問題がある。
【０００８】
本発明の課題は、穴ピッチ精度の向上、加工時間の短縮化及び加工費の低価格化を可能にするレーザー穴あけ方法及びレーザー穴あけ装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前述した問題を解決するために、請求項１に記載の発明は、レーザー照射部とシートとの間にマスクを設け、前記レーザー照射部から照射するレーザーを前記マスクに通して照射することにより前記シートへ穴をあけるレーザー穴あけ方法であって、多数の穴がパターニングされた前記マスクを、前記シートへ密着して保持して前記レーザーを照射すること（１５，１６）、を特徴とするレーザー穴あけ方法である。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のレーザー穴あけ方法であって、　前記シートを融解又は蒸発させる程度で前記シートの全面又は所定範囲に対し、前記レーザーを照射するように前記レーザーの集束度合いを調整すること（１２）、を特徴とするレーザー穴あけ方法である。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載のレーザー穴あけ方法であって、前記レーザーの照射範囲又は前記シートの被照射範囲のいずれか一方を移動することにより、前記マスクを介して前記レーザーを前記シート全面に連続照射すること、（Ａ，Ｂ）を特徴とするレーザー穴あけ方法である。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のレーザー穴あけ方法であって、前記シートが前記レーザーにより融解又は蒸発して発生した液体又は蒸気を回収すること（１８）、を特徴とするレーザー穴あけ方法である。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、シートにレーザーを照射するレーザー照射部（１１）と、前記シートにマスクを密着して保持する保持部（１７）と、を備えたことを特徴とするレーザー穴あけ装置である。
【００１４】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載のレーザー穴あけ装置であって、　前記シートを融解又は蒸発させる程度で前記シートの全面又は所定範囲に対し、前記レーザーを照射するように前記レーザーの集束度合いを調整するレーザー集束調整手段（１２）を更に備えたこと、を特徴とするレーザー穴あけ装置である。
【００１５】
請求項７に記載の発明は、請求項５又は請求項６に記載のレーザー穴あけ装置であって、前記シートが前記レーザーにより融解又は蒸発して発生した液体又は蒸気を回収する回収部（１８）を更に備えたこと、を特徴とするレーザー穴あけ装置である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を挙げて、詳細に説明する。図１は、本発明によるレーザー穴あけ装置の一実施形態を示す断面図である。レーザー穴あけ装置１０は、レーザー照射部としてのレーザー照射装置１１と、レーザー集束調整手段としてのレーザー集束調整レンズ１２と、保持部としての固定金具１７と、回収部としての回収テーブル１８とから構成され、レーザー光１９を集束して得られる高エネルギー密度を利用して、穴あけ加工をする装置である。
【００１７】
レーザー照射装置１１は、主なレーザー光１９の種類として、エキシマ（ｅｘｃｉｍｅｒ）、炭酸（ＣＯ２）、ＹＡＧ（ｙｔｔｒｉｕｍ　ａｌｕｍｉｎｕｍ　ｇａｒｎｅｔ）、紫外線（ＵＶ）などを照射する装置である。微細穴あけ加工時には、エキシマ、炭酸、ＹＡＧ、紫外線については、３倍又は４倍の高調波を使用することが望ましい。
【００１８】
レーザー収束調整レンズ１２は、レーザー照射装置１１から照射されるレーザー光１９が、フォトマスク１５を通してポリイミド１６の全面又は可能な限りの広範囲に照射するように、レーザー光１９の集束度合い及び焦点を調整するレンズである。レーザー集束調整レンズ１２は、図示しない駆動機構の駆動によって、位置決めされる。
【００１９】
固定金具１７は、ガラス１３にマスク１４が付されたフォトマスク１５を、ポリイミド１６に固定し、レーザー加工時にフォトマスク１５とポリイミド１６との間にズレが生じないように保持する金具である。固定金具１７は、後述する回収テーブル１８の表面端部に取り付けられ、フォトマスク１５とポリイミド１６を回収テーブル１８上に固定する。
【００２０】
回収テーブル１８は、ポリイミド１６がレーザー光１９による融解又は蒸発によって発生した液体又は蒸気によって、フォトマスク１５が汚染されないように、それらの液体又は蒸気を回収する回収装置を備えたテーブルである。
即ち、回収テーブル１８は、フォトマスク１５のレーザー光１９が透過するガラス部分を汚染しないようにする機能がある。
【００２１】
次に、本実施形態にかかるレーザー穴あけ方法について説明する。
本実施形態で行うレーザー穴あけ方法は、レーザー穴あけ装置１０に、フォトマスク１５を使用して穴あけ加工する場合を例として説明する。
【００２２】
レーザー穴あけ装置１０に使用するフォトマスク１５を作製する。フォトマスク１５は、エッチング、パンチング、放電加工等の手法によって穴２０ａを開けた部分だけに、レーザー光１９を通す型板である。なお、マスク１４を被覆した部分は、レーザー光１９を通さない。
フォトマスク１５は、ガラス基板１３にベリリウム銅をスパッタリングし、フィルター形状を露光し、レーザー光１９を通す箇所にエッチングを行って穴２０ａを形成し、ガラス基板１３にマスク１４をすることによって作製する（穴形成工程）。
フォトマスク１５の作成にあたり、マスク１４の材質として、ベリリウム銅を使用する理由は、レーザー光１９により溶融しないベリリウム銅のような金属でなければ、レーザー光１９を照射したときに溶融してしまい、ポリイミド１６に正確な穴をあけることができなくなるからである。
【００２３】
このようにして、希望する多数の穴のパターン形状を持つフォトマスク１５を用意したら、そのフォトマスク１５は、ポリイミド１６の上に密着して保持される。また、フォトマスク１５とポリイミド１６との間が移動中にずれないようにするため、これらを、断面Ｌ字型の固定金具１７で、回収テーブル１８に保持する（マスク設置工程）。
【００２４】
次に、レーザー光１９が、レーザー照射装置１１から照射され、レーザー集束調整レンズ１２によって、ポリイミド１６を融解又は蒸発して貫通できる程度にまでエネルギーを集束させて、ポリイミド１６上の極力広い範囲を矢印Ａのように照射する（レーザー収束調整工程）。そうすると、レーザー光１９は、フォトマスク１５のマスク１４に形成された穴２０ａを透過し、その穴２０ａの位置のポリイミド１６を融解又は蒸発させて、ポリイミド１６に穴２０ｂを貫通させる。
【００２５】
以上の各工程を含む穴あけ作業がレーザー光１９の照射範囲で行われた後、レーザー照射部１１からレーザー光１９を照射したまま、回収テーブル１８が矢印Ｂのように移動されて、まだ穴あけがされていないポリイミド１６の別の個所がレーザー光１９の照射範囲に置かれることになり、順次、穴あけが行われることになる。従って、ポリイミド１６に多数の穴があけられる。
【００２６】
この穴あけ作業と同時に、レーザー光１９の照射により融解又は蒸発したポリイミド１６の融解材料部分又は蒸発材料部分は、液体又は蒸気になって穴２０ａ，２０ｂに付着又は浮遊することなく、直ちに、回収テーブル１８にある吸収装置で回収される（回収工程）。そのため、フォトマスク１５は、そのような液体又は蒸気によって汚染されることはない。
【００２７】
本実施形態によれば、１回のレーザー照射で多数の穴を同時にあけることができるので、穴ピッチ精度が向上する。例えば、１回のレーザー光１９の照射によって、膜厚２５μｍのポリイミドに穴径２５μｍの穴を１万個、高い精度の穴あけ加工するようなことができる。
また、レーザー照射部とシートとの間の距離調整の手間を省略できるので、加工時間の短縮化及び加工費の低価格化が可能になる
【００２８】
（変形形態）
以上説明した変形形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の均等の範囲内である。
（１）本実施形態では、シートとしてポリイミドを使用したが、主な製品としてレーザー光で蒸発する金属や樹脂等であればよい。また、シートの形態は、枚葉紙、連続紙などの形態は問わない。
【００２９】
（２）本実施形態では、多数の穴あけ加工をするが、レーザー光の出力やマスクの形状の調整によって、ザグリ穴加工、溝加工等を行うこともでき、切断、溶接、焼入れ等を行うこともできる。
【００３０】
（３）本実施形態では、マスク転写光学系によるレーザー光の照射によって穴あけする方法を示し、レーザー光の照射位置を変えず、シートの位置を変えたが、スキャン光学系によるレーザー光の照射によって穴あけする方法もある。スキャン光学系による場合は、シートを移動させずに、ガルバノミラーを走査してレーザー光の照射範囲を高速で変えることにより、多数の穴あけが高速でできるようになる。
【００３１】
【発明の効果】
以上詳しく説明したように、本発明によれば、以下のような効果がある。
（１）穴あけしたマスクをシートに密着して保持するので、１回のレーザーの照射で多数の穴加工ができ、均一な穴ピッチを得ることができる。また、一枚当りの穴数と加工シート数が多数になるにつれて、加工時間の短縮化と加工費の低価格化を実現することができる。更に、シートの移動中に、マスクとシートの間がずれることがなく、レーザーとシートの間を調整しないで済む。
【００３２】
（２）照射されるレーザーは、シートを融解又は蒸発できる程度にエネルギーを集束させて極力広い範囲のシートに照射するので、シートの可能な限りの広範囲に対して同時に多数の穴あけをすることができる。
【００３３】
（３）レーザー光の照射範囲を移動することによりシートの移動を伴わずにレーザーによる穴あけ加工ができ、シートの被照射範囲を移動することによりレーザー光の照射範囲の移動を伴わずにレーザーによる穴あけ加工ができる。
【００３４】
（４）レーザーの照射によってシートが融解又は蒸発して発生した液体又は蒸気が回収されるので、そのような液体や蒸気によってマスクが汚染されないようにすることができる。
【００３５】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のレーザー穴あけ装置の構成を示す断面図である。
【図２】従来のレーザー穴あけ装置の構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
１０　レーザー穴あけ装置
１１　レーザー照射装置
１２　レーザー集束調整レンズ
１５　フォトマスク
１６　ポリイミド
１７　固定金具
１８　回収テーブル
１９　レーザー光
２０ａ，２０ｂ　穴
Ａ　レーザー光の照射方向
Ｂ　回収テーブルの移動方向
【図１】
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【図２】
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