(57)【要約】【課題】  エネルギービーム加工用マスクに関し、マスクの変形によるワークとの密着性の低下を防止し、マスクの寿命を延ばすことで低コスト化を実現する。【解決手段】  被加工物８に板状部材に任意の形状のパターンを形成したマスクを密着または近接させ、マスクに設けたパターンを通して被加工物８にエネルギービームを照射することによって被加工物８の加工を行うエネルギービーム加工用マスク１を、エネルギービームを通過させる加工パターン形状６を設けたパターン形成用の第１のマスク部材２と、エネルギービームの大半を遮光するための遮光パターン形状６を有する第２のマスク部材３とにより構成する。【選択図】          図１
2005211923.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物に板状部材に任意の形状のパターンを形成したマスクを密着または近接させ、前記マスクに設けたパターンを通して被加工物にエネルギービームを照射することによって被加工物の加工を行うエネルギービーム加工用マスクにおいて、前記マスクを、エネルギービームを通過させる加工パターン形状を設けたパターン形成用の第１のマスク部材と、エネルギービームの大半を遮光するための遮光パターン形状を有する第２のマスク部材とにより構成したことを特徴とするエネルギービーム加工用マスク。
【請求項２】
上記第２のマスク部材に設けた遮光パターン形状が、上記第１のマスク部材に設けた加工パターン形状に沿い、且つ、前記加工パターン形状より大きなエネルギービームが透過可能な開口部からなることを特徴とする請求項１記載のエネルギービーム加工用マスク。
【請求項３】
上記開口部の線幅が、上記加工パターン形状の線幅の１．５倍以上であることを特徴とする請求項２記載のエネルギービーム加工用マスク。
【請求項４】
上記第２のマスク部材の開口部の少なくとも一部の周辺部が、上記第１のマスク部材に反り返り方向と逆方方向の圧力を加える凸部を有することを特徴とする請求項２または３に記載のエネルギービーム加工用マスク。
【請求項５】
上記第２のマスク部材が、上記第１のマスク部材の熱伝導率以上の熱伝導率を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のエネルギービーム用加工マスク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エネルギービーム加工用マスクに関するものであり、特に、レーザ光等のエネルギービーム照射に起因する熱ダメージによる変形・破損を低減するための構成に特徴のあるエネルギービーム加工用マスクに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来よりレーザ加工方法は、実装基板における溝加工或いは切断等に使用されており、この場合、実装基板等の被加工物、即ち、ワークにレーザ光透過用パターンを形成したコンタクトマスクを密着または近接させ、線状或いは矩形状に整形したレーザ光を照射して数回〜数十回走査することにより、ワークへ所定パターンの溝又はスルーホールを形成したり或いは切断加工を行っている（例えば、特許文献１或いは特許文献２参照）。
【０００３】
このレーザ加工において使用されるコンタクトマスクとしては、ガラス基板に多層反射膜からなる反射パターンを設けたガラスマスクや、厚さが数十μｍ〜数百μｍの金属板にレーザ光透過用パターンを設けたメタルマスクが使用されている。
【０００４】
この内、ガラスマスクは、１Ｊ／ｃｍ2 以上のエネルギーの場合には、多層反射膜が破損するおそれがあるので、低エネルギーで加工可能な樹脂基板の加工にもっばら使用されている。
【０００５】
一方、メタルマスクは、より高エネルギーのレーザ光照射に耐え得るが、レーザ照射を繰り返すことによって、レーザ光透過用パターンにおける微細パターン部が変形し、ワークとの密着性がなくなり、加工形状を劣化させるという問題が発生するので、加工形状を劣化させる前に、マスク交換を行っている。
【０００６】
なお、メタルマスクの金属板の厚さを厚くすればマスク寿命は長くなるが、そうするとレーザ光透過用パターンの深さが深くなるため、レーザ光の回折により加工パターンの周辺部に回折縞が現れるという問題がある。
【特許文献１】特開２００１−０９６３９０号公報
【特許文献２】特開平０７−３３６０５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述のマスク交換においては、形状劣化はパターンの一部である場合が多く、一部の劣化により遮光部分が大半を占めるコンタクトマスクを廃棄することは省資源化の障害となる。
【０００８】
また、変形による密着性が得られないメタルマスクでもパターン形状は十分加工に使用できる場合がある。
即ち、熱ダメージによりパターンエッジ部が反ってワークとの密着性が得られなくても、パターンエッジ部の形状自体には劣化が見られない場合があり、このようなメタルマスクをそのまま廃棄すると低コスト化の障害になる。
【０００９】
したがって、本発明は、マスクの変形によるワークとの密着性の低下を防止し、マスクの寿命を延ばすことで低コスト化を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
図１は本発明の原理的構成図であり、ここで図１を参照して、本発明における課題を解決するための手段を説明する。
なお、図における符号４，５は、夫々第２のマスクを構成するカバー部及びベース部である。
図１参照
上記課題を解決するために、本発明は、被加工物８に板状部材に任意の形状のパターンを形成したマスクを密着または近接させ、マスクに設けたパターンを通して被加工物８にエネルギービームを照射することによって被加工物８の加工を行うエネルギービーム加工用マスク１において、マスクをエネルギービームを通過させる加工パターン形状６を設けたパターン形成用の第１のマスク部材２と、エネルギービームの大半を遮光するための遮光パターン形状を有する第２のマスク部材３とにより構成したことを特徴とする。
【００１１】
このように、エネルギービーム加工用マスク１を、加工パターン形状６を設けた第１のマスク部材２と、加工パターン形状６を通過しなかったエネルギービームによリ発生した熱等でコンタクトマスクのパターンや形状が変形し、被加工物８への加工形状劣化を防ぐための第２のマスク部材３とにより構成することにより、変形が生じた場合に第１のマスク部材２のみを交換すれば良く、マスク全体の廃棄を回避することができる。
【００１２】
この場合、第２のマスク部材３に設けた遮光パターン形状を、第１のマスク部材２に設けた加工パターン形状６に沿い、且つ、加工パターン形状６より大きなエネルギービームが透過可能な開口部７とすることにより、加工部に回折縞を発生することなくエネルギービームの大半を遮蔽することができる。
【００１３】
また、開口部７の線幅を、加工パターン形状６の線幅の１．５倍以上とすることによって、加工部に回折縞を発生することなく第１のマスク部材２と被加工物８との密着性を良好に保つことができ、エネルギービーム照射によって多少変形が発生するような場合にも、第１のマスク部材２が被加工物８から離れることを防ぐことができる。
【００１４】
また、第２のマスク部材３の開口部７の少なくとも一部の周辺部を、第１のマスク部材２に反り返り方向と逆方向の圧力を加える凸部を設けることが望ましく、それによって、第１のマスク部材２と被加工物８との密着性をさらに良好にすることができる。
【００１５】
また、第２のマスク部材３の熱伝導率を、第１のマスク部材２の熱伝導率以上とすることが望ましく、それによって、第２のマスク部材３の蓄熱による変形を防止することができる。
なお、「第１のマスク部材２の熱伝導率以上」とは、第１のマスク部材２の熱伝導率と同じ場合を当然に含むものである。
【００１６】
また、第１のマスク部材２を、異なった加工パターン形状６を有する複数のマスク部材から構成しても良く、それによって、第１のマスク部材２の内の劣化が生じた部分のみを交換すれば良くなり、劣化の生じにくい加工パターン形状６を有するマスク部材の無駄な廃棄を防止することができる。
【００１７】
また、第１のマスク部材２を、複数の板状部材から構成して複数の板状部材を配置することにより形成される開口部を加工パターン形状６としても良く、一組の板状部材の配置によって、異なった線幅のパターンを任意に生成することができる。
【００１８】
この場合のエネルギービームは、レーザ光に限られるものではなく、フラッシュランプ等のランプ光或いは電子ビームを用いても良いものである。
また、板状部材は、Ａｌ、Ｃｕ、ＳＵＳ等の金属板に限られるものではなく、ＴｉＮ板等を用いても良く、さらには、セラミック板等を用いても良いものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、エネルギービーム加工用マスクを２つ以上の部材で構成しているので、エネルギービームを透過させる第１のマスク部材のみを交換すれば良く、第１のマスク部材を複数保管することで、第１のマスク部材製作の効率化が可能になり、マスク全体の低コスト化が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明は、実装基板等の被加工物に密着または近接させ、レーザ光を透過するパターン形状に加工を行うコンタクトマスクを、レーザ光を透過するパターン部と加工に使用されないレーザを受光しパターン部の熱ダメージを防ぎ、パターン部を被加工物と密着させる遮光部から構成する。
【実施例１】
【００２１】
ここで、図２乃至図４を参照して、本発明の実施例１のレーザ加工用マスクを説明する。
図２参照  
図２は、本発明の実施例１のレーザ加工用マスクの概略的分解斜視図であり、説明のためにワークも併せて示している。
本発明の実施例１のレーザ加工用マスクは、樹脂製実装基板等のワーク４０に所望する溝パターンをレーザ加工するためにレーザ光を透過させるための加工用パターン１１を備えたパターン部１０と、レーザ加工に寄与しないレーザ光の大部分を遮光するための遮光ホルダ部２０からなる。
【００２２】
このパターン部１０は、例えば、厚さが０．１ｍｍのステンレス製板に所望する溝パターンを形成するための加工用パターン１１を形成したものであり、この場合の加工用パターン１１幅は例えば３０μｍとする。
【００２３】
一方、遮光ホルダ部２０は、ワーク４０及び加工用パターン１１を互いに密着して位置決め・載置するホルダベース２０ａと、レーザ加工に寄与しないレーザ光の大部分を遮光するホルダカバー２０ｂとからなる。
【００２４】
このホルダベース２０ａは、例えば、厚さが５ｍｍのステンレスより熱伝導率の高いＡｌ製板に位置決め用突起２１，２２及び固定用ネジ穴２３を設けたものであり、ワーク４０を載置する側の面は平坦に加工されている。
【００２５】
また、ホルダカバー２０ｂは、例えば、厚さが５ｍｍのステンレスより熱伝導率の高いＡｌ製板に、パターン部１０に設けた加工用パターン１１に沿った形状で、且つ、加工用パターン１１の線幅の１．５倍以上、例えば、１．７倍の線幅の開口パターン２４を設けるとともに、ホルダベース２０ａに設けた位置決め用突起２１及び固定用ネジ穴２３に対応する夫々位置決め用開口部２５及びネジ挿通穴２６を設けたものである。
【００２６】
図３参照  
図３は、本発明の実施例１のレーザ加工用マスクを用いたレーザ加工方法を示す概略的斜視図であり、ワーク４０及び加工用パターン１１を互いに密着させた状態で位置決め用突起２１を利用して位置決めしてホルダベース２０ａ上に載置し、載置した状態でホルダカバー２０ｂを被せてネジ部材２７によりネジ止め固定する。
【００２７】
このように、ワーク４０をレーザ加工用マスクにネジ止め固定したのち、Ｘ−Ｙステージ（図示を省略）に搭載し、例えば、線状に整形したエキシマレーザからのレーザ光４１を照射した状態で、Ｘ−Ｙステージを図における矢印の方向に数回〜数十回、例えば、４回往復することによってレーザ走査を行ってパターン部１０に設けた加工用パターン１１と同じ形状の溝をワーク４０に形成する。
【００２８】
この様に、本発明の実施例１においては薄いパターン部１０に設けた加工用パターン１１の縁を、厚いホルダカバー２０ｂで押さえているのでパターン部１０に設けた加工用パターン１１における熱ダメージによる変形を抑制することができ、マスク寿命を大幅に延ばすことができる。
【００２９】
また、照射されたレーザ光の内の大半のレーザ加工に寄与しないレーザ光はホルダカバー２０ｂで反射・吸収されるが、ホルダカバー２０ｂは厚く且つ熱伝導率が高いので熱変形することがない。
【００３０】
このパターン部１０に設けた加工用パターン１１の開口部の縁にはレーザ加工に伴うカボン等の残渣が一時的に付着するが、レーザ光４１を往復走査する過程で再蒸発されるので、残渣が加工パターン精度に悪影響を与えることはない。
なお、パターン部１０は、数回〜数十回使用したのち、アルコールで拭き取って洗浄を行うか或いは超音波洗浄する。
【００３１】
図４参照  
図４は、本発明の実施例１のレーザ加工用マスクにおけるワーク取り出し工程を説明するための概略的斜視図であり、ネジ部材２７によるネジ止めを解除して、ホルダカバー２０ｂを外し、パターン部１０ａと溝４２が形成されたワーク４０とを取り出す。
【００３２】
この時、使用したパターン部１０ａにおける加工用パターン１１の縁が破損していたり、或いは、反りが大きくなって密着性が悪くなっている場合には、同じ加工用パターン１１を形成した新しいパターン部１０ｂと交換する。
【００３３】
このように、本発明の実施例１においてはレーザ加工用マスクが、経時的に熱ダメージにより劣化しても、薄いパターン部１０のみを交換すれば良いので、薄いパターン部１０のみ複数製造して保管しておけば良く、低コスト化が可能になる。
【実施例２】
【００３４】
次に、図５を参照して、本発明の実施例２のレーザ加工用マスクを説明するが、ホルダカバーの形状が異なるだけであるのでホルダカバーのみを説明する。
図５参照  
図５は、本発明の実施例２のレーザ加工用マスクを構成するホルダカバー３０ｂの裏平面図と裏平面図におけるＡ−Ａ′に沿った断面図であり、ホルダカバー３０ｂの裏面、即ち、パターン部１０に接する側の面において、開口パターン３１の縁に例えば、幅０．１ｍｍに渡って凸部３２を設けたものである。
【００３５】
この様に、本発明の実施例２においては、凸部３２を設けることによって、パターン部１０に設けた加工用パターン１１の周辺部を押圧して、加工用パターン１１に発生する反りと反対方向の圧力を印加することができ、それによって、熱ダメージによって発生する加工用パターン１１の周辺部の反りをより効果的に抑制することができる。
【実施例３】
【００３６】
次に、図６を参照して、本発明の実施例３のレーザ加工用マスクを説明する。
図６参照  
図６は、本発明の実施例３のレーザ加工用マスクの概略的分解斜視図であり、基本的構成は上述の実施例１と同様であるが、パターン部５０が、加工用パターン５４〜５６が互いに異なる複数のサブパターン部５１〜５３から構成されるものである。
なお、図６においては、便宜上、３個のサブパターン部５１〜５３を示すが、３個に限られるものではない。
【００３７】
本発明の実施例３においては、パターン部５０を加工用パターン５４〜５６が互いに異なる複数のサブパターン部５１〜５３で構成しているので、破損したサブパターンのみを交換すれば良く、さらなる低コスト化が可能になる。
【００３８】
即ち、加工用パターン５４〜５６の形状によって破損の発生頻度が異なるが、発生頻度の高い加工用パターンを設けたサブパターンを多く製造・保管しておくことによって、パターン部５０を一個で構成した場合に比べて、廃棄する必要ない部分を何回も有効に使用することが可能になり、さらなる低コスト化に寄与することになる。
【００３９】
以上、本発明の各実施例を説明したが、本発明は各実施例に記載された構成・条件に限られるものではなく、各種の変更が可能である。
例えば、上記の膜厚，線幅等の数値及びパターン形状は単なる一例に過ぎず、目的とするレーザ加工に応じて適宜変更されるものであり、例えば、スルービアの形成に使用する場合も同様である。
【００４０】
また、上記の各実施例においては、パターン部を機械的強度が高いステンレスを用いているが、ステンレスに限られるものではなく、Ｔｉ、Ｗ等の機械的強度が高い他の金属板を用いても良いものである。
【００４１】
また、上記の各実施例においては、遮光ホルダ部を熱伝導率が高いＡｌで形成しているが、同じく熱伝導率の高いＣｕによって構成しても良いものであり、いずれにしても、パターン部を構成する材料と熱伝導率が同じか、熱伝導率が高い材料を用いれば良い。
【００４２】
さらには、パターン部及び遮光ホルダ部は金属製に限られるものではなく、照射するレーザ光によるアブレーション等のダメージに耐え得るものであれば何でも良く、例えば、遮光ホルダ部の少なくとも一方をセラミックスで構成しても良いものである。
【００４３】
また、上記の各実施例においては、ホルダカバーとホルダベースとをネジ止めで固定しているが、ネジ止めに限られるものではなく、バインディング部材によって固定しても良いものである。
【００４４】
また、上記の各実施例においては、パターン部をホルダベースに対して位置決め用突起によって位置合わせをしているが、位置決め用突起に限られるものではなく、凹部等の他の位置決め手段を用いても良いものである。
【００４５】
また、上記の各実施例においては、パターン部を所定の加工用パターンを予め形成したパターン部或いはサブパターン部によって構成しているが、複数の板状部材を組み合わせて配置することによって加工用パターンを構成しても良いものである。
【００４６】
即ち、例えば、ＴｉＮ等からなる一対の板状部材を所定間隔で対向配置した状態で、押さえ部材によって固定し、固定した状態でホルダカバーを被せるようにしても良く、配向配置する間隔を適宜制御することによって、一組の板状部材によって任意の線幅の溝或いは切断部を形成することが可能になる。
【００４７】
また、上記の各実施例においては、樹脂製の実装基板をワークとしているが、ワークはガラス基板でも良く、さらには、所定の導電体パターンを形成した実装基板でも良く、したがって、レーザ加工は溝加工・穴加工に限られず、切断加工にも使用されるものであり、さらには、照射エネルギー密度を低下させることによってフォトレジストに対する露光工程にも使用されるものである。
【００４８】
また、上記の各実施例においては、レーザ加工を前提に説明しているが、本発明はレーザ加工に限られるものではなく、照射エネルギー密度が低くても良い場合には、Ｘｅランプ等のランプ光た電子ビーム等のエネルギービーム加工にも適用されるものであり、この場合も加工に伴うダメージによるマスク変形を低減することができ、マスク破損が生じた場合にもマスク交換が容易になる。
【００４９】
ここで再び図１を参照して、本発明の詳細な特徴を改めて説明する。
再び、図１参照  
（付記１）  被加工物に板状部材に任意の形状のパターンを形成したマスクを密着または近接させ、前記マスクに設けたパターンを通して被加工物８にエネルギービームを照射することによって被加工物８の加工を行うエネルギービーム加工用マスク１において、前記マスクを、エネルギービームを通過させる加工パターン形状６を設けたパターン形成用の第１のマスク部材２と、エネルギービームの大半を遮光するための遮光パターン形状を有する第２のマスク部材３とにより構成したことを特徴とするエネルギービーム加工用マスク。
（付記２）  上記第２のマスク部材３に設けた遮光パターン形状が、上記第１のマスク部材２に設けた加工パターン形状６に沿い、且つ、前記加工パターン形状６より大きなエネルギービームが透過可能な開口部７からなることを特徴とする付記１記載のエネルギービーム加工用マスク。
（付記３）  上記開口部７の線幅が、上記加工パターン形状６の線幅の１．５倍以上であることを特徴とする付記２記載のエネルギービーム加工用マスク。
（付記４）  上記第２のマスク部材３の開口部７の少なくとも一部の周辺部が、上記第１のマスク部材２に反り返り方向と逆方向の圧力を加える凸部を有することを特徴とする付記２または３に記載のエネルギービーム加工用マスク。
（付記５）  上記第２のマスク部材３が、上記第１のマスク部材２の熱伝導率以上の熱伝導率を有することを特徴とする付記１乃至４のいずれか１に記載のエネルギービーム用加工マスク。
（付記６）  上記第１のマスク部材２が、異なった加工パターン形状６を有する複数のマスク部材から構成されることを特徴とする付記１乃至５のいずれか１に記載のエネルギービーム加工用マスク。
（付記７）  上記第１のマスク部材２が、複数の板状部材から構成され、前記複数の板状部材を配置することにより形成される開口部を加工パターン形状６としたことを特徴とする付記１乃至６のいずれか１に記載のエネルギービーム加工用マスク。
（付記８）  上記エネルギービームが、レーザ光、ランプ光、電子ビーム、或いは、収束イオンビームのいずれかであることを特徴とする付記１乃至７のいずれか１に記載のエネルギービーム加工用マスク。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明の活用例としては、プリント回路基板等の実装基板に対するレーザ加工用マスクが典型的なものであるが、他のエネルギービーム加工に対しても適用されるものであり、また、被加工物も実装基板自体に限られるものではなく、フォトレジストに対する露光工程にも適用されるものであり、いずれにしても、マスクの密着性の劣化を防止し、マスク寿命を延ばすことで低コスト化に寄与するものである。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の原理的構成の説明図である。
【図２】本発明の実施例１のレーザ加工用マスクの概略的分解斜視図である。
【図３】本発明の実施例１のレーザ加工用マスクを用いたレーザ加工方法を示す概略的斜視図である。
【図４】本発明の実施例１のレーザ加工用マスクにおけるワーク取り出し工程を説明するための概略的斜視図である。
【図５】本発明の実施例２のレーザ加工用マスクを構成するホルダカバーの説明図である。
【図６】本発明の実施例３のレーザ加工用マスクの概略的分解斜視図である。
【符号の説明】
【００５２】
１  エネルギービーム加工用マスク
２  第１のマスク部材
３  第２のマスク部材
４  カバー部
５  ベース部
６  加工パターン形状
７  開口部
８  被加工物
１０  パターン部
１０ａ  パターン部
１０ｂ  パターン部
１１  加工用パターン
２０  遮光ホルダ部
２０ａ  ホルダベース
２０ｂ  ホルダカバー
２１  位置決め用突起
２２  位置決め用突起
２３  固定用ネジ穴
２４  開口パターン
２５  位置決め用開口部
２６  ネジ挿通穴
２７  ネジ部材
２８  開口パターン
３０ｂ  ホルダカバー
３１  開口パターン
３２  凸部
４０  ワーク
４１  レーザ光
４２  溝
５０  パターン部
５１  サブパターン部
５２  サブパターン部
５３  サブパターン部
５４  加工用パターン
５５  加工用パターン
５６  加工用パターン
【図１】
2005211923.tif 000003
【図２】
2005211923.tif 000004
【図３】
2005211923.tif 000005
【図４】
2005211923.tif 000006
【図５】
2005211923.tif 000007
【図６】
2005211923.tif 000008