(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザビームが透過する透光部が設けられた投影マスクにレーザビームを照射して、該投影マスクの透光部を透過したレーザビームが被加工物に照射されることにより、該被加工物の表面を加工するレーザ加工方法であって、
前記投影マスクの透光部は、長方形状になっており、
該投影マスクに照射されるレーザビームの光スポットが楕円形状になっており、
該投影マスクの長方形における各長辺近傍部にはレーザビームが照射され、該投影マスクの長方形における各短辺近傍部には、レーザビームが照射されないように、前記投影マスクの透光部に対して前記光スポットが形成されていることを特徴とすることを特徴とするレーザ加工方法。
【請求項２】
前記楕円形状の長軸が前記投影マスクの長方形における長辺の長さよりも短く形成されていることを特徴とする請求項１記載のレーザ加工方法。
【請求項３】
前記被加工物が、前記投影マスクの透光部の前記長辺に沿った方向に移動される請求項１または２に記載のレーザ加工方法。
【請求項４】
前記被加工物が、前記投影マスクの透光部の前記短辺に沿った方向に移動される請求項１または２に記載のレーザ加工方法。
【請求項５】
前記被加工物が、前記投影マスクの透光部の前記短辺に沿った方向に移動に併せて、前記長辺に沿った方向に沿って往復移動される、請求項４に記載のレーザ加工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザ光を利用して被加工物の表面を加工するレーザ加工方法に関し、特に、レーザビームの照射によって、被加工物である基板上の有機物をアブレーションして、基板表面に対して垂直あるいは傾斜した平滑面を形成する際に好適に実施されるレーザ加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
基板上の有機物をエッチング加工する方法として、エキシマレーザ等のレーザビームのアブレーション作用を利用したレーザ加工方法がある。
【０００３】
図１は、レーザ加工方法の実施に使用されるレーザ加工装置の構成を示す概略図である。このレーザ加工装置は、例えば、シリコンなどの基板上にポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等のレーザビームの照射に対して光分解性を有する有機物シートを装着した被加工物５に対して、凹部を形成するために使用され、被加工物５が載置されて固定されるＸＹステージ６と、ＸＹステージ６上の被加工物５に向けてエキシマレーザビームを発振するレーザ発振器１とを備えている。レーザ発振器１から発振されたレーザビーム２は、投影マスク３によって、所定のパターンとされ、対物光学系４によって光学的に縮小されて、ＸＹステージ６の上に固定された被加工物５に照射される。
【０００４】
図６は、このレーザ加工装置に設けられた投影マスク３の平面図である。投影マスク３は、板ガラスの表面に、レーザビーム２が透過する長方形状パターンの透光部３ａが形成されるように金属膜の遮光部３ｂを形成して構成されている。遮光部３ｂを構成する金属膜は、レーザビーム２を遮光し、金属膜が設けられていない透光部３ａ内をレーザビーム２は通過する。
【０００５】
レーザ発振器１から発振されるエキシマレーザビーム２の断面は、楕円形状であり、この楕円形状のレーザビーム２が投影マスク３に照射される。投影マスク３に照射されるレーザビーム２は、投影マスク３の透光部３ａの全域に対して均一に照射されるように、レーザビーム２のスポットが透光部３ａの全体をカバーしている。
【０００６】
投影マスク３の透光部３ａを透過したレーザビーム２は、対物光学系４によって光学的に縮小されて、ＸＹステージ６の上に固定された被加工物５に集光され、投影マスク３に形成された長方形の透光部３ａの像を、対物光学系４の縮小倍率に対応したパターンとして被加工物５に投影する。レーザビーム２が照射された被加工物５の表面は、レーザビーム２によってアブレーションされ、基板平面に対して垂直な垂直面を有する凹部が形成される。
【０００７】
また、レーザビーム２を照射しながら被加工物５を移動させることにより、傾斜面を作製することもできる。
【０００８】
傾斜面の作製方法について、図１２に基づいて説明する。
【０００９】
被加工物５は、基板５ａとこの基板５ａ上に接着された有機物シート５ｂとを有しており、レーザビーム２の照射条件として、有機物シート５ｂのみをアブレーションするような加工条件を選択し、投影マスク３に形成された矩形状の透光部３ａを透過したレーザビーム２を被加工物５に照射し、この状態で被加工物５を図１２の矢印Ｃに示す方向に一定速度で移動させる。
【００１０】
被加工物５をこのように移動させながら、その途中で、レーザビーム２の照射を停止すると、被加工物５の移動方向に対して前方となる部分と後方となる部分とでレーザビーム２のトータル照射量が異なるため、エッチング量に差が生じる。この結果、被加工物５の移動方向に対して前方側が深くなるように傾斜した傾斜面が形成される。このように、レーザビーム２の強度と被加工物５の移動速度を調整することにより、任意の斜度の傾斜面を形成することができる。
【００１１】
図７は、このようなレーザ加工装置によって被加工物５の表面がアブレーションされて形成された凹部の輪郭を示している。なお、ＸＹステージ６においてレーザビーム２のスポットの長軸方向がＸ方向となっている。投影マスク３に形成された長方形の透光部３ａの全域にわたってレーザビーム２が照射されることにより、被加工物５の表面に形成される凹部の輪郭２９は、全周にわたって波打った状態になる。なお、図の破線３０は、投影マスク３に形成された透光部３ａの投影像の外周縁を示しており、従って、その破線３０は、被加工物５の表面に対して凹部を形成する内面が垂直になった理想的な加工輪郭を示している。
【００１２】
実際に形成される凹部の加工輪郭２９が波打っている原因は、投影マスク３の透光部３ａを透過するレーザビーム２が、透光部３ａのエッジによって回折することによるためである。
【００１３】
図８は、投影マスク３の透光部３ａを透過したレーザビーム２が被加工物５に照射された場合における被加工物５表面のレーザビーム２の強度分布を示している。長方形状の透光部３ａを透過したレーザビーム２は、透光部３ａのエッジである各長辺および各短辺それぞれによる回折によって、被加工物５の表面において強度差が生じ、高強度部分が格子状になる。このような格子状になったレーザビーム２の高強度部分では、アブレーションが強く実施されるために、被加工物５の加工輪郭２９は、全周にわたって、波打った状態になる。
【００１４】
図９は、投影マスク３の透光部３ａを透過して被加工物５の表面に照射されるレーザビーム２の強度を、透光部３ａの長辺に沿ったＸＹステージ６におけるＸ方向に沿って示す分布曲線である。図９のｘ軸は、ＸＹステージ６のＸ方向、すなわち、透光部３ａの長手方向に沿った位置を示し、ｙ軸は、ｘ軸の各位置におけるレーザビーム２の相対強度を示している。図９の破線は、透光部３ａのエッジによる回折が発生しない状態でのレーザビーム２の強度分布を示している。レーザビーム２の強度分布は、図８の格子縞に対応しており、強度のピークは、透光部３ａの各短辺側のエッジに近接した位置にそれぞれ対応して現れている。
【００１５】
このように、投影マスク３の透光部３ａを透過したレーザビーム２によって被加工物５を加工する場合に、透光部３ａのエッジにおけるレーザビーム２の回折の影響が避けられず、被加工物５に形成される凹部の内面である加工面に波打った状態になるために、被加工物５に、光軸に平行で平坦な面を形成することは容易でないという問題がある。また、傾斜面を形成する場合も、レーザビーム２の強度分布を反映して、図１２に示すように、傾斜面は波打った状態になり、平坦な面を得ることは、容易ではない。
【００１６】
特開平９−２０６９７４号公報には、投影マスクの透光部を透過して被加工物上に形成されるレーザビームの強度分布を、透光部のエッジによる回折が生じない理想的なレーザビームの強度分布に補正する方法が開示されている。図１０は、特開平９−２０６９７４号公報に開示されたレーザ加工方法に用いられる装置の概略構成図である。
【００１７】
図１０において、エキシマレーザ発振器５１から出射されたレーザビーム６１は、ビーム整形光学系５２により、ビームサイズが拡大され、ホモジナイザＨＮであるフライアイレンズ５３に照射される。フライアイレンズ５３は、光軸に沿って配置された多数のレンズエレメントによって構成されている。各レンズエレメントによって構成されたフライアイレンズ５３から出射されるレーザビームは、開口絞り５４を介してコンデンサーレンズ５５に照射され、コンデンサーレンズ５５により平行光束とされて、投影マスク５６に照射される。投影マスク５６に照射されるレーザビームの光スポットは、投影マスク５６に設けられた長方形の透光部の全域をカバーしており、その透光部の全域に均一に照射される。
【００１８】
投影マスク５６の透光部を透過するレーザビームは、２つのレンズ５７および５８と開口絞り５９とによって構成される結像光学系ＯＳにより、被加工物６０に照射される。被加工物６０は、照射されるレーザビームによるアブレーション作用によって、投影マスク５６の透光部に対応した凹部が形成される。
【００１９】
このようなレーザ加工装置では、エキシマレーザ発振器５１と、ビーム整形光学系５２と、フライアイレンズ５３と、開口絞り５４およびコンデンサーレンズ５５とによって、投影マスク５６に対してレーザビームを均一に照射するための照明光学系ＩＬが構成されている。そして、照明光学系ＩＬの開口数をＮＡｃとし、結合光学系ＯＳの投影マスク５６側の開口数をＮＡｏとすると、コヒーレンスファクターσは、次の式（１）によって定義される。
【００２０】
σ＝ＮＡｃ／ＮＡｏ  …（１）
図１１は、このようなレーザ加工装置におけるコヒーレンスファクターσを変化させた場合における被加工物６０上に照射されるレーザビームの強度を、投影マスク５６の透光部の長手方向に沿った分布曲線として示したものである。図１１におけるｘ軸は、投影マスク５６における長方形の透光部の相互に対向する短辺の中点同士を結ぶ直線に沿った方向の位置を示しており、ｙ軸は、ｘ軸の各位置におけるレーザビームの相対強度を示している。図１１の破線は、投影マスク５６における透光部のエッジによってレーザビームが回折しない場合における被加工物６０上のレーザビームの強度分布を示している。図１１（ａ）は、コヒーレンスファクターσ＝０．２、図１１（ｂ）は、コヒーレンスファクターσ＝０．７の場合をそれぞれ表している。
【００２１】
図１１（ｂ）に示す分布曲線は、図１１（ａ）に示す分布曲線と比較すると、レーザビーム回折による強度のピークが比較的小さくなっている。コヒーレンスファクターσを大きくすることにより、透光部の各コーナー部にそれぞれ対応した位置において、レーザビームが高強度になることを防止することができ、また、透光部の中央部に対応した位置におけるレーザビーム強度の揺らぎも抑制することができる。被加工物６０に、光軸に平行な加工面を高精度にて得るためには、コヒーレンスファクターσを０．６以上にすればよい。
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１１（ｂ）に見られるように、投影マスク５６の透光部のエッジ近傍に対応した各位置において、レーザビームの回折による影響を完全に取り除くことは難しく、レーザビームが局所的に高強度になることを完全に防止することは容易でなく、そのため、上記のレーザ加工方法では、被加工物の表面に対して垂直、あるいは傾斜した平滑面を形成することが容易でないという問題がある。
【００２３】
本発明はこのような問題を解決するものであり、その目的は、投影マスクの透光部のエッジによるレーザビームの回折を容易に制御することができ、その結果、被加工物に、光軸に平行、あるいは傾斜した平滑面を確実に形成することができる経済的なレーザ加工方法を提供することにある。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
本発明のレーザ加工方法は、レーザビームが透過する透光部が設けられた投影マスクにレーザビームを照射して、該投影マスクの透光部を透過したレーザビームが被加工物に照射されることにより、該被加工物の表面を加工するレーザ加工方法であって、前記投影マスクの透光部は、長方形状になっており、該投影マスクに照射されるレーザビームの光スポットが楕円形状になっており、該投影マスクの長方形における各長辺近傍部にはレーザビームが照射され、該投影マスクの長方形における各短辺近傍部には、レーザビームが照射されないように、前記投影マスクの透光部に対して前記光スポットが形成されていることを特徴とすることを特徴とする。
【００２５】
前記楕円形状の長軸が前記投影マスクの長方形における長辺の長さよりも短く形成されている。
【００２６】
前記被加工物が、前記投影マスクの透光部の前記長辺に沿った方向に移動される。
【００２７】
前記被加工物が、前記投影マスクの透光部の前記短辺に沿った方向に移動される。
【００２８】
前記被加工物が、前記投影マスクの透光部の前記短辺に沿った方向に移動に併せて、前記長辺に沿った方向に沿って往復移動される。
【００３０】
【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説明する。
【００３１】
本発明のレーザ加工方法は、図１に示すレーザ加工装置を使用して実施される。このレーザ加工装置は、前述したように、シリコン基板上にポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の有機物シートを接着した被加工物５に凹部を形成するために使用され、被加工物５が載置されて固定されるＸＹステージ６と、ＸＹステージ６上の被加工物５に対してエキシマレーザビームを発振するレーザ発振器１とを備えている。レーザビーム光源であるレーザ発振器１から出射されて照射光学系ＩＬによって平行光束とされたレーザビーム２は、投影マスク３によって所定の長方形状のパターンとされ、対物光学系４にて光学的に縮小されて、ＸＹステージ６の上に固定された被加工物５に照射される。
【００３２】
図２は、このレーザ加工装置に設けられた投影マスク３の平面図である。投影マスク３は、板ガラスの表面に、レーザビーム２が透過する長方形状パターンの透光部３ｃが形成されるように金属膜の遮光部３ｂを形成して構成されている。遮光部３ｂを構成する金属膜は、レーザビーム２を遮光し、金属膜が設けられていない透光部３ｃ内を、レーザビーム２は透過する。
【００３３】
図２に破線にて示すように、投影マスク３に照射されるレーザビーム２の光スポット２ａは楕円形状になっている。投影マスク３に照射されるレーザビーム２の楕円状になった光スポット２ａの長軸をＢｘとすると、長方形の透光部３ｃの長辺は、その長軸に平行になるように配置されており、透光部３ｃの長辺の長さＡｘは、レーザビーム２の光スポット２ａの長径Ｂｘよりも長くなっている。また、透光部３ｃに照射されるレーザビーム２は、光スポット２ａが透光部３ｃの各短辺にそれぞれ照射されないように、レーザビーム２の光軸が、透光部３ｃの中央部に一致するように位置合わせされている。
【００３４】
図１において、投影マスク３の透光部３ｃを透過したレーザビーム２は、対物光学系４にて光学的に縮小されて、ＸＹステージ６上に固定された被加工物５に集光され、投影マスク３に形成された長方形状の透光部３ｃの像を、対物光学系４の縮小倍率に対応したパターンとして被加工物５に投影する。レーザビーム２が照射された被加工物５の表面は、レーザビーム２によってアブレーションされる。
【００３５】
図３は、このようなレーザ加工装置によって被加工物５を加工して形成された凹部の加工輪郭を示している。なお、ＸＹステージ６において、照射されるレーザビーム２の楕円形状の光スポットにおける長軸方向がＸ方向になっている。図３の破線２０は、投影マスク３に形成された透光部３ｃの投影像の外周縁を示しており、従って、破線２０は、レーザビーム２が、投影マスク３の透光部３ｃのエッジによって回折することなく被加工物５に照射されて、被加工物５の表面に垂直な凹部内面が形成された理想的な加工輪郭を示している。
【００３６】
投影マスク３に形成された長方形の透光部３ｃの各短辺に対して、光スポットが照射されないように、レーザビーム２が照射されることにより、被加工物５に形成される凹部の加工輪郭１９は、透光部３ｃの各長辺に沿った側縁１９ａにおいて、波打った状態がそれぞれ解消しており、破線２０にほぼ重なった平滑な状態になっている。凹部の加工輪郭１９における長手方向に沿った各側縁１９ａの波打った状態が解消した理由は、投影マスク３の透光部３ｃを透過したレーザビーム２が、透光部３ｃの各短辺に沿ったエッジによって回折されないことによる。
【００３７】
図４は、投影マスク３の透光部３ｃを透過したレーザビーム２の被加工物５の表面における強度分布である。長方形の透光部３ｃを透過したレーザビーム２は、透光部３ｃの各長辺に沿ったそれぞれのエッジからの回折により、被加工物５の表面では、レーザビーム２に強度差が生じ、高強度部分が、透光部３ｃの長手方向に沿った直線部分によって形成された格子状になっているが、透光部３ｃの幅方向に沿った各エッジにおいては、レーザビーム２が照射されず、レーザビーム２の回折が発生しない。
【００３８】
このようなレーザビーム２によって、被加工物５の表面がアブレーションされることにより、図３に示すように、被加工物５の加工輪郭１９は、透光部３ｃの長手方向に沿った側縁１９ａにおいて、波打った状態が解消され、レーザビーム２の光軸に平行な平滑面が形成される。
【００３９】
図５は、投影マスク３の透光部３ｃを透過して被加工物５の表面に照射されるレーザビーム強度を、透光部３ｃの長辺に沿ったＸＹステージ６のＸ方向に沿って示す分布曲線である。図５のｘ軸は、ＸＹステージ６のＸ方向の位置、すなわち、透光部３ｃの長手方向に沿った位置を示し、ｙ軸は、ｘ軸の各位置におけるレーザビーム２の相対強度を示している。図５の破線は、透光部３ｃのエッジによってレーザビーム２が回折しない状態での被加工物５表面におけるレーザビーム２の強度分布を示している。
【００４０】
被加工物５の表面におけるレーザビーム２の強度分布は、図４に示す格子縞にそれぞれ対応しており、透光部３ｃの長手方向の各端部を除いた中央部に対応する部分において、回折が生じないレーザビーム２の強度に一致したほぼ一定の強度になっている。透光部３ｃの長手方向の各端部に対応する部分においては、回折が生じないレーザビーム２の強度に対して若干ずれた状態になっている。
【００４１】
投影マスク３の透光部３ｃの形状を長方形にした場合には、レーザビーム２のスポット２ａの長径Ｂｘに比べて透光部３ｃの長辺の長さＡｘを十分長くすることができるから、透光部３ｃの各短辺に沿ったエッジに光スポット２ａが照射されないようにすることができる。従って、透光部３ｃの各短辺に沿ったエッジによってレーザビーム２の回折が生じないために、透光部３ｃの長手方向に沿ったＸ方向において、光強度に差が生じることを防止することができる。
【００４２】
このように、投影マスク３の透光部３ｃを透過したレーザビーム２によって被加工物５を加工する場合には、透光部３ｃのエッジにおけるレーザビーム２の回折の影響を抑制することにより、被加工物５に形成される凹部の内面である加工面を、波打つことなく、被加工物５の表面に対して垂直な平坦面にすることができる。
【００４３】
この投影マスク３の使用により、投影マスク３の透光部３ｃの回折による悪影響を低減することができるが、投影マスク３に入射するレーザビーム２自体の光強度分布がＸ方向に周期的な強弱分布を有していると、その強度分布を反映して、Ｘ方向に沿った加工面が波打った状態となる。
【００４４】
このような場合に、加工面を平坦にするためには、投影マスク３の透光部３ｃの各短辺に沿ったエッジにおいて、光スポットが照射されないように、透光部３ｃの長手方向（Ｘ方向）に沿って、被加工物５を移動させればよい。被加工物５をスキャニングさせつつレーザ加工を行うことにより、レーザビーム２自体の強度分布の悪影響が緩和され、被加工物５に、レーザビーム２の光軸に平行な平滑面を形成することができる。なお、被加工物５を固定し、レーザビーム２の光軸をＸ方向に往復移動させても、同様に、レーザビーム２の光軸に平行な平滑面を形成することができる。
【００４５】
また、この投影マスク３とスキャニング加工とを組み合わせることにより、面精度の高い傾斜面を形成することもできる。
【００４６】
投影マスク３の透光部３ｃの短辺に沿ったエッジに、光スポットが照射されないようにレーザ発振器１から発振されるレーザビームの楕円形状を調整し、被加工物５を、透光部３ｃの短辺方向（Ｙ方向）に沿って、一定速度で移動させる。被加工物５をこのように移動させながら、その途中でレーザビーム２の照射を停止すると、被加工物５の移動方向に傾斜した傾斜面が形成される。
【００４７】
図６に示したような、従来の投影マスク３とレーザビーム２の組み合わせにより、レーザビーム２を被加工物５上に照射して傾斜面を形成した場合、透光部３ａでのレーザビーム２の回折により、被加工物５に照射されるレーザビーム２は、図８に示すような強度分布となる。このような強度分布となった光を用いて、Ｙ方向にスキャニング加工を行った場合、図１２に示したようにＸ方向に沿って波打った状態に配列したシワが多数形成され、傾斜面の平滑性が悪化する。
【００４８】
これに対して、本発明のように、投影マスク３とレーザビーム２の楕円形状を図２に示したような組み合わせとすることにより、透光部３ｃの短辺に沿ったエッジの回折がなくなるため、被加工物５上に照射されるレーザビーム２の強度分布は、図４に示すようになる。このため、照射されるレーザビーム２の強度分布は、Ｘ方向における中央部で光強度分布の差が小さくなり、Ｙ方向にスキャニング加工を行っても、図１２に示したようなシワは形成されず、傾斜面の平滑性が向上する。
【００４９】
なお、本発明の投影マスク３を用いても、図４に示すように、Ｙ方向に周期的に光の強弱が現れる。しかし、Ｙ方向へはスキャニング加工を行うので、その光の強弱の差が緩和されて、問題を生じない。
【００５０】
また、垂直面を形成する場合と同様に、投影マスク３に入射するレーザビーム２自体が強度分布をもっていると、その強度分布を反映して、加工される傾斜面に凹凸が発生する。
【００５１】
この場合、図１３の矢印Ｃ’に示すように、被加工物５のＹ方向の移動に併せて、被加工物５をＸ方向に往復移動させることにより、Ｙ方向に傾斜する傾斜面を形成すればよい。このようなＸ方向の往復移動によって、レーザビーム２自体が有する強度分布の悪影響が緩和され、平滑性に優れた傾斜面を得ることができる。
【００５２】
なお、上述の実施の形態では、被加工物に所定形状を有する凹部を形成する場合について説明したが、被加工物に所定形状の貫通孔を形成する場合についても適用することができる。
【００５３】
【実施例】
〈実施例１〉
図１に示すレーザ加工装置として、住友重機社製エキシマレーザ加工装置（ＫｒＦレーザ：波長２４８ｎｍ：発振出力２７０ｍＪ：発信周波数２００パルス／ｓ）を使用して、本発明方法によるレーザ加工を実施した。被加工物５として、シリコン基板に厚さ２００μｍのＰＥＴシートを接着固定したものを使用し、この被加工物５を、ＸＹステージ６上に固定した。レーザ加工装置におけるレーザビーム２の光スポット２ａの径は、２５ｍｍ×８ｍｍである。このようなレーザビーム２に対して、３０ｍｍ×３ｍｍの長方形の透光部３ｃが形成された投影マスク３を用いた。
【００５４】
長方形の透光部３ｃの長辺は、レーザビーム２の光スポット２ａの長軸に沿って配置されており、レーザビーム２の光スポット２ａの中心を投影マスク３の透光部３ｃの長方形の中心に一致させた。光スポット２ａの長軸の径は２５ｍｍであり、透光部３ｃの長辺の長さは３０ｍｍであるために、透光部３ｃの各短辺に沿ったそれぞれのエッジには、光スポット２ａは、それぞれ照射されなかった。
【００５５】
投影マスク３の透光部３ｃを透過したレーザビーム２は、対物光学系４により１／３に縮小されるように設定した。
【００５６】
このような状態で、被加工物５の表面に凹部を形成する所定のレーザ加工を実施して、被加工物５に形成された凹部における基板の表面に垂直な内面の面精度を、Ｚｙｇｏ社製干渉計にて測定した。その結果は、ＲＭＳ値で５０ｎｍであり、凹部の内面の面精度は極めて良好であった。
【００５７】
〈実施例２〉
ＸＹステージ６の上に固定した被加工物５を移動させるスキャニング加工を行った場合の、本実施の形態におけるレーザ加工方法の実施例を示す。
【００５８】
実施例１において、レーザビーム２を照射した状態で、被加工物５を固定したＸＹステージ６を、Ｘ方向に移動させるスキャニング加工を行った。それ以外は、実施例１と同じ加工条件によって被加工物５を加工した。
【００５９】
被加工物５に形成された凹部における基板表面に垂直な内面の面精度を、Ｚｙｇｏ社製干渉計にて測定したところ、ＲＭＳ値で４０ｎｍであり、実施例１に比べて、更に、加工面の面精度は良好であった。
【００６０】
〈実施例３〉
ＸＹステージ６の上に固定した被加工物５を移動させるスキャニング加工を行うことにより、傾斜面を形成した場合の、本実施の形態におけるレーザ加工方法の実施例を示す。
【００６１】
実施例１において、レーザビーム２を照射した状態で、被加工物５を固定したＸＹステージ６を、Ｙ方向に移動させるスキャニング加工を行った。それ以外は、実施例１と同じ加工条件によって被加工物５を加工した。
【００６２】
被加工物５に形成された傾斜面の面精度を、Ｚｙｇｏ社製干渉計にて測定したところ、ＲＭＳ値で１２０ｎｍであり、傾斜面の面精度は良好であった。
【００６３】
〈実施例４〉
ＸＹステージ６の上に固定した被加工物５を移動させるスキャニング加工を行うことにより、傾斜面を形成した場合の、本実施の形態におけるレーザ加工方法の実施例を示す。
【００６４】
この実施例４では、レーザビーム２を照射した状態で、被加工物５を固定したＸＹステージ６を、Ｙ方向に移動させるスキャニング加工を行う際に、Ｘ方向への往復移動を併せて行った。それ以外は、実施例３と同じ加工条件で被加工物５を加工した。
【００６５】
被加工物５に形成された傾斜面の面精度を、Ｚｙｇｏ社製干渉計にて測定したところ、ＲＭＳ値で６０ｎｍであり、実施例３に比べて、更に、加工面の面精度は良好であった。
【００６６】
〈比較例１〉
２５ｍｍ×８ｍｍのレーザビームの光スポット径に対して、投影マスクに設けられた遮光部を６ｍｍ×３ｍｍの長方形としたこと以外は、実施例１と同様にして、被加工物５の表面に凹部を形成する所定のレーザ加工を実施して、被加工物５に形成された凹部における基板の表面に垂直な内面の面精度を、Ｚｙｇｏ社製干渉計にて測定した。その結果は、ＲＭＳ値で８０ｎｍであり、実施例１および２に比べて、加工面の面精度は悪くなった。
【００６７】
〈比較例２〉
２５ｍｍ×８ｍｍのレーザビームの光スポット径に対して、投影マスクに設けられた透光部を６ｍｍ×３ｍｍの長方形としたこと以外は、実施例３と同様にして、被加工物５の表面に傾斜面を形成する所定のレーザ加工を実施して、被加工物５に形成された傾斜面の面精度を、Ｚｙｇｏ社製干渉計にて測定した。その結果は、ＲＭＳ値で２００ｎｍであり、実施例３および４に比べて、加工面の面精度は悪くなった。
【００６８】
【発明の効果】
本発明のレーザ加工方法は、投影マスクの透光部の辺の長さが、少なくとも１方向において、レーザビームの照射径より大きくなっており、透光部のエッジによるレーザビームの回折の影響を抑制できるから、被加工物の基板面に垂直な面及び傾斜した面の高精度の加工が可能になる。
【００６９】
更に、投影マスクの透光部の形状が長方形である場合、長辺の長さの向きに被加工物を移動させるスキャニング加工を行うことにより、被加工物の基板面に垂直な面及び傾斜した面の加工精度をより高くすることができる。
【００７０】
また、本発明のレーザ加工方法は、従来の投影マスクの透光部に、その形状の改良を加えるだけで達成できるから、そのコストメリットは大きい。
【００７１】
また、一軸、あるいは二軸のスキャニング加工を行うことにより、被加工物の基板面に対して傾斜した面の加工精度をより高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】レーザ加工装置の構成を示す概略図である。
【図２】本発明のレーザ加工方法に用いられる投影マスクの平面図を示す。
【図３】本発明のレーザ加工方法によるレーザ加工後の被加工物に形成された凹部の輪郭を示す概略図である。
【図４】本発明のレーザ加工方法において被加工物の表面に照射されるレーザビームの強度分布を示す概略図である。
【図５】本発明のレーザ加工方法において、被加工物上に投影されたレーザビームの強度分布を示すグラフである。
【図６】従来のレーザ加工方法において使用される投影マスクの平面図である。
【図７】従来のレーザ加工方法によるレーザ加工後の被加工物に形成された凹部の輪郭を示す概略図である。
【図８】従来のレーザ加工方法において被加工物の表面に照射されるレーザビームの強度分布を示す概略図である。
【図９】従来のレーザ加工方法において、被加工物上に投影されたレーザビームの強度分布を示すグラフである。
【図１０】従来のレーザ加工装置の構成を示す概略図である。
【図１１】（ａ）は、そのレーザ加工装置において、コヒーレンスファクターσ＝０．２の場合に被加工物上に照射されたレーザビームの強度分布を示すグラフ、（ｂ）は、コヒーレンスファクターσ＝０．７の場合に、被加工物上に照射されたレーザビームの強度分布を示すグラフである。
【図１２】従来のレーザ加工方法による傾斜面の形成方法を説明する斜視図である。
【図１３】本発明のレーザ加工方法による傾斜面の形成方法を説明する斜視図である。
【符号の説明】
１  レーザ発振器
２  レーザビーム
２ａ  光スポット
３  投影マスク
３ｂ  遮光部
３ｃ  遮光部
４  対物光学系
５  被加工物
６  ＸＹステージ
【図１】
0003736791.tif 000002
【図２】
0003736791.tif 000003
【図３】
0003736791.tif 000004
【図４】
0003736791.tif 000005
【図５】
0003736791.tif 000006
【図６】
0003736791.tif 000007
【図７】
0003736791.tif 000008
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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