本發(fā)明涉及用于激光加工裝置的掩膜。

背景技術(shù)：

以往，例如像專利文獻(xiàn)1所記載的那樣，已知有如下激光加工裝置：由反射鏡反射從激光光源射出的激光，使激光通過(guò)掩膜中之后，再次由反射鏡反射，利用透鏡進(jìn)行聚焦來(lái)使激光照射在被加工物上。多個(gè)掩膜被安裝在旋轉(zhuǎn)板的周向上，通過(guò)使旋轉(zhuǎn)板旋轉(zhuǎn)，將依照加工目的掩膜配置在激光的光軸上。

如圖7所示，專利文獻(xiàn)1中記載的掩膜60被擰入可調(diào)整位置地安裝在旋轉(zhuǎn)板上的滑塊70的孔71中。在掩膜60的激光射入側(cè)形成有凸緣部61，在中心部形成有成為掩膜圖案的銷孔63。在凸緣部61的激光射入側(cè)的端面形成圓錐狀的錐面62，激光L的一部分L2通過(guò)銷孔63，剩余的激光L1被錐面62反射，反射光L1的能量被圓環(huán)狀的阻尼器72吸收。

對(duì)錐面62實(shí)施用于提高反射率的涂層處理或切削加工。在對(duì)錐面62實(shí)施了涂層處理的情況下，不僅耗費(fèi)加工成本，而且還有涂層被剝離的可能性。因此，無(wú)論從成本方面還是從耐久性方面來(lái)看，都希望使用激光的反射率較高的材料作為掩膜60的材料，對(duì)掩膜60的激光射入側(cè)進(jìn)行切削加工來(lái)形成錐面62。

在如上文所述將錐面62切削加工為圓錐狀的情況下，微觀地來(lái)看，在錐面62的表面上會(huì)形成由切削加工產(chǎn)生的圓周方向上的多個(gè)槽或凹凸62a。由于這樣的凹凸62a使反射光散射，使一部分激光成為與射入方向相對(duì)方向的返回光La。因此，存在以下問(wèn)題：產(chǎn)生激光振蕩變得不穩(wěn)定，發(fā)生激光的模式劣化、振蕩輸出降低。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本專利特開(kāi)平10-235484號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題

本發(fā)明的目的在于提供一種激光加工用掩膜，能使激光照射中來(lái)自掩膜的返回光幾乎消失，能防止激光的模式劣化、振蕩輸出的降低。

解決技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案

本發(fā)明是包括掩膜主體、以及為了使激光通過(guò)而貫通形成于掩膜主體的銷孔的激光加工用掩膜。其特征在于，在掩膜主體的激光的射入側(cè)利用切削加工、磨削加工或研磨加工形成相對(duì)于銷孔的軸線傾斜的反射面，反射面中平行于傾斜方向的方向的表面粗糙度Ray小于垂直于傾斜方向的方向的表面粗糙度Rax。

在反射面被切削加工或磨削加工為圓錐面形狀的掩膜的情況下，會(huì)產(chǎn)生圓周方向的槽或凹凸。即，平行于傾斜方向的方向的表面粗糙度Ray大于垂直于傾斜方向的方向的表面粗糙度Rax。因此，反射光進(jìn)行散射，一部分可能變成朝向激光振蕩器的返回光。本發(fā)明的掩膜中，反射面中平行于傾斜方向的方向的表面粗糙度Ray小于垂直于傾斜方向的方向的表面粗糙度Rax。為此，射入掩膜的激光容易向不同于射入方向的方向散射，能抑制向與射入方向相對(duì)方向的反射，因此能抑制反射光成為與射入方向相對(duì)方向的返回光。其結(jié)果是，能對(duì)激光振蕩變得不穩(wěn)定、產(chǎn)生激光的模式劣化、振蕩輸出降低的問(wèn)題進(jìn)行抑制。

如上文所述，例如通過(guò)沿著傾斜方向?qū)ρ谀ぶ黧w進(jìn)行切削加工、磨削加工或研磨加工，能容易地形成平行于傾斜方向的方向的表面粗糙度Ray小于垂直于傾斜方向的方向的表面粗糙度Rax的反射面。由于在反射面上形成沿著傾斜方向的條狀的凹凸或槽，因此使平行于傾斜方向的方向的表面粗糙度Ray小于垂直于傾斜方向的方向的表面粗糙度Rax。在使用激光的反射率較高的材料作為掩膜的材料并利用切削加工、磨削加工或研磨加工來(lái)形成反射面的情況下，能降低加工成本，并且也沒(méi)有在對(duì)反射面進(jìn)行涂層的情況下的涂層被剝離的問(wèn)題，耐久性方面優(yōu)異。

反射面可以是相對(duì)于所述銷孔的軸線以一定角度傾斜的一個(gè)平面部，也可以是棱錐面或圓錐面。在反射面為平面部的情況下，通過(guò)對(duì)掩膜主體的端部從一個(gè)方向進(jìn)行切削加工，能容易地進(jìn)行制作。

對(duì)適用于本發(fā)明的激光波長(zhǎng)不作特別限定，但激光具有激光波長(zhǎng)越長(zhǎng)則越難以受到掩膜表面的凹凸影響的性質(zhì)。因此，本發(fā)明相對(duì)于激光的波長(zhǎng)較短的激光(例如UV激光等)是有效的。掩膜主體的材質(zhì)根據(jù)激光的性質(zhì)能適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行選擇。例如使用UV激光作為激光的情況下，期望使用UV激光的反射率較高的鋁作為掩膜主體。

一般來(lái)說(shuō)，使用波長(zhǎng)較短的激光時(shí)若不減小掩膜表面的表面粗糙度則會(huì)產(chǎn)生散射的影響。本發(fā)明著眼點(diǎn)在于，即使表面粗糙度較粗糙引起散射，也能利用機(jī)械加工的方向?qū)υ撋⑸涞姆较蜻M(jìn)行控制。由此，即使不將表面粗糙度處理至作為鏡面發(fā)揮作用的水平(例如表面粗糙度Ra＝1nm以下等)也能作為掩膜發(fā)揮作用。

發(fā)明效果

如上文所述，根據(jù)本發(fā)明，在掩膜主體的激光的射入側(cè)利用切削、磨削或研磨加工來(lái)形成相對(duì)于銷孔的軸線傾斜的反射面，使反射面中平行于傾斜方向的方向的表面粗糙度Ray小于垂直于傾斜方向的方向的表面粗糙度Rax，因此向掩膜射入的激光能容易地向不同于射入方向的方向進(jìn)行散射，能抑制向與射入方向相對(duì)方向的反射。因此，能抑制反射光成為與射入方向的相對(duì)方向的返回光，能防止激光的模式劣化和振蕩輸出的降低。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明所涉及的激光加工裝置的一個(gè)示例的示意圖。

圖2是掩膜的實(shí)施例1的主視圖(a)、左側(cè)視圖(b)、俯視圖(c)。

圖3是表示掩膜的實(shí)施例1的表面粗糙度的圖。

圖4是表示掩膜的加工方法的一個(gè)示例的圖。

圖5是掩膜的實(shí)施例2的主視圖以及右側(cè)視圖。

圖6是掩膜的實(shí)施例3的主視圖以及右側(cè)視圖。

圖7是表示專利文獻(xiàn)1中的掩膜的一個(gè)示例的圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

圖1表示使用了本發(fā)明所涉及的掩膜的激光加工裝置的一個(gè)示例的示意圖。激光加工裝置1具備激光光源即激光振蕩器10、透鏡20、阻尼器30、以及掩膜40，通過(guò)了掩膜40的激光L2照射至未圖示的被加工物。另外，能在激光L的光軸的中途適當(dāng)配置鏡面、聚焦透鏡等。例如使用UV激光、YAG激光、CO₂激光等任意的激光作為激光L。

該實(shí)施例的掩膜40具有圖2所示的圓柱形的掩膜主體41，在其中心部貫通形成有截面為圓形的銷孔42。另外，銷孔42的截面形狀不限于圓形。設(shè)定掩膜主體41的朝向，使銷孔42的軸線與激光L的光軸平行。在掩膜主體41的激光的射入側(cè)形成有平面部43，該平面部43相對(duì)于銷孔42的軸線以一定角度θ(0<θ<90°)傾斜。具體而言，角度θ優(yōu)選為從60～85°的范圍中進(jìn)行選擇。平面部43沿著傾斜方向被切削加工、磨削加工或研磨加工，形成反射激光L的反射面。

如圖2(b)、(c)所示，平面部43形成為平行于傾斜方向的槽或條狀的凹凸43a。即，形成平行于Y-Z面的方向的凹凸43a。圖3簡(jiǎn)要表示平面部43的凹凸43a的表面粗糙度。另外，圖3中，夸張地示出了條狀的凹凸43a，但實(shí)際上凹凸的數(shù)量更多，凹凸的間隔也更窄。如圖3所示，平行于傾斜方向的方向(B-B截面)的表面粗糙度Ray小于垂直于傾斜方向的方向(A-A截面)的表面粗糙度Rax。即，

Ray<Rax

因此，向平面部43射入的激光利用平面部43的傾斜和凹凸43a的協(xié)同效應(yīng)，變得容易向不同于射入方向的方向(例如相對(duì)于圖1的YZ面不平行的方向)發(fā)生散射，能抑制向與射入方向相對(duì)方向的反射。

以將來(lái)自激光的熱量進(jìn)行散熱的觀點(diǎn)來(lái)看，期望使用熱導(dǎo)率較高的金屬(鋁、金、銀、銅等)作為掩膜主體41的材料。另外，以提高激光的反射率的觀點(diǎn)來(lái)看，期望使用反射率較高的金屬(鋁、金)等。激光不限于平行光，也可以為聚合光或發(fā)散光。

下面示出了加工條件的一個(gè)示例。

激光的射入光束直徑：φ0.1～15mm

平面部的表面粗糙度Ra：50nm以下

激光的波長(zhǎng)：500nm以下

被掩膜40的平面部43反射的激光L1向不同于激光L的射入方向的方向發(fā)生反射。特別是，平面部43中平行于傾斜方向的方向的表面粗糙度Ray小于垂直于傾斜方向的方向的表面粗糙度Rax，因此向掩膜40射入的激光容易向不同于射入方向的方向發(fā)生散射，能抑制向與射入方向相對(duì)方向的反射。即，能抑制反射激光成為與射入方向相對(duì)方向(z軸負(fù)方向)的返回光。反射的激光L1的能量被利用水冷等來(lái)適當(dāng)冷卻的阻尼器30吸收。因此，能防止反射激光L1對(duì)周邊元器件造成熱影響。該實(shí)施例中，由于阻尼器30僅設(shè)置在射入激光L的光軸的單側(cè)(圖1中的上側(cè))，能使阻尼器30小型化。

圖4示出了掩膜40的加工方法的一個(gè)示例。準(zhǔn)備能以支點(diǎn)51為中心傾斜的底座50，利用卡盤52將掩膜主體41的原材料41’固定在底座50上。原材料41’是在其中心具有銷孔42的圓柱形元器件。接著，使底座50以支點(diǎn)51為中心傾斜規(guī)定角度，并使底座50相對(duì)于以水平軸為中心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的磨削磨具53向水平方向移動(dòng)，或使磨削磨具53向水平移動(dòng)。底座50或磨削磨具53的移動(dòng)方向與傾斜面的脊線方向平行，但也可稍許傾斜。作為磨削磨具53例如期望為140000號(hào)以上的磨具。利用與磨削磨具53的摩擦來(lái)對(duì)原材料41’的頂部進(jìn)行切削加工，形成傾斜了一定角度的平面部43。磨具53的磨具面在平面部43的傾斜方向上進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，因此在平面部43上形成沿著傾斜方向的微小的凹凸部。因此，如上文所述，使平行于傾斜方向的方向的表面粗糙度Ray小于垂直于傾斜方向的方向的表面粗糙度Rax，能抑制反射光成為向激光振蕩器方向的返回光。在研磨加工的情況下，也使掩膜40如圖4所示傾斜規(guī)定角度來(lái)進(jìn)行加工。作為研磨加工的例子可列舉拋光研磨。作為切削加工的其它例子，可列舉如刮削加工這樣的利用直線運(yùn)動(dòng)的加工方法。由于利用直線運(yùn)動(dòng)進(jìn)行切削，因此能在平行于傾斜方向的方向上進(jìn)行加工。

實(shí)施例2

圖5示出本發(fā)明所涉及的掩膜的實(shí)施例2。該實(shí)施例的掩膜45形成具有四個(gè)傾斜面46的棱錐形狀，在四個(gè)傾斜面46上形成平行于傾斜方向的槽或凹凸46a。因此，平行于傾斜方向的方向的表面粗糙度Ray小于垂直于傾斜方向的方向的表面粗糙度Rax。另外，在掩膜45的中心部形成由斜孔構(gòu)成的銷孔47，但也可形成圓形的孔。

該情況下，傾斜面46中平行于傾斜方向的方向的表面粗糙度Ray小于垂直于傾斜方向的方向的表面粗糙度Rax，因此射入至傾斜面46的激光向各個(gè)方向發(fā)散，能抑制反射光成為朝向激光振蕩器方向的返回光。

實(shí)施例3

圖6示出本發(fā)明所涉及的掩膜的實(shí)施例3。該實(shí)施例的掩膜48形成有具有一個(gè)錐面49的圓錐形狀，在錐面49上形成有平行于傾斜方向的放射狀的槽或凹凸49a。因此，平行于傾斜方向的方向的表面粗糙度Ray小于垂直于傾斜方向的方向的表面粗糙度Rax。另外，在掩膜48的中心部形成有由圓形孔構(gòu)成的銷孔50，但也可形成斜孔。

圖6的掩膜48的情況下也與圖5同樣地，錐面49中平行于傾斜方向的方向的表面粗糙度Ray小于垂直于傾斜方向的方向的表面粗糙度Rax，因此射入至錐面49的激光向各個(gè)方向發(fā)散，能抑制反射光成為返回光。

標(biāo)號(hào)說(shuō)明

1 激光加工裝置

10 激光振蕩器

20 透鏡

30 阻尼器

40 掩膜

41 掩膜主體

42 銷孔

43 平面部(反射面)

43a 凹凸