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，使激光通過掩膜中之后，再次由反射鏡反射，利用透鏡進(jìn)行聚焦來使激光照射在被加工物上。多個掩膜被安裝在旋轉(zhuǎn)板的周向上，通過使旋轉(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，無論從成本方面還是從耐久性方面來看，都希望使用激光的反射率較高的材料作為掩膜60的材料，對掩膜60的激光射入側(cè)進(jìn)行切削加工來形成錐面62。

在如上文所述將錐面62切削加工為圓錐狀的情況下，微觀地來看，在錐面62的表面上會形成由切削加工產(chǎn)生的圓周方向上的多個槽或凹凸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方向的返回光La。因此，存在以下問題：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：日本專利特開平10-235484號公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明所要解決的技術(shù)問題

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方向的反射，因此能抑制反射光成為與射入方向相對方向的返回光。其結(jié)果是，能對激光振蕩變得不穩(wěn)定、產(chǎn)生激光的模式劣化、振蕩輸出降低的問題進(jìn)行抑制。

如上文所述，例如通過沿著傾斜方向?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形成反射面的情況下，能降低加工成本，并且也沒有在對反射面進(jìn)行涂層的情況下的涂層被剝離的問題，耐久性方面優(yōu)異。

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

對適用于本發(fā)明的激光波長不作特別限定，但激光具有激光波長越長則越難以受到掩膜表面的凹凸影響的性質(zhì)。因此，本發(fā)明相對于激光的波長較短的激光(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。

一般來說，使用波長較短的激光時若不減小掩膜表面的表面粗糙度則會產(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、磨削或研磨加工來形成相對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方向的反射。因此，能抑制反射光成為與射入方向的相對方向的返回光，能防止激光的模式劣化和振蕩輸出的降低。

附圖說明

圖1是本發(fā)明所涉及的激光加工裝置的一個示例的示意圖。

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方向的反射。

以將來自激光的熱量進(jìn)行散熱的觀點(diǎn)來看，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：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方向的反射。即，能抑制反射激光成為與射入方向相對方向(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適當(dāng)冷卻的阻尼器30吸收。因此，能防止反射激光L1對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，或使磨削磨具53向水平移動。底座50或磨削磨具53的移動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號以上的磨具。利用與磨削磨具53的摩擦來對原材料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)動的加工方法。由于利用直線運(yùn)動進(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形成具有四個傾斜面46的棱錐形狀，在四個傾斜面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的激光向各個方向發(fā)散，能抑制反射光成為返回光。

標(biāo)號說明

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