JPH0966385A - レーザ加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 レーザ加工装置によるフィルム状の被加工物
体の加工に際し、加工時の変形や位置ずれ、更には固定
力の低下を少なくし、容易に高精度の加工が図れるレー
ザ加工装置を提供すること。 【解決手段】加工用マスク２７のパターン孔２８を通過
するレーザ光Ｒを照射してフィルム状の被加工物体２６
に所定の加工を図る際、被加工物体２６を、直流電源２
９の一方の極に電気的に接続され、絶縁ブロック２２に
配置された電極板２３と直流電源２９の他方の極に電気
的に接続された被加工物体２６の金属フィルム２５間の
静電チャック力、あるいは絶縁ブロック２２に両極の電
極板を配置してその両者の電極間の静電チャック力によ
り固定し、フィルム状の被加工物体の固定歪を解消す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、フィルム状の被加
工物体をレーザ加工する際のフィルム状被加工物の位置
決め固定に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】レーザ加工装置は、物体上に高密度のレ
ーザパワーを集光し、そのパワーを吸収した物体が急速
に加熱され、変態、溶融、蒸発する現象を用いて、被加
工物体に孔開け、切断などの加工をする装置で、加工す
べきパターンを刻んだマスクを用い、加工する場所にレ
ーザ光を照射し、レーザアブレーション作用でパターン
の形状に応じた加工を被加工物に施す。この場合、被加
工物体がシート状等であるとき、そのシート状の被加工
物体は、加工時に加工すべきパターンの位置ずれ等が生
じないように固定装置に固定して行われる。

【０００３】図１２は、レーザ加工装置の被加工物の固
定部分の構成を示す斜視図で、図示しないレーザ発振装
置により発振されたレーザ光Ｒは、マスク７のパターン
孔８を通過してシート状の被加工物体６を照射し、シー
ト状の被加工物体６の予め定められた位置にパターン孔
８と同形の孔加工を施す。シート状の被加工物体６を固
定する固定装置１は、随所に貫通する直径１０μｍ以下
程度の孔４が形成された固定板３がシート状の被加工物
体６と対向して函体２の開口部に配置され、函体２の底
面に図示しない真空ポンプに連結された管５が接続され
ている。

【０００４】固定板３上に載置されたシート状の被加工
物体６は、図示しない真空ポンプの真空引き（図中矢印
Ａ）駆動により、固定板３の貫通孔４に吸着されてレー
ザ加工時その位置が固定される。すなわち、固定装置１
はいわゆる真空チャックに構成されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、被加工物体
が、厚さ１００μｍ程度以下のような薄膜で形成された
フイルム状の被加工物体であるとき、前述の真空チャッ
クによる固定であると、図１３のフイルム状の被加工物
体の真空チャックによる固定部の拡大断面図で示すよう
に、フイルム状の被加工物体９は固定板３の貫通孔４の
箇所１０から吸着し始めその箇所が歪み、フイルム状の
被加工物体９のたわみ等で貫通孔４から離れている箇所
１１には、空気が残り、吸着完了後には気泡となって残
留する。

【０００６】このような固定状態であると、レーザ光の
照射の衝撃によってフイルム状の被加工物体９が振動し
て、例えば孔開け加工であればその孔がレーザ光の照射
された側では所定の口径であっても、その裏面に行くに
従い所定の口径よりも小さくなる等の加工形状が変形し
たり、加工位置の位置ずれが生じる。

【０００７】更には、レーザ光の照射により発生する加
工残渣（レーザ光により分解された高分子の主構成原子
である炭素とされているデブリス等）の付着によって、
真空引きする固定板３の貫通孔４の径が小さくなり、真
空引きによる吸着効果（固定力）が減少し、最悪の場合
には固定板３の貫通孔４を完全に塞ぎ、真空引きによる
吸着効果を無くしてしまう。そのために、加工残渣を取
り除く作業を頻繁に行わねばならず、その作業に多大の
時間や労力を要するものとなっている。

【０００８】本発明は、上記の実情に鑑みなされたもの
で、レーザ加工装置によるフィルム状の被加工物体の加
工に際し、加工時の変形や位置ずれ、更には固定力の低
下を少なくし、容易に高精度の加工が図れるレーザ加工
装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、フィル
ム状の被加工物を加工するレーザ加工装置において、前
記被加工物を静電チャックにより位置決め固定してなる
ことを特徴とするレーザ加工装置とすることにより達成
される。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について図
を参照して説明する。なお、レーザ加工装置のレーザ発
振装置や光学系については、周知のものであり、図や説
明において省略するが、基本的にはエキシマレーザ光を
用いたマスクイメージ法、すなわち転写レンズを用いて
被加工物に照射することによる加工装置である。また、
各図を通じて共通する部分には同一の符号を付してい
る。

【００１１】

【実施例】図１は、本発明の実施例のレーザ加工装置の
被加工物の固定部分の構成を示す斜視図である。図１に
おいて、Ｒは従来と同様に図示しないレーザ発振装置に
より発振されたレーザ光、２７はＣｕ、ＳＵＳなどの加
工用マスク、２８はマスク２７に形成された加工用パタ
ーン孔で図では１個であるが、このパターン孔２８は、
その大きさ、数、形状等は適宜に設定される。レーザ光
Ｒは従来と同様にマスク２７に形成されたパターン孔２
８を通過してフィルム状の被加工物体２６を照射し、フ
ィルム状の被加工物２６の予め定められた位置にパター
ン孔２８と同形の孔加工を施す。

【００１２】フィルム状の被加工物２６は、例えば、フ
レキシブルプリント基板で、この実施例では高分子の素
材からなるフィルム２４とその片側表面に蒸着等によっ
て形成された金属フィルム（金属膜）２５とからなり、
厚さ４〜１００μｍ程度で構成されている。

【００１３】２１は、フィルム状の被加工物体２６を位
置決め固定する固定装置で、直方体状の絶縁ブロック２
２と、この絶縁ブロック２２に埋め込まれた電極板２３
とにより構成されている。電極板２３は絶縁ブロック２
２のフィルム状の被加工物体２６を載置する表面近傍
で、その表面に平行して配置され、直流電源２９の一方
の極（図では負極）に電気的に接続されている。

【０００１４】直流電源２９の他方の極（図では正極）
は、加工時、フィルム状の被加工物体２６の金属フィル
ム２５に接続され、フィルム状の被加工物体２６は、電
極板２３と金属フィルム２５との間で作用する静電力や
ジョンセンラーベック力、すなわち静電チャッキング力
によって固定装置２１に位置決め固定される。言い替え
ると、固定装置２１は静電チャックである。

【００１５】このようにフィルム状の被加工物体２６の
固定に静電チャッキング力を用いると、固定装置（以
下、この明細書において「静電チャック」という。）２
１のフィルム状の被加工物体２６を載置する表面は無孔
で構成され、フィルム状の被加工物体２６が撓むことが
なくなり、フィルム状の被加工物体２６と静電チャック
２１との間に気泡の残留を防止することが可能となる。

【００１６】図２は、本発明の他の実施例の被加工物体
を固定する静電チャックの構成を示す斜視図である。図
１に示す静電チャック２１は、絶縁ブロック２２に直流
電源２９の一方の極に接続された電極板２３が埋め込ま
れた単極形で構成されているが、この実施例の静電チャ
ックは双極の電極が絶縁ブロックに埋め込まれて構成さ
れている。

【００１７】すなわち、静電チャック３１は、直方体状
の絶縁ブロック２２と、この絶縁ブロック２２に埋め込
まれた電極板３３、３４とにより構成されている。電極
板３３、３４は絶縁ブロック２２のフィルム状の被加工
物体２６を載置する表面近傍で、その表面に平行して両
電極板３３、３４間に絶縁距離を置いて配置され、一方
電極板３３に直流電源２９の一方の極（負極）が電気的
に接続され、他方の電極板３４に直流電源２９の他方の
極（正極）が電気的に接続されている。このように静電
チャック３１が双極形で構成されても、フィルム状の被
加工物体２６は両電極３３、３４で形成される静電界中
に置かれ、図１の単極形の静電チャック２１と同様に静
電チャッキング力の作用によって位置決め固定される。

【００１８】図３ない図８は、図１に示す単極形の静電
チャック２１および図２に示す双極形の静電チャック３
１におけるフィルム状の被加工物体の固定を示す断面図
で、図３は、単極形の静電チャック２１に、例えば、高
分子の素材からなるフィルム２４とその片側表面に蒸着
等によって形成された金属膜２５とからなる絶縁フィル
ムと金属フィルムとが一体化されたフィルム状の被加工
物体２６が、金属フィルム２５側を静電チャック２１側
にして載置し、金属フィルム２５に直流電源２９の他方
の極（正極）を電気的に接続して固定しているものを示
している。

【００１９】図４は、双極形の静電チャック３１に、図
３と同様の絶縁フィルム２４と金属フィルム２５とが一
体化されたフィルム状の被加工物体２６が、金属フィル
ム２５側を静電チャック３１側にして載置して固定して
いるものを示している。図５および図６は、フィルム状
の被加工物体が金属フィルム３６で構成された場合の固
定を示すもので、図５は、単極形の静電チャック２１
に、金属フィルム３６を載置し、金属フィルム３６に直
流電源２９の他方の極（正極）を電気的に接続している
ものを示している。また、図６は双極形の静電チャック
３１に金属フィルム３６を載置して固定しているものを
示している。

【００２０】図７および図８は、フィルム状の被加工物
体が絶縁フィルム４６で構成された場合の固定を示すも
ので、双極形の静電チャック３１に載置して絶縁フィル
ム４６を位置決め固定する場合は、図８に示すように絶
縁フィルム４６を静電チャック３１に載置するだけで済
むが、図７に示す単極形の静電チャック２１の場合に
は、直流電源２９の他方の極（正極）に電気的に接続し
ている電極４７を絶縁フィルム４６の上面の適宜位置に
配置し、この電極４７と静電チャック２１の電極板２３
の間の静電チャッキング力の作用によって位置決め固定
される。この場合、電極４７に電圧を印加した状態で絶
縁フィルム４６の上面を中央部から端部へ、あるいは一
端から他端へ摺動させ、静電チャック２１と絶縁フィル
ム４６との間の気泡を除くようにすることも可能であ
る。

【００２１】図９ないし図１１は、それぞれ本発明の実
施例の単極形の静電チャックおける電極板の配置構成の
例を示す平面図である。図９に示す電極板５３は、短冊
形の電極５３１とリング状に形成した電極５３２〜５３
５とにより複数に分割され、短冊形の電極５３１を中心
部に配置して、その周囲を囲むように順次リング状に形
成した電極５３２〜５３５を配置して構成されている。

【００２２】そして、各電極５３１〜５３５のそれぞれ
はスイッチング装置３０の各スイッチＳＷ１〜ＳＷ５を
介して直流電源２９に接続されている。スイッチング装
置３０の各スイッチＳＷ１〜ＳＷ５はスイッチＳＷ１か
ら順次作動するようにされてあり、静電チャックにフィ
ルム状の被加工物体を載置して固定駆動するとき、中心
部の電極５３１から最外周のリング状の電極５３５に向
けて順次電圧が印加される。

【００２３】この電圧の印加によってチャッキング力が
中心部から外方に向けて順次作用し、これにより静電チ
ャックとフィルム状の被加工物体との間の気泡が外部へ
追い出され、フィルム状の被加工物体の位置決め固定完
了時には、残留する気泡が無くなり、加工精度を容易に
高めることができる。

【００２４】図１０に示す電極板５４は、複数の短冊形
の電極５４１〜５４５に分割されて並列に配置して構成
されている。そして、各電極５４１〜５４５のそれぞれ
はスイッチング装置３０の各スイッチＳＷ１〜ＳＷ５を
介して直流電源２９に接続されている。スイッチング装
置３０の各スイッチＳＷ１〜ＳＷ５はスイッチＳＷ１か
ら順次作動するようにされてあり、静電チャックにフィ
ルム状の被加工物体を載置して固定駆動するとき、一方
の端部（図示では左端）の電極５４１から他方の端部
（図示では右端）の電極５４５に向けて順次電圧が印加
される。

【００２５】この場合においても、順次の電圧の印加に
よってチャッキング力が一方の端から他方の端に向けて
順次作用し、これにより静電チャックとフィルム状の被
加工物体との間の気泡が外部へ追い出され、フィルム状
の被加工物体の位置決め固定完了時には、残留する気泡
が無くなり、加工精度を容易に高めることができる。

【００２６】図１１に示す電極板５５は、図９および図
１０に示す電極を混成したもので、複数の略正方形の電
極５５１〜５５９に分割されて縦横に配置して構成され
ている。そして、各電極５５１〜５５９のそれぞれはス
イッチング装置３０を介して直流電源２９に接続されて
いる。

【００２７】この場合、スイッチング装置３０は、各電
極５５１〜５５９を適宜に選択して順次に各電極５５１
〜５５９に電圧を印加できるように構成されている。例
えば、中心部に配置された電極５５５から、その周囲の
電極５５１〜５５９（電極５５５を除く）に順次電圧が
印加されるように、あるいは角部の電極例えば電極５５
１から電極５５２と電極５５４、電極５５３と電極５５
５と電極５５７、電極５５６と電極５５８、電極５５９
へと順次電圧が印加されるように、更には、例えば電極
５５１と電極５５４と電極５５７から、電極５５２と電
極５５５と電極５５８、電極５５３と電極５５６と電極
５５９へと順次電圧が印加されるように構成されてい
る。

【００２８】なお、各実施例において示されてある静電
チャックの形状や構造、あるいは電極の形状等に限定さ
れるものではない。また、図９ないし図１０は単極形の
静電チャックおける電極板の配置構成を示しているが、
分割した電極を組み合わせ、あるいは、更に二分割して
双極形の静電チャックに適用することも可能である。

【００２９】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、金属フ
ィルム又は絶縁フィルム又は金属フィルムと絶縁フィル
ムとを合成したフィルム等のフィルム状の被加工物体を
加工する際、フィルム状の被加工物体を静電チャックに
より位置決め固定している。したがって、フィルム状の
被加工物体の固定に歪がないので、加工形状に歪や位置
ずれがなく正確なレーザ加工が図れる。また、レーザ加
工時に発生する加工残渣によって固定力の低下がなく、
常に安定した加工ができる

【００３０】更に、フィルム状の被加工物体とチャック
間の気泡を容易に除くことができ、フィルム状の被加工
物体とチャック間に気泡が残留しないので、フィルム状
の被加工物体のチャックが全面にわたり確実に行うこと
ができ、加工状態も良好なものが得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例のレーザ加工装置の被加工物体
の固定部分の構成を示す斜視図である。

【図２】本発明の他の実施例の被加工物体を固定する静
電チャックの構成を示す斜視図である。

【図３】本発明の実施例の被加工物体に対する固定を説
明するための静電チャック部の断面図である。

【図４】本発明の実施例の被加工物体に対する固定を説
明するための静電チャック部の断面図である。

【図５】本発明の実施例の被加工物体に対する固定を説
明するための静電チャック部の断面図である。

【図６】本発明の実施例の被加工物体に対する固定を説
明するための静電チャック部の断面図である。

【図７】本発明の実施例の被加工物体に対する固定を説
明するための静電チャック部の断面図である。

【図８】本発明の実施例の被加工物体に対する固定を説
明するための静電チャック部の断面図である。

【図９】本発明の実施例の単極形の静電チャックおける
電極板の配置構成の例を示す平面図である。

【図１０】本発明の実施例の単極形の静電チャックおけ
る電極板の配置構成の例を示す平面図である。

【図１１】本発明の実施例の単極形の静電チャックおけ
る電極板の配置構成の例を示す平面図である。

【図１２】従来のレーザ加工装置の被加工物体の固定部
分の構成を示す斜視図である。

【図１３】図１２の固定部分の構成を示す拡大断面図で
ある。

【符号の説明】

２１、３１ 静電チャック（固定装置） ２２ 絶縁ブロック ２３、３３、３４、５４、５５、５６ 電極板 ２４、４６ 絶縁フィルム ２５、３６ 金属フィルム ２７ 加工用マスク ２９ 直流電源 ３０ スイッチング装置 ４７ 電極 Ｒ レーザ光

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 千林 暁 京都市右京区梅津高畝町47番地 日新電機 株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フィルム状の被加工物体を加工するレー
   ザ加工装置において、前記被加工物を静電チャックによ
   り位置決め固定してなることを特徴とするレーザ加工装
   置。