JP2003245791A - Laser beam machining device and laser beam machining method - Google Patents
Laser beam machining device and laser beam machining methodInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ光によるア
ブレーションを利用したレーザ加工方法およびレーザ加
工装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser processing method and a laser processing apparatus utilizing ablation by laser light.
【0002】[0002]
【従来の技術】エキシマレーザ(exicited dimer laser)
は、化学結合を切断できる高いフォトンエネルギを有
し、アブレーション(abrasion)と呼ばれる光化学反応に
より、熱的な影響を抑えつつ加工対象物を除去すること
ができる。このようなアブレーションによるレーザ加工
が注目を集めている。エネルギ密度を調整したエキシマ
レーザ光を照射することにより、プラスチック、金属、
セラミックス等、種々の物質をアブレーション加工する
ことができる。2. Description of the Related Art Excited dimer laser
Has a high photon energy capable of breaking a chemical bond, and a photochemical reaction called abrasion can remove an object to be processed while suppressing thermal influence. Laser processing by such ablation is drawing attention. By irradiating the excimer laser beam whose energy density is adjusted, plastic, metal,
Various materials such as ceramics can be ablated.
【0003】アブレーション加工においては、レーザ照
射を受けた加工対象物からデブリ(debris)と呼ばれる飛
散物が加工領域周辺に付着する。デブリが発生すると、
所望の加工精度が得られないこともある。このデブリの
低減方法として、デブリの発生そのものを抑制する方法
や、デブリの堆積を少なくする方法や、デブリの堆積後
に当該デブリを除去する方法などが知られている。デブ
リの発生量を低減するためには、加工対象物へのレーザ
光の照射とともにアシストガスを吹き付けることが有効
であることが知られている。また、デブリの発生そのも
のを抑制する方法としては、所定の雰囲気ガスによって
分解、あるいは再付着防止する方法が知られている。ま
た、真空度10-2[Torr] 程度の減圧下で加工する
ことにより、堆積による付着量を大幅に減少できること
が知られている。デブリの堆積後に当該デブリを除去す
る方法としては、レーザ加工時よりも低いエネルギー密
度でエキシマレーザビームを照射し、発生したデブリを
除去する方法が知られている。デブリが除去しやすいも
のである場合にはこの方法は有効である。In the ablation process, scattered objects called debris adhere to the periphery of the processing area from the object to be processed which has been irradiated with the laser. When debris occurs,
The desired processing accuracy may not be obtained. Known methods for reducing this debris include a method for suppressing the generation of debris itself, a method for reducing the accumulation of debris, and a method for removing the debris after the debris is accumulated. It is known that in order to reduce the amount of debris generated, it is effective to blow an assist gas at the same time as irradiating the object to be processed with laser light. As a method of suppressing the generation of debris itself, a method of decomposing with a predetermined atmosphere gas or preventing reattachment is known. Further, it is known that the amount of adhesion due to deposition can be greatly reduced by processing under a reduced pressure of a vacuum degree of about 10 -2 [Torr]. As a method of removing the debris after depositing the debris, a method of irradiating an excimer laser beam with an energy density lower than that at the time of laser processing and removing the generated debris is known. This method is effective when the debris is easy to remove.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した方
法では、デブリの除去が十分でない場合もある。レーザ
加工時に発生するデブリの被加工面への付着を防止する
他の技術が、たとえば、特開平9−141480号に開
示されている。この刊行物に開示された技術は、アブレ
ーション加工すべき加工対象物の表面に水等の液体を接
触させ、この液体を通じてレーザ光を加工対象物の表面
に照射することにより、発生したデブリを液体中に浮遊
させ、加工終了後に液体とともにデブリを洗い流し、加
工対象物の表面にデブリが付着するのを防止する。しか
しながら、上記の方法では、加工対象物の表面に接触し
た液体中に浮遊するデブリが加工対象物の表面に再付着
する可能性があり、加工対象物の表面へのデブリの付着
を完全には防止することができない。By the way, in the above-mentioned method, the debris may not be removed sufficiently. Another technique for preventing the debris generated during laser processing from adhering to the surface to be processed is disclosed in, for example, JP-A-9-141480. In the technology disclosed in this publication, a liquid such as water is brought into contact with the surface of an object to be ablated, and a laser beam is applied to the surface of the object to be ablated through the liquid to generate debris as a liquid. The debris is suspended inside and washed off with the liquid after the processing is finished to prevent the debris from adhering to the surface of the object to be processed. However, in the above method, there is a possibility that debris floating in the liquid in contact with the surface of the object to be processed will reattach to the surface of the object to be processed, and the debris will not be completely attached to the surface of the object to be processed. Cannot be prevented.
【0005】本発明は、上述した問題に鑑みてなされた
ものであって、その目的は、レーザ光の照射によりアブ
レーション加工する際に生じる加工飛散物が加工対象物
の表面に付着するのを防止することができるレーザ加工
方法およびレーザ加工装置を提供することにある。The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and an object thereof is to prevent processing scattered matter generated during ablation processing by laser light irradiation from adhering to the surface of a processing object. It is to provide a laser processing method and a laser processing apparatus capable of performing the above.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明のレーザ加工装置
は、レーザ光源と、レーザ光源から出射されるレーザ光
を加工対象物の被加工面に所定パターンで光学的に投影
する光学系とを有し、前記被加工面をアブレーション加
工するレーザ加工装置であって、レーザ光が照射される
前記被加工面に当該レーザ光を透過する液体を供給し、
当該液体を当該被加工面上で移動させ、アブレーション
加工により発生する加工飛散物の前記被加工面への付着
を防止する付着防止機構を有する。A laser processing apparatus according to the present invention comprises a laser light source and an optical system for optically projecting laser light emitted from the laser light source on a surface to be processed of a processing object in a predetermined pattern. Having a laser processing apparatus for ablating the surface to be processed, supplying a liquid that transmits the laser light to the surface to be processed irradiated with laser light,
It has an adhesion prevention mechanism that moves the liquid on the surface to be processed and prevents the processing scattering generated by ablation processing from adhering to the surface to be processed.
【0007】本発明のレーザ加工方法は、レーザ光を加
工対象物の被加工面に所定パターンで光学的に投影し、
前記被加工面をアブレーション加工するレーザ加工方法
であって、レーザ光を透過する液体を前記被加工面上を
移動させながら前記被加工面へのレーザ光の照射を行
う。A laser processing method of the present invention optically projects a laser beam on a surface to be processed of a processing object in a predetermined pattern,
In the laser processing method, the surface to be processed is subjected to ablation, and a liquid that transmits laser light is irradiated onto the surface to be processed while moving the liquid on the surface to be processed.
【0008】本発明では、加工対象物の被加工面に液体
を供給し、この液体を被加工面上で所定方向に移動させ
ながらレーザ光を被加工面に照射する。レーザ光はこの
液体を透過して被加工面の加工を行う。被加工面がレー
ザ光によりアブレーション加工されると、加工飛散物が
発生する。このとき、被加工面上には液体が移動してい
るため、加工飛散物は液体とともに運搬される。加工飛
散物を含む液体が被加工面を完全に通過すると、加工飛
散物が被加工面に付着することがなくなる。In the present invention, the liquid is supplied to the surface to be processed of the object to be processed, and the liquid is irradiated on the surface to be processed while moving the liquid in a predetermined direction on the surface to be processed. The laser light passes through this liquid and processes the surface to be processed. When the surface to be processed is ablated by laser light, processing scatter is generated. At this time, since the liquid is moving on the surface to be processed, the processing scattered matter is carried together with the liquid. When the liquid containing the processing scattered material completely passes through the surface to be processed, the processing scattered material does not adhere to the surface to be processed.
【0009】[0009]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。第1実施形態
図1は、本発明が適用されるレーザ加工装置の概略構成
の一例を示す図である。図1に示すレーザ加工装置20
は、レーザ光源1と、複数のミラー2,3,4と、ビー
ム整形器5と、マスク6と、縮小投影レンズ7と、ステ
ージ8とを有する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. First Embodiment FIG. 1 is a diagram showing an example of a schematic configuration of a laser processing apparatus to which the present invention is applied. Laser processing apparatus 20 shown in FIG.
Has a laser light source 1, a plurality of mirrors 2, 3, and 4, a beam shaper 5, a mask 6, a reduction projection lens 7, and a stage 8.
【0010】レーザ光源1は、レーザビームLBを出力
する。このレーザ光源1から出力されるレーザビームL
Bによって加工対象物50の被加工面50fがアブレー
ション加工される。レーザ光源1には、たとえば、エキ
シマレーザを用いる。エキシマレーザには、レーザ媒質
の異なる複数の種類が存在する。レーザ媒質としては、
波長の長いほうからXeF(351nm)、XeCl
(308nm)、KrF(248nm)、ArF(19
3nm)、F2 (157nm)が存在する。エキシマレ
ーザは、熱エネルギーを利用した加工を行うYAGレー
ザ(1.06μm)、CO2 レーザ(10.6μm)と
大きく異なる点は、発振波長が紫外線の領域にあること
である。エキシマレーザは、本質的にパルスでのみ発振
し、パルス幅は約20nsでありレーザビームの形は長
方形である。また、エキシマレーザは、アブレーション
と呼ばれる、光化学的に直接結合を解離する熱的な影響
を受けにくい加工を行うため、被加工面のエッジの仕上
がりが非常にシャープとなる。これに対して、YAGレ
ーザ、CO2 レーザでは加工部分が溶融後蒸発するた
め、熱の影響で周辺部が丸くなりきれいな端面とならな
い。さらに、エキシマレーザは、初期のビームの断面が
約10×10mmの寸法を有し、このレーザビームを後述
するビーム整形器により長面積化、大面積化することに
より比較的広い面積を一括して加工できる。したがっ
て、大面積の領域を同時に加工するのにエキシマレーザ
は適している。The laser light source 1 outputs a laser beam LB. Laser beam L output from this laser light source 1
By B, the surface 50f to be processed of the processing object 50 is ablated. As the laser light source 1, for example, an excimer laser is used. There are a plurality of types of excimer lasers having different laser media. As a laser medium,
From the longest wavelength, XeF (351 nm), XeCl
(308 nm), KrF (248 nm), ArF (19
3 nm) and F 2 (157 nm) are present. The excimer laser is greatly different from the YAG laser (1.06 μm) and the CO 2 laser (10.6 μm) that perform processing using thermal energy in that the oscillation wavelength is in the ultraviolet range. The excimer laser essentially oscillates only in pulses, has a pulse width of about 20 ns and the laser beam is rectangular in shape. Further, the excimer laser performs a process called ablation, which is less susceptible to the thermal effect of photochemically dissociating the direct bond, so that the edge of the surface to be processed is extremely sharp. On the other hand, in the YAG laser and the CO 2 laser, the processed portion is melted and then evaporated, so that the peripheral portion is rounded by the influence of heat and the end face is not clean. Further, the excimer laser has an initial beam cross section of about 10 × 10 mm, and a relatively large area is collectively formed by increasing the area and the area of this laser beam by a beam shaper described later. Can be processed. Therefore, the excimer laser is suitable for simultaneously processing a large area.
【0011】ビーム整形器5は、ミラー2および3によ
って反射されたレーザ光源1からのレーザビームLBを
拡大整形し、ミラー4に向けて出力する。The beam shaper 5 expands and shapes the laser beam LB from the laser light source 1 reflected by the mirrors 2 and 3 and outputs it to the mirror 4.
【0012】マスク6は、ビーム整形器5で整形されミ
ラー4で反射されたレーザビームLBを通過させる所定
パターンを有している。このマスク6は、たとえば、金
属材料で形成されたマスク、透明なガラス材料や透明な
樹脂で形成されたマスク、誘電体材料で形成されたマス
ク等が用いられる。The mask 6 has a predetermined pattern for passing the laser beam LB which is shaped by the beam shaper 5 and reflected by the mirror 4. As the mask 6, for example, a mask made of a metal material, a mask made of a transparent glass material or a transparent resin, a mask made of a dielectric material, or the like is used.
【0013】縮小投影レンズ7は、マスク6のパターン
を通過したレーザビームLBを所定倍率で縮小してステ
ージ8上の加工対象物50の被加工面50fに投影す
る。The reduction projection lens 7 reduces the laser beam LB that has passed through the pattern of the mask 6 at a predetermined magnification and projects it onto the surface 50f of the object 50 to be processed on the stage 8.
【0014】ステージ8は、縮小投影レンズ7から投影
されるレーザビームLBが加工対象物50の被加工面5
0fに合焦するように縮小投影レンズ7に対して配置さ
れている。このステージ8は、レーザビームLBが加工
対象物50の被加工面50f上を走査可能なように、レ
ーザビームLBの光軸に垂直な平面に沿って移動位置決
めが可能となっている。The stage 8 receives the laser beam LB projected from the reduction projection lens 7 on the surface 5 to be processed of the object 50 to be processed.
The reduction projection lens 7 is arranged so as to focus on 0f. The stage 8 can be moved and positioned along a plane perpendicular to the optical axis of the laser beam LB so that the laser beam LB can scan the surface 50f of the workpiece 50.
【0015】上記構成のレーザ加工装置20では、レー
ザ光源1にエキシマレーザを用いることにより、加工対
象物50の被加工面50fに所定パターンのレーザビー
ムLBが照射され、被加工面50fがアブレーション加
工される。被加工面50fは、アブレーション加工によ
り、光化学的に直接結合を解離された被加工面50fを
形成する材料の飛散物であるデブリが発生する。このデ
ブリが被加工面50fに付着すると、加工精度等に影響
を及ぼすことがあり、付着を防ぐ必要がある。以下に、
このデブリの付着を防止する付着防止機構の構成につい
て説明する。In the laser processing apparatus 20 having the above-mentioned configuration, by using an excimer laser as the laser light source 1, the surface 50f of the object 50 to be processed is irradiated with the laser beam LB having a predetermined pattern, and the surface 50f to be processed is ablated. To be done. By the ablation process, debris, which is a scattered material of the material forming the processed face 50f, which has been directly photochemically dissociated, is generated on the processed face 50f. If the debris adheres to the surface to be processed 50f, it may affect the processing accuracy and the like, and it is necessary to prevent the adhesion. less than,
The structure of the adhesion prevention mechanism for preventing the adhesion of debris will be described.
【0016】図2は、本発明の一実施形態に係る付着防
止機構の構造を示す断面図である。本実施形態に係る付
着防止機構60は、上記した加工対象物50の被加工面
50fへのレーザビームLBの照射中に、レーザビーム
LBを透過する液体を被加工面50fに供給し、当該液
体を被加工面50f上で所定方向に移動させることによ
り、アブレーション加工により発生するデブリを洗い流
す。FIG. 2 is a sectional view showing the structure of an adhesion preventing mechanism according to an embodiment of the present invention. The adhesion prevention mechanism 60 according to the present embodiment supplies a liquid that passes through the laser beam LB to the surface to be processed 50f during the irradiation of the surface to be processed 50f of the processing object 50 with the laser beam LB, and the liquid concerned. Are moved in a predetermined direction on the surface to be processed 50f to wash away debris generated by the ablation process.
【0017】図2に示すように、付着防止機構30は、
保持機構60と、液体供給源70とを有している。保持
機構60は、ステージ8上に設置され加工対象物50を
保持している。この保持機構60は、加工容器61と、
カバー部材62とを有している。As shown in FIG. 2, the adhesion preventing mechanism 30 is
It has a holding mechanism 60 and a liquid supply source 70. The holding mechanism 60 is installed on the stage 8 and holds the workpiece 50. The holding mechanism 60 includes a processing container 61,
And a cover member 62.
【0018】加工容器61は、上記したステージ8上に
設置されている。この加工容器61は、上端側が開口
し、底部に加工対象物50が設置される。The processing container 61 is installed on the stage 8 described above. The processing container 61 is open at the upper end side and the processing target object 50 is installed at the bottom.
【0019】カバー部材62は、加工容器61の開口側
の内周に設置されており、加工容器61の開口端に固定
された固定部材63により加工容器61に固定されてい
る。固定部材63には、レーザビームLBを加工容器6
1内に導き入れるための開口63aが形成されている。
カバー部材62は、加工容器61の開口側から入射され
るレーザビームLBを透過する材料で形成されている。
具体的には、たとえば、レーザ光源に波長が248nm
のKrFエキシマレーザを用いた場合には、KrFエキ
シマレーザに対して透過率の高い合成石英ガラスやフッ
化カルシウム等で形成されたものを使用する。また、カ
バー部材62は、加工容器61の底部に設置された加工
対象物50の被加工面50fから所定の高さ、たとえ
ば、1mm程度の位置に配置されている。すなわち、加
工対象物50の被加工面50fとカバー部材62との間
には、所定の隙間Gpが形成されている。この隙間Gp
を液体90が通過する。The cover member 62 is installed on the inner circumference of the processing container 61 on the opening side, and is fixed to the processing container 61 by a fixing member 63 fixed to the opening end of the processing container 61. The laser beam LB is applied to the processing member 6 on the fixing member 63.
An opening 63a is formed for guiding the inside.
The cover member 62 is formed of a material that transmits the laser beam LB incident from the opening side of the processing container 61.
Specifically, for example, the laser light source has a wavelength of 248 nm.
When the KrF excimer laser is used, the one formed of synthetic quartz glass or calcium fluoride having a high transmittance with respect to the KrF excimer laser is used. Further, the cover member 62 is arranged at a predetermined height, for example, about 1 mm from the surface 50f to be processed of the processing target object 50 installed on the bottom of the processing container 61. That is, a predetermined gap Gp is formed between the processed surface 50f of the processing object 50 and the cover member 62. This gap Gp
Liquid 90 passes through.
【0020】カバー部材62が加工容器61の内周に設
置されることにより、カバー部材62が加工容器61と
の間に閉空間Spが形成されている。この閉空間Spに
液体90が供給され、閉空間Spは当該液体が充填され
る。By installing the cover member 62 on the inner circumference of the processing container 61, a closed space Sp is formed between the cover member 62 and the processing container 61. The liquid 90 is supplied to the closed space Sp, and the closed space Sp is filled with the liquid.
【0021】加工容器61には、液体90が供給される
供給口64と、当該加工容器61の閉空間Spに供給さ
れた液体90を外部に排出する排出口65とが形成され
ている。供給口64には、供給管66が接続されてお
り、この供給管66はバルブ67を介して液体供給源7
0に接続されている。バルブ67は、供給管66の管路
の開閉および液体供給源70から供給される液体90の
流量調整を行う。排出口65には、排出管68が接続さ
れており、この排出管68にはバルブ69が接続されて
いる。バルブ69は、排出管68の管路の開閉および加
工容器61から排出される液体90の流量調整を行う。The processing container 61 is provided with a supply port 64 for supplying the liquid 90 and a discharge port 65 for discharging the liquid 90 supplied to the closed space Sp of the processing container 61 to the outside. A supply pipe 66 is connected to the supply port 64, and the supply pipe 66 is connected via a valve 67 to the liquid supply source 7.
It is connected to 0. The valve 67 opens and closes the conduit of the supply pipe 66 and adjusts the flow rate of the liquid 90 supplied from the liquid supply source 70. A discharge pipe 68 is connected to the discharge port 65, and a valve 69 is connected to the discharge pipe 68. The valve 69 opens and closes the conduit of the discharge pipe 68 and adjusts the flow rate of the liquid 90 discharged from the processing container 61.
【0022】液体供給源70は、液体90を所定の圧
力、流量に調整して加工容器61に供給する。液体供給
源70が供給する液体90は、レーザビームLBを透過
する液体であり、たとえば、水が使用される。また、加
工対象物50を水に浸漬できない場合等には、レーザビ
ームLBを透過する他の液体が使用される。The liquid supply source 70 adjusts the liquid 90 to a predetermined pressure and flow rate and supplies it to the processing container 61. The liquid 90 supplied by the liquid supply source 70 is a liquid that transmits the laser beam LB, and for example, water is used. Further, when the object 50 to be processed cannot be immersed in water, another liquid that transmits the laser beam LB is used.
【0023】図3は、上記の加工容器61を水平面に沿
って切断した断面図であって、上記の供給口64と排出
口65の配置を示している。図3に示すように、加工容
器61は外形が矩形状であり、供給口64および排出口
65は、加工容器61の一方の対角の近傍にそれぞれ配
置されている。供給口64および排出口65を加工容器
61の対角線の近傍に配置したのは、図3に示すよう
に、供給口64から供給された液体90を略均等に加工
容器61の全域を通過して排出口65に向かわせるため
である。すなわち、矩形状の加工容器61の隅部で液体
90の澱みをできるだけ発生させないためである。FIG. 3 is a sectional view of the processing container 61 taken along a horizontal plane, showing the arrangement of the supply port 64 and the discharge port 65. As shown in FIG. 3, the processing container 61 has a rectangular outer shape, and the supply port 64 and the discharge port 65 are arranged near one diagonal of the processing container 61, respectively. The supply port 64 and the discharge port 65 are arranged in the vicinity of the diagonal line of the processing container 61, as shown in FIG. 3, so that the liquid 90 supplied from the supply port 64 passes through the entire processing container 61 substantially evenly. This is for directing it to the discharge port 65. That is, this is to prevent stagnation of the liquid 90 as much as possible at the corners of the rectangular processing container 61.
【0024】次に、上記構成の付着防止機構30を備え
たレーザ加工装置によるレーザ加工方法について説明す
る。まず、カバー部材62が取り外された状態の加工容
器61の底部に加工対象物50を設置したのち、カバー
部材62を固定部材63によって加工容器61に固定す
る。これにより、保持機構60が組み立てられる。Next, a laser processing method by the laser processing apparatus having the adhesion preventing mechanism 30 having the above structure will be described. First, the workpiece 50 is installed on the bottom of the processing container 61 with the cover member 62 removed, and then the cover member 62 is fixed to the processing container 61 by the fixing member 63. As a result, the holding mechanism 60 is assembled.
【0025】次いで、上記の状態の保持機構60の加工
容器61をステージ8上に設置する。なお、保持機構6
0への加工対象物50の設置および保持機構60のステ
ージ8への設置は、ロボットの自動化装置により自動化
することが可能である。Next, the processing container 61 of the holding mechanism 60 in the above state is set on the stage 8. The holding mechanism 6
The workpiece 50 to be set to 0 and the holding mechanism 60 to the stage 8 can be automated by a robot automation device.
【0026】次いで、ステージ8上に設置された加工容
器61に液体供給源70から液体90を供給する。この
とき、排出管68に接続されたバルブ69を開いてお
く。これにより、加工容器61とカバー部材62によっ
て形成される閉空間Spには、液体90が供給され、閉
空間Spは液体90によって満たされる。このとき、加
工対象物50は液体90中に浸漬された状態となり、ま
た、カバー部材62と加工対象物50の被加工面50f
との隙間Gpにも液体90が満たされる。Next, the liquid 90 is supplied from the liquid supply source 70 to the processing container 61 installed on the stage 8. At this time, the valve 69 connected to the discharge pipe 68 is opened. As a result, the liquid 90 is supplied to the closed space Sp formed by the processing container 61 and the cover member 62, and the closed space Sp is filled with the liquid 90. At this time, the processing object 50 is in a state of being immersed in the liquid 90, and the cover member 62 and the processed surface 50f of the processing object 50 are processed.
The liquid 90 is also filled in the gap Gp between and.
【0027】また、バルブ69が開かれているため、閉
空間Spに供給された液体90は外部に排出され、閉空
間Sp内に供給された液体90は、図3に示したよう
に、供給口64から排出口65に向けて移動する。すな
わち、閉空間Spへの液体90の供給および閉空間Sp
からの液体90の排出を同時に行うことにより、液体9
0は閉空間Sp内を移動する。このため、カバー部材6
2と加工対象物50の被加工面50fとの隙間Gpに存
在する液体90も移動する。これにより、加工対象物5
0の被加工面50f上には、一定の厚さの液体90が流
れることになる。Further, since the valve 69 is opened, the liquid 90 supplied to the closed space Sp is discharged to the outside, and the liquid 90 supplied to the closed space Sp is supplied as shown in FIG. It moves from the mouth 64 toward the outlet 65. That is, the supply of the liquid 90 to the closed space Sp and the closed space Sp
By simultaneously discharging the liquid 90 from the liquid 9
0 moves in the closed space Sp. Therefore, the cover member 6
The liquid 90 existing in the gap Gp between the workpiece surface 50f of the workpiece 50 and the workpiece 2 also moves. As a result, the processing target 5
The liquid 90 having a constant thickness flows on the 0-processed surface 50f.
【0028】次いで、上記のように、液体90が加工対
象物50の被加工面50f上を流れている状態におい
て、ステージ8を所望の位置に移動位置決めする。この
状態から被加工面50fに縮小投影レンズ7を通じてレ
ーザビームLBを照射する。これにより、被加工面50
fはアブレーション加工される。Next, as described above, the stage 8 is moved and positioned at a desired position while the liquid 90 is flowing on the surface 50f to be processed of the object 50 to be processed. From this state, the surface 50f to be processed is irradiated with the laser beam LB through the reduction projection lens 7. Thereby, the processed surface 50
f is ablated.
【0029】被加工面50fがアブレーション加工され
ると、上述したようにデブリが発生する。このデブリ
は、被加工面50f上の開放空間に向けて飛散するた
め、被加工面50f上を流れる液体90に巻き込まれ
る。このとき、液体90が加工容器61の供給口64か
ら排出口65に向けて移動しているため、液体90に巻
き込まれたデブリは液体90によって排出口65に向け
て搬送される。最終的には、デブリは排出口65から排
出される。When the surface 50f to be processed is ablated, debris is generated as described above. Since the debris scatter toward the open space on the processed surface 50f, the debris is caught in the liquid 90 flowing on the processed surface 50f. At this time, since the liquid 90 is moving from the supply port 64 of the processing container 61 toward the discharge port 65, the debris caught in the liquid 90 is conveyed by the liquid 90 toward the discharge port 65. Finally, the debris is discharged from the discharge port 65.
【0030】被加工面50fの所望の箇所の加工が完了
したのちには、ステージ7を再び移動位置決めし、上記
したのと同様に次の加工箇所のアブレーション加工を繰
り返し行う。これにより、被加工面50fの加工が完了
する。被加工面50fの加工中には、継続して液体90
が加工容器61に供給され、加工毎に発生するデブリは
液体90によって加工容器61の外部に排出される。After the processing of the desired portion of the surface to be processed 50f is completed, the stage 7 is moved and positioned again, and the ablation processing of the next processing portion is repeated in the same manner as described above. This completes the processing of the surface to be processed 50f. During processing of the surface to be processed 50f, the liquid 90 is continuously supplied.
Is supplied to the processing container 61, and debris generated during each processing is discharged to the outside of the processing container 61 by the liquid 90.
【0031】このように、本実施形態では、レーザビー
ムLBを加工対象物50の被加工面50fに照射してア
ブレーション加工したときに発生する加工飛散物を被加
工面50f上を流れる液体90によって捕捉し、これを
加工容器61の外部へ排出するため、液体90が一度捕
捉した加工飛散物が被加工面50fに再び付着する可能
性が極めて低い。この結果、被加工面50fへの加工飛
散物の付着を確実に防止することができる。また、本実
施形態によれば、加工容器61への液体90の供給位置
および加工容器61からの液体90の排出位置を適切に
選択することにより、装置を複雑化させることなく加工
容器61内における液体90の澱みの発生を防ぐことが
できる。この結果、液体90が捕捉した加工飛散物が加
工容器61から排出されず、加工容器61内で滞留する
のを防ぐことができる。As described above, according to the present embodiment, the scattered material generated when the laser beam LB is applied to the surface 50f to be processed of the object 50 to be ablated is generated by the liquid 90 flowing on the surface 50f to be processed. Since it is captured and discharged to the outside of the processing container 61, it is extremely unlikely that the processing scattered matter once captured by the liquid 90 will adhere to the surface to be processed 50f again. As a result, it is possible to reliably prevent the processing scattered matter from adhering to the surface to be processed 50f. Further, according to the present embodiment, by appropriately selecting the supply position of the liquid 90 to the processing container 61 and the discharge position of the liquid 90 from the processing container 61, the inside of the processing container 61 can be formed without complicating the apparatus. Generation of stagnation of the liquid 90 can be prevented. As a result, it is possible to prevent the processing scattered matter captured by the liquid 90 from being discharged from the processing container 61 and staying in the processing container 61.
【0032】また、本実施形態によれば、加工容器61
に対してカバー部材62を固定し、カバー部材62と加
工対象物50の被加工面50fとの間に一定の隙間Gp
を形成することにより、被加工面50f上を流れる液体
90の液面の高さが常に一定となり、液体90を通じて
被加工面50fに照射されるレーザビームLBの強度を
安定化することができる。この結果、加工精度が安定化
する。Further, according to the present embodiment, the processing container 61
The cover member 62 is fixed with respect to, and a constant gap Gp is provided between the cover member 62 and the processed surface 50f of the workpiece 50.
By forming the above, the height of the liquid surface of the liquid 90 flowing on the processed surface 50f is always constant, and the intensity of the laser beam LB irradiated to the processed surface 50f through the liquid 90 can be stabilized. As a result, the processing accuracy is stabilized.
【0033】第2実施形態
図4は、本発明の他の実施形態に係る付着防止機構の構
造を示す断面図である。なお、図4において、上述した
第1の実施形態に係る付着防止機構と同一構成部分につ
いては同一の符号を使用している。上述した第1の実施
形態において説明したレーザ加工装置は、加工対象物5
0を液体中に浸漬した状態でレーザ加工を行う構成とし
たが、加工対象物50の種類や被加工面を構成する材料
等の条件によっては液体中でのレーザ加工を行うことが
できない場合もある。 Second Embodiment FIG. 4 is a sectional view showing the structure of an adhesion preventing mechanism according to another embodiment of the present invention. In FIG. 4, the same reference numerals are used for the same components as those of the adhesion prevention mechanism according to the first embodiment described above. The laser processing apparatus described in the above-described first embodiment is the processing target 5
Although the laser processing is performed in a state that 0 is immersed in the liquid, the laser processing in the liquid may not be performed depending on the type of the processing object 50, the material forming the surface to be processed, and the like. is there.
【0034】一方、アブレーション加工によって発生す
るデブリの被加工面への付着を抑制するには、加工対象
物50を、たとえば、真空度10-2[ Torr] 程度の
減圧下でレーザ加工を行う方法も、デブリの付着量を減
少させるには有効な方法である。On the other hand, in order to prevent the debris generated by ablation from adhering to the surface to be processed, the object 50 to be processed is subjected to laser processing under a reduced pressure of, for example, a vacuum degree of 10 -2 [Torr]. This is also an effective method for reducing the amount of debris attached.
【0035】加工対象物50を液体中に浸漬した状態で
レーザ加工を行う場合と減圧下でレーザ加工を行う場合
とにおいて、別々の装置を準備すると、装置の稼働率が
低下し、設備コストが嵩む等の不利益がある。このた
め、本実施形態では、加工対象物50を液体中に浸漬し
た状態でのレーザ加工および減圧下での加工対象物50
のレーザ加工の双方が可能な構成について説明する。If laser processing is performed while the object 50 to be processed is immersed in a liquid and laser processing is performed under reduced pressure, if separate devices are prepared, the operating rate of the devices will decrease and the equipment cost will decrease. There are disadvantages such as being bulky. For this reason, in the present embodiment, the laser processing is performed in a state where the processing target 50 is immersed in the liquid, and the processing target 50 under reduced pressure is used.
A configuration capable of performing both laser processing will be described.
【0036】図4に示す付着防止機構120は、チャン
バ121と、チャンバ121にバルブ67を介して接続
された液体供給源70と、チャンバ121にバルブ19
2を介して接続された真空ポンプ190と、チャンバ1
21内に設置された保持機構160とを有する。The adhesion preventing mechanism 120 shown in FIG. 4 includes a chamber 121, a liquid supply source 70 connected to the chamber 121 via a valve 67, and a valve 19 connected to the chamber 121.
2 and the vacuum pump 190 connected via the chamber 1
21 and a holding mechanism 160 installed inside.
【0037】チャンバ121は、ステージ8上に設置さ
れている。このチャンバ121の天井部には、レーザビ
ームLBを透過する透過板122を備えている。また、
チャンバ121は、側面に加工対象物等の搬入、搬出を
行うための開口部121hを備えている。この開口部1
21hは、開閉扉123により開閉され、開閉扉123
を閉じた状態でシール部材124により密閉される。The chamber 121 is installed on the stage 8. A transmission plate 122 that transmits the laser beam LB is provided on the ceiling of the chamber 121. Also,
The chamber 121 has an opening 121h on its side surface for loading and unloading a workpiece or the like. This opening 1
21h is opened / closed by the opening / closing door 123,
Is closed by a seal member 124.
【0038】液体供給源70は、チャンバ121の下部
に供給管66によって接続されている。液体供給源70
は、上述した第1の実施形態と同様に、バルブ67を通
じて液体90をチャンバ121内に供給可能となってい
る。The liquid supply source 70 is connected to the lower part of the chamber 121 by a supply pipe 66. Liquid supply source 70
The liquid 90 can be supplied into the chamber 121 through the valve 67, as in the first embodiment described above.
【0039】真空ポンプ190は、バルブ192を介し
てチャンバ121に接続されている。この真空ポンプ1
90により、密閉されたチャンバ121内は、たとえ
ば、10-2[ Torr] 程度の減圧雰囲気にされる。The vacuum pump 190 is connected to the chamber 121 via a valve 192. This vacuum pump 1
The inside of the chamber 121 sealed by 90 is made to have a reduced pressure atmosphere of, for example, about 10 -2 [Torr].
【0040】チャンバ121の液体供給源70が接続さ
れた側と反対側の下部には、排出管68が接続されてい
る。この排出管68は、上述した第1の実施形態と同様
に、液体90をバルブ69を通じてチャンバ121から
外部に排出可能となっている。A discharge pipe 68 is connected to the lower portion of the chamber 121 opposite to the side to which the liquid supply source 70 is connected. The discharge pipe 68 can discharge the liquid 90 from the chamber 121 to the outside through the valve 69 as in the first embodiment described above.
【0041】チャンバ121には、ガス供給管195が
接続されており、このガス供給管195はバルブ196
によって開閉される。このガス供給管195は、チャン
バ121内に窒素やヘリウム等の雰囲気ガスや塩化水素
や三フッ化窒素等反応ガスを供給するのに用いられる。
なお、雰囲気ガスや反応ガスがチャンバ121内に供給
されるのは、チャンバ121を、エッチング加工等のた
めに使用した場合である。A gas supply pipe 195 is connected to the chamber 121, and the gas supply pipe 195 has a valve 196.
It is opened and closed by. The gas supply pipe 195 is used to supply an atmosphere gas such as nitrogen or helium or a reaction gas such as hydrogen chloride or nitrogen trifluoride into the chamber 121.
The atmosphere gas and the reaction gas are supplied into the chamber 121 when the chamber 121 is used for etching or the like.
【0042】保持機構160は、チャンバ121の底部
に設置されており、上述した第1の実施形態に係る保持
機構60と同様の構造を有している。この保持機構16
0は、加工容器161と、カバー部材162と、固定部
材163とを有している。加工容器161の一側面16
1aには、当該加工容器161内に液体90が流入する
流入口164が形成され、一側面161aに対向する他
側面161bには加工容器161内から液体90が流出
する流出口165が形成されている。The holding mechanism 160 is installed at the bottom of the chamber 121 and has the same structure as the holding mechanism 60 according to the first embodiment described above. This holding mechanism 16
Reference numeral 0 has a processing container 161, a cover member 162, and a fixing member 163. One side 16 of processing container 161
An inlet 164 through which the liquid 90 flows into the processing container 161 is formed at 1a, and an outlet 165 through which the liquid 90 flows out from inside the processing container 161 is formed at the other side surface 161b facing the one side surface 161a. There is.
【0043】上記構成の付着防止機構120において、
加工対象物50を液体90中に浸漬した状態でレーザ加
工を行う場合には、液体供給源70から液体90をチャ
ンバ121内に供給するとともに、排出管68のバルブ
69を開く。チャンバ121内に供給された液体90
は、加工容器161の流入口164から加工容器161
内に流入し、チャンバ121に供給された液体90の液
面が上昇するのに伴って、カバー部材162と加工容器
161との間に形成される閉空間Sp内に液体90が充
満する。このとき、閉空間Sp内に液体90が充満した
状態を保ためには、加工容器161の外部における液体
90の液面の高さがカバー部材162の高さよりも高く
なるように、液体供給源70からの液体90の供給量を
調整するとともに、バルブ69の開度を調整する。In the adhesion preventing mechanism 120 having the above structure,
When laser processing is performed with the workpiece 50 immersed in the liquid 90, the liquid 90 is supplied from the liquid supply source 70 into the chamber 121, and the valve 69 of the discharge pipe 68 is opened. Liquid 90 supplied into chamber 121
From the inflow port 164 of the processing container 161 to the processing container 161.
As the liquid level of the liquid 90 flowing into the chamber 121 and supplied to the chamber 121 rises, the closed space Sp formed between the cover member 162 and the processing container 161 is filled with the liquid 90. At this time, in order to keep the liquid 90 filled in the closed space Sp, the liquid supply source is set so that the height of the liquid surface of the liquid 90 outside the processing container 161 is higher than the height of the cover member 162. The amount of liquid 90 supplied from 70 is adjusted, and the opening degree of the valve 69 is adjusted.
【0044】加工容器161の流入口164から流入し
た液体90は、加工容器161内を通過して流出口16
5から外部に流出する。このため、加工対象物50の被
加工面50fとカバー部材162との間の隙間Gpを液
体90が移動する。The liquid 90 flowing from the inflow port 164 of the processing container 161 passes through the processing container 161 and flows out of the outflow port 16 of the processing container 161.
It flows out from 5. Therefore, the liquid 90 moves in the gap Gp between the surface to be processed 50f of the processing object 50 and the cover member 162.
【0045】この状態において、上述した第1の実施形
態と同様に、ステージ8の移動位置決めを行いながら、
レーザビームLBを被加工面50fに照射しアブレーシ
ョン加工を行う。In this state, similarly to the above-described first embodiment, while performing the movement positioning of the stage 8,
The surface 50f to be processed is irradiated with the laser beam LB to perform ablation processing.
【0046】アブレーション加工によって発生したデブ
リは、被加工面50f上を液体90によって搬送され、
流出口165を通じて加工容器161外に排出され、さ
らに排出管68からチャンバ121の外部に排出され
る。The debris generated by the ablation process is carried by the liquid 90 on the surface 50f to be processed,
It is discharged to the outside of the processing container 161 through the outlet 165, and further discharged to the outside of the chamber 121 from the discharge pipe 68.
【0047】上記の加工が終了したのちは、液体供給源
70からのチャンバ121への液体90の供給を停止
し、排出管68からチャンバ121内の液体90を全て
排出する。そして、保持機構160の全体を開口部12
1hを通じて外部に搬出する。After the above processing is completed, the supply of the liquid 90 from the liquid supply source 70 to the chamber 121 is stopped, and all the liquid 90 in the chamber 121 is discharged from the discharge pipe 68. Then, the entire holding mechanism 160 is provided with the opening 12
It is carried out through 1h.
【0048】加工対象物50を減圧雰囲気下でレーザ加
工を行う場合には、液体90が全て排出された状態のチ
ャンバ121内を真空ポンプ190により減圧する。チ
ャンバ121が減圧された状態で、ステージ8の移動位
置決めを行いながら、レーザビームLBを被加工面50
fに照射しアブレーション加工を行う。When the laser processing is performed on the object 50 to be processed under a reduced pressure atmosphere, the inside of the chamber 121 in which the liquid 90 is completely discharged is depressurized by the vacuum pump 190. While the chamber 121 is depressurized, the laser beam LB is applied to the surface 50 to be processed while the stage 8 is moved and positioned.
Irradiate f and perform ablation.
【0049】以上のように、本実施形態によれば、液体
中におけるレーザ加工および減圧雰囲気下におけるレー
ザ加工の双方を同一の装置で行うことができるため、装
置の稼働率を向上させることができる。As described above, according to this embodiment, both laser processing in a liquid and laser processing in a reduced pressure atmosphere can be performed by the same apparatus, so that the operating rate of the apparatus can be improved. .
【0050】本発明は上述した実施形態に限定されな
い。上述した実施形態では、加工容器60に供給口64
および排出口65を形成して加工容器60内の液体90
を移動させる構成としたが、供給口64および排出口6
5を互いに対向する位置に多数形成し、加工容器60内
の液体90の移動を一層均一化する構成とすることも可
能である。The present invention is not limited to the above embodiments. In the above-described embodiment, the processing container 60 is provided with the supply port 64.
And liquid 90 in the processing container 60 by forming the discharge port 65.
Is configured to move, but the supply port 64 and the discharge port 6
It is also possible to form a large number of 5 in the positions facing each other and to make the movement of the liquid 90 in the processing container 60 more uniform.
【0051】[0051]
【発明の効果】本発明によれば、レーザ光によるアブレ
ーション加工時に熱的な影響を少なくして被加工面への
デブリの付着を防止することができる。この結果、精密
なレーザ加工が実現でき、しかもデブリの付着を防止す
ることができるという優れた効果を提供することが可能
になり、レーザ加工の応用が拡がり、微細パターンを高
精度でありながら低コストで形成することが可能とな
る。According to the present invention, it is possible to prevent the debris from adhering to the surface to be processed by reducing the thermal influence during the ablation processing by laser light. As a result, precise laser processing can be realized, and it is possible to provide an excellent effect that debris can be prevented from adhering, the application of laser processing is expanded, and a fine pattern can be formed with high accuracy and low accuracy. It can be formed at a cost.
【図1】本発明が適用されるレーザ加工装置の概略構成
の一例を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an example of a schematic configuration of a laser processing apparatus to which the present invention is applied.
【図2】本発明の一実施形態に係る液体供給機構の構造
を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing the structure of the liquid supply mechanism according to the embodiment of the present invention.
【図3】加工容器61を水平面に沿って切断した断面図
である。FIG. 3 is a cross-sectional view of the processing container 61 taken along a horizontal plane.
【図4】本発明の他の実施形態に係る液体供給機構の構
造を示す断面図である。FIG. 4 is a sectional view showing a structure of a liquid supply mechanism according to another embodiment of the present invention.
1…レーザ光源、2,3,4…ミラー、5…ビーム整形
器、6…マスク、7…縮小投影レンズ、8…ステージ、
30,120…液体供給機構、61…加工容器、62…
カバー部材、50…加工対象物、50f…被加工面、7
0…液体供給源、90…液体、121…チャンバ、19
0…真空ポンプ。1 ... Laser light source, 2, 3, 4 ... Mirror, 5 ... Beam shaper, 6 ... Mask, 7 ... Reduction projection lens, 8 ... Stage,
30, 120 ... Liquid supply mechanism, 61 ... Processing container, 62 ...
Cover member, 50 ... Object to be processed, 50f ... Work surface, 7
0 ... Liquid supply source, 90 ... Liquid, 121 ... Chamber, 19
0 ... vacuum pump.
フロントページの続き (72)発明者 清井 清美 東京都品川区北品川6丁目7番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 吉田 和彦 東京都品川区北品川6丁目7番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 村瀬 英寿 東京都品川区北品川6丁目7番35号 ソニ ー株式会社内 Fターム(参考) 4E068 CG05 CH08 CJ07 CJ09 Continued front page (72) Inventor Kiyomi Kiyomi 6-735 Kita-Shinagawa, Shinagawa-ku, Tokyo Soni -Inside the corporation (72) Inventor Kazuhiko Yoshida 6-735 Kita-Shinagawa, Shinagawa-ku, Tokyo Soni -Inside the corporation (72) Inventor Hidetoshi Murase 6-735 Kita-Shinagawa, Shinagawa-ku, Tokyo Soni -Inside the corporation F-term (reference) 4E068 CG05 CH08 CJ07 CJ09
Claims (8)
レーザ光を加工対象物の被加工面に所定パターンで光学
的に投影する光学系とを有し、前記被加工面をアブレー
ション加工するレーザ加工装置であって、 レーザ光が照射される前記被加工面に当該レーザ光を透
過する液体を供給し、当該液体を当該被加工面上で所定
方向に移動させ、アブレーション加工により発生する加
工飛散物の前記被加工面への付着を防止する付着防止機
構を有するレーザ加工装置。1. A laser having a laser light source and an optical system for optically projecting laser light emitted from the laser light source onto a surface to be processed of a processing object in a predetermined pattern, and performing ablation processing on the surface to be processed. A processing apparatus, which supplies a liquid that transmits the laser light to the surface to be processed that is irradiated with laser light, moves the liquid in a predetermined direction on the surface to be processed, and processing scattering generated by ablation processing A laser processing apparatus having an adhesion prevention mechanism for preventing an object from adhering to the surface to be processed.
な入射部を有し、内部に前記加工対象物を収容する加工
容器と、 前記加工容器に固定され、前記被加工面から所定の高さ
に配置されたレーザ光を透過するカバー部材と、 前記カバー部材と当該加工容器との間に形成された閉空
間内に前記液体を供給する液体供給手段と、 前記閉空間内に供給された液体を排出するための液体排
出手段とを有する請求項1に記載のレーザ加工装置。2. The adhesion preventing mechanism has an entrance portion through which laser light can enter, a processing container that accommodates the processing target therein, a processing container that is fixed to the processing container, and has a predetermined distance from the surface to be processed. A cover member that is arranged at a height and transmits the laser beam, a liquid supply unit that supplies the liquid into a closed space formed between the cover member and the processing container, and a liquid supply unit that is supplied into the closed space. The laser processing apparatus according to claim 1, further comprising a liquid discharging unit configured to discharge the liquid.
するレーザ光の照射位置を変更する移動位置決め手段を
さらに有する請求項2に記載のレーザ加工装置。3. The laser processing apparatus according to claim 2, further comprising a movement positioning unit that holds the processing container and changes the irradiation position of the laser beam on the surface to be processed.
請求項1に記載のレーザ加工装置。4. The laser processing apparatus according to claim 1, wherein the laser light source is an excimer laser.
前記被加工面を減圧雰囲気下においてアブレーション加
工するための減圧手段をさらに有する請求項1に記載の
レーザ加工装置。5. The laser processing apparatus according to claim 1, wherein the adhesion preventing mechanism further includes a depressurizing means for ablating the surface to be processed in a depressurized atmosphere without using the liquid.
ターンで光学的に投影し、前記被加工面をアブレーショ
ンにより加工するレーザ加工方法であって、 レーザ光を透過する液体を前記被加工面上で所定方向に
移動させながら前記被加工面へのレーザ光の照射を行う
レーザ加工方法。6. A laser processing method for optically projecting a laser beam on a surface to be processed of a processing object in a predetermined pattern, and processing the surface to be processed by ablation. A laser processing method of irradiating the surface to be processed with laser light while moving the surface in a predetermined direction.
漬させた状態で前記被加工面へのレーザ光の照射を行う
請求項6に記載のレーザ加工方法。7. The laser processing method according to claim 6, wherein the processing surface is irradiated with laser light while the processing target is immersed in the moving liquid.
透過する材料からなるカバー部材を配置し、移動する前
記液体の液面の高さを一定に保ちながら前記被加工面へ
のレーザ光の照射を行う請求項6に記載のレーザ加工方
法。8. A cover member made of a material that transmits laser light is disposed at a predetermined height from the surface to be processed, and the height of the liquid surface of the moving liquid is kept constant while keeping the height of the liquid surface constant. The laser processing method according to claim 6, wherein irradiation with laser light is performed.
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