(57)【要約】【課題】  レーザ加工装置において、レーザ光照射対象の部材の被照射部から発生する気化物や、被照射部の近傍から飛散する溶融物などの、部材への再付着によるダストの付着発生の抑制を図る。【解決手段】  パルスレーザ光源２と、パルスレーザ光Ｌが導入される透明窓３８を有する局所加工ヘッド３と、パルスレーザ光Ｌの被照射部を有する部材５の支持台４とを有し、局所加工ヘッド３に、支持台４との間に形成される空間内における圧力及び気流を調整する排気手段３２ａ及び３２ｂと、透明窓及び被照射部に近接する局所排気部３７における圧力及び気流を調整する局所排気手段３４とが連結されたレーザ加工装置１において、局所排気部３７を規定する、被照射部に対向する局所加工ヘッド３の開口３９を、短径２ｍｍ以下の略真円形状に選定する。【選択図】        図１
2006122989.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルスレーザ光源と、該パルスレーザ光源からのパルスレーザ光が導入される透明窓を有する局所加工ヘッドと、上記パルスレーザ光の被照射部を有する部材の支持台とを有し、
上記局所加工ヘッドが、上記支持台との間に形成される空間内の圧力及び気流を調整する排気手段と、上記空間のうち、上記透明窓及び上記被照射部に近接する局所排気部の圧力及び気流を調整する局所排気手段とを連結され、
上記局所排気部を規定する、上記被照射部に対向する上記局所加工ヘッドの開口が、短径２ｍｍ以下の平面形状とされたことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項２】
上記部材に対する加熱手段が設けられたことを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工装置。
【請求項３】
上記局所排気部に、局所排気手段に連結された複数の局所排気流路が連結されたことを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工装置。
【請求項４】
上記複数の局所排気流路が、上記局所排気部に、互いに略対称な位置で連結されたことを特徴とする請求項３に記載のレーザ加工装置。
【請求項５】
上記複数の局所排気流路が、上記局所排気部に、互いに略対称な角度で連結されたことを特徴とする請求項３に記載のレーザ加工装置。
【請求項６】
上記局所加工ヘッドに、不活性気体を供給する気体供給手段が連結され、上記不活性気体が、上記支持台に向けて噴出されることを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工装置。
【請求項７】
上記不活性気体に対する加熱手段が設けられたことを特徴とする請求項６に記載のレーザ加工装置。
【請求項８】
上記気体供給手段による不活性気体の噴出によって、上記局所加工ヘッドの静圧浮上がなされ、上記空間が形成されることを特徴とする請求項６に記載のレーザ加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パルスレーザ光を部材表面に照射して被照射部を除去し、部材を所定の形状に加工するレーザ加工を行うレーザ加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造や、液晶ディスプレイ及び有機エレクトロルミネッセンス（Electro Luminescence；ＥＬ）ディスプレイなどの映像デバイスの製造においては、製造に用いるフォトマスクの形状や、デバイスを構成する薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor；ＴＦＴ）基板の配線形状を修正するための微細加工が行われている。
近年、デバイスを構成する基板や配線などの部材は急速に微小化、複雑化が進んでいることから、このような微細加工の重要性は益々高まっている。
【０００３】
上述のような微細加工としては、例えば対象とする部材の所定位置にパルスレーザ光を照射するレーザ加工技術が挙げられる。
このレーザ加工技術によれば、対象とする部材の余剰部を被照射部としてパルスレーザ光の照射を行い、被照射部の温度を上昇させて気化させることによって、部材の所定位置のみの材料を選択的に除去することができる。
【０００４】
しかし、パルスレーザ光照射に基づく気化によって除去を行うのみでは、被照射部から離れた周辺部に新たなダストが付着発生してしまうという問題が生じていた。すなわち、気化によって生じた気化物が被照射部から離れるにしたがって冷却され、更に比較的低温の周辺部に衝突して固化するとか、被照射部からの熱の拡散によって近傍の部材材料が溶融し、この溶融物が上述の気化物の圧力によって周辺部に飛散するなどの現象によって、周辺部においてダストが付着発生してしまう。
【０００５】
このようなダストは、数μｍの距離に渡って形成されることもあるため、対象とする部材が、微小な間隔をおいて存在する配線を有するなどの場合には、この配線間を跨いで形成されるダストによって短絡が引き起こされるなどの問題を生じてしまう可能性が高い。
また、このような問題は、目的とする半導体デバイスや映像デバイスを構成する上で欠陥の原因となることから、製造における歩留まりの低下をも招いてしまう。
【０００６】
これに対し、対象部材の被照射部に蒸散用気体を吹き付けながらパルスレーザ光照射を行う構成によるレーザ加工装置や、真空中でパルスレーザ光照射を行う構成によるレーザ加工装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開2001-207267号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、気体を吹き付けながらパルスレーザ光照射を行う構成による場合、気化物を被照射部から引き離すことは可能とされるものの、対象部材全体から離れる方向にのみ規定されるものではなく、更に上述したような溶融物の飛散が助長されてしまうことから、ダストの付着発生は、必ずしも改善をなされない。
【０００８】
また、真空中でパルスレーザ光照射を行う構成による場合も、気化物の被照射部からの移動距離が大とされるに過ぎず、断続的に発生する気化物の、被照射部近傍における蓄積を完全に抑止することは難しく、気化物の圧力によって飛散される溶融物によるダストの発生については、殆ど低減をなされない。
【０００９】
更に、上述した気体の吹き付けは、レーザ加工装置内における真空度の低下を伴うことから、気体を吹き付けながらパルスレーザ光照射を行う構成と、真空中でパルスレーザ光照射を行う構成との組み合わせによってレーザ加工装置の改善を図ることも、困難とされている。
【００１０】
本発明は、パルスレーザ光照射によるレーザ加工装置における上述の諸問題の解決を図るものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明によるレーザ加工装置は、パルスレーザ光源と、該パルスレーザ光源からのパルスレーザ光が導入される透明窓を有する局所加工ヘッドと、上記パルスレーザ光の被照射部を有する部材の支持台とを有し、上記局所加工ヘッドが、上記支持台との間に形成される空間内の圧力及び気流を調整する排気手段と、上記空間のうち、上記透明窓及び上記被照射部に近接する局所排気部の圧力及び気流を調整する局所排気手段とを連結され、上記局所排気部を規定する、上記被照射部に対向する上記局所加工ヘッドの開口が、短径２ｍｍ以下の平面形状とされたことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明は、上記レーザ加工装置において、上記部材に対する加熱手段が設けられたことを特徴とする。
また、本発明は、上記レーザ加工装置において、上記局所排気部に、局所排気手段に連結された複数の局所排気流路が形成されたことを特徴とする。
また、本発明は、上記レーザ加工装置において、上記複数の局所排気流路が、上記局所排気部に、互いに略対称な位置で連結されたことを特徴とする。
また、本発明は、上記レーザ加工装置において、上記複数の局所排気流路が、上記局所排気部に、互いに略対称な角度で連結されたことを特徴とする。
また、本発明は、上記レーザ加工装置において、上記局所加工ヘッドに、不活性気体を供給する気体供給手段が連結され、上記不活性気体が、上記支持台に向けて噴出されることを特徴とする。
また、本発明は、上記レーザ加工装置において、上記不活性気体に対する加熱手段が設けられたことを特徴とする。
また、本発明は、上記レーザ加工装置において、上記気体供給手段による不活性気体の噴出によって、上記局所加工ヘッドの静圧浮上がなされ、上記空間が形成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によるレーザ加工装置によれば、パルスレーザ光源と、パルスレーザ光が導入される透明窓を有する局所加工ヘッドと、パルスレーザ光の被照射部を有する部材の支持台とを有し、局所加工ヘッドと支持台との間に形成される空間内の圧力及び気流を調整する排気手段と、透明窓及び被照射部に近接する局所排気部の圧力及び気流を調整する局所排気手段とが連結された、レーザ加工装置において、局所排気部を規定する、被照射部に対向する局所加工ヘッドの開口が、短径２ｍｍ以下の平面形状とされたことから、後述するように、気化物及び溶融物によるダストの付着発生を抑制することができる。
【００１４】
本発明によるレーザ加工装置においては、パルスレーザ光の照射対象である部材に対する加熱や、例えば局所加工ヘッドから支持台に向けて噴出される静圧浮上用の不活性気体に対する加熱が可能な構成とすることによって、気化物の再付着によるダストの発生が、より低減される。
また、後述するように、局所加工ヘッド内に形成された複数の局所排気流路が、局所排気部に対して互いに対称な位置で局所排気部に連結される構成とすることによって、被照射部から発生する気化物の排気効率の向上が図られ、ダストの付着発生が更に抑制される。
【００１５】
更に、本発明によるレーザ加工装置によれば、半導体デバイスや映像デバイスで問題となる欠陥、例えば部材表面に形成された配線間の短絡などの欠陥の発生を、デバイスを構成する部材の製造段階で抑制することができ、レーザ加工装置による製造における歩留まりの向上も図られ、この歩留まりの向上を、レーザ加工後の洗浄処理によることなく図ることができることから、デバイス製造におけるコストと手間にかかる負担も軽減されるなど、本発明によるレーザ加工装置によれば、重要かつ多くの効果をもたらすことができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明するが、本発明は、この実施の形態に限られるものでない。
【００１７】
図１Ａ及び図１Ｂは、それぞれ、本発明によるレーザ加工装置の一例の構成を示す概略構成図と、レーザ加工装置を構成する局所加工ヘッドの概略平面図である。
この実施の形態において、本発明によるレーザ加工装置１は、図１Ａに示すように、少なくとも、パルスレーザ光源２と、このパルスレーザ光源からのパルスレーザ光Ｌが導入される透明窓３８を有する局所加工ヘッド３と、部材５の支持台４とを有する。
【００１８】
局所加工ヘッド３は、部材５のステージとなる支持台４との間に、部材５の厚さに比して十分に大とされた高さを有する空間内の圧力及び気流を調整する第１及び第２の排気手段３２ａ及び３２ｂと、この空間のうち、透明窓３８及び被照射部５ａに近接する局所排気部３７の圧力及び気流を調整する局所排気手段３４とを連結され、更に支持台４に対向する第１及び第２の吸引溝３６ａ及び３６ｂと、局所排気部３７と局所排気手段３４をつなぐ局所排気流路３４ａと、局所排気部３７で支持台４に対向する開口３９とを有する。
【００１９】
また、この実施の形態において、局所加工ヘッド３は、不活性気体を供給する気体供給手段３１が連結され、この不活性気体の流路となる気体供給路３１ａ及び多孔質通気手段３５を有し、更に図１Ｂに示すように、透明窓３８（図示せず）から導入されるパルスレーザ光Ｌの光路を含む局所排気部３７を中心として、上述した開口３９と、第１及び第２の吸引溝３６ａ及び３６ｂと、上述の多孔質通気手段３５とが、略同心環状に配置形成されて成る。
【００２０】
この実施の形態では、まず、気体供給手段３１から供給される不活性気体、例えば圧縮アルゴン（Ａｒ）もしくは圧縮窒素（Ｎ２）が、気体供給路３１ａ及び多孔質通気手段３５を介して支持台４に向けて噴出される。この、気体供給手段３１による不活性気体の噴出によって、局所加工ヘッド３の静圧浮上すなわち空間の形成が可能とされることから、部材５を支持台４上に載置する前に、この静圧浮上によって、局所加工ヘッド３と支持台４との間に十分に大とされた高さを有する空間を、予め形成しておくことが望ましい。
なお、不活性気体としては、上述のアルゴン及び窒素のほか、ヘリウム（Ｈｅ）、クリプトン（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）、ネオン（Ｎｅ）などが挙げられる。
【００２１】
また、支持台４に向けて噴出された不活性気体は、同心環状に配置形成された第１及び第２の吸引溝３６ａ及び３６ｂを通じて、第１及び第２の排気手段３２ａ及び３２ｂによって排気をなされ、これによって局所加工ヘッド３の静圧浮上のみならず、局所加工ヘッド３と支持台４との間の空間における圧力の低減もなされ、局所排気部３７に流入する不活性気体の量と局所加工ヘッド３の高さを調整することも可能とされる。すなわち、局所加工ヘッド３の浮上高さの調整は、不活性気体の圧力や流量、及び第１及び第２の排気手段３２ａ及び３２ｂによる排気量などを選定することによって行うことができる。
【００２２】
なお、局所加工ヘッド３と支持台４との間の空間形成は、必ずしも静圧浮上によらなくとも、例えば一方を固定して他方を３次元的に位置調整可能としておくなどの構成によることもできるが、不活性気体が局所加工ヘッド３から支持台４に向けて噴出されることにより、安定的な浮上のみならず、局所加工ヘッド３と支持台４との間の空間内部例えば局所排気部３７への外気の流入と、レーザ照射時に局所排気部３７で発生する気化物等の外部への飛散とを、不活性気体の噴出位置で所謂ガスカーテン作用によって遮断することができ、レーザ加工を扱うクリーンルーム等の清浄性も維持できることから、不活性気体による静圧浮上によることが特に好ましいと考えられる。
【００２３】
局所加工ヘッド３の高さすなわち支持台４からの浮上量は、多孔質通気手段３５を例えば気孔率４０％の多孔質体によって構成した場合、不活性気体の噴出量の選定によって数μｍ〜１００μｍ程度の広範囲に渡る調整が可能とされるが、多孔質通気手段３５の気孔率はこれに限られず、多孔質通気手段３５の材料も、多孔質アルミニウム（Ａｌ）に限られず、多孔質の金属、セラミックス、合成樹脂等の材料から所望の材料を選定することが可能である。
【００２４】
局所加工ヘッド３を安定的に静圧浮上させた後、局所加工ヘッド３と支持台４との間に、支持台４に載置された部材５を挿入する。この部材５の挿入は、予め浮上させた局所加工ヘッド３を部材５の上方に移動させることによって行うこともできるし、浮上させた局所加工ヘッド３に対して支持台４と共に部材５を例えば水平方向に移動させて行うこともできる。なお、部材５の挿入が局所加工ヘッド３と支持台４のいずれの移動による場合も、図２に示すように、例えば部材５と略等しい厚さを有する浮上用基台６上で予め浮上させることによって、部材５の挿入前後における局所加工ヘッド３の浮上量を一定に維持できる構成が可能とされる。
【００２５】
局所加工ヘッド３と支持台４との間に部材５を挿入し、最終的に加工除去を行う部材５の余剰部を、例えばパルスレーザ光Ｌの導入位置すなわち開口３９の中心位置下に合わせた後、パルスレーザ光源２からパルスレーザ光Ｌを出力し、ミラー２１、レンズ２２を介して局所加工ヘッド３の透明窓３８に導入して、局所排気部３７と開口３９を通じて部材５の余剰部すなわち被照射部５ａにパルスレーザ光Ｌを照射して、余剰部を気化させることによって除去する。
【００２６】
パルスレーザ光Ｌのパルス幅は所望の値を選定することができるが、被照射部の近傍から熱の蓄積及び拡散が発生すると、上述した溶融物が発生してダスト発生の原因となってしまうことから、１パルスあたりの照射時間が短い、熱拡散が生じるよりも短い時間に集中的に光エネルギーを供給することのできる短パルス幅レーザ光、例えばピコ秒パルスレーザ光やフェムト秒パルスレーザ光を用いることによって溶融物発生の低減を図ることが好ましい。
【００２７】
なお、例えばピコ秒レーザとしては、数ピコ秒〜数百ピコ秒のパルス幅を有するレーザを用いることができ、対象とする部材材料に応じて、極端に短いパルス幅に限らず、例えば対象部材５がアルミニウム（Ａｌ）よりなる場合には、適度なパルス幅として２ピコ秒〜１００ピコ秒程度のパルス幅を選定することができる。
また、上述の溶融物は、加工対象の部材を構成する材料の結合性にも影響を受けるが、特に金属などの熱伝導の良い材料においては、加工部周辺に盛り上がりが生じやすく、上述の飛散距離も大きくなることから、本発明によれば、熱伝導性が良好である部材を対象とする場合に、特段のダスト低減を図ることが可能となる。
【００２８】
パルスレーザ光Ｌの導入及び照射がなされる局所排気部３７では、周囲の第１及び第２の排気手段３２ａ及び３２ｂによる排気に加え、局所排気手段３４によっても排気がなされることから、特に圧力の低い状態が形成され、更に第１及び第２の排気手段３２ａ及び３２ｂと局所排気手段３４との排気のバランスを調整することにより、微量の不活性気体を周囲から局所排気部３７に向けて流動させることができる。したがって、部材５の被照射部５ａ付近では、減圧状態を維持したまま、上方すなわち被照射部５ａから開口３９に向かう気流が常に確保され、被照射部５ａで発生する気化物が上方に移動されることから、被照射部５ａを除く部材５の周辺部におけるダスト発生の低減が図られる。
【００２９】
このような、被照射部５ａで発生する気化物の上方への移動がなされるには、局所排気部３７を規定する、被照射部５ａに対向する局所加工ヘッド３の開口３９が小さく、後述するように短径２ｍｍ以下の例えば略真円形状とされることが好ましい。
図３Ａ及び図３Ｂは、それぞれ、本発明によるレーザ加工装置の一例の局所排気部における気流を示す模式図と、従来のレーザ加工装置の局所排気部における気流を示す模式図である。
【００３０】
図３Ａに示すように、例えば板状の開口規定手段７の取着などによって、楕円や略真円などの非屈曲性閉曲線による平面形状を有する開口３９の大きさを一定以下、例えば後述するように短径２ｍｍ以下に選定することにより、図３Ｂに示すような従来のレーザ加工装置に比して、局所排気部３７における不活性気体の気流が、被照射部５ａのより近くで、より上方に向かって流れることから、被照射部５ａ近傍における気化物の蓄積や、部材５の被照射部５ａを除いた周辺部における固化による、ダストの付着発生を低減することが可能とされる。なお、局所排気流路３４ａの局所排気部３７への連結位置も、開口３９に可能な限り近づけることが好ましい。
【００３１】
局所排気部３７を通る気流の量は、多孔質通気手段３５を介して供給される不活性気体の量を選定することにより、局所排気ヘッド３の浮上高さと同時に調整することが可能である。
一方、局所排気部３７に周囲から流入する不活性気体の量は、例えば第１の排気手段３２ａと第１の吸引溝３１ａとの間の流路内の圧力を、この流路に連結された副流路（図示せず）から不活性気体を注入することによって選択的に上昇させることにより、局所加工ヘッド３の浮上量を変化させることなく調整することもできる。
【００３２】
また、この実施の形態において、複数例えば２つの局所排気流路３４ａは、他の排気手段に連結された吸引溝が同心環状に配置形成されているのとは異なり、局所排気部３７に対し、同心環状の溝によることなく、２箇所の孔で局所排気部３７に直接連結された構成とする。
図４Ａ及び図４Ｂは、それぞれ、この実施の形態における、本発明によるレーザ加工装置を構成する局所加工ヘッドの一例の構成を示す概略断面図と、その要部の構成を示す模式的上面図である。
【００３３】
２つの局所排気流路３４ａは、垂直方向については、図４Ａに示すように、局所排気部３７を挟んで互いに対向する、すなわち互いに略対称な位置で局所排気部３７に連結され、水平方向については、図４Ｂに示すように、互いに略対称な角度で局所排気部３７に連結される構成とすることによって、局所排気部３７内の気流を渦状に規定して、サイクロン作用によって気化物を効率的に排気することができる。
なお、このような気流の規定が必要とされない場合は、局所排気流路３４ａの端面は、局所排気部３７の最近傍において、第１及び第２の吸引溝３６ａ及び３６ｂなどと同様に、開口３９を中心として同心環状に配置形成する構成とすることもできる。
【００３４】
以上の実施の形態で説明したように、局所排気部を規定する、被照射部に対向する局所加工ヘッドの開口が、例えば短径２ｍｍ以下の形状に選定されたことから、気化物及び溶融物によるダストの付着発生を抑制しながら部材に対する加工すなわち部材表面の配線パターン等の修正を行うことが可能とされる。
また、局所加工ヘッド内に形成された複数の局所排気流路が、局所排気部に対して互いに略対称な位置及び角度で局所排気部に連結される構成とすることによって、被照射部から発生する気化物の排気効率の向上が図られ、ダストの付着発生が更に抑制されることから、対象とする部材によって構成されるデバイスの製造におけるコストや手間も軽減される。
【００３５】
なお、本発明によるレーザ加工装置は、上述の実施の形態に限られるものではない。
例えば、上述の開口は、気流の均等性の観点から楕円や略真円などの非屈曲性曲線による形状が好ましいが、開口を構成する複数の辺を２ｍｍ以下の直線で結ぶことのできる矩形もしくは多角形の開口による構成とすることも可能である。
【００３６】
また、例えば、上述したようなレーザ加工装置においては、レーザ照射によって発生する気化物周辺の温度の低下は、気化物の固化及び再付着の原因となることから、加工対象である部材や、局所加工ヘッドから支持台に向けて噴出されることによって加工雰囲気となる不活性気体に対する加熱手段（図示せず）を設けた構成によって、本発明によるレーザ加工装置を構成することによって、ダスト発生の抑制を図る構成とすることもできる。
【００３７】
この加熱は、レーザ加工装置１を、例えば局所加工ヘッド３や支持台４の内部もしくは外部にヒーターを備えた構成とすることによって可能とされる。
なお、加熱温度は、例えば上述の多孔質通気手段３５や部材５に過度の熱的負担を与えない程度に、例えば２００℃程度とすることが望ましく、局所加工ヘッド３自体にも同様の加熱を施すことにより、部材や不活性気体の温度低下を回避することが可能とされる。
【００３８】
また、例えば、局所排気部に連結される局所排気流路が３本以上とされた構成とすることもでき、特に、各局所排気流路が局所排気部に関して対称な位置もしくは角度で連結された構成とすることによって、局所排気部における気流を水平方向に関して均等に維持したまま、上述したように渦状に規定することが可能とされるなど、本発明によるレーザ加工装置は、種々の変更及び変形をなされうる。
【実施例】
【００３９】
本発明によるレーザ加工装置の実施例について説明する。
図１に示した装置を用い、薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor；ＴＦＴ）基板を加工対象部材としてレーザ加工を行った。
【００４０】
まず、気体供給手段３１から供給したアルゴン（Ａｒ）または窒素（Ｎ２）による不活性気体を、局所加工ヘッド３内の多孔質通気手段３５を通じて支持台４に向けて噴出させることによって局所加工ヘッド３を、加工対象部材すなわちＴＦＴ基板５の厚さよりも高く例えば１００μｍ浮上させておく。これにより、次の工程における局所加工ヘッド３とＴＦＴ基板５との接触を、ＴＦＴ基板５に反りやうねりが生じている場合にも回避することができる。
【００４１】
次に、支持台４を水平方向に移動させ、ＴＦＴ基板５を局所加工ヘッド３と支持台４との間に挿入した後、局所加工ヘッド３の高さをＴＦＴ基板５から２０μｍとして、支持台４を、ＴＦＴ基板５の余剰部が次の工程で照射されるパルスレーザ光の被照射部となるように、すなわち局所加工ヘッド３の開口３９内に収まるように水平方向に移動させて、局所加工ヘッド３とＴＦＴ基板５の相対位置調整を行う。
【００４２】
次に、パルスレーザ光源２から、繰り返し１ｋＨｚ、パルス幅３ピコ秒、照射ビーム形状５μｍのパルスレーザ光Ｌを４０００パルスだけ出力し、ミラー２１、レンズ２２、透明窓３８を介して、ＴＦＴ基板５の余剰部すなわち被照射部５ａに対するレーザ光照射を行った。なお、レーザ光はアパーチャによって整形し、照射観察ユニットを用いて、対物レンズ倍率５０倍、作動距離１５ｍｍで観察しながら行った。
【００４３】
図５Ａ〜図５Ｃは、それぞれ、本発明によるレーザ加工装置を用い、上述のレーザ出力条件において照射強度を１００ｍＪ／ｃｍ２とし、大気圧中で局所加工ヘッドの開口を短径４ｍｍの略真円形状として加工を行った部材と、減圧条件下で局所加工ヘッドの開口を短径４ｍｍの略真円形状として加工を行った部材と、減圧条件下で局所加工ヘッドの開口を短径１ｍｍの略真円形状として加工を行った部材に対する、電子顕微鏡による表面観察結果である。
【００４４】
図５Ａ及び図５Ｂより、大気圧中におけるよりも、減圧条件下においてレーザ加工を行うことにより、被照射部の周辺部におけるダストの付着発生を低減できることがわかる。
また、図５Ｂ及び図５Ｃより、減圧条件下においても、局所加工ヘッドの開口をより小とすることによって、被照射部の周辺部におけるダストの付着発生を更に抑制することができることが確認できる。
【００４５】
以上の表面観察結果を受け、減圧条件下における、局所加工ヘッドの開口の寸法によるダスト発生の低減について更に検討を行った。この結果について説明する。
図６Ａ〜図６Ｃは、それぞれ、本発明によるレーザ加工装置を用い、上述のレーザ出力条件において照射強度を７０ｍＪ／ｃｍ２とし、減圧条件下で局所加工ヘッドの開口を短径４ｍｍの略真円形状として加工を行った部材と、減圧条件下で局所加工ヘッドの開口を短径２ｍｍの略真円形状として加工を行った部材と、減圧条件下で局所加工ヘッドの開口を短径１ｍｍの略真円形状として加工を行った部材に対する、光学顕微鏡による表面観察結果である。
【００４６】
図６Ａ及び図６Ｂより、開口を短径４ｍｍの略真円形状として加工を行った場合の表面観察結果に比べて、開口を短径２ｍｍの略真円形状として加工を行った場合の表面観察結果ではダストが大幅に低減されたことが確認できる。また、図６Ｃより、開口を短径１ｍｍの略真円形状として加工を行った場合の表面観察結果は、開口を短径２ｍｍの略真円形状として加工を行った場合に比して、ダストの大幅な変化はみられない。
なお、光学顕微鏡で視認可能なダスト数は、局所加工ヘッドの開口を短径４ｍｍの略真円形状とした場合が４３個、局所加工ヘッドの開口を短径２ｍｍの略真円形状とした場合が１２個、局所加工ヘッドの開口を短径１ｍｍの略真円形状とした場合が８個であった。
【００４７】
以上の結果より、本発明によるレーザ加工装置において、装置を構成する局所加工ヘッドの、局所排気部を規定する開口が、短径２ｍｍ以下の形状に選定されることにより、周辺部におけるダスト発生を大幅に抑制することができると考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】図１Ａ及び図１Ｂは、それぞれ、本発明によるレーザ加工装置の一例の構成を示す概略構成図と、レーザ加工装置を構成する局所加工ヘッドの概略平面図である。
【図２】本発明によるレーザ加工装置の一例の構成において、局所加工ヘッドの浮上高さを規定する浮上用基台を設けた例を示す模式図である。
【図３】図３Ａ及び図３Ｂは、それぞれ、本発明によるレーザ加工装置の一例の局所排気部における気流を示す模式図と、従来のレーザ加工装置の局所排気部における気流を示す模式図である。
【図４】図４Ａ及び図４Ｂは、それぞれ、本発明によるレーザ加工装置を構成する局所加工ヘッドの一例の構成を示す概略断面図と、その要部の構成を示す模式的上面図である。
【図５】図５Ａ〜図５Ｃは、それぞれ、本発明によるレーザ加工装置を用いて、大気圧中で局所加工ヘッドの開口を４ｍｍとして加工を行った部材と、減圧条件下で局所加工ヘッドの開口を４ｍｍとして加工を行った部材と、減圧条件下で局所加工ヘッドの開口を１ｍｍとして加工を行った部材に対する、電子顕微鏡による表面観察結果である。
【図６】図６Ａ〜図６Ｃは、それぞれ、本発明によるレーザ加工装置を用いて、減圧条件下で局所加工ヘッドの開口を４ｍｍとして加工を行った部材と、減圧条件下で局所加工ヘッドの開口を短径２ｍｍとして加工を行った部材と、減圧条件下で局所加工ヘッドの開口を１ｍｍとして加工を行った部材に対する、光学顕微鏡による表面観察結果である。
【符号の説明】
【００４９】
１・・・レーザ加工装置、２・・・パルスレーザ光源、３・・・局所加工ヘッド、４・・・支持台、５・・・部材、６・・・浮上用基台、７・・・開口規定手段、２１・・・ミラー、２２・・・レンズ、３１・・・気体供給手段、３１ａ・・・圧縮ガス供給路、３２ａ・・・第１の排気手段、３２ｂ・・・第２の排気手段、３４・・・局所排気手段、３５・・・多孔質通気手段、３６ａ・・第１の吸引溝、３６ｂ・・・第２の吸引溝、３７・・・局所排気部、３８・・・透明窓、３９・・・開口、１０１・・・従来のレーザ加工装置、１０３・・・従来の局所加工ヘッド、１０５・・・部材、１３７・・・局所排気部、１３８・・・透明窓、１３９・・・開口
【図１】
2006122989.tif 000003
【図２】
2006122989.tif 000004
【図３】
2006122989.tif 000005
【図４】
2006122989.tif 000006
【図５】
2006122989.tif 000007
【図６】
2006122989.tif 000008