JP2007229785A - Laser machining system and control method - Google Patents

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Kenta Tanaka
研太 田中
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for suppressing deterioration in a mask caused by oxidation in a laser machining system for performing the machining of a work by laser light passed through an opening part provided at the mask in a preset atmosphere. <P>SOLUTION: The laser machining system comprises: a first treatment chamber 13 for setting the circumference of a mask 24 into a first atmosphere; and a second treatment chamber 20 for setting the circumference of the work into a second atmosphere different from the first atmosphere. The laser machining system further comprises: first gas introduction means 16, 17 for introducing gas into the first treatment chamber; second gas introduction means 16, 17 for introducing gas into the second treatment chamber; and a gas control means 18 for performing the control of the gas introduction by the first gas introduction means and the second gas introduction means. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、レーザ加工装置及び制御方法に係り、特に高稼働率を実現するためのレーザ加工装置及び制御方法に関する。   The present invention relates to a laser processing apparatus and a control method, and more particularly to a laser processing apparatus and a control method for realizing a high operating rate.

従来より、CO(炭酸ガス)レーザやYAGレーザ、エキシマレーザ等を用いて、半導体等の加工対象物への加工が行われている。また、レーザ光は、主に加工対象物の加工面への照射に対し、マスクに設けられた開口部(スリット)を通過させることでビームスポット径を絞り、高いエネルギー密度を利用した溶接、切断、穴開け等の加工に用いられている。 Conventionally, a processing target such as a semiconductor is processed using a CO 2 (carbon dioxide) laser, a YAG laser, an excimer laser, or the like. In addition, the laser beam is focused on the processing surface of the object to be processed, and the beam spot diameter is narrowed by passing through an opening (slit) provided in the mask, and welding and cutting utilizing high energy density. It is used for processing such as drilling.

また、別の方法として、マスクによりビームスポット径をある程度大きめ(1〜数mm)に設定して、加工面の限られた領域のみを溶融しながら材料の表面機能を向上させるアニール(表面改質)処理としても利用されている(例えば、特許文献1参照。)。   As another method, annealing (surface modification) that improves the surface function of the material by setting the beam spot diameter to a certain extent (1 to several mm) with a mask and melting only a limited area of the processing surface ) Is also used as a process (for example, see Patent Document 1).

なお、上述したアニール処理を行う場合は、外気(大気雰囲気)とは異なる雰囲気上での加工対象物の加工を行うためにチャンバ等の処理室を用いて処理が行われる。つまり、処理室に不活性ガスを導入したり、減圧したり、温度を上げたり、光、電気、又は磁気等を与えたりすることにより、多種の表面改質反応を起こさせることができる。   Note that in the case where the above-described annealing treatment is performed, the processing is performed using a processing chamber such as a chamber in order to process an object to be processed in an atmosphere different from the outside air (air atmosphere). That is, various surface modification reactions can be caused by introducing an inert gas into the processing chamber, reducing the pressure, raising the temperature, applying light, electricity, magnetism, or the like.

例えば、液晶基板等の比較的大型の基板をアニール処理する場合は、窒素等のアニール雰囲気を維持するための処理室を有し、また、処理室内にはX−Yステージ等の基板を移動させる機構を設けたレーザ加工装置により、レーザ光を照射させながらチャンバ内で加工対象物を様々な方向に移動することによりアニール処理を行う。
特開2001−44136号公報
For example, when annealing a relatively large substrate such as a liquid crystal substrate, a processing chamber for maintaining an annealing atmosphere such as nitrogen is provided, and the substrate such as an XY stage is moved into the processing chamber. Annealing treatment is performed by moving the object to be processed in various directions in the chamber while irradiating laser light with a laser processing apparatus provided with a mechanism.
JP 2001-44136 A

ところで、特許文献1に示されているように、通常は加工対象物の周囲を所定の雰囲気にするためのチャンバが設けられており、マスクは外気に設置されている。しかしながら、特に上述したアニール処理を行う場合には、レーザ光を長時間照射し続けるため、マスクがレーザエネルギーを吸収して温度が上昇することで、マスクの酸化による劣化が生じる。したがって、酸化による劣化の都度、マスクを変えて更に開口部が正確な位置に調整する作業が必要になる。したがって、マスクの変更時にはレーザ加工を行うことができないため、レーザ加工装置の稼動率が低下してしまう。   By the way, as shown in Patent Document 1, usually, a chamber for providing a predetermined atmosphere around the workpiece is provided, and the mask is installed in the outside air. However, particularly in the case of performing the annealing treatment described above, since the laser light is continuously irradiated for a long time, the mask absorbs the laser energy and the temperature rises, thereby causing deterioration due to oxidation of the mask. Therefore, every time deterioration due to oxidation, it is necessary to change the mask and further adjust the opening to an accurate position. Therefore, since the laser processing cannot be performed when the mask is changed, the operating rate of the laser processing apparatus is lowered.

なお、マスクの酸化を抑止する手法として、特許文献1に示されている加工対象物用のチャンバ内にマスクを入れ、酸化を抑止する雰囲気に設定する手法も考えられるが、このチャンバは加工対象物を加工するに適した雰囲気を調節するために設けられているため、マスクの酸化の抑止に適した雰囲気とは異なる。また、マスクをチャンバ内に含めると、チャンバの空間(体積)が大きくなり、不活性ガスの導入量が多くなると共に、チャンバ内の雰囲気を所定の雰囲気にするための時間もかかってしまうため、稼働率の向上にはならない。   In addition, as a technique for suppressing the oxidation of the mask, a technique is also conceivable in which a mask is placed in a processing object chamber shown in Patent Document 1 and an atmosphere for suppressing the oxidation is set. Since it is provided to adjust the atmosphere suitable for processing an object, it is different from the atmosphere suitable for suppressing oxidation of the mask. Further, if the mask is included in the chamber, the space (volume) of the chamber is increased, the amount of inert gas introduced is increased, and it takes time to make the atmosphere in the chamber a predetermined atmosphere. It does not improve the operating rate.

本発明は、上述した問題点に鑑みなされたものであり、高稼働率を実現するためのレーザ加工装置及び制御方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to provide a laser processing apparatus and a control method for realizing a high operating rate.

上述の目的を達成するために、本発明は、予め設定された雰囲気中でマスクに設けられた開口部を通過させたレーザ光により加工対象物の加工を行うレーザ加工装置において、前記マスクの周囲を第一の雰囲気にするための第一の処理室と、前記加工対象物の周囲を第一の雰囲気とは異なる第二の雰囲気にするための第二の処理室とを有することを特徴とする。これにより、マスクの酸化することにより劣化が生じるのを抑止することができる。したがって、レーザ加工装置の高稼働率化を実現することができる。   In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides a laser processing apparatus for processing a workpiece by laser light that has passed through an opening provided in a mask in a preset atmosphere. A first processing chamber for forming a first atmosphere, and a second processing chamber for forming a second atmosphere around the workpiece to be different from the first atmosphere. To do. Thereby, it can suppress that degradation arises by oxidizing a mask. Therefore, it is possible to realize a high operating rate of the laser processing apparatus.

更に、前記第一の処理室にガスを導入する第一のガス導入手段と、前記第二の処理室にガスを導入する第二のガス導入手段と、前記第一のガス導入手段及び前記第二のガス導入手段のガス導入の制御を行うガス制御手段とを有することが好ましい。これにより、マスクの酸化の抑止と、最適な雰囲気上でのレーザ加工処理を実現することができる。   Furthermore, a first gas introducing means for introducing gas into the first processing chamber, a second gas introducing means for introducing gas into the second processing chamber, the first gas introducing means, and the first gas introducing means. It is preferable to have gas control means for controlling the gas introduction of the second gas introduction means. Thereby, suppression of the oxidation of the mask and laser processing in an optimum atmosphere can be realized.

更に、前記ガス制御手段は、前記第一の処理室を不活性ガス濃度が高い雰囲気になるよう前記第一のガス導入手段を制御することが好ましい。これにより、マスクの酸化による劣化を抑止することができる。   Furthermore, it is preferable that the gas control unit controls the first gas introduction unit so that the first processing chamber has an atmosphere having a high inert gas concentration. Thereby, deterioration due to oxidation of the mask can be suppressed.

更に、前記第一の処理室は、レーザ光を前記第一の処理室内に入光させ、前記開口部を通過させて前記第一の処理室外へ出光させるための透過窓を少なくとも1つの面に有することが好ましい。これにより、透過窓を介してレーザ光を通過させることで、伝送による減衰を抑止することができる。   Further, the first processing chamber has a transmission window on at least one surface for allowing laser light to enter the first processing chamber and to pass through the opening and to exit the first processing chamber. It is preferable to have. Thereby, the attenuation | damping by transmission can be suppressed by allowing a laser beam to pass through a transmission window.

また、本発明は、予め設定された雰囲気中でマスクに設けられた開口部を通過させたレーザ光により加工対象物の加工を行うレーザ加工装置における雰囲気の制御方法において、前記マスクの周囲を第一の雰囲気にする第一のガス導入ステップと、前記加工対象物の周囲を第二の雰囲気にする第二のガス導入ステップとを有し、更に前記第一のガス導入ステップ及び前記第二のガス導入ステップにおけるガスの導入制御を行うガス制御ステップとを有することを特徴とする。これにより、マスクの酸化による劣化を抑止することができる。したがって、レーザ加工装置の高稼働率化を実現することができる。   According to another aspect of the present invention, there is provided an atmosphere control method in a laser processing apparatus for processing an object to be processed by laser light that has passed through an opening provided in a mask in a preset atmosphere. A first gas introduction step for bringing the atmosphere into one atmosphere, and a second gas introduction step for bringing the periphery of the workpiece into a second atmosphere, and further including the first gas introduction step and the second gas introduction step. And a gas control step for performing gas introduction control in the gas introduction step. Thereby, deterioration due to oxidation of the mask can be suppressed. Therefore, it is possible to realize a high operating rate of the laser processing apparatus.

更に、前記ガス制御ステップ手段は、前記第一の雰囲気が不活性ガス濃度の高い雰囲気となるようガスの導入を制御することが好ましい。これにより、マスクの酸化による劣化を抑止することができる。   Furthermore, it is preferable that the gas control step means controls the introduction of gas so that the first atmosphere becomes an atmosphere having a high inert gas concentration. Thereby, deterioration due to oxidation of the mask can be suppressed.

本発明によれば、マスクの酸化による劣化を抑止することができる。これにより、レーザ加工装置の高稼働率化を実現することができる。   According to the present invention, it is possible to suppress deterioration due to oxidation of the mask. Thereby, the high operating rate of the laser processing apparatus can be realized.

以下に、本発明におけるレーザ加工装置及び制御方法を好適に実施した形態について、図面を用いて説明する。図1は、本発明におけ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10は、レーザ発振器11と、反射ミラー12と、第一チャンバ(第一の処理室)13と、マスクステージ14と、マスクステージ駆動手段15と、ガス導入手段16と、ガス排出手段17と、ガス制御手段18と、イメージングレンズ19と、第二チャンバ(第二の処理室)20と、加工ステージ21と、加工ステージ駆動手段22と、制御手段23とを有するよう構成されている。   Hereinafter, preferred embodiments of a laser processing apparatus and a control method according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing an example of a schematic configuration of a laser processing apparatus according to the present invention. A laser processing apparatus 10 shown in FIG. 1 includes a laser oscillator 11, a reflection mirror 12, a first chamber (first processing chamber) 13, a mask stage 14, a mask stage driving unit 15, and a gas introduction unit 16. The gas discharge unit 17, the gas control unit 18, the imaging lens 19, the second chamber (second processing chamber) 20, the processing stage 21, the processing stage driving unit 22, and the control unit 23. It is configured.

レーザ発振器11は、制御手段23から得られる制御信号により所定のタイミングでパルスレーザ光を出射する。ここで、本実施形態において、レーザ光は、例えば1パルスエネルギが1Jで、発振周波数が300Hz、波長が308nmのXeClエキシマレーザを用いることができる。なお、本発明におけるレーザ光の種類について特に限定されることはなく、例えば波長が248nmのKrFエキシマレーザや、波長が222nmのKrClエキシマレーザ、あるいはYAGレーザやCOレーザ等を用いることもできる。 The laser oscillator 11 emits pulsed laser light at a predetermined timing according to a control signal obtained from the control means 23. Here, in this embodiment, as the laser light, for example, an XeCl excimer laser having 1 pulse energy of 1 J, an oscillation frequency of 300 Hz, and a wavelength of 308 nm can be used. The type of laser light in the present invention is not particularly limited, and for example, a KrF excimer laser with a wavelength of 248 nm, a KrCl excimer laser with a wavelength of 222 nm, a YAG laser, a CO 2 laser, or the like can be used.

また、反射ミラー12は、レーザ発振器11から出射されたレーザ光を、第一チャンバ13側へ反射させる。   The reflection mirror 12 reflects the laser light emitted from the laser oscillator 11 to the first chamber 13 side.

第一チャンバ13は、マスク24の周囲を不活性ガスが所定濃度となる雰囲気にしたり、マスクの周囲が所定の圧力となるよう調整される。また、第一チャンバ13は、チャンバ内にレーザ光を入光させ、マスク24に形成された所定の形状からなる開口部(スリット)を通過させて第一チャンバ13の外に出光させるために、第一チャンバ13の少なくとも1つの面に石英ガラス等の透過性のある素材からなる透過窓を設ける。これにより、レーザ光の伝送中の減衰を抑止することができる。なお、透過窓の設置位置等、詳細については後述する。   The first chamber 13 is adjusted so that the atmosphere around the mask 24 has an inert gas having a predetermined concentration, or the mask has a predetermined pressure. Further, the first chamber 13 allows laser light to enter the chamber, pass through an opening (slit) having a predetermined shape formed in the mask 24, and emit light outside the first chamber 13. A transmission window made of a transparent material such as quartz glass is provided on at least one surface of the first chamber 13. Thereby, attenuation during transmission of laser light can be suppressed. Details of the installation position of the transmission window will be described later.

また、マスクステージ14は、マスク24を所定の位置に移動させるためのステージであり、例えば真空吸着等によってマスク24がマスクステージ14上に固定されている。なお、マスク24は、例えば安価で短納期製作が可能なクロムマスク等を使用することができる。また、マスク24は、レーザ光を所定の形状にするための開口部(スリット)を有している。   The mask stage 14 is a stage for moving the mask 24 to a predetermined position. For example, the mask 24 is fixed on the mask stage 14 by vacuum suction or the like. As the mask 24, for example, a chrome mask that can be manufactured inexpensively and can be manufactured in a short time can be used. The mask 24 has an opening (slit) for making the laser beam into a predetermined shape.

ここで、マスクステージ14は、マスク24のスリットを通過したレーザ光がマスクステージを通過する際、レーザ光と接触しないようレーザ光の通過位置に開口部を設けている。なお、マスクステージ14の詳細については後述する。   Here, the mask stage 14 has an opening at a position where the laser beam passes so that the laser beam that has passed through the slit of the mask 24 does not come into contact with the laser beam when passing through the mask stage. Details of the mask stage 14 will be described later.

また、マスクステージ駆動手段15は、制御手段23から得られる制御信号によりマスクステージ14を、図1に示すレーザ光の光軸に対して垂直方向(X,Y方向)や光軸方向(Z方向)、及び光軸に対して所定の傾斜角θ方向へ移動させることで、マスク24を所定の位置に移動する。   Further, the mask stage driving means 15 moves the mask stage 14 in the vertical direction (X, Y direction) or the optical axis direction (Z direction) with respect to the optical axis of the laser beam shown in FIG. And the mask 24 is moved to a predetermined position by moving it in a predetermined inclination angle θ direction with respect to the optical axis.

また、マスクステージ駆動手段15は、マスク24の交換時にマスク24をマスクステージ14と共に第一チャンバ13の外へ出す等の駆動を行う。なお、マスク24の交換時等におけるマスク24の位置決めの際には、マスク24に設けられた複数のアライメントマークをレーザ加工装置10に設けられたCCDカメラ(図示せず)等により確認することで、正確な位置にマスク24を位置付けることができる。   Further, the mask stage driving means 15 performs driving such as taking the mask 24 out of the first chamber 13 together with the mask stage 14 when the mask 24 is replaced. When positioning the mask 24 when the mask 24 is replaced, etc., a plurality of alignment marks provided on the mask 24 are confirmed by a CCD camera (not shown) provided on the laser processing apparatus 10 or the like. The mask 24 can be positioned at an accurate position.

また、ガス導入手段(第一のガス導入手段)16−1は、第一チャンバ13内が所定の不活性ガス濃度の雰囲気となるように、ガス制御手段18から得られる制御信号により、不活性ガスを導入する。なお、不活性ガスとしては、安価である窒素ガスが好ましいが、本発明においては特に制限されることはなく、例えば、アルゴンガスやヘリウムガス等、他の不活性ガスを使用することもできる。   Further, the gas introduction means (first gas introduction means) 16-1 is inactivated by a control signal obtained from the gas control means 18 so that the inside of the first chamber 13 has an atmosphere of a predetermined inert gas concentration. Introduce gas. The inert gas is preferably inexpensive nitrogen gas, but is not particularly limited in the present invention. For example, other inert gases such as argon gas and helium gas can be used.

また、ガス排出手段17−1は、第一チャンバ13内を真空にする場合等に、ガス制御手段18から得られる制御信号により、第一チャンバ13内の気体の排出等が行われる。   The gas discharge means 17-1 discharges the gas in the first chamber 13 by a control signal obtained from the gas control means 18 when the inside of the first chamber 13 is evacuated.

つまり、第一チャンバ13の照射されたレーザ光は、マスク24に設けられたスリットを通過することにより所定の形状のレーザ光となり、第一チャンバ13からイメージングレンズ19に照射される。イメージングレンズ19は、加工対象物(ワーク)25に照射されるレーザ光の強度が所定の強度で結像させるためレーザ光を集束する結像レンズである。また、イメージングレンズ19を通過したレーザ光は、第二チャンバ20に照射される。   That is, the laser beam irradiated in the first chamber 13 passes through a slit provided in the mask 24 to become a laser beam having a predetermined shape and is irradiated from the first chamber 13 to the imaging lens 19. The imaging lens 19 is an imaging lens that focuses the laser light in order to form an image with a predetermined intensity of the laser light applied to the workpiece (workpiece) 25. The laser light that has passed through the imaging lens 19 is irradiated to the second chamber 20.

第二チャンバ20は、加工対象物25の周囲を不活性ガスが所定濃度となっている雰囲気にしたり、マスクの周囲が所定の圧力となるよう調整される。また、第二チャンバ20は、チャンバ内にレーザ光を入光させるため、少なくとも1つの面に石英ガラス等の透過性のある素材からなる透過窓を設ける。   The second chamber 20 is adjusted so that the atmosphere around the workpiece 25 has an inert gas having a predetermined concentration, or the mask has a predetermined pressure. The second chamber 20 is provided with a transmission window made of a transparent material such as quartz glass on at least one surface in order to allow laser light to enter the chamber.

また、加工ステージ21は、加工対象物25を所定の位置に移動させるためのステージであり、例えば真空吸着等によってマスク24がマスクステージ14上に固定されている。なお、本実施形態で用いられる加工対象物25としては、例えば樹脂基板やガラス、セラミックやSiの半導体材料、金属、プラスチック等があるが本発明においては特に限定されない。また、第二チャンバ20におけるレーザ光の入光面には、例えば石英ガラス等の透過性のある素材からなる透過窓が設けられている。   The processing stage 21 is a stage for moving the processing object 25 to a predetermined position. For example, the mask 24 is fixed on the mask stage 14 by vacuum suction or the like. The processing object 25 used in the present embodiment includes, for example, a resin substrate, glass, ceramic or Si semiconductor material, metal, plastic, etc., but is not particularly limited in the present invention. In addition, a transmission window made of a transparent material such as quartz glass is provided on the light incident surface of the laser beam in the second chamber 20.

加工ステージ駆動手段22は、制御手段23から得られる制御信号により、加工ステージ21を図1に示すレーザ光の光軸に対して垂直方向(X,Y方向)や光軸方向(Z方向)、及び光軸に対して所定の傾斜角θ方向へ移動させることで、加工対象物25を所定の位置に移動する。また、レーザ照射中は所定の方向へ所定の速度で移動させることにより、加工対象物25の表面にアニール処理等のレーザ加工を行うことができる。   The processing stage drive unit 22 is configured to control the processing stage 21 in a direction perpendicular to the optical axis of the laser beam shown in FIG. And the workpiece 25 is moved to a predetermined position by moving it in the direction of a predetermined inclination angle θ with respect to the optical axis. Further, during the laser irradiation, laser processing such as annealing can be performed on the surface of the workpiece 25 by moving the laser beam in a predetermined direction at a predetermined speed.

また、加工ステージ駆動手段22は、加工対象物25の交換時に加工対象物25を加工ステージ21と共に第二チャンバ20の外へ出す等の駆動を行う。なお、加工対象物25の交換時等における加工対象物25の位置決めの際には、加工ステージ21に設けられた複数のアライメントマークをレーザ加工装置10に設けられたCCDカメラ(図示せず)等により確認することで、正確な位置に加工対象物25を位置付けることができる。   Further, the processing stage driving means 22 drives the processing target 25 to be moved out of the second chamber 20 together with the processing stage 21 when the processing target 25 is replaced. When positioning the processing object 25 when the processing object 25 is replaced, a plurality of alignment marks provided on the processing stage 21 are provided with a CCD camera (not shown) provided on the laser processing apparatus 10 or the like. By confirming according to the above, it is possible to position the processing object 25 at an accurate position.

また、ガス導入手段(第二のガス導入手段)16−2は、第二チャンバ20内が所定の不活性ガス濃度の雰囲気となるように、ガス制御手段18から得られる制御信号により、不活性ガスを導入する。なお、不活性ガスとしては、安価である窒素ガスが好ましいが、本発明においては特に制限されることはなく、例えば、アルゴンガスやヘリウムガス等、他の不活性ガスを使用することもできる。   Further, the gas introduction means (second gas introduction means) 16-2 is inactivated by a control signal obtained from the gas control means 18 so that the inside of the second chamber 20 has an atmosphere of a predetermined inert gas concentration. Introduce gas. The inert gas is preferably inexpensive nitrogen gas, but is not particularly limited in the present invention. For example, other inert gases such as argon gas and helium gas can be used.

また、ガス排出手段17−2は、第二チャンバ20内を真空にする場合等に、ガス制御手段18から得られる制御信号により、第二チャンバ20内の気体の排出等が行われる。   Further, the gas discharge means 17-2 discharges the gas in the second chamber 20 by a control signal obtained from the gas control means 18 when the inside of the second chamber 20 is evacuated.

なお、ガス制御手段18は、上述したように第一チャンバ13内及び第二チャンバ20内の不活性ガスの調整を行うことができる。具体的には、ガス制御手段18は、第一チャンバ13内の雰囲気(第一の雰囲気)及び第二チャンバ20内の雰囲気(第二の雰囲気)における不活性ガスの濃度をガス計測手段(図示せず)等により随時取得し、所定の雰囲気となるように制御を行う。   Note that the gas control means 18 can adjust the inert gas in the first chamber 13 and the second chamber 20 as described above. Specifically, the gas control means 18 measures the concentration of the inert gas in the atmosphere (first atmosphere) in the first chamber 13 and the atmosphere (second atmosphere) in the second chamber 20 (see FIG. (Not shown) or the like, and control is performed so that a predetermined atmosphere is obtained.

このとき、第一チャンバ13の不活性ガス濃度は、マスクの酸化速度がなるべく遅く(もしくは酸化しなく)なるように、不活性ガスが高濃度になるように設定する。例えば、窒素ガスを用いた場合、全雰囲気の99.99%程度が窒素ガスになるよう設定する。一方、第二チャンバ20の不活性ガス濃度は、加工対象物25のアニール処理等の加工に適した不活性ガス濃度になるように設定する。例えば、窒素ガスを用いた場合、全雰囲気の85〜99%程度が窒素ガスになるように設定する。   At this time, the inert gas concentration in the first chamber 13 is set so that the inert gas has a high concentration so that the oxidation rate of the mask is as slow as possible (or not oxidized). For example, when nitrogen gas is used, it is set so that about 99.99% of the total atmosphere becomes nitrogen gas. On the other hand, the inert gas concentration in the second chamber 20 is set to be an inert gas concentration suitable for processing such as annealing of the workpiece 25. For example, when nitrogen gas is used, it is set so that about 85 to 99% of the total atmosphere becomes nitrogen gas.

これにより、マスクの酸化による劣化を抑止することができる。そのため、マスク交換の回数が減り、レーザ加工装置の高効率化を実現することができる。また、それぞれのチャンバ内を最適な雰囲気に制御することで、高精度なレーザ加工を実現することができる。   Thereby, deterioration due to oxidation of the mask can be suppressed. Therefore, the number of mask replacements is reduced, and high efficiency of the laser processing apparatus can be realized. In addition, by controlling the inside of each chamber to an optimum atmosphere, high-precision laser processing can be realized.

また、制御手段23は、レーザ発振器11からのレーザ光の発振タイミング、マスクステージ駆動手段15によるマスクステージ14の駆動タイミング、加工ステージ駆動手段22による加工ステージ21の駆動タイミング、ガス制御手段18におけるガス導入、排出タイミングを制御する。   The control means 23 also oscillates the laser light from the laser oscillator 11, drives the mask stage 14 by the mask stage driving means 15, drives the processing stage 21 by the processing stage driving means 22, and gas in the gas control means 18. Control introduction and discharge timing.

<第一チャンバ13>
ここで、図1に示す実施形態における第一チャンバ13における透過窓の設置例について図を用いて説明する。図2は、第一チャンバにおける透過窓の設置例を説明するための一例の図である。
<First chamber 13>
Here, an installation example of the transmission window in the first chamber 13 in the embodiment shown in FIG. 1 will be described with reference to the drawings. FIG. 2 is a diagram illustrating an example of installation of a transmission window in the first chamber.

図2(a)に示すように、第一チャンバ13は、第一チャンバ13内をレーザ光がマスクを介して通過するための透過窓31、32を、レーザ光の光軸と交差する第一チャンバ13の対面に設けている。これにより、透過窓31を通過して第一チャンバ13内に入光されたレーザ光をマスク24を介して所定の形状で透過窓32から第一チャンバ13の外に出光させることができる。   As shown in FIG. 2A, the first chamber 13 crosses the optical axis of the laser light through transmission windows 31 and 32 for allowing the laser light to pass through the first chamber 13 through a mask. It is provided on the opposite side of the chamber 13. As a result, the laser light that has passed through the transmission window 31 and entered the first chamber 13 can be emitted from the transmission window 32 to the outside of the first chamber 13 through the mask 24 in a predetermined shape.

また、図2(b)に示すように、透過窓33を1つだけ有する構成にすることで、第一チャンバ13の構成をより簡素化し安価にすることができる。なお、この場合には、1つの透過窓によりレーザ光の入出光を行うため、チャンバ内に反射ミラー41−1、41−2を設ける。これにより、透過窓33を通過して第一チャンバ13内に入光したレーザ光をマスク24及び反射ミラー41−1、41−2を介して所定の形状で透過窓33から第一チャンバ13の外に出光させることができる。   In addition, as shown in FIG. 2B, the configuration of the first chamber 13 can be further simplified and made inexpensive by adopting a configuration having only one transmission window 33. In this case, reflecting mirrors 41-1 and 41-2 are provided in the chamber in order to input and output laser light through one transmission window. As a result, the laser light that has entered the first chamber 13 through the transmission window 33 passes through the mask 24 and the reflection mirrors 41-1 and 41-2 in a predetermined shape from the transmission window 33 to the first chamber 13. It can be emitted outside.

なお、透過窓31,32,33としては、例えば石英ガラス等を用いることができる。石英ガラスを用いることでレーザ光の伝送中の減衰を少なくすることができる。また、本発明においては通過窓の素材は、これに限定されるものではない。更に、第一チャンバ13の透過窓以外の部分は、例えばステンレス等により形成される。   As the transmission windows 31, 32, 33, for example, quartz glass can be used. By using quartz glass, attenuation during transmission of laser light can be reduced. In the present invention, the material of the passing window is not limited to this. Furthermore, parts other than the transmission window of the first chamber 13 are formed of, for example, stainless steel.

<マスクステージ14>
次に、マスクステージ14について説明する。マスクステージ14は、マスク24に形成された所定の形状からなるスリットを通過して所定の形状になったレーザ光の減衰を防止するため、所定の位置に所定の大きさの開口部(マスクステージ開口部)を設けている。
<Mask stage 14>
Next, the mask stage 14 will be described. The mask stage 14 passes through a slit having a predetermined shape formed in the mask 24 to prevent attenuation of the laser light having a predetermined shape, so that an opening (mask stage) having a predetermined size is formed at a predetermined position. Opening).

ここで、図3は、マスクステージとマスクの位置関係を説明するための図である。なお、図3では、マスクステージ14とマスク24とが離れた図を示しているが、使用中は上述したように真空吸着等によってマスク24がマスクステージ14上に固定されている。   Here, FIG. 3 is a diagram for explaining the positional relationship between the mask stage and the mask. In FIG. 3, the mask stage 14 and the mask 24 are separated from each other, but the mask 24 is fixed on the mask stage 14 by vacuum suction or the like as described above during use.

図3に示すように、マスク24には、レーザ光を所定の形状にするためのスリット51を有している。マスクステージ14は、マスク24を通過した所定の形状のレーザ光が接触することがないようにスリット51の開口面積よりも面積の大きいマスクステージ開口部52を有する。なお、図3に示すマスクステージ開口部52は、矩形に形成されているが、本発明においてはこれに限定されず、例えば円形や多角形であってもよい。これにより、マスク24のマスク形状を通過したレーザ光がマスクステージ14に接触することなく通過することができる。したがって、レーザ光の無駄な減衰を防止することができる。   As shown in FIG. 3, the mask 24 has a slit 51 for making the laser beam have a predetermined shape. The mask stage 14 has a mask stage opening 52 having an area larger than the opening area of the slit 51 so that laser light having a predetermined shape that has passed through the mask 24 does not come into contact. The mask stage opening 52 shown in FIG. 3 is formed in a rectangular shape, but is not limited to this in the present invention, and may be, for example, a circle or a polygon. As a result, the laser beam that has passed through the mask shape of the mask 24 can pass without contacting the mask stage 14. Therefore, useless attenuation of the laser beam can be prevented.

上述したように本発明によれば、マスクの酸化による劣化を抑止することができる。したがって、レーザ加工装置の高稼働率化を実現することができる。   As described above, according to the present invention, deterioration due to oxidation of the mask can be suppressed. Therefore, it is possible to realize a high operating rate of the laser processing apparatus.

なお、本発明におけるレーザ加工は、アニール処理に限定されるものではなく、例えば、穴あけや溝加工等のアニール以外の加工にも適用することができる。   The laser processing in the present invention is not limited to the annealing process, and can be applied to processes other than annealing such as drilling and grooving.

以上、本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。   The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, but the present invention is not limited to such specific embodiments, and various modifications can be made within the scope of the gist of the present invention described in the claims. Can be changed.

本発明におけるレーザ加工装置の概略構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of schematic structure of the laser processing apparatus in this invention. 第一チャンバにおける透過窓の設置例を説明するための一例の図である。It is a figure of an example for demonstrating the installation example of the permeation | transmission window in a 1st chamber. マスクステージとマスクの位置関係を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the positional relationship of a mask stage and a mask.

符号の説明Explanation of symbols

10 レーザ加工装置
11 レーザ発振器
12,41 反射ミラー
13 第一チャンバ(第一の処理室)
14 マスクステージ
15 マスクステージ駆動手段
16 ガス導入手段
17 ガス排出手段
18 ガス制御手段
19 イメージングレンズ
20 第二チャンバ(第二の処理室)
21 加工ステージ
22 加工ステージ駆動手段
23 制御手段
24 マスク
25 加工対象物
31,32,33 透過窓
51 スリット
52 マスクステージ開口部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Laser processing apparatus 11 Laser oscillator 12, 41 Reflection mirror 13 1st chamber (1st processing chamber)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 14 Mask stage 15 Mask stage drive means 16 Gas introduction means 17 Gas discharge means 18 Gas control means 19 Imaging lens 20 Second chamber (second processing chamber)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 21 Processing stage 22 Processing stage drive means 23 Control means 24 Mask 25 Processing target object 31,32,33 Transmission window 51 Slit 52 Mask stage opening part

Claims (6)

予め設定された雰囲気中でマスクに設けられた開口部を通過させたレーザ光により加工対象物の加工を行うレーザ加工装置において、
前記マスクの周囲を第一の雰囲気にするための第一の処理室と、
前記加工対象物の周囲を第一の雰囲気とは異なる第二の雰囲気にするための第二の処理室とを有することを特徴とするレーザ加工装置。
In a laser processing apparatus for processing an object to be processed by laser light that has passed through an opening provided in a mask in a preset atmosphere,
A first processing chamber for providing a first atmosphere around the mask;
A laser processing apparatus, comprising: a second processing chamber for making a periphery of the processing object a second atmosphere different from the first atmosphere.
前記第一の処理室にガスを導入する第一のガス導入手段と、
前記第二の処理室にガスを導入する第二のガス導入手段と、
前記第一のガス導入手段及び前記第二のガス導入手段のガス導入の制御を行うガス制御手段とを有することを特徴とする請求項1に記載のレーザ加工装置。
First gas introduction means for introducing gas into the first processing chamber;
Second gas introduction means for introducing gas into the second processing chamber;
The laser processing apparatus according to claim 1, further comprising a gas control unit that controls gas introduction of the first gas introduction unit and the second gas introduction unit.
前記ガス制御手段は、
前記第一の処理室を不活性ガス濃度が高い雰囲気になるよう前記第一のガス導入手段を制御することを特徴とする請求項1又は2に記載のレーザ加工装置。
The gas control means includes
3. The laser processing apparatus according to claim 1, wherein the first gas introduction unit is controlled so that the atmosphere in the inert gas concentration is high in the first processing chamber. 4.
前記第一の処理室は、
レーザ光を前記第一の処理室内に入光させ、前記開口部を通過させて前記第一の処理室外へ出光させるための透過窓を少なくとも1つの面に有することを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載のレーザ加工装置。
The first processing chamber is
2. A transmission window for allowing a laser beam to enter the first processing chamber, pass through the opening, and exit the first processing chamber, on at least one surface. 4. The laser processing apparatus according to any one of 3 above.
予め設定された雰囲気中でマスクに設けられた開口部を通過させたレーザ光により加工対象物の加工を行うレーザ加工装置における雰囲気の制御方法において、
前記マスクの周囲を第一の雰囲気にする第一のガス導入ステップと、
前記加工対象物の周囲を第二の雰囲気にする第二のガス導入ステップとを有し、
更に前記第一のガス導入ステップ及び前記第二のガス導入ステップにおけるガスの導入制御を行うガス制御ステップとを有することを特徴とする制御方法。
In a method for controlling an atmosphere in a laser processing apparatus that processes an object to be processed by laser light that has passed through an opening provided in a mask in a preset atmosphere,
A first gas introduction step for setting a first atmosphere around the mask;
A second gas introduction step for setting the periphery of the workpiece to a second atmosphere,
And a gas control step for performing gas introduction control in the first gas introduction step and the second gas introduction step.
前記ガス制御ステップ手段は、
前記第一の雰囲気が不活性ガス濃度の高い雰囲気となるようガスの導入を制御することを特徴とする請求項5に記載の制御方法。
The gas control step means includes
The control method according to claim 5, wherein the introduction of the gas is controlled so that the first atmosphere is an atmosphere having a high inert gas concentration.
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