JP2013144312A - レーザ加工方法、レーザ加工装置及びインクジェットヘッドの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】パルスレーザ光L1は、被加工物6に対して透過性を示す波長のパルスレーザ光であり、パルスレーザ光L2は、被加工物6に対して吸収性を示す波長のパルスレーザ光である。パルスレーザ光L1を被加工物6の内部に集光させ、パルスレーザ光L1の集光点P1を除去予定領域R1の輪郭に沿って走査することで、改質部6Aを除去予定領域R1の輪郭に沿って形成する。次に、パルスレーザ光L2を改質部6Aで囲われた領域内で走査することで除去加工を行う。
【選択図】図2
Description
以下、第一の実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。図1は、本発明の第一の実施形態に係るレーザ加工装置の概略構成を示す説明図である。図1に示すレーザ加工装置100は、劈開性を有する被加工物6にパルスレーザ光を照射し、被加工物6における除去予定領域の除去加工を行うものである。このレーザ加工装置100は、位置決め部400、改質部形成部200、除去部300の3つの部分に分けることができる。被加工物6は、例えば単結晶シリコンウェハである。レーザ加工装置100は、被加工物6に対して透過性を示す波長のパルスレーザ光L1を出射する第一のレーザ発振部としてのレーザ発振器1を備えている。また、レーザ加工装置100は、被加工物6に対して透過性を示す波長のパルスレーザ光L1とは異なる波長の被加工物6に対して吸収性を示す波長のパルスレーザ光L2を出射する第二のレーザ発振部としてのレーザ発振器8を備えている。
制御装置14は、ステージ7を駆動して動作させ、被加工物6を検出器12の直下となる第三の位置Cに移動させる。検出器12は被加工物6上に形成された位置決めマークを検出し、画像処理装置13によって位置決めマークの重心位置を検出する。
次に、制御装置14は、ステージ7を移動させ、被加工物6を集光レンズ4の直下となる第一の位置Aに移動させる。その際、画像処理装置13が検出信号を制御装置14に伝送し、制御装置14がステージ7を制御することにより、被加工物6を集光レンズ4の直下の所望の加工位置に位置決めする。
次に、制御装置14は、ステージ7を移動させ、被加工物6を集光レンズ11の直下となる第二の位置Bに移動させる。そして、図2(d)に示すように、被加工物6に対して吸収性を示す波長のパルスレーザ光L2の集光点P2を改質部6Aで囲われた領域内で走査することで除去加工を行う(除去工程)。
以下、第二の実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。図3は、本発明の第二の実施形態に係るレーザ加工装置の改質部形成部の概略構成を示す説明図である。なお、本第二の実施形態では、改質部形成部の構成及び動作が上記第一の実施形態と異なるものであり、除去部及び位置決め部の構成及び動作は、上記第一実施形態と同様であり、詳細な説明は省略する。
本実施形態では、除去部300において、パルスレーザ光L2による除去加工を液中環境で行う例を示す。つまり、被加工物6を液中に浸して除去加工を行う例を示す。
図5は、インクジェットプリンタのインクジェットヘッドの概略断面図である。図5(a)は、本実施形態の製造方法によって形成した溝を有するインクジェットヘッドである。図5(b)は、従来のパルスレーザ光を用いた除去加工によって形成した溝を有するインクジェットヘッドである。
次に、本発明の具体的な実施例を以下に述べる。先ず始めに具体的な構成を以下に述べる。図1において、レーザ発振器1はQスイッチYAGレーザを用い、波長はYAG基本波長である1064nm、繰返し周波数は20kHzとした。ビーム拡大光学系2の倍率は3倍とした。反射ミラー3は1064nm用の誘電多層膜コートを施し、99.5%の反射率を有するものとした。集光レンズ4は、50倍の顕微鏡対物レンズを使用した。密閉チャンバ5はアルミ材質で構成した。またチャンバ5は合成石英の窓5aが設置され、レーザ光L1,L2の導入が可能とした。被加工物6は、厚さ625マイクロmの単結晶シリコンウェハであり、レーザ光入射面は鏡面仕上げとした。ステージ7は、XYの2軸と集光レンズ光軸方向(Z軸方向)に移動可能な3軸構成のXYZステージとし、位置決め精度は1マイクロmであった。レーザ発振器8は窒素レーザであり、波長は337.1nm、繰返し周波数は20Hzであった。ビーム拡大光学系9の倍率は2倍とした。反射ミラー10は337.1nm用の誘電多層膜コートを施し、99.5%の反射率を有するものとした。反射ミラー10はガルバノメータスキャナに固定され、反射角度を−10°以上+10°以下の範囲で変化させることができるものとした。集光レンズ11は、窒素レーザの発振波長に対応したFシータ特性を有する集光レンズでとした。Fシータ特性とは、ガルバノメータスキャナの角度変化シータによる集光点の移動距離がF*シータで表される特性とした。
次に、図3、図6〜図8を用いて、本実施例のレーザ加工方法の改質部形成工程及び除去工程の一例を説明する。本実施例では、被加工物6の内部に改質用レーザ光を集光して改質部を形成し、改質部を加工形状底面の規定に用いるレーザ光を用いた除去加工方法によるインクジェットヘッド基板の先導溝の加工工程の一例を説明する。
Claims (12)
- 被加工物に対して透過性を示す波長のパルスレーザ光を前記被加工物の内部に集光させて照射し、前記集光させた点を前記被加工物における除去予定領域の輪郭に沿って走査することで、前記除去予定領域の輪郭に沿って前記被加工物の内部に改質部を形成する改質部形成工程と、
前記除去予定領域を除去する除去工程と、を備えたことを特徴とするレーザ加工方法。 - 前記透過性を示す波長のパルスレーザ光は、第一のパルスレーザ光および第二のパルスレーザ光であり、前記第一のパルスレーザ光を一定の時間、照射した後、1マイクロsecが経過するまでの間に、前記第二のパルスレーザ光を前記第一のパルスレーザ光を照射した位置に照射することを特徴とする請求項1に記載のレーザ加工方法。
- 前記除去工程では、前記被加工物に対して吸収性を示す波長のパルスレーザ光を前記改質部で囲われた領域内で走査することで、除去加工を行うことを特徴とする請求項1または2に記載のレーザ加工方法。
- 前記除去工程では、前記被加工物を液中に浸して除去加工を行うことを特徴とする請求項3に記載のレーザ加工方法。
- 前記被加工物が結晶シリコンであることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載のレーザ加工方法。
- インクタンクからインク吐出口へインクを供給するための溝を有する半導体基板を備えたインクジェットヘッドの製造方法であって、
前記半導体基板に対して透過性を示す波長のパルスレーザ光を、前記半導体基板の内部に集光させて照射し、前記集光させた点を前記半導体基板における溝形成予定領域の輪郭に沿って走査することで、前記溝形成予定領域の輪郭に沿って前記半導体基板の内部に改質部を形成する改質部形成工程と、
前記改質部で囲われた領域を除去し、前記溝を形成する除去工程と、を備えたことを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。 - 前記半導体基板に対して透過性を示す波長のパルスレーザ光は、第一のパルスレーザ光および第二のパルスレーザ光であり、前記第一のパルスレーザ光を一定の時間、照射した後、1マイクロsecが経過するまでの間に、前記第二のパルスレーザ光を前記第一のパルスレーザ光を照射した位置に照射することを特徴とする請求項6に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
- 前記除去工程では、前記半導体基板に対して吸収性を示す波長のパルスレーザ光を前記改質部で囲われた領域内で走査することで、除去加工を行うことを特徴とする請求項6または7に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
- 前記除去工程では、前記半導体基板を液中に浸して除去加工を行うことを特徴とする請求項8に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
- 被加工物に対して透過性を示す波長のパルスレーザ光を出射する第一のレーザ発振部と、
前記第一のレーザ発振部が出射したパルスレーザ光を集光する第一の集光レンズと、
前記被加工物に対して吸収性を示す波長のパルスレーザ光を出射する第二のレーザ発振部と、
前記第二のレーザ発振部が出射したパルスレーザ光を集光する第二の集光レンズと、
前記第一の集光レンズにより集光されたパルスレーザ光の集光点を、前記被加工物における除去予定領域の輪郭に沿って走査させ、前記除去予定領域の輪郭に沿って前記被加工物の内部に改質部を形成する改質部形成処理、及び前記第二の集光レンズにより集光されたパルスレーザ光の集光点を、前記改質部で囲われた領域内で走査させ、前記改質部で囲われた領域を除去加工する除去処理を実行する制御部と、を備えたことを特徴とするレーザ加工装置。 - 前記第一のレーザ発振部は、
前記被加工物に対して透過性を示す波長の第一のパルスレーザ光を出射する第一のレーザ発振器と、
前記被加工物に対して透過性を示す波長の第二のパルスレーザ光を出射する第二のレーザ発振器と、を有し、
前記制御部は、前記改質部形成処理として、前記第一のパルスレーザ光及び前記第二のパルスレーザ光の集光点を前記除去予定領域の輪郭に沿う改質予定位置に照射して前記改質予定位置を改質する際に、前記第一のレーザ発振器が前記第一のパルスレーザ光を出射完了してから1マイクロsecが経過するまでの間に前記第二のレーザ発振器が前記第二のパルスレーザ光を出射するように、前記第一のレーザ発振器及び前記第二のレーザ発振器のパルスレーザ光の出射タイミングを制御することを特徴とする請求項10に記載のレーザ加工装置。 - 前記被加工物を収容可能なチャンバを備え、
前記チャンバは、液体の充填および排出が可能であることを特徴とする請求項10または11に記載のレーザ加工装置。
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