JP2017077568A - レーザ加工装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】レーザ光線のビームパワーやパス数を増やすことなく、加工性を向上させること。
【解決手段】水溶性保護膜（７８）を通過したレーザ光線によって板状ワーク（Ｗ）の上面をアブレーション加工するレーザ加工装置であって、板状ワークの上面にレーザ光線を照射する加工ノズル（４３）が、レーザ光線の照射によって板状ワークの上面から飛散したデブリを捕獲するデブリ捕獲チャンバ（６１）を備え、当該デブリ捕獲チャンバの捕獲空間（６９）でエア噴射口（６６）と吸引口（６７）とを対向させてレーザ光線の光路に直交するエアの流れを作って、吸引口にデブリ（Ｄ）を吸引させる構成にした。
【選択図】図５

Description

本発明は、デブリを除去する加工ノズルを備えたレーザ加工装置に関する。
従来、板状ワークに対して吸収性を有する波長のパルスレーザーを照射し、板状ワークの一部を昇華させて加工溝を形成するアブレーション加工が知られている。アブレーション加工では、加工溝の形成時に板状ワークの溶解で生じたデブリの飛沫が飛散し、飛散したデブリが板状ワークの上面に付着して品質が低下するという問題がある。そこで、板状ワークの上面を保護膜で覆った状態で、保護膜側から板状ワークに対してアブレーション加工して、保護膜上にデブリを堆積させた後に保護膜と共にデブリを除去する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
この場合、保護膜もレーザ加工されるが、レーザ光線の集光点は板状ワーク内に位置付けられているため、保護膜ではレーザ光線が集光されていない。よって、保護膜が焼かれることなく溶解されるため、デブリが板状ワークに付着するのが防止される。また、アブレーション加工では、飛散したデブリで、レーザ光線が遮光されないようにする方法が提案されている。例えば、レーザ光線の光軸に沿ってエアを噴射して、加工溝からデブリを吹き飛ばす方法が知られている（例えば、特許文献２、３参照）。さらに、レーザ光線のビームパワーやパス数（レーザ光線の走査回数）を増やす方法も知られている。
特許第４９９３８８６号公報 特開２０１２−３０２３５号公報 特開２０１２−２４８３１号公報
しかしながら、特許文献２、３に記載の方法では、加工溝から吹き飛ばされたデブリが加工溝に再付着したり、デブリが加工ノズルに付着してレーザ光線の光路を妨げる場合がある。また、レーザ光線の光路内にデブリが僅かに残ったとしても適切な深さの加工溝を形成するためにレーザ光線のビームパワーやパス数を増やす対策があるが、レーザ光線のビームパワーやパス数を増やすと、板状ワークに加工熱が伝わってデバイスにダメージが生じるという問題があった。
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、レーザ光線のビームパワーやパス数を増やすことなく、加工性を向上させることができるレーザ加工装置を提供することを目的とする。
本発明のレーザ加工装置は、チャックテーブルに保持された板状ワークの上面を保護する水溶性保護膜を透して板状ワークの上面にレーザ光線を照射させてアブレーション加工するレーザ加工装置であって、レーザ光線を集光させる集光器と、該集光器で集光されたレーザ光線を板状ワークの上面に対し垂直に照射させ板状ワークから飛散するデブリを板状ワークの上面から除去する加工ノズルとを備え、該加工ノズルは、該集光器で集光したレーザ光線を通過させ板状ワークの上面に対し垂直に照射させるレーザ光通過口と、該レーザ光通過口を通過したレーザ光線の照射で板状ワークから飛散するデブリを除去するデブリ除去手段と、を備え、該デブリ除去手段は、該レーザ光通過口を配設する上壁と該上壁から垂下する側壁と該上壁に対向しデブリを捕獲する開口を有する下壁とから構成されるデブリ捕獲チャンバと、該デブリ捕獲チャンバと吸引源とを連通する吸引口と、該レーザ光通過口を通過するレーザ光線の光路に対し直交する方向に該レーザ光通過口と該開口との範囲で横断し該吸引口に向かってエアを噴射するエア噴射口と、を備え、該エア噴射口からエアを噴射させデブリを該吸引口から吸引し除去する事を特徴とする。
この構成によれば、加工ノズルのレーザ光通過口から板状ワークの上面にレーザ光線が照射され、デブリ捕獲チャンバ内ではレーザ光線に対して直交する方向でエア噴射口からエアが噴射される。レーザ光通過口から下壁の開口までの範囲でレーザ光線の光路をエアが横断するため、エア噴射口から吸引口に向かって板状ワークの上面に沿った気流が作られる。レーザ光線の照射によって板状ワークから飛散したデブリが吸引口に吸引されるため、デブリ捕獲チャンバ内でレーザ光線がデブリに遮られることがない。よって、レーザ光線のビームパワーやパス数を増やすことなく、加工性を向上させることができる。また、加工点周辺がデブリ捕獲チャンバで包囲された状態でデブリが吸引されるため、加工ノズルの周囲にデブリが飛散することもない。
また上記レーザ加工装置において、該エア噴射口から噴射されるエアは、５００ｍ／ｓｅｃから６００ｍ／ｓｅｃの流速で噴射される。
本発明によれば、レーザ光線の照射によって板状ワークから飛散したデブリが、レーザ光線の光路に直交する方向に吹き飛ばされるため、レーザ光線の光路がデブリに遮られることがない。よって、レーザ光線のビームパワーやパス数を増やすことなく、加工性を向上させることができる。
本実施の形態のレーザ加工装置の斜視図である。 比較例に係る加工ノズル及び吸引設備の断面図である。 本実施の形態に係る加工ヘッドの斜視図である。 本実施の形態に係る加工ヘッドの断面図である。 本実施の形態の加工ヘッドによるレーザ加工動作の説明図である。
以下、添付図面を参照して、本実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態のレーザ加工装置の斜視図である。なお、以下に示すレーザ加工装置は一例を示すものであり、板状ワークに対してアブレーション加工が可能であれば、適宜変更されてもよい。
図１に示すように、レーザ加工装置１は、チャックテーブル１１上の板状ワークＷの上面に加工ヘッド４０からレーザ光線を照射して、板状ワークＷをアブレーション加工するように構成されている。板状ワークＷの上面は格子状の分割予定ラインで区画され、区画された各領域に各種デバイスが形成されている。板状ワークＷには粘着テープＴが貼着され、板状ワークＷは粘着テープＴを介して環状フレームＦに支持される。なお、板状ワークＷは、シリコン、ガリウム砒素等の半導体ウェーハでもよいし、セラミック、ガラス、サファイア系の光デバイスウェーハでもよい。
なお、アブレーションとは、レーザ光線の照射強度が所定の加工閾値以上になると、固体表面で電子、熱的、光科学的及び力学的エネルギーに変換され、その結果、中性原子、分子、正負のイオン、ラジカル、クラスタ、電子、光が爆発的に放出され、固体表面がエッチングされる現象をいう。
レーザ加工装置１のハウジング１０の上面には、Ｘ軸方向に延在する矩形状の開口が形成されており、この開口はチャックテーブル１１と共に移動可能な移動板１２及び蛇腹状の防水カバー１３により被覆されている。防水カバー１３の下方には、チャックテーブル１１をＸ軸方向に移動させる不図示のボールねじ式の移動機構が設けられている。チャックテーブル１１の上面には、ポーラスセラミック材により板状ワークＷを吸着する保持面１４が形成されている。保持面１４はチャックテーブル１１内の流路を通じて吸引源に接続され、保持面１４に生じる負圧によって粘着テープＴを介して板状ワークＷが吸引保持される。
チャックテーブル１１は、装置中央の受け渡し位置と加工ヘッド４０に臨む加工位置との間で往復移動される。図１は、チャックテーブル１１が受け渡し位置に待機した状態を示している。ハウジング１０において、この受け渡し位置に隣接した一の角部が一段下がっており、下がった箇所に載置テーブル１６が昇降可能に設けられている。載置テーブル１６には、板状ワークＷを収容したカセットＣが載置される。カセットＣが載置された状態で載置テーブル１６が昇降することによって、高さ方向において板状ワークＷの引出位置及び押込位置が調整される。
載置テーブル１６の後方には、Ｙ軸方向に平行な一対のセンタリングガイド１８と、一対のセンタリングガイド１８とカセットＣとの間で板状ワークＷを出し入れするプッシュプル機構１９が設けられている。一対のセンタリングガイド１８によって、プッシュプル機構１９による板状ワークＷの出し入れがガイドされると共に板状ワークＷのＸ軸方向が位置決めされる。また、プッシュプル機構１９によって、カセットＣから一対のセンタリングガイド１８に加工前の板状ワークＷを引き出される他、一対のセンタリングガイド１８からカセットＣに加工済みの板状ワークＷが押し込まれる。
一対のセンタリングガイド１８の近傍には、センタリングガイド１８とチャックテーブル１１との間で板状ワークＷを搬送する第１の搬送アーム２０が設けられている。第１の搬送アーム２０の旋回によって、Ｌ字状のアーム部２１の先端の搬送パッド２２で板状ワークＷが搬送される。また、受け渡し位置のチャックテーブル１１の後方には、スピンナー洗浄機構２４が設けられている。スピンナー洗浄機構２４では、回転中のスピンナーテーブル２５に向けて洗浄水が噴射されて板状ワークＷが洗浄された後、洗浄水の代わりに乾燥エアが吹き付けられて板状ワークＷが乾燥される。
ハウジング１０上には、板状ワークＷをレーザ加工する加工ヘッド４０を支持する支持台２７が設けられている。加工ヘッド４０は、発振部４１から発振したレーザ光線を集光器４２（図３参照）で集光し、集光器４２で集光されたレーザ光線を加工ノズル４３（図３参照）で板状ワークＷの上面に対し垂直に照射させている。なお、板状ワークＷの上面に対し垂直とは、完全な垂直に限らず、板状ワークＷの上面から所望の深さに集光できれば、板状ワークＷの上面に対して僅かに傾いた略垂直な状態も含む。また、加工ヘッド４０には、加工ノズル４３をＹ軸方向及びＺ軸方向に移動させる移動機構（不図示）が連結されている。
支持台２７の側面２８には、チャックテーブル１１とスピンナー洗浄機構２４との間で板状ワークＷを搬送する第２の搬送アーム３０が設けられている。第２の搬送アーム３０の進退移動によって、支持台２７の側面２８から斜め前方に延びたアーム部３１の先端の搬送パッド３２で板状ワークＷが搬送される。支持台２７の上にはモニタ２９が載せられており、モニタ２９には加工条件等が表示される。このように構成されたレーザ加工装置１では、加工ノズル４３（図３参照）から板状ワークＷの分割予定ラインにレーザ光線が照射され、加工ノズル４３に対してチャックテーブル１１が相対移動されることで板状ワークＷの上面に加工溝が形成される。
この場合、板状ワークＷの上面は、アブレーション加工時に板状ワークＷの部分的な溶融で生じたデブリの付着を防止するために水溶性保護膜７８（図４参照）で被覆されている。水溶性保護膜７８には、例えば、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ：Polyvinyl Alcohol）やポリエチレングリコール（ＰＥＧ：Polyethylene Glycol）が使用される。このように、水溶性保護膜７８にデブリを付着させることで、アブレーション加工時に板状ワークＷの上面に対するデブリの付着が防止される。加工済みの板状ワークＷは、スピンナー洗浄機構２４で洗浄水が吹き付けられることで、板状ワークＷから水溶性保護膜７８と共にデブリが洗い流される。
一般にアブレーション加工では、板状ワークＷの上面から飛散したデブリにレーザ光線が遮られて加工性が低下する場合がある。この場合、加工ノズルからレーザ光線の光軸に沿ってエアを吹き付けたり、レーザ光線のビームパワーやパス数を増やしたりして、板状ワークＷの上面から飛散したデブリの影響を減らす方法が考えられる。しかしながら、レーザ光線の光軸に沿ってエアを吹き付ける方法では、舞い上がったデブリが再びレーザ光線の光路を遮る場合がありレーザ光線の加工エネルギーを低下させ加工溝を浅くしていて、ビームパワーやパス数を増加する方法ではデバイスに対するダメージが大きい。
図２に示すように、加工ノズル８１の先端に板状ワークＷの上方を覆う吸引設備８２を取り付けて、吸引設備８２内に板状ワークＷの上面に沿った気流を生じさせる構成も考えられる。これにより、板状ワークＷの上面から飛散したデブリＤが気流に乗って吸引設備８２の排気ダクト８３に排出されるため、レーザ光線の光路がデブリＤに妨げられることがなく、板状ワークＷに対する加工性が低下することがない。しかしながら、この構成では、アブレーション加工中に多量のエアが消費されると共に、加工ノズル８１の先端に大型の吸引設備８２を取り付けなければならない。
そこで、本実施の形態では、加工ノズル４３自体にデブリ捕獲チャンバ６１（図４参照）を形成して、加工点の直上で板状ワークＷの上面に沿った気流を生じさせながら、板状ワークＷにレーザ光線を照射している。これにより、少量のエアであってもレーザ光線の光路上からデブリＤを除去することができ、板状ワークＷに対する加工性が低下することがない。また、加工ノズル４３の先端に板状ワークＷの上方を覆うような大型の吸引設備８２（図２参照）を設ける必要がなく、装置構成を簡略化することができる。さらに、デブリによってレーザ光線が遮光されることがないのでレーザ光線のビームパワーを上げたりやパス数を増やす必要がなく、デバイスにダメージを与えることもない。
以下、図３及び図４を参照して、加工ヘッドについて説明する。図３は、本実施の形態に係る加工ヘッドの斜視図である。図４は、本実施の形態に係る加工ヘッドの断面図である。
図３及び図４に示すように、加工ヘッド４０は、集光器４２の下部に加工ノズル４３が取り付けられ、集光器４２で集光させたレーザ光線を加工ノズル４３から板状ワークＷに照射すると共に、板状ワークＷから飛散したデブリＤを加工ノズル４３で除去している。集光器４２内には、アブレーション加工時に生じるデブリＤから集光レンズ５１を保護する保護カバーガラス５２が取り付けられている。集光器４２の内部空間は、この保護カバーガラス５２によって集光レンズ５１が収容される円筒状の上部空間５３と、レーザ光線の通り路となる逆円錐台状の下部空間５４とに仕切られている。
集光器４２の下部空間を形成する内周面５５には環状溝５６が形成されており、環状溝５６にはエアの供給通路５７が連通している。供給通路５７は、集光器４２の外側面のエア配管の接続部分５８を通じてエア供給源５９に接続されている。供給通路５７からのエアは環状溝５６で回り込むように流れると共に、集光器４２の内周面に沿って下方に流れて、レーザ光線の光路に沿った気流を形成している。なお、保護カバーガラス５２は、レーザ光線を透過可能な材料で形成されている。保護カバーガラス５２には、レーザ光線の波長等に応じて適宜適切な材料が使用される。
加工ノズル４３の上壁６２には、集光器４２で集光されたレーザ光線を通過させ、板状ワークＷの上面に対して照射させるレーザ光通過口６５が形成されている。レーザ光通過口６５は、集光器４２の下部空間５４に連なる逆円錐台状に形成されており、下部空間５４と共にレーザ光線の光路に沿って加工点Ｐに向けてエアを噴射している。レーザ光通過口６５の出口が狭いため、レーザ光通過口６５から噴射されるエアの流速が高められている。レーザ光通過口６５から噴射されるエアによって、レーザ光通過口６５を通じて集光器４２側にデブリＤが侵入することがなく、保護カバーガラス５２にデブリＤが付着し難くなっている。
また、加工ノズル４３には、レーザ光通過口６５を通過したレーザ光線の照射で板状ワークＷから飛散するデブリＤを除去するデブリ除去手段が設けられている。デブリ除去手段は、デブリ捕獲チャンバ６１内でレーザ光の光路に直交する方向でエア噴射口６６と吸引口６７とを対向させて、加工点Ｐの真上で板状ワークＷ（水溶性保護膜７８）の上面に沿った気流を生じさせている。デブリ捕獲チャンバ６１は、レーザ光通過口６５が配設された上壁６２と、上壁６２から垂下する側壁６３と、上壁６２に対向してデブリＤを捕獲する開口６８を有する下壁６４とによって構成されている。
デブリ捕獲チャンバ６１には、レーザ光通過口６５に連通するデブリＤの捕獲空間６９が形成されている。デブリ捕獲チャンバ６１の側壁６３には、デブリＤの捕獲空間６９を挟み込むようにエア噴射口６６と吸引口６７とが形成されている。エア噴射口６６は、チャックテーブル１１の加工送り方向の後方側（図示左側）の側壁６３に形成され、吸引口６７は、チャックテーブル１１の加工送り方向の前方側（図示右側）の側壁６３に形成されている。エア噴射口６６と吸引口６７とが捕獲空間６９内で対向することで、捕獲空間６９にはチャックテーブル１１の加工送り方向と同じ方向に気流が作られる。
エア噴射口６６の供給通路７１は、側壁６３の外側面のエア配管の接続部分７２を通じてエア供給源５９に接続されている。吸引口６７は、下壁６４の開口６８から斜め上方に向かって延在しており、側壁６３の外側面のエア配管の接続部分７３を通じて吸引源７４に接続されている。エア噴射口６６から噴射されたエアは、レーザ光通過口６５から開口６８までの範囲で、レーザ光線の光路に対して直交する方向で光路を横断して吸引口６７に吸引される。このような構成により、板状ワークＷ（水溶性保護膜７８）の上面に沿った気流が形成され、捕獲空間６９内に取り込まれたデブリＤが吸引口６７に吸引されて板状ワークＷ上から除去される。
この場合、デブリ捕獲チャンバ６１は板状ワークＷに対する加工点Ｐの周辺を包囲可能な大きさ有している。すなわち、捕獲空間６９にデブリＤを取り込む開口６８は、板状ワークＷの１本の分割予定ラインのライン幅を覆うことが可能な幅で、加工点Ｐの前後近辺を覆うことが可能な長さを有している。このため、デブリ捕獲チャンバ６１が加工点Ｐの直上に位置付けられることで、加工点Ｐがデブリ捕獲チャンバ６１に包囲されて、加工点ＰからデブリＤが飛散した直後に捕獲空間６９にデブリＤが捕獲される。よって、加工点Ｐの周辺にデブリＤが散らばることなく、板状ワークＷからデブリＤが良好に除去される。
また、デブリ捕獲チャンバ６１は加工点Ｐの近辺のみを包囲する大きさに形成され、加工点Ｐの近辺に飛散したデブリＤだけを除去している。これにより、少量のエアでレーザ光線の光路からデブリＤを除去することができ、板状ワークＷに対する加工性を向上させることができる。よって、デブリ捕獲チャンバ６１を小型化することができ、大型の吸引設備を設けることがなく装置構成を簡略化することができる。なお、エア噴射口６６は、板状ワークＷの上面に沿った気流を生じさせるように、板状ワークＷ（水溶性保護膜７８）の上面に近い高さ位置（例えば、５ｍｍ）に配設されている。
以下、図５を参照して、加工ヘッドによるレーザ加工動作について説明する。図５は、本実施の形態の加工ヘッドによるレーザ加工動作の説明図である。なお、図５Ａはレーザ加工動作の説明図、図５Ｂは加工送り方向とエアの噴射方向が同じ場合のレーザ加工動作、図５Ｃは加工送り方向とエアの噴射方向を逆向きした場合のレーザ加工動作をそれぞれ示している。
図５Ａに示すように、加工ヘッド４０が板状ワークＷの分割予定ラインに位置付けられると共に、集光器４２によってレーザ光線の集光点が板状ワークＷの内部に調節される。加工ヘッド４０から照射されたレーザ光線が水溶性保護膜７８を透過して、板状ワークＷに対してアブレーション加工が開始される。アブレーション加工では、板状ワークＷを保持したチャックテーブル１１が加工送りされ、板状ワークＷの上面には分割予定ラインに沿って加工溝７９が形成される。板状ワークＷの溶融によってデブリＤが発生するが、加工点Ｐの直上に位置するデブリ捕獲チャンバ６１によってデブリＤが除去される。
すなわち、デブリ捕獲チャンバ６１には、板状ワークＷ（水溶性保護膜７８）の上面に沿った気流と、レーザ光線の光路に沿ってレーザ光通過口６５から加工点に向かう気流とが作られている。デブリ捕獲チャンバ６１の捕獲空間６９に取り込まれたデブリＤは、エア噴射口６６から吸引口６７に向かう気流によってレーザ光線の光路から除去される。また、デブリＤがこの横向きに流れる気流を上方に抜けたとしても、レーザ光通過口６５から下方に噴射される気流によってデブリＤが捕獲空間６９に戻される。よって、集光器４２側にデブリＤが侵入することがなく、吸引口６７によってデブリＤが吸引される。
このとき、図５Ｂに示すように、エア噴射口６６によるエアの噴射方向がチャックテーブル１１の加工送り方向と同じ方向になっている。エア噴射口６６の真下には加工溝７９が形成される前の板状ワークＷ（水溶性保護膜７８）の上面が位置するため、エア噴射口６６から板状ワークＷの上面までの距離が近づけられている。エア噴射口６６から噴射されたエアは板状ワークＷの上面に沿って流れるため、板状ワークＷの上面で整流されてエア噴射口６６から吸引口６７に向かう流れが作られる。よって、加工点Ｐから飛散したデブリＤが、加工点Ｐの直上の気流によって即座に吸引口６７に吸引される。
これに対し、図５Ｃに示す比較例のように、エア噴射口６６によるエアの噴射方向がチャックテーブル１１の加工送り方向と逆方向の場合には、エア噴射口６６の真下には板状ワークＷの上面の加工溝７９が位置している。したがって、エア噴射口６６から板状ワークＷの加工溝７９までの距離が遠ざけられている。エア噴射口６６から噴射されたエアは加工溝７９内に広がって流れるため、加工溝７９でエアの流れが乱れて、エア噴射口６６から吸引口６７の下側を通過する流れが作られる。よって、加工点Ｐから飛散したデブリＤが、加工溝７９を通る気流によって加工ノズル４３の下方を通過してデブリＤが周囲に飛散してしまう。
このように、板状ワークＷがアブレーション加工されてデブリＤが発生すると、デブリ捕獲チャンバ６１によってデブリＤが捕獲される。デブリ捕獲チャンバ６１内では、レーザ光線の光路に直交する方向でデブリＤが吸引口６７に吸引されるため、レーザ光線の光路がデブリＤに妨げられることなくアブレーション加工を継続することができる。また、加工点Ｐの直上でレーザ光線の光路に直交する方向でデブリＤを吸引口６７に誘導するように気流が作られるため、少ないエアの流量でデブリＤを除去することができ、板状ワークＷの加工溝７９にデブリＤが残ることがない。
（実験例）
以下、実験例について説明する。実験例では、エア噴射口６６からのエアの流量［Ｌ／ｍｉｎ］、流速［ｍ／ｓｅｃ］を変えてアブレーション加工を実施して、板状ワークの上面に残るデブリを確認した。また、ノズルとしては、直径１．０［ｍｍ］のエア噴射口６６を有するものと、直径２．０［ｍｍ］のエア噴射口６６を有するものとを用いて、板状ワーク（水溶性保護膜）の上面から５ｍｍの高さにエア噴射口を位置付けて実施した。この結果、下記表１に示すような結果が得られた。
Figure 2017077568
流量が１５［Ｌ／ｍｉｎ］で流速が３２０［ｍ／ｓｅｃ］の条件と、流量が２０［Ｌ／ｍｉｎ］で流速が４２０［ｍ／ｓｅｃ］の条件とでは、エアの流速が遅いためレーザ光線が照射される加工点Ｐの直上に僅かにデブリが飛散していた。その為、レーザ光線は飛散するデブリで遮光されレーザ光線の出力を加工に生かすことができなく加工溝７９の深さが浅くなっていた。次に、流量が２５［Ｌ／ｍｉｎ］で流速が５３０［ｍ／ｓｅｃ］の条件では、板状ワークの上方でデブリの飛散は無くなった。しかしながら、流量が同じ２５［Ｌ／ｍｉｎ］で流速が２８０［ｍ／ｓｅｃ］の条件では、板状ワークの上方のデブリが残ってしまっていた。このことから、エアの流量ではなく、エアの流速がデブリを除去するのに重要であることが判明した。
さらに、流量が３０［Ｌ／ｍｉｎ］、流速が６４０［ｍ／ｓｅｃ］の条件では、板状ワークの加工溝の深さが浅くなっていた。これは、エアの勢いでデブリを吹き飛ばすが、吸引口６７から吸引されるエアの流量より、吸引口６７に供給されるエアの流量が多いためデブリ捕獲チャンバ６１内のデブリが吸引され切れずにデブリ捕獲チャンバ６１内にデブリが残るため、残ったデブリがレーザ光線を遮光するためであると推測される。以上のことから、エア噴射口６６から噴射されるエアは、５００［ｍ／ｓｅｃ］から６００［ｍ／ｓｅｃ］の流速で噴射されることが特に好ましい。
また、本件発明者が、エア噴射口６６からのエアの噴射量と、吸引口６７によるエアの吸引量の関係を調べたところ、エアの噴射量と吸引量の流量バランスによっては、流れの状態が変わって加工点Ｐの直上付近でデブリが滞留する場合があることを発見した。例えば、エア噴射口６６からのエアの噴射量が２５［Ｌ／ｍｉｎ］のときには、吸引口６７によるエアの吸引量が１５０−２５０［Ｌ／ｍｉｎ］でも加工点Ｐの直上付近でデブリの滞留が生じなかった。一方で、エア噴射口６６からのエアの噴射量が３０［Ｌ／ｍｉｎ］のときには、吸引口６７によるエアの吸引量が１５０−２５０［Ｌ／ｍｉｎ］のときに加工点Ｐの直上付近でデブリが滞留した。このため、加工点Ｐの直上でデブリを滞留させないように（適切な流速を確保するように）、エア噴射口６６からのエアの噴射量と吸引口６７によるエアの吸引量との流量バランスが調整されていることが好ましい。
以上のように、本実施の形態のレーザ加工装置１は、加工ノズル４３のレーザ光通過口６５から板状ワークＷの上面にレーザ光線が照射され、デブリ捕獲チャンバ６１内ではレーザ光線に対して直交する方向でエア噴射口６６からエアが噴射される。レーザ光通過口６５から下壁６４の開口６８までの範囲でレーザ光線の光路をエアが横断するため、エア噴射口６６から吸引口６７に向かって板状ワークＷの上面に沿った気流が作られる。レーザ光線の照射によって板状ワークＷから飛散したデブリが吸引口６７に吸引されるため、デブリ捕獲チャンバ６１内でレーザ光線がデブリに遮られることがない。よって、レーザ光線のビームパワーやパス数を増やすことなく、加工性を向上させることができる。また、加工点Ｐ周辺がデブリ捕獲チャンバ６１で包囲された状態でデブリが吸引されるため、加工ノズル４３の周囲にデブリが飛散することもない。
なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。
例えば、上記した本実施の形態において、エアの噴射方向がチャックテーブル１１の加工送り方向と同じ方向にしたが、吸引口６７でデブリを適切に吸引可能であれば、エアの噴射方向がチャックテーブル１１の加工送り方向と異なる方向でもよい。例えば、エアの噴射方向がチャックテーブル１１の加工送り方向に対して斜めに交差する方向でもよい。
また、上記した本実施の形態において、加工ノズル４３からレーザ光線の光軸に沿ってエアを噴射する構成について説明したが、加工ノズル４３からレーザ光線の光軸に沿ってエアを噴射しなくてもよい。少なくとも、加工ノズル４３では、エア噴射口６６から吸引口６７に向けてのみエアが噴射されていればよい。
以上説明したように、本発明は、レーザ光線のビームパワーやパス数を増やすことなく、加工性を向上させることができるという効果を有し、特に、デブリを除去する加工ノズルを備えたレーザ加工装置に有用である。
１ レーザ加工装置
１１ チャックテーブル
４２ 集光器
４３ 加工ノズル
６１ デブリ捕獲チャンバ
６２ デブリ捕獲チャンバの上壁
６３ デブリ捕獲チャンバの側壁
６４ デブリ捕獲チャンバの下壁
６５ レーザ光通過口
６６ エア噴射口
６７ 吸引口
６８ デブリ捕獲チャンバの開口
７４ 吸引源
７８ 水溶性保護膜
７９ 加工溝
Ｄ デブリ
Ｗ 板状ワーク

Claims (2)

  1. チャックテーブルに保持された板状ワークの上面を保護する水溶性保護膜を透して板状ワークの上面にレーザ光線を照射させてアブレーション加工するレーザ加工装置であって、
    レーザ光線を集光させる集光器と、該集光器で集光されたレーザ光線を板状ワークの上面に対し垂直に照射させ板状ワークから飛散するデブリを板状ワークの上面から除去する加工ノズルとを備え、
    該加工ノズルは、該集光器で集光したレーザ光線を通過させ板状ワークの上面に対し垂直に照射させるレーザ光通過口と、該レーザ光通過口を通過したレーザ光線の照射で板状ワークから飛散するデブリを除去するデブリ除去手段と、を備え、
    該デブリ除去手段は、該レーザ光通過口を配設する上壁と該上壁から垂下する側壁と該上壁に対向しデブリを捕獲する開口を有する下壁とから構成されるデブリ捕獲チャンバと、該デブリ捕獲チャンバと吸引源とを連通する吸引口と、該レーザ光通過口を通過するレーザ光線の光路に対し直交する方向に該レーザ光通過口と該開口との範囲で横断し該吸引口に向かってエアを噴射するエア噴射口と、を備え、
    該エア噴射口からエアを噴射させデブリを該吸引口から吸引し除去する事を特徴とするレーザ加工装置。
  2. 該エア噴射口から噴射されるエアは、５００ｍ／ｓｅｃから６００ｍ／ｓｅｃの流速で噴射される請求項１記載のレーザ加工装置。
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