JP4715432B2

JP4715432B2 - ハイブリッドレーザ加工方法とその装置

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Publication number: JP4715432B2
Application number: JP2005289259A
Authority: JP
Inventors: 吉博河原; 基佐々木; 良治小関
Original assignee: Shibuya Corp
Current assignee: Shibuya Corp
Priority date: 2005-09-30
Filing date: 2005-09-30
Publication date: 2011-07-06
Anticipated expiration: 2025-09-30
Also published as: JP2007098418A

Description

本発明はハイブリッドレーザ加工方法とその装置に関し、より詳しくはノズルによって高圧水を液柱にして被加工物に向けて噴射すると同時に上記液柱内にレーザ光を通過させて被加工物に照射して加工するようにしたハイブリッドレーザ加工方法とその装置に関する。

従来、ノズルから被加工物に向けて液体を噴射すると同時にレーザ光を照射して切断加工を施すようにしたハイブリッドレーザ加工装置は知られている（例えば特許文献１、特許文献２）。
このハイブリッドレーザ加工装置のノズルは消耗品であって、加工ヘッドに交換可能に設けられており、しかも上記ノズルはＯリングなどのシール手段を介して加工ヘッドの内部の液体通路が液密になるように所定位置に装着されている。
こうした従来の装置においては、被加工物を切断する際の切断幅を小さくするために、ノズルから噴射する液柱の径を細くする必要がある。
また、従来の装置においては、ノズルから噴射する液柱を安定して細長い直線状にするために、液体供給源から加工ヘッド内に高い圧力の液体を供給している。
特許第３６８０８６４号公報特開２００４−１２２１７３号公報

ところで、加工ヘッド内に液体供給源からの液圧が作用すると、弾性材料からなる上述したＯリングなどのシール手段を介して加工ヘッドに取り付けたノズルの位置が僅かにずれてしまう。
そのため、切断加工前にノズルの中心とレーザ光の光軸を合わせておいても切断加工終了後に被加工物を取り替える場合など一旦加工ヘッドへの液体の送液を停止して噴射を停止した後、再び加工ヘッドへ液体を送液して切断加工を再開する際にノズルに送液停止前とは異なる位置ずれが生じて、レーザ光がノズル内における所定の光路からはずれてノズルが損傷するという問題が生じる。
このような問題点を解消するためには、切断加工を開始してから終了するまで、常に加工ヘッド内を加圧しておくようにすればいい。
そのためには、例えば高圧ポンプによって加工ヘッドへ常に送液してやればよい。しかしながら、高圧ポンプを用いて液体を加工ヘッド内に給送すると、ポンプから送液される液体の脈動によってノズルから噴射される液柱にも脈動が生じることになり、このような脈動のある液柱を被加工物に噴射しながら加工を施すと、加工精度が悪くなるという欠点がある。

上述した事情に鑑み、請求項１に記載した第１の本発明は、高圧の液体を送液するポンプと、このポンプから送液された液体を貯溜するとともに貯溜した液体を吐出するアキュムレータと、液体を液柱状にして被加工物に向けて噴射させるとともに上記液柱状の液体内を通過したレーザ光を被加工物に照射させる加工ヘッドとを備えて、上記加工ヘッドと被加工物とを相対移動させることにより、被加工物に所要の加工を施すようにしたハイブリッドレーザ加工方法において、
少なくとも上記被加工物にレーザ光を照射して加工している期間では上記ポンプとアキュムレータとの連通を阻止して、上記アキュムレータのみから加工ヘッドへ液体を供給し、
被加工物にレーザ光を照射せず加工を行わない期間に上記ポンプとアキュムレータを連通させて該アキュムレータに液体を充填するとともに、上記ポンプと加工ヘッドを連通させて加工ヘッドには常時高圧の液体を供給するようにしたものである。
また、請求項３に記載した第２の本発明は、高圧の液体を送液するポンプと、このポンプから送液された液体を貯溜するとともに貯溜した液体を吐出するアキュムレータと、内部に高圧の液体が供給される液体通路が構成されて、この液体通路から液体を液柱状にして被加工物に向けて噴射させるとともに上記液柱状の液体内を通過したレーザ光を被加工物に照射させる加工ヘッドと、この加工ヘッドと被加工物を相対移動させる移動手段と、上記ポンプ、アキュムレータおよび移動手段の作動を制御する制御装置とを備えて、被加工物に所要の加工を施すようにしたハイブリッドレーザ加工装置において、
上記制御装置は、レーザ光を被加工物に照射して加工を行う期間では上記ポンプとアキュムレータとの間に設けた開閉弁を閉鎖させてポンプとアキュムレータの連通を阻止して、アキュムレータのみから加工ヘッドへ液体を供給させ、
レーザ光を被加工物に照射せず加工を行わない期間に上記開閉弁を開放させて、上記ポンプとアキュムレータおよび上記ポンプと液体通路とを連通させ、該アキュムレータに液体を充填させるとともに、上記加工ヘッドには常時高圧の液体を供給するようにしたものである。

このような構成によれば、レーザ光を被加工物の加工予定線上に照射して加工する際には、アキュムレータのみから加工ヘッドへ液体が供給されるので、被加工物へ噴射される液柱にポンプの脈動が伝達されることがない。そのため、被加工物に対して精度の高い加工が可能となる。
また、加工ヘッド内には常にポンプあるいはアキュムレータからの液圧が作用しているので、液圧の変動によって加工ヘッドに取り付けられたノズルが位置ずれすることがない。
したがって、レーザ光によってノズルが損傷するのを防止することができる。

以下図示実施例について本発明を説明すると、図１において１はハイブリッドレーザ加工装置である。このハイブリッドレーザ加工装置１は、加工ヘッド２から高圧水を噴射して形成した液柱Ｗを被加工物３に吹き付けるとともに、この液柱Ｗにレーザ光Ｌを導光して被加工物３に照射して、その状態で加工ヘッド２と被加工物３とを相対移動させることで切断加工を行うようになっている。
ハイブリッドレーザ加工装置１は、上記被加工物３を保持する加工テーブル４と、レーザ光Ｌを発振するレーザ発振器５と、被加工物３に向けて高圧水を液柱Ｗにして噴射し、かつ上記液柱Ｗにレーザ光Ｌを導光してから被加工物３に照射する上記加工ヘッド２と、高圧水を上記加工ヘッド２内へ供給する液体供給手段６とを備えており、これらは図示しない制御装置によって作動を制御されるようになっている。
ハイブリッドレーザ加工装置１は、被加工物３として薄板状の半導体ウエハを切断加工するものであり、この他にもエポキシ樹脂板や樹脂と金属からなる複合材料なども切断加工することができる。また、ハイブリッドレーザ加工装置１は、切断加工や穴明け加工のほかにも、被加工物３の表面に対して溝加工を行うことも可能である。そして、本実施例においては、半導体ウエハ３をダイシングして複数の方形の半導体チップに分割するものであり、図２に示したように、縦横それぞれにおける複数の平行な２点鎖線がそれぞれ切断予定線Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３……となる。

上記加工テーブル４は、被加工物３を水平なＸ軸方向に移動させるＸ軸テーブル４Ａと、Ｘ軸テーブル４Ａの下方に設けられ、水平面においてＸ軸方向と直交するＹ軸方向に移動するＹ軸テーブル４Ｂとを備えている。
図２に平面図として示したように、被加工物３としての略円形の半導体ウエハはレーザ光Ｌおよび液体を透過する粘着シート３Ａ上に貼りつけられており、この粘着シート３Ａはウエハリング３Ｂの下面に張設されている。
このウエハリング３Ｂを加工テーブル４側のＸ軸テーブル４Ａの上面４ａに設けられたリング支持部４Ｃに固定することで、被加工物３としての半導体ウエハを加工テーブル４上にセットするようになっており、半導体ウエハ３はウエハリング３Ｂとともに加工テーブル４に対して搬出入されるようになっている。
加工テーブル４上にセットされた被加工物３は、Ｘ軸テーブル４ＡおよびＹ軸テーブル４Ｂが図示しない移動機構によって水平面のＸ軸方向およびＹ軸方向に移動されることに伴って水平方向に移動されるようになっている。上記移動機構は図示しない制御装置によって作動を制御されるようになっている。

本実施例のレーザ発振器５はＹＡＧレーザ発振器であり、加工に応じてＣＷ発振又はパルス発振が可能であり、またその出力やパルスの発振周期等の加工条件を適宜調整できるようになっている。
レーザ発振器５と加工ヘッド２との間には、レーザ光Ｌを遮断するシャッタ７と、レーザ光Ｌを加工ヘッド２に向けて反射させる反射ミラー８と、レーザ発振器５から照射されたレーザ光Ｌを集光する集光レンズ９とが設けられている。
上記シャッタ７は上記制御装置によって作動を制御されるようになっており、このシャッタ７は、図示しない駆動手段によってレーザ光Ｌの光路上と光路外とを往復動する反射ミラー７Ａと、この反射ミラー７Ａによって反射したレーザ光Ｌのエネルギーを吸収するダンパ７Ｂとを備えている。
上記反射ミラー７Ａをレーザ光Ｌの光路上に位置させると、レーザ光Ｌはこの反射ミラー７Ａに反射され、そのレーザ光Ｌのエネルギーが上記ダンパ７Ｂに吸収されるようになっている。
一方、反射ミラー７Ａをレーザ光Ｌの光路外に移動させると、レーザ光Ｌは上記反射ミラー８で反射された後、集光レンズ９により収束されて上記加工ヘッド２へと導入される。
なお、レーザ発振器５としてこの他にも半導体レーザやＣＯ_２レーザ発振器等を用いることも可能であるが、ＣＯ_２レーザ発振器のように発振されるレーザ光Ｌが水に吸収されやすい波長である場合には、加工ヘッド２より噴射される液体をレーザ光Ｌが吸収されにくい液体にすればよい。
本実施例においては上記レーザ発振器５と、上記シャッタ７と、上記反射ミラー８と、上記集光レンズ９とによってレーザ光導光手段１２を構成しており、このレーザ光導光手段１２は、図示しない固定フレームに設けられている。

次に図３に拡大して示すように、従来公知の加工ヘッド２は、図示しない昇降機構及び水平移動機構によって支持されたブロック状のハウジング１３と、ハウジング１３との間で液体通路を形成するとともにノズル１５を保持するノズルホルダ１４と、液体を液柱状に噴射するための噴射孔１５Ａを有するノズル１５と、ノズル１５の脱落を防止する環状のノズル押え１６とを備えている。
上記ハウジング１３はレーザ光Ｌの光路となる上下方向の段付貫通孔を有しており、この段付貫通孔には下端に大径部１３Ａとその上に小径部１３Ｂ、さらにその上に中径部１３Ｃが設けられている。段付貫通孔の中径部１３Ｃには下端に液密を保持して透明なガラス板１７を嵌着している。中径部１３Ｃの段部端面に形成した環状溝に環状のシール部材２３を装着してあり、このシール部材２３にガラス板１７の下面を密着させている。これにより、ガラス板１７と中径部１３との間の液密が保持されている。
上記大径部１３Ａの段部上端の高さでハウジング１３に横方向の貫通孔１３Ｄを２箇所形成し、貫通孔１３Ｄと大径部１３Ａが連通するようにしている。この貫通孔１３Ｄのハウジング１３の側面１３Ｅにおける開口部は後述する導管１８が接続される接続口１３Ｆとしている。
上記ノズルホルダ１４は、段付筒状に形成され、ハウジング１３の大径部１３Ａに下方側から液密を保持して嵌着されハウジング１３の底面に当接させて連結している。このノズルホルダ１４の中心部には段付貫通孔が形成され、上端から大径部１４Ａ、小径部１４Ｂ、中径部１４Ｃが設けられ、大径部１４Ａ、小径部１４Ｂの内部空間が液体通路を形成している。ノズルホルダ１４の上面には放射状に複数の溝１４Ｄが形成され、ハウジング１３の段付貫通孔の大径部１３Ａの段部上端面との間に液体通路を形成している。

上記ノズル１５は、ノズルホルダ１４の段付貫通孔の下端中径部１４Ｃに下方側から嵌入されており、そのノズル１５の下面にノズル押え１６を下方側から当接させて複数のボルト２１によってノズル押え１６をノズルホルダ１４の底面に連結している。これにより、ハウジング１３の段付貫通孔とガラス板１７とノズルホルダ１４の段付貫通孔とノズル１５とで囲まれた内部空間が高圧水の流通する液体通路１９として構成され、液体供給手段６から供給された高圧水は導管１８を介して接続口１３Ｆから溝１４Ｄを通って液体通路１９内に流入した後、ノズル１５の噴射孔１５Ａ内へ流れるようになっている。
また、ノズルホルダ１４の段付貫通孔の中径部１４Ｃの下端部の内周面は、下方部が拡径するテ―パ面１４Ｅとしている。このテ―パ面１４Ｅとそれに対向するノズル１５の外周面とノズル押え１６の上面とで形成される環状の空間部内にゴム製のＯリング２２を圧縮変形させた状態で装着している。これにより、ノズル１５の外周部の液密を保持して下方へ水が漏れるのを防止している。そして、集光レンズ９によって収束された後のレーザ光Ｌがガラス板１７および液体通路１９内の水を通過してから噴射孔１５Ａを通過し、さらに液柱Ｗとなった水を通過して被加工物３に照射されるようになっている。

この噴射孔１５Ａには、集光レンズ９側に形成されて被加工物３に向けて縮径する第１傾斜面１５Ｂと、この第１傾斜面１５Ｂの最小径部より被加工物３側に向けて拡径する第２傾斜面１５Ｃとが形成されている。そして、本実施例においては、上記第１傾斜面１５Ｂの最小径部の径を５０μｍ以下に設定している。
上記ノズル１５はボルト２１をゆるめてノズル押え１６を取り外すことによって容易に別のノズルと交換できるようになっており、所要に応じて噴射孔１５Ａの径が異なるものと交換したり、噴射孔１５Ａが消耗や損傷したような場合にも交換することができるようになっている。
そして、上述した加工ヘッド２は、図示しない昇降機構および水平移動機構に設けられ、レーザ光導光手段１２によってガラス板１７から導入されるレーザ光Ｌがノズル１５の噴射孔１５Ａに導入されるように、加工ヘッド２の位置を調整できるようになっている。
また、加工テーブル４には軸心合せ用のモニター２０を配置してあり、このモニター２０は加工テーブル４と一体となって移動されるようになっている。上記ノズル１５から水を噴射して液柱Ｗを形成している状態において、レーザ光Ｌを液柱Ｗに透過させて、ノズル１５の軸心とレーザ光Ｌの軸心合せの作業を行う際に、上記モニター２０によって液柱Ｗを透過してきたレーザ光Ｌを検出して、該レーザ光Ｌのエネルギーが最大となった際にノズル１５とレーザ光Ｌの軸心が一致したと判定するようになっている。

次に、図１に示すように、本実施例の液体供給手段６は、水を貯溜する貯水タンク２４と、この貯水タンク２４に貯溜された水を加工ヘッド２に向けて高圧で送液するポンプ２５とを備え、これらは導管１８によって相互に接続されている。
上記貯水タンク２４は給水源２６に接続される導管２７から水が供給されるようになっており、導管２７には、給水源２６からの水の供給を制御する開閉弁２８と、給水源２６から供給される水に含有される異物を除去するフィルタ３１とを備えている。
上記ポンプ２５と加工ヘッド２とを接続する導管１８には、上流側のポンプ２５側から順に、ポンプ２５への水の逆流を防止する逆止弁３２、上記制御装置によって開閉作動を制御される電磁開閉弁３３、ポンプ２５から送液される水を貯溜するとともにポンプ２５からの圧力を蓄圧するアキュムレータ３４、および水内の異物を除去するフィルタ３５が設けられている。
従来公知のとおり、アキュムレータ３４は、その内部に封入しているガス圧を変更することで蓄圧力を調整できるものである。
制御装置によってポンプ２５が作動され、かつ電磁開閉弁３３が開放された状態では、ポンプ２５から送液された所定液圧の高圧水は導管１８と加工ヘッド２内の液体通路１９を介してノズル１５から被加工物３へ液柱Ｗとなって噴射されるとともに、ポンプ２５から送液された高圧水はアキュムレータ３４内に充填されるようになっている。これは、ノズル１５の噴射孔１５Ａの最小径が５０μｍ以下と極端に小さいために液体通路１９への高圧水の供給量に対して噴射孔１５Ａから外部へ放出される高圧水の排出量が少ないためである。

また、給水源２６から貯水タンク２４までの導管２７と、ポンプ２５から加工ヘッド２までの導管１８とは、２本の導管３６、３７によって接続されており、一方の導管３６には逆止弁３８が、他方の導管３７には圧力調整弁４１が設けられている。
上記電磁開閉弁３３が閉鎖されたときなどにポンプ２５から吐出される高圧水を貯水タンク２４に戻すことができるようになっている。また、圧力調整弁４１はポンプ２５から加工ヘッド２までの導管１８内部の高圧水の圧力を一定に保つために設けられている。
このような液体供給手段６は、制御装置によって切断加工などにおいてノズル１５の噴射孔１５Ａの大きさと噴射圧力と加工時間から水の排出量が算出でき、アキュムレータ３４とポンプ２５の連通を阻止した状態でのアキュムレータ３４内の貯水量が求められることから、その貯水量が予め設定した下限量より減少しないように制御される。即ち、アキュムレータ３４内の貯水量が減少するとアキュムレータ３４のみからの吐出圧力が弱くなるが、そのアキュムレータ３４のみからの吐出圧力が加工時に最低限必要とされる圧力よりも低くならないように、電磁開閉弁３３の閉鎖時間が制御される。

しかして、本実施例は、以上のように構成したレーザ光導光手段１２と液体供給手段６とを備えたハイブリッドレーザ加工装置１を前提として、アキュムレータ３４と電磁開閉弁３３を活用することで、被加工物３にレーザ光Ｌを照射して切断加工を施している際には、ポンプ２５とアキュムレータ３４との連通を阻止してアキュムレータ３４のみから加工ヘッド２へ高圧水を送液するようにしたものである。
すなわち、上記ハイブリッドレーザ加工装置１によって順次被加工物３としての各半導体ウエハに対して縦横の切断予定線Ｓ１〜Ｓ３……上を切断加工することで、多数の方形の半導体チップを切り出す場合の加工工程を説明する。
この場合、加工テーブル４に被加工物３がセットされた状態において、制御装置は先ず加工テーブル４を移動して加工ヘッド２の下方にモニター４０を位置させるとともに電磁開閉弁３３を開放させてからポンプ２５を作動させる（図４のＳ１参照）。すると、ポンプ２５から送液された高圧水はアキュムレータ３４に充填され始めるとともに、ポンプ２５から送液された高圧水は導管１８を介して加工ヘッド２の液体通路１９内に供給されて、該液体通路１９内が高圧水で充填される。このように液体通路１９内に充填された高圧水は、ノズル１５の噴射孔１５Ａから下方に向けて液柱Ｗとなって噴射され、その噴射状態が維持される。

この後、アキュムレータ３４内に所要量の高圧水が充填されたら、制御装置は上記電磁開閉弁３３を閉鎖してアキュムレータ３４とポンプ２５との連通を阻止する。そのため、その後は電磁開閉弁３３よりも下流側となる導管１８内へはポンプ２５から高圧水が送液されなくなり、アキュムレータ３４から吐出される高圧水が加工ヘッド２の液体通路１９内に供給されてノズル１５から液柱Ｗとなって噴射される（図１、図４のＳ２）。なお、電磁開閉弁３３が閉鎖されるとポンプ２５から送液される高圧水は、導管３６または導管３７から逆止弁３８または圧力調整弁４１を通ってから導管２７を介して貯水タンク２４へ排出される。
その後、ノズル１５から噴射される液柱Ｗの直線状態が安定したら、制御装置はレーザ発振器５を作動させる（図４のＳ３）。なお、このとき、シャッタ７の反射ミラー７Ａはレーザ光Ｌの光路外に後退されている。そのため、レーザ発振器５から発振されたレーザ光Ｌは、反射ミラー８に反射された後に集光レンズ９によって収束されてガラス板１７を介して加工ヘッド２内に導入される。これにより、液柱Ｗ内にレーザ光Ｌが導光される（図１、図４のＳ３）。

次に、上記加工ヘッド２の支持位置を調整し、モニター２０によって検出されるレーザ光Ｌのエネルギーが最大となる箇所で上記加工ヘッド２の支持位置を固定することで、上記レーザ光Ｌの光軸とノズル１５の軸心（液柱Ｗの軸心）とを一致させる（図４のＳ４）。
このようにして、レーザ光Ｌの光軸と液柱Ｗの軸心とを一致させたら、制御装置は一旦、シャッタ７の反射ミラー７Ａを光路上に位置させてレーザ光Ｌが加工ヘッド２へ導入されるのを阻止する。これにより、加工ヘッド２へのレーザ光Ｌの導入が停止されるが、ノズル１５からは液柱Ｗが継続して噴出している状態となっている。そして、この状態において、加工テーブル４のＸ軸テーブル４Ａ、Ｙ軸テーブル４Ｂを図示しない移動機構により移動させることで、ノズル１５の軸心を被加工物３における最初の切断予定線Ｓ１の延長線上となる移動開始点Ｐ０の直上まで相対移動させる（図１、図２、図４のＳ５参照）。
このように電磁開閉弁３３を閉鎖してアキュムレータ３４のみから高圧水を加工ヘッド２内へ送液して、液柱Ｗを切断予定線Ｓ１の移動開始点Ｐ０に噴射させた状態において、制御装置はシャッタ７の反射ミラー７Ａをレーザ光Ｌの光路外に後退させることにより、レーザ光Ｌが加工ヘッド２内へ導光され、さらに液体通路１９を通過して液柱Ｗに導光されてからその内部を通過して被加工物３の移動開始点Ｐ０に照射される。

そして、図示しない移動機構により加工テーブル４を移動して、ノズル１５からの液柱Ｗの位置、即ちレーザ光Ｌの照射位置を切断予定線Ｓ１における移動開始点Ｐ０から移動終了点Ｐ１まで相対移動させることにより、切断予定線Ｓ１が直線状に切断される。次に、継続して液柱Ｗを噴射し、かつレーザ光Ｌを照射したままの状態で、移動機構によって加工テーブル４を移動してレーザ光Ｌの照射位置を次の切断予定線Ｓ２の右方側への延長線上となるＰ２の箇所まで相対移動させる（図２）。なお、切断予定線Ｓ１の移動終了点Ｐ１から切断予定線Ｓ２の切断開始点Ｐ２までの間の相対移動時にシャッタ７によりレーザ光Ｌの加工ヘッド２への導入を停止するようにしても良い。
さらに、切断予定線Ｓ２における移動開始点Ｐ２から切断予定線Ｓ２の左端の移動終了点まで相対移動させることにより被加工物３の切断予定線Ｓ２が直線状に切断される（図４のＳ６）。

その後、上述したＳ１、Ｓ２の切断予定線を切断した場合と同様にして、残りの切断予定線Ｓ３……に対してノズル１５から液柱Ｗを噴射し、かつレーザ光Ｌを照射しながらノズル１５と被加工物３とを加工テーブル４を介して相対移動させることにより、被加工物３における全ての縦横の切断予定線上に切断加工が施される。これにより、図２に示すように、被加工物３が格子状の切断線によって分割されて、多数の半導体チップが切り出される（図４のＳ６）。
これにより、被加工物３に対する全ての切断加工が終了したことになるので、制御装置はシャッタ７の反射ミラー７Ａをレーザ光Ｌの光路上に位置させて、レーザ光Ｌが加工ヘッド２へ導入されるのを阻止する（図４のＳ７）。
次に、このようにレーザ光Ｌを加工ヘッド２に導光していない間は、被加工物３に対して切断加工を行わない期間となるので、上述したようにシャッタ７によってレーザ光Ｌを遮断した直後に制御装置は電磁開閉弁３３を開放させる（図４のＳ８）。これにより、ポンプ２５とアキュムレータ３４とが連通して、ポンプ２５から送液される高圧水がアキュムレータ３４に充填されるとともに加工ヘッド２の液体通路１９にも供給される。

これに伴い、高圧水は継続してノズル１５から液柱Ｗとなって加工終了後も噴射されているが、この状態において、移動機構により加工テーブル４を移動させてノズル１５を加工テーブル４上から外れた退避位置まで移動させる（図４のＳ９）。これにより、ノズル１５から噴射されている液柱Ｗは、加工テーブル４上から退避した位置に位置する。
この状態となったら、加工テーブル４上から加工後の被加工物３（製品）を搬出し、第２の新たな被加工物３を搬入して加工テーブル４上にセットする（図４のＳ１０）。
この状態において、移動機構によって加工テーブル４を移動させることで、上記ノズル１５を第２の新たな被加工物３における加工予定線Ｓ１の延長線上となる移動開始点Ｐ０の直上まで相対移動させる（図１、図２、図４のＳ１１参照）。

この後、制御装置が電磁開閉弁３３を閉鎖するので、アキュムレータ３４のみから高圧水を加工ヘッド２内へ送液して、液柱Ｗを被加工物３の切断予定線Ｓ１の移動開始点Ｐ０に噴射させる（図４のＳ１２）。このＳ８工程からＳ１２工程までの電磁開閉弁３３が開放している間にアキュムレータ３４内にポンプ２５から送液される高圧水が充填される。
また、この直後に制御装置はシャッタ７の反射ミラー７Ａをレーザ光Ｌの光路外に後退させるので、レーザ光Ｌが加工ヘッド２内へ導光される。これにより、レーザ光Ｌは加工ヘッド２に導入されて液柱Ｗに導光されてからその内部を通過して被加工物３の切断予定線Ｓ１における移動開始点Ｐ０に照射され、加工テーブル４の移動により切断予定線Ｓ１の切断加工が開始される。
この後、上述した最初の被加工物３に対する切断加工工程と同様にして、第２の被加工物３に向けて液柱Ｗを噴射しながらレーザ光Ｌを切断予定線Ｓ２，Ｓ３……上に照射させて、該被加工物３から多数の半導体チップが切り出される。

なお、１枚の被加工物３の全ての切断加工が終了しても、アキュムレータ３４内に十分高圧水が貯溜されていれば、上記Ｓ８工程およびＳ１２工程を省略して電磁開閉弁３３を作動させず、アキュムレータ３４のみによる噴射を継続しながら、被加工物３の搬出入を行なうようにしても良い。
また、切断予定線Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３……を順次切断加工している途中で、アキュムレータ３４内に貯溜される貯溜水量が下限量より減少する場合には、移動開始点や移動終了点で工程の進行を停止して、電磁開閉弁３３を一旦開放しアキュムレータ３４に高圧水を充填するようにしても良い。つまり、これらの場合も、レーザ光Ｌを被加工物３に照射しないで切断加工をしていないときに電磁開閉弁３３を開放することになるものである。

上述したように、本実施例においては、被加工物３に切断加工する間だけでなく、新旧の被加工物３を加工テーブル４に搬入搬出している間も加工ヘッド２の液体通路１９に対して常に高圧水を供給するようになっている。
このため液体通路１９内に常に圧力が掛かっているため、Ｏリング２２に作用する液圧が変動することがない。そのため、Ｏリング２２を介して保持されているノズル１５の軸心の位置ずれが生じないので、ノズル１５の軸心とレーザ光Ｌの光軸がずれることを良好に防止できる。そのため、レーザ光Ｌによってノズル１５が損傷することを防止できる。
しかも、被加工物３に切断加工を施している間は、アキュムレータ３４だけから加工ヘッド２の液体通路１９に高圧水を供給しているので、加工ヘッド２から被加工物３の加工部分へ噴射される液柱Ｗにはポンプ２５の脈動が伝達されず、高精度な切断加工を行うことができる。
したがって、本実施例によれば、ノズル１５の損傷を防止して該ノズル１５の寿命を長くすることができ、しかも加工精度が高いハイブリッドレーザ加工装置およびハイブリッドレーザ加工方法を提供することができる。

なお、上述した実施例においては、被加工物３における全域が切断加工の対象となる場合について説明したが、次のような場合にも本実施例を適用することができる。すなわち、被加工物３が板状素材であって、それに対して離隔した複数箇所に切断加工を施すような場合には、一方の切断箇所から他の切断箇所へノズルを移動させる際に、レーザ光Ｌの照射を停止させるとともに、電磁開閉弁３３を開放してアキュムレータ３４に高圧水を充填するようにしても良い。

本発明の一実施例を示す構成図。図１に示す要部の拡大平面図。図１の要部の拡大図。図１に示した実施例による加工工程を示す図。

符号の説明

１…ハイブリッドレーザ加工装置２…加工ヘッド
３…被加工物２５…ポンプ
３３…電磁開閉弁３４…アキュムレータ
Ｓ１〜Ｓ３…切断予定線Ｌ…レーザ光
Ｗ…液柱

Claims

高圧の液体を送液するポンプと、このポンプから送液された液体を貯溜するとともに貯溜した液体を吐出するアキュムレータと、液体を液柱状にして被加工物に向けて噴射させるとともに上記液柱状の液体内を通過したレーザ光を被加工物に照射させる加工ヘッドとを備えて、上記加工ヘッドと被加工物とを相対移動させることにより、被加工物に所要の加工を施すようにしたハイブリッドレーザ加工方法において、
少なくとも上記被加工物にレーザ光を照射して加工している期間では上記ポンプとアキュムレータとの連通を阻止して、上記アキュムレータのみから加工ヘッドへ液体を供給し、
被加工物にレーザ光を照射せず加工を行わない期間に上記ポンプとアキュムレータを連通させて該アキュムレータに液体を充填するとともに、上記ポンプと加工ヘッドを連通させて加工ヘッドには常時高圧の液体を供給することを特徴とするハイブリッドレーザ加工方法。
上記アキュムレータのみからの吐出圧力が所定の圧力よりも低くならないようにポンプとアキュムレータの連通を阻止する時間を制御したことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッドレーザ加工方法。
高圧の液体を送液するポンプと、このポンプから送液された液体を貯溜するとともに貯溜した液体を吐出するアキュムレータと、内部に高圧の液体が供給される液体通路が構成されて、この液体通路から液体を液柱状にして被加工物に向けて噴射させるとともに上記液柱状の液体内を通過したレーザ光を被加工物に照射させる加工ヘッドと、この加工ヘッドと被加工物を相対移動させる移動手段と、上記ポンプ、アキュムレータおよび移動手段の作動を制御する制御装置とを備えて、被加工物に所要の加工を施すようにしたハイブリッドレーザ加工装置において、
上記制御装置は、レーザ光を被加工物に照射して加工を行う期間では上記ポンプとアキュムレータとの間に設けた開閉弁を閉鎖させてポンプとアキュムレータの連通を阻止して、アキュムレータのみから加工ヘッドへ液体を供給させ、
レーザ光を被加工物に照射せず加工を行わない期間に上記開閉弁を開放させて、上記ポンプとアキュムレータおよび上記ポンプと液体通路とを連通させ、該アキュムレータに液体を充填させるとともに、上記加工ヘッドには常時高圧の液体を供給することを特徴とするハイブリッドレーザ加工装置。
上記制御装置はアキュムレータのみからの吐出圧力が所定の圧力よりも低くならないようにポンプとアキュムレータとの間に設けた開閉弁の閉鎖時間を制御したことを特徴とする請求項３に記載のハイブリッドレーザ加工装置。