JPH06333910A - Laser etching method - Google Patents
Laser etching methodInfo
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- JPH06333910A JPH06333910A JP12629193A JP12629193A JPH06333910A JP H06333910 A JPH06333910 A JP H06333910A JP 12629193 A JP12629193 A JP 12629193A JP 12629193 A JP12629193 A JP 12629193A JP H06333910 A JPH06333910 A JP H06333910A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、レーザによるエッチ
ング方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser etching method.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、被加工物の加工箇所に加工用レー
ザ光を照射してこの箇所にエッチングを施すことが行わ
れている。2. Description of the Related Art Conventionally, it has been practiced to irradiate a processing portion of a workpiece with a processing laser beam to perform etching on this portion.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかし、大気中でレー
ザエッチングを行うと、レーザエッチングに伴い被加工
物の残渣が噴出し、その残渣が被加工物に付着してしま
い、加工精度の低下を招いてしまっていた。However, when the laser etching is performed in the atmosphere, the residue of the work piece is ejected along with the laser etching, and the residue adheres to the work piece, which lowers the processing accuracy. I was invited.
【０００４】そこで、この発明は、レーザエッチングに
伴う被加工物の残渣による加工精度の低下を防止するこ
とができるレーザによるエッチング方法を提供すること
にある。Therefore, the present invention is to provide a laser etching method capable of preventing the deterioration of the processing accuracy due to the residue of the workpiece due to the laser etching.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】この発明は、被加工物を
液体中に浸漬するとともに、被加工物の加工箇所に気泡
発生用レーザ光あるいはマイクロ波を照射してこの加工
箇所を覆う気泡を形成し、この状態で被加工物の加工箇
所に加工用レーザ光を照射してこの箇所にエッチングを
施し、さらに、前記気泡を被加工物から離脱させて同気
泡と共に前記加工用レーザ光によるエッチング加工に伴
う被加工物の残渣を除去するようにしたレーザによるエ
ッチング方法を提供することにある。According to the present invention, a work piece is immersed in a liquid, and a processing portion of the work piece is irradiated with a bubble-generating laser beam or a microwave so as to form a bubble covering the processing portion. In this state, the processing portion of the workpiece is irradiated with the processing laser light to perform etching at this portion, and the bubbles are separated from the workpiece, and the bubbles are also etched by the processing laser light. It is an object of the present invention to provide a laser etching method for removing a residue of a workpiece to be processed.
【０００６】[0006]
【作用】被加工物が液体中に浸漬されるとともに、被加
工物の加工箇所に気泡発生用レーザ光あるいはマイクロ
波が照射されてこの加工箇所を覆う気泡が形成される。
そして、この状態で被加工物の加工箇所に加工用レーザ
光が照射されてこの箇所にエッチングが施される。さら
に、気泡が被加工物から離脱されて同気泡と共に加工用
レーザ光によるエッチング加工に伴う被加工物の残渣が
除去される。The object to be processed is immersed in the liquid, and the laser beam for generating bubbles or the microwave is applied to the processing portion of the processing object to form the bubbles covering the processing portion.
Then, in this state, a processing laser beam is applied to the processing portion of the workpiece to etch the processing portion. Further, the bubbles are separated from the workpiece, and together with the bubbles, the residue of the workpiece due to the etching processing by the processing laser light is removed.
【０００７】[0007]
【実施例】以下、この発明を具体化した一実施例を図面
に従って説明する。図１には、本実施例のレーザ加工機
の全体構成図を示す。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows an overall configuration diagram of the laser processing machine of this embodiment.
【０００８】水槽１が用意され、水槽１内には純水２が
満たされている。又、水槽１内の純水２中には被加工物
３が浸漬されている。加工用レーザ発振器４は加工用レ
ーザ光５を発射する。水槽１の上方には、ハーフミラー
６が配置されるとともに、ハーフミラー６の下方には集
光レンズ７が配置されている。そして、加工用レーザ発
振器４からの加工用レーザ光５が水平方向に発射され、
その加工用レーザ光５はハーフミラー６にて被加工物３
に向けて真下方向に反射される。さらに、加工用レーザ
光５は集光レンズ７により集光され、被加工物３の加工
箇所にスポット的に照射される。この加工用レーザ光５
は一般に微細加工で用いられているレーザ光を用いる。
例えば、エキシマレーザ、アルゴンレーザ等の波長の短
いものが使用される。A water tank 1 is prepared, and the water tank 1 is filled with pure water 2. Further, the work piece 3 is immersed in the pure water 2 in the water tank 1. The processing laser oscillator 4 emits a processing laser beam 5. A half mirror 6 is arranged above the aquarium 1, and a condenser lens 7 is arranged below the half mirror 6. Then, the processing laser beam 5 from the processing laser oscillator 4 is emitted in the horizontal direction,
The processing laser light 5 is reflected by the half mirror 6 on the workpiece 3
It is reflected right below. Further, the processing laser light 5 is condensed by the condenser lens 7 and spotwise irradiates the processed portion of the workpiece 3. This processing laser light 5
Is a laser beam that is generally used for microfabrication.
For example, a short wavelength laser such as an excimer laser or an argon laser is used.
【０００９】水槽１の斜め上方には、気泡発生用レーザ
発振器８が配置されるとともに、水槽１と気泡発生用レ
ーザ発振器８との間には集光レンズ９が配置されてい
る。そして、気泡発生用レーザ発振器８から発射された
気泡発生用レーザ光１０は集光レンズ９にて集光され、
被加工物３の加工箇所にスポット的に照射される。気泡
発生用レーザ光１０としては、ＹＡＧレーザ等の比較的
波長の長いものが使用される。A bubble generating laser oscillator 8 is arranged obliquely above the water tank 1, and a condenser lens 9 is arranged between the water tank 1 and the bubble generating laser oscillator 8. Then, the bubble generating laser beam 10 emitted from the bubble generating laser oscillator 8 is condensed by the condenser lens 9,
The processed portion of the work piece 3 is spotwise irradiated. As the bubble generating laser beam 10, a laser beam having a relatively long wavelength such as a YAG laser is used.
【００１０】又、前記ハーフミラー６の上方にはテレビ
モニタ１１が配置され、同テレビモニタ１１によりハー
フミラー６及び集光レンズ７を通して被加工物３の加工
箇所の表面が撮像されるようになっている。A television monitor 11 is arranged above the half mirror 6, and the television monitor 11 can image the surface of the processed portion of the workpiece 3 through the half mirror 6 and the condenser lens 7. ing.
【００１１】コンピュータ１２には加工用レーザ発振器
４、気泡発生用レーザ発振器８、テレビモニタ１１が接
続されている。そして、コンピュータ１２は、テレビモ
ニタ１１からの信号により被加工物３の表面状態を検知
するとともに、加工用レーザ発振器４および気泡発生用
レーザ発振器８を駆動制御するようになっている。The computer 12 is connected to the processing laser oscillator 4, the bubble generating laser oscillator 8 and the television monitor 11. Then, the computer 12 detects the surface state of the workpiece 3 based on a signal from the television monitor 11, and drives and controls the processing laser oscillator 4 and the bubble generating laser oscillator 8.
【００１２】次に、このように構成したレーザ加工機の
作用を説明する。まず、水槽１内の純水２中に被加工物
３を浸漬する。そして、コンピュータ１２は気泡発生用
レーザ発振器８を駆動して気泡発生用レーザ光１０を被
加工物３の加工箇所にスポット的に照射させる。この結
果、気泡発生用レーザ光１０が水中において被加工物３
を加熱又は純水２を直接加熱し加工箇所に気泡１３を発
生させる。この気泡１３は被加工物３の加工箇所をほぼ
半球状に覆っている。又、気泡１３の大きさはテレビモ
ニタ１１を通してコンピュータ１２により監視されてお
り、コンピュータ１２は気泡１３が所定の大きさとなる
ように気泡発生用レーザ発振器８を逐次制御する。Next, the operation of the laser beam machine thus constructed will be described. First, the workpiece 3 is immersed in pure water 2 in the water tank 1. Then, the computer 12 drives the bubble generating laser oscillator 8 to apply the bubble generating laser light 10 to the processed portion of the workpiece 3 in a spot manner. As a result, the bubble generating laser beam 10 is exposed to the workpiece 3 in water.
Or the pure water 2 is directly heated to generate bubbles 13 at the processed portion. The bubbles 13 cover the processed portion of the workpiece 3 in a substantially hemispherical shape. The size of the bubble 13 is monitored by the computer 12 through the television monitor 11, and the computer 12 successively controls the bubble generating laser oscillator 8 so that the bubble 13 has a predetermined size.
【００１３】図２には、被加工物３が気泡発生用レーザ
光１０によって加熱され間接的に純水２が加熱され気泡
１３が発生している状態を示している。気泡１３の大き
さは気泡１３の浮力と純水２の表面張力及び被加工物３
と純水２とのぬれ性によって適当な大きさに決められ
る。FIG. 2 shows a state in which the workpiece 3 is heated by the bubble generating laser beam 10 to indirectly heat the pure water 2 to generate bubbles 13. The size of the bubbles 13 depends on the buoyancy of the bubbles 13, the surface tension of the pure water 2 and the workpiece 3.
It is determined to have an appropriate size depending on the wettability of pure water 2 with pure water.
【００１４】さらに、コンピュータ１２は気泡１３の大
きさが適切な大きさになった際には、加工用レーザ発振
器４から加工用レーザ光５を発射し、気泡１３により露
出した被加工物３の加工箇所に照射するように制御す
る。この加工用レーザ光５は熱加工のエネルギを供給す
る。そして、この加工用レーザ光５によりエッチング加
工が行われる。Further, the computer 12 emits the processing laser beam 5 from the processing laser oscillator 4 when the size of the bubble 13 becomes an appropriate size, so that the workpiece 3 exposed by the bubble 13 is processed. It is controlled to irradiate the processing location. This processing laser beam 5 supplies thermal processing energy. Then, etching processing is performed by the processing laser beam 5.
【００１５】加工用レーザ光５による加工中は気泡１３
が被加工物３に付着していられる大きさにされている。
このとき、加工用レーザ光５によるエッチング加工に伴
う被加工物３の残渣が発生する。Bubbles 13 are generated during processing by the processing laser beam 5.
Are sized so that they can be attached to the workpiece 3.
At this time, a residue of the workpiece 3 is generated due to the etching processing by the processing laser beam 5.
【００１６】ここで、被加工物３が純水２に浸漬されて
いるので気泡１３の内部には水蒸気が存在して酸化雰囲
気となる。よって、被加工物３がシリコン（Ｓｉ）の場
合には、加工用レーザ光５によるエッチング加工に伴う
被加工物（シリコン）３の残渣の表面は酸化される。そ
の結果、被加工物（シリコン）３の残渣が被加工物３に
固定付着することが防止される。Here, since the workpiece 3 is immersed in the pure water 2, water vapor exists inside the bubbles 13 and becomes an oxidizing atmosphere. Therefore, when the work piece 3 is silicon (Si), the surface of the residue of the work piece (silicon) 3 associated with the etching process by the processing laser beam 5 is oxidized. As a result, the residue of the work piece (silicon) 3 is prevented from being fixedly attached to the work piece 3.
【００１７】つまり、図２において、被加工物（シリコ
ン）３の残渣１４は、被加工物（シリコン）３の溶融物
が蒸発して気泡１３の界面に接触することにより凝固
し、気泡１３の界面に表面張力により付着する。又、被
加工物（シリコン）３の残渣１５は、被加工物３の溶融
物が蒸発に伴い飛散し、気泡１３中の水蒸気と反応して
その表面に不活性な酸化物１６が被覆されながら飛翔し
気泡１３の界面に付着する。さらに、被加工物（シリコ
ン）３の残渣１７は、被加工物（シリコン）３の溶融物
が蒸発に伴い飛散し、気泡１３中の水蒸気と反応しその
表面に不活性な酸化物１８が被覆されながら飛翔し被加
工物３の上面に到達する。That is, in FIG. 2, the residue 14 of the work piece (silicon) 3 is solidified by the melt of the work piece (silicon) 3 evaporating and coming into contact with the interface of the bubble 13, and the residue 14 of the bubble 13 is formed. It adheres to the interface due to surface tension. Further, the residue 15 of the work piece (silicon) 3 is scattered as the melted material of the work piece 3 evaporates, reacts with the water vapor in the bubbles 13 and is coated with an inactive oxide 16 on its surface. It flies and adheres to the interface of the bubbles 13. Further, the residue 17 of the work piece (silicon) 3 is scattered with evaporation of the melt of the work piece (silicon) 3, reacts with water vapor in the bubbles 13, and the surface thereof is coated with an inactive oxide 18. While flying, it flies and reaches the upper surface of the workpiece 3.
【００１８】この状態でコンピュータ１２は一旦加工用
レーザ光５の照射を弱くするか止める等して加工を抑え
る。そして、コンピュータ１２は気泡発生用レーザ発振
器８を制御して気泡発生用レーザ光１０を照射して、図
３に示すように、さらに気泡１３を大きくし浮力を大き
くする。その結果、気泡１３が浮上して被加工物３の加
工箇所から離れていく。このとき、図２に示した被加工
物（シリコン）３の残渣１７は、図３に示すように、液
面の表面張力により気泡１３の界面に付着される。この
ようにして、この気泡１３の浮上に伴い残渣１４，１
５，１７も同時に加工部分周辺から除去される。In this state, the computer 12 once suppresses the processing by weakening or stopping the irradiation of the processing laser beam 5. Then, the computer 12 controls the bubble generating laser oscillator 8 to irradiate the bubble generating laser light 10 to further enlarge the bubble 13 and increase the buoyancy, as shown in FIG. As a result, the bubble 13 floats and moves away from the processed portion of the workpiece 3. At this time, the residue 17 of the workpiece (silicon) 3 shown in FIG. 2 is attached to the interface of the bubble 13 by the surface tension of the liquid surface, as shown in FIG. In this way, as the bubbles 13 float, the residues 14, 1
5 and 17 are also removed from the periphery of the processed portion at the same time.
【００１９】尚、図１では判りやすくするために加工用
レーザ光５と気泡発生用レーザ光１０との光軸をズラし
て示してあるが、光軸を一致させても、一致させなくて
も気泡１３を形成できれば同様な効果は得られる。ただ
し、光軸を一致させた場合（被加工物３の真上から照
射）の方が被加工物３でのレーザ光の反射による損失等
を抑えることができるので、気泡１３の制御は容易とな
る。In FIG. 1, the optical axes of the processing laser beam 5 and the bubble generating laser beam 10 are shown in a staggered manner for the sake of clarity. However, even if the optical axes are made to coincide with each other, they do not coincide. Also, if the bubbles 13 can be formed, the same effect can be obtained. However, when the optical axes are aligned (irradiation from directly above the work piece 3), loss due to reflection of the laser light on the work piece 3 and the like can be suppressed, so that control of the bubble 13 is easier. Become.
【００２０】このように本実施例では、被加工物３を純
水２（液体）中に浸漬するとともに、被加工物３の加工
箇所に気泡発生用レーザ光１０を照射してこの加工箇所
を覆う気泡１３を形成する。そして、この状態で被加工
物３の加工箇所に加工用レーザ光５を照射してこの箇所
にエッチングを施し、さらに、気泡１３を被加工物３か
ら離脱させて同気泡１３と共に加工用レーザ光５による
エッチング加工に伴う被加工物３の残渣１４，１５，１
７を除去するようにした。As described above, in the present embodiment, the work piece 3 is immersed in pure water 2 (liquid), and the processed portion of the work piece 3 is irradiated with the laser light 10 for bubble generation. A bubble 13 is formed to cover it. Then, in this state, a processing laser beam 5 is applied to the processing portion of the workpiece 3 to perform etching on this portion, and the bubble 13 is separated from the workpiece 3 and the processing laser light is emitted together with the bubble 13. Residues 14, 15, 1 of the work piece 3 due to the etching processing by 5.
7 was removed.
【００２１】よって、大気中でレーザエッチングを行う
とレーザエッチングに伴い被加工物の残渣が噴出し、そ
の残渣が被加工物に付着してしまっていたが、本実施例
では、そのようなことが回避され、レーザエッチングに
伴う被加工物の残渣による加工精度の低下を防止するこ
とができる。Therefore, when the laser etching is performed in the atmosphere, the residue of the work piece is ejected along with the laser etching, and the residue adheres to the work piece. It is possible to prevent the deterioration of the processing accuracy due to the residue of the workpiece due to the laser etching.
【００２２】又、気泡１３の内部には水蒸気が存在して
酸化雰囲気となっているので被加工物（シリコン）３の
残渣の表面が酸化され、残渣が被加工物（シリコン）３
に付着固定することが防止できる。Further, since water vapor is present inside the bubbles 13 to create an oxidizing atmosphere, the surface of the residue of the workpiece (silicon) 3 is oxidized, and the residue is processed (silicon) 3
It can be prevented from being attached and fixed to.
【００２３】尚、この発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、例えば、気泡発生用レーザ光１０は、被加
工物３又は純水２（液体）を加熱可能な波長のものを用
いることができる。例えば、赤外線レーザを用いれば格
子振動又は分子振動を引き起こし加熱を行うことができ
る。又、加熱部分が加工部分の数倍程度にスポット的に
集中させることができればレーザでなくてマイクロ波
（メーザ）等の電磁波を用いてもよい。即ち、気泡発生
用レーザ光１０の代わりにマイクロ波を用いてもよい。The present invention is not limited to the above embodiment, and for example, the bubble generating laser beam 10 has a wavelength capable of heating the workpiece 3 or the pure water 2 (liquid). You can For example, if an infrared laser is used, lattice vibration or molecular vibration can be induced to heat. Further, electromagnetic waves such as microwaves (masers) may be used instead of lasers as long as the heated portions can be concentrated in spots about several times as large as the processed portions. That is, a microwave may be used instead of the laser light 10 for generating bubbles.
【００２４】さらに、加工用レーザ光５は一般に微細加
工で用いられているレーザを用いるが、加工は熱加工又
はアブレーション加工（非熱加工の紫外線レーザ）でも
よい。Further, the processing laser beam 5 is a laser generally used for fine processing, but the processing may be thermal processing or ablation processing (non-thermal processing ultraviolet laser).
【００２５】さらには、赤外線レーザ光等を用いて熱加
工をする場合、加工用レーザ光と気泡発生用レーザ光は
同一のレーザ発振源を用いて発生させてもよい。この
時、レーザ光をビームスプリッタ等で分割して加工用レ
ーザ光および気泡発生用レーザ光として使用すればよ
い。Further, when thermal processing is performed using infrared laser light or the like, the processing laser light and the bubble generating laser light may be generated using the same laser oscillation source. At this time, the laser light may be split by a beam splitter or the like and used as the processing laser light and the bubble generating laser light.
【００２６】又、気泡発生用レーザ光を複数にすること
により被加工物３の加熱制御をデジタル的にすることの
できる。即ち、照射する気泡発生用レーザ光の数を変化
させることにより加熱温度を変化させることができる。Further, the heating control of the workpiece 3 can be performed digitally by using a plurality of bubble generating laser beams. That is, the heating temperature can be changed by changing the number of bubble-generating laser beams to be irradiated.
【００２７】さらに、気泡１３の発生と加工は同時に進
行させても交番させてもよい。さらには、気泡１３の浮
上が液体（純水）の粘性により遅い場合には液をポンプ
等で対流させ、気泡１３を被加工物３の加工箇所から移
動させて、残渣の除去をより効率的に行わせてもよい。Furthermore, the generation and processing of the bubbles 13 may proceed at the same time or may be alternated. Further, when the floating of the bubbles 13 is slow due to the viscosity of the liquid (pure water), the liquid is convected by a pump or the like, and the bubbles 13 are moved from the processing portion of the workpiece 3 to remove the residue more efficiently. May be done.
【００２８】又、上記実施例では純水２を使用したが、
ＫＯＨ，ＮＨ4 ＯＨ等のアルカリ溶液であったり、ＨＣ
ｌ水溶液等であってもよい。ＫＯＨ，ＮＨ4 ＯＨ等の場
合、シリコンの微細加工に非常に効果的である。ただ
し、ＫＯＨ，ＮＨ4 ＯＨはシリコンのエッチング液なの
で微細加工において余分な部分がエッチングされ加工精
度の低下を招くことになるが、溶液を適切な濃度とすれ
ばそれが回避できる。Although pure water 2 is used in the above embodiment,
Alkaline solution such as KOH, NH 4 OH, or HC
It may be an aqueous solution or the like. KOH, NH 4 OH, etc. are very effective for fine processing of silicon. However, since KOH and NH 4 OH are etching liquids for silicon, an extra portion is etched in fine processing and the processing accuracy is deteriorated. However, if the solution has an appropriate concentration, this can be avoided.
【００２９】[0029]
【発明の効果】以上詳述したようにこの発明によれば、
レーザエッチングに伴う被加工物の残渣による加工精度
の低下を防止することができる優れた効果を発揮する。As described above in detail, according to the present invention,
It has an excellent effect that it is possible to prevent a reduction in processing accuracy due to a residue of a workpiece due to laser etching.
【図１】実施例のレーザ加工機の全体構成図である。FIG. 1 is an overall configuration diagram of a laser processing machine according to an embodiment.
【図２】加工時の状態を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing a state during processing.
【図３】加工後の状態を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing a state after processing.
２ 液体としての純水 ３ 被加工物 ５ 加工用レーザ光 １０ 気泡発生用レーザ光 １３ 気泡 １４，１５，１７ 残渣 2 Pure Water as Liquid 3 Workpiece 5 Processing Laser Light 10 Bubble Generation Laser Light 13 Bubbles 14, 15, 17 Residue
Claims (1)
被加工物の加工箇所に気泡発生用レーザ光あるいはマイ
クロ波を照射してこの加工箇所を覆う気泡を形成し、こ
の状態で被加工物の加工箇所に加工用レーザ光を照射し
てこの箇所にエッチングを施し、さらに、前記気泡を被
加工物から離脱させて同気泡と共に前記加工用レーザ光
によるエッチング加工に伴う被加工物の残渣を除去する
ようにしたことを特徴とするレーザによるエッチング方
法。1. A method of immersing a workpiece in a liquid,
A laser beam for generating bubbles or a microwave is applied to the processing point of the workpiece to form a bubble that covers this processing point.In this state, the processing point of the workpiece is irradiated with the processing laser beam and this point is applied. An etching method using a laser, wherein etching is performed, and further, the bubbles are separated from the object to be processed, and the bubbles are removed together with residues of the object to be processed due to the etching process by the processing laser beam.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12629193A JPH06333910A (en) | 1993-05-27 | 1993-05-27 | Laser etching method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12629193A JPH06333910A (en) | 1993-05-27 | 1993-05-27 | Laser etching method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06333910A true JPH06333910A (en) | 1994-12-02 |
Family
ID=14931576
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12629193A Pending JPH06333910A (en) | 1993-05-27 | 1993-05-27 | Laser etching method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06333910A (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5662762A (en) * | 1995-07-07 | 1997-09-02 | Clover Industries, Inc. | Laser-based system and method for stripping coatings from substrates |
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-
1993
- 1993-05-27 JP JP12629193A patent/JPH06333910A/en active Pending
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