JPH0929465A

JPH0929465A - レーザ加工装置

Info

Publication number: JPH0929465A
Application number: JP7185131A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Yamada; ▲泰▼史山田
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1995-07-21
Filing date: 1995-07-21
Publication date: 1997-02-04

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、容器に対して被加工物を簡単に取
付け・取り外しすることができるとともに、取付け後に
簡単に容器内を加工雰囲気に調整することができ、さら
に、光学系と窓材の高度な位置決め作業を不要にできる
とともに窓材の汚れによるレーザ光強度の低下を抑制し
て被加工物の加工精度が低下するのを防止することがで
きるレーザ加工装置を提供するものである。【解決手段】レーザ光路中に、上端部がＸＹＺステー
ジ７に対向して開口するとともに底部が閉塞する容器８
を設け、該容器８に、その上端部に設けられた縮小レン
ズ５と、底部に設けられたＯリング12と、該容器８の側
壁部８ｂをＸＹＺステージ７に対して当接、離隔させる
よう移動させる可動部20ａと、容器８内部を減圧状態に
設定する真空バルブ11ａ、11ｂと、を設けている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ光を用いて
被加工物の表面の除去加工を行なうレーザ加工装置に関
し、特に、被加工物表面のレーザ照射部周辺に発生する
付着物の低減を図ることができるレーザ加工装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に、レーザ光によって有機物高分子
からなる被加工物の表面を除去するアブレーション加工
にあっては、被加工物にアブレーション閾値以上の強度
を有するレーザ光を照射することにより、被加工物の表
面から物質を飛び出させるようにしている。

【０００３】ところで、このアブレーション加工では、
被加工物表面のレーザ光照射部近傍には、被加工物の表
面から飛び出した分解生成物が付着するため、この付着
物の低減化を図る必要がある。従来のこの種の分解生成
物の除去方法としては、真空槽内に被加工物を置いて真
空槽内を減圧して真空状態にし、この状態で被加工物の
表面にレーザ光を照射することによって照射部の周囲に
分解生成物が付着するのを防止したり、大気圧下でチュ
ーブやノズル等から被加工物表面にガスを吹き付けた
り、あるいは吸引したりすることによって分解生成物を
被加工物表面から取り除いている（このような従来例と
しては、例えば、特開平３−１２９８８６号公報、特開
平４−３６２１７１号公報、特開平６−６８４号公報参
照）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の真空槽による付着物の除去方法にあっては、
通常、大面積加工を行なう際には、被加工物は可動ステ
ージに固定された状態で真空槽に取付けられ、レーザ発
振器および光学系に対して被加工物の位置決めがなされ
るようになっているが、この際には、真空槽内を被加工
物の雰囲気状態に設定するために真空槽に設けられた小
さな開口（開口が大きいと真空槽内を真空状態にしずら
い）から被加工物を真空槽内に取付け・取り外しするた
めの特殊なステージが必要となってしまい、真空槽に被
加工物を取付け・取り外しする際の作業が非常に面倒な
ものとなってしまった。

【０００５】また、真空槽に被加工物を収納した状態で
ステージによって真空槽全体を移動させてレーザ発振器
および光学系に対して位置決めする場合には、大きな真
空槽が必要になってしまうとともに、レーザ光の照射用
の大きな窓材を真空槽に設けなくてはならないため、真
空槽が大型化してしまうとともに、被加工物から飛出し
た分解生成物が真空槽の窓材に付着してレーザ光の照射
強度を弱めて加工精度を悪化させてしまったり、窓材と
光学系を高度にな位置決めする作業が必要となってしま
うという問題が発生してしまった。

【０００６】また、大気圧下でチューブやノズル等から
被加工物表面にガスを吹き付けたり、あるいは吸引する
ものにあっては、被加工物近傍に定常的なガス流れを発
生させるための配管が必要となってしまうとともに、真
空槽内での真空加工に比べると付着物を低減させ難いと
いう問題があった。また、付着物を除去し易くするため
には、大量のガスを必要として大容量のポンプが必要と
なってコスト高を招来させてしまうという不具合が発生
してしまった。

【０００７】本発明は、従来のような大容量の容器や特
別な真空対応ステージあるいは大容量のポンプ等を設け
ることなく、被加工物から除去された分解生成物が被加
工物に付着するのを抑制することができるレーザ加工装
置を提供することを前提としており、以下、各請求項毎
のその目的を説明する。請求項１記載の発明は、容器に
対して被加工物を簡単に取付け・取り外しすることがで
きるとともに、取付け後に簡単に容器内を加工雰囲気に
調整することができ、さらに、従来のような窓材を不要
にして、光学系と窓材の高度な位置決め作業を不要にで
きるとともに窓材の汚れによるレーザ光強度の低下を抑
制して被加工物の加工精度が低下するのを防止すること
ができるレーザ加工装置を提供することを目的としてい
る。

【０００８】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明の目的に加えて、容器内を減圧して照射部から飛散し
た分解生成物を照射部から離れた位置に飛ばすことがで
きるようにして付着物を容易に低減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している。請求
項３記載の発明は、請求項１記載の発明の目的に加え
て、付着物をヘリウムによって容易に低減させることが
できるとともに、ヘリウムを除塵しながら循環させるこ
とによりヘリウムの損失を低減して新規なヘリウムの使
用量を低減することができるレーザ加工装置を提供する
ことを目的としている。

【０００９】請求項４記載の発明は、請求項１記載の発
明の目的に加えて、酸素あるいは反応性酸化物の雰囲気
下で付着物を容易に低減す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している。請求項５記載の発
明は、請求項１記載の発明の目的に加えて、被加工物か
ら除去された分解生成物が光学系に付着するのを確実に
防止することができるとともに光学系を洗浄するように
して、光学系が汚れてレーザ光の強度が低下することに
よって被加工物の加工精度が低下するのを防止すること
ができるレーザ加工装置を提供することを目的としてい
る。

【００１０】請求項６記載の発明は、請求項１記載の発
明の目的に加えて、被加工物に直接ガスを吹き付けるよ
うにして、被加工物から除去された分解生成物が被加工
物に付着するのを確実に防止す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している。請求項７記載
の発明は、請求項１記載の発明の目的に加えて、容器内
を加工雰囲気にしたままの状態で可動ステージを可動さ
せるようにして、被加工物表面の複数箇所をアブレーシ
ョン加工する際に、容器内を再度加工雰囲気に設定する
作業を不要にして、加工時間を大幅に短縮することがで
きるレーザ加工装置を提供することを目的としている。

【００１１】請求項８記載の発明は、容器内にガスが供
給される直前に容器を可動ステージに当接させるように
可動ステージおよび移動手段を駆動制御するようにし
て、アブレーション加工時に容器内を自動的に所定の雰
囲気下に設定することができ、加工作業の自動化および
効率化を図ることができるレーザ加工装置を提供するこ
とを目的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
上記課題を解決するために、可動ステージに載置された
有機物からなる被加工物に、レーザ発振器からレーザ光
を照射することにより該被加工物の表面の除去加工を行
なうレーザ加工装置であって、レーザ光路中に、一端部
が可動ステージに対向して開口するとともに他端部が閉
塞する容器を設け、該容器は、他端部に設けられレーザ
発振器から被加工物にレーザ光を透過して照射する光学
系と、一端部に設けられた密閉手段と、該容器を可動ス
テージに対して当接、離隔させるよう移動させる移動手
段と、容器内部を所定の雰囲気状態に設定する設定手段
と、を有し、前記移動手段によって容器が可動ステージ
に当接されたとき、容器内が密閉手段によって密閉され
るとともに、容器内が所定の雰囲気状態に設定されるこ
とを特徴とするものである。

【００１３】その場合、可動ステージに対して容器が離
隔されたときに、可動ステージに対して被加工物が簡単
に取付け、取り外しされる。また、被加工物の加工時に
は、可動ステージに対して容器を当接させて可動ステー
ジに密閉手段を当接させることによって容器内が密閉さ
れ、この状態で容器内が加工雰囲気に容易に設定され
る。

【００１４】また、容器に直接光学系が設けられるの
で、従来のような窓材が不要になる。このため、窓材と
光学系の位置決めをする必要がなく、光学系を被加工物
に対して位置決めするのみで良く、位置決め作業の作業
性が大幅に向上する。また、窓材が不要になるので、窓
材の汚れによってレーザ光強度が低下することがなく、
被加工物の加工精度が低下することがない。

【００１５】請求項２記載の発明は、上記課題を解決す
るために、請求項１記載の発明において、前記設定手段
が、容器内を減圧する減圧手段からなることを特徴とし
ている。その場合、容器内が減圧されるので、請求項１
記載の発明の作用に加えて、レーザ光によって照射部か
ら飛散した分解生成物が照射部近傍から離れた位置に飛
散され、付着物が容易に低減される。

【００１６】請求項３記載の発明は、上記課題を解決す
るために、請求項１記載の発明において、前記設定手段
が、容器内にヘリウムを供給するとともに該容器から排
気されたヘリウムを再度容器内に供給するヘリウム循環
供給手段と、容器から排気されるヘリウムを除塵する除
塵手段と、からなることを特徴としている。その場合、
請求項１記載の発明の作用に加えて、容器内にヘリウム
が供給されることによって、付着物がヘリウムに衝突し
て照射部から飛散され、付着物が容易に低減される。ま
た、容器から排気されたヘリウムが除塵されて再度容器
内に循環供給されるので、ヘリウムの損失が低減されて
新規なヘリウムの使用量が低減される。

【００１７】請求項４記載の発明は、上記課題を解決す
るために、請求項１記載の発明において、前記設定手段
が、容器内に酸素あるいは反応性酸化物を供給する供給
手段からなることを特徴とするものである。その場合、
飛散した有機物の分解生成物が酸素−炭素結合された
り、あるいは炭素−窒素結合されて２酸化炭素あるいは
２酸化窒素となり、付着物の低減化が図れる。

【００１８】請求項５記載の発明は、上記課題を解決す
るために、請求項１記載の発明において、前記光学系に
向かってガスを吹き付ける吹き付け手段を有することを
特徴とするものである。その場合、アブレーション加工
中に光学系に向かってガスが吹き付けられるので、請求
項１記載の発明の作用に加えて、被加工物から除去され
た分解生成物が光学系に付着することが確実に防止され
るとともに、光学系がガスによって洗浄され、光学系が
汚れてレーザ光の強度が低下することがなく、被加工物
の加工精度が低下することが防止される。

【００１９】請求項６記載の発明は、上記課題を解決す
るために、請求項１記載の発明において、前記容器内の
被加工物に向かってガスを吹き付ける吹き付け手段を有
することを特徴とするものである。その場合、請求項１
記載の発明の作用に加えて、被加工物から飛散した分解
生成物が被加工物の照射部近傍に付着されることが確実
に防止される。

【００２０】請求項７記載の発明は、上記課題を解決す
るために、請求項１〜６何れかに記載の発明において、
前記容器の一部がベローズから構成されることを特徴と
するものである。その場合、請求項１〜６何れかに記載
の発明の作用に加えて、容器が可動ステージに対して変
形可能になる。したがって、被加工物表面の複数箇所が
アブレーション加工される際に、容器内を加工雰囲気に
したままの状態で可動ステージを可動して異なる表面の
アブレーション加工が行なわれる。この結果、容器内を
再度加工雰囲気に設定する作業が不要になり、加工時間
が大幅に短縮される。

【００２１】請求項８記載の発明は、上記課題を解決す
るために、請求項１〜７何れかに記載の発明において、
前記可動ステージと移動手段を駆動制御する制御手段を
設け、該制御手段は、少なくとも容器内にガスが供給さ
れる直前に容器を可動ステージに当接させるように可動
ステージおよび移動手段を駆動制御することを特徴とす
るものである。

【００２２】その場合、請求項１〜７何れかに記載の発
明の作用に加えて、アブレーション加工時に容器内が自
動的に所定の雰囲気下に設定され、加工作業の自動化お
よび効率化が図られる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施例に基づいて
説明する。図１は本発明に係るレーザ加工装置の第１実
施例を示す図であり、請求項１または２に対応してい
る。まず、構成を説明する。図１において、１はエキシ
マレーザを発振するレーザ発振器であり、このレーザ発
振器１から出射されたレーザ光２は、マスク３を通って
全反射ミラー４によって全反射され、縮小レンズ（光学
系）５で縮小されてポリイミド等の有機物高分子材料か
らなる被加工物６上に投影照射される。この被加工物６
は３次元方向に移動可能な可動ステージであるＸＹＺス
テージ７に固定されている。

【００２４】一方、レーザ光２の光路中には金属からな
る容器８が設けられており、この容器８は上端部（他端
部）に設けられた閉塞部８ａおよび閉塞部８ａに連結し
ＸＹＺステージ７に対向して開口する底部（一端部）を
有する側壁部８ｂに分割され、閉塞部８ａには縮小レン
ズ５が設けられている。また、閉塞部８ａは支持体10ａ
に取付けられて固定されており、この閉塞部８ａと側壁
部８ｂの間に可動部（移動手段）20が設けられ、この可
動部20によって側壁部８ｂは閉塞部８ａに対してレーザ
光２の光軸方向に移動してＸＹＺステージ７に当接、離
隔するようになっている。なお、この可動部20は閉塞部
８ａと側壁部８ｂを図示しないシールリングに介して連
結することで側壁部８ｂを閉塞部８ａに介して移動させ
るようにし、容器内８を密閉可能にしている。

【００２５】また、側壁部８ｂには設定手段および減圧
手段としての真空バルブ11ａ、11ｂが設けられており、
この真空バルブ11ａ、11ｂは図示しない真空圧源に接続
され、真空圧源によって容器８内を減圧するようになっ
ている。また、側壁部８ｂの下端部には密閉手段として
のＯリング12が設けられており、可動部20によって側壁
部８ｂがＸＹＺステージ７に当接されたとき、側壁部８
ｂの底部はＯリング12を介してＸＹＺステージ７に当接
されることにより容器８内は密閉される。

【００２６】次に、作用を説明する。まず、ＸＹＺステ
ージ７に被加工物６を固定した後、このＸＹＺステージ
７を容器８の下方に移動させる。このとき、ＸＹＺステ
ージ７を操作して縮小レンズ５と被加工物６の加工位置
を位置決めする。次いで、可動部20によって側壁部８ｂ
をＸＹＺステージ７に向かって下降させ側壁部８ｂの下
端部をＯリング12を介して当接させる。

【００２７】次いで、真空バルブ11ａ、11ｂを通して容
器８内を減圧して真空状態した後、レーザ発振器１から
被加工物６に向かってアブレーション閾値以上の強度を
有するレーザ光２を照射する。なお、この強度はレーザ
波長、パルス幅等で異なるが、本実施例では、248ｎ
ｍ、ＫｒＦエキシマレーザで４０ｍＪ／パルスに設定さ
れる。

【００２８】このレーザ光２は、マスク３を通って全反
射ミラー４によって全反射され、縮小レンズ５で縮小さ
れて被加工物６上に投影照射されることにより、被加工
物６がアブレーション加工される。この加工中、レーザ
光２が照射される照射部の分子が瞬時に結合が解かれて
爆発的に飛散して照射部近傍に付着し易い。本実施例で
は、容器８内が真空減圧されているため、飛散する分解
生成物が照射部から離れた位置に飛ばされて照射部に付
着することがない。

【００２９】アブレーション加工が終了すると、真空バ
ルブ11ａ、11ｂによって容器８内を徐々に大気圧に戻し
た後、可動部20によって側壁部８ｂを上方に移動させる
ことにより側壁部８ｂをＸＹＺステージ７から離隔させ
た後、ＸＹＺステージ７から被加工物７を取り出す。こ
のように本実施例では、レーザ光路中に、底部がＸＹＺ
ステージ７に対向して開口するとともに上端部が閉塞す
る容器８を設け、該容器８に、その上端部に設けられレ
ーザ発振器１から被加工物にレーザ光２を透過して照射
する縮小レンズ５と、底部に設けられたＯリング12と、
該容器８の側壁部８ｂをＸＹＺステージ７に対して当
接、離隔させるよう移動させる可動部20と、容器８内部
を減圧状態に設定する真空バルブ11ａ、11ｂと、を設
け、可動部20によって側壁部８ｂをＸＹＺステージ７に
当接させたとき、容器８内をＯリング12によって密閉す
るとともに、容器８内を減圧状態に設定しているため、
従来のような大容量の容器や特別な真空対応ステージあ
るいは大容量のポンプ等を設けるのを不要にして、アブ
レーション加工を行なうことができ、以下のような効果
を得ることができる。ＸＹＺステージ７に対して側壁部８ｂが離隔したとき
に、ＸＹＺステージ７に対して被加工物６を簡単に取付
けたり、取り外すことができる。被加工物６の加工時には、ＸＹＺステージ７に対して
側壁部８ｂを当接させてＸＹＺステージ７にＯリング12
を当接させることによって容器８内を密閉してこの状態
で容器８内を減圧することにより、容器８内を簡単に減
圧雰囲気に調整することができ、分解生成物を照射部か
ら離れた位置に飛ばして付着物の低減化を図ることがで
きる。容器８に直接縮小レンズ５を設けているので、従来の
ような窓材を不要にすることができる。このため、従来
のように窓材と縮小レンズ５等の光学系を位置決めする
必要がなく、縮小レンズ５を被加工物７に対して位置決
めするのみで良く、位置決め作業の作業性を大幅に向上
させることができる。窓材を不要にすることができるので、窓材の汚れによ
ってレーザ光２の強度が低下するのを防止することがで
き、被加工物６の加工精度が低下するのを防止すること
ができる。

【００３０】なお、本実施例では、飛散した分解生成物
が縮小レンズ５に付着するおそれがあるが、この縮小レ
ンズ５は容器８の上部に設けられ被加工物６から離れた
距離にあるため、付着率は極めて少ないものである。図
２は本発明に係るレーザ加工装置の第２実施例を示す図
であり、請求項３または４記載の発明に対応している。
なお、本実施例では、真空バルブの代えて容器にヘリウ
ム、酸素あるいは反応性酸化物を供給する手段を設けた
ことを特徴としており、上記実施例と同一の構成には同
一番号を付して説明を省略する。

【００３１】図２において、縮小レンズ５が取付けられ
た容器８は上記実施例と同様な構成を有する図示しない
支持体に固定され、可動部20によってＸＹＺステージ22
に当接、離隔されるようになっており、この容器８の側
壁部８ｂには供給バルブ23と排気バルブ24が設けられて
いる。この供給バルブ23は配管25を介してボンベ26に接
続されている。また、排気バルブ24は配管27を介して配
管25に接続されており、配管25の途中にはモータ28が設
けられている。また、配管25および配管27の接続部には
切換バルブ29が設けられており、この切換バルブ29は第
１切換位置にあるときにボンベ26からのガスを供給バル
ブ23に供給するとともに、第２切換位置にあるときに、
ボンベ26と配管25の連通を遮断して配管25を配管27に接
続するようになっている。

【００３２】また、配管25の途中には除塵フィルター
（除塵手段）30が脱着可能になっており、この除塵フィ
ルター30はヘリウムガスの供給時に配管25に取付けられ
るようになっている。次に、作用を説明する。ヘリウム
の加工雰囲気中でアブレーション加工する際には、ヘリ
ウムが封入されたボンベ26を取付けるとともに、配管25
に除塵フィルター30を取付けた後、Ｏリング12を介して
容器８をＸＹＺステージ22に当接して容器８内に密閉す
る。次いで、切換バルブ29を第１切換位置に切換えてボ
ンベ26から配管25および供給バルブ23を介して容器８内
にヘリウムを供給する。

【００３３】そして、容器８内が加工雰囲気になった時
点で切換バルブ29を第２切換位置に切換えるとともに、
モータ28を駆動して容器８から排気バルブ24を通して配
管27に排気されたヘリウムを配管25を通して除塵フィル
ター30で除塵しながら容器８内に循環供給することによ
り、レーザ発振器１から被加工物６にアブレーション閾
値以上のレーザ光２を照射する。

【００３４】このため、アブレーション加工中に被加工
物６から飛散した分解生成物をヘリウムによって照射部
から離れた位置に飛ばして照射部近傍に付着するのを防
止することができる。また、容器８から排気されたヘリ
ウムを除塵フィルター30で除塵して再度容器８に循環供
給しているため、ヘリウムの損失を低減して新規なヘリ
ウムの使用量を低減することができる。なお、本実施例
では、供給バルブ23、排気バルブ24、配管25、27、モー
タ28、切換バルブ29がヘリウム循環供給手段および設定
手段を構成している。

【００３５】また、酸素あるいは反応性酸化物の加工雰
囲気中でアブレーション加工する際には、酸素あるいは
反応性酸化物が封入されたボンベ26を取付けるととも
に、配管25から除塵フィルター30を取外した後、Ｏリン
グ12を介して側壁部８ｂをＸＹＺステージ22に当接して
容器８内を密閉する。次いで、切換バルブ29を第１切換
位置に切換えてボンベ26から配管25および供給バルブ23
を介して容器８内に酸素あるいは反応性酸化物を供給し
た状態でレーザ発振器１から被加工物６にアブレーショ
ン閾値以上のレーザ光２を照射する。この際、酸素ある
いは反応性酸化物の雰囲気下で付着物の除去が行なわれ
るので、飛散された有機物の分解生成物が酸素−炭素結
合されたり、あるいは炭素−窒素結合されて２酸化炭素
あるいは２酸化窒素となり、付着物の低減化を図ること
ができる。なお、本実施例では、供給バルブ23および配
管27が供給手段および設定手段を構成している。

【００３６】図３は本発明に係るレーザ加工装置の第３
実施例を示す図であり、請求項５、６、８何れかに記載
の発明に対応している。なお、上記第１実施例と同様の
構成には同一番号を付して説明を省略する。図３におい
て、縮小レンズ５が取付けられた容器８とＸＹＺステー
ジ42はそれぞれコントローラ（制御手段）43およびコン
トローラ（制御手段）44によって駆動制御されるように
なっており、このコントローラ43、44はＣＰＵ等からな
る制御部（制御手段）45によって制御されるようになっ
ている。

【００３７】また、容器８には縮小レンズ５に供給源か
ら酸素、反応性酸化物あるいはヘリウム等のガスを吹き
付ける吹き付け手段を構成する吹き付け管46および供給
バルブ47が設けられているとともに、被加工物６に供給
源から酸素、反応性酸化物あるいはヘリウム等のガスを
吹き付ける吹き付け手段を構成する吹き付け管48および
供給バルブ49が設けられている。

【００３８】また、供給バルブ47、49は電磁バルブから
構成されており、この開閉状態は制御部45に出力される
ようになっている。また、制御部45は、例えば、アブレ
ーション加工を行なう旨を指示する指示信号が入力さ
れ、供給バルブ47、49が閉状態になっている旨の信号が
入力したときに、コントローラ43、44に信号を出力して
コントローラ43、44によって側壁部８ｂをＸＹＺステー
ジ42に当接させるように可動部20とＸＹＺステージ42を
駆動する。

【００３９】次に、作用を説明する。制御部45にアブレ
ーション加工を行なう旨を指示する指示信号が入力さ
れ、供給バルブ47、49が閉状態になっている旨の信号が
入力したときに、制御部45はコントローラ43、44に信号
を出力してコントローラ43、44によって側壁部８ｂをＸ
ＹＺステージ42に当接させるように可動部20とＸＹＺス
テージ42を駆動して側壁部８ｂの下端部がＯリング12を
介してＸＹＺステージ42に当接させ、供給バルブ47、49
が開かれた時点で制御部45からの指令によってコントロ
ーラ43、44の駆動を停止する。

【００４０】そして、この状態でレーザ発振器１から被
加工物６にアブレーション閾値以上のレーザ光２を照射
する。この際、被加工物６から分解生成物が飛散する
が、この分解生成物は吹き付け管48によって被加工物６
に吹き付けられるガスによって照射部から離れた位置に
飛ばされる。また、縮小レンズ５にも吹き付け管47によ
ってガスが吹き付けられるので、分解生成物が縮小レン
ズ５に飛散することがないとともに、縮小レンズ６がガ
スによって洗浄される。

【００４１】このように本実施例では、アブレーション
加工中に吹き付け管46により被加工物６に向かってガス
を吹き付けているため、被加工物６から除去された分解
生成物が被加工物６の照射部近傍に付着されることを確
実に防止することができる。また、アブレーション加工
中に吹き付け管48により縮小レンズ５に向かってガスを
吹き付けているため、被加工物６から除去された分解生
成物が縮小レンズ６に付着するのを防止することができ
るとともに、縮小レンズ６をガスによって洗浄すること
ができ、縮小レンズ６が汚れてレーザ光２の強度が低下
するのを防止して被加工物５の加工精度が低下するのを
防止することができる。

【００４２】また、少なくとも容器８内にガスが供給さ
れる直前に側壁部８ｂをＸＹＺステージ42に当接させる
ようにＸＹＺステージ42を駆動するコントローラ44およ
び可動部20を駆動するコントローラ43を制御しているの
で、容器８内を自動的に所定の雰囲気下に設定すること
ができ、加工作業の自動化および効率化を図ることがで
きる。

【００４３】図４は本発明に係るレーザ加工装置の第４
実施例を示す図であり、請求項７に対応している。本実
施例では、容器の側部にベローズを設けた例を示してい
る。なお、本実施例では、第１実施例と同様の構成には
同一番号を付して説明を省略する。本実施例では、支持
体10ａに取り付けられた容器61の側壁部61ｂの一部には
ベローズ62が設けられており、側壁部61ｂはベローズ62
によって可変されるようになっており、アブレーション
加工時に、容器61が固定された状態でＸＹＺステージ７
を移動させることにより、容器61が変形されるようにな
っている。なお、本実施例では図４から明らかなように
可動部20が設けられていない。

【００４４】本実施例では、容器61がベローズ62によっ
て可変されるようになっているため、各実施例の効果に
加えて容器61をＸＹＺステージ７に対して変形移動させ
ることができる。このため、被加工物６表面の複数箇所
をアブレーション加工する際に、容器61内を加工雰囲気
にしたままの状態でＸＹＺステージ７を可動して異なる
表面のアブレーション加工を行なうことができる。この
結果、容器61内を再度加工雰囲気に設定する作業を不要
にして加工時間を大幅に短縮することができる。

【００４５】なお、本実施例では、容器61にベローズ62
を設けたものだけを示しているが、この容器61は詳細図
示していないが、上記各実施例の設定手段や供給手段の
何れかが設けられている。

【００４６】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、可動ステ
ージに対して容器が離隔したときに、可動ステージに対
して被加工物を簡単に取付けたり、取り外すことができ
る。また、被加工物の加工時には、可動ステージに対し
て容器を当接させて可動ステージに密閉手段を当接させ
ることによって容器内を密閉することができ、この状態
で容器内を加工雰囲気に容易に設定することができる。

【００４７】また、容器に直接光学系を設けているの
で、従来のような窓材を不要にすることができる。この
ため、窓材と光学系の位置決めをするのを不要にして光
学系を被加工物に対して位置決めするだけで良く、位置
決め作業の作業性を大幅に向上させることができる。さ
らに、窓材を不要にできるので、窓材の汚れによってレ
ーザ光強度が低下するのを防止することができ、被加工
物の加工精度が低下するのを防止することができる。

【００４８】請求項２記載の発明によれば、請求項１記
載の発明の効果に加えて、減圧状態でレーザ光によって
照射部から飛散した分解生成物を照射部近傍から離れた
位置に飛散させて、付着物を容易に低減することができ
る。請求項３記載の発明によれば、請求項１記載の発明
の効果に加えて、付着物をヘリウムに衝突させけ照射部
から飛散させることができ、付着物を容易に低減するこ
とができる。また、容器から排気されたヘリウムを除塵
して再度容器内に循環供給しているので、ヘリウムの損
失を低減させることができ、新規なヘリウムの使用量を
低減することができる。

【００４９】請求項４記載の発明によれば、請求項１記
載の発明の効果に加えて、酸素雰囲気下で飛散された有
機物の分解生成物をが酸素−炭素結合させて２酸化酸素
を生成して付着物の低減を図ることができ、あるいは反
応性酸化物の雰囲気下で、炭素−窒素結合させて２酸化
窒素を生成して付着物の低減化を図ることができる。請
求項５記載の発明によれば、請求項１記載の発明の効果
に加えて、被加工物から除去された分解生成物が光学系
に付着するのを確実に防止することができるとともに、
光学系をガスによって洗浄して光学系の汚れによってレ
ーザ光の強度が低下するのを防止することができ、被加
工物の加工精度が低下するのを防止することができる。

【００５０】請求項６記載の発明によれば、請求項１記
載の発明の効果に加えて、被加工物から除去された分解
生成物が被加工物の照射部近傍に付着されるのを確実に
防止することができる。請求項７記載の発明によれば、
請求項１〜６何れかに記載の発明の効果に加えて、容器
を可動ステージに対して変形移動させることができ、被
加工物表面の複数箇所をアブレーション加工する際に、
容器内を加工雰囲気にしたままの状態で可動ステージを
可動して異なる表面のアブレーション加工を行なうこと
ができる。この結果、容器内を再度加工雰囲気に設定す
る作業を不要にでき、加工時間を大幅に短縮することが
できる。

【００５１】請求項８記載の発明によれば、請求項１〜
７何れかに記載の発明の効果に加えて、アブレーション
加工時に容器内を自動的に所定の雰囲気下に設定するこ
とができ、加工作業の自動化および効率化を図ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るレーザ加工装置の第１実施例を示
す図である。

【図２】本発明に係るレーザ加工装置の第２実施例を示
す図である。

【図３】本発明に係るレーザ加工装置の第３実施例を示
す図である。

【図４】本発明に係るレーザ加工装置の第４実施例を示
す図である。

【符号の説明】

１レーザ発振器２レーザ光５縮小レンズ（光学系）６被加工物７、22、42 ＸＹＺステージ（可動ステージ）８、61 容器 11ａ、11ｂ真空バルブ（設定手段、減圧手段） 12 Ｏリング（密閉手段） 20 可動部（移動手段） 23 供給バルブ（ヘリウム循環供給手段、供給手段） 24 排気バルブ（ヘリウム循環供給手段） 25 配管（ヘリウム循環供給手段、供給手段） 27 配管（ヘリウム循環供給手段） 28 モータ（ヘリウム循環供給手段） 29 切換バルブ（ヘリウム循環供給手段） 30 除塵フィルター（除塵手段） 43 コントローラ（制御手段） 44 コントローラ（制御手段） 45 制御部（制御手段） 46、48 吹き付け管（吹き付け手段） 47、49 供給バルブ（吹き付け手段） 62 ベローズ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所 // Ｂ２３Ｋ 37/00 Ｂ２３Ｋ 37/00 Ａ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】可動ステージに載置された有機物からなる
被加工物に、レーザ発振器からレーザ光を照射すること
により該被加工物の表面の除去加工を行なうレーザ加工
装置であって、レーザ光路中に、一端部が可動ステージに対向して開口
するとともに他端部が閉塞する容器を設け、該容器は、他端部に設けられレーザ発振器から被加工物
にレーザ光を透過して照射する光学系と、一端部に設け
られた密閉手段と、該容器を可動ステージに対して当
接、離隔させるよう移動させる移動手段と、容器内部を
所定の雰囲気状態に設定する設定手段と、を有し、前記移動手段によって容器が可動ステージに当接された
とき、容器内が密閉手段によって密閉されるとともに、
容器内が所定の雰囲気状態に設定されることを特徴とす
るレーザ加工装置。
【請求項２】前記設定手段が、容器内を減圧する減圧手
段からなることを特徴とする請求項１記載のレーザ加工
装置。
【請求項３】前記設定手段が、容器内にヘリウムを供給
するとともに該容器から排気されたヘリウムを再度容器
内に供給するヘリウム循環供給手段と、容器から排気さ
れるヘリウムを除塵する除塵手段と、からなることを特
徴とする請求項１記載のレーザ加工装置。
【請求項４】前記設定手段が、容器内に酸素あるいは反
応性酸化物を供給する供給手段からなることを特徴とす
る請求項１記載のレーザ加工装置。
【請求項５】前記光学系に向かってガスを吹き付ける吹
き付け手段を有することを特徴とする請求項１記載のレ
ーザ加工装置。
【請求項６】前記容器内の被加工物に向かってガスを吹
き付ける吹き付け手段を有することを特徴とする請求項
１記載のレーザ加工装置。
【請求項７】前記容器の一部がベローズから構成される
ことを特徴とする請求項１〜６何れかに記載のレーザ加
工装置。
【請求項８】前記可動ステージと移動手段を駆動制御す
る制御手段を設け、該制御手段は、少なくとも容器内に
ガスが供給される直前に容器を可動ステージに当接させ
るように可動ステージおよび移動手段を駆動制御するこ
とを特徴とする請求項１〜７何れかに記載のレーザ加工
装置。