CN112088067B - 激光加工装置、激光加工系统和激光加工方法 - Google Patents

Abstract

本公开的一个观点的激光加工装置具有：载置台，其载置被加工物；光学系统，其将激光引导至被载置于载置台的被加工物；气体供给口，其向被加工物上的激光的照射区域的周边供给气体；气体回收口，其回收从气体供给口供给的气体；移动装置，其使被加工物上的激光的照射区域移动；以及控制装置，其根据照射区域的移动方向对从气体供给口向气体回收口流动的气体的气体流的方向进行控制，控制装置伴随着移动装置对照射区域的移动方向的变更，对气体流的方向进行变更，以使气体向与照射区域的移动方向相反的方向流动。

Description

激光加工装置、激光加工系统和激光加工方法

技术领域

本公开涉及激光加工装置、激光加工系统和激光加工方法。

背景技术

随着半导体集成电路的微细化和高集成化，在半导体曝光装置中要求分辨率的提高。下面，将半导体曝光装置简称为“曝光装置”。因此，从曝光用光源输出的光的短波长化得以发展。在曝光用光源中代替现有的汞灯而使用气体激光装置。当前，作为曝光用的气体激光装置，使用输出波长为248nm的紫外线的KrF准分子激光装置、以及输出波长为193nm的紫外线的ArF准分子激光装置。

作为当前的曝光技术，如下的液浸曝光已经实用化：利用液体充满曝光装置侧的投影透镜与晶片之间的间隙，通过改变该间隙的折射率，使曝光用光源的外观的波长变短。在使用ArF准分子激光装置作为曝光用光源进行液浸曝光的情况下，对晶片照射水中的波长为134nm的紫外光。将该技术称为ArF液浸曝光。ArF液浸曝光也被称为ArF液浸光刻。

KrF、ArF准分子激光装置的自然振荡的谱线宽度较宽，大约为350～400pm，因此，通过曝光装置侧的投影透镜缩小地投影到晶片上的激光(紫外线光)产生色像差，分辨率降低。因此，需要将从气体激光装置输出的激光的谱线宽度窄带化到能够无视色像差的程度。谱线宽度也被称为谱宽度。因此，在气体激光装置的激光谐振器内设置具有窄带化元件的窄带化部(Line Narrow Module)，通过该窄带化部实现谱宽度的窄带化。另外，窄带化元件也可以是标准具或光栅等。将这种谱宽度被窄带化的激光装置称为窄带化激光装置。

此外，准分子激光的脉冲宽度大约为数10ns，波长较短分别为248.4nm和193.4nm，因此，有时用于高分子材料或玻璃材料等的直接加工。关于高分子材料，能够通过准分子激光切断高分子材料的结合，该准分子激光具有比结合能高的光子能量。因此，公知能够进行非加热加工，加工形状美观。

此外，玻璃或陶瓷等对准分子激光的吸收率较高，因此，公知还能够进行利用可视激光和红外线激光难以加工的材料的加工。

现有技术文献

专利文献

专利文献1美国专利申请公开第2017/0106471号说明书

专利文献2：日本特开平9-168885号公报

专利文献3：美国专利申请公开第2008/0145567号说明书

专利文献4：美国专利申请公开第2008/0041832号说明书

发明内容

本公开的一个观点的激光加工装置具有：载置台，其载置被加工物；光学系统，其将激光引导至被载置于载置台的被加工物；气体供给口，其向被加工物上的激光的照射区域的周边供给气体；气体回收口，其回收从气体供给口供给的气体；移动装置，其使被加工物上的激光的照射区域移动；以及控制装置，其根据照射区域的移动方向对从气体供给口向气体回收口流动的气体的气体流的方向进行控制，控制装置伴随着移动装置对照射区域的移动方向的变更，对气体流的方向进行变更，以使气体向与照射区域的移动方向相反的方向流动。

本公开的另一个观点的激光加工系统具有：激光装置，其输出激光；传输系统，其传输从激光装置输出的激光；载置台，其载置被加工物；光学系统，其对经由传输系统传输的激光进行整形，并将该激光引导至被载置于载置台的被加工物；气体供给口，其向被加工物上的激光的照射区域的周边供给气体；气体回收口，其回收从气体供给口供给的气体；移动装置，其使被加工物上的激光的照射区域移动；以及控制装置，其根据照射区域的移动方向对从气体供给口向气体回收口流动的气体的气体流的方向进行控制，控制装置伴随着移动装置对照射区域的移动方向的变更，对气体流的方向进行变更，以使气体向与照射区域的移动方向相反的方向流动。

本公开的另一个观点的激光加工方法包含以下步骤：将被加工物载置于载置台；从激光装置输出激光；经由光学系统将激光引导至被载置于载置台的被加工物，对被加工物照射激光；从气体供给口向被加工物上的激光的照射区域的周边供给气体，从气体回收口回收从气体供给口供给的气体；使被加工物上的激光的照射区域移动；以及根据照射区域的移动方向对从气体供给口向气体回收口流动的气体的气体流的方向进行控制，在对气体流的方向进行控制的步骤中，伴随着照射区域的移动方向的变更，对气体流的方向进行变更，以使气体向与照射区域的移动方向相反的方向流动。

附图说明

下面，参照附图将本公开的若干个实施方式作为简单例子进行说明。

图1是概略地示出例示的激光加工系统的结构的图。

图2是示出线射束的射束形状的例子的图。

图3是示出基于线射束扫描方式的被加工物的激光加工方法的例子的俯视图。

图4是示出激光加工系统的控制例的流程图。

图5是示出激光加工条件参数的读入(1)的处理内容的例子的流程图。

图6是示出进行激光装置的调整振荡时的处理内容的例子的流程图。

图7是示出激光加工装置的控制参数的计算和设定(1)的处理内容的例子的流程图。

图8是示出决定射束扫描方向的处理内容的例子的流程图。

图9是示出射束扫描加工的处理内容的例子的流程图。

图10是示意地示出线射束扫描动作的状况的俯视图。

图11是图10所示的结构的侧视图。

图12是示意地示出与图10所示的例子相反的方向的线射束扫描动作的状况的俯视图。

图13是图12所示的结构的侧视图。

图14是概略地示出包含实施方式1的激光加工装置的激光加工系统的结构的图。

图15是示意地示出射束扫描方向为X轴的负方向时的线射束扫描动作的状况的俯视图。

图16是图15所示的结构的侧视图。

图17是示意地示出射束扫描方向为X轴的正方向时的线射束扫描动作的状况的俯视图。

图18是图17所示的结构的侧视图。

图19是示出包含实施方式1的激光加工装置的激光加工系统的控制例的流程图。

图20是示出激光加工装置的控制参数的计算和设定(2)的处理内容的例子的流程图。

图21是示出对吹扫气体的方向进行控制的处理的例子的流程图。

图22是示出包含实施方式2的激光加工装置的激光加工系统的控制例的流程图。

图23是示出激光加工条件参数的读入(2)的处理内容的例子的流程图。

图24是示出激光加工装置的控制参数的计算和设定(3)的处理内容的例子的流程图。

图25是概略地示出去除碎屑的集尘系统的变形例1的结构的主要部分剖视图。

图26是图25所示的结构的俯视图。

图27是概略地示出去除碎屑的集尘系统的变形例2的结构的主要部分剖视图。

图28是图27所示的结构的俯视图。

图29是概略地示出去除碎屑的集尘系统的变形例3的结构的主要部分剖视图。

图30是图29所示的结构的俯视图。

图31是示出使图29的射束扫描方向成为相反方向时的状况的剖视图。

图32是图31所示的结构的俯视图。

图33是概略地示出去除碎屑的集尘系统的变形例4的结构的主要部分剖视图。

图34是图33所示的结构的俯视图。

图35是示出使图33的射束扫描方向成为相反方向时的状况的剖视图。

图36是图35所示的结构的俯视图。

图37是示出复眼透镜的结构例的主视图。

图38是图37所示的复眼透镜的侧视图。

图39是图37所示的复眼透镜的俯视图。

图40是示出激光加工条件的具体例的图表。

具体实施方式

-目录-

1.激光加工系统的整体说明

1.1结构

1.2动作

1.3激光加工系统的控制例

2.用语的说明

3.课题

4.实施方式1

4.1结构

4.2动作

4.3作用/效果

5.实施方式2

5.1结构

5.2动作

5.3作用/效果

6.供吹扫气体流动的集尘系统的变形例

6.1变形例1

6.1.1结构

6.1.2动作

6.1.3作用/效果

6.2变形例2

6.2.1结构

6.2.2动作

6.2.3作用/效果

6.3变形例3

6.3.1结构

6.3.2动作

6.3.3作用/效果

6.4变形例4

6.4.1结构

6.4.2动作

6.4.3作用/效果

7.复眼透镜的例子

7.1结构

7.2动作

7.3其他

8.激光加工条件的具体例

下面，参照附图对本公开的实施方式进行详细说明。以下说明的实施方式示出本公开的几个例子，不限定本公开的内容。此外，各实施方式中说明的结构和动作并不一定全都是本公开的结构和动作所必须的。另外，对相同结构要素标注相同参照标号并省略重复说明。

1.激光加工系统的整体说明

1.1结构

图1中概略地示出例示的激光加工系统的结构。激光加工系统10包含激光装置12、光路管13和激光加工装置14。激光装置12是输出紫外线的脉冲激光的激光装置。例如，激光装置12可以是将F ₂、ArF、KrF、XeCl或XeF作为激光介质的放电激励式激光装置。激光装置12包含振荡器20、监视器模块24、闸门26和激光控制部28。

振荡器20包含腔30、光谐振器32、充电器36和脉冲功率模块(PPM)38。在腔30中被封入准分子激光气体。腔30包含一对电极43、44、绝缘部件45和窗口47、48。

光谐振器32包含后视镜33和输出耦合镜(OC：Output Coupler)34。关于后视镜33和输出耦合镜34，分别在平面基板涂布高反射膜和部分反射膜。腔30被配置于光谐振器32的光路上。

监视器模块24包含分束器50和光传感器52。

闸门26被配置于从监视器模块24输出的脉冲激光的光路上。脉冲激光的光路也可以被未图示的壳体和光路管密封，利用N₂气体进行吹扫。

激光加工装置14包含照射光学系统70、框架72、XYZ台74、载台76、吹扫气体喷嘴80、排气管90和激光加工控制部100。

照射光学系统70具有高反射镜111和高反射镜112、衰减器120、线射束整形光学系统130、单轴台138、掩模140、投影光学系统142、窗口146和壳体150。

高反射镜111被配置成，使通过了光路管13的脉冲激光通过衰减器120而入射到高反射镜112。

衰减器120被配置于高反射镜111与高反射镜112之间的光路上。衰减器120包含2枚部分反射镜121、122和使各个反射镜的入射角可变的旋转台123、124。

高反射镜112被配置成，使通过了衰减器120的激光入射到线射束整形光学系统130。

线射束整形光学系统130包含高反射镜133、复眼透镜134和聚光透镜136。线射束整形光学系统130被配置成以线状的射束对掩模140进行柯勒氏照明。线状的射束是指具有长方形(矩形)的射束形状的矩形型的射束。将线状的射束称为“线射束”。这里，设线射束的短轴方向为X轴方向，设线射束的长轴方向为Y轴方向。

线射束整形光学系统130的高反射镜133被配置成，使所入射的脉冲激光入射到复眼透镜134。

复眼透镜134被配置成，复眼透镜134的焦点面和聚光透镜136的前侧焦点面一致。聚光透镜136被配置成，聚光透镜136的后侧焦点面和掩模140的位置一致。

线射束整形光学系统130以线射束能够在掩模140上在X轴方向上移动的方式被固定于单轴台138。

掩模140例如是在透射紫外光的合成石英基板形成有金属或电介质多层膜的图案的掩模。例如，在印刷基板等的通孔加工的情况下，在掩模140形成有直径为5μm～30μm的孔的图案。

投影光学系统142被配置成，使掩模140的像经由窗口146形成在被加工物160的表面。投影光学系统142也可以是多个透镜143、144的组合透镜，并且是缩小投影光学系统。

窗口146被配置于投影光学系统142与被加工物160之间的激光光路上。窗口146隔着未图示的O型圈等配置于被设置于壳体150的孔中。窗口146也可以是透射准分子激光的CaF ₂晶体或合成石英基板，并且在两面涂布有反射抑制膜。

在壳体150配置有氮气的入口152和出口154。壳体150也可以借助O型圈等被密封，以抑制外部气体混入壳体150内。

在框架72固定有照射光学系统70和XYZ台74。在XYZ台74的上方固定有载台76。被加工物160被固定于载台76上。载台76是载置被加工物160的载置台的一例。

被加工物160例如可以是在LSI(large-scale integrated circuit：大规模集成电路)芯片与主印刷基板之间进行中继的插入基板或柔性印刷基板。例如，作为该基板的电绝缘材料，存在高分子材料、玻璃环氧材料、玻璃材料等。

吹扫气体喷嘴80被配置成，使吹扫气体在被加工物160中的被照射脉冲激光的区域流动。吹扫气体喷嘴80经由配管86而与吹扫气体供给源88连接。从吹扫气体供给源88供给的吹扫气体是能够去除由于烧蚀而生成的物质的气体即可。例如，吹扫气体可以是N₂气体或清洁干燥的空气。

排气管90被配置成，供由脉冲激光烧蚀后的碎屑与吹扫气体一起流动并被排出。排气管90经由配管96而与排气装置98连接。

激光加工控制部100对激光装置12、衰减器120、单轴台138和XYZ台74的动作进行控制。

1.2动作

激光加工控制部100读入激光加工时的照射条件参数即激光加工条件参数。具体而言，激光加工控制部100读入进行激光加工时的被加工物160上的注量Fi、照射脉冲数Ni和重复频率fi。激光加工控制部100按照激光加工条件参数使激光装置12进行调整振荡。

激光控制部28从激光加工控制部100接收目标脉冲能量Et。激光控制部28接收目标脉冲能量Et后，关闭闸门26，对充电器36进行控制以成为目标脉冲能量Et。

激光加工控制部100向激光控制部28发送振荡开始触发信号。从激光加工控制部100发出的振荡开始触发信号经由激光控制部28被输入到PPM38的开关39。其结果，振荡器20进行自然振荡。

通过监视器模块24的分束器50对从振荡器20输出的脉冲激光进行采样，通过光传感器52计测脉冲能量E。

使用光传感器52计测出的脉冲能量E的信息被送到激光控制部28。

激光控制部28对充电器36的充电电压进行控制，以使目标脉冲能量Et与脉冲能量E的计测结果之差ΔE接近0。激光控制部28在ΔE成为容许范围后，向激光加工控制部100发送脉冲能量OK信号，打开闸门26。

激光加工控制部100从激光控制部28接收脉冲能量OK信号。

接着，激光加工控制部100在X轴方向和Y轴方向上对XYZ台74进行控制，以对被加工物160上最初进行激光照射的加工位置照射脉冲激光。此外，激光加工控制部100在Z轴方向上对XYZ台74进行控制，以使掩模140的像形成在被加工物160的表面的位置。

激光加工控制部100计算衰减器120的透射率T，以使被加工物160的表面位置即掩模140的像的位置的注量成为目标的注量Fi。

接着，激光加工控制部100通过各个旋转台123、124对2个部分反射镜121、122的入射角度进行控制，以使衰减器120的透射率成为T。

接着，激光加工控制部100在线射束的短轴方向的射束宽度为Bx的情况下，计算单轴台138的移动速度Vmx，以使得在重复频率fi下照射脉冲数成为Ni。

激光加工控制部100进行控制，以使得在X轴方向上，线射束整形光学系统130以Vmx通过等速直线运动进行移动。其结果，线射束在掩模140上以Vmx进行等速直线运动。

在该期间内，激光控制部28发送重复频率fi的发光触发信号Tr。与发光触发信号Tr同步地，透射过监视器模块24的分束器50的脉冲激光经由光路管13入射到激光加工装置14。

该脉冲激光由高反射镜111反射，通过衰减器120而被减光后，由高反射镜112反射。

通过线射束整形光学系统130，由高反射镜112反射后的脉冲激光的光强度在空间上被均匀化，被整形为线射束。从线射束整形光学系统130输出的线射束入射到掩模140。通过单轴台138的运动，该线射束在掩模140上以Vmx在X轴方向上移动。

通过投影光学系统142，透射过掩模140的脉冲激光被缩小投影到被加工物160的表面。

脉冲激光通过投影光学系统142被照射到转印成像的区域的被加工物160。被加工物160的表面中被照射脉冲激光的部分被烧蚀，被激光加工。

被照射到掩模140上的线射束在被加工物160上被缩小投影，在被加工物160上向相反方向以“-M·Vmx”的速度移动。M是投影光学系统142的倍率。投影光学系统142是缩小转印光学系统，因此，M是小于1的正值。

图2示出被照射到被加工物160的线射束的例子。线射束LB具有短轴方向即X轴方向的射束宽度为Bx、长轴方向即Y轴方向的射束宽度为By的矩形型的射束形状。

图3是示出基于线射束扫描方式的被加工物的激光加工方法的例子的俯视图。在图3中示出基于线射束扫描方式的被加工物上的每个加工对象区域的加工顺序和线射束的移动方向的例子。在图3中，被加工物160的加工面被划分成“S#1”～“S#12”这12个加工对象区域。按照“S#1”→“S#2”→“S#3”→…→“S#12”的顺序对加工对象区域进行变更，并且，按照每个加工对象区域实施线射束扫描并进行激光加工。

各加工对象区域内所示的箭头表示线射束LB的扫描方向。最初的加工对象区域即第1加工对象区域S#1的右端是线射束LB的初始位置。使线射束LB的移动(激光加工)从该初始位置开始。在图3中，利用矩形的涂满图案表示各加工对象区域的加工开始位置处的线射束LB的位置。

在对第1加工对象区域S#1进行加工时，使线射束LB从初始位置向图3的左方向移动，移动到第1加工对象区域S#1的左端。通过这1次的线射束扫描动作，第1加工对象区域S#1的加工完成。

针对一个加工对象区域，当X轴方向的线射束扫描结束后，使射束照射停止，在X轴方向和/或Y轴方向上对XYZ台74进行控制，以使线射束的照射区域向被加工物160中的下一个加工对象区域的加工开始位置移动。XYZ台74在停止照射线射束的期间内被驱动。

例如，在第1加工对象区域S#1的加工结束后，在X轴方向上对XYZ台74进行控制，使线射束LB的位置向第2加工对象区域S#2的左端移动。在对第2加工对象区域S#2进行加工时，使单轴台138移动，并进行射束照射，使线射束LB的照射区域从第2加工对象区域S#2的左端向右端移动。线射束LB通过单轴台138在X轴方向上往复移动。

这样，对单轴台138进行控制，由此实现各加工对象区域内的激光加工中的线射束在X轴方向上的移动，对XYZ台74进行控制，由此实现对加工对象区域进行变更时的被加工物160的移动。通过单轴台138使线射束LB在X轴方向上往复移动。

交替地反复进行上述线射束扫描动作和被加工物160的移动动作，直到被加工物160中不存在未加工的加工对象区域为止。

此时，进行控制，以使得每当利用XYZ台74使被加工物160移动时，线射束的扫描方向成为相反方向(参照图3)。

如上所述，激光加工系统10按照每个加工对象区域使线射束在X轴方向上移动，来照射脉冲激光，由此进行激光加工。然后，依次对加工对象区域进行变更，将线射束的扫描方向切换为相反方向，从而进行基于线射束扫描方式的激光加工。

1.3激光加工系统的控制例

图4是示出激光加工系统的控制例的流程图。在步骤S11中，被加工物160被放置于XYZ台74的载台76上。被加工物160可以通过未图示的工件搬送机器人及其他自动搬送装置被放置于载台76。在被加工物160被放置于载台76上后，通过未图示的校准光学系统在载台76上决定被加工物160的位置，能够实现与加工位置的匹配。

在步骤S12中，激光加工控制部100读入激光加工条件参数。激光加工条件参数是激光加工时的激光照射条件参数。

图5是示出激光加工条件参数的读入(1)的处理内容的例子的流程图。图5所示的流程图被应用于图4的步骤S12的处理。

在步骤S31中，激光加工控制部100读入进行激光加工时的被加工物160上的注量Fi、照射脉冲数Ni和重复频率fi。这里，设照射脉冲数Ni为2以上的整数。激光加工控制部100在步骤S31之后，返回图4的主流程。

在步骤S13中，激光加工控制部100使激光装置12实施调整振荡。激光加工控制部100以重复频率fi使其进行调整振荡，以使激光装置12成为目标脉冲能量Et。

图6是示出进行激光装置的调整振荡时的处理内容的例子的流程图。图6所示的流程图被应用于图4的步骤S13。在图6的步骤S41中，激光加工控制部100向激光控制部28发送目标脉冲能量Et和重复频率fi的数据。优选该情况下的目标脉冲能量Et和重复频率fi是激光装置12能够稳定地进行动作的额定的数据。例如，目标脉冲能量Et可以是30毫焦耳[mJ]～100毫焦耳[mJ]的范围内的值。此外，重复频率fi可以是100赫兹[Hz]～6000赫兹[Hz]的范围内的值。激光加工控制部100预先存储激光装置12的额定的脉冲能量作为目标脉冲能量Et。

在步骤S42中，激光加工控制部100判定是否从激光控制部28接收到脉冲能量OK信号。步骤S42的判定处理相当于从激光装置12输出的脉冲激光的脉冲能量E与目标脉冲能量Et之差是否收敛于容许范围内的判定。

激光加工控制部100反复进行步骤S42，直到在步骤S42中判定为“是”为止。在步骤S42中判定为“是”的情况下，跳出图6的流程图，返回图4的主流程。

在步骤S14中，激光加工控制部100在X轴方向和Y轴方向上对XYZ台74进行控制，以使激光加工区域成为最初的区域位置。

在步骤S15中，激光加工控制部100在Z轴方向对XYZ台74进行控制，以使掩模140的像形成在被加工物160的表面。

在步骤S16中，激光加工控制部100进行激光加工装置14的控制参数的计算和设定的处理。在激光加工装置14的控制参数中包含激光加工时的控制参数。具体而言，激光加工控制部100在线射束的短轴方向的射束宽度为Bx的情况下，计算衰减器120的透射率T，并设定所求出的透射率T，以成为注量Fi和照射脉冲数Ni。

此外，激光加工控制部100计算被加工物160上的线射束的移动速度Vx，根据该值计算线射束整形光学系统130的单轴台138的移动速度的绝对值Vxm。

图7是示出激光加工装置的控制参数的计算和设定(1)的处理内容的例子的流程图。图7所示的流程图被应用于图4的步骤S16。在图7的步骤S51中，激光加工控制部100计算成为激光加工条件时的注量Fi的衰减器120的透射率Ti。

被加工物表面的注量由以下的式(1)表示。

F＝M^-2(T·Tp·Et)/(Bx·By)          (1)

式中的M表示投影光学系统142的倍率。M例如可以是M＝1/2～1/4的范围的值。

式中的Tp表示从衰减器120为最大透射率时的激光装置12输出的脉冲激光到达被加工物160为止的光学系统的透射率。

根据式(1)，衰减器120的透射率Ti根据下式(2)求出。

Ti＝(M²/Tp)(Fi/Et)(Bx·By)      (2)

在步骤S52中，激光加工控制部100将衰减器120的透射率T设定为Ti。即，激光加工控制部100对部分反射镜121、122的角度进行控制，以使衰减器120的透射率T成为Ti。

接着，在步骤S53中，激光加工控制部100计算线射束在被加工物160的表面移动的速度的绝对值Vxi。

当设线射束的移动速度的绝对值为Vxi时，激光加工时的照射脉冲数Ni由下式(3)表示。

Ni＝fi·Bx/Vxi              (3)

根据式(3)，线射束的移动速度的绝对值Vxi根据下式(4)求出。

Vxi＝fi·Bx/Ni              (4)

式中的Ni为在相同的加工对象区域的位置处被照射脉冲激光的脉冲数(Ni≥2)。

在步骤S54中，激光加工控制部100计算单轴台移动速度的绝对值Vxmi。激光加工控制部100考虑缩小转印光学系统即投影光学系统142的倍率M，计算基于线射束扫描的激光加工时的线射束整形光学系统130的单轴台移动速度的绝对值Vxmi。

单轴台移动速度的绝对值Vxmi根据下式(5)求出。

Vxmi＝(1/M)·Vxi     (5)

在步骤S54之后，激光加工控制部100跳出图7的流程图，返回图4的主流程。

在图4的步骤S17中，激光加工控制部100将表示被加工物160上的射束扫描方向的参数Xa的值设定为初始值的“1”。

接着，在步骤S18中，激光加工控制部100决定射束扫描方向。例如，激光加工控制部100进行以使参数Xa的正负符号相反的方式进行置换的处理。即，激光加工控制部100将射束扫描方向设定为与上次设定的射束扫描方向相反的方向。

图8是示出决定射束扫描方向的处理内容的例子的流程图。图8所示的流程图被应用于图4的步骤S18。在图8的步骤S61中，激光加工控制部100判定参数Xa是否为Xa＝1。

在步骤S61中判定为“是”的情况下、即Xa＝1的情况下，激光加工控制部100进入步骤S62，设定为Xa＝-1。

另一方面，在步骤S61中判定为“否”的情况下、即Xa＝-1的情况下，激光加工控制部100进入步骤S63，设定为Xa＝1。

Xa＝1表示线射束在被加工物160的表面移动的方向是X轴的正方向。Xa＝-1表示线射束在被加工物160的表面移动的方向是X轴的负方向。

在步骤S62或步骤S63之后，激光加工控制部100跳出图8的流程图，返回图4的主流程。

在图4的步骤S20中，激光加工控制部100进行实施射束扫描加工的控制。在射束扫描加工时，以步骤S12中设定的重复频率fi、注量Fi和照射脉冲数Ni对被加工物160照射脉冲激光。

图9是示出射束扫描加工的处理内容的例子的流程图。图9所示的流程图被应用于图4的步骤S20。在图9的步骤S71中，激光加工控制部100设置规定单轴台138的移动速度和移动方向的参数Vxm。Vxm根据下式(6)决定。

Vxm＝-Xa·Vxmi     (6)

另外，实际上，与射束扫描的移动距离对应地设置各参数，以使得分别在规定的时间内进行加速、等速直线运动和减速。这里，为了简化说明，例示等速直线运动时的速度为Vxm的情况。

在根据式(6)确定的Vxm为负的情况下，使单轴台138向X轴的正方向移动。其结果，在被加工物160的表面，线射束向X轴的负方向移动。

在根据式(6)确定的Vxm为正的情况下，使单轴台138向X轴的负方向移动。其结果，被加工物160的表面的线射束向X轴的正方向移动。

在步骤S72中，激光加工控制部100发送单轴台移动开始信号。单轴台移动开始信号是使单轴台138的移动开始的控制信号。

在步骤S73中，激光加工控制部100以重复频率fi输出发光触发信号。

在步骤S74中，激光加工控制部100判定单轴台138的扫描照射方向上的移动是否结束。单轴台138的扫描照射方向意味着掩模140上照射的线射束的移动方向。直到单轴台138的扫描照射方向上的移动结束为止，即在步骤S74中判定为“否”的情况下，反复进行步骤S73～S74。在线射束扫描从开始到停止为止的期间内，在单轴台138的等速直线运动中，以重复频率fi从激光加工控制部100对激光控制部28输出发光触发信号。由此，脉冲激光以重复频率fi被照射到被加工物160的加工对象区域。

在步骤S74中判定为“是”的情况下、即针对一个加工对象区域的线射束扫描完成且单轴台138的移动结束后，激光加工控制部100进入步骤S75，停止输出发光触发信号。由此，停止从激光装置12输出脉冲激光。

在步骤S75之后，激光加工控制部100跳出图9的流程图，返回图4的主流程。

在步骤S22中，激光加工控制部100判定是否结束了激光加工用的全部射束扫描加工。在步骤S22中判定为“否”的情况下，激光加工控制部100进入步骤S24。在步骤S24中，激光加工控制部100在X轴方向和Y轴方向上对XYZ台74进行控制，以使其成为下一个射束扫描加工的初始位置，返回步骤S18。激光加工控制部100反复进行步骤S18～步骤S22，直到结束加工对象区域的全部射束扫描加工为止。在全部射束扫描加工结束而在步骤S22中判定为“是”后，结束图4的流程图。

另外，在图4～图9中说明的例子中，为了简单，为了实施一次线射束扫描照射，在单轴台138的移动从开始到停止为止的期间内，以恒定的重复频率fi输出脉冲激光，但是不限于该例子。例如在单轴台138的加速时或减速时，线射束未被照射到被加工物160，因此，在这些期间中，也可以不照射脉冲激光。该情况下，能够节约激光装置12输出的脉冲激光的脉冲数。

2.用语的说明

“碎屑”是指在对被加工物照射激光的激光加工中由于烧蚀而从被加工物的表面飞散的物质。碎屑可以是微粒或气体或它们的组合。

“线射束扫描方式”是指如下的激光照射方式：在通过投影光学系统使掩模的像形成在被加工物的表面而照射激光的激光照射中，照射在掩模上被整形为线状的激光的射束，使该射束等速移动并进行照射，由此，线射束在被加工物的表面等速移动并照射激光。在烧蚀加工时，将射束在被加工物的表面移动的方向称为“射束扫描方向”。

3.课题

在图1所示的结构中，当实施基于线射束扫描方式的激光加工时，在被加工物160的加工面内，加工速率不同，存在中央部分的加工速率较小这样的课题。认为其一个原因是，由于激光加工而产生的碎屑遮挡激光，由此，加工速率降低。此外，认为另一个原因是，所产生的碎屑再次附着于加工面，由此，加工速率降低。

图10是示意地示出线射束扫描动作的状况的俯视图。在图10中，为了简单，示出将被加工物160中的单一的加工对象区域作为射束扫描区域161的例子。图10中的箭头A表示线射束扫描方向。对被加工物160照射线射束LB，由此，产生碎屑174。在图10中，利用点图案示意地显示碎屑174的飞散区域。

图11是图10所示的结构的侧视图。在图10和图11中，线射束扫描方向是X轴的负方向。即，在图10中，线射束在被加工物160的表面上向X轴的负方向移动，并且被照射到被加工物160。

在射束扫描动作中，从吹扫气体喷嘴80喷射吹扫气体。排气管90收集由于激光加工而产生的碎屑174。在图10和图11所示的例子中，从被配置于线射束扫描方向的前方(线射束LB的行进方向)的吹扫气体喷嘴80喷射吹扫气体，通过被配置于线射束扫描方向的后方的排气管90收集碎屑174。

因此，碎屑174朝向已经照射线射束LB的已加工区域的方向、即线射束扫描方向的后方流动。因此，抑制了碎屑向线射束的未照射区域扩散。

与图10和图11相比，图12和图13示出线射束扫描方向为相反方向的情况。图12是俯视图，图13是图12所示的结构的侧视图。图12中的箭头B表示线射束扫描方向。

在图12和图13中，线射束扫描方向是X轴的正方向。即，在图12中，线射束LB在被加工物160的表面上向X轴的正方向移动，并且被照射到被加工物160。在线射束扫描动作中，从吹扫气体喷嘴80喷射吹扫气体。排气管90收集由于激光加工而产生的碎屑174。在图12和图13所示的例子中，从被配置于线射束扫描方向的后方的吹扫气体喷嘴80喷射吹扫气体，通过被配置于线射束扫描方向的前方的排气管90收集碎屑174。

因此，碎屑174朝向还未照射线射束LB的未加工区域的方向、即线射束扫描方向的前方流动。因此，碎屑向线射束的未照射区域逐渐扩散。

如图12和图13所示，碎屑174遮挡线射束LB的激光，由此，加工速率降低。此外，所产生的碎屑174再次附着于未加工的加工面，由此，加工速率可能降低。

4.实施方式1

4.1结构

图14是概略地示出包含实施方式1的激光加工装置的激光加工系统的结构的图。对与图1的不同之处进行说明。

图14所示的实施方式1的激光加工装置14具有第1吹扫气体喷嘴81、第2吹扫气体喷嘴82、吹扫气体切换阀84和气体流量控制阀85。激光加工装置14还具有第1排气管91、第2排气管92和排气气体切换阀94。

第1吹扫气体喷嘴81和第2吹扫气体喷嘴82隔着被加工物160的射束扫描区域161而在X轴方向上相互对置地配置。第1排气管91和第2排气管92也隔着被加工物160的射束扫描区域161而在X轴方向上相互对置地配置。

第1吹扫气体喷嘴81经由配管而与吹扫气体切换阀84连接。第2吹扫气体喷嘴82经由配管而与吹扫气体切换阀84连接。吹扫气体切换阀84能够按照从激光加工控制部100输出的切换指令信号，将吹扫气体的供给口切换为第1吹扫气体喷嘴81或第2吹扫气体喷嘴82。

气体流量控制阀85被配置于从吹扫气体供给源88到吹扫气体切换阀84之间的管路的中途。气体流量控制阀85按照从激光加工控制部100输出的流量控制信号对吹扫气体的流量进行调整。

第1排气管91经由配管而与排气气体切换阀94连接。第2排气管92经由配管而与排气气体切换阀94连接。排气气体切换阀94能够按照从激光加工控制部100输出的切换指令信号，将包含碎屑的气体的回收口切换为第1排气管91或第2排气管92。

4.2动作

对如图14那样构成的实施方式1的激光加工装置14的动作进行说明。激光加工控制部100进行如下控制：根据对被加工物160进行加工的线射束的扫描方向，对吹出吹扫气体的吹扫气体喷嘴和回收气体的排气管的组合进行切换。

在射束扫描方向为X轴的负方向的情况下，选择第1吹扫气体喷嘴81作为吹扫气体的供给口，且选择第1排气管91作为包含碎屑的气体的回收口。即，从第1吹扫气体喷嘴81吹出吹扫气体，从第1排气管91吸入。此时，停止从第2吹扫气体喷嘴82吹出吹扫气体，也停止从第2排气管92吸入。

由此，形成从第1吹扫气体喷嘴81朝向第1排气管91的吹扫气体的流动。从第1吹扫气体喷嘴81向第1排气管91流动的吹扫气体的气体流的方向是与被加工物160上的线射束的照射区域的移动方向相反的方向。

图15是示意地示出射束扫描方向为X轴的负方向时的线射束扫描动作的状况的俯视图。图16是图15所示的结构的侧视图。在图15和图16中，对与图10和图11中说明的结构相同的要素标注相同的参照标号。图15中的箭头C表示吹扫气体的气体流的方向。对被加工物160照射线射束LB，由此产生碎屑174。

在射束扫描动作中，从第1吹扫气体喷嘴81喷射吹扫气体。第1排气管91收集由于激光加工而产生的碎屑174。与图10和图11中说明的例子同样，从被配置于线射束扫描方向的前方的第1吹扫气体喷嘴81喷射吹扫气体，通过被配置于线射束扫描方向的后方的第1排气管91收集碎屑174。

因此，碎屑174朝向已经照射线射束LB的已加工区域的方向、即线射束扫描方向的后方流动。因此，抑制了碎屑向线射束的未照射区域扩散。

接着，对射束扫描方向为X轴的正方向的情况进行说明。在射束扫描方向为X轴的正方向的情况下，选择第2吹扫气体喷嘴82作为吹扫气体的供给口，且选择第2排气管92作为包含碎屑的气体的回收口。即，从第2吹扫气体喷嘴82吹出吹扫气体，从第2排气管92吸入。此时，停止从第1吹扫气体喷嘴81吹出吹扫气体，也停止从第1排气管91吸入。由此，形成从第2吹扫气体喷嘴82朝向第2排气管92的吹扫气体的流动。从第2吹扫气体喷嘴82向第2排气管92流动的吹扫气体的气体流的方向是与被加工物160上的线射束LB的照射区域的移动方向相反的方向。

图17是示意地示出射束扫描方向为X轴的正方向时的线射束扫描动作的状况的俯视图。图18是图17所示的结构的侧视图。图17中的箭头D表示吹扫气体的气体流的方向。对被加工物160照射线射束LB，由此产生碎屑174。

在射束扫描动作中，从第2吹扫气体喷嘴82喷射吹扫气体。第2排气管92收集由于激光加工而产生的碎屑174。从被配置于线射束扫描方向的前方的第2吹扫气体喷嘴82喷射吹扫气体，通过被配置于线射束扫描方向的后方的第2排气管92收集碎屑174。

因此，碎屑174朝向已经照射线射束LB的已加工区域的方向、即线射束扫描方向的后方流动。因此，抑制了碎屑向线射束的未照射区域扩散。

这样，从第1吹扫气体喷嘴81和第2吹扫气体喷嘴82中的、被配置于射束扫描方向的前方的一个吹扫气体喷嘴供给吹扫气体。而且，从被配置于其相反侧、即与射束扫描方向相反的方向的一个排气管(第1排气管91或第2排气管92)回收包含碎屑的气体。

在射束扫描方向被变更而成为与上次的射束扫描方向相反的方向的情况下，对吹出吹扫气体的吹扫气体喷嘴和收集碎屑的排气管的组合进行变更，将气体流的方向变更为与上次的气体流的方向相反的方向。即，伴随着射束扫描方向的变更，对吹扫气体的流动的方向进行变更。

激光加工控制部100根据射束扫描方向对吹扫气体切换阀84和排气气体切换阀94的切换进行控制，实现上述动作。

图19是示出包含实施方式1的激光加工装置的激光加工系统的控制例的流程图。在图19中，对与图4中说明的流程图的不同之处进行说明。图19所示的流程图中，代替图4的步骤S16而包含步骤S16A。

此外，图19所示的流程图在步骤S18与步骤S20之间包含对吹扫气体的方向进行控制的步骤(步骤S19)。

步骤S16A在图4的步骤S16中说明的控制参数的计算和设定的基础上，包含根据重复频率fi和线射束的短轴方向的射束宽度Bx计算吹扫气体的流速Vpgi的处理。此外，步骤S16A包含根据Vpgi计算吹扫气体的流量Qpg并对吹扫气体的流量进行控制的处理。

图20是示出激光加工装置的控制参数的计算和设定(2)的处理内容的例子的流程图。图20所示的流程图被应用于图19的步骤S16A。在图20中，对与图7的流程图中说明的步骤相同的步骤标注相同的步骤编号并省略重复说明。在图20中，在步骤S54之后包含步骤S55～步骤S57的各步骤。

在步骤S55中，激光加工控制部100计算被加工物160的表面中的吹扫气体的平均流速Vpgi。在被加工物160的表面流动的吹扫气体的平均流速Vpgi能够根据式(7)求出。

Vpgi＝α·fi·Bx     (7)

式中的α是比例系数。例如，α的值可以是1。

式(7)是根据如果碎屑在脉冲激光的重复周期(1/fi)的期间内移动线射束的短轴宽度Bx则能够抑制碎屑的影响这样的观点计算的、被加工物160的表面的吹扫气体的平均流速Vpgi。

在步骤S56中，激光加工控制部100计算平均流速成为Vpgi这样的气体流量控制阀的流量Qpgi。流量Qpgi能够根据式(8)求出。

Qpgi＝β·Vpgi      (8)

式中的β是比例系数。例如，当设在被加工物160的表面流动的吹扫气体的流路截面面积为S时，可以是β＝S。

接着，在步骤S57中，激光加工控制部100设置气体流量控制阀的流量Qpg。即，激光加工控制部100对流量Qpg设定步骤S56中求出的Qpgi。然后，激光加工控制部100向对吹扫气体的流量进行控制的气体流量控制阀发送数据，以使流量成为Qpg。

在步骤S57之后，激光加工控制部100跳出图20的流程图，返回图19的主流程。

图21是示出对吹扫气体的方向进行控制的处理的例子的流程图。图21所示的流程图被应用于图19的步骤S19。在图19的步骤S81中，激光加工控制部100确认参数Xa的值，根据Xa的值选择步骤S82或步骤S83中的任意的处理。

在步骤S81中为Xa＝-1的情况下，线射束的移动方向为X轴的负方向，因此，吹扫气体向X轴的正方向流动(步骤S82)。即，在Xa＝-1的情况下，激光加工控制部100进入步骤S82，进行使吹扫气体向X轴的正方向流动的控制。具体而言，在步骤S82中，激光加工控制部100向吹扫气体切换阀84和排气气体切换阀94分别发送控制信号，进行控制，以使吹扫气体从第1吹扫气体喷嘴81向第1排气管91流动。

另一方面，在步骤S81中为Xa＝1的情况下，线射束的移动方向为X轴的正方向，因此，吹扫气体向X轴的负方向流动(步骤S83)。即，在Xa＝1的情况下，激光加工控制部100进入步骤S83，进行使吹扫气体向X轴的负方向流动的控制。具体而言，在步骤S83中，激光加工控制部100向吹扫气体切换阀84和排气气体切换阀94分别发送控制信号，进行控制，以使吹扫气体从第2吹扫气体喷嘴82向第2排气管92流动。

在步骤S82或步骤S83之后，跳出图21的流程图，返回图19的主流程。

另外，实施方式1中的载台76是本公开中的“载置台”的一例。线射束整形光学系统130、掩模140和投影光学系统142构成将从激光装置12输出的脉冲激光引导至被加工物160的光学系统，是本公开中的“光学系统”的一例。单轴台138是本公开中的“移动装置”和“第1移动装置”的一例。吹扫气体是本公开中的“气体”的一例。第1吹扫气体喷嘴81和第2吹扫气体喷嘴82分别是本公开中的“气体供给口”的一例。第1排气管91和第2排气管92分别是本公开中的“气体回收口”的一例。吹扫气体切换阀84是本公开中的“第1切换阀”的一例。排气气体切换阀94是本公开中的“第2切换阀”的一例。高反射镜111、112和衰减器120是本公开中的“传输系统”的一例。也可以包含作为在激光装置12与激光加工装置14之间传输激光的传输系统发挥功能的其他光学系统。气体流量控制阀85是本公开中的“流量调节部”的一例。激光加工控制部100是本公开中的“控制装置”的一例。X轴的方向是本公开中的“第1轴的方向”的一例。Y轴的方向是本公开中的“第2轴的方向”的一例。XYZ台74是本公开中的“第2移动装置”的一例。

4.3作用/效果

根据第1实施方式，能够有效地去除被加工物160的表面的碎屑，改善了加工速率和加工面内的加工速率的均质性。

5.实施方式2

5.1结构

包含实施方式2的激光加工装置的激光加工系统的结构与图14所示的实施方式1相同。

5.2动作

在实施方式2中，激光加工控制部100根据激光加工条件预测碎屑产生量，根据该预测结果对吹扫气体的流量进行控制。

图22是示出包含实施方式2的激光加工装置的激光加工系统的控制例的流程图。

在图22中，对与图4和图19中说明的流程图的不同之处进行说明。图22所示的流程图中，代替图19中的步骤S12而包含步骤S12B。此外，图22所示的流程图中，代替图19中的步骤S16A而包含步骤S16B。

在图22的步骤S12B中，激光加工控制部100读入激光加工条件参数。

图23是示出激光加工条件参数的读入(2)的处理内容的例子的流程图。图23所示的流程图被应用于图22的步骤S12B。

在图23的步骤S31B中，在图4的步骤S12中说明的注量Fi、照射脉冲数Ni和重复频率fi的基础上，还读入掩模140的开口率Oi和每1个脉冲产生的碎屑量系数γ。

碎屑的产生量与掩模140的开口率Oi成比例地增加。此外，每1个脉冲产生的碎屑量根据被加工物160的吸收率或注量Fi而变化。碎屑量系数γ是针对基准的碎屑产生量的系数。例如，当设基准材料为聚酰亚胺材料、设基准注量下的每1个脉冲的加工深度为PI[μm/脉冲]时，

通过预先实验求出注量Fi下的每1个脉冲的加工深度D[μm/脉冲]，由此，能够根据下式(9)求出碎屑量系数γ。

γ＝D/PI      (9)

在步骤S31B之后，激光加工控制部100返回图22的主流程。

另外，图23的步骤S31B中读入的激光加工条件是本公开中的“加工条件”的一例。

图24是示出激光加工装置的控制参数的计算和设定(3)的处理内容的例子的流程图。图24所示的流程图被应用于图22的步骤S16B。

在图24中，对与图7和图20的流程图中说明的步骤相同的步骤标注相同的步骤编号并省略重复说明。图24所示的流程图中，代替图20的流程图中的步骤S55而包含步骤S55B。

在步骤S55B中，激光加工控制部100根据下式(10)计算被加工物160的表面的吹扫气体的平均流速Vpgi。

Vpgi＝Oi·γ·α·fi·Bx      (10)

每1个脉冲的碎屑的产生量与掩模140的开口率Oi和表示每1个脉冲的烧蚀产生量的碎屑量系数γ分别成比例。

因此，被加工物160的表面的吹扫气体的平均流速Vpgi使用这些参数如式(10)那样表示。

掩模140的开口率Oi和每1个脉冲产生的碎屑量系数γ是预测由于加工而产生的碎屑量的信息的一例。激光加工控制部100可以保持式(10)的计算式的数据，也可以保持得到与式(10)相当的运算结果的表数据。此外，激光加工控制部100也可以保持根据激光加工条件计算要产生的碎屑量的计算式的数据。此外，激光加工控制部100也可以使用将激光加工条件和要产生的碎屑量关联起来的表数据，来预测碎屑产生量。

在步骤S55B之后，激光加工控制部100进入步骤S56。步骤S56以后的步骤与图20的流程图相同。

5.3作用/效果

根据实施方式2，在实施方式1中得到的效果的基础上，能够使吹扫气体流量适当，因此，能够降低吹扫气体的消耗量。

6.供吹扫气体流动的集尘系统的变形例

6.1变形例1

6.1.1结构

图25是概略地示出去除碎屑的集尘系统的变形例1的结构的主要部分剖视图。

图26是图25所示的结构的俯视图。

也可以代替图14中说明的配置第1吹扫气体喷嘴81、第2吹扫气体喷嘴82、第1排气管91和第2排气管92的方式，而采用图25所示的集尘单元201。在图25中，对与图14所示的结构对应的要素标注相同的参照标号。对与图14所示的结构的不同之处进行说明。

图25所示的集尘单元201包含覆盖被加工物160上的被进行激光照射的区域的周边的罩212、保护窗口246、第1吹扫气体喷嘴81、第2吹扫气体喷嘴82、第1排气管91和第2排气管92。被罩212包围的空间是被供给吹扫气体的空间。

第1吹扫气体喷嘴81、第2吹扫气体喷嘴82、第1排气管91和第2排气管92被安装于罩212的壁面。即，第1吹扫气体喷嘴81和第2吹扫气体喷嘴82被安装于罩212的壁面的相互对置的位置。第1排气管91和第2排气管92也被安装于罩212的壁面的相互对置的位置。

空心的双向箭头BS表示基于射束扫描的线射束的照射区域的移动方向。如图3中说明的那样，通过线射束扫描方式对被加工物160进行加工时的射束扫描方向存在X轴的正方向的情况和负方向的情况。

保护窗口246被配置成，对罩212的上部开口进行密封。保护窗口246也可以兼用作被安装于照射光学系统70的壳体150的窗口146。

能够根据线射束LB的扫描方向对吹扫气体的供给口和排气用的吸入口的组合进行切换。即，能够根据线射束LB的扫描方向，对使用第1吹扫气体喷嘴81和第1排气管91使吹扫气体流动的第1方式、以及使用第2吹扫气体喷嘴82和第2排气管92使吹扫气体流动的第2方式进行切换。

另外，在图26中，由虚线的矩形表示的范围表示线射束LB在被加工物160上移动而被进行激光照射的区域166。被进行激光照射的区域166可以是加工对象区域的一部分或全部。

6.1.2动作

透射过保护窗口246的激光210被照射到被加工物160。在使激光210相对于被加工物160移动并进行加工时，从射束扫描方向的前方的吹扫气体喷嘴吹出吹扫气体，从相反侧的排气管去除碎屑。

在射束扫描方向成为与上述方向相反的方向的情况下，将吹扫气体的供给和排气的方向切换为相反方向，进行同样的动作。

根据射束扫描方向对吹扫气体的气体流的方向进行切换的控制与实施方式1或实施方式2相同。

6.1.3作用/效果

根据变形例1所示的结构，得到与实施方式1或实施方式2相同的作用效果。进而，根据变形例1所示的结构，利用罩212包围被供给吹扫气体的周围空间，由此，能够抑制碎屑的扩散范围，能够高效地去除碎屑。

6.2变形例2

6.2.1结构

图27是概略地示出去除碎屑的集尘系统的变形例2的结构的主要部分剖视图。

图28是图27所示的结构的俯视图。在图27和图28所示的结构中，对与图25和图26所示的结构相同的要素标注相同的参照标号并省略重复说明。

图27所示的集尘单元202包含单轴台220，该单轴台220使罩212与激光210的扫描移动一起移动。单轴台220例如可以被固定于图14所示的照射光学系统70的壳体150。罩212被固定于单轴台220。单轴台220由激光加工控制部100控制。另外，在图28中，省略单轴台220的图示。

6.2.2动作

在图27和图28所示的变形例2中，进行根据射束扫描方向对吹扫气体的气体流的方向进行切换的控制这点与变形例1相同。

进而，在变形例2中，以使激光210的射束和吹扫气体的供给口的距离恒定的方式，追随于射束扫描的运动对单轴台220进行控制，使罩212与射束扫描一起向相同方向运动。

在射束扫描方向为X轴的负方向的情况下，以与射束扫描的扫描速度相同的速度使罩212与第1吹扫气体喷嘴81和第1排气管91一起向X轴的负方向移动。

在射束扫描方向成为X轴的正方向的情况下，以与射束扫描的扫描速度相同的速度使罩212与第2吹扫气体喷嘴82和第2排气管92一起向X轴的正方向移动。

另外，图27中所示的实线的双向箭头表示追随于射束扫描而使包含罩212的集尘单元202在图27的左右方向上移动。

单轴台220是本公开中的“第3移动装置”的一例。

6.2.3作用/效果

根据变形例2所示的结构，在得到与变形例1相同的作用效果的基础上，射束和吹扫气体的供给口的距离恒定，因此，流速稳定，能够更加高效地去除碎屑。

进而，根据变形例2，与变形例1相比，能够使包含罩212的单元小型化。

6.3变形例3

6.3.1结构

图29是概略地示出去除碎屑的集尘系统的变形例3的结构的主要部分剖视图。

图30是图29所示的结构的俯视图。在图29和图30所示的结构中，对与图25和图26所示的结构相同的要素标注相同的参照标号并省略重复说明。对与图25和图26所示的变形例1的不同之处进行说明。

图29所示的集尘单元203仅具有1组吹扫气体的供给口和回收口，能够通过旋转台230调换供给口和回收口的配置位置。

即，集尘单元203仅具有吹扫气体喷嘴80作为吹扫气体的供给口，仅具有排气管90作为排气用的回收口。吹扫气体喷嘴80和排气管90被安装于罩212的壁面的相互对置的位置。此外，集尘单元203包含使具有吹扫气体喷嘴80和排气管90的罩212旋转移动的旋转台230。

旋转台230例如可以被固定于图14所示的照射光学系统70的壳体150。罩212被固定于旋转台230。旋转台230由激光加工控制部100控制。另外，在图30中，省略旋转台230的图示。

根据使线射束LB移动的射束扫描方向使旋转台230旋转，由此，调换吹扫气体喷嘴80和排气管90的配置位置，对吹扫气体的气体流的方向进行切换。

在变形例3的结构的情况下，能够省略图14中说明的吹扫气体切换阀84和排气气体切换阀94。即，在采用变形例3的情况下，关于吹扫气体的供给和排气的配管构造，能够采用图1所示的结构。

6.3.2动作

图29所示的空心的箭头BS1表示基于射束扫描的线射束的照射区域的移动方向。如图29所示，在激光210向X轴的负方向移动并对被加工物160进行加工的情况下，从被配置于线射束LB的扫描方向的前方的吹扫气体喷嘴80吹出吹扫气体，从相反侧的排气管90去除碎屑。

在射束扫描方向成为相反方向的情况下，使旋转台230旋转，调换吹扫气体喷嘴80和排气管90的配置位置。

在图31和图32中示出射束扫描方向为X轴的正方向时的例子。图31是剖视图，图32是俯视图。图31所示的空心的箭头BS2表示基于射束扫描的线射束的照射区域的移动方向。在图31中，吹扫气体喷嘴80被配置于线射束LB的照射区域的右侧，排气管90被配置于左侧。

如图31和图32所示，在激光210向X轴的正方向移动并对被加工物160进行加工的情况下，从被配置于线射束LB的扫描方向的前方的吹扫气体喷嘴80吹出吹扫气体，从相反侧的排气管90去除碎屑。

旋转台230是本公开中的“旋转装置”的一例。吹扫气体喷嘴80是本公开中的“气体供给口”的一例。排气管90是本公开中的“气体回收口”的一例。

6.3.3作用/效果

根据变形例3所示的结构，得到与变形例1相同的效果。此外，根据变形例3所示的结构，与变形例1相比，能够简化吹扫气体的供给和排气的配管构造。

6.4变形例4

6.4.1结构

图33是概略地示出去除碎屑的集尘系统的变形例4的结构的主要部分剖视图。

图34是图33所示的结构的俯视图。在图33和图34所示的结构中，对与图25～图32所示的结构相同的要素标注相同的参照标号并省略重复说明。对与图31和图32所示的变形例3的不同之处进行说明。

图33所示的集尘单元204成为组合变形例2的单轴台220和变形例3而成的方式。图33所示的集尘单元204包含单轴台220，该单轴台220使旋转台230和罩212与激光210的扫描移动一起一体地移动。仅具有吹扫气体喷嘴80作为吹扫气体的供给口、仅具有排气管90作为排气用的回收口这点与变形例3相同。

另外，在图34中，省略单轴台220和旋转台230的图示。

6.4.2动作

如图33所示，在激光210向X轴的负方向移动并对被加工物160进行加工的情况下，从被配置于线射束LB的扫描方向的前方的吹扫气体喷嘴80吹出吹扫气体，从相反侧的排气管90去除碎屑。

此外，在变形例4中，以使激光210的射束和吹扫气体的供给口的距离恒定的方式，追随于射束扫描的运动对单轴台220进行控制，使罩212与射束扫描一起向相同方向运动。

另外，图33中所示的实线的箭头表示追随于射束扫描而使包含罩212的集尘单元204向图33的右方向移动。

在射束扫描方向成为相反方向的情况下，使旋转台230旋转来调换吹扫气体喷嘴80和排气管90的配置位置。

在图35和图36中示出射束扫描方向为X轴的正方向时的例子。图35是剖视图，图36是俯视图。在图35中，吹扫气体喷嘴80被配置于线射束LB的照射区域的右侧，排气管90被配置于左侧。

如图35和图36所示，在激光210向X轴的正方向移动并对被加工物160进行加工的情况下，从被配置于线射束LB的扫描方向的前方的吹扫气体喷嘴80吹出吹扫气体，从相反侧的排气管90去除碎屑。此外，以使射束和吹扫气体的供给口的距离恒定的方式，追随于射束扫描的运动使罩212移动。另外，图35中所示的实线的箭头表示追随于射束扫描而使包含罩212的集尘单元204向图35的右方向移动。

6.4.3作用/效果

根据变形例4所示的结构，在得到与变形例3相同的效果的基础上，射束和吹扫气体的供给口的距离恒定，因此，流速稳定，能够更加高效地去除碎屑。

7.复眼透镜的例子

7.1结构

图37～图39概略地示出被应用于线射束整形光学系统的复眼透镜的结构例。图37是主视图，图38是侧视图，图39是俯视图。

复眼透镜134使用以较高透射率透射从激光装置12输出的脉冲激光的材料构成。作为复眼透镜134的优选材料，例如可使用合成石英或CaF2晶体。

在以下的说明中，如下那样确定I方向、H方向和V方向的各方向。I方向是激光束的行进方向。V方向是激光束的垂直方向。H方向是激光束的水平方向。

在复眼透镜134的第1面，沿着H方向的呈凹面的柱面310在V方向上以间距Lh排成一列进行配置。

在复眼透镜134的第2面，沿着V方向的呈凹面的柱面312在H方向上以间距Lv排成一列进行配置。

柱面310、312各自的曲率半径也可以构成为彼此的焦点的位置大致一致。

这里，以H方向为轴的柱面310的间距Lh小于以V方向为轴的柱面312的间距Lv。

7.2动作

在使复眼透镜134透射脉冲激光时，在柱面310、312的焦点的位置生成2次光源。然后，通过聚光透镜136，以长方形的形状对聚光透镜136的焦点面的位置进行柯勒氏照明。这里，被进行柯勒氏照明的区域的形状成为复眼透镜134中的具有Lv×Lh的尺寸的1个透镜形状的相似形。

7.3其他

在图37～图39所示的例子中，说明了对透射脉冲激光的基板加工呈凹面的柱面而得到复眼透镜134，但是不限于该例子，也可以对基板加工柱凸透镜。

也可以对基板加工发挥与图37～图39中例示的复眼透镜134相同的功能的菲涅耳透镜。

此外，在上述各实施方式和变形例中，说明了使用线射束对被加工物160进行加工的结构，但是，关于被照射到被加工物160的激光的射束形状，也可以是线射束以外的方式。例如，也可以是正方形的射束形状。为了形成正方形的照射束，做成柱面310、312的间距为Lv＝Lh的正方形的形状即可。

8.激光加工条件的具体例

在图40中示出激光加工条件的具体例。图40所示的各参数的数值只不过是一例，根据被加工物160的材料或加工目的而被适当变更。

上述说明不是限制，而是简单的例示。因此，本领域技术人员明白能够在不脱离附加的权利要求书的情况下对本公开的实施方式施加变更。

本说明书和附加的权利要求书整体所使用的用语应该解释为“非限定性”用语。例如，“包含”或“所包含”这样的用语应该解释为“不限于记载为所包含的部分”。“具有”这样的用语应该解释为“不限于记载为所具有的部分”。此外，本说明书和附加的权利要求书所记载的不定冠词“一个”应该解释为意味着“至少一个”或“一个或一个以上”。此外，“A、B和C中的至少一方”这样的用语应该解释为“A”“B”“C”“A+B”“A+C”“B+C”或“A+B+C”。进而，应该解释为还包含它们和“A”“B”“C”以外的部分的组合。

Claims (22)

1.一种激光加工装置，其具有：

载置台，其载置被加工物；

光学系统，其将激光引导至被载置于所述载置台的所述被加工物；

气体供给口，其向所述被加工物上的所述激光的照射区域的周边供给气体；

气体回收口，其回收从所述气体供给口供给的所述气体；

移动装置，其使所述被加工物上的所述激光的所述照射区域移动；以及

控制装置，其根据所述照射区域的移动方向对从所述气体供给口向所述气体回收口流动的所述气体的气体流的方向进行控制，

所述控制装置伴随着所述移动装置对所述照射区域的移动方向的变更，对所述气体流的方向进行变更，以使所述气体向与所述照射区域的移动方向相反的方向流动，

所述气体供给口和所述气体回收口均为多个，

所述控制装置根据所述照射区域的移动方向对多个所述气体供给口和多个所述气体回收口中的、吹出所述气体的所述气体供给口和回收所述气体的所述气体回收口的组合进行变更，由此对所述气体流的方向进行变更。

2.根据权利要求1所述的激光加工装置，其中，

包含在照射区域的移动方向上配置在一侧的气体供给口与配置在另一侧的气体回收口的组、以及配置在另一侧的气体供给口与配置在一侧的气体回收口的组，伴随着照射区域的移动方向的变更对这些组进行切换。

3.根据权利要求1所述的激光加工装置，其中，

所述激光加工装置还具有：

第1切换阀，其在所述多个所述气体供给口中切换吹出所述气体的所述气体供给口和停止吹出所述气体的所述气体供给口；以及

第2切换阀，其在所述多个所述气体回收口中切换回收所述气体的所述气体回收口和停止回收所述气体的所述气体回收口，

所述控制装置根据所述照射区域的移动方向对所述第1切换阀和所述第2切换阀进行控制。

4.根据权利要求1所述的激光加工装置，其中，

所述激光加工装置还具有旋转装置，该旋转装置调换所述气体供给口和所述气体回收口的配置位置，

所述控制装置根据所述照射区域的移动方向使所述旋转装置旋转，由此对所述气体流的方向进行变更。

5.根据权利要求1所述的激光加工装置，其中，

所述激光加工装置还具有排气装置，该排气装置与所述气体回收口连接。

6.根据权利要求1所述的激光加工装置，其中，

所述光学系统包含：

线射束整形光学系统，其生成具有长方形的射束形状的线射束；

掩模，其被照射所述线射束；以及

投影光学系统，其将所述掩模的像投影到所述被加工物的表面。

7.根据权利要求6所述的激光加工装置，其中，

所述移动装置包含使所述线射束整形光学系统在第1轴的方向上往复移动的单轴台。

8.根据权利要求6所述的激光加工装置，其中，

作为所述移动装置，使用使所述激光在所述线射束的短轴方向即第1轴的方向上移动的第1移动装置，

所述激光加工装置还具有第2移动装置，该第2移动装置使所述被加工物在所述第1轴的方向和所述线射束的长轴方向即第2轴的方向的各方向上移动，

所述控制装置对所述第1移动装置和所述第2移动装置进行控制。

9.根据权利要求8所述的激光加工装置，其中，

所述控制装置交替地实施使所述第2移动装置进行动作而对所述被加工物的加工对象区域进行变更的控制、以及使所述第1移动装置进行动作而使所述被加工物上的所述激光的所述照射区域移动并进行所述加工对象区域的加工的控制。

10.根据权利要求1所述的激光加工装置，其中，

所述激光加工装置还具有流量调节部，该流量调节部对从所述气体供给口吹出的所述气体的流量进行调节，

所述控制装置根据加工条件和预测通过对所述被加工物照射所述激光而产生的碎屑量的信息，对所述流量调节部进行控制。

11.根据权利要求10所述的激光加工装置，其中，

预测所述碎屑量的信息包含根据所述加工条件计算所述碎屑量的计算式的数据。

12.根据权利要求10所述的激光加工装置，其中，

预测所述碎屑量的信息包含将所述加工条件和所述碎屑量关联起来的表数据。

13.根据权利要求10所述的激光加工装置，其中，

所述加工条件包含掩模的开口率。

14.根据权利要求1所述的激光加工装置，其中，

所述移动装置使所述光学系统的至少一部分移动。

15.根据权利要求1所述的激光加工装置，其中，

所述激光加工装置还具有罩，该罩包围被从所述气体供给口供给所述气体的空间。

16.根据权利要求15所述的激光加工装置，其中，

在所述罩配置有所述气体供给口和所述气体回收口。

17.根据权利要求16所述的激光加工装置，其中，

所述激光加工装置还具有旋转装置，该旋转装置根据所述照射区域的移动方向使所述罩旋转移动。

18.根据权利要求15所述的激光加工装置，其中，

所述激光加工装置还具有第3移动装置，该第3移动装置使所述罩追随于所述移动装置对所述激光的所述照射区域的移动而移动。

19.一种激光加工系统，其具有：

激光装置，其输出激光；

传输系统，其传输从所述激光装置输出的所述激光；

载置台，其载置被加工物；

光学系统，其对经由所述传输系统传输的所述激光进行整形，并将该激光引导至被载置于所述载置台的所述被加工物；

气体供给口，其向所述被加工物上的所述激光的照射区域的周边供给气体；

气体回收口，其回收从所述气体供给口供给的所述气体；

移动装置，其使所述被加工物上的所述激光的所述照射区域移动；以及

控制装置，其根据所述照射区域的移动方向对从所述气体供给口向所述气体回收口流动的所述气体的气体流的方向进行控制，

所述控制装置伴随着所述移动装置对所述照射区域的移动方向的变更，对所述气体流的方向进行变更，以使所述气体向与所述照射区域的移动方向相反的方向流动，

所述气体供给口和所述气体回收口均为多个，

所述控制装置根据所述照射区域的移动方向对多个所述气体供给口和多个所述气体回收口中的、吹出所述气体的所述气体供给口和回收所述气体的所述气体回收口的组合进行变更，由此对所述气体流的方向进行变更。

20.根据权利要求19所述的激光加工系统，其中，

包含在照射区域的移动方向上配置在一侧的气体供给口与配置在另一侧的气体回收口的组、以及配置在另一侧的气体供给口与配置在一侧的气体回收口的组，伴随着照射区域的移动方向的变更对这些组进行切换。

21.一种激光加工方法，其包含以下步骤：

将被加工物载置于载置台；

从激光装置输出激光；

经由光学系统将所述激光引导至被载置于所述载置台的所述被加工物，对所述被加工物照射所述激光；

从气体供给口向所述被加工物上的所述激光的照射区域的周边供给气体，从气体回收口回收从所述气体供给口供给的所述气体；

使所述被加工物上的所述激光的所述照射区域移动；以及

根据所述照射区域的移动方向对从所述气体供给口向所述气体回收口流动的所述气体的气体流的方向进行控制，

在对所述气体流的方向进行控制的步骤中，伴随着所述照射区域的移动方向的变更，对所述气体流的方向进行变更，以使所述气体向与所述照射区域的移动方向相反的方向流动，

所述气体供给口和所述气体回收口均为多个，

在对所述气体流的方向进行控制的步骤中，根据所述照射区域的移动方向对多个所述气体供给口和多个所述气体回收口中的、吹出所述气体的所述气体供给口和回收所述气体的所述气体回收口的组合进行变更，由此对所述气体流的方向进行变更。

22.根据权利要求21所述的激光加工方法，其中，

包含在照射区域的移动方向上配置在一侧的气体供给口与配置在另一侧的气体回收口的组、以及配置在另一侧的气体供给口与配置在一侧的气体回收口的组，伴随着照射区域的移动方向的变更对这些组进行切换。

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