JP4839663B2 - Laser processing method and laser processing apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、パルスレーザ光を照射することによって被加工部材の加工を行うレーザ加工方法及びレーザ加工装置に関する。 The present invention relates to a laser processing method and a laser processing apparatus for processing a workpiece by irradiating pulsed laser light.
絶縁体や半導体、或いは金属などの導体によって構成される薄膜などの部材の製造においては、その形状や性質を所望のものとするために、所定部分以外の除去や整形などの加工が行われている。
このような加工に用いられる手法としては、例えば、酸などのエッチング液によるウエットエッチングや、エッチングガスによるドライエッチングが挙げられる。
ウエットエッチングは、歴史的に見ても確立された一つの方法であり、また、ドライエッチングは、微細なパターニングに適した方法として、共に広く用いられている。
In manufacturing a member such as a thin film composed of a conductor such as an insulator, a semiconductor, or a metal, processing such as removal or shaping other than a predetermined portion is performed in order to make the shape and properties desired. Yes.
As a technique used for such processing, for example, wet etching with an etching solution such as an acid or dry etching with an etching gas can be cited.
Wet etching is one method established historically, and dry etching is widely used as a method suitable for fine patterning.
しかし、ウエットエッチングは、レジスト塗布、パターニング露光、エッチング溶液を用いた選択的な除去、洗浄、乾燥等の工程を経る必要があるため、その手順が煩雑である。また、被除去試料すなわち被加工部材の形状や種類によってエッチング溶液への浸漬が適切でない場合が生じることや、微細なパターニングが困難であることなども問題点として指摘されている。
また、ドライエッチングは、微細なパターニングを実現することはできるものの、基本的な工程はウエットエッチングにおけるのと同様で、手順が煩雑であり、また、ウエットエッチングにおけるよりもエッチング装置が高価であり、更に雰囲気ガスの制御などを考慮する必要が生じ、手間もかかる。
However, since the wet etching needs to go through steps such as resist coating, patterning exposure, selective removal using an etching solution, cleaning, and drying, the procedure is complicated. Moreover, it has been pointed out as a problem that immersion in an etching solution may not be appropriate depending on the shape and type of a sample to be removed, that is, a workpiece, and that fine patterning is difficult.
Although dry etching can achieve fine patterning, the basic process is the same as in wet etching, the procedure is complicated, and the etching apparatus is more expensive than in wet etching, Furthermore, it is necessary to consider the control of the atmospheric gas, which takes time.
これに対し、被加工部材にパルスレーザ光を照射して除去や整形を行う手法が提案されている(例えば特許文献1参照)。
しかし、レーザ光のパルス幅が例えばナノ秒(ns)オーダーである場合には、部材を構成する材料の熱溶融と、これに伴う熱拡散によって、レーザ光が直接照射されていない周辺部でも溶融や変形が生じ、更に溶融した材料が飛散して周囲に再付着するなどの問題があった。
そこで、パルスレーザ光照射におけるパルス幅をより短く選定し、例えばフェムト秒(fs)オーダー等、10ピコ秒(ps)未満の短パルス幅によるパルスレーザ光を照射することによって、被加工部材に対する選択的除去ならびに整形を行う加工方法の提案がなされている。
On the other hand, there has been proposed a technique for removing and shaping a member to be processed by irradiating a pulse laser beam (see, for example, Patent Document 1).
However, when the pulse width of the laser beam is, for example, on the order of nanoseconds (ns), the surrounding material that is not directly irradiated with the laser beam is melted by the thermal melting of the material constituting the member and the accompanying thermal diffusion. Further, there is a problem that the material is deformed and the molten material is scattered and reattached to the surroundings.
Therefore, the pulse width in the pulse laser beam irradiation is selected to be shorter, and for example, the selection of the workpiece is performed by irradiating the pulse laser beam with a short pulse width of less than 10 picoseconds (ps) such as femtosecond (fs) order. Proposals have been made for processing methods that perform automatic removal and shaping.
このような短パルス幅レーザ光を照射する方法によれば、上述したナノ秒オーダー等、10ピコ秒以上のパルス幅によるパルスレーザ光を照射する場合とは異なり、熱が周囲に拡散するよりも短い周期のパルス光照射が可能になるため、熱拡散を生じることのない所謂多光子吸収プロセスによって、部材を構成する材料を、溶融過程を経ることなく、直接蒸散すなわち気化させ、シャープすなわち選択性の高い除去を行うことができる。 According to such a method of irradiating a short pulse width laser beam, unlike the case of irradiating a pulse laser beam having a pulse width of 10 picoseconds or more, such as the nanosecond order described above, the heat is diffused to the surroundings. Since it is possible to irradiate pulsed light with a short period, the so-called multiphoton absorption process that does not cause thermal diffusion causes the material constituting the member to evaporate or vaporize directly without going through the melting process, and sharpness or selectivity. High removal can be performed.
ところが、このような短パルス幅レーザ光による加工による場合、分子やイオンの状態で雰囲気中に飛散した部材材料が、雰囲気を構成する気体分子と衝突したり、この気体分子と結合を生じたり、或いは急冷されたりすることによって、粉塵(ダスト、除去かす)となって被加工部材上に再付着してしまう。 However, in the case of processing by such a short pulse width laser beam, the member material scattered in the atmosphere in the state of molecules or ions collides with gas molecules constituting the atmosphere, or bonds with the gas molecules, Or, by being rapidly cooled, it becomes dust (dust, removed debris) and reattaches on the workpiece.
例えば、図8Aに示すように、基板上のCr(クロム)薄膜による被加工部材101に対して短パルス幅レーザ光による加工を施すと、被照射部102に所定の溝を形成することはできるものの、図中dで示す箇所の拡大図を図8Bに示すように、光照射によって形成された加工溝104の周辺、例えば被照射側縁部103に、粉塵105が降り積もって付着する。すなわち、溶融痕はなく、サブミクロンオーダーの粉塵105が多数折り重なるようにして部材表面に付着する。 For example, as shown in FIG. 8A, a predetermined groove can be formed in the irradiated portion 102 by processing the member 101 to be processed by a Cr (chromium) thin film on the substrate with a short pulse width laser beam. However, as shown in FIG. 8B, an enlarged view of a portion indicated by d in the drawing shows that the dust 105 accumulates and adheres to the periphery of the processed groove 104 formed by light irradiation, for example, the irradiated side edge 103. That is, there is no melting mark, and a large number of submicron-order dusts 105 are adhered to the surface of the member so as to be folded.
このような粉塵は、上述したナノ秒オーダーのパルス幅によるレーザ光で加工する場合のように溶融した状態で付着しているわけではなく、基板表面に生じる引力、例えばファンデルワールス力や静電気力によって付着しているため、例えば、図9A及び図10Aに示すように付着した状態で、イソプロピルアルコール(IPA)を含ませた綿棒等によって拭き取ることや、超音波洗浄によって洗い流すことによって、それぞれ図9B及び図10Bに示すように、再度除去して部材表面を洗浄することができる。
しかし、綿棒等の接触物によって洗浄を行う場合、除去に用いた接触物から新たなダストが発生したり、接触物によって部材表面が損傷を受けたりするおそれがある。また、超音波洗浄などの液体を用いる洗浄手法は、部材のアプリケーション、すなわち部材の種類や状態ならびに製造工程上の事情等によって、必ずしも適切でなくなる場合もある。 However, when cleaning is performed using a contact material such as a cotton swab, new dust may be generated from the contact material used for removal, or the member surface may be damaged by the contact material. In addition, a cleaning technique using a liquid such as ultrasonic cleaning may not always be appropriate depending on the application of the member, that is, the type and state of the member, circumstances in the manufacturing process, and the like.
また、例えば被照射部の近傍を減圧することによって、つまり気化した部材材料の平均自由工程の長大化を図る手法によって、粉塵の再付着自体の低減を図ることも可能ではあるものの、実効的な手法とするには高い真空度が必要であり、上述したドライエッチングと同様の専用チャンバー内で加工を行うことが前提となることから装置構成にかかるコストも上昇し、しかも粉塵の低減を十分に抑制できるとは限らない。 In addition, for example, it is possible to reduce the reattachment of dust itself by reducing the pressure in the vicinity of the irradiated part, that is, by increasing the mean free path of the vaporized member material, but it is effective. The method requires a high degree of vacuum, and it is assumed that processing is performed in a dedicated chamber similar to the dry etching described above, which increases the cost of the device configuration and sufficiently reduces dust. It cannot always be suppressed.
本発明は上述の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、非接触型で、必ずしも高い真空度を要することなく、かつドライプロセスによって部材表面の加工ならびに清浄化を図ることが可能なレーザ加工方法及びレーザ加工装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and its purpose is a non-contact type, which does not necessarily require a high degree of vacuum, and can process and clean the surface of a member by a dry process. Another object of the present invention is to provide a laser processing method and a laser processing apparatus.
本発明に係るレーザ加工方法は、パルス幅が10ピコ秒未満で、被加工部材を蒸散させる第1のパルスレーザ光と、パルス幅が10ピコ秒未満で、前記第1のパルスレーザ光を挟んで走査方向に対して前後に分離し、かつその照射領域が前記第1のパルスレーザ光の照射領域と重ならないように形成され、その被照射部を膨張により変形させる第2のパルスレーザ光と、を共通のレーザ光の分割によって形成し、前記第1のパルスレーザ光と前記第2のパルスレーザ光の照射とを並行して行う。
第1のパルスレーザ光の照射によって、被加工部材の被照射部を構成する部材材料を蒸散させ、例えば部材表面に再付着する粉塵の主たる付着部に対して第2のパルスレーザ光照射を行うことにより、付着部を構成する部材材料の変形や膨張が促進される。
The laser processing method according to the present invention includes a first pulse laser beam that has a pulse width of less than 10 picoseconds and causes a workpiece to evaporate, and a pulse width that is less than 10 picoseconds and sandwiches the first pulse laser beam. And a second pulsed laser beam that is formed so that the irradiated region does not overlap the irradiated region of the first pulsed laser beam and deforms the irradiated portion by expansion. Are formed by dividing a common laser beam, and the first pulse laser beam and the second pulse laser beam are irradiated in parallel.
By irradiating the first pulse laser beam, the member material constituting the irradiated portion of the member to be processed is evaporated, and for example, the second pulse laser beam irradiation is performed on the main adhered portion of the dust reattached to the member surface. This facilitates the deformation and expansion of the member material that constitutes the adhering portion.
本発明に係るレーザ加工装置は、10ピコ秒未満のパルスレーザ光を出射する光源と、光源からのレーザ光を複数のレーザ光に分離するビーム分離成形素子と、分離された複数のレーザ光を被加工部材に集光する対物レンズと、を備える。そして、ビーム分離成形素子は、被加工部材の材料を蒸散させる第1のパルスレーザ光と、第1のパルスレーザ光を挟んで走査方向に対して前後に分離し、かつその照射領域が前記第1のパルスレーザ光の照射領域と重ならないように形成され、その被照射部を膨張により変形させる第2のパルスレーザ光と、を成形する。
この構成により、本発明装置においては、第1及び第2のパルスレーザ光の照射に際して、空間的な相互関係のみならず、時間的な相互関係を選定することが可能となる。
A laser processing apparatus according to the present invention includes a light source that emits a pulse laser beam of less than 10 picoseconds, a beam separation molding element that separates the laser beam from the light source into a plurality of laser beams, and a plurality of separated laser beams. And an objective lens that focuses light on the workpiece. The beam separation shaping element separates the first pulsed laser beam for evaporating the material of the workpiece and the first pulsed laser beam back and forth with respect to the scanning direction , and the irradiation region thereof is the first pulsed laser beam . The second pulse laser beam is formed so as not to overlap the irradiation region of the first pulse laser beam, and deforms the irradiated portion by expansion.
With this configuration, in the apparatus of the present invention, it is possible to select not only a spatial correlation but also a temporal correlation when irradiating the first and second pulse laser beams.
本発明に係るレーザ加工方法によれば、パルス幅が10ピコ秒未満の所謂短パルス幅レーザ光である第1及び第2のパルスレーザ光を、被加工部材の蒸散を可能とする第1のレーザエネルギーと、被加工部材の変形を可能とする第2のレーザエネルギーとによって、被加工部材に照射することから、例えば部材表面に再付着する粉塵の主たる付着部に対して第2のパルスレーザ光照射を行うことにより、付着部を構成する部材材料の変形や膨張によって付着部上の粉塵を浮上ないし飛散させることができ、第1のパルスレーザ光照射によって除去ないし整形を行った被加工部材の表面を清浄化することができる。 According to the laser processing method of the present invention, the first and second pulse laser beams, which are so-called short pulse width laser beams having a pulse width of less than 10 picoseconds, can be vaporized in the workpiece. Since the member to be processed is irradiated with the laser energy and the second laser energy that enables deformation of the member to be processed, for example, the second pulse laser is applied to the main attachment portion of the dust reattached to the member surface. By irradiating with light, dust on the adhering part can be floated or scattered by deformation or expansion of the member material constituting the adhering part, and the member to be processed which has been removed or shaped by the first pulse laser light irradiation The surface of the can be cleaned.
本発明に係るレーザ加工装置によれば、パルス幅10ピコ秒未満の所謂短パルス幅レーザ光である第1及び第2のパルスレーザ光を、被加工部材に同時に照射することが可能な構成を有することから、第1及び第2のパルスレーザ光を、空間的な相互関係のみならず、時間的な相互関係を選定して照射することが可能とされ、第1のパルスレーザ光による、被加工部材に対する所望の除去ないし整形と、第2のパルスレーザ光による、被加工部材表面の所望の清浄化とを、粉塵の状態に対応して行うことが可能となる。 The laser processing apparatus according to the present invention has a configuration capable of simultaneously irradiating a workpiece with first and second pulse laser beams, which are so-called short pulse width laser beams having a pulse width of less than 10 picoseconds. Therefore, it is possible to irradiate the first and second pulsed laser beams by selecting not only the spatial correlation but also the temporal correlation. Desired removal or shaping of the processed member and desired cleaning of the surface of the processed member with the second pulse laser beam can be performed in accordance with the state of dust.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
<レーザ加工装置の第1の実施の形態>
まず、本発明に係るレーザ加工装置の第1の実施の形態を、図1〜図3を参照して説明する。
<First Embodiment of Laser Processing Apparatus>
First, a first embodiment of a laser processing apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS.
図1に示すように、本実施の形態に係るレーザ加工装置1は、少なくとも、パルス幅が10ピコ秒未満のパルスレーザ光を出射する光源6と、ビーム分離整形素子10と、被加工部材13の支持台となるステージ12と、被加工部材13の被照射部の合焦位置近傍に気流を発生させるための気体吹付手段14及び気体吸引手段15とを有する。
本実施形態において、ステージ12は、パルスレーザ光の光軸に略直交する2次元方向に移動調整可能とされ、これにより、光源6からのパルスレーザ光を被加工部材13に走査照射することが可能となる。
As shown in FIG. 1, the laser processing apparatus 1 according to the present embodiment includes at least a light source 6 that emits a pulse laser beam having a pulse width of less than 10 picoseconds, a beam separation shaping element 10, and a workpiece 13. And a gas blowing means 14 and a gas suction means 15 for generating an air flow in the vicinity of the in-focus position of the irradiated portion of the workpiece 13.
In the present embodiment, the stage 12 can be moved and adjusted in a two-dimensional direction substantially orthogonal to the optical axis of the pulsed laser beam, whereby the workpiece member 13 can be scanned and irradiated with the pulsed laser beam from the light source 6. It becomes possible.
また、本実施形態においては、光源6とビーム分離整形素子10との間に、光源6から出射されたパルスレーザ光を被加工部材13に導くための光学素子、例えばレンズ7と、ミラー8と、フォーカス調整用光学素子9とが設けられ、ビーム分離整形素子10と被加工部材13との間に、対物レンズ11が設けられている。
レンズ7としては所謂コリメータレンズを用いることができ、ミラー8は立ち上げまたは走査用ガルバノメーターミラーによることができる。また、フォーカス調整用光学素子9は、一対のレンズ9a及び9bによる構成とすることができる。
In the present embodiment, an optical element for guiding the pulse laser beam emitted from the light source 6 to the workpiece 13 between the light source 6 and the beam separation / shaping element 10, for example, the lens 7, the mirror 8, and the like. A focus adjusting optical element 9 is provided, and an objective lens 11 is provided between the beam separating / shaping element 10 and the workpiece 13.
A so-called collimator lens can be used as the lens 7, and the mirror 8 can be a rising or scanning galvanometer mirror. The focus adjusting optical element 9 can be configured by a pair of lenses 9a and 9b.
光源6からのパルスレーザ光は、ビーム分離整形素子10において、図2に示すように分割され、被加工部材13の材料を蒸散させる集光ビームとなる第1のパルスレーザ光L1と、被加工部材13の第1のパルスレーザ光による被加工部周辺の材料を変形させるクリーニング用の第2のパルスレーザ光L2(この例ではサイドビームL2a及びL2b)とが形成される。 The pulse laser beam from the light source 6 is split in the beam separation / shaping element 10 as shown in FIG. 2, and the first pulse laser beam L 1 to be a condensed beam for evaporating the material of the workpiece 13 and the target beam. A second pulsed laser beam L 2 for cleaning (in this example, side beams L 2a and L 2b ) that deforms the material around the portion to be processed by the first pulsed laser beam of the processing member 13 is formed.
本実施形態においては、ビーム分離整形素子10により、第2のパルスレーザ光L2a及びL2bが、第1のパルスレーザ光L1を挟んで走査方向に対して前後に形成され、それぞれ、走査方向に対して垂直な方向に伸びた整形ビームとされる。これによって、所定の除去エリアすなわち第1のパルスレーザ光L1の被照射部S1に比して広範なエリア(S2a及びS2b)に第2のパルスレーザL2a及びL2bを照射することができ、第1のパルスレーザ光に比して低いエネルギーによって、第1のパルスレーザ照射によって蒸散した後に周囲に再付着した粉塵(図示せず)を、被照射部13を変形例えば膨張させることによって浮上ないし飛散させることが可能となる。 In this embodiment, the second pulse laser beams L 2a and L 2b are formed by the beam separation / shaping element 10 before and after the first pulse laser beam L 1 with respect to the scanning direction. The shaped beam extends in a direction perpendicular to the direction. Thus, the second pulse lasers L 2a and L 2b are irradiated to a predetermined removal area, that is, a wider area (S 2a and S 2b ) than the irradiated portion S 1 of the first pulse laser beam L 1. It is possible to deform, for example, expand the irradiated part 13 with dust (not shown) which has been evaporated by the first pulse laser irradiation and then re-adhered to the surroundings by energy lower than that of the first pulse laser beam. It becomes possible to float or scatter.
ビーム分離整形素子10のより具体的な構成としては、例えば、図3Aに示すように、対物レンズ11の手前に設けた第1のシリンドリカルレンズ16aと、対物レンズ11と被加工部材13との間に設けた回折格子17及び第2のシリンドリカルレンズ16bとによる構成とすることができる。
この構成による場合、光源6(図示せず)からのレーザ光L0を第1のシリンドリカルレンズ16aによって整形し、対物レンズ11を介して回折格子17に入射させ、0次及び±1次の回折光を作り出した後、±1次光と十分に分離した0次光を第2のシリンドリカルレンズ16bで再度整形して、被照射部材13上に、第1のパルスレーザ光による略円形状の集光スポットS1と、第2のパルスレーザ光による細長形状の集光スポットS2a及びS2bを形成することができる。
As a more specific configuration of the beam separation / shaping element 10, for example, as shown in FIG. 3A, a first cylindrical lens 16 a provided in front of the objective lens 11, and between the objective lens 11 and the workpiece 13 are used. The diffraction grating 17 and the second cylindrical lens 16b provided in the configuration can be used.
In this configuration, the laser light L 0 from the light source 6 (not shown) is shaped by the first cylindrical lens 16 a and is incident on the diffraction grating 17 through the objective lens 11, and the zero-order and ± first-order diffractions. After the light is created, the zero-order light sufficiently separated from the ± first-order light is shaped again by the second cylindrical lens 16b, and the substantially pulse-shaped collection by the first pulse laser light is formed on the irradiated member 13. the light spot S 1, it is possible to form a light condensing spot S 2a and S 2b of elongated by the second pulse laser beam.
また、ビーム分離整形素子10の別の構成としては、例えば、図3Bに示すように、対物レンズ11の手前のみに設けた、ビーム分割用マスク18と、集光レンズ19と、第1及び第2のシリンドリカルレンズ20a及び20bとによる構成とすることができる。
この構成による場合、光源6(図示せず)からのレーザ光L0をビーム分割用マスク18によって3分割した後、各レーザ光を、例えば中央の集光レンズ19と、第1及び第2のシリンドリカルレンズ20a及び20とによって整形し、対物レンズ11を介して、被照射部材13上に、第1のパルスレーザ光による略円形状の集光スポットS1と、第2のパルスレーザ光による細長形状の集光スポットS2a及びS2bを形成することができる。
Further, as another configuration of the beam separation / shaping element 10, for example, as shown in FIG. 3B, a beam dividing mask 18, a condenser lens 19, and first and first lenses provided only in front of the objective lens 11. Two cylindrical lenses 20a and 20b can be used.
In this configuration, after the laser beam L 0 from the light source 6 (not shown) is divided into three by the beam dividing mask 18, each laser beam is divided into, for example, the central condenser lens 19 and the first and second lenses. Shaped by the cylindrical lenses 20a and 20, and through the objective lens 11, on the irradiated member 13, a substantially circular condensing spot S1 by the first pulse laser beam and an elongated by the second pulse laser beam. Shaped condensing spots S2a and S2b can be formed.
例えばこれらの構成によるビーム分離整形素子10によって、第1のパルスレーザ光の照射と第2のパルスレーザ光の照射とを、時間的または空間的に並行して行うことや、第1のパルスレーザ光と前記第2のパルスレーザ光とを共通の光源により形成すること、更に第1のパルスレーザ光と前記第2のパルスレーザ光とを、共通のレーザ光の分割によって形成することが可能とされ、被加工部材を、より簡潔かつ安価な装置構成によって確実に清浄化することが可能となる。 For example, the beam separation / shaping element 10 having such a configuration can perform irradiation of the first pulse laser beam and irradiation of the second pulse laser beam in parallel in time or space, or the first pulse laser beam. The light and the second pulse laser light can be formed by a common light source, and the first pulse laser light and the second pulse laser light can be formed by dividing the common laser light. In addition, the workpiece can be reliably cleaned with a simpler and less expensive apparatus configuration.
<レーザ加工方法の実施の形態>
次に、本発明に係るレーザ加工方法の実施の形態を、上述したレーザ加工装置を用いる場合を例として、図1を参照して説明する。
<Embodiment of Laser Processing Method>
Next, an embodiment of the laser processing method according to the present invention will be described with reference to FIG. 1, taking as an example the case of using the laser processing apparatus described above.
本実施形態においては、まず、パルス幅が10ピコ秒未満のパルスレーザ光を光源6より出射し、レンズ7、ミラー8、フォーカス調整用光学素子9を経て、ビーム分離整形素子10に導入する。 In this embodiment, first, a pulse laser beam having a pulse width of less than 10 picoseconds is emitted from the light source 6 and introduced into the beam separation / shaping element 10 through the lens 7, the mirror 8, and the focus adjusting optical element 9.
続いて、上述した構成によるビーム分離整形素子10においてレーザ光を分割し、被加工部材13の材料を蒸散させる集光ビームとなる第1のパルスレーザ光L1と、被加工部材13の第1のパルスレーザ光による被加工部周辺の材料を変形させるクリーニング用の第2のパルスレーザ光L2(この例ではサイドビームL2a及びL2b)とを形成する。 Subsequently, in the beam separation / shaping element 10 having the above-described configuration, the first pulsed laser light L 1 that is a condensed beam that divides the laser light and evaporates the material of the workpiece 13 and the first of the workpiece 13. A second pulse laser beam L 2 for cleaning (in this example, side beams L 2a and L 2b ) for deforming the material around the processed portion by the pulse laser beam is formed.
ビーム分離整形素子10によるビーム分割により、被加工部材13の所定の除去エリアすなわち第1のパルスレーザ光L1の被照射部S1に比して広範なエリア(S2a及びS2b)に第2のパルスレーザL2a及びL2bを照射することが可能となり、第1のパルスレーザ光に比して低いエネルギーによって、第1のパルスレーザ照射によって蒸散した後に再付着した粉塵(図示せず)を、被照射部13を変形例えば膨張させることによって浮上ないし飛散させることが可能となる。 Due to the beam splitting by the beam separation / shaping element 10, a predetermined removal area of the workpiece 13, that is, a wider area (S 2a and S 2b ) than the irradiated portion S 1 of the first pulsed laser light L 1 is used. It is possible to irradiate two pulse lasers L 2a and L 2b , and dust (not shown) reattached after transpiration by the first pulse laser irradiation with lower energy than the first pulse laser light. Can be floated or scattered by deforming, for example, expanding the irradiated portion 13.
続いて、ビーム分離整形素子10によって形成された第1及び第2のパルスレーザ光を、対物レンズ11を介して被加工部材13の被加工部に照射する。
この照射中、或いは照射の前後にかけて、本実施形態においては、被加工部材13の被照射部の合焦位置近傍に、気体吹付手段14及び気体吸引手段15によって気流を発生させる。これにより、第2のパルスレーザ光による変形例えば膨張によって浮上ないし飛散される、部材表面に付着していた粉塵(図示せず)を、効率よく部材表面から引き離すことが可能となり、部材表面の清浄化が図られる。
Subsequently, the processed portion of the processing member 13 is irradiated with the first and second pulse laser beams formed by the beam separation / shaping element 10 through the objective lens 11.
During this irradiation or before and after irradiation, in the present embodiment, an air flow is generated by the gas blowing means 14 and the gas suction means 15 in the vicinity of the in-focus position of the irradiated portion of the workpiece 13. As a result, the dust (not shown) adhering to the member surface that floats or scatters due to deformation, for example, expansion due to the second pulse laser beam can be efficiently separated from the member surface, and the member surface is cleaned. Is achieved.
また、本実施形態における第1及び第2のパルスレーザ光照射は、例えばステージ12の移動調整によって、走査照射として行うことができる。
すなわち、図4に示すように、第1の方向軸(図中x軸)に関するスキャンと、第2の方向軸(図中y軸)に関するフィードつまりスライドとを組み合わせることにより、最初のスキャンをS11の位置から行い、続いて再スキャンをS12,S13,・・・の位置からを繰り返し開始して行うことにより、第1のパルスレーザ光の走査照射を2次元的に行うことや、所望の範囲における粉塵の浮上ないし飛散が可能となる。なお、図中、第2のパルスレーザ光のスポットは図示を省略している。
In addition, the first and second pulse laser beam irradiations in the present embodiment can be performed as scanning irradiations by adjusting the movement of the stage 12, for example.
That is, as shown in FIG. 4, the first scan is performed by combining the scan with respect to the first directional axis (x-axis in the figure) and the feed or slide with respect to the second directional axis (y-axis in the figure). 11 is performed, and then the re-scan is repeatedly started from the positions S 12 , S 13 ,... To perform the scanning irradiation of the first pulse laser beam two-dimensionally, Dust floating or scattering in a desired range is possible. In the figure, the second pulse laser beam spot is not shown.
また、このようにパルスレーザ光を2次元的に走査照射する場合、パルス幅が10ピコ秒未満の短パルス幅レーザ光、好ましくはフェムト秒オーダーのパルス幅を有するパルスレーザ光の照射によって、例えば金属などの導体や半導体、ならびに絶縁体に対する加工を行う場合には、例えば1回のパルス照射で5nmの深さまで部材材料の除去が可能である場合、3回のパルス照射で15nm、5回のパルス照射で25nm、10回のパルス照射で50nmの深さまで部材材料の除去を行うことができることから、このような2回以上のパルス照射によってレーザ光照射を行うことにより、所謂ドリリングの手法によって部材を掘り進めることが望ましい。 Further, when two-dimensionally scanning and irradiating the pulse laser beam in this way, by irradiation with a short pulse width laser beam having a pulse width of less than 10 picoseconds, preferably a pulse laser beam having a pulse width on the order of femtoseconds, for example, When processing a conductor such as a metal, a semiconductor, and an insulator, for example, if the member material can be removed to a depth of 5 nm by one pulse irradiation, 15 nm and five times by three pulse irradiations. The member material can be removed to a depth of 25 nm by pulse irradiation and 50 nm by 10 pulse irradiations. Therefore, by performing laser beam irradiation by such two or more pulse irradiations, a member can be obtained by a so-called drilling technique. It is desirable to dig up.
その場合、1つの集光スポットSについてのドリリングの回数に、走査速度と照射ビームの集光性能及びレーザパルスの繰り返し周波数など、走査光学系の要素を組み合わせて最適な走査速度ならびに走査の順序や方法を選定することが望ましい。
すなわち、集光性能から一意的に決まるビーム径φすなわちエアリーディスクサイズ(Airy Disc Size;1.22×λ/NA,λは波長)と、パルスの繰り返し周波数との兼ね合いで、各パルスがほぼ隣接するよう走査速度を決めることにより、所定の除去長さに対し、ほぼ隙間なくパルス照射させることが望ましい。
In that case, the optimum scanning speed and scanning order can be determined by combining scanning optical system elements such as the scanning speed, the condensing performance of the irradiation beam, and the repetition frequency of the laser pulse with the number of drilling operations for one condensing spot S. It is desirable to select a method.
That is, the beam diameter φ uniquely determined from the focusing performance, that is, Airy Disc Size (1.22 × λ / NA, where λ is the wavelength), and the repetition frequency of the pulses are considered to be adjacent to each other. By determining the scanning speed, it is desirable to perform pulse irradiation with almost no gap for a predetermined removal length.
また、パルスレーザ光の走査照射は、必要に応じて、各集光スポットSを、少なくとも一部隣接させるのみならず、互いに少なくとも一部重複させて行うことが望ましい。
これは、各集光スポットの中央部分の、直径に対しておよそ0.6r以下の範囲内でしか多光子吸収プロセスによる部材材料の蒸散が進行しないためであり、各集光スポットを、直径に対して20%以上、特に望ましくは30%以上重複させることが望ましい。
In addition, it is desirable that the scanning irradiation of the pulsed laser light is performed not only at least partially adjacent to each other but also at least partially overlap each other as necessary.
This is because the transpiration of the member material by the multiphoton absorption process proceeds only within the range of about 0.6r or less with respect to the diameter of the central portion of each focused spot. On the other hand, it is desirable to overlap 20% or more, particularly desirably 30% or more.
また、予めスキャンを行った後、第2の方向軸すなわちy方向にフィードを行った後に再度スキャンを行う場合、特に既に照射を行った箇所に一部重複させて光照射を行う場合には、再スキャンを、予め行ったスキャンに比して、低いレーザエネルギーか少ないパルス数で行うことが望ましい。
これは、再スキャンにおいては、既にレーザ光照射によって除去がなされた箇所を照射範囲に含むことや、再スキャンにおける被照射部が、既に除去がなされた箇所に隣接していることによって、より低いレーザエネルギー又はより少ないパルス数で、目的とする深さの除去など、所望の加工を行うことができるためである。
In addition, after scanning in advance, when performing scanning again after feeding in the second direction axis, i.e., the y direction, particularly when performing light irradiation partially overlapping with already irradiated portions, It is desirable that the rescan be performed with a lower laser energy or a smaller number of pulses as compared to a scan performed in advance.
This is lower in rescanning because the irradiation range includes a portion that has already been removed by laser light irradiation, and the irradiated portion in the rescan is adjacent to the portion that has already been removed. This is because desired processing such as removal of a target depth can be performed with laser energy or a smaller number of pulses.
一方、パルス幅に関して考えると、パルス幅が短いほど、部材の変形によって粉塵が受ける瞬間的な加速度が高くなるため、より強い静電力で付着した粉塵の除去により高い効果を得られるだけでなく、熱膨張率の小さな基板材料においても、より高い除去効果を得ることが可能である。さらにまた、集光性能に関しても、その開口数(Numerical Aperture: NA)が1を超えない範囲でこれを高め、かつ同NAと波長で決まる回折限界の大きさ(Airy Disc Size;φ〜1.22×λ/NA,λは波長)を超えない程度の大きさの除去かす(異物)をその除去対象とすることで、より効果的な除去が可能になると考えられる。これは、ファンデルワールス力は異物の質量、静電力は異物の表面積にそれぞれ比例して大きくなるため、集光時のスポットサイズが異物より小さくなるようでは効果が低く、殆ど効果がない場合も生じるためである。 On the other hand, considering the pulse width, the shorter the pulse width, the higher the instantaneous acceleration received by the dust due to deformation of the member, so not only can a high effect be obtained by removing dust attached with stronger electrostatic force, Even with a substrate material having a small coefficient of thermal expansion, a higher removal effect can be obtained. Furthermore, regarding the light collecting performance, the numerical aperture (NA) is increased within a range that does not exceed 1, and the diffraction limit size determined by the NA and wavelength (Airy Disc Size; φ to 1.22 × It is considered that more effective removal can be achieved by setting removal debris (foreign matter) having a size not exceeding (λ / NA, λ is a wavelength) to be removed. This is because the van der Waals force increases in proportion to the mass of the foreign substance and the electrostatic force increases in proportion to the surface area of the foreign substance. This is because it occurs.
また、集光性能の向上によって、より効果的な粉塵除去を実現できると考えられる。これは、より高い集光性能でのレーザ照射によって、集光ビームの回折限界の大きさ内に集中できる光エネルギーの密度をより高くできるが、このことは熱エネルギーの集中度を上げることに等しいため、熱膨張率の小さな材料による被加工部材に対しても、より効果的に熱を伝えることが可能となるためである。したがって、被加工部材の材料の熱膨張率との兼ね合いから、適切な集光性能を選択したり、あるいは高いNAを維持しつつ、投入エネルギーやレーザエネルギーを選定することによって、種々の材料に対応することができると考えられる。
例えば、少なくとも前記第2のパルスレーザ光の照射を、被加工部材の材料に応じて、開口数が0.01以上1.0未満の光学系の開口数を選定して行うことによって、すなわち例えば被加工部材が比較的線膨張率(または熱膨張率)の小さな材料によって構成されていた場合には開口数を0.95以上に選定することによって、ドライプロセスでの粉塵すなわちダストの浮上ないし飛散が可能となる。
Further, it is considered that more effective dust removal can be realized by improving the light collecting performance. This means that laser irradiation with higher focusing performance can increase the density of optical energy that can be concentrated within the diffraction limit of the focused beam, which is equivalent to increasing the concentration of thermal energy. For this reason, heat can be more effectively transferred to a workpiece made of a material having a low coefficient of thermal expansion. Therefore, it is possible to cope with various materials by selecting appropriate energy collection performance or maintaining high NA while selecting the input energy and laser energy in consideration of the thermal expansion coefficient of the material of the workpiece. I think it can be done.
For example, the irradiation of at least the second pulse laser beam is performed by selecting the numerical aperture of the optical system having a numerical aperture of 0.01 or more and less than 1.0, depending on the material of the workpiece, for example, If the workpiece is made of a material with a relatively small coefficient of linear expansion (or coefficient of thermal expansion), the numerical aperture is selected to be 0.95 or more, so that the dust or dust floats or scatters in the dry process. Is possible.
<レーザ加工装置の第2の実施の形態>
次に、本発明に係るレーザ加工装置の第2の実施の形態を、図5を参照して説明する。
図5に示すように、本実施形態に係るレーザ加工装置1は、少なくとも、光源系2と、光学系3と、照射系4とを有する。
<Second Embodiment of Laser Processing Apparatus>
Next, a second embodiment of the laser processing apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 5, the laser processing apparatus 1 according to the present embodiment includes at least a light source system 2, an optical system 3, and an irradiation system 4.
本実施形態における光源系2は、例えばオシレータとなるSpectra-Physics社製Tsunami(Ti:Sapphire Laser、中心波長800nm、パルス幅100fs以下、繰り返し周波数80MHz)による主光源21と、例えば再生増幅器となるSpectra-Physics社製Spitfire(中心波長800nm、パルス幅100fs以下、繰り返し周波数1Hz〜1kHz)による補助光源22及び増幅器23と、主光源21からのパルスレーザ光を増幅器23に導くミラー24と、主光源21及び補助光源22からの光の位相や偏向を揃える調整器25とを有する。 The light source system 2 in the present embodiment includes a main light source 21 by Tsunami (Ti: Sapphire Laser, center wavelength 800 nm, pulse width 100 fs or less, repetition frequency 80 MHz) manufactured by Spectra-Physics, which is an oscillator, and Spectra, which is a regenerative amplifier, for example. Auxiliary light source 22 and amplifier 23 by Spitfire (central wavelength 800 nm, pulse width 100 fs or less, repetition frequency 1 Hz to 1 kHz) manufactured by Physics Co., Ltd., mirror 24 for guiding pulse laser light from the main light source 21 to the amplifier 23, and the main light source 21 And an adjuster 25 for aligning the phase and deflection of the light from the auxiliary light source 22.
本実施形態における光学系3は、例えば光源系2からのパルスレーザ光の光量を調整するNDフィルタ(Neutral Density Filter)31と、照射系4に導く光路を規定する、面内アライメント調整用のミラー32及び33と光軸アライメント調整用のアフォーカル光学系34とを有する。また、本実施形態におけるアフォーカル光学系34は、例えば焦点距離250mmのレンズ35及び37の間に、例えばピンホールによるスリット36が設けられた構成を有する。 The optical system 3 in this embodiment includes, for example, an ND filter (Neutral Density Filter) 31 that adjusts the amount of pulsed laser light from the light source system 2, and an in-plane alignment adjustment mirror that defines an optical path that leads to the irradiation system 4. 32 and 33 and an afocal optical system 34 for adjusting the optical axis alignment. Further, the afocal optical system 34 in the present embodiment has a configuration in which, for example, a slit 36 by a pinhole is provided between lenses 35 and 37 having a focal length of 250 mm.
本実施形態における照射系4は、光学系3から導入されるミラー41と、このミラー41からの光を透過し、かつ後述する対物レンズ側からの光を例えばCCD(Charge Coupled Device)よりなる検出器(図示せず)に反射するビームスプリッタ47と、ミラー41からの光を集光するための対物レンズ43と、集光されたパルスレーザ光の被照射体となる被加工部材5が載置されるステージ44と、このステージ44の照明となる照明光源45と、この照明光源45からの光をステージ44に導くビームスプリッタ42と、ビーム分離整形素子48とを有する。
この照射系4は、所謂顕微鏡光学系として構成される。また、ステージ44は、例えばコンピュータ(図示せず)による制御がなされ、少なくともパルスレーザ光の光軸に略直交する2次元面内において移動及び位置選定が可能とされる。
The irradiation system 4 in this embodiment transmits a light from the mirror 41 introduced from the optical system 3 and the light from the mirror 41, and detects light from the objective lens side described later, for example, by a CCD (Charge Coupled Device). A beam splitter 47 that reflects on a container (not shown), an objective lens 43 that condenses the light from the mirror 41, and a workpiece 5 that is an object to be irradiated with the condensed pulsed laser light are placed. A stage 44, an illumination light source 45 that illuminates the stage 44, a beam splitter 42 that guides light from the illumination light source 45 to the stage 44, and a beam separation shaping element 48.
The irradiation system 4 is configured as a so-called microscope optical system. The stage 44 is controlled by, for example, a computer (not shown), and can be moved and selected in at least a two-dimensional plane substantially orthogonal to the optical axis of the pulse laser beam.
このレーザ加工装置1においては、光源系2から光学系3を経て照射系4に導入されるパルスレーザ光のパルス幅と照射エネルギーとを、それぞれ、被加工部材5を構成する材料に対応させて相互に調整することによって、被加工部材5の被照射部で、多光子吸収プロセスにより、部材材料を、溶融を介することなく蒸散させることが可能な値に選定することが望ましい。
なお、パルス幅が10ピコ秒以上である場合には、多光子吸収プロセスが進行する材料が極めて少なくなってしまい、1光子吸収プロセスに基づく熱溶融及び熱拡散が進行してしまうことから、パルス幅については10ピコ秒未満、望ましくは1ピコ秒未満、特に望ましくは1〜500フェムト秒以下に選定することが好ましい。
In this laser processing apparatus 1, the pulse width and irradiation energy of the pulsed laser light introduced from the light source system 2 through the optical system 3 to the irradiation system 4 are made to correspond to the materials constituting the workpiece 5, respectively. By adjusting each other, it is desirable to select a value that allows the member material to evaporate without melting through the multiphoton absorption process in the irradiated portion of the member 5 to be processed.
Note that when the pulse width is 10 picoseconds or more, the number of materials through which the multiphoton absorption process proceeds is extremely small, and thermal melting and thermal diffusion based on the one-photon absorption process proceeds. The width is preferably selected to be less than 10 picoseconds, desirably less than 1 picosecond, and particularly desirably 1 to 500 femtoseconds or less.
本実施形態においても、図示しないが、上述の第1の実施形態におけるのと同様に、シリンドリカルレンズや回折格子、ビーム分割用マスクなどによってビーム分離整形素子48を構成することができ、被照射部材5上に、第1のパルスレーザ光による略円形状の集光スポットS1と、第2のパルスレーザ光による細長形状の集光スポットS2a及びS2bを形成することができる。
すなわち、本実施形態に係るレーザ加工装置によっても、第1のパルスレーザ光の照射と第2のパルスレーザ光の照射とを、時間的または空間的に並行して行うことや、第1のパルスレーザ光と前記第2のパルスレーザ光とを共通の光源により形成すること、更に第1のパルスレーザ光と前記第2のパルスレーザ光とを、共通のレーザ光の分割によって形成することが可能とされる。
Also in this embodiment, although not shown, the beam separation / shaping element 48 can be configured by a cylindrical lens, a diffraction grating, a beam splitting mask, etc., as in the first embodiment, and the irradiated member 5, a substantially circular condensing spot S 1 by the first pulse laser beam and an elongated condensing spot S 2 a and S 2 b by the second pulse laser beam can be formed.
That is, also with the laser processing apparatus according to the present embodiment, the irradiation of the first pulse laser beam and the irradiation of the second pulse laser beam can be performed in time or space in parallel, or the first pulse laser beam can be emitted. Laser light and the second pulse laser light can be formed by a common light source, and further, the first pulse laser light and the second pulse laser light can be formed by dividing the common laser light. It is said.
<実施例>
本発明に係るレーザ加工方法の実施例を、図6及び図7を参照して説明する。
図6Aに、厚さ500nmのAl(アルミニウム)膜に対して、気流の発生すなわちエアブローと第2のパルスレーザ光照射を行って粉塵の除去を行った結果の一例としての写真を示す。なお、図6Bは、それ以前の、第1のパルスレーザ光照射のみを行って加工溝の形成のみを行った段階での写真である。図6A及び図6Bにおいて、被照射部近傍から離れて全面に見られる黒点は、Al膜の微細な凹凸であり、被照射部近傍に堆積している粉塵(ダスト)とは異なるものである。
本実施例において、第1及び第2のパルスレーザ光の照射条件は、エネルギーがそれぞれ1.4J/cm2、0.75J/cm2、光学系のNAは共に0.65、繰り返し周波数=1kHz、走査速度は333μm/s、スキャン幅(図4中a)200μm、走査ピッチ(図4中b)0.5μm、スキャン数20回とした。
<Example>
An embodiment of the laser processing method according to the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 6A shows a photograph as an example of the result of removing dust by performing airflow, that is, air blowing and second pulse laser light irradiation, on an Al (aluminum) film having a thickness of 500 nm. In addition, FIG. 6B is a photograph at the stage where only the first pulse laser beam irradiation was performed and only the processing grooves were formed. In FIGS. 6A and 6B, black spots that are seen from the entire surface away from the vicinity of the irradiated portion are fine irregularities of the Al film, and are different from dust (dust) deposited in the vicinity of the irradiated portion.
In the present embodiment, the irradiation conditions of the first and second pulse laser beams are as follows: energy is 1.4 J / cm 2 and 0.75 J / cm 2 , the NA of the optical system is 0.65, and the repetition frequency is 1 kHz. The scanning speed was 333 μm / s, the scanning width (a in FIG. 4) was 200 μm, the scanning pitch (b in FIG. 4) was 0.5 μm, and the number of scans was 20 times.
図6Aより、基板上に付着した粉塵(除去かす)がほぼ完全に除去できていることがわかるだけでなく、第1のパルスレーザ照射と第2のパルスレーザ照射を同一の走査条件にて行うことができるため、第1のパルスレーザ光によって薄膜すなわち部材材料の除去を行いながら、同時に第2のパルスレーザ光によって粉塵の除去も行えることが確認できた。
なお、図7Aに示すように、気流すなわちエアブローのみによって粉塵の除去を試みた場合には、図7Bに示すようなそれ以前の状態に比べて粉塵の低下は可能であるものの、十分な除去がなされていないことから、本発明に係るレーザ加工方法によって部材表面の清浄化が図られることが確認することができた。
FIG. 6A shows that dust (removed debris) adhering to the substrate can be removed almost completely, and the first pulse laser irradiation and the second pulse laser irradiation are performed under the same scanning conditions. Therefore, it was confirmed that the dust could be removed by the second pulse laser beam while removing the thin film, that is, the member material by the first pulse laser beam.
As shown in FIG. 7A, when dust removal is attempted only by airflow, that is, air blow, the dust can be reduced compared to the previous state as shown in FIG. 7B, but sufficient removal is possible. Since it was not made, it was confirmed that the member surface was cleaned by the laser processing method according to the present invention.
なお、本実施例におけるパルスレーザ光照射については、スキャン・スピードは約235μm/sまたは約313μm/s、長手方向(スキャン方向、X軸)の移動距離は100μmないし200μm、ピッチ方向(Y軸)の走査間隔は0.50μm、スキャン回数が20とした。従って、部材
上のおよその除去範囲としては、100μmまたは200μm×10μmとなった。
As for pulse laser light irradiation in this embodiment, the scan speed is about 235 μm / s or about 313 μm / s, the moving distance in the longitudinal direction (scan direction, X axis) is 100 μm to 200 μm, and the pitch direction (Y axis) The scan interval was 0.50 μm and the number of scans was 20. Therefore, the approximate removal range on the member was 100 μm or 200 μm × 10 μm.
以上、本発明に係るレーザ加工方法及びレーザ加工装置の実施の形態を説明したが、以上の実施の形態の説明で挙げた使用材料及びその量、処理時間及び寸法などの数値的条件は好適例に過ぎず、説明に用いた各図における寸法形状及び配置関係も概略的なものである。すなわち、本発明は、この実施の形態に限られるものではない。 Although the embodiments of the laser processing method and the laser processing apparatus according to the present invention have been described above, the materials used in the description of the above embodiments and the numerical conditions such as the amount, processing time, and dimensions are preferable examples. However, the dimensional shape and the arrangement relationship in each drawing used for the description are also schematic. That is, the present invention is not limited to this embodiment.
例えば、本発明に係るレーザ加工方法及びレーザ加工装置におけるビーム分離整形素子は、上述した構成に限られず、また、対物レンズ11の前後のみならず周囲の光学系に亘る構成とすることもできるなど、種々の構成をとることが可能であるし、この中で各パルスレーザ光のエネルギー調整を行うこともできる。
また、例えばステージ12は固定治具にかえることもできるし、本発明に係る加工方法を、予めナノ秒オーダーのパルス幅を有するレーザ光によって加工を行った部材に対して応用することができる。
For example, the beam separation / shaping element in the laser processing method and laser processing apparatus according to the present invention is not limited to the above-described configuration, and may be configured not only before and after the objective lens 11 but also in the surrounding optical system. Various configurations can be adopted, and energy adjustment of each pulse laser beam can be performed in the configuration.
Further, for example, the stage 12 can be replaced with a fixing jig, and the processing method according to the present invention can be applied to a member processed in advance with a laser beam having a pulse width of nanosecond order.
また、第1及び第2のパルスレーザ光の照射を時間的または空間的に並行して行うことは、時間的には例えば互いに同時に、空間的には例えば互いに近接する位置における照射によることもできるが、これに限られず、例えば選定された時間差に基づいてなされる照射や、例えばその時間差に対応する所定の間隔(例えば10μm以下)をおいてなされる照射によることもできる。
また、本発明に係るレーザ加工方法は、少なくとも、第2のパルスレーザ光の照射を、減圧条件下で行うこともできるし、上述の気体吹付手段と気体吸引手段とは、いずれかのみとすることもでき、気体吸引手段を、減圧手段として兼ねることもできるなど、本発明は、種々の変更及び変形をなされうる。
Further, the irradiation of the first and second pulse laser beams in parallel in time or space may be performed in time, for example, simultaneously with each other, or spatially, for example, at positions close to each other. However, the present invention is not limited to this, and for example, irradiation performed based on a selected time difference, or irradiation performed at a predetermined interval (for example, 10 μm or less) corresponding to the time difference can be used.
Further, in the laser processing method according to the present invention, at least the irradiation with the second pulse laser beam can be performed under a reduced pressure condition, and the gas blowing means and the gas suction means described above are only one of them. The present invention can be variously modified and modified such that the gas suction means can also serve as the pressure reducing means.
1・・・レーザ加工装置、2・・・光源系、3・・・光学系、4・・・照射系、5・・・被加工部材(被照射体)、6・・・光源、7・・・レンズ、8・・・ミラー、9・・・フォーカス調整用光学素子、9a・・・レンズ、9b・・・レンズ、10・・・ビーム分離整形素子、11・・・対物レンズ、12・・・ステージ、13・・・被加工部材(被照射体)、14・・・気体吹付手段、15・・・気体吸引手段、16a・・・第1のシリンドリカルレンズ、16b・・・第2のシリンドリカルレンズ、17・・・回折格子、18・・・ビーム分割用マスク、19・・・集光レンズ、20a・・・第1のシリンドリカルレンズ、20b・・・第2のシリンドリカルレンズ、21・・・主光源、22・・・補助光源、23・・・増幅器、24・・・ミラー、25・・・調整器、31・・・NDフィルタ、32・・・ミラー、33・・・ミラー、34・・・アフォーカル光学系、35・・・レンズ、36・・・スリット、37・・・レンズ、41・・・ミラー、42・・・ビームスプリッタ、43・・・対物レンズ、44・・・ステージ、45・・・照明光源、46・・・フィルタ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Laser processing apparatus, 2 ... Light source system, 3 ... Optical system, 4 ... Irradiation system, 5 ... Work piece (object to be irradiated), 6 ... Light source, 7 .. Lens, 8... Mirror, 9... Optical element for focus adjustment, 9 a... Lens, 9 b. ..Stage, 13... Member to be processed (irradiated body), 14... Gas blowing means, 15... Gas suction means, 16 a... First cylindrical lens, 16 b. Cylindrical lens, 17 ... diffraction grating, 18 ... mask for beam splitting, 19 ... condensing lens, 20a ... first cylindrical lens, 20b ... second cylindrical lens, 21 ... Main light source 22 ... auxiliary light source 23 ... amplifier 24 ..Mirror, 25 ... Adjuster, 31 ... ND filter, 32 ... Mirror, 33 ... Mirror, 34 ... Afocal optical system, 35 ... Lens, 36 ... Slit 37 ... Lens, 41 ... Mirror, 42 ... Beam splitter, 43 ... Objective lens, 44 ... Stage, 45 ... Illumination light source, 46 ... Filter
Claims (6)
パルス幅が10ピコ秒未満で、前記第1のパルスレーザ光を挟んで走査方向に対して前後に分離し、かつその照射領域が前記第1のパルスレーザ光の照射領域と重ならないように形成され、その被照射部を膨張により変形させる第2のパルスレーザ光と、
を共通のレーザ光の分割によって形成し、前記第1のパルスレーザ光と前記第2のパルスレーザ光の照射とを並行して行う
レーザ加工方法。 A first pulse laser beam having a pulse width of less than 10 picoseconds and evaporating the workpiece;
The pulse width is less than 10 picoseconds, the first pulse laser beam is sandwiched between the front and rear in the scanning direction , and the irradiation region is formed so as not to overlap the irradiation region of the first pulse laser beam. A second pulse laser beam that deforms the irradiated portion by expansion;
Is formed by dividing a common laser beam, and the irradiation with the first pulse laser beam and the second pulse laser beam is performed in parallel.
前記光源からのレーザ光を複数のレーザ光に分離するビーム分離成形素子と、
前記分離された複数のレーザ光を被加工部材に集光する対物レンズと、
を備え、前記ビーム分離成形素子は、被加工部材の材料を蒸散させる第1のパルスレーザ光と、前記第1のパルスレーザ光を挟んで走査方向に対して前後に分離し、かつその照射領域が前記第1のパルスレーザ光の照射領域と重ならないように形成され、その被照射部を膨張により変形させる第2のパルスレーザ光と、を成形する
レーザ加工装置。 A light source that emits a pulse laser beam of less than 10 picoseconds;
A beam separation shaping element that separates laser light from the light source into a plurality of laser lights;
An objective lens that focuses the plurality of separated laser beams on a workpiece; and
The beam separating and forming element separates the first pulse laser beam for evaporating the material of the workpiece and the front and rear with respect to the scanning direction across the first pulse laser beam , and the irradiation region Is formed so as not to overlap with the irradiation region of the first pulse laser beam, and forms a second pulse laser beam that deforms the irradiated portion by expansion.
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