TW201509578A - 雷射加工裝置、雷射加工方法以及雷射振盪裝置 - Google Patents

Abstract

本發明的一實施形態之雷射加工裝置，係具備振盪裝置和保持裝置，該振盪裝置，是振盪出為了將被加工物實施剝蝕加工之雷射加工用光束、和為了除去藉由剝蝕加工所產生的碎屑之碎屑除去用光束；該保持裝置是用來保持被加工物；雷射加工用光束照射於藉由保持裝置所保持的被加工物，碎屑除去用光束照射於被加工物的雷射加工用光束之照射位置或照射位置附近，碎屑除去用光束在被加工物上的照射形狀呈線狀。

Description

雷射加工裝置、雷射加工方法以及雷射振盪裝置

本發明係關於雷射加工裝置、雷射加工方法、以及雷射振盪裝置，更詳細的說，是關於藉由照射雷射光束來對被加工物實施剝蝕(ablation)加工之雷射加工裝置、雷射加工方法、以及振盪出剝蝕加工用的雷射光束之雷射振盪裝置。

剝蝕加工，是在玻璃、半導體、金屬等實施的微細鑽孔、微細溝槽形成等之微細加工、微細切斷等所使用的雷射加工技術。在剝蝕加工中，是將高能量密度的雷射光束照射於被加工物，使材料表面的物質瞬間分解、蒸發、飛散而進行加工。然而，藉由加工而飛散出的加工屑(碎屑)，可能再度附著於加工部的周圍。於是，用來除去所附著的碎屑之方法有幾個被提出。

在專利文獻1揭示出，作為形成雷射加工溝槽的方法，係交互實施：使用橢圓形的雷射加工用光束形成加工溝槽的步驟、使用橢圓形的碎屑除去用光束將堆積於加工溝槽的碎屑除去的步驟。在雷射加工時的橢圓光束 形狀，長軸和短軸比為30~60：1，在碎屑除去時的橢圓光束形狀，長軸和短軸比為1~20：1。

在專利文獻2揭示出，將雷射光束分割成雷射加工用的光束和碎屑除去用的光束，在雷射加工的同時，使用雷射將碎屑除去。碎屑除去用的光束之照射區域係包含雷射加工用的光束之照射區域，碎屑除去用的光束之功率密度為被加工物之剝蝕臨限值以下。

[專利文獻1]日本特開2007-305646號公報

[專利文獻2]日本特許第3052226公報

專利文獻1所揭示的技術，碎屑除去用的光束之照射區域的幅寬是與雷射加工用的照射區域的幅寬相同。因此，雖可將堆積、附著於加工溝槽之碎屑予以除去，但無法將附著於加工溝槽周圍之碎屑除去。

專利文獻2所揭示的技術，碎屑除去用光束之照射區域，設定成包含加工部和其周圍的碎屑可能附著區域之廣範圍區域。為了除去碎屑必須以臨限值以上的功率密度照射光束，如果照射區域的面積變大的話，所照射之光束的輸出必須對應於該面積而增加。例如，將1條雷射光束分割成雷射加工用光束和碎屑除去用光束來使用的情況，將原先的雷射光束的輸出之大部分分配給碎屑除去 用光束的結果，可能產生分配給雷射加工用光束之輸出不足的問題。這種問題，在使用超短脈衝雷射等的低輸出雷射振盪器作為雷射光源的情況變顯著。

本發明是有鑑於上述課題而開發完成的，其目的是為了提供能減少雷射光束的輸出並除去附著於廣範圍的碎屑之雷射加工裝置以及雷射加工方法，以及這種雷射加工所使用之雷射振盪裝置。

為了達成此目的，本發明的第1態樣之雷射加工裝置，係具備振盪裝置和保持裝置，該振盪裝置，係振盪出為了將被加工物實施剝蝕加工之第1光束、和為了除去藉由前述剝蝕加工所產生的碎屑之第2光束；該保持裝置係用來保持前述被加工物；前述第1光束照射於藉由前述保持裝置所保持之前述被加工物，前述第2光束照射於前述被加工物的前述第1光束之照射位置或該照射位置附近，前述第2光束在前述被加工物上的照射形狀呈線狀。

此外，本發明的第2態樣之雷射加工方法，係具有振盪步驟，在該振盪步驟，係振盪出為了將被加工物實施剝蝕加工之第1光束、和為了除去藉由前述剝蝕加工所產生的碎屑之第2光束；前述第1光束照射於前述被加工物，前述第2光束照射於前述被加工物的前述第1光束之照射位置或該照射位置附近，前述第2光束在前述被 加工物上的照射形狀呈線狀。

此外，本發明的第3態樣之雷射振盪裝置，係振盪出為了將被加工物實施剝蝕加工之第1光束、和為了除去藉由前述剝蝕加工所產生的碎屑之第2光束；其係具備整形手段，該整形手段係將前述第2光束之與該第2光束的光軸正交之剖面形狀整形成線狀。

在本發明，因為用來除去藉由剝蝕加工所產生的碎屑之第2光束的照射形狀呈線狀，可減少雷射光束的輸出，並除去附著於廣範圍的碎屑。

1‧‧‧振盪裝置

11‧‧‧雷射光源

12‧‧‧雷射控制部

13‧‧‧光束整形分割部

131‧‧‧繞射光學元件

132、133‧‧‧光束分束器

134、135‧‧‧柱狀透鏡

136、137‧‧‧反射鏡

21‧‧‧反射鏡

22‧‧‧聚光透鏡

3‧‧‧保持裝置

31‧‧‧保持部

32‧‧‧XYZ軸載台

4‧‧‧被加工物

41‧‧‧1/2波長板

42‧‧‧偏向光束分束器

43‧‧‧反射鏡

44‧‧‧空間光調變元件

51‧‧‧雷射加工用光束

52‧‧‧碎屑除去用光束

91‧‧‧光束分束器(半反射鏡)

93‧‧‧光束整形部

101‧‧‧加工溝槽

102‧‧‧碎屑(碎屑附著區域)

102a‧‧‧碎屑(碎屑集積區域)

103‧‧‧碎屑除去區域

201‧‧‧碎屑吸引嘴

圖1A係本發明的一實施形態之雷射加工裝置的示意圖。

圖1B係使用本發明的一實施形態之雷射加工裝置之剝蝕加工以及碎屑除去方法的說明圖。

圖2A係本發明的一實施形態之雷射加工裝置的光束整形分割部之說明圖。

圖2B係本發明的一實施形態之雷射加工裝置的光束整形分割部之說明圖。

圖3A係本發明的一實施形態之雷射加工裝置的碎屑除去用光束之照射形狀的說明圖。

圖3B係本發明的一實施形態之雷射加工裝置的碎屑除去用光束之照射形狀的說明圖。

圖3C係本發明的一實施形態之雷射加工裝置的碎屑除去用光束之照射形狀的說明圖。

圖3D係本發明的一實施形態之雷射加工裝置的碎屑除去用光束之照射形狀的說明圖。

圖3E係本發明的一實施形態之雷射加工裝置的碎屑除去用光束之照射形狀的說明圖。

圖4係本發明的一實施形態之實施例的雷射加工裝置之示意圖。

圖5係顯示本發明的一實施形態之實施例之照射光束在被加工物上的照射形狀的影像。

圖6係被加工物的上面影像，是用來比較僅藉由雷射加工用光束所形成的加工溝槽、和本發明的一實施形態之實施例所形成的加工溝槽。

圖7係本發明的一實施形態之實施例之雷射加工用光束和碎屑除去用光束的照射間隔和碎屑除去量之對應關係圖。

圖8A係本發明的一實施形態之碎屑的除去方法的說明圖。

圖8B係本發明的一實施形態之碎屑的除去方法的說明圖。

圖9A係本發明的一實施形態之碎屑飛散方向受控制的樣子的說明圖。

圖9B係本發明的一實施形態之碎屑飛散方向受控制的樣子的說明圖。

圖10係本發明的一實施形態之實施例之碎屑飛散方向受控制的樣子的說明圖。

圖11係本發明的一實施形態之雷射加工裝置的示意圖。

圖12係本發明的一實施形態之雷射加工用光束和碎屑除去用光束之照射區域的說明圖。

以下，參照圖式說明本發明的實施形態，但本發明並不限定於本實施形態。又以下所說明的圖式，具有同一功能者可能賦予同一符號而省略其重覆說明。

在本發明的「剝蝕加工」是指一種非熱加工，藉由將高功率密度的雷射光束照射於被加工物，使被加工物的表面物質分解、蒸發、飛散而進行加工。此外，在本發明的「碎屑」是指藉由剝蝕加工所伴生之被加工物的加工屑。另外，在本發明的「剝蝕臨限值」是材料固有值，指可實施剝蝕加工之最小功率密度。

(第1實施形態)

圖1A係本實施形態的雷射加工裝置之示意圖。雷射加工裝置係具備：振盪裝置1、反射鏡21、聚光透鏡22、保持裝置3。振盪裝置1係具備：雷射光源11、雷射 控制部12、光束整形分割部13。保持裝置3係具有：保持部31、XYZ軸載台32。帶箭頭的虛線表示用來進行剝蝕加工之雷射加工用光束51，帶箭頭的一點虛線表示用來除去碎屑之碎屑除去用光束52。

雷射光源11係振盪出剝蝕加工用的雷射光束。在本實施形態，作為從雷射光源11振盪出的雷射光束是使用飛秒雷射，但並不限定於此。只要是能進行剝蝕加工的雷射即可，亦可採用皮秒雷射、準分子雷射、YAG雷射、CO₂雷射等。控制部12可控制雷射光源11所振盪出的雷射光束的輸出、頻率等。從雷射光源11振盪出的雷射光束射入光束整形分割部13。光束整形分割部13，將射入的雷射光束分割成雷射加工用光束51和碎屑除去用光束52這2條光束，並將碎屑除去用光束52的形狀予以整形。關於光束整形分割部13，隨後詳述。

雷射加工用光束51以及碎屑除去用光束52，藉由反射鏡21改變光路後，透過聚光透鏡22照射至設置於保持部31之被加工物4。

被加工物4設置於保持部31。保持部31是能夠保持被加工物4的構件，被固定於XYZ軸載台32。XYZ軸載台32可朝X-Y軸方向以及Z軸方向驅動。在此，X-Y軸方向是指保持部31之設置被加工物4的設置面之面方向，Z軸方向是與X-Y軸方向正交的方向。因此，一邊使雷射加工用光束51以及碎屑除去用光束52照射於設置在保持部31之被加工物4，一邊驅動XYZ軸載 台32，能將被加工物4藉由雷射加工用光束51以及碎屑除去用光束52掃描而進行期望的加工。

取代藉由XYZ軸載台32使被加工物4移動的構造，也能採用：讓振盪裝置11、反射鏡21以及聚光透鏡22一體地移動的構造，或使用電流掃描器等讓雷射加工用光束51以及碎屑除去用光束52的照射位置移動的構造。或是，一邊使被加工物4移動、一邊使雷射加工用光束51以及碎屑除去用光束52移動亦可。亦即，只要藉由使被加工物4、和雷射加工用光束51以及碎屑除去用光束52之至少一方移動，而將被加工物4的加工面以雷射加工用光束51以及碎屑除去用光束52進行掃描的話，可採用任意構造。

接著，參照圖2A、圖2B，針對光束整形分割部13做詳細的說明。又為了便於說明，在圖2A、圖2B中省略圖1A所示之反射鏡21的圖示。

圖2A左圖是用來說明，在光束整形分割部13生成雷射加工用光束51以及碎屑除去用光束52的樣子。左側的箭頭表示雷射光束的入射方向。圖2A右圖，係顯示從圖2A左圖所示的光束整形分割部13照射之雷射加工用光束51以及碎屑除去用光束52在被加工物4的照射形狀之俯視圖。右圖的箭頭(圖的往上方向)表示各光束51、52的掃描方向。光束整形分割部13具有繞射光學元件131。繞射光學元件131具有：將雷射光束分割的功能、及將分割後的雷射光束之一光軸的正交剖面的形狀予 以整形的功能。從雷射光源11振盪出的雷射光束，射入光束整形分割部13，藉由繞射光學元件131分割成雷射加工用光束51和碎屑除去用光束52這2條光束。在分割的同時，藉由繞射光學元件131將碎屑除去用光束52整形成線狀的線形光束。藉由光束整形分割部13分割後之雷射加工用光束51以及碎屑除去用光束52，透過聚光透鏡22照射於被加工物4表面(圖2A右圖)。又藉由改變繞射光學元件131和聚光透鏡22間之光路長度，可改變被加工物4之雷射加工用光束51的照射區域和被加工物4之碎屑除去用光束52的照射區域間之距離d。

在圖2A，雖是說明使用繞射光學元件131來生成雷射加工用光束51和碎屑除去用光束52的方法，但如圖2B所示般，使用光束分束器132來生成雷射加工用光束51和碎屑除去用光束52亦可。在此情況，射入光束整形分割部13之雷射光束，是藉由光束分束器132分割成雷射加工用光束51和碎屑除去用光束52這2條光束。此外，碎屑除去用光束52，一邊藉由反射鏡136改變其光路，一邊藉由柱狀透鏡134、135整形成線狀的線形光束。整形成線狀後之碎屑除去用光束52，經由反射鏡137、光束分束器133與雷射加工用光束51再度疊合，與雷射加工用光束51一起從光束整形分割部13射出之雷射加工用光束51以及碎屑除去用光束52，透過聚光透鏡22照射於被加工物4表面(圖2B右圖)。又光束分束器132、133，例如像偏向光束分束器那樣只要能將光束予以 分割以及合成者即可，並不限定於本實施形態。此外，雷射加工用光束51以及碎屑除去用光束52，在光束分束器133，不是以各光軸完全一致的方式而是使光軸錯開而進行疊合。藉由調整該軸間的距離，可改變各光束51、52在被加工物4的照射間隔d。

接著，回到圖1B來說明本實施形態之雷射加工裝置之剝蝕加工以及碎屑除去方法。圖1B係用來說明本實施形態之剝蝕加工方法以及碎屑除去方法。在本實施形態，碎屑除去用光束52的照射形狀呈直線狀，一邊將雷射加工用光束51以及碎屑除去用光束52互相隔著間隔地從上方照射於被加工物4，一邊使被加工物4往X-Y軸方向(空心箭頭方向)移動而形成加工溝槽101。實線箭頭表示雷射加工用光束51以及碎屑除去用光束52的照射位置相對於被加工物4的移動方向(雷射掃描方向)。

一邊將雷射加工用光束51照射於被加工物4一邊使其照射位置移動，藉此形成加工溝槽101，在加工溝槽101的周圍，伴隨雷射加工用光束51的照射所產生之碎屑102會飛散而附著。所附著的碎屑102，是藉由碎屑除去用光束52的照射予以除去。雷射加工用光束51，以比被加工物4的剝蝕臨限值更高的功率密度照射於被加工物4，碎屑除去用光束52，以足夠除去被加工物4所產生之碎屑102的功率密度照射於被加工物4。一般而言，碎屑102能以比被加工物4的剝蝕臨限值更低的功率密度除去，因此碎屑除去用光束52的功率密度較佳為未達被 加工物4的剝蝕臨限值且在碎屑102的剝蝕臨限值以上。然而，因為本發明的第2光束(碎屑除去用光束52)是用來除去碎屑的，只要能發揮碎屑除去效果即可，碎屑除去用光束52的功率密度並不限定於上述範圍。亦即較佳為，在除去碎屑102時，在不致造成被加工物4損傷或在將損傷抑制到最小的狀態下，以足夠除去碎屑102的功率密度照射光束。

碎屑除去用光束52，在藉由雷射加工用光束51所形成之加工溝槽101的形成之進展方向上，是從該雷射加工用光束51的照射位置後方照射。此外，該碎屑除去用光束52，是以該碎屑除去用光束52之直線狀照射形狀的軸與該加工溝槽101的形成方向正交的方式進行照射。採用這種配置來照射碎屑除去用光束52並使其移動，碎屑除去用光束52可一邊追隨藉由雷射加工用光束51所產生而往周圍飛散的碎屑102一邊將其除去(碎屑除去區域103)。

亦即，如本實施形態般將雷射加工用光束51進行掃描的情況，較佳為在雷射加工用光束51之掃描方向後段側以與該雷射加工用光束51隔著間隔的方式照射碎屑除去用光束52。在某一瞬間，以藉由雷射加工用光束51所形成之加工溝槽101的一部分中心而使碎屑102往四面八方飛散，飛散後之碎屑102的一部分，以其中心在上述加工溝槽101的一部分之分布附著於被加工物4。亦即，藉由雷射加工用光束51的照射所形成之加工溝槽 101周圍形成附著於被加工物4之碎屑102。針對此，在本實施形態，如上述般照射雷射加工用光束51和碎屑除去用光束52，因此能將存在有附著碎屑102的區域藉由碎屑除去用光束52進行掃描。這時，因為碎屑除去用光束52是朝與掃描方向正交的方向延伸之線狀光束，甚至在遠離加工溝槽101的區域上所附著的碎屑102，碎屑除去用雷射52都能照射到。如此，能將藉由雷射加工用光束51的加工所產生而附著於被加工物4之碎屑予以良好地除去。

又在本實施形態，是以碎屑除去用光束52之照射形狀的長邊方向與雷射加工用光束51的掃描方向正交的方式進行照射，但並不限定於此，以成為0度(平行)以外的任意角度進行照射亦可。亦即，使該照射形狀和該掃描方向所形成的角度比0度大，碎屑除去用光束52就具有碎屑102除去效果。

碎屑除去用光束52的長度，較佳為碎屑102飛散範圍的幅寬以上。此外，設雷射加工用光束51和碎屑除去用光束52之照射間隔為d[μm]，且設被加工物4的移動速度(雷射在被加工物4上的照射區域相對於該被加工物4之相對移動速度)為v[μm/s]的情況，在T=d/v[s]的式子中，較佳為以時間T成為一定值的方式設定間隔d及速度v。T[s]具體而言可視為，在被加工物4之某一區域，藉由雷射加工用光束51而產生碎屑102後，迄將被加工物4上所附著的碎屑102藉由碎屑除去用 光束52再度照射為止的時間。

在此，著眼於碎屑102的一粒子，所產生之碎屑粒子，在產生的同時往空中飛散，不久後落下而附著於被加工物4表面。而且，附著於被加工物4表面之碎屑粒子，並非附著後馬上固定於被加工物4，只要在附著後不太久的話，就能將碎屑102以比通常的剝蝕臨限值更低之功率密度予以除去。該功率密度與時間的關係，亦即，為了除去附著後的碎屑所必需的功率密度與碎屑附著後所經過的時間之關係，可藉由反覆進行測定來導出。因此，照射時間間隔T[s]的值，較佳為飛散後的碎屑102附著於被加工物4表面不久。決定T[s]值的要因，可考慮雷射加工用光束51的輸出、波長以及被加工物4的能量吸收率等。

如此，本發明的第1實施形態之雷射加工裝置，係將剝蝕加工用光束51和碎屑除去用光束52這2條光束照射於被加工物4。碎屑除去用光束52，因為是被整形成照射形狀呈線狀之線形光束，當原先的光束輸出相同的情況，相較於往廣範圍擴大的光束(例如，其直徑與線形光束的長度相同程度之圓板形光束)，光束每單位面積的輸出(功率密度)變高。換言之，在振盪出相同功率密度的光束的情況，不是形成為廣範圍的光束，而是形成為線狀的光束形狀，藉此可減少所必需的光束輸出。此外，在將碎屑除去用光束52照射於被加工物的狀態下，例如碎屑除去用光束52的照射形狀呈直線狀的話，是朝與該 直線正交的方向使被加工物4移動而進行碎屑的除去。亦即，在本實施形態，藉由以碎屑除去用光束52在被加工物4上的投影像成為線狀的方式照射碎屑除去用光束52，縱使是採用低功率雷射，也能確保能夠實現碎屑除去程度的功率密度，且能將沿著既定方向(例如，與雷射掃描方向正交的方向)之照射面積增大。如此，只要將線狀的碎屑除去用光束52之照射位置如上述般移動，就能將照射區域擴大成廣範圍，藉此能減少雷射光束的輸出並除去附著於廣範圍的碎屑。

碎屑除去用光束52的形狀不並限定為直線，照射形狀亦可為彎曲狀、圓弧狀。在此情況，如圖3A所示般，以碎屑除去用光束52的彎曲狀、圓弧狀之開口側朝前方的方式，一邊使該碎屑除去用光束52移動(圖3A的箭頭方向)一邊進行碎屑的除去。此外，碎屑除去用光束52的照射形狀，也能採用ㄑ字形(圖3B)、字形(圖3C)、以及直線和曲線所組合成的線(圖3D)等。光束的形狀呈「線狀」，不是嚴密定義的線亦可，例如長軸長度與短軸長度的比非常大之橢圓形(圖3E)等的細長狀者也包含於「線狀」。亦即，碎屑除去用光束52的形狀可說是：藉由使其照射區域往特定方向移動能產生使實質照射區域2維擴大的效果之1維形狀。

(實施例1)

圖4係本發明的一實施形態之實施例的示意圖。從雷 射光源11振盪出的雷射光束，是脈衝寬度500fs、重複頻率100kHz、平均輸出1w、波長1μm的飛秒雷射。此外，被加工物4的材質為鈉鈣玻璃。鈉鈣玻璃之剝蝕臨限值，當使用該飛秒雷射以及後述聚光透鏡22的情況，換算成雷射光束輸出為0.05W左右。又藉由該聚光透鏡22聚光後之光束點徑約1μm。雷射整形分割部13係具有：1/2波長板41、偏向光束分束器42、反射鏡43、空間光調變元件44。從雷射光源11振盪出的輸出1W(脈衝能量10μJ)的雷射光束，經由1/2波長板41以及偏向光束分束器42調整成輸出0.2W(脈衝能量2μJ)。接著，輸出被調整的雷射光束透過反射鏡43射入空間光調變元件44，分割成輸出0.1W(脈衝能量1μJ)的雷射加工用光束51和輸出0.1W(脈衝能量1μJ)的碎屑除去用光束52。分割後的雷射加工用光束51以及碎屑除去用光束52，透過聚光透鏡22(50倍)分別照射於被加工物4而進行掃描。被加工物4設置在固定於XYZ軸載台32的保持部31，一邊使XYZ軸載台32往X-Y軸方向以20μm/s的速度移動，一邊進行加工溝槽10的形成和碎屑102的除去。為了確認碎屑除去用光束52的效果，對於僅使用雷射加工用光束51掃描的情況、和將雷射加工用光束51和碎屑除去用光束52一起掃描的情況，進行比較。

圖5是照射於被加工物4之光束形狀的影像。上部的點是雷射加工用光束51，下部的直線是碎屑除去用光束52。雷射加工用光束51和碎屑除去用光束52 的照射間隔d為10μm，碎屑除去用光束52的長度為30μm。因此，雷射加工用光束51和碎屑除去用光束52的照射時間間隔T[s]為0.5秒。

圖6(a)是僅藉由雷射加工用光束51所形成的加工溝槽10之上面影像。可知在加工溝槽10的周圍附著有碎屑102。圖6(b)是在藉由雷射加工用光束51處理的同時，使用碎屑除去用光束52同時掃描而進行碎屑除去後的加工溝槽10的上面影像。可確認出，從藉由雷射加工用光束51形成加工溝槽101起算0.5秒後照射碎屑除去用光束52，能將飛散後的碎屑102除去。

(實施例2)

在與上述實施例1構造相同的雷射加工裝置，改變雷射加工用光束51和碎屑除去用光束52的照射間隔d[μm]，進行確認碎屑除去量變化的實驗。雷射加工用光束51設定成輸出0.05W(脈衝能量0.5μJ)，碎屑除去用光束52設定成輸出0.06W(脈衝能量0.6μJ)，XYZ軸載台32的移動速度為100μm/s。在照射間隔d=2.6μm、7.8μm、13μm這3水準之下進行比較。照射時間間隔T[s]分別為0.026秒、0.078秒、0.13秒。

圖7顯示使雷射加工用光束51和碎屑除去用光束52的照射間隔d[μm]改變時之碎屑102的除去量。橫軸表示離加工溝槽10中心的距離，縱軸表示，設被加工物4加工前的表面高度為0時之加工後加工部的高度。 確認出，d=7.8μm的情況，最能將碎屑除去。

(第2實施形態)

再度固著於被加工物4表面之碎屑102的剝蝕臨限值，比原先的被加工物4之剝蝕臨限值更低。因此，為了除去再度固著的碎屑102，可考慮以比被加工物4的剝蝕臨限值稍低之功率密度來照射碎屑除去用光束52。然而，在表面上固著有碎屑102的部位，以所固著的碎屑102為起點，光束能量容易由被加工物4吸收，因此縱使未達被加工物4的剝蝕臨限值也可能對被加工物4造成損傷。

根據目前為止的實驗可知，飛散後的碎屑102，當在被加工物4上附著後不久，能以比碎屑本來的剝蝕臨限值更低的剝蝕臨限值將碎屑102除去。因此，在飛散後的碎屑102在被加工物4上附著後不久就將碎屑102除去是重要的。

當碎屑除去用光束52照射於碎屑102時，有些碎屑會蒸發而消滅，但大部分的碎屑會往周圍彈飛。例如，若一邊照射碎屑除去用光束52一邊使其接近碎屑102，大部分的碎屑102會往碎屑除去用光束52的移動方向的前方彈飛。這代表著，藉由在碎屑除去用光束52的形狀和移動方向下工夫，可控制碎屑102的飛散方向。舉個例來說是指，能將碎屑102這種垃圾用碎屑除去用光束52這種掃帚朝期望的方向掃出。

圖8A、圖8B係用來說明，藉由碎屑除去用光束52來除去碎屑102的樣子。在圖8A，碎屑除去用光束52的照射形狀為圓弧狀，在圖8B，碎屑除去用光束52的照射形狀為直線狀。在圖8A、圖8B各個的情況，若碎屑除去用光束52朝實線箭頭方向掃描，所附著的碎屑102會往碎屑除去用光束52的掃描方向前側彈飛並逐漸集中(碎屑102a)。

如圖8B般之光束形狀呈直線狀的情況，藉由碎屑除去用光束52雖能將碎屑102良好地掃出，但在線形光束的兩端附近，碎屑102也會朝照射區域的外側方向彈飛(虛線箭頭)，因此有碎屑殘存的可能性。相對於此，如圖8A般如果光束形狀為圓弧狀的話，碎屑102容易往被光束覆蓋之照射區域的內側方向彈飛(虛線箭頭)，不致使碎屑102逃逸而能更有效率地除去。因此，藉由將碎屑除去用光束52的形狀設定成彎曲狀、圓弧狀、ㄑ字形、字形等的形狀，在控制碎屑102的飛散方向方面非常有效。亦即，碎屑除去用光束52的形狀較佳為，不致使碎屑102進一步往周圍飛散，或使其飛散量減少，且能在碎屑除去用光束52的掃描方向前方聚集的形狀。

圖9A係用來說明本實施形態的雷射加工裝置之碎屑102的除去方法。在圖9A，碎屑除去用光束52的照射形狀為圓環狀。實線箭頭表示光束之相對移動方向。在碎屑除去用光束52的圓環內，碎屑102反覆進行飛散、附著並和圓環狀的碎屑除去用光束52一起移動。亦 即，能將所產生的碎屑102以封閉於圓環內的狀態誘導至被加工物4的端部。

此外，如圖9B所示般，使碎屑除去用光束52的照射形狀相對於掃描方向呈傾斜亦可。圖9B顯示被加工物4的俯視圖，相對於光束的相對移動方向，在旁側設置碎屑吸引器201。碎屑除去用光束52，因為以照射形狀相對於移動方向帶有角度的方式進行照射，能使碎屑102往斜前方彈飛而藉由碎屑吸引器201高效率地回收。

又在本實施形態，雖是說明碎屑除去用光束52的照射形狀的變化，但構成為使用複數條光束來獲得同樣的效果亦可。亦即，構成為配置複數條碎屑除去用光束52，藉此控制碎屑102的飛散方向而進行高效率的碎屑102除去亦可。碎屑除去用光束52的好處之一在於，藉由在照射形狀、條數等下工夫，可彈性對應於被加工物4的形狀、所要求之碎屑的除去程度。

(實施例3)

比較以下兩情況的碎屑102附著狀況。亦即，對被加工物4照射雷射加工用光束51以及碎屑除去用光束52而同時進行加工溝槽101的形成和碎屑102的除去的情況，和僅照射雷射加工用光束51而進行加工溝槽101的形成的情況。圖10係顯示加工後的被加工物4之上面影像。白箭頭方向(影像的上方向)係光束的掃描方向，進行一定距離的光束掃描而形成加工溝槽101。在圖10的左 圖，在加工溝槽101形成的同時，也進行碎屑102的除去。附著於被加工物4表面的碎屑102，在圖中以複數的黑點表示。將照射碎屑除去用光束52的情況(圖10左圖)和未照射碎屑除去用光束52的情況(圖10右圖)做比較，可確認出，在碎屑除去用光束52的掃描方向前方，碎屑102的附著量大量增加的樣子。此外也能確認出，以碎屑除去用光束52掃描的區域(影像中，碎屑除去用光束52的下側區域103)，碎屑102被充分除去的樣子。在圖10左圖和右圖，除了使用碎屑除去用光束52以外是在同一條件下實施，因此所產生的碎屑102量為同一程度。因此可確認出，在圖10左圖，因為碎屑102集中在掃描方向的前方，藉由碎屑除去用光束52能將碎屑102沿著掃描方向掃出，亦即，可控制碎屑的飛散、除去方向。

(第3實施形態)

圖11係本實施形態之雷射加工裝置的示意圖。雷射加工裝置係具備：振盪裝置1、光束分束器(半反射鏡)91、聚光透鏡22、保持裝置3。振盪裝置1係具有：雷射光源11a、11b、雷射控制部12a、12b、光束整形部93a、93b。保持裝置3具有：保持部31、XYZ軸載台32。被加工物4設置於保持部31。帶箭頭的虛線表示用來進行剝蝕加工之雷射加工用光束51，帶箭頭的一點虛線表示用來除去碎屑之碎屑除去用光束52。

如此般，在本實施形態具備2個雷射光源11a、11b。亦即，雷射加工用光束51以及碎屑除去用光束52，分別由從雷射光源11a以及11b振盪出的雷射光束所生成。從振盪裝置1振盪出的雷射加工用光束51以及雷射除去用光束52，藉由光束分束器(半反射鏡)91合成，透過聚光透鏡22射入被加工物4。又光束分束器91，例如像偏向光束分束器那樣只要是能將光束予以分割以及合成者即可，並不限定於本實施形態。此外，被加工物4上之雷射加工用光束51和雷射除去用光束52的照射間隔d，可改變各光束射入光束分束器(半反射鏡)91時之光軸間的距離而予以調整。再者，將雷射加工用光束51以及雷射除去用光束52以照射於被加工物4的狀態對被加工物4進行掃描，可同時進行剝蝕加工以及碎屑除去。

又碎屑除去用光束52，亦可以其照射區域包含雷射加工用光束51的照射區域之至少一部分的方式進行照射。例如，像鑽孔加工那樣雷射加工用光束51的照射位置固定的情況，碎屑除去用光束52能以重疊於雷射加工用光束之加工孔的方式進行照射(圖12)。或是，也能構成為，將雷射加工用光束51的照射位置固定而進行加工，並將其周圍僅使用碎屑除去用光束52進行掃描而除去所附著的碎屑。如圖12所示般可構成為，以雷射加工用光束51所照射之加工點為中心，讓碎屑除去用光束52旋轉，或隔著雷射加工用光束51所照射的加工點而 將碎屑除去用光束52進行往復掃描。

本申請是主張2013年7月19日提出申請之日本特許出願第2013-150897號的優先權，引用其內容作為本申請的一部分。

4‧‧‧被加工物

22‧‧‧聚光透鏡

51‧‧‧雷射加工用光束

52‧‧‧碎屑除去用光束

101‧‧‧加工溝槽

102‧‧‧碎屑(碎屑附著區域)

103‧‧‧碎屑除去區域

d‧‧‧雷射加工用光束51和碎屑除去用光束52之照射間隔

v‧‧‧被加工物4的移動速度

Claims (9)

1. 一種雷射加工裝置，係具備振盪裝置和保持裝置，該振盪裝置，係振盪出為了將被加工物實施剝蝕加工之第1光束、和為了除去藉由前述剝蝕加工所產生的碎屑之第2光束；該保持裝置係用來保持前述被加工物；前述第1光束照射於藉由前述保持裝置所保持之前述被加工物，前述第2光束照射於前述被加工物的前述第1光束之照射位置或該照射位置附近，前述第2光束在前述被加工物上的照射形狀呈線狀。
2. 如申請專利範圍第1項所述之雷射加工裝置，其中，前述第1光束，是以前述被加工物之剝蝕臨限值以上的功率密度照射於前述被加工物，前述第2光束，是以未達前述被加工物的剝蝕臨限值且在前述碎屑的剝蝕臨限值以上的功率密度照射於前述被加工物。
3. 如申請專利範圍第1或2項所述之雷射加工裝置，其中，前述第1光束是在前述被加工物進行掃描，前述第2光束，是以照射形狀的長邊方向相對於前述第1光束的掃描方向成為比0度大的角度的狀態，朝前述掃描方向在前述被加工物進行掃描。
4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項所述之雷射 加工裝置，其中，前述第1光束是在前述被加工物進行掃描，前述第2光束，在前述第1光束的掃描方向上以位於後方隔著間隔的方式進行照射，而沿前述掃描方向在前述被加工物進行掃描。
5. 如申請專利範圍第1至4項中任一項所述之雷射加工裝置，其中，前述第2光束的照射形狀之至少一部分呈圓弧狀。
6. 如申請專利範圍第1至5項中任一項所述之雷射加工裝置，其中，前述振盪裝置係具備：產生雷射光束之光源、以及將前述雷射光束分割成前述第1光束和前述第2光束之分割部。
7. 如申請專利範圍第1至5項中任一項所述之雷射加工裝置，其中，前述振盪裝置係具備：振盪出前述第1光束之第1光源、以及振盪出上述第2光束之第2光源。
8. 一種雷射加工方法，係具有振盪步驟，在該振盪步驟，係振盪出為了將被加工物實施剝蝕加工之第1光束、和為了除去藉由前述剝蝕加工所產生的碎屑之第2光束；前述第1光束照射於前述被加工物，前述第2光束照射於前述被加工物的前述第1光束之照射位置或該照射位置附近，在前述被加工物上的照射形狀呈線狀。
9. 一種雷射振盪裝置，係振盪出為了將被加工物實施剝蝕加工之第1光束、和為了除去藉由前述剝蝕加工所產生的碎屑之第2光束；其係具備整形手段，該整形手段係將前述第2光束之與該第2光束的光軸正交之剖面形狀整形成線狀。