專利名稱：激光加工方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種使用激光來(lái)對(duì)薄膜太陽(yáng)能電池、液晶、有機(jī)場(chǎng)致發(fā)光、等離子體顯示器等平板設(shè)備中的基板上的薄膜進(jìn)行加工的激光加工方法及其裝置。
背景技術(shù)：
一般，在切斷基板上的薄膜的加工(下面，稱作劃線(scribe)加工)中使用了激光。在以往的使用了激光的劃線加工(激光劃線)中，使用與薄膜的光吸收波長(zhǎng)匹配的激光來(lái)加熱薄膜或者包含在薄膜的一部分成分，并利用氣化來(lái)去除激光照射部的薄膜(例如， 參照專利文獻(xiàn)1)。此時(shí)，去除的薄膜作為粉塵附著在基板上，因此激光劃線后的清洗必不可少。因此，還嘗試過(guò)同時(shí)地進(jìn)行激光照射和清洗(例如，參照專利文獻(xiàn)2)。而且，當(dāng)基板變大時(shí)，需要對(duì)一個(gè)基板多次加工多個(gè)劃線，在多層薄膜中的劃線加工中，公開了用于提高薄膜間的劃線的位置精度的監(jiān)視法(例如，參照專利文獻(xiàn)3)。另一方面，作為激光加工法，有將水柱(water jet)用作為光導(dǎo)光路來(lái)將水和激光照射在相同的加工區(qū)域的方法(例如，非專利文獻(xiàn)1參照)。專利文獻(xiàn)1 日本特開平1-140677號(hào)公報(bào)(第2頁(yè)左下欄第12行 右下欄第20 行、圖1)專利文獻(xiàn)2 日本特開2006-315030號(hào)公報(bào)(0018 0020段、圖1)專利文獻(xiàn)3 日本特開2008-71874號(hào)公報(bào)(0040 0046段、圖1)__ 專禾Il 文獻(xiàn) 1 Laser-doped Silicon Solar Cells by Laser Chemical Processing (LCP) exceeding 20 % Efficiency,33rd IEEE Photovoltaic Specialist Conference, 12_16May. 2008，St.Diego, CA

發(fā)明內(nèi)容
然而，在如上述那樣的以往的激光加工方法中，由于劃線加工大量產(chǎn)生粉塵，因此存在從基板的薄膜層的相反側(cè)照射激光并使用大容量的集塵器來(lái)去除在薄膜層表面產(chǎn)生的粉塵的方法、在清洗層中進(jìn)行劃線加工的方法等。 但是，在這些方法中，激光在基板表面被反射而成為損失，因此存在必須選擇透過(guò)激光的基板這樣的問(wèn)題。另外，在由大容量的集塵器來(lái)去除粉塵的方法中，存在如下問(wèn)題點(diǎn)裝置由于大型化而產(chǎn)生噪音，成本也增大。另外，在清洗層中進(jìn)行劃線加工的方法中，由于基板大型化所消耗的清洗液變得大量，存在環(huán)境負(fù)荷變大這樣的問(wèn)題點(diǎn)。另一方面，關(guān)于劃線的位置控制，有照射激光來(lái)從斑紋圖樣檢測(cè)位置的方法，但是在基板上有粉塵、水滴等的異物的情況下，存在無(wú)法進(jìn)行正確的檢測(cè)這樣的問(wèn)題。而且，在將水柱用作為激光的導(dǎo)光路的方法中，激光擴(kuò)散在水柱的截面整體，因此存在加工區(qū)域的最小面積不能比水柱的最小面積小這樣的問(wèn)題。
本發(fā)明是為了解決如上述那樣的課題而作出的，其目的在于提供一種在通過(guò)激光來(lái)對(duì)基板上的薄膜進(jìn)行劃線加工的情況下不需要大型的集塵器、大量的清洗液而正確地進(jìn)行微細(xì)的劃線加工的激光加工方法以及裝置。與本發(fā)明有關(guān)的激光加工方法，其特征在于，與激光的照射一起，以與所述激光的光軸大致相同的軸為軸，噴射比光徑大的液柱狀的清洗液來(lái)進(jìn)行加工。另外，與本發(fā)明有關(guān)的激光加工裝置，其特征在于，具備激光光源，射出激光；透鏡，對(duì)所述激光進(jìn)行聚光；液流控制部，供給清洗液并控制流速；配管，設(shè)置有導(dǎo)入已被聚光的所述激光的窗部，并且導(dǎo)入所述清洗液；以及噴嘴，以從所述窗部導(dǎo)入到所述清洗液中的所述激光的光軸為大致中心，以在所述清洗液中傳播的激光不接觸內(nèi)壁的大小設(shè)置在所述配管的與所述窗部相對(duì)應(yīng)的位置，照射在所述清洗液中傳播的所述激光并且噴射所述清洗液。根據(jù)本發(fā)明，與激光的照射一起將清洗液噴射在加工區(qū)域來(lái)進(jìn)行劃線加工，通過(guò)將燒蝕時(shí)產(chǎn)生的粉塵取入到清洗液中來(lái)使粉塵不分散，能夠抑制粉塵向加工周邊部以及激光加工裝置的光學(xué)部件的附著，能夠進(jìn)行不需要集塵器、不需要大量的清洗液的加工。另外，通過(guò)一邊將清洗液噴射在加工區(qū)域一邊進(jìn)行加工點(diǎn)的位置檢測(cè)，即使是附著了粉塵、水滴等的異物的基板也能夠一邊去除異物一邊正確地檢測(cè)位置。另外，聚光的激光以不接觸噴嘴的內(nèi)壁的位置以及徑構(gòu)成，并在清洗液中通過(guò)，能夠進(jìn)行微細(xì)的加工到激光的聚光界限為止。


圖1是表示與本發(fā)明有關(guān)的激光加工裝置的實(shí)施方式1的結(jié)構(gòu)的概略圖。圖2是表示與本發(fā)明有關(guān)的激光加工裝置的實(shí)施方式1的加工頭的結(jié)構(gòu)的截面圖。圖3是表示與本發(fā)明有關(guān)的激光加工裝置的實(shí)施方式1的加工頭的其它結(jié)構(gòu)的截面圖。圖4是表示通過(guò)與本發(fā)明有關(guān)的激光加工裝置的實(shí)施方式1的激光加工方法加工的薄膜太陽(yáng)能電池中的蓄電池的制造工序的截面放大圖。圖5是表示通過(guò)與本發(fā)明有關(guān)的激光加工裝置的實(shí)施方式1的激光加工方法加工的薄膜太陽(yáng)能電池中的蓄電池的整體構(gòu)造的俯視圖。圖6是表示與本發(fā)明有關(guān)的激光加工裝置的實(shí)施方式2的加工頭的結(jié)構(gòu)的截面圖。圖7是表示與本發(fā)明有關(guān)的激光加工裝置的實(shí)施方式3的加工頭的結(jié)構(gòu)的截面圖。圖8是表示與本發(fā)明有關(guān)的激光加工裝置的實(shí)施方式4的加工頭的結(jié)構(gòu)的截面圖。圖9是表示與本發(fā)明有關(guān)的激光加工裝置的實(shí)施方式5的加工頭的結(jié)構(gòu)的截面圖。圖10是表示與本發(fā)明有關(guān)的激光加工裝置的實(shí)施方式6的加工頭的結(jié)構(gòu)的截面圖。
圖11是表示與本發(fā)明有關(guān)的激光加工裝置的實(shí)施方式7的加工頭的結(jié)構(gòu)的截面圖。圖12是表示與本發(fā)明有關(guān)的激光加工裝置的實(shí)施方式7的激光加工時(shí)的觀測(cè)定時(shí)的圖。圖13是表示與本發(fā)明有關(guān)的激光加工裝置的實(shí)施方式8的加工頭的結(jié)構(gòu)的截面圖。附圖標(biāo)記說(shuō)明10 薄膜；11 絕緣基板；101 激光；102 透鏡；103 棱鏡；104 棱鏡一體型透鏡； 111 配管；112 清洗液；113 噴嘴；120 光束形狀測(cè)量裝置；131 功率計(jì)；140 距離傳感器單元；141 距離傳感器；142,143 距離傳感器光線；145 距離測(cè)量用入射窗；146 距離測(cè)量用噴嘴；147 入射窗；148 觀測(cè)用入射窗；151 觀測(cè)照相機(jī)；152 觀測(cè)光線；156 觀測(cè)用噴嘴；160 激光光源；161、162、163、164、165、166、167、168 加工頭；170 液流控制部；201、202、203、204、205、206、207、208 激光加工裝置
具體實(shí)施例方式實(shí)施方式1.參照附圖來(lái)說(shuō)明實(shí)施方式1。圖1是表示使用與本發(fā)明有關(guān)的實(shí)施方式1中的激光加工方法的激光加工裝置201的整體結(jié)構(gòu)的概略圖。圖2是表示圖1的激光加工裝置 201中的激光照射時(shí)的加工頭161的結(jié)構(gòu)的截面放大圖。在圖1中，本實(shí)施方式1中的激光加工裝置201具備有激光光源160，產(chǎn)生激光 101 ；液流控制部170，將清洗液112供給到絕緣基板11上并控制流速；以及加工頭161，將來(lái)自激光光源160的激光101進(jìn)行聚光，將聚光的激光101與來(lái)自液流控制部170的清洗液112的噴射一起向絕緣基板11上的薄膜10進(jìn)行照射。如圖2所示，加工頭161作為基本結(jié)構(gòu)部分而具備透鏡102，將來(lái)自激光光源160 的激光101進(jìn)行聚光；配管111，由水流控制部170來(lái)控制流速，將供給的洗凈液112的水流向激光101的照射方向進(jìn)行引導(dǎo)；以及噴嘴113，將聚光的激光101與作為洗凈液112水流一起向基板的加工區(qū)域進(jìn)行照射。噴嘴113是以聚光的激光101的光軸為大致中心以不接觸噴嘴113的內(nèi)壁的位置、以及徑來(lái)設(shè)置。在配管111中，在透過(guò)聚光的激光101來(lái)導(dǎo)入到清洗液112中并向噴嘴 113的方向引導(dǎo)的位置設(shè)置入射窗147。入射窗147是在與包圍清洗液112的配管111之間通過(guò)密封環(huán)114進(jìn)行密封。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，噴嘴113與激光101的照射一起在與激光101的光軸大致相同軸噴射比激光101的光徑大的液柱狀的清洗液112。接著，說(shuō)明本實(shí)施方式1中的激光加工裝置201的動(dòng)作。在圖2中，用于加工的激光101從激光光源160向A方向前進(jìn)。激光101朝向絕緣基板11上的薄膜10的加工點(diǎn)110 —邊通過(guò)透鏡102進(jìn)行聚光或者成像一邊透過(guò)入射窗147入射到通過(guò)配管111引導(dǎo)的純水等的清洗液112中。激光101 —邊進(jìn)行聚光、成像一邊在清洗液112中傳播，從噴嘴113與清洗液112 的噴射一起以期望的形狀照射在形成于絕緣基板11上的薄膜10。照射了激光101的薄膜10中，被照射的部分吸收激光101，通過(guò)熱的產(chǎn)生進(jìn)行燒蝕來(lái)從絕緣基板11剝離。另一方面，如圖2所示，用于清洗的清洗液112從液流控制部170通過(guò)配管111朝向B方向進(jìn)行供給。清洗液112在配管111的端部向A方向改變流向來(lái)導(dǎo)入噴嘴113，通過(guò)噴嘴113進(jìn)行整流并朝向形成在絕緣基板11上的薄膜10進(jìn)行噴射。噴射的清洗液112取入由于激光101的照射而在絕緣基板11上的薄膜10的剝離中產(chǎn)生的粉塵來(lái)從絕緣基板11上去除。取入了粉塵的清洗液112通過(guò)未圖示的回收器來(lái)回收。絕緣基板11通過(guò)相對(duì)地移動(dòng)加工頭161使激光101的照射成為線狀，通過(guò)使薄膜 10的剝離線狀地開展，一邊去除粉塵一邊進(jìn)行劃線加工。這樣，向加工點(diǎn)110與激光101的照射一起噴射清洗液112來(lái)進(jìn)行劃線加工，通過(guò)將燒蝕時(shí)產(chǎn)生的粉塵取入清洗液112中，能夠不使粉塵散亂，并抑制粉塵向加工周邊部以及激光加工裝置的光學(xué)部件的的附著，能夠進(jìn)行不需要集塵器的加工。另外，通過(guò)將清洗液112噴到加工點(diǎn)110，還能夠除去劃線加工時(shí)沒有完全地從基板剝離的部分，劃線后的清洗工序也能夠省略或者簡(jiǎn)化。而且，能夠促進(jìn)加工點(diǎn)110的冷卻，能夠抑制成為串聯(lián)連接時(shí)的泄漏電流的傳遞通路的原因的加工點(diǎn)110周邊的薄膜10的結(jié)晶化。另外，通過(guò)將噴嘴113以聚光的激光101不接觸噴嘴113的內(nèi)壁的位置、以及徑來(lái)構(gòu)成，能夠微細(xì)地加工到激光的聚光界限。而且，激光101在折射率比氣體高的清洗液112中透過(guò)，因此與在氣體中直接向薄膜10照射激光101的情況相比，能夠?qū)⒓す?01聚光到小的區(qū)域、且能夠降低薄膜10表面中的反射損失。因而，能夠變窄劃線寬度、且能夠進(jìn)行效率優(yōu)良的劃線加工。這里，激光101是根據(jù)成為劃線加工的對(duì)象的薄膜10的光吸收特性來(lái)選擇的。例如，在薄膜太陽(yáng)能電池中，使用YAG等固體激光、光纖激光的基波(波長(zhǎng)1 μ m左右)、第二高次諧波(波長(zhǎng)0. 5 μ m左右)、第三高次諧波(波長(zhǎng)0. 3 0. 4 μ m左右)。另外，激光101根據(jù)成為劃線加工的對(duì)象的薄膜10的燒蝕特性，使用微秒、納秒、 皮秒的脈沖激光或者連續(xù)振蕩的激光。此外，在上述的說(shuō)明中，表示了作為清洗液使用了純水的情況的例子，但是也可以是通過(guò)激光101的照射來(lái)對(duì)成為劃線加工的對(duì)象薄膜10引起或者促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)的液體。例如，也可以使用KOH水溶液等堿性水溶液、或者HNO3等酸性水溶液。另外，在上述的說(shuō)明中，表示了在絕緣基板11使用了玻璃板情況下的例子，但是也可以是撓性的樹脂薄膜。另外，成為劃線加工的對(duì)象的薄膜10不僅能夠根據(jù)通過(guò)激光101來(lái)直接燒蝕的方法、而且還能夠通過(guò)使薄膜10的基底的薄膜吸收激光101、與該基底薄膜的燒蝕同時(shí)地剝離薄膜10的方法、通過(guò)來(lái)自基底薄膜的傳熱來(lái)燒蝕薄膜10的方法來(lái)剝離薄膜10的一部分。而且，代替入射窗147，也可以如圖3所示那樣設(shè)置棱鏡103。在這種情況下，不僅能夠?qū)⒕酃獾募す?01向與入射方向大致相同方向?qū)肭逑匆?12中，而且還能夠防止激光101的入射部分中的清洗液112的滯留導(dǎo)致的燒結(jié)。另外，能夠降低向噴嘴113的噴出方向改變洗凈液112的水流方向時(shí)的壓力損失。
7
在使用棱鏡103的情況下，能夠給通過(guò)減小棱鏡103與清洗液112的折射率之差來(lái)減小棱鏡103的激光101的透過(guò)面中的激光101的折射角度。另外，也能夠降低棱鏡103 與清洗液112之間的反射損失。接著，作為通過(guò)使用本實(shí)施方式1中的激光加工方法的激光加工裝置201加工的半導(dǎo)體設(shè)備的實(shí)施例，說(shuō)明薄膜太陽(yáng)能電池的情況。圖4是表示使用圖1的激光加工裝置 201進(jìn)行加工的薄膜太陽(yáng)能電池中的蓄電池的制造工序的截面放大圖，圖5是表示整體結(jié)構(gòu)的俯視圖。圖4(g)是表示使用激光加工裝置201進(jìn)行加工的薄膜太陽(yáng)能電池中的蓄電池的截面的放大圖，11表示絕緣基板，12(12a、12b、12c、…)表示透明電極，13 (13a、13b、 13c、…)表示發(fā)電層，14(14a、14b、14c、…)表示背面電極，15 (15a、15b、15c、…)表示光電變換區(qū)域，21 (21a、21b、...)表示第一劃線部，22 (22a,22b,···)表示第二劃線部，23 (23a、 23b、…)表示第三劃線部，后綴a、b、c表示發(fā)電區(qū)域的區(qū)別。如圖4(g)所示，形成由厚度1 3mm的玻璃板構(gòu)成的透光性的絕緣基板11，在絕緣基板11上形成透光性導(dǎo)電氧化膜等透明電極12 (1加、12b、12c、…)，在透明電極12 (1加、 12b、12c、…)之上還形成作為發(fā)電層13(13a、13b、13c、…)具有PN結(jié)的例如非晶硅的半
導(dǎo)體層。而且，在發(fā)電層13(13a、13b、13c、…)之上，例如形成鋁、銀等背面電極14 (Ha、 14b、14c、…)。由此，從絕緣基板11側(cè)入射的光能轉(zhuǎn)換為電能。在薄膜太陽(yáng)能電池中，為了提高發(fā)電效率，劃分絕緣基板11的發(fā)電區(qū)域15(lfe、 15b、15c、…)來(lái)進(jìn)行發(fā)電區(qū)域15(1 、巧b、15c、…)的串聯(lián)連接。在劃分該發(fā)電區(qū)域時(shí)使用激光劃線。首先，在絕緣基板11 (圖4 (a))的上面均勻地形成透明電極12 (圖4 (b))，透明電極12是通過(guò)本實(shí)施方式1的激光加工裝置201使用透明電極12吸收的波長(zhǎng)的激光來(lái)以線狀地剝離透明電極12的一部分來(lái)形成第一劃線部21a、21b、…，在與發(fā)電區(qū)域15a、15b、 15c、…相對(duì)應(yīng)的區(qū)域中分割為透明電極12a、12b、12c、…(圖4(c))。接著，在形成了與發(fā)電區(qū)域15a、15b、15c、…相對(duì)應(yīng)的透明電極12的區(qū)域12a、 12b、12c、…的絕緣基板11之上通過(guò)等離子體CVD等蒸鍍發(fā)電層13之后(圖4(d))，發(fā)電層13通過(guò)激光加工裝置201使用只由發(fā)電層13吸收的波長(zhǎng)的激光來(lái)在剩下透明電極12 的狀態(tài)下通過(guò)以線狀地只剝離發(fā)電層13的一部分來(lái)形成第二劃線部22a、22b、…，分割為與發(fā)電區(qū)域15a、15b、15c、…相對(duì)應(yīng)的區(qū)域13A、13B、13C、…(圖4(e))。接著，在形成了與發(fā)電區(qū)域15a、15b、15c、…相對(duì)應(yīng)的發(fā)電層13的區(qū)域13A、13B、 13C、…的絕緣基板11之上蒸鍍背面電極14之后(圖4(f))，背面電極14通過(guò)激光加工裝置201將背面電極14以及發(fā)電層13的區(qū)域13A、13B、13C、…的一部分以線狀地進(jìn)行剝離來(lái)形成第三劃線部23a、23b、…，分割為與發(fā)電區(qū)域15a、15b、15c、…相對(duì)應(yīng)的區(qū)域14a、 14b、14c、…以及區(qū)域 13a、13b、13c、…(圖 4(g))。在剩下透明電極12的狀態(tài)下，通過(guò)分割為與發(fā)電區(qū)域15相對(duì)應(yīng)的背面電極14的區(qū)域14a、14b、14c、…以及發(fā)電層13的區(qū)域13a、13b、13c、…，形成各發(fā)電區(qū)域15a、15b、 15c、…的串聯(lián)連接。在薄膜太陽(yáng)能電池的蓄電池中，如圖5所示，例如在Im見方的絕緣基板11上，多個(gè)發(fā)電區(qū)域15被由第一劃線部21、第二劃線部22、第三劃線部23構(gòu)成的劃線16分割，并
串聯(lián)連接。此外，在將背面電極14以及發(fā)電層13區(qū)域13A、13B、13C、…分割為與發(fā)電區(qū)域 15a、15b、15c、…相對(duì)應(yīng)的區(qū)域14a、14b、14c、…以及區(qū)域13a、13b、13c、…時(shí)，使用背面電極14以及發(fā)電層13共同吸收的波長(zhǎng)的激光來(lái)將背面電極14以及發(fā)電層13的一部分以線狀地進(jìn)行剝離。另外，代替對(duì)于背面電極14以及發(fā)電層13的區(qū)域13A、13B、13C、…的一部分如上述的那樣使用兩者吸收的波長(zhǎng)的激光，也可以通過(guò)如下方法來(lái)進(jìn)行剝離使背面電極14 的發(fā)電層13的區(qū)域13A、13B、13C、…的一部分吸收激光，與該發(fā)電層13的區(qū)域13A、13B、 13C、…的燒蝕同時(shí)地剝離背面電極14。另外，也可通過(guò)如下方法來(lái)進(jìn)行剝離通過(guò)根據(jù)來(lái)自發(fā)電層13的區(qū)域13A、13B、13C、…的傳熱來(lái)燒蝕背面電極14。在這種情況下，背面電極 14的種類的選擇、或者激光的種類的選擇等范圍變大。在上述的任一個(gè)的剝離中，通過(guò)激光加工裝置201 —邊噴射清洗液112 —邊進(jìn)行劃線加工，將燒蝕時(shí)產(chǎn)生的粉塵取入到清洗液112中，粉塵不分散，能夠抑制粉塵向加工周邊部以及激光加工裝置的光學(xué)部件的附著，能夠進(jìn)行不需要集塵器、不需要大量的清洗液的加工。另外，在進(jìn)行如上述那樣的三層的劃線加工的情況下，劃線加工的區(qū)域、即從第一劃線21到第三劃線23為止的區(qū)域不能對(duì)發(fā)電作出貢獻(xiàn)，為了劃線加工區(qū)域的縮小而需要變窄劃線部的寬度，但是通過(guò)激光加工裝置201，能夠微細(xì)地加工到激光的聚光界限為止， 能夠形成效率優(yōu)良的蓄電池。如以上那樣，在本實(shí)施方式1中，向加工點(diǎn)110與激光101的照射一起噴射清洗液 112來(lái)進(jìn)行劃線加工，將燒蝕時(shí)產(chǎn)生的粉塵取入到清洗液112中，因此粉塵不分散，能夠抑制粉塵向加工周邊部以及激光加工裝置的光學(xué)部件的附著，能夠進(jìn)行不需要集塵器、不需要大量的清洗液的加工。另外，通過(guò)清洗液的噴射，還能夠除去劃線加工時(shí)沒有完全地從基板剝離的部分， 劃線后的清洗工序也能夠省略或者簡(jiǎn)化。而且，能夠促進(jìn)加工區(qū)域的冷卻，能夠抑制成為串聯(lián)連接時(shí)的泄漏電流的傳遞通路的原因的加工區(qū)域周邊的結(jié)晶化。另外，將噴嘴113以聚光的激光101不接觸噴嘴113的內(nèi)壁的位置、以及徑來(lái)構(gòu)成，因此能夠微細(xì)地加工到激光的聚光界限為止。另外，激光101在折射率比氣體高的清洗液112中透過(guò)，因此與從氣體直接向加工區(qū)域照射激光的情況相比，能夠?qū)⒓す饩酃獾叫〉膮^(qū)域?yàn)橹?、且能夠降低加工區(qū)域表面中的反射損失。而且，能夠變窄劃線部的寬度、且能夠進(jìn)行效率優(yōu)良的劃線加工。另外，在形成薄膜太陽(yáng)能電池的蓄電池的情況下，不僅能夠抑制粉塵的附著，而且能夠變窄不對(duì)發(fā)電作出貢獻(xiàn)的劃線加工區(qū)域，能夠通過(guò)對(duì)發(fā)電作出貢獻(xiàn)的發(fā)電層的擴(kuò)大來(lái)實(shí)現(xiàn)發(fā)電效率的提高。實(shí)施方式2.圖6是表示與本發(fā)明有關(guān)的實(shí)施方式2中的激光加工裝置202中的激光照射時(shí)的加工頭162的結(jié)構(gòu)的概略圖。實(shí)施方式2代替圖3所示的實(shí)施方式1中的加工頭161的透鏡102和棱鏡103，具備棱鏡一體型透鏡104。
除此之外的其他結(jié)構(gòu)以及動(dòng)作與實(shí)施方式1相同，對(duì)于相當(dāng)部分附加與圖3相同的標(biāo)記來(lái)省略說(shuō)明。在實(shí)施方式2中，將激光101進(jìn)行聚光、或者朝向加工點(diǎn)110進(jìn)行成像的透鏡和作為入射窗的棱鏡進(jìn)行一體化的棱鏡一體型透鏡104，因此能夠使用短焦點(diǎn)距離的透鏡，因此能夠更小地進(jìn)行聚光，能夠進(jìn)行微細(xì)的加工。另外，通過(guò)加工頭的小型化、光學(xué)系統(tǒng)的部件數(shù)量削減，能夠?qū)⒓庸ゎ^輕量化。在移動(dòng)加工頭的情況下，加工頭輕量能夠更高速地進(jìn)行移動(dòng)。實(shí)施方式3.圖7是表示與本發(fā)明有關(guān)的實(shí)施方式3中的激光加工裝置203中的激光照射時(shí)的加工頭163的結(jié)構(gòu)的概略圖。實(shí)施方式3在圖3所示的實(shí)施方式1中的加工頭161中還具備光束形狀測(cè)量裝置120。除此之外的其他結(jié)構(gòu)以及動(dòng)作與實(shí)施方式1相同，對(duì)于相當(dāng)部分附加與圖3相同的標(biāo)記來(lái)省略說(shuō)明。如圖7所示，光束形狀測(cè)量裝置120具有物鏡單元121、(XD等的二維傳感器122、 光學(xué)濾波器123，相對(duì)于加工頭161安裝在絕緣基板11的相反側(cè)。另外，根據(jù)需要在激光 101的光路中設(shè)置光衰減器105。在實(shí)施方式3中，相對(duì)于加工頭161在絕緣基板11的相反側(cè)設(shè)置光束形狀測(cè)量裝置120，因此通過(guò)使物鏡121的觀測(cè)位置對(duì)準(zhǔn)在激光光束照射面，能夠不受清洗液的影響而測(cè)量正確的照射光束輪廓。此外，光束形狀測(cè)量裝置120無(wú)需必須配置在絕緣基板11之下，在其它區(qū)域配置相當(dāng)于絕緣基板11的基板，在測(cè)量光束形狀時(shí)，也可以將加工頭161移動(dòng)到光束形狀測(cè)量裝置120的正上方來(lái)測(cè)量光束形狀。實(shí)施方式4.圖8是表示與本發(fā)明有關(guān)的實(shí)施方式4中的激光加工裝置204中的激光照射時(shí)的加工頭164的結(jié)構(gòu)的概略圖。實(shí)施方式4在圖3所示的實(shí)施方式1中的加工頭161還具備功率計(jì)131。除此之外的其他結(jié)構(gòu)以及動(dòng)作與實(shí)施方式1相同，對(duì)于相當(dāng)部分附加與圖3相同的標(biāo)記來(lái)省略說(shuō)明。如圖8所示，功率計(jì)131相對(duì)于加工頭161安裝在絕緣基板11的相反側(cè)。在實(shí)施方式4中，相對(duì)于加工頭161在絕緣基板11的相反側(cè)設(shè)置功率計(jì)131，因此能夠不受清洗液的影響而測(cè)量正確的照射光束功率。實(shí)施方式5.圖9是表示與本發(fā)明有關(guān)的實(shí)施方式5中的激光加工裝置205中的激光照射時(shí)的加工頭165的結(jié)構(gòu)的概略圖。實(shí)施方式5在圖3所示的實(shí)施方式1中的加工頭161還具備距離傳感器單元140。除此之外的其他結(jié)構(gòu)以及動(dòng)作與實(shí)施方式1相同，對(duì)于相當(dāng)部分附加與圖3相同的標(biāo)記來(lái)省略說(shuō)明。如圖9所示，距離傳感器單元140具有距離傳感器141、光分束器144。在圖9中，距離傳感器141是通過(guò)放出激光并檢測(cè)測(cè)量位置中的反射光來(lái)測(cè)量距離。作為控制用光線的距離傳感器光線142是從距離傳感器141向C方向放出的激光的光軸，由光分束器144來(lái)進(jìn)行反射，將激光101的光束在從噴嘴113噴射的清洗液112中進(jìn)行傳播并朝向加工點(diǎn)110進(jìn)行照射。距離傳感器光線142在加工點(diǎn)110中進(jìn)行反射，作為反射的激光的距離傳感器光線143在光分束器144中向D方向進(jìn)行反射來(lái)返回到距離傳感器141。距離傳感器141從返回的距離傳感器光線143檢測(cè)與作為控制信息的薄膜10的距離。在實(shí)施方式5中，在加工頭161設(shè)置距離傳感器單元140，距離傳感器141的測(cè)量用激光通過(guò)與加工激光101相同的光學(xué)系統(tǒng)，因此能夠正確地測(cè)量激光照射位置離加工頭的距離變化。一邊從噴嘴113噴射清洗液112 —邊進(jìn)行加工點(diǎn)的位置檢測(cè)，因此在附著了粉塵、 水滴等異物的基板也能夠去除異物而能夠正確地檢測(cè)位置。另外，通過(guò)分離距離傳感器的光線與激光101的光線區(qū)域，能夠?qū)崿F(xiàn)噪聲少的測(cè)量。此外，如果改變激光101與距離傳感器141的光線的波長(zhǎng)，則能夠使用波長(zhǎng)濾波器來(lái)進(jìn)行穩(wěn)定的距離測(cè)量。另外，這里，將使用了使用激光的距離傳感器141的情況為例，但是如果是能夠在加工用激光101的光束范圍內(nèi)的光的傳播中測(cè)量距離，則方式也可以不同。實(shí)施方式6.圖10是表示與本發(fā)明有關(guān)的實(shí)施方式6中的激光加工裝置206中的激光照射時(shí)的加工頭166的結(jié)構(gòu)的概略圖。實(shí)施方式6在圖3所示的實(shí)施方式1中的加工頭161中還具備距離傳感器141、以及在配管111中還具備距離測(cè)量用入射窗145和距離測(cè)量用噴嘴 146。除此之外的其他結(jié)構(gòu)以及動(dòng)作與實(shí)施方式1相同，對(duì)于相當(dāng)部分附加與圖3相同的標(biāo)記來(lái)省略說(shuō)明。在圖10中，距離傳感器光線142從距離傳感器141向E方向放出，通過(guò)距離測(cè)量用入射窗145被引導(dǎo)到清洗液112中，在從距離測(cè)量用噴嘴146噴射的清洗液112中進(jìn)行傳播，照射在形成于絕緣基板11的薄膜10。作為控制用光線的距離傳感器光線142在薄膜10中被反射，作為反射的激光的距離傳感器光線143在從距離測(cè)量用噴嘴146噴射的清洗液112中進(jìn)行傳播來(lái)返回到清洗液 112中，通過(guò)距離測(cè)量用入射窗145在F方向返回到距離傳感器141。距離傳感器141從返回的距離傳感器光線143檢測(cè)作為控制信息的與薄膜10的距離。在實(shí)施方式6中，在加工頭161具備距離傳感器141，通過(guò)設(shè)置在配管111的距離測(cè)量用入射窗145，在從距離測(cè)量用噴嘴146噴射的清洗液112中進(jìn)行傳播來(lái)使距離傳感器 141的測(cè)量用激光通過(guò)，因此能夠正確地測(cè)量離激光照射位置的加工頭的距離變化。這樣獲得的距離信息能夠用于激光101的焦點(diǎn)調(diào)整。實(shí)施方式7.圖11是表示與本發(fā)明有關(guān)的實(shí)施方式7中的激光加工裝置207中的激光照射時(shí)的加工頭167的結(jié)構(gòu)的概略圖。實(shí)施方式7在圖3所示的實(shí)施方式1中的加工頭161還具備觀測(cè)照相機(jī)單元150。
除此之外的其他結(jié)構(gòu)以及動(dòng)作與實(shí)施方式1相同，對(duì)于相當(dāng)部分附加與圖3相同的標(biāo)記來(lái)省略說(shuō)明。如圖11所示，觀測(cè)照相機(jī)單元150具備觀測(cè)照相機(jī)151、光分束器144。在圖11中，觀測(cè)照相機(jī)151是CXD照相機(jī)等的1維或者2維照相機(jī)。作為控制用光線的觀測(cè)光線152在光分束器144中被反射，在激光101的光束中通過(guò)，在從噴嘴113噴射的清洗液112中進(jìn)行傳播來(lái)放大觀測(cè)加工點(diǎn)110。通過(guò)觀測(cè)照相機(jī)151，能夠掌握作為控制信息的激光照射位置。在實(shí)施方式7中，在加工頭161設(shè)置觀測(cè)照相機(jī)單元150，使觀測(cè)照相機(jī)151的觀測(cè)光線152通過(guò)與加工激光101相同的光學(xué)系統(tǒng)，因此能夠正確地觀測(cè)激光照射位置。這樣獲得的圖像信息在第2層以后的劃線加工的工序中，能夠掌握前面工序中的劃線部的位置，因此能夠提高激光的掃描精度。此外，如果改變激光101和觀測(cè)光線152的波長(zhǎng)，則能夠使用波長(zhǎng)濾波器來(lái)進(jìn)行穩(wěn)定的距離測(cè)量。另外，圖12是表示觀測(cè)定時(shí)的圖。在圖12中，橫軸表示時(shí)間，縱軸表示強(qiáng)度。圖 12(a)表示激光脈沖153的定時(shí)，圖12(b)表示觀測(cè)照相機(jī)的觀測(cè)光線154的定時(shí)。如圖12所示，能夠通過(guò)相對(duì)于激光脈沖153的定時(shí)而錯(cuò)開觀測(cè)光線154的定時(shí)并在時(shí)間上進(jìn)行濾波來(lái)降低噪聲。另外，作為觀測(cè)照相機(jī)151說(shuō)明了使用CCD等的情況，但是也可以在觀測(cè)照相機(jī)的受光元件中使用檢測(cè)PSD等的亮點(diǎn)的位置信息的傳感器。實(shí)施方式8.圖13是表示與本發(fā)明有關(guān)的實(shí)施方式8中的激光加工裝置208中的激光照射時(shí)的加工頭168的結(jié)構(gòu)的概略圖。實(shí)施方式8在圖3所示的實(shí)施方式1中的加工頭161中還具備觀測(cè)照相機(jī)151、以及在配管111中還具備觀測(cè)用入射窗148和觀測(cè)用噴嘴156。除此之外的其他結(jié)構(gòu)以及動(dòng)作與實(shí)施方式1相同，對(duì)于相當(dāng)部分附加與圖3相同的標(biāo)記來(lái)省略說(shuō)明。在圖13中，作為觀測(cè)照相機(jī)151的控制用光線的觀測(cè)光線152通過(guò)觀測(cè)用入射窗 148，被引導(dǎo)在清洗液112中，在從觀測(cè)用噴嘴156噴射的清洗液112中進(jìn)行傳播，放大觀測(cè)形成在絕緣基板11的薄膜10。通過(guò)觀測(cè)照相機(jī)151，能夠掌握作為控制信息的激光照射位置。如圖13所示，在觀測(cè)照相機(jī)151中，觀測(cè)光線152的光軸與加工點(diǎn)110分離開， 無(wú)法觀測(cè)加工點(diǎn)110附近的前面工序中的劃線部的位置，但是通過(guò)觀測(cè)加工頭的掃描方向前方、或者鄰接的例如相鄰的發(fā)電區(qū)域15的劃線部的位置，能夠間接地正確地測(cè)量加工點(diǎn) 110，能夠提高激光101的掃描精度。在實(shí)施方式8中，在加工頭161中具備觀測(cè)照相機(jī)151，通過(guò)設(shè)置在配管111的觀測(cè)用入射窗148，在從觀測(cè)用噴嘴156噴射的清洗液112中進(jìn)行傳播，使觀測(cè)照相機(jī)151的觀測(cè)光線152通過(guò)，因此能夠不受清洗液的影響而觀測(cè)正確的位置。另外，分離了觀測(cè)光線152和激光101的光線區(qū)域，因此能夠進(jìn)行噪聲少的觀測(cè)。這樣獲得的圖像信息在第2層以后的劃線加工的工序中，能夠掌握前面工序中的劃線位置，因此能夠提高激光101的掃描精度。
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此外，與實(shí)施方式7相同，如果改變激光101和觀測(cè)光線152的波長(zhǎng)，則能夠使用波長(zhǎng)濾波器來(lái)進(jìn)行穩(wěn)定的距離測(cè)量。另外，與實(shí)施方式7相同，能夠相對(duì)于圖12所示的激光脈沖153的定時(shí)錯(cuò)開觀測(cè)光線154的定時(shí)并在時(shí)間上進(jìn)行過(guò)濾來(lái)降低噪聲。此外，說(shuō)明了作為觀測(cè)照相機(jī)151使用了 C⑶等的情況，但是也可以在觀測(cè)照相機(jī)的受光元件中使用檢測(cè)PSD等的亮點(diǎn)的位置信息的傳感器。
權(quán)利要求
1.一種激光加工方法，其特征在于，與激光的照射一起，以與所述激光的光軸大致相同的軸為軸，噴射比光徑大的液柱狀的清洗液來(lái)進(jìn)行加工。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光加工方法，其特征在于，在加工基板上的薄膜的情況下，從激光的光軸上的、與所述激光的照射面相反側(cè)的基板面?zhèn)葴y(cè)量所述激光的光束形狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光加工方法，其特征在于，在加工基板上的薄膜的情況下，從激光的光軸上的、與所述激光的照射面相反側(cè)的基板面?zhèn)葴y(cè)量所述激光的光束強(qiáng)度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 3中的任一項(xiàng)所述的激光加工方法，其特征在于，以與激光的光路的一部分大致相同的光路或者大致平行的光路為光路，射出控制用光線，從所述控制用光線的反射光獲取控制信息。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的激光加工方法，其特征在于， 控制信息是距離的信息。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的激光加工方法，其特征在于， 控制信息是位置的信息。
7.一種激光加工裝置，其特征在于，具備 激光光源，射出激光；透鏡，對(duì)所述激光進(jìn)行聚光； 液流控制部，供給清洗液并控制流速；配管，設(shè)置有導(dǎo)入已被聚光的所述激光的窗部，并且導(dǎo)入所述清洗液；以及噴嘴，以從所述窗部導(dǎo)入到所述清洗液中的所述激光的光軸為大致中心，以在所述清洗液中傳播的激光不接觸內(nèi)壁的大小設(shè)置在所述配管的與所述窗部相對(duì)應(yīng)的位置，照射在所述清洗液中傳播的所述激光并且噴射所述清洗液。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的激光加工裝置，其特征在于， 窗部由棱鏡構(gòu)成。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或者8所述的激光加工裝置，其特征在于， 窗部與透鏡為一體。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的激光加工裝置，其特征在于，還具備光束形狀測(cè)量部，該光束形狀測(cè)量部在加工基板上的薄膜的情況下，在激光的光軸上的、與激光的照射面相反側(cè)的基板面?zhèn)葴y(cè)量所述激光的光束形狀。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的激光加工裝置，其特征在于，還具備功率計(jì)，該功率計(jì)在加工基板上的薄膜的情況下，在激光的光軸上的、與激光的照射面相反側(cè)的基板面?zhèn)葴y(cè)量所述激光的光束強(qiáng)度。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的激光加工裝置，其特征在于，還具備控制用傳感器，該控制用傳感器以與激光的光路的一部分大致相同的光路為光路照射控制用光線，并通過(guò)來(lái)自所述控制用光線的照射面的反射光來(lái)獲取控制信息。
13.根據(jù)權(quán)利要求7所述的激光加工裝置，其特征在于， 還具備控制用傳感器，照射控制用光線并通過(guò)來(lái)自照射面的反射光來(lái)獲取控制信息； 控制用窗部，在與激光的光路的一部分大致平行的位置設(shè)置于配管，導(dǎo)入所述控制用光線；以及控制用噴嘴，設(shè)置在所述配管的與所述窗部相對(duì)應(yīng)的位置，照射從所述窗部導(dǎo)入的所述控制用光線。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或者13所述的激光加工裝置，其特征在于， 控制信息是距離的信息。
15.根據(jù)權(quán)利要求12或者13所述的激光加工裝置，其特征在于， 控制信息是位置的信息。
全文摘要
目的在于提供一種在通過(guò)激光來(lái)對(duì)基板上的薄膜進(jìn)行劃線加工的情況下不需要大型的集塵器、大量的清洗液而正確地進(jìn)行微細(xì)的劃線加工的激光加工方法以及裝置。通過(guò)透鏡(102)對(duì)來(lái)自激光光源(160)的激光(101)進(jìn)行聚光、從配管(111)的窗部(147)導(dǎo)入、在清洗液(112)中進(jìn)行傳播來(lái)從噴嘴(113)進(jìn)行照射，并且以聚光的激光(101)的光軸為大致中心、以不與聚光的激光光束(101)接觸的大小的內(nèi)徑設(shè)置的噴嘴(113)噴射從液流控制部(170)供給的清洗液(112)來(lái)進(jìn)行劃線加工。
文檔編號(hào)B23K26/00GK102470481SQ20098016003
公開日2012年5月23日 申請(qǐng)日期2009年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月10日
發(fā)明者岡本達(dá)樹, 桂智毅, 森田大嗣, 由良信介 申請(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社