CN102191486B - 激光加工装置 - Google Patents

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Abstract

一种激光加工装置，将进行CVD加工的加工部分附近更加可靠且有效地加热。在进行激光CVD加工的激光加工装置(101)中，空气加热器(165)经由气窗(161)向加工部分附近吹送将在基板(131)上形成薄膜的加工部分附近加热的热风。气窗(161)通过对来自给排气单元(164)的原料气体进行给气排气，将加工部分附近的CVD空间保持在原料气体环境中。激光单元(163)经由激光照射观察单元(162)以及气窗(161)而将激光脉冲向加工部分照射。本发明能够适用于例如激光修复装置。

Description

激光加工装置
技术领域
本发明涉及激光加工装置，特别是涉及进行激光CVD(Chemical VaporDeposition：化学气相沉积)加工的激光加工装置。
背景技术
以往，使用激光CVD(Chemical Vapor Deposition)法对用于LCD(LiquidCrystal Display：液晶显示器)面板和有机EL(Electro-Luminescence：电致发光)面板等显示器面板的基板的配线的缺陷进行修正的激光加工装置正在普及(例如，参照专利文献1)。
在使用激光CVD法的激光加工装置中，通过向对基板上的配线进行修正的部分附近供给原料气体并且对其基板上的修正部分照射激光，将利用激光的能力而活性化的原料气体作为膜而堆积在修正部分，由此，对基板上的配线进行修正。但是，在将原料气体向基板表面供给时，在未照射激光的部分，由于原料气体与基板的温度差而使原料气体再结晶化，由再结晶化而生成的异物成为配线的缺陷部分，使基板的品质下降。
因此，为了防止原料气体中包含的原料物质在基板上再结晶，在规定的温度(例如40℃左右)以上将基板温热的状态下进行激光CVD加工(以下也简称为CVD加工)。例如，在现有的激光加工装置中，如图1所示，在载置基板21的玻璃载物台11的背面粘附透明膜加热器12，使基板21的加工面成为规定的温度以上而利用透明膜加热器12将玻璃载物台11整体加热。并且，在从下方将基板21整体温热的状态下，从上方向基板21照射激光脉冲并进行CVD加工。
专利文献1：日本特开2008-279471号公报
但是，透明膜加热器12容易发生断线，需要在每次发生断线时进行修理或交换，不仅增加费用、花费工夫，而且直到修理或交换完成为止才停止操作。另一方面，若为了不易发生断线而降低透明薄膜加热器12的温度的话，原料气体中包含的原料物质容易产生再结晶。
另外，若通过透明膜加热器12将玻璃载物台11整体加热，则由于连不需要的部分也被加热到，故而会对玻璃载物台11周边的零件和设备带来由热产生的不良影响。
另外，伴随着显示器面板的大型化，玻璃载物台11以及透明膜加热器12也具有大型化的倾向，导致成本增加，并且难以确保保管操作和保管场所。
另外，具有为了将基板21从玻璃载物台11抬起而设置的升降器用的孔(未图示)等、不能将透明膜加热器12粘贴在玻璃载物台11上的部分，会在该部分产生加热不足。
发明内容
本发明是鉴于上述状况而作出的，提供能够更加可靠并有效地将进行CVD加工的加工部分附近加热的激光加工装置。
本发明第一方面的激光加工装置包括：送风装置，其吹送用于将加工部分附近加热的热风；供给装置，其通过对原料气体进行给气排气而将加工部分附近保持在原料气体环境中；照射装置，其对加工部分照射激光；控制装置，其对送风装置、供给装置以及照射装置进行控制。
在本发明第一方面的激光加工装置中，利用热风将加工部分附近温热，并且将加工部分附近保持在原料气体环境中，对加工部分照射激光并且在加工部分形成薄膜。
因此，能够更加可靠并且有效地将进行CVD加工的加工部分附近加热。
该激光加工装置例如由激光修复装置构成。该送风装置例如由吹出150℃～300℃热风的空气加热器而构成。该供给装置例如由供给羰基铬气体(クロムカルボニルガス)构成的原料气体的气窗等构成。该照射装置例如由射出激光脉冲的激光单元构成。该控制装置例如由CPU等构成的控制装置构成。
该控制装置可以如下地进行控制，即，在利用送风装置将加工部分附近加热规定时间之后，通过供给装置生成原料气体环境，通过照射装置对加工部分照射激光。
由此，能够将加工部分附近的气体环境保持大致相同，可防止加工不均的产生。
来自送风装置的热风和来自供给装置的原料气体能够被从不同位置向加工部分附近供给。
由此，能够将热风以及原料气体可靠地向加工部分附近供给。
本发明第二方面的激光加工装置包括：送风装置；供给装置，其设定成比原料气体中含有的原料物质开始再结晶的温度还高的温度，并且将来自送风装置的风向加工部分附近吹送，通过对原料气体进行给气排气而将加工部分附近保持在原料气体环境中；照射装置，其对加工部分照射激光；控制装置，其对送风装置、供给装置以及照射装置进行控制。
在本发明第二方面的激光加工装置中，来自送风装置的风被加热并向加工部分附近吹送，将加工部分附近温热，并且将加工部分附近保持在原料气体环境中，对加工部分照射激光，在加工部分形成薄膜。
因此，能够更加可靠并且有效地将进行CVD加工的加工部分附近加热。
该激光加工装置例如由激光修复装置构成。该送风装置例如由风扇等送风机或空气加热器等构成。该供给装置例如由供给由羰基铬气体构成的原料气体的气窗等构成。该照射装置例如由射出激光脉冲的激光单元构成。该控制装置例如由CPU等构成的控制装置构成。
该控制装置可以如下地进行控制，即，在利用送风装置以及供给装置向加工部分附近送风规定时间之后，通过供给装置生成原料气体环境，通过照射装置对加工部分照射激光。
由此，能够将加工部分附近的气体环境保持大致相同，可防止加工不均的产生。
该送风装置能够吹送用于将加工部分附近加热的热风。
由此，能够尽快地将加工部分的附近加热到规定温度以上。
根据本发明第一方面的装置或第二方面的装置，能够更加可靠且有效地将进行CVD加工的加工部分附近加热。
附图说明
图1是用于说明现有的CVD加工时的基板的加热方法的图；
图2是表示适用本发明的激光加工装置的一实施方式的外观的构成例的立体图；
图3是表示基板的设置以及撤去方法的例子的图；
图4是表示激光加工装置的加工单元的构成例的框图；
图5是从横向观察加工单元的气窗的剖面图；
图6是加工单元的气窗的下表面的平面图；
图7是用于说明利用激光加工装置进行的激光修复处理的流程图。
符号说明
101：激光加工装置
112a～112d：玻璃载物台
113a、113b：导轨部件
114：支柱
115：头部
131：基板
151：加工单元
152：控制部
161：气窗
162：激光照射观察单元
163：激光单元
164：给排气单元
165：空气加热器
166：空气加热器控制单元
201：窗口
201A：气体导入空间部
201B-1、201B-2：净化气体导入口
201C：原料气体导入口
201D-1～201D-3：送风口
201E、201F：排气口
211：CVD空间
212：气幕遮蔽部
具体实施方式
以下，对用于实施本发明的方式(以下，称为实施方式)进行说明。另外，以如下的顺序进行说明。
1、实施方式
2、变形例1
【实施方式】
(激光加工装置的构成例)
图2是表示适用本发明的激光加工装置的一实施方式的外观的构成例的立体图。
图2的激光加工装置101是对LCD面板和有机EL面板等显示器面板使用的基板的配线的缺陷等进行修正的激光修复装置。例如，激光加工装置101进行利用激光感应等离子体将基板的多余图案除去的ZAP加工、以及利用激光CVD法形成基板的缺少的图案的CVD加工。激光加工装置101的构成包括基台111、玻璃载物台112a～112d、导轨部件113a、113b、支柱114以及头部115。
以下，将支柱114的长度方向称为x轴方向或左右方向，将导轨部件113a、113b的长度方向称为y轴方向或前后方向，将与x轴及y轴垂直的方向称为z轴方向或上下方向。
在基板111上表面的左右两端设有导轨部件113a、113b。另外，在导轨部件113a与导轨部件113b之间，长度方向与y轴方向一致的板状玻璃载物台112a～112d以规定的间隔设置在基台111的上表面。
在玻璃载物台112a～112d之上，如图3所示地，载置作为加工对象的基板131。此时，如图3所示，例如通过将搬运基板131的自动装卸机的臂132插入到各玻璃载物台之间的槽，能够容易地将基板131设置在玻璃载物台112a～112d上，或能够容易地将基板131从玻璃载物台112a～112d撤去。
以下，在无需个别地区别玻璃载物台112a～112d时，单称为玻璃载物台112。
在导轨部件113a、113b的上表面分别设有在y轴方向上延伸的导轨。另外，在导轨部件113a与导轨部件113b之间架设有支柱114，支柱114下表面的长度方向的两端与导轨部件113a、113b上表面的导轨嵌合。并且，使用未图示的促动器等，能够使支柱14根据导轨部件113a、113b上表面的导轨而在y轴方向上移动。
另外，在支柱114的前面以及上表面设有导轨，反L型的头部115嵌合在支柱114的前面以及上表面的导轨上。使用未图示的促动器等，能够使头部115根据支柱114的前面以及上表面的导轨而在x轴方向上移动。
参照图4，在头部115设有后述的加工单元151。更加具体地，加工单元151的各部内设在头部115中或安装在头部115的下表面。并且，加工单元151通过未图示的促动器等能够在z轴方向上移动。另外，如上所述，通过使支柱114在y轴方向上移动或使头部115在x轴方向上移动，能够使加工单元151在x轴方向及y轴方向上移动。
另外，在基台111内设有支柱114、头部115以及控制加工单元115的移动或控制加工单元151的动作的控制部152(图4)。
以下，将位置不移动的基台111、玻璃载置台112以及导轨部件113a、113b统称为固定部101A，将位置移动的支柱114以及头部115统称为可动部101B。
(加工单元的构成例)
图4是表示加工单元151的构成例的框图。加工单元151的构成包括气窗161、激光照射观察单元162、激光单元163、给排气单元164、空气加热器165以及空气加热器控制单元166。
气窗161与基板131隔开少许间隔而配置在载置于玻璃载物台112的基板131的上方。另外，通过使加工单元151在z轴方向上移动来调整气窗161与基板131之间的距离。详细地参照图5及图6进行说明，气窗161具有导入口，通过该导入口将从给排气单元164供给的原料气体及净化气体、以及从空气加热器165供给的热风向基板131的被激光脉冲照射的部分(以下，称为激光照射部)附近供给。另外，气窗161具有使原料气体及净化气体不向外部漏出而将其吸入的吸入口。
在气窗161的正上方设有激光照射观察单元162。激光照射观察单元162具有改变激光脉冲的脉冲能量的衰减器(未图示)、改变激光脉冲的光束形状的可变孔径机构(未图示)、使物镜上下移动来调整焦点位置的机构(未图示)以及用于观察基板131的激光照射部附近的显微镜机构(未图示)等。
激光单元163分别具有射出例如ZAP加工用的激光脉冲(以下称为ZAP激光脉冲)以及CVD加工用的激光脉冲(以下称为CVD激光脉冲)的激光光源。从激光单元163射出的激光脉冲经由激光照射观察单元162以及气窗161向基板131照射。另外，如上所述，随着支柱114以及头部115的动作而使加工单元151在x轴方向以及y轴方向上移动，能够调整基板131的激光照射部的位置。
例如将Nd:YLF激光的第三高次谐波(波长351nm)、反复频率为30Hz、时间幅度20皮秒的激光脉冲用于ZAP激光脉冲，将Nd:YLF激光的第三高次谐波(波长349nm)、反复频率为4kHz、时间幅度30纳秒的激光脉冲用于CVD激光脉冲。
给排气单元164将原料气体、净化气体在必要的时刻向气窗161供给，并且具有对被从气窗161吸引的排气气体进行无害化处理的机构等。另外，原料气体例如使用羰基铬气体(クロムカルボニルガス)，净化气体例如使用氦气或氩气。
空气加热器165基于空气加热器控制单元166的控制，在必要的时刻经由气窗161将规定温度(例如150～300℃)的热风向基板131的激光照射部附近供给。
空气加热器控制单元166基于控制部152的控制对从空气加热器165吹出热风的时刻以及热风的温度等进行控制。
另外，控制部152控制激光加工装置101的可动部101B的各部的动作。例如，控制部152经由未图示的促动器等控制支柱114在y轴方向的移动、头部115在x轴方向的移动以及加工单元151在z轴方向的移动。另外，例如控制部152控制激光照射观察单元162的照明、孔径、衰减器的衰减率等。另外，例如控制部152控制从激光单元163射出的激光脉冲的能量、反复频率、时间宽幅(脉冲宽幅)以及射出时刻等。另外，例如控制部152进行给排气单元164的气体开闭阀(未图示)的开闭时刻等的控制。另外，例如控制部152经由空气加热器控制单元166对从空气加热器165吹出热风的时刻以及热风的温度等进行控制。
(气窗的构成例)
接着，参照图5及图6说明气窗161的构成例。图5是从横向观察气窗161的剖面图，图6是气窗161的下表面的平面图。气窗161由圆盘状的窗口201以及圆盘状的窗202构成。
在气窗201的中央形成有气体导入空间部201A。气体导入空间部201A从窗口201下表面到规定高度，其直径一定，从中途向上表面部，直径锥状地扩大。另外，在窗口201的上表面以将气体导入空间部201A的上端开口覆盖的方式设有用于导入来自激光单元163的激光脉冲的窗202。
在窗202的紧下方，相对于基板131的上表面平行并且相互相对而设有净化气体导入口201B-1、201B-2。从给排气单元164供给的净化气体经由净化气体导入口201B-1、201B-2从气体导入空间部201A的侧面吹出，利用该净化气体防止窗202的模糊不清。另外，从气体导入空间部201A的侧面吹出的净化气体在窗202的正下方分成两股，朝向气体导入空间部201A的下方相对于基板131的面大致垂直地下降。
在气体导入空间部201A的直径大致一定的区域，与基板131的面平行地设有原料气体导入口201C。从给排气单元164供给的原料气体经由原料气体导入口201C从气体导入空间部201A的侧面吹出，并且混入到净化气体的气流中而成为向基板131的上表面大致垂直下降的气流，向气窗201与基板131之间的CVD空间211扩散。该CVD空间211与基板131的激光照射部附近、即通过激光脉冲以及原料气体在基板131形成薄膜的部分附近相接。
在窗口201下表面的气体导入空间部201A下端的开口周围设有送风口201D-1～201D-3。从空气加热器165供给的热风从送风口201D-1～201D-3吹出并在CVD空间211扩散。
在窗口201下表面的送风口201D-1～201D-3的外侧以将气体导入空间部201A下端的开口周围包围的方式形成有环状的排气口201E。另外，以将排气口201E包围的方式形成有环状的排气口201F。并且，从气体导入空间部201A吹出的净化气体以及原料气体、从送风口201D-1～201D-3吹出的包含热风的空气被这些排气口201E、201F吸入，从在排气口201E、201F设置的未图示的吸入口向给排气单元164吹送。这样，通过从排气口201E、201F吸入空气，形成从外部将CVD空间211遮断的环状气幕屏蔽部212，利用气幕屏蔽部212防止原料气体向外部泄漏。CVD空间211被保持在原料气体环境中。
窗口201基于控制部152的控制由未图示的加热器等设定为比原料气体中含有的原料物质开始再结晶的温度高的温度(例如65～70℃)。
(修复处理)
接着，参照图7的流程图对由激光加工装置101进行的修复处理进行说明。另外，该流程图表示从基板131的某部分的加工结束之后到下一部分的加工结束的处理的流程。
在步骤S1中，控制部152使加工单元151在z轴方向上升。例如，在进行基板131的加工时，基板131与气窗161之间的距离被设定为约0.5mm左右。并且，为了使加工单元151向下一加工位置移动，控制部152使基板131与气窗161之间的距离扩大到2～3mm左右而使加工单元151在z轴方向上升。
在步骤S2中，给排气单元164基于控制部152的控制停止原料气体的供给。另外，已停止供给原料气体时，跳过步骤S2的处理。另外，继续供给净化气体。
在步骤S3中，空气加热器165基于控制部152以及空气加热器控制单元166的控制开始热风的供给。由此，开始从送风口201D-1～201D-3吹出热风，将基板131的接近送风口201D-1～201D-3的部分加热。
在步骤S4中，激光加工装置101使加工单元151移动。即，控制部152控制头部115在x轴方向的位置以及支柱114在y轴方向的位置，使加工单元151移动到下一加工位置。
在步骤S5中，控制部152使加工单元151在z轴方向下降以使基板131与气窗161之间的距离接近到0.5mm左右。
在步骤S6中，控制部152对热风的供给时间设置计时时间。即，控制部152对利用从送风口201D-1～201D-3吹出的热风使含有与CVD空间211相接的区域的基板131的加工面的区域的温度为原料气体中含有的原料物质不再结晶的温度(例如40℃左右)以上而需要的时间设定计时时间。
在步骤S7中，激光加工装置100开始加工准备。例如，激光照射观察单元162基于控制部152的控制使从激光单元163射出的激光脉冲的焦点位置与基板131的加工面对齐而调整物镜的焦点位置。另外，控制部152获得激光脉冲的脉冲能量、基于衰减器的脉冲能量的衰减率的值、狭缝的大小等与经由未图示的输入部由激光输入的加工条件相关的设定，并且基于该设定控制激光照射观察单元162以及激光单元163。另外，控制部152获取经由未图示的输入部由激光输入的进行CVD加工以及ZAP加工的位置的详细信息。
在步骤S8中，空气加热器165基于控制部152以及空气加热器控制单元166的控制，在达到步骤S6设定的计时时间的时刻停止供给热风。这样，在原料气体供给之前停止热风，并且在原料气体供给中不吹送热风，由此能够将加工中的CVD空间211中的气体环境保持在大致相同，能够防止加工不均的发生。
在步骤S9中，给排气单元164基于控制部152的控制开始原料气体的供给。由此，原料气体从气体导入空间部201A的下端吹出，并且在气窗201与基板131之间的CVD空间211扩散。
在步骤S10中，激光加工装置101进行CVD加工。具体而言，控制部152控制头部115在x轴方向的位置以及支柱114在y轴方向的位置，并且控制来自激光单元163的激光脉冲的射出，在步骤S7中设定的基板131进行CVD加工的部分照射激光脉冲。由此，在基板131被激光脉冲照射的部分形成由原料气体含有的原料物质形成的薄膜，形成新的图案。
在步骤S11中，给排气单元164基于控制部152的控制停止供给原料气体。
在步骤S12中，激光加工装置101进行ZAP加工。具体而言，控制部152控制头部115在x轴方向的位置以及支柱114在y轴方向的位置，并且控制来自激光单元163的激光脉冲的射出，对步骤S7中设定的基板131进行ZAP加工的部分照射激光脉冲。由此，将基板131的被激光脉冲照射的部分的图案除去。
另外，在无需进行ZAP加工的情况下，将步骤S11以及步骤S12的处理跳过。另外，在加工的部分残留的情况下，从步骤S1开始进行处理。
以上，能够更加可靠且有效地将基板进行CVD加工的部分附近加热。
即，由于不使用透明膜加热器，故而无需进行透明膜加热器由于断线等导致的修理和交换，能够削减由此导致的成本增加和繁复的工夫，可防止操作的停滞。
另外，由于仅将进行CVD加工的部分附近加热，故而能够将加热所需的能量削减，并且通过将不需要的部分加热可防止对周边零件和设备产生热量导致的不良影响。
另外，能够将用于加热基板的部件小型化，并且无需根据作为加工对象的基板的大小进行更换，能够削减成本并且容易进行维修件的保管。
另外，只要在加工单元151的移动范围内，就能够将基板的全部部分不漏掉而加热，能够防止加热不足的发生。
【2、变形例】
在以上的说明中表示了从空气加热器165供给规定温度以上的热风的例子。但是，如上所述，由于窗口201被设定为高的温度(65～70℃)，故而仅从空气加热器165供给与周围的温度相同的风并从窗口201的送风口201D-1～201D-3吹出，就能够从送风空201D-1～201D-3吹出热风。并且，也能够利用该热风将基板131加热。
另外，图5及图6所示的净化气体导入口、原料气体导入口以及送风空的数量为一例，可以根据需要而增减。
本发明的实施方式不限于上述实施方式，可以在不脱离本发明要旨的范围内进行各种变更。

Claims (5)

1.一种激光加工装置，其特征在于，包括：
送风装置，其吹送用于将加工部分附近加热的热风；
供给装置，其通过对原料气体进行给气排气而将所述加工部分附近保持在所述原料气体环境中；
照射装置，其对所述加工部分照射激光；
控制装置，其对所述送风装置、所述供给装置以及所述照射装置进行控制；
所述控制装置在控制所述送风装置将所述加工部分附近加热规定时间之后，控制供给装置生成原料气体环境，且控制照射装置对所述加工部分照射激光。
2.如权利要求1所述的激光加工装置，其特征在于，来自所述送风装置的热风和来自所述供给装置的所述原料气体被从不同的位置向所述加工部分附近供给。
3.一种激光加工装置，其特征在于，包括：
送风装置；
供给装置，其设定成比原料气体中含有的原料物质开始再结晶的温度还高的温度，并且将来自所述送风装置的风向加工部分附近吹送，通过对所述原料气体进行给气排气而将所述加工部分附近保持在所述原料气体环境中，
照射装置，其对所述加工部分照射激光；
控制装置，其对所述送风装置、所述供给装置以及所述照射装置进行控制。
4.如权利要求3所述的激光加工装置，其特征在于，所述控制装置在控制所述送风装置将所述加工部分附近加热规定时间之后，控制供给装置生成原料气体环境，且控制照射装置对所述加工部分照射激光。
5.如权利要求3所述的激光加工装置，其特征在于，所述送风装置吹送用于将所述加工部分附近加热的热风。
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