JP2010075952A - レーザ加工方法、及び、レーザ加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 加工を高効率で行う。
【解決手段】 （ａ）第１のアライメントマークの位置を測定し、測定された第１のアライメントマークの位置に基づいて第１の加工位置を決定する。（ｂ）第１のアライメントマークとは異なる第２のアライメントマークの位置を測定し、測定された第２のアライメントマークの位置に基づいて第２の加工位置を決定する。（ｃ）工程（ｂ）が行われている期間に、工程（ａ）で決定された第１の加工位置に基づいてレーザビームを走査する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、加工対象物にレーザビームを照射して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。

図７は、レーザビームを照射してパターニング加工を行う加工対象物であるパネル５０の概略的な平面図である。

パネル５０上には、たとえばパターニング加工の始点または終点を示すアライメントマーク５０ａ〜５０ｈが画定されている。アライメントマーク５０ａ〜５０ｈのそれぞれの座標は、パネル５０上に画定された座標系において、ＣＡＤデータで与えられている。

たとえばアライメントマーク５０ａと５０ｂとを結ぶ線分上にレーザビームを照射してパターニングを行う。同様に、アライメントマーク５０ｃと５０ｄ、５０ｅと５０ｆ、５０ｇと５０ｈとを結ぶ線分上の領域にレーザビームを入射させてパターニングを行う。パターニング加工位置（レーザビーム入射位置）の座標も、パネル５０上に画定された座標系において把握される。

パネル５０のパターニング加工は、従来たとえば以下の方法で行われていた。まず、パネル５０をレーザパターニング装置のステージ上に載置し、レーザパターニング装置の座標系における実際のアライメントマークの座標を計測する。アライメントマークの座標計測は、ステージ上に載置されたパネル５０のアライメントマーク部分を撮像し、画像処理を施すことによって行う。次に、レーザパターニング装置の座標系における実際のアライメントマークの座標より、パターニング加工位置（レーザビーム入射位置）の座標データを補正し、実際のパターニング加工位置をレーザパターニング装置の座標系において把握する。そして補正されたパターニング加工位置にレーザビームを入射させ、パターニング加工を行う。

この際、アライメントマーク５０ａ、５０ｂ間の加工位置の座標データの補正、把握を行って、レーザビームを入射させ、両アライメントマーク５０ａ、５０ｂ間のパターニングを行い、その後、アライメントマーク５０ｃ、５０ｄ間、５０ｅ、５０ｆ間、５０ｇ、５０ｈ間の加工位置について同様の処理（補正及びレーザビーム照射）を繰り返す方法がある。

また、アライメントマーク５０ａ、５０ｂ間、５０ｃ、５０ｄ間、５０ｅ、５０ｆ間、５０ｇ、５０ｈ間のすべての加工位置の座標データの補正、把握を行った後、レーザビームの照射を開始し、前述のアライメントマーク５０ａ〜５０ｈ間の複数の線分状部分のレーザパターニングをまとめて行う一括加工方法がある。

しかしこれらの方法には加工に長時間を要するという問題点がある。

たとえば図７に示すパネル５０のパターニングを上記一括加工方法で実施する場合、アライメントマーク５０ａ〜５０ｈのうちの１つの座標計測に必要な時間は１．５秒である。また、レーザビーム照射開始位置にレーザビームが入射するようにビーム走査器を駆動し、２つのアライメントマーク間にレーザビームを入射させてパターニングを行うのに必要な時間は３秒である。このため前述の加工には２４秒を要する。

仮にアライメントマークが１００個、パターニングすべき線分部分が５０箇所存在した場合であれば、加工時間は３００秒となる。

加工対象物を撮影して被加工線を検出し、検出された被加工線に基づいて自動位置合わせを行い、被加工線上にレーザビームを照射して溶接を行うレーザ加工装置の発明が開示されている（たとえば、特許文献１参照）。自動位置合わせに際しては、レーザビームの焦点位置と、当該焦点位置から最も近い被加工線上の点との間のずれを算出し、両者を一致させる制御を行う。

しかし特許文献１記載の技術を用いて行うレーザ加工も、加工に要する時間は長い。

特開平９−１４１４７４号公報

本発明の目的は、加工を高効率で行うことのできるレーザ加工装置を提供することである。

また、高効率のレーザ加工方法を提供することである。

本発明の一観点によれば、（ａ）第１のアライメントマークの位置を測定し、測定された該第１のアライメントマークの位置に基づいて第１の加工位置を決定する工程と、（ｂ）前記第１のアライメントマークとは異なる第２のアライメントマークの位置を測定し、測定された該第２のアライメントマークの位置に基づいて第２の加工位置を決定する工程と、（ｃ）前記工程（ｂ）が行われている期間に、前記工程（ａ）で決定された第１の加工位置に基づいてレーザビームを走査する工程とを有するレーザ加工方法が提供される。

また、本発明の他の観点によれば、（ａ）加工対象物上のアライメントマークの位置を測定し、測定された該アライメントマークの位置に基づいて加工位置を決定し記憶する工程と、（ｂ）前記工程（ａ）で記憶された加工位置データのうち未加工の加工位置データの有無を判定する工程と、（ｃ）前記工程（ｂ）で未加工の加工位置データが有ると判定された場合、該加工位置にレーザビームを入射させ、無いと判定された場合、有ると判定されるまでレーザビームの入射を待機させる工程とを有するレーザ加工方法が提供される。

更に、本発明の他の観点によれば、レーザビームを出射するレーザ光源と、加工対象物を保持するステージと、前記ステージに保持された加工対象物の表面の像を取得する第１の受光装置と、前記第１の受光装置によって取得された前記加工対象物の表面の像に基づいて、複数の入射目標位置を決定し記憶する制御装置と、前記制御装置から与えられる制御信号に基づいて、前記加工対象物上に、前記レーザ光源を出射したレーザビームを照射するビーム走査器とを有し、前記制御装置は、記憶された前記入射目標位置データのうちレーザビーム未入射の入射目標位置データの有無を判定し、有ると判定された場合、該入射目標位置にレーザビームが照射されるように前記ビーム走査器に制御信号を与え、無いと判定された場合、有ると判定されるまでレーザビームの入射を待機させるレーザ加工装置が提供される。

本発明によれば、加工を高効率で行うことの可能なレーザ加工装置を提供することができる。

また、高効率のレーザ加工方法を提供することができる。

図１は、実施例によるレーザ加工装置を示す概略図である。実施例によるレーザ加工装置は、レーザ光源１０、アッテネータ１１、マスク１２、フォーカスレンズ１３、レンズ移動機構１４、ダイクロイックミラー１５、ガルバノスキャナ１６ａ、１６ｂ、ＣＣＤカメラ１７ａ、１７ｂ、制御装置１８、折り返しミラー２３、及び加工テーブル２０を含んで構成される。

レーザ光源１０が、制御装置１８から送られるトリガ信号を受けて、パルスレーザビーム３０を出射する。レーザ光源１０は、たとえばＮｄ：ＹＡＧレーザ発振器、及び非線形光学結晶を含む。パルスレーザビーム３０は、たとえばＮｄ：ＹＡＧレーザの２倍高調波である。

パルスレーザビーム３０は、アッテネータ１１でエネルギを減衰された後、マスク１２に入射する。マスク１２は透光領域と遮光領域とを有し、パルスレーザビーム３０の断面形状を整形する。マスク１２で断面形状を整形されたパルスレーザビーム３０は、フォーカスレンズ１３、ダイクロイックミラー１５を透過してガルバノスキャナ１６ａに入射する。

ガルバノスキャナ１６ａは２枚の揺動鏡を含んで構成され、制御装置１８からの制御信号を受けて当該揺動鏡が駆動されることにより、パルスレーザビーム３０を２次元方向に走査して出射することができる。パルスレーザビーム３０は、ガルバノスキャナ１６ａで出射方向を変化されて、加工テーブル２０上に載置されたパネル５０に入射する。

パネル５０は、たとえば図７に示した、たとえばパターニング加工の始点または終点を示すアライメントマーク５０ａ〜５０ｈが画定されたパネルである。パネル５０の、アライメントマーク５０ａと５０ｂとを結ぶ線分上にパルスレーザビーム３０を照射してパターニング加工を行う。同様に、アライメントマーク５０ｃと５０ｄ、５０ｅと５０ｆ、５０ｇと５０ｈとを結ぶ線分上の領域にレーザビームを入射させてパターニング加工を行う。

レンズ移動機構１４は、フォーカスレンズ１３を、パルスレーザビーム３０の光軸方向（進行方向）に移動可能に保持する。レンズ移動機構１４によるフォーカスレンズ１３の移動の制御は、制御装置１８の信号により行われる。フォーカスレンズ１３の移動により、パネル５０上におけるパルスレーザビーム３０の入射位置が変化しても、パルスレーザビーム３０はパネル５０上に焦点を結んで入射する。

パネル５０に入射するパルスレーザビーム３０と逆の経路を進行する光が、ガルバノスキャナ１６ａを経由してダイクロイックミラー１５で反射され、ＣＣＤカメラ１７ａで受光される。これによってパルスレーザビーム３０入射位置近傍の像を得ることができる。

ガルバノスキャナ１６ｂも、ガルバノスキャナ１６ａと同様、２枚の揺動鏡を含んで構成され、制御装置１８からの制御信号を受けて揺動鏡が駆動される。ＣＣＤカメラ１７ｂは、ガルバノスキャナ１６ｂ及び折り返しミラー２３を介して、パネル５０上のアライメントマーク５０ａ〜５０ｈを撮像することができる。

加工テーブル２０は、制御装置１８からの制御信号を受けて、パネル５０を図の上下方向（パネル５０の面内方向と交差する方向、たとえばパネル５０の法線方向）に移動させることができる。これによりＣＣＤカメラ１７ａ、１７ｂの焦点合わせを行うことができる。レーザ光源１０の光軸とＣＣＤカメラ１７ａの光軸は一致している。制御装置１８は、レーザ光源１０とＣＣＤカメラ１７ａ、１７ｂの位置座標のマップをもっており、三者の座標系は一致している。ＣＣＤカメラ１７ａ、１７ｂで撮影された像のデータは制御装置１８に送信され、レーザパターニング加工の制御に用いられる。

図２（Ａ）及び（Ｂ）は、実施例によるレーザ加工装置を用いたレーザパターニング方法（実施例によるレーザ加工方法）を説明するためのフローチャートである。

パネル５０上のアライメントマーク５０ａ〜５０ｈのそれぞれの座標は、パネル５０上に画定された座標系によって、ＣＡＤデータで与えられており、それらは制御装置１８の記憶領域に記憶されている。

図２（Ａ）に、ガルバノスキャナ１６ｂ及びＣＣＤカメラ１７ｂを用いて実施する工程を示す。

まず、ステップＳ１０１において、アライメントマーク位置計測が行われる。ステップＳ１０１では、図１に示したレーザ加工装置の加工テーブル２０上に載置されたパネル５０のアライメントマーク５０ａ、５０ｂをＣＣＤカメラ１７ｂで撮像し、撮像した画像データを制御装置１８に送信する。制御装置１８はこの画像データを処理し、レーザ加工装置の座標系における実際のアライメントマーク５０ａ、５０ｂの位置座標を計測する。

次に、ステップＳ１０２において、アライメントマーク補正が行われる。ステップＳ１０１において計測された実際のアライメントマーク５０ａ、５０ｂの位置座標を基に、制御装置１８の記憶領域に記憶されているアライメントマーク５０ａ、５０ｂの座標が補正される。

続いて、ステップＳ１０３において、アライメント補正済み加工位置算出が行われる。このステップでは、ステップＳ１０２で補正されたアライメントマーク５０ａ、５０ｂの座標（レーザ加工装置の座標系における実際のアライメントマーク５０ａ、５０ｂの座標）より、アライメントマーク５０ａと５０ｂとを結ぶ線分上の複数の点（パターニング加工位置、レーザビーム入射位置）の座標データを算出し、実際のパターニング加工位置をレーザ加工装置の座標系において把握する。算出、把握された加工位置のデータは制御装置１８の記憶領域に記憶される。

ステップＳ１０４においては、全点計測判定が行われる。パネル５０上のすべてのアライメントマーク５０ａ〜５０ｈの位置が計測されている場合、ガルバノスキャナ１６ｂ及びＣＣＤカメラ１７ｂを用いて実施する工程は完了する。パネル５０上に未計測のアライメントマーク５０ａ〜５０ｈがある場合、再びステップＳ１０１から同様の工程が繰り返される。たとえば次のループのステップＳ１０１においては、レーザ加工装置の座標系における実際のアライメントマーク５０ｃ、５０ｄの位置座標が計測される。

ステップＳ１０１〜ステップＳ１０４に示す工程が各１回行われるのに必要な時間はたとえば３秒である。

図２（Ｂ）に、レーザ光源１０からパルスレーザビーム３０を出射し、ガルバノスキャナ１６ａを駆動して行う工程を示す。

まず、ステップＳ１０５において、未加工の補正済み加工位置データの有無を判定する。補正済み加工位置データとは、ステップＳ１０３で算出された、２つのアライメントマーク間を結ぶ線分上の点（パターニング加工位置、レーザビーム入射位置）の座標データである。

未加工の補正済み加工位置データが制御装置１８の記憶領域に記憶されていない場合、ステップＳ１０７において全点加工判定が行われる。全点加工判定はパネル５０上のすべてのアライメントマーク５０ａ〜５０ｈに係る加工が完了したか否かを判定する工程である。

完了したと判定された場合、ガルバノスキャナ１６ａを駆動して行う工程は完了する。未完了であると判定された場合、ステップＳ１０５に戻って再び未加工の補正済み加工位置データの有無が判定される。

ステップＳ１０５で未加工の補正済み加工位置データが有ると判定された場合、ステップＳ１０６に進み、パルスレーザビーム３０を照射して行うパターニング加工が開始される。

ステップＳ１０６においては、制御装置１８からレーザ光源１０にトリガ信号が入力されるとともに、ガルバノスキャナ１６ａに制御信号が送信される。パルスレーザビーム３０の入射位置の位置決めが行われ、パルスレーザビーム３０が２つのアライメントマーク間のパターニング加工位置に入射し、パターニング加工が行われる。

２つのアライメントマーク間のパターニング加工が終了したら、ステップＳ１０７に進んで全点加工判定が行われる。

ステップＳ１０５〜ステップＳ１０７に示す工程が各１回行われるのに必要な時間はたとえば３秒である。

上述の制御を行うことにより、実施例によるレーザ加工開始直後の３秒間には、ステップＳ１０１〜ステップＳ１０４が実施され、アライメントマーク５０ａ、５０ｂを撮像することで、両アライメントマーク５０ａ、５０ｂを結ぶ線分上の点（パターニング加工位置、レーザビーム入射位置）の座標データが算出される。

次の３秒間には、ステップＳ１０１〜ステップＳ１０４に示す工程とステップＳ１０５〜ステップＳ１０７に示す工程とが並行して行われる。すなわち、アライメントマーク５０ｃ、５０ｄを撮像することで、両アライメントマーク５０ｃ、５０ｄを結ぶ線分上の点（パターニング加工位置、レーザビーム入射位置）の座標データが算出される一方で、パルスレーザビーム３０がアライメントマーク５０ａ、５０ｂ間のパターニング加工位置に照射され、パターニング加工が行われる。

以下、同様である。

更に、次の３秒間にも、ステップＳ１０１〜ステップＳ１０４に示す工程とステップＳ１０５〜ステップＳ１０７に示す工程とが並行して行われ、アライメントマーク５０ｅ、５０ｆを撮像することで、両アライメントマーク５０ｅ、５０ｆを結ぶ線分上の点（パターニング加工位置、レーザビーム入射位置）の座標データが算出される一方で、パルスレーザビーム３０がアライメントマーク５０ｃ、５０ｄ間のパターニング加工位置に照射され、パターニング加工が行われる。

そしてそれに続く３秒間にも、ステップＳ１０１〜ステップＳ１０４に示す工程とステップＳ１０５〜ステップＳ１０７に示す工程とが並行して行われ、アライメントマーク５０ｇ、５０ｈを撮像することで、両アライメントマーク５０ｇ、５０ｈを結ぶ線分上の点（パターニング加工位置、レーザビーム入射位置）の座標データが算出される一方で、パルスレーザビーム３０がアライメントマーク５０ｅ、５０ｆ間のパターニング加工位置に照射され、パターニング加工が行われる。

そして最後の３秒間には、ステップＳ１０５〜ステップＳ１０７に示す工程が実行され、パルスレーザビーム３０がアライメントマーク５０ｅ、５０ｆ間のパターニング加工位置に照射されて、パターニング加工が行われる。

実施例によるレーザ加工方法によれば、アライメントマーク５０ａ、５０ｂ間、５０ｃ、５０ｄ間、５０ｅ、５０ｆ間、及び５０ｇ、５０ｈ間のパターニング加工を１５秒で行うことができる。仮にアライメントマークが１００個、パターニングすべき線分部分が５０箇所存在した場合であれば、加工時間は１５３秒となる。先述したような従来技術を用いて同じ加工を行う場合に比べ、約半分の加工時間で加工を行うことができる。

以下、応用例によるレーザ加工方法について述べる。応用例によるレーザ加工方法も、図２（Ａ）及び（Ｂ）を参照して説明した制御を行う点においては、実施例によるレーザ加工方法と同じである。

図３（Ａ）及び（Ｂ）を参照して、応用例によるレーザ加工について説明する。

図３（Ａ）は、応用例によるレーザ加工の加工対象物であるパネル５０を示す平面図である。パネル５０は、たとえば太陽電池製造の一工程に現れるパネルである。パネル５０には、線状の凹部５０ｉが縦横に形成されている。縦方向に延びる凹部５０ｉと横方向に延びる凹部５０ｉとの交点の一部を、交点５０ｕ〜５０ｙとして本図に示した。

図３（Ｂ）に、図３（Ａ）の３Ｂ−３Ｂ線に沿う断面図を示す。パネル５０は、表面に複数の凹部５０ｉが形成された厚さ０．５ｍｍ〜０．７ｍｍのガラス基板５０ｊと、ガラス基板５０ｊ表面上に形成された透明導電膜、たとえば厚さ０．１μｍ〜０．２μｍのＩＴＯ(Indium Tin Oxide)膜５０ｋを含んで構成される。ＩＴＯ膜５０ｋは、ガラス基板５０ｊの凹部５０ｉ内にも形成される。

太陽電池製造のため、パルスレーザビーム３０を凹部５０ｉ上方からパネル５０に照射し、照射位置のＩＴＯ膜５０ｋの除去加工を行う。本図には、パルスレーザビーム３０の照射により除去されるＩＴＯ膜５０ｋに右下がりの斜線を付して示した。パルスレーザビーム３０は、凹部５０ｉの長さ方向に沿って走査される。この結果、凹部５０ｉ内のＩＴＯ膜５０ｋを、凹部５０ｉの長さ方向に連続的に除去するパターニング加工が行われる。

図４（Ａ）〜（Ｅ）を参照して応用例によるレーザ加工方法について説明する。

図４（Ａ）に、図３（Ａ）に示した交点５０ｕと交点５０ｖとの間の領域を拡大して示す。パネル５０の線状凹部５０ｉのそれぞれは原則として直線的に形成されているが、例外的に直線状に形成されていない部分もある。

パネル５０の各線状凹部５０ｉ上の点の座標は、各線状凹部５０ｉが直線的に形成されているものとして、パネル５０上に画定された座標系によってＣＡＤデータで与えられており、それらは制御装置１８の記憶領域に記憶されている。制御装置１８は、まず縦方向に伸びる凹部５０ｉと横方向に伸びる凹部５０ｉの複数の交点の座標を、パネル５０上に画定された座標系において求め、記憶領域に保存する。またはあらかじめ求められた交点の座標を記憶領域に保存しておいてもよい。

次に、パネル５０を、図１に示したレーザ加工装置の加工テーブル２０上に載置し、交点５０ｕ及び５０ｖをＣＣＤカメラ１７ｂで撮像して画像処理を行うことで計測し、偏差を求めて、ＣＣＤカメラ１７ｂの座標系における実際の交点５０ｕ及び５０ｖの座標を測定する。

制御装置１８は、両交点５０ｕ、５０ｖを結んだ線分を加工目標線５０ｚとして決定する。加工目標線５０ｚは加工開始時に暫定的に定められるレーザパターニングの実施位置である。制御装置１８は、加工目標線５０ｚに沿ってパルスレーザビーム３０が走査されるように、加工目標線５０ｚ上に複数の入射目標位置を設定する。設定された入射目標位置は、制御装置１８の記憶領域に記憶される。

凹部５０ｉが直線的に形成されている場合であれば、凹部５０ｉの幅方向の中心線Ｌと加工目標線５０ｚとは一致する。レーザパターニング加工は、凹部５０ｉの幅方向の中心線Ｌに沿って行うのが望ましい。

交点５０ｕ及び５０ｖの撮像から設定された入射目標位置の記憶までに要する時間はたとえば３秒である。

加工目標線５０ｚ上に設定された入射目標位置が記憶されたら、制御装置１８はレーザ光源１０にトリガ信号を入力するとともに、ガルバノスキャナ１６ａに制御信号を送信して、ビーム照射位置の位置決めを行い、パルスレーザビーム３０を加工目標線５０ｚ上の入射目標位置に入射させはじめる。

図４（Ｂ）に、パルスレーザビーム３０が入射する位置のパネル５０を撮影するＣＣＤカメラ１７ａの画界を示す。本図に示すのは、図４（Ａ）に一点鎖線で囲んだ領域の画像である。図４（Ｂ）には、画界の中心Ｃ_ｖとパルスレーザビーム３０のビームスポットの中心Ｃ_Ｌとが一致する場合を示した。パルスレーザビーム３０のビームスポットが入射した部分に加工線５０ｍが形成される。加工線５０ｍは、加工目標線５０ｚに沿ってパルスレーザビーム３０が走査されてパターニングされた部分である。

図４（Ｂ）に示す画像は、ＣＣＤカメラ１７ａから制御装置１８に送信される。制御装置１８は、凹部５０ｉのパターン及びその幅方向の中心線（中心位置）Ｌを検出する。そして中心線（中心位置）Ｌと画界中心Ｃ_ｖ（ビームスポットの中心Ｃ_Ｌ、加工線５０ｍ）との幅方向における差ｄを算出する。

図４（Ｃ）を参照する。制御装置１８は、算出された差ｄに基づいてガルバノスキャナ１６ａに補正された制御信号を送信し、揺動鏡を駆動して、パルスレーザビーム３０のパネル５０上への入射位置を制御する。

ガルバノ目標値は、差ｄに基づく補正が反映可能な段階において、加工目標線５０ｚ上の入射目標位置にパルスレーザビーム３０を入射させるための揺動鏡のミラー角度を示す。現在値は、図４（Ｂ）に示した位置にパルスレーザビーム３０を入射させたときの揺動鏡のミラー角度を示す。制御装置１８は、ガルバノ目標値に、差ｄに対応する補正ミラー角度を加え、現在値を減じて算出した制御信号（指令値）を、ガルバノスキャナ１８に送信する。ガルバノスキャナ１８の駆動により、現在の入射位置（図４（Ｂ）に示したビーム入射位置）から、算出された制御信号（指令値）による入射位置までパルスレーザビーム３０が走査される。

なお、制御信号（指令値）が算出されるまでは、入射目標位置にパルスレーザビーム３０を入射させる。

このような制御を行いながら、交点５０ｕと交点５０ｖとの間の凹部５０ｉにパルスレーザビーム３０を照射してパターニングが実施される。上記制御を行うことで、パルスレーザビーム３０の入射位置（ビームスポットの中心Ｃ_Ｌ、加工線５０ｍ）と、凹部５０ｉの幅方向の中心線（中心位置）Ｌとの差を小さくすることができ、凹部５０ｉの幅方向の中心線（中心位置）Ｌに沿ってレーザパターニング加工を行うことも可能である。

交点５０ｕ、５０ｖ間にパルスレーザビーム３０を入射させてパターニング加工を行うのに必要な時間は３秒である。

この３秒の間に、ＣＣＤカメラ１７ｂで、図３（Ａ）に示した２つの交点５０ｘ、５０ｙを撮像し、撮像した画像データを制御装置１８に送信して、実際の交点５０ｘ、５０ｙの座標を計測する。また、交点５０ｘと５０ｙとを結ぶ加工目標線を決定し、その上に複数の入射目標位置を設定する。更に、設定された入射目標位置を、制御装置１８の記憶領域に記憶する。

すなわち交点５０ｘ、５０ｙを撮像することによって、実際の交点５０ｘ、５０ｙの座標を計測する工程以降、両交点５０ｘ、５０ｙを結ぶ加工目標線上の複数の入射目標位置の記憶までの工程と、交点５０ｕ、５０ｖ間にレーザビームを照射してパターニングを行う工程とは、同時刻に並行して行われる。

以下、実施例によるレーザ加工方法と同様に、２つの交点間にレーザビームを照射してパターニングを行う間に、次のパターニング加工位置を画定する２つの交点を撮像して実際の座標を計測し、加工目標線上に複数の入射目標位置を設定してこれを記憶する。

応用例によるレーザ加工方法も、実施例によるレーザ加工方法と同様に、短い加工時間で加工を行うことができる。

また、応用例によるレーザ加工方法は、加工中に加工位置周辺を撮像して画像処理を行い、加工位置の補正をリアルタイムに行う。パルスレーザビーム３０のビームスポットの中心Ｃ_Ｌと、本来加工することが望まれる凹部５０ｉの幅方向の中心線（中心位置）Ｌとの差ｄを検出し、差ｄに基づいてパルスレーザビーム３０の入射位置を修正することで、高精度のレーザパターニング加工を実現することができる。

図４（Ｄ）には、図４（Ｂ）と異なり、画界の中心Ｃ_ｖとパルスレーザビーム３０のビームスポットの中心Ｃ_Ｌとが一致しない場合を示した。レーザ加工の初期にレーザ光源１０の光軸とＣＣＤカメラ１７ａの光軸（座標系）が一致しているときでも、キャリブレーションの不足や経時変化などが原因で、両者が不一致となることがある。このような場合にも、凹部５０ｉの幅方向の中心線（中心位置）Ｌとビームスポットの中心Ｃ_Ｌ（加工線５０ｍ）との幅方向における差ｄを算出して、図４（Ｃ）を参照して説明した制御と同じ制御を行えばよい。

図４（Ｅ）に制御方法の他の例を示した。図４（Ｃ）に示した制御方法と比較した場合、差ｄに対応するミラー角度補正をどの段階で行うかの違いがあるのみである。本図に示す制御例においては、差ｄを現在値から減じることで補正を行う。

図５は、変形例によるレーザ加工装置を示す概略図である。変形例によるレーザ加工装置は、ＣＣＤカメラ１７ａに代えて、ラインセンサカメラ１９ａ、１９ｂが用いられている点において実施例によるレーザ加工装置と異なる。

パネル５０に入射するパルスレーザビーム３０と逆の経路を進行する光が、ガルバノスキャナ１６ａを経由してダイクロイックミラー１５で反射され、ハーフミラー２１で二分岐される。二分岐された光の一方は、ラインセンサカメラ１９ａで受光され、他方は折り返しミラー２２で反射された後、ラインセンサカメラ１９ｂで受光される。ラインセンサカメラ１９ａ、１９ｂで得られたデータは、制御装置１８に送信される。

図６（Ａ）〜（Ｃ）を参照し、変形例によるレーザ加工装置を用いて行うレーザ加工方法について、応用例と異なる点を説明する。図６（Ａ）〜（Ｃ）においては、ラインセンサカメラ１９ａ、１９ｂの画界をそれぞれ画界２５ａ、２５ｂと示した。

ラインセンサカメラ１９ａは、パネル５０の縦方向（図３（Ａ）、図４（Ａ）及び（Ｂ）の縦方向）に形成された直線状凹部５０ｉ内のＩＴＯ膜５０ｋを除去するパターニング加工に用いる。また、ラインセンサカメラ１９ｂは、パネル５０の横方向（図３（Ａ）、図４（Ａ）及び（Ｂ）の横方向）に形成された直線状凹部５０ｉ内のＩＴＯ膜５０ｋを除去するパターニング加工に用いる。

本レーザ加工方法においては、パルスレーザビーム３０の入射位置（ビームスポットの中心Ｃ_Ｌの位置）とラインセンサカメラ１９ａ、１９ｂの画界２５ａ、２５ｂの位置をあらかじめ計測しておく。

パルスレーザビーム３０の入射位置（ビームスポットの中心Ｃ_Ｌの位置）と、ラインセンサカメラ１９ａ、１９ｂの画界２５ａ、２５ｂとの相対的な位置関係は、図６（Ａ）に示すようにパターニング加工の進行方向側にオフセットしていてもよいし、図６（Ｂ）に示すように一致させることも可能である。

図６（Ａ）を参照する。応用例と同様に、凹部５０ｉに、加工目標線５０ｚに沿ってパルスレーザビーム３０を入射させる。パネル５０の縦方向に形成された直線状凹部５０ｉ内に、パルスレーザビーム３０が照射され、ＩＴＯ膜５０ｋが除去されて加工線５０ｍが形成される。前述のように、縦方向にパターニングする際には、ラインセンサカメラ１９ａを用いて得られた画像を利用して加工を行う。

図６（Ｃ）に、ラインセンサカメラ１９ａから制御装置１８に送信された画像情報を基に求められる位置と輝度との関係をグラフにして示す。グラフ横軸の「位置」は、凹部５０ｉの幅方向に沿う位置である。

凹部５０ｉが形成されている位置の輝度は高い。制御装置１８は、高輝度部分の中央位置を凹部５０ｉの幅方向に沿って求め、この位置を凹部５０ｉの幅方向の中心位置Ｌとする。パルスレーザビーム３０の入射位置（ビームスポットの中心Ｃ_Ｌの位置）は、あらかじめ計測されているため、ビームスポットの中心Ｃ_Ｌ（加工線５０ｍ）と凹部５０ｉの中心位置Ｌとの幅方向の差ｄが制御装置１８によって求められる。

差ｄが得られた後は、図４（Ｃ）及び（Ｅ）を参照して説明した制御と同様の制御を行って、ラインセンサカメラ１９ａを用いて画像情報を得た位置にパルスレーザビーム３０を入射させる。こうすることで、凹部５０ｉの幅方向の中心線（中心位置）Ｌに沿って高精度のレーザパターニング加工を行うことが可能となる。

変形例によるレーザ加工装置は、ラインセンサカメラを用いているため、差ｄを高速に計測することができる。このため差ｄを反映した補正制御を高速で行うことができる。

以上、実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者には自明であろう。

レーザ加工一般、殊にレーザパターニング加工に好適に利用することができる。

実施例によるレーザ加工装置を示す概略図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、実施例によるレーザ加工装置を用いたレーザパターニング方法（実施例によるレーザ加工方法）を説明するためのフローチャートである。 （Ａ）及び（Ｂ）は、応用例によるレーザ加工について説明するための図である。 （Ａ）〜（Ｅ）は、応用例によるレーザ加工方法について説明するための図である。 変形例によるレーザ加工装置を示す概略図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は、変形例によるレーザ加工装置を用いて行うレーザ加工方法について、応用例と異なる点を説明するための図である。 レーザビームを照射してパターニング加工を行う加工対象物であるパネル５０の概略的な平面図である。

符号の説明

１０ レーザ光源
１１ アッテネータ
１２ マスク
１３ フォーカスレンズ
１４ レンズ移動機構
１５ ダイクロイックミラー
１６ａ、１６ｂ ガルバノスキャナ
１７ａ、１７ｂ ＣＣＤカメラ
１８ 制御装置
１９ａ、１９ｂ ラインセンサカメラ
２０ 加工テーブル
２１ ハーフミラー
２２、２３ 折り返しミラー
２５ａ ラインセンサカメラ１９ａの画界
２５ｂ ラインセンサカメラ１９ｂの画界
３０ パルスレーザビーム
５０ パネル
５０ａ〜５０ｈ アライメントマーク
５０ｉ 凹部
５０ｊ ガラス基板
５０ｋ ＩＴＯ膜
５０ｍ 加工線
５０ｕ〜５０ｙ 交点
５０ｚ 加工目標線
６０ レーザビーム

Claims (5)

1. （ａ）第１のアライメントマークの位置を測定し、測定された該第１のアライメントマークの位置に基づいて第１の加工位置を決定する工程と、
   （ｂ）前記第１のアライメントマークとは異なる第２のアライメントマークの位置を測定し、測定された該第２のアライメントマークの位置に基づいて第２の加工位置を決定する工程と、
   （ｃ）前記工程（ｂ）が行われている期間に、前記工程（ａ）で決定された第１の加工位置に基づいてレーザビームを走査する工程と
   を有するレーザ加工方法。
2. 前記第１のアライメントマークが相互に異なる２つの第１の点の位置を示し、前記第１の加工位置が前記２つの第１の点で規定される加工線上の複数の点であり、
   前記第２のアライメントマークが相互に異なる２つの第２の点の位置を示し、前記第２の加工位置が前記２つの第２の点で規定される加工線上の複数の点である請求項１に記載のレーザ加工方法。
3. （ａ）加工対象物上のアライメントマークの位置を測定し、測定された該アライメントマークの位置に基づいて加工位置を決定し記憶する工程と、
   （ｂ）前記工程（ａ）で記憶された加工位置データのうち未加工の加工位置データの有無を判定する工程と、
   （ｃ）前記工程（ｂ）で未加工の加工位置データが有ると判定された場合、該加工位置にレーザビームを入射させ、無いと判定された場合、有ると判定されるまでレーザビームの入射を待機させる工程と
   を有するレーザ加工方法。
4. レーザビームを出射するレーザ光源と、
   加工対象物を保持するステージと、
   前記ステージに保持された加工対象物の表面の像を取得する第１の受光装置と、
   前記第１の受光装置によって取得された前記加工対象物の表面の像に基づいて、複数の入射目標位置を決定し記憶する制御装置と、
   前記制御装置から与えられる制御信号に基づいて、前記加工対象物上に、前記レーザ光源を出射したレーザビームを照射するビーム走査器と
   を有し、
   前記制御装置は、記憶された前記入射目標位置データのうちレーザビーム未入射の入射目標位置データの有無を判定し、有ると判定された場合、該入射目標位置にレーザビームが照射されるように前記ビーム走査器に制御信号を与え、無いと判定された場合、有ると判定されるまでレーザビームの入射を待機させるレーザ加工装置。
5. 更に、
   前記ビーム走査器を介して、レーザビームの入射位置を含む領域、またはレーザビームの入射位置の移動方向前方の領域の、前記加工対象物の表面の像を取得する第２の受光装置を備え、
   前記制御装置は、前記第２の受光装置で得られた像に基づいて前記入射目標位置を補正することにより、入射指令値を算出し、前記ビーム走査器に入射指令値を送信し、
   前記ビーム走査器は、前記制御装置から与えられる入射指令値に基づいて、前記レーザ光源から出射したレーザビームの入射位置を、現在の入射位置から入射指令値で規定される位置まで移動させる請求項４に記載のレーザ加工装置。

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