JP2011067826A - レーザ加工装置およびレーザ加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】被加工基板に付着した汚れや、被加工基板内のキズや気泡や脈理によって、被加工基板を予定通りに加工することができなくなることを防止し、確実に被加工基板を加工すること。
【解決手段】レーザ加工装置は、透明基板６１と、透明基板６１に配置された薄膜６２とを有する被加工基板６０を加工する。レーザ加工装置は、被加工基板６０を保持する保持部３０と、保持部３０に保持された被加工基板６０に、レーザ光Ｌを照射するレーザ発振部１と、被加工基板６０に対するレーザ光Ｌの照射位置を移動させる移動部４０と、レーザ発振部１から照射されるレーザ光Ｌを、移動部４０によるレーザ光Ｌの照射位置の移動方向Ａ_１に沿ってスキャンさせて、前記被加工基板の所定の箇所に異なる角度でレーザ光を入射させるスキャン部１０と、を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、被加工基板をレーザ加工するレーザ加工装置およびレーザ加工方法に関する。

従来のレーザ加工装置としては、図７に示すように、被加工基板６０を保持する保持部３０と、保持部３０に保持された被加工基板６０に、反射ミラー１１で反射されたレーザ光Ｌを照射するレーザ発振器１と、を備えたものが知られている。また、被加工基板６０としては、ガラス基板（透明基板）６１と、このガラス基板６１に配置された薄膜６２とからなるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

このようなレーザ加工装置を用いて被加工基板６０を加工する方法としては、ガラス基板６１を下方に位置づけ薄膜６２を上方に位置づけて、薄膜６２に直接レーザ光Ｌを照射して加工する方法（図８（ａ）参照）と、ガラス基板６１を上方に位置づけ薄膜６２を下方に位置づけて、ガラス基板６１を経た後のレーザ光Ｌによって薄膜６２を加工する方法（図８（ｂ）参照）とが知られている。

図８（ａ）に示したようにガラス基板６１を下方に位置づけ薄膜６２を上方に位置づけて加工する方法を用いた場合には、薄膜６２にゴミが付着したり、バーストした薄膜６２の材料が隣接する薄膜６２の表面に残ったりすることがある。このため、図８（ｂ）に示したように、ガラス基板６１を上方に位置づけ薄膜６２を下方に位置づけて、ガラス基板６１を経た後のレーザ光Ｌによって薄膜６２を加工する方法が用いられることが多い。

特開２００７−４８８３５号公報

しかしながら、図８（ｂ）に示したようにガラス基板６１を経た後のレーザ光Ｌによって薄膜６２を加工する場合には、ガラス基板６１に付着した汚れや、ガラス基板６１に入ったキズや、ガラス基板６１内の気泡Ｇによってレーザ光Ｌが遮断されたり、ガラス基板６１内の脈理によってレーザ光Ｌが屈折させられたりして、予定している位置の薄膜６２を残さず確実に除去することができないことがある（図９（ａ）（ｂ）参照）（なお、図９（ａ）（ｂ）では、汚れ、キズ、気泡Ｇ、脈理のうち、一例として気泡Ｇのみを示している）。

本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、被加工基板に付着した汚れや、被加工基板内のキズや気泡や脈理による影響を受けずに、確実に被加工基板を加工することができるレーザ加工装置およびレーザ加工方法を提供することを目的とする。

本発明によるレーザ加工装置は、
基板と、該基板に配置された薄膜とを有する被加工基板を加工するレーザ加工装置であって、
被加工基板を保持する保持部と、
前記保持部に保持された被加工基板に、レーザ光を照射するレーザ発振部と、
前記被加工基板に対するレーザ光の照射位置を移動させる移動部と、
前記レーザ発振部から照射されるレーザ光を、前記移動部によるレーザ光の照射位置の移動方向に沿ってスキャンさせて、前記被加工基板の所定の箇所に異なる角度でレーザ光を入射させるスキャン部と、
を備えている。

本発明によるレーザ加工装置において、
前記スキャン部が、反射ミラーと、該反射ミラーを駆動させるミラー駆動部とを有し、
前記ミラー駆動部が、前記反射ミラーを、前記移動部によるレーザ光の照射位置の移動方向に沿って駆動させてもよい。

本発明によるレーザ加工装置は、
レーザ光による前記被加工基板の前記薄膜の加工が終了した後、該薄膜の加工が正常に行われているかを確認する確認部をさらに備え、
前記確認部によって前記薄膜の加工が正常に行われていないと判断されたときに、前記スキャン部によって、前記レーザ発振部から照射されるレーザ光が前記移動部によるレーザ光の照射位置の移動方向に沿ってスキャンされてもよい。

本発明によるレーザ加工装置において、
前記スキャン部は、前記薄膜のうち前記確認部によって加工が正常に行われなかったと判断された箇所のみに、前記レーザ発振部から照射されるレーザ光をスキャンさせてもよい。

本発明によるレーザ加工装置が、
前記レーザ発振部と前記スキャン部との間であって、該レーザ発振部から照射されるレーザ光の光路上に配置された調整レンズをさらに備え、
前記調整レンズが、前記スキャナ部によるレーザ光のスキャンに合わせて前記光路に沿って移動することで、前記被加工基板に到達するレーザ光の焦点を合わせるように構成されてもよい。

本発明によるレーザ加工方法は、
基板と、該基板に配置された薄膜とを有する被加工基板を加工するレーザ加工方法であって、
保持部によって被加工基板を保持する工程と、
レーザ発振部によって、保持部で保持された被加工基板にレーザ光を照射する工程と、
移動部によって、前記被加工基板に対するレーザ光の照射位置を移動させる工程と、
スキャン部によって、前記レーザ発振部から照射されるレーザ光を、前記移動部によるレーザ光の照射位置の移動方向に沿ってスキャンさせて、前記被加工基板の所定の箇所に異なる角度でレーザ光を入射させる工程と、
を備えている。

本発明によれば、レーザ発振部から照射されるレーザ光を、レーザ光の照射位置の移動方向に沿ってスキャンさせることができる。このため、被加工基板に付着した汚れや、被加工基板内のキズや気泡や脈理によって、被加工基板を予定通りに加工することができなくなることを防止することができ、確実に被加工基板を加工することができる。

本発明の第１の実施の形態によるレーザ加工装置の概略を示す構成図。 本発明の第１の実施の形態の変形例によるレーザ加工装置の概略を示す構成図。 本発明の第１の実施の形態によるレーザ加工装置によって被加工基板に照射されるレーザ光を示した概略図。 本発明の第２の実施の形態で用いる確認部を示す構成図。 本発明の実施の形態の変形例によるレーザ加工装置の概略を示す構成図。 本発明の実施の形態の別の変形例によるレーザ加工装置の概略を示す構成図。 従来のレーザ加工装置の概略を示す構成図。 従来のレーザ加工装置によって被加工基板にレーザ光を照射する態様を示した概略図。 従来のレーザ加工装置によって被加工基板に照射されるレーザ光を示した概略図。

第１の実施の形態
以下、本発明によるレーザ加工装置およびレーザ加工方法の第１の実施の形態について、図面を参照して説明する。ここで、図１乃至図３（ａ）（ｂ）は本発明の第１の実施の形態を示す図である。

図１に示すように、レーザ加工装置は、太陽電池や液晶・ＰＤＰなどの表示パネルに用いられる被加工基板６０を保持する保持ステージ（保持部）３０と、保持ステージ３０に保持された被加工基板６０に、レーザ光Ｌを照射するレーザ発振器（レーザ発振部）１と、保持ステージ３０を水平方向に移動させることで、被加工基板６０に対するレーザ光Ｌの照射位置を移動させるステージ移動部（移動部）４０と、を備えている。

なお、被加工基板６０は、透明基板であるガラス基板（基板）６１と、当該ガラス基板６１に配置された薄膜６２とからなっている。本実施の形態では、ガラス基板６１が上方に位置し、薄膜６２が下方に位置するよう、被加工基板６０は保持ステージ３０に保持されている。本実施の形態では、透明基板であるガラス基板６１を用いて説明するが、これに限られることはない。

また、図１に示すように、レーザ発振器１から照射されたレーザ光Ｌの光路には反射ミラー１１が配置され、当該反射ミラー１１には反射ミラー１１を揺動させるミラー駆動部１２が設けられている。そして、これら反射ミラー１１とミラー駆動部１２によってスキャン部１０が構成されている。

また、図１に示すように、ミラー駆動部１２は、反射ミラー１１を、ステージ移動部４０によるレーザ光Ｌの照射位置の移動方向Ａ_１に沿って揺動（駆動）させるように構成されている。この結果、レーザ発振器１から照射されるレーザ光Ｌは、当該レーザ光Ｌの照射位置の移動方向Ａ_１に沿って（加工済み線Ｐまたは加工予定線Ｐ’に沿って）スキャンされて、被加工基板６０の薄膜６２の所定の箇所に異なる角度でレーザ光Ｌが入射されることとなる（図３（ａ）の矢印Ａ_２参照）。なお、図３（ａ）（ｂ）において、符号Ｐはレーザ光Ｌによる加工が済んだ加工済み線を示し、符号Ｐ’はレーザ光Ｌによる加工が予定されている加工予定線を示している。

なお、本実施の形態では、ステージ移動部４０が保持ステージ３０を移動させる態様を用いて説明するが、これに限られることはなく、例えば、スキャン部１０を水平方向に移動させたり、レーザ発振器１とスキャン部１０の両方を移動させたりしてもよい。また、反射ミラーとしては、図１に示すようなガルバノミラー（図１に示した反射ミラー１１）だけではなく、図２に示すようなポリゴンミラー１１ａなどを用いることができる。

ところで、図２に示すように反射ミラーとしてポリゴンミラー１１ａを用いる場合には、ミラー駆動部１２が、ポリゴンミラー１１ａを、ステージ移動部４０によるレーザ光Ｌの照射位置の移動方向Ａ_１に沿って回転（駆動）させることで、レーザ光Ｌがステージ移動部４０によるレーザ光Ｌの照射位置の移動方向Ａ_１に沿ってスキャンされることとなる（図３（ａ）の矢印Ａ_２参照）。

また、本実施の形態では、レーザ光Ｌを案内するファイバや、集光レンズなどの部材を図示していないが、必要な場合には、これらの部材を適宜用いることができる。

次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について述べる。

まず、保持ステージ３０によって被加工基板６０が保持される（図１参照）。

次に、保持ステージ３０によって保持された被加工基板６０が、ステージ移動部４０によって水平方向に移動され始める（図１参照）。またこのとき、レーザ発振器１からレーザ光Ｌが照射される。

次に、レーザ発振器１から照射されたレーザ光Ｌが反射ミラー１１に達して、反射ミラー１１で反射された後、被加工基板６０の薄膜６２に達する（図１参照）。このとき、ミラー駆動部１２によって、反射ミラー１１が、ステージ移動部４０によるレーザ光Ｌの照射位置の移動方向Ａ_１に沿って揺動される（図１参照）。そして、この結果、レーザ発振器１から照射されるレーザ光Ｌが、当該レーザ光Ｌの照射位置の移動方向Ａ_１に沿って（加工済み線Ｐまたは加工予定線Ｐ’に沿って）スキャンされ、被加工基板６０の薄膜６２の所定の箇所に異なる角度でレーザ光Ｌが入射されることとなる（図３（ａ）の矢印Ａ_２参照）。

このように、本実施の形態によれば、レーザ光Ｌを、レーザ光Ｌの照射位置の移動方向Ａ_１に沿ってスキャンして、被加工基板６０の薄膜６２の所定の箇所に異なる角度でレーザ光Ｌを入射させることができる。このため、ガラス基板６１に汚れが付着していたり、ガラス基板６１にキズが入っていたり、ガラス基板６１内に気泡Ｇがあったり、ガラス基板６１内に脈理があったりしても、予定している位置の薄膜６２を残さず確実に除去することができる。

すなわち、ガラス基板６１に汚れが付着していたり、ガラス基板６１にキズが入っていたり、ガラス基板６１内に気泡Ｇがあったり、ガラス基板６１内に脈理があったりする場合には、レーザ光Ｌが被加工基板６０の薄膜６２に一つの角度からしか入射できないと、汚れ、キズ、気泡Ｇ、脈理などが原因でレーザ光Ｌを予定している位置に照射することができず、予定している位置の薄膜６２を除去することができない（図９（ａ）（ｂ）参照）。

これに対して、本実施の形態によれば、レーザ光Ｌを、レーザ光Ｌの照射位置の移動方向Ａ_１に沿ってスキャンして、被加工基板６０の薄膜６２の所定の箇所に異なる角度でレーザ光Ｌを入射させることができる。このため、汚れ、キズ、気泡Ｇ、脈理などによって、所定の角度から入射するレーザ光Ｌ_１によって予定している位置の薄膜６２を除去することができなかったとしても、スキャンされて異なる角度から入射するレーザ光Ｌ_２によってキズ、気泡Ｇ、脈理などを回避することができ、当該薄膜６２を除去することができる（図３（ｂ）参照）。この結果、ガラス基板６１上の薄膜６２のうち、予定している位置の薄膜６２を残さず確実に除去することができる。なお、図３（ｂ）では、汚れ、キズ、気泡Ｇ、脈理のうち、一例として気泡Ｇのみを示している。

また、本実施の形態によれば、複数のレーザ発振器を用いたり、ハーフミラーと全反射ミラーといった反射ミラーを複数設けたりすることなく、レーザ光Ｌをスキャンするだけで、汚れ、キズ、気泡Ｇ、脈理などを回避したレーザ光Ｌを薄膜６２に照射することができるので、安価な製造コストで、確実に薄膜６２を確実に除去することができるレーザ加工装置を提供することができる。

さらに、本実施の形態によれば、レーザ光Ｌが、当該レーザ光Ｌの照射位置の移動方向Ａ_１に沿って（加工済み線Ｐまたは加工予定線Ｐ’に沿って）スキャンされるので、加工予定線Ｐ’以外の箇所がレーザ光Ｌによって誤って加工されることを確実に防止しつつ、汚れ、キズ、気泡Ｇ、脈理などを回避して薄膜６２を加工することができる。

また、本実施の形態では、後述する第２の実施の形態と異なり確認部５０を用いることなく、一律に被加工基板６０を加工するので高い生産性を実現することができる。なお、本実施の形態では、被加工基板６０の所定の箇所において、複数の角度でレーザ光Ｌが入射することができるよう、ステージ移動部４０による被加工基板６０の水平方向の移動速度と、レーザ光Ｌのスキャン速度とを整合させている。

第２の実施の形態
次に、図４も用いて、本発明の第２の実施の形態について説明する。第２の実施の形態は、レーザ加工装置が、レーザ光Ｌによる被加工基板６０の薄膜６２の加工が終了した後、当該薄膜６２の加工が正常に行われているかを確認する確認部５０をさらに備えたものであり、その他の構成は図１乃至図３（ａ）（ｂ）に示す第１の実施の形態と略同一である。

第２の実施の形態において、図１乃至図３（ａ）（ｂ）に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

本実施の形態では、確認部５０によって薄膜６２の加工が正常に行われていないと判断されたときに始めて、スキャン部１０によって、レーザ発振器１から照射されるレーザ光Ｌがステージ移動部４０によるレーザ光Ｌの照射位置の移動方向Ａ_１に沿ってスキャンされることとなる。

具体的には、以下に示す工程で、被加工基板６０の薄膜６２が加工される。

まず、保持ステージ３０によって被加工基板６０が保持される（図１参照）。

次に、保持ステージ３０によって保持された被加工基板６０が、ステージ移動部４０によって水平方向に移動され始める（図１参照）。またこのとき、レーザ発振器１からレーザ光Ｌが照射される。

次に、レーザ発振器１から照射されたレーザ光Ｌが反射ミラー１１に達して、反射ミラー１１で反射された後、被加工基板６０の薄膜６２に達する（図１参照）。このとき、ミラー駆動部１２によって、反射ミラー１１は揺動されず、反射ミラー１１は固定されたままとなっている。

その後、確認部５０によって薄膜６２の加工が正常に行われたかどうかが判断される（図４参照）。より具体的には、レーザ光Ｌによる薄膜６２の除去が一通り終了した後に除去対象となっている部分を挟んで電気抵抗が測定されたり、レーザ光Ｌによる薄膜６２の除去が一通り終了した後または薄膜６２の除去をしている間にカメラなどで観察されたりして、予定している位置の薄膜６２が完全に除去されているかが確認される（これらの場合には、薄膜６２の電気抵抗を測定する電気抵抗測定装置や、薄膜６２を観察するカメラなどが確認部５０を構成することとなる）。

確認部５０によって薄膜６２の加工が正常に行われたと判断された場合には、当該被加工基板６０の加工は終了する。他方、確認部５０によって薄膜６２の加工が正常に行われなかったと判断された場合には、薄膜６２の加工が正常に行われなかったと判断された箇所にレーザ発振器１からのレーザ光Ｌが照射される。

このとき、ミラー駆動部１２によって、反射ミラー１１が、ステージ移動部４０によるレーザ光Ｌの照射位置の移動方向Ａ_１に沿って揺動され、その結果、レーザ発振器１から照射されるレーザ光Ｌが、当該レーザ光Ｌの照射位置の移動方向Ａ_１に沿ってスキャンされて、被加工基板６０の薄膜６２の所定の箇所に異なる角度でレーザ光Ｌが入射される（図３（ａ）の矢印Ａ_２参照）。

次に、再度、確認部５０によって薄膜６２の加工が正常に行われたかどうかが判断され、確認部５０によって薄膜６２の加工が正常に行われたと判断された場合には、当該被加工基板６０の加工は終了する。他方、確認部５０によって薄膜６２の加工が正常に行われなかったと判断された場合には、確認部５０によって薄膜６２の加工が正常に行われたと判断されるまで、上述した薄膜６２の加工が繰り返されることとなる。

このように、本実施の形態によれば、確認部５０によって薄膜６２の加工が正常に行われなかったと判断された場合にのみレーザ光Ｌをスキャンさせる。このため、エネルギー損失を少なくして効率的に被加工基板６０の薄膜６２を加工することができる。

また、本実施の形態によれば、薄膜６２のうち確認部５０によって加工が正常に行われなかったと判断された箇所のみに対して、レーザ光Ｌがスキャンされて再加工されることとなる。このため、やはり、エネルギー損失を少なくして効率的に被加工基板６０の薄膜６２を加工することができる。なお、確認部５０として電気抵抗測定装置を用いた場合には、加工が正常に行われなかったと判断された加工済み線Ｐが再加工の対象（上述した「加工が正常に行われなかったと判断された箇所」）となり、確認部５０として薄膜６２を観察するカメラを用いた場合には、加工されていないとカメラで確認された箇所が再加工の対象（上述した「加工が正常に行われなかったと判断された箇所」）となる。

さらに、本実施の形態によれば、確認部５０によって薄膜６２の加工が正常に行われたと判断されるまで、薄膜６２の加工が再度繰り返されることとなるので、確実に薄膜６２の加工を行うことができる。

なお、本実施の形態では、確認部５０によって薄膜６２の加工が正常に行われたと判断されるまで薄膜６２の加工が繰り返される態様を用いて説明したが、これに限られることはなく、所定の回数だけ（例えば３回）薄膜６２の加工が繰り返された後でも、確認部５０によって薄膜６２の加工が正常に行われたと判断されない場合には、被加工基板６０に異常があるとして、当該被加工基板６０の加工を終了させてもよい。

ところで、上述した各実施の形態において、図５および図６に示すように、レーザ発振器１とスキャン部１０の反射ミラー１１，１１ａとの間であって、レーザ発振器１から照射されるレーザ光Ｌの光路上に調整レンズ１９を配置してもよい。そして、この調整レンズ１９を、スキャナ部１０によるレーザ光Ｌのスキャンに合わせて光路に沿って移動可能とすることで、被加工基板６０の薄膜６２に到達するレーザ光Ｌの焦点を合わせることができるように構成すればよい。このような態様によれば、より精度の高い薄膜６２の加工を実現することができ、好ましい。

１ レーザ発振器（レーザ発振部）
１０ スキャン部
１１，１１ａ 反射ミラー
１２ ミラー駆動部
１９ 調整レンズ
３０ 保持ステージ（保持部）
４０ ステージ移動部（移動部）
５０ 確認部
６０ 被加工基板
６１ ガラス基板（透明基板）
６２ 薄膜
Ｌ レーザ光Ｌ
Ｐ 加工済み線
Ｐ’ 加工予定線

Claims (6)

1. 基板と、該基板に配置された薄膜とを有する被加工基板を加工するレーザ加工装置において、
   被加工基板を保持する保持部と、
   前記保持部に保持された被加工基板に、レーザ光を照射するレーザ発振部と、
   前記被加工基板に対するレーザ光の照射位置を移動させる移動部と、
   前記レーザ発振部から照射されるレーザ光を、前記移動部によるレーザ光の照射位置の移動方向に沿ってスキャンさせて、前記被加工基板の所定の箇所に異なる角度でレーザ光を入射させるスキャン部と、
   を備えたことを特徴とするレーザ加工装置。
2. 前記スキャン部は、反射ミラーと、該反射ミラーを駆動させるミラー駆動部とを有し、
   前記ミラー駆動部は、前記反射ミラーを、前記移動部によるレーザ光の照射位置の移動方向に沿って駆動させることを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工装置。
3. レーザ光による前記被加工基板の前記薄膜の加工が終了した後、該薄膜の加工が正常に行われているかを確認する確認部をさらに備え、
   前記確認部によって前記薄膜の加工が正常に行われていないと判断されたときに、前記スキャン部によって、前記レーザ発振部から照射されるレーザ光が前記移動部によるレーザ光の照射位置の移動方向に沿ってスキャンされることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載のレーザ加工装置。
4. 前記スキャン部は、前記薄膜のうち前記確認部によって加工が正常に行われなかったと判断された箇所のみに、前記レーザ発振部から照射されるレーザ光をスキャンさせることを特徴とする請求項３に記載のレーザ加工装置。
5. 前記レーザ発振部と前記スキャン部との間であって、該レーザ発振部から照射されるレーザ光の光路上に配置された調整レンズをさらに備え、
   前記調整レンズは、前記スキャナ部によるレーザ光のスキャンに合わせて前記光路に沿って移動することで、前記被加工基板に到達するレーザ光の焦点を合わせることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。
6. 基板と、該基板に配置された薄膜とを有する被加工基板を加工するレーザ加工方法において、
   保持部によって被加工基板を保持する工程と、
   レーザ発振部によって、保持部で保持された被加工基板にレーザ光を照射する工程と、
   移動部によって、前記被加工基板に対するレーザ光の照射位置を移動させる工程と、
   スキャン部によって、前記レーザ発振部から照射されるレーザ光を、前記移動部によるレーザ光の照射位置の移動方向に沿ってスキャンさせて、前記被加工基板の所定の箇所に異なる角度でレーザ光を入射させる工程と、
   を備えたことを特徴とするレーザ加工方法。

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