TW201622864A - 伯努利加工頭 - Google Patents

伯努利加工頭 Download PDF

Info

Publication number
TW201622864A
TW201622864A TW104132259A TW104132259A TW201622864A TW 201622864 A TW201622864 A TW 201622864A TW 104132259 A TW104132259 A TW 104132259A TW 104132259 A TW104132259 A TW 104132259A TW 201622864 A TW201622864 A TW 201622864A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
substrate
bernoulli
processing
processing head
disk
Prior art date
Application number
TW104132259A
Other languages
English (en)
Inventor
大衛 查爾斯 曼尼
Original Assignee
萬佳雷射有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 萬佳雷射有限公司 filed Critical 萬佳雷射有限公司
Publication of TW201622864A publication Critical patent/TW201622864A/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67092—Apparatus for mechanical treatment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/14—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor
    • B23K26/1435—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor involving specially adapted flow control means
    • B23K26/1438—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor involving specially adapted flow control means for directional control
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/04—Automatically aligning, aiming or focusing the laser beam, e.g. using the back-scattered light
    • B23K26/046—Automatically focusing the laser beam
    • B23K26/048—Automatically focusing the laser beam by controlling the distance between laser head and workpiece
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/0869—Devices involving movement of the laser head in at least one axial direction
    • B23K26/0876—Devices involving movement of the laser head in at least one axial direction in at least two axial directions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/14—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/14—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor
    • B23K26/1435—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor involving specially adapted flow control means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K37/00—Auxiliary devices or processes, not specially adapted to a procedure covered by only one of the preceding main groups
    • B23K37/02—Carriages for supporting the welding or cutting element
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q1/00—Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
    • B23Q1/25—Movable or adjustable work or tool supports
    • B23Q1/26—Movable or adjustable work or tool supports characterised by constructional features relating to the co-operation of relatively movable members; Means for preventing relative movement of such members
    • B23Q1/38—Movable or adjustable work or tool supports characterised by constructional features relating to the co-operation of relatively movable members; Means for preventing relative movement of such members using fluid bearings or fluid cushion supports
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/26—Bombardment with radiation
    • H01L21/263—Bombardment with radiation with high-energy radiation
    • H01L21/268—Bombardment with radiation with high-energy radiation using electromagnetic radiation, e.g. laser radiation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/6838—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping with gripping and holding devices using a vacuum; Bernoulli devices

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

本發明提供一種使用雷射束加工基板之加工頭，該加工頭包含：光學單元，其包括至少一個用於引導該雷射束的光學元件；複數個伯努利空氣軸承，其經配置以環繞該光學元件之光軸且經組態以噴射第一流體流，藉由伯努利原理在該伯努利空氣軸承與該基板之間產生吸引力，使得該光學元件與該基板之間保持實質恆定的間距。

Description

伯努利加工頭
本發明係關於一種用於實施基板之雷射加工的加工頭。
特定言之，本發明係關於使用脈衝雷射加工以自基板表面剝蝕有機、無機或金屬材料層，從而高精度地圖案化該等材料層。該等應用包括但不限於製造平板顯示器、觸控面板顯示器及光伏打面板。此等應用通常要求厚度小於1.5mm之薄且可撓的基板，該等基板具有小於1μm厚度的材料層。
在雷射加工期間，支撐基板及加工頭，使得其可相對於彼此在二維(X-Y平面)上移動。加工頭包括用於將雷射束聚焦至位於基板表面上或靠近基板表面(在Z軸方向上)的特定點的光學器件。來自脈衝雷射之能量被傳遞至材料以剝蝕基板之部分，從而形成所需圖案或結構。
在多數情況下，為了精確地圖案化基板，要求聚焦光學器件之焦點與基板的相對位置在Z軸為固定的。若允許聚焦光學器件之焦點與基板的相對位置變動過多，則雷射束的能量密度可能在基板表面不足以剝蝕材料層或可能在其他位置過高以致損壞基板、其他材料層或位於基板之對邊上的材料層。同樣重要的是，加工頭與基板彼此並不接觸，因為接觸會損壞基板或材料層。因此需要在Z方向上在加工頭(例如，具體言之，聚焦光學器件)與基板表面之間保持恆定間隙大小。
聚焦光學器件之焦點與基板表面的相對位置的波動可歸因於支撐基板的方法而由基板之曲率所引起。為了防止材料層在基板表面上受到污染，待加工之基板的部分較佳為很大程度上未支撐的；基板可(例如)支撐於(例如)邊緣上之有限數目的位置。薄基板之可撓性意謂未支撐的區域可因其自身重量而撓曲或下陷，例如撓曲或下陷高達1mm。無論水平地、垂直地抑或傾斜地支撐基板，此皆可出現。歸因於基板之材料層中之一或多者之厚度變化，聚焦光學器件之焦點與基板表面的相對位置亦可發生變化。
已多次嘗試克服上述問題。已開發器件來自動地固定聚焦光學器件之焦點與基板表面的相對位置。此等器件通常稱作自動聚焦器件。
GB 2400063 A揭示一種加工頭，其包括連接至氣動圓盤或空氣軸承以自動地控制雷射束之聚焦位置定位的聚焦透鏡。該圓盤具有含有內側孔口之環形橫截面。向圓盤之內部(亦即與內側孔口相反的圓盤主體)饋入自圓盤主體之下側均勻流出的空氣。該氣流在基板上產生排斥力，引起圓盤在氣墊上之基板表面上方懸停。
然而，GB 2400063 A之加工頭不適合於加工靠近基板邊緣的基板。隨著雷射束接近基板邊緣，至少一些來自圓盤的氣流不再指向基板，因此分離基板與圓盤之力突然減少。因為圓盤在朝向基板之方向上偏置(例如藉由重力)，因此此可導致圓盤接觸且損壞基板。另外，若圓盤完全越過基板邊緣，則偏置力可導致圓盤下降至基板之位準以下。當將圓盤移回基板上方之位置時，圓盤隨後將撞擊基板邊緣。除非已謹慎地設計圓盤之排氣，否則隨著此類型之圓盤在支撐其的空氣墊上面「彈跳」，其亦可遭受Z軸方向上之振盪。若基板係未支撐的，則圓盤與基板之間之排斥力亦可趨於增加基板之下陷程度。
GB 2439529 A揭示一種加工頭，其包括連接至空氣圓盤以自動 控制雷射束之聚焦位置定位的聚焦透鏡。然而，不同於GB 2400063 A中所揭示之加工頭，聚焦透鏡之光軸自圓盤偏移。GB 2439529 A描述一種圓盤，其中流體朝向圓盤外側進入基板表面與圓盤之間的間隙，因而在圓盤與基板之間產生排斥力(與GB 2400063 A相似)，且藉由將圓盤自聚焦透鏡軸線偏移而加工靠近邊緣之基板，從而解決問題。藉此，雷射束可加工靠近邊緣之基板，同時圓盤完全保持在基板上。然而，此解決方案具有多個缺點。加工頭僅可自圓盤在聚焦透鏡軸線方向上至多加工到基板邊緣。若聚焦透鏡沿著矩形基板之對角線自圓盤偏移，則加工頭僅可沿著兩個鄰接邊緣加工基板之一部分。為了加工所有的矩形基板，至少需要四個加工頭及四道雷射束。GB 2439529 A亦揭示可由單一圓盤支撐之兩個偏移聚焦透鏡。然而，仍然需要至少兩個加工頭及至少四道雷射束來加工單一矩形基板。另外，因為聚焦透鏡軸線自圓盤偏移，聚焦透鏡之焦點與基板表面(與聚焦透鏡軸線一致)的相對位置並非由圓盤直接控制，因此與聚焦透鏡軸線一致的基板表面的位置變化可無法得到充分補償。
GB 2439529 A亦提及一種圓盤，其中流體在圓盤中心進入基板表面與圓盤之間的間隙，因而在圓盤與基板(所謂的伯努利(Bernoulli)圓盤)之間產生吸引力，以及一種圓盤，其中流體圍繞圓盤之外側進入基板表面與圓盤之間的間隙，且將真空施加至中心區域以使得真空與流體壓力平衡從而使圓盤穩定，但沒有提供關於其或其用途之其他描述。
本發明旨在至少部分解決上述所確認的問題中的一些。
根據本發明之一態樣，提供一種使用雷射束加工基板之加工頭，該加工頭包含：光學單元，其包括至少一個用於引導雷射束的光學元件；複數個伯努利空氣軸承，其經配置以環繞該光學元件之光軸 且經組態以噴射第一流體流以用於藉由伯努利原理在該伯努利空氣軸承與該基板之間產生吸引力，從而在該光學元件與該基板之間保持實質上恆定的間距。
該複數個伯努利圓盤可各自包含：平坦表面；及實質上中心孔，第一流體流經由其而噴射。每一伯努利圓盤之該平坦表面可為圓形。每一伯努利單元之該平坦表面可為多邊形或正方形。該孔可經配置以在垂直於該平坦表面之方向上自該伯努利圓盤且自該平坦表面之中心噴射該流體流。加工頭可包含3個、4個或更多個伯努利圓盤。
加工頭可進一步包含：可在其中進行該加工的加工區域，當藉由該雷射束加工該基板時其環繞該光軸且由該基板來定界；及環境控制單元，其經組態以提供用於在加工區域中控制環境之通過該加工區域的第二流體流。該環境控制單元可經組態以自加工區域移除由加工產生的碎屑。
根據本發明之第二態樣，提供一種使用雷射束加工基板之裝置，該裝置包含支撐部件，其用於在基板之第一位置處支撐基板；及本發明之第一態樣的加工頭；其中該加工頭經組態以在不同於第一位置的第二位置處支撐該基板。
根據本發明之第三態樣，提供一種支撐用於雷射加工之基板的方法，該方法包含：使用本發明之第一態樣的伯努利加工頭，藉由吸引力支撐基板之第一部分。
該等伯努利空氣軸承通常稱作伯努利圓盤且此等術語在本文中可互換使用。
本發明之其他目標及較佳且視情況選用的特徵將自以下實施方式及輔助的本說明書之申請專利範圍顯而易見。
1‧‧‧光學單元
2‧‧‧伯努利圓盤
3‧‧‧環境控制單元
4‧‧‧夾盤
5‧‧‧基板
21‧‧‧平坦表面
22‧‧‧孔
31‧‧‧管道
31A‧‧‧入口管道
31B‧‧‧出口管道
32‧‧‧窗口
A‧‧‧光軸
G‧‧‧間隙
P‧‧‧加工區域
現將僅藉由實例、參考隨附圖式來進一步描述本發明，在隨附 圖式中：圖1展示可用於本發明之一個態樣中的加工頭的示意圖；圖2展示伯努利圓盤及基板的示意性橫截面圖以說明其功能；圖3展示複數個伯努利圓盤以及其怎樣調節距基板之距離；圖4A及圖4B分別展示靠近基板邊緣操作的加工頭之側視圖及平面圖；圖5A至圖5C展示關於本發明之態樣中的加工頭配置伯努利圓盤的多種適合的方式；圖6A至圖6E展示該等配置中之碎屑抽出單元的多個組態；圖7A及圖7B展示本發明之一實施例，其包含加工頭及用於支撐基板之支撐部件，說明怎樣使用加工頭來支撐基板之一部分。
圖1展示根據本發明之一態樣的加工頭的示意圖。加工頭包括用於向基板5引導雷射束及/或將雷射束聚焦於焦點處之光學單元1。光學單元1可包括一或多種用於引導雷射束及/或將雷射束聚焦於所希望的焦點之光學元件，例如透鏡及/或鏡。光學單元之總焦距可為固定的或更佳為可變化的。雷射束進入光學單元1且藉由光學單元之光學元件指向及/或聚焦於基板5，亦即在Z方向上。雷射束較佳地沿著光學元件之光軸A傳播。圖1中展示之加工頭亦包括複數個伯努利空氣軸承2或圓盤，其經配置以環繞光學元件之光軸A。伯努利圓盤2經配置以在光學單元1與基板5之表面之間保持實質上恆定的間距。伯努利圓盤2之位置較佳地相對於光學單元1係固定的。
圖2展示伯努利圓盤2及基板5之橫截面圖以說明其功能。伯努利圓盤2較佳地各自包含平坦表面21及實質上中心孔22，第一流體流自該實質上中心孔22噴射。平坦表面21及基板5限制自孔22噴射之流體遵循平行於平坦表面21及基板5之路徑。如圖2中所示，當伯努利圓盤 相對靠近基板時，伯努利圓盤2及基板5朝向彼此吸引但彼此間藉由伯努利效應保持實質上恆定的間距，如伯努利圓盤2及基板5之間的間隙G所說明。間隙G之大小係自動調節的，亦即當間隙大小增大或當間隙大小減少時，伯努利效應將其抵消。間隙大小係由流體流動速率、孔22之大小及配置之幾何形狀(諸如伯努利圓盤2之平坦表面21的大小及形狀)而確定。間隙可(例如)為大約100微米且保持於上下相差10微米內。可提供壓力調節器以能夠控制間隙之大小。流動速率應足以確保伯努利效應引起伯努利圓盤2及基板5以上述方式朝向彼此而吸引。
伯努利圓盤2與基板5之間存在臨限距離，在該臨限距離以下伯努利效應有效吸引圓盤與基板朝向彼此但在其間保持恆定間距。臨限距離亦取決於自伯努利圓盤2噴射之流體的流動速率、伯努利圓盤2之大小及形狀以及孔21之大小及形狀。
在典型配置中，此臨限距離可為數毫米且間隙G在50與200微米之間。
每一伯努利圓盤之平坦表面21可為圓形或可為多邊形，例如正方形或另一常規多邊形。多邊形圓盤之定向不受特別限制，然而在常規多邊形之情況下較佳為表面21係定向的，使得其關於穿過圓盤2之中心的軸線及光學元件之光軸A鏡面對稱以確保更均勻氣流。孔21較佳地經配置以在垂直於平坦表面21之方向上自伯努利圓盤2及自該平坦表面21之中心噴射流體流以使得流體流跨伯努利圓盤2為實質上均勻的。孔22可呈通過平坦表面21之中心的單一圓柱形孔的形式。通常，伯努利圓盤2之直徑在15mm與40mm之間。通常，孔22之直徑在1mm與5mm之間。
藉由提供伯努利圓盤2以便環繞光學元件之光軸A，加工頭可精確地控制光學單元1與光學單元1之兩側上的基板5的相對位置。因此，可更有效地調節光學單元1及與光軸A一致之基板5的一部分之間 的距離。又，若基板在其邊緣處支撐且因此具有下陷之傾向，則在加工區域(進行加工的位置)之一個以上側面上提供伯努利圓盤可以實質上平坦方式有效支撐基板，如圖3中所示。
另外，藉由提供伯努利圓盤2以便環繞光學元件之光軸A，加工頭可靠近基板5之邊緣有效地操作。在圓盤與基板之間產生排斥力的圓盤(諸如在上述先前技術中)必須朝向基板而偏置，歸因於由圓盤產生之排斥力的減少，此可導致圓盤在接近邊緣時撞擊基板。另一方面，在使用伯努利圓盤2的配置(諸如在本發明中)中，通常偏置加工頭使其遠離基板5(例如作用於基板上之重力)以抵消圓盤與基板之間的吸引力。在此情況下，若伯努利力隨著圓盤中之一者越過基板邊緣而減小，則偏置加工頭使其遠離基板之力自動增大加工頭與基板之間的間隙，從而減小了任何撞擊的風險。
另外，如圖4A及圖4B中所示，配置多個伯努利圓盤2環繞光學元件之光軸A允許至少一個伯努利圓盤2(且較佳地一個以上)保持在靠近邊緣的基板5上方。因此，儘管一個圓盤可能已越過基板邊緣，加工頭與基板之間的距離仍然可藉由保持在基板之上的伯努利圓盤而調節。
圖5A-5C展示配置伯努利圓盤2環繞光學元件之光軸A的多個適合的方式。此等圖展示伯努利圓盤關於X軸及Y軸的配置。所展示之X軸及Y軸較佳地對應於正交方向，在該等正交方向中基板5或加工頭可分開移動。若由伯努利圓盤2中之任何兩者的中心限制的最小環環繞光學元件之光軸A，則考慮將複數個伯努利圓盤環繞光學元件之光軸A。
圖5A展示一實施例，其中藉由兩個伯努利圓盤2支撐加工頭。在所展示之特定實施例中，伯努利圓盤2相對於光學元件之光軸A軸對稱地定位。然而，倘若如上文所定義，伯努利圓盤2經配置以環繞光 學元件之光軸A，則可能存在兩個伯努利圓盤2之其他配置。通常，較佳地相對於X軸或Y軸在光學元件之光軸A的相對側上或相對於X軸及Y軸在相對象限配置兩個伯努利圓盤2。
圖5B展示一實施例，其中藉由3個伯努利圓盤2支撐加工頭。在所展示之特定實施例中，伯努利圓盤2相對於光學元件之光軸A軸對稱地定位。然而，倘若如上文所定義，伯努利圓盤2經配置以環繞光學元件之光軸A，則可能存在兩個伯努利圓盤之其他佈置。通常，較佳地配置3個伯努利圓盤2以使得相對於X軸或Y軸在光學元件之光軸A的相對側上至少存在一個伯努利圓盤2。若提供兩個以上伯努利圓盤2，則較佳為藉由伯努利圓盤2中之任何三者限制的環環繞光學元件之光軸。
圖5C展示一實施例，其中藉由4個伯努利圓盤2支撐加工頭。在所展示之特定實施例中，伯努利圓盤2相對於光學元件之光軸A軸對稱地定位。然而，倘若如上文所定義，伯努利圓盤2經配置以環繞光學元件之光軸A，則可能存在四個伯努利圓盤2之其他佈置。通常，較佳地配置四個伯努利圓盤2以使得相對於X軸或Y軸在光學元件之光軸A的相對側上或相對於X軸及Y軸在相對象限中至少存在一個伯努利圓盤2。然而，較佳地，在每一象限中提供伯努利圓盤2。
複數個伯努利圓盤2之平坦表面21應為共面的且伯努利圓盤2較佳為相同的。在較佳配置中，伯努利圓盤2可形成於單一平坦底板上以確保其共面達到高精度公差。
儘管圖中未展示，不過是可提供4個以上伯努利圓盤2。通常，此等伯努利圓盤2較佳地配置成使得在光學元件之光軸A相對於X軸或Y軸的相對側上或在相對於X軸及Y軸的相對象限中至少存在一個伯努利圓盤2。然而，較佳地，在每一象限中提供一個伯努利圓盤2。更佳地，軸對稱地配置伯努利圓盤2。最佳地，相對於光學元件之光軸A 軸對稱地特定配置伯努利圓盤2。
圖6A至圖6E展示本發明之實施例，其包括環境控制單元3。可定義可在其中進行該加工的加工區域P，使得當藉由雷射束加工基板5時，加工區域P環繞光學單元之光軸A且由基板5定界。環境控制單元3可經組態以提供通過加工區域P之第二流體流以(例如)藉由自加工區域P移除使用雷射束加工基板5產生的碎屑而控制加工區域P中之環境。當雷射束剝蝕基板5時，碎屑可離開基板5且進入加工區域5。除非立即將其移除，否則此碎屑會干擾加工或損壞加工頭或基板5。
在其他佈置中，第二流體流可提供化學活性氣體以輔助加工，例如環境控制單元3可提供輔助剝蝕加工的富氧氣體。在另一配置中，環境控制單元3可在加工區域P中形成真空或部分真空。
將環境控制單元3與上述伯努利加工頭整合意謂環境控制加工得益於伯努利圓盤2所保持的基板與加工頭之間的小空隙。小空隙意謂環境控制器件3可更有效地控制環境，尤其是自加工區域移除碎屑。
環境控制單元3通常可包含一個管道或多個管道31，流體可通過其在一個位置(入口管道31A)流動至加工區域中且在另一位置(出口管道31B)流出加工區域。藉由提供正壓源及負壓源(相對於環境壓力)中之一或兩者，管道31中之流體經受壓力梯度。自伯努利圓盤2噴射之流體可提供全部或部分正壓源，例如關於圖6D在以下所述。圖6A至圖6E展示具有不同壓力梯度及不同管道31配置的實施例。其他管道可包括窗口32以允許雷射束穿過。
圖6A展示具有一個入口管道31A及一個出口管道31B的配置。正壓源(圖中未示)可提供於入口管道31A之側面上及/或負壓源(圖中未示)可提供於出口管道31B之側面上。在此實施例中，提供壓力梯度使得流體實質上在X-Y平面中之方向上進入加工區域P且實質上在X-Y平面中之方向上離開加工區域P。在此實施例中，入口管道31A與出口 管道31B相對於光軸A位於加工區域P之相對側上。窗口32界定加工區域之頂部。
圖6B展示具有兩個入口管道31A及一個出口管道31B之配置。正壓源(圖中未示)可提供於入口管道31A之側面上及/或負壓源(圖中未示)可提供於出口管道31B之側面上。在此實施例中，提供壓力梯度使得流體實質上在X-Y平面中之方向上進入加工區域P且實質上在正向Z軸(向上)之方向上離開加工區域P。在此實施例中，兩個入口管道31A位於加工區域P之相對側上，而出口管道31B位於入口管道31A之位準之上。
圖6C展示具有兩個入口管道31A及兩個出口管道31B之配置。正壓源(圖中未示)可提供於入口管道31A之側面上及/或負壓源(圖中未示)可提供於出口管道31B之側面上。在此實施例中，提供壓力梯度使得流體實質上在負向Z方向(向下)上進入加工區域P且實質上在X-Y平面中之方向上離開加工區域P。在此實施例中，兩個入口管道31A位於靠近軸線A的加工區域P之相對側上，且出口管道31B係設置於加工區域P之相對側上但更加遠離軸線A。另外，入口管道31A位於出口管道31B之位準之上。窗口32界定加工區域之頂部。
圖6D展示具有一個入口管道31A及兩個出口管道31B之配置。自伯努利圓盤2噴射之流體在入口管道31A之側面上提供正壓源，且負壓源(圖中未示)可提供於出口管道31B之側面上。在此實施例中，提供壓力梯度使得流體實質上在正向Z方向(向上)上進入加工區域P且實質上在X-Y平面中之方向上離開加工區域P。在此實施例中，入口管道31A位於出口管道31B之位準之下，且出口管道31B係設置於加工區域P之相對側上。窗口32界定加工區域之頂部。
圖6E展示具有一個入口管道31A及一個出口管道31B之配置。自伯努利圓盤2噴射之流體在入口管道31A之側面上提供正壓源，且負 壓源(圖中未示)可提供於出口管道31B之側面上。在此實施例中，提供壓力梯度使得流體實質上在正向Z方向(向上)上進入加工區域P且實質上在X-Y平面中之方向上離開加工區域P。在此實施例中，入口管道31A位於出口管道31B之位準之下。窗口32界定加工區域之頂部。
如上所述，加工頭及基板5可經偏置而遠離彼此。藉由伯努利圓盤2產生之吸引力抵消此偏置力以將伯努利圓盤2(及因此加工頭)及基板5保持至彼此的預定距離內。可以三種方式中之一者提供偏置力。
首先，當偏置力施加至加工頭時，基板5可在Z軸上保持固定。可使用平衡器、磁體等完成此步驟。其次，當偏置力施加至基板5時，加工頭可在Z軸上保持固定。舉例而言，若基板5在邊緣處支撐，偏置力可由引起基板5遠離加工頭而下陷的重力提供。第三，可藉由第一種及第二種方式二者之組合提供偏置力。本申請案確定怎樣提供偏置力。對於相對剛性或厚的基板5，以第一種方式提供偏置力可能為最合適的。對於相對薄或可撓性基板5，以第二種方式提供偏置力可能為最合適的。
圖7說明本發明之一實施例，其包含加工頭及支撐部件或用於固持基板5之夾盤4。加工頭及夾盤4在X-Y平面中可藉由移動加工頭、夾盤4中之任一者或移動兩者相對於彼此為可移動的。舉例而言，夾盤4可為真空夾盤，其藉由由真空源提供之抽吸將基板5固持在適當的位置。夾盤4可在其周界支撐基板5，但並不支撐周界內之基板5的中心部分。在此情況下，基板5中未由夾盤4支撐的區域在重力作用下而下陷，從而使基板5偏置遠離加工頭(如7A中所示)。加工頭定位於基板5上方一段距離處且吸引基板5，從而支撐其未由夾盤4支撐的區域。如上所述，可因此以相對平坦的方式支撐基板(如圖7B中所示)。
上述實施例提供一或多種優於先前技術的以下優勢。本發明之實施例提供簡單配置，需要單一加工頭(例如)以用於在基板邊緣處加 工。本發明之實施例提供光學單元與基板之間的自動調節間距。多個環繞光軸之圓盤意謂尤其在加工區域中調節間距。本發明之實施例提供整合式無觸點支撐系統(伯努利圓盤)、加工頭及視情況選用之環境控制器件。本發明之實施例將環境控制器件引入至非常接近基板表面的位置處。
1‧‧‧光學單元
2‧‧‧伯努利圓盤
5‧‧‧基板
A‧‧‧光軸

Claims (10)

  1. 一種使用雷射束加工基板的加工頭，該加工頭包含：光學單元，其包括至少一個用於引導該雷射束的光學元件；複數個伯努利空氣軸承，其經配置以環繞該光學元件之光軸且經組態以噴射第一流體流以藉由伯努利原理在該伯努利空氣軸承與該基板之間產生吸引力，使得該光學元件與該基板之間保持實質恆定的間距。
  2. 如請求項1之加工頭，其中：該複數個伯努利圓盤各自包含：平坦表面；及實質上中心孔，第一流體流通過其噴射。
  3. 如請求項2之加工頭，其中：每一伯努利圓盤之該平坦表面係圓形。
  4. 如請求項2之加工頭，其中：每一伯努利單元之該平坦表面係多邊形或正方形。
  5. 如請求項2至4中任一項之加工頭，其中：該孔經配置以在垂直於該平坦表面的方向上自該伯努利圓盤且自該平坦表面的中心噴射該流體流。
  6. 如請求項1之加工頭，其包含：3個、4個或更多個伯努利圓盤。
  7. 如請求項1之加工頭，其進一步包含：可在其中進行該加工的加工區域，當藉由該雷射束加工該基板時其環繞該光軸且由該基板來定界；及環境控制單元，其經組態以提供用於在該加工區域中控制環境之通過該加工區域的第二流體流。
  8. 如請求項7之加工頭，其中：該環境控制單元經組態以自加工區域移除由該加工產生的碎屑。
  9. 一種使用雷射束加工基板的裝置，該裝置包含：支撐部件，其用於在該基板的第一位置處支撐該基板；及如請求項1之加工頭；其中該加工頭經組態以在不同於該第一位置的第二位置處支撐該基板。
  10. 一種支撐用於雷射加工之基板的方法，該方法包含：使用如請求項1之伯努利加工頭，藉由吸引力支撐該基板之第一部分。
TW104132259A 2014-09-30 2015-09-30 伯努利加工頭 TW201622864A (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB1417261.3A GB2530982B (en) 2014-09-30 2014-09-30 Bernoulli process head

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW201622864A true TW201622864A (zh) 2016-07-01

Family

ID=51901373

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW104132259A TW201622864A (zh) 2014-09-30 2015-09-30 伯努利加工頭

Country Status (8)

Country Link
US (1) US20170216970A1 (zh)
EP (1) EP3201943A1 (zh)
JP (1) JP6701183B2 (zh)
KR (1) KR20170067778A (zh)
CN (1) CN107078078A (zh)
GB (1) GB2530982B (zh)
TW (1) TW201622864A (zh)
WO (1) WO2016051132A1 (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7426257B2 (ja) 2020-02-27 2024-02-01 本田技研工業株式会社 レーザ加工装置
JP7402081B2 (ja) 2020-02-27 2023-12-20 本田技研工業株式会社 レーザ加工装置

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4550241A (en) * 1982-06-14 1985-10-29 W. A. Whitney Corp. Metal melting tool with improved stand-off means
JPS6356391A (ja) * 1986-08-25 1988-03-10 Mitsubishi Electric Corp レ−ザ加工用非接触倣い装置
US5834731A (en) * 1997-06-04 1998-11-10 Hmt Technology Corporation Laser texturing apparatus with bernoulli holder
US6806544B2 (en) * 2002-11-05 2004-10-19 New Wave Research Method and apparatus for cutting devices from conductive substrates secured during cutting by vacuum pressure
GB2414954B (en) * 2004-06-11 2008-02-06 Exitech Ltd Process and apparatus for ablation
GB0427104D0 (en) * 2004-12-10 2005-01-12 Exitech Ltd Positioning device
CN101189502A (zh) * 2005-06-06 2008-05-28 粒子监测系统有限公司 具有改进的图像传感器阵列的粒子计数器
US8104752B2 (en) * 2006-03-20 2012-01-31 Boaz Eidelberg Integrated large XY rotary positioning table with virtual center of rotation
TW200950914A (en) * 2008-06-06 2009-12-16 Contrel Technology Co Ltd Air-floating-type laser repairing device
KR20120108324A (ko) * 2011-03-23 2012-10-05 한국기초과학지원연구원 중성 입자빔을 이용한 발광 소자 제조 방법 및 그 장치
JP2013052400A (ja) * 2011-09-01 2013-03-21 Honda Motor Co Ltd レーザ加工方法
WO2013069155A1 (ja) * 2011-11-11 2013-05-16 日本車輌製造株式会社 レーザ加工装置の加工ヘッド
US20130156530A1 (en) * 2011-12-14 2013-06-20 Intermolecular, Inc. Method and apparatus for reducing contamination of substrate
US9821469B2 (en) * 2012-11-30 2017-11-21 Nikon Corporation Carrier system, exposure apparatus, carrier method, exposure method, device manufacturing method, and suction device

Also Published As

Publication number Publication date
EP3201943A1 (en) 2017-08-09
WO2016051132A1 (en) 2016-04-07
JP2017534461A (ja) 2017-11-24
JP6701183B2 (ja) 2020-05-27
US20170216970A1 (en) 2017-08-03
GB2530982B (en) 2018-10-24
KR20170067778A (ko) 2017-06-16
GB2530982A (en) 2016-04-13
GB201417261D0 (en) 2014-11-12
CN107078078A (zh) 2017-08-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20170106471A1 (en) Laser processing apparatus
JP2007320124A (ja) 被加工脆性板の切断装置および切断方法
JP5078460B2 (ja) レーザ加工装置、及び、レーザ加工方法
TWI661888B (zh) Laser processing device
KR101688001B1 (ko) 얇은 반도체 기판들을 다이싱하는 방법
WO2007094348A1 (ja) レーザスクライブ方法、レーザスクライブ装置、及びこの方法または装置を用いて割断した割断基板
CN109719390B (zh) 激光加工设备
TW201622864A (zh) 伯努利加工頭
KR20170143436A (ko) 피가공물의 유지 기구 및 가공 장치
JP5764344B2 (ja) 円筒状ワーク切断装置
US8685168B2 (en) Method for removing micro-debris and device of the same
TW202221779A (zh) 工作夾台及雷射加工裝置
JP6608329B2 (ja) 荷電粒子ビーム装置
JP2006122989A (ja) レーザ加工装置
JP2010500173A (ja) 流体支持されたパックとパックの軸に対してレーザ光学素子をオフセットするための手段とを有するレーザ微小機械加工のための光学ユニット
TWI495531B (zh) Laser processing device and laser processing method
JP2014136239A (ja) レーザー加工方法、及び、レーザー加工装置
US10242904B2 (en) Transfer apparatus, processing apparatus, and transfer method
KR101717680B1 (ko) 기판 안착장치
WO2013069155A1 (ja) レーザ加工装置の加工ヘッド
JP5473641B2 (ja) レーザ加工機
JP7305277B2 (ja) 拡張装置
KR102402362B1 (ko) 반송 장치, 노광 장치 및 반송 방법
JP2019040983A (ja) 基板保持装置
KR20160043866A (ko) 레이저 빔 커팅 시스템