TWI360450B - - Google Patents

Description

1360450 • « 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於對加工對象物照射雷射束來進行加工之 雷射加工裝置以及雷射加工方法。 【先前技術】 第3(A)圖〜第3(C)圖係對加工對象物照射雷射 束以進行圖案化加工之雷射加工裝置之槪略圖。 第3 ( A )圖所示之雷射加工裝置，係具備雷射光源 50、照射光學系統51a〜51d、以及載台52，將加工對象 物60裝載於載台52上。載台52，能讓加工對象物60朝 與互相正交之X方向、Y方向各個平行的方向移動。 加工對象物 60，例如爲平面顯示器（Flat Panel Display; FPD)或太陽電池製程中使用之面板。面板，例 如是在厚度G.5 mm〜0.7 mm之玻璃基板上形成透明導電膜 (厚度0.1/zm〜0.2"111之ITO膜）而構成。 爲了製造FPD或太陽電池，係從ITO膜上方用雷射 束照射面板，以將照射位置之ITO膜除去（ITO膜除去加 工）。 關於太陽電池，不是使用面板，而是以在厚度0.1mm 之聚醯亞胺上形成厚度〇.l"m〜〇.2//m之ITO膜而構成 之薄膜作爲加工對象物。 第3 ( A )圖所示之雷射加工裝置’從雷射光源5 0射 出之雷射束，例如分成4路而經由照射光學系統5 1 a〜

-4- (S 1360450 • 1 5 Id照射至加工對象物60。 照射光學系統51a〜51d，係朝固定的一方 射束。藉由載台52使加工對象物60沿X方向 移動，可改變雷射束在加工對象物60上之入射 對ITO膜進行圖案化加工。 第3(A)圖所示之雷射加工裝置，必須將_ X方向及Y方向驅動，因此有佔地變大的缺點。 由載台52之驅動來進行雷射束之掃描，也會有 變慢的缺點。例如使用第3(A)圖所示之雷射 時，長730mm、寬920mm之面板是以lm/s的加 行圖案化加工。 第3(B)圖所示之雷射加工裝置，與第3< 示之雷射加工裝置之不同點在於，將照射光學系 51d之位置關係維持固定，而使其等沿X方向移 照射光學系統5 1 a〜5 1 d能沿X方向移動，故載ΐ 使加工對象物6 0沿Υ方向移動，這點也不同。 使用第3(B)圖所示之雷射加工裝置時， 用第3 ( A )圖所示之雷射加工裝置的情形，可 寸的加工對象物60進行加工。然而，由於尺寸 台52之驅動變慢，例如長2100mm、寬2400mm 以0.5 m/s的加工速度進行圖案化加工^ 第3(a) 、（B)圖所示之雷射加工裝置之 精度良好’例如能以± 1 〇 V m之誤差範圍進行加：[ 第3(C)圖所示之雷射加工裝置，係藉由 向射出雷 及Y方向 位置，而 S台5 2沿 又由於藉 加工速度 加工裝置 工速度進 :A )圖所 統 5 1 a〜 動。由於 今5 2僅能 相較於使 對更大尺 變大，載 之面板是 加工位置 :。 擺動鏡掃 < S > -5- 1360450 描器（g a 1 v a η 〇 m e t e r s c a η n e r ) 53使雷射束之出射方向在 2維方向改變，藉此改變雷射束在加工對象物60上之入 射位置。擺動鏡掃描器53係具備：X軸方向掃描用擺動 鏡以及Y軸方向掃描用擺動鏡共2片擺動鏡。 使用擺動鏡掃描器53進行雷射束之掃描時，例如很 容易就能獲得1 〇m/s的加工速度’但相反地’由於加工位 置精度會正比於加工區域的面積而惡化’因此在進行大面 積區域之加工時，難以進行高品質的加工。例如對長 730mm、寬 920mm的區域進行加工時，加工位置誤差達 ±20 〜50/z m。 另外，例如將Y軸方向掃描用擺動鏡固定住，僅讓X 軸方向掃描用擺動鏡擺動，而將雷射束沿X軸方向進行 直線掃描的情形，即使如此雷射束仍可能在γ軸方向擺 動。 爲了實現低成本、高生產性且穩定性優異之雷射加工 ，先前揭示之雷射加工方法的發明，係將驅動擺動鏡所進 行之雷射束的照射，對加工對象物之入射角度設定在3 0° 以內（例如參照專利文獻1 )。 另外，爲了在使用複數個掃描裝置掃描雷射束來形成 貫穿孔時，防止相鄰之貫穿孔群之貫穿孔一體化，先前揭 示之貫穿孔形成用黏著片製造方法之發明，係使用將複數 個擺動鏡串列配置之雷射加工裝置，對於複數個擺動鏡所 產生之雷射束之複數個掃描列，將相鄰的掃描列間錯開以 避免該複數個掃描列互相重疊（例如參照專利文獻2)。 -6 - 1360450 再者’爲了提昇最終掃描時之雷射束的利用效率，先 前揭示之雷射束之掃描方法之發明，係以對向面彼此錯開 的方式將2個多邊形鏡平行配置，藉此對2個多邊形鏡交 互照射雷射束（例如參照專利文獻3 )。 〔專利文獻1〕日本特開2004-335863號公報 ' 〔專利文獻2〕日本特開2007-70440號公報 〔專利文獻3〕日本特開平5-88099號公報 【發明內容】 本發明之目的，係爲了提供一種能進行高速高精度的 加工之雷射加工裝置。又爲了提供一種能進行高速高精度 的加工之雷射加工方法。 依據本發明之一觀點，係提供一種雷射加工裝置，係 具有：用來射出雷射束之雷射光源、將前述雷射光源所射 出之雷射束分支成第1光路及與前述第1光路不同的第2 # 光路之光束分支器、將加工對象物保持成能在第1方向移 動之保持機構、將藉由前述光束分支器分支至前述第1光 .路之雷射束朝前述保持機構所保持之加工對象物射入之第 1光學系統、以及將藉由前述光束分支器分支至前述第2 光路之雷射束朝前述保持機構所保持之加工對象物射入之 第2光學系統；該第i光學系統含有將該雷射束在該加工 對象物上朝與前述第1方向交叉之第2方向掃描之第1擺 動鏡，該第2光學系統含有將該雷射束在該加工對象物上 朝與前述第1方向交叉之第3方向掃描之第2擺動鏡；將 1360450 前述第1及第2擺動鏡配置成，當前述第1擺動鏡將雷射 束掃描在該加工對象物上的範圍沿前述第1方向平行移動 時，係和前述第2擺動鏡將雷射束掃描在該加工對象物上 的範圍重疊；在前述第1、第2擺動鏡之動作狀態下，雷 射束係對前述第1、第2擺動鏡分別從固定的光路射入， 藉由前述第1、第2擺動鏡所掃描之雷射束，分別直接射 入前述保持機構所保持之加工對象物。 Φ 依據本發明之另一觀點，係提供一種雷射加工方法， 其具備：（a)在加工對象物上沿第1方向平行移動時， 劃設出相互重疊之第1及第2區域之步驟；（b)在前述 第1區域，將第1雷射束沿與前述第丨方向不同之第2方 向射入，且在前述第2區域，將第2雷射束沿與前述第1 方向不同之第3方向射入之步驟；以及（c)使前述加工 對象物沿前述第1方向移動之步驟。 依據本發明，可提供一種能進行高速高精度的加工之 ® 雷射加工裝置。又可提供一種能進行高速高精度的加工之 雷射加工方法。 【實施方式】 第1圖係第1實施例之雷射加工裝置之槪略圖。第1 實施例之雷射加工裝置，係具備：雷射光源10、擴張器 1 1、光罩12、半反射鏡13 '返射鏡14x〜14Z、成像透鏡 15a、15b、透鏡移動系統16a、16b、擺動鏡17a、17b、 控制裝置1 8以及載台1 9。 < 5 > -8- 1360450 雷射光源10，當接收來自控制裝置18之觸發訊號後 ，會射出脈衝雷射束40。雷射光源1〇例如含有Nd : YAG 雷射振盪器以及非線性光學結晶。脈衝雷射束40，例如 爲Nd : YAG雷射之2倍高諧波。脈衝雷射束40之脈衝寬 例如爲 lOnsec〜30nsec。 脈衝雷射束40，係經過擴張器1 1 (將射入的雷射束 的射束徑放大後射出）以及光罩12(具有透光區域和遮 光區域，用來將脈衝雷射束40的截面形狀予以整形）， 然後射入半反射鏡1 3。半反射鏡1 3，係將脈衝雷射束40 分支成脈衝雷射束40a、40b。 脈衝雷射束40a，經返射鏡14x返射後，透過成像透 鏡15a後被擺動鏡17a反射，再直接射入載台19上所裝 載之加工對象物（面板30 )。脈衝雷射束40a，係對擺動 鏡17a從固定的光路射入。 載台19，係將面板30保持成能在1維方向（在本圖 是與Y方向平行的方向）移動。因載台19而造成之面板 30的移動，係依據控制裝置18的控制訊號來進行。 擺動鏡1 7a，當收到控制裝置1 8之控制訊號時，會 將脈衝雷射束40a之出射方向改變成和載台19所造成之 面板30的移動方向交叉之1維方向（在本圖是與γ方向 平行的方向）後射出。 面板30，係在太陽電池之一製程中待加工的面板， 俯視例如呈長1 000mm、寬1 400mm之矩形。作爲面板30 ，例如是在厚度0.5mm〜0.7mm之玻璃基板上積層厚度 -9- 1360450 0_l/zm〜0·2μιη之透明電極膜（例如ITO膜）而構成。 經擺動鏡17a反射後之脈衝雷射束40a照射在面板 30之ITO膜上，藉此將照射位置之ITO膜除去。成像透 鏡15a，係將光罩12的透光區域的形狀成像在ιτο膜上 〇 藉由擺動鏡17a所造成之脈衝雷射束40a之出射方向 的變化、載台19所造成之面板30的移動，使脈衝雷射束 40a移動至ITO膜上之入射位置，藉此進行ITO膜之圖案 化加工。沿X軸方向之圖案化加工的加工寬度，例如爲 5 0 μ m以下。 透鏡移動機構16a，係將成像透鏡15a保持成能在脈 衝雷射束40a之光軸方向（行進方向）移動。成像透鏡 15a，係在與脈衝雷射束40a的光軸方向平行的方向移位 ，即使因擺動鏡17a之動作而使脈衝雷射束40a在面板 30上之入射位置改變，仍能恒使光罩12面之脈衝雷射束 40在面板30之I TO膜上進行成像。透鏡移動機構16a所 造成之成像透鏡1 5a的移位，係根據控制裝置1 8之控制 訊號來進行。 在半反射鏡13分支後之脈衝雷射束40b，被返射鏡 14y、14z返射後透過成像透鏡15b，被擺動鏡17b反射後 射入面板30之ITO膜，藉此將入射位置之ITO膜除去》 對於脈衝雷射束40b之成像透鏡15b、擺動鏡17b、 透鏡移動機構1 6b之作用，係和對於脈衝雷射束40a之成 像透鏡15a、擺動鏡17a、透鏡移動機構16a之作用相同 (S ) -10- 1360450 藉由擺動鏡17b所造成之脈衝雷射束40b之出射方 的變化、載台19所造成之面板30的移動，將脈衝雷射 4〇b掃描在ITO膜上，藉此進行ITO膜之圖案化加工。 X軸方向之圖案化加工之加工寬度，例如和照射脈衝雷 束40a來進行圖案化加工時相同。 例如，藉由交互反覆進行：藉由擺動鏡17a及17b φ 改變脈衝雷射束40a及40b之出射方向的步驟、用載 19使面板30移動以改變脈衝雷射束40a及40b在面板 上的入射位置的步驟，來進行面板30之圖案化加工。 擺動鏡17a、17b配置成：各擺動鏡17a、17b所掃 之脈衝雷射束40a、40b所進行之圖案化加工之可加工 域，至少在沿 Y方向平行移動時會相互重疊。例如配 成：由一脈衝雷射束40分支出之2個脈衝雷射束40a 40B照射於面板30之加工線存在於同一直線上。 # 藉由使用第1實施例之雷射加工裝置，能以例 1 〇m/s以上的高速進行沿X軸方向之圖案化加工。又朝 軸方向之雷射束入射位置的移動也能以高精度進行。 在第1實施例之雷射加工裝置，脈衝雷射束40被 反射鏡13分支爲2，分支後之脈衝雷射束40a、40b各 係藉由擺動鏡17a、17b獨立掃描。使用複數個擺動 17a、1 7b的原因，是在例如以50以m以下的加工寬度 行圖案化加工時，要求縮短透鏡之焦點距離，當透鏡之 點距離縮短時擺動鏡17a、17b可加工的區域變窄。因 向 束 沿 射 來 台 30 描 區 置 、 如 Y 半 個 鏡 進 焦 此 -11 - 1360450 ，例如以超過5 0 // m加工寬度來進行圖案化加工時，可 僅採用1個擺動鏡來進行雷射束之掃描》 在本實施例，藉由擺動鏡17a、17b，將脈衝雷射束 40a、4 0b都沿和X軸方向平行的方向掃描。但脈衝雷射 束4 0a、40b之掃描方向也可以互相不同。 第2圖係顯示第2實施例之雷射加工裝置之槪略圖。 和第1實施例之不同點在於：用來將光罩12的透光區域 形狀成像於面板30上之成像透鏡15，係配置於藉由半透 鏡13分支前之脈衝雷射束40的光路上。因此，在第2實 施例之雷射加工裝置，在藉由半透鏡13分支後迄射入面 板30前之脈衝雷射束40a、40b之光路長互相相等。控制 裝置1 8，以使擺動鏡1 7a、1 7b互相對應、例如進行對稱 或同樣動作的方式，進行使擺動鏡17a、17b的動作同步 之控制。 以上係藉由實施例來說明本發明，但本發明並不限於 此。 例如，實施例之雷射加工裝置雖是使用成像光學系統 ，但也能採用聚光光學系統。 此外，對熟習此技藝人士而言，可進行各種變更、改 良、組合等乃顯而易知的。 本發明，可適用於雷射加工，例如適用於藉由照射雷 射束來進行之圖案化加工。 【圖式簡單說明】 < S > -12- 1360450 加工裝置之槪略圖。 加工裝置之槪略圖。 象物照射雷射束來進 圖。 第1圖係顯示第1實施例之雷射 第2圖係顯示第2實施例之雷射 第3 ( A )〜（C )圖係對加工對 行圖案化加工之雷射加工裝置之槪略 ' 【主要元件符號說明】 1 〇 :雷射光源 φ 1 1 :擴張器 12 :光罩 1 3 :半反射鏡 1 4x〜1 4z :返射鏡 1 5、1 5 a、1 5 b :成像透鏡 16、16a、16b:透鏡移動系統 17a 、 17b :擺動鏡 1 8 :控制裝置 # 19 :載台 30 :面板 40、40a、40b:脈衝雷射束 5 0 :雷射光源 5 1 a〜5 1 d :照射光學系統 52 :載台 5 3 :擺動鏡掃描器 6 0 :加工對象物 < S > -13-

Claims (1)

1360450 十、申請專利範園 1. 一種雷射加工裝置，係具有： 用來射出雷射束之雷射光源、 將前述雷射光源所射出之雷射束分支成第1光路 前述第1光路不同的第2光路之光束分支器、 將加工對象物保持成能在第1方向移動之保持機 將藉由前述光束分支器分支至前述第1光路之雷 朝前述保持機構所保持之加工對象物射入之第1光學 、以及 將藉由前述光束分支器分支至前述第2光路之雷 朝前述保持機構所保持之加工對象物射入之第2光學 * 該第1光學系統含有將該雷射束在該加工對象物 與前述第1方向交叉之第2方向掃描之第1擺動鏡， 2光學系統含有將該雷射束在該加工對象物上朝與前 1方向交叉之第3方向掃描之第2擺動鏡； 將前述第1及第2擺動鏡配置成，當前述第1擺 將雷射束掃描在該加工對象物上的範圍沿前述第1方 行移動時，係和前述第2擺動鏡將雷射束掃描在該加 象物上的範圍重疊； 在前述第1、第2擺動鏡之動作狀態下，雷射束 前述第1、第2擺動鏡分別從固定的光路射入，藉由 第1、第2擺動鏡所掃描之雷射束，分別直接射入前 持機構所保持之加工對象物。 及與 構、 射束 系統 射束 系統 上朝 該第 述第 動鏡 向平 工對 係對 乂· 、1\ 則述 述保 -14- 1360450 2.如申請專利範圍第1項記載之雷射加工裝置，其中 ，前述第2方向和前述第3方向係互相平行的方向。 3 ·如申請專利範圍第2項記載之雷射加工裝置，其中 ，以前述第1擺動鏡所掃描之雷射束和前述第2擺動鏡所 掃描之雷射束在該加工對象物上射入同一直線上的方式， 來配置前述第1及第2擺動鏡。 4 _如申請專利範圍第1至3項中任一項記載之雷射加 工裝置，其中，前述第1及第2光學系統分別進一步含有 :使雷射束成像或聚光後射入該加工對象物上之透鏡。 5 ·如申請專利範圍第1至3項中任一項記載之雷射加 工裝置，其進一步含有： 配置於前述雷射光源和前述光束分支器之雷射束光路 上’使雷射束成像或聚光後射入該加工對象物上之透鏡、 以及 使前述透鏡、前述第1擺動鏡及前述第2擺動鏡同步 動作之控制裝置。 6_—種雷射加工方法，其具備： (a) 在加工對象物上沿第1方向平行移動時，劃設 出具有相互重疊之第1及第2區域之步驟； (b) 在前述第1區域，將第1雷射束沿與前述第1 方向不同之第2方向射入，且在前述第2區域，將第2雷 射束沿與前述第1方向不同之第3方向射入之步驟：以及 (c) 使前述加工對象物沿前述第丨方向移動之步驟 -15- 1360450 7 .如申請專利範圍第6項記載之雷射加工方法，其進 一步具有：將前述步驟（b)和前述步驟（c)交互反覆進 行之步驟。 8 .如申請專利範圍第6或7項記載之雷射加工方法， 其中，前述第2方向和前述第3方向係互相平行的方向。 9 .如申請專利範圍第8項記載之雷射加工方法，其中 ，在前述步驟（b)，使前述第1及第2雷射束射入同一 直線上。

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