WO2011004437A1 - レーザ加工方法および装置 - Google Patents

レーザ加工方法および装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2011004437A1
WO2011004437A1 PCT/JP2009/003226 JP2009003226W WO2011004437A1 WO 2011004437 A1 WO2011004437 A1 WO 2011004437A1 JP 2009003226 W JP2009003226 W JP 2009003226W WO 2011004437 A1 WO2011004437 A1 WO 2011004437A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
laser
light
cleaning liquid
control
laser beam
Prior art date
Application number
PCT/JP2009/003226
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
岡本達樹
由良信介
桂智毅
森田大嗣
Original Assignee
三菱電機株式会社
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 三菱電機株式会社 filed Critical 三菱電機株式会社
Priority to US13/375,242 priority Critical patent/US20120074105A1/en
Priority to JP2011521713A priority patent/JP4826861B2/ja
Priority to PCT/JP2009/003226 priority patent/WO2011004437A1/ja
Priority to DE112009005060.3T priority patent/DE112009005060B4/de
Priority to CN200980160034.4A priority patent/CN102470481B/zh
Publication of WO2011004437A1 publication Critical patent/WO2011004437A1/ja

Links

Images

Classifications

    • 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
    • B23K26/36—Removing material
    • 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
    • B23K26/146—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 the fluid stream containing a liquid

Definitions

  • the present invention relates to a laser processing method and apparatus for processing a thin film on a substrate in a flat panel device such as a thin film solar cell, liquid crystal, organic electroluminescence, and plasma display using a laser.
  • a laser is used for processing (hereinafter referred to as scribe processing) for dividing a thin film on a substrate.
  • scribe processing for processing
  • a laser that matches the light absorption wavelength of the thin film is used to heat the thin film or some of the components contained in the thin film, and vaporization is used for the laser irradiation part.
  • the thin film is removed (for example, refer to Patent Document 1).
  • a laser processing method there is a method in which a water column (water jet) is used as an optical light guide and water and laser light are irradiated to the same processing region (for example, see Non-Patent Document 1).
  • JP 2006-31530 A stages 0018 to 0020, FIG. 1
  • JP 2008-71874 A stages 0046 to 0046, FIG. 1
  • LCP Laser Chemical Processing
  • the method of performing the scribing process in the cleaning layer has a problem that a large amount of cleaning liquid is consumed due to an increase in the size of the substrate, which increases the environmental load.
  • the method using the water column as the light guide for the laser beam has a problem that the minimum area of the processing region cannot be made smaller than the minimum area of the water column because the laser beam spreads over the entire cross section of the water column.
  • the focused laser beam does not contact the inner wall of the nozzle, and by passing through the cleaning liquid, fine processing can be performed up to the laser focusing limit.
  • the processing head 161 has a lens 102 that condenses the laser light 101 from the laser light source 160 and a water flow control unit 170 that controls the flow velocity and supplies the preclean liquid 112 as basic components. And a nozzle 111 for irradiating the processing region of the substrate with the water flow as the pre-cleaning liquid 112 with the pipe 111 for guiding the water flow in the irradiation direction of the laser light 101.
  • the laser beam 101 is directed toward the processing point 110 of the thin film 10 on the insulating substrate 11, is condensed or imaged by the lens 102, passes through the incident window 147, and is washed with a cleaning liquid 112 such as pure water guided by the pipe 111. Incident in.
  • the cleaning liquid 112 used for cleaning is supplied from the liquid flow control unit 170 toward the direction B through the pipe 111.
  • the cleaning liquid 112 is guided to the nozzle 113 by changing the flow in the direction A at the end of the pipe 111, rectified by the nozzle 113, and sprayed toward the thin film 10 formed on the insulating substrate 11.
  • the cleaning liquid 112 is sprayed onto the processing point 110 together with the laser beam 101 to perform scribing, and the dust generated at the time of ablation is taken into the cleaning liquid 112, so that the dust is not scattered, the processing peripheral portion and the laser.
  • the dust can be prevented from adhering to the optical components of the processing apparatus, and processing that does not require a dust collector can be performed.
  • the nozzle 113 can be finely processed to the laser beam focusing limit.
  • the laser beam 101 is selected depending on the light absorption characteristics of the thin film 10 to be scribed.
  • the fundamental wave (wavelength of about 1 ⁇ m), second harmonic (wavelength of about 0.5 ⁇ m), and third harmonic (wavelength of about 0.3 to 0.4 ⁇ m) of solid lasers such as YAG and fiber lasers ) Is used.
  • the liquid is a liquid that causes or promotes a chemical reaction with respect to the thin film 10 to be scribed by irradiation with the laser beam 101. May be.
  • an alkaline aqueous solution such as a KOH aqueous solution or an acidic aqueous solution such as HNO 3 may be used.
  • the thin film 10 to be scribed is not only directly ablated by the laser light 101, but also the thin film under the thin film 10 absorbs the laser light 101, and the thin film 10 is peeled off simultaneously with the ablation of the underlying thin film.
  • a part of the thin film 10 can be peeled off by a method or a method of ablating the thin film 10 by heat transfer from the underlying thin film.
  • a prism 103 may be provided as shown in FIG.
  • the condensed laser beam 101 can be introduced into the cleaning liquid 112 in substantially the same direction as the incident direction, and can be prevented from being baked due to the retention of the cleaning liquid 112 at the incident portion of the laser beam 101.
  • the pressure loss at the time of changing to the water flow direction of the pre-cleaning liquid 112 to the ejection direction of the nozzle 113 can be reduced.
  • the prism 103 When the prism 103 is used, by reducing the difference in refractive index between the prism 103 and the cleaning liquid 112, the refraction angle of the laser light 101 at the transmission surface of the laser light 101 of the prism 103 can be reduced. Further, reflection loss between the prism 103 and the cleaning liquid 112 can also be reduced.
  • a translucent insulating substrate 11 made of a glass plate having a thickness of 1 to 3 mm, and a transparent electrode 12 (12a, 12a, etc.) such as a translucent conductive oxide film on the insulating substrate 11. 12b, 12c,... Is formed, and the transparent electrode 12 (12a, 12b, 12c,.
  • the semiconductor layer is formed.
  • the power generation regions 15 (15a, 15b, 15c,%) Of the insulating substrate 11 are divided and the power generation regions 15 (15a, 15b, 15c,. Is called. Laser scribing is used when dividing the power generation region.
  • the transparent electrode 12 is uniformly formed on the upper surface of the insulating substrate 11 (FIG. 4A) (FIG. 4B), and the transparent electrode 12 is made transparent by the laser processing apparatus 201 according to the first embodiment.
  • the first scribe portions 21 a, 21 b,... Are formed by peeling a part of the transparent electrode 12 linearly using laser light having a wavelength that is absorbed by the power generation regions 15 a, 15 b, 15 c,. Is divided into transparent electrodes 12a, 12b, 12c,... (FIG. 4C).
  • the power generation layer 13 is deposited by plasma CVD or the like on the insulating substrate 11 on which the regions 12a, 12b, 12c,... Of the transparent electrode 12 corresponding to the power generation regions 15a, 15b, 15c,. 4 (d)), the power generation layer 13 uses a laser beam having a wavelength that only the power generation layer 13 absorbs by the laser processing apparatus 201, and leaves only a part of the power generation layer 13 while leaving the transparent electrode 12.
  • the second scribe portions 22a, 22b,... Are formed by being peeled into a shape, and divided into regions 13A, 13B, 13C,... Corresponding to the power generation regions 15a, 15b, 15c,. (E)).
  • the back electrode 14 is deposited on the insulating substrate 11 on which the regions 13A, 13B, 13C,... Of the power generation layer 13 corresponding to the power generation regions 15a, 15b, 15c,. )
  • the back electrode 14 is separated from the back electrode 14 and the regions 13A, 13B, 13C,... Of the power generation layer 13 by the laser processing apparatus 201 in a linear manner to form the third scribe parts 23a, 23b.
  • each power generation is performed by dividing the regions 14a, 14b, 14c,... Of the back electrode 14 corresponding to the power generation region 15, and the regions 13a, 13b, 13c,.
  • the regions 15a, 15b, 15c,... are connected in series.
  • a part of the back electrode 14 and the power generation layer 13 is linearly peeled off using a laser beam having a wavelength that is absorbed by the back electrode 14 and the power generation layer 13.
  • the region 13A of the power generation layer 13 of the back electrode 14 is used.
  • 13B, 13C,... May be removed by a method in which laser light is absorbed in a part and the back electrode 14 is peeled off simultaneously with the ablation of the regions 13A, 13B, 13C,.
  • the back electrode 14 may be peeled off by heat transfer from the regions 13A, 13B, 13C,. In these cases, the range of selection of the type of the back surface electrode 14 or selection of the type of laser light is expanded.
  • the laser processing apparatus 201 performs scribing while spraying the cleaning liquid 112, so that dust generated at the time of ablation is taken into the cleaning liquid 112, and the dust is not scattered.
  • the adhesion of dust to the optical components of the laser processing apparatus can be suppressed, and a dust collector is not required and processing that does not require a large amount of cleaning liquid can be performed.
  • the cleaning liquid 112 is sprayed on the processing point 110 together with the laser beam 101 to perform scribing, and the dust generated at the time of ablation is taken into the cleaning liquid 112. Is not scattered, dust can be prevented from adhering to the processing peripheral part and the optical parts of the laser processing apparatus, a dust collector is not required, and processing that does not require a large amount of cleaning liquid can be performed.
  • the cleaning liquid by spraying the cleaning liquid, it is possible to remove a portion that has not completely peeled off from the substrate during the scribing process, and the cleaning process after scribing can be omitted or simplified. Furthermore, cooling of the processing region can be promoted, and crystallization around the processing region that causes a leakage current transmission path in series connection can be suppressed.
  • the nozzle 113 is configured with a position and a diameter at which the focused laser beam 101 does not contact the inner wall of the nozzle 113, it can be finely processed to the laser beam focusing limit.
  • the laser beam 101 is transmitted through the cleaning liquid 112 having a refractive index higher than that of the gas, the laser beam can be condensed to a small region as compared with the case where the laser beam is directly irradiated from the air to the processing region, In addition, the reflection loss on the surface of the processing area can be reduced. Furthermore, the width of the scribe portion can be reduced and efficient scribe processing can be performed.
  • FIG. FIG. 6 is a schematic diagram showing the configuration of the processing head 162 at the time of laser irradiation in the laser processing apparatus 202 according to the second embodiment of the present invention.
  • a prism integrated lens 104 is provided instead of the lens 102 and the prism 103 of the processing head 161 in the first embodiment shown in FIG.
  • the lens with a short focal length is used because the prism-integrated lens 104 in which the lens that focuses the laser beam 101 or forms an image toward the processing point 110 and the prism as the entrance window are integrated is used.
  • the light can be condensed smaller and fine processing can be performed.
  • the machining head can be reduced in weight by reducing the size of the machining head and reducing the number of optical system components.
  • the lighter machining head can be moved at a higher speed.
  • FIG. 7 is a schematic diagram showing the configuration of the machining head 163 at the time of laser irradiation in the laser machining apparatus 203 according to Embodiment 3 of the present invention.
  • the processing head 161 in the first embodiment shown in FIG. 3 is further provided with a beam shape measuring device 120.
  • the beam shape measuring device 120 includes an objective lens unit 121, a two-dimensional sensor 122 such as a CCD, and an optical filter 123, and is attached to the opposite side of the insulating substrate 11 with respect to the processing head 161. Further, an optical attenuator 105 is provided in the optical path of the laser light 101 as necessary.
  • the beam shape measuring device 120 is provided on the opposite side of the insulating substrate 11 with respect to the processing head 161, the observation position of the objective lens 121 is adjusted to the laser beam irradiation surface, so that it is affected by the cleaning liquid. And an accurate irradiation beam profile can be measured.
  • the beam shape measuring device 120 is not necessarily arranged under the insulating substrate 11.
  • the processing head 161 is moved to the beam shape.
  • the beam shape may be measured by moving the measurement apparatus 120 directly above.
  • FIG. FIG. 8 is a schematic diagram showing the configuration of the processing head 164 at the time of laser irradiation in the laser processing apparatus 204 according to the fourth embodiment of the present invention.
  • the processing head 161 in the first embodiment shown in FIG. 3 is further provided with a power meter 131.
  • the power meter 131 is attached to the opposite side of the insulating substrate 11 with respect to the processing head 161.
  • the power meter 131 is provided on the opposite side of the insulating substrate 11 with respect to the processing head 161, the accurate irradiation beam power can be measured without being influenced by the cleaning liquid.
  • FIG. 9 is a schematic diagram showing the configuration of the machining head 165 at the time of laser irradiation in the laser machining apparatus 205 according to the fifth embodiment of the present invention.
  • a distance sensor unit 140 is further provided on the machining head 161 in the first embodiment shown in FIG.
  • the distance sensor unit 140 includes a distance sensor 141 and a beam splitter 144.
  • the distance sensor 141 measures the distance by emitting laser light and detecting the reflected light at the measurement position.
  • a distance sensor light beam 142 as a control light beam is an optical axis of laser light emitted from the distance sensor 141 in the C direction, is reflected by the beam splitter 144, and is ejected from the nozzle 113 in the light beam of the laser light 101. It propagates through the cleaning liquid 112 and is irradiated toward the processing point 110.
  • the distance sensor light beam 142 is reflected at the processing point 110, and the distance sensor light beam 143 that is the reflected laser light is reflected in the D direction by the beam splitter 144 and returned to the distance sensor 141.
  • the distance sensor 141 detects the distance to the thin film 10 as control information from the returned distance sensor light beam 143.
  • the distance sensor unit 140 is provided in the processing head 161 so that the measurement laser light of the distance sensor 141 passes through the same optical system as the processing laser light 101. The distance change can be measured accurately.
  • the position of the processing point is detected while the cleaning liquid 112 is ejected from the nozzle 113, the position can be accurately detected even if the substrate has foreign matters such as dust or water droplets attached thereto.
  • the distance sensor 141 using laser light is used as an example, but the method is different as long as the distance can be measured by the propagation of light within the light flux range of the processing laser light 101. Also good.
  • FIG. 10 is a schematic diagram showing a configuration of the machining head 166 at the time of laser irradiation in the laser machining apparatus 206 according to Embodiment 6 of the present invention.
  • the distance sensor light beam 142 is emitted from the distance sensor 141 in the E direction, passes through the distance measurement incident window 145, is guided into the cleaning liquid 112, and passes through the cleaning liquid 112 ejected from the distance measuring nozzle 146. It propagates and is applied to the thin film 10 formed on the insulating substrate 11.
  • the distance sensor beam 142 as the control beam is reflected by the thin film 10, and the distance sensor beam 143, which is the reflected laser beam, propagates through the cleaning liquid 112 ejected from the distance measuring nozzle 146 and enters the cleaning liquid 112. It returns to the distance sensor 141 in the F direction after passing through the distance measuring incident window 145.
  • the distance sensor 141 detects the distance to the thin film 10 as control information from the returned distance sensor light beam 143.
  • the machining head 161 includes the distance sensor 141, passes through the distance measurement incident window 145 provided in the pipe 111, propagates through the cleaning liquid 112 ejected from the distance measurement nozzle 146, and is distanced. Since the measurement laser beam of the sensor 141 passes, the distance change from the processing head at the laser irradiation position can be accurately measured.
  • the distance information obtained in this way can be used for focus adjustment of the laser beam 101.
  • FIG. FIG. 11 is a schematic diagram showing the configuration of the processing head 167 at the time of laser irradiation in the laser processing apparatus 207 according to the seventh embodiment of the present invention.
  • the processing head 161 in the first embodiment shown in FIG. 3 is further provided with an observation camera unit 150.
  • the observation camera unit 150 includes an observation camera 151 and a beam splitter 144.
  • the observation camera 151 is a one-dimensional or two-dimensional camera such as a CCD camera.
  • the observation light beam 152 as the control light beam is reflected by the beam splitter 144, passes through the light beam of the laser light 101, propagates through the cleaning liquid 112 ejected from the nozzle 113, and enlarges and observes the processing point 110.
  • the observation camera 151 can grasp the laser irradiation position as control information.
  • the observation camera unit 150 is provided in the machining head 161 and the observation light beam 152 of the observation camera 151 passes through the same optical system as the machining laser beam 101, the laser irradiation position is accurately observed. Can do.
  • the position of the scribe portion in the previous process can be grasped in the second and subsequent scribing processes, so that the scanning accuracy of the laser beam can be improved.
  • FIG. 12 is a diagram showing the observation timing.
  • the horizontal axis represents time
  • the vertical axis represents intensity.
  • 12A shows the timing of the laser pulse 153
  • FIG. 12B shows the timing of the observation light beam 154 of the observation camera.
  • noise can be reduced by shifting the timing of the observation light beam 154 with respect to the timing of the laser pulse 153 and performing temporal filtering.
  • a sensor that detects position information of a bright point such as a PSD may be used as the light receiving element of the observation camera.
  • FIG. FIG. 13 is a schematic diagram showing the configuration of the machining head 168 at the time of laser irradiation in the laser machining apparatus 208 according to the eighth embodiment of the present invention.
  • the processing head 161 in the first embodiment shown in FIG. 3 is further provided with an observation camera 151 and an observation window 148 and an observation nozzle 156 in the pipe 111.
  • an observation light beam 152 as a control light beam of the observation camera 151 passes through the observation incident window 148, is guided into the cleaning liquid 112, propagates through the cleaning liquid 112 ejected from the observation nozzle 156, and The thin film 10 formed on the insulating substrate 11 is enlarged and observed.
  • the observation camera 151 can grasp the laser irradiation position as control information.
  • the observation camera 151 has a distance between the optical axis of the observation light beam 152 and the processing point 110, and cannot observe the position of the scribe portion in the previous process near the processing point 110.
  • the processing point 110 can be accurately measured indirectly, and the scanning accuracy of the laser beam 101 is improved. Can do.
  • the processing head 161 includes the observation camera 151, passes through the observation incident window 148 provided in the pipe 111, propagates through the cleaning liquid 112 ejected from the observation nozzle 156, and is observed by the observation camera 151. Since the observation light beam 152 passes through, an accurate position can be observed without being influenced by the cleaning liquid.
  • observation light beam 152 and the light beam region of the laser beam 101 are separated, observation with less noise becomes possible.
  • the scribing position in the previous process can be grasped in the scribing process for the second and subsequent layers, so that the scanning accuracy of the laser beam 101 can be improved.
  • stable distance measurement can be performed using a wavelength filter.
  • noise can be reduced by shifting the timing of the observation light beam 154 with respect to the timing of the laser pulse 153 shown in FIG.

Abstract

課題　基板上の薄膜をレーザによりスクライブ加工する場合に、大型の集塵機、大量の洗浄液を必要とせず、正確に微細なスクライブ加工を行うレーザ加工方法および装置を提供することを目的とする。 解決手段　レーザ光源１６０からのレーザ光１０１を、レンズ１０２で集光し、配管１１１の窓部１４７から導入し、洗浄液１１２中を伝播させ、ノズル１１３から照射すると共に、集光されたレーザ光１０１の光軸を略中心とし、集光されたレーザ光１０１と接触しない大きさの内径で設けられたノズル１１３から、液流制御部１７０から供給される洗浄液１１２を噴射してスクライブ加工を行うものである。

Description

レーザ加工方法および装置
　本発明は、薄膜太陽電池、液晶、有機エレクトロルミネッセンス、プラズマディスプレイ等のフラットパネル機器における基板上の薄膜を、レーザを用いて加工するレーザ加工方法および装置に関するものである。
　一般に、基板上の薄膜を分断する加工（以下、スクライブ加工と称す）には、レーザが用いられている。従来のレーザを用いたスクライブ加工（レーザスクライブ）では、薄膜の光吸収波長に合わせたレーザを用いて、薄膜あるいは薄膜に含まれる一部の成分を加熱し、気化を利用してレーザ照射部の薄膜を取り除いている（例えば、特許文献１参照）。
　このとき、取り除かれた薄膜が基板上に粉塵として付着するため、レーザスクライブ後の洗浄が欠かせない。このため、レーザ照射と洗浄を同時に行う試みもある（例えば、特許文献２参照）。
　さらに、基板が大きくなると、一つの基板に対し複数のスクライブ線を多数加工する必要があり、多層薄膜でのスクライブ加工においては、薄膜間のスクライブ線の位置精度を向上させるためのモニタ法が開示されている（例えば、特許文献３参照）。
　一方、レーザ加工法として、水柱（ウォータジェット）を光導光路として用い、水とレーザ光を同じ加工領域に照射する方法がある（例えば、非特許文献１参照）。
特開平１－１４０６７７号公報（第２頁左下欄第１２行目～右下欄第２０行目、第１図） 特開２００６－３１５０３０号公報（００１８～００２０段、図１） 特開２００８－７１８７４号公報（００４０～００４６段、図１） Laser-doped Silicon Solar Cells by Laser Chemical Processing (LCP) exceeding 20% Efficiency, 33rd IEEE Photovoltaic Specialist Conference, 12-16 May. 2008, St. Diego, CA
　しかしながら、上記のような従来のレーザ加工方法では、スクライブ加工により粉塵が大量に発生するため、レーザ光を基板の薄膜層がある反対側から照射し、大容量の集塵機を用いて薄膜層表面に発生する粉塵を取り除く方法や、洗浄層の中でスクライブ加工を行う方法等があった。
　しかし、これらの方法では、レーザ光が基板表面で反射され損失となるため、レーザ光の透過する基板を選択しなければならないという問題があった。また、大容量の集塵機で粉塵を取り除く方法では、装置が大型化により騒音が発生し、コストも増大するという問題点があった。
　また、洗浄層の中でスクライブ加工を行う方法では、基板が大型化することで消費する洗浄液が大量となり、環境負荷が大きくなるという問題点があった。
　一方、スクライブ線の位置制御に関しては、レーザ光を照射し、スペックルパターンから位置を検出する方法があるが、基板上に粉塵、水滴等の異物がある場合、正確な検出ができないという問題があった。
　さらに、水柱をレーザ光の導光路として用いる方法では、水柱の断面全体にレーザ光が広がるため、加工領域の最小面積が、水柱の最小面積より小さくできないという問題があった。
　本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、基板上の薄膜をレーザによりスクライブ加工する場合に、大型の集塵機、大量の洗浄液を必要とせず、正確に微細なスクライブ加工を行うレーザ加工方法および装置を提供することを目的とする。
　本発明に係るレーザ加工方法は、レーザ光の照射と共に、レーザ光の光軸と略同一軸で、光径より大きい液柱状の洗浄液を噴射して基板上の薄膜の加工を行うことを特徴とするものである。
　また、本発明に係るレーザ加工装置は、レーザ光を出射するレーザ光源と、レーザ光を集光するレンズと、洗浄液を供給し流速を制御する液流制御部と、集光されたレーザ光を導入する窓部が設けられた洗浄液を導入する配管と、窓部から洗浄液中に導入されたレーザ光の光軸を略中心とし、洗浄液中を伝播するレーザ光が内壁に接触しない大きさで、配管の窓部と対応する位置に設けられ、洗浄液中を伝播するレーザ光を照射すると共に、洗浄液を噴射するノズルとを備えるものである。
　本発明によれば、レーザ光の照射と共に洗浄液を加工領域に噴射して、スクライブ加工し、アブレーションの際発生する粉塵を洗浄液中に取り込むようにすることで、粉塵が散乱せず、加工周辺部及びレーザ加工装置の光学部品への粉塵の付着を抑制でき、集塵機を必要とせず、大量の洗浄液を必要としない加工ができる。
　また、洗浄液を加工領域に噴射しながら加工点の位置検出を行うことで、粉塵や水滴等の異物が付着した基板であっても、異物を取り除きながら正確に位置を検出することができる。
　また、集光されたレーザ光がノズルの内壁に接触しない位置、及び径で構成し、洗浄液中を通過することで、レーザの集光限界まで微細な加工ができる。
本発明に係るレーザ加工装置の実施の形態１の構成を示す概略図である。 本発明に係るレーザ加工装置の実施の形態１の加工ヘッドの構成を示す断面図である。 本発明に係るレーザ加工装置の実施の形態１の加工ヘッドの他の構成を示す断面図である。 本発明に係るレーザ加工装置の実施の形態１のレーザ加工方法により加工した薄膜太陽電池でのセルの製造工程を示す断面拡大図である。 本発明に係るレーザ加工装置の実施の形態１のレーザ加工方法により加工した薄膜太陽電池でのセルの全体構造を示す上面図である。 本発明に係るレーザ加工装置の実施の形態２の加工ヘッドの構成を示す断面図である。 本発明に係るレーザ加工装置の実施の形態３の加工ヘッドの構成を示す断面図である。 本発明に係るレーザ加工装置の実施の形態４の加工ヘッドの構成を示す断面図である。 本発明に係るレーザ加工装置の実施の形態５の加工ヘッドの構成を示す断面図である。 本発明に係るレーザ加工装置の実施の形態６の加工ヘッドの構成を示す断面図である。 本発明に係るレーザ加工装置の実施の形態７の加工ヘッドの構成を示す断面図である。 本発明に係るレーザ加工装置の実施の形態７のレーザ加工時の観測タイミングを示す図である。 本発明に係るレーザ加工装置の実施の形態８の加工ヘッドの構成を示す断面図である。
　実施の形態１．
　実施の形態１について図面を参照して説明する。図１は、本発明に係る実施の形態１におけるレーザ加工方法を用いるレーザ加工装置２０１の全体構成を示す概略図である。図２は、図１のレーザ加工装置２０１でのレーザ照射時の加工ヘッド１６１の構成を示す断面拡大図である。
　図１において、本実施の形態１におけるレーザ加工装置２０１は、レーザ光１０１を発生するレーザ光源１６０、洗浄液１１２を絶縁基板１１上に供給し流速を制御する液流制御部１７０、レーザ光源１６０からのレーザ光１０１を集光し、集光したレーザ光１０１を液流制御部１７０からの洗浄液１１２の噴射と共に絶縁基板１１上の薄膜１０へ照射する加工ヘッド１６１を備えている。
　加工ヘッド１６１は、図２に示すように、基本的構成部分として、レーザ光源１６０からのレーザ光１０１を集光するレンズ１０２、水流制御部１７０で流速を制御され、供給される先浄液１１２の水流をレーザ光１０１の照射方向に導く配管１１１、集光されたレーザ光１０１を先浄液１１２としての水流と共に基板の加工領域へ照射するノズル１１３で構成する。
　ノズル１１３は、集光されたレーザ光１０１の光軸を中略心に、ノズル１１３の内壁に接触しない位置、及び径で設けられる。配管１１１には、集光されたレーザ光１０１を透過して洗浄液１１２中に導入し、ノズル１１３の方向へ導く位置に入射窓１４７を設けられる。入射窓１４７は、洗浄液１１２を囲む配管１１１との間で、パッキング１１４によりシールされている。
　この構成により、ノズル１１３は、レーザ光１０１の照射と共に、レーザ光１０１の光軸と略同一軸で、レーザ光１０１の光径より大きい液柱状の洗浄液１１２を噴射する。
　次に、本実施の形態１におけるレーザ加工装置２０１の動作について説明する。図２において、加工に用いるレーザ光１０１は、レーザ光源１６０からＡ方向に向けて進行している。
　レーザ光１０１は、絶縁基板１１上の薄膜１０の加工点１１０に向け、レンズ１０２により集光あるいは、結像されながら、入射窓１４７を透過し、配管１１１によって導かれた純水等の洗浄液１１２中に入射する。
　レーザ光１０１は、集光、結像されながら洗浄液１１２中を伝播し、ノズル１１３から洗浄液１１２の噴射と共に、絶縁基板１１上に形成された薄膜１０に所望の形状で照射される。レーザ光１０１が照射された薄膜１０は、照射された部分がレーザ光１０１を吸収し、熱の発生によりアブレーションされ、絶縁基板１１から剥離される。
　一方、洗浄液１１２は、図２に示すように、洗浄に用いる洗浄液１１２は、液流制御部１７０から配管１１１でＢ方向に向けて供給されている。洗浄液１１２は、配管１１１の端部で流れをＡ方向に変えてノズル１１３に導かれ、ノズル１１３より整流され、絶縁基板１１上に形成された薄膜１０に向けて噴射される。
　噴射された洗浄液１１２は、レーザ光１０１の照射により絶縁基板１１上の薄膜１０の剥離で生じる粉塵を取り込み、絶縁基板１１上から取り除く。粉塵を取り込んだ洗浄液１１２は、図示しない回収器により回収される。
　絶縁基板１１は、加工ヘッド１６１を相対的に移動させることによりレーザ光１０１の照射が線状となり、薄膜１０の剥離を線状に進展することで、粉塵を取り除きながらスクライブ加工される。
　このように、加工点１１０にレーザ光１０１の照射と共に洗浄液１１２を噴射してスクライブ加工し、アブレーションの際発生する粉塵を洗浄液１１２中に取り込むことで、粉塵が散乱せず、加工周辺部及びレーザ加工装置の光学部品への粉塵の付着を抑制でき、集塵機を必要としない加工ができる。
　また、洗浄液１１２を加工点１１０に吹き付けることにより、スクライブ加工時に完全に基板から剥離しなかった部分も除去でき、スクライブ後の洗浄工程も省略もしくは簡略化できる。さらに、加工点１１０の冷却が促進でき、直列接続の際の漏れ電流の伝達路の原因となる加工点１１０周辺の薄膜１０の結晶化を抑制することができる。
　また、ノズル１１３を、集光されたレーザ光１０１がノズル１１３の内壁に接触しない位置、及び径で構成することで、レーザ光の集光限界まで微細に加工できる。
　さらに、レーザ光１０１が、気体より屈折率の高い洗浄液１１２中を透過するので、気中から直接薄膜１０にレーザ光１０１を照射する場合に比べ、小さな領域までレーザ光１０１を集光でき、かつ、薄膜１０表面での反射損失を低減できる。従って、スクライブ幅を狭くでき、かつ、効率のよいスクライブ加工が可能になる。
　ここで、レーザ光１０１は、スクライブ加工の対象となる薄膜１０の光吸収特性により選択される。例えば、薄膜太陽電池では、ＹＡＧ等の固体レーザ、ファイバレーザの基本波（波長１μｍ程度）、第二高調波（波長０．５μｍ程度）、第三高調波（波長０．３～０．４μｍ程度）が用いられる。
　また、レーザ光１０１は、スクライブ加工の対象となる薄膜１０のアブレーション特性により、マイクロ秒、ナノ秒、ピコ秒のパルスレーザあるいは連続発振のレーザが用いられる。
　なお、上記の説明では、洗浄液として純水を用いた場合の例を示したが、レーザ光１０１の照射により、スクライブ加工の対象となる薄膜１０に対し化学反応を起こす、あるいは促進する液体であってもよい。例えば、ＫＯＨ水溶液等のアルカリ性水溶液、またはＨＮＯ３等の酸性水溶液を用いてもよい。
　また、上記の説明では、絶縁基板１１にガラス板を用いた場合の例を示したが、フレキシブルな樹脂フィルムでも良い。
　また、スクライブ加工の対象となる薄膜１０は、レーザ光１０１により直接アブレーションする方法だけではなく、薄膜１０の下地の薄膜にレーザ光１０１を吸収させ、その下地薄膜のアブレーションと同時に薄膜１０を剥離する方法や、下地薄膜からの伝熱により薄膜１０をアブレーションする方法により、薄膜１０の一部を剥離することができる。
　さらに、入射窓１４７の代わりに、図３に示すようにプリズム１０３を設けてもよい。この場合、集光されたレーザ光１０１を、入射方向とほぼ同方向に洗浄液１１２中に導入することができるだけでなく、レーザ光１０１の入射部分での洗浄液１１２の滞留による焼付けを防ぐことができる。また、ノズル１１３の噴出方向に先浄液１１２の水流方向に変える際の圧力損失を低減できる。
　プリズム１０３を用いる場合、プリズム１０３と洗浄液１１２の屈折率の差を小さくすることで、プリズム１０３のレーザ光１０１の透過面でのレーザ光１０１の屈折角度を小さくすることができる。また、プリズム１０３と洗浄液１１２の間の反射損失も低減できる。
　次に、本実施の形態１におけるレーザ加工方法を用いるレーザ加工装置２０１により加工された半導体デバイスの実施例として、薄膜太陽電池の場合について説明する。図４は、図１のレーザ加工装置２０１を用いて加工する薄膜太陽電池におけるセルの製造工程を示す断面拡大図であり、図５は全体構成を示す上面図である。
　図４（ｇ）は、レーザ加工装置２０１を用いて加工された薄膜太陽電池におけるセルの断面を示す拡大図であり、１１は絶縁基板、１２（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、・・）は透明電極、１３（１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、・・）は発電層、１４（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、・・）は裏面電極、１５（１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、・・）は光電変換領域、２１（２１ａ、２１ｂ、・・）は第一のスクライブ部、２２（２２ａ、２２ｂ、・・）は第二のスクライブ部、２３（２３ａ、２３ｂ、・・）は第三のスクライブ部であり、添え字ａ、ｂ、ｃは、発電領域の区別を表している。
　図４（ｇ）に示すように、厚さ１～３ｍｍのガラス板からなる透光性の絶縁基板１１と、絶縁基板１１の上には透光性導電酸化膜等の透明電極１２（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、・・）が形成され、透明電極１２（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、・・）の上にはさらに発電層１３（１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、・・）としてＰＮ接合を有する例えばアモルファスシリコンの半導体層が形成される。
　さらに、発電層１３（１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、・・）の上には、例えば、アルミ、銀等の裏面電極１４（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、・・）が形成される。これにより、絶縁基板１１側から入射される光エネルギーを電気エネルギーに変換する。
　薄膜太陽電池では、発電効率向上のため、絶縁基板１１の発電領域１５（１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、・・）を区切って、発電領域１５（１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、・・）の直列接続が行われる。この発電領域を区切る際にレーザスクライブが用いられる。
　まず、絶縁基板１１（図４（ａ））の上面に、透明電極１２が均一に形成され（図４（ｂ））、透明電極１２は、本実施の形態１のレーザ加工装置２０１により透明電極１２が吸収する波長のレーザ光を用いて、透明電極１２の一部を線状に剥離することで第一のスクライブ部２１ａ、２１ｂ、・・が形成され、発電領域１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、・・に対応する領域で透明電極１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、・・に分割される（図４（ｃ））。
　次に、発電領域１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、・・に対応する透明電極１２の領域１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、・・を形成した絶縁基板１１の上に発電層１３をプラズマＣＶＤ等で蒸着した後（図４（ｄ））、発電層１３は、レーザ加工装置２０１により発電層１３のみが吸収する波長のレーザ光を用いて、透明電極１２を残した状態で、発電層１３の一部のみを線状に剥離することで第二のスクライブ部２２ａ、２２ｂ、・・が形成され、発電領域１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、・・に対応する領域１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、・・に分割される（図４（ｅ））。
　続いて、発電領域１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、・・に対応する発電層１３の領域１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、・・を形成した絶縁基板１１の上に裏面電極１４を蒸着した後（図４（ｆ））、裏面電極１４は、レーザ加工装置２０１により、裏面電極１４及び発電層１３の領域１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、・・の一部を線状に剥離することで第三のスクライブ部２３ａ、２３ｂ、・・が形成され、発電領域１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、・・に対応する領域１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、・・及び領域１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、・・に分割される（図４（ｇ））。
　透明電極１２を残した状態で、発電領域１５に対応する裏面電極１４の領域１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、・・及び発電層１３の領域１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、・・に分割することで、各発電領域１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、・・の直列接続が成される。
　薄膜太陽電池のセルにおいては、図５に示すように、例えば、１ｍ角の絶縁基板１１上に複数の発電領域１５、第一のスクライブ部２１、第二のスクライブ部２２、第三のスクライブ部２３からなるスクライブライン１６で分割され、直列接続されている。
　なお、裏面電極１４及び発電層１３領域１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、・・を発電領域１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、・・に対応する領域１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、・・及び領域１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、・・に分割する際には、裏面電極１４及び発電層１３が共に吸収する波長のレーザ光を用いて、裏面電極１４及び発電層１３の一部を線状に剥離する。
　また、裏面電極１４及び発電層１３の領域１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、・・の一部を上記のように両方が吸収する波長のレーザ光を用いる代わりに、裏面電極１４の発電層１３の領域１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、・・の一部にレーザ光を吸収させ、その発電層１３の領域１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、・・のアブレーションと同時に裏面電極１４を剥離する方法により剥離してもよい。また、発電層１３の領域１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、・・からの伝熱により裏面電極１４をアブレーションする方法により剥離してもよい。これらの場合、裏面電極１４の種類の選択、もしくはレーザ光の種類の選択等の幅が広がる。
　上記のいずれの剥離においても、レーザ加工装置２０１により、洗浄液１１２を噴射しながらスクライブ加工を行うことで、アブレーションの際発生する粉塵を洗浄液１１２中に取り込み、粉塵が散乱せず、加工周辺部及びレーザ加工装置の光学部品への粉塵の付着を抑制でき、集塵機を必要とせず、大量の洗浄液を必要としない加工ができる。
　また、上記のような三層のスクライブ加工を行う場合、スクライブ加工の領域、即ち第一のスクライブライン２１から第三のスクライブライン２３までの領域は発電に寄与できず、スクライブ加工領域の縮小のため、スクライブ部の幅を狭くする要求があったが、レーザ加工装置２０１により、レーザ光の集光限界まで微細に加工でき、効率のよいセルを形成できる。
　以上のように、本実施の形態１では、加工点１１０にレーザ光１０１の照射と共に洗浄液１１２を噴射してスクライブ加工し、アブレーションの際発生する粉塵を洗浄液１１２中に取り込むようにしたので、粉塵が散乱せず、加工周辺部及びレーザ加工装置の光学部品への粉塵の付着を抑制でき、集塵機を必要とせず、大量の洗浄液を必要としない加工ができる。
　また、洗浄液の噴射により、スクライブ加工時に完全に基板から剥離しなかった部分も除去でき、スクライブ後の洗浄工程も省略もしくは簡略化できる。さらに、加工領域の冷却が促進でき、直列接続の際の漏れ電流の伝達路の原因となる加工領域周辺の結晶化を抑制することができる。
　また、ノズル１１３を、集光されたレーザ光１０１がノズル１１３の内壁に接触しない位置、及び径で構成するようにしたので、レーザ光の集光限界まで微細に加工できる。
　また、レーザ光１０１が、気体より屈折率の高い洗浄液１１２中を透過するようにしたので、気中から直接加工領域にレーザ光を照射する場合に比べ、小さな領域までレーザ光を集光でき、かつ、加工領域表面での反射損失を低減できる。さらに、スクライブ部の幅を狭くでき、かつ、効率のよいスクライブ加工が可能になる。
　また、薄膜太陽電池のセルを形成する場合には、粉塵の付着を抑制できるだけでなく、発電に寄与しないスクライブ加工領域を狭くでき、発電に寄与する発電層の拡大により発電効率の向上を図ることができる。
　実施の形態２．
　図６は、本発明に係る実施の形態２におけるレーザ加工装置２０２でのレーザ照射時の加工ヘッド１６２の構成を示す概略図である。実施の形態２は、図３に示す実施の形態１における加工ヘッド１６１のレンズ１０２とプリズム１０３の代わりに、プリズム一体型レンズ１０４を備えたものである。
　その他の構成及び動作に関しては、実施の形態１と同様であり、相当部分には図３と同一符号を付して説明を省略する。
　実施の形態２では、レーザ光１０１を集光あるいは、加工点１１０に向け結像するレンズと入射窓としてのプリズムを一体化したプリズム一体型レンズ１０４を用いたので、短焦点距離のレンズが使用できるため、より小さく集光でき、微細な加工が可能になる。
　また、加工ヘッドの小型化、光学系の部品点数削減により、加工ヘッドを軽量化できる。加工ヘッドを動かす場合には、加工ヘッドが軽量である方が、より高速で動かすことができる。
　実施の形態３．
　図７は、本発明に係る実施の形態３におけるレーザ加工装置２０３でのレーザ照射時の加工ヘッド１６３の構成を示す概略図である。実施の形態３は、図３に示す実施の形態１における加工ヘッド１６１に、ビーム形状測定装置１２０をさらに備えたものである。
　その他の構成及び動作に関しては、実施の形態１と同様であり、相当部分には図３と同一符号を付して説明を省略する。
　図７に示すように、ビーム形状測定装置１２０は、対物レンズユニット１２１、ＣＣＤ等の二次元センサ１２２、光学フィルタ１２３から構成され、加工ヘッド１６１に対して絶縁基板１１の反対側に取り付けられる。また、必要に応じてレーザ光１０１の光路中に光減衰器１０５が設けられる。
　実施の形態３では、加工ヘッド１６１に対して絶縁基板１１の反対側にビーム形状測定装置１２０を設けたので、対物レンズ１２１の観測位置をレーザビーム照射面に合わせることで、洗浄液の影響を受けずに正確な照射ビームプロファイルを測定することができる。
　なお、ビーム形状測定装置１２０は、必ずしも絶縁基板１１の下に配置される必要はなく、別領域に絶縁基板１１相当の基板を配置し、ビーム形状を測定する際に、加工ヘッド１６１をビーム形状測定装置１２０の直上に移動させて、ビーム形状を測定してもよい。
　実施の形態４．
　図８は、本発明に係る実施の形態４におけるレーザ加工装置２０４でのレーザ照射時の加工ヘッド１６４の構成を示す概略図である。実施の形態４は、図３に示す実施の形態１における加工ヘッド１６１に、パワーメータ１３１をさらに備えたものである。
　その他の構成及び動作に関しては、実施の形態１と同様であり、相当部分には図３と同一符号を付して説明を省略する。
　図７に示すように、パワーメータ１３１は、加工ヘッド１６１に対して絶縁基板１１の反対側に取り付けられる。
　実施の形態４では、加工ヘッド１６１に対して絶縁基板１１の反対側にパワーメータ１３１を設けたので、洗浄液の影響を受けずに正確な照射ビームパワーを測定することができる。
　実施の形態５．
　図９は、本発明に係る実施の形態５におけるレーザ加工装置２０５でのレーザ照射時の加工ヘッド１６５の構成を示す概略図である。実施の形態５は、図３に示す実施の形態１における加工ヘッド１６１に、距離センサユニット１４０をさらに備えたものである。
　その他の構成及び動作に関しては、実施の形態１と同様であり、相当部分には図３と同一符号を付して説明を省略する。
　図９に示すように、距離センサユニット１４０は、距離センサ１４１、ビームスプリッタ１４４から構成される。
　図９において、距離センサ１４１は、レーザ光を放出し、測定位置での反射光を検出することで、距離を測定するものである。制御用光線としての距離センサ光線１４２は、距離センサ１４１からＣ方向に放出されるレーザ光の光軸であり、ビームスプリッタ１４４で反射され、レーザ光１０１の光束中を、ノズル１１３から噴射される洗浄液１１２中を伝播して、加工点１１０へ向かって照射される。
　距離センサ光線１４２は、加工点１１０で反射され、反射されたレーザ光である距離センサ光線１４３は、ビームスプリッタ１４４でＤ方向に反射され、距離センサ１４１に戻される。距離センサ１４１は、戻された距離センサ光線１４３から制御情報としての薄膜１０との距離を検知する。
　実施の形態５では、加工ヘッド１６１に距離センサユニット１４０を設け、加工レーザ光１０１と同じ光学系を距離センサ１４１の測定用レーザ光が通過するようにしたので、レーザ照射位置の加工ヘッドからの距離変化を正確に計測できる。
　ノズル１１３から洗浄液１１２を噴射しながら加工点の位置検出を行うようにしたので、粉塵や水滴等の異物が付着した基板であっても、異物を取り除き、正確に位置を検出することができる。
　また、距離センサの光線とレーザ光１０１の光線領域を分離することで、ノイズの少ない測定が可能になる。
　なお、レーザ光１０１と距離センサ１４１の光線との波長を変えれば、波長フィルタを用いて、安定な距離計測が可能である。
　また、ここでは、レーザ光を用いた距離センサ１４１を用いた場合を例としたが、加工用レーザ光１０１の光束範囲内の光の伝播で距離が測定できるセンサであれば、方式が異なってもよい。
　実施の形態６．
　図１０は、本発明に係る実施の形態６におけるレーザ加工装置２０６でのレーザ照射時の加工ヘッド１６６の構成を示す概略図である。実施の形態６は、図３に示す実施の形態１における加工ヘッド１６１に、距離センサ１４１、及び配管１１１に距離測定用入射窓１４５と距離測定用ノズル１４６をさらに備えたものである。
　その他の構成及び動作に関しては、実施の形態１と同様であり、相当部分には図３と同一符号を付して説明を省略する。
　図１０において、距離センサ光線１４２は、距離センサ１４１からＥ方向に放出され、距離測定用入射窓１４５を通過し、洗浄液１１２中に導かれ、距離計測用ノズル１４６から噴射される洗浄液１１２中を伝播して、絶縁基板１１に形成された薄膜１０に照射される。
　制御用光線としての距離センサ光線１４２は、薄膜１０で反射され、反射されたレーザ光である距離センサ光線１４３は、距離計測用ノズル１４６から噴射される洗浄液１１２中を伝播して洗浄液１１２中に戻り、距離測定用入射窓１４５を通過してＦ方向で距離センサ１４１に戻される。距離センサ１４１は、戻された距離センサ光線１４３から制御情報としての薄膜１０との距離を検知する。
　実施の形態６では、加工ヘッド１６１に距離センサ１４１を備え、配管１１１に設けられた距離測定用入射窓１４５を通過し、距離測定用ノズル１４６から噴射される洗浄液１１２中を伝播して、距離センサ１４１の測定用レーザ光が通過するようにしたので、レーザ照射位置の加工ヘッドからの距離変化を正確に計測できる。
　このようにして得られた距離情報は、レーザ光１０１の焦点調整に用いることができる。
　実施の形態７．
　図１１は、本発明に係る実施の形態７におけるレーザ加工装置２０７でのレーザ照射時の加工ヘッド１６７の構成を示す概略図である。実施の形態７は、図３に示す実施の形態１における加工ヘッド１６１に、観測カメラユニット１５０をさらに備えたものである。
　その他の構成及び動作に関しては、実施の形態１と同様であり、相当部分には図３と同一符号を付して説明を省略する。
　図１１に示すように、観測カメラユニット１５０は、観測カメラ１５１、ビームスプリッタ１４４から構成される。
　図１１において、観測カメラ１５１は、ＣＣＤカメラ等の１次元あるいは２次元カメラである。制御用光線としての観測光線１５２は、ビームスプリッタ１４４で反射され、レーザ光１０１の光束中を通り、ノズル１１３から噴射される洗浄液１１２中を伝播して、加工点１１０を拡大観測する。観測カメラ１５１により、制御情報としてのレーザ照射位置を把握できる。
　実施の形態７では、加工ヘッド１６１に観測カメラユニット１５０を設け、加工レーザ光１０１と同じ光学系を観測カメラ１５１の観測光線１５２が通過するようにしたので、レーザ照射位置を正確に観測することができる。
　このようにして得られた画像情報は、２層目以降のスクライブ加工の工程において、前工程におけるスクライブ部の位置を把握できるので、レーザ光の走査精度を向上させることができる。
　なお、レーザ光１０１と観測光線１５２との波長を変えれば、波長フィルタを用いて、安定な距離計測が可能である。
　また、図１２は、観測タイミングを示す図である。図１２において、横軸は時間であり縦軸は強度を示す。図１２（ａ）はレーザパルス１５３のタイミング、図１２（ｂ）は観測カメラの観測光線１５４のタイミングを示す。
　図１２に示すように、レーザパルス１５３のタイミングに対して、観測光線１５４のタイミングをずらして、時間的にフィルタリングすることでノイズを低減することができる。
　また、観測カメラ１５１として、ＣＣＤ等を用いた場合について説明したが、観測カメラの受光素子にＰＳＤ等の明点の位置情報を検出するセンサを用いてもよい。
　実施の形態８．
　図１３は、本発明に係る実施の形態８におけるレーザ加工装置２０８でのレーザ照射時の加工ヘッド１６８の構成を示す概略図である。実施の形態８は、図３に示す実施の形態１における加工ヘッド１６１に、観測カメラ１５１、及び配管１１１に観測用入射窓１４８と観測用ノズル１５６をさらに備えたものである。
　その他の構成及び動作に関しては、実施の形態１と同様であり、相当部分には図３と同一符号を付して説明を省略する。
　図１３において、観測カメラ１５１の制御用光線としての観測光線１５２は、観測用入射窓１４８を通過し、洗浄液１１２中に導かれ、観測用ノズル１５６から噴射される洗浄液１１２中を伝播して、絶縁基板１１に形成された薄膜１０を拡大観測する。観測カメラ１５１により、制御情報としてのレーザ照射位置を把握できる。
　図１３に示すように、観測カメラ１５１は、観測光線１５２の光軸と加工点１１０の距離が離れており、加工点１１０近傍の前工程でのスクライブ部の位置を観測することはできないが、加工ヘッドの走査方向前方、あるいは、隣接する例えば隣の発電領域１５のスクライブ部の位置を観測することで、間接的に加工点１１０を正確に測定でき、レーザ光１０１の走査精度を向上させることができる。
　実施の形態８では、加工ヘッド１６１に観測カメラ１５１を備え、配管１１１に設けられた観測用入射窓１４８を通過し、観測用ノズル１５６から噴射される洗浄液１１２中を伝播して、観測カメラ１５１の観測光線１５２が通過するようにしたので、洗浄液の影響を受けずに正確な位置を観測することができる。
　また、観測光線１５２とレーザ光１０１の光線領域を分離したので、ノイズの少ない観測が可能になる。
　このようにして得られた画像情報は、２層目以降のスクライブ加工の工程において、前工程におけるスクライブ位置を把握できるので、レーザ光１０１の走査精度を向上させることができる。
　なお、実施の形態７と同様に、レーザ光１０１と観測光線１５２との波長を変えれば、波長フィルタを用いて、安定な距離計測が可能である。
　また、実施の形態７と同様に、図１２に示すレーザパルス１５３のタイミングに対して、観測光線１５４のタイミングをずらして、時間的にフィルタリングすることでノイズを低減することができる。
　なお、観測カメラ１５１として、ＣＣＤ等を用いた場合について説明したが、観測カメラの受光素子にＰＳＤ等の明点の位置情報を検出するセンサを用いてもよい。
１０　薄膜
１１　絶縁基板
１０１　レーザ光
１０２　レンズ
１０３　プリズム
１０４　プリズム一体型レンズ
１１１　配管
１１２　洗浄液
１１３　ノズル
１２０　ビーム形状測定装置
１３１　パワーメータ
１４０　距離センサユニット
１４１　距離センサ
１４２、１４３　距離センサ光線
１４５　距離測定用入射窓
１４６　距離測定用ノズル
１４７　入射窓
１４８　観測用入射窓
１５１　観測カメラ
１５２　観測光線
１５６　観測用ノズル
１６０　レーザ光源
１６１、１６２、１６３、１６４、１６５、１６６、１６７、１６８　加工ヘッド
１７０　液流制御部
２０１、２０２、２０３、２０４、２０５、２０６、２０７、２０８　レーザ加工装置

Claims (15)

  1. 　レーザ光の照射と共に、前記レーザ光の光軸と略同一軸で、光径より大きい液柱状の洗浄液を噴射して加工を行うことを特徴とするレーザ加工方法。
  2. 　基板上の薄膜を加工する場合に、レーザ光の光軸上で、前記レーザ光の照射面と反対側の基板面側から前記レーザ光のビーム形状を測定することを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工方法。
  3. 　基板上の薄膜を加工する場合に、レーザ光の光軸上で、前記レーザ光の照射面と反対側の基板面側から前記レーザ光のビーム強度を測定することを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工方法。
  4. 　レーザ光の光路の一部と略同一の光路又は略平行する光路で、制御用光線を出射し、前記制御用光線の反射光から制御情報を取得することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のレーザ加工方法。
  5. 　制御情報は、距離の情報であることを特徴とする請求項４に記載のレーザ加工方法。
  6. 　制御情報は、位置の情報であることを特徴とする請求項４に記載のレーザ加工方法。
  7. 　レーザ光を出射するレーザ光源と、
    　前記レーザ光を集光するレンズと、
    　洗浄液を供給し流速を制御する液流制御部と、
    　集光された前記レーザ光を導入する窓部が設けられた前記洗浄液を導入する配管と、
    　前記窓部から前記洗浄液中に導入された前記レーザ光の光軸を略中心とし、前記洗浄液中を伝播するレーザ光が内壁に接触しない大きさで、前記配管の前記窓部と対応する位置に設けられ、前記洗浄液中を伝播する前記レーザ光を照射すると共に、前記洗浄液を噴射するノズルとを備えるレーザ加工装置。
  8. 　窓部は、プリズムで構成されていることを特徴とする請求項７に記載のレーザ加工装置。
  9. 　窓部は、レンズと一体であることを特徴とする請求項７または請求項８に記載のレーザ加工装置。
  10. 　基板上の薄膜を加工する場合に、レーザ光の光軸上で、レーザ光の照射面と反対側の基板面側に、前記レーザ光のビーム形状を測定するビーム形状測定部をさらに備えることを特徴とする請求項７に記載のレーザ加工装置。
  11. 　基板上の薄膜を加工する場合に、レーザ光の光軸上で、レーザ光の照射面と反対側の基板面側に、前記レーザ光のビーム強度を測定するパワーメータをさらに備えることを特徴とする請求項７に記載のレーザ加工装置。
  12. 　制御用光線を、レーザ光の光路の一部と略同一の光路で照射し、前記制御用光線の照射面からの反射光により制御情報を取得する制御用センサをさらに備えることを特徴とする請求項７に記載のレーザ加工装置。
  13. 　制御用光線を照射して照射面からの反射光により制御情報を取得する制御用センサと、レーザ光の光路の一部と略平行する位置で配管に設けられ、前記制御用光線を導入する制御用窓部と、前記配管の前記窓部に対応する位置に設けられ、前記窓部から導入された前記制御用光線を照射する制御用ノズルとをさらに備えることを特徴とする請求項７に記載のレーザ加工装置。
  14. 　制御情報は、距離の情報であることを特徴とする請求項１２または請求項１３に記載のレーザ加工装置。
  15. 　制御情報は、位置の情報であることを特徴とする請求項１２または請求項１３に記載のレーザ加工装置。
PCT/JP2009/003226 2009-07-10 2009-07-10 レーザ加工方法および装置 WO2011004437A1 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/375,242 US20120074105A1 (en) 2009-07-10 2009-07-10 Laser machining method and apparatus
JP2011521713A JP4826861B2 (ja) 2009-07-10 2009-07-10 レーザ加工方法および装置
PCT/JP2009/003226 WO2011004437A1 (ja) 2009-07-10 2009-07-10 レーザ加工方法および装置
DE112009005060.3T DE112009005060B4 (de) 2009-07-10 2009-07-10 Laserbearbeitungsverfahren und Laserbearbeitungsvorrichtung
CN200980160034.4A CN102470481B (zh) 2009-07-10 2009-07-10 激光加工方法及其装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2009/003226 WO2011004437A1 (ja) 2009-07-10 2009-07-10 レーザ加工方法および装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2011004437A1 true WO2011004437A1 (ja) 2011-01-13

Family

ID=43428879

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2009/003226 WO2011004437A1 (ja) 2009-07-10 2009-07-10 レーザ加工方法および装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20120074105A1 (ja)
JP (1) JP4826861B2 (ja)
CN (1) CN102470481B (ja)
DE (1) DE112009005060B4 (ja)
WO (1) WO2011004437A1 (ja)

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6099853A (ja) * 1983-10-27 1985-06-03 オリオン機械工業株式会社 袋群構成体及びその使用方法
JP2012152788A (ja) * 2011-01-26 2012-08-16 Mitsubishi Electric Corp レーザ加工方法およびレーザ加工装置
WO2013010713A1 (de) * 2011-07-20 2013-01-24 Rena Gmbh Laserkopf
CN103394807A (zh) * 2013-07-19 2013-11-20 西安交通大学 利用激光边缘切割提高金属熔覆沉积增材制造精度的方法及装置
JP2014135348A (ja) * 2013-01-09 2014-07-24 Disco Abrasive Syst Ltd ウエーハの加工方法
US20150311390A1 (en) * 2012-10-30 2015-10-29 Seoul Viosys Co., Ltd. Light emitting diode and method of fabricating the same
JP2016093833A (ja) * 2014-11-17 2016-05-26 株式会社東芝 レーザ加工装置及びレーザ加工方法
JP2016128188A (ja) * 2015-01-08 2016-07-14 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ 閉じ込められたレーザ穿孔のための方法およびシステム
JP2016135506A (ja) * 2015-01-08 2016-07-28 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ 閉じ込めレーザドリル加工のための方法及びシステム
JP2016193453A (ja) * 2015-03-31 2016-11-17 株式会社東京精密 レーザ加工装置、レーザ加工方法、レーザ光分布観察装置、及びレーザ光分布観察方法
US9851818B2 (en) 2015-10-19 2017-12-26 Microsoft Technology Licensing, Llc Handheld input apparatus
US11939667B2 (en) 2020-04-28 2024-03-26 Nichia Corporation Method for manufacturing wavelength conversion member and light emitting device

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101319359B1 (ko) * 2009-05-29 2013-10-16 가부시끼가이샤 도시바 응력 처리 장치, 시공 시스템 및 터빈 제조 방법
US9555502B2 (en) * 2012-07-27 2017-01-31 First Solar, Inc. Dual lasers for removing glass-side debris during the manufacture of thin film photovoltaic devices
US8969760B2 (en) 2012-09-14 2015-03-03 General Electric Company System and method for manufacturing an airfoil
US8993923B2 (en) 2012-09-14 2015-03-31 General Electric Company System and method for manufacturing an airfoil
US9662743B2 (en) 2014-01-27 2017-05-30 General Electric Company Method for drilling a hole in an airfoil
US9676058B2 (en) 2014-01-27 2017-06-13 General Electric Company Method and system for detecting drilling progress in laser drilling
US9468991B2 (en) 2014-01-27 2016-10-18 General Electric Company Method determining hole completion
US9770785B2 (en) 2014-11-18 2017-09-26 General Electric Company System and method for forming a cooling hole in an airfoil
US11292081B2 (en) 2015-01-08 2022-04-05 General Electric Company Method and system for confined laser drilling
US9776284B2 (en) 2015-01-22 2017-10-03 General Electric Company System and method for cutting a passage in an airfoil
US9962792B2 (en) 2015-02-20 2018-05-08 General Electric Company Component repair using confined laser drilling
EP3718676B1 (en) * 2015-07-28 2023-11-15 Synova SA Device and process of treating a workpiece using a liquid jet guided laser beam
DE102015015651B3 (de) * 2015-12-02 2017-04-13 Lessmüller Lasertechnik GmbH Überwachungsvorrichtung, Bearbeitungssystem und Verfahren zur Arbeitsraumüberwachung für die Lasermaterialbearbeitung
WO2018054569A1 (en) * 2016-09-23 2018-03-29 Tata Steel Nederland Technology B.V. Method and arrangement for the liquid-assisted laser texturing of moving steel strip
WO2018135082A1 (ja) 2017-01-23 2018-07-26 株式会社Ｓｕｂａｒｕ レーザピーニング加工装置及びレーザピーニング加工方法
US10987759B2 (en) * 2017-05-31 2021-04-27 Zhaoli Hu Advanced back-strike protection process and related devices for water jet guided laser process
EP3466597A1 (en) * 2017-10-05 2019-04-10 Synova S.A. Apparatus for machining a workpiece with a laser beam
CN108031986A (zh) * 2017-12-29 2018-05-15 苏州德龙激光股份有限公司 基于超短脉冲水导激光加工金刚石的装置及其方法
EP3533557B1 (en) * 2018-03-01 2021-05-26 Synova S.A. Apparatus for machining a workpiece with a laser beam coupled into a fluid jet, with automatic laser-nozzle alignment ; method of aligning such a beam
CN110468273A (zh) * 2018-05-11 2019-11-19 株式会社东芝 激光喷丸装置以及激光喷丸方法
US20220143752A1 (en) * 2019-02-13 2022-05-12 Inter-University Research Institute Corporation National Institutes Of Natural Sciences Laser processing device, and laser processing method
US20230219168A1 (en) * 2022-01-07 2023-07-13 Raytheon Technologies Corporation Waterjet-guided laser machine with inline optical feedback control

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000317661A (ja) * 1999-05-07 2000-11-21 Hitachi Engineering & Services Co Ltd レーザビームによる切断方法および装置並びに原子炉廃炉を解体するときの黒鉛ブロックの切断方法
JP2001287071A (ja) * 2000-04-04 2001-10-16 Raitekku Kk レーザ加工装置

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4316074A (en) * 1978-12-20 1982-02-16 Quantronix Corporation Method and apparatus for laser irradiating semiconductor material
US4689467A (en) * 1982-12-17 1987-08-25 Inoue-Japax Research Incorporated Laser machining apparatus
JPH01140677A (ja) * 1987-11-26 1989-06-01 Mitsubishi Electric Corp 薄膜太陽電池の製造方法
JP3903761B2 (ja) * 2001-10-10 2007-04-11 株式会社日立製作所 レ−ザアニ−ル方法およびレ−ザアニ−ル装置
JP2005034862A (ja) * 2003-07-18 2005-02-10 Seiko Epson Corp レーザ加工方法、レーザ加工装置、液滴吐出ヘッドの製造方法および液滴吐出ヘッド
JP3842769B2 (ja) * 2003-09-01 2006-11-08 株式会社東芝 レーザ加工装置、レーザ加工方法、及び半導体装置の製造方法
JP4762601B2 (ja) * 2005-05-12 2011-08-31 芝浦メカトロニクス株式会社 薄膜パネル加工装置
JP4997723B2 (ja) * 2005-07-21 2012-08-08 澁谷工業株式会社 ハイブリッドレーザ加工装置
JP4844715B2 (ja) * 2005-08-25 2011-12-28 澁谷工業株式会社 ハイブリッドレーザ加工装置
JP2008071874A (ja) * 2006-09-13 2008-03-27 Shibaura Mechatronics Corp 太陽電池基板加工装置および太陽電池基板加工方法
JP5171088B2 (ja) * 2007-03-29 2013-03-27 株式会社東芝 レーザ表面改質装置及びその方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000317661A (ja) * 1999-05-07 2000-11-21 Hitachi Engineering & Services Co Ltd レーザビームによる切断方法および装置並びに原子炉廃炉を解体するときの黒鉛ブロックの切断方法
JP2001287071A (ja) * 2000-04-04 2001-10-16 Raitekku Kk レーザ加工装置

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6099853A (ja) * 1983-10-27 1985-06-03 オリオン機械工業株式会社 袋群構成体及びその使用方法
JP2012152788A (ja) * 2011-01-26 2012-08-16 Mitsubishi Electric Corp レーザ加工方法およびレーザ加工装置
WO2013010713A1 (de) * 2011-07-20 2013-01-24 Rena Gmbh Laserkopf
US9608165B2 (en) * 2012-10-30 2017-03-28 Seoul Viosys Co., Ltd. Light emitting diode and method of fabricating the same
US20150311390A1 (en) * 2012-10-30 2015-10-29 Seoul Viosys Co., Ltd. Light emitting diode and method of fabricating the same
US10084112B2 (en) 2012-10-30 2018-09-25 Seoul Viosys Co., Ltd. Light emitting diode and method of fabricating the same
JP2014135348A (ja) * 2013-01-09 2014-07-24 Disco Abrasive Syst Ltd ウエーハの加工方法
CN103394807A (zh) * 2013-07-19 2013-11-20 西安交通大学 利用激光边缘切割提高金属熔覆沉积增材制造精度的方法及装置
JP2016093833A (ja) * 2014-11-17 2016-05-26 株式会社東芝 レーザ加工装置及びレーザ加工方法
US10329641B2 (en) 2014-11-17 2019-06-25 Kabushiki Kaisha Toshiba Laser processing apparatus and laser processing method
JP2016135506A (ja) * 2015-01-08 2016-07-28 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ 閉じ込めレーザドリル加工のための方法及びシステム
JP2016128188A (ja) * 2015-01-08 2016-07-14 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ 閉じ込められたレーザ穿孔のための方法およびシステム
JP2016193453A (ja) * 2015-03-31 2016-11-17 株式会社東京精密 レーザ加工装置、レーザ加工方法、レーザ光分布観察装置、及びレーザ光分布観察方法
US9851818B2 (en) 2015-10-19 2017-12-26 Microsoft Technology Licensing, Llc Handheld input apparatus
US11939667B2 (en) 2020-04-28 2024-03-26 Nichia Corporation Method for manufacturing wavelength conversion member and light emitting device

Also Published As

Publication number Publication date
DE112009005060T5 (de) 2012-07-12
CN102470481B (zh) 2015-04-29
CN102470481A (zh) 2012-05-23
US20120074105A1 (en) 2012-03-29
DE112009005060B4 (de) 2017-10-19
JP4826861B2 (ja) 2011-11-30
JPWO2011004437A1 (ja) 2012-12-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4826861B2 (ja) レーザ加工方法および装置
US11186060B2 (en) Methods of continuous fabrication of holes in flexible substrate sheets and products relating to the same
Wang et al. A review on laser drilling and cutting of silicon
KR101802527B1 (ko) 가공 대상물 절단 방법
US9117895B2 (en) Laser processing method
CN102416528A (zh) 脉冲激光刻蚀玻璃基底油墨上铜导电膜的装置及其方法
TW201006598A (en) Laser scribe inspection methods and systems
TW201350246A (zh) 利用雷射光切割加工對象物的方法和裝置
Rung et al. Laserscribing of thin films using top-hat laser beam profiles
Yu et al. Femtosecond laser scribing of Mo thin film on flexible substrate using axicon focused beam
Liao et al. High quality full ablation cutting and stealth dicing of silica glass using picosecond laser Bessel beam with burst mode
CN102759863A (zh) 膜层蚀刻方法及其激光光刻机
US20180249579A1 (en) Methods of Continuous Fabrication of Features in Flexible Substrate Webs and Products Relating to the Same
CN102500933A (zh) 与led内切割加工相匹配的激光加工方法
TWI537621B (zh) Optical fiber, optical fiber device, and laser processing device
CN103056527A (zh) 用于tol、ogs触控上导电膜层激光刻蚀的装置及其方法
CN202398941U (zh) 脉冲激光刻蚀玻璃基底油墨上铜导电膜的装置
JP5521055B2 (ja) 薄膜太陽電池モジュールの製造装置
JP2011088799A (ja) 半導体装置の製造方法およびレーザー加工装置
TW201232606A (en) Multilayer thin-films substrate processing method and processing apparatus thereof
JP5195238B2 (ja) レーザ加工装置
JP2011121061A (ja) レーザ加工方法および装置
JPH10303444A (ja) 太陽電池の製造方法
JP5389068B2 (ja) レーザ加工方法およびレーザ加工装置
CN109551115B (zh) 一种激光加工芯片的装置

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 200980160034.4

Country of ref document: CN

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 09847042

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2011521713

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 13375242

Country of ref document: US

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 1120090050603

Country of ref document: DE

Ref document number: 112009005060

Country of ref document: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 09847042

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1