WO2013099448A1 - 検査修正装置、検査修正方法およびファイバレーザ - Google Patents

検査修正装置、検査修正方法およびファイバレーザ Download PDF

Info

Publication number
WO2013099448A1
WO2013099448A1 PCT/JP2012/078900 JP2012078900W WO2013099448A1 WO 2013099448 A1 WO2013099448 A1 WO 2013099448A1 JP 2012078900 W JP2012078900 W JP 2012078900W WO 2013099448 A1 WO2013099448 A1 WO 2013099448A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
inspection
correction
laser
pulse width
fiber laser
Prior art date
Application number
PCT/JP2012/078900
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
敏之 中尾
本郷　幹雄
渡辺　正浩
吉武　康裕
秀明 笹澤
Original Assignee
株式会社日立ハイテクノロジーズ
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 株式会社日立ハイテクノロジーズ filed Critical 株式会社日立ハイテクノロジーズ
Publication of WO2013099448A1 publication Critical patent/WO2013099448A1/ja

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/06—Construction or shape of active medium
    • H01S3/063—Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
    • H01S3/067—Fibre lasers
    • H01S3/0675—Resonators including a grating structure, e.g. distributed Bragg reflectors [DBR] or distributed feedback [DFB] fibre lasers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/005—Optical devices external to the laser cavity, specially adapted for lasers, e.g. for homogenisation of the beam or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping
    • H01S3/0057—Temporal shaping, e.g. pulse compression, frequency chirping
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/06—Construction or shape of active medium
    • H01S3/063—Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
    • H01S3/067—Fibre lasers
    • H01S3/06708—Constructional details of the fibre, e.g. compositions, cross-section, shape or tapering
    • H01S3/06725—Fibre characterized by a specific dispersion, e.g. for pulse shaping in soliton lasers or for dispersion compensating [DCF]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/106—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling devices placed within the cavity
    • H01S3/1068—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling devices placed within the cavity using an acousto-optical device
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/14—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range characterised by the material used as the active medium
    • H01S3/16—Solid materials
    • H01S3/1601—Solid materials characterised by an active (lasing) ion
    • H01S3/1603—Solid materials characterised by an active (lasing) ion rare earth
    • H01S3/1618—Solid materials characterised by an active (lasing) ion rare earth ytterbium
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K71/00—Manufacture or treatment specially adapted for the organic devices covered by this subclass
    • H10K71/861—Repairing

Definitions

  • the present invention relates to an inspection correction apparatus, an inspection correction method, and a fiber laser.
  • Fiber lasers are characterized by compactness, high stability, and easy adjustment. In recent years, fiber lasers are increasingly used for measurement and processing applications.
  • the basic configuration of a pulsed fiber laser is configured with a resonator 1, a frequency modulation unit 2, a pulse stretcher 3, an amplifier 4, and a pulse compressor 5, as shown in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2007-25223) and FIG. Is done.
  • the laser beam 100 oscillated from the resonator 1 is modulated to a desired frequency by the frequency modulator 2, and is emitted to the outside through the pulse stretcher 3, the amplifier 4, and the pulse compressor 5 that narrows the pulse width.
  • a fiber doped with Er or Yb is often used as the excitation source of the resonator 1, and excitation light is introduced into the doped fiber to form an inversion distribution and laser oscillation is performed by stimulated emission.
  • an Er-doped fiber (EDF: Er-Doped Fiber) with an oscillation wavelength near 1550 nm is often used, and a Yb-doped fiber (YDF: Yb-Doped Fiber) with a high gain is often used for processing applications.
  • the oscillation wavelength of YDF is around 1060nm.
  • the laser oscillated from resonator 1 has a high peak value (peak energy) because it oscillates, and if it is amplified with a short pulse width, the peak value becomes very high and the fiber is damaged. May occur. Therefore, before amplification by the amplifier 4, the pulse width is widened by the pulse stretcher 3 to reduce the peak value. The output is amplified while the peak value is lowered, and finally the pulse width is narrowed by the pulse compressor 5 to increase the peak value and inject.
  • An optical fiber is characterized by dispersion and the speed of light propagation varies depending on the wavelength. Dispersion in which light on the short wavelength side advances fast and light on the long wavelength side progresses slowly is called anomalous dispersion, and dispersion in which light on the short wavelength side advances slowly and light on the long wavelength side advances fast is called normal dispersion. Since the pulse width is expanded by the propagation of the laser in the resonator, dispersion compensation (suppression of the pulse width expansion) is required to oscillate with a short pulse with a pulse width of about several ps. In the band near 1550 nm, EDF shows normal dispersion and SMF (Single Mode Fiber) shows anomalous dispersion.
  • the lengths of EDF and SMF are adjusted to appropriate lengths. By doing so, it becomes possible to cancel each other's dispersion and oscillate with a short pulse width.
  • both YDF and SMF exhibit normal dispersion, so in a resonator using YDF as the excitation source, dispersion compensation cannot be achieved simply by adjusting the lengths of YDF and SMF, and the pulse width increases. On the other hand (the light on the long wavelength side always travels first).
  • a diffraction grating pair 6 as shown in Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 2009-252824) or FIG. 2 is often used.
  • the pulse laser has a spectrum width corresponding to the pulse width.
  • a pulse laser having a center wavelength of 1060 nm and a pulse width of 70 fs has a spectrum width of about ⁇ 20 ns and an oscillation wavelength band of 1040 to 1080 nm.
  • the laser beam 100 When the laser beam 100 is incident on the diffraction grating 10 and the diffraction grating 11, it is diffracted at different angles depending on the wavelength.By adjusting the period of the diffraction grating and the incident angle on the diffraction grating, the light on the long wavelength side is changed. It is possible to propagate an optical path length longer than the light on the short wavelength side. This corresponds to giving anomalous dispersion, and the magnitude of dispersion compensation can be controlled by adjusting the optical path difference between the light on the long wavelength side and the light on the short wavelength side.
  • the laser beam 100 can be propagated in a direction different from the incident direction, and the optical path can be branched.
  • the diffraction grating pair 6 is often used not only for dispersion compensation in the resonator 1 but also for the pulse compressor 5. In principle, it is possible to compress to the pulse width just before spreading by the pulse stretcher 3.
  • the optical path difference can be changed.
  • the pulse width of the pulse laser can be adjusted in a wide range. However, since both are once injected into the external space when introduced into the pulse compressor, the high stability characteristic of the fiber laser is lowered. In addition, since energy loss occurs in the diffraction grating, higher output is required.
  • FIG. 4 shows a configuration of a normal FBG (Fiber Bragg Grating).
  • FIG. 4 shows the fiber core 15 and the cladding 17, and the coating is not shown.
  • a diffraction grating 16b is formed by exposing the core 15 with ultraviolet rays.
  • the Bragg wavelength ⁇ B is determined according to the period of the diffraction grating 16b and the refractive index of the core 15, and only the light having the same wavelength as the Bragg wavelength ⁇ B is reflected by the FBG among the light incident on the fiber, and the light of the other wavelengths. Penetrates FBG.
  • the period of the diffraction grating 16a is changed according to the location, and the Bragg wavelength is changed according to the location.
  • using CFBG with “Bragg wavelength ⁇ B1 ⁇ Bragg wavelength ⁇ B2” allows light on the long wavelength side to propagate over a longer distance than light on the short wavelength side, which gives anomalous dispersion. It corresponds to.
  • CFBG is used, high stability can be maintained because there is no need to inject into the external space.
  • the amount of dispersion that can be compensated is almost uniquely determined by the location where the diffraction grating is formed and its period, so the range of dispersion compensation that can be adjusted is narrow.
  • a resonator a frequency modulation unit that modulates the frequency of laser light
  • a pulse stretcher that widens the pulse width of laser light
  • an amplifier that amplifies laser light
  • a pulse compressor that compresses the pulse width of laser light
  • the pulse compressor includes a first dispersion compensation unit including a CFBG and a first pulse width control unit that controls the first dispersion compensation unit, and the laser beam propagation path is all optical.
  • a fiber laser comprising a fiber.
  • the present invention makes it possible to provide a laser processing apparatus having a high stability in which the path through which light propagates is entirely made of fiber, and the magnitude of fiber dispersion can be adjusted.
  • FIG. 4 is a relationship diagram between a pulse width and a thermal diffusion length.
  • FIG. 5 is a schematic configuration diagram of the fiber laser of the present invention. 5 generally includes a resonator 110, a frequency modulation unit 111, a pulse stretcher 112, an amplifier 113, and a pulse compressor 114.
  • Excitation light to YDF101a is supplied from LD20.
  • the oscillation wavelength of LD20 is 980nm and the maximum output is 200mW.
  • the light emitted from the LD 20 is emitted through the SMF 102, and is fused and connected to a WDM coupler (WDM: Wavelength Division Multiplexing) 21a.
  • SMF102 has a corresponding wavelength of 980 nm to 1600 nm, a core diameter of 6.2 ⁇ m, a cladding diameter of 125 ⁇ m, and a coating diameter of 245 ⁇ m.
  • the combined wavelengths of the WDM coupler 21a are 980 nm and 1060 nm.
  • the WDM coupler 21a is fusion spliced to the YDF 101a, and the pumping light emitted from the LD 20 is supplied to the YDF 101a to form an inversion distribution.
  • YDF101a has a core diameter of 6.5 ⁇ m, a cladding diameter of 125 ⁇ m, a coating diameter of 245 ⁇ m, a fiber length of 2 m, an absorption center wavelength of 980 nm, an absorptance of 250 dB / m, and a center wavelength of a laser amplified by stimulated emission of 1060 nm.
  • the YDF 101a is fusion spliced to the circulator 22a, and the circulator 22a is fusion spliced to the supersaturated absorber mirror 23.
  • the corresponding wavelength of the saturable absorber mirror 23 is 1060 nm, the relaxation time is 500 fs, and the absorption rate is 40%.
  • the saturable absorber mirror functions as an absorber for incident light having a low intensity, and functions as a transparent body with respect to incident light having a high intensity because the ability as an absorber is saturated. That is, by causing the oscillated laser to enter the saturable absorber mirror 23, a low-intensity CW component is absorbed, pulse oscillation is promoted, and mode-lock oscillation occurs.
  • the circulator 22a is fusion-connected to the circulator 22b, and the circulator 22b is fusion-connected to the dispersion compensation mechanism 24.
  • the dispersion compensation mechanism 24 is controlled by a pulse width control mechanism 31a.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram of the dispersion compensation mechanism 24 and the pulse width control mechanism 31a.
  • the dispersion compensation mechanism 24 includes a CFBG 35a, a hard rubber plate 36a, and a laminated piezoelectric element 37a.
  • the circulator 22b and the CFBG 35a are fusion-bonded by an SMF 102.
  • the stacked piezoelectric element 37a is controlled by a pulse width control mechanism 31a.
  • CFBG35a is manufactured based on SMF with a corresponding wavelength of 1060nm, the total length is 10cm, the length of the engraved diffraction grating is 1mm, the pitch of the diffraction grating continuously changes from 364.7 to 366.2nm, and the chirp rate ( The rate of change of the diffraction grating pitch is 15 nm / cm.
  • a diffraction grating with a short pitch is engraved in a direction closer to the circulator 22b of the CFBG 35a, and the diffraction grating is engraved so that the pitch of the diffraction grating becomes longer as the distance from the circulator 22b increases.
  • the light on the long wavelength side can be propagated for a longer distance than the light on the short wavelength side. This corresponds to giving anomalous dispersion, and the pulse width spread by the normal dispersion can be narrowed.
  • the CFBG 35a is bonded to the hard rubber plate 36a.
  • the hard rubber plate 36a When the hard rubber plate 36a is deformed, the CFBG 35a expands and contracts according to the deformation.
  • the hard rubber plate 36a is bonded to the laminated piezoelectric element 37a, and the hard rubber plate 36a is deformed in accordance with the deformation of the laminated piezoelectric element 37a.
  • the stacked piezoelectric element 37a expands and contracts in the X-axis direction according to the signal of the pulse width control mechanism 31a, and the CFBG 35a also expands and contracts according to the deformation.
  • the pitch and position of the diffraction grating carved in the CFBG 35a can be changed to adjust the amount of dispersion to be compensated. For example, by applying a tensile stress of 0.15 GPa to CFBG 35a, the entire length of CFBG 35a can be extended by 0.2%.
  • the circulator 22b is fusion spliced to the fiber coupler 25.
  • the fiber coupler 25 is further fused and connected to the isolator 26 and the frequency modulation unit 111.
  • the branching ratio of the fiber coupler 25 is 70%: 30%, a port with an output ratio of 30% is fusion-connected to the frequency modulation unit 111, and a port with an output ratio of 70% is fusion-connected to the isolator 26.
  • the corresponding wavelength of both the fiber coupler 25 and the isolator 26 is 1060 nm.
  • the isolator 26 is fusion-spliced to the WDM coupler 21a, and constitutes a ring resonator as a whole system.
  • the fiber length of the resonator 110 as a whole is 20 m, and a pulse laser having a wavelength of 1060 nm, an output of 2 mW, a pulse width of 5 ps, and a frequency of 10 MHz is oscillated from the port with an output ratio of 70% of the fiber coupler 25.
  • the AO modulation pulse picker or the like is used for the frequency modulation unit 111.
  • Corresponding wavelength is 700 ⁇ 1064nm and rise time is 7ns or less.
  • the frequency is modulated from 10 MHz to 10 kHz by the frequency modulation unit 111.
  • FIG. 7 shows an enlarged view of the pulse stretcher 112.
  • a CFBG 28 is used for the pulse stretcher 112.
  • CFBG28 is manufactured based on SMF with a corresponding wavelength of 1060nm, the total length is 20cm, the length of the engraved diffraction grating is 10cm, the pitch of the diffraction grating changes continuously from 364.7nm to 366.2nm, and the chirp rate Is 0.15 nm / cm.
  • a diffraction grating with a long pitch is engraved in the direction of the CFBG 28 closer to the circulator 22c, and the diffraction grating is engraved so that the pitch of the diffraction grating becomes shorter as the distance from the circulator 22c increases.
  • the light on the short wavelength side can be propagated for a longer distance than the light on the long wavelength side. This corresponds to giving normal dispersion, and the peak value is lowered by widening the pulse width.
  • the pulse width is expanded to 1 ns and propagated to the amplifier 113.
  • the amplifier unit 113 includes a YDF 101b, WDM couplers 21b, 21c, and 21d, and LDs 29a, 29b, and 29c.
  • YDF101b has a core diameter of 6.5 ⁇ m, a cladding diameter of 125 ⁇ m, a coating diameter of 245 ⁇ m, a fiber length of 6 m, an absorption wavelength of 980 nm, and an absorptance of 250 dB / m.
  • LDs 29a, 29b, and 29c have an oscillation wavelength of 980 nm and an output of 1 W, and are emitted through the SMF.
  • the combined wavelengths of the WDM couplers 21b, 21c, and 21d are 980 nm and 1060 nm.
  • YDF101b and LD29a are fusion-bonded via WDM coupler 21b
  • YDF101b and LD29b are fused via WDM coupler 21c
  • YDF101b and LD29c are fusion-spliced via WDM coupler 21d.
  • the pulse laser oscillated from the resonator 110 is amplified to an output of 0.5 W by passing through the YDF 101b in which an inversion distribution is formed.
  • FIG. 8 is a configuration diagram of the pulse compressor 114.
  • the pulse compressor 114 includes a dispersion compensation mechanism 30 and a pulse width control mechanism 31b.
  • the dispersion compensation mechanism 30 includes a CFBG 35b, a hard rubber plate 36b, and a laminated piezoelectric element 37b, and the circulator 22d and the CFBG 35b are fusion-bonded by an SMF 102.
  • CFBG35b is manufactured from LMA fiber.
  • LMA fiber is a fiber whose core diameter can be expanded while keeping the single mode by suppressing the incident NA to the fiber, and it is difficult for damage to occur even when high-power laser light passes.
  • the LMA fiber has a core diameter of 30 ⁇ m, a cladding diameter of 250 ⁇ m, and a coating diameter of 400 ⁇ m.
  • the total length of CFBG35b is 20 cm, the length of the diffraction grating is 10 cm, the pitch of the diffraction grating continuously changes from 364.7 nm to 366.2 nm, and the chirp rate is 0.15 nm / cm.
  • a diffraction grating with a short pitch is engraved in the direction of the CFBG 35b closer to the circulator 22d, and the diffraction grating is engraved so that the pitch of the diffraction grating becomes longer as the distance from the circulator 22d increases. This makes it possible to propagate light on the long wavelength side for a longer distance than light on the short wavelength side, and to narrow the pulse width.
  • the CFBG 35b is bonded to the hard rubber plate 36b.
  • the CFBG 35b expands and contracts in accordance with the deformation.
  • the hard rubber plate 36b is bonded to the laminated piezoelectric element 37b, and the hard rubber plate 36b is also deformed in accordance with the deformation of the laminated piezoelectric element 37b.
  • the stacked piezoelectric element 37b expands and contracts according to the signal of the pulse width control mechanism 31b, and the CFBG 35b expands and contracts according to the deformation.
  • the pulse width can be increased by 1 ps by extending the length of CFBG 35b by 0.1 mm.
  • FIG. 5 pulse laser light subjected to pulse compression is emitted from the collimator 32.
  • a pulse laser with a wavelength of 1060 nm, an output of 0.5 W, a pulse width of 10 ps, a pulse energy of 50 ⁇ J, and a frequency of 10 kHz is oscillated.
  • FIG. 6 the configuration of the dispersion compensation mechanism 24 and the pulse width control mechanism 31a has been described using an example in which the CFBG 35a is expanded and contracted by using the hard rubber plate 36a and the laminated piezoelectric element 37a, but FIG. 9, FIG. 10, FIG. The magnitude of dispersion compensation may be controlled by such a method.
  • 9, 10, and 11 are diagrams showing modifications of the dispersion compensation mechanism.
  • the tip portion not fusion-bonded to the circulator 22b of the CFBG 35a is connected to the motor 45.
  • the pulse width control unit 31a applies a tensile stress to the CFBG 35a by controlling the rotational torque of the motor 45 to expand and contract the CFBG 35a.
  • the tensile stress is in the range of 0.1-1 Gpa. Since the tensile stress applied to the CFBG 35a can be directly controlled, precise tensile stress control is possible.
  • FIG. 10 illustrates an example in which the magnitude of dispersion compensation is controlled by bringing the CFBG 35a closer to the micro heater 46a.
  • the temperature of the micro heater 46a is controlled by the pulse width control mechanism 31a and can be controlled between 30 degrees and 200 degrees. Since the refractive index of the CFBG 35a is proportional to the temperature, the Bragg wavelength can be changed depending on the location by heating the CFBG 35a with the micro heater 46a, and the amount of dispersion to be compensated can be controlled. Further, the CFBG 35a is heated to cause thermal expansion, and the pitch and position of the diffraction grating carved in the CFBG 35a can be changed, and the amount of dispersion to be compensated can be controlled by this. In FIG.
  • the temperature of the CFBG 35a that is heated differs depending on the location, and the refractive index and the magnitude of thermal expansion that vary depending on the location are different.
  • the distance between the CFBG 35a and the micro heater 46a is in the range of about 10 mm to 100 mm.
  • the rod-shaped micro heater 46b and the CFBG 35a may be arranged in parallel.
  • the temperature control of the CFBG 35a is easy.
  • dispersion compensation mechanism 24 and the pulse width control mechanism 31a have been described. However, the methods shown in FIGS. 9, 10, and 11 can also be applied to the dispersion compensation mechanism 30 and the pulse width control mechanism 31b. .
  • FIG. 12 As an example of a processing apparatus equipped with the fiber laser of the present invention in FIG. 12, the configuration of an organic EL substrate inspection and correction apparatus using the fiber laser of the present invention as a light source is shown in FIG. A schematic configuration diagram of (bottom emission) is shown, and FIG. 14 is an explanatory diagram of the principle of correcting the non-lighting pixels of the organic EL substrate.
  • the organic EL substrate inspection / correction apparatus is roughly configured to include a defect inspection unit 120, a correction unit 121, a system control unit 122, and drive units 123a and 123b.
  • the structure of the organic EL substrate 50 is the bottom emission structure shown in FIG. 13, and the size of the organic EL substrate 50 is 1300 mm ⁇ 1500 mm.
  • the process in which the inspection correction is performed will be described as an example in the case of the process before being sealed with the resin / glass. Since the organic light emitting layer is exposed before sealing, the atmosphere inside the housing is filled with an inert gas such as dry nitrogen in order to prevent deterioration of the organic light emitting layer.
  • the organic EL substrate 50 is provided with a power supply wiring for lighting all pixels at once, and information on the coordinates and number of non-lighting pixels detected when the lighting inspection is performed is stored in the system control unit 122. Yes.
  • a bottom emission type organic EL substrate has a TFT layer 71 (Thin Film Transistor) formed on a glass substrate 70, on which a transparent electrode 72, an organic light emitting layer 73, a metal electrode 74, and an insulating layer 75 is laminated and sealed with resin 76 and sealing glass 77.
  • a voltage is applied between the transparent electrode 72 and the metal electrode 74, and light is emitted by combining electrons and holes inside the organic light emitting layer 73.
  • the bottom emission type has a structure in which light 78 is extracted from the glass substrate 70 side.
  • the bottom emission type has a low aperture ratio because it is necessary to extract light from the area other than the TFT circuit formation part, but the bottom emission type is an advantageous structure for upsizing, so the bottom emission type should be used for large panels such as televisions. There are many.
  • the film thickness of the organic light emitting layer 73 is about 100 nm, and it is a feature of the organic EL panel that it is very thin. If foreign matter 80 is mixed due to device dusting during the manufacturing process and the transparent electrode 72 and the metal electrode 74 are short-circuited, current supply to the organic light emitting layer 73 is stopped, and the foreign matter mixed pixel 79 is not lit. With the increase in size of the organic EL substrate, the number of foreign matters per substrate increases, and the number of non-lighted pixels increases. Therefore, the need for correcting non-lighted pixels is increasing in order to improve the yield.
  • the non-lighted pixels 79 are extracted and displayed. However, since the correction is performed before the resin / glass sealing, the resin 76 and the sealing glass 77 do not exist. The reason why the non-lighted pixels 79 are not lighted is that a short circuit occurs due to the foreign matter 80.
  • the non-illuminated pixels 79 may be magnified and observed from the transparent electrode 72 side with a microscope to identify the coordinates of the foreign matter 80, irradiate a pulse laser to the location where the foreign matter is present, and process and remove a portion 81 of the metal electrode 74.
  • the portion 81 of the non-illuminated pixel 79 remains non-light-emitting, but the short circuit is eliminated, so that the portion of the pixel that has not been processed is re-emitted.
  • the metal electrode 74 is processed and removed by a size of about ⁇ 10 ⁇ m with respect to a pixel having a pixel size of 240 ⁇ m ⁇ 80 ⁇ m, the non-light emitting area is 0.4% of one pixel and cannot be discerned by human eyes.
  • the non-lighted pixel 79 is irradiated with a pulsed laser and the part 81 of the metal electrode 74 is processed and removed, the short circuit caused by the foreign matter 80 can be eliminated.
  • the underlying organic light-emitting layer 73 and the transparent electrode 72 are processed and removed. There is a possibility that. Even if processed to the lower layer, the short circuit due to the foreign matter 80 is resolved, but the scattered material increases, and there is a possibility that new defects may occur due to scattering of them around.
  • the foreign material itself is scattered around, there remains anxiety about the reliability of the corrected panel. In other words, it is most desirable to process and remove only the surface metal electrode 74.
  • the fiber laser of the present invention is suitable for a light source of an inspection / correction device for an organic EL substrate because it has high stability because all the paths through which the laser beam propagates are made of fibers and the pulse width can be controlled. .
  • the defect inspection unit 120 includes an area sensor 55a, an imaging lens 56a, a half mirror 57a, an objective lens 58a, and a lamp 59.
  • the correction unit 121 includes a fiber laser 130, an expander 60, a homogenizer 61, a mask 62, and a mask stage 63. And imaging lenses 56b and 56c, a half mirror 57b, an objective lens 58b, and an area sensor 55b.
  • the stage 51 is an air levitation type stage, and moves the organic EL substrate 50 in the X-axis and Y-axis directions.
  • the defect inspection unit 120 passes through the notch 52 and is arranged vertically downward of the organic EL substrate 50, and the correction unit 121 is vertically upward of the organic EL substrate 50.
  • the optical axis of the defect detection unit 120 and the optical axis of the correction unit 121 are approximately the same, and the focal position is approximately the same in the organic light emitting layer of the organic EL substrate 50.
  • the area sensors 55a, 55b, and the mask 62 are disposed at a position conjugate with the organic light emitting layer of the organic EL substrate 50.
  • the half mirror 57b may be disposed only at the time of initial adjustment for making the optical axis and the focus position of the defect inspection unit 120 and the correction unit 121 coincide with each other or during regular maintenance.
  • the defect inspection unit 120 is moved in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions by the drive unit 123a, and the correction unit 121 is moved by the drive unit 123b.
  • the drive units 123a and 123b move the defect inspection unit 120 and the correction unit 121 in synchronization so that the optical axes and focal positions of the defect inspection unit 120 and the correction unit 121 coincide with each other.
  • the defect inspection unit 120 and the correction unit 121 may be moved by open loop control or may be moved by closed loop control while measuring displacement by a laser displacement system (not shown). Further, when a deviation of the optical axis occurs as a result of the measurement by the laser displacement system, it is only necessary to feed back and move by the deviation amount.
  • the moving coordinates of the defect inspection unit 120 are corrected by “ ⁇ 1 ⁇ m”. And move it.
  • a color CCD camera XCL-5005CR may be used for the area sensors 55a and 55b.
  • the number of pixels is 2448 ⁇ 2050, and the pixel size is 3.45 ⁇ m ⁇ 3.45 ⁇ m.
  • the NA of the objective lens 58a is 0.55, and the optical magnification is 100 times.
  • the lamp 59 is a halogen lamp.
  • the fiber laser 130 is a pulsed fiber laser having a wavelength of 1060 nm, a pulse width of 10 ps, a maximum output of 50 ⁇ J / pulse, and a repetition frequency of 10 kHz.
  • a mechanical shutter not shown
  • an electronic shutter not shown
  • the NA of the objective lens 58b is 0.5
  • the optical magnification is 100 times.
  • the laser beam 100 irradiated from the fiber laser 130 is expanded by the expander 60, converted into a substantially uniform intensity distribution by the homogenizer 61, and irradiated to the mask 62.
  • the diameter of the laser beam 100 is 3 mm.
  • the pattern carved in the mask 62 is reduced and projected onto the organic EL substrate 50 through the imaging lens 56c and the objective lens 58b.
  • the driving direction of the mask stage 63 is the X axis / Y axis direction, and the mask 62 is moved in the X axis / Y axis direction.
  • the mask 62 has openings of different shapes and sizes such as a circle and a ring shape.
  • a circular opening with a diameter of 1.0mm is selected, a circular processing with a diameter of about 10 ⁇ m is performed on a foreign substance existing portion of the organic EL substrate 50, and a size of about ⁇ 2 ⁇ m
  • a circular opening having a diameter of 2.0 mm is selected, and a circular processing having a diameter of about 20 ⁇ m is performed on the foreign matter existing portion of the organic EL substrate 50.
  • the following adjustments are performed at the time of initial shipment or during regular maintenance.
  • FIG. 15 is an explanatory diagram of an adjustment method for matching the optical axes and focal positions of the defect inspection unit and the correction unit.
  • the transparent organic EL substrate 85 is transported to the stage 51, and the transparent organic EL substrate 85 is turned on to adjust the optical axis and the focal position.
  • a general organic EL substrate has an organic light emitting layer 73 sandwiched between a transparent electrode 72 and a metal electrode 74, and light is extracted from the transparent electrode 72 side. Since the organic light emitting layer is sandwiched, light can be extracted in both directions.
  • the transparent organic EL substrate 85 is observed through the half mirror 57b, the imaging lens 56b, and the area sensor 55b. While checking the images of the area sensors 55a and 55b, the defect inspection unit 120 and the correction unit 121 are moved in the Z direction, and the focal position is adjusted to the organic light emitting layer of the transparent organic EL substrate 85. Further, in order to make the optical axes coincide with each other, the defect inspection unit 120 and the correction unit 121 are moved in the X-axis and Y-axis directions and adjusted so as to detect the same region of the transparent organic EL substrate 85. At this time, if a plurality of pixels having different sizes or different shapes are formed on the transparent organic EL substrate 85, it is easy to confirm that the detection areas of the defect inspection unit 120 and the correction unit 121 are the same. .
  • the half mirror 57b is necessary to acquire an image also from the correction unit 121 side. However, since energy loss occurs due to the half mirror 57b during pulse laser irradiation, the half mirror 57b is retracted except during adjustment.
  • the optical axis and the focal position may be adjusted using a sample in which a pattern is formed with chromium or the like on a glass substrate.
  • FIG. 16 is an explanatory diagram of an adjustment method for matching the optical axes and focal positions of the defect inspection unit and the correction unit.
  • an adjustment method without using the transparent organic EL substrate 85 is shown.
  • a point image 86 is formed by the objective lens 58b of the correction unit 121.
  • the size of the point image is ⁇ 2 ⁇ m (1 / e 2 ).
  • the focus position of the defect inspection unit 120 may be matched with the coordinates of the point image 86, so that the optical axis and the focus position may be matched. .
  • the device configuration is reduced. It can be simplified.
  • the organic EL substrate 50 is transported to the defect inspection unit 120, the organic EL substrate 50 is aligned (step 150).
  • the objective lens 58a is replaced with a lens having an optical magnification of 10 times and NA of 0.28 to widen the field of view.
  • the organic EL substrate 50 and the defect inspection unit 120 / correction unit 121 are moved so that the periphery of the non-lighted pixel is substantially within the field of view of the defect inspection unit 120 (step 151).
  • the objective lens 58a is replaced with a lens having NA of 0.55 and an optical magnification of 100 times, and fine alignment is performed (step 152).
  • the organic EL substrate 50, the defect inspection unit 120, and the correction unit 121 may move in the X direction and the Y direction, respectively, or may move only in one axis direction orthogonal to each other.
  • FIG. 18 is a plan view of the organic EL substrate 50 and an enlarged view of the non-lighting pixel 90 and its peripheral portion.
  • the red (R) light emitting pixel is not lit
  • the green (G) light emitting pixel 91 and the blue (B) light emitting pixel 92 are adjacent
  • the light emitting pixel 91 ′ and the blue light emitting pixel 92 ′ are arranged in parallel.
  • the pixel size is 80 ⁇ m ⁇ 240 ⁇ m for all red, green and blue light emitting pixels.
  • Foreign matter 94 is present in the non-lighted pixel 90.
  • An image of the red light emitting pixel 90 'having the same emission color as that of the non-lighting pixel 90 is acquired (step 153).
  • the organic EL substrate 50, the defect inspection unit 120, and the correction unit 121 are moved so that the non-lighting pixel 90 or its peripheral portion is substantially within the field of view of the defect inspection unit 120 (step 154).
  • An image is acquired (step 155). Since the field of view of the area sensor 55a is about 85 ⁇ m ⁇ 70 ⁇ m, one pixel is divided into four detection ranges 93a to 93d and 93a 'to 93d', and images are acquired and merged to obtain an image for one pixel. It only has to be generated. Four images are obtained individually by positioning so that the non-lighted pixels 90 are approximately at the center of the merged image. At this time, an image of an area other than the non-lighted pixels 90 may be acquired.
  • the foreign matter 94 can be emphasized by aligning the image of the non-lighted pixel 90 and the image of the red light emitting pixel 90 '(step 156) and taking the difference image (step 157).
  • a predetermined threshold process is performed on the difference image (step 158), and a luminance value equal to or higher than the threshold value is extracted as a defect (step 159).
  • the red, green, and blue light emitting pixels are all the same size, but the pixel size may vary depending on the red, green, and blue light emitting pixels. It is desirable to obtain a difference image.
  • the system control unit 122 determines whether or not the non-lit pixel 90 can be corrected based on the result of the defect inspection unit 120.
  • the correction propriety determination flow will be described with reference to FIG. Based on the result of inspection by the defect inspection unit 120 using the method shown in FIG. 17, the presence / absence of foreign matter in the non-lighted pixels 90 is confirmed (step 160). At this time, if no foreign matter is detected, it is determined that the pixel cannot be corrected because the pixel is not lit due to factors other than foreign matter contamination such as a defect in the TFT layer forming process.
  • step 160 If it is determined in step 160 that there is a foreign object, the presence location of the foreign object is confirmed (step 161). Depending on the position of the foreign matter, laser irradiation may hit the pixel drive circuit, wiring pattern, and other parts. In this case, the pixel drive circuit, wiring pattern, etc. may be damaged. Defects may occur. Therefore, the location of the foreign matter is confirmed, and a circuit is formed by laser irradiation based on design information such as a database summarizing the possibility of laser irradiation for each part of the organic EL substrate 50 stored in advance in the system control unit 122 or the like. It is determined that the corresponding pixel cannot be corrected even when the resulting defect occurs. In this case, for example, it may be determined whether or not the position of the foreign matter is a position where laser irradiation can be performed by visual confirmation of the user.
  • step 162 classification of foreign matter (step 162) and sizing are performed based on the detected image and the difference image (step 163).
  • step 164 whether there is a non-correctable and fatal foreign object based on information stored in the system control unit 122 or the like in advance, such as a database that summarizes the relationship between the type and size of the foreign object and whether or not correction is possible. Can be determined.
  • the non-light emitting area of the non-lighted pixels 90 increases.
  • the size of the foreign matter is large, it is necessary to process the non-lighted pixel 90 in a large shape in order to eliminate the short-circuit between the electrodes, and in this case also, the non-light emitting area increases.
  • the non-light emitting area when the processing mark of ⁇ 5 ⁇ m is formed is 19.6 ⁇ m 2
  • the non-light emitting area when the processing mark of ⁇ 10 ⁇ m is formed is 78.5 ⁇ m 2 .
  • the allowable value of the area that does not emit light by laser irradiation is specified to be 0.5% or less of the entire pixel
  • the pixel size is 80 ⁇ m x 240 ⁇ m
  • the pixel is determined to be uncorrectable if the non-emitting area exceeds 96 ⁇ m 2 To do.
  • the non-light-emitting area needs to be suppressed to a certain value or less. Therefore, even when the non-light-emitting area in the pixel due to laser irradiation is greater than or equal to the specified value, the corresponding pixel cannot be corrected. (Step 165).
  • the prescribed value of the non-light emitting area may be a value set by the user, for example, or may be a threshold value stored in advance in the system control unit 122 or the like, for example.
  • step 166 If it is determined by the correction possibility determination flow that the pixel is correctable, the correction process shown below is performed (step 166).
  • the operation flow of the correction unit 121 will be described with reference to FIG.
  • the foreign substance 94 is moved to the center of the visual field of the defect inspection unit 120 (step 170).
  • the shape / size of the mask 62 is determined based on information such as the coordinates and size of the foreign substance 94 (step 171).
  • FIG. 21 shows the relationship between the pulse width and the thermal diffusion length when Al is used for the metal electrode of the organic EL substrate.
  • the thermal diffusion length indicates how far the heat has spread after the pulse laser irradiation, and is proportional to the square root of the product of the thermal diffusivity and time of the material. As can be seen from the graph, the shorter the pulse width, the shorter the thermal diffusion length, indicating that heat can be transmitted only to the surface layer. For example, since the thermal diffusion length when the pulse width is 30 ps is about 100 nm, if the Al film thickness is 100 nm, a pulse laser with a pulse width of about 30 ps is required to process and remove only the surface Al. It is considered optimal to irradiate. When a pulse laser with a longer pulse width is irradiated, the heat spreads to the lower layer of Al, so that the lower layer may be processed and removed.
  • the optimum pulse width based on the database such as the relationship between the predetermined pulse width and the thermal diffusion length as shown in FIG. 21, for example, according to the layer structure / film thickness of the organic EL substrate to be corrected and the metal electrode material Is determined (step 172).
  • the amount of dispersion compensated by the pulse compressor of the fiber laser 130 is controlled to adjust the laser irradiation with the optimum pulse width (step 173).
  • a pulse width of about 100 ps is optimal, so the tensile stress from the pulse width control unit 31b to the stacked piezoelectric element 37b to the CFBG 35b is 1.0.
  • Lighting conditions such as irradiation energy are determined (step 174), and laser irradiation is performed (step 175).
  • the mask 62 has a circular shape with a diameter of 250 ⁇ m
  • laser illumination is performed with an irradiation energy of 0.1 mJ / pulse
  • the laser is irradiated with an irradiation energy of 0.2 mJ / pulse.
  • Illuminate Irradiation energy loss occurs due to the non-aperture of the mask 62 and the transmittance of the imaging lens 56c and objective lens 58b, but the irradiation energy density at the non-lighted pixel 90 is 2.0 J / cm 2 to 10.0 J / cm 2 .
  • the irradiation energy is adjusted to be within the range.
  • step 176 it is determined whether all foreign objects have been corrected. If there is an uncorrected foreign object, repeat steps 170 to 175 for another foreign object. Perform (step 177). If correction of all foreign matters has been completed, inspection correction is performed on the next non-lighted pixel (step 178).
  • the explanation was made with an example in which the inspection and correction were performed in the process before the organic EL substrate was sealed with the resin and the sealing glass, but the inspection and correction were performed in any step of the organic EL substrate manufacturing process. Also good. For example, resin / glass sealing may be performed, and inspection correction may be performed after being cut for each panel. In this case, since the size of the handling substrate is reduced, the footprint of the apparatus can be reduced.
  • a pipette can be arrange
  • the description has been made on the assumption that the organic EL substrate has a bottom emission structure.
  • the inspection and correction can also be performed on the organic EL substrate having a top emission structure.
  • the defect inspection unit 120 may be installed above the organic EL substrate 50 and the correcting unit 121 may be installed below the organic EL substrate 50.
  • the size of the organic EL substrate 50 is 1300 mm ⁇ 1500 mm
  • the size of the glass substrate is not necessarily limited to this.
  • the explanation was made with an example in which the NA of the objective lens 58a is 0.55, the optical magnification is 100 times, the number of pixels of the area sensor 55a is 2448 ⁇ 2050, and the pixel size is 3.45 ⁇ m ⁇ 3.45 ⁇ m. There is no need to be limited.
  • the wavelength of the fiber laser 130 is 1060 nm
  • the pulse width is 10 ps
  • the NA of the objective lens 58b is 0.5
  • the optical magnification is 100 times
  • the number of pixels of the area sensor 55b is 2448 ⁇ 2050
  • the pixel size is 3.45 ⁇ m ⁇ 3.45.
  • the atmosphere in the inspection / correction apparatus may be filled with dry nitrogen.
  • Isolators 28 / 35a / 35b / CFBG 31a 31b Pulse width control mechanism 32 Collimator 36a 36b Hard rubber plate 37a 37b Multilayer piezoelectric element 45 Motor 46a 46b Micro heater 50 ... Organic EL substrate 51 ... Stage 52 ... Cuttering 55a / 55b ... Area sensor 56a / 56b / 56c ... Image forming lens 57a / 57b ... Half mirror 58a / 58b ... Objective lens 59 ... Lamp 60 ... Expander 61 ... Homogenizer 62 ... Mask 63 ... Mask stage 70 ... Glass substrate 71 ... TFT layer 72 ... Transparent electrode 73 ... Organic light emitting layer 74 ⁇ ⁇ Metal electrode 75 ...
  • Insulating layer 76 ... Resin 77 ... Sealed glass 78 ... Light 79/90 ... Non-lit pixel 80/94 ... Foreign matter 81 ... Processed and removed 85 ... Transparent organic EL substrate 86 ... Point image 90 '... Red light emitting pixel 91/91' ... Green light emitting pixel 92/92 '... Blue light emitting pixel 93a / 93b / 93c / 93d ⁇ 93a ' ⁇ 93b' ⁇ 93c ' ⁇ 93d' ⁇ ⁇ ⁇ Defects Field of view of inspection part 100 ... Laser beam 101a / 101b ... YDF 102 ... SMF 120 ... Defect inspection part 121 ... Correction part 122 ... System control part 123a / 123b ... Drive part 130 ... Fiber laser 150 to 159 ... Defect inspection process 160 to 166 ... Correctability determination process 170 to 178 ... Correction process.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
  • Electroluminescent Light Sources (AREA)
  • Lasers (AREA)

Abstract

　YDFを励起源に用いたパルス発振ファイバレーザにおいて、高い安定性と調整可能な分散補償量の拡大を両立させるために、共振器と、レーザ光の周波数を変調させる周波数変調部と、レーザ光のパルス幅を広げるパルスストレッチャと、レーザ光を増幅させるアンプと、レーザ光のパルス幅を圧縮するパルスコンプレッサと、を有し、前記パルスコンプレッサは、CFBGを備える第一の分散補償部と前記第一の分散補償部を制御する第一のパルス幅制御部とを備え、該レーザ光の伝播する経路が全て光ファイバで構成されていることを特徴とするファイバレーザである。

Description

検査修正装置、検査修正方法およびファイバレーザ
本発明は検査修正装置、検査修正方法およびファイバレーザに関する。
　ファイバレーザはコンパクト・高い安定性・調整が容易という特徴を有し、近年では、計測や加工用途に使用されるケースが増加している。パルス発振ファイバレーザの基本構成は特許文献１（特開2007-25223号）や図1に示すように、共振器1、周波数変調部2、パルスストレッチャ3、アンプ4、パルスコンプレッサ5を備えて構成される。
　共振器1から発振されたレーザ光線100は、周波数変調器2で所望の周波数に変調され、パルス幅を広げるパルスストレッチャ3、アンプ4、パルス幅を狭めるパルスコンプレッサ5を通して、外部に射出される。共振器1の励起源にはErやYbがドープされたファイバが用いられることが多く、ドープファイバに励起光を導入し、反転分布を形成させ、誘導放出によりレーザ発振を行う。
　通信・計測の分野の光源では発振波長が1550nm近辺のErドープファイバ（EDF：Er Doped Fiber）が、加工用途には利得が高いYbドープファイバ（YDF：Yb Doped Fiber）が用いられることが多い。YDFの発振波長は1060nm近辺である。共振器1から発振されるレーザはパルス発振しているため高い尖頭値（ピークエネルギ）を有しており、短パルス幅のまま増幅させると尖頭値が非常に高くなり、ファイバにダメージが発生する恐れがある。そこで、アンプ4で増幅する前にパルスストレッチャ3でパルス幅を広げ、尖頭値を低下させる。尖頭値を低下させた状態で出力を増幅させ、最後にパルスコンプレッサ5でパルス幅を狭めて、高尖頭値化して射出する。
　光ファイバには分散があり、波長によって光の伝播する速度が異なるという特徴がある。短波長側の光が早く進み、長波長側の光が遅く進む分散を異常分散と呼び、短波長側の光が遅く進み、長波長側の光が早く進む分散を正常分散と呼ぶ。共振器内をレーザが伝播することでパルス幅が広がってしまうため、パルス幅が数ps程度の短パルスで発振させるためには、分散補償（パルス幅の広がり抑制）を行う必要がある。波長1550nm近辺の帯域においては、EDFは正常分散を、SMF（Single Mode Fiber）は異常分散を示すため、励起源にEDFを用いた共振器ではEDFとSMFの長さを適切な長さに調整することでお互いの分散を相殺し、短いパルス幅で発振させることが可能になる。しかし、波長1060 nm近辺では、YDF、SMFともに正常分散を示すため、励起源としてYDFを用いた共振器では、YDFとSMFの長さを調整するだけでは分散補償はできず、パルス幅が広がる（常に長波長側の光が先に進む）一方である。
　YDFを用いたファイバレーザにおける分散補償としては、特許文献２（特開2009-252824号）や図2に示すような回折格子対6が用いられることが多い。パルスレーザはパルス幅に応じたスペクトル幅を有している。例えば、中心波長1060nm、パルス幅が70fsのパルスレーザでは、±20ns程度のスペクトル幅を有しており、発振波長帯域は1040～1080nmとなる。レーザ光線100を回折格子10、回折格子11に入射させると、波長に応じて異なる角度に回折するため、回折格子の周期や回折格子への入射角度を調整することで、長波長側の光を短波長側の光よりも長い光路長伝播させることができる。これは異常分散を与えることに相当し、長波長側の光と短波長側の光の光路差を調節することで分散補償の大きさを制御できる。さらにミラー12で折り返し、再度回折格子11、回折格子10で回折させることで、大きな異常分散を与えることが可能になる。ミラー12の角度を調節することで、入射方向とは異なる方向にレーザ光線100を伝播させることができ、光路を分岐できる。
　回折格子対6は共振器1での分散補償だけでなく、パルスコンプレッサ5にも使用されることが多い。原理的には、パルスストレッチャ3で広げる直前のパルス幅まで圧縮することが可能である。
特開2007-25223号 特開2009-252824号
　特許文献1および特許文献2に記載の方法によると、回折格子対間の距離を調節することで、光路差を変化させることができるため、補償する分散の大きさを制御し、最終的に射出するパルスレーザのパルス幅を広いレンジで調節可能である。しかし、ともにパルスコンプレッサに導入される時点で一度外部空間に射出しているため、ファイバレーザの特徴である、高い安定性を低下させている。また、回折格子でのエネルギーロスも発生するため、さらなる高出力化が必要である。
　分散補償の手法には回折格子対を用いる手法以外に、図３に示したCFBG（Chirped Fiber Bragg Grating）を用いた手法もある。また、通常のFBG（Fiber Bragg Grating）の構成を図4に示す。図4ではファイバのコア15とクラッド17を示しており、被覆は図示していない。コア15に紫外線で露光することで、回折格子16bを形成する。この回折格子16bの周期とコア15の屈折率に応じてブラッグ波長λBが決まり、ファイバに入射した光の中でブラッグ波長λBと同じ波長の光だけがFBGで反射し、それ以外の波長の光はFBGを透過する。
　図３に示すCFBGの構造の説明図では、回折格子16aの周期を場所に応じて変化させ、場所に応じてブラッグ波長を変化させている。例えば図3のように「ブラッグ波長λB1＜ブラッグ波長λB2」であるCFBGを用いれば、短波長側の光よりも長波長側の光を長い距離伝播させることができ、これは異常分散を与えることに相当する。CFBGを用いれば、外部空間に射出する必要がないため、高い安定性を維持できる。しかし、CFBGでは補償できる分散の大きさが回折格子を形成した場所とその周期でほぼ一意に決まってしまうため、調整可能な分散補償のレンジが狭い。
　本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば次のとおりである。
（１）共振器と、レーザ光の周波数を変調させる周波数変調部と、レーザ光のパルス幅を広げるパルスストレッチャと、レーザ光を増幅させるアンプと、レーザ光のパルス幅を圧縮するパルスコンプレッサと、を有し、前記パルスコンプレッサは、CFBGを備える第一の分散補償部と前記第一の分散補償部を制御する第一のパルス幅制御部とを備え、該レーザ光の伝播する経路が全て光ファイバで構成されていることを特徴とするファイバレーザである。
　本発明は光が伝播する経路が全てファイバで構成され、かつファイバの分散の大きさを調整可能で高い安定性を有するレーザ加工装置を提供可能になる。
パルス発振ファイバレーザの基本構成の説明図である。 回折格子対を用いた分散補償の説明図である。 CFBGの構造の説明図である。 FBGの構造の説明図である。 本発明ファイバレーザの概略構成図である。 分散補償機構とパルス幅制御機構の説明図である。 パルスストレッチャの拡大図である。 パルスコンプレッサの説明図である。 分散補償機構の説明図である。 分散補償機構の説明図である。 分散補償機構の説明図である。 光源に本発明ファイバレーザを用いた有機EL基板の検査修正装置の概略構成図である。 ボトムエミッション構造の有機EL基板の概略構成図である。 非点灯画素を修正する方法の説明図である。 欠陥検査部と修正部の光軸と焦点位置を一致させるための調整方法の説明図である。 欠陥検査部と修正部の光軸と焦点位置を一致させるための調整方法の説明図である。 欠陥検査部の動作フローである。 有機EL基板の平面図、および非点灯画素とその周辺部の拡大図である。 非点灯画素の修正可否判定のフローである。 修正部の動作フローである。 パルス幅と熱拡散長の関係図である。
　本発明の実施形態の一例を図を用いて説明する。　
　図５は、本発明ファイバレーザの概略構成図である。　
  図５に記載されているファイバレーザは、概略、共振器110、周波数変調部111、パルスストレッチャ112、アンプ113、パルスコンプレッサ114を備えて構成される。
　共振器110の構成に関して説明する。YDF101aへの励起光はLD20から供給される。LD20の発振波長は980nm、最大出力は200ｍWである。LD20からの射出光はSMF102を通じて射出され、WDMカプラ（WDM：Wavelength Division Multiplexing）21aに融着接続され、合波される。SMF102の対応波長は980nm～1600nm、コア径は6.2μm、クラッド径は125μm、被覆径は245μmである。またWDMカプラ21aの合波波長は980nmと1060nmである。WDMカプラ21aはYDF101aに融着接続され、LD20から射出された励起光がYDF101aに供給され、反転分布が形成される。YDF101aのコア径は6.5μm、クラッド径は125μm、被覆径は245μm、ファイバ長は2m、吸収中心波長は980nm、吸収率は250dB/m、誘導放出で増幅されるレーザの中心波長は1060nmである。
　YDF101aはサーキュレータ22aに融着接続され、さらにサーキュレータ22aは過飽和吸収体ミラー23に融着接続される。過飽和吸収体ミラー23の対応波長は1060nm、緩和時間は500fs、吸収率は40％である。過飽和吸収体ミラーは、強度の弱い入射光に対しては吸収体として働き、強度の高い入射光に対しては吸収体としての能力が飽和し、透明体として働く。つまり、発振したレーザを過飽和吸収体ミラー23に入射させることで強度の低いCW成分が吸収され、パルス発振が促進され、モードロック発振が起こる。サーキュレータ22aはサーキュレータ22bに融着接続され、サーキュレータ22bは分散補償機構24に融着接続される。また、分散補償機構24はパルス幅制御機構31aで制御される。
　図６は、分散補償機構24とパルス幅制御機構31aの説明図である。
  分散補償機構24は、CFBG35a、硬質ゴムプレート36a、積層型圧電素子37aを備えて構成され、サーキュレータ22bとCFBG35aはSMF102で融着接続されている。積層型圧電素子37aはパルス幅制御機構31aによって制御される。CFBG35aは対応波長1060nmのSMFを基に製作されており、全長は10cm、回折格子が刻まれている長さは1mm、回折格子のピッチは364.7～366.2nmまで連続的に変化し、チャープ率（回折格子ピッチの変化率）は15nm/cmである。CFBG35aのサーキュレータ22b寄りの方向に短いピッチの回折格子が刻まれ、サーキュレータ22bから遠くなるにつれ、回折格子のピッチが長くなるように回折格子が刻まれている。これで、長波長側の光を短波長側の光よりも長い距離伝播させることができる。これは異常分散を与えることに相当し、正常分散で広がったパルス幅を狭めることが可能になる。
　CFBG35aは硬質ゴムプレート36aに接着されており、硬質ゴムプレート36aが変形すると、その変形に応じてCFBG35aも伸縮する。さらに、硬質ゴムプレート36aは積層型圧電素子37aに接着されており、積層型圧電素子37aの変形に応じて硬質ゴムプレート36aも変形する。パルス幅制御機構31aの信号に応じて積層型圧電素子37aはX軸方向に伸縮し、CFBG35aもその変形に応じて伸縮する。これにより、CFBG35aに刻まれている回折格子のピッチと位置を変化させ、補償する分散の大きさを調節可能になる。例えば、CFBG35aに0.15GPaの引張応力をかけることで、CFBG35aの全長を0.2％だけ伸ばすことができる。
　図５において、サーキュレータ22bはファイバカプラ25に融着接続される。ファイバカプラ25はさらにアイソレータ26と周波数変調部111に融着接続される。ファイバカプラ25の分岐比は70％：30％であり、出力比率30％のポートが周波数変調部111に融着接続され、出力比率70％のポートがアイソレータ26に融着接続される。ファイバカプラ25、アイソレータ26、ともに対応波長は1060nmである。アイソレータ26はWDMカプラ21aに融着接続され、系全体としてリング型共振器を構成する。共振器110全体としてのファイバ長は20mであり、ファイバカプラ25の出力比率70％のポートからは、波長1060nm、出力2mW、パルス幅5ps、周波数10MHzのパルスレーザが発振される。
　周波数変調部111にはAO変調パルスピッカーなどが用いられる。対応波長は700～1064nm、立ち上がり時間は7ns以下である。周波数変調部111で周波数は10MHzから10kHzに変調される。
　図７に、パルスストレッチャ112の拡大図を示す。パルスストレッチャ112にはCFBG28が使用される。CFBG28は対応波長1060nmのSMFを基に製作されており、全長は20cm、回折格子が刻まれている長さは10cm、回折格子のピッチは364.7nm～366.2nmまで連続的に変化し、チャープ率は0.15nm/cmである。CFBG28のサーキュレータ22c寄りの方向に長いピッチの回折格子が刻まれ、サーキュレータ22cから遠くなるにつれ、回折格子のピッチが短くなるように回折格子が刻まれている。これで、短波長側の光を長波長側の光よりも長い距離伝播させることができる。これは正常分散を与えることに相当し、パルス幅を広げることで尖頭値を低下させる。パルスストレッチャ112において、パルス幅は1nsまで広げられて、アンプ113へ伝播される。
　図５において、アンプ部113はYDF101b、WDMカプラ21b、21c、21d、LD29a、29b、29cから構成される。YDF101bのコア径は6.5μm、クラッド径は125μm、被覆径は245μm、ファイバ長は6m、吸収波長は980nm、吸収率は250dB/mである。LD29a、29b、29cの発振波長は980nm、出力は1Wであり、SMFを通じて射出される。WDMカプラ21b、21c、21dの合波波長は980nmと1060nmである。YDF101bとLD29aはWDMカプラ21bを介して、YDF101bとLD29bはWDMカプラ21cを介して、YDF101bとLD29cはWDMカプラ21dを介して融着接続される。共振器110から発振されたパルスレーザは反転分布が形成されたYDF101bを通過することで、出力0.5Wまで増幅される。
　図８は、パルスコンプレッサ114の構成図である。パルスコンプレッサ114は分散補償機構30、パルス幅制御機構31bを備えて構成される。分散補償機構30は、CFBG35b、硬質ゴムプレート36b、積層型圧電素子37bから構成され、サーキュレータ22dとCFBG35bはSMF102で融着接続されている。
　CFBG35bはLMAファイバから製作されている。LMAファイバとはファイバへの入射NAを抑えることで、シングルモードを保ったまま、コア径を拡大可能としているファイバであり、大出力のレーザ光が通過してもダメージが発生しにくい。LMAファイバのコア径は30μm、クラッド径は250μm、被覆径は400μmである。CFBG35bの全長は20cm、回折格子が刻まれている長さは10cm、回折格子のピッチは364.7nm～366.2nmまで連続的に変化し、チャープ率は0.15nm/cmである。CFBG35bのサーキュレータ22d寄りの方向に短いピッチの回折格子が刻まれ、サーキュレータ22dから遠くなるにつれ、回折格子のピッチが長くなるように回折格子が刻まれている。これにより、長波長側の光を短波長側の光よりも長い距離伝播させることができ、パルス幅を狭めることが可能になる。
　CFBG35bは硬質ゴムプレート36bに接着されており、硬質ゴムプレート36bが変形すると、その変形に応じてCFBG35bも伸縮する。さらに、硬質ゴムプレート36bは積層型圧電素子37bに接着されており、積層型圧電素子37bの変形に応じて硬質ゴムプレート36bも変形する。パルス幅制御機構31bの信号に応じて積層型圧電素子37bは伸縮し、CFBG35bもその変形に応じて伸縮する。これにより、CFBG35bに刻まれている回折格子の位置を変化させ、圧縮後のパルス幅を制御可能になる。例えば、CFBG35bの長さを0.1mm伸ばすことで、パルス幅を1psだけ広げることができる。
　図５において、コリメータ32からパルス圧縮を受けたパルスレーザ光が射出される。最終的には、波長1060nm、出力0.5W、パルス幅10ps、パルスエネルギ50μJ、周波数10kHzのパルスレーザが発振される。　図6では分散補償機構24、パルス幅制御機構31aの構成に関して、硬質ゴムプレート36a、積層型圧電素子37aを用いてCFBG35aを伸縮させる例で説明を行ったが、図9、図10、図11のような方法で分散補償の大きさを制御しても構わない。図９、図１０、図１１は、分散補償機構の変形例を示す図である。
　図9では、CFBG35aのサーキュレータ22bに融着接続されていない先端部がモータ45に接続されている。パルス幅制御部31aはモータ45の回転トルクを制御することでCFBG35aに引張応力を加え、CFBG35aを伸縮させる。引張応力は0.1～1Gpaの範囲である。CFBG35aへかかる引張応力を直接制御することが可能であるため、精密な引張応力制御が可能である。
　図10では、マイクロヒーター46aにCFBG35aを近づけることで分散補償の大きさを制御する例を説明する。マイクロヒーター46aの温度はパルス幅制御機構31aにより制御され、30度～200度の間で制御可能である。CFBG35aの屈折率は温度に比例するため、CFBG35aをマイクロヒーター46aで暖めることで、場所に応じてブラッグ波長を変化させることができ、補償する分散の大きさを制御することが可能になる。また、CFBG35aを加熱することで熱膨張が発生し、CFBG35aに刻まれている回折格子のピッチと位置を変化させることが可能であり、これによっても補償する分散の大きさを制御可能である。図10では、CFBG35aは場所に応じて暖められる温度が異なり、場所に応じて変化する屈折率・熱膨張の大きさが異なる。CFBG35aとマイクロヒーター46aの間の距離は10mm～100mm程度の範囲である。
　図11のように棒状のマイクロヒーター46bとCFBG35aを平行に配置しても構わない。図11の場合では、CFBG35aが暖められる温度がほぼ均一であるため、CFBG35aの温度制御が容易である。
　ここで、分散補償機構24、パルス幅制御機構31aに関して説明を行ったが、分散補償機構30、パルス幅制御機構31bに関しても、図9、図10、図11のような手法が適用可能である。
　以上、光が伝播する経路が全てファイバで構成されるファイバレーザに関して説明を行ったが、YDF101a、101bの長さや吸収率、WDMカプラ21a、21b、21c、21dの合波波長などの仕様は本実施例に記載の数値に限定されない。
　図12に本発明のファイバレーザを搭載した加工装置の一例として、光源に本発明ファイバレーザを用いた有機EL基板の検査修正装置の構成を、図13に検査修正の対象である有機EL基板（ボトムエミッション）の概略構成図を、図14に有機EL基板の非点灯画素を修正する原理の説明図を示す。
　図１２において、有機EL基板の検査修正装置は概略、欠陥検査部120、修正部121、システム制御部122、駆動部123a、123bを備えて構成される。
　本実施例において、有機EL基板50の構造は図13に記載のボトムエミッション構造であり、有機EL基板50の大きさは1300mm×1500mmである。また、検査修正が行われる工程は樹脂・ガラス封止される前の工程である場合の一例で説明する。封止前の段階では、有機発光層が剥き出しになっているため、筐体内部の雰囲気は有機発光層の劣化を防ぐために、ドライ窒素などの不活性ガスで満たされている。また、有機EL基板50には全画素一括点灯用の給電配線が形成されており、点灯検査を実施した際に検出された非点灯画素の座標・数の情報がシステム制御部122に蓄えられている。
　図13に示すように、ボトムエミッション型の有機EL基板は、ガラス基板70にTFT層71（Thin Film Transistor）が形成され、その上に透明電極72・有機発光層73・金属電極74・絶縁層75が積層され、樹脂76と封止ガラス77で封止される構造である。透明電極72と金属電極74間に電圧を印加し、有機発光層73の内部で電子とホールが結合することで発光する。ボトムエミッション型では、ガラス基板70側から光78を取り出す構造である。ボトムエミッション型はTFT回路形成部以外の領域から光を取り出す必要があるため開口率は低いが、大型化には有利な構造であるため、ボトムエミッション型はテレビなどの大型パネルに使用されることが多い。
　有機発光層73の膜厚は100nm程度であり、非常に薄いことが有機ELパネルの特徴である。製造プロセスの途中で装置発塵などにより異物80が混入し、透明電極72と金属電極74がショートすると、有機発光層73への電流供給が止まり、異物混入画素79が非点灯となる。有機EL基板の大型化に伴い、基板あたりの異物数が増加し、非点灯画素が増えるため、歩留まり向上のために非点灯画素修正のニーズが高まっている。
　図14では、非点灯画素79だけを抽出して表示している。ただし、樹脂・ガラス封止される前の段階で修正を行うため、樹脂76と封止ガラス77は存在しない。非点灯画素79が非点灯である理由は異物80によってショートが発生しているためである。非点灯画素79を透明電極72側から顕微鏡で拡大観察して異物80の座標を特定し、異物存在箇所にパルスレーザを照射し、金属電極74の一部分81を加工除去すればよい。これにより、非点灯画素79の一部分81は非発光のままだが、ショートが解消されるため、画素の加工除去されていない部分は再発光する。例えば、画素サイズ240μm×80μmの画素に対してΦ10μm程度の大きさだけ金属電極74を加工除去した場合、非発光となる面積は1画素の0.4％であり、人間の目では判別できない。
　非点灯画素79にパルスレーザを照射し、金属電極74の一部分81を加工除去すれば異物80によるショートは解消されるが、レーザ照射条件によっては下層の有機発光層73や透明電極72まで加工除去される可能性がある。下層まで加工されても異物80によるショートは解消されるが、加工飛散物が増加し、それらが周囲に飛散することで新たな欠陥が発生する恐れがある。また、異物自身も周囲へ飛散するため、修正後のパネルの信頼性に不安が残る。つまり、表層の金属電極74だけを加工除去することが最も望ましい。表層だけを加工除去するためには、パルス幅が十数ps程度の超短パルスレーザを照射することが求められる。固体レーザで、パルス幅が十数ps～fsの光源は多数存在するが、出力安定性に不安があり、ラインで満足に使用できる光源は少ない。本発明のファイバレーザはレーザ光の伝播する全ての経路がファイバで構成されているため高い安定性を有し、かつパルス幅を制御できるため、有機EL基板の検査修正装置の光源に適している。
　次に、図12を用いて有機EL基板の検査修正装置の概略構成を説明する。欠陥検査部120はエリアセンサ55a、結像レンズ56a、ハーフミラー57a、対物レンズ58a、ランプ59より構成され、修正部121は、ファイバレーザ130、エキスパンダ60、ホモジナイザ61、マスク62、マスクステージ63、結像レンズ56b・56c、ハーフミラー57b、対物レンズ58b、エリアセンサ55bを備えて構成される。
　ステージ51はエア浮上方式のステージであり、X軸・Y軸方向に有機EL基板50を移動させる。また、ステージ51下部には切りかき52が存在し、欠陥検査部120は切りかき52を通過し、有機EL基板50の鉛直下方向に配置され、修正部121は有機EL基板50の鉛直上方向に配置される。欠陥検出部120の光軸と修正部121の光軸は概略一致しており、かつ焦点位置が有機EL基板50の有機発光層で概略一致している。エリアセンサ55a・55b・マスク62は有機EL基板50の有機発光層と共役な位置に配置されている。後述するが、ハーフミラー57bは欠陥検査部120と修正部121の光軸と焦点位置を一致させるための初期調整時、または定期メンテナンスの時のみ配置すればよい。
　欠陥検査部120は駆動部123aにより、修正部121は駆動部123bによりX軸・Y軸・Z軸方向に移動を行う。この時、欠陥検査部120と修正部121との光軸・焦点位置とを一致させるように、駆動部123a・123bは同期して欠陥検査部120と修正部121を移動させる。この時、欠陥検査部120と修正部121はオープンループ制御で移動しても、レーザ変位系（図示せず）で変位を測定しながらクローズドループ制御で移動しても構わない。また、レーザ変位系での測定の結果、光軸のずれが発生した場合には、そのずれ量だけフィードバックして移動させればよい。例えば、欠陥検査部120の光軸が修正部121の光軸に対して、X軸方向に「+1μm」だけずれていれば、欠陥検査部120の移動座標に「-1μm」だけ補正を加えて移動させればよい。
　エリアセンサ55a・55bには、例えばカラーCCDカメラ：XCL-5005CRなどを使用すればよい。画素数は2448×2050、画素サイズは3.45μm×3.45μmである。対物レンズ58aのNAは0.55であり、光学倍率は100倍である。ランプ59はハロゲンランプである。
　ファイバレーザ130はパルス発振のファイバレーザであり、波長は1060nm、パルス幅は10ps、最大出力は50μJ/パルス、繰り返し周波数は10kHzである。メカニカルシャッタ（図示せず）、または電子式シャッタ（図示せず）を用いることで、1パルスだけを取り出すことが可能である。対物レンズ58bのNAは0.5、光学倍率は100倍である。
　ファイバレーザ130より照射されたレーザ光線100はエキスパンダ60で拡大され、ホモジナイザ61で概略均一な強度分布に変換され、マスク62に照射される。マスク62に照射された時点で、レーザ光線100の直径は3mmである。結像レンズ56cと対物レンズ58bを介して、マスク62に刻まれたパターンを有機EL基板50に縮小投影する。
　マスクステージ63の駆動方向はX軸・Y軸方向であり、マスク62をX軸・Y軸方向に移動させる。マスク62には円形・リング形状などの異なる形状・大きさの開口が存在し、マスクステージ63によりマスク62を移動させることで、有機EL基板50に縮小投影させる像の形状を円形にしたりリング形状にしたり変更することができ、また大きさも変更することができる。例えば、Φ0.3μm程度の大きさの欠陥の場合は、径1.0mmの円形の開口を選択し、有機EL基板50の異物存在部位に径10μm程度の円形の加工をし、Φ2μm程度の大きさの欠陥の場合は、径2.0mmの円形の開口を選択し、有機EL基板50の異物存在部位に径20μm程度の円形の加工を行う。
　欠陥検査部120と修正部121の光軸と焦点を一致させるために、初期出荷時、または定期メンテナンス時には以下の調整が行われる。
　図15は、欠陥検査部と修正部の光軸と焦点位置を一致させるための調整方法の説明図である。透明有機EL基板85がステージ51に搬送され、透明有機EL基板85を点灯させて、光軸と焦点位置の調整が行われる。一般的な有機EL基板は図13に示すように、透明電極72と金属電極74で有機発光層73を挟んでおり、透明電極72側から光を取り出すが、透明有機EL基板は透明電極同士で有機発光層を挟んでいるため、両方向に光を取り出すことができる。
　修正部121側からは、ハーフミラー57b、結像レンズ56b、エリアセンサ55bを介して透明有機EL基板85を観察する。エリアセンサ55a・55bの画像を確認しながら、欠陥検査部120と修正部121をZ方向に移動させ、焦点位置を透明有機EL基板85の有機発光層にあわせる。さらに光軸を一致させるために、欠陥検査部120と修正部121をX軸・Y軸方向に移動させ、透明有機EL基板85の同一領域を検出するように調整する。この時、透明有機EL基板85に大きさの異なる画素や異なる形状の画素を複数形成しておけば、欠陥検査部120と修正部121との検出領域が一致していることの確認を取りやすい。
　調整時には修正部121側からも画像を取得するためにハーフミラー57bが必要だが、パルスレーザ照射時にはハーフミラー57bによりエネルギのロスが発生するため、調整時以外はハーフミラー57bを退避させる。
　透明有機EL基板85を使用しなくても、ガラス基板上にクロムなどでパターンを形成したサンプルを用いて、光軸、および焦点位置の調整を行っても構わない。
　図16は、欠陥検査部と修正部の光軸と焦点位置を一致させるための調整方法の説明図である。ここでは、透明有機EL基板85を使用しない調整方法を示す。修正部121の対物レンズ58bで点像86を形成する。点像の大きさはΦ2μm（1/e2）である。そして欠陥検査部120をX軸・Y軸・Z軸方向に移動させて、欠陥検査部120の焦点位置を点像86の座標に合わせることで、光軸・焦点位置を一致させても構わない。この方法では、透明有機EL基板85を用意する必要がなく、また、透明有機EL基板85の画像を取得するためのエリアセンサ55b、結像レンズ56b、ハーフミラー57bが必要ないため、装置構成を簡略化させることができる。
　図17を用いて欠陥検査部120の動作フローの説明を行う。
  欠陥検査部120に有機EL基板50が搬送されると、有機EL基板50のアライメントが行われる（工程150）。この時、対物レンズ58aを光学倍率10倍、NA0.28のレンズに交換し、視野を広げる。システム制御部122の指令に基づき、非点灯画素の周辺が欠陥検査部120の視野内に概ねはいるように有機EL基板50、および欠陥検査部120・修正部121を移動させ（工程151）、対物レンズ58aをNA0.55、光学倍率100倍のレンズに交換し、ファインアライメントを行う（工程152）。この時、有機EL基板50と欠陥検査部120、修正部121はそれぞれがX方向・Y方向に移動しても、お互いに直交する1軸方向のみに移動しても構わない。
　図18は有機EL基板50の平面図、および、非点灯画素90とその周辺部の拡大図である。  図18の場合では、赤（R）発光画素が非点灯となっており、緑（G）発光画素91、青（B）発光画素92が隣接しており、正常な赤発光画素90’、緑発光画素91’、青発光画素92’が並列している。ここで、画素サイズは赤・緑・青発光画素全て80μm×240μmである。非点灯画素90には異物94が存在している。
　非点灯画素90と同じ発光色の赤発光画素90’の画像を取得する（工程153）。非点灯画素90、またはその周辺部が欠陥検査部120の視野内に概ねはいるように有機EL基板50、および欠陥検査部120、修正部121を移動させ（工程154）、非点灯画素90の画像を取得する（工程155）。エリアセンサ55aの視野は85μm×70μm程度であるため、1画素を4つの検出範囲93a～93d、93a’～93d’に分けて画像取得を行い、それらをマージして、1画素分の画像を生成すればよい。非点灯画素90がマージした後の画像のおよそ中心になるように位置合わせをして4つの画像を個別に取得する。この時、非点灯画素90以外の領域の画像を取得しても構わない。
　非点灯画素90の画像と赤発光画素90’の画像との位置合わせを行い（工程156）、差画像をとることで（工程157）、異物94を強調することができる。差画像にあらかじめ決められた閾値処理を行い（工程158）、閾値以上の輝度値であったものを欠陥として抽出する（工程159）。図18の例では赤・緑・青発光画素はすべて同じ大きさであったが、赤・緑・青発光の画素によって、画素の大きさが異なる場合があるため、同一発光色の画素同士の差画像を取得することが望ましい。
　システム制御部122では欠陥検査部120の結果に基づき非点灯画素90の修正可否を判定する。図19を用いて修正可否判定フローの説明を行う。
  図１７に示したような方法を用いて欠陥検査部120で検査された結果に基づき、非点灯画素90での異物の有無を確認する（工程160）。この時、異物が検出されなければ、TFT層形成工程における不良など、異物混入以外の要因により画素が非点灯になっているため、該当画素は修正不可能と判定する。
　工程１６０にて異物有と判定された場合には、異物の存在箇所を確認する（工程161）。異物の位置によってはレーザ照射を行うと画素駆動回路や配線パターンなどの部分にレーザが当たる可能性もあり、その場合には画素駆動回路や配線パターンなどの部分にダメージが生じ、回路起因の別の欠陥が発生する可能性がある。そこで、異物の存在箇所を確認し、予めシステム制御部１２２等に格納されている、有機ＥＬ基板５０の各部位についてのレーザ照射の可否を纏めたデータベース等の設計情報に基づき、レーザ照射により回路起因の欠陥が発生する場合にも該当画素は修正不可能と判定する。この場合、例えばユーザの視覚による確認によって、異物の位置がレーザ照射可能な位置か否かを判定しても良い。
　工程１６１にてＹｅｓと判定された場合、検出画像や差画像に基づき異物の分類（工程162）、サイジングを行う（工程163）。異物の種類や大きさによっては修正ができない場合も存在し、かつその異物が確実に致命である場合にも、該当画素は修正不可能と判定する（工程164）。ここでも、予めシステム制御部１２２等に格納されている、異物の種類および大きさ等と修正可否との関係性を纏めたデータベース等の情報に基づき、修正不可能かつ致命の異物があるかどうかを判定することができる。
　非点灯画素90に複数の異物が存在する場合には全ての異物に対してレーザ照射を行うため、非点灯画素90で非発光となる面積は増大する。また、異物サイズが大きい場合には、電極間ショートを解消するために大きな形状で非点灯画素90に加工を行う必要があるため、この場合にも非発光となる面積が増大する。Φ5μmの加工跡が形成された場合の非発光面積は19.6μm2であり、Φ10μmの加工跡が形成された場合の非発光面積は78.5μm2である。レーザ照射により非発光となる面積の許容値を画素全体の0.5％以下と規定する場合には、画素サイズが80μm×240μmの時には、非発光面積が96μm2を超えると該当画素は修正不可と判定する。
　以上のように、非発光となる面積は、一定値以下に抑える必要があるため、レーザ照射により画素内の非発光となる面積が規定値以上である場合にも、該当画素の修正は不可能と判定する（工程165）。非発光となる面積の規定値は、例えばユーザが設定した値であっても良いし、予め例えばシステム制御部１２２等に格納されている閾値を用いることとしても良い。
　上記修正可否判定フローにより、該当画素は修正可能と判定された場合に、次に示す修正工程にうつる（工程166）。
　図20を用いて修正部121の動作フローの説明を行う。　
異物94を欠陥検査部120の視野中心に移動させる（工程170）。異物94の座標や大きさなどの情報に基づきマスク62の形状・大きさを決定する（工程171）。
　図21は、有機EL基板の金属電極にAlが使用された場合のパルス幅と熱拡散長の関係を示している。
　熱拡散長はパルスレーザ照射後にどこまで熱が広がっているかを示すものであり、材質の熱拡散率と時間の積の平方根に比例する。グラフからわかるようにパルス幅が短いほど熱拡散長は短く、表層にしか熱が伝わらないことがわかる。例えば、パルス幅が30psのときの熱拡散長は100nm程度であるため、Alの膜厚が100nmであった場合、表層のAlだけを加工除去するためには、パルス幅が30ps程度のパルスレーザを照射するのが最適と考えられる。それ以上の長いパルス幅のパルスレーザを照射した場合には、Alの下層まで熱が広がるため、下層まで加工除去してしまう恐れがある。
　一方、パルス幅が短すぎるとAl膜の下まで熱が伝わらず、完全に加工除去できずに、ショートが解消されない恐れもある。よって、修正する有機EL基板の層構造・膜厚、金属電極材料に応じて、例えば図２１のような予め定めたパルス幅と熱拡散長との関係図のようなデータベースに基づき最適なパルス幅を決定する（工程172）。
　最適なパルス幅に調整するためにファイバレーザ130のパルスコンプレッサで補償する分散の大きさを制御することで、最適なパルス幅でレーザ照射を行うように調節する（工程173）。例えば、金属電極Alの膜厚が200nmの有機EL基板を修正する場合にはパルス幅は100ps程度が最適であるため、パルス幅制御部31bから積層型圧電素子37bにCFBG35bへの引張応力が1.0GPaとなるように制御信号を送り、分散補償の大きさを調節する。照射エネルギなどの照明条件を決定し（工程174）、レーザ照射を行う（工程175）。
　例えば、マスク62の形状が径250μmの円形状であれば0.1mJ/パルスの照射エネルギでレーザ照明を行い、マスク62の形状が径500μmの円形状であれば0.2mJ/パルスの照射エネルギでレーザ照明を行う。マスク62の非開口部や結像レンズ56c・対物レンズ58bの透過率により照射エネルギのロスが発生するが、非点灯画素90での照射エネルギ密度が2.0J/cm2～10.0J/cm2の範囲となるように照射エネルギを調整する。画素内に異物が複数あった場合には、全ての異物の修正を行ったか判定し（工程176）、修正していない異物があれば、別の異物に対して「工程170～175」を再度行う（工程177）。全ての異物が修正完了していれば、次の非点灯画素に対して検査修正を行う（工程178）。
　本実施例では、有機EL基板が樹脂と封止ガラスで封止される前の工程で検査修正が行われる一例で説明を行ったが、有機EL基板製造工程のどの工程で検査修正を行っても良い。例えば、樹脂・ガラス封止をし、パネル毎に切断された後で検査修正を行っても良い。この場合、取り扱い基板の大きさが小さくなるため、装置のフットプリントを小さくすることができる。
　また、樹脂・ガラス封止工程前で検査修正を行う場合には、レーザ照射部にHeガスなどのアシストガスをふきつけて、溶融飛散物の飛散を抑制することもできる。または、レーザ照射部近傍にピペットを配置して、溶融飛散物を吸引することもできる。溶融飛散物が周囲へ飛散することで新たな欠陥が発生する可能性があるため、アシストガスで飛散物の量を抑制する、またはピペットで飛散物を吸引することで、新たな欠陥発生の確率を低くすることができる。
　本実施例ではボトムエミッション構造の有機EL基板を前提に説明を行ったが、トップエミッション構造の有機EL基板でも検査修正は可能である。トップエミッション構造の有機EL基板を検査修正する場合には、欠陥検査部120が有機EL基板50の上方に、修正部121を有機EL基板50の下方に設置すればよい。
　有機EL基板50の大きさが1300mm×1500mmの例で説明を行ったが、ガラス基板の大きさはこれに限定される必要はない。
　欠陥検査部120に関して、対物レンズ58aのNAが0.55、光学倍率が100倍、エリアセンサ55aの画素数が2448×2050、画素サイズが3.45μm×3.45μmの例で説明を行ったが、これに限定される必要はない。
　修正部121に関して、ファイバレーザ130の波長が1060nm、パルス幅が10ps、対物レンズ58bのNAが0.5、光学倍率が100倍、エリアセンサ55bの画素数が2448×2050、画素サイズが3.45μm×3.45μmの例で説明を行ったが、これに限定される必要はない。
また、検査修正装置内の雰囲気はドライ窒素で満たされていても良い。
　1・110・・・共振器　　2・111・・・周波数変調部　　3・112・・・パルスストレッチャ　　4・113・・・アンプ　　5・114・・・パルスコンプレッサ　　6・・・回折格子対　　10・11・・・回折格子　　12・・・ミラー　　15・・・コア　　16a・16b・40・・・CFBGの回折格子　　17・・・クラッド　20・29a・29b・29c・・・LD　　21a・21b・21c・21d・・・WDMカプラ　　22a・22b・22c・22d・・・サーキュレータ　　23・・・過飽和吸収体ミラー　　24・30・・・分散補償機構　　25・・・ファイバカプラ　　26・・・アイソレータ　　28・35a・35b・・・CFBG　　31a・31b・・・パルス幅制御機構　　32・・・コリメータ　　36a・36b・・・硬質ゴムプレート　　37a・37b・・・積層型圧電素子　　45・・・モータ　　46a・46b・・・マイクロヒーター　　50・・・有機EL基板　　51・・・ステージ　　52・・・切りかき　　55a・55b・・・エリアセンサ　　56a・56b・56c・・・結像レンズ　　57a・57b・・・ハーフミラー　　58a・58b・・・対物レンズ　　59・・・ランプ　　60・・・エキスパンダ　　61・・・ホモジナイザ　　62・・・マスク　　63・・・マスクステージ　　70・・・ガラス基板　　71・・・TFT層　　72・・・透明電極　　73・・・有機発光層　　74・・・金属電極　　75・・・絶縁層　　76・・・樹脂　　77・・・封止ガラス　　78・・・光　　79・90・・・非点灯画素　　80・94・・・異物　　81・・・加工除去された部分　　85・・・透明有機EL基板　　86・・・点像　　90’・・・赤色発光画素　　91・91’・・・緑色発光画素　　92・92’・・・青色発光画素　　93a・93b・93c・93d・93a’・93b’・93c’・93d’・・・欠陥検査部の視野　　100・・・レーザ光線　　101a・101b・・・YDF　　102・・・SMF　　120・・・欠陥検査部　　121・・・修正部　　122・・・システム制御部　　123a・123b・・・駆動部　　130・・・ファイバレーザ　　150～159・・・欠陥検査工程　　160～166・・・修正可否判定工程　　170～178・・・修正工程。

Claims (17)

  1. 　ファイバレーザの励起源であるYDFを備える共振器と、
    　前記共振器から発振されたレーザ光の周波数を変調させる周波数変調部と、
    　前記周波数変調部により変調されたレーザ光のパルス幅を広げるパルスストレッチャと、
    　前記パルスストレッチャによりパルス幅を広げたレーザ光を増幅させるアンプと、
    　前記アンプにより増幅されたレーザ光のパルス幅を圧縮するパルスコンプレッサと、を有し、
    　前記パルスコンプレッサは、CFBGを備える第一の分散補償部と前記第一の分散補償部を制御する第一のパルス幅制御部とを備え、
    　該レーザ光の伝播する経路が全て光ファイバで構成されていることを特徴とするファイバレーザ。
  2. 　請求項１記載のファイバレーザであって、
    　前記共振器は、ＣＦＢＧを備える第二の分散補償部と前記第二の分散補償部を制御する第二のパルス幅制御部とを備え、
    　前記パルスストレッチャはＣＦＢＧを備えることを特徴とするファイバレーザ。
  3. 　請求項１または２に記載のファイバレーザであって、
    　前記パルスコンプレッサのCFBGはLMAファイバで構成されていることを特徴とするファイバレーザ。
  4. 　請求項1または２に記載のファイバレーザであって、
    　前記パルスコンプレッサの前記第一のパルス幅制御部により前記第一の分散補償部のCFBGにかかる引張応力を制御することでパルス幅を制御することを特徴とするファイバレーザ。
  5. 　請求項１または２に記載のファイバレーザであって、
    　前記パルスコンプレッサの前記第一のパルス幅制御部により前記第一の分散補償部のCFBGの温度を制御することでパルス幅を制御することを特徴とするファイバレーザ。
  6. 　パネルを保持し、移動させる工程と、
    　該パネルの非点灯画素を検査して欠陥を検出する欠陥検査工程と、
    　前記欠陥検査工程にて得た欠陥の修正可否を判定する判定工程と、
    　前記判定工程により修正可と判定された欠陥をファイバレーザからのレーザ照射により修正する修正工程と、を有する検査修正方法であって、
    　前記修正工程におけるレーザ照射は、請求項１乃至５のいずれかに記載されたファイバレーザを用いて行われることを特徴とする検査修正方法。
  7. 　請求項６に記載の検査修正方法であって、
    　前記欠陥検査工程における照射光の焦点位置および光軸と、前記修正工程におけるレーザ照射光の焦点位置および光軸は一致することを特徴とする検査修正方法。
  8. 　請求項６または７に記載の検査修正方法であって、
    　前記修正工程において、該ファイバレーザからのレーザ照射光のパルス幅は可変であることを特徴とする検査修正方法。
  9. 　請求項６または７に記載の検査修正方法であって、
    　前記修正工程において、該ファイバレーザからのレーザ照射光のパルス幅が１０ｐｓ～１００ｐｓであることを特徴とする検査修正方法。
  10. 　請求項６または７に記載の検査修正方法であって、
    　前記修正工程において、パネルに円形のレーザを照射することを特徴とする検査修正方法。
  11. 　請求項６または７に記載の検査修正方法であって、
    　該パネルは有機ELパネルであることを特徴とする検査修正方法。
  12. 　パネルを保持し、移動させるステージと、
    　該パネルの非点灯画素を検査して欠陥を検出する欠陥検査部と、
    　前記欠陥検査部により得た欠陥の修正可否を判定する判定部と、
    　前記判定部により修正可と判定された欠陥をファイバレーザからのレーザ照射により修正する修正部と、を有する欠陥検査装置であって、
    　前記修正部のファイバレーザは、請求項１乃至５のいずれかに記載されたファイバレーザであることを特徴とする検査修正装置。
  13. 　請求項１２に記載の検査修正装置であって、
    　前記欠陥検査部と前記修正部とが同期して移動することを特徴とする検査修正装置。
  14. 　請求項１２または１３に記載の検査修正装置であって、
    　前記ファイバレーザのパルス幅は可変であることを特徴とする検査修正装置。
  15. 　請求項１２または１３に記載の検査修正装置であって、
    　前記ファイバレーザのパルス幅が１０ｐｓ～１００ｐｓであることを特徴とする検査修正装置。
  16. 　請求項１２または１３に記載の検査修正装置であって、
    　前記欠陥検査部における照射光の焦点位置および光軸と、前記修正部の焦点位置および光軸とは一致していることを特徴とする検査修正装置。
  17. 　請求項１２または１３に記載の検査修正装置であって、
    　該パネルは有機ELパネルであることを特徴とする検査修正装置。
PCT/JP2012/078900 2011-12-28 2012-11-07 検査修正装置、検査修正方法およびファイバレーザ WO2013099448A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011-287364 2011-12-28
JP2011287364A JP2013138055A (ja) 2011-12-28 2011-12-28 検査修正装置、検査修正方法およびファイバレーザ

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2013099448A1 true WO2013099448A1 (ja) 2013-07-04

Family

ID=48696948

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2012/078900 WO2013099448A1 (ja) 2011-12-28 2012-11-07 検査修正装置、検査修正方法およびファイバレーザ

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP2013138055A (ja)
TW (1) TW201332237A (ja)
WO (1) WO2013099448A1 (ja)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3103166B1 (en) * 2014-02-03 2022-03-16 IPG Photonics Corporation High power ultrashort pulsed fiber laser
JP6485624B2 (ja) * 2014-10-28 2019-03-20 セイコーエプソン株式会社 計測装置
US9876995B2 (en) * 2015-12-04 2018-01-23 Visera Technologies Company Limited Image sensor
KR102444028B1 (ko) * 2017-03-29 2022-09-15 아이피지 포토닉스 코포레이션 처프 펄스 증폭 레이저 시스템
US20190357335A1 (en) * 2017-05-24 2019-11-21 Sharp Kabushiki Kaisha Display device, manufacturing apparatus, and defect correction apparatus

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002508534A (ja) * 1997-12-15 2002-03-19 ユニバーシティ オブ サザン カリフォルニア 同調可能な非線形チャープ格子
JP2007520735A (ja) * 2003-05-14 2007-07-26 イムラ アメリカ インコーポレイテッド 高エネルギ超高速レーザ用の安価な繰り返し周期可変光源
WO2008074359A1 (en) * 2006-12-21 2008-06-26 Fraunhofer-Gesellschaft Zur Förderung Der Angewandten Forschung E.V: Optical fibre laser
JP2009266917A (ja) * 2008-04-23 2009-11-12 Rohm Co Ltd 有機発光素子および有機発光素子のリペア装置
WO2010061591A1 (ja) * 2008-11-27 2010-06-03 パナソニック株式会社 フィルタ付有機ｅｌデバイス及びそのリペア方法
JP2011134489A (ja) * 2009-12-22 2011-07-07 Hitachi High-Technologies Corp 有機ｅｌディスプレイ基板の点灯検査設備及び点灯検査方法、有機ｅｌディスプレイ基板の欠陥検査修正装置及び欠陥検査修正方法並びに有機ｅｌディスプレイ製造システム及び製造方法。

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002508534A (ja) * 1997-12-15 2002-03-19 ユニバーシティ オブ サザン カリフォルニア 同調可能な非線形チャープ格子
JP2007520735A (ja) * 2003-05-14 2007-07-26 イムラ アメリカ インコーポレイテッド 高エネルギ超高速レーザ用の安価な繰り返し周期可変光源
WO2008074359A1 (en) * 2006-12-21 2008-06-26 Fraunhofer-Gesellschaft Zur Förderung Der Angewandten Forschung E.V: Optical fibre laser
JP2009266917A (ja) * 2008-04-23 2009-11-12 Rohm Co Ltd 有機発光素子および有機発光素子のリペア装置
WO2010061591A1 (ja) * 2008-11-27 2010-06-03 パナソニック株式会社 フィルタ付有機ｅｌデバイス及びそのリペア方法
JP2011134489A (ja) * 2009-12-22 2011-07-07 Hitachi High-Technologies Corp 有機ｅｌディスプレイ基板の点灯検査設備及び点灯検査方法、有機ｅｌディスプレイ基板の欠陥検査修正装置及び欠陥検査修正方法並びに有機ｅｌディスプレイ製造システム及び製造方法。

Also Published As

Publication number Publication date
JP2013138055A (ja) 2013-07-11
TW201332237A (zh) 2013-08-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2013099448A1 (ja) 検査修正装置、検査修正方法およびファイバレーザ
US7212275B2 (en) Exposure apparatus with laser device
CN102470484B (zh) 激光加工装置及激光加工方法
US9428413B2 (en) Laser working method, laser working apparatus, and its manufacturing method
KR100755817B1 (ko) 액정 표시 장치의 결함 화소를 보정하는 방법 및 장치
US20150246848A1 (en) Laser processing apparatus and laser processing method
WO2001020397A1 (fr) Dispositif laser et procede d'exposition
KR102174928B1 (ko) 멀티 빔 레이저 디본딩 장치 및 방법
WO2016151827A1 (ja) レーザ装置
JP2010167433A (ja) レーザ照射装置およびレーザ加工装置
US9160132B2 (en) Laser apparatus, light therapy apparatus, exposure apparatus, device manufacturing method, and object inspection apparatus
JP6327735B2 (ja) 液晶表示パネルの輝点欠陥除去方法及び装置
JP2015212208A (ja) レーザ光によるガラス基板融着方法及びレーザ加工装置
KR20130119173A (ko) 평판표시장치용 레이저 시스템
JP2003163393A (ja) 光源装置及び光照射装置
JP2005345602A (ja) 液晶パネルの製造方法および液晶パネル、並びにプロジェクタおよびリアプロジェクションテレビ
JP5746065B2 (ja) 液晶表示装置の輝点欠陥の暗点化方法及び暗点化装置
Aydın Development of high-power 3 µm fiber laser sources and components
JPWO2002095486A1 (ja) 光源装置及び光照射装置、並びにデバイス製造方法
KR100685145B1 (ko) 칼라필터 결함 리페어 장치
JP2006171057A (ja) 液晶パネルの輝点欠陥修復方法及びこれを用いた液晶表示装置
US20230319959A1 (en) All-Optical Laser-Driven Light Source with Electrodeless Ignition
JP2010194594A (ja) マーキング方法及びマーキング装置
Aydin Degree Thèse (Ph. D.)--Université Laval, 2019.
JP2016161598A (ja) 光偏向器、光偏向装置、及び光偏向方法

Legal Events

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

Ref document number: 12863649

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 12863649

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1