專利名稱：激光加工裝置，激光加工頭及激光加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)涉及在用作FPD(平板顯示器)等的多層薄膜上的透明電極的透明導(dǎo)電膜上執(zhí)行構(gòu)圖加工的技術(shù)。特別地，本申請(qǐng)涉及一種用來(lái)去除和排出廢屑的激光加工裝置、激光加工頭以及激光加工方法，所述廢屑是在基于通過(guò)激光照射加工物體表面的燒蝕(ablation)、熱熔融(thermofusion)或兩者的混合作用的激光加工過(guò)程中產(chǎn)生的顆粒和產(chǎn)物。
背景技術(shù)：
透明導(dǎo)電膜被用作用于平板顯示器的陣列基板(多層膜基板)、太陽(yáng)能電池等的透明電極。同樣，透明導(dǎo)電膜也被廣泛地用作電子紙張領(lǐng)域中的透明電極，目前電子紙張的發(fā)展已經(jīng)被作為未來(lái)的顯示裝置且其應(yīng)用也已經(jīng)得到了擴(kuò)展。此外，由于近來(lái)高清晰和低成本的顯示器的競(jìng)爭(zhēng)加劇，所以在制造中也需要具有高質(zhì)量和高生產(chǎn)率的透明導(dǎo)電膜。
通常，利用光刻方法將這種透明導(dǎo)電膜構(gòu)圖成預(yù)定形狀。例如，將由ITO(氧化銦錫)膜、ZnO(氧化鋅)膜等制成的透明導(dǎo)電膜真空蒸鍍?cè)诓Ａ?、塑料、或硅晶片基板上，然后在其上形成抗蝕劑層以獲得多層薄膜。通過(guò)具有預(yù)定圖案的光掩模對(duì)抗蝕劑層進(jìn)行曝光。通過(guò)執(zhí)行顯影和后烘烤(postbake)將光掩模圖案轉(zhuǎn)印到抗蝕劑層上，然后通過(guò)蝕刻方法去除沒(méi)有覆蓋抗蝕劑的透明導(dǎo)電膜部分，并在最后去除剩余的抗蝕劑層以便獲得預(yù)定圖案的透明導(dǎo)電膜。
然而，上述光刻處理需要諸如涂布機(jī)/顯影機(jī)這樣的大型裝置，這將阻礙制造成本的降低。另外，由于諸如顯影溶液等化學(xué)溶液的大量使用，還會(huì)引發(fā)環(huán)境保護(hù)問(wèn)題。此外，反射型和透射型的低溫多晶硅液晶顯示器，例如，包括位于具有TFT(薄膜晶體管)的基板上的用作像素電極的透射部分的ITO膜和用作反射膜的Al膜等。在這種情況下，即使在每次構(gòu)圖中使用相同的圖案，由于抗蝕劑和顯影溶液的不同，也需要兩次光刻處理。因此，為了簡(jiǎn)化制造過(guò)程，省略額外的光刻加工，例如，日本公開(kāi)專利申請(qǐng)No.2004-153171公開(kāi)了一種技術(shù)，利用激光直接加工透明導(dǎo)電膜。
在上述利用激光直接加工透明導(dǎo)電膜時(shí)，例如，使用諸如準(zhǔn)分子激光器等短波長(zhǎng)激光器。通常，準(zhǔn)分子激光器(受激調(diào)光激光器)具有能夠切斷化學(xué)鍵合的高光子能量，并且在利用短波長(zhǎng)的短脈沖激光的稱作燒蝕的光化學(xué)分解和光熱分解處理中，可以在抑制熱效應(yīng)的條件下去除并精密加工加工物體。需關(guān)注這種基于燒蝕的激光加工技術(shù)?？梢酝ㄟ^(guò)已調(diào)整過(guò)能量密度的準(zhǔn)分子激光的照射，燒蝕諸如塑料(聚合材料)、金屬和陶瓷等各種材料。
在使用激光的燒蝕加工中，從被激光照射的加工物體的表面產(chǎn)生的燒蝕產(chǎn)物可能再次沉積在加工區(qū)域附近。這些燒蝕產(chǎn)物通常被稱作廢屑。當(dāng)在加工區(qū)域附近發(fā)生廢屑再次沉積時(shí)，將可能無(wú)法獲得預(yù)期的加工質(zhì)量和加工精度。因此，正在研究減少?gòu)U屑的方法。
例如，提出了一種方法(下文中，稱作方法1)，其中提供一種用于引導(dǎo)諸如空氣等流體到加工區(qū)域附近的表面上的流體供給裝置，并將用于吸入流體的吸入管安裝在流體供給噴管的另一側(cè)。在該方法1中，廢屑被從加工區(qū)域吹走并同時(shí)被吸入和去除(參見(jiàn)，日本公開(kāi)專利申請(qǐng)No.10-99978)。
此外，眾所周知，在激光照射加工物體的同時(shí)，在激光照射區(qū)域吹送輔助氣體對(duì)減少產(chǎn)生的廢屑量是有效的。提出了一種方法(下文中，稱作方法2)，其中激光加工頭包括圍繞其外周表面設(shè)置的內(nèi)側(cè)噴管和外側(cè)噴管。在該方法2中，從內(nèi)側(cè)噴管向加工區(qū)域引導(dǎo)輔助氣體，且通過(guò)利用外側(cè)噴管吸入該輔助氣體來(lái)吸取廢屑(參見(jiàn)，日本公開(kāi)專利申請(qǐng)No.09-192870)。此外，通過(guò)使用預(yù)定大氣氣體分解廢屑或阻止廢屑重新沉積的方法被稱為控制廢屑自產(chǎn)生方法。另外，眾所周知，通過(guò)在大約10帕(10-2托)的低壓條件下執(zhí)行激光加工可以大大地減少沉積在加工物體上的廢屑量。
此外，例如圖1中所示，提供一種方法(下文中，稱作方法3)，其中例如開(kāi)口部分120設(shè)置在加工物體107的正上方，該加工物體107具有層疊在基板108a上的透明導(dǎo)電膜108b。在該方法3中，提供一種排放裝置，以減少由掩?；蚩勺児怅@104和開(kāi)口部分120包圍的作為封閉空間部分的區(qū)域的壓力，從而排放因激光102照射在加工物體107上而產(chǎn)生的廢屑，并使廢屑121沉積在開(kāi)口部分120上而不沉積在加工物體107上(參見(jiàn)，日本公開(kāi)專利申請(qǐng)No.2004-230458)。
然而，即使是利用如方法1中描述的吹掉處理區(qū)域附近的表面上的廢屑來(lái)嘗試廢屑的吸入和排放，廢屑仍舊是分散的，因此，即使提高吸入功率也難于完全地去除和排出廢屑。
另外，即使是如方法2中描述的從內(nèi)側(cè)噴管將輔助氣體吹到加工區(qū)域上，廢屑仍舊是分散的且再次在加工區(qū)域附近沉積，因此，即使增加外側(cè)噴管的吸入功率也難于充分地去除廢屑。
此外，即使是如方法3中描述的減少設(shè)置有開(kāi)口部分的封閉空間部分內(nèi)部的壓力，廢屑也不一定沉積在開(kāi)口部分，因此，仍然存在加工區(qū)域的中心部分的廢屑將重新沉積在加工物體的表面上的問(wèn)題。
考慮到上述問(wèn)題，需要有效地去除并排出激光加工中產(chǎn)生的廢屑，從而減少沉積在加工物體上的廢屑。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)一實(shí)施例，提供一種利用激光在形成于加工物體上的多層膜上執(zhí)行透明導(dǎo)電膜構(gòu)圖的激光加工裝置，包括具有透射窗、開(kāi)口部分、出口孔、第一排氣孔和第二排氣孔的激光加工頭。該透射窗透射照射加工物體的激光。該開(kāi)口部分使透射通過(guò)透射窗的激光照射到激光加工頭的底部。該出口孔將加工物體的激光照射區(qū)域附近的空氣排放到外部。該第一排氣孔引導(dǎo)氣體進(jìn)入加工物體的激光照射區(qū)域附近，而該第二排氣孔設(shè)置在與該第一排氣孔相對(duì)的位置并排放加工物體的激光照射區(qū)域附近的空氣。在根據(jù)一實(shí)施例的激光加工裝置中，通過(guò)與設(shè)置在激光加工頭底部的開(kāi)口部分連續(xù)的出口孔和第二排氣孔排放加工物體的激光照射區(qū)域產(chǎn)生的廢屑。
根據(jù)上述構(gòu)造，由于利用簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)即可使減壓氣體進(jìn)入激光照射區(qū)域附近，所以可以有效地去除和排出由激光加工產(chǎn)生的廢屑。
此外，根據(jù)一實(shí)施例，提供一種利用激光在形成于加工物體上的多層膜上執(zhí)行透明導(dǎo)電膜構(gòu)圖的激光加工方法，包括以下步驟(A)到(E)(A)引導(dǎo)氣體進(jìn)入加工物體的激光加工區(qū)域附近的步驟；(B)利用第一激光照射加工物體的步驟；(C)沿著與氣流相反的方向，使用于安裝加工物體的臺(tái)移動(dòng)預(yù)定距離的步驟；(D)排放加工物體的激光照射區(qū)域附近的空氣的步驟；(E)在排放加工物體的激光照射區(qū)域附近的空氣期間，利用第二激光照射加工物體，使得利用第一激光的第一照射區(qū)域與利用第二激光的第二照射區(qū)域部分重疊的步驟。
根據(jù)上述內(nèi)容，通過(guò)在激光照射區(qū)域附近形成沿著一個(gè)方向的氣流，將廢屑收集到一期望區(qū)域。此外，執(zhí)行激光照射使得第一照射區(qū)域和第二照射區(qū)域重疊，因此，可以去除和排出殘留在加工物體的加工表面上的廢屑。
根據(jù)激光加工裝置、激光加工頭及激光加工方法的實(shí)施例，可以有效地去除和排出激光加工產(chǎn)生的廢屑，所以可以減少?gòu)U屑在加工物體上的再次沉積。
其它特征和優(yōu)點(diǎn)將通過(guò)接下來(lái)參考附圖的詳細(xì)說(shuō)明變得明顯。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)的激光加工裝置的開(kāi)口部分附近的截面圖；圖2是根據(jù)一實(shí)施例的激光加工裝置的示意性結(jié)構(gòu)圖；圖3是根據(jù)一實(shí)施例的減壓腔的示意性截面圖；圖4是根據(jù)一實(shí)施例的減壓腔的底視圖(1)；圖5A和5B是示出根據(jù)一實(shí)施例的散布廢屑的實(shí)例圖；圖6是用于解釋根據(jù)一實(shí)施例的激光加工方法的圖；圖7是示出根據(jù)一實(shí)施例的激光加工路線的實(shí)例圖；圖8是根據(jù)一實(shí)施例的減壓腔的底視圖(2)。
具體實(shí)施例方式
下文中，將參考附圖2到8解釋實(shí)施例。實(shí)施例中所用的激光加工裝置包括激光源、和將從該激光源發(fā)射的激光以預(yù)定圖案光學(xué)地投射到加工物體的加工表面上從而在該加工表面上執(zhí)行燒蝕加工的光學(xué)系統(tǒng)。
圖2是示意性地示出應(yīng)用于實(shí)施例的激光加工裝置的構(gòu)造的實(shí)例的圖。圖2中所示的激光加工裝置15被構(gòu)造成具有激光源1、光束整形器3、掩模或可變光闌4、投射透鏡5、加工臺(tái)6、減壓腔11(激光加工頭)、諸如低真空泵等出口部12、以及氣體入口部13。該激光加工裝置15利用該激光源1發(fā)射的激光束在加工物體7的加工表面上執(zhí)行燒蝕加工。
例如，準(zhǔn)分子激光器用作激光源1?，F(xiàn)有幾種各自具有不同的激光介質(zhì)的準(zhǔn)分子激光器，所述激光介質(zhì)例如為，按照波長(zhǎng)減少的順序，XeF(351nm)、XeCl(308nm)、KrF(248nm)、ArF(193nm)和F2(157nm)。
準(zhǔn)分子激光器的振蕩波長(zhǎng)處于紫外線范圍內(nèi)，這大大不同于利用熱能執(zhí)行加工的YAG激光器(基波1.06μm)和CO2激光器(10.6μm)的振蕩波長(zhǎng)。本質(zhì)上，準(zhǔn)分子激光器是短脈沖(幾納秒和幾十納秒之間)的脈沖振蕩。另外，利用短波長(zhǎng)的短脈沖激光的準(zhǔn)分子激光器基于不易受溫度影響的被稱為燒蝕的光化學(xué)分解和光熱分解處理來(lái)執(zhí)行加工。因此，完成的加工表面的邊緣變得尖銳。換句話說(shuō)，YAG激光器和CO2激光器極易受溫度的影響，且加工部分的周?chē)赡懿皇羌怃J的，而是由于熱效應(yīng)的作用變成角面(edgedsurface)。
此外，準(zhǔn)分子激光束從激光源1發(fā)射時(shí)具有大約10×10mm的截面。根據(jù)加工的目的，可以通過(guò)光束整形器3減小、拉長(zhǎng)或放大該激光束的尺寸。激光束截面放大后，可以同時(shí)處理更大的面積。因此，所述準(zhǔn)分子激光器適于同時(shí)加工大面積。若減小激光束的尺寸，可以執(zhí)行高精度的精密加工。此外，分步重復(fù)(step-and-repeat)的構(gòu)圖可以處理較大面積。
該光束整形器3對(duì)來(lái)自激光源1的激光束進(jìn)行整形，均化光束強(qiáng)度，然后輸出該激光束。
掩模或可變光闌4具有用于使經(jīng)光束整形器3整形過(guò)的激光束通過(guò)或透射的預(yù)定圖案。例如，金屬材料制成的帶孔掩模、透明玻璃材料和金屬薄膜形成的光掩模、電介質(zhì)材料形成的電介質(zhì)掩模等都可用作這種掩模或可變光闌4。
投射透鏡5將透射通過(guò)掩?；蚩勺児怅@4的圖案的激光束以預(yù)定放大率投射到安裝在加工臺(tái)6上的加工物體7的加工表面上。
將加工臺(tái)6設(shè)置成使由投射透鏡5投射的激光束聚焦到加工物體7的被加工表面上。該加工臺(tái)6具有能沿垂直于激光束光路徑2(光軸)的平面定位并移動(dòng)的X-Y臺(tái)結(jié)構(gòu)、三軸臺(tái)結(jié)構(gòu)等，以便激光束可以掃描加工物體7的加工表面。
在具有上述構(gòu)造的激光加工裝置15中，利用來(lái)自作為激光源1的準(zhǔn)分子激光器將預(yù)定圖案的激光束照射到加工物體7的加工表面，并執(zhí)行燒蝕加工。在加工物體7的加工表面上，通過(guò)燒蝕處理產(chǎn)生與形成加工表面的材料一致的廢屑。由于加工質(zhì)量、加工精度等可能受到廢屑沉積到加工表面上時(shí)的影響，所以在一實(shí)施例中將阻止這種沉積。
如圖2中所示，正好在將加工物體7放置在加工臺(tái)6上并用激光照射之前，將近似圓筒形的減壓腔11(激光加工頭)設(shè)置在激光光路徑2上。該圓筒形室由鋁、不銹鋼等形成并具有用于透射準(zhǔn)分子激光的上側(cè)透射窗9，例如，當(dāng)使用KrF激光器時(shí)，該透射窗9由石英制成，而當(dāng)使用ArF激光器時(shí)，該透射窗9由氟化鈣制成。構(gòu)造減壓腔11，使氣體通過(guò)氣體入口部13引入減壓腔11的內(nèi)部，而減壓腔11內(nèi)部的氣體通過(guò)出口部12排放到外部。該減壓腔4在底部10具有局部排放功能。
根據(jù)一實(shí)施例，設(shè)置激光加工裝置15，使減壓腔11的底部10接近加工物體7，例如透明導(dǎo)電膜形成在該加工物體7上。然后，從出口孔排放透明導(dǎo)電膜的激光照射表面附近的空氣。如此，通過(guò)簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)即可使透明導(dǎo)電膜的激光照射表面處于減壓空氣中，并且，在激光照射期間，升華壓力在將透明導(dǎo)電膜與例如下層的樹(shù)脂層分離時(shí)升高。因此，可減少用于加工的照射能量，且利用激光照射從樹(shù)脂層分離和移去的廢屑可從出口孔去除和排出。通過(guò)用于引導(dǎo)諸如空氣的流體到加工區(qū)域附近表面的流體供給裝置(氣體入口部)排出與樹(shù)脂層分離的廢屑。
圖3和圖4分別示出了減壓腔11的示意性截面圖和減壓腔11的底視圖。例如，該減壓腔11為近似圓筒狀且設(shè)置在距離加工物體7的表面預(yù)定距離處，在其中心部分形成輸送孔14，而包括透明導(dǎo)電膜8b的多層膜形成在基板8a上。將構(gòu)成多層膜的透明導(dǎo)電膜8b形成在例如樹(shù)脂層(未示出)等上。然而，應(yīng)理解該透明導(dǎo)電膜可以任何合適的方式形成而不限于該實(shí)例。
該減壓腔11包括上側(cè)部分和下側(cè)部分，與輸送孔14連續(xù)的出口孔16形成在上側(cè)部分中并通過(guò)管路16a與出口部12相連。在減壓腔11的下側(cè)部分中，設(shè)置有排氣孔17和18，且該排氣孔17和18與輸送孔14連續(xù)并且彼此相對(duì)。此外，在減壓腔11的底部10的近似中心位置設(shè)置用于使透過(guò)上側(cè)透射窗9的激光通過(guò)的開(kāi)口部分20。氣體流動(dòng)槽19設(shè)置在減壓腔11的底部周邊的同心圓上(參考圖4)。該排氣孔17通過(guò)管路17a連接出口部12，而排氣孔18通過(guò)管路18a連接氣體入口部13。該排氣孔17和18相對(duì)于底部10以預(yù)定角度連接到開(kāi)口部分20附近的空間，以便氣體流入加工物體7的激光照射部分附近并排出激光照射部分附近的空氣。在該實(shí)施例中，將設(shè)置有排氣孔17、18和開(kāi)口部分20的減壓腔11的下側(cè)部分稱為氣體入口-出口部分11a。
通過(guò)利用安裝在減壓腔11外部上的出口部12抽空(本實(shí)施例中，最大到大約10-2托)減壓腔11的內(nèi)部，經(jīng)由出口孔16和排氣孔17排出在加工物體7的表面周?chē)目諝?。開(kāi)口部分20的直徑近似等于或稍大于最大加工光束的尺寸。例如，將該直徑設(shè)置為比最大加工光束的尺寸大1mm或更少。
來(lái)自浮置氣體入口部(未示出)的氣體從圓形氣體流動(dòng)槽19流出，從而，維持該減壓腔11的底部10與加工物體7的照射表面(多層膜表面)之間的距離等于或小于100μm。因此，當(dāng)通過(guò)出口孔16和排氣孔17排放時(shí)，導(dǎo)電性變小，且減壓腔11的底部10與加工物體7之間的空間的真空度將小于一個(gè)大氣壓。在這種減壓條件下，對(duì)于利用激光照射和去除的透明導(dǎo)電膜8b而言，當(dāng)從與例如下層樹(shù)脂層(未示出)的界面分離時(shí)，升華壓力增加高于以一個(gè)大氣壓進(jìn)行激光照射的情況。因此，可以減少激光的照射能量密度。此外，通過(guò)出口孔16和排氣孔17排出從透明導(dǎo)電膜8b去除的廢屑。
雖然在附圖中未示出，但可對(duì)出口部12和出口孔設(shè)置過(guò)濾器以排出廢屑。此外，還可以通過(guò)切換排放裝置12中的管路獨(dú)立地從出口孔16和排氣孔17排放氣體和廢屑。而且，還可以通過(guò)提供兩個(gè)排放裝置，獨(dú)立地從出口孔17和排氣孔16排放氣體和廢屑。
這樣，通過(guò)具有局部排放功能的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)使激光照射表面處于減壓空氣。在這種減壓空氣下執(zhí)行激光照射，可以減少加工能量，而且不降低生產(chǎn)率地去除和排出廢屑。
圖5A和5B是示出根據(jù)一實(shí)施例的當(dāng)執(zhí)行激光加工時(shí)的散布的廢屑的實(shí)例的圖，其中，圖5A是示出加工區(qū)域附近的頂視圖，圖5B是示出加工區(qū)域附近的側(cè)視圖。如本實(shí)施例的圖4所示，當(dāng)執(zhí)行激光加工時(shí)，氣體通過(guò)管路18a從排氣孔18流入減壓腔11(激光加工頭)，并幾乎同時(shí)通過(guò)管路16a和17a從出口孔16和排氣孔17排出。因此，在加工物體7的激光照射區(qū)域附近產(chǎn)生圖4中所示的氣流。當(dāng)此時(shí)利用激光照射加工物體7的預(yù)定處理區(qū)域時(shí)，通過(guò)氣流吹走沒(méi)有完全從出口孔16和排氣孔17排出的廢屑26并將其沉積在照射區(qū)域22周?chē)囊粋?cè)(圖6的實(shí)例中為照射區(qū)域22的左側(cè))(參考圖5A)。
如上所述，適當(dāng)?shù)卣{(diào)整(設(shè)置)減壓腔11的開(kāi)口部分20的直徑和減壓腔11的底部10與加工物體7的照射表面之間的距離L。從而，可以減少?gòu)U屑26沉積在加工區(qū)域附近的區(qū)域。此外，由于廢屑沉積在圍繞開(kāi)口部分20的斜面11b上，即使廢屑圍繞加工區(qū)域散布時(shí)，也可以控制加工物體7上的沉積量。
因此，通過(guò)開(kāi)口部分20控制由利用激光的燒蝕加工產(chǎn)生的廢屑26的散布范圍，并將該廢屑26圍繞開(kāi)口部分20沉積，從而可防止廢屑26重新沉積在加工物體7的表面上。
接下來(lái)，將參考圖6解釋根據(jù)本實(shí)施例的激光加工方法。圖6示出了一種加工方法，其中當(dāng)氣體流入加工物體7的構(gòu)圖加工方向時(shí)，利用第二激光束(第二激光)以重疊方式照射利用第一激光束(第一激光)未去除的廢屑。
首先，在預(yù)定減壓條件下，調(diào)整從出口孔16和排氣孔17的排放流量與進(jìn)入排氣孔18的氣體流量以控制減壓腔11的內(nèi)部壓力。然后，從氣體流動(dòng)槽19吹出浮置氣體，以使減壓腔11的底部表面10與加工物體7的加工表面之間的距離維持恒定。
此外，氣體流入激光處理區(qū)域附近而可以沿著圖6中的從右到左的方向產(chǎn)生氣流，并利用第一激光照射該區(qū)域。幾乎同時(shí)執(zhí)行排放。廢屑27沉積在利用激光照射的加工物體7的第一照射區(qū)域23的左側(cè)。接下來(lái)，沿著構(gòu)圖加工方向移動(dòng)其上固定有加工物體7的加工臺(tái)6，具體在本實(shí)施例中為沿著與氣流相反的方向。然后，與上面類似，當(dāng)排放流入加工物體7的激光照射區(qū)域附近的氣體和空氣時(shí)，利用激光束照射加工物體7并使經(jīng)由第一激光束照射的第一照射區(qū)域23與經(jīng)由第二激光束照射的第二照射區(qū)域24部分重疊，例如重疊50％。
通過(guò)執(zhí)行重疊照射可以從出口孔16和排氣孔17去除和排出利用第一激光束產(chǎn)生并重新沉積的廢屑27。此時(shí)，沿著氣流方向，在第二照射區(qū)域24的左側(cè)上重新產(chǎn)生廢屑28。
類似地，沿著與氣流相反的方向(沿著構(gòu)圖加工方向)移動(dòng)其上固定有加工物體7的加工臺(tái)6并執(zhí)行激光束照射。在這種處理被重復(fù)直到照射第n束激光束之后，將廢屑29沉積在第n照射區(qū)域中的氣流的背風(fēng)側(cè)。同樣，可以去除和排出通過(guò)第一到第(n-1)束激光束在第一到第(n-1)照射區(qū)域上重新沉積的廢屑。
需要注意的是，本實(shí)施例中的加工光束的重疊率是例如大約50％。然而，應(yīng)當(dāng)明白，重疊率并不限于此。此外，本實(shí)施例中，氧氣(O2)、氦氣(He)、氬氣(Ar)等可以用作從氣體入口部13進(jìn)入加工區(qū)域的氣體。
接下來(lái)，將解釋另一實(shí)施例。如圖7中所示，由于加工物體7實(shí)際上是平板顯示器等的陣列基板(多層膜基板)，圖像加工方向，具體為激光照射路線，需要經(jīng)過(guò)多次改變。這種情況下，對(duì)排氣孔17，在排放加工物體7的激光照射區(qū)域附近的空氣的功能上附加將引導(dǎo)氣體進(jìn)入激光照射區(qū)域附近的功能。此外，對(duì)排氣孔18，在引導(dǎo)氣體進(jìn)入加工物體7的激光照射區(qū)域附近的功能上附加將排放加工物體7的激光照射區(qū)域附近的空氣的功能。因此，可根據(jù)加工物體7的構(gòu)圖加工方向切換排氣孔17和排氣孔18之間的氣體入口-出口方向。作為一實(shí)例，具有這樣的構(gòu)造，即排氣孔17和排氣孔18分別連接到排放裝置12和氣體入口部13，并在每個(gè)連接路徑中間設(shè)置諸如電磁閥的打開(kāi)-關(guān)閉機(jī)構(gòu)以便通過(guò)控制打開(kāi)-關(guān)閉機(jī)構(gòu)的打開(kāi)和關(guān)閉來(lái)轉(zhuǎn)換氣體的入口-出口方向。
特別地，當(dāng)如圖7所示從右到左執(zhí)行激光加工時(shí)，氣體被設(shè)置成沿著如圖4所示從右到左的方向流動(dòng)(從管路18a到管路17a)。此外，當(dāng)改變激光加工方向而從左到右執(zhí)行激光加工時(shí)，氣體被設(shè)置成沿著如圖4所示從左到右的方向流動(dòng)(從管路17a到管路18a)。
因此，根據(jù)構(gòu)圖加工方向，對(duì)在氣體入口-出口部分11a中形成的排氣孔17和18之間流動(dòng)的流體的轉(zhuǎn)換方向進(jìn)行控制。因此，如果改變構(gòu)圖加工方向，可以調(diào)整氣體流動(dòng)方向。接下來(lái)，將解釋另一實(shí)施例。
首先，在減壓腔11(激光加工頭)下側(cè)、形成有排氣孔17和18的氣體入口-出口部分11a中設(shè)置具有近似平行于激光光路的旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。然后，通過(guò)根據(jù)加工物體7的構(gòu)圖加工方向旋轉(zhuǎn)氣體入口-出口部分11a，可以切換在加工物體7的激光照射區(qū)域附近的排氣孔17和18之間流動(dòng)的氣體的入口和出口方向。因此，可根據(jù)構(gòu)圖加工方向的改變調(diào)整氣流方向(參考圖7)。通過(guò)這種構(gòu)造，可以容易并自動(dòng)地轉(zhuǎn)換氣流方向。
參考圖4，例如當(dāng)將構(gòu)圖加工方向改變180度時(shí)，將減壓腔11旋轉(zhuǎn)180度以便將氣流方向從左到右反轉(zhuǎn)。另外，在圖4中沿著底部-至-頂部方向執(zhí)行構(gòu)圖加工的情況下，將減壓腔11沿順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)90度以便將氣流方向改變?yōu)轫敳?至-底部方向。雖然上面說(shuō)明的是只是作為減壓腔11的一部分的氣體入口-出口部分11a旋轉(zhuǎn)，但應(yīng)理解，可以旋轉(zhuǎn)整個(gè)減壓腔11。
此外，將解釋另一實(shí)施例。圖8是根據(jù)本實(shí)施例的減壓腔11的底視圖。根據(jù)圖8的實(shí)施例，還以90度在減壓腔11的周邊設(shè)置圖4中所示的氣體入口和開(kāi)口結(jié)構(gòu)的另一組合，以便縮短在X方向和Y方向的兩個(gè)方向進(jìn)行構(gòu)圖時(shí)轉(zhuǎn)換氣流方向的時(shí)間。
在圖8的減壓腔11(激光加工頭)中，管路31a和32b，具體為第三和第四排氣孔以彼此相對(duì)的方式形成，并分別位于與管路17a(排氣孔17)和管路18a(排氣孔18)成90度的位置，以引導(dǎo)氣體進(jìn)入加工物體7的激光照射區(qū)域附近或排放激光照射區(qū)域附近的空氣。因此，根據(jù)加工物體7的構(gòu)圖加工方向，選擇、應(yīng)用一對(duì)排氣孔17和排氣孔18或一對(duì)第三和第四排氣孔(管路31a和32a)并進(jìn)行轉(zhuǎn)換。
根據(jù)本實(shí)施例，由于每隔90度設(shè)置一排氣孔，所以當(dāng)在構(gòu)圖期間轉(zhuǎn)換加工方向時(shí)，不需要旋轉(zhuǎn)減壓腔11。同樣，可以縮短轉(zhuǎn)換時(shí)間。另外，由于需要旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，可以阻止機(jī)械精度誤差。因此，與圖4的實(shí)施例相比，可以實(shí)現(xiàn)高精度的構(gòu)圖加工。
根據(jù)該實(shí)施例，減少基于利用激光的燒蝕或熱熔融的激光加工期間的熱效應(yīng)。因此，如上所述，可以有效地去除和排出由激光加工產(chǎn)生的廢屑以便減少沉積在加工表面上的廢屑量。
因此，可以獲得非常有效的精確激光加工并防止廢屑沉積，所以，可以擴(kuò)展激光加工的應(yīng)用，且當(dāng)維持高精度時(shí)，可以低成本形成精密圖案。
需要注意的是，雖然給定了諸如材料種類和數(shù)值的不同技術(shù)定義，但是本發(fā)明的范圍并不限于這些實(shí)例，除非提供了本實(shí)施例限于此效果的特別描述。
本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，根據(jù)設(shè)計(jì)要求和其他因素，在所附權(quán)利要求及其等價(jià)物的范圍內(nèi)可能出現(xiàn)各種修改、結(jié)合、子結(jié)合和變更。
應(yīng)當(dāng)理解的是，對(duì)于這里描述的本優(yōu)選實(shí)施例的不同的改變和修改對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯見(jiàn)的。在不脫離本主題的精神和范圍并不減小其預(yù)期優(yōu)點(diǎn)的前提下，可以作出這些改變和修改。所以，這種改變和修改由所附權(quán)利要求所覆蓋。
本申請(qǐng)要求于2006年3月7日向日本專利局提交的日本專利申請(qǐng)JP2006-61561的優(yōu)先權(quán)，并在此引入其全部?jī)?nèi)容作為參考。
權(quán)利要求
1.一種利用激光在形成于加工物體上的多層膜上執(zhí)行透明導(dǎo)電膜的構(gòu)圖加工的激光加工裝置，所述激光加工裝置包括激光加工頭，所述激光加工頭包括使照射所述加工物體的激光透射通過(guò)的透射窗；使透射通過(guò)所述透射窗的激光照射到所述激光加工頭的底部的開(kāi)口部分；將所述加工物體的激光照射區(qū)域附近的空氣排放到外部的出口孔；引導(dǎo)氣體進(jìn)入所述加工物體的激光照射區(qū)域附近的第一排氣孔；以及設(shè)置在所述第一排氣孔相對(duì)的位置并將所述加工物體的激光照射區(qū)域附近的空氣排放到外部的第二排氣孔，其中，通過(guò)與設(shè)置在所述激光加工頭底部的所述開(kāi)口部分連續(xù)的所述出口孔和所述第二排氣孔排放所述加工物體的激光照射區(qū)域產(chǎn)生的廢屑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的激光加工裝置，其中，通過(guò)調(diào)整所述激光加工頭的開(kāi)口部分的直徑并調(diào)整所述加工物體的所述多層膜表面與所述激光加工頭的底部之間的距離來(lái)控制沉積在所述加工物體上的廢屑量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的激光加工裝置，其中，在利用第一激光照射所述加工物體之后，將用于安裝所述加工物體的加工臺(tái)沿著與從所述激光加工頭的所述第一排氣孔指向所述第二排氣孔的氣流相反的方向移動(dòng)預(yù)定距離，且利用第二激光照射所述加工物體使得被所述第一激光照射的第一區(qū)域與被第二激光照射的第二區(qū)域部分地重疊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的激光加工裝置，其中，所述第一排氣孔排放所述激光照射區(qū)域附近的空氣，并引導(dǎo)該氣體進(jìn)入所述加工物體的激光照射區(qū)域附近，其中，所述第二排氣孔引導(dǎo)氣體進(jìn)入所述加工物體的激光照射區(qū)域附近，并排放所述加工物體的激光照射區(qū)域附近的空氣，其中，根據(jù)所述加工物體的構(gòu)圖加工方向的改變來(lái)改變所述第一排氣孔和所述第二排氣孔之間的氣體入口-出口方向。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的激光加工裝置，其中，所述激光加工頭還包括彼此相對(duì)設(shè)置并相對(duì)于所述第一排氣孔和第二排氣孔成大約90度的第三排氣孔和第四排氣孔，以引導(dǎo)氣體進(jìn)入所述加工物體的激光照射區(qū)域附近或排放所述加工物體的激光照射區(qū)域附近的空氣，并且其中根據(jù)所述加工物體的構(gòu)圖加工方向的改變來(lái)選擇并轉(zhuǎn)換一對(duì)所述第一排氣孔和所述第二排氣孔和一對(duì)所述第三排氣孔和所述第四排氣孔中的任一對(duì)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的激光加工裝置，其中，將設(shè)置有所述第一和第二排氣孔并具有與所述激光的光路近似平行的旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)置在所述激光加工頭的一部分中，并且通過(guò)根據(jù)所述加工物體的構(gòu)圖加工方向的改變旋轉(zhuǎn)所述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)來(lái)改變所述加工物體的激光照射區(qū)域附近的所述第一排氣孔和所述第二排氣孔之間的氣體入口-出口方向。
7.一種利用激光在形成于加工物體上的多層膜上執(zhí)行透明導(dǎo)電膜的構(gòu)圖加工的激光加工頭，包括使照射所述加工物體的激光透射通過(guò)的透射窗；使透射通過(guò)所述透射窗的激光照射到所述激光加工頭的底部的開(kāi)口部分；將所述加工物體的激光照射區(qū)域附近的空氣排放到外部的出口孔；引導(dǎo)氣體進(jìn)入所述加工物體的激光照射區(qū)域附近的第一排氣孔；以及與所述第一排氣孔相對(duì)設(shè)置并排放所述加工物體的激光照射區(qū)域附近的空氣的第二排氣孔，其中，通過(guò)與設(shè)置在所述激光加工頭底部的所述開(kāi)口部分連續(xù)的所述出口孔和所述第二排氣孔排放所述加工物體的激光照射區(qū)域產(chǎn)生的廢屑。
8.一種利用激光在形成于加工物體上的多層膜上執(zhí)行透明導(dǎo)電膜的構(gòu)圖加工的激光加工方法，包括引導(dǎo)氣體進(jìn)入所述加工物體的激光照射區(qū)域附近；利用第一激光照射所述加工物體；沿著與所述氣體的流動(dòng)相反的方向，使用于安裝所述加工物體的加工臺(tái)移動(dòng)預(yù)定距離；排放所述加工物體的激光照射區(qū)域附近的空氣；以及在排放所述激光照射區(qū)域附近的空氣期間，利用第二激光照射所述加工物體，使得被所述第一激光照射的第一照射區(qū)域與被所述第二激光照射的第二照射區(qū)域部分重疊。
全文摘要
提供一種激光加工裝置。該激光加工裝置包括具有透射窗、開(kāi)口部分、出口孔、第一排氣孔和第二排氣孔的激光加工頭。該透射窗透射通過(guò)照射加工物體的激光。該開(kāi)口部分使所述透射通過(guò)的激光照射到該激光加工頭的底部。該出口孔使該加工物體的激光照射區(qū)域附近的空氣排放到外部。該第一排氣孔引導(dǎo)氣體進(jìn)入激光照射區(qū)域附近。該第二排氣孔排放激光照射區(qū)域附近的空氣。通過(guò)與設(shè)置在該激光加工頭底部的開(kāi)口部分連續(xù)的出口孔和該第二排氣孔排放該加工物體產(chǎn)生的廢屑。
文檔編號(hào)B23K26/00GK101032785SQ20061013631
公開(kāi)日2007年9月12日 申請(qǐng)日期2006年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月7日
發(fā)明者阿蘇幸成, 佐佐木良成, 村瀬英壽, 山田尚樹(shù) 申請(qǐng)人:索尼株式會(huì)社, 埃克斯特克有限公司