[发明专利]激光加工装置、激光加工头及激光加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在多层薄膜如FPD(平板显示器)上构图树脂膜或金属薄膜的技术。具体地，本发明涉及一种激光加工装置、一种激光加工头以及一种激光加工方法，用于在用激光照射材料表面时，清洁和收集在其烧蚀(ablation)、热熔或两者交互中由激光加工产生的材料散片或碎屑。

本申请要求于2006年11月11日申请的日本专利申请JP2007-299526的优先权，其全部内容在此引用作为参考。

背景技术

近来在开发和改进低成本的高精度平板显示器(FPD)上的竞争加速了更高质量和高生产率的FPD的制造。

FDP显示面板通常通过光刻法制造。但是，用光刻法需要注意许多方面。例如，装置尺寸增加，以及采用显影溶剂或化学溶剂时要准备环境保护。另外，由于相对其它类型的构图采用不同类型的抗蚀剂或显影溶剂，光刻法在构图中需要两个步骤。因此，现在通过激光束直接加工膜被广泛用于取代光刻法。

用于上述直接加工的激光的例子包括短波激光，例如准分子激光。典型的准分子激光或受激调光激光器具有能破坏化学键的高光子能量。准分子激光可通过用短波长的短脉冲激光照射材料导致材料的烧蚀，其中包括光化学分解或光热分解，并能在控制热效应的同时去除或微刻材料。这种包括烧蚀的激光加工技术引起极大的关注。各种材料，例如塑料(聚合材料)、金属、及陶瓷可通过用具有受控能量密度的准分子激光束照射材料而以烧蚀方式加工。

在采用激光的烧蚀加工中，被加工材料通常存在从被激光束照射的被加工材料表面产生的到已加工区域周围的散片。这些材料散片通常被称作碎屑。如果碎屑生成并附着到加工区域的外周，则所需质量和所需加工精度就都无法获得。因此，已努力研究和开发减少碎屑的方法。

例如，日本未审查专利公报H10-99978公开了一种用于消除碎屑的装置，具有将流体如空气喷到材料的已加工区域附近表面的流体输送装置，以及位于与流体喷出口相对位置，从材料的已加工区域吸取碎屑的吸管(以下称之为“第一技术”)。

另外，本领域公知，如果在用激光束照射材料的同时在激光照射表面附近喷送辅助气体，则可减少附着到材料的碎屑量。例如，日本未审查专利公报H09-192870公开了一种用于清除碎屑的装置，具有激光加工头，其包括：喷出辅助气体到已加工区域的内部喷嘴，以及设置在内部喷嘴外周上的用于抽吸带有碎屑的已喷出气体的外部喷嘴(以下称之为“第二技术”)。本领域还公知可通过采用预定气体分解碎屑而防止碎屑的产生。本领域还公知可通过在真空度大约10[Pa](10^-2Torr)的减小压力下用激光束照射材料，可显著减小累积在材料上的碎屑量。

日本未审查专利申请公报2004-230458公开了一种控制碎屑累积的装置，具有位于叠在基板108a上的加工膜108上的加工材料107正上方的开口120，以及为形成有遮光框或可变窗孔部104和开口120的封闭空间减压的排出装置，其中激光束102照射材料107产生的碎屑121被清除，排出的碎屑121聚集在开口120中。因此，加工材料107上碎屑的累积得到控制(以下称之为“第三技术”)。

发明内容

根据本发明的实施例，如日本未审查专利申请公布第H10-99978所示的散布在加工区域周围的多数碎屑可被清除和收集。

根据本发明的实施例，如日本未审查专利申请公布第H09-192870所示的重新附着在加工区域周围的多数碎屑可被清除和收集。

根据本发明的实施例，如日本未审查专利申请公布第2004-230458所示的积累在加工区域中心的重新附着到材料表面的多数碎屑可被清除和收集。

在加工金属薄膜时，合适的工作条件主要取决于激光束的波长、能量密度、脉冲宽度、辐射脉冲数，以及材料的物理性质、膜厚度，以及膜的组成。通过由激光束辐射造成的热烧蚀和热反应作用，材料可被去除和微构图。另外，如果用具有较短脉冲宽度的激光束辐射，可减少由于热而产生的不良影响。尽管如日本未审查专利申请公布第H09-192870中的技术2所示，碎屑可通过喷出辅助气体以分散碎屑而得到清除，但是如果被加工材料是用于电极的薄膜，激光加工产品的质量可能存在问题，例如由于加工区域附近产生的熔渣或碎屑重新附着而造成短路。