JP5461205B2

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Publication number: JP5461205B2
Application number: JP2010009073A
Authority: JP
Inventors: 直晃福田; 亮一久保; 一郎坂井
Original assignee: Hitachi Zosen Corp
Current assignee: Kanadevia Corp
Priority date: 2010-01-19
Filing date: 2010-01-19
Publication date: 2014-04-02
Anticipated expiration: 2030-01-19
Also published as: JP2011147943A

Description

本発明は、例えば太陽電池における周縁部の導電膜を除去するような、基板の端面部の加工を、ベッセルビームにより行う方法、及びその方法を実施する装置に関するものである。 The present invention relates to a method for processing an end surface portion of a substrate by using a Bessel beam, such as removing a conductive film at a peripheral portion of a solar cell, and an apparatus for performing the method.

従来から、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ等の多くの電気製品の基板に対し、回路等のパターンが形成されている。このような回路等のパターン形成の方法としては、例えばレーザとＸＹテーブルスキャニングミラーを同期させる方法が用いられている。 Conventionally, patterns such as circuits are formed on substrates of many electrical products such as liquid crystal displays and plasma displays. As a pattern forming method for such a circuit, for example, a method of synchronizing a laser and an XY table scanning mirror is used.

また、これら基板上に形成された導電性薄膜の端面部の除去等においても、レーザによる加工が同様に行われている。 Further, in the removal of the end face portion of the conductive thin film formed on these substrates, processing by laser is similarly performed.

これらレーザを用いた加工として、例えば図６に示すように、円形または矩形状の加工スポット２を所定の重ね合せ率をもって移動させる方法が知られている（例えば特許文献１）。なお、図６中の１は基板、１ａは基板１の端面部を示す。 As processing using these lasers, for example, as shown in FIG. 6, there is known a method of moving a circular orrectangular processing spot 2 with a predetermined overlay rate (for example, Patent Document 1). In FIG. 6, 1 denotes a substrate, and 1 a denotes an end surface portion of thesubstrate 1.

しかしながら、前記レーザ加工においては、微小な円形または矩形状の加工スポットを所定の重ね合せ率をもって移動させるので、加工に時間を要し、作業効率が悪いという問題がある。特に液晶パネルや太陽電池等の大型基板になると、前記問題は顕著である。 However, in the laser processing, since a minute circular or rectangular processing spot is moved with a predetermined superposition ratio, there is a problem that processing takes time and working efficiency is poor. In particular, the problem is remarkable when a large substrate such as a liquid crystal panel or a solar cell is used.

また、加工に時間を要するので、基板にレーザを長時間照射することになるため、基板上の加工範囲以外の部分にも熱的な影響（劣化）を与えるという問題があった。 In addition, since processing takes time, the substrate is irradiated with a laser for a long time, and there is a problem in that a portion other than the processing range on the substrate is thermally affected (deteriorated).

特開２００６−３０５６０１号公報JP 2006-305601 A

本発明が解決しようとする問題点は、従来の微小な加工スポットを重ね合せて移動させる方法では、加工に時間を要して作業効率が悪く、また、加工に時間を要するので、基板上の加工範囲以外の部分にも熱的な影響を与えるという点である。 The problem to be solved by the present invention is that, in the conventional method of moving a small processing spot in a superimposed manner, the processing takes time and the working efficiency is poor, and the processing takes time. In other words, the thermal effect is also exerted on portions other than the processing range.

本発明のレーザ加工方法は、
レーザによる加工精度を維持しつつ加工時間を短くして、基板への熱的影響を抑制し得るようにするために、
基板にベッセルビームを照射して基板の端面部をレーザ加工する方法であって、
ベッセルビームの照射を前記基板の側面から行い、かつ、照射したベッセルビームと基板の加工位置との相対位置関係を検出しながら加工位置の補正を行いつつ、前記端面部の加工を行うことを最も主要な特徴としている。The laser processing method of the present invention comprises:
In order to shorten the processing time while maintaining the processing accuracy by the laser and to suppress the thermal influence on the substrate,
A method of laser processing an end surface portion of a substrate by irradiating a substrate with a Bessel beam,
It is most preferable to perform processing of the end face portion while performing irradiation of the Bessel beam from the side surface of the substrate and correcting the processing position while detecting the relative positional relationship between the irradiated Bessel beam and the processing position of the substrate. Main features.

前記本発明のレーザ加工方法は、
レーザビームを照射するレーザ発振器と、
このレーザ発振器より照射されたレーザビームをベッセルビームに形成する光学部材と、
基板側面から照射した、前記光学部材により形成されたベッセルビームと、基板の加工位置を検出する検出器と、
基板の傾きを検出する検出器と、
これら検出器により検出したベッセルビームと、基板の加工位置及び基板の傾きに基づき、基板、光学部材の少なくとも何れか一つの位置を制御してベッセルビームによる加工位置の補正を行う位置制御装置を備えた、本発明のレーザ加工装置を用いて実施することができる。The laser processing method of the present invention comprises:
A laser oscillator for irradiating a laser beam;
An optical member for forming a laser beam irradiated from the laser oscillator into a Bessel beam;
A Bessel beam formed by the optical member irradiated from the side surface of the substrate, a detector for detecting a processing position of the substrate,
A detector for detecting the tilt of the substrate;
Based on the Bessel beam detected by these detectors, the processing position of the substrate, and the tilt of the substrate, a position control device is provided that corrects the processing position by the Bessel beam by controlling the position of at least one of the substrate and the optical member. In addition, it can be carried out using the laser processing apparatus of the present invention.

本発明では、基板の側面からベッセルビームを照射し、かつ、照射したベッセルビームと基板の加工位置と基板との相対位置関係を検出しながら加工位置の補正を行いつつ端面部の加工を行うので、加工精度を維持しつつ効率良く加工することができる。また、加工時間が短くなって、基板への熱的影響が抑制される。 In the present invention, the end face portion is processed while correcting the processing position while irradiating the Bessel beam from the side surface of the substrate and detecting the relative positional relationship between the irradiated Bessel beam and the processing position of the substrate and the substrate. , It can be processed efficiently while maintaining the processing accuracy. Moreover, the processing time is shortened, and the thermal influence on the substrate is suppressed.

本発明のレーザ加工に使用するベッセルビームを説明する図である。It is a figure explaining the Bessel beam used for laser processing of the present invention.本発明のレーザ加工方法におけるベッセルビームの基板に対する照射状況を説明する図である。It is a figure explaining the irradiation condition with respect to the board | substrate of the Bessel beam in the laser processing method of this invention.本発明のレーザ加工装置を使用した本発明のレーザ加工方法を説明する図で、（ａ）は基板の側面から見た図、（ｂ）は基板の上面から見た端面部の図である。It is a figure explaining the laser processing method of this invention using the laser processing apparatus of this invention, (a) is the figure seen from the side surface of a board | substrate, (b) is the figure of the end surface part seen from the upper surface of the board | substrate.本発明のレーザ加工装置を構成するＣＣＤカメラによるベッセルビームの基板上下面側の位置を示した画像を示した図で、（ａ）は上側に設置したＣＣＤカメラによる画像、（ｂ）は下側に設置したＣＣＤカメラによる画像である。2A and 2B are diagrams showing images showing the positions of the upper and lower surfaces of a Bessel beam by a CCD camera constituting the laser processing apparatus of the present invention, in which FIG. It is the image by the CCD camera installed in.本発明のレーザ加工方法の実施時における集塵ノズルによる集塵状態を説明する図である。It is a figure explaining the dust collection state by a dust collection nozzle at the time of implementation of the laser processing method of the present invention.円形の加工スポットを所定の重ね合せ率をもって移動させるレーザ加工方法により、基板の端部を加工する場合を説明した図である。It is a figure explaining the case where the edge part of a board | substrate is processed with the laser processing method which moves a circular processing spot with a predetermined superposition rate.

本発明では、加工精度を維持しつつ、加工時間を短くして基板への熱的影響を抑制するという目的を、基板の側面からベッセルビームを照射することで実現した。 In the present invention, the object of shortening the processing time and suppressing the thermal influence on the substrate while maintaining the processing accuracy is realized by irradiating the Bessel beam from the side surface of the substrate.

以下、本発明について、図１〜図５を用いて詳細に説明する。
図１、図２は本発明のレーザ加工に使用するベッセルビームとベッセルビームの基板に対する照射状況を説明する図である。Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
FIG. 1 and FIG. 2 are diagrams for explaining the Bessel beam used for laser processing of the present invention and the irradiation state of the Bessel beam on the substrate.

レーザビームを照射する際、図１に示すように、プリズム３等の光学部材を用いて形成することができるベッセルビーム４は、焦点深度が深いことが特徴で、基板に対して垂直に照射することで、加工する基板がぶれた場合も精度良く加工できることが知られている。 When irradiating a laser beam, as shown in FIG. 1, theBessel beam 4 that can be formed using an optical member such as a prism 3 is characterized by a deep focal depth, and irradiates perpendicularly to the substrate. Thus, it is known that processing can be performed with high precision even when the substrate to be processed is shaken.

このベッセルビーム４を、図２に示すように、基板１の側面から照射すると、焦点深度が深いことから加工面に対して線状の加工が可能となり、通常のピンポイントによる照射に比べて、加工効率が高く、基板１へのレーザビーム５の照射時間が抑えられる。従って、熱的な負担が低減できる。 When thisBessel beam 4 is irradiated from the side surface of thesubstrate 1 as shown in FIG. 2, since the depth of focus is deep, linear processing can be performed on the processing surface. Compared to irradiation by a normal pinpoint, The processing efficiency is high, and the irradiation time of thelaser beam 5 onto thesubstrate 1 can be suppressed. Therefore, the thermal burden can be reduced.

しかしながら、基板１の側面からベッセルビーム４を照射した場合、ベッセルビーム４の加工位置の裕度が小さいため、ハンドリングが困難となる。 However, when the Besselbeam 4 is irradiated from the side surface of thesubstrate 1, the tolerance of the processing position of theBessel beam 4 is small and handling becomes difficult.

そこで、本発明では、レーザ発振器（図示省略）より照射されたレーザビーム５を、例えばプリズム３によりベッセルビーム４に形成して基板１の側面から照射する際に、図３に示すように、例えば基板１の上下位置にＣＣＤカメラ６ａ、６ｂを設置するのと共に、例えば基板１の下方位置に傾きセンサー７を設置し、基板１の傾きを検出するのである。 Therefore, in the present invention, when thelaser beam 5 irradiated from the laser oscillator (not shown) is formed into theBessel beam 4 by the prism 3, for example, and irradiated from the side surface of thesubstrate 1, as shown in FIG. TheCCD cameras 6a and 6b are installed at the upper and lower positions of thesubstrate 1, and the tilt sensor 7 is installed at the lower position of thesubstrate 1, for example, to detect the tilt of thesubstrate 1.

このＣＣＤカメラ６ａ、６ｂは、図４に示すように、前記照射したベッセルビーム４の基板１の上下面側の位置を映し出すことができるので、ベッセルビーム４の基板１の上下面側の位置を検出することができる。 As shown in FIG. 4, theCCD cameras 6a and 6b can project the positions of the irradiatedBessel beam 4 on the upper and lower surfaces of thesubstrate 1, so that the positions of theBessel beam 4 on the upper and lower surfaces of thesubstrate 1 are displayed. Can be detected.

レーザ加工時は、プリズム３の位置、ＣＣＤカメラ６ａ、６ｂの相対位置関係は変化しない。従って、前記検出したベッセルビーム４の基板１の上下面側の位置により、レーザビーム５とプリズム３との位置決め（プリズム３の中心とレーザビーム５の中心を一致させる）を行い、さらに、基板１の上下面側の位置と、基板１の傾きに基づき、位置制御装置８で例えば基板１を動かし、ベッセルビーム４の基板１の上下面側の位置を移動させて加工位置の補正を行いつつ、基板１の端面部１ａの加工を行うのである。 During laser processing, the position of the prism 3 and the relative positional relationship between theCCD cameras 6a and 6b do not change. Accordingly, thelaser beam 5 and the prism 3 are positioned (the center of the prism 3 and the center of thelaser beam 5 are matched) according to the position of the detectedBessel beam 4 on the upper and lower surfaces of thesubstrate 1. Based on the position of the upper and lower surfaces of thesubstrate 1 and the inclination of thesubstrate 1, for example, thesubstrate 1 is moved by theposition control device 8, and the position of the upper and lower surfaces of thesubstrate 1 of theBessel beam 4 is moved to correct the processing position. The end surface portion 1a of thesubstrate 1 is processed.

このように、本発明では、ベッセルビーム４を基板１の側面から照射するので、加工面に対して線状の加工が可能となって、通常のピンポイントによる照射に比べて、加工効率が高くなり、基板１へのビームの照射時間を抑えて、熱的な負担が低減できる。 As described above, in the present invention, since the Besselbeam 4 is irradiated from the side surface of thesubstrate 1, linear processing can be performed on the processing surface, and processing efficiency is higher than that of normal pinpoint irradiation. As a result, it is possible to reduce the thermal burden by suppressing the irradiation time of the beam to thesubstrate 1.

そして、その際、ベッセルビーム４の基板１の上面側・下面側の位置と、基板１の位置関係を随時検出して加工位置を補正するので、ベッセルビーム４を基板１の側面から照射する際に、加工位置の裕度が小さいことにより、加工されない部分や加工むらの発生を防止することができる。 At that time, the position of thesubstrate beam 4 on the upper surface side and the lower surface side of thesubstrate 1 and the positional relationship of thesubstrate 1 are detected at any time to correct the processing position, so that thebeam beam 4 is irradiated from the side surface of thesubstrate 1. In addition, since the margin of the machining position is small, it is possible to prevent the occurrence of non-machined parts and machining irregularities.

また、本発明では、図５に示すように、レーザ加工時に集塵装置９を基板１の表面近傍まで近づけて配置することができるので、パーティクル１０の除去を効率よく行うことができるという利点もある。 Further, in the present invention, as shown in FIG. 5, the dust collector 9 can be arranged close to the surface of thesubstrate 1 during laser processing, so that theparticle 10 can be removed efficiently. is there.

上記本発明では、ベッセルビーム４の特性上、ビームが透過しない基板１には適用することができない。よって、ガラス樹脂や樹脂基板（シート・フィルム）など透明なものに限定されることは言うまでもない。 The above-described present invention cannot be applied to thesubstrate 1 through which the beam does not transmit due to the characteristics of theBessel beam 4. Therefore, it is needless to say that it is limited to a transparent material such as a glass resin or a resin substrate (sheet / film).

具体的には、本発明の適用対象としては、例えば太陽電池や液晶パネルを把持もしくは封止するために、基板の端部の導電性部材を除去するものが考えられる。 Specifically, as an object to which the present invention is applied, for example, in order to grip or seal a solar cell or a liquid crystal panel, one that removes the conductive member at the end of the substrate can be considered.

また、ベッセルビーム４の基板１の上下面側の位置をＣＣＤカメラ６ａ、６ｂで検出する場合、ＣＣＤカメラ６ａ、６ｂに到達するビーム出力が大きい場合は、ＣＣＤカメラ６ａ、６ｂが損傷しないような手段を講じる必要がある。 Further, when the positions of the Besselbeam 4 on the upper and lower surfaces of thesubstrate 1 are detected by theCCD cameras 6a and 6b, theCCD cameras 6a and 6b are not damaged if the beam output reaching theCCD cameras 6a and 6b is large. It is necessary to take measures.

例えば、ビーム出力を減衰するフィルター（減衰フィルター）をＣＣＤカメラ６ａ、６ｂの直前に設けたり、また、ＣＣＤカメラ６ａ、６ｂの直前に感光フィルム（ビーム照射位置のみ色が変わる）を設置し、この感光フィルムを撮像する等すれば良い。 For example, a filter (attenuation filter) for attenuating the beam output is provided immediately before theCCD cameras 6a and 6b, or a photosensitive film (the color changes only at the beam irradiation position) is provided immediately before theCCD cameras 6a and 6b. What is necessary is just to image a photosensitive film.

本発明は、上記の例に限るものではなく、各請求項に記載の技術的思想の範疇において、適宜実施の形態を変更しても良いことは言うまでもない。 The present invention is not limited to the above examples, and it goes without saying that the embodiments may be appropriately changed within the scope of the technical idea described in each claim.

例えば上記の例では、ベッセルビーム４の基板１の上下面側の位置を、２台のＣＣＤカメラ６ａ、６ｂで検出しているが、１台のＣＣＤカメラで基板１の加工側のみを検出するものでも良い。 For example, in the above example, the positions of theBessel beam 4 on the upper and lower surfaces of thesubstrate 1 are detected by the twoCCD cameras 6a and 6b, but only the processing side of thesubstrate 1 is detected by one CCD camera. Things can be used.

また、ベッセルビーム４の位置の検出は、ＣＣＤカメラ以外でも可能である。ベッセルビーム４の位置検出部におけるビームの大きさは、加工条件にもよるが５mm程度であるので、光センサーや熱センサーを単数又は複数設置し、所定位置にベッセルビーム４が存在するか否かを検出することでベッセルビーム４の位置の検出を行うものでも良い。 Further, the position of theBessel beam 4 can be detected by means other than a CCD camera. The beam size at the position detection unit of theBessel beam 4 is about 5 mm depending on the processing conditions. Therefore, whether or not theBessel beam 4 exists at a predetermined position by installing one or a plurality of optical sensors or thermal sensors. The position of theBessel beam 4 may be detected by detecting.

また、上記の例では基板１を動かし、ベッセルビーム４を移動させて加工位置の補正を行うものを示したが、プリズム３を移動させても良い。また、ベッセルビーム４を形成できる光学部材であれば、プリズム３に限らず、円錐レンズ（アキシコンレンズ）等、公知のものが使用できる。 In the above example, thesubstrate 1 is moved and thevessel beam 4 is moved to correct the processing position. However, the prism 3 may be moved. Further, as long as the optical member can form theBessel beam 4, not only the prism 3 but also a known one such as a conical lens (axicon lens) can be used.

本発明は、導電性部材の除去だけでなく、被加工物の端面部にビームを照射する必要のある加工であれば、微細加工等、どのようなレーザ加工にも適用が可能である。 The present invention can be applied not only to the removal of the conductive member but also to any laser processing such as micromachining as long as it is necessary to irradiate the end face of the workpiece with a beam.

１基板
１ａ端面部
３プリズム
４ベッセルビーム
５レーザビーム
６ａ、６ｂＣＣＤカメラ
７傾き検出センサー
８位置制御装置DESCRIPTION OFSYMBOLS 1 Board | substrate 1a End surface part 3Prism 4Bessel beam 5Laser beam 6a, 6b CCD camera 7Tilt detection sensor 8 Position control apparatus

Claims

Translated fromJapanese

基板にベッセルビームを照射して基板の端面部をレーザ加工する方法であって、
ベッセルビームの照射を前記基板の側面から行い、かつ、照射したベッセルビームと基板の加工位置との相対位置関係を検出しながら加工位置の補正を行いつつ、前記端面部の加工を行うことを特徴とするレーザ加工方法。A method of laser processing an end surface portion of a substrate by irradiating a substrate with a Bessel beam,
Irradiating the Bessel beam from the side surface of the substrate, and processing the end face while correcting the processing position while detecting the relative positional relationship between the irradiated Bessel beam and the processing position of the substrate. A laser processing method.

基板にベッセルビームを照射して基板の端面部をレーザ加工する装置であって、
レーザビームを照射するレーザ発振器と、
このレーザ発振器より照射されたレーザビームをベッセルビームに形成する光学部材と、
基板側面から照射した、前記光学部材により形成されたベッセルビームと、基板の加工位置を検出する検出器と、
基板の傾きを検出する検出器と、
これら検出器により検出したベッセルビームと、基板の加工位置及び基板の傾きに基づき、基板、光学部材の少なくとも何れか一つの位置を制御してベッセルビームによる加工位置の補正を行う位置制御装置を備えたことを特徴とするレーザ加工装置。An apparatus that irradiates a substrate with a Bessel beam and laser-processes an end surface portion of the substrate,
A laser oscillator for irradiating a laser beam;
An optical member for forming a laser beam irradiated from the laser oscillator into a Bessel beam;
A Bessel beam formed by the optical member irradiated from the side surface of the substrate, a detector for detecting a processing position of the substrate,
A detector for detecting the tilt of the substrate;
Based on the Bessel beam detected by these detectors, the processing position of the substrate, and the tilt of the substrate, a position control device is provided that corrects the processing position by the Bessel beam by controlling the position of at least one of the substrate and the optical member. A laser processing apparatus characterized by that.