(57)【要約】  従来のレーザ時間パワー形状ではなく有益な時間パワー形状を各パルスが有するパルス列の形の一連のレーザパルスにより、基板上の材料の薄膜にラインをスクライブする。有益な時間パルス形状は、スパイク部／平坦部を有するいす形状、又は方形パルス形状を有する。薄膜にラインをスクライブするのは、スクライブされるべきライン上に一連のレーザパルススポットを、ラインに沿って隣接するレーザパルススポットの間に重なり領域があるように置くことによって実現される。有益なパルス形状を有する一連のレーザパルスを使用して薄膜にラインをスクライブすると、従来のパルス形状を用いて実現されるものと比較して、品質が良化しスクライブ加工がきれいになる。【選択図】  図７
2013505837.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に堆積された材料の薄膜にパターンをスクライブするレーザによる加工方法であって、
基板上の前記薄膜材料にパターンをスクライブするのに適する有益なレーザパルス時間的パワー形状を選択し、観察可能な亀裂が、前記薄膜にスクライブされたパターンのところで前記基板中に形成されなくなるようにするステップと、
第１のパルス及び少なくとも９つの後続のパルスを特徴とする一連のレーザパルスを用意するステップであり、前記一連のレーザパルスの各々が前記有益なレーザパルス時間的パワー形状を特徴とし、前記一連のレーザパルスの各々が、あるレーザスポット領域を有するレーザスポットをさらに特徴とする、ステップと、
前記第１のパルスの前記レーザスポットを前記薄膜材料上のスポット位置に置くステップと、
前記一連のレーザパルス中の後続パルスそれぞれのレーザスポットを前記薄膜上のパターンに沿ったスポット位置に、各スポット位置が前のパルスのレーザスポットのスポット位置に隣接するように、かつ各スポットのうちのある領域が前の各スポットのうちのある領域にある量で重なるようにスポット位置の重なりがあるように置くステップと
を含む、方法。
【請求項２】
前記パターンが直線である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記パターンが曲線である、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記有益なレーザパルス時間的パワー形状が方形パルスである、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記有益なレーザパルス時間的パワー形状がスパイク部／平坦部を有するいす形状である、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記有益なレーザパルス時間的パワー形状が、垂下部がある方形パルスである、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記２つの隣接するスポットの領域の重なりが１０％を超え９５％未満である、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記レーザスポット領域が０．００００００１平方センチメートルを超え０．０００１平方センチメートル未満である、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記薄膜材料が酸化亜鉛である、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記薄膜材料が透明導電酸化物である、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記薄膜材料が、アモルファスシリコン、テルル化カドミウム、２セレン化銅インジウム、２セレン化銅インジウムガリウム、及びモリブデンからなる群から選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記有益なレーザパルス時間的パワー形状が、パルス長ＦＷＨＭが１ｎｓを超え２００ｎｓ未満であるパルスを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記有益なレーザパルス時間的パワー形状が、立上がり端立上がり時間が前記パルス長の１０％未満になるような前記立上がり端立上がり時間及び立下がり端立下がり時間を有する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記有益なレーザパルス時間的パワー形状が、立下がり端立下がり時間が前記パルス長の３０％未満になるような前記立下がり端立下がり時間を有する、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
基板上に堆積された材料の薄膜にパターンをスクライブするレーザによる加工方法であって、
基板上の前記薄膜材料にパターンをスクライブするのに適する有益なレーザパルス時間的パワー形状を選択し、観察可能な亀裂が、前記薄膜にスクライブされたパターンのところで前記基板中又は前記薄膜材料の縁部中に形成されなくなるようにするステップと、
第１のパルス及び少なくとも９つの後続パルスを特徴とする一連のレーザパルスを用意するステップであり、前記一連のレーザパルスの各々が前記有益なレーザパルス時間的パワー形状を特徴とし、前記一連のレーザパルスの各々が、あるレーザスポット領域を有するレーザスポットをさらに特徴とするステップと、
前記第１のパルスの前記レーザスポットを前記薄膜材料上のスポット位置に置くステップと、
前記一連のレーザパルス中の後続パルスそれぞれのレーザスポットを前記薄膜上のパターンに沿ったスポット位置に、各スポット位置が前のパルスのレーザスポットのスポット位置に隣接するように、かつ各スポットのうちのある領域が前の各スポットのうちのある領域にある量で重なるようなスポット位置の重なりがあるように置くステップと
を含む、方法。
【請求項１６】
前記パターンが直線である、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記パターンが曲線である、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
後続パルスの前記レーザスポット領域の、前のパルスの前記レーザスポット領域とのスポット重なりの量が１０％を超え９５％未満である、請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
前記レーザスポット領域が０．００００００１平方センチメートルを超え０．０００１平方センチメートル未満である、請求項１５に記載の方法。
【請求項２０】
前記薄膜材料が酸化亜鉛である、請求項１５に記載の方法。
【請求項２１】
前記薄膜材料が透明導電酸化物である、請求項１５に記載の方法。
【請求項２２】
前記薄膜材料が、アモルファスシリコン、テルル化カドミウム、２セレン化銅インジウム、２セレン化銅インジウムガリウム、及びモリブデンの中から選択される、請求項１５に記載の方法。
【請求項２３】
前記有益なレーザパルス時間的パワー形状が、パルス長ＦＷＨＭが１ｎｓを超え２００ｎｓ未満であるパルスを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項２４】
前記有益なレーザパルス時間的パワー形状が、立上がり端、立下がり端、及び平均パワーを有し、前記パルス長よりもかなり短いスパイク持続期間、及び前記レーザパルスの平均パワーよりも大きいピークパワーを有するパワースパイク部をさらに特徴とする、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記有益なレーザパルス時間的パワー形状が、０．３ｎｓを超え前記パルス長の３０％未満のパワースパイク部の長さＦＨＷＭを有する、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記有益なレーザパルス時間的パワー形状が、立上がり時間が０．１ｎｓを超え前記パワースパイク長ＦＷＨＭの３０％未満であるパワースパイク部を有する、請求項２４に記載の方法。
【請求項２７】
前記パワースパイク部のピークパワーと前記レーザパルスの平均パワーとの比が１．５よりも大きい、請求項２４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
[0001]本出願は、２００９年９月２４日出願の「Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｔｏ  Ｓｃｒｉｂｅ  ａ  Ｌｉｎｅ  ｉｎ  ａ  Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｍａｔｅｒｉａｌ  Ｕｓｉｎｇ  ａ  Ｂｕｒｓｔ  ｏｆ  Ｌａｓｅｒ  Ｐｕｌｓｅｓ  Ｗｉｔｈ  Ｂｅｎｅｆｉｃｉａｌ  Ｐｕｌｓｅ  Ｓｈａｐｅ」という名称の米国特許仮出願第６１／２４５，５８２号の優先権を主張する。上記出願の開示の全体が、あらゆる目的のために参照により本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【０００２】
[0002]本発明は一般に、材料のレーザ加工に関する。より具体的には、本発明は、レーザ加工用途においてより好適な加工品質、及びより高いスループットが得られるよう特別に成形された一連のレーザパルスを用いる方法及び装置に関する。本発明はまた、基板上の薄膜材料のスクライブにも関する。しかし、本発明は適用範囲がより広く、他の用途及び材料に適用することもできる。
【０００３】
[0003]Ｎｄ：ＹＡＧレーザなどのパルスレーザ源が、刻印、彫刻、微細機械加工、切削、及びスクライブなどの用途でレーザによる材料加工を行うために使用されてきた。レーザが一般に使用されるこのような加工の１つは、厚い基板上の材料の薄膜にラインをスクライブすることである。薄膜は、非常に大まかな言い方で、数個の分子の厚さしかない材料の層と定義される。実際には、薄膜は通常、厚さが２５ｎｍ〜２ミクロンの間である。基板は、上に薄膜が堆積される材料であり、通常では薄膜よりもかなり厚い。薄膜を使用する多くの例が、電子デバイス、電子光学デバイス、光学デバイス、及び防食などの分野にある。例えば、光電池又は太陽電池は、アモルファスシリコン、テルル化カドミウム、２セレン化銅インジウム、２セレン化銅インジウムガリウム、又はモリブデンの薄膜と、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）などの透明導電酸化物（ＴＣＯ）材料の薄膜、及びアルミニウム又はモリブデンなど他の材料の酸化物の薄膜を使用して作られる電極とを有することがある。これら及びその他の材料の薄膜はまた、フラットパネルディスプレイ及びデジタルディスプレイにも使用される。
【０００４】
[0004]厚い基板上の薄膜材料にラインをスクライブするということは、基板に至るまで全ての薄膜材料を除去すること、及びこれをラインに沿って行うことを意味する。比較的太いラインではナイフを使用することができるが、そうすると縁部が粗くなり、薄膜材料の除去が不完全になることが多い。電子デバイスで必要とされるラインの幅は非常に細いことがある。レーザは、非常に細いラインを刻み薄膜材料をきれいに切除するのに使用できるので、薄膜材料にラインをスクライブする用途に使用される。
【０００５】
[0005]ＴＣＯをスクライブする場合、監視される１つのパラメータは、スクライブされるラインをまたいで得られる抵抗率である。抵抗率は、スクライブ加工で除去されるＴＣＯ材料の量の影響を受け、したがって目標は、刻まれる溝の中の全てのＴＣＯ材料を除去することである。１つの問題は、切削加工で発生する残留物及び破片の量であることがある。切除されたＴＣＯ材料が、溝がスクライブされているときに溝全体にわたって落下し、それによって抵抗率が低下することがある。この落下がすぐには起きなくても、破片が存在することで、後でいつか破片が払われて溝に入った場合に抵抗率が低下することになりうる。この製造工程の目標は、残留物及び破片の量を最小限にすることである。この理由のために、レーザスクライブが、ビームがガラス基板を通過する「第２面」加工になるように行われることが多く、こうすることは、表面にくっつく残留物及び破片の量を低減する助けにはなるが、残留物及び破片がいくらか残る。抵抗率の典型的な許容値は２００メガオームであるが、理想的な値は用途によって決まる。
【０００６】
[0006]レーザスクライブ加工の品質に影響を及ぼす別の問題は、ガラス基板中、又はスクライブされる溝のＴＣＯ材料の壁に微小亀裂が発生することである。時間が経つにつれて、微小亀裂が広がり大きくなることがあり、その結果、機械的な傷がスクライブされた溝に、又は溝を横断して現れる可能性がある。このようなことが起きることは、それが標準的な「初期故障」試験段階後のある時点でのデバイス不良につながる可能性があり、またそれゆえに抑制することが困難であるので、回避されるべきである。レーザパルスによる薄膜又は基板のいかなる物理的劣化も最小限にしなければならない。微小亀裂並びに残留物及び破片が存在すれば、高倍率の光学顕微鏡を使用して観察することができる。
【０００７】
[0007]用途及び加工されるべき材料に応じて、パルスエネルギー、パルス幅、パルス繰返し率、ピークパワー又はピークエネルギー、及びパルス形状を含む様々なレーザパルスの特性を、特定の用途で適宜に選択できることは有利なことがある。様々な材料の加工応用を最適化するようにパルスエネルギー及びパルスパワーを慎重に制御する多くの例が存在する。
【０００８】
[0008]１パルス当たり０．５ｍＪより大きいパルスエネルギーを特徴とする多くの既存の高出力パルスレーザは、光パルスを発生するのにＱスイッチング及びモードロッキングなどの技法に依拠する。しかし、このようなレーザは、空洞形状、ミラー反射率などによって特性があらかじめ決まる光パルスを生成する。このようなレーザを使用すると、当面の用途に最適なパルス形状を得ることは一般に困難であり、したがって多くの場合でレーザ加工には、困難なことがいくつかある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
[0009]したがって、薄膜スクライブ加工の品質及び歩留まりを改善する、材料の薄膜をスクライブするためのシステム及び方法が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
[0010]本発明は、図１ａに概略的に示されている、有益な形の時間パルス形状を有する個々のパルスからなるレーザパルスのバーストを使用して、基板上の材料の薄膜層にラインをスクライブする、又は刻む方法を開示し、このパルス形状を、レーザから放出される従来の時間パルス形状（レーザパルス時間パルス形状あるいはレーザパルス時間的パワー形状とも称する）の代わりに使用することには、薄膜スクライブ加工の品質及び歩留まりを改善する様々な利点がある。一実施形態では、有益な形のパルスは、いす形状（ｃｈａｉｒ  ｓｈａｐｅ）パワー時間プロファイルとして大まかに描写することができ、図１ｂに概略的に示されるように、初期のパワースパイク部の後にかなり長いが低パワーの平坦部が続く。集束レーザビームスポットの複数のパルスが、スポットの一部を重ねて薄膜材料の全体にわたって走査されるスクライブ加工では、有益な形のパルスのこの大まかな形状が、以前に使用された従来の時間パルス形状の代わりに使用される場合、スクライブ加工の顕著な改善が実現される。より具体的には、複数のパルスのバースト中の各パルスのパルス長（ＦＷＨＭ  半値全幅）は、１ｎｓ〜２００ｎｓの間であり、スパイク部のパルス長ＦＷＨＭは、０．３ｎｓを超えるが全パルスのパルス長の３０％未満である。スパイク部のピークパワーは、全パルスの平均ピークパワーの１．５倍〜１０倍の間である。
【００１１】
[0011]別の実施形態では、スクライブ加工は、図２ａに概略的に示されたレーザパルスのバーストを使用し、各パルスは有益な形のパルス形状を有し、このパルス形状は、図２ｂに概略的に示されるように、急に立ち上がる立上がり区間を有する単純な方形上部パルス形状として描写することができる。集束レーザビームスポットの複数のパルスが、スポットの一部を重ねて薄膜材料の全体にわたって走査されるスクライブ加工では、この方形上部形状の有益な形のパルスが、以前に使用された従来の時間パルス形状の代わりに使用される場合、スクライブ加工の顕著な改善が実現される。より具体的には、方形パルスのパルス長（ＦＷＨＭ  半値全幅）は、１ｎｓ〜２００ｎｓの間である。
【００１２】
[0012]薄膜スクライブ加工において有益なパルス形状を使用することには、いくつかの利点がある。例えば、太陽電池パネルで一般に使用される材料であるガラス基板上の酸化亜鉛薄膜のレーザスクライブでは、方形時間パルス形状を使用すると、従来のレーザ時間パルス形状が使用される結果基板中に顕著な微小亀裂が生じる状況と比較して、ガラス基板中に微小亀裂が発生しなくなる。同じ材料に対し、スパイク部／平坦部を有するいす形状のレーザパルス形状を使用すると、従来のレーザ時間パルス形状が使用される結果ガラス基板中及びＺｎＯ材料のスクライブされた縁部上に顕著な微小亀裂が生じる状況と比較して、ガラス基板でもＺｎＯ材料のスクライブされた縁部でも微小亀裂が発生しなくなる。加えて、スパイク部／平坦部を有するいす形状のレーザパルス形状を使用するとまた、スクライブされたラインにおけるＺｎＯの残留物及び破片の発生が顕著に減少することになる。有益なパルス形状を使用すると、それによって生成されたデバイスの品質の顕著な改善が実現し、また、次の製造段階に進むことが許容可能なデバイスの数が増加するので、歩留まりの顕著な改善も実現する。
【００１３】
[0013]ほとんどのレーザは、平均パワー又はパルスエネルギー、又は繰返し周波数を最大にするように設計され、出力パルスの形状はほとんど考慮されない。自走レーザ、Ｑスイッチレーザ、又はモードロックレーザの図３に示される従来の時間パルス形状は、立上がり端、丸みのある上部、及び徐々に低下する立下がり端を有する。このパルス形状は主として、レーザ利得媒体、レーザ励起手段、及び空洞設計によって決まる。しかし、一部のレーザシステムの出力パルス形状は制御することが可能である。ダイオードレーザなどのパルスレーザ源は、パルス電子駆動信号を供給することによって簡単にパルス出力させることができる。こうして生成される光レーザパルスのパルス形状は、ダイオードレーザへの電子駆動信号の形状を選ぶことによってあらかじめ決定することができる。このようなパルスレーザ源からの成形された信号は、次に、ファイバレーザ増幅器などのレーザ増幅器で増幅することができる。本発明の一実施形態では、この設計の発振増幅器レーザシステムは、薄膜材料をスクライブするのに適した有益な形の時間パルス形状を有する一連のレーザパルスを生成するために提供される。
【００１４】
[0014]別の実施形態では、より高性能のレーザシステムが、有益な形の時間パルス形状を有する一連のレーザパルスを生成するために提供される。２００８年９月１２日出願の「Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  ａ  Ｐｕｌｓｅｄ  Ｌａｓｅｒ  Ｓｏｕｒｃｅ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｓｈａｐｅｄ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｗａｖｅｆｏｒｍｓ」という名称の米国特許出願第１２／２１０，０２８号を含む補遺Ａには、可同調パルスレーザ源の諸例が記載されている。パルスレーザ源は、シード信号を発生するように構成されたシード源と、シード源に結合された第１のポート、第２のポート及び第３のポートを有する光サーキュレータとを含む。パルスレーザ源はまた、成形された電気波形を生成するように構成された変調器ドライバと、変調器ドライバに結合され、成形された電気波形を受け取るように構成された振幅変調器とを含む。パルスレーザ源は、光サーキュレータの第２のポートに結合された第１の側面、及び第２の側面を特徴とする。パルスレーザ源は、入力端及び反射端を特徴とする第１の光増幅器をさらに含む。入力端は、振幅変調器の第２の側面に結合される。さらに、パルスレーザ源は、光サーキュレータの第３のポートに結合された第２の光増幅器を含む。２００８年９月２７日発行の「Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  Ｐｕｌｓｅｄ  Ｌａｓｅｒ  Ｓｏｕｒｃｅ  ｗｉｔｈ  Ｓｈａｐｅｄ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｗａｖｅｆｏｒｍｓ」という名称の米国特許第７，４２８，２５３号を含む補遺Ｂにもまた、可同調パルスレーザ源の諸例が記載されている。
【００１５】
[0015]さらに別の実施形態では、別のレーザ設計が、有益な形の時間パルス形状を有する一連のレーザパルスを生成するために提供される。米国特許仮出願第６１／１８６，３１７号を含む補遺Ｃには、安定なパルスレーザ源の諸例が記載されている。このパルスレーザ源は、安定化光放射を発生するように構成された安定化光源と、安定化光源に結合された第１のポート、第２のポート及び第３のポートを有する光サーキュレータとを含む。パルスレーザ源はまた、所望の形状の信号パルスを生成するように構成された信号源を含み、この信号源は、光サーキュレータの第２のポートに結合されている。パルスレーザ源は、光サーキュレータの第３のポートに結合された光増幅器をさらに含む。
【００１６】
[0016]有益な形の時間パルス形状を要望通り得るために使用できるいくつかの設計がある。本発明の別の実施形態では、基板上の薄膜材料の１つ又は複数の層にラインをスクライブする、又は刻むための材料加工システムが開示される。このシステムは、有益な形の１つ又は複数の時間パルス形状を供給して、以下の利益の１つ以上が得られるように薄膜材料を最適に処理する。（１）基板中に微小亀裂が形成することを低減又は除外する、（２）薄膜切除領域の縁部に沿って微小亀裂が形成することを低減又は除外する、（３）破片形成を低減する、（４）表面領域残留物を低減する。レーザばかりでなく、材料加工システムは、薄膜材料全体にわたってレーザビームを集束し、投影し、まっすぐに走査してスクライブ加工を実施する手段と、走査されるレーザスポットの重なりを調整する手段と、加工を制御するコンピュータとを含む。関連する実施形態では、材料加工システムはまた、高調波発生の作用を利用してレーザの波長を変える手段を含む。
【００１７】
[0017]従来の技法と比べて多くの利益が本発明を用いて得られる。例えば、本発明による一実施形態では、薄膜材料のレーザスクライブに適した高出力パルスレーザが提示され、このレーザは、同様の動作特性を有するレーザと比較して安価であるコンパクトな構成を利用する。さらに、本発明による一実施形態では、薄膜材料のレーザスクライブに適したパルスレーザが得られ、その結果、薄膜材料の前記スクライブに対してレーザパルスプロファイルを最適にするように光パルスを成形できるようになる。この実施形態に応じて、多くの利益が、例えば加工される物品の品質及び歩留まりの改善を含めて存在する。これら及びその他の利益を本明細書全体にわたって、またより具体的に以下で説明した。本発明の様々な追加の目的、特徴、及び利点は、詳細な説明及び以下の添付図面を参照して、より完全に理解することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１ａ】基板上の薄膜材料にラインをスクライブするのに適した、いすパルス形式の有益な形のパルス形状を有するパルスのバーストを示す、一実施形態の概略図である。この図では、時間が水平軸上であり、パワーが垂直軸に沿っている。
【図１ｂ】スパイク部／平坦部を有するいす形状のパルス形状の一実施形態を示す図である。
【図１ｃ】垂下部があるスパイク部／平坦部を有するいす形パルスの実施形態を示す図である。
【図１ｄ】いす形パルス形状の別の実施形態を示す図である。
【図１ｅ】いす形パルス形状のさらなる実施形態を示す図である。
【図２ａ】基板上の薄膜材料にラインをスクライブするのに適した、方形パルス形式の有益な形のパルス形状を有するパルスのバーストを示す、一実施形態の概略図である。
【図２ｂ】時間が水平軸上にありパワーが垂直軸に沿っている、上部が平坦な方形パルスを示す図である。
【図２ｃ】時間が水平軸上にありパワーが垂直軸に沿っている、垂下部がある方形パルスを示す図である。
【図３】基板上の薄膜材料をスクライブするために使用される従来のレーザパルスの時間パルス形状を示す概略図である。この図では、時間が水平軸上でありパワーが垂直軸に沿っている。
【図４】各パルスの加工領域が、前のパルスによって加工される領域と部分的に重なるように、また次のパルスによって加工される領域とも部分的に重なるように複数のレーザパルスを使用する、薄膜材料におけるレーザスクライブ加工の基板を通した上面図を示す概略図である。この特定の図では、スポット重なりは約３０％であるが、この加工のために選択されるスポット重なりの値は、１０％〜９５％の間で変動しうる。
【図５ａ】基板３６上に堆積され、薄膜に溝３５がスクライブされている単一の薄膜材料３７の断面側面を示す概略図である。また、基板の微小亀裂４０、スクライブされた薄膜の縁部の微小亀裂３９、及び表面に付着しうる切除薄膜材料からの残留物及び破片３８も示されている。このような微小亀裂並びに残留物及び破片は、レーザで薄膜材料をスクライブするときに従来のレーザパルス形状を使用することの結果であることが多い。
【図５ｂ】図５ａに示された構造であるが、本発明の別の実施形態を使用して得られた、基板中に微小亀裂がなく、スクライブされた膜の縁部の微小亀裂が減少していない構造の断面側面を示す概略図である。
【図５ｃ】図５ａに示された構造であるが、本発明の別の実施形態を使用して得られた、微小亀裂が基板にもスクライブされた薄膜の縁部にもなく、また残留物及び破片の量も減少していない構造の断面側面を示す概略図である。
【図６】本発明の一実施形態による有益なパルス形状のレーザパルスの出力バーストを供給する、同調可能パルス特性を有するパルスレーザの簡略化概略図である。
【図７】本発明の一実施形態による有益なパルス形状のレーザパルスの出力バーストを供給する、同調可能パルス特性を有するパルスレーザの簡略化概略図である。
【図８】本発明の別の実施形態による有益なパルス形状のレーザパルスの出力バーストを供給する、同調可能パルス特性を有するパルスレーザの簡略化概略図である。
【図９】本発明の一実施形態による、基板上の薄膜にラインをスクライブするのに適したレーザ加工システムの簡略化概略図である。
【図１０】本発明の一実施形態による有益なパルス形状を有するパルスのバーストを使用して薄膜材料にラインをスクライブする方法を示す流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
[0036]補遺Ａ、Ｂ、及びＣはレーザに関する追加情報を提示し、その全体が、あらゆる目的のために参照により本明細書に組み込まれる。
【００２０】
[0037]太陽電池、フラットパネルディスプレイ、及びデジタルディスプレイの製造工程では、ガラス基板上に堆積された透明導電酸化物（ＴＣＯ）材料の薄膜が、ＴＣＯ材料にラインをスクライブすることによってセグメント化されなければならず、それによって、ラインの一方の側のＴＣＯセグメントとラインのもう一方の側ＴＣＯセグメントとの間を電気的に分離するようにセグメント化される。パルスレーザを使用してラインをスクライブするのは、多くのレーザパルスのバーストを使用する多パルス加工であり、各パルスが薄膜上のスポットに集束され、このスポットは、各スポットと前のスポット及び次のスポットとの間にいくらかの重なりがあるようにして、スクライブされるべき所望のラインに沿って走査される。スクライブされるラインの幅は主として、集束されるレーザスポットのサイズによって決まる。ガラス基板上のＺｎＯ薄膜にスクライブされるラインの幅は、１０ミクロン〜１００ミクロンの範囲であるが、もっと細いラインを実現することもできる。ＴＣＯ材料を適切に除去して基板上にきれいなラインを残すために、ある特定のスポット重なりの量が用いられる。したがって、スクライブ加工は本質的に、単パルス加工ではなく多パルス加工である。パルスからパルスまでの重なりの量を用いてスクライブ加工を制御することができる。例えば、薄膜が厚ければ厚いほど、より多くの重なりが用いられることがある。一例では、パルス重なりは３０％であるが、この値は、加工される材料の特性に応じて、１０％しかない低い値から９５％もの高い値まで変わりうる。
【００２１】
[0038]図４に、薄膜のレーザスクライブの概略図が示されている。スクライブ加工は一般に、レーザビームがまず基板を通過して薄膜にアクセスする第２面加工であるが、薄膜を直接スクライブするために、レーザが基板を通過せずに使用されることもまたありうる。薄膜のレーザスクライブは、少なくとも１０パルスを含むレーザパルスのバーストが必要な多パルス加工である。各パルスは、薄膜材料のところでスポットに集束又は投影される。バースト中の第１のパルス３１は、第１のスポットが、スクライブされるべきラインの開始位置にあるように誘導される。バースト中の後続の各パルスは、前のスポットに隣接するスポットに誘導されるが、１０％〜９５％の間の値ＯＬ％で一部が重なる。図４に示されるスポット重なりの値は約３０％である。すなわち、複数のパルスのバースト中の各パルスは、スクライブされるべきラインに沿った位置に誘導され、最後のパルス３２は、この最後のパルスによるスポットが、スクライブされるべきラインの末端にあるように誘導される。Ｎがバースト中のパルスの数、ｄが薄膜にある集束スポットの直径、ＯＬ％がパーセント単位の重なり値とすれば、スクライブされるラインの長さＬは次式で与えられる。
【００２２】
Ｌ＝ｄＮ−ｄ（Ｎ−ｌ）（ＯＬ％）／ｌ００
[0039]スクライブされるラインの幅は、集束スポットサイズ、スポット重なり、及び薄膜との相互作用の関数であるが、理想的には、スクライブされるラインの幅は、集束スポットの直径とおおよそ同じになる。スポット重なりの選択は、加工を最適化するために変更される加工パラメータである。薄い材料では、１０％などの非常に小さいスポット重なりを使用できることが多く、このスポット重なりでは、例えば１ｍ／秒までの速いスクライブ速度が得られる。より厚い材料では、薄膜材料がきれいに除去されるように、より大きい重なりが通常選択される。
【００２３】
[0040]図５ａは、基板３６上に堆積され、薄膜に溝３５がスクライブされている単一の薄膜材料３７の側面を示す概略図である。基板の微小亀裂４０、切削された薄膜の縁部の微小亀裂３９、及び表面に付着しうる切除薄膜材料からの残留物及び破片３８もまた示されている。このような微小亀裂並びに残留物及び破片は、レーザで薄膜材料をスクライブするときに従来の、図３に概略的に示されたものなどのレーザパルス形状を使用した結果であることが多い。本発明の目的は、微小亀裂並びに残留物及び破片形成を低減又は無くすことによって薄膜スクライブの品質を改善する方法及び装置を提供することである。
【００２４】
[0041]図１ａ及び図２ｂはそれぞれ、本発明の諸実施形態による様々の有益なパルス形状を有するパルスのバースト１１及び２１を示し、これらのパルスにより、同じ加工をするのに図３に示された従来のパルス形状のレーザパルスのバーストを使用して得られる低い品質と比較して、ガラス基板上の薄膜にラインをスクライブする品質が改善された。各バーストは少なくとも１０パルスを含む。特に図２ａは、本発明の一実施形態によるパルスのバーストを示す。図２ｂは、本発明の一実施形態による有益なパルス形状を示し、パルス長ＦＷＨＭがＴ１、前縁立上がり時間（１０％〜９０％）がＲＴ１、後縁立下がり時間（９０％〜１０％）がＦＴ１である。平坦上部のピークパワーはＨ１である。図５ａに示されるように、ガラス基板及びＺｎＯスクライブの縁部の顕著な微小亀裂が見られた、従来のパルス形状を有するパルスのバーストを使用してスクライブされたラインと比較して、図２ｂの方形パルス形状のパルスのバーストを使用してスクライブされたラインでは、図５ｂに概略的に示されるように、ガラス基板に微小亀裂が見られず、ＺｎＯがスクライブされた領域の縁部に微小亀裂の減少が見られる。本発明の一実施形態では、厚さ６ｍｍのガラス基板上の厚さ４５０ｎｍのＺｎＯ膜に、波長１０６４ｎｍのレーザからの図２ｂのパルス形状を有するパルスのバーストを、１３５マイクロジュールのパルスエネルギー、５０ミクロンのスポットサイズ、５０ｎｓのパルス長、１ｎｓのＲＴ１及びＦＴ１の値、１秒当たり３６，０００パルスの繰返し率、及び様々な値のスポット重なり（１０％、２５％及び５０％の重なりを含む）で使用してスクライブされた幅５４ミクロンのラインに、基板の微小亀裂が見られない。加えて、除去される材料の幅が、従来のパルス形状の４４ミクロンから、同じパルスエネルギーを用いて方形パルス形状の５４ミクロンに増加するので、スクライブ加工の効率は向上する。方形パルス形状に変更することにより、スクライブされるラインの幅が明確に増加し、またガラス基板に微小亀裂を形成することが効果的に防止される。しかし、本発明による一実施形態の具体的な諸パラメータは、これらの値に限定されない。一実施形態では、方形パルスのパルス長Ｔ１は１ｎｓ〜２００ｎｓの間である。方形パルスの立上がり時間ＲＴ１は０．３ｎｓを超えるが、パルス長Ｔ１の１０％未満である。立下がり時間ＦＴ１は、パルス長Ｔ１の３０％未満である。同様の改善がまた、図２に示されたいくらかの垂下部が方形パルス形状にあっても、Ｈ１−Ｈ２がＨ１の５０％未満であるような垂下である限り、得られる。
【００２５】
[0042]同様の改善が、異なる値のスポットサイズ及びスクライブ速度を用いて得られる。例えば、幅２５ミクロンのラインをスクライブしたときに同様の品質の改善が、パルスエネルギーが４２マイクロジュールの、１秒当たり７２，０００パルスで動作し２５ミクロンのスポットサイズに集束されるレーザを、様々な値のスポット重なりで（１０％、２５％及び５０％重なりを含む）使用して認められた。同じく、ＺｎＯスクライブの同様の品質の改善が、パルスエネルギーが７マイクロジュールの、１秒当たり２６０，０００パルスで動作し１０ミクロンのスポットに集束され、スポット重なりが様々な値の（１０％、２５％及び５０％重なりを含む）レーザを使用して認められた。全ての場合で、本明細書に記載の上部が方形のパルスを使用することで、上記のスクライブ品質の改善がもたらされた。
【００２６】
[0043]非常に薄い膜では、小さい重なりを用いて各集束スポットにある材料を除去することができるが、材料の厚さが増すときには、パルスエネルギーを増大するのではなく、スポット重なりを増加させることがより適切なことがある。少ないスポット重なりでは、スポットが重なるスクライブラインの縁部の変調が、スポット重なりが多い場合のスクライブラインの縁部よりも多くなりうる。しかし、各スポット重なりの縁部のこの鋭い先端は、薄膜縁部に見られる微小亀裂と同じではない。したがって、一実施形態では、スポット重なりを増加させることによって、どちらのパルス形状でも微小亀裂に影響を及ぼすことなく、スポットが重なる鋭い縁部が低減される。
【００２７】
[0044]本発明の別の実施形態では、図１ａに概略的に示されたレーザパルスのバーストが、薄膜材料をエッチングするために使用される。パルスの各バーストは、少なくとも１０パルスを含む。一実施形態では、パルスのバースト中の各バーストは、図１ｂにスパイク部／平坦部を有するいす形のパルス形状として描写され概略的に示された有益なパルス形状を有する。図１ｂでは、パルス形状が、ピークパワーＨ３、立上がり時間ＲＴ３、及び幅ＦＷＨＭ  Ｔ３を有する初期スパイク部と、ピークパワーＨ４及び立下がり時間ＦＴ４を有する水平の平坦部との２つの領域からなる。１０％ピークパワーにおけるパルス全長はＴ４である。図５ａに示されるように、ガラス基板及びＺｎＯスクライブの縁部の顕著な微小亀裂が見える、図３の従来のパルス形状を有するパルスのバーストを使用してＺｎＯ薄膜にスクライブされたラインと比較して、図１ｂのいすパルス形状を有するパルスのバーストを使用してスクライブされたラインでは、図５ｃに示されるようにガラス基板に微小亀裂が見られず、ＺｎＯがスクライブされた領域の縁部に微小亀裂が見られない。加えて、方形パルス形状について前に説明したものと同様にスクライブラインが幅広くなるので、スクライブ加工の効率が向上する。図１ｂのいすパルス形状では、スクライブ加工の際に発生するＺｎＯの残留物及び破片もまた、図３の従来のパルス形状が使用されるときに観察されるものと比較して著しく低減する。厚さ６ｍｍのガラス基板上の厚さ４５０ｎｍの薄膜ＺｎＯ層に、本発明の一実施形態による、図１ｂのパルス形状を有するレーザパルスのバーストを使用して幅５４ミクロンのラインをスクライブするための具体的なパラメータは、レーザ波長１０６４ｎｍ、パルスエネルギー１３５マイクロジュール、繰返し率１秒当たり３６，０００パルス、スポットサイズ５０ミクロン、パルス長Ｔ４が５０ｎｓ、立上がり時間がＲＴ３が１ｎｓ、立下がり時間ＦＴ３が１ｎｓ、スパイクパルス長Ｔ３が１０ｎｓ、パワー比Ｈ３／Ｈ４が３：１、及びスポット重なりが様々な値（１０％、２５％及び５０％重なりを含む）である。１ｍ／秒より速いスクライブ速度が実現可能である。しかし、本発明による一実施形態の具体的な諸パラメータは、これらの値に限定されない。一実施形態では、パルス長Ｔ４は１ｎｓ〜２００ｎｓの間であり、スパイク部のパルス長Ｔ３は０．３ｎｓを超え、Ｔ４の３０％未満である。立上がり時間ＲＴ３は０．１ｎｓを超え、Ｔ３の３０％未満であり、比率Ｈ３／Ｈ４は１．５より大きいが１０未満である。スポット重なりは１０％〜９５％の間である。
【００２８】
[0045]同様の改善が、異なる値のスポットサイズ及びスクライブ速度を用いて実現される。例えば、同様のＺｎＯスクライブ品質の改善が、パルスエネルギーが３４マイクロジュールであり、１秒当たり７２，０００パルスで動作し、２５ミクロンのスポットサイズに集束され、スポット重なりが様々な値（１０％、２５％及び５０％重なりを含む）をとるレーザを使用して認められた。同じく、ＺｎＯスクライブの同様の品質の改善が、パルスエネルギーが４マイクロジュールであり、１秒当たり２６０，０００パルスで動作し、１０ミクロンのスポットに集束され、スポット重なりが様々な値（１０％、２５％及び５０％を含む）をとるレーザを使用して認められた。全ての場合で、本明細書に記載のいす形パルスを使用することで、上記のスクライブ品質の改善がもたらされた。
【００２９】
[0046]図１に示されるように、薄膜スクライブ加工の品質に何らかの利益が得られる他の様々ないすパルス形状がある。例えば、図１ｃに示されるような垂下部があるスパイク部／平坦部の形にしたパルスでは、Ｈ６−Ｈ７がＨ６の５０％未満である限り、顕著な利益が得られることが予想される。また、図１ｄに示される、平坦部の中間にスパイク部があるパルス形状、あるいは図１ｅに示される、平坦部から時間Ｔ１２だけずれているスパイク部があるパルス形状を使用することも可能である。一実施形態では、ガラス基板上のＺｎＯ薄膜にラインをスクライブする場合に、５ｎｓ未満の値Ｔ１２が使用される。本出願に記載の諸実施形態は、ＺｎＯ薄膜中のラインのスクライブを最適化し、それによって、従来のパルス形状を有するレーザを使用して実現可能な基板全体にわたる加工の品質及び歩留まりを改善するための、レーザパルスのバースト中の有益なパルス形状をつくる全ての可能性を必ずしも包含しない。当業者には、多くの変形形態、修正形態、及び代替形態が認識されよう。
【００３０】
[0047]本発明の諸実施形態の適用は、ＺｎＯ薄膜又はＴＣＯ薄膜に限定されない。本発明で開示される諸実施形態による有益なパルス形状を使用することは、多くの材料の薄膜をスクライブする際に利益になる。また、本出願の有益なパルス形状を使用することは、スクライブされるべき薄膜材料に適宜に１０６４ｎｍ以外の波長を使用することから利益を得る。レーザ波長の選択は、一部には切除されるべき材料の吸収によって決まる。１０６４ｎｍばかりでなく、１０３２ｎｍ、１，３ミクロン、１．５ミクロン、２ミクロン他を含む他の多くの波長のレーザが利用可能である。加えて、高調波発生などの非線形処理を使用して他の波長を必要に応じて得ることが可能であり、この場合、１０６４ｎｍで動作するレーザが、５３２ｎｍ（緑）、３５４ｎｍ（近紫外線）、２６６ｎｍ（紫外線）などに変更された波長を有することができる。場合によって、緑又は紫外線などのより短い波長において吸収が大きければ、本明細書に記載の非常に薄い膜のスクライブは、高調波波長を使用することによって利益を得ることができる。
【００３１】
[0048]薄膜材料の基板はガラスに限定されない。他の一般的な基板材料はポリマー又はプラスチックである。基板の第２面上の膜をスクライブする場合には、レーザビームが基板を通過しなければならず、レーザ波長の選択は、基板が実質的に透過性になる波長に限定される。しかし、本発明に関して開示された諸実施形態による有益なパルス形状を使用することは、薄膜の第２面のスクライブに限定されない。有益なパルス形状を適用することは、基板を通過せずに直接薄膜をスクライブする場合にも等しく利益になる。
【００３２】
[0049]図６を参照すると、本出願で開示された種類の有益なパルス形状を発生できるレーザシステムが示されている。このレーザシステムは、電子ドライバ５３から電力を供給される発振器５１、及び増幅器５２を含む。ダイオードレーザなどのパルスレーザ源は、パルス電子ドライブ信号を供給することによって簡単にパルス動作させることができる。発生されるパルスのバースト５６中の各光レーザパルスのパルス形状は、電子ドライバ５３から発振器５１へ送出される電子ドライブ信号５５の形状を選択することによってあらかじめ決めることができる。このようなパルスレーザ発振器からの成形された信号は次に、ダイオード励起固体ロッドレーザ又はファイバレーザ増幅器などのレーザ増幅器で、出力パルスのバースト５７中の各パルスのパルス形状が、発振器で与えられるパルス形状から実質的に変化しないで維持されるように増幅される。
【００３３】
[0050]発振器レーザは、半導体レーザ、ファイバレーザ、ダイオードレーザ、又は分布フィードバックダイオードレーザで構成することができる。特定の一実施形態では、パルス信号源は半導体ダイオードレーザであり、１０６４ｎｍの波長で動作し、１ワットのピークパルス出力、５００ｋＨｚ（キロヘルツ）まで可変の繰返し率、パルス立上がり時間がナノ秒以下の１００ナノ秒のパルス幅である。代替実施形態では、パルス信号源のピーク光出力は、１ワットより低くすることも高くすることもできる。例えば、出力は５００ｍＷ、１ワット、２ワット、３ワット、４ワット、５ワット又はそれ以上とすることができる。またパルス幅は、１００ナノ秒より小さくすることも大きくすることもできる。例えば、パルス幅は１ｎｓ（ナノ秒）、２ｎｓ、１０ｎｓ、２０ｎｓ、５０ｎｓ、２００ｎｓ、５００ｎｓ又はそれ以上とすることができる。代替実施形態では、光パルスはより複雑にすることができ、図４の方形パルス、又は図５のいす形パルスなどの有益な形のパルスを含むことができる。発振器レーザは電子ドライバによって、発振器レーザ出力パルスの形状が、電子ドライバから供給される電流パルスの形状によく似るように駆動される。
【００３４】
[0051]発振器５１からの出力は、例えばファイバレーザ増幅器又はダイオード励起固体ロッドレーザ増幅器で構成されるレーザ増幅器モジュール５２で増幅される。本発明の一実施形態では、増幅器は光増幅器であり、希土類ドープファイバループに光カプラを介して結合されるポンプを含む。一般に、半導体励起レーザがポンプとして使用されるが、光増幅器の励起は、当業者には明らかなように、他の手段によって実現することもできる。特定の一実施形態では、光増幅器は、５メートルの長さの希土類ドープファイバを含み、このファイバは、約４．８ミクロンのコア直径を有し、イッテルビウムで約６×１０２４イオン／ｍ３の濃度にドープされている。増幅器はまた、ＦＢＧ安定化半導体レーザダイオードであるポンプを含み、これは９７６ｎｍの波長で動作し、５００ｍＷの出力パワーを有する。別の特定の実施形態では、光増幅器１６０は、２メートルの長さの希土類ドープファイバを含み、このファイバは、約１０ミクロンのコア直径を有し、イッテルビウムで約１×１０２６イオン／ｍ３の濃度にドープされている。増幅器はまた、半導体レーザダイオードであるポンプを含むこともでき、このポンプは５Ｗの出力パワーを有する。
【００３５】
[0052]イッテルビウムドープファイバ増幅器及び１０６４ｎｍの波長のレーザの例を示したが、ダイオードレーザ、固体レーザ、及び１０６４ｎｍ又は他の波長で動作するドープファイバを本発明の他の実施形態に使用することもできる。これらには、例えば、波長領域１５５０ｎｍのエルビウムドープファイバ、波長領域２〜３ミクロンのツリウムドープファイバが含まれる。代替実施形態では、複数の光増幅器が、特定の用途で適宜に光サーキュレータ１２０の下流に利用される。
【００３６】
[0053]図７を参照すると、本発明の一実施形態における、有益なパルス形状のパルスのバーストを発生するパルスレーザ源が提示されている。このパルスレーザ源は、シード信号を発生するように構成されたシード源１１０と、シード源に結合された第１のポート１１４、第２のポート１２２及び第３のポート１１６を有する光サーキュレータ１２０とを含む。パルスレーザ源はまた、光サーキュレータの第２のポート１２２に結合された第１の側面１３２、及び第２の側面１３４を特徴とする振幅変調器１３０を含む。パルスレーザ源は、入力端１３６及び反射端１４６を特徴とする第１の光増幅器１５０をさらに含む。入力端は、振幅変調器の第２の側面１３４に結合される。さらに、パルスレーザ源は、光サーキュレータの第３のポート１１６に結合された第２の光増幅器１６０を含む。図７では、光サーキュレータの第３のポートに結合された１つの光増幅器１６０を使用することが示されているが、本発明のいくつかの実施形態ではこれを使用する必要がない。代替実施形態では、複数の光増幅器が、特定の用途で適宜に光サーキュレータ１２０の下流で利用される。本発明の諸実施形態についての付加的な説明は、２００８年９月１２日出願の「Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  ａ  Ｐｕｌｓｅｄ  Ｌａｓｅｒ  Ｓｏｕｒｃｅ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｓｈａｐｅｄ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｗａｖｅｆｏｒｍｓ」という名称の、本出願の譲渡人に譲渡された米国特許出願第１２／２１０，０２８号に見出すことができ、同出願は、２００８年９月２７日発行の「Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  Ｐｕｌｓｅｄ  Ｌａｓｅｒ  Ｓｏｕｒｃｅ  ｗｉｔｈ  Ｓｈａｐｅｄ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｗａｖｅｆｏｒｍｓ」という名称の米国特許第７，４２８，２５３号の一部継続出願である。上記出願はそれぞれ、補遺Ａ及びＢに含まれ、その全体が、あらゆる目的のために参照により本明細書に組み込まれる。
【００３７】
[0054]図８を参照すると、本発明の別の実施形態における、有益なパルス形状のパルスのバーストを発生するパルスレーザ源が提示されている。このパルスレーザ源は、安定化光放射２１６を発生するように構成された安定化光源２１０と、安定化光源に結合された第１のポート２１４、第２のポート２１６及び第３のポート２１８を有する光サーキュレータ２２０とを含む。パルスレーザ源はまた、所望の形状の信号パルスを生成するように構成された信号源２３０を含み、この信号源は、光サーキュレータの第２のポート２１６に結合されている。パルスレーザ源は、光サーキュレータの第３のポート２１８に結合された光増幅器２６０をさらに含む。本発明の諸実施形態についての付加的な説明は、本出願の譲渡人に譲渡された米国特許仮出願第６１／１８６，３１７号に見出すことができる。上記仮出願は、補遺Ｃに含まれ、その全体が、あらゆる目的のために参照により本明細書に組み込まれる。
【００３８】
[0055]本発明の特定の一実施形態により、図９は、有益なパルス形状のパルスのバーストを発生するレーザを使用して、薄膜材料加工品３０４にラインをスクライブできる例示的なレーザ加工システムを示す。このシステムは、レーザ源３００、波長変換器３０１、光学系３０２、コントローラ３０５、及び加工品ホルダ３０３の上部に配置されている加工品３０４を含む。レーザ源３００は、波長、パルス長、パルス形状、及びパルス繰返し率などの、ある一定の特性を有するレーザパルスを供給する。波長はコントローラによって選択することができる。波長はまた、波長変換器を介して調整することもできる。パルス長及びパルス形状は、有益なパルス形状を有するパルスのバーストを使用して薄膜材料加工品にラインをスクライブするために、本発明の諸実施形態によって調整することができる。
【００３９】
[0056]レーザ源３００で発生された波長は、波長変換器３０１で、基本波の第２、第３、又は第４高調波などの高調波に変換することができる。システムによっては異なるレーザを使用するが、非線形水晶振動子のよく知られている高調波発生の作用を利用して、１つのレーザから異なる波長を得ることが可能である。例えば、１．０６μｍの波長を有する赤外線レーザから、非線形水晶振動子で３倍になる高調波を用いて、約３５３ｎｍの波長を有する紫外光を得ることができる。波長変換器は、検流計装着ミラーなどのビーム誘導デバイスを含むことができる。ミラーは、レーザ源からのレーザビームの経路を速く変化させて、バイパスすることができる。波長変換器３０２を使用してビームのスポットサイズを調整することができる。この光学系は、レーザビームを加工品上に集束させるレンズ及びミラーと、ビームを加工品上の様々な位置に誘導する構成要素とを含むことができる。具体的な一実施形態では、ビームを誘導する構成要素は、検流計に装着されたミラーとすることができる。コントローラを使用して光学系、及びビームを誘導する構成要素の動きを制御することができる。例えば、薄膜加工品３０４にラインをスクライブする場合、光学系３０２はコントローラによって制御して、各集束レーザスポットが前の集束レーザスポットに隣接する位置に、ただしいくらか重なって誘導されるように、ビームを加工品の表面に沿ってまっすぐに走査することができる。別の実施形態では、光学系は、レーザビームを加工品の表面に集束することができ、加工品ホルダはコントローラによって制御して、各集束レーザパルスが、レーザパルスのバースト中の前の集束レーザパルスに隣接する場所に、ただしスポットがいくらか重なって当たるように、加工品をまっすぐに移動させることができる。
【００４０】
[0057]図１０は、本発明の一実施形態による有益なパルス形状を有するパルスのバーストを使用して薄膜材料にパターンをスクライブする方法を示す流れ図である一実施形態では、パターンは直線とすることができ、別の実施形態では、パターンは曲線とすることができる。動作１００５で、有益なレーザパルス時間パルス形状が選択される。動作１０１０で、有益なレーザパルス時間パルス形状をそれぞれ有する一連のレーザパルスが供給される。動作１０１５で、第１のレーザパルスのスポットが薄膜材料の上に置かれる。動作１０２０で、後続パルスのそれぞれのレーザスポットが、各スポットが前のパルスのスポットと隣接するように、ただしスポット領域の一部を重ねて、直線又は曲線とすることができるパターンに沿って薄膜上に連続して置かれる。
【００４１】
[0058]本発明を、その特定の実施形態及び具体的な例に関して説明してきたが、他の実施形態が本発明の趣旨及び範囲内に入ることもあることを理解されたい。したがって、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲を、その全範囲の等価物と共に参照して決定されるべきである。
【図１Ａ】
2013505837.tif 000003
【図１Ｂ】
2013505837.tif 000004
【図１Ｃ】
2013505837.tif 000005
【図１Ｄ】
2013505837.tif 000006
【図１Ｅ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
2013505837.tif 000009
【図２Ｃ】
2013505837.tif 000010
【図３】
2013505837.tif 000011
【図４】
2013505837.tif 000012
【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
2013505837.tif 000014
【図５Ｃ】
2013505837.tif 000015
【図６】
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【図７】
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【図８】
2013505837.tif 000018
【図９】
2013505837.tif 000019
【図１０】
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【国際調査報告】
2013505837.tif 000021