用于去除薄膜的方法和装置制造方法及图纸

通过将激光束（１３）辐射在包复有薄膜（１１）的基底（１２）的表面上、从基底（１２）的该表面去除薄膜（１１）的方法，它包括倾斜地将激光束辐射（１３）在基底（１２）的表面上的步骤。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及利用激光束去除在基底表面上的薄膜的方法和装置。
技术介绍
利用激光束去除薄膜的过程可应用于在半导体薄膜、薄膜太阳能电池、液晶面板等中形成的薄膜图形，或者应用于有机的EL(电子发光)显示器和透明的多层薄膜结构产品等。在使用激光束去除薄膜的方法中，至今，使激光束垂直投射到基底上。在这情况下，为了在基底上不施加有害的热影响，(1)使用具有很短聚焦长度的聚光的光学系统，(2)使用较短波长的激光，或者(3)在很短的时间周期内使用激光束。在(1)至(3)方法中，依据基底的材料、颜色和层结构，关于去除薄膜的适当条件不同。因此，确定从其去除薄膜的基底的状态，以及对其施加该过程。但是，在其中使用具有较短聚焦长度的聚光的光学系统去除在基底上的薄膜的方法(1)中，由于聚焦深度变得较浅，所以在激光头和工件之间的定位精度变得较差。因此，需要较高精度的处理机，以及对于在其上放置工件的夹具需要较大的一个。此外，当去除例如由ITO(氧化铟锡)层构成的薄膜时，可以说能够更有效地使用具有短于1064纳米的波长的激光振荡器(方法(2))。但是，在现有的垂直入射中，在基底中存在黑基体层的情况下，按照本专利技术人的实验，发现对黑基体层有热影响。并且，当使用方法(3)时，能够使用飞(母托)秒(10-15秒)激光振荡器。当使用该激光振荡器时，仅能够去除ITO层；但是，飞秒激光振荡器很贵和能量转换效率很低，也就是说，它仅仅仍旧处于研究阶段。除了以上所述之外，在方法(1)至(3)中，依据基底的材料、颜色、层结构等，关于形成薄膜的适当条件不同。因此，当材料、颜色、层结构等的状态在相同基底上变化时，去除薄膜的状态可以改变，以及对基底可以具有有害的热影响。以上述存在问题的观点设计了本专利技术，用于提供其中使用便宜的和一般用途的激光振荡器能够以很高的定位精度去除薄膜的方法和设备。
技术实现思路
在按照本专利技术的去除薄膜的方法中，从相对于基底的表面为倾斜的方向辐射被照射到包复薄膜的基底表面上的激光束。当这样进行时，在基底上没有有害的热影响，能够去除仅被辐射到激光束的薄膜的一部分表面。通过使用按照本专利技术的去除薄膜的装置能够应用按照本专利技术的去除薄膜的方法，该装置设置有例如激光振荡器、传送从激光振荡器射出的激光束的光学系统和相对于基底表面倾斜从光学系统辐射的激光束的光束倾斜装置。图6示出了当激光束辐射在薄膜上时在吸收和辐射角(离开垂直于薄膜表面方向的角度)之间的关系，已发现这样的特性随着辐射角变大，在所加工的薄膜中的光束路径变长，以致激光束的吸收量越大。而且，当激光束从倾斜方向辐射时，在对于被加工的工件的垂直方向的假聚焦深度变浅。因此，能够在展现类似于在使用短聚焦长度聚光的光学系统时的情况的效果。不用说，与其中使用现有的短聚焦长度聚光的光学系统的方法比较，聚焦深度是充分深的。本专利技术人在以上发现的基础上实现了由于它的最佳协同作用能够仅去除薄膜而在基底上没有热影响的以下专利技术。即在按照本专利技术的去除薄膜的方法中，在其中激光束辐射在包复有薄膜的基底表面上、以去除该基底表面上的薄膜的方法中，激光束从相对于基底表面的倾斜方向辐射。按照本专利技术的试验，发现按照本专利技术的去除薄膜的方法，当离开垂直于基底表面的方向40°至89°的范围内倾斜时，该相对于基底表面的倾斜方向是有效的。当相对于基底表面的倾斜方向是小于离开垂直于基底表面的方向40°时，如图6所示，相对于其中对基底表面施加现有的垂直辐射的情况，并没有如此多地改进激光束的吸收；因此，用于去除薄膜的所需时间变长，以致在基底上造成有害的影响。并且，当超过89°时，激光束对基底的倾斜角变得太大，激光的吸收急速下降，以及不能去除薄膜。按照本专利技术人的试验，当倾斜角在55°至89°范围内时，能够得到更佳的效果。并且，在按照本专利技术的去除薄膜的方法中，在激光束不连续照射、但以0.1千赫至300千赫的重复频率反复辐射的情况下，激光束的扩散变得较浅，因此能使在基底上的热影响较小。按照本专利技术人的试验，在1千赫至300千赫的情况下，能够获得更佳的效果。在按照本专利技术的去除薄膜的方法中，即使在基底表面上的薄膜厚度为10微米或以下时，在基底上没有热影响，能够有效地去除ITO、IZO(氧化铟锌)、丙烯树脂、酚醛树脂、酚醛清漆树脂、聚酰亚胺树脂、银、银合金、铝、铝合金、钛、钛合金、铜、铜合金、钼、钽、硅、二氧化硅和氮化硅。在普通的激光加工或激光切割中，辐射具有称为高斯型式的和如图7所示的能量分布的激光束。但是，在利用具有仅为这高斯型式的能量分布的激光束去除薄膜的情况下，激光束扩散较深和在基底上会有热影响。因此，作为如按照本专利技术的去除薄膜方法用于平整加工中的激光束，希望使用在去除薄膜期间在基底上几乎没有什么热影响的和具有如图8所示的在其顶部为顶帽形状(多波型)、平直形状的和尽可能地均匀的能量分布的激光束。通常通过使用均化器或均化光学系统形成在能量分布方面顶帽形的和尽可能均匀的激光束。但是，按照本专利技术人的经验，已发现在去除薄膜期间在平顶部分有大体上±5％的不平度在基底上不会产生热影响。因此，在本专利技术中，可以使用通过光纤传送所获得的顶帽形能量分布的激光束。通过使用按照本专利技术的去除薄膜装置可以应用按照本专利技术的去除薄膜的方法，该装置包括激光振荡器、传送从激光振荡器射出的激光束的光学系统或光纤，以及用于相对于基底表面倾斜从光学系统或连接于光纤的未端的激光头射出的激光束的光束倾斜装置。构成按照本专利技术的去除薄膜装置的光束倾斜装置可以是相对于被去除的薄膜倾斜光学系统或激光头的光束倾斜装置或者相对于被去除的薄膜倾斜通过光学系统所辐射的激光束的光束倾斜装置、例如反射镜。在按照本专利技术的去除薄膜的方法中，当使用如图9B所示的、出自具有如图9A所示的、在能量分布方面为顶帽形的和尽可能均匀的激光束的在横剖面为矩形的激光束时，在直线加工中，两侧和中央的被加工的状态变得均匀。并且，当使用如图9C所示的具有直线状横剖面的激光束时，每点的加工面积较小；因此，例如当施加图案时，被加工的形状具有一自由度。而且，当使用一激光束时，其中通过使用具有能够在能量密度方面形成在中央较大的高斯分布的功能的一光学系统使在该激光束的一个方向的能量分布为直线横剖面和在与其垂直的方向的能量分布被形成为均匀的顶帽形，在这情况下可以使用输出较低的激光振荡器，用于加工。能够通过使用形成光束的光学系统31获得该激光束。在该系统中，如附图说明图10A所示，均化器(例如fry-eye镜)31a和聚光镜31b形成顶帽形的和成为矩形的被均化的横剖面，如图10B所示，均化器(例如棱镜)31a和圆柱镜31c形成顶帽形的和成为直线形状被均化的横剖面，或矩形或直线状狭缝。此外，如图10c所示，可以一起使用形成光束的光学系统31和均化由形成光束的光学系统31所形成的激光束13的强度的狭缝32。在图10c中标号33表示形成图像的光学系统，该系统变焦距或聚焦由狭缝32在强度方面均化的激光束。而且，作为将激光束均化成顶帽形的装置，可以使用光纤。并且，按照被去除的薄膜的例如类型或厚度的状态，能够控制具有矩形横剖面的激光束的长度和宽度的尺寸和直线横剖面的宽度尺寸时，能够更好地去除薄膜。作为能够控制激光束的长度和宽度的尺寸或宽度尺寸的光学系统，可以使用其本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种去除薄膜方法，它包括：　　　　在包复有薄膜的基底表面上辐射激光束和从基底的该表面上去除薄膜，　　　　其中从相对于基底表面的倾斜方向辐射激光束。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：福田直晃，北侧彰一，加藤刚，山田实，武井健治，谷本康范，鹈饲育弘，宗像昌树，
申请(专利权)人：日立造船株式会社，武井电机工业株式会社，索尼株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]