[发明专利]激光加工设备、碎片收集机构及方法与显示板的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及在平板显示器(FPD)等的多层薄膜上图案化树脂膜或金属 膜的技术。更具体地，本发明涉及激光加工设备与激光加工方法，以及碎片 收集机构与碎片收集方法，还涉及制造显示面板的方法。该碎片收集机构与 碎片收集方法旨在去除和收集通过以激光照射目标表面的熔蚀(ablation)、 热熔融(thermofusion)或他们的混合操作的激光加工期间形成的碎片。

背景技术

在制造例如液晶面板的平板显示器的工艺中，很多薄膜例如树脂膜或金 属膜层叠在玻璃基板上，以形成薄膜晶体管(TFT)基板或者滤色器(CF) 基板等。很多光刻工艺用于图案化和蚀刻这样的多层基板。

在光刻工艺中，树脂膜或金属膜真空沉积在基板上，例如玻璃、塑料或 者硅晶片基板；抗蚀剂层形成在膜上；并且抗蚀剂层通过具有预定图案的光 掩模用光照射来曝光。然后，光掩模图案通过显影和后烘焙转移到抗蚀剂层； 树脂膜或者金属膜中没有覆盖抗蚀剂的区域通过湿法蚀刻去除；并且最后去 除剩下的抗蚀剂层，以获得树脂膜或金属膜的期望的图案。

然而，光刻工艺需要大型设备，例如涂布机(coater)/显影机(developer)， 并且因此就设备投资和覆盖区(footprint)而言具有缺点。因为采用大量的 化学品例如显影剂，所以该工艺就环保而言也具有缺点。在此情形下，例如， 日本未审查专利申请公开No.2004-153171提出了采用激光直接加工薄膜例 如树脂膜或金属膜的技术，例如，以省略光刻工艺并且简化制造工艺的技术。

在执行激光加工中，通常会需要收集称为碎片的物质。碎片是由激光的 吸收和反应而来自材料的产物或者来自材料的微细颗粒(废料)。它们漂浮 和扩散在空气中，并且再附着到基板上。特别是，附着到基板的反应产物由 于热剥离而固化，甚至采用刷子等物理清洗都无法去除。因此，不能获得期 望的工艺质量和工艺精度，并且出现产品不合格。在例如液晶面板的平板显 示器的微细加工领域中，这样的再附着的物质是引起100％不合格的颗粒(废 料)。因此，收集碎片的技术是必要的。

例如，日本未审查专利申请公开No.10-99978提出了一种碎片收集方 法，包括提供流体输运设备和流体吸管，该流体输运设备将气体喷射到加工 区域附近的表面，而流体吸管相对于流体输运设备，以将碎片吹离要加工区 域，并且同时抽吸和去除碎片(方法1)。

如所了解的，在用激光照射目标的同时将辅助气体(assist gas)吹向该 目标以减少产生碎片的数量是有效的。例如，日本未审查专利申请公开No. 9-192870提出了这样的方法，包括在激光加工头上提供内部喷嘴和围绕该内 部喷嘴的外围提供外部喷嘴，以从内部喷嘴将气体喷射到加工区域，并且采 用外部喷嘴抽吸所喷射的援助气体，以排出碎片(方法2)。

用于控制碎片自身产生的已知方法包括以下方法：包括采用预定的大气 气体防止碎片的分解或再吸附的方法；以及包括在具有真空度约为10Pa (10^-2Torr)下的减压下加工目标的方法，这能够明显减少附着和积累到目 标上的碎片量。

此外，例如，日本未审查专利申请公开No.2004-337947提出了这样的 激光加工方法，包括提供向目标输出激光的激光加工头；以及面对目标安装 在激光加工头的侧面上的喷嘴，以用通过喷嘴用从激光加工头输出的激光照 射目标，并且在螺旋旋转碎片时使得喷嘴对在目标附近产生的碎片连同辅助 气体进行抽吸(方法3)。

发明内容

然而，在方法1中，不是所有的碎片都能被吹离加工区域附近的表面， 被抽吸和被排出，剩余的碎片实际上沿着流动而散布。即使增加抽吸力也难 于去除和收集碎片。在方法2中，辅助气体从内部喷嘴吹向加工区域，碎片 扩散和再吸附，并且即使增加外部喷嘴的抽吸力也不能充分去除。此外，在 方法3中，碎片在循环旋转大气流体的同时被抽吸，并不能收集在各个方向 上扩散的所有碎片。

平板显示器中采用的多层膜基板具有复杂的以激光照射的表面膜的蚀 刻机制和表面膜下面的膜中的蚀刻机制。当多个工艺因素以这种方式混合 时，碎片不能简单地收集，并且有必要详细分析碎片产生机制，开发适合各 个膜的碎片收集方法。