特許 6607991 素子基板の製造方法およびレーザクリーニング装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6607991

(24)【登録日】2019年11月1日

(45)【発行日】2019年11月20日

(54)【発明の名称】素子基板の製造方法およびレーザクリーニング装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/304 20060101AFI20191111BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/304 645Z

【請求項の数】12

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2018-83015(P2018-83015)

(22)【出願日】2018年4月24日

(62)【分割の表示】特願2017-566040(P2017-566040)の分割

【原出願日】2017年5月23日

(65)【公開番号】特開2018-198309(P2018-198309A)

(43)【公開日】2018年12月13日

【審査請求日】2018年4月24日

(73)【特許権者】

【識別番号】512225287

【氏名又は名称】堺ディスプレイプロダクト株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100101683

【弁理士】

【氏名又は名称】奥田 誠司

(74)【代理人】

【識別番号】100155000

【弁理士】

【氏名又は名称】喜多 修市

(74)【代理人】

【識別番号】100139930

【弁理士】

【氏名又は名称】山下 亮司

(74)【代理人】

【識別番号】100125922

【弁理士】

【氏名又は名称】三宅 章子

(74)【代理人】

【識別番号】100202197

【弁理士】

【氏名又は名称】村瀬 成康

(74)【代理人】

【識別番号】100202142

【弁理士】

【氏名又は名称】北 倫子

(72)【発明者】

【氏名】田中 康一

(72)【発明者】

【氏名】岸本 克彦

【審査官】 加藤 芳健

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００１−０７０９０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−３００６８３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／３０４

Ｇ０３Ｆ ７／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１面および前記第１面に平行な第２面を有する基板を用意する工程Ａと、
前記基板の前記第１面に平行な第１の方向にレーザビームを出射する工程Ｂと、
前記基板の前記第１面に平行な第２の方向であって前記第１の方向に交差する第２の方向に、前記レーザビームを並進または回転させることにより、前記基板の前記第１面上の凸部またはコンタミネーションの少なくとも一部を除去する工程Ｃと、
を含み、
前記レーザビームは偏光軸が前記基板の前記第１面に平行なＳ波偏光であり、
前記レーザビームの中心軸は、前記基板の前記第１面から離れている、素子基板の製造方法。

【請求項2】

前記工程Ｂにおける前記レーザビームの強度よりも低い強度を持つ検出用レーザ光で、前記工程Ｂの前に、前記基板の前記第１面に平行な面を走査して、前記基板の前記第１面上における前記凸部または前記コンタミネーションの各位置を検出する工程Ｄを含み、
前記工程Ｂにおける前記レーザビームは、前記凸部または前記コンタミネーションの各位置に向けて順次出射される、請求項１に記載の製造方法。

【請求項3】

前記工程Ｂにおいて除去された前記凸部または前記コンタミネーションの前記少なくとも一部を、気流により、前記基板の前記第１面から離れる方向に移動させる工程Ｅを含む、請求項１または２に記載の製造方法。

【請求項4】

前記基板は、
第１の材料から形成されたベースと、
前記第１の材料とは異なる第２の材料から形成され、前記ベースに支持されているフィルムと、
を有しており、
前記フィルムの表面は、前記基板の前記第１面である、請求項１から３のいずれかに記載の製造方法。

【請求項5】

前記工程Ａは、ステージの上面に前記基板を載せる工程を含み、前記基板の前記第２面は前記ステージの前記上面に支持される、請求項１から４のいずれかに記載の製造方法。

【請求項6】

第１面および前記第１面に平行な第２面を有する基板を支持するステージと、
レーザビームを出射する光源ユニットと、
前記ステージに対する前記光源ユニットの位置および向きの少なくとも一方を変化させる位置決め装置と、
前記光源ユニットおよび前記位置決め装置に電気的に接続され、前記光源ユニットおよび前記位置決め装置を制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、
前記光源ユニットから前記基板の前記第１面に平行な第１の方向に、中心軸が前記基板の前記第１面から離れるように、前記レーザビームを出射させ、前記レーザビームは偏光軸が前記基板の前記第１面に平行なＳ波偏光であり、
前記位置決め装置により、前記基板の前記第１面に平行な第２の方向であって前記第１の方向に交差する第２の方向に、前記レーザビームを並進または回転させ、前記基板の前記第１面上の凸部またはコンタミネーションの少なくとも一部を除去する、レーザクリーニング装置。

【請求項7】

前記光源ユニットから出射された前記レーザビームを受ける終端装置を備える、請求項６に記載の装置。

【請求項8】

前記位置決め装置は、前記レーザビームの並進または回転に応じて前記終端装置の位置および向きの少なくとも一方を変化させる、請求項７に記載の装置。

【請求項9】

前記光源ユニットおよび前記終端装置は、前記ステージの両側に位置しており、
前記制御装置は、前記位置決め装置により、前記光源ユニットおよび前記終端装置を、前記基板の前記第１面に平行な方向に移動させる、請求項８に記載の装置。

【請求項10】

前記制御装置は、前記位置決め装置により、前記光源ユニットおよび前記終端装置を、前記第１の方向に対して直交する方向に移動させる、請求項９に記載の装置。

【請求項11】

前記位置決め装置によって位置および向きの少なくとも一方が変化する強度センサを備え、
前記制御装置は、
前記光源ユニットから前記レーザビームの強度よりも低い強度を持つ検出用レーザ光を出射させ、
前記位置決め装置により、前記検出用レーザ光で前記基板の前記第１面に平行な面を走査させ、かつ、前記検出用レーザ光による走査に応じて前記強度センサの位置および向きの少なくとも一方を変化させ、
前記強度センサの出力に基づいて、前記基板の前記第１面上における前記凸部または前記コンタミネーションの位置を検出したときは、前記検出用レーザ光に代えて前記レーザビームを前記光源ユニットから前記凸部または前記コンタミネーションの前記位置に向けて出射させる、請求項６から１０のいずれかに記載の装置。

【請求項12】

前記光源ユニットおよび前記強度センサは、前記ステージの両側に位置しており、
前記制御装置は、前記位置決め装置により、前記光源ユニットおよび前記強度センサを、前記第１の方向に対して直交する方向に移動させる、請求項１１に記載の装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、素子基板の製造方法およびレーザクリーニング装置に関する。

【背景技術】

【0002】

基板の上面に存在する微小突起部分（以下、「凸部」と称する）、および、基板の上面に付着したパーティクルなどの異物（以下、「コンタミネーション」と称する）は、基板上に形成される薄膜および素子の特性を劣化させるおそれがある。例えば、薄膜トランジスタ、配線、絶縁層を基板上に形成する場合、基板の上面における微細な凸部またはコンタミネーションが薄膜トランジスタを不良化したり、配線を断線またはショートさせたり、絶縁層にリークを発生させたりする要因となり得る。

【0003】

特許文献１は、平板上の微小突起部分に研磨テープを接触させて研磨する微小突起研磨装置を開示している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００８−２１３０４９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

基板の大型化に伴って、上面の面積が拡大し、基板の上面における微細な凸部またはコンタミネーションの個数が増加すると、それらの位置に研磨テープを移動させて研磨する方法では、処理時間が増大して量産性が大きく低下する。

【0006】

本開示は、上記の課題を解決することができる、素子基板の製造方法およびレーザクリーニング装置を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示の素子基板の製造方法は、第１面および前記第１面に平行な第２面を有する基板を用意する工程Ａと、前記基板の前記第１面に平行な第１の方向にレーザビームを出射する工程Ｂと、前記基板の前記第１面に平行な第２の方向であって前記第１の方向に交差する第２の方向に、前記レーザビームを並進または回転させることにより、前記基板の前記第１面上の凸部またはコンタミネーションの少なくとも一部を除去する工程Ｃとを含む。

【0008】

本開示のレーザクリーニング装置は、第１面および前記第１面に平行な第２面を有する基板を支持するステージと、レーザビームを出射する光源ユニットと、前記ステージに対する前記光源ユニットの位置および向きの少なくとも一方を変化させる位置決め装置と、前記光源ユニットおよび前記位置決め装置に電気的に接続され、前記光源ユニットおよび前記位置決め装置を制御する制御装置とを備える。前記制御装置は、前記光源ユニットから前記基板の前記第１面に平行な第１の方向に前記レーザビームを出射させ、前記位置決め装置により、前記基板の前記第１面に平行な第２の方向であって前記第１の方向に交差する第２の方向に、前記レーザビームを並進または回転させ、前記基板の前記第１面上の凸部またはコンタミネーションの少なくとも一部を除去する。

【発明の効果】

【0009】

本発明による素子基板の製造方法およびレーザクリーニング装置の実施形態によれば、研磨を行うことなく、基板の凸部またはコンタミネーションを除去または小さくすることが可能になる。このため、基板上に形成される薄膜の品質またはデバイスの特性が劣化することを抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1A】本開示によるレーザクリーニング装置の第１実施形態の構成例を示す上面図である。

【図1B】本開示によるレーザクリーニング装置の第１実施形態の構成例を示す斜視図である。

【図2】レーザビームと基板の第１面との関係の一例を模式的に示す断面図である。

【図3】レーザビームと基板の第１面との関係の他の一例を模式的に示す断面図である。

【図4】屈折率Ｎ＝１．５の基板に空気中から光線が入射する場合における入射角と反射率との関係を示すグラフである。

【図5】基板の構成例を示す断面図である。

【図6】レーザビームの断面（ＹＺ面に平行な平面）を示す図である。

【図7】レーザビームにおける強度Ｉの半径位置依存性を示す図である。

【図8】レーザビームの伝搬方向（Ｘ軸）におけるビーム半径Ｒ（ｘ）を模式的に示す図である。

【図9】レーザビームと基板の第１面との関係の更に他の一例を模式的に示す断面図である。

【図10】レーザビームと基板の第１面との関係の更に他の一例を模式的に示す断面図である。

【図11】パーティクル形状のコンタミネーションがレーザビームで照射されている状態を模式的に示す斜視図である。

【図12】基板の第１面に対向する位置に設けられた撮像装置が、レーザビームの照射によって輝く照射対象の像を取得する例を示す斜視図である。

【図13】本開示による実施形態の他の構成例を示す斜視図である。

【図14】本開示による実施形態の更に他の構成例を示す斜視図である。

【図15】本開示による実施形態の更に他の構成例を示す斜視図である。

【図16】本開示による実施形態の更に他の構成例を示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

まず、図１Ａおよび図１Ｂを参照しながら、本開示によるレーザクリーニング装置の実施形態の基本的な構成例を説明する。図１Ａおよび図１Ｂは、それぞれ、本実施形態の構成例を示す上面図および斜視図である。添付の図面には、参考のため、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸が記載されている。

【0012】

本実施形態におけるレーザクリーニング装置（以下、「ＬＣ装置」と称する）１００は、基板１０を支持するステージ２０を備えている。基板１０は、第１面（上面）１１と、第１面１１に平行な第２面（下面）１２とを有する。基板１０の例は、プラスチック基板、ガラス基板、半導体基板、および、表面に樹脂層、絶縁層または半導体層などの機能層が形成されたガラス基板を含む。本願における「平行」の用語の意義は、数学的に厳密な「平行」に限定されない。

【0013】

ステージ２０は、基板１０の第２面１２の側から基板１０を支持する。ステージ２０の上面は、典型的には平坦であるが、真空吸着のための溝または孔などの凹部を有していてもよい。ステージ２０に支持された状態の基板１０の第１面１１は、図示される例において、ＸＹ平面に平行である。ＸＹ平面は、典型的には水平であるが、ステージ２０が基板１０をしっかりと支持していれば、任意の方向を向いていてもよい。

【0014】

基板１０の第１面１１には、不要な凸部６１および／またはコンタミネーション６２が存在し得る。凸部６１は基板１０の一部であるが、コンタミネーション６２は、基板１０に付着した異物である。コンタミネーション６２の典型例は、「パーティクル」と呼ばれる異物であり、その材料は様々（有機物および／または無機物）である。パーティクルは、薄膜堆積装置、搬送装置などに付着していた物質、または空中を浮遊する物質に由来することが多い。また、基板１０の搬送中に基板１０そのものから削り出された物質に由来することもあり得る。このようなパーティクルの幾つかは、基板に強く付着し、洗浄工程によっても基板１０の表面から除去されないことがある。また、パーティクルなどのコンタミネーションは、洗浄工程の後に基板１０の表面に付着することもある。本願では、このような凸部６１およびコンタミネーション６２を総称してレーザビームの照射対象（ターゲット）６０と称することがある。

【0015】

図１Ａおよび図１Ｂには、例示的に１個の凸部６１および１個のコンタミネーション６２が記載されている。１枚の基板１０における凸部６１およびコンタミネーション６２の個数は、この例に限定されない。例えば、基板１０の第１面１１には、単位面積（１ｍ²）あたり、数個から１００個のパーティクルが付着することがある。個々のパーティクルのサイズ（直径または高さ）は例えば１〜５μｍであり得る。ＬＣ装置１００は、このような大きさおよび個数密度で基板１０の第１面１１に存在する凸部６１および／またはコンタミネーション６２を検知すると、レーザビームで照射して個々のサイズを縮小したり、基板１０から完全に除去したりする。本実施形態における凸部６１および／またはコンタミネーション６２の検知は、後述するようにレーザビームを利用して行う。このような検知そのものは、イメージセンサおよび画像処理技術を用いる公知の方法によって行ってもよい。

【0016】

図１Ａおよび図１Ｂには、凸部６１および／またはコンタミネーション６２の照射に用いられるレーザビーム３が２本の破線によって模式的に記載されている。本実施形態の特徴点のひとつは、レーザビーム３の出射方向が基板１０の第１面１１に「平行」なことにある。本願における「平行」の用語の意義は、前述したように、数学的に厳密な「平行」に限定されない。レーザビーム３と基板１０の第１面１１との関係については後述する。

【0017】

ＬＣ装置１００は、レーザビーム３を出射する光源ユニット３０と、ステージ２０に対する光源ユニット３０の位置および向きの少なくとも一方を変化させる位置決め装置４０と、光源ユニット３０および位置決め装置４０を制御する制御装置５０とを備えている。

【0018】

光源ユニット３０の典型例は、半導体レーザ素子を備えるレーザヘッド、または、他の固体レーザまたはガスレーザの出力ヘッドであり得る。位置決め装置４０は、典型的には、電気モータなどのアクチュエータによって駆動される機械的駆動装置である。図示されている例において、位置決め装置４０は、ガイドレールに沿って光源ユニット３０をＹ軸方向に移動させ、任意の位置で停止させることができる。ステージ２０に対する光源ユニット３０の位置および向きは、光源ユニット３０を固定した状態で、あるいは移動させながら、ステージ２０の位置および向きを調整して変化させてもよい。

【0019】

制御装置５０は、有線または無線により、光源ユニット３０および位置決め装置４０に電気的に接続されている。制御装置５０は、典型的には、通信バスによって相互に接続された、マイクロコントーラ、メモリ、および通信インタフェースを有している。メモリには、マイクロコントローラおよび通信インタフェースの動作を規定するソフトウェアプログラムが格納されている。制御装置５０は、レーザクリーニングの処理動作を実行するためのプログラムがインストールされた汎用的なコンピュータであり得る。

【0020】

クリーニング動作を行うとき、制御装置５０は、光源ユニット３０から基板１０の第１面１１に平行な第１の方向（Ｘ軸方向）にレーザビーム３を出射させる。また、制御装置５０は、位置決め装置４０により、基板１０の第１面１１に平行な第２の方向（Ｙ軸方向）にレーザビーム３を並進させ、基板１０の第１面１１上における照射対象６０のそれぞれの少なくとも一部を除去する。レーザビーム３の「並進」は、常にレーザビーム３が出射された状態で行う必要はない。照射対象６０が存在しない領域をレーザビーム３が横切るとき、レーザビーム３の強度はゼロであってもよい。

【0021】

図１Ａおよび図１Ｂに示す例において、第２の方向（Ｙ軸方向）は、基板１０の第１面１１に平行であり、かつ、第１の方向（Ｘ軸方向）に直交している。第２の方向は、基板１０の第１面１１に平行であり、かつ、第１の方向に交差していればよく、必ずしも第１の方向に直交している必要はない。

【0022】

図示されている例において、ＬＣ装置１００は、光源ユニット３０から出射されたレーザビーム３を受ける終端装置（ビームダンパ）７０を備える。終端装置７０は、レーザビーム３を吸収し、迷光の発生を防止する。終端装置７０に入射したレーザビーム３は、終端装置７０の内部において例えばディフューザなどによって吸収される。終端装置７０は、ビームアブソーバまたはビームトラップとも称され得る。

【0023】

本実施形態において、光源ユニット３０および終端装置７０は、ステージ２０の両側に位置している。位置決め装置４０は、レーザビーム３の並進（Ｙ軸方向への平行移動）に応じて終端装置７０の位置および向きの少なくとも一方を変化させることができる。より具体的には、制御装置５０が、位置決め装置４０により、光源ユニット３０および終端装置７０を、基板１０の第１面１１に平行な方向（Ｙ軸方向）に移動させることができる。

【0024】

次に、図２から図１０を参照して、レーザビーム３と基板１０との配置関係を詳細に説明する。

【0025】

図２に示される例において、レーザビーム３は、半導体レーザ素子などの光源３２と、レンズ３４、３６、３８とを有する光源ユニット３０から出射される。レンズ３４、３６、３８は、コリメート光学系を形成している。コリメートされたレーザビーム３は、近似的には平行な光線の束であるが、発散度を零にすることはできない。このため、ビーム径が最も細い部分（ビームウエスト）から光軸に沿って離れるほど、ビーム径は増大する。

【0026】

光源ユニット３０の構成は、図示されている例に限定されない。光源３２は、出射すべきレーザビーム３の波長に応じて切換えられてもよい。レーザビーム３の波長は、照射対象６０の分光吸収率に応じて適切に選択され得る。例えば、照射対象６０が石英ガラスを主成分とする場合、波長１０．６μｍで発振する炭酸ガスレーザ装置、または他のガスダイナミックレーザ装置から出射されたレーザ光を用いることができる。このようなレーザ装置から出射されたレーザ光は、例えば光ファイバを通って光源ユニット３０に導かれ得る。照射対象６０が有機物を主成分とする場合は、波長が４００ｎｍ以下のレーザ光が好適に使用され得る。レーザビーム３は、パルス状であってもよいし、連続波（ＣＷ）であってもよい。

【0027】

図２の例において、レーザビーム３は、基板１０の第１面１１から離間している。第１面１１からレーザビーム３までの距離は、照射対象６０の高さよりも小さく設定される。このため、照射対象６０の少なくとも上部はレーザビーム３で照射される。照射対象６０であるパーティクルの高さが例えば１μｍを超えるとき、レーザビーム３の照射により、このパーティクルの高さが例えば０．５μｍ以下になれば、パーティクルの無害化（クリーニング）を達成したとしてもよい。照射対象６０の全体が完全に除去される必要はない。基板１０の第１面１１に残存してもよい照射対象６０の高さ（上限高さ）は、基板１０上に形成される薄膜の種類またはデバイスの構造に応じて異なる。基板１０の第１面１１からレーザビーム３までの距離は、この上限高さよりも小さいことが好ましく、例えば１μｍ以下に設定され得る。この距離は、レーザビーム３の照射中に一定値に保たれている必要はない。例えば超音波振動を基板１０に与えることにより、この距離を変動させてもよい。また、この距離は、基板１０の第１面１１における位置によって変化していてもよい。

【0028】

図３に示されるように、レーザビーム３と基板１０の第１面１１との距離が短くなっていくと、レーザビーム３の一部が基板１０の第１面１１に入射し得る。この場合、第１面１１はレーザビーム３を反射する。以下、この点を説明する。

【0029】

図４は、屈折率Ｎ＝１．５の基板１０の第１面１１に空気（屈折率は１．０）中から光線が入射する場合における、入射角と反射率との関係を示すグラフである。実線は光線がＳ波偏光（偏光軸が入射面に垂直）、破線は光線がＰ波偏光（偏光軸が入射面に平行）である場合を示す。図４のグラフは、フレネルの式から算出される。ここで「入射角」は、基板１０の第１面１１の法線と入射光線との間の角度である。

【0030】

本開示の実施形態では、レーザビーム３が基板１０の第１面１１に平行に出射されるため、レーザビーム３の一部が基板１０の第１面１１に入射したとしても、入射角は約８５〜９０°の範囲にある。このため、レーザビーム３の一部が基板１０の第１面１１に入射したとしても、入射光のほとんどは基板１０に吸収されずに反射される。反射率を１００％に近づけるという観点からは、Ｓ波偏光のレーザビームを利用することが好ましい。

【0031】

基板１０は、１枚のガラス基板のように単一の材料から形成されている必要はなく、積層構造を有していてもよい。積層構造を有する基板１０の一例は、表面に樹脂（プラスチック）層またはシリコン層などの半導体層を有するガラス基板である。図５は、基板１０の断面構成例を示す図である。図示されている基板１０は、第１の材料から形成されたベース１０Ａと、ベース１０Ａに支持され、第２の材料から形成されたフレキシブルフィルム１０Ｂとを有している。ベース１０Ａは例えばガラス基板であり得る。フレキシブルフィルム１０Ｂは、例えば厚さが５〜２０μｍのポリイミド樹脂層であり得る。基板１０の断面構成は、このような例に限定されない。この例の基板１０によれば、フレキシブルフィルム１０Ｂの屈折率をベース１０Ａの屈折率よりも高くしたり、低くしたりすることができる。なお、基板１０の表面における屈折率が高いほど、Ｓ波偏光の反射率を高くすることができる。フレキシブルフィルム１０Ｂそのものが多層構造を有していてもよい。

【0032】

フレキシブルフィルム１０Ｂの上に各種の膜またはデバイスが形成された後、ベース１０Ａからフレキシブルフィルム１０Ｂを剥がすことにより、フレキシブルデバイスを製造することが可能になる。ベース１０Ａから分離された後、フレキシブルフィルム１０Ｂは、フレキシブルデバイスの「フレキシブル基板」として機能する。本願では、デバイスを支持した状態にある基板を「素子基板」と称する。素子基板に支持されているデバイスの典型例は、有機ＥＬ素子、薄膜トランジスタ素子、または、これらの素子のアレイである。

【0033】

図６は、レーザビーム３の断面（ＹＺ面に平行な平面）を模式的に示す図であり、図７は、強度Ｉの半径位置依存性（光強度分布）を示すグラフである。レーザビーム３の強度Ｉは、ビーム中心（光軸）からの距離（半径位置）に応じて変化する。図７に示されるように、強度Ｉの分布は、例えばガウス分布で近似され得る。中心軸上の強度を１．０とするとき、レーザビーム３の断面は、強度が例えばｅ^-2以上の領域によって構成される。ここで、ｅは自然対数の底である。レーザビーム３の断面は、他の基準によって定義されてもよい。レーザビーム３がＸ軸方向に伝搬するとき、レーザビーム３のビーム半径はｘ座標の関数であるＲ（ｘ）で表され得る。

【0034】

図８は、レーザビーム３の伝搬方向（Ｘ軸）におけるビーム半径Ｒ（ｘ）を模式的に示す図である。２本の破線はビーム輪郭を示し、Ｒ０はビーム半径Ｒ（ｘ）の最小値である。ビーム半径Ｒ（ｘ）はビームウエストで最小になる。図８において、２本の点線（直線）に挟まれた角度は、ビームの発散角θを規定している。レーザビーム３の平行度を高めるためには、発散角θを小さくすることが好ましい。

【0035】

レーザビーム３の品質は、Ｍ²ファクタによって評価され得る。レーザビーム３の波長をλとするとき、Ｍ²ファクタは、（λ／π）・Ｒ０・θで表される。ビーム半径の最小値Ｒ０と発散角θとは反比例の関係にある。このため、ビーム半径の最小値Ｒ０を小さくするほど、発散角θが増加する。

【0036】

レーザビーム３のＭ²ファクタは、例えば１．０から約３．０、典型的には１．１〜１．７程度の範囲内の値に設定され得る。発散角θが０．１ミリラジアンの場合、Ｒ０は３λ程度であり、ビームウエストからの距離が１ｍの位置でビーム半径Ｒ（ｘ）は０．１ｍｍ（１００μｍ）程度になる。

【0037】

このようなレーザビーム３を光源ユニット３０から基板１０の第１面１１に対して平行に出射しながら、レーザビーム３を並進または回転させると、基板１０の第１面１１に位置する照射対象６０をレーザビーム３で照射することが可能である。レーザビーム３の照射を受けた照射対象６０は、レーザビーム３のエネルギを吸収して急激に昇温し、蒸発、気化、または分解する。前述したように、レーザビーム３の一部が基板１０の第１面１１に入射しても、入射角がほぼ９０°であるため、大部分が反射されて基板１０にはほとんど吸収されない。しかし、レーザビーム３の光路上に位置する照射対象物６０、すなわち凸部６１またはコンタミネーション（典型的にはパーティクル）６２の表面では、入射角が小さく、透過率は高い。照射対象６０の材料がレーザビーム３にとって透明ではなく、光吸収が生じれば、基板１０に損傷を与えることなく、照射対象６０を選択的に除去（クリーニング）できる。

【0038】

図９は、レーザビーム３の光軸と基板１０の第１面１１の法線Ｎとの間の角度（入射角）が８５〜９０°でレーザビーム３が第１面１１に入射し、反射される状態を模式的に示している。この例では、照射対象６０が入射点の近傍に存在するとき、レーザビーム３のエネルギを照射対象６０に与えることができる。入射点にフォーカスさせれば、照射対象６０には高い密度でエネルギを与えられる。図９の矢印で示すように光源ユニット３０の向きを調整することにより、基板１０の第１面１１に沿って入射点を移動（走査）させることもできる。また、照射対象６０の位置が特定されている場合は、その位置にレーザビーム３をフォーカスさせてもよい。

【0039】

図１０に示される例では、レーザビーム３の一部が基板１０の第１面１１と第２面１２との間を伝搬している。照射対象６０の少なくとも下部がレーザビーム３で照射される。基板１０の材料がレーザビーム３にとって透明であれば、基板１０はレーザビーム３を吸収せず、昇温も生じない。この例では、レーザビーム３の一部が基板１０の端面に入射する。この端面には反射防止膜が形成されていても良い。また、基板１０がレーザビーム３を吸収する材料から形成されている場合は、この端面に反射膜が形成されていても良い。反射膜によって反射されたレーザビーム３は、基板１０には吸収されない。反射光が迷光として光源３２に帰還しないように光学系を設計し、光源ユニット３０の内部また周辺に終端装置７０と同様の構成を設けることが好ましい。

【0040】

このように本開示の実施形態においては、レーザビーム３の出射方向と基板１０の第１面１１とが「平行」であることは、広義に解釈される。具体的には、基板１０の第１面１１の法線とレーザビーム３の中心軸（光軸）との間に形成される角度が９０°±５°の範囲内にあれば、レーザビーム３は基板１０の第１面１１に平行な方向に出射されているとする。

【0041】

図１１は、パーティクル形状の照射対象６０がレーザビーム３で照射されている状態を模式的に示す斜視図である。レーザビーム３の一部は照射対象６０によって反射または散乱され得る。

【0042】

照射対象６０を検出することにレーザビーム３の照射を利用してもよい。相対的に強度の弱いレーザビーム３を出射しながら、光源ユニット３０および終端装置７０を、例えば図１１のＸ軸方向に移動させる。移動の速度は例えば１〜１００ｍｍ／秒である。光源ユニット３０および終端装置７０の移動距離は、移動方向における基板１０のサイズに依存する。このサイズが例えば１メール以上である場合、処理時間（タクト）を短縮するという観点から、移動の速度を例えば５ｍｍ／秒以上にすることが望ましい。終端装置７０がフォトダイオードなどの光検知器（強度センサ）を有していれば、この強度センサの出力変化に基づいて、レーザビーム３の光路上に照射対象６０が位置していることを検知できる。このような検知が行われたとき、レーザビーム３の位置を変えずに強度を高めると、照射対象６０を昇温して除去することができる。

【0043】

図１２は、基板１０の第１面１１に対向する位置に設けられた撮像装置８０が、レーザビーム３の照射によって輝く照射対象６０の像を取得する例を示す斜視図である。撮像装置８０は、典型的には、イメージセンサおよび結像レンズを有している。イメージセンサの撮像面にはレーザビーム３が照射されて輝く照射対象６０の像が形成される。撮像装置８０から出力される画像データを制御装置５０が処理することにより、照射対象６０の位置座標を検出することができる。図１１の例では、照射対象６０のＸ座標を知ることができないが、図１２の例によれば、照射対象６０のＸ座標およびＹ座標の両方を知ることができる。光源ユニット３０が焦点距離を変化させることのできる光学系を備えている場合、照射対象６０の位置にレーザビーム３の収束点（ビームウエスト）を一致させ、照射対象６０に対するエネルギ照射密度を高めることが可能になる（図９参照）。また、ＬＣ装置１００が複数の光源ユニット３０を備える場合、異なる位置にある複数の光源ユニット３０から同時または逐次的に複数のレーザビーム３を出射し、同一の照射対象６０を複数のレーザビーム３で照射してもよい。

【0044】

図１３は、光源ユニット３０が、照射対象６０を除去するためのレーザビーム３を出射する第１光源部３２Ａと、照射対象６０を検知するためのレーザビーム（以下、「検出用レーザ光」と称する）３３を出射する第２光源部３２Ｂとを備える例を示す斜視図である。相対的に強度の弱い検出用レーザ光３３を出射しながら、光源ユニット３０および終端装置７０を、図１３のＸ軸方向に移動させる。終端装置７０は、検出用レーザ光３３が入射する位置に設けられたフォトダイオードなどの光検出器（強度センサ）を有している。光検知器の出力変化に基づいて、検出用レーザ光３３の光路上に照射対象６０が存在していることを検知したとき、第１光源部３２Ａからレーザビーム３を出射する。この状態のまま、光源ユニット３０および終端装置７０を、図１３のＸ軸方向に移動させることにより、照射対象６０をレーザビーム３で照射し、照射対象６０の少なくとも一部を昇温して除去することができる。検出用レーザ光３３によって照射対象６０を検知したとき、検出位置に誤差範囲が想定される場合は、第１光源部３２Ａからレーザビーム３を出射しながら、光源ユニット３０および終端装置７０をＸ軸方向に沿って往復運動させてもよい。往復運動の振幅は、上記の誤差範囲に応じて決定される。

【0045】

図１４は、レーザビーム３の照射によって照射対象６０から気化または分解した成分を気流によって基板１０の第１面１１から遠ざける気流装置９０を備えている。気流は、大気ガスまたは不活性ガスの吹き出しおよび吸引の少なくとも一方を行う機構によって引き起すことができる。このような気流により、レーザビーム３の照射に起因して基板１０の第１面１１に異物が付着することを防止または抑制できる。ガスの吹き出しおよび吸引の両方を行う機構の例は、吹き出しノズルで基板１０に吹き付けられたガスを吸引口から吸引する装置である。このような装置によれば、レーザビーム３の照射によって生じた物質を効果的に集めることができる。

【0046】

図１５は、レーザビーム３を並進させる代わりに、回転させる構成例を示している。光源ユニット３０は、基板１０の第１面１１に垂直な方向の軸周りに回動する。図１６は、レーザビーム３を並進させる代わりに、回転させる他の構成例を示している。光源３２は固定されており、ミラー３５の向きおよび位置の少なくとも一方が変化することにより、レーザビーム３を回転させることができる。このような構成を採用する場合、終端装置７０の位置は、レーザビーム３の回転に応じて移動させられる。

【0047】

このように、本開示のレーザクリーニング装置によれば、基板１０を用意する工程Ａを行った後、基板１０の第１面１１に平行な第１の方向にレーザビーム３を出射する工程Ｂと、基板１０の第１面１１に平行な第２の方向であって第１の方向に交差する第２の方向に、レーザビーム３を並進または回転させることにより、基板１０の第１面１１上の凸部またはコンタミネーションの少なくとも一部を除去する工程Ｃとを実行することができる。このため、微小突起物による性能の劣化または不良化が生じにくい各種の素子基板を製造することができる。

【0048】

また、工程Ｂにおけるレーザビームの強度よりも低い強度を持つ検出用レーザ光で、工程Ｂの前に、基板１０の第１面１１に平行な面を走査して、基板１０の第１面１１上における凸部またはコンタミネーションの各位置を検出する工程Ｄを含む形態では、工程Ｂにおいて、凸部またはコンタミネーションの各位置に向けてレーザビームを順次出射する。

【産業上の利用可能性】

【0049】

本発明の実施形態は、例えば有機ＥＬ装置、特にフレキシブルな有機ＥＬ装置の製造方法に適用され得る。

【符号の説明】

【0050】

３ レーザビーム
１０ 基板
１１ 基板の第１面
１２ 基板の第２面
２０ ステージ
３０ 光源ユニット
３３ 検出用レーザ光
４０ 位置決め装置
５０ 制御装置
６０ レーザビームの照射対象（ターゲット）
６１ 凸部
６２ コンタミネーション
７０ 終端装置
１００ レーザクリーニング装置（ＬＣ装置）

【図1A】

【図1B】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】