(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023140464
(43)【公開日】2023-10-05
(54)【発明の名称】光照射装置および光照射方法
(51)【国際特許分類】
B23K 26/082 20140101AFI20230928BHJP
G02B 26/08 20060101ALI20230928BHJP
G02F 1/29 20060101ALI20230928BHJP
G02F 1/33 20060101ALI20230928BHJP
B23K 26/064 20140101ALI20230928BHJP
B23K 26/00 20140101ALI20230928BHJP
【ＦＩ】
B23K26/082
G02B26/08 A
G02F1/29
G02F1/33
B23K26/064 Z
B23K26/00 M
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022046315
(22)【出願日】2022-03-23
(71)【出願人】
【識別番号】000207551
【氏名又は名称】株式会社ＳＣＲＥＥＮホールディングス
(74)【代理人】
【識別番号】100135013
【弁理士】
【氏名又は名称】西田 隆美
(72)【発明者】
【氏名】岡 淳一
【テーマコード（参考）】
2H141
2K102
4E168
【Ｆターム（参考）】
2H141MA12
2H141MB17
2H141MB24
2H141ME01
2H141MF01
2H141MG05
2H141MZ14
2K102AA21
2K102AA30
2K102BC04
2K102BC07
2K102BD10
2K102DA01
2K102EA21
2K102EB14
2K102EB20
4E168AD18
4E168CB03
4E168CB07
4E168DA43
4E168EA11
4E168EA15
4E168EA16
4E168FB06
4E168HA00
4E168JB02
4E168JB03
(57)【要約】
【課題】ドットパターンの位相ずれが発生する場合でも、容易に対応することができる技術を提供する。
【解決手段】光照射装置１は、基材Ｗの表面に光を照射する。光照射装置１は、ステージ基材を保持するステージ４２と、所定周期のパルス光を出力するパルス光源３１と、パルス光で基材Ｗの表面をＸ軸方向に走査する少なくとも１つのガルバノスキャナ３５７と、パルス光の回折角が変更可能な素子であって、回折角を変更することにより基材Ｗ上におけるパルス光の位置をＸ軸方向にシフトさせる少なくとも１つの音響光学素子３５３と、ガルバノスキャナ３５７および音響光学素子３５３を制御する制御部２２を備える。
【選択図】図５
【解決手段】光照射装置１は、基材Ｗの表面に光を照射する。光照射装置１は、ステージ基材を保持するステージ４２と、所定周期のパルス光を出力するパルス光源３１と、パルス光で基材Ｗの表面をＸ軸方向に走査する少なくとも１つのガルバノスキャナ３５７と、パルス光の回折角が変更可能な素子であって、回折角を変更することにより基材Ｗ上におけるパルス光の位置をＸ軸方向にシフトさせる少なくとも１つの音響光学素子３５３と、ガルバノスキャナ３５７および音響光学素子３５３を制御する制御部２２を備える。
【選択図】図５
【特許請求の範囲】
【請求項1】
基材の表面に光を照射する光照射装置であって、
基材を保持する保持部と、
所定周期のパルス光を出力するパルス光源と、
前記パルス光で前記基材の表面を第１方向に走査する少なくとも１つの走査部と、
前記パルス光の回折角が変更可能な素子であって、前記回折角を変更することにより前記基材上における前記パルス光の位置を前記第１方向にシフトさせる少なくとも１つの回折型偏向素子と、
前記少なくとも１つの走査部および前記少なくとも１つの回折型変更素子を制御する制御部と、
を備える、光照射装置。
基材を保持する保持部と、
所定周期のパルス光を出力するパルス光源と、
前記パルス光で前記基材の表面を第１方向に走査する少なくとも１つの走査部と、
前記パルス光の回折角が変更可能な素子であって、前記回折角を変更することにより前記基材上における前記パルス光の位置を前記第１方向にシフトさせる少なくとも１つの回折型偏向素子と、
前記少なくとも１つの走査部および前記少なくとも１つの回折型変更素子を制御する制御部と、
を備える、光照射装置。
【請求項2】
請求項１に記載の光照射装置であって、
前記基材は、前記第１方向において互いに隣接する第１領域と第２領域とを有し、
前記制御部は、前記第１領域の走査を完了した後、前記第２領域の走査を開始する前に、前記第２領域の位置に応じて前記回折型変更素子の前記回折角を変更する、光照射装置。
前記基材は、前記第１方向において互いに隣接する第１領域と第２領域とを有し、
前記制御部は、前記第１領域の走査を完了した後、前記第２領域の走査を開始する前に、前記第２領域の位置に応じて前記回折型変更素子の前記回折角を変更する、光照射装置。
【請求項3】
請求項２に記載の光照射装置であって、
前記制御部は、前記第１領域の走査を完了してから、前記第２領域の走査を開始する前までの間、前記基材に対する前記パルス光の照射をオフする、光照射装置。
前記制御部は、前記第１領域の走査を完了してから、前記第２領域の走査を開始する前までの間、前記基材に対する前記パルス光の照射をオフする、光照射装置。
【請求項4】
請求項３に記載の光照射装置であって、
前記制御部は、前記回折型偏向素子を制御することによって、前記基材に対する前記パルス光の照射をオフする、光照射装置。
前記制御部は、前記回折型偏向素子を制御することによって、前記基材に対する前記パルス光の照射をオフする、光照射装置。
【請求項5】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の光照射装置であって、
前記パルス光源から出力された前記パルス光を複数のパルス光に分岐させる分岐部、
をさらに備え、
前記複数のパルス光に対応する複数の前記走査部および複数の前記回折型変更素子を有する、光照射装置。
前記パルス光源から出力された前記パルス光を複数のパルス光に分岐させる分岐部、
をさらに備え、
前記複数のパルス光に対応する複数の前記走査部および複数の前記回折型変更素子を有する、光照射装置。
【請求項6】
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の光照射装置であって、
前記回折型偏向素子が音響光学素子または電気光学素子を含む、光照射装置。
前記回折型偏向素子が音響光学素子または電気光学素子を含む、光照射装置。
【請求項7】
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の光照射装置であって、
前記走査部は、前記パルス光を前記第１方向に振るための第１ガルバノミラーを含む、光照射装置。
前記走査部は、前記パルス光を前記第１方向に振るための第１ガルバノミラーを含む、光照射装置。
【請求項8】
請求項７に記載の光照射装置であって、
前記走査部は、前記パルス光を前記第１方向に交差する第２方向に振るための第２ガルバノミラーを含む、光照射装置。
前記走査部は、前記パルス光を前記第１方向に交差する第２方向に振るための第２ガルバノミラーを含む、光照射装置。
【請求項9】
請求項７または請求項８に記載の光照射装置であって、
前記パルス光の光路上において、前記第１ガルバノミラーと前記基材との間に位置する少なくとも１つのｆθレンズ、をさらに備える、光照射装置。
前記パルス光の光路上において、前記第１ガルバノミラーと前記基材との間に位置する少なくとも１つのｆθレンズ、をさらに備える、光照射装置。
【請求項10】
基材の表面に光を照射する光照射方法であって、
ａ） 基材を保持部に保持する工程と、
ｂ） 前記工程ａ）の後、回折角が変更可能な回折型偏向素子によって回折したパルス光で前記基材を第１方向に走査する工程と、
を含み、
前記回折型偏向素子は、前記回折角の変更によって前記基材における前記パルス光の位置を第１方向にシフトさせ、
前記工程ｂ）は、前記回折型偏向素子の前記回折角を第１回折角から第２回折角へ変更する工程を含む、光照射方法。
ａ） 基材を保持部に保持する工程と、
ｂ） 前記工程ａ）の後、回折角が変更可能な回折型偏向素子によって回折したパルス光で前記基材を第１方向に走査する工程と、
を含み、
前記回折型偏向素子は、前記回折角の変更によって前記基材における前記パルス光の位置を第１方向にシフトさせ、
前記工程ｂ）は、前記回折型偏向素子の前記回折角を第１回折角から第２回折角へ変更する工程を含む、光照射方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本明細書で開示される主題は、光照射装置および光照射方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来から、レーザー光照射などの光照射によって対象物を加工する光加工技術が用いられている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２００６－２７２４３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
例えばディスプレイパネルの製造工程では、パルスレーザーが出力するパルス光で基材の表面を等速で走査することにより、基材の表面に等間隔で点状のパターン（ドットパターン）が描画される場合がある。また、製造コストの抑制や製造工程の短縮化のため、１枚の基材に対して複数のパネル領域を設定する、いわゆる面付けが行われる場合がある。このような面付けが設定された基材に上記ドットパターンを描画する場合、走査方向に並ぶパネル領域間で、周期的に描画するべきドットパターンの位置がずれる、「位相ずれ」が発生する場合がある。
【0005】
パネル領域間でこのような位相ずれが発生する場合、従来の光照射装置では、パネル領域ごとに位相を合わせてドットパターンを描画する必要があった。この場合、１つのパネル領域について走査を行うたびに、パルスレーザーの消灯および点灯が行われるため、加工時間が長くなってしまう。
【0006】
加工時間を短縮するために、複数のパルスレーザーを用いることも考えられる。各パルスレーザーの発光の位相を各パネル領域におけるドットパターンの位置（位相）に合わせることによって、複数のパネル領域に対して異なる位相でドットパターンを描画できる。しかしながら、この場合、パルスレーザーが一般的に高価なため、パルスレーザーの数に応じて装置コストが増大してしまう。
【0007】
本発明の目的は、ドットパターンの位相ずれが発生する場合でも、容易に対応することができる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記課題を解決するため、第１態様は、基材の表面に光を照射する光照射装置であって、基材を保持する保持部と、所定周期のパルス光を出力するパルス光源と、前記パルス光で前記基材の表面を第１方向に走査する少なくとも１つの走査部と、前記パルス光の回折角が変更可能な素子であって、前記回折角を変更することにより前記基材上における前記パルス光の位置を前記第１方向にシフトさせる少なくとも１つの回折型偏向素子と、前記少なくとも１つの走査部および前記少なくとも１つの回折型変更素子を制御する制御部とを備える。
【0009】
第２態様は、第１態様の光照射装置であって、前記基材は、前記第１方向において互いに隣接する第１領域と第２領域とを有し、前記制御部は、前記第１領域の走査を完了した後、前記第２領域の走査を開始する前に、前記第２領域の位置に応じて前記回折型変更素子の前記回折角を変更する。
【0010】
第３態様は、第２態様の光照射装置であって、前記制御部は、前記第１領域の走査を完了してから、前記第２領域の走査を開始する前までの間、前記基材に対する前記パルス光の照射をオフする。
【0011】
第４態様は、第３態様の光照射装置であって、前記制御部は、前記回折型偏向素子を制御することによって、前記基材に対する前記パルス光の照射をオフする。
【0012】
第５態様は、第１態様から第４態様のいずれか１つの光照射装置であって、前記パルス光源から出力された前記パルス光を複数のパルス光に分岐させる分岐部、をさらに備え、前記複数のパルス光に対応する複数の前記走査部および複数の前記回折型変更素子を有する。
【0013】
第６態様は、第１態様から第５態様のいずれか１つの光照射装置であって、前記回折型偏向素子が音響光学素子（ＡＯＤ）または電気光学素子（ＥＯＤ）を含む。
【0014】
第７態様は、第１態様から第６態様のいずれか１つの光照射装置であって、前記走査部は、前記パルス光を前記第１方向に振るための第１ガルバノミラーを含む。
【0015】
第８態様は、第７態様の光照射装置であって、前記走査部は、前記パルス光を前記第１方向に交差する第２方向に振るための第２ガルバノミラーを含む。
【0016】
第９態様は、第７態様または第８態様の光照射装置であって、前記パルス光の光路上において、前記第１ガルバノミラーと前記基材との間に位置する少なくとも１つのｆθレンズをさらに備える。
【0017】
第１０態様は、基材の表面に光を照射する光照射方法であって、ａ）基材を保持部に保持する工程と、ｂ）前記工程ａ）の後、回折角が変更可能な回折型偏向素子によって回折したパルス光で前記基材を第１方向に走査する工程と、を含み、前記回折型偏向素子は、前記回折角の変更によって前記基材における前記パルス光の位置を第１方向にシフトさせ、前記工程ｂ）は、前記回折型偏向素子の前記回折角を第１回折角から第２回折角へ変更する工程を含む。
【発明の効果】
【0018】
第１態様から第９態様の光照射装置によると、パルス光の回折角を変更することによってパルス光を第１方向にシフトできる。このため、走査中に、基材上に周期的に描画されるドットパターンの位置を第１方向にずらすことができる。
【0019】
第２態様の光照射装置によると、第２領域の位置に合わせて回折型偏向素子の回折方向を変更することによって、第２領域に対して適切な位置からドットパターンの描画を開始できる。
【0020】
第３態様の光照射装置によれば、第１領域の照射終了位置と第２領域の照射開始位置との間に対して、光の照射を抑制できる。
【0021】
第４態様の光照射装置によれば、回折型偏向素子を制御することによって、照射をオフできる。
【0022】
第５態様の光照射装置によれば、１つ光源から出力されるパルス光を複数のパルス光に分岐させることによって、複数台のパルス光源を用意する場合よりも、コストを抑えることができる。
【0023】
第６態様の光照射装置によれば、音響光学素子または電気光学素子の結晶に付与する超音波の周波数を調節することによって、回折方向を容易に制御できる効果を奏する。
【0024】
第７態様の光照射装置によれば、第１ガルバノミラーによってパルス光を第１方向に振ることができる。
【0025】
第８態様の光照射装置によれば、パルス光を２次元に振ることができる。
【0026】
第９態様の光照射装置によれば、ｆθレンズによって、パルス光を所望のビーム径に絞ることができる。また、ｆθレンズによって、第１ガルバノミラーの等角速度運動を、平面上におけるパルス光の等速走査に変換できる。
【0027】
第１０態様の光照射方法によると、パルス光の回折角を変更することによってパルス光を第１方向にシフトできる。このため、走査中に、基材上に周期的に描画されるドットパターンの位置を第１方向にずらすことができる。
【図面の簡単な説明】
【0028】
【図1】実施形態に係る光照射装置の構成を概略的に示す斜視図である。
【図7】光照射部のうち１つの光学系が基材上面の走査範囲に描画する周期的なドットパターンを示す図である。
【図8】パネル領域間で、ドットパターンの位相がずれない場合を示す図である。
【図9】パネル領域間で、ドットパターンの位相がずれる場合を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0029】
以下、添付の図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、この実施形態に記載されている構成要素はあくまでも例示であり、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。図面においては、理解容易のため、必要に応じて各部の寸法や数が誇張又は簡略化して図示されている場合がある。
【0030】
図１および以降の各図には、互いに交差するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸をそれぞれ示す矢印が図示されている場合がある。Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸は、好ましくは直交する。また、各矢印の先端が向く方を＋（プラス）側とし、＋側の反対側を－（マイナス）側とする。
【0031】
以下の説明では、Ｚ軸に沿う方向を鉛直方向とし、Ｘ軸およびＹ軸に沿う各方向を、水平面と平行な水平方向とする。また、＋Ｚ側を「上側」とし、－Ｚ側を「下側」として説明する。ただし、これらの各方向は、装置構成の位置関係を限定するものではない。
【0032】
＜１． 実施形態＞
図１は、実施形態に係る光照射装置１の構成を概略的に示す斜視図である。図１においては、真空チャンバ１２を支持するチャンバフレーム、または、実際に接続される配線などは、便宜のため図示が省略されている。
図１は、実施形態に係る光照射装置１の構成を概略的に示す斜視図である。図１においては、真空チャンバ１２を支持するチャンバフレーム、または、実際に接続される配線などは、便宜のため図示が省略されている。
【0033】
図１に示されるように、光照射装置１は、真空チャンバ１２と、外部固定部１４と、ベローズ１６Ａと、光照射部１８と、真空ポンプ２１と、制御部２２とを備える。
【0034】
真空チャンバ１２は、内部に基材Ｗが収容される空間を有する。基材Ｗは、例えば、半導体ウエハ、液晶表示装置用ガラス基板、有機ＥＬ（Electroluminescence）表示装置などのＦＰＤ（Flat Panel Display）用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板、フォトマスク用ガラス基板、セラミック基板、電界放出ディスプレイ（ＦＥＤ：Field Emission Display）用基板、または、太陽電池用基板である。なお、当該基材Ｗは、例えば、上面に薄膜が形成された状態の基板である。
【0035】
また、真空チャンバ１２の側面は、基材Ｗを搬入および搬出する際に基材Ｗが通過するための開口部１２Ａを有する。開口部１２Ａは、真空チャンバ１２内が真空状態とされる際に適宜閉じられる。
【0036】
外部固定部１４は、例えば石定盤である。ベローズ１６Ａは、真空チャンバ１２と外部固定部１４とを接続する。ベローズ１６Ａは、例えばステンレスなどで形成された伸縮性部材である。伸縮性部材としてのベローズ１６Ａは、ステンレス以外の金属または樹脂で形成されていてもよい。また、伸縮性部材は、蛇腹形状であることは必須ではない。
【0037】
光照射部１８は、真空チャンバ１２内に光を照射する。光照射部１８は、真空チャンバ１２内に収容された基材Ｗの上面に向けて光を照射する。光照射部１８は、たとえばパルス光を照射することによって基材Ｗのアブレーション加工を行う。
【0038】
光照射部１８は、図示しない照射窓（例えば、石英などで形成される透明板）を介して、真空チャンバ１２の外部から真空チャンバ１２内に収容された基材Ｗの上面に光を照射する。また、真空チャンバ１２内の基材Ｗが光照射部１８に対して相対的に移動することによって、または、光照射部１８における光学系３５の制御によって、光が基材Ｗの上面を走査する。光照射部１８は、外部固定部１４に取り付けられた架台２４の上面に位置する。
【0039】
真空ポンプ２１は、真空チャンバ１２内を真空状態にする。本開示において、「真空」とは、基材Ｗの特性劣化を防止するために高真空（たとえば、０．００００１Ｐａ）であることが望ましいが、当該高真空に達しない程度の真空度も含むものとする。例えば、真空チャンバ１２内の真空度は、真空チャンバ１２外の大気圧よりも低い程度の真空度であってもよい。
【0040】
制御部２２は、記憶装置と、処理回路と、入力装置と、出力装置とを有する。記憶装置は、たとえば、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、フラッシュメモリ、揮発性または不揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスクまたはＤＶＤなどを含むメモリ（記憶媒体）で構成される。処理回路は、例えば、記憶装置に格納されたプログラムを実行する中央演算処理装置（ＣＰＵ）で構成される。入力装置は、たとえば、マウス、キーボード、タッチパネルまたは各種スイッチなどの、情報を入力可能な装置で構成される。出力装置は、たとえばディスプレイ、液晶表示装置またはランプなどの、情報を出力可能な装置で構成される。
【0041】
制御部２２は、光照射装置１が備える各駆動部を制御する。制御部２２は、例えば、光照射部１８の駆動制御および発光制御、真空ポンプ２１の駆動制御、後述するリニアモータ機構５０の駆動制御などを行う。
【0042】
図２は、図１に示される光照射装置１が備える真空チャンバ１２の内部構成および周辺構成を示す断面図である。図２に示されるように、真空チャンバ１２内には、ステージ４２と、スライダー４４と、ベース４６と、リニアガイド４８と、リニアモータ機構５０と、リフトピン機構５２とが配置される。
【0043】
ステージ４２は、基材Ｗが配置される上面を有する。スライダー４４は、Ｙ軸方向に移動可能であり、かつ、ステージ４２を下方から支持する。ベース４６は、真空チャンバ１２とは独立して外部固定部１４に取り付けられている。リニアガイド４８は、ベース４６に取り付けられており、かつ、Ｙ軸方向に延びる。リニアモータ機構５０は、スライダー４４をリニアガイド４８に沿ってＹ軸方向に移動させる。リフトピン機構５２は、ステージ４２に形成された貫通孔（不図示）を貫通して基材Ｗを支持するリフトピン５２Ａを有する。リフトピン機構５２は、例えばベース４６に取り付けられる。
【0044】
ステージ４２は、基材Ｗの加工面を上方に向けつつ、基材Ｗを略水平に保持する。スライダー４４がリニアモータ機構５０によってＹ軸方向に移動し、かつ、光照射部１８からの光がＸ軸方向に移動することによって、平面視において基材Ｗの加工領域の全面が光で走査される。
【0045】
リニアモータ機構５０は、真空チャンバ１２の－Ｘ側面に形成された開口部１２Ｂを介して、真空チャンバ１２の＋Ｘ側および－Ｘ側に位置する外部固定部１４に取り付けられる。具体的には、リニアモータ機構５０は、開口部１２Ｂに溶接されるベローズ１６Ａの中を通る中空の柱状部材１４Ａの端部に取り付けられる。リニアモータ機構５０に接続される配線などは、柱状部材１４Ａの内部を通って真空チャンバ１２の外部に適宜導出される。柱状部材１４Ａは、ベローズ１６Ａから離れて位置する。
【0046】
ベース４６は、真空チャンバ１２の底面に形成された開口部１２Ｃを介して、真空チャンバ１２の－Ｚ側に位置する外部固定部１４に固定される。具体的には、ベース４６は、開口部１２Ｃに溶接されるベローズ１６Ｂの中を通る柱状部材１４Ｃの端部に取り付けられる。柱状部材１４Ｃは、外部固定部１４に含まれる外部部材１４Ｂに取り付けられる。柱状部材１４Ｃは、真空チャンバ１２の底面に接続されたベローズ１６Ｂから離れて位置する。
【0047】
なお、図２に示される例では、外部固定部１４が、真空チャンバ１２の＋Ｘ側、－Ｘ側および－Ｚ側の各位置にわたって位置するが、これらの位置において外部固定部１４が連続していることは必須ではなく、これらの位置に分散して配置されていてもよい。また、外部固定部１４は、真空チャンバ１２の＋Ｘ側、－Ｘ側および－Ｚ側の各位置のうち、一部に配置されていてもよい。また、真空チャンバ１２は、ベローズ１６Ｂとは別にチャンバフレーム（不図示）によって鉛直方向下方から支持されて固定されるが、当該チャンバフレームは、外部固定部１４とは独立して配置されていてもよい。
【0048】
図３は、図１および図２に示される光照射部１８の構成を概略的に示す平面図である。図４は、図３に示される光照射部１８の構成を概略的に示す斜視図である。図３および図４に示されるように、光照射部１８は、パルス光源３１と、分岐部３３と、８個の光学系３５とを有する。なお、図４においては、８個の光学系３５のうち、３個の光学系３５のみが図示されている。なお、光学系３５の数は、８個に限定されない。光学系３５の数は、７個以下であってもよいし、９個以上であってもよい。
【0049】
パルス光源３１は、所定周期のパルス光を出力するパルスレーザーである。分岐部３３は、複数（たとえば５個）のミラー３３１と、複数（たとえば７個）のビームスプリッタ３３３とを有する。分岐部３３は、パルス光源３１から出力されたパルス光を、各ビームスプリッタ３３３で８個のパルス光に分岐させる。分岐部３３によって分岐された各パルス光は、各光学系３５に入力される。各ビームスプリッタ３３３が適切な反射率および適正な透過率に設定されることによって、各光学系３５に入力されるパルス光の光量が同じとなるようにパルス光が分岐される。
【0050】
光学系３５は、入力されたパルス光をステージ４２に保持されている基材Ｗへと導く。８個の光学系３５は、Ｘ方向において等ピッチで配置されている。
【0051】
図５は、図３および図４に示される光学系３５の構成を概略的に示す斜視図である。図５では、８つの光学系３５のうち、＋Ｘ側から数えて３つ目の光学系３５が示されている。図５に示されるように、光学系３５は、ウェッジ板３５１と、音響光学素子（ＡＯＤ：acousto-optic device）３５３と、ビームエクスパンダ３５５と、ガルバノスキャナ３５７と、ｆθレンズ３５９とを有する。
【0052】
ウェッジ板３５１は、音響光学素子３５３の手前（パルス光源３１側）に位置する。ウェッジ板３５１は、音響光学素子３５３から射出される１次光の光路が、ウェッジ板３５１に入射する光と平行となるように、パルス光を偏向する。さらに、音響光学素子３５３の後には、傾けた平行平板（不図示）が配置される。この平行平板により、音響光学素子３５３から射出される１次光の光路は、ウェッジ板３５１へ入射する前の光軸に戻される。
【0053】
光学系３５に入力されたパルス光は、ウェッジ板３５１を通過した後、音響光学素子３５３に入力される。音響光学素子３５３は、回折型偏向素子の一例である。音響光学素子３５３は、パルス光が透過可能な結晶を圧電素子で振動させることによって、結晶内に屈折率の周期的変動（疎密波）を形成し、当該疎密波を回折格子として利用する光学素子である。
【0054】
音響光学素子３５３における回折格子の格子幅は、結晶に印加される振動周波数によって調整される。この格子幅の調整によって、パルス光の回折角（回折方向）がブラッグの法則に従って任意の角度に変更される。結晶に形成される回折格子の格子面に対する角度（すなわち、ブラッグ角）がθである場合、回折角は２θとなる。音響光学素子３５３の結晶に付与される振動周波数は、制御部２２の制御信号に基づいて変更される。すなわち、音響光学素子３５３の回折角は、制御部２２の指令に基づいて変更される。
【0055】
なお、回折型偏向素子は、音響光学素子に限定されるものではない。回折型偏向素子として、例えば、電気光学素子（ＥＯＤ：Electro Optical Device）を用いることも可能である。電気光学素子は、パルス光が透過可能な結晶であって、電流を流す（電圧をかける）ことで、屈折率などの光学特性を変化させる結晶を有する。
【0056】
ビームエクスパンダ３５５は、音響光学素子３５３から出力されたパルス光のビーム径を必要な大きさに拡大する。ビームエクスパンダ３５５は、複数のレンズで構成される。
【0057】
ガルバノスキャナ３５７は、ビームエクスパンダ３５５から出力されるパルス光をＸ軸方向およびＹ軸方向に振る機構である。ガルバノスキャナ３５７は、第１ガルバノミラー３５７Ａと第２ガルバノミラー３５７Ｂとを有する。第１ガルバノミラー３５７Ａは、Ｙ軸と平行な反射面を有するとともに、Ｙ軸方向に延びる軸を中心に所定角度の範囲内で回転駆動される。第２ガルバノミラー３５７Ｂは、Ｚ軸と平行な反射面を有しており、Ｚ軸方向に延びる軸を中心に所定角度の範囲内で回転駆動される。ビームエクスパンダ３５５から出力されたパルス光は、まず、第２ガルバノミラー３５７Ｂで反射した後、第１ガルバノミラー３５７Ａで反射する。第１ガルバノミラー３５７Ａおよび第２ガルバノミラー３５７Ｂの駆動は、制御部２２によって制御される。なお、第１ガルバノミラー３５７Ａおよび第２ガルバノミラー３５７Ｂの向きまたは姿勢等は、装置の制約等に応じて任意に設定し得る。例えば、ガルバノミラー３５７ＢをＺ軸に対してＹ軸まわりに所定の角度（例えば、５～１５°）傾けてもよい。この場合、音響光学素子３５３もＺ軸からＹ軸まわりに同じ角度だけ傾けられる。
【0058】
ガルバノスキャナ３５７は、走査部の一例である。なお、走査部はガルバノスキャナ３５７に限定されるものではなく、ポリゴンミラーを備えていてもよい。また、ガルバノスキャナ３５７パルス光に対して基材ＷをＸ軸方向に移動させることにより、Ｘ軸方向の走査が行われてもよい。
【0059】
音響光学素子３５３およびガルバノスキャナ３５７は、ビームエクスパンダ―３５５光学系において略共役関係となる位置関係で配置される。このような配置により、ガルバノスキャナ３５７のミラーサイズを小さくできるため、高速走査において有利となる。
【0060】
ｆθレンズ３５９は、パルス光の光路上において、ガルバノスキャナ３５７と基材Ｗとの間に位置する。ｆθレンズ３５９は、ガルバノスキャナ３５７から出力されるパルス光のビーム径を、所望のビーム径に絞る。また、ｆθレンズ３５９は、ガルバノスキャナ３５７の等角速度運動を、基材Ｗの平面上におけるパルス光の等速走査に変換する。
【0061】
図６は、光学系３５におけるパルス光の光路を概略的に示す図である。音響光学素子３５３において、結晶に付与する振動周波数を微小に変化させると音響光学素子３５３の回折角が変化し、１次光Ｌ１の光路が微小に変化する。例えば、図６中、矢印で示されるように、１次光Ｌ１が、破線で示す位置から実線で示す位置へ移動する。
【0062】
音響光学素子３５３は、回折角の変更によって基材Ｗにおけるパルス光の照射位置がＸ軸方向に変化するように配置されている。このため、走査中に音響光学素子３５３の回折角を調節することによって、基材Ｗに対するパルス光の照射位置をＸ軸方向に瞬時にシフトすることが可能となっている。
【0063】
また、図６に示されるように、音響光学素子３５３において、結晶に付与する超音波をオフすると、音響光学素子３５３の結晶を透過したパルス光（０次光Ｌ０）は、遮光板３６に入射する。これにより、基材Ｗに対するパルス光の照射がオフされる。なお、パルス光を０次光Ｌ０に変調することなく、パルス光の光路上に遮光部材を配置することによって、パルス光を遮断してもよい。
【0064】
図７は、光照射部１８のうち１つの光学系３５が基材Ｗ上面の走査範囲Ｒ１に描画する周期的なドットパターンｄ１を示す図である。制御部２２は、第１ガルバノミラー３５７Ａを駆動することによって、Ｘ軸方向（第１方向）の走査を行う。この走査により、パルス光源３１におけるパルス周期に応じたピッチでドットパターンｄ１が基材Ｗに描画される。第１ガルバノミラー３５７Ａを一定の角速度で回転させた場合、等ピッチで並ぶドットパターンｄ１の列が描画される。例えば、パルス光源３１の繰返し周波数を１００ｋＨｚ、走査速度を１０ｍ／ｓｅｃとすると場合、１００μｍ間隔でドットパターンｄ１が描画される。
【0065】
１回の走査が完了すると、制御部２２は、第２ガルバノミラー３５７Ｂを駆動して、パルス光の照射位置をＹ軸方向（第２方向）に１行分だけずらすとともに、第１ガルバノミラー３５７Ａを初期位置に戻す、戻し動作を行う。この戻し動作の間、音響光学素子３５３によって、パルス光が遮断される。戻し動作の後、制御部２２は、再び走査を行う。これにより、次の列のドットパターンｄ１が基材Ｗに描画される。このように、制御部２２は、１回の走査と戻し動作とを繰り返し行うことによって、各光学系３５が走査可能な走査範囲Ｒ１にドットパターンｄ１が描画される。なお、図４に示されるように、Ｘ方向に隣接する光学系３５の走査範囲Ｒ１が、Ｘ方向にオーバーラップするように設定されていてもよい。
【0066】
なお、第２ガルバノミラー３５７Ｂは省略されてもよい。この場合、ガルバノスキャナ３５７は、第１ガルバノミラー３５７Ａによって、Ｘ軸方向のみの１次元走査を行う。
【0067】
図４に示されるように、基材Ｗに対して、複数のパネル領域Ａ１が設定される、いわゆる多面付けが行われる場合がある。以下では、Ｘ軸方向に隣接する２つのパネル領域の境界部分におけるドットパターンｄ１の描画について、図８および図９を参照しつつ説明する。
【0068】
図８および図９は、Ｘ軸方向に隣接するパネル領域Ａ１１，Ａ１２間の境界部分ｂｒ１におけるドットパターンｄ１の描画例を示す図である。図８および図９では、音響光学素子３５３の結晶に印加される振動周波数が示されている。また、図８は、パネル領域Ａ１１，Ａ１２間で、ドットパターンｄ１の位相がずれない場合を示しており、図９は、パネル領域Ａ１１，Ａ１２間で、ドットパターンｄ１の位相がずれる場合を示している。
【0069】
パネル領域Ａ１１，Ａ１２間で、ドットパターンｄ１の位相がずれない場合、図８に示されるように、パネル領域Ａ１１（第１領域）を走査する間と、パネル領域Ａ１２（第２領域）を走査する間とで、制御部２２は、同じ振動周波数（ｆ１）を印加する。これにより、パネル領域Ａ１１，Ａ１２の各走査において、音響光学素子３５３の回折角が同じとなるため、パルス光はＸ軸方向にシフトしない。したがって、パネル領域Ａ１１，Ａ１２に対して、ドットパターンｄ１が同じ位相で描画される。
【0070】
なお、境界部分ｂｒ１において、ドットパターンｄ１の描画が不要である場合、図８に示されるように、制御部２２は、パネル領域Ａ１１の走査完了からパネル領域Ａ１２の走査開始前までの間、周波数をゼロにして、パルス光の照射を一時的にオフする。これにより、境界部分ｂｒ１におけるドットパターンｄ１の描画が抑制される。
【0071】
パネル領域Ａ１１，Ａ１２間でドットパターンｄ１の位相がずれる場合、図９に示されるように、制御部２２は、パネル領域Ａ１１の走査では、振動周波数ｆ１を印加させ、パネル領域Ａ１２の走査では、振動周波数ｆ１とは異なる振動周波数ｆ２を印加させる。これにより、パネル領域Ａ１１の走査完了後、パネル領域Ａ１２の走査開始前までに、音響光学素子３５３におけるパルス光の回折角が、振動周波数ｆ１に対応する第１回折角から、振動周波数ｆ２に対応する第２回折角に変更される。この回折角の変更によって、パルス光の照射位置がＸ軸方向（図９に示される例では、＋Ｘ方向）にΔｘだけシフトする。したがって、パネル領域Ａ１２に描画されるドットパターンｄ１の位相がΔｘだけシフトされる。シフト量Δｘは、パネル領域Ａ１２の位置に応じて、より詳細にはパネル領域Ａ１２におけるドットパターンｄ１を描画する位置に合わせて設定される。
【0072】
図９に示される例は、パネル項の照射位置を＋Ｘにシフトさせている。しかしながら、パルス光の照射位置が－Ｘ方向にシフトするように、音響光学素子３５３の回折角が変更されてもよい。
【0073】
図９に示されるように、境界部分ｂｒ１においてドットパターンｄ１の描画が不要である場合、パネル領域Ａ１１の走査完了後、パネル領域Ａ１２の走査開始前までの間、周波数がゼロに設定されることによって、パルス光の照射が一時的にオフにされる。
【0074】
＜効果＞
光照射装置１によれば、回折型偏向素子である音響光学素子３５３の回折角を変更することにより、パルス光の照射位置がＸ軸方向にシフトする。このため、音響光学素子３５３の回折角を調節することによって、ドットパターンｄ１の位相を変更できる。したがって、パネル領域Ａ１１，Ａ１２間で、ドットパターンｄ１の位相ずれが発生する場合でも、容易に対応できる。
光照射装置１によれば、回折型偏向素子である音響光学素子３５３の回折角を変更することにより、パルス光の照射位置がＸ軸方向にシフトする。このため、音響光学素子３５３の回折角を調節することによって、ドットパターンｄ１の位相を変更できる。したがって、パネル領域Ａ１１，Ａ１２間で、ドットパターンｄ１の位相ずれが発生する場合でも、容易に対応できる。
【0075】
また、音響光学素子３５３において、振動周波数の変更は、パルス光源３１におけるパルス周期に比べて充分高速に行うことができる。これにより、第１ガルバノミラー３５７Ａで走査している間であっても、迅速にパルス光をシフトさせることができる。
【0076】
また、光照射装置１によれば、パルス光源３１から出力されるパルス光を、分岐部３３によって複数のパルス光に分岐させ、複数のパルス光で走査が行われる。このため、パルス光源の数を抑えることができるため、装置コストを抑制できる。また、光照射装置１によれば、同時に複数のパルス光で基材Ｗを走査できるため、照射範囲を拡げることができる。また、各光学系３５に音響光学素子３５３が備えられているため、光学系３５毎に、ドットパターンｄ１の位相を変更できる。これにより、いずれの光学系３５もドットパターンｄ１の位相ずれに対応できるため、任意の面付けのパターンに対応できる。
【0077】
この発明は詳細に説明されたが、上記の説明は、すべての局面において、例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。上記各実施形態及び各変形例で説明した各構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わせたり、省略したりすることができる。
【符号の説明】
【0078】
１ 光照射装置
１８ 光照射部
２２ 制御部
３１ パルス光源
３３ 分岐部
３５ 光学系
４２ ステージ（保持部）
３３１ ミラー
３３３ ビームスプリッタ
３５３ 音響光学素子（回折型偏向素子）
３５７ ガルバノスキャナ（走査部）
３５７Ａ 第１ガルバノミラー
３５７Ｂ 第２ガルバノミラー
３５９ ｆθレンズ
Ａ１１ パネル領域（第１領域）
Ａ１２ パネル領域（第２領域）
１８ 光照射部
２２ 制御部
３１ パルス光源
３３ 分岐部
３５ 光学系
４２ ステージ（保持部）
３３１ ミラー
３３３ ビームスプリッタ
３５３ 音響光学素子（回折型偏向素子）
３５７ ガルバノスキャナ（走査部）
３５７Ａ 第１ガルバノミラー
３５７Ｂ 第２ガルバノミラー
３５９ ｆθレンズ
Ａ１１ パネル領域（第１領域）
Ａ１２ パネル領域（第２領域）
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【手続補正書】
【提出日】2022-12-27
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
基材の表面に光を照射する光照射装置であって、
基材を保持する保持部と、
所定周期のパルス光を出力するパルス光源と、
前記パルス光で前記基材の表面を第１方向に走査する少なくとも１つの走査部と、
前記パルス光の回折角が変更可能な素子であって、前記回折角を変更することにより前記基材上における前記パルス光の位置を前記第１方向にシフトさせる少なくとも１つの回折型偏向素子と、
前記少なくとも１つの走査部および前記少なくとも１つの回折型偏向素子を制御する制御部と、
を備える、光照射装置。
基材を保持する保持部と、
所定周期のパルス光を出力するパルス光源と、
前記パルス光で前記基材の表面を第１方向に走査する少なくとも１つの走査部と、
前記パルス光の回折角が変更可能な素子であって、前記回折角を変更することにより前記基材上における前記パルス光の位置を前記第１方向にシフトさせる少なくとも１つの回折型偏向素子と、
前記少なくとも１つの走査部および前記少なくとも１つの回折型偏向素子を制御する制御部と、
を備える、光照射装置。
【請求項2】
請求項１に記載の光照射装置であって、
前記基材は、前記第１方向において互いに隣接する第１領域と第２領域とを有し、
前記制御部は、前記第１領域の走査を完了した後、前記第２領域の走査を開始する前に、前記第２領域の位置に応じて前記回折型偏向素子の前記回折角を変更する、光照射装置。
前記基材は、前記第１方向において互いに隣接する第１領域と第２領域とを有し、
前記制御部は、前記第１領域の走査を完了した後、前記第２領域の走査を開始する前に、前記第２領域の位置に応じて前記回折型偏向素子の前記回折角を変更する、光照射装置。
【請求項3】
請求項２に記載の光照射装置であって、
前記制御部は、前記第１領域の走査を完了してから、前記第２領域の走査を開始する前までの間、前記基材に対する前記パルス光の照射をオフする、光照射装置。
前記制御部は、前記第１領域の走査を完了してから、前記第２領域の走査を開始する前までの間、前記基材に対する前記パルス光の照射をオフする、光照射装置。
【請求項4】
請求項３に記載の光照射装置であって、
前記制御部は、前記回折型偏向素子を制御することによって、前記基材に対する前記パルス光の照射をオフする、光照射装置。
前記制御部は、前記回折型偏向素子を制御することによって、前記基材に対する前記パルス光の照射をオフする、光照射装置。
【請求項5】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の光照射装置であって、
前記パルス光源から出力された前記パルス光を複数のパルス光に分岐させる分岐部、
をさらに備え、
前記複数のパルス光に対応する複数の前記走査部および複数の前記回折型偏向素子を有する、光照射装置。
前記パルス光源から出力された前記パルス光を複数のパルス光に分岐させる分岐部、
をさらに備え、
前記複数のパルス光に対応する複数の前記走査部および複数の前記回折型偏向素子を有する、光照射装置。
【請求項6】
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の光照射装置であって、
前記回折型偏向素子が音響光学素子または電気光学素子を含む、光照射装置。
前記回折型偏向素子が音響光学素子または電気光学素子を含む、光照射装置。
【請求項7】
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の光照射装置であって、
前記走査部は、前記パルス光を前記第１方向に振るための第１ガルバノミラーを含む、光照射装置。
前記走査部は、前記パルス光を前記第１方向に振るための第１ガルバノミラーを含む、光照射装置。
【請求項8】
請求項７に記載の光照射装置であって、
前記走査部は、前記パルス光を前記第１方向に交差する第２方向に振るための第２ガルバノミラーを含む、光照射装置。
前記走査部は、前記パルス光を前記第１方向に交差する第２方向に振るための第２ガルバノミラーを含む、光照射装置。
【請求項9】
請求項７または請求項８に記載の光照射装置であって、
前記パルス光の光路上において、前記第１ガルバノミラーと前記基材との間に位置する少なくとも１つのｆθレンズ、をさらに備える、光照射装置。
前記パルス光の光路上において、前記第１ガルバノミラーと前記基材との間に位置する少なくとも１つのｆθレンズ、をさらに備える、光照射装置。
【請求項10】
基材の表面に光を照射する光照射方法であって、
ａ） 基材を保持部に保持する工程と、
ｂ） 前記工程ａ）の後、回折角が変更可能な回折型偏向素子によって回折したパルス光で前記基材を第１方向に走査する工程と、
を含み、
前記回折型偏向素子は、前記回折角の変更によって前記基材における前記パルス光の位置を第１方向にシフトさせ、
前記工程ｂ）は、前記回折型偏向素子の前記回折角を第１回折角から第２回折角へ変更する工程を含む、光照射方法。
ａ） 基材を保持部に保持する工程と、
ｂ） 前記工程ａ）の後、回折角が変更可能な回折型偏向素子によって回折したパルス光で前記基材を第１方向に走査する工程と、
を含み、
前記回折型偏向素子は、前記回折角の変更によって前記基材における前記パルス光の位置を第１方向にシフトさせ、
前記工程ｂ）は、前記回折型偏向素子の前記回折角を第１回折角から第２回折角へ変更する工程を含む、光照射方法。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0008】
上記課題を解決するため、第１態様は、基材の表面に光を照射する光照射装置であって、基材を保持する保持部と、所定周期のパルス光を出力するパルス光源と、前記パルス光で前記基材の表面を第１方向に走査する少なくとも１つの走査部と、前記パルス光の回折角が変更可能な素子であって、前記回折角を変更することにより前記基材上における前記パルス光の位置を前記第１方向にシフトさせる少なくとも１つの回折型偏向素子と、前記少なくとも１つの走査部および前記少なくとも１つの回折型偏向素子を制御する制御部とを備える。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0009】
第２態様は、第１態様の光照射装置であって、前記基材は、前記第１方向において互いに隣接する第１領域と第２領域とを有し、前記制御部は、前記第１領域の走査を完了した後、前記第２領域の走査を開始する前に、前記第２領域の位置に応じて前記回折型偏向素子の前記回折角を変更する。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0012】
第５態様は、第１態様から第４態様のいずれか１つの光照射装置であって、前記パルス光源から出力された前記パルス光を複数のパルス光に分岐させる分岐部、をさらに備え、前記複数のパルス光に対応する複数の前記走査部および複数の前記回折型偏向素子を有する。