特許 7507080 光照射装置

(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】

(24)【登録日】2024-06-19

(45)【発行日】2024-06-27

(54)【発明の名称】光照射装置

(51)【国際特許分類】

   B23K 26/00 20140101AFI20240620BHJP

   B23K 26/035 20140101ALI20240620BHJP

【ＦＩ】

B23K26/00 M

B23K26/035

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2020211401

(22)【出願日】2020-12-21

(65)【公開番号】P2022098071

(43)【公開日】2022-07-01

【審査請求日】2023-06-20

(73)【特許権者】

【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】100088672

【弁理士】

【氏名又は名称】吉竹 英俊

(74)【代理人】

【識別番号】100088845

【弁理士】

【氏名又は名称】有田 貴弘

(72)【発明者】

【氏名】小田 晃司

(72)【発明者】

【氏名】岡 淳一

(72)【発明者】

【氏名】石川 直樹

【審査官】松田 長親

(56)【参考文献】

【文献】特開平１１－２４２００３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－２６３８６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－２２４６５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０２０／０３３８６６９（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｋ ２６／００－２６／７０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ステージと、
前記ステージの上面に光を照射するための少なくとも１つの光照射部とを備え、
前記ステージの少なくとも一部には、前記光を散乱させるための少なくとも１つの散乱部が設けられ、
前記散乱部において散乱された前記光を検出するための検出部をさらに備え、
前記散乱部は、透明性材料で構成され、
前記検出部は、
前記散乱部を透過した前記光を集光するための集光レンズと、
前記集光レンズよりも前記散乱部から遠ざかる位置で、かつ、前記集光レンズの集光位置に配置される遮光板とを備える、
光照射装置。

【請求項2】

請求項１に記載の光照射装置であり、
前記光照射部から照射される前記光がレーザー光である、
光照射装置。

【請求項3】

請求項１または２に記載の光照射装置であり、
前記散乱部は、フロスト加工によって形成される、
光照射装置。

【請求項4】

請求項１から３のうちのいずれか１つに記載の光照射装置であり、
前記散乱部は、前記光照射部によって前記光が照射される光照射領域の端部に配置される、
光照射装置。

【請求項5】

請求項４に記載の光照射装置であり、
前記光照射部が複数設けられ、
前記散乱部は、それぞれの前記光照射部の前記光照射領域同士の連結部分に配置される、
光照射装置。

【請求項6】

請求項１に記載の光照射装置であり、
前記ステージが内包されるチャンバをさらに備え、
前記チャンバ内が、真空または減圧雰囲気下であり、
前記検出部は、
前記集光レンズによって集光された前記光を前記チャンバの外部へ伝搬させるファイバーと、
前記チャンバの外部に配置され、かつ、前記ファイバーによって伝搬された前記光を検出する光検出器とをさらに備える、
光照射装置。

【請求項7】

請求項１から６のうちのいずれか１つに記載の光照射装置であり、
前記散乱部は、前記ステージの前記上面に形成される、
光照射装置。

【請求項8】

請求項１から７のうちのいずれか１つに記載の光照射装置であり、
前記散乱部は、前記ステージの前記上面に沿う方向である第１の方向、および、前記ステージの前記上面に沿い、かつ、前記第１の方向と交差する方向である第２の方向に広がって設けられ、
前記散乱部の前記第１の方向における幅は、前記第２の方向において前記散乱部の中央部に近づくにつれて大きくなるまたは小さくなる、
光照射装置。

【請求項9】

請求項１から８のうちのいずれか１つに記載の光照射装置であり、
前記散乱部は、前記ステージの平面視で、２つの三角形の１つの頂点同士が連結されたバタフライ形状である、
光照射装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本願明細書に開示される技術は、照射された光を検出する技術に関するものである。

【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。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】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】

上記の光加工技術において加工精度を高めるためには、光が照射される位置が高い精度で制御されることが重要である。

【0005】

光が照射される位置の検出方法として、たとえば、エリアカメラで光を撮像することによって光が照射される位置を検出する方法があった。しかしながら、光が照射される箇所に配置される部材または光学素子に損傷が蓄積することによって、特に、レーザー光などの高強度の光を検出する場合には、検出精度が低下してしまうという問題があった。

【0006】

本願明細書に開示される技術は、以上に記載されたような問題を鑑みてなされたものであり、光が照射されることに起因する検出精度の低下を抑制するための技術である。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本願明細書に開示される技術の第１の態様である光照射装置は、ステージと、前記ステージの上面に光を照射するための少なくとも１つの光照射部とを備え、前記ステージの少なくとも一部には、前記光を散乱させるための少なくとも１つの散乱部が設けられ、前記散乱部において散乱された前記光を検出するための検出部をさらに備え、前記散乱部は、透明性材料で構成され、前記検出部は、前記散乱部を透過した前記光を集光するための集光レンズと、前記集光レンズよりも前記散乱部から遠ざかる位置で、かつ、前記集光レンズの集光位置に配置される遮光板とを備える。

【0008】

本願明細書に開示される技術の第２の態様である光照射装置は、第１の態様である光照射装置に関連し、前記光照射部から照射される前記光がレーザー光である。

【0009】

本願明細書に開示される技術の第３の態様である光照射装置は、第１または２の態様である光照射装置に関連し、前記散乱部は、フロスト加工によって形成される。

【0010】

本願明細書に開示される技術の第４の態様である光照射装置は、第１から３のうちのいずれか１つの態様である光照射装置に関連し、前記散乱部は、前記光照射部によって前記光が照射される光照射領域の端部に配置される。

【0011】

本願明細書に開示される技術の第５の態様である光照射装置は、第４の態様である光照射装置に関連し、前記光照射部が複数設けられ、前記散乱部は、それぞれの前記光照射部の前記光照射領域同士の連結部分に配置される。

【0013】

本願明細書に開示される技術の第６の態様である光照射装置は、第１の態様である光照射装置に関連し、前記ステージが内包されるチャンバをさらに備え、前記チャンバ内が、真空または減圧雰囲気下であり、前記検出部は、前記集光レンズによって集光された前記光を前記チャンバの外部へ伝搬させるファイバーと、前記チャンバの外部に配置され、かつ、前記ファイバーによって伝搬された前記光を検出する光検出器とをさらに備える。

【0014】

本願明細書に開示される技術の第７の態様である光照射装置は、第１から６のうちのいずれか１つの態様である光照射装置に関連し、前記散乱部は、前記ステージの前記上面に形成される。

【0015】

本願明細書に開示される技術の第８の態様である光照射装置は、第１から７のうちのいずれか１つの態様である光照射装置に関連し、前記散乱部は、前記ステージの前記上面に沿う方向である第１の方向、および、前記ステージの前記上面に沿い、かつ、前記第１の方向と交差する方向である第２の方向に広がって設けられ、前記散乱部の前記第１の方向における幅は、前記第２の方向において前記散乱部の中央部に近づくにつれて大きくなるまたは小さくなる。

【0016】

本願明細書に開示される技術の第９の態様である光照射装置は、第１から８のうちのいずれか１つの態様である光照射装置に関連し、前記散乱部は、前記ステージの平面視で、２つの三角形の１つの頂点同士が連結されたバタフライ形状である。

【発明の効果】

【0017】

本願明細書に開示される技術の少なくとも第１の態様によれば、光が照射される散乱部が透明性材料で構成されるため、レーザー光などの高強度の光が照射される場合であっても、光が照射される箇所の損傷を軽減することができる。そのため、検出部によって検出される光の位置精度が低下しにくい。

【0018】

また、本願明細書に開示される技術に関連する目的と、特徴と、局面と、利点とは、以下に示される詳細な説明と添付図面とによって、さらに明白となる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】実施の形態に関する、光照射装置の構成の例を概略的に示す斜視図である。

【図2】実施の形態に関する光照射装置の、真空チャンバの内部構成および周辺構成の例を示す断面図である。

【図3】図２に例が示された構成のうち、主に光照射部およびステージを示す斜視図である。

【図4】図２に例が示された構成のうち、主に光照射部およびステージの構成の例を示す断面図である。

【図5】集光ユニットの構成および作用について示す概略図である。

【図6】集光ユニットの構成および作用について示す概略図である。

【図7】散乱部の形状の例を示す平面図である。

【図8】図７に例が示された形状である散乱部をＸ軸方向に走査した場合に得られる光検出器での検出信号の例を示す図である。

【図9】複数の光照射部を備える場合の構成の例を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、添付される図面を参照しながら実施の形態について説明する。以下の実施の形態では、技術の説明のために詳細な特徴なども示されるが、それらは例示であり、実施の形態が実施可能となるためにそれらすべてが必ずしも必須の特徴ではない。

【0021】

なお、図面は概略的に示されるものであり、説明の便宜のため、適宜、構成の省略、または、構成の簡略化が図面においてなされるものである。また、異なる図面にそれぞれ示される構成などの大きさおよび位置の相互関係は、必ずしも正確に記載されるものではなく、適宜変更され得るものである。また、断面図ではない平面図などの図面においても、実施の形態の内容を理解することを容易にするために、ハッチングが付される場合がある。

【0022】

また、以下に示される説明では、同様の構成要素には同じ符号を付して図示し、それらの名称と機能とについても同様のものとする。したがって、それらについての詳細な説明を、重複を避けるために省略する場合がある。

【0023】

また、以下に記載される説明において、ある構成要素を「備える」、「含む」または「有する」などと記載される場合、特に断らない限りは、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。

【0024】

また、以下に記載される説明において、「第１の」または「第２の」などの序数が用いられる場合があっても、これらの用語は、実施の形態の内容を理解することを容易にするために便宜上用いられるものであり、これらの序数によって生じ得る順序などに限定されるものではない。

【0025】

また、以下に記載される説明における、相対的または絶対的な位置関係を示す表現、たとえば、「一方向に」、「一方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」または「同軸」などは、特に断らない限りは、その位置関係を厳密に示す場合、および、公差または同程度の機能が得られる範囲において角度または距離が変位している場合を含むものとする。

【0026】

また、以下に記載される説明において、「上」、「下」、「左」、「右」、「側」、「底」、「表」または「裏」などの特定の位置または方向を意味する用語が用いられる場合があっても、これらの用語は、実施の形態の内容を理解することを容易にするために便宜上用いられるものであり、実際に実施される際の位置または方向とは関係しないものである。

【0027】

また、以下に記載される説明において、「…の上面」または「…の下面」などと記載される場合、対象となる構成要素の上面自体または下面自体に加えて、対象となる構成要素の上面または下面に他の構成要素が形成された状態も含むものとする。すなわち、たとえば、「甲の上面に設けられる乙」と記載される場合、甲と乙との間に別の構成要素「丙」が介在することを妨げるものではない。

【0028】

また、以下に記載される説明において、形状を示す表現、たとえば、「四角形状」または「円筒形状」などは、特に断らない限りは、厳密にその形状であることを示す場合、および、公差または同程度の機能が得られる範囲において凹凸または面取りなどが形成されている場合を含むものとする。

【0029】

＜実施の形態＞
以下、本実施の形態に関する光照射装置について説明する。なお、以下の実施の形態においては、一例としてチャンバ内が真空または減圧雰囲気下とされる光照射装置が記載されるが、チャンバ内が真空でない場合にも、同様に適用可能である。

【0030】

＜光照射装置の構成について＞
図１は、本実施の形態に関する光照射装置１の構成の例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。なお、本実施の形態における「真空」とは、基板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真空度である場合も含むものとする。

【0031】

図１に例が示されるように、光照射装置１は、真空チャンバ１２と、石定盤などの外部固定部１４と、真空チャンバ１２と外部固定部１４とを接続する、たとえばステンレスなどで形成された伸縮性部材であるベローズ１６Ａと、真空チャンバ１２内に光を照射する光照射部１８と、真空チャンバ１２内を減圧して真空状態にする真空ポンプ２１と、光照射装置１のそれぞれの駆動部を制御する制御部２２とを備える。上記では、伸縮性部材の例として、ステンレスなどで形成されたベローズが示されているが、求められる仕様に応じて、ステンレス以外の金属で形成された伸縮性部材が採用されてもよいし、樹脂などで形成された伸縮性部材が採用されてもよい。また、伸縮性部材の形状は、上記のベローズ１６Ａのような蛇腹形状でなくてもよい。

【0032】

真空チャンバ１２は、内部に基板Ｗが収容される空間を有する。処理対象となる基板Ｗには、たとえば、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ｆｌａｔ ｐａｎｅｌ ｄｉｓｐｌａｙ（ＦＰＤ）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（ｆｉｅｌｄ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｄｉｓｐｌａｙ、すなわち、ＦＥＤ）用基板、または、太陽電池用基板などが含まれる。なお、当該基板Ｗは、たとえば、上面に薄膜が形成された状態の基板である。

【0033】

また、真空チャンバ１２の側面には、基板Ｗを搬入および搬出する際に基板Ｗが通過するための開口部１２Ａが形成されている。開口部１２Ａは、真空チャンバ１２が真空状態となる際に適宜閉じられる。真空チャンバ１２の内部に収容される他の構成については、後述する。

【0034】

光照射部１８は、真空チャンバ１２内に収容された基板Ｗの上面に向けて光を照射する。この際、基板Ｗは後述の検出部６２などによって、あらかじめ位置合わせがなされている。光照射部１８は、たとえばレーザー光を照射することによって基板Ｗのアブレーション加工を行う。なお、光照射部１８は、加工などの目的に応じて、たとえば電子線などの光を照射するものであってもよい。光照射部１８は、図示しない照射窓（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内に収容された基板Ｗの上面に光を照射する。そして、真空チャンバ１２内の基板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における光学系の制御によって、光が基板Ｗの上面を走査する。また、光照射部１８は、外部固定部１４に固定された架台２４の上面に配置される。

【0035】

制御部２２は、たとえば、ハードディスクドライブ（Ｈａｒｄ ｄｉｓｋ ｄｒｉｖｅ、すなわち、ＨＤＤ）、ランダムアクセスメモリ（ｒａｎｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ ｍｅｍｏｒｙ、すなわち、ＲＡＭ）、リードオンリーメモリ（ｒｅａｄ ｏｎｌｙ ｍｅｍｏｒｙ、すなわち、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）を含む記憶装置と、たとえば、当該記憶装置、外部のＣＤ－ＲＯＭ、外部のＤＶＤ－ＲＯＭ、または、外部のフラッシュメモリなどに格納されたプログラムを実行する中央演算処理装置（ｃｅｎｔｒａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｕｎｉｔ、すなわち、ＣＰＵ）などの処理回路と、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、情報を入力することができる入力装置と、ディスプレイ、液晶表示装置、または、ランプなどの、情報を出力することができる出力装置とを含むことができる。

【0036】

制御部２２は、光照射部１８における光源の出力および光が照射される方向の制御、または、真空ポンプ２１の出力制御、さらには、後述するそれぞれの駆動部（たとえば、リニアモータ機構の駆動部またはリフトピン機構の駆動部）の駆動制御などを行う。

【0037】

図２は、本実施の形態に関する光照射装置１の、真空チャンバ１２の内部構成および周辺構成の例を示す断面図である。図２に例が示されるように、真空チャンバ１２の内部には、基板Ｗが上面に配置されるステージ４２と、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スライダー４４と、真空チャンバ１２とは独立して外部固定部１４に固定されたベース４６と、ベース４６に固定され、かつ、Ｙ軸方向に延びるリニアガイド４８と、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ニアモータ機構５０と、ステージ４２に形成された貫通孔（ここでは図示せず）を貫通して基板Ｗを支持するリフトピン５２Ａを有するリフトピン機構５２と、ステージ４２の下方（図２におけるＺ軸負方向側）に配置される検出部６２とを備える。

【0038】

ステージ４２は、基板Ｗの加工面を上方に向けつつ、基板Ｗを略水平に保持する。ステージ４２の詳細な構成については後述する。ステージ４２を支持するスライダー４４がリニアモータ機構５０によってＹ軸方向に移動し、また、光照射部１８から照射される光がＸ軸方向に走査されることによって、平面視において基板Ｗの加工領域の全面を光によって走査することが可能となる。または、光照射部１８から照射される光が、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に走査されることによって、平面視において基板Ｗの加工領域の全面を光によって走査することが可能となる。なお、リフトピン機構５２は、ベース４６に固定される。

【0039】

リニアモータ機構５０は、真空チャンバ１２の側面に形成された開口部１２Ｂを介して、真空チャンバ１２の側方に位置する外部固定部１４に固定される。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の端部に固定される。この際、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の外部に導出される。なお、外部固定部１４に含まれる柱状部材１４Ａは、外部固定部１４に含まれる外部部材１４Ｂに固定される。また、柱状部材１４Ａは、真空チャンバ１２の側面に接続されたベローズ１６Ａとは接触しない。

【0040】

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の下方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の端部に固定される。なお、外部固定部１４に含まれる柱状部材１４Ｃは、外部固定部１４に含まれる外部部材１４Ｂに固定される。また、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とは接触しない。

【0041】

図２では、外部固定部１４は、真空チャンバ１２の側方および下方に渡って配置されるが、これらの位置における外部固定部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設けられていてもよいし、いずれかの位置のみに設けられていてもよい。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（図示せず）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とは独立して設けられる。

【0042】

検出部６２は、ステージ４２の下方において、光照射部１８から照射された光を検出可能である。検出部６２の詳細な構成については後述する。

【0043】

図３は、図２に例が示された構成のうち、主に光照射部１８およびステージ４２を示す斜視図である。図３においては、ステージ４２の上面に基板Ｗが配置された状態が示されている。光照射部１８は、図３におけるＸ軸方向に光の照射方向を走査可能であり、ステージ４２がリニアモータ機構５０（図２を参照）によってＹ軸方向に移動可能である。よって、光照射部１８からステージ４２の上面に照射される光は、基板Ｗの上面において矩形型の照射領域（光照射領域）を形成することができる。

【0044】

図３に示されるように、ステージ４２は、光照射部１８によって光が照射される対象である基板Ｗが配置される対象配置領域４２Ａと、光照射部１８によって照射される光の位置を校正するための領域である位置校正領域４２Ｂとを備える。

【0045】

対象配置領域４２Ａは、対象配置領域４２Ａ内の特定の位置に基板Ｗを配置する。これによって、ステージ４２と基板Ｗとの位置関係はあらかじめ特定される。位置校正領域４２Ｂでは、光照射部１８から位置校正領域４２Ｂ内に照射される光の位置が検出部６２（図２を参照）によって検出される。そして、位置校正領域４２Ｂでは、対象配置領域４２Ａにおける基板Ｗに対する光加工処理に先立って、光照射部１８から照射される光の方向の設定値と、検出された光の照射位置との対応関係が校正される。

【0046】

位置校正領域４２Ｂの少なくとも一部には、光を透過させる透光部１４２が設けられる。透光部１４２は、ガラス材料（ＳｉＯ_２）または透明性樹脂（たとえば、シリコン樹脂）などの透明性材料で構成される。透光部１４２は、位置校正領域４２Ｂに対応するステージ４２の上面から下面に至って設けられる。光照射部１８から透光部１４２に照射された光は、ステージ４２の上面から下面へ透過する。

【0047】

透光部１４２には、少なくとも一部に少なくとも１つ（図３においては２つ）の散乱部１４２Ａが設けられる。散乱部１４２Ａは透明性材料で構成され、照射された光を散乱させつつ、反射または透過させる。散乱部１４２Ａが設けられる位置は、ステージ４２における特定の位置である。すなわち、ステージ４２全体における散乱部１４２Ａの位置は、あらかじめ特定されている。図３においては、それぞれの散乱部１４２Ａは、光照射部１８の光照射領域のＸ軸方向における端部に配置されているが、散乱部１４２Ａが配置される位置は、ステージ４２における特定の位置であればよく、光照射部１８の光照射領域の端部に限られない。散乱部１４２Ａは、入射する光を散乱させる性質を有し、たとえば、ガラス材料にブラスト加工を施す、または、フッ酸などを用いてフロスト加工を施すことによって得られる。図３においては、それぞれの散乱部１４２Ａは、透光部１４２の上面に形成されているが、少なくとも１つの散乱部１４２Ａが透光部１４２の下面に形成されていてもよい。

【0048】

なお、図３に示される場合では、対象配置領域４２Ａと位置校正領域４２Ｂとが別々の領域とされているが、これらの領域は少なくとも一部が重なっていてもよい。すなわち、基板Ｗが配置される少なくとも一部の領域に透光部１４２が設けられていてもよい。そのような場合、たとえば、基板Ｗが配置されていない状態で、基板Ｗが配置される位置において、光照射部１８から照射される光の位置の校正が行われてもよい。

【0049】

また、透光部１４２は、その全範囲において散乱部１４２Ａが形成されていてもよい。すなわち、光が透過するのみである部分は存在せず、透光部１４２の全範囲において光の散乱が生じる場合であってもよい。

【0050】

また、図３において透光部１４２はＸ軸方向に延びて設けられており、Ｘ軸方向のそれぞれの端部に散乱部１４２Ａが設けられているが、透光部１４２はＸ軸方向において複数箇所に分割されていてもよい。ただし、一体的に形成された透光部１４２において複数の散乱部１４２Ａが設けられている場合（すなわち、図３に示される場合）には、透明性材料で透光部１４２が製造された際の複数の散乱部１４２Ａ間の位置精度が維持された状態で、ステージ４２に透光部１４２を取り付ける（図３の場合には、嵌め込む）ことができる。そのため、ステージ４２に取り付ける際に散乱部１４２Ａ間の位置ずれが生じないため、複数の散乱部１４２Ａを用いて行われる校正の精度を高く維持することができる。

【0051】

図４は、図２に例が示された構成のうち、主に光照射部１８およびステージ４２の構成の例を示す断面図である。図４に例が示されるように、光照射部１８は、照射する光の方向をＸ軸方向およびＹ軸方向に制御するガルバノミラーまたはポリゴンミラーなどであるスキャナ１８Ａと、図示しない光源からの光を集光する集光レンズ１８Ｂとを備える。図４において、集光レンズ１８Ｂ、さらには、石英などで形成される照射窓２０を介して照射される光は、たとえばレーザー光１８Ｃである。レーザー光１８Ｃは、スキャナ１８Ａの制御によってステージ４２の上面に配置される基板ＷをＸ軸方向に走査可能である。ここで、光照射部１８は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に光を制御可能であることが望ましいが、光照射部１８は、Ｘ軸方向またはＹ軸方向のいずれかに光を制御可能であってもよい。

【0052】

ステージ４２は、位置校正領域４２Ｂにおいて形成される透光部１４２と、透光部１４２の上面に形成される散乱部１４２Ａとを備える。光照射部１８から照射されるレーザー光１８Ｃは、Ｘ軸方向において少なくとも散乱部１４２Ａに到達する範囲で走査可能である。

【0053】

ステージ４２の下方には、光を検出するための検出部６２が配置される。検出部６２は、真空チャンバ１２内で光を集光する集光ユニット６２Ａと、集光ユニット６２Ａに集光された光を真空チャンバ１２外へ伝搬させるファイバー６２Ｂと、ファイバー６２Ｂによって真空チャンバ１２外へ伝搬された光を検出する光検出器６２Ｃとを備える。光検出器６２Ｃは真空チャンバ１２外に配置されるため、光検出器６２Ｃから放出され得る気体が真空チャンバ１２内に侵入することを抑制することができる。

【0054】

図５および図６は、集光ユニット６２Ａの構成および作用について示す概略図である。図５および図６に例が示されるように、集光ユニット６２Ａは、光照射部１８から入射される光の光軸上で、当該光を集光する集光レンズ１６２と、光照射部１８から入射される光の光軸上で、集光レンズ１６２よりも光の経路の下流（すなわち、図５および図６におけるＺ軸負方向側）に配置される遮光板１６４とを備える。遮光板１６４は、入射する光を遮る板状の部材であり、集光レンズ１６２よりも透光部１４２から遠ざかる位置の、集光レンズ１６２の集光位置に配置される。

【0055】

図５に示される場合では、光照射部１８（図４を参照）から入射されたレーザー光１８Ｃ（平行光）は、ステージ４２における透光部１４２のみを通過して集光ユニット６２Ａに到達している。一方で、図６に示される場合では、光照射部１８（図４を参照）から入射されたレーザー光１８Ｃは、ステージ４２における散乱部１４２Ａおよび透光部１４２を通過して集光ユニット６２Ａに到達している。なお、図６においては、レーザー光１８Ｃは散乱部１４２Ａおよび透光部１４２を通過しているが、レーザー光１８Ｃは、散乱部１４２Ａのみを通過してもよい。

【0056】

図５に示される場合では、散乱部１４２Ａ以外の透光部１４２を通過するレーザー光１８Ｃは、光の照射範囲および方向が大きく変化せずに集光ユニット６２Ａに到達する。そして、レーザー光１８Ｃは、集光ユニット６２Ａにおける集光レンズ１６２によって集光され、集光レンズ１６２の集光位置に配置された遮光板１６４に入射する。遮光板１６４では光が遮られるため、レーザー光１８Ｃの光軸に沿う光の経路の、遮光板１６４よりもさらに下流に位置するファイバー６２Ｂには、レーザー光１８Ｃは到達しない。

【0057】

一方で、図６に示される場合では、透光部１４２における散乱部１４２Ａを通過するレーザー光１８Ｃは、散乱部１４２Ａを通過する際に光の散乱が生じる。そうすると、レーザー光１８Ｃによる照射範囲が散乱光（図６における砂地部分）によって拡げられた状態で、レーザー光１８Ｃが集光ユニット６２Ａに到達する。そして、レーザー光１８Ｃは、集光ユニット６２Ａにおける集光レンズ１６２によって集光される。

【0058】

この際、散乱部１４２Ａにおける光の散乱によって照射範囲が拡がっているレーザー光１８Ｃには平行光ではない成分が多く含まれており、少なくとも一部の成分が集光レンズ１６２の集光位置には集光されない。よって、集光レンズ１６２の集光位置に配置された遮光板１６４ではレーザー光１８Ｃの一部のみが遮られる。換言すると、レーザー光１８Ｃの光軸に沿う光の経路の、遮光板１６４よりもさらに下流に位置するファイバー６２Ｂに、遮光板１６４に遮られなかった一部のレーザー光１８Ｃ、すなわち、レーザー光１８Ｃの散乱光が到達する。

【0059】

上記のように、ステージ４２の上面に照射されたレーザー光１８Ｃは、透光部１４２のうちの散乱部１４２Ａが形成された箇所に入射した場合に、集光ユニット６２Ａで集光された後ファイバー６２Ｂに到達する。そして、ファイバー６２Ｂに到達した光が光検出器６２Ｃにおいて検出される。よって、レーザー光１８Ｃが散乱部１４２Ａに照射された場合に検出部６２がレーザー光１８Ｃの散乱光を検出することができるため、その際のスキャナ１８Ａの設定値と散乱部１４２Ａの位置とを対応させるように、照射される光の位置を校正することができる。これによって、後の工程で、ステージ４２の上面に配置された基板Ｗを光加工する際に、光照射部１８から照射される光の位置を高い精度で位置合わせすることができる。

【0060】

また、光照射部１８によって光が照射される透光部１４２は透明性材料で構成されているため、光照射部１８によって照射される光の位置を校正するために繰り返し透光部１４２に比較的高い強度の光が照射される場合であっても、校正のために光が照射されるターゲット（すなわち、透光部１４２）の損傷を抑制することができる。

【0061】

また、検出部６２において検出される光は散乱光であり、散乱せずに透光部１４２を透過した透過光ではないため、散乱していない透過光を直接検出する場合に比べて、検出部６２における当該光に起因する損傷を抑制することができる。

【0062】

＜散乱部の形状について＞
図７は、散乱部１４２Ａの形状の例を示す平面図である。図７に例が示されるように、散乱部１４２Ａは、ステージ４２の上面においてＸ軸方向およびＹ軸方向に広がって設けられ、たとえば、平面視で２つの三角形が向かい合わせに並べられ、それらの１つの頂点同士が連結された形状（バタフライ形状）とすることができる。このような形状であれば、散乱部１４２ＡのＸ軸方向の幅（形成される領域の合計の幅）が、Ｙ軸方向における中央部に向かうにつれて大きくなる。または、散乱部１４２ＡのＹ軸方向の幅が、Ｘ軸方向における中央部に向かうにつれて小さくなる。

【0063】

図８は、図７に例が示された形状である散乱部１４２ＡをＸ軸方向に走査した場合に得られる光検出器６２Ｃでの検出信号の例を示す図である。図８に示される例では、一定のサンプリングタイミング（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４およびＴ５）で光検出器６２Ｃによって光が検出されて検出信号Ｓが出力されており、走査ごとにステージ４２のＹ軸方向における位置が変更されている。

【0064】

バタフライ形状である散乱部１４２Ａに照射された光を光検出器６２Ｃによって検出すると、図８に例が示されるように、Ｙ軸正方向側の端部およびＹ軸負方向側の端部においては、光を散乱する領域がＸ軸方向において２箇所に分かれて配置されることとなるため、検出信号Ｓが少なくともサンプリングタイミングＴ３で途切れることとなる。一方で、Ｙ軸方向における中央部では、光を散乱する領域がＸ軸方向において連続して配置されることとなるため、検出信号ＳがサンプリングタイミングＴ１からサンプリングタイミングＴ５の間で途切れない。

【0065】

そうすると、検出信号Ｓが途切れずに検出された走査の際のＹ軸方向の位置が、散乱部１４２ＡのＹ軸方向における中心位置であることがわかる。すなわち、複数回の走査において検出信号Ｓの途切れを比較することによって、散乱部１４２Ａの中心位置を高い精度で特定することができる。

【0066】

また、検出信号Ｓが出力される期間の中間点（サンプリングタイミングＴ１とサンプリングタイミングＴ５とで検出信号Ｓが出力される場合には、サンプリングタイミングＴ３）に対応するＸ軸方向の位置が、散乱部１４２ＡのＸ軸方向における中心位置であることがわかる。

【0067】

一方で、図７に例が示された形状を９０度回転させた形状である散乱部（バタフライ形状）をＸ軸方向に走査した場合（これは、図７に例が示された形状である散乱部を、Ｙ軸方向に走査した場合に対応）には、Ｙ軸正方向側の端部およびＹ軸負方向側の端部においては、光を散乱する領域がＸ軸方向において長く連続して配置され、かつ、Ｙ軸方向における中央部では、光を散乱する領域がＸ軸方向において最も短く配置されることとなる。

【0068】

そうすると、検出信号Ｓが最も短く検出された走査の際のＹ軸方向の位置が、散乱部のＹ軸方向における中心位置であることがわかる。すなわち、複数回の走査において検出信号Ｓが検出される時間長さを比較することによって、散乱部の中心位置を高い精度で特定することができる。

【0069】

また、検出信号Ｓが出力される期間の中間点（サンプリングタイミングＴ１からサンプリングタイミングＴ５までで検出信号Ｓが出力される場合には、サンプリングタイミングＴ３）に対応するＸ軸方向の位置が、散乱部のＸ軸方向における中心位置であることがわかる。

【0070】

このように、散乱部の形状がバタフライ形状であることによって、散乱部のＸ軸方向またはＹ軸方向の中心位置を高い精度で特定することができる。よって、光照射部１８から照射される光の位置を高い精度で校正して位置合わせすることができる。

【0071】

ここで、散乱部の形状は、図７および図８に示されたような、Ｘ軸方向における中央部に向かって形成される領域がだんだん小さくなるものに限られるものではなく、たとえば、Ｘ軸方向における中央部に向かって形成される領域が不連続に小さくなるものであってもよいし、Ｘ軸方向およびＹ軸方向において、ともに中央部に向かって形成される領域が大きくなるものであってもよい。また、散乱部の外縁の形状は、図７および図８に示されたような直線であるものに限られず、少なくとも一部に曲線が含まれていてもよい。

【0072】

＜複数の光照射部を備える場合について＞
図９は、複数の光照射部を備える場合の構成の例を示す断面図である。図９に例が示されるように、光照射装置に複数の光照射部１１８および光照射部２１８が備えられている。

【0073】

光照射部１１８は、照射する光の方向をＸ軸方向に制御するガルバノミラーなどであるスキャナ１１８Ａと、図示しない光源からの光を集光する集光レンズ１１８Ｂとを備える。図９において、集光レンズ１１８Ｂ、さらには、石英などで形成される照射窓２０Ａを介して照射される光は、たとえばレーザー光１１８Ｃであり、レーザー光１１８Ｃは、スキャナ１１８Ａの制御によってステージ４２の上面に配置される基板ＷをＸ軸方向に走査可能である。

【0074】

同様に、光照射部２１８は、照射する光の方向をＸ軸方向に制御するガルバノミラーなどであるスキャナ２１８Ａと、図示しない光源からの光を集光する集光レンズ２１８Ｂとを備える。図９において、集光レンズ２１８Ｂ、さらには、石英などで形成される照射窓２０Ｂを介して照射される光は、たとえばレーザー光２１８Ｃであり、レーザー光２１８Ｃは、スキャナ２１８Ａの制御によってステージ４２の上面に配置される基板ＷをＸ軸方向に走査可能である。

【0075】

ここで、光照射部１１８のＸ軸方向における光照射領域は、透光部１４２に形成された散乱部１４２Ｂに対応する位置から、透光部１４２に形成された散乱部１４２Ｃに対応する位置までである。一方で、光照射部１１８のＸ軸方向における光照射領域は、透光部１４２に形成された散乱部１４２Ｃに対応する位置から、透光部１４２に形成された散乱部１４２Ｄに対応する位置までである。すなわち、散乱部１４２Ｃは、光照射部１１８の光照射領域と光照射部２１８の光照射領域との連結部分に配置されている。

【0076】

検出部６２は、散乱部１４２Ｂ、散乱部１４２Ｃおよび散乱部１４２Ｄそれぞれに対応する位置のステージ４２の下方に配置されている。それぞれの検出部６２における集光ユニット６２Ａは、対応する光照射部から入射される光の光軸上に配置される。

【0077】

このように散乱部１４２Ｂ、散乱部１４２Ｃおよび散乱部１４２Ｄが配置されることによって、光照射部１１８の光照射領域と光照射部２１８の光照射領域との連結部分が共通の散乱部１４２Ｃによって位置決めされるため、２つの光照射領域間の位置ずれを抑制することができる。

【0078】

＜以上に記載された実施の形態によって生じる効果について＞
次に、以上に記載された実施の形態によって生じる効果の例を示す。なお、以下の説明においては、以上に記載された実施の形態に例が示された具体的な構成に基づいて当該効果が記載されるが、同様の効果が生じる範囲で、本願明細書に例が示される他の具体的な構成と置き換えられてもよい。すなわち、以下では便宜上、対応づけられる具体的な構成のうちのいずれか１つのみが代表して記載される場合があるが、代表して記載された具体的な構成が対応づけられる他の具体的な構成に置き換えられてもよい。

【0079】

以上に記載された実施の形態によれば、光照射装置は、ステージ４２と、少なくとも１つの光照射部１８（または、光照射部１１８、光照射部２１８）と、検出部６２とを備える。光照射部１８は、ステージ４２の上面に光を照射する。ステージ４２の少なくとも一部には、光を散乱させるための少なくとも１つの散乱部１４２Ａ（または、散乱部１４２Ｂ、散乱部１４２Ｃ、散乱部１４２Ｄ）が設けられる。検出部６２は、散乱部１４２Ａにおいて散乱された光を検出する。そして、散乱部１４２Ａは、透明性材料で構成される。

【0080】

このような構成によれば、光が照射される散乱部１４２Ａが透明性材料で構成されるため、レーザー光などの高強度の光が照射される場合であっても、光が照射される箇所（散乱部１４２Ａ）の損傷を軽減することができる。そのため、検出部６２によって検出される光の位置精度が低下しにくい。また、散乱部１４２Ａで散乱した散乱光を検出することによって、レーザー光などの高強度の光を検出する場合であっても、光が直接照射されることに起因する検出部６２の損傷を軽減することができる。

【0081】

なお、上記の構成に本願明細書に例が示された他の構成を適宜追加した場合、すなわち、上記の構成としては言及されなかった本願明細書中の他の構成が適宜追加された場合であっても、同様の効果を生じさせることができる。

【0082】

また、以上に記載された実施の形態によれば、光照射部１８から照射される光がレーザー光１８Ｃ（または、レーザー光１１８Ｃ、レーザー光２１８Ｃ）である。このような構成によれば、レーザー光のような高強度の光が照射される場合であっても、散乱部１４２Ａの損傷が軽減される。

【0083】

また、以上に記載された実施の形態によれば、散乱部１４２Ａは、フロスト加工によって形成される。このような構成によれば、透光部１４２に照射された光を散乱部１４２Ａにおいて散乱させることができる。

【0084】

また、以上に記載された実施の形態によれば、散乱部１４２Ａは、光照射部１８によって光が照射される光照射領域の端部に配置される。このような構成によれば、散乱部１４２Ａに照射された光を検出部６２によって検出することによって、光照射部１８によって光が照射される光照射領域の外縁を直接的に検出することができる。

【0085】

また、以上に記載された実施の形態によれば、光照射部１１８、光照射部２１８が設けられる。そして、散乱部１４２Ｃは、それぞれの光照射部の光照射領域同士の連結部分に配置される。このような構成によれば、複数の光照射部を用いて広い領域で光加工を行う場合であっても、光照射部１１８の光照射領域と光照射部２１８の光照射領域との連結部分が共通の散乱部１４２Ｃによって位置決めされるため、２つの光照射領域間の位置ずれを抑制することができる。

【0086】

また、以上に記載された実施の形態によれば、検出部６２は、集光レンズ１６２と、遮光板１６４とを備える。集光レンズ１６２は、散乱部１４２Ａを透過した光を集光する。遮光板１６４は、集光レンズ１６２よりも散乱部１４２Ａから遠ざかる位置に配置される。また、遮光板１６４は、集光レンズ１６２の集光位置に配置される。このような構成によれば、散乱部１４２Ａで散乱しつつ散乱部１４２Ａを透過した光が集光される位置は、遮光板１６４が配置される集光レンズ１６２の集光位置からずれる。そのため検出部６２は、透光部１４２に照射される光のうち、散乱部１４２Ａを通過せずに透光部１４２を透過する直接光（直進光）の検出を避けつつ、透光部１４２における散乱部１４２Ａで散乱した散乱光のみを検出することができる。よって、レーザー光などの高強度の光を検出する場合であっても、光が直接照射されることに起因する検出部６２の損傷を軽減することができる。

【0087】

また、以上に記載された実施の形態によれば、光照射装置は、ステージ４２が内包されるチャンバを備える。ここで、チャンバは、たとえば、真空チャンバ１２などに対応するものである。真空チャンバ１２内は、真空または減圧雰囲気下である。また、検出部６２は、ファイバー６２Ｂと、光検出器６２Ｃとを備える。ファイバー６２Ｂは、集光レンズ１６２によって集光された光を真空チャンバ１２の外部へ伝搬させる。光検出器６２Ｃは、真空チャンバ１２の外部に配置される。また、光検出器６２Ｃは、ファイバー６２Ｂによって伝搬された光を検出する。このような構成によれば、検出部６２のうちの光検出器６２Ｃが真空チャンバ１２の外部に設けられるため、光検出器６２Ｃから放出されるアウトガスが真空チャンバ１２内に侵入することを抑制することができる。

【0088】

また、以上に記載された実施の形態によれば、散乱部１４２Ａは、ステージ４２の上面に形成される。このような構成によれば、光照射部１８から照射される光の焦点がステージ４２の上面に合わせられている場合、散乱部１４２Ａにも光の焦点（または、その近似）が合わせられることになる。そのため、散乱部１４２Ａに照射される光の照射範囲が十分に絞られ、検出部６２による位置検出精度が向上する。

【0089】

また、以上に記載された実施の形態によれば、散乱部１４２Ａは、ステージ４２の上面に沿う方向である第１の方向（ＸまたはＹ軸方向）、および、ステージ４２の上面に沿い、かつ、第１の方向と交差する方向である第２の方向（ＹまたはＸ軸方向）に広がって設けられる。そして、散乱部１４２Ａの第１の方向における幅は、第２の方向において散乱部１４２Ａの中央部に近づくにつれて大きくなるまたは小さくなる。このような構成によれば、検出信号Ｓが最も短くまたは最も長く検出された走査の際の位置が、散乱部の中心位置であることがわかる。すなわち、複数回の走査において検出信号Ｓが検出される時間長さを比較することによって、散乱部の中心位置を高い精度で特定することができる。

【0090】

また、以上に記載された実施の形態によれば、散乱部１４２Ａは、ステージ４２の平面視で、２つの三角形の１つの頂点同士が連結されたバタフライ形状である。このような構成によれば、散乱部のＸ軸方向またはＹ軸方向の中心位置を高い精度で特定することができる。よって、光照射部１８から照射される光の位置を高い精度で校正して位置合わせすることができる。

【0091】

＜以上に記載された実施の形態の変形例について＞
以上に記載された実施の形態では、それぞれの構成要素の材質、材料、寸法、形状、相対的配置関係または実施の条件などについても記載する場合があるが、これらはすべての局面においてひとつの例であって、限定的なものではないものとする。

【0092】

したがって、例が示されていない無数の変形例、および、均等物が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。たとえば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合が含まれるものとする。

【0093】

また、以上に記載された実施の形態において、特に指定されずに材料名などが記載された場合は、矛盾が生じない限り、当該材料に他の添加物が含まれた、たとえば、合金などが含まれるものとする。

【符号の説明】

【0094】

１ 光照射装置
１２ 真空チャンバ
１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ 開口部
１４ 外部固定部
１４Ｂ 外部部材
１４Ａ，１４Ｃ 柱状部材
１６Ａ，１６Ｂ ベローズ
１８，１１８，２１８ 光照射部
１８Ａ，１１８Ａ，２１８Ａ スキャナ
１８Ｂ，１１８Ｂ，１６２，２１８Ｂ 集光レンズ
１８Ｃ，１１８Ｃ，２１８Ｃ レーザー光
２０，２０Ａ，２０Ｂ 照射窓
２１ 真空ポンプ
２２ 制御部
２４ 架台
４２ ステージ
４２Ａ 対象配置領域
４２Ｂ 位置校正領域
４４ スライダー
４６ ベース
４８ リニアガイド
５０ リニアモータ機構
５２ リフトピン機構
５２Ａ リフトピン
６２ 検出部
６２Ａ 集光ユニット
６２Ｂ ファイバー
６２Ｃ 光検出器
１４２ 透光部
１４２Ａ，１４２Ｂ，１４２Ｃ，１４２Ｄ 散乱部
１６４ 遮光板

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】