(57)【要約】【課題】マスクを介した光の照射による３次元形状の加工において、マスクを介した光の照射領域のつなぎ目部分での異常形状の発生を抑制すること。【解決手段】本発明は、複数の開口ｍ１が幅方向に並ぶマスクＭを用い、このマスクＭを介して加工対象物である基板Ｓに光を照射しながら光の照射領域をマスクＭの幅方向と直交する方向に移動させる工程と、マスクＭの幅一つ分の光の照射および照射領域の移動が終了した後、次段の幅一つ分の光の照射および照射領域の移動を行うにあたり、前段の幅一つ分の光の照射および照射領域の移動による光の照射部分の一部と次段の幅一つ分の光の照射および照射領域の移動による光の照射部分の一部とを重ね合わせ、複数の開口ｍ１の各々に対応した各照射ラインで光の照射量が等しくなるようにする工程とを有する光加工方法である。【選択図】図１
2010201501.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の開口が幅方向に並ぶマスクを用い、前記マスクを介して加工対象物に光を照射しながら当該光の照射領域を前記幅方向と直交する方向に移動させる工程と、
前記マスクの幅一つ分の前記光の照射および前記照射領域の移動が終了した後、次段の幅一つ分の光の照射および照射領域の移動を行うにあたり、前段の幅一つ分の光の照射および照射領域の移動による光の照射部分の一部と前記次段の幅一つ分の光の照射および照射領域の移動による光の照射部分の一部とを重ね合わせ、前記複数の開口の各々に対応した各照射ラインで光の照射量が等しくなるようにする工程と
を有する光加工方法。
【請求項２】
前記マスクの幅方向に沿った複数の開口の列が前記幅方向と直交する方向に複数列設けられており、前記重ね合わせを行う部分に対応した前記複数の開口の数が列ごと異なるよう設けられている
請求項１記載の光加工方法。
【請求項３】
前記マスクの幅方向に沿った複数の開口の列が前記幅方向と直交する方向に複数列設けられており、前記重ね合わせを行う部分に対応した前記複数の開口の数が列ごと徐々に異なるよう設けられている
請求項１記載の光加工方法。
【請求項４】
前記マスクの幅方向に沿った複数の開口の列が前記幅方向と直交する方向に複数列設けられており、前記重ね合わせを行う部分に対応した前記複数の開口の数が一部の列で異なるよう設けられている
請求項１記載の光加工方法。
【請求項５】
前記光の照射領域の移動を、前記加工対象物上の相直交する２方向で行う
請求項１から４のうちいずれか１項に記載の光加工方法。
【請求項６】
前記マスクとして複数の開口のピッチが同じで形状が異なる第１のマスクと第２のマスクとを用い、前記第１のマスクと前記第２のマスクとで前記光の照射および前記照射領域の移動を前記加工対象物に対して同じ位置に行う
請求項１から５のうちいずれか１項に記載の光加工方法。
【請求項７】
前記第１のマスクの開口の縁の形状は曲線によって構成され、前記第２のマスクの開口の縁の形状は直線によって構成されている
請求項６記載の光加工方法。
【請求項８】
複数の開口が縦横に並ぶ開口形成領域を備えており、
前記開口形成領域の横方向の中心軸に対して一方側の所定領域に、前記中心軸に対して所定角度となる斜め線を含む第１領域と、
前記中心軸に対して他方側の所定領域に、前記中心軸に対して前記所定角度と同じ角度となる斜め線を含む第２領域とを備えている
マスク。
【請求項９】
複数の開口が縦横に並ぶ開口形成領域を備えており、
前記開口形成領域の横方向の中心軸に対して一方側の所定領域に、前記中心軸に対して所定角度となる斜め線を含む第１領域と、
前記中心軸に対して他方側の所定領域に、前記中心軸に対して前記第１領域と線対称となる第２領域とを備えている
マスク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光加工方法およびマスクに関する。詳しくは、マスクを介して加工対象物に光を照射しながら照射領域を移動させ、照射した光エネルギーによって加工対象物に３次元形状を形成する光加工方法およびマスクに関する。
【背景技術】
【０００２】
光エネルギーを利用した３次元形状の加工には、フォトリソグラフィー法を用いずに直接加工対象物の形状を成形する方法がある。このような加工方法として、例えば、エキシマレーザを利用したレーザ加工方法が挙げられる（例えば、特許文献１参照。）。すなわち、エキシマレーザは、化学結合を切断できる高いフォトンエネルギーを有し、アブレーション（Ablation）と呼ばれる光化学反応により、熱的な影響を抑えつつ加工対象物を除去することができる。
【０００３】
このようなアブレーションによるレーザ加工は、エネルギー密度を調整したエキシマレーザ光を照射することにより、プラスチック、金属、セラミックス等、種々の物質をアブレーション加工することができる。この加工においては、被加工形状を所望の形状にするため、レーザ光の照射領域を制限するマスクを設計し、製作する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１６０５１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、エキシマレーザの照射エリアには制限があるため、大面積基板に所望の加工形状を得るためには、マスクを介したレーザ光の照射領域を複数段でつないでいく必要がある。このように、マスクを介したレーザ光の照射領域をつないでいくと、つなぎ目に異常形状が発生する。
【０００６】
本発明は、マスクを介した光の照射による３次元形状の加工において、マスクを介した光の照射領域のつなぎ目部分での異常形状の発生を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、複数の開口が幅方向に並ぶマスクを用い、このマスクを介して加工対象物に光を照射しながら光の照射領域をマスクの幅方向と直交する方向に移動させる工程と、マスクの幅一つ分の光の照射および照射領域の移動が終了した後、次段の幅一つ分の光の照射および照射領域の移動を行うにあたり、前段の幅一つ分の光の照射および照射領域の移動による光の照射部分の一部と次段の幅一つ分の光の照射および照射領域の移動による光の照射部分の一部とを重ね合わせ、複数の開口の各々に対応した各照射ラインで光の照射量が等しくなるようにする工程とを有する光加工方法である。
【０００８】
このような本発明では、マスクを介した光の照射領域のつなぎ目部分において、光の照射量がつなぎ目部分以外と等しくなることから、つなぎ目のない平滑な加工形状が得られるようになる。
【０００９】
ここで、マスクの開口とは、光を透過する部分のことを言い、開口孔の他、透光窓を含むものである。また、照射ラインとは、複数の開口の各々について透過した光の加工対象物上での照射領域を移動させることで線状となる照射領域のことを言う。
【００１０】
上記のような光の照射を行うため、本発明では、マスクの幅方向に沿った複数の開口の列が幅方向と直交する方向に複数列設けられており、重ね合わせを行う部分に対応した複数の開口の数が列ごと異なるよう設けられている。
【００１１】
また、重ね合わせを行う部分に対応した複数の開口の数が列ごと徐々に異なるよう設けられているものであったり、重ね合わせを行う部分に対応した複数の開口の数が一部の列で異なるよう設けられているものであったりする。
【００１２】
また、光の照射領域の移動を、加工対象物上の相直交する２方向で行うことにより、マトリクス状に複数の立体形状（例えば、レンズ形状）を構成できるようになる。
【００１３】
また、マスクとして複数の開口のピッチが同じで形状が異なる第１のマスクと第２のマスクとを用い、第１のマスクと第２のマスクとで光の照射および照射領域の移動を加工対象物に対して同じ位置に行うものでもある。
【００１４】
例えば、第１のマスクの開口の縁の形状を曲線によって構成し、第２のマスクの開口の縁の形状を直線によって構成することで、これらのマスクによる光の照射を重ね合わせると、種々の光照射量に対応でき、複雑な３次元形状を形成できるようになる。
【００１５】
また、本発明は、複数の開口が縦横に並ぶ開口形成領域を備えており、開口形成領域の横方向の中心軸に対して一方側の所定領域に、前記中心軸に対して所定角度となる斜め線を含む領域と、前記中心軸に対して他方側の所定領域に、前記中心軸に対して前記所定角度と同じ角度となる斜め線を含む領域とを備えているマスクである。
【００１６】
また、本発明は、複数の開口が縦横に並ぶ開口形成領域を備えており、開口形成領域の横方向の中心軸に対して一方側の所定領域に、前記中心軸に対して所定角度となる斜め線を含む第１領域と、前記中心軸に対して他方側の所定領域に、前記中心軸に対して第１領域と線対称となる第２領域とを備えているマスクである。
【００１７】
このような本発明により、マスクを介した光の照射領域のつなぎ目部分において、中心軸に対して一方側、他方側の斜め線を含む両領域での光の照射部分が重なり、光の照射量がつなぎ目部分以外と等しくなることから、つなぎ目のない平滑な加工形状が得られるようになる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、次のような効果がある。すなわち、マスクを介して光の照射および照射領域の走査を行って加工対象物に形状を形成するにあたり、照射領域のつなぎ目部分とつなぎ目部分以外とで同じ形状を形成することが可能となる。
本発明によって、以下の効果が発生する。 
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本実施形態に係る光加工方法が適用されるレーザ加工装置の構成を説明する図である。
【図２】ＯＧ法の加工原理を説明する図である。
【図３】マスクと加工対象物である基板との相対位置を説明する模式斜視図である。
【図４】ＯＧ法による加工の比較例を説明する図である。
【図５】図４に示す照射領域のつなぎ目部分の表面形状の測定結果を示す図である。
【図６】照射領域のつなぎ目の加工形状が谷型となっている場合の表面形状の測定結果を示す図である。
【図７】本実施形態に係る光加工方法で用いられるマスクを説明する図である。
【図８】照射領域の重ね合わせと照射量とを説明する模式図である。
【図９】本実施形態に係る光加工方法を説明する模式図（その１）である。
【図１０】本実施形態に係る光加工方法を説明する模式図（その２）である。
【図１１】本実施形態に係るマスクの他の構成例（その１）を説明する平面図である。
【図１２】本実施形態に係るマスクの他の構成例（その２）を説明する平面図である。
【図１３】本実施形態に係るマスクの他の構成例（その３）を説明する平面図である。
【図１４】本実施形態に係るマスクの他の構成例（その４）を説明する平面図である。
【図１５】本実施形態に係るマスクの他の構成例（その５）を説明する平面図である。
【図１６】本実施形態に係るマスクの他の構成例（その６）を説明する平面図である。
【図１７】本実施形態の光加工方法を適用する他のレーザ加工装置の例を説明する模式斜視図である。
【図１８】３次元形状を形成するための多次元多項式の曲線について説明する図である。
【図１９】所望の凸形状を得るためのエッチング断面積について説明する模式図である。
【図２０】所望の凸形状を得るためのマスク形状について説明する模式図である。
【図２１】所望の凹形状を得るためのエッチング断面積について説明する模式図である。
【図２２】所望の凹形状を得るためのマスク形状について説明する模式図である。
【図２３】レーザ光の照射エネルギーとエッチング深さとの関係を示す図である。
【図２４】テーブル送り速度とエッチング深さとの関係を示す図である。
【図２５】マスクのアスペクト比を説明する模式図である。
【図２６】第１のマスクの構成例でのエッチングの断面積について説明する模式図である。
【図２７】第１のマスクの構成例を説明する模式図である。
【図２８】第１のマスクの構成例での重ね合わせについて説明する模式図である。
【図２９】第２のマスクの構成例での楕円形の弧を有するマスクについて説明する模式図である。
【図３０】第２のマスクの構成例での直線を有するマスクについて説明する模式図である。
【図３１】楕円形の弧を有するマスクと直線を有するマスクとの重ね合わせ照射を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明を実施するための形態（以下、「実施形態」という。）について説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．レーザ加工装置の構成（装置構成、各部の構成）
２．ＯＧ法の加工原理（ＯＧ法の加工原理図、ＯＧ法を用いた加工方法）
３．比較例（マスク構成とつなぎ合わせ、つなぎ合わせ部分の表面形状）
４．本実施形態に係るマスク（マスク構成、第１領域および第２領域）
５．本実施形態に係る光加工方法
６．本実施形態に係るマスクの他の構成例（その１〜その６の構成例）
７．他のレーザ加工装置の例（装置構成、加工方法）
８．マスクの構成（基本的な考え方、第１のマスクの構成例、第２のマスクの構成例）
９．適用分野
【００２１】
＜１．レーザ加工装置の構成＞
図１は、本実施形態に係る光加工方法が適用されるレーザ加工装置の構成を説明する図である。本実施形態に係る光加工方法は、光エネルギーを利用して加工対象物へ所望の３次元形状を形成するものである。利用する光としては、レーザ光、特にエキシマレーザ光を用いるが、レーザ光以外の可視光や紫外線光といったインコヒーレントな光であってもよい。なお、本実施形態ではエキシマレーザ光を利用する場合を例とする。
【００２２】
［装置構成］
図１に示すように、レーザ加工装置１は、加工対象物である基板Ｓを載置する基板吸着ステージ１０、エキシマレーザ光を照射する照射ヘッド２０、加工形状に対応してレーザ光の透過、非透過の場所を設定するマスクＭ、マスクＭを載置するマスクステージ３０を備えている。また、エキシマレーザ光を発振する発振器４０、エキシマレーザ光を集光する光学系５０を備えている。
【００２３】
［各部の構成］
基板吸着ステージ１０は、加工対象物である基板Ｓを真空吸着等によって保持するとともに、基板Ｓの表面に沿ったＸＹ方向に移動可能となっている。照射ヘッド２０は、基板Ｓに対してエキシマレーザ光を出射する出射端であり、ＸＹ方向の少なくとも一方向に沿って移動できる機構を備えている。これにより、基板Ｓ上のレーザ光照射位置を調整できるようになっている。また、必要に応じて基板Ｓからの高さ方向（Ｚ方向）に沿った移動もできるようになっている。
【００２４】
マスクステージ３０は、後述する本実施形態に係るマスクＭを載置するステージである。発振器４０は、{ HYPERLINK "http://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%AC%AC18%E6%97%8F%E5%85%83%E7%B4%A0" \o "第18族元素" ,希ガス}や{ HYPERLINK "http://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%AC%AC17%E6%97%8F%E5%85%83%E7%B4%A0" \o "第17族元素" ,ハロゲン}などの混合ガスを用いてエキシマ{ HYPERLINK "http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%AC%E3%83%BC%E3%82%B6%E3%83%BC" \o "レーザー" ,レーザ光}を発生させる装置である。光学系５０は、発振器４０から出射されたエキシマレーザ光を集光させるレンズを備えている。
【００２５】
上記説明した各部は、除振台６０上に取り付けられており、外部からの振動が各部に伝わることを抑制している。
【００２６】
このレーザ加工装置１では、所定形状の開口を有するマスクＭを介してエキシマレーザ光を基板Ｓの表面に照射しつつ、基板吸着ステージ１０を移動させることで照射領域を走査させ、マスクＭの開口形状に基づく基板加工を行う。このような加工は、以下に示す加工原理によるものである。
【００２７】
＜２．ＯＧ法の加工原理＞
［ＯＧ法の加工原理図］
図２は、ＯＧ法（Orthogonal method）の加工原理を説明する図である。すなわち、ＯＧ法は、所望の開口を備えたマスクＭを介してレーザ光を加工対象物である基板Ｓに照射しつつ、照射領域を走査することで、基板Ｓに３次元形状を得る方法である。
【００２８】
マスクＭには、レーザ光を透過する所定形状の開口ｍ１と、レーザ光を透過しない遮光部ｍ２とが設けられている。ここで、マスクＭの開口ｍ１とは、光を透過する部分のことであり、開口孔になっているものの他、透光窓になっているものを含む。このマスクＭを介してレーザ光を照射すると、基板Ｓ上にはマスクＭの開口ｍ１の形状に応じたレーザ光が照射されることになる。
【００２９】
基板Ｓに開口ｍ１の形状に応じたレーザ光が照射されると、レーザ光によるフォトンエネルギーによってアブレーションと呼ばれる光化学反応が発生し、熱的な影響を抑えつつ基板Ｓを加工することができる。
【００３０】
加工形状は、マスクＭの開口ｍ１を介したレーザ光の照射量の積分値で決定され、この積分値に応じてレーザ光による加工深さが決定される。具体的には、マスクＭの開口面積が小さいほど照射量が少なくなることから、加工深さが浅くなる。
【００３１】
ここで、マスクＭを介して照射されるレーザ光の照射領域を基板Ｓ上で走査すると、照射量は走査方向に沿った積分値となる。つまり、マスクＭの開口ｍ１の形状について、走査方向と直交する方向をｘ軸、走査方向をｙ軸とした場合、ｙ軸方向に沿った開口ｍ１の長さによって加工深さが異なる。
【００３２】
具体的には、ｙ軸方向に沿った開口ｍ１の長さが短いほど照射量の走査方向に沿った積分値が小さくなり、加工深さが浅くなる。一方、ｙ軸方向に沿った開口ｍ１の長さが長いほど照射量の走査方向に沿った積分値が大きくなり、加工深さが深くなる。照射領域を走査することで、この加工深さを断面とした形状が走査方向に連続し、走査方向に延設される３次元形状が形成されることになる。
【００３３】
例えば、図２に示すように、走査方向に沿って頂点が配置される三角形の開口ｍ１を有するマスクＭでは、三角形の頂点に対応する部分が最も深く加工され、断面視三角形となる形状が凹型の形状が走査方向に連続して形成されることになる。
【００３４】
また、出射されるレーザ光のエネルギーが一定の場合、レーザ光照射による加工深さは、照射領域の走査速度にも関係する。すなわち、走査速度が遅いほど単位面積当たりの照射量が増加することから、深く加工される。これらのことより、マスクＭの開口ｍ１の形状および照射領域の走査速度の設定によって基板Ｓに形成される３次元形状を制御できることになる。
【００３５】
［ＯＧ法を用いた加工方法］
図３は、マスクと加工対象物である基板との相対位置を説明する模式斜視図である。マスクＭには所定形状の開口ｍ１が設けられており、このマスクＭを介してレーザ光が縮小投影レンズ５１に送られる。
【００３６】
縮小投影レンズ５１には、マスクＭの開口ｍ１の形状に応じたレーザ光が入射される。これにより、マスクＭの開口ｍ１の形状に応じた照射領域は、所定の縮小率で縮小され、基板Ｓ上に照射されることになる。縮小投影レンズ５１は、例えば照射領域を数分の１に縮小する。照射領域を縮小する分、開口ｍ１の実際の大きさより小さな形状を加工できるようになるとともに、照射エネルギーの集中によって効率の良い加工を行うことができる。
【００３７】
レーザ光を照射した状態で、基板Ｓもしくは光学系、またはそれらの両方を一方向に相対移動させる。これにより、レーザ光の照射領域が所定方向に走査され、この走査方向に沿って連続した加工が行われる。
【００３８】
また、１段分の走査が終了したら照射領域を走査方向と直交する方向に１段分移動させ、同様にレーザ光の照射および走査を行う。これを繰り返し行うことで、基板の広範囲にわたる加工が行われる。レーザ光の照射領域の一方向に沿った走査を複数段で行うと、走査方向に連続する３次元形状を形成できる。
【００３９】
また、走査方向に連続する３次元形状を形成した後、レーザ光の走査方向を先と直交する方向にして同様な走査を繰り返すと、直交する２方向の加工が重畳され、マトリクスの３次元形状を形成することができる。
【００４０】
すなわち、マスクＭを介したレーザ光の照射領域を一方向に沿って走査し、走査方向に沿った基板Ｓの加工を行った後、加工済みの基板Ｓに対して先の走査方向と直交する方向に走査方向を変えたレーザ光照射を行う。これにより、一方向の走査で加工された形状が、さらに直交する方向で加工され、マトリクス状の３次元形状を得ることができる。
【００４１】
例えば、レーザ光の走査方向に沿って断面視半円形状が延びる３次元形状が形成される場合、この加工を直交する２方向で行うと、マトリクス状に複数の半球形状（例えば、レンズ形状）が並ぶ加工を行うことできる。
【００４２】
なお、２方向のレーザ光の走査において、２方向の走査の角度を直交以外にしてもよい。これにより、縦横サイズ比の異なる３次元形状をマトリクス状に形成できることになる。
【００４３】
＜３．比較例＞
次に、本実施形態を説明するに先立ち、本実施形態に対する比較例を説明する。
【００４４】
［マスク構成とつなぎ合わせ］
図４は、ＯＧ法による加工の比較例を説明する図である。比較例で用いられるマスクＭ’は、複数の開口が縦横に並ぶ矩形形状の開口形成領域を備えたものである。この図で、マスクＭ’の白抜きで示された部分が開口であり、黒塗りで示された部分が遮光部である。図４では、マスクＭ’を介した照射領域の１段目の走査と、２段目の走査とのつなぎ合わせを、マスクＭ’によって表している。すなわち、マスクＭ’の形状がレーザ光の照射領域と対応するため、便宜上マスクＭ’によって照射領域や、照射領域のつなぎ合わせを表している。
【００４５】
マスクＭ’を介したレーザ光の照射領域は、図中矢印に示す方向に走査され、走査方向と直交する方向にずらして前段と次段とがつなぎ合わされる。このマスクＭ’を用いた加工では、照射領域のつなぎ目が加工形状の山型となる部分となっている。
【００４６】
図４下図は、照射領域のつなぎ目に当たる加工形状の拡大写真となっている。比較例では、照射領域につなぎ目の部分に凸型の異常形状が形成される。このような異常形状を解消する手段として、前段と照射領域と次段の照射領域とのつなぎ目でオーバラップを設けることが考えられる。これにより、つなぎ目部分の光照射量が増加することから、凸型の異常形状は小さくなる。しかし、オーバラップさせた分、つなぎ目部分だけ３次元形状のピッチが狭くなり、連続する規則正しいピッチとなる正確な形状を得られないことになる。
【００４７】
［つなぎ合わせ部分の表面形状］
図５は、図４に示す照射領域のつなぎ目部分の表面形状の測定結果を示す図である。図５（ａ）に示すように、マスクを介した照射領域の一の段の走査と次の段の走査とをつなぎ合わせた場合、つなぎ合わせの部分について凸型の異常形状が表れる。
【００４８】
図５（ｂ）は、つなぎ合わせ部分の表面形状の測定結果を示す図である。つなぎ合わせの部分では、他の部分に比べて照射量が少なくなり、加工深さが浅くなる。これによって、その部分が凸形状として残ってしまうことになる。
【００４９】
また、図６は、照射領域のつなぎ目の加工形状が谷型となっている場合の表面形状の測定結果を示す図である。図６（ａ）に示すように、マスクを介した照射領域の一の段の走査と次の段の走査とをつなぎ合わせた場合、つなぎ合わせの部分について凸型の異常形状が表れる。
【００５０】
図６（ｂ）は、つなぎ合わせ部分の表面形状の測定結果を示す図である。先と同様に、つなぎ合わせの部分では、他の部分に比べて照射量が少なくなり、加工深さが浅くなる。これによって、その部分が凸形状として残ってしまうことになる。
【００５１】
このような異常形状を解消する手段として、上記と同様、前段と照射領域と次段の照射領域とのつなぎ目でオーバラップを設けることが考えられる。しかし、オーバラップさせた分、つなぎ目部分だけ３次元形状のピッチが狭くなり、連続する規則正しいピッチとなる正確な形状を得られないことになる。
【００５２】
本実施形態では、このような比較例の問題点を解消するものである。すなわち、ＯＧ法による３次元加工形状がマスクのレーザ透過面積と関連することから、本実施形態では、マスクによる照射領域のつなぎ目部分を前段と次段とで重ね合わせて照射する。この際、重ね合わせて照射した領域の照射量と、重ね合わせないで照射した領域の照射量とを照射ライン単位で等しくする点に特徴がある。
【００５３】
＜４．本実施形態に係るマスク＞
［マスク構成］
図７は、本実施形態に係る光加工方法で用いられるマスクを説明する図である。図中、マスクＭの白抜きで示された部分が開口ｍ１であり、斜線で示された部分が遮光部ｍ２である。このマスクＭは、複数の開口ｍ１が縦横に並ぶ開口形成領域Ｒを備えている。ここで、図７では、マスクＭの幅方向が図中横方向、マスクＭを介したレーザ光の照射領域の走査方向が図中縦方向となっている。
【００５４】
このマスクＭの開口形成領域Ｒには、マスクＭの幅方向に沿って複数の開口ｍ１の列が設けられている。また、この複数の開口ｍ１の列が、マスクＭの幅方向と直交する方向に複数列設けられている。
【００５５】
［第１領域および第２領域］
さらに、この開口形成領域Ｒには、図中縦方向の中心軸に対して一方側の所定領域に、前記中心軸に対して所定角度となる斜め線を含む領域（第１領域Ｒ１）が設けられている。また、開口形成領域Ｒには、前記中心軸に対して他方側の所定領域に、前記所定角度と同じ角度となる斜め線を含む領域（第２領域Ｒ２）が設けられている。すなわち、平行四辺形となる開口形成領域Ｒのうち中心線に対して一方側および他方側に設けられる三角形領域が第１領域Ｒ１および第２領域Ｒ２となっている。
【００５６】
斜め線を含む領域である第１領域Ｒ１および第２領域Ｒ２では、斜め線の部分に対応した複数の開口ｍ１の数が列ごと異なるよう設けられている。具体的には、第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２とで、複数の開口ｍ１の数が列ごと徐々に異なるよう設けられている。
【００５７】
このようなマスクＭでは、マスクＭの幅一つ分の照射について一走査における所定段の照射領域と、次段の照射領域とで、第１領域Ｒ１および第２領域Ｒ２に対応した照射領域部分が重なり合うことになる。しかも、各開口ｍ１に対応した各照射ラインで、光の照射量が等しくなるような開口面積となっている。これにより、つなぎ目のない平滑な加工形状が得られるようになる。
【００５８】
図８は、照射領域の重ね合わせと照射量とを説明する模式図である。この図では、マスクＭを用いた前段の走査での照射領域に対して次段の照射領域の一部を重ね合わせた状態を示している。
【００５９】
すなわち、前段の走査では、マスクＭの幅方向に並ぶ複数の開口ｍ１ごと、走査方向に沿った照射ラインＬが形成される。この照射ラインＬのうち、第１領域Ｒ１および第２領域Ｒ２の開口に対応した照射ラインＬでは、他の領域に比べて走査方向に沿った開口の数が少ないことから、その数に応じて光の照射量が少なくなっている。
【００６０】
つまり、第１領域Ｒ１および第２領域Ｒ２に対応した照射ラインＬでは、走査方向に沿った開口の数が少ないほど光の照射量が少なくなっている。本実施形態では、この前段の走査における照射ラインＬのうち、第２領域Ｒ２の照射ラインＬの上に、次段の走査における第１領域Ｒ１の照射ラインＬを重ね合わせている。
【００６１】
この重ね合わせでは、前段の走査における第２領域Ｒ２の照射ラインＬの照射量の多いものから少ないものの並びに、次段の走査における第１領域Ｒ１の照射ラインＬの照射量の少ないものから多いものの並びの順で重なり合うことになる。その結果、各照射ラインＬについて、合計の照射量が等しくなる。
【００６２】
ここで、前段と次段とで重なる照射ラインと重ならない照射ラインとがあるが、これらについて照射量が等しくなるように設定されている。図８では、前段と次段との重なりについて示したが、次段とその次の段、さらにその次の段というように、他の段でも同様である。これにより、前段の照射ラインの一部と次段の照射ラインの一部とを重ね合わせても、全ての照射ラインの照射量が等しくなる。
【００６３】
なお、最初の段の第１領域Ｒ１に対応した照射ラインおよび最後の段の第２領域に対応した照射ラインについては前段もしくは次段との重なりがないため、他の照射ラインと照射量は一致しない。ただし、この部分については基板側の有効領域外とすることで、実際には形状加工に寄与しないよう除外すればよい。
【００６４】
＜５．本実施形態に係る光加工方法＞
図９、図１０は、本実施形態に係る光加工方法を説明する模式図である。この例では、図７に示す本実施形態のマスクＭを用いている。この図で、マスクＭは平面視として示しているが、加工対象物である基板Ｓは断面視として示している。また、マスクＭの平面視では、図中矢印方向が照射領域の走査方向を示している。一方、基板Ｓの断面視では、紙面垂直方向が照射領域の走査方向となる。
【００６５】
先ず、図９（ａ）に示すように、マスクＭを介してエキシマレーザ光を照射するとともに照射領域を走査させる。これにより、図９（ｂ）に示すように、マスクの幅一つ分の段で、各開口に対応した各照射ラインで基板Ｓが加工される。
【００６６】
この加工では、マスクＭの第１領域Ｒ１および第２領域Ｒ２に対応する照射ラインの加工深さがマスクＭの外側に向かうに従い浅くなっている。これは第１領域Ｒ１および第２領域Ｒ２の斜め線の部分について外側に向かうに従い開口数が少なくなっていることに対応している。開口数が少ないほど光の照射量が少なく、加工深さが浅くなるためである。
【００６７】
図９（ｂ）に示す例では、走査方向に沿って並ぶ開口に対応して１つの照射ラインが構成され、これによって１つの凸形状が形成される。このうち、第１領域Ｒ１に対応する１１山分と第２領域Ｒ２に対応する１１山分の加工深さが徐々に変化している。一方、中央の８山分は同じ加工深さとなっている。
【００６８】
次に、図９（ｃ）に示すように、マスクＭを介した光の照射領域を１段分ずらす。この際、前段で加工された領域のうち、マスクの第２領域に対応した加工部分（照射ライン）と、次段におけるマスクＭの第１領域Ｒ１に対応する照射領域（照射ライン）とが重なるようにする。
【００６９】
図９（ｃ）に示す例では、前段において第２領域に対応して形成された１１山分と、次段において第１領域に対応した照射領域（照射ライン）とを重ね合わせるようにする。この状態で次段における照射領域の走査を行うと、図１０（ａ）に示すような加工状態となる。
【００７０】
つまり、重ね合わされた各照射ラインの照射量は、マスクＭの第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２との照射量を加算したものとなる。この照射量は、重ね合わせのない照射ラインでの照射量と等しいことから、重ね合わせのない照射ラインでの加工深さと、重ね合わせのある照射ラインでの加工深さが等しくなる。これにより、つなぎ目のない同じ加工形状が連続する状態となる。
【００７１】
そして、図１０（ｂ）に示すように、さらにマスクＭを介した光の照射領域を１段分ずらし、先と同様な重ね合わせ領域を設けながら、レーザ光の照射および走査を行う。これを基板Ｓの加工領域で繰り返すと、図１０（ｃ）に示すようにつなぎ目のない３次元形状を得ることができる。
【００７２】
また、上記図９〜図１０に示した走査方向への照射領域の移動による３次元形状の加工を、相直交する２方向で重ねて行うことにより、直交する２方向での形状加工が重畳され、マトリクスの３次元形状を形成することができる。
【００７３】
例えば、レーザ光の走査方向に沿って断面視半円形状が延びる３次元形状を形成する加工について、この加工を直交する２方向で行うと、マトリクス状に複数の半球形状（例えば、レンズ形状）が並ぶ加工を行うことできる。
【００７４】
なお、２方向のレーザ光の走査において、２方向の走査の角度を直交以外にしてもよい。これにより、縦横サイズ比の異なる３次元形状をマトリクス状に形成できることになる。
【００７５】
＜６．本実施形態に係るマスクの他の構成例＞
［その１］
図１１は、本実施形態に係るマスクの他の構成例（その１）を説明する平面図である。なお、この図では、図中縦方向がマスクＭの幅方向、図中横方向がマスクＭによる光の照射領域の走査方向となっている。
【００７６】
このマスクＭは、複数の開口ｍ１が縦横に並ぶ開口形成領域Ｒと、開口形成領域Ｒのうち、走査方向に沿った中心軸に対して一方側に設けられ第１領域Ｒ１と、他方側に設けられる第２領域Ｒ２とを備えている。この第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２とが中心軸に対して線対称となっている。
【００７７】
このようなマスクＭでは、マスクＭの幅一つ分の照射における所定段の照射領域と、次段の照射領域とで、第１領域Ｒ１および第２領域Ｒ２に対応した照射ラインが重なり合うことになる。第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２とが中心軸に対して線対称となっていても、この重なる照射ラインでの光の照射量と、重ならない照射ラインでの光の照射量とが等しくなるような開口面積となっている。また、各照射ラインでも光の照射量が等しくなるような開口面積となっている。これにより、つなぎ目のない平滑な加工形状が得られるようになる。
【００７８】
［その２］
図１２、本実施形態に係るマスクの他の構成例（その２）を説明する平面図である。なお、この図では、図中縦方向がマスクＭの幅方向、図中横方向がマスクＭによる光の照射領域の走査方向となっている。
【００７９】
このマスクＭは、走査方向に沿った中心軸に対して一方側が第１領域Ｒ１、他方側が第２領域Ｒ２となっている。これにより、マスク全体としては菱形の開口形成領域Ｒとなっている。
【００８０】
このような菱形の開口形成領域Ｒを備えるマスクＭであっても、マスクＭの幅一つ分の照射における所定段の照射領域と、次段の照射領域とで、第１領域Ｒ１および第２領域Ｒ２に対応した照射ラインが重なり合うことになる。この重なる照射ラインでの光の照射量が、各段で等しくなるため、重ね合わせでの光照射であっても、つなぎ目のない平滑な加工形状が得られるようになる。
【００８１】
［その３］
図１３、本実施形態に係るマスクの他の構成例（その３）を説明する平面図である。なお、この図では、図中縦方向がマスクＭの幅方向、図中横方向がマスクＭによる光の照射領域の走査方向となっている。
【００８２】
このマスクＭは、複数の開口ｍ１が縦横に並ぶ開口形成領域Ｒと、開口形成領域Ｒのうち、走査方向に沿った中心軸に対して一方側に設けられ第１領域Ｒ１と、他方側に設けられる第２領域Ｒ２とを備えている。
【００８３】
第１領域Ｒ１は台形となっており、マスクＭの幅方向に沿った複数の開口ｍ１の数が一部の列で異なるよう設けられている。一方、第２領域Ｒ２は三角形となっている。ここで、第１領域Ｒ１の外接矩形に対する当該台形の欠けている部分と第２領域Ｒ２の三角形とが同じ大きさとなっている。
【００８４】
このマスクＭでは、マスクＭの幅一つ分の照射における所定段の照射領域と、次段の照射領域とで、第１領域Ｒ１および第２領域Ｒ２に対応した照射ラインが重なり合うことになる。この際、重なる照射ラインでの光の照射量と、重ならない照射ラインでの光の照射量とが等しくなる。さらには、各照射ラインでも光の照射量が等しくなる。これにより、つなぎ目のない平滑な加工形状が得られるようになる。
【００８５】
［その４］
図１４、本実施形態に係るマスクの他の構成例（その４）を説明する平面図である。なお、この図では、図中縦方向がマスクＭの幅方向、図中横方向がマスクＭによる光の照射領域の走査方向となっている。
【００８６】
このマスクＭは、複数の開口ｍ１が縦横に並ぶ開口形成領域Ｒと、開口形成領域Ｒのうち、走査方向に沿った中心軸に対して一方側に設けられ第１領域Ｒ１と、他方側に設けられる第２領域Ｒ２とを備えている。この第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２とが三角形となっており、中心軸に対して線対称となっている。
【００８７】
このようなマスクＭでは、マスクＭの幅一つ分の照射における所定段の照射領域と、次段の照射領域とで、第１領域Ｒ１および第２領域Ｒ２に対応した照射ラインが重なり合うことになる。第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２とが中心軸に対して線対称となっていても、この重なる照射ラインでの光の照射量と、重ならない照射ラインでの光の照射量とが等しくなるような開口面積となっている。また、各照射ラインでも光の照射量が等しくなるような開口面積となっている。これにより、つなぎ目のない平滑な加工形状が得られるようになる。
【００８８】
［その５］
図１５は、本実施形態に係るマスクの他の構成例（その５）を説明する平面図である。なお、この図では、図中横方向がマスクＭの幅方向、図中縦方向がマスクＭによる光の照射領域の走査方向となっている。
【００８９】
このマスクＭは、複数の開口ｍ１が縦横に並ぶ開口形成領域Ｒと、開口形成領域Ｒのうち、走査方向に沿った中心軸に対して一方側に設けられ第１領域Ｒ１と、他方側に設けられる第２領域Ｒ２とを備えている。この第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２とが、各々図中縦方向（走査方向）に並ぶ１列分の開口の列で構成される三角形の領域となっている。すなわち、開口形成領域Ｒの両端の一列分について、第１領域Ｒ１では走査方向に沿って徐々に開口の面積が狭くなっている。一方、第２領域Ｒ２では走査方向に沿って徐々に開口の面積が広くなっている。
【００９０】
［その６］
図１６は、本実施形態に係るマスクの他の構成例（その６）を説明する平面図である。なお、この図では、図中横方向がマスクＭの幅方向、図中縦方向がマスクＭによる光の照射領域の走査方向となっている。
【００９１】
このマスクＭは、複数の開口ｍ１が図中横に一列で並ぶ開口形成領域Ｒと、開口形成領域Ｒのうち、走査方向に沿った中心軸に対して一方側に設けられ第１領域Ｒ１と、他方側に設けられる第２領域Ｒ２とを備えている。この第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２とが、両端の１つずつの開口ｍ１で構成される三角形の領域となっている。すなわち、開口形成領域Ｒの両端の一つ分の開口ｍ１について、第１領域Ｒ１では走査方向に沿って徐々に開口が広くなっている。一方、第２領域Ｒ２では走査方向に沿って徐々に開口が狭くなっている。
【００９２】
図１５、１６のいずれについても、マスクＭの幅一つ分の照射における所定段の照射領域と、次段の照射領域とで、第１領域Ｒ１および第２領域Ｒ２に対応した照射ラインが重なり合うことになる。この際、重なる照射ラインでの光の照射量と、重ならない照射ラインでの光の照射量とが等しくなる。さらには、各開口に対応した照射ラインで光の照射量が等しくなる。これにより、つなぎ目のない平滑な加工形状が得られるようになる。
【００９３】
＜７．他のレーザ加工装置の例＞
［装置構成］
図１７は、本実施形態の光加工方法を適用する他のレーザ加工装置の例を説明する模式斜視図である。先に説明したレーザ加工装置（図１参照）では、加工対象物が平板状の基板であったが、図１７に示すレーザ加工装置１では、円筒型の部材ＣＳである点で相違する。
【００９４】
円筒型の部材ＣＳは、例えば樹脂材料から成り、円筒の円周方向（Ｘ方向）に回転可能に取り付けられている。また、円筒型の部材ＣＳは、円筒の軸方向（Ｙ方向）にも移動可能に取り付けられている。
【００９５】
また、マスクＭはマスクステージ３０に載置され、マスク平面方向の２軸および回転軸に沿って移動可能となっている。図示しないレーザ発振器から出射されたレーザ光（例えば、エキシマレーザ光）はマスクＭを介して透過し、縮小投影レンズ５１で縮小され、円筒型の部材ＣＳの表面に照射される。
【００９６】
［加工方法］
このレーザ加工装置１で加工を行うには、マスクＭを介してレーザ光を円筒型の部材ＣＳの表面に照射しながら円筒型の部材を円筒軸方向（Ｙ方向）へ移動させる。これにより、照射領域が走査されることになる。
【００９７】
そして、マスクＭの幅一つ分の照射および走査が終了したら、円筒型の部材ＣＳを回転方向（Ｘ方向）に沿って回転させ、マスクＭによる照射領域を一段分だけ回転させる。これによりマスクＭの幅一つ分に対応した照射位置が一段分だけずれることになる。なお、先に説明したように、本実施形態のマスクＭを用いる場合には、前段と次段の照射領域の一部を重ね合わせるようにする。
【００９８】
その後、マスクＭを介してレーザ光を円筒型の部材ＣＳの表面に照射しながら円筒型の部材ＣＳを円筒軸方向（Ｙ方向）へ移動させる。このような動作を、円筒型の部材ＣＳの円周全面に行うよう繰り返す。これにより、円周方向につなぎ目のないシームレス加工が実現される。
【００９９】
上記のような本実施形態によれば、大面積の基板を平滑に加工できるため、大型ディスプレイ等への適用が可能となる。また、円筒型であってもシームレス加工を実現でき、機能性フィルム等で使用する金属金型の原版作成が可能となる。また、大型ディスプレイ等で使用する拡散板への適用も可能となる。いずれも本実施形態では加工形状のピッチが一定となり、正確な形状の造り込みが可能となる。
【０１００】
＜８．マスクの構成＞
次に、本実施形態で適用されるマスクの構成について説明する。先に説明したＯＧ法では、マスクの開口を透過するレーザ光の光量によって加工深さ（本実施形態ではエッチング深さ）が決定される。したがって、走査方向に沿った開口の大きさ（長さ）によって加工深さが設定される。
【０１０１】
［基本的な考え方］
このマスクを用いたＯＧ法で所望の加工形状を得るためには、レーザ光の照射エネルギー、基板の送り速度およびマスクの開口率等の多くのパラメータがあり、個々の加工形状に合ったマスクを設計するには多大な労力が必要である。また、ＯＧ法のマスクをＣＡＤ（Computer Aided Design）で設計する場合、多次元多項式の曲線をＣＡＤで描くには、複雑な変換ソフトが必要となる。
【０１０２】
そこで、本実施形態では、多次元多項式の曲線を備える３次元形状を形成するためのマスクを容易に作成する構成例となっている。先ず、図１８に示す多次元多項式（１）および曲線を考える。
【０１０３】
多次元多項式（１）は、Ｆ（ｘ）＝ｆ（ｘ）＋ｇ（ｘ）＋ｈ（ｘ）…で表される。
【０１０４】
次に、この多次元多項式（１）のプロファイルと同等の凸型加工形状を得るマスクを考える。ここで、加工形状は、マスク内でレーザ光を透過する開口部の縁の形状に応じた積分値でレーザ光の加工深さが決定される。よって、図１９に示す基板Ｓへの所望の凸形状を得るためには、基板表面からエッチングする断面積Ｓ（ｘ）は、図１９の斜線部に示すとおり、式（２）となる。
【０１０５】
式（２）は、Ｓ（ｘ）＝∫（ｆ（ｘ）＋ｇ（ｘ）＋ｈ（ｘ）…）ｄｘで表される。
【０１０６】
この加工形状を得るためには、図２０に示すようなマスクＭの開口ｍ１の形状が必要になる。そこで、本実施形態では、関数Ｆ（ｘ）の各単項式に対応した個別のｆ（ｘ）、ｇ（ｘ）、ｈ（ｘ）のマスクを用い、これらのマスクを介して同じ位置に重ねてレーザ光を照射する。加工形状は、レーザ光を照射した開口部の積分値で決定されることから、所望の多次元多項式に対応した加工形状を得ることができる。
【０１０７】
図２１は、凹型形状を得るための基板のエッチング断面積を説明する模式図、図２２は、凹型形状を得るためのマスク形状を説明する模式図である。ここで、凹型形状を得るためには、凹型に対応した個別のｆ（ｘ）、ｇ（ｘ）、ｈ（ｘ）のマスクが必要となる。
【０１０８】
図２３は、横軸にレーザ光の照射エネルギー、縦軸にエッチング深さをとった両者の関係を示す図である。また、図２４は、横軸に基板のテーブルの送り速度、縦軸にエッチング深さをとった両者の関係を示す図である。これにより、レーザ光の照射エネルギーが大きいほどエッチング深さが深いことが分かる。また、基板のテーブルの送り速度が速いほどエッチング深さが浅いことが分かる。
【０１０９】
図２５は、マスクおよびこのマスクによって得られた加工形状の断面を示す模式図である。今、図２５（ａ）に示すマスクＭの一つの開口ｍ１におけるアスペクト比ｗ／ｈと、図２５（ｂ）に示す実際に得られた加工のアスペクト比Ｗ／Ｈとをａ倍とした場合、そのときの関係式を式（３）に示す。
【０１１０】
式（３）は、ａ＝（ｗ／ｈ）／（Ｗ／Ｈ）
【０１１１】
上記の係数ａは、レーザ光の照射エネルギーや基板のテーブルの送り速度によって変化する。したがって、このマスクに対応したｆ（ｘ）についての係数ａを実験で求めておく。他のマスクに対応したｇ（ｘ）、ｈ（ｘ）、…を用いる場合、これらｇ（ｘ）、ｈ（ｘ）、…に対応した上記ａと同様の係数ｂ、ｃ、…も実験的に求めておく。これにより、式（４）で示す多数の係数を含んだ多次元多項式に対応する形状を加工することができる。
【０１１２】
式（４）は、Ｇ（ｘ）＝ａｆ（ｘ）＋ｂｇ（ｘ）＋ｃｈ（ｘ）…
【０１１３】
その結果、限られた多次元単項式に対応したｆ（ｘ）、ｇ（ｘ）、ｈ（ｘ）のマスクを使用し、無限の多次元多項式で表わす加工形状を得ることができる。このことが、本実施形態の最大の特徴である。
【０１１４】
［第１のマスクの構成例］
第１のマスクの構成例は、式（５）として、Ｆ（ｘ）＝Ｘ2で表される関数で、凸型形状を加工する場合を例としている。この場合、基板表面からレーザ加工（エッチング）によって加工される分の断面積Ｓ（ｘ）は、図２６の斜線部に示す通りである。この断面積Ｓ（ｘ）は、式（６）となる。
【０１１５】
式（６）は、Ｓ（ｘ）＝∫Ｘ2ｄｘで表される。
【０１１６】
この加工形状を得るためには、図２７に示す関数ｆ（ｘ）＝１／２Ｘ2に対応するマスクＭを用い、同じマスクＭで２回重ねて照射を行う。これにより、Ｆ（ｘ）＝Ｘ2で表される凸型の加工形状を得ることができる。すなわち、図２８に示すように、関数ｆ（ｘ）で表されるマスクを用いて２回重ねて照射すると、式（７）のように表すことができる。
【０１１７】
すなわち、式（７）は、Ｆ（ｘ）＝ｆ（ｘ）＋ｆ（ｘ）であり、これは、Ｘ2＝１／２Ｘ2＋１／２Ｘ2となる。
【０１１８】
このことは、Ｆ（ｘ）＝Ｘ2の関数で表わす加工形状を、ｆ（ｘ）＝１／２Ｘ2のマスクを２回重ねて照射することによって実現できることを表している。
【０１１９】
これと同様に、式（８）として、Ｆ（ｘ）＝２Ｘ2のプロファイルに対応した凸型形状を加工するには、上記ｆ（ｘ）＝１／２Ｘ2に対応したマスクを４回重ねて照射すれば、Ｆ（ｘ）＝２Ｘ2に対応した加工形状が得られることになる。
【０１２０】
［第２のマスクの構成例］
第２のマスクの構成例は、図２９に示す楕円形の弧を有するマスクと、図３０に示す直線のマスクとを使用する例である。
【０１２１】
先ず、図２９（ａ）に示すように、開口ｍ１の縁に楕円形の弧を有するマスクＭ（１）を使用して、ある光エネルギーと加工対象物である基板の送り速度とを設定し、その結果得られた加工形状を予め測定しておく。
【０１２２】
図２９（ｂ）は、マスクＭ（１）を用いて実際に加工した形状から得られたプロファイルを数学的に近似したグラフを示す図である。ここでは、凸型の加工形状における底部の図中左端を原点としたＸＹ軸を設定している。これによる具体的な加工形状は、凸型の高さが１６、底部が１６０となっている。なお、数値の単位はμｍである。
【０１２３】
このグラフから、楕円の近似式（０＜Ｘ＜８０のとき）は、式（９）、楕円の近似式（８０＜Ｘ＜１６０のとき）は、式（１０）が得られる。
【０１２４】
式（９）は、
｛（Ｘ−８０）2／（８０）2｝＋｛（Ｙ１＋１６）2／（１６）2｝＝１である。
式（１０）は、である。
｛（Ｘ−８０）2／（８０）2｝＋｛（Ｙ１＋３２）2／（３２）2｝＝１である。
【０１２５】
また、図３０（ａ）に示すように、開口ｍ１の縁に直線を有するマスクＭ（２）を用いて、実際に加工した形状から得られたプロファイルを数学的に近似したグラフを図３０（ｂ）に示す。ここでは、加工される基板表面での加工部分図中左端を原点としたＸＹ軸を設定している。これによる具体的な加工形状は、断面視で逆三角形となっており、深さが４０、幅が１６０となっている。なお、数値の単位はμｍである。このグラフから得られる近似式は、式（１１）となる。
【０１２６】
式（１１）は、Ｙ２＝（Ｘ／４）−４０である。
【０１２７】
したがって、式（９）および式（１１）から、０＜Ｘ＜８０のときは式（１２）、８０＜Ｘ＜１６０のときは式（１３）となる。そして、実際のエッチング量は、式（１４）となる。
【０１２８】
式（１２）は、Ｙ１＝｛１／５√（６４００−（Ｘ−８０）2｝−１６である。
式（１３）は、Ｙ１＝｛２／５√（６４００−（Ｘ−８０）2｝−３２である。
式（１４）は、Ｙ＝Ｙ１＋Ｙ２である。
【０１２９】
よって、図２９（ａ）に示す楕円形の弧を有するマスクＭ（１）と、図３０（ｂ）に示す直線のマスクＭ（２）とを用いて重ねてレーザ光を照射すれば、加工形状として、図３１で示す合成のプロファイルを得ることができる。
【０１３０】
ここで、図３１（ａ）は、数学的に近似された式（１２）、式（１３）に対応するＹ１、および式（１１）に対応するＹ２を示している。また、図３１（ｂ）は、実際に得られる形状を示したもので、Ｙ１、Ｙ２および重ねてレーザ光を照射した際に得られるエッチング量Ｙを示している。
【０１３１】
このようなマスク構成によれば、複雑なプロファイルの加工形状を得るためのマスクであっても、マスク設定の時間や作成費用を節約することができる。また、少ない多次元単項式で与えられるマスクであっても、組み合わせ次第で種々の多次元多項式に対応したプロファイルでの加工形状を得ることができるようになる。
【０１３２】
また、デブリ（加工屑）回収機構を備えた加工装置においては、１回の回収量には限界がある。本実施形態では、多次元単項式で与えられるマスクを組み合わせて、複数回に分けて加工するために、デブリの回収効率が向上する。
【０１３３】
また、マスクパターンのアスペクト比と加工形状のアスペクト比とを倍数で管理ことにより、マスクの開口率等に左右されずに、２次元マスクから３次元加工形状へ正確に転写することができる。
【０１３４】
また、多次元多項式の曲線をＣＡＤで設計する必要がないため、変換のソフトを必要としない。さらに、変換時のエラーも避けることができる。さらに、レーザ加工においては、マスク内でのレーザ光が透過する部分と透過しない部分との境界線が基板移動時に加工面に大量の照射痕として転写するが、本実施形態により、複数回に分けて照射することによって、照射痕が少ないスムーズな形状を得ることができる。
【０１３５】
＜９．適用分野＞
本実施形態は、ＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）や太陽電池等の多層薄膜上に透明電極に利用される透明導電膜、樹脂膜・金属薄膜をパターン加工するレーザ加工装置やレーザ加工方法に適用可能である。特に、加工対象物の上面からレーザ光をマスクを介して照射して、被対象物をマスク形状に従って３次元加工を行う手段に採用することが好適である。
【符号の説明】
【０１３６】
１…レーザ加工装置、１０…基板吸着ステージ、２０…照射ヘッド、３０…マスクステージ、４０…発振器、５０…光学系、６０…除振台、Ｍ…マスク、ｍ１…開口、ｍ２…遮光部、Ｓ…基板、Ｒ１…第１領域、Ｒ２…第２領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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