(57)【要約】      （修正有）【課題】レーザ出力バラツキに応じた加工バラツキが生じ、そのバラツキに変動して加工溝幅バラツキも変動することを改善すべく、レーザパターニング方法を提供すること。【解決手段】ナノ秒以下のパルス幅のレーザ光を基板に照射し、前板に形成された厚さ１μｍ以下の透明電極に微細溝を形成するに際し、レーザ光をビームエクスパンダーで拡大平行化されたレーザ光をアパーチャを通過させた後集光レンズで集光して加工を行う時にレーザ光の出力バラツキとアパーチャ通過前後の形状比（通過後の径／通過前の径）と加工溝幅バラツキの関係から求められる変曲点以上のアパーチャ径でビーム照射する。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ナノ秒以下のパルス幅のレーザ光を基板に照射し、前記基板に形成された厚さ１μｍ以下の透明電極に微細溝を形成するレーザパターニング方法であって、
前記レーザ光を拡大したうえで平行光線化するビームエクスパンダーと、前記拡大平行化されたレーザ光を通過させることで所定の径にするアパーチャと、前記アパーチャを通過したレーザ光を集光する集光レンズと、前記基板を装填するステージを備え、前記レーザ光の出力バラツキのもとで前記アパーチャ通過前後の形状比（通過後の径／通過前の径）と加工溝幅バラツキの関係には変曲点を有し、変曲点以上のアパーチャ径では加工溝幅のバラツキを一定値に押さえることを特徴とするレーザパターニング方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザパターニング方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
レーザ発振器は、既に１９６０年代からナノ秒、ピコ秒の光パルスが様々な分野で利用されてきた。近年では、更にピコ秒、フェムト秒の領域で半導体レーザを用いてレーザ媒質に励起させ発振する製品として市販され、レーザの専門家以外にも利用しやすいものとなっている。
【０００３】
このような短パルスのレーザは、加工物への熱的損傷が少なく、特に薄膜加工した樹脂加工の微細加工に適している。従来にも、ナノ秒レーザを使った微細加工やエキシマレーザの紫外光を使ったアブレーション加工があったが、これらのレーザのパルス幅が大きいため熱的損傷は否めない。したがって、短パルスのレーザによる微細加工は加工面が良好であることが特長となる。しかし、レーザ加工には常にレーザ出力のバラツキを考慮する必要がある。加工物の加工形状変化を少なくするためである。最近のレーザ発振器は半導体レーザによる励起のため、出力バラツキも少ない。レーザにより様々であるが工業的使用の際には、出力バラツキは±３％程度である。その場合の加工形状、例えば加工幅の影響を予め知っておく必要がある。
【０００４】
一般に、レーザ光が理想的にＴＥＭ００であり、その回折限界までレーザ光を集光した場合、その集光径ｄは、
【０００５】
【数１】
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【０００６】
で表される。ここでλはレーザ波長、ｆは集光レンズ焦点距離、ｗは集光レンズでのビーム径である。
【０００７】
小さい集光径を得るには、短波長レーザで、焦点距離の小さいレンズで大きなビームを使うことが考えられる。但し、やたらに大きなビームを使うと集光レンズの収差により最小集光径が得られない場合がある。ただし、（１）式はレーザの集光径だけを表した式で実際に加工物に照射した場合、レーザのエネルギだけでなく材料の波長による吸収特性，形状，表面状態によりその大きさは異なる。
【０００８】
図５に従来の加工システムを示す。
【０００９】
同図において、ナノ秒以下のパルス幅を持つレーザ発振器１０１（以下「短パルスレーザ発振器」と称す）は、フェムト秒またはピコ秒のパルス幅を持つレーザ発振器である。短パルスレーザ発振器１０１から発した光はアッテネータ１１１でその出力はコントロールされる。アッテネータ１１１は１／２波長板１０２と偏光板１０３により偏光面を回転させ一定の偏光方向だけの光を通過させることにより出力をコントロールする。
【００１０】
出力されたレーザ光をモニターして１／２波長板１０２の回転角を調整することにより出力をフィードバックすることもできる。このように出力を制御し、また、制御された光は一方向の偏光を有する光となる。更に、この光はビームエクスパンダー１０４により平行化拡大される。市販品では拡大率は２倍から８倍までできる。
【００１１】
その後、レーザ光は、アパーチャ１０７を通過する。アパーチャの径は可変である。通常アパーチャは迷光やレーザ光そのものにその形状を成形する時に用いられる。また、ＨｅＮｅレーザなどでの光軸調整時にアパーチャを基準として、その中心にレーザ光は通過するように調整をするのに必要である。アパーチャ１０７を通過したレーザ光は、集光レンズ１０８により集光されステージ１０９上に装填された基板１１０を加工する。アパーチャ径を小さくすることは、必ずしも加工径が大きくなり加工に不向きになるとは限らない。
【００１２】
例えば、（１）式からはｗの小さくなるので最小集光径にならないが、加工システムとして、焦点深度が大きくなり加工物の軸方法変動に対する許容が大きくなり焦点方向の調整が必要でない場合もある。また、集光レンズの収差の影響が少なくなり、加工径が小さくなる場合もある。このような場合があるので、アパーチャはレーザ加工には必ず必要な部品になっている。
【００１３】
【特許文献１】
特開平０８−０２２２３７号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述するような構成では、レーザ出力バラツキに応じた加工バラツキが生じ、そのバラツキに変動して加工溝幅バラツキも変動するという問題点を有することになる。
【００１５】
本発明は、上記従来の問題点を解決するもので、レーザ出力バラツキに応じた加工バラツキが生じ、そのバラツキに変動して加工溝幅バラツキも変動することが可能なレーザパターニング方法を提供することを課題とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明のレーザパターニング方法は、ナノ秒以下のパルス幅のレーザ光を基板に照射し、前記基板に形成された厚さ１μｍ以下の透明電極に微細溝を形成するレーザパターニング方法であって、前記レーザ光を拡大したうえで平行光線化するビームエクスパンダーと、前記拡大平行化されたレーザ光を通過させることで所定の径にするアパーチャと、前記アパーチャを通過したレーザ光を集光する集光レンズと、前記基板を装填するステージを備え、前記レーザ光の出力バラツキのもとで前記アパーチャ通過前後の形状比（通過後の径／通過前の径）と加工溝幅バラツキの関係には変曲点を有し、変曲点以上のアパーチャ径では加工溝幅のバラツキを一定値に押さえることを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１は、本願発明の実施形態に係るアパーチャ径８ｍｍで加工した時の加工点出力と加工溝幅の関係を示し、図５は、レーザパターニング方法を実現する加工システムを示す。本実施形態では、レーザ周波数は１ＫＨｚ、パルス幅１６ｐｓで加工した場合であり、また、レーザビーム径は発振器出口で直径１ｍｍ、エクスパンダー倍率８倍の場合を示す。
【００１８】
このとき、レーザフルーエンスは５００ｍＪ／ｃｍ２以上で加工され、透明電極の厚さは約０．１μｍとなる。加工速度（ステージ速度）は１ｍｍ／秒にて加工をした。図中鎖線は加工データももとに近似した曲線である。なお、近似は２次曲線で行った。
【００１９】
同様に、図２はアパーチャ径を５ｍｍとした場合であり、図３はアパーチャ径を２ｍｍした場合である。図３では加工データの近似は１次式で行った。図１〜図３から、アパーチャ径が大きくなるにつれて加工溝幅のバラツキは小さくなっていることがわかる。これらの近似式を基に、更に、アパーチャ径の加工溝幅バラツキへの影響を明確にするため、レーザ出力がある出力のもとで＋３％変動した場合の加工溝バラツキと形状比との関係を図４に示す。
【００２０】
図４では横軸に形状比（アパーチャ通過前ビーム径／アパーチャ通過後ビーム径）、縦軸に加工溝幅バラツキをとった。加工溝幅バラツキはレーザ出力が３％変動したときの加工溝幅の変化である。図４から、形状比が小さい時は、即ちアパーチャ径が小さい時は加工溝幅バラツキがもっとも大きく、形状比が大きくなるにつれて加工溝幅バラツキは小さくなり、６０％以上ではバラツキ変動は小さくなりほぼ一定となる。レーザ出力バラツキ±３％がある場合ではアパーチャ径をかえることにより加工溝幅のバラツキを一定値以下に押さえることができ、しかも形状比を６０％以上にすれば加工溝バラツキを５％以下にすることが可能となる。
【００２１】
【発明の効果】
以上のように、本発明のレーザパターニング方法によれば、レーザ出力バラツキがある場合でもアパーチャ径をかえることにより加工溝幅のバラツキを一定値以下に押さえることができ上に、形状比を６０％以上にすれば、加工溝幅バラツキを最小にすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るアパーチャ径を８ｍｍとした場合の加工点出力と加工溝との関係を示す図
【図２】本発明の実施形態に係るアパーチャ径を５ｍｍとした場合の加工点出力と加工溝との関係を示す図
【図３】本発明の実施形態に係る加工データを１次式で近似した場合の加工点出力と加工溝との関係を示す図
【図４】本発明の実施形態に係る形状比と加工溝幅バラツキとの関係を示す図
【図５】従来のレーザパターニング装置を示す概略図
【符号の説明】
１０１  短パルスレーザ
１０２  １／２波長板
１０３  偏光板
１０４  エクスパンダー
１０７  アパーチャ
１０８  集光レンズ
１０９  ステージ
１１０  基板
１１１  アッテネータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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