(57)【要約】【課題】  液晶マスク等の状態可変型のマスク手段を用いたパターニング加工等の加工品質を向上させる。【解決手段】  光源部１と液晶マスク７との間の光路上に、スイッチ部５を設ける。スイッチ部５は、光源部１から放射されたレーザ光が液晶マスク７に入射するのを阻止する阻止状態および液晶マスク７に入射するのを許容する許容状態のいずれかの状態を選択的にとることができる。コントローラ１１は、液晶マスク７を構成する少なくとも一つの液晶セルの状態が、透過状態から遮光状態へ、または遮光状態から透過状態へ推移する際の過渡期間の間、スイッチ部５の状態を阻止状態に保つ制御を行う。【選択図】  図１
2005111509.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ自己に入射したレーザ光が被照射物の表面へ到達するのを許容する第１の状態および被照射物の表面へ到達するのを阻止する第２の状態のいずれかの状態を選択的にとることができる複数のシャッタ部が配列されて構成され、外部から与えられる制御信号に従って、前記複数のシャッタ部のうち少なくとも一つを、前記第１の状態から前記第２の状態へ、または前記第２の状態から前記第１の状態へ推移させるマスク手段と、
前記マスク手段を構成する複数のシャッタ部へ入射するレーザ光を出射するレーザ光出射手段と、
前記第１の状態とされた前記シャッタ部に入射し、該シャッタ部によって前記被照射物の表面へ到達することが許容されたレーザ光の、該被照射物の表面上における照射位置を、該被照射物の表面上で移動させる照射位置移動手段と、
前記複数のシャッタ部のうち少なくとも一つのシャッタ部の状態が、前記第１の状態から前記第２の状態へ、または前記第２の状態から前記第１の状態へ推移する際の過渡期間の間、前記レーザ光出射手段からの前記複数のシャッタ部へのレーザ光の出射が阻止されるように該レーザ光出射手段を制御する制御手段と
を備えたレーザ光照射装置。
【請求項２】
前記レーザ光出射手段が、
レーザ光を放射する光源と、
前記光源から放射されたレーザ光が入射し、入射したレーザ光を複数本のレーザ光に分岐するか、または該レーザ光のビーム断面のサイズを拡大することにより、該レーザ光を、前記マスク手段を構成する複数のシャッタ部へ入射させる光学手段と、
前記光源と前記光学手段との間の前記レーザ光の光路上に配置され、前記光学手段への前記レーザ光の入射を阻止する阻止状態、および前記光学手段への前記レーザ光の入射を許容する許容状態のいずれかの状態を選択的にとることができるスイッチ手段とを含み、
前記制御手段が、前記過渡期間の間、前記スイッチ手段の状態を前記阻止状態に保つ制御を行う請求項１に記載のレーザ光照射装置。
【請求項３】
前記制御手段が、（ａ１）前記照射位置移動手段による前記レーザ光の照射位置の移動を停止させ、かつ前記スイッチ手段の状態を前記阻止状態に設定した状態で、前記マスク手段を構成する少なくとも一つの前記シャッタ部の状態を前記第１の状態から前記第２の状態へ、または前記第２の状態から前記第１の状態へ推移させ、（ａ２）当該推移の過渡期間が経過した後に、前記スイッチ手段の状態を前記許容状態に切り替え、かつ前記照射位置移動手段による前記レーザ光の照射位置の移動を再開させる第１の制御を行う請求項２に記載のレーザ光照射装置。
【請求項４】
前記制御手段が、前記照射位置移動手段に前記レーザ光の照射位置を移動させている状態で、（ｂ１）前記スイッチ手段の状態を前記阻止状態に設定した後、前記マスク手段を構成する少なくとも一つの前記シャッタ部の状態を前記第１の状態から前記第２の状態へ、または前記第２の状態から前記第１の状態へ推移させ、（ｂ２）当該推移の過渡期間が経過した後であって前記レーザ光の照射位置が前記被照射物の表面上における所望位置に達した時に、前記スイッチ手段の状態を前記許容状態に切り替える第２の制御を行う請求項２または３に記載のレーザ光照射装置。
【請求項５】
前記スイッチ手段の状態を前記阻止状態から前記許容状態へ、または前記許容状態から前記阻止状態へ推移させるのに要する期間が、前記マスク手段を構成する前記シャッタ部の状態を前記第１の状態から前記第２の状態へ、または前記第２の状態から前記第１の状態へ推移させるのに要する過渡期間よりも短い請求項２〜４のいずれかに記載のレーザ光照射装置。
【請求項６】
前記スイッチ手段が、
前記光学手段に入射するレーザ光の光路上に配置された第１の偏光ビームスプリッタと、
前記第１の偏光ビームスプリッタを透過したレーザ光が入射する位置に配置された第１の電気光学素子と、
前記第１の偏光ビームスプリッタによって反射されたレーザ光が入射する位置に配置された第２の電気光学素子と、
前記第１の電気光学素子から出射されたレーザ光、および前記第２の電気光学素子から出射されたレーザ光の双方が入射する位置に配置された第２の偏光ビームスプリッタと
を含む請求項２〜５のいずれかに記載のレーザ光照射装置。
【請求項７】
前記マスク手段が、それぞれ前記シャッタ部を構成する複数の液晶セルを備えた液晶マスク、またはそれぞれ前記シャッタ部を構成する複数の可動式マイクロミラーを備えた反射型マスクからなる請求項１〜６のいずれかに記載のレーザ光照射装置。
【請求項８】
それぞれ自己に入射したレーザ光が被照射物の表面へ到達するのを許容する第１の状態および被照射物の表面へ到達するのを阻止する第２の状態のいずれかの状態を選択的にとることができる複数のシャッタ部が配列されて構成され、外部から与えられる制御信号に従って、前記複数のシャッタ部のうち少なくとも一つを、前記第１の状態から前記第２の状態へ、または前記第２の状態から前記第１の状態へ推移させるマスク手段と、
自己に入射したレーザを複数本のレーザ光に分岐し、該分岐されたレーザ光を、前記マスク手段を構成する複数のシャッタ部へ入射させる光学手段と、
前記第１の状態とされた前記シャッタ部に入射し、該シャッタ部によって前記被照射物の表面へ到達することが許容されたレーザ光の、該被照射物の表面上における照射位置を、該被照射物の表面上で移動させる照射位置移動手段と
を備えたレーザ光照射装置。
【請求項９】
さらに、前記光学手段に入射するレーザ光の光路上に配置され、該光学手段へのレーザ光の入射を阻止する阻止状態、および該光学手段へのレーザ光の入射を許容する許容状態のいずれかの状態を選択的にとることができるスイッチ手段と、
前記複数のシャッタ部のうち少なくとも一つのシャッタ部の状態が、前記第１の状態から前記第２の状態へ、または前記第２の状態から前記第１の状態へ推移する際の過渡期間の間、前記スイッチ手段の状態を前記阻止状態に保つ制御を行う制御手段と
を備えた請求項８に記載のレーザ光照射装置。
【請求項１０】
前記制御手段が、（ａ１）前記照射位置移動手段による前記レーザ光の照射位置の移動を停止させ、かつ前記スイッチ手段の状態を前記阻止状態に設定した状態で、前記マスク手段を構成する少なくとも一つの前記シャッタ部の状態を前記第１の状態から前記第２の状態へ、または前記第２の状態から前記第１の状態へ推移させ、（ａ２）当該推移の過渡期間が経過した後に、前記スイッチ手段の状態を前記許容状態に切り替え、かつ前記照射位置移動手段による前記レーザ光の照射位置の移動を再開させる第１の制御を行う請求項９に記載のレーザ光照射装置。
【請求項１１】
前記制御手段が、前記照射位置移動手段に前記レーザ光の照射位置を移動させている状態で、（ｂ１）前記スイッチ手段の状態を前記阻止状態に設定した後、前記マスク手段を構成する少なくとも一つの前記シャッタ部の状態を前記第１の状態から前記第２の状態へ、または前記第２の状態から前記第１の状態へ推移させ、（ｂ２）当該推移の過渡期間が経過した後であって前記レーザ光の照射位置が前記被照射物の表面上における所望位置に達した時に、前記スイッチ手段の状態を前記許容状態に切り替える第２の制御を行う請求項９または１０に記載のレーザ光照射装置。
【請求項１２】
前記スイッチ手段の状態を前記阻止状態から前記許容状態へ、または前記許容状態から前記阻止状態へ推移させるのに要する期間が、前記マスク手段を構成する前記シャッタ部の状態を前記第１の状態から前記第２の状態へ、または前記第２の状態から前記第１の状態へ推移させるのに要する過渡期間よりも短い請求項９〜１１のいずれかに記載のレーザ光照射装置。
【請求項１３】
前記スイッチ手段が、
前記光学手段に入射するレーザ光の光路上に配置された第１の偏光ビームスプリッタと、
前記第１の偏光ビームスプリッタを透過したレーザ光が入射する位置に配置された第１の電気光学素子と、
前記第１の偏光ビームスプリッタによって反射されたレーザ光が入射する位置に配置された第２の電気光学素子と、
前記第１の電気光学素子から出射されたレーザ光、および前記第２の電気光学素子から出射されたレーザ光の双方が入射する位置に配置された第２の偏光ビームスプリッタと
を含む請求項９〜１２のいずれかに記載のレーザ光照射装置。
【請求項１４】
前記マスク手段が、それぞれ前記シャッタ部を構成する複数の液晶セルを備えた液晶マスク、またはそれぞれ前記シャッタ部を構成する複数の可動式マイクロミラーを備えた反射型マスクからなる請求項８〜１３のいずれかに記載のレーザ光照射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被照射物の表面にレーザ光を照射するレーザ光照射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶マスクを介して被照射物の表面に照射されるレーザ光を用いて、その被照射物の表面にパターニング加工を施す技術が知られている（特許文献１参照）。液晶マスクは、それぞれ自己に入射したレーザ光を透過させる透過状態および遮光する遮光状態のいずれかの状態を選択的にとることができる複数の液晶セルが一列に配列されてなる。液晶マスクには、その液晶セルの配列方向に断面形状が長尺化されたレーザ光が入射する。
【０００３】
液晶マスクに入射したレーザ光のうち、透過状態に設定された液晶セルを透過したレーザ光のみが被照射物の表面に照射される。これにより、被照射物の表面上におけるレーザ光の照射位置が除去される。レーザ光の照射位置は、ガルバノスキャナ等によって移動させることができる。被照射物の表面において、一つの液晶セルを透過したレーザ光によって除去された箇所の軌跡が１本の加工ラインとなる。そのような加工ラインが多数集まって加工パターンが構成される。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２０５８４６号公報（第８〜９頁、第６〜９図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
液晶セルの状態推移には、ある程度の過渡期間を要するため、その過渡期間には加工ラインを適切に形成することができない場合がある。例えば、レーザ光の照射位置を移動させる場合、レーザ光の照射位置が加工ラインの開始点に達した時に、液晶セルの状態を透過状態に切り替えたとしても、その液晶セルが完全な透過状態に推移するまでの過渡期間の間は、その過渡状態の液晶セルを透過したレーザ光が被照射物の表面を充分に除去することができない。そのため、液晶セルの過渡期間に望ましくない加工ラインが形成される。また、レーザ光の照射位置が加工ラインの終点に達した時に、液晶セルの状態を遮光状態に切り替えたとしても、その液晶セルが完全な遮光状態に推移するまでの過渡期間に、望ましくない加工ラインが余分に形成される。このような望ましくない加工ラインの形成は、パターニング加工の加工品質を低下させる。
【０００６】
本発明の目的は、液晶マスク等の状態可変型のマスク手段を用いたパターニング加工等の加工品質を向上させ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】
【０００７】
本発明の一観点によれば、それぞれ自己に入射したレーザ光が被照射物の表面へ到達するのを許容する第１の状態および被照射物の表面へ到達するのを阻止する第２の状態のいずれかの状態を選択的にとることができる複数のシャッタ部が配列されて構成され、外部から与えられる制御信号に従って、前記複数のシャッタ部のうち少なくとも一つを、前記第１の状態から前記第２の状態へ、または前記第２の状態から前記第１の状態へ推移させるマスク手段と、前記マスク手段を構成する複数のシャッタ部へ入射するレーザ光を出射するレーザ光出射手段と、前記第１の状態とされた前記シャッタ部に入射し、該シャッタ部によって前記被照射物の表面へ到達することが許容されたレーザ光の、該被照射物の表面上における照射位置を、該被照射物の表面上で移動させる照射位置移動手段と、前記複数のシャッタ部のうち少なくとも一つのシャッタ部の状態が、前記第１の状態から前記第２の状態へ、または前記第２の状態から前記第１の状態へ推移する際の過渡期間の間、前記レーザ光出射手段からの前記複数のシャッタ部へのレーザ光の出射が阻止されるように該レーザ光出射手段を制御する制御手段とを備えたレーザ光照射装置が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
マスク手段を構成するシャッタ部が過渡状態の間、レーザ光出射手段からのシャッタ部へのレーザ光の出射が阻止されるから、過渡状態のシャッタ部を経由したレーザ光が被照射物の表面に入射することを防止できる。これにより、過渡状態のシャッタ部を経由したレーザ光による望ましくない加工ラインの形成を防止できる。その結果、パターニング加工等の加工品質を向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１は、実施例によるパターニング装置を示す。光源部１から放射されたレーザ光が、電気光学素子（ＥＯＭ）２を介して偏光ビームスプリッタ３に入射する。光源部１から放射されるレーザ光は、偏光ビームスプリッタ３に対してＰ偏光である。光源部１は、例えば半導体レーザや固体レーザ等のレーザ発振器を含む。なお、ランダム偏光を放射するレーザ発振器を用いる場合には、偏光子を用いてＰ偏光を得るようにすればよい。
【００１０】
ＥＯＭ２は、コントローラ１１から制御信号ｓｉｇ１が与えられている期間は、自己に入射したレーザ光の偏光面を９０度旋回させる。従って、その期間はＥＯＭ２から出射するレーザ光が偏光ビームスプリッタ３に対してＳ偏光となる。一方、ＥＯＭ２は、コントローラ１１から制御信号ｓｉｇ１が与えられていない期間は、自己に入射したレーザ光の偏光面を回転させずにそのまま透過させる。従って、その期間はＥＯＭ２から出射するレーザ光が偏光ビームスプリッタ３に対してＰ偏光となる。
【００１１】
偏光ビームスプリッタ３は、Ｐ偏光を透過させる一方、Ｓ偏光を全反射する。偏光ビームスプリッタ３によって全反射されたＳ偏光が入射する位置には、ダンパ４が配置されている。一方、偏光ビームスプリッタ３を透過したＰ偏光が入射する位置には、ＤＯＥ（Diffractive Optical Element）光学系６が配置されている。なお、偏光ビームスプリッタ３に代えて、Ｐ偏光とＳ偏光とを分離することが可能な分岐光学素子、例えば偏光プリズム等を用いてもよい。
【００１２】
上記ＥＯＭ２、偏光ビームスプリッタ３、およびダンパ４によって、スイッチ部５が構成されている。スイッチ部５は、光源部１から放射されたレーザ光がＤＯＥ光学系６へ入射するのを阻止する阻止状態、およびＤＯＥ光学系６へ入射するのを許容する許容状態のいずれかの状態を選択的にとることができる。
【００１３】
ＥＯＭ２に制御信号ｓｉｇ１が与えられる期間は、スイッチ部５が阻止状態となる。この期間の間、ＥＯＭ２からは、偏光ビームスプリッタ３に対してＳ偏光であるレーザ光が出射し、そのＳ偏光が偏光ビームスプリッタ３によって全反射されてダンパ４に入射する。そのため、ＤＯＥ光学系６へのレーザ光の入射が阻止される。
【００１４】
一方、ＥＯＭ２に制御信号ｓｉｇ１が与えられない期間は、スイッチ部５が許容状態となる。この期間の間、ＥＯＭ２からは、偏光ビームスプリッタ３に対してＰ偏光であるレーザ光が出射し、そのＰ偏光が偏光ビームスプリッタ３を透過する。そのため、ＤＯＥ光学系６へのレーザ光の入射が阻止される。
【００１５】
ＤＯＥ光学系６は、スイッチ部５が許容状態のときに自己に入射する一本のレーザ光（Ｐ偏光）を、複数本（ここでは１００本とする。）のレーザ光に分岐させる。ＤＯＥ光学系５によって分岐されたレーザ光が入射する位置には、液晶マスク７が配置されている。なお、液晶マスク７は、ＤＯＥ光学系６から出射するレーザ光の焦点面上に配置されていることが好ましい。
【００１６】
液晶マスク７は、複数（ここでは１００個とする。）の液晶セルが一列に配列されて構成されている。それら液晶セルの各々に、ＤＯＥ光学系６によって分岐されたレーザ光が入射する。液晶セルの各々は、レーザ光を透過させる透過状態およびレーザ光を遮光する遮光状態のいずれかの状態を選択的にとることができる。液晶マスク７は、コントローラ１１から与えられる制御信号ｓｉｇ２に従って、それら液晶セルのうち少なくとも一つを、透過状態から遮光状態へ、または遮光状態から透過状態へ推移させる。
【００１７】
ＤＯＥ光学系６から出射されて液晶マスク７を構成する複数の液晶セルに入射するレーザ光のうち、透過状態とされている液晶セルを透過したレーザ光は、イメージングレンズ８に入射する。イメージングレンズ８を通過したレーザ光は、ミラー９で反射されて被加工基板Ｗの表面に入射する。被加工基板Ｗの表面上におけるレーザ光の照射位置が除去される。イメージングレンズ８は、液晶マスク７を構成する液晶セルの像を、被加工基板Ｗの表面に結像させる。
【００１８】
被加工基板Ｗは、ＸＹステージ１０に保持されている。ＸＹステージ１０は、コントローラ１１から与えられる制御信号ｓｉｇ３に従って、被加工基板Ｗの位置を二次元方向に移動させる。ミラー９から被加工基板Ｗの表面へ向かう各レーザ光の光軸は固定されているが、被加工基板ＷをＸＹステージ１０によって移動させることにより、被加工基板Ｗの表面上におけるレーザ光の照射位置を、被加工基板Ｗの表面上で移動させることができる。被加工基板Ｗの表面上において除去された箇所の軌跡が加工パターンとなる。
【００１９】
図２(ａ)は、液晶マスク７の構成を模式的に示す。液晶マスク７は、第１〜第１００の液晶セルＬＣ１〜ＬＣ１００が、一列に配列されて構成されている。このうち第１〜第４の液晶セルＬＣ１〜ＬＣ４が代表的に図示されている。
【００２０】
図２(ｂ)は、それら第１〜第４の液晶セルＬＣ１〜ＬＣ４を透過したレーザ光によって被加工基板Ｗの表面に形成された加工パターンを示す。この加工パターンを構成する加工ラインＬ１、Ｌ２、Ｌ３、およびＬ４が、それぞれ第１〜第４の液晶セルＬＣ１、ＬＣ２、ＬＣ３、およびＬＣ４を透過したレーザ光によって形成されたものである。被加工基板Ｗの表面上において区間Ａ、区間Ｂ、区間Ｃの順に加工パターンを形成してゆくために、被加工基板ＷをＸＹステージ１０によってＹ方向（図２(ｂ)中、上方向）に移動させる。
【００２１】
まず、区間Ａに加工パターンを形成するときは、第１、第２、および第４の液晶セルＬＣ１、ＬＣ２、およびＬＣ４は透過状態に設定し、第３の液晶セルＬＣ３は遮光状態に設定する。以下、液晶マスク７の、この設定状態を「状態Ａ」と呼ぶことにする。液晶セルＬＣ１、ＬＣ２、およびＬＣ４を透過したレーザ光の入射位置に直線状の加工パターンが形成される。
【００２２】
次に、区間Ｂに加工パターンを形成するときは、第１、第３、および第４の液晶セルＬＣ１、ＬＣ３、およびＬＣ４は透過状態に設定し、第２の液晶セルＬＣ３は遮光状態に設定する。以下、液晶マスク６の、この設定状態を「状態Ｂ」と呼ぶことにする。液晶セルＬＣ１、ＬＣ３、およびＬＣ４を透過したレーザ光の入射位置に直線状の加工パターンが形成される。なお、レーザ光の照射位置が区間Ａと区間Ｂとの境の切替位置Ｐに達した際に、液晶マスク７の状態を状態Ａから状態Ｂに切り替える。
【００２３】
次に、区間Ｃに加工パターンを形成するときは、第１の液晶セルＬＣ１のみを透過状態に設定し、第２〜第４の液晶セルＬＣ２〜ＬＣ４は遮光状態に設定する。以下、液晶マスク６の、この設定状態を「状態Ｃ」と呼ぶことにする。液晶セルＬＣ１を透過したレーザ光の入射位置に直線状の加工パターンが形成される。なお、レーザ光の照射位置が区間Ｂと区間Ｃとの境の切替位置Ｑに達した際に、液晶マスク７の状態を状態Ｂから状態Ｃに切り替える。
【００２４】
図３は、図２(ｂ)に示された加工パターンを形成する際の上記パターニング装置の動作を表すタイミングチャートである。上欄から順に、液晶マスク７の設定状態、ＥＯＭ２への制御信号ｓｉｇ１の送出状態、及びＸＹステージ１０の作動状態をそれぞれ示す。
【００２５】
まず、期間ＴＡの間は、コントローラ１１はＥＯＭ２に制御信号ｓｉｇ１を送出しない。このとき、スイッチ部５が許容状態に設定されるから、液晶マスク７にレーザ光が入射する。液晶マスク７は、状態Ａに設定されている。この状態で、ＸＹステージ１０が被加工基板ＷをＹ方向（図２(ｂ)中、上方向）に移動させる。これにより、区間Ａに加工パターンが形成される。被加工基板Ｗの表面上において、レーザ光の照射位置が区間Ａの終点である切替位置Ｐ（図２(ｂ)参照）に達したら期間ＴＰに移行する。
【００２６】
次に、期間ＴＰでは、コントローラ１１は、まずＸＹステージ１０の作動を停止させるとともに、ＥＯＭ２へ制御信号ｓｉｇ１を送出することによりスイッチ部５の状態を阻止状態へ切り替える。ここで、ＸＹステージ１０の作動を停止させる制御と、スイッチ部５を阻止状態へ切り替える制御とは同時に行なうのが好ましい。但し、まずＸＹステージ１０の作動を停止させた直後に、スイッチ部５の状態を阻止状態に切り替えるようにしてもよい。また、ＸＹステージ１０の作動を停止させる直前に、スイッチ部５の状態を阻止状態に切り替えるようにしてもよい。
【００２７】
ＸＹステージ１０の作動が停止し、かつスイッチ部５の状態が阻止状態へ切り替わった後に、コントローラ１１が液晶マスク７へ制御信号ｓｉｇ２を送出する。これにより、液晶マスク７の設定状態が、状態Ａから状態Ｂへ推移する。液晶マスク７の設定状態が推移する際には、過渡期間がある。その過渡期間が経過した後に、次の期間ＴＢに移行する。なお、スイッチ部５の状態切替のための過渡期間は、液晶マスク７の状態推移の過渡期間に比べて充分に短い。
【００２８】
なお、ＸＹステージ１０の作動を停止させることにより、加工ラインの形成を止めることができる。液晶マスク７の状態を推移させる前に、予めＸＹステージ１０の作動を停止させるから、過渡状態の液晶マスク７を透過するレーザ光によって被加工基板Ｗの表面に望ましくない加工ラインが形成されてしまうことを確実に防止できる。また、ＸＹステージ１０の作動を停止させている期間は、状態切替速度の速いスイッチ部５の状態が阻止状態に保たれるから、被加工基板Ｗの表面上の同じ位置（切替位置Ｐ）にレーザ光が照射され続けることを回避できる。これにより、レーザ光の過剰照射に起因する異常の発生を防止できる。
【００２９】
次に、期間ＴＢでは、コントローラ１１はＥＯＭ２への制御信号ｓｉｇ１の送出を止める。これにより、スイッチ部５が許容状態に設定されるから、液晶マスク７にレーザ光が入射する。液晶マスク７は、上述のとおり既に状態Ｂに推移している。この状態で、ＸＹステージ１０が被加工基板ＷをＹ方向に移動させることにより、区間Ｂに加工パターンが形成される。
【００３０】
なお、液晶マスク７の設定状態が完全に状態Ｂへ推移した後に、スイッチ部５を許容状態へ切り替えるから、過渡状態の液晶マスク７を透過するレーザ光による望ましくない加工ラインの形成を防止できる。レーザ光の照射位置が、区間Ｂの終点である切替位置Ｑ（図２(ｂ)参照）に達したら期間ＴＱに移行する。
【００３１】
次に、期間ＴＱでは、コントローラ１１は、まずＸＹステージ１０の作動を停止させるとともに、ＥＯＭ２へ制御信号ｓｉｇ１を送出してスイッチ部５の状態を阻止状態に切り替える。また、コントローラ１１は、液晶マスク７に制御信号ｓｉｇ２を送出して、液晶マスク７の設定状態を状態Ｂから状態Ｃへ推移させる。当該推移の過渡期間が過ぎた後に期間ＴＣに移行する。
【００３２】
次に、期間ＴＣでは、コントローラ１１はＥＯＭ２への制御信号ｓｉｇ１の送出を止める。これにより、液晶マスク７にレーザ光が入射する。液晶マスク７は、上述のとおり既に状態Ｃに推移している。この状態で、ＸＹステージ１０が被加工基板ＷをＹ方向に移動させることにより、区間Ｃに加工パターンが形成される。
【００３３】
図４は、被加工基板Ｗの平面図である。被加工基板Ｗの表面上に、４つの加工領域Ｒ１〜Ｒ４が２行２列のマトリクス状に画定されている。被加工基板Ｗの表面上において、加工領域Ｒ１〜Ｒ４以外の領域は、加工パターンが形成されないブランク領域ＢＬである。なお、被加工基板ＷのＹ方向（図４中、上下方向）の長さは例えば９２０ｍｍであり、Ｘ方向（図４中、左右方向）の長さは例えば７３０ｍｍである。また、一つの加工領域のＹ方向の長さは例えば４００ｍｍであり、Ｘ方向の長さは３００ｍｍである。加工領域Ｒ１〜Ｒ４の各々に上述の要領で加工パターンが形成される。
【００３４】
符号Ｔ１は、液晶マスク７を透過したレーザ光の照射位置を、被加工基板Ｗの表面上でＹ方向に移動させることによってパターニング加工できる領域のＸ方向の最大幅を表す。即ち、この幅Ｔ１は、第１〜第１００の液晶セルＬＣ１〜ＬＣ１００（図２(ｂ)参照）を透過するレーザ光束によって形成される１００本分の加工ラインの幅に等しい。
【００３５】
幅Ｔ１の範囲にパターニング加工を施すごとに、被加工基板ＷをＸ方向にＴ１と等しい距離だけ移動させる。一つの加工領域Ｒ１全体のＸ方向の幅Ｔは、例えば１０２４本分の加工ラインの幅に相当する。この場合、一つの加工領域Ｒ１に加工パターンを形成する過程で、被加工基板ＷをＸ方向に１１回移動させる必要がある。但し、最後の１１回目に加工する領域の幅Ｔ２は、２４本分の加工ラインの幅に相当するから、この幅Ｔ２の範囲をパターニング加工する間は、７６（＝１００−２４）本分のレーザ光が入射する液晶セルは遮光状態に設定しておく。
【００３６】
なお、例えば、被加工基板ＷをＹ方向に移動させ続けた状態で、ブランク領域ＢＬとされる区間Ｅを隔てて隣り合う第１の加工領域Ｒ１内の区間Ｄと第２の加工領域Ｒ２内の区間Ｆとに加工パターンを形成することもできる。
【００３７】
図５は、そのときの上記パターニング装置の動作を表すタイミングチャートである。区間Ｄに加工パターンを形成する期間ＴＤ、レーザ光の照射位置がブランク領域ＢＲとされる区間Ｅを通過する期間ＴＥ、および区間Ｆに加工パターンを形成する期間ＴＦのすべての期間にわたって、ＸＹステージ１０をＹ方向に移動させ続ける。
【００３８】
まず、期間ＴＤの間は、コントローラ１１はＥＯＭ２に制御信号ｓｉｇ１を送出しない。このとき、スイッチ部５が許容状態に設定されるから、液晶マスク７にレーザ光が入射する。液晶マスク７は、区間Ｄに形成する加工パターンに対応した状態（以下、状態Ｄという。）に設定されている。この状態で、被加工基板ＷがＹ方向に移動することにより、区間Ｄに加工パターンが形成される。被加工基板Ｗの表面上におけるレーザ光の照射位置が、区間Ｄの終点に達したら期間ＴＥに移行する。
【００３９】
次に、期間ＴＥでは、コントローラ１１は、まずＥＯＭ２へ制御信号ｓｉｇ１を送出することによりスイッチ部５の状態を阻止状態に切り替える。これにより、被加工基板Ｗの表面にレーザ光が入射しない状態となる。次にコントローラ１１は、液晶マスク７へ制御信号ｓｉｇ２を送出する。これにより、液晶マスク７の設定状態が上記状態Ｄから、区間Ｆに形成する加工パターンに対応した状態（以下、状態Ｆという。）へ推移する。当該推移の過渡期間が経過した後、レーザ光の照射位置が、ブランク領域ＢＲとされる区間Ｅの終点に達した時に期間ＴＦに移行する。
【００４０】
次に、期間ＴＦでは、コントローラ１１はＥＯＭ２への制御信号ｓｉｇ１の送出を止める。これにより、スイッチ部５が許容状態に設定されるから、液晶マスク７にレーザ光が入射する。液晶マスク７は、上述のとおり既に状態Ｆに推移している。この状態で、被加工基板ＷがＹ方向に移動することにより、区間Ｆに加工パターンが形成される。
【００４１】
図６は、比較例によるパターニング装置の動作を表すタイミングチャートである。比較例によるパターニング装置は、スイッチ部５を備えない。比較例によるパターニング装置を用いて、上記と同様に、被加工基板をＹ方向に移動させ続けた状態で、ブランク領域ＢＬとされる区間Ｅを隔てて隣り合う第１の加工領域Ｒ１内の区間Ｄと第２の加工領域Ｒ２内の区間Ｆとに加工パターンを形成する。
【００４２】
まず、期間ＴＤにおいては、状態Ｄに設定された液晶マスクを透過したレーザ光によって、区間Ｄに加工パターンが形成される。レーザ光の照射位置が、区間Ｄの終点に達したら期間ＴＥに移行する。
【００４３】
次に、期間ＴＥでは、まず液晶マスクの状態を、すべての液晶セルが遮光状態とされた状態（以下、状態Ｇという。）に推移させる。これにより、被加工基板の表面にレーザ光が入射しない状態となる。レーザ光の照射位置が、ブランク領域ＢＲとされる区間Ｅの終点に達した時に期間ＴＦに移行する。
【００４４】
次に、期間ＴＦでは、まず液晶マスクの状態を状態Ｇから状態Ｆに推移させる。状態Ｆに設定された液晶マスクを透過したレーザ光によって、区間Ｆに加工パターンが形成される。
【００４５】
比較例によるパターニング装置はスイッチ部５を備えないから、期間ＴＤ〜ＴＦにわたって液晶マスクにレーザ光が入射し続ける。そのため、液晶マスクの状態が推移する際の過渡期間には、その過渡状態の液晶マスクを透過したレーザ光が被加工基板Ｗの表面に入射する。そして、そのレーザ光によって被加工基板Ｗの表面に望ましくない加工ラインが形成される。その望ましくない加工ラインの長さは、液晶マスクの状態が推移する際の過渡期間に、被加工基板が移動する距離に相当する。
【００４６】
これに対して、上記実施例では、スイッチ部５の状態が切り替わるのに要する期間は、液晶マスク７の状態が推移する際の過渡期間よりもはるかに短い。従って、同じ速度で被加工基板Ｗを移動させる場合には、比較例における場合よりも、形成される望ましくない加工ラインの長さを短く抑えることができる。
【００４７】
具体的には、ＸＹステージ１０によって被加工基板Ｗを１０００ｍｍ／ｓの速さで移動させる場合を想定する。液晶マスク７の状態推移に要する過渡期間は１ｍｓ程度である。比較例では、この間に望ましくない加工ラインが１ｍｍ形成されることになる。これに対して、スイッチ部５の状態が切り替わるのに要する期間、即ちＥＯＭ２の状態が、Ｐ偏光を透過させる状態と、Ｐ偏光の偏光面を９０度旋回させる状態との間で相互に推移するのに要する期間は１μｓ程度である。従って、実施例によれば、形成される望ましくない加工ラインの長さを１μｍに抑えることができる。
【００４８】
また、上記比較例では、液晶マスク７の状態を２回切り替える必要がある。即ち、液晶マスク７の状態を状態Ｄから状態Ｇへ切り替えた後、さらに状態Ｇから状態Ｆへ切り替える必要がある。これに対して、上記実施例では、期間ＴＥの間にブランク領域ＢＲへレーザ光が入射するのを阻止する機能を、スイッチ部５が担うから、液晶マスク７の状態の切り替えが１回で済むという利点がある。
【００４９】
図７は、他の実施例によるパターニング装置を示す。光源部２０から放射されたレーザ光が第１の偏光ビームスプリッタ３１に入射する。光源部２０から放射されるレーザ光は、第１の偏光ビームスプリッタ３１に対してＰ偏光成分とＳ偏光成分とを含む。Ｐ偏光成分の強度と、Ｓ偏光成分の強度とが互いに等しいことが好ましい。
【００５０】
第１の偏光ビームスプリッタ３１は、自己に入射したレーザ光のＰ偏光成分を透過させ、Ｓ偏光成分を全反射させる。第１の偏光ビームスプリッタ３１を透過したレーザ光が入射する位置に、第１のＥＯＭ３２が配置されている。第１のＥＯＭ３２は、外部から制御信号ｓｉｇ１が与えられない期間は、自己に入射したレーザ光の偏光面を旋回させずにそのまま透過させ、外部から制御信号ｓｉｇ１が与えられる期間は、自己に入射したレーザ光の偏光面を９０度旋回させる。
【００５１】
第１の偏光ビームスプリッタ３１によって全反射されたレーザ光が入射する位置に、第２のＥＯＭ３４が配置されている。ミラー３３が、第１の偏光ビームスプリッタ３１によって全反射されたレーザ光を、第２のＥＯＭ３４へ導く。第２のＥＯＭ３４は、外部から制御信号ｓｉｇ１が与えられない期間は、自己に入射したレーザ光の偏光面を旋回させずにそのまま透過させ、外部から制御信号ｓｉｇ１が与えられる期間は、自己に入射したレーザ光の偏光面を９０度旋回させる。
【００５２】
第１のＥＯＭ３２から出射したレーザ光は、第１の光軸Ｊ１に沿って進む。第２のＥＯＭ３４から出射したレーザ光は、ミラー３６によって反射されて上記第１の光軸Ｊ１と直交する第２の光軸Ｊ２に沿って進む。第１の光軸Ｊ１と第２の光軸Ｊ２とが交差する位置に第２の偏光ビームスプリッタ３５が配置されている。第１の光軸Ｊ１上において第２の偏光ビームスプリッタ３５の後段には、ＤＯＥ光学系６が配置されている。第２の光軸Ｊ２上において第２の偏光ビームスプリッタ３５の後段には、ダンパ３７が配置されている。
【００５３】
上記第１の偏光ビームスプリッタ３１、第１のＥＯＭ３２、ミラー３３、第２のＥＯＭ３４、第２の偏光ビームスプリッタ３５、ミラー３６、およびダンパ３７によってスイッチ部３０が構成されている。スイッチ部３０は、光源部２０から放射されたレーザ光がＤＯＥ光学系６へ入射するのを許容する許容状態、およびＤＯＥ光学系６へ入射するのを阻止する阻止状態の双方の状態を選択的にとることができる。コントローラ４０が、スイッチ部３０の状態を切り替える制御を行う。
【００５４】
コントローラ４０が、第１のＥＯＭ３２および第２のＥＯＭ３４へ同時に制御信号ｓｉｇ１を送出する期間に、スイッチ部３０が阻止状態に設定される。この期間の間、第１のＥＯＭ３２からは、第２の偏光ビームスプリッタ３５に対してＳ偏光であるレーザ光が出射する。そのＳ偏光は第２の偏光ビームスプリッタ３５によって第２の光軸Ｊ２に沿う方向に反射されてダンパ３７に入射する。また、この期間の間、第２のＥＯＭ３４からは、第２の偏光ビームスプリッタ３５に対してＰ偏光であるレーザ光が出射する。そのＰ偏光は第２の偏光ビームスプリッタ３５を透過し、そのまま第２の光軸Ｊ２に沿ってダンパ３７に入射する。従って、ＤＯＥ光学系６へのレーザ光の入射が阻止される。
【００５５】
一方、コントローラ４０が、第１のＥＯＭ３２および第２のＥＯＭ３４のいずれにも制御信号ｓｉｇ１を送出しない期間に、スイッチ部３０が許容状態に設定される。この期間の間、第１のＥＯＭ３２からは、第２の偏光ビームスプリッタ３５に対してＰ偏光であるレーザ光が出射する。そのＰ偏光は第２の偏光ビームスプリッタ３５を透過し、そのまま第１の光軸Ｊ１に沿ってＤＯＥ光学系６に入射する。またこの期間の間、第２のＥＯＭ３４からは、第２の偏光ビームスプリッタ３５に対してＳ偏光であるレーザ光が出射する。そのＳ偏光は第２の偏光ビームスプリッタ３５によって、第１の光軸Ｊ１に沿う方向に全反射されてＤＯＥ光学系６に入射する。従って、ＤＯＥ光学系６へのレーザ光の入射が許容される。
【００５６】
上記スイッチ部３０によれば、光源部２０から放射されるレーザ光のＰ偏光成分およびＳ偏光成分の双方を有効利用することができる。
【００５７】
図８は、上記液晶マスク７に代えて用いることのできる反射型マスク５０を示す。図８(ａ)に示すように、反射型マスク５０は、レーザ光を反射する反射面５１を有する。反射面５１に斜め方向からレーザ光を入射させ、反射面５１において特定の方向に反射されたレーザ光だけを被加工基板Ｗの表面へ到達させる。
【００５８】
図８(ｂ)に拡大して示すように、反射面５１は、複数の可動式のマイクロミラー５２が配列されて構成されている。マイクロミラー５２の各々は、ベース板５３に平行に延在する回転軸５４を中心として、所定角度だけ揺動することができる。
【００５９】
マイクロミラー５２の各々は、揺動することに基づいて、自己に入射したレーザ光がワーク表面へ到達するのを許容する許容状態と、ワーク表面へ到達するのを阻止する阻止状態との双方の状態を選択的にとる。例えば、図８(ｂ)において、左から２番目のマイクロミラー以外のマイクロミラーは許容状態に設定されている。許容状態に設定されたマイクロミラーは、ベース板５３と平行な姿勢をなしている。ベース板５３と平行な姿勢のマイクロミラーに入射したレーザ光は、被加工基板Ｗの表面に至る方向に反射される。
【００６０】
一方、図８(ｂ)において、左から２番目のマイクロミラーは阻止状態に設定されている。阻止状態に設定されたマイクロミラーは、ベース板５３に対して傾いた姿勢をなしている。ベース板５３に対して傾いた姿勢のマイクロミラーに入射したレーザ光は、被加工基板Ｗの表面へ至る光路から外される。
【００６１】
阻止状態とされたマイクロミラー５２に入射するレーザ光は、反射型マスク５０において消滅するわけではないが、反射型マスク５０によって特定の方向に反射されたレーザ光だけを被加工基板Ｗの表面に到達させる場合、その特定の方向から外されるレーザ光は被加工基板Ｗの表面に到達することが阻止されるから、そのレーザ光だけを選択的にマスクで遮光したのと同等の効果が得られる。この観点から、可動式マイクロミラーの各々が阻止状態および許容状態の双方の状態を選択的にとることができるように構成されたものを反射型マスクと呼ぶ。
【００６２】
図８に示された反射型マスク５０においても、マイクロミラー５２の状態を許容状態から阻止状態へ、または阻止状態から許容状態へ推移（揺動）させるのに１ｍｓ程度の過渡期間を要する点で、上述した液晶マスク７と類似する。そのため、反射型マスク５０を用いてパターニング加工を行う場合も、上記スイッチ部５または３０を用いて、望ましくない加工ラインの形成を防止するのが有効である。
【００６３】
以上、実施例について説明したが、本発明はこれに限られない。例えば、上記スイッチ部５または３０に代えて、音響光学偏向器（ＡＯＤ）等の偏向器を用いてもよい。例えばＡＯＤを、光源部１とＤＯＥ光学系６との間の光路上に配置する。ＡＯＤにＲＦ信号を印加しないときは、ＡＯＤは自己に入射したレーザ光を回折させずに透過させる。ＡＯＤを透過したレーザ光（０次回折光）はダンパ等に入射させる。一方、ＡＯＤにＲＦ信号を印加するときは、ＡＯＤは自己に入射したレーザ光を所定角度だけ回折させる。回折されたレーザ光が入射する位置にはＤＯＥ光学系６を配置しておく。即ち、ＡＯＤにＲＦ信号を印加しないときはＤＯＥ光学系６へのレーザ光の入射が阻止され（阻止状態）、ＡＯＤにＲＦ信号を印加するときはＤＯＥ光学系６へのレーザ光の入射が許容される（許容状態）。
【００６４】
また、上記実施例では、光源部１または２０から放射されたレーザ光を、液晶マスク７を構成する複数の液晶セルへ入射させる手段としてＤＯＥ光学系６を用いた。ＤＯＥ光学系６に代えて、シリンドリカルレンズ等を含んで構成されるビーム断面形状整形光学系を用いることもできる。即ち、光源部１または２０から放射されたレーザ光のビーム断面の形状を、ビーム断面形状整形光学系を用いて、液晶セルの配列方向に長尺化すれば、そのレーザ光を液晶マスク７を構成する複数の液晶セルに入射させることができる。この他、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】実施例によるパターニング装置の構成を示す概略図である。
【図２】(ａ)は液晶マスクの構成を模式的に示す概略図である。(ｂ)は、被加工基板の表面に形成された加工パターンを示す線図である。
【図３】実施例によるパターニング装置の動作を表すタイミングチャートである。
【図４】被加工基板の平面図である。
【図５】実施例によるパターニング装置の他の動作を表すタイミングチャートである。
【図６】比較例によるパターニング装置の動作を表すタイミングチャートである。
【図７】他の実施例によるパターニング装置の構成を示す概略図である。
【図８】反射型マスクの構成を示す概略図である。
【符号の説明】
【００６６】
５  スイッチ部（スイッチ手段）
６  ＤＯＥ光学系（光学手段）
７  液晶マスク（マスク手段）
１０  ＸＹステージ（照射位置移動手段）
１１  コントローラ（制御手段）
５０  反射型マスク（マスク手段）
Ｗ  被加工基板（被照射物）
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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