(57)【要約】【課題】  加工効率を高め、下地の損傷を防いで目的とする薄膜を良好に加工することができるレーザ加工方法および装置を提供する。【解決手段】  絶縁膜１２が形成されたガラス基板１１に対してレーザ光ＬＢを照射し、絶縁膜１２を加工する。このとき、ガラス基板１１上におけるレーザ光ＬＢの照射位置近傍の窒素モル濃度を大気よりも高くする。窒素と絶縁膜１２との反応により絶縁膜１２の除去を促進させ、低エネルギーのレーザ光ＬＢを用いても絶縁膜１２を効率良く加工し、下地であるガラス基板１１の損傷も防止する。絶縁膜１２の上に形成された配線などの金属膜を加工対象とする場合には、局所排気機構７０の排気孔７１により、ガラス基板１１上におけるレーザ光ＬＢの照射位置近傍を真空排気した状態で金属膜の加工を行う。レーザ光ＬＢの照射位置近傍の窒素モル濃度を低下させ、絶縁膜１２の損傷を防止する。【選択図】  図１
2005324215.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁膜または金属膜を含む１以上の薄膜が形成された基板に対してレーザ光を照射することにより前記薄膜を加工するレーザ加工方法であって、
前記加工すべき薄膜の構成材料に応じて前記基板上におけるレーザ光の照射位置近傍の窒素（Ｎ2 ）モル濃度を制御した状態で加工を行う
ことを特徴とするレーザ加工方法。
【請求項２】
絶縁膜を含む１以上の薄膜が形成された基板に対してレーザ光を照射することにより前記絶縁膜を加工するレーザ加工方法であって、
前記基板上におけるレーザ光の照射位置近傍の窒素（Ｎ2 ）モル濃度を大気よりも高くした状態で前記絶縁膜の加工を行う
ことを特徴とするレーザ加工方法。
【請求項３】
前記基板上におけるレーザ光の照射位置近傍の窒素（Ｎ2 ）モル濃度を４４モル／ｍ3 より大きくする
ことを特徴とする請求項２記載のレーザ加工方法。
【請求項４】
前記絶縁膜は窒化物により構成されている
ことを特徴とする請求項２記載のレーザ加工方法。
【請求項５】
金属膜を含む１以上の薄膜が形成された基板に対してレーザ光を照射することにより前記金属膜を加工するレーザ加工方法であって、
前記基板上におけるレーザ光の照射位置近傍を真空排気した状態で前記金属膜の加工を行う
ことを特徴とするレーザ加工方法。
【請求項６】
前記基板上におけるレーザ光の照射位置近傍に不活性ガスを供給した状態で前記金属膜の加工を行う
ことを特徴とする請求項５記載のレーザ加工方法。
【請求項７】
前記金属膜と前記基板との間に、窒化物よりなる絶縁膜が形成されている
ことを特徴とする請求項５記載のレーザ加工方法。
【請求項８】
絶縁膜または金属膜を含む１以上の薄膜が形成された基板を支持する載置台と、
前記載置台に支持された基板に向けてレーザ光を発生するレーザ光源と、
前記レーザ光を透過させるための窓を有し、前記載置台上の基板の表面に対して相対的に変位可能な局所加工部と、
前記基板上におけるレーザ光の照射位置近傍に窒素（Ｎ2 ）を供給する窒素供給機構を有し、前記加工すべき薄膜の構成材料に応じて前記基板上におけるレーザ光の照射位置近傍の窒素（Ｎ2 ）モル濃度を制御する窒素制御手段と
を備えたことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項９】
前記窒素制御手段は、前記基板上におけるレーザ光の照射位置近傍を局所的に真空排気するための局所排気機構を備えた
ことを特徴とする請求項８記載のレーザ加工装置。
【請求項１０】
前記窒素制御手段は、前記基板上におけるレーザ光の照射位置近傍に不活性ガスを供給するためのパージガス供給機構を備えた
ことを特徴とする請求項８記載のレーザ加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上の薄膜に対してレーザ光を照射することにより欠陥修正などを行うレーザ加工方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、基板上に形成された薄膜のパターニング方法の一つとして、ナノ秒オーダーのパルス幅のレーザ光を照射することにより薄膜を除去するレーザ加工法が知られている。このレーザ加工法は、半導体製造において、または液晶あるいは有機エレクトロルミネッセンスディスプレイの製造において、フォトマスクの欠陥修正、カラーフィルタの修正、ＴＦＴ（Thin Film Transistor；薄膜トランジスタ）基板の配線修正などに用いられている。
【０００３】
レーザ加工法による加工を行うためのレーザ加工装置は、カラーフィルタの修正や基板の配線修正などの多様な用途に対応するため、一般的に、ＹＡＧレーザの第３高調波である波長３５５ｎｍを用いている。
【０００４】
しかしながら、波長３５５ｎｍのレーザ光を用いた場合、配線などの金属膜の加工には適しているが、絶縁膜の加工が困難であった。なぜなら、通常、絶縁膜は波長３５５ｎｍにおける吸収が少ないからである。そのため、絶縁膜の加工を行うことができたとしても、その加工速度が著しく遅く、加工を行うには高エネルギーを必要とするという問題があった。この問題に対処するため、例えば、絶縁膜に対して吸収の高い、ＹＡＧレーザの第４高調波である波長２６６ｎｍを用いることも提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００２−２２４８７８号公報（第０００６段落など）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、波長２６６ｎｍのレーザ光を使用した場合、絶縁膜だけでなく、下地であるガラス基板も加工されてしまうおそれがあるという問題が生じていた。
【０００６】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、加工効率を高め、下地の損傷を防いで目的とする薄膜を良好に加工することができるレーザ加工方法および装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明による第１のレーザ加工方法は、絶縁膜または金属膜を含む１以上の薄膜が形成された基板に対してレーザ光を照射することにより薄膜を加工するものであって、加工すべき薄膜の構成材料に応じて基板上におけるレーザ光の照射位置近傍の窒素（Ｎ2 ）モル濃度を制御した状態で加工を行うものである。本発明による第２および第３のレーザ加工方法は、この第１のレーザ加工方法を、加工目的に応じて更に具体化したものである。
【０００８】
本発明による第２のレーザ加工方法は、絶縁膜を含む１以上の薄膜が形成された基板に対してレーザ光を照射することにより絶縁膜を加工するものであって、基板上におけるレーザ光の照射位置近傍の窒素（Ｎ2 ）モル濃度を大気よりも高くした状態で絶縁膜の加工を行うようにしたものである。このとき、基板上におけるレーザ光の照射位置近傍の窒素（Ｎ2 ）モル濃度を４４モル／ｍ3 より大きくすることが好ましい。４４モル／ｍ3 は大気圧下での窒素モル濃度である。
【０００９】
本発明による第３のレーザ加工方法は、金属膜を含む１以上の薄膜が形成された基板に対してレーザ光を照射することにより金属膜を加工するものであって、基板上におけるレーザ光の照射位置近傍を真空排気した状態で金属膜の加工を行うようにしたものである。
【００１０】
本発明によるレーザ加工装置は、絶縁膜または金属膜を含む１以上の薄膜が形成された基板を支持する載置台と、載置台に支持された基板に向けてレーザ光を発生するレーザ光源と、レーザ光を透過させるための窓を有し、載置台上の基板の表面に対して相対的に変位可能な局所加工部と、基板上におけるレーザ光の照射位置近傍に窒素（Ｎ2 ）を供給する窒素供給機構を有し、加工すべき薄膜の構成材料に応じて基板上におけるレーザ光の照射位置近傍の窒素（Ｎ2 ）モル濃度を制御する窒素制御手段とを備えたものである。
【００１１】
本発明による第１のレーザ加工方法、または本発明によるレーザ加工装置では、加工すべき薄膜の構成材料に応じて基板上におけるレーザ光の照射位置近傍の窒素モル濃度が制御されるので、レーザ光の照射位置に存在する窒素と薄膜、特に絶縁膜との反応速度の大小が、加工目的に応じて最適に制御される。特に、絶縁膜が窒化物により構成されている場合には有効である。
【００１２】
本発明による第２のレーザ加工方法では、基板上におけるレーザ光の照射位置近傍の窒素（Ｎ2 ）モル濃度が大気よりも高くされた状態で絶縁膜の加工が行われるので、窒素と絶縁膜との反応により絶縁膜の除去が促進される。
【００１３】
本発明による第３のレーザ加工方法では、基板上におけるレーザ光の照射位置近傍が真空排気された状態で金属膜の加工が行われるので、レーザ光の照射位置近傍の窒素モル濃度が低下し、金属膜が加工されてその下地となる薄膜または基板が露出してもそれらと窒素との反応速度が遅くなる。よって、下地の損傷が防止される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の第１のレーザ加工方法、または本発明のレーザ加工装置によれば、加工すべき薄膜の構成材料に応じて基板上におけるレーザ光の照射位置近傍の窒素モル濃度を制御するようにしたので、レーザ光の照射位置に存在する窒素と加工すべき薄膜との反応速度の大小を、加工目的に応じて最適に制御することができる。よって、同一波長のレーザ光を用いても、絶縁膜や金属膜など種々の材料よりなる薄膜を効率よく加工することができ、下地の損傷も避けることができる。
【００１５】
本発明の第２のレーザ加工方法によれば、基板上におけるレーザ光の照射位置近傍の窒素（Ｎ2 ）モル濃度を大気よりも高くした状態で絶縁膜の加工を行うようにしたので、窒素と絶縁膜との反応により絶縁膜の除去を促進させることができる。よって、低エネルギーのレーザ光を用いても絶縁膜を効率良く加工することができ、下地の損傷も効果的に防止することができる。
【００１６】
本発明の第３のレーザ加工方法によれば、基板上におけるレーザ光の照射位置近傍を真空排気した状態で金属膜の加工を行うようにしたので、レーザ光の照射位置近傍の窒素モル濃度を低下させ、金属膜が加工されて下地となる薄膜または基板が露出してもそれらと窒素との反応速度を遅くすることができる。よって、下地の損傷を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１８】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るレーザ加工方法を工程順に表した断面図である。このレーザ加工方法は、例えば、液晶あるいは有機エレクトロルミネッセンスディスプレイなどのディスプレイパネルの製造において、例えば液晶の窓部の形成に用いられるものである。まず、図１（Ａ）に示したように、例えば、絶縁膜１２が形成されたガラス基板１１を用意する。絶縁膜１２は、例えば、積層方向における厚み（以下、単に「厚み」という。）が約５００ｎｍであり、窒化シリコン（ＳｉＮ）などの窒化物により構成されている。絶縁膜１２を構成する他の窒化物の例としては、例えば、窒化チタン（ＴｉＮ）および窒化アルミニウム（ＡｌＮ）が挙げられる。なお、絶縁膜１２は、窒化物のほか、酸化窒化シリコン（ＳｉＯx Ｎy （０＜ｘ＜１，０＜ｙ＜１））などの酸化窒化物、または酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）などの酸化物により構成されていてもよい。
【００１９】
次いで、図２に示したレーザ加工装置により、ガラス基板１１に対してレーザ光を照射する。このレーザ加工装置は、例えば、ガラス基板１１を支持する載置台２０と、レーザ光ＬＢを発生するレーザ光源３０と、載置台２０上のガラス基板１１の表面に対して相対的に変位可能な局所加工部４０と、加工すべき薄膜の構成材料に応じてガラス基板１１上におけるレーザ光の照射位置近傍の窒素（Ｎ2 ）モル濃度を制御する窒素制御部５０とを備えている。
【００２０】
載置台２０は、例えばＸ−Ｙステージにより構成され、ガラス基板１１を局所加工部４０に対して相対的に移動させ、絶縁膜１２の所望の位置にレーザ光ＬＢを照射させることができるようになっている。また、載置台２０には、ガラス基板１１の載置、交換などの際に局所加工部４０を待避させるための図示しない待避部が設けられている。
【００２１】
レーザ光源３０は、例えば、ＹＡＧレーザの第３高調波光源であり、波長３５５ｎｍのレーザ光ＬＢを発生するものである。また、レーザ光源３０と局所加工部４０との間には、照射光学系として、例えば、レーザ光ＬＢを整形する図示しないアパーチャ等と共に、レーザ光ＬＢの進行方向を変更するミラー３１およびレーザ光ＬＢを集光する対物レンズ３２が配置されている。なお、対物レンズ３２は、絶縁膜１２の加工状況を観察するための観察部を構成している。
【００２２】
局所加工部４０は、略円板状の形状を有し、その中央には窓４１およびレーザ照射室４２が設けられている。窓４１は、レーザ光ＬＢを透過させるためのものであり、例えば、レーザ光ＬＢに対して透過性を有するガラスなどの透明材料により構成されている。レーザ照射室４２は、窓４１により塞がれると共にガラス基板１１側が開放されている。
【００２３】
窒素制御部５０は、ガラス基板１１上におけるレーザ光ＬＢの照射位置近傍に窒素の圧縮ガスＧ１を供給する窒素供給機構６０を有しており、加工すべき薄膜の構成材料に応じてガラス基板１１上におけるレーザ光ＬＢの照射位置近傍の窒素（Ｎ2 ）モル濃度を制御するものである。これにより、このレーザ加工装置では、レーザ光ＬＢの照射位置に存在する窒素と加工すべき薄膜との反応速度の大小が、加工目的に応じて最適に制御されるようになっている。
【００２４】
また、窒素制御部５０は、例えば、ガラス基板１１上におけるレーザ光ＬＢの照射位置近傍を局所的に真空排気する局所排気機構７０と、パージガスＧ２を局所加工部４０の窓４１に吹き付けるパージガス供給機構８０とを備えている。
【００２５】
窒素供給機構６０は、窒素の圧縮ガスＧ１により局所加工部４０をＴＦＴ基板１１に対して浮上させるものである。また、窒素供給機構６０は、圧縮ガスＧ１によりレーザ照射室４２への外気の侵入を遮断するガスカーテン機構としての機能も有しており、窓４１と共にレーザ照射室４２を密閉し、ガラス基板１１上におけるレーザ光ＬＢの照射位置近傍を外気から遮断するようになっている。
【００２６】
窒素供給機構６０は、局所加工部４０の載置台２０側の面に通気部６１を備え、この通気部６１により、圧縮ガス供給源（図示せず）からの圧縮ガスＧ１を載置台２０上のガラス基板１１に向けて吹き出すようになっている。通気部６１は、圧縮ガスＧ１を吹き出すため、図示しないが多数の空孔により構成されている。通気部６１は、圧縮ガスＧ１を均一に放出するため例えば多孔質材料により構成されていることが好ましい。多孔質材料としては、例えば多孔質金属、多孔質セラミックスあるいは多孔質合成樹脂が好ましく、中でも多孔質アルミニウム（Ａｌ）がより好ましい。
【００２７】
また、窒素供給機構６０は、局所加工部４０の載置台２０側の面に、レーザ照射室４２方向へ向かって流れてくる圧縮ガスＧ１を圧縮ガス吸引口６２から吸引排気する圧縮ガス吸引口６２を有している。窒素供給機構６０は、図示しない弁などで圧縮ガスＧ１の圧力または流量と圧縮ガス吸引口６２からの吸引量とを調整することにより、局所加工部４０の浮上量を制御することができるようになっている。なお、窒素供給機構６０は、圧縮ガス吸引口６２から吸引された圧縮ガスＧ１を排気処理する排気処理部（図示せず）を備えている。
【００２８】
局所排気機構７０は、例えば、排気孔７１を備えている。排気孔７１は、レーザ照射室４２に向かって流れてきた圧縮ガスＧ１を吸引して真空排気するものである。なお、局所排気機構７０は、排気孔７１から吸引された圧縮ガスＧ１などを排気処理する排気処理部（図示せず）を備えている。
【００２９】
パージガス供給機構８０は、窓４１に飛散物が付着してしまうことを防止するため、アルゴン（Ａｒ）などの不活性ガスよりなるパージガスＧ２を窓４１に吹き付けるものである。パージガス供給機構８０は、パージガス供給源（図示せず）からのパージガスＧ２をレーザ照射室４２へと導入するパージガス供給路８１を備えている。なお、本実施の形態のように絶縁膜１２を加工対象とする場合には、パージガスＧ２として窒素を利用してもよい。
【００３０】
図３は、局所加工部４０を載置台２０側から見た底面図である。なお、図３では、局所加工部４０および通気部６１の識別を容易とするために、それらに図２と同一の斜線をそれぞれ付している。圧縮ガス吸引口６２および通気部６１は、窓４１に近い方からこの順に、窓４１を中心とした同心環状に配置されている。
【００３１】
このレーザ加工装置は、例えば、以下のように動作する。
【００３２】
まず、絶縁膜１２が形成されたガラス基板１１が、載置台２０に載置されると、窒素供給機構６０により、例えば０．１５ＭＰａの圧縮ガスＧ１が通気部６１を介してガラス基板１１に向けて吹き出される。これにより、局所加工部４０が浮上する。このように局所加工部４０を予め浮上させておくことにより、局所加工部４０とのガラス基板１１とが接触しないようにして、ガラス基板１１の損傷を防止することができる。また、このとき、圧縮ガスＧ１の一部がレーザ照射室４２内に流れ込み、レーザ照射室４２内、すなわちガラス基板１１上におけるレーザ光ＬＢの照射予定位置近傍の窒素モル濃度が大気よりも高くなる。この窒素モル濃度は、例えば４４モル／ｍ3 より大きくすることが好ましい。なお、局所排気機構７０の排気孔７１による真空排気は行われない。窒素モル濃度を大気よりも高くするためである。
【００３３】
続いて、パージガス供給機構８０によりレーザ照射室４２内にパージガスＧ２として例えば５０ｃｃｍのアルゴン（Ａｒ）ガスが導入される。
【００３４】
そののち、載置台２０によりガラス基板１１が局所加工部４０の下方に移動し、レーザ光源３０からのレーザ光ＬＢが絶縁膜１２の所望の位置に照射される。レーザ光ＬＢのエネルギーは例えば４．０Ｊ／ｃｍ2 以上とする。これにより、図１（Ｂ）に示したように、絶縁膜１２が除去される。この工程が繰り返されることにより、絶縁膜１２が所望の形状に加工される。ここでは、レーザ照射室４２内、すなわちガラス基板１１上におけるレーザ光ＬＢの照射位置近傍の窒素モル濃度が大気よりも大きくされた状態で絶縁膜１２の加工が行われるので、レーザ光ＬＢのエネルギーが例えば４．０Ｊ／ｃｍ2 以上と比較的低くても、窒素と絶縁膜１２との反応により絶縁膜１２の除去が促進される。また、下地であるガラス基板１１の損傷も防止される。
【００３５】
このように本実施の形態では、ガラス基板１１上におけるレーザ光ＬＢの照射位置近傍の窒素モル濃度を大気よりも高くした状態で絶縁膜１２の加工を行うようにしたので、窒素と絶縁膜１２との反応により絶縁膜１２の除去を促進させることができる。よって、低エネルギーのレーザ光ＬＢを用いても絶縁膜１２を効率良く加工することができ、下地であるガラス基板１１の損傷も効果的に防止することができる。
【００３６】
（第２の実施の形態）
図４は、本発明の第２の実施の形態に係るレーザ加工方法を工程順に表した断面図である。このレーザ加工方法は、ガラス基板１１に、絶縁膜１２だけでなく、その上に金属膜１３が積層されており、この金属膜１３が加工対象となっていることを除いては、第１の実施の形態で説明したレーザ加工方法と同様である。よって、対応する構成要素には同一の符号を付して説明する。
【００３７】
まず、図４（Ａ）に示したように、例えば、絶縁膜１２の上に金属膜１３が積層されたガラス基板１１を用意する。金属膜１３は、液晶あるいは有機エレクトロルミネッセンスディスプレイなどの配線パターンとして用いられるものであり、例えば、厚みが５００ｎｍ程度であり、アルミニウム（Ａｌ）により構成されている。
【００３８】
次いで、図２に示したレーザ加工装置により、ガラス基板１１に対してレーザ光を照射する。すなわち、絶縁膜１２が形成されたガラス基板１１が、載置台２０に載置されると、窒素供給機構６０により、例えば０．２ＭＰａの圧縮ガスＧ１が通気部６１を介してガラス基板１１に向けて吹き出され、局所加工部４０が浮上する。
【００３９】
続いて、パージガス供給機構８０によりレーザ照射室４２内にパージガスＧ２として例えば５０ｃｃｍのアルゴン（Ａｒ）ガスが導入される。本実施の形態では金属膜１３を加工対象としているので、パージガスＧ２としては、窒素以外のガス、特にアルゴン（Ａｒ），ヘリウム（Ｈｅ），ネオン（Ｎｅ），クリプトン（Ｋｒ）またはキセノン（Ｘｅ）等の不活性ガスを用いることが好ましい。ガラス基板１１上におけるレーザ光ＬＢの照射位置近傍の窒素モル濃度を更に小さくすることができるからである。
【００４０】
そののち、圧縮ガス吸引口６２から圧縮ガスＧ１を吸引排気し、局所加工部４０のガラス基板１０からの浮上高さを例えば１０μｍとする。これにより、局所加工部４０の浮上高さが安定し、浮上の剛性が高まる。また、局所排気機構７０の排気孔７１から圧縮ガスＧ１を吸引して真空排気する。これにより、レーザ照射室４２内、すなわちガラス基板１１上におけるレーザ光ＬＢの照射予定位置近傍が真空排気された状態となり、窒素モル濃度が低下する。このとき、窒素モル濃度を、例えば４４モル／ｍ3 以下とすることが好ましい。
【００４１】
そののち、載置台２０によりガラス基板１１が局所加工部４０の下方に移動し、修正すべき短絡部分が局所加工部４０に合わせられ、レーザ光源３０からのレーザ光ＬＢが短絡部分に照射される。これにより、図４（Ｂ）に示したように、金属膜１３の短絡部分が切断されて修正される。この工程が繰り返されることにより、金属膜１３の短絡部分が順次切断されて修正される。ここでは、ガラス基板１１上におけるレーザ光ＬＢの照射位置近傍が真空排気された状態で金属膜１３の加工が行われるので、レーザ光ＬＢの照射位置近傍の窒素モル濃度が低下し、金属膜１３が加工されて絶縁膜１２が露出しても絶縁膜１２と窒素との反応速度が遅くなる。よって、下地としての絶縁膜１２の損傷が防止される。
【００４２】
このように本実施の形態では、ガラス基板１１上におけるレーザ光ＬＢの照射位置近傍を真空排気した状態で金属膜１３の加工を行うようにしたので、レーザ光ＬＢの照射位置近傍の窒素モル濃度を低下させ、金属膜１３が加工されて絶縁膜１２が露出しても絶縁膜１２と窒素との反応速度を遅くすることができる。よって、下地としての絶縁膜１２の損傷を防止することができる。
【実施例】
【００４３】
更に、本発明の具体的な実施例について説明する。
【００４４】
（実施例１）
上記第１の実施の形態と同様にして、厚み５００ｎｍの窒化シリコンよりなる絶縁膜１２が形成されたガラス基板１１を用意し（図１（Ａ）参照。）、図２に示したレーザ加工装置により絶縁膜１２を加工した（図１（Ｂ）参照。）。その際、圧縮ガスＧ１として１５０ｋＰａ（０．１５ＭＰａ）の窒素を供給し、パージガスＧ２としてアルゴンを流量５０ｃｃｍで導入したが、局所排気機構７０の排気孔７１による真空排気は行わず、窒素モル濃度が大気（４４モル／ｍ3 ）より大きくなるようにした。レーザ光ＬＢのエネルギーを変化させ、絶縁膜１２を除去するのに必要なレーザ光のエネルギーを調べたところ、４．０Ｊ／ｃｍ2 以上のエネルギーにて絶縁膜１２を除去することができた。また、得られたレーザ加工物について、その断面を膜厚測定装置で測定したところ、絶縁膜１２が良好に除去されており、しかもガラス基板１１の損傷の発生は認められなかった。絶縁膜１２が除去されることにより形成された凹部の表面からの深さは５００ｎｍであった。実施例１の結果を表１にまとめて示す。
【００４５】
【表１】
2005324215.tif 000003
【００４６】
（比較例１−１）
圧縮ガスおよびパージガスをいずれも供給せず、かつ局所排気機構の排気孔による真空排気も行わない大気の状態、すなわち窒素モル濃度が大気と同じ（４４モル／ｍ3 ）になるようにしたことを除いては実施例１と同様にして絶縁膜を加工した。レーザ光のエネルギーを変化させ、絶縁膜を除去するのに必要なレーザ光のエネルギーを調べたところ、６．０Ｊ／ｃｍ2 以上のエネルギーでも絶縁膜を除去することができなかった。比較例１−１の結果を表１に併せて示す。
【００４７】
（比較例１−２）
局所排気機構の排気孔による真空排気を行うことにより窒素モル濃度を大気よりも低くした（４４モル／ｍ3 未満）ことを除いては実施例１と同様にして絶縁膜を加工した。レーザ光のエネルギーを変化させ、絶縁膜を除去するのに必要なレーザ光のエネルギーを調べたところ、６．０Ｊ／ｃｍ2 以上のエネルギーでも絶縁膜を除去することができなかった。比較例１−２の結果を表１に併せて示す。
【００４８】
（比較例１−３）
パージガスを供給せず、かつ局所排気機構の排気孔による真空排気を行うことにより窒素モル濃度を大気よりも低くした（４４モル／ｍ3 未満）ことを除いては実施例１と同様にして絶縁膜を加工した。レーザ光のエネルギーを変化させ、絶縁膜を除去するのに必要なレーザ光のエネルギーを調べたところ、５．３Ｊ／ｃｍ2 以上のエネルギーにて絶縁膜を除去することができた。比較例１−３の結果を表１に併せて示す。
【００４９】
表１に示したように、実施例１によれば、低エネルギーのレーザ光を用いて絶縁膜１２を良好に加工することができ、下地のガラス基板１１の損傷も抑えられた。これに対して、比較例１−１，１−２ではレーザ光のエネルギーを高くしても絶縁膜１２を除去することができなかった。これは、比較例１−１では基板上におけるレーザ光の照射位置近傍の窒素モル濃度が大気と同じであり、窒素と絶縁膜との反応速度が遅かったからであると考えられ、比較例１−２では局所排気機構の排気孔による真空排気を行ったので、ガラス基板上におけるレーザ光の照射位置近傍の窒素モル濃度が大気よりも低下してしまい、同様に窒素と絶縁膜との反応速度が遅かったからであると考えられる。
【００５０】
更に、比較例１−３では、除去に必要なレーザ光のエネルギーを改善することができなかった。レーザ光の最大エネルギーは使用する光源により異なるが、例えば最大エネルギーを６．０Ｊ／ｃｍ2 とした場合５．３Ｊ／ｃｍ2 は約９０％に相当し、レーザ光源の使用期間が著しく短くなってしまうおそれがある。このことから、レーザ光のエネルギーを小さくすることができる実施例１のほうが比較例１−３よりも望ましいと考えられる。
【００５１】
すなわち、ガラス基板１１上におけるレーザ光ＬＢの照射位置近傍に圧縮ガスＧ１およびパージガスＧ２を供給すると共に局所排気機構７０の排気孔７１による真空排気を行わず、ガラス基板１１上におけるレーザ光ＬＢの照射位置近傍の窒素モル濃度を大気よりも高くした状態で絶縁膜１２の加工を行うようにすれば、窒素と絶縁膜１２との反応により絶縁膜１２の除去を促進させることができることが分かった。
【００５２】
（実施例２）
上記第２の実施の形態と同様にして、厚み５００ｎｍの窒化シリコンよりなる絶縁膜１２、および厚み５００ｎｍのアルミニウムよりなる金属膜１３が形成されたガラス基板１１を用意し（図４（Ａ）参照。）、図２に示したレーザ加工装置により金属膜１３を加工した（図４（Ｂ）参照。）。その際、圧縮ガスＧ１として０．２ＭＰａの窒素を供給し、圧縮ガス吸引口６２による排気を行うことにより局所加工部４０の浮上高さを１０μｍとし、続いて、パージガスＧ２としてアルゴンを流量５０ｃｃｍで導入したのち、局所排気機構７０の排気孔７１による真空排気を行った。得られたレーザ加工物について、その断面を膜厚測定装置で測定したところ、金属膜１３のみが良好に除去されており、しかも絶縁膜１２の損傷の発生は認められなかった。金属膜１３が除去されることにより形成された凹部の表面からの深さは５００ｎｍであった。
【００５３】
（比較例２）
局所排気機構の排気孔による真空排気を行わなかったことを除いては実施例２と同様にして金属膜１３を加工した。得られた比較例２のレーザ加工物についても、その断面を膜厚測定装置で測定したところ、金属膜１３だけでなく絶縁膜１２まで除去されてしまった（図５参照。）。これにより形成された凹部の表面からの深さは１０００ｎｍであった。
【００５４】
このように本実施例では、比較例２のように絶縁膜１２を損傷してしまうことなく、加工対象である金属膜１３のみを加工することができた。これは、局所排気機構７０の排気孔７１による真空排気を行うことにより、ガラス基板１１上におけるレーザ光ＬＢの照射位置近傍の窒素モル濃度が大気よりも低下し、窒素と絶縁膜１２との反応速度が遅くなったからであると考えられる。
【００５５】
すなわち、ガラス基板１１上におけるレーザ光ＬＢの照射位置近傍に圧縮ガスＧ１およびパージガスＧ２を供給すると共に局所排気機構７０の排気孔７１による真空排気を行い、ガラス基板１１上におけるレーザ光ＬＢの照射位置近傍が真空排気された状態で金属膜１３の加工を行うようにすれば、レーザ光ＬＢの照射位置近傍の窒素モル濃度を低下させ、下地としての絶縁膜１２を損傷せずに金属膜１３を加工することができることが分かった。
【００５６】
以上の実施例１，２から、加工目的が絶縁膜１２または金属膜１３のいずれであるかに応じてガラス基板１１上におけるレーザ光ＬＢの照射位置近傍の窒素モル濃度を制御した状態で加工を行うようにすれば、レーザ光ＬＢの照射位置に存在する窒素と絶縁膜１２との反応速度を、加工目的に応じて最適に制御することができることが分かった。
【００５７】
以上、実施の形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態および実施例に限定されるものではなく、種々変形可能である。例えば、上記実施の形態および実施例では、ガラス基板１１上に絶縁膜１２のみ、または絶縁膜１２および金属膜１３のみを設けた場合について説明したが、ガラス基板１１と絶縁膜１２との間に更に他の薄膜を設けるようにしてもよい。あるいは、ガラス基板１１上に金属膜１３を直接形成してもよい。
【００５８】
また、例えば、上記実施の形態および実施例では、載置台２０により、ガラス基板１１を局所加工部４０に対して移動させる場合について説明したが、レーザ光源３０および局所加工部４０をガラス基板１１に対して移動させるようにしてもよく、あるいは両方を移動させるようにしてもよい。
【００５９】
更に、例えば、上記実施の形態および実施例では、局所加工部４０を圧縮ガスＧ１を用いた窒素供給機構６０により浮上させる場合について説明したが、局所加工部４０の浮上方式は圧縮ガスＧ１による静圧浮上方式に限定されない。加えて、局所加工部４０は、例えば支柱等に固定されていてもよい。
【００６０】
加えて、上記実施の形態および実施例では、図３に示したように円板状の局所加工部４０に、通気部６１および排気孔７１を環状に形成するようにしたが、通気部６１および排気孔７１の形状は環状に限定されず、例えば矩形、三角形などとしてもよい。ただし、環状とすれば製造が容易であるので好ましい。
【００６１】
更にまた、圧縮ガスＧ１またはパージガスＧ２は、上記実施の形態および実施例で説明したガス種に限られず、他のガスでもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明のレーザ加工方法および装置は、上記実施の形態および実施例で説明したディスプレイ用のガラス基板１１の欠陥修正のほか、例えば、フォトマスクの欠陥修正、透明導電性薄膜、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide；スズを添加した酸化インジウム）薄膜の電極パターン形成、および薄膜により構成された抵抗またはコイルなどのトリミングにも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るレーザ加工方法を工程順に表す断面図である。
【図２】図１に示したレーザ加工方法で用いられるレーザ加工装置の構成を表す断面図である。
【図３】図２に示した局所加工部をガラス基板側から見た構成を表す底面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係るレーザ加工方法を工程順に表す断面図である。
【図５】本発明の比較例２の結果を表す断面図である。
【符号の説明】
【００６４】
１１…ガラス基板、１２…絶縁膜、１３…金属膜、２０…載置台、３０…レーザ光源、４０…局所加工部、４１…窓、４２…レーザ照射室、５０…窒素制御部、６０…窒素供給機構、６１…通気部、７０…局所排気機構、７１…排気孔、８０…パージガス供給機構、Ｇ１…圧縮ガス、Ｇ２…パージガス
【図１】
2005324215.tif 000004
【図２】
2005324215.tif 000005
【図３】
2005324215.tif 000006
【図４】
2005324215.tif 000007
【図５】
2005324215.tif 000008