(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザビームを出射するレーザ光源と、
前記レーザ光源から出射したレーザビームが入射する位置に配置され、入射したレーザビームを複数のレーザビームに分岐させる回折光学素子と、
前記回折光学素子で分岐された複数のレーザビームが入射し、入射するレーザビームの各々を第１の仮想面上に収束させる第１のズームレンズ系と、
前記レーザ光源と前記回折光学素子との間のレーザビームの経路上に配置され、レーザビームのビーム断面を整形する第１のマスクと、
前記第１のマスクの配置された位置における整形されたビーム断面を、第２の仮想面上に結像させて空間像を形成する第２のズームレンズ系と
を有し、
前記回折光学素子及び前記第１のズームレンズ系は、前記第２の仮想面上に形成された空間像を、該回折光学素子で分岐されたレーザビームごとに前記第１の仮想面上に結像させて複数の空間像を形成するレーザ照射装置。
【請求項２】
前記レーザ光源が、
レーザビームを出射する第１のレーザ発振器及び第２のレーザ発振器と、
前記第１のレーザ発振器から出射したレーザビームと、第２のレーザ発振器から出射したレーザビームとの進行方向が相互に平行になり、両者のビーム断面同士が接するように２本のレーザビームの光路を変化させて出射する光路合成器と
を含む請求項１に記載のレーザ照射装置。
【請求項３】
前記レーザ光源が、さらに、前記第１のレーザ発振器と前記光路合成器との間のレーザビームの経路内に配置され、ある期間レーザビームが前記光路変換器に入射しないようにする第１のシャッタ機構を有する請求項２に記載のレーザ照射装置。
【請求項４】
さらに、
照射対象物を保持するステージと、
前記第１の仮想面に沿うように、複数の第２のマスクを交換可能に保持するマスク保持手段と、
前記第１の仮想面上に形成された複数の空間像を、前記ステージに保持された照射対象物の表面上に転写する転写光学系と
を有し、前記マスク保持手段に保持される第２のマスクは、前記回折光学素子で分岐された複数のレーザビームが前記第１の仮想面を横切る位置に対応して配置されたレーザビームの透過領域を有し、該第２のマスクに画定されたレーザビームの透過領域は、当該位置におけるレーザビームのビーム断面よりも小さい請求項１〜３のいずれかに記載のレーザ照射装置。
【請求項５】
前記回折光学素子は、前記第１の仮想面上の第１の方向に空間像が配列するようにレーザビームを分岐させ、前記ステージは、保持している照射対象物の表面上に転写された像の配列方向と直交する方向に照射対象物を移動させることができる請求項４に記載のレーザ照射装置。
【請求項６】
前記光路合成器は、前記第１のレーザ発振器から出射されたレーザビームのビーム断面と、前記第２のレーザ発振器から出射されたレーザビームのビーム断面とが、前記第１の方向と平行な方向に並ぶようにレーザビームの光路を合成する請求項５に記載のレーザ照射装置。
【請求項７】
さらに、前記第１のズームレンズ系と前記ステージとの間のレーザビームの通過する空間内に配置され、前記回折光学素子で分岐された複数のレーザビームの一部が前記ステージに保持された照射対象物に到達しないように遮光することができる第２のシャッタ機構を有する請求項４〜６のいずれかに記載のレーザ照射装置。
【請求項８】
前記回折光学素子は、前記第１の仮想面上の第１の方向に第２の空間像が配列するようにレーザビームを分岐させる第１の素子と、前記第１の仮想面上の前記第１の方向と交差する第２の方向に空間像が配列するようにレーザビームを分岐させる第２の素子とを含み、
さらに、前記第１の仮想面を通過したレーザビームが入射する位置に、前記第１の素子と第２の素子とのいずれかが選択的に配置されるように前記回折光学素子を移動可能に支持する支持機構を有する請求項１〜４のいずれかに記載のレーザ照射装置。
【請求項９】
前記第１のマスクに、少なくとも２つの第１及び第２の透過領域が画定されており、該第１のマスクの表面にＸＹ直交座標系を定義した時、該第１及び第２の透過領域はＹ軸方向に関して相互に離れて配置され、Ｘ軸方向に関して、重複することなく相互に接するように配置されており、
前記レーザ光源が、第１のレーザビームを出射する第１のレーザ発振器及び第２のレーザビームを出射する第２のレーザ発振器を含み、前記第１のマスクの表面における該第１のレーザビームのビームスポットが前記第１の透過領域を内包し、前記第１のマスクの表面における該第２のレーザビームのビームスポットが前記第２の透過領域を内包し、該第１のマスクの配置された位置における該第１及び第２のレーザビームの進行方向が平行であり、
前記レーザ光源は、さらに、前記第１のレーザ発振器と前記第１のマスクとの間の前記第１のレーザビームの経路内に配置され、ある期間レーザビームが前記第１のマスクに入射しないようにする第１のシャッタ機構を有する請求項１に記載のレーザ照射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
本発明は、レーザ照射装置に関し、特に複数本のレーザビームを照射対象物に照射し、照射効率を高めたレーザ照射装置に関する。
【背景技術】
下地基板の表面に密着した被転写層にレーザビームを入射させ、レーザビームの入射した位置の被転写層を下地基板に接着させる（転写する）技術が知られている。被転写層の一部を転写した後、転写していない部分の被転写層を剥離することにより、下地基板上に、被転写層からなる凸部を残すことができる。
図１０Ａに、被転写層が転写されて形成された凸状パターンの一例を示す。Ｙ軸に平行な複数の直線状パターン１００Ｙが、ピッチＰｘでＸ軸方向に並び、縞状のパターンが構成されている。
１本のレーザビームで基板面を走査して図１０Ａに示したパターンを描画すると、処理時間が長くなる。１本のレーザビームを複数本のレーザビームに分岐させて、複数本のレーザビームを同時に基板面に入射させることにより、処理時間を短縮することができる。
特許公報第３３７１３０４号公報や特開２０００−２７５５８１号公報に、回折光学素子（ＤＯＥ：Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｅｌｅｍｅｎｔ）を用いて１本のレーザビームを複数本のレーザビームに分岐させる技術が開示されている。複数のレーザビームに分岐させることにより、基板表面の複数の点に同時にレーザビームを入射させることができる。基板を移動させることにより、一度の走査で、図１０Ａに示した複数本の直線状パターン１００Ｙの描画を行うことができる。
ところが、ＤＯＥを用いてレーザビームを分岐させると、基板上に形成される複数のビームスポットの配列パターンが固定される。このため、図１０Ａに示した直線状パターン１００ＹのピッチＰｘを変えるためには、そのピッチに対応したビームスポットの配列パターンが得られるＤＯＥに交換しなければならない。
本発明の一目的は、ＤＯＥを交換することなく、所望のピッチの線状パターンを描画することができるレーザ照射装置を提供することである。
【発明の開示】
本発明の一観点によると、
レーザビームを出射するレーザ光源と、
前記レーザ光源から出射したレーザビームが入射する位置に配置され、入射したレーザビームを複数のレーザビームに分岐させる回折光学素子と、
前記回折光学素子で分岐された複数のレーザビームが入射し、入射するレーザビームの各々を第１の仮想面上に収束させる第１のズームレンズ系と、
前記レーザ光源と前記回折光学素子との間のレーザビームの経路上に配置され、レーザビームのビーム断面を整形する第１のマスクと、
前記第１のマスクの配置された位置における整形されたビーム断面を、第２の仮想面上に結像させて空間像を形成する第２のズームレンズ系と
を有し、
前記回折光学素子及び前記第１のズームレンズ系は、前記第２の仮想面上に形成された空間像を、該回折光学素子で分岐されたレーザビームごとに前記第１の仮想面上に結像させて複数の空間像を形成するレーザ照射装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
図１は、第１の実施例によるレーザ照射装置の概略図である。
図２は、第１の実施例によるレーザ照射装置に用いられるレーザ光源の概略図である。
図３は、第１の実施例によるレーザ照射装置に用いられる第１段目マスクの平面図である。
図４は、第１の実施例によるレーザ照射装置に用いられる第２段目マスクの平面図である。
図５は、第１の実施例の変形例によるレーザ照射装置に用いられる第１段目マスクの平面図である。
図６は、第１の実施例の変形例によるレーザ照射装置に用いられる第２段目マスクの平面図である。
図７は、第２の実施例による描画方法で用いられる直線を描画するためのパルスレーザビームの照射パターンを示す平面図である。
図８は、第２の実施例による描画方法で用いられる枝部を描画するためのパルスレーザビームの照射パターンを示す平面図である。
図９は、第２の実施例による描画方法で実際にパルスレーザビームで照射されるパターンを示す平面図である。
図１０Ａ及び図１０Ｂは、レーザビームで描画されるパターンの一例を示す平面図である。
図１１は、第３の実施例によるレーザ照射装置のＤＯＥ部分の概略図である。
図１２Ａ〜図１２Ｃは、第３の実施例によるレーザ照射装置で描画されるパターンの例を示す平面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
図１に、第１の実施例によるレーザ照射装置の概略図を示す。レーザ光源１がレーザビームを出射する。レーザ光源１から出射したレーザビームが、第１段目マスク１５によりビーム断面を整形されて、第１段ズームレンズ系２０に入射する。第１段目マスク１５は、例えばレーザビームを遮光する板状部材に貫通孔が形成された構造を有し、入射したレーザビームのビーム断面を整形する。第１段ズームレンズ系２０は、第１段目マスク１５により整形されたビーム断面、すなわち第１段目マスク１５の貫通孔を、仮想面２１上に結像させる。結像倍率は、例えば１／２０〜１／３４倍である。第１段目マスク１５及びレーザ光源１の詳細な構成については、図２及び図３を参照して後述する。
仮想面２１を通過したレーザビームが回折光学素子（ＤＯＥ）２２に入射する。ＤＯＥ２２は、入射したレーザビームを複数本、例えば１００本のレーザビームに分岐させる。分岐されたレーザビームが、第２段ズームレンズ系２３に入射する。ＤＯＥ２２及び第２段ズームレンズ系２３は、仮想面２１上に形成された空間像を、ＤＯＥ２２で分岐されたレーザビームごとに、仮想面２４上に結像させる。
仮想面２４上に形成される空間像の配置は、ＤＯＥ２２により決定される。本実施例では、仮想面２４に形成される複数（例えば１００個）の空間像が１本の直線に沿って配置される。この空間像の配列する方向をＸ軸方向とし、レーザビームの伝搬する方向をＺ軸とするＸＹＺ直交座標系を定義する。
仮想面２４に沿って、第２段目マスク２５がマスク保持台２８により保持されている。第２段目マスク２５は、必要に応じて交換可能である。第２段目マスク２５は、レーザビームを遮光する板状部材に、仮想面２４上に形成される空間像に対応した貫通孔が形成された構造を有する。第２段目マスク２５の詳細な構成については、図４を参照して後述する。
仮想面２４の位置、またはその近傍に、シャッタ機構２９が配置されている。シャッタ機構２９は、仮想面２４の位置に形成される複数の空間像のうち一部の空間像が現われる位置を通過するレーザビームを遮光する。
ＸＹステージ２７に、レーザビームの照射対象物５０が保持されている。転写光学系２６が、仮想面２４上の点を、ＸＹテーブル２７に保持された照射対象物５０の表面に結像させる。転写光学系２６の結像倍率は、例えば１／５倍である。シャッタ機構２９で一部の空間像が現われる位置のレーザビームを遮光することにより、照射対象物５０の表面に所望の数の空間像を形成することができる。
制御装置３０が、レーザ光源１及びＸＹテーブル２７を制御する。
図２に、レーザ光源１の概略図を示す。第１のレーザ発振器２及び第２のレーザ発振器７が、それぞれレーザビームを出射する。これらのレーザ発振器として、半導体レーザ、ファイバレーザ、ディスクレーザ、Ｎｄ：ＹＡＧ等の全固体レーザ等を用いることができる。レーザ加工の目的に応じて、高調波発生器を組み合わせてもよい。
第１のレーザ発振器２から出射されたレーザビームが、ビームエキスパンダ３でビーム径を拡大されて平行光線束にされ、シャッタ機構４に入射する。第２のレーザ発振器７から出射されたレーザビームが、ビームエキスパンダ８でビーム径を拡大されて平行光線束にされ、シャッタ機構９に入射する。シャッタ機構４及び９は、制御装置３０からの制御を受け、レーザビームの透過状態と遮光状態とを切り替える。
シャッタ機構４及び９は、例えばレーザビームを直線偏光にする偏光板、ポッケルス効果を呈する電気光学素子（ＥＯＭ）、及び入射するレーザビームのうちＰ成分を透過させＳ成分を反射させるポーラライザを含んで構成される。ポーラライザを透過したＰ成分はそのまま直進し、反射したＳ成分がビームダンパに吸収される。ＥＯＭでレーザビームの偏光方向を制御することにより、ポーラライザで反射する状態（遮光状態）とポーラライザを透過する状態（透過状態）が切り替えられる。また、偏光板、ＥＯＭ及びポーラライザの代わりに音響光学素子（ＡＯＭ）を用いることもできる。
シャッタ機構４を透過したレーザビームと、もう一方のシャッタ機構９を透過したレーザビームとが、９０°で交差する。この交差個所に合成ミラー（光路合成器）１０が配置されている。合成ミラー１０は、両面が反射面とされたミラーである。シャッタ機構４を透過したレーザビームの大部分が、合成ミラー１０の表側の反射面に入射角４５°で入射して反射される。残りの部分は、合成ミラー１０の脇を直進してビームダンパで吸収される。シャッタ機構９を透過したレーザビームの大部分が、合成ミラー１０の脇を直進し、残りの部分は、合成ミラー１０の裏側の反射面に入射角４５°で入射して反射され、ビームダンパで吸収される。
シャッタ機構４を透過し、合成ミラー１０で反射されたレーザビームの伝搬方向と、シャッタ機構９を透過し、合成ミラー１０の脇を直進したレーザビームの伝搬方向とは、共にＺ軸に平行であり、両者のビーム断面同士がＸ軸に平行な方向に並び、相互に接する。合成ミラー１０で合成されたレーザビームのうちシャッタ機構９を透過したレーザビームのビーム断面が、他方のシャッタ機構４を透過したレーザビームのビーム断面よりも大きくなるように、ビームエキスパンダ３、８及び合成ミラー１０が配置されている。なお、合成後の２つのレーザビームのビーム断面の面積が異なっていても、両者のパワー密度がほぼ等しくなるようにアッテネータ等でパワーが調節されている。Ｚ軸に平行に進む２本のレーザビームが図１に示した第１段目マスク１５に入射する。
図３に、第１段目マスク１５の平面図を示す。レーザビームを透過させない板状部材１５Ａに長方形の貫通孔１５Ｂが設けられている。第１段目マスク１５の配置された位置に、図２に示した第１のレーザ発振器２から出射したレーザビームのビームスポットＳＰ１と、第２のレーザ発振器７から出射したレーザビームのビームスポットＳＰ２とが形成される。２つのビームスポットＳＰ１とＳＰ２とは、円形の一部が直線で切り取られた形状を有し、この直線部分で相互に接してＸ軸方向に並んでいる。
貫通孔１５Ｂは、ビームスポットＳＰ１及びＳＰ２の内側に内包される。第１段目マスク１５は、レーザビームの断面を長方形に整形する。
図４に、第２段目マスク２５の平面図を示す。レーザビームを透過させない板状部材２５Ａに、Ｘ軸方向に延在する細長い長方形の貫通孔２５Ｂが形成されている。貫通孔２５Ｂは、図１に示したＤＯＥ２２で分岐されたレーザビームによる仮想面２４上の空間像の位置に配置される。第２段目マスク２５が配置された位置に、第１段目マスク１５の貫通孔１５Ｂの空間像がＸ軸方向に並んで形成される。相互に隣り合う空間像が接し、その結果、Ｘ軸方向に延在する細長い像（空間像の集合体）が形成される。貫通孔２５Ｂは、この空間像の集合体よりもやや小さく、空間像の内部に位置する。
第２段目マスク２５は、分岐されたレーザビームのビーム断面を整形すると共に、転写光学系２６側から仮想面２４を見たときの空間像のＹ軸方向に関する位置を固定する。ＤＯＥ２２の設計上の限界により、仮想面２４上における空間像の位置が目標位置からずれる場合がある。この場合にも、第２段目マスク２５により、空間像のＹ軸方向に関する位置を目標位置に合わせることができる。
次に、図１〜図３に示したレーザ照射装置を用いて、図１０Ａ及び図１０Ｂに示したパターンを描画する方法について説明する。以下に説明する方法では、基板上に被転写層が密着した照射対象物にレーザビームを照射することにより、レーザビームの照射された部分の被転写層が基板に接着される。図２に示した第１のレーザ発振器２及び第２のレーザ発振器７として、連続波を出射するＣＷレーザ発振器が用いられる。
図１に示したＸＹステージ２７に照射対象物５０を載置する。図２に示したシャッタ機構４を透過状態にし、照射対象物５０をＹ軸方向に移動させる。これにより、Ｙ軸に平行な複数の直線状部分１００Ｙが同時に描画される。シャッタ機構９は、通常は遮光状態にしておき、断続的に（周期的に）透過状態にする。シャッタ機構９を透過状態にしたときに、直線状部分１００Ｙから分岐した枝部が描画される。ある直線状部分１００Ｙから分岐した枝部は、隣の直線状部分１００Ｙまで到達し、Ｘ軸に平行な直線状部分１００Ｘを構成する。このように、照射対象物５０を一方向に移動させることにより、格子状のパターンを描画することができる。
第１のレーザ発振器２のみを用いて、図１０Ａに示した直線状部分１００Ｙを描画する場合を考える。第２段ズームレンズ系２３の結像倍率を調節することにより、直線状部分１００ＹのピッチＰｘを変えることができる。直線状部分１００Ｙの太さは、第１段ズームレンズ系２０の結像倍率と第２段ズームレンズ系２３の結像倍率とに依存する。
第２段ズームレンズ系２３の結像倍率を変化させることによって直線状部分１００ＹのピッチＰｘを変えたとき、第１段ズームレンズ系２０の結像倍率を逆方向に変化させることによって、直線状部分１００Ｙの各々の線幅が変化しないように調節することができる。
次に、第１のレーザ発振器２と第２のレーザ発振器７との両方を用いて、図１０Ｂに示した格子パターン１００を描画する場合を考える。実施例の装置を用いると、直線状部分１００Ｙと枝部１００Ｘとに、同時にレーザビームが照射される。このため、両者が時間的に前後して照射される場合に、分岐箇所に重複してレーザビームが照射される問題を回避することができる。また、直線状部分１００Ｙを描画するレーザビームと、枝部１００Ｘを描画するレーザビームとは、図２に示した合成ミラー１０により、両者のビーム断面が相互に接するように合成される。このため、直線状部分１００Ｙと枝部１００Ｘとが離れてしまうことを防止できる。
図１に示したシャッタ機構２９で一部の空間像が現われる位置のレーザビームを遮光することにより、不要な線状パターンが描画されてしまうことを防止することができる。シャッタ機構２９は、ＤＯＥ２２で分岐された複数のレーザビームの経路が相互に分離されている位置であれば、どこに配置してもよい。
上記第１の実施例では、図２に示した第１のレーザ発振器２及び第２のレーザ発振器７としてＣＷレーザ発振器を用いたが、パルスレーザ発振器を用いてもよい。
次に、図５及び図６を参照して、第１の実施例の変形例について説明する。
図５及び図６に、それぞれ第１の実施例の変形例によるレーザ照射装置に用いられる第１段目マスク１５及び第２段目マスク２５の平面図を示す。第１の実施例では、第１段目マスク１５に１つの貫通孔１５Ｂが形成されていたが、変形例では、図５に示すように、正方形の貫通孔１５Ｃ及びＸ軸方向に長い長方形の貫通孔１５Ｄが形成されている。両者は、Ｙ軸方向に関して間隔Ｇｙだけ離れた位置に配置され、Ｘ軸方向に関しては、相互に接する位置に配置されている。すなわち、貫通孔１５ＣをＹ軸方向に間隔Ｇｙよりも長い距離移動させると、貫通孔１５Ｃが貫通孔１５Ｄに接する。
貫通孔１５Ｃは、図２に示したレーザ発振器２から出射されたレーザビームのビームスポットＳＰ１内に配置され、貫通孔１５Ｄは、図２に示したもう一つのレーザ発振器７から出射されたレーザビームのビームスポットＳＰ２内に配置される。２つのビームスポットＳＰ１とＳＰ２とは、第１の実施例の場合のように相互に接していてもよいし、離れていてもよい。
図１に示したＤＯＥ２２は、貫通孔１５Ｃ及び１５Ｄを通過したレーザビームを分岐させ、仮想面２４上に、貫通孔２５Ｃ及び２５Ｄからなるパターンと相似形の像を複数個形成する。複数の像は、Ｘ軸に平行な方向に並ぶ。長方形の貫通孔１５Ｄの空間像と、その隣に形成された正方形の貫通孔１５Ｃとは、Ｘ軸方向に関して相互に接する位置に配置される。
図６に示すように、第２段目マスク２５の、貫通孔１５Ｃ及び１５Ｄの像に対応する位置に、それぞれ貫通孔２５Ｃ及び２５Ｄが形成されている。第２段目マスク２５は、第１の実施例の場合と同様に、ＤＯＥ２２による複数の像の位置及び形状の、目標位置及び目標形状からのずれを修正する機能を有する。
図１に示した照射対象物５０をＹ軸方向に移動させながら、第１の実施例の場合と同様にレーザビームを照射することにより、図１０Ｂに示したパターンを描画することができる。この変形例の場合には、枝部１００Ｘへのレーザビームの入射と、線状部分１００Ｙのうち枝部１００Ｘの分岐箇所へのレーザビームの入射とは、時間的にずれる。ただし、この時間的なずれはわずかであり、この間にＸＹステージの移動する距離も非常に短い。このため、枝部１００Ｘに入射するレーザビームの入射位置と、線状部分１００Ｙのうち分岐箇所に入射するレーザビームの入射位置とは、Ｘ軸方向に関して相対的な位置ずれが生じにくい。これにより、枝部１００Ｘが線状部分１００Ｙから離れてしまったり、枝部１００Ｘと線状部分１００Ｙとの接続部分が重複して照射されてしまったりすることを防止できる。
第１の実施例の場合には、図４に示した第２段目マスク２５の貫通孔２５Ｂの各々の一部分を通過したレーザビームにより、線状部分１００Ｙを描画するビームスポットが形成される。すなわち、線状部分１００Ｙの両側の縁に対応するビームスポットの縁は、貫通孔２５Ｃの縁が転写されたものではない。これに対し、変形例の場合には、線状部分１００Ｙが、第２段目マスク２５の貫通孔２５Ｃの像により描画される。すなわち、線状部分１００Ｙの両側の縁に対応するビームスポットの縁は、ともに貫通孔２５Ｃの縁が転写されたものである。このため、線状部分１００Ｙの縁を、明瞭に描画することができる。
次に、図７〜図９を参照して、パルスレーザ発振器を用いて直線状部分１００Ｙを描画する第２の実施例について説明する。例えば、パルスレーザビームのビームスポットを正方形にし、ある１ショットのビームスポットと、次のショットのビームスポットとが重複せず、ちょうど接するようにして描画すると、直線状部分１００Ｙが形成される。ところが、ある１ショットのビームスポットと、次のショットのビームスポットとが重なってしまうと、既に接着された部分が、次のショットでダメージを受けてしまう。逆に、２つのビームスポットが離れてしまうと、ビームスポットの離れた箇所で、直線状部分１００Ｙが切断されてしまう。以下に説明する方法では、このような問題が生じにくい。
図７に、直線状部分１００Ｙを描画するための、照射対象物上における照射パターン（ビーム断面）の一例を示す。照射対象物の表面におけるビーム断面が、離散的に分布する複数の点で構成されている。４行４列の正方格子を定義し、第ｎ行第ｍ列の格子点を（ｎ，ｍ）と表現すると、１６個の格子点のうち、（１，１）、（１，４）、（２，２）、（２，３）、（３，２）、（３，３）、（４，１）、及び（４，４）の８個の格子点の位置にビームスポットが形成され、その他の８個の格子点の位置には、レーザビームが入射しない。
図８は、枝部１００Ｘを描画するための照射パターンの一例を示す。４行８列の正方格子の３２個のすべての格子点の位置にビームスポットが形成される。図８に示す照射パターンの基準となる正方格子の格子間隔は、図７に示す照射パターンの基準となる正方格子の格子間隔と等しい。
直線状部分１００Ｙを描画するためのパルスレーザビームは、図２のレーザ発振器２から出射され、枝部１００Ｘを描画するためのパルスレーザビームは、図２のもう一つのレーザ発振器７から出射される。図１に示した第１段目マスク１５により、レーザビームのビーム断面を、図７及び図８に示した照射パターンになるように整形する。具体的には、図３に示したビームスポットＳＰ１が形成される領域に、図７の照射パターンとなるように貫通孔を配置し、ビームスポットＳＰ２が形成される位置に、図８の照射パターンとなるように貫通孔を配置することにより、ビーム断面を整形する。
図９に、実際に描画されるパターンを示す。丸印がレーザビームによって照射される位置を示し、丸印の中の数字ｎは、第ｎショット目で照射される位置であることを意味する。
照射パターンの基準となる正方格子の格子間隔をＰｇとし、描画すべき直線状部分１００Ｙの延在する方向をＹ軸方向とする。直線状部分１００Ｙを描画するためのパルスレーザビームの１ショット目の照射の後、レーザビームの入射位置がＹ軸方向に長さ２×Ｐｇだけ移動した時に、２ショット目のパルスレーザビームを照射する。同様に、入射位置が２×Ｐｇだけ移動する度に、３ショット目以降の各ショットの照射を繰り返す。
例えば、第４ショット目の照射を行うときに、枝部１００Ｘを描画するためのパルスレーザビームを照射する。
直線状部分１００Ｙ内においては、あるショットで照射される照射パターンを構成するいずれの点も、それ以前のショットで照射された照射パターンの点及びそれ以後のショットで照射される照射パターンの点と重ならない。Ｎ行４列の正方格子で画定される直線状部分１００Ｙが描画される。ここで、Ｎは、任意の自然数であり、直線状部分１００Ｙの長さに依存する。このＮ行４列の正方格子の格子点は、隈なくパルスレーザビームで照射されることになる。
所定のショット数ごとに、枝部１００Ｘを描画するためのパルスレーザビームを入射させることにより、Ｙ軸方向に等間隔で配置された複数の枝部１００Ｘを形成することができる。
上記第２の実施例による方法では、直線状部分１００Ｙを描画するための照射パターンが離散的に分布する複数の点で構成されており、相互に異なるショットの照射領域が重複してしまうことを防止できる。また、照射パターンが、離散的に分布する複数の点で構成されていても、熱の伝搬により、被転写層が実際に接着される領域は連続した１つの領域になる。熱の伝搬によって接着された領域への入熱量は、レーザビームが直接照射されて接着した領域への入熱量よりも少ない。
また、熱の伝搬により接着した領域には、次のショットにおいても、レーザビームが直接照射されず、熱の伝搬のみが生ずる。このため、一旦接着された領域が、その後のレーザビームの照射によってダメージを受けることはないと考えられる。
図７では、直線状部分１００Ｙを描画するための照射パターンの一例を示したが、その他のパターンを採用することも可能である。採用可能な照射パターンの例を以下に説明する。
照射パターンを構成する各点を、Ｙ軸方向にｎｙ個（ｎｙは素数ではない自然数）、Ｘ軸方向にｎｘ個（ｎｘは自然数）、行列状に並んだ格子点のいずれかの位置に配置する。Ｙ軸方向に並んだ１列の格子点に着目すると、ｎｙ個の格子点のうちｍｙ個（ｍｙはｎｙの約数のうち１及びｎｙ以外の数）の格子点の位置に、照射パターンを構成する点が配置されている。あるショットから次のショットまでにパルスレーザビームの入射位置が移動する距離を、Ｙ軸方向の格子間隔のｍｙ倍の長さにする。このように、あるショットで照射される位置から、次のショットで照射される位置までの移動距離は、パルスレーザビームの照射パターンのＹ軸方向の寸法よりも短い。
照射パターンを構成する各点は、あるショットで照射される照射パターンを構成するいずれの点も、それ以前のショットで照射された照射パターンの点及びそれ以後のショットで照射される照射パターンの点と重ならないように配置する必要がある。
次に、図１１〜図１２Ｃを参照して、第３の実施例について説明する。上記第１及び第２の実施例では、枝部を有する線状パターンを描画したが、第３の実施例では、枝部の無い単純な直線パターンを描画する。
図１１に、第３の実施例によるレーザ照射装置のＤＯＥ保持部分の概略図を示す。図１に示した第１の実施例では、ＤＯＥ２２によりレーザビームの分岐を行っていた。第３の実施例では、ＤＯＥ２２の代わりに、２つのＤＯＥ２２ａ及び２２ｂが配置される。ＤＯＥ２２ａ及び２２ｂは、ＤＯＥ保持台４０に保持されている。ＤＯＥ保持台４０は、スライド機構４１によってＸ軸方向に移動可能に保持されている。レーザ光源１として、１台のレーザ発振器が用いられ、第１段目マスク１５として、例えば正方形の貫通孔が形成されたものが用いられる。
その他の構成は、図１に示した第１の実施例によるレーザ照射装置の構成と同様である。
スライド機構４１によりＤＯＥ保持台４０を移動させることにより、ＤＯＥ２２ａ及び２２ｂの一方が選択的にレーザビームの経路内に配置される。ＤＯＥ２２ａが経路内に配置されている時には、仮想面２４上に、Ｘ軸方向に並ぶ複数の空間像が形成される。もう一方のＤＯＥ２２ｂがレーザビームの経路内に配置された時には、仮想面２４上に、Ｙ軸方向に並ぶ空間像が形成される。ＤＯＥ２２ａによって形成される空間像の並ぶ方向と、もう一方のＤＯＥ２２ｂによって形成される空間像の並ぶ方向とは、必ずしも直交させる必要はなく、相互に交差する方向としてもよい。
ＤＯＥ２２ａをレーザビームの経路内に配置した状態で、照射対象物５０をＹ軸方向に移動させると、図１２Ａに示したように、照射対象物５０の有効領域５１内にＹ軸方向に延在する複数の直線パターンが描画される。図１２Ｂに示すように、照射対象物５０上に４つの有効領域５１Ａ〜５１Ｄが画定される場合には、有効領域５１Ａ〜５１Ｄの各々に、Ｙ軸方向に延在する直線状パターンを描画することができる。
ＤＯＥ２２ｂがレーザビームの経路内に配置された状態で、照射対象物５０をＸ軸方向に移動させると、照射対象物５０の有効領域５１Ａ及び５１Ｂに、Ｘ軸方向に延在する複数の直線パターンを描画することができる。
このように、２つのＤＯＥ２２ａ及び２２ｂを準備することにより、直線パターンがＸ軸方向及びＹ軸方向のいずれの方向に延在する場合であっても、同時に複数の直線パターンを描画することができる。
照射対象物を９０°回転させることによっても同様のパターンを描画することができるが、以下の不都合が生じる。一般的に、薄型ディスプレイの画面が大きくなると、その基板も大きくなる。その基板にパターンを描画する場合、基板を回転させるためのステージ機構にガタが発生しやすくなり、パターンの位置精度が低下してしまう。第３の実施例では、基板を回転させる必要が無いため、ステージ機構に回転動作が要求されない。
図１に示したＤＯＥ２２を９０°回転させることによっても、同様のパターンを描画することができる。ところが、ＤＯＥを回転させる方式では、その回転中心を他の光学装置の光軸と一致させるのが困難であり、ＤＯＥの位置決め誤差による描画パターンの位置ずれが生じやすくなる。第３の実施例ではＤＯＥを回転させないため、位置ずれが生じにくい。
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、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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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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