(57)【要約】      （修正有）【課題】レーザ光の照射によりアブレーション加工する際に生じる加工飛散物が加工対象物の表面に再付着するのを防止することが出来るレーザ加工装置とその加工方法及びデブリ回収装置とその回収方法を得る。【解決手段】  基板上に形成する透明樹脂層・樹脂膜・金属薄膜をパターニングするレーザ加工装置とその加工方法及びデブリ回収装置とその回収方法に於いて、基板５上に透明樹脂層８を形成する際に、基板５の上側に配設したレーザ照射手段とデブリ回収部４の光学投影レンズ群１８、１９、２０、２１の終端レンズ２１の開口部に液体３を循環させ、被加工対象物である基板２上に形成する透明樹脂層・樹脂膜・金属薄膜２２の加工表面間に局所的に液浸部２４を形成して、レーザビーム１７の照射でパターニング時に発生するデブリ・ドロス・ミスト・ヒュームなどの微小パーティクルを液浸部２４に放出させて、循環回収する。【選択図】図１
2007029973.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工対象物上に形成される透明樹脂層樹脂層・金属層などのパターニング加工時のレーザ光の照射で発生するデブリ・ドロス・ミスト・ヒュームなどの微小パーティクルを除去回収するレーザ加工装置に於いて、前記被加工対象物の上方より前記レーザ光を照射すると共に該被加工対象物の上部に配設させたデブリ回収手段と、
前記デブリ回収手段内に配設された投影光学系終端部と前記被加工対象物の被加工面間に液体を送通させる液体送通手段と、
を具備し、前記被加工対象物の前記被加工面を前記液体によって局部的に浸漬させてデブリを吸収回収する様にしたことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項２】
被加工対象物上に形成される透明樹脂層・樹脂層・金属層などのパターニング加工時のレーザ光の照射で発生するデブリ・ドロス・ミスト・ヒュームなどの微小パーティクルを除去回収するレーザ加工方法に於いて、
前記被加工対象物の上方より前記レーザ光を照射すると共に該被加工対象物の上部に配設させたデブリ回収手段と、
前記デブリ回収手段内に配設された投影光学系終端部と前記被加工対象物の被加工面間に液体を送通させる液体送通手段と、
を具備し、
前記被加工対象物の前記被加工面を前記液体によって局部的に浸漬させてデブリ・ドロス・ミスト・ヒュームなどの微小パーティクルを吸収回収する様にしたことを特徴とするレーザ加工方法。
【請求項３】
被加工対象物上に形成される透明樹脂層・樹脂層・金属層などのパターニング加工時のレーザ光の照射で発生するデブリを除去回収するデブリ回収装置に於いて、
前記被加工対象物の上方より前記レーザ光を照射すると共に該被加工対象物の上部に配設させたデブリ回収手段と、前記デブリ回収手段内に配設された投影光学系終端部と前記被加工対象物の被加工面間に液体を送通させる液体送通手段と、
前記被加工対象物の前記被加工面を前記液体によって局部的に浸漬させてデブリを吸収回収する様にしたことを特徴とするデブリ回収装置。
【請求項４】
被加工対象物上に形成される透明樹脂層・樹脂層・金属層などのパターニング加工時のレーザ光の照射で発生するデブリを除去回収するデブリ回収方法に於いて、
前記被加工対象物の上方より前記レーザ光を照射すると共に該被加工対象物の上部に配設させたデブリ回収手段と、
前記デブリ回収手段内に配設された投影光学系終端部と前記被加工対象物の被加工面間に液体を送通させる液体送通手段と、を具備し、
前記被加工対象物の前記被加工面を前記液体によって局部的に浸漬させてデブリ・ドロス・ミスト・ヒュームなどの微小パーティクルを吸収回収する様にしたことを特徴とするデブリ回収方法。
【請求項５】
前記被加工対象物の前記被加工面を前記液体によって局部的に浸漬させる局所的部分が前記レーザ照射面の局所部であることを特徴とする請求項１記載のレーザ加工装置。
【請求項６】
前記被加工対象物の前記被加工面を前記液体によって局部的に浸漬させる局所的部分が前記レーザ照射面の局所部であ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７】
前記被加工対象物の前記被加工面を前記液体によって局部的に浸漬させる局所的部分が前記レーザ照射面の局所部であることを特徴とする請求項３記載のデブリ回収装置。
【請求項８】
前記被加工対象物の前記被加工面を前記液体によって局部的に浸漬させる局所的部分が前記レーザ照射面の局所部であることを特徴とする請求項４記載のデブリ回収方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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の透明電極に利用される透明導電膜や樹脂膜・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係わり、特に、加工対象物の上面からレーザ光を照射して、光化学反応（アブレーション）、熱溶融或いはそれらの複合作用によるレーザ加工時に発生する加工飛散物（デブリ：debris・ドロス・ミスト・ヒュームなどの微小パーティクル）を液体によって局所的に浸漬循環させ有効に除去・回収するためのレーザ加工装置と加工方法及びデブリ回収装置とその回収方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶パネルを初めとするＦＰＤを扱うファインプロセスの世界では、透明導電膜や樹脂膜・金属薄膜は、通常、フォトリソグラフィー法によって、所望の形状にパターンニングされる。例えばガラス、プラスチック、シリコンウェハ等の基板上に、ＩＴＯ（Indium Tin Oxides）膜、またはＺｎＯ（酸化亜鉛）膜等からなる透明導電膜を真空成膜し、その上にレジスト層を形成して、所定パターンを有するフォトマスクを通して光を照射しレジスト層を感光する。そして、現像、ポストベークすることでフォトマスクパターンをレジスト層に転写し、ウエットエッチングにて透明導電膜のレジストで被覆されていない部分を除去し、最後に残留レジスト層を除去することで所望の透明導電膜のパターンが得られる。
【０００３】
現在のＦＰＤ−やＬＣＤ（液晶表示装置）では、収率を向上させるために基板サイズが大型化され、第８世代ディスプレイでは、２メータ□が予定されているなど、フォトリソグラフィー法では設備の大型化が避けられなくなってきている。また、次世代ディスプレイでは、その設計パターンルールが２ミクロンを切ろうとしている中で、回路パターンの微細化が進み、これらの製作にはフォトリソグラフィーを用いたパターン形成技術が必須なものになっている。しかしながらフォトリソグラフィー技術を使用した場合、露光・現像・エッチングに代表されるように、コータディベローッパーなどの大型の装置が必要となり、また、現像液などの薬液を大量に使用するため、多くの設備コストと材料コストなどが費やされることになり、設備投資及びフットプリント並びに環境保全の面でも問題となる。そこで、フォトリソグラフィー工程を省略し製造工程を簡略化するのに、レーザ光を用いて直接、透明導電膜を加工する技術が特許文献１で開示されている。
【０００４】
上述のようにフォトリソグラフィー方法を用いずにレーザ光によるレーザ加工装置及び加工方法として、エキシマレーザを利用した場合で例えると、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を有し、アブレーション（Abrasion）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出来る。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出来る。この加工においては、レーザ照射を受けた被加工対象面からレーザ光を吸収して反応してできる生成物や、被加工材料の微小パーティクルであるデブリ（Debris）と呼ばれる飛散物が空気中を舞って拡散し、基板に再付着する。特に反応生成物は、基板に付着すると熱を奪われて凝固し、ブラシなどで物理的洗浄を行っても除去することができずに製品不良の原因となるレーザを用いたこれらの再付着は１００％不良となるレベルのパーティクル（塵埃）である。よって、光レーザによって直接パターンニングする方法ではデブリやドロス・ミスト・ヒュームなどの微小パーティクルを抑制する技術が必須事項となっている。
【０００５】
上述のようにデブリの抑制方法として、デブリ・ドロス・ミスト・ヒュームなどの微小パーティクル発生そのものを抑制する方法や、デブリ堆積を少なくする方法や、デブリの堆積後にデブリを回収する方法などが知られている。デブリの発生量を低減するためには、加工対象物へのレーザ光の照射と共にアシストガスを吹き付けることが有効であることが知られている。また、デブリ発生そのものを抑制する方法としては、所定の雰囲気ガスによって分解、あるいは再付着を防止する方法が知られている、更に、レーザ照射部エリアを物理的に覆い、エアーを流して回収する方法も特許文献２で開示されている。更に、またデブリが基板上へ堆積するのを少なくする方法として、加工領域近傍の表面に気体を噴出する流体送出装置を設け、反対側に流体を吸引する吸引ダクトを設置して加工飛散物やデブリを加工領域から吹き去り、同時にこれを吸引して除去する手法が特許文献３に開示されている。
【０００６】
しかし、これらはデブリ・ドロス・ミスト・ヒュームなどの微小パーティクル回収の目的は人体に影響を与えない程度にデブリを回収するレベルであり、液晶パネルガラス基板に形成する透明導電膜の様なファインデバイスに適用できる数μ〜数１０μオーダのレベルのパターンを制御し除去、回収するものでなく、微細加工が必要とされている次世代デバイスでは効果は低く問題となっていた。
【０００７】
更に、またデブリ付着防止方法としてレーザ加工時に発生したデブリの付着を防止し、良好な加工表面を得ることのできるレーザ加工方法として、アブレーション加工すべき被加工対象物の表面に水などの液体を接触させ、この液体を通じてＹＡＧもしくはＹＬＦのレーザ光を加工対象物の表面に照射することにより、発生したデブリを液体中に浮遊させ加工終了後に液体と共にデブリを洗い流し、被加工対象物に表面にデブリが付着するのを防止するものが特許文献４されている。
【０００８】
しかし、上記方法では、加工対象物の表面に接触した液体中に浮遊するデブリが加工対象物表面に再付着する可能性があり、加工対象物表面へのデブリの付着を完全に防止することが出来なかった。そこで、これ等の課題を解決し、本発明の基礎となるレーザ加工装置とレーザ加工方法を特許文献５で提案した。この特許文献５ではレーザ光照射によりアブレーション加工する際に生ずる加工飛散物が被加工対象物の表面に付着するのを防止するため、レーザ光源と、レーザ光源から出射されるレーザ光を被加工対象物の被加工面に所定パターンで光学的に投影する光学系とを有し、被加工面をアブレーションにより加工するものであって、レーザ光が照射される被加工面にレーザ光を透過する液体を供給し、液体を被加工面上で所定方向に移動させる液体供給機構を設けたレーザ加工方法とレーザ加工装置が開示されている。
【０００９】
上述の特許文献５に開示の構成を図６によって説明する。図６はレーザ加工装置のデブリ付着防止機構の構造を示す断面図であり、付着防止機構５０は、被加工対象物５１の被加工面５１ＦへのレーザビームＬＢの照射中に、レーザビームＬＢを透過する液体を被加工面５１Ｆに供給し、液体を被加工面５Ｆ上で所定方向に移動させることにより、アブレーション加工により発生するデブリを洗い流すようにしたもので、付着防止機構５０は、保持機構５３と、液体供給源５４とを有している。保持機構５３は、ステージ５５上に設置され加工対象物５１を保持している。この保持機構５３は、加工容器５６と、カバー部材５７とを有している。
【００１０】
上記加工容器５６は、ステージ５５上に設置されている。この加工容器５６は、上端側が開口し、底部に被加工対象物５１が設置される。カバー部材５７は、加工容器５６の開口側の内周に設置されており、加工容器５６の開口端に固定された固定部材５８により加工容器５６に固定されている。固定部材５８には、レーザビームＬＢを加工容器５６内に導き入れるための開口５９が形成されている。カバー部材５７は、加工容器５６の開口側から入射されるレーザビームＬＢを透過する材料たとえば、レーザ光源に波長が２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザを用いた場合には、ＫｒＦエキシマレーザに対して透過率の高い合成石英ガラスやフッ化カルシウム等で形成されたものを使用する。また、カバー部材５７は、加工容器５６の底部に設置された被加工対象物５１の被加工面５１Ｆから所定の高さ、たとえば、１ｍｍ程度の位置に配置されている。すなわち、被加工対象物５１の被加工面５１Ｆとカバー部材５７との間には、所定の隙間Ｇｐが形成されている。この隙間Ｇｐを液体６０が通過する。カバー部材５７が加工容器５６の内周に設置されることにより、カバー部材５７と加工容器５６との間に閉空間Ｓｐが形成されている。この閉空間Ｓｐに液体６０が供給され、閉空間Ｓｐ内には液体が充填される。
【００１１】
加工容器５６には、液体６０が供給される供給口６１と加工容器５３の閉空間Ｓｐに供給された液体６０を外部に排出する排出口６２とが形成されている。供給口６１には、供給管６３が接続されており、この供給管６３はバルブ６４を介して液体供給源５４に接続されている。バルブ６４は、供給管６３の管路の開閉および液体供給源５４から供給される液体６０の流量調整を行う。排出口６２には、排出管６５が接続されており、この排出管６５にはバルブ６６が接続されている。バルブ６６は、排出管６６の管路の開閉および加工容器５６から排出される液体６０の流量調整を行う。液体供給源５４は、液体６０を所定の圧力、流量に調整して加工容器５６に供給する。液体供給源５４が供給する液体６０は、レーザビームＬＢを透過する液体であり、たとえば、水が使用される。
【００１２】
しかしながら、現在のディスプレイデバイスでは、収率を向上させるために基板サイズが大型となり、２メータ□が予定されているなど、上記方法では設備の大型化が避けられなくなってきている。したがって、上記した特許文献５に記載の構成によると大型化された被加工対象物５１を収納するために大きな加工容器５６を必要とし、次世代ディスプレイでは、その設計パターンルールが２ミクロンを切ろうとしている中で、回路パターンの微細化が進み被加工対象物５１全体を液体６で包み込むような構成では液体６０中に混入したデブリが他のパターンに再付着することが避けられず多くの設備コストと材料コストなどが費やされることになる課題を有していた。
【特許文献１】特開２００４−１５３１７１号公報
【特許文献２】特開平９−２７１９８０号公報
【特許文献３】特開平１０−９９９７８号公報
【特許文献４】特開平９−１４１４８０号公報
【特許文献５】特開２００３−２４５７９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は上述の課題を解決するために成されたもので、本発明が解決しようとする課題は、アブレーション加工すべき被加工対象物の被加工表面のパターンなどに局所的に水などの液体を接触させ、この浸漬させた液体を通じてレーザ光を加工対象物の表面に照射することにより、発生したデブリを液体中に浮遊させ加工終了後に液体と共にデブリを洗い流し、加工対象物に表面にデブリが付着するのを防止したレーザ加工装置とその加工方法及びデブリ回収装置とその回収方法を得ようとするものである。
【００１４】
本発明の第１の目的は、レーザ照射時に液体中で飛散するデブリ・ドロス・ミスト・ヒュームなどの微小パーティクルを抑制し、被加工対象物の基板や投影レンズへのデブリが再付着することがないレーザ加工装置とその加工方法及びデブリ回収装置とその回収方法を得るにある。
【００１５】
本発明の第２の目的は、投影光学系終端部（投影レンズ）と被加工対象物の基板間に供給された液体を供給・回収（排出）するために液体の表面張力によって液浸部を形成した液浸漬型のレーザ加工装置とその加工方法及びデブリ回収装置とその回収方法を得るにある。
【００１６】
本発明の第３の目的は、被加工基板の局所のみ液体を浸漬させたレーザ加工装置とその加工方法及びデブリ回収装置とその回収方法を得るにある。
【００１７】
本発明の第４の目的は、被加工基板のレーザ照射面のパターニングが成される局所のみに液体による液浸部を形成して、デブリを回収させたレーザ加工装置とその加工方法及びデブリ回収装置とその回収方法を得るにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
第１の本発明のレーザ加工装置は、被加工対象物上に形成される透明樹脂層のパターニング加工時のレーザ光の照射で発生するデブリを除去回収するレーザ加工装置に於いて、被加工対象物の上方よりレーザ光を照射すると共に被加工対象物の上部に配設させたデブリ回収手段と、このデブリ回収手段内に配設された投影光学系終端部と被加工対象物の被加工面間に液体を送通させる液体送通手段と、を具備し、被加工対象物の被加工面を液体によって局部的に浸漬させてデブリ・ドロス・ミスト・ヒュームなどの微小パーティクルを吸収回収する様にしたものである。
【００１９】
第２の本発明のレーザ加工方法は、被加工対象物上に形成される透明樹脂層・樹脂膜・金属薄膜のパターニング加工時のレーザ光の照射で発生するデブリ・ドロス・ミスト・ヒュームなどの微小パーティクルを除去回収するレーザ加工方法に於いて、被加工対象物の上方より前記レーザ光を照射すると共に被加工対象物の上部に配設させたデブリ回収手段と、このデブリ回収手段内に配設された投影光学系終端部と前記被加工対象物の被加工面間に液体を送通させる液体送通手段と、を具備し、被加工対象物の被加工面を液体によって局部的に浸漬させてデブリ・ドロス・ミスト・ヒュームなどの微小パーティクルを吸収回収する様にしたものである。
【００２０】
第３の本発明のデブリ回収装置は、被加工対象物上に形成される透明樹脂層・樹脂膜・金属薄膜のパターニング加工時のレーザ光の照射で発生するデブリ・ドロス・ミスト・ヒュームなどの微小パーティクルを除去回収するデブリ回収装置に於いて、被加工対象物の上方よりレーザ光を照射すると共に被加工対象物の上部に配設させたデブリ回収手段と、このデブリ回収手段内に配設された投影光学系終端部と前記被加工対象物の被加工面間に液体を送通させる液体送通手段と、を具備し、被加工対象物の被加工面を前記液体によって局部的に浸漬させてデブリ・ドロス・ミスト・ヒュームなどの微小パーティクルを吸収回収する様にしたものである。
【００２１】
第４の本発明のデブリ回収方法は、被加工対象物上に形成される透明樹脂層・樹脂膜・金属薄膜のパターニング加工時のレーザ光の照射で発生するデブリを除去回収するデブリ回収方法に於いて、被加工対象物の上方よりレーザ光を照射すると共に被加工対象物の上部に配設させたデブリ回収手段と、このデブリ回収手段内に配設された投影光学系終端部と被加工対象物の被加工面間に液体を送通させる液体送通手段と、を具備し、被加工対象物の被加工面を液体によって局部的に浸漬させてデブリ・ドロス・ミスト・ヒュームなどの微小パーティクルを吸収回収する様にしたものである。
【発明の効果】
【００２２】
本発明よると下記に示す効果を有するレーザ加工装置とその加工方法及びデブリ回収装置とその回収方法を提供することが出来る。
１．レーザ光の照射によりアブレーション加工する際に生じるデブリ・ドロス・ミスト・ヒュームなどの微小パーティクルが被加工対象物の表面に再付着するのを防止することが出来る。
２．レーザ光源から照射されるレーザ光を被加工対象物の被加工面に任意のパターンを光学的に投影する光学系で、その最終光学系（投影レンズシステムまたはカバーレンズ）と加工対象面とのわずかな間に、レーザを透過する液体を供給・回収できる液浸漬循環式のデブリ回収手段によりレーザ照射によってデブリが近接するパターンに影響を与えないので微細加工が可能となる。
３．レーザ照射によって微細加工をパターンングする場合、光学系の投影レンズに高いＮＡが要求されるため最終光学系と被加工対象物面との距離（ワークディスタンス）が近接するようになる。 このためレーザ光の照射により被加工対象物の被加工面よりアブレーションされた蒸気物質や飛散物により最終光学系が汚染される現象（二次汚染）を防ぐことが出来る。
４．２によって、レーザ照射により微細飛散する加工対象面材料の回収が容易となり、たとえばレア金属などのＩＴＯ膜片を回収し、リサイクル出来る。
５．大型化したデブリ付着防止用の保持機構を作成すること無くデブリ回収をすることが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の１形態例を図１乃至図５によって説明する。図１は本発明のガスレーザ加工装置の１形態例を示す全体的概念図、図２は本発明の固体レーザ加工装置の１形態例を示す全体的概念図、図３は本発明のレーザ加工装置の投影光学系終端部溶液浸漬循環機構の断面図、図４は本発明のレーザ加工装置のデブリ回収機構の動作説明用の要部断面図、図５は図４のＡ−Ａ断面矢視平面図である。
【００２４】
本発明は、被加工対象物であるガラスの基板に形成した多層膜上に透明導電膜の様な透明樹脂層を形成する際に透明樹脂層の表面にレーザ光を上面より照射して、アブレーション、熱溶融或いはそれらの複合作用によるレーザ加工時に発生する加工飛散物であるデブリを溶液を基板のパターニング部分に局所的に浸漬させてデブリを除去回収するレーザ加工装置及びレーザ加工方法並びにデブリ回収装置とその回収方法を提供するものである。
【００２５】
以下本発明のレーザ加工装置の１形態例を図１によって説明する。図１は本発明の概略的レーザ光学系とデブリ回収装置を示すもので、図１に於いて、１５は液浸循環型のガスレーザ加工装置を示すもので、ガスレーザ光源を有するガスレーザ発振器１１から出射したレーザ光１６はミラー１０を介して光路を直角に曲げられ、例えば、ホモジナイズ光学系や回折格子から構成される平坦化光学系９を通り、レーザ光源からのエネルギが一様となるよう平坦化される。レーザ光１６のサイズを決定するマスク又は可変アパーチャー８で所望のサイズのレーザビーム１７に整形される。又、マスクや可変アパーチャー８でサイズが決定されたレーザビーム１７は投影レンズユニット７内の光学投影レンズ群１８、１９、７２０、２１等により縮小集光されて、ＸＹステージ１上に載置されたガラス等の基板２の上方より基板２の表面の多層膜上に形成される透明樹脂層２２に照射される。基板２の上方に配設した投影レンズユニット７と透明樹脂層２２との間には、デブリ回収装置を構成する投影光学系終端部兼液浸漬循環機構（以下デブリ回収部と記す）４が設置されており、発生する透明樹脂層２２から発生するデブリ１２をデブリ回収部４によって回収する。
【００２６】
略円筒状の筐体から成る投影レンズユニット７に連接して形成された略漏斗状の筐体で構成したデプリ回収部４は液体３を供給する液体供給口５と液体３を排出する液体排出口６を備えている。液体供給口５には図６と同様に液体供給源５４から液体３が図示しないがバルブ６４などを介して調整供給される。液体供給口５からの液体３は液浸型デブリ回収機構概略図の図３とデブリ回収機構の動作メカニズムを示す図４及び図５の様にデブリ回収部４の漏斗状の筐体壁内に形成した液体供給部５−供給路１３を通りデブリ回収部４の底部に形成した開口部２３上に嵌めこまれた光学系の終端レンズ２１の下端を通って液体排出口６に連通する排出賂１４に排出される。この際、ＸＹステージ１上の基板２の透明樹脂層２２とデプリ回収部４内に配設された光学系終端部のレンズ２１（図３参照）間の開口部２３の下端に液体３が液浸された状態で表面張力によって保持される液浸部２４が構成される。
【００２７】
ここで、液浸循環型デブリ回収部４のメカニズムの動作を具体的な説明する。光学投影レンズ群１８、１９、２０、２１の終端レンズ２１と基板２上の透明樹脂層２２の距離が一定に保たれた開口部２３の空間に、液体供給口５から液体３を一定量供給し、かつ液体排出口６から同じ量の液体３を排出して液体３を基板２上の加工面上で移動させ、液浸部２４の状態を維持する。液体供給口５には、図示しないが流量調整機能が備わった流量ポンプや、液体排出口６には排出ポンプが備わっている。この液浸部２４の液浸循環による連続動作を維持したまま、レーザビーム１７を照射させ、アブレーション加工により発生するデブリ１２を洗い流し、液排出口６によって基板２上の透明樹脂層２２の加工面上の清浄性を保つ様に成される。
【００２８】
上記した液浸循環型のガスレーザ加工装置１５では図１のガスレーザ発振器１１からのレーザ光１６はミラー１０を介してホモジナイズ等の平坦化光学系９を通り平坦化されたレーザ光１６は、マスク又は可変アパーチャー８によって任意の形状にパターン化されたレーザビーム１７が投影レンズユニット７の光学投影レンズ群１８、１９、２０、２１を通じて基板２の被加工面である透明樹脂層２２上にレーザ光を照射する。この際、あらかじめマスク又は可変アパーチャー８のパターンが投影レンズの縮小率に合わせてそのパターンやサイズが合致するように、デブリ回収部４の光学投影レンズ群１８、１９、２０、２１の終端レンズ２１の高さ（位置）制御を行なうことで基板２の被加工面の透明樹脂層２２上にレーザビーム１７がフォーカシングされて、光学投影レンズ群の終端レンズ２１と基板２上の透明樹脂層２２の距離であるワーキングディスタンス（以下ＷＤと記す）が一定に保たれる。
【００２９】
たとえば、光学投影レンズの開口数ＮＡ（開口数は、対物レンズのレンズ径ｒと焦点距離ｆできまり、ＮＡ＝ｎ×ｓｉｎθでｎは光路の屈折率、θは焦点距離とレンズ径できまりθ＝tan-1(r/f)である）とすると、  焦点深度はｄ＝λ／（２×ＮＡ×ＮＡ）と成る。本例では上記したＷＤが５０ミクロンから５ミリメートル位で、ＷＤ間の表面張力で釣り合った状態を液浸部２４とする。この液浸部２２に用いる液体３は、屈折率が１以上のもので、たとえば、純水（屈折率＝１．１４）を使用する事ができる。又、使用するレーザ光１６の波長透過性が良く、液体に可溶な樹脂や界面活性剤を含有させて粘度や濡れ性をコントロールした液体でも良いことは明らかである。
【００３０】
図１に示すガスレーザ発振器１１のガスレーザ光源には、例えば、エキシマレーザ等を用いることが出来る。エキシマレーザには、レーザ媒質の異なる複数の種類が存在し、波長の長い方からＸｅＦ（３５１ｎｍ）、ＸｅＣｌ（３０８ｎｍ）、ＫｒＦ（２４８ｎｍ）、ＡｒＦ（１９３ｎｍ）、Ｆ２（１５７ｎｍ）が存在する。但し、レーザ源はエキシマレーザに限ることは無く、後述する図２の様に固体レーザ等であっても良い。平滑化光学系９は、ミラー１０によって反射されたレーザ光源からのレーザ光１６を整形、ビーム強度の均一化を行い出力する。可変アパーチャー８は、例えば金属材料で形成された所定アパーチャアの穴明きパーチャーマスク、透明なガラス材料や金属薄膜で形成されたフォトマスク、誘電体材料で形成された誘電体マスクやアパーャが可変可能な可変アパーチャーが用いられる。エキシマレーザはアブレーションといわれる光化学的な直接結合を解離して熱的な影響を受けにくい加工を行うため、加工面のエッジの仕上がりが非常にシャープである。これに対して、熱エネルギを利用したレーザ加工を行うＹＡＧレーザ（１．０６ｕｍ）やＣＯ２レーザ（１．０６ｕｍ）等は熱溶融後に蒸発を伴い、デブリの発生量も多くなる。
【００３１】
図１に示す構成のガスレーザ加工装置１５では、レーザ発振器１１にエキシマレーザを用いることにより、加工対象物である基板２の加工面に所定パターンのレーザビームが照射され、投影光学系終端部兼液浸循環機構部（デブリ回収部）４を通じて基板２との間に液体３の液浸部２２を介して基板２上の加工面がアブレーション加工されるが、図２に示す様に固体レーザ発振器２５からのレーザ光１６をホモジナィズ光学系９ａで平坦化した固体レーザ光１６を用いても良い。この固体レーザ光１６は軸２８にモータ等の駆動源で揺動可能にされたガルバノミラー２６によって略直交する様に折り曲げられ、かつ、基板２上の透明樹脂層２２のパターンに沿って例えばＸ軸方向に走査される。対物レンズ２９を透過したレーザビーム１７は図３に示す光学投影レンズ群１８、１９、２０、２１を介して、基板２上の透明樹層２２上に液体３によって形成される液浸部２４を通じて被加工表面に所定のパターニングを施す。  図２には、液浸循環型固体レーザ加工装置３０として半導体レーザを用いた場合であってもこの液浸型のデブリ回収部４は使用でき、各種レーザや波長別によるエッチング反応メカニズム（熱溶融、光化学反応、アブレーション、エクスプロージョン現象（膜崩壊）、多光子吸収）で発生するデブリやドロスなどの低減・抑制効果を発揮させることが出来る。
【００３２】
勿論、この場合も、図５の拡大図に示す様に、デブリ回収部４の漏斗状の壁内に形成した供給路１３を通りデブリ回収部４の底部に形成した開口部２３上に嵌めこまれた光学系の終端レンズ２１の下端を通って液体排出口６に連通する排出賂１４に排出される。この際、ＸＹステージ１上の基板２の透明樹脂層２２とデプリ回収部４内に配設された光学系終端部のレンズ２１（図３参照）間の開口部２３の下端に液体３が液浸された状態で表面張力によって保持される液浸部２４内にはレーザビーム１７の照射のアプレーションによって生ずるデブリ１２が液浸部２４内に放出され液体供給源５４（図６参照）から液体供給口５に供給され供給路１３を通じて開口部１３に循環する液体３に流入し、排出路１４を介しテ液体排出口６を経由して、図示しないデブリ回収装置内に送出される。
【００３３】
本発明のレーザ加工装置とその加工方法及びデブリ回収装置とその回収方法照射によれば、以下の効果が達成される。
１．レーザ光の照射によりアブレーション加工する際に生じるデブリ・ドロス・ミスト・ヒュームなどの微小パーティクルが被加工対象物の表面に再付着するのを防止することが出来る。
２．レーザ光源から照射されるレーザ光を被加工対象物の被加工面に任意のパターンを光学的に投影する光学系で、その最終光学系（投影レンズシステムまたはカバーレンズ）と加工対象面とのわずかな間に、レーザを透過する液体を供給・回収できる液浸漬循環式のデブリ回収手段によりレーザ照射によってデブリが近接するパターンに影響を与えないので微細加工が可能となる。
３．レーザ照射によって微細加工をパターンングする場合、光学系の投影レンズに高いＮＡが要求されるため最終光学系と被加工対象物面との距離（ワークディスタンス）が近接するようになる。 このためレーザ光の照射により被加工対象物の被加工面よりアブレーションされた蒸気物質や飛散物により最終光学系が汚染される現象（二次汚染）を防ぐことが出来る。
４．２によって、レーザ照射により微細飛散する加工対象面材料の回収が容易となり、たとえばレア金属などのＩＴＯ膜片を回収し、リサイクル出来る。
５．大型化したデブリ付着防止用の保持機構を作成すること無くデブリ回収をすることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明のレーザ加工装置の１形態例を示す全体的構成図である。
【図２】本発明のレーザ加工装置の他の形態例を示す全体的構成図である
【図３】本発明のレーザ加工装置の投影光学系終端部の液体浸漬循環機構の断面図である。
【図４】本発明のレーザ加工装置のデブリ回収機構の動作説明用の要部断面図である。
【図５】図５は図４のＡ−Ａ断面矢視平面図である。
【図６】従来のレーザ加工装置の１形態例を示す概略の構成図である。
【符号の説明】
【００３５】
１・・・ＸＹステージ、２・・・基板、３・・・液体（水）、４・・・投影光学系終端部兼液浸循環機構（デブリ回収部）、５・・・液体供給口、６・・・液体排出口、７・・・投影レンズユニット、８・・・マスク又は可変アパーチャー、９・・・平均化光学系、９ａ・・・ホモジナイズ光学系、１０・・・ミラー、１１・・・ガスレーザ発振器、１２・・・デブリ、１３・・・供給路、１４・・・排出路、１５・・・液浸循環型ガスレーザ加工装置、１６・・・レーザ光、１７・・・レーザビーム、１８、１９、２０、２１（終端レンズ）・・・光学投影レンズ群、２２・・・透明樹脂層、２３・・・開口部、２４・・・液浸部、２５・・・固体レーザ発振器、２６・・・ガルバノミラー
【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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