(57)【要約】【課題】デブリ除去のために別途スペースを要することなく且つ簡易に実現できるレーザ加工装置及びレーザ加工方法を提供することである。【解決手段】本発明に係るレーザ加工装置は、被加工材の表面を加工するレーザ光を発する光源と、被加工材を搬送する搬送部と、レーザ光が搬送された被加工材の表面に照射されたことによって、被加工材から飛散した物質を捉えるために、被加工材の表面に液体を供給する液体供給部と、被加工材から飛散して液体の中に捉えられた物質を回収する飛散物回収部とを備える。【選択図】図１
2013091069.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工材の表面を加工するレーザ光を発する光源と、
前記被加工材を搬送する搬送部と、
前記レーザ光が前記搬送された被加工材の前記表面に照射されたことによって、前記被加工材から飛散した物質を捉えるために、前記被加工材の前記表面に液体を供給する液体供給部と、
前記被加工材から飛散して前記液体の中に捉えられた前記物質を回収する飛散物回収部と
を備えるレーザ加工装置。
【請求項２】
前記液体供給部は、前記液体を前記被加工材の前記表面に霧状に噴射するように構成されてい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３】
被加工材の表面を加工するレーザ光を発する光源と、
前記被加工材を搬送する搬送部と、
前記レーザ光が前記搬送された被加工材の前記表面に照射されたことによって、前記被加工材から飛散した物質を捉えるために、前記被加工材の前記表面に蒸気を供給する蒸気供給部と、
前記被加工材から飛散して前記蒸気の中に捉えられた前記物質を回収する飛散物回収部と
を備えるレーザ加工装置。
【請求項４】
前記被加工材の前記表面に対向して配置した透光板をさらに備え、
前記液体供給部は、前記透光板と前記被加工材の前記表面との間に前記液体を供給することを特徴とする請求項１又は２記載のレーザ加工装置。
【請求項５】
前記被加工材の前記表面に対向して配置した透光板をさらに備え、
前記蒸気供給部は、前記透光板と前記被加工材の前記表面との間に前記蒸気を供給することを特徴とする請求項３記載のレーザ加工装置。
【請求項６】
前記液体供給部は、前記被加工材における加工される表面の略全面を覆うように、前記液体を供給することを特徴とする請求項１，２又は４のいずれか１項記載のレーザ加工装置。
【請求項７】
前記蒸気供給部は、前記被加工材における加工される表面の略全面を覆うように、前記蒸気を供給することを特徴とする請求項３又は５記載のレーザ加工装置。
【請求項８】
前記レーザから照射されたレーザ光を前記被加工材の前記表面に集光するマイクロレンズアレイをさらに備えることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項記載のレーザ加工装置。
【請求項９】
前記光源は、レーザ光の波長を選択するように制御できるものであって、
前記液体供給部は、前記選択された波長のレーザ光に対応する液体を供給するものであることを特徴とする請求項１，２，４又は６のいずれか１項記載のレーザ加工装置。
【請求項１０】
前記光源は、レーザ光の波長を選択するように制御できるものであって、
前記蒸気供給部は、前記選択された波長のレーザ光に対応する蒸気を供給するものであることを特徴とする請求項３，５又は７のいずれか１項記載のレーザ加工装置。
【請求項１１】
被加工材を搬送するステップと、
前記搬送された被加工材の表面に液体を供給するステップと、
前記液体を供給した後に、前記液体を介して前記被加工材の前記表面にレーザ光を照射するステップと、
前記レーザ光の照射によって前記被加工材から飛散し、前記液体の中に捉えられた物質を回収するステップと
を含むレーザ加工方法。
【請求項１２】
前記液体を供給するステップは、前記液体を前記被加工材の前記表面に霧状に噴射するステップを含むことを特徴とする請求項１１記載のレーザ加工方法。
【請求項１３】
被加工材を搬送するステップと、
前記搬送された被加工材の表面に蒸気を供給するステップと、
前記蒸気を供給した後に、前記蒸気を介して前記被加工材の前記表面にレーザ光を照射するステップと、
前記レーザ光の照射によって前記被加工材から飛散し、前記蒸気の中に捉えられた物質を回収するステップと
を含むレーザ加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ加工装置及びレーザ加工方法に関するものであって、特に、被加工材の表面を加工するレーザ加工装置及びレーザ加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、レーザ光によって被加工材の表面を加工する技術が知られている。その一例としては、レーザ光を照射して被加工材の表面を高温化し、昇華蒸発させるレーザアブレーションが挙げられる。このレーザアブレーションによって、例えば、基板の表面に凹部を形成して、基板の表面をパターニングすることができる。しかしながら、レーザアブレーションにおいて、レーザ光を照射した部分が完全に昇華蒸発して気化することは極めて稀である。
【０００３】
レーザ光が最初にあたる基板の最表面よりも基板の内側においては、レーザ光のエネルギーが低下するため、照射部分の基板構成物質が気化せずに、高温化した液滴や固体として飛散してしまう。この高温化した液滴や固体は、気化していないため、レーザ光の照射部分の周囲に落下する。落下した液滴や固体は冷えて、デブリとして基板に固着してしまう。このデブリは、後のプロセスにおいて除去することが困難である。
【０００４】
したがって、レーザ光によって所望のパターンを形成できた場合であっても、上記デブリが異物となり、パターン形成した基板が所望の機能を発揮できなくなってしまうという問題があった。
【０００５】
また、レーザ光による表面加工技術の他の例として、レーザアニールが挙げられる。レーザアニールによって、例えば、基板の表面に形成したアモルファスシリコンを結晶化することができる。レーザアニールは、レーザ光の照射部分を溶融又は結晶化することを目的としており、照射部分を昇華蒸発させることは意図していない。しかしながら実際に、基板の表面をアニールすると、レーザ光を照射した部分の物質が高温化した液滴又は固体となって飛散することがある。この場合も、これらの高温化した液滴又は固体がデブリとなって基板に固着してしまう。
【０００６】
基板に固着したデブリを除去する方法として、レーザ光による異物のトラッピング又はアブレーションが知られている（例えば、特許文献１）。特許文献１には、トラッピングの際に液体を異物へ滴下して液浸させ、浮力によりトラッピング力を補助する構成と、アブレーションにより異物を昇華する構成が記載されている。なお、前記液体はレーザ光によるトラッピングの際に滴下されるものであり、レーザアブレーションの際に滴下されるものではない。
【０００７】
また、デブリが基板に固着することを防止する方法として、被加工材全体を溶液の中に沈めて溶液の中でレーザ加工を行う方法が知られている（例えば、特許文献２）。特許文献２には、溶液によって満たされた容器の中に、被加工材全体を沈めて、被加工材全体を溶液の中に保持した状態で、レーザ加工する方法が記載されている。容器には、該容器の外側に突出する溶液の注入口と排出口が設けられていて、溶液は、容器内で循環している。レーザアブレーションによって生じた飛散物は溶液中に溶解する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−２７１２７４号公報
【特許文献２】特開平６−６８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１に記載された方法では、基板に固着したデブリを除去するために、別途レーザ光を照射する必要があり、作業工程が煩雑になる。
【００１０】
また、特許文献２に記載された方法では、注入口と排出口が外側に突出して設けられ且つ溶液を満たした容器が別途必要である。被加工材を位置決めのために搬送する際には、該容器内に被加工材を保持して容器ごと被加工材を搬送することになる。前記容器は、被加工材全体を溶液中に保持できる程度に、被加工材よりも大きく形成される必要があり、加えて、注入口と排出口が外側に突出して設けられていることから、前記被加工材を前記容器内に保持して搬送するためには、レーザ加工装置の搬送路において、被加工材のみを搬送するよりも広いスペースを確保しなければならず、実質的に不可能である。
【００１１】
また、特許文献２に記載された方法では、前記容器の溶液中に被加工材全体を沈めているため、被加工材を溶液中に保持して搬送した場合、被加工材が容器内で動いてしまう可能性がある。この場合、被加工材に対して、レーザ光の照射箇所を正確に位置決めすることが困難になる。また仮に、被加工材が容器内で動かないように、被加工材を容器内に固定する場合には、容器内に固定部を設けることが必要となり、装置がさらに複雑化するという問題点がある。更に対象が数ｍ角のガラス基板の場合、全体を水の中に沈めること、又搬送することは非常に困難である。
【００１２】
そこで本発明の目的は、レーザ加工の際に生じるデブリを取り除くために、前述した従来技術よりも省スペース化を図ることができ、且つ簡易な構成を備えるレーザ加工装置を提供することである。また、本発明の目的は、レーザ加工の際に生じるデブリ除去のために別途スペースを要することなく、且つ簡易にデブリ除去を実現できる工程を含むレーザ加工方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、レーザ加工装置に係るものである。上記目的を達成するために、本発明に係るレーザ加工装置は、被加工材の表面を加工するレーザ光を発する光源と、被加工材を搬送する搬送部と、レーザ光が搬送された被加工材の表面に照射されたことによって、被加工材から飛散した物質を捉えるために、被加工材の表面に液体を供給する液体供給部と、被加工材から飛散して液体の中に捉えられた物質を回収する飛散物回収部とを備える。液体供給部は、液体を被加工材の表面に霧状に噴射するように構成されてもよい。
【００１４】
本発明に係る他のレーザ加工装置は、被加工材の表面を加工するレーザ光を発する光源と、被加工材を搬送する搬送部と、レーザ光が搬送された被加工材の表面に照射されたことによって、被加工材から飛散した物質を捉えるために、被加工材の表面に蒸気を供給する蒸気供給部と、被加工材から飛散して蒸気の中に捉えられた物質を回収する飛散物回収部とを備える。
【００１５】
一例として、被加工材の表面に対向して配置した透光板をさらに備え、液体供給部は、透光板と被加工材の表面との間に液体を供給する。他の例として、被加工材の表面に対向して配置した透光板をさらに備え、蒸気供給部は、透光板と被加工材の表面との間に蒸気を供給する。
【００１６】
液体供給部は、被加工材における加工される表面の略全面を覆うように、液体を供給するように構成されてもよく、蒸気供給部は、被加工材における加工される表面の略全面を覆うように、蒸気を供給するように構成されてもよい。レーザから照射されたレーザ光を被加工材の表面に集光するマイクロレンズアレイをさらに備えてもよい。
【００１７】
一例として、光源は、レーザ光の波長を選択するように制御できるものであって、液体供給部は、選択された波長のレーザ光に対応する液体を供給するものである。他の例として、光源は、レーザ光の波長を選択するように制御できるものであって、蒸気供給部は、選択された波長のレーザ光に対応する蒸気を供給するものである。
【００１８】
本発明に係るレーザ加工方法は、被加工材を搬送するステップと、搬送された被加工材の表面に液体を供給するステップと、液体を供給した後に、液体を介して被加工材の表面にレーザ光を照射するステップと、レーザ光の照射によって被加工材から飛散し、液体の中に捉えられた物質を回収するステップとを含む。例えば、液体を供給するステップは、液体を被加工材の表面に霧状に噴射するステップを含む。
【００１９】
本発明に係る他のレーザ加工方法は、被加工材を搬送するステップと、搬送された被加工材の表面に蒸気を供給するステップと、蒸気を供給した後に、蒸気を介して被加工材の表面にレーザ光を照射するステップと、レーザ光の照射によって被加工材から飛散し、蒸気の中に捉えられた物質を回収するステップとを含む。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係るレーザ加工装置によれば、被加工材の表面に液体を供給する液体供給部と、被加工材から飛散して前記液体の中に捉えられた物質を回収する飛散物回収部とを備えることによって、レーザ加工の際に被加工材から飛散した物質を取り除くことができる。このレーザ加工装置において、液体供給部は被加工材の表面に液体を供給するように構成されている。したがって、被加工材は、レーザ加工される表面が液体によって覆われればよいものであり、被加工材全体が液体の中に沈められるものではない。これにより、被加工材全体を液体の中に保持するための容器は不要となり、容器内において液体を循環させるための機構も不要となる。このため、本発明に係るレーザ加工装置によれば、前述した従来技術よりも省スペース化を図ることができ、且つ簡易な構成によってレーザ加工の際に生じるデブリを取り除くことができる。
【００２１】
被加工材の表面に液体を霧状に噴射するように、液体供給部を構成した場合には、液体の供給に伴う被加工材の表面の温度変化を軽減することができる。
【００２２】
また、本発明に係る他のレーザ加工装置によれば、被加工材の表面に蒸気を供給する蒸気供給部と、被加工材から飛散して蒸気の中に捉えられた物質を回収する飛散物回収部とを備えることによって、レーザ加工の際に被加工材から飛散した物質を取り除くことができる。このレーザ加工装置において、蒸気供給部は被加工材の表面に蒸気を供給するように構成されている。このため、前述した液体を供給するレーザ加工装置と同様、本発明に係るレーザ加工装置によれば、前述した従来技術よりも省スペース化を図ることができ、且つ簡易な構成によってレーザ加工の際に生じるデブリを取り除くことができる。加えて、蒸気は温度調節しやすいため、供給する蒸気の温度を調節して、被加工材の表面に与える温度変化を軽減させることができる。
【００２３】
被加工材の表面に対向して配置した透光板をさらに備え、液体供給部によって、透光板と被加工材の表面との間に液体を供給するように構成した場合には、供給された液体は透光板と被加工材の表面との間に保持され又は流れることになるため、前記表面を覆う液体の厚みを均一にすることが可能となる。
【００２４】
被加工材の表面に対向して配置した透光板をさらに備え、蒸気供給部によって、透光板と被加工材の表面との間に蒸気を供給するように構成した場合には、供給された蒸気は透光板と被加工材の表面との間に保持されることになるため、前記表面を覆う蒸気の厚みを均一にすることが可能となる。
【００２５】
被加工材における加工される表面の略全面を覆うように、液体を供給する液体供給部を備える場合には、前記表面の略全面を液体によって覆うことができるため、液体供給部とレーザ光照射部分との厳密な位置合わせが不要になる。
【００２６】
被加工材における加工される表面の略全面を覆うように、蒸気を供給する蒸気供給部を備える場合には、前記表面の略全面を蒸気によって覆うことができるため、蒸気供給部とレーザ光照射部分との厳密な位置合わせが不要になる。
【００２７】
レーザから照射されたレーザ光を被加工材の表面に集光するマイクロレンズアレイを備える場合には、被加工材の表面の複数箇所にレーザ光を照射することができる。なお、この場合、前述のように、被加工材における加工される表面の略全面を覆うように液体又は蒸気を供給することによって、複数のレーザ光照射部分と液体供給部又は蒸気供給部との厳密な位置合わせが不要になる。
【００２８】
レーザ光の波長を選択するように制御できる光源と選択された波長のレーザ光に対応する液体を供給する液体供給部を備える場合、被加工材の材質や加工方法に応じてレーザ光の波長を選択し、選択した波長に対応した液体の種類を選択することができる。「選択された波長のレーザ光に対応する液体」とは、一例として、選択されたレーザ光の波長に対する吸収係数が小さい液体である。
【００２９】
レーザ光の波長を選択するように制御できる光源と選択された波長のレーザ光に対応する蒸気を供給する蒸気供給部を備える場合、被加工材の材質や加工方法に応じてレーザ光の波長を選択し、選択した波長に対応した蒸気の種類を選択することができる。「選択された波長のレーザ光に対応する蒸気」とは、一例として、選択されたレーザ光の波長に対する吸収係数が小さい液体から生成した蒸気である。
【００３０】
本発明に係るレーザ加工方法によれば、被加工材の表面に液体を供給するステップと、被加工材から飛散して液体の中に捉えられた物質を回収するステップとを含むことによって、レーザ加工の際に被加工材から飛散した物質を取り除くことができる。このレーザ加工方法において、被加工材の表面に液体が供給される。したがって、被加工材は、レーザ加工される表面が液体によって覆われるものであり、被加工材全体を液体の中に沈めるものではない。これにより、被加工材全体を液体の中に保持するための容器は不要となり、容器内において液体を循環させるための機構も不要となる。このため、本発明に係るレーザ加工方法によれば、デブリ除去のために別途スペースを要することなく且つ簡易に、レーザ加工の際に生じるデブリを取り除くことができる。
【００３１】
本発明に係るレーザ加工方法において、被加工材の表面に液体を霧状に噴射するステップを含む場合には、前述のように、被加工材の表面に与える温度変化を軽減することができる。
【００３２】
また、本発明に係る他のレーザ加工方法によれば、被加工材の表面に蒸気を供給するステップと、被加工材から飛散して蒸気の中に捉えられた物質を回収するステップとを備えることによって、レーザ加工の際に被加工材から飛散した物質を取り除くことができる。このレーザ加工方法において、蒸気は被加工材の表面に供給される。このため、前述した液体を供給するレーザ加工方法と同様、本発明に係るレーザ加工方法によれば、デブリ除去のための構成に別途スペースを要することなく且つ簡易に、レーザ加工の際に生じるデブリを取り除くことができる。加えて、蒸気は温度調節しやすいため、供給する蒸気の温度を調節して、被加工材の表面に与える温度変化を軽減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】第１の実施形態に係るレーザ加工装置の側面図である。
【図２】第１の実施形態に係るレーザ加工方法を示すフローチャートである。
【図３】図１のＡ部分拡大図である。
【図４】第２の実施形態に係るレーザ加工装置の側面図である。
【図５】第２の実施形態に係るレーザ加工装置における、複数の液体供給口と複数の飛散物回収口との位置関係を示す平面図である。
【図６】第３の実施形態に係るレーザ加工装置の側面図である。
【図７】図６のＢ部分拡大図である。
【図８】第３の実施形態に係るレーザ加工装置によってアニールした後のＴＦＴ基板加工工程を示す断面図である。
【図９】他の実施形態に係るレーザ加工方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
［第１の実施形態］
以下、本発明の実施の形態を添付の図により説明する。図１に第１の実施形態に係るレーザ加工装置の側面図を示す。レーザ加工装置１は、被加工材２を加工するためにレーザ光４を照射する光源３と、レーザ光４を被加工材２の表面２ａに集光するレンズ部５と、被加工材２を所望の位置に搬送する搬送部６とを備えている。さらに、レーザ加工装置１は、液体供給部７と飛散物回収部１０を備えている。液体供給部７は、液体供給口７ａを介して液体８を被加工材２の表面２ａに供給するように構成されている。液体供給口７ａは、被加工材２の端部において表面２ａの上方に位置している。飛散物回収部１０は、飛散物回収口１０ａを備え、レーザ光４の照射が終了した後に、被加工材２の照射部分から飛散した飛散物を含む液体８を飛散物回収口１０ａから吸引するように構成されている。飛散物回収口１０ａは、被加工材２の他の端部において表面２ａの上方に位置している。
【００３５】
レーザ加工装置１を用いたレーザ加工方法の工程を図２のフローチャートに示す。被加工材２は、搬送部６によって搬送される（ステップＳ１）。被加工材２が光源３に対して所定の場所に位置決めされると、液体供給部７の供給口７ａから、被加工材表面２ａに液体８が流し込まれる（ステップＳ２）。液体供給部７の供給口７ａから放出された液体８は被加工材表面２ａの端部から該表面２ａに沿って広がり、被加工材表面２ａの略全面を覆う。被加工材表面２ａを覆う液体８の層の厚さは１ｍｍ以下であることが望ましい。
【００３６】
被加工材表面２ａを液体８が覆うと、レーザアブレーションを実行するために光源３からレーザ光４を被加工材表面２ａに照射する（ステップＳ３）。被加工材表面２ａにおいてレーザ光４が照射された部分は高温化し、昇華蒸発する。これにより、被加工材表面２ａに凹部９が形成される。
【００３７】
図１におけるＡ部分の拡大図を図３に示す。レーザ光４によって凹部９を形成する過程において、レーザ光４の照射部分からは、高温化した液滴又は高温化した固体が飛散する。この飛散物１１は、照射部分から飛散して液体８の中に捉えられる。その後、飛散物１１の温度は低下するが、液体８の中に保持されているため、被加工材２に固着しない。仮に被加工材２に固着した場合であっても、その固着力は極めて弱くなる。
【００３８】
凹部９が形成されてレーザ光４の照射が終了すると、飛散物１１は液体８と共に、飛散物回収部１０によって飛散物回収口１０ａを介して吸引される（ステップＳ４）。液体８が蒸発している場合、飛散物回収部１０は、飛散物１１のみを吸引することになる。レーザ加工後に液体８が蒸発したとしても、飛散物１１は一度液体８の中に捉えられて冷却されている。したがって、前述のように、被加工材２には固着していないか、被加工材２に固着していたとしても、その固着力は極めて弱い。このため、液体８が蒸発した場合であっても、飛散物回収部１０は飛散物１１を吸引して回収することができる。
【００３９】
レーザ加工装置１において、液体供給部７は被加工材２の表面２ａに液体８を供給するように構成されている。被加工材２は、レーザ加工される表面２ａのみが液体８によって覆われればよいものであり、被加工材２全体が液体８の中に沈められるものではない。これにより、被加工材２を液体の中に保持するための容器は不要となり、容器内において液体を循環させるための機構も不要となる。このため、レーザ加工装置１によれば、被加工材２の搬送に際して、別途スペースを確保する必要がない。また、被加工材２の表面２ａに液体８を供給する液体供給部７と飛散物回収部１０を設けたことによって、簡易な構成でレーザ加工の際に生じるデブリを取り除くことができる。
【００４０】
［第２の実施形態］
図４に第２の実施形態に係るレーザ加工装置２０の側面図を示す。レーザ加工装置２０は、基板２２を加工するためにレーザ光２４を照射する光源２３と、レーザ光２４を基板表面２２ａの複数箇所に集光するマイクロレンズアレイ２５と、基板２２を所望の位置に搬送する搬送部２６とを備えている。また、レーザ加工装置２０は、マイクロレンズアレイ２５と基板表面２２ａとの間に、マスク部３１と透光板３２を備えている。マスク部３１は、石英ガラスなどからなる透明基板の表面に所定のパターンに形成された遮光部３１ａと透光部３１ｂを有する。
【００４１】
マスク部３１と基板表面２２ａとの間に設けられた透光板３２は、石英ガラスなどからなる透明基板である。透光板３２は、基板表面２２ａの略全体を覆うように、長方形に形成されていて、その四隅には図示しない突起が形成されている。透光板３２は、この突起が基板表面２２ａと接するように、基板２２の上に配置されている。したがって、基板表面２２ａと透光板３２との間には、前記突起の高さの分、空間が形成される。この形成された空間の高さ、すなわち、基板表面２２ａから透光板３２の裏面までの距離は、１ｍｍ以下に設定されている。
【００４２】
また、本実施形態において、基板２２は液体受け部３３にはめ込まれている。液体受け部３３は、基板２２の底面と接する底部３３ａと、底部３３ａから基板２２の側面に沿って該側面と接して上方に延びる側壁部３３ｂと、基板２２の側面との間に所定の空間を有する受け皿部３３ｃを備えている。液体受け部３３は、受け皿部３３ｃによって、基板表面２２ａからこぼれた液体２８を回収するものである。
【００４３】
さらに、レーザ加工装置２０は、複数の液体供給部２７と複数の飛散物回収部３０を備える。複数の液体供給部２７の液体供給口２７ａと、複数の飛散物回収部３０の飛散物回収口３０ａとの位置関係を図５に示す。図５は、透光板３２を配置した基板２２に対する、液体供給口２７ａ及び飛散物回収口３０ａの位置関係を、図４の平面方向から示している。複数の液体供給口２７ａ及び複数の飛散物回収口３０ａは、基板２２の主搬送方向Ｘに沿ってそれぞれ１列に形成されている。透光板３の幅は基板２２の幅よりも僅かに狭く、主搬送方向Ｘに沿って延びる２ヶ所の基板端部２２ｂ，２２ｃは、透光板３２よりも外側に露出している。複数の液体供給口２７ａは露出した基板端部２２ｂ上に位置して、透光板３と基板表面２２ａの間に形成された空間に液体２８を供給する。複数の飛散物回収口３０ａは露出した他方の基板端部２２ｃ上に位置して、透光板３２と基板表面２２ａの間に形成された空間から、液体２８と液体２８の中に捉えられた飛散物を吸引する。
【００４４】
レーザ加工装置２０を用いたレーザ加工方法について説明する。基板２２は、搬送部２６によって搬送され、レーザ光２４の照射位置に対して位置決めされる。このとき、複数の液体供給口２７ａ及び複数の飛散物回収口３０ａが基板２２の露出した端部２２ｂ，２２ｃに沿って配置（図５参照）されるように、基板２２の位置又は複数の液体供給口２７ａ及び複数の飛散物回収口３０ａの位置が調整される。なお、複数の液体供給口２７ａから流れ込む液体２８によって基板表面２２ａの略全面が覆われるため、レーザ光２４の照射位置に対して、複数の液体供給口２７ａ及び複数の飛散物回収口３０ａの位置決めを厳密に行う必要はない。
【００４５】
基板２２と複数の液体供給口２７ａ及び複数の飛散物回収口３０ａとの位置決めが完了すると、複数の液体供給部２７は、液体供給口２７ａを介して、透光板３２と基板表面２２ａとの間の空間に液体２８を供給する。液体２８は該空間を満たし、基板表面２２ａと透光板３２の裏面に沿って広がっていく。基板表面２２ａから透光板３２の裏面までの距離は１ｍｍ以下に設定されているため、基板表面２２ａを覆う液体２８の層を１ｍｍ以下の均一な厚さに保持することができる。基板表面２２ａからこぼれた液体２８は、液体受け部３３によって回収される。
【００４６】
基板表面２２ａの略全面を液体２８が覆うと、レーザアブレーションによって基板表面２２ａをパターニングするために、光源２３からレーザ光２４を基板表面２２ａに照射する。照射されたレーザ光２４は、マイクロレンズアレイ２５によって集光され、マスク部３１を介して、基板表面２２ａを高温化し、昇華蒸発させる。これにより、基板表面２２ａにパターン２９が形成される。パターン２９を形成する際に飛散した飛散物は、基板表面２２ａを覆う液体２８の中に捉えられる。レーザ光２４の照射が終了すると、飛散物回収部３０によって、飛散物が液体２８と共に吸引される。
【００４７】
第２の実施形態に係るレーザ加工装置２０は、基板表面２２ａとの間に所定に空間が形成されるように配置した透光板３２を備えることにより、第１の実施形態において前述した利点に加えて、基板表面２２ａを覆う液体２８の厚みを均一にすることができるという利点を有している。また、液体受け部３３を備えることによって、基板表面２２ａからこぼれた液体２８を回収することができる。なお、基板表面２２ａに供給する液体２８の量は、基板表面２２ａの面積を考慮して決定することができる。液体受け部３３は、基板表面２２ａからこぼれる少量の液体を受け止めることができればよいので、受け皿部３３ｃにおける基板２２の外側への突出量は大きくない。したがって、液体受け部３３を設けたとしても、基板２２の搬送に際して、別途スペースを確保する必要性は極めて低い。
【００４８】
［第３の実施形態］
図６に第３の実施形態に係るレーザ加工装置４０の側面図を示す。レーザ加工装置４０は、低温ポリシリコン薄膜トランジスタ基板を形成するために、薄膜トランジスタ（以下、「ＴＦＴ」という）基板のアモルファスシリコン膜をアニールするレーザアニール装置として機能する。
【００４９】
レーザ加工装置４０は、ＴＦＴ基板４２を加工するためにレーザ光４４を照射する光源４３と、レーザ光４４をＴＦＴ基板表面４２ａの複数箇所に集光するマイクロレンズアレイ４５と、ＴＦＴ基板４２を所望の位置に搬送する搬送部４６とを備えている。また、レーザ加工装置４０は、マイクロレンズアレイ４５とＴＦＴ基板表面４２ａとの間に、透光板５２を備えている。透光板５２は、第２の実施形態において前述した透光板３２と同様の構成を有し、ＴＦＴ基板表面４２ａとの間に１ｍｍ以下の空間を保持して、ＴＦＴ基板表面４２ａ上に配置されている。ＴＦＴ基板４２がはめ込まれた液体受け部４３は、第２の実施形態における液体受け部３３と同様の構成を有する。
【００５０】
また、レーザ加工装置４０は、複数の液体供給部４７及び飛散物回収部５０を備える。複数の液体供給部４７及び飛散物回収部５０は、第２の実施形態における液体供給部２７及び飛散物回収部３０に対応し、複数の液体供給部４７の液体供給口４７ａ及び飛散物回収部５０の飛散物回収口５０ａの位置関係は、図５を参照して前述した複数の液体供給口２７ａ及び飛散物回収口３０ａの位置関係と同様である。
【００５１】
第２の実施形態と異なる点として、液体供給部４７は、液体４８を霧状に供給するように構成されている。
【００５２】
レーザ加工装置４０を用いたレーザ加工方法について説明する。ＴＦＴ基板４２は、搬送部４６によって搬送され、レーザ光４４の照射位置に対して位置決めされる。ＴＦＴ基板４２はアモルファスシリコン膜６１を備え、ＴＦＴ基板表面４２ａは、アモルファスシリコン膜６１の表面である。基板４２と複数の液体供給口４７ａ及び複数の飛散物回収口５０ａとの位置決めが完了すると、複数の液体供給部４７は、液体供給口４７ａを介して、透光板５２とＴＦＴ基板表面４２ａとの間の空間に液体４８を霧状に噴射する。霧状の液体４８は該空間を満たし、基板表面４２ａと透光板５２の裏面に沿って広がり、ＴＦＴ基板表面４２ａと透光板５２との間に保持される。ＴＦＴ基板表面４２ａの略全面を液体４８が覆うと、ＴＦＴ基板４２のアモルファスシリコン膜６１をレーザアニールするために、光源４３からレーザ光４４を基板表面４２ａに照射する。図６におけるＢ部分拡大図を図７（ａ）及び図７（ｂ）に示す。
【００５３】
図７（ａ）に示すように、ＴＦＴ基板４２のガラス基板６２にはゲート電極６３が形成され、該ゲート電極６３を覆ってＳｉＮ絶縁膜６４が積層され、ＳｉＮ絶縁膜６４上にアモルファスシリコン膜６１が積層されている。アモルファスシリコン膜６１はＴＦＴ基板表面４２ａを構成しており、レーザ光４４はＴＦＴ形成領域のアモルファスシリコン膜６１に所定時間照射される。レーザ光４４を所定時間照射すると、図７（ｂ）に示すように、照射した部分のアモルファスシリコン膜６１が溶融する。レーザ光４４を照射してアモルファスシリコン膜６１をアニールしている間、アモルファスシリコン膜６１から高温化した物質が飛散する場合がある。本発明を用いれば、溶融したアモルファスシリコンからの飛散物質は全てＴＦＴ基板表面４２ａを覆う液体４８の中に捉えられ、ガラス基板を汚染させることはない。
【００５４】
レーザ光４４の照射が終了すると、溶融したアモルファスシリコン膜６１ａは、急速に冷却されて再結晶し、ポリシリコン膜が形成される。飛散物回収部５０は、飛散物回収口５０ａから飛散物と液体４８を吸引して、飛散物を回収する。
【００５５】
アニール後のＴＦＴ基板４２は、図８（ｃ）に示すように、ポリシリコン膜６６上に所定パターンのレジストマスク６７を形成し、図８（ｄ）に示すように、アモルファスシリコン膜６１、ポリシリコン膜６６及びＳｉＮ絶縁膜６４をエッチングする。次いで、図８（ｅ）に示すように、レジストマスク６７を除去することによって、ゲート電極６３上に所定パターンのポリシリコン膜６６が形成されたＴＦＴ基板を得ることができる。このＴＦＴ基板のポリシリコン膜６６上にソース電極及びドレイン電極を形成することによって低温ポリシリコンＴＦＴ基板を形成することができる。
【００５６】
上記レーザアニールにおいては、アモルファスシリコン膜６１のアニール中に、アニールされているＴＦＴ基板表面４２ａの温度が変化すると、形成される結晶にばらつきが生じてしまう。第３の実施形態に係るレーザ加工装置４０は、液体４８を霧状に供給する構成を有することによって、第１の実施形態及び第２の実施形態において前述した利点に加えて、液体の供給に伴うＴＦＴ基板表面４２ａの温度変化を軽減することができるという利点を有している。
【００５７】
［他の実施形態］
以上、本発明の実施形態について述べたが、本発明は既述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて各種の変形及び変更が可能である。一例として、上記第２の実施形態及び第３の実施形態は、被加工材の表面に液体を供給する構成を有しているが、液体の代わりに蒸気を供給するように構成してもよい。この場合、液体供給部２７，４７は、それぞれ蒸気供給部として機能する。液体の代わりに蒸気を利用したレーザ加工方法の工程を図９のフローチャートに示す。ステップＳ１１〜Ｓ１４は、図２を参照して説明したステップＳ１〜Ｓ４に対応している。蒸気は温度調節しやすいため、供給する蒸気の温度を調節して、被加工材の表面に与える温度変化を軽減させることができる。
【００５８】
上記第１の実施形態から第３の実施形態において、液体供給部７，２７，４７と飛散物回収部１０，３０，５０を別個の構成部材として示しているが、これに限定されない。液体供給部７，２７，４７に吸引機能を付加して、液体供給部７，２７，４７と飛散物回収部１０，３０，５０を一体的に構成してもよい。
【００５９】
上記第２の実施形態及び第３の実施形態は、液体受け部３３，４３を備えているが、これに限定されず、液体受け部３３，４３を備えていなくてもよい。また、液体受け部３３，４３を飛散物回収部として機能させてもよい。この場合、一例として液体供給部２７，４７は、レーザ光２４，４４の照射が終了した後に、基板表面２２ａ，４２ａに新たに液体を供給して、基板表面２２ａ，４２ａを洗い流す。飛散物を包含した液体２８，４８は新たに供給された液体によって洗い流されて、基板表面２２ａ，４２ａから液体受け部３３，４３に流れ落ちる。このように、液体受け部３３，４３を飛散物回収部として機能させる場合には、吸引機能を有する飛散物回収部３０，５０を設けなくてもよい。
【００６０】
上記第１の実施形態から第３の実施形態において、供給する液体８，２８，４８は、特定の種類の液体に限定されない。液体の種類は、被加工材の材質に化学反応せず、レーザ光を吸収しないものを選択することが望ましい。第３の実施形態において、一例として、光源４３をエキシマレーザ光源とし、３０８ｎｍ又は３５３ｎｍの波長を有するレーザ光４４を５０Ｈｚの繰り返し周期で放射するように構成した場合、供給する液体４８として水を選択することができる。水はＴＦＴ基板表面４２ａを構成するアモルファスシリコン膜６１の材質に影響を与えず、且つ３０８ｎｍ又は３５３ｎｍの波長の光に対する吸収係数は極めて低いからである。
【００６１】
なお、その他、紫外線を吸収しない液体として、有機酸、糖又はアミノ酸の溶液、アミン液等が挙げられる。したがって、３０８ｎｍ又は３５３ｎｍのレーザ光等、紫外領域の波長を有するレーザ光を照射する場合には、被加工材の材質を考慮した上で、有機酸、糖又はアミノ酸の溶液、アミン液等を被加工材の表面に供給する液体として選択してもよい。
【００６２】
上記第１の実施形態から第３の実施形態において、液体供給部７，２７，４７が、レーザ光の波長に対応する液体８，２８，４８を供給するように構成してもよい。例えば、光源３，２３，４３は、レーザ光の波長を選択できるように構成される。液体供給部７，２７，４７は、図示しない複数の液体タンクに連結し、複数の液体タンク内にはそれぞれ異なる種類の液体が保持されている。一例として、光源３，２３，４３が３０８ｎｍ又は１０６４ｎｍの波長のレーザ光を選択的に照射するように構成されている場合、第１の液体タンクに、３０８ｎｍの波長の光を吸収しにくい液体を保持し、第２の液体タンクに１０６４ｎｍの波長の光を吸収しにくい液体を保持するように構成する。この場合、液体供給部７，２７，４７は、照射するレーザ光が３０８ｎｍの場合には、第１の液体タンクから液体を供給し、照射するレーザ光が１０６４ｎｍの場合には、第２の液体タンクから液体を供給するように構成される。
【００６３】
被加工物の表面に液体の代わりに蒸気を供給する場合であっても、液体と同様に、蒸気の種類は限定されない。レーザ光の波長に対応する蒸気を供給する場合には、例えば、上記第１の液体タンクと上記第２の液体タンクとを蒸気生成部を介して蒸気供給部に連結し、照射するレーザ光の波長に応じて、上記第１の液体タンク又は上記第２の液体タンクから液体を蒸気生成部に供給するように構成してもよい。
【００６４】
また、上記第１の実施形態から第３の実施形態において、液体８，２８，４８は、被加工材表面２ａ，基板表面２２ａ，ＴＦＴ基板表面４２ａの略全面を覆うように供給されているが、これに限定されない。例えば、被加工材表面において、レーザ光を照射する部分にのみ液体又は蒸気を供給するように構成してもよい。
【符号の説明】
【００６５】
１，２０，４０  レーザ加工装置
２  被加工材
２ａ  被加工材表面
３，２３，４３  光源
４，２４，４４  レーザ光
５  レンズ部
６，２６，４６  搬送部
７，２７，４７  液体供給部
８，２８，４８  液体
１０，３０，５０  飛散物回収部
２２  基板
２２ａ  基板表面
２５，４５  マイクロレンズアレイ
３２，５２  透光板
４２  ＴＦＴ基板
４２ａ  ＴＦＴ基板表面
【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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