(57)【要約】【課題】高い位置精度で良好な露光処理を施すことができる露光装置および露光方法を提供すること。【解決手段】露光装置５は、光導波路用部材１００’（被処理物）に向けてレーザーＬ（光）を射出する光源５１と、光導波路用部材１００’と光源５１との間に設けられ、上部鏡筒５２１と反射鏡５２２とを備えるヘッド上部５２と、中間部鏡筒５３１と集光レンズ５３２と光学窓５３３と第３ガス供給部５３４とを備えるヘッド中間部５３と、レーザーＬが通過可能でかつ上端が閉塞されている内空部５４１０と内空部５４１０の上部に開口しかつ第１ガスＧ１を内空部５４１０に供給可能な第１ガス供給部５４２とを備えるヘッド下部５４と、光導波路用部材１００’を支持するステージ５５と、を有する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理物に向けて光を射出する光源と、
前記被処理物と前記光源との間に設けられ、前記光が通過可能でかつ上端が閉塞されている内空部と、前記内空部の上部に開口しかつ第１ガスを前記内空部に供給可能な第１ガス供給部と、を備えるヘッドと、
を有することを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記第１ガスの比重は、空気より小さい請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】
前記内空部は、下端が開放されている請求項１または２に記載の露光装置。
【請求項４】
前記ヘッドは、さらに、第２ガスを前記内空部の下部に向けて供給する第２ガス供給部を備える請求項３に記載の露光装置。
【請求項５】
前記第２ガス供給部は、前記光の照射方向とは異なる方向に前記第２ガスを流通させる請求項４に記載の露光装置。
【請求項６】
前記ヘッドは、さらに、前記内空部の下部に開口し前記第１ガスを排気可能なガス排気部を備える請求項１ないし５のいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項７】
さらに、前記被処理物を載置可能なステージを有し、
前記被処理物と前記ヘッドとの離間距離が、０．１〜５ｍｍである請求項１ないし６のいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項８】
被処理物に向けて光を照射する露光方法であって、
前記光の照射方向とは異なる方向で空気より比重の小さいガスを流通させ、前記ガスを流通させた状態において前記被処理物に前記光を照射することを特徴とする露光方法。
【請求項９】
前記ガスは、空気より比重の小さい希ガスを主成分とする請求項８に記載の露光方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光装置および露光方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
レーザーを照射することにより被加工物を加工するレーザー加工法は、非接触加工法であり、被加工物に過剰な外力が加わらないので、加工歪みが生じ易い材料や薄肉のものに対しても高精度の加工を施すことができるという特長を有している。また、機械加工の困難な材料に対しても加工することができる場合があり、その点でも有用である。
【０００３】
レーザー加工では、レーザー発振器で発生させたレーザーをマスクやレンズ等の光学系を介して成形し、それを被加工物に照射して材料を気化させることにより、任意の加工痕を形成する。
【０００４】
例えば特許文献１には、エキシマーレーザーを用いて、光導波路に斜め４５度の傾斜面を加工し、これを光反射用の鏡面（ミラー）として用いることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１６９０４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、このようなレーザー加工においては、レーザーの照射精度が加工精度を左右する。このため、レーザーの照射精度をできるだけ高めることが必要になる。
【０００７】
図８は、従来の露光装置を示す断面図である。
図８に示す露光装置９は、光源９１と、上部鏡筒９２１と反射鏡９２２とを備えるヘッド上部９２と、下部鏡筒９３１と集光レンズ９３２とを備えるヘッド下部９３と、ヘッド下部９３の下方にＨｅガスを供給するヘリウムガス供給部９４と、被加工物９９（被処理物）を支持するステージ９５と、を有している。
【０００８】
このような露光装置９では、光源９１から出射したレーザーＬを被加工物９９に集束させ、被加工物９９の構成材料を気化させることにより、任意の加工痕を形成することができる。
【０００９】
このようなレーザー加工では、被加工物９９に向けてガスを噴射しつつ加工することがある。例えば、図８に示す露光装置９の場合、下部鏡筒９３１の下方にＨｅガスを噴射しつつレーザー加工を行う。
【００１０】
ところが、加工部の近傍では、空気とＨｅガスとが入り混じった状態が生じる。空気とＨｅガスとの間には屈折率差があるため、空気とＨｅガスの混在状態が絶えず変化するのに伴って屈折率差が変化する。このため、レーザーＬの光路が絶えず揺れ動くこととなり、加工精度が低下するという問題が発生する。
【００１１】
また、Ｈｅガスの一部は、ヘッド上部９２とヘッド下部９３との隙間から侵入し、上部鏡筒９２１の内部においてレーザーＬの光路を揺れ動かすこととなる。
【００１２】
本発明の目的は、高い位置精度で良好な露光処理を施すことができる露光装置および露光方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
このような目的は、下記（１）〜（９）の本発明により達成される。
（１）  被処理物に向けて光を射出する光源と、
前記被処理物と前記光源との間に設けられ、前記光が通過可能でかつ上端が閉塞されている内空部と、前記内空部の上部に開口しかつ第１ガスを前記内空部に供給可能な第１ガス供給部と、を備えるヘッドと、
を有することを特徴とする露光装置。
【００１４】
（２）  前記第１ガスの比重は、空気より小さい上記（１）に記載の露光装置。
（３）  前記内空部は、下端が開放されている上記（１）または（２）に記載の露光装置。
【００１５】
（４）  前記ヘッドは、さらに、第２ガスを前記内空部の下部に向けて供給する第２ガス供給部を備える上記（３）に記載の露光装置。
【００１６】
（５）  前記第２ガス供給部は、前記光の照射方向とは異なる方向に前記第２ガスを流通させる上記（４）に記載の露光装置。
【００１７】
（６）  前記ヘッドは、さらに、前記内空部の下部に開口し前記第１ガスを排気可能なガス排気部を備える上記（１）ないし（５）のいずれかに記載の露光装置。
【００１８】
（７）  さらに、前記被処理物を載置可能なステージを有し、
前記被処理物と前記ヘッドとの離間距離が、０．１〜５ｍｍである上記（１）ないし（６）のいずれかに記載の露光装置。
【００１９】
（８）  被処理物に向けて光を照射する露光方法であって、
前記光の照射方向とは異なる方向で空気より比重の小さいガスを流通させ、前記ガスを流通させた状態において前記被処理物に前記光を照射することを特徴とする露光方法。
【００２０】
（９）  前記ガスは、空気より比重の小さい希ガスを主成分とする上記（８）に記載の露光方法。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、高い位置精度で良好な露光処理を施すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の露光装置を用いて製造される物の一例としての光導波路を示す（一部透過して示す）斜視図である。
【図２】図１に示す光導波路を示す断面図である。
【図３】凹部を形成することによって図１に示す光導波路を形成可能な光導波路用部材を示す斜視図である。
【図４】本発明の露光装置の第１実施形態を示す断面図である。
【図５】本発明の露光装置の第２実施形態を示す断面図である。
【図６】図５に示す露光装置の一部を拡大して示す斜視図である。
【図７】本発明の露光装置の第１、第２実施形態の変形例を示す断面図である。
【図８】従来の露光装置を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の露光装置および露光方法について添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００２４】
本発明の露光装置および露光方法は、様々な露光プロセスに適用可能であるが、一例として光導波路のミラーをレーザー加工によって形成するプロセスに適用することが挙げられる。ここでは、露光装置や露光方法の説明に先立ち、レーザー加工によって形成されたミラーを有する光導波路について説明する。
【００２５】
＜光導波路＞
図１は、本発明の露光装置を用いて製造される物の一例としての光導波路を示す（一部透過して示す）斜視図であり、図２は、図１に示す光導波路を示す断面図である。なお、図１、２は、それぞれ光導波路の一部のみを図示したものであり、それ以外の部位については図示を省略している。
【００２６】
図１に示す光導波路１００は、帯状をなしており、その長手方向の一端部と他端部との間で光信号を伝送し、光通信を行うことができる。
【００２７】
図１に示す光導波路１００は、下側からクラッド層１１、コア層１３およびクラッド層１２を積層してなる導波部１０を備えている。コア層１３中には長尺状のコア部１４とその側面に隣接して設けられた側面クラッド部１５とが形成されている。
【００２８】
図１に示すコア層１３中に形成されているコア部１４は、クラッド部（側面クラッド部１５および各クラッド層１１、１２）で囲まれており、コア部１４に光を閉じ込めて伝搬することができる。
【００２９】
また、光導波路１００は、導波部１０の下面に積層された第１カバーフィルム２と、導波部１０の上面に積層された第２カバーフィルム３と、を備えている。
【００３０】
さらに、光導波路１００は、第２カバーフィルム３、クラッド層１２、コア層１３およびクラッド層１１を貫通する凹部１７０を備えている。そして、凹部１７０の内壁面の一部が、コア部１４を斜めに横断する傾斜面１７１となる。この傾斜面１７１は、コア部１４の光路を変換するミラーとして機能する。このミラーを介してコア部１４と他の光学部品とを光学的に接続することができる。例えば、図１に示すコア部１４を右側から左側へ伝搬する光は、傾斜面１７１で下方に反射され、第１カバーフィルム２を透過して光導波路１００の外部に導かれる。
【００３１】
また、傾斜面１７１は、図１、２に示すように、第２カバーフィルム３からクラッド層１２とコア層１３とを経てクラッド層１１に至るまでの間に連続して形成された平坦面である。また、凹部１７０の内側面のうち、傾斜面１７１に対向する位置には、別の傾斜面１７２が設けられている。この傾斜面１７２も、傾斜面１７１と同様、第２カバーフィルム３からクラッド層１２とコア層１３とを経てクラッド層１１に至るまでの間に連続して形成された平坦面である。
【００３２】
一方、凹部１７０の内側面のうち、コア部１４の光軸とほぼ平行な２つの面は、それぞれクラッド層１１の下面に対して垂直な直立面１７３、１７４である。
【００３３】
このような２つの傾斜面１７１、１７２と２つの直立面１７３、１７４とにより、凹部１７０の内側面が構成されている。
【００３４】
また、図３は、凹部１７０を形成することによって図１に示す光導波路１００を形成可能な光導波路用部材１００’を示す斜視図である。図３に示す光導波路用部材１００’は、光導波路１００のうち、凹部１７０を形成する前の状態に相当する。
【００３５】
この光導波路用部材１００’に対し、第２カバーフィルム３側からレーザーを照射することにより、光導波路用部材１００’の一部を除去する加工を施す。これにより、凹部１７０が形成され、光導波路１００が得られる。
【００３６】
＜露光装置＞
≪第１実施形態≫
次に、本発明の露光装置の第１実施形態について説明する。なお、以下の説明では、露光処理の被処理物として光導波路用部材１００’を用いた例について説明する。
【００３７】
図４は、本発明の露光装置の第１実施形態を示す断面図である。
図４に示す露光装置５は、レーザーＬを射出する光源５１と、上部鏡筒５２１と反射鏡５２２とを備えるヘッド上部５２と、中間部鏡筒５３１と集光レンズ５３２と光学窓５３３と第３ガス供給部５３４とを備えるヘッド中間部５３と、下部鏡筒５４１と第１ガス供給部５４２とを備えるヘッド下部５４と、光導波路用部材１００’（被処理物）を支持するステージ５５と、を有している。以下、各部の構成について順次詳述する。
【００３８】
（光源）
光源５１としては、レーザーＬを射出可能な光源であれば特に限定されないが、例えば、ＹＡＧレーザー、ＹＶＯ４レーザー、Ｙｂレーザー、半導体レーザーのような各種固体レーザー、ＣＯ２レーザー、Ｈｅ−Ｎｅレーザー、エキシマーレーザーのような各種気体レーザー等が挙げられる。このうち、光量の均等性や加工に適した波長であるといった観点から、エキシマーレーザーが好ましく用いられる。
【００３９】
（ヘッド上部）
光源５１から射出されたレーザーＬは、ヘッド上部５２に入射する。
【００４０】
上部鏡筒５２１は、両端が開口している筒状体である。この筒状体は、いかなる形状であってもよいが、本実施形態では、その軸線が途中で９０°曲がっている。
【００４１】
反射鏡５２２は、上部鏡筒５２１の内壁面に設けられており、レーザーＬを反射して光路を変換する。上部鏡筒５２１に入射したレーザーＬの光路は、反射鏡５２２で下方に変換され、ヘッド中間部５３へと射出される。
【００４２】
なお、本実施形態に係る上部鏡筒５２１は、その両端が開口しているが、任意の部材によって両端が塞がれていてもよい。この場合、透光性を有する部材を用いることにより、レーザーＬの透過損失を抑制するのが好ましい。また、透光性を有する部材は、レンズ、フィルター、プリズムのような光学要素としての機能を有するものであってもよい。
【００４３】
また、両端のみでなく、上部鏡筒５２１の内部にも、任意の部材が設けられていてもよい。
【００４４】
また、上部鏡筒５２１の横断面形状は、特に限定されず、真円、長円、楕円のような円形であっても、四角形、六角形、八角形のような多角形であってもよい。
【００４５】
（ヘッド中間部）
ヘッド上部５２から射出されたレーザーＬは、ヘッド中間部５３に入射する。
【００４６】
中間部鏡筒５３１は、両端が開口している筒状体である。この筒状体は、いかなる形状であってもよいが、本実施形態では、下方に向かうにつれて内径が徐々に減少している部分を有する円筒状をなしている。
【００４７】
集光レンズ５３２は、中間部鏡筒５３１の上端に設けられており、レーザーＬを屈折させる。屈折したレーザーＬは、後述する光学窓５３３およびヘッド下部５４を介して光導波路用部材１００’の表面に集光される。集光レンズ５３２としては、例えば、凸レンズが挙げられる。
【００４８】
光学窓５３３は、中間部鏡筒５３１の下端に設けられており、レーザーＬを透過させる。透過したレーザーＬは、ヘッド下部５４に入射する。光学窓５３３としては、例えば、透光性を有する平板等が挙げられる。
【００４９】
なお、集光レンズ５３２は、他の光学要素、例えば発散レンズ（凹レンズ）、フィルター、プリズム等で代替されていてもよいし、透光性を有する平板等で代替されていてもよい。
【００５０】
また、光学窓５３３も、他の光学要素、例えば集光レンズ（凸レンズ）、発散レンズ、フィルター、プリズム等で代替されていてもよい。
さらに、集光レンズ５３２や光学窓５３３以外の光学要素が付加されていてもよい。
【００５１】
第３ガス供給部５３４は、中間部鏡筒５３１の内空部５３１０に第３ガスＧ３を供給する。この第３ガス供給部５３４は、図示しない第３ガスＧ３の発生部と中間部鏡筒５３１とを接続する配管であり、この配管は中間部鏡筒５３１内（内空部５３１０）に開口している。供給された第３ガスＧ３は、内空部５３１０に充填される。これにより、内空部５３１０の屈折率が場所によらずほぼ一定になる。このため、内空部５３１０において雰囲気のムラに伴う屈折率のムラが少なくなり、内空部５３１０を通過するレーザーＬにおいて、屈折率差による屈折が生じ難くなる。その結果、レーザーＬを目的とする位置に導き易くなり、光導波路用部材１００’に到達するレーザーＬを目的の位置に精度よく照射することができる。
【００５２】
第３ガスＧ３は、いかなるガスであってもよく、例えば空気、酸素、水素、二酸化炭素等であってもよいが、窒素ガス、ヘリウムガス、ネオンガス、アルゴンガスのような不活性ガスが好ましく用いられる。これらの不活性ガスを用いることにより、第３ガスＧ３自体の活性が低くなるため、例えばレーザー加工によって光導波路用部材１００’から発生した気化物が第３ガスＧ３と化学的に結合する確率を低くすることができる。これにより、仮に第３ガスＧ３が加工部近傍に流れたとしても、気化物と第３ガスＧ３との結合物が発生するのを抑制し、気化物の速やかな発生が阻害され難くなる。その結果、レーザー加工のレート（加工速度）が低下するのを抑制することができる。また、特に窒素ガスは、空気との間で比重や屈折率の差が小さいので、内空部５３１０内の空気が完全に置換されていない場合でも、窒素ガスの偏在や屈折率差に伴う屈折が生じ難くなる。その結果、内空部５３１０を通過するレーザーＬの光路の安定化と、レーザー加工のレートの安定化と、を両立させることができる。
【００５３】
なお、内空部５３１０は、気密構造でなくてもよいが、好ましくは気密構造とされる。気密構造にすることで、内空部５３１０に供給された第３ガスＧ３をより確実に閉じ込めることができる。その結果、内空部５３１０の雰囲気が特に安定し、内空部５３１０を通過するレーザーＬの光路を特に安定化させることができる。
【００５４】
また、ヘッド上部５２とヘッド中間部５３との間の距離は、任意に調整可能になっていてもよい。すなわち、ステージとヘッド中間部５３との距離が、任意に調整可能になっていてもよい。これにより、レーザーＬの集光位置を光導波路用部材１００’に容易に合わせることができる。
【００５５】
また、中間部鏡筒５３１の横断面形状は、特に限定されず、真円、長円、楕円のような円形であっても、四角形、六角形、八角形のような多角形であってもよい。
【００５６】
なお、第３ガス供給部５３４は必要に応じて設けられればよく、省略されてもよい。この場合、内空部５３１０が気密構造であれば、内空部５３１０の雰囲気を一定に維持することができるので、内空部５３１０を通過するレーザーＬの光路を安定化させることができる。
【００５７】
（ヘッド下部）
ヘッド中間部５３から射出されたレーザーＬは、ヘッド下部５４に入射する。
【００５８】
下部鏡筒５４１は、両端が開口している筒状体である。この筒状体は、いかなる形状であってもよいが、本実施形態では、内径がほぼ一定の円筒状をなしている。また、下部鏡筒５４１の上端には、ヘッド中間部５３の下端が差し込まれている。これにより、下部鏡筒５４１の上端はヘッド中間部５３で閉塞されている。
【００５９】
一方、下部鏡筒５４１の下端は、開放されている。そして、下部鏡筒５４１と光導波路用部材１００’との間には、隙間５６が設けられている。
【００６０】
第１ガス供給部５４２は、下部鏡筒５４１の内空部５４１０に第１ガスＧ１を供給する。この第１ガス供給部５４２は、図示しない第１ガスＧ１の発生部と下部鏡筒５４１とを接続する配管であり、この配管は下部鏡筒５４１内（内空部５４１０）の上部に開口している。このため、第１ガス供給部５４２から供給された第１ガスＧ１は、内空部５４１０の上部を徐々に置換し、内空部５４１０の下部から溢れ出す。
【００６１】
このようにして第１ガス供給部５４２から第１ガスＧ１が継続的に供給されると、第１ガスＧ１は、隙間５６にも広がり、さらに隙間５６から外部に拡散する。このため、隙間５６では、第１ガスＧ１が継続的に移動することとなる。その結果、レーザー加工によって光導波路用部材１００’から発生した気化物は、継続的に移動している第１ガスＧ１の流れに乗って運ばれ、外部に拡散されることとなる。これにより、気化物が光導波路用部材１００’やヘッド下部５４の近傍に滞留することが防止され、レーザー加工に伴う物質の気化を停滞させないようにすることができる。その結果、レーザー加工のレートの安定化を図ることができる。
【００６２】
また、上述した下部鏡筒５４１の構造により、内空部５４１０内を第１ガスＧ１によってほぼ充填することができる。換言すれば、内空部５４１０は、その上部が閉塞しているとともに、その上部に対して第１ガスＧ１が供給されるようになっているので、内空部５４１０内を第１ガスＧ１によって充填し易くなっている。これにより、内空部５４１０の屈折率は場所によらずほぼ一定になる。このため、内空部５４１０において雰囲気のムラに伴う屈折率のムラが少なくなり、内空部５４１０を通過するレーザーＬにおいて、屈折率差による屈折が生じ難くなる。また、内空部５４１０はその上部が閉塞されているので、第１ガスＧ１と、ヘッド中間部５３の内空部５３１０に供給される第３ガスＧ３とが、従来のように互いに混じり合うことが防止される。このため、第１ガスＧ１と第３ガスＧ３とが混じり合うことによる屈折率差の発生も防止されることとなる。その結果、レーザーＬを目的とする位置に導き易くなり、光導波路用部材１００’に到達するレーザーＬを目的の位置に精度よく照射することができる。
【００６３】
なお、仮に、内空部５４１０において雰囲気にムラがある場合、屈折率の差を伴う界面が分布することとなる。このため、この界面をレーザーＬが通過するとき、屈折率差に伴ってレーザーＬが屈折する。雰囲気のムラの状態は、あらかじめ予測することは困難であるため、レーザーＬの屈折の有無や屈折角もあらかじめ予測することができない。しかも、雰囲気のムラは経時的に変化するため、レーザーＬの屈折の有無や屈折角も経時的に変化する。その結果、光導波路用部材１００’におけるレーザーＬの到達位置も、経時的に揺動してしまうことになる。
【００６４】
第１ガスＧ１は、いかなるガスであってもよく、例えば空気、酸素、水素、二酸化炭素等であってもよいが、窒素ガス、ヘリウムガス、ネオンガス、アルゴンガスのような不活性ガスが好ましく用いられる。これらの不活性ガスを用いることにより、第１ガスＧ１自体の活性が低くなるため、例えばレーザー加工によって光導波路用部材１００’から発生した気化物が第１ガスＧ１と化学的に結合する確率を低くすることができる。これにより、気化物と第１ガスＧ１との結合物が発生するのを抑制し、気化物の速やかな発生が阻害され難くなる。その結果、レーザー加工のレートが低下するのを抑制することができる。
【００６５】
なお、第１ガス供給部５４２は、内空部５４１０の上部に開口していればよいが、このときの「上部」とは、内空部５４１０の鉛直方向においてとり得る最も長い距離の中間点を基準点としたとき、その基準点よりも鉛直上方の部分を指す。そして、第１ガス供給部５４２が内空部５４１０の鉛直方向においてとり得る最も長い距離のうち、上端から２０％以下の位置に開口しているのが好ましい。これにより、第１ガスＧ１による置換がより効率よく行われる。
【００６６】
また、本実施形態では、下部鏡筒５４１の上端にヘッド中間部５３が差し込まれることによって、結果的に内空部５４１０の上端が閉塞されているが、これ以外の構造、例えばヘッド下部５４が、下部鏡筒５４１の上端を塞ぐ蓋を備えていてもよい。
【００６７】
また、本実施形態では、ヘッド中間部５３とヘッド下部５４とが互いに別の部材であり、これらが気密的に接続されることによって内空部５４１０を画成しているが、ヘッド中間部５３およびヘッド下部５４は、一体構造になっていてもよい。
【００６８】
また、第１ガスＧ１には、空気より比重が小さいガスが好ましく用いられ、空気より比重が小さい希ガスを主成分とするガスがより好ましく用いられ、ヘリウムガスを主成分とするガスがさらに好ましく用いられる。このようなガスを用いることにより、内空部５４１０内に供給された第１ガスＧ１は、内空部５４１０の上部からより確実に空気を置換する。このため、内空部５４１０内をより確実に第１ガスＧ１によって充填し、高濃度に維持することができる。その結果、内空部５４１０の屈折率をとりわけ一定にすることができ、レーザーＬの光路のさらなる安定化を図ることができる。これにより、レーザーＬが到達する位置の安定化を図ることができる。
【００６９】
また、このような第１ガスＧ１を用いることで、レーザー加工により発生した気化物が第１ガスＧ１の流れに乗って運ばれるとき、加工部周辺から気化物を速やかに引き離すことができる。このため、気化物の濃度を下げることができ、新たな気化物の発生を促進することができる。これにより、レーザー加工のレートが低下するのを抑制し、加工効率をより高めることができる。
【００７０】
また、希ガスであれば、レーザー加工に伴って第１ガスＧ１と光導波路用部材１００’とが意図せず反応してしまうのを抑制することができる。これにより、加工部の変質、劣化等を抑制することができる。
【００７１】
なお、第１ガスＧ１の比重は、０．９以下であるのが好ましく、０．５以下であるのがより好ましい。これにより、内空部５４１０内を第１ガスＧ１によってより短時間に置換することができる。
【００７２】
また、前述したように、内空部５４１０の下端は開放されているので、内空部５４１０から溢れ出た第１ガスＧ１は、下部鏡筒５４１と光導波路用部材１００’との隙間５６に広がりながら拡散する。このため、光導波路用部材１００’は、第１ガスＧ１に覆われた状態下でレーザー加工に供される。その結果、加工部の酸化や変質を抑えつつ加工することができ、加工精度をより高めることができる。
【００７３】
また、内空部５４１０の下端全体が開口している必要はなく、一部のみが開口していてもよいが、開口部をレーザーＬが通過するようになっているのが好ましい。これにより、加工部周辺を第１ガスＧ１で覆うことができる。
【００７４】
なお、ヘッド下部５４と光導波路用部材１００’との離間距離Ｓ１は、特に限定されないが、０．１〜５ｍｍ程度であるのが好ましく、０．２〜３ｍｍ程度であるのがより好ましく、０．３〜２ｍｍ程度であるのがさらに好ましい。離間距離Ｓ１を前記範囲内に設定することにより、第１ガスＧ１が隙間５６に留まり易くなり、加工部周辺における第１ガスＧ１の濃度をより高濃度に維持し易くなる。このため、加工部周辺に空気が入り混じる確率をさらに低下させることができ、加工部の酸化や変質をより確実に抑えることができる。加えて、離間距離Ｓ１を前記範囲内に設定することにより、内空部５４１０から第１ガスＧ１が溢れ出るとき、その流速を十分に確保することができる。このため、レーザー加工によって光導波路用部材１００’から発生した気化物を、第１ガスＧ１の流れに乗せて速やかに排出することができる。これにより、気化物が付着する確率をより下げることができる。
【００７５】
また、下部鏡筒５４１の横断面形状は、特に限定されず、真円、長円、楕円のような円形であっても、四角形、六角形、八角形のような多角形であってもよい。
【００７６】
また、第１ガスＧ１の供給速度は、内空部５４１０の体積や離間距離Ｓ１、レーザーＬの出力等に応じて適宜設定されるが、一例として、０．１〜１００［Ｌ／分］であるのが好ましく、０．３〜５０［Ｌ／分］であるのがより好ましい。これにより、内空部５４１０から溢れ出る第１ガスＧ１の流速が必要かつ十分に大きくなり、発生した気化物を十分に速やかに拡散させることができる。その結果、気化物が付着する確率をより下げることができる。
【００７７】
（ステージ）
ステージ５５は、光導波路用部材１００’を支持し得る台座であれば、いかなるものであってもよい。
【００７８】
また、ステージ５５は、光導波路用部材１００’を２次元で移動し得るＸ−Ｙステージであってもよく、３次元に移動し得るＸ−Ｙ−Ｚステージであってもよい。このような移動機構を備えたステージを用いるとともに、その動作と露光とを協調させることにより、光導波路用部材１００’の目的の位置に、目的の深さ形状を有する凹部１７０を容易に形成することができる。
【００７９】
なお、ステージ５５に移動機構がない場合には、ヘッド上部５２、ヘッド中間部５３およびヘッド下部５４に移動機構が設けられていればよい。また、これらの双方に移動機構が設けられていてもよい。
【００８０】
以上、本実施形態に係る露光装置５の構成について詳述したが、各部の構成は上記のものに限定されない。
【００８１】
例えば、本実施形態では、レーザーＬを走査する等の観点から、中間部鏡筒５３１や下部鏡筒５４１の軸線を鉛直方向と平行にするのが好ましいが、必ずしも平行でなくてもよい。この場合、軸線と鉛直線とがなす角度は、３０°以下であるのが好ましく、２０°以下であるのがより好ましい。
【００８２】
また、ヘッド上部５２が備える反射鏡５２２は、必要に応じて設けられればよく、例えばレーザーＬの光路を変換する必要がない場合には、省略されてもよい。
【００８３】
また、露光装置５には、上記以外の構成が付加されていてもよい。かかる構成としては、例えば、レーザーＬを成形するマスク等が挙げられる。
【００８４】
また、露光装置５は、レーザー加工以外の用途に用いられてもよい。かかる用途としては、例えば、表面改質、光反応、光硬化、レーザー溶接、レーザー加熱等が挙げられる。
【００８５】
≪第２実施形態≫
次に、本発明の露光装置の第２実施形態および本発明の露光方法の実施形態について説明する。
【００８６】
図５は、本発明の露光装置の第２実施形態を示す断面図であり、図６は、図５に示す露光装置の一部を拡大して示す斜視図である。
【００８７】
以下、第２実施形態について説明するが、以下の説明では、第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。
【００８８】
第２実施形態に係る露光装置５は、ヘッド下部５４の構成が異なる以外、第１実施形態に係る露光装置５と同様である。
【００８９】
図５に示す露光装置５は、レーザーＬを射出する光源５１と、上部鏡筒５２１と反射鏡５２２とを備えるヘッド上部５２と、中間部鏡筒５３１と集光レンズ５３２と光学窓５３３と第３ガス供給部５３４とを備えるヘッド中間部５３と、下部鏡筒５４１と第１ガス供給部５４２とカバー部材５４３とを備えるヘッド下部５４と、光導波路用部材１００’（被処理物）を支持するステージ５５と、を有している。すなわち、図５に示すヘッド下部５４は、カバー部材５４３が追加されている以外、図４に示すヘッド下部５４と同様である。
【００９０】
図５に示すカバー部材５４３は、上部鏡筒５２１と連通する筒状体である。この筒状体は、いかなる形状であってもよいが、本実施形態では、その軸線が鉛直線とほぼ平行になるよう配置されている。
【００９１】
カバー部材５４３の内空部５４１０は、下部鏡筒５４１の内空部５４１０と連通している。そして、これらの内空部５４１０をレーザーＬが通過し、光導波路用部材１００’に集光するようになっている。
【００９２】
また、カバー部材５４３の下面５４３１は、ステージ５５の上面５５１とほぼ平行になっている。これにより、ステージ５５の上面５５１にシート状の光導波路用部材１００’を載置し、光導波路用部材１００’の表面に沿ってカバー部材５４３を相対的に移動させたとき、光導波路用部材１００’とカバー部材５４３との離間距離を一定に維持しながら移動させることができる。
【００９３】
また、カバー部材５４３には、その下面５４３１に露出するように流路５４３２および流路５４３３が形成されている。この流路５４３２および流路５４３３は、それぞれカバー部材５４３の下面５４３１の一部を上方に凹没させた溝のような形状をなしている。
【００９４】
ここで、カバー部材５４３の外側面、すなわち下面５４３１から上方に向かって立設された面のうち、互いに対向する２つの面を外側面５４３４、５４３５とすると、流路５４３２は、外側面５４３４と内空部５４１０とを接続している。つまり、流路５４３２は、外側面５４３４と内空部５４１０の双方に開口している。また、流路５４３３は、外側面５４３５と内空部５４１０とを接続している。つまり、流路５４３３は、外側面５４３５と内空部５４１０の双方に開口している。これにより、流路５４３２、内空部５４１０および流路５４３３は、ステージ５５の上面５５１と平行に延在する連続した流路を形成する。
【００９５】
これらの流路５４３２および流路５４３３の平面視形状、すなわち、カバー部材５４３の下面５４３１を平面視したときの形状は、特に限定されないが、本実施形態では、流路５４３２が細長い長方形であり、流路５４３３は台形である。このうち、流路５４３３の台形の上底は内空部５４１０に接し、下底は外側面５４３５に接している。その結果、流路５４３３は、内空部５４１０側から外側面５４３５側に向かって横断面積は徐々に大きくなるよう構成されている。
【００９６】
以上のようなカバー部材５４３を備えるヘッド下部５４では、流路５４３２が第２ガスＧ２を内空部５４１０に供給する第２ガス供給部として機能する。なお、第２ガスＧ２は、図５に示す流路５４３２の左側から右側に向かって供給されるが、流路５４３２の下方が隙間５６に開放しているので、第２ガスＧ２は隙間５６に溢れながら流通する。その結果、隙間５６は、第２ガスＧ２で高濃度に満たされることとなる。
【００９７】
一方、内空部５４１０に供給された第１ガスＧ１は、図５に示す内空部５４１０の上方から下方に向かって流通し、内空部５４１０の下部において、流路５４３２から流れてきた第２ガスＧ２と合流する。そして、第１ガスＧ１と第２ガスＧ２の混合ガスは、流路５４３３を経てヘッド下部５４の外部に排気される。すなわち、流路５４３３は、混合ガスをヘッド下部５４の外部に排気するガス排気部として機能する。このため、レーザー加工によって光導波路用部材１００’から発生した気化物は、この混合ガスの流れに乗って強制的に運ばれ、外部に拡散されることとなる。これにより、気化物が光導波路用部材１００’やヘッド下部５４の近傍に滞留することが防止され、レーザー加工に伴う物質の気化を停滞させないようにすることができる。その結果、レーザー加工のレートの安定化を図ることができる。
【００９８】
また、ガス排気部が設けられることにより、混合ガスの流通方向（排気方向）が安定化する。このため、加工部（処理領域）に外部の空気が入り混じる確率を下げることができ、雰囲気のムラに伴う屈折率のムラが生じるのを抑制することができるので、レーザーＬの光路のさらなる安定化を図ることができる。
【００９９】
また、本実施形態では、特に、第２ガスＧ２を内空部５４１０の下部に向けて供給しているため、内空部５４１０の下部におけるガスの流速をより高めることができる。その結果、気化物をより速やかに移動させることができ、気化物が付着する確率をさらに下げることができる。なお、内空部５４１０の下部は、レーザー加工の加工部に近接しているので、この部位に第２ガスＧ２が供給されることにより、発生した直後の気化物を加工部（処理領域）からより速やかに引き離すことができる。その結果、加工部のさらなる清浄化を図ることができる。
【０１００】
また、流路５４３２は、レーザーＬの照射方向、すなわち内空部５４１０の延在方向とは異なる方向に第２ガスＧ２を流通させるようになっている。具体的には、図５におけるレーザーＬの照射方向は、鉛直方向とほぼ平行であるが、流路５４３２は、鉛直方向とほぼ直交している。このため、第１ガスＧ１の流れと第２ガスＧ２の流れとが互いに阻害し難くなり、無駄な乱流が生じ難くなるので、これらの混合ガスを流路５４３３において速やかに排気することができる。その結果、レーザー加工によって発生した気化物を、加工部から速やかにかつ確実に引き離すことができるので、加工部のさらなる清浄化を図ることができる。
【０１０１】
さらに、流路５４３３は、図６に示すように、平面視形状が台形であり、外側面５４３５側に向かうにつれて幅（横断面積）が徐々に大きくなるように構成されている。このため、流路５４３３を介して第１ガスＧ１と第２ガスＧ２の混合ガスをカバー部材５４３の外部に排気するとき、混合ガスの流通抵抗を抑えるとともに、混合ガスが空気によって速やかに希釈される。その結果、レーザー加工によって発生した気化物を、加工部やヘッド下部５４からより速やかに引き離すことができる。
【０１０２】
なお、流路５４３３の下流端には、必要に応じて排気ポンプのような強制排気手段が設けられていてもよい。これにより、混合ガスがより速やかに排気されることとなる。
【０１０３】
また、下部鏡筒５４１の内空部５４１０は、略円錐状をなしており、鉛直下方に向かうにつれて横断面積が徐々に小さくなるように構成されている。このため、内空部５４１０はレーザーＬの伝搬を妨げることなく、内空部５４１０に供給された第１ガスＧ１をカバー部材５４３の内空部５４１０に向けて円滑に流通させることができる。このため、内空部５４１０において速やかで滞りなく第１ガスＧ１の入れ替えを行うことができ、隙間５６のガスが内空部５４１０に逆流してしまうのを抑制することができる。その結果、内空部５４１０を清浄な状態で長期にわたって維持することができる。
【０１０４】
第２ガスＧ２は、いかなるガスであってもよく、例えば空気、酸素、水素、二酸化炭素等であってもよいが、窒素ガス、ヘリウムガス、ネオンガス、アルゴンガスのような不活性ガスが好ましく用いられる。これらの不活性ガスを用いることにより、第２ガスＧ２自体の活性が低くなるため、例えばレーザー加工によって光導波路用部材１００’から発生した気化物が第２ガスＧ２と化学的に結合する確率を低くすることができる。これにより、気化物と第２ガスＧ２との結合物が発生するのを抑制し、気化物の速やかな発生が阻害され難くなる。その結果、レーザー加工のレートが低下するのを抑制することができる。
【０１０５】
また、第２ガスＧ２は、空気より比重が小さいガスが好ましく用いられ、空気より比重が小さい希ガスを主成分とするガスがより好ましく用いられ、ヘリウムガスを主成分とするガスがさらに好ましく用いられる。このようなガスを用いることにより、レーザー加工により発生した気化物が第２ガスＧ２の流れに乗って運ばれるとき、加工部周辺から気化物を速やかに引き離すことができる。このため、気化物の濃度を下げることができ、新たな気化物の発生を促進することができる。これにより、レーザー加工のレート（加工速度）が低下するのを抑制し、加工効率をより高めることができる。
【０１０６】
また、希ガスであれば、レーザー加工に伴って第２ガスＧ２と光導波路用部材１００’とが意図せず反応してしまうのを抑制することができる。これにより、加工部の変質、劣化等を抑制することができる。
【０１０７】
なお、第２ガスＧ２の比重は、０．９以下であるのが好ましく、０．５以下であるのがより好ましい。これにより、レーザー加工によって発生した気化物を、より速やかに排出することができる。
【０１０８】
また、第２ガスＧ２は、第１ガスＧ１と異なるガスであってもよいが、屈折率が互いに近い（屈折率差が０．００５以下程度）ガスであるのが好ましく、同じガスであるのがより好ましい。これにより、第１ガスＧ１と第２ガスＧ２とが混じり合っても、屈折率差を伴う界面が形成されない。その結果、混合ガスをレーザーＬが通過したときに、意図しない光路のずれが発生するのを抑制することができる。
【０１０９】
以上、本実施形態に係るヘッド下部５４の構成について詳述したが、本発明に係るヘッド下部の構成は上記のものに限定されない。
例えば、内空部５４１０は、横断面積が変化しない円柱状であってもよい。
【０１１０】
また、流路５４３２の平面視形状は台形であってもよく、一方、流路５４３３の平面視形状は長方形であってもよい。
【０１１１】
また、流路５４３２および流路５４３３は、それぞれ内空部５４１０の下部に開口していることが好ましいが、これらの流路は必ずしも内空部５４１０の下部に開口している必要はなく、それ以外の部位に開口していてもよい。なお、内空部５４１０の「下部」とは、内空部５４１０の鉛直方向においてとり得る最も長い距離の中間点を基準点としたとき、その基準点よりも鉛直下方の部分を指す。そして、下端から２０％以下の位置に開口しているのが好ましい。これにより、加工部周辺に対して第２ガスＧ２をより確実に供給することができる。
【０１１２】
また、本実施形態では、下部鏡筒５４１の上端にヘッド中間部５３が差し込まれることによって、結果的に内空部５４１０の上端が閉塞されているが、これ以外の構造、例えばヘッド下部５４が、下部鏡筒５４１の上端を塞ぐ蓋を備えていてもよい。
【０１１３】
また、本実施形態では、ヘッド中間部５３とヘッド下部５４とが互いに別の部材であり、これらが気密的に接続されることによって内空部５４１０を画成しているが、ヘッド中間部５３およびヘッド下部５４は、一体構造になっていてもよい。
【０１１４】
さらに、本実施形態では、下部鏡筒５４１とカバー部材５４３とが互いに別の部材であり、これらが気密的に接続されることによって内空部５４１０を画成しているが、下部鏡筒５４１およびカバー部材５４３は、一体構造になっていてもよい。
なお、第２実施形態では、第１実施形態と同様の効果が得られる。
【０１１５】
＜変形例＞
次に、前記実施形態の変形例について説明する。
【０１１６】
図７は、本発明の露光装置の第１、第２実施形態の変形例を示す断面図である。
以下、変形例について説明するが、以下の説明では、第１、第２実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。
【０１１７】
かかる変形例は、ヘッド下部５４の構造が異なる以外、第１、第２実施形態と同様である。
【０１１８】
図７に示すヘッド下部５４は、第１実施形態と同様の下部鏡筒５４１を有している。換言すれば、図７に示すヘッド下部５４には、図５に示すカバー部材５４３が省略されている。また、下部鏡筒５４１の内空部５４１０には、流路５４３２と流路５４３３とがそれぞれ開口している。
【０１１９】
このうち、流路５４３２は、第２ガスＧ２の発生部と内空部５４１０の下部とを接続する配管であり、第２実施形態と同様、第２ガス供給部として機能する。
【０１２０】
また、流路５４３３は、下部鏡筒５４１の外部と内空部５４１０の下部とを接続する配管であり、第２実施形態と同様、ガス排気部として機能する。
【０１２１】
なお、平面視において、流路５４３２と流路５４３３とは、内空部５４１０を介して互いに対向するように配置されているのが好ましい。これにより、第２実施形態と同様、ガスの流れが安定するため、レーザー加工による気化物をより速やかに排気することができる。
以上の変形例でも、第１、第２実施形態と同様の効果が得られる。
【０１２２】
以上、本発明の露光装置および露光方法について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【０１２３】
例えば、本発明の露光装置は、前述した実施形態に任意の構成が付加されたものであってもよいし、複数の実施形態を組み合わせたものであってもよい。
【０１２４】
また、本発明の露光方法は、前述した実施形態に任意の工程が付加されたものであってもよい。
【符号の説明】
【０１２５】
２          第１カバーフィルム
３          第２カバーフィルム
５          露光装置
９          露光装置
１０        導波部
１１        クラッド層
１２        クラッド層
１３        コア層
１４        コア部
１５        側面クラッド部
５１        光源
５２        ヘッド上部
５３        ヘッド中間部
５４        ヘッド下部
５５        ステージ
５６        隙間
９１        光源
９２        ヘッド上部
９３        ヘッド下部
９４        ヘリウムガス供給部
９５        ステージ
９９        被加工物
１００      光導波路
１００’    光導波路用部材
１７０      凹部
１７１      傾斜面
１７２      傾斜面
１７３      直立面
１７４      直立面
５２１      上部鏡筒
５２２      反射鏡
５３１      中間部鏡筒
５３２      集光レンズ
５３３      光学窓
５３４      第３ガス供給部
５４１      下部鏡筒
５４２      第１ガス供給部
５４３      カバー部材
５５１      上面
９２１      上部鏡筒
９２２      反射鏡
９３１      下部鏡筒
９３２      集光レンズ
５３１０    内空部
５４１０    内空部
５４３１    下面
５４３２    流路
５４３３    流路
５４３４    外側面
５４３５    外側面
Ｇ１        第１ガス
Ｇ２        第２ガス
Ｇ３        第３ガス
Ｌ          レーザー
Ｓ１        離間距離
【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】
2017164766.tif 000009
【図８】
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