JP2006263803A - レーザ加工方法及びレーザ加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 加工対象基板の熱膨張に伴いレーザビームを入射すべき被入射位置がずれても、所望の被入射位置と実際に入射する位置とのずれを小さくすることができ、新規な構成を有するレーザ加工方法を提供する。
【解決手段】 （ａ）レーザ入射により加工すべき複数の被入射位置が画定されており、少なくとも一部の被入射位置について、該被入射位置ごとに当該被入射位置との相対位置関係が決められたアライメントマークが形成されている加工対象基板を準備する。（ｂ）１つのアライメントマークを検出し、その検出された位置に基づき、当該アライメントマークに対応する被入射位置とレーザ光軸との位置合わせ情報を得る。（ｃ）この位置合わせ情報に基づき、検出されたアライメントマークに対応する被入射位置にレーザ入射を行う。（ｄ）レーザ未入射の被入射位置に対し工程（ｂ）及び（ｃ）を少なくとも１回繰り返す。
【選択図】 図１

Description

本発明は、レーザ加工方法及びレーザ加工装置に関し、特に、加工対象基板上の予め決められた位置にレーザビームを入射させるレーザ加工方法、及びその方法に用いることができるレーザ加工装置に関する。

加工対象基板にレーザビームを照射する加工において、レーザ照射に伴い加工対象基板に熱膨張が生じる。熱膨張に伴い、被加工面上のレーザビームを入射すべき被入射位置が、熱膨張前の位置からずれる。

例えば特許文献１に、以下のようなレーザ加工装置が開示されている。このレーザ加工装置は、ウエハを露光するために用いられる。ＸＹステージ上に取り付けられたウエハホルダに、ウエハを保持する。ＸＹステージ上の、ウエハホルダの近傍に、ウエハホルダを取り囲むように、複数のギャップセンサが設置される。各ギャップセンサが、ウエハホルダの端面のＸＹステージに対する位置ずれ量を計測する。ギャップセンサの個数は、少なくとも３個以上が望ましい。

ウエハにレーザビームが入射すると、ウエハ及びウエハホルダが昇温して熱膨張する。ギャップセンサの計測結果に基づき、熱膨張に伴うウエハホルダの変形量が求められる。ウエハホルダの変形量に基づき、ＸＹステージを移動させて、ウエハホルダに保持されたウエハの位置を補正し、ウエハ上の所望の被入射位置にレーザビームを入射させる。

特開平１１−８７２２８号公報

特許文献１のレーザ加工装置では、ウエハを保持するウエハホルダの位置ずれを計測するための複数のギャップセンサが必要となる。

本発明の一目的は、加工対象基板の熱膨張に伴って、加工対象基板上のレーザビームを入射すべき被入射位置がずれても、所望の被入射位置と実際に入射する位置とのずれを小さくすることができ、新規な構成を有するレーザ加工方法、及びその方法に用いることができるレーザ加工装置を提供することである。

本発明の一観点によれば、（ａ）表面上に、レーザビームを入射して加工すべき複数の被入射位置が画定されており、少なくとも一部の被入射位置について、該被入射位置ごとに、当該被入射位置との相対位置関係が決められたアライメントマークが形成されている加工対象基板を準備する工程と、（ｂ）１つのアライメントマークを検出し、アライメントマークの検出された位置に基づいて、当該アライメントマークに対応する被入射位置とレーザビームの光軸との位置合わせを行うための位置合わせ情報を得る工程と、（ｃ）前記工程（ｂ）で得られた位置合わせ情報に基づいて、該工程（ｂ）で検出されたアライメントマークに対応する被入射位置にレーザビームを入射する工程と、（ｄ）未だレーザビームの入射していない被入射位置に対して、前記工程（ｂ）及び（ｃ）を、少なくとも１回繰り返す工程とを有するレーザ加工方法が提供される。

本発明の他の観点によれば、レーザビームを出射するレーザ光源と、表面上に、レーザビームを入射して加工すべき複数の被入射位置が画定されており、少なくとも一部の被入射位置について、該被入射位置ごとに、当該被入射位置との相対位置関係が決められたアライメントマークが形成されている加工対象基板を保持する保持台と、前記レーザ光源から出射したレーザビームの光軸及び前記保持台の一方を他方に対して移動させて、前記加工対象基板上のレーザビーム入射点を移動させる移動機構と、前記保持台に保持された加工対象基板に形成されたアライメントマークの位置を検出可能な位置検出器と、制御装置とを有し、該制御装置は、（Ａ）１つのアライメントマークを検出し、アライメントマークの検出された位置に基づいて、当該アライメントマークに対応する被入射位置とレーザビームの光軸との位置合わせを行うための位置合わせ情報を得る工程と、（Ｂ）前記工程（Ａ）で得られた位置合わせ情報に基づいて、該工程（Ａ）で検出されたアライメントマークに対応する被入射位置にレーザビームを入射する工程と、（Ｃ）未だレーザビームの入射していない被入射位置に対して、前記工程（Ａ）及び（Ｂ）を、少なくとも１回繰り返す工程とが行われるように、前記レーザ光源、移動機構、及び位置検出器を制御するレーザ加工装置が提供される。

例えば、レーザ加工に伴って加工対象基板が熱膨張すると、加工対象基板上に画定された被入射位置が、熱膨張前の位置からずれる。加工対象基板に、被入射位置ごとに、当該被入射位置に対して相対位置関係が決められたアライメントマークを形成しておけば、アライメントマークを検出することにより、アライメントマークの検出された位置に基づいて、例えば熱膨張に伴ってずれた後の被入射位置を特定することができる。これにより、被入射位置にレーザビームを入射させることができる。

図１は、本発明の実施例によるレーザ加工装置を示す概略図である。レーザ光源１が、パルスレーザビームを出射する。レーザ光源１は、例えばエキシマレーザである。レーザ光源１から出射したレーザビームが、例えば正方形の開口を有するマスク２に入射して、そのビーム断面がマスク２の開口に対応した形状に整形される。

マスク２から出射したレーザビームが、結像レンズ３を透過して加工対象基板４に入射する。結像レンズ３により、マスク２の開口が、加工対象基板４の表面に結像する。加工対象基板４上のビーム断面は、例えば１辺の長さが１０ｍｍの正方形である。加工対象基板４は、表面に非晶質シリコン膜が形成されたガラス基板であり、例えば７３０ｍｍ×９２０ｍｍの矩形形状を有する。非晶質シリコン膜にレーザビームが入射することにより、非晶質シリコン膜が多結晶化される。

保持台５が、加工対象基板４を保持する。移動機構５ｂが、基台５ａに対して保持台５を移動させる。保持台５が、被加工面に平行な方向に加工対象基板４を移動させることにより、被加工面上でレーザビームの入射点が移動する。制御装置１０が、サーボ機構５ｃに、保持台５の目標位置を示す位置データを出力する。保持台５が目標位置に移動するように、サーボ機構５ｃが、移動機構５ｂを制御する。保持台５に固定されたＸＹ直交座標系を定義する。

トリガ発生装置１ａに、保持台５の移動機構５ｂから、保持台５の位置を示す位置データが入力される。トリガ発生装置１ａが、保持台５の位置に基づいて、保持台５が目標移動ピッチだけ移動したか否かを判定する。保持台５が目標移動ピッチだけ移動する毎に、トリガ発生装置１ａが、パルスレーザビームを出射させる契機信号を、レーザ光源１に出力する。判定の基準となる目標移動ピッチの値は、制御装置１０からトリガ発生装置１ａに入力される。

基台５ａに対する位置が固定され、例えばＣＣＤ撮像素子を含んで構成されるカメラ６が、加工対象基板４の表面に形成されたアライメントマークを検出する。保持台５が、加工対象基板４を移動させることにより、カメラ６の視野内にアライメントマークを移動することができる。カメラ６が、制御装置１０に、画像データを出力する。制御装置１０が、カメラ６の視野内におけるアライメントマークの位置、及び保持台５の位置データ（保持台５の目標位置を示す位置データ）に基づき、アライメントマークのＸＹ座標を求める。

図２に、保持台５に保持された矩形形状の加工対象基板４の平面図を示す。なお、図に示す加工対象基板４は、レーザ照射に伴う熱膨張が生じていない状態である。加工対象基板４の一辺に平行な方向をＰ軸方向とし、それに直交する辺に平行な方向をＱ軸方向とするＰＱ直交座標系が、加工対象基板４に固定されている。

加工対象基板４の四隅にそれぞれ基板アライメントマークＭ０１〜Ｍ０４が形成されている。これらの基板アライメントマークＭ０１〜Ｍ０４のＰＱ座標は、予め決められている。加工対象基板４が保持台５上の所定位置に載置された後、基板アライメントマークＭ０１〜Ｍ０４のＸＹ座標が求められる。基板アライメントマークＭ０１〜Ｍ０４のＸＹ座標に基づき、ＸＹ座標系とＰＱ座標系とが関連付けられる。

加工対象基板４の表面に、ｎ個の被入射位置Ｐ１ａ〜Ｐｎａ、及びｎ個の被入射位置Ｐ１ｂ〜Ｐｎｂが画定されている。Ｑ軸に平行な一辺の近傍に、Ｑ軸方向に等間隔に並んで被入射位置Ｐ１ａ〜Ｐｎａが配置され、Ｑ軸に平行な他辺の近傍に、Ｑ軸方向に等間隔に並んで被入射位置Ｐ１ｂ〜Ｐｎｂが配置されている。被入射位置Ｐ１ａ〜ＰｎａのＱ軸方向に関する位置と、被入射位置Ｐ１ｂ〜ＰｎｂのＱ軸方向に関する位置とがそれぞれ一致する。被入射位置Ｐ１ａ〜Ｐｎａと、被入射位置Ｐ１ｂ〜Ｐｎｂとをそれぞれ結び、Ｐ軸方向に平行なｎ本の被走査線分Ａ１〜Ａｎが画定される。各被走査線分Ａ１〜Ａｎの両端間の距離がＬ１である。

被入射位置Ｐ１ａ〜Ｐｎａ及びＰ１ｂ〜Ｐｎｂについて、被入射位置ごとに、当該被入射位置との相対位置関係が決められた行アライメントマークＭ１ａ〜Ｍｎａ及びＭ１ｂ〜Ｍｎｂが形成されている。被入射位置Ｐ１ａ〜Ｐｎａ及びＰ１ｂ〜Ｐｎｂと、行アライメントマークＭ１ａ〜Ｍｎａ及びＭ１ｂ〜Ｍｎｂとがそれぞれ対応する。例えば、被入射位置Ｐ１ａと行アライメントマークＭ１ａとが対応し（被入射位置Ｐ１ａと行アライメントマークＭ１ａとの相対位置関係が決められており）、被入射位置Ｐ２ｂと行アライメントマークＭ２ｂとが対応する（被入射位置Ｐ２ｂと行アライメントマークＭ２ｂとの相対位置関係が決められている）。

各線分Ａ１〜Ａｎ上に、間隔Ｄ１毎に被入射位置が画定されている。距離Ｌ１は、間隔Ｄ１の整数倍の長さである。間隔Ｄ１は、線分上の各被入射位置にレーザビームの光軸を位置合わせしてパルスレーザビームを入射させたとき、パルスレーザビームの照射領域が、被走査線分上に隙間なく並ぶように設定される。また、Ｑ軸方向に関してもパルスレーザビームの照射領域が隙間なく並ぶように、被走査線分同士の間隔が設定されている。

なお、行アライメントマークＭ１ａ〜Ｍｎａ及びＭ１ｂ〜Ｍｎｂは、例えば、被加工面上のシリコン膜の一部を除去することにより形成される。

次に、第１の実施例によるレーザ加工方法について説明する。まず、最初に走査される被走査線分Ａ１の始点となる被入射位置Ｐ１ａ（始点Ｐ１ａ）に対応する行アライメントマークＭ１ａのＸＹ座標を検出する。次に、行アライメントマークＭ１ａのＸＹ座標と、行アライメントマークＭ１ａ及び始点Ｐ１ａの相対位置関係とに基づき、始点Ｐ１ａのＸＹ座標を求める。
次に、被走査線分Ａ１の終点となる被入射位置Ｐ１ｂ（終点Ｐ１ｂ）に対応する行アライメントマークＭ１ｂのＸＹ座標を検出する。次に、行アライメントマークＭ１ｂのＸＹ座標と、行アライメントマークＭ１ｂ及び終点Ｐ１ｂの相対位置関係とに基づき、終点Ｐ１ｂのＸＹ座標を求める。

次に、行アライメントマークＭ１ａの検出された位置に基づいて求められた始点Ｐ１ａのＸＹ座標に基づき、加工対象基板４を移動させて、始点Ｐ１ａとレーザビームの光軸とを位置合わせする。

次に、行アライメントマークＭ１ｂの検出された位置に基づいて求められた終点Ｐ１ｂのＸＹ座標に基づき、加工対象基板４を移動させて、被加工面上のレーザビーム入射点を、始点Ｐ１ａから終点Ｐ１ｂまで移動させながら、被加工面にパルスレーザビームを入射させる。最初のパルスレーザビームを、始点Ｐ１ａに入射させ、以後、被加工面上でレーザビーム入射点が目標移動ピッチだけ移動する毎に、パルスレーザビームを１ショット照射する。目標移動ピッチは、レーザ照射開始前の加工対象基板４における被走査線分上に並ぶ被入射位置の間隔Ｄ１と等しくする。終点Ｐ１ｂにパルスレーザビームが入射したら、レーザ照射を中断する。このようにして、被走査線分Ａ１の走査が終了する。

次に、２番目に走査される被走査線分Ａ２の始点となる被入射位置Ｐ２ｂ（始点Ｐ２ｂ）に対応する行アライメントマークＭ２ｂのＸＹ座標を検出する。次に、行アライメントマークＭ２ｂのＸＹ座標と、行アライメントマークＭ２ｂ及び始点Ｐ２ｂの相対位置関係とに基づき、始点Ｐ２ｂのＸＹ座標を求める。

次に、被走査線分Ａ２の終点となる被入射位置Ｐ２ａ（終点Ｐ２ａ）に対応する行アライメントマークＭ２ａのＸＹ座標を検出する。次に、行アライメントマークＭ２ａのＸＹ座標と、行アライメントマークＭ２ａ及び終点Ｐ２ａの相対位置関係とに基づき、終点Ｐ２ａのＸＹ座標を求める。

次に、行アライメントマークＭ２ｂの検出された位置に基づいて求められた始点Ｐ２ｂのＸＹ座標と、行アライメントマークＭ２ａの検出された位置に基づいて求められた終点Ｐ２ａのＸＹ座標とに基づき、始点Ｐ２ｂから終点Ｐ２ａまでの距離Ｌ２を求める。距離Ｌ２を、レーザ照射開始前の加工対象基板４における被走査線分の始点から終点までの距離Ｌ１で割った値に、初期の目標移動ピッチＤ１を掛けた値（Ｌ２／Ｌ１）×Ｄ１を、新たな目標移動ピッチＤ２とする。

次に、行アライメントマークＭ２ｂの検出された位置に基づいて求められた始点Ｐ２ｂのＸＹ座標に基づき、加工対象基板４を移動させて、始点Ｐ２ｂとレーザビームの光軸とを位置合わせする。

次に、行アライメントマークＭ２ａの検出された位置に基づいて求められた終点Ｐ２ａのＸＹ座標に基づき、加工対象基板４を移動させて、被加工面上のレーザビーム入射点を始点Ｐ２ｂから終点Ｐ２ａまで移動させながら、被加工面にパルスレーザビームを入射させる。被走査線分Ａ２にも、最初に走査された被走査線分Ａ１に照射したパルスレーザビームのショット数と同数のショットを照射する。

最初のパルスレーザビームを、始点Ｐ２ｂに入射させ、以後、被加工面上でレーザビーム入射点が目標移動ピッチＤ２だけ移動する毎に、パルスレーザビームを１ショット照射する。終点Ｐ２ａにパルスレーザビームが入射したら、レーザ照射を中断する。被走査線分Ａ２上で、始点から終点まで、レーザビームが照射された位置が、間隔Ｄ２ごとに並ぶ。このようにして、被走査線分Ａ２の走査が終了する。

さらに、被走査線分Ａ３〜Ａｎを順次走査する。各被走査線分Ａ３〜Ａｎは、被走査線分Ａ２を走査するために行ったのと同様な工程により走査される。

すなわち、走査すべき被走査線分上の始点に対応する行アライメントマークのＸＹ座標を検出し、始点に対応する行アライメントマークの検出されたＸＹ座標に基づいて、始点のＸＹ座標を求める（始点とレーザビームの光軸との位置合わせ情報を得る）。また、走査すべき被走査線分上の終点に対応する行アライメントマークのＸＹ座標を検出し、終点に対応する行アライメントマークの検出されたＸＹ座標に基づいて、終点のＸＹ座標を求める（終点とレーザビームの光軸との位置合わせ情報を得る）。

次いで、走査すべき被走査線分の始点から終点までの距離を、始点に対応する行アライメントマークの検出されたＸＹ座標に基づいて求められた始点のＸＹ座標と、終点に対応する行アライメントマークの検出されたＸＹ座標に基づいて求められた終点のＸＹ座標とから求める。求められた始点から終点までの距離（これをＬとする）を、レーザ照射開始前の加工対象基板４における被走査線分の始点から終点までの距離Ｌ１で割った値に、初期の目標移動ピッチＤ１を掛けた値（（Ｌ／Ｌ１）×Ｄ１）を、新たな目標移動ピッチとする。

さらに、走査すべき被走査線分の始点から終点までレーザビームの入射点を移動させながら、更新された目標移動ピッチ毎にパルスレーザビームを１ショット照射し、走査すべき被走査線分上にレーザビームを照射する。

被走査線分Ａ１〜Ａｎの走査において、ある被走査線分を走査したら、次に、それに最近接する被走査線分を走査する。ある被走査線分の走査方向と、その次に走査される被走査線分の走査方向とが、互いに反対向きになるように走査を行う。このようにして、被走査線分Ａ１〜Ａｎ上にレーザビームが照射される。
なお、１本の被走査線分上の被入射位置の個数（これをＮとする）は、レーザ照射開始前の加工対象基板４における被走査線分の始点から終点までの距離Ｌ１を、初期の目標移動ピッチＤ１で割り、１を足した値（（Ｌ１／Ｄ１）＋１）に等しい。よって、目標移動ピッチは、アライメントマークの検出結果に基づいて求められた始点から終点までの距離Ｌを、（Ｎ−１）で割った値（Ｌ／（Ｎ−１））として求めることもできる。
なお、この例では、各被入射位置にパルスレーザビームを１ショットずつ入射させているので、１本の被走査線分上に照射するパルスレーザビームの総ショット数が、当該被走査線分上の被入射位置の個数Ｎと等しい。従ってこの例では、アライメントマークの検出結果に基づいて求められた始点から終点までの距離Ｌを、１本の被走査線分上に照射する総ショット数から１を引いた値で割ることにより、目標移動ピッチを求めることもできる。
なお、この例では、各被入射位置にパルスレーザビームを１ショットずつ入射させているが、各被入射位置に入射させるショット数は、１ショットに限らない。必要に応じて、例えば、２ショットずつ入射させることもできる。例えば２ショットずつ入射させる場合は、１本の被走査線分上に配置された被入射位置の個数の２倍のショット数のパルスレーザビームが、１本の被走査線分上に照射される。なお、この場合であれば、アライメントマークの検出結果に基づいて求められた始点から終点までの距離Ｌを、１本の被走査線分上に照射すべき総ショット数を２で割って１を引いた値で割ることにより、目標移動ピッチを求めることもできる。

加工途中のある時点で、それまでに行われたレーザ照射に伴い、例えば図３（Ａ）に示すように、加工対象基板４が熱膨張している。なお、図３（Ａ）は、歪みの量を誇張して示している。

この熱膨張に伴い、その後に走査される被走査線分上の被入射位置は、加工対象基板４へのレーザ照射開始前の位置からずれる。例えば、図３（Ｂ）に示すように、ある被走査線分の始点の熱膨張後の位置ＰＢが、熱膨張前の位置ＰＡからずれている。

上述のレーザ加工方法においては、被走査線分の始点及び終点となる被入射位置ごとに、被入射位置との相対位置関係が決まった行アライメントマークが形成されている。熱膨張に伴ってずれた被入射位置のＸＹ座標を直接的に検出することは困難であるが、被入射位置に対応する行アライメントマークのＸＹ座標は容易に検出できる。

熱膨張に伴い、行アライメントマークの位置もずれる。行アライメントマークと被入射位置とを互いに充分近くに配置すれば、熱膨張前後の被入射位置の位置ずれ量と、行アライメントマークの位置ずれ量とが、ほぼ一致する。このため、熱膨張の前後で、被入射位置とそれに対応する行アライメントマークとの相対位置関係はほぼ変化しない。よって、加工対象基板が熱膨張した後であっても、行アライメントマークの検出されたＸＹ座標と、行アライメントマークとそれに対応する被入射位置との相対位置関係とに基づき、被入射位置のＸＹ座標を求めることができる。

例えば、図３（Ｂ）に示すように、ある被走査線分の始点に対応する行アライメントマークＭＢの熱膨張後の位置と、行アライメントマークと始点との相対位置関係Ｒとに基づいて、熱膨張後の始点ＰＢの位置を求めることができる。

なお、被入射位置からそれに対応する行アライメントマークまでの距離が遠すぎると、熱膨張後の所望の被入射位置のＸＹ座標と、行アライメントマークから決まった相対位置関係にある位置に定められる被入射位置（目標位置）のＸＹ座標との位置ずれが、許容できない大きさになってしまう。

この位置ずれを、例えば０．１μｍ以内にしたい場合を考える。走査された線分の本数が増加するにつれ、加工対象基板４のＰ軸方向の長さが伸びる。加工対象基板４のレーザ照射前のＰ軸方向の長さが例えば１ｍ程度であるとき、加工対象基板４のＰ軸方向の長さの伸びの最大量は、１０μｍ程度である。

被加工面内で互いに距離１０ｍｍ程度離れた２点間に対して、熱膨張による伸びの最大値は０．１μｍ程度となると考えられる。つまり、行アライメントマークから被入射位置までの決められた距離が１０ｍｍであるとき、熱膨張による伸びが最大のときに、行アライメントマークの位置に基づいて求められた被入射位置（目標位置）と、所望の被入射位置との位置誤差が、０．１μｍ程度になると考えられる。このような場合、被入射位置からそれに対応する行アライメントマークまでの距離は、１０ｍｍ以内にすることが必要であると見積もることができる。

被入射位置からそれに対応する行アライメントマークまでの距離の最大値の目安は、例えば、被入射位置に入射するレーザビームの断面のサイズである。被入射位置に入射するレーザビームの断面が、例えば正方形であるとき、被入射位置からそれに対応する行アライメントマークまでの距離を、ビーム断面の１辺の長さ以下とするのが好ましい。なお、上述したレーザ加工方法を応用し、必要に応じて、行アライメントマークからの相対位置関係が定まった被入射位置に、円形のビーム断面を有するレーザビームを入射することもできる。被入射位置に入射するレーザビームの断面が、例えば円形であるとき、被入射位置からそれに対応する行アライメントマークまでの距離を、ビーム断面の直径以下とするのが好ましい。

なお、上述したレーザ加工方法において、被入射位置からそれに対応する行アライメントマークまでの距離の最大値の目安を、各走査線分上に並ぶ被入射位置同士の間隔Ｄ１と考えてもよい。

加工対象基板の熱膨張に伴い、被走査線分の始点から終点までの距離は、加工対象基板へのレーザ照射開始前の距離Ｌ１より長くなる。よって、その被走査線分の走査時の目標移動ピッチを、初期の値Ｄ１より長くしなければ、最後に照射されるパルスレーザビームの入射点が、終点まで到達しない。

上述のレーザ加工方法では、行アライメントマークの検出された位置に基づいて求められた始点及び終点の位置に基づき、目標移動ピッチを更新する。更新された目標移動ピッチを用いることにより、最後のパルスレーザビームの入射点を終点に一致させることができる。

なお、更新された目標移動ピッチは、初期の値Ｄ１より長くなる。つまり、被走査線分上のレーザ照射位置同士の間隔が、Ｄ１より長くなる。更新された目標移動ピッチに対応する間隔で、被走査線分上にパルスレーザビームが入射しても、パルスレーザビームの照射領域を、被走査線分上に隙間なく並べるために、間隔Ｄ１で被走査線分上に並んだ各ショットの照射領域が、互いに少し重なるように、初期の間隔Ｄ１が設定されている。

なお、本実施例による加工方法においては、熱膨張に伴う始点から終点までの距離の伸びが、例えば正方形のビーム断面の１辺の長さに比べて短い。このため、被走査線分上の被入射位置の個数を増やすことができない。

上述のレーザ加工方法では、被走査線分の終点に対応する行アライメントマークの検出された位置に基づき、終点のＸＹ座標が求められる。加工対象基板の熱膨張前の終点の位置に対応するＸＹ座標を、そのまま終点のＸＹ座標としてレーザ照射を行うよりも、加工精度が向上する。

なお、被走査線分の始点から終点までの走査に伴って、被走査線分上にレーザビームが照射される。このレーザ照射による熱膨張に伴い、走査中に終点が始点からやや遠ざかる。これにより、その被走査線分の走査前に、行アライメントマークの位置に基づいて求めた終点のＸＹ座標と、加工時の終点のＸＹ座標とが、ややずれる。

しかし、行アライメントマークの位置に基づいて求めた終点のＸＹ座標は、その被走査線分の走査前に既に走査された被走査線分へのレーザ照射による熱膨張に伴う終点のずれが補正された座標である。よって、加工対象基板へのレーザ照射前の終点の位置に対応するＸＹ座標を、そのまま終点のＸＹ座標としてレーザ照射を行うよりも、加工精度が向上する。

なお、上述したレーザ加工方法において、加工対象基板４へのレーザ照射開始前には、熱膨張が生じていない。そのため、最初に走査される被走査線分Ａ１の始点Ｐ１ａ及び終点Ｐ１ｂのＸＹ座標は、基板アライメントマークＭ０１〜Ｍ０４に対する始点Ｐ１ａ及び終点Ｐ１ｂの相対位置関係から求めることもできる。ただし、始点Ｐ１ａ及び終点Ｐ１ｂにそれぞれ対応する行アライメントマークＭ１ａ及びＭ１ｂの検出された位置に基づいて、始点Ｐ１ａ及び終点Ｐ１ｂのＸＹ座標を求めると、被走査線分Ａ１の始点及び終点の位置算出の工程を、他の被走査線分の始点及び終点の位置算出の工程と同様にできる。つまり、被走査線分Ａ１の始点及び終点の位置を算出するために、他の被走査線分の始点及び終点の位置を算出する場合と異なる例外処理を行う必要がない。

次に、第２の実施例によるレーザ加工方法について説明する。第１の実施例の方法と異なるのは、被走査線分の終点のＸＹ座標の求め方である。本実施例においては、ある線分の始点に対応する行アライメントマークが、その線分の次に走査される線分の終点にも対応している。例えば、図２において、行アライメントマークＭ１ａが、最初に走査される被走査線分Ａ１の始点Ｐ１ａ、及び２番目に走査される被走査線分Ａ２の終点Ｐ２ａと、それぞれ決まった相対位置関係にあり、行アライメントマークＭ２ｂが、２番目に走査される被走査線分Ａ２の始点Ｐ２ｂ、及び３番目に走査される被走査線分Ａ３の終点Ｐ３ｂと、それぞれ決まった相対位置関係にある。

また、ある被走査線分の終点から、その被走査線分の始点に対応する行アライメントマークまでの距離よりも、直前に走査された被走査線分の始点に対応する行アライメントマークまでの距離の方が短い。

第１の実施例によるレーザ加工方法と同様にして、まず被走査線分Ａ１が走査された後、２番目に走査される被走査線分Ａ２の始点Ｐ２ｂに対応する行アライメントマークＭ２ｂのＸＹ座標が検出され、行アライメントマークＭ２ｂの検出されたＸＹ座標に基づいて、始点Ｐ２ｂのＸＹ座標が求められる。

第２の実施例によるレーザ加工方法では、次に、既に検出された行アライメントマークＭ１ａのＸＹ座標と、行アライメントマークＭ１ａ及び２番目に走査される被走査線分Ａ２の終点Ｐ２ａの相対位置関係とに基づき、終点Ｐ２ａのＸＹ座標を求める。

被走査線分Ａ２の始点及び終点のＸＹ座標が求められた後は、第１の実施例で説明した方法と同様な方法で被走査線分Ａ２が走査される。

各被走査線分Ａ３〜Ａｎについても、始点のＸＹ座標は、その始点に対応する行アライメントマークの検出されたＸＹ座標に基づいて求められ、終点のＸＹ座標は、直前に走査された被走査線分の始点に対応し、既に検出された行アライメントマークのＸＹ座標に基づいて求められる。このように求められた始点及び終点のＸＹ座標に基づき、各被走査線分Ａ３〜Ａｎが走査される。

第２の実施例によるレーザ加工方法では、次に走査すべき被走査線分の終点に対応する行アライメントマークのＸＹ座標を検出する工程が省かれるので、加工時間の短縮化が図られる。

互いに連続して走査される２つの被走査線分は、走査方向が互いに反対向きである。これにより、両被走査線分の走査方向が一致している場合に比べて、両被走査線分の一方の始点と他方の終点とが近づく。両被走査線分の一方の始点と他方の終点とが近づけば、これらの始点及び終点の双方に近い位置に、これらの始点及び終点の双方に対応する行アライメントマークを配置することができる。

被走査線分の終点から、その被走査線分の始点に対応する行アライメントマークまでの距離よりも、直前に走査された被走査線分の始点に対応する行アライメントマークまでの距離の方が短い。終点から、その被走査線分の始点に対応する行アライメントマークまでの距離は、ほぼ被走査線分の長さ程度離れてしまう。終点の位置を、その被走査線分の始点に対応する行アライメントマークの位置に基づいて求めるよりも、直前に走査された被走査線分の始点に対応する行アライメントマークの位置に基づいて求める方が、終点の位置が正確に求められる。ただし、直前に走査された被走査線分の始点に対応する行アライメントマークの位置は、直前に走査された被走査線分の走査前に検出されているので、直前に走査された被走査線分１本の走査に伴う熱膨張の分だけは、検出後に、この行アライメントマークの位置がずれる。

被走査線分の終点の位置が、直前に走査された被走査線分の始点に対応する行アライメントマークの位置に基づいて求められる。終点の位置を、その行アライメントマークより前に検出された行アライメントマークの位置に基づいて求めるよりも、加工時点に近い時点における終点の位置を求めることができる。

なお、行アライメントマークの配置は、図２に示したものに限らない。ある被走査線分の始点及びその被走査線分の次に走査される被走査線分の終点の双方に対応する行アライメントマークを、始点及び終点の双方から等しい距離にある位置に配置してもよい。

なお、上述したレーザ加工方法では、行アライメントマークが既に形成された加工対象基板の加工を行ったが、行アライメントマークが形成されていない加工対象基板を保持台に載置し、行アライメントマークを配置すべき位置にレーザビームを入射させて行アライメントマークを形成し、その後に、形成された行アライメントマークを利用して、線分の走査を行うこともできる。なお、図１に示したマスク２として、行アライメントマークの形成時には、行アライメントマークに適した開口形状のものを用いることができる。

なお、上述したレーザ加工方法を、レーザアニール以外のレーザ加工に適用しても構わない。例えば穴開けや溝加工等のレーザアニール以外の加工が行われる基板上に、レーザビームの被入射位置に対応するアライメントマークを形成することにより、基板の熱膨張等で位置がずれた被入射位置にレーザビームを入射させる加工を行うこともできる。

なお、上述のレーザ加工装置では、保持台を移動させて被加工面上のレーザビーム入射点を移動させたが、必要に応じ、レーザビームの光軸を振って被加工面上のレーザビーム入射点を移動させるような構成のレーザ加工装置を作製しても構わない。

上述の実施例では、加工対象基板が熱膨張により変形する場合を例として説明したが、他の原因で加工対象基板が変形する場合であっても、実施例によるレーザ加工方法を応用して、被入射位置にレーザビームを入射させることもできる。

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。

本発明の実施例によるレーザ加工装置の概略図である。 加工対象基板の平面図である。 図３（Ａ）は、熱膨張した加工対象基板の平面図であり、図３（Ｂ）は、熱膨張による被入射位置のずれを示す加工対象基板の平面図である。

符号の説明

１ レーザ光源
１ａ トリガ発生装置
２ マスク
３ 結像レンズ
４ 加工対象基板
５ 保持台
５ａ 基台
５ｂ 移動機構
５ｃ サーボ機構
６ カメラ
１０ 制御装置

Claims (15)

1. （ａ）表面上に、レーザビームを入射して加工すべき複数の被入射位置が画定されており、少なくとも一部の被入射位置について、該被入射位置ごとに、当該被入射位置との相対位置関係が決められたアライメントマークが形成されている加工対象基板を準備する工程と、
   （ｂ）１つのアライメントマークを検出し、アライメントマークの検出された位置に基づいて、当該アライメントマークに対応する被入射位置とレーザビームの光軸との位置合わせを行うための位置合わせ情報を得る工程と、
   （ｃ）前記工程（ｂ）で得られた位置合わせ情報に基づいて、該工程（ｂ）で検出されたアライメントマークに対応する被入射位置にレーザビームを入射する工程と、
   （ｄ）未だレーザビームの入射していない被入射位置に対して、前記工程（ｂ）及び（ｃ）を、少なくとも１回繰り返す工程と
   を有するレーザ加工方法。
2. 前記工程（ａ）で準備される加工対象基板の表面上に、各々始点と終点とを結ぶ複数の被走査線分が画定されており、
   前記工程（ｂ）において、複数の前記被走査線分のうち次に走査すべき被走査線分の始点に対応するアライメントマークを検出し、
   前記工程（ｃ）と工程（ｄ）との間に、さらに、
   （ｅ）前記工程（ｃ）でレーザビームを入射した被入射位置を始点とする被走査線分上にレーザビームを照射する工程を有し、
   前記工程（ｄ）が、前記工程（ｂ）、（ｃ）、及び（ｅ）を、少なくとも１回繰り返す請求項１に記載のレーザ加工方法。
3. 前記工程（ａ）で準備される加工対象基板の表面上に、前記被走査線分の始点と終点に対応するアライメントマークが形成されており、
   前記工程（ｂ）が、さらに、
   （ｂ１）次に走査すべき被走査線分の終点に対応するアライメントマークを検出し、該終点に対応するアライメントマークの検出された位置に基づいて、該終点とレーザビームの光軸との位置合わせを行うための位置合わせ情報を得る工程を含み、
   前記工程（ｅ）において、前記工程（ｂ１）で得られた位置合わせ情報に基づいて、直前の工程（ｃ）でレーザビームが入射された位置を始点とする被走査線分上にレーザビームを照射する請求項２に記載のレーザ加工方法。
4. 前記被走査線分にパルスレーザビームが照射され、各被走査線分に照射されるパルスレーザビームのショット数が予め決まっており、前記工程（ｂ）と（ｅ）との間に、さらに、
   （ｆ）次に走査すべき被走査線分について、前記工程（ｂ）で得られた始点の位置合わせ情報と、前記工程（ｂ１）で得られた終点の位置合わせ情報とに基づいて、該始点から終点までの距離を求め、該距離とこの被走査線分に照射すべきショット数とに基づいて、この被走査線分上の互いに最近接するレーザビーム照射位置同士の間隔とすべき照射間隔を求める工程
   を有し、
   前記工程（ｅ）において、直前の工程（ｃ）でレーザビームが入射された位置を始点とする被走査線分上に、前記工程（ｆ）で求められた照射間隔ごとにパルスレーザビームを照射する請求項３に記載のレーザ加工方法。
5. 前記アライメントマークの１つである第１のアライメントマークが、前記複数の被走査線分のうち第１の被走査線分の始点に対して決まった相対位置関係にあり、かつ第２の被走査線分の終点に対して決まった相対位置関係にあり、該第１のアライメントマークから該第２の被走査線分の終点までの距離が、該第２の被走査線分の始点に対応するアライメントマークから該第２の被走査線分の終点までの距離よりも短く、
   前記工程（ｄ）で繰り返される工程（ｂ）のうちの１つである第１の工程（ｂ）において、前記第１のアライメントマークを検出し、
   前記第１の工程（ｂ）の直後の工程（ｂ）である第２の工程（ｂ）において、前記第２の被走査線分の始点に対応するアライメントマークを検出し、該第２の工程（ｂ）が、さらに、
   （ｂ２）前記第１の工程（ｂ）で検出された前記第１のアライメントマークの検出された位置に基づいて、前記第２の被走査線分の終点とレーザビームの光軸との位置合わせを行うための位置合わせ情報を得る工程を含み、
   前記第２の工程（ｂ）の直後の前記工程（ｅ）において、前記工程（ｂ２）で得られた位置合わせ情報に基づいて、前記第２の被走査線分上にレーザビームを照射する請求項２に記載のレーザ加工方法。
6. 前記被走査線分にパルスレーザビームが照射され、各被走査線分に照射されるパルスレーザビームのショット数が予め決まっており、前記工程（ｂ）と（ｅ）との間に、さらに、
   （ｆ）次に走査すべき被走査線分について、前記工程（ｂ）で得られた始点の位置合わせ情報と、前記工程（ｂ２）で得られた終点の位置合わせ情報とに基づいて、該始点から終点までの距離を求め、該距離とこの被走査線分に照射すべきショット数とに基づいて、この被走査線分上の互いに最近接するレーザビーム照射位置同士の間隔とすべき照射間隔を求める工程
   を有し、
   前記工程（ｅ）において、直前の工程（ｃ）でレーザビームが入射された位置を始点とする被走査線分上に、前記工程（ｆ）で求められた照射間隔ごとにパルスレーザビームを照射する請求項５に記載のレーザ加工方法。
7. 前記第１と第２の被走査線分が互いに平行であり、該第１の被走査線分の始点から終点に向かう方向と、該第２の被走査線分の始点から終点に向かう方向が、互いに反対向きである請求項５または６に記載のレーザ加工方法。
8. 前記工程（ａ）が、さらに、前記加工対象基板にレーザビームを入射して前記アライメントマークを形成する工程を含む請求項１〜７のいずれかに記載のレーザ加工方法。
9. レーザビームを出射するレーザ光源と、
   表面上に、レーザビームを入射して加工すべき複数の被入射位置が画定されており、少なくとも一部の被入射位置について、該被入射位置ごとに、当該被入射位置との相対位置関係が決められたアライメントマークが形成されている加工対象基板を保持する保持台と、
   前記レーザ光源から出射したレーザビームの光軸及び前記保持台の一方を他方に対して移動させて、前記加工対象基板上のレーザビーム入射点を移動させる移動機構と、
   前記保持台に保持された加工対象基板に形成されたアライメントマークの位置を検出可能な位置検出器と、
   制御装置と
   を有し、該制御装置は、
   （Ａ）１つのアライメントマークを検出し、アライメントマークの検出された位置に基づいて、当該アライメントマークに対応する被入射位置とレーザビームの光軸との位置合わせを行うための位置合わせ情報を得る工程と、
   （Ｂ）前記工程（Ａ）で得られた位置合わせ情報に基づいて、該工程（Ａ）で検出されたアライメントマークに対応する被入射位置にレーザビームを入射する工程と、
   （Ｃ）未だレーザビームの入射していない被入射位置に対して、前記工程（Ａ）及び（Ｂ）を、少なくとも１回繰り返す工程と
   が行われるように、前記レーザ光源、移動機構、及び位置検出器を制御するレーザ加工装置。
10. 前記保持台に保持される加工対象基板の表面上に、各々始点と終点とを結ぶ複数の被走査線分が画定されており、
    前記制御装置は、
    前記工程（Ａ）において、複数の前記被走査線分のうち次に走査すべき被走査線分の始点に対応するアライメントマークが検出され、
    前記工程（Ｂ）と工程（Ｃ）との間に、さらに、
    （Ｄ）前記工程（Ｂ）でレーザビームを入射した被入射位置を始点とする被走査線分上にレーザビームを照射する工程が行われ、
    前記工程（Ｃ）が、前記工程（Ａ）、（Ｂ）、及び（Ｄ）を、少なくとも１回繰り返すように、前記レーザ光源、移動機構、及び位置検出器を制御する請求項９に記載のレーザ加工装置。
11. 前記保持台に保持される加工対象基板の表面上に、前記被走査線分の始点と終点に対応するアライメントマークが形成されており、
    前記制御装置は、
    前記工程（Ａ）が、さらに、
    （Ａ１）次に走査すべき被走査線分の終点に対応するアライメントマークを検出し、該終点に対応するアライメントマークの検出された位置に基づいて、該終点とレーザビームの光軸との位置合わせを行うための位置合わせ情報を得る工程
    を含み、
    前記工程（Ｄ）において、前記工程（Ａ１）で得られた位置合わせ情報に基づいて、直前の工程（Ｂ）でレーザビームが入射された位置を始点とする被走査線分上にレーザビームが照射されるように、前記レーザ光源、移動機構、及び位置検出器を制御する請求項１０に記載のレーザ加工装置。
12. 前記レーザ光源が、パルスレーザビームを出射し、
    前記制御装置は、
    前記被走査線分の各々に、予め決まったショット数のパルスレーザビームが照射され、
    前記工程（Ａ）と（Ｄ）との間に、さらに、
    （Ｅ）次に走査すべき被走査線分について、前記工程（Ａ）で得られた始点の位置合わせ情報と、前記工程（Ａ１）で得られた終点の位置合わせ情報とに基づいて、該始点から終点までの距離を求め、該距離とこの被走査線分に照射すべきショット数とに基づいて、この被走査線分上の互いに最近接するレーザビーム照射位置同士の間隔とすべき照射間隔を求める工程
    が行われ、
    前記工程（Ｄ）において、直前の工程（Ｂ）でレーザビームが入射された位置を始点とする被走査線分上に、前記工程（Ｅ）で求められた照射間隔ごとにパルスレーザビームが照射されるように、前記レーザ光源、移動機構、及び位置検出器を制御する請求項１１に記載のレーザ加工装置。
13. 前記アライメントマークの１つである第１のアライメントマークが、前記複数の被走査線分のうち第１の被走査線分の始点に対して決まった相対位置関係にあり、かつ第２の被走査線分の終点に対して決まった相対位置関係にあり、該第１のアライメントマークから該第２の被走査線分の終点までの距離が、該第２の被走査線分の始点に対応するアライメントマークから該第２の被走査線分の終点までの距離よりも短く、
    前記制御装置は、
    前記工程（Ｃ）で繰り返される工程（Ａ）のうちの１つである第１の工程（Ａ）において、前記第１のアライメントマークが検出され、
    前記第１の工程（Ａ）の直後の工程（Ａ）である第２の工程（Ａ）において、前記第２の被走査線分の始点に対応するアライメントマークが検出され、
    該第２の工程（Ａ）が、さらに、
    （Ａ２）前記第１の工程（Ａ）で検出された前記第１のアライメントマークの検出された位置に基づいて、前記第２の被走査線分の終点とレーザビームの光軸との位置合わせを行うための位置合わせ情報を得る工程
    を含み、
    前記第２の工程（Ａ）の直後の前記工程（Ｄ）において、前記工程（Ａ２）で得られた位置合わせ情報に基づいて、前記第２の被走査線分上にレーザビームが照射されるように、前記レーザ光源、移動機構、及び位置検出器を制御する請求項１０に記載のレーザ加工装置。
14. 前記レーザ光源が、パルスレーザビームを出射し、
    前記制御装置は、前記被走査線分の各々に、予め決まったショット数のパルスレーザビームが照射され、
    前記工程（Ａ）と（Ｄ）との間に、さらに、
    （Ｅ）次に走査すべき被走査線分について、前記工程（Ａ）で得られた始点の位置合わせ情報と、前記工程（Ａ２）で得られた終点の位置合わせ情報とに基づいて、該始点から終点までの距離を求め、該距離とこの被走査線分に照射すべきショット数とに基づいて、この被走査線分上の互いに最近接するレーザビーム照射位置同士の間隔とすべき照射間隔を求める工程
    が行われ、
    前記工程（Ｄ）において、直前の工程（Ｂ）でレーザビームが入射された位置を始点とする被走査線分上に、前記工程（Ｅ）で求められた照射間隔ごとにパルスレーザビームが照射されるように、前記レーザ光源、移動機構、及び位置検出器を制御する請求項１３に記載のレーザ加工装置。
15. レーザビームを出射するレーザ光源と、
    表面上に、レーザビームを入射して加工すべき複数の被入射位置が画定されている加工対象基板を保持する保持台と、
    前記レーザ光源から出射したレーザビームの光軸及び前記保持台の一方を他方に対して移動させて、前記加工対象基板上のレーザビーム入射点を移動させる移動機構と、
    前記保持台に保持された加工対象基板に形成されたアライメントマークの位置を検出可能な位置検出器と、
    制御装置と
    を有し、該制御装置は、
    前記保持台に保持された加工対象基板上の少なくとも一部の被入射位置について、該被入射位置との相対位置関係が、該被入射位置ごとに決められたアライメントマークを、加工対象基板上にレーザビームを入射して形成するように、前記レーザ光源及び移動機構を制御し、該アライメントマークの形成後、さらに、
    （Ａ）１つのアライメントマークを検出し、アライメントマークの検出された位置に基づいて、当該アライメントマークに対応する被入射位置とレーザビームの光軸との位置合わせを行うための位置合わせ情報を得る工程と、
    （Ｂ）前記工程（Ａ）で得られた位置合わせ情報に基づいて、該工程（Ａ）で検出されたアライメントマークに対応する被入射位置にレーザビームを入射する工程と、
    （Ｃ）未だレーザビームの入射していない被入射位置に対して、前記工程（Ａ）及び（Ｂ）を、少なくとも１回繰り返す工程と
    が行われるように、前記レーザ光源、移動機構、及び位置検出器を制御するレーザ加工装置。

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