JP2008042032A - ステージ駆動方法及び該方法を用いたレーザ加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】レーザ加工におけるスループットを向上させる。
【解決手段】レーザ加工を行う加工対象物が載置されたステージを、第１の軸方向及び該第１の軸と垂直な第２の軸方向に移動させ、前記加工対象物に対する照射領域にレーザ光を照射させるためのステージ駆動方法において、前記照射領域内で前記レーザ光を照射する照射ステップと、前記第１の軸又は前記第２の軸に対して前記ステージを平行移動又は改行移動させながら、前記レーザ光が前記照射領域の全体を照射するようにステージを駆動する駆動ステップとを有し、前記駆動ステップは、前記レーザ光の照射位置が照射領域外に移動してから次の行の照射領域内へ改行移動する際、移動の軌跡に三角形状部分を有することにより、上記課題を解決する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ステージ駆動方法及び該方法を用いたレーザ加工装置に係り、特にレーザ加工におけるスループットを向上させるためのステージ駆動方法及び該方法を用いたレーザ加工装置に関する。

従来より、表面がアモルファスシリコン等によって構成された基板等の加工対象物にレーザ光を照射し、照射した位置のアモルファスシリコンを多結晶化する等のアニール技術が知られている。この技術は、例えば基板の表面にレーザ光を照射させながら、レーザ光の光軸に対して基板を載置したステージ等を移動させることにより、基板表面全体のアニーリングを実現しており、そのためのステージの移動方法については幾つか開示されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照。）。

特許文献１に示されている技術では、Ｘ軸方向に照射（加工）領域外まで所定速度でステージ移動を行いながら、Ｙ軸方向に長い線状のレーザ光をＸ軸に平行に基板に照射して加工を行っている。また、レーザ光の照射位置が照射領域外に移動した場合、レーザ光の照射を一旦停止し、ステージはＸ軸方向の移動に対して減速、停止を行う。また、移動停止状態から今度はＸ軸と垂直なＹ軸方向に移動する。このとき、ステージは、加速や減速を行い、Ｙ軸移動を次の行まで行った後、Ｙ軸方向への移動を停止し、Ｘ軸方向に対して前の行と逆方向に向かって加速を行い、所定速度で照射領域内に進入し、線状のレーザ光をＸ軸に平行移動しながら基板に照射してアニーリングする加工方法を用いている。

また、特許文献２に示されている技術では、基板の長軸方向に所定速度でステージ移動を行いながら、レーザ光を長軸に平行に基板に照射してアニール加工を行っている。また、長軸方向に対して所定のレーザ照射位置まで移動したステージは、長軸方向の移動に対して減速、停止を行う。その後、基板に対して一方の方向からレーザ光を照射するために、次の行の加工開始位置まで移動させるため、レーザ光の照射を一旦停止し、次の行に対する長軸方向のステージ加速開始位置に逆方向に移動を行う。このとき、特許文献２に示す手法では、長軸方向の加速開始位置への移動の際に短軸移動を行う。したがって、長軸方向、短軸方向に対して加速、減速等が行われる。その後、ステージ位置が所定位置に到達すると、再び長軸方向へ加速を行い、所定速度でステージ移動を行って平行に基板にレーザ光を照射してアニーリングする加工方法を用いている。
特開２００５−３１１３２７号公報 特開平５−２２６２７５号公報

ところで、上述した特許文献１に示すようなステージ駆動方法の場合、Ｙ軸方向への移動を行う前にＸ軸方向の移動を停止させ、Ｘ軸に対して垂直にＹ軸方向へ移動して、改行移動を行っている。また、改行後、Ｙ軸方向への移動を停止させて、再度照射領域内にＸ方向移動を行っている。しかしながら、特許文献１に示す技術では、一方の軸の移動を行うためにもう一方の軸を停止させなければならず、これは加工に必要な改行回数が増加するほど減速、停止によるスループット悪化が発生する原因になる。

また、特許文献２に示す技術は、基板におけるレーザ照射位置を改行する際に長軸及び短軸を移動させているが、このとき長軸（Ｘ軸）は先の行の加速開始位置まで移動させている。しかしながら、長軸方向に対して加工の際に移動した距離を再度戻ることになるため、レーザ加工を行わない移動距離や移動時間が長く、このことは加工に必要な改行回数が増加するほど減速、停止によるスループット悪化が発生する原因になる。

本発明は、上述した問題点に鑑みなされたものであり、レーザ加工におけるスループットを向上させるためのステージ駆動方法及び該方法を用いたレーザ加工装置を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、本発明は、レーザ加工を行う加工対象物が載置されたステージを、第１の軸方向及び該第１の軸と垂直な第２の軸方向に移動させ、前記加工対象物に対する照射領域にレーザ光を照射させるためのステージ駆動方法において、前記照射領域内で前記レーザ光を照射する照射ステップと、前記第１の軸又は前記第２の軸に対して前記ステージを平行移動又は改行移動させながら、前記レーザ光が前記照射領域の全体を照射するようにステージを駆動する駆動ステップとを有し、前記駆動ステップは、前記レーザ光の照射位置が照射領域外に移動してから、前記第１の軸及び前記第２の軸を同時に制御しながら、次の行の照射領域内へ改行移動することを特徴とする。これにより、第１の軸方向の移動の減速を行いながら第２の軸方向への移動を行うことができる。つまり、第２の軸方向に対する移動の間、第１の軸方向に対して移動を行わない時間を削減することができる。したがって、スループットを向上させることができる。

更に、請求項１記載のステージ駆動方法において、前記駆動ステップは、前記改行移動する際、移動の軌跡に三角形状部分を有することを特徴とする。これにより、第２の軸方向の移動の間、第１の軸方向に対して移動を行わない時間を削減することができる。したがって、レーザ加工におけるスループットを向上させることができる。

更に、請求項１記載のステージ駆動方法において、前記駆動ステップは、前記改行移動する際、移動の軌跡に半楕円形状又は半円形状部分を有することを特徴とする。これにより、照射領域外における移動距離を短縮することができる。したがって、スループットを向上させることができる。

更に、請求項１乃至３の何れか１項記載のステージ駆動方法において、前記レーザ光の照射位置が前記照射領域外に移動した際、前記加工対象物への前記レーザ光の照射を遮断手段により遮断するよう制御する遮断制御ステップを有し、前記駆動ステップは、前記遮断制御ステップによる遮断開始の制御信号を契機として、前記ステージを所定の軌跡で改行移動させることが好ましい。これにより、制御手段等による制御負担を軽減することができる。また、遮断開始の制御信号を契機とするため、制御の高速化を実現することができる。

また本発明は、レーザ加工を行う加工対象物が載置されたステージを、第１の軸方向及び該第１の軸と垂直な第２の軸方向に移動させ、前記加工対象物の照射領域にレーザ光を照射させるためのステージ駆動方法を用いたレーザ加工装置において、前記加工対象物にレーザ光を照射するレーザ発振器と、前記第１の軸又は第２の軸に対して前記ステージを平行移動又は改行移動させながら、前記レーザ光が前記照射領域の全体を照射するようにステージを駆動する駆動手段と、前記レーザ発振器におけるレーザ光の照射及び前記駆動手段における前記ステージの移動を制御する制御手段とを有し、前記制御手段は、前記レーザ光の照射位置が照射領域外に移動してから、前記第１の軸及び前記第２の軸を同時に制御しながら、次の行の照射領域内へ改行移動するように、前記駆動手段に前記ステージを駆動させることを特徴とする。これにより、第１の軸方向の移動の減速を行いながら第２の軸方向への移動を行うことができる。つまり、第２の軸方向に対する移動の間、第１の軸方向に対して移動を行わない時間を削減することができる。したがって、スループットを向上させることができる。

更に、請求項５に記載のレーザ加工装置において、前記制御手段は、前記改行移動する際、移動の軌跡に三角形状部分を有するように、前記駆動手段に前記ステージを駆動させることを特徴とする。これにより、第２の軸方向の移動の間、第１の軸方向に対して移動を行わない時間を削減することができる。したがって、レーザ加工におけるスループットを向上させることができる。

更に、請求項５に記載のレーザ加工装置において、前記制御手段は、前記改行移動する際、移動の軌跡に半楕円形状又は半円形状部分を有するように、前記駆動手段に前記ステージを駆動させることを特徴とする。これにより、照射領域外における移動距離を短縮することができる。したがって、スループットを向上させることができる。

更に、請求項５乃至７の何れか１項に記載のレーザ加工装置において、前記レーザ光の照射位置が前記照射領域外に移動した際、前記加工対象物への前記レーザ光の照射を遮断する遮断手段を有し、前記制御手段は、前記遮断手段に遮断開始の制御信号を出力するのを契機として、前記ステージが所定の軌跡で改行移動するように前記駆動手段に前記ステージを駆動させることが好ましい。これにより、制御手段等による制御負担を軽減することができる。また、遮断手段に出力する遮断開始の制御信号を契機とするため、制御の高速化を実現することができる。

本発明によれば、レーザ加工におけるスループットを向上させることができる。

以下に、本発明におけるステージ駆動方法及び該方法を用いたレーザ加工装置を好適に実施した形態について、図面を用いて説明する。

＜ステージ駆動方法＞
本発明では、レーザ光の照射位置が照射領域外へ移動した場合における次の行への移動において、予め設定された第１の軸（例えばＸ軸、長軸）及び第１の軸に垂直な第２の軸（例えばＹ軸、短軸）を同時に移動させることにより、時間短縮を実現する。更に、基板等の加工対象物を移動させるステージを例えば第１の軸方向に往復移動させ、往路、復路の何れにおいても加工を行う。また、照射領域外における第１の軸、第２の軸の移動を所定の軌跡で移動させることにより、今までの進行方向に対して改行後の逆方向への移動をスムーズに行うことができ、無駄な移動時間を短縮させて、レーザ加工におけるスループットを向上することができる。

次に、本発明におけるステージ駆動方法について具体的に説明する。なお、以下に示すステージ駆動方法においては、予めステージ上の所定の位置に加工対象物が設置されている。また、レーザ光は、レンズ光学系やマスク等により所定の形状（線や矩形等）に結像されて加工対象物の面上の所定位置に照射される。更に、レーザ加工は、一例としてステージの移動により加工対象物を移動し、加工対象物の面上で均等にレーザ光を照射し、面走査を行って面全体のアニーリングを行うものとする。

＜ステージ駆動方法：第１の実施例＞
図１は、本発明におけるステージ駆動方法の第１の実施例を説明するための図である。図１に示すように、ステージ１１上の所定位置に加工対象物としての基板１２が載置されている。ここで、ステージ１１は、少なくとも図１に示すＸ軸（第１の軸）、Ｙ軸（第２の軸）の何れか一方向又は両方向への移動が可能な駆動手段を設けている。

アニーリング処理を行う際には、移動開始点１３から移動終了点１４までを例えばレーザ光の照射形状の中心点等、所定の点を基準にした移動経路１５でレーザ光の照射が行われる。また、図１に示すように、ステージ１１上にはレーザ光の照射による照射領域と非照射領域（照射領域外）が存在し、照射領域外には、ステージ１１の加速及び減速領域（停止も含む）が存在する。また、照射領域においては、予め設定された速度（一定速度）で一方の軸（実施例では、Ｘ軸）に対して平行移動を行いながら所定の形状、強度のレーザ光を基板１２の所定位置に照射する。また、照射領域外においては、レーザ光がステージ１１等に照射しないようにシャッタ等の遮断手段によりレーザ光を遮断する。つまり、照射領域と加速及び減速領域との間（例えば、図１に示す地点ｃ，ｅ，ｆ，ｈ等）でシャッタのＯＮ（遮断）／ＯＦＦ（通過）制御が行われることになる。

また、本実施形態におけるステージ駆動方法においては、レーザ光の照射位置が照射領域内から照射領域外へ移動し、ステージ１１へのレーザ光の照射をシャッタにより遮断する際（例えば、図１に示す地点ｃ，ｆ等）、例えば制御手段等によりシャッタの遮断制御とステージの駆動制御とを個々のタイミング信号に基づいて行ってもよいが、例えば制御手段等からのシャッタへの遮断開始の制御信号を契機として、ステージ１１を所定の軌跡で改行移動させることが好ましい。これにより、制御手段等による制御負担を軽減することができる。また、遮断開始の制御信号を契機とするため、制御の高速化を実現することができる。なお、上述した動作内容は、本実施例及び後述する実施例についても同様に行われる。

ここで、第１の実施例におけるステージの駆動内容について具体的に説明する。なお、加工開始点１３（図１の地点ａ）の時点では、速度は０とする。ステージ１１は、まず地点ａから所定速度で地点ｂに到達させるため、地点ａｂ間で加速を行う。次に、地点ｂｃ間においては、所定速度でレーザ光を照射させる。

次に、レーザ光の照射位置が地点ｃに到達後、Ｘ軸方向への速度を減速しながら、Ｙ軸方向への加速を行う。このとき、ステージ１１は、制御手段等により得られる目標地点（座標（Ｘ，Ｙ））等の位置情報、速度情報、加速度情報等により、改行された後の所定位置に位置付けられるように移動を行う。

つまり、第１の実施例では、地点ｃに到達した時点で、地点ｄの位置情報、地点ｃｄ間における速度情報及び加速度情報等の指示が予め設定されており、その指示にしたがってステージ駆動が実行される。なお、地点ｄの位置は、次の行に改行されていると共に、図１に示す地点ｄｅ間で所定速度により地点ｅに進入できるだけの区間が設定されている。

また、地点ｄでは、ステージ駆動が一旦停止するため、地点ｃｄ間の移動においては、Ｘ軸方向については速度の減速、停止があり、Ｙ軸方向については加速、減速、停止があったことになる。つまり、第１の実施例では、Ｙ軸方向の移動はＸ軸方向の減速時に行われることになる。

また、地点ｄで停止した時点で、制御手段等からの次の移動指示に基づいて地点ｄｅ間で所定の速度になるように加速を行い、地点ｅｆ間を所定速度で移動しながらレーザ光を照射してアニーリングを行う。また、地点ｆに到達後、制御手段等からの次の移動指示に基づいて地点ｇに移動を行う。このとき、地点ｆｇ間では、Ｘ軸方向に対して減速を行いながら、Ｙ軸方向に対して加速、減速して、地点ｇにて停止する。なお、地点ｇの位置は、地点ｄの位置を設定したときと同様な条件等により設定される。また、地点ｇｈ間の駆動方法は、上述した地点ａｂ間の処理と同様に行われ、地点ｈ以降の動作についても同様に行われる。したがって、本実施例における照射領域外の移動経路１５の軌跡は、図１に示すように三角形状（鋸歯形状）部分を有する。

このように、本実施例では、アニール処理における改行移動において、長軸（Ｘ軸）方向の移動の減速を行いながら短軸（Ｙ軸）方向への移動を行うことができる。この場合、長軸方向への移動が停止したと同時に照射領域へ長軸方向の移動を行うことができる。すなわち、短軸方向の移動の間、長軸方向に対して移動を行わない時間がなくなる。したがって、レーザ加工におけるスループットを向上させることができる。

また、本実施例では、ステージ停止位置より前の行の進行方向と逆方向に移動して加工することができる。これにより、加工におけるステージ移動の距離を短縮することができ、スループットの向上を行うことができる。

このように、本実施例によれば、照射領域外におけるステージ移動時間を短縮させることができる。したがって、改行回数が増加するほど、すなわち、基板１２の面積が増大するほど、スループットの向上の効果は大きくなる。

＜ステージ駆動方法：第２の実施例＞
次に、本発明におけるステージ駆動方法の第２の実施例について説明する。図２は、本発明におけるステージ駆動方法の第２の実施例を説明するための図である。図２も図１と同様に、ステージ１１上の所定位置に加工対象物としての基板１２が載置されている。

図２に示す第２の実施例では、照射領域外から次の行へ移動する際、Ｙ軸方向に対して次の行のＹ軸位置に到達する前、つまり、改行が終了する前に前の行の進行方向から逆方向への加速を行う。これにより、照射領域外の移動距離を短縮することができるため、スループットを向上させることができる。

ここで、第２の実施例におけるステージの駆動内容について具体的に説明する。なお、加工開始点１３（図２の地点ａ’）の時点では、速度は０とする。ステージ１１は、まず地点ａ’から所定速度で地点ｂ’に到達させるため、地点ａ’ｂ’間で加速を行う。次に、地点ｂ’ｃ’間においては、所定速度でレーザ光を照射する。なお、地点ａ’ｃ’間までの動作は、上述した第１の実施例と同様である。

次に、地点ｃ’に到達後、Ｘ軸方向への速度を減速しながら、Ｙ軸方向への加速を行う。

このとき、ステージ１１は、制御手段等により得られる目標地点（座標（Ｘ，Ｙ））等の位置情報、速度情報、加速度情報等により、改行される前の地点ｄ’に位置付けられるように移動を行う。

ここで、第２の実施例では、地点ｃ’に到達した時点で、地点ｄ’の位置情報、速度情報、加速度情報等の指示が設定されており、その指示にしたがってステージ駆動が実行される。なお、地点ｄ’の位置は、Ｙ軸方向において次の行に改行する位置の略１／２の位置に設定されているのが好ましく、また図２に示す地点ｄ’ｅ’間で所定速度により地点ｅ’に進入できるだけの区間が設定されている。

ここで、地点ｄ’では、Ｘ軸方向に対しては一旦停止となるが、Ｙ軸方向は、移動を続けている。つまり、地点ｃ’ｄ’間では、Ｘ軸方向については速度の減速、停止があり、Ｙ軸方向については加速（等加速度）が行われる。また、地点ｄ’でＸ軸方向に対する移動が停止した時点で、制御手段等からの次の移動指示に基づいて地点ｄ’ｅ’間で所定の速度になるようにＸ軸方向に対して今までの進行方向とは逆方向の加速を行い、所定速度で地点ｅ’に進入し、地点ｅ’ｆ’間を所定速度で移動しながらレーザ光を照射してアニーリングを行う。このとき、地点ｄ’ｅ’間におけるＹ軸方向の速度は減速し、地点ｅ’にて停止する。つまり、第２の実施例では、Ｙ軸方向の移動中にＸ軸方向の減速、停止、逆方向への加速が行われることになる。

また、地点ｆ’に到達後、制御手段からの次の移動指示に基づいて地点ｇ’に移動を行う。このとき、地点ｆ’ｇ’間では、Ｘ軸方向に対して減速を行いながら、Ｙ軸方向に対して加速し、地点ｇ’にてＸ軸方向の移動を停止する。なお、地点ｇ’の位置は、地点ｄ’の位置を設定したときと同様な条件等により設定される。

また、地点ｇ’ｈ’間の駆動方法は、上述した地点ｄ’ｅ’間の処理と同様に行われ、地点ｈ’以降の処理動作についても同様に行われる。したがって、本実施例における照射領域外の移動経路１５の軌跡は、図２に示すように三角形状（山型形状）部分を有する。

このように、本実施例では、短軸（Ｙ軸）方向の移動の間、長軸方向（Ｘ軸）に対して移動を行わない時間を削減することができる。また、照射領域外の移動距離を短縮することができる。したがって、レーザ加工におけるスループットを向上させることができる。

このように、本実施例によれば、レーザ光の照射位置が照射領域外に移動してからＸ軸・Ｙ軸を同時に制御しながら次の行の照射領域内へ改行移動するため、照射領域外におけるステージ移動時間を短縮させることができる。したがって、改行回数が増加するほど、すなわち、基板１２の面積が増大するほど、スループットの向上の効果は大きくなる。

＜ステージ駆動方法：他の実施例＞
次に、本発明におけるステージ駆動方法の他の実施例について説明する。図３は、本発明におけるステージ駆動方法の他の実施例を説明するための図である。図３も上述した実施例と同様に、ステージ１１上の所定位置に加工対象物としての基板１２が載置されている。

図３に示す他の実施例では、レーザ光の照射位置が照射領域外へ移動してから次の行へ改行移動する際、図３（ａ）に示すように略半楕円形状を含む軌跡で移動したり、図３（ｂ）に示すように略半円形状を含む軌跡で移動するようにステージ１１を駆動させる。つまり、照射領域外では、図３（ａ）、（ｂ）に示すように移動することで、前の行の進行方向に対して逆方向への移動をスムーズに行うことができる。

また、本実施例に示すような軌跡でステージ１１を移動させる場合、制御手段等により得られる目標地点（座標（Ｘ，Ｙ））等の位置情報、速度情報、加速度情報等の情報の他に、移動する半楕円又は半円の半径情報（楕円の場合は、長軸半径、短軸半径）等により駆動制御される。

これにより、照射領域外における移動距離を短縮することができる。したがって、スループットを向上させることができる。また、楕円又は円軌道にステージ１１を移動させるため、改行移動における短軸方向（改行方向）への位置安定性を高くすることができる。

なお、本発明では、照射領域外における改行移動の際、上述した実施例に示した軌跡の他にも、例えば図２に示す地点ｃ’ｄ’間及び地点ｄ’ｅ’間における移動軌跡の両方、又は何れか一方に少なくとも１つの曲線部分を有していてもよい。

＜レーザ加工装置＞
次に、上述したステージ駆動方法によりレーザ加工を実現するためのレーザ加工装置について図を用いて説明する。図４は、本発明におけるレーザ加工装置の一構成例を示す図である。図４に示すレーザ加工装置２０は、制御手段２１と、レーザ発振器２２と、遮断手段としてのシャッタ２３と、反射ミラー２４と、マスク２５と、光学系としての結像レンズ２６と、ステージ駆動手段２７と、ステージ１１とを有するよう構成されている。なお、ステージ１１上には、上述と同様に加工対象物として基板１２が所定位置に載置されている。

制御手段２１は、レーザ加工装置２０全体の制御を行う。具体的には、制御手段２１は、予め加工内容が設定された加工計画パラメータ３０を入力する。入力した加工計画パラメータ３０には、例えばアニーリング等のレーザ加工処理におけるレーザ発振器２２からのレーザ光の周波数やパワー、ショット数、パルス幅、照射タイミング情報、照射位置等の照射条件設定情報、シャッタ２３のＯＮ／ＯＦＦの切替タイミング情報、ステージ１１の移動情報等の各種条件が設定されている。制御手段２１は、加工計画パラメータ３０の各種条件に基づいて、レーザ発振器２２やシャッタ２３、ステージ駆動手段２７にそれぞれ対応する制御情報を出力する。なお、制御手段２１は、ステージ駆動手段２７の制御については、上述したステージ駆動を実現するために目標地点（座標（Ｘ，Ｙ））等の位置情報、速度情報、加速度情報、半径情報等の制御信号が生成され、所定のタイミングでステージ駆動手段２７に出力される。

レーザ発振器２２は、制御手段２１の制御により、所定のタイミングでレーザ光を照射する。なお、レーザ光の種類としては、ＹＡＧレーザやエキシマレーザ、ＣＯ_２レーザ等の一般的なレーザ光を用いることができる。また、シャッタ２３は、制御手段２１からの制御信号（遮断開始（ＯＮ）／終了（ＯＦＦ））により、入射されるレーザ光を遮断又は通過させる。

また、反射ミラー２４は、レーザ発振器２２から照射されたレーザ光を基板１２の方向に導く。また、マスク２５は、入射されるレーザ光を所定の形状に形成して通過させる。更に、結像レンズ２６は、マスク２５を通過したレーザ光を所定形状で基板１２の所定の照射位置に照射させる。

また、ステージ駆動手段２７は、制御手段２１からの制御信号等により、ステージ１１を少なくともＸ軸（第１の軸）、Ｙ軸（第２の軸）の何れか一方向又は両方向への移動が可能であり、加工条件に対応させた移動を行う。なお、ステージ駆動手段２７は、Ｘ軸、Ｙ軸以外にも、例えば高さ方向（Ｚ軸）や、Ｘ軸又はＹ軸に対して所定の角度θ分の傾斜を持たせるようにステージ１１を移動させることもできる。

上述したレーザ加工装置２０の構成において、制御手段２１は、上述したステージ駆動を行うようステージ駆動手段２７を制御することにより、レーザ加工におけるスループットを向上させることができる。

なお、本発明では、Ｘ軸方向への移動のおける減速開始指示とＹ軸方向への移動開始の時間差を省くことができる。つまり、本発明では、Ｘ軸方向への移動が照射領域を通過した直後にＹ軸方向への移動を開始する方法を用いている。

具体的には、レーザ光の照射位置が照射領域内から照射領域外へ移動し、ステージ１１へのレーザ光の照射をシャッタ２３により遮断する際、制御手段２１は、シャッタ２３の遮断制御とステージ駆動手段２７の駆動制御とを、シャッタ２３への遮断開始の制御信号の出力を契機として、ステージ１１を所定の軌跡で改行移動させるようステージ駆動手段２７に制御信号を出力する。これにより、制御手段２１による制御負担を軽減することができる。また、遮断開始の制御信号を契機とするため、制御の高速化を実現することができる。

＜移動時間の比較＞
ここで、本発明における実施例を用いた場合における移動時間について説明する。なお、以下の説明では、所定の速度で照射領域へのレーザ光の照射を行い、その後照射領域外へ移動してから、次の行に改行移動し、照射領域内へ所定の速度で進入するまでの移動時間について従来と本実施例との比較を行う。

＜従来例における移動時間＞
まず、本発明の効果を明確にするため、従来例として上述した特許文献１に示されるステージ移動における処理時間について説明する。

（１）レーザ光の照射位置が照射領域内から照射領域外へと移動する際、加速度−ａ_ｘでＸ軸方向（正方向）に停止するまで等加速度運動（減速）を続ける。このとき、初速度をｖ_０ｘとする。ここで、Ｘ軸方向に対して停止するまでの時間をｔ_１とすると、
０＝ｖ_０ｘ−ａ_ｘ・ｔ_１
ｔ_１＝ｖ_０ｘ／ａ_ｘ
となり、このステップに要する時間は、ｖ_０ｘ／ａ_ｘとなる。また、この間に進む距離ｘ１は、以下に示す（１）式で求められる。

（２）次に、Ｘ軸方向に対して移動を停止した瞬間に、加速度ａ_ｙでＹ軸方向（正方向）に等加速度運動を始める。なお、説明を容易にするため、Ｘ軸方向からＹ軸方向に切り替わる時間を０とする。また、初速度は０である。次に、Ｙ軸方向の移動量Ｓ_ｙの半分まで等加速度運動を続ける。Ｙ軸方向の速度をｖ_ｙとするとｖ_ｙ＝ａ_ｙ・ｔである。ただし、このステップに切り替わった瞬間の時間を０とし、この瞬間からの経過時間をｔとしている。

このとき、ｙ方向に（１／２）Ｓ_ｙまで進む時間をｔ_２とすると、ｔ_２は以下に示す（２）式で求められる。

つまり、このステップに要する時間は、√（Ｓ_ｙ／ａ_ｙ）である。

（３）Ｙ軸方向の位置が（１／２）Ｓ_ｙに到達した瞬間に、加速度−ａ_ｙでＹ軸方向（正方向）に等加速度運動を始める（Ｙ軸方向に減速）。なお、説明を容易にするため加速から減速に切り替わる時間は０とする。その後、Ｙ軸方向に停止するまで、等加速度運動を続ける。この場合、上述した（２）と対称の動作を行うため、このステップで（１／２）Ｓ_ｙだけ移動し、Ｙ軸方向の位置はＳ_ｙとなる。つまり、このステップに要する時間は、上述した（２）と同様に、√（Ｓ_ｙ／ａ_ｙ）となる。

（４）Ｙ軸方向の位置が停止した瞬間に、加速度−ａ_ｘで−Ｘ軸方向（負方向）に等加速度運動を始める。なお、説明を容易にするため、Ｙ軸方向から−Ｘ軸方向に切り替わる時間は０とする。また、初速度は０である。Ｘ軸方向の位置が照射領域地点（Ｘ＝０）に到達するまで、等加速度運動を続ける。これは、上述した（１）と対称の動作であるため、Ｘ軸方向の最終速度は−ｖ_０ｘとなり、この速度で照射領域に進入することになる。したがって、このステップに要する時間は、上述した（１）と同様にｖ_０ｘ／ａ_ｘである。以上から、従来例におけるレーザ光の照射領域外の移動時間Ｔ_１は、
Ｔ_１＝２（ｖ_０ｘ／ａ_ｘ）＋２√（Ｓ_ｙ／ａ_ｙ）
となる。

＜第１の実施例における移動時間＞
次に、上述した第１の実施例におけるレーザ光の照射領域外での処理時間について説明する。

（１）レーザ光の照射位置が照射領域内から照射領域外へと移動する際、加速度−ａ_ｘでＸ軸方向（正方向）に停止するまで等加速度運動（減速）しながら、Ｙ軸方向にＹの位置が（１／２）Ｓｙになるまで加速度ａｙで等加速度運動を行う。Ｘ軸方向の初速度はｖ_０ｘ、Ｙ軸方向の初速度は０である。

（２）Ｘ軸方向には、引き続き加速度−ａ_ｘで等加速度運動（減速）しながら、Ｙ軸方向にＹの位置がＳ_ｙになるまで加速度−ａ_ｙで等加速度運動（減速）する。

この場合は、（２）の処理が完了する瞬間にＸ軸方向、Ｙ軸方向が共に停止するように、両方向の加速度を設定する必要がある。そこで、上述の（１）、（２）を合わせて考える必要があるが、例えばＸ軸方向にのみ着目すれば、上述した従来例におけるステップ（１）に示すように、初速度ｖ_０ｘの状態から加速度−ａ_ｘで減速していき、停止するまでの時間は、ｖ_０ｘ／ａ_ｘとなる。

（３）次に、Ｙ軸方向は停止し、−Ｘ軸方向に加速度−ａ_ｘで照射領域地点（Ｘ＝０）まで等加速度運動（加速）する。これは、上述の従来例におけるステップ（１）の場合と同様にであり、このステップに要する時間は、ｖ_０ｘ／ａ_ｘである。

以上から、第１の実施例における移動時間Ｔ_２は、Ｔ_２＝２ｖ_０ｘ／ａ_ｘとなる。

＜第２の実施例における処理時間＞
次に、上述した第２の実施例におけるレーザ光の照射領域外での処理時間について説明する。

（１）レーザ光の照射位置が照射領域内から照射領域外へと移動する際、加速度−ａ_ｘでＸ軸方向（正方向）に停止するまで等加速度運動（減速）しながら、Ｙ軸方向にＹの位置が（１／２）Ｓ_ｙになるまで加速度ａ_ｙで等加速度運動を行う。このステップ完了時には、Ｘ軸方向の速度ｖ_ｘは０となり、Ｘ軸方向には停止する。なお、Ｘ軸方向の初速度はｖ_０ｘであり、Ｙ軸方向の初速度は０である。

初速度ｖ_０ｘ、加速度−ａ_ｘで等加速度運動しながら停止するまでの時間は、上述した従来技術の（１）で求めているように、ｖ_０ｘ／ａ_ｘである。

この時間でＹ軸方向に加速度ａ_ｙで等加速度運動をして距離（１／２）Ｓ_ｙだけ移動するためには、
（１／２）ａ_ｙ（ｖ_０ｘ／ａ_ｘ）^２＝（１／２）Ｓ_ｙ
ａ_ｙ＝ａ_ｘ ^２Ｓ_ｙ／ｖ_０ｘ ^２
の関係が成立する必要がある。

（２）Ｘ軸方向には、引き続き加速度−ａ_ｘで等加速度運動を行う。ここで、上記ステップ（１）の完了時、すなわちステップ（２）の開始時には、Ｘ軸方向の速度ｖｘは０であるため、ステップ（２）では−Ｘ軸方向に加速する。また、Ｙ軸方向は、Ｙの位置がＳ_ｙになるまで加速度−ａ_ｙで等加速度運動（減速）する。

このステップの完了時に、Ｘ軸方向の位置は０で速度はｖ_０ｘ、Ｙ軸方向の位置はＳ_ｙで速度は０になる。これは、上記ステップ（１）と対称な動作であるため、ステップ（２）に要する時間は、上記ステップ（１）と同様にｖ_０ｘ／ａ_ｘである。以上から、第２の実施例における移動時間Ｔ_３は、Ｔ_３＝２ｖ_０ｘ／ａ_ｘとなる。

以上のことから、従来例（特許文献１）における移動時間がＴ_１＝２（ｖ_０ｘ／ａ_ｘ）＋２√（Ｓ_ｙ／ａ_ｙ）であるのに対し、第１、第２の実施例における移動時間がＴ_２（＝Ｔ_３）＝２ｖ_０ｘ／ａ_ｘであるため、Ｔ_１＞Ｔ_２（＝Ｔ_３）となる。したがって、本実施形態を適用することにより、照射領域外における移動の所要時間が短縮されるため、生産性を向上させることができる。また、これらの移動時間は、上述した他の実施例で示した半楕円形状や半円形状部分を有する軌跡で移動する場合にも、従来技術と比較して時間短縮することができる。

上述したように本発明によれば、レーザ加工におけるスループットを向上させることができる。

具体的には、第１の軸及び第２の軸を同時に制御しながら、次の行の照射領域内へ改行移動することで、例えば第１の軸方向の移動の減速を行いながら第２の軸方向への移動を行うことができる。また、改行移動の軌跡に三角形状部分を有することにより、第１の軸方向の移動の減速を行いながら第２の軸方向への移動を行うことができるため、第２の軸方向に対する移動の間、第１の軸方向に対して移動を行わない時間を削減することができる。また、改行移動の軌跡に半楕円形状又は半円形状部分を有することにより、照射領域外における移動距離を短縮することができる。

また本発明によれば、制御手段からシャッタ等の遮断手段への遮断開始の制御信号の出力を契機として、ステージを所定の軌跡で改行移動させることにより、制御手段等による制御負担を軽減することができる。また、遮断開始の制御信号を契機とするため、制御の高速化を実現することができる。したがって、改行回数が増加するほど、すなわち、加工対象物の面積が増大するほどスループットの向上の効果は大きくなる。

なお、上述した本発明におけるステージ駆動方法、及びステージ駆動方法を用いたレーザ加工については、アニール加工に限定されることはなく、例えば穴あけや切断等のレーザ加工装置、露光装置、レーザ描画装置等のレーザ光を用いた装置全般に適用することができる。

以上、本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。

本発明におけるステージ駆動方法の第１の実施例を説明するための図である。 本発明におけるステージ駆動方法の第２の実施例を説明するための図である。 本発明におけるステージ駆動方法の他の実施例を説明するための図である。 本発明におけるレーザ加工装置の一構成例を示す図である。

符号の説明

１１ ステージ
１２ 基板
１３ 移動開始点
１４ 移動終了点
１５ 移動経路
２０ レーザ加工装置
２１ 制御手段
２２ レーザ発振器
２３ シャッタ
２４ 反射ミラー
２５ マスク
２６ 結像レンズ
２７ ステージ駆動手段
３０ 加工計画パラメータ

Claims (8)

1. レーザ加工を行う加工対象物が載置されたステージを、第１の軸方向及び該第１の軸と垂直な第２の軸方向に移動させ、前記加工対象物に対する照射領域にレーザ光を照射させるためのステージ駆動方法において、
   前記照射領域内で前記レーザ光を照射する照射ステップと、
   前記第１の軸又は前記第２の軸に対して前記ステージを平行移動又は改行移動させながら、前記レーザ光が前記照射領域の全体を照射するようにステージを駆動する駆動ステップとを有し、
   前記駆動ステップは、前記レーザ光の照射位置が照射領域外に移動してから、前記第１の軸及び前記第２の軸を同時に制御しながら、次の行の照射領域内へ改行移動することを特徴とするステージ駆動方法。
2. 前記駆動ステップは、
   前記改行移動する際、移動の軌跡に三角形状部分を有することを特徴とする請求項１に記載のステージ駆動方法。
3. 前記駆動ステップは、
   前記改行移動する際、移動の軌跡に半楕円形状又は半円形状部分を有することを特徴とする請求項１に記載のステージ駆動方法。
4. 前記レーザ光の照射位置が前記照射領域外に移動した際、前記加工対象物への前記レーザ光の照射を遮断手段により遮断するよう制御する遮断制御ステップを有し、
   前記駆動ステップは、前記遮断制御ステップによる遮断開始の制御信号を契機として、前記ステージを所定の軌跡で改行移動させることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のステージ駆動方法。
5. レーザ加工を行う加工対象物が載置されたステージを、第１の軸方向及び該第１の軸と垂直な第２の軸方向に移動させ、前記加工対象物の照射領域にレーザ光を照射させるためのステージ駆動方法を用いたレーザ加工装置において、
   前記加工対象物にレーザ光を照射するレーザ発振器と、
   前記第１の軸又は第２の軸に対して前記ステージを平行移動又は改行移動させながら、前記レーザ光が前記照射領域の全体を照射するようにステージを駆動する駆動手段と、
   前記レーザ発振器におけるレーザ光の照射及び前記駆動手段における前記ステージの移動を制御する制御手段とを有し、
   前記制御手段は、前記レーザ光の照射位置が照射領域外に移動してから、前記第１の軸及び前記第２の軸を同時に制御しながら、次の行の照射領域内へ改行移動するように、前記駆動手段に前記ステージを駆動させることを特徴とするレーザ加工装置。
6. 前記制御手段は、
   前記改行移動する際、移動の軌跡に三角形状部分を有するように、前記駆動手段に前記ステージを駆動させることを特徴とする請求項５に記載のレーザ加工装置。
7. 前記制御手段は、
   前記改行移動する際、移動の軌跡に半楕円形状又は半円形状部分を有するように、前記駆動手段に前記ステージを駆動させることを特徴とする請求項５に記載のレーザ加工装置。
8. 前記レーザ光の照射位置が前記照射領域外に移動した際、前記加工対象物への前記レーザ光の照射を遮断する遮断手段を有し、
   前記制御手段は、前記遮断手段に遮断開始の制御信号を出力するのを契機として、前記ステージが所定の軌跡で改行移動するように前記駆動手段に前記ステージを駆動させることを特徴とする請求項５乃至７の何れか１項に記載のレーザ加工装置。

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