JP2016539806A

JP2016539806A - レーザー取り外し用レーザー走査システム

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Application number: JP2016521305A
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Inventors: デイビッドチャールズミルン; フィリップトーマスラムズビー
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Publication date: 2016-12-22
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Abstract

本発明はレーザー走査システム及び当該システムに係る方法に関する。開示された装置では、当該方法は、レーザー源を用いてレーザービームを生成する段階、走査モジュールを用いて基板表面を前記レーザービームで走査する段階、及び、前記走査モジュールと前記基板との間であって前記レーザービームのビーム路中の位置で再導光ユニットを用いて、前記基板への前記レーザービームの入射方向を制御する段階を有する。前記基板上の所定の領域は、該領域の各部分が複数の異なる入射方向からの前記レーザービームによって曝露されるように、前記レーザービームで走査される。

Description

本発明は、特に剛性担体層からの可撓性製品層のレーザー取り外しを実行する目的で、基板をレーザーで走査する方法及び装置に関する。

剛性担体層上に可撓性電子部品−たとえば可撓性電気泳動又はＯＬＥＤディスプレイ−を含む可撓性製品層を設けることによってその電子部品を製造することが知られている。処理中での製品層と担体層との間での接続は、レーザー取り外し層によって維持される。処理後、製品層は、通常は担体層を介してレーザー取り外し層を適切に照射することによってその担体層から取り外されてよい。レーザー取り外し層はたとえばポリイミド層を含んでよい。担体層は、ガラス−たとえばＴＦＴ−ＬＣＤ処理施設で典型的に用いられる種類のディスプレイガラス−で構成されてよい。

剛性担体層を用いて、可撓性製品層を剛性デバイスと同じように処理装置を通り抜けるように運ぶことを可能にすることによって、製造プロセスは容易になる。

ＵＶエキシマレーザーは、ポリイミド層と相互作用するのに一般的に用いられている。しかしこれらの型のレーザーは、購入や動作に多くの費用がかかる。

レーザーが担体層を介してポリイミド層へ当てられる場合、ポリイミド層は、担体層の表面上若しくはその内部の不純物又は欠陥によって遮られた局在領域内では適切に照射されない恐れがある。このため、担体層からの製品層の取り外しが不完全なものとなってしまい、製造プロセス中に製品層への損傷及び製造歩留まりの低下を生じさせる恐れがある。

本発明の目的は、上述した従来技術に係る問題のうちの少なくとも１つを解決する、基板をレーザービームで走査する方法及び装置を供することである。特に本発明の目的は、レーザー取り外しプロセスを、より安価に、より高い信頼性で、及び／又は、より効率的に実行することを可能にすることである。

本発明の態様によると、レーザービームで基板表面を走査するレーザー走査システムが供される。当該システムは、レーザービームを生成するレーザー源、前記基板を支持する基板支持台、前記レーザービームを選択的に再導光するプログラム可能な光学系を含む走査モジュール、前記走査モジュールを制御して前記レーザービームで前記基板表面を走査する制御モジュール、及び、前記走査モジュールと前記基板との間の前記レーザービームのビーム路内のある位置で、前記基板へ向かう前記レーザービームの入射方向を制御するように構成される再導光ユニットを有する。前記制御モジュール及び前記再導光ユニットは、前記基板上の所定の領域を、該領域の各部分が複数の異なる入射方向からの前記レーザービームによって曝露されるように、前記レーザービームで走査するように構成される。

よって、多数のレーザーシステム及び／又は前記レーザー走査システムの部品の大きな移動を必要とすることなく、前記基板の所与の領域が少なくとも２つの異なる方向から照射され得る装置が供される。

本発明の実施形態では、前記走査モジュールは、前記異なる入射方向を実現するため、２つの異なる再導光素子のうちの１つへ前記レーザービームを選択的に導光するのに用いられる。前記走査モジュールは、いかなる場合でも、レーザービームを再導光するように構成される。その理由は、これは、前記レーザービームで走査する動作を実行するのに必要だからである。従って、この実施形態を実施するのに前記走査モジュールを適合させる必要は（ほとんど）ない。他の実施形態では、前記走査モジュールからの出力は、前記異なる入射方向の各々について等しくてよい。このとき前記入射方向を変化させるすべての制御は、前記走査モジュールの後ろで実行される。たとえば、前記再導光ユニットは可動素子を有して良い（たとえば、互いに異なる方位を有する２つの再導光素子が前記ビーム路へ入り込むように選択的に可動となるように構成されてよいし、あるいは、１つの再導光素子がそれ自身で異なる方位をとるように可動となるように構成されてもよい）。

本発明の結果として、前記基板（及び／又は前記基板内部の界面−たとえば担体層の下に設けられるレーザー取り外し層（供されている場合）−）は、たとえ前記基板上若しくはその内部に不純物又は欠陥が存在していても効率的かつ高い信頼性で照射され得る。さらにこの機能は、前記レーザー走査システムの全体的な機械的複雑さを顕著に増大させることなく実現される。よって信頼性が改善され、かつ、コストが抑制される。

本発明の実施例では、前記レーザー源は、好適にはＵＶ帯で動作するダイオード励起固体（ＤＰＳＳ）レーザーモジュールを含む。好適には、前記ＤＰＳＳレーザーモジュールは多モードＤＰＳＳレーザーモジュールである。前記レーザーモジュールは、多くの従来技術に係る装置においてレーザー取り外し層の照射に用いられる同等の出力のＵＶエキシマレーザーよりも購入及び動作コストが顕著に低い（たとえば５０％未満）。

好適には、前記レーザービームの断面は、前記基板にわたって均一な放射線照射を行うように均一化される。

好適には、前記ビームの偏光は、前記担体と空気との間の界面での反射を抑制し、かつ、前記基板内の前記取り外し層に到達するエネルギーを最大にするように制御される。

本発明の実施形態では、前記基板面に平行な前記再導光素子から反射されるレーザービームの伝播方向の複数の成分が互いに１８０°ではない角をなすように、前記再導光素子は配置される。この構成によって、細長い形態を有する不純物若しくは欠陥が前記基板上又はその内部に存在する場合に前記レーザー走査システムの実効性が増大する。

本発明の態様によると、基板表面をレーザービームで走査する方法が供される。当該方法は、レーザー源を用いてレーザービームを生成する段階、走査モジュールを用いて基板表面を前記レーザービームで走査する段階、及び、前記走査モジュールと前記基板との間であって前記レーザービームのビーム路中の位置で再導光ユニットを用いて、前記基板への前記レーザービームの入射方向を制御する段階を有する。前記基板上の所定の領域は、該領域の各部分が複数の異なる入射方向からの前記レーザービームによって曝露されるように、前記レーザービームで走査される。

どのようにして担体層表面上の不純物が、レーザー取り外し層の領域のシャドーイングが起こるのかを概略的に示している。レーザー放射線が、シャドーイング効果を緩和するように異なる斜め方向から当てられる装置を表している。レーザー放射線が各異なる斜め方向から当てられるときでさえも、担体層表面上の細長い不純物がレーザー取り外し層のシャドーイングを引き起こす状況を表している。レーザービームが、２つの異なる方位をとる再導光（反射）素子を選択的に介して基板に当てられるレーザー走査システムを表している。２つの再導光素子の相対方位を示す図４に表された型の装置を基板に垂直な方向から見た図である。第１入射方向から基板上の一部を曝露するための第１走査方向での基板に対する第１再導光素子の運動を表す。第２入射方向から基板上の一部を曝露するための第２走査方向での基板に対する第２再導光素子の運動を表す。第１再導光素子と第２再導光素子に対する単一方向での基板の運動中に基板上の一部が各異なる方向から曝露される装置を表している。

ここで本発明の実施形態について、添付図面を参照しながら例示のみによって説明する。図中、対応する参照符号は対応する部材を示す。

図１は、製品層６と担体層２との間に挟まれたレーザー取り外し層４を照射することによって担体層２から製品層６を取り外す目的で基板１へ照射するように構成されるレーザーシステム８を表している。上述したように、レーザー取り外し層４はたとえばポリイミドを含んでよい。製品層６はたとえば、可撓性電気泳動ディスプレイ又はＯＬＥＤディスプレイを含んでよい。担体層２は剛性ガラスを含んでよい。レーザーシステム８は、ＵＶ帯内の波長を有する放射線を出力するように構成されてよい。典型的には、従来技術によるレーザーシステム８は、ＵＶエキシマレーザーを用いて実施される。基板１は、レーザーシステム８の下で直線的に走査されてよい（矢印１８）。

担体層２の基板表面上の不純物又は欠陥１０は、レーザー取り外し層４の領域１２のシャドーイングを生じさせる恐れがある。図示された装置では、陰の領域は、破線１１と１３との間に位置するレーザー取り外し層４の部分によって定義される。そのようなシャドーイングは、製品層６からの担体層２の取り外しを不正確にしてしまう恐れがある。

図２は、レーザーシステム８が、２つの異なる方向から斜角で基板１へ放射線を導光するように構成される装置を表している。図示された装置では、２つの異なるレーザーシステム８が供される。これは、スループットは増大するかもしれないが、さらなる装置を必要とするため費用を増大させてしまう傾向にある。他の装置では、単一のレーザーシステム８が用いられるが、その時々で図２に示された２つの方位の各々に位置設定され得るように可動である。図示された装置では、右側のレーザーシステム８にとっての陰の領域は破線１５と１７との間に存在し、かつ、左側のレーザーシステム８にとっての陰の領域は破線１９と２１との間に存在することがわかる。２つのレーザーシステム８の各異なる方位は、陰となっているレーザー取り外し層４の領域１４が２つのレーザーシステム８で異なっていることを意味する。よって複数の領域１４のうちの一は、レーザーシステム８のうちの一で影となっていても、他のレーザーシステム８によって曝露されている。このようにして、レーザー取り外し層４のすべては、２つのレーザーシステム８のうちの少なくとも１つによって曝露され得る。しかしこのような成功は、不純物又は欠陥１０が相対的に点状であることに依拠している。

図２に示された装置では、レーザーシステム８は、互いに１８０°をなすように配置されている。つまり基板１の表面に垂直な方向から見たときに、２つのレーザーシステム８からの放射線の伝播方向が互いに反平行である。この装置は、点状不純物又は欠陥１０にとって有効である。しかし本願発明者等は、そのような装置が他の種類の不純物又は欠陥には有効でないことに気付いた。具体的には、不純物又は欠陥が、基板１の表面に平行な２つのレーザー源８からの放射線の伝播方向の成分に対して平行な方向に顕著に延びる場合には、その方法は有効ではない。

図３は、レーザー放射線が図２の装置でのように異なる斜め方向から基板へ付与されるときでさえも、このように延びる不純物又は欠陥１０が、どのようにしてレーザー取り外し層４の領域のシャドーイングを生じさせ得るのかを表している。図示された例では、不純物又は欠陥１０は、基板１の面に対して平行なレーザーシステム８からの放射線の伝播方向の成分に対して平行な方向に延びる細長い形状を有する。担体層２の表面上又は表明中のひっかき傷、クラック、又はヒトの毛髪は、たとえば不純物若しくは欠陥を生成又は生じさせるおそれがある。見てわかるように、右手側のレーザーシステム８からのシャドーイング領域は破線１５と１７との間で、かつ、左手側のレーザーシステム８からのシャドーイング領域は破線１９と２１との間である。レーザー取り外し層４の領域１６は、２つのレーザーシステム８のいずれによっても露光され得ないので、照射プロセス中に完全に影になってしまう。この状況では、製品層６は、処理の終了時に担体層２から適切に取り外され得ず、損傷又はスループットの低下を引き起こしてしまう。

図４は、上述の問題の一部を解決する本発明の実施形態を表している。

この実施形態によると、レーザービームで基板１の表面全体にわたって走査させるレーザー走査システムが供される。当該レーザー走査システムは、たとえばラスタパターンでビームを走査させるように構成されてよい。ある実施形態では、当該レーザー走査システムは、たとえば往復させながらレーザービームを直線的に走査させるように構成される一方で、基板１は、下でたとえばレーザービームの往復走査に対して垂直な方向に走査される。

当該レーザー走査システムは、レーザービームを生成するレーザー源２０を有する。好適にはレーザー源は、ダイオードによりポンピングされる固体レーザー（ＤＰＳＳ）モジュールを含む。ＤＰＳＳレーザーは、エキシマレーザーよりもかなり手頃な価格である。好適にはＤＰＳＳレーザーモジュールは、ＵＶ帯−たとえば３５５ｎｍ−で動作するように構成される。ある実施形態では、レーザーは、担体層から製品層が取り外されるようにポリイミド層とレーザーとの相互作用及びポリイミド層の揮発を引き起こす目的でポリイミド層を照射するのに適するように構成される。

ＵＶエキシマレーザーは一般的に、高強度で一時かつ均一に大面積を照射することができるので、レーザー取り外しに用いられる。しかし本願発明者等は、はるかに安価なＤＰＳＳレーザーもまた、基板表面全体にわたってレーザービームを迅速にラスタ走査させることによってレーザー取り外しを有効に実施するのに用いられ得ることに気付いた。ＤＰＳＳによって瞬時に照射され得る基板の領域がエキシマレーザーの場合によりもはるかに小さいとはいえ、ＤＰＳＳレーザーのパルスレートは、基板全体にわたってＤＰＳＳレーザービームを高速で走査させることによって同程度の照射量が付与され得るのに十分迅速である。

ＤＰＳＳレーザーからの出力は一般的に、かなり不均一な断面強度プロファイルを有するレーザービームであるため、均一な照射が重要であるレーザー取り外し層の最適な照射には適さない。しかしこの課題は、レーザー源２０からのレーザービーム出力の強度プロファイルを均一化する役割を果たすビームホモジナイザ２５をレーザー走査システム内に含めることによって解決可能であることに、本願発明者等は気付いた。ビームホモジナイザからの出力は、たとえば「トップハット」関数に相似させてよい。ある実施形態では、ビームホモジナイザ２５は、回折光学素子（ＤＯＥ）を用いて実装される。

ある実施形態では、基板１を支持する基板支持台４０が供される。基板支持台４０は、レーザー源２０に対して基板１を１次元的又は２次元的に移動させるように構成されてよい。いかにして基板１がレーザー源２０に対して移動され得るのかの例について、以降の図６乃至図８を参照しながら詳細に説明する。

ある実施形態では、レーザー走査システムは、レーザービームのラスタ走査を実行するため、レーザービームを選択的に再導光する走査モジュール２４を有する。ある実施形態では、走査モジュール２４はプログラム可能な光学系を有する。ある実施形態では、レーザー走査システムは、基板１の表面全体にわたってレーザービームを走査させるように走査モジュール２４を制御する制御モジュール３６をさらに有する。制御モジュール３６は、要求されるレーザービームの走査を実現するため、たとえば走査モジュール２４のプログラム可能な光学系を制御して良い。

ある実施形態では、レーザー走査モジュールは、走査モジュール２４と基板１との間のレーザービームのビーム路中でのある位置に再導光ユニット７０をさらに有する。再導光ユニット７０は、レーザービームの基板１への入射方向を制御するように構成される。ある実施形態では、制御モジュール３６と再導光ユニット７０は、レーザービームを基板１上の所定の領域にわたって走査させるように構成される。この構成では、所定の領域の各部は、複数（たとえば２）の異なる入射方向からのレーザービームによって露光される。

ある実施形態では、再導光ユニット７０は、反射、（たとえばプリズムを用いた）屈折、（たとえば回折光学素子を用いた）回折のうちの１つ以上を用いることによって伝播方向を変化させるように構成される。

ある実施形態では、再導光ユニット７０は第１再導光素子２７と第２再導光素子３１を有する。再導光素子２７と３１のいずれも、走査モジュール２４と基板１との間のビーム路中に設けられる。再導光素子２７と３１は互いに異なる方位を有する。制御モジュール３６は、第１再導光素子２７から再導光（たとえば反射）を介して基板１上のある領域にわたってレーザービームを走査させ（ることによって基板表面に対して斜め入射角を実現し）、それに続いて、第２再導光素子３１から再導光（たとえば反射）を介して基板１上の同じ領域にわたってレーザービームを走査させる（ことによって基板表面に対して斜めに入射するが、第１再導光素子２７からの放射線と比較して異なる方向からの斜め入射角を実現する）ように構成される。２つの再導光素子間での切り換えは、走査モジュール２４からのビーム出力方向を変化させる（ことで、たとえば放射線を２つの再導光素子の一方のみに選択的に導光する）こと、及び／又は、１つ若しくは２つの再導光素子を移動させる（ことで、たとえば２つの再導光素子の一を選択的にビーム路内へ移動する）ことによって実現されてよい。

図４に示された特別な例では、出力ビーム２６は、そのビームが走査モジュール２４から第１再導光素子２７へ導光される場合を表している。第１再導光素子２７からの再導光（たとえば反射）がビーム２８によって表されている。同様に出力ビーム３０は、そのビームが走査モジュール２４から第２再導光素子３１へ導光される場合を表している。第２再導光素子３１からの再導光（たとえば反射）はビーム３２によって表されている。

代替実施形態では、再導光ユニット７０は、第１位置と第２位置との間で移動可能な再導光素子を有して良い。前記再導光素子は、前記第１位置と前記第２位置とで異なる方位をとる。たとえば再導光素子はこの場合、基板１の表面に対する法線に対して回転可能となるように載置されてよい。よって単一の再導光素子は、上述の第１再導光素子２７と第２再導光素子３１に同等の機能を供して良い。制御モジュール３６はこの場合、再導光素子が第１位置に位置しているときには、第１入射方向から基板１上のある領域の各部を露光するため、前記再導光素子を介して基板１の前記領域にわたってレーザービームを走査させるように構成され、かつ、前記再導光素子が第２位置に位置しているときには、前記第１入射方向とは異なる第２入射方向から基板１の同じ領域の各部を露光するため、前記再導光素子を介して基板１の前記領域にわたってレーザービームを走査させるように構成されてよい。再導光素子を正確に移動させる手段を供する必要があるためにシステムの複雑さは増大する。しかし装置全体は、特に走査モジュール２４と基板１との間のビーム路の領域においてより小型になり得る。

よって異なる方向から基板１の同じ領域へ照射することが可能なレーザー走査モジュールが供される。上で図２を参照しながら説明したように、これにより、基板１上若しくは基板１中に不純物又は欠陥が存在しても、基板又は基板１によって支持される界面を高い信頼性で照射することが可能となる。この実施形態によると、この機能は、複数のレーザーシステムを供する必要なく、かつ、レーザー走査システムの重要部品の方位を再設定する必要なく実現される。レーザー走査システムが異なる方向から放射線を付与するのに要求されることは、たとえば（たとえば２つの再導光素子２７，３１が走査モジュールに対して完全に静止した状態で保持されている場合に）走査モジュール２４に、その出力を２つの再導光素子２７，３１の一方へ再導光させる、及び／又は、（たとえば再導光が再導光素子２７，３１の一方若しくは両方を移動させることによって部分的又は完全に実施される場合に）走査モジュール２４に、そのような再導光が起こったことを考慮させるような制御モジュール３６の小規模な再プログラミングである。

ある実施形態では、再導光ユニット７０は、異なる入射方向が、基板の法線から見て互いに１８０°とならない（好適には１０°乃至１７０°で、好適には３０°乃至１５０°で、好適には６０°乃至１２０°で、好適には実質的に９０°となる）ように構成される。たとえば、再導光ユニット７０が、平坦な反射面を有する再導光素子２７，３１を備える場合、基板支持台４０の表面に対して平行な、第１再導光素子２７の反射面の法線の成分が、基板支持台４０の表面に対して平行な、第２再導光素子３１の反射面の法線の成分と１８０°ではない角をなす。結果として、第１再導光素子２７を介して基板１へ入射するレーザービームのどの入射方向も、第２再導光素子３１を介して基板へ入射するレーザービームの任意の入射方向のうちの基板表面に対して平行な成分に対して平行又は反平行である基板表面に対する平行な成分を有しない。このようにして、たとえ不純物又は欠陥１０が図３に表され、かつ、上で述べたような種類の細長い形状を有していても、基板の領域又は基板内部の界面のシャドーイングの可能性は減少又は回避される。

図５は、この種類の典型的な構成を表す担体層２の表面に垂直な軸から見た図である。ここで、基板支持台４０の表面に対して平行な、再導光素子２７，３１の反射面に対する法線の成分が、矢印２８と３２でそれぞれ表されている。図からわかるように、これらの成分間での角３４は１８０°ではない角度である。この例では、角度３４は約１００°である。

ある実施形態では、レーザー走査システムは、基板１全体にわたって走査されるべきレーザービームの偏光を選択的に変化させるプログラム可能な偏光子を有する。そのような実施形態における制御モジュール３６は、偏光子２２に、基板へのレーザービームの入射方向によってレーザービームの偏光を変化させるように構成されてよい。再導光ユニット７０が第１再導光素子２７と第２再導光素子３１を有する場合、制御モジュール３６は、偏光子２２に、レーザービームが、第１再導光素子２７を介して基板１へ導光されるのか、又は、第２再導光素子３１を介して基板１へ導光されるのかによってレーザービームの偏光を変化させるように構成されてよい。

このようにレーザービームの偏光を変化させることで、大気から担体界面への反射又は関心対象の層の上方で基板によって支持される任意の界面からの反射を抑制するため、基板１への期待される入射方向に従って偏光を最適化することが可能となる。よって関心対象の層によるレーザー放射線の吸収は最大となり得る。たとえば図４に図示された実施形態では、偏光は、担体層２と該担体層２上方の大気との間の界面からの反射を抑制することで、最大量の放射線が担体層２を介してレーザー取り外し層４へ向かって伝播するように調節されてよい。

この方法は、レーザー源が、出力が一般的に偏光し、かつ、偏光の変化が、わずかなレーザー強度の減少しか伴わずに効率的に実現されるＤＰＳＳレーザーモジュールを含むときに特に有効である。エキシマレーザーは偏光していないので、斜め角での基板からの放射線の反射が顕著（たとえば最大２０％）である。

ある実施形態では、制御モジュール３６がレーザービームを第１入射方向及び第２入射方向からある領域の一部分へ導光するように構成される場合において、制御モジュール３６は、そのレーザービームが第１入射方向から前記一部分へ導光されるときに基板によって支持される界面からのそのレーザービームの反射が、そのレーザービームが同一の偏光で第２入射方向から前記一部分へ導光されたときの反射よりも小さくなるように、偏光子２２に、そのレーザービームの偏光を変化させるように構成される。同様に、制御モジュール３６は、それに加えて又はその代わりに、そのレーザービームが第２入射方向から前記一部分へ導光されるときに基板によって支持される界面からのそのレーザービームの反射が、そのレーザービームが同一の偏光で第１入射方向から前記一部分へ導光されたときの反射よりも小さくなるように、偏光子２２に、そのレーザービームの偏光を変化させるように構成されてもよい。

たとえば、再導光ユニット７０が第１再導光素子２７と第２再導光素子３１を有する実施形態では、制御モジュール３６は、レーザービームが第１再導光素子２７を介して導光されるときの基板１によって支持される界面（たとえば担体層２と該担体層２上方の環境との間の界面）からのそのレーザービームの反射が、そのレーザービームが同一の偏光で第２再導光素子３１を介して導光されたときの反射よりも小さくなるように、偏光子２２に、そのレーザービームの偏光を変化させるように構成される。同様に、制御モジュール３６は、それに加えて又はその代わりに、レーザービームが第２再導光素子３１を介して導光されるときの基板１によって支持される界面からのそのレーザービームの反射が、そのレーザービームが同一の偏光で第１再導光素子２７を介して導光されたときの反射よりも小さくなるように、偏光子２２に、そのレーザービームの偏光を変化させるように構成される。

ある実施形態では、制御モジュールは、レーザービームが基板１へ入射するときのそのレーザービームの電場成分が、そのレーザービームの伝播方向及び基板１の表面の法線と実質的に同一平面をなすように、偏光子２２に、そのレーザービームを偏光（所謂ｐ偏光）させるように構成される。

ある実施形態では、レーザービームは、基板によって支持される界面（たとえば担体層２と該担体層２上方の環境との間の界面）へ、その界面のブルースター角の２５°以内の角度で、好適にはブルースター角の１０°以内の角度で、好適にはブルースター角の１°以内の角度で導光される。ブルースター角では、ｐ偏光した放射線の反射はゼロとなる。

ある実施形態では、基板１は、たとえば基板全体にわたってレーザービームを走査させる間、レーザー源に対して直線的に動かされる。これは、様々な異なる方法で実現されてよい。

図６と図７は、基板表面の法線から見た典型的な再導光ユニット７０を図示し、かつ、基板１上のある領域が２つの別個の期間中に露光される典型的な方法を表している。図示された実施形態では、再導光ユニット７０は、互いに直角をなすように配置されて（とはいえ他の角が用いられてもよい）、かつ、コネクタ４１（任意）によって一つとなるように堅く接続される第１再導光素子２７と第２再導光素子３１を有する。

図６は、複数の期間のうちの一の間での基板１の移動４６を表している。この実施形態では、基板の移動は第１再導光素子２７に対して垂直である。制御モジュール３６は、第１再導光素子２７全体にわたって往復するようにレーザービームを走査させるように構成される。この実施形態では、往復走査４２の方向もまた移動方向４６に垂直である。往復走査の速度と基板移動速度は、所望の方法で基板１上のある領域を露光するように調整される。図示された概略図では、領域４４は、第１反射素子２７上の経路４２に沿って（たとえばＡからＢへ向かって）レーザービームを走査させることによって露光される領域を表す。基板１の適切な移動及び第１反射素子２７全体にわたるレーザービームの反復走査によって、移動方向４６に沿って伸びる広い長方形領域が露光され得ることがわかる。

図７は、後続の期間中での基板１の移動５２を表す。基板の移動５２はこの場合、第２反射素子３１に対して垂直である。制御モジュール３６は、第２反射素子３１全体にわたって往復するようにレーザービームを走査させるように構成される。この実施形態では、往復走査４８の方向もまた移動方向５２に垂直である。この場合、領域５０は、第２反射素子３１上の経路４８に沿って（たとえばＣからＤへ向かって）レーザービームを走査させることによって露光される領域を表す。基板の適切な移動及び第２反射素子３１全体にわたるレーザービームの反復走査によって、先の期間中に露光される領域（図６に表されている）と重なる又は同一である、移動方向５２に沿って伸びる広い長方形領域が露光され得る。基板１の適切な移動及び第１反射素子２７全体にわたるレーザービームの反復走査によって、移動方向４６に沿って伸びる広い長方形領域が露光され得ることがわかる。

よってある領域は、第１反射素子２７からの反射を介する第１期間中、及び、第２反射素子３１からの反射を介する第２期間中に露光される。従って露光された領域の各部は２回２つの異なる方向から露光される。

図６と図７の方法は効率的である。なぜなら基板表面に付与される実質的にすべてのレーザービームエネルギーが、異なる方向からの露光の一部に用いられ得るからである。換言すると、２つの期間の各々の間に露光される領域が互いに完全に重なることが可能である（とはいえこのことは本質的ではない）。

図８は、基板表面の法線から見た他の典型的な再導光ユニット７０を図示し、かつ、基板を１つの移動方向で移動させている間に基板１上のある領域が異なる方向から露光される他の典型的方法を表す。図示された実施形態では、再導光ユニット７０は、互いに直角をなすように配置されて、かつ、コネクタ４１によって一つとなるように堅く接続される第１再導光素子２７と第２再導光素子３１を有する。

この実施形態では、第１再導光素子２７と第２再導光素子３１は、基板１の移動方向６０に対して同一の角度（図示された例では４５°）で供される。他の実施形態では、第１再導光素子２７と第２再導光素子３１は、互いに異なる角度で供されてよい。領域５６は、第１反射素子２７上の経路５４に沿って（たとえばＥからＦへ向かって）レーザービームを走査させることによって露光される領域を表す。領域５８は、第２反射素子３１上の経路５４に沿って（たとえばＧからＨへ向かって）レーザービームを走査させることによって露光される領域を表す。よって反射素子２７，３１の両方全体にわたるＥからＨへのレーザービームの走査は、基板上に十字形状を生成する。このとき中心部６５は、走査中、２つの異なる方向からの入射放射線を受ける。基板の移動６０は、垂直方向に十字を走査し、かつ、破線６２と６４との間に位置する基板上の領域の露光を可能にする。ある実施形態では、基板の移動は、２つの再導光素子２７，３１のレーザービームの往復走査（たとえばＥからＨへ向かって再度反対方向へ向かう）に対して調整される。破線内の露光される領域は、再導光素子２７，３１の両方によって露光された領域を含むことがわかる。例外は、基板の移動経路の終端部での三角形領域である。図６及び図７の装置と比較すると、所与の方向での基板１の移動の全体的な要求される長さは、これらの三角形領域を考慮するため、わずかに長くなり得る。しかし後続の露光処理では、基板が異なる方向に再度移動する必要はない。従って異なる方向からの放射線に基板上の領域を曝露するのに必要な全体としての基板の移動操作は単純化される。

Claims

レーザービームで基板表面を走査するレーザー走査システムであって、
レーザービームを生成するレーザー源、
前記基板を支持する基板支持台、
前記レーザービームを選択的に再導光するプログラム可能な光学系を含む走査モジュール、
前記走査モジュールを制御して前記レーザービームで前記基板表面を走査する制御モジュール、及び、
前記走査モジュールと前記基板との間の前記レーザービームのビーム路内のある位置で、前記基板へ向かう前記レーザービームの入射方向を制御するように構成される再導光ユニット、を有し、
前記制御モジュール及び前記再導光ユニットは、前記基板上の所定の領域にわたって、該領域の各部分が複数の異なる入射方向からの前記レーザービームによって露光されるように、前記レーザービームを走査させるように構成される、
システム。
請求項１に記載のシステムであって、
前記再導光ユニットが第１再導光素子と第２再導光素子を有し、
前記第１再導光素子は、前記第２再導光素子とは異なる方位をとり、
前記制御モジュールは、第１入射方向から前記基板の前記領域の各部を露光するため、前記第１再導光素子を介して前記領域にわたってレーザービームを走査させるように構成され、かつ、前記第１入射方向とは異なる第２入射方向から前記基板の前記領域の各部を露光するため、前記第２再導光素子を介して前記領域にわたってレーザービームを走査させるように構成される、
システム。
請求項１又は２に記載のシステムであって、前記第１再導光素子と前記第２再導光素子が平坦な反射面を有する、システム。
請求項３に記載のシステムであって、前記基板支持台の表面に対して平行な、前記第１再導光素子の反射面の法線の成分が、前記基板支持台の表面に対して平行な、前記第２再導光素子の反射面の法線の成分と１８０°ではない角をなす、システム。
請求項１乃至４のいずれか一項に記載のシステムであって、
前記再導光ユニットが、第１位置と第２位置との間で移動可能な再導光素子を有し、
前記再導光素子は、前記第１位置と前記第２位置とで異なる方位をとり、かつ、
前記制御モジュールは、第１入射方向から前記基板の前記領域の各部を露光するため、前記第１位置において前記再導光素子を介して前記領域にわたってレーザービームを走査させるように構成され、かつ、前記第１入射方向とは異なる第２入射方向から前記基板の前記領域の各部を露光するため、前記第２位置において前記再導光素子を介して前記領域にわたってレーザービームを走査させるように構成される、
システム。
請求項２乃至５のいずれか一項に記載のシステムであって、反射、屈折、又は回折によって前記レーザービームの伝播方向を変化させるように構成される、システム。
請求項１乃至６のいずれか一項に記載のシステムであって、
前記基板支持台が、前記レーザービームの走査中に前記基板を移動させるように構成され、
前記制御モジュールは、前記基板が第１移動方向に移動されているときに第１入射方向から前記基板の前記領域の各部を露光し、かつ、後続の期間では、前記基板が前記第１移動方向とは異なる第２移動方向に移動されているときに前記第１入射方向とは異なる第２入射方向から前記基板の前記領域の各部を露光するように構成される、
システム。
請求項１乃至７のいずれか一項に記載のシステムであって、
前記基板支持台が、前記レーザービームの走査中に前記基板を移動させるように構成され、
前記制御モジュールは、前記基板が単一の移動方向にのみ移動する期間中に、複数の異なる方向から前記領域の各部を露光するように構成される、
システム。
請求項８に記載のシステムであって、前記制御モジュールが、前記基板が前記単一の移動方向に移動する間、前記単一の移動方向に対して各々が斜めとなる２つの異なる方向に、前記レーザー源に対して直線的に前記レーザービームを走査させるように構成される、
システム。
請求項１乃至９のいずれか一項に記載のシステムであって、前記レーザー源が、ダイオードによりポンピングされる固体レーザーモジュールを含む、システム。
請求項１乃至１０のいずれか一項に記載のシステムであって、前記レーザービームの波長がＵＶ帯域内である、システム。
請求項１乃至１１のいずれか一項に記載のシステムであって：
前記レーザービームの偏光を選択的に変化させるプログラム可能な偏光子をさらに有し、
前記制御モジュールは、前記偏光子に、前記基板への前記レーザービームの入射方向によって前記レーザービームの偏光を変化させるように構成される、
システム。
請求項１２に記載のシステムであって、
前記制御モジュールが前記レーザービームを第１入射方向及び第２入射方向から前記領域の一部分へ導光するように構成される場合において、前記制御モジュールは、前記レーザービームが前記第１入射方向から前記一部分へ導光されるときに前記基板によって支持される界面からの前記レーザービームの反射が、前記レーザービームが同一の偏光で前記第２入射方向から前記一部分へ導光されたときの反射よりも小さくなるように、前記偏光子に、前記レーザービームの偏光を変化させるように構成される、
システム。
請求項１２又は１３に記載のシステムであって、
前記制御モジュールが前記レーザービームを第１入射方向及び第２入射方向から前記領域の一部分へ導光するように構成される場合において、前記制御モジュールは、前記レーザービームが前記第２入射方向から前記一部分へ導光されるときに前記基板によって支持される界面からの前記レーザービームの反射が、前記レーザービームが同一の偏光で前記第１入射方向から前記一部分へ導光されたときの反射よりも小さくなるように、前記偏光子に、前記レーザービームの偏光を変化させるように構成される、
システム。
請求項１２乃至１４のいずれか一項に記載のシステムであって、前記制御モジュールは、前記レーザービームが前記基板へ入射するときの前記レーザービームの電場成分が、前記レーザービームの伝播方向及び前記基板の表面の法線と実質的に同一平面をなすように、前記偏光子に、前記レーザービームを偏光させるように構成される、システム。
請求項１乃至１５のいずれか一項に記載のシステムであって、前記レーザービームの断面強度プロファイルを均一化するビームホモジナイザをさらに有する、システム。
請求項１乃至１６のいずれか一項に記載のシステムであって、前記基板へ入射する前記レーザービームの入射方向が、前記基板へ入射する前記レーザービームの他の入射方向のうちの前記基板表面に平行な成分に対して平行又は反平行となる前記基板表面に平行な成分を有しない、ように前記再導光ユニットが構成される、システム。
レーザービームで基板表面を走査する方法であって、
レーザー源を用いてレーザービームを生成する段階、
走査モジュールを用いて前記基板表面にわたって前記レーザービームを走査させる段階、
前記走査モジュールと前記基板との間の前記レーザービームのビーム路内のある位置で再導光ユニットを用いて、前記基板へ向かう前記レーザービームの入射方向を制御する段階であって、前記基板上の所定の領域にわたって、該領域の各部分が複数の異なる入射方向からの前記レーザービームによって露光されるように、前記レーザービームが走査される段階、を有する方法。
請求項１８に記載の方法であって、
前記再導光ユニットは第１再導光素子と第２再導光素子を有し、
前記第１再導光素子は、前記第２再導光素子とは異なる方位をとり、かつ、
前記レーザービームは、第１入射方向から前記基板の前記領域の各部を露光するため、前記第１再導光素子を介して前記領域にわたって走査され、かつ、前記第１入射方向とは異なる第２入射方向から前記基板の前記領域の各部を露光するため、前記第２再導光素子を介して前記領域にわたって走査される、
方法。
請求項１８又は１９に記載の方法であって、前記レーザー源が、ダイオードによりポンピングされる固体レーザーモジュールを含む、方法。
請求項１８乃至２０のいずれか一項に記載の方法であって、前記レーザービームの波長がＵＶ帯域内である、方法。
請求項１８乃至２１のいずれか一項に記載の方法であって、
前記基板が、レーザー取り外し層を介して製品層に取り付けられた担体層を有し、かつ、
前記レーザービームによる前記レーザー取り外し層の材料への照射が、該照射領域内での前記担体層からの前記製品層の取り外しを生じさせるのに有効となるように、前記レーザービームは構成される、
方法。
請求項１８乃至２２のいずれか一項に記載の方法であって、前記レーザービームの偏光が、前記基板への前記レーザービームの入射方向に応じて制御される、方法。
請求項２３に記載の方法であって、
前記再導光ユニットが第１再導光素子と第２再導光素子を有し、
前記第１再導光素子は、前記第２再導光素子とは異なる方位をとり、かつ、
前記レーザービームが前記第１再導光素子を介して前記基板へ導光されるのか、又は、前記第２再導光素子を介して前記基板へ導光されるのかに応じて、前記レーザービームの偏光が制御される、
方法。
請求項１８乃至２４のいずれか一項に記載の方法であって、前記基板へ入射する前記レーザービームの電場成分が、前記レーザービームの伝播方向及び前記基板の表面の法線と実質的に同一平面をなすように、前記レーザービームの偏光が制御される、方法。
請求項１８乃至２５のいずれか一項に記載の方法であって、前記レーザービームが、前記基板又は前記基板によって支持される界面へ、前記基板の表面又は前記基板によって支持される前記界面のブルースター角の２５°以内の角度で導光される、方法。
請求項１８乃至２６のいずれか一項に記載の方法であって、前記複数の異なる入射方向が、前記基板の表面の法線から見て、互いに０°でも１８０°でもない角度をなす、方法。
請求項１８乃至２７のいずれか一項に記載の方法であって、前記レーザービームが前記基板に到達する前に、前記レーザービームの断面強度プロファイルが均一化される、方法。
実質的には添付図面を参照しながら既に説明され、及び／又は、添付図面に示されたように動作するように構成された、基板の表面にわたってレーザービームを走査させるレーザー走査システム。
実質的には添付図面を参照しながら既に説明され、及び／又は、添付図面に示されたように動作するように構成された、基板の表面にわたってレーザービームを走査させる方法。