JP2017534461A - ベルヌーイプロセスヘッド - Google Patents

Abstract

レーザービームを用いて基板を処理するプロセスヘッドは、前記レーザービームを向ける少なくとも１つの光学素子を含む光学ユニット、前記光学素子の光軸を取り囲むように配置される複数のベルヌーイ空気ベアリングを有する。前記複数のベルヌーイ空気ベアリングは、前記光学素子と前記基板との間の間隔を実質的に一定に維持するように、ベルヌーイの原理によって前記ベルヌーイ空気ベアリングと前記基板との間に引力を生じさせるために第１流体流を排出するように構成される。【選択図】図１

Description

本発明は基板のレーザー処理を実行するプロセスヘッドに関する。

特に本発明は、有機、無機、又は金属の材料層を高精度でパターニングするように、パルスレーザーを用いて基板表面から前記材料層をアブレーションする処理に関する。そのような用途には、フラットパネルディスプレイ、タッチパネルディスプレイ、及び太陽電池パネルの製造が含まれるが、これらに限定されない。これらの用途では通常、厚さが１．５ｍｍ未満で材料層の厚さは１μｍ未満の薄くて可撓性を有する基板が要求される。

レーザー処理の間、基板とプロセスヘッドは、相互に二次元（ＸＹ平面）に相対運動可能なように支持される。プロセスヘッドは、（Ｚ軸方向において）基板表面（付近）の特定の地点にレーザービームを集束させる光学系を有する。パルスレーザーからのエネルギーは、所望のパターン又は構造を形成するように基板の一部をアブレーションするため、材料へ移行される。

多くの場合では、基板を正確にパターニングするためには、Ｚ軸での集束光学系の焦点と基板との相対位置が固定されている必要がある。集束光学系の焦点と基板との相対位置が揺らぎ過ぎることが許される場合、レーザービームのエネルギー密度は、基板表面で材料層をアブレーションするのに不十分となる恐れがあるか、又は、他の位置では、基板、さらなる材料層、若しくは基板の反対面上の材料層を損傷させるように高すぎてしまう恐れがある。プロセスヘッドと基板が接触することで基板又は材料層が損傷する恐れがあるため、プロセスヘッドと基板が互いに接触しないことも重要である。従ってＺ軸方向においてプロセスヘッド（たとえば具体的には集束光学系）と基板表面との間のギャップの大きさを一定に維持することが必要である。

集束光学系の焦点と基板表面との間での相対位置の揺らぎは、基板の支持方法に起因した基板の曲率によって生じると考えられる。基板表面上の材料層の汚染を防止するため、処理されるべき基板の一部のほとんどは支持されていないことが好ましい。たとえば基板は限られた数の位置−たとえば端部−で支持されてよい。薄い基板が可撓性を有するというとは、支持されていない領域が曲がるすなわち自身の重みで−たとえば最大１ｍｍ−垂れ下がり得ることを意味する。これは、基板が水平に支持されても、垂直に支持されても、又は斜めに支持されても起こり得る。基板の１層以上の材料層の厚さのばらつきに起因して集束光学系の焦点と基板表面との間での相対位置のばらつきも起こり得る。

上述の問題を解決するための多数の取り組みが存在してきた。集束光学系の焦点と基板表面との間での相対位置を自動的に固定する装置が開発されてきた。これは一般的に自動焦点装置と呼ばれる。

特許文献１は、レーザービームの焦点位置の場所を自動的に制御する空気パワーパックすなわち空気ベアリングに接続される集束レンズを有するプロセスヘッドについて開示している。パックは、内側に開口を有する環状の断面を有する。パック（これは内側の開口部に対するパック本体である）の内部には、パック本体の下側から均一に流出する空気が供される。空気流は、空気クッション上の基板の表面上方でパックを浮かせるような基板への反発力を生じさせる。

しかし特許文献１のプロセスヘッドは、基板端部近くでの基板の処理には適さない。レーザービームが基板端部に接近することで、パックからの空気流の少なくとも一部はもはや基板上へは向かわないので、基板とパックとを分離する力が急激に減少する。パックが（たとえば重力によって）基板へ向かう方向へ偏ることで、パックは基板と接触してその基板を損傷させてしまう恐れがある。さらにパックが完全に基板端部を完全に横切る場合、偏り力によって、そのパックは基板の高さよりも下へ落ちる。パックが基板上方のある位置へ戻るように移動するとき、そのパックは基板の端部に衝突する。この型のパックもまたＺ軸方向での振動に悩まされる恐れがある。その理由は、パックの排出が慎重に設計されなければ、そのパックを支持する空気クッション上で「弾む」ためである。基板が支持されていない場合、パックと基板との間での反発力もまた、基板の垂れ下がりの程度が増大しがちとなり得る。

特許文献２は、レーザービームの焦点位置の場所を自動的に制御する空気パックに接続する集束レンズを有するプロセスヘッドを開示している。しかし特許文献１で開示されているプロセスヘッドとは異なり、集束レンズの光軸はパックからオフセットされる。特許文献２はパックについて記載しており、集束レンズ軸からパックをオフセットすることによって基板の端部付近での処理に係る問題を解決する。そのパックでは、流体が基板表面とそのパックとの間のギャップへ入り込んでそのパックの外部へ向かうことで（特許文献１同様に）そのパックと基板との間で反発力を生じさせる。そのようにすることによって、レーザービームは、パックが完全に基板上に残っている間に基板の端部付近を処理することができる。しかしこの解決法は多数の課題を有する。プロセスヘッドは、パックから集束レンズ軸の方向へ基板端部の処理しかできない。集束レンズが長方形基板の対角線に沿ってパックからオフセットされる場合、プロセスヘッドは２つの隣接する端部に沿って基板の一部しか処理できない。長方形基板のすべてを処理するためには、少なくとも４つのプロセスヘッドと４つのレーザービームが必要となる。特許文献２はまた、２つのオフセットされた集束レンズが単一のパックによって支持され得ることも開示している。しかし依然として単一の長方形基板を処理するのに少なくとも２つのプロセスヘッドと少なくとも４つのレーザービームが必要とされるだろう。さらに集束レンズ軸がパックからオフセットされるため、集束レンズ軸と一致する集束レンズの焦点位置と基板表面との相対位置はパックによって直接制御されない。よって集束レンズ軸と一致する基板表面の位置のばらつきは適切に補償され得ない。

特許文献２はまた、流体がパックの中心で基板表面とパックとの間のギャップへ入り込むことでパックと基板との間に引力を生じさせるパック、及び、流体がパックの外側周辺で基板表面とパックとの間のギャップへ入り込み、かつ、真空と流体圧力とが釣り合うことでパックを安定化させるように中心領域が真空にされるパックについて記載している。しかし特許文献２はそのパックについてのさらなる説明もその利用についてのさらなる説明も与えていない。

英国特許第２４０００６３号公報 英国特許第２４３９５２９号公報

本発明は、上述の問題の少なくとも一部を部分的に解決することを目的とする。

本発明の態様によると、レーザービームを用いて基板を処理するためのプロセスヘッドが供される。当該プロセスヘッドは、前記レーザービームを向ける少なくとも１つの光学素子を含む光学ユニット、及び、前記光学素子の光軸を取り囲むように配置される複数のベルヌーイ空気ベアリングを有する。前記複数のベルヌーイ空気ベアリングは、前記光学素子と前記基板との間の間隔を実質的に一定に維持するように、ベルヌーイの原理によって前記基板と前記ベルヌーイ空気ベアリングとの間に引力を生じさせるために第１流体流を排出するように構成される。

前記複数のベルヌーイ空気ベアリングの各々は、平坦面、及び、前記第１流体流が排出される実質的に中心のオリフィスを有してよい。各ベルヌーイパックの前記平坦面は円形であってよい。各ベルヌーイユニットの前記平坦面は多角形又は正方形であってよい。前記オリフィスは、前記平坦面に対して垂直な方向において前記ベルヌーイパック及び前記平坦面の中心から前記流体流を排出するように配置されてよい。当該プロセスヘッドは３、４、又はそれ以上のベルヌーイパックを有してよい。

当該プロセスヘッドはさらに、前記基板が前記レーザービームによって処理されているときに前記処理が行われ得る、前記光軸を取り囲み、かつ、前記基板によって境界が定められる処理領域、及び、前記処理領域内の環境を制御するために前記処理領域を流れる第２流体流を供するように構成される環境制御ユニットを有してよい。前記環境制御ユニットは、前記処理の結果生じるデブリを前記処理領域から除去するように構成されてよい。

本発明の第２態様によると、レーザービームを用いて基板を処理する装置が供される。当該装置は、前記基板を該基板の第１位置で支持する支持部材、及び、前記第１位置とは異なる第２位置で前記基板を支持するように構成される本発明の第１態様によるプロセスヘッドを有する。

本発明の第３態様によると、レーザー処理のために基板を支持する方法が供される。当該方法は、本発明の第１態様のベルヌーイプロセスヘッドを用いた引力によって前記基板の第１部分を支持する段階を有する。

前記ベルヌーイ空気ベアリングは一般的にベルヌーイパックと呼ばれる。これらの用語は本願では同義的に用いられる。

本発明の他の目的並びに好適及び任意の特徴は、以降の説明及び本願の従属請求項から明らかとなる。

本発明の一の態様において利用可能なプロセスヘッドの概略図を示している。 ベルヌーイパックと基板の機能を表す前記ベルヌーイパックと基板の概略的断面図を示している。 複数のベルヌーイパック及び前記複数のベルヌーイパックがどのようにして基板からの距離を制御しているのかを示している。 基板の端部付近で動作するプロセスヘッドの側面図を示している。 基板の端部付近で動作するプロセスヘッドの上面図を示している。 本発明の態様におけるプロセスヘッドに関連したベルヌーイパックの適切な配置方法をいくつか示している。 本発明の態様におけるプロセスヘッドに関連したベルヌーイパックの適切な配置方法をいくつか示している。 本発明の態様におけるプロセスヘッドに関連したベルヌーイパックの適切な配置方法をいくつか示している。 係る配置でのデブリ取出しユニットの構成をいくつか示している。 係る配置でのデブリ取出しユニットの構成をいくつか示している。 係る配置でのデブリ取出しユニットの構成をいくつか示している。 係る配置でのデブリ取出しユニットの構成をいくつか示している。 係る配置でのデブリ取出しユニットの構成をいくつか示している。 プロセスヘッド及び基板を支持する支持部材を有する本発明の実施形態を示し、かつ、どのようにして前記プロセスヘッドが前記基板の一部を支持するのに用いられるのかを表している。 プロセスヘッド及び基板を支持する支持部材を有する本発明の実施形態を示し、かつ、どのようにして前記プロセスヘッドが前記基板の一部を支持するのに用いられるのかを表している。

ここで図面を参照しながら単なる例示によって本発明を説明する。

図１は、本発明の態様によるプロセスヘッドの概略図を示している。プロセスヘッドは、レーザービームを基板５へ向ける及び／又はレーザービームを焦点に集束させる光学ユニット１を有する。光学ユニット１は、レーザービームを方向づける及び／又はレーザービームを所望の集束スポットへ集束させる１つ以上の光学素子−たとえばレンズ及び／又はミラー−を有してよい。光学ユニットの全体の焦点距離は固定されてよいし、あるいはより好適には可変であってよい。レーザービームは光学ユニット１へ入射し、かつ、光学ユニットの（複数の）光学素子によって、基板５へ向かうように−つまりＺ方向に−方向づけ及び／又は集束される。レーザービームは、（複数の）光学素子の光軸Ａに沿って伝播することが好ましい。図１に示されたプロセスヘッドはまた、（複数の）光学素子の光軸Ａを取り囲むように配置される複数のベルヌーイ空気ベアリング２又はパックをも有する。ベルヌーイパック２は、光学ユニット１と基板５の表面との間の間隔を実質的に一定に維持するように配置される。ベルヌーイパック２の位置は光学ユニット１に対して固定されていることが好ましい。

図２はベルヌーイパック２と基板５の機能を表す前記ベルヌーイパックと基板の概略的断面図を示している。ベルヌーイパック２の各々は、平坦面２１及び中心オリフィス２２を有することが好ましい。中心オリフィス２２から第１流体流が排出される。平坦面２１と基板５は、オリフィス２２から排出される流体を閉じ込めることで、平坦面２１と基板５に対して平行な経路に追随させる。図２に示されているように、ベルヌーイパック２が基板に相対的に近いとき、ベルヌーイパック２と基板５は、互いに引き寄せられるが、ベルヌーイパック２と基板５との間のギャップＧによって表されているように、ベルヌーイ効果によって互いに実質的に一定の間隔で維持される。ギャップＧのサイズは自動調節式である。つまりギャップのサイズが増大する又はギャップのサイズが減少する場合、ベルヌーイ効果がこれに対抗する。ギャップのサイズは、流体の流量、オリフィス２２のサイズ、及び、装置の幾何学形状−たとえばベルヌーイパック２の平坦面２１のサイズ及び形状−によって決定される。ギャップはたとえば、約１００μｍで、かつ、±１０μｍの範囲内に維持されてよい。圧力調節器が、ギャップのサイズの制御を可能にするように供されてよい。流量は、ベルヌーイ効果によって、ベルヌーイパック２と基板５とが上述した方法で互いに引きつけられることを保証するのに十分でなければならない。

ベルヌーイパック２と基板５との間には閾値距離が存在する。前記閾値距離未満では、ベルヌーイ効果は、パックと基板とを互いに引きつけるが両者の間隔を一定に維持するのに有効である。閾値距離はまた、ベルヌーイパック２から排出される流体の流量、ベルヌーイパック２のサイズと形状、及び、オリフィス２２のサイズと形状にも依存する。

典型的な装置では、この閾値距離は数ｍｍで、かつ、ギャップＧは５０〜２００μｍであってよい。

各ベルヌーイパックの平坦面２１は円又は多角形−たとえば正方形又は他の正多角形−であってよい。多角形パックの方位は特に限定されない。しかし正多角形の場合では、平坦面２１の方位は、より均一な空気流を保証するため、パック２を通り抜ける軸及び（複数の）光学素子の光軸に対して鏡面対称であることが好ましい。オリフィス２１は、流体流がベルヌーイパック２にわたって実質的に均一になるように、平坦面２１に対して垂直な方向にベルヌーイパック２から、及び、前記平坦面２１の中心から流体流を排出するように配置されることが好ましい。オリフィス２２は、平坦面２１の中心を貫通する単一の円筒状の穴であってよい。一般的にはベルヌーイパック２の直径は１５ｍｍ〜４０ｍｍである。一般的にはオリフィス２２の直径は１ｍｍ〜５ｍｍである。

（複数の）光学素子の光軸Ａを取り囲むようにベルヌーイパック２を供することによって、プロセスヘッドは、光学ユニット１の両側で光学ユニット１と基板５の相対位置を正確に制御できる。従って、光軸Ａと一直線上にある光学ユニット１と基板５の一部と間の距離はより有効に調節される。また基板が端部で支持されることで垂れ下がりやすい場合、（処理が行われる）処理領域の２つ以上の側部にベルヌーイパックを供することは、図３に示されているように実質的に平坦な状態で基板を支持するのに有効である。

さらに（複数の）光学素子の光軸Ａを取り囲むようにベルヌーイパック２を供することによって、プロセスヘッドは、基板５の端部の近くで有効に動作可能となる。パックと基板との間に反発力を生じさせるパック−たとえば上述の従来技術−は、基板へ向かって偏らなければならない。その結果、パックが端部へ接近することで、そのパックによって生じた反発力が減少するため、そのパックは基板に衝突する。他方、たとえば本発明でのようにベルヌーイパック２を用いた装置では、プロセスヘッドは一般的に、パックと基板との間の引力に対抗するように、たとえば基板に作用する重力によって、基板５から離れるように偏る。この場合では、複数のパックのうちの１つが基板の端部を通り過ぎる際にベルヌーイ力が減少すると、基板から離れるようにプロセスヘッドを偏らせる力は、プロセスヘッドと基板との間のギャップを自動的に増大させるので、衝突の危険性を減少させる。

さらに図４Ａと図４Ｂに示されているように、（複数の）光学素子の光軸Ａを取り囲むように複数のベルヌーイパック２を配置することで、少なくとも１つ（好適には２つ以上）のベルヌーイパック２は、端部の近くで基板５の上方に残ることが可能となる。よってたとえ１つのパックが基板の端部を通り過ぎるとしても、プロセスヘッドと基板との間の距離は依然として、基板の上方に残る（複数の）ベルヌーイパックによって調節される。

図５Ａ〜図５Ｃは、（複数の）光学素子の光軸Ａを取り囲むようにベルヌーイパック２を配置する適切な方法をいくつか示している。これらの図は、Ｘ軸とＹ軸を参照しながらベルヌーイパックの配置を示している。示されているＸ軸とＹ軸は、基板５又はプロセスヘッドが離散的に移動可能な直交する方向に対応することが好ましい。複数のベルヌーイパックのうちの任意の２つの中心によって囲まれる最小の円が（複数の）光学素子の光軸Ａを取り囲む場合、複数のベルヌーイパックは（複数の）光学素子の光軸Ａを取り囲むと考えられる。

図５Ａは、プロセスヘッドが２つのベルヌーイパック２によって支持される実施形態を示している。図示されている具体的実施形態では、ベルヌーイパック２は、（複数の）光学素子の光軸Ａに対して軸対称となるように設けられる。しかしベルヌーイパック２が、上で定義したように、（複数の）光学素子の光軸Ａを取り囲むように配置されているとすると、２つのベルヌーイパック２は他の配置にすることが可能である。一般的には、２つのベルヌーイパック２は、Ｘ軸又はＹ軸に対して複数の光学素子の光軸Ａの対向する側又はＸ軸及びＹ軸に対して対向する四分円内に配置されることが好ましい。

図５Ｂは、プロセスヘッドが３つのベルヌーイパック２によって支持される実施形態を示している。図示された具体的実施形態では、ベルヌーイパック２は、（複数の）光学素子の光軸Ａに対して軸対称となるように設けられる。しかしベルヌーイパック２が、上で定義したように、（複数の）光学素子の光軸Ａを取り囲むように配置されているとすると、２つのベルヌーイパック２は他の配置にすることが可能である。一般的には、３つのベルヌーイパック２は、Ｘ軸又はＹ軸に対して（複数の）光学素子の光軸Ａの対向する側に少なくとも１つのベルヌーイパック２が存在するように配置されることが好ましい。３つ以上のベルヌーイパック２が供される場合、複数のベルヌーイパック２のうちの任意の３つによって囲まれる円が（複数の）光学素子の光軸Ａを取り囲むことが好ましい。

図５Ｃは、プロセスヘッドが４つのベルヌーイパック２によって支持される実施形態を示している。図示された具体的実施形態では、ベルヌーイパック２は、（複数の）光学素子の光軸Ａに対して軸対称となるように設けられる。しかしベルヌーイパック２が、上で定義したように、（複数の）光学素子の光軸Ａを取り囲むように配置されているとすると、４つのベルヌーイパック２は他の配置にすることが可能である。一般的には、４つのベルヌーイパック２は、Ｘ軸若しくはＹ軸に対して（複数の）光学素子の光軸Ａの対向する側又はＸ軸及びＹ軸に対して対向する四分円内に少なくとも１つのベルヌーイパック２が存在するように配置されることが好ましい。しかしベルヌーイパック２は各四分円内に供されることが好ましい。

複数のベルヌーイパック２の平坦面２１は同一平面上になければならない。複数のベルヌーイパック２は同一であることが好ましい。好適配置では、ベルヌーイパック２は、高い公差で同一平面上にあることを保証するため、単一の平坦な底板上に形成されてよい。

図示されていないが、５つ以上のベルヌーイパック２が供されてよい。一般的には、これらのベルヌーイパック２は、Ｘ軸若しくはＹ軸に対して（複数の）光学素子の光軸Ａの対向する側又はＸ軸及びＹ軸に対して対向する四分円内に少なくとも１つのベルヌーイパック２が存在するように配置されることが好ましい。しかしベルヌーイパック２は各四分円内に供されることが好ましい。より好適にはベルヌーイパック２は軸対称に設けられる。より好適にはベルヌーイパック２は具体的には、（複数の）光学素子の光軸Ａに対して軸対称に配置される。

図６Ａ〜図６Ｅは、環境制御ユニット３を有する本発明の実施形態を示している。前記処理が行われ得る処理領域Ｐは、基板５がレーザービームによって処理されているときに、光学ユニットの光軸を取り囲み、かつ、基板５によって境界が定められるように画定されてよい。環境制御ユニット３は、処理領域Ｐを流れる第２流体流を供して、たとえばレーザービームで基板５を処理する結果生じるデブリを処理領域Ｐから除去することによって、処理領域Ｐ内の環境を制御するように構成されてよい。レーザービームが基板５をアブレーションするため、デブリが基板５に残り、かつ、処理領域Ｐへ入り込む恐れがある。このデブリは、すぐに除去されなければ、処理を妨害するか又はプロセスヘッド若しくは基板５を損傷させる恐れがある。

他の配置では、第２流体流は処理を支援する化学的に活性な気体を供してよい。たとえば環境制御ユニット３は、アブレーション処理を支援する酸素富化気体を供してもよい。他の配置では、環境制御ユニット３は、処理領域Ｐ内を（部分的に）真空にしてよい。

環境制御ユニット３と上述のベルヌーイプロセスヘッドとを組み合わせるということは、環境制御処理が、基板と、ベルヌーイパック２が維持するプロセスヘッドとの間の除去がわずかで済むこと（ｓｍａｌｌ ｃｌｅａｒａｎｃｅ）の利点を享受することを意味する。除去がわずかで済むことは、環境制御装置３が、環境−特に処理領域からのデブリの除去−をより有効に制御できることを意味する。

環境制御ユニット３は一般的には、流体が一の位置（流入ダクト３１Ａ）で処理領域へ流入して他の位置（流出ダクト３１Ｂ）で処理領域から流出する（複数の）ダクト３１を有してよい。（複数の）ダクト３１中の流体は、（大気圧に対する）正圧源と負圧源の一方又は両方を供することによる圧力勾配に支配される。ベルヌーイパック２から排出される流体は、たとえば図６Ｄに関連して後述する正圧源の全部又は一部を供してよい。図６Ａ〜図６Ｅは、圧力勾配とダクト３１の配置がそれぞれ異なる実施形態を示している。さらなるダクトは、レーザービームの通過を可能にする窓３２を有してよい。

図６Ａは、１つの流入ダクト３１Ａと１つの流出ダクト３１Ｂを有する装置を示している。正圧源（図示されていない）は流入ダクト３１Ａの側に供されてよく、かつ／あるいは、負圧源（図示されていない）は流入ダクト３１Ｂの側に供されてよい。この実施形態では、流体がＸＹ平面内のある方向で処理領域Ｐへ実質的に流入し、かつ、ＸＹ平面内のある方向に処理領域Ｐから実質的に流出するように、圧力勾配は供される。この実施形態では、流入ダクト３１Ａと流出ダクト３１Ｂは、光軸Ａに対して処理領域Ｐの対向する側に存在する。窓３２は処理領域の上部を画定する。
図６Ｂは、２つの流入ダクト３１Ａと１つの流出ダクト３１Ｂを有する装置を示している。正圧源（図示されていない）は流入ダクト３１Ａの側に供されてよく、かつ／あるいは、負圧源（図示されていない）は流入ダクト３１Ｂの側に供されてよい。この実施形態では、流体がＸＹ平面内のある方向で処理領域Ｐへ実質的に流入し、かつ、Ｚ軸の正の方向（上方）に処理領域Ｐから実質的に流出するように、圧力勾配は供される。この実施形態では、２つの流入ダクト３１Ａは処理領域Ｐの対向する側に存在する一方で、流出ダクト３１Ｂは流入ダクト３１Ａの高さよりも上に位置する。

図６Ｃは、２つの流入ダクト３１Ａと２つの流出ダクト３１Ｂを有する装置を示している。正圧源（図示されていない）は流入ダクト３１Ａの側に供されてよく、かつ／あるいは、負圧源（図示されていない）は流出ダクト３１Ｂの側に供されてよい。この実施形態では、流体がＺ軸の負の方向（下方）で処理領域Ｐへ実質的に流入し、かつ、ＸＹ平面内のある方向に処理領域Ｐから実質的に流出するように、圧力勾配は供される。この実施形態では、２つの流入ダクト３１Ａは光軸Ａの近くで処理領域Ｐの対向する側に存在し、かつ、流出ダクト３１Ｂは光軸Ａから離れて処理領域Ｐの対向する側に存在する。さらに流入ダクト３１Ａは流出ダクト３１Ｂの高さよりも上に位置する。窓３２は処理領域の上部を画定する。

図６Ｄは、２つの流入ダクト３１Ａと２つの流出ダクト３１Ｂを有する装置を示している。ベルヌーイパック２から排出される流体は流入ダクト３１Ａの側に正の圧力源を供する。負の圧力源（図示されていない）は流出ダクト３１Ｂの側に供されてよい。この実施形態では、流体がＺ軸の正の方向（上方）で処理領域Ｐへ実質的に流入し、かつ、ＸＹ平面内のある方向に処理領域Ｐから実質的に流出するように、圧力勾配は供される。この実施形態では、流入ダクト３１Ａは流出ダクト３１Ｂの高さよりも下に位置し、かつ、流出ダクト３１Ｂは処理領域Ｐの対向する側に存在する。窓３２は処理領域の上部を画定する。

図６Ｅは、１つの流入ダクト３１Ａと１つの流出ダクト３１Ｂを有する装置を示している。ベルヌーイパック２から排出される流体は流入ダクト３１Ａの側に正の圧力源を供する。負の圧力源（図示されていない）は流出ダクト３１Ｂの側に供されてよい。この実施形態では、流体がＺ軸の正の方向（上方）で処理領域Ｐへ実質的に流入し、かつ、ＸＹ平面内のある方向に処理領域Ｐから実質的に流出するように、圧力勾配は供される。この実施形態では、流入ダクト３１Ａは流出ダクト３１Ｂの高さよりも下に位置する。窓３２は処理領域の上部を画定する。

上述したように、プロセスヘッドと基板５は互いに離れるように偏ってよい。ベルヌーイパック２によって生成される引力は、この偏り力に対抗することで、ベルヌーイパック２（つまりはプロセスヘッド）と基板５を互いに所定の距離の範囲内に維持する。偏り力は３つの方法のうちの１つの方法で供されてよい。

第１に、基板５はＺ軸内で固定されたままでよい一方で、偏り力はプロセスヘッドに与えられる。これは、つりあいおもり、磁石等を用いて行われてよい。第２に、プロセスヘッドはＺ軸内で固定されたままでよい一方で、偏り力は基板５に与えられる。たとえば基板５が端部で支持されている場合には、偏り力は、基板５をプロセスヘッドから垂れ下がらせる重力によって供されてよい。第３に、偏り力は、第１の方法と第２の方法の両方の組み合わせによって供されてよい。どのようにして偏り力が供されるのかは、用途によって決定される相対的に剛性を有する又は厚い基板５では、第１の方法で偏り力を供するのが最も適していると考えられる。相対的に薄い又は可撓性を有する基板５では、第２の方法で偏り力を供するのが最も適していると考えられる。

図７は、プロセスヘッド、及び、基板５を保持する支持部材すなわちチャック４を有する本発明の実施形態を表している。プロセスヘッド及びチャック４は、プロセスヘッド及び／又はチャック４を移動させることによって、ＸＹ平面内において相対運動可能である。チャック４は、たとえば真空源によって供される吸引によって基板５を所定の位置に保持する真空チャックであってよい。チャック４は基板５をその周辺部で支持し得る一方で、前記周辺部の内部である基板５の中心部はチャック４によって支持されていない。この場合、基板５は、重力下で（図７Ａに示されているように）プロセスヘッドから離れるように基板５を偏らせるように、チャック４によって支持されていない領域内で垂れ下がる。プロセスヘッドは、基板５の上方のある距離に位置し、かつ、チャック４によって支持されていない領域内で基板を支持するように基板５を引き付ける。よって上述したように、基板は（図７Ｂに示されているように）相対的に平坦となるように支持され得る。

上述の実施形態は、従来技術を上回る以下の１つ以上の利点を供する。本発明の実施形態は、たとえば基板端部での処理に１つのプロセスヘッドしか必要としない単純な装置を供する。本発明の実施形態は、光学ユニットと基板との間の間隔の自動調節を供する。複数のパックが光軸を取り囲むということは、間隔が処理領域内で特別に制御されていることを意味する。本発明の実施形態は、統合された無接触支持システム（ベルヌーイパック）、プロセスヘッド、及び任意で環境制御装置を供する。本発明の実施形態は、環境制御装置を基板表面に非常に近接させる。

Claims (10)

1. レーザービームを用いて基板を処理するプロセスヘッドであって、
   前記レーザービームを向ける少なくとも１つの光学素子を含む光学ユニット、
   前記光学素子の光軸を取り囲むように配置される複数のベルヌーイ空気ベアリング、
   を有し、
   前記複数のベルヌーイ空気ベアリングの各々は、前記光学素子と前記基板との間の間隔を実質的に一定に維持するように、ベルヌーイの原理によって前記ベルヌーイ空気ベアリングと前記基板との間に引力を生じさせるために第１流体流を排出するように構成される、プロセスヘッド。
2. 前記複数のベルヌーイ空気ベアリングの各々は、
   平坦面、及び、
   前記第１流体流が排出される実質的に中心のオリフィス、
   を有する、
   請求項１に記載のプロセスヘッド。
3. 前記複数のベルヌーイ空気ベアリングの各々の前記平坦面が円形である、請求項２に記載のプロセスヘッド。
4. 前記複数のベルヌーイ空気ベアリングの各々の前記平坦面が多角形又は正方形である、請求項２に記載のプロセスヘッド。
5. 前記オリフィスが、前記平坦面に対して垂直な方向において前記ベルヌーイ空気ベアリング及び前記平坦面の中心から前記流体流を排出するように配置される、請求項２乃至４のいずれか一項に記載のプロセスヘッド。
6. ３つ、４つ、又はそれ以上の空気ベアリングを有する請求項１乃至５のいずれか一項に記載のプロセスヘッド。
7. 前記基板が前記レーザービームによって処理されているときに前記処理が行われ得る、前記光軸を取り囲み、かつ、前記基板によって境界が定められる処理領域、及び、
   前記処理領域内の環境を制御するために前記処理領域を流れる第２流体流を供するように構成される環境制御ユニット、
   をさらに有する請求項１乃至６のいずれか一項に記載のプロセスヘッド。
8. 前記環境制御ユニットは、前記処理の結果生じるデブリを前記処理領域から除去するように構成される、請求項７に記載のプロセスヘッド。
9. レーザービームを用いて基板を処理する装置であって、
   前記基板を該基板の第１位置で支持する支持部材、及び、
   前記第１位置とは異なる第２位置で前記基板を支持するように構成される請求項１に記載のプロセスヘッド、
   を有する装置。
10. 請求項１に記載のベルヌーイプロセスヘッドを用いた引力によって前記基板の第１部分を支持する段階を有する、レーザー処理のために基板を支持する方法。

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