WO2005084873A1

WO2005084873A1 - レーザ照射装置及びパターン描画方法

Info

Publication number: WO2005084873A1
Application number: PCT/JP2004/002523
Authority: WO
Inventors: Shiro Hamada
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries, Ltd.
Priority date: 2004-03-02
Filing date: 2004-03-02
Publication date: 2005-09-15
Also published as: JP4497382B2; US20060289412A1; TWI254804B; TW200530627A; JPWO2005084873A1

Abstract

　レーザ光源（１）がレーザビームを出射する。レーザ光源から出射したレーザビームが入射する位置に回折光学素子（２２）が配置されている。回折光学素子は、入射したレーザビームを複数のレーザビームに分岐させる。回折光学素子で分岐された複数のレーザビームが第１のズームレンズ系（２３）に入射する。第１のズームレンズ系は、入射するレーザビームの各々を第１の仮想面上に収束させる。

Description

レーザ照射装置及びパターン描画方法 1. 技術分野

本発明は、レーザ照射装置に関し、特に複数本のレーザビームを照射対象物に照射し、照射効率を高めたレーザ照射装置に関する。

明

2. 背景技術

下地基板の表面に密着した被転写層にレーザビームを入射させ、レーザビームの入射した位置の被転写層を下地基板に接着させる（転写する）技術が知られている。被転写層の一部を転写した後、転写してい書ない部分の被転写層を剥離することにより、下地基板上に、被転写層からなる凸部を残すことができる。

図 10 Aに、被転写層が転写されて形成された凸状パターンの一例を示す。 Y 軸に平行な複数の直線状パターン 100Yが、ピッチ P Xで X軸方向に並び、縞状のパターンが構成されている。

1本のレーザビームで基板面を走査して図 10 Aに示したパターンを描画すると、処理時間が長くなる。 1本のレーザビームを複数本のレーザビームに分岐させて、複数本のレーザビームを同時に基板面に入射させることにより、処理時間を短縮することができる。

特許公報第 3371304号公報ゃ特開 2000— 275581号公報に、回折光学素子（DOE： Diffractive Optical Element) を用いて 1本のレーザビームを複数本のレーザビームに分岐させる技術が開示されている。複数のレーザビームに分岐させることにより、基板表面の複数の点に同時にレーザビームを入射させることができる。基板を移動させることにより、一度の走査で、図 10 A に示した複数本の直線状パターン 100Yの描画を行うことができる。

ところが、 DOEを用いてレーザビームを分岐させると、基板上に形成される複数のビームスポットの配列パターンが固定される。このため、図 1 OAに示した直線状パターン 100Yのピッチ P Xを変えるためには、そのピッチに対応したビームスポットの配列パターンが得られる D O Eに交換しなければならなレ、。本発明の一目的は、 D O Eを交換することなく、所望のピッチの線状パターンを描画することができるレーザ照射装置を提供することである。

図 1 0 Bに、被転写層が転写されて形成された凸状パターンの他の例を示す。 Y軸に平行な複数の直線状パターン 1 0 0 Yが、ピッチ P Xで X軸方向に並び、 X軸方向に平行な直線状パターン 1 0 0 Xが、ピッチ P yで Y軸方向に並んでいる。相互に交差する直線状パターン 1 0 0 Y及ぴ 1 0 0 Xにより、格子パターン 1 0 0が構成されている。図 1 0 Bに示したパターンは、例えば平面型画像表示装置の画素を画定する。

Y軸に平行な直線状パターン 1 0 0 Yを描画し、その後 X軸に平行な直線状パターン 1 0 0 Xを描画すると、両者の交差箇所において、既に転写されたパターンに再度レーザビームが照射される。この二度目の照射により、転写されているパターンがダメージを受けてしまう。

X軸方向のパターン 1 0 0 Xを描画する時に、 Y軸方向のパターン 1 0 0 Yの間の領域にのみレーザビームを入射させれば重複照射を回避することができる。ところが、この方法では、 X軸方向のパターン 1 0 0 Xを描画する時の始点及び終点の位置合わせが困難になる。より一般的に、直線状パターンから分岐した枝部を有するパターンを描画する場合に、分岐箇所において同様の位置合わせの困難さが生ずる。

本発明の他の目的は、線状部分及びそれから分岐した枝部を含むパターンを描画し、所望の形状の転写パターンを残すことが可能なパターン描画方法を提供することである。

パルスレーザビームを用いて、図 1 O Aに示した線状のパターンを描画する場合、あるショッ卜で転写された部分に、次のショットのビームスポッ卜が重なると、上述のように、先に転写された部分がダメージを受けてしまう。従って、パルスレーザビームを用いて線状の転写パターンを残すことは困難である。

本発明の他の目的は、パルスレーザビームを用いて、線状の転写パターンを再現性よく残すことが可能なパターン描画方法を提供することである。 3 . 発明の開示

本発明の一観点によると、レーザビームを出射するレーザ光源（1 ) と、前記レーザ光源から出射したレーザビームが入射する位置に配置され、入射したレーザビームを複数のレーザビームに分岐させる回折光学素子（2 2 ) と、前記回折光学素子で分岐された複数のレーザビームが入射し、入射するレーザビームの各々を第 1の仮想面上に収束させる第 1のズームレンズ系（2 3 ) とを有するレーザ照射装置が提供される。

本発明の他の観点によると、加工対象物の表面において、第 1のレーザビームと第 2のレーザビームとのビームスポットが第 1の方向に相互に接して並ぶように光軸調整を行う工程と、前記第 1のレーザビームと第 2のレーザビームとの入射位置が、前記第 1の方向と交差する第 2の方向に、始点から終点まで移動するように、前記加工対象物を移動させながら、前記第 1のレーザビームは始点から終点まで連続的に入射させ、前記第 2のレーザビームは断続的に入射させて、線状の軌跡から枝部が突出したパターンを描画する工程とを有するパターン描画方法が提供される。

本発明のさらに他の観点によると、パルスレーザビームの、照射対象物の表面におけるビーム断面形状が、離散的に分布する複数の点で構成された照射パターンになるようにビーム断面を整形する工程と、前記パルスレーザビームを照射対象物に照射しながら、レーザビームの入射位置を第 1の方向に移動させる工程とを有し、あるショットで照射される位置から、次のショットで照射される位置までの移動距離は、前記パルスレーザビームの前記照射パターンの第 1の方向の寸法よりも短く、かつあるショットで照射される照射パタ一ンを構成するレ、ずれの点も、それ以前のショットで照射された照射パターンの点及びそれ以後のショッ卜で照射される照射パターンの点と重ならないように、照射パターン及びパルスレーザビームの入射位置の移動距離が選択されているパターン描画方法が提供される。

4 . 図面の簡単な説明

図 1は、第 1の実施例によるレーザ照射装置の概略図である図 2は、第 1の実施例によるレーザ照射装置に用いられるレーザ光源の概略図である。

図 3は、第 1の実施例によるレ一ザ照射装置に用いられる第 1段目マスクの平面図である。

図 4は、第 1の実施例によるレーザ照射装置に用いられる第 2段目マスクの平面図である。

図 5は、第 1の実施例の変形例によるレーザ照射装置に用いられる第 1段目マスクの平面図である。

図 6は、第 1の実施例の変形例によるレーザ照射装置に用いられる第 2段目マスクの平面図である。

図 7は、第 2の実施例による描画方法で用いられる直線を描画するためのパルスレーザビームの照射パターンを示す平面図である。

図 8は、第 2の実施例による描画方法で用いられる枝部を描画するためのパルスレーザビームの照射パターンを示す平面図である。

図 9は、第 2の実施例による描画方法で実際にパルスレーザビームで照射されるパターンを示す平面図である。

図 1 O A及び図 1 O Bは、レーザビームで描画されるパターンの一例を示す平面図である。

図 1 1は、第 3の実施例によるレーザ照射装置の D〇 E部分の概略図である。図 1 2 A〜図 1 2 Cは、第 3の実施例によるレーザ照射装置で描画されるパタ一ンの例を示す平面図である。

5 . 発明を実施するための最良の形態

図 1に、第 1の実施例によるレーザ照射装置の概略図を示す。レーザ光源 1がレーザビームを出射する。レーザ光源 1から出射したレーザビームが、第 1段目マスク 1 5によりビーム断面を整形されて、第 1段ズームレンズ系 2 0に入射す' る。第 1段目マスク 1 5は、例えばレーザビームを遮光する板状部材に貫通孔が形成された構造を有し、入射したレーザビームのビーム断面を整形する。第 1段ズームレンズ系 2 0は、第 1段目マスク 1 5により整形されたビーム断面、すなわち第 1段目マスク 1 5の貫通孔を、仮想面 2 1上に結像させる。結像倍率は、例えば 1 / 2 0〜1 / 3 4倍である。第 1段目マスク 1 5及びレーザ光源 1の詳細な構成については、図 2及ぴ図 3を参照して後述する。

仮想面 2 1を通過したレーザビームが回折光学素子（D O E ) 2 2に入射する。 D O E 2 2は、入射したレーザビームを複数本、例えば 1 0 0本のレーザビームに分岐させる。分岐されたレーザビームが、第 2段ズームレンズ系 2 3に入射する。 D O E 2 2及び第 2段ズームレンズ系 2 3は、仮想面 2 1上に形成された空間像を、 D O E 2 2で分岐されたレーザビームごとに、仮想面 2 4上に結像させる。

仮想面 2 4上に形成される空間像の配置は、 D O E 2 2により決定される。本実施例では、仮想面 2 4に形成される複数（例えば 1 0 0個）の空間像が 1本の直線に沿って配置される。この空間像の配列する方向を X軸方向とし、レーザビームの伝搬する方向を Z軸とする X Y Z直交座標系を定義する。

仮想面 2 4に沿って、第 2段目マスク 2 5がマスク保持台 2 8により保持されている。第 2段目マスク 2 5は、必要に応じて交換可能である。第 2段目マスク 2 5は、レーザビームを遮光する板状部材に、仮想面 2 4上に形成される空間像に対応した貫通孔が形成された構造を有する。第 2段目マスク 2 5の詳細な構成については、図 4を参照して後述する。

仮想面 2 4の位置、またはその近傍に、シャツタ機構 2 9が配置されている。シャッタ機構 2 9は、仮想面 2 4の位置に形成される複数の空間像のうち一部の空間像が現われる位置を通過するレーザビームを遮光する。

X Yステージ 2 7に、レーザビームの照射対象物 5 0が保持されている。転写光学系 2 6が、仮想面 2 4上の点を、 X Yテーブル 2 7に保持された照射対象物 5 0の表面に結像させる。転写光学系 2 6の結像倍率は、例えば 1 / 5倍である。シャッタ機構 2 9で一部の空間像が現われる位置のレーザビームを遮光することにより、照射対象物 5 0の表面に所望の数の空間像を形成することができる。制御装置 3 0が、レーザ光源 1及び X Yテーブル 2 7を制御する。

図 2に、レーザ光源 1の概略図を示す。第 1のレーザ発振器 2及び第 2のレーザ発振器 7が、それぞれレーザビームを出射する。これらのレーザ発振器として、半導体レーザ、ファイバレーザ、ディスクレーザ、 N d ： Y A G等の全固体レ一ザ等を用いることができる。レーザ加工の目的に応じて、高調波発生器を組み合わせてもよい。

第 1のレーザ発振器 2から出射されたレーザビームが、ビームエキスパンダ 3 でビーム径を拡大されて平行光線束にされ、シャツタ機構 4に入射する。第 2のレーザ発振器 7から出射されたレーザビームが、ビームエキスパンダ 8でビーム径を拡大されて平行光線束にされ、シャッタ機構 9に入射する。シャッタ機構 4 及ぴ 9は、制御装置 3 0からの制御を受け、レーザビームの透過状態と遮光状態とを切り替える。

シャツタ機構 4及ぴ 9は、例えばレーザビームを直線偏光にする偏光板、ポッケルス効果を呈する電気光学素子（E OM) 、及び入射するレーザビームのうち P成分を透過させ S成分を反射させるポーラライザを含んで構成される。ポーラライザを透過した P成分はそのまま直進し、反射した S成分がビームダンパに吸収される。 E OMでレーザビームの偏光方向を制御することにより、ポーラライザで反射する状態（遮光状態）とポーラライザを透過する状態（透過状態）が切り替えられる。また、偏光板、 E OM及ぴポーラライザの代わりに音響光学素子 (A OM) を用いることもできる。

シャッタ機構 4'を透過したレーザビームと、もう一方のシャッタ機構 9を透過したレーザビームとが、 9 0 ° で交差する。この交差個所に合成ミラー（光路合成器） 1 0が配置されている。合成ミラー 1 0は、両面が反射面とされたミラ一である。シャツタ機構 4を透過したレーザビームの大部分が、合成ミラー 1 0 の表側の反射面に入射角 4 5 ° で入射して反射される。残りの部分は、合成ミラー 1 0の脇を直進してビームダンバで吸収される。シャツタ機構 9を透過したレーザビームの大部分が、合成ミラー 1 0の脇を直進し、残りの部分は、合成ミラー 1 0の裏側の反射面に入射角 4 5 ° で入射して反射され、ビームダンバで吸収される。

シャッタ機構 4を透過し、合成ミラー 1 0で反射されたレーザビームの伝¾方向と、シャツタ機構 9を透過し、合成ミラー 1 0の脇を直進したレーザビームの伝搬方向とは、共に Z軸に平行であり、両者のビーム断面同士が; X軸に平行な方向に並ぴ、相互に接する。合成ミラー 1 0で合成されたレ一ザビームのうちシャッタ機構 9を透過したレーザビームのビーム断面が、他方のシャッタ機構 4を透過したレーザビームのビーム断面よりも大きくなるように、ビームエキスパンダ 3、 8及ぴ合成ミラー 1 0が配置されている。なお、合成後の 2つのレーザビームのビーム断面の面積が異なっていても、両者のパワー密度がほぼ等しくなるようにアツテネータ等でパワーが調節されている。 Z軸に平行に進む 2本のレーザビームが図 1に示した第 1段目マスク 1 5に入射する。

図 3に、第 1段目マスク 1 5の平面図を示す。レーザビームを透過させない板状部材 1 5 Aに長方形の貫通孔 1 5 Bが設けられている。第 1段目マスク 1 5の配置された位置に、図 2に示した第 1のレーザ発振器 2から出射したレーザビームの'ビームスポット S P 1と、第 2のレーザ発振器 7力ら出射したレーザビームのビームスポット S P 2とが形成される。 2つのビームスポット S P 1と S P 2 とは、円形の一部が直線で切り取られた形状を有し、この直線部分で相互に接して X軸方向に並んでいる。

貫通孔 1 5 Bは、ビームスポット S P 1及び S P 2の内側に内包される。第 1 段目マスク 1 5は、レーザビームの断面を長方形に整形する。 '

図 4に、第 2段目マスク 2 5の平面図を示す。レーザビームを透過させない板状部材 2 5 Aに、 X軸方向に延在する細長い長方形の貫通孔 2 5 Bが形成されている。貫通孔 2 5 Bは、図 1に示した D O E 2 2で分岐されたレーザビームによる仮想面 2 4上の空間像の位置に配置される。第 2段目マスク 2 5が配置された位置に、第 1段目マスク 1 5の貫通孔 1 5 Bの空間像が X軸方向に並んで形成される。相互に隣り合う空間像が接し、その結果、 X軸方向に延在する細長い像（空間像の集合体）が形成される。貫通孔 2 5 Bは、この空間像の集合体よりもやや小さく、空間像の内部に位置する。

第 2段目マスク 2 5は、分岐されたレーザビームのビーム断面を整形すると共に、転写光学系 2 6側から仮想面 2 4を見たときの空間像の Y軸方向に関する位置を固定する。 D O E 2 2の設計上の限界により、仮想面 2 4上における空間像の位置が目標位置からずれる場合がある。この場合にも、第 2段目マスク 2 5により、空間像の Y軸方向に関する位置を目標位置に合わせることができる。次に、図 1〜図 3に示したレーザ照射装置を用いて、図 1 0 A及び図 1 0 Bに示したパターンを描画する方法について説明する。以下に説明する方法では、基板上に被転写層が密着した照射対象物にレーザビームを照射することにより、レ一ザビームの照射された部分の被転写層が基板に接着される。図 2に示した第 1 のレーザ発振器 2及び第 2のレーザ発振器 7として、連続波を出射する CWレーザ発振器が用いられる。

図 1に示した X Yステージ 2 7に照射対象物 5 0を載置する。図 2に示したシャッタ機構 4を透過状態にし、照射対象物 5 0を Y軸方向に移動させる _p これにより、 Y軸に平行な複数の直線状部分 1 0 0 Yが同時に描画される。シャツタ機構 9は、通常は遮光状態にしておき、断続的に（周期的に）透過状態にする。シャッタ機構 9を透過状態にしたときに、直線状部分 1 0 0 Yから分岐した枝部が描画される。ある直線状部分 1 0 0 Yから分岐した枝部は、隣の直線状部分 1 0 0 Yまで到達し、 X軸に平行な直線状部分 1 0 0 Xを構成する。このように、照射対象物 5 0を一方向に移動させることにより、格子状のパターンを描画することができる。

第 1のレーザ発振器 2のみを用いて、図 1 O Aに示した直線状部分 1 0 0 Yを描画する場合を考える。第 2段ズームレンズ系 2 3の結像倍率を調節することにより、直線状部分 1 0 0 Yのピッチ P Xを変えることができる。直線状部分 1 0 O Yの太さは、第 1段ズームレンズ系 2 0の結像倍率と第 2段ズームレンズ系 2 3の結像倍率とに依存する。

第 2段ズームレンズ系 2 3の結像倍率を変化させることによつて直線状部分 1 0 0 Yのピッチ P Xを変えたとき、第 1段ズームレンズ系 2 0の結像倍率を逆方向に変化させることによって、直線状部分 1 0 0 Yの各々の線幅が変化しないように調節することができる。

次に、第 1のレーザ発振器 2と第 2のレーザ発振器 7との両方を用いて、図 1 0 Bに示した格子パターン 1 0 0を描画する場合を考える。実施例の装置を用いると、直線状部分 1 0 0 Yと枝部 1 0 0 Xとに、同時にレーザビームが照射される。このため、両者が時間的に前後して照射される場合に、分岐箇所に重複してレーザビームが照射される問題を回避することができる。また、直線状部分 1 0 0 Yを描画するレーザビームと、枝部 1 0 0 Xを描画するレーザビームとは、図 2に示した合成ミラー 1 0により、両者のビーム断面が相互に接するように合成される。このため、直線状部分 1 0 0 Υと枝部 1 0 0 Χとが離れてしまうことを防止できる。

図 1に示したシャッタ機構 2 9で一部の空間像が現われる位置のレーザビームを遮光することにより、不要な線状パターンが描画されてしまうことを防止することができる。シャツタ機構 2 9は、 D O E 2 2で分岐された複数のレーザビームの経路が相互に分離されている位置であれば、どこに配置してもよい。

上記第 1の実施例では、図 2に示した第 1のレーザ発振器 2及び第 2のレーザ発振器 7として CWレーザ発振器を用いたが、パルスレーザ発振器を用いてもよい。

次に、図 5及び図 6を参照して、第 1の実施例の変形例について説明する。図 5及び図 6に、それぞれ第 1の実施例の変形例によるレーザ照射装置に用いられる第 1段目マスク 1 5及び第 2段目マスク 2 5の平面図を示す。第 1の実施例では、第 1段目マスク 1 5に 1つの貫通孔 1 5 Bが形成されていたが、変形例では、図.5に示すように、正方形の貫通孔 1 5 C及び X軸方向に長い長方形の貫通孔 1 5 Dが形成されている。両者は、 Y軸方向に関して間隔 G yだけ離れた位置に配置され、 X軸方向に関しては、相互に接する位置に配置されている。すなわち、貫通孔 1 5 Cを Y軸方向に間隔 G yよりも長い距離移動させると、貫通孔 1 5 Cが貫通孔 1 5 Dに接する。

貫通孔 1 5 Cは、図 2に示したレーザ発振器 2から出射されたレーザビームのビームスポット S P 1内に配置され、貫通孔 1 5 Dは、図 2に示したもう一つのレー発振器 7力、ら出射されたレーザビームのビームスポット S P 2内に配置される。 2つのビームスポット S P 1と S P 2とは、第 1の実施例の場合のように相互に接していてもよいし、離れていてもよい。

図 1に示した D O E 2 2は、貫通孔 1 5 C及び 1 5 Dを通過したレーザビームを分岐させ、仮想面 2 4上に、貫通孔 2 5 C及び 2 5 Dからなるパターンと相似形の像を複数個形成する。複数の像は、 X軸に平行な方向に並ぶ。長方形の貫通孔 1 5 Dの空間像と、その隣に形成された正方形の貫通孔 1 5 Cとは、 X軸方向に関して相互に接する位置に配置される。

図 6に示すように、第 2段目マスク 2 5の、貫通孔 1 5 C及び 1 5 Dの像に対応する位置に、それぞれ貫通孔 2 5 C及ぴ 2 5 Dが形成されている。第 2段目マスク 2 5は、第 1の実施例の場合と同様に、 D O E 2 2による複数の像の位置及び形状の、目標位置及び目標形状からのずれを修正する機能を有する。

図 1に示した照射対象物 5 0を Y軸方向に移動させながら、第 1の実施例の場合と同様にレーザビームを照射することにより、図 1 0 Bに示したパターンを描画することができる。この変形例の場合には、枝部 1 0 0 Xへのレーザビームの入射と、線状部分 1 0 0 Yのうち枝部 1 0 0 Xの分岐箇所へのレーザビームの入射とは、時間的にずれる。ただし、この時間的なずれはわずかであり、この間に X Yステージの移動する距離も非常に短い。このため、枝部 1 0 0 Xに入射するレーザビームの入射位置と、線状部分 1 0 0 Yのうち分岐箇所に入射するレーザビームの入射位置とは、 X軸方向に関して相対的な位置ずれが生じにくい。これにより、枝部 1 0 0 Xが線状部分 1 0 0 Yから離れてしまったり、枝部 1 0 0 X と線状部分 1 0 0 Yとの接続部分が重複して照射されてしまったりすることを防止できる。

第 1の実施例の場合には、図 4に示した第 2段目マスク 2 5の貫通孔 2 5 Bの各々の一部分を通過したレーザビームにより、線状部分 1 0 0 Yを描画するビームスポットが形成される。すなわち、線状部分 1 0 0 Yの両側の縁に対応するビ一ムスポットの縁は、貫通孔 2 5 Cの縁が転写されたものではない。これに対し、変形例の場合には、線状部分 1 0 0 Yが、第 2段目マスク 2 5の貫通孔 2 5 C の像により描画される。すなわち、線状部分 1 0 0 Yの両側の縁に対応するビームスポットの縁は、ともに貫通孔 2 5 Cの縁が転写されたものである。このため、線状部分 1 0 0 Yの縁を、明瞭に描画することができる。

次に、図 7〜図 9を参照して、パルスレーザ発振器を用いて直線状部分 1 0 0 Yを描画する第 2の実施例について説明する。例えば、パルスレーザビームのビ一ムスポットを正方形にし、ある 1ショットのビームスポッ卜と、次のショットのビームスポットとが重複せず、ちょうど接するようにして描画すると、直線状部分 1 0 0 Yが形成される。ところが、ある 1ショットのビームスポットと、次のショットのビームスポットとが重なってしまうと、既に接着された部分が、次のショットでダメージを受けてしまう。逆に、 2つのビームスポットが離れてしまうと、ビームスポットの離れた箇所で、直線状部分 100Yが切断されてしまう。以下に説明する方法では、このような問題が生じにくい。

図 7に、直線状部分 100Yを描画するための、照射対象物上における照射パターン（ビーム断面）の一例を示す。照射対象物の表面におけるビーム断面が、離散的に分布する複数の点で構成されている。 4行 4列の正方格子を定義し、第 n行第 m列の格子点を（n， m) と表現すると、 16個の格子点のうち、（1， 1) 、（1, 4) 、 (2, 2) 、（2， 3) 、 (3, 2) 、（3, 3) 、（4, 1) 、及び（4, 4) の 8個の格子点の位置にビームスポットが形成され、その他の 8個の格子点の位置には、レーザビームが入射しない。

図 8は、枝部 100Xを描画するための照射パターンの一例を示す。 4行 8歹 IJ の正方格子の 32個のすべての格子点の位置にビームスポットが形成される。図 8に示す照射パターンの基準となる正方格子の格子間隔は、図 7に示す照射パターンの基準となる正方格子の格子間隔と等しい。

直線状部分 100 Yを描画するためのパルスレーザビームは、図 2のレーザ発振器 2から出射され、枝部 100Xを描画するためのパルスレーザビームは、図 2のもう一つのレーザ発振器 7から出射される。図 1に示した第 1段目マスク 1 5により、レーザビームのビーム断面を、図 7及び図 8に示した照射パターンになるように整形する。具体的には、図 3に示したビームスポット S P 1が形成される領域に、図 7の照射パターンとなるように貫通孔を配置し、ビームスポット SP 2が形成される位置に、図 8の照射パターンとなるように貫通孔を配置することにより、ビーム断面を整形する。

図 9に、実際に描画されるパターンを示す。丸印がレーザビームによって照射される位置を示し、丸印の中の数字 nは、第 nショット目で照射される位置であることを意味する。

照射パターンの基準となる正方格子の格子間隔を P gとし、描画すべき直線状部分 100Yの延在する方向を Y軸方向とする。直線状部分 100Yを描画するためのパルスレーザビームの 1ショット目の照射の後、レーザビームの入射位置が Y軸方向に長さ 2 X P gだけ移動した時に、 2ショット目のパルスレーザビームを照射する。同様に、入射位置が 2 X P gだけ移動する度に、 3ショット目以降の各ショットの照射を繰り返す。

例えば、第 4ショット目の照射を行うときに、枝部 1 0 0 Xを描画するためのパルスレーザビームを照射する。

直線状部分 1 0 0 Y内においては、あるショットで照射される照射パターンを構成するいずれの点も、それ以前のショットで照射された照射パターンの点及びそれ以後のショットで照射される照射パターンの点と重ならない。 N行 4列の正方格子で画定される直線状部分 1 0 O Yが描画される。ここで、 Nは、任意の自然数であり、直線状部分 1 0 0 Yの長さに依存する。この N行 4列の正方格子の格子点は、隈なくパルスレーザビームで照射されることになる。

所定のショット数ごとに、枝部 1 0 0 Xを描画するためのパルスレーザビームを入射させることにより、 Y軸方向に等間隔で配置された複数の枝部 1 0 0 Xを形成することができる。

上記第 2の実施例による方法では、直線状部分 1 0 0 Yを描画するための照射パターンが離散的に分布する複数の点で構成されており、相互に異なるショットの照射領域が重複してしまうことを防止できる。また、照射パターンが、離散的に分布する複数の点で構成されていても、熱の伝搬により、被転写層が実際に接着される領域は連続した 1つの領域になる。熱の伝搬によって接着された領域への入熱量は、レーザビームが直接照射されて接着した領域への入熱量よりも少ない。

また、熱の伝搬により接着した領域には、次のショットにおいても、レーザビームが直接照射されず、熱の伝搬のみが生ずる。このため、ー且接着された領域力その後のレーザビームの照射によってダメージを受けることはないと考えられる。

図 7では、直線状部分 1 0 0 Yを描画するための照射パターンの一例を示した力その他のパターンを採用することも可能である。採用可能な照射パターンの例を以下に説明する。

照射パターンを構成する各点を、 Y軸方向に n y個（n yは素数ではない自然数）、 X軸方向に nx個（nxは自然数）、行列状に並んだ格子点のいずれかの位置に配置する。 Y軸方向に並んだ 1列の格子点に着目すると、 ny個の格子点のうち my個（myは n yの約数のうち 1及び n y以外の数）の格子点の位置に、照射パターンを構成する点が配置されている。あるショットから次のショットまでにパルスレーザビームの入射位置が移動する距離を、 Y軸方向の格子間隔の my倍の長さにする。このように、あるショットで照射される位置から、次のショットで照射される位置までの移動距離は、パルスレーザビームの照射パターンの Y軸方向の寸法よりも短い。 ' 照射パターンを構成する各点は、あるショットで照射される照射パターンを構成するいずれの点も、それ以前のショットで照射された照射パターンの点及びそれ以後のショットで照射される照射パターンの点と重ならないように配置する必要がある。

次に、図 1 1〜図 12 Cを参照して、第 3の実施例について説明する。上記第 1及び第 2の実施例では、枝部を有する線状パターンを描画したが、第 3の実施例では、枝部の無い単純な直線パターンを描画する。

図 1 1に、第 3の実施例によるレーザ照射装置の D〇 E保持部分の概略図を示す。図 1に示した第 1の実施例では、 DOE 22によりレーザビームの分岐を行つていた。第 3の実施例では、 DOE 22の代わりに、 2つの DOE 22 a及ぴ 22 bが配置される。 DOE 22 a及び 22 bは、 D O E保持台 40に保持されている。 DOE保持台 40は、スライド機構 41によって X軸方向に移動可能に保持されている。レーザ光源 1として、 1台のレーザ発振器が用いられ、第 1段目マスク 15として、例えば正方形の貫通孔が形成されたものが用いられる。その他の構成は、図 1に示した第 1の実施例によるレーザ照射装置の構成と同様である。

スライド機構 41により DOE保持台 40を移動させることにより、 DOE 2 2 a及び 22 bの一方が選択的にレーザビームの経路内に配置される。 DOE 2 2 aが経路内に配置されている時には、仮想面 24上に、 X軸方向に並ぶ複数の空間像が形成される。もう一方の DOE 22 bがレーザビームの経路内に配置された時には、仮想面 24上に、 Y軸方向に並ぶ空間像が形成される。 DOE 22 aによって形成される空間像の並ぶ方向と、もう一方の D O E 2 2 bによって形成される空間像の並ぶ方向とは、必ずしも直交させる必要はなく、相互に交差する方向としてもよい。

D O E 2 2 aをレーザビームの経路内に配置した状態で、照射対象物 5 0を Y 軸方向に移動させると、図 1 2 Aに示したように、照射対象物 5 0の有効領域 5 1内に Y軸方向に延在する複数の直線パターンが描画される。図 1 2 Bに示すように、照射対象物 5 0上に 4つの有効領域 5 1 A〜 5 1 Dが画定される場合には、有効領域 5 1 A〜5 1 Dの各々に、 Y軸方向に延在する直線状パターンを描画することができる。

D O E 2 2 bがレーザビームの経路内に配置された状態で、照射対象物 5 0を X軸方向に移動させると、照射対象物 5 0の有効領域 5 1 A及び 5 1 Bに、 X軸方向に延在する複数の直線パタ一ンを描画することができる。

このように、 2つの D O E 2 2 a及び 2 2 bを準備することにより、直線パターンが X軸方向及び Y軸方向のいずれの方向に延在する場合であっても、同時に複数の直線パターンを描画することができる。

照射対象物を 9 0 ° 回転させることによつても同様のパターンを描画することができるが、以下の不都合が生じる。一般的に、薄型ディスプレイの画面が大きくなると、その基板も大きくなる。その基板にパターンを描画する場合、基板を回転させるためのステージ機構にガタが発生しやすくなり、パターンの位置精度が低下してしまう。第 3の実施例では、基板を回転させる必要が無いため、ステ一ジ機構に回転動作が要求されない。

図 1に示した D O E 2 2を 9 0 ° 回転させることによつても、同様のパターンを描画することができる。ところが、 D O Eを回転させる方式では、その回転中心を他の光学装置の光軸と一致させるのが困難であり、 D O Eの位置決め誤差による描画パターンの位置ずれが生じやすくなる。第 3の実施例では D O Eを回転させないため、位置ずれが生じにくい。

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。

Claims

1 . レーザビームを出射するレーザ光源と、

前記レ一ザ光源から出射したレーザビームが入射する位置に配置され、入射したレ一ザビームを複数のレーザビームに分岐させる回折光学素子と、

前記回折光学素子で分岐された複数のレーザビームが入射し、入射するレーザビームの各々を第 1の仮想面上に収束させる第 1のズームレンズ系と

一

を有するレーザ照射装置。青

2 . さらに、前記レーザ光源と前記回折の光学素子との間のレーザビームの経路上に配置され、レーザビームのビーム断面を整形する第 1のマスクと、

前記第 1のマスクの配置された位置における整囲形されたビーム断面を、第 2の仮想面上に結像させて空間像を形成する第 2のズームレンズ系と

を有し、 '

前記回折光学素子及び前記第 1のズームレンズ系は、前記第 2の仮想面上に形成された空間像を、該回折光学素子で分岐されたレーザビームごとに前記第 1の仮想面上に結像させて複数の空間像を形成する請求項 1に記載のレーザ照射装置

3 . 前記レーザ光源が、

レーザビームを出射する第 1のレーザ発振器及び第 2のレーザ発振器と、前記第 1のレ一ザ発振器から出射したレ一ザビームと、第 2のレーザ発振器から出射したレ一ザビ一ムとの進行方向が相互に平行になり、両者のビーム断面同士が接するように 2本のレーザビームの光路を変化させて出射する光路合成器とを含む請求項 1または 2に記載のレ一ザ照射装置。

4 . 前記レーザ光源が、さらに、前記第 1のレーザ発振器と前記光路合成器との間のレーザビームの経路内に配置され、ある期間レーザビームが前記光路変換器に入射しないようにする第 1のシャツ夕機構を有する請求項 3に記載のレーザ照射装置。

5 . さらに、

照射対象物を保持するステージと、

前記第 1の仮想面に沿うように、複数の第 2のマスクを交換可能に保持するマスク保持手段と、

前記第 1の仮想面上に形成された複数の空間像を、前記ステージに保持された射対象物の表面上に転写する転写光学系と

を有し、前記マスク保持手段に保持される第 2のマスクは、前記回折光学素子で分岐された複数のレーザビームが前記第 1の仮想面を横切る位置に対応して配置されたレーザビームの透過領域を有し、該第 2のマスクに画定されたレーザビームの透過領域は、当該位置におけるレーザビームのビーム断面よりも小さい請求項 1〜 4のいずれかに記載のレーザ照射装置。

6 . 前記回折光学素子は、前記第 1の仮想面上の第 1の方向に空間像が配列するようにレーザビ一ムを分岐させ、前記ステ一ジは、保持している照射対象物の表面上に転写された像の配列方向と直交する方向に照射対象物を移動させることができる請求項 5に記載のレーザ照射装置。

7 . 前記光路合成器は、前記第 1のレーザ発振器から出射されたレーザビームのビ一ム断面と、前記第 2のレ一ザ発振器から出射されたレーザビームのビーム断面とが、前記第 1の方向と平行な方向に並ぶよ'うにレ一ザビームの光路を合成する請求項 6に記載のレーザ照射装置。

8 . さらに、前記第 1のズ一ムレンズ系と前記ステージとの間のレ一ザビームの通過する空間内に配置され、前記回折光学素子で分岐された複数のレーザビームの一部が前記ステージに保持された照射対象物に到達しないように遮光することができる第 2のシャツタ機構を有する請求項 5〜 7のいずれかに記載のレーザ照射装置。

9 . 前記回折光学素子は、前記第 1の仮想面上の第 1の方向に第 2の空間像が配列するようにレ一ザビームを分岐させる第 1の素子と、前記第 1の仮想面上の前

5 記第 1の方向と交差する第 2の方向に空間像が配列するようにレーザビームを分岐させる第 2の素乎とを含み、

さらに、前記第 1の仮想面を通過したレーザビームが入射する位置に、前記第 1の素子と第 2の素子とのいずれかが選択的に配置されるように前記回折光学素子を移動可能に支持する支持機構を有する請求項 1〜 5のいずれかに記載のレー0 ザ照射装置。

1 0 . 前記第 1のマスクに、少なくとも 2つの第 1及び第 2の透過領域が画定されており、該第 1のマスクの表面に XY直交座標系を定義した時、該第 1及び第 2の透過領域は Y軸方向に関して相互に離れて配置され、 X軸方向に関して、重 5 複することなく相互に接するように配置されており、

前記レーザ光源が、第 1のレーザビームを出射する第 1のレーザ発振器及び第 2のレーザビームを出射する第 2のレーザ発振器を含み、前記第 1のマスクの表面における該第 1のレーザビームのビームスポッ卜が前記第 1の透過領域を内包し、前記第 1のマスクの表面における該第 2のレ一ザビームのビ一ムスポットが0 前記第 2の透過領域を内包し、該第 1のマスクの配置された位置における該第 1 及び第 2のレーザビームの進行方向が平行であり、

, 前記レーザ光源は、さらに、前記第 1のレーザ発振器と前記第 1のマスクとの間の前記第 1のレーザビームの経路内に配置され、ある期間レーザビームが前記第 1のマスクに入射しないようにする第 1のシャツ夕機構を有する請求項 2に記5 載のレーザ照射装置。

1 1 . 加工対象物の表面において、第 1のレーザビームと第 2のレーザビームとのビームスポットが第 1の方向に相互に接して並ぶように光軸調整を行う工程と前記第 1のレーザビームと第 2のレーザビームとの入射位置が、前記第 1の方向と交差する第 2の方向に、始点から終点まで移動するように、前記加工対象物を移動させながら、前記第 1のレーザビームは始点から終点まで連続的に入射させ、前記第 2のレーザビームは断続的に入射させて、線状の軌跡から枝部が突出したパターンを描画する工程と

を有するパターン描画方法。

1 2 . パルスレ一ザビームの、照射対象物の表面におけるビーム断面形状が、離散的に分布する複数の点で構成された照射パ夕一ンになるようにビーム断面を整形する工程と、

前記パルスレーザビームを照射対象物に照射しながら、レーザビームの入射位置を第 1の方向に移動させる工程と

を有し、

あるショットで照射される位置から、次のショットで照射される位置までの移動距離は、前記パルスレーザビームの前記照射パターンの第 1の方向の寸法よりも短く、かつあるショッ卜で照射される照射パターンを構成するいずれの点も、それ以前のショッ卜で照射された照射パターンの点及びそれ以後のショッ卜で照射される照射パターンの点と重ならないように、照射パ夕一ン及びパルスレーザビームの入射位置の移動距離が選択されているパターン描画方法。

1 3 . 前記パルスレーザビームの照射パターンを構成する各点は、前記第 1の方向に n y個（n yは素数ではない自然数）、該第 1の方向と直交する第 2の方向に n x個（n xは自然数）、行列状に並んだ格子点のいずれかの位置に配置され

、第 1の方向に並んだ 1列の格子点に着目すると、 n y個の格子点のうち my個

(myは n yの約数のうち 1及び n y以外の数）の格子点の位置に、照射パターンを構成する点が配置されており、あるショッ卜から次のショッ卜までにパルスレーザビームの入射位置が移動する距離が、 γ軸方向の格子間隔の _{m y}倍の長さである請求項 1 2に記載のパターン描画方法。