レーザ照射加工装置および被加工対象を加工する方法
【課題】レーザ照射加工技術において、加工効率を有意に高めることの可能なレーザ照射加工装置を提供することを目的とする
【解決手段】レーザ光源と、少なくとも一つの貫通孔を有するマスクとを有するレーザ照射加工装置であって、前記レーザ光源と前記マスクとの間には、マイクロレンズアレイシステムが配置され、前記マイクロレンズアレイシステムは、入射レーザ光から、前記マスクに形成された各貫通孔に対応する各サブビームを形成し、前記各サブビームの中心軸は、対応する各貫通孔の中心軸と実質的に等しく、前記マイクロレンズアレイシステムの透過率は、６５％以上であり、前記マスクに照射された前記サブビームの総光量をＡｓとし、前記マスクの貫通孔を通過したサブビームの総光量をＡｔとしたとき、Ａｔ／Ａｓで表される光利用率は、７５％以上であることを特徴とするレーザ照射加工装置。
【解決手段】レーザ光源と、少なくとも一つの貫通孔を有するマスクとを有するレーザ照射加工装置であって、前記レーザ光源と前記マスクとの間には、マイクロレンズアレイシステムが配置され、前記マイクロレンズアレイシステムは、入射レーザ光から、前記マスクに形成された各貫通孔に対応する各サブビームを形成し、前記各サブビームの中心軸は、対応する各貫通孔の中心軸と実質的に等しく、前記マイクロレンズアレイシステムの透過率は、６５％以上であり、前記マスクに照射された前記サブビームの総光量をＡｓとし、前記マスクの貫通孔を通過したサブビームの総光量をＡｔとしたとき、Ａｔ／Ａｓで表される光利用率は、７５％以上であることを特徴とするレーザ照射加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ照射加工装置および被加工対象を加工する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばエキシマレーザのようなレーザを用いて、被加工対象に微細なビア（貫通孔）やマイクロ流路等の微細パターンを形成する、いわゆるレーザ照射加工技術が知られている（例えば特許文献１）。
【０００３】
一般に、このレーザ照射加工技術では、レーザ光源と被加工対象の間にマスクが設置される。通常、マスクには、所望の形状および配置で複数の貫通孔や貫通パターンが形成されている。このため、光源から放射されたレーザ光がマスクを通過する際に、レーザ光は、所望の形状および配置にパターン化される。その後、このパターン化されたレーザ光が縮小レンズ系で被加工対象に縮小投影照射されることにより、被加工対象に所望の微細パターンをアブレーション加工により形成することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６３−２２０９９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような従来のレーザ照射加工技術では、レーザ光源から放射されたレーザ光のうち、マスクを通過したレーザ光部分のみが被加工対象の加工に利用される。換言すれば、レーザ光源から放射されたレーザ光のうち、マスクを通過しなかった部分は、加工に利用されないことになる。従って、マスクを利用するレーザ照射加工技術では、レーザ光源からのレーザ光を十分に有効活用できないという根本的な問題がある。
【０００６】
また、このため、被加工体に照射されるレーザ光のエネルギー密度を十分に高くすることは難しく、加工効率を向上させることが難しいという問題もある。
【０００７】
本発明は、このような問題に鑑みなされたものであり、本発明では、レーザ照射加工技術において、加工効率を有意に高めることの可能なレーザ照射加工装置の提供を目的とする。また、本発明では、従来に比べて、加工効率を有意に高めることの可能なレーザ照射加工方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明では、レーザ光源と、少なくとも一つの貫通孔を有するマスクとを有するレーザ照射加工装置であって、
前記レーザ光源と前記マスクとの間には、マイクロレンズアレイシステムが配置され、
前記マイクロレンズアレイシステムは、入射レーザ光から、前記マスクに形成された各貫通孔に対応する各サブビームを形成し、
前記各サブビームの中心軸は、対応する各貫通孔の中心軸と実質的に等しく、
前記マイクロレンズアレイシステムの透過率は、６５％以上であり、
前記マスクに照射された前記サブビームの総光量をＡｓとし、前記マスクの貫通孔を通過したサブビームの総光量をＡｔとしたとき、Ａｔ／Ａｓで表される光利用率は、７５％以上であることを特徴とするレーザ照射加工装置が提供される。
【０００９】
ここで、本発明によるレーザ照射加工装置において、各サブビームの前記マスクにおけるスポットの最大寸法は、前記マスクの対応する各貫通孔の最大寸法と実質的に等しくても良い。
【００１０】
また、本発明によるレーザ照射加工装置において、各サブビームの前記マスクにおけるスポットの形状は、前記マスクの対応する各貫通孔の開口形状と実質的に等しくても良い。
【００１１】
また、本発明によるレーザ照射加工装置において、前記マスクは、寸法および形状が実質的に等しい複数の貫通孔を有しても良い。
【００１２】
また、本発明によるレーザ照射加工装置において、前記マイクロレンズアレイシステムは、第１および第２のマイクロレンズアレイ素子を有し、
前記第１のマイクロレンズアレイ素子は、複数の第１のマイクロレンズが配置された第１のレンズ面を有し、前記第２のマイクロレンズアレイ素子は、複数の第２のマイクロレンズが配置された第２のレンズ面を有し、前記第１および第２のマイクロレンズアレイ素子は、双方のレンズ面が相互に内向きに対向するように配置されても良い。
【００１３】
この場合、前記第１のマイクロレンズアレイ素子は、前記第２のマイクロレンズアレイ素子よりも前記レーザ光源に近い側に配置され、
前記第１のマイクロレンズアレイ素子の各第１のマイクロレンズの焦点距離をＦ１（ｍｍ）とし、各第１のマイクロレンズの最大寸法をＲ１（ｍｍ）とし、前記第２のマイクロレンズアレイ素子の各第２のマイクロレンズの焦点距離をＦ２（ｍｍ）とし、前記マスクの各貫通孔の開口の最大寸法をＲｍ（ｍｍ）としたとき、
Ｒ１：Ｒｍ＝Ｆ１：Ｆ２ （１）式
の関係が成り立っても良い。
【００１４】
また、この場合、前記第１のマイクロレンズは、前記第１のレンズ面から見たとき、正方形、長方形、六角形、および円形からなる群から選定された一つの形状を有し、ならびに／または
前記第２のマイクロレンズは、前記第２のレンズ面から見たとき、正方形、長方形、六角形、および円形からなる群から選定された一つの形状を有しても良い。
【００１５】
また、前記第１のマイクロレンズアレイ素子の少なくとも一部は、フッ化カルシウムおよび／または石英で構成され、ならびに／または
前記第２のマイクロレンズアレイ素子の少なくとも一部は、フッ化カルシウムおよび／または石英で構成されても良い。
【００１６】
また、本発明によるレーザ照射加工装置において、前記レーザ光源は、ＹＡＧレーザ、ＹＶＯ４レーザ、二酸化炭素レーザ、およびエキシマレーザからなる群から選定された少なくとも一つを放射しても良い。
【００１７】
また、本発明によるレーザ照射加工装置により、被加工対象に微細パターンがアブレーション加工され、
該微細パターンは、貫通孔および／またはマイクロ流路であっても良い。
【００１８】
さらに、本発明では、貫通孔を有するマスクを介して被加工対象にレーザ光を照射し、これにより前記被加工対象を加工する方法であって、
（ａ）レーザ光源、マイクロレンズアレイシステム、少なくとも一つの貫通孔を有するマスク、および被加工対象を、この順に配置する工程と、
（ｂ）前記レーザ光源から、前記マイクロレンズアレイシステムに向かってレーザ光を放射する工程と、
（ｃ）前記マイクロレンズアレイシステムにより、入射レーザ光から、前記マスクに形成された各貫通孔に対応する各サブビームが形成される工程であって、
前記各サブビームの中心軸は、対応する各貫通孔の中心軸と実質的に等しく、
前記マイクロレンズアレイシステムの透過率は、６５％以上であり、
前記マスクに照射された前記サブビームの総光量をＡｓとし、前記マスクの貫通孔を通過したサブビームの総光量をＡｔとしたとき、Ａｔ／Ａｓで表される光利用率は、７５％以上である工程と、
（ｄ）各サブビームが前記マスクの対応する貫通孔から出射される工程と、
（ｅ）前記各サブビームが前記被加工対象に照射される工程と、
を有することを特徴とする方法が提供される。
【００１９】
ここで、本発明による方法において、各サブビームの前記マスクにおけるスポットの最大寸法は、前記マスクの対応する各貫通孔の最大寸法と実質的に等しくても良い。
【００２０】
また、本発明による方法において、各サブビームの前記マスクにおけるスポットの形状は、前記マスクの対応する各貫通孔の開口形状と実質的に等しくても良い。
【００２１】
また、本発明による方法において、前記マスクは、寸法および形状が実質的に等しい複数の貫通孔を有しても良い。
【００２２】
また、本発明による方法において、前記マイクロレンズアレイシステムは、第１および第２のマイクロレンズアレイ素子を有し、
前記第１のマイクロレンズアレイ素子は、複数の第１のマイクロレンズが配置された第１のレンズ面を有し、前記第２のマイクロレンズアレイ素子は、複数の第２のマイクロレンズが配置された第２のレンズ面を有し、前記第１および第２のマイクロレンズアレイ素子は、双方のレンズ面が相互に対向するように配置されても良い。
【００２３】
この場合、前記第１のマイクロレンズアレイ素子は、前記第２のマイクロレンズアレイ素子よりも前記レーザ光源に近い側に配置され、
前記第１のマイクロレンズアレイ素子の各第１のマイクロレンズの焦点距離をＦ１（ｍｍ）とし、各第１のマイクロレンズの最大寸法をＲ１（ｍｍ）とし、前記第２のマイクロレンズアレイ素子の各第２のマイクロレンズの焦点距離をＦ２（ｍｍ）とし、前記マスクの各貫通孔の開口の最大寸法をＲｍ（ｍｍ）としたとき、
Ｒ１：Ｒｍ＝Ｆ１：Ｆ２ （１）式
の関係が成り立っても良い。
【発明の効果】
【００２４】
本発明では、レーザ照射加工技術において、加工効率を有意に高めることの可能なレーザ照射加工装置を提供することができる。また、本発明では、従来に比べて、加工効率を有意に高めることの可能なレーザ照射加工方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】従来のレーザ照射加工装置の構成を概略的に示した図である。
【図２】従来のレーザ照射加工装置に使用されるマスクの上面図（ａ）および側面図（ｂ）である。
【図３】従来のレーザ照射加工装置の作動の際に、単一の平行レーザ光がマスクを通過する際の様子を模式的に示した図である。
【図４】本発明によるレーザ照射加工装置の一構成例を概略的に示した図である。
【図５】本発明において、ホモジナイザからマイクロレンズアレイシステムに単一の平行レーザ光が入射されてから、マスクからサブビームが放射されるまでの様子を模式的に示した図である。
【図６】マイクロレンズアレイシステムの一構成例を、概略的に示した図である。
【図７】第１のマイクロレンズアレイ素子２２０の上面図である。
【図８】第２のマイクロレンズアレイ素子２４０の上面図である。
【図９】マイクロレンズアレイシステムからの各サブビームがマスクに照射された際の様子を模式的に示した図である。
【図１０】別のマイクロレンズアレイシステムに使用される第１のマイクロレンズアレイ素子の上面図である。
【図１１】別のマイクロレンズアレイシステムに使用される第２のマイクロレンズアレイ素子の上面図である。
【図１２】別のマイクロレンズアレイシステムで形成された各サブビームがマスクに照射された際の様子を模式的に示した図である。
【図１３】レーザ照射加工技術を用いて被加工体を加工するための本発明による方法の一例を概略的に示したフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図面を参照して、本発明について説明する。
【００２７】
（従来のレーザ照射加工装置）
本発明の特徴をより良く理解するため、まず、図１および図２を参照して、従来のレーザ照射加工装置について簡単に説明する。
【００２８】
図１には、従来のレーザ照射加工装置の構成図を概略的に示す。また、図２には、従来のレーザ照射加工装置に使用されるマスクの上面図（ａ）および側面図（ｂ）を模式的に示す。
【００２９】
図１に示すように、従来のレーザ照射加工装置１０は、レーザ光源２０と、ホモジナイザ３０と、マスク４０と、投影レンズ７０とを有する。投影レンズ７０の出射側には、被加工対象８０が設置される。
【００３０】
レーザ光源２０は、エキシマレーザのようなレーザ光を放射する役割を有する。ホモジナイザ３０は、レーザ光のビームの強度分布を均一化する役割を有する。
【００３１】
図２に示すように、マスク４０は、第１の表面４１から第２の表面４２まで貫通する、多数の貫通孔４３を有する。このため、マスク４０では、ホモジナイザ３０から出力された単一の平行レーザ光から、所望の寸法形状を有する複数のサブビームを形成できる。
【００３２】
また、投影レンズ７０は、マスクを通過した各サブビームを、被加工対象８０に向かって縮小投影する役割を有する。
【００３３】
なお、図１には示していないが、レーザ照射加工装置１０は、その他の部材、例えば、レーザ光の特性（平行光、収束光または拡散光など）を調節する光学レンズや、レーザ光および／またはサブビームの方向を調節するための光学ミラー等を有しても良い。
【００３４】
レーザ照射加工装置１０を作動させる際には、光源２０からホモジナイザ３０に向かって、レーザ光２５が放射される。ホモジナイザ３０から出力されたレーザ光３５は、平行光となり、マスク４０に入射される。マスク４０は、レーザ光３５から、所望の寸法形状の複数のサブビーム４５を形成する。その後、これらの複数のサブビーム４５は、投影レンズ７０において縮光され、この縮光されたサブビーム５５が被加工対象８０に照射される。
【００３５】
複数のサブビーム５５の照射により、被加工対象８０の所望の位置に、所望の形状の微細パターンが形成される。
【００３６】
ここで、このように構成された従来のレーザ照射加工装置１０では、レーザ光源２０から放射されたレーザ光３５は、被加工対象８０の加工に、あまり有効に利用されないという問題がある。
【００３７】
図３を用いて、この問題について説明する。
【００３８】
図３は、従来のレーザ照射加工装置１０の作動の際に、単一の平行レーザ光３５がマスク４０を通過する際の様子を模式的に示したものである。図３に示すように、マスク４０は、第１の表面４１がレーザ光源２０の側となり、第２の表面４２が被加工対象８０側となるように配置される。
【００３９】
前述のように、マスク４０には、被加工対象８０に照射されるパターンに対応した、多数の貫通孔４３が形成されている。従って、ホモジナイザ３０を通過し、平行化された単一のレーザ光３５は、マスク４０に形成されたこれらの貫通孔４３を通過する際に、サブビーム４５ａ、４５ｂ、４５ｃおよび４５ｄを形成する。形成されたこれらのサブビーム４５ａ、４５ｂ、４５ｃおよび４５ｄは、その後、被加工対象８０に照射され、被加工対象８０の加工に利用される。
【００４０】
しかしながら、レーザ光３５のうち、マスク４０を通過しなかった残りの部分は、マスク４０の第２の表面４２から放射される前に、例えば第１の表面４１において、反射または吸収されて「消失」してしまい、被加工対象８０の加工には利用されなくなる。従って、従来のレーザ照射加工装置１０の構成では、レーザ光源２０から放射されたレーザ光２５の大部分は、十分に有効活用されず、「無駄」になってしまう。また、このため、従来のレーザ照射加工装置１０では、被加工体８０に照射される各サブビーム４５ａ、４５ｂ、４５ｃおよび４５ｄのエネルギー密度を十分に高くすることができず、加工の効率化を進めることが難しいという問題がある。
【００４１】
これに対して、以降に詳しく説明するように、本発明によるレーザ照射加工装置では、レーザ光源から放射されたレーザ光を、より有効に活用できるという特徴を有する。このため、本発明によるレーザ照射加工装置では、被加工対象に対する加工効率を有意に高めることが可能となる。
【００４２】
また、本発明では、被加工対象に到達するサブビームのエネルギー密度を有意に向上させることができるため、従来の方法ではエネルギー密度が不十分で、加工することが難しかった部材に対しても、レーザ照射加工技術を適用することが可能となる。また、同じエネルギー密度で考えた場合、本発明では、被加工対象のより広い領域に対して、加工を行うことが可能となる。
【００４３】
（本発明によるレーザ照射加工装置）
次に、図面を参照して、本発明によるレーザ照射加工装置の構成例について、具体的に説明する。
【００４４】
図４には、本発明によるレーザ照射加工装置の一構成例を概略的に示す。
【００４５】
図４に示すように、本発明によるレーザ照射加工装置１００は、レーザ光源１２０と、ホモジナイザ１３０と、マイクロレンズアレイシステム２１０と、マスク１４０と、投影レンズ１７０とを有する。投影レンズ１７０の放射側には、被加工対象１８０が設置される。すなわち、本発明によるレーザ照射加工装置１００では、図１に示したような従来のレーザ照射加工装置１０とは異なり、ホモジナイザ１３０と、マスク１４０との間に、マイクロレンズアレイシステム２１０が設置される。
【００４６】
本発明によるレーザ照射加工装置１００の作動の際には、光源１２０からホモジナイザ１３０に向かって、レーザ光１２５が放射される。ホモジナイザ１３０から出力されたレーザ光１３５は、平行光となり、マイクロレンズアレイシステム２１０に入射される。
【００４７】
マイクロレンズアレイシステム２１０は、後に詳しく説明するように、入射されたレーザ光１３５から、マスク１４０の各貫通孔に対応したサブビーム１３９を形成する役割を有する。このため、マイクロレンズアレイシステム２１０から各サブビーム１３９が放射されると、これらのサブビーム１３９は、それぞれ、マスク１４０の対応する貫通孔を通過する。
【００４８】
その後、サブビーム１４５は、投射レンズ１７０に向かって進行し、投影レンズ１７０において縮光される。さらに、これらの縮光された各サブビーム１５５は、被加工対象１８０に照射され、これにより、被加工対象１８０の所望の位置に、各種ビア（貫通孔）および／またはマイクロ流路のような微細パターンが形成される。
【００４９】
図５には、本発明によるレーザ照射加工装置１００の作動の際に、ホモジナイザ１３０からマイクロレンズアレイシステム２１０に単一の平行レーザ光１３５が入射されてから、マスク１４０からサブビーム１４５が放射されるまでの様子を模式的に示したものである。マスク１４０は、マイクロレンズアレイシステム２１０から近い順に、第１の表面１４１および第２の表面１４２を有する。
【００５０】
図５に示すように、マイクロレンズアレイシステム２１０は、入射された単一のレーザ光１３５から、マスク１４０の各貫通孔１４３ａ〜１４３ｄに対応したサブビーム１３９ａ〜１３９ｄを形成する。
【００５１】
形成された各サブビーム１３９ａ〜１３９ｄは、その後、マスク１４０に至り、該マスク１４０の対応する貫通孔１４３ａ〜１４３ｄを介して、マスク１４０の第２の表面１４２から、それぞれ、サブビーム１４５ａ〜１４５ｄとして出射される。
【００５２】
ここで、マイクロレンズアレイシステム２１０において各サブビーム１３９ａ〜１３９ｄを形成する際には、各サブビーム１３９ａ〜１３９ｄは、マスク１４０の対応する貫通孔１４３ａ〜１４３ｄと中心軸が揃うように形成される。
【００５３】
また、マイクロレンズアレイシステム２１０は、６５％以上の透過率を有する。ここで、マイクロレンズアレイシステム２１０の「透過率」とは、マイクロレンズアレイシステム２１０に入射されたレーザ光１３５のエネルギーＥｉｎと、マイクロレンズアレイシステム２１０から出射される各サブビーム１３９ａ〜１３９ｄのエネルギーの総和Ｅｏｕｔの比、すなわちＥｏｕｔ／Ｅｉｎを意味する。
【００５４】
さらに、サブビーム１３９ａ〜１３９ｄは、サブビーム１３９ａ〜１３９ｄの総光量をＡｓとし、マスク１４０の各貫通孔１４３ａ〜１４３ｄを通過したサブビーム１４５ａ〜１４５ｄの総光量をＡｔとしたとき、Ａｔ／Ａｓで表される光利用率が、７５％以上となるようにして、マイクロレンズアレイシステム２１０で形成される。
【００５５】
各サブビーム１３９ａ〜１３９ｄをこのように形成した場合、従来のように、入射レーザ光１３５のうち被加工体１８０の加工に利用されず、「無駄」になる部分が有意に抑制される。例えば、図５の場合、マスク１４０の第１の表面１４１において、少なくともサブビーム１３９ａ〜１３９ｄが存在しない領域（従来は、そのような領域にもレーザ光が存在していた）では、マスク１４０を通過する際に、各サブビームが「消失」する現象が生じないことは明らかである。
【００５６】
従って、このような構成では、被加工体１８０に、よりエネルギー密度の高いサブビーム１３９ａ〜１３９ｄを供給することが可能となり、被加工対象１８０に対する加工効率を有意に高めることが可能となる。
【００５７】
なお、各サブビーム１３９ａ〜１３９ｄは、マスク１４０の第１の表面１４１でのスポットの形状が、それぞれに対応する貫通孔１４３ａ〜１４３ｄの開口形状と実質的に等しくなるように形成されても良い。あるいは、各サブビーム１３９ａ〜１３９ｄは、マスク１４０の第１の表面１４１での焦点スポットの最大寸法（以下参照）が、それぞれに対応する貫通孔１４３ａ〜１４３ｄの開口の最大寸法（以下参照）と実質的に等しくなるように形成されても良い。これにより、Ａｔ／Ａｓで表される光利用率を有意に高めることができる。
【００５８】
特に、各サブビーム１３９ａ〜１３９ｄのマスク１４０の第１の表面１４１でのスポットを、それぞれに対応する貫通孔１４３ａ〜１４３ｄと、実質的に等しい寸法および形状となるように形成した場合、各サブビーム１３９ａ〜１３９ｄがマスク１４０の対応する貫通孔１４３ａ〜１４３ｄを通過する際に、マスク１４０で消失する部分がほとんど存在しなくなる（すなわち、光利用率Ａｔ／Ａｓ≒１００％）。このため、各サブビーム１３９ａ〜１３９ｄのほとんどが、被加工体１８０の加工に利用されるようになり、被加工対象１８０に対する加工効率をよりいっそう高めることが可能になる。
【００５９】
なお、以上の記載では、マスク１４０が、例えば図２に示すような、縦横一定間隔で配置された貫通孔を有し、これらの貫通孔が同一形状および同一寸法を有する場合を例に、本発明の効果を説明した。しかしながら、マスク１４０がその他の貫通孔配置および貫通孔寸法形状を有しても良いことは、当業者には明らかである。すなわち、マスク１４０に形成された貫通孔は、図２とは異なる配列で配置されても良い。また、マスク１４０に形成された各貫通孔は、それぞれ異なる寸法および形状を有しても良い。
【００６０】
（マイクロレンズアレイシステム２１０の一構成例について）
以下、図６乃至図９を参照して、前述のような機能を発揮するマイクロレンズアレイシステム２１０の具体的な構成例について説明する。なお、以下の記載は、マイクロレンズアレイシステム２１０の単なる一例であって、マイクロレンズアレイシステム２１０がその他の構成を有しても良いことは、当業者には明らかである。
【００６１】
図６には、マイクロレンズアレイシステム２１０の一構成例を概略的に示す。なお、図６には、明確化のため、マイクロレンズアレイシステム２１０の光出射側に配置されるマスク１４０が同時に示されている。
【００６２】
なお、以下の記載では、簡単のため、マスク１４０は、４×４のマトリクス状に一定の間隔で配置された、同一寸法および同一形状の貫通孔（断面は、円形）を有するものと仮定して、マイクロレンズアレイシステム２１０の構成を説明する。
【００６３】
図６に示すように、マイクロレンズアレイシステム２１０は、２つのマイクロレンズアレイ素子２２０、２４０を平行に配置することにより構成される。第１のマイクロレンズアレイ素子２２０は、第２のマイクロレンズアレイ素子２４０よりもレーザ光源（図示されていない）に近い側、すなわちマスク１４０から遠い側に配置される。
【００６４】
図７には、第１のマイクロレンズアレイ素子２２０の上面図を示す。
【００６５】
図７に示すように、第１のマイクロレンズアレイ素子２２０は、基板２２１の第１の表面２２３に、略正方形状の複数のマイクロレンズ２２７を配置することにより構成される。略正方形状とは、目視でほぼ正方形状になっていることを意味する。図７の例では、マイクロレンズ２２７は、第１の表面２２３に、４×４のマトリクス状に、ほとんど隙間なく配置されている。
【００６６】
図８には、第２のマイクロレンズアレイ素子２４０の上面図を示す。
【００６７】
図８に示すように、第２のマイクロレンズアレイ素子２４０も、第１のマイクロレンズアレイ素子２２０と同様の構成を有する。すなわち、第２のマイクロレンズアレイ素子２４０は、基板２４１の第１の表面２４３に、略正方形状の複数のマイクロレンズ２４７を、４×４のマトリクス状に配置することにより構成される。ただし、図８に示すように、第２のマイクロレンズアレイ素子２４０において、マイクロレンズ２４７は、第１の表面２４３に、隙間なく配置する必要はない。
【００６８】
再度図６を参照すると、第１および第２のマイクロレンズアレイ素子２２０および２４０は、マイクロレンズ２２７、２４７が配置された側、すなわち両者の第１の表面２２３、２４３同士が内向きに対向するようにして配置される。
【００６９】
前述のように、マイクロレンズアレイシステム２１０は、マスク１４０の各貫通孔１４３ａ〜１４３ｄと対応するサブビーム１３９ａ〜１３９ｄを形成する。
【００７０】
このため、第１のマイクロレンズアレイ素子２２０の各マイクロレンズ２２７、および第２のマイクロレンズアレイ素子２４０の各マイクロレンズ２４７は、マスク１４０に設置された各貫通孔１４３に対応するように配置される。すなわち、マイクロレンズアレイシステム２１０は、第１のマイクロレンズアレイ素子２２０の一つのマイクロレンズ２２７から放射されたサブビームが、第２のマイクロレンズアレイ素子２４０の一つのマイクロレンズ２４７に入射され、このマイクロレンズ２４７から放射されたサブビームが、マスク１４０に設置された各貫通孔１４３に入射されるように構成される。
【００７１】
特に、第１および第２のマイクロレンズアレイ素子２２０、２４０は、第２のマイクロレンズアレイ素子２４０の各マイクロレンズ２４７から出射されるサブビーム１３９ａ〜１３９ｄの中心軸が、マスク１４０の対応する貫通孔１４３ａ〜１４３ｄの中心軸と揃うように構成される。
【００７２】
なお、第１のマイクロレンズアレイ素子２２０の各マイクロレンズ２２７は、隙間なく緻密に配置されている。また、第２のマイクロレンズアレイ素子２４０の各マイクロレンズ２４７は、第１のマイクロレンズアレイ素子２２０の各マイクロレンズ２２７から出射されるサブビーム２３０を、理論上ほぼ１００％受光するように形成されている。このため、マイクロレンズアレイシステム２１０は、入射レーザ光１３５をほぼ１００％利用することができる。従って、マイクロレンズアレイシステム２１０の透過率は、理論上１００％である。
【００７３】
ただし、実際には、マイクロレンズ２２７、２４７での表面反射等の影響により、透過率は、１００％からいくぶん低下する。例えば、表面反射率を４％とすると、約８５％となる。しかしながら、通常は、マイクロレンズ２２７、２４７の表面およびレンズを形成していない面には反射防止コート（ＡＲコート）が施されるため、９５％以上の透過率を確保できる。
【００７４】
ここで、第１のマイクロレンズアレイ素子２２０の各マイクロレンズ２２７の焦点距離をＦ１（ｍｍ）とし、マイクロレンズ２２７の対角線の長さをＲ１（ｍｍ）とする。また、第２のマイクロレンズアレイ素子２４０の各マイクロレンズ２４７の焦点距離をＦ２（ｍｍ）とし、マイクロレンズ２４７の対角線の長さをＲ２（ｍｍ）とする。さらに、マスク１４０の各貫通孔１４３の直径をＲｍ（ｍｍ）とする。
【００７５】
この場合、図６の構成では、第１および第２のマイクロレンズアレイ素子２２０、２４０、ならびにマスク１４０は、
Ｒ１：Ｒｍ＝Ｆ１：Ｆ２ （１）式
の関係が成り立つようにして、配置される。
【００７６】
これにより、前述のようなＡｔ／Ａｓで表される光利用率を、７５％以上に設定することが容易になる。
【００７７】
次に、このように構成されたマイクロレンズアレイシステム２１０の動作について説明する。
【００７８】
まず、単一のレーザ光１３５がマイクロレンズアレイシステム２１０の、第１のマイクロレンズアレイ素子２２０に入射する。このレーザ光１３５は、第１のマイクロレンズアレイ素子２２０の各マイクロレンズ２２７によって収束され、サブビーム２３０ａ〜２３０ｄを形成する。
【００７９】
サブビーム２３０ａ〜２３０ｄは、第１および第２のマイクロレンズアレイ素子２２０、２４０の間のある位置で、焦点Ｐを結ぶように形成される。
【００８０】
その後、サブビーム２３０ａ〜２３０ｄは、第２のマイクロレンズアレイ素子２４０の各マイクロレンズ２４７に入射する。
【００８１】
各マイクロレンズ２４７に入射したサブビーム２３０ａ〜２３０ｄは、ここで、それぞれ、平行光、すなわちサブビーム１３９ａ〜１３９ｄに変換され、マイクロレンズアレイシステム２１０から出射される。前述のように、この際のマイクロレンズアレイシステム２１０の透過率は、理論上１００％である。
【００８２】
次に、サブビーム１３９ａ〜１３９ｄは、それぞれ、マスク１４０の対応する貫通孔１４３ａ〜１４３ｄに入射される。
【００８３】
図９には、各サブビームがマスク１４０に照射された際の様子を示す。
【００８４】
前述のように、第１および第２のマイクロレンズアレイ素子２２０、２４０は、第２のマイクロレンズアレイ素子２４０の各マイクロレンズ２４７から出射されるサブビーム１３９ａ〜１３９ｄの中心軸が、マスク１４０の対応する貫通孔１４３ａ〜１４３ｄと中心軸が揃うように構成されている。さらに、各マイクロレンズ２２７、２４７、およびマスク１４０の貫通孔１４３ａ〜１４３ｄは、（１）式の関係を満たすように構成されている。
【００８５】
このため、図９に示すように、各サブビームは、各サブビームの焦点１３９Ｓが各対応する貫通孔１４３の開口の形状、すなわち円に外接するようにして、マスク１４０に照射される。
【００８６】
この場合、光利用率Ａｔ／Ａｓは、７５％以上となる。すなわち、マスク１４０に入射された各サブビームにおいて、対応する貫通孔１４３を通過することができない光量（消失部分）の割合は、わずか２５％程度に過ぎない。すなわち、図６に示すように、各サブビーム１３９ａ〜１３９ｄの大部分が貫通孔１４３ａ〜１４３ｄを通過できる。
【００８７】
その後、貫通孔１４３ａ〜１４３ｄを通過した各サブビームは、それぞれ、サブビーム１４５ａ〜１４５ｄとなり、被照射対象に向かって出射される。
【００８８】
このように、図６に示す構成のマイクロレンズアレイシステム２１０を使用することにより、前述のような本発明による効果を得ることができる。
【００８９】
なお、以上の説明では、第１のマイクロレンズアレイ素子２２０に配置された各マイクロレンズ２２７が略正方形形状であり（すなわち対角線寸法Ｒ１）、マスク１４０に形成された貫通孔１４３の開口形状が真円である（すなわち直径Ｒｍ）と仮定して、（１）式を構築した。しかしながら、マイクロレンズ２２７の形状、およびマスク１４０に形成された貫通孔１４３の開口形状がその他の形状の場合も、（１）式と同様の関係を利用することができる。この場合、Ｒ１は、マイクロレンズ２２７の「最大寸法」となり、Ｒｍは、貫通孔の開口の最大寸法となる。
【００９０】
ここで、「最大寸法」は、多角形の場合は、対角線の長さであり、円または楕円の場合は、直径または長軸の長さである。
【００９１】
（マイクロレンズアレイシステムの別の構成例について）
次に、マイクロレンズアレイシステムの第２の構成例について説明する。
【００９２】
第２の構成例においても、マイクロレンズアレイシステムは、前述の図６と同様の構成を有する。すなわち、マイクロレンズアレイシステムは、第１および第２のマイクロレンズアレイ素子３２０および３４０を有する。
【００９３】
ただし、第２の構成例では、第１および第２のマイクロレンズアレイ素子が備えるマイクロレンズの形状が、前述の例とは異なっている。
【００９４】
図１０には、第１のマイクロレンズアレイ素子３２０の上面図を示す。また、図１１には、第２のマイクロレンズアレイ素子３４０の上面図を示す。
【００９５】
図１０に示すように、第１のマイクロレンズアレイ素子３２０は、基板３２１の第１の表面３２３に、略円形の複数のマイクロレンズ３２７を配置することにより構成される。略円形とは、目視でほぼ円形であることを意味する。図１０の例では、各マイクロレンズ３２７は、第１の表面３２３に、４×４のマトリクス状に配置されている。各マイクロレンズ３２７は、隣接するマイクロレンズ３２７と接するようにして配置される。
【００９６】
図１１に示すように、第２のマイクロレンズアレイ素子３４０も、第１のマイクロレンズアレイ素子３２０と同様の構成を有する。すなわち、第２のマイクロレンズアレイ素子３４０は、基板３４１の第１の表面３４３に、略円形の複数のマイクロレンズ３４７を、４×４のマトリクス状に配置することにより構成される。ただし、図１１に示すように、第２のマイクロレンズアレイ素子３４０において、マイクロレンズ３４７は、第１の表面３４３に、隙間なく配置する必要はない。
【００９７】
なお、この例においても、第１および第２のマイクロレンズアレイ素子、ならびにマスクは、前述の（１）式が成立するように構成される。
【００９８】
図１２には、マイクロレンズアレイシステムで形成された各サブビームがマスク１４０に照射された際の様子を示す。
【００９９】
ここで、第１および第２のマイクロレンズアレイ素子３２０、３４０が、図１０および図１１に示すようなマイクロレンズ配置を有する場合、前述の図７および図８の場合とは異なり、マイクロレンズアレイシステムの透過率は、１００％とはならない。すなわち、第１のマイクロレンズアレイ素子３２７からサブビームが形成される際に、入射レーザ光の一部が消失する。
【０１００】
これは、各マイクロレンズ３２７同士の間に、隙間ＳＰが存在するためである。例えば、図１０の例では、計算上、マイクロレンズアレイシステムの透過率は、７８．５％となる。
【０１０１】
しかしながら、このような構成の場合、図１２に示すように、マスク１４０に照射される各サブビームのスポット３３９Ｓを、対応する貫通孔１４３の寸法形状と実質的に一致させることができる。従って、前述のようなマイクロレンズアレイシステムの構成に比べて、各サブビームがマスク１４０に入射され、マスク１４０を通過する際に、対応する貫通孔１４３を通過できずに消失するサブビームの部分を、よりいっそう抑制しやすい（光利用率Ａｔ／Ａｓは、ほぼ１００％となる）。
【０１０２】
このため、レーザ照射加工装置全体で見た場合、第２の構成においても、前述の構成と同程度の、高いエネルギー密度を有するサブビームを、被照射対象に向かって照射することが可能となる。
【０１０３】
（レーザ照射加工装置１００を構成する各部材について）
次に、本発明によるレーザ照射加工装置１００を構成する各部材について、詳しく説明する。ただし、ホモジナイザ１３０および投影レンズ１７０は、従来のレーザ照射加工装置に使用されているものと同様であるため、ここではこれ以上説明しない。なお、ホモジナイザは、必須の部材ではなく、省略することも可能である。
【０１０４】
（レーザ光源１２０）
レーザ光源は、レーザ光を発生できるものである限り、特に限られない。レーザは、例えば、ＹＡＧレーザ、ＹＶＯ４レーザ、二酸化炭素レーザ、またはエキシマレーザ等であっても良い。
【０１０５】
（マイクロレンズアレイシステム２１０）
マイクロレンズアレイシステムは、例えば、複数のマイクロレンズアレイ素子で構成されても良い。
【０１０６】
各マイクロレンズアレイ素子の構成は、マイクロレンズアレイシステムが前述のような効果を発揮することができる限り、特に限られない。
【０１０７】
例えば、各マイクロレンズの形状は、正方形および円形の他、例えば長方形、六角形等であっても良い。
【０１０８】
なお、本発明において、マイクロレンズアレイシステムの透過率は、６５％以上であるが、透過率は、７８％以上であることが好ましく、９０％以上であることがより好ましい。
【０１０９】
また、本発明において、光利用率Ａｔ／Ａｓは、７５％以上であるが、光利用率Ａｔ／Ａｓは、９０％以上であることが好ましく、ほぼ１００％であることがより好ましい。
【０１１０】
マイクロレンズアレイ素子は、石英またはフッ化カルシウムで構成されても良い。
【０１１１】
（マスク１４０）
マスクは、少なくとも一つの貫通孔を有する限り、いかなるマスクを使用しても良い。
【０１１２】
貫通孔の開口形状は、特に限られず、貫通孔は、円形、楕円形、正方形、矩形、または多角形等であっても良い。
【０１１３】
各貫通孔の開口寸法は、これに限られるものではないが、例えば、最大寸法（円の場合は、直径とし、楕円の場合は、長軸の長さとし、その他の場合は、対角線の長さとする）が１００μｍ〜２０００μｍの範囲のものであっても良い。
【０１１４】
マスクが複数の貫通孔を有する場合、貫通孔の配置は特に限られない。貫通孔は、例えば、図２および図９のように、縦横一定の間隔で配置されても良く、その他のパターンで配置されても良い。また、各貫通孔の寸法および形状は、同一であっても、異なっていても良い。
【０１１５】
（被加工対象１８０）
被加工対象の材質および形状は、特に限られない。被加工対象は、例えば、ガラス基板、および半導体基板等であっても良い。
【０１１６】
また、被加工対象の形状は、板状（ディスク状）およびブロック状など、いかなる形状であっても良い。
【０１１７】
なお、以上の記載では、図４の構成をもとに、本発明によるレーザ照射加工装置１００について説明した。しかしながら、これは単なる一例であって、本発明によるレーザ照射加工装置が、図４とは別の構成を有しても良いことは当業者には明らかである。例えば、レーザ照射加工装置１００は、２次元または３次元的に移動可能なステージを有し、被加工対象１８０は、このステージ上に保持されても良い。また、本発明によるレーザ照射加工装置は、さらに、各種レンズおよび／またはミラー等の光学部材を有しても良い。
【０１１８】
（本発明による被加工対象の加工方法）
次に、図１３を参照して、レーザ照射加工技術を用いて被加工対象を加工する際の、本発明による方法について説明する。
【０１１９】
図１３には、本発明による方法の一例の概略的なフロー図を示す。
【０１２０】
図１３に示すように、レーザ照射加工技術を用いて被加工対象を加工する際の、本発明による方法は、
（ａ）レーザ光源、マイクロレンズアレイシステム、少なくとも一つの貫通孔を有するマスク、および被加工対象を、この順に配置する工程（工程Ｓ１１０）と、
（ｂ）前記レーザ光源から、前記マイクロレンズアレイシステムに向かってレーザ光を放射する工程（工程Ｓ１２０）と、
（ｃ）前記マイクロレンズアレイシステムにより、入射レーザ光から、前記マスクに形成された各貫通孔に対応する各サブビームが形成される工程であって、前記各サブビームの中心軸は、対応する各貫通孔の中心軸と実質的に等しく、前記マイクロレンズアレイシステムの透過率は、６５％以上であり、前記マスクに照射された前記サブビームの総光量をＡｓとし、前記マスクの貫通孔を通過したサブビームの総光量をＡｔとしたとき、Ａｔ／Ａｓで表される光利用率は、７５％以上である工程（工程Ｓ１３０）と、
（ｄ）各サブビームが前記マスクの対応する貫通孔から出射される工程（工程Ｓ１４０）と、
（ｅ）前記各サブビームが前記被加工対象に照射される工程（工程Ｓ１５０）と、
を有する。
【０１２１】
以下、各工程について説明する。なお、以下の説明では、理解を容易にするため、各部材を表す際に、図４および図５に示した参照符号を使用することにする。
【０１２２】
（工程Ｓ１１０）
まず、レーザ光源１２０、マイクロレンズアレイシステム２１０、少なくとも一つの貫通孔１４３を有するマスク１４０、および被加工対象１８０が、この順に配置される。
【０１２３】
各部材は、前述の（レーザ照射加工装置１００を構成する各部材について）の章で示したような部材であっても良い。
【０１２４】
（工程Ｓ１２０）
次に、レーザ光源１２０から、マイクロレンズアレイシステム２１０に向かってレーザ光が出射され、このレーザ光１３５がマイクロレンズアレイシステム２１０に入射する。
【０１２５】
なお、図４に示すように、レーザ光源１２０からのレーザ光をマイクロレンズアレイシステム２１０に入射させる前に、ホモジナイザを使用しても良い。これにより、入射レーザ光１３５の平行性が向上する。
【０１２６】
マイクロレンズアレイシステム２１０は、６５％以上の透過率を有する。
【０１２７】
（工程Ｓ１３０）
次に、マイクロレンズアレイシステム２１０に入射されたレーザ光１３５から、マスク１４０に形成された各貫通孔１４３に対応する各サブビーム１３９が形成される。
【０１２８】
ここで、マイクロレンズアレイシステム２１０は、６５％以上の透過率を有するため、各サブビーム１３９の形成の際に、エネルギーの損失が有意に抑制される。
【０１２９】
また、前述のように、マイクロレンズアレイシステム２１０において各サブビーム１３９を形成する際には、各サブビーム１３９は、マスク１４０の対応する貫通孔１４３と中心軸が揃うように形成される。
【０１３０】
（工程Ｓ１４０）
次に、マイクロレンズアレイシステム２１０で形成された各サブビーム１３９が、マスク１４０に向かって進行し、対応する貫通孔１４３に入射される。また、貫通孔１４３から、サブビーム１４５が出射される。
【０１３１】
ここで、工程Ｓ１３０において、各サブビーム１３９は、マスク１４０の対応する貫通孔１４３と中心軸が揃うように調整されている。また、各サブビーム１３９は、マスク１４０に照射されたサブビーム１３９の総光量をＡｓとし、マスク１４０の貫通孔１４３を通過したサブビーム１４５の総光量をＡｔとしたとき、Ａｔ／Ａｓで表される光利用率が７５％以上となるように構成されている。このため、各サブビーム１３９がマスク１４０に照射された際に、貫通孔１４３を通過できずに「消失」してしまい、「無駄」になる部分が有意に抑制される。このため、貫通孔１４３を通過したサブビーム１４５は、高いエネルギー密度を維持することができる。
【０１３２】
（工程Ｓ１５０）
次に、各サブビーム１４５が被加工対象１８０に照射される。なお、各サブビーム１４５を被加工対象１８０に照射する前に、投影レンズを使用しても良い。この場合、各サブビーム１４５を縮光することが可能となる。
【０１３３】
前述のように、貫通孔１４３を通過した各サブビーム１４５は、高いエネルギー密度を維持している。このため、被加工体１８０には、このエネルギー密度の高いサブビーム１４５を供給することが可能となり、これにより、被加工体１８０の加工効率を有意に高めることができる。
【０１３４】
このように、本発明による方法では、レーザ光源から放射されたレーザ光を、より有効に活用することができ、被加工対象に対する加工効率を有意に高めることが可能となる。
【０１３５】
また、本発明による方法では、被加工対象に到達するサブビームのエネルギー密度を有意に向上させることができるため、従来の方法ではエネルギー密度が不十分で、加工することが難しかった部材に対しても、レーザ照射加工技術を適用することが可能となる。また、同じエネルギー密度で考えた場合、本発明による方法では、被加工対象のより広い領域に対して、加工を行うことが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【０１３６】
本発明は、例えばエキシマレーザのようなレーザを用いて、被加工対象に微細なビア（貫通孔）やマイクロ流路等の微細パターンを形成する、いわゆるレーザ照射加工技術に利用することができる。
【符号の説明】
【０１３７】
１０ 従来のレーザ照射加工装置
２０ レーザ光源
２５ レーザ光
３０ ホモジナイザ
３５ レーザ光
４０ マスク
４１ マスクの第１の表面
４２ マスクの第２の表面
４３ 貫通孔
４５ サブビーム
４５ａ、４５ｂ、４５ｃ、４５ｄ サブビーム
５５ サブビーム
７０ 投影レンズ
８０ 被加工対象
１００ 本発明によるレーザ照射加工装置
１２０ レーザ光源
１２５ レーザ光
１３０ ホモジナイザ
１３５ レーザ光
１３９、１３９ａ〜１３９ｄ サブビーム
１３９Ｓ サブビームのスポット
１４０ マスク
１４１ マスクの第１の表面
１４２ マスクの第２の表面
１４３、１４３ａ〜１４３ｄ 貫通孔
１４５、１４５ａ〜１４５ｄ サブビーム
１５５ サブビーム
１７０ 投影レンズ
１８０ 被加工対象
２１０ マイクロレンズアレイシステム
２２０ 第１のマイクロレンズアレイ素子
２２１ 基板
２２３ 第１の表面
２２７ マイクロレンズ
２３０ａ〜２３０ｄ サブビーム
２４０ 第２のマイクロレンズアレイ素子
２４１ 基板
２４３ 第１の表面
２４７ マイクロレンズ
３２０ 第１のマイクロレンズアレイ素子
３２１ 基板
３２３ 第１の表面
３２７ マイクロレンズ
３３９Ｓ サブビームのスポット
３４０ 第２のマイクロレンズアレイ素子
３４１ 基板
３４３ 第１の表面
３４７ マイクロレンズ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ照射加工装置および被加工対象を加工する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばエキシマレーザのようなレーザを用いて、被加工対象に微細なビア（貫通孔）やマイクロ流路等の微細パターンを形成する、いわゆるレーザ照射加工技術が知られている（例えば特許文献１）。
【０００３】
一般に、このレーザ照射加工技術では、レーザ光源と被加工対象の間にマスクが設置される。通常、マスクには、所望の形状および配置で複数の貫通孔や貫通パターンが形成されている。このため、光源から放射されたレーザ光がマスクを通過する際に、レーザ光は、所望の形状および配置にパターン化される。その後、このパターン化されたレーザ光が縮小レンズ系で被加工対象に縮小投影照射されることにより、被加工対象に所望の微細パターンをアブレーション加工により形成することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６３−２２０９９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような従来のレーザ照射加工技術では、レーザ光源から放射されたレーザ光のうち、マスクを通過したレーザ光部分のみが被加工対象の加工に利用される。換言すれば、レーザ光源から放射されたレーザ光のうち、マスクを通過しなかった部分は、加工に利用されないことになる。従って、マスクを利用するレーザ照射加工技術では、レーザ光源からのレーザ光を十分に有効活用できないという根本的な問題がある。
【０００６】
また、このため、被加工体に照射されるレーザ光のエネルギー密度を十分に高くすることは難しく、加工効率を向上させることが難しいという問題もある。
【０００７】
本発明は、このような問題に鑑みなされたものであり、本発明では、レーザ照射加工技術において、加工効率を有意に高めることの可能なレーザ照射加工装置の提供を目的とする。また、本発明では、従来に比べて、加工効率を有意に高めることの可能なレーザ照射加工方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明では、レーザ光源と、少なくとも一つの貫通孔を有するマスクとを有するレーザ照射加工装置であって、
前記レーザ光源と前記マスクとの間には、マイクロレンズアレイシステムが配置され、
前記マイクロレンズアレイシステムは、入射レーザ光から、前記マスクに形成された各貫通孔に対応する各サブビームを形成し、
前記各サブビームの中心軸は、対応する各貫通孔の中心軸と実質的に等しく、
前記マイクロレンズアレイシステムの透過率は、６５％以上であり、
前記マスクに照射された前記サブビームの総光量をＡｓとし、前記マスクの貫通孔を通過したサブビームの総光量をＡｔとしたとき、Ａｔ／Ａｓで表される光利用率は、７５％以上であることを特徴とするレーザ照射加工装置が提供される。
【０００９】
ここで、本発明によるレーザ照射加工装置において、各サブビームの前記マスクにおけるスポットの最大寸法は、前記マスクの対応する各貫通孔の最大寸法と実質的に等しくても良い。
【００１０】
また、本発明によるレーザ照射加工装置において、各サブビームの前記マスクにおけるスポットの形状は、前記マスクの対応する各貫通孔の開口形状と実質的に等しくても良い。
【００１１】
また、本発明によるレーザ照射加工装置において、前記マスクは、寸法および形状が実質的に等しい複数の貫通孔を有しても良い。
【００１２】
また、本発明によるレーザ照射加工装置において、前記マイクロレンズアレイシステムは、第１および第２のマイクロレンズアレイ素子を有し、
前記第１のマイクロレンズアレイ素子は、複数の第１のマイクロレンズが配置された第１のレンズ面を有し、前記第２のマイクロレンズアレイ素子は、複数の第２のマイクロレンズが配置された第２のレンズ面を有し、前記第１および第２のマイクロレンズアレイ素子は、双方のレンズ面が相互に内向きに対向するように配置されても良い。
【００１３】
この場合、前記第１のマイクロレンズアレイ素子は、前記第２のマイクロレンズアレイ素子よりも前記レーザ光源に近い側に配置され、
前記第１のマイクロレンズアレイ素子の各第１のマイクロレンズの焦点距離をＦ１（ｍｍ）とし、各第１のマイクロレンズの最大寸法をＲ１（ｍｍ）とし、前記第２のマイクロレンズアレイ素子の各第２のマイクロレンズの焦点距離をＦ２（ｍｍ）とし、前記マスクの各貫通孔の開口の最大寸法をＲｍ（ｍｍ）としたとき、
Ｒ１：Ｒｍ＝Ｆ１：Ｆ２ （１）式
の関係が成り立っても良い。
【００１４】
また、この場合、前記第１のマイクロレンズは、前記第１のレンズ面から見たとき、正方形、長方形、六角形、および円形からなる群から選定された一つの形状を有し、ならびに／または
前記第２のマイクロレンズは、前記第２のレンズ面から見たとき、正方形、長方形、六角形、および円形からなる群から選定された一つの形状を有しても良い。
【００１５】
また、前記第１のマイクロレンズアレイ素子の少なくとも一部は、フッ化カルシウムおよび／または石英で構成され、ならびに／または
前記第２のマイクロレンズアレイ素子の少なくとも一部は、フッ化カルシウムおよび／または石英で構成されても良い。
【００１６】
また、本発明によるレーザ照射加工装置において、前記レーザ光源は、ＹＡＧレーザ、ＹＶＯ４レーザ、二酸化炭素レーザ、およびエキシマレーザからなる群から選定された少なくとも一つを放射しても良い。
【００１７】
また、本発明によるレーザ照射加工装置により、被加工対象に微細パターンがアブレーション加工され、
該微細パターンは、貫通孔および／またはマイクロ流路であっても良い。
【００１８】
さらに、本発明では、貫通孔を有するマスクを介して被加工対象にレーザ光を照射し、これにより前記被加工対象を加工する方法であって、
（ａ）レーザ光源、マイクロレンズアレイシステム、少なくとも一つの貫通孔を有するマスク、および被加工対象を、この順に配置する工程と、
（ｂ）前記レーザ光源から、前記マイクロレンズアレイシステムに向かってレーザ光を放射する工程と、
（ｃ）前記マイクロレンズアレイシステムにより、入射レーザ光から、前記マスクに形成された各貫通孔に対応する各サブビームが形成される工程であって、
前記各サブビームの中心軸は、対応する各貫通孔の中心軸と実質的に等しく、
前記マイクロレンズアレイシステムの透過率は、６５％以上であり、
前記マスクに照射された前記サブビームの総光量をＡｓとし、前記マスクの貫通孔を通過したサブビームの総光量をＡｔとしたとき、Ａｔ／Ａｓで表される光利用率は、７５％以上である工程と、
（ｄ）各サブビームが前記マスクの対応する貫通孔から出射される工程と、
（ｅ）前記各サブビームが前記被加工対象に照射される工程と、
を有することを特徴とする方法が提供される。
【００１９】
ここで、本発明による方法において、各サブビームの前記マスクにおけるスポットの最大寸法は、前記マスクの対応する各貫通孔の最大寸法と実質的に等しくても良い。
【００２０】
また、本発明による方法において、各サブビームの前記マスクにおけるスポットの形状は、前記マスクの対応する各貫通孔の開口形状と実質的に等しくても良い。
【００２１】
また、本発明による方法において、前記マスクは、寸法および形状が実質的に等しい複数の貫通孔を有しても良い。
【００２２】
また、本発明による方法において、前記マイクロレンズアレイシステムは、第１および第２のマイクロレンズアレイ素子を有し、
前記第１のマイクロレンズアレイ素子は、複数の第１のマイクロレンズが配置された第１のレンズ面を有し、前記第２のマイクロレンズアレイ素子は、複数の第２のマイクロレンズが配置された第２のレンズ面を有し、前記第１および第２のマイクロレンズアレイ素子は、双方のレンズ面が相互に対向するように配置されても良い。
【００２３】
この場合、前記第１のマイクロレンズアレイ素子は、前記第２のマイクロレンズアレイ素子よりも前記レーザ光源に近い側に配置され、
前記第１のマイクロレンズアレイ素子の各第１のマイクロレンズの焦点距離をＦ１（ｍｍ）とし、各第１のマイクロレンズの最大寸法をＲ１（ｍｍ）とし、前記第２のマイクロレンズアレイ素子の各第２のマイクロレンズの焦点距離をＦ２（ｍｍ）とし、前記マスクの各貫通孔の開口の最大寸法をＲｍ（ｍｍ）としたとき、
Ｒ１：Ｒｍ＝Ｆ１：Ｆ２ （１）式
の関係が成り立っても良い。
【発明の効果】
【００２４】
本発明では、レーザ照射加工技術において、加工効率を有意に高めることの可能なレーザ照射加工装置を提供することができる。また、本発明では、従来に比べて、加工効率を有意に高めることの可能なレーザ照射加工方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】従来のレーザ照射加工装置の構成を概略的に示した図である。
【図２】従来のレーザ照射加工装置に使用されるマスクの上面図（ａ）および側面図（ｂ）である。
【図３】従来のレーザ照射加工装置の作動の際に、単一の平行レーザ光がマスクを通過する際の様子を模式的に示した図である。
【図４】本発明によるレーザ照射加工装置の一構成例を概略的に示した図である。
【図５】本発明において、ホモジナイザからマイクロレンズアレイシステムに単一の平行レーザ光が入射されてから、マスクからサブビームが放射されるまでの様子を模式的に示した図である。
【図６】マイクロレンズアレイシステムの一構成例を、概略的に示した図である。
【図７】第１のマイクロレンズアレイ素子２２０の上面図である。
【図８】第２のマイクロレンズアレイ素子２４０の上面図である。
【図９】マイクロレンズアレイシステムからの各サブビームがマスクに照射された際の様子を模式的に示した図である。
【図１０】別のマイクロレンズアレイシステムに使用される第１のマイクロレンズアレイ素子の上面図である。
【図１１】別のマイクロレンズアレイシステムに使用される第２のマイクロレンズアレイ素子の上面図である。
【図１２】別のマイクロレンズアレイシステムで形成された各サブビームがマスクに照射された際の様子を模式的に示した図である。
【図１３】レーザ照射加工技術を用いて被加工体を加工するための本発明による方法の一例を概略的に示したフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図面を参照して、本発明について説明する。
【００２７】
（従来のレーザ照射加工装置）
本発明の特徴をより良く理解するため、まず、図１および図２を参照して、従来のレーザ照射加工装置について簡単に説明する。
【００２８】
図１には、従来のレーザ照射加工装置の構成図を概略的に示す。また、図２には、従来のレーザ照射加工装置に使用されるマスクの上面図（ａ）および側面図（ｂ）を模式的に示す。
【００２９】
図１に示すように、従来のレーザ照射加工装置１０は、レーザ光源２０と、ホモジナイザ３０と、マスク４０と、投影レンズ７０とを有する。投影レンズ７０の出射側には、被加工対象８０が設置される。
【００３０】
レーザ光源２０は、エキシマレーザのようなレーザ光を放射する役割を有する。ホモジナイザ３０は、レーザ光のビームの強度分布を均一化する役割を有する。
【００３１】
図２に示すように、マスク４０は、第１の表面４１から第２の表面４２まで貫通する、多数の貫通孔４３を有する。このため、マスク４０では、ホモジナイザ３０から出力された単一の平行レーザ光から、所望の寸法形状を有する複数のサブビームを形成できる。
【００３２】
また、投影レンズ７０は、マスクを通過した各サブビームを、被加工対象８０に向かって縮小投影する役割を有する。
【００３３】
なお、図１には示していないが、レーザ照射加工装置１０は、その他の部材、例えば、レーザ光の特性（平行光、収束光または拡散光など）を調節する光学レンズや、レーザ光および／またはサブビームの方向を調節するための光学ミラー等を有しても良い。
【００３４】
レーザ照射加工装置１０を作動させる際には、光源２０からホモジナイザ３０に向かって、レーザ光２５が放射される。ホモジナイザ３０から出力されたレーザ光３５は、平行光となり、マスク４０に入射される。マスク４０は、レーザ光３５から、所望の寸法形状の複数のサブビーム４５を形成する。その後、これらの複数のサブビーム４５は、投影レンズ７０において縮光され、この縮光されたサブビーム５５が被加工対象８０に照射される。
【００３５】
複数のサブビーム５５の照射により、被加工対象８０の所望の位置に、所望の形状の微細パターンが形成される。
【００３６】
ここで、このように構成された従来のレーザ照射加工装置１０では、レーザ光源２０から放射されたレーザ光３５は、被加工対象８０の加工に、あまり有効に利用されないという問題がある。
【００３７】
図３を用いて、この問題について説明する。
【００３８】
図３は、従来のレーザ照射加工装置１０の作動の際に、単一の平行レーザ光３５がマスク４０を通過する際の様子を模式的に示したものである。図３に示すように、マスク４０は、第１の表面４１がレーザ光源２０の側となり、第２の表面４２が被加工対象８０側となるように配置される。
【００３９】
前述のように、マスク４０には、被加工対象８０に照射されるパターンに対応した、多数の貫通孔４３が形成されている。従って、ホモジナイザ３０を通過し、平行化された単一のレーザ光３５は、マスク４０に形成されたこれらの貫通孔４３を通過する際に、サブビーム４５ａ、４５ｂ、４５ｃおよび４５ｄを形成する。形成されたこれらのサブビーム４５ａ、４５ｂ、４５ｃおよび４５ｄは、その後、被加工対象８０に照射され、被加工対象８０の加工に利用される。
【００４０】
しかしながら、レーザ光３５のうち、マスク４０を通過しなかった残りの部分は、マスク４０の第２の表面４２から放射される前に、例えば第１の表面４１において、反射または吸収されて「消失」してしまい、被加工対象８０の加工には利用されなくなる。従って、従来のレーザ照射加工装置１０の構成では、レーザ光源２０から放射されたレーザ光２５の大部分は、十分に有効活用されず、「無駄」になってしまう。また、このため、従来のレーザ照射加工装置１０では、被加工体８０に照射される各サブビーム４５ａ、４５ｂ、４５ｃおよび４５ｄのエネルギー密度を十分に高くすることができず、加工の効率化を進めることが難しいという問題がある。
【００４１】
これに対して、以降に詳しく説明するように、本発明によるレーザ照射加工装置では、レーザ光源から放射されたレーザ光を、より有効に活用できるという特徴を有する。このため、本発明によるレーザ照射加工装置では、被加工対象に対する加工効率を有意に高めることが可能となる。
【００４２】
また、本発明では、被加工対象に到達するサブビームのエネルギー密度を有意に向上させることができるため、従来の方法ではエネルギー密度が不十分で、加工することが難しかった部材に対しても、レーザ照射加工技術を適用することが可能となる。また、同じエネルギー密度で考えた場合、本発明では、被加工対象のより広い領域に対して、加工を行うことが可能となる。
【００４３】
（本発明によるレーザ照射加工装置）
次に、図面を参照して、本発明によるレーザ照射加工装置の構成例について、具体的に説明する。
【００４４】
図４には、本発明によるレーザ照射加工装置の一構成例を概略的に示す。
【００４５】
図４に示すように、本発明によるレーザ照射加工装置１００は、レーザ光源１２０と、ホモジナイザ１３０と、マイクロレンズアレイシステム２１０と、マスク１４０と、投影レンズ１７０とを有する。投影レンズ１７０の放射側には、被加工対象１８０が設置される。すなわち、本発明によるレーザ照射加工装置１００では、図１に示したような従来のレーザ照射加工装置１０とは異なり、ホモジナイザ１３０と、マスク１４０との間に、マイクロレンズアレイシステム２１０が設置される。
【００４６】
本発明によるレーザ照射加工装置１００の作動の際には、光源１２０からホモジナイザ１３０に向かって、レーザ光１２５が放射される。ホモジナイザ１３０から出力されたレーザ光１３５は、平行光となり、マイクロレンズアレイシステム２１０に入射される。
【００４７】
マイクロレンズアレイシステム２１０は、後に詳しく説明するように、入射されたレーザ光１３５から、マスク１４０の各貫通孔に対応したサブビーム１３９を形成する役割を有する。このため、マイクロレンズアレイシステム２１０から各サブビーム１３９が放射されると、これらのサブビーム１３９は、それぞれ、マスク１４０の対応する貫通孔を通過する。
【００４８】
その後、サブビーム１４５は、投射レンズ１７０に向かって進行し、投影レンズ１７０において縮光される。さらに、これらの縮光された各サブビーム１５５は、被加工対象１８０に照射され、これにより、被加工対象１８０の所望の位置に、各種ビア（貫通孔）および／またはマイクロ流路のような微細パターンが形成される。
【００４９】
図５には、本発明によるレーザ照射加工装置１００の作動の際に、ホモジナイザ１３０からマイクロレンズアレイシステム２１０に単一の平行レーザ光１３５が入射されてから、マスク１４０からサブビーム１４５が放射されるまでの様子を模式的に示したものである。マスク１４０は、マイクロレンズアレイシステム２１０から近い順に、第１の表面１４１および第２の表面１４２を有する。
【００５０】
図５に示すように、マイクロレンズアレイシステム２１０は、入射された単一のレーザ光１３５から、マスク１４０の各貫通孔１４３ａ〜１４３ｄに対応したサブビーム１３９ａ〜１３９ｄを形成する。
【００５１】
形成された各サブビーム１３９ａ〜１３９ｄは、その後、マスク１４０に至り、該マスク１４０の対応する貫通孔１４３ａ〜１４３ｄを介して、マスク１４０の第２の表面１４２から、それぞれ、サブビーム１４５ａ〜１４５ｄとして出射される。
【００５２】
ここで、マイクロレンズアレイシステム２１０において各サブビーム１３９ａ〜１３９ｄを形成する際には、各サブビーム１３９ａ〜１３９ｄは、マスク１４０の対応する貫通孔１４３ａ〜１４３ｄと中心軸が揃うように形成される。
【００５３】
また、マイクロレンズアレイシステム２１０は、６５％以上の透過率を有する。ここで、マイクロレンズアレイシステム２１０の「透過率」とは、マイクロレンズアレイシステム２１０に入射されたレーザ光１３５のエネルギーＥｉｎと、マイクロレンズアレイシステム２１０から出射される各サブビーム１３９ａ〜１３９ｄのエネルギーの総和Ｅｏｕｔの比、すなわちＥｏｕｔ／Ｅｉｎを意味する。
【００５４】
さらに、サブビーム１３９ａ〜１３９ｄは、サブビーム１３９ａ〜１３９ｄの総光量をＡｓとし、マスク１４０の各貫通孔１４３ａ〜１４３ｄを通過したサブビーム１４５ａ〜１４５ｄの総光量をＡｔとしたとき、Ａｔ／Ａｓで表される光利用率が、７５％以上となるようにして、マイクロレンズアレイシステム２１０で形成される。
【００５５】
各サブビーム１３９ａ〜１３９ｄをこのように形成した場合、従来のように、入射レーザ光１３５のうち被加工体１８０の加工に利用されず、「無駄」になる部分が有意に抑制される。例えば、図５の場合、マスク１４０の第１の表面１４１において、少なくともサブビーム１３９ａ〜１３９ｄが存在しない領域（従来は、そのような領域にもレーザ光が存在していた）では、マスク１４０を通過する際に、各サブビームが「消失」する現象が生じないことは明らかである。
【００５６】
従って、このような構成では、被加工体１８０に、よりエネルギー密度の高いサブビーム１３９ａ〜１３９ｄを供給することが可能となり、被加工対象１８０に対する加工効率を有意に高めることが可能となる。
【００５７】
なお、各サブビーム１３９ａ〜１３９ｄは、マスク１４０の第１の表面１４１でのスポットの形状が、それぞれに対応する貫通孔１４３ａ〜１４３ｄの開口形状と実質的に等しくなるように形成されても良い。あるいは、各サブビーム１３９ａ〜１３９ｄは、マスク１４０の第１の表面１４１での焦点スポットの最大寸法（以下参照）が、それぞれに対応する貫通孔１４３ａ〜１４３ｄの開口の最大寸法（以下参照）と実質的に等しくなるように形成されても良い。これにより、Ａｔ／Ａｓで表される光利用率を有意に高めることができる。
【００５８】
特に、各サブビーム１３９ａ〜１３９ｄのマスク１４０の第１の表面１４１でのスポットを、それぞれに対応する貫通孔１４３ａ〜１４３ｄと、実質的に等しい寸法および形状となるように形成した場合、各サブビーム１３９ａ〜１３９ｄがマスク１４０の対応する貫通孔１４３ａ〜１４３ｄを通過する際に、マスク１４０で消失する部分がほとんど存在しなくなる（すなわち、光利用率Ａｔ／Ａｓ≒１００％）。このため、各サブビーム１３９ａ〜１３９ｄのほとんどが、被加工体１８０の加工に利用されるようになり、被加工対象１８０に対する加工効率をよりいっそう高めることが可能になる。
【００５９】
なお、以上の記載では、マスク１４０が、例えば図２に示すような、縦横一定間隔で配置された貫通孔を有し、これらの貫通孔が同一形状および同一寸法を有する場合を例に、本発明の効果を説明した。しかしながら、マスク１４０がその他の貫通孔配置および貫通孔寸法形状を有しても良いことは、当業者には明らかである。すなわち、マスク１４０に形成された貫通孔は、図２とは異なる配列で配置されても良い。また、マスク１４０に形成された各貫通孔は、それぞれ異なる寸法および形状を有しても良い。
【００６０】
（マイクロレンズアレイシステム２１０の一構成例について）
以下、図６乃至図９を参照して、前述のような機能を発揮するマイクロレンズアレイシステム２１０の具体的な構成例について説明する。なお、以下の記載は、マイクロレンズアレイシステム２１０の単なる一例であって、マイクロレンズアレイシステム２１０がその他の構成を有しても良いことは、当業者には明らかである。
【００６１】
図６には、マイクロレンズアレイシステム２１０の一構成例を概略的に示す。なお、図６には、明確化のため、マイクロレンズアレイシステム２１０の光出射側に配置されるマスク１４０が同時に示されている。
【００６２】
なお、以下の記載では、簡単のため、マスク１４０は、４×４のマトリクス状に一定の間隔で配置された、同一寸法および同一形状の貫通孔（断面は、円形）を有するものと仮定して、マイクロレンズアレイシステム２１０の構成を説明する。
【００６３】
図６に示すように、マイクロレンズアレイシステム２１０は、２つのマイクロレンズアレイ素子２２０、２４０を平行に配置することにより構成される。第１のマイクロレンズアレイ素子２２０は、第２のマイクロレンズアレイ素子２４０よりもレーザ光源（図示されていない）に近い側、すなわちマスク１４０から遠い側に配置される。
【００６４】
図７には、第１のマイクロレンズアレイ素子２２０の上面図を示す。
【００６５】
図７に示すように、第１のマイクロレンズアレイ素子２２０は、基板２２１の第１の表面２２３に、略正方形状の複数のマイクロレンズ２２７を配置することにより構成される。略正方形状とは、目視でほぼ正方形状になっていることを意味する。図７の例では、マイクロレンズ２２７は、第１の表面２２３に、４×４のマトリクス状に、ほとんど隙間なく配置されている。
【００６６】
図８には、第２のマイクロレンズアレイ素子２４０の上面図を示す。
【００６７】
図８に示すように、第２のマイクロレンズアレイ素子２４０も、第１のマイクロレンズアレイ素子２２０と同様の構成を有する。すなわち、第２のマイクロレンズアレイ素子２４０は、基板２４１の第１の表面２４３に、略正方形状の複数のマイクロレンズ２４７を、４×４のマトリクス状に配置することにより構成される。ただし、図８に示すように、第２のマイクロレンズアレイ素子２４０において、マイクロレンズ２４７は、第１の表面２４３に、隙間なく配置する必要はない。
【００６８】
再度図６を参照すると、第１および第２のマイクロレンズアレイ素子２２０および２４０は、マイクロレンズ２２７、２４７が配置された側、すなわち両者の第１の表面２２３、２４３同士が内向きに対向するようにして配置される。
【００６９】
前述のように、マイクロレンズアレイシステム２１０は、マスク１４０の各貫通孔１４３ａ〜１４３ｄと対応するサブビーム１３９ａ〜１３９ｄを形成する。
【００７０】
このため、第１のマイクロレンズアレイ素子２２０の各マイクロレンズ２２７、および第２のマイクロレンズアレイ素子２４０の各マイクロレンズ２４７は、マスク１４０に設置された各貫通孔１４３に対応するように配置される。すなわち、マイクロレンズアレイシステム２１０は、第１のマイクロレンズアレイ素子２２０の一つのマイクロレンズ２２７から放射されたサブビームが、第２のマイクロレンズアレイ素子２４０の一つのマイクロレンズ２４７に入射され、このマイクロレンズ２４７から放射されたサブビームが、マスク１４０に設置された各貫通孔１４３に入射されるように構成される。
【００７１】
特に、第１および第２のマイクロレンズアレイ素子２２０、２４０は、第２のマイクロレンズアレイ素子２４０の各マイクロレンズ２４７から出射されるサブビーム１３９ａ〜１３９ｄの中心軸が、マスク１４０の対応する貫通孔１４３ａ〜１４３ｄの中心軸と揃うように構成される。
【００７２】
なお、第１のマイクロレンズアレイ素子２２０の各マイクロレンズ２２７は、隙間なく緻密に配置されている。また、第２のマイクロレンズアレイ素子２４０の各マイクロレンズ２４７は、第１のマイクロレンズアレイ素子２２０の各マイクロレンズ２２７から出射されるサブビーム２３０を、理論上ほぼ１００％受光するように形成されている。このため、マイクロレンズアレイシステム２１０は、入射レーザ光１３５をほぼ１００％利用することができる。従って、マイクロレンズアレイシステム２１０の透過率は、理論上１００％である。
【００７３】
ただし、実際には、マイクロレンズ２２７、２４７での表面反射等の影響により、透過率は、１００％からいくぶん低下する。例えば、表面反射率を４％とすると、約８５％となる。しかしながら、通常は、マイクロレンズ２２７、２４７の表面およびレンズを形成していない面には反射防止コート（ＡＲコート）が施されるため、９５％以上の透過率を確保できる。
【００７４】
ここで、第１のマイクロレンズアレイ素子２２０の各マイクロレンズ２２７の焦点距離をＦ１（ｍｍ）とし、マイクロレンズ２２７の対角線の長さをＲ１（ｍｍ）とする。また、第２のマイクロレンズアレイ素子２４０の各マイクロレンズ２４７の焦点距離をＦ２（ｍｍ）とし、マイクロレンズ２４７の対角線の長さをＲ２（ｍｍ）とする。さらに、マスク１４０の各貫通孔１４３の直径をＲｍ（ｍｍ）とする。
【００７５】
この場合、図６の構成では、第１および第２のマイクロレンズアレイ素子２２０、２４０、ならびにマスク１４０は、
Ｒ１：Ｒｍ＝Ｆ１：Ｆ２ （１）式
の関係が成り立つようにして、配置される。
【００７６】
これにより、前述のようなＡｔ／Ａｓで表される光利用率を、７５％以上に設定することが容易になる。
【００７７】
次に、このように構成されたマイクロレンズアレイシステム２１０の動作について説明する。
【００７８】
まず、単一のレーザ光１３５がマイクロレンズアレイシステム２１０の、第１のマイクロレンズアレイ素子２２０に入射する。このレーザ光１３５は、第１のマイクロレンズアレイ素子２２０の各マイクロレンズ２２７によって収束され、サブビーム２３０ａ〜２３０ｄを形成する。
【００７９】
サブビーム２３０ａ〜２３０ｄは、第１および第２のマイクロレンズアレイ素子２２０、２４０の間のある位置で、焦点Ｐを結ぶように形成される。
【００８０】
その後、サブビーム２３０ａ〜２３０ｄは、第２のマイクロレンズアレイ素子２４０の各マイクロレンズ２４７に入射する。
【００８１】
各マイクロレンズ２４７に入射したサブビーム２３０ａ〜２３０ｄは、ここで、それぞれ、平行光、すなわちサブビーム１３９ａ〜１３９ｄに変換され、マイクロレンズアレイシステム２１０から出射される。前述のように、この際のマイクロレンズアレイシステム２１０の透過率は、理論上１００％である。
【００８２】
次に、サブビーム１３９ａ〜１３９ｄは、それぞれ、マスク１４０の対応する貫通孔１４３ａ〜１４３ｄに入射される。
【００８３】
図９には、各サブビームがマスク１４０に照射された際の様子を示す。
【００８４】
前述のように、第１および第２のマイクロレンズアレイ素子２２０、２４０は、第２のマイクロレンズアレイ素子２４０の各マイクロレンズ２４７から出射されるサブビーム１３９ａ〜１３９ｄの中心軸が、マスク１４０の対応する貫通孔１４３ａ〜１４３ｄと中心軸が揃うように構成されている。さらに、各マイクロレンズ２２７、２４７、およびマスク１４０の貫通孔１４３ａ〜１４３ｄは、（１）式の関係を満たすように構成されている。
【００８５】
このため、図９に示すように、各サブビームは、各サブビームの焦点１３９Ｓが各対応する貫通孔１４３の開口の形状、すなわち円に外接するようにして、マスク１４０に照射される。
【００８６】
この場合、光利用率Ａｔ／Ａｓは、７５％以上となる。すなわち、マスク１４０に入射された各サブビームにおいて、対応する貫通孔１４３を通過することができない光量（消失部分）の割合は、わずか２５％程度に過ぎない。すなわち、図６に示すように、各サブビーム１３９ａ〜１３９ｄの大部分が貫通孔１４３ａ〜１４３ｄを通過できる。
【００８７】
その後、貫通孔１４３ａ〜１４３ｄを通過した各サブビームは、それぞれ、サブビーム１４５ａ〜１４５ｄとなり、被照射対象に向かって出射される。
【００８８】
このように、図６に示す構成のマイクロレンズアレイシステム２１０を使用することにより、前述のような本発明による効果を得ることができる。
【００８９】
なお、以上の説明では、第１のマイクロレンズアレイ素子２２０に配置された各マイクロレンズ２２７が略正方形形状であり（すなわち対角線寸法Ｒ１）、マスク１４０に形成された貫通孔１４３の開口形状が真円である（すなわち直径Ｒｍ）と仮定して、（１）式を構築した。しかしながら、マイクロレンズ２２７の形状、およびマスク１４０に形成された貫通孔１４３の開口形状がその他の形状の場合も、（１）式と同様の関係を利用することができる。この場合、Ｒ１は、マイクロレンズ２２７の「最大寸法」となり、Ｒｍは、貫通孔の開口の最大寸法となる。
【００９０】
ここで、「最大寸法」は、多角形の場合は、対角線の長さであり、円または楕円の場合は、直径または長軸の長さである。
【００９１】
（マイクロレンズアレイシステムの別の構成例について）
次に、マイクロレンズアレイシステムの第２の構成例について説明する。
【００９２】
第２の構成例においても、マイクロレンズアレイシステムは、前述の図６と同様の構成を有する。すなわち、マイクロレンズアレイシステムは、第１および第２のマイクロレンズアレイ素子３２０および３４０を有する。
【００９３】
ただし、第２の構成例では、第１および第２のマイクロレンズアレイ素子が備えるマイクロレンズの形状が、前述の例とは異なっている。
【００９４】
図１０には、第１のマイクロレンズアレイ素子３２０の上面図を示す。また、図１１には、第２のマイクロレンズアレイ素子３４０の上面図を示す。
【００９５】
図１０に示すように、第１のマイクロレンズアレイ素子３２０は、基板３２１の第１の表面３２３に、略円形の複数のマイクロレンズ３２７を配置することにより構成される。略円形とは、目視でほぼ円形であることを意味する。図１０の例では、各マイクロレンズ３２７は、第１の表面３２３に、４×４のマトリクス状に配置されている。各マイクロレンズ３２７は、隣接するマイクロレンズ３２７と接するようにして配置される。
【００９６】
図１１に示すように、第２のマイクロレンズアレイ素子３４０も、第１のマイクロレンズアレイ素子３２０と同様の構成を有する。すなわち、第２のマイクロレンズアレイ素子３４０は、基板３４１の第１の表面３４３に、略円形の複数のマイクロレンズ３４７を、４×４のマトリクス状に配置することにより構成される。ただし、図１１に示すように、第２のマイクロレンズアレイ素子３４０において、マイクロレンズ３４７は、第１の表面３４３に、隙間なく配置する必要はない。
【００９７】
なお、この例においても、第１および第２のマイクロレンズアレイ素子、ならびにマスクは、前述の（１）式が成立するように構成される。
【００９８】
図１２には、マイクロレンズアレイシステムで形成された各サブビームがマスク１４０に照射された際の様子を示す。
【００９９】
ここで、第１および第２のマイクロレンズアレイ素子３２０、３４０が、図１０および図１１に示すようなマイクロレンズ配置を有する場合、前述の図７および図８の場合とは異なり、マイクロレンズアレイシステムの透過率は、１００％とはならない。すなわち、第１のマイクロレンズアレイ素子３２７からサブビームが形成される際に、入射レーザ光の一部が消失する。
【０１００】
これは、各マイクロレンズ３２７同士の間に、隙間ＳＰが存在するためである。例えば、図１０の例では、計算上、マイクロレンズアレイシステムの透過率は、７８．５％となる。
【０１０１】
しかしながら、このような構成の場合、図１２に示すように、マスク１４０に照射される各サブビームのスポット３３９Ｓを、対応する貫通孔１４３の寸法形状と実質的に一致させることができる。従って、前述のようなマイクロレンズアレイシステムの構成に比べて、各サブビームがマスク１４０に入射され、マスク１４０を通過する際に、対応する貫通孔１４３を通過できずに消失するサブビームの部分を、よりいっそう抑制しやすい（光利用率Ａｔ／Ａｓは、ほぼ１００％となる）。
【０１０２】
このため、レーザ照射加工装置全体で見た場合、第２の構成においても、前述の構成と同程度の、高いエネルギー密度を有するサブビームを、被照射対象に向かって照射することが可能となる。
【０１０３】
（レーザ照射加工装置１００を構成する各部材について）
次に、本発明によるレーザ照射加工装置１００を構成する各部材について、詳しく説明する。ただし、ホモジナイザ１３０および投影レンズ１７０は、従来のレーザ照射加工装置に使用されているものと同様であるため、ここではこれ以上説明しない。なお、ホモジナイザは、必須の部材ではなく、省略することも可能である。
【０１０４】
（レーザ光源１２０）
レーザ光源は、レーザ光を発生できるものである限り、特に限られない。レーザは、例えば、ＹＡＧレーザ、ＹＶＯ４レーザ、二酸化炭素レーザ、またはエキシマレーザ等であっても良い。
【０１０５】
（マイクロレンズアレイシステム２１０）
マイクロレンズアレイシステムは、例えば、複数のマイクロレンズアレイ素子で構成されても良い。
【０１０６】
各マイクロレンズアレイ素子の構成は、マイクロレンズアレイシステムが前述のような効果を発揮することができる限り、特に限られない。
【０１０７】
例えば、各マイクロレンズの形状は、正方形および円形の他、例えば長方形、六角形等であっても良い。
【０１０８】
なお、本発明において、マイクロレンズアレイシステムの透過率は、６５％以上であるが、透過率は、７８％以上であることが好ましく、９０％以上であることがより好ましい。
【０１０９】
また、本発明において、光利用率Ａｔ／Ａｓは、７５％以上であるが、光利用率Ａｔ／Ａｓは、９０％以上であることが好ましく、ほぼ１００％であることがより好ましい。
【０１１０】
マイクロレンズアレイ素子は、石英またはフッ化カルシウムで構成されても良い。
【０１１１】
（マスク１４０）
マスクは、少なくとも一つの貫通孔を有する限り、いかなるマスクを使用しても良い。
【０１１２】
貫通孔の開口形状は、特に限られず、貫通孔は、円形、楕円形、正方形、矩形、または多角形等であっても良い。
【０１１３】
各貫通孔の開口寸法は、これに限られるものではないが、例えば、最大寸法（円の場合は、直径とし、楕円の場合は、長軸の長さとし、その他の場合は、対角線の長さとする）が１００μｍ〜２０００μｍの範囲のものであっても良い。
【０１１４】
マスクが複数の貫通孔を有する場合、貫通孔の配置は特に限られない。貫通孔は、例えば、図２および図９のように、縦横一定の間隔で配置されても良く、その他のパターンで配置されても良い。また、各貫通孔の寸法および形状は、同一であっても、異なっていても良い。
【０１１５】
（被加工対象１８０）
被加工対象の材質および形状は、特に限られない。被加工対象は、例えば、ガラス基板、および半導体基板等であっても良い。
【０１１６】
また、被加工対象の形状は、板状（ディスク状）およびブロック状など、いかなる形状であっても良い。
【０１１７】
なお、以上の記載では、図４の構成をもとに、本発明によるレーザ照射加工装置１００について説明した。しかしながら、これは単なる一例であって、本発明によるレーザ照射加工装置が、図４とは別の構成を有しても良いことは当業者には明らかである。例えば、レーザ照射加工装置１００は、２次元または３次元的に移動可能なステージを有し、被加工対象１８０は、このステージ上に保持されても良い。また、本発明によるレーザ照射加工装置は、さらに、各種レンズおよび／またはミラー等の光学部材を有しても良い。
【０１１８】
（本発明による被加工対象の加工方法）
次に、図１３を参照して、レーザ照射加工技術を用いて被加工対象を加工する際の、本発明による方法について説明する。
【０１１９】
図１３には、本発明による方法の一例の概略的なフロー図を示す。
【０１２０】
図１３に示すように、レーザ照射加工技術を用いて被加工対象を加工する際の、本発明による方法は、
（ａ）レーザ光源、マイクロレンズアレイシステム、少なくとも一つの貫通孔を有するマスク、および被加工対象を、この順に配置する工程（工程Ｓ１１０）と、
（ｂ）前記レーザ光源から、前記マイクロレンズアレイシステムに向かってレーザ光を放射する工程（工程Ｓ１２０）と、
（ｃ）前記マイクロレンズアレイシステムにより、入射レーザ光から、前記マスクに形成された各貫通孔に対応する各サブビームが形成される工程であって、前記各サブビームの中心軸は、対応する各貫通孔の中心軸と実質的に等しく、前記マイクロレンズアレイシステムの透過率は、６５％以上であり、前記マスクに照射された前記サブビームの総光量をＡｓとし、前記マスクの貫通孔を通過したサブビームの総光量をＡｔとしたとき、Ａｔ／Ａｓで表される光利用率は、７５％以上である工程（工程Ｓ１３０）と、
（ｄ）各サブビームが前記マスクの対応する貫通孔から出射される工程（工程Ｓ１４０）と、
（ｅ）前記各サブビームが前記被加工対象に照射される工程（工程Ｓ１５０）と、
を有する。
【０１２１】
以下、各工程について説明する。なお、以下の説明では、理解を容易にするため、各部材を表す際に、図４および図５に示した参照符号を使用することにする。
【０１２２】
（工程Ｓ１１０）
まず、レーザ光源１２０、マイクロレンズアレイシステム２１０、少なくとも一つの貫通孔１４３を有するマスク１４０、および被加工対象１８０が、この順に配置される。
【０１２３】
各部材は、前述の（レーザ照射加工装置１００を構成する各部材について）の章で示したような部材であっても良い。
【０１２４】
（工程Ｓ１２０）
次に、レーザ光源１２０から、マイクロレンズアレイシステム２１０に向かってレーザ光が出射され、このレーザ光１３５がマイクロレンズアレイシステム２１０に入射する。
【０１２５】
なお、図４に示すように、レーザ光源１２０からのレーザ光をマイクロレンズアレイシステム２１０に入射させる前に、ホモジナイザを使用しても良い。これにより、入射レーザ光１３５の平行性が向上する。
【０１２６】
マイクロレンズアレイシステム２１０は、６５％以上の透過率を有する。
【０１２７】
（工程Ｓ１３０）
次に、マイクロレンズアレイシステム２１０に入射されたレーザ光１３５から、マスク１４０に形成された各貫通孔１４３に対応する各サブビーム１３９が形成される。
【０１２８】
ここで、マイクロレンズアレイシステム２１０は、６５％以上の透過率を有するため、各サブビーム１３９の形成の際に、エネルギーの損失が有意に抑制される。
【０１２９】
また、前述のように、マイクロレンズアレイシステム２１０において各サブビーム１３９を形成する際には、各サブビーム１３９は、マスク１４０の対応する貫通孔１４３と中心軸が揃うように形成される。
【０１３０】
（工程Ｓ１４０）
次に、マイクロレンズアレイシステム２１０で形成された各サブビーム１３９が、マスク１４０に向かって進行し、対応する貫通孔１４３に入射される。また、貫通孔１４３から、サブビーム１４５が出射される。
【０１３１】
ここで、工程Ｓ１３０において、各サブビーム１３９は、マスク１４０の対応する貫通孔１４３と中心軸が揃うように調整されている。また、各サブビーム１３９は、マスク１４０に照射されたサブビーム１３９の総光量をＡｓとし、マスク１４０の貫通孔１４３を通過したサブビーム１４５の総光量をＡｔとしたとき、Ａｔ／Ａｓで表される光利用率が７５％以上となるように構成されている。このため、各サブビーム１３９がマスク１４０に照射された際に、貫通孔１４３を通過できずに「消失」してしまい、「無駄」になる部分が有意に抑制される。このため、貫通孔１４３を通過したサブビーム１４５は、高いエネルギー密度を維持することができる。
【０１３２】
（工程Ｓ１５０）
次に、各サブビーム１４５が被加工対象１８０に照射される。なお、各サブビーム１４５を被加工対象１８０に照射する前に、投影レンズを使用しても良い。この場合、各サブビーム１４５を縮光することが可能となる。
【０１３３】
前述のように、貫通孔１４３を通過した各サブビーム１４５は、高いエネルギー密度を維持している。このため、被加工体１８０には、このエネルギー密度の高いサブビーム１４５を供給することが可能となり、これにより、被加工体１８０の加工効率を有意に高めることができる。
【０１３４】
このように、本発明による方法では、レーザ光源から放射されたレーザ光を、より有効に活用することができ、被加工対象に対する加工効率を有意に高めることが可能となる。
【０１３５】
また、本発明による方法では、被加工対象に到達するサブビームのエネルギー密度を有意に向上させることができるため、従来の方法ではエネルギー密度が不十分で、加工することが難しかった部材に対しても、レーザ照射加工技術を適用することが可能となる。また、同じエネルギー密度で考えた場合、本発明による方法では、被加工対象のより広い領域に対して、加工を行うことが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【０１３６】
本発明は、例えばエキシマレーザのようなレーザを用いて、被加工対象に微細なビア（貫通孔）やマイクロ流路等の微細パターンを形成する、いわゆるレーザ照射加工技術に利用することができる。
【符号の説明】
【０１３７】
１０ 従来のレーザ照射加工装置
２０ レーザ光源
２５ レーザ光
３０ ホモジナイザ
３５ レーザ光
４０ マスク
４１ マスクの第１の表面
４２ マスクの第２の表面
４３ 貫通孔
４５ サブビーム
４５ａ、４５ｂ、４５ｃ、４５ｄ サブビーム
５５ サブビーム
７０ 投影レンズ
８０ 被加工対象
１００ 本発明によるレーザ照射加工装置
１２０ レーザ光源
１２５ レーザ光
１３０ ホモジナイザ
１３５ レーザ光
１３９、１３９ａ〜１３９ｄ サブビーム
１３９Ｓ サブビームのスポット
１４０ マスク
１４１ マスクの第１の表面
１４２ マスクの第２の表面
１４３、１４３ａ〜１４３ｄ 貫通孔
１４５、１４５ａ〜１４５ｄ サブビーム
１５５ サブビーム
１７０ 投影レンズ
１８０ 被加工対象
２１０ マイクロレンズアレイシステム
２２０ 第１のマイクロレンズアレイ素子
２２１ 基板
２２３ 第１の表面
２２７ マイクロレンズ
２３０ａ〜２３０ｄ サブビーム
２４０ 第２のマイクロレンズアレイ素子
２４１ 基板
２４３ 第１の表面
２４７ マイクロレンズ
３２０ 第１のマイクロレンズアレイ素子
３２１ 基板
３２３ 第１の表面
３２７ マイクロレンズ
３３９Ｓ サブビームのスポット
３４０ 第２のマイクロレンズアレイ素子
３４１ 基板
３４３ 第１の表面
３４７ マイクロレンズ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光源と、少なくとも一つの貫通孔を有するマスクとを有するレーザ照射加工装置であって、
前記レーザ光源と前記マスクとの間には、マイクロレンズアレイシステムが配置され、
前記マイクロレンズアレイシステムは、入射レーザ光から、前記マスクに形成された各貫通孔に対応する各サブビームを形成し、
前記各サブビームの中心軸は、対応する各貫通孔の中心軸と実質的に等しく、
前記マイクロレンズアレイシステムの透過率は、６５％以上であり、
前記マスクに照射された前記サブビームの総光量をＡｓとし、前記マスクの貫通孔を通過したサブビームの総光量をＡｔとしたとき、Ａｔ／Ａｓで表される光利用率は、７５％以上であることを特徴とするレーザ照射加工装置。
【請求項２】
各サブビームの前記マスクにおけるスポットの最大寸法は、前記マスクの対応する各貫通孔の最大寸法と実質的に等しい請求項１に記載のレーザ照射加工装置。
【請求項３】
各サブビームの前記マスクにおけるスポットの形状は、前記マスクの対応する各貫通孔の開口形状と実質的に等しい請求項１または２に記載のレーザ照射加工装置。
【請求項４】
前記マスクは、寸法および形状が実質的に等しい複数の貫通孔を有する請求項１乃至３のいずれか一つに記載のレーザ照射加工装置。
【請求項５】
前記マイクロレンズアレイシステムは、第１および第２のマイクロレンズアレイ素子を有し、
前記第１のマイクロレンズアレイ素子は、複数の第１のマイクロレンズが配置された第１のレンズ面を有し、前記第２のマイクロレンズアレイ素子は、複数の第２のマイクロレンズが配置された第２のレンズ面を有し、前記第１および第２のマイクロレンズアレイ素子は、双方のレンズ面が相互に内向きに対向するように配置される請求項４に記載のレーザ照射加工装置。
【請求項６】
前記第１のマイクロレンズアレイ素子は、前記第２のマイクロレンズアレイ素子よりも前記レーザ光源に近い側に配置され、
前記第１のマイクロレンズアレイ素子の各第１のマイクロレンズの焦点距離をＦ１（ｍｍ）とし、各第１のマイクロレンズの最大寸法をＲ１（ｍｍ）とし、前記第２のマイクロレンズアレイ素子の各第２のマイクロレンズの焦点距離をＦ２（ｍｍ）とし、前記マスクの各貫通孔の開口の最大寸法をＲｍ（ｍｍ）としたとき、
Ｒ１：Ｒｍ＝Ｆ１：Ｆ２ （１）式
の関係が成り立つ請求項５に記載のレーザ照射加工装置。
【請求項７】
前記第１のマイクロレンズは、前記第１のレンズ面から見たとき、正方形、長方形、六角形、および円形からなる群から選定された一つの形状を有し、および／または
前記第２のマイクロレンズは、前記第２のレンズ面から見たとき、正方形、長方形、六角形、および円形からなる群から選定された一つの形状を有する請求項５または６に記載のレーザ照射加工装置。
【請求項８】
前記第１のマイクロレンズアレイ素子の少なくとも一部は、フッ化カルシウムおよび／または石英で構成され、ならびに／または
前記第２のマイクロレンズアレイ素子の少なくとも一部は、フッ化カルシウムおよび／または石英で構成される請求項５乃至７のいずれか一つに記載のレーザ照射加工装置。
【請求項９】
前記レーザ光源は、ＹＡＧレーザ、ＹＶＯ４レーザ、二酸化炭素レーザ、およびエキシマレーザからなる群から選定された少なくとも一つを放射する請求項１乃至８のいずれか一つに記載のレーザ照射加工装置。
【請求項１０】
当該レーザ照射加工装置により、被加工対象に微細パターンが形成され、
該微細パターンは、貫通孔および／またはマイクロ流路である請求項１乃至９のいずれか一つに記載のレーザ照射加工装置。
【請求項１１】
貫通孔を有するマスクを介して被加工対象にレーザ光を照射し、これにより前記被加工対象を加工する方法であって、
（ａ）レーザ光源、マイクロレンズアレイシステム、少なくとも一つの貫通孔を有するマスク、および被加工対象を、この順に配置する工程と、
（ｂ）前記レーザ光源から、前記マイクロレンズアレイシステムに向かってレーザ光を放射する工程と、
（ｃ）前記マイクロレンズアレイシステムにより、入射レーザ光から、前記マスクに形成された各貫通孔に対応する各サブビームが形成される工程であって、
前記各サブビームの中心軸は、対応する各貫通孔の中心軸と実質的に等しく、
前記マイクロレンズアレイシステムの透過率は、６５％以上であり、
前記マスクに照射された前記サブビームの総光量をＡｓとし、前記マスクの貫通孔を通過したサブビームの総光量をＡｔとしたとき、Ａｔ／Ａｓで表される光利用率は、７５％以上である工程と、
（ｄ）各サブビームが前記マスクの対応する貫通孔から出射される工程と、
（ｅ）前記各サブビームが前記被加工対象に照射される工程と、
を有することを特徴とする方法。
【請求項１２】
各サブビームの前記マスクにおけるスポットの最大寸法は、前記マスクの対応する各貫通孔の最大寸法と実質的に等しい請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
各サブビームの前記マスクにおけるスポットの形状は、前記マスクの対応する各貫通孔の開口形状と実質的に等しい請求項１１または１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記マスクは、寸法および形状が実質的に等しい複数の貫通孔を有する請求項１１乃至１３のいずれか一つに記載の方法。
【請求項１５】
前記マイクロレンズアレイシステムは、第１および第２のマイクロレンズアレイ素子を有し、
前記第１のマイクロレンズアレイ素子は、複数の第１のマイクロレンズが配置された第１のレンズ面を有し、前記第２のマイクロレンズアレイ素子は、複数の第２のマイクロレンズが配置された第２のレンズ面を有し、前記第１および第２のマイクロレンズアレイ素子は、双方のレンズ面が相互に対向するように配置される請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記第１のマイクロレンズアレイ素子は、前記第２のマイクロレンズアレイ素子よりも前記レーザ光源に近い側に配置され、
前記第１のマイクロレンズアレイ素子の各第１のマイクロレンズの焦点距離をＦ１（ｍｍ）とし、各第１のマイクロレンズの最大寸法をＲ１（ｍｍ）とし、前記第２のマイクロレンズアレイ素子の各第２のマイクロレンズの焦点距離をＦ２（ｍｍ）とし、前記マスクの各貫通孔の開口の最大寸法をＲｍ（ｍｍ）としたとき、
Ｒ１：Ｒｍ＝Ｆ１：Ｆ２ （１）式
の関係が成り立つ請求項１５に記載の方法。
【請求項１】
レーザ光源と、少なくとも一つの貫通孔を有するマスクとを有するレーザ照射加工装置であって、
前記レーザ光源と前記マスクとの間には、マイクロレンズアレイシステムが配置され、
前記マイクロレンズアレイシステムは、入射レーザ光から、前記マスクに形成された各貫通孔に対応する各サブビームを形成し、
前記各サブビームの中心軸は、対応する各貫通孔の中心軸と実質的に等しく、
前記マイクロレンズアレイシステムの透過率は、６５％以上であり、
前記マスクに照射された前記サブビームの総光量をＡｓとし、前記マスクの貫通孔を通過したサブビームの総光量をＡｔとしたとき、Ａｔ／Ａｓで表される光利用率は、７５％以上であることを特徴とするレーザ照射加工装置。
【請求項２】
各サブビームの前記マスクにおけるスポットの最大寸法は、前記マスクの対応する各貫通孔の最大寸法と実質的に等しい請求項１に記載のレーザ照射加工装置。
【請求項３】
各サブビームの前記マスクにおけるスポットの形状は、前記マスクの対応する各貫通孔の開口形状と実質的に等しい請求項１または２に記載のレーザ照射加工装置。
【請求項４】
前記マスクは、寸法および形状が実質的に等しい複数の貫通孔を有する請求項１乃至３のいずれか一つに記載のレーザ照射加工装置。
【請求項５】
前記マイクロレンズアレイシステムは、第１および第２のマイクロレンズアレイ素子を有し、
前記第１のマイクロレンズアレイ素子は、複数の第１のマイクロレンズが配置された第１のレンズ面を有し、前記第２のマイクロレンズアレイ素子は、複数の第２のマイクロレンズが配置された第２のレンズ面を有し、前記第１および第２のマイクロレンズアレイ素子は、双方のレンズ面が相互に内向きに対向するように配置される請求項４に記載のレーザ照射加工装置。
【請求項６】
前記第１のマイクロレンズアレイ素子は、前記第２のマイクロレンズアレイ素子よりも前記レーザ光源に近い側に配置され、
前記第１のマイクロレンズアレイ素子の各第１のマイクロレンズの焦点距離をＦ１（ｍｍ）とし、各第１のマイクロレンズの最大寸法をＲ１（ｍｍ）とし、前記第２のマイクロレンズアレイ素子の各第２のマイクロレンズの焦点距離をＦ２（ｍｍ）とし、前記マスクの各貫通孔の開口の最大寸法をＲｍ（ｍｍ）としたとき、
Ｒ１：Ｒｍ＝Ｆ１：Ｆ２ （１）式
の関係が成り立つ請求項５に記載のレーザ照射加工装置。
【請求項７】
前記第１のマイクロレンズは、前記第１のレンズ面から見たとき、正方形、長方形、六角形、および円形からなる群から選定された一つの形状を有し、および／または
前記第２のマイクロレンズは、前記第２のレンズ面から見たとき、正方形、長方形、六角形、および円形からなる群から選定された一つの形状を有する請求項５または６に記載のレーザ照射加工装置。
【請求項８】
前記第１のマイクロレンズアレイ素子の少なくとも一部は、フッ化カルシウムおよび／または石英で構成され、ならびに／または
前記第２のマイクロレンズアレイ素子の少なくとも一部は、フッ化カルシウムおよび／または石英で構成される請求項５乃至７のいずれか一つに記載のレーザ照射加工装置。
【請求項９】
前記レーザ光源は、ＹＡＧレーザ、ＹＶＯ４レーザ、二酸化炭素レーザ、およびエキシマレーザからなる群から選定された少なくとも一つを放射する請求項１乃至８のいずれか一つに記載のレーザ照射加工装置。
【請求項１０】
当該レーザ照射加工装置により、被加工対象に微細パターンが形成され、
該微細パターンは、貫通孔および／またはマイクロ流路である請求項１乃至９のいずれか一つに記載のレーザ照射加工装置。
【請求項１１】
貫通孔を有するマスクを介して被加工対象にレーザ光を照射し、これにより前記被加工対象を加工する方法であって、
（ａ）レーザ光源、マイクロレンズアレイシステム、少なくとも一つの貫通孔を有するマスク、および被加工対象を、この順に配置する工程と、
（ｂ）前記レーザ光源から、前記マイクロレンズアレイシステムに向かってレーザ光を放射する工程と、
（ｃ）前記マイクロレンズアレイシステムにより、入射レーザ光から、前記マスクに形成された各貫通孔に対応する各サブビームが形成される工程であって、
前記各サブビームの中心軸は、対応する各貫通孔の中心軸と実質的に等しく、
前記マイクロレンズアレイシステムの透過率は、６５％以上であり、
前記マスクに照射された前記サブビームの総光量をＡｓとし、前記マスクの貫通孔を通過したサブビームの総光量をＡｔとしたとき、Ａｔ／Ａｓで表される光利用率は、７５％以上である工程と、
（ｄ）各サブビームが前記マスクの対応する貫通孔から出射される工程と、
（ｅ）前記各サブビームが前記被加工対象に照射される工程と、
を有することを特徴とする方法。
【請求項１２】
各サブビームの前記マスクにおけるスポットの最大寸法は、前記マスクの対応する各貫通孔の最大寸法と実質的に等しい請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
各サブビームの前記マスクにおけるスポットの形状は、前記マスクの対応する各貫通孔の開口形状と実質的に等しい請求項１１または１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記マスクは、寸法および形状が実質的に等しい複数の貫通孔を有する請求項１１乃至１３のいずれか一つに記載の方法。
【請求項１５】
前記マイクロレンズアレイシステムは、第１および第２のマイクロレンズアレイ素子を有し、
前記第１のマイクロレンズアレイ素子は、複数の第１のマイクロレンズが配置された第１のレンズ面を有し、前記第２のマイクロレンズアレイ素子は、複数の第２のマイクロレンズが配置された第２のレンズ面を有し、前記第１および第２のマイクロレンズアレイ素子は、双方のレンズ面が相互に対向するように配置される請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記第１のマイクロレンズアレイ素子は、前記第２のマイクロレンズアレイ素子よりも前記レーザ光源に近い側に配置され、
前記第１のマイクロレンズアレイ素子の各第１のマイクロレンズの焦点距離をＦ１（ｍｍ）とし、各第１のマイクロレンズの最大寸法をＲ１（ｍｍ）とし、前記第２のマイクロレンズアレイ素子の各第２のマイクロレンズの焦点距離をＦ２（ｍｍ）とし、前記マスクの各貫通孔の開口の最大寸法をＲｍ（ｍｍ）としたとき、
Ｒ１：Ｒｍ＝Ｆ１：Ｆ２ （１）式
の関係が成り立つ請求項１５に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１３−５２４３７（Ｐ２０１３−５２４３７Ａ）
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９４４００（Ｐ２０１１−１９４４００）
【出願日】平成２３年９月６日（２０１１．９．６）
【出願人】（０００００００４４）旭硝子株式会社 (2,665)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月６日（２０１１．９．６）
【出願人】（０００００００４４）旭硝子株式会社 (2,665)
【Ｆターム（参考）】
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