付着物の除去方法
【課題】レーザクリーニングにおいて、エネルギ消費量も抑えつつ短時間に精度良く付着物を除去することができる付着物の除去方法を提供する。
【解決手段】作業者は、周期構造形成装置１００を用いて被処理対象物ＷＫの表面に複数の微細な凹凸形状からなる周期構造を形成する。周期構造形成装置１００は、ステージ装置１０６により被処理対象物ＷＫを変位可能に支持しつつ、レーザ光源１０１からフェムト秒レーザ光Ｌ１００を照射して被処理対象物ＷＫの表面に周期構造を形成する。一方、作業者は、付着物が付着した被処理対象物ＷＫに対してクリーニング装置２００を用いてクリーニングを行なう。クリーニング装置２００は、レーザ光源２０１から出射され被処理対象物ＷＫ上に集光するレーザ光Ｌ２００をガルバノミラー２０３によって被処理対象物ＷＫ上を走査することにより、被処理対象物ＷＫの表面に付着した付着物を剥離させて除去する。
【解決手段】作業者は、周期構造形成装置１００を用いて被処理対象物ＷＫの表面に複数の微細な凹凸形状からなる周期構造を形成する。周期構造形成装置１００は、ステージ装置１０６により被処理対象物ＷＫを変位可能に支持しつつ、レーザ光源１０１からフェムト秒レーザ光Ｌ１００を照射して被処理対象物ＷＫの表面に周期構造を形成する。一方、作業者は、付着物が付着した被処理対象物ＷＫに対してクリーニング装置２００を用いてクリーニングを行なう。クリーニング装置２００は、レーザ光源２０１から出射され被処理対象物ＷＫ上に集光するレーザ光Ｌ２００をガルバノミラー２０３によって被処理対象物ＷＫ上を走査することにより、被処理対象物ＷＫの表面に付着した付着物を剥離させて除去する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被処理対象物の表面にレーザ光を照射することにより、被処理対象物の表面に付着した付着物を除去する付着物の除去方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、被処理対象物の表面にレーザ光を照射することにより、被処理対象物の表面に付着した付着物を除去する所謂レーザクリーニングが行なわれている。例えば、下記特許文献１には、有機ＥＬ（Electro Luminescence）素子の製造に用いる蒸着マスク（被処理対象物）に付着し堆積した蒸着材料を除去するために、蒸着マスクの表面にレーザ光を照射して堆積した蒸着材料を除去する蒸着マスクのクリーニング方法が開示されている。また、下記特許文献２および下記特許文献３には、ゴムや樹脂等の成形に用いる金型（被処理対象物）に付着した残存物を除去するために、成形加工に用いられた後の金型の表面にレーザ光を照射して付着した残存物を除去する金型等のクリーニング方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−３６１９３４号公報
【特許文献２】特開２００８−６２６３３号公報
【特許文献３】特開平０９−１２２９３９号公報
【０００４】
しかしながら、このような従来のレーザクリーニング方法においては、付着物の除去は被処理対象物の表面に集光した小径の光スポットによって行なわれるため、付着物の除去に時間が掛かるとともにレーザの照射時間に応じてエネルギ消費量も多くなり作業効率が悪いという問題がある。
【発明の概要】
【０００５】
本発明は上記問題に対処するためなされたもので、その目的は、レーザクリーニングにおいて、エネルギ消費量を抑えつつ短時間に精度良く付着物を除去することができる付着物の除去方法を提供することにある。
【０００６】
上記目的を達成するため、請求項１に係る発明の特徴は、付着物の除去対象である被処理対象物の表面にレーザ光を照射することにより、同被処理対象物の表面に付着した付着物を除去する付着物の除去方法において、付着物が被処理対象物の表面に付着するより前に、同被処理対象物の表面に複数の微細な凹凸形状からなる周期構造を形成する周期構造形成工程と、付着物が付着した被処理対象物の表面に、レーザ光を照射することにより前記付着物を除去する付着物除去工程とを含むことにある。
【０００７】
このように構成した請求項１に係る発明の特徴によれば、付着物の除去対象である被処理対象物の表面には、付着物が付着する前に予め複数の微細な溝状の凹凸形状からなる周期構造が形成されている。このため、付着物は、被処理対象物の表面に形成された周期構造上に付着する。そして、本発明者による実験によれば、レーザ光の出力条件を同じにした場合、周期構造を形成した被処理対象物は、周期構造が形成されていない被処理対象物に比べて短時間に精度良く付着物の除去が行なえることを確認した。すなわち、本発明によれば、被処理対象物の表面に周期構造を形成しておくことにより、従来技術に比べて、エネルギ消費量も抑えつつ短時間に精度良く付着物の除去を行なうことができる。
【０００８】
また、請求項２に係る本発明の他の特徴は、前記付着物の除去方法において、周期構造は、例えば、凸部間の間隔および凸部と凹部との高低差が、それぞれ数ｎｍ以上かつ数十μｍ以下にすることにある。
【０００９】
このように構成した請求項２に係る本発明の他の特徴によれば、被処理対象物の表面に形成される周期構造における凸部と凸部との間隔、および凸部と凹部との高低差は数ｎｍ以上かつ数十μｍ以下に設定される。これにより、本発明者による実験によれば、周期構造上に付着した付着物を精度良く剥離させて被処理対象物の表面上から除去することができる。
【００１０】
また、請求項３に係る本発明の他の特徴は、前記付着物の除去方法において、周期構造は、例えば、レーザ光を用いて形成されることにある。このように構成した請求項３に係る発明の他の特徴によれば、周期構造は、レーザ光によって形成される。この場合、形成される周期構造における凸部と凸部との間隔、および凸部と凹部との高低差はレーザ光の波長および光強度に対応する。すなわち、レーザ光の波長および光強度に対応した形状の周期構造を容易に形成することができる。
【００１１】
また、請求項４に係る本発明の他の特徴は、前記付着物の除去方法において、周期構造は、フェムト秒レーザ光を用いて形成されることにある。このように構成した請求項４に係る発明の他の特徴によれば、被処理対象物の表面に所謂フェムト秒レーザ光を照射することにより複数の微細な溝状の凹凸形状からなる周期構造を形成している。この場合、フェムト秒レーザ光とは、ｆｓ（フェムト秒：１０−１５ｓｅｃ）の極めて短いパルス幅のパルスレーザ光である。これにより、本発明者による実験によれば、凸部と凸部との間隔、および凸部と凹部との高低差が数ｎｍ以上かつ数十μｍ以下の周期構造を熱による変形や損傷を防止しつつ簡単にかつ高精度に成形することができる。
【００１２】
また、請求項５に係る本発明の他の特徴は、前記付着物の除去方法において、被処理対象物は、例えば、金属であることにある。このように構成した請求項５に係る発明の他の特徴によれば、被処理対象物は、金属、具体的には、鉄や金などの重金属、アルミニウムやマグネシウムなどの軽金属またはこれらの合金で構成されている。これにより、本発明者による実験によれば、被処理対象物の表面に精度良く周期構造を形成することができ、結果として付着した付着物を短時間かつエネルギ消費量を抑えて除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に用いる周期構造形成装置の主要部の構成を模式的に示す概略構成図である。
【図２】本発明の一実施形態に用いるクリーニング装置の主要部の構成を模式的に示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（周期構造形成装置およびクリーニング装置の構成）
以下、本発明に係る付着物の除去方法の一実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明に係る付着物の除去方法の実施に用いる周期構造形成装置１００の主要部の構成を模式的に示す概略構成図である。また、図２は、本発明に係る付着物の除去方法の実施に用いるクリーニング装置２００の主要部の構成を模式的に示す概略構成図である。なお、本明細書において参照する各図は、本発明の理解を容易にするために一部の構成要素を誇張して表わすなど模式的に表している。このため、各構成要素間の寸法や比率などは異なっていることがある。
【００１５】
まず、周期構造形成装置１００について説明する。周期構造形成装置１００は、付着物の除去対象である被処理対象物ＷＫの表面に数十〜数百ｎｍの極めて微細な間隔および深さの溝状の凹凸形状が連続して形成された所謂周期構造を形成するための設備である。この周期構造形成装置１００は、レーザ光源１０１を備えている。レーザ光源１０１は、パルス幅がｆｓ（フェムト秒：１０−１５ｓｅｃ）台の間隔の極めて短いパルスレーザ光Ｌ１００を出射する光源である。本実施形態においては、レーザ光源１０１は、波長が赤外線領域の８００ｎｍ、パルス幅が１２０ｆｓ、繰り返し周波数が１ｋＨｚおよび平均出力が１Ｗでレーザ光Ｌ１００を出射するレーザ媒質（例えば、チタンサファイア結晶）で構成されている。
【００１６】
レーザ光源１０１の光軸上には、１／２波長板１０２および偏光ビームスプリッタ１０３がそれぞれ設けられている。１／２波長板１０２は、入射したレーザ光Ｌ１００の偏光状態を変化させる（直線偏光のまま振動面を変える）光学素子である。また、偏光ビームスプリッタ１０３は、入射した光を偏光方向に応じて透過または反射させる偏光光学素子である。具体的には、１／２波長板１０２を介して入射するレーザ光Ｌ１００（Ｐ偏光）の一部を透過させて集光レンズ１０４に導くとともに、他の一部（Ｓ偏光）を入射方向に直交する方向（図示右側）に反射させて光ストッパ１０５に導く。これらの１／２波長板１０２および偏光ビームスプリッタ１０３によってレーザ光源１０１から出射されたレーザ光Ｌ１００の光量（光強度）、換言すれば、パルスエネルギを変化させることができる。
【００１７】
集光レンズ１０４は、偏光ビームスプリッタ１０３を透過したレーザ光Ｌ１００（Ｐ偏光）をステージ装置１０６上に載置された被処理対象物ＷＫの表面に集光するためのシリンドリカルレンズおよび凸レンズなどによって構成された光学レンズ群である。ステージ装置１０６は、被処理対象物ＷＫをレーザ光源１０１の光軸に直交する平面内における互いに直交する２方向（Ｘ方向およびＹ方向）にそれぞれ変位させる変位装置であり、被処理対象物ＷＫを磁力により着脱自在に保持するとともに前記２方向に変位するステージ１０６ａを備えて構成されている。
【００１８】
また、この周期構造形成装置１００には、レーザ光源１０１、１／２波長板１０２、集光レンズ１０４およびステージ装置１０６の作動や位置を制御するための制御装置（図示せず）や、各装置の電源となる電源ユニット（図示せず）などを備えているが、本発明に直接関わらないため、その説明は省略する。
【００１９】
次に、クリーニング装置２００について説明する。付着物除去装置２００は、付着物が付着した被処理対象物にレーザ光Ｌ２００を照射することにより、被処理対象物の表面に付着した付着物を除去するための設備である。このクリーニング装置２００は、レーザ光源２０１を備えている。レーザ光源２０１は、パルス幅がｎｓ（ナノ秒：１０−９ｓｅｃ）台の間隔の短いパルスレーザ光Ｌ２００を出射する光源である。本実施形態においては、レーザ光源２０１は、波長が５３２ｎｍ、パルス幅が１０ｎｓ、繰り返し周波数が１０ｋＨｚおよび平均出力が１０Ｗでレーザ光Ｌ２００を出射する所謂ＹＡＧ２倍波レーザで構成されている。
【００２０】
レーザ光源２０１の光軸上には、集光レンズ２０２およびガルバノミラー２０３がそれぞれ設けられている。集光レンズ２０２は、レーザ光源２０１から出射されたレーザ光Ｌ２００をワークテーブル２０４上に載置された被処理対象物ＷＫの表面に集光するためのシリンドリカルレンズおよび凸レンズなどによって構成された光学レンズ群である。ガルバノミラー２０３は、ワークテーブル２０４上に載置された被処理対象物ＷＫの表面に集光させるレーザ光Ｌ２００をワークテーブル２０４上における互いに直交する２方向（Ｘ方向およびＹ方向）に走査するための２軸走査型の光学ミラーである。ワークテーブル２０４は、被処理対象物ＷＫを磁力により着脱自在に保持する固定式の載置台である。このワークテーブル２０４は、クリーニングケース２０５内に収容されている。
【００２１】
クリーニングケース２０５は、被処理対象物ＷＫの表面から除去された付着物の周囲への飛散を防止するための箱型の容器である。このクリーニングケース２０４は、レーザ光源２０１から出射されたレーザ光Ｌ２００をクリーニングケース２０５内のワークテーブル２０４上に導く石英ガラス製の光学窓２０５ａを備えるとともに、クリーニングケース２０５内に被処理対象物ＷＫを出し入れするための図示しない開閉式の出入口などを備えて構成されている。このクリーニングケース２０５内におけるワークテーブル２０４の縁部上方には、集塵口２０６が設けられている。集塵口２０６は、レーザ光Ｌ２００の照射により被処理対象物ＷＫの表面から除去された付着物を回収するための吸引口である。この集塵口２０６は、クリーニングケース２０５の外側に設けられたフィルタ２０７を介してバキューム装置２０８に接続されている。
【００２２】
フィルタ２０７は、被処理対象物ＷＫの表面から除去されて集塵口２０５を介して回収された付着物を捕捉するための不織布などの濾過部材を備えて構成されている。また、バキューム装置２０８は、クリーニングケース２０５内から空気を吸引するためのポンプ装置である。また、このクリーニング装置２００は、レーザ光源２０１、集光レンズ２０２ガルバノミラー２０３およびバキューム装置２０８の作動や位置を制御するための制御装置（図示せず）や、各装置の電源となる電源ユニット（図示せず）などを備えているが、本発明に直接関わらないため、その説明は省略する。
【００２３】
（付着物の除去方法）
次に、被処理対象物ＷＫに付着した付着物の除去について説明する。本実施形態においては、被処理対象物ＷＫを有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイの製造過程で用いるメタルマスクとする。メタルマスクは、有機ＥＬディスプレイを構成するガラス基板上に蒸着法により有機ＥＬ膜をパターニングする際に用いる薄板材であり、厚さが約３０μｍのインバー材（Ｆｅ−Ｎｉ合金）で構成されている。このメタルマスクは、有機ＥＬ膜のパターニングに繰り返し用いられることによりメタルマスク表面に付着し堆積した蒸着物質を定期的に除去しなければならないものである。
【００２４】
まず、作業者は、被処理対象物ＷＫ（メタルマスク）の表面に周期構造を形成する。この周期構造の形成は、公知の方法によって形成される。すなわち、本実施形態においては、前記周期構造形成装置１００を用いて被処理対象物ＷＫの表面に周期構造を形成する。具体的には、作業者は、周期構造形成装置１００のステージ装置１０６におけるステージ１０６ａ上に周期構造を形成する側の表面をレーザ光源１０１側に向けた状態で被処理対象物ＷＫを磁気吸着により固定した後、レーザ光源１０１の作動を制御して被処理対象物ＷＫに対してレーザ光Ｌ１００を照射する。この場合、被処理対象物ＷＫの表面に照射されるレーザ光Ｌ１００は、波長が８００ｎｍ、パルス幅が１２０ｆｓ、繰り返し周波数が１ｋＨｚおよび平均出力が１Ｗの所謂フェムト秒レーザ光である。
【００２５】
被処理対象物ＷＫの表面に前記フェムト秒レーザ光が照射されると、被処理対象物ＷＫの表面には、照射されたレーザ光Ｌ１００の一部（Ｐ偏光成分）と同表面上に生じた表面散乱光とによって光の干渉が生じる。この場合、照射されたレーザ光Ｌ１００のフルエンス（照射量）がアブレーション閾値（アブレーション:表面が蒸発または侵食によって分解される現象）の近傍であると前記光の干渉部分にアブレーションが生じて極めて微細な凹凸の溝形状が自己組織的に形成される。そして、フェムト秒レーザ光の集光点をオーバラップさせながら走査することにより、被処理対象物ＷＫの表面上に周期構造が形成される。すなわち、作業者は、ステージ装置１０６の作動を制御してステージ１０６ａをレーザ光Ｌ１００の焦点に対して相対変位させることにより被処理対象物ＷＫの表面上に周期構造を形成する。
【００２６】
周期構造形成装置１００によって被処理対象物ＷＫの表面の全面に周期構造が形成された場合には、作業者は、ステージ１０６ａから被処理対象物ＷＫを取り外す。これにより、レーザ光Ｌ１００の波長に対応するピッチでかつ同レーザ光Ｌ１００の強度に対応する深さの凹凸形状からなる溝状の周期構造が形成された被処理対象物ＷＫが得られる。この場合、周期構造の形成にフェムト秒レーザ光を用いているため、被処理対象物ＷＫに加熱による損傷や変形を生じさせることなく簡単にかつ高精度に周期構造が成形される。なお、本実施形態においては、被処理対象物の表面に凸部間のピッチが約８００ｎｍ、凸部と凹部との高低差が約１５ｎｍの周期構造が形成される。この被処理対象物ＷＫ（メタルマスク）の表面に周期構造を形成する作業が、本発明に係る周期構造形成工程に相当する。
【００２７】
次に、作業者は、周期構造が形成された被処理対象物ＷＫを有機ＥＬディスプレイの製造に供する。この場合、作業者は、周期構造が形成された被処理対象物ＷＫであるメタルマスクを従来と同様の使用態様で有機ＥＬディスプレイの製造に用いる。そして、有機ＥＬ膜のパターニングに繰り返し用いられることにより、被処理対象物ＷＫの表面に蒸着物質が付着・堆積した場合には、作業者は、被処理対象物ＷＫのクリーニング作業を行う。
【００２８】
具体的には、作業者は、蒸着物質が付着したメタルマスクからなる被処理対象物ＷＫをクリーニング装置２００のワークテーブル２０４上に付着物が付着した側（周期構造が形成された側）の表面をレーザ光源２０１側に向けた状態で磁気吸着により固定する。そして、作業者は、レーザ光源２０１の作動を制御して被処理対象物ＷＫに対してレーザ光Ｌ２００を照射する。これにより、被処理対象物ＷＫの表面には、波長が５３２ｎｍ、パルス幅が１０ｎｓ、繰り返し周波数が１０ｋＨｚおよび平均出力が１０Ｗのレーザ光Ｌ２００が照射される。
【００２９】
被処理対象物ＷＫの表面に付着した付着物にレーザ光Ｌ２００が照射されると、同表面に付着した付着物は剥離して同表面から取り除かれる。この場合、本発明者による実験によれば、周期構造を形成した被処理対象物ＷＫと周期構造を形成しない従来の被処理対象物ＷＫとでは、周期構造を形成した被処理対象物ＷＫの方が同じ照射エネルギのレーザ光Ｌ２００であれば短時間に付着物を除去することができるとともに、同じ処理時間であればより少ない照射エネルギのレーザ光Ｌ２００によって付着物を除去することができることを確認した。
【００３０】
このように、レーザ光Ｌ２００を照射する部分に周期構造を設けることにより付着物が剥離し易くなる原理は不明であるが、２つの物体間に作用するメニスカス力、静電力およびファンデルワース力からなる所謂凝着力の形成範囲が小さくなること、および被処理対象物ＷＫの表面に形成した周期構造が回折格子的に作用、すなわち、入射したレーザ光Ｌ２００を散乱させることなく多重的に反射させることにより繰り返し付着物および周期構造に照射されるためと考えられる。
【００３１】
作業者は、ガルバノミラー２０３の作動を制御して被処理対象物ＷＫ上に集光するレーザ光Ｌ２００の焦点を走査することにより、被処理対象物ＷＫの表面上に付着した付着物に対して順次レーザ光Ｌ２００を照射する。これにより、被処理対象物ＷＫの表面上に付着した付着物が順次除去される。被処理対象物ＷＫの表面から剥離し除去された付着物は集塵口２０６によって回収される。集塵口２０６によって回収された付着物は、フィルタ２０７によって捕捉される。これにより、被処理対象物ＷＫの表面から剥離し除去された付着物がクリーニング装置２００の外部に放出されることはない。
【００３２】
クリーニング装置２００によって付着物が除去された被処理対象物ＷＫは、作業者によってワークテーブル２０４から取り外される。これにより、付着物が除去された被処理対象物ＷＫが再度得られる。したがって、作業者は、付着物が除去された被処理対象物ＷＫを前記と同様に、有機ＥＬディスプレイの製造に供する。すなわち、被処理対象物ＷＫであるメタルマスクは、所定の使用回数または損傷するまでの間、前記クリーニングが行なわれることによって繰り返し有機ＥＬディスプレイの製造に用いられる。この被処理対象物ＷＫ（メタルマスク）に対するクリーニング作業が、本発明に係る付着物除去工程に相当する。
【００３３】
上記作動説明からも理解できるように、上記実施形態によれば、付着物の除去対象である被処理対象物ＷＫの表面には、付着物が付着する前に予め複数の微細な溝状の凹凸形状からなる周期構造が形成されている。このため、付着物は、被処理対象物ＷＫの表面に形成された周期構造上に付着する。そして、被処理対象物ＷＫに付着した付着物にレーザ光Ｌ２００が照射されることにより、従来技術に比べて、エネルギ消費量も抑えつつ短時間に精度良く付着物の除去を行なうことができる。また、被処理対象物ＷＫのクリーニング作業が短時間かつ効率的に行われることにより、結果として、有機ＥＬディスプレイの製造コストを低減させることができるとともに有機ＥＬディスプレイの製造効率を向上させることができる。
【００３４】
さらに、本発明の実施にあたっては、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
【００３５】
例えば、上記実施形態においては、被処理対象物ＷＫの表面に複数の微細な凹凸形状からなる溝状の周期構造を形成した。しかし、周期構造の形状およびその大きさは上記実施形態に限定されるものではない。本発明者によれば、凸部の間隔（ピッチ）および凸部と凹部との高低差（深さ）は数ｎｍ以上かつ数十μｍ以下が好適である。なお、周期構造の大きさを数十μｍ台で形成する場合には、必ずしもフェムト秒レーザ光を用いる必要はなくフェムト秒より長いパルス幅のパルスレーザ光（例えば、ピコ秒レーザ光）を用いることもできる。本発明者による実験によれば、概ね１ｆｓ（フェムト秒）〜１０ｐｓ（ピコ秒）のパルス幅のレーザ光を用いることが好適である。すなわち、被処理対象物ＷＫの表面に周期構造を形成可能なレーザ光であれば、レーザ光の光源の種類（次段落参照）やレーザ光Ｌ１００の出力条件（波長、パルス幅、繰り返し周波数および平均出力）は上記実施形態に限定されるものではなく、形成する周期構造に応じて適宜設定して用いることができる。これらによっても、上記実施形態と同様の効果が期待できる。
【００３６】
また、上記実施形態においては、被処理対象物の表面に付着した付着物を除去するために、波長が５３２ｎｍ、パルス幅が１０ｎｓ、繰り返し周波数が１０ｋＨｚおよび平均出力が１０Ｗのレーザ光Ｌ２００を用いた。しかし、レーザ光Ｌ２００の波長、パルス幅、繰り返し周波数および平均出力も上記実施形態に限定されるものではなく、被処理対象物ＷＫの表面に付着した付着物を除去可能なものであれば広く用いることができる。本発明者による実験によれば、被処理対象物ＷＫが金属の場合、レーザ光源２０１としてＹＡＧ２倍波レーザの他に、通常（１０６４ｎｍ波長）のＹＡＧレーザ、Ａｒレーザ、Ｃｏ２レーザまたはエキシマレーザなどを用いることができるとともに、レーザ光の出力条件はとしてはパルス幅が０.１〜１μ秒、繰り返し周波数が１〜５００ｋＨｚおよび平均出力が１〜７０Ｗが適当である。これらによっても、上記実施形態と同様の効果が期待できる。
【００３７】
また、上記実施形態においては、被処理対象物ＷＫとしてのメタルマスクを構成する素材としてインバー材を採用した。しかし、メタルマスクは、有機ＥＬ膜のパターニングを行える素材で構成されていれば、当然、これに限定されるものではない。例えば、メタルマスクを構成する素材として、ニッケル材、ステンレス材、ガラス材、樹脂材などが考えられる。これらによっても、上記実施形態と同様の効果が期待できる。
【００３８】
また、上記実施形態においては、被処理対象物ＷＫは、磁力による吸着によってステージ装置１０６およびワークテーブル２０４に保持されるように構成した。しかし、よってステージ装置１０６およびワークテーブル２０４が被処理対象物ＷＫを保持する態様は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、よってステージ装置１０６およびワークテーブル２０４における被処理対象物ＷＫの載置面に複数の貫通孔を形成しておき、同貫通孔にエア吸引装置を接続することにより負圧によって被処理対象物ＷＫを保持するように構成することもできる。また、被処理対象物ＷＫにテンションを付加することによって被処理対象物ＷＫを張った状態で保持することもできる。また、さらには、処理対象物ＷＫの縁部をクランプ装置で押圧することにより保持することもできる。これらによっても、上記実施形態と同様の効果が期待できる。
【００３９】
また、上記実施形態においては、被処理対象物ＷＫに有機ＥＬディスプレイの製造に用いるメタルマスクを適用した例について説明した。しかし、被処理対象物ＷＫは、周期構造が形成可能であってレーザ光Ｌ２００の照射に耐えられる物質であれば、広く採用することができる。具体的には、鉄や金などの重金属、アルミニウムやマグネシウムなどの軽金属またはこれらの合金などの金属材、半導体、セラミック材、ガラス材、樹脂材、ゴム材または木材などを被処理対象物ＷＫとして採用することができる。すなわち、本発明は、有機ＥＬディスプレイの製造以外の分野、例えば、スクリーン印刷におけるメタルマスクに付着した付着物の除去、各種成形金型における成形面等に付着した付着物の除去または塗装面における塗料の除去など、所謂レーザクリーニングが利用される分野において広く適用することができる。なお、本発明を塗装面における塗料の除去に適用する場合、塗装面に予め周期構造を形成しておくことで塗装面の所謂濡れ性が向上するため、塗料を良好に塗布することができ塗布作業の作業性および仕上がり品質を向上させることができる。
【００４０】
また、上記実施形態においては、被処理対象物ＷＫの表面に周期構造を形成するために周期構造形成装置１００を用いるとともに、被処理対象物ＷＫの表面から付着物を除去するためにクリーニング装置２００を用いた。しかし、周期構造形成装置１００は、被処理対象物ＷＫの表面に周期構造を形成可能な公知の構成であれば良く、必ずしも、上記実施形態に限定されるものではない。この場合、周期構造は、レーザ光Ｌ１００以外のものを用いて形成することができる。例えば、ダイヤモンドカッタなどの工具を用いて機械的な切削加工により被処理対象物ＷＫの表面に周期構造を形成することができる。また、クリーニング装置２００においても、被処理対象物ＷＫに付着物を除去可能なレーザ光Ｌ２００を照射できる公知の構成であれば良く、必ずしも、上記実施形態に限定されるものではない。これらによっても、上記実施形態と同様の効果が期待できる。
【符号の説明】
【００４１】
Ｌ１００，Ｌ２００…レーザ光、ＷＫ…被処理対象物、１００…周期構造形成装置、１０１…レーザ光源、１０２…１／２波長板、１０３…偏光ビームスプリッタ、１０４…集光レンズ、１０５…光ストッパ、１０６…ステージ装置、１０６ａ…ステージ、２００…クリーニング装置、２０１…レーザ光源、２０２…集光レンズ、２０３…ガルバノミラー、２０４…ワークテーブル、２０５…クリーニングケース、２０５ａ…光学窓、２０６…集塵口、２０７…フィルタ、２０８…バキューム装置。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被処理対象物の表面にレーザ光を照射することにより、被処理対象物の表面に付着した付着物を除去する付着物の除去方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、被処理対象物の表面にレーザ光を照射することにより、被処理対象物の表面に付着した付着物を除去する所謂レーザクリーニングが行なわれている。例えば、下記特許文献１には、有機ＥＬ（Electro Luminescence）素子の製造に用いる蒸着マスク（被処理対象物）に付着し堆積した蒸着材料を除去するために、蒸着マスクの表面にレーザ光を照射して堆積した蒸着材料を除去する蒸着マスクのクリーニング方法が開示されている。また、下記特許文献２および下記特許文献３には、ゴムや樹脂等の成形に用いる金型（被処理対象物）に付着した残存物を除去するために、成形加工に用いられた後の金型の表面にレーザ光を照射して付着した残存物を除去する金型等のクリーニング方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−３６１９３４号公報
【特許文献２】特開２００８−６２６３３号公報
【特許文献３】特開平０９−１２２９３９号公報
【０００４】
しかしながら、このような従来のレーザクリーニング方法においては、付着物の除去は被処理対象物の表面に集光した小径の光スポットによって行なわれるため、付着物の除去に時間が掛かるとともにレーザの照射時間に応じてエネルギ消費量も多くなり作業効率が悪いという問題がある。
【発明の概要】
【０００５】
本発明は上記問題に対処するためなされたもので、その目的は、レーザクリーニングにおいて、エネルギ消費量を抑えつつ短時間に精度良く付着物を除去することができる付着物の除去方法を提供することにある。
【０００６】
上記目的を達成するため、請求項１に係る発明の特徴は、付着物の除去対象である被処理対象物の表面にレーザ光を照射することにより、同被処理対象物の表面に付着した付着物を除去する付着物の除去方法において、付着物が被処理対象物の表面に付着するより前に、同被処理対象物の表面に複数の微細な凹凸形状からなる周期構造を形成する周期構造形成工程と、付着物が付着した被処理対象物の表面に、レーザ光を照射することにより前記付着物を除去する付着物除去工程とを含むことにある。
【０００７】
このように構成した請求項１に係る発明の特徴によれば、付着物の除去対象である被処理対象物の表面には、付着物が付着する前に予め複数の微細な溝状の凹凸形状からなる周期構造が形成されている。このため、付着物は、被処理対象物の表面に形成された周期構造上に付着する。そして、本発明者による実験によれば、レーザ光の出力条件を同じにした場合、周期構造を形成した被処理対象物は、周期構造が形成されていない被処理対象物に比べて短時間に精度良く付着物の除去が行なえることを確認した。すなわち、本発明によれば、被処理対象物の表面に周期構造を形成しておくことにより、従来技術に比べて、エネルギ消費量も抑えつつ短時間に精度良く付着物の除去を行なうことができる。
【０００８】
また、請求項２に係る本発明の他の特徴は、前記付着物の除去方法において、周期構造は、例えば、凸部間の間隔および凸部と凹部との高低差が、それぞれ数ｎｍ以上かつ数十μｍ以下にすることにある。
【０００９】
このように構成した請求項２に係る本発明の他の特徴によれば、被処理対象物の表面に形成される周期構造における凸部と凸部との間隔、および凸部と凹部との高低差は数ｎｍ以上かつ数十μｍ以下に設定される。これにより、本発明者による実験によれば、周期構造上に付着した付着物を精度良く剥離させて被処理対象物の表面上から除去することができる。
【００１０】
また、請求項３に係る本発明の他の特徴は、前記付着物の除去方法において、周期構造は、例えば、レーザ光を用いて形成されることにある。このように構成した請求項３に係る発明の他の特徴によれば、周期構造は、レーザ光によって形成される。この場合、形成される周期構造における凸部と凸部との間隔、および凸部と凹部との高低差はレーザ光の波長および光強度に対応する。すなわち、レーザ光の波長および光強度に対応した形状の周期構造を容易に形成することができる。
【００１１】
また、請求項４に係る本発明の他の特徴は、前記付着物の除去方法において、周期構造は、フェムト秒レーザ光を用いて形成されることにある。このように構成した請求項４に係る発明の他の特徴によれば、被処理対象物の表面に所謂フェムト秒レーザ光を照射することにより複数の微細な溝状の凹凸形状からなる周期構造を形成している。この場合、フェムト秒レーザ光とは、ｆｓ（フェムト秒：１０−１５ｓｅｃ）の極めて短いパルス幅のパルスレーザ光である。これにより、本発明者による実験によれば、凸部と凸部との間隔、および凸部と凹部との高低差が数ｎｍ以上かつ数十μｍ以下の周期構造を熱による変形や損傷を防止しつつ簡単にかつ高精度に成形することができる。
【００１２】
また、請求項５に係る本発明の他の特徴は、前記付着物の除去方法において、被処理対象物は、例えば、金属であることにある。このように構成した請求項５に係る発明の他の特徴によれば、被処理対象物は、金属、具体的には、鉄や金などの重金属、アルミニウムやマグネシウムなどの軽金属またはこれらの合金で構成されている。これにより、本発明者による実験によれば、被処理対象物の表面に精度良く周期構造を形成することができ、結果として付着した付着物を短時間かつエネルギ消費量を抑えて除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に用いる周期構造形成装置の主要部の構成を模式的に示す概略構成図である。
【図２】本発明の一実施形態に用いるクリーニング装置の主要部の構成を模式的に示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（周期構造形成装置およびクリーニング装置の構成）
以下、本発明に係る付着物の除去方法の一実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明に係る付着物の除去方法の実施に用いる周期構造形成装置１００の主要部の構成を模式的に示す概略構成図である。また、図２は、本発明に係る付着物の除去方法の実施に用いるクリーニング装置２００の主要部の構成を模式的に示す概略構成図である。なお、本明細書において参照する各図は、本発明の理解を容易にするために一部の構成要素を誇張して表わすなど模式的に表している。このため、各構成要素間の寸法や比率などは異なっていることがある。
【００１５】
まず、周期構造形成装置１００について説明する。周期構造形成装置１００は、付着物の除去対象である被処理対象物ＷＫの表面に数十〜数百ｎｍの極めて微細な間隔および深さの溝状の凹凸形状が連続して形成された所謂周期構造を形成するための設備である。この周期構造形成装置１００は、レーザ光源１０１を備えている。レーザ光源１０１は、パルス幅がｆｓ（フェムト秒：１０−１５ｓｅｃ）台の間隔の極めて短いパルスレーザ光Ｌ１００を出射する光源である。本実施形態においては、レーザ光源１０１は、波長が赤外線領域の８００ｎｍ、パルス幅が１２０ｆｓ、繰り返し周波数が１ｋＨｚおよび平均出力が１Ｗでレーザ光Ｌ１００を出射するレーザ媒質（例えば、チタンサファイア結晶）で構成されている。
【００１６】
レーザ光源１０１の光軸上には、１／２波長板１０２および偏光ビームスプリッタ１０３がそれぞれ設けられている。１／２波長板１０２は、入射したレーザ光Ｌ１００の偏光状態を変化させる（直線偏光のまま振動面を変える）光学素子である。また、偏光ビームスプリッタ１０３は、入射した光を偏光方向に応じて透過または反射させる偏光光学素子である。具体的には、１／２波長板１０２を介して入射するレーザ光Ｌ１００（Ｐ偏光）の一部を透過させて集光レンズ１０４に導くとともに、他の一部（Ｓ偏光）を入射方向に直交する方向（図示右側）に反射させて光ストッパ１０５に導く。これらの１／２波長板１０２および偏光ビームスプリッタ１０３によってレーザ光源１０１から出射されたレーザ光Ｌ１００の光量（光強度）、換言すれば、パルスエネルギを変化させることができる。
【００１７】
集光レンズ１０４は、偏光ビームスプリッタ１０３を透過したレーザ光Ｌ１００（Ｐ偏光）をステージ装置１０６上に載置された被処理対象物ＷＫの表面に集光するためのシリンドリカルレンズおよび凸レンズなどによって構成された光学レンズ群である。ステージ装置１０６は、被処理対象物ＷＫをレーザ光源１０１の光軸に直交する平面内における互いに直交する２方向（Ｘ方向およびＹ方向）にそれぞれ変位させる変位装置であり、被処理対象物ＷＫを磁力により着脱自在に保持するとともに前記２方向に変位するステージ１０６ａを備えて構成されている。
【００１８】
また、この周期構造形成装置１００には、レーザ光源１０１、１／２波長板１０２、集光レンズ１０４およびステージ装置１０６の作動や位置を制御するための制御装置（図示せず）や、各装置の電源となる電源ユニット（図示せず）などを備えているが、本発明に直接関わらないため、その説明は省略する。
【００１９】
次に、クリーニング装置２００について説明する。付着物除去装置２００は、付着物が付着した被処理対象物にレーザ光Ｌ２００を照射することにより、被処理対象物の表面に付着した付着物を除去するための設備である。このクリーニング装置２００は、レーザ光源２０１を備えている。レーザ光源２０１は、パルス幅がｎｓ（ナノ秒：１０−９ｓｅｃ）台の間隔の短いパルスレーザ光Ｌ２００を出射する光源である。本実施形態においては、レーザ光源２０１は、波長が５３２ｎｍ、パルス幅が１０ｎｓ、繰り返し周波数が１０ｋＨｚおよび平均出力が１０Ｗでレーザ光Ｌ２００を出射する所謂ＹＡＧ２倍波レーザで構成されている。
【００２０】
レーザ光源２０１の光軸上には、集光レンズ２０２およびガルバノミラー２０３がそれぞれ設けられている。集光レンズ２０２は、レーザ光源２０１から出射されたレーザ光Ｌ２００をワークテーブル２０４上に載置された被処理対象物ＷＫの表面に集光するためのシリンドリカルレンズおよび凸レンズなどによって構成された光学レンズ群である。ガルバノミラー２０３は、ワークテーブル２０４上に載置された被処理対象物ＷＫの表面に集光させるレーザ光Ｌ２００をワークテーブル２０４上における互いに直交する２方向（Ｘ方向およびＹ方向）に走査するための２軸走査型の光学ミラーである。ワークテーブル２０４は、被処理対象物ＷＫを磁力により着脱自在に保持する固定式の載置台である。このワークテーブル２０４は、クリーニングケース２０５内に収容されている。
【００２１】
クリーニングケース２０５は、被処理対象物ＷＫの表面から除去された付着物の周囲への飛散を防止するための箱型の容器である。このクリーニングケース２０４は、レーザ光源２０１から出射されたレーザ光Ｌ２００をクリーニングケース２０５内のワークテーブル２０４上に導く石英ガラス製の光学窓２０５ａを備えるとともに、クリーニングケース２０５内に被処理対象物ＷＫを出し入れするための図示しない開閉式の出入口などを備えて構成されている。このクリーニングケース２０５内におけるワークテーブル２０４の縁部上方には、集塵口２０６が設けられている。集塵口２０６は、レーザ光Ｌ２００の照射により被処理対象物ＷＫの表面から除去された付着物を回収するための吸引口である。この集塵口２０６は、クリーニングケース２０５の外側に設けられたフィルタ２０７を介してバキューム装置２０８に接続されている。
【００２２】
フィルタ２０７は、被処理対象物ＷＫの表面から除去されて集塵口２０５を介して回収された付着物を捕捉するための不織布などの濾過部材を備えて構成されている。また、バキューム装置２０８は、クリーニングケース２０５内から空気を吸引するためのポンプ装置である。また、このクリーニング装置２００は、レーザ光源２０１、集光レンズ２０２ガルバノミラー２０３およびバキューム装置２０８の作動や位置を制御するための制御装置（図示せず）や、各装置の電源となる電源ユニット（図示せず）などを備えているが、本発明に直接関わらないため、その説明は省略する。
【００２３】
（付着物の除去方法）
次に、被処理対象物ＷＫに付着した付着物の除去について説明する。本実施形態においては、被処理対象物ＷＫを有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイの製造過程で用いるメタルマスクとする。メタルマスクは、有機ＥＬディスプレイを構成するガラス基板上に蒸着法により有機ＥＬ膜をパターニングする際に用いる薄板材であり、厚さが約３０μｍのインバー材（Ｆｅ−Ｎｉ合金）で構成されている。このメタルマスクは、有機ＥＬ膜のパターニングに繰り返し用いられることによりメタルマスク表面に付着し堆積した蒸着物質を定期的に除去しなければならないものである。
【００２４】
まず、作業者は、被処理対象物ＷＫ（メタルマスク）の表面に周期構造を形成する。この周期構造の形成は、公知の方法によって形成される。すなわち、本実施形態においては、前記周期構造形成装置１００を用いて被処理対象物ＷＫの表面に周期構造を形成する。具体的には、作業者は、周期構造形成装置１００のステージ装置１０６におけるステージ１０６ａ上に周期構造を形成する側の表面をレーザ光源１０１側に向けた状態で被処理対象物ＷＫを磁気吸着により固定した後、レーザ光源１０１の作動を制御して被処理対象物ＷＫに対してレーザ光Ｌ１００を照射する。この場合、被処理対象物ＷＫの表面に照射されるレーザ光Ｌ１００は、波長が８００ｎｍ、パルス幅が１２０ｆｓ、繰り返し周波数が１ｋＨｚおよび平均出力が１Ｗの所謂フェムト秒レーザ光である。
【００２５】
被処理対象物ＷＫの表面に前記フェムト秒レーザ光が照射されると、被処理対象物ＷＫの表面には、照射されたレーザ光Ｌ１００の一部（Ｐ偏光成分）と同表面上に生じた表面散乱光とによって光の干渉が生じる。この場合、照射されたレーザ光Ｌ１００のフルエンス（照射量）がアブレーション閾値（アブレーション:表面が蒸発または侵食によって分解される現象）の近傍であると前記光の干渉部分にアブレーションが生じて極めて微細な凹凸の溝形状が自己組織的に形成される。そして、フェムト秒レーザ光の集光点をオーバラップさせながら走査することにより、被処理対象物ＷＫの表面上に周期構造が形成される。すなわち、作業者は、ステージ装置１０６の作動を制御してステージ１０６ａをレーザ光Ｌ１００の焦点に対して相対変位させることにより被処理対象物ＷＫの表面上に周期構造を形成する。
【００２６】
周期構造形成装置１００によって被処理対象物ＷＫの表面の全面に周期構造が形成された場合には、作業者は、ステージ１０６ａから被処理対象物ＷＫを取り外す。これにより、レーザ光Ｌ１００の波長に対応するピッチでかつ同レーザ光Ｌ１００の強度に対応する深さの凹凸形状からなる溝状の周期構造が形成された被処理対象物ＷＫが得られる。この場合、周期構造の形成にフェムト秒レーザ光を用いているため、被処理対象物ＷＫに加熱による損傷や変形を生じさせることなく簡単にかつ高精度に周期構造が成形される。なお、本実施形態においては、被処理対象物の表面に凸部間のピッチが約８００ｎｍ、凸部と凹部との高低差が約１５ｎｍの周期構造が形成される。この被処理対象物ＷＫ（メタルマスク）の表面に周期構造を形成する作業が、本発明に係る周期構造形成工程に相当する。
【００２７】
次に、作業者は、周期構造が形成された被処理対象物ＷＫを有機ＥＬディスプレイの製造に供する。この場合、作業者は、周期構造が形成された被処理対象物ＷＫであるメタルマスクを従来と同様の使用態様で有機ＥＬディスプレイの製造に用いる。そして、有機ＥＬ膜のパターニングに繰り返し用いられることにより、被処理対象物ＷＫの表面に蒸着物質が付着・堆積した場合には、作業者は、被処理対象物ＷＫのクリーニング作業を行う。
【００２８】
具体的には、作業者は、蒸着物質が付着したメタルマスクからなる被処理対象物ＷＫをクリーニング装置２００のワークテーブル２０４上に付着物が付着した側（周期構造が形成された側）の表面をレーザ光源２０１側に向けた状態で磁気吸着により固定する。そして、作業者は、レーザ光源２０１の作動を制御して被処理対象物ＷＫに対してレーザ光Ｌ２００を照射する。これにより、被処理対象物ＷＫの表面には、波長が５３２ｎｍ、パルス幅が１０ｎｓ、繰り返し周波数が１０ｋＨｚおよび平均出力が１０Ｗのレーザ光Ｌ２００が照射される。
【００２９】
被処理対象物ＷＫの表面に付着した付着物にレーザ光Ｌ２００が照射されると、同表面に付着した付着物は剥離して同表面から取り除かれる。この場合、本発明者による実験によれば、周期構造を形成した被処理対象物ＷＫと周期構造を形成しない従来の被処理対象物ＷＫとでは、周期構造を形成した被処理対象物ＷＫの方が同じ照射エネルギのレーザ光Ｌ２００であれば短時間に付着物を除去することができるとともに、同じ処理時間であればより少ない照射エネルギのレーザ光Ｌ２００によって付着物を除去することができることを確認した。
【００３０】
このように、レーザ光Ｌ２００を照射する部分に周期構造を設けることにより付着物が剥離し易くなる原理は不明であるが、２つの物体間に作用するメニスカス力、静電力およびファンデルワース力からなる所謂凝着力の形成範囲が小さくなること、および被処理対象物ＷＫの表面に形成した周期構造が回折格子的に作用、すなわち、入射したレーザ光Ｌ２００を散乱させることなく多重的に反射させることにより繰り返し付着物および周期構造に照射されるためと考えられる。
【００３１】
作業者は、ガルバノミラー２０３の作動を制御して被処理対象物ＷＫ上に集光するレーザ光Ｌ２００の焦点を走査することにより、被処理対象物ＷＫの表面上に付着した付着物に対して順次レーザ光Ｌ２００を照射する。これにより、被処理対象物ＷＫの表面上に付着した付着物が順次除去される。被処理対象物ＷＫの表面から剥離し除去された付着物は集塵口２０６によって回収される。集塵口２０６によって回収された付着物は、フィルタ２０７によって捕捉される。これにより、被処理対象物ＷＫの表面から剥離し除去された付着物がクリーニング装置２００の外部に放出されることはない。
【００３２】
クリーニング装置２００によって付着物が除去された被処理対象物ＷＫは、作業者によってワークテーブル２０４から取り外される。これにより、付着物が除去された被処理対象物ＷＫが再度得られる。したがって、作業者は、付着物が除去された被処理対象物ＷＫを前記と同様に、有機ＥＬディスプレイの製造に供する。すなわち、被処理対象物ＷＫであるメタルマスクは、所定の使用回数または損傷するまでの間、前記クリーニングが行なわれることによって繰り返し有機ＥＬディスプレイの製造に用いられる。この被処理対象物ＷＫ（メタルマスク）に対するクリーニング作業が、本発明に係る付着物除去工程に相当する。
【００３３】
上記作動説明からも理解できるように、上記実施形態によれば、付着物の除去対象である被処理対象物ＷＫの表面には、付着物が付着する前に予め複数の微細な溝状の凹凸形状からなる周期構造が形成されている。このため、付着物は、被処理対象物ＷＫの表面に形成された周期構造上に付着する。そして、被処理対象物ＷＫに付着した付着物にレーザ光Ｌ２００が照射されることにより、従来技術に比べて、エネルギ消費量も抑えつつ短時間に精度良く付着物の除去を行なうことができる。また、被処理対象物ＷＫのクリーニング作業が短時間かつ効率的に行われることにより、結果として、有機ＥＬディスプレイの製造コストを低減させることができるとともに有機ＥＬディスプレイの製造効率を向上させることができる。
【００３４】
さらに、本発明の実施にあたっては、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
【００３５】
例えば、上記実施形態においては、被処理対象物ＷＫの表面に複数の微細な凹凸形状からなる溝状の周期構造を形成した。しかし、周期構造の形状およびその大きさは上記実施形態に限定されるものではない。本発明者によれば、凸部の間隔（ピッチ）および凸部と凹部との高低差（深さ）は数ｎｍ以上かつ数十μｍ以下が好適である。なお、周期構造の大きさを数十μｍ台で形成する場合には、必ずしもフェムト秒レーザ光を用いる必要はなくフェムト秒より長いパルス幅のパルスレーザ光（例えば、ピコ秒レーザ光）を用いることもできる。本発明者による実験によれば、概ね１ｆｓ（フェムト秒）〜１０ｐｓ（ピコ秒）のパルス幅のレーザ光を用いることが好適である。すなわち、被処理対象物ＷＫの表面に周期構造を形成可能なレーザ光であれば、レーザ光の光源の種類（次段落参照）やレーザ光Ｌ１００の出力条件（波長、パルス幅、繰り返し周波数および平均出力）は上記実施形態に限定されるものではなく、形成する周期構造に応じて適宜設定して用いることができる。これらによっても、上記実施形態と同様の効果が期待できる。
【００３６】
また、上記実施形態においては、被処理対象物の表面に付着した付着物を除去するために、波長が５３２ｎｍ、パルス幅が１０ｎｓ、繰り返し周波数が１０ｋＨｚおよび平均出力が１０Ｗのレーザ光Ｌ２００を用いた。しかし、レーザ光Ｌ２００の波長、パルス幅、繰り返し周波数および平均出力も上記実施形態に限定されるものではなく、被処理対象物ＷＫの表面に付着した付着物を除去可能なものであれば広く用いることができる。本発明者による実験によれば、被処理対象物ＷＫが金属の場合、レーザ光源２０１としてＹＡＧ２倍波レーザの他に、通常（１０６４ｎｍ波長）のＹＡＧレーザ、Ａｒレーザ、Ｃｏ２レーザまたはエキシマレーザなどを用いることができるとともに、レーザ光の出力条件はとしてはパルス幅が０.１〜１μ秒、繰り返し周波数が１〜５００ｋＨｚおよび平均出力が１〜７０Ｗが適当である。これらによっても、上記実施形態と同様の効果が期待できる。
【００３７】
また、上記実施形態においては、被処理対象物ＷＫとしてのメタルマスクを構成する素材としてインバー材を採用した。しかし、メタルマスクは、有機ＥＬ膜のパターニングを行える素材で構成されていれば、当然、これに限定されるものではない。例えば、メタルマスクを構成する素材として、ニッケル材、ステンレス材、ガラス材、樹脂材などが考えられる。これらによっても、上記実施形態と同様の効果が期待できる。
【００３８】
また、上記実施形態においては、被処理対象物ＷＫは、磁力による吸着によってステージ装置１０６およびワークテーブル２０４に保持されるように構成した。しかし、よってステージ装置１０６およびワークテーブル２０４が被処理対象物ＷＫを保持する態様は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、よってステージ装置１０６およびワークテーブル２０４における被処理対象物ＷＫの載置面に複数の貫通孔を形成しておき、同貫通孔にエア吸引装置を接続することにより負圧によって被処理対象物ＷＫを保持するように構成することもできる。また、被処理対象物ＷＫにテンションを付加することによって被処理対象物ＷＫを張った状態で保持することもできる。また、さらには、処理対象物ＷＫの縁部をクランプ装置で押圧することにより保持することもできる。これらによっても、上記実施形態と同様の効果が期待できる。
【００３９】
また、上記実施形態においては、被処理対象物ＷＫに有機ＥＬディスプレイの製造に用いるメタルマスクを適用した例について説明した。しかし、被処理対象物ＷＫは、周期構造が形成可能であってレーザ光Ｌ２００の照射に耐えられる物質であれば、広く採用することができる。具体的には、鉄や金などの重金属、アルミニウムやマグネシウムなどの軽金属またはこれらの合金などの金属材、半導体、セラミック材、ガラス材、樹脂材、ゴム材または木材などを被処理対象物ＷＫとして採用することができる。すなわち、本発明は、有機ＥＬディスプレイの製造以外の分野、例えば、スクリーン印刷におけるメタルマスクに付着した付着物の除去、各種成形金型における成形面等に付着した付着物の除去または塗装面における塗料の除去など、所謂レーザクリーニングが利用される分野において広く適用することができる。なお、本発明を塗装面における塗料の除去に適用する場合、塗装面に予め周期構造を形成しておくことで塗装面の所謂濡れ性が向上するため、塗料を良好に塗布することができ塗布作業の作業性および仕上がり品質を向上させることができる。
【００４０】
また、上記実施形態においては、被処理対象物ＷＫの表面に周期構造を形成するために周期構造形成装置１００を用いるとともに、被処理対象物ＷＫの表面から付着物を除去するためにクリーニング装置２００を用いた。しかし、周期構造形成装置１００は、被処理対象物ＷＫの表面に周期構造を形成可能な公知の構成であれば良く、必ずしも、上記実施形態に限定されるものではない。この場合、周期構造は、レーザ光Ｌ１００以外のものを用いて形成することができる。例えば、ダイヤモンドカッタなどの工具を用いて機械的な切削加工により被処理対象物ＷＫの表面に周期構造を形成することができる。また、クリーニング装置２００においても、被処理対象物ＷＫに付着物を除去可能なレーザ光Ｌ２００を照射できる公知の構成であれば良く、必ずしも、上記実施形態に限定されるものではない。これらによっても、上記実施形態と同様の効果が期待できる。
【符号の説明】
【００４１】
Ｌ１００，Ｌ２００…レーザ光、ＷＫ…被処理対象物、１００…周期構造形成装置、１０１…レーザ光源、１０２…１／２波長板、１０３…偏光ビームスプリッタ、１０４…集光レンズ、１０５…光ストッパ、１０６…ステージ装置、１０６ａ…ステージ、２００…クリーニング装置、２０１…レーザ光源、２０２…集光レンズ、２０３…ガルバノミラー、２０４…ワークテーブル、２０５…クリーニングケース、２０５ａ…光学窓、２０６…集塵口、２０７…フィルタ、２０８…バキューム装置。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
付着物の除去対象である被処理対象物の表面にレーザ光を照射することにより、同被処理対象物の表面に付着した前記付着物を除去する付着物の除去方法において、
前記付着物が前記被処理対象物の表面に付着するより前に、同被処理対象物の表面に複数の微細な凹凸形状からなる周期構造を形成する周期構造形成工程と、
前記付着物が付着した前記被処理対象物の表面に、レーザ光を照射することにより前記付着物を除去する付着物除去工程とを含むことを特徴とする付着物の除去方法。
【請求項２】
請求項１に記載した付着物の除去方法において、
前記周期構造は、凸部間の間隔および凸部と凹部との高低差が、それぞれ数ｎｍ以上かつ数十μｍ以下であることを特徴とする付着物の除去方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載した付着物の除去方法において、
前記周期構造は、レーザ光を用いて形成されることを特徴とする付着物の除去方法。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のうちのいずれか１つに記載した付着物の除去方法において、
前記周期構造は、フェムト秒レーザ光を用いて形成されることを特徴とする付着物の除去方法。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のうちのいずれか１つに記載した付着物の除去方法において、
前記被処理対象物は、金属であることを特徴とする付着物の除去方法。
【請求項１】
付着物の除去対象である被処理対象物の表面にレーザ光を照射することにより、同被処理対象物の表面に付着した前記付着物を除去する付着物の除去方法において、
前記付着物が前記被処理対象物の表面に付着するより前に、同被処理対象物の表面に複数の微細な凹凸形状からなる周期構造を形成する周期構造形成工程と、
前記付着物が付着した前記被処理対象物の表面に、レーザ光を照射することにより前記付着物を除去する付着物除去工程とを含むことを特徴とする付着物の除去方法。
【請求項２】
請求項１に記載した付着物の除去方法において、
前記周期構造は、凸部間の間隔および凸部と凹部との高低差が、それぞれ数ｎｍ以上かつ数十μｍ以下であることを特徴とする付着物の除去方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載した付着物の除去方法において、
前記周期構造は、レーザ光を用いて形成されることを特徴とする付着物の除去方法。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のうちのいずれか１つに記載した付着物の除去方法において、
前記周期構造は、フェムト秒レーザ光を用いて形成されることを特徴とする付着物の除去方法。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のうちのいずれか１つに記載した付着物の除去方法において、
前記被処理対象物は、金属であることを特徴とする付着物の除去方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１１−３２５５９（Ｐ２０１１−３２５５９Ａ）
【公開日】平成２３年２月１７日（２０１１．２．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１８１９７７（Ｐ２００９−１８１９７７）
【出願日】平成２１年８月４日（２００９．８．４）
【出願人】（５０８２０２１４２）ゼータフォトン株式会社 (3)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年２月１７日（２０１１．２．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月４日（２００９．８．４）
【出願人】（５０８２０２１４２）ゼータフォトン株式会社 (3)
【Ｆターム（参考）】
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