JP2003234306A - レーザ加工方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ステージの揺動や速度の加減速の影響を受けず
に安定性のある加工を行なうこと。 【解決手段】パルスレーザ光をガラス基板８のａ−Ｓｉ
膜上にラスタースキャンするとき、例えばＸＹステージ
７ａ、７ｃの移動開始時の一定速度に到達するまでの期
間と、一定速度から減速して停止するまでの期間と、主
スキャンと副スキャンとの切り替えにおける期間とにお
ける各加減速を検出すると、エキシマレーザ３に与える
トリガ信号を、ＸＹステージ７ａ、７ｃの移動に同期し
たトリガ信号から内部発振器３６から出力されるパルス
信号をトリガ信号として切り替え、かつエキシマレーザ
３から出力されるパルスレーザ光を高速シャッタ２０に
より遮断する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば液晶ディス
プレイに用いられるポリシリコン（ｐ−Ｓｉ）膜の製造
に係わり、エキシマレーザ光をアモルファスシリコン
（ａ−Ｓｉ）に照射し、所定の粒径以上の大粒径からな
る多結晶シリコン膜（ｐ−Ｓｉ）に多結晶化するレーザ
加工方法及びその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ラテラル成長技術に関するものとして例
えば特願平９−５４２２７０号に記載されている技術が
ある。このラテラル成長の手法は、ガラス基板上にａ−
Ｓｉ膜をレーザ光によりアニールすることにより、所定
の粒径以上の巨大結晶粒のｐ−Ｓｉに成長させる。

【０００３】具体的にこの手法は、エキシマレーザ等の
パルスレーザ光を所定のビーム形状に整形し、このパル
スレーザ光をサブμｍの精度でオーバラップさせながら
走査してガラス基板上のａ−Ｓｉ膜の全面に照射し、膜
方向に結晶を成長させる。出願人は、この手法の効果を
実験により確認した。

【０００４】この実験結果から分ったことは、パルスレ
ーザ光をサブμｍで移動させてａ−Ｓｉ膜上に照射する
必要があるために、例えば液晶ディスプレイのガラス基
板全体を多結晶化する場合には、その処理に数時間もか
かってしまい、製造プロセスへの適用は不可能である。

【０００５】このような実情から出願人は、特願２００
１−３２７０８に記載されているように、マスクとａ−
Ｓｉ膜が形成されたガラス基板とを相対的に移動させな
がらパルスレーザを複数回照射し、マスクとガラス基板
との相対的な移動速度とパルスレーザの照射タイミング
との関係を、ガラス基板上における互いに隣接する各レ
ーザ照射領域がマスク上で互いに異なる位置に形成され
た開口部を透過したパルスレーザの照射により形成され
るように設定し、高速処理のプロセスを実現した。

【０００６】この手法であれば、例えば液晶ディスプレ
イのガラス基板全体を多結晶化する場合でも、数十から
数百秒で処理が終了し、量産プロセスとして十分なスル
ープトが期待できる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】プロセスの高速処理を
実現するためには、ガラス基板を載置するステージを例
えば数百ｍｍ／ｓの速度で移動させながらステージのリ
ニアスケール等を用いて発生するパルス信号を取得し、
このパルス信号に同期させながらパルスレーザ光をガラ
ス基板上のａ−Ｓｉ膜に照射する。

【０００８】しかしながら、パルスレーザ光をサブμｍ
の精度でオーバラップさせながらａ−Ｓｉ膜に照射する
場合、ステージの揺動（ピッチング、ヨーイング）、速
度の加減速の影響を受け、パルスレーザ光を照射する加
工点付近では、パルスレーザ光の照射ピッチの精度を確
保することが困難になる。

【０００９】又、ステージの移動速度に同期してトリガ
信号をレーザ装置に与え、このトリガ信号の発生毎にレ
ーザ装置からパルスレーザ光を出力するために、ステー
ジの速度が加減速すると、トリガ信号発生の周波数が可
変してしまう。

【００１０】このため、パルスレーザ光の出力タイミン
グの不安定性が助長され、安定した加工が実現できな
い。

【００１１】そこで本発明は、ステージの揺動や速度の
加減速の影響を受けずに安定性のある加工ができるレー
ザ加工方法及びその装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、被加工物に対
するパルスレーザ光の照射位置と被加工物とを相互に移
動し、かつこの相互の移動距離に応じてパルスレーザ光
を被加工物に照射するレーザ加工方法において、相互の
移動速度が加速又は減速したことを検出すると、予め設
定された一定周期のパルス信号に同期して前記パルスレ
ーザ光の出力を継続し、かつ相互の移動速度の加速又は
減速の期間に距離に応じたパルスレーザ光の被加工物へ
の照射を遮断することを特徴とするレーザ加工方法であ
る。

【００１３】本発明は、レーザ装置から出力されたパル
スレーザ光の照射位置と被加工物とを相互に移動し、こ
の相互の移動距離に応じてレーザ装置からパルスレーザ
光を出力させるレーザ加工装置において、一定周期のパ
ルス信号を出力する発振手段と、相互の移動速度の加速
又は減速を検出する速度検出手段と、この速度検出手段
により相互の移動速度の加速又は減速が検出されると、
レーザ装置からのパルスレーザ光の出力タイミングを発
振手段から出力されるパルス信号に同期したタイミング
に切り替える切替手段と、速度検出手段により検出され
る相互の移動速度の加速又は減速の期間に移動距離に応
じたパルスレーザ光の被加工物への照射を遮断する遮断
手段とを具備したことを特徴とするレーザ加工装置であ
る。

【００１４】本発明は、上記レーザ加工装置において、
発振手段は、パルスレーザ光の照射位置と被加工物とが
一定の速度で相互に移動するときのパルスレーザ光の出
力タイミングと同期したタイミングのパルス信号を出力
することを特徴とする。

【００１５】本発明は、レーザ装置から出力されたパル
スレーザ光を被加工物に照射して被加工物を加工するレ
ーザ加工装置において、パルスレーザ光を出力するレー
ザ装置と、被加工物を載置して移動し、レーザ装置から
出力されたパルスレーザ光を被加工物上に主走査及び副
走査させて被加工物の全面にパルスレーザ光を照射させ
るステージと、このステージの移動位置を測定する測長
器と、この測長器により測定されたステージの移動位置
に応じてレーザ装置からパルスレーザ光を出力させるト
リガ信号を出力し、かつステージの移動位置に基づいて
ステージの加速又は減速を検出する同期回路と、ステー
ジによる主走査の移動速度に略同期したパルス信号を出
力する発振器と、レーザ装置から出力されるパルスレー
ザ光を通過又は遮断するシャッタと、通常は同期回路か
ら出力されたトリガ信号をレーザ装置に与え、同期回路
によりステージの加速又は減速が検出されると、発振器
から出力されるパルス信号をトリガ信号としてレーザ装
置に与え、かつシャッタを遮断動作させるトリガ切替え
制御手段とを具備したことを特徴とするレーザ加工装置
である。

【００１６】本発明は、上記レーザ加工装置において、
ステージは、一定速度に到達するまでに加速し、一定速
度から停止するまでに減速し、かつ主走査と副走査との
切替え期間に加減速し、トリガ切替え制御手段は、これ
らステージの加減速期間に発振器から出力されるパルス
信号をトリガ信号としてレーザ装置に与え、かつシャッ
タを遮断動作させる。

【００１７】本発明は、上記レーザ加工装置において、
被加工物は、ガラス基板上に形成されたアモルファスシ
リコンであり、レーザ装置からエキシマレーザ光をアモ
ルファスシリコンに照射し、所定の粒径以上の大粒径か
らなる多結晶シリコン膜に多結晶化する。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態につ
いて図面を参照して説明する。

【００１９】図１はレーザ加工装置の全体構成図であ
る。２台の架台１、２が設けられ、このうち一方の架台
１上には、エキシマレーザ３が設けられている。このエ
キシマレーザ３は、パルスのエキシマレーザ光（以下、
パルスレーザ光と称する）を出力する。このエキシマレ
ーザ３は、制御パーソナルコンピュータ３ａによって動
作制御される。

【００２０】他方の架台２は、隔離壁４で覆われてい
る。この隔離壁４の上部には、配管５を介して温度安定
化装置６が接続されている。この温度安定化装置６は、
隔離壁４の内部温度を一定に安定化するもので、例えば
パルスレーザ光をａ−Ｓｉに照射して所定の粒径以上の
大粒径からなるｐ−Ｓｉに多結晶化するプロセスに必要
な所定の温度の流体を隔離壁４内に供給する。

【００２１】隔離壁４内部の架台２上には、ＸＹＺステ
ージ７が設けられている。このＸＹＺステージ７には、
例えば液晶ディスプレイに用いられるガラス基板８が載
置される。このガラス基板８は、表面上にａ−Ｓｉ膜が
形成されている。

【００２２】ＸＹＺステージ７は、ガラス基板８をＸＹ
方向に移動させ、エキシマレーザ３から出力されたパル
スレーザ光がガラス基板７のａ−Ｓｉ膜上にラスタース
キャンさせ、ａ−Ｓｉ膜の全面にパルスレーザ光をスキ
ャンさせる。なお、ｘ方向への移動を主スキャンとし、
ｙ方向への移動を副スキャンとする。

【００２３】ＸＹＺステージ７は、ラスタースキャンさ
せるとき、パルスレーザ光をサブμｍの精度でオーバラ
ップさせながらガラス基板７上のａ−Ｓｉ膜の全面にス
キャンさせる。

【００２４】又、架台２上には、高速シャッタ用筒９及
び結像光学系用筒１０が設けられている。高速シャッタ
用筒９は、一端が連結筒１１を介してエキシマレーザ３
の出力端部に接続され、他端が結像光学系用筒１０に接
続されている。結像光学系用筒１０は、折り曲がり、エ
キシマレーザ３の出射端部がＸＹＺステージ７上に載置
されたガラス基板８の上方に配置されている。

【００２５】これら高速シャッタ用筒９及び結像光学系
用筒１０は、それぞれ内部に設けられる後述する高速シ
ャッタ２０及び結像光学系２２を、ｐ−Ｓｉに多結晶化
するプロセスの雰囲気と隔離する。

【００２６】隔離壁４内部には、オートフォーカス用の
フォーカスセンサ１２及びレーザ測長器１３が設けられ
ている。フォーカスセンサ１２は、結像光学系用筒１０
のレーザ出力端部の側面に設けられ、ガラス基板８の表
面の高さ位置を検出し、この高さ位置に応じたアナログ
信号を出力する。

【００２７】レーザ測長器１３は、非接触タイプの測長
器であって、レーザ光をＸＹＺステージ７に対して照射
してその反射レーザ光を受光し、レーザ光の出射から受
光までの期間に基づいてＸＹＺステージ７の位置を測定
し、又は例えば出射レーザ光と反射レーザ光との干渉縞
に基づいてＸＹＺステージ７の位置を測定し、そのパル
ス位置信号を出力する。このパルス位置信号は、例えば
ＸＹＺステージ７が１ミクロン移動する毎に１パルス出
力する。

【００２８】図２はレーザ加工装置の制御系の構成図で
ある。

【００２９】ＸＹＺステージ７は、ｘ方向に移動するＸ
ステージ７ａと、このＸステージ７ａ上にリニアスケー
ル７ｂを介して設けられてｙ方向に移動するＹステージ
７ｃと、このＹステージ７ｃ上に設けられてｚ方向に移
動するＺステージ７ｄとを有する。

【００３０】Ｘステージ７ａとＺステージ７ｄとには、
それぞれ各リニアモータ７ｅ、７ｆが連結されている。
なお、Ｙステージ７ｃにもリニアモータが連結されてい
るが、図示の関係上省略する。

【００３１】エキシマレーザ３には、高圧電源回路（Ｈ
Ｖ回路）が設けられている。このエキシマレーザ３から
出力されるパルスレーザ光の光路上には、高速シャッタ
２０、マスク２１及び結像光学系２２が設けられてい
る。

【００３２】図３はマスク２１の構成図である。このマ
スク２１には、例えば４本のラインパターン２３が同一
方向に形成されている。これらラインパターン２３の幅
及びピッチは、ａ−Ｓｉ膜にパルスレーザ光を照射して
多結晶化するときに、パルスレーザ光のレーザ照射領域
において熱勾配が生じ、所定の粒径以上の大結晶粒径の
多結晶Ｓｉ膜を生成するためのサイズに形成されてい
る。又、各ラインパターン２３の間隔は、等ピッチに形
成されている。

【００３３】具体的に各ラインパターン２３は、ａ−Ｓ
ｉ膜上に照射されるレーザ照射領域のビーム幅がおよそ
５μｍ以内、ピッチが１μｍ以上となるように形成され
ている。

【００３４】結像光学系２２は、複数のレンズ２２ａ
と、光路折り曲げようのミラー２２ｂと、複数のレンズ
２２ｃとを有する。

【００３５】一方、パーソナルコンピュータ２４には、
バス２５を介してＮＣ制御ボード２６が接続され、パー
ソナルコンピュータ２４からＮＣ制御ボード２６に対し
てＸＹＺステージ７の駆動指令が発せられる。

【００３６】ＮＣ制御ボード２６は、パーソナルコンピ
ュータ２４からの駆動指令を受け、ガラス基板７のａ−
Ｓｉ膜上にパルスレーザ光をラスタースキャンさせるた
めの２軸（ｘｙ軸）の各指令パルスを発する。図２では
図示する関係上ｘ軸の指令パルスのみを示してあり、こ
の指令パルスがサーボドライバ２７に送られる。このサ
ーボドライバ２７は、指令パルスに従ってリニアモータ
７ｅを駆動する。

【００３７】Ｘステージ７ａの移動位置は、リニアスケ
ール７ｂによって検出され、この検出されたｘ方向の位
置信号がアンプ２８を介してサーボドライバ２７にフィ
ードバックされる。

【００３８】従って、サーボドライバ２７は、リニアス
ケール７ｂによって検出されたｘ方向の位置信号とｘ軸
の指令パルスとの偏差がなくなるようにリニアモータ７
ｅを駆動する。

【００３９】Ｙステージ７ｃも同様に、ｙ方向のリニア
スケールによって検出されたｙ方向の位置信号とｙ軸の
指令パルスとの偏差がなくなるようにｙ方向のリニアモ
ータを駆動するものとなっている。

【００４０】フォーカスセンサ１２は、フォーカス測定
用光源２９からガラス基板８の表面上に光を照射し、そ
の反射光を受光してガラス基板８の表面の高さ位置に応
じたアナログ信号を出力する。このアナログ信号は、ア
ンプ３０により増幅された後、Ａ／Ｄ変換器３１により
デジタル変換されてパーソナルコンピュータ２４に送ら
れる。なお、フォーカス測定用光源２９から出力される
光の照射点は、ガラス基板８上における結像光学系２２
の結像位置に一致する。

【００４１】パーソナルコンピュータ２４は、フォーカ
スセンサ１２からのガラス基板８の表面の高さ位置を示
すデジタル信号を取り込み、ガラス基板８の表面の高さ
位置が結像光学系２２の結像位置に一致するようにｚ方
向のリニアモータ７ｆを駆動する指令を発する。従っ
て、Ｚステージ７ｄがｚ方向に移動することにより、オ
ートフォースの調整が行われる。

【００４２】レーザ測長器１３は、Ｚステージ７ｄの側
面に設けられた測定片３２に対してレーザ光を照射し、
その反射レーザ光を受光してＸＹＺステージ７の位置を
測定し、そのパルス位置信号を出力する。

【００４３】このレーザ測長器１３は、ガラス基板８上
のａ−Ｓｉ膜の加工点の出来るだけできるだけ近傍でＸ
ＹＺステージ７の位置を測定する。加工点から離れた位
置でＸＹＺステージ７の位置を測定すると、ＸＹＺステ
ージ７の揺動（ピッチング、ヨーイング）の影響を受け
るためである。

【００４４】従って、測定片３２は、例えばガラス基板
８の直下に当たるＺステージ７ｄの側面に設けられる。

【００４５】カウンタ３３は、レーザ測長器１３から出
力されたパルス位置信号をカウントし、そのカウント値
を比較演算部３４に送る。この比較演算部３４は、カウ
ンタ３３のカウント値と予め設定された基準カウント値
とを比較し、カウンタ３３のカウント値が基準カウント
値を含む許容範囲内であれば、すなわちＸＹステージ７
ａ、７ｃが一定の速度で移動していれば、エキシマレー
ザ３からパルスレーザ光を出力されるトリガ信号を出力
する。このトリガ信号は、トリガ切り替え回路３５を通
してエキシマレーザ３に与えられる。

【００４６】内部発振器３６は、Ｘステージ７ａによる
主スキャンの一定の移動速度に略同期したパルス信号を
出力する。このパルス信号は、トリガ切り替え回路３５
に送られる。

【００４７】比較演算部３４は、カウンタ３３のカウン
ト値と基準カウント値とを比較し、カウンタ３３のカウ
ント値が基準カウント値を含む許容範囲外であれば、す
なわちＸＹステージ７ａ、７ｃの移動速度が加速又は減
速していることを検出すると、その旨をパーソナルコン
ピュータ２４に通知する。

【００４８】なお、この比較演算部３４は、ＸＹステー
ジ７ａ、７ｃが一定速度になる範囲が位置情報として持
っているので、例えばカウンタ３３のカウント値からＸ
Ｙステージ７ａ、７ｃの移動位置を求め、一定速度にな
る範囲外であれば、ＸＹステージ７ａ、７ｃの移動速度
が加速又は減速していることを検出すると、その旨をパ
ーソナルコンピュータ２４に通知するようにしてもよ
い。ＸＹステージ７ａ、７ｃの移動位置は、カウンタ３
３のカウント値から求めるのでなく、別途距離センサを
設けてＸＹステージ７ａ、７ｃの移動位置を測定しても
よい。

【００４９】ＸＹステージ７ａ、７ｃの移動速度が加速
又は減速するときは、例えば移動開始時における一定速
度に到達するまでの加速期間と、一定速度から減速して
停止するまでの期間と、主スキャンと副スキャンとの切
替えにおける加減速期間とである。

【００５０】パーソナルコンピュータ２４は、ＸＹステ
ージ７ａ、７ｃの加速又は減速の旨を受けると、これら
加減速の期間において、トリガ切り替え回路３５を比較
演算部３４側から内部発振器３６側に切り替えて、内部
発振器３６から出力されるパルス信号をトリガ信号とし
てエキシマレーザ３に与え、かつ高速シャッタ２０を遮
断動作させるトリガ切替え制御手段を有する。

【００５１】なお、パーソナルコンピュータ２４からト
リガ切り替え回路３５への切替え信号と、パーソナルコ
ンピュータ２４から高速シャッタ２０へのシャッタオン
／オフ（ｏｎ／ｏｆｆ）信号とは、バス３７からＩ／Ｏ
ポート３８を通して与えられる。

【００５２】又、パーソナルコンピュータ２４は、比較
演算部３４に設定されている基準カウント値を任意の値
に設定変更する機能と、内部発振器３６の発振周波数を
ＸＹステージ７ａ、７ｃなどの移動速度の変更に応じて
設定変更する機能とを有する。

【００５３】次に、上記の如く構成された装置の動作に
ついて説明する。

【００５４】エキシマレーザ３から出力されたパルスレ
ーザ光は、高速シャッタ２０を通過し、さらにマスク２
１を通過し、結像光学系２２によりガラス基板８のａ−
Ｓｉ膜上に照射される。

【００５５】一方、パーソナルコンピュータ２４は、バ
ス２５を介してＮＣ制御ボード２６にＸＹステージ７
ａ、７ｃの駆動指令を発する。

【００５６】ＮＣ制御ボード２６は、パーソナルコンピ
ュータ２４からの駆動指令を受け、ガラス基板８のａ−
Ｓｉ膜上にパルスレーザ光をラスタースキャンさせるた
めの２軸（ｘｙ軸）の各指令パルスを発する。図示する
関係上ｘ軸の指令パルスのみを示せば、この指令パルス
がサーボドライバ２７に送られる。このサーボドライバ
２７は、指令パルスに従ってリニアモータ７ｅを駆動す
る。

【００５７】このとき、Ｘステージ７ａの移動位置は、
リニアスケール７ｂによって検出され、この検出された
ｘ方向の位置信号がアンプ２８を介してサーボドライバ
２７にフィードバックされる。

【００５８】従って、サーボドライバ２７は、リニアス
ケール７ｂによって検出されたｘ方向の位置信号とｘ軸
の指令パルスとの偏差がなくなるようにリニアモータ７
ｅを駆動する。

【００５９】Ｙステージ７ｃも同様に、ｙ方向のリニア
スケールによって検出されたｙ方向の位置信号とｙ軸の
指令パルスとの偏差がなくなるようにｙ方向のリニアモ
ータを駆動する。

【００６０】これにより、エキシマレーザ３から出力さ
れたパルスレーザ光は、ガラス基板８のａ−Ｓｉ膜上に
ラスタースキャンされる。

【００６１】これと共に、フォーカスセンサ１２は、フ
ォーカス測定用光源２９からガラス基板８の表面上に光
を照射し、その反射光を受光してガラス基板８の表面の
高さ位置に応じたアナログ信号を出力する。このアナロ
グ信号は、アンプ３０により増幅された後、Ａ／Ｄ変換
器３１によりデジタル変換されてパーソナルコンピュー
タ２４に送られる。

【００６２】このパーソナルコンピュータ２４は、フォ
ーカスセンサ１２からのデジタル信号を取り込み、ガラ
ス基板８の表面の高さ位置が結像光学系２２の結像位置
に一致するようにｚ方向のリニアモータ７ｆを駆動する
指令を発して、オートフォース調整を行なう。

【００６３】ここで、ガラス基板８のａ−Ｓｉ膜上にパ
ルスレーザ光をラスタースキャンすることにより、ａ−
Ｓｉ膜を所定の粒径以上の巨大結晶粒のｐ−Ｓｉに多結
晶化する作用について説明する。

【００６４】エキシマレーザ３から出力された１ショッ
ト目、２ショット目、３ショット目、…、のパルスレー
ザ光が図３に示すマスク２１を通してガラス基板８上の
ａ−Ｓｉ膜に照射される。

【００６５】図４は１ショット目のパルスレーザ光がａ
−Ｓｉ膜上に照射されたときの多結晶化される各レーザ
照射領域Ｆ_１を示す。マスク２１の各ラインパターン２
３を通過したパルスレーザ光は、ガラス基板８上のａ−
Ｓｉ膜上に照射される。これらパルスレーザ光によるレ
ーザ照射領域Ｆ_１のａ−Ｓｉ膜が多結晶化される。

【００６６】各レーザ照射領域Ｆ_１は、それぞれビーム
幅５μｍ以内で、ピッチＭｐ１μｍ以上に設定されてい
る。これにより、各レーザ照射領域Ｆ_１では、レーザ照
射領域Ｆ_１の外縁から中央部分に向って結晶が成長し、
レーザ光照射領域Ｆ_１の全面が所定の粒径以上の大結晶
粒径の多結晶Ｓｉ膜に多結晶化する。これらレーザ照射
領域Ｆ_１では、互いに隣接するレーザ照射領域からの熱
影響を受けることはなく、ａ−Ｓｉ膜は多結晶化され
る。

【００６７】次に、図５は２ショット目のパルスレーザ
光がａ−Ｓｉ膜上に照射されたときの多結晶化されるレ
ーザ照射領域Ｆ_２を示す。２ショット目のパルスレーザ
光は、ガラス基板８が各ラインパターン２３のピッチ間
隔だけ移動したタイミングでａ−Ｓｉ膜上に照射され
る。

【００６８】従って、２ショット目のレーザ照射領域Ｆ
_２は、３本のレーザ照射領域Ｆ_２が１ショット目のレー
ザ照射領域Ｆ_１に隣接する。すなわち、レーザ照射領域
Ｆ_１とレーザ照射領域Ｆ_２とは、同一のラインパターン
２３を通過したパルスレーザでなく、異なるラインパタ
ーン２３を通過したパルスレーザにより形成される。

【００６９】これらレーザ照射領域Ｆ_２においても互い
に隣接するレーザ照射領域からの熱影響を受けることは
ない。レーザ照射領域Ｆ_２は、ａ−Ｓｉ膜が所定の粒径
以上の大結晶粒径に多結晶化される。

【００７０】次に、図６は３ショット目のパルスレーザ
がａ−Ｓｉ膜上に照射されたときの多結晶化されるレー
ザ照射領域Ｆ_２を示す。３ショット目のパルスレーザ光
は、ガラス基板８がさらに各ラインパターン２３のピッ
チ間隔だけ移動したタイミングでａ−Ｓｉ膜上に照射さ
れる。従って、３ショット目のレーザ照射領域Ｆ_３は、
３本のレーザ照射領域Ｆ_３が２ショット目のレーザ照射
領域Ｆ_２に隣接する。

【００７１】ここで、１ショット目、２ショット目、３
ショット目、…、のパルスレーザの各レーザ照射領域Ｆ
_１、Ｆ_２、Ｆ_３、…、は、互いに一部が重なり合う。こ
れでもａ−Ｓｉ膜が所定の粒径以上の大結晶粒径に多結
晶化されることは変わりない。

【００７２】これ以降、上記同様に、パルスレーザ光が
マスク２１を通してガラス基板８上のａ−Ｓｉ膜に照射
され、かつＸＹステージ７ａ、７ｃの動作によりガラス
基板８を一定の速度でスキャンされる。

【００７３】ところで、パルスレーザ光をガラス基板８
のａ−Ｓｉ膜上にラスタースキャンするとき、ＸＹステ
ージ７ａ、７ｃは、移動を開始時の一定速度に到達する
までの加速期間と、一定速度から減速して停止するまで
の期間と、主スキャンと副スキャンとの切り替えにおけ
る期間とにおいてそれぞれ加減速する。

【００７４】図７は例えばＸステージ７ａの移動動作に
おける速度変化を示す図であって、Ｘステージ７ａは、
移動を開始して一定速度に到達するまでの加速してから
一定速度で移動し、この後、一定速度から減速して停止
する。

【００７５】レーザ測長器１３は、Ｚステージ７ｄの側
面に設けられた測定片３２に対してレーザ光を照射して
その反射レーザ光を受光してＸＹＺステージ７の位置、
すなわちガラス基板８の位置を測定し、そのパルス位置
信号を出力する。

【００７６】カウンタ３３は、レーザ測長器１３から出
力されたパルス位置信号をカウントし、そのカウント値
を比較演算部３４に送る。

【００７７】この比較演算部３４は、カウンタ３３のカ
ウント値と予め設定された基準カウント値とを比較し、
カウンタ３３のカウント値が基準カウント値又は基準カ
ウント値を含む許容範囲内であってＸＹステージ７ａ、
７ｃが一定の速度で移動していれば、エキシマレーザ３
からパルスレーザ光を出力されるトリガ信号を出力す
る。このトリガ信号は、トリガ切り替え回路３５を通し
てエキシマレーザ３に与えられる。

【００７８】これにより、エキシマレーザ３は、ＸＹス
テージ７ａ、７ｃの一定の移動速度に同期してパルスレ
ーザ光を出力する。

【００７９】ところが、カウンタ３３のカウント値が基
準カウント値を含む許容範囲外であって、ＸＹステージ
７ａ、７ｃが加速又は減速していると、比較演算部３４
は、その旨をパーソナルコンピュータ２４に通知する。

【００８０】このパーソナルコンピュータ２４は、ＸＹ
ステージ７ａ、７ｃの加速又は減速の旨を受けると、こ
れら加減速の期間において、トリガ切り替え回路３５を
比較演算部３４側から内部発振器３６側に切り替えて、
内部発振器３６から出力されるパルス信号をトリガ信号
としてエキシマレーザ３に与える。

【００８１】これと共にパーソナルコンピュータ２４
は、高速シャッタ２０に対してシャッタオンの信号を出
力し、高速シャッタ２０を遮断動作させる。

【００８２】図７ではＸステージ７ａが移動を開始して
一定速度に到達するまでの期間と、一定速度から減速し
て停止するまでの期間とにおいて、それぞれ内部発振器
３６から出力されるパルス信号がトリガ信号としてエキ
シマレーザ３に与えられ、かつ高速シャッタ２０が遮断
動作する。

【００８３】このように上記一実施の形態においては、
パルスレーザ光をガラス基板８のａ−Ｓｉ膜上にラスタ
ースキャンするとき、ＸＹステージ７ａ、７ｃの移動開
始時の一定速度に到達するまでの期間と、一定速度から
減速して停止するまでの期間と、主スキャンと副スキャ
ンとの切り替えにおける期間とにおける各加減速を検出
すると、エキシマレーザ３に与えるトリガ信号を、ＸＹ
ステージ７ａ、７ｃの移動に同期したトリガ信号から内
部発振器３６から出力されるパルス信号をトリガ信号と
して切り替え、かつエキシマレーザ３から出力されるパ
ルスレーザ光を高速シャッタ２０により遮断する。

【００８４】これにより、ＸＹステージ７ａ、７ｃの移
動速度が加減速しても、エキシマレーザ３からはＸＹス
テージ７ａ、７ｃが一定の速度で移動しているときとほ
ぼ同一の繰り返し周波数でパルスレーザ光の出力を継続
させることで、エキシマレーザ３のパルスエネルギを安
定性を保つことができる。

【００８５】エキシマレーザ３は、ＸＹステージ７ａ、
７ｃの加減速で、パルスレーザ光出力の繰り返し周波数
が変化すると、チューブ温度等が変化し、パルスエネル
ギの不安定性をもたらすために、常に一定の周波数でパ
ルスレーザ光を出力し続けることが好ましい。

【００８６】従って、内部発振器３６から出力されるパ
ルス信号をトリガ信号としてエキシマレーザ３に与えて
パルスレーザ光の出力を継続させることにより、エキシ
マレーザ３のパルスエネルギを安定性を保つことができ
る。

【００８７】又、ＸＹステージ７ａ、７ｃの移動速度が
加減速したときのパルスレーザ光は、高速シャッタ２０
で遮断されるので、不安定な繰り返し数でかつ不安定な
パルスエネルギのパルスレーザ光をガラス基板８上のａ
−Ｓｉ膜に照射することはなく、ガラス基板８上の全面
のａ−Ｓｉ膜が所定の粒径以上の大結晶粒径に多結晶化
される。

【００８８】レーザ測長器１３は、ガラス基板８上のａ
−Ｓｉ膜の加工点の出来るだけできるだけ近傍である例
えばガラス基板８の直下に当たるＺステージ７ｄの側面
に設けられた測定片３２においてＸＹＺステージ７の位
置を測定するので、ＸＹＺステージ７の揺動（ピッチン
グ、ヨーイング）の影響を受けることなくＸＹＺステー
ジ７の位置を測定できる。

【００８９】又、フォーカスセンサ１２により検出され
たガラス基板８の表面の高さ位置に応じて結像光学系２
２の結像位置に一致するようにｚ方向のリニアモータ７
ｆを駆動してオートフォース調整するので、常にフォー
カス位置を安定させることができる。

【００９０】なお、本発明は、上記一実施の形態に限定
されるものでなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない
範囲で種々に変形することが可能である。

【００９１】さらに、上記実施形態には、種々の段階の
発明が含まれており、開示されている複数の構成要件に
おける適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出でき
る。例えば、実施形態に示されている全構成要件から幾
つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとす
る課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で
述べられている効果が得られる場合には、この構成要件
が削除された構成が発明として抽出できる。

【００９２】例えば、上記一実施の形態では、ガラス基
板８の面上にパルスレーザ光をラスタスキャンさせてい
るが、ガラス基板８の全面にパルスレーザ光を照射する
方法であれば、いかなるスキャン方式を用いてもよい。

【００９３】ＸＹＺステージ７の位置測定をレーザ測長
器１３を用いて行なっているが、これに限らず、リニア
スケールを用いてもよい。

【００９４】

【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、ス
テージの揺動や速度の加減速の影響を受けずに安定性の
ある加工ができるレーザ加工方法及びその装置を提供で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わるレーザ加工装置の一実施の形態
を示す全体構成図。

【図２】本発明に係わるレーザ加工装置の一実施の形態
における制御系の構成図。

【図３】本発明に係わるレーザ加工装置の一実施の形態
におけるマスクの構成図。

【図４】本発明に係わるレーザ加工装置の一実施の形態
における１ショット目のパルスレーサ光により結晶化さ
れた領域を示す図。

【図５】本発明に係わるレーザ加工装置の一実施の形態
における２ショット目のパルスレーサ光により結晶化さ
れた領域を示す図。

【図６】本発明に係わるレーザ加工装置の一実施の形態
における３ショット目のパルスレーサ光により結晶化さ
れた領域を示す図。

【図７】本発明に係わるレーザ加工装置の一実施の形態
におけるエキシマレーザへのトリガ信号と高速シャッタ
の開閉動作とを示す図。

【符号の説明】

１，２：架台 ３：エキシマレーザ ４：隔離壁 ５：配管 ６：温度安定化装置 ７：ＸＹＺステージ ８：ガラス基板 ９：高速シャッタ用筒 １０：結像光学系用筒 １１：連結筒 １２：フォーカスセンサ １３：レーザ測長器 ２０：高速シャッタ ２１：マスク ２２：結像光学系 ２３：ラインパターン ２４：パーソナルコンピュータ ２６：ＮＣ制御ボード ２７：サーボドライバ ２９：フォーカス測定用光源 ３１：Ａ／Ｄ変換器 ３３：カウンタ ３４：比較演算部 ３５：トリガ切り替え回路 ３６：内部発振器

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被加工物に対するパルスレーザ光の照射
   位置と前記被加工物とを相互に移動し、かつこの相互の
   移動距離に応じて前記パルスレーザ光を前記被加工物に
   照射するレーザ加工方法において、 前記相互の移動速度が加速又は減速したことを検出する
   と、予め設定された一定周期のパルス信号に同期して前
   記パルスレーザ光の出力を継続し、かつ前記相互の移動
   速度の加速又は減速の期間に前記距離に応じた前記パル
   スレーザ光の前記被加工物への照射を遮断することを特
   徴とするレーザ加工方法。
2. 【請求項２】 レーザ装置から出力されたパルスレーザ
   光の照射位置と被加工物とを相互に移動し、この相互の
   移動距離に応じて前記レーザ装置から前記パルスレーザ
   光を出力させるレーザ加工装置において、 一定周期のパルス信号を出力する発振手段と、 前記相互の移動速度の加速又は減速を検出する速度検出
   手段と、 この速度検出手段により前記相互の移動速度の加速又は
   減速が検出されると、前記レーザ装置からの前記パルス
   レーザ光の出力タイミングを前記発振手段から出力され
   る前記パルス信号に同期したタイミングに切り替える切
   替手段と、 前記速度検出手段により検出される前記相互の移動速度
   の加速又は減速の期間に前記移動距離に応じた前記パル
   スレーザ光の前記被加工物への照射を遮断する遮断手段
   と、を具備したことを特徴とするレーザ加工装置。
3. 【請求項３】 前記発振手段は、前記パルスレーザ光の
   照射位置と前記被加工物とが一定の速度で相互に移動す
   るときの前記パルスレーザ光の出力タイミングと同期し
   たタイミングの前記パルス信号を出力することを特徴と
   する請求項２記載のレーザ加工装置。
4. 【請求項４】 レーザ装置から出力されたパルスレーザ
   光を被加工物に照射して前記被加工物を加工するレーザ
   加工装置において、 前記パルスレーザ光を出力するレーザ装置と、 前記被加工物を載置して移動し、前記レーザ装置から出
   力された前記パルスレーザ光を前記被加工物上に主走査
   及び副走査させて前記被加工物の全面に前記パルスレー
   ザ光を照射させるステージと、 このステージの移動位置を測定する測長器と、 この測長器により測定された前記ステージの移動位置に
   応じて前記レーザ装置から前記パルスレーザ光を出力さ
   せるトリガ信号を出力し、かつ前記ステージの移動位置
   に基づいて前記ステージの加速又は減速を検出する同期
   回路と、 前記ステージによる前記主走査の移動速度に略同期した
   パルス信号を出力する発振器と、 前記レーザ装置から出力される前記パルスレーザ光を通
   過又は遮断するシャッタと、 通常は前記同期回路から出力された前記トリガ信号を前
   記レーザ装置に与え、前記同期回路により前記ステージ
   の加速又は減速が検出されると、前記発振器から出力さ
   れる前記パルス信号をトリガ信号として前記レーザ装置
   に与え、かつ前記シャッタを遮断動作させるトリガ切替
   え制御手段と、を具備したことを特徴とするレーザ加工
   装置。
5. 【請求項５】 前記ステージは、一定速度に到達するま
   でに加速し、一定速度から停止するまでに減速し、かつ
   前記主走査と前記副走査との切替え期間に加減速し、 前記トリガ切替え制御手段は、これらステージの加減速
   期間に前記発振器から出力される前記パルス信号をトリ
   ガ信号として前記レーザ装置に与え、かつ前記シャッタ
   を遮断動作させる、ことを特徴とする請求項４記載のレ
   ーザ加工装置。
6. 【請求項６】 前記被加工物は、ガラス基板上に形成さ
   れたアモルファスシリコンであり、 前記レーザ装置からエキシマレーザ光を前記アモルファ
   スシリコンに照射し、所定の粒径以上の大粒径からなる
   多結晶シリコン膜に多結晶化する、ことを特徴とする請
   求項２又は４記載のレーザ加工装置。