JP2006216820A - Laser beam machining method, laser processing apparatus and crystallization apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、レーザ加工方法、レーザ加工装置および結晶化装置に関するものである。 The present invention relates to a laser processing method, a laser processing apparatus, and a crystallization apparatus.
パルスレーザ光であるエキシマレーザを用いた加工技術は、アブレーション(蒸散)、加熱、溶融などのプロセス用途に広く実用されている。近年、特にアブレーション技術は、プラスチックなどのやわらかい有機物や、難加工材と呼ばれるセラミック、石英など、広範囲に利用することが検討されている。エキシマレーザは高いフォトンエネルギー(5eV以上)を持つため分子間の結合に直接作用することから、高い加工性能が実現される。応用例として、ファイバーグレーティング形成のための石英アブレーション、インクジェットプリンタなどのノズル加工などが挙げられる。 Processing technology using excimer laser, which is pulsed laser light, is widely used in process applications such as ablation (transpiration), heating, and melting. In recent years, the use of ablation techniques in a wide range such as soft organic materials such as plastic, ceramics and quartz called difficult-to-process materials, etc. has been studied. Since excimer laser has high photon energy (5 eV or more), it directly acts on the bond between molecules, so that high processing performance is realized. Examples of applications include quartz ablation for forming fiber gratings and nozzle processing for inkjet printers.
具体的には、レーザ加工技術において、数10Wから数100W程度のハイパワーレーザ光が使用され、それによって数ミクロンから数百ミクロンの微細加工が実用化されている。例えばエキシマレーザを用いた加工装置では、ガラス基板などの透光性基板にアモルファスシリコンを成膜して、レーザ照射を行って結晶化する装置がある。この装置の照光学系は,エキシマレーザ光をホモジナイザにより光照射断面の強度を均一にし,細長い矩形の開口を有する金属マスクを通して矩形状に整形(例えば断面形状は,150mm×200μm)して出射する。この出射されたレーザ光は、ガラス基板上に堆積された非晶質シリコン薄膜の表面を上記矩形上に整形されたレーザの矩形の長軸方向と直角方向に走査され、短軸方向に10μm間隔で入射し、レーザ照射している。このレーザ光を吸収したシリコン薄膜の領域は、溶融シリコンを経た後,結晶シリコンに変換される。この技術では,一般のガラスやプラスチック基板を用いたとしても基板に熱損傷は生じない。なぜなら,エキシマレーザは発光時間が20ns程度のパルスレーザであり,結晶化は50ないし100ns程度で完了するからである。結晶粒径は、レーザエネルギ密度に依存しており,粒径0.1ないし1μm程度の多結晶薄膜を形成することができる。 Specifically, in laser processing technology, high power laser light of about several tens of watts to several hundreds of watts is used, and fine processing of several microns to several hundred microns is put into practical use. For example, in a processing apparatus using an excimer laser, there is an apparatus in which amorphous silicon is formed on a light-transmitting substrate such as a glass substrate and crystallized by laser irradiation. The illumination optical system of this apparatus emits excimer laser light by making the intensity of the light irradiation cross section uniform with a homogenizer and shaping it into a rectangular shape through a metal mask having an elongated rectangular opening (for example, the cross-sectional shape is 150 mm × 200 μm). . The emitted laser light is scanned in a direction perpendicular to the major axis direction of the laser rectangle shaped on the rectangle on the surface of the amorphous silicon thin film deposited on the glass substrate, and spaced by 10 μm in the minor axis direction. And is irradiated with a laser. The region of the silicon thin film that has absorbed the laser light is converted into crystalline silicon after passing through molten silicon. With this technology, even if a general glass or plastic substrate is used, the substrate is not thermally damaged. This is because the excimer laser is a pulse laser having a light emission time of about 20 ns, and crystallization is completed in about 50 to 100 ns. The crystal grain size depends on the laser energy density, and a polycrystalline thin film having a grain size of about 0.1 to 1 μm can be formed.
このような非晶質膜を多結晶化するためのエキシマレーザアニール(この場合、レーザ加工は加熱によるものである)技術は液晶ディスプレイなどの駆動素子に用いられている薄膜トランジスタの高性能化技術として利用されている。 Excimer laser annealing (in this case, laser processing is by heating) for polycrystallizing such an amorphous film is a technique for improving the performance of thin film transistors used in driving elements such as liquid crystal displays. It's being used.
加工に使用するレーザ光の波長に対して被加工材の吸収係数が高ければ、レーザ光の殆どは被加工材に吸収され問題は生じにくいが、吸収が少ない場合(レーザ波長に対し透明に近い場合)は、加工中に問題が発生しやすい。例えば、被加工材としてガラス基板を用いた場合、加工レーザの波長に対して弱い吸収(吸収係数が小さい)しかない。加工用に使用するレーザ光の吸収量は、被加工材の吸収係数と厚さによって決まる。従って、ある程度の厚み(1mm程度)があれば裏面に到達する光は無視できるが、薄くなると吸収しきれなくなる。軽量化のためにガラスの薄膜化が進んでいるため、レーザ光は吸収しきれなくなる。その結果、透過した光により、以下のような問題が発生していることが判った。 If the work material has a high absorption coefficient with respect to the wavelength of the laser light used for processing, most of the laser light is absorbed by the work material and hardly causes problems, but if the absorption is low (transparent to the laser wavelength) If), problems are likely to occur during processing. For example, when a glass substrate is used as a workpiece, there is only weak absorption (small absorption coefficient) with respect to the wavelength of the processing laser. The amount of absorption of laser light used for processing is determined by the absorption coefficient and thickness of the workpiece. Therefore, if there is a certain thickness (about 1 mm), the light reaching the back surface can be ignored, but if it becomes thinner, it cannot be absorbed completely. Since the thinning of the glass is progressing for weight reduction, the laser beam cannot be absorbed completely. As a result, it was found that the following problems occurred due to the transmitted light.
被加工材である基板を透過して、基板を載置しているステージに到達したレーザ光は、ステージ表面に入射する。レーザ光の波長は、ステージを透過しないので、ステージ表面を著しく加熱し、アブレーション現象(蒸散)を起こす。アブレーションによってステージ表面から飛散した蒸散物は基板裏面を汚す汚染物になる。またアブレーションによって基板ステージの表面自体は荒れ、基板の位置精度を狂わせたり、基板裏面を傷つける等の問題が発生する。また、基板ステージに到達したレーザ光がステージ表面で反射し、再び基板に入射して意図しない加工が生じてしまうなどの問題もある。具体的には、例えばアモルファスシリコンを結晶化するプロセスでは、ステージ反射光によって意図しないところを結晶化(加工)してしまう。基板ステージ表面での反射を考慮した場合、鏡を置いた場合と同じであるから、レーザ装置から基板までの光学系以外に、基板透過後のステージ表面での反射光がどのように焦点を結ぶかなどの複雑な光学系のトレースが必要となる。 Laser light that has passed through the substrate, which is a workpiece, and reached the stage on which the substrate is placed enters the stage surface. Since the wavelength of the laser beam does not pass through the stage, the stage surface is heated significantly, causing ablation (transpiration). The transpiration material scattered from the surface of the stage by ablation becomes a contaminant that stains the back surface of the substrate. Also, the surface of the substrate stage itself becomes rough due to ablation, and problems such as deteriorating the positional accuracy of the substrate and damaging the back surface of the substrate occur. Another problem is that laser light that reaches the substrate stage is reflected on the surface of the stage and is incident on the substrate again to cause unintended processing. Specifically, for example, in the process of crystallizing amorphous silicon, an unintended place is crystallized (processed) by the stage reflected light. When reflection on the substrate stage surface is considered, it is the same as when a mirror is placed, so how is the reflected light on the stage surface after passing through the substrate focused in addition to the optical system from the laser device to the substrate? Such complicated optical system traces are required.
本発明は、上記点に対処してなされたもので、ステージ表面での意図しないレーザ光の反射による被加工基板の加工や、ステージ表面のアブレーションによって被加工基板の裏面を汚染しないためのレーザ加工方法、レーザ加工装置および結晶化装置を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in response to the above-described points, and processing of a substrate to be processed by unintentional reflection of laser light on the surface of the stage and laser processing for preventing contamination of the back surface of the substrate to be processed by ablation of the stage surface. It is an object of the present invention to provide a method, a laser processing apparatus, and a crystallization apparatus.
かくして、本発明の一態様に係わるレーザ光源から出射されたレーザ光をステージ表面に載置された被加工材に集光させて加工するレーザ加工方法は、前記被加工材を透過した透過レーザ光に対して、前記ステージで吸収および透過の少なくとも一方を行う工程を具備することを特徴とする。 Thus, a laser processing method for processing a laser beam emitted from a laser light source according to one embodiment of the present invention by condensing the laser beam on a workpiece placed on the surface of the stage is a transmitted laser beam transmitted through the workpiece. On the other hand, the method includes a step of performing at least one of absorption and transmission at the stage.
前記レーザ光は、好ましくは、ホモジナイザ素子により前記レ−ザ光の空間強度分布を均一化したレーザ光である。 The laser beam is preferably a laser beam in which the spatial intensity distribution of the laser beam is made uniform by a homogenizer element.
好ましくは、前記ホモジナイザ素子の出射側光路に位相変調素子を設け、前記ホモジナイザ素子で均一化されたレーザ光に対して空間強度分布を変調する工程を、さらに具備する。 Preferably, the method further includes a step of providing a phase modulation element in an output side optical path of the homogenizer element, and modulating a spatial intensity distribution with respect to the laser light made uniform by the homogenizer element.
本発明の他の態様に係わるステージ表面に載置された被加工材をレーザ光源から出射されたレーザ光により加工するレーザ加工装置は、前記ステージの少なくとも前記被加工材が載置される表面は、前記レーザ光に対してレーザ透過体およびレーザ吸収体のうちの少なくとも1つで構成されていることを特徴とする。 According to another aspect of the present invention, there is provided a laser processing apparatus for processing a workpiece placed on a stage surface by a laser beam emitted from a laser light source, wherein at least the surface of the stage on which the workpiece is placed is The laser beam is composed of at least one of a laser transmitting body and a laser absorbing body.
前記ステージの少なくとも前記被加工材が載置される表面には、好ましくは、反射防止膜が設けられている。 An antireflection film is preferably provided on at least the surface of the stage on which the workpiece is placed.
前記ステージの少なくとも前記被加工材が載置される表面には、好ましくは、凹凸構造が設けられている。 An uneven structure is preferably provided on at least the surface of the stage on which the workpiece is placed.
好ましくは、前記レーザ光の光路には前記レーザ光の空間強度分布を均一化するホモジナイザを更に具備する。 Preferably, the optical path of the laser beam further includes a homogenizer for making the spatial intensity distribution of the laser beam uniform.
本発明のさらに他の態様に係わるレーザ光源からのレーザ光を光強度変調してステージ表面に載置された被結晶化基板を照射することによりこの被結晶化基板を結晶化する結晶化装置は、前記ステージの少なくとも前記被結晶化基板が載置される表面は、前記レーザに対してレーザ透過体およびレーザ吸収体のうちの少なくとも1つで構成されていることを特徴とする。 A crystallization apparatus for crystallizing a crystallized substrate by irradiating the crystallized substrate placed on the stage surface by modulating the light intensity of a laser beam from a laser light source according to still another aspect of the present invention. The at least surface of the stage on which the crystallized substrate is placed is made up of at least one of a laser transmitting body and a laser absorbing body with respect to the laser.
本発明によれば、従来の欠点が解決され、ステージ表面でのレーザ光の反射やステージ表面のアブレーションを低減し、被加工材もしくは被結晶化基板の裏面を汚染しないレーザ加工方法、レーザ加工装置および結晶化装置を提供する。 According to the present invention, a laser processing method and a laser processing apparatus that solve the conventional drawbacks, reduce the reflection of the laser beam on the stage surface and reduce the ablation of the stage surface, and do not contaminate the work material or the back surface of the crystallized substrate. And a crystallization apparatus.
また、基板表面からの反射により意図しないところが加工、もしくは結晶化されることを防止するレーザ加工方法、レーザ加工装置もしくは結晶化装置を提供する。 Further, the present invention provides a laser processing method, a laser processing apparatus, or a crystallization apparatus for preventing an unintended portion from being processed or crystallized due to reflection from a substrate surface.
次に図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。まず図1、図2には本発明に係るエキシマレーザ加工装置例えば結晶化装置1の概略を示す。図1に示すように、この結晶化装置1は、照明系2と、この照明系2の光軸上に設けられた光学素子13と、この光学素子13の光軸上に設けられた集光レンズ例えば結像光学レンズ系14と、この結像光学レンズ系14の光軸上に設けられる被加工材22と、これを支持するステージ25例えばX−Y−Z−θステージとからなっている。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. First, FIG. 1 and FIG. 2 show an outline of an excimer laser processing apparatus such as a
照明系2は、例えば図2に示す光学系であり、照明系2の構成を擬態的に説明する。照明系2は、例えば光源11とホモジナイザ例えばホモジナイズ光学系12とからなる。光源11は、308nmの波長を有するパルス光を出射するXeClエキシマレーザ光源11を備えている。なお、光源11としては、XeClエキシマレーザ光源以外にも波長248nmのパルス光を出射するKrFエキシマレーザ、波長193nmのパルス光を出射するArFレーザなどのその他のエキシマレーザも最適である。また、光源11としては、さらにYAGレーザ光源等の他のレーザ光源でもよい。光源11は、非単結晶半導体膜23例えば非晶質シリコン膜を溶融するエネルギを出力する他の適当な光源を用いることもできる。
The
前記ホモジナイズ光学系12は、光源11からのレーザ光の光軸上に順次配設された例えばビームエキスパンダ12aと、第1フライアイレンズ12bと、第1コンデンサー光学系12cと、第2フライアイレンズ12dと、第2コンデンサー光学系12eとを有する。ホモジナイズ光学系12は、以下に説明するように、光源11から出射されたレーザ光を光束の断面内において光強度および光学素子13への入射角を均一化処理する。
The homogenizing
照明系2において、光源11から入射されたレーザ光は、ビームエキスパンダ12aを介して拡大された後、第1フライアイレンズ12bに入射する。この第1フライアイレンズ12bの後側焦点面には複数の光源が形成され、これらの複数の光源からの光束は第1コンデンサー光学系12cを介して、第2フライアイレンズ12dの入射面を重畳的に照明する。その結果、第2フライアイレンズ12dの後側焦点面には、第1フライアイレンズ12bの後側焦点面よりも多くの多数の光源が形成される。第2フライアイレンズ12dの後側焦点面に形成された多数の光源からの光束は、第2コンデンサー光学系12eを介して、光学素子13に入射し、重畳的に照明する。
In the
この結果、ホモジナイズ光学系12の第1フライアイレンズ12bおよび第1コンデンサー光学系12cは、第1ホモジナイザを構成し、光学素子13に入射するレーザ光の入射角度に関する均一化処理を行なう。また、第2フライアイレンズ12dおよび第2コンデンサー光学系12eは、第2ホモジナイザを構成し、この第2ホモジナイザにより第1ホモジナイザからの入射角度が均一化されたレーザ光について光学素子13上での面内各位置での光強度に関する均一化を行なう。こうして、照明系2は、ほぼ均一な光強度分布を有するレーザ光を形成し、このレーザ光が光学素子13を照射する。
As a result, the first fly-
前記光学素子13は強度分布を整形する機能を有した光学部品であり、例えば、レーザ光の周辺光を遮光して、中央光の比較的均一光を透過させるための矩形状に開口部を有する金属マスクや、石英等の透過光学部品に非透過性の材料を蒸着し、矩形状に非透過性材料をエッチング除去した石英等を母材とした光学マスクでも良い。さらに光学素子13は、例えば位相変調素子である位相シフタであっても良い。この位相シフタは、ホモジナイズ光学系12からの出射光を位相変調して逆ピーク状の光強度最小分布のレーザビームを出射する光学素子である。この位相シフタは、透明基板例えば石英ガラスに形成された凹凸パターンを有するものである。この凹凸パターンには、ラインアンドスペースパターンと面積変調パターンとがある。
The
前記位相シフタは、透明体例えば石英基材に凹凸段差をつけ、段差の境界でレーザ光の回折と干渉を起こさせ、レーザ光強度に周期的な空間分布を付与するものである。位相シフタは、例えば段差部x=0を境界として左右で180°の位相差を付けたものがある。一般にレーザ光の波長をλとすると、屈折率nの透明媒質を透明基材上に形成して180°の位相差を付けるには、透明媒質の膜厚tは、t=λ/2(n−1)で与えられる。 The phase shifter is provided with an uneven step on a transparent body, for example, a quartz substrate, causes laser beam diffraction and interference at the step boundary, and imparts a periodic spatial distribution to the laser beam intensity. Some phase shifters have a phase difference of 180 ° on the left and right with the stepped portion x = 0 as a boundary, for example. In general, when a wavelength of laser light is λ, a transparent medium having a refractive index n is formed on a transparent substrate to give a phase difference of 180 °. The film thickness t of the transparent medium is t = λ / 2 (n -1).
例えば、石英基材の屈折率を1.46とすると、XeClエキシマレーザ光の波長が308nmであるから、180°の位相差を付けるためには、334.8nmの段差をフォトエッチング等の方法で形成する。 For example, assuming that the refractive index of the quartz substrate is 1.46, the wavelength of the XeCl excimer laser light is 308 nm. Therefore, in order to add a phase difference of 180 °, a step of 334.8 nm is formed by a method such as photoetching. Form.
またSiNx膜を透明媒質とする場合、PECVD、LPCVD等で成膜されたSiNx膜の屈折率は2近傍であることより、SiNx膜を石英基材上に154nm成膜し、フォトエッチングして段差を付ければ良い。例えば180°の位相差をつけた位相シフタを通過したレーザ光の強度は、周期的強弱のパターンを示す。 Also, when the SiNx film is used as a transparent medium, the refractive index of the SiNx film formed by PECVD, LPCVD, etc. is near 2, so that the SiNx film is formed on the quartz substrate at 154 nm and is stepped by photoetching. You can add. For example, the intensity of laser light that has passed through a phase shifter with a phase difference of 180 ° shows a pattern of periodic strength.
この実施形態では、位相シフトパターンの幅とパターン間距離はともに例えば3μmである。位相差は必ずしも180°である必要はなく、レーザ光に強弱を実現できる位相差であればよい。 In this embodiment, the width of the phase shift pattern and the distance between the patterns are both 3 μm, for example. The phase difference does not necessarily need to be 180 °, and may be any phase difference that can realize the strength of the laser beam.
光学素子13で位相変調されたレーザ光は、集光レンズ例えば結像光学レンズ系14を介して、被加工材22上に集光される。ここで、結像光学レンズ系14は、光学素子13のパターン面と被加工材22とを光学的に共役に配置している。換言すれば、被加工材22は、光学素子13のパターン面と光学的に共役な面(結像光学レンズ系14の像面)に設定されるようにステージ25の高さ位置が補正される。結像光学レンズ系14は、正レンズ群14aと、正レンズ群14bと、これらの間に設けられた開口絞り14cとを備えている。結像光学レンズ系14は、光学素子13の像を等倍又は変倍、例えば1/5に縮小して被加工材22に結像させる光学レンズである。
The laser light phase-modulated by the
前記開口絞り14cは、開口部(光透過部)の大きさの異なる複数の開口絞りを有し、これらの開口絞り14cは、光路に対して交換可能に構成されている。あるいは、開口絞り14cは、開口部の大きさを連続的に変化させることのできる1つの虹彩絞りでもよい。いずれにしても、開口絞り14cの開口部の大きさ(ひいては結像光学レンズ系14の像側開口数NA)は、後述するように、被加工材22上において所要の光強度分布を発生させるように設定されている。なお、結像光学レンズ系14は、屈折型の光学系であってもよいし、反射型の光学系であってもよいし、屈折反射型の光学系であってもよく、形式には拘束されない。
The aperture stop 14c has a plurality of aperture stops having different sizes of openings (light transmission portions), and these aperture stops 14c are configured to be exchangeable with respect to the optical path. Alternatively, the aperture stop 14c may be one iris stop that can continuously change the size of the opening. In any case, the size of the aperture of the aperture stop 14c (and hence the image-side numerical aperture NA of the imaging optical lens system 14) generates a required light intensity distribution on the
前記被加工材22は、図1に示すように、たとえば液晶ディスプレイ用板ガラスであるガラス基板22aの上に化学気相成長法(CVD)又はスパッタリング法により下地絶縁層22bとして酸化シリコン層を、被結晶化対象層として非単結晶半導体膜23例えば非晶質シリコン膜を、さらにキャップ膜22cとして酸化シリコン層を順次形成したものでもある。しかし、ガラス基板22aに限定されることはなく、例えばポリイミド基板、プラスチック基板、又は半導体基板などでもよい。
As shown in FIG. 1, the
ステージ25は、被加工材22を支持し、被加工材22を加工位置に高精度に位置合わせするためのステージである。ステージ25は、X−Y−Z−θステージ25が望ましい。X−Y−Z−θステージ25は、X軸方向に移動するXテーブルが設けられ、このXテーブル上にY軸方向に移動するYテーブルが設けられ、このYテーブル上にZ軸方向に移動するZテーブルが設けられ、このZテーブル上にθ方向に回転移動するθテーブルが設けられる。ステージ25の材質は、被加工材を透過した透過レーザが入射したとき反射光を減少させ、吸収、透過の少なくとも1つの特性を有する材料である。
The
下地絶縁層22bは、例えばSiO2が膜厚500〜1000nm形成される。下地絶縁層22bは、非単結晶半導体膜23例えば非晶質シリコン膜とガラス基板22aが直接接触して、このガラス基板22aから析出したNaなどの異物が非晶質シリコン膜23に混入するのを防止し、非晶質シリコン膜23の結晶化工程時の溶融温度が直接ガラス基板22aに伝熱されるのを防止し、溶融温度の蓄熱効果により大粒径の結晶化に寄与する。
The
非晶質シリコン膜23は、実際に加工される対象物であり、結晶化処理される膜である。非晶質シリコン膜23は、膜厚例えば30〜260nmに選択される。キャップ膜22cは、結晶化工程時に非晶質シリコン膜23が溶融したとき発生する熱を蓄熱し、この蓄熱作用が大粒径の結晶化領域の形成に寄与する。このキャップ膜は、絶縁膜例えば酸化シリコン膜(SiO2)であり、膜厚が100〜400nm、例えば300nmである。キャップ膜は、入射するレーザ光の一部を吸収して発熱し、この熱を蓄熱するSiOX層を積層してもよい。
The
以下に、図1に示すような構造を有する被加工材22の結晶化工程について説明する。前記被加工材22は、公知の方法により結晶化装置1のステージ25上に自動的に搬送され、予め定められた所定の位置に位置決めされて載置され、真空チャックや静電チャックなどにより保持される。
Below, the crystallization process of the to-
次に、被加工材22に設けられたアライメントマークを基に微位置合わせをさせる。
Next, fine alignment is performed based on the alignment marks provided on the
次に、実際の結晶化工程を、図3の工程フローチャート1(工程2〜工程8)を参照して説明する。下記説明で(工程x、xは数値)と表記しているものは図3の各工程符号を示すものである。レーザ光源11からパルスレーザ光が出射され(工程2)、この出射されたパルスレーザ光はホモジナイズ光学系12によりビーム径内で光強度の均一化、および光学素子13への入射角の均一化がなされる(工程3)。
Next, an actual crystallization process will be described with reference to process flowchart 1 (
レーザ光は、例えば波長308nmのXeClエキシマレーザ光であり、1ショットのパルス継続時間は1〜10nsecである。上記条件で光学素子13に、パルスレーザ光を照射すると、周期的に形成された光学素子13例えば位相変調素子に入射したパルスレーザ光は、段差部で回折と干渉を起こす。この結果、光学素子13である位相変調素子は、周期的に変化する逆ピークパターン状の強弱の光強度分布を生成する(工程4)。
The laser light is, for example, XeCl excimer laser light having a wavelength of 308 nm, and the pulse duration of one shot is 1 to 10 nsec. When the
この逆ピークパターン状の強弱の光強度分布は、最小光強度から最大光強度で非晶質シリコン膜23を溶融させる強度のレーザ光強度を出力することが望ましい。光学素子13を通過したパルスレーザ光は、結像光学レンズ系14により被加工材22に集束して(工程5)非晶質シリコン膜23に入射する。
The intensity distribution of the intensity of the reverse peak pattern desirably outputs a laser beam intensity that melts the
入射したパルスレーザ光は、キャップ膜22cの酸化シリコン層をほとんど透過し、非晶質シリコン膜23に吸収される。この結果、非晶質シリコン膜23の被照射領域は、加熱され、溶融される。この溶融したときの熱は、下地絶縁層22b、キャップ膜22cに蓄熱される。
The incident pulse laser light is almost transmitted through the silicon oxide layer of the
パルスレーザ光の照射が遮断期間になると、被照射領域は、高速で降温しようとするが、表裏面に設けられているキャップ膜22cおよび下地絶縁層22bの酸化シリコン膜に蓄熱されている熱により、降温速度が極めて緩やかとなる。このとき、被照射領域の降温は、光学素子13により生成された逆ピークパターンの光強度分布に応じて降温し、横方向に順次結晶成長する(工程6)。
When the irradiation of the pulse laser beam is in the cut-off period, the irradiated region tries to cool down at high speed, but due to the heat stored in the
換言すれば、被照射領域内溶融領域での凝固位置は、順次低温側から高温側に漸次移動する。即ち、結晶成長開始位置から結晶成長終了位置に向かって横方向に結晶成長する。このようにして結晶成長された結晶化領域は、1又は複数個のTFTを形成するのに充分な大きさである。 In other words, the solidification position in the melted region in the irradiated region gradually moves from the low temperature side to the high temperature side. That is, the crystal grows laterally from the crystal growth start position toward the crystal growth end position. The crystallized region thus crystal-grown is large enough to form one or more TFTs.
照射されたレーザ光に対して透過性を有する被加工材22において、照射レーザ光は、被加工材22を透過し、ステージ25の表面に達する。本発明の実施形態に係るステージ25は、被加工材22を透過した透過レーザ光を吸収または透過するか(工程7)、透過レーザ光を拡散反射し(工程8)、透過レーザ光の問題点を解消する。
In the
結晶化装置1は、予め記憶されたプログラムにより自動的に次の非晶質シリコン膜23の結晶化領域にパルスレーザ光を照射して結晶化領域を形成する。次の結晶化位置への移動は、被加工材22と光源11とを相対的に移動例えばステージ25を移動させて位置選択することができる。
The
被結晶化領域が選択され、位置合わせが完了したとき、次のパルスレーザ光が出射される。このようなレーザ光のショットを繰り返することにより被加工材22の広い範囲の結晶化を行うことができる。このようにして結晶化工程を終了する。
When a region to be crystallized is selected and alignment is completed, the next pulse laser beam is emitted. By repeating such laser beam shots, the
以上では、レーザ加工工程として、例としてレーザによる結晶化工程について説明した。しかしレーザ加工は、結晶化のみに限られるものではなく、レーザが有する光強度の強さにより成されるものであり、アブレーション(蒸散)、加熱、溶融、活性化等も含むものである。上記で説明した結晶化工程は、被加工材22の表面の非晶質シリコン膜23の結晶工程について説明したが、被加工材22自体を加工する場合もあるし、非晶質シリコン膜の結晶化工程のように被加工材22の表面23のみに加工を行う場合もある。表面23の加工とは、表面形態の変更を意味し、例えば表面モフォロジーの荒れや凹凸の形成、穴開け加工、活性化、物性特性(結晶化、結晶粒の形成、結晶粒の拡大、結晶構造の変更等)が有る。表面23は被加工材22の単なる表面を表す場合もあるし、被加工材22の主たる母材とは異なる物質や異なる膜を、被着又は堆積する方法により形成されたものでも良い。その場合でも表面23は被加工材22を構成する一部分と考える。
In the above, the crystallization process by a laser was demonstrated as an example as a laser processing process. However, laser processing is not limited to crystallization, but is performed by the intensity of light intensity of the laser, and includes ablation (heating), heating, melting, activation, and the like. In the crystallization process described above, the crystallization process of the
次に、被加工材22が照射されるレーザの波長に対して、透過性を有する場合について説明する。ここで透過性を有するとは、レーザ光に対して、その一部を透過すれば良く、レーザ光の全てを透過することのみを意味するものではない。また透過量は、物質の透過係数とその厚さによって決まるため、例えば被加工材22の材質の透過係数が低くても、被加工材22が薄く、照射されたレーザ光の一部が、被加工材22の裏面から透過される場合には透過性を有することとなる。逆に被加工材22の材質の透過率が高くても、被加工材22が厚く、照射されたレーザ光の殆どが吸収・反射され裏面からレーザ光が透過してこない場合には透過性を有さないこととなる。
Next, the case where the
被加工材22が透明性を有する場合の、表面23の加工工程例えば結晶化工程について、図4を用いて説明する。各図の同一部分には、同一符号を付与し、各図毎の重複説明は省略する。ここで図1の被加工材22の加工される対象物である表面23(非晶質シリコン膜)は、下地絶縁層22b、キャップ膜22cとして酸化シリコン層を上下に有する構造を示したが、表面23は、必ずしもこの様な構造を有するものには限定されない。従って、下記の説明では、被加工材22の表面23が下地絶縁層22b、およびキャップ膜22cとして酸化シリコン層を有しない場合の例について説明する。図4においては、ステージ25の上に被加工材22が載置され、被加工材22の表面23例えば被結晶化膜である非晶質シリコン膜が堆積されたものに集光されたレーザ光21が照射され、結晶化領域24を生ずる加工がなされる。
A processing step of the
被加工材22が、加工に使用するレーザ光21の波長に対して吸収係数が高い場合や、吸収係数が低くてもある程度の厚み(1mm程度)があれば、被加工材22の裏面に到達する前にレーザ光21の殆どは被加工材22に吸収され問題は生じない(図4(a))。しかし図4(b)、図4(c)に示すが、吸収が少ない場合(レーザ波長に対し透明に近い場合、例えば、ガラス基板や合成石英基板の場合)で、かつ本発明によらない場合には加工中に問題が発生する。
If the
図4(b)に示すように、被加工材22を透過してステージ25に到達したレーザ光は、ステージ表面に照射される。通常のステージ25は、レーザ光の波長を透過しない物質で作成されており、ステージ表面に照射されたレーザ光21は、ステージ表面を著しく加熱し、アブレーション現象(蒸散)を起こす。アブレーションによってステージの表面自体の荒れ25aを生じ、被加工材22の位置精度を狂わせたり、裏面を傷つける等の問題を生じる。またステージ表面から飛散した汚染物25a’は被加工材22の裏面を汚すという問題も発生する。
As shown in FIG. 4B, the laser beam that has passed through the
また、図4(c)に示すように、ステージ25に到達したレーザ光は、ステージ表面で反射することにより反射光21aとなり、再び表面23の非晶質シリコン膜に入射して意図しない結晶化領域24aを生じてしまう。
Further, as shown in FIG. 4C, the laser light reaching the
次に図4(b)、図4(c)に示すような点に対処した実施形態を以下でその詳細を説明する。 Next, details of an embodiment that addresses the points shown in FIGS. 4B and 4C will be described below.
第1の実施の形態
第1の実施の形態を図5、図6(a)に示す。各図の同一部分には、同一符号を付与し、各図毎の重複説明は省略する。図5(a)はステージ自体をレーザ吸収体25bで構成した場合を示す。ここでレーザ吸収体とは、レーザ光の波長に対して一定の吸収係数を有する材料(吸収性の材料という)であり、入射されたレーザ光の一定量を吸収するもので有ればよい。実質的には入射レーザ光の50%以上を0.3mm以上の厚さで吸収するものがレーザ吸収体に該当する。
First embodiment
A first embodiment is shown in FIGS. 5 and 6A. The same reference numerals are given to the same parts in each figure, and the duplicate description for each figure is omitted. FIG. 5A shows a case where the stage itself is constituted by a
吸収係数が高く、0.3mm以下の厚さで入射されたレーザ光の50%以上を吸収する場合には、その表面近傍部分でレーザ光の吸収による急速な加熱が起こり、それはアブレーション(蒸散)現象へとつながり、使用することが出来ない。 When the absorption coefficient is high and 50% or more of the incident laser beam is absorbed with a thickness of 0.3 mm or less, rapid heating due to the absorption of the laser beam occurs in the vicinity of the surface, which is ablation (transpiration). It leads to a phenomenon and cannot be used.
レーザ吸収体25bの材料としては例えば微粒子状の酸化チタンや酸化亜鉛を含有するガラス材料や樹脂材料を用いる。上記記載の条件になるようにガラス材料や樹脂材料に一定量の微粒子状酸化チタンや酸化亜鉛を一様に含有させて形成したものを用いる。レーザ吸収体としては微粒子状の酸化チタンや酸化亜鉛を含有させたものに限定されるものではなく、レーザ発光波長に対し上記記載の条件に合致する一定の吸収特性を有する材料で有れば使用することが出来る。
As a material of the
また図5(b)に示すように、レーザ吸収体25bの表面でのレーザ光の反射を低減し、レーザ光のレーザ吸収体25bでの吸収効率を上げるために、レーザ吸収体25bの表面に反射防止膜26aを堆積したものを用いても良い。
Further, as shown in FIG. 5B, in order to reduce the reflection of the laser beam on the surface of the
図5(a)、図5(b)ではステージ自体をレーザ吸収体25bで構成したが、レーザ吸収体25bのレーザ光に対する吸収係数が高い場合は、図5(c)に示すように、ステージ25の入射面のみレーザ吸収体25bで一体に構成しても良く、またそのレーザ吸収体25bの表面に反射防止膜26aを堆積したものを用いても良い。
5A and 5B, the stage itself is configured by the
この様にステージ25にレーザ吸収体25bを用いることにより、図6(a)に示すように、集光されたレーザ光21は、透過性の被加工材22を透過し、ステージ25もしくはステージ25の1部であるレーザ吸収体25bで吸収される。
Thus, by using the
また例えばレーザ吸収体25b上に堆積された反射防止膜26aが有る場合には、更に反射光を極力低減することも出来、ステージ25表面を加工(蒸散)したり、反射したレーザ光が非晶質シリコン膜23の意図しない部分を結晶化したりすることも無く、良好な加工を提供することが出来る。
Further, for example, when there is an
この様なステージ25を用いると、被加工材22には例えば結増光学レンズ系に代表される集光レンズによって集光されたレーザ光が1回のみ入射し、所望の部分の加工が行われる。従来のステージで有れば、ステージからの反射により再度被加工材にレーザ光は入射し(2回目の入射)、それにより意図しない部分の加工が行われた。
When such a
本実施形態によればステージ25からの反射による被加工材22への入射は著しく低減され、その光強度では被加工材22を加工することが出来ず、所望の加工のみを行うことが出来る。従って当初予定していた1回のみの入射がなされることがこの実施形態においては重要な意味を持つこととなる。2回目の入射は意図しないステージ表面からの反射による入射であり、この反射による入射をシミュレートし、その光路を想定した素子設計(反射による2回目の入射があっても問題とならない素子設計)は著しく複雑となることから、2回目の入射を低減することが重要となるのである。
According to the present embodiment, incidence on the
上記実施形態では、ステージ25表面からの反射を低減した例について説明したが、完全にゼロに出来るものではなく、その低減された微弱な反射光は、被加工材22の裏面に入射することになる。しかしこれは既に被加工材22を加工する光強度を有しておらず、その場合には、2回目の入射とはカウントしないこととする。従ってあくまでも1回目の入射、2回目の入射とは、被加工材を加工する光強度を有したレーザ光の入射を指すものとする。
In the above embodiment, the example in which the reflection from the surface of the
第2の実施の形態
第2の実施の形態を図6(b)を用いて説明する。各図の同一部分には、同一符号を付与し、各図毎の重複説明は省略する。図6(b)はステージ25自体をレーザ透過体25cで構成した場合を示す。レーザ透過体とは、使用されるレーザ波長に対して一定の透過係数を有する材料(透過性の材料という)であり、入射されたレーザ光の一定量を透過するもので有ればよい。
Second embodiment
A second embodiment will be described with reference to FIG. The same reference numerals are given to the same parts in each figure, and the duplicate description for each figure is omitted. FIG. 6B shows a case where the
実質的には0.3mmの厚さを透過したときに入射レーザ光の50%以上が透過量として残っているものがレーザ透過体に該当する。具体的には一定の透過係数を有する材料としてガラス、石英ガラス、溶融石英ガラス、合成石英ガラス、サファイヤ(酸化アルミニュウム結晶)、KB5O8・4H2O、BeSO4・4H2O、KD2PO4,Nd2Ti2O7を使用することが出来る。また吸湿性を示すが窒素雰囲気等であればハロゲン化物(LiF,NaF、KF、RbF、CsF、MgF2,CaF2,SrF2、BaF2、PbF2,BaMgF4、BaZnF4、KCl、RbCl、CsCl、LiBr、NaBr、KBr,CsBr、LiI、KI、LiClO4・3H2O等)も良好な透過性を示すため使用することが出来る。 In practice, a laser transmitting body corresponds to a case where 50% or more of the incident laser light remains as a transmission amount when transmitting through a thickness of 0.3 mm. Specifically, as a material having a certain transmission coefficient, glass, quartz glass, fused silica glass, synthetic quartz glass, sapphire (aluminum oxide crystal), KB 5 O 8 · 4H 2 O, BeSO 4 · 4H 2 O, KD 2 PO 4 , Nd 2 Ti 2 O 7 can be used. If it is hygroscopic but nitrogen atmosphere or the like, halides (LiF, NaF, KF, RbF, CsF, MgF 2 , CaF 2 , SrF 2 , BaF 2 , PbF 2 , BaMgF 4 , BaZnF 4 , KCl, RbCl, CsCl, LiBr, NaBr, KBr, CsBr, LiI, KI, LiClO 4 .3H 2 O, etc.) can also be used because they exhibit good permeability.
図6(b)に示すように、ステージ25の自体をレーザ透過体25cで構成しても良く、またそのレーザ透過体25cの表面に反射防止膜26aを成膜例えば堆積したものを用いても良い。この様にステージ25にレーザ透過体25cを用いることにより、集光されたレーザ光21は、透過性の被加工材22を透過し、さらにステージ25であるレーザ透過体25cでも透過されるため、ステージ表面を加工(蒸散)したり、反射したレーザ光が非晶質シリコン膜23の意図しない部分を結晶化したりすることも無く、良好な加工を提供することが出来る。
As shown in FIG. 6B, the
また例えばレーザ透過体25c上に堆積された反射防止膜26aが有る場合には、更に反射光を極力低減することも出来るため、反射光によって生じる上記問題も更に低減され、より良好な加工を提供することが出来る。レーザ透過体25cは100%の透過率を有する必要は無く、ステージ表面のアブレーションおよび、被加工材22の裏面への汚染物の発生を問題のないレベルまで低減する透過率を有するもので有ればよい。
Further, for example, when there is an
第3の実施の形態
第3の実施の形態を図6(c)、図6(d)および図7を用いて説明する。図6(c)はステージ25自体をレーザ吸収体25bで構成した場合を示す。図6(c)に示すように、レーザ吸収体25bの表面は凹凸構造26bを有している。レーザ吸収体25bでかなりのレーザ光は吸収されるが、吸収されずにレーザ吸収体25bの表面で反射されるレーザ光は、凹凸構造26bにより、広範囲に拡散されながら反射(拡散反射21b)するために、図4(c)の反射光21aのように意図しない結晶化領域24aを生じることが無く、良好な加工を提供することが出来る。
Third Embodiment A third embodiment will be described with reference to FIG. 6C, FIG. 6D, and FIG. FIG. 6C shows a case where the
図6(c)はステージ25がレーザ吸収体25bの場合を説明したが、これに拘束されるものではなく、例えばステージ25がレーザ透過体25cで構成されているものでも、その表面に凹凸構造26bを有すれば、レーザ透過体25cで、透過されずにレーザ透過体25cの表面で反射されるレーザ光は、凹凸構造26bにより、広範囲に拡散されながら反射(拡散反射21b)するため、図6(c)と同様に良好な加工を提供することが出来る。
FIG. 6C illustrates the case where the
凹凸構造26bの形状としては、図7(a)、図7(b)、図7(c)、図7(d)に示す構造が有効である。図7(a)は、ステージ51の表面が連続する四角錐52が並んだ構造を示す。この多数の四角錐52の側面にてレーザ光は拡散反射されることとなる。この凹凸構造は四角錐に限定されるものではなく三角錐、五角錐、六角錐等の多角錐もしくは円錐で有っても良い。多角錐の場合、完全な多角錐形状である必要は無く、側面が形成する各辺にラウンドを設けてもよい。多角錐及び円錐の場合、被加工材と接する頂点部分に被加工材22の裏面に傷が付かないようにラウンドを設けた構造もしくは平坦部を有する台形構造であっても良い。
As the shape of the concavo-
図7(b)に示すように、ステージ53は、表面には部分的に四角錐54が設けられ、四角錐以外の表面部分は凹凸構造54aを有している。この四角錐54で被加工材を支持し、この四角錐54の側面および凹凸構造54aによりレーザ光を拡散反射する構造となっている。被加工材を支持する四角錐54は、四角錐に限定されるものではなく例えば多角錐、円錐、台形、又は多角柱、円柱等でも良く、被加工材を支持できる構造を有していればよい。
As shown in FIG. 7B, the
また凹凸構造54aは図7(a)で示したような連続する多角錐、円錐等を微細にした構造を含む構造でも良く、また物理的もしくは化学的に表面を無秩序に荒らした構造でも良い。
The
物理的方法としては、例えばブラスト処理やスパッタ処理によりに表面を荒らす方法がある。ブラスト処理とは、サンド(砂)、ショット(鋼片)、ガラスビーズ、プラスチック粒子、氷粒子、又はドライアイス粒子等を、荒らしたい表面に高速で吹きつける処理方法である。 As a physical method, for example, there is a method of roughening the surface by blasting or sputtering. Blasting is a processing method in which sand (sand), shots (steel pieces), glass beads, plastic particles, ice particles, dry ice particles, or the like are sprayed at a high speed on the surface to be roughened.
スパッタ法とは、真空中で電界によって加速された高速イオン粒子(主にArイオン等)を、照射することにより表面を構成する原子・分子が飛び出させ、その結果、表面を損耗することにより処理する方法である。 Sputtering is a process in which high-speed ion particles (mainly Ar ions, etc.) accelerated by an electric field in a vacuum are irradiated to cause atoms and molecules constituting the surface to jump out, resulting in wear of the surface. It is a method to do.
化学的方法としては、処理される表面に対して反応性を有する強アルカリもしくは強酸の溶液や、それらの高温溶液に浸すことにより、浸食反応にて処理する方法である。この様な物理的方法、化学的方法で凹凸構造54aを作成する場合、被加工材の支持部材である例えば四角錐54は、何らかのカバーがなされ、物理的方法、化学的方法での処理に対し保護される必要がある。もしくは凹凸構造54aの形成後に、被着によって形成されるものでも良い。
The chemical method is a method of treating by an erosion reaction by immersing in a solution of strong alkali or strong acid having reactivity to the surface to be treated or a high temperature solution thereof. When the concavo-
この様に例えば四角錐54の様な被加工材支持部分と、凹凸構造54aを分離することにより、凹凸構造54aは直接被加工材と接触することが無い。そのため接触による摩耗も生じず、長期に渡り安定した凹凸構造54aを維持することが出来る。これにより、安定した拡散反射が実現できるとともに、摩耗により生じるパーティクル発生も抑制できることとなる。
Thus, by separating the workpiece support portion such as the
図7(c)は、ステージ55の表面が連続する球形凹構造56が並んだ構造を示す。図7(d)は、ステージ57の表面が連続する球形凸構造58が並んだ構造を示す。球形凹構造56及び球形凸構造58は共に完全な球形を有する必要はなくレーザ光が照射される面に円弧状部分を含んでいれば良い。その円弧状部分を構成するそれぞれの微細な部分は、それぞれ異なる方向にレーザ光を反射させることとなり、拡散反射が実現できる。
FIG. 7C shows a structure in which spherical
図6(d)に示すように、凹凸構造26b、具体的には図7(a)〜図7(d)に示した凹凸構造の上部にレーザ光に対する反射防止膜26aを更に具備するものであっても良い。この様にすることにより、レーザ光の反射光は反射防止膜26a極限まで低減され、ステージに照射されたレーザ光はレーザ吸収体25bもしくはレーザ透過体25c(図6(c)にはレーザ吸収体25bのみを示した)によって吸収又は透過され、さらに反射光があっても凹凸構造26bにより拡散反射されるため、アブレーションや反射によって引き起こされる問題がない、より良好な加工が実現できる。
As shown in FIG. 6 (d), the
第4の実施の形態
第4の実施の形態を図8に示す。図8(a)はレーザ光の照射位置に対応したステージ25の部分が貫通孔27となっている構造を示す。図8(a)に示すように、集光されたレーザ光21は、透過性の被加工材22を透過し、さらにステージ25の貫通孔27を通過して十分レーザ光が広がった位置に設置されたレーザ吸収機構(図示せず)にて吸収される。
Fourth embodiment
A fourth embodiment is shown in FIG. FIG. 8A shows a structure in which a portion of the
このようにステージ25部分に貫通孔27を設けることにより、もはやステージ表面にレーザ光が入射されることも無く、従ってレーザ光によるステージ25表面からのアブレーションやステージ25表面からの反射も無く、それによって引き起こされる問題も発生せずに良好な加工を提供できる。貫通孔27は、レーザ照射位置に設置されレーザが照射される範囲よりも大きな貫通部分を有する。これは位置合わせ精度やレーザ光の被加工材22やその表面23からの多重散乱光を考慮したものである。しかし必要以上に大きな貫通孔は被加工材22のたわみの原因となるため、例えばレーザ光のステージ25照射領域の1.5倍ないし10倍の面積部分が貫通されていれば、ステージ25表面のアブレーションや反射が起こらず、たわみの問題も生じない良好な加工が実現できる。
Thus, by providing the through
図8(b)は、被加工材22やその表面23からの多重散乱光が貫通孔27の周辺のステージ25のある部分に入射することを考慮した場合の実施形態を示す。多重散乱光がステージ25のある部分に照射した場合、反射を抑えるための反射防止膜26a、及び照射されたレーザ光を吸収又は透過するレーザ吸収体25bやレーザ透過体25c(図8(b)にはレーザ吸収体25bの場合の例を示す)によって構成されているステージであってもよい。
FIG. 8B shows an embodiment in which multiple scattered light from the
また第3の実施の形態で示した凹凸構造26b(図6(c))、又その上に形成された反射防止膜26a(図6(d))を有するステージ25の構造としても良い。この様な構造にすることにより、多重散乱光が有る場合でも、ステージ25を照射した多重散乱光はレーザ吸収体25b又はレーザ透過体25cで吸収又は透過され、また例えばレーザ吸収体25b上に堆積された反射防止膜26aが有る場合には、更に反射光を極力低減することも出来る。これによりステージ25表面を加工(蒸散)したり、反射した多重散乱光が非晶質シリコン膜23の意図しない部分を結晶化したりすることも無く、良好な加工を提供することが出来る。
Moreover, the
以上説明したように本発明実施形態によれば、レーザ光源から出射されたレーザ光に対して透過性を有する被加工材を加工するレーザ加工方法は、上記被加工材をステージ表面に載置させる工程と、上記レーザ光を集光させる集光レンズによって、前記レーザ光を前記被加工材に照射し、上記被加工材を加工する工程と、上記被加工材を透過した透過レーザ光を、上記ステージにより吸収又は透過させる工程とを具備することである。 As described above, according to the embodiment of the present invention, in the laser processing method for processing a workpiece having transparency to the laser light emitted from the laser light source, the workpiece is placed on the stage surface. A step of irradiating the workpiece with the laser beam by a condensing lens that collects the laser beam, processing the workpiece, and transmitting laser light transmitted through the workpiece; A step of absorbing or transmitting by a stage.
上記被加工材に照射された前記レーザ光は、好ましくは、前記被加工材に一度だけ入射する。好ましくは、上記ステージの表面に反射防止膜を設置して、前記透過レーザ光の上記ステージから上記被加工材への反射光を低減する工程を更に具備する。好ましくは、上記ステージの表面に凹凸構造を設置して、上記透過レーザ光の上記ステージから上記被加工材への反射光を拡散反射する工程を更に具備する。 The laser beam irradiated on the workpiece is preferably incident only once on the workpiece. Preferably, the method further includes a step of providing an antireflection film on the surface of the stage to reduce reflected light of the transmitted laser light from the stage to the workpiece. Preferably, the method further includes a step of providing a concavo-convex structure on the surface of the stage to diffusely reflect the reflected light of the transmitted laser light from the stage to the workpiece.
レーザ光路にホモジナイザ素子を設置して、上記集光レンズへの上記レーザ光の空間強度分布を均一化する工程を、さらに具備する。好ましくは、位相変調素子を設置して、均一化されたレーザ光の空間強度分布を変調する工程を具備する。 The method further includes the step of installing a homogenizer element in the laser beam path to uniformize the spatial intensity distribution of the laser beam to the condenser lens. Preferably, the method includes a step of installing a phase modulation element to modulate the uniform spatial intensity distribution of the laser light.
本発明の他の態様に係わるレーザ光に対して透過性を有する被加工材を加工するレーザ加工装置は、上記レーザ光を出射するレーザ光源と、上記被加工材が載置されるステージと、上記出射されたレーザ光を集光し、上記被加工材に照射する集光レンズとを具備し、上記ステージの上記被加工材が載置される部分は、上記レーザ光に対して透過性の材料であるレーザ透過体および吸収性の材料であるレーザ吸収体の少なくとも1つを有していることを特徴とする。 A laser processing apparatus for processing a workpiece having transparency to a laser beam according to another aspect of the present invention includes a laser light source that emits the laser beam, a stage on which the workpiece is placed, A condenser lens for condensing the emitted laser light and irradiating the workpiece, and a portion of the stage on which the workpiece is placed is transparent to the laser light. It has at least one of a laser transmitting body that is a material and a laser absorber that is an absorptive material.
上記被加工材に照射された上記レーザ光は、好ましくは、上記被加工材に一度だけ入射する。上記ステージの表面には、好ましくは、反射防止膜が設けられている。上記ステージの表面には、好ましくは、凹凸構造が設けられている。被加工材を支持する上記ステージの少なくとも一部の表面は、凹凸構造の凸部である。 The laser beam applied to the workpiece is preferably incident only once on the workpiece. An antireflection film is preferably provided on the surface of the stage. The surface of the stage is preferably provided with an uneven structure. At least a part of the surface of the stage that supports the workpiece is a convex part of the concavo-convex structure.
上記レーザ光路にレーザ光の光強度分布を均一化するホモジナイザ素子を、好ましくは、更に具備する。上記ホモジナイザ素子で均一化されたレーザ光を位相変調する位相変調素子を、好ましくは、更に具備する。 Preferably, the laser beam path further includes a homogenizer element for making the light intensity distribution of the laser beam uniform. Preferably, a phase modulation element for phase modulating the laser beam made uniform by the homogenizer element is further provided.
11…レーザ光源、12…ホモジナイズ光学系、13…光学素子、14…結像光学レンズ系、21…レーザ光、21a…反射光、24…結晶化領域、22…被加工材、25…ステージ、25a…汚染物、25b…レーザ吸収体、25c…レーザ透過体、26a…反射防止膜、26b…凹凸構造、27…貫通孔、56…球形凹構造、58…球形凸構造。
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記被加工材を透過した透過レーザ光に対して、前記ステージで吸収および透過の少なくとも一方を行う工程を具備することを特徴とするレーザ加工方法。 A laser processing method for condensing and processing laser light emitted from a laser light source on a workpiece placed on a stage surface,
A laser processing method comprising a step of performing at least one of absorption and transmission on the stage with respect to a transmitted laser beam transmitted through the workpiece.
前記ステージの少なくとも前記被加工材が載置される表面は、前記レーザ光に対してレーザ透過体およびレーザ吸収体のうちの少なくとも1つで構成されていることを特徴とするレーザ加工装置。 A laser processing apparatus for processing a workpiece placed on a stage surface with a laser beam emitted from a laser light source,
The laser processing apparatus according to claim 1, wherein at least a surface of the stage on which the workpiece is placed is configured by at least one of a laser transmitting body and a laser absorbing body with respect to the laser light.
前記ステージの少なくとも前記被結晶化基板が載置される表面は、前記レーザに対してレーザ透過体およびレーザ吸収体のうちの少なくとも1つで構成されていることを特徴とする結晶化装置。 A crystallization apparatus for crystallizing a crystallized substrate by irradiating the crystallized substrate placed on the stage surface by modulating the light intensity of a laser beam from a laser light source,
The crystallization apparatus according to claim 1, wherein at least a surface of the stage on which the crystallized substrate is placed is composed of at least one of a laser transmitting body and a laser absorbing body with respect to the laser.
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