JP2008192920A - Beam irradiator and beam irradiation method - Google Patents

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Sachi Hachiwaka
佐知 八若
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To form an alignment mark good by irradiating a laser beam to a first position with the power density and the irradiation time according to the intensity of the first position. <P>SOLUTION: In a beam irradiator, a processing object in which an amorphous silicon film is formed on a ground member is prepared. The intensity of the first position of the amorphous silicon film is detected. The alignment mark is formed by irradiating a laser beam 11 to the first position with the power density and the irradiation time according to the detected intensity of the first position. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、レーザビームを照射してアライメントマークを形成する機能を備えるビーム照射装置、及びビーム照射方法に関する。   The present invention relates to a beam irradiation apparatus and a beam irradiation method having a function of forming an alignment mark by irradiating a laser beam.

レーザアニールには、様々なレーザ照射装置が用いられている(たとえば、特許文献1参照)。アモルファスシリコン膜にレーザビームを照射して多結晶シリコン膜を形成する際のビーム照射条件を、迅速、客観的、及び自動的に決定することができる装置(たとえば、特許文献2参照)や、レーザアニールの他、アライメントマークの形成を行うことのできる装置(たとえば、特許文献3参照)等が公知である。   Various laser irradiation apparatuses are used for laser annealing (see, for example, Patent Document 1). An apparatus that can quickly, objectively and automatically determine beam irradiation conditions for forming a polycrystalline silicon film by irradiating a laser beam on an amorphous silicon film (see, for example, Patent Document 2), a laser In addition to annealing, an apparatus (for example, see Patent Document 3) that can form alignment marks is known.

レーザアニールの対象は、たとえばガラス基板の一主面上にSiOやSiNで形成された絶縁性薄膜を介して、アモルファスシリコン膜が形成された加工基板(アモルファスシリコン膜)である。アライメントマークは、たとえばレーザアニールに先立ち、加工基板(アモルファスシリコン膜)にレーザビーム、たとえばレーザアニールに用いられるビームと同じグリーンレーザビームを照射することによって形成される。しかしながらアライメントマーク形成のためのレーザビームの照射結果が、加工基板により、また、同一の加工基板であってもビームの照射位置により異なることがある。 A target of laser annealing is a processed substrate (amorphous silicon film) in which an amorphous silicon film is formed on an insulating thin film formed of SiO 2 or SiN on one main surface of a glass substrate, for example. For example, prior to laser annealing, the alignment mark is formed by irradiating a processed substrate (amorphous silicon film) with a laser beam, for example, the same green laser beam as that used for laser annealing. However, the irradiation result of the laser beam for forming the alignment mark may vary depending on the processed substrate, and even on the same processed substrate, depending on the irradiation position of the beam.

アモルファスシリコン膜に吸収されるグリーンレーザビームの吸収率は、アモルファスシリコン膜や絶縁性薄膜の膜厚、及び、絶縁性薄膜の膜構造等によって異なる。このため、加工基板に製造誤差や成膜誤差があった場合に、アライメントマークが入熱量が不十分なために所定形状を形成しなかったり、熱量が過多であるためにアモルファスシリコン膜が一部アブレーションを起こしたりする不具合が生じやすい。また、アモルファスシリコン膜の膜厚は、ガラス基板の周辺部においてばらつきが大きいことも、アライメントマークが適切に形成されない原因の一つである。   The absorption rate of the green laser beam absorbed by the amorphous silicon film varies depending on the film thickness of the amorphous silicon film or the insulating thin film, the film structure of the insulating thin film, and the like. For this reason, when there is a manufacturing error or film formation error on the processed substrate, the alignment mark does not form a predetermined shape due to insufficient heat input, or part of the amorphous silicon film due to excessive heat. Problems such as ablation are likely to occur. In addition, the film thickness of the amorphous silicon film varies greatly in the peripheral portion of the glass substrate, which is one of the causes that the alignment mark is not properly formed.

加工基板には、少なくとも2個のアライメントマーク(第1マーク及び第2マーク)を形成するためのビーム照射が行われる。ビーム照射後、2箇所のビーム照射位置は撮像され、画像処理が行われる。画像処理とは、ビーム照射位置の観察画像に2値化などの処理を施し、あらかじめ登録しているパタンとのマッチングを取ることにより位置ずれを検出する作業である。   The processed substrate is irradiated with a beam for forming at least two alignment marks (first mark and second mark). After the beam irradiation, the two beam irradiation positions are imaged and image processing is performed. Image processing is an operation for detecting positional deviation by performing processing such as binarization on the observation image at the beam irradiation position and matching with a pattern registered in advance.

レーザビームの照射によりアライメントマークが良好に形成されると、画像処理は正常に行われる。照射形状不良やアブレーション等の問題がある場合には、画像処理の精度が悪くなったり、場合によってはパタンマッチングに失敗することもある。2箇所のビーム照射位置の双方において正常に画像処理が行われると、その後の加工基板の位置合わせ等を適切に行うことができる。   When the alignment mark is satisfactorily formed by laser beam irradiation, image processing is performed normally. When there is a problem such as an irradiation shape defect or ablation, the accuracy of image processing may be deteriorated, or pattern matching may fail in some cases. If image processing is normally performed at both of the two beam irradiation positions, the subsequent alignment of the processed substrate can be appropriately performed.

特開2005−217267号公報JP 2005-217267 A 特開2002−8976号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2002-8976 特開2004−103628号公報JP 2004-103628 A

本発明の目的は、アライメントマークを良好に形成することのできるビーム照射装置を提供することである。   The objective of this invention is providing the beam irradiation apparatus which can form an alignment mark favorably.

また、アライメントマークを良好に形成することのできるビーム照射方法を提供することである。   It is another object of the present invention to provide a beam irradiation method that can satisfactorily form alignment marks.

本発明の一観点によれば、レーザビームを出射するレーザ光源と、下地部材上にアモルファスシリコン膜が形成された加工対象物を保持し、外部からの信号を受けて前記加工対象物を移動させるステージと、前記ステージに保持された加工対象物のアモルファスシリコン膜の輝度を検出する輝度検出器と、前記レーザ光源から出射したレーザビームを、前記ステージに保持された加工対象物に照射する光学系であって、外部からの信号を受けて、照射位置におけるレーザビームのパワー密度を変化させることのできるパワー密度調整手段、及び、外部からの信号を受けて、加工対象物へのレーザビームの照射時間を変化させることのできる照射時間調整手段の少なくとも一方を含む光学系と、前記ステージに、前記加工対象物の移動を制御する信号を送出し、また、前記輝度検出器で輝度が検出された位置に、検出された輝度に応じたパワー密度及び照射時間でレーザビームが照射され、アライメントマークが形成されるように、前記光学系に含まれるパワー密度調整手段、及び、照射時間調整手段の少なくとも一方を制御する信号を送出する制御装置とを有するビーム照射装置が提供される。   According to one aspect of the present invention, a laser light source that emits a laser beam and a workpiece on which an amorphous silicon film is formed on a base member are held, and the workpiece is moved in response to an external signal. A stage, a luminance detector for detecting the luminance of the amorphous silicon film of the processing object held on the stage, and an optical system for irradiating the processing object held on the stage with a laser beam emitted from the laser light source The power density adjusting means capable of changing the power density of the laser beam at the irradiation position by receiving a signal from the outside, and the irradiation of the laser beam to the workpiece by receiving the signal from the outside. An optical system including at least one of irradiation time adjusting means capable of changing the time, and movement of the workpiece to be controlled on the stage The optical signal is transmitted so that an alignment mark is formed by irradiating a laser beam at a power density and an irradiation time corresponding to the detected luminance at a position where the luminance is detected by the luminance detector. There is provided a beam irradiation apparatus having a power density adjusting means included in the system and a control device for sending a signal for controlling at least one of the irradiation time adjusting means.

また、本発明の他の観点によれば、(a)下地部材上にアモルファスシリコン膜が形成された加工対象物を準備する工程と、(b)前記アモルファスシリコン膜の第1の位置の輝度を検出する工程と、(c)前記工程(b)で検出された前記第1の位置の輝度に応じたパワー密度及び照射時間で、前記第1の位置にレーザビームを照射してアライメントマークを形成する工程とを有するビーム照射方法が提供される。   According to another aspect of the present invention, (a) a step of preparing an object to be processed in which an amorphous silicon film is formed on a base member; and (b) a luminance at a first position of the amorphous silicon film. And (c) forming an alignment mark by irradiating the first position with a laser beam at a power density and irradiation time corresponding to the luminance of the first position detected in step (b). There is provided a beam irradiation method.

本発明によれば、アライメントマークを良好に形成することのできるビーム照射装置を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the beam irradiation apparatus which can form an alignment mark favorably can be provided.

また、アライメントマークを良好に形成することのできるビーム照射方法を提供することができる。   Further, it is possible to provide a beam irradiation method that can satisfactorily form alignment marks.

図1(A)〜(E)を用いて実施例によるビーム照射装置について説明する。   The beam irradiation apparatus according to the embodiment will be described with reference to FIGS.

図1(A)は、実施例によるビーム照射装置を示す概略図である。   FIG. 1A is a schematic diagram illustrating a beam irradiation apparatus according to an embodiment.

レーザ光源10a、10bは、制御装置24から送出されるトリガ信号を受けて、第2高調波(波長532nm)の連続波レーザビームを出射するNd:YAGレーザである。レーザ光源10a、10bからは、たとえばそれぞれ直線偏光であるレーザビーム11a、11bが出射し、メカニカルシャッタ13a、13b、バリアブルアッテネータ30a、30bを経て、電気光学変調器(Electro-OpticModulator; EOM)12a、12bに入射する。   The laser light sources 10a and 10b are Nd: YAG lasers that receive a trigger signal transmitted from the control device 24 and emit a continuous wave laser beam of the second harmonic (wavelength 532 nm). From the laser light sources 10a and 10b, for example, laser beams 11a and 11b each of which is linearly polarized light are emitted, and after passing through mechanical shutters 13a and 13b and variable attenuators 30a and 30b, an electro-optic modulator (EOM) 12a, 12b.

メカニカルシャッタ13a、13bは、制御装置24から送出される制御信号を受けて、入射するレーザビーム11a、11bの通過、遮蔽を切り替える。   The mechanical shutters 13a and 13b receive control signals sent from the control device 24, and switch between passing and shielding of the incident laser beams 11a and 11b.

バリアブルアッテネータ30a、30bは、制御装置24から送出される制御信号を受けて、入射するレーザビーム11a、11bのエネルギを調整して出射する。   The variable attenuators 30a and 30b receive the control signal sent from the control device 24, adjust the energy of the incident laser beams 11a and 11b, and emit the adjusted signals.

EOM12a、12bは、制御装置24によって印加される電圧値に応じて、入射光の偏光面を回転させる。EOM12aは、レーザビーム11aが偏光ビームスプリッタ15に対するS偏光となるように、レーザビーム11aの偏光面を回転させる。また、EOM12bは、レーザビーム11bが偏光ビームスプリッタ15に対するP偏光となるように、レーザビーム11bの偏光面を回転させる。EOM12a、12bを出射したレーザビーム11a、11bは、必要に応じて配置される折り返しミラー14aで反射されて、偏光ビームスプリッタ15に入射する。   The EOMs 12a and 12b rotate the polarization plane of the incident light according to the voltage value applied by the control device 24. The EOM 12a rotates the polarization plane of the laser beam 11a so that the laser beam 11a becomes S-polarized light with respect to the polarization beam splitter 15. The EOM 12b rotates the polarization plane of the laser beam 11b so that the laser beam 11b becomes P-polarized light with respect to the polarization beam splitter 15. The laser beams 11 a and 11 b emitted from the EOMs 12 a and 12 b are reflected by the folding mirror 14 a arranged as necessary and enter the polarization beam splitter 15.

偏光ビームスプリッタ15は、入射するP偏光を透過し、S偏光を反射する。レーザビーム11a、11bは、偏光ビームスプリッタ15により同一光軸上に重畳されて、レーザビーム11として偏光ビームスプリッタ15を出射する。   The polarization beam splitter 15 transmits incident P-polarized light and reflects S-polarized light. The laser beams 11 a and 11 b are superimposed on the same optical axis by the polarization beam splitter 15 and are emitted from the polarization beam splitter 15 as the laser beam 11.

偏光ビームスプリッタ15を出射したレーザビーム11は、光路Xまたは光路Yを伝播して、透光領域パタンを有するマスク19に入射する。マスク19は、マスク移動機構20によって、レーザビーム11の光軸と交差する方向、たとえば直交する方向に移動可能に保持されている。マスク19の移動は、制御装置24からマスク移動機構20に制御信号が送出されることにより行われる。   The laser beam 11 emitted from the polarization beam splitter 15 propagates through the optical path X or the optical path Y, and enters the mask 19 having a translucent region pattern. The mask 19 is held by a mask moving mechanism 20 so as to be movable in a direction intersecting the optical axis of the laser beam 11, for example, a direction orthogonal thereto. The mask 19 is moved by sending a control signal from the control device 24 to the mask moving mechanism 20.

レーザビーム11は、マスク19で断面形状を整形され、イメージング光学系21を経て、ステージ26、たとえばXYθステージ上に載置された加工基板27に照射される。加工基板27の表面上には、イメージング光学系21により、マスク19の位置のレーザビーム11の断面が結像される。   The cross-sectional shape of the laser beam 11 is shaped by the mask 19, and the processed substrate 27 placed on the stage 26, for example, the XYθ stage, is irradiated through the imaging optical system 21. On the surface of the processed substrate 27, the imaging optical system 21 forms an image of the cross section of the laser beam 11 at the position of the mask 19.

加工基板27は、ガラス基板の一主面上にSiOやSiNで形成された絶縁性薄膜を介して、アモルファスシリコン膜が形成された基板である。たとえば縦方向の長さが920mm、横方向の長さが730mmの長方形状で、長方形の4つの角の1つを切って、オリフラが形成されている。ステージ26は、制御装置24からの制御信号を受けて、載置面内で加工基板27を移動させることができる。加工基板27のアモルファスシリコン膜にレーザビーム11を照射して、レーザアニールを行う。また、たとえばレーザアニールに先立って、レーザビーム11の照射によりアライメントマークの形成も行われる。 The processed substrate 27 is a substrate in which an amorphous silicon film is formed on one main surface of a glass substrate via an insulating thin film formed of SiO 2 or SiN. For example, the orientation length is 920 mm and the lateral length is 730 mm, and one of four corners of the rectangle is cut to form an orientation flat. The stage 26 can move the processed substrate 27 within the placement surface in response to a control signal from the control device 24. Laser annealing is performed by irradiating the amorphous silicon film of the processed substrate 27 with the laser beam 11. Further, for example, prior to laser annealing, alignment marks are also formed by irradiation with the laser beam 11.

切り替え式ミラー16a、16bは、制御装置24からの制御信号を受けて、偏光ビームスプリッタ15を出射したレーザビーム11を、光路Xと光路Yのいずれに導入するかの切り替えを行う。切り替え式ミラー16a及び16bを、レーザビーム11の光路上に配置しない場合、レーザビーム11は光路Xを進行し、レーザビーム11の光路上に配置する場合、レーザビーム11は光路Yを進行する。   The switchable mirrors 16 a and 16 b receive a control signal from the control device 24 and switch whether the laser beam 11 emitted from the polarization beam splitter 15 is introduced into the optical path X or the optical path Y. When the switchable mirrors 16 a and 16 b are not disposed on the optical path of the laser beam 11, the laser beam 11 travels along the optical path X, and when disposed on the optical path of the laser beam 11, the laser beam 11 travels along the optical path Y.

光路X上には、折り返しミラー14b、14c、及びDOE17が配置され、レーザアニールを行うときには、レーザビーム11は光路Xに導入される。また、光路Y上には、折り返しミラー14d、14e、及びDOE18が配置され、アライメントマークを形成するときには、レーザビーム11は光路Yに導入される。   On the optical path X, the folding mirrors 14b and 14c and the DOE 17 are disposed, and the laser beam 11 is introduced into the optical path X when laser annealing is performed. On the optical path Y, folding mirrors 14d and 14e and a DOE 18 are arranged, and the laser beam 11 is introduced into the optical path Y when forming an alignment mark.

マスク19は、光路Xを進行したレーザビーム11を入射させる領域と、光路Yを進行したレーザビーム11を入射させる領域とを有する。   The mask 19 has a region on which the laser beam 11 traveling on the optical path X is incident and a region on which the laser beam 11 traveling on the optical path Y is incident.

マスク移動機構20は、切り替え式ミラー16a、16bの光路上への挿入と同期して、マスク19を移動させ、レーザビーム11が入射するマスク19上の位置を変化させる。   The mask moving mechanism 20 moves the mask 19 in synchronization with the insertion of the switchable mirrors 16a and 16b onto the optical path, and changes the position on the mask 19 where the laser beam 11 is incident.

照明光源22は、加工基板27を照明する投影型の照明である。CCDカメラ23は、加工基板27表面を撮像し、たとえば加工基板27表面(アモルファスシリコン膜)の輝度を含む撮像データを制御装置24に送信する。制御装置24は、送信された撮像データに基づいて、加工基板27へのレーザビームの照射条件を、たとえば最適となるように制御する。たとえば、制御装置24でEOM12a、12bに印加する電圧値を制御して、偏光ビームスプリッタ15からレーザビーム11が光路XまたはYに向けて出射されないように遮蔽し、加工基板27に照射されるレーザビーム11の照射時間を制御する。   The illumination light source 22 is projection-type illumination that illuminates the processed substrate 27. The CCD camera 23 images the surface of the processed substrate 27 and transmits, for example, image data including the luminance of the surface of the processed substrate 27 (amorphous silicon film) to the control device 24. The control device 24 controls the irradiation conditions of the laser beam onto the processed substrate 27 based on the transmitted imaging data so as to be optimized, for example. For example, the voltage applied to the EOMs 12 a and 12 b is controlled by the control device 24 so that the laser beam 11 is shielded from being emitted from the polarization beam splitter 15 toward the optical path X or Y, and the laser irradiated on the processing substrate 27. The irradiation time of the beam 11 is controlled.

制御装置24は、記憶装置25、たとえばメモリを含む。記憶装置25には、加工基板27にレーザビーム11を照射する際の照射条件を決定するための情報、たとえば、良好なアライメントマークを形成するために必要な、アモルファスシリコン膜の輝度と、加工基板27に入射させるレーザビーム11のパワー密度やレーザビーム11の照射時間との関係が記憶されている。   The control device 24 includes a storage device 25, for example, a memory. In the storage device 25, information for determining the irradiation conditions when the processed substrate 27 is irradiated with the laser beam 11, for example, the brightness of the amorphous silicon film necessary for forming a good alignment mark, the processed substrate, The relationship between the power density of the laser beam 11 incident on the laser beam 27 and the irradiation time of the laser beam 11 is stored.

図1(B)を参照する。偏光ビームスプリッタ15を出射し、光路Xに導入されたレーザビーム11は、折り返しミラー14b、14cで反射され、DOE17で回折されて、マスク19に入射する。DOE17は、たとえばビームを長尺形状にしてマスク19の位置に結像させる。   Reference is made to FIG. The laser beam 11 emitted from the polarization beam splitter 15 and introduced into the optical path X is reflected by the folding mirrors 14 b and 14 c, diffracted by the DOE 17, and enters the mask 19. The DOE 17 forms an image at the position of the mask 19 with a long beam, for example.

図1(B)に示すように、光路Xを進行し、DOE17で回折されたレーザビーム11が入射するマスク19上の位置には、長尺状レーザビーム11の長さ方向の両端側に遮光領域が設けられており、入射するレーザビーム11の長さ方向の両端部をカットして出射する。   As shown in FIG. 1B, light is shielded at both ends in the length direction of the long laser beam 11 at a position on the mask 19 where the laser beam 11 traveling along the optical path X and diffracted by the DOE 17 is incident. A region is provided, and both end portions in the length direction of the incident laser beam 11 are cut and emitted.

図1(C)に、マスク19で整形され出射されるレーザビーム11の断面形状を示す。レーザビーム11は、長尺形状のビームに整形されてマスク19を出射する。この形状が結像されるように、レーザビーム11は加工基板27(アモルファスシリコン膜)上に照射され、レーザアニールが行われる。照射面におけるビームサイズは、たとえば長さ方向(長尺方向)が1.3mm、幅方向(短尺方向)が4.0μmである。   FIG. 1C shows a cross-sectional shape of the laser beam 11 shaped and emitted by the mask 19. The laser beam 11 is shaped into a long beam and is emitted from the mask 19. The laser beam 11 is irradiated onto the processed substrate 27 (amorphous silicon film) so that this shape is imaged, and laser annealing is performed. The beam size on the irradiation surface is, for example, 1.3 mm in the length direction (long direction) and 4.0 μm in the width direction (short direction).

レーザアニール時には、たとえば照射面のパワー密度が300〜600kW/cmとなるようにビーム照射を行う。ビーム照射は、ステージ26により加工基板27を、たとえば150〜1000mm/secで移動させ、長尺形状の幅方向にレーザビーム11を走査(ステージ26を走査)しながら行う。なお、ステージ26は、たとえば長尺ビームの幅方向とステージ26のY軸方向とが平行となるように設置されている。 During laser annealing, beam irradiation is performed so that the power density of the irradiated surface is, for example, 300 to 600 kW / cm 2 . Beam irradiation is performed while moving the processed substrate 27 by the stage 26 at, for example, 150 to 1000 mm / sec and scanning the laser beam 11 in the width direction of the long shape (scanning the stage 26). The stage 26 is installed, for example, so that the width direction of the long beam and the Y-axis direction of the stage 26 are parallel to each other.

図1(D)を参照する。偏光ビームスプリッタ15を出射し、切り替え式ミラー16aで光路Yに導入されたレーザビーム11は、折り返しミラー14d、14eで反射された後、DOE18で回折され、切り替え式ミラー16bで反射されて、マスク19に入射する。DOE18は、DOE17とは異なるサイズ及び形状、たとえば矩形状にレーザビーム11をマスク19の位置に結像させる。   Reference is made to FIG. The laser beam 11 emitted from the polarization beam splitter 15 and introduced into the optical path Y by the switchable mirror 16a is reflected by the folding mirrors 14d and 14e, diffracted by the DOE 18, reflected by the switchable mirror 16b, and masked. 19 enters. The DOE 18 images the laser beam 11 at the position of the mask 19 in a size and shape different from the DOE 17, for example, a rectangular shape.

光路Yを進行し、DOE18で回折されたレーザビーム11が入射するマスク19上の位置には、たとえば円形の貫通孔19aが設けられている。貫通孔19aはクロス(十字形)やT(ティー)字形であってもよい。   For example, a circular through hole 19a is provided at a position on the mask 19 where the laser beam 11 traveling along the optical path Y and diffracted by the DOE 18 is incident. The through hole 19a may be a cross (cross shape) or a T (tee) shape.

図1(E)に、マスク19で整形され出射されるレーザビーム11の断面形状の一例を示す。レーザビーム11は、断面が円形状のビームに整形されてマスク19を出射する。この形状が結像されるように、レーザビーム11は加工基板27(アモルファスシリコン膜)上に照射され、アライメントマークの形成が行われる。照射面におけるビームサイズは、たとえば直径60μmである。   FIG. 1E shows an example of a cross-sectional shape of the laser beam 11 that is shaped and emitted by the mask 19. The laser beam 11 is shaped into a beam having a circular cross section and is emitted from the mask 19. The laser beam 11 is irradiated onto the processed substrate 27 (amorphous silicon film) so that this shape is imaged, and alignment marks are formed. The beam size on the irradiation surface is, for example, 60 μm in diameter.

アライメントマーク形成時には、たとえば照射面のパワー密度が10〜100kW/cmとなるようにビーム照射を行う。ビーム照射時間は、たとえば300μsec〜1000msecである。 When the alignment mark is formed, beam irradiation is performed so that the power density of the irradiated surface becomes, for example, 10 to 100 kW / cm 2 . The beam irradiation time is, for example, 300 μsec to 1000 msec.

以下、実施例によるレーザアニール方法について説明する。   Hereinafter, the laser annealing method according to the embodiment will be described.

ステージ26上に加工基板27を、たとえば加工基板27の縦方向がステージ26のY軸方向と平行となる適切な位置に、機械的に位置決めして載置する。   The processed substrate 27 is placed on the stage 26 by being mechanically positioned, for example, at an appropriate position where the vertical direction of the processed substrate 27 is parallel to the Y-axis direction of the stage 26.

基板端面補正を行う。基板端面補正とは、ステージ26上に機械的に位置決めされ載置された加工基板27が、実際にどれだけ目標値からずれているかを検出する工程である。ずれ量があらかじめ定められた規定値を超えている場合(機械的な位置決めが不首尾に終わった場合)にはエラーとなり、その後の工程は行われない。   Perform substrate edge correction. The substrate end face correction is a step of detecting how much the processed substrate 27 mechanically positioned and placed on the stage 26 is actually deviated from the target value. If the amount of deviation exceeds a predetermined value (when mechanical positioning is unsuccessful), an error occurs and the subsequent steps are not performed.

照明光源22で加工基板27を照明しながら、CCDカメラ23で加工基板27のアライメントマーク(第1マーク及び第2マーク)形成位置のアモルファスシリコン膜を撮像し、画像データを制御装置24に送信する。制御装置24は、送信された画像データから、第1マーク形成位置及び第2マーク形成位置のアモルファスシリコン膜の輝度を検出する。   While illuminating the processed substrate 27 with the illumination light source 22, the CCD camera 23 images the amorphous silicon film at the position where the alignment mark (first mark and second mark) is formed on the processed substrate 27, and transmits the image data to the control device 24. . The control device 24 detects the brightness of the amorphous silicon film at the first mark formation position and the second mark formation position from the transmitted image data.

アモルファスシリコン膜の膜厚と、画像処理画面における膜の明るさ(輝度)はおおよそ対応している。また、アモルファスシリコン膜の膜厚により、Nd:YAGレーザの2倍高調波の吸収率は大きく変化する。投影型の照明(照明光源22)で照らす場合、Nd:YAGレーザの2倍高調波の吸収率が高い位置ほど、画像処理画面では暗く見える(輝度が低い)。このため、検出された輝度に基づいて、アライメントマークを良好に形成するためのビーム照射条件を定めることができる。   The film thickness of the amorphous silicon film roughly corresponds to the brightness (luminance) of the film on the image processing screen. Further, the absorption factor of the second harmonic of the Nd: YAG laser varies greatly depending on the film thickness of the amorphous silicon film. When illuminated with projection-type illumination (illumination light source 22), the higher the absorption rate of the second harmonic of the Nd: YAG laser, the darker the image processing screen looks (the luminance is lower). For this reason, the beam irradiation conditions for forming the alignment mark satisfactorily can be determined based on the detected luminance.

制御装置24の記憶装置25には、アモルファスシリコン膜の画像の輝度に対応した適正なビーム照射条件(アライメントマークを良好に形成することのできる、たとえば加工基板27に入射させるレーザビーム11のパワー密度やレーザビーム11の照射時間)が記憶されている。制御装置24は、記憶装置25に記憶された情報に基づき、検出された輝度に対応するビーム照射条件で、アライメントマーク(第1マーク及び第2マーク)形成位置のアモルファスシリコン膜にレーザビーム11を入射させ、アライメントマークを形成する。適切なビーム照射条件を実現するために、制御装置24は、たとえば、EOM12a、12bに制御電圧を送って、レーザビーム11を遮蔽し、加工基板27に照射されるレーザビーム11の照射時間を制御する。また、バリアブルアッテネータ30a、30bを用いて、加工基板27に照射されるレーザビーム11のパワー密度を制御する。   In the storage device 25 of the control device 24, an appropriate beam irradiation condition corresponding to the brightness of the image of the amorphous silicon film (the power density of the laser beam 11 which can form the alignment mark satisfactorily, for example, is incident on the processing substrate 27). And the irradiation time of the laser beam 11) are stored. Based on the information stored in the storage device 25, the control device 24 applies the laser beam 11 to the amorphous silicon film at the alignment mark (first mark and second mark) formation position under the beam irradiation conditions corresponding to the detected luminance. Incident light is formed to form an alignment mark. In order to realize an appropriate beam irradiation condition, the control device 24 sends a control voltage to, for example, the EOMs 12a and 12b to shield the laser beam 11 and control the irradiation time of the laser beam 11 irradiated to the processing substrate 27. To do. Further, the power density of the laser beam 11 irradiated to the processed substrate 27 is controlled using the variable attenuators 30a and 30b.

なお、前述のように、アライメントマーク形成時には、切り替え式ミラー16a、16bをレーザビーム11の光路上に挿入し、レーザビーム11を光路Yに導入するとともに、マスク移動機構20でマスクを移動させ、円形の貫通孔19aが設けられているマスク上の位置にレーザビーム11を入射させる。   As described above, when forming the alignment mark, the switchable mirrors 16a and 16b are inserted into the optical path of the laser beam 11, the laser beam 11 is introduced into the optical path Y, and the mask is moved by the mask moving mechanism 20. The laser beam 11 is incident on a position on the mask provided with the circular through hole 19a.

加工基板27のアライメントマーク(第1マーク及び第2マーク)形成位置にレーザビーム11を照射した後、当該位置のアモルファスシリコン膜をCCDカメラ23で撮像し、撮像データを制御装置24に送信して、第1マーク形成位置と第2マーク形成位置の画像処理を行う。   After the laser beam 11 is irradiated to the alignment mark (first mark and second mark) formation position of the processed substrate 27, the amorphous silicon film at the position is imaged by the CCD camera 23, and the imaging data is transmitted to the control device 24. Then, image processing of the first mark formation position and the second mark formation position is performed.

マーク形成に先立って、形成位置におけるアモルファスシリコン膜の明るさ(輝度)を検出し、検出された明るさ(輝度)に基づいて決定された適切な照射条件でレーザビームを照射しているため、両位置には良好にアライメントマークが形成されている。このため正常に画像処理が行われる。   Prior to mark formation, the brightness (luminance) of the amorphous silicon film at the formation position is detected, and the laser beam is emitted under appropriate irradiation conditions determined based on the detected brightness (luminance). Good alignment marks are formed at both positions. For this reason, image processing is normally performed.

切り替え式ミラー16a、16bをレーザビーム11の光路上から除き、レーザビーム11を光路Xに導入し、レーザアニールを行う。DOE17がビームを長尺形状にして結像させるマスク19上の位置には、長尺状レーザビーム11の長さ方向の両端側に遮光領域が配置されるように、マスク19が移動される。   The switchable mirrors 16a and 16b are removed from the optical path of the laser beam 11, the laser beam 11 is introduced into the optical path X, and laser annealing is performed. The mask 19 is moved so that the light shielding regions are disposed at both ends in the length direction of the long laser beam 11 at positions on the mask 19 where the DOE 17 forms an image with the beam having a long shape.

長さ方向が1.3mm、幅方向が4.0μmの長尺形状のレーザビーム11が、レーザビーム11の幅方向と加工基板27の縦方向(ステージ26のY軸方向)とが略平行となるように、加工基板27のアモルファスシリコン膜に入射し、レーザアニールが行われる。ステージ26は、加工基板27を、200〜1000mm/secの一定速度でY軸方向に移動させる。   In the long laser beam 11 having a length direction of 1.3 mm and a width direction of 4.0 μm, the width direction of the laser beam 11 and the longitudinal direction of the processed substrate 27 (the Y axis direction of the stage 26) are substantially parallel. In this manner, the light is incident on the amorphous silicon film of the processed substrate 27 and laser annealing is performed. The stage 26 moves the processed substrate 27 in the Y-axis direction at a constant speed of 200 to 1000 mm / sec.

加工基板27の縦方向に沿ってレーザビーム11を走査するレーザアニール工程(縦加工)が終了したら、加工基板27の横方向に沿ってレーザビーム11を走査するレーザアニール(横加工)を行う。   When the laser annealing step (vertical processing) for scanning the laser beam 11 along the vertical direction of the processed substrate 27 is completed, laser annealing (horizontal processing) for scanning the laser beam 11 along the horizontal direction of the processed substrate 27 is performed.

加工基板27は一旦払い出され、基板の向きを90°回転されて、再度ステージ26上に載置される。加工基板27は、横方向がステージ26のY軸方向と平行となる適切な位置に、機械的に位置決めして載置される。   The processed substrate 27 is once paid out, and the orientation of the substrate is rotated by 90 ° and placed on the stage 26 again. The processed substrate 27 is mechanically positioned and placed at an appropriate position where the lateral direction is parallel to the Y-axis direction of the stage 26.

基板端面補正を行いエラーと判定されなかった場合、縦加工に先立って形成されたアライメントマーク(第1マーク及び第2マーク)の画像処理を行い、アライメントマークの位置を制御装置24に読み込む。   When the substrate end face correction is not performed and the error is not determined, image processing of the alignment marks (first mark and second mark) formed prior to the vertical processing is performed, and the position of the alignment mark is read into the control device 24.

制御装置24は、既に行われた縦加工と、これから行われる横加工の、加工基板27上におけるビーム走査方向が直交するように、読み込まれたアライメントマークを基準に角度補正を行い、ステージ26の走査方向(走査角度)を決定する。角度補正には、縦加工時と横加工時における基板置き角度のずれ補正や、レーザのポインティングスタビリティの補正を含む。   The control device 24 performs angle correction on the basis of the read alignment mark so that the beam scanning direction on the processed substrate 27 is orthogonal to the vertical processing already performed and the horizontal processing to be performed in the future. The scanning direction (scanning angle) is determined. The angle correction includes deviation correction of the substrate placement angle during vertical processing and horizontal processing, and correction of laser pointing stability.

レーザ光源10a、10bからレーザビーム11a、11bを出射し、横加工を行う。縦加工時と直交する方向(アライメントマークを基準に補正された方向)にレーザビーム11を走査し、レーザアニールを完了する。   Laser beams 11a and 11b are emitted from the laser light sources 10a and 10b, and lateral processing is performed. The laser beam 11 is scanned in a direction perpendicular to the vertical processing (direction corrected with reference to the alignment mark), and laser annealing is completed.

以上、実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。   As mentioned above, although this invention was demonstrated along the Example, this invention is not limited to these.

たとえば、実施例においては、CCDカメラで撮像した画像を処理し、ビームの照射条件を決定したが、CCDカメラに限らず、アモルファスシリコン膜からの反射光の強度(輝度)を検出できる装置を用いて、適正なビームの照射条件を決定することができる。   For example, in the embodiment, the image captured by the CCD camera is processed and the irradiation condition of the beam is determined. However, the present invention is not limited to the CCD camera, and an apparatus capable of detecting the intensity (luminance) of reflected light from the amorphous silicon film is used. Thus, an appropriate beam irradiation condition can be determined.

その他、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者には自明であろう。   It will be apparent to those skilled in the art that other various modifications, improvements, combinations, and the like are possible.

レーザ加工一般、特にレーザアニールに好適に利用することができる。   It can be suitably used for laser processing in general, particularly laser annealing.

(A)〜(E)は、実施例によるビーム照射装置について説明するための図である。(A)-(E) is a figure for demonstrating the beam irradiation apparatus by an Example.

符号の説明Explanation of symbols

10a、10b レーザ光源
11、11a、11b レーザビーム
12a、12b EOM
13a、13b メカニカルシャッタ
14a〜14e 折り返しミラー
15 偏光ビームスプリッタ
16a、16b 切り替え式ミラー
17、18 DOE
19 マスク
19a 貫通孔
20 マスク移動機構
21 イメージング光学系
22 照明光源
23 CCDカメラ
24 制御装置
25 記憶装置
26 ステージ
27 加工基板
30a、30b バリアブルアッテネータ
10a, 10b Laser light source 11, 11a, 11b Laser beam 12a, 12b EOM
13a, 13b Mechanical shutters 14a-14e Folding mirror 15 Polarizing beam splitters 16a, 16b Switchable mirrors 17, 18 DOE
DESCRIPTION OF SYMBOLS 19 Mask 19a Through-hole 20 Mask moving mechanism 21 Imaging optical system 22 Illumination light source 23 CCD camera 24 Control apparatus 25 Memory | storage device 26 Stage 27 Processed substrate 30a, 30b Variable attenuator

Claims (3)

レーザビームを出射するレーザ光源と、
下地部材上にアモルファスシリコン膜が形成された加工対象物を保持し、外部からの信号を受けて前記加工対象物を移動させるステージと、
前記ステージに保持された加工対象物のアモルファスシリコン膜の輝度を検出する輝度検出器と、
前記レーザ光源から出射したレーザビームを、前記ステージに保持された加工対象物に照射する光学系であって、外部からの信号を受けて、照射位置におけるレーザビームのパワー密度を変化させることのできるパワー密度調整手段、及び、外部からの信号を受けて、加工対象物へのレーザビームの照射時間を変化させることのできる照射時間調整手段の少なくとも一方を含む光学系と、
前記ステージに、前記加工対象物の移動を制御する信号を送出し、また、前記輝度検出器で輝度が検出された位置に、検出された輝度に応じたパワー密度及び照射時間でレーザビームが照射され、アライメントマークが形成されるように、前記光学系に含まれるパワー密度調整手段、及び、照射時間調整手段の少なくとも一方を制御する信号を送出する制御装置と
を有するビーム照射装置。
A laser light source for emitting a laser beam;
A stage for holding a processing target in which an amorphous silicon film is formed on a base member, and moving the processing target in response to an external signal;
A luminance detector for detecting the luminance of the amorphous silicon film of the processing object held on the stage;
An optical system that irradiates a workpiece held on the stage with a laser beam emitted from the laser light source, and can change the power density of the laser beam at the irradiation position by receiving an external signal. An optical system including at least one of a power density adjusting unit, and an irradiation time adjusting unit capable of changing the irradiation time of the laser beam on the object to be processed in response to an external signal;
A signal for controlling the movement of the workpiece is sent to the stage, and a laser beam is irradiated to the position where the luminance is detected by the luminance detector at a power density and irradiation time corresponding to the detected luminance. And a beam irradiation apparatus having a control device for sending a signal for controlling at least one of the power density adjusting means and the irradiation time adjusting means included in the optical system so that an alignment mark is formed.
(a)下地部材上にアモルファスシリコン膜が形成された加工対象物を準備する工程と、
(b)前記アモルファスシリコン膜の第1の位置の輝度を検出する工程と、
(c)前記工程(b)で検出された前記第1の位置の輝度に応じたパワー密度及び照射時間で、前記第1の位置にレーザビームを照射してアライメントマークを形成する工程と
を有するビーム照射方法。
(A) preparing a processing object in which an amorphous silicon film is formed on a base member;
(B) detecting the luminance of the first position of the amorphous silicon film;
(C) forming an alignment mark by irradiating the first position with a laser beam at a power density and irradiation time corresponding to the luminance of the first position detected in the step (b). Beam irradiation method.
前記工程(b)において、前記アモルファスシリコン膜の前記第1の位置とは異なる第2の位置の輝度を検出し、
前記工程(c)において、前記第2の位置の輝度に応じたパワー密度及び照射時間で、前記第2の位置にレーザビームを照射してアライメントマークを形成し、
更に、前記加工対象物を回転させ、前記第1及び第2の位置に形成されたアライメントマークを基準にして、位置合わせを行う工程を含むビーム照射方法。
In the step (b), the brightness of a second position different from the first position of the amorphous silicon film is detected,
In the step (c), an alignment mark is formed by irradiating the second position with a laser beam at a power density and irradiation time corresponding to the luminance at the second position,
Furthermore, the beam irradiation method includes a step of rotating the workpiece and performing alignment with reference to the alignment marks formed at the first and second positions.
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JP2019200444A (en) * 2019-08-30 2019-11-21 キヤノン株式会社 Lithography deice, pattern formation method, and manufacturing method of article
US11243462B2 (en) 2018-03-30 2022-02-08 Canon Kabushiki Kaisha Lithography apparatus, method of forming pattern, and method of manufacturing article

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