JP7274455B2 - ファイバーレーザー装置及びワークピースを処理するための方法 - Google Patents
ファイバーレーザー装置及びワークピースを処理するための方法 Download PDFInfo
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Description
texp=Ls/Vscan
で決定される。上記の方程式は、必要な走査速度を与えるために次のように変形可能である。
Vscan=Ls/texp
I=P/Ls Ws
である。任意の点における走査光束Hは、
H=I texp=P texp/Ls Ws
である。上記の式を組み合わせると、所望の光束H、露光時間texp、レーザーパワーP及びスポットビーム幅Wsについて、必要なスポットビームの長さLs及び走査速度Vscanは、
Ls=P texp/H Ws
Vscan=P/H Ws
である。例えば、
レーザーパワー=150W、
ラインビーム幅=5μm、
所望の露光持続時間=300ns、
所望の光束=0.7J/cm2(7000J/m2)、
必要なラインビームの長さ=1.3mm、
必要な走査速度=4300m/sである。
12 基部
14 ステージ
15 ステージ
16 枠部
18 キャリッジ
22 走査前アセンブリー
24 レーザー光源アセンブリー
25 ストライプ
26 走査アセンブリー、多角形ミラー
27 ワークピース
28 走査後アセンブリー
30 対物レンズアセンブリー
32 対物レンズ後ビーム整形器
34 ワークピース支持ステージ
40 多角形ミラー
42 ファセット
44 AOD
46RFドライバー
50、52 集束レンズ
54 Fシータ対物レンズ
56 ポストFシータアナモフィック光学系
60 結像レンズ
Claims (45)
- ガラスパネル上に成膜されたアモルファスシリコン(a-Si)膜を処理する方法であって、
(a)ビームを、所望のパワーPで走査前経路に沿って、最大100%の所望のデューティサイクルで動作する少なくとも1つの準連続波(QCW)ファイバーレーザーから出力する段階と、
(b)前記ビームをスキャナーユニット上に入射させ、それによって、前記ビームを、所望の角度範囲内で、前記a-Si膜に向けて所望の角速度で前記走査前経路から逸らされた複数のサブビームに時間的にチョッピングする段階と、
(c)逸らされた各サブビームを光学的に整形して、スポット長さLs及びスポット幅Ws並びに走査方向における空間強度ビームプロファイルを有する光のスポットを前記a-Si膜上に提供する段階と、
(d)所望の走査速度Vscanで走査方向に前記膜にわたって前記スポットを掃引して、それによって所定の長さLscan及び幅Wsの前記膜のストライプを形成する段階であって、前記走査速度及び空間ビームプロファイルが、前記ストライプの各位置において制御された露光持続時間を発生させ、前記ストライプ内の各位置において、前記走査方向における所望の光束分布を提供する段階と、
(e)前記ガラスパネルを走査と交差する方向に連続的に変位させ、それによって、最大でスポット幅Wsに等しい距離dyで互いの方向から離隔され、一体として前記ストライプの長さLscanに対応する列幅で列を画定する複数の連続的な走査されたストライプを順に形成する段階と、
を含む、方法。 - ポリシリコン(p-Si)結晶粒をフィードバック過熱に起因するSi膜の劣化及び物理的破壊から防ぐために、前記距離dyが0.025WsからWsの間で変化し、前記連続的な走査されたストライプの形成の反復率が増大するにつれて、前記範囲内で増大する、請求項1に記載の方法。
- 前記各段階の前のシーケンスがp-Siの所望の結晶粒の大きさ及び配向を達成しなかった場合に、Si膜の列をさらに処理するために、前記段階(a)から(d)までを繰り返す段階をさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 前記ビームの各スポットが、走査の反対方向において、前記スポットから、前記幅Wsの少なくとも10倍大きい長さLmだけ離隔された頂点を有する、完全に溶融した三角形の形状の膜ストリップを生成するように、前記所望の走査速度Vscan及びビーム強度プロファイルが制御される、請求項1に記載の方法。
- 前記ガラスパネルが、p-Siの列の形成の間、m/秒の程度のパネル速度で、走査と交差する方向に連続的に変位され、前記走査速度がkm/秒の程度に維持される、請求項1から4のいずれか一項に記載の方法。
- 100%デューティサイクルで動作するQCWファイバーレーザーからのビームによって引き起こされるのと同一のa-Siの熱応答を発生させるのに十分である、80から150MHzのパルス反復周波数でビームを出力するように、前記QCWファイバーレーザーが、100%未満のデューティサイクルで動作する、請求項1から5のいずれか一項に記載の方法。
- 前記列の幅が前記パネルの幅よりも小さい場合に最大で前記列の幅Lscanに等しい距離dxだけ、前記パネルを前記走査方向に変位させる段階と、
前記段階(a)から(e)を繰り返し、それによって、前記距離dxだけ互いにシフトしたp-Siの少なくとも1つの別の列を形成する段階であって、隣接するストライプ間の距離dy及び隣接する列間の距離dxが、前記処理された膜の各位置が最大30回照射されるように選択される段階と、
前記パネルを前記走査方向に繰り返し変位して前記列を形成し、それによって前記パネルの全体にわたって前記p-Si膜を形成する段階と、をさらに含む、請求項1から6のいずれか一項に記載の方法。 - 前記パネルを前記走査方向に最大0.5mmの距離dxだけ変位する段階が、可視のムラを生じさせないようにする、請求項7に記載の方法。
- 前記距離dy及びdxが、各位置における積dx*dyが一定であるように選択される、請求項7または8に記載の方法。
- 2つまたはそれ以上の別個のガウシアンビームを重複させ、それによって、走査方向、走査と交差する方向、または走査方向及び走査と交差する方向の両方のうちいずれか1つにおいて所望の空間強度プロファイルを有する、請求項1から9のいずれか一項に記載の方法。
- 前記走査と交差する方向においてガウシアン、超ガウシアンまたはフラットトップ強度プロファイルを有するように、前記膜に入射する前記サブビームを整形する段階をさらに含み、前記超ガウシアン分布のべき乗指数が2よりも大きい、請求項1から10のいずれか一項に記載の方法。
- 前記走査方向及び前記走査と交差する方向のそれぞれにおいて前記サブビームを整形し、それによって前記走査方向及び前記走査と交差する方向のそれぞれにおいて所望の空間強度プロファイルを有する段階をさらに含む、請求項1から11のいずれか一項に記載の方法。
- 前記膜に入射する前記サブビームの偏光を制御し、それによって多結晶結晶粒の整列を制御する段階をさらに含む、請求項1から12のいずれか一項に記載の方法。
- 前記膜に入射する前記サブビームの偏光が、前記スポットビームの走査方向に対して垂直になるように設定されるように、前記ビームの偏光方向を制御し、それによって多結晶結晶粒の整列を制御する段階をさらに含む、請求項13に記載の方法。
- 前記ビームが、紫外線(UV)波長範囲の単一モードである、請求項1から14のいずれか一項に記載の方法。
- 前記ビームの出力がマルチモードである、請求項1から14のいずれか一項に記載の方法。
- 光音響回折器(AOD)、一体に結合されて多角形ミラーを画定する複数の回転ミラー、または前記AOD及び前記多角形ミラーの両方を含む、スキャナーユニットを較正する段階をさらに含む、請求項1から16のいずれか一項に記載の方法。
- 前記AODの上流で前記ビームをコリメートする段階と、
前記多角形ミラーの隣接するミラー間の自由空間領域へのビームの入射が防止されるように、または、前記走査されたストライプが前記ストライプの最大長さよりも小さい所定の長さLscanを有し、前記長さの最大値が数十センチメートルであるように前記AODをオフ及びオンにすることによって、前記QCWファイバーレーザーをゲーティングする段階と、をさらに含む、請求項17に記載の方法。 - 前記走査と交差する方向に前記パネルを変位する際に、前記多角形ミラーの各ミラーに関して前記AODの入力において高周波(RF)を調整し、各ミラーによって生成された前記走査されたストライプが互いに対して2から10%の範囲内でオフセットされるような段階をさらに含む、請求項18に記載の方法。
- 前記ストライプの長さLscanに沿った複数の離隔された位置において、前記パネルに入射する前記サブビームの焦点深度を測定する段階と、
前記各位置における信号を測定する段階と、
生成された信号を参照値と比較する段階と、
必要であれば、前記サブビームの発散を調整できるように、前記AODの入力においてRF周波数を変調し、それによって前記焦点深度を変更する段階と、をさらに含む、請求項18に記載の方法。 - 前記AODの入力における複数のRFを発生させる段階と、
前記走査と交差する方向におけるサブビームの発散を変化させるために各RFの振幅を調整し、それによって、前記ストライプにわたる所望の強度プロファイルを提供する段階をさらに含み、
前記強度プロファイルがガウシアン分布、超ガウシアン分布またはフラットトップ分布から選択される、請求項18に記載の方法。 - 前記ストライプの長さLscanに沿った複数の離隔された位置において前記パネルに入射する前記サブビームの焦点深度を測定する段階と、
前記位置のそれぞれにおいて信号を発生させる段階と、
発生した信号を参照値と比較する段階と、
必要であれば1つまたは複数の機械的デバイスの入力におけるRF周波数を変調し、それによってSi膜における焦点深度を変化させるために前記サブビームの発散を調整する段階と、をさらに含み、
前記機械的デバイスがボイスコイルまたは圧電アクチュエータを含む、請求項1から21のいずれか一項に記載の方法。 - 焦点面が前記パネルの表面を追跡するように、前記スキャナーユニットと前記パネルとの間に変形可能な光学系を設ける段階をさらに含み、前記変形可能な光学系が1つまたは複数の変形可能なミラーを含み、前記変形可能なミラーがそれぞれ、前記パネルの表面の不均一性を補償するために、前記サブビームの長さ及び前記多角形ミラーの各ミラーの長さに沿った連続的に変化可能な曲率半径を有する、請求項17から21のいずれか一項に記載の方法。
- ワークピースの表面を処理するための装置であって、
走査前経路にそって一定のパワーでレーザービームを放出するように動作可能なQCWファイバーレーザーと、
瞬間的なスポットビームが最適な幾何学的寸法、強度プロファイル及びパワーを有するように、前記レーザービームを整形するように動作する走査前ビーム調整器と、
前記走査前ビーム調整器の下流に配置され、前記レーザービームを受けて前記走査前経路から逸らされた複数のサブビームに分離するように動作するスキャナーであって、前記スキャナーが最適な角速度及び角度範囲で動作する、スキャナーと、
最適な幾何学的寸法、パワー、角速度及び範囲を有するスポットビームを提供するように動作する走査後光学アセンブリーであって、瞬間的な前記スポットビームが、走査されるストライプ内で必要な露光持続時間及び光束を生成できるように、線形走査方向に、所望の走査速度で掃引されるように、スポット寸法及び強度プロファイルが選択される、走査後光学アセンブリーと、
列を画定するように互いの上に積層された複数の均一なストライプを形成するように、少なくとも走査と交差する方向に前記ワークピースを変位するように動作する多軸ステージであって、前記所望の走査速度及び光束が、エキシマー及びバーストモードファイバーレーザーによって処理される表面と同等の表面の所望の品質を提供する、多軸ステージと、を含む、装置。 - 前記QCWファイバーレーザーが、最大100%のデューティサイクルで動作し、100%未満のデューティサイクルで、前記QCWファイバーレーザーが、100%のデューティサイクルを有するQCWファイバーレーザーからのビームによって生成されるのと同一の処理表面の熱応答を発生させる、80から150MHzの一定のパルス反復周波数で、前記QCWファイバーレーザーが一連のナノ秒パルスを出力する、請求項24に記載の装置。
- 前記QCWファイバーレーザーが、単一モードまたは複数横モードで前記レーザービームを出力する、請求項24または25に記載の装置。
- 前記走査前ビーム調整器が、一定のパワーを最適なパワーに低めるように動作可能である偏光器アセンブリー及び走査前レンズアセンブリーを有して構成される、請求項24から26のいずれか一項に記載の装置。
- 前記走査前ビーム調整器の下流に位置し、最適なパワーから逸脱した場合に一定のパワーを調整するように前記偏光器に結合されたパワーコントローラーをさらに含む、請求項27に記載の装置。
- 前記走査前ビーム調整器がさらに、光音響回折器(AOD)を含むスキャナーの上流において平行になるように、前記レーザービームを整形するコリメーターを含む、請求項24から28のいずれか一項に記載の装置。
- 前記走査方向、走査と交差する方向、または走査方向及び走査と交差する方向の両方において所望の強度プロファイルを有するレーザービームを出力するためにビーム結合器を有して構成された、前記走査前ビーム調整器に入射する各レーザービームを出力する複数のQCWファイバーレーザーをさらに含み、前記所望の強度プロファイルが、ガウシアンプロファイル、超ガウシアンプロファイル、フラットトッププロファイル及びこれらのプロファイルの組合せからなる群から選択される、請求項24から29のいずれか一項に記載の装置。
- 前記スキャナーが多角形ミラー、AODまたはAODと多角形ミラーとの組み合わせとして構成され、前記AODの下流に配置され、前記ワークピースにおいてkm/秒の程度の速度を発生させるようにすべてが動作する、請求項24から30のいずれか一項に記載の装置。
- 前記AODが、前記多角形ミラーの隣接するファセット間の隙間への前記レーザービームの入射を防止するために、前記QCWファイバーレーザーをゲーティングするように動作可能である、請求項31に記載の装置。
- 前記AODが、前記多角形ミラーから偏向された前記サブビームの発散角を制御するように、前記AODを駆動するように動作可能なRF発生器を含む、請求項31または32に記載の装置。
- 前記AODが、前記多角形ミラーのファセットのポインティング誤差及び処理される表面の不均一性を補償できるように、発散角を変更するように動作可能である、請求項33に記載の装置。
- 前記RF発生器が、前記走査方向における前記スポットビームの空間プロファイルを制御できるように、複数の異なる周波数を前記AODに出力するように動作可能である、請求項33に記載の装置。
- 前記走査後光学アセンブリーが、球面対物レンズ、アナモフィック対物レンズ、及び球面対物レンズとアナモフィック対物レンズとの組み合わせからなる群から選択される対物レンズを有して構成される、請求項24から31のいずれか一項に記載の装置。
- 前記球面対物レンズが球面Fシータを含み、前記アナモフィック対物レンズが固定された縮小率を有する球面結像レンズを含む、請求項36に記載の装置。
- 前記アナモフィック対物レンズが、アナモフィックFシータ、円筒形またはアナモフィック結像レンズを含み、前記アナモフィック結像レンズが、走査方向及び走査と交差する方向において異なる拡大率を有して構成された、請求項36に記載の装置。
- 前記走査後光学アセンブリーが、円筒形結像レンズ、アナモフィック結像レンズ、及び前記対物レンズの下流に配置され、前記走査と交差する方向において前記スポットビームを調整するように機能する1つまたは複数の円筒形レンズを含む、請求項36または37に記載の装置。
- 前記多軸ステージが、前記列を形成するために前記ストライプの幅全体を超過しない距離dyにわたって、m/秒程度の速度で前記走査と交差する方向に前記ワークピースを連続的に移動させるように動作可能である、請求項24から39のいずれか一項に記載の装置。
- 前記多軸ステージが、最大で列の幅に等しい距離dxだけ前記走査方向に前記ワークピースを変位するように動作可能であり、前記走査と交差する方向における隣接するストライプ間の距離及び、隣接する列間の距離が、処理される表面の各位置が最大30回照射されるように選択される、請求項40に記載の装置。
- 前記距離dy及びdxが、各位置における積dx*dyが一定であるように選択される、請求項41に記載の装置。
- 前記スキャナーと前記ワークピースの間に、前記表面の不均一性を補償するように動作する変形可能な光学系をさらに含む、請求項24から42のいずれか一項に記載の装置。
- 前記ストライプがそれぞれ、数ミリメートルから1メートルまで変化する長さを有する、請求項24から43のいずれか一項に記載の装置。
- ガラスパネル上に成膜されたアモルファスシリコン(a-Si)膜を処理するための装置であって、
経路に沿って所望のパワーPでビームを出力できるように、最大100%の所望のディーディサイクルで動作する少なくとも1つの準連続波(QCW)ファイバーレーザーアセンブリーと、
前記ビームを、前記a-Si膜に向けて所望の角度範囲内で前記経路から外れた複数のサブビームに偏向するスキャナーと、
前記Si膜に入射する、逸らされた各サブビームが、走査方向における長さLs、スポット幅Ws、及び前記走査方向における空間強度ビームプロファイルを有する光のスポットを提供するように、前記ビームを光学的に整形するように動作する走査前光学アセンブリー及び走査後光学アセンブリーと、
複数の連続的な走査されたストライプが、最大でスポット幅Wsに等しい距離dyだけ互いに離隔され、一体として、前記ストライプの長さLsxanに対応する列幅を有する列を画定するように、走査と交差する方向に前記ガラスパネルを連続的に変位させるように動作するステージと、を含み、
前記長さLs、幅Ws及び強度ビームプロファイルを有する前記スポットが、所望の走査速度Vscanで前記走査方向に前記膜にわたって掃引され、それによって所望の長さLscan及び幅Wsの前記膜のストライプを形成し、前記ストライプの各位置において制御された露光持続時間を生成し、前記ストライプ内の各位置において前記走査方向に所望の光束分布を提供するような強度ビームプロファイルで掃引される、装置。
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20220297233A1 (en) * | 2021-03-18 | 2022-09-22 | Divergent Technologies, Inc. | Variable beam geometry energy beam-based powder bed fusion |
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---|---|---|---|---|
DE102022125106A1 (de) | 2022-09-29 | 2024-04-04 | Trumpf Laser Gmbh | Optische Anordnung für eine Laserbearbeitungsanlage |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005333117A (ja) | 2004-04-23 | 2005-12-02 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | レーザ照射装置及び半導体装置の作製方法 |
JP2006134986A (ja) | 2004-11-04 | 2006-05-25 | Sony Corp | レーザ処理装置 |
US20160013057A1 (en) | 2014-07-03 | 2016-01-14 | Ipg Photonics Corporation | Process and system for uniformly crystallizing amorphous silicon substrate by fiber laser |
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Family Cites Families (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1553643A3 (en) * | 2003-12-26 | 2009-01-21 | Sel Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Laser irradiation method and method for manufacturing crystalline semiconductor film |
JP2005217209A (ja) * | 2004-01-30 | 2005-08-11 | Hitachi Ltd | レーザアニール方法およびレーザアニール装置 |
US7700463B2 (en) * | 2005-09-02 | 2010-04-20 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for manufacturing semiconductor device |
WO2007046290A1 (en) * | 2005-10-18 | 2007-04-26 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
US7317179B2 (en) * | 2005-10-28 | 2008-01-08 | Cymer, Inc. | Systems and methods to shape laser light as a homogeneous line beam for interaction with a film deposited on a substrate |
GB2460648A (en) * | 2008-06-03 | 2009-12-09 | M Solv Ltd | Method and apparatus for laser focal spot size control |
KR20110094022A (ko) * | 2008-11-14 | 2011-08-19 | 더 트러스티이스 오브 콜롬비아 유니버시티 인 더 시티 오브 뉴욕 | 박막 결정화를 위한 시스템 및 방법 |
GB0900036D0 (en) * | 2009-01-03 | 2009-02-11 | M Solv Ltd | Method and apparatus for forming grooves with complex shape in the surface of apolymer |
DE102009021251A1 (de) * | 2009-05-14 | 2010-11-18 | Limo Patentverwaltung Gmbh & Co. Kg | Vorrichtung zur Formung von Laserstrahlung sowie Laservorrichtung mit einer derartigen Vorrichtung |
TW201222009A (en) * | 2010-05-21 | 2012-06-01 | Corning Inc | Systems and methods for reducing speckle using diffusing surfaces |
CN202183771U (zh) * | 2011-08-25 | 2012-04-04 | 武汉光迅科技股份有限公司 | 一种光差分正交相移键控格式解调器 |
KR102015845B1 (ko) * | 2012-11-26 | 2019-08-30 | 엘지디스플레이 주식회사 | 레이저 조사장치 및 이를 이용한 유기발광소자 제조방법 |
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Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005333117A (ja) | 2004-04-23 | 2005-12-02 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | レーザ照射装置及び半導体装置の作製方法 |
JP2006134986A (ja) | 2004-11-04 | 2006-05-25 | Sony Corp | レーザ処理装置 |
US20160013057A1 (en) | 2014-07-03 | 2016-01-14 | Ipg Photonics Corporation | Process and system for uniformly crystallizing amorphous silicon substrate by fiber laser |
WO2017004280A1 (en) | 2015-06-29 | 2017-01-05 | Ipg Photonics Corporation | Fiber laser-based system for uniform crystallization of amorphous silicon substrate |
WO2017120584A1 (en) | 2016-01-08 | 2017-07-13 | The Trustees Of Columbia University In The City Of New York | Methods and systems for spot beam crystallization |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20220297233A1 (en) * | 2021-03-18 | 2022-09-22 | Divergent Technologies, Inc. | Variable beam geometry energy beam-based powder bed fusion |
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