JP7474579B2 - レーザ処理装置及びレーザビームのプロファイル測定方法 - Google Patents
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Description
<レーザ処理装置の構成>
実施形態1に係るレーザ処理装置を説明する。本実施形態に係るレーザ処理装置は、例えば、アモルファスシリコン膜が形成された基板にレーザビームを照射し、基板上にポリシリコン膜を形成するエキシマレーザアニール(Excimer Laser Anneal)装置である。なお、レーザ処理装置は、レーザビームを照射するレーザ処理を行うものであれば、エキシマレーザアニール装置に限らず、例えば、基板から半導体膜を剥離するレーザ剥離装置等でもよい。また、処理対象は、アモルファスシリコン膜が形成された基板に限らない。
レーザ生成部10は、例えば、基板に照射するためのレーザビーム11を生成する。レーザ生成部10は、例えば、エキシマレーザ光のレーザビーム11を生成し、処理対象70に対して照射する。なお、レーザ生成部10が生成するレーザビーム11は、エキシマレーザ光のレーザビーム11に限らず、目的のレーザ処理に応じたレーザビーム11を生成してもよい。レーザ生成部10は、ステージ部40の上方に位置する。
レーザ生成部10から出射したレーザビーム11は、スリット部20に入射する。スリット部20は、遮光部材21及び駆動部22を有している。遮光部材21は、レーザビーム11を通過させるスリット23を形成する。例えば、遮光部材21は、レーザビーム11の一部を遮蔽するための複数の遮光板21a及び21bを含む。遮光板21a及び21bは、Y軸方向に間隔を空けて配置されている。スリット23は、遮光板21a及び21bの間である。レーザビーム11のY軸方向の中央部が、複数の遮光板21a及び21bの間のスリット23を通して測定部50に入射される。遮光部材21は、駆動部22により、レーザビーム11を通過させるスリット23のY軸方向の幅を調整可能である。遮光部材21は、レーザ生成部10と、チャンバー30との間に配置されている。よって、複数の遮光板21a及び21bは、レーザ生成部10の下方に位置する。
スリット部20から出射したレーザビーム11はチャンバー30に入射する。チャンバー30は、ステージ部40及び測定部50を内部に収納している。チャンバー30には、レーザビーム11が入射する開口部33が設けられている。開口部33には、シールボックス31が配置されてもよい。シールボックス31の上面及び下面には開口部が形成されている。シールボックス31の上面の開口部は、チャンバー30の開口部33と一致している。開口部33からチャンバー30に入射したレーザビーム11は、シールボックス31を通過して、シールボックス31の下面の開口部34から出射する。
ステージ部40は、処理対象70を搬送する。処理対象70の処理時には、ステージ部40は、レーザビーム11の集光部12に処理対象70を搬送させる。ステージ部40は、搬送ステージ41、X軸駆動系42、Y軸駆動系43、θ軸駆動系44を含む。搬送ステージ41は、上面に処理対象70をバキュームチャック等により接触させて支持する。X軸駆動系42、Y軸駆動系43及びθ軸駆動系44は、搬送ステージ41を集光部12に移動させる駆動系である。
測定部50は、例えば、複数の遮光板21a、21bの間のスリット23を通過したレーザビーム11のプロファイルを測定する。測定部50は、受光面51を有している。受光面51は、レーザビーム11を受光する。測定部50は、受光面51でレーザビーム11の集光部12を受光することにより、集光部12の断面におけるレーザビーム11のプロファイルを測定する。測定部50は、例えば、カメラである。その場合には、カメラは、レーザビーム11の断面を撮像する。なお、測定部50は、受光面51で受光したレーザビーム11のプロファイルを測定できれば、カメラに限らない。
制御部60は、レーザ生成部10、スリット部20、ステージ部40、測定部50等、レーザ処理装置1の各構成と信号線等により、接続されている。制御部60は、レーザ処理装置1における上記各構成以外の構成と信号線等により接続されてもよい。制御部60は、信号線等を介して各構成の動作等を制御する。制御部60は、例えば、PCである。
処理対象70は、例えば、アモルファスシリコン膜が形成されたガラス基板である。なお、処理対象70は、シリコン基板等の半導体基板でもよい。レーザ処理は、ガラス基板上の半導体膜の多結晶化、単結晶化、改質化、不純物の不活性化、不純物の安定化を目的とする。例えば、レーザビーム11の照射によって、アモルファスシリコン膜の少なくとも一部は、多結晶に変質する。なお、レーザ処理は、これらを目的とする処理に限らない。処理対象70にレーザビーム11を照射して熱処理を行ういかなる処理を含んでもよい。また、処理対象70は、レーザ処理が施されるものであれば、ガラス基板及び半導体基板に限らない。
次に、実施形態1に係るレーザ処理装置1の動作として、レーザビーム11のプロファイル測定方法を説明する。実施形態1におけるプロファイルの測定方法を説明する前に、比較例におけるプロファイルの測定方法を説明する。これにより、実施形態1のプロファイルの測定方法をより明確にする。
次に、実施形態1に係るレーザ処理装置1の動作として、処理対象70のレーザ処理方法を説明する。図13は、実施形態1に係るレーザ処理装置のレーザ処理方法を例示したフローチャート図である。図13のステップS31に示すように、レーザビーム11のプロファイルを測定する。例えば、制御部60は、上述したプロファイルの測定方法を用いて、レーザビーム11のプロファイルを測定する。プロファイルの測定結果に基づいて、レーザビーム11の諸条件を変更してもよいし、レーザ処理装置1の各構成の諸条件を変更してもよい。また、諸条件を変更後に、再度、レーザビーム11のプロファイルを測定してもよい。
次に、実施形態2に係るレーザ処理装置を説明する。実施形態2に係るレーザ処理装置は、実施形態1の搬送ステージ41の代わりに、浮上式搬送ステージを有している。
10 レーザ生成部
11 レーザビーム
12 集光部
14 筐体
15 ミラー
16 封止窓
20 スリット部
21 遮光部材
21a、21b、21c、21d、21e、21f 遮光板
22、22a、22b 駆動部
23 スリット
24 レール
25 筐体
26 封止窓
27 ガス導入口
28排気口
30 チャンバー
31 シールボックス
33、34 開口部
35 ガス導入口
40 ステージ部
41 搬送ステージ
42 X軸駆動系
43 Y軸駆動系
44 θ軸駆動系
50 測定部
51 受光面
60 制御部
70 処理対象
71 照射面
140 ステージ部
141 浮上式搬送ステージ
142 着脱部
143 着脱アクチュエータ
144 鉛直アクチュエータ
144a 軸
144b 駆動源
145 水平アクチュエータ
145a 軸
145b 駆動源
150 測定部
151 受光面
152 測定アクチュエータ
152a 挿抜アクチュエータ
152b スキャンアクチュエータ
Claims (22)
- 以下を含むレーザ処理装置:
基板搬送用のステージ;
前記ステージの上方に位置し、前記基板に照射するためのレーザビームを生成するレーザ生成部;
前記レーザ生成部の下方に位置し、前記レーザビームの一部を遮蔽するための複数の遮光板;および
前記複数の遮光板の間のスリットを通過した前記レーザビームのプロファイルを測定する測定部、
ここで、
前記測定部は、移動可能であり、
前記複数の遮光板は、前記測定部の移動に伴い、前記スリットが前記測定部と平面視において重なるように移動可能であり、
前記レーザビームは、光軸に直交する断面が一方向にライン状に延びた形状であり、
前記レーザビームの前記一方向の中央部が、前記複数の遮光板の間の前記スリットを通して前記測定部に入射され、
前記測定部は、前記レーザビームの前記一方向に移動可能であり、
前記測定部は、前記レーザビームを受光する受光面を有し、前記受光面で前記レーザビームの集光部を受光することにより、前記集光部の前記断面における前記レーザビームのプロファイルを測定し、
前記受光面を前記集光部の前記断面に渡って前記一方向に移動させるとともに、前記レーザビームにおいて前記受光面を照射する部分以外の部分を遮光するように、前記スリットの前記一方向の幅を一定に保ちながら、前記受光面の移動に追随するように、前記複数の遮光板を前記一方向に移動させる制御部を備えたレーザ処理装置。 - 前記測定部は、前記ステージに固定されており、前記測定部は、前記ステージと共に移動する、
請求項1に記載のレーザ処理装置。 - 前記ステージは、前記基板を浮上させて搬送可能である、
請求項1に記載のレーザ処理装置。 - 前記制御部は、前記スリットの前記一方向の幅を調整可能である、
請求項1に記載のレーザ処理装置。 - 前記受光面の前記一方向における長さは、前記断面の前記一方向における長さよりも小さい、
請求項1に記載のレーザ処理装置。 - 前記ステージを移動させる駆動系をさらに含む、
請求項2に記載のレーザ処理装置。 - 前記ステージは、前記基板と対向する搬送面と、前記搬送面と反対側の下面とを有し、
前記測定部は、前記ステージの前記下面の下方に配置され、
前記ステージは、その一部に取り外し可能な着脱部を有し、
前記着脱部を前記ステージから取り外すことにより、前記搬送面から前記下面に達する開口部が設けられ、
前記測定部は、前記開口部を介して、前記プロファイルを測定する、
請求項3に記載のレーザ処理装置。 - 前記着脱部または前記開口部は、前記レーザビームの光軸上に位置する、
請求項7に記載のレーザ処理装置。 - 前記測定部は、前記開口部の位置まで移動可能である、
請求項7に記載のレーザ処理装置。 - 前記ステージ及び前記測定部を収納するチャンバーをさらに備え、
前記複数の遮光板は、前記レーザ生成部と、前記チャンバーとの間に配置された、
請求項1に記載のレーザ処理装置。 - 前記ステージ及び前記測定部を収納するチャンバーをさらに備え、
前記複数の遮光板は、前記チャンバーの内部に配置された、
請求項1に記載のレーザ処理装置。 - 以下の工程を含む、レーザ処理装置におけるレーザビームのプロファイル測定方法:
(a)複数の遮光板及び測定部を第1の位置に配置し、前記複数の遮光板の間のスリットを通して、前記レーザビームを前記測定部に照射し、前記レーザビームの第1のプロファイルを測定する工程;
(b)工程(a)の後、前記測定部及び前記複数の遮光板を移動する工程;および
(c)工程(b)の後、前記複数の遮光板及び前記測定部を第2の位置に配置し、前記スリットを通して前記レーザビームを前記測定部に照射し、前記レーザビームの第2のプロファイルを測定する工程、
ここで、
前記レーザビームは、光軸に直交する断面が一方向にライン状に延びた形状であり、
工程(b)において、前記測定部及び前記複数の遮光板は、前記一方向に移動し、
前記測定部は、前記レーザビームを受光する受光面を有し、前記受光面で前記レーザビームの集光部を受光することにより、前記集光部の前記断面における前記レーザビームのプロファイルを測定し、
工程(b)において、制御部は、前記受光面を前記集光部の前記断面に渡って前記一方向に移動させるとともに、前記レーザビームにおいて前記受光面を照射する部分以外の部分を遮光するように、前記スリットの前記一方向の幅を一定に保ちながら、前記受光面の移動に追随するように、前記遮光板を前記一方向に移動させる。 - 前記レーザ処理装置は、基板搬送用のステージを有し、
前記測定部は、前記ステージに固定され、
工程(b)において、前記測定部は、前記ステージと共に移動する、
請求項12記載のレーザビームのプロファイル測定方法。 - 前記レーザ処理装置は、基板搬送用のステージを有し、
前記ステージは、前記基板を浮上させて搬送可能である、
請求項12記載のレーザビームのプロファイル測定方法。 - 前記制御部は、前記スリットの前記一方向の幅を調整可能である、
請求項12に記載のレーザビームのプロファイル測定方法。 - 前記受光面の前記一方向における長さは、前記断面の前記一方向における長さよりも小さい、
請求項12に記載のレーザビームのプロファイル測定方法。 - 前記ステージを移動させる駆動系をさらに含む、
請求項13に記載のレーザビームのプロファイル測定方法。 - 前記ステージは、前記基板と対向する搬送面と、前記搬送面と反対側の下面とを有し、
前記測定部は、前記ステージの前記下面の下方に配置され、
前記ステージは、その一部に取り外し可能な着脱部を有し、
前記着脱部を前記ステージから取り外すことにより、前記搬送面から前記下面に達する開口部が設けられ、
前記測定部は、前記開口部を介して、前記第1のプロファイル及び前記第2のプロファイルを測定する、
請求項14に記載のレーザビームのプロファイル測定方法。 - 前記着脱部または前記開口部は、前記レーザビームの光軸上に位置する、
請求項18に記載のレーザビームのプロファイル測定方法。 - 前記測定部は、前記開口部の位置まで移動可能である、
請求項18に記載のレーザビームのプロファイル測定方法。 - 前記ステージ及び前記測定部を収納するチャンバーをさらに備え、
前記遮光板は、前記レーザビームを生成するレーザ生成部と、前記チャンバーとの間に配置された、
請求項13に記載のプロファイル測定方法。 - 前記ステージ及び前記測定部を収納するチャンバーをさらに備え、
前記遮光板は、前記チャンバーの内部に配置された、
請求項13に記載のプロファイル測定方法。
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