JP7474579B2

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

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Publication number: JP7474579B2
Application number: JP2019202173A
Authority: JP
Inventors: 和弘川田; 信夫奥
Original assignee: JSW Aktina System Co Ltd
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Priority date: 2019-11-07
Filing date: 2019-11-07
Publication date: 2024-04-25
Anticipated expiration: 2039-11-07
Also published as: JP2021077731A

Description

本発明は、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に関する。

基板上のアモルファスシリコン膜にエキシマレーザ光を照射することによって、結晶化し、ポリシリコン膜を形成する技術は、フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）の製造工程において、ＦＰＤの性能を左右する重要な位置付けになっている。レーザ処理装置では、基板にレーザビームを照射する前に、カメラでレーザビームのプロファイル測定を行い、レーザビームの強度分布や形状を確認している。

特開２０１８－０６０８８８号公報

プロファイル測定においては、カメラの上方に設けられたスリットをビーム長より開いた位置まで全開にする。そして、カメラをビーム長分スキャン動作することにより、ビーム全長のプロファイルを測定する。レーザビームは、カメラの受光面に焦点があるため、チャンバー下部にレーザビームが照射されてもエネルギー密度は小さく、短時間での影響は少ない。しかしながら、長時間、チャンバー下部にレーザビームが照射されると、パーティクルを発生させる要因の１つとなる。また、カメラのカバーの変形を引き起こすこともある。これにより、レーザビームのプロファイル測定に悪影響を及ぼすことになる。したがって、カメラの受光面以外には、レーザビームが照射されないことが望ましい。

その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

一実施の形態にかかるレーザ処理装置は、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る。

前記一実施の形態によれば、レーザビームのプロファイル測定に及ぼす悪影響を抑制することができる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を提供することができる。

実施形態に係るレーザ処理装置の構成を例示した断面図である。実施形態に係るレーザ処理装置の構成を例示した断面図であり、図１のＩＩ－ＩＩ線の断面を示す。実施形態１に係るレーザ処理装置の構成を模式的に例示した斜視図である。実施形態１のレーザ処理装置のスリット部を例示した図である。比較例に係るレーザ処理装置のレーザビームのプロファイル測定方法を例示したフローチャート図である。比較例に係るレーザ処理装置のレーザビームのプロファイル測定方法を例示した図である。比較例に係るレーザ処理装置のレーザビームのプロファイル測定方法を例示した図である。実施形態１に係るレーザ処理装置のレーザビームのプロファイル測定方法を例示したフローチャート図である。実施形態１に係るレーザ処理装置のレーザビームのプロファイル測定方法を例示した図である。実施形態１に係るレーザ処理装置のレーザビームのプロファイル測定方法を例示した図である。実施形態１に係るレーザ処理装置のレーザビームのプロファイル測定方法を例示した図である。実施形態１に係るレーザ処理装置のレーザビームのプロファイル測定方法を例示した図である。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。実施形態２に係るレーザ処理装置を例示した断面図であり、処理対象をレーザ処理する場合を示す。実施形態２に係るレーザ処理装置を例示した上面図であり、処理対象をレーザ処理する場合を示す。実施形態２に係るレーザ処理装置を例示した断面図であり、レーザビームのプロファイルを測定する場合を示す。

説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略、及び簡略化がなされている。また、各図面において、同一の要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略されている。

（実施形態１）
＜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（ＥｘｃｉｍｅｒＬａｓｅｒＡｎｎｅａｌ）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。

本実施形態に係るレーザ処理装置は、処理対象にレーザ処理を行う前に、レーザビームの光軸に直交する断面のプロファイルを測定する。

図１及び図２は、実施形態に係るレーザ処理装置の構成を例示した断面図であり、図２は、図１のＩＩ－ＩＩ線の断面を示す。図３は、実施形態１に係るレーザ処理装置の構成を模式的に例示した斜視図である。図１～図３では、図が煩雑にならないように、適宜、構成、符号を省略している。

図１～図３に示すように、レーザ処理装置１は、レーザ生成部１０、スリット部２０、チャンバー３０、ステージ部４０、測定部５０、制御部６０を備えている。レーザ処理装置１は、ステージ部４０に配置させた処理対象７０をレーザビーム１１の集光部１２に搬送させて、レーザ処理を行う。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等の基板である。

なお、以下に示す図では、説明の便宜のため、適宜、ＸＹＺ直交座標系を用いている。Ｚ軸方向は、鉛直上下方向であり、Ｘ軸方向は、処理対象７０の搬送方向である。レーザ生成部１０が生成するレーザビーム１１の光軸に直交する断面は、Ｙ軸方向に沿ってライン状に延びている。レーザ処理装置１は、処理対象７０をＸ軸方向に搬送しながら、Ｙ軸方向に沿ったライン状のレーザビーム１１を処理対象７０に照射する。以下で、まず、レーザ処理装置１の各構成を説明する。

＜レーザ生成部＞
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は、例えば、筐体１４、ミラー１５、封止窓１６を有している。筐体１４の内部にミラー１５等の光学部材が配置されている。筐体１４において、レーザビーム１１の出射口に封止窓１６が配置されている。図示しない光源からのレーザビーム１１は、ミラー１５で反射し、筐体１４の下方に設けられた封止窓１６を通って処理対象７０へ向かう。

レーザ生成部１０は、レーザビーム１１の光軸に直交する断面が一方向にライン状に延びたレーザビーム１１を生成する。レーザビーム１１は、集光部１２で集光されている。集光部１２の光軸に直交する断面もライン状である。レーザ生成部１０が処理対象７０の照射面７１に対して照射したレーザビーム１１の照射スポットは、例えば、Ｙ軸方向に延びたライン状である。なお、以下では、レーザビーム１１の断面は、レーザビーム１１の光軸に直交する断面を意味する。レーザビーム１１の断面は、プロファイルを有している。プロファイルは、レーザビーム１１の断面の形状及び強度を含む。

レーザ生成部１０は、有線または無線の信号線等により制御部６０に接続されてもよい。レーザ生成部１０におけるレーザビーム１１の照射開始及び停止は、制御部６０により制御されてもよい。

＜スリット部＞
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。

レーザビーム１１のプロファイル測定時には、遮光部材２１は、レーザビーム１１がスリット２３を通過して、測定部５０の受光面５１を照射するように、スリット２３の幅を調整される。また、遮光部材２１は、レーザビーム１１において受光面５１を照射する部分以外の部分を遮光するように調整される。よって、レーザビーム１１は、受光面５１を照射する部分と、受光面５１を照射する部分以外の部分と、を含む。

一方、処理対象７０のレーザ処理時には、遮光部材２１は、レーザビーム１１のＹ軸方向の長さが所定の長さになるように、レーザビーム１１のＹ軸方向の端部を遮光する。遮光部材２１は、材質として、例えば、アルミニウム等の金属を含んでいる。アルミニウムは、レーザビーム１１との反応を抑制することができる。

図４は、実施形態１のレーザ処理装置のスリット部を例示した図である。図４に示すように、スリット部２０は、遮光部材２１として、遮光板２１ａ及び２１ｂを有している。遮光板２１ａ及び２１ｂの間は、スリット２３である。遮光板２１ａ及び２１ｂは、Ｙ軸方向に延びたレール２４に取り付けられている。駆動部２２は、駆動部２２ａ及び２２ｂを有している。駆動部２２ａは、遮光板２１ａに取り付けられている。駆動部２２ｂは、遮光板２１ｂに取り付けられている。よって、駆動部２２ａ及び２２ｂは、それぞれ遮光板２１ａ及び２１ｂをレール２４に沿ってＹ軸方向に移動させることができる。なお、遮光板２１ａ及び２１ｂを一つの駆動部２２で移動させるようにしてもよい。

駆動部２２（駆動部２２ａ及び２２ｂ）は、例えば、モータ付きアクチュエータである。駆動部２２は、信号線等により制御部６０に接続されている。遮光部材２１の移動は、制御部６０に制御されている。

スリット部２０は、筐体２５を有してもよい。筐体２５の内部に、遮光部材２１及び駆動部２２を配置してもよい。筐体２５には、ガス導入口２７及び排気口２８が設けれ、窒素等の不活性ガスをガス導入口２７から筐体２５の内部に導入してもよい。また、導入した不活性ガスを排気口２８から筐体２５の外部へ排出させてもよい。筐体２５の上面には、レーザビーム１１が入射する開口部が設けられ、筐体２５の下面には、レーザビーム１１が出射する開口部が設けられている。レーザビーム１１が入射する開口部は、封止窓１６で封止される。レーザビーム１１が出射する開口部は、封止窓２６で封止される。

スリット部２０において、スリット２３を通過したレーザビーム１１は、チャンバー３０内に入射する。例えば、レーザ生成部１０の封止窓１６から出射したレーザビーム１１は、スリット部２０におけるスリット２３を通過して、封止窓２６から出射する。

＜チャンバー＞
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。

シールボックス３１には、ガス導入口３５が設けられ、窒素ガス等の不活性ガスがシールボックス３１の内部に導入されている。シールボックス３１に導入されたガスは、シールボックス３１の下面の開口部３４から排出される。不活性ガスが排出される開口部３４は、レーザビーム１１の集光部１２の直上に位置している。よって、処理対象７０をレーザビーム１１が照射する照射スポットの直上に位置している。これにより、レーザビーム１１の照射による処理対象７０の酸化等の化学反応を抑制することができる。

シールボックス３１の下面の開口部３４から出射したレーザビーム１１は、処理対象７０のレーザ処理時において、処理対象７０を照射する。一方、レーザビーム１１のプロファイル測定時において、開口部３４から出射したレーザビーム１１は、測定部５０の受光面５１を照射する。

チャンバー３０の内部に遮光部材２１が配置されてもよい。具体的には、シールボックス３１の内部に遮光部材２１（遮光板２１ｃ及び２１ｄ）が配置されてもよい。また、測定部５０の上面に遮光部材２１（遮光板２１ｅ及び２１ｆ）が配置されてもよい。例えば、遮光板２１ｅ及び２１ｆは、受光面５１以外の測定部５０の上面に接触して配置されてもよいし、受光面５１以外の測定部５０の上方に配置されてもよい。

遮光板２１ｃ及び２１ｄ、並びに、遮光板２１ｃ及び２１ｄは、図示しない駆動部によって、Ｙ軸方向に移動させることができる。遮光板２１ａ及び２１ｂ、遮光板２１ｃ及び２１ｄ、並びに、遮光板２１ｃ及び２１ｄは、いずれか１組または２組が配置されてもよいし、すべての遮光板２１ａ～２１ｆが配置されてもよい。

遮光板２１ｃ及び２１ｄ、並びに、遮光板２１ｃ及び２１ｄは、遮光板２１ａ及び２１ｂと同様に、レーザビーム１１のプロファイル測定時において、レーザビーム１１における受光面５１を照射する部分以外の部分を遮光する。複数の組の遮光板を組み合わせることによって、レーザビーム１１における受光面５１を照射する部分以外の部分を遮光してもよい。

一方、処理対象７０のレーザ処理時には、遮光板２１ａ～２１ｆは、レーザビーム１１のＹ軸方向の長さが所定の長さになるように、レーザビーム１１のＹ軸方向の端部を遮光する。チャンバー３０の内部も、例えば、窒素ガス等の不活性ガスで充填させてもよい。

＜ステージ部＞
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。

処理対象７０の処理時には、Ｘ軸駆動系４２は、搬送ステージ４１をＸ軸方向に移動させる。Ｙ軸駆動系４３は、搬送ステージ４１をＹ軸方向に移動させる。θ軸駆動系４４は、搬送ステージ４１をＸＹ平面内で回転させる。これらの駆動系が連動して、搬送ステージ４１を集光部１２に移動させる。

ステージ部４０におけるＸ軸駆動系４２、Ｙ軸駆動系４３及びθ軸駆動系４４は、信号線等により制御部６０に接続されている。搬送ステージ４１の移動は、制御部６０により制御されている。ステージ部４０は、チャンバー３０の内部に配置されている。

＜測定部＞
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。

測定部５０の受光面５１のＹ軸方向における長さは、集光部１２の断面のＹ軸方向における長さよりも小さい。具体的には、受光面５１のＹ軸方向の長さは、例えば、１０［ｍｍ］であり、レーザビーム１１のＹ軸方向の長さは、１０００［ｍｍ］でる。なお、受光面５１及びレーザビーム１１の長さは、これらに限らない。

測定部５０は、例えば、ステージ部４０に配置されている。具体的には、測定部５０は、搬送ステージ４１の端部に固定されている。測定部５０の受光面５１は、例えば、処理対象７０の照射面７１とＺ軸方向における位置が一致している。測定部５０は、ステージ部４０におけるＸ軸駆動系４２、Ｙ軸駆動系４３及びθ軸駆動系４４によって、搬送ステージ４１とともに移動可能である。よって、測定部５０は、搬送ステージ４１の移動に伴って移動してもよい。例えば、測定部５０は、レーザビーム１１が延びたＹ軸方向に移動可能である。測定部５０は、信号線等により制御部６０に接続されている。

測定部５０におけるレーザビーム１１のプロファイルの測定開始及び停止は、制御部６０により制御されている。測定部５０により測定されたレーザビーム１１のプロファイルは、制御部６０に出力される。測定部５０は、ステージ部４０とともに、チャンバー３０の内部に配置されている。

＜制御部＞
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。

制御部６０は、レーザ生成部１０を制御することによって、レーザビーム１１の照射開始及び停止、並びに、レーザビーム１１の強度の変更等を行わせる。処理対象７０のレーザ処理時には、制御部６０は、ステージ部４０を制御することによって、処理対象７０を集光部１２へ移動させる。

プロファイルの測定時には、制御部６０は、ステージ部４０を制御することによって、測定部５０を集光部１２へ移動させる。そして、受光面５１を集光部１２の断面に渡ってＹ軸方向に移動させる。例えば、制御部６０は、測定部５０をＹ軸方向に等速に移動させる。それとともに、制御部６０は、スリット部２０を制御することにより、遮光部材２１を、等速にＹ軸方向に移動させる。その際に、レーザビーム１１において受光面５１を照射する部分以外の部分を遮光するように、スリット２３のＹ軸方向の幅を一定に保ちながら、受光面５１の移動に追随するように、遮光部材２１をＹ軸方向に移動させる。具体的には、遮光板２１ａ及び遮光板２１ｂを同期させながら、両者とも、測定部５０の追随するように等速にＹ軸方向へ移動させる。このように、制御部６０の制御によって、複数の遮光板２１a、２１ｂは、測定部５０の移動に伴い、スリット２３が測定部５０と平面視において重なるように移動可能である。

制御部６０は、測定部５０を制御することによって、レーザビーム１１のプロファイルの測定開始及び停止、並びに、測定結果の出力を行わせる。制御部６０は、測定部５０から出力された測定結果から、レーザビーム１１の集光部１２のプロファイルを取得する。例えば、制御部６０は、測定部５０であるカメラから出力された画像を合成することにより、レーザビーム１１における集光部１２全長のプロファイルを取得する。

＜処理対象＞
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。

（レーザ処理装置の動作：プロファイル測定方法）
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。

まず、比較例におけるレーザビーム１１のプロファイル測定方法を説明する。図５は、比較例に係るレーザ処理装置のレーザビームのプロファイル測定方法を例示したフローチャート図である。図６～図７は、比較例に係るレーザ処理装置のレーザビームのプロファイル測定方法を例示した図である。

図５のステップＳ１１及び図６に示すように、遮光部材２１における遮光板２１ａ及び２１ｂを配置する。例えば、遮光板２１ａ及び２１ｂにより形成されるスリット２３をレーザビーム１１が通過するようにする。そして、スリット２３を全開にする。具体的には、制御部６０は、スリット部２０の駆動部２２に対して、集光部１２の断面におけるＹ軸方向の長さ以上にスリット２３が開くように制御する。そして、レーザビーム１１を生成し、出射する。具体的には、制御部６０は、レーザ生成部１０に対して、レーザビーム１１の断面がＹ軸方向にライン状に延びたレーザビーム１１を生成し、出射するように制御する。

次に、ステップＳ１２に示すように、測定部５０を集光部１２に配置する。具体的には、測定部５０は、ステージ部４０に配置されている。例えば、測定部５０は、搬送ステージ４１に固定されている。よって、制御部６０は、ステージ部４０に対して、測定部５０をレーザビーム１１の集光部１２に配置するように制御する。測定部５０は、レーザビーム１１を受光する受光面５１を有している。受光面５１のＹ軸方向における長さは、集光部１２の断面のＹ軸方向の長さよりも小さい。そして、スリット２３を通して、レーザビーム１１を測定部５０に照射する。これにより、測定部５０は、所定の位置でのレーザビーム１１のプロファイル測定を行う。

次に、ステップＳ１３に示すように、制御部６０は、プロファイル測定が終了したか、判断する。ステップＳ１３において、レーザビーム１１のＹ軸方向に渡って、プロファイル測定が終了した場合には、プロファイル測定を終了する。一方、ステップＳ１３において、レーザビーム１１のＹ軸方向に渡って、プロファイル測定が終了していない場合には、ステップＳ１４及び図７に示すように、測定部５０を移動させる。具体的には、制御部６０は、ステージ部４０に対して、受光面５１をレーザビーム１１における集光部１２の断面に渡ってＹ軸方向に移動させるように制御する。

次に、ステップＳ１２に戻り、測定部５０を、集光部１２における異なる位置に配置する。そして、スリット２３を通して、レーザビーム１１を測定部５０に照射する。これにより、測定部５０は、レーザビーム１１の異なる位置におけるプロファイル測定を行う。次に、ステップＳ１３に示すように、制御部６０は、プロファイル測定が終了したか、判断する。レーザビーム１１のＹ軸方向に渡って、プロファイル測定が終了するまで、ステップＳ１４及びステップＳ１２を繰り返す。このようにして、レーザ処理装置１は、レーザビーム１１の集光部１２における断面のプロファイルを測定することができる。

次に、実施形態１に係るレーザ処理装置１のプロファイルの測定方法を説明する。図８は、実施形態１に係るレーザ処理装置のレーザビームのプロファイル測定方法を例示したフローチャート図である。図９～図１２は、実施形態１に係るレーザ処理装置のレーザビームのプロファイル測定方法を例示した図である。

図８のステップＳ２１及び図９に示すように、遮光部材２１における複数の遮光板２１ａ及び２１ｂ、並びに、測定部５０を所定の位置に配置する。具体的には、スリット２３を通過したレーザビーム１１が測定部５０の受光面５１を照射するように、複数の遮光板２１ａ及び２１ｂ、並びに、測定部５０を配置する。次に、レーザビーム１１を生成する。そして、複数の遮光板２１ａ及び２１ｂの間のスリット２３を通して、レーザビーム１１を測定部に照射する。また、レーザビーム１１における受光面５１を照射する部分以外の部分を遮光板２１ａ及び２１ｂで遮光する。なお、前述したように、遮光板２１ａ及び２１ｂ等の遮光部材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が、チャンバー３０の内部に配置されてもよいし、測定部５０の上面上に配置されてもよい。このようにして、レーザビーム１１の集光部１２における所定の位置のプロファイルを測定する。

次に、ステップＳ２２に示すように、制御部６０は、プロファイル測定が終了したか、判断する。ステップＳ２２において、レーザビーム１１のＹ軸方向に渡って、プロファイル測定が終了した場合には、プロファイル測定を終了する。一方、ステップＳ２２において、レーザビーム１１のＹ軸方向に渡って、プロファイル測定が終了していない場合には、ステップＳ２３及び図１０～図１１に示すように、測定部５０並びに複数の遮光板２１ａ及び２１ｂを移動させる。すなわち、受光面５１を移動させるとともに、遮光部材２１を移動させる。具体的には、制御部６０は、ステージ部４０に対して、受光面５１を集光部１２の断面に渡ってＹ軸方向に移動させるように制御する。それとともに、制御部６０は、スリット部２０の駆動部２２に対して、レーザビーム１１において受光面５１を照射する部分以外の部分を遮光するように、スリット２３のＹ軸方向の幅を一定に保ちながら、受光面５１の移動に追随するように、遮光部材２１をＹ軸方向に移動させる。

図１２に示すように、受光面５１のＹ軸方向の長さは、レーザビーム１１における集光部１２の断面のＹ軸方向の長さよりも小さい。よって、測定部５０は、Ｙ軸方向に沿って移動させることにより、レーザビーム１１の集光部１２における断面のプロファイルを測定する。その際に、遮光板２１ａ及び２１ｂは、受光面５１以外の部分にレーザビーム１１が照射しないように、スリット２３の間隔を保ちながら、測定部５０のＹ軸方向への移動に追随する。

次に、ステップＳ２１に戻り、スリット２３を通過したレーザビーム１１が測定部５０の受光面５１を照射するように、複数の遮光板２１ａ及び２１ｂ、並びに、測定部５０を配置する。そして、複数の遮光板２１ａ及び２１ｂの間のスリット２３を通して、異なる位置のレーザビーム１１を測定部５０に照射する。また、レーザビーム１１における受光面５１を照射する部分以外の部分を遮光板２１ａ及び２１ｂで遮光する。これにより、測定部５０は、レーザビーム１１の異なる位置におけるプロファイル測定を行う。次に、ステップＳ２２に示すように、制御部６０は、プロファイル測定が終了したか、判断する。レーザビーム１１のＹ軸方向に渡って、プロファイル測定が終了するまで、ステップＳ２３及びステップＳ２１を繰り返す。このようにして、レーザ処理装置１は、レーザビーム１１の断面におけるプロファイルを測定することができる。

（レーザ処理装置の動作：処理対象のレーザ処理）
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、ステップＳ３２に示すように、処理対象７０をレーザ処理する。例えば、制御部６０は、レーザ生成部１０を制御することによって、レーザビーム１１を生成させ、出射させる。そして、制御部６０は、ステージ部４０を制御することによって、処理対象７０を集光部１２へ移動させる。その際に、スリット部２０は、処理対象７０をレーザ処理することができるように、スリット２３の幅を調整する。そして、制御部６０は、ステージ部４０を制御することによって、処理対象７０の所定の領域がレーザ処理されるように、処理対象７０を搬送させる。このようにして、所望のプロファイルを有するレーザビーム１１を用いて、処理対象７０をレーザ処理することができる。

次に、本実施形態の効果を説明する。本実施形態のレーザ処理装置１は、レーザビーム１１のプロファイルの測定時に、受光面５１を集光部１２の断面に渡って移動させるとともに、レーザビーム１１における受光面５１を照射する部分以外の部分を遮光するように、スリット２３の幅を一定に保ちながら、遮光部材２１を移動させる。よって、測定部５０の受光面５１以外には、レーザビーム１１が照射されないようにすることができる。

これにより、レーザビーム１１のプロファイル測定に及ぼす悪影響を抑制することができる。例えば、プロファイルの測定時に、チャンバー３０の下部、受光面５１以外の光学部材等及びカバー等にレーザビーム１１が照射されないので、パーティクルの発生及び光学部材等及びカバー等の変形を抑制することができる。

また、本実施形態のレーザ処理装置１は、遮光部材２１を、レーザ生成部１０と、チャンバー３０との間に配置させている。よって、チャンバー３０の内部にレーザビーム１１が照射されないので、チャンバー３０の内部からのパーティクルの発生及びチャンバー３０の内部に配置された光学部材等の変形を抑制することができる。

さらに、チャンバー３０の内部からのパーティクルの発生を低減するために、レーザビーム１１の強度を低減させる必要がない。よって、処理対象７０のレーザ処理時と同じ強度のレーザビーム１１のプロファイルを測定することができる。よって、レーザ処理時のプロファイルを、精度よく取得することができる。

また、遮光部材２１は、処理対象７０をレーザ処理する際に用いる部材である。よって、新たに遮光部材２１を追加する必要はないので、製造コストの増加を抑制することができる。

（実施形態２）
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。

図１４は、実施形態２に係るレーザ処理装置を例示した断面図であり、処理対象をレーザ処理する場合を示す。図１５は、実施形態２に係るレーザ処理装置を例示した上面図であり、処理対象をレーザ処理する場合を示す。図１６は、実施形態２に係るレーザ処理装置を例示した断面図であり、レーザビームのプロファイルを測定する場合を示す。

図１２～図１４に示すように、実施形態２に係るレーザ処理装置２は、レーザ生成部１０、スリット部２０、チャンバー３０、ステージ部１４０、測定部１５０、制御部６０を備えている。本実施形態のレーザ処理装置２において、ステージ部１４０は、浮上式搬送ステージ１４１、着脱部１４２、着脱アクチュエータ１４３、測定アクチュエータ１５２を有している。

浮上式搬送ステージ１４１は、レーザ処理される処理対象７０をガスによって、浮上式搬送ステージ１４１の上面上に浮上させて集光部１２に搬送させる。ガスは、例えば、窒素等の不活性ガスである。浮上式搬送ステージ１４１は、処理対象７０と対向する搬送面と、搬送面と反対側の下面と、を有する。搬送面には、気体を上方に向かって噴射するための噴射孔Ｈが複数形成されている。

また、浮上式搬送ステージ１４１は、その一部に取り外し可能な着脱部１４２を有している。着脱部１４２を浮上式搬送ステージ１４１から取り外すことにより、搬送面から下面に（Ｚ軸方向に）達する開口部Ｓが設けられる。開口部Ｓは、レーザビーム１１が照射される部分に形成されている。よって、着脱部１４２または開口部Ｓは、レーザビーム１１の光軸上に位置する。

処理対象７０のレーザ処理時には、着脱自在の着脱部１４２が開口部Ｓに装着される。具体的には、着脱アクチュエータ１４３は、着脱部１４２を開口部Ｓに装着させる。一方、レーザビーム１１のプロファイル測定時には、着脱自在の着脱部１４２は開口部Ｓから外される。具体的には、着脱アクチュエータ１４３は、着脱部１４２を開口部Ｓから取り外す。

鉛直アクチュエータ１４４は、着脱部１４２に連結された軸１４４ａと、軸１４４ａを鉛直方向（Ｚ軸方向）に進退させる駆動源１４４ｂと、を含む。水平アクチュエータ１４５は、鉛直アクチュエータ１４４の駆動源１４４ｂに連結された軸１４５ａと、軸１４５ａを水平方向（Ｘ軸方向）に進退させる駆動源１４５ｂと、を含む。鉛直アクチュエータ１４４及び水平アクチュエータ１４５は、例えばエアシリンダーである。

図１６に示すように、鉛直アクチュエータ１４４は、着脱部１４２を鉛直方向（Ｚ軸方向）に移動させて、開口部Ｓから取り外す。水平アクチュエータ１４５は、開口部Ｓから取り外した着脱部１４２を水平方向に移動させる。

本実施形態２において、測定部１５０は、浮上式搬送ステージ１４１の下面の下方に配置されている。具体的には、測定部１５０は、浮上式搬送ステージ１４１の開口部Ｓに取り付けられた着脱部１４２の真下に配置されている。測定部１５０は、レーザビーム１１の光軸上に位置している。測定部１５０は上面に受光面１５１が設けられている。

測定アクチュエータ１５２は、測定部１５０を移動させるアクチュエータである。測定アクチュエータ１５２は、挿抜アクチュエータ１５２ａと、スキャンアクチュエータ１５２ｂと、を含む。挿抜アクチュエータ１５２ａは、測定部１５０を鉛直方向（Ｚ軸方向）に移動させ、浮上式搬送ステージ１４１の開口部Ｓに測定部１５０を挿抜する。挿抜アクチュエータ１５２ａは、例えば、エアシリンダーである。

挿抜アクチュエータ１５２ａの駆動により、測定部１５０は、浮上式搬送ステージ１４１の下面の下方から開口部Ｓまで移動可能である。スキャンアクチュエータ１５２ｂは、測定部１５０をＹ軸方向に移動させる。具体的には、スキャンアクチュエータ１５２ｂは、レーザビーム１１の断面が延びるＹ軸方向に沿って、測定部１５０を移動させる。これにより、測定部１５０は、開口部Ｓを介して、レーザビーム１１の集光部１２におけるプロファイルを測定することができる。これ以外のレーザ処理装置２の構成及び動作は、実施形態１のレーザ処理装置１と同様である。

本実施形態でも、レーザビーム１１のプロファイルの測定時に、受光面１５１を集光部１２の断面に渡って移動させるとともに、レーザビーム１１における受光面１５１を照射する部分以外の部分を遮光するように、スリット２３の幅を一定に保ちながら、遮光部材２１を移動させる。よって、測定部１５０の受光面１５１以外には、レーザビーム１１が照射されないようにすることができる。これにより、レーザビーム１１のプロファイル測定に及ぼす悪影響を抑制することができる。これ以外の効果は、実施形態１の記載に含まれている。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

１、２レーザ処理装置
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
４２Ｘ軸駆動系
４３Ｙ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

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。