JPH10314970A - レーザービーム照射の均一性を向上する方法 - Google Patents

レーザービーム照射の均一性を向上する方法

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JPH10314970A
JPH10314970A JP9159105A JP15910597A JPH10314970A JP H10314970 A JPH10314970 A JP H10314970A JP 9159105 A JP9159105 A JP 9159105A JP 15910597 A JP15910597 A JP 15910597A JP H10314970 A JPH10314970 A JP H10314970A
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axis direction
irradiation
linear
laser beam
major axis
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Tsunezo Sei
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 線条形ビームホモジナイザーを用いてレーザ
ーを加工面に照射する際に、ビーム長軸方向の強度分布
の不均一性を克服して、高度な均一照射結果を得られ
る。 【解決手段】 線条形レーザービームを照射する際に、
短軸方向のスキャンを行う同時に長軸方向にもビームを
小刻みに往復移動させることによる平滑効果で、被加工
物への照射の均一性を向上させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、エキシマレーザ
ー等で液晶表示パネルのアモルファスシリコン成膜をポ
リシリコン化するアニール等の表面改質及びその他のレ
ーザービームを用いて高い均一性の表面改質等が要求さ
れるプロセッシングや加工等への応用に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、レーザービームを用いてアニール
等表面改質を行う場合、レーザービームの強度分布を均
一化させる為、ホモジナイザー光学系を使用する。液晶
表示パネル等の大面積の被加工物には均一なビーム照射
の必要性から、一般的に、ホモジナイザーを用いて、ビ
ームを細長い線条形状に成形して照射している。この様
にビーム形状を線条形に成形し、強度分布を均一化にす
る光学系は線条形ビームホモジナイザーと言います。通
常、線条形ビームホモジナイザーで作られた線条形ビー
ムをビーム短軸方向にスキャン、或は、被加工物をビー
ム短軸方向に移動して照射している。
【0003】現状、線条形ビームのスキャンは、ビーム
短軸方向だけに行われ、長軸方向については、線条形ビ
ームを何も施すことなく、そのまま照射している。ビー
ムの短軸方向については、重ねながら照射することによ
り、大きい面積の被加工物の全面に渡って照射光量の均
等化を図り、比較的均一な表面改質を得ている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】レーザービームを用い
る表面改質等の応用には、照射光量の高度な均一性が要
求されることがある。例えば、液晶表示パネルのアモル
ファスシリコン成膜をポリシリコン化するアニール等の
表面改質では、高度な均一性の照射光量の必要性から、
ビーム強度分布のバラ付きは数パーセント以内にしなけ
ればならない。
【0005】現状は、ビーム強度の均一性を得る為、一
般的に図1の様に元のレーザービームを分割する円筒形
レンズアレーと分割されたビームを集光するコンデンサ
ー円筒形レンズで構成する線条形ビームホモジナイザー
光学系を使われている。例えば、図1に示す様に、線条
形ビーム長軸方向に、元の入射ビームを円筒形レンズア
レー4aを通し分割した後、コンデンサー円筒形レンズ
4bを通し、再び重ね合わせることにより、ビームの長
軸方向の強度分布を均一化させている。同じ様に、図1
の円筒形レンズアレー3aとコンデンサー円筒形レンズ
3bで、ビームの短軸方向の強度分布を均一化させてい
る。
【0006】しかし、エキシマレーザー等は、元のビー
ム自身に微細な不均一強度分布が存在する場合があり、
上述のホモジナイザーを使っても、要求される均一性が
達成されていない場合がある。又、通常、レーザーには
ある程度の干渉性が存在する為、図1と図2の様な光学
系で、円筒形レンズアレーを使って、元のビームを数多
く分割した後、再び照射面に重ね合わせる時に、ビーム
の干渉により、照射面には微細な干渉縞が出る。
【0007】従来の方法では、ビーム短軸方向には、ビ
ームを重ねながらスキャン照射している為、ビームの不
均一性が有るにしても、その重ねる効果で、加工面照射
光量の均等化が図れるが、ビーム長軸方向では、スキャ
ン照射が行われていない為、ビームの強度分布の不均一
性の問題がそのまま残り、被加工物に照射された面には
微細な縞模様が現れている。とりわけ液晶表示パネルの
レーザーアニール等では、高度な均一照射が必要とさ
れ、この様な縞模様等不均一性の問題を解決することが
重要なテーマとなっている。
【0008】
【課題を解決する為の手段】上述の様な線条形レーザー
ビームの長軸方向における不均一性の問題を解決する
為、ビーム長軸方向の光強度分布を平滑化させる必要が
ある。ビーム長軸方向の光強度分布を平滑化する為の手
段として、本発明は、ビームを照射する際に、短軸方向
におけるビームのスキャン、或は、被加工物の移動を行
うと同時に、更に、ビーム長軸方向にも小刻みにビーム
を往復に振らし、或は、被加工物を往復移動することに
より、ビーム長軸方向の照射される総光量が均等化し、
より均一な表面改質等が得られる。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態は図1に示し
た通りになる。レーザーは図1の様な線条形ビームホモ
ジナイザーを通して、線条形ビームに成形して被加工物
に照射する。被加工物を従来の技術と同様に短軸方向に
移動させ、ビームを加工面に重ねながら照射する方法
で、大面積の被加工物を全面に照射する。本発明は、図
1と図2に示した6aから6fまでの各々の光学系素子
にビームを長軸方向に小刻みに振らすことができる機
構、或は、被加工物をビーム長軸方向に小刻みに往復に
動かすテーブル等移動機構を設ける。ビーム短軸のスキ
ャン照射と同時に、これらの機構が動くことにより、照
射される線条形ビームと被照射面を長軸方向に相対移動
することにより、ビームは、長軸方向にあたかも幾重に
も重ねた状態となり、照射面長軸方向の照射光量分布の
均等化が図れ、高い均一性を持つアニール等表面改質が
可能となる。
【0010】
【実施例】線条形ビームホモジナイザーを用いて、上述
の方法で照射する場合、図1と図2の様なビームの長軸
方向における照射光量の分布の均一性を向上する実施例
がある。
【0011】先ず、図1の様に、線条形ビームホモジナ
イザーの長軸方向にビームの強度分布を均一化させる光
学素子、いわゆる、長軸方向ビームホモジナイザーの各
円筒形レンズ素子の小刻みな往復移動により実現でき
る。例えば、図1に示す様に、ビーム長軸に沿って、6
aの様なビーム分割用のシリンドリカルレンズアレーの
小刻みな往復移動、或は、6bの様なビームコンデンサ
ー用シリンドリカルレンズの往復移動、或は、6cの様
にその両者を同時に往復移動することにより、照射ビー
ムを長軸方向に小刻みに振らすことが出来る。又は、ビ
ーム長軸方向の移動機構、例えば、移動テーブルを設け
て、図2の6dの様に、照射ビームに対して、被加工物
を長軸方向への移動も出来る。
【0012】図2の6e、或は、6fの様に、光学系の
中にビームの折り返しミラー2、或は、ミラー9を光軸
に対して振り回すことによる、図1の実施例と同様に加
工面にビームを長軸方向に沿って振らすことが出来る。
これらの図1と図2に6aから6fまでの各々の実施例
に示した方法によって、ビームを長軸方向の振らすこと
が出来る。
【0013】
【発明の効果】上述に基づいて本発明による効果は次の
通りとなる。
【0014】本発明のビーム長軸方向にビームを小刻み
に振らすことによりビーム長軸方向の照射光量の均等化
効果で、アニール等表面改質の長軸方向における均一性
はより向上するものとなる。
【0015】液晶表示パネルのレーザーアニール等の応
用には非常に高いビームの均一性が要求されるが、線条
形ビームホモジナイザーを使っても、この要求を満たす
ことが出来ない場合がある(西田さんは、下線部分”困
難である”と書いている)。本発明のビーム長軸方向へ
小刻みに往復に振らすことにより、実際に被加工物の照
射面での照射光量は均等化され、現状、問題となってい
る加工面の縞模様等が解消されるので、液晶表示パネル
のアモルファスシリコン成膜をポリシリコン化するエキ
シマレーザーアニール等の高度な均一性が要求される表
面改質等に適用されることが期待される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による線条形ビームホモジナイザー光学
系を用いる高度な均一性照射光学系システムの立体構成
【図2】本発明の線条ビームの長軸方向の付加する往復
移動を実現出来るその他の方法を示す光学系のビーム長
軸方向の側面図
【符号の説明】
1 元の入射レーザービーム 2 光学系の光軸おoo’ 3 線条ビームホモジナイザーの短軸方向にビーム強度
分布を均一化させる光学素子 3a 短軸方向ビームを分割する円筒形レンズアレー 3b 短軸方向ビームを集光するコンデンサー円筒形レ
ンズ 4 線条ビームホモジナイザーの長軸方向にビーム強度
分布を均一化させる光学素子 4a 長軸方向ビームを分割する円筒形レンズアレー 4b 長軸方向ビームを集光するコンデンサー円筒形レ
ンズ 5 レーザービームの光軸と垂直な被加工物の照射面 5a 最初照射する時の被加工物の位置 5b ビーム短軸方向に移動照射を完了時の被加工物の
位置 6 ビーム長軸方向の光強度分布を平滑化して、均一化
にする為、光学素子の移動による照射面のビームを長軸
方向に往復移動する方法 6a 長軸方向ビームを分割する円筒形レンズアレーを
矢印に示す方向に移動することにより照射面において長
軸方向のビームの移動をもたらす 6b 長軸方向ビームを集光するコンデンサー円筒形レ
ンズを矢印に示す方向に移動することにより照射面にお
いて長軸方向のビームの移動をもたらす 6c 長軸方向にビームを分割する円筒形レンズアレー
とビームを集光するコンデンサー円筒形レンズを矢印の
方向に同時に移動することにより照射面において長軸方
向のビームの移動をもたらす 6d テーブル等を設けて、ビーム照射する際に被加工
物を矢印の方向に往復移動を行う 6e 入射側の折り返しミラーを矢印の方向に振り回す
ことにより線条形ビームは照射面において往復移動をも
たらす 6f レーザー出射側の折り返しミラーを矢印の方向に
振り回すことにより線条形ビームは照射面において往復
移動をもたらす 7 照射面における線条形レーザービームの座標 7a ビームの長軸方向座標 7b ビームの短軸方向座標 8 照射面における細長い形状の線条形ビーム 8a 被加工物に最初照射位置のビーム 8b 被加工物移動照射終了位置のビーム 9 ビーム45゜折り返し反射ミラー 9a レーザー入射側のミラー 9b レーザー出射側のミラー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI B23K 26/08 B23K 26/08 B

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】レーザービームを用いて表面改質等を行う
    場合に、ホモジナイザーを通して成形した線条形レーザ
    ービームを被加工物に照射する際に、線条ビーム短軸方
    向にレーザービームのスキャンを行うと同時に、照射の
    光量分布の均一性を向上する為、ビーム長軸方向にもビ
    ームを小刻みに往復に振らす、又は、被加工物を小刻み
    に往復に移動する照射方法。
  2. 【請求項2】請求項目1に於いて被加工物にビーム照射
    光量分布の均一性を向上する為に図1と図2に示してい
    る線条形レーザービームを長軸方向に振らす方法。
JP9159105A 1997-05-14 1997-05-14 レーザービーム照射の均一性を向上する方法 Pending JPH10314970A (ja)

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