(57)【要約】【課題】レーザ処理装置における被処理体配置台の平面度を容易かつ正確に調整することを可能にする。【解決手段】被処理体配置台の下方に複数備えられて被処理体配置台を支持し、支持位置の昇降が可能な支持部と、支持部の昇降を行う駆動部と、被処理体配置台の上面形状を測定する変位測定部と、駆動部を制御するとともに変位測定部の測定結果を取得可能な制御部と、各駆動部を動作させた際の被処理体配置台の上面形状の変位から各駆動部の動作量と被処理体配置台変位量との関係データを記憶する記憶部と、を備え、制御部は、変位測定部による測定結果を受けて被処理体配置台上面を所定の平面度に調整するために各駆動部の動作によって変位すべき被処理体配置台の変位量を求め、該変位量から記憶部に記憶された関係データを参照して各駆動部の動作量を決定し、該動作量に基づいて各駆動部を動作させる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理体配置台の下方に複数備えられて前記被処理体配置台を支持し、その支持位置の昇降が可能な支持部と、該支持部の前記昇降を行う駆動部と、前記被処理体配置台の上面形状を測定する変位測定部と、前記駆動部を制御するとともに前記変位測定部の測定結果を取得可能な制御部と、を備え、
該制御部は、前記変位測定部による測定結果を受けて被処理体配置台上面を所定の平面度に調整するために各駆動部の動作によって変位すべき前記被処理体配置台の変位量を求め、該変位量に基づいて、各駆動部を動作させた際の被処理体配置台の上面形状の変位から求められる各駆動部の動作量と前記被処理体配置台変位量との関係データを参照して各駆動部の動作量を決定し、該動作量に基づいて前記各駆動部を動作させることが可能であることを特徴とするレーザ処理装置。
【請求項２】
各駆動部を動作させた際の被処理体配置台の上面形状の変位から求められる各駆動部の動作量と前記被処理体配置台変位量との関係データを記憶する記憶部を備えることを特徴とする請求項１記載のレーザ処理装置。
【請求項３】
前記制御部は、予め、各駆動部を動作させた際の被処理体配置台の上面形状の変位を前記変位測定部で測定して各駆動部の動作量と前記被処理体配置台変位量との関係データを取得し、該関係データを参照可能に前記記憶部に記憶させることを特徴とする請求項２記載のレーザ処理装置。
【請求項４】
前記駆動部は、前記支持部と少なくとも一時的に非結合状態にすることが可能であり、前記支持部は該非結合状態で前記昇降位置を保持することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のレーザ処理装置。
【請求項５】
前記駆動部がピエゾアクチュエータであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のレーザ処理装置。
【請求項６】
前記ピエゾアクチュエータは、支持部昇降動作に際し前記支持部と結合状態になり、支持部昇降後に非結合状態になることを特徴とする請求項５記載のレーザ処理装置。
【請求項７】
前記ピエゾアクチュエータは、前記支持位置を上昇させるものと、前記支持位置を下降させるものをそれぞれ備えられていることを特徴とする請求項５または６に記載のレーザ処理装置。
【請求項８】
前記変位測定部は、前記被処理体配置台の上面方向に沿って、相対的に移動して前記上面形状の測定が可能であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のレーザ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、アモルファス薄膜にレーザを照射して結晶化させるレーザアニール処理などのレーザ処理装置に関するものであり、特に大型被処理体を処理する装置に好適なレーザ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザアニール処理装置は、シリコン薄膜の製造等の各種用途に使用されており、例えば該薄膜製造に際しては、シリコン薄膜にレーザを照射して該薄膜を多結晶化している。従来のレーザアニール装置の一例を示すと図４のとおりである。以下に、その概略を説明する。
レーザアニール処理装置２０は、処理室２３を備え、該処理室２３内に移動装置２４が設置されている。移動装置２４上には、被処理体２６を載置する被処理体配置台２５が搭載されている。また、処理室２３外にはレーザを出力するレーザ発振器２１が設けられており、該レーザ発振器から出力されたレーザ２７を前記処理室２３内に導入する光学系２２が設けられている。
上記レーザアニール処理装置２０の動作を説明すると、レーザ発振器２１で発生したレーザ２７を光学系２２を通して処理室２３内に導入し、移動装置２４をＸおよびＹ方向に移動させながら該レーザ２７を被処理体配置台２５上の被処理体２６に照射して、被処理体２６をアニール処理する。
【０００３】
上記レーザアニール処理装置によるシリコン薄膜結晶化プロセスにおいては、結晶化プロセス上のレーザ焦点深度は、プロセスの方式によって異なるが概ね４０〜２００μｍ程度であり、レーザを精度よくシリコン薄膜面上に照射するためには被処理体の良好な平面度を確保することが必要となる。そのため、被処理体を載せる被処理体配置台は、剛性を高めて平面度を確保し、かつ表面に高い平滑性を持たせる構造になっている。また、レーザ焦点深度が小さいプロセスにおいては、被処理体配置台を上下させる手段を設け、処理中にレーザ焦点を合わせる機能を有するものもある。
しかし、最近のレーザアニール処理装置では、被処理体の大型化が進み、それに伴い被処理体配置台も大型かつ重量化しているため、被処理体配置台の構造のみで平面度を確保することや、被処理体配置台を上下動させることが困難になりつつある。
【０００４】
これに対し、被処理体配置台の平面度を補正するために、変位センサなどで被処理体配置台の平面状態を測定し、被処理体配置台の下面に設けた複数のピエゾアクチュエータを伸縮させることにより、被処理体配置台の平面度を確保する方法が提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−３３１０４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、レーザアニール処理装置においては、レーザ焦点位置を合わせるために被処理体配置台の平面度を調整した後は、その形状を維持する必要がある。前述した特許文献１の方法では、被処理体配置台の平面度を維持する場合、ピエゾアクチュエータに通電し続け、かつ、ピエゾアクチュエータ自身の伸縮動作位置を検知するためにセンサを設け、該センサの結果に基づいてピエゾアクチュエータをフィードバック制御することが必要となる。このことにより、ピエゾアクチュエータの寿命の低下やノイズなどでピエゾアクチュエータの位置決め制御の誤作動が発生し、被処理体配置台の平面度が変化してしまうおそれがある。
【０００７】
このため、ピエゾアクチュエータなどを駆動源として被処理体配置台を支持する部材の昇降を行い、該部材はピエゾアクチュエータの駆動を解除した場合にも支持位置を維持できるようにすることで、上記通電を継続することなく被処理体配置台の平面度を良好に維持することが可能になる。しかし、ピエゾアクチュエータの他に被処理体配置台を支持する部材を介在させると、ピエゾアクチュエータを精度よく動作させても、該部材の個体差によってピエゾアクチュエータの動作量が正確に前記部材に反映されないおそれがある。これを回避するためには、ピエゾアクチュエータを動作させた際の被処理体配置台の変位量を都度測定し、その測定結果をフィードバックしてさらにピエゾアクチュエータを制御することが必要であり、作業および制御が複雑になるという問題がある。
【０００８】
本発明は、上記事情を背景としてなされたものであり、ピエゾアクチュエータなどの駆動部に通電などを継続する必要がなく、簡易な制御によって被処理体配置台の平面度を正確に調整し、維持することができるレーザ処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
すなわち、本発明のレーザ処理装置のうち、第１の本発明は、被処理体配置台の下方に複数備えられて前記被処理体配置台を支持し、その支持位置の昇降が可能な支持部と、該支持部の前記昇降を行う駆動部と、前記被処理体配置台の上面形状を測定する変位測定部と、前記駆動部を制御するとともに前記変位測定部の測定結果を取得可能な制御部と、を備え、該制御部は、前記変位測定部による測定結果を受けて被処理体配置台上面を所定の平面度に調整するために各駆動部の動作によって変位すべき前記被処理体配置台の変位量を求め、該変位量に基づいて、各駆動部を動作させた際の被処理体配置台の上面形状の変位から求められる各駆動部の動作量と前記被処理体配置台変位量との関係データを参照して各駆動部の動作量を決定し、該動作量に基づいて前記各駆動部を動作させることが可能であることを特徴とする。
【００１０】
すなわち、本発明によれば、変位測定部の測定結果を受けて被処理体配置台の平面度を調整する際に、予め求められている、各駆動部の動作量と被処理体配置台の変位量との関係から、各駆動部に必要な動作量を容易かつ正確に知ることができ、該動作量に基づいて被処理体配置台の平面度の調整が容易に行われる。
上記関係のデータは、本発明のレーザ処理装置に備える記憶部に記憶しておき、これを制御部によって参照するものであってもよく、着脱可能なメモリや、ネットワークなどによって参照可能にするものであってもよい。
【００１１】
なお、本発明における被処理体配置台は、被処理体を配置してレーザ処理を行うためのものであり、上面が平面を有している他は、特別に限定をされるものではない。なお、平面は連続したものが望ましい。また、該被処理体配置台を支持する支持部は、被処理体配置台の支持位置を昇降可能なものであればよく、その構造が特に限定されるものではない。例えは、適宜の歯車、ネジなどを利用することができる。該支持部は、駆動部からの駆動力が解除された際にも、支持位置高さが維持されることが必要である。支持部の個数や配置位置は特に限定をされるものではないが、少なくとも被処理体配置台の隅部側への配置によって被処理体配置台の平面度の調整を容易に行うことができる。
【００１２】
さらに、上記駆動部は、支持部の支持位置を昇降動作できるものであればよく、特定のものに限定をされるものではない。高精度で微小な動作量を調整できるものとしてピエゾアクチュエータは好適である。
【００１３】
また、変位測定部は、被処理体配置台の基準位置に対する変位量を測定できるものであればよく、複数点の測定によって平面度を判断することができる。変位測定部は複数を備えてそれぞれによって被処理体配置台の複数箇所で変位量を測定してもよく、また、変位測定部を被処理体配置台の上面方向に沿って相対的に移動させて連続的または複数点での前記変位量の測定を行うものであってもよい。相対的な移動は、変位測定部を移動させるものであってもよく、また、被処理体配置台を移動させるものであってもよい。変位測定部は、被処理体配置台の変位量を測定できるものであればよく、その構成が特に限定されるものではなく、既知のものを用いることができる。例えば、レーザ光などの光学的な反射を利用したものなどが挙げられる。
【００１４】
さらに、前記変位測定部の測定結果を受け、前記駆動部の制御を行う制御部は、例えば、ＣＰＵとこれを動作させるプログラムとを主として構成することができる。該プログラムは、制御部に含むＲＯＭなどに格納させておく。
該制御部は、レーザ処理装置全体を制御するもので構成することができ、例えば、変位測定部を相対的に移動させる場合には、これを制御することができる。
該制御部は、後述する記憶部を制御可能であり、予め、各駆動部を動作させた際の被処理体配置台の上面形状の変位を前記変位測定部で測定して各駆動部の動作量と前記被処理体配置台変位量との関係データを取得し、該関係データを参照可能に前記記憶部に記憶させることができる。
【００１５】
記憶部は、上記データを不揮発に保持できるものであればよく、本発明としては特定のものに限定されない。例えば、フラッシュメモリ、ＨＤＤなどを用いることができる。
上記関係データの取得に際しては、複数点で各駆動部の動作量と前記被処理体配置台変位量との関係を求め、これを回帰分析するなどして相関式を得ることができる。これにより、目的とする被処理体配置台変位量における駆動部での必要な動作量を知ることができる。制御部では、該動作量に基づいてピエゾアクチュエータなどの駆動部を制御することができる。
【００１６】
上記した支持部は、前記駆動部と少なくとも一時的に非結合状態にすることで、駆動部の動作状態に拘わらず、支持部が該非結合状態で前記昇降位置を保持することを可能にするのが望ましい。結合、非結合は、駆動力の伝達を断続することによって行ってもよく、また、駆動部が支持部の昇降を駆動している位置から退避することで非結合状態になるものであってもよい。
【００１７】
例えばピエゾアクチュエータで駆動を行う場合、支持部昇降動作に際し前記支持部の一部に該ピエゾアクチュエータを伸長させて押し当てることで結合状態にし、支持部昇降後は、ピエゾアクチュエータを収縮させることで非結合状態にすることができる。支持部は、ピエゾアクチュエータの押し当てがなくても昇降位置を保持するようにする。これによりピエゾアクチュエータへの通電を維持したままにする必要がなくなり、ピエゾアクチュエータの延命化や省電力化が可能になる。
上記動作は、前記ピエゾアクチュエータとして、前記支持位置を上昇させるものと前記支持位置を下降させるものをそれぞれ用意することで、支持位置の上昇、下降時のいずれにも行うことができる。
【発明の効果】
【００１８】
以上、説明したように、本発明のレーザ処理装置によれば、被処理体配置台の下方に複数備えられて前記被処理体配置台を支持し、その支持位置の昇降が可能な支持部と、該支持部の前記昇降を行う駆動部と、前記被処理体配置台の上面形状を測定する変位測定部と、前記駆動部を制御するとともに前記変位測定部の測定結果を取得可能な制御部と、を備え、該制御部は、前記変位測定部による測定結果を受けて被処理体配置台上面を所定の平面度に調整するために各駆動部の動作によって変位すべき前記被処理体配置台の変位量を求め、該変位量に基づいて、各駆動部を動作させた際の被処理体配置台の上面形状の変位から求められる各駆動部の動作量と前記被処理体配置台変位量との関係データを参照して各駆動部の動作量を決定し、該動作量に基づいて前記各駆動部を動作させることが可能であるので、前記関係データに基づいて支持部における支持位置を正確に昇降させることができる。したがって、支持部の個体差による誤差の発生を防止して、被処理体配置台の平面度調整を正確に行うことができる。また、ピエゾアクチュエータなどの変位検出やフィードバック機能が不要となるため、システムが簡易化され、ノイズなどの誤動作により被処理体配置台の平面度が変化するのを回避できる。
さらに、レーザ処理に際し、レーザ焦点合わせ機能が不要または簡略化できるので、レーザ処理装置の構成を簡易にして低コスト化が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態のレーザアニール処理装置を示す概略図である。
【図２】同じく、支持部の詳細構造を示す図である。
【図３】同じく、処理過程を示すフローチャートである。
【図４】従来のレーザアニール処理装置を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に、本発明の一実施形態のレーザアニール処理装置を添付図面に基づいて説明する。
なお、この実施形態で、前記した従来例と同様の構成（レーザ発振器、光学系、処理室）については、その説明を省略する。
レーザアニール処理装置１は、Ｘ−Ｙ方向に移動可能な移動装置２を備え、その上部に基台３を備えている。基台３上には、上方に設置する被処理体配置台５の下面側に位置し、ねじ回転によって上部の支持位置が昇降する複数の支持部４…４が設置されている。このため、基台３は被処理体配置台５に対して剛性が大きくなっている。支持部４の設置位置、設置数は適宜選定することができ、被処理体配置台５の平面度を維持するために最適なものにするのが望ましい。また、各支持部４の近傍には、支持部４の支持位置を昇降させる駆動部１０が配置されている。
【００２１】
支持部４…４上には、該支持部４で支持されるように被処理体配置台５が設置されている。被処理体配置台５としては、種々のサイズのものを用いることができ、本発明としては特に限定されないが、例えば９００×９００ｍｍ〜２５００×２５００ｍｍに至るような大型のものも対象にすることができる。該被処理体配置台５上には、被処理体６が配置される。なお、被処理体５は、全体として連続した上面を有しているが、一部には、被処理体６を真空吸着して保持するための溝や、被処理体をリフトアップするためのピン用の穴などが加工されている。また、被処理体載置台５は、平面加工性、軽量化、耐レーザの観点からまた、平面度を補正できるように比較的剛性の小さい材料、例えばアルミニウム材料が望ましい。
【００２２】
被処理体配置台５の上方には、非接触で被処理体配置台５上面との間の距離を測定することによって、被処理体配置台５の変位量を測定する変位測定部７が配置されている。該変位測定部７は、例えば、レーザ光を被処理体配置台５の上面に照射し、その反射光を受光した際の時間差によって距離を測定することができる。
また、レーザアニール処理装置１は、該装置全体を制御する制御部８を有しており、該制御部８は、ＣＰＵとこれを動作させるプログラムにより構成されている。該制御部８には、前記移動装置２が制御可能に接続されており、移動装置２の移動が制御部８によって制御されている。また、制御部８には、前記変位測定部７が制御可能に接続されており、変位測定部７の測定結果が制御部８に出力される。また、制御部８には、前記駆動部１０が制御可能に接続され、伸縮方向における動作量が調整可能になっている。
さらに、制御部８には、フラッシュメモリなどからなる記憶部９が読み書き可能に接続されている。
【００２３】
次に、上記支持部４および駆動部１０の詳細を図２に基づいて説明する。
支持部４は、基台３に回転可能に固定されたネジ形状の支持体４ａと、該支持体４ａの軸方向中途に固定された作動板４ｂと、支持体４ａ上端側に螺合された支持面４ｃとを有している。支持面４ｃは、ボルトなどによって被処理体配置台５に固定するのが望ましい。上記支持体４ａは、作動板４ｂを回転させることで回転し、基台３に対し支持面４ｃが昇降する。作動板４ｂの側方には、前記支持体４ａを挟んだそれぞれの側に、該作動板４ｂに作動側を向けた二つのピアゾアクチュエータ１０ａ、１０ｂが駆動部１０として配置されている。すなわち、ピアゾアクチュエータ１０ａ、１０ｂは、いずれか一方を通電によって伸長させると、作動板４ｂに当たってこれを押圧して螺条に従って支持体４ａを回転させる。ピアゾアクチュエータ１０ａ、１０ｂによる回転方向の相違によって、支持体４ａの支持面４ｃは上昇または下降する。
【００２４】
ピエゾアクチュエータ１０ａまたは１０ｂによって支持体４ａを昇降させた後、ピエゾアクチュエータ１０ａ、１０ｂに逆電圧を付加して収縮させると、支持部４と駆動部１０とは一時的に非結合状態になり、支持体４ａは支持面４ｃの昇降位置を維持する。このため、ピエゾアクチュエータ１０ａ、１０ｂに継続して通電する必要はなく、ノイズによる誤動作も発生しない。
【００２５】
次に、上記レーザアニール処理装置１の動作について図３のフローチャートを参照しつつ説明する。
先ず、制御部８では、レーザアニール処理に先立って、駆動部１０および支持部４における動作量の補正データを取得するか否かを判定する（ステップｓ１）。該補正データの取得は、レーザアニール処理装置の初期動作時や、所定動作時間の経過毎や所定回数のレーザアニール処理毎に行うことができる。該補正データの取得タイミングは、前記記憶部９に格納しておき、レーザアニール処理装置１の動作開始に伴って記憶部９のデータを読み出し、前記判定を行うことができる。
【００２６】
上記判定の結果、補正データの取得を行わない場合（ステップｓ１、ＮＯ）、被処理体配置台５の平面度調整を行うか否かの判定を行う（ステップｓ５）。一方、上記判定で補正データの取得を行う場合（ステップｓ１、ＹＥＳ）、制御部８では、変位測定部７を動作させるとともに、移動装置２を動作させ、被処理体配置台５を移動させることで、被処理体配置台５の複数箇所で変位測定部７による変位量の測定を行う。この測定の際に、ピエゾアクチュエータ１０ａ、１０ｂを動作させ、各動作量に対する変位量の測定を可能にする（ステップｓ２）。制御部８では各測定位置で、複数の動作量に対する変位量の情報を取得し、該情報から例えば回帰分析によって各駆動部の動作量と前記被処理体配置台変位量との関係データを算出し（ステップｓ３）、該関係データを各駆動部毎に補正データとして前記記憶部９に格納する（ステップｓ４）。関係データは、例えば、ピエゾアクチュエータ１０ａ、１０ｂによる昇降の別を含む動作量、すなわち通電量と、被処理体配置台の変位量との関係を示すデータとして示すことができる。
【００２７】
支持面４ｃの上昇量、下降量は、ネジを回すピエゾアクチュエータ１０ａ、１０ｂの衝撃力やネジのピッチ、条数によって決定されるのが原則である。したがって、上昇量、下降量は、ピエゾアクチュエータ１０ａ、１０ｂへの通電量に関係するといえる。しかし、ネジの摩擦や被処理体配置台などの非線形の要因により、計算上の昇降量にならない場合もある。このため、本発明では、ピエゾアクチュエータへの印加電圧と調整された被処理体配置台５表面の変化量を事前に計測しておき、平面度の調整に際し、演算によって適した電圧をピエゾアクチュエータに印加することを可能にするものである。
【００２８】
上記補正データを取得した後、被処理体配置台５の平面度調整を行うか否かの判定を行う（ステップｓ５）。該判定は、レーザアニール処理装置の初期動作時や、所定時間の経過毎や所定回数のレーザアニール処理毎に行うことができる。該判定のタイミングは、前記記憶部９に格納しておき、レーザアニール処理装置１の動作開始に伴って記憶部９のデータを読み出し、行うことができる。なお、上記補正データの取得と平面度の調整とは同じタイミングで行ってもよいが、一旦補正データを取得した後、各駆動部の動作量と前記被処理体配置台変位量との関係は比較的長い期間変動がないので、補正データの取得は、平面度の調整に比べ、頻度は大幅に少ないものにすることができる。
【００２９】
平面度の調整を行わない場合（ステップｓ５、ＮＯ）、そのままレーザ処理を行う（ステップｓ９）。平面度の調整を行う場合（ステップｓ５、ＹＥＳ）、制御部８では、変位測定部７から測定結果を受け、制御部８では、変位測定部７を動作させるとともに、移動装置２を動作させ、被処理体配置台５を移動させることで、被処理体配置台５の複数箇所で変位測定部７による変位量の測定を行う。制御部８は、各測定位置での変位量に基づいて、所定の平面度に調整するために各駆動部１０で必要な動作量を算出する（ステップｓ６）。次いで、前記記憶部９から各駆動部の動作量と前記被処理体配置台変位量との関係データを読み出し、前記変位量を得るために必要な各駆動部の動作量を取得する（ステップｓ７）。制御部８は、この動作量に基づいて各駆動部１０を制御し、平面度を調整する（ステップｓ８）。平面度の調整後、ピエゾアクチュエータ１０ａ、１０ｂを支持部４に対し、非結合上にして通電を遮断する。支持面４ｃは、ネジにて位置が保持されており、被処理体配置台５の平面度は維持される。その後、被処理体配置台５上に被処理体６を配置して所定のレーザアニール処理を行う（ステップｓ９）。該レーザアニール処理では、支持部４での個体差による誤差は解消され、被処理体配置台５は良好な平面度を有しており、被処理体６に対する処理も良好に行うことができる。
【００３０】
なお、この実施形態では、レーザ処理装置として、アモルファス膜にレーザ光を照射して結晶化させるレーザアニール処理装置を説明したが、本発明としてはこれに限定されるものではなく、その他、レーザカッター、レーザクリーニング、レーザリペアなどのレーザ処理装置にも当然に適用することができる。
【００３１】
以上、本発明について上記実施形態に基づいて説明を行ったが、本発明は、上記実施形態の内容に限定されるものではなく、当然に本発明を逸脱しない限りは適宜の変更が可能である。
【符号の説明】
【００３２】
１    レーザアニール処理装置
２    移動装置
３    基台
４    支持部
４ａ  支持体
４ｂ  動作板
４ｃ  支持面
５    被処理体配置台
６    被処理体
７    変位測定部
８    制御部
９    記憶部
【図１】
2010225602.tif 000003
【図２】
2010225602.tif 000004
【図３】
2010225602.tif 000005
【図４】
2010225602.tif 000006