(57)【要約】【課題】構成を簡単化でき且つフォーカス合わせの精度を向上でき更に生産性の低下がほとんどないレーザ照射装置を提供する。【解決手段】レーザ光を照射しているラインの次以降のラインの表面高さを測定する表面高さ測定器７と、表面高さ測定器７で測定した表面高さを記憶すると共にレーザ光を照射するラインについて記憶している実測表面高さを読み出してフォーカスレンズ系５によりフォーカス制御するシステムコントローラ１３とを具備する。【効果】構成を簡単化できる。フォーカス合わせの精度を向上できる。生産性の低下がほとんどない。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ラインに沿ってフォーカスレンズ系を相対移動し加工対象物の表面にフォーカスレンズ系でフォーカスさせてレーザ光を照射することを加工対象物の表面に平行に並ぶ複数のラインについて順に繰り返すレーザ照射装置であって、レーザ光を照射しているラインの次以降のラインの表面高さを測定する表面高さ測定器と、測定した表面高さを記憶すると共にレーザ光を照射するラインについて記憶している実測表面高さを読み出してフォーカスさせる制御手段とを具備したことを特徴とするレーザ照射装置。
【請求項２】
請求項１に記載のレーザ照射装置において、複数のラインが並ぶ方向のレーザ照射形状中心位置から表面高さを測定する位置までの複数のラインが並ぶ方向の距離をＤｙとし、複数のラインが並ぶ方向のレーザ照射形状幅をＷｙとするとき、Ｄｙ＝Ｗｙであることを特徴とするレーザ照射装置。
【請求項３】
請求項１に記載のレーザ照射装置において、複数のラインが並ぶ方向のレーザ照射形状中心位置から表面高さを測定する位置までの複数のラインが並ぶ方向の距離をＤｙとし、複数のラインが並ぶピッチをＰとするとき、Ｄｙ＝Ｐであることを特徴とするレーザ照射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ照射装置に関し、さらに詳しくは、構成を簡単化でき且つフォーカス合わせの精度を向上でき更に生産性の低下がほとんどないレーザ照射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、加工対象物の表面をラインスキャンするようにフォーカスレンズ系を移動し加工対象物の表面にフォーカスレンズ系でフォーカスさせてレーザ光を照射するレーザ加工装置であって、奇数番目ラインでは、一端から他端へ向かってフォーカスレンズ系を移動し、そのフォーカスレンズ系よりも表面高さ測定器を少し先行させ表面高さを実測し記憶し、表面高さ測定器で実測した位置にフォーカスレンズ系が到達した時にその位置での実測表面高さを読み出してフォーカスさせてレーザ光を照射し、偶数番目ラインでは、他端から一端へ向かってフォーカスレンズ系を移動し、表面高さ測定器による実測は休止し、偶数番目ラインの表面高さ＝奇数番目ラインの表面高さと見なして直前の奇数番目ラインの実測表面高さを流用してフォーカスさせてレーザ光を照射する方式のレーザ加工装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−３２８４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来のレーザ加工装置では、偶数番目ラインでは表面高さ測定器による実測を休止するため、表面高さ測定器をフォーカスレンズ系よりも先行させるために両者の位置を反転させる必要がなく、構成を簡単化できる。
しかし、偶数番目ラインでは直前の奇数番目ラインの実測表面高さを流用するため、偶数番目ラインでのフォーカス合わせの精度に問題がある。
【０００５】
なお、奇数番目ラインの照射を終わった後、レーザ照射せずにフォーカスレンズ系および表面高さ測定器を他端から一端へ戻し、偶数番目ラインでも一端から他端へ向かってフォーカスレンズ系および表面高さ測定器を移動しつつレーザ光を照射すれば、表面高さ測定器とフォーカスレンズ系の位置を反転させる必要がなく、且つ、偶数番目ラインでも実測した表面高さを用いることが出来る。
しかし、「レーザ光を照射せずにフォーカスレンズ系および表面高さ測定器を他端から一端へ戻す時間」×「ライン数／２」だけ余分に処理時間が長くなり、生産性が低下する問題がある。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、構成を簡単化でき且つフォーカス合わせの精度を向上でき更に生産性の低下がほとんどないレーザ照射装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の観点では、本発明は、ラインに沿ってフォーカスレンズ系を相対移動し加工対象物の表面にフォーカスレンズ系でフォーカスさせてレーザ光を照射することを加工対象物の表面に平行に並ぶ複数のラインについて順に繰り返すレーザ照射装置であって、レーザ光を照射しているラインの次以降のラインの表面高さを測定する表面高さ測定器と、測定した表面高さを記憶すると共にレーザ光を照射するラインについて記憶している実測表面高さを読み出してフォーカスさせる制御手段とを具備したことを特徴とするレーザ照射装置を提供する。
なお、上記構成において、ラインは仮想のラインである。
上記第１の観点によるレーザ照射装置では、あるラインについてレーザ光を照射している時に次以降のラインの表面高さを測定し記憶しておくから、表面高さ測定器とフォーカスレンズ系の位置を反転させる必要がなく、表面高さ測定器とフォーカスレンズ系の位置を反転させる従来技術に比べて構成を簡単化できる。また、あるラインのレーザ光照射時には当該ラインの実測表面高さを読み出して用いるから、偶数番目ラインでは直前の奇数番目ラインの実測表面高さを流用する従来技術に比べてフォーカス合わせの精度を向上できる。さらに、偶数ライン毎にレーザ照射せずにフォーカスレンズ系および表面高さ測定器を他端から一端へ戻すことを行わないから、偶数ライン毎にレーザ照射せずにフォーカスレンズ系および表面高さ測定器を他端から一端へ戻す従来技術に比べて処理時間が長くならず、生産性の低下がほとんどない。
【０００８】
第２の観点では、本発明は、前記第１の観点によるレーザ照射装置において、複数のラインが並ぶ方向のレーザ照射形状中心位置から表面高さを測定する位置までの複数のラインが並ぶ方向の距離をＤｙとし、複数のラインが並ぶ方向のレーザ照射形状幅をＷｙとするとき、Ｄｙ＝Ｗｙであることを特徴とするレーザ照射装置を提供する。
上記第２の観点によるレーザ照射装置では、複数のラインが並ぶピッチをＰとするとき、Ｐ＝Ｗｙの場合（すなわち、複数のラインが並ぶ方向についてレーザ照射形状をオーバラップさせずにレーザ照射を行う場合）でも、Ｐ＜Ｗｙの場合（すなわち、複数のラインが並ぶ方向についてレーザ照射形状をオーバラップさせてレーザ照射を行う場合）でも、両方の場合に対応できる。
【０００９】
第３の観点では、本発明は、前記第１の観点によるレーザ照射装置において、複数のラインが並ぶ方向のレーザ照射形状中心位置から表面高さを測定する位置までの複数のラインが並ぶ方向の距離をＤｙとし、複数のラインが並ぶピッチをＰとするとき、Ｄｙ＝Ｐであることを特徴とするレーザ照射装置を提供する。
上記第３の観点によるレーザ照射装置では、あるラインについてレーザ光を照射している時に次のラインの表面高さを測定し記憶することになるから、１ライン分の記憶容量で済む。また、あるラインにレーザ光を照射するときの状態と同じ状態での当該ラインの表面高さを実測することが出来る。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のレーザ照射装置によれば、表面高さ測定器とフォーカスレンズ系の位置を反転させる必要がなく、構成を簡単化できる。また、あるラインのレーザ光照射時には当該ラインの実測表面高さを読み出して用いるから、フォーカス合わせの精度を向上できる。さらに、偶数ライン毎にレーザ照射せずにフォーカスレンズ系および表面高さ測定器を他端から一端へ戻すことを行わないから、処理時間が長くならず、生産性の低下がほとんどない。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施例１に係るレーザ照射装置を示す構成説明図である。
【図２】複数のラインが並ぶ方向のレーザ照射形状中心位置から表面高さ測定位置までの複数のラインが並ぶ方向の距離を示す説明図である。
【図３】Ｐ＝Ｗｙ＝Ｄｙの場合の第１ラインの表面高さ測定を示す説明図である。
【図４】Ｐ＝Ｗｙ＝Ｄｙの場合の第１ラインのレーザ照射および第２ラインの表面高さ測定を示す説明図である。
【図５】Ｐ＝Ｗｙ＝Ｄｙの場合の第２ラインのレーザ照射および第３ラインの表面高さ測定を示す説明図である。
【図６】Ｐ＝Ｗｙ＝Ｄｙの場合の第４ラインのレーザ照射を示す説明図である。
【図７】Ｐ＝Ｗｙ／３，Ｄｙ＝Ｗｙの場合の第１ラインの表面高さ測定を示す説明図である。
【図８】Ｐ＝Ｗｙ／３，Ｄｙ＝Ｗｙの場合の第２ラインの表面高さ測定を示す説明図である。
【図９】Ｐ＝Ｗｙ／３，Ｄｙ＝Ｗｙの場合の第３ラインの表面高さ測定を示す説明図である。
【図１０】Ｐ＝Ｗｙ／３，Ｄｙ＝Ｗｙの場合の第１ラインのレーザ照射および第４ラインの表面高さ測定を示す説明図である。
【図１１】Ｐ＝Ｗｙ／３，Ｄｙ＝Ｗｙの場合の第２ラインのレーザ照射および第５ラインの表面高さ測定を示す説明図である。
【図１２】Ｐ＝Ｗｙ／３，Ｄｙ＝Ｗｙの場合の第１０ラインのレーザ照射を示す説明図である。
【図１３】Ｐ＝Ｗｙ／３＝Ｄｙの場合の第１ラインの表面高さ測定を示す説明図である。
【図１４】Ｐ＝Ｗｙ／３＝Ｄｙの場合の第１ラインのレーザ照射および第２ラインの表面高さ測定を示す説明図である。
【図１５】Ｐ＝Ｗｙ／３＝Ｄｙの場合の第２ラインのレーザ照射および第３ラインの表面高さ測定を示す説明図である。
【図１６】Ｐ＝Ｗｙ／３＝Ｄｙの場合の第１０ラインのレーザ照射を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図に示す実施の形態により本発明をさらに詳細に説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
【実施例】
【００１３】
−実施例１−
図１は、実施例１に係るレーザ照射装置１００を示す構成説明図である。
このレーザ照射装置１００は、レーザ発振器１と、アテネータ２と、レーザビームの一部を透過し他を反射するミラー３と、所定のレーザ照射形状Ｗとするためのビーム整形器４と、フォーカスレンズ系５と、ミラー３を透過したレーザビームを受光しその強度に応じたビームセンサ信号を出力するビームセンサ６と、表面高さ測定位置Ｄにおける基板Ｂの表面高さを測定し表面高さ信号を出力する表面高さ測定器７と、基板Ｂを載置しｘ方向およびｙ方向に移動するためのステージ８と、ｘ方向移動モータ９と、ｙ方向移動モータ１０と、ｘ方向移動ドライバ１１と、ｙ方向移動ドライバ１２と、レーザ発振器１の制御やフォーカスレンズ系５の制御やｘ方向移動モータ９の制御やｙ方向移動モータ１０の制御などを行うシステムコントローラ１３とを具備している。
【００１４】
なお、レーザ照射形状Ｗは、レーザ光強度がトップフラット強度の例えば９０％以上の領域の形状をいうものとする。
【００１５】
図２に示すように、レーザ照射形状Ｗは、例えばｘ方向の幅Ｗｘ、ｙ方向の幅Ｗｙの長方形である。例えばＷｘ＝０．０１ｍｍ、Ｗｙ＝３０ｍｍである。
レーザ照射形状Ｗのｙ方向の中心から表面高さ測定位置Ｄまでのｙ方向の距離をＤｙとし、レーザ照射形状Ｗのｘ方向の中心から表面高さ測定位置Ｄまでのｘ方向の距離をＤｘとする。
【００１６】
図３に示すように、基板Ｂの表面に平行に並ぶ複数のラインＬ１〜Ｌ４を仮想する。ラインＬ１〜Ｌ４のピッチＰ＝Ｗｙとする。また、Ｄｙ＝Ｗｙとする。
【００１７】
まず、図３の位置ａから位置ｂまでレーザ照射形状Ｗおよび表面測定位置Ｄをｘ方向に相対移動し（実際には基板Ｂを移動する）、第１ラインＬ１の表面高さ測定を行い、第１ラインＬ１の表面高さデータを記憶する。この時、レーザ照射は行わない。
【００１８】
次に、図４の位置ｃから位置ｄまでレーザ照射形状Ｗおよび表面測定位置Ｄをｘ方向に相対移動し、第１ラインＬ１を中心とする幅Ｗｙの領域（斜線部分）にレーザ照射を行う。その際、第１ラインＬ１の表面高さデータを読み出してフォーカス制御を行う。このレーザ照射と同時に、第２ラインＬ２の表面高さ測定を行い、第２ラインＬ２の表面高さデータを記憶する。
【００１９】
次に、図５の位置ｅから位置ｆまでレーザ照射形状Ｗおよび表面測定位置Ｄをｘ方向に相対移動し、第２ラインＬ２を中心とする幅Ｗｙの領域にレーザ照射を行う。その際、第２ラインＬ２の表面高さデータを読み出してフォーカス制御を行う。このレーザ照射と同時に、第３ラインＬ３の表面高さ測定を行い、第３ラインＬ３の表面高さデータを記憶する。
同様に、第３ラインＬ３の表面高さデータを読み出してフォーカス制御を行いながら第３ラインＬ３を中心とする幅Ｗｙの領域にレーザ照射を行い、それと同時に第４ラインＬ４の表面高さ測定を行い、第４ラインＬ４の表面高さデータを記憶する。
【００２０】
最後に、図６の位置ｇから位置ｈまでレーザ照射形状Ｗおよび表面測定位置Ｄをｘ方向に相対移動し、第４ラインＬ４の表面高さデータを読み出してフォーカス制御を行いながら第４ラインＬ４を中心とする幅Ｗｙの領域にレーザ照射を行う。この時、表面高さ測定は行わない。
【００２１】
さて次に、図７に示すように、基板Ｂの表面に平行に並ぶ複数のラインＬ１〜Ｌ１０を仮想する。ラインＬ１〜Ｌ１０のピッチＰ＝Ｗｙ／３とする。
【００２２】
まず、図７の位置ａから位置ｂまでレーザ照射形状Ｗおよび表面測定位置Ｄをｘ方向に相対移動し（実際には基板Ｂを移動する）、第１ラインＬ１の表面高さ測定を行い、第１ラインＬ１の表面高さデータを記憶する。この時、レーザ照射は行わない。
【００２３】
次に、図８の位置ｃから位置ｄまでレーザ照射形状Ｗおよび表面測定位置Ｄをｘ方向に相対移動し、第２ラインＬ２の表面高さ測定を行い、第２ラインＬ２の表面高さデータを記憶する。この時、レーザ照射は行わない。
【００２４】
次に、図９の位置ｅから位置ｆまでレーザ照射形状Ｗおよび表面測定位置Ｄをｘ方向に相対移動し、第３ラインＬ３の表面高さ測定を行い、第３ラインＬ３の表面高さデータを記憶する。この時、レーザ照射は行わない。
【００２５】
次に、図１０の位置ｇから位置ｈまでレーザ照射形状Ｗおよび表面測定位置Ｄをｘ方向に相対移動し、第１ラインＬ１を中心とする幅Ｗｙの領域（斜線部分）にレーザ照射を行う。その際、第１ラインＬ１の表面高さデータを読み出してフォーカス制御を行う。このレーザ照射と同時に、第４ラインＬ４の表面高さ測定を行い、第４ラインＬ４の表面高さデータを記憶する。
【００２６】
次に、図１１の位置ｉから位置ｊまでレーザ照射形状Ｗおよび表面測定位置Ｄをｘ方向に相対移動し、第２ラインＬ２を中心とする幅Ｗｙの領域にレーザ照射を行う。その際、第２ラインＬ２の表面高さデータを読み出してフォーカス制御を行う。このレーザ照射と同時に、第５ラインＬ５の表面高さ測定を行い、第５ラインＬ５の表面高さデータを記憶する。
同様にして、第３ラインＬ３〜第９ラインＬ９についても表面高さデータを読み出してフォーカス制御を行いながら第３ラインＬ３〜第９ラインＬ９を中心とする幅Ｗｙの領域にレーザ照射を行う。また、第３ラインＬ３〜第７ラインＬ７のレーザ照射と同時に第６ラインＬ６〜第１０ラインＬ１０の表面高さ測定を行い、第６ラインＬ６〜第１０ラインＬ１０の表面高さデータを記憶する。第８ラインＬ８〜第９ラインＬ９のレーザ照射の時は表面高さ測定は行わない。
【００２７】
最後に、図１２の位置ｋから位置ｍまでレーザ照射形状Ｗおよび表面測定位置Ｄをｘ方向に相対移動し、第１０ラインＬ１０の表面高さデータを読み出してフォーカス制御を行いながら第１０ラインＬ１０を中心とする幅Ｗｙの領域にレーザ照射を行う。この時、表面高さ測定は行わない。
【００２８】
第１実施例のレーザ照射装置１００によれば次の効果が得られる。
（１）表面高さ測定器７とフォーカスレンズ系５の位置を反転させる必要がなく、構成を簡単化できる。
（２）各ラインのレーザ光照射時には当該ラインの実測表面高さを読み出して用いるから、フォーカス合わせの精度を向上できる。
（３）最初の１本〜数本のラインについてレーザ照射せずにフォーカスレンズ系５および表面高さ測定器７を移動する時間がかかるが、せいぜい数本であり、処理時間がほとんど長くならず、生産性の低下がほとんどない。
（４）ラインのピッチＰ＝Ｗｙの場合とＰ＜Ｗｙの場合の両方に対応できる。
（５）ラインのピッチＰ＝Ｄｙの場合、あるラインにレーザ光を照射するときの状態と同じ状態で当該ラインの表面高さを実測することが出来る。
【００２９】
−実施例２−
図１３に示すように、実施例２に係るレーザ照射装置では、Ｄｙ＝Ｗｙ／３とする。また、基板Ｂの表面に平行に並ぶ複数のラインＬ１〜Ｌ１０を仮想する。ラインＬ１〜Ｌ１０のピッチＰ＝Ｗｙ／３＝Ｄｙとする。
【００３０】
まず、図１３の位置ａから位置ｂまでレーザ照射形状Ｗおよび表面測定位置Ｄをｘ方向に相対移動し（実際には基板Ｂを移動する）、第１ラインＬ１の表面高さ測定を行い、第１ラインＬ１の表面高さデータを記憶する。この時、レーザ照射は行わない。
【００３１】
次に、図１４の位置ｃから位置ｄまでレーザ照射形状Ｗおよび表面測定位置Ｄをｘ方向に相対移動し、第１ラインＬ１を中心とする幅Ｗｙの領域（斜線部分）にレーザ照射を行う。その際、第１ラインＬ１の表面高さデータを読み出してフォーカス制御を行う。このレーザ照射と同時に、第２ラインＬ２の表面高さ測定を行い、第２ラインＬ２の表面高さデータを記憶する。
【００３２】
次に、図１５の位置ｅから位置ｆまでレーザ照射形状Ｗおよび表面測定位置Ｄをｘ方向に相対移動し、第２ラインＬ２を中心とする幅Ｗｙの領域にレーザ照射を行う。その際、第２ラインＬ２の表面高さデータを読み出してフォーカス制御を行う。このレーザ照射と同時に、第３ラインＬ３の表面高さ測定を行い、第３ラインＬ３の表面高さデータを記憶する。
同様にして、第３ラインＬ３〜第９ラインＬ９についても表面高さデータを読み出してフォーカス制御を行いながら第３ラインＬ３〜第９ラインＬ９を中心とする幅Ｗｙの領域にレーザ照射を行う。また、第３ラインＬ３〜第９ラインＬ９のレーザ照射と同時に第４ラインＬ４〜第１０ラインＬ１０の表面高さ測定を行い、第４ラインＬ４〜第１０ラインＬ１０の表面高さデータを記憶する。
【００３３】
最後に、図１６の位置ｇから位置ｈまでレーザ照射形状Ｗおよび表面測定位置Ｄをｘ方向に相対移動し、第１０ラインＬ１０の表面高さデータを読み出してフォーカス制御を行いながら第１０ラインＬ１０を中心とする幅Ｗｙの領域にレーザ照射を行う。この時、表面高さ測定は行わない。
【００３４】
第２実施例のレーザ照射装置によれば次の効果が得られる。
（１）表面高さ測定器７とフォーカスレンズ系５の位置を反転させる必要がなく、構成を簡単化できる。
（２）ラインＬ１〜Ｌ４のレーザ光照射時には当該ラインＬ１〜Ｌ４の実測表面高さを読み出して用いるから、フォーカス合わせの精度を向上できる。
（３）第１ラインＬ１についてレーザ照射せずにフォーカスレンズ系５および表面高さ測定器７を移動する時間がかかるが、第１ラインだけであり、処理時間がほとんど長くならず、生産性の低下がほとんどない。
（４）あるラインについてレーザ光を照射している時に次のラインの表面高さを測定し記憶することになるから、１ライン分の記憶容量で済む。
（５）あるラインにレーザ光を照射するときの状態と同じ状態で当該ラインの表面高さを実測することが出来る。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明のレーザ照射装置は、例えばガラス基板上に形成した非晶質シリコン半導体層を多結晶シリコン半導体層化する処理に利用できる。
【符号の説明】
【００３６】
１                    レーザ発振器
２                    アテネータ
３                    ミラー
４                    ビーム整形器
５                    フォーカスレンズ系
６                    ビームセンサ
７                    表面高さ測定器
８                    ステージ
９                    ｘ方向移動モータ
１０                  ｙ方向移動モータ
１１                  ｘ方向移動ドライバ
１２                  ｙ方向移動ドライバ
１３                  システムコントローラ
Ｂ                    基板
Ｄ                    表面高さ測定位置
Ｄｙ      レーザ照射形状のｙ方向の中心から表面高さ測定位置までのｙ方向の距離
Ｌ１〜Ｌ１０          ライン
Ｐ                    ピッチ
Ｗ                    レーザ照射形状
Ｗｙ                  レーザ照射形状のｙ方向の幅
【図１】
2010258257.tif 000003
【図２】
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【図３】
2010258257.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2010258257.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2010258257.tif 000017
【図１６】
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