(57)【要約】      （修正有）【課題】所要時間を短縮できると共にオペレータの負担を軽減でき且つ実用的な精度でレーザビームの長軸長を計測する装置を提供する。【解決手段】ステージ１１を相対移動させてレーザビームＷの長軸プロファイルの一方の肩領域の上辺部分から斜辺部分へとレーザビームＷをＣＣＤカメラ１４で撮影し長軸プロファイルの上辺部分強度よりも所定割合だけ強度が落ちた第１位置を検出し、次にレーザビームＷの長軸プロファイルの他方の肩領域の上辺部分へと相対移動させ、次にステージ１１を所定速度で相対移動させてレーザビームＷの長軸プロファイルの他方の肩領域の上辺部分から斜辺部分へとレーザビームＷをＣＣＤカメラ１４で撮影し長軸プロファイルの上辺部分強度よりも所定割合だけ強度が落ちた第２位置を検出し、第１位置と第２位置の距離を長軸長として算出する。【選択図】図１
2010258171.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
短軸および長軸を持つ形状に整形したレーザビーム（Ｗ)を出射するレンズ系（１３）と、
基板（Ｂ）を載置し前記レンズ系（１３）に対して相対移動しうるステージ（１１）と、
前記ステージ（１１）に付設されレーザビーム短軸長（Ｗｘ）よりも大きく且つレーザビーム長軸長（Ｗｙ）よりも小さい撮影領域を持つ撮影手段（１４）と、
前記レンズ系（１３）に対するステージ（１１）の位置制御を行う位置制御手段（１２）と、
前記ステージ（１１）を所定速度（Ｖｓ）で相対移動させて前記レーザビーム（Ｗ）の長軸プロファイル（Ｐｙ）の一方の肩領域（Ｒ１）の上辺部分（ｆ１）から斜辺部分（ｔ１）へと前記レーザビーム（Ｗ）を前記撮影手段（１４）で撮影し長軸プロファイル（Ｐｙ）の上辺部分強度よりも所定割合だけ強度が落ちた第１位置（Ｙ１）を検出し、次に前記所定速度（Ｖｓ）よりも速い速度（Ｖｍ）で前記ステージ（１１）を前記レーザビーム（Ｗ）の長軸プロファイル（Ｐｙ）の他方の肩領域（Ｒ２）の上辺部分（ｆ２）へと相対移動させ、次に前記ステージ（１１）を所定速度（Ｖｓ）で相対移動させて前記レーザビーム（Ｗ）の長軸プロファイル（Ｐｙ）の他方の肩領域（Ｒ２）の上辺部分（ｆ２）から斜辺部分（ｔ２）へと前記レーザビーム（Ｗ）を前記撮影手段（１４）で撮影し長軸プロファイル（Ｐｙ）の上辺部分強度よりも所定割合だけ強度が落ちた第２位置（Ｙ２）を検出し、前記第１位置（Ｙ１）と前記第２位置（Ｙ２）の距離を長軸長（Ｗｙ）として算出するレーザビーム長軸長計測手段（１２，１５）と
を具備したことを特徴とするレーザ照射装置（１００）。
【請求項２】
請求項１に記載のレーザ照射装置（１００）において、前記レーザビーム長軸長計測手段（１２，１５）は、長軸プロファイル（Ｐｙ）の上辺部分強度よりも所定割合だけ強度が落ちた位置を検出すると、前記所定速度（Ｖｓ）よりも遅い速度（Ｖｄ）で前記ステージ（１１）を逆方向に相対移動して長軸プロファイル（Ｐｙ）の上辺部分強度よりも所定割合だけ強度が落ちた位置（Ｙ１，Ｙ２）を検出することを特徴とするレーザ照射装置（１００）。
【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、所要時間を短縮できると共にオペレータの負担を軽減でき且つ実用的な精度でレーザビームの長軸長を計測することが出来るレーザ照射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、短軸および長軸を持つ形状に整形したレーザビームを基板の表面に照射するレーザ照射装置が知られている（例えば、特許文献１，２，３参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００９−５１ｔ１２７号公報
【特許文献２】特開２００５−７２３３４号公報
【特許文献３】国際公開ＷＯ２００４−０１７３９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来、短軸および長軸を持つ形状に整形したレーザビームの長軸長の計測は、次の２つの方法によって行われている。
【０００５】
第１の方法では、レーザビーム短軸長よりも大きく且つレーザビーム長軸長よりも小さい撮影領域を持つＣＣＤカメラにレーザビームを入射させ、得られた短軸プロファイルの頂点強度をオペレータが確認しながらＣＣＤカメラを長軸方向に手動で移動し、頂点強度がほぼ一定値で続く上辺値から例えば５０％落ちる第１位置を測定し、次にＣＣＤカメラを反対方向に手動で移動し、強度が上辺値から例えば５０％落ちる第２位置を測定し、第１位置と第２位置の距離を計算して求めていた。
しかし、第１の方法は、オペレータの手動作業であるため、所要時間が長くなると共にオペレータの負担が重くなってしまう問題点がある。
【０００６】
第２の方法では、レーザビーム短軸長よりも大きく且つレーザビーム長軸長よりも小さい撮影領域を持つＣＣＤカメラにレーザビームを入射させ、一つの短軸プロファイルで強度が頂点となる位置にＣＣＤカメラの短軸方向位置を固定し、次にＣＣＤカメラにレーザビームが入射しなくなる位置までＣＣＤカメラを長軸方向に自動で移動し、次にＣＣＤカメラにレーザビームが入射し再び入射しなくなる位置までＣＣＤカメラを反対方向に自動で移動してその間のＣＣＤカメラの長軸方向位置と頂点強度を対応付けて記憶し、次に記憶したデータすなわち長軸プロファイルを計算機で解析し、頂点強度がほぼ一定値で続く上辺値から例えば５０％落ちる両側の位置を検出し両位置間の距離を計算して求めていた。
しかし、第２の方法は、実用的な精度の結果を得ようとすると、ＣＣＤカメラを低速で移動しなければならないため、所要時間が長くなると共に記憶すべきデータ量が膨大になってしまう問題点がある。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、所要時間を短縮できると共にオペレータの負担を軽減でき且つ実用的な精度でレーザビームの長軸長を計測することが出来る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】
【０００８】
第１の観点では、本発明は、短軸および長軸を持つ形状に整形したレーザビーム（Ｗ)を出射するレンズ系（１３）と、基板（Ｂ）を載置し前記レンズ系（１３）に対して相対移動しうるステージ（１１）と、前記ステージ（１１）に付設されレーザビーム短軸長（Ｗｘ）よりも大きく且つレーザビーム長軸長（Ｗｙ）よりも小さい撮影領域を持つ撮影手段（１４）と、前記レンズ系（１３）に対するステージ（１１）の位置制御を行う位置制御手段（１２）と、前記ステージ（１１）を所定速度（Ｖｓ）で相対移動させて前記レーザビーム（Ｗ）の長軸プロファイル（Ｐｙ）の一方の肩領域（Ｒ１）の上辺部分（ｆ１）から斜辺部分（ｔ１）へと前記レーザビーム（Ｗ）を前記撮影手段（１４）で撮影し長軸プロファイル（Ｐｙ）の上辺部分強度よりも所定割合だけ強度が落ちた第１位置（Ｙ１）を検出し、次に前記所定速度（Ｖｓ）よりも速い速度（Ｖｍ）で前記ステージ（１１）を前記レーザビーム（Ｗ）の長軸プロファイル（Ｐｙ）の他方の肩領域（Ｒ２）の上辺部分（ｆ２）へと相対移動させ、次に前記ステージ（１１）を所定速度（Ｖｓ）で相対移動させて前記レーザビーム（Ｗ）の長軸プロファイル（Ｐｙ）の他方の肩領域（Ｒ２）の上辺部分（ｆ２）から斜辺部分（ｔ２）へと前記レーザビーム（Ｗ）を前記撮影手段（１４）で撮影し長軸プロファイル（Ｐｙ）の上辺部分強度よりも所定割合だけ強度が落ちた第２位置（Ｙ２）を検出し、前記第１位置（Ｙ１）と前記第２位置（Ｙ２）の距離を長軸長（Ｗｙ）として算出するレーザビーム長軸長計測手段（１２，１５）とを具備したことを特徴とするレーザ照射装置（１００）を提供する。
上記第１の観点によるレーザ照射装置（１００）では、レーザビーム（Ｗ）の長軸プロファイル（Ｐｙ）の肩領域（Ｒ１，Ｒ２）では所定速度（Ｖｓ）でステージ（１１）を相対移動させるが、長軸プロファイル（Ｐｙ）の上辺領域（Ｆ）では所定速度（Ｖｓ）よりも速い速度（Ｖｍ）でステージ（１１）を相対移動させるので、所要時間を短縮できる。また、短軸プロファイルの頂点強度をオペレータが確認しながらステージ（１１）を長軸方向に移動する必要がないので、オペレータの負担を軽減できる。さらに、所定速度（Ｖｓ）を適正に設定すれば、実用的な精度でレーザビームの長軸長を計測することが出来る。
【０００９】
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（１００）において、前記レーザビーム長軸長計測手段（１２，１５）は、長軸プロファイル（Ｐｙ）の上辺部分強度よりも所定割合だけ強度が落ちた位置を検出すると、前記所定速度（Ｖｓ）よりも遅い速度（Ｖｄ）で前記ステージ（１１）を逆方向に移動して長軸プロファイル（Ｐｙ）の上辺部分強度よりも所定割合だけ強度が落ちた位置（Ｙ１，Ｙ２）を検出することを特徴とするレーザ照射装置（１００）を提供する。
上記第２の観点によるレーザ照射装置（１００）では、所定速度（Ｖｓ）よりも遅い速度（Ｖｄ）を適正に設定すれば、実用的な精度でレーザビームの長軸長を計測することが出来る。そして、所定速度（Ｖｓ）やそれよりも速い速度（Ｖｍ）は、実用的な精度の結果が得られる速度（Ｖｄ）よりも速くしてもよいので、さらに所要時間を短縮できる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のレーザ照射装置によれば、所要時間を短縮できると共にオペレータの負担を軽減でき且つ実用的な精度でレーザビームの長軸長を計測することが出来る。
【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】実施例１に係るレーザビーム長軸長計測処理を示すフロー図である。
【図３】短軸プロファイルの例示図である。
【図４】長軸プロファイルの例示図である。
【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、ミラー３と、所定のレーザビームＷに整形するためのビーム整形器４と、レンズ系１３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１１と、ｘ方向移動モータ６と、ｙ方向移動モータ７と、ｘ方向移動ドライバ８と、ｙ方向移動ドライバ９と、ステージ１１に取り付けられたＣＣＤカメラ１４と、レーザ発振器１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の制御やＣＣＤカメラ１４の制御などを行うシステムコントローラ１０とを具備している。
【００１４】
システムコントローラ１０は、ステージ１１の移動制御を行うためのステージ制御用アプリケーション１２と、ＣＣＤカメラ１４でレーザビームＷの短軸プロファイルを得てそのリアルタイム表示を行うためのビームプロファイル表示用アプリケーション１５とを有している。
ステージ制御用アプリケーション１２とビームプロファイル表示用アプリケーション１５とは相互にデータの送受信が出来るようになっている。
【００１５】
図２は、レーザ照射装置１００で実行されるレーザビーム長軸長計測処理を示すフロー図である。
このレーザビーム長軸長計測処理は、例えばステージ制御用アプリケーション１２が表示する長軸長計測開始ボタンをオペレータがクリックすることにより起動される。
【００１６】
ステップＳ１では、ステージ制御用アプリケーション１２は、おおよそ判っているレーザビームＷの中心位置にＣＣＤカメラ１４の中心位置を合致させるようにステージ１１を速度Ｖｍで移動する。ステージ１１が単時間毎に一定刻みだけステップ的に移動する場合は、一定刻みの大きさをＤｍとする。
【００１７】
ステップＳ２では、ビームプロファイル表示用アプリケーション１５は、図３に示す如き短軸ビームプロファイルＰｘを表示する。また、その短軸ビームプロファイルＰｘの頂点強度Ｅを上辺部分強度３１として記憶する。
なお、短軸ビームプロファイルＰｘにおいて頂点強度Ｅの例えば５０％の強度に落ちるｘ方向位置間の距離がレーザビームＷの短軸長Ｗｘである。
【００１８】
ステップＳ３では、ビームプロファイル表示用アプリケーション１５は、記憶した上辺部分強度３１よりも所定割合（例えば５０％）だけ落ちた境界強度３３を算出し記憶する。
【００１９】
ステップＳ４では、ステージ制御用アプリケーション１２は、図４に示すように、おおよそ判っている長軸プロファイルＰｙの一方の肩領域Ｒ１の開始位置にＣＣＤカメラ１４の中心位置を合致させるようにステージ１１を速度Ｖｍで移動する。
なお、図４において、ｆ１は肩領域Ｒ１の上辺部分であり、ｔ１は肩領域Ｒ１の斜辺部分である。
【００２０】
ステップＳ５では、ステージ制御用アプリケーション１２は、移動速度を速度Ｖｍよりも低い速度Ｖｓに変更する。ステージ１１が単時間毎に一定刻みだけステップ的に移動する場合は、一定刻みの大きさをＤｍより短いＤｓに変更する。
【００２１】
ステップＳ６では、ステージ制御用アプリケーション１２は、ステージ１１の移動を継続する。
ステップＳ７では、ビームプロファイル表示用アプリケーション１５は、一定のサンプリング時間毎あるいはステージ１１が単時間毎に一定刻みだけステップ的に移動する場合は一定刻み移動する毎に短軸ビームプロファイルＰｘの頂点強度Ｅが境界強度３３より小さくなったか否かを判定し、小さくなったらステップＳ８へ進み、そうでなければステップＳ６に戻る。
【００２２】
ステップＳ８では、ステージ制御用アプリケーション１２は、移動速度を速度Ｖｓよりも低い速度Ｖｄに変更すると共に移動方向を逆転する。ステージ１１が単時間毎に一定刻みだけステップ的に移動する場合は、一定刻みの大きさをＤｓよりも短いＤｄ（例えば１０μｍ）に変更する。
【００２３】
ステップＳ９では、ステージ制御用アプリケーション１２は、ステージ１１の移動を継続する。
ステップＳ１０では、ビームプロファイル表示用アプリケーション１５は、一定のサンプリング時間毎あるいはステージ１１が単時間毎に一定刻みだけステップ的に移動する場合は一定刻み移動する毎に短軸ビームプロファイルＰｘの頂点強度Ｅが境界強度３３以上になったか否かを判定し、境界強度３３以上になったらステップＳ１１へ進み、そうでなければステップＳ９に戻る。
【００２４】
ステップＳ１１では、ステージ制御用アプリケーション１２は、現在位置のｙ座標を第１位置Ｙ１として検出し、記憶する。
【００２５】
ステップＳ１２では、ステージ制御用アプリケーション１２は、図４に示すように、おおよそ判っている長軸プロファイルＰｙの他方の肩領域Ｒ２の開始位置にＣＣＤカメラ１４の中心位置を合致させるようにステージ１１を速度Ｖｍで移動する。ステージ１１が単時間毎に一定刻みだけステップ的に移動する場合は、一定刻みの大きさをＤｍとする。
なお、図４において、ｆ２は肩領域Ｒ２の上辺部分であり、ｔ２は肩領域Ｒ２の斜辺部分である。
【００２６】
ステップＳ１３では、ステージ制御用アプリケーション１２は、移動速度を速度Ｖｍよりも低い速度Ｖｓに変更する。ステージ１１が単時間毎に一定刻みだけステップ的に移動する場合は、一定刻みの大きさをＤｍより短いＤｓに変更する。
【００２７】
ステップＳ１４では、ステージ制御用アプリケーション１２は、ステージ１１の移動を継続する。
ステップＳ１５では、ビームプロファイル表示用アプリケーション１５は、一定のサンプリング時間毎あるいはステージ１１が単時間毎に一定刻みだけステップ的に移動する場合は一定刻み移動する毎に短軸ビームプロファイルＰｘの頂点強度Ｅが境界強度３３より小さくなったか否かを判定し、小さくなったらステップＳ１６へ進み、そうでなければステップＳ１４に戻る。
【００２８】
ステップＳ１６では、ステージ制御用アプリケーション１２は、移動速度を速度Ｖｓよりも低い速度Ｖｄに変更すると共に移動方向を逆転する。ステージ１１が単時間毎に一定刻みだけステップ的に移動する場合は、一定刻みの大きさをＤｓより短いＤｄに変更する。
【００２９】
ステップＳ１７では、ステージ制御用アプリケーション１２は、ステージ１１の移動を継続する。
ステップＳ１８では、ビームプロファイル表示用アプリケーション１５は、一定のサンプリング時間毎あるいはステージ１１が単時間毎に一定刻みだけステップ的に移動する場合は一定刻み移動する毎に短軸ビームプロファイルＰｘの頂点強度Ｅが境界強度３３以上になったか否かを判定し、境界強度３３以上になったらステップＳ１９へ進み、そうでなければステップＳ１７に戻る。
【００３０】
ステップＳ１９では、ステージ制御用アプリケーション１２は、現在位置のｙ座標を第１位置Ｙ１として検出し、記憶する。
【００３１】
ステップＳ２０では、ステージ制御用アプリケーション１２は、長軸長Ｗｙ＝｜Ｙ１−Ｙ２｜を算出し記憶する。そして、処理を終了する。
【００３２】
実施例１のレーザ照射装置１００によれば次の効果が得られる。
（１）レーザビームＷの長軸プロファイルＰｙの肩領域Ｒ１，Ｒ２では所定速度ＶｓやＶｄでステージ１１を相対移動させるが、長軸プロファイルＰｙの上辺領域Ｆでは所定速度Ｖｓよりも速い速度Ｖｍでステージ１１を相対移動させるので、所要時間を短縮することが出来る。
（２）短軸プロファイルＰｘの頂点強度Ｅをオペレータが確認しながらステージ１１を長軸方向に移動する必要がないので、オペレータの負担を軽減できる。
（３）所定速度Ｖｄあるいは一定の刻みＤｄを適正に設定すれば、高い精度でレーザビームＷの長軸長Ｗｙを計測することが出来る。
【００３３】
−実施例２−
実施例１のステップＳ２において、ステージ制御用アプリケーション１２により、おおよそ判っている長軸プロファイルＰｙの上辺領域Ｆを逸脱しない範囲内での数カ所（例えばレーザビームＷの中心から２ｍｍ間隔の３カ所）にＣＣＤカメラ１４を移動し、各位置で頂点強度Ｅを得て、それらの平均値を上辺部分強度３１として記憶してもよい。
【００３４】
−実施例３−
実施例１のステップＳ７において、ビームプロファイル表示用アプリケーション１５により、一定のサンプリング時間毎あるいはステージ１１が単時間毎に一定刻みだけステップ的に移動する場合は一定刻み移動する毎に短軸ビームプロファイルの頂点強度Ｅが境界強度３３以下になったか否かを判定し、境界強度３３以下になったらステップＳ１１へ進み、そうでなければステップＳ６に戻るようにし、ステップＳ８〜Ｓ１０を省略してもよい。また、ステップＳ１５において、ビームプロファイル表示用アプリケーション１５により、一定のサンプリング時間毎あるいはステージ１１が単時間毎に一定刻みだけステップ的に移動する場合は一定刻み移動する毎に短軸ビームプロファイルの頂点強度Ｅが境界強度３３以下になったか否かを判定し、境界強度３３以下になったらステップＳ１９へ進み、そうでなければステップＳ１４に戻るようにし、ステップＳ１６〜Ｓ１８を省略してもよい。
【００３５】
実施例３のレーザ照射装置１００によれば、所定速度Ｖｍあるいは一定の刻みＤｍを適正に設定すれば、実用的な精度でレーザビームＷの長軸長Ｗｙを計測できる。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
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】
【００３７】
１                    レーザ発振器
２                    アテネータ
３                    ミラー
４                    ビーム整形器
６                    ｘ方向移動モータ
７                    ｙ方向移動モータ
８                    ｘ方向移動ドライバ
９                    ｙ方向移動ドライバ
１０                  システムコントローラ
１１                  ステージ
１２                  ステージ制御用アプリケーション
１３                  レンズ系
１５                  ビームプロファイル表示用アプリケーション
Ｂ                    基板
Ｗ                    レーザビーム
Ｗｙ                  レーザビームの長軸長
【図１】
2010258171.tif 000003
【図２】
2010258171.tif 000004
【図３】
2010258171.tif 000005
【図４】
2010258171.tif 000006