(57)【要約】【課題】等速度運動のみによって大型基板の全域にレーザ光照射による処理を行うことが可能なレーザ処理装置およびレーザ処理方法を提供する。【解決手段】円柱面の外面側または内面側が処理基板Ｗの支持面１１ａとして構成された基板支持部１１と、基板支持部１１の支持面１１ａに支持された処理基板Ｗに対してレーザ光を照射する照射ヘッド１３-1，１３-2，…とを備えたレーザ処理装置１であり、支持面１１ａを構成する円柱面の軸φを中心にした軌道上においての支持面１１ａに対する照射ヘッド１３-1，１３-2，…の相対的な一方向への移動により、支持面１１ａに支持した処理基板Ｗの全領域に対して照射ヘッド１３-1，１３-2，…が走査される。【選択図】図１
2006351977.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円柱面の外面側または内面側が処理基板の支持面として構成された基板支持部と、
前記基板支持部の支持面に支持された処理基板に対してレーザ光を照射する照射ヘッドとを備えると共に、
前記支持面を構成する円柱面の軸を中心にした軌道上においての当該支持面に対する前記照射ヘッドの相対的な一方向への移動により、当該支持面に支持した処理基板の全領域に対して当該照射ヘッドが走査される
ことを特徴とするレーザ処理装置。
【請求項２】
請求項１記載のレーザ処理装置において、
前記照射ヘッドは、前記支持面を構成する円柱面の軸を中心にした螺旋軌道上を所定方向に移動する
ことを特徴とするレーザ処理装置。
【請求項３】
請求項２記載のレーザ処理装置において、
前記基板支持部は、前記支持面を構成する円柱面の軸を中心に、前記照射ヘッドの移動方向と逆方向に回転する
ことを特徴とするレーザ処理装置。
【請求項４】
請求項１記載のレーザ処理装置において、
前記照射ヘッドは、前記支持面を構成する円柱面の軸に沿った所定間隔で複数配置されている
ことを特徴とするレーザ処理装置。
【請求項５】
請求項１記載のレーザ処理装置において、
前記基板支持部は、前記支持面に対して前記処理基板が吸着保持される機構を備えている
ことを特徴とするレーザ処理装置。
【請求項６】
請求項１記載のレーザ処理装置において、
前記基板支持部の支持面に処理基板を巻き出し供給する供給ロールと、
前記基板支持部の支持面から前記処理基板を巻き取り回収する巻取ロールとをさらに備えている
ことを特徴とするレーザ処理装置。
【請求項７】
請求項１記載のレーザ処理装置において、
前記照射ヘッドは、半導体レーザ発振器を用いて構成されている
ことを特徴とするレーザ処理装置。
【請求項８】
基板の被処理面に対してレーザ光を相対的に走査させながら照射することにより、当該被処理面の全域にレーザ光照射による処理を行うレーザ処理方法であって、
円柱面の外面側または内面側が被処理面となるように処理基板を設置し、
次に前記処理基板の被処理面に向かって照射ヘッドからレーザ光を照射する際、当該被処理面を構成する円柱面の軸を中心にした軌道上においての当該被処理面に対する当該照射ヘッドの相対的な一方向への移動により、当該被処理面の全領域に対して当該照射ヘッドから照射されたレーザ光を走査させる
ことを特徴とするレーザ処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はレーザ処理装置およびレーザ処理方法に関し、特には大面積の処理基板の全領域に効率よくレーザ光を照射する処理に好適に用いられるレーザ処理装置、およびレーザ処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置のようなフラット型表示装置においては、複数画素のアクティブマトリックス表示を行うためのスイッチング素子として、薄膜トランジスタ（thin film transistor：ＴＦＴ）が用いられている。特に、多結晶シリコン（poly-Si）あるいは微結晶シリコン（μc-Si）などを活性領域に用いたＴＦＴ（多結晶シリコンＴＦＴ）は、応答速度が速くスイッチング素子の構成材料として非常に優れた特性を有している。このような多結晶シリコンＴＦＴの製造技術として、レーザ光の照射によるレーザアニール処理によって半導体薄膜を結晶化させる、いわゆる低温ポリシリコンプロセスが開発され、実用化されている。低温ポリシリコンプロセスを用いることにより、基板として樹脂材料を用いることが可能になるため、フレキシブルに屈曲するフラット型表示装置が実現されると共に、フラット型表示装置の低コスト化が図られる。
【０００３】
以上のような低温ポリシリコンプロセスにおいて、大面積化された基板に対して上記レーザアニール処理を行う場合には、所定の形状に照射領域を成形したレーザ光を、処理表面に対して二次元的に走査しながら間欠照射している。この際、レーザ光の照射位置に重なりを持たせて走査することで、各照射位置に対して複数回のレーザ光照射を行い、これにより基板の全面において均一なエネルギーでのレーザ光の照射を行い結晶粒径の均一化を図っている。（以上、下記特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−３４０５０６号公報（第１０〜１４段落参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、上述したレーザアニール処理に用いられるレーザ処理装置は、より広い範囲に均等にレーザ光を照射することを目的とし、基板のステップ移動に同期させてレーザ光をパルス照射する構成となっている。そして、このようなレーザ処理装置を用いたアニールでは、上述したように、長尺の線状に成形したレーザ光の照射領域をずらしながら、各照射位置に対して複数回のパルス照射を行う、と言った処理が行われる。したがって、例えば表示装置の駆動基板用に配列された素子の一部をアニールするようなプロセスにおいては、照射しているエネルギーの殆どは使用されない領域にエネルギーを費やしており無駄が多い。またさらに、広範囲にレーザ光を照射する構成では、基板に対する熱的負荷が大きく、プラスチック基板を用いたプロセスへの適用に適しているとは言い難い。
【０００６】
このため、基板に対してレーザ光の照射位置を等速で移動させつつ、レーザ光のＯＮ／ＯＦＦを制御して所望の位置のみにレーザ光照射を行うことで、基板に対する熱的負荷を軽減することが可能なレーザ処理装置の開発が望まれている。しかしながら、基板に対してレーザ光の照射位置を等速で移動させるためには、基板またはレーザ光の照射ヘッドが等速運動の速度に達するまでの空間的な加速領域が必要となる。このため、装置が大型化すると言った問題があった。
【０００７】
そこで本発明は、より小型でありながらも、等速度運動によって基板の全域にレーザ光照射による処理を行うことが可能なレーザ処理装置を提供すること、およびこのレーザ処理装置によるレーザ処理方法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】
【０００８】
このような目的を達成するための本発明のレーザ処理装置は、円柱面の外面側または内面側が処理基板の支持面として構成された基板支持部を備えている。また、この基板支持部の支持面に支持された処理基板に対してレーザ光を照射する照射ヘッドとが設けられている。そして、基板支持部と照射ヘッドとは、基板支持部の支持面を構成する円柱面の軸を中心にした軌道上において、当該支持面に対して照射ヘッドが相対的な一方向へ移動し、これにより当該支持面に支持した処理基板の全領域に対して当該照射ヘッドが走査される構成となっている。
【０００９】
このような構成のレーザ処理装置では、基板支持部の支持面が、円柱面の外面側または内面側となっている。このため、この支持面に処理基板を支持させた状態においては、処理基板の被処理面が円柱面の外面側または内面側を構成することになる。また、この支持面に支持された処理基板に対してレーザ光を照射する照射ヘッドは、支持面を構成する円柱面の軸を中心にした軌道上の一方向に向かって、当該支持面に対して相対的に移動する。したがって、基板支持部に支持した処理基板の被処理面に対する照射ヘッドの相対的な移動が、照射ヘッドおよび基板支持部を移動させることなく、円柱面の軸を中心にした回転運動のみによって連続的に行われることになる。
【００１０】
また本発明のレーザ処理方法は、基板の被処理面に対してレーザ光を相対的に走査させながら照射することにより、当該被処理面の全域にレーザ光照射による処理を行うレーザ処理方法である。特に、処理基板は、円柱面の外面側または内面側が被処理面となるように設置される。そして、このように設置された被処理面に向かって照射ヘッドからレーザ光を照射する際には、被処理面を構成する円柱面の軸を中心にした軌道上においての当該被処理面に対する当該照射ヘッドの相対的な一方向への移動により、当該被処理面の全領域に対して当該照射ヘッドから照射されたレーザ光を走査させる。
【００１１】
このような処理方法では、円柱面の外面側または内面側を構成する被処理面に対して、照射ヘッドを相対的な一方向に移動させることにより、被処理面の全領域に対してレーザ光を走査させている。このため、基板支持部に支持した処理基板の被処理面に対する照射ヘッドの相対的な移動が、照射ヘッドおよび基板支持部を移動させることなく、円柱面の軸を中心にした回転運動によって連続的に行われる。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明したように本発明のレーザ処理装置およびレーザ処理方法によれば、回転運動のみによって処理基板の被処理面に対する照射ヘッドの相対的な移動が連続的に行われるため、照射ヘッドおよび基板支持部を移動させることなく処理基板に対するレーザ光の照射位置の移動を行うことが可能になる。これにより、装置を小型に保ちつつも、等速運動によって基板の全域にレーザ光照射による処理を行うことが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。各実施形態においては、大面積の処理基板の全面において、所定の照射位置にレーザ光を照射する処理を行うためのレーザ処理装置の構成を説明し、その後個のレーザ処理装置を用いたレーザ処理方法を説明する。
【００１４】
＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態のレーザ処理装置の概略構成を示す斜視図である。この図に示す第１実施形態のレーザ処理装置１は、処理基板Ｗを支持するための基板支持部１１と、基板支持部１１に支持された処理基板にレーザ光を照射する複数の照射ヘッド１３-1，１３-2，…（ここでは４つ）とを備えている。
【００１５】
ここで、基板支持部１１は、筒状体（または円柱体）として構成され、その円柱面の外面側が支持面１１ａとして構成されている。支持面１１ａは、処理基板Ｗを吸着保持する構成となっている。吸着保持の機構に特に限定はなく、例えば静電吸着方式や真空吸着方式であっても良い。またこの基板支持部１１は、支持面１１ａが構成する円柱面の軸φを中心として一方向（ここでは反時計方向）に一定の回転速度ｖ１で回転可能な構成となっている。さらに、基板支持部１１は、支持面１１ａが構成する円柱面の軸φ方向に一定の速度で移動可能な構成となっていても良い。尚、図面においては、支持面１１ａを説明するために、処理基板Ｗの一部を切り欠いて図示している。
【００１６】
そして、照射ヘッド１３-1，１３-2，…は、基板支持部１１の支持面１１ａに向かってレーザ光を照射するように配置されている。これらの照射ヘッド１３-1，１３-2，…は、例えば半導体レーザ発振器を用いて構成されていることとする。そして、各照射ヘッド１３-1，１３-2，…は、支持面１１ａが構成する円柱面の軸φを中心として、この支持面１１ａの全域を均等に囲む１つの螺旋軌道上に、所定の位置関係を保って配置されていることとする。
【００１７】
図２には、照射ヘッド１３-1，１３-2，…の配置状態と移動方向の一例を説明するための図を示した。この図２は、図１の白抜き矢印の方向からレーザ処理装置１を見た側面図である。この図に示す照射ヘッド１３-1，１３-2，…は、上述した１つの螺旋軌道上に配置されていることとする。そして、これらの照射ヘッド１３-1，１３-2，…は、基板支持部１１に支持された処理基板Ｗを囲む１つの螺旋軌道を、照射ヘッド１３-1，１３-2，…の個数（４個）で等分割した間隔で配置されていることが好ましく、これにより、１つの照射ヘッドで処理する領域を均等に分担して効率的な処理が行われる。
【００１８】
そして、これらの図１，２に示すように、照射ヘッド１３-1，１３-2，…は、それぞれの配置関係を保ちながら、上述した螺旋軌道上を一方向に向かって一定の移動速度ｖ２で移動する構成となっている。尚、このような螺旋軌道上における照射ヘッド１３-1，１３-2，…の移動は、基板支持部１１に対する相対的な移動であって良く、基板支持部１１も軸φ方向に移動する場合には、この移動と合わせた移動であることとする。このため、基板支持部１１が、一定の回転速度ｖ１で回転可能な構成となっている。尚、照射ヘッド１３-1，１３-2，…の移動速度ｖ２は、レーザ処理の効率率を高めることを目的とした場合には、なるべく速い速度に設定されることが好ましい。そして、照射ヘッド１３-1，１３-2，…の移動速度ｖ２の機械的な限界を補助するために、基板支持部１１の回転速度ｖ１および軸φ方向への移動速度を設定すれば良い。
【００１９】
尚、照射ヘッド１３-1，１３-2，…の基板支持部１１に対する相対的な移動は、支持面１１ａの全域を均等に囲む螺旋軌道上であれば良い。このため、図３に示すように、各照射ヘッド１３-1，１３-2，…がそれぞれ個別の（例えば４重の）螺旋軌道を移動する構成であっても良い。この場合、これらの螺旋軌道によって、支持面１１ａの全域が均等に囲まれることとする。
【００２０】
また、以上の各照射ヘッド１３-1，１３-2，…には、実施形態の最後に述べるように、基板支持部１１に支持された処理基板Ｗの被処理面Ｗａに対するレーザ光の照射位置および焦点深度を微調整するためのレーザ照射機構が備えられていることとする。
【００２１】
以上のような構成のレーザ処理装置１を用いたレーザ処理方法は、次のように行われる。
【００２２】
先ず、基板支持部１１に処理基板Ｗを巻き付け、基板支持部１１の外面側の支持面１１ａに処理基板Ｗを吸着保持させる。この際、処理基板Ｗの被処理面Ｗａを外側に向け、円柱面の外面側が被処理面Ｗａとなるようにする。
【００２３】
次に、照射ヘッド１３-1，１３-2，…のうちの最上部の照射ヘッドが、基板支持部１１に支持された処理基板Ｗの最上端よりも上部に配置されるように、各照射ヘッド１３-1，１３-2，…を設置する。
【００２４】
この状態で、上述した螺旋軌道上での照射ヘッド１３-1，１３-2，…の所定方向（ここでは下方向）へ向かう移動を開始させる。この際、必要に応じて基板支持部１１の移動を開始させても良い。そして、基板支持部１１に対する照射ヘッド１３-1，１３-2，…の移動速度ｖ２が所定の一定速度となった後、さらに最上部の照射ヘッドが基板支持部１１に支持された処理基板Ｗの最上端の所定位置に対向配置された時点から、各照射ヘッド１３-1，１３-2，…から処理基板Ｗの被処理面Ｗａへのレーザ光の照射を開始する。
【００２５】
各照射ヘッド１３-1，１３-2，…から処理基板Ｗの被処理面Ｗａへのレーザ光の照射は、レーザ光の照射領域に合わせてＯＮ／ＯＦＦを切り換えながら行う。
【００２６】
そして、以上のような円柱面の軸φを中心にした螺旋軌道上においての、被処理面Ｗａに対する各照射ヘッド１３-1，１３-2，…の相対的な一方向への移動により、被処理面Ｗａの全領域に対して照射ヘッド１３-1，１３-2，…から照射されたレーザ光を走査させる。また、最下部に配置された照射ヘッドが基板支持部１１に支持された処理基板Ｗの最下端の所定位置を通過した後、基板支持部１１に対する照射ヘッド１３-1，１３-2，…の移動を停止させる。
【００２７】
以上説明したように本第１実施形態によれば、円柱面の外面側を構成する状態で配置された処理基板Ｗの被処理面Ｗａに対して、照射ヘッド１３-1，１３-2，…を相対的な一方向に移動させることにより、被処理面Ｗａの全領域に対してレーザ光を走査させている。このため、基板支持部１１に支持した処理基板Ｗの被処理面Ｗａに対しての照射ヘッド１３-1，１３-2，…の相対的な移動は、これらの基板支持部１１および照射ヘッド１３-1，１３-2，…の配置位置を移動させることなく、円柱面の軸を中心にした回転運動のみによって連続的に行われることになる。
【００２８】
したがって、被処理面Ｗａに対するレーザ光の照射位置の移動に際して、基板に対してレーザ光の照射位置を等速で移動させる処理を行う場合であっても、基板またはレーザ光の照射ヘッドが等速運動の速度に達するまでの空間的な加速領域が不必要である。このため、このような処理を行う装置の小型化が図られる。
【００２９】
また、基板に対してレーザ光の照射位置を移動させつつ、レーザ光のＯＮ／ＯＦＦを制御して所望の位置のみにレーザ光照射する処理が行われる。このため、必要部分のみにレーザ光を照射することで基板に対する熱的負荷が軽減されたレーザ光の照射処理が行われる。
【００３０】
この結果、レーザ光Ｌｈの移動速度を高速で調整することによって、基板Ｗに対する熱的負荷を軽減させたレーザ光の照射処理を行うことが可能になるため、例えば基板Ｗ上の半導体薄膜を結晶化するためのアニール処理において、さらに耐熱性の低いプラスチック基板等を用いることが可能になる。
【００３１】
尚、上述した第１実施形態のレーザ処理装置１は、処理基板Ｗにおける軸φと平行な高さ方向にわたって、レーザ光の照射間隔毎に照射ヘッドを配置した構成であっても良い。このような構成であれば、照射ヘッドを軸φの各高さに維持した円軌道上で移動させれば良い。この場合、基板支持部１１に対して各照射ヘッドを相対的に１周させ、その間にレーザ光のＯＮ／ＯＦＦを行うことで、処理基板Ｗの被処理面Ｗａの全領域に対してレーザ光の照射処理を完了させることができる。
【００３２】
＜第２実施形態＞
図４は、第２実施形態のレーザ処理装置の概略構成を示す斜視図である。この図に示す第２実施形態のレーザ処理装置２と、図１〜図３を用いて説明したレーザ処理装置１との相違点は、基板支持部２１と照射ヘッドとの位置関係にある。
【００３３】
すなわち、このレーザ処理装置２における基板支持部２１は、筒状体として構成され、その円柱面の内面側が支持面２１ａとして構成されており、これ以外は第１実施形態の基板支持部と同様である。すなわち、基板支持部２１の支持面２１ａは、処理基板Ｗを吸着保持する構成となっている。吸着保持の機構に特に限定はなく、例えば静電吸着方式や真空吸着方式であっても良い。またこの基板支持部２１は、支持面２１ａが構成する円柱面の軸φを中心として一方向（ここでは反時計方向）に一定の回転速度ｖ１で回転可能な構成となっている。さらに、基板支持部２１は、支持面２１ａが構成する円柱面の軸φ方向に一定の速度で移動可能な構成となっていても良い。尚、図面においては、支持面２１ａを説明するために、処理基板Ｗの一部を切り欠いて図示している。
【００３４】
そして、照射ヘッド１３-1，１３-2，…は、基板支持部２１の支持面２１ａに向かってレーザ光を照射するように配置されている。これらの照射ヘッド１３-1，１３-2，…の配置状態および移動経路および速度は、第１実施形態と同様であることとする。
【００３５】
このような構成のレーザ処理装置２を用いたレーザ処理は、第１実施形態と同様の手順で行われる。すなわち、先ず基板支持部２１の内面側の支持面２１ａに処理基板Ｗを吸着保持させる。この際、処理基板Ｗの被処理面Ｗａを内側に向け、円柱面の内面側が被処理面Ｗａとなるようにする。次に、照射ヘッド１３-1，１３-2，…のうちの最上部の照射ヘッドが、基板支持部１１に支持された処理基板Ｗの最上端よりも上部に配置されるように、各照射ヘッド１３-1，１３-2，…を設置し、第１実施形態で説明した螺旋軌道上での照射ヘッド１３-1，１３-2，…の所定方向（ここでは下方向）へ向かう移動を開始させる。
【００３６】
そして、以上のような円柱面の軸φを中心にした螺旋軌道上においての、被処理面Ｗａに対する各照射ヘッド１３-1，１３-2，…の相対的な一方向への移動により、被処理面Ｗａの全領域に対して照射ヘッド１３-1，１３-2，…から照射されたレーザ光を走査させる。この際、被処理面Ｗａに対してレーザ光の照射位置を移動させつつ、レーザ光のＯＮ／ＯＦＦを制御して所望の位置のみにレーザ光照射する。また、最下部に配置された照射ヘッドが基板支持部１１に支持された処理基板Ｗの最下端の所定位置を通過した後、基板支持部１１に対する照射ヘッド１３-1，１３-2，…の移動を停止させる。
【００３７】
以上説明した第２実施形態のレーザ処理装置およびレーザ処理方法では、円柱面の内面側を構成する状態で配置された処理基板Ｗの被処理面Ｗａに対して、照射ヘッド１３-1，１３-2，…を相対的な一方向に移動させることにより、被処理面Ｗａの全領域に対してレーザ光を走査させている。つまり、照射ヘッド１３-1，１３-2，…と被処理面Ｗａとの相対的な移動方向を変化させることなく、被処理面Ｗａの全域に対して連続的にレーザ光の照射を行っている。
【００３８】
したがって、第１実施形態と同様に、基板に対してレーザ光の照射位置を等速で移動させる処理を行う装置の小型化を図ることが可能である。そして、被処理面Ｗａに対してレーザ光の照射位置を移動させつつ、レーザ光のＯＮ／ＯＦＦを制御して所望の位置のみにレーザ光照射する処理を行うことにより、基板Ｗに対する熱的負荷を軽減させたレーザ光の照射処理を行うことが可能になるため、例えば基板Ｗ上の半導体薄膜を結晶化するためのアニール処理において、さらに耐熱性の低いプラスチック基板等を用いることが可能になる。
【００３９】
尚、上述した第２実施形態のレーザ処理装置２においても、第１実施形態と同様に処理基板Ｗにおける軸φと平行な高さ方向にわたって、レーザ光の照射間隔毎に照射ヘッドを配置した構成であって良い。このような構成であれば、照射ヘッドを軸φの各高さに維持した円軌道上で移動させれば良く、第１実施形態と同様に、基板支持部２１に対して各照射ヘッドを相対的に１周させることにより、処理基板Ｗの被処理面Ｗａの全領域に対してレーザ光の照射処理を完了させることができる。
【００４０】
＜第３実施形態＞
図５は、第３実施形態のレーザ処理装置の概略構成を示す上面図である。この図に示す第３実施形態のレーザ処理装置３と、図４を用いて説明した第２実施形態のレーザ処理装置３との相違点は、基板支持部３１の構成、および本レーザ処理装置３が処理基板Ｗの供給ロール３３と巻取ロール３５とを供えている点にある。尚、図５は、筒状体として構成された基板支持部３１を筒状底面側から見た上面図であることとする。
【００４１】
すなわち、このレーザ処理装置３における基板支持部３１は、筒状体として構成され、その円柱面の内面側が支持面３１ａとして構成されている。そして特に、この基板支持部３１の側壁には、円柱面の内面側からなる支持面３１ａに処理基板Ｗを差し込むためのスリット３１ｂが設けられる。このスリット３１ｂは、支持面３１ａが構成する円柱面の軸φと平行に設けられていることとする。
【００４２】
またこの支持面３１ａは、処理基板Ｗを吸着保持すると共に、支持面３１ａの周方向に向かって処理基板Ｗが摺動自在に構成されていることとする。
【００４３】
そして、供給ロール３３は、処理基板Ｗを自在に巻き出し供給するものである。一方、巻取ロール３５は、処理基板Ｗを自在に巻き取り回収するものである。そして、供給ロール３３から供給された処理基板Ｗは、スリット３１ｂから基板支持部３１に挿入されて基板支持部３１の支持面３１ａに吸着保持されると共にこの支持面３１ａを摺動し、スリット３１ｂから導出されて巻取ロール３５に巻き取られる構成となっている。
【００４４】
また、スリット３１ｂの開口端部には、供給ロール３３から基板支持部３１の支持面３１ａへの処理基板Ｗの送り出しと、支持面３１ａから巻取ロール３５への処理基板Ｗの巻き取りをスムーズにするたに、回動自在なローラ３７は設けられていることとする。尚、このおうなローラ３７は、必要に応じた配置状態で配置されていれば良い。
【００４５】
そして、照射ヘッド１３-1，１３-2，…は、基板支持部３１の支持面３１ａに向かってレーザ光を照射するように配置されている。これらの照射ヘッド１３-1，１３-2，…の配置状態および移動は、第１実施形態と同様であることとする。
【００４６】
このような構成のレーザ処理装置３を用いたレーザ処理は、次のように行われる。
【００４７】
先ず、供給ロール３３から供給された処理基板Ｗを、スリット３１ｂから基板支持部３１に挿入して基板支持部３１の支持面３１ａに吸着保持させる。また処理基板Ｗの先端をスリット３１ｂから導出して巻取ロール３５に巻き取らせておく。この際、支持基板３１に吸着保持させた被処理基板Ｗの被処理面Ｗａを内側に向け、円柱面の内面側が被処理面Ｗａとなるようにする。
【００４８】
次に、照射ヘッド１３-1，１３-2，…のうちの最上部の照射ヘッドが、基板支持部３１に支持された処理基板Ｗの最上端よりも上部に配置されるように、各照射ヘッド１３-1，１３-2，…を設置し、第１実施形態で説明した螺旋軌道上での照射ヘッド１３-1，１３-2，…の所定方向（ここでは下方向）へ向かう移動を開始させる。そして、以上のような円柱面の軸φを中心にした螺旋軌道上においての、被処理面Ｗａに対する各照射ヘッド１３-1，１３-2，…の相対的な一方向への移動により、被処理面Ｗａの全領域に対して照射ヘッド１３-1，１３-2，…から照射されたレーザ光を走査させる。この際、被処理面Ｗａに対してレーザ光の照射位置を移動させつつ、レーザ光のＯＮ／ＯＦＦを制御して所望の位置のみにレーザ光照射する。また、最下部に配置された照射ヘッドが基板支持部３１に支持された処理基板Ｗの最下端の所定位置を通過した後、基板支持部３１に対する照射ヘッド１３-1，１３-2，…の移動を停止させる。
【００４９】
以上のようにして基板支持部３１の支持面３１ａに保持された処理基板Ｗの被処理面Ｗａ部分の全面に対してレーザ光を照射する第１回目の処理を行った後、供給ロール３３からの被処理基板Ｗの巻出し供給と、巻取ロール３５への被処理基板Ｗの巻き取りを行う。そして、被処理基板Ｗの未処理部分を基板支持部３１の支持面３１ａに吸着保持させる。
【００５０】
この状態で、第１実施形態で説明した螺旋軌道上での照射ヘッド１３-1，１３-2，…の所定方向へ向かう移動を開始させ、第２回目の処理を行う。この際、照射ヘッド１３-1，１３-2，…を、処理開始の位置に戻しておいた場合には、第１回目の処理と同様に照射ヘッド１３-1，１３-2，…を移動させる。一方、照射ヘッド１３-1，１３-2，…の位置が、第１回目の処理が終了した状態のままである場合には、第１実施形態で説明した螺旋軌道上で第１回目の処理とは逆方向に照射ヘッド１３-1，１３-2，…を移動させる。
【００５１】
以上のような第２回目の処理が終了した後には、再び供給ロール３３からの被処理基板Ｗの巻出し供給と、巻取ロール３５への被処理基板Ｗの巻き取りを行い、被処理基板Ｗの未処理部分にレーザ光を照射する第１回目の処理を繰り返し行う。
【００５２】
尚、このような第３実施形態のレーザ処理装置では、供給ロール３３，巻き取りロール３５，基板支持部３１の回転による処理基板Ｗの移動速度と、照射ヘッド１３-1，１３-2，…の移動速度とを適宜組み合わせることで、処理基板Ｗの移動を停止させることなく連続して移動させながら、処理表面Ｗａの全面に対して連続した処理を行うようにしても良い。
【００５３】
以上説明した第３実施形態のレーザ処理装置およびレーザ処理方法であっても、第２実施形態と同様に、円柱面の内面側を構成する状態で配置された処理基板Ｗの被処理面Ｗａに対して、照射ヘッド１３-1，１３-2，…を相対的な一方向に移動させることにより、被処理面Ｗａの全領域に対してレーザ光を走査させている。したがって、上述した第１実施形態および第２実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００５４】
尚、上述した第３実施形態のレーザ処理装置３においても、第１実施形態と同様に処理基板Ｗにおける軸φと平行な高さ方向にわたって、レーザ光の照射間隔毎に照射ヘッドを配置した構成であって良い。このような構成であれば、照射ヘッドを軸φの各高さに維持した円軌道上で移動させれば良く、第１実施形態と同様に、基板支持部３１に対して各照射ヘッドを相対的に１周させることにより、基板支持部３１に支持されている処理基板Ｗの被処理面Ｗａ分部の全領域に対してレーザ光の照射処理を完了させることができる。またこの際、供給ロール３３，巻き取りロール３５，基板支持部３１の回転によって処理基板Ｗを移動させることで、処理基板Ｗの移動を停止させることなく連続して移動させながら、処理表面Ｗａの全面に対して処理を行うことが可能になる。
【００５５】
＜第４実施形態＞
図６は、第４実施形態のレーザ処理装置の概略構成を示す上面図である。この図に示す第４実施形態のレーザ処理装置４と、図５を用いて説明した第３実施形態のレーザ処理装置３との相違点は、基板支持部４１の構成にある。尚、図６は、筒状体として構成された基板支持部４１を筒状底面側から見た上面図であることとする。
【００５６】
すなわち、このレーザ処理装置４における基板支持部４１は、筒状体として構成され、その円柱面の外面側が支持面４１ａとして構成されている。そして特に、この基板支持部４１は、石英などのレーザ光を透過する材料で構成されているところに特徴がある。
【００５７】
そして、この支持面４１ａが、処理基板Ｗを吸着保持すると共に、支持面４１ａの周方向に向かって処理基板Ｗが摺動自在に構成されていることとする。
【００５８】
また、このレーザ処理装置４にも、処理基板Ｗを自在に巻き出し供給する供給ロール４３と、処理基板Ｗを自在に巻き取り回収する巻取ロール４５とが設けられている。そして、供給ロール４３から供給された処理基板Ｗは、基板支持部４１の支持面４１ａに吸着保持されると共にこの支持面４１ａを摺動して巻取ロール４５に巻き取られる構成となっている。尚、供給ロール４３−基板支持部４１間、および基板支持部４１−巻取ロール４５間には、処理基板Ｗの移動をスムーズにするための回動自在なローラ４７が必要に応じた配置状態で配置されていることとする。
【００５９】
そして、照射ヘッド１３-1，１３-2，…は、基板支持部４１の筒状体の内側に配置され、円柱面の内面側に向かってレーザ光を照射するように配置されている。そしてこれにより、照射ヘッド１３-1，１３-2，…から照射されたレーザ光が、石英などからなる基板支持部４１の壁部を透過して円柱面の外面側で構成される支持面４１ａに照射される構成となっている。尚、これらの照射ヘッド１３-1，１３-2，…の配置状態および移動経路および速度は、第１実施形態と同様であることとする。
【００６０】
このような構成のレーザ処理装置４を用いたレーザ処理を行う際には、先ず、供給ロール４３から供給された処理基板Ｗを、基板支持部４１に巻き付ける状態で基板支持部４１の支持面４１ａに吸着保持させる。また処理基板Ｗの先端を巻取ロール４５に巻き取らせておく。この際、支持基板４１に吸着保持させた被処理基板Ｗの被処理面Ｗａを支持面４１ａ側に向けた状態とする。
【００６１】
そして、以上のように基板支持部４１に保持された処理基板Ｗに対するレーザ光の照射は、第３実施形態で説明した同様に行われる。
【００６２】
以上説明した第４実施形態のレーザ処理装置およびレーザ処理方法であっても、第２実施形態と同様に、円柱面の内面側を構成する状態で配置された処理基板Ｗの被処理面Ｗａに対して、照射ヘッド１３-1，１３-2，…を相対的な一方向に移動させることにより、被処理面Ｗａの全領域に対してレーザ光を走査させている。したがって、上述した第１実施形態および第２実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００６３】
＜第５実施形態＞
図７は、第５実施形態のレーザ処理装置の概略構成を示す斜視図である。この図に示す第５実施形態のレーザ処理装置５は、図１を用いて説明した第１実施形態のレーザ処理装置１をロールｔｏロール構成とした装置である。
【００６４】
すなわち、このレーザ処理装置５においては、処理基板Ｗの幅よりも充分に長い筒状体からなる基板支持部５１を備えている。そして、基板支持部５１の円柱面の外面側が支持面５１ａとなり、この支持面５１ａに対して処理基板Ｗが螺旋状に巻き付けられる構成となっている。この、基板支持部５１は、支持面５１ａが構成する円柱面の軸φを中心として一方向（ここでは時計方向）に一定の回転速度ｖ１で回転可能な構成となっている。
【００６５】
また、このレーザ処理装置５にも、処理基板Ｗを自在に巻き出し供給する供給ロール５３と、処理基板Ｗを自在に巻き取り回収する巻取ロール５５とが設けられている。そして、供給ロール５３から供給された処理基板Ｗは、基板支持部５１の回転によって基板支持部５１の支持面５１ａに螺旋状に巻き付けられ、さらにその先端が巻取ロール４５に巻き取られる構成となっている。尚、ここでの図示は省略したが、供給ロール５３−基板支持部５１間、および基板支持部５１−巻取ロール５５間には、基板支持部５１に対しての処理基板Ｗの供給と巻き出しスムーズにするための回動自在なローラが必要に応じた配置状態で配置されていることとする。
【００６６】
そして、照射ヘッド１３-1，１３-2，…は、基板支持部５１の支持面５１ａに筒状体の外側に配置され、円柱面の外面側に向かってレーザ光を照射するように配置されている。各照射ヘッド１３-1，１３-2，…は、支持面５１ａが構成する円柱面の軸φに対して等距離に保たれた位置に配置されていることとする。また、各照射ヘッド１３-1，１３-2，…は、軸φの各高さ位置に対応して配置されることとする。尚、図中においては、４つの照射ヘッド１３-1，１３-2，…のみを図示したが、これらの照射ヘッド１３-1，１３-2，…は、基板支持部５１の回転にともなって螺旋状に移動する処理基板５１の被処理面Ｗａの全面に対して、レーザ光が照射されるような配置状態で複数配置されていることとする。
【００６７】
このような構成のレーザ処理装置５を用いたレーザ処理を行う際には、先ず、供給ロール４３から供給された処理基板Ｗを、基板支持部５１に螺旋状に巻き付け、さらにその先端を巻取ロール５５に巻き取らせておく。この際、支持基板５１に巻き付けた被処理基板Ｗの被処理面Ｗａを外側に向けた状態とする。
【００６８】
この状態で、巻き取りロール５５，基板支持部５１，および供給ロール５３を回転速度を調整しながらそれぞれ回転させ、基板支持部５１に巻き付けた処理基板Ｗを螺旋状に回転移動させる。また、基板支持部５１の回転と反対方向に、軸φを中心にして照射ヘッド１３-1，１３-2，…を回転移動させる。この状態で、基板支持部５１に巻き取られた処理基板Ｗの被処理面Ｗａに対してレーザ光の照射位置を移動させつつ、レーザ光のＯＮ／ＯＦＦを制御して所望の位置のみにレーザ光照射する。
【００６９】
以上説明した第５実施形態のレーザ処理装置およびレーザ処理方法であっても、第２実施形態と同様に、円柱面の内面側を構成する状態で配置された処理基板Ｗの被処理面Ｗａに対して、照射ヘッド１３-1，１３-2，…を相対的な一方向に移動させることにより、被処理面Ｗａの全領域に対してレーザ光を走査させている。したがって、上述した第１実施形態および第２実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００７０】
＜レーザ照射機構＞
次に、以上説明した各実施形態のレーザ処理装置における各照射ヘッドに設けられたレーザ照射機構の一例を、図８に基づいて説明する。尚、以下においては、各実施形態を代表して、第１実施形態のレーザ処理装置１のレーザ照射機構１０を設けた構成を説明するが、第２実施形態および第３実施形態のレーザ処理装置においても同様に適用される。
【００７１】
図８は、照射ヘッド１３-1，１３-2，…（照射ヘッド１３と記す）と、それぞれの照射ヘッド１３の駆動を制御するためのレーザ照射機構１０を示す構成図である。この図に示すレーザ照射機構１０は、基板支持部１１に支持された処理基板Ｗの被処理面Ｗａに対して、照射ヘッド１３からのレーザ光の照射位置および焦点深度を制御するための機構である。
【００７２】
まず、レーザ照射機構１０の構成を説明するに先立ち、各照射ヘッド１３の構成を説明する。各照射ヘッド１３は、光源部１０２と、基板支持部１１の支持面１１ａに対向配置された対物レンズ１０３とを備えている。尚、図面上においては基板支持部１１の支持面１１ａを平坦なステージ状で示しているが、この基板支持部１１は、第１実施形態で説明したように、筒状体（または円柱体）として構成され、その円柱面の外面側が支持面１１ａとして構成されているものである。
【００７３】
このうち、光源部１０２には、半導体レーザ発振器１０２ａが設けられている。半導体レーザ発振器１０２ａとしては、このレーザ処理装置を用いてどのような処理を行うかによって適切な波長のレーザ光Ｌｈを発振するものが選択される。例えば、このレーザ処理装置を非晶質シリコンからなる半導体薄膜の結晶化および活性化に用いる場合、発振波長が３５０ｎｍ〜４７０ｎｍの波長を含む、ＧａおよびＮを含む化合物半導体レーザ発振器が用いられる。特に、結晶化及び活性化に必要なハイパワー（例えば連続照射で定格４０ｍＷ以上）のＧａＮ系化合物半導レーザ発振器が好適に用いられる。
【００７４】
また、この光源部１０２は、半導体レーザ発振器１０２ａから発振されたレーザ光Ｌｈの光路上に複数の部材を配置してなり、基板支持部１１上に配置された基板Ｗの表面に対してその法線方向からレーザ光Ｌｈが照射されるように構成されている。このような光源部１０２の構成を、レーザ光Ｌｈの光路順に沿って説明する。
【００７５】
すなわち、半導体レーザ発振器１０２ａから発振されたレーザ光Ｌｈは、大きな広がり角で広がる。このため、半導体レーザ発振器１０２ａの後段には、開口数ＮＡの大きなコリメータレンズ１０２ｂが配置され、レーザ光Ｌｈはコリメータレンズ１０２ｂに入射して平行光とされる。また、半導体レーザ発振器１０２ａから発振されたレーザ光Ｌｈは、半導体レーザの結晶成長方向とこれに平行な方向とで広がり角が異なるため、コリメータレンズ１０２ｂで平行光とされた状態でビーム形状が楕円となっている。このため、コリメータレンズ１０２ｂの後段には、２枚のプリズムを組み合わせたアナモルフィックプリズム１０２ｃが配置され、レーザ光Ｌｈはアナモルフィックプリズム１０２ｃに入射してビーム形状が円形ビームに変換される。
【００７６】
そして、アナモルフィックプリズム１０２ｃの後段には、Ｐ波の透過率Ｔp＝１００％、Ｓ波の反射率Ｒs＝１００％となるように設計された偏光ビームスプリッタ１０２ｄが配置されている。ここで、紙面に対して平行な面を屈折面としたときに、予め半導体レーザ発振器１０２ａから発振されるレーザ光Ｌｈの方位を紙面に平行な方向に偏光するように設置しておくこととする。これにより、円形ビームに変換されたレーザ光Ｌｈ（例えば波長４０５ｎｍ）が、偏光ビームスプリッタ１０２ｄを透過する構成となっている。
【００７７】
そして、偏光ビームスプリッタ１０２ｄの後段にはλ／４板１０２ｅが配置され、このλ／４板１０２ｅを通過することでレーザ光Ｌｈが円偏光となる。さらに、λ／４板１０２ｅの後段には、ダイクロイックプリズム１０２ｆが配置され、このダイクロイックプリズム１０２ｆによって、基板支持部１１の支持面１１ａ上に配置された処理基板Ｗの被処理面Ｗａに対してその法線方向からレーザ光Ｌｈが照射される構成となっている。
【００７８】
尚、被処理面Ｗａで反射したレーザ光Ｌｈは、さらにダイクロイックプリズム１０２ｆで反射してλ／４板１０２ｅに入射される。そして、このλ／４板１０２ｅにおいて入射時とは直交した直線偏光となり、偏光ビームスプリッタ１０２ｄで反射して、ビームダンパー１０２ｇにより吸収される。このような光路により、半導体レーザ発振器１０２ａに戻る光を最小にすることができ、レーザ発振が安定に保たれる構成となっている。
【００７９】
そして、以上のような構成の光源部１０２と基板支持部１１との間に配置された対物レンズ１０３は、光源部１０２から基板支持部１１の支持面１１ａに向けって照射されるレーザ光Ｌｈの光路上に配置されている。
【００８０】
この対物レンズ１０３は、ガラスあるいは樹脂で形成されており、レーザ光Ｌｈ（例えば波長４０５ｎｍ）、および次に説明する検査光（例えば波長８３０ｎｍ）に対して色収差補正されていることが望ましい。
【００８１】
そして特に、この対物レンズ１０３は、ここでの図示を省略した二軸アクチェータに搭載された状態で設けられていることとる。これにより、対物レンズ１０３は、次に説明する走査制御部１０４外部からの駆動信号により、レンズ軸（光軸）方向とこれに垂直な方向との２軸方向に動くように構成されている。尚、二軸アクチェータは、ボイスコイルやピエゾアクチュエーター等で良く、その形態が制限されることはない。
【００８２】
そして、以上のような光源部１０２と対物レンズ１０３とで構成された照射ヘッド１３を制御するためのレーザ照射機構１０には、対物レンズ１０３に接続された状態で、レーザ光Ｌｈを走査するための走査制御部１０４が設けられている。また、このレーザ照射機構１０には、検査光ｆｈを照射するための検査光源部１０６、フォーカス制御部１０７、および位置制御部１０８が備えられている。
【００８３】
そして、このような対物レンズ１０３に設けられた走査制御部１０４は、対物レンズ１０３が搭載されている二軸アクチェータの駆動を制御する二軸デバイスドライバー（走査制御部）１０４として設けられている。この二軸デバイスドライバー（走査制御部）１０４は、以降に説明するフォーカス制御部１０７、および位置制御部１０８の一部を兼ねるものでもある。
【００８４】
ここで、対物レンズ１０３に入射するレーザ光Ｌｈはコリメート光であり、焦点でのビーム形状はsinc関数で表される。そして、対物レンズ１０３の開口数ＮＡ、レーザ光Ｌｈの波長λとした場合、ビーム径（振幅が0になる最小の円の径）φは次の式（１）で表される。φ＝２．４４×λ／（２×ＮＡ）…（１）
【００８５】
このようなレーザ光Ｌｈにおいては、光軸（レンズ軸）と垂直な方向の強度がガウシアン分布となっている。このため、二軸デバイスドライバー（走査制御部）１０４による光軸と垂直方向への対物レンズ１０３の移動は、対物レンズ１０３が作る焦点でのパワー密度が５％以下の変化となる範囲で行われるように設定されていることとする。これにより、対物レンズ１０３の移動によってレーザ光Ｌｈを走査させた場合に、各走査位置でのレーザ光Ｌｈの照射強度の変化が小さく抑えられる構成となっている。一例として、開口数ＮＡが０．８５の対物レンズ１０３を用いた場合、対物レンズ１０３のレンズ軸（中心位置）から±５０μｍの範囲でレーザ光Ｌｈが入射されるように対物レンズ１０３を移動させることで、対物レンズ１０３が作る焦点でのパワー密度の変化を５％以下に抑えることができる。尚、対物レンズ１０３の移動によるレーザ光Ｌｈの走査範囲がなるべく広げられるように、レーザ光Ｌｈの強度分布や対物レンズの開口の大きさが設計されていることが好ましい。
【００８６】
次に、検査光源部１０６には、検査光ｆｈを発振する検査光発振器１０６ａが設けられている。ここで検査光ｆｈとしては、処理対象となる材料に対して吸収されない波長の光が用いられることとする。このため、例えば非晶質シリコンからなる半導体薄膜の結晶化および活性化にレーザ処理装置を用いる場合には、シリコン系半導体膜での吸収がわずかになる６５０ｎｍ以上の波長、好ましくは波長８３０ｎｍのレーザ光が検査光ｆｈとして用いられる。これにより、検査光ｆｈ照射による基板Ｗ表面への影響を防止する。このような検査光ｆｈを発振する検査光源部１０６としては、例えば波長８３０ｎｍのレーザ光を検査光ｆｈとして発振するレーザ発振器が用いられる。
【００８７】
また、この検査光源部１０６は、検査光発振器１０６ａから発振された検査光ｆｈの光路上に複数の部材を配置してなり、上述したレーザ光Ｌｈと共に対物レンズ１０３を介して基板支持部１１上に配置された基板Ｗの表面に照射されるように構成されている。このような検査光源部１０６の構成は、上述した照射ヘッド１３の光源部１０２とほぼ同様の構成となっている。
【００８８】
すなわち、検査光発振器１０６ａから発振された検査光ｆｈは、コリメータレンズ１０６ｂに入射して平行光とされ、アナモルフィックプリズムｂに入射してビーム形状が円形ビームに変換される。そして、この検査光ｆｈは、Ｐ波の透過率Ｔp＝１００％、Ｓ波の反射率Ｒs＝１００％となるように設計された偏光ビームスプリッタ１０６ｄを透過し、λ／４板１０６ｅを通過することで円偏光となる。そして、照射ヘッド１３の光源部１０２におけるダイクロイックプリズム１０２ｆを透過してレーザ光Ｌｈと合成され、対物レンズ１０３に入射される。
【００８９】
尚、基板Ｗで反射した検査光ｆｈは、ダイクロイックプリズム１０２ｆを透過してλ／４板１０６ｅに入射される。そして、このλ／４板１０６ｅにおいて入射時とは直交した直線偏光となり、偏光ビームスプリッタ１０６ｄで反射して、フォーカス制御部１０７および位置制御部１０８に導かれる。
【００９０】
そして、偏光ビームスプリッタ１０６ｄにおいて反射した検査光ｆｈが導かれたフォーカス制御部１０７には、検査光ｆｈの進行方向に向かって、シリンドリカルレンズ１０７ａ、集光レンズ１０７ｂ、および４分割ディテクター１０７ｃがこの順に配置されている。
【００９１】
シリンドリカルレンズ１０７ａは、非点収差を発生させるためのものである。そして、４分割ディテクター１０７ｃは、処理対象物として基板支持部１１上に配置される基板Ｗと結像関係にある。したがって、基板Ｗ上に対物レンズ１０３の焦点があるときは、検査光ｆｈは４分割ディテクター１０７ｃの中央に焦点を結ぶ。一方、対物レンズ１０３の焦点が、基板Ｗ表面よりも上あるいは下にあるときは、シリンドリカルレンズ１０７ａによる非点収差が発生し、４分割ディテクター１０７ｃ上には、縦あるいは横方向に長軸をもつ楕円のビームが投影される。
【００９２】
そこで、下記のように４分割ディテクター１０７ｃの各ディテクター部分からの出力信号Ａ〜Ｄを定義したときに、（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）なる信号は、対物レンズ１０３の焦点が物体の上か下かでプラスとマイナスの符号を変え、焦点が物体上にあるときにこの信号は０になる。したがって、この信号を、フォーカスサーボを行うときの誤差信号（ｆｏｃｕｓ  ｅｒｒｏｒ信号）として利用し、この誤差信号を対物レンズ１０３の走査制御部１０４にフィードバックして、信号が０となるように対物レンズ１０３をそのレンズ軸方向（図面上の上下方向）に移動してフォーカスサーボが行われる構成となっている。
【００９３】
また、上述した、偏光ビームスプリッタ１０６ｄにおいて反射した検査光ｆｈが導かれた位置制御部１０８には、検査光ｆｈの進行方向に向かって、フォーカス制御部１０７と画像信号位置認識部１０８ａとがこの順に配置されている。ここで、フォーカス制御部１０７は、位置制御部１０８の一部を兼ねたものであることとする。
【００９４】
そして、フォーカス制御部１０７の後段に設けられた画像信号位置認識部１０８ａは、処理対象となる基板Ｗの表面の情報と、４分割ディテクター１０７ｃの各ディテクター部分からの出力信号Ａ〜Ｄとに基づいて、対物レンズ１０３を透過して検査光ｆｈが照射される位置を認識するものである。
【００９５】
つまり、４分割ディテクター１０７ｃの各ディテクター部分からの出力信号Ａ〜Ｄを定義したときに、（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）なる和信号は、露光対象物の反射率の変化を示す信号となる。そこで、処理基板Ｗにおける被処理面Ｗａ上の二次元平面内において同一の基準点となるアライメント・マークをパターン形成しておくこととする。そして、画像信号位置認識部１０８ａでは、予め得られている基板Ｗの表面の形状情報（アライメント・マークの配置情報）と、照射ヘッド１３と基板支持部１１との相対的な移動によって処理基板Ｗの被処理面Ｗａにおいて検査光ｆｈを走査させて得られた上記和信号の変化とから、被処理面Ｗａにおける検査光ｆｈの照射位置が認識される構成となっている。
【００９６】
また、このレーザ処理装置においては、画像信号位置認識部１０８ａで認識された検査光ｆｈの照射位置から、このレーザ処理装置を用いたアニール処理のための基準点を求める。そして、この基準点に基づいて、照射ヘッド１３と基板支持部１１とを相対的に移動させることにより、レーザ処理装置における処理基板Ｗの配置状態を所定状態にする。つまり、照射基板Ｗの表面においてアニール処理を施したい部分が、レーザ光Ｌｈの照射位置となるように、照射ヘッド１３と基板支持部１１とを相対的に移動させるのである。
【００９７】
またさらに、この位置制御部１０８は、上述したようにレーザ光Ｌｈが所定の照射位置となるように基板支持部１１と照射ヘッド１３とを相対的に移動させた状態で、半導体レーザ発振器１０２ａからのレーザ光Ｌｈの発振のオン／オフを制御することで、処理基板Ｗの被処理表Ｗａにおいて目的とする部分のみにレーザ光Ｌｈが照射される構成となっている。またさらに、二軸デバイスドライバー（走査制御部）１０４によって対物レンズ１０３をその軸に対して垂直方向に移動させることにより、基板支持部１１上に載置された処理基板Ｗの処理表面Ｗａに対するレーザ光Ｌｈの照射位置を高精度に制御しても良い。
【００９８】
尚、以上のレーザ処理装置においては、基板支持部１１および照射ヘッド１３の駆動によるレーザ光Ｌｈの照射位置の移動（走査）と、対物レンズ１０３の移動によるレーザ光Ｌｈの走査とを組み合わせても良い。対物レンズ１０３の移動によるレーザ光Ｌｈの走査を組み合わせた場合には、処理基板Ｗに対してレーザ光Ｌｈを高速度で走査することが可能になる。これにより処理基板Ｗに対するレーザ光Ｌｈの移動速度によって、処理基板Ｗに対する熱的負荷を軽減させると言ったアニール工程を行うことができる。また、このようなレーザ光Ｌｈの照射を処理基板Ｗに対する必要部分のみに選択的に行うことにより、さらに処理基板Ｗに対する熱的負荷が軽減される。
【００９９】
また半導体レーザ発振器１０２ａから発振させるレーザ光Ｌｈの出力調整によってレーザ光Ｌｈの強度変調行うことおよびＡＣ駆動の場合ではＤｕｔｙを変えることで、該基板上のＸＹ二次元の領域内に任意のレーザ強度分布パターンを形成することも可能となる。
【０１００】
しかも、半導体レーザ発振器１０２ａを設けたことにより、エキシマレーザー装置やＹＡＧレーザーに比べて、照射ヘッド１３-1を小型化して装置全体の小型化を図ることが可能となる。また、照射ヘッド１３-1が小型されるため、照射ヘッド１３-1を備えたレーザ照射機構１０を複数設けて基板Ｗの各位置に対してレーザ光を多点照射する構成とすることもできる。これにより、レーザ照射を行う工程を短縮して生産性の向上を図ることが可能になる。
【０１０１】
尚、このレーザ処理装置を非晶質シリコンからなる半導体薄膜の結晶化および活性化に用いる場合においては、基板Ｗに対するレーザ光Ｌｈの連続照射とは、レーザ光Ｌｈの移動に際して休止無く完全に連続である場合と共に、レーザ光Ｌｈの照射によって溶融した半導体薄膜部分の凝固が完全に完了しない程度の休止が入る場合を含むこととする。このため、このような条件を満たせば、照射時間よりも短い休止時間が入る場合も連続照射に含まれ、一例として半導体薄膜部分への１００ｎｓの照射時間に対して１０〜２０ｎｓ程度の休止が入る場合も連続照射に含むこととする。尚、照射時間に対する休止時間は、半導体薄膜の材質および膜厚、レーザ光Ｌｈのエネルギー密度、等によって適宜設計される。このような休止時間を入れることにより、レーザ光Ｌｈ照射による基板Ｗへの熱的影響を抑えることができる。尚、エキシマレーザ光は完全なパルス波であり、３００Ｈｚ程度のパルス波であれば、２５ｎｓの照射時間に対して３３００ｎｓ程度の休止が入ることになる。このため、エキシマレーザ光では、レーザ光Ｌｈの照射によって溶融した半導体薄膜５部分の凝固が完全した状態で次のパルス照射が行われることになるため、上述したいわゆる「連続照射」を行うことはできない。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】第１実施形態のレーザ処理装置の構成を説明するための斜視図である。
【図２】第１実施形態のレーザ処理装置における照射ヘッドの相対的な移動の一例を説明するための側面図である。
【図３】第１実施形態のレーザ処理装置における照射ヘッドの相対的な移動の他の一例を説明するための側面図である。
【図４】第２実施形態のレーザ処理装置の構成を説明するための斜視図である。
【図５】第３実施形態のレーザ処理装置の構成を説明するための上面図である。
【図６】第４実施形態のレーザ処理装置の構成を説明するための上面図である。
【図７】第５実施形態のレーザ処理装置の構成を説明するための斜視図である。
【図８】各実施形態のレーザ処理装置に好適に用いられるレーザ照射機構の構成図である。
【符号の説明】
【０１０３】
１，２，３,４，５…レーザ処理装置、１１，２１，３１，４１，５１…基板支持部、１１ａ，２１ａ，３１ａ，４１ａ，５１ａ…支持面、１３-1，１３-2，…照射ヘッド、３１ｂ…スリット、３３，４３，５３…供給ロール、３５，４５，５５…巻取ロール、Ｗ…処理基板、φ…軸
【図１】
2006351977.tif 000003
【図２】
2006351977.tif 000004
【図３】
2006351977.tif 000005
【図４】
2006351977.tif 000006
【図５】
2006351977.tif 000007
【図６】
2006351977.tif 000008
【図７】
2006351977.tif 000009
【図８】
2006351977.tif 000010