(57)【要約】      （修正有）【課題】低温ポリシリコンＴＦＴ液晶パネルの表面にエキシマレーザビームを照射してアニールするエキシマレーザアニーリング（ＥＬＡ）装置に用いるグラデーションフイルタを、ドットサイズレベルの小さな相対移動量で、フィルタ濃度分布を自在に変化させ、調整・装置コスト・生産の安定化を実現する。【解決手段】ドットタイプのグラデーションフィルタ、４０、４２を複数重ね合わせて、その相対位置をアクチュエータ４４により変化させることで、光量分布を変化させる。【選択図】      図１３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドットタイプのグラデーションフィルタを複数重ね合わせて、その相対位置を変化させることにより、光量分布を変化させることを特徴とする光量分布調整方法。
【請求項２】
前記複数のグラデーションフィルタが、同じドットパターンを有することを特徴とする請求項１に記載の光量分布調整方法。
【請求項３】
互いに重ね合わされた複数のドットタイプのグラデーションフィルタと、
該グラデーションフィルタの相対位置を変化させる手段と、
を備えたことを特徴とする光量分布調整装置。
【請求項４】
請求項３に記載の光量分布調整装置を備えたことを特徴とする照射光学系。
【請求項５】
請求項４に記載の照射光学系を備えたことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項６】
請求項４に記載の照射光学系を備えたことを特徴とするアニール装置。
【請求項７】
光源がエキシマレーザであることを特徴とする請求項５に記載のレーザ加工装置又は請求項６に記載のアニール装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光量分布調整方法及び装置に係り、特に、低温ポリシリコンＴＦＴ液晶パネルの表面にエキシマレーザビームを照射してアニールするエキシマレーザアニーリング（ＥＬＡ）装置に用いるのに好適な、ドットサイズレベルの小さな相対移動量で光量分布を自在に変化させて、調整、装置コスト、生産の安定化を図ることが可能な光量分布調整方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
低温ポリシリコンＴＦＴ液晶パネル等のガラス基板上のアモルファスを結晶化するためのレーザアニールに際して、従来は、図１にラインビームの場合を示す如く、レーザ光源１０からの不均一なビーム１１を用いて均一な照明を得るために、多数のレンズアレイ１４を組合せたフライアイ方式のホモジナイザ１２を用いて、ビームの均一化を行なっていた。ここで、ホモジナイザ１２は、不均一なビーム１１を、レンズアレイ１４で分割し、照射面１６で重合することによって、平均化の効果により照射面１６で均一性を得ている。
【０００３】
しかしながら、ホモジナイザ素子の加工精度や組立精度、レーザ等の光源の強度分布の個体差により、数％の強度ムラが発生し、図１右側の（Ａ）に示すような凸状や（Ｂ）に示すような凹状の強度分布になる。従って、ホモジナイザを用いた光学系では、例えばＥＬＡプロセスで要求される加工品質に十分に対応できないという問題点を有していた。更にホモジナイザは、その構造上強度分布を補正することができないため、変化してしまった強度分布を補正したり調整することができない。従って、生産現場等では、作業者が勘や経験を基に、アライメントを設計値からわざとずらすミスアライメントによる調整を行って均一なビームを得るようにしているが、再現性や作業性に問題があり、補正できる量も限られるため、加工性状の安定化等に問題を生じていた。
【０００４】
このような問題点を解決するものとして、特許文献１には、フライアレイレンズを含むホモジナイザと、透過率に変化を持たせたグラデーションフィルタ（ドットタイプも含む）を組み合わせて、露光ビームの露光量分布の均一性を向上することが記載されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−１００５６１号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、濃度が固定されたフィルタで、その濃度分布を変化させるためには、フィルタの交換が必要であり、予め各種フィルタを用意する必要がある。
【０００７】
なお、特許文献１に記載されているように、フィルタの移動（回転）や、更に２種類のフィルタの移動（回転）を行えば濃度分布を変化させることができるが、比較的大きなビームを照射するＥＬＡシステムでは、用意するフィルタサイズが大きくなり、その移動ステージも大型になる。又、回転することによるフィルタの設計制限も多くなる等の問題点を有していた。
【０００８】
本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、ドットサイズレベルの小さな相対移動量で光量分布を自在に変化させることを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ドットタイプのグラデーションフィルタを複数重ね合わせて、その相対位置を変化させることにより、光量分布を変化させるようにして、前記課題を解決したものである。
【００１０】
又、前記複数のグラデーションフィルタが、同じドットパターンを有するようにしたものである。
【００１１】
本発明は、又、光量分布調整装置において、互いに重ね合わされた複数のドットタイプのグラデーションフィルタと、該グラデーションフィルタの相対位置を変化させる手段とを備えることにより、前記課題を解決したものである。
【００１２】
本発明は、又、前記光量分布調整装置を備えたことを特徴とする照射光学系を提供するものである。
【００１３】
又、前記照射光学系を備えたことを特徴とするレーザ加工装置、特にアニール装置を提供するものである。
【００１４】
又、光源がエキシマレーザであることを特徴とする前記レーザ加工装置あるいは前記アニール装置を提供するものである。
【００１５】
例えば図２に示す如く、同一ドットパターンのグラデーションフィルタ２０、２２を用意し、図３に示す如く、そのドットが完全に重なるようにすれば、１枚のフィルタと同等になる。
【００１６】
一方、このフィルタを少しずつ、例えば図４（Ａ）に示す如く、一方を上の方にずらすと、見掛け上のドットの面積が増えて、濃度分布が図４（Ｂ）に示すように変化する。従って、ずれの量により分布を変化させることができる。又、移動する量は、最大でドットサイズであるため、非常に小さくてよい。
【００１７】
又、図５（Ａ）に示す如く回転移動することで、図５（Ｂ）に示す如く傾斜分布等の制御も可能である。
【００１８】
更に、ドット形状を工夫すると、フィルタをずらす方向により、見掛けのドット面積の変化を制御することができる。即ち、図６に示す如く、一方のフィルタ（固定側とする）のドット２３が大きな正方形で、他方のフィルタ（移動側とする）のドット２１が小さな長方形の場合、図７（Ａ）に示すパターン１の如く、移動側フィルタのドット（移動側ドットと称する）２１を固定側フィルタのドット（固定側ドットと称する）２３の上側に配置した場合には、移動側フィルタを下方向に移動した場合に、ドット面積、従って濃度分布が変化しないように設定できる。あるいは、図７（Ｂ）に示すパターン２の如く、移動側ドット２１を固定側ドット２３の下側に配置した場合には、移動側フィルタを上方向に移動した場合に濃度分布が変化しないようにできる。あるいは図７（Ｃ）に示すパターン３の如く、移動側ドット２１を固定側ドット２３の中央付近に配置した場合には、上下方向の移動に対して濃度分布が変化しないようにできる。
【００１９】
あるいは、図８に示すパターン４の如く、移動側ドット２１の形状を固定側ドット２３と同じ正方形で更に小さくし、例えば左上隅に配置した場合には、下方向や右方向の移動により濃度分布が変化しないようにすることができる。
【００２０】
あるいは、図９（Ａ）に示すパターン５の如く、例えば移動側ドット２１の形状を三角形としたり、図９（Ｂ）に示すパターン６の如く菱形としたり、あるいは図９（Ｃ）に示すパターン７の如く円形として、変化の度合を変えることができる。
【００２１】
例えば、図７（Ａ）に示したパターン１のドットが図１０（Ａ）に示すような分布で配置され、図７（Ｂ）に示したパターン２のドットが図１０（Ｂ）に示すような分布で配置された固定フィルタと移動フィルタを組み合わせた場合には、両方のフィルタが、図１１（Ａ）に示すように重なっている場合には、図１２の実線Ａに示す如く均一な分布が得られる。
【００２２】
一方、図１１（Ｂ）に示すように、例えば移動フィルタを上に移動した場合には、パターン１のドットの面積が増え、図１２の実線Ｂに示す如く、パターン１の、周辺が密な分布に従った濃度分布になる。逆に、図１１（Ｃ）に示すように、移動フィルタを下に移動すると、パターン２のドットの面積が増え、図１２の実線Ｃに示す如く、パターン２の、中央が密な分布に従った濃度分布になる。
【００２３】
なお、ここでは、パターン１と２のみを用い、上下方向の移動で分布が変化する例を示したが、図８に示したパターン４を組合せることで、更に、左右方向で分布の特性を変化させることも可能である。又、回転移動を加えることで、更に、自由度のある分布変化を行うこともできる。
【００２４】
このようにして、ドットの形状や配置を工夫することで、フィルタのずらし方による濃度分布の変化を自由に設定できる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００２６】
本実施形態は、図１３に示す如く、ホモジナイザ１２の照射面１６の近傍に例えばグラデーションフィルタ４０と４２を配設し、一方のグラデーションフィルタ（ここでは４０）をアクチュエータ（例えばモータ）４４で移動することにより、濃度分布を制御するようにしたものである。
【００２７】
前記グラデーションフィルタ４０、４２として、図２に示すような同一パターンのドットタイプのグラデーションフィルタ２０と２２を組み合わせた場合には、アクチュエータ４４でフィルタ４０を上下に移動することによって、図４（Ｂ）に示す如く濃度分布の変化率を変えたり、あるいは回転移動することで、図５（Ｂ）に示す如く傾斜分布を制御することができる。
【００２８】
あるいは、グラデーションフィルタ４０、４２として、図１０に示すような相補的なドット分布を有するパターン１と２の組合せのグラデーションフィルタ３０、３２を用いることで、図１２（Ａ）に示す如く均一な分布にしたり、図１２（Ｂ）に示す如く周辺を密にしたり、あるいは図１２（Ｃ）に示す如く中央を密とすることができる。
【００２９】
更には、グラデーションフィルタ４０と４２のドット形状を変えることで、図７乃至図９を参照して説明したように、変化特性を自由に変えることができる。
【００３０】
なお、前記実施形態においては、入射側のグラデーションフィルタ４２を固定し、照射面１６側のグラデーションフィルタ４０を移動していたが、固定側と移動側の組合せはこれに限定されず、逆に入射側を移動し、照射面側を固定したり、両方を移動してもよい。
【００３１】
あるいは、図１４に示す第２実施形態のように、一方のグラデーションフィルタ４０を上下方向に移動可能とし、他方のグラデーションフィルタ４２を左右方向に移動可能として、１次元方向のアクチュエータ４４、４６の組み合わせで２次元的な相対移動を実現することも可能である。
【００３２】
更に、本発明に係るグラデーションフィルタ４０、４２の配設位置は照射面１６の直前に限定されず、図１５に示す第３実施形態のように、ホモジナイザ１２を構成するレンズアレイ１４の入口付近にグラデーションフィルタ４０、４２を設置し、その濃淡を制御することで、照射面の均一性を向上することもできる。
【００３３】
本実施形態においては、レンズアレイ１４で重合する前のビームのそれぞれの濃度を、図１６に示すような、レンズアレイと同じ周期で濃度が変化する濃度分布のグラデーションフィルタの組合せにより均一化する。
【００３４】
なお、前記実施形態においては、いずれも、レーザ光源１０から照射されるレーザが線状のラインビームとされていたが、図１７に示すような２次元的な濃度分布のグラデーションフィルタを用いることによって、２次元ホモジナイザにも同様に適用できる。
【００３５】
又、本発明は、レーザ光源１０としてエキシマレーザを用いるアニール装置に好適であるが、レーザ光源の種類はこれに限定されず、例えばＹＡＧ、ＹＬＦの第２、第３、第４等の高周波レーザを用いたレーザアニール装置、更にはレーザアニール装置以外のレーザ加工装置にも同様に適用できることは明らかである。重ね合せるフィルタの数も２枚に限定されず、３枚以上であっても良い。
【００３６】
【発明の効果】
本発明によれば、ドットサイズレベルの小さな相対移動量でフィルタ濃度分布を自在に変化させ、調整・装置コスト・生産の安定化を実現することができる。発明者の実験によれば、照射ムラを３％以下にすることができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のラインビームホモジナイザを用いたレーザアニール装置の光学系の構成を示す光路図
【図２】本発明の原理を説明するための、同一パターンのグラデーションフィルタの組合せの例を示す正面図
【図３】図２のフィルタを正確に重ねた場合のドット分布を示す正面図
【図４】図２のフィルタを上下にずらした場合のドットの分布を示す平面図及び透過率の変化状態を示す線図
【図５】同じく回転移動したときのドットの分布を示す正面図及び透過率の変化状態を示す線図
【図６】固定側フィルタと移動側フィルタのドット形状の例を示す正面図
【図７】正方形の固定側ドットに対して長方形の移動側ドットを上下方向に移動した場合のドット面積の変化状態を示す正面図
【図８】同じく大きさの異なる正方形のドットを組合わせた場合のドット面積の変化状態を示す正面図
【図９】同じく正方形の固定側ドットに対して三角形、菱形、円形の移動側ドットを組合わせた場合のドット面積の変化状態を示す正面図
【図１０】パターン１のドットの分布とパターン２のドットの分布の例を示す正面図
【図１１】図１０のフィルタを重ねた場合、及び上下に移動した場合のドットの分布の変化を示す正面図
【図１２】同じく透過率の変化状態を示す線図
【図１３】本発明の第１実施形態の構成を示す光路図
【図１４】本発明の第２実施形態におけるグラデーションフィルタの移動機構を示す側面図
【図１５】本発明の第３実施形態の構成を示す光路図
【図１６】第３実施形態で用いられるグラデーションフィルタの例を示す正面図
【図１７】２次元ホモジナイザ用のグラデーションフィルタの例を示す正面図
【符号の説明】
１０…レーザ光源
１２…ホモジナイザ
１４…レンズアレイ
１６…照射面
２０、２２、３０、３２、４０、４２…グラデーションフィルタ
２１、２３…ドット
４４、４６…アクチュエータ
【図１】
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【図２】
2004253632.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2004253632.tif 000007
【図６】
2004253632.tif 000008
【図７】
2004253632.tif 000009
【図８】
2004253632.tif 000010
【図９】
2004253632.tif 000011
【図１０】
2004253632.tif 000012
【図１１】
2004253632.tif 000013
【図１２】
2004253632.tif 000014
【図１３】
2004253632.tif 000015
【図１４】
2004253632.tif 000016
【図１５】
2004253632.tif 000017
【図１６】
2004253632.tif 000018
【図１７】
2004253632.tif 000019