JP2000349043A - Precise focusing method for rectangular beam - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術の分野】本発明は、半導体薄膜の製
造に用いられるレーザアニール装置その他のレーザ加工
機に適用され、加工光を照射する照射光学系に対する被
加工体の傾きと位置(高さ)を計測する焦点調節装置及
び方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention is applied to a laser annealing apparatus and other laser processing machines used for manufacturing a semiconductor thin film, and tilts and positions (heights) of a workpiece with respect to an irradiation optical system for irradiating processing light. The present invention relates to a focus adjustment device and method for measuring the focus adjustment.
【0002】[0002]
【従来の技術】レーザアニール装置では、ガラス基板上
に形成したアモルファス状の半導体薄膜をレーザで加熱
して結晶化する。このようなレーザアニール装置では、
レーザビームをスポット状又はライン状としてワークで
あるガラス基板上に照射するとともに、照射したレーザ
ビームをガラス基板上で走査する必要がある。レーザビ
ームの照射に際しては、レーザビームを照射する照射光
学系に対してガラス基板のアニール面を位置合わせして
アニール面上に所望の形状のレーザビームを形成する必
要がある。2. Description of the Related Art In a laser annealing apparatus, an amorphous semiconductor thin film formed on a glass substrate is crystallized by heating with a laser. In such a laser annealing apparatus,
It is necessary to irradiate a laser beam as a spot or a line onto a glass substrate which is a work, and scan the irradiated laser beam on the glass substrate. When irradiating a laser beam, it is necessary to align the annealing surface of the glass substrate with respect to the irradiation optical system for irradiating the laser beam, and to form a laser beam having a desired shape on the annealing surface.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のレーザ
アニール装置で、照射光学系に対してガラス基板を簡
易、かつ、極めて精密に位置合わせするものはない。つ
まり、精密なアニールを行う場合、特にレーザビームで
照明されたマスク像をガラス基板上のアニール面に縮小
投影するような用途では、レーザビームの焦点深度が例
えば±3μm以下と極めて浅くなるが、この精度でアニ
ール面がレーザビームの焦点深度内に入るように照射光
学系に対してガラス基板の高さや傾きを簡易に調整する
方法は存在しない。However, there is no conventional laser annealing apparatus which simply and extremely precisely positions the glass substrate with respect to the irradiation optical system. In other words, when performing precise annealing, particularly in an application in which a mask image illuminated by a laser beam is reduced and projected on an annealing surface on a glass substrate, the focal depth of the laser beam becomes extremely shallow, for example, ± 3 μm or less. There is no method for simply adjusting the height and inclination of the glass substrate with respect to the irradiation optical system so that the annealed surface is within the focal depth of the laser beam with this accuracy.
【0004】加工装置においてワークの高さや傾きを計
測、調整する一般的な手法としては、以下のようなもの
が存在する。There are the following general methods for measuring and adjusting the height and inclination of a work in a processing apparatus.
【0005】例えば、加工光学系の光軸を通してワーク
面上にパターニングされたマーク画像をとらえてそのピ
ント状態から精密な変位計測を行う方法がある。この方
法では、ワーク上にマークが必ず必要になること、マー
クをカメラ画界に入れる機構が必要になること、レーザ
アニール装置に組み込む照射光学系のような特殊な加工
光学系についてはこれを通して画像を計測することが難
しいことなど適用範囲が狭い。For example, there is a method in which a mark image patterned on a work surface through an optical axis of a processing optical system is captured, and precise displacement measurement is performed from the focused state. In this method, a mark is always required on the workpiece, a mechanism for putting the mark into the camera field is required, and special processing optical systems such as the irradiation optical system built into the laser annealing device are imaged through this. The applicable range is narrow, such as difficulty in measuring
【0006】また、斜め方向から加工光学系を避けてワ
ーク面上にパターニングされた特殊マークの干渉画像を
検出しその位置から精密な変位計測を行う方法がある。
この方法では、ワーク上に特殊マークが必ず必要になる
こと、マークをカメラ画界に入れる機械が必要になるこ
と、光軸合わせがシビアであること、ワークの温度上昇
により特殊マークの形状が変わり計測不能になることな
ど適用範囲が狭い。There is also a method in which an interference image of a special mark patterned on a work surface is detected obliquely while avoiding the processing optical system, and precise displacement measurement is performed from that position.
In this method, special marks are always required on the workpiece, a machine that puts the marks into the camera field is required, the alignment of the optical axis is severe, and the shape of the special marks changes due to the temperature rise of the workpiece The applicable range is narrow, such as inability to measure.
【0007】また、静電容量センサ等を利用して直接的
にワークの精密な変位計測を行う方法がある。この方法
は、ワークが導電性のものである場合に限られるためガ
ラス基板などのワークについては計測が不可能となる。There is also a method for directly and precisely measuring the displacement of a workpiece using a capacitance sensor or the like. In this method, measurement is not possible for a work such as a glass substrate because the work is limited to a conductive work.
【0008】また、合焦点方式では、加工光の光軸と計
測用レーザー光の光軸を一致させる必要があり、また計
測光学系と加工光学系を同じ光軸上に形成しなければな
らない。このため、レーザアニール装置の照射光学系の
ような特殊な加工光学系では合焦点方式の変位計測装置
を組み込むことができない。In the focusing system, it is necessary to make the optical axis of the processing light coincide with the optical axis of the measuring laser light, and the measurement optical system and the processing optical system must be formed on the same optical axis. For this reason, a special focusing optical system such as an irradiation optical system of a laser annealing apparatus cannot incorporate a focusing measurement system.
【0009】そこで、本発明は、レーザアニール装置等
のレーザ加工機において、簡易な手法によって、加工光
学系に対してワークを極めて精密に位置合わせすること
ができる焦点調節装置及び方法を提供することを目的と
する。In view of the above, the present invention provides a focus adjusting device and a method capable of extremely precisely positioning a workpiece with respect to a processing optical system by a simple technique in a laser processing machine such as a laser annealing apparatus. With the goal.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の焦点調節装置は、加工光を所定の状態で被
加工体に照射するための照射光学系と、被加工体を載置
するとともに、照射光学系に対して被加工体の位置及び
傾きを調整するステージ装置と、被加工体上の平坦な領
域を計測ターゲットとして検査光を入射させる投光手段
と、計測ターゲットからの正反射光を受けてこの正反射
光の入射位置に関する情報を出力する受光手段と、入射
位置に関する情報に基づいて計測ターゲットの高さに対
応する情報を含む計測値を得る換算手段とを備える非接
触変位計と、被加工体上に配置されて同一面内にある3
つ以上の異なる計測ターゲットを非接触変位計によって
計測した計測値に基づいてステージ装置を駆動して被加
工体の傾きと位置(高さ)を調整する制御装置とを備え
る。In order to solve the above-mentioned problems, a focus adjusting apparatus according to the present invention is provided with an irradiation optical system for irradiating a workpiece with a processing light in a predetermined state, and a workpiece mounting body. And a stage device for adjusting the position and inclination of the workpiece with respect to the irradiation optical system, a light projecting means for projecting inspection light with a flat area on the workpiece as a measurement target, and a positive light from the measurement target. Non-contact light receiving means for receiving reflected light and outputting information on the incident position of the regular reflected light, and conversion means for obtaining a measurement value including information corresponding to the height of the measurement target based on the information on the incident position The displacement meter and 3 which are arranged on the workpiece and are in the same plane
A control device that drives a stage device based on measurement values of two or more different measurement targets measured by a non-contact displacement meter to adjust a tilt and a position (height) of the workpiece.
【0011】上記装置では、制御装置が被加工体上に配
置されて同一面内にある3つ以上の異なる計測ターゲッ
トを非接触変位計によって計測した計測値に基づいてス
テージ装置を駆動して被加工体の傾きを調整するので、
3つの計測ターゲットに対応する面の傾斜として被加工
体の傾斜に関する情報を得ることができ、被加工体の傾
きを補正しつつ被加工体を照射光学系に対して位置合わ
せすることができる。この際、被加工体上の平坦な領域
を計測ターゲットとして用いるので、被加工体にマーク
を設ける必要がなく、結果的にマークのサーチが不要と
なる。また、照射光学系を通して計測を行わないので、
照射光学系が特殊なものであっても、簡易、かつ、加工
作業とは独立して焦点検出を行うことができる。In the above-described apparatus, the control device drives the stage device based on the measurement values of three or more different measurement targets located on the workpiece and located in the same plane and measured by the non-contact displacement meter. Since the inclination of the work is adjusted,
Information on the inclination of the workpiece can be obtained as the inclination of the surface corresponding to the three measurement targets, and the workpiece can be aligned with the irradiation optical system while correcting the inclination of the workpiece. At this time, since a flat region on the workpiece is used as the measurement target, it is not necessary to provide a mark on the workpiece, and as a result, the search for the mark becomes unnecessary. Also, since measurement is not performed through the irradiation optical system,
Even if the irradiation optical system is special, focus detection can be performed easily and independently of the processing operation.
【0012】また、上記装置の好ましい態様では、制御
装置が、非接触変位計によって計測した3点以上の計測
値が等しくなるように、ステージ装置を駆動して被加工
体の傾きと位置(高さ)を調整する。In a preferred embodiment of the above apparatus, the control device drives the stage device so that the measured values at three or more points measured by the non-contact displacement meter become equal, and the inclination and the position (high) of the workpiece are adjusted. Adjust).
【0013】上記装置では、制御装置が、非接触変位計
によって計測した3以上の計測値が等しくなるようにス
テージ装置を駆動して被加工体の傾きを調整するので、
簡易かつ迅速に、被加工体を照射光学系に対して位置合
わせすることができる。In the above apparatus, the control device drives the stage device to adjust the inclination of the workpiece so that three or more measured values measured by the non-contact displacement meter become equal.
The workpiece can be simply and quickly aligned with the irradiation optical system.
【0014】本発明の焦点調節方法は、計測ターゲット
に検査光を入射させて計測ターゲットからの正反射光を
受けるとともにこの正反射光の入射位置に関する情報に
基づいて計測ターゲットの高さに対応する情報を含む計
測値を得る非接触変位計によって、ステージ装置により
加工光の照射位置に配置される被加工体上において同一
面内にある3つ以上の異なる平坦な領域を計測ターゲッ
トとして計測した計測値に基づいて、ステージ装置を駆
動して被加工体の傾きと位置(高さ)を調整する。According to the focus adjusting method of the present invention, inspection light is incident on a measurement target to receive specularly reflected light from the measurement target, and the height of the measurement target is adjusted based on information on the incident position of the specularly reflected light. Measurement of three or more different flat areas in the same plane on a workpiece placed at a processing light irradiation position by a stage device as a measurement target by a non-contact displacement meter that obtains measurement values including information. The inclination and the position (height) of the workpiece are adjusted by driving the stage device based on the values.
【0015】上記方法では、非接触変位計によって被加
工体上において同一面内にある3つ以上の異なる平坦な
領域を計測ターゲットとして計測した計測値に基づい
て、ステージ装置を駆動して被加工体の傾きを調整する
ので、被加工体の傾きを補正しつつ被加工体を照射光学
系に対して位置合わせすることができる。この際、被加
工体上の平坦な領域を計測ターゲットとして用いるの
で、被加工体にマークを設ける必要がなく、結果的にマ
ークのサーチが不要となる。また、照射光学系等の加工
手段を通して計測を行わないので、照射光学系が特殊な
ものであっても、簡易に、かつ、加工作業とは独立して
焦点検出を行うことができる。[0015] In the above method, the stage device is driven by driving the stage device based on measurement values obtained by measuring three or more different flat regions in the same plane on the workpiece with the non-contact displacement meter as the measurement target. Since the tilt of the body is adjusted, the workpiece can be aligned with the irradiation optical system while correcting the tilt of the workpiece. At this time, since a flat region on the workpiece is used as the measurement target, it is not necessary to provide a mark on the workpiece, and as a result, the search for the mark becomes unnecessary. Further, since measurement is not performed through processing means such as an irradiation optical system, even if the irradiation optical system is special, focus detection can be performed easily and independently of the processing operation.
【0016】[0016]
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態である
焦点調節装置及び方法について、図面を参照しつつ具体
的に説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a focus adjusting device and a focus adjusting method according to an embodiment of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
【0017】図1は、実施形態の焦点調節装置を組み込
んだレーザアニール装置の全体構造を説明する図であ
る。このレーザアニール装置は、ガラス板上にアモルフ
ァス状Si等の半導体薄膜を形成した被加工体であるワ
ークWを熱処理するためのもので、かかる半導体薄膜を
加熱するためのエキシマレーザその他のレーザ光ALを
発生するレーザ光源10と、このレーザ光ALをライン
状或いはスポット状にして所定の照度でワークW上に入
射させる加工光学系である照射光学系20と、ワークW
を載置してX−Y面内で滑らかに移動可能であるととも
にX軸及びY軸の回りに傾斜可能なステージ30と、ワ
ークWを載置したステージ30を照射光学系20等に対
して必要量だけ移動若しくは傾斜させる駆動手段である
ステージ駆動装置40と、レーザアニール装置の各部の
動作を統括的に制御する主制御装置80とを備える。こ
こで、ステージ30及びステージ駆動装置40は、ステ
ージ装置を構成し、ワークW周辺を減圧したりその雰囲
気を調節するチャンバ90中に収容される。このチャン
バ90は、除振装置92を介して床上に設置されてい
る。FIG. 1 is a view for explaining the overall structure of a laser annealing apparatus incorporating the focus adjusting device of the embodiment. This laser annealing apparatus is used for heat-treating a workpiece W, which is a workpiece having a semiconductor thin film such as amorphous Si formed on a glass plate, and an excimer laser or another laser beam AL for heating the semiconductor thin film. A laser light source 10 for generating a laser beam AL, an irradiation optical system 20 which is a processing optical system for making the laser beam AL linear or spot-like and incident on the work W at a predetermined illuminance, and a work W
And a stage 30 on which the workpiece W can be smoothly moved in the XY plane and tiltable around the X-axis and the Y-axis, and the stage 30 on which the workpiece W is mounted can be moved with respect to the irradiation optical system 20 and the like. The apparatus includes a stage driving device 40 which is a driving means for moving or tilting by a required amount, and a main control device 80 for controlling the operation of each part of the laser annealing apparatus. Here, the stage 30 and the stage driving device 40 constitute a stage device and are housed in a chamber 90 for reducing the pressure around the work W and adjusting the atmosphere. This chamber 90 is installed on the floor via a vibration isolator 92.
【0018】さらに、このレーザアニール装置は、焦点
調節装置として、上記ステージ30、ステージ駆動装置
40及び主制御装置80のほか、ステージ30の移動量
を光学的な情報や電気的な情報として検出する移動量計
測装置50と、ステージ30のステージ駆動装置40に
対する高さや傾斜量を光学的な情報や電気的な情報とし
て検出する傾斜計測装置60と、ワークWの照射光学系
20に対する高さや傾斜量に対応する信号を検出する非
接触変位計70とを備える。Further, this laser annealing apparatus detects the amount of movement of the stage 30 as optical information or electrical information in addition to the stage 30, the stage driving device 40 and the main control device 80 as a focus adjusting device. A moving amount measuring device 50, a tilt measuring device 60 for detecting the height and tilt amount of the stage 30 with respect to the stage driving device 40 as optical information and electrical information, and a height and tilt amount of the work W with respect to the irradiation optical system 20; And a non-contact displacement meter 70 for detecting a signal corresponding to
【0019】ここで、照射光学系20は、レーザ光源1
0からミラー15を経て入射するレーザ光ALを均一な
分布とするホモジナイザ20aと、ホモジナイザ20a
を経たレーザ光ALを所定のビーム形状に絞るスリット
を有するマスク20bと、マスク20bのスリット像を
ワークW上に縮小投影する投影レンズ20cとからな
る。なお、照射光学系20は、チャンバ90に設けた透
過窓90aを介してワークWに対向するように配置され
ており、図示を省略する部材によってチャンバ90側に
固定されている。Here, the irradiation optical system 20 includes the laser light source 1.
A homogenizer 20a for making the laser beam AL incident from 0 through the mirror 15 a uniform distribution, and a homogenizer 20a
And a projection lens 20c for reducing and projecting the slit image of the mask 20b onto the workpiece W. The irradiation optical system 20 is disposed so as to face the work W via a transmission window 90a provided in the chamber 90, and is fixed to the chamber 90 by a member (not shown).
【0020】ステージ駆動装置40は、ステージ30を
X軸及びY軸の回りに傾斜させるチルト装置42と、ス
テージ30をチルト装置42とともにX−Y面内で滑ら
かに移動させる並進装置44とを備える。ここで、チル
ト装置42は、ベローズ内部にシリンダを収容して任意
の長さに伸縮自在である3つの支持部材42aと、支持
部材42aを伸縮動作させる支持部材駆動装置42bと
を備える。これら3つの支持部材42aの長さを支持部
材駆動装置42bを介して調節することにより、照射光
学系20に対するステージ30の傾きや距離を適宜微調
整することができる。つまり、照射光学系20に対する
ワークWのZ軸方向の位置(距離)と、X軸回りのチル
ト角θXと、Y軸回りのチルト角θYとを調整することが
できる。なお、ステージ30直下にチルト装置42側か
ら延びている3つの傾斜計測装置60は、渦電流式セン
サ或いは静電容量センサであり、これらの出力から、ス
テージ30がステージ駆動装置40に対してどの程度傾
斜しているかが正確に分かるようになっている。The stage driving device 40 includes a tilt device 42 for tilting the stage 30 around the X axis and the Y axis, and a translation device 44 for moving the stage 30 together with the tilt device 42 smoothly in the XY plane. . Here, the tilt device 42 includes three support members 42a that house a cylinder inside the bellows and can expand and contract to any length, and a support member driving device 42b that expands and contracts the support member 42a. By adjusting the length of these three support members 42a via the support member driving device 42b, the inclination and the distance of the stage 30 with respect to the irradiation optical system 20 can be finely adjusted as appropriate. That is, the position (distance) of the work W in the Z-axis direction with respect to the irradiation optical system 20, the tilt angle θX around the X-axis, and the tilt angle θY around the Y-axis can be adjusted. The three tilt measuring devices 60 extending from the side of the tilt device 42 directly below the stage 30 are eddy current sensors or capacitance sensors. It is now possible to accurately determine whether the vehicle is inclined to a certain degree.
【0021】図2は、並進装置44の構造を説明する図
である。並進装置44は、それぞれリニアモータ及びリ
ニアベアリングからなる一対のY駆動装置44aと、両
Y駆動装置44aに駆動されてY軸方向に移動するY可
動部44bと、それぞれY可動部44b上に設けられる
とともにリニアモータ及びリニアベアリングからなる一
対のX駆動装置44cと、両X駆動装置44aに駆動さ
れてX軸方法に移動するX可動部44dとを備える。X
可動部44dの上には、チルト装置42やステージ30
が設置される。Y可動部44bの位置は、Y軸エンコー
ダ44fによって検出され、X可動部44dの位置は、
X軸エンコーダ44gによって検出される。各リニアエ
ンコーダ44f、44gの出力は、主制御装置80で監
視されており、ステージ30やワークWのX−Y面内で
の移動量が分かるようになっている。FIG. 2 is a view for explaining the structure of the translation device 44. The translation device 44 is provided on a pair of Y driving devices 44a each composed of a linear motor and a linear bearing, a Y movable portion 44b which is driven by both Y driving devices 44a and moves in the Y axis direction, and a Y movable portion 44b, respectively. And a pair of X drive units 44c each comprising a linear motor and a linear bearing, and an X movable unit 44d driven by both X drive units 44a to move in the X-axis direction. X
The tilt device 42 and the stage 30 are placed on the movable portion 44d.
Is installed. The position of the Y movable portion 44b is detected by the Y axis encoder 44f, and the position of the X movable portion 44d is
It is detected by the X-axis encoder 44g. The outputs of the linear encoders 44f and 44g are monitored by the main controller 80, so that the movement amounts of the stage 30 and the work W in the XY plane can be known.
【0022】図1に戻って、非接触変位計70は、レー
ザ変位計であり、ワークW上の平坦な領域を計測ターゲ
ットTとして検査光DLを入射させる投光手段である投
光部71と、計測ターゲットTからの正反射光RLを受
けてこの正反射光RLの入射位置に関する情報を出力す
る受光手段である受光部72とを備える。投光部71と
受光部72とは、照射光学系20を挟んで対向して配置
される。つまり、投光部71は、照射光学系20の光軸
に対して所定の角度だけ傾いた方向に検査光DLを出射
し、受光部72には、照射光学系20の光軸に対して検
査光DLとは反対の方向に上記所定角度だけ傾いた方向
に進行する反射光RLが入射する。なお、主制御装置8
0は、受光部72で検出された入射位置に関する情報に
基づいて計測ターゲットTの高さに対応する情報を含む
計測値を得る換算手段としても機能し、非接触変位計7
0の一部を構成する。Returning to FIG. 1, the non-contact displacement meter 70 is a laser displacement meter, and a light projecting unit 71 as a light projecting unit for projecting the inspection light DL with a flat area on the workpiece W as a measurement target T. And a light receiving unit 72 that is a light receiving unit that receives the regular reflection light RL from the measurement target T and outputs information on the incident position of the regular reflection light RL. The light projecting unit 71 and the light receiving unit 72 are arranged to face each other with the irradiation optical system 20 interposed therebetween. That is, the light projecting unit 71 emits the inspection light DL in a direction inclined by a predetermined angle with respect to the optical axis of the irradiation optical system 20, and the light receiving unit 72 performs inspection with respect to the optical axis of the irradiation optical system 20. The reflected light RL that travels in the direction opposite to the light DL in the direction inclined by the predetermined angle is incident. Note that the main controller 8
0 also functions as a conversion unit that obtains a measurement value including information corresponding to the height of the measurement target T based on the information on the incident position detected by the light receiving unit 72.
0.
【0023】ここで、投光部71は、検査光を発生する
光源と投光光学系とを備え、透過窓90aを介してワー
クW上の計測ターゲットTに検査光DLのスポット状の
ビームを入射させる。一方、受光部72は、この計測タ
ーゲットTからの反射光RLを集光する結像光学系と集
光後の反射光RLが入射するラインセンサとを備える。
このラインセンサは、X−Z面内で反射光RLの光軸に
垂直な方向に延びており、ワークWの高さ位置がライン
センサからの位置検出信号と線形な関係になることを利
用してワークWの高さ位置の変化を検出する。ただし、
ワークWが照射光学系20の光軸に対して傾いていると
き、非接触変位計70の出力は、ワークWの高さ位置だ
けでなく、ワークWの傾きを反映したものとなってい
る。したがって、後に詳述するが、チルト装置42を利
用して一旦ワークWの傾きを補正してワークWの法線が
照射光学系20の光軸と平行になった時点で、チルト装
置42を構成する3つの支持部材42aを同量だけ伸縮
させてワークWと照射光学系20との間隔を調整するこ
とになる。Here, the light projecting section 71 includes a light source for generating inspection light and a light projection optical system, and applies a spot-like beam of the inspection light DL to the measurement target T on the work W through the transmission window 90a. Make it incident. On the other hand, the light receiving unit 72 includes an imaging optical system that condenses the reflected light RL from the measurement target T and a line sensor that receives the condensed reflected light RL.
The line sensor extends in a direction perpendicular to the optical axis of the reflected light RL in the XZ plane, and utilizes the fact that the height position of the work W has a linear relationship with the position detection signal from the line sensor. To detect a change in the height position of the work W. However,
When the work W is inclined with respect to the optical axis of the irradiation optical system 20, the output of the non-contact displacement meter 70 reflects not only the height position of the work W but also the inclination of the work W. Therefore, as will be described later in detail, the tilt device 42 is configured by using the tilt device 42 and once the inclination of the work W is corrected and the normal line of the work W becomes parallel to the optical axis of the irradiation optical system 20. The distance between the workpiece W and the irradiation optical system 20 is adjusted by expanding and contracting the three supporting members 42a to be the same amount.
【0024】図3は、ワークW上の計測ターゲットTの
配置の一例を説明する図である。図からも明らかなよう
に、計測ターゲットT1、T2、T3は、正三角形の頂点
の位置に配置されており、それぞれがワークW上の加工
領域(図の場合、ワークWの中央)から等距離に設定さ
れている。並進装置44の制御によって、投光部71か
らの検査光DLをワークW上の各計測ターゲットT1、
T2、T3に順次入射させることができる。ワークWの傾
きを補正する際には、各計測ターゲットT1、T2、T3
における受光部72の出力を平均化するようにチルト装
置42を動作させる。なお、各計測ターゲットT1、T
2、T3の配置や個数は、要求される精度等に応じて適宜
変更することができる。特にワークW表面に反り等の変
形がある場合、対象とする加工領域ごとにその近傍で3
つ以上の計測ターゲットを改めて選択する必要がある。
また、以上で説明した計測ターゲットT1、T2、T3
は、単に平坦面であれば足り、正反射光を形成できる限
り、特定のマークを形成する必要はない。FIG. 3 is a diagram for explaining an example of the arrangement of the measurement targets T on the work W. As is clear from the figure, the measurement targets T1, T2, and T3 are arranged at the positions of the vertices of an equilateral triangle, and are each equidistant from the processing area on the work W (the center of the work W in the figure). Is set to Under the control of the translation device 44, the inspection light DL from the light projecting unit 71 is transmitted to each measurement target T1,
Light can be sequentially incident on T2 and T3. When correcting the inclination of the work W, each measurement target T1, T2, T3
The tilt device 42 is operated so as to average the output of the light receiving unit 72 at the time of. In addition, each measurement target T1, T
2. The arrangement and number of T3 can be appropriately changed according to the required accuracy and the like. In particular, when there is deformation such as warpage on the surface of the work W, 3
It is necessary to select one or more measurement targets again.
Further, the measurement targets T1, T2, T3 described above
It is not necessary to form a specific mark as long as it is sufficient to simply form a flat surface and form regular reflection light.
【0025】以下、本実施形態のレーザアニール装置の
動作について説明する。まず、レーザアニール装置のス
テージ30上にワークWを搬送して載置する。次に、ア
ニール用のレーザ光ALを導く照射光学系20に対して
ステージ30上のワークWをアライメントする。次に、
照射光学系20のマスク20bを移動させながら、或い
は照射光学系20に対してステージ30を適宜移動させ
ながら、レーザ光源10からのレーザ光ALをライン状
或いはスポット状にしてワークW上に入射させる。ワー
クW上には、アモルファスSi等の非晶質半導体の薄膜
が形成されており、レーザ光ALの照射及び走査によっ
て半導体の所望領域がアニール、再結晶化され、電気的
特性の優れた半導体薄膜を提供することができる。Hereinafter, the operation of the laser annealing apparatus of the present embodiment will be described. First, the work W is transported and placed on the stage 30 of the laser annealing apparatus. Next, the work W on the stage 30 is aligned with the irradiation optical system 20 that guides the annealing laser beam AL. next,
While moving the mask 20b of the irradiation optical system 20 or appropriately moving the stage 30 with respect to the irradiation optical system 20, the laser light AL from the laser light source 10 is incident on the work W in a line shape or a spot shape. . A thin film of an amorphous semiconductor such as amorphous Si is formed on the work W, and a desired region of the semiconductor is annealed and recrystallized by the irradiation and scanning of the laser beam AL, so that the semiconductor thin film has excellent electric characteristics. Can be provided.
【0026】ステージ30上のワークWの高さ及び傾き
を照射光学系20に対してアライメントする動作につい
てより詳細に説明する。まず、加工領域を中心とする正
三角形の頂点3点を計測ターゲットT1、T2、T3と定
める。並進装置44の制御によってワークWをXY面内
で適宜移動させ、ワークW上の各計測ターゲットT1、
T2、T3を非接触変位計70の計測点に順次移動させ、
投光部71からの検査光DLを各計測ターゲットT1、
T2、T3に入射させる。各計測ターゲットT1、T2、T
3からの反射光RLは、受光部72で入射位置に相当す
る信号に変換される。主制御装置80では、受光部72
からの入射位置に関する信号に基づいて各計測ターゲッ
トT1、T2、T3の高さに関する計測値を得る。3点T
1、T2、T3の計測結果については、いずれにも傾きに
よる誤差が含まれていると考えられるが、ここではそれ
を無視して、3点T1、T2、T3の高さが同じ値になる
ようチルト装置42によりワークWのチルト角θX、θY
を調整する。再び、並進装置44によってワークWをX
Y面内で適宜移動させ、ワークW上の各計測ターゲット
T1、T2、T3について高さに関する計測値を得る。こ
のようにして、3点T1、T2、T3の高さ計測とチルト
角の調整とを繰り返すことにより、傾きによる高さ計測
の誤差は徐々に小さくなる。最終的に3点T1、T2、T
3の計測値が一致した状態では、θX=0、θY=0とな
って傾き0の状態となる。このときのいずれか1点の高
さ計測値がワークW上の加工領域の高さとなる。最後
に、チルト装置42をZステージとして動作させ、目的
の高さになるよまでステージ30すなわちワークWを昇
降させる。The operation of aligning the height and inclination of the work W on the stage 30 with respect to the irradiation optical system 20 will be described in more detail. First, three vertices of a regular triangle centered on the processing area are defined as measurement targets T1, T2, and T3. The work W is appropriately moved in the XY plane by the control of the translation device 44, and each measurement target T1,
T2 and T3 are sequentially moved to the measurement points of the non-contact displacement meter 70,
The inspection light DL from the light projecting unit 71 is applied to each measurement target T1,
The light is incident on T2 and T3. Each measurement target T1, T2, T
The reflected light RL from 3 is converted by the light receiving unit 72 into a signal corresponding to the incident position. In main controller 80, light receiving section 72
The measurement values relating to the heights of the respective measurement targets T1, T2, T3 are obtained based on the signal relating to the incident position from. 3 points T
Regarding the measurement results of T1, T2, and T3, it is considered that errors due to the inclination are included in all of them. However, ignoring them here, the heights of the three points T1, T2, and T3 have the same value. Tilt angle θX, θY of the work W by the tilting device 42
To adjust. Again, the work W is moved by the translation device 44 to X
The measurement target is moved as needed in the Y plane, and a measurement value regarding the height of each of the measurement targets T1, T2, and T3 on the work W is obtained. By repeating the height measurement of the three points T1, T2, and T3 and the adjustment of the tilt angle in this manner, the error of the height measurement due to the inclination gradually decreases. Finally three points T1, T2, T
In a state where the measured values of 3 coincide with each other, θX = 0 and θY = 0, resulting in a state where the inclination is 0. The height measurement value at any one point at this time is the height of the processing area on the work W. Finally, the tilt device 42 is operated as a Z stage, and the stage 30, that is, the work W, is moved up and down until the target height is reached.
【0027】以上実施形態に即してこの発明を説明した
が、この発明は上記実施形態に限定されるものではな
い。例えば、非接触変位計70を3つ以上設けることも
できる。この場合は、各非接触変位計70によってワー
クW上の異なる3を同時に計測することができるように
する。これにより、並進装置44によってワークWを移
動させることなくワークWの傾きを迅速に修正できるよ
うになる。Although the present invention has been described with reference to the embodiment, the present invention is not limited to the above embodiment. For example, three or more non-contact displacement meters 70 can be provided. In this case, different non-contact displacement meters 70 can simultaneously measure different 3 on the work W. Thereby, the inclination of the work W can be quickly corrected without moving the work W by the translation device 44.
【0028】また、上記実施形態では、チルト装置42
をZステージとして動作させたが、Zステージを独立に
設けてワークWのチルト調整と高さ調整とを完全に分離
して行うこともできる。In the above embodiment, the tilt device 42
Is operated as the Z stage, but the Z stage can be provided independently to perform the tilt adjustment and the height adjustment of the work W completely separately.
【0029】また、上記実施形態では、ワークWをガラ
ス基板に半導体薄膜を形成したものとしているが、正反
射光が得られるものであれば、ワークWの素材は問わな
い。In the above embodiment, the work W is formed by forming a semiconductor thin film on a glass substrate. However, the work W may be made of any material as long as it can obtain regular reflection light.
【0030】また、上記の焦点調節装置は、レーザ光A
Lを用いてワークW上の半導体層をアニーリングするレ
ーザアニール装置に組み込んだが、レーザ光源10や照
射光学系20等の構造を適宜変更すれば、半導体材料の
アニールのみならず各種材料の改質、切断、溶着等を可
能にするパルスレーザ加工装置等とすることもできる。In addition, the above-mentioned focus adjusting device uses the laser light A
Although incorporated into a laser annealing apparatus that anneals the semiconductor layer on the work W using L, if the structures of the laser light source 10 and the irradiation optical system 20 are appropriately changed, not only annealing of the semiconductor material but also modification of various materials, A pulse laser processing apparatus or the like that enables cutting, welding, and the like can also be used.
【0031】[0031]
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
に係る焦点調節装置によれば、制御装置が被加工体上に
配置されて同一面内にある3つ以上の異なる計測ターゲ
ットを非接触変位計によって計測した計測値に基づいて
ステージ装置を駆動して被加工体の傾きを調整するの
で、被加工体の傾きを補正しつつ被加工体を照射光学系
に対して位置合わせすることができる。この際、被加工
体上の平坦な領域を計測ターゲットとして用いるので、
被加工体にマークを設ける必要がなく、結果的にマーク
のサーチが不要となる。また、照射光学系を通して計測
を行わないので、照射光学系が特殊なものであっても簡
易に焦点検出を行うことができる。As is apparent from the above description, according to the focus adjusting apparatus of the present invention, the control device is arranged on the workpiece to control three or more different measurement targets in the same plane. Since the inclination of the workpiece is adjusted by driving the stage device based on the measurement value measured by the contact displacement meter, the workpiece is aligned with the irradiation optical system while correcting the inclination of the workpiece. Can be. At this time, since a flat area on the workpiece is used as a measurement target,
There is no need to provide a mark on the workpiece, and consequently no mark search is required. Further, since measurement is not performed through the irradiation optical system, focus detection can be easily performed even if the irradiation optical system is special.
【0032】また、本発明に係る焦点調節装置によれ
ば、非接触変位計によって被加工体上において同一面内
にある3つ以上の異なる平坦な領域を計測ターゲットと
して計測した計測値に基づいて、ステージ装置を駆動し
て被加工体の傾きを調整するので、被加工体の傾きを補
正しつつ被加工体を照射光学系に対して位置合わせする
ことができる。この際、被加工体上の平坦な領域を計測
ターゲットとして用いるので、被加工体にマークを設け
る必要がなく、結果的にマークのサーチが不要となる。
また、照射光学系等の加工手段を通して計測を行わない
ので、照射光学系が特殊なものであっても、簡易に、か
つ、加工作業とは独立して焦点検出を行うことができ
る。Further, according to the focus adjusting apparatus of the present invention, based on measurement values obtained by measuring three or more different flat areas in the same plane on the workpiece by the non-contact displacement meter as measurement targets. Since the tilt of the workpiece is adjusted by driving the stage device, the workpiece can be aligned with the irradiation optical system while correcting the tilt of the workpiece. At this time, since a flat region on the workpiece is used as the measurement target, it is not necessary to provide a mark on the workpiece, and as a result, the search for the mark becomes unnecessary.
Further, since measurement is not performed through processing means such as an irradiation optical system, even if the irradiation optical system is special, focus detection can be performed easily and independently of the processing operation.
【図1】実施形態の焦点調節装置を組み込んだレーザア
ニール装置を説明する図である。FIG. 1 is a diagram illustrating a laser annealing apparatus incorporating a focus adjusting device according to an embodiment.
【図2】図1の装置のステージ駆動機構を説明する図で
ある。FIG. 2 is a diagram illustrating a stage driving mechanism of the apparatus of FIG.
【図3】ワーク上の計測ターゲットの配置例を説明する
図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of arrangement of measurement targets on a workpiece.
10 レーザ光源 20 照射光学系 30 ステージ 40 ステージ駆動装置 42 チルト装置 44 並進装置 50 移動量計測装置 60 傾斜計測装置 70 非接触変位計 71 投光部 72 受光部 80 主制御装置 90 チャンバ DL 検査光 RL 反射光 T 計測ターゲット W ワーク θX,θY チルト角 Reference Signs List 10 laser light source 20 irradiation optical system 30 stage 40 stage drive device 42 tilt device 44 translation device 50 movement amount measurement device 60 inclination measurement device 70 non-contact displacement meter 71 light projecting unit 72 light receiving unit 80 main control device 90 chamber DL inspection light RL Reflected light T Measurement target W Work θX, θY Tilt angle
Claims (3)
るための照射光学系と、 前記被加工体を載置するとともに、前記照射光学系に対
して前記被加工体の位置及び傾きを調整するステージ装
置と、 前記被加工体上の平坦な領域を計測ターゲットとして検
査光を入射させる投光手段と、前記計測ターゲットから
の正反射光を受けて当該正反射光の入射位置に関する情
報を出力する受光手段と、前記入射位置に関する情報に
基づいて前記計測ターゲットの高さに対応する情報を含
む計測値を得る換算手段とを備える非接触変位計と、 前記被加工体上に配置されて同一面内にある3つ以上の
異なる計測ターゲットを前記非接触変位計によって計測
した計測値に基づいて前記ステージ装置を駆動して前記
被加工体の傾きと位置を調整する制御装置とを備える焦
点調節装置。1. An irradiation optical system for irradiating a processing light to a processing object in a predetermined state, and a position and an inclination of the processing object with respect to the irradiation optical system while mounting the processing object. A stage device for adjusting the distance, a light projecting unit for projecting inspection light with a flat area on the workpiece as a measurement target, and information on an incident position of the regular reflection light upon receiving regular reflection light from the measurement target. A non-contact displacement meter, comprising: a light receiving unit that outputs a measured value; and a conversion unit that obtains a measurement value including information corresponding to the height of the measurement target based on the information on the incident position. A control device for adjusting the inclination and position of the workpiece by driving the stage device based on the measurement values measured by the non-contact displacement meter on three or more different measurement targets in the same plane. Focusing device comprising:
って計測した3点以上の前記計測値が等しくなるよう
に、前記ステージ装置を駆動して前記被加工体の傾きと
位置を調整することを特徴とする請求項1記載の焦点調
節装置。2. The control device drives the stage device to adjust the inclination and the position of the workpiece so that the measured values at three or more points measured by the non-contact displacement meter become equal. The focus adjusting device according to claim 1, wherein:
記計測ターゲットからの正反射光を受けるとともに当該
正反射光の入射位置に関する情報に基づいて前記計測タ
ーゲットの高さに対応する情報を含む計測値を得る前記
非接触変位計によって、ステージ装置により加工光の照
射位置に配置される被加工体上において同一面内にある
3つ以上の異なる平坦な領域を前記計測ターゲットとし
て計測した計測値に基づいて、前記ステージ装置を駆動
して前記被加工体の傾きと位置を調整する焦点調節方
法。3. A measurement including making inspection light incident on a measurement target to receive specularly reflected light from the measurement target, and including information corresponding to a height of the measurement target based on information on an incident position of the specularly reflected light. By the non-contact displacement meter that obtains a value, a measurement value obtained by measuring three or more different flat areas in the same plane on the workpiece placed at the irradiation position of the processing light by the stage device as the measurement target A focus adjustment method for adjusting the tilt and the position of the workpiece by driving the stage device based on the information.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16136199A JP2000349043A (en) | 1999-06-08 | 1999-06-08 | Precise focusing method for rectangular beam |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16136199A JP2000349043A (en) | 1999-06-08 | 1999-06-08 | Precise focusing method for rectangular beam |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000349043A true JP2000349043A (en) | 2000-12-15 |
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ID=15733636
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16136199A Pending JP2000349043A (en) | 1999-06-08 | 1999-06-08 | Precise focusing method for rectangular beam |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000349043A (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007019529A (en) * | 2006-08-25 | 2007-01-25 | Nec Corp | Semiconductor thin film forming equipment |
| JP2007260885A (en) * | 2006-03-30 | 2007-10-11 | Hiroshima Univ | Tool holder tilt detection method and tilt detection apparatus for machine tools |
| JP2010502005A (en) * | 2006-08-24 | 2010-01-21 | カール ザイス インダストリエル メステクニーク ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | Method and apparatus for aligning a flat table surface |
| JP2013149924A (en) * | 2012-01-23 | 2013-08-01 | Japan Display Central Co Ltd | Laser annealing apparatus |
| JP2017185511A (en) * | 2016-04-04 | 2017-10-12 | 三菱重工業株式会社 | Laser processing method and laser processing device |
| CN114485461A (en) * | 2021-12-29 | 2022-05-13 | 麦克奥迪实业集团有限公司 | Method for accelerating scanning speed of digital slice scanner |
-
1999
- 1999-06-08 JP JP16136199A patent/JP2000349043A/en active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007260885A (en) * | 2006-03-30 | 2007-10-11 | Hiroshima Univ | Tool holder tilt detection method and tilt detection apparatus for machine tools |
| JP2010502005A (en) * | 2006-08-24 | 2010-01-21 | カール ザイス インダストリエル メステクニーク ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | Method and apparatus for aligning a flat table surface |
| JP2007019529A (en) * | 2006-08-25 | 2007-01-25 | Nec Corp | Semiconductor thin film forming equipment |
| JP2013149924A (en) * | 2012-01-23 | 2013-08-01 | Japan Display Central Co Ltd | Laser annealing apparatus |
| JP2017185511A (en) * | 2016-04-04 | 2017-10-12 | 三菱重工業株式会社 | Laser processing method and laser processing device |
| CN114485461A (en) * | 2021-12-29 | 2022-05-13 | 麦克奥迪实业集团有限公司 | Method for accelerating scanning speed of digital slice scanner |
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