JPH10335256A - 液晶基板のレーザアニーリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 真空チャンバ内の液晶基板を回動することな
く、方向の異なる選択照射を可能とする。 【解決手段】 液晶基板１６長尺ビーム照射方向に合わ
せて、ホモジナイザ１２を回動し、該ホモジナイザ１２
の回動に合わせて、ビーム断面方向変更用光学系７１
で、ホモジナイザ１２に入射するレーザ光１０の断面方
向を変更する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶基板のレーザ
アニーリング装置に係り、特に、アモルファスシリコン
の液晶基板に、レーザビームを照射してアニーリング
し、ポリシリコンに改質する際に用いるのに好適な、改
質が必要な部分に選択的にレーザビームを照射可能な、
液晶基板のレーザアニーリング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】アモルファスシリコンの液晶基板にレー
ザビームを照射してアニーリングし、ポリシリコンに改
質することが行われている。このレーザビーム照射に際
して、従来は、例えば図１２に示す如く、断面形状が縦
３５ｍｍ×横２５ｍｍのエキシマレーザ光１０を、全反
射ミラー１１及び方向性を有するホモジナイザ１２を通
して、例えば幅１ｍｍ×長さ２００ｍｍの長尺ビーム１
４に変形し、これを液晶基板１６に照射して、そのアニ
ーリングを行うようにしていた。具体的には、図１３に
示す如く、長尺ビーム１４が幅方向に例えば９０％オー
バーラップするように、液晶基板１６を例えば０．１ｍ
ｍずつ矢印Ａ方向に送りながら、液晶基板１６の全面に
レーザビームを照射するようにしていた。

【０００３】しかしながら、この全面照射では、オーバ
ーラップライン１８の痕跡が、例えば０．１ｍｍ刻みの
縞として残り、これが最終のディスプレイ画面で、雨の
ような模様に現われる現象となるため、不良品を多く出
していた。

【０００４】そこで、図１４に示すような、例えばディ
スプレイを６枚取る６枚取りの液晶基板１６において、
ディスプレイ表示部２０は、アモルファスシリコンのま
まで問題はなく、スイッチングさせる周辺駆動回路部２
２のみポリシリコン化すればよいことに着目して、周辺
駆動回路部２２のみにレーザビームを選択的に照射し
て、無駄な照射を無くし、効率化すると共に、前記オー
バーラップライン１８の発生を防止することが考えられ
る。

【０００５】一方、このような選択照射を行う場合に
は、周辺駆動回路部２２の方向が、ディスプレイ表示部
２０の上下と左右で９０°異なるため、長尺ビーム１４
の照射方向も、これに合わせて、９０°変える必要があ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
全面照射時のように、ホモジナイザ１２を含む光学系は
固定したまま、液晶基板１６側を移動（９０°回動）す
るようにしたのでは、液晶基板１６が収納された真空チ
ャンバ内に回動機構を設ける必要があり、真空チャンバ
がコンタミネーションにより汚れてしまう可能性があ
る。又、ステッピングモータやエンコーダ等を含む回動
機構は、高温（真空チャンバ内は４００℃程度になる）
に弱く、劣化を早く起こし、精度劣化も生じる等の問題
点が考えられる。

【０００７】本発明は、前記従来の問題点を解消するべ
くなされたもので、真空チャンバ内に置かれる液晶基板
側を回動させることなく、方向の異なる選択照射を可能
にすることを課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、断面形状に異
方性があるレーザビームを、方向性を有するホモジナイ
ザを通して液晶基板に照射し、アニーリングを行う液晶
基板のレーザアニーリング装置において、液晶基板への
レーザビーム照射方向に合わせて、ホモジナイザを回動
するホモジナイザ回動機構と、該ホモジナイザの回動に
合わせて、ホモジナイザに入射するレーザビームの断面
方向を変更するためのビーム断面方向変更用光学系とを
備えることにより、前記課題を解決したものである。

【０００９】又、前記ビーム断面方向変更用光学系を、
レーザビームの光路中に出入れ可能な全反射ミラーを用
いて構成し、ビーム断面方向を９０°変更可能としたも
のである。

【００１０】更に、液晶基板固定方向の基準方向からの
ずれに対応して、前記全反射ミラーの反射面を微調整可
能としたものである。

【００１１】又、液晶基板固定方向の基準方向からのず
れを検知する手段を、前記ホモジナイザと共に回動する
ように設けたものである。

【００１２】

【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。

【００１３】本実施形態の全体構成を、図１（正面から
見た断面図）、図２（側面から見た断面図）、図３（上
面から見た中央部の断面図）、図４（上面から見た拡大
図）に示す。

【００１４】アニーリングの対象である液晶基板１６
は、例えばボールねじ２８によってＸ軸方向（液晶基板
１６の長手方向、図１３のＡ方向）に移動可能なキャリ
ア３０上に配設されたヒータ３２上に配置されている。
この液晶基板１６、ヒータ３２及びキャリア３０は、共
に、真空チャンバ３４内に収容されている。真空チャン
バ３４は、架台３６の上に載せられ、その上面のホモジ
ナイザ１２と対向する位置には、長尺ビームを通過させ
るためのウィンドウ３８が設けられている。

【００１５】真空チャンバ３４上方の液晶基板１６と対
向する位置には、従来と同様のホモジナイザ１２が設け
られている。このホモジナイザ１２は、図２に示す如
く、上部のクロスローラベアリング４２及び下部の玉軸
受４４によって外筒４０内に回動自在に支持された内筒
４６に固定され、回動自在とされている。前記内筒４６
は、その上端に取り付けられた大プーリ４８、前記外筒
４０の側面に取り付けられたサーボモータ５０によって
回動される小プーリ５２、及び、大プーリ４８と小プー
リ５２間に掛け渡されたスチールベルト５４により、サ
ーボモータ５０の回転に応じてバックラッシュなしで回
動するようにされている。

【００１６】前記外筒４０の側面は、図１に示す如く、
移動ベース５８に取り付けられ、Ｙ軸フレーム６０に固
定されたＹ軸ベース６２の端部に固定されたサーボモー
タ６４（図２参照）により回転駆動されるボールねじ６
８によって、Ｙ軸方向に移動可能とされている。従っ
て、サーボモータ６４を回転することによって、液晶基
板１６に対する長尺ビームのＹ軸方向の照射位置を変え
ることができる。

【００１７】前記外筒４０の上面には光学系ベース７０
が配設され、該光学系ベース７０の上に、図４に示す如
く、ホモジナイザ１２の回動に合わせてホモジナイザに
入射するレーザビームの断面方向を変更するための、５
つの全反射ミラー（以下、単にミラーと称する）７２、
７４、７６、７８、８０を含むビーム断面変更用光学系
７１が設けられている。

【００１８】前記ミラーのうち、ミラー７２、７４、７
６は、水平方向に入射するレーザ光１０を同じ水平面内
で９０°方向に反射するようにされ、前記ミラー７８、
８０は、水平面内を進んできたレーザ光をホモジナイザ
１２向けて下方向に反射するようにされている。

【００１９】前記ミラー７２は、図５に詳細に示す如
く、一対のガイドロッド８３にガイドされ、中央の細長
いエアシリンダ８４によって前後動（図４の矢印Ｂ方
向）に移動可能な直進ステージ８２上に載置されてい
る。このミラー７２の反射面の角度は、マイクロメータ
ヘッド７３により微調整可能とされている。

【００２０】前記ミラー７４、７６は、図６にミラー７
４で例示する如く、マイクロメータヘッド７５（７７）
及びエンコーダ付モータ９４（９８）によって、反射面
のあおり角度が微調整可能とされると共に、エンコーダ
付モータ１００（１０２）によって、前後位置が調整可
能なステージ１０４（１０６）上に載置されている。

【００２１】前記ミラー７８、８０は、図７にミラー７
８で例示する如く、一対のガイドロッド８７（９１）に
ガイドされ、中央の細長いエアシリンダ８８（９２）に
よって前後動（ミラー７８は図４の矢印Ｃ方向、ミラー
８０は同じく矢印Ｄ方向）に移動可能とされた直進ステ
ージ８６（９０）上に、下向き４５°の角度で固定され
ている。このミラー８６、９０の反射面の角度は、マイ
クロメータヘッド７９（８１）により微調整可能とされ
ている。

【００２２】前記ミラー７２、７８は、例えばホモジナ
イザ１２の方向が０°であるときに、図８に示す如く、
エアシリンダ８４、８８によってレーザ光１０の光路中
に挿入されて、レーザ光１０を、それぞれミラー７４及
びホモジナイザ１２の方向に反射し、一方、ホモジナイ
ザ１２の方向が９０°であるときは、レーザ光１０の光
路から退避するようにされている。

【００２３】前記ミラー８０は、例えばホモジナイザ１
２の方向が９０°であるときに、図９に示す如く、レー
ザ光の光路中に挿入され、ミラー７６によって反射され
てきたレーザ光を、下方のホモジナイザ１２方向に反射
するようにされている。一方、ホモジナイザ１２の方向
が０°であるときには、レーザ光１０の光路から退避す
るようにされている。

【００２４】前記内筒４６のホモジナイザ１２先端近傍
には、図２に示すように、液晶基板１６に設けられた、
図１４に示したようなアライメントマーク２４を検出す
るための、一対のＣＣＴＶ鏡筒１０８、１１０が並設さ
れている。

【００２５】以下実施形態の作用を説明する。

【００２６】図８に示す如く、液晶基板１６の幅方向に
長い長尺ビーム１４を照射する場合、即ち、ホモジナイ
ザ１２の方向が０°である場合には、図４に示した如
く、エアシリンダ９２によりミラー８０を後退させる一
方、エアシリンダ８４、８８により、ミラー７２、７８
を前進させ、レーザ光１０の光路中に挿入する。する
と、レーザ光１０は、図８に示した如く、ミラー７２、
７４、７８で反射され、ホモジナイザ１２の方向、即
ち、形成すべき長尺ビーム１４の長手方向と断面形状が
合った状態で、ホモジナイザ１２に入射する。

【００２７】一方、液晶基板１６の長手方向に長い長尺
ビーム１４を照射したい場合には、エアシリンダ８４、
８８によりミラー７２、７８を後退させる一方、エアシ
リンダ９２によりミラー８０を前進させる。すると、図
９に示す如く、レーザ光１０はミラー７６、８０で反射
され、ホモジナイザ１２の方向、即ち、長尺ビーム１４
の長手方向と断面形状が合った状態で、ホモジナイザ１
２に入射する。

【００２８】従って、真空チャンバ３４内にあり、回動
することが困難な液晶基板１６を回動することなく、液
晶基板１６上の照射方向の変化に合わせて、ホモジナイ
ザ１２の回動角度、及び、これに入射するレーザ光１０
の断面形状を調整することができる。

【００２９】なお、実際のレーザ照射に際しては、図１
０に示す如く、液晶基板１６がキャリア３０上の基準方
向（Ｘ）からずれて配置されることがある。この場合に
は、ＣＣＴＶ鏡筒１０８、１１０を介して検出されるア
ライメントマーク２４の位置に合わせて、内筒４６、即
ち、ホモジナイザ１２を角度θだけ回動し、ホモジナイ
ザ１２によって形成される長尺ビーム１４の照射方向を
液晶基板１６の照射位置と合わせることができるが、光
学系７１によって形成されるレーザ光１０のホモジナイ
ザ１２に対する入射角度は若干ずれてしまう。そこで、
図１１に示す如く、まずエンコーダ付モータ９４、９８
によってミラー７４（方向０°の場合）、又はミラー７
６（方向９０°の場合）のあおり角度を調整し、次い
で、このあおり調整によってずれた位置を、エンコーダ
付モータ１００、１０２によってミラー７４、７６の前
後位置を調整することにより、アライメント調整による
ホモジナイザ１２の微少回動に合わせて、これに入射す
るレーザ光の断面形状を微少調整することができる。

【００３０】本実施形態においては、５枚のミラー７
２、７４、７６、７８、８０を用いて、ホモジナイザ１
２の方向が０°、９０°の場合で、レーザ光の光路長が
変わらないようにしているので、レーザ光の断面サイズ
が光路長によって変化する場合でも、高精度の照射を行
うことができる。

【００３１】本実施形態においては、ホモジナイザの回
動に合わせて、ホモジナイザに入射するレーザビームの
断面方向を変更するためのビーム断面方向変更用光学系
を、５枚のミラーを用いて構成しているので、構成が簡
略である。なお、ビーム断面方向変更用光学系の構成
は、これに限定されず、ミラーの数を変えたり、プリズ
ムを用いたりすることも可能である。

【００３２】

【発明の効果】本発明によれば、液晶基板を回動するこ
となく、方向の異なる選択照射が可能になる。従って、
真空チャンバ内に液晶基板を回動するための機構を設け
る必要がなく、真空チャンバ内のコンタミネーションを
防止することができる。又、高温の真空チャンバ内に回
転機構を設けた場合の回転機構の寿命劣化や、精度低下
を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る液晶基板のレーザアニーリング装
置の実施形態の全体構成を示す、正面から見た断面図

【図２】同じく側面から見た断面図

【図３】同じく上面から見た中央部の断面図

【図４】同じくビーム断面方向変更用光学系の構成を示
す拡大上面図

【図５】前記光学系の一部のミラーの取付状態を示す斜
視図

【図６】同じく他のミラーの取付状態を示す斜視図

【図７】同じく更に他のミラーの取付状態を示す斜視図

【図８】ホモジナイザの方向が０°のときのレーザ光の
照射状態を示す要部斜視図

【図９】ホモジナイザの方向が９０°であるときのレー
ザ光の照射状況を示す要部斜視図

【図１０】前記実施形態のアライメント調整方法を説明
するための平面図

【図１１】同じく、アライメント調整に合わせてレーザ
断面形状を微調整する方法を説明する線図

【図１２】ホモジナイザと液晶基板の関係の例を示す斜
視図

【図１３】従来の全面照射方法を説明するための平面図

【図１４】液晶基板におけるディスプレイ表示部と周辺
駆動回路部の例を示す平面図

【符号の説明】

１０…レーザ光 １２…ホモジナイザ １４…長尺ビーム １６…液晶基板 ２０…ディスプレイ表示部 ２２…周辺駆動回路部 ２４…アライメントマーク ３０…キャリア ３２…ヒータ ３４…真空チャンバ ３６…架台 ４０…外筒 ４６…内筒 ４８、５２…プーリ ５０、６４…サーボモータ ５４…スチールベルト ５６…直進ガイド ５８…移動ベース ６０…Ｙ軸フレーム ６２…Ｙ軸ベース ７０…光学系ベース ７１…ビーム断面方向変更用光学系 ７２、７４、７６、７８、８０…全反射ミラー ８２、８６、９０、１０４、１０６…ステージ ９４、９８、１００、１０２…エンコーダ付モータ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】断面形状に異方性があるレーザビームを、
   方向性を有するホモジナイザを通して液晶基板に照射
   し、アニーリングを行う液晶基板のレーザアニーリング
   装置において、 液晶基板へのレーザビーム照射方向に合わせて、ホモジ
   ナイザを回動するホモジナイザ回動機構と、 該ホモジナイザの回動に合わせて、ホモジナイザに入射
   するレーザビームの断面方向を変更するためのビーム断
   面方向変更用光学系とを備え、 液晶基板を回動することなく、方向の異なる選択照射を
   可能にしたことを特徴とする液晶基板のレーザアニーリ
   ング装置。
2. 【請求項２】請求項１において、前記ビーム断面方向変
   更用光学系が、レーザビームの光路中に出入れ可能な全
   反射ミラーを用いて構成され、ビーム断面方向を９０°
   変更可能とされていることを特徴とする液晶基板のレー
   ザアニーリング装置。
3. 【請求項３】請求項２において、液晶基板固定方向の基
   準方向からのずれに対応して、前記全反射ミラーの反射
   面が微調整可能とされていることを特徴とする液晶基板
   のレーザアニーリング装置。
4. 【請求項４】請求項１において、液晶基板固定方向の基
   準方向からのずれを検知する手段が、前記ホモジナイザ
   と共に回動するように設けられていることを特徴とする
   液晶基板のレーザアニーリング装置。