JP2000012484A

JP2000012484A - レーザアニール装置

Info

Publication number: JP2000012484A
Application number: JP10178918A
Authority: JP
Inventors: Shuichi Fujikawa; 周一藤川; Keisuke Furuta; 啓介古田; Yoko Morita; 陽子森田; Susumu Konno; 進今野; Tetsuo Kojima; 哲夫小島; Kenji Yoshizawa; 憲治吉沢
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1998-06-25
Filing date: 1998-06-25
Publication date: 2000-01-14

Abstract

(57)【要約】【課題】簡単な構成のもとで品質に優れたアニーリン
グを行うことを可能にしたレーザアニール装置を得る。【解決手段】可視域に波長を有する第１のパルスレー
ザ光２を発生するパルスレーザ光源１と、第１のパルス
レーザ光２が入射され、第１のパルスレーザ光２の一部
を波長変換して、紫外域に波長を有する２倍高調波であ
る第２のパルスレーザ光６を第１のパルスレーザ光２と
同軸上に重畳させて出射する第２パルスレーザ光発生手
段である非線形光学素子１０とを備え、重畳された第１
のパルスレーザ光２および第２のパルスレーザ光６を被
照射物９に照射できるようにした。被照射物９上におい
て、第１のパルスレーザ光の照射領域が第２のパルスレ
ーザ光の照射領域を包含するようにレーザ光が照射され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、アモルファスシ
リコンの溶融多結晶化や、ＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎ
Ｏｘｉｄｅ）膜の再結晶化による導電性改善等に使用
するレーザアニール装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のレーザアニール装置の例として、
特開昭５６−２９３２３号公報に示されたレーザアニー
ル装置が知られている。図１０は特開昭５６−２９３２
３号公報に示されている従来のレーザアニール装置の構
成を示すブロック図である。図において、Ｑスイッチ固
体レーザであるパルスレーザ光源１は、Ｑスイッチによ
りパルス化された基本波光である第１のパルスレーザ光
２を発生する。３は第１のパルスレーザ光２の光路を２
方向に分岐するためのビームスプリッタ、４はビームス
プリッタ３で２方向に分岐された第１のパルスレーザ光
２のうち一方の光路を延長する遅延光学系、５は第１の
パルスレーザ光２の光周波数を逓倍する光周波数逓倍
器、６はビームスプリッタ３で分岐されたもう一方の第
１のパルスレーザ光２の光周波数を光周波数逓倍器５に
より逓倍した高調波光である第２のパルスレーザ光であ
る。７は４５゜入射の基本波光である第１のパルスレー
ザ光２を透過し４５゜入射の高調波光である第２のパル
スレーザ光６を反射する２色性ビームスプリッタ、８は
集光照射光学系、９は被照射試料である。

【０００３】次に動作について説明する。パルスレーザ
光源１は、Ｑスイッチによりパルス化された基本波光で
ある第１のパルスレーザ光２を発生する。パルスレーザ
光源１を出射した第１のパルスレーザ光２は、ビームス
プリッタ３により２方向に分岐される。ビームスプリッ
タ３を透過する第１のパルスレーザ光２は遅延光学系４
に入射し、一定の時間遅れをもって遅延光学系４から出
射し２色性ビームスプリッタ７に到達する。一方、ビー
ムスプリッタ３によって直角方向に反射された第１のパ
ルスレーザ光２は光周波数逓倍器５に入射し、第１のパ
ルスレーザ光２の一部は光周波数が逓倍された第２のパ
ルスレーザ光６に変換され、２色性ビームスプリッタ７
に到達する。２色性ビームスプリッタ７は、４５゜入射
の第１のパルスレーザ光２に対しては透過、４５゜入射
の高調波光である第２のパルスレーザ光６に対しては反
射するように形成されているため、遅延光学系４によっ
て遅延された第１のパルスレーザ光２の光路と光周波数
逓倍器により光周波数が逓倍された第２のパルスレーザ
光６の光路は合成され、第１のパルスレーザ光２および
第２のパルスレーザ光６はともに集光照射光学系８に入
射する。集光照射光学系８によって、第１のパルスレー
ザ光２および第２のパルスレーザ光６はともに集光パタ
ンが被照射試料９の照射領域に整合するよう調整され、
被照射試料９を照射する。なお、遅延光学系４によって
第１のパルスレーザ光２にもたらされる時間遅れは、少
なくとも基本波光である第１のパルスレーザ光２の２パ
ルス分の時間幅以上となるよう設定されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来のレーザアニール
装置は上記のように構成されており、基本波光と高調波
光とが異なる光路を有するため、光学部品等の装置構成
要素が多く、装置コストが高価になるという課題があっ
た。また、装置構成要素が多いばかりでなく、一旦分岐
した光路を再度正確に合成する必要があるため、光路調
整が複雑かつ難しく、メンテナンス性が低いという課題
あった。

【０００５】また、基本波と高調波光とのタイミング調
整のため、別個に遅延光学系を設けているため、コスト
増大の一因になるばかりでなく、能動的に基本波光と高
調波光のタイミングを調整する必要があるため、装置の
調整要素が増加し、メンテナンス性低下の一因になると
いう課題があった。

【０００６】また、光路の分岐や遅延光学系の設置によ
って、Ｑスイッチ固体レーザを出射した基本波光が被照
射試料へ至るまでに通過する光学素子の数は非常に多
く、各光学素子における光損失によりレーザ光の利用効
率が低下するという課題があった。

【０００７】また、光周波数逓倍器において高調波光に
変換されなかった基本波光は、２色性ビームスプリッタ
７において被照射試料９の方向に直角に折り曲げられる
ことなく透過するため、レーザ光利用効率低下の一因に
なるという課題があった。

【０００８】また、Ｑスイッチ固体レーザの基本波光
は、通常、赤外域に波長を有するため、被照射試料とし
てシリコンを用いたアニーリングを行う場合、基本波光
の吸収係数は非常に低く、被照射試料に対し熱的な影響
をほとんど与えることなく、被照射試料を透過、もしく
は被照射試料表面で反射してしまい、効果的なアニーリ
ングを行うことが困難であるという課題があった。

【０００９】この発明は、このような課題を解決するた
めになされたもので、簡単な構成により品質の優れたア
ニーリングを行うことが可能なレーザアニール装置を得
ることを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明に係るレーザア
ニール装置は、可視域に波長を有する第１のパルスレー
ザ光を発生する第１パルスレーザ光発生手段と、第１の
パルスレーザ光が入射され、第１のパルスレーザ光の一
部を波長変換して、紫外域に波長を有する第２のパルス
レーザ光を第１のパルスレーザ光と同軸上に重畳させて
出射する第２パルスレーザ光発生手段とを備え、重畳さ
れた第１のパルスレーザ光および第２のパルスレーザ光
を被照射物に照射できるようにしたものである。

【００１１】この発明に係るレーザアニール装置は、第
２パルスレーザ光発生手段が第１のパルスレーザ光の２
倍高調波を発生することを特徴とするものである。

【００１２】この発明に係るレーザアニール装置は、第
１パルスレーザ光発生手段が、固体素子を活性媒質とし
て用い、第１のパルスレーザ光として第２高調波を発生
する固体レーザであることを特徴とするものである。

【００１３】この発明に係るレーザアニール装置は、第
１パルスレーザ光発生手段が、第１のパルスレーザ光と
して第２高調波を発生する共振器内部波長変換手段を備
えた固体レーザであることを特徴とするものである。

【００１４】この発明に係るレーザアニール装置は、第
１のパルスレーザ光発生手段が、第１のパルスレーザ光
として第２高調波を発生するＱスイッチによりパルス化
された固体レーザであることを特徴とするものである。

【００１５】この発明に係るレーザアニール装置は、重
畳された第１のパルスレーザ光および第２のパルスレー
ザ光を集光して、被照射物上に照射させ、第１のパルス
レーザ光の照射領域が第２のパルスレーザ光の照射領域
より広く、第２のパルスレーザ光の照射領域は、第１の
パルスレーザ光の照射領域内に位置するようにする集光
手段を備えることを特徴とするものである。

【００１６】

【発明の実施の形態】実施の形態１．この発明の実施の
形態であるレーザアニール装置の構成を示すブロック図
を図１に示す。図１において、図中、図１０と同一符号
は同一部分もしくは相当部分を示している。図１におい
て、パルスレーザ光源１は可視域の波長を有する第１の
パルスレーザ光２を発生させる第１のパルスレーザ発光
手段である。第１のパルスレーザ光２の光路内には、第
１のパルスレーザ光の一部を波長変換して、紫外域に波
長を有する第２のパルスレーザ光を第１のパルスレーザ
光と同軸上に重畳させて出射する第２パルスレーザ光発
生手段である非線形光学素子１０が設けられている。パ
ルスレーザ光源１と非線形光学素子１０との間には、第
１のパルスレーザ光２を集光し、非線形光学素子１０の
入射時の第１のパルスレーザ光２の光強度を高め、紫外
光への波長変換効率の向上を図るための集光レンズ１１
が設けられている。非線形光学素子１０と被照射物であ
る被照射試料９との間には、非線形光学素子１０から出
射した第１のパルスレーザ光２および第２のパルスレー
ザ光６の進行方向を直角に折り曲げるベンドミラー１
２、第１のパルスレーザ光２および第２のパルスレーザ
光６のビーム径およびビーム広がり角を調整するための
ビーム調整光学系１３および第１のパルスレーザ光２、
第２のパルスレーザ光６を集光して、その集光パタンが
被照射試料９の照射領域に整合するよう調整でき、被照
射試料９に照射できる集光手段である集光照射光学系８
が、第１のパルスレーザ光２および第２のパルスレーザ
光６の進行方向に向かって直列に設けられている。被照
射試料９は、ステージ１４上に設置されるようになって
おり、ステージ１４によって、上下、左右に移動できる
ようになっている。

【００１７】この発明の実施の形態のパルスレーザ光源
１は、可視域にある発振波長５１５ｎｍのアルゴンイオ
ンレーザを用い、Ｑスイッチでパルス化して第１のパル
スレーザ光２を発生させている。非線形光学素子１０
は、β−ＢＢＯ（βーＢａＢ_２Ｏ_４、ベータバリウムボ
レイト）結晶を使用しており、波長５１５ｎｍの光であ
る第１のパルスレーザ光２を入射し、第１のパルスレー
ザ光２の２倍高調波である第２のパルスレーザ光６を発
生する際、位相整合条件が満たされるようβ−ＢＢＯ結
晶の表面がカットされている。従って、第２のパルスレ
ーザ光６は、波長２５８ｎｍの紫外光となる。また、図
には示していないが非線形光学素子１０には温度および
設置角度に応じた調整手段が設けられている。被照射試
料９はアモルファスシリコン膜で、レーザ光を照射する
ことにより溶融再結晶化しポリシリコン膜を形成する。

【００１８】次に動作を説明する。パルスレ一ザ光源１
を出射した第１のパルスレーザ光２は、集光レンズ１１
により集光され、非線形光学素子１０に入射する。非線
形光学素子１０は、前述したように２倍高調波発生時に
位相整合条件が満たされるようカットされているため、
非線形光学素子１０へ入射した第１のパルスレーザ光２
の一部は２倍高調波へ波長変換され、紫外域に波長を有
する第２のパルスレーザ光となる。第２のパルスレーザ
光は、第１のパルスレーザ光２の光路に沿って発生する
ため、ウォークオフによる進行方向のずれを無視すれ
ば、第２のパルスレーザ光６は、第１のパルスレーザ光
２の同軸上に発生するものとみなすことができる。

【００１９】非線形光学素子１０を出射した第１のパル
スレーザ光２および第２のパルスレーザ光６は、同一の
ベンドミラー１２により直角に折り曲げられ、ビーム調
整光学系１３に入射する。ビーム調整光学系１３は複数
の円筒凸レンズおよび円筒凹レンズから構成されてお
り、第１のパルスレーザ光２および第２のパルスレーザ
光６のビーム径を拡大するとともに、ビーム広がり角を
低減させる。

【００２０】集光照射光学系８に入射した第１のパルス
レーザ光２および第２のパルスレーザ光６は、線状に集
光される。ここで、第１のパルスレーザ光２と第２のパ
ルスレーザ光６は、波長が異なるため色収差を生じ、集
光点が異なる。この実施の形態においては、紫外域に波
長を有する第２のパルスレーザ光６の集光点が、被照射
試料９上に位置するようにステージ１４によって被照射
試料９の高さが調整されている。従って、第１のパルス
レーザ光２は十分集光されていない状態で、第２のパル
スレーザ光６は集光された状態で被照射試料９を照射す
る。

【００２１】図２乃至図４は、この発明の実施の形態に
係るレーザアニール装置の第１のパルスレーザ光あるい
は第２のパルスレーザ光の光強度の時間変化を示すグラ
フである。図において、光強度を示す縦軸の単位は任意
の単位（ａｒｂｉｔｒａｒｙｕｎｉｔ）を用いている。
図２は非線形光学素子１０に入射する前の第１のパルス
レーザ光２の光強度の時間変化を示し、図３は非線形光
学素子１０に入射した後の第１のパルスレーザ光２の光
強度の時間変化を示し、図４は非線形光学素子１０で発
生した第２のパルスレーザ光６の光強度の時間変化を示
している。この実施の形態においては、Ｑスイッチを用
いてレーザをパルス化しているため、非線形光学素子１
０入射前の第１のパルスレーザ光２の光強度は、急速に
立ち上がり、最大光強度到達後なだらかに減少する波形
を示している。従って、最大光強度到達時の時間位置は
第１のパルスレーザ光２の光強度の時間変化を示すパル
ス時間波形の前半に位置している。

【００２２】第２のパルスレーザ光６は第１のパルスレ
ーザ光２の２倍高調波であり、この２倍高調波を発生す
る際の２倍高調波への波長変換効率は、理論的には非線
形光学素子１０に入射する被波長変換光（ここでは、第
１のパルスレーザ光２）の光強度の２乗に比例する。従
って、図２において、非線形光学素子１０へ入射する第
１のパルスレーザ光２において、最大光強度近傍の光は
他の領域に比べ２倍高調波へ変換される割合が高く、光
強度の低い領域の光は２倍高調波へ変換される割合が低
くなる。この結果、非線形光学素子１０出射後の第１の
パルスレーザ光２の時間波形は、非線形光学素子１０入
射以前の時間波形に比べ、最大光強度近傍の光強度の減
少が顕著となり、外見上半値全幅が長くなる。この実施
の形態においては、第１のパルスレーザ光２の半値全幅
は、非線形光学素子１０通過前後で、７０ｎｓ程度（図
２参照）から１２０ｎｓ程度（図３参照）と長くなる。

【００２３】第１のパルスレーザ光２の２倍高調波であ
る第２のパルスレーザ光６の光強度は、上述のように第
１のパルスレーザ光２の光強度の２乗に比例するため、
第２のパルスレーザ光６の光強度の時間波形は、図４に
示すように、非線形光学素子１０入射前の第１のパルス
レーザ光２の光強度の高低が強調された波形となる。こ
の結果、第２のパルスレーザ光６のパルス時間幅は、第
１のパルスレーザ光２のパルス時間幅に比べ短い。ま
た、第２のパルスレーザ光６の最大光強度は第１のパル
スレーザ光２の最大光強度に対応するため、第２のパル
スレーザ光６は、時間的に第１のパルスレーザ光２の前
半に位置する。この実施の形態においては、非線形光学
素子１０入射前の第１のパルスレーザ光の半値全幅が７
０ｎｓ程度（図２参照）であるのに対し、第２のパルス
レーザ光６の半値全幅は２０ｎｓ程度（図４参照）とな
っている。

【００２４】この実施の形態においては、第１のパルス
レーザ光２の１０％程度を、第２のパルスレーザ光６へ
変換している。第１のパルスレーザ光２から第２のパル
スレーザ光６への変換割合は、集光レンズ１１の焦点距
離や設置位置により調整することができる。すなわち、
集光レンズ１１の焦点距離や設置位置を変化させること
により、非線形光学素子１０に対する第１のパルスレー
ザ光２の入射強度が変化するので、第１のパルスレーザ
光２から第２のパルスレーザ光６への変換割合が調整さ
れる。

【００２５】この発明の実施の形態に係るレーザアニー
ル装置の被照射試料９上における第１のパルスレーザ光
２と第２のパルスレーザ光６の照射領域であるビームパ
タンを図５に示す。図において、図中、は第１のパルス
レーザ光の照射領域（ビームパタン）３５が、第２のパ
ルスレーザ光６の照射領域（ビームパタン）３６より広
く、第２のパルスレーザ光の照射領域３６は第１のパル
スレーザ光２の照射領域３５内に位置するように集光さ
れている。

【００２６】第２のパルスレーザ光６は、第１のパルス
レーザ光２の２倍高調波であり、第１のパルスレーザ光
２と第２のパルスレーザ光６は波長が異なるため、図５
で示した第１のパルスレーザ光２および第２のパルスレ
ーザ光６の照射領域（ビームパタン）は容易に得ること
ができる。即ち、通常の光学材料には波長によって屈折
率が異なる分散があるため、単一の光学材料を用いて集
光照射光学系８を構成すれば、波長によって集光位置が
異なる色収差が発生する。このため、第２のパルスレー
ザ光６の集光位置に被照射試料９を設置すれば、被照射
試料９は必然的に第１のパルスレーザ光２の集光位置か
らずれ、被照射試料９上での第１のパルスレーザ光６の
照射領域はぼやけたものとなる。この結果、図５で示す
ように第１のパルスレーザ光２の照射領域３５内部に、
第２のパルスレーザ光６の照射領域３６が重なって形成
される。

【００２７】図６乃至８は、この発明の実施の形態に係
るレーザアニール装置の第１のパルスレーザ光２あるい
は第２のパルスレーザ光６を照射した被照射試料である
同一のアモルファスシリコン膜の温度の時間変化を計算
した結果を示すグラフである。図６は非線形光学素子１
０通過後の第１のパルスレーザ光２のみを被照射試料９
に照射した際の被照射試料９の温度の時間変化を示し、
図７は第２のパルスレーザ光６のみを被照射試料９に照
射した際の被照射試料９の温度の時間変化を示し、図８
は、第１のパルスレーザ光２と第２のパルスレーザ光６
を重畳し、被照射試料９に照射した際の被照射試料９の
温度の時間変化を示している。この実施の形態において
は、第１のパルスレーザ光２および第２のパルスレーザ
光６はともに同一光路を介し、非線形光学素子１０から
被照射試料９へ至るため、両者を重畳し被照射試料９に
照射する際の第１のパルスレーザ光２と第２のパルスレ
ーザ光６のタイミングは、非線形光学素子１０における
第２のパルスレーザ光６発生時の第１のパルスレーザ光
２と第２のパルスレーザ光のタイミングが維持される。
従って、図３および図４で示したように、半値全幅１２
０ｎｓ程度の第１のパルスレーザ光２の前半に、半値全
幅２０ｎｓ程度の第２のパルスレーザ光６が時間的に位
置する。

【００２８】第１のパルスレーザ光２の波長５１５ｎｍ
における被照射試料９であるアモルファスシリコンの吸
収係数は、１．０×１０^５ｃｍ^−１程度、第２のパルス
レーザ光６の波長２５８ｎｍにおける被照射試料９であ
るアモルファスシリコンの吸収係数は、１．０×１０^６
ｃｍ^−１程度で、アモルファスシリコンに対する吸収係
数は、第２のパルスレーザ光の方が１桁大きい。ここ
で、物質への光の浸透深さは、その物質の吸収係数が大
きくなるほど浅くなる。このため、第２のパルスレーザ
光６の大部分は、被照射試料９であるアモルファスシリ
コン膜で吸収されるのに比べ、第１のパルスレーザ光２
がアモルファスシリコン膜において吸収される割合は少
ない。

【００２９】図６に示すように、第１のパルスレーザ光
２のみを照射した場合の被照射試料９の温度は、照射開
始とともに比較的緩やかに温度が上昇し、融点に到達す
ることなく減少へ転じているのに対し、図７に示すよう
に、第２のパルスレーザ光６のみを照射した場合には、
照射開始直後から急速に温度が上昇し被照射試料９の融
点に至り、３０〜４０ｎｓ程度の間、融点近傍の一定温
度を維持した後、減少に転じている。第２のパルスレー
ザ光６は、アモルファスシリコンに対する吸収係数が大
きいため、第２のパルスレーザ光６を被照射試料９に照
射した時、第２のパルスレーザ光６の照射領域３６内に
あるアモルファスシリコンの大部分が液相へ転移する。
第２のパルスレーザ光６のみを照射した際、融点近傍で
一定温度が維持されるのは、アモルファスシリコンの潜
熱によるものである。また、図８に示すように、第１の
パルスレーザ光２と第２のレーザ光６を重畳して照射し
た場合には、融点近傍での一定温度持続時間が、第２の
パルスレーザ光６のみを照射した場合に比べ大幅に増加
し、１５０ｎｓ程度の間、融点近傍の温度が維持され
る。これはパルス時間幅の長い第１のパルスレーザ光２
を被照射試料９が吸収することにより、第２のパルスレ
ーザ光６の吸収で生じた熱の散逸が効果的に補償された
ためである。

【００３０】溶融したアモルファスシリコン膜は、熱の
散逸とともに凝固を開始する。この際、レーザ光照射で
完全に溶融することなく残留したシリコンを核に結晶が
成長する。このため、レーザ光照射により溶融したアモ
ルファスシリコン膜は、粒状のシリコン単結晶が集合し
たポリシリコン膜へと変化する。ポリシリコン膜はアモ
ルファスシリコン膜に比べ電子移動度が大きく、ポリシ
リコンで形成したトランジスタは、アモルファスシリコ
ンで形成したものに比べ動作速度が著しく速い。シリコ
ン結晶粒の粒径が大きくなるほど、粒界において電子が
トラップされる確率が低くなり電子移動度は高くなる。
従って、高い電子移動度を有するポリシリコン膜を形成
するためには、レーザ光照射による溶融再結晶化の際
に、大粒径のシリコン結晶粒を成長させる必要がある。

【００３１】シリコン結晶粒は、アモルファスシリコン
膜が融点に到達し、熱の散逸によりシリコン膜全体が凝
固するまでの間、即ち、融点近傍における温度一定期間
内に成長する。従って、温度一定期間が短くなれば、結
晶粒は十分に成長することができず、ポリシリコン中の
結晶粒の粒径は小さくなる。このため、融点近傍におけ
る温度一定期問を如何に長く保つかが、高電子移動度の
ポリシリコン膜を形成するための重要な課題となる。

【００３２】一方、被照射試料９であるアモルファスシ
リコン膜に、過剰なエネルギーを供給した場合には、被
照射試料９の温度は融点を大きく越え、アモルファスシ
リコンは完全に溶融する。この場合、再結晶化時の核が
残留しないため、結晶粒は多量に発生する。この結果、
結晶粒は小さくなり、高い電子移動度を有するポリシリ
コン膜は得ることができない。

【００３３】この実施の形態によれば、被照射試料９に
対し吸収係数が大きく紫外域に波長を有する第２のパル
スレーザ光６を照射することにより、被照射試料９であ
るアモルファスシリコンを一気に融点まで加熱し、第２
のパルスレーザ光６に比べ被照射試料９に対する吸収係
数が小さくパルス時間幅の長い可視域に波長を有する第
１のパルスレーザ光を、第２のパルスレーザ光６と重畳
し、被照射試料に対し照射するので、第２のパルスレー
ザ光６により被照射試料９内に発生した熱の散逸を、第
１のパルスレーザ光２により被照射試料９内に発生した
熱で補償し、融点近傍の温度一定期間を効果的に延長す
ることができる。この結果、結晶粒径が１μｍ以上で、
２００ｃｍ／Ｖ以上の高い電子移動度を有するポリシリ
コン膜を形成することができる。

【００３４】また、可視域に波長を有する第１のパルス
レーザ光２と、紫外域に波長を有する第２のパルスレー
ザ光６を、重畳して被照射試料９に照射し、融点近傍の
温度一定期間の延長を図る場合、第１のパルスレーザ光
２と第２のパルスレーザ光６の照射タイミングによっ
て、温度一定期間の長さは大きく変化する。従って、第
１のパルスレーザ光２と第２のパルスレーザ光６をそれ
ぞれ独立した光源を使用して発生させた場合、両光源動
作時のジッタ等により、常に一定の特性を有するポリシ
リコン膜を安定に形成することが難しい。

【００３５】しかしながら、この実施の形態によれば、
可視域に波長を有する第１のパルスレーザ光２に対し、
非線形光学素子１０を用いて波長変換を施し紫外光を発
生させて第２のパルスレーザ光６として使用するので、
第１のパルスレーザ光２と第２のパルスレーザ光６の発
生タイミングを常に一定に保つことができる。また、第
２のパルスレーザ光６は、非線形光学素子１０において
第１のパルスレーザ光２と同軸上に発生し、第１のパル
スレーザ光２および第２のパルスレーザ光６が同一光路
を介し、非線形光学素子１０から被照射試料９まで伝送
されるので、別途調整機構を設けることなく被照射試料
９上での第１のパルスレーザ光２と第２のパルスレーザ
光６の照射タイミングを常に一定に保つことができる。

【００３６】また、この実施の形態においては、第２の
パルスレーザ光２を発生する波長変換手段として２倍高
調波発生を利用している。この２倍高調波発生は和周波
混合等、他の短波長への波長変換手段に比べ、非線形光
学素子１０へ入射させる被波長変換光は１種類でよいの
で、被波長変換光の光路やビーム径の調整が容易であ
り、構成自体も簡単にすることができる。

【００３７】また、第２のパルスレーザ光６は非線形光
学素子１０において第１のパルスレーザ光２と同軸上に
発生し、非線形光学素子１０から被照射試料９まで同一
光路を介し伝送するので、光路構成が簡素となるばかり
でなく、第１のパルスレーザ光２と第２のパルスレーザ
光６との光軸合わせ等が不要となり、光路調整が非常に
簡単になる。

【００３８】また、この実施の形態においては、図５で
示したように、被照射試料９上の第１のパルスレーザ光
２の照射領域３５内に、第２のパルスレーザ光６の照射
領域３６が位置するよう調整されているため、第２のパ
ルスレーザ光６の照射領域３６全体にわたり、第１のパ
ルスレーザ光２によって熱の散逸が効果的に補償され、
粒径が大きく均一なポリシリコン膜を、第２のパルスレ
ーザ光２の照射領域３６全体に形成することができる。

【００３９】また、通常の光学ガラスや石英等の光学材
料には、波長により屈折率が異なる分散があるため、こ
れらの材料で形成されたレンズ等の屈折光学素子を使用
した場合、波長により焦点距離が異なる色収差が発生す
る。多波長、もしくはスペクトル幅の広い光源からの光
を屈折光学素子で集光する場合、色収差を補正するた
め、屈折率の異なる２つ以上の材料を組み合わせてレン
ズを形成する色消しを行うのが通常である。しかしなが
ら、この実施の形態に示すように、第１のパルスレーザ
光２の照射領域３５内部に、第２のパルスレーザ光６の
照射領域３６を配置する場合、色消しが施されていない
単一の材料で形成された光学素子を使用し、被照射試料
９上に第２のパルスレーザ光６の集光点が位置するよう
被照射試料９の位置を調整すれば、第１のパルスレーザ
光２は、被照射試料９上とは異なる位置で集光されるた
め、結界として第１のパルスレーザ光２の照射領域３５
は第２のパルスレーザ光６の照射領域３６に比べ広くな
り、第１のパルスレーザ光２の照射領域内部に、第２の
パルスレーザ光６の照射領域が位置するようになる。こ
のように、第１のパルスレーザ光２の被照射試料９上の
照射領域３５の内部に、波長が異なる第２のパルスレー
ザ光６の照射領域３６を配置することにより、集光照射
光学系８において、色消し等を施していない安価なレン
ズを使用することができる。

【００４０】この実施の形態においては、被照射試料９
にアモルファスシリコンを使用し、レーザ光照射による
溶融再結晶化でポリシリコン膜を形成する構成を示した
が、被照射試料９はアモルファスシリコンに限るもので
はなく、例えばＩＴＯ膜であってもよく、このレーザー
アニール装置をＩＴＯ膜の溶融再結晶化による導電性向
上にも適用することができる。

【００４１】また、第１のパルスレーザ光２に対する第
２のパルスレーザ光６の出力割合は、第１のパルスレー
ザ光２と第２のパルスレーザ光６に対する被照射試料９
の吸収率、融点、照射面積等に応じ、最適な値を選べば
よい。例えば、第２のパルスレーザ光６に対し、被照射
試料９の吸収率が大きな材料に対しては、第２のパルス
レーザ光６の出力を低くすればよい。この場合、非線形
光学素子１０に対する第１のパルスレーザ光２の入射強
度を低下させれば、波長変換効率が減少するため、第２
のパルスレーザ光６の出力を低くすることができる。ま
た、非線形光学素子１０への第１のパルスレーザ光２の
入射強度は、非線形光学素子１０の手前に配置した集光
レンズ１１の焦点距離や、集光レンズ１１から非線形光
学素子１０までの距離を調整することで、容易に変化さ
せることができる。

【００４２】単一波長の光源を用いて、被照射試料９の
アニーリングを行う場合、被照射試料９の吸収率は常に
一定であり、照射するレーザ光のパルス幅をナノ秒オー
ダでの制御することは容易ではないため、照射条件の最
適化は出力のみを調整することに頼っていた。この結
果、光源の波長、パルス幅によって、アニーリングの対
象となる被照射試料９の種類は制限されていた。この実
施の形態に示すように、波長の異なる２つのパルスレー
ザ光を重畳して被照射試料９のアニーリングを行う場合
には、第１のパルスレーザ光２と第２のパルスレーザ光
６の出力割合を変化させることにより、被照射試料９に
対する等価的なパルス幅や吸収率を変化させることがで
きるので、単一波長の光源を使用した場合に比べ、多様
な材料のアニーリングを行うことができる。

【００４３】実施の形態２．図９は、この発明に係るレ
ーザアニール装置の異なる実施形態の第１のパルスレー
ザ光２を発生するパルスレーザ光源である内部波長変換
型固体レーザ１０１の構成を示すブロック図である。内
部波長変換型固体レーザ１０１は、パルスレーザ光源１
に相当するものであり、これ以外のレーザアニール装置
の構成は図１と同様であり、実施の形態１と重複する部
分の説明は省略する。図９において、活性媒質として用
いられる固体素子である固体レーザ媒質１５は、この実
施の形態ではネオジウムイオンがドープされたＹＡＧ
（イットリウムアルミニウムガーネット）結晶を使用し
ている。固体レーザ媒質１５を励起するための半導体レ
ーザ１６が固体レーザ媒質１５の側方に設けられてい
る。半導体レーザ１６によって励起された固体レーザ媒
質１５は、波長は１０６４ｎｍの近赤外域にある基本波
レーザ光１７を放出する。基本波レーザ光１７の光路上
には、基本波レーザ光１７をパルス化するためのＱスイ
ッチ１８が設けられている。固体媒質レーザ１５および
Ｑスイッチ１８を間に挟む位置に、第１の端部ミラー２
０と第２高調波取り出しミラー２２が設けられている。
また、この第２高調波取り出しミラー２２と第２の端部
ミラー２１との間には、基本波レーザ光１７を波長変換
し、第２高調波を発生する第２高調波発生用非線形光学
素子１９が設けられている。この第２高調波発生用非線
形光学素子１９は、この実施の形態においてはＫＴＰ
（ＫＴｉＯＰＯ_４、リン酸チタン酸カリウム）結晶を使
用しており、波長１０６４ｎｍの光を入射した際、２倍
高調波発生時に位相整合条件が満たされるようカットさ
れている。従って、第２高調波の波長は、５３２ｎｍの
可視光となる。また、図には示していないが第２高調波
発生用非線形光学素子１９には温度および設置角度の調
整手段が設けられている。また、第１の端部ミラー２０
を一端とし、第２の端部ミラー２１を他端とした共振器
が構成されており、その内部にはＱスイッチ１８、固体
媒質レーザ１５、第２高調波取り出しミラー２２を有す
る。第２高調波発生用非線形光学素子１９もまた、この
共振器の内部の光路上に設けられており、共振器内部波
長変換手段を構成している。第１の端部ミラー２０は、
波長１０６４ｎｍの基本波レーザ光１７に対し全反射を
起こさせる全反射コーティングが施されている。第２の
端部ミラー２１は波長１０６４ｎｍの基本波レーザ光１
７と波長５３２ｎｍの第２高調波との両者に対し全反射
を起こさせる全反射コーティングが施されている。第２
高調波取り出しミラー２２は光軸を折り曲げ、第２高調
波を共振器外部に取り出すため波長１０６４ｎｍの基本
波レーザ光１７に対しては全反射し、波長５３２ｍの第
２高調波に対しては全透過となるように２波長コーティ
ングが施されている。第２高調波取り出しミラー２２を
挟んで、第２高調波発生用非線形光学素子１９と反対側
の位置には、第２高調波取り出しミラー２２から取り出
された第２高調波の進行方向を折り曲げる折り曲げミラ
ー２３が設けられている。内部波長変換型固体レーザ１
０１のケース２４には、第２高調波光を取り出すビーム
取り出し窓２５が設けられている。Ｑスイッチ１８で
は、共振器内の光損失量を変化させることができる。

【００４４】次に動作を説明する。まず、半導体レーザ
１６から出射する励起光を固体レーザ媒質１５の光軸側
方より照射して固体レーザ媒質１５の励起を行う。励起
された固体レーザ媒質１５中には、励起光の波長、活性
媒質の原子構造に応じた特定のエネルギー準位間で反転
分布が生じる。反転分布は自然放出および誘導放出によ
り減少するが、共振器内に配置したＱスイッチ１８によ
る光損失が大きい状態では、共振器内の光強度は増大し
得ず、誘導放出による反転分布の減少は無視することが
できる。従って、励起による反転分布増加量が自然放出
による反転分布減少量を上回る限り反転分布は増加し、
高いエネルギーが固体レーザ媒質１５内に蓄積される。
固体レーザ媒質１５内に高いエネルギーが蓄積された状
態で、Ｑスイッチ１８による光損失量を急速に低下させ
ると、固体レーザ媒質１５内で発生した自然放出光は、
第１の端部ミラー２０と第２の端部ミラー２１により共
振器内に閉じ込められ、固体レーザ媒質１５の誘導放出
による増幅作用を被り共振器内の基本波レーザ光１７の
光強度は急速に増加する。誘導放出の発生割合は、固体
レーザ媒質１５を通過する光強度に比例するため、光強
度の高い基本波レーザ光１７が固体レーザ媒質１５中を
通過する際、誘導放出が顕著となり反転分布はしきい値
以下にまで減少してしまう。この結果、共振器内の基本
波レーザ光１７は発振を停止する。上述のように、共振
器内にＱスイッチ１８を設置し、共振器内の光損失を増
減することにより、ピーク光強度の高いパルス光を発生
することができる。特に、この実施の形態においては基
本波レーザ光１７を第１の端部ミラー２０および第２の
端部ミラー２１から構成される共振器内に閉じ込める構
成としているので、共振器内の基本波レーザ光１７の光
強度は非常に高くなる。

【００４５】この実施の形態においては、共振器内に第
２高調波発生用非線形光学素子１９を配置し、かつ第１
の端部ミラー２０と第２の端部ミラーによって基本波レ
ーザ光１７を共振器内に閉じ込めているので、非常にピ
ーク光強度の高い基本波レーザ光１７を第２高調波発生
用非線形光学素子１９へ入射させることができる。第２
高調波発生用非線形光学素子１９において、基本波レー
ザ光１７が第２高調波へ変換される割合は、理論的には
基本波レーザ光１７の光強度の２乗に比例する。この実
施の形態に示すような波長変換手段を共振器の光路内に
有する共振器内部波長変換構成によれば、高強度の基本
波レーザ光１７を第２高調波発生用非線形光学素子１９
に入射させ効率よく第２高調波光を発生させることがで
きる。共振器内で発生した第２高調波は、共振器内に設
置した第２高調波取り出しミラー２２から共振器外部に
取り出される。共振器を出射した第２高調波は、折り曲
げミラー２３により進行方向を折り曲げられ、ビーム取
り出し窓２５よりケース２４の外部へ出射する。ケース
２４の外部へ出射した可視域に波長を有する第２高調波
はこの発明に係るレーザーアニール装置の第１のパルス
レーザ光２としてアニーリングに使用される。なお、第
２のパルスレーザ光６の発生方法、被照射試料９までの
伝送方法、被照射試料９に対する照射方法は、非線形光
学素子１０のカットの角度が、波長５３２ｎｍの光を入
射した際、２倍高調波発生時に位相整合条件が満たされ
るようカットされていることを除き、実施の形態１で示
した構成と同じである。

【００４６】この実施の形態においては、固体レーザ媒
質１５を用いて近赤外域にある基本波レーザ光１７を発
生させ、Ｑスイッチ１８でパルス化した基本波レーザ光
１７を、第２高調波発生用非線形光学素子１９により波
長変換を施し、可視域に波長を有する第２高調波を発生
させ、第１のパルスレーザ光２としてアニーリングに使
用している。この実施の形態に示すように、固体レーザ
媒質から発生する基本波レーザ光を可視光に波長変換
し、第１のパルスレーザ光としてアニーリングに使用す
れば、実施の形態１と同様な効果が得られるばかりでな
く、実施の形態１において第１のパルスレーザ光２の光
源として用いていたアルゴンレーザ等のガスレーザとは
異なり、第１のパルスレーザ光発生用の光源を小型化す
ることができる。また、ガスレーザに比べ効率よく第１
のパルスレーザ光２を発生させることができるので、ア
ニーリング時のランニングコストが低減し、安価に高品
質なアニーリングを行うことができる。

【００４７】さらに、実施の形態１で示したアルゴンレ
ーザは、放電中の電子によりガス媒質を励起するので、
放電発生用の電極の消耗を避けることができず、寿命お
よび長期信頼性の観点において十分優れているとは言え
ない。この実施の形態に示すように、固体レーザ媒質１
５を使用すれば、長期信頼性が格段に向上するばかりで
なく、出力の安定性も向上するので、メンテナンスコス
トの低減を図ることが可能なばかりでなく、長期間にわ
たり品質の安定したアニーリングを行うことができる。
また、ガスレーザに比べ高出力化が容易であるため、ア
ニーリングの生産性の向上を図ることが容易である。

【００４８】この実施の形態においては、固体レーザ媒
質１５にＹＡＧ結晶を使用した例を示したが、固体レー
ザ媒質１５の材料はこれに限るものではなく、例えばネ
オジウムイオンをドープしたＹＬＦ（ＬｉＹＦ_４）結晶
を使用すれば、波長１０４７ｎｍあるいは１０５２ｎｍ
の近赤外域にある基本波レーザ光１７が得られるばかり
でなく、自然放出の寿命がＹＡＧ結晶よりも長いので、
Ｑスイッチ１８で基本波レーザ光１７をパルス化する
際、固体レーザ媒質１５内に効率よくエネルギーを蓄積
することができる。また、固体レーザ媒質１５の温度変
化にともなう屈折率の変化がＹＡＧ結晶よりも小さいの
で、レーザ出力およびビーム品質の安定性が向上する。
固体レーザ媒質１５は、ここで言及したＹＡＧ結晶、Ｙ
ＬＦ結晶に限らず、近赤外域に発振波長を有するもので
あればいずれも適用が可能であり、アニーリングに必要
な条件に応じて最良の結晶を選定すればよい。

【００４９】また、この実施の形態においては、共振器
内部で波長変換を行い、固体レーザ媒質の第２高調波を
発生する構成を示したが、共振器外に基本波レーザ光１
７を取り出した場合でも、基本波レーザ光１７の光強度
が十分に高ければ、第２高調波発生用非線形光学素子１
９を共振器外部に設置し、共振器外部で波長変換を行い
第２高調波を発生させ、第１のパルスレーザ光２として
アニーリングに使用してもよい。共振器外部に第２高調
波発生用非線形光学素子１９を配置すれば、共振器のア
ライメントが容易になるばかりでなく、出力の安定性は
さらに向上し、アニーリングの品質保持がさらに簡単に
なる。

【００５０】また、この実施の形態においては、半導体
レーザ１６を固体レーザ媒質１５の励起光源として使用
する構成を示したが、アークランプを固体レーザ媒質１
５の励起光源として使用してもよい。アークランプを励
起光源として使用した場合、長期信頼性の観点で半導体
レーザ１６に比べ劣るものの、半導体レーザ１６に比べ
安価であるため、アニーリング装置の製造コストの低減
を図ることができる。

【００５１】この実施の形態においては、固体レーザ媒
質１５の第２高調波を第１のパルスレーザ光２として使
用し、第１のパルスレーザ光２の２倍高調波を発生させ
紫外域に波長を有する第２のパルスレーザ光６を発生さ
せる構成を示したが、紫外域に波長を有する第２のパル
スレーザ光６の発生手段は、２倍高調波発生に限るもの
ではなく、例えば、固体レーザ媒質１５の第２高調波を
第１のパルスレーザ光２として使用する場合には、固体
レーザ媒質１５の基本波レーザ光１７と第１のパルスレ
ーザ光２である第２高調波を、非線形光学素子１０に同
時に入射させ和周波混合を行い、紫外域に波長を有する
基本波レーザ光の３倍高調波を第２のパルスレーザ光６
として使用してもよい。波長変換を行う非線形光学素子
に対する熱負荷は、発生する波長変換光の波長が短くな
るほど高くなるので、基本波レーザ光１７の３倍高調波
を第２のパルスレーザ光６として使用すれば、基本波レ
ーザ光１７の第２高調波の２倍高調波、即ち、基本波レ
ーザ光１７の４倍高調波を第２のパルスレーザ光６とし
て使用する場合よりも、第２のパルスレーザ光６を発生
する非線形光学素子１０の熱負荷が低減し、レーザアニ
ール装置の信頼性が向上する。

【００５２】実施の形態１および実施の形態２において
は、Ｑスイッチを用いてレーザ光をパルス化する構成を
示したが、パルス化の方法はこれに限るものではなく、
例えばレーザ光源の励起をパルス動作で行っても、アニ
ーリングに適用可能なパルスレーザ光を得ることができ
る。

【００５３】

【発明の効果】この発明によれば、可視域に波長を有す
る第１のパルスレーザ光を発生する第１パルスレーザ光
発生手段と、第１のパルスレーザ光が入射され、第１の
パルスレーザ光の一部を波長変換して、紫外域に波長を
有する第２のパルスレーザ光を第１のパルスレーザ光と
同軸上に重畳させて出射する第２パルスレーザ光発生手
段とを備え、重畳された第１のパルスレーザ光および第
２のパルスレーザ光を被照射物に照射できるようにした
ので、多様な材料に対し効果的なアニーリングが可能と
なるばかりでなく、第１のパルスレーザ光と第２のパル
スレーザ光の照射タイミングが常に一定に保たれるた
め、常に一定したアニーリング品質を保つことができ
る。さらに、第１のパルスレーザ光と第２のパルスレー
ザ光の光軸合わせが不要であるため、光路調整等メンテ
ナンス性を向上させることができる。

【００５４】また、この発明によれば、第２パルスレー
ザ光発生手段が、第１のパルスレーザ光の２倍高調波を
発生するので、被波長変換光の光路やビーム径の調整が
容易であり、波長変換の構成を簡単にすることができる
ので、レーザアニール装置の製造コストの低減を図るこ
とができる。

【００５５】また、この発明によれば、第１パルスレー
ザ光発生手段が、固体素子を活性媒質として用い、第１
のパルスレーザ光として第２高調波を発生する固体レー
ザであるので、第１のパルスレーザ光を発生するための
光源の小型化を図り、第１のパルスレーザ光を効率よく
発生することが可能となるばかりでなく、光源の寿命、
信頼性の向上を図ることができる。さらに、レーザ出力
が安定しており高出力化も容易なので、常に一定品質の
アニーリングを行うことが可能であると同時に、アニー
リングの生産性向上も容易に図ることができる。

【００５６】また、この発明によれば、第１パルスレー
ザ光発生手段が、第１のパルスレーザ光として第２高調
波を発生する共振器内部波長変換手段を備えた固体レー
ザであるので、固体レーザ媒質より発生する基本波レー
ザ光の共振器内部光強度を高め、光強度の高い基本波レ
ーザ光を用いて波長変換を行い、効率よく第１のパルス
レーザ光を発生し、レーザアニール装置のランニングコ
ストの低減を図ることができる。

【００５７】また、この発明によれば、第１のパルスレ
ーザ光発生手段が、第１のパルスレーザ光として第２高
調波を発生するＱスイッチによりパルス化された固体レ
ーザであるので、高強度の基本波レーザ光の発生が容易
になり、第１のパルスレーザ光として使用する第２高調
波を効率よく発生し、レーザアニール装置のランニング
コストの低減を図ることが可能となるばかりでなく、第
１のパルスレーザ光を波長変換することにより発生する
第２のパルスレーザ光は、第１のパルスレーザ光の前部
に時間的に位置するため、第２のレーザ光で被照射試料
に生じた熱の散逸を、第１のパルスレーザ光が効果的に
補償し、高品質のアニーリングを行うことができる。

【００５８】また、この発明によれば、重畳された第１
のパルスレーザ光および第２のパルスレーザ光を集光し
て、被照射物上に照射させ、第１のパルスレーザ光の照
射領域が第２のパルスレーザ光の照射領域より広く、第
２のパルスレーザ光の照射領域は、第１のパルスレーザ
光の照射領域内に位置するようにする集光手段を備える
ので、第２のパルスレーザ光の照射領域全体にわたり、
第１のパルスレーザ光によって熱の散逸が効果的に補償
され、第２のパルス光の照射領域全体にわたり、均一か
つ高品質なアニーリングを行うことができる。また第１
のパルスレーザ光の照射領域の内部に第２のパルスレー
ザ光の照射領域を位置させることは、色消しを施してい
ない、単一材料で形成された安価なレンズを集光手段と
して用いることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態１に係るレーザアニー
ル装置の構成を示すブロック図である。

【図２】この発明の実施の形態１に係るレーザアニー
ル装置の非線形光学素子入射前の第１のパルスレーザ光
の光強度の時間変化を示すグラフである。

【図３】この発明の実施の形態１に係るレーザアニー
ル装置の非線形光学素子入射後の第１のパルスレーザ光
の光強度の時間変化を示すグラフである。

【図４】この発明の実施の形態１に係るレーザアニー
ル装置の非線形光学素子で発生した第２のパルスレーザ
光の光強度の時間変化を示すグラフである。

【図５】この発明の実施の形態１に係るレーザアニー
ル装置の被照射試料上における第１のパルスレーザ光と
第２のパルスレーザ光の照射領域（ビームパタン）とを
示す平面図である。

【図６】この発明の実施の形態１に係るレーザアニー
ル装置の第１のパルスレーザ光を被照射試料に照射した
際の被照射試料の温度の時間変化の計算値を示すグラフ
である。

【図７】この発明の実施の形態１に係るレーザアニー
ル装置の第２のパルスレーザ光を被照射試料に照射した
際の被照射試料の温度の時間変化の計算値を示すグラフ
である。

【図８】この発明の実施の形態１に係るレーザアニー
ル装置の第１のパルスレーザ光と第２パルスレーザ光と
を重畳して被照射試料に照射した際の被照射試料の温度
の時間変化の計算値を示すグラフである。

【図９】この発明の実施の形態２に係るレーザアニー
ル装置の第１のパルスレーザ光を発生する光源として使
用する内部波長変換型固体レーザの構成を示すブロック
である。

【図１０】従来のレーザアニール装置の構成を示すブ
ロック図である。

【符号の説明】

１パルスレーザ光源、２第１のパルスレーザ光、６
第２のパルスレーザ光、８集光照射光学系、９被
照射試料、１０非線形光学素子、１５固体レーザ媒
質、１７基本波レーザ光、１８Ｑスイッチ、１９
第２高調波発生用非線形光学素子、２０第１の端部ミ
ラー、２１第２の端部ミラー、３５第１のパルスレー
ザ光の照射領域（ビームパタン）、３６第２のパルス
レーザ光の照射領域（ビームパタン）、１０１内部波
長変換型固体レーザ（固体レーザ）。

フロントページの続き (72)発明者森田陽子東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内 (72)発明者今野進東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内 (72)発明者小島哲夫東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内 (72)発明者吉沢憲治東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内Ｆターム(参考） 5F052 AA02 BA04 BA07 BA14 BA18 BB03 BB07 CA04 DA02 EA16 5F072 AB01 AB15 JJ01 JJ02 JJ05 JJ12 JJ20 KK05 KK06 KK12 KK13 KK15 KK24 KK30 MM03 MM04 MM08 MM09 PP07 QQ02 RR03 RR05 SS06 TT27 YY06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】可視域に波長を有する第１のパルスレー
ザ光を発生する第１パルスレーザ光発生手段と、上記第１のパルスレーザ光が入射され、上記第１のパル
スレーザ光の一部を波長変換して、紫外域に波長を有す
る第２のパルスレーザ光を上記第１のパルスレーザ光と
同軸上に重畳させて出射する第２パルスレーザ光発生手
段とを備え、上記重畳された上記第１のパルスレーザ光および上記第
２のパルスレーザ光を被照射物に照射できるようにした
レーザアニール装置。
【請求項２】上記第２パルスレーザ光発生手段が、上
記第１のパルスレーザ光の２倍高調波を発生することを
特徴とする請求項１記載のレーザアニール装置。
【請求項３】上記第１パルスレーザ光発生手段が、固
体素子を活性媒質として用い、上記第１のパルスレーザ
光として第２高調波を発生する固体レーザであることを
特徴とする請求項１あるいは２記載のレーザアニール装
置。
【請求項４】上記第１パルスレーザ光発生手段が、上
記第１のパルスレーザ光として第２高調波を発生する共
振器内部波長変換手段を備えた固体レーザであることを
特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載のレーザアニ
ール装置。
【請求項５】上記第１のパルスレーザ光発生手段が、
上記第１のパルスレーザ光として第２高調波を発生する
Ｑスイッチによりパルス化された固体レーザであること
を特徴とする請求項１乃至４のいずれか記載のレーザア
ニール装置。
【請求項６】上記重畳された上記第１のパルスレーザ
光および上記第２のパルスレーザ光を集光して、上記被
照射物上に照射させ、第１のパルスレーザ光の照射領域
が第２のパルスレーザ光の照射領域より広く、第２のパ
ルスレーザ光の照射領域は、第１のパルスレーザ光の照
射領域内に位置するようにする集光手段を備えることを
特徴とする請求項１乃至５のいずれか記載のレーザアニ
ール装置。