JP2001028346A - 精密照射用シャッタ機構と制御方法 - Google Patents
精密照射用シャッタ機構と制御方法Info
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- JP2001028346A JP2001028346A JP11200851A JP20085199A JP2001028346A JP 2001028346 A JP2001028346 A JP 2001028346A JP 11200851 A JP11200851 A JP 11200851A JP 20085199 A JP20085199 A JP 20085199A JP 2001028346 A JP2001028346 A JP 2001028346A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 安定したレーザ光をワークに照射して均質な
処理を可能にするレーザアニーリング装置を提供するこ
と。 【解決手段】 レーザ光源１０からのレーザ光ＡＬをシ
ャッタ装置４０で適宜遮断することにより、レーザ発振
初期においてエネルギー変動の大きな期間中、ワークＷ
表面にレーザ光ＡＬが入射しないようにする。これによ
り、安定したエネルギーのレーザ光ＡＬを必要なタイミ
ングでワークＷ表面に供給することができる。また、ワ
ークＷ上の各照射領域を照射光学系２０に対して位置決
めする際にはプロセスステージ装置３３をステッピング
動作させるが、ステッピング動作中はレーザ光ＡＬを照
射しないで、通常はレーザ光源１０の発振を止める。こ
れにより、レーザ光源１０の不要な動作を少なくして電
力損失を防止するとともに装置の劣化を抑制する。
処理を可能にするレーザアニーリング装置を提供するこ
と。 【解決手段】 レーザ光源１０からのレーザ光ＡＬをシ
ャッタ装置４０で適宜遮断することにより、レーザ発振
初期においてエネルギー変動の大きな期間中、ワークＷ
表面にレーザ光ＡＬが入射しないようにする。これによ
り、安定したエネルギーのレーザ光ＡＬを必要なタイミ
ングでワークＷ表面に供給することができる。また、ワ
ークＷ上の各照射領域を照射光学系２０に対して位置決
めする際にはプロセスステージ装置３３をステッピング
動作させるが、ステッピング動作中はレーザ光ＡＬを照
射しないで、通常はレーザ光源１０の発振を止める。こ
れにより、レーザ光源１０の不要な動作を少なくして電
力損失を防止するとともに装置の劣化を抑制する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術の分野】本発明は、レーザ光を利用
して対象物にアニーリング、表面改質等の加工処理を施
すレーザ加工装置に関するものである。
して対象物にアニーリング、表面改質等の加工処理を施
すレーザ加工装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】レーザ加工装置として、例えばレーザ光
を利用してアモルファスＳｉ膜を多結晶化するレーザア
ニーリング装置が存在する。このようなレーザアニーリ
ング装置では、レーザ光源から出たレーザ光が照射光学
系を経てワーク上に線状に照射され、照射されたレーザ
光がワーク上で短手方向に移動することによってワーク
表面の全体に亘って走査が行われる。この走査により、
ワーク表面のアモルファスＳｉ膜が一様に多結晶化され
る。以上のアニーリングに使用されるレーザ光源は、通
常パルス発振タイプのものであり、走査速度と同期させ
て発振させる。
を利用してアモルファスＳｉ膜を多結晶化するレーザア
ニーリング装置が存在する。このようなレーザアニーリ
ング装置では、レーザ光源から出たレーザ光が照射光学
系を経てワーク上に線状に照射され、照射されたレーザ
光がワーク上で短手方向に移動することによってワーク
表面の全体に亘って走査が行われる。この走査により、
ワーク表面のアモルファスＳｉ膜が一様に多結晶化され
る。以上のアニーリングに使用されるレーザ光源は、通
常パルス発振タイプのものであり、走査速度と同期させ
て発振させる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記レーザア
ニーリング装置では、レーザ点灯時から連続してワーク
上にレーザ光の照射を行うため、レーザ光のエネルギー
密度が初期変動している間も照射が行われることにな
り、結果的に安定したアニーリングを達成できない。
ニーリング装置では、レーザ点灯時から連続してワーク
上にレーザ光の照射を行うため、レーザ光のエネルギー
密度が初期変動している間も照射が行われることにな
り、結果的に安定したアニーリングを達成できない。
【０００４】また、レーザ光の走査を繰り返しつつワー
クを載置したプロセスステージをステッピング移動させ
ることにより、ワーク上の分割された局在領域ごとに順
次アニーリングを施す装置とすることが考えられるが、
この場合、局在領域の間の不要箇所がアニーリングされ
ることを防止するため、プロセスステージをステッピン
グ移動させる度にレーザ発振を止める必要がある。この
ため、安定したエネルギーのレーザ光が得られず、多結
晶Ｓｉ膜の均質性（例えば移動度の均一性）に影響を与
えるおそれがある。
クを載置したプロセスステージをステッピング移動させ
ることにより、ワーク上の分割された局在領域ごとに順
次アニーリングを施す装置とすることが考えられるが、
この場合、局在領域の間の不要箇所がアニーリングされ
ることを防止するため、プロセスステージをステッピン
グ移動させる度にレーザ発振を止める必要がある。この
ため、安定したエネルギーのレーザ光が得られず、多結
晶Ｓｉ膜の均質性（例えば移動度の均一性）に影響を与
えるおそれがある。
【０００５】そこで、本発明は、安定したレーザ光をワ
ークに照射して均質な処理を可能にするレーザアニーリ
ング装置を提供することを目的とする。
ークに照射して均質な処理を可能にするレーザアニーリ
ング装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明のレーザ加工装置は、所定波長のレーザ光を
発生するレーザ光源と、レーザ光源からのレーザ光をプ
ロセスステージに載置したワーク上に照射する照射光学
系と、レーザ光源と照射光学系との間の光路上に配置さ
れてレーザ光を遮断するシャッタ装置と、シャッタ装置
を動作させるシャッタ制御装置とを備える。
め、本発明のレーザ加工装置は、所定波長のレーザ光を
発生するレーザ光源と、レーザ光源からのレーザ光をプ
ロセスステージに載置したワーク上に照射する照射光学
系と、レーザ光源と照射光学系との間の光路上に配置さ
れてレーザ光を遮断するシャッタ装置と、シャッタ装置
を動作させるシャッタ制御装置とを備える。
【０００７】この場合、シャッタ制御装置がシャッタ装
置をレーザ光源の状態に応じて動作させるので、レーザ
光源の動作が安定な場合のみシャッタ装置を開状態にし
てワーク上にレーザ光を照射することができ、安定した
エネルギーのレーザ光をワーク表面に供給することがで
きる。
置をレーザ光源の状態に応じて動作させるので、レーザ
光源の動作が安定な場合のみシャッタ装置を開状態にし
てワーク上にレーザ光を照射することができ、安定した
エネルギーのレーザ光をワーク表面に供給することがで
きる。
【０００８】また、上記レーザ加工装置の好ましい態様
では、シャッタ制御装置が、照射光学系からのレーザ光
とプロセスステージに載置したワークとの位置調整に同
期させて、シャッタ装置を開閉動作させる。
では、シャッタ制御装置が、照射光学系からのレーザ光
とプロセスステージに載置したワークとの位置調整に同
期させて、シャッタ装置を開閉動作させる。
【０００９】この場合、レーザ光源の動作が不安定なと
きに、シャッタ装置を閉状態にしてレーザ光とワークと
をアライメントし、レーザ光源の動作が安定なときに、
シャッタ装置を開状態にしてワーク上の所望の位置にレ
ーザ光を照射することができるので、レーザ光による加
工の処理効率を高めることができる。
きに、シャッタ装置を閉状態にしてレーザ光とワークと
をアライメントし、レーザ光源の動作が安定なときに、
シャッタ装置を開状態にしてワーク上の所望の位置にレ
ーザ光を照射することができるので、レーザ光による加
工の処理効率を高めることができる。
【００１０】また、上記レーザ加工装置の好ましい態様
では、照射光学系が、レーザ光を複数に分割するととも
に分割された合成光を重畳して所定面上に入射させるホ
モジナイザと、マスクステージに載置されて所定面上で
駆動されるマスクと、このマスクの像をワーク上に投影
する投影光学系とを備える。
では、照射光学系が、レーザ光を複数に分割するととも
に分割された合成光を重畳して所定面上に入射させるホ
モジナイザと、マスクステージに載置されて所定面上で
駆動されるマスクと、このマスクの像をワーク上に投影
する投影光学系とを備える。
【００１１】この場合、マスクステージを介してマスク
を移動させつつレーザ光をワーク上に照射させることに
よってワーク上の一定領域が加工された段階で、プロセ
スステージを介してワークをステップ移動させることが
できる。そして、上記一定領域に隣接する別の一定領域
でマスクを移動させつつレーザ光をワーク上に照射させ
る。これを繰返すことにより、ワーク上の複数の一定領
域が区分して順次加工される。
を移動させつつレーザ光をワーク上に照射させることに
よってワーク上の一定領域が加工された段階で、プロセ
スステージを介してワークをステップ移動させることが
できる。そして、上記一定領域に隣接する別の一定領域
でマスクを移動させつつレーザ光をワーク上に照射させ
る。これを繰返すことにより、ワーク上の複数の一定領
域が区分して順次加工される。
【００１２】また、上記レーザ加工装置の好ましい態様
では、シャッタ制御装置が、プロセスステージ及びマス
クステージの動作に同期してシャッタ装置を動作させ
る。
では、シャッタ制御装置が、プロセスステージ及びマス
クステージの動作に同期してシャッタ装置を動作させ
る。
【００１３】この場合、マスクステージによるマスクの
走査を終了した段階でプロセスステージによってワーク
をステップ移動させる際に、シャッタ装置を閉状態と
し、ワークをステップ移動を終了した段階でマスクステ
ージによってマスクを走査する際に、シャッタ装置を開
状態とすることができ、効率的で安定したレーザ光の照
射が可能になる。ここで、さらにマスクの移動が安定す
るタイミングの後に、シャッタ装置を開状態にすれば、
ワーク上の適所に所望の密度でレーザ光を照射すること
ができる。
走査を終了した段階でプロセスステージによってワーク
をステップ移動させる際に、シャッタ装置を閉状態と
し、ワークをステップ移動を終了した段階でマスクステ
ージによってマスクを走査する際に、シャッタ装置を開
状態とすることができ、効率的で安定したレーザ光の照
射が可能になる。ここで、さらにマスクの移動が安定す
るタイミングの後に、シャッタ装置を開状態にすれば、
ワーク上の適所に所望の密度でレーザ光を照射すること
ができる。
【００１４】また、上記レーザ加工装置の好ましい態様
では、シャッタ制御装置が、レーザ光のエネルギが不安
定な間、シャッタ装置を閉状態とし、レーザ光のエネル
ギが安定した時点でシャッタ装置を開状態とする。
では、シャッタ制御装置が、レーザ光のエネルギが不安
定な間、シャッタ装置を閉状態とし、レーザ光のエネル
ギが安定した時点でシャッタ装置を開状態とする。
【００１５】この場合、シャッタ制御装置が、レーザ光
のエネルギが不安定な間、シャッタ装置を閉状態とし、
レーザ光のエネルギが安定した時点でシャッタ装置を開
状態とするので、常に安定したエネルギーのレーザ光を
ワーク表面に供給することができる。
のエネルギが不安定な間、シャッタ装置を閉状態とし、
レーザ光のエネルギが安定した時点でシャッタ装置を開
状態とするので、常に安定したエネルギーのレーザ光を
ワーク表面に供給することができる。
【００１６】本発明のレーザ加工方法は、レーザ光源か
らのレーザ光を照射光学系を介してワーク上に入射させ
ることにより、ワークを加工するレーザ加工方法であっ
て、レーザ光源からのレーザが照射光学系に入射するの
を所定期間中阻止することを特徴とする。
らのレーザ光を照射光学系を介してワーク上に入射させ
ることにより、ワークを加工するレーザ加工方法であっ
て、レーザ光源からのレーザが照射光学系に入射するの
を所定期間中阻止することを特徴とする。
【００１７】この場合、レーザ光源からのレーザ光が照
射光学系に入射するのを所定期間中阻止するので、レー
ザ光源の動作が安定な場合のみワーク上にレーザ光を入
射させることができ、安定したエネルギーのレーザ光を
ワーク表面に供給することができる。この場合、上記所
定期間は、レーザ光源が発振を開始して出力が安定する
までの期間よりも長いものとする必要がある。なお、レ
ーザ光が照射光学系に入射するのを阻止する手段として
はシャッタ装置を利用できる。
射光学系に入射するのを所定期間中阻止するので、レー
ザ光源の動作が安定な場合のみワーク上にレーザ光を入
射させることができ、安定したエネルギーのレーザ光を
ワーク表面に供給することができる。この場合、上記所
定期間は、レーザ光源が発振を開始して出力が安定する
までの期間よりも長いものとする必要がある。なお、レ
ーザ光が照射光学系に入射するのを阻止する手段として
はシャッタ装置を利用できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】図１は、本発明に係るレーザ加工
装置の一実施形態であるレーザアニーリング装置の構造
を概念的に説明する図である。
装置の一実施形態であるレーザアニーリング装置の構造
を概念的に説明する図である。
【００１９】このレーザアニーリング装置は、ガラス基
板上に半導体薄膜を形成したワーク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（正確には微細な矩形）にして所定の照度でワークＷ
上に入射させる照射光学系２０と、ワークＷを支持する
プロセスステージ装置３３を収容するとともにワークＷ
周辺を真空若しくは所定雰囲気にするプロセスチャンバ
３０と、レーザアニーリング装置の各部の動作を統括的
に制御する制御装置１００とを備える。
板上に半導体薄膜を形成したワーク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（正確には微細な矩形）にして所定の照度でワークＷ
上に入射させる照射光学系２０と、ワークＷを支持する
プロセスステージ装置３３を収容するとともにワークＷ
周辺を真空若しくは所定雰囲気にするプロセスチャンバ
３０と、レーザアニーリング装置の各部の動作を統括的
に制御する制御装置１００とを備える。
【００２０】レーザ光源１０は、アモルファスＳｉ等の
半導体薄膜を加熱して多結晶化するために必要な所定波
長の光を発生するものであり、具体的にはエキシマレー
ザ等が用いられる。このレーザ光源１０は、制御装置１
００に制御されて必要なタイミング及び周期でパルス状
のレーザ光ＡＬを出力する。
半導体薄膜を加熱して多結晶化するために必要な所定波
長の光を発生するものであり、具体的にはエキシマレー
ザ等が用いられる。このレーザ光源１０は、制御装置１
００に制御されて必要なタイミング及び周期でパルス状
のレーザ光ＡＬを出力する。
【００２１】レーザ光源１０と照射光学系２０との間に
は、レーザ光源１０から出射したレーザ光ＡＬを適当な
タイミングで遮断するシャッタ装置４０が配置されてい
る。このシャッタ装置４０は、レーザ光ＡＬの光路上に
配置されるシャッタ板４１と、このシャッタ板４１を適
宜回転させる電動機であるモータ４２からなる。シャッ
タ装置４０は、シャッタ板４１の回転位置を適宜調節す
ることにより、レーザ光ＡＬを反射する閉状態とレーザ
光ＡＬを通過させる開状態とのいずれかの状態に適当な
タイミングで切り換えることができる。シャッタ板４１
で反射されたレーザ光ＡＬは、光軸から外れて減衰装置
５０に入射し、ここで吸収される。一方、シャッタ板４
１を通過したレーザ光ＡＬは、照射光学系２０に入射し
てここで適当なビーム形状に整形される。なお、シャッ
タ装置４０の動作は、制御装置１００によって制御され
ており、シャッタ板４１の回転位置等を常時監視できる
ようになっている。
は、レーザ光源１０から出射したレーザ光ＡＬを適当な
タイミングで遮断するシャッタ装置４０が配置されてい
る。このシャッタ装置４０は、レーザ光ＡＬの光路上に
配置されるシャッタ板４１と、このシャッタ板４１を適
宜回転させる電動機であるモータ４２からなる。シャッ
タ装置４０は、シャッタ板４１の回転位置を適宜調節す
ることにより、レーザ光ＡＬを反射する閉状態とレーザ
光ＡＬを通過させる開状態とのいずれかの状態に適当な
タイミングで切り換えることができる。シャッタ板４１
で反射されたレーザ光ＡＬは、光軸から外れて減衰装置
５０に入射し、ここで吸収される。一方、シャッタ板４
１を通過したレーザ光ＡＬは、照射光学系２０に入射し
てここで適当なビーム形状に整形される。なお、シャッ
タ装置４０の動作は、制御装置１００によって制御され
ており、シャッタ板４１の回転位置等を常時監視できる
ようになっている。
【００２２】図２は、シャッタ板４１の構造を説明する
図である。シャッタ板４１は、モータ４２の回転軸に垂
直に固定されており、この回転軸を中心にしてミラー４
１ａと通過穴４１ｂとを交互に形成した構造となってい
る。図からも明らかなように、モータ４２の回転角を適
宜調節すれば、シャッタ板４１に入射したレーザ光ＡＬ
をミラー４１ａで反射させて偏向したり、通過穴４１ｂ
を通過させて直進させることができる。
図である。シャッタ板４１は、モータ４２の回転軸に垂
直に固定されており、この回転軸を中心にしてミラー４
１ａと通過穴４１ｂとを交互に形成した構造となってい
る。図からも明らかなように、モータ４２の回転角を適
宜調節すれば、シャッタ板４１に入射したレーザ光ＡＬ
をミラー４１ａで反射させて偏向したり、通過穴４１ｂ
を通過させて直進させることができる。
【００２３】図１に戻って、照射光学系２０は、入射し
たレーザ光ＡＬを均一な分布とするホモジナイザ２１
と、ホモジナイザ２１を経たレーザ光ＡＬを矩形のビー
ム形状に絞るためのスリットを有するマスク２２と、マ
スク２２のスリット像をワークＷ上に縮小投影する投影
光学系である投影レンズ２３とからなる。このうちマス
ク２２は、マスクステージ装置６０に交換可能に保持さ
れており、Ｘ−Ｙ面内で滑らかに並進移動可能になって
いるとともにＺ軸の回りに回転移動可能となっている。
マスクステージ装置６０の動作は、制御装置１００によ
って制御されており、マスク２２の並進や回転移動のタ
イミングやその移動量を監視できるようになっている。
たレーザ光ＡＬを均一な分布とするホモジナイザ２１
と、ホモジナイザ２１を経たレーザ光ＡＬを矩形のビー
ム形状に絞るためのスリットを有するマスク２２と、マ
スク２２のスリット像をワークＷ上に縮小投影する投影
光学系である投影レンズ２３とからなる。このうちマス
ク２２は、マスクステージ装置６０に交換可能に保持さ
れており、Ｘ−Ｙ面内で滑らかに並進移動可能になって
いるとともにＺ軸の回りに回転移動可能となっている。
マスクステージ装置６０の動作は、制御装置１００によ
って制御されており、マスク２２の並進や回転移動のタ
イミングやその移動量を監視できるようになっている。
【００２４】照射光学系２０からのレーザ光ＡＬは、ウ
ィンドウ３１を介してプロセスチャンバ３０内に入射
し、プロセスチャンバ３０中に配置したプロセスステー
ジ装置３３に支持されたワークＷ上に照射される。プロ
セスステージ装置３３の並進移動量や回転移動量は、制
御装置１００によって監視されており、ワークＷの並進
や回転移動のタイミングやその移動量を監視できるよう
になっている。
ィンドウ３１を介してプロセスチャンバ３０内に入射
し、プロセスチャンバ３０中に配置したプロセスステー
ジ装置３３に支持されたワークＷ上に照射される。プロ
セスステージ装置３３の並進移動量や回転移動量は、制
御装置１００によって監視されており、ワークＷの並進
や回転移動のタイミングやその移動量を監視できるよう
になっている。
【００２５】以下、図１の装置の動作について説明す
る。まず、プロセスチャンバ３０中のプロセスステージ
装置３３上にワークＷを搬送して載置する。次に、照射
光学系２０に対してプロセスステージ装置３３上のワー
クＷをアライメントするとともに、ワークＷに対して照
射光学系２０中のマスク２２をアライメントする。次
に、マスク２２を移動させながら、レーザ光源１０から
のレーザ光ＡＬを線条ビームにしてワークＷ上の一定領
域に入射させる。ワークＷ上には、上記のようにアモル
ファスＳｉ等の非晶質半導体の薄膜が形成されており、
線条ビームの照射及び走査によって上記一定領域の部分
で非晶質半導体の薄膜がアニール、再結晶化され、電気
的特性の優れた半導体薄膜すなわちポリシリコン層を提
供することができる。以上のようなレーザアニールは、
プロセスステージ装置３３を利用してワークＷをステッ
プ移動させながらワークＷに設けた複数の一定領域で繰
返されるので、ワークＷに設けた複数の一定領域で半導
体薄膜がアニールされる。
る。まず、プロセスチャンバ３０中のプロセスステージ
装置３３上にワークＷを搬送して載置する。次に、照射
光学系２０に対してプロセスステージ装置３３上のワー
クＷをアライメントするとともに、ワークＷに対して照
射光学系２０中のマスク２２をアライメントする。次
に、マスク２２を移動させながら、レーザ光源１０から
のレーザ光ＡＬを線条ビームにしてワークＷ上の一定領
域に入射させる。ワークＷ上には、上記のようにアモル
ファスＳｉ等の非晶質半導体の薄膜が形成されており、
線条ビームの照射及び走査によって上記一定領域の部分
で非晶質半導体の薄膜がアニール、再結晶化され、電気
的特性の優れた半導体薄膜すなわちポリシリコン層を提
供することができる。以上のようなレーザアニールは、
プロセスステージ装置３３を利用してワークＷをステッ
プ移動させながらワークＷに設けた複数の一定領域で繰
返されるので、ワークＷに設けた複数の一定領域で半導
体薄膜がアニールされる。
【００２６】図３は、ワークＷ上でアニールされる複数
の一定領域を説明する図である。ワークＷ上に等間隔で
マトリックス状に配置された正方形の照射領域ＥＡ1、
ＥＡ2、ＥＡ3、…は、それぞれ上記一定領域に対応し、
レーザ光ＡＬの走査によって表面の半導体薄膜が多結晶
化している。例えば、第１の照射領域ＥＡ1でレーザ光
ＡＬを走査してアニールを行った後、ワークＷをステッ
プ移動させ、隣接する第２の照射領域ＥＡ2で再度レー
ザ光ＡＬを走査してアニールを行うといった手順を繰返
すことにより、各照射領域ＥＡ1、ＥＡ2、ＥＡ3、…が
順次多結晶化される。
の一定領域を説明する図である。ワークＷ上に等間隔で
マトリックス状に配置された正方形の照射領域ＥＡ1、
ＥＡ2、ＥＡ3、…は、それぞれ上記一定領域に対応し、
レーザ光ＡＬの走査によって表面の半導体薄膜が多結晶
化している。例えば、第１の照射領域ＥＡ1でレーザ光
ＡＬを走査してアニールを行った後、ワークＷをステッ
プ移動させ、隣接する第２の照射領域ＥＡ2で再度レー
ザ光ＡＬを走査してアニールを行うといった手順を繰返
すことにより、各照射領域ＥＡ1、ＥＡ2、ＥＡ3、…が
順次多結晶化される。
【００２７】図４は、レーザ光源１０の発光タイミング
と、シャッタ装置４０の開閉タイミングとを説明する図
であり、図４（ａ）は一照射領域のアニールを説明し、
図４（ｂ）は複数の照射領域のアニールを説明する。
と、シャッタ装置４０の開閉タイミングとを説明する図
であり、図４（ａ）は一照射領域のアニールを説明し、
図４（ｂ）は複数の照射領域のアニールを説明する。
【００２８】図４（ａ）に示すように、まずレーザ光源
１０を点灯（電源を投入）してレーザ発振を開始させる
（ステップＳ１）。この際、予めワークＷやマスク２２
のアライメントを完了しておくとともに、シャッタ装置
４０を閉状態としてレーザ光ＡＬが照射光学系２０に入
射するのを防止してある。レーザ光源１０は、発振開始
直後に動作が安定せず、図からも明らかなようにレーザ
光ＡＬのパルスのピーク値が過渡的に変動する。しか
し、この段階では、シャッタ装置４０が閉状態となって
レーザ光ＡＬが遮断されるので、不安定なレーザ光ＡＬ
によってアニールが行われることを防止できる。
１０を点灯（電源を投入）してレーザ発振を開始させる
（ステップＳ１）。この際、予めワークＷやマスク２２
のアライメントを完了しておくとともに、シャッタ装置
４０を閉状態としてレーザ光ＡＬが照射光学系２０に入
射するのを防止してある。レーザ光源１０は、発振開始
直後に動作が安定せず、図からも明らかなようにレーザ
光ＡＬのパルスのピーク値が過渡的に変動する。しか
し、この段階では、シャッタ装置４０が閉状態となって
レーザ光ＡＬが遮断されるので、不安定なレーザ光ＡＬ
によってアニールが行われることを防止できる。
【００２９】次に、レーザ光ＡＬのパルスのピーク値が
安定する時点で、シャッタ装置４０を開状態としてレー
ザ光ＡＬを照射光学系２０に入射させる（ステップＳ
２）。これと同時に、照射光学系２０のマスク２２を一
定速度で移動させる。これにより、レーザ光源１０から
の安定したエネルギーのレーザ光ＡＬをワークＷ上に入
射させることができ、ワークＷ上の一定領域内で線条の
レーザ光ＡＬを一様に走査させることができる。
安定する時点で、シャッタ装置４０を開状態としてレー
ザ光ＡＬを照射光学系２０に入射させる（ステップＳ
２）。これと同時に、照射光学系２０のマスク２２を一
定速度で移動させる。これにより、レーザ光源１０から
の安定したエネルギーのレーザ光ＡＬをワークＷ上に入
射させることができ、ワークＷ上の一定領域内で線条の
レーザ光ＡＬを一様に走査させることができる。
【００３０】次に、ワークＷ上の一定領域内におけるレ
ーザ光ＡＬの走査が終了する時点で、シャッタ装置４０
を閉状態としてレーザ光ＡＬが照射光学系２０に入射す
るのを防止する（ステップＳ３）。以上により、図３に
示す第１の照射領域ＥＡ1のレーザアニールが終了す
る。
ーザ光ＡＬの走査が終了する時点で、シャッタ装置４０
を閉状態としてレーザ光ＡＬが照射光学系２０に入射す
るのを防止する（ステップＳ３）。以上により、図３に
示す第１の照射領域ＥＡ1のレーザアニールが終了す
る。
【００３１】次に、シャッタ装置４０を閉状態としてレ
ーザ光ＡＬが照射光学系２０に入射するのを防止すると
ともに、レーザ光源１０を消灯してレーザ発振を停止さ
せる（ステップＳ４）。この際、次の第２の照射領域Ｅ
Ａ2をレーザアニールするための準備として、ワークＷ
やマスク２２のアライメントを行っておく。
ーザ光ＡＬが照射光学系２０に入射するのを防止すると
ともに、レーザ光源１０を消灯してレーザ発振を停止さ
せる（ステップＳ４）。この際、次の第２の照射領域Ｅ
Ａ2をレーザアニールするための準備として、ワークＷ
やマスク２２のアライメントを行っておく。
【００３２】以上のステップＳ１〜Ｓ４の工程は、図４
（ｂ）に示すように、各照射領域ＥＡ1、ＥＡ2、ＥＡ
3、…について順次繰返され、各照射領域ＥＡ1、ＥＡ
2、ＥＡ3、…が多結晶化される。
（ｂ）に示すように、各照射領域ＥＡ1、ＥＡ2、ＥＡ
3、…について順次繰返され、各照射領域ＥＡ1、ＥＡ
2、ＥＡ3、…が多結晶化される。
【００３３】以上の実施形態では、レーザ光源１０から
のレーザ光ＡＬをシャッタ装置４０で適宜遮断すること
により、レーザ発振初期においてエネルギー変動の大き
な期間中、ワークＷ表面にレーザ光ＡＬが入射しないよ
うにする。これにより、安定したエネルギーのレーザ光
ＡＬを必要なタイミングでワークＷ表面に供給すること
ができる。具体的に説明すると、レーザ光ＡＬのエネル
ギー変動量が従来±５％程度であったものが、エネルギ
ー安定性のよい部分だけをシャッタ装置４０によって切
り出すことにより、エネルギー変動量を例えば±２％程
度以下に抑えることができる。
のレーザ光ＡＬをシャッタ装置４０で適宜遮断すること
により、レーザ発振初期においてエネルギー変動の大き
な期間中、ワークＷ表面にレーザ光ＡＬが入射しないよ
うにする。これにより、安定したエネルギーのレーザ光
ＡＬを必要なタイミングでワークＷ表面に供給すること
ができる。具体的に説明すると、レーザ光ＡＬのエネル
ギー変動量が従来±５％程度であったものが、エネルギ
ー安定性のよい部分だけをシャッタ装置４０によって切
り出すことにより、エネルギー変動量を例えば±２％程
度以下に抑えることができる。
【００３４】また、各照射領域ＥＡ1、ＥＡ2、ＥＡ3、
…を照射光学系２０に対して位置決めする際にはプロセ
スステージ装置３３をステッピング動作させるが、ステ
ッピング動作中はレーザ光ＡＬを照射しないで、通常は
レーザ光源１０の発振を止める。これにより、レーザ光
源１０の不要な動作を少なくして電力損失を防止すると
ともに装置の劣化を抑制することができる。
…を照射光学系２０に対して位置決めする際にはプロセ
スステージ装置３３をステッピング動作させるが、ステ
ッピング動作中はレーザ光ＡＬを照射しないで、通常は
レーザ光源１０の発振を止める。これにより、レーザ光
源１０の不要な動作を少なくして電力損失を防止すると
ともに装置の劣化を抑制することができる。
【００３５】以上、実施形態に即してこの発明を説明し
たが、本発明は上記実施形態に限定されるものではな
い。例えば、マスクステージ装置６０が、マスク２２の
走査開始時に動作速度の不安定な期間を有するものであ
る場合、このような期間中もレーザ光ＡＬがワークＷ上
に入射しないようにする。シャッタ板４１の動作は制御
装置１００によって制御し、レーザ発振、マスクステー
ジ装置６０の走査速度が、ともに安定したタイミングで
はじめてレーザ光ＡＬを通過させアニーリングを開始す
る。この際、プロセスステージ装置３３、レーザ光源１
０、マスクステージ装置６０の動作のタイミングを適宜
制御することにより、効率を改善することが可能であ
る。すなわち、プロセスステージ装置３３の位置決め完
了、レーザ発振が安定するタイミング、マスクステージ
装置６０の走査速度が安定するタイミングが、すべて一
致するようにそれぞれの動作を開始させておき、このす
べてが完了するタイミングでシャッタ装置４０を動作さ
せレーザ光を通過させることにより、スループットを高
め電力等の消費を効率的に減少させることができる。
たが、本発明は上記実施形態に限定されるものではな
い。例えば、マスクステージ装置６０が、マスク２２の
走査開始時に動作速度の不安定な期間を有するものであ
る場合、このような期間中もレーザ光ＡＬがワークＷ上
に入射しないようにする。シャッタ板４１の動作は制御
装置１００によって制御し、レーザ発振、マスクステー
ジ装置６０の走査速度が、ともに安定したタイミングで
はじめてレーザ光ＡＬを通過させアニーリングを開始す
る。この際、プロセスステージ装置３３、レーザ光源１
０、マスクステージ装置６０の動作のタイミングを適宜
制御することにより、効率を改善することが可能であ
る。すなわち、プロセスステージ装置３３の位置決め完
了、レーザ発振が安定するタイミング、マスクステージ
装置６０の走査速度が安定するタイミングが、すべて一
致するようにそれぞれの動作を開始させておき、このす
べてが完了するタイミングでシャッタ装置４０を動作さ
せレーザ光を通過させることにより、スループットを高
め電力等の消費を効率的に減少させることができる。
【００３６】また、上記実施形態では、各照射領域ＥＡ
1、ＥＡ2、ＥＡ3、…のレーザアニールの合間にレーザ
光源１０の発振を停止させているが、各照射領域ＥＡ
1、ＥＡ2、ＥＡ3、…のレーザアニールの合間もレーザ
光源１０の発振を継続することができる。この場合、プ
ロセスステージ装置３３の位置決め完了、マスクステー
ジ装置６０の走査速度が安定するタイミングを待つだけ
で足り、レーザアニールのスループットを高めることが
できる。
1、ＥＡ2、ＥＡ3、…のレーザアニールの合間にレーザ
光源１０の発振を停止させているが、各照射領域ＥＡ
1、ＥＡ2、ＥＡ3、…のレーザアニールの合間もレーザ
光源１０の発振を継続することができる。この場合、プ
ロセスステージ装置３３の位置決め完了、マスクステー
ジ装置６０の走査速度が安定するタイミングを待つだけ
で足り、レーザアニールのスループットを高めることが
できる。
【００３７】また、上記実施形態では、シャッタ板４１
とモータ４２とからなるシャッタ装置４０を用いている
が、レーザ光源１０からのレーザ光ＡＬが照射光学系２
０に入射するのを阻止することができる限り、各種シャ
ッタ装置を用いることができる。
とモータ４２とからなるシャッタ装置４０を用いている
が、レーザ光源１０からのレーザ光ＡＬが照射光学系２
０に入射するのを阻止することができる限り、各種シャ
ッタ装置を用いることができる。
【００３８】また、上記実施形態では、照射光学系２０
にマスク３３を設けて走査移動させるとともに、プロセ
スステージ装置３３をステップ移動させているが、照射
光学系２０を線条ビームを形成するためのホモジナイザ
とするとともに、プロセスステージ装置３３を上記線条
ビームの短手方向に走査移動させることにより、ワーク
Ｗ全面を一括してアニーリングすることもできる。この
場合も、レーザ光源１０と照射光学系２０との間にシャ
ッタ装置４０を配置してレーザ光源１０の動作が安定し
た期間中のみアニーリングを行うので、常に安定したエ
ネルギーのレーザ光ＡＬをワークＷに供給することがで
きる。
にマスク３３を設けて走査移動させるとともに、プロセ
スステージ装置３３をステップ移動させているが、照射
光学系２０を線条ビームを形成するためのホモジナイザ
とするとともに、プロセスステージ装置３３を上記線条
ビームの短手方向に走査移動させることにより、ワーク
Ｗ全面を一括してアニーリングすることもできる。この
場合も、レーザ光源１０と照射光学系２０との間にシャ
ッタ装置４０を配置してレーザ光源１０の動作が安定し
た期間中のみアニーリングを行うので、常に安定したエ
ネルギーのレーザ光ＡＬをワークＷに供給することがで
きる。
【００３９】また、上記の装置は、レーザ光ＡＬを用い
てワークＷ上の半導体層をアニーリングするものであっ
たが、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、半導体
成膜、さらに各種材料の改質、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ができる。
てワークＷ上の半導体層をアニーリングするものであっ
たが、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、半導体
成膜、さらに各種材料の改質、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ができる。
【００４０】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
のレーザ加工装置によれば、シャッタ制御装置がシャッ
タ装置をレーザ光源の状態に応じて動作させるので、レ
ーザ光源の動作が安定な場合のみシャッタ装置を開状態
にしてワーク上にレーザ光を照射することができ、安定
したエネルギーのレーザ光をワーク表面に供給すること
ができる。
のレーザ加工装置によれば、シャッタ制御装置がシャッ
タ装置をレーザ光源の状態に応じて動作させるので、レ
ーザ光源の動作が安定な場合のみシャッタ装置を開状態
にしてワーク上にレーザ光を照射することができ、安定
したエネルギーのレーザ光をワーク表面に供給すること
ができる。
【００４１】また、本発明のレーザ加工方法によれば、
レーザ光源からのレーザ光が照射光学系に入射するのを
所定期間中阻止するので、レーザ光源の動作が安定な場
合のみワーク上にレーザ光を入射させることができ、安
定したエネルギーのレーザ光をワーク表面に供給するこ
とができる。
レーザ光源からのレーザ光が照射光学系に入射するのを
所定期間中阻止するので、レーザ光源の動作が安定な場
合のみワーク上にレーザ光を入射させることができ、安
定したエネルギーのレーザ光をワーク表面に供給するこ
とができる。
【図１】第１実施形態のレーザアニール装置の構造を示
す図である。
す図である。
【図２】図１の装置に組み込まれるシャッタ装置を説明
する図である。
する図である。
【図３】図１の装置で処理されるワークの状態を説明す
る図である。
る図である。
【図４】図１の装置の動作タイミングを説明する図であ
る。
る。
１０ レーザ光源 ２０ 照射光学系 ２１ ホモジナイザ ２２ マスク ２３ 投影レンズ ３０ プロセスチャンバ ３３ プロセスステージ装置 ４０ シャッタ装置 ４１ シャッタ板 ４２ モータ ５０ 減衰装置 ６０ マスクステージ装置 １００ 制御装置 ＡＬ レーザ光
Claims (6)
- 【請求項１】 所定波長のレーザ光を発生するレーザ光
源と、 前記レーザ光源からのレーザ光をプロセスステージに載
置したワーク上に照射する照射光学系と、 前記レーザ光源と前記照射光学系との間の光路上に配置
されてレーザ光を遮断するシャッタ装置と、 前記シャッタ装置を動作させるシャッタ制御装置とを備
えるレーザ加工装置。 - 【請求項２】 前記シャッタ制御装置は、前記照射光学
系からのレーザ光と前記プロセスステージに載置したワ
ークとの位置調整に同期させて、前記シャッタ装置を開
閉動作させることを特徴とする請求項１記載のレーザ加
工装置。 - 【請求項３】 前記照射光学系は、前記レーザ光を複数
に分割するとともに分割された合成光を重畳して所定面
上に入射させるホモジナイザと、マスクステージに載置
されて前記所定面上で駆動されるマスクと、当該マスク
の像をワーク上に投影する投影光学系とを備えることを
特徴とする請求項２記載のレーザ加工装置。 - 【請求項４】 前記シャッタ制御装置は、前記プロセス
ステージ及び前記マスクステージの動作に同期して前記
シャッタ装置を動作させることを特徴とする請求項３記
載のレーザ加工装置。 - 【請求項５】 前記シャッタ制御装置は、前記レーザ光
のエネルギーが不安定な間、前記シャッタ装置を閉状態
とし、前記レーザ光のエネルギーが安定した時点で前記
シャッタ装置を開状態とすることを特徴とする請求項１
記載のレーザ加工装置。 - 【請求項６】 レーザ光源からのレーザ光を照射光学系
を介してワーク上に入射させることにより、ワークを加
工するレーザ加工方法であって、 前記レーザ光源からの前記レーザ光が前記照射光学系に
入射するのを所定期間中阻止することを特徴とするレー
ザ加工方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11200851A JP2001028346A (ja) | 1999-07-14 | 1999-07-14 | 精密照射用シャッタ機構と制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11200851A JP2001028346A (ja) | 1999-07-14 | 1999-07-14 | 精密照射用シャッタ機構と制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001028346A true JP2001028346A (ja) | 2001-01-30 |
Family
ID=16431285
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11200851A Pending JP2001028346A (ja) | 1999-07-14 | 1999-07-14 | 精密照射用シャッタ機構と制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001028346A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005109460A (ja) * | 2003-09-09 | 2005-04-21 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | レーザ照射装置、レーザ照射方法及び半導体装置の作製方法 |
| WO2007026723A1 (ja) * | 2005-08-29 | 2007-03-08 | Sharp Kabushiki Kaisha | 投影マスク、レーザ加工方法、レーザ加工装置および薄膜トランジスタ素子 |
| JP2010245319A (ja) * | 2009-04-07 | 2010-10-28 | Japan Steel Works Ltd:The | レーザアニール装置 |
| JP2013131752A (ja) * | 2011-12-20 | 2013-07-04 | Ap Systems Inc | レーザー処理装置 |
| JP2015026720A (ja) * | 2013-07-26 | 2015-02-05 | 住友重機械工業株式会社 | レーザアニール装置及びレーザアニール方法 |
-
1999
- 1999-07-14 JP JP11200851A patent/JP2001028346A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005109460A (ja) * | 2003-09-09 | 2005-04-21 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | レーザ照射装置、レーザ照射方法及び半導体装置の作製方法 |
| WO2007026723A1 (ja) * | 2005-08-29 | 2007-03-08 | Sharp Kabushiki Kaisha | 投影マスク、レーザ加工方法、レーザ加工装置および薄膜トランジスタ素子 |
| JP2007096244A (ja) * | 2005-08-29 | 2007-04-12 | Sharp Corp | 投影マスク、レーザ加工方法、レーザ加工装置および薄膜トランジスタ素子 |
| JP2010245319A (ja) * | 2009-04-07 | 2010-10-28 | Japan Steel Works Ltd:The | レーザアニール装置 |
| JP2013131752A (ja) * | 2011-12-20 | 2013-07-04 | Ap Systems Inc | レーザー処理装置 |
| CN103406664A (zh) * | 2011-12-20 | 2013-11-27 | Ap系统股份有限公司 | 激光处理装置 |
| JP2015026720A (ja) * | 2013-07-26 | 2015-02-05 | 住友重機械工業株式会社 | レーザアニール装置及びレーザアニール方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20030729 |