JP2001223176A - Laser irradiation device and laser irradiation method - Google Patents

Laser irradiation device and laser irradiation method

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JP2001223176A
JP2001223176A JP2000031408A JP2000031408A JP2001223176A JP 2001223176 A JP2001223176 A JP 2001223176A JP 2000031408 A JP2000031408 A JP 2000031408A JP 2000031408 A JP2000031408 A JP 2000031408A JP 2001223176 A JP2001223176 A JP 2001223176A
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JP
Japan
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laser
energy
substrate
laser light
laser irradiation
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JP2000031408A
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Japanese (ja)
Inventor
Mutsumi Yamamoto
睦 山本
Teru Nishitani
輝 西谷
Yoshinao Taketomi
義尚 武富
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solve a problem concerning very inferior reproducibility of radiation energy which is caused by instability, change of condition with time, nonlinearity of an optical element, etc., in a laser irradiation device. SOLUTION: A laser irradiation device is provided with at least a device oscillating a laser having a specified wavelength, a device changing the output of a laser light, an optical device controlling a laser light to be in a desired shape, and a device having a structure which introduces a laser light on a surface of a substrate while the substrate is held in a vacuum or an atmosphere substituted by specified gas. In the laser irradiation device, a means measuring laser energy in the vicinity of the surface of the substrate, a means analyzing the measured laser energy and a means which adjusts the output of a laser light on the basis of the analized laser energy are installed.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザー照射装置
及びレーザー照射方法に関するもので、特にエキシマレ
ーザー等の強力な光を用いて半導体薄膜の結晶化や活性
化、薄膜の形成や微細加工等を行うことのできるレーザ
ー照射装置及びレーザー照射方法を提供するもので、液
晶表示装置のようなガラス基板上に形成する薄膜トラン
ジスタの性能安定化や歩留まり向上、透明導電性薄膜の
微細加工、II−VI系化合物半導体薄膜を用いた発光素子
等の性能安定化等に著しく寄与するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser irradiating apparatus and a laser irradiating method, and more particularly to crystallization and activation of a semiconductor thin film, formation of a thin film and fine processing using a strong light such as an excimer laser. The present invention provides a laser irradiation device and a laser irradiation method that can be performed, stabilizing the performance and improving the yield of thin film transistors formed on a glass substrate such as a liquid crystal display device, fine processing of a transparent conductive thin film, II-VI system It significantly contributes to the stabilization of performance of a light emitting device or the like using a compound semiconductor thin film.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年パーソナルコンピュータのモニター
装置やカーナビゲーションシステムの表示装置などに広
く見用いられている薄膜トランジスタ型(TFT)液晶表
示装置は、基板にガラスを用いるためTFTアレイの作
成に600℃以上の高温の製造工程を用いることができ
ない。そこで、半導体薄膜や絶縁膜の形成には低温での
薄膜形成が可能なプラズマCVD法や常圧CVD法等の
手法が用いられている。
2. Description of the Related Art In recent years, a thin film transistor (TFT) liquid crystal display, which is widely used as a monitor of a personal computer or a display of a car navigation system, uses glass as a substrate, so that a TFT array is formed at 600 ° C. or higher. High temperature manufacturing process cannot be used. Therefore, a method such as a plasma CVD method or a normal pressure CVD method capable of forming a thin film at a low temperature is used for forming a semiconductor thin film or an insulating film.

【0003】近年TFT高性能化のために、半導体薄膜
として従来の非晶質シリコンに代えて多結晶シリコンを
用いたTFTが開発されている。多結晶シリコンの形成
方法の一つとして、半導体薄膜に吸収されるレーザー光
を照射して非晶質シリコン膜や微結晶シリコン膜を結晶
化したり、形成された多結晶シリコン膜の一部に打ち込
んだ不純物を活性化したり、多結晶シリコン膜中の欠陥
を除去して改質するといった、レーザー光を応用した技
術が開発されている。
In recent years, TFTs using polycrystalline silicon as a semiconductor thin film in place of conventional amorphous silicon have been developed for improving the performance of the TFT. As one method of forming polycrystalline silicon, an amorphous silicon film or a microcrystalline silicon film is crystallized by irradiating a laser beam absorbed by a semiconductor thin film, or is implanted into a part of the formed polycrystalline silicon film. Technologies using laser light have been developed, such as activating impurities and removing and modifying defects in a polycrystalline silicon film.

【0004】また、ガラス基板上に形成された透明導電
性薄膜の一部にレーザー光を照射して透明導電性薄膜を
除去し、液晶表示装置の対抗電極として用いるといっ
た、レーザー光を用いた微細加工技術も開発されてい
る。さらに、ZnSやZnSe等といったII−VI系化合物を用
いた発光素子の作製において、真空中において母材とな
るZnSやZnSeのペレットにレーザー光を照射して蒸発さ
せ、対向する位置に裁置された基板に薄膜を堆積する技
術も開発されている。
Further, a part of a transparent conductive thin film formed on a glass substrate is irradiated with laser light to remove the transparent conductive thin film, and is used as a counter electrode of a liquid crystal display device. Processing technology has also been developed. Furthermore, in the production of a light-emitting element using a II-VI compound such as ZnS or ZnSe, a ZnS or ZnSe pellet serving as a base material is evaporated in a vacuum by irradiating a laser beam with laser light, and is placed at an opposite position. Technology for depositing thin films on substrates has also been developed.

【0005】以上に述べた技術は、いずれもエキシマレ
ーザー光のような、対象となる物質に吸収されるレーザ
ー光を照射することで対象物質が加熱、溶融、或いは蒸
発することを利用した技術であり、対象物質にあわせて
用いる波長を選択する。この様な技術に用いるレーザー
照射装置は、一般的に特定の波長のレーザーを発振する
レーザー発振機、レーザー光の出力を制御する出力コン
トローラ、レーザー光の透過率を制御する光学系、レー
ザー光を所望の形状に制御する光学系、基板を真空中若
しくは特定のガスに置換された雰囲気に保持しつつ前記
基板表面にレーザー光を導入する構造を有する装置等か
ら成っている。
[0005] The above-mentioned technologies are all technologies that utilize heating, melting, or evaporation of a target material by irradiating a laser beam, such as an excimer laser beam, which is absorbed by the target material. Yes, select the wavelength to be used according to the target substance. The laser irradiation equipment used for such technology generally includes a laser oscillator that oscillates a laser of a specific wavelength, an output controller that controls the output of the laser light, an optical system that controls the transmittance of the laser light, and a laser light. An optical system for controlling a desired shape, an apparatus having a structure for introducing a laser beam to the surface of the substrate while maintaining the substrate in a vacuum or an atmosphere replaced with a specific gas, and the like.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】従来のレーザー照射装
置は、レーザー発振機の出力或いは光学系におけるレー
ザー光の透過率を一定に保持することで照射するレーザ
ー光のエネルギーを制御している。しかしながら実際に
は、対象物に照射されるレーザー光のエネルギーは、 (1)レーザーの透過率を制御する光学系に用いる光学
素子の温度変化、経時変化、劣化などによる透過率の変
化 (2)レーザーの透過率を制御する光学系に用いる光学
素子の非線形性に起因する透過率のずれ (3)反射ミラー、レーザー光導入窓等の光学部品のく
もり、汚れによる透過率の変化 等の要因によって必ずしも安定ではない。そのため、頻
繁に照射エネルギーを変化させるような場合、長時間連
続して使用するような場合、使用する間隔が不規則な場
合、使用する環境の温度や湿度の変化が激しい場合など
には、照射されるエネルギーの再現性が非常に悪くな
る。その結果、例えば液晶表示装置に用いる多結晶シリ
コンTFTなどの場合、基板間或いはロット間の特性のば
らつきが大きくなり、場合によっては歩留まりを低下さ
せる原因となる。また、透明導電性薄膜の微細加工の場
合などは加工寸法のばらつき、母材を蒸発させて対向す
る基板上に堆積させる場合などは膜質や膜厚のばらつき
の原因となる。
The conventional laser irradiation apparatus controls the energy of the laser light to be irradiated by keeping the output of the laser oscillator or the transmittance of the laser light in the optical system constant. However, in practice, the energy of the laser beam applied to the object is: (1) a change in transmittance due to a temperature change, a change over time, deterioration, etc. of an optical element used in an optical system for controlling the transmittance of the laser; Deviation in transmittance due to non-linearity of the optical element used in the optical system that controls the transmittance of the laser. (3) Due to factors such as cloudiness of optical components such as reflective mirrors and laser light introduction windows, and changes in transmittance due to dirt. Not always stable. Therefore, if the irradiation energy is changed frequently, if the device is used continuously for a long time, if the intervals between use are irregular, or if the temperature or humidity of the environment in which the device is used changes greatly, the irradiation Energy reproducibility becomes very poor. As a result, for example, in the case of a polycrystalline silicon TFT used for a liquid crystal display device, the variation in characteristics between substrates or lots becomes large, and in some cases, the yield is reduced. In the case of fine processing of a transparent conductive thin film, etc., variations in processing dimensions may occur, and in the case of evaporating a base material and depositing it on an opposing substrate, it may cause variations in film quality and film thickness.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】請求項1記載のレーザー
照射装置は、基板表面に照射するレーザー光のエネルギ
ーの安定性を実現するものである。本装置の構成であれ
ば、レーザー照射部のエネルギーを必要に応じて都度測
定することが可能で、且つ測定したレーザーエネルギー
を解析し、レーザー光の出力制御にフィードバックして
所望の最適エネルギーに校正することが可能となる。そ
の結果、レーザーの使用条件や環境、照射エネルギーの
変更に対しても常に安定したレーザー照射を行うことが
可能となり、デバイスの信頼性、安定性の向上を図るこ
とができる。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a laser irradiation apparatus for realizing the stability of energy of a laser beam applied to a substrate surface. With the configuration of this device, it is possible to measure the energy of the laser irradiation unit whenever necessary, and analyze the measured laser energy and feed it back to laser light output control to calibrate to the desired optimum energy It is possible to do. As a result, stable laser irradiation can always be performed even when the use conditions, environment, and irradiation energy of the laser are changed, and the reliability and stability of the device can be improved.

【0008】請求項2記載のレーザー照射装置は、基板
表面に照射するレーザー光のエネルギーの安定性を実現
するものである。本装置の構成であれば、レーザー照射
部のエネルギーを必要に応じて都度測定することが可能
で、且つ測定したレーザーエネルギーを解析し、レーザ
ー光の透過率制御にフィードバックして所望の最適エネ
ルギーに校正することが可能となる。その結果、レーザ
ーの使用条件や環境、照射エネルギーの変更に対しても
常に安定したレーザー照射を行うことが可能となり、デ
バイスの信頼性、安定性の向上を図ることができる。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a laser irradiation apparatus which realizes stability of energy of a laser beam applied to a substrate surface. With the configuration of this device, it is possible to measure the energy of the laser irradiation unit whenever necessary, and analyze the measured laser energy and feed it back to laser light transmittance control to obtain the desired optimum energy. Calibration becomes possible. As a result, stable laser irradiation can always be performed even when the use conditions, environment, and irradiation energy of the laser are changed, and the reliability and stability of the device can be improved.

【0009】請求項3記載のレーザー照射方法は、常に
所望のエネルギーのレーザー光を安定的に基板表面に照
射する方法を実現するものである。本発明のレーザー照
射方法によれば、レーザー照射直前に照射部近傍におい
て、レーザー光のエネルギーを測定しながらレーザー光
の出力を変化させ、所望のレーザーエネルギーになるよ
うに出力を校正したのち、レーザー出力を固定し基板表
面にレーザーを照射する。このような方法を用いること
で、レーザーの使用条件や環境、照射エネルギーの変更
に対しても常に安定したレーザー照射を行うことが可能
となり、基板間或いはロット間でのデバイス特性のばら
つきを低減し、デバイスの信頼性、安定性の向上を図る
ことができる。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a method for constantly and stably irradiating a substrate surface with a laser beam having a desired energy. According to the laser irradiation method of the present invention, immediately before the laser irradiation, in the vicinity of the irradiation part, while changing the output of the laser light while measuring the energy of the laser light, after calibrating the output to the desired laser energy, The output is fixed and the substrate surface is irradiated with a laser. By using such a method, it is possible to always perform stable laser irradiation even when the conditions of use, environment, and irradiation energy of the laser are changed, and to reduce variations in device characteristics between substrates or lots. Thus, the reliability and stability of the device can be improved.

【0010】請求項4記載のレーザー照射方法は、常に
所望のエネルギーのレーザー光を安定的に基板表面に照
射する方法を実現するものである。本発明のレーザー照
射方法によれば、レーザー照射直前に照射部近傍におい
て、レーザー光のエネルギーを測定しながらレーザー光
学系の透過率を変化させ、所望のレーザーエネルギーに
なるように透過率を校正したのち、レーザー光学系の透
過率を固定し基板表面にレーザーを照射する。このよう
な方法を用いることで、レーザーの使用条件や環境、照
射エネルギーの変更に対しても常に安定したレーザー照
射を行うことが可能となり、基板間或いはロット間での
デバイス特性のばらつきを低減し、デバイスの信頼性、
安定性の向上を図ることができる。
A laser irradiation method according to a fourth aspect of the present invention realizes a method of stably irradiating a substrate surface with laser light having a desired energy at all times. According to the laser irradiation method of the present invention, in the vicinity of the irradiated part immediately before laser irradiation, the transmittance of the laser optical system was changed while measuring the energy of the laser light, and the transmittance was calibrated so that the desired laser energy was obtained. After that, the transmittance of the laser optical system is fixed and the substrate surface is irradiated with laser. By using such a method, it is possible to always perform stable laser irradiation even when the conditions of use, environment, and irradiation energy of the laser are changed, and to reduce variations in device characteristics between substrates or lots. , Device reliability,
Stability can be improved.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】(実施例1)本発明の請求項1に
示す実施の形態のレーザー照射装置を、(図1)を参照
して説明する。
(Embodiment 1) A laser irradiation apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

【0012】本装置は、レーザー発振機とレーザー出力
制御装置、レーザー光の透過率を変化させる機構を有す
る光学系I、レーザー光を所望も形状に整形する光学系I
I、基板を真空中或いは所定のガス雰囲気中に保持しつ
つレーザー光を導入するレーザー光導入窓を設けた真空
チャンバ、レーザー光の出力を測定するパワーメータ
ー、基板及びパワーメーターの位置制御、パワーメータ
ーの出力を取り込み所望の出力にするためのレーザー出
力制御装置の制御などを行う制御用PC(またはPLC)が
主たる構成要素となっている。パワーメーターには、基
板処理時に僅かに発生する蒸発物質の付着による曇りを
防止するためのシャッターが取り付けられている。
This apparatus comprises a laser oscillator, a laser output control device, an optical system I having a mechanism for changing the transmittance of laser light, and an optical system I for shaping the laser light into a desired shape.
I, a vacuum chamber provided with a laser light introduction window for introducing laser light while holding the substrate in a vacuum or a predetermined gas atmosphere, a power meter for measuring the output of laser light, position control of the substrate and the power meter, power A main component is a control PC (or PLC) that takes in the output of the meter and controls the laser output control device to obtain the desired output. The power meter is provided with a shutter for preventing fogging due to adhesion of evaporant generated slightly during substrate processing.

【0013】本装置の構成によれば、随時基板表面での
レーザー光のエネルギーを直接測定することが可能とな
る。しかも従来問題となっていた光学系を構成する光学
部品の経時変化や温度による透過率特性の変化、光学部
品の曇りなどによる照射基板表面でのエネルギー変動が
生じた場合でも、都度その状態を測定し、レーザー光の
出力にフィードバックして適切な照射エネルギーを得る
ことができる。その結果、レーザーの使用条件や環境、
照射エネルギーの変更に対しても常に安定したレーザー
照射を行うことが可能となり、デバイスの信頼性、安定
性の向上を図ることができた。
According to the configuration of the present apparatus, it is possible to directly measure the energy of the laser beam on the substrate surface at any time. Furthermore, even if energy fluctuations occur on the surface of the irradiated substrate due to aging of optical components constituting the optical system, changes in transmittance characteristics due to temperature, and fogging of the optical components, which have been problems in the past, the state is measured each time Then, an appropriate irradiation energy can be obtained by feeding back to the output of the laser beam. As a result, laser usage conditions, environment,
It was possible to always perform stable laser irradiation even when the irradiation energy was changed, and it was possible to improve the reliability and stability of the device.

【0014】(実施例2)本発明の請求項2に示す実施
の形態のレーザー照射装置を、(図2)を参照して説明
する。
(Embodiment 2) A laser irradiation apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

【0015】本装置は、レーザー発振機とレーザー出力
制御装置、レーザー光の透過率を変化させる透過率制御
装置を有する光学系I、レーザー光を所望も形状に整形
する光学系II、基板を真空中或いは所定のガス雰囲気中
に保持する機能と、レーザー光を導入するレーザー光導
入窓及び測定用窓を設けた真空チャンバ、レーザー光の
出力を測定するパワーメーター、基板の位置制御、パワ
ーメーターの出力を取り込み所望の出力にするための透
過率制御装置の制御などを行う制御用PC(またはPLC)
が主たる構成要素となっている。測定用窓には、基板処
理時に僅かに発生する蒸発物質の付着による曇りを防止
するためのシャッターが取り付けられている。
This apparatus comprises an optical system I having a laser oscillator, a laser output control device, a transmittance control device for changing the transmittance of laser light, an optical system II for shaping the laser light into a desired shape, and a substrate being evacuated. Vacuum chamber with laser light introduction window and measurement window for introducing laser light, power meter for measuring laser light output, substrate position control, power meter Control PC (or PLC) that controls the transmittance control device to take in the output and obtain the desired output
Is the main component. The measurement window is provided with a shutter for preventing fogging due to adhesion of evaporative substances that are slightly generated during substrate processing.

【0016】本装置の構成によれば、間接的にではある
が、随時基板表面でのレーザー光のエネルギーを測定す
ることが可能となる。しかも従来問題となっていた光学
系を構成する光学部品の経時変化や温度による透過率特
性の変化、光学部品の曇りなどによる照射基板表面での
エネルギー変動が生じた場合でも、都度その状態を測定
し、レーザー光の出力にフィードバックして適切な照射
エネルギーを得ることができる。その結果、レーザーの
使用条件や環境、照射エネルギーの変更に対しても常に
安定したレーザー照射を行うことが可能となり、デバイ
スの信頼性、安定性の向上を図ることができた。
According to the configuration of the present apparatus, it is possible to measure the energy of the laser beam on the substrate surface at any time, though indirectly. Furthermore, even if energy fluctuations occur on the surface of the irradiated substrate due to aging of optical components constituting the optical system, changes in transmittance characteristics due to temperature, and fogging of the optical components, which have been problems in the past, the state is measured each time Then, an appropriate irradiation energy can be obtained by feeding back to the output of the laser beam. As a result, it became possible to always perform stable laser irradiation even when the use conditions, environment, and irradiation energy of the laser were changed, thereby improving the reliability and stability of the device.

【0017】(実施例3)本発明の請求項2に示す他の
実施の形態のレーザー照射装置を、(図3)を参照して
説明する。
(Embodiment 3) A laser irradiation apparatus according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

【0018】本装置は、レーザー発振機とレーザー出力
制御装置、レーザー光の透過率を変化させる透過率制御
装置を有する光学系I、レーザー光を所望も形状に整形
する光学系II、基板を真空中或いは所定のガス雰囲気中
に保持する機能と、レーザー光を導入するレーザー光導
入窓を設けた真空チャンバ、レーザー光の出力を測定す
るパワーメーター、レーザー光導入窓の直前でレーザー
光をパワーメーターに反射させる反射ミラー、基板の位
置制御、パワーメーターの出力を取り込み所望の出力に
するための透過率制御装置の制御などを行う制御用PC
(またはPLC)が主たる構成要素となっている。反射ミ
ラーは、基板照射時には移動できるように反射ミラー移
動機構に取り付けられている。
This apparatus comprises an optical system I having a laser oscillator, a laser output control device, a transmittance control device for changing the transmittance of laser light, an optical system II for shaping the laser light into a desired shape, and a substrate being evacuated. Vacuum chamber with laser light introduction window for introducing laser light inside, or in a predetermined gas atmosphere, power meter for measuring laser light output, power meter for laser light just before laser light introduction window Control PC that controls the reflection mirror that reflects the light, the position of the substrate, and the control of the transmittance control device that takes in the output of the power meter and obtains the desired output.
(Or PLC) is the main component. The reflection mirror is attached to the reflection mirror moving mechanism so as to be movable at the time of irradiating the substrate.

【0019】本装置の構成によれば、間接的にではある
が、随時基板表面でのレーザー光のエネルギーを測定す
ることが可能となる。しかも従来問題となっていた光学
系を構成する光学部品の経時変化や温度による透過率特
性の変化、光学部品の曇りなどによる照射基板表面での
エネルギー変動が生じた場合でも、都度その状態を測定
し、レーザー光の出力にフィードバックして適切な照射
エネルギーを得ることができる。その結果、レーザーの
使用条件や環境、照射エネルギーの変更に対しても常に
安定したレーザー照射を行うことが可能となり、デバイ
スの信頼性、安定性の向上を図ることができた。
According to the configuration of the present apparatus, it is possible to measure the energy of the laser beam on the substrate surface at any time, though indirectly. Furthermore, even if energy fluctuations occur on the surface of the irradiated substrate due to aging of optical components constituting the optical system, changes in transmittance characteristics due to temperature, and fogging of the optical components, which have been problems in the past, the state is measured each time Then, an appropriate irradiation energy can be obtained by feeding back to the output of the laser beam. As a result, it became possible to always perform stable laser irradiation even when the use conditions, environment, and irradiation energy of the laser were changed, thereby improving the reliability and stability of the device.

【0020】(実施例4)本発明の請求項3に示す実施
の形態のレーザー照射装置を、(図1)及び(図4)を参
照して説明する。
(Embodiment 4) A laser irradiation apparatus according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to (FIG. 1) and (FIG. 4).

【0021】基板を基板ホルダに載置後、まずパワーメ
ーターをレーザー照射位置に移動する。レーザーを発振
させ一定時間ウォーミングアップした後、 照射位置でのレーザーの出力を測定し制御用PCにデー
タを送る。 制御用PCで基板照射面でのレーザーエネルギーを算出
する。 制御用PCで予め設定されているレーザーエネルギーと
の差を計算する。 差異が所定の範囲外であればレーザーの出力制御装置
の出力設定を変化させる。 パワーメーターの出力を測定し、レーザーエネルギー
が所定の範囲内に入ったら出力設定をそのときの値に固
定する。 一定時間パワーメーターの出力の測定を続け、所定の
範囲から外れなければ、出力設定を固定する。所定の範
囲から外れた場合には、再度からを繰り返し、出力
設定を決定する。 出力設定をそのままにした状態で、直ちに基板に対す
るレーザー照射を開始する。
After placing the substrate on the substrate holder, the power meter is first moved to the laser irradiation position. After oscillating the laser and warming up for a certain period of time, measure the output of the laser at the irradiation position and send the data to the control PC. Calculate the laser energy on the substrate irradiation surface with the control PC. Calculate the difference from the laser energy preset on the control PC. If the difference is out of the predetermined range, the output setting of the laser output control device is changed. The output of the power meter is measured, and when the laser energy falls within a predetermined range, the output setting is fixed at the value at that time. The measurement of the output of the power meter is continued for a certain period of time, and if the output is not out of the predetermined range, the output setting is fixed. If the value is out of the predetermined range, the process is repeated again to determine the output setting. The laser irradiation on the substrate is started immediately with the output setting kept as it is.

【0022】基板に照射するエネルギーを変更する場
合、或いは基板交換などでレーザー照射を中断した場合
は必要に応じて上記〜を繰り返す。このような方法
を用いることで、照射エネルギーが異なる条件が混在し
たり、処理される基板の時間間隔が不揃いの場合、或い
は基板を処理することにより基板からの僅かな蒸発物の
堆積などによってレーザー光導入窓が徐々に曇る場合な
ど、従来であれば基板表面に照射されるレーザー光のエ
ネルギーばらつきや経時変化の要因となっていた問題に
対してもその都度レーザー光の出力を校正することが可
能となり、デバイスの信頼性、安定性の向上を図ること
ができた。
When the energy to be applied to the substrate is changed, or when the laser irradiation is interrupted due to the replacement of the substrate or the like, the above steps are repeated as necessary. By using such a method, when the conditions with different irradiation energies are mixed, when the time intervals of the substrates to be processed are not uniform, or when the substrate is processed, the laser is generated by the deposition of a small amount of evaporation from the substrate. The laser output can be calibrated each time, even if the light introduction window gradually becomes cloudy, for example, which has been the cause of the variation in the energy of the laser light applied to the substrate surface and the change over time. As a result, the reliability and stability of the device can be improved.

【0023】(実施例5)本発明の請求項4に示す実施
の形態のレーザー照射装置を、(図2)及び(図5)を
参照して説明する。
(Embodiment 5) A laser irradiation apparatus according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to (FIG. 2) and (FIG. 5).

【0024】基板を基板ホルダに載置し真空排気後、ガ
ス導入口より水素ガスを導入し所定の圧力に調整する。
光学系IIから照射されたレーザー光が、レーザー光導入
窓と測定用窓を透過してパワーメーターに入射するよう
に基板ホルダ駆動機構を操作する。一定出力でレーザー
を発振させ、ウォーミングアップした後、 パワーメーターで測定したレーザーの出力を測定し制
御用PCにデータを送る。 制御用PCで基板照射面でのレーザーエネルギーを算出
する。 制御用PCで予め設定されているレーザーエネルギーと
の差を計算する。 差異が所定の範囲外であれば、光学系Iに内蔵するレ
ーザー光の透過率制御機構を制御し透過率を変化させ
る。 パワーメーターの出力を測定し、レーザーエネルギー
が所定の範囲内に入ったら透過率設定をそのときの値に
固定する。 一定時間パワーメーターの出力の測定を続け、所定の
範囲から外れなければ、透過率設定を固定する。所定の
範囲から外れた場合には、再度からを繰り返し、透
過率設定を決定する。 透過率設定をそのままにした状態で、直ちに基板に対
するレーザー照射を開始する。
After the substrate is placed on the substrate holder and evacuated, hydrogen gas is introduced from a gas inlet to adjust the pressure to a predetermined value.
The substrate holder driving mechanism is operated so that the laser light emitted from the optical system II passes through the laser light introduction window and the measurement window and enters the power meter. After oscillating the laser at a constant output and warming up, measure the output of the laser measured with a power meter and send the data to the control PC. Calculate the laser energy on the substrate irradiation surface with the control PC. Calculate the difference from the laser energy preset on the control PC. If the difference is out of the predetermined range, the control unit controls the transmittance control mechanism of the laser light incorporated in the optical system I to change the transmittance. The output of the power meter is measured, and when the laser energy falls within a predetermined range, the transmittance setting is fixed to the value at that time. The measurement of the output of the power meter is continued for a certain period of time, and if it does not deviate from a predetermined range, the transmittance setting is fixed. When the value is out of the predetermined range, the process is repeated again to determine the transmittance setting. With the transmittance set as it is, laser irradiation to the substrate is started immediately.

【0025】基板に対する照射を行う際には測定用窓上
のシャッターを閉じ、レーザー照射面から僅かに生じる
蒸発物による測定用窓の曇りを防止する。
When irradiating the substrate, the shutter on the measurement window is closed to prevent the measurement window from fogging due to evaporation generated slightly from the laser irradiation surface.

【0026】基板に照射するエネルギーを変更する場
合、或いは基板交換などでレーザー照射を中断した場合
は必要に応じて上記〜を繰り返す。このような方法
を用いることで、照射エネルギーが異なる条件が混在し
たり、処理される基板の時間間隔が不揃いの場合、或い
は基板を処理することにより基板からの僅かな蒸発物の
堆積などによってレーザー光導入窓が徐々に曇る場合な
ど、従来であれば基板表面に照射されるレーザー光のエ
ネルギーばらつきや経時変化の要因となっていた問題に
対してもその都度レーザー光の出力を校正することが可
能となり、デバイスの信頼性、安定性の向上を図ること
ができた。
When the energy applied to the substrate is changed, or when the laser irradiation is interrupted due to the replacement of the substrate or the like, the above steps are repeated as necessary. By using such a method, when the conditions with different irradiation energies are mixed, when the time intervals of the substrates to be processed are not uniform, or when the substrate is processed, the laser is generated by the deposition of a small amount of evaporation from the substrate. The laser output can be calibrated each time, even if the light introduction window gradually becomes cloudy, for example, which has been the cause of the variation in the energy of the laser light applied to the substrate surface and the change over time. As a result, the reliability and stability of the device can be improved.

【0027】[0027]

【発明の効果】本発明のレーザー照射装置及びレーザー
照射方法によれば、レーザーの使用条件や環境、照射エ
ネルギーの変更に対しても常に安定したレーザー照射を
行うことが可能となり、デバイスの信頼性、安定性の向
上を図ることができる。
According to the laser irradiating apparatus and the laser irradiating method of the present invention, it is possible to always perform stable laser irradiating even when the use condition, environment and irradiation energy of the laser are changed. , Stability can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施例1によるレーザー照射装置の概
略構成を示す概念図
FIG. 1 is a conceptual diagram showing a schematic configuration of a laser irradiation apparatus according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施例2によるレーザー照射装置の概
略構成を示す概念図
FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating a schematic configuration of a laser irradiation apparatus according to a second embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施例3によるレーザー照射装置の概
略構成を示す概念図
FIG. 3 is a conceptual diagram showing a schematic configuration of a laser irradiation apparatus according to a third embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施例4によるレーザー照射方法の概
略システムフローを示す概念図
FIG. 4 is a conceptual diagram showing a schematic system flow of a laser irradiation method according to a fourth embodiment of the present invention.

【図5】本発明の実施例5によるレーザー照射装置の概
略システムフローを示す概念図
FIG. 5 is a conceptual diagram showing a schematic system flow of a laser irradiation apparatus according to a fifth embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 レーザー発振機 2 出力制御装置 3 光学系I 4 光学系II 5 レーザー導入窓 6 基板 7 基板ホルダ 8 駆動装置 9 排気系 10 ガス導入口 11 流量コントローラ 12 パワーメーター 13 シャッター 14 制御用PC(PLC) DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Laser oscillator 2 Output control device 3 Optical system I 4 Optical system II 5 Laser introduction window 6 Substrate 7 Substrate holder 8 Driving device 9 Exhaust system 10 Gas introduction port 11 Flow controller 12 Power meter 13 Shutter 14 Control PC (PLC)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 武富 義尚 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Fターム(参考) 5F052 AA02  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Yoshihisa Taketomi 1006 Kazuma Kadoma, Kadoma-shi, Osaka Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. F-term (reference) 5F052 AA02

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】特定の波長のレーザーを発振する装置と、
レーザー光の出力を変化させる装置と、レーザー光を所
望の形状に制御する光学装置と、基板を真空中若しくは
特定のガスに置換された雰囲気に保持しつつ前記基板表
面にレーザー光を導入する構造を有する装置とを少なく
とも有するレーザー照射装置において、前記基板表面近
傍でレーザーエネルギーを測定する手段と、測定したレ
ーザーエネルギーを解析する手段と、解析したレーザー
エネルギーに基づいてレーザー光の出力を調整する手段
を有することを特徴とするレーザー照射装置。
An apparatus for oscillating a laser having a specific wavelength,
A device for changing the output of the laser light, an optical device for controlling the laser light to a desired shape, and a structure for introducing the laser light to the substrate surface while holding the substrate in a vacuum or in an atmosphere replaced with a specific gas A laser irradiation device having at least a device having: a means for measuring laser energy in the vicinity of the substrate surface; a means for analyzing the measured laser energy; and a means for adjusting the output of laser light based on the analyzed laser energy. A laser irradiation device, comprising:
【請求項2】特定の波長のレーザーを発振する装置と、
レーザー光の透過率を所望の値に制御する光学装置と、
レーザー光を所望の形状に制御する光学装置と、基板を
真空中若しくは特定のガスに置換された雰囲気に保持し
つつ前記基板表面にレーザー光を導入する構造を有する
装置とを少なくとも有するレーザー照射装置において、
前記基板表面近傍でレーザーエネルギーを測定する手段
と、測定したレーザーエネルギーを解析する手段と、解
析したレーザーエネルギーに基づいてレーザー光の透過
率を調整する手段を有することを特徴とするレーザー照
射装置。
2. An apparatus for oscillating a laser having a specific wavelength,
An optical device for controlling the transmittance of the laser light to a desired value,
A laser irradiation device having at least an optical device for controlling a laser beam into a desired shape, and a device having a structure for introducing a laser beam onto the substrate surface while holding the substrate in a vacuum or in an atmosphere replaced with a specific gas. At
A laser irradiation apparatus comprising: means for measuring laser energy in the vicinity of the substrate surface; means for analyzing the measured laser energy; and means for adjusting the transmittance of laser light based on the analyzed laser energy.
【請求項3】真空中若しくは特定のガスに置換された雰
囲気において、レーザー光を吸収する特性を有する薄膜
の形成された基板表面にレーザー光を照射して薄膜を改
質するに際し、前記基板表面へのレーザー照射直前に、
予め基板近傍においてレーザーエネルギーを測定しなが
ら所望のエネルギーになるまでレーザー出力を変化さ
せ、所望のエネルギーが得られたら前記レーザー出力を
固定し、前記基板表面へのレーザー照射を行うことを特
徴とするレーザー照射方法。
3. A method for modifying a thin film by irradiating the substrate surface with a thin film having a property of absorbing laser light in a vacuum or in an atmosphere replaced with a specific gas with the laser light. Immediately before laser irradiation on
Changing the laser output until the desired energy is obtained while measuring the laser energy in the vicinity of the substrate in advance, fixing the laser output when the desired energy is obtained, and irradiating the laser to the substrate surface. Laser irradiation method.
【請求項4】真空中若しくは特定のガスに置換された雰
囲気において、レーザー光を吸収する特性を有する薄膜
の形成された基板表面にレーザー光を照射して薄膜を改
質するに際し、前記基板表面へのレーザー照射直前に、
予め基板近傍においてレーザーエネルギーを測定しなが
ら所望のエネルギーになるまでレーザー光学系において
透過率を変化させ、所望のエネルギーが得られたら前記
光学系の透過率を固定し、前記基板表面へのレーザー照
射を行うことを特徴とするレーザー照射方法。
4. A method for modifying a thin film by irradiating the substrate surface with a thin film having a property of absorbing laser light in a vacuum or in an atmosphere replaced with a specific gas with the laser light, Immediately before laser irradiation on
The transmittance is changed in the laser optical system until the desired energy is obtained while measuring the laser energy in the vicinity of the substrate in advance, and when the desired energy is obtained, the transmittance of the optical system is fixed, and the laser irradiation on the substrate surface is performed. Performing a laser irradiation.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2016181642A (en) * 2015-03-25 2016-10-13 住友重機械工業株式会社 Laser processing device and laser processing method
JP2018018909A (en) * 2016-07-27 2018-02-01 住友重機械工業株式会社 Laser beam machine
JPWO2020184178A1 (en) * 2019-03-08 2021-12-23 東京エレクトロン株式会社 Processing equipment and processing method

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