JP2005294801A5 - - Google Patents

Claims (19)

1. 被処理基板に設けられた薄膜にレーザー光を照射して、この薄膜を溶融して結晶化する結晶化用光学系を具備するレーザー結晶化装置であって、
   前記結晶化用光学系は逆ピーク状の光強度分布を有するパルスレーザ光を前記薄膜に照射し、
   前記レーザー光の光路外に配置され、前記薄膜を照明する観察用の照明光を射出する照明光源と、
   前記レーザー光の光路が中央部にあり、この光路に沿って前記照明光源からの照明光を前記薄膜に導く環状光学素子を含む照明光学系と、
   前記薄膜の前記レーザー光による照射領域の溶融状態、前記レーザー光遮断後に前記逆ピーク状の光強度分布に対応した温度勾配にしたがって横方向に移動する結晶化の過程の少なくとも一方の像を拡大表示する観察光学系とを
   具備することを特徴とするレーザー結晶化装置。
2. 前記環状光学素子は、前記レーザー光の光路上に設けられ、前記照明光源からの照明光を前記薄膜へと反射して導く環状平面鏡を含むことを特徴とする、請求項１に記載のレーザー結晶化装置。
3. 前記環状光学素子は、前記レーザー光の光路上に設けられ、前記照明光源からの照明光を前記薄膜へと反射して導く環状凹面鏡若しくは環状凸面鏡を含むことを特徴とする、請求項１に記載のレーザー結晶化装置。
4. 前記環状光学素子は、前記レーザー光の光路上にそれぞれ設けられた環状平面鏡及び環状凹面鏡若しくは環状凸面鏡を有し、この環状平面鏡は、前記照明光源からの照明光をこの環状凹面鏡若しくは環状凸面鏡へと反射して導き、また、この環状凹面鏡若しくは環状凸面鏡は、この環状平面鏡により反射された前記照明光を前記薄膜に反射して導くことを特徴とする、請求項１に記載のレーザー結晶化装置。
5. 前記照明光学系は、光路外に配置された１又は複数のレンズ若しくはハーフミラーを含み、このレンズ若しくはハーフミラーは、前記照明光源からの照明光を、前記環状光学素子を介して前記薄膜上に照明することを特徴とする、請求項１ないし４のいずれか１に記載のレーザー結晶化装置。
6. 前記レーザー光は、エキシマレーザー光であって、前記結晶化用光学系は、入射するこのエキシマレーザー光を所定の光強度分布を有する光に位相変調させる位相変調素子を含み、この位相変調素子を透過した前記レーザー光は、前記薄膜を照射することを特徴とする、請求項１ないし５のいずれか１に記載のレーザー結晶化装置。
7. 前記観察光学系は、
   前記被処理基板に設けられた薄膜の前記レーザー光による照射領域の溶融状態、結晶化状態の少なくとも一方の像若しくはこれらの状態が変化する過程の像を拡大し結像する前記環状光学素子を含む顕微光学系と、
   この顕微光学系により拡大された薄膜の像を撮像する撮像素子とを備えることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１に記載のレーザー結晶化装置。
8. 前記観察光学系は、
   前記被処理基板に設けられた薄膜の前記レーザー光による照射領域の溶融状態、結晶化状態の少なくとも一方の像若しくはこれらの状態が変化する過程の像を拡大し光電面上に結像する前記環状光学素子を含む顕微光学系と、
   前記光電面で発生した電子を増倍させて蛍光面に入射させて蛍光像とする光検出器と、
   前記光検出器の蛍光像を撮像する撮像素子とを備えることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１に記載のレーザー結晶化装置。
9. 前記撮像素子で撮像された結晶化用のレーザー光を照射した結晶化プロセス領域での状態が変化していく画像を記憶する記憶部を備えることを特徴とする請求項７若しくは８に記載のレーザー結晶化装置。
10. 前記観察光学系は、前記照明光学系と光学素子の一部を共有することを特徴とする、請求項１ないし９のいずれか１に記載のレーザー結晶化装置。
11. 前記光検出器は、ストリーク管であることを特徴とする、請求項８若しくは１０に記載のレーザー結晶化装置。
12. 前記撮像素子は、冷却ＣＣＤ撮像素子であることを特徴とする、請求項７ないし１１のいずれか１に記載のレーザー結晶化装置。
13. 前記観察光学系により検出された画像を処理する画像処理ユニットと、
    この画像処理ユニットにより得られた被処理基板の位置データに基づき、被処理基板の位置を調整する機能を有するステージ駆動部とを
    さらに具備する、請求項１ないし１２のいずれか１に記載のレーザー結晶化装置。
14. 前記薄膜は、非晶質シリコン膜若しくは多結晶シリコン膜であることを特徴とする、請求項１ないし１３のいずれか１に記載のレーザー結晶化装置。
15. 被処理基板に設けられた薄膜にレーザー光を照射して、この薄膜を溶融して結晶化するレーザー結晶化方法であって、
    前記レーザー光として逆ピーク状の光強度分布を有するレーザー光を前記被処理基板に設けられた前記薄膜に照射し、この薄膜を溶融、結晶化する工程と、
    前記レーザー光に沿って同軸的に観察用照明光を互いに干渉することなく前記薄膜に照射する工程と、
    前記レーザー光の照射による前記薄膜の溶融過程と、前記レーザー光遮断後に前記逆ピーク状の光強度分布に対応した温度勾配にしたがって前記薄膜の結晶化位置が横方向に移動する結晶化の過程との少なくとも一方の像を撮像し拡大表示する工程と、
    を具備することを特徴とするレーザー結晶化方法。
16. 前記観察用照明光の前記薄膜への照射は、前記レーザー光の前記薄膜への照射中又は前記レーザー光の前記薄膜への照射後に行うことを特徴とする請求項１５に記載のレーザー結晶化方法。
17. 前記撮像する工程は、
    前記薄膜の溶融状態、結晶化状態の少なくとも一方若しくはこれらの状態が変化する過程の拡大結像した像を画像データとして取り込む工程と、
    前記薄膜の前記画像データを画像処理する工程と、
    前記画像処理の結果に基づき、前記被処理基板の位置データを算出する工程と、
    前記位置データに基づき、前記被処理基板の位置を調整する工程とを、
    さらに具備する、請求項１５若しくは請求項１６に記載のレーザー結晶化方法。
18. 前記被処理基板は、ガラス基板であり、前記薄膜は、このガラス基板上に形成された非晶質シリコン膜若しくは多結晶シリコン膜であることを特徴とする、請求項１５ないし請求項１７のいずれか１に記載のレーザー結晶化方法。
19. 前記撮像した前記溶融過程又は前記結晶化の過程の少なくとも一方の像を記憶し、モニタ画面に静止画もしくは動画として表示することを特徴とする請求項１５ないし請求項１８のいずれか１に記載のレーザー結晶化方法。