JP2008294107A - 照射装置、半導体装置の製造装置および半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡素な構成による偏光制御および戻り光防止を可能にして、装置小型化や効率の良いレーザビーム光照射等を実現する。
【解決手段】半導体レーザの光軸上に第一の１／４波長板６１と、偏光子６２と、第二の１／４波長板６３とを順に配し、前記光軸を回転中心として前記第一の１／４波長板６１を回転させる第一の回転機構と、前記第二の１／４波長板６３の光学軸が前記偏光子６２に対して４５度傾いて固定された状態で、当該偏光子６２および当該第二の１／４波長板６３を、前記光軸を回転中心として一体で回転させる第二の回転機構とを備える。そして、前記第一の回転機構および前記第二の回転機構は、前記半導体レーザの偏光比に応じて、それぞれを回転調整する。
【選択図】図９

Description

本発明は、半導体レーザを光源に用いてビーム光を照射する照射装置、並びに、そのビーム光の照射を利用して半導体装置を製造する半導体装置の製造装置および半導体装置の製造方法に関する。

アクティブマトリクス型液晶表示装置や有機電界発光素子（以下「有機ＥＬ素子」という）を用いた有機電界発光表示装置（以下「有機ＥＬディスプレイ」という）等を製造する場合には、薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor、以下「ＴＦＴ」と略す）等の回路素子を多結晶シリコンにより形成するため、連続発振するレーザビーム光を用いてシリコン薄膜に対するアニール処理を行うことが知られている。レーザビーム光によるアニール処理によれば、シリコン薄膜を部分的に照射することから、基板全体が高温となってしまうのを回避することができ、基板としてガラス基板を用いることが可能となるからである。

このようなアニール処理に際しては、その光源として、出力の安定性の高い半導体レーザを用いることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、アニール処理の高スループット化のために、複数の半導体レーザを互いに近接して配置し、複数のレーザ光を非晶質半導体膜の複数の部分に並行して照射し、走査時間を短縮して生産性を上げるようにすることも提案されている（例えば、特許文献２参照）。

ところで、半導体レーザから出射されるレーザビーム光は楕円偏光になっているが、その楕円偏光の補正は、１／４波長板と１／２波長板との組み合わせを用いて行うことが一般的である。また、半導体レーザへの戻り光防止のためのアイソレータには、偏光子と１／４波長板との組み合わせを用いることが一般的である（例えば、特許文献３参照）。
したがって、半導体レーザと被照射物である半導体基板との間に介在する照射光学系としては、例えば図１１に示すように、偏光制御のための１／４波長板８１および１／２波長板８２と、アイソレータとしての偏光子８３および１／４波長板８４とを、それぞれ直列に配置したものが挙げられる。このような構成の照射光学系では、１／４波長板８１と１／２波長板８２とを、半導体レーザの楕円偏光状態、すなわち偏光比に応じて、アイソレータに合わせるように回転調整することになる（図中矢印参照）。
また、偏光制御のための別の構成として、例えば図１２に示すように、半導体レーザの光束に含まれるＴＭ（Transverse Magnetic）偏光とＴＥ（Transverse Electric）偏光とを、偏光ビームスプリッタ（Polarization Beam Splitter、以下「ＰＢＳ」と略す）等の偏光子８５を用いて分離し、そのうちの一方について１／２波長板８６により偏光を回転した後にハーフミラー８７によって再び結合する、といったものも提案されている（例えば、特許文献４参照）。

特開２００３−３３２２３５号公報 特開２００４−１５３１５０号公報 特開昭６１−１０７７７９号公報 特開昭６４−４５１８６号公報

しかしながら、上述した従来技術を用いて半導体レーザからのレーザビーム光を被照射物である半導体基板に照射したのでは、特に複数のレーザ光の並行照射を行う場合には、以下に述べるような難点が生じる。
例えば、図１１に示した構成の照射光学系では、多くの構成部品を必要とするため、部品点数の増加に伴う構成の複雑化を招くおそれがある。一方、複数のレーザ光の並行照射を行う場合には、当該並行照射を行う各々の半導体レーザおよび照射光学系の小型化が強く求められる。したがって、図１１に示した従来技術による照射光学系は、必ずしも複数のレーザ光の並行照射に適したものであるとは言えない。
また、例えば、図１２に示した構成の照射光学系では、偏光制御のために１／４波長板等を回転調整する機構が不要であるが、ハーフミラー８７による結合部分で当該ハーフミラー８７を反射する成分と透過する成分が存在するため、片方が光量ロスとなってしまうことになり、結果としてレーザビーム光の照射の効率低下を招いてしまうことが考えられる。

そこで、本発明は、簡素な構成による偏光制御および戻り光防止を可能にして、装置小型化や効率の良いレーザビーム光照射等を実現することのできる照射装置、半導体装置の製造装置および半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために案出された照射装置で、半導体レーザからの出射ビーム光を被照射物へ照射する照射装置であって、前記半導体レーザの光軸上に第一の１／４波長板と、偏光子と、第二の１／４波長板とが順に配されているとともに、前記光軸を回転中心として前記第一の１／４波長板を回転させる第一の回転機構と、前記第二の１／４波長板の光学軸が前記偏光子に対して４５度傾いて固定された状態で、当該偏光子および当該第二の１／４波長板を、前記光軸を回転中心として一体で回転させる第二の回転機構とを備え、前記第一の回転機構および前記第二の回転機構は、前記半導体レーザの偏光比に応じて、それぞれが回転調整されることを特徴とする。

上記構成の照射装置において、半導体レーザから出射された光束は、先ず、第一の１／４波長板に入射する。この第一の１／４波長板は第一の回転機構によって回転されるが、その回転角によっては、第一の１／４波長板を透過する光束がほぼ直線偏光となる。そして、直線偏光となった光束は、その後、偏光子および第二の１／４波長板に入射する。これら偏光子および第二の１／４波長板は、半導体レーザへの戻り光防止のためのアイソレータとして機能する。ただし、これらは、第二の１／４波長板の光学軸が偏光子に対して４５度傾いて固定されており、第二の回転機構によって一体で回転されるようになっている。そのため、半導体レーザへの戻り光を防止しつつ、第一の１／４波長板の回転角との相対角によっては、当該第一の１／４波長板を透過した光束が最も透過するように偏光子および第二の１／４波長板が回転調整されることになる。

本発明は、偏光制御には第一の１／４波長板のみを用いてこれを第一の回転機構によって回転し、偏光子および第二の１／４波長板を第二の回転機構が一体で回転させるようにし、これらを半導体レーザの光軸上に直列に配置しているので、従来に比べて構成部品点数および構成部品品種を削減することが可能となり、従来よりも簡素な構成、すなわち小型で安価な構成による偏光制御および戻り光防止を行うことができる。したがって、例えば安価で高出力なブロードエリア型半導体レーザを光源として用いたラインビーム光学系に適用した場合には、光量を損失することなくかつ、戻り光対策もなされ、照射光学系を小型に低コストで実現することが可能となる。また、半導体レーザの偏光比個体差に影響のない構成にすることで、半導体レーザの交換時に選別等が不要となるため、ランニングコストも低減することができる。

以下、図面に基づき本発明に係る照射装置、半導体装置の製造装置および半導体装置の製造方法について説明する。

先ず、はじめに、レーザ光の照射を利用して製造される半導体装置の概要を説明する。
ここで説明する半導体装置は、非晶質シリコン膜（アモルファスシリコン、以下「ａ−Ｓｉ」と記述する）の非結晶状態から多結晶状態への改質、すなわちａ−Ｓｉから多結晶シリコン膜（ポリシリコン、以下「ｐ−Ｓｉ」と記述する）への改質を経て得られるものをいい、具体的には薄膜半導体装置であるＴＦＴが例に挙げられる。

ＴＦＴは、例えば、アクティブマトリクス型液晶表示装置や有機ＥＬディスプレイ等の表示装置を構成するのに用いられる。
図１は、ＴＦＴを備えた有機ＥＬディスプレイの構成例を示す説明図である。
図例の構成の有機ＥＬディスプレイ１は、以下に述べる手順で製造される。
先ず、ガラス基板からなる基板１１上に、例えばＭｏ膜からなるゲート膜１２をパターン形成した後、これを例えばＳｉＯ／ＳｉＮ膜からなるゲート絶縁膜１３で覆う。そして、ゲート絶縁膜１３上にａ−Ｓｉ膜からなる半導体層１４を成膜する。この半導体層１４に対しては、レーザアニール処理を施して、結晶化によりａ−Ｓｉ膜からｐ−Ｓｉ膜への改質を行う。次いで、ゲート膜１２を覆う島状に半導体層１４をパターニングする。その後、基板１１側からの裏面露光により、半導体層１４のゲート膜１２上に重なる位置に絶縁性パターン（図示省略）を形成し、これをマスクにしたイオン注入と活性化アニール処理により半導体層１４にソース／ドレインを形成する。以上により、基板１１上にゲート膜１２、ゲート絶縁膜１３および半導体層１４が順に積層された、いわゆるボトムゲートタイプのＴＦＴ１０を形成する。ここでは、ボトムゲートタイプを例に挙げているが、トップゲートタイプのＴＦＴを利用しても構わない。
その後は、ＴＦＴ１０を層間絶縁膜２１で覆い、層間絶縁膜２１に形成した接続孔を介してＴＦＴ１０に接続された配線２２を設けて画素回路を形成する。以上のようにして、いわゆるＴＦＴ基板２０を形成する。
ＴＦＴ基板２０の形成後は、そのＴＦＴ基板２０上を平坦化絶縁膜３１で覆うとともに、配線２２に達する接続孔３１ａを平坦化絶縁膜３１に形成する。そして、平坦化絶縁膜３１上に接続孔３１ａを介して配線２２に接続された画素電極３２を例えば陽極として形成し、画素電極３２の周縁を覆う形状の絶縁膜パターン３３を形成する。また、画素電極３２の露出面は、これを覆う状態で有機ＥＬ材料層３４を積層成膜する。さらに、画素電極３２に対して絶縁性を保った状態で対向電極３５を形成する。この対向電極３５は、例えば透明導電性材料からなる陰極として形成するとともに、全画素に共通のベタ膜状に形成する。このようにして、陽極としての画素電極３２と陰極としての対向電極３５との間に有機正孔輸送層や有機発光層等の有機ＥＬ材料層３４が配されてなる有機ＥＬ素子が構成されるのである。なお、ここでは、トップエミッション方式のものを例に挙げているが、ボトムエミッション方式であれば、画素電極３２を導電性透明膜で形成し、対向電極３５を高反射金属膜で形成すればよい。また、対向電極３５または画素電極３２にハーフミラーを用いて光を共振させるマイクロキャビティ構造を採用することも考えられる。
その後、対向電極３５上に光透過性を有する接着剤層３６を介して透明基板３７を貼り合わせ、有機ＥＬディスプレイ１を完成させる。

図２は、有機ＥＬディスプレイの画素回路構成の一例を示す説明図である。ここでは、発光素子として有機ＥＬ素子を用いたアクティブマトリックス方式の有機ＥＬディスプレイ１を例に挙げている。
図２（Ａ）に示すように、この有機ＥＬディスプレイ１の基板４０上には、表示領域４０ａとその周辺領域４０ｂとが設定されている。表示領域４０ａは、複数の走査線４１と複数の信号線４２とが縦横に配線されており、それぞれの交差部に対応して１つの画素ａが設けられた画素アレイ部として構成されている。これらの各画素ａには有機ＥＬ素子が設けられている。また周辺領域４０ｂには、走査線４１を走査駆動する走査線駆動回路４３と、輝度情報に応じた映像信号（すなわち入力信号）を信号線４２に供給する信号線駆動回路４４とが配置されている。
そして、表示領域４０ａには、フルカラー対応の画像表示を行うために、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色成分に対応した有機ＥＬ素子が混在しており、これらが所定規則に従いつつマトリクス状にパターン配列されているものとする。各有機ＥＬ素子の設置数および形成面積は、各色成分で同等とすることが考えられるが、例えば各色成分別のエネルギー成分に応じてそれぞれを相違させるようにしても構わない。
また、図２（Ｂ）に示すように、各画素ａに設けられる画素回路は、例えば有機ＥＬ素子４５、駆動トランジスタＴｒ１、書き込みトランジスタ（サンプリングトランジスタ）Ｔｒ２、および保持容量Ｃｓで構成されている。そして、走査線駆動回路４３による駆動により、書き込みトランジスタＴｒ２を介して信号線４２から書き込まれた映像信号が保持容量Ｃｓに保持され、保持された信号量に応じた電流が有機ＥＬ素子４５に供給され、この電流値に応じた輝度で有機ＥＬ素子４５が発光する。
なお、以上のような画素回路の構成は、あくまでも一例であり、必要に応じて画素回路内に容量素子を設けたり、さらに複数のトランジスタを設けて画素回路を構成してもよい。また、周辺領域４０ｂには、画素回路の変更に応じて必要な駆動回路が追加される。

以上に説明した有機ＥＬディスプレイ１に代表される表示装置は、図３〜図７に示す様々な電子機器、例えば、デジタルカメラ、ノート型パーソナルコンピュータ、携帯電話等の携帯端末装置、ビデオカメラなど、電子機器に入力された映像信号、若しくは、電子機器内で生成した映像信号を、画像若しくは映像として表示するあらゆる分野の電子機器の表示装置として用いられる。以下に、表示装置が用いられる電子機器の具体例を説明する。
なお、表示装置は、封止された構成のモジュール形状のものをも含む。例えば、画素アレイ部に透明なガラス等の対向部に貼り付けられて形成された表示モジュールが該当する。この透明な対向部には、カラーフィルタ、保護膜等、更には、上記した遮光膜が設けられてもよい。また、表示モジュールには、外部から画素アレイ部への信号等を入出力するための回路部やＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）等が設けられていてもよい。

図３は、電子機器の一具体例であるテレビを示す斜視図である。図例のテレビは、フロントパネル１０２やフィルターガラス１０３等から構成される映像表示画面部１０１を含み、その映像表示画面部１０１として表示装置を用いることにより作製される。

図４は、電子機器の一具体例であるデジタルカメラを示す斜視図であり、（Ａ）は表側から見た斜視図、（Ｂ）は裏側から見た斜視図である。図例のデジタルカメラは、フラッシュ用の発光部１１１、表示部１１２、メニュースイッチ１１３、シャッターボタン１１４等を含み、その表示部１１２として表示装置を用いることにより作製される。

図５は、電子機器の一具体例であるノート型パーソナルコンピュータを示す斜視図である。図例のノート型パーソナルコンピュータは、本体１２１に、文字等を入力するとき操作されるキーボード１２２、画像を表示する表示部１２３等を含み、その表示部１２３として表示装置を用いることにより作製される。

図６は、電子機器の一具体例であるビデオカメラを示す斜視図である。図例のビデオカメラは、本体部１３１、前方を向いた側面に被写体撮影用のレンズ１３２、撮影時のスタート／ストップスイッチ１３３、表示部１３４等を含み、その表示部１３４として表示装置を用いることにより作製される。

図７は、電子機器の一具体例である携帯端末装置、例えば携帯電話機を示す図であり、（Ａ）は開いた状態での正面図、（Ｂ）はその側面図、（Ｃ）は閉じた状態での正面図、（Ｄ）は左側面図、（Ｅ）は右側面図、（Ｆ）は上面図、（Ｇ）は下面図である。本適用例に係る携帯電話機は、上側筐体１４１、下側筐体１４２、連結部（ここではヒンジ部）１４３、ディスプレイ１４４、サブディスプレイ１４５、ピクチャーライト１４６、カメラ１４７等を含み、そのディスプレイ１４４やサブディスプレイ１４５として表示装置を用いることにより作製される。

次に、本実施形態における特徴点を説明する。
本実施形態では、ＴＦＴ１０の製造過程にて、当該ＴＦＴ１０の半導体層１４に施すレーザアニール処理に、大きな特徴がある。

図８は、レーザアニール処理を行うレーザアニール装置、すなわちＴＦＴ１０の製造過程で用いられる製造装置の一つであるレーザアニール装置の構成例を示す説明図である。
図例のレーザアニール装置は、半導体レーザ５１ａおよび照射光学系５１ｂからなるレーザ照射光学ユニット５１が、複数（例えば３つ）並設されている。

各レーザ照射光学ユニット５１における半導体レーザ５１ａは、ブロードエリア型のエミッタを有し、当該エミッタの長手方向と垂直な方向において出射するビーム光の径方向が定義されるものである。このような半導体レーザ５１ａとしては、出射するビーム光の波長が７００〜１０００ｎｍのものを用いることが可能であるが、例えば、高出力の半導体レーザである波長が８００ｎｍ近傍のもの、または波長が９４０ｎｍ近傍のものを用いることが好ましい。このようにして照射装置の光源を構成することで、光源が小型化するとともに、後述するように出射するレーザビーム光を線状ビームに形成し易くなる。

また、レーザアニール装置では、複数のレーザ照射光学ユニット５１に加えて、ＸＹ軸に可動するステージ５２を備えており、そのステージ５２上にＴＦＴ基板２０がセットされるようになっている。さらに詳しくは、各半導体レーザ５１ａのスローアクシス方向とステージ５２のＸ軸方向とが平行になっている。

そして、各レーザ照射光学ユニット５１における半導体レーザ５１ａおよびステージ５２は、いずれも、コントローラ５３によってその動作が制御される。具体的には、ステージ５２がＹ軸方向への走査中に半導体レーザ５１ａが発振して、当該ステージ５２上のＴＦＴ基板２０に対して半導体レーザ５１ａから照射光学系５１ｂを介してレーザビーム光を照射するように、それぞれの動作が制御される。これにより、ステージ５２上のＴＦＴ基板２０は半導体レーザ５１ａのブロードエリア方向と垂直な方向に移動することになり、そのＴＦＴ基板２０上でのレーザビーム光の照射状態が図例のような線状５４となる。

このように構成されたレーザアニール装置を用いてレーザアニール処理を行えば、レーザ照射光学ユニットの並設数に対応した画素数について、同時にレーザアニール処理を施すことが可能となるため、複数軸の並行照射ではなく一軸のみの照射を行う場合に比べて、当該レーザアニール処理のスループット向上が図れるようになる。

ところで、各レーザ照射光学ユニット５１において、半導体レーザ５１ａ、特にブロードエリア型の半導体レーザ５１ａは、その出力が高くなると、すなわちエミッタのサイズが拡大すると、その製造プロセスにおける影響で偏光比が劣化する傾向にある。例えば、数百ｍＷの出力の半導体レーザであれば偏光比が１００:１以上であっても、出力が６Ｗクラスになれば偏光比５０:１を下回る可能性もある。そのため、半導体レーザ５１ａから出射されるレーザビーム光に対しては、偏光制御を行わないと、その分が光量損失になることが考えられる。この光量損失は、元々の光出力の損失なので、その光量も大きく、終端処理をしても変換熱の影響が生じる可能性もある。

このことから、各レーザ照射光学ユニット５１では、照射光学系５１ｂが、以下に述べるように構成されている。

図９は、各レーザ照射光学ユニット５１における照射光学系５１ｂの基本的な構成例を示す説明図である。

図例の照射光学系５１ｂは、ブロードエリア型半導体レーザ５１ａの光軸上に、少なくとも、第一の１／４波長板６１と、偏光子６２と、第二の１／４波長板６３とが、順に配されて構成されている。なお、これらの各構成要素自体については、公知のものを用いて実現すればよいため、ここではその説明を省略する。

第一の１／４波長板６１は、当該第一の１／４波長板６１を回転させる第一の回転機構（ただし不図示）に搭載されており、半導体レーザ５１ａの光軸を中心として回転し得るようになっている（図中矢印Ａ参照）。

偏光子６２は、ＰＢＳからなるもので、例えばｘ軸方向（図中参照）の偏光を透過させるように配置されている。
また、第二の１／４波長板６３は、その光学軸が偏光子６２に対して予め調整されており、例えば偏光子６２がｘ軸方向の偏光を透過させるように配置されている場合であれば、第二の１／４波長板６３の光学軸の方位はｘｙ平面内でｘ軸に対して４５度傾いて固定されている。
これら偏光子６２および第二の１／４波長板６３は、第二の１／４波長板６３の光学軸が偏光子６２に対して４５度傾いて固定されている状態で、これらを回転させる第二の回転機構（ただし不図示）に搭載されており、半導体レーザ５１ａの光軸を中心として一体で回転し得るようになっている（図中矢印Ｂ参照）。

そして、第一の回転機構および第二の回転機構は、後述するように、半導体レーザ５１ａの偏光比に応じて、それぞれが回転調整されるようになっている。なお、第一の回転機構および第二の回転機構の詳細な構成については、公知技術を用いて実現すればよいため、ここではその説明を省略する。

このような構成の照射光学系５１ｂでは、半導体レーザ５１ａから出射された光束は、先ず、第一の１／４波長板６１に入射する。このとき、入射する光束は、偏光比が良くないので、楕円偏光になっていると考えられる。ただし、第一の１／４波長板６１は第一の回転機構によって回転されるようになっているため、半導体レーザ５１ａからの光束の楕円偏光の状況に応じて、第一の回転機構を回転調整してｘｙ平面内で第一の１／４波長板６１を回転させれば、その回転角によっては、第一の１／４波長板６１を透過する光束がほぼ直線偏光となる。そして、直線偏光となった光束は、その後、偏光子６２および第二の１／４波長板６３に入射する。

これら偏光子６２および第二の１／４波長板６３は、半導体レーザ５１ａへの戻り光防止のためのアイソレータとして機能する。
ただし、これらは、第二の１／４波長板６３の光学軸が偏光子６２に対して４５度傾いて固定されており、第二の回転機構によって一体で回転されるようになっている。そのため、半導体レーザへの戻り光を防止しつつ、第一の１／４波長板６１の回転角との相対角によっては、当該第一の１／４波長板６１を透過した光束が最も透過するように偏光子６２および第二の１／４波長板６３が回転調整されることになる。つまり、第一の１／４波長板６１を透過した光束が最も透過するように、これら偏光子６２および第二の１／４波長板６３がｘｙ平面内で回転調整されるのである。このときの回転調整は、具体的には、第二の１／４波長板６３を透過する光量が最大になるように、第一の回転機構による回転調整と第二の回転機構による回転調整とを交互に繰り返して行うことが考えられる。

以上に説明した基本的構成の照射光学系５１ｂを用いて半導体レーザ５１ａからのレーザビーム光を被照射物であるＴＦＴ基板２０に照射すれば、簡素な構成による偏光制御および戻り光防止を可能にして、装置小型化や効率の良いレーザビーム光照射等を実現することができる。
すなわち、上述した基本的構成の照射光学系５１ｂは、偏光制御には第一の１／４波長板６１のみを用いてこれを第一の回転機構によって回転し、偏光子６２および第二の１／４波長板６３を第二の回転機構が一体で回転させるようにし、これらを半導体レーザ５１ａの光軸上に直列に配置しているので、従来（例えば図１１参照）は必要であった１／２波長板８２が不要となり、従来に比べて構成部品点数および構成部品品種を削減することが可能となる。また、従来（例えば図１２参照）のように光量ロスによるレーザビーム光の照射効率低下を招いてしまうこともない。
したがって、例えば安価で高出力なブロードエリア型半導体レーザ５１ａを光源として用いたラインビーム光学系に適用することで、光量を損失することなくかつ、戻り光対策もなされ、照射光学系５１ｂを小型に低コストで実現することが可能となる。また、半導体レーザ５１ａの偏光比個体差に影響のない構成にすることで、半導体レーザ５１ａの交換時に選別等が不要となるため、ランニングコストも低減することができる。
これらのことは、特に、図８に示した構成のレーザアニール装置、すなわち複数軸のレーザビーム光の並行照射を行う場合に適用して、非常に有効であると言える。並行照射を行うレーザアニール装置については、各レーザ照射光学ユニット５１の小型化が強く求められているからである。

続いて、各レーザ照射光学ユニット５１における照射光学系５１ｂの他の構成例を説明する。
図１０は、各レーザ照射光学ユニット５１における照射光学系５１ｂの他の構成例を示す説明図であり、（ａ）は照射光学系５１ｂをｙ軸方向から見た図、（ｂ）は照射光学系５１ｂをｘ軸方向から見た図である。

図例の照射光学系５１ｂは、ブロードエリア型半導体レーザ５１ａの光軸上に、当該半導体レーザ５１ａからの光束をコリメートするコリメータレンズ６４、第一の１／４波長板６１、光束のｘ軸方向成分を複数の光束に分割して二次光源を形成するシリンドリカルレンズアレイ６５ａ，６５ｂ、二次光源からの複数の光束のｙ軸方向成分をそれぞれ集光するとともにｘ軸方向成分をそれぞれ重ね合わせて絞り６７の位置に均一照射するコンデンサレンズ６６、照射対象物に対して照射する二次光源からの光束のｘ軸方向における照射領域を調整するとともに線状ビームの長軸方向の領域成形を行う絞り６７、絞り６７の位置に形成された線状ビームの像を縮小投影して照射対象物であるＴＦＴ基板２０に対して照射するリレーレンズ６８ａ，６８ｂ、および、リレーレンズ６８ａ，６８ｂの間に配された偏光子６２と第二の１／４波長板６３とからなるアイソレータ６９が、順に配されて構成されている。なお、これらの各構成要素のうち、第一の１／４波長板６１、偏光子６２および第二の１／４波長板６３は、上述した基本的な構成例を同様のものである。また、他の各構成要素については、公知のものを用いて実現すればよいため、ここではその説明を省略する。

このような構成の照射光学系５１ｂにおいて、ｘ軸方向では、図１０（ａ）に示すように、半導体レーザ５１ａのブロードエリア方向がｘ軸になっていることから、射出した光束がコリメータレンズ６４によってコリメートされる。コリメートされた光束は、第一の１／４波長板６１を透過し、シリンドリカルレンズアレイ６５ａ，６５ｂに入射される。そして、シリンドリカルレンズアレイ６５ａ，６５ｂにより生成された二次光源を用いて、コンデンサレンズ６６が均一照射を行う。この均一照射は絞り６７の位置に対して行われ、その像がリレーレンズ６８ａ，６８ｂによって照射対象物であるＴＦＴ基板２０に対して照射投影されることになる。
一方、ｙ軸方向に関しては、図１０（ｂ）に示すように、半導体レーザ５１ａのエミッタが、コリメータレンズ６４とコンデンサレンズ６６とによって、絞り６７の位置に共役に結像される。そして、これをリレーレンズ６８ａ，６８ｂが照射対象物であるＴＦＴ基板２０にリレーしている。
このように、上記構成の照射光学系５１ｂは、ｘ軸方向に均一化され、ｙ軸方向にはガウシアンプロファイルのラインビームを生成するようになっている。

ところで、上記構成の照射光学系５１ｂにおいて、第一の１／４波長板６１、偏光子６２および第二の１／４波長板６３は、上述した基本的な構成例を同様のものである。すなわち、第一の１／４波長板６１を第一の回転機構が回転させ、偏光子６２および第二の１／４波長板６３を第二の回転機構が一体で回転させるようになっている。
そして、偏光子６２と第二の１／４波長板６３とは、半導体レーザ５１ａへの戻り光防止のためのアイソレータ６９として機能する。また、第一の１／４波長板６１とアイソレータ６９とは、それぞれの回転調整を通じて、半導体レーザ５１ａからのレーザビーム光の偏光制御を行うことになる。
したがって、上記構成の照射光学系５１ｂでは、半導体レーザ５１ａの偏光比に応じて、第一の１／４波長板６１の回転調整Ａとアイソレータ６９の回転調整Ｂとを、上述した基本的な構成例の場合と同様に行うことによって、光量損失と戻り光対策を両立でき、かつ、小型な照射光学系を構成することができるのである。

この点については、例えば回転調整Ｂの代わりに、半導体レーザ５１ａに対する回転調整を行っても、光量損失の問題が解決可能である。ところが、ｘ軸方向の均一性を満足するためには、ブロードエリアの方向がｘ軸方向になっていることが望ましい。これは、シリンドリカルレンズアレイ６５ａ、６５ｂがｘ軸方向にアレイ化されているため、半導体レーザ５１ａを回転してしまうと、ブロードエリア方向以外の光束がシリンドリカルレンズアレイにより分割され、その影響で絞り６７の位置および照射対象物であるＴＦＴ基板２０におけるｘ軸のプロファイルの干渉縞が重畳してしまうことが懸念される。このことから、アイソレータ６９の回転調整Ｂによって、光量損失の問題解決を図るようにしているのである。

また、図１０（ａ）および（ｂ）に示した構成例では、アイソレータ６９がリレーレンズ６８ａ，６８ｂの間に配されている場合を例に挙げているが、アイソレータ６９が第一の１／４波長板６１よりも光出射方向の後段にあれば、その配置は特に限定されるものではない。ただし、照射光学系５１ｂの内部では、半導体レーザ５１ａからのレーザビーム光のパワー密度の低い部分に配置することが望ましいため、平行光束に近い第一の１／４波長板６１からコンデンサレンズ６６までの間、または図例のようなリレーレンズ６８ａ，６８ｂの間に配置することが好ましい。

このような照射光学系５１ｂを備えて構成されたレーザ照射光学ユニット５１においては、半導体レーザ５１ａを、その寿命により交換する必要が生じることも考えられる。その場合に、半導体レーザ５１ａは個体差によりその偏光比が異なることが一般的であるが、その個体差（すなわち偏光比の相違）に応じて第一の１／４波長板６１とアイソレータ６９とのそれぞれに対する回転調整を行えば、当該偏光比の相違による悪影響が発生してしまうのを未然に回避することができる。換言すると、偏光比を選別することなく半導体レーザ５１ａを使用することができるため、ランニングコストの低減が実現可能になる。

なお、本実施形態では、本発明の好適な実施具体例を説明したが、本発明はその内容に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

例えば、本実施形態では、ＴＦＴ１０を備えて構成される有機ＥＬディスプレイ１の製造過程におけるレーザアニール処理を例に挙げたが、これは一具体例に過ぎず、他の半導体膜に対するアニール処理の場合であっても、全く同様に本発明を適用することは可能である。

また、本実施形態では、複数のレーザ照射光学ユニット５１を搭載してレーザ光の並行照射を行うレーザアニール装置を例に挙げたが、半導体レーザおよび照射光学系を備えてレーザ照射を行う装置であれば、レーザ光の単独照射を行うものであっても、またレーザアニール処理以外の目的でレーザ照射を行うものであっても、本発明を適用することは可能である。そして、本発明の適用によって、例えば半導体レーザおよび照射光学系を備える装置を量産する場合においても、半導体レーザの偏光比個体差の影響を受けないので、製品歩留まりが従来に比べて格段に向上し、当該製品価格のコストダウンを容易に実現し得ることが期待できる。

ＴＦＴを備えた有機ＥＬディスプレイの構成例を示す説明図である。 有機ＥＬディスプレイの画素回路構成の一例を示す説明図である。 電子機器の一具体例であるテレビを示す斜視図である。 電子機器の一具体例であるデジタルカメラを示す斜視図である。 電子機器の一具体例であるノート型パーソナルコンピュータを示す斜視図である。 電子機器の一具体例であるビデオカメラを示す斜視図である。 電子機器の一具体例である携帯端末装置、例えば携帯電話機を示す図である。 ＴＦＴの製造過程で用いられる製造装置の一つであるレーザアニール装置の構成例を示す説明図である。 本発明が適用された照射光学系の基本的な構成例を示す説明図である。 本発明が適用された照射光学系の他の構成例を示す説明図である。 従来における照射光学系の構成例を示す説明図である。 従来における照射光学系の他の構成例を示す説明図である。

符号の説明

１…有機ＥＬディスプレイ、１０…ＴＦＴ、１１…基板、１２…ゲート膜、１３…ゲート絶縁膜、１４…半導体層、５１…レーザ照射光学ユニット、５１ａ…半導体レーザ、５１ｂ…照射光学系、６１…第一の１／４波長板、６２…偏光子、６３…第二の１／４波長板、６４…コリメータレンズ、６５ａ，６５ｂ…シリンドリカルレンズアレイ、６６…コンデンサレンズ、６７…絞り、６８ａ，６８ｂ…リレーレンズ、６９…アイソレータ

Claims (6)

1. 半導体レーザからの出射ビーム光を被照射物へ照射する照射装置であって、
   前記半導体レーザの光軸上に第一の１／４波長板と、偏光子と、第二の１／４波長板とが順に配されているとともに、
   前記光軸を回転中心として前記第一の１／４波長板を回転させる第一の回転機構と、
   前記第二の１／４波長板の光学軸が前記偏光子に対して４５度傾いて固定された状態で、当該偏光子および当該第二の１／４波長板を、前記光軸を回転中心として一体で回転させる第二の回転機構とを備え、
   前記第一の回転機構および前記第二の回転機構は、前記半導体レーザの偏光比に応じて、それぞれが回転調整される
   ことを特徴とする照射装置。
2. 前記偏光子は、偏光ビームスプリッタである
   ことを特徴とする請求項１記載の照射装置。
3. 前記半導体レーザは、ブロードエリア型のエミッタを有する
   ことを特徴とする請求項１記載の照射装置。
4. 前記半導体レーザから出射された光束をコリメートし、コリメートされた光束をシリンドリカルレンズアレイに入射し、これにより生成された二次光源を用いて前記被照射物に対する均一照射を行うように構成された光学系を備える
   ことを特徴とする請求項１記載の照射装置。
5. 半導体レーザからの出射ビーム光を被照射物へ照射して当該被照射物における半導体膜を改質するアニール処理を行う半導体装置の製造装置であって、
   前記半導体レーザと前記被照射物との間に介在する照射光学系は、
   前記半導体レーザの光軸上に第一の１／４波長板と、偏光子と、第二の１／４波長板とが順に配されているとともに、
   前記光軸を回転中心として前記第一の１／４波長板を回転させる第一の回転機構と、
   前記第二の１／４波長板の光学軸が前記偏光子に対して４５度傾いて固定された状態で、当該偏光子および当該第二の１／４波長板を、前記光軸を回転中心として一体で回転させる第二の回転機構とを備え、
   前記第一の回転機構および前記第二の回転機構が、前記半導体レーザの偏光比に応じて、それぞれが回転調整される
   ことを特徴とする半導体装置の製造装置。
6. 半導体レーザからの出射ビーム光を被照射物へ照射して当該被照射物における半導体膜を改質するアニール処理工程を含む半導体装置の製造方法であって、
   前記半導体レーザと前記被照射物との間に介在する照射光学系として、
   前記半導体レーザの光軸上に第一の１／４波長板と、偏光子と、第二の１／４波長板とが順に配されているとともに、
   前記光軸を回転中心として前記第一の１／４波長板を回転させる第一の回転機構と、
   前記第二の１／４波長板の光学軸が前記偏光子に対して４５度傾いて固定された状態で、当該偏光子および当該第二の１／４波長板を、前記光軸を回転中心として一体で回転させる第二の回転機構とを備えるものを用い、
   前記半導体レーザの偏光比に応じて、前記第一の回転機構および前記第二の回転機構のそれぞれの回転調整を行う
   ことを特徴とする半導体装置の製造方法。

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