JP2008311249A - Laser processing apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、非晶質半導体薄膜などの被処理体にレーザ光を照射して結晶化などの処理を行うレーザ処理装置に関するものである。 The present invention relates to a laser processing apparatus that performs processing such as crystallization by irradiating a target object such as an amorphous semiconductor thin film with laser light.
従来、レーザによるアモルファスシリコン膜の結晶化装置において、大気の影響を除去して結晶化に最適な雰囲気を制御するために、処理室を一度真空引きした後に処理用のガスを導入する代わりに照射雰囲気のみ制御する方法として、次に説明するものが知られている。 Conventionally, in an amorphous silicon film crystallization apparatus using a laser, in order to remove the influence of the atmosphere and control the optimum atmosphere for crystallization, irradiation is performed instead of introducing a processing gas after evacuating the processing chamber once. The following method is known as a method for controlling only the atmosphere.
(イ)窒素ガスを噴射してレーザ照射部分近傍のみを窒素雰囲気とする窒素ガス噴射手段を具備し、該前記窒素ガス噴射手段は、レーザ光が通過するスリットと、そのスリットの周辺部に設けられた複数の窒素ガス噴出口と、それら複数の窒素ガス噴出口の周りに設けられたラビリンスシール部とを有する板状ノズルを含むことを特徴とするレーザアニール処理装置(特許文献1参照)。
(ロ)絶縁基板上に形成された非晶質の半導体膜をレーザビームアニール法によって結晶化する多結晶半導体膜の製造装置において、レーザビームを非晶質半導体膜に照射するときに、ビーム照射される基板の表面の雰囲気を制御できる局所シールドをレーザビーム周囲に備えていることを特徴とする多結晶半導体膜の製造装置(特許文献2参照)。
(B) In a polycrystalline semiconductor film manufacturing apparatus that crystallizes an amorphous semiconductor film formed on an insulating substrate by a laser beam annealing method, beam irradiation is performed when the amorphous semiconductor film is irradiated with a laser beam. An apparatus for producing a polycrystalline semiconductor film, comprising a local shield capable of controlling the atmosphere of the surface of a substrate to be formed around a laser beam (see Patent Document 2).
上記の従来装置では、レーザ光に対しアモルファスシリコン基板を試料台とともに移動させてレーザ光の走査を可能にすることで、アモルファスシリコンの任意の領域での処理を可能にしている。
このため、上記従来技術のうち(イ)では、試料台移動前の照射前位置は基板上部が大気と触れ合っているため、試料台が動いた直後の照射面は大気雰囲気が混入しやすい。スイングノズル又はスリット近傍はガスが流れ、目的の雰囲気に置換されるが、照射面内において部分的に大気の中の酸素が混入し、試料台移動直後における照射面内の酸素濃度分布均一性が確保されないという問題がある。
In the above-described conventional apparatus, the amorphous silicon substrate is moved together with the sample stage with respect to the laser beam to enable scanning of the laser beam, thereby enabling processing in an arbitrary region of the amorphous silicon.
For this reason, in the above-mentioned prior art (a), since the upper part of the substrate is in contact with the atmosphere at the pre-irradiation position before the sample stage is moved, the atmosphere is likely to be mixed in the irradiation surface immediately after the sample stage is moved. The gas flows near the swing nozzle or slit and is replaced with the target atmosphere, but oxygen in the atmosphere is partially mixed in the irradiation surface, and the oxygen concentration distribution uniformity in the irradiation surface immediately after moving the sample stage is There is a problem that it is not secured.
また、従来技術の(ロ)でも同様に、局所シールド下面外の照射前位置は大気雰囲気であり、照射位置へ動いた直後は照射面内において部分的に大気の中の酸素が混入し、試料台移動直後における照射面内の酸素濃度分布均一性が確保されないという問題がある。
これら共通の課題として、照射位置付近のガス流量分布自身も確認する手段が無く、外乱によって分布が乱されても管理されないという問題もある。
Similarly, in the prior art (b), the position before irradiation outside the lower surface of the local shield is the atmospheric atmosphere, and immediately after moving to the irradiation position, oxygen in the atmosphere is partially mixed in the irradiation surface, and the sample There is a problem that the uniformity of the oxygen concentration distribution in the irradiation surface immediately after moving the table is not ensured.
As a common problem, there is a problem that there is no means for confirming the gas flow rate distribution itself in the vicinity of the irradiation position, and even if the distribution is disturbed by a disturbance, it is not managed.
また、これらの従来装置では、試料台が基板と略同じ外形寸法を有しているため、基板の端部を処理する際には、内側と外側とでガスの流れが異なり、特に端部の外側では、上下に開放されているため、ガスが早期に放散してシールド効果が薄まり、雰囲気内への酸素の流入が起こりやすいという問題もある。 In these conventional apparatuses, since the sample stage has substantially the same external dimensions as the substrate, when processing the edge of the substrate, the gas flow differs between the inside and the outside. On the outside, since it is opened up and down, there is a problem that gas is diffused early and the shielding effect is diminished, and oxygen tends to flow into the atmosphere.
本発明は上記事情を背景としてなされたものであり、レーザ光の照射部近傍からその周囲の走査方向に亘ってガス雰囲気を生成することで、雰囲気を適切に確保して良好なレーザ処理を可能にするレーザ処理装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made against the background of the above circumstances, and by generating a gas atmosphere from the vicinity of the laser light irradiation section to the surrounding scanning direction, it is possible to appropriately secure the atmosphere and perform good laser processing. An object of the present invention is to provide a laser processing apparatus.
すなわち、請求項1記載のレーザ処理装置の発明は、被処理体にレーザ光を相対的に走査しつつ照射して前記被処理体の処理を行うレーザ処理装置において、照射雰囲気を形成するガスを前記被処理体の前記レーザ光照射部分近傍に噴射するガス噴射部と、該ガス噴射部近傍から前記走査方向に沿って前記被処理体表面と距離を保ちつつ伸張する整流面が設けられていることを特徴とする。 That is, the invention of the laser processing apparatus according to claim 1 is a laser processing apparatus that performs processing of the object to be processed by irradiating the object to be processed while relatively scanning the laser beam. A gas injection unit that injects in the vicinity of the laser light irradiation portion of the object to be processed, and a rectifying surface that extends from the vicinity of the gas injection unit while maintaining a distance from the surface of the object to be processed along the scanning direction are provided. It is characterized by that.
請求項1記載の発明によれば、ガス噴射部から照射されたガスがレーザ光照射部近傍から周囲に流れる際に、整流面によって上方への拡散が阻止されて被処理体の面方向に沿って走査方向に流れるため、整流面の下方側で広い範囲に亘ってガス雰囲気を形成することができる。この結果、被処理体とレーザ光とが相対的に走査される際に、走査方向前方が早い段階でガス雰囲気が形成され、レーザ光照射に至るときには照射面に対し、酸素濃度を十分に低下させた良好なガス雰囲気下で処理を行うことができる。また、従来の装置では照射面の雰囲気を安定化するために必要としていたガス流量を削減することができる。それとともに、安定化に必要な待ち時間を短縮することが可能である。
また、広範囲にガス雰囲気が形成されることで、最大走査速度を大きくすることも可能になる。
According to the first aspect of the present invention, when the gas irradiated from the gas injection unit flows from the vicinity of the laser beam irradiation unit to the surroundings, the upward flow is prevented by the rectifying surface and along the surface direction of the object to be processed. Therefore, the gas atmosphere can be formed over a wide range on the lower side of the rectifying surface. As a result, when the object to be processed and the laser beam are scanned relatively, a gas atmosphere is formed at an early stage in the scanning direction, and when the laser beam irradiation is reached, the oxygen concentration is sufficiently reduced with respect to the irradiated surface. The treatment can be performed in a good gas atmosphere. Moreover, the gas flow rate required for stabilizing the atmosphere on the irradiation surface in the conventional apparatus can be reduced. At the same time, the waiting time required for stabilization can be shortened.
Further, since the gas atmosphere is formed over a wide range, the maximum scanning speed can be increased.
なお、整流面と被処理体との距離は、あまりに大きいと整流効果が小さくなり、距離が小さすぎると通気抵抗が大きくなりすぎるので、ガス噴射圧力などを考慮して適宜の距離に定める。通常は、該隙間としては1〜10mm程度が良好である。
整流面は、整流板の設置などにより形成することができるが、板状に限定されず、ブロック状の部材の配置などによって形成することもできる。整流面は、ガス噴射部に連なって連続的に伸張するものが好ましいが、必ずしもガス噴射部に連なっていたり、連続的に伸張するものでなくてもよく、要は整流作用が得られるように配置されているものであればよい。
The distance between the rectifying surface and the object to be processed is set to an appropriate distance in consideration of gas injection pressure and the like because the rectifying effect is reduced when the distance is too large and the ventilation resistance is increased when the distance is too small. Usually, the clearance is preferably about 1 to 10 mm.
The rectifying surface can be formed by installing a rectifying plate or the like, but is not limited to a plate shape, and can be formed by arranging a block-like member or the like. The rectifying surface is preferably continuous with the gas injection unit and continuously extended. However, the rectifying surface does not necessarily have to be connected to the gas injection unit or does not have to be extended continuously. What is arranged may be sufficient.
なお、被処理体とレーザ光の相対的な走査は、照射位置が移動するものであれば良く、被処理体とレーザ光のいずれを移動するかは特に限定されず、両方が移動するものであってもよい。通常は、被処理体を載置する試料台を移動させることでレーザ光の走査を可能にする。 Note that the relative scanning of the object to be processed and the laser beam only needs to move the irradiation position. There is no particular limitation as to which of the object to be processed and the laser beam moves, and both of them move. There may be. Usually, the laser beam can be scanned by moving a sample stage on which the object to be processed is placed.
また、雰囲気を形成するガスの種類は本発明としては特に限定されるものではないが、通常は窒素などの不活性ガスが用いられる。このガスをレーザ光照射部近傍に向けて照射するガス噴射部としては、通常は、レーザビームを囲む形状に形成された噴射口を用いることができる。 Further, the type of gas forming the atmosphere is not particularly limited in the present invention, but usually an inert gas such as nitrogen is used. As the gas injection unit that irradiates the gas toward the vicinity of the laser beam irradiation unit, an injection port formed in a shape surrounding the laser beam can be usually used.
請求項2記載のレーザ処理装置の発明は、請求項1記載の発明において、前記整流面は、前記走査方向における前方および後方に伸張していることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, there is provided the laser processing apparatus according to the first aspect, wherein the rectifying surface extends forward and backward in the scanning direction.
請求項2記載の発明によれば、走査方向の後方側に整流面を設けることで、レーザ処理を行った部分をその後もしばらくはガス雰囲気に保つことができ、レーザ照射後の物性変化などを良好に進行させることができる。 According to the second aspect of the present invention, by providing the rectifying surface on the rear side in the scanning direction, the laser-treated portion can be kept in the gas atmosphere for a while, and the physical property change after the laser irradiation can be maintained. It can progress well.
請求項3記載のレーザ処理装置の発明は、請求項1または2に記載の発明において、前記整流面は、前記走査における要移動時間が10秒以上となる位置まで走査方向に伸張していることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, there is provided the laser processing apparatus according to the first or second aspect, wherein the rectifying surface extends in the scanning direction to a position where the required movement time in the scanning is 10 seconds or more. It is characterized by.
請求項3記載の発明によれば、レーザ光の照射前または照射後に被処理体表面が少なくとも10秒はガス雰囲気下に置かれることになり、被処理体表面近傍にある酸素を十分且つ確実に排除してレーザ処理を良好にする。なお、上記要移動時間は、15秒以上であるのが望ましく、20秒以上であるのが一層望ましい According to the third aspect of the present invention, the surface of the object to be processed is placed in a gas atmosphere for at least 10 seconds before or after the irradiation of the laser beam, so that oxygen in the vicinity of the surface of the object to be processed is sufficiently and reliably obtained. Eliminate and improve laser processing. The travel time required is preferably 15 seconds or longer, and more preferably 20 seconds or longer.
請求項4記載のレーザ処理装置の発明は、被処理体の外形寸法と略同じ外形寸法を有し前記被処理体全体が載置される試料台上の前記被処理体にレーザ光を相対的に走査しつつ照射して前記被処理体の処理を行うレーザ処理装置において、照射雰囲気を形成するガスを前記被処理体の照射部分近傍に噴射するガス噴射部と、前記試料台の走査方向端部に設けられ、前記走査方向に沿って伸張する端部整流面とを有することを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a laser processing apparatus according to
請求項4記載の発明によれば、走査方向端部の試料台に端部整流面が設けられていることにより、ガス噴射部から噴射されたガスが拡がりながら端部整流面で下方への拡散が阻止され、よって試料台端部内側と同様に試料台端部外側にガス雰囲気を形成することができ、雰囲気への外方からの大気などの流入を防止することができる。 According to the fourth aspect of the present invention, since the end rectification surface is provided on the sample stage at the end in the scanning direction, the gas injected from the gas injection unit spreads while being diffused downward on the end rectification surface. Therefore, a gas atmosphere can be formed on the outer side of the sample stage end similarly to the inner side of the sample stage end, and inflow of air or the like from the outside to the atmosphere can be prevented.
請求項5記載のレーザ処理装置の発明は、請求項4記載の発明において、前記端部整流面は、試料台に載置された被処理体上面と略同じ高さを有していることを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the laser processing apparatus according to the fourth aspect, wherein the end rectifying surface has substantially the same height as the upper surface of the object to be processed placed on the sample stage. Features.
請求項5記載の発明によれば、試料台端部内側と同様のガスの流れが生成され、端部内側と端部外側の雰囲気を同等に維持することができる。なお、端部整流面を被処理体上面よりも僅かに高くすれば、上記作用に加えて被処理体上面を外側から囲む作用も得られ、ガス雰囲気の形成がより確実になされる。 According to the fifth aspect of the present invention, the same gas flow as that at the inside of the sample stage end is generated, and the atmosphere at the inside of the end and the outside of the end can be maintained equally. If the end rectifying surface is made slightly higher than the upper surface of the object to be processed, an effect of surrounding the upper surface of the object to be processed from the outside can be obtained in addition to the above-described action, and the gas atmosphere can be more reliably formed.
請求項6記載のレーザ処理装置の発明は、請求項4または5に記載の発明において、前記走査方向と直交する方向の前記試料台端部に、前記直交方向に沿って伸張する副方向端部整流面が設けられていることを特徴とする。 A sixth aspect of the present invention is the laser processing apparatus according to the fourth or fifth aspect, wherein the sub-direction end rectification extends along the orthogonal direction to the sample stage end in the direction orthogonal to the scanning direction. A surface is provided.
請求項6記載の発明によれば、試料台を回転させて走査方向を変更するような処理においても前記端部整流面と同様の作用を副方向端部整流面によって得ることができる。 According to the sixth aspect of the present invention, the same action as that of the end rectification surface can be obtained by the sub-direction end rectification surface even in the process of changing the scanning direction by rotating the sample stage.
請求項7記載のレーザ処理装置の発明は、請求項4〜6のいずれかに記載の発明において、請求項1〜3のいずれかに記載の整流面を備えることを特徴とする。 A seventh aspect of the present invention is the laser processing apparatus according to any one of the fourth to sixth aspects, wherein the rectifying surface according to any one of the first to third aspects is provided.
請求項7記載の発明によれば、前記整流面および端部整流面による作用が得られるとともに、前記整流面と端部整流面とが対面すると、扁平な通気路が形成され、上下方向へのガスの放散が阻止されるので、ガス雰囲気の形成がより確実かつ迅速になされる。 According to invention of Claim 7, while the effect | action by the said rectification | straightening surface and an edge part rectification | straightening surface is obtained, when the said rectification | straightening surface and an edge part rectification | straightening surface face, a flat ventilation path is formed and an up-down direction is formed. Since gas diffusion is prevented, the gas atmosphere can be more reliably and rapidly formed.
請求項8記載のレーザ処理装置の発明は、請求項1〜7のいずれかに記載の発明において、前記レーザ光がラインビーム形状を有するものであることを特徴とする。 An invention of a laser processing apparatus according to an eighth aspect is the invention according to any one of the first to seventh aspects, wherein the laser light has a line beam shape.
請求項9記載のレーザ処理装置の発明は、請求項1〜8のいずれかに記載の発明において、前記被処理体の処理が、非晶質の半導体薄膜からなる被処理体に前記レーザ光を照射して結晶化させるアニール処理であることを特徴とする。
The invention of a laser processing apparatus according to
請求項10記載のレーザ処理装置の発明は、請求項1〜9のいずれかに記載の発明において、前記雰囲気内の酸素濃度を測定する酸素濃度計を有することを特徴とする。 A tenth aspect of the present invention is the laser processing apparatus according to any one of the first to ninth aspects, further comprising an oxygen concentration meter that measures the oxygen concentration in the atmosphere.
請求項10記載の発明によれば、雰囲気内の酸素濃度を測定することで、雰囲気の形成が良好になされているか否かを容易に把握して管理することができ、雰囲気の形成が良好になされていない場合には、ガスの噴射量を増やすなどの処置を行うことができる。
According to the invention described in
以上、説明したように、本発明のレーザ処理装置によれば、被処理体にレーザ光を相対的に走査しつつ照射して前記被処理体の処理を行うレーザ処理装置において、照射雰囲気を形成するガスを前記被処理体の前記レーザ光照射部分近傍に噴射するガス噴射部と、該ガス噴射部近傍から前記走査方向に沿って前記被処理体表面と距離を保ちつつ伸張する整流面が設けられているので、走査方向に沿って広範囲にガス雰囲気を形成することができ、レーザ光照射時のガス雰囲気を良好にしてレーザ処理をより良好なものにすることができる。 As described above, according to the laser processing apparatus of the present invention, an irradiation atmosphere is formed in the laser processing apparatus that performs processing of the object to be processed by irradiating the object to be processed while relatively scanning the laser beam. A gas injection unit that injects the gas to be processed in the vicinity of the laser light irradiation portion of the object to be processed, and a rectifying surface that extends from the vicinity of the gas injection unit while maintaining a distance from the object surface along the scanning direction. Therefore, a gas atmosphere can be formed over a wide range along the scanning direction, and the gas atmosphere at the time of laser light irradiation can be improved to improve the laser treatment.
また、他の発明のレーザ処理装置によれば、被処理体の外形寸法と略同じ外形寸法を有し前記被処理体全体が載置される試料台上の前記被処理体にレーザ光を相対的に走査しつつ照射して前記被処理体の処理を行うレーザ処理装置において、照射雰囲気を形成するガスを前記被処理体の照射部分近傍に噴射するガス噴射部と、前記試料台の走査方向端部に設けられ、前記走査方向に沿って伸張する端部整流面とを有するので、試料台端部側でのガス雰囲気を走査方向内側、外側ともに良好に形成することができる。
また、被処理体の搬出、搬入に際し、端部整流面側にガス噴射部を対比させてガスを噴射したままにしておくことで、次に被処理体を処理する際に、走査を開始する被処理体の端部側の雰囲気を早期にガス雰囲気にして処理の効率を高めることができる。
According to another aspect of the laser processing apparatus of the present invention, a laser beam is relatively applied to the object to be processed on a sample stage having an outer dimension substantially the same as the dimension of the object to be processed. In a laser processing apparatus for performing processing of the object to be processed by performing irradiation while scanning, a gas injection unit for injecting a gas forming an irradiation atmosphere in the vicinity of an irradiation part of the object to be processed, and a scanning direction of the sample stage Since it has an end rectifying surface provided at the end and extending along the scanning direction, a gas atmosphere on the sample stage end side can be well formed both inside and outside the scanning direction.
Further, when unloading and loading the object to be processed, the gas injection unit is contrasted with the end rectifying surface side and the gas is injected, so that scanning is started the next time the object to be processed is processed. The atmosphere on the end side of the object to be processed can be made a gas atmosphere at an early stage to increase the processing efficiency.
(実施形態1)
以下に、本発明の一実施形態のレーザアニール処理装置を図1、2に基づいて説明する。
図1に示すように、平面方向軸(X及びY)を有する試料台12が図示左右方向に移動可能に設置されており、該試料台12の上方に長尺なレーザ照射筒6が配置されている。該レーザ照射筒6の上方にガラスなどにより構成されるレーザ光導入窓4が設けられて封止されている。該レーザ光導入窓4には、レーザ光源1より出力されて光学系2を経たレーザ光3が入射されて、下方側に照射されるように構成されている。これにより、レーザ光3は、試料台12の移動方向との逆の方向に走査されることになる。
レーザ照射筒6は、側面にガス供給管5が接続されており、下端側に、図2に示すように、走査方向の前方および後方側に沿って伸張する整流板7a、7bが一体になって設けられており、整流板7a、7b間に形成された長尺なスリットがレーザ光照射口兼ガス噴射口8となっている。したがって、レーザ光照射口兼ガス噴射口8がガス噴射部として機能する。
上記レーザ光照射口兼ガス噴射口8には、図2に示すように、複数の酸素濃度測定口15が形成されており、該酸素濃度測定口15には、外部の酸素濃度計16が配管接続されている。
(Embodiment 1)
Below, the laser annealing processing apparatus of one Embodiment of this invention is demonstrated based on FIG.
As shown in FIG. 1, a
The
As shown in FIG. 2, a plurality of oxygen
次に、上記レーザアニール処理装置の動作について説明する。
試料台12に被処理体として、被処理基板9上に形成された非晶質半導体薄膜10を設置する。レーザ光源1からは、パルス状に発振されたレーザビーム3が光学系2を通過して線条となったビーム(ラインビーム)となり、レーザ光導入窓4およびレーザ照射筒6内、レーザ光照射口兼ガス噴射口8を通して非晶質半導体薄膜10の照射面11に照射される。
また、これに先立ってガス供給管5より雰囲気ガスとして窒素ガスがレーザ照射筒6内に導入され、開口部分であるレーザ光照射口兼ガス噴射口8を通して下方に噴射される。噴射されたガスは、非晶質半導体薄膜10の照射面11近傍に移動するとともに、整流板7a、7bの下面側の整流面によって上方への拡散が阻止され、非晶質半導体薄膜10の上面と整流板7a、7bの下面側の整流面とで形成される通気空間を通して走査方向前方および走査方向後方に整流されつつ拡散してガス雰囲気を形成する。
Next, the operation of the laser annealing apparatus will be described.
An amorphous semiconductor
Prior to this, nitrogen gas is introduced into the
非晶質半導体薄膜10は、前記レーザ光3のパルスに合わせて移動する試料台12によって設定した照射開始位置に移動させた後、一定の速度にて移動しながらレーザ光3を照射することによってレーザ光3が走査されて照射面11が移動し、この移動する照射面11によって非晶質半導体薄膜10の任意の領域が結晶化される。この際に、非晶質半導体薄膜10の走査方向前方13および走査方向後方14は、整流板7a、7bによって整流されたガスによってガス雰囲気が形成されており、酸素を効果的に除外して良好なガス雰囲気が形成されている。また、ガス雰囲気中での酸素濃度も走査方向において略一定に維持することができる。このガス雰囲気によって続いてレーザ照射が行われる非晶質半導体薄膜10の照射面11が早期にガス雰囲気下に置かれ、酸素が十分に除外されていることによりレーザアニールを良好に行うことができる。また、レーザ光照射後もしばらの間は、整流板7bによって良好なガス雰囲気下に置かれるので、レーザアニールの作用が良好に進行して良質に結晶化がなされる。
The amorphous semiconductor
なお、整流板7a、7bの走査方向の伸張長さは、図3に示すように、レーザ光照射口兼ガス噴射口8の中央から走査方向端部までの長さが、走査に際し20秒以上を要する長さとするのが望ましい。したがって、例えば走査速度は10mm/秒であると、上記長さは200mm以上であるのが望ましい。
これは、20秒以上ガス雰囲気下に置くことで酸素を十分に除外して良好なレーザアニールを行うことを可能にするためである。20秒未満、特に10秒未満の長さであると、酸素の除外が十分ではなくてレーザアニールの処理に影響が生じる可能性がある。
The extension length of the rectifying
This is because it is possible to perform good laser annealing by sufficiently excluding oxygen by placing it in a gas atmosphere for 20 seconds or more. If the length is less than 20 seconds, particularly less than 10 seconds, the exclusion of oxygen is not sufficient and the laser annealing process may be affected.
また、レーザ光照射中及び装置待機中の照射雰囲気は、レーザ光照射口兼ガス噴射口8付近に設置された複数の酸素濃度測定口15から配管接続された酸素濃度計16によって常時、酸素濃度が管理される。この酸素濃度が予め定めた安全値を超えるような場合には、ガスの供給量を増やしたり、走査速度を小さくしたり、警報等を発したり、装置の稼働を呈することによって品質管理を行うことができる。
In addition, the irradiation atmosphere during laser light irradiation and standby of the apparatus is always performed by an
(実施形態2)
次に、他の実施形態を図4に基づいて説明する。なお、上記実施形態と同様の構成については同一の符号を付している。
平面方向軸(X及びY)を有する試料台12が図示左右方向に移動可能に設置されており、該試料台12の上方に長尺なレーザ照射筒6が配置されている。該レーザ照射筒6の上方にレーザ光導入窓4が設けられ封止されている。該レーザ光導入窓4には、レーザ光源1より出力されて光学系2を経たレーザ光3が入射されて、下方側に照射されるように構成されている。これにより、レーザ光は、試料台11の移動方向との逆の方向に走査されることになる。レーザ照射筒6は、側面にガス供給管5が接続されており、下端側にレーザ光照射口兼ガス噴射口8が設けられている。
試料台12は、前記走査方向端部において走査方向に沿った端部整流板17a、17bが設けられており、この実施形態では、端部整流板17a、17bの上面は、試料台12に載置される非晶質半導体薄膜10の上面と略同じ高さで、僅かに上方に高くなっている。
(Embodiment 2)
Next, another embodiment will be described with reference to FIG. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the structure similar to the said embodiment.
A
The sample table 12 is provided with
次に、上記レーザアニール処理装置の動作について説明する。
試料台12に被処理体として、被処理基板9上に形成された非晶質半導体薄膜10を設置する。この非晶質半導体薄膜10は、試料台12に全体が載る大きさを有しており、試料台12の外形寸法が僅かに非晶質半導体薄膜10の外形寸法を上回っている。
レーザ光源1からは、発振されたレーザビーム3が光学系2を通過して線条となったビーム(ラインビーム)となり、レーザ光導入窓4およびレーザ照射筒6内、レーザ光照射口兼ガス噴射口8を通して非晶質半導体薄膜10の照射面11にパルス状に照射される。
また、これに先立ってガス供給管5より雰囲気ガスとして窒素ガスがレーザ照射筒6内に導入され、開口部分であるレーザ光照射口兼ガス噴射口8を通して下方に噴射され、照射面11近傍から外方へと拡がってガス雰囲気を形成する。
Next, the operation of the laser annealing apparatus will be described.
An amorphous semiconductor
From the laser light source 1, the oscillated
Prior to this, nitrogen gas is introduced into the
非晶質半導体薄膜10は、前記レーザ光3のパルスに合わせて移動する試料台12によって設定した照射開始位置に移動させた後、一定の速度にて移動しながらレーザ光3を照射することによって、移動する照射面によって任意の領域が結晶化される。この際に、レーザ光3の照射位置が非晶質半導体薄膜10の端部付近に至ると、非晶質半導体薄膜10の走査方向外側では、整流板17aまたは整流板17bによってガスが整流されて走査方向内側と同様にガス雰囲気が形成され、走査方向内側、外側でのガス雰囲気を同程度にすることができる。これにより、非晶質半導体薄膜10の端部も内側と同様にレーザアニール処理によって良質な結晶化を行うことができる。
The amorphous semiconductor
また、上記整流板17aまたは17bは、処理を終了した被処理体を搬出し、新たな非晶質半導体薄膜10を試料台12に搬入、設置する際に、役立たせることができる。すなわち、図5に示すように、上記搬出、搬入に際し、試料台12の移動によってレーザ光照射口兼ガス噴射口8が上記整流板17aまたは17bの上方に位置するように退避させる。通常は、試料台12を移動前の位置に復帰させる。これに合わせ、上記搬出入に際しガスの噴出を停止することなく継続することで、レーザ光照射位置周辺の酸素をある程度排除し、引き続き行うアニール処理に際し、レーザ光の照射開始に先立って行うガス噴射を短時間にして処理開始を早期に行うことを可能にする効果もある。
Further, the rectifying
また、この実施形態においても、レーザ光照射中及び装置待機中の照射雰囲気は、レーザ光照射口兼ガス噴射口8付近に設置された複数の酸素濃度測定口15から配管接続された酸素濃度計16によって常時、酸素濃度を管理することができる。この酸素濃度が予め定めた安全値を超えるような場合には、上記実施形態と同様にガスの供給量を増やしたり、走査速度を小さくしたり、警報等を発したり、装置の稼働を停止することによって品質管理を行うことができる。
Also in this embodiment, the irradiation atmosphere during the laser beam irradiation and the apparatus standby is an oxygen concentration meter connected by piping from a plurality of oxygen
(実施形態3)
次に他の実施形態を図6に基づいて説明する。
平面方向軸(X及びY)を有する試料台12が図示左右方向に移動可能に設置されており、該試料台12の上方に図2に示すように長尺なレーザ照射筒6が配置されている。該レーザ照射筒6の上方にレーザ光導入窓4が設けられて封止されている。該レーザ光導入窓4には、レーザ光源1より出力されて光学系2を経たレーザ光3が入射されて、下方側に照射されるように構成されている。これにより、レーザ光3は、試料台11の移動方向との逆の方向に走査されることになる。
(Embodiment 3)
Next, another embodiment will be described with reference to FIG.
A
レーザ照射筒6は、側面にガス供給管5が接続されており、下端側に、走査方向の前方および後方側に沿って伸張する整流板7a、7bが設けられており、整流板7a、7bに確保された隙間がレーザ光照射口兼ガス噴射口8となっている。したがって、レーザ光照射口兼ガス噴射口8がガス噴射部として機能する。
また、試料台12は、前記走査方向端部において走査方向に沿った端部整流板17a、17bが設けられており、この実施形態では、端部整流板17a、17bの上面は、試料台12に載置される非晶質半導体薄膜10の上面と略同じ高さで、僅かに上方に高くなっている。
The
Further, the sample table 12 is provided with
次に、上記レーザアニール処理装置の動作について説明する。
試料台12に被処理体として、被処理基板9上に形成された非晶質半導体薄膜10を設置する。この非晶質半導体薄膜10は、試料台12に全体が載る大きさを有しており、試料台12の外形寸法が僅かに非晶質半導体薄膜10の外形寸法を上回っている。
レーザ光源1からは、発振されたレーザビーム3が光学系2を通過して線条となったビーム(ラインビーム)となり、レーザ光導入窓4およびレーザ照射筒6内、レーザ光照射口兼ガス噴射口8を通して非晶質半導体薄膜10の照射面11にパルス状に照射される。
また、これに先立ってガス供給管5より雰囲気ガスとして窒素ガスがレーザ照射筒6内に導入され、開口部分であるレーザ光照射口兼ガス噴射口8を通して下方に噴射される。噴射されたガスは、照射面11近傍に移動するとともに、整流板7a、7bの下面側の整流面によって上方への拡散が阻止され、非晶質半導体薄膜10の上面と整流板7a、7bの下面側の整流面とで形成される通気空間を通して走査方向前方および走査方向後方に整流されつつ拡散する。
Next, the operation of the laser annealing apparatus will be described.
An amorphous semiconductor
From the laser light source 1, the oscillated
Prior to this, nitrogen gas is introduced into the
非晶質半導体薄膜10は、前記レーザ光3のパルスに合わせて移動する試料台12によって設定した照射開始位置に移動させた後、一定の速度にて移動しながらレーザ光3を照射することによって、移動する照射面によって任意の領域が結晶化される。この際に、非晶質半導体薄膜10の走査方向前方13および走査方向後方14は、整流板7a、7bによって整流されたガスによってガス雰囲気が形成されており、酸素を効果的に除外して良好なガス雰囲気が形成されている。また、ガス雰囲気中での酸素濃度も走査方向において略一定に維持することができる。このガス雰囲気によって続いてレーザ照射が行われる。
The amorphous semiconductor
非晶質半導体薄膜10の表面が早期にガス雰囲気下に置かれ、酸素が十分に除外されていることによりレーザアニールを良好に行うことができる。また、レーザ光照射後もしばらの間は、整流板7bによって良好なガス雰囲気下に置かれるので、レーザアニールの作用が良好に進行して良質に結晶化がなされる。また、この際に、レーザ光3の照射位置が非晶質半導体薄膜10の端部付近に至ると、非晶質半導体薄膜10の走査方向外側では、整流板7aと端部整流板17bまたは整流板7bと端部整流板17aによってガスが整流されて走査方向内側と同様にガス雰囲気が形成され、走査方向内側、外側でのガス雰囲気を同程度に良好にすることができる。これにより、非晶質半導体薄膜10の端部も内側と同様にレーザアニール処理によって良質な結晶化を行うことができる。
Laser annealing can be satisfactorily performed by placing the surface of the amorphous semiconductor
また、この実施形態においても、レーザ光照射中及び装置待機中の照射雰囲気は、レーザ光照射口兼ガス噴射口8付近に設置された複数の酸素濃度測定口15から配管接続された酸素濃度計16によって常時、酸素濃度を管理することができる。この酸素濃度が予め定めた安全値を超えるような場合には、上記実施形態と同様にガスの供給量を増やしたり、走査速度を小さくしたり、警報等を発したり、装置の稼働を停止することによって品質管理を行うことができる。
Also in this embodiment, the irradiation atmosphere during the laser beam irradiation and the apparatus standby is an oxygen concentration meter connected by piping from a plurality of oxygen
(実施形態4)
さらに他の実施形態を図7に基づいて説明する。
この実施形態では、実施形態2のレーザアニール処理装置において、前記走査方向と直交する方向の試料台12の両端部に、副方向端部整流板27a、27bを設けたものである。該副方向端部整流板27a、27bは、上記走査方向におけるレーザ光の照射およびガスの噴射では、副方向に流れるガスを整流する作用を有するが、さらには、例えば、必要に応じて試料台12を90度回転させた状態で移動させてレーザ光の照射を行う場合、該副方向端部整流板27a、27bが端部整流板17a、17bに変わってガスの整流作用を果たすことができる。なお、該副方向端部整流板27a、27bは、上記実施形態3のレーザアニール処理装置に組み込むことによって同様の効果を得ることもできる。
(Embodiment 4)
Still another embodiment will be described with reference to FIG.
In this embodiment, in the laser annealing apparatus of
1 レーザ光源
2 光学系
3 レーザ光
5 ガス供給管
7a 整流板
7b 整流板
8 レーザ光照射口兼ガス噴射口
10 非晶質半導体薄膜
11 照射面
12 試料台
15 酸素濃度測定口
16 酸素濃度計
17a 端部整流板
17b 端部整流板
27a 副方向端部整流板
27b 副方向端部整流板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Laser
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