JP2009260133A - Laser annealing method, and laser annealing device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a laser annealing device which uniformize profiles. <P>SOLUTION: The laser annealing device is provided with: an optical waveguide 11 which makes a plurality of laser beams emitted from a plurality of semiconductor laser elements 10 incident from one end and emits them from the other end; an optical system which generates a beam spot 22 in which the laser beams emitted from the optical waveguide 11 are condensed in the long and thin shape; and a beam profile detection part 16 which receives the beam spot 22 to detect distribution of light intensity values in the long and thin direction of the beam spot as profiles, and acquires the distribution of light intensity values when all the semiconductor laser elements 10 emit light, determines whether or not light intensity when only a semiconductor laser element 10 at a positional coordinate X<SB>a</SB>whose light intensity exceeds deviation is emitted is above or below the deviation at a specific coordinate, and uniformizes the light intensity distribution of the beam spot by performing control so as to increase or decrease output of the semiconductor laser element at a specific position according to this determination result. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体レーザ素子から出射されるレーザ光を用いて非単結晶半導体膜を改質するレーザアニール方法及びレーザアニール装置に係り、特に非単結晶半導体膜に照射するビームスポットの光強度分布を均一化することができるレーザアニール方法及びレーザアニール装置に関する。   The present invention relates to a laser annealing method and a laser annealing apparatus for modifying a non-single crystal semiconductor film using laser light emitted from a semiconductor laser element, and in particular, a light intensity distribution of a beam spot irradiated to the non-single crystal semiconductor film. TECHNICAL FIELD The present invention relates to a laser annealing method and a laser annealing apparatus that can make the temperature uniform.

近年のディスプレイ装置は、表示素子として液晶素子を使用し、この液晶素子や該液晶素子のドライバー回路は薄膜トランジスター（ＴＦＴ［Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ］、以下、ＴＦＴと呼ぶ）により構成されている。このＴＦＴは、製造過程においてガラス基板上に形成した非単結晶半導体膜（アモルファスシリコン）をビームスポットの照射によってポリシリコンに改質する工程が必要である。   In recent display devices, a liquid crystal element is used as a display element, and the liquid crystal element and a driver circuit for the liquid crystal element are constituted by a thin film transistor (TFT). This TFT requires a step of modifying a non-single crystal semiconductor film (amorphous silicon) formed on a glass substrate into polysilicon by beam spot irradiation in the manufacturing process.

このビームスポット照射によるシリコン膜の改質工程において、ポリシリコンの結晶粒径が大きいほどＴＦＴの性能が向上し、ＴＦＴ性能の指標である電界効果移動度が大きくなる。レーザ照射技術としては、いかに大きな粒径をもつポリシリコン結晶を安定にかつ均一に生成するため、前述したビームスポットの光強度を均一化することが必要である。   In the silicon film modification process by irradiation with the beam spot, the larger the polysilicon crystal grain size, the better the TFT performance, and the higher the field effect mobility, which is an indicator of TFT performance. As a laser irradiation technique, it is necessary to equalize the light intensity of the beam spot described above in order to stably and uniformly generate a polysilicon crystal having a large particle size.

このビームスポットの光強度分布を測定する従来技術としは、下記特許文献１が挙げられ、この特許文献１には、固体レーザ光源を基に生成したビームスポットの光強度分布を、可視光透光性基板の裏面側で撮像光学系を用いて二次元的に撮像して測定し、該測定した光強度分布から被処理面でのレーザ光の光強度分布を求める技術が記載されている。   As a conventional technique for measuring the light intensity distribution of this beam spot, the following Patent Document 1 can be cited. In this Patent Document 1, the light intensity distribution of a beam spot generated on the basis of a solid-state laser light source is expressed by visible light transmission. Describes a technique in which a back surface side of a conductive substrate is imaged and measured two-dimensionally using an imaging optical system, and the light intensity distribution of laser light on the surface to be processed is determined from the measured light intensity distribution.

他方、下記特許文献２には、非単結晶半導体膜への光吸収率が高い青色等の短波半導体レーザ光を照射する複数の半導体レーザ素子と、該複数の半導体レーザ素子から照射されたレーザ光を光ファイバに入射し、内部で乱反射を行って出射する光導波路と、該光導波路から出射したレーザ光を平行光に偏光した後に集光する光学系とを用いるレーザアニール技術が記載されている。
特開２００６−９３６３４号公報 特開２００７−１１５７２９号公報 On the other hand, the following Patent Document 2 discloses a plurality of semiconductor laser elements that irradiate a short-wave semiconductor laser beam such as blue having a high light absorption rate to a non-single-crystal semiconductor film, and a laser beam emitted from the plurality of semiconductor laser elements. Laser annealing technology is described that uses an optical waveguide that enters the optical fiber and diffuses and emits light internally, and an optical system that condenses the laser light emitted from the optical waveguide after being polarized into parallel light. .
JP 2006-93634 A JP 2007-115729 A

しかしながら、前述の特許文献１に記載された技術は、ガスレーザ光源であるエキシマレーザから照射されたレーザ光を所定の強度と位相に変調するために環状段差を有する位相シフタ（空間強度変調光学素子）を用いて強度分布を調整するものであって、微細な光強度の調整を行うことが困難であると言う不具合があった。   However, the technique described in Patent Document 1 described above is a phase shifter (spatial intensity modulation optical element) having an annular step for modulating laser light emitted from an excimer laser, which is a gas laser light source, to a predetermined intensity and phase. However, there is a problem that it is difficult to finely adjust the light intensity.

また前述の特許文献２記載の技術は、短波長のビームスポットを生成することができるものの、光導波路が入射したレーザ光をランダムに内部を乱反射させて出射する特性を有するが、光導波路内部の屈折率が異なるコア部及びクラッド部の高精度生成が困難なため、出射するレーザビームの光強度分布を均等にすることができないと言う不具合があった。   Moreover, although the technique of the above-mentioned patent document 2 can produce | generate the beam spot of a short wavelength, it has the characteristic to radiate | emit the inside of an optical waveguide, and the laser beam which the optical waveguide injected randomly. There is a problem that the light intensity distribution of the emitted laser beam cannot be made uniform because it is difficult to generate the core part and the clad part with different refractive indexes with high accuracy.

本発明の目的は、光導波路を用いてレーザ光を案内する半導体レーザアニールであってもビームスポットの光強度分布を好適に調整することができるレーザアニール方法及びレーザアニール装置を提供することである。   An object of the present invention is to provide a laser annealing method and a laser annealing apparatus capable of suitably adjusting the light intensity distribution of a beam spot even in the case of semiconductor laser annealing for guiding laser light using an optical waveguide. .

前記目的を達成するため本発明は、レーザ光を照射する複数の半導体レーザ素子と、該複数の半導体レーザ素子から照射された複数のレーザ光を一端の所定座標位置に入射し、該入射した複数のレーザ光を内部で乱反射しながら他端より出射する光導波路と、該光導波路から出射されたレーザ光を細長形状に集光したビームスポットを生成する光学系と、前記ビームスポットを受光してビームスポットの細長方向の光強度値の分布をプロファイルとして検出するビームプロファイル検出部と、該ビームプロファイル検出部が検出したプロファイルを入力として前記複数の半導体レーザ素子から出射されるレーザ光出力を制御する制御部とを備えるレーザアニール装置であって、
前記制御部が、
前記複数の半導体レーザ素子の全てを発光して生成されるビームスポットのプロファイルをビームプロファイル検出部により検出する第１工程と、
該第１工程により検出したプロファイルのビームスポット細長方向の複数位置の光強度値を取得する第２工程と、
該第２工程により取得した複数位置の光強度値を基に光強度偏差を算出する第３工程と、
前記第２工程で取得した複数位置の光強度値の内の少なくとも１つの光強度値が、前記光強度偏差を超えるか否かを判定する第４工程と、
該第４工程において第２工程で取得した複数位置の光強度値の内の少なくとも１つの光強度値が前記光強度偏差を超えると判定したとき、前記光強度偏差を超える光強度の座標位置を特定する第５工程と、
前記複数の半導体レーザ素子を個別に発光して生成されるビームスポットのプロファイルをビームプロファイル検出部により複数検出する第６工程と、
該第６工程により検出した複数プロファイルのビームスポット細長方向の複数位置の光強度値を取得する第７工程と、
前記第７工程で取得した光強度値が前記第５工程で特定した座標位置において前記光強度偏差を超えるか否かを判定する第８工程と、
前記第８工程において前記第７工程で取得した光強度値が前記第５工程で特定した座標位置において前記光強度偏差を超えると判定したとき、前記第５工程で特定した座標位置に対応する半導体レーザ素子のレーザ出力を所定値まで下げる第９工程と、
前記第８工程において前記第７工程で取得した光強度値が前記第５工程で特定した座標位置において前記光強度偏差を超えないと判定したとき、前記第５工程で特定した座標位置に対応する半導体レーザ素子のレーザ出力を所定値まで上げる第１０工程とを実行するレーザアニール装置。 In order to achieve the above object, the present invention provides a plurality of semiconductor laser elements that irradiate a laser beam and a plurality of laser beams emitted from the plurality of semiconductor laser elements at a predetermined coordinate position at one end, An optical waveguide that emits the laser beam from the other end while irregularly reflecting the laser beam inside, an optical system that generates a beam spot by condensing the laser beam emitted from the optical waveguide into an elongated shape, and receiving the beam spot A beam profile detector that detects a distribution of light intensity values in the elongated direction of the beam spot as a profile, and controls the output of the laser light emitted from the plurality of semiconductor laser elements with the profile detected by the beam profile detector as an input A laser annealing apparatus comprising a control unit,
The control unit is
A first step of detecting, by a beam profile detector, a profile of a beam spot generated by emitting all of the plurality of semiconductor laser elements;
A second step of acquiring light intensity values at a plurality of positions in the beam spot elongated direction of the profile detected by the first step;
A third step of calculating a light intensity deviation based on the light intensity values at a plurality of positions acquired in the second step;
A fourth step of determining whether at least one light intensity value among the light intensity values at a plurality of positions acquired in the second step exceeds the light intensity deviation;
In the fourth step, when it is determined that at least one of the light intensity values at the plurality of positions acquired in the second step exceeds the light intensity deviation, the coordinate position of the light intensity exceeding the light intensity deviation is determined. A fifth step to identify;
A sixth step of detecting a plurality of beam spot profiles generated by individually emitting the plurality of semiconductor laser elements using a beam profile detector;
A seventh step of acquiring light intensity values at a plurality of positions in the beam spot elongated direction of the plurality of profiles detected by the sixth step;
An eighth step of determining whether the light intensity value acquired in the seventh step exceeds the light intensity deviation at the coordinate position specified in the fifth step;
When it is determined in the eighth step that the light intensity value acquired in the seventh step exceeds the light intensity deviation at the coordinate position specified in the fifth step, the semiconductor corresponding to the coordinate position specified in the fifth step A ninth step of reducing the laser output of the laser element to a predetermined value;
When it is determined in the eighth step that the light intensity value acquired in the seventh step does not exceed the light intensity deviation at the coordinate position specified in the fifth step, it corresponds to the coordinate position specified in the fifth step. A laser annealing apparatus for executing a tenth step of raising a laser output of a semiconductor laser element to a predetermined value.

また本発明は、前記第１の特徴のレーザアニール装置において、前記制御部が、前記第３工程で算出した光強度偏差が所定閾値以内と判定したとき、処理を終了することを第２の特徴とする。   According to the second aspect of the present invention, in the laser annealing apparatus of the first feature, the control unit terminates the process when the light intensity deviation calculated in the third step is determined to be within a predetermined threshold. And

また本発明は、前記第１又は第２の特徴のレーザアニール装置において、
前記制御部が、
第９工程又は第１０工程を実行した後、前記複数の半導体レーザ素子の全てを発光して生成されるビームスポットのプロファイルをビームプロファイル検出部により検出する第１１工程と、
該第１１工程により検出したプロファイルのビームスポット細長方向複数位置の光強度値を取得する第１２工程と、
前記第１２工程で取得した複数位置の光強度値が、前記第３工程で算出した光強度偏差以下と判定したとき、処理を終了する第１３工程を実行することを第３の特徴とする。 Further, the present invention provides the laser annealing apparatus according to the first or second feature,
The control unit is
An eleventh step of detecting a profile of a beam spot generated by emitting all of the plurality of semiconductor laser elements after the ninth step or the tenth step is detected by a beam profile detector;
A twelfth step of acquiring light intensity values at a plurality of positions in the beam spot elongated direction of the profile detected in the eleventh step;
A third feature is that when the light intensity values at a plurality of positions acquired in the twelfth step are determined to be less than or equal to the light intensity deviation calculated in the third step, the thirteenth step of ending the process is executed.

また本発明は、前記第１から第３の何れかの特徴のレーザアニール装置において、
前記制御部が、
前記第８工程において前記第５工程で特定した座標位置に対応する半導体レーザ素子のレーザ出力を所定値まで下げるとき、前記第７工程で取得した光強度が他の光強度と比較して高い座標位置の半導体レーザ素子のレーザ出力を所定値まで下げることを第４の特徴とする。 In the laser annealing apparatus according to any one of the first to third features,
The control unit is
In the eighth step, when the laser output of the semiconductor laser element corresponding to the coordinate position specified in the fifth step is lowered to a predetermined value, the light intensity acquired in the seventh step is higher than other light intensities. A fourth feature is that the laser output of the semiconductor laser element at the position is lowered to a predetermined value.

また本発明は、前記第１から第３の何れかの特徴のレーザアニール装置において、
前記制御部が、
前記第９工程において前記第５工程で特定した座標位置に対応する半導体レーザ素子のレーザ出力を所定値まで上げるとき、前記第７工程で取得した光強度が他の光強度と比較して低い座標位置の半導体レーザ素子のレーザ出力を所定値まで上げることを第５の特徴とする。 In the laser annealing apparatus according to any one of the first to third features,
The control unit is
In the ninth step, when the laser output of the semiconductor laser element corresponding to the coordinate position specified in the fifth step is increased to a predetermined value, the light intensity acquired in the seventh step is lower than other light intensities. A fifth feature is that the laser output of the semiconductor laser element at the position is increased to a predetermined value.

また本発明は、レーザ光を照射する複数の半導体レーザ素子と、該複数の半導体レーザ素子から照射された複数のレーザ光を一端の所定座標位置に入射し、該入射した複数のレーザ光を内部で乱反射しながら他端より出射する光導波路と、該光導波路から出射されたレーザ光を細長形状に集光したビームスポットを生成する光学系と、前記ビームスポットを受光してビームスポットの細長方向の光強度値の分布をプロファイルとして検出するビームプロファイル検出部と、該ビームプロファイル検出部が検出したプロファイルを入力として前記複数の半導体レーザ素子から出射されるレーザ光出力を制御する制御部とを備えるレーザアニール装置のレーザアニール方法であって、
前記制御部が、
前記複数の半導体レーザ素子の全てを発光して生成されるビームスポットのプロファイルをビームプロファイル検出部により検出する第１工程と、
該第１工程により検出したプロファイルのビームスポット細長方向の複数位置の光強度値を取得する第２工程と、
該第２工程により取得した複数位置の光強度値を基に光強度偏差を算出する第３工程と、
前記第２工程で取得した複数位置の光強度値の内の少なくとも１つの光強度値が、前記光強度偏差を超えるか否かを判定する第４工程と、
該第４工程において第２工程で取得した複数位置の光強度値の内の少なくとも１つの光強度値が前記光強度偏差を超えると判定したとき、前記光強度偏差を超える光強度の座標位置を特定する第５工程と、
前記複数の半導体レーザ素子を個別に発光して生成されるビームスポットのプロファイルをビームプロファイル検出部により複数検出する第６工程と、
該第６工程により検出した複数プロファイルのビームスポット細長方向の複数位置の光強度値を取得する第７工程と、
前記第７工程で取得した光強度値が前記第５工程で特定した座標位置において前記光強度偏差を超えるか否かを判定する第８工程と、
前記第８工程において前記第７工程で取得した光強度値が前記第５工程で特定した座標位置において前記光強度偏差を超えると判定したとき、前記第５工程で特定した座標位置に対応する半導体レーザ素子のレーザ出力を所定値まで下げる第９工程と、
前記第８工程において前記第７工程で取得した光強度値が前記第５工程で特定した座標位置において前記光強度偏差を超えないと判定したとき、前記第５工程で特定した座標位置に対応する半導体レーザ素子のレーザ出力を所定値まで上げる第１０工程とを実行することを第６の特徴とする。 The present invention also provides a plurality of semiconductor laser elements that emit laser light and a plurality of laser lights emitted from the plurality of semiconductor laser elements at a predetermined coordinate position at one end, An optical waveguide that is emitted from the other end while being irregularly reflected by the optical system, an optical system that generates a beam spot obtained by condensing the laser light emitted from the optical waveguide into an elongated shape, and an elongated direction of the beam spot by receiving the beam spot A beam profile detection unit that detects the distribution of the light intensity values of the laser beam as a profile, and a control unit that controls the output of the laser light emitted from the plurality of semiconductor laser elements with the profile detected by the beam profile detection unit as an input A laser annealing method of a laser annealing apparatus,
The control unit is
A first step of detecting, by a beam profile detector, a profile of a beam spot generated by emitting all of the plurality of semiconductor laser elements;
A second step of acquiring light intensity values at a plurality of positions in the beam spot elongated direction of the profile detected by the first step;
A third step of calculating a light intensity deviation based on the light intensity values at a plurality of positions acquired in the second step;
A fourth step of determining whether at least one light intensity value among the light intensity values at a plurality of positions acquired in the second step exceeds the light intensity deviation;
In the fourth step, when it is determined that at least one of the light intensity values at the plurality of positions acquired in the second step exceeds the light intensity deviation, the coordinate position of the light intensity exceeding the light intensity deviation is determined. A fifth step to identify;
A sixth step of detecting a plurality of beam spot profiles generated by individually emitting the plurality of semiconductor laser elements using a beam profile detector;
A seventh step of acquiring light intensity values at a plurality of positions in the beam spot elongated direction of the plurality of profiles detected by the sixth step;
An eighth step of determining whether the light intensity value acquired in the seventh step exceeds the light intensity deviation at the coordinate position specified in the fifth step;
When it is determined in the eighth step that the light intensity value acquired in the seventh step exceeds the light intensity deviation at the coordinate position specified in the fifth step, the semiconductor corresponding to the coordinate position specified in the fifth step A ninth step of reducing the laser output of the laser element to a predetermined value;
When it is determined in the eighth step that the light intensity value acquired in the seventh step does not exceed the light intensity deviation at the coordinate position specified in the fifth step, it corresponds to the coordinate position specified in the fifth step. A sixth feature is that the tenth step of increasing the laser output of the semiconductor laser element to a predetermined value is executed.

また本発明は、前記第６の特徴のレーザアニール方法において、前記制御部が、前記第３工程で算出した光強度偏差が所定閾値以内と判定したとき、処理を終了することを第７の特徴とする。   According to a seventh aspect of the present invention, in the laser annealing method of the sixth feature, when the control unit determines that the light intensity deviation calculated in the third step is within a predetermined threshold, the process is terminated. And

また本発明は、前記第６又は第７に記載のレーザアニール方法において、
前記制御部が、
第９工程又は第１０工程を実行した後、前記複数の半導体レーザ素子の全てを発光して生成されるビームスポットのプロファイルをビームプロファイル検出部により検出する第１１工程と、
該第１１工程により検出したプロファイルのビームスポット細長方向複数位置の光強度値を取得する第１２工程と、
前記第１２工程で取得した複数位置の光強度値が、前記第３工程で算出した光強度偏差以下と判定したとき、処理を終了する第１３工程を実行することを第８の特徴とする。 Further, the present invention provides the laser annealing method according to the sixth or seventh aspect,
The control unit is
An eleventh step of detecting a profile of a beam spot generated by emitting all of the plurality of semiconductor laser elements after the ninth step or the tenth step is detected by a beam profile detector;
A twelfth step of acquiring light intensity values at a plurality of positions in the beam spot elongated direction of the profile detected in the eleventh step;
The eighth feature is that when the light intensity values at a plurality of positions acquired in the twelfth step are determined to be less than or equal to the light intensity deviation calculated in the third step, the thirteenth step for ending the process is executed.

また本発明は、前記第６から第８何れかの特徴のレーザアニール方法において、
前記制御部が、
前記第８工程において前記第５工程で特定した座標位置に対応する半導体レーザ素子のレーザ出力を所定値まで下げるとき、前記第７工程で取得した光強度が他の光強度と比較して高い座標位置の半導体レーザ素子のレーザ出力を所定値まで下げることを第９の特徴とする。 Moreover, the present invention provides the laser annealing method according to any of the sixth to eighth features,
The control unit is
In the eighth step, when the laser output of the semiconductor laser element corresponding to the coordinate position specified in the fifth step is lowered to a predetermined value, the light intensity acquired in the seventh step is higher than other light intensities. A ninth feature is that the laser output of the semiconductor laser element at the position is lowered to a predetermined value.

また本発明は、前記第６から第８何れかの特徴のレーザアニール方法において、
前記制御部が、
前記第９工程において前記第５工程で特定した座標位置に対応する半導体レーザ素子のレーザ出力を所定値まで上げるとき、前記第７工程で取得した光強度が他の光強度と比較して低い座標位置の半導体レーザ素子のレーザ出力を所定値まで上げることを第１０の特徴とする。 Moreover, the present invention provides the laser annealing method according to any of the sixth to eighth features,
The control unit is
In the ninth step, when the laser output of the semiconductor laser element corresponding to the coordinate position specified in the fifth step is increased to a predetermined value, the light intensity acquired in the seventh step is lower than other light intensities. The tenth feature is that the laser output of the semiconductor laser element at the position is increased to a predetermined value.

本発明によるレーザアニール方法及びレーザアニール装置は、全ての半導体レーザ素子を発光して生成されるビームスポットのプロファイルからビームスポット細長方向の複数位置の光強度値を取得し、この複数位置の光強度値を基に光強度偏差を算出した後、半導体レーザを個別に発光して得られたプロファイルからビームスポット細長方向の複数位置の光強度値を取得し、この取得した複数位置の光強度値の内、前記光強度偏差を超える光強度の座標位置を特定し、この特定位置に対応する半導体レーザ素子のレーザ出力を所定値まで下げる、又は、特定した座標位置に対応する半導体レーザ素子のレーザ出力を所定値まで上げることによって、ビームスポットの光強度分布を均一に制御することができる。   The laser annealing method and laser annealing apparatus according to the present invention obtains light intensity values at a plurality of positions in the elongate direction of a beam spot from a profile of a beam spot generated by emitting light from all semiconductor laser elements, and the light intensity at the plurality of positions. After calculating the light intensity deviation based on the value, the light intensity values at multiple positions in the beam spot elongated direction are obtained from the profile obtained by individually emitting the semiconductor laser, and the obtained light intensity values at the multiple positions are obtained. Among them, the coordinate position of the light intensity exceeding the light intensity deviation is specified, and the laser output of the semiconductor laser element corresponding to the specified position is lowered to a predetermined value, or the laser output of the semiconductor laser element corresponding to the specified coordinate position Is increased to a predetermined value, the light intensity distribution of the beam spot can be controlled uniformly.

以下、本発明による半導体レーザアニール方法を採用した半導体レーザアニール装置の一実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図１は本実施形態による半導体レーザアニール装置の概略構成を示す図、図２は本実施形態によるビームスポットの光強度分布の推移を示す図、図３は本実施形態による半導体レーザアニール装置の動作フロー図、図４は本実施形態によるビームスポットの光強度分布調整手法を説明するための図である。   Hereinafter, an embodiment of a semiconductor laser annealing apparatus employing a semiconductor laser annealing method according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of the semiconductor laser annealing apparatus according to the present embodiment, FIG. 2 is a diagram showing a transition of the light intensity distribution of the beam spot according to the present embodiment, and FIG. 3 is an operation of the semiconductor laser annealing apparatus according to the present embodiment. FIG. 4 is a flowchart for explaining the beam spot light intensity distribution adjusting method according to the present embodiment.

［構成］
本実施形態による半導体レーザアニール装置の基本的構成は、図１に示す如く、レーザ光を照射する複数の半導体レーザ素子１０と、該複数の半導体レーザ素子１０を個々に駆動する複数のドライバ２０と、前記半導体レーザ素子１０から出射されたレーザ光を一端に入力して他端に導く複数の光ファイバ２３と、該複数の光ファイバ２３の他端が一側面に光接続され、他端側面から出射する光導波路１１と、該光導波路１１から出射されたレーザ光を平行光に偏光するコリメータレンズ１２と、該コリメータレンズ１２から出射したレーザ光の一部を反射し且つ一部を透過するハーフビームスプリッタ１９と、該ハーフビームスプリッタ１９を透過したレーザ光（符号Ａ）を集光して透明基板２７上に長楕円形状のビームスポット２２を形成する集光レンズ１３と、該集光レンズ１３を移動させることによって焦点合わせを制御するフォーカスアクチュエータ１５と、前記透明基板２７上に焦点合わせされたビームスポット２２の形状を光学的に検出するビームプロファイル検出部１６と、非単結晶半導体膜を結晶化する際に該非単結晶半導体膜からの反射光をハーフビームスプリッタ１９を介して受光乃至集光するレンズ１８と、該レンズ１８で集光されたレーザ光（符号Ｂ）のビームスポットを受光するフォーカス信号検出部１７と、前記コリメータレンズ１２から出射されてハーフビームスプリッタ１９により反射されたレーザ光（符号Ｃ）受光して集光するレンズ２６と、該レンズ２６により集光されたビームスポットを受光するビームプロファイル検出部２５と、前記フォーカス信号検出部１７から出力されるフォーカスエラー信号とビームプロファイル検出部１６及び２５から出力されるビームプロファイル信号とを入力とし、後述する制御を行うＣＰＵ３０とから構成される。尚、前記透明基板２７は説明の簡便上説明したが必ずしも必要なものではない。 [Constitution]
As shown in FIG. 1, the basic configuration of the semiconductor laser annealing apparatus according to the present embodiment includes a plurality of semiconductor laser elements 10 that irradiate laser light, and a plurality of drivers 20 that individually drive the plurality of semiconductor laser elements 10. A plurality of optical fibers 23 that input laser light emitted from the semiconductor laser element 10 to one end and guide it to the other end, and the other ends of the plurality of optical fibers 23 are optically connected to one side surface, and from the other side surface An outgoing optical waveguide 11, a collimator lens 12 that polarizes the laser light emitted from the optical waveguide 11 into parallel light, and a half that reflects a part of the laser light emitted from the collimator lens 12 and transmits a part thereof. The beam splitter 19 and the laser beam (symbol A) transmitted through the half beam splitter 19 are collected to form an elliptical beam spot 22 on the transparent substrate 27. The focusing lens 13, the focusing actuator 15 for controlling the focusing by moving the focusing lens 13, and the beam profile for optically detecting the shape of the beam spot 22 focused on the transparent substrate 27. The detection unit 16, a lens 18 that receives or condenses the reflected light from the non-single crystal semiconductor film through the half beam splitter 19 when the non-single crystal semiconductor film is crystallized, and is condensed by the lens 18. A focus signal detector 17 that receives a beam spot of a laser beam (symbol B), a lens 26 that receives and focuses the laser beam (symbol C) emitted from the collimator lens 12 and reflected by the half beam splitter 19; A beam profile detector 25 for receiving the beam spot collected by the lens 26; As input and the beam profile signal output from the focus error signal and a beam profile detector 16 and 25 output from Okasu signal detection unit 17, and a CPU30 Metropolitan performing control described later. Although the transparent substrate 27 has been described for the sake of simplicity, it is not always necessary.

この様に構成された半導体レーザアニール装置は、レーザアニール時、複数のドライバ２０により駆動される複数の半導体レーザ素子１０から出射されるレーザ光を光ファイバ２３を介して光導波路１１に入射し、光導波路１１から出射されたレーザ光をコリメータレンズ１２により平行光に変換して集光レンズ１３に照射し、該集光レンズ１３がフォーカスアクチュエータ１５により焦点合わせしたビームスポット２２を非単結晶半導体膜に照射することによって、レーザアニールを行う様に構成されている。   In the semiconductor laser annealing apparatus configured as described above, at the time of laser annealing, laser light emitted from a plurality of semiconductor laser elements 10 driven by a plurality of drivers 20 enters the optical waveguide 11 through an optical fiber 23, The laser beam emitted from the optical waveguide 11 is converted into parallel light by the collimator lens 12 and irradiated to the condenser lens 13, and the beam spot 22 focused by the condenser lens 13 by the focus actuator 15 is a non-single crystal semiconductor film. Is configured to perform laser annealing.

このように構成された半導体レーザアニール装置は、ビームプロファイル検出部１６により検出した長楕円形状のビームプロファイルが、ビームスポット２２の長手方向をＸ軸、光強度値［ｍＷ／ｕｍ］の出力値をＹ軸として表した図２（ａ）に示す如く、光導波路１１が物理的に間隔をもって複数入射されることや個々の半導体レーザ素子の特性のばらつきによってレーザ光を内部で乱反射させる光学特性を有するため、光強度分布を均一にすることが困難であり、図２（ｂ）に示す如く、光強度分布を均一に調整することが必要である。   In the semiconductor laser annealing apparatus configured as described above, the elliptical beam profile detected by the beam profile detector 16 has the longitudinal direction of the beam spot 22 as the X axis and the output value of the light intensity value [mW / um]. As shown in FIG. 2A represented as the Y axis, the optical waveguide 11 has an optical characteristic that diffuses laser light internally due to a plurality of incident optical waveguides 11 being physically spaced and variations in characteristics of individual semiconductor laser elements. Therefore, it is difficult to make the light intensity distribution uniform, and it is necessary to adjust the light intensity distribution uniformly as shown in FIG.

［動作］
本実施形態による半導体レーザアニール装置は、ＣＰＵ３０が図３に示したフロー処理を実行することによって、ビームスポット２２の光強度分布を均一に調整するものであり、この処理フローを次に説明する。 [Operation]
In the semiconductor laser annealing apparatus according to the present embodiment, the CPU 30 executes the flow process shown in FIG. 3 to uniformly adjust the light intensity distribution of the beam spot 22, and this process flow will be described next.

本実施形態による半導体レーザアニール装置のＣＰＵ３０は、１つの半導体レーザ素子（ＬＤ：Laser Diode）の定格出力値をＷＬＤとし、全半導体レーザ素子の個数をＭＴとし、複数の半導体レーザ素子の総出力値をＷＴとし、アニールに必要なシステム必要出力値をＷＮとしたとき、図３に示す如く、前記定格出力値ＷＬＤとレーザ素子の数ＭＴと総出力値ＷＴとシステム必要出力値ＷＮをメモリ等のワークエリアに登録するステップ３０１と、該登録した値を基に半導体レーザ素子１つ当たりの出力値（ＷＮ＝ＭＴ）及び全レーザ素子を一括して発光したときの計算上のトータル出力値を計算するステップＳ３０２と、全ドライバ２０を駆動して全ての半導体レーザ素子１０を発光し、生成したビームスポット２２の一括発光したときの光強度の分布をプロファイルとしてビームプロファイル検出部１６により検出するステップＳ３０３とを実行する。 CPU30 of the semiconductor laser annealing device according to the present embodiment, one semiconductor laser element: the rated output value (LD Laser Diode) as a W LD, the number of all the semiconductor laser element and M T, the total of the plurality of semiconductor laser elements the output value is set to W T, when the system requires an output value required annealing was W N, as shown in FIG. 3, the number M T and the total output value W T and system requirements of the rated output value W LD and the laser element The step 301 for registering the output value W N in a work area such as a memory, and the output value per semiconductor laser element (W N = M T ) and all the laser elements are collectively emitted based on the registered value. Step S302 for calculating the total output value at the time of driving, all the drivers 20 are driven to emit all the semiconductor laser elements 10, and the generated beam spot 22 is collectively emitted. It executes the steps S303 to detect the beam profile detector 16 the distribution of the Hikari Kino intensity as a profile.

このステップＳ３０３により検出したプロファイルは、ビームスポットの長手方向の所定間隔（例えば光導波路１１の光ファイバ２３の接続間隔）毎の光強度値をサンプリングし、図４（ａ）に示す如く、表したものである。本図の例では、位置Ｘ１〜Ｘｎ迄の光強度値の内、位置Ｘａの光強度値が他の位置に比べて高いことを表している。 The profile detected in step S303 is expressed as shown in FIG. 4A by sampling the light intensity value at predetermined intervals in the longitudinal direction of the beam spot (for example, the connection interval between the optical fibers 23 of the optical waveguide 11). Is. In the example of this figure, among the light intensity values from the positions X 1 to X n , the light intensity value at the position Xa is higher than the other positions.

次いでＣＰＵ３０は、前記取得した複数の光強度値を基に、光強度偏差を算出するステップＳ３０４を実行する。この光強度偏差は、全ての光強度値の平均値を算出し、該算出した全光強度値平均値と個々の光強度値との差をプラス及びマイナス値として算出したものであるが、これに限られるものではなく、例えば平均値から所定率の範囲としてしても良い。   Next, the CPU 30 executes Step S304 for calculating a light intensity deviation based on the acquired plurality of light intensity values. This light intensity deviation is an average value of all light intensity values, and the difference between the calculated total light intensity value average value and each light intensity value is calculated as a plus or minus value. For example, a range from an average value to a predetermined rate may be used.

更にＣＰＵ３０は、前記算出した偏差αの絶対値｜α｜が予め定めた閾値以下か否かを判定し、閾値以下であると判定したときに処理を終了するステップＳ３０５と、該ステップＳ３０５において閾値以下でないと判定したとき、前記偏差αの絶対値｜α｜が閾値を超えるＸ方向位置座標Ｘａを抽出するステップＳ３０７と、半導体レーザ素子１個当たりの光強度値（必要出力ＷＮ／ＤＬ個数ＭＴ）を算出し、算出した半導体レーザ素子１個当たりの光強度値で発光するようにドライバ２０を順に個別に駆動して半導体レーザ素子１０を発光させるステップＳ３０８と、該ステップＳ３０８により個別に半導体レーザ素子１０を発光させたことによって得られた個別のビームスポットのプロファイルをビームプロファイル検出部１６を用いて取得するステップＳ３０９とを実行する。 Further, the CPU 30 determines whether or not the calculated absolute value | α | of the deviation α is equal to or smaller than a predetermined threshold value. When the CPU 30 determines that the absolute value | α | When it is determined that it is not below, step S307 for extracting the X-direction position coordinate Xa where the absolute value | α | of the deviation α exceeds the threshold, and the light intensity value per semiconductor laser element (required output W N / DL number) M T ), and the driver 20 is individually driven in order so as to emit light at the calculated light intensity value per semiconductor laser element, and the semiconductor laser element 10 emits light. A beam profile detection unit 16 is used to obtain the profile of an individual beam spot obtained by emitting the semiconductor laser element 10. To run and step S309 that Tokusuru.

この個別に半導体レーザ素子１０を発光させたときのプロファイルは、例えば、位置Ｘ１の半導体レーザ素子１０のみを発光させたときに図４（ｂ）、位置Ｘａの半導体レーザ素子１０のみを発光させたときに図４（ｃ）、位置Ｘｎの半導体レーザ素子１０のみを発光させたときに図４（ｄ）の如く測定される。 Profile of individually when made to emit light semiconductor laser element 10 is, for example, and FIG. 4 (b) when light is emitted only the semiconductor laser device 10 of the position X 1, emitting only the semiconductor laser element 10 of position X a 4C, when only the semiconductor laser element 10 at the position Xn is caused to emit light, measurement is performed as shown in FIG. 4D.

次いで本システムは、前記ステップＳ３０９で検出した偏差αの絶対値｜α｜を超える位置座標Ｘａの偏差が偏差α以上か否かを判定するステップＳ３１０と、該ステップＳ３１０において位置Ｘａの偏差が偏差αを超えると判定したとき、前記ステップＳ３０９で取得した位置Ｘａ近傍の光強度が比較的高いＮ個（任意）の半導体レーザ素子１０の出力値を所定値迄（又は所定率迄）低下させる偏差改善処理を行うステップＳ３１２と、前記ステップＳ３１０において位置Ｘａの偏差が偏差αを超えないと判定したとき、前記ステップＳ３０９で取得した位置Ｘａの光強度が比較的弱いＮ個（任意）の半導体レーザ素子１０の出力値を所定値迄（又は所定率迄）増加させる偏差改善処理を行うステップＳ３１１とを実行する。 Next, the system determines whether or not the deviation of the position coordinate Xa exceeding the absolute value | α | of the deviation α detected in the step S309 is greater than or equal to the deviation α, and the deviation of the position Xa is the deviation in the step S310. when it is determined that more than alpha, (up or predetermined rate) semiconductor output value of the laser element 10 to a predetermined value of a relatively high N-number of light intensity of the position X a neighborhood acquired in step S309 (optional) reducing a step S312 of performing the deviation improvement processing, the deviation of the position Xa in the step S310 is when it is determined not to exceed the difference alpha, relatively weak the N optical intensity of acquired position X a is in the step S309 (optional) Step S311 for performing a deviation improving process for increasing the output value of the semiconductor laser element 10 to a predetermined value (or to a predetermined rate) is executed.

前記ステップＳ３１２及びステップＳ３１１による半導体レーザ素子１０の出力値の制御は、光導波路１１を通過するレーザ光が、光ファイバ２３の取り付け位置座標から出力端に向かって直進する光成分が最も大きく、内部で乱反射して出力端に向かう光成分は前記直進成分に比べて比較的少ない特性を考慮し、光出力値が最も大きい又は少ない座標位置に対応する半導体レーザ素子の出力を制御することによって行う。   In the control of the output value of the semiconductor laser element 10 in steps S312 and S311, the laser component passing through the optical waveguide 11 has the largest light component that travels straight from the attachment position coordinate of the optical fiber 23 toward the output end, The light component that is irregularly reflected and travels toward the output end is controlled by controlling the output of the semiconductor laser element corresponding to the coordinate position having the largest or smallest light output value in consideration of relatively small characteristics compared to the straight component.

次いで本システムは、前記偏差改善処理により設定した個々の出力値を用いて全ドライバ２０を駆動して全半導体レーザ素子１０を発光するステップＳ３１３と、該一括発光したプロファイルをビームプロファイル検出部１６により検出するステップＳ３１４と、このステップＳ３１４により検出したプロファイルから各位置の光強度偏差を算出するステップＳ３１５と、該ステップＳ３１５により算出した偏差が前記偏差αの絶対値｜α｜以下か否かを判定し、絶対値｜α｜以下であると判定したときに処理を終了し、絶対値｜α｜以下でないと判定したときにエラーとするステップＳ３１６を実行する。   Next, in the present system, step S313 in which all the drivers 20 are driven using the individual output values set by the deviation improvement processing to emit all the semiconductor laser elements 10, and the profile of the collective emission is transmitted by the beam profile detection unit 16. Step S314 for detecting, Step S315 for calculating the light intensity deviation at each position from the profile detected in Step S314, and determining whether or not the deviation calculated in Step S315 is equal to or smaller than the absolute value | α | of the deviation α. If it is determined that the absolute value | α | is equal to or smaller than the absolute value | α |, step S316 is executed.

この様に本実施形態による半導体レーザアニール装置は、全ての半導体レーザ素子を発光して生成されるビームスポットのプロファイルを基に偏差を超える光強度が照射される座標位置を特定し、個々の半導体レーザ素子を照射したときに前記特定した座標位置の光出力値が偏差を超える半導体レーザ素子の出力を下げる、逆に偏差を下回る光強度が照射される座標位置を特定し、個々の半導体レーザ素子を照射したときに前記特定した座標位置の光出力値が偏差を下回る半導体レーザ素子の出力を上げることによって、ビームスポットの光強度分布を均一化することができる。   As described above, the semiconductor laser annealing apparatus according to the present embodiment specifies the coordinate position irradiated with the light intensity exceeding the deviation based on the profile of the beam spot generated by emitting light from all the semiconductor laser elements, and enables each semiconductor to When the laser element is irradiated, the light output value of the specified coordinate position exceeds the deviation, the output of the semiconductor laser element is lowered, and conversely, the coordinate position irradiated with the light intensity less than the deviation is specified, and each semiconductor laser element The light intensity distribution of the beam spot can be made uniform by increasing the output of the semiconductor laser element in which the light output value at the specified coordinate position is less than the deviation when the light beam is irradiated.

本発明の一実施形態による半導体レーザアニール装置の概略構成を示す図。1 is a diagram showing a schematic configuration of a semiconductor laser annealing apparatus according to an embodiment of the present invention. 本実施形態によるビームスポットの光強度分布の推移を示す図。The figure which shows transition of the light intensity distribution of the beam spot by this embodiment. 本実施形態による半導体レーザアニール装置の動作フロー図。The operation | movement flowchart of the semiconductor laser annealing apparatus by this embodiment. 本実施形態によるビームスポットの光強度分布調整手法を説明するための図。The figure for demonstrating the light intensity distribution adjustment method of the beam spot by this embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

１０：半導体レーザ素子、１１：光導波路、１２：コリメータレンズ、１３：集光レンズ、１５：フォーカスアクチュエータ、１６：ビームプロファイル検出部、１７：フォーカス信号検出部、１８：レンズ、１９：ハーフビームスプリッタ、２０：ドライバ、２２：ビームスポット、２３：光ファイバ、２５：ビームプロファイル検出部、２６：集光レンズ、２７：透明基板。   10: Semiconductor laser element, 11: Optical waveguide, 12: Collimator lens, 13: Condensing lens, 15: Focus actuator, 16: Beam profile detector, 17: Focus signal detector, 18: Lens, 19: Half beam splitter , 20: driver, 22: beam spot, 23: optical fiber, 25: beam profile detector, 26: condenser lens, 27: transparent substrate.

Claims (10)

レーザ光を照射する複数の半導体レーザ素子と、該複数の半導体レーザ素子から照射された複数のレーザ光を一端の所定座標位置に入射し、該入射した複数のレーザ光を内部で乱反射しながら他端より出射する光導波路と、該光導波路から出射されたレーザ光を細長形状に集光したビームスポットを生成する光学系と、前記ビームスポットを受光してビームスポットの細長方向の光強度値の分布をプロファイルとして検出するビームプロファイル検出部と、該ビームプロファイル検出部が検出したプロファイルを入力として前記複数の半導体レーザ素子から出射されるレーザ光出力を制御する制御部とを備えるレーザアニール装置であって、
前記制御部が、
前記複数の半導体レーザ素子の全てを発光して生成されるビームスポットのプロファイルをビームプロファイル検出部により検出する第１工程と、
該第１工程により検出したプロファイルのビームスポット細長方向の複数位置の光強度値を取得する第２工程と、
該第２工程により取得した複数位置の光強度値を基に光強度偏差を算出する第３工程と、
前記第２工程で取得した複数位置の光強度値の内の少なくとも１つの光強度値が、前記光強度偏差を超えるか否かを判定する第４工程と、
該第４工程において第２工程で取得した複数位置の光強度値の内の少なくとも１つの光強度値が前記光強度偏差を超えると判定したとき、前記光強度偏差を超える光強度の座標位置を特定する第５工程と、
前記複数の半導体レーザ素子を個別に発光して生成されるビームスポットのプロファイルをビームプロファイル検出部により複数検出する第６工程と、
該第６工程により検出した複数プロファイルのビームスポット細長方向の複数位置の光強度値を取得する第７工程と、
前記第７工程で取得した光強度値が前記第５工程で特定した座標位置において前記光強度偏差を超えるか否かを判定する第８工程と、
前記第８工程において前記第７工程で取得した光強度値が前記第５工程で特定した座標位置において前記光強度偏差を超えると判定したとき、前記第５工程で特定した座標位置に対応する半導体レーザ素子のレーザ出力を所定値まで下げる第９工程と、
前記第８工程において前記第７工程で取得した光強度値が前記第５工程で特定した座標位置において前記光強度偏差を超えないと判定したとき、前記第５工程で特定した座標位置に対応する半導体レーザ素子のレーザ出力を所定値まで上げる第１０工程とを実行するレーザアニール装置。 A plurality of semiconductor laser elements for irradiating laser light, and a plurality of laser lights irradiated from the plurality of semiconductor laser elements are incident on a predetermined coordinate position at one end, and the other is reflected while the reflected laser lights are diffusely reflected inside. An optical waveguide emitted from the end, an optical system for generating a beam spot obtained by condensing the laser light emitted from the optical waveguide into an elongated shape, and a light intensity value in the elongated direction of the beam spot by receiving the beam spot. A laser annealing apparatus comprising: a beam profile detection unit that detects a distribution as a profile; and a control unit that controls the output of laser light emitted from the plurality of semiconductor laser elements with the profile detected by the beam profile detection unit as an input. And
The control unit is
A first step of detecting, by a beam profile detector, a profile of a beam spot generated by emitting all of the plurality of semiconductor laser elements;
A second step of acquiring light intensity values at a plurality of positions in the beam spot elongated direction of the profile detected by the first step;
A third step of calculating a light intensity deviation based on the light intensity values at a plurality of positions acquired in the second step;
A fourth step of determining whether at least one light intensity value among the light intensity values at a plurality of positions acquired in the second step exceeds the light intensity deviation;
In the fourth step, when it is determined that at least one of the light intensity values at the plurality of positions acquired in the second step exceeds the light intensity deviation, the coordinate position of the light intensity exceeding the light intensity deviation is determined. A fifth step to identify;
A sixth step of detecting a plurality of beam spot profiles generated by individually emitting the plurality of semiconductor laser elements using a beam profile detector;
A seventh step of acquiring light intensity values at a plurality of positions in the beam spot elongated direction of the plurality of profiles detected by the sixth step;
An eighth step of determining whether the light intensity value acquired in the seventh step exceeds the light intensity deviation at the coordinate position specified in the fifth step;
When it is determined in the eighth step that the light intensity value acquired in the seventh step exceeds the light intensity deviation at the coordinate position specified in the fifth step, the semiconductor corresponding to the coordinate position specified in the fifth step A ninth step of reducing the laser output of the laser element to a predetermined value;
When it is determined in the eighth step that the light intensity value acquired in the seventh step does not exceed the light intensity deviation at the coordinate position specified in the fifth step, it corresponds to the coordinate position specified in the fifth step. A laser annealing apparatus for executing a tenth step of raising a laser output of a semiconductor laser element to a predetermined value. 前記制御部が、
前記第３工程で算出した光強度偏差が所定閾値以内と判定したとき、処理を終了する請求項１記載のレーザアニール装置。 The control unit is
The laser annealing apparatus according to claim 1, wherein the processing is terminated when it is determined that the light intensity deviation calculated in the third step is within a predetermined threshold. 前記制御部が、
第９工程又は第１０工程を実行した後、前記複数の半導体レーザ素子の全てを発光して生成されるビームスポットのプロファイルをビームプロファイル検出部により検出する第１１工程と、
該第１１工程により検出したプロファイルのビームスポット細長方向複数位置の光強度値を取得する第１２工程と、
前記第１２工程で取得した複数位置の光強度値が、前記第３工程で算出した光強度偏差以下と判定したとき、処理を終了する第１３工程を実行する請求項１又は２記載のレーザアニール装置。 The control unit is
An eleventh step of detecting a profile of a beam spot generated by emitting all of the plurality of semiconductor laser elements after the ninth step or the tenth step is detected by a beam profile detector;
A twelfth step of acquiring light intensity values at a plurality of positions in the beam spot elongated direction of the profile detected in the eleventh step;
The laser annealing according to claim 1 or 2, wherein when the light intensity values at a plurality of positions acquired in the twelfth step are determined to be equal to or less than the light intensity deviation calculated in the third step, the thirteenth step of ending the processing is executed. apparatus. 前記制御部が、
前記第８工程において前記第５工程で特定した座標位置に対応する半導体レーザ素子のレーザ出力を所定値まで下げるとき、前記第７工程で取得した光強度が他の光強度と比較して高い座標位置の半導体レーザ素子のレーザ出力を所定値まで下げる請求項１から３何れかに記載のレーザアニール装置。 The control unit is
In the eighth step, when the laser output of the semiconductor laser element corresponding to the coordinate position specified in the fifth step is lowered to a predetermined value, the light intensity acquired in the seventh step is higher than other light intensities. 4. The laser annealing apparatus according to claim 1, wherein the laser output of the semiconductor laser element at the position is lowered to a predetermined value. 前記制御部が、
前記第９工程において前記第５工程で特定した座標位置に対応する半導体レーザ素子のレーザ出力を所定値まで上げるとき、前記第７工程で取得した光強度が他の光強度と比較して低い座標位置の半導体レーザ素子のレーザ出力を所定値まで上げる請求項１から３何れかに記載のレーザアニール装置。 The control unit is
In the ninth step, when the laser output of the semiconductor laser element corresponding to the coordinate position specified in the fifth step is increased to a predetermined value, the light intensity acquired in the seventh step is lower than other light intensities. 4. The laser annealing apparatus according to claim 1, wherein the laser output of the semiconductor laser element at the position is increased to a predetermined value. レーザ光を照射する複数の半導体レーザ素子と、該複数の半導体レーザ素子から照射された複数のレーザ光を一端の所定座標位置に入射し、該入射した複数のレーザ光を内部で乱反射しながら他端より出射する光導波路と、該光導波路から出射されたレーザ光を細長形状に集光したビームスポットを生成する光学系と、前記ビームスポットを受光してビームスポットの細長方向の光強度値の分布をプロファイルとして検出するビームプロファイル検出部と、該ビームプロファイル検出部が検出したプロファイルを入力として前記複数の半導体レーザ素子から出射されるレーザ光出力を制御する制御部とを備えるレーザアニール装置のレーザアニール方法であって、
前記制御部が、
前記複数の半導体レーザ素子の全てを発光して生成されるビームスポットのプロファイルをビームプロファイル検出部により検出する第１工程と、
該第１工程により検出したプロファイルのビームスポット細長方向の複数位置の光強度値を取得する第２工程と、
該第２工程により取得した複数位置の光強度値を基に光強度偏差を算出する第３工程と、
前記第２工程で取得した複数位置の光強度値の内の少なくとも１つの光強度値が、前記光強度偏差を超えるか否かを判定する第４工程と、
該第４工程において第２工程で取得した複数位置の光強度値の内の少なくとも１つの光強度値が前記光強度偏差を超えると判定したとき、前記光強度偏差を超える光強度の座標位置を特定する第５工程と、
前記複数の半導体レーザ素子を個別に発光して生成されるビームスポットのプロファイルをビームプロファイル検出部により複数検出する第６工程と、
該第６工程により検出した複数プロファイルのビームスポット細長方向の複数位置の光強度値を取得する第７工程と、
前記第７工程で取得した光強度値が前記第５工程で特定した座標位置において前記光強度偏差を超えるか否かを判定する第８工程と、
前記第８工程において前記第７工程で取得した光強度値が前記第５工程で特定した座標位置において前記光強度偏差を超えると判定したとき、前記第５工程で特定した座標位置に対応する半導体レーザ素子のレーザ出力を所定値まで下げる第９工程と、
前記第８工程において前記第７工程で取得した光強度値が前記第５工程で特定した座標位置において前記光強度偏差を超えないと判定したとき、前記第５工程で特定した座標位置に対応する半導体レーザ素子のレーザ出力を所定値まで上げる第１０工程とを実行するレーザアニール方法。 A plurality of semiconductor laser elements for irradiating laser light, and a plurality of laser lights irradiated from the plurality of semiconductor laser elements are incident on a predetermined coordinate position at one end, and the other is reflected while the reflected laser lights are diffusely reflected inside. An optical waveguide emitted from the end, an optical system for generating a beam spot obtained by condensing the laser light emitted from the optical waveguide into an elongated shape, and a light intensity value in the elongated direction of the beam spot by receiving the beam spot. A laser of a laser annealing apparatus comprising: a beam profile detection unit that detects a distribution as a profile; and a control unit that controls the output of laser light emitted from the plurality of semiconductor laser elements by using the profile detected by the beam profile detection unit as an input An annealing method,
The control unit is
A first step of detecting, by a beam profile detector, a profile of a beam spot generated by emitting all of the plurality of semiconductor laser elements;
A second step of acquiring light intensity values at a plurality of positions in the beam spot elongated direction of the profile detected by the first step;
A third step of calculating a light intensity deviation based on the light intensity values at a plurality of positions acquired in the second step;
A fourth step of determining whether at least one light intensity value among the light intensity values at a plurality of positions acquired in the second step exceeds the light intensity deviation;
In the fourth step, when it is determined that at least one of the light intensity values at the plurality of positions acquired in the second step exceeds the light intensity deviation, the coordinate position of the light intensity exceeding the light intensity deviation is determined. A fifth step to identify;
A sixth step of detecting a plurality of beam spot profiles generated by individually emitting the plurality of semiconductor laser elements using a beam profile detector;
A seventh step of acquiring light intensity values at a plurality of positions in the beam spot elongated direction of the plurality of profiles detected by the sixth step;
An eighth step of determining whether the light intensity value acquired in the seventh step exceeds the light intensity deviation at the coordinate position specified in the fifth step;
When it is determined in the eighth step that the light intensity value acquired in the seventh step exceeds the light intensity deviation at the coordinate position specified in the fifth step, the semiconductor corresponding to the coordinate position specified in the fifth step A ninth step of reducing the laser output of the laser element to a predetermined value;
When it is determined in the eighth step that the light intensity value acquired in the seventh step does not exceed the light intensity deviation at the coordinate position specified in the fifth step, it corresponds to the coordinate position specified in the fifth step. A laser annealing method for executing a tenth step of increasing a laser output of a semiconductor laser element to a predetermined value. 前記制御部が、前記第３工程で算出した光強度偏差が所定閾値以内と判定したとき、処理を終了する請求項６記載のレーザアニール方法。   The laser annealing method according to claim 6, wherein when the control unit determines that the light intensity deviation calculated in the third step is within a predetermined threshold, the process is terminated. 前記制御部が、
第９工程又は第１０工程を実行した後、前記複数の半導体レーザ素子の全てを発光して生成されるビームスポットのプロファイルをビームプロファイル検出部により検出する第１１工程と、
該第１１工程により検出したプロファイルのビームスポット細長方向複数位置の光強度値を取得する第１２工程と、
前記第１２工程で取得した複数位置の光強度値が、前記第３工程で算出した光強度偏差以下と判定したとき、処理を終了する第１３工程を実行する請求項６又は７記載のレーザアニール方法。 The control unit is
An eleventh step of detecting a profile of a beam spot generated by emitting all of the plurality of semiconductor laser elements after the ninth step or the tenth step is detected by a beam profile detector;
A twelfth step of acquiring light intensity values at a plurality of positions in the beam spot elongated direction of the profile detected in the eleventh step;
The laser annealing according to claim 6 or 7, wherein when the light intensity values at a plurality of positions acquired in the twelfth step are determined to be equal to or less than the light intensity deviation calculated in the third step, the thirteenth step of ending the process is executed. Method. 前記制御部が、
前記第８工程において前記第５工程で特定した座標位置に対応する半導体レーザ素子のレーザ出力を所定値まで下げるとき、前記第７工程で取得した光強度が他の光強度と比較して高い座標位置の半導体レーザ素子のレーザ出力を所定値まで下げる請求項６から８何れかに記載のレーザアニール方法。 The control unit is
In the eighth step, when the laser output of the semiconductor laser element corresponding to the coordinate position specified in the fifth step is lowered to a predetermined value, the light intensity acquired in the seventh step is higher than other light intensities. 9. The laser annealing method according to claim 6, wherein the laser output of the semiconductor laser element at the position is lowered to a predetermined value. 前記第９工程において前記第５工程で特定した座標位置に対応する半導体レーザ素子のレーザ出力を所定値まで上げるとき、前記第７工程で取得した光強度が他の光強度と比較して低い座標位置の半導体レーザ素子のレーザ出力を所定値まで上げる請求項６から８何れかに記載のレーザアニール方法。   In the ninth step, when the laser output of the semiconductor laser element corresponding to the coordinate position specified in the fifth step is increased to a predetermined value, the light intensity acquired in the seventh step is lower than other light intensities. 9. The laser annealing method according to claim 6, wherein the laser output of the semiconductor laser element at the position is increased to a predetermined value.
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