JP2009534820A - Large substrate laser annealing apparatus and large substrate laser annealing method - Google Patents
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Abstract
本発明は、基板(32)の照射面(36)に細い照射線(31)をつくりだす光学デバイスを含む大基板のレーザアニーリング用装置に関し、照射線(31)がレーザ光線からつくりだされ、第1方向への広がりおよび第2方向への広がりのある断面を有し、第1方向への広がりが第2方向への広がりの倍数で大きく、走査デバイスが、基板の照射面の第1セクションを照射線で第2方向に走査するよう構成されている。本発明によると、装置は、第1セクション(37)を走査した後に、基板(32)を照射線(31)に対して回転軸(38)のまわりで180°回転させる回転装置を含み、その回転軸は照射面(36)に垂直であり、走査デバイスは、基板(32)の照射面(36)の第1セクションに隣接した基板(32)の照射面(36)の第2セクションを、照射線(31)で第2方向(y)に走査するよう構成されている。 The present invention relates to an apparatus for laser annealing of a large substrate including an optical device for producing a thin irradiation line (31) on an irradiation surface (36) of a substrate (32), wherein the irradiation line (31) is produced from a laser beam. The scanning device has a cross section with a spread in one direction and a spread in the second direction, the spread in the first direction being a multiple of the spread in the second direction, and the scanning device defines the first section of the irradiated surface of the substrate. It is configured to scan in the second direction with the irradiation line. According to the invention, the apparatus comprises a rotating device for rotating the substrate (32) 180 ° around the axis of rotation (38) relative to the irradiation line (31) after scanning the first section (37), The axis of rotation is perpendicular to the illumination surface (36), and the scanning device moves the second section of the illumination surface (36) of the substrate (32) adjacent to the first section of the illumination surface (36) of the substrate (32), The irradiation line (31) is configured to scan in the second direction (y).
Description
関連出願の相互参照
米国特許法第119条第e項第1号により、本願は、2006年4月21日に出願された仮出願第60/745,333号の優先権を主張している。
Cross-reference to related applications According to 35 USC 119 (e) No. 1, this application claims priority to provisional application 60 / 745,333 filed April 21, 2006.
本発明は、大基板のレーザアニーリング装置に関する。本発明はさらに、大基板のレーザアニーリング方法に関する。 The present invention relates to a laser annealing apparatus for a large substrate. The invention further relates to a method for laser annealing of large substrates.
a‐Siのp‐Siへの変換は約1000℃の熱処理によって行われる。このプロセスは石英のような耐熱基板上でa‐Siにのみ用いられるものである。このような材料は、映像用途に用いられる通常のフロートガラスに比べて高価である。 The conversion of a-Si to p-Si is performed by a heat treatment at about 1000 ° C. This process is used only for a-Si on a heat resistant substrate such as quartz. Such a material is more expensive than ordinary float glass used for video applications.
光線または特にa‐Siの結晶化を誘導するレーザ光線により、結晶化中に熱負荷によって基板を破壊することなくa‐Siからp‐Siを形成することができる。 The light beam, or in particular the laser beam that induces crystallization of a-Si, can form p-Si from a-Si without destroying the substrate due to thermal loads during crystallization.
アモルファスシリコンは、スパッタリング法または化学的気相成長法(CVD)のような低コストなプロセスによって、ガラス、石英または合成繊維のような基板上に堆積する。レーザが誘導するその後の結晶化プロセスとしては、エキシマレーザ結晶化(ELC)、逐次的横方向結晶成長化(SLS)または細光線結晶化(TDX(商標))がよく知られている。これら様々な製造工程の全体像は、例えば以下の非特許文献によって示されている。これらの方法の何れか1つによってつくりだされる多結晶シリコンは、低温多結晶シリコン(LTPS)とよばれる。
上記のレーザ結晶化プロセスのほとんどは、基板を載せた台を移動させることによって、および/またはレーザ光線を移動させることによって、集束レーザ光線を基板上で走査するという共通点を有している。 Most of the laser crystallization processes described above have in common that the focused laser beam is scanned over the substrate by moving the stage on which the substrate is mounted and / or by moving the laser beam.
例えば0.5mm×300mmの典型寸法であり、かつ均質な強度分布を有するラインビームは、例えば、エキシマレーザ結晶化(ELC)を用いる大基板のシリコンアニーリングに利用される。最新技術の光学システムは、交差した円筒レンズアレイを含む屈折型光学照射系を用い、望ましい強度分布を形成する。これらアレイは、機能について例えば米国特許出願公開第2003/0202251(A1)号明細書に記載されているが、適切に成形加工されたサブ開口を用いて入射光線を複数の光線に分岐させる均質化スキームのより一般的なグループの例である。焦平面でこれら多数の光線を重ね合わせることで、強度の違いを平均化させ、光線を均質化させる。ラインビームは、基板を短軸方向すなわち幅方向、つまり光線の広がりが小さい方向に走査する。
今後の傾向としては、幅すなわち短軸の広がりを可能な限り縮小し、アモルファスシリコン膜の結晶化に用いるラインビームの長さすなわち長軸を増大することである。したがって、参照によって本願明細書に援用したものとする米国特許出願公開第2006/0209310(A1)号明細書は、結晶化プロセスのための、寸法寸法が5〜15μm×700mmまたはそれ以上(例えば5μm×730mm)で短軸方向に基板表面を走査する長く細い光線について開示している。均質または少なくとも規定の強度分布を有するこのような細長い照射線は、特定の均質化スキームによってエキシマレーザから照射される光線から形成され、その後に、投影/縮小レンズが照射面でその被均質化光線を投影/縮小する。
処理量を増大させるために、今後の傾向はより大きな基板を用いることである。細くて長いラインビームが用いられる“細光線結晶化”(TDX)プロセスでは特に、長さを延ばすことで様々な問題につながる。
‐寸法を大きくするには、大きな鏡またはレンズが必要となる。寸法は、レンズおよび鏡の製造に用いられる機械の長さならびにコーティング技術によって制限される。
‐長さを延ばすには、より効果的な伝動装置が必要となる。必要とされる伝動装置は、光線の長さに比例する。
In order to increase throughput, a future trend is to use larger substrates. Particularly in the “thin beam crystallization” (TDX) process, where a thin and long line beam is used, increasing the length leads to various problems.
-Larger mirrors or lenses are required to increase dimensions. The dimensions are limited by the length of the machine used to manufacture the lenses and mirrors and the coating technique.
-To increase the length, more effective gearing is required. The required transmission is proportional to the length of the beam.
したがって、本発明の目的は、より大きな基板を、特に今まで用いられてきた寸法を超える基板を加工する装置および方法について代替の解決策を提供することである。 Accordingly, it is an object of the present invention to provide an alternative solution for an apparatus and method for processing larger substrates, particularly substrates that exceed the dimensions used so far.
第1の態様によると、本発明は、基板の照射面に細い照射線をつくりだす光学デバイスおよび走査デバイスを含む、大基板のレーザアニーリング用装置に関する。この照射線はレーザ光線からつくりだされ、第1方向への広がりおよび第2方向への広がりのある断面を有し、第1方向への広がりは第2方向への広がりの倍数で大きい。この走査デバイスは、基板の照射面の第1セクションを第2方向に照射線で走査するよう構成されている。主たる着想として、装置は、第1セクションを走査した後に、照射線に対して基板を回転軸のまわりで180°回転させる回転装置を含み、その回転軸が照射面に垂直である。さらに、走査デバイスは、基板の照射面の第1セクションに隣接する基板の照射面の第2セクションを、第2方向に照射線で走査するよう構成されている。 According to a first aspect, the present invention relates to an apparatus for laser annealing of a large substrate, including an optical device and a scanning device for producing a thin irradiation line on the irradiation surface of the substrate. This irradiation line is produced from a laser beam and has a cross section with a spread in the first direction and a spread in the second direction, and the spread in the first direction is a multiple of the spread in the second direction. The scanning device is configured to scan the first section of the irradiation surface of the substrate with the irradiation line in the second direction. As a main idea, the apparatus includes a rotating device that rotates the substrate 180 ° around the rotation axis with respect to the irradiation line after scanning the first section, the rotation axis being perpendicular to the irradiation surface. Furthermore, the scanning device is configured to scan the second section of the irradiation surface of the substrate adjacent to the first section of the irradiation surface of the substrate with the irradiation line in the second direction.
好ましくは、レーザアニーリング用装置はさらに、照射線の第1方向への広がりを所定の長さに調整する調整装置を含む。調整装置とは特に、レーザアニーリングまたはレーザ結晶化処理工程の途中、または少なくとも前もしくは後に照射線の広がりを様々に制限することが可能な装置を意味する。このような調整装置の利点は、アニーリング工程で処理する領域をあらかじめ画定できる点である。 Preferably, the laser annealing device further includes an adjusting device for adjusting the spread of the irradiation line in the first direction to a predetermined length. In particular, the adjusting device means a device capable of variously limiting the spread of the irradiation line during the laser annealing or laser crystallization treatment process, or at least before or after. The advantage of such an adjusting device is that a region to be processed in the annealing process can be defined in advance.
この調整装置は、例えば、照射線の少なくとも片側で第1方向に照射線を切断するブレードを少なくとも1つ含む。被処理領域の一縁および処理すべき基板の外縁が互いにすでに十分に画定されている場合には、1つのブレードで足りるであろう。これは、例えば、これらの縁が工場で作られ予め調整されていたり、照射線の一縁および基板の一縁が、例えば基板を載せる可動台または可動光学デバイスによって互いに対してあらかじめ位置決めされているという場合である。 The adjusting device includes, for example, at least one blade that cuts the irradiation line in the first direction on at least one side of the irradiation line. If one edge of the region to be processed and the outer edge of the substrate to be processed are already well defined with respect to one another, one blade will suffice. This may be because, for example, these edges are made in the factory and pre-adjusted, or one edge of the irradiation line and one edge of the substrate are pre-positioned relative to each other, for example by a movable stage or a movable optical device on which the substrate rests. This is the case.
1以上のブレードの代わりまたは追加として、前記の調整装置は照射線の第1方向への広がりを縮小させるズーム光学系を含むことがある。ズーム光学系の利点は、レーザ出力を削減し、システム全体の寿命を延ばすことが可能な点である。 As an alternative to or in addition to one or more blades, the adjustment device may include zoom optics that reduces the spread of the radiation in the first direction. The advantage of the zoom optical system is that the laser output can be reduced and the life of the entire system can be extended.
好ましい実施例では、回転装置として基板を載せる回転台を含む。その台は、すでに上記した照射線に対して第1および第2方向に基板を位置づけるために用いられる。したがって、その台は好ましくは直線可動式である。さらに、その台は、基板上を照射線で蛇行走査できるよう回転可動式であってもよい。 In a preferred embodiment, the rotating device includes a rotating table on which a substrate is placed. The platform is used to position the substrate in the first and second directions with respect to the radiation already described above. The platform is therefore preferably linearly movable. Further, the platform may be rotatable so that it can meander scan over the substrate with an irradiation line.
第2の態様によると、本発明は対応する方法に関する。本発明に係る大基板のレーザアニーリングの対応する方法は、
‐レーザ光線から基板の照射面に細い照射線をつくりだし、その照射線が、第1方向への広がりおよび第2方向への広がりのある断面を有し、第1方向への広がりが第2方向への広がりの倍数で大きい工程と、
‐基板の照射面の第1セクションを、照射線で第2方向に走査する工程と、
‐基板を照射線に対して回転軸のまわりで180°回転させ、その回転軸は照射面と垂直である工程と、
‐基板の照射面の第1セクションに隣接した基板の照射面の第2セクションを、照射線で第2方向に走査する工程とを含む。
According to a second aspect, the invention relates to a corresponding method. The corresponding method of laser annealing of large substrates according to the present invention is:
-A thin irradiation line is produced on the irradiation surface of the substrate from the laser beam, and the irradiation line has a cross section extending in the first direction and extending in the second direction, and the extension in the first direction is the second direction. A process that is a multiple of the spread to
Scanning the first section of the irradiated surface of the substrate in the second direction with the irradiation line;
-Rotating the substrate 180 ° around the axis of rotation with respect to the irradiation line, the axis of rotation being perpendicular to the irradiation surface;
Scanning a second section of the substrate irradiation surface adjacent to the first section of the substrate irradiation surface in a second direction with the irradiation line;
第2方向の光線プロフィールが、立上がり縁および立下がり縁に関して異なる場合、台を180°回転させることが重要である。続いて処理される基板の両方のセクションにおいて同様のアニーリング/結晶化の品質結果を得るために、走査方向は連続する処理工程で同一にすべきである。 If the beam profile in the second direction is different with respect to the rising and falling edges, it is important to rotate the platform 180 degrees. To obtain similar annealing / crystallization quality results in both sections of subsequently processed substrates, the scanning direction should be the same in successive processing steps.
好ましくは、照射線の広がりは、第1方向において、第1セクションを走査する前および/または最中に所定の長さに調整されている。第1のアニーリング工程で処理されるべき領域は、このようにあらかじめ画定されている。 Preferably, the spread of the irradiation line is adjusted to a predetermined length in the first direction before and / or during the scanning of the first section. The region to be processed in the first annealing step is thus predefined.
さらに、好ましくは、照射線の広がりは、第1方向において、第1セクションを走査した後、しかし第2セクションを操作する前および/または最中に所定の長さに調整されている。第2のアニーリング工程で処理されるべき領域は、このようにあらかじめ画定されている。 Further, preferably, the spread of the irradiation line is adjusted to a predetermined length in the first direction after scanning the first section but before and / or during the operation of the second section. The region to be processed in the second annealing step is thus predefined.
照射線の広がりについて、第1セクションと第2セクションとの間の隙間、または第1セクションと第2セクションの重なりが、所定の値になるよう調整されていると有利である。2つの連続する処理工程、すなわち基板の第1セクションのアニーリング工程と、基板の第2セクションのアニーリング工程を含むプロセスの結果として本質的に生じるシームは、ある程度規定されてもよい。 With respect to the spread of the irradiation line, it is advantageous if the gap between the first section and the second section or the overlap between the first section and the second section is adjusted to a predetermined value. The seams that inherently result from two successive processing steps, ie, an annealing step of the first section of the substrate and an annealing step of the second section of the substrate, may be defined to some extent.
第3の態様によると、本発明は、照射面に細い照射線をつくりだす2台の光学デバイスを含む、大基板のレーザアニーリング用装置に関する。両方の照射線は、それぞれのレーザ光線からつくりだされるか、片方のレーザ光線のみからつくりだされる。両方の照射線は第1方向への広がりおよび第2方向への広がりのある断面を有し、第1方向への広がりが第2方向への広がりの倍数で大きい。本装置はさらに、基板の照射面の第1セクションを照射線の一方で第2方向に走査し、基板の照射面の第2セクションを他方の照射線で第2方向に走査するよう構成された走査デバイスを含む。本発明に係る既述の光学デバイスおよび本発明に係る既述のその他の光学デバイスは、既述の細い照射線および既述のその他の細い照射線が基板の照射面で連続する照射線を形成するよう構成されている。 According to a third aspect, the present invention relates to an apparatus for laser annealing of a large substrate, including two optical devices that produce thin irradiation lines on the irradiation surface. Both radiations are produced from the respective laser beam or from only one laser beam. Both irradiation lines have a cross section extending in the first direction and extending in the second direction, and the extension in the first direction is a multiple of the extension in the second direction. The apparatus is further configured to scan the first section of the irradiation surface of the substrate in the second direction with one of the irradiation lines, and scan the second section of the irradiation surface of the substrate with the other irradiation line in the second direction. Includes a scanning device. The above-described optical device according to the present invention and the other optical devices described above according to the present invention form an irradiation line in which the thin irradiation lines described above and the other thin irradiation lines described above are continuous on the irradiation surface of the substrate. It is configured to
好ましい実施例において、既述の光学デバイスおよび既述のその他の光学デバイスは、連続する照射線が、第1方向に沿って一定の強度と、第1方向に沿った位置によって変化することのない強度分布を有する直線となるよう構成されている。この構成は、1つのアニーリング工程において、なおかつその他の接合法が用いられる場合に生じる不完全結晶化のシームを有することなく、大基板上での例えばシリコン膜のアニーリングおよび結晶化を可能とする。 In a preferred embodiment, the optical device described above and the other optical devices described above are such that the continuous radiation does not vary with a constant intensity along the first direction and a position along the first direction. It is comprised so that it may become a straight line which has intensity distribution. This configuration allows annealing and crystallization of, for example, a silicon film on a large substrate without having incomplete crystallization seams that occur in one annealing step and when other bonding methods are used.
別の好ましい実施例において、既述の光学デバイスおよび/または既述のその他の光学デバイスは、既述の照射線および/または既述の別の照射装置の第1方向における拡大を制限する長軸拡大制限装置を含む。この解決策は、十分に画定された照射線をつくりだす場合や、特に、第1長軸方向で所定の強度分布を有する連続照射線をつくりだす場合に有利である。 In another preferred embodiment, the optical device described and / or the other optical device described is a long axis that limits the expansion in the first direction of the irradiation line described above and / or another irradiation device described above. Includes expansion limiter. This solution is advantageous when producing a well-defined irradiation line, particularly when producing a continuous irradiation line having a predetermined intensity distribution in the first major axis direction.
本発明の第1態様に関して記述された実施例と同様に、制限装置が1以上の切断ブレードを含むことができる。 Similar to the embodiments described with respect to the first aspect of the invention, the restriction device may include one or more cutting blades.
照射線の長軸方向の広がりは、工場で製造され予め調整されただけのものでないことが好ましい。応用方法によっては、処理の最中または特に2つの処理工程の間に調整を必要とする場合もある。したがって、既述の光学デバイスおよび/または既述のその他の光学デバイスは、既述の照射線および/または既述のその他の照射線および/または結果としての照射線を第1方向で調整する調整装置を含んでもよい。 It is preferable that the broadening of the irradiation axis in the major axis direction is not just manufactured and adjusted in advance at the factory. Depending on the application method, adjustments may be required during processing or in particular between two processing steps. Accordingly, the described optical device and / or the other optical device described are adjusted to adjust the aforementioned irradiation line and / or the other irradiation line described above and / or the resultant irradiation line in the first direction. An apparatus may be included.
調整装置は、例えば、可動切断ブレードおよび/またはズーム光学系を含むことがある。 The adjustment device may include, for example, a movable cutting blade and / or zoom optics.
すでに上で述べたように、照射線の和によって、長軸に沿って好ましくは均質な強度および第2方向強度分布を有する直線光線がつくられると有利である。これには、接合されている照射線の縁が、しっかりと画定され、かつあらかじめ知られた強度勾配を有する必要がある。既述の光学デバイスおよび/または既述のその他の光学デバイスが基板の照射面に対して、既述の照射線がわずかに焦点のぼけた光線をつくりだす、かつ/または既述のその他の照射線が照射面にわずかに焦点のぼけたその他の光線をつくりだすよう構成されている場合、十分に画定された一定の強度勾配をつくりだすことが可能である。 As already mentioned above, it is advantageous if the sum of the irradiation lines produces a linear ray with preferably a homogeneous intensity and a second direction intensity distribution along the long axis. This requires that the edges of the radiation being joined are well defined and have a known intensity gradient. The described optical device and / or the other optical device described above produces a light beam in which the described irradiation beam is slightly out of focus with respect to the irradiation surface of the substrate, and / or the other irradiation beam described above. Can be created to produce other rays that are slightly out of focus on the illuminated surface, it is possible to create a well-defined constant intensity gradient.
第4の態様によると、本発明は大基板のレーザアニーリングの個別の方法に関し、その方法は、
‐レーザ光線から基板の照射面に細い照射線をつくりだし、その照射線が、第1方向への広がりおよび第2方向への広がりのある断面を有し、第1方向への広がりが第2方向への広がりの倍数で大きい工程と、
‐基板の照射面の第1セクションを照射線で第2方向に走査する工程と、
‐基板の照射面に別の細い照射線をつくりだし、その照射線はレーザ光線からつくりだされ、第1方向への広がりおよび第2方向への広がりのある断面を有し、第1方向への広がりが第2方向への広がりの倍数で大きい工程と、
‐連続し、好ましくはまっすぐな光線を基板の照射面に形成し、かつ好ましくは第1方向に沿って均質な強度(および所定の、特に均質である第2方向強度分布)を有するように、既述の細い照射線および既述のその他の細い照射線を接合する工程とを含む。
According to a fourth aspect, the invention relates to a separate method for laser annealing of large substrates, the method comprising:
-A thin irradiation line is produced on the irradiation surface of the substrate from the laser beam, and the irradiation line has a cross section extending in the first direction and extending in the second direction, and the extension in the first direction is the second direction. A process that is a multiple of the spread to
Scanning the first section of the irradiated surface of the substrate in the second direction with the irradiation line;
-Another thin irradiation line is produced on the irradiation surface of the substrate, the irradiation line being produced from the laser beam, having a cross section extending in the first direction and extending in the second direction, A process in which the spread is a multiple of the spread in the second direction;
To form a continuous, preferably straight beam on the illuminated surface of the substrate and preferably have a homogeneous intensity (and a predetermined, particularly homogeneous second direction intensity distribution) along the first direction, Joining the thin irradiation line described above and the other thin irradiation lines described above.
製造中に処理領域および長軸の強度分布を画定するために、既述の照射線および既述のその他の照射線の広がりは第1方向で制限されるか調整される。 In order to define the treatment area and the long-axis intensity distribution during manufacturing, the spread of the described irradiation lines and the other irradiation lines described above is limited or adjusted in the first direction.
十分に画定された長軸方向の強度勾配をつくりだすために、既述の照射線および/または既述のその他の照射線は照射面でわずかに焦点がぼけていることがある。好ましくは、焦点のぼけについて、既述の照射線および/または既述のその他の照射線が、長軸方向の各縁において一定の勾配を有している状態である。照射面と最も好ましい焦点位置との間の距離の典型値は2〜3倍λ/NA2で、NAは光線の長軸の開口数を示し、λは波長を示す。 In order to create a well-defined long-axis intensity gradient, the described irradiation line and / or other described irradiation lines may be slightly out of focus on the irradiation surface. Preferably, with regard to defocusing, the above-described irradiation line and / or the above-described other irradiation lines have a certain gradient at each edge in the major axis direction. A typical value of the distance between the irradiation surface and the most preferable focal position is 2 to 3 times λ / NA 2 , where NA represents the numerical aperture of the long axis of the light beam and λ represents the wavelength.
第5の態様によると、本発明は、基板の照射面に細い照射線をつくりだす光学デバイスを有する大基板のレーザアニーリング用装置に関し、照射線がレーザ光線からつくりだされ、かつ第1方向への広がりおよび第2方向への広がりのある断面を有し、第1方向への広がりが第2方向への広がりの倍数で大きくており、なおかつ走査デバイスが、基板の照射面の第1セクションを照射線で第2方向に走査するよう構成されている。第1の代替実施例において、照射面に照射線をつくりだすために、光学デバイスは屈折力を有する少なくとも2つの光学素子を含み、その光学素子は投影/縮小レンズの一体型部品である。少なくとも2つの光学素子は第1方向で互いに隣接するよう構成されている。第2の代替実施例は、基板の照射面に別の細い照射線をつくりだす別の光学デバイスを含み、その照射線がレーザ光線からつくりだされ、かつ第1方向への広がりおよび第2方向への広がりのある断面を有し、第1方向への広がりが第2方向への広がりの倍数で大きい。照射面に照射線をつくりだすために、光学デバイスは、屈折力を有する少なくとも1つの光学素子を含み、その光学素子は投影/縮小レンズの一体型部品である。照射面にその他の照射線をつくりだすために、その他の光学デバイスは、屈折力を有する少なくとも1つのその他の光学素子を含み、その光学素子は投影/縮小レンズの一体型部品である。少なくとも1つの光学素子および少なくとも1つのその他の光学素子は、第1方向で互いに隣接するよう構成されている。 According to a fifth aspect, the present invention relates to an apparatus for laser annealing of a large substrate having an optical device that produces a thin irradiation line on the irradiation surface of the substrate, wherein the irradiation line is generated from a laser beam and is directed in a first direction. A cross-section having a spread and a spread in the second direction, the spread in the first direction being larger by a multiple of the spread in the second direction, and the scanning device illuminating the first section of the illuminated surface of the substrate The line is configured to scan in the second direction. In a first alternative embodiment, the optical device includes at least two optical elements having refractive power to produce an irradiation line on the irradiation surface, the optical element being an integral part of the projection / reduction lens. The at least two optical elements are configured to be adjacent to each other in the first direction. A second alternative embodiment includes another optical device that produces another thin illumination line on the illuminated surface of the substrate, the illumination line being produced from the laser beam and extending in the first direction and in the second direction. The spread in the first direction is a multiple of the spread in the second direction. The optical device includes at least one optical element having refractive power, which is an integral part of the projection / reduction lens, for producing an irradiation line on the irradiation surface. In order to produce other radiation on the illumination surface, the other optical device includes at least one other optical element having refractive power, which is an integral part of the projection / reduction lens. The at least one optical element and the at least one other optical element are configured to be adjacent to each other in the first direction.
既述の複数の光学素子および/または既述の1つの光学素子および既述のその他の光学素子は、レンズか鏡であってもよい。 The plurality of optical elements described above and / or the one optical element described above and the other optical elements described above may be lenses or mirrors.
既述の複数の光学素子および/または既述の1つの光学素子および既述のその他の光学素子は、好ましくは投影/縮小光学系に用いられる屈折力を有する最新の光学素子である。投影/縮小光学系と基板との間にある保護ウィンドウは、“反射力のある光学素子”という表現で意味づけされるのではなく、ただそのような照射/縮小の動作に関係する光学素子としてのみ意味づけされる。 The plurality of optical elements described above and / or the one optical element described above and the other optical elements described above are preferably the latest optical elements having a refractive power used in the projection / reduction optical system. The protective window between the projection / reduction optical system and the substrate is not meant by the expression “reflective optical element”, but merely as an optical element involved in such irradiation / reduction operations. Is only meaningful.
第6の態様によると、本発明は、基板の照射面に細い照射線をつくりだす光学デバイスを含む大基板のレーザアニーリングの別の装置に関し、照射線がレーザ光線からつくりだされ、第1方向への広がりおよび第2方向への広がりのある断面を有し、第1方向への広がりが第2方向への広がりの倍数で大きく、走査デバイスが、基板の照射面の第1セクションを照射線で第2方向に走査するよう構成されている。本発明によると、照射面に照射線をつくりだすために、光学デバイスは屈折力を有する最新の光学素子を1つ含み、その光学素子は投影/縮小レンズの一体型部品である。光学デバイスによってつくりだされる照射線の丈を長くするために、最新の光学素子と基板の照射面との間の距離は500mmより長くなるよう選択される。 According to a sixth aspect, the present invention relates to another apparatus for laser annealing of a large substrate including an optical device that produces a thin irradiation line on the irradiation surface of the substrate, wherein the irradiation line is generated from a laser beam and travels in a first direction. And a cross section extending in the second direction, the extension in the first direction being larger by a multiple of the extension in the second direction, and the scanning device is configured to irradiate the first section of the irradiation surface of the substrate with the irradiation line It is configured to scan in the second direction. According to the present invention, in order to produce an irradiation line on the irradiation surface, the optical device includes one of the latest optical elements having refractive power, which is an integral part of the projection / reduction lens. In order to increase the length of the irradiation line produced by the optical device, the distance between the modern optical element and the irradiation surface of the substrate is selected to be longer than 500 mm.
最新の光学素子と基板の照射面との間の距離は、600mmより大きくてもよい。好ましくは、距離は700mmより大きく、より好ましくは800mmより大きく、さらにより好ましくは900mmより大きく、最も好ましくは1000mmより大きい。 The distance between the latest optical element and the irradiation surface of the substrate may be greater than 600 mm. Preferably, the distance is greater than 700 mm, more preferably greater than 800 mm, even more preferably greater than 900 mm, and most preferably greater than 1000 mm.
代わりで、または追加で、光学デバイスは、第1方向のレーザ光線を発散角で第1方向の照射線の広がりにまで拡大させる長軸方向光線拡大装置を含んでいることがあり、発散角は7°より大きい。 Alternatively or additionally, the optical device may include a longitudinal beam expander that expands the laser beam in the first direction at a divergence angle to the spread of the irradiation beam in the first direction, where the divergence angle is Greater than 7 °.
発散角を15°より大きくすることもできる。好ましくは、発散角は20°より大きく、より好ましくは25°より大きく、さらにより好ましくは30°より大きく、最も好ましくは35°より大きい。 The divergence angle can also be greater than 15 °. Preferably, the divergence angle is greater than 20 °, more preferably greater than 25 °, even more preferably greater than 30 °, and most preferably greater than 35 °.
記述した解決策の多くによって、結果的に基板にシームが生じる。このシームは、2枚の鏡もしくはレンズの接合または2段階工程技術による不連続性に起因する。一般的に、基板は結局は切断されるのでシームは問題ではない。しかし、好ましいパネルの寸法に応じて、切断ラインは基板の中央または中央から外れたところになる。したがって、記述した全ての解決策において、シーム位置を移動させることが可能である。 Many of the solutions described result in seams on the substrate. This seam is due to the discontinuity due to the joining of two mirrors or lenses or the two-step process technique. Generally, the seam is not a problem because the substrate is eventually cut. However, depending on the preferred panel dimensions, the cutting line will be at the center of the substrate or off the center. It is therefore possible to move the seam position in all the solutions described.
実施例は図面に示され、以降でその図面を参照しながらより詳細に述べる。同一または機能的に類似した構成部材は同一の参照番号によって識別される。 Examples are shown in the drawings and are described in more detail below with reference to the drawings. Identical or functionally similar components are identified by the same reference number.
以下の説明において、長軸とは走査方向に垂直な軸である。短軸とは走査方向に平行な軸である。 In the following description, the major axis is an axis perpendicular to the scanning direction. The short axis is an axis parallel to the scanning direction.
簡単にするために、示される全ての光学素子はレンズである。一般的に、短軸方向に光線の焦点を合わせる光学素子および視野画定成分を基板に照射する光学素子が鏡であると有利である。国際公開第2006/066687A1号パンフレットで説明されているように、円筒レンズの代わりに円筒鏡を用いると、いわゆるボウタイのエラーを防ぐことができる。 For simplicity, all optical elements shown are lenses. In general, it is advantageous if the optical element that focuses the light beam in the minor axis direction and the optical element that irradiates the field defining component onto the substrate are mirrors. As described in the pamphlet of International Publication No. 2006/066687 A1, when a cylindrical mirror is used instead of a cylindrical lens, a so-called bow tie error can be prevented.
第1の好ましい実施例:台の回転
本発明に係る第1の好ましい実施例について、図1〜5を参照しながら説明する。第1の好ましい実施例に係る大基板のレーザアニーリング用装置は、既知の種類の細い照射線をつくりだす光学デバイスを含む。このような光学デバイスの例は、例えば米国特許出願公開第2006/0209310A1号明細書に開示されている。代わりの光学デバイスについては、米国特許第5721416A号明細書に開示されている。本装置はさらに、基板が配置される台を含む。台は、照射線が基板表面を走査するよう直線方向に移動することもある。さらに、その台は基板表面に垂直な回転軸のまわりを回転することもある。
First Preferred Embodiment: Rotation of Stand A first preferred embodiment according to the present invention will be described with reference to FIGS. The apparatus for laser annealing of large substrates according to the first preferred embodiment includes an optical device that produces a known type of thin radiation. An example of such an optical device is disclosed in, for example, US Patent Application Publication No. 2006 / 0209310A1. An alternative optical device is disclosed in US Pat. No. 5,721,416A. The apparatus further includes a table on which the substrate is placed. The stage may move in a linear direction so that the irradiation line scans the substrate surface. Furthermore, the platform may rotate around a rotation axis perpendicular to the substrate surface.
図1は装置を上から見た模式図を示す。図面は基板32の表面36および上記した光学デバイスによってつくりだされる照射線31を示す。基板32は長方形で、長さlおよび幅wを有する。長さ方向はデカルト座標系のy方向に平行で、幅方向はx方向に平行である。基板は、例えば、厚みが50nmの薄型アモルファスシリコン層に覆われた従来のフロートガラスである。
FIG. 1 shows a schematic view of the apparatus as viewed from above. The drawing shows the
照射線31は、xy‐平面で主に長方形をしており、デカルト座標系の直交するxおよびy方向に広がっている。y方向の広がりは参照番号Asで示され、x方向の広がりは参照番号Alで示される。短軸方向の広がりAsは例えば約5〜7μmであり、長軸方向の広がりAlは例えば730mmである。長軸Al方向xにおいて、照射線31は均質、すなわち強度はできるだけ一定とされている。短軸As方向yにおいて、強度分布も一定で、縁部における強度の勾配もできるだけ大きい(トップハット分布)。y方向の一定のトップハット分布の代わりに、照射線31は、米国特許出願公開第2006/0209310A1号明細書の図36に示されるものと同様の強度分布、すなわち立下がり縁Tに比べて立上がり縁Lのほうが勾配の小さな分布を有することもある。図1に示される照射線31の立上がり縁Lおよび立下がり縁Tの両方は、各参照符号で示されている。本願の図1に用いられている参照符号は、米国特許出願公開第2006/0209310A1号明細書の図36中の各参照符号と一致している。 The irradiation line 31 is mainly rectangular in the xy-plane and extends in the orthogonal x and y directions of the Cartesian coordinate system. y-direction extent is indicated by reference numeral A s, x-direction extent is indicated by reference numeral A l. Spread A s of the short axis direction is, for example, about 5 to 7 .mu.m, spread A l in the long axis direction is 730mm, for example. In the long axis Al direction x, the irradiation line 31 is homogeneous, that is, the intensity is made as constant as possible. In the short axis A s direction y, in the strength distribution constant, even as large as possible a gradient of the intensity at the edge (top hat distribution). Instead of a constant top hat distribution in the y direction, the irradiation line 31 rises relative to an intensity distribution similar to that shown in FIG. 36 of US 2006/0209310 A1, ie, a falling edge T. The edge L may have a distribution with a smaller gradient. Both the rising edge L and the falling edge T of the irradiation line 31 shown in FIG. 1 are indicated by respective reference numerals. The reference numerals used in FIG. 1 of the present application correspond to the respective reference numerals in FIG. 36 of US Patent Application Publication No. 2006 / 0209310A1.
本発明に係る着想とは、基板32の幅wより短いレーザ線31を用いることである。基板32は図1〜5で示されるような2工程で処理されなければならない。
‐細いレーザ光線31の長さ方向Alの寸法は、ブレードによって望ましい寸法に切断される。光線31の寸法を調整するために、ブレードを用いる代わりにズーム光学系を用いることもできる。ズーム光学系の利点は、レーザ出力を削減し、システム全体の寿命を延ばすことができる点である。
‐基板32は第1工程で片側のみが処理される。この目的のために、照射線31が基板32の表面36の第1セクションを走査し、そのセクションでシリコンが結晶化するよう、台が走査方向35に直線的に移動する。図2は、この処理工程の後の基板32および照射線31を示す。基板32の被結晶化セクションは図2において参照番号37で示され、結晶化されていないセクションは参照番号36で示されている。
‐台は、回転39の軸38のまわりを180°回転し(図3)、最初の位置に戻る(図4)。短軸方向Asにおいて、光線31,33の分布が上記したように立下がり縁Tおよび立上がり縁Lで異なる場合に、これは重要である。同様の工程結果を得るために、この処理の走査方向は両工程で同一にすべきである。
‐細型レーザ光線33の寸法は、例えばすでに上記したようにブレードまたはズームレンズによって再度調整しなければならない。基板32は第2工程でもう片方の側が処理される。この目的のために、照射線33が第1セクションに隣接する基板32の表面36の第2セクションを走査し、第2セクションでシリコンが結晶化するよう、台が走査方向35に直線的に移動する。図5は、この処理工程の後の基板32および照射線33を示す。基板32の被結晶化セクションは参照番号37で示される。先に結晶化されたセクション37に隣接する長軸方向Alのレーザ光線33の縁に、結果としてシーム34が生じる。これは、光線33の縁におけるエネルギー密度が低下したことに起因する。光線切断ブレードが基板32に近く、よってエネルギー密度の結果的な勾配が小さい場合、シーム34は非常に小さくなる。
The idea of the present invention is to use a laser line 31 shorter than the width w of the
- the dimensions of the longitudinal direction A l of thin laser beam 31 is cut into desired dimensions by the blade. In order to adjust the dimension of the light beam 31, a zoom optical system can be used instead of using a blade. The advantage of the zoom optical system is that the laser output can be reduced and the lifetime of the entire system can be extended.
The
-The platform rotates 180 ° around the
The size of the
すでに述べたように、処理領域の境界部にシームができる。シームの位置は、長軸Al方向xのレーザ光線の寸法の調整に応じて移動可能である。 As already described, a seam is formed at the boundary of the processing area. The position of the seam can be moved according to the adjustment of the dimension of the laser beam in the long axis Al direction x.
この解決策における不利点は、処理に2つの工程が必要である点と回転台を実装する必要がある点である。その一方で、回転台は非常に柔軟に用いることができる。例えば、台を90°回転させると、Si結晶の配向に影響を与え、基板上の別の電子成分について好ましい配向性を規定する。 The disadvantage of this solution is that the process requires two steps and that a turntable needs to be implemented. On the other hand, the turntable can be used very flexibly. For example, rotating the stage 90 ° affects the orientation of the Si crystal and defines the preferred orientation for other electronic components on the substrate.
幾らかの基板は走査方向または走査方向に直交する方向の何れかで化学構造を有するので、わずかな程度に台を傾けることで、処理後に化学構造が現れることを防ぐことができる。 Some substrates have a chemical structure in either the scanning direction or the direction perpendicular to the scanning direction, so tilting the table to a slight degree can prevent the chemical structure from appearing after processing.
本発明の第1の好ましい実施例における利点は、第4世代寸法のパネル(730mm×920mm)用の現行システムを、第5世代寸法の1100mm×1300mmにアップグレードできる点である。さらに、システムに必要な伝導装置は同一である。 An advantage of the first preferred embodiment of the present invention is that the current system for fourth generation size panels (730 mm × 920 mm) can be upgraded to the fifth generation size 1100 mm × 1300 mm. Furthermore, the conduction devices required for the system are the same.
第2の好ましい実施例:レンズまたは/および鏡の接合
基板のレーザ光線の長さを延ばす別の可能性としては、基板の照射面に細い照射線をつくりだす光学デバイスの鏡の少なくとも1つのレンズを接合することである。特に、基板に最も近いレンズ(鏡)は長軸方向に大きく広がっていないといけない。
Second Preferred Embodiment: Another possibility to extend the length of the laser beam of the lens or / and mirror junction substrate is to include at least one lens of the mirror of the optical device that produces a thin illumination line on the illuminated surface of the substrate. It is to join. In particular, the lens (mirror) that is closest to the substrate has to spread greatly in the long axis direction.
図6および7は、細い照射線をつくりだすことができる光学デバイスの主要原理を示している。図6は、先行技術に係る光学デバイスをxz‐平面で見た平面図である。図7は、同一の光学素をyz‐平面で見た平面図である。光学デバイスは、2組の円筒レンズアレイ1a,1bを含み、x方向で光学活性された2段階フライアイ型ホモジナイザーおよび凸状円筒集光レンズ3を構成する。光学デバイスはさらに、複数(ここでは3枚)の円柱レンズ片2a,2b,2cからなる薄型円筒レンズ2、円筒レンズ4および投影素子、すなわち縮小光学系、特に図6および7に示される例においては、y方向に光学活性化された円筒レンズ5を含む。
FIGS. 6 and 7 show the main principle of an optical device that can produce thin radiation. FIG. 6 is a plan view of an optical device according to the prior art viewed in the xz-plane. FIG. 7 is a plan view of the same optical element viewed in the yz-plane. The optical device includes two sets of cylindrical lens arrays 1a and 1b, and constitutes a two-stage fly-eye type homogenizer and a convex
長軸Al方向xのホモジナイザーは2組の円筒レンズアレイ1a,1bによって構成され、1a,1bはそれぞれ複数の円筒小レンズ1aa,1ab,1acおよび1ba,1bb,1bcを含み、円筒小レンズは互いに隣接して構成され、それぞれが焦点距離f1を有し、結果としてアレイ1a,1bの構成の焦点距離はfarrayとなり、集光円筒レンズ3の焦点距離はf3となる。z方向に伝搬する入射レーザ光線10は、第1円筒レンズアレイ1aの円筒小レンズ1aa,1ab,1acの数に対応する複数の小光線に分かれる。各小光線は焦点距離farrayの距離で集束し、集光レンズ3に当たると発散光束を形成する。集光レンズ3は、小光線の角分布を基板が位置づけられる平面6で像面分布に変える。像面の寸法はレンズ3の焦点距離f3に基づき、各光線の角分布の最大角はアレイ1a、1bによって決まる。
The homogenizer in the long axis Al direction x is constituted by two sets of cylindrical lens arrays 1a and 1b. 1a and 1b include a plurality of cylindrical small lenses 1aa, 1ab and 1ac and 1ba, 1bb and 1bc, respectively. is constructed adjacent to each other, each having a focal length f 1, resulting in an array 1a, the focal length is f array next 1b configuration, the focal length of the condensing
短軸Asの均質化スキームは、米国特許出願公開第2006/0209310A1号明細書に既に記載されている薄型レンズ2の概念である。短軸As方向yに曲率を有する個々の円筒小レンズ2a,2b,2cは、方向yの短軸As方向に独立して移動する。短軸As方向yの主光線10aは、移動量に応じて偏光する。長軸Al方向の小レンズ2a,2b,2cの寸法は、レンズアレイ1aの円筒レンズ素子1aa,1ab,1acの1つの寸法と同等である。円筒レンズ素子4の焦平面、すなわち円筒レンズ4までの焦点距離f4において、光線の幅は短軸As方向yの入射光線の発散度に基づく。相互に移動したこれら小光線の幾らかは重なり合うので、短軸As方向yに均質化された光線プロフィールをつくりだすことができる。短軸As方向yの集束光線の位置に、視野画定素子7、例えば視野絞りを位置づけることができる。投影光学系5は、視野画定素子7を基板6の平面に映し出す。本例における投影光学系5は、長軸Al方向xの光線の伝搬に影響を及ばさない円筒レンズ(鏡でも代替可能)である。投影光学系5は、短軸As方向yの光線の広がりを縮小することもある。
Homogenization scheme of the short axis A s is the concept of
図6で見られるように、光学素子5は長軸Al方向xに大きく広がっている。以下の解決策では、(長軸Al方向xで)制限された寸法の光学素子5によって、いかにより大きな視野寸法を達成することができるかを説明している。
As seen in FIG. 6, the
より大きな視野寸法を達成するための1つの解決策は、上記した種類の2つの独立光学デバイスを用い、それらを接合することである。図8は、長軸Al方向xに接合した図6および7に示されるものと同一の2台の装置を示す。特に、円筒レンズ5は長軸Al方向xに互いに隣接して構成されている。2枚の円筒レンズ5の間にある隙間5gは、基板の表面すなわち照射面6につくりだされる照射線6a,6bの少なくとも隣接する側の縁の勾配が、少なくとも部分的に重複するよう既定されている。
One solution to achieve a larger field size is to use two independent optical devices of the type described above and join them together. FIG. 8 shows two devices identical to those shown in FIGS. 6 and 7 joined in the long axis Al direction x. In particular, the
2枚の隣接する円筒レンズ5の間にある隙間5gがさらに縮小し、特に、隙間5gが本質的にゼロにまで縮小した場合、照射線6a,6bの重複領域9が生じ、そこでは結果的に強度が増す。照射平面6の近くに構成されている切断ブレード8a,8b,8c,8dを用いて、重複を図9に示されるように調整できる。切断ブレード8の調整幅は、図8に各矢印28a,28b,28c,28dを用いて示されている。
The
本例において、照射線6a,6bの2つの界分布11,12は、50パーセントの強度値において交差する。2本の曲線11,12が、縁部において同一の直線勾配である界分布を有する場合、図10で示される両方の曲線11,12の和13により、領域全体にわたって一定の強度となる。直線勾配の小さい残留偏差および2つの界分布11,12の強度における残留不均一性により、全体的な強度が不均一となることがある。
In this example, the two
画定された勾配は、基板6が集光レンズ3の焦平面にない場合に達成できるが、わずかに焦点がぼける。このスキームの有利な点は、非常に大きな視野13aをつくりだせる点である。
A defined gradient can be achieved when the substrate 6 is not in the focal plane of the
代替として、2本の細い線をつくりだす光学系において1台のホモジナイザーのみを用い、アキシコンによって長軸Al方向xに光線を分岐させることも可能である。この解決策はここでは示されない。 Alternatively, using only one homogenizer in an optical system to create the two fine lines, it is also possible to branch the light to the long axis A l direction x by the axicon. This solution is not shown here.
別の可能性として、重複領域9を拡大することもできる。すなわち、結像光学レンズ5の基板6までの距離を拡大するか、長軸Al方向xに光線の角度を拡大する。2本の光線の最初の界分布21,22が図11に示されている。光線26a,26bの一方または両方をブレード8a,8b,8c,8dで切断することによって、照射線6aおよび照射線6bの交差位置を幅広い範囲から選択できる。これは、図12に示される光線分布21,22の異なる広がりによって例示的に示される。
As another possibility, the overlapping area 9 can be enlarged. That is, the distance of the imaging
2本の照射線6a,6bの交差領域9において、照射線26a,26bの少なくとも一方を切断することによって小さな隙間24ができる。(ここでは26a,26bの両光線が重複領域9で切断されている。)明確にするために、この状態が図13に示され、そこで長軸方向xの強度分布21,22の和23が描かれている。この隙間24によって基板にシームが生じることがある。(ここでは示されていないが、別のシリコン微細構造および表面形態に由来し、図5で示される状態に類似した原理の中で示される。)シームの位置は、2本の光線26a,26bまたは照射線6a,6bがそれぞれ交差する領域9全体にわたって移動できる。
A
視野の寸法を拡大させる別の方法について、図14を参照しながら説明する。図14は、本発明に係る光学デバイスをxz‐平面で見た平面図を示す。光学デバイスは、図6および7で示されるものと同一の光学素子を含む。特に、光学デバイスは、2組の円筒レンズアレイ1a,1bを含み、x方向で光学活性された2段階フライアイ型ホモジナイザーおよび凸状円筒集光レンズ3を構成する。光学デバイスはさらに、複数(ここでは3枚)の円柱レンズ片2a,2b,2cからなる薄型円筒レンズ2、円筒レンズ4および投影素子、すなわち縮小レンズ、特にこの例において参照される、y方向に光学活性された円筒レンズ5を含む。さらに、視野画定光学デバイス、例えば視野絞り7は、短軸As方向yに関して中間共役視野平面に構成される。
Another method for enlarging the size of the field of view will be described with reference to FIG. FIG. 14 shows a plan view of the optical device according to the present invention viewed in the xz-plane. The optical device includes the same optical elements as shown in FIGS. In particular, the optical device includes two sets of cylindrical lens arrays 1a and 1b, and constitutes a two-stage fly-eye type homogenizer and a convex
照射は、視野6の長軸方向xの寸法Alを拡大させる方法で変更される。図6および7に示される先行技術に係る例から離れて、最新の投影素子5は、接合位置5sで接合する2つの部材5aおよび5bに分かれている。図15の上部は、図14に示された光学デバイスによってつくりだされ、接合されたレンズ5a,5bをそれぞれ通る光線26c,26dの分布42,43の和である照射線6の強度分布41を示す。図15に示される例において、合計の視野寸法46は基板40の寸法47より大きい(図15の下部にある基板40を参照。)したがって、入射レーザ光線26は、各ブレード8a,8bによって片側または両側で切断されることがある。現在、ブレード8aは光線26の広がりを制限し、結果として図15の上部に示される視野48が実際の寸法である。
Radiation is modified in a way to enlarge the dimensions A l of the long axis direction x of the field of view 6. Apart from the prior art example shown in FIGS. 6 and 7, the
長軸方向xの広がりAlが縮小されている照射線6を、基板40の照射面上で、基板40を走査方向45に移動させることによって走査する。接合レンズ5a,5bによって、照射線6の強度分布41は強度について隙間49を有する。この隙間49によって、基板40の処理後にシーム44が生じる。処理後のシーム44の位置に応じて、視野寸法は両側で同じ程度に制限され、結果としてシーム44が中央部になる。代わりに、視野は片側で制限されるだけで、シーム44が中心部にならないこともある。図15の下部は中心にはないシーム44を示している。
The radiation 6 which spread A l in the long axis direction x is reduced, on the irradiation surface of the
基板40を界分布41に合うよう調節するために、2つの可能性がある。
‐基板40を載せる台は、参照番号45aで示されるように長軸方向xに移動する。
‐基板40を載せる台は、基板40よりも大きい。基板40は、リミッター8a,8bを用いて実際の視野に合うよう調節される。
There are two possibilities for adjusting the
-The stage on which the
The stage on which the
第3の好ましい実施例:角分布および角距離の変更
図16を参照して、基板の視野寸法を拡大する第3の解決策を説明する。図16は、本発明の光学デバイスをxz‐平面で見た平面図を示し、その機能性について特殊なレイアウトの場合以外は先行技術により知られている。光学デバイスの部材は、図6および7にすでに示されているものである。光学デバイスは、2組の円筒レンズアレイ1a,1bを含み、x方向で光学活性された2段階フライアイ型ホモジナイザーおよび凸状円筒集光レンズ3を構成する。光学デバイスはさらに、複数(ここでは3枚)の円筒レンズ片2a、2b、2cからなる薄型円筒レンズ2、円筒レンズ4および投影光学デバイス、すなわち縮小レンズ、特にy方向にのみ光学活性化された円筒レンズ5を含む。高出力レーザ光源(図示せず)から射出されるレーザ光線10は、基板表面において細い照射線6に変換される。
Third Preferred Embodiment: Changing Angular Distribution and Angular Distance With reference to FIG. 16, a third solution for enlarging the substrate viewing dimension is described. FIG. 16 shows a plan view of the optical device according to the invention in the xz-plane, the functionality of which is known from the prior art except in the case of a special layout. The components of the optical device are those already shown in FIGS. The optical device includes two sets of cylindrical lens arrays 1a and 1b, and constitutes a two-stage fly-eye type homogenizer and a convex
本発明によると、最終のレンズ5または鏡の位置における視野の広がりは、基板における視野6の寸法よりかなり小さい。視野寸法の差は、以下を実行することで拡大される。
‐最終の光学素子5(注釈:“最終の光学素子”という表現は、ここでは、投影光学系に用いる最終のレンズまたは鏡を意味する。投影光学系と基板との間にある保護ウィンドウはここでは光学素子とみなさない)と基板(照射線6の位置)との間の距離dが拡大されてもよい。光学素子5の開口が短軸方向yで拡大した場合、または/および基板において短軸方向yの開口数NAが減少した場合に、これが可能である。距離dの目標値は、500mmより大きい値である。好ましくは、その距離は600mmより大きい。
‐光線縁51の角度αは拡大できる。基板のエネルギー密度は、余弦則によって縁部で低下する。さらに、角度αが拡大する場合、さらに収差が生じ、修正設計のホモジナイザーを必要とする。この設計では、幾らかのレンズおよび場合により少なくとも1枚の非球面円筒レンズが必要になる。長軸方向xの最大角αは7°よりも大きくすべきである。好ましくは、角度αは15°より大きくすべきである。すなわち、光学素子5と基板との間の距離dが600mmで、角度αが15°の場合、寸法が780mmの光学素子5によって1100mmの視野Alが得られる。角度αが20°であれば、光学素子5の寸法はさらに660mmまで縮小される。
According to the invention, the field spread at the position of the
The final optical element 5 (note: the expression “final optical element” here means the final lens or mirror used in the projection optical system. The protective window between the projection optical system and the substrate is here In this case, the distance d between the substrate and the substrate (the position of the irradiation line 6) may be enlarged. This is possible when the aperture of the
The angle α of the
Claims (43)
‐前記基板(32)の照射面(36)に細い照射線(31)をつくりだす光学デバイスであって、前記照射線(31)がレーザ光線からつくりだされ、第1方向(x)への広がり(Al)および第2方向(y)への広がり(As)のある断面を有し、前記第1方向(x)への前記広がり(Al)が前記第2方向(y)への前記広がり(As)の倍数で大きい光学デバイスと、
‐前記基板(32)の前記照射面(36)の第1セクション(37)を前記第2方向(y,35)に前記照射線(6)で走査するよう構成されている走査デバイスとを含み、
‐前記第1セクション(37)を走査した後に、前記照射線(6)に対して前記基板(32)を回転軸(38)のまわりで180°回転させ、該回転軸(38)が前記照射面(6)に垂直である回転装置と、
‐前記走査デバイスが、前記基板(32)の前記照射面(36)の前記第1セクション(37)に隣接する前記基板(32)の前記照射面(36)の第2セクションを、前記第2方向(y,35)に前記照射線(31)で走査するよう構成されていることを特徴とする、大基板のレーザアニーリング用装置。 An apparatus for laser annealing of a large substrate,
An optical device for producing a thin radiation line (31) on the radiation surface (36) of the substrate (32), wherein the radiation line (31) is produced from a laser beam and spreads in a first direction (x); (a l) and has a cross section with a spread (a s) in the second direction (y), the spread to the first direction (x) (a l) is the second direction (y) An optical device that is a multiple of the spread (A s );
-A scanning device configured to scan the irradiation line (6) in the second direction (y, 35) in a first section (37) of the irradiation surface (36) of the substrate (32). ,
After scanning the first section (37), the substrate (32) is rotated by 180 ° around the rotation axis (38) relative to the irradiation line (6), the rotation axis (38) being the irradiation A rotating device perpendicular to the plane (6);
The scanning device moves the second section of the irradiation surface (36) of the substrate (32) adjacent to the first section (37) of the irradiation surface (36) of the substrate (32) to the second section; An apparatus for laser annealing of a large substrate, wherein the apparatus is configured to scan with the irradiation line (31) in a direction (y, 35).
‐レーザ光線から前記基板(32)の照射面(36)に細い照射線(31)をつくりだす工程であって、前記照射線(31)が第1方向(x)への広がり(Al)および第2方向(y)への広がり(As)のある断面を有し、前記第1方向(x)への前記広がり(Al)が前記第2方向(y)への前記広がり(As)の倍数で大きい工程と、
‐前記基板(32)の前記照射面(36)の第1セクション(37)を前記第2方向(y,35)に前記照射線(31)で走査する工程とを含み、
‐前記基板(32)を前記照射線(31)に対して回転軸(38)のまわりで180°回転させ(39)、該回転軸(38)は前記照射面(36)と垂直であることと、
‐前記基板(32)の前記照射面(36)の前記第1セクション(37)に隣接する前記基板(32)の前記照射面(36)の第2セクションを、前記第2方向(y,35)に前記照射線(31)で走査することを特徴とする方法。 A method of laser annealing a large substrate (32),
A step of producing a thin irradiation line (31) from the laser beam on the irradiation surface (36) of the substrate (32), the irradiation line (31) extending in the first direction (x) (A l ) and The cross-section has a spread (A s ) in the second direction (y), and the spread (A l ) in the first direction (x) is the spread (A s ) in the second direction (y). ) Multiple times larger process,
Scanning the first section (37) of the irradiation surface (36) of the substrate (32) with the irradiation line (31) in the second direction (y, 35),
The substrate (32) is rotated 180 ° around the rotation axis (38) with respect to the irradiation line (31) (39), the rotation axis (38) being perpendicular to the irradiation surface (36); When,
The second section of the irradiation surface (36) of the substrate (32) adjacent to the first section (37) of the irradiation surface (36) of the substrate (32) in the second direction (y, 35 ) Is scanned with the irradiation line (31).
‐前記基板の照射面に細い照射線(6a)をつくりだす光学デバイスであって、前記照射線(6a)がレーザ光線からつくりだされ、第1方向(x)への広がり(Al)および第2方向(y)への広がり(As)のある断面を有し、前記第1方向(x)への前記広がり(Al)が前記第2方向(y)への前記広がり(As)の倍数で大きい光学デバイスと、
‐前記基板の前記照射面の第1セクションを前記第2方向(y)に前記照射線(6)で走査するよう構成されている走査デバイスとを含み、
‐前記基板の前記照射面に別の細い照射線(6b)をつくりだす別の光学デバイスであって、その他の前記照射線(6b)がレーザ光線からつくりだされ、前記第1方向(x)への広がり(Al)および前記第2方向(y)への広がり(As)のある断面を有し、前記第1方向(x)への前記広がり(Al)が前記第2方向(y)への前記広がり(As)の倍数で大きい別の光学デバイスと、
‐前記走査デバイスが、前記基板の前記照射面の第2セクションを前記第2方向(y)にその他の前記照射線(6b)で走査するよう構成されていることと、
‐前記光学デバイスおよびその他の前記光学デバイスが、前記細い照射線(6a)およびその他の前記細い照射線(6b)が前記基板の前記照射面で連続する照射線(6)を形成するよう配列されていることを特徴とする、大基板のレーザアニーリング用装置。 An apparatus for laser annealing of a large substrate,
An optical device for producing a thin radiation line (6a) on the radiation surface of the substrate, wherein the radiation line (6a) is produced from a laser beam and spreads in a first direction (x) (A l ) and It has a cross section with a spread (A s ) in two directions (y), and the spread (A l ) in the first direction (x) is the spread (A s ) in the second direction (y). An optical device that is a multiple of
-A scanning device configured to scan a first section of the irradiated surface of the substrate with the irradiation line (6) in the second direction (y);
-Another optical device for producing another thin irradiation line (6b) on the irradiation surface of the substrate, wherein the other irradiation line (6b) is produced from a laser beam in the first direction (x). spread (a l) and has a cross section with a spread (a s) of the second direction (y), the spread (a l) is the second direction (y in the first direction (x) ) Another optical device which is a multiple of the spread (A s ) to
The scanning device is configured to scan the second section of the irradiated surface of the substrate in the second direction (y) with the other irradiated line (6b);
The optical device and the other optical device are arranged such that the thin irradiation line (6a) and the other thin irradiation line (6b) form a continuous irradiation line (6) on the irradiation surface of the substrate; An apparatus for laser annealing of a large substrate.
‐レーザ光線から前記基板の照射面に細い照射線(6a)をつくりだす工程であって、前記照射線が第1方向(x)への広がり(Al)および第2方向(y)への広がり(As)のある断面を有し、前記第1方向(x)への前記広がり(Al)が前記第2方向(y)への前記広がり(As)の倍数で大きい工程と、
‐前記基板の前記照射面の第1セクションを前記照射線(6a)で前記第2方向(y)に走査する工程とを含み、
‐前記基板の前記照射面に別の細い照射線(6b)をつくりだし、その他の該照射線(6b)はレーザ光線からつくりだされ、前記第1方向(x)への広がり(Al)および前記第2方向への広がり(As)のある断面を有し、前記第1方向(x)への前記広がり(Al)は前記第2方向(y)への前記広がり(Al)の倍数で大きいことと、
‐前記基板の前記照射面で連続する照射線(6)を形成するために、前記細い照射線(6a)とその他の前記細い照射線(6b)を接合することを特徴とする方法。 A method for laser annealing of large substrates,
A step of producing a thin irradiation line (6a) on the irradiation surface of the substrate from the laser beam, the irradiation line extending in the first direction (x) (A l ) and in the second direction (y) Having a cross-section with (A s ), wherein the spread (A l ) in the first direction (x) is a multiple of the spread (A s ) in the second direction (y);
Scanning the first section of the irradiated surface of the substrate in the second direction (y) with the irradiation line (6a),
-Creating another thin irradiation line (6b) on the irradiation surface of the substrate, the other irradiation line (6b) being generated from a laser beam and extending in the first direction (x) ( Al ) and It has a cross section with a spread (a s) of the second direction, the expansion in the first direction (x) (a l) is the extent of (a l) of the second direction (y) Being large in multiples,
-The thin irradiation line (6a) and the other thin irradiation line (6b) are joined to form a continuous irradiation line (6) on the irradiation surface of the substrate;
‐前記基板の照射面に細い照射線(6,6a)をつくりだす光学デバイスであって、前記照射線(6,6a)がレーザ光線(10)からつくりだされ、第1方向(x)への広がり(Al)および第2方向(y)への広がり(As)のある断面を有し、前記第1方向(x)への前記広がり(Al)が前記第2方向(y)への前記広がり(As)の倍数で大きい光学デバイスと、‐前記基板の前記照射面の第1セクションを前記第2方向(y)に前記照射線(6,6a)で走査するよう構成されている走査デバイスとを含み、
‐前記照射面に前記照射線(6)をつくりだすために、前記光学デバイスが、屈折力を有し、投影/縮小光学系の一体型部品である少なくとも2つの光学素子(5a,5b)を含み、少なくとも2つの該光学素子(5a,5b)が前記第1方向(x)で互いに隣接して構成されているか、
‐前記基板の前記照射面に別の細い照射線(6b)をつくりだす別の光学デバイスであって、その他の該照射線(6b)がレーザ光線からつくりだされ、前記第1方向(x)への広がり(Al)および前記第2方向(y)への広がり(As)のある断面を有し、前記第1方向(x)への前記広がり(Al)が前記第2方向(y)への前記広がり(As)の倍数で大きく、前記照射面に前記照射線(6a)をつくりだすために、前記光学デバイスが、屈折力を有し、投影/縮小光学系の一体型部品である少なくとも1つの光学素子(5)を含み、前記照射面にその他の前記照射線(6b)をつくりだすために、その他の前記光学デバイスが、屈折力を有し、別の投影/縮小光学系の一体型部品である少なくとも1つのその他の光学素子(5)を含み、少なくとも1つの前記光学素子(5)および少なくとも1つの前記その他の光学素子(5)が前記第1方向(x)で互いに隣接して構成されていることを特徴とする、大基板のレーザアニーリング用装置。 An apparatus for laser annealing of a large substrate,
-An optical device for producing a thin irradiation line (6, 6a) on the irradiation surface of the substrate, wherein the irradiation line (6, 6a) is produced from a laser beam (10) in the first direction (x) spread have (a l) and the cross-section of the spread (a s) in the second direction (y), to the extent (a l) is the second direction to the first direction (x) (y) An optical device that is large in multiples of the spread (A s ), and configured to scan the first section of the irradiated surface of the substrate in the second direction (y) with the irradiated lines (6, 6a) And a scanning device
The optical device comprises at least two optical elements (5a, 5b) having refractive power and being an integral part of the projection / reduction optical system for producing the irradiation line (6) on the irradiation surface; The at least two optical elements (5a, 5b) are configured adjacent to each other in the first direction (x),
-Another optical device for producing another thin irradiation line (6b) on the irradiation surface of the substrate, the other irradiation line (6b) being produced from a laser beam in the first direction (x) spread (a l) and has a cross section with a spread (a s) of the second direction (y), the spread (a l) is the second direction (y in the first direction (x) the spread (increased in multiples of a s) of the), in order to produce the radiation (6a) on the irradiated surface, the optical device has a refractive power, an integral part of the projection / reduction optics In order to produce the other irradiation line (6b) on the irradiation surface, including the at least one optical element (5), the other optical device has a refractive power and has another projection / reduction optical system. At least one other optical element that is an integral part ( A large substrate, wherein at least one of the optical elements (5) and at least one of the other optical elements (5) are adjacent to each other in the first direction (x) For laser annealing.
‐前記基板の照射面に細い照射線(6)をつくりだす光学デバイスであって、前記照射線(6)がレーザ光線(10)からつくりだされ、第1方向(x)への広がり(Al)および第2方向(y)への広がり(As)のある断面を有し、前記第1方向(x)への前記広がり(Al)が前記第2方向(y)への前記広がり(As)の倍数で大きい光学デバイスと、
‐前記基板の前記照射面の第1セクションを前記第2方向(y)に前記照射線(6)で走査するよう構成されている走査デバイスとを含み、
‐前記照射面に前記照射線(6)をつくりだすために、前記光学デバイスが、屈折力を有し、投影/縮小光学系の一体型部品である1つの最終光学素子(5)を含み、前記最終光学素子(5)と前記基板の前記照射面との間の距離(d)が500mmより大きいことを特徴とする、大基板のレーザアニーリング用装置。 An apparatus for laser annealing of a large substrate,
An optical device that produces a thin irradiation line (6) on the irradiation surface of the substrate, the irradiation line (6) being produced from a laser beam (10) and spreading in a first direction (x) (A l ) And a spread (A s ) in the second direction (y), and the spread (A l ) in the first direction (x) is the spread in the second direction (y) ( An optical device that is a multiple of A s ),
-A scanning device configured to scan a first section of the irradiated surface of the substrate with the irradiation line (6) in the second direction (y);
The optical device comprises a final optical element (5) that has refractive power and is an integral part of a projection / reduction optical system, in order to produce the irradiation line (6) on the irradiation surface, Apparatus for laser annealing of a large substrate, characterized in that the distance (d) between the final optical element (5) and the irradiation surface of the substrate is greater than 500 mm.
‐前記基板の照射面に細い照射線(6)をつくりだす光学デバイスであって、前記照射線(6)がレーザ光線(10)からつくりだされ、第1方向(x)への広がり(Al)および第2方向(y)への広がり(As)のある断面を有し、前記第1方向(x)への前記広がり(Al)が前記第2方向(y)への前記広がり(As)の倍数で大きい光学デバイスと、
‐前記基板の前記照射面の第1セクションを前記第2方向に前記照射線(6)で走査するよう構成されている走査デバイスとを含み、
該光学デバイスが、前記第1方向(x)の前記レーザ光線(10)を発散角(α)で前記第1方向(x)の前記照射線(6)の広がり(Al)にまで拡大させる長軸方向(Al)光線拡大装置(1a,1b,3)を含み、該発散角(α)が7°より大きいことを特徴とする、大基板のレーザアニーリング用装置。 An apparatus for laser annealing of a large substrate,
An optical device that produces a thin irradiation line (6) on the irradiation surface of the substrate, the irradiation line (6) being produced from a laser beam (10) and spreading in a first direction (x) (A l ) And a spread (A s ) in the second direction (y), and the spread (A l ) in the first direction (x) is the spread in the second direction (y) ( An optical device that is a multiple of A s ),
-A scanning device configured to scan a first section of the irradiated surface of the substrate in the second direction with the irradiation line (6);
The optical device expands the laser beam (10) in the first direction (x) to a spread (A 1 ) of the irradiation line (6) in the first direction (x) at a divergence angle (α). An apparatus for laser annealing of a large substrate, including a long axis direction (A l ) beam expanding device (1a, 1b, 3), and having a divergence angle (α) larger than 7 °.
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