JP2010027933A - Method and device for correcting thermal expansion of imaging lens, and crystallization device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、非晶質もしくは多結晶半導体薄膜に光線を用いて溶融し結晶化させる方法および装置に関し、特に、レーザー照射による熱膨張の抑制に関する。 The present invention relates to a method and an apparatus for melting and crystallizing an amorphous or polycrystalline semiconductor thin film using light rays, and particularly relates to suppression of thermal expansion due to laser irradiation.
ガラス基板等の絶縁体上に形成された非結晶半導体層を結晶化させて結晶質半導体層を得、この結晶質半導体層を活性層とした薄膜トランジスタ(TFT:thin film transistor)を形成する技術が知られている。 There is a technique for crystallizing an amorphous semiconductor layer formed on an insulator such as a glass substrate to obtain a crystalline semiconductor layer, and forming a thin film transistor (TFT) using the crystalline semiconductor layer as an active layer. Are known.
例えば、アクティブマトリックス型液晶表示装置では、シリコン膜等の半導体膜を設けガラス基板上に薄膜トランジスタを形成し、この薄膜トランジスタを切換え表示を行うためのスイッチング素子として用いている。 For example, in an active matrix liquid crystal display device, a semiconductor film such as a silicon film is provided, a thin film transistor is formed on a glass substrate, and the thin film transistor is used as a switching element for switching display.
薄膜トランジスタの形成は、非晶質又は多結晶などの非単結晶半導体薄膜の結晶化工程を含んでいる。この結晶化技術として、例えば、大エネルギーの短パルス・レーザー光を用いて非単結晶半導体薄膜の照射領域を溶融して、結晶化するレーザー結晶化技術が知られている。 The formation of a thin film transistor includes a crystallization step of a non-single-crystal semiconductor thin film such as an amorphous or polycrystalline film. As this crystallization technique, for example, a laser crystallization technique is known in which an irradiation region of a non-single-crystal semiconductor thin film is melted and crystallized using a short pulse laser beam with high energy.
現在、生産に供されているレーザー結晶化装置では、長尺ビーム(例えば、500μm×300mm)形状で均一な強度分布のレーザー光を非晶質シリコンに照射する手法を採用している。しかしながら、この手法では、得られた半導体膜の結晶粒径が0.5μm以下と小さく、そのため、TFTのチャネル領域に結晶粒界が存在することになり、TFTの特性が抑制されるなど性能に限界がある。 Currently, a laser crystallization apparatus used for production employs a technique of irradiating amorphous silicon with a laser beam having a long beam (for example, 500 μm × 300 mm) shape and a uniform intensity distribution. However, with this method, the crystal grain size of the obtained semiconductor film is as small as 0.5 μm or less, so that a crystal grain boundary exists in the channel region of the TFT, and the characteristics of the TFT are suppressed. There is a limit.
このTFTの性能を向上させるために、大きな結晶粒を有する高品質な半導体膜を製造する技術が要求されている。この要求を満足させる結晶化法として、各種のレーザー結晶化技術の中で、特に、位相変調して形成した逆ピークパターン状の光強度分布を有するエキシマ・レーザー光を非単結晶半導体薄膜に照射して結晶化する技術(Phase Modulated Excimer Laser Annealing:PMELA)が注目されている。 In order to improve the performance of the TFT, a technique for manufacturing a high-quality semiconductor film having large crystal grains is required. As a crystallization method that satisfies this requirement, among various laser crystallization techniques, non-single-crystal semiconductor thin film is irradiated with an excimer laser beam with a reverse peak pattern-like light intensity distribution formed by phase modulation. As a result, crystallization technology (Phase Modulated Excimer Laser Annealing: PMELA) has attracted attention.
PMELA技術は、所定の光強度分布を持つエキシマ・レーザー光を、非単結晶半導体薄膜に照射し、この半導体膜の照射部を溶融して、結晶化する方法である。所定の光強度分布を持つエキシマ・レーザー光は、位相変調素子等の光変調素子、例えば位相シフタ等の位相変調素子により入射レーザー光を位相変調させることにより得られる。非単結晶半導体薄膜は、例えば、ガラス基板上に形成した非晶質シリコン若しくは多結晶シリコンの薄膜である。 The PMELA technique is a method of irradiating an excimer laser beam having a predetermined light intensity distribution onto a non-single crystal semiconductor thin film, melting the irradiated portion of the semiconductor film, and crystallizing. Excimer laser light having a predetermined light intensity distribution is obtained by phase-modulating incident laser light with a light modulation element such as a phase modulation element, for example, a phase modulation element such as a phase shifter. The non-single crystal semiconductor thin film is, for example, an amorphous silicon or polycrystalline silicon thin film formed on a glass substrate.
現在開発されているPMELA技術では、1回のエキシマ・レーザー光の照射で数mm角程度の大きさの領域を溶融・結晶化させる。この結晶化非単結晶半導体薄膜処理により、数μmから10μm程度の大きさで比較的一様な結晶粒を有する品質の優れた結晶化シリコン薄膜が形成されている(例えば、非特許文献1参照)。この手法で形成した結晶化シリコン薄膜に作成されたTFTは、優れた電気特性を有することが示されている。 In the currently developed PMELA technology, a region of several mm square is melted and crystallized by one excimer laser light irradiation. By this crystallized non-single crystal semiconductor thin film treatment, a crystallized silicon thin film having a relatively uniform crystal grain size of several μm to 10 μm is formed (for example, see Non-Patent Document 1). ). TFTs fabricated on crystallized silicon thin films formed by this technique have been shown to have excellent electrical properties.
このPMELA結晶化技術は、レーザー光の使用効率が高く、大粒径の結晶が得られるという優れた特徴を有する。しかしながら、安定した電気特性を得るためには結晶粒を高い精度で位置決めする必要がある。また、大面積の半導体膜を結晶化させるには、いわゆるステップ・アンド・リピート照射方式と呼ばれる、非単結晶半導体膜にレーザー光を照射後、次の照射位置までガラス基板を移動させ停止させた後再びレーザー光を照射する工程を繰り返す照射方式が用いられている。 This PMELA crystallization technique has excellent characteristics that the use efficiency of laser light is high and crystals having a large particle diameter can be obtained. However, in order to obtain stable electrical characteristics, it is necessary to position the crystal grains with high accuracy. In order to crystallize a large-area semiconductor film, a so-called step-and-repeat irradiation method, called a so-called step-and-repeat irradiation method, after irradiating a non-single-crystal semiconductor film with laser light, the glass substrate was moved to the next irradiation position and stopped. An irradiation method is used in which the process of irradiating the laser beam again is repeated.
結晶粒を高い精度で位置決めするには、光変調素子のパターンを精密に基板上に投影する必要があるが、レーザー光を高い頻度で繰り返して連続照射すると、光学系の雰囲気温度が上昇してレンズ系が熱膨張し、焦点位置の位置ずれを引き起こし、所定の光プロファイルを基板上に形成できなくなる。 In order to position crystal grains with high accuracy, it is necessary to precisely project the pattern of the light modulation element onto the substrate. However, if laser light is repeatedly irradiated at a high frequency, the ambient temperature of the optical system increases. The lens system is thermally expanded, causing a shift of the focal position, and a predetermined optical profile cannot be formed on the substrate.
また、ガラス基板自体がミリオーダーで熱膨張することにより、基板平面内に形成される数ミクロンの疑似単結晶粒が所定の位置座標に形成されなくなり、後工程のトランジスタ形成が結晶粒界をまたがり、スイッチング特性等の低下を引き起こす要因となる。 In addition, when the glass substrate itself thermally expands on the order of millimeters, pseudo-single crystal grains of several microns formed in the plane of the substrate are not formed at predetermined position coordinates, and subsequent transistor formation straddles the crystal grain boundary. This is a factor causing deterioration of switching characteristics and the like.
従来知られている一般的な結晶化技術においても、繰り返し連続照射を高い頻度で行う必要がある。この際、その光学系の性質上から焦点深度(D.O.F)が数十ミクロンあり、かつ形成される結晶粒がトランジスタよりも十分に小さい場合には、レンズの熱膨張、あるいは基板の熱膨張による顕著な性能低下はそれほど大きくない。 Even in a general crystallization technique known in the past, repeated continuous irradiation needs to be performed at a high frequency. At this time, if the depth of focus (DOF) is several tens of microns due to the properties of the optical system and the formed crystal grains are sufficiently smaller than the transistor, the thermal expansion of the lens or the substrate The significant performance degradation due to thermal expansion is not so great.
これに対して、PMELA結晶化の技術などでは数ミクロンの疑似単結晶粒を形成することが求められる。このように数ミクロンの疑似単結晶粒を形成する場合には、レンズの熱膨張や基板の熱膨張が大きく影響する。 On the other hand, the PMELA crystallization technique or the like requires formation of pseudo single crystal grains of several microns. In this way, when the pseudo single crystal grains of several microns are formed, the thermal expansion of the lens and the thermal expansion of the substrate are greatly affected.
熱膨張による影響を緩和する手法として、例えば、結像レンズの熱吸収が飽和するまでレーザー光をダミーの吸収体に連続的に照射した後、実基板への照射を行うことも可能であるが、この場合には、レンズを通過してダミー照射される吸収体が必要であり、吸収体に照射した際に吸収体から発生する飛散物が汚染物質としてレンズ側に付着するという問題がある。 As a method for mitigating the influence of thermal expansion, for example, it is possible to irradiate the dummy substrate with laser light continuously until the thermal absorption of the imaging lens is saturated, and then irradiate the actual substrate. In this case, an absorber that passes through the lens and is irradiated with a dummy is necessary, and there is a problem that scattered matter generated from the absorber adheres to the lens side as a contaminant when the absorber is irradiated.
光学系が備えるレンズの中でも、特に結像レンズは光プロファイルに大きな影響を与えるため、この結像レンズの熱膨張を抑制することが求められている。出願人は、この結像レンズの熱膨張を抑制する冷却機構を先に出願している(特許文献1参照)。結像レンズを冷却することで熱膨張を抑制する構成では、冷却機構を設ける必要がある。 Among the lenses provided in the optical system, in particular, the imaging lens has a great influence on the optical profile. Therefore, it is required to suppress thermal expansion of the imaging lens. The applicant has previously applied for a cooling mechanism that suppresses thermal expansion of the imaging lens (see Patent Document 1). In a configuration that suppresses thermal expansion by cooling the imaging lens, it is necessary to provide a cooling mechanism.
そこで、本発明は前記した従来の問題点を解決し、結像レンズがレーザー光を吸収して熱膨張することによる焦点位置の位置ずれを補正することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-described conventional problems and to correct a focal position shift caused by thermal expansion of an imaging lens by absorbing laser light.
また、焦点位置の位置ずれ補正を冷却機構を要することなく行うことを目的とする。 It is another object of the present invention to perform focal position misalignment correction without requiring a cooling mechanism.
本発明は、結像レンズ熱膨張補正方法の態様、結像レンズ熱膨張補正装置の態様、および結晶化装置の態様の各態様とすることができる。いずれの態様においても、基板の高さ変化量を換算して求めた結像レンズの位置ずれ量と、レーザー光の照射積算時間に基づいて求めた結像レンズの焦点の位置ずれ量とを加算して、結像レンズの熱膨張によるビーム集光位置の変動を補正するための補正移動量を算出し、この補正移動量を用いて結像レンズ移動部を駆動して結像レンズを移動することによって焦点位置の位置ずれを補正するという技術的特徴点を共通して備えるものである。 The present invention can be implemented as various aspects of the imaging lens thermal expansion correction method, the imaging lens thermal expansion correction apparatus, and the crystallization apparatus. In either aspect, the amount of positional deviation of the imaging lens obtained by converting the amount of change in the height of the substrate is added to the amount of positional deviation of the focal point of the imaging lens obtained based on the integrated irradiation time of the laser beam. Then, the correction movement amount for correcting the fluctuation of the beam condensing position due to the thermal expansion of the imaging lens is calculated, and the imaging lens moving unit is driven by using the correction movement amount to move the imaging lens. Thus, a technical feature point of correcting the positional deviation of the focal position is provided in common.
本発明の結像レンズ熱膨張補正方法の態様は、レーザー光を連続照射して被処理基板を結晶化する照明光学系と、レーザー光を所定の光強度分布の光線に変調する光変調素子と、この光変調素子の変調光を結像レンズにより基板上に結像させる結像光学系と、基板を支持する基板ステージとを備え、基板に設けられた薄膜を変調光により溶融して結晶化させる結晶化装置において、結晶化装置は結像光学系が備える結像レンズの熱膨張によるビーム集光位置の変動を補正する結像レンズ熱膨張補正部と、結像レンズを移動する結像レンズ移動部とを備える構成において、結像レンズの熱膨張を補正する。 The imaging lens thermal expansion correction method according to the present invention includes an illumination optical system that continuously irradiates a laser beam to crystallize the substrate to be processed, a light modulation element that modulates the laser beam into a light beam having a predetermined light intensity distribution, and An imaging optical system that forms an image of the modulated light of this light modulation element on a substrate by an imaging lens and a substrate stage that supports the substrate, and the thin film provided on the substrate is melted and crystallized by the modulated light. In the crystallization apparatus, the crystallization apparatus includes an imaging lens thermal expansion correction unit that corrects fluctuations in the beam focusing position due to thermal expansion of the imaging lens included in the imaging optical system, and an imaging lens that moves the imaging lens. In the configuration including the moving unit, the thermal expansion of the imaging lens is corrected.
本発明が備える結像レンズ熱膨張補正部では、基板の高さ変化量を求める測定工程と、求めた基板の高さ変化量を結像レンズの位置ずれ量に換算する演算工程と、レーザー光の照射積算時間に基づいて結像レンズの焦点の位置ずれ量を算出する演算工程と、前記した2つの演算工程で求めた結像レンズの位置ずれ量と結像レンズの焦点の位置ずれ量とを加算し、結像レンズの熱膨張によるビーム集光位置の変動を補正するための補正移動量を算出する演算工程と、ビーム集光位置補正部で算出した補正移動量に基づいて結像レンズ移動部を駆動して結像レンズを移動する工程の各工程を実施することで、補正移動量を用いて結像レンズ移動部を駆動して結像レンズを移動して焦点位置の位置ずれを補正する。 In the imaging lens thermal expansion correction unit provided in the present invention, a measurement step for obtaining the height change amount of the substrate, a calculation step for converting the obtained height change amount of the substrate into a displacement amount of the imaging lens, and laser light The calculation step of calculating the focal position shift amount of the imaging lens based on the integrated irradiation time of the imaging lens, the positional deviation amount of the imaging lens and the focal position shift amount of the imaging lens obtained in the two calculation steps described above, And a calculation step for calculating a correction movement amount for correcting fluctuations in the beam focusing position due to thermal expansion of the imaging lens, and the imaging lens based on the correction movement amount calculated by the beam focusing position correction unit. By performing each step of moving the imaging lens by driving the moving unit, the imaging lens moving unit is driven by using the correction movement amount to move the imaging lens, thereby shifting the focal position. to correct.
本発明の結像レンズの熱膨張補正装置の態様は、レーザー光を連続照射して被処理基板を結晶化する照明光学系と、レーザー光を所定の光強度分布の光線に変調する光変調素子と、この光変調素子の変調光を結像レンズにより基板上に結像させる結像光学系と、基板を支持する基板ステージとを備えた、基板に設けられた薄膜を変調光により溶融して結晶化させる結晶化装置が備える、結像光学系が備える結像レンズの熱膨張によるビーム集光位置の変動を補正する結像レンズ熱膨張補正装置である。 An aspect of a thermal expansion correction device for an imaging lens according to the present invention includes an illumination optical system that continuously irradiates a laser beam to crystallize a substrate to be processed, and a light modulation element that modulates the laser beam into a light beam having a predetermined light intensity distribution A thin film provided on the substrate is melted by the modulated light, and an imaging optical system for imaging the modulated light of the light modulation element on the substrate by an imaging lens and a substrate stage for supporting the substrate. An imaging lens thermal expansion correction device that corrects fluctuations in a beam condensing position due to thermal expansion of an imaging lens included in an imaging optical system, which is included in a crystallization apparatus that performs crystallization.
この結像レンズ熱膨張補正装置は、基板の高さ変化量を結像レンズの位置ずれ量に換算する演算と、レーザー光の照射積算時間に基づいて結像レンズの焦点の位置ずれ量を算出する演算とを行い、この2つの演算で求めた結像レンズの位置ずれ量と結像レンズの焦点の位置ずれ量とから、結像レンズの熱膨張によるビーム集光位置の変動を補正するための補正移動量を算出するビーム集光位置補正部と、ビーム集光位置補正部で算出した補正移動量に基づいて結像レンズを移動する結像レンズ移動部とを備える。 This imaging lens thermal expansion correction device calculates the displacement amount of the focal point of the imaging lens based on the calculation that converts the amount of change in the substrate height into the displacement amount of the imaging lens and the integrated irradiation time of the laser beam. In order to correct the fluctuation of the beam condensing position due to the thermal expansion of the imaging lens from the positional deviation amount of the imaging lens and the positional deviation amount of the focal point of the imaging lens obtained by these two calculations. A beam condensing position correction unit that calculates the correction movement amount, and an imaging lens moving unit that moves the imaging lens based on the correction movement amount calculated by the beam condensing position correction unit.
また、本発明の結晶化装置の態様は、レーザー光を連続照射して被処理基板を結晶化する照明光学系と、レーザー光を所定の光強度分布の光線に変調する光変調素子と、この光変調素子の変調光を結像レンズにより基板上に結像させる結像光学系と、基板を支持する基板ステージとを備えた、基板に設けられた薄膜を変調光により溶融して結晶化させる結晶化装置において、結像光学系が備える結像レンズの熱膨張によるビーム集光位置の変動を補正する結像レンズ熱膨張補正部を備え、この結像レンズ熱膨張補正部は、基板の高さ変化量を結像レンズの位置ずれ量に換算する演算と、レーザー光の照射積算時間に基づいて結像レンズの焦点の位置ずれ量を算出する演算とを行い、この2つの演算で求めた結像レンズの位置ずれ量と結像レンズの焦点の位置ずれ量とから、結像レンズの熱膨張によるビーム集光位置の変動を補正するための補正移動量を算出するビーム集光位置補正部と、ビーム集光位置補正部で算出した補正移動量に基づいて結像レンズを移動する結像レンズ移動部とを備える。 In addition, an aspect of the crystallization apparatus of the present invention includes an illumination optical system that continuously irradiates laser light to crystallize a substrate to be processed, a light modulation element that modulates laser light into light rays having a predetermined light intensity distribution, A thin film provided on the substrate, which includes an imaging optical system that forms an image of the modulated light of the light modulation element on the substrate by an imaging lens and a substrate stage that supports the substrate, is melted and crystallized by the modulated light. The crystallization apparatus includes an imaging lens thermal expansion correction unit that corrects fluctuations in the beam condensing position due to thermal expansion of the imaging lens included in the imaging optical system. The calculation for converting the amount of change in the amount of positional deviation of the imaging lens and the calculation for calculating the positional deviation amount of the focal point of the imaging lens based on the integrated irradiation time of the laser light were performed and obtained by these two calculations. Image lens misalignment and imaging lens Calculated by a beam condensing position correction unit and a beam condensing position correction unit that calculate a correction movement amount for correcting fluctuations in the beam condensing position due to thermal expansion of the imaging lens. An imaging lens moving unit that moves the imaging lens based on the correction movement amount.
各態様において、結像レンズの焦点の位置ずれ量を算出する演算は、a×log(t−b)+cの演算式に基づいて行い、結像レンズの焦点の位置ずれ量を換算する演算は、d×Zs+eの演算式に基づいて行うことができる。ここで、tはレーザー光の照射積算時間、Zsは測定で得られる基板の高さ変化量であり、a,b,c、d,eはレーザー光のエネルギーおよびレーザー光を照射する繰り返し周波数を含むレーザー光の照射条件に依存するパラメータである。 In each aspect, the calculation for calculating the focal position shift amount of the imaging lens is performed based on the arithmetic expression of a × log (t−b) + c, and the calculation for converting the focal position shift amount of the imaging lens is performed. , D × Zs + e. Here, t is the integrated irradiation time of the laser beam, Zs is the amount of change in the height of the substrate obtained by measurement, and a, b, c, d, and e are the energy of the laser beam and the repetition frequency at which the laser beam is irradiated. The parameter depends on the irradiation condition of the laser beam.
このパラメータはレーザー光の照射条件に対応させてメモリに記憶しておくことができる。演算は、レーザー光の照射条件に応じてパラメータを読み出すことで演算式を定め、レーザー光の照射積算時間tや測定で得た基板の高さ変化量Zsを変数として演算処理を行うことで、結像レンズの焦点の位置ずれ量および結像レンズの焦点の位置ずれ量を算出する。 This parameter can be stored in a memory corresponding to the irradiation condition of the laser beam. The calculation is performed by setting a calculation formula by reading parameters according to the irradiation condition of the laser beam, and performing the calculation process using the laser beam irradiation integration time t and the substrate height change amount Zs obtained by the measurement as variables. The amount of positional deviation of the focal point of the imaging lens and the amount of positional deviation of the focal point of the imaging lens are calculated.
また、本発明の結像レンズ熱膨張補正装置の態様と結晶化装置の態様において、結像レンズ移動部は、基板ステージに対して固定され、結像レンズをZ軸方向に移動するピエゾステージで構成することができる。 In the imaging lens thermal expansion correction apparatus aspect and the crystallization apparatus aspect of the present invention, the imaging lens moving unit is a piezo stage that is fixed to the substrate stage and moves the imaging lens in the Z-axis direction. Can be configured.
本発明の態様によれば、同じ構成によって、結像レンズの熱膨張による焦点位置の位置ずれを補正すると共に、基板表面の高さ変動についても補正することができる。 According to the aspect of the present invention, with the same configuration, it is possible to correct the positional deviation of the focal position due to the thermal expansion of the imaging lens and also to correct the height fluctuation of the substrate surface.
本発明によれば、結像レンズがレーザー光を吸収して熱膨張することによる焦点位置の位置ずれを補正することができる。また、焦点位置の位置ずれ補正を冷却機構を用いることなく行うことができる。 According to the present invention, it is possible to correct the positional deviation of the focal position due to thermal expansion of the imaging lens by absorbing laser light. Further, it is possible to correct the focal position displacement without using a cooling mechanism.
以下、本発明の実施の形態について、図を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は本発明の結晶化装置10の装置構成を説明するための概略図である。図1において、本発明の結晶化装置10は、エキシマ・レーザー光を出射するレーザー光源11と、レーザー光を照射する照明光学系12と、照明光学系12で照射されたレーザー光を所定の光強度分布の光線に変調する光変調素子13と、光変調素子13の変調光を基板20(被処理基板)上に結像させる結像光学系14と、基板20を支持すると共に基板上の二次元位置を定める基板ステージ15を備える。結像光学系14を介して基板20に照射された変調光は、基板に設けられた薄膜を溶融して結晶化させる。
FIG. 1 is a schematic view for explaining the apparatus configuration of a
照明光学系12、光変調素子13、及び結像光学系14は結晶化光学系を構成する。照明光学系12はエキシマ照明光学系を構成し、レーザー光源11から射出されたエキシマ・レーザー光のビームを拡大するビーム・エキスパンダや、面内の光強度を均一化するホモジナイザを備え、光変調素子13を照明する結晶化用レーザー光を射出、調整する。なお、図では、ビーム・エキスパンダ及びホモジナイザは示していない。
The illumination
光変調素子13は位相シフタを用いることができ、結晶化用レーザー光を位相変調して所望の光強度分布、例えば、逆ピーク・パターンの光強度分布を有する光に変調する。 A phase shifter can be used as the light modulation element 13, and the crystallization laser light is phase-modulated to be modulated into light having a desired light intensity distribution, for example, a light intensity distribution having an inverse peak pattern.
結像光学系14は、光変調素子13により位相変調された結晶化用レーザー光を結晶化させる非単結晶半導体薄膜に縮小照射する。図1では、光変調素子13を照明光学系12と結像光学系14との間に設置したプロジェクション方式を示している。
The imaging optical system 14 irradiates the non-single-crystal semiconductor thin film for crystallizing the crystallization laser light phase-modulated by the light modulation element 13. FIG. 1 shows a projection system in which the light modulation element 13 is installed between the illumination
レーザー光源11は、基板20に設けられた非単結晶半導体膜、例えば、非晶質若しくは多結晶半導体膜を溶融するために充分なエネルギー、例えば、非単結晶半導体膜上で1J/cm2を有する光を出力する。レーザー光源11は、例えば、エキシマ・レーザー光源であり、短パルス、例えば、半値幅が約25から30nsecのパルス・レーザー光を出力する。レーザー光は、例えば、波長248nmのKrFエキシマ・レーザー光、波長308nmのXeClエキシマ・レーザー光が好ましい。
The
エキシマ・レーザー光源は、例えば、発振周波数が100Hzから300Hzのパルス発振型である。 The excimer laser light source is, for example, a pulse oscillation type whose oscillation frequency is 100 Hz to 300 Hz.
ビーム・エキスパンダは、入射されたレーザー光を拡大するもので、例えば、拡大する凹レンズと平行光にする凸レンズとにより構成することができる。また、ホモジナイザは、入射したレーザー光のXY断面方向の寸法を決定し、かつ決定した形状内の光強度分布を均一にする機能を有する。例えば、X方向シリンドリカル・レンズをY方向に複数個並べ、Y方向に並んだ複数の光束を形成し、X方向コンデンサ・レンズで各光束をY方向に重ね合わせて再分布させる。同様に、Y方向シリンドリカル・レンズをX方向に複数並べ、X方向に並んだ複数の光束を形成し、Y方向コンデンサ・レンズで各光束をX方向に重ね合わせて再分布させる。ホモジナイザによりエキシマ・レーザー光は、所定の角度広がりをもち断面内の光強度が均一化された照明光に調光される。 The beam expander expands incident laser light, and can be composed of, for example, a concave lens that expands and a convex lens that converts light into parallel light. The homogenizer has a function of determining the dimension of the incident laser beam in the XY cross-sectional direction and uniforming the light intensity distribution in the determined shape. For example, a plurality of X direction cylindrical lenses are arranged in the Y direction to form a plurality of light beams arranged in the Y direction, and each light beam is superposed in the Y direction and redistributed by the X direction condenser lens. Similarly, a plurality of Y-direction cylindrical lenses are arranged in the X direction to form a plurality of light beams arranged in the X direction, and each light beam is superposed in the X direction and redistributed by the Y-direction condenser lens. The excimer laser light is dimmed by the homogenizer into illumination light having a predetermined angular spread and uniform light intensity in the cross section.
位相シフタは、光変調素子13の一例であり、例えば、石英ガラス基板に段差をつけたものである。この段差の境界でレーザー光の回折と干渉をおこさせ、レーザー光強度に周期的な空間分布を付与し、例えば、左右で180°の位相差を付ける。左右で180°の位相差を付けた位相シフタは、入射光を左右対称な逆ピーク状光強度分布に位相変調する。 The phase shifter is an example of the light modulation element 13, and is, for example, a step formed on a quartz glass substrate. The laser beam is diffracted and interfered at the boundary between the steps to give a periodic spatial distribution to the laser beam intensity. For example, a phase difference of 180 ° between the left and right is added. A phase shifter having a phase difference of 180 ° on the left and right side modulates the incident light into a symmetric reverse peak light intensity distribution.
位相シフタは、例えば、入射光を位相変調して逆ピーク状光強度分布を形成するように段差が形成されており、エキシマ・レーザー光の位相を変調する。この結果、半導体膜を照射するレーザー光は、位相のシフト部(段差)に対応した箇所が強度変調された逆ピーク・パターンの光強度分布となる。 In the phase shifter, for example, a step is formed so as to form a reverse peak light intensity distribution by phase-modulating incident light, and modulates the phase of the excimer laser light. As a result, the laser light that irradiates the semiconductor film has a light intensity distribution with a reverse peak pattern in which the portion corresponding to the phase shift portion (step) is intensity-modulated.
光変調素子13の位相シフタを透過したレーザー光は、収差補正されたエキシマ結像光学系14により位相シフタ(光変調素子13)と共役な位置に設置された基板20上に、所定の光強度分布で結像する。エキシマ結像光学系14は、例えば、複数枚のフッ化カルシウム(CaF2)レンズ及ぴ合成石英レンズからなるレンズ群により構成される結像レンズ(図示していない)を有する。エキシマ結像光学系14は、例えば、縮小率:1/5、N.A.:0.13、解像力:2μm、焦点深度:±10μm、焦点距離:30mmから70mmの作動距離を有する片側テレセントリックレンズとすることができるがこれに限らない。また、片側テレセントリックレンズに限らず、両側テレセントリックレンズを用いてもよい。 The laser light that has passed through the phase shifter of the light modulation element 13 has a predetermined light intensity on the substrate 20 placed at a position conjugate with the phase shifter (light modulation element 13) by the excimer imaging optical system 14 corrected for aberration. Imaging with a distribution. The excimer imaging optical system 14 includes, for example, an imaging lens (not shown) configured by a lens group including a plurality of calcium fluoride (CaF 2 ) lenses and a synthetic quartz lens. For example, the excimer imaging optical system 14 has a reduction ratio of 1/5. A. : 0.13, resolving power: 2 μm, depth of focus: ± 10 μm, focal length: one-side telecentric lens having a working distance of 30 mm to 70 mm, but is not limited thereto. Moreover, not only a single-side telecentric lens but a double-sided telecentric lens may be used.
結晶化の処理を受ける基板20は、一般に、例えば、ガラス基板、プラスチック基板等の絶縁基板、シリコン等の半導体基板(ウェーハ)等の保持基板に絶縁膜を介して非単結晶半導体膜(例えば、非晶質シリコン膜、多結晶シリコン膜、スパッタされたシリコン膜、シリコン・ゲルマニウム膜、若しくは脱水素処理をした非晶質シリコン膜)を形成し、この非単結晶半導体膜上にキャップ膜として絶縁膜を設けたものである。 The substrate 20 to be subjected to the crystallization process is generally a non-single-crystal semiconductor film (for example, an insulating substrate such as a glass substrate or a plastic substrate, or a holding substrate such as a semiconductor substrate (wafer) such as silicon via an insulating film). An amorphous silicon film, a polycrystalline silicon film, a sputtered silicon film, a silicon-germanium film, or a dehydrogenated amorphous silicon film) and insulated as a cap film on the non-single-crystal semiconductor film A film is provided.
非単結晶半導体膜の膜厚は、例えば脱水素処理をした非晶質シリコン膜の場合には30nmから300nmであり、例えば、50nmである。絶縁膜は、非単結晶半導体膜を結晶化する際に、保持基板から好ましくない不純物が非単結晶半導体膜に拡散することを防止するために、あるいは、レーザー照射によって生じるジュール熱を蓄積させる目的で設けられた膜である。 The film thickness of the non-single-crystal semiconductor film is, for example, 30 nm to 300 nm, for example, 50 nm in the case of an amorphous silicon film subjected to dehydrogenation treatment. The purpose of the insulating film is to prevent undesirable impurities from diffusing from the holding substrate into the non-single-crystal semiconductor film when crystallization of the non-single-crystal semiconductor film, or to accumulate Joule heat generated by laser irradiation. It is the film | membrane provided by.
キャップ絶縁膜は、レーザー光に対するキャップ絶縁膜の透過特性及び光吸収特性を利用して、結晶化のために非単結晶半導体膜が受光して溶融したときの熱を蓄える機能を有する。キャップ絶縁膜の蓄熱効果は、非単結晶半導体膜の溶融領域に大粒径(5μm以上)の結晶化を可能にする。キャップ絶縁膜は、結晶化の効率を高めるためのものであるが、省賂することができる。 The cap insulating film has a function of storing heat when the non-single-crystal semiconductor film receives light and melts for crystallization by using transmission characteristics and light absorption characteristics of the cap insulating film with respect to laser light. The heat storage effect of the cap insulating film enables crystallization with a large grain size (5 μm or more) in the molten region of the non-single crystal semiconductor film. The cap insulating film is for increasing the efficiency of crystallization, but can be saved.
本発明の結晶化装置10は基板ステージ15を備える。基板ステージ15は、基板20を載置してXY方向の2次元で移動自在とするXYステージの他、XYステージ上の二次元位置を測定する位置測定部(図示していない)を備えることができる。XYステージは、定盤15a上にX軸方向に移動するX軸ステージ15cとY軸方向に移動するY軸ステージ15bとを備える。定盤15aは防振機構を備える構成とすることができる。XYステージ上には基板20が載置され、XYステージを二次元で移動させることによって、基板20の位置決めを行う。
The
本発明の結晶化装置10によって基板20を結晶化する場合には、図示しないステージ駆動制御装置によって記憶部(図示していない)に記憶しておいた位置校正データを読み出し、この位置校正データに基づいてXYステージの位置ずれを補正しながら駆動し、レーザー光を基板20上で走査して結晶化を施す。
When the substrate 20 is crystallized by the
本発明は、結像光学系14は、結像レンズ(図示していない)を移動する結像レンズ移動部5を備える。結像レンズ移動部5の移動方向は、結像レンズによる焦点位置を基板ステージ15上に載置した基板20に対して変更する方向である。XYステージ上の載置した基板20をXY方向に移動させて位置決めする場合には、結像レンズ移動部5の移動方向はZ軸方向であり、結像レンズ移動部5によって結像レンズをZ軸方向に移動させることによって、結像レンズの焦点位置を基板20の表面上に位置合わせする。
In the present invention, the imaging optical system 14 includes an imaging
また、基板ステージ15の上方位置に結像レンズを配置する構成では、結像レンズ移動部5の移動方向は基板の表面から見て高さ方向であり、結像レンズ移動部5によって結像レンズを高さ方向に移動させることによって、結像レンズの焦点位置を基板20の表面上に位置合わせする。
In the configuration in which the imaging lens is disposed above the
この結像レンズ移動部5は、例えば、ピエゾ素子で形成されるピエゾステージによって構成することができ、ピエゾ素子に印加する電圧の大きさを調整することによって結像レンズを移動させることができる。
The imaging
本発明は、結像レンズの熱膨張による焦点に位置ずれを補正する結像レンズ熱膨張補正部1を備える。この結像レンズ熱膨張補正部1は、前記した結像レンズ移動部5の移動量を制御することによって結像レンズの焦点位置を基板20の表面上に位置合わせする。
The present invention includes an imaging lens thermal
結像レンズ熱膨張補正部1による焦点の位置合わせは、基板の高さ変化量に基づく結像レンズの位置ずれ量と、結像レンズの熱膨張による焦点の位置ずれ量とを加算し、これに基づいて結像レンズの熱膨張によるビーム集光位置の変動を補正するための補正移動量を算出し、算出した補正移動量に基づいて結像レンズ移動部を駆動して結像レンズを移動することで行う。
The focal point alignment by the imaging lens thermal
結像レンズ熱膨張補正部1は、基板20の高さ変化量を検出するための高さ検出器2と、ビーム集光位置を補正する補正移動量を算出するためのビーム集光位置補正部3とを備える。ビーム集光位置補正部3で算出した補正移動量は駆動回路4に送られる。駆動回路4はピエゾステージ等の結像レンズ移動部5を駆動する回路であり、ビーム集光位置補正部3から入力した補正移動量に基づいて駆動信号を生成し、ピエゾステージのピエゾ素子等を駆動することによって結像レンズをZ軸方向あるいは高さ方向に移動して、ビームの集光位置を基板20の表面に位置合わせする。
The imaging lens thermal
ビーム集光位置補正部3は、補正移動量算出部3a、タイマ3bおよびメモリ3c(図1には示していない)を備え、基板の高さ変化量に基づく結像レンズの位置ずれ量と、結像レンズの熱膨張による焦点の位置ずれ量とを算出し、2つの位置ずれ量を加算して結像レンズの熱膨張によるビーム集光位置の変動を補正するための補正移動量を算出する。
The beam condensing
以下、ビーム集光位置補正部3の構成例について図2を用いて説明する。補正移動量算出部3aは、第1変化量演算回路3a1と第2変化量演算回路3a2と変化量(補正移動量)演算回路3a3を備える。
Hereinafter, a configuration example of the beam condensing
第1変化量演算回路3a1は、レーザー光の照射積算時間に基づいて結像レンズの焦点の位置ずれ量を算出する演算回路であり、タイマ3bで計時した、レーザー光の照射を開始してからの経過時間tを入力し、この経過時間tに基づいて結像レンズの位置ずれΔz1を算出する。
The first change amount calculation circuit 3a1 is a calculation circuit that calculates the positional deviation amount of the focal point of the imaging lens based on the integrated irradiation time of the laser light, and after the laser light irradiation measured by the
同一の照射条件でレーザー光を連続照射すると、結像レンズの熱膨張によって焦点位置は経過時間tと共に基板正面から下方向に向かって変化する。このときの変化量(結像レンズの焦点の位置ずれ量)ΔZ1は以下の式で表すことができる。 When laser light is continuously irradiated under the same irradiation conditions, the focal position changes from the front of the substrate downward with the elapsed time t due to thermal expansion of the imaging lens. The amount of change (focal position shift amount of the imaging lens) ΔZ1 at this time can be expressed by the following equation.
ΔZ1=a×log(t−b)+c …(1) ΔZ1 = a × log (t−b) + c (1)
ここで、tはレーザー光の照射開始からの経過時間を表し、a,b,cはレーザー光のエネルギーや繰り返し周波数等の照射条件によって定まるパラメータである。このパラメータは、照射条件に対応付けでメモリ3cに記憶しておくことができる。
Here, t represents an elapsed time from the start of laser light irradiation, and a, b, and c are parameters determined by irradiation conditions such as the energy of the laser light and the repetition frequency. This parameter can be stored in the
タイマ3bは、レーザー光の照射開始を表す開始信号に基づいて計時を開始する。第1変化量演算回路3a1は、メモリ3cから照射条件に対応したパラメータa,b,cを読み出し、タイマ3bから入力した計時時間tを変数として変化量(結像レンズの位置ずれ量)ΔZ1を演算する。
The
第2変化量演算回路3a2は、基板の高さ変化量に基づく結像レンズの位置ずれ量を算出する演算回路であり、高さ検出器2で検出した高さZsを入力し、この高さZsを結像レンズの位置ずれΔZ2に換算する。
The second change amount calculation circuit 3a2 is a calculation circuit that calculates the amount of displacement of the imaging lens based on the height change amount of the substrate. The second change amount calculation circuit 3a2 receives the height Zs detected by the
基板ステージを駆動させた際に生じる基板表面の高さ変化に伴う変化量(結像レンズの位置ずれ量)ΔZ2は以下の式(2)で表すことができる。 A change amount (position shift amount of the imaging lens) ΔZ2 accompanying a change in the height of the substrate surface that occurs when the substrate stage is driven can be expressed by the following equation (2).
ΔZ2=d×Zs+e …(2) ΔZ2 = d × Zs + e (2)
ここで、Zsは基板ステージを駆動させた際に生じる基板表面の高さ変化を表し、d,eはパラメータである。通常、パラメータdは1.00とすることができる。 Here, Zs represents a change in the height of the substrate surface that occurs when the substrate stage is driven, and d and e are parameters. Normally, the parameter d can be 1.00.
このパラメータd,eは、前記のパラメータa,b,cと同様にメモリ3cに記憶しておくことができる。このパラメータd,eを照射条件に対応付けることで、レーザー光の連続照射による基板側の熱膨張の影響を加味することができる。
The parameters d and e can be stored in the
変化量(補正移動量)演算回路3a3は、第1変化量演算回路3a1で算出した結像レンズの焦点の位置ずれ量と、第2変化量演算回路3a2で算出した結像レンズの位置ずれ量とを加算して2つの位置ずれ量による補正移動量ΔZを算出する。 The change amount (correction movement amount) calculation circuit 3a3 includes the focus lens position shift amount calculated by the first change amount calculation circuit 3a1 and the image formation lens position shift amount calculated by the second change amount calculation circuit 3a2. Are added to calculate a correction movement amount ΔZ based on two positional deviation amounts.
ΔZ=ΔZ1+ΔZ2 …(3) ΔZ = ΔZ1 + ΔZ2 (3)
駆動回路4は、補正移動量算出部3aで算出した補正移動量ΔZを入力して駆動信号を生成し、結像レンズ移動部5を駆動して結像レンズを移動させ、結像レンズの焦点位置を基板表面に位置合わせする。
The
図3は、本発明の結像レンズ熱膨張補正部による結像レンズの補正動作を説明するためのフローチャートである。 FIG. 3 is a flowchart for explaining the correction operation of the imaging lens by the imaging lens thermal expansion correction unit of the present invention.
第1変化量演算回路3a1による、レーザー光の照射積算時間に基づいて行う結像レンズの焦点の位置ずれ量を算出するS4〜S7の工程と、第2変化量演算回路3a2による、基板表面の高さ変動に基づいて行う結像レンズの位置ずれ量を算出するS1〜S3の工程とを並行して行うことによって、補正移動量を算出する。 Steps S4 to S7 for calculating the focal position shift amount of the imaging lens based on the integrated irradiation time of the laser light by the first variation calculation circuit 3a1, and the surface of the substrate by the second variation calculation circuit 3a2. The correction movement amount is calculated by performing in parallel with the steps S1 to S3 for calculating the positional deviation amount of the imaging lens based on the height fluctuation.
S1〜S3の工程によって基板表面の高さ変動に基づく結像レンズの位置ずれ量の算出を行う。高さ検出器2によって基板表面の高さZsを取得する。この高さZsは、例えば基板ステージ15を高さ基準として基板表面の変動を測定する(S1)。メモリ3cからパラメータd,eを読み出し(S2)、第2変化量演算回路3a2において式(2)に読み出したパラメータd,eを代入すると共に、基板表面の高さZsを変数として代入してΔZ2を算出する(S3)。
By the steps S1 to S3, the amount of displacement of the imaging lens based on the height fluctuation of the substrate surface is calculated. The
S4〜S7の工程によって、レーザー光の照射積算時間に基づく結像レンズの焦点の位置ずれ量の算出を行う。レーザー光の連続照射が開始された後(S4)、タイマ3bによって経過時間を計時する(S5)。メモリ3cからパラメータa,b,cを読み出し(S6)、第1変化量演算回路3a1において式(1)に読み出したパラメータa,b,cを代入すると共に、経過時間tを変数として代入してΔZ1を算出する(S7)。
Through the steps S4 to S7, the amount of misalignment of the focal point of the imaging lens is calculated based on the integrated irradiation time of the laser light. After the continuous irradiation of the laser beam is started (S4), the elapsed time is measured by the
変化量演算回路3a3において、S7で算出した第1変化量とS4で算出した第2変化量とを加算して結像レンズの補正移動量ΔZを算出し、駆動回路4に送る(S8)。駆動回路4は、補正移動量ΔZから駆動信号を生成する(S10)。結像レンズ移動部は、駆動回路4で生成した駆動信号に基づいて結像レンズを移動し、焦点を基板表面に位置合わせする(S11)。
In the change amount calculation circuit 3a3, the first change amount calculated in S7 and the second change amount calculated in S4 are added to calculate the correction movement amount ΔZ of the imaging lens, which is sent to the drive circuit 4 (S8). The
本発明の態様によれば、高繰り返し照射によるレンズの熱膨張により発生する焦点位置の変動や、基板表面の変動による焦点の位置ずれを補正し、安定した結晶品質を得ることができる。 According to the aspect of the present invention, it is possible to correct a focus position change caused by thermal expansion of the lens due to high repetition irradiation and a focus position shift caused by a substrate surface change, thereby obtaining a stable crystal quality.
本発明の態様によれば、PMELA結晶化技術により形成する結晶粒の品質を安定化し、後工程で結晶粒の上にトランジスタを形成すれば、ばらつきの少ない高性能な回路、あるいは液晶表示デバイスの形成を期待することができる。 According to an aspect of the present invention, if the quality of crystal grains formed by the PMELA crystallization technique is stabilized and a transistor is formed on the crystal grains in a later process, a high-performance circuit with little variation or a liquid crystal display device The formation can be expected.
1…結像レンズ熱膨張補正部、2…高さ検出部、3…ビーム集光位置補正部、3a…補正移動量算出部、3a1…第1変化量演算回路、3a2…第2変化量演算回路、3a3…変化量(補正移動量)演算回路、3b…タイマ、3c…メモリ、4…駆動回路、5…結像レンズ移動部、10…結晶化装置、11…エキシマ・レーザー、12…照明光学系、13…光変調素子、14…結像光学系、15…基板ステージ、15a…定盤、15b…Y軸ステージ、15c…X軸ステージ、20…基板。
DESCRIPTION OF
Claims (8)
当該結晶化装置は前記結像光学系が備える結像レンズの熱膨張によるビーム集光位置の変動を補正する結像レンズ熱膨張補正部と、結像レンズを移動する結像レンズ移動部とを備え、当該結像レンズ熱膨張補正部は、
基板の高さ変化量を求める測定工程と、
求めた基板の高さ変化量を結像レンズの位置ずれ量に換算する演算工程と、
レーザー光の照射積算時間に基づいて結像レンズの焦点の位置ずれ量を算出する演算工程と、
前記2つの演算工程で求めた結像レンズの位置ずれ量と結像レンズの焦点の位置ずれ量とを加算し、結像レンズの熱膨張によるビーム集光位置の変動を補正するための補正移動量を算出する演算工程と、
ビーム集光位置補正部で算出した補正移動量に基づいて結像レンズ移動部を駆動して結像レンズを移動する工程とを備えることを特徴とする、結像レンズ熱膨張補正方法。 An illumination optical system that continuously irradiates a laser beam to crystallize a substrate to be processed, a light modulation element that modulates the laser light into a light beam having a predetermined light intensity distribution, and a modulation light of the light modulation element by an imaging lens In a crystallization apparatus that includes an imaging optical system that forms an image on a substrate and a substrate stage that supports the substrate, and melts and crystallizes a thin film provided on the substrate with modulated light.
The crystallization apparatus includes an imaging lens thermal expansion correction unit that corrects a variation in a beam condensing position due to thermal expansion of an imaging lens included in the imaging optical system, and an imaging lens moving unit that moves the imaging lens. The imaging lens thermal expansion correction unit includes
A measurement process for determining the height change of the substrate;
A calculation step of converting the obtained substrate height change amount into a displacement amount of the imaging lens;
A calculation step of calculating a positional deviation amount of the focal point of the imaging lens based on the integrated irradiation time of the laser beam;
Correction movement for correcting the fluctuation of the beam condensing position due to the thermal expansion of the imaging lens by adding the positional deviation amount of the imaging lens and the positional deviation of the focal point of the imaging lens obtained in the two calculation steps. A calculation step for calculating the quantity;
And a step of moving the imaging lens by driving the imaging lens moving unit based on the correction movement amount calculated by the beam condensing position correcting unit.
a×log(t−b)+c
(tはレーザー光の照射積算時間、a,b,cはレーザー光のエネルギーおよびレーザー光を照射する繰り返し周波数を含むレーザー光の照射条件に依存するパラメータ)の演算式に基づいて行い、
前記結像レンズの焦点の位置ずれ量を換算する演算は、
d×Zs+e
(Zsは測定で得られる基板の高さ変化量、d,eはレーザー光のエネルギーおよびレーザー光を照射する繰り返し周波数を含むレーザー光の照射条件に依存するパラメータ)の演算式に基づいて行うことを特徴とする、請求項1に記載の結像レンズ熱膨張補正方法。 The calculation for calculating the positional deviation amount of the focal point of the imaging lens is as follows.
a × log (t−b) + c
(T is a laser beam irradiation integration time, a, b, and c are parameters depending on laser beam irradiation conditions including laser beam energy and repetition frequency of laser beam irradiation),
The calculation for converting the focal position shift amount of the imaging lens is as follows.
d × Zs + e
(Zs is the height change amount of the substrate obtained by measurement, d and e are parameters depending on the laser light irradiation conditions including the laser beam energy and the repetition frequency of laser beam irradiation). The imaging lens thermal expansion correction method according to claim 1, wherein:
前記結像レンズ熱膨張補正装置は、
基板の高さ変化量を結像レンズの位置ずれ量に換算する演算と、
レーザー光の照射積算時間に基づいて結像レンズの焦点の位置ずれ量を算出する演算とを行い、
当該2つの演算で求めた前記結像レンズの位置ずれ量と前記結像レンズの焦点の位置ずれ量とから、結像レンズの熱膨張によるビーム集光位置の変動を補正するための補正移動量を算出するビーム集光位置補正部と、
前記ビーム集光位置補正部で算出した補正移動量に基づいて結像レンズを移動する結像レンズ移動部とを備えることを特徴とする、結像レンズ熱膨張補正装置。 An illumination optical system that continuously irradiates a laser beam to crystallize a substrate to be processed, a light modulation element that modulates the laser light into a light beam having a predetermined light intensity distribution, and a modulation light of the light modulation element by an imaging lens The imaging optical system comprising: an imaging optical system that forms an image on a substrate; and a substrate stage that supports the substrate, and a crystallization device that melts and crystallizes a thin film provided on the substrate with modulated light. An imaging lens thermal expansion correction device that corrects fluctuations in the beam focusing position due to thermal expansion of the imaging lens provided in the imaging lens,
The imaging lens thermal expansion correction device,
An operation for converting the amount of change in the height of the substrate into the amount of positional deviation of the imaging lens,
Performing calculation to calculate the amount of focal position shift of the imaging lens based on the integrated irradiation time of the laser beam,
The correction movement amount for correcting the fluctuation of the beam condensing position due to the thermal expansion of the imaging lens from the positional deviation amount of the imaging lens and the focal position deviation amount of the imaging lens obtained by the two calculations. A beam condensing position correction unit for calculating
An imaging lens thermal expansion correction device comprising: an imaging lens moving unit that moves the imaging lens based on the correction movement amount calculated by the beam condensing position correcting unit.
a×log(t−b)+c
(tはレーザー光の照射積算時間、a,b,cはレーザー光のエネルギーおよびレーザー光を照射する繰り返し周波数を含むレーザー光の照射条件に依存するパラメータ)の演算式に基づいて結像レンズの焦点の位置ずれ量を算出し、
d×Zs+e
(Zsは測定で得られる基板の高さ変化量、d,eはレーザー光のエネルギーおよびレーザー光を照射する繰り返し周波数を含むレーザー光の照射条件に依存するパラメータ)の演算式に基づいて結像レンズの焦点の位置ずれ量を換算することを特徴とする、請求項3に記載の結像レンズ熱膨張補正装置。 The beam condensing position correction unit is
a × log (t−b) + c
(T is a laser beam irradiation integration time, a, b, and c are parameters depending on the laser beam irradiation conditions including the laser beam energy and the repetition frequency of laser beam irradiation). Calculate the amount of focus shift,
d × Zs + e
Image formation based on an arithmetic expression (Zs is a height change amount of the substrate obtained by measurement, d and e are parameters depending on laser beam irradiation conditions including laser beam energy and repetition frequency of laser beam irradiation). 4. The imaging lens thermal expansion correction device according to claim 3, wherein the amount of positional deviation of the focal point of the lens is converted.
前記レーザー光を所定の光強度分布の光線に変調する光変調素子と、
前記光変調素子の変調光を結像レンズにより基板上に結像させる結像光学系と、
基板を支持する基板ステージとを備えた、基板に設けられた薄膜を変調光により溶融して結晶化させる結晶化装置において、
前記結像光学系が備える結像レンズの熱膨張によるビーム集光位置の変動を補正する結像レンズ熱膨張補正部を備え、
前記結像レンズ熱膨張補正部は、
基板の高さ変化量を結像レンズの位置ずれ量に換算する演算と、
レーザー光の照射積算時間に基づいて結像レンズの焦点の位置ずれ量を算出する演算とを行い、
当該2つの演算で求めた前記結像レンズの位置ずれ量と前記結像レンズの焦点の位置ずれ量とから、結像レンズの熱膨張によるビーム集光位置の変動を補正するための補正移動量を算出するビーム集光位置補正部と、
前記ビーム集光位置補正部で算出した補正移動量に基づいて結像レンズを移動する結像レンズ移動部とを備えることを特徴とする、結晶化装置。 An illumination optical system that continuously irradiates laser light to crystallize the substrate to be processed;
A light modulation element that modulates the laser light into a light beam having a predetermined light intensity distribution;
An imaging optical system for imaging the modulated light of the light modulation element on a substrate by an imaging lens;
In a crystallization apparatus comprising a substrate stage for supporting a substrate and melting and crystallizing a thin film provided on the substrate with modulated light,
An imaging lens thermal expansion correction unit that corrects fluctuations in the beam focusing position due to thermal expansion of the imaging lens included in the imaging optical system;
The imaging lens thermal expansion correction unit,
An operation for converting the amount of change in the height of the substrate into the amount of positional deviation of the imaging lens,
Performing calculation to calculate the amount of focal position shift of the imaging lens based on the integrated irradiation time of the laser beam,
The correction movement amount for correcting the fluctuation of the beam condensing position due to the thermal expansion of the imaging lens from the positional deviation amount of the imaging lens and the focal position deviation amount of the imaging lens obtained by the two calculations. A beam condensing position correction unit for calculating
A crystallization apparatus comprising: an imaging lens moving unit that moves the imaging lens based on the correction movement amount calculated by the beam condensing position correcting unit.
a×log(t−b)+c
(tはレーザー光の照射積算時間、a,b,cはレーザー光のエネルギーおよびレーザー光を照射する繰り返し周波数を含むレーザー光の照射条件に依存するパラメータ)の演算式に基づいて結像レンズの焦点の位置ずれ量を算出し、
d×Zs+e
(Zsは測定で得られる基板の高さ変化量、d,eはレーザー光のエネルギーおよびレーザー光を照射する繰り返し周波数を含むレーザー光の照射条件に依存するパラメータ)の演算式に基づいて結像レンズの焦点の位置ずれ量を換算することを特徴とする、請求項6に記載の結晶化装置。 The beam condensing position correction unit is
a × log (t−b) + c
(T is a laser beam irradiation integration time, a, b, and c are parameters depending on the laser beam irradiation conditions including the laser beam energy and the repetition frequency of laser beam irradiation). Calculate the amount of focus shift,
d × Zs + e
Image formation based on an arithmetic expression (Zs is a height change amount of the substrate obtained by measurement, d and e are parameters depending on laser beam irradiation conditions including laser beam energy and repetition frequency of laser beam irradiation). The crystallization apparatus according to claim 6, wherein a displacement amount of a focal point of the lens is converted.
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JP2014511011A (en) * | 2011-03-31 | 2014-05-01 | サイマー リミテッド ライアビリティ カンパニー | System and method for compensating for the thermal effects of an EUV light source |
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2008
- 2008-07-22 JP JP2008189125A patent/JP2010027933A/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014511011A (en) * | 2011-03-31 | 2014-05-01 | サイマー リミテッド ライアビリティ カンパニー | System and method for compensating for the thermal effects of an EUV light source |
TWI569103B (en) * | 2011-03-31 | 2017-02-01 | Asml荷蘭公司 | System and method for compensating for thermal effects in an euv light source |
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