JP3363835B2 - Return light removal method and apparatus - Google Patents
Return light removal method and apparatusInfo
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術の分野】本発明は、マスク像をワー
ク上に投射するタイプのレーザアニーリング装置その他
のレーザ加工装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser annealing device of a type for projecting a mask image on a work and other laser processing devices.
【0002】[0002]
【従来の技術】レーザアニーリング装置では、アモルフ
ァスSi膜を形成した基板上にホモジナイザと呼ばれる
ビーム整形光学系を用いて線状のアニール光である長尺
ビームを照射するとともに、この長尺ビームを基板上で
短軸方向に1軸スキャン照射することにより、基板上の
アモルファスSi膜を一様に多結晶化している。2. Description of the Related Art In a laser annealing apparatus, a linear beam of annealing light is irradiated onto a substrate on which an amorphous Si film is formed by using a beam shaping optical system called a homogenizer, and this long beam is irradiated onto the substrate. The amorphous Si film on the substrate is uniformly polycrystallized by uniaxial scan irradiation in the minor axis direction.
【0003】[0003]
【解決しようとする課題】しかし、上記のようなレーザ
アニーリング装置では、精度の低い長尺ビームを用いて
いるので、目標とする領域を高精度でレーザアニールす
るという目的には適さない。However, since the above-described laser annealing apparatus uses a long beam with low accuracy, it is not suitable for the purpose of highly accurately laser annealing a target region.
【0004】ここで、細長い矩形の開口を有するマスク
をアニール光で照明し、マスクの開口像を基板上に縮小
投影すれば、高精度のレーザアニールも可能になると考
えられるが、マスクからの戻り光を防止する必要があ
る。すなわち、マスクからの意図しない反射光(加工に
利用されない光)が光源側の光学要素に集光してこれら
にダメージを与えることを防止する必要が生じる。Here, it is considered that high precision laser annealing can be performed by illuminating a mask having an elongated rectangular opening with annealing light and reducing and projecting the opening image of the mask onto the substrate, but returning from the mask. It is necessary to prevent light. That is, it is necessary to prevent unintended reflected light from the mask (light not used for processing) from condensing on the optical elements on the light source side and damaging them.
【0005】そこで、本発明は、上記のようなマスクか
らの戻り光を確実に防止できるレーザアニーリング装置
その他のレーザ加工装置を提供することを目的とする。Therefore, an object of the present invention is to provide a laser annealing apparatus and other laser processing apparatus which can surely prevent the return light from the mask as described above.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明のレーザ加工装置は、レーザ光によって照明
されたマスクの像をワーク上に投影することによってワ
ークの加工を行うレーザ加工装置であって、マスクの入
射面側に配置されるとともにこのマスクに対して所定角
度を成す反射面を有する反射部材によって、レーザ光が
マスクから逆進することを阻止する。In order to solve the above problems, a laser processing apparatus of the present invention is a laser processing apparatus for processing a work by projecting an image of a mask illuminated by a laser beam onto the work. Therefore, the laser light is prevented from traveling backward from the mask by the reflecting member which is arranged on the incident surface side of the mask and which has the reflecting surface forming a predetermined angle with respect to the mask.
【0007】この場合、マスクの入射面側にこのマスク
に対して所定角度を成す反射面を有する反射部材によっ
て、レーザ光がマスクから逆進することを阻止するの
で、マスクからの意図しない反射光が光源側の他の光学
要素にダメージを与えることを防止できる。In this case, since the laser light is prevented from traveling backward from the mask by the reflecting member having the reflecting surface on the incident surface side of the mask that makes a predetermined angle with respect to the mask, the unintended reflected light from the mask is reflected. Can be prevented from damaging other optical elements on the light source side.
【0008】また、上記装置の好ましい態様では、反射
部材が、マスクの光透過部の形状に対応する形状の反射
面を有し、光透過部を除いた光透過部の周辺に入射する
レーザ光を遮る。In a preferred aspect of the above apparatus, the reflecting member has a reflecting surface having a shape corresponding to the shape of the light transmitting portion of the mask, and the laser light incident on the periphery of the light transmitting portion excluding the light transmitting portion. Block off.
【0009】この場合、反射面の形状を利用して、光透
過部を除いた光透過部の周辺に入射するレーザ光を遮る
ので、マスクの光透過部の完全な照明が可能になるとも
に、光透過部周辺で反射光による戻り光を効果的に防止
できる。In this case, the shape of the reflecting surface is used to block the laser light incident on the periphery of the light transmitting portion excluding the light transmitting portion, so that the light transmitting portion of the mask can be completely illuminated and It is possible to effectively prevent return light due to reflected light around the light transmitting portion.
【0010】[0010]
【発明の実施の形態】図1は、本発明に係るレーザ加工
装置の一実施形態であるレーザアニーリング装置の構造
を概念的に説明する図である。1 is a diagram conceptually explaining the structure of a laser annealing apparatus which is an embodiment of a laser processing apparatus according to the present invention.
【0011】このレーザアニーリング装置は、ガラス基
板上にアモルファス状Si等の半導体薄膜を形成したワ
ークWを熱処理するためのもので、かかる半導体薄膜を
加熱するためのエキシマレーザその他のレーザ光ALを
発生するレーザ光源10と、このレーザ光ALをライン
状(微細な矩形)にして所定の照度でワークW上に入射
させる照射光学系20と、ワークWを載置してワークW
をX−Y面内で滑らかに並進移動させることができると
ともにZ軸の回りに回転移動させることができるプロセ
スステージ装置30とを備える。This laser annealing apparatus is for heat-treating a work W in which a semiconductor thin film such as amorphous Si is formed on a glass substrate. Excimer laser or other laser light AL for heating the semiconductor thin film is generated. A laser light source 10 for irradiating, an irradiation optical system 20 for making the laser light AL linear (fine rectangle) and incident on the work W with a predetermined illuminance, and the work W on which the work W is mounted.
And a process stage device 30 capable of smoothly moving in translation in the XY plane and rotating about the Z axis.
【0012】照射光学系20は、入射したレーザ光AL
を均一な分布とするとともに所望の断面形状とするビー
ム整形手段であるホモジナイザ21と、ホモジナイザ2
1を経たレーザ光ALを細い矩形ビームに絞るためのス
リットを形成しているマスクを組み込んだマスク組立体
22と、マスクのスリット像をワークW上に縮小投影す
るイメージングレンズすなわち投影レンズ23とからな
る。このうち、マスク組立体22は、マスクステージ装
置40に交換可能に支持されており、マスクステージ装
置40に駆動されてX−Y面内で滑らかに並進移動可能
であるとともにZ軸の回りに回転移動可能となってい
る。The irradiation optical system 20 receives the incident laser light AL.
And a homogenizer 2 which is a beam shaping means for making a desired cross-sectional shape.
From a mask assembly 22 incorporating a mask forming a slit for narrowing the laser beam AL passing through 1 into a narrow rectangular beam, and an imaging lens or projection lens 23 for reducing and projecting the slit image of the mask onto the work W. Become. Of these, the mask assembly 22 is supported by the mask stage device 40 in an exchangeable manner, and is driven by the mask stage device 40 to smoothly translate in the XY plane and rotate about the Z axis. It is movable.
【0013】プロセスステージ装置30は、プロセスチ
ャンバ50内に収容されており、ワークWをプロセスチ
ャンバ50内に支持するとともに照射光学系20に対し
て適宜移動させることができる。照射光学系20からの
レーザ光ALは、ウィンドウ50aを介してプロセスチ
ャンバ50内の適所に支持されたワークW上の所望の領
域に照射される。The process stage device 30 is housed in the process chamber 50, and can support the work W in the process chamber 50 and move it appropriately with respect to the irradiation optical system 20. The laser light AL from the irradiation optical system 20 is irradiated onto a desired region on the work W supported at a proper position in the process chamber 50 through the window 50a.
【0014】なお、投影レンズ23の両側には、ウィン
ドウ50aを介して検査光をワークW表面に入射させる
投光装置61と、ワークW表面からの反射光を検出する
受光装置62とからなる位置検出装置等が設置されてお
り、プロセスステージ装置30上のワークWを照射光学
系20に対して精密に位置合わせすることができるよう
になっている。Positions on both sides of the projection lens 23 are a light projecting device 61 for injecting the inspection light onto the surface of the work W through the window 50a, and a light receiving device 62 for detecting the light reflected from the surface of the work W. A detection device and the like are installed so that the work W on the process stage device 30 can be precisely aligned with the irradiation optical system 20.
【0015】ここで、マスクステージ装置40や投影レ
ンズ23は、プロセスチャンバ50から延びる架台65
に吊り下げられて固定されている。なお、図示を省略し
ているが、レーザ光源10やホモジナイザ21も架台6
5に対して間接的に固定されている。Here, the mask stage device 40 and the projection lens 23 have a pedestal 65 extending from the process chamber 50.
It is suspended and fixed to. Although illustration is omitted, the laser light source 10 and the homogenizer 21 are also mounted on the pedestal 6
It is indirectly fixed to 5.
【0016】図2は、照射光学系20の構成を説明する
図である。レーザ光源10からのレーザ光ALが入射す
るホモジナイザ21は、縦横のビームサイズを独立にコ
ントロールするための第1〜第4シリンドリカルレンズ
アレイCA1〜CA4と、集光のためのコンデンサレンズ
21aとからなる。ここで、第1及び第3シリンドリカ
ルレンズアレイCA1、CA3は、紙面に平行な断面に曲
率を有し、第2及び第4シリンドリカルレンズアレイC
A2、CA4は、紙面に垂直な断面に曲率を有する。FIG. 2 is a diagram for explaining the configuration of the irradiation optical system 20. The homogenizer 21 on which the laser light AL from the laser light source 10 is incident is composed of first to fourth cylindrical lens arrays CA1 to CA4 for independently controlling vertical and horizontal beam sizes, and a condenser lens 21a for condensing. . Here, the first and third cylindrical lens arrays CA1 and CA3 have a curvature in a cross section parallel to the plane of the drawing, and the second and fourth cylindrical lens arrays C
A2 and CA4 have a curvature in a cross section perpendicular to the paper surface.
【0017】ホモジナイザ21からのレーザ光ALは、
ターンミラー25を経て、マスク組立体22に入射す
る。このマスク組立体22は、レーザ光ALによって照
明されるとともにワークWに照射すべきパターンを下面
80に形成したマスク22aと、マスク22aのパター
ンの光透過部(すなわち開口)の周囲にレーザ光ALが
入射して戻り光の原因となることを防止する反射部材2
2bと、瞳位置を調節するフィールドレンズ22cとか
らなる。ここで、反射部材22bは、マスク22aに対
して傾いて配置されており、反射部材22bの上面81
からの反射光RLは、光軸OAから外れた方向に出射
し、フィールドレンズ22cを経てビームダンパ26に
入射する。なお、フィールドレンズ22cは、ホモジナ
イザ21の一部と考えることもできる。The laser light AL from the homogenizer 21 is
The light enters the mask assembly 22 through the turn mirror 25. The mask assembly 22 is illuminated by the laser light AL and has a pattern on the lower surface 80 for irradiating the work W, and the laser light AL around the light transmitting portion (that is, the opening) of the pattern of the mask 22a. Reflecting member 2 that prevents incident light from entering and causing return light
2b and a field lens 22c for adjusting the pupil position. Here, the reflection member 22b is arranged so as to be inclined with respect to the mask 22a, and the upper surface 81 of the reflection member 22b is arranged.
The reflected light RL from is emitted in a direction deviated from the optical axis OA, and is incident on the beam damper 26 via the field lens 22c. The field lens 22c can be considered as a part of the homogenizer 21.
【0018】マスク22aを通過したレーザ光ALは、
投影レンズ23に入射する。この投影レンズ23は、レ
ーザ光ALによって照明されたマスク22aに形成され
た光透過パターンであるスリット像をワークWの加工面
上に縮小投影、すなわち結像・転写する。The laser light AL that has passed through the mask 22a is
It enters the projection lens 23. The projection lens 23 reduces and projects, that is, forms an image of, a slit image, which is a light transmission pattern formed on the mask 22a illuminated by the laser light AL, on the processed surface of the work W.
【0019】図3は、マスクステージ装置40の構造と
マスク組立体22の支持とを説明する側方断面図であ
る。マスクステージ装置40は、マスク組立体22をX
軸方向に並進移動させるX軸ステージ部41と、X軸ス
テージ41とともにマスク組立体22をY軸方向に並進
移動させるY軸ステージ部42と、X軸ステージ41及
びY軸ステージ部42をZ軸の回りに回転移動させるθ
軸ステージ43とからなる。X軸ステージ41とY軸ス
テージ部42とは、スライドガイド45を介して摺動可
能に連結されている。一方、Y軸ステージ部42とθ軸
ステージ43とは、軸受46を介して回転可能に連結さ
れている。FIG. 3 is a side sectional view for explaining the structure of the mask stage device 40 and the support of the mask assembly 22. The mask stage device 40 moves the mask assembly 22 to the X position.
An X-axis stage portion 41 that translates in the axial direction, a Y-axis stage portion 42 that translates the mask assembly 22 together with the X-axis stage 41 in the Y-axis direction, and the Z-axis stage 41 and the Y-axis stage portion 42. Rotate around θ
The shaft stage 43. The X-axis stage 41 and the Y-axis stage unit 42 are slidably connected via a slide guide 45. On the other hand, the Y-axis stage unit 42 and the θ-axis stage 43 are rotatably connected via a bearing 46.
【0020】マスク組立体22は、マスク22a、反射
部材22b及びフィールドレンズ22cを保持する筒状
のマスクホルダ本体22dの外周に、下方に向けて細く
なるテーパ外面TP1を有する。一方、X軸ステージ4
1も、底部41aに設けた円形開口に、テーパ外面TP
1に嵌合するテーパ内面TP2を有する。この結果、X軸
ステージ41の挿入口40aから底部41aに設けた円
形開口にマスク組立体22を挿入するだけで、テーパ外
面TP1とテーパ内面TP2とが嵌合して、X軸ステージ
41に対してマスク組立体22を精密に位置合わせする
ことができる。さらに、マスク組立体22は、X軸ステ
ージ41の底部41aにねじ込まれる環状の固定ナット
25によって下方に一定の力で付勢される。The mask assembly 22 has a tapered outer surface TP1 which is tapered downward on the outer periphery of a cylindrical mask holder body 22d which holds the mask 22a, the reflecting member 22b and the field lens 22c. On the other hand, the X-axis stage 4
1 also has a taper outer surface TP in the circular opening provided in the bottom portion 41a.
It has a tapered inner surface TP2 that fits into 1. As a result, the taper outer surface TP1 and the taper inner surface TP2 are fitted to each other by simply inserting the mask assembly 22 from the insertion opening 40a of the X-axis stage 41 into the circular opening provided in the bottom portion 41a, and the taper outer surface TP1 is fitted to the X-axis stage 41. Thus, the mask assembly 22 can be precisely aligned. Further, the mask assembly 22 is urged downward with a constant force by an annular fixing nut 25 screwed into the bottom portion 41a of the X-axis stage 41.
【0021】マスク組立体22や固定ナット25は、取
付け治具70を利用して、X軸ステージ41の底部41
aに取り付けられる。マスク組立体22は、取付け治具
70の下面に設けた鈎状の引掛け部材71と係合可能な
陥凹部22gを有し、取付け治具70の操作にともなっ
て昇降する。これにより、X軸ステージ41の底部41
aに設けた円形開口にマスク組立体22を簡易・確実に
挿入することができる。また、固定ナット25も、取付
け治具70の引掛け部材71と係合可能な陥凹部25g
を有し、取付け治具70の操作にともなって昇降する。
これにより、X軸ステージ41の底部41aに挿入され
たマスク組立体22の上方から固定ナット25をねじ込
んで、マスク組立体22を簡易・確実に固定することが
できる。The mask assembly 22 and the fixing nut 25 are attached to the bottom portion 41 of the X-axis stage 41 by using the attachment jig 70.
It is attached to a. The mask assembly 22 has a recess 22g that can be engaged with a hook-shaped hooking member 71 provided on the lower surface of the attachment jig 70, and moves up and down with the operation of the attachment jig 70. As a result, the bottom portion 41 of the X-axis stage 41 is
The mask assembly 22 can be easily and surely inserted into the circular opening provided in a. Further, the fixing nut 25 also has a recess 25g that can be engaged with the hook member 71 of the attachment jig 70.
And moves up and down with the operation of the attachment jig 70.
Accordingly, the fixing nut 25 can be screwed from above the mask assembly 22 inserted into the bottom portion 41a of the X-axis stage 41 to easily and reliably fix the mask assembly 22.
【0022】図4は、マスク22aと反射部材22bの
形状を説明する図である。ここで、図4(a)は、マス
ク22aの平面図であり、図4(b)は、反射部材22
bの平面図である。マスク22aには、対向する一対の
位置決め用の切欠91が形成されており、反射部材22
bにも、対向する一対の位置決め用の切欠92が形成さ
れており、両者間で大体の位置決めが可能になってい
る。マスク22aと反射部材22bは、レーザ光を照射
する照射領域IA1、IA2をそれぞれ中央に有してい
る。これらの両照射領域IA1、IA2には、後述する
が、光透過部として複数の矩形スリットが形成されてい
る。なお、マスク22aと反射部材22bは、マスクホ
ルダ本体22dに設けた調整ねじ(不図示)によって相
対的位置合わせが可能になっており、両照射領域IA
1、IA2をぴったり一致させることができる。FIG. 4 is a diagram for explaining the shapes of the mask 22a and the reflecting member 22b. Here, FIG. 4A is a plan view of the mask 22 a, and FIG. 4B is a reflection member 22.
It is a top view of b. A pair of facing notches 91 for positioning are formed in the mask 22a, and the reflecting member 22 is formed.
Also in b, a pair of facing notches 92 for positioning are formed, and roughly positioning is possible between them. The mask 22a and the reflecting member 22b respectively have irradiation areas IA1 and IA2 for irradiating the laser beam at their centers. As will be described later, a plurality of rectangular slits are formed in both of the irradiation areas IA1 and IA2 as light transmitting portions. The mask 22a and the reflection member 22b can be relatively aligned with each other by an adjusting screw (not shown) provided on the mask holder body 22d.
1, IA2 can be matched exactly.
【0023】図5は、マスク22aと反射部材22bに
設定された照射領域IA1、IA2に形成されている矩形
スリットの形状を模式的に説明する図である。ここで、
図5(a)は、マスク22aの場合を示し、図5(b)
は、反射部材22bの場合を示す。マスク22a上の照
射領域IA1には、ワークW上に縮小投影すべき複数の
矩形スリットSSが形成されている。これにより、ワー
クW上には、明暗のコントラストからなるパターンが形
成されるが、矩形スリットSSに対応する部分は明の部
分となっている。一方、反射部材22b上の照射領域I
A2には、マスク22a側の矩形スリットSSに入射す
るレーザ光を遮らないように、これら矩形スリットSS
よりもわずかにサイズが大きくピッチが等しい複数の矩
形スリットLSが形成されている。FIG. 5 is a diagram schematically illustrating the shapes of the rectangular slits formed in the irradiation areas IA1 and IA2 set in the mask 22a and the reflecting member 22b. here,
FIG. 5A shows the case of the mask 22a, and FIG.
Shows the case of the reflection member 22b. In the irradiation area IA1 on the mask 22a, a plurality of rectangular slits SS to be reduced and projected onto the work W are formed. As a result, a pattern having a contrast of light and dark is formed on the work W, but a portion corresponding to the rectangular slit SS is a bright portion. On the other hand, the irradiation area I on the reflecting member 22b
In A2, these rectangular slits SS are formed so as not to block the laser light entering the rectangular slits SS on the mask 22a side.
A plurality of rectangular slits LS that are slightly larger in size and have the same pitch are formed.
【0024】図6は、図4及び図5に示すマスク22a
の照射領域IA1と、反射部材22bの照射領域IA2と
を位置合わせした状態を示す側方断面図である。マスク
22aは、ほぼ平行平板の石英ガラス基板83からな
り、その下面80側に誘電体層若しくは金属層からなる
遮光パターン84が形成されている。この遮光パターン
84は、光透過部として図5(a)の矩形スリットSS
を有し、これらの矩形スリットSSに入射したレーザ光
は透過させるが、矩形スリットSS周辺に入射したレー
ザ光は反射する。FIG. 6 shows the mask 22a shown in FIGS.
FIG. 6 is a side cross-sectional view showing a state in which the irradiation area IA1 and the irradiation area IA2 of the reflecting member 22b are aligned. The mask 22a is made of a substantially parallel plate quartz glass substrate 83, and a light shielding pattern 84 made of a dielectric layer or a metal layer is formed on the lower surface 80 side thereof. The light-shielding pattern 84 is a rectangular slit SS of FIG.
The laser light incident on these rectangular slits SS is transmitted, but the laser light incident on the periphery of the rectangular slit SS is reflected.
【0025】反射部材22bも、ほぼ平行平板の石英ガ
ラス基板85からなり、その上面81側に誘電体層若し
くは金属層からなる反射パターン86が形成されてい
る。この反射パターン86は、図5(b)の矩形スリッ
トLSを開口として有し、これらの矩形スリットLSに
入射した光は透過させるが、矩形スリットSS周辺に入
射した光は反射する。つまり、反射パターン86の矩形
スリットSSを通過した光PLのみが、マスク22aに
入射することになる。ここで、反射パターン86からの
反射光は、前述のように光軸から外れて図2に示すビー
ムダンパ26に入射し、ここで吸収される。The reflecting member 22b is also made of a substantially parallel plate quartz glass substrate 85, and a reflecting pattern 86 made of a dielectric layer or a metal layer is formed on the upper surface 81 side thereof. The reflection pattern 86 has the rectangular slits LS shown in FIG. 5B as openings, and the light incident on these rectangular slits LS is transmitted, but the light incident on the periphery of the rectangular slit SS is reflected. That is, only the light PL that has passed through the rectangular slit SS of the reflection pattern 86 is incident on the mask 22a. Here, the reflected light from the reflection pattern 86 deviates from the optical axis as described above, enters the beam damper 26 shown in FIG. 2, and is absorbed there.
【0026】なお、マスク22aに設ける遮光パターン
84は、入射した光を吸収するタイプにすることも考え
られるが、吸収による発熱で遮光パターン84が歪んだ
り、遮光パターン84やマスク22a自体にダメージが
与えられることを防止するため、入射した光を反射する
タイプとしてある。このように遮光パターン84を反射
タイプとした場合、仮に上記のような反射部材22bを
設けなければ、遮光パターン84で反射された光が戻り
光として逆流し、レーザ光源10側の光学素子、例えば
ホモジナイザ21のコンデンサレンズ21a等にダメー
ジを与えるおそれがある。特に遮光パターン84の開口
比が小さい場合、透過する光に対して反射される光の割
合が大きくなるので、上記のような戻り光の悪影響が発
生しやすい。このため、この装置では、マスク22aの
上方にマスク22aに対して傾けて配置された反射部材
22bを配置することにより、マスク22aの不要部分
にレーザ光が入射する前にこれらのレーザ光を光学系外
に逸らしてビームダンパ26に吸収させている。The light-shielding pattern 84 provided on the mask 22a may be of a type that absorbs incident light, but the light-shielding pattern 84 is distorted due to heat generated by absorption, or the light-shielding pattern 84 and the mask 22a itself are damaged. It is of a type that reflects incident light in order to prevent it from being given. When the light-shielding pattern 84 is of the reflection type as described above, if the above-described reflection member 22b is not provided, the light reflected by the light-shielding pattern 84 flows back as return light, and an optical element on the laser light source 10 side, for example, The condenser lens 21a of the homogenizer 21 may be damaged. In particular, when the aperture ratio of the light shielding pattern 84 is small, the ratio of the reflected light to the transmitted light is large, so that the adverse effect of the return light as described above is likely to occur. For this reason, in this apparatus, by disposing the reflecting member 22b that is disposed above the mask 22a and tilted with respect to the mask 22a, the laser light is optically transmitted before the laser light is incident on the unnecessary portion of the mask 22a. It is deflected outside the system and absorbed by the beam damper 26.
【0027】この際、マスク22a自体を傾斜させるこ
とも考えられるが、マスク22aの投影像が傾斜位置に
応じてぼけたり変化するおそれがあり、特に投影レンズ
23の物体深度が浅い場合、ワークW上に形成されるス
リット像の精度を低下させることになる。このため、こ
の装置では、マスク22aとは別に反射部材22bを設
けているのである。At this time, it is conceivable to tilt the mask 22a itself, but the projected image of the mask 22a may be blurred or changed depending on the tilted position. Especially, when the object depth of the projection lens 23 is shallow, the work W This will reduce the accuracy of the slit image formed above. Therefore, in this apparatus, the reflecting member 22b is provided separately from the mask 22a.
【0028】図7は、図5及び図6に示すマスク22a
側の矩形スリットLSと、反射部材22b側の矩形スリ
ットSSとの配置関係を説明する平面図である。このよ
うに、矩形スリットLS内部に矩形スリットSSが配置
された場合、反射部材22bは、マスク22aの矩形ス
リットSSに入射するレーザ光を遮ることはないが、矩
形スリットSSの周辺に入射するレーザ光をほぼ遮るこ
とになるので、マスク22aからレーザ光源10側への
戻り光の発生を抑制できる。FIG. 7 shows the mask 22a shown in FIGS.
It is a top view explaining the arrangement relation of the rectangular slit LS on the side and the rectangular slit SS on the side of the reflecting member 22b. In this way, when the rectangular slit SS is arranged inside the rectangular slit LS, the reflecting member 22b does not block the laser light incident on the rectangular slit SS of the mask 22a, but the laser incident on the periphery of the rectangular slit SS. Since the light is almost blocked, it is possible to suppress the generation of return light from the mask 22a to the laser light source 10 side.
【0029】以下、図1及び図2に示すレーザアニーリ
ング装置の動作について説明する。まず、レーザアニー
リング装置のプロセスステージ装置30上にワークWを
搬送して載置する。次に、照射光学系20の投影レンズ
23に対してプロセスステージ装置30上のワークWを
アライメントする。次に、マスクステージ装置40を駆
動してマスク組立体22を投影レンズ23に対してアラ
イメントする。次に、マスク22組立体を移動させなが
ら、レーザ光源10からのレーザ光ALを縮小された矩
形のビームとしてワークW上の所定領域に入射させる。
ワークW上には、非晶質半導体薄膜であるアモルファス
Si等の薄膜が形成されており、矩形のビームの照射及
び走査によって半導体の所定領域がアニール、再結晶化
され、電気的特性の優れた半導体薄膜を提供することが
できる。以上のようなレーザアニールは、ワークWに設
けた複数の所定領域で繰返され、かかる複数の所定領域
で半導体薄膜がアニールされる。The operation of the laser annealing apparatus shown in FIGS. 1 and 2 will be described below. First, the work W is transported and placed on the process stage device 30 of the laser annealing device. Next, the work W on the process stage device 30 is aligned with the projection lens 23 of the irradiation optical system 20. Next, the mask stage device 40 is driven to align the mask assembly 22 with the projection lens 23. Next, while moving the mask 22 assembly, the laser light AL from the laser light source 10 is incident on a predetermined area on the work W as a reduced rectangular beam.
A thin film such as amorphous Si, which is an amorphous semiconductor thin film, is formed on the work W, and a predetermined region of the semiconductor is annealed and recrystallized by irradiation and scanning with a rectangular beam, which has excellent electrical characteristics. A semiconductor thin film can be provided. The laser annealing as described above is repeated in a plurality of predetermined regions provided on the work W, and the semiconductor thin film is annealed in the plurality of predetermined regions.
【0030】この際、マスク組立体22に、スリットを
形成したマスク22aの入射面側にマスク22aと、こ
のマスク22aに対して所定角だけ傾斜した反射部材2
2bとを組み込んでいるので、反射部材22bに形成し
た反射面である反射パターン86によって、レーザ光A
Lがマスク22aから逆進することを阻止することがで
き、マスク22aからの意図しない反射光が光源側のホ
モジナイザ21等にダメージを与えることを防止でき
る。At this time, in the mask assembly 22, a mask 22a is formed on the incident surface side of the mask 22a having slits, and a reflecting member 2 inclined by a predetermined angle with respect to the mask 22a.
2b is incorporated, the laser beam A is reflected by the reflection pattern 86 which is a reflection surface formed on the reflection member 22b.
It is possible to prevent L from moving backward from the mask 22a and prevent unintended reflected light from the mask 22a from damaging the homogenizer 21 and the like on the light source side.
【0031】以上実施形態に即してこの発明を説明した
がこの発明は上記実施形態に限定されるものではない。
例えば上記レーザアニーリング装置において、ホモジナ
イザ21の構造は、図2に示すものに限らず、さらに用
途によってはホモジナイザ21自体が不要となる。Although the present invention has been described with reference to the embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments.
For example, in the above laser annealing apparatus, the structure of the homogenizer 21 is not limited to that shown in FIG. 2, and the homogenizer 21 itself may be unnecessary depending on the application.
【0032】また、投影レンズ23は、縮小投影するも
のに限らず、拡大投影するものであってもよく、さらに
用途によっては投影レンズ23自体が不要となる。Further, the projection lens 23 is not limited to the one for reduction projection, but may be one for enlargement projection, and the projection lens 23 itself becomes unnecessary depending on the application.
【0033】また、反射部材22bを平行平板の石英ガ
ラス基板85で形成しているが、石英ガラス基板85を
楔状にして、石英ガラス基板85の上面と、マスク22
aの上面又は下面が一定の傾きを有するものとできる。
さらに、反射部材22bを金属板や石英ガラス等として
これ自体に実際の開口を形成することもできる。Further, although the reflecting member 22b is formed by the parallel plate quartz glass substrate 85, the quartz glass substrate 85 is formed into a wedge shape, and the upper surface of the quartz glass substrate 85 and the mask 22 are formed.
The upper surface or the lower surface of a may have a certain inclination.
Further, the reflection member 22b may be formed of a metal plate, quartz glass, or the like to form an actual opening in itself.
【0034】また、反射部材22bのマスク22aに対
する傾き角については、レーザアニーリング装置を構成
する光学系の配置にもよるが、一般的には、数度〜数十
度とすることが、戻り光の確実な除去の観点や光学設計
等の観点から好ましい。The tilt angle of the reflection member 22b with respect to the mask 22a is generally set to several degrees to several tens of degrees although it depends on the arrangement of the optical system constituting the laser annealing device. Is preferable from the viewpoints of reliable removal and optical design.
【0035】また、上記の装置は、レーザ光ALを用い
てワークW上の半導体層をアニーリングするものであっ
たが、レーザ光源10や照射光学系20等の構造を適宜
変更すれば、半導体材料のアニールのみならず各種材料
の改質、切断、溶着等を可能にするパルスレーザ加工装
置等とすることができる。Further, although the above-mentioned apparatus anneals the semiconductor layer on the work W by using the laser beam AL, if the structures of the laser light source 10 and the irradiation optical system 20 are appropriately changed, the semiconductor material can be changed. It is possible to provide a pulse laser processing device or the like that enables not only annealing but also modification, cutting and welding of various materials.
【0036】[0036]
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
のレーザ加工装置によれば、マスクの入射面側に配置さ
れるとともにこのマスクに対して所定角度を成す反射面
を有する反射部材によって、レーザ光がマスクから逆進
することを阻止するので、マスクからの意図しない反射
光が光源側の他の光学要素にダメージを与えることを防
止できる。As is clear from the above description, according to the laser processing apparatus of the present invention, the reflecting member which is arranged on the incident surface side of the mask and has the reflecting surface forming a predetermined angle with respect to the mask is used. Since the laser light is prevented from traveling backward from the mask, it is possible to prevent unintended reflected light from the mask from damaging other optical elements on the light source side.
【図1】本発明の一実施形態であるレーザアニーリング
装置の構造を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a structure of a laser annealing apparatus according to an embodiment of the present invention.
【図2】図1の装置の光学的な構成を説明する図であ
る。FIG. 2 is a diagram illustrating an optical configuration of the apparatus of FIG.
【図3】図1の装置を構成するマスクステージ装置の構
造を説明する図である。FIG. 3 is a diagram for explaining the structure of a mask stage device that constitutes the device of FIG.
【図4】(a)はマスクの構造を説明する図であり、
(b)は反射部材の構造を説明する図である。FIG. 4A is a diagram illustrating a structure of a mask,
(B) is a figure explaining the structure of a reflection member.
【図5】(a)はマスクに形成されたスリットを説明す
る図であり、(b)は反射部材に形成されたスリットを
説明する図である。5A is a diagram illustrating a slit formed in a mask, and FIG. 5B is a diagram illustrating a slit formed in a reflecting member.
【図6】マスクと反射部材のアライメントを説明する側
面図である。FIG. 6 is a side view illustrating alignment between a mask and a reflecting member.
【図7】マスクと反射部材のアライメントを説明する平
面図である。FIG. 7 is a plan view illustrating alignment between a mask and a reflecting member.
10 レーザ光源 20 照射光学系 21 ホモジナイザ 22 マスク組立体 22a マスク 22b 反射部材 22c フィールドレンズ 22d マスクホルダ本体 23 投影レンズ 25 固定ナット 26 ビームダンパ 30 プロセスステージ装置 40 マスクステージ装置 50 プロセスチャンバ 50a ウィンドウ 65 架台 83 石英ガラス基板 84 遮光パターン 85 石英ガラス基板 86 反射パターン LS 矩形スリット OA 光軸 SS 矩形スリット W ワーク 10 Laser light source 20 Irradiation optical system 21 Homogenizer 22 Mask assembly 22a mask 22b reflective member 22c field lens 22d mask holder body 23 Projection lens 25 fixing nut 26 beam damper 30 process stage equipment 40 Mask stage device 50 process chambers 50a window 65 stand 83 Quartz glass substrate 84 light-shielding pattern 85 Quartz glass substrate 86 reflection pattern LS rectangular slit OA optical axis SS rectangular slit W work
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B23K 26/00 - 26/42 H01L 21/268 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) B23K 26/00-26/42 H01L 21/268
Claims (2)
をワーク上に投影することによってワークの加工を行う
レーザ加工装置であって、 前記マスクの入射面側に配置されるとともに当該マスク
に対して所定角度を成す反射面を有する反射部材によっ
て、前記レーザ光が前記マスクから逆進することを阻止
するレーザ加工装置。1. A laser processing apparatus for processing a work by projecting an image of a mask illuminated by a laser beam onto the work, the laser processing device being arranged on an incident surface side of the mask and with respect to the mask. A laser processing apparatus for preventing the laser light from traveling backward from the mask by a reflecting member having a reflecting surface forming a predetermined angle.
の形状に対応する形状の反射面を有し、前記光透過部を
除いた前記光透過部の周辺に入射するレーザ光を遮るこ
とを特徴とする請求項1記載のレーザ加工装置。2. The reflection member has a reflection surface having a shape corresponding to the shape of the light transmitting portion of the mask, and blocks the laser light incident on the periphery of the light transmitting portion excluding the light transmitting portion. The laser processing apparatus according to claim 1, wherein:
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