JP4459581B2 - Laser device, laser irradiation method, and semiconductor device manufacturing method - Google Patents

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Description

本発明は、レーザ装置またはレーザ照射方法に係り、特に出力されるレーザ光のエネルギーを安定化させる機構を有するレーザ装置またはレーザ照射方法に関する。また該レーザ装置またはレーザ照射方法を用いて半導体膜を結晶化する工程を含む半導体装置の作製方法に関する。   The present invention relates to a laser apparatus or a laser irradiation method, and more particularly to a laser apparatus or a laser irradiation method having a mechanism for stabilizing the energy of output laser light. The present invention also relates to a method for manufacturing a semiconductor device including a step of crystallizing a semiconductor film using the laser device or the laser irradiation method.

レーザは、レーザ媒質によってガスレーザと固体レーザとに区分され、その種類は様々である。そしてレーザは、得られるレーザ光の波長、エネルギー、パルス特性などがレーザ媒質によって異なっており、レーザ光の性質に応じた用途の探索が行なわれてきた。各種のレーザのうち、YAGレーザ、CO2レーザ、エキシマレーザ等が最も多くの工業用のレーザ装置に利用されている。 Lasers are classified into gas lasers and solid-state lasers according to the laser medium, and there are various types. Lasers differ in the wavelength, energy, pulse characteristics, etc. of the obtained laser light depending on the laser medium, and searches for applications according to the properties of the laser light have been conducted. Among various lasers, YAG laser, CO 2 laser, excimer laser, and the like are used in most industrial laser apparatuses.

なかでもガスレーザであるエキシマレーザは強力な紫外光線であり、その波長はArFで0.193μm、XeFで0.351μmと短く、集光性に優れている。そのため、一般部品加工の他、マスクの成形などを含む半導体製造に代表されるような、μmレベルの超微細加工が要求される分野に適している。   Among them, the excimer laser which is a gas laser is a powerful ultraviolet ray, and its wavelength is as short as 0.193 μm for ArF and 0.351 μm for XeF, and has excellent light collecting properties. Therefore, it is suitable for a field requiring ultra fine processing of μm level as represented by semiconductor manufacturing including mask molding and the like in addition to general part processing.

しかし、エキシマレーザやCO2レーザに代表されるガスレーザは、一般的に発振器内のレーザ媒質であるガスの圧力に変動が生じやすく、また放電管内にレーザ媒質であるガスを循環させて発振を行なう場合、ガスの流量にも変動が生じやすい。そのため、発振器から出力されるレーザ光のエネルギーが安定に保たれにくく、被処理物への処理を均一に行なうことが難しいという欠点を有している。 However, gas lasers typified by excimer lasers and CO 2 lasers generally tend to fluctuate in the pressure of the gas that is the laser medium in the oscillator, and oscillate by circulating the gas that is the laser medium in the discharge tube. In this case, the gas flow rate is likely to fluctuate. For this reason, the energy of the laser beam output from the oscillator is difficult to be kept stable, and it is difficult to uniformly process the object to be processed.

そこで従来では、出力されるレーザ光のエネルギーが安定化されるように、放電管内におけるレーザ媒質の圧力の変動を検出し、該変動を打ち消すような圧力の変動を発生させることで、レーザ媒質の圧力または流量の変動を抑える方法が提案されていた(例えば、特許文献1参照)。   Therefore, conventionally, the fluctuation of the pressure of the laser medium in the discharge tube is detected so that the energy of the output laser light is stabilized, and the fluctuation of the pressure is canceled to cancel the fluctuation. A method for suppressing fluctuations in pressure or flow rate has been proposed (see, for example, Patent Document 1).

特開平07−038180号公報(第2−3頁、第3図)Japanese Unexamined Patent Publication No. 07-038180 (page 2-3, FIG. 3)

上記特許文献1では、レーザ媒質であるガスの圧力変動を、ガス供給ダクトに設けられている圧力センサにおいて検出し、検出信号としてフィードバック制御ユニットに入力する。フィードバック制御ユニットでは該検出信号の位相を反転させる。そして波形発生器において位相が反転した検出信号に高速フーリエ変換(FFT)による周波数分析を施し、波形信号を得る。そして該波形信号を増幅した後、振動子に入力する。振動子は入力された増幅後の波形信号に従って、圧力センサが検出した圧力変動と同じ振幅で逆位相の圧力変動を発生させ、レーザ媒質の圧力の変動を打ち消す。   In Patent Document 1, a pressure fluctuation of a gas that is a laser medium is detected by a pressure sensor provided in a gas supply duct, and is input to a feedback control unit as a detection signal. The feedback control unit inverts the phase of the detection signal. Then, the waveform signal is subjected to frequency analysis by fast Fourier transform (FFT) on the detection signal whose phase is inverted in the waveform generator. The waveform signal is amplified and then input to the vibrator. The vibrator generates a pressure fluctuation in the opposite phase with the same amplitude as the pressure fluctuation detected by the pressure sensor according to the inputted waveform signal after amplification, and cancels the fluctuation in the pressure of the laser medium.

しかし上記方法だと、振動子によって逆位相の圧力変動を正確に発生させるのが困難であるため、レーザ媒質の圧力の変動を抑えるのに限界がある。もともとエキシマレーザは、上記特許文献1に記載されているCO2レーザに比べて、出力されるレーザ光のエネルギーの変動は小さい。しかしエキシマレーザは、集光性に優れているという点が評価されて微細加工に多用されているので、CO2レーザに比べてより高いレベルの安定性が求められている。よって上記方法のように、振動子を用いてレーザ媒質の圧力の変動を打ち消す方法だと、エキシマレーザの場合、出力されるレーザ光のエネルギーの安定化を十分なレベルまで達成することが難しい。 However, according to the above method, it is difficult to accurately generate the pressure fluctuation in the opposite phase by the vibrator, and there is a limit in suppressing the pressure fluctuation of the laser medium. Originally, the excimer laser has a smaller fluctuation in the energy of the laser beam to be output than the CO 2 laser described in Patent Document 1. However, excimer lasers are evaluated for their excellent light-collecting properties and are frequently used for microfabrication. Therefore, higher levels of stability are required than CO 2 lasers. Therefore, in the case of an excimer laser, it is difficult to achieve stabilization of the energy of the output laser light to a sufficient level in the case of an excimer laser when the method of canceling the pressure fluctuation of the laser medium using the vibrator as in the above method.

レーザ光の出力が安定していないと、被処理物への処理を均一に行なうことが難しい。例えば、レーザ光の照射を用いた半導体膜の結晶化などでは、10%程度の微妙なエネルギーの変動によって結晶性に違いが生じると考えられる。   If the output of the laser beam is not stable, it is difficult to uniformly process the workpiece. For example, in crystallization of a semiconductor film using laser light irradiation, it is considered that a difference in crystallinity is caused by a subtle fluctuation in energy of about 10%.

そこで本発明者らは、パルス発振のエキシマレーザから出力されたレーザ光の一部をサンプリングして、そのエネルギーの変動を観察した。図8(A)に、時間に対するサンプリングされたレーザ光のエネルギーの値を示す。なおエキシマレーザの発振周波数は25Hzである。   Therefore, the present inventors sampled a part of the laser beam output from the pulsed excimer laser, and observed the fluctuation of the energy. FIG. 8A shows the value of the sampled laser light energy with respect to time. The oscillation frequency of the excimer laser is 25 Hz.

図8(A)に示したデータにFFTを施すことで得られたデータを、図8(B)に示す。図8(B)では、横軸は周波数、縦軸は振幅を示している。FFTを施したデータにおいて、周波数が0.24583Hzにおいて際立って高いピークが観測された。この周波数は、図8(A)において観測された、レーザ光の定周期のエネルギーの変動の周波数に相当する。   FIG. 8B shows data obtained by performing FFT on the data shown in FIG. In FIG. 8B, the horizontal axis represents frequency and the vertical axis represents amplitude. In the data subjected to FFT, a markedly high peak was observed at a frequency of 0.24583 Hz. This frequency corresponds to the frequency of fluctuation of the energy of the laser beam with a fixed period observed in FIG.

なお、図8(A)において測定開始から20secまでの期間において、測定装置のディテクターの過渡応答のため、エネルギーの変動が他に比べて大きいが、この期間のデータのカットの有無に関わらず、FFT後のデータは同じである。   Note that, in FIG. 8A, during the period from the start of measurement to 20 seconds, due to the transient response of the detector of the measuring device, the fluctuation of energy is larger than the others, but regardless of whether the data in this period is cut or not, The data after the FFT is the same.

上述したエネルギーの変動を有するレーザ光を、0.8mm/secでスキャンして半導体膜の結晶化を行なうと仮定すると、0.8/0.24583≒3.3mmの間隔で最もエネルギー密度が高いレーザ光が半導体膜に照射される計算になる。   Assuming that the semiconductor film is crystallized by scanning the laser beam having the energy fluctuation described above at 0.8 mm / sec, the energy density is highest at an interval of 0.8 / 0.24583≈3.3 mm. It is calculated that the semiconductor film is irradiated with laser light.

実際にエキシマレーザのレーザ光を照射し、結晶化を行なった半導体膜を上面からみた写真を、図9に示す。レーザ光はパルス発振のエキシマレーザを用い、発振周波数は25Hz、スキャン速度は0.8mm/secで照射を行なった。図9に示した半導体膜では、矢印で示すスキャン方向に対して垂直な方向に、結晶性の違いによって生ずる複数の横縞が視認される。この複数の横縞の間隔は3.4mmであり、上述の計算によって得られた値3.3mmとほぼ一致していることから、この横縞が、レーザ光の定周期のエネルギーの変動に起因するものであることが伺える。   FIG. 9 shows a photograph of a semiconductor film that has been crystallized by being irradiated with laser light from an excimer laser as viewed from above. As the laser light, a pulsed excimer laser was used, and the irradiation was performed at an oscillation frequency of 25 Hz and a scanning speed of 0.8 mm / sec. In the semiconductor film shown in FIG. 9, a plurality of horizontal stripes caused by the difference in crystallinity are visually recognized in the direction perpendicular to the scan direction indicated by the arrow. The interval between the plurality of horizontal stripes is 3.4 mm, which is substantially coincident with the value obtained by the above calculation of 3.3 mm. Therefore, the horizontal stripes are caused by fluctuations in the energy of the laser beam at a fixed period. I can hear that.

さらに図10に、結晶化後の半導体膜を上面からみた写真と、パルス発振のエキシマレーザから出力されたレーザ光の一部をサンプリングして、そのエネルギーの値を15階調の濃淡で表現できるように示した図とを、並べて示す。なお、図10におけるレーザ光の発振周波数は30Hz、スキャン速度は1.0mm/secであり、スキャン方向は矢印で示す通りである。   Further, in FIG. 10, a photograph of the semiconductor film after crystallization viewed from the top and a part of the laser beam output from the pulsed excimer laser can be sampled, and the energy value can be expressed in 15 gradations. The figures shown as above are shown side by side. In FIG. 10, the oscillation frequency of the laser light is 30 Hz, the scanning speed is 1.0 mm / sec, and the scanning direction is as indicated by an arrow.

図10から分かるように、結晶化後の半導体膜に、スキャン方向と垂直の方向において、結晶性の違いによって生ずる複数の横縞が生じている。また、サンプリングされたレーザ光の定周期のエネルギーの変動に起因する複数の横縞が、エネルギーの強弱を示す濃淡によって形成されている。そしてこれらの2つの横縞は、間隔が一致しており、したがって、半導体膜において観測された、結晶性の違いによって生ずる複数の横縞が、レーザ光の定周期のエネルギーの変動に起因するものであることが、図10からも伺える。   As can be seen from FIG. 10, the semiconductor film after crystallization has a plurality of horizontal stripes caused by the difference in crystallinity in the direction perpendicular to the scanning direction. In addition, a plurality of horizontal stripes resulting from fluctuations in the periodic energy of the sampled laser light are formed by shading indicating the strength of the energy. These two horizontal stripes have the same interval. Therefore, a plurality of horizontal stripes that are observed in the semiconductor film due to the difference in crystallinity are caused by fluctuations in the energy of the laser light at a constant period. This can also be seen from FIG.

このような結晶性にばらつきがある半導体膜を用いて薄膜トランジスタ(TFT)を作製すると、そのオン電流が、半導体膜の場所によってばらついてしまう。そして、該TFTを発光素子への電流を制御するトランジスタとして用いている発光装置では、輝度の高い領域と低い領域が縞状に視認されるなどの問題が生じる。   When a thin film transistor (TFT) is manufactured using a semiconductor film with such a variation in crystallinity, the on-current varies depending on the location of the semiconductor film. In a light emitting device using the TFT as a transistor for controlling a current to the light emitting element, there is a problem that a high luminance region and a low luminance region are visually recognized as stripes.

図11に、レーザ光による結晶化後の半導体膜の上面の写真と、該半導体膜を用いた発光装置に全白を表示させている状態の上面の写真とを示す。具体的に図11に示した発光装置は、結晶化後の半導体膜を用いて形成されたTFTと、該TFTにより供給される電流が制御されている発光素子とを有する画素が、画素部に複数設けられている。なお発光素子は、電場を加えることで発生するルミネッセンス(Electroluminescence)が得られる電界発光材料を用いている。   FIG. 11 shows a photograph of the upper surface of a semiconductor film after crystallization by laser light and a photograph of the upper surface in a state where all white is displayed on a light emitting device using the semiconductor film. Specifically, in the light-emitting device illustrated in FIG. 11, a pixel including a TFT formed using a crystallized semiconductor film and a light-emitting element in which a current supplied by the TFT is controlled is provided in the pixel portion. A plurality are provided. Note that the light emitting element uses an electroluminescent material capable of obtaining luminescence generated by applying an electric field.

図11では、結晶化後の半導体膜2000と、該半導体膜の対応する位置に、発光装置の画素部一部2001、2002、2003を、重ねて示す。なお、発光装置の画素部一部2001、2002、2003は、互いに表示する階調が異なっている。   In FIG. 11, the crystallized semiconductor film 2000 and pixel portions 2001, 2002, and 2003 of the light-emitting device are overlapped at corresponding positions of the semiconductor film. Note that the pixel portions 2001, 2002, and 2003 of the light emitting device have different gradations for display.

図11に示すように、発光装置の画素部の一部2002、2003では視認されにくいが、画素部の一部2001において横縞が視認されている。そしてこの横縞は、半導体膜の横縞と一致しており、レーザ光のエネルギーのばらつきが原因となり、発光装置の表示に横縞が表示されているのが確認できる。   As shown in FIG. 11, horizontal stripes are visually recognized in a part 2001 of the pixel portion, although it is difficult to visually recognize the parts 2002 and 2003 of the pixel portion of the light emitting device. The horizontal stripes coincide with the horizontal stripes of the semiconductor film, and it can be confirmed that the horizontal stripes are displayed on the display of the light emitting device due to the variation in the energy of the laser light.

本発明は上述した問題に鑑み、レーザ光を用いた被処理物への処理を均一に行なうことができるレーザ装置、またはレーザ照射方法の提供を課題とする。   In view of the above-described problems, an object of the present invention is to provide a laser device or a laser irradiation method capable of uniformly processing an object to be processed using laser light.

本発明者らは、発振器から出力されたレーザ光のスキャン速度を制御することで、従来の発振器内における媒質の圧力や流量の変動を抑える方法よりも、被処理物への処理を均一に行なうことができるのではないかと考えた。   The present inventors control the scanning speed of the laser beam output from the oscillator to perform the processing on the workpiece more uniformly than the conventional method of suppressing fluctuations in the pressure and flow rate of the medium in the oscillator. I thought I could do it.

本発明は、発振器から出力されたレーザ光の一部をサンプリングして該レーザ光のエネルギーの変動を把握する。そして把握されたエネルギーの変動のデータを用いて、レーザ光が単位時間あたりに被処理物に照射されるエネルギーの総和が一定に近づくように、ステージの移動速度を制御する。   In the present invention, a part of the laser beam outputted from the oscillator is sampled to grasp the fluctuation of the energy of the laser beam. Then, using the obtained energy fluctuation data, the moving speed of the stage is controlled so that the sum of the energy of the laser beam applied to the object to be processed per unit time approaches a constant value.

具体的に本発明のレーザ装置が有する補正手段は、
(イ) 発振器から発振されるレーザ光の一部をサンプリングするための手段(光学系)
(ロ) 光学系によりサンプリングされた一部のレーザ光を用いて、レーザ光のエネルギーの変動をデータとして含む電気信号を生成する手段(センサ)
(ハ) 前記電気信号に信号処理を施すことで、レーザ光のエネルギーの変動の状態を把握し、レーザ光の走査方向に対し逆の方向へのステージの移動における速度が、前記レーザ光のエネルギーの変動と同じ位相で変化するように、ステージドライバを制御する手段(信号処理部)
を有している。
Specifically, the correction means possessed by the laser device of the present invention is:
(B) Means for sampling a part of the laser light emitted from the oscillator (optical system)
(B) Means (sensor) for generating an electrical signal including, as data, fluctuations in the energy of the laser beam using a part of the laser beam sampled by the optical system
(C) By performing signal processing on the electrical signal, the state of fluctuation of the laser beam energy is grasped, and the speed of movement of the stage in the direction opposite to the scanning direction of the laser beam is determined by the energy of the laser beam. Means to control the stage driver so that it changes at the same phase as the fluctuation of the signal (signal processing unit)
have.

なお、上記手段に加えて、(ニ) 被処理物を載置する手段(ステージ)または(ホ) ステージの位置を制御する手段(ステージドライバ)を本発明の構成に含めてもよい。   In addition to the above means, (d) means for placing a workpiece (stage) or (e) means for controlling the position of the stage (stage driver) may be included in the configuration of the present invention.

レーザ光のスキャン速度の制御は精密に行なうことが可能であり、従来の振動子を用いた方法よりも、被処理物への処理をより均一に行なうことができる。   The scanning speed of the laser beam can be precisely controlled, and the processing of the object to be processed can be performed more uniformly than the conventional method using the vibrator.

また上記レーザ装置を半導体膜の結晶化に用いることで、半導体膜の結晶性をより均一にすることができる。なお本発明の半導体装置の製造方法は、集積回路や半導体表示装置の作製方法に用いることができる。特に、液晶表示装置、有機発光素子に代表される発光素子を各画素に備えた発光装置、DMD(Digital Micromirror Device)、PDP(Plasma Display Panel)、FED(Field Emission Display)等の半導体表示装置の画素部に設けられたトランジスタ等の半導体素子に用いた場合、画素部において照射されたレーザ光のエネルギーの分布に起因する横縞が、視認されるのを抑えることができる。   Further, by using the laser device for crystallization of a semiconductor film, the crystallinity of the semiconductor film can be made more uniform. Note that the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention can be used for a method for manufacturing an integrated circuit or a semiconductor display device. In particular, liquid crystal display devices, light-emitting devices including light-emitting elements typified by organic light-emitting elements in each pixel, semiconductor display devices such as DMD (Digital Micromirror Device), PDP (Plasma Display Panel), and FED (Field Emission Display). When used for a semiconductor element such as a transistor provided in the pixel portion, it is possible to suppress the horizontal stripes due to the energy distribution of the laser light irradiated in the pixel portion from being visually recognized.

なお本発明はエキシマレーザやCO2レーザだけではなく、他のガスレーザにも適用することができ、さらにガスレーザだけではなく固体レーザにも適用することができる。 The present invention can be applied not only to excimer lasers and CO 2 lasers but also to other gas lasers, and can be applied not only to gas lasers but also to solid-state lasers.

本発明は、レーザ光のスキャン速度を制御することで、従来の振動子を用いた方法よりも、被処理物への処理をより均一に行なうことができる。   In the present invention, by controlling the scanning speed of the laser beam, it is possible to perform the processing on the object to be processed more uniformly than the conventional method using the vibrator.

本実施の形態では、本発明のレーザ装置が有する、スキャン速度を制御する手段を用いた補正手段の構成について説明する。図1に、本実施の形態の補正手段101のブロック図を示す。図1に示す補正手段101は、光学系102、センサ103、信号処理部104、ステージドライバ105を有している。   In the present embodiment, the configuration of the correction means using the means for controlling the scan speed of the laser apparatus of the present invention will be described. FIG. 1 shows a block diagram of the correction means 101 of the present embodiment. A correction unit 101 illustrated in FIG. 1 includes an optical system 102, a sensor 103, a signal processing unit 104, and a stage driver 105.

発振器100から発振されたレーザ光は、その一部がサンプリングされてセンサ103に入射するように、光学系102によって光路が制御される。それ以外のレーザ光は、補正手段101に設けられた光学系102とは別個の光学系107に入射する。光学系107は、ステージ106上の被処理物における、レーザ光のビームスポットの形状を加工する手段として用いられる。以下、この2つの光学系を区別するために、補正手段101に設けられた光学系102を第1の光学系と呼び、レーザ光のビームスポットの形状を加工する手段として用いられる光学系107を第2の光学系と呼ぶ。   The optical path is controlled by the optical system 102 so that a part of the laser light oscillated from the oscillator 100 is sampled and incident on the sensor 103. Other laser beams are incident on an optical system 107 separate from the optical system 102 provided in the correction unit 101. The optical system 107 is used as means for processing the shape of the beam spot of the laser beam on the object to be processed on the stage 106. Hereinafter, in order to distinguish between the two optical systems, the optical system 102 provided in the correcting unit 101 is referred to as a first optical system, and the optical system 107 used as a unit for processing the shape of the laser light beam spot is referred to as the first optical system. This is called a second optical system.

センサ103では、入射した一部のレーザ光を電気信号に変換する。センサ103は、レーザ光のエネルギーの変動をデータとして有する電気信号を生成することができるならば、どのような光電変換素子を用いても良い。例えば、フォトダイオード、フォトトランジスタ、CCD(charge coupled device)等を用いることができる。   The sensor 103 converts part of the incident laser light into an electrical signal. As the sensor 103, any photoelectric conversion element may be used as long as the sensor 103 can generate an electric signal having the fluctuation of energy of laser light as data. For example, a photodiode, a phototransistor, a CCD (charge coupled device), or the like can be used.

図2に、サンプリングされたレーザ光の、エネルギーの変動をグラフに示す。パルス発振のエキシマレーザを用いており、横軸は時間(sec)を示し、縦軸は、全測定のエネルギーの平均値に対する、各測定点におけるエネルギーの相対的な比率(%)を示している。   FIG. 2 is a graph showing energy fluctuations of sampled laser light. A pulsed excimer laser is used, the horizontal axis indicates time (sec), and the vertical axis indicates the relative ratio (%) of energy at each measurement point to the average value of the energy of all measurements. .

レーザ光の発振周波数は、図2(A)が10Hz、図2(B)が20Hz、図2(C)が30Hz、図2(D)が40Hz、図2(E)が50Hzである。   2A is 10 Hz, FIG. 2B is 20 Hz, FIG. 2C is 30 Hz, FIG. 2D is 40 Hz, and FIG. 2E is 50 Hz.

信号処理部104において、入力された電気信号の信号処理が行なわれ、レーザ光が有するエネルギーの変動のうち、定周期の変動の解析が行なわれる。信号処理は、高速フーリエ変換に限らず様々な信号処理を用いることができる。最低限必要なのは、レーザ光のエネルギーの変動のうち、定周期の変動の周波数と、振幅である。ここでは高速フーリエ変換を用いて信号処理を行った場合について説明する。   In the signal processing unit 104, signal processing of the input electric signal is performed, and the fluctuation of the fixed period is analyzed among the fluctuations of the energy of the laser beam. The signal processing is not limited to the fast Fourier transform, and various signal processing can be used. Among the fluctuations in the energy of the laser beam, the minimum required are the frequency and amplitude of fluctuations in a fixed period. Here, a case where signal processing is performed using fast Fourier transform will be described.

高速フーリエ変換は、WaveMetrics,Inc.製の計算プログラムソフトウェアIGOR Proを用いて、以下の数1に示す式に従い行なった。   The fast Fourier transform was performed according to the equation shown in Equation 1 below using the calculation program software IGOR Pro manufactured by WaveMetrics, Inc.

高速フーリエ変換による周波数分析が行なわれると、最もピークの高い周波数とそのピークの高さを得ることができる。該周波数は、レーザ光が有するエネルギーの変動のうち、定周期の変動(定周期変動)に対応している。以下、該周波数を定周期周波数と呼ぶ。またそのピークの相対的な高さは、定周期変動の振幅に対応している。   When frequency analysis is performed by fast Fourier transform, the highest peak frequency and the peak height can be obtained. The frequency corresponds to a constant period fluctuation (constant period fluctuation) among fluctuations in energy of the laser beam. Hereinafter, the frequency is referred to as a fixed frequency. The relative height of the peak corresponds to the amplitude of the periodic fluctuation.

図3に、図2に示したデータに高速フーリエ変換を施した後のデータを示す。図3(A)は図2(A)に、図3(B)は図2(B)に、図3(C)は図2(C)に、図3(D)は図2(D)に、図3(E)は図2(E)に、それぞれ対応している。横軸は周波数(Hz)を示し、縦軸は振幅を示している。   FIG. 3 shows the data after performing fast Fourier transform on the data shown in FIG. 3A is FIG. 2A, FIG. 3B is FIG. 2B, FIG. 3C is FIG. 2C, and FIG. 3D is FIG. FIG. 3E corresponds to FIG. 2E, respectively. The horizontal axis represents frequency (Hz), and the vertical axis represents amplitude.

図3(A)〜図3(E)のそれぞれのグラフにおいて、1つだけ最も高いピークが観測されている。具体的に図3(A)では4.78Hz、図3(B)では4.78Hz、図3(C)では5.2275Hz、図3(D)では15.21Hz、図3(E)では24.8Hzにおいて最も高いピークが観測されている。該ピークの周波数が定周期周波数に相当する。   In each of the graphs of FIGS. 3A to 3E, only one highest peak is observed. Specifically, it is 4.78 Hz in FIG. 3A, 4.78 Hz in FIG. 3B, 5.2275 Hz in FIG. 3C, 15.21 Hz in FIG. 3D, and 24 in FIG. The highest peak is observed at .8 Hz. The frequency of the peak corresponds to a fixed frequency.

そして、定周期周波数を情報として含む電気信号は、信号処理部104に入力される。信号処理部104では、前記算出された定周期周波数を用い、一方向(具体的には、レーザ光の走査方向に対し逆の方向)への前記ステージの移動における速度が、レーザ光が有する定周期変動と、同じ周波数で、なおかつ同じ位相で変化するように、ステージドライバ105を制御してステージ106を移動させる。   Then, an electrical signal including the fixed frequency as information is input to the signal processing unit 104. In the signal processing unit 104, the calculated constant periodic frequency is used, and the speed at which the stage moves in one direction (specifically, the direction opposite to the scanning direction of the laser beam) is constant. The stage driver 105 is controlled to move the stage 106 so as to change at the same frequency and the same phase as the period variation.

図4(A)に、高速フーリエ変換から算出された、レーザ光のエネルギーの定周期変動の波形を示す。定周期周波数を1/Tとすると、定周期変動の周期はTで表される。Aはレーザ光の、定周期変動の振幅を表している。図4(A)に示した定周期変動の波形から生成される、ステージの速度の変動の波形を、図4(B)に示す。一方向におけるステージの速度の変動の波形は、定周期変動の波形と同じ周期Tを有しており、その位相は一致している。なおBはステージの速度の振幅を示している。   FIG. 4A shows a waveform of the periodic fluctuation of the energy of the laser light calculated from the fast Fourier transform. If the periodic frequency is 1 / T, the periodic fluctuation period is represented by T. A represents the amplitude of the periodic fluctuation of the laser beam. FIG. 4B shows a waveform of the stage speed fluctuation generated from the waveform of the fixed period fluctuation shown in FIG. The waveform of the stage speed fluctuation in one direction has the same period T as the waveform of the fixed period fluctuation, and the phases thereof are the same. B represents the amplitude of the stage speed.

なお、信号処理部104によって定められるステージ106の速度の振幅は、単位時間あたり照射されるレーザ光のエネルギーの総和がより一定になるように、設定することが最も望ましい。ステージの速度の振幅の調整は、FFTによって得られたレーザ光のピーク強度と、センサ103に入射したレーザ光と光学系107に入射した残りのレーザ光のエネルギーの比率を用いて行なうことが可能である。   The amplitude of the speed of the stage 106 determined by the signal processing unit 104 is most desirably set so that the total energy of the laser light irradiated per unit time becomes more constant. The amplitude of the stage speed can be adjusted using the peak intensity of the laser beam obtained by the FFT and the ratio of the laser beam incident on the sensor 103 and the energy of the remaining laser beam incident on the optical system 107. It is.

次に、レーザ光の変動の位相とステージの速度の位相との合わせ方について説明する。位相の調整方法は様々である。本実施の形態では、発振器におけるレーザ光の発振と同期した信号を基準として、ステージ106の速度の位相と、補正前のレーザ光のエネルギーの位相とを合わせるようにしても良い。具体的には、補正前のレーザ光の変動との位相差、及び周波数が予め分かっている信号(基準信号)と、補正前のレーザ光の定周期周波数とから、その位相差を算出し、位相を合わせることができる。   Next, how to adjust the phase of the fluctuation of the laser beam and the phase of the stage speed will be described. There are various methods for adjusting the phase. In this embodiment, the phase of the speed of the stage 106 and the phase of the energy of the laser light before correction may be matched with a signal synchronized with the oscillation of the laser light in the oscillator. Specifically, the phase difference from the fluctuation of the laser beam before correction and the signal (reference signal) whose frequency is known in advance and the constant frequency of the laser beam before correction are calculated, The phase can be adjusted.

図5(A)に、レーザ光の変動の位相とステージの速度の位相の位相差が理想的である場合の、補正前のレーザ光の波形を破線で、補正後のレーザ光の波形を実線で示す。ただし図5(A)では、定周期変動の波形を分かり易くするために、発振周波数以下において生じる変動を含んでいない波形を示す。図5(A)において、補正前のレーザ光の波形と補正後のレーザ光の波形とが、同じ位相を有している。よって、速度の変動の位相は、補正前のレーザ光の定周期変動の位相と丁度一致するように設定されていると考えられる。そして、補正後のレーザ光の振幅A’がより小さくなるように、速度の振幅を調整することで、補正後のレーザ光のエネルギーの安定性をより高めることができる。   In FIG. 5A, when the phase difference between the phase of the fluctuation of the laser beam and the phase of the stage speed is ideal, the waveform of the laser beam before correction is a broken line, and the waveform of the laser beam after correction is a solid line It shows with. However, FIG. 5A shows a waveform that does not include fluctuations that occur below the oscillation frequency in order to make it easier to understand the waveform of the periodic fluctuations. In FIG. 5A, the waveform of the laser beam before correction and the waveform of the laser beam after correction have the same phase. Therefore, it is considered that the phase of the speed fluctuation is set to exactly match the phase of the fixed period fluctuation of the laser light before correction. Then, the stability of the energy of the corrected laser beam can be further improved by adjusting the velocity amplitude so that the corrected amplitude A ′ of the laser beam becomes smaller.

次に図5(B)に、速度の位相が一致していない場合の、補正前のレーザ光の波形を破線で、補正後のレーザ光の波形を実線で示す。ただし図5(A)と同様に、図5(B)でも、定周期変動の波形を分かり易くするために、発振周波数以下において生じる変動を含んでいない波形を示す。図5(B)において、補正前のレーザ光の波形と補正後のレーザ光の波形とが、同じ位相を有していない。よって、速度の変動の位相と、補正前のレーザ光の定周期変動の位相とが一致していないことが予測される。この場合、信号処理部において速度の位相の補正を別途行なうことで、補正後のレーザ光の定周期変動を抑える。   Next, in FIG. 5B, the waveform of the laser beam before correction when the speed phases do not match is indicated by a broken line, and the waveform of the laser beam after correction is indicated by a solid line. However, similarly to FIG. 5 (A), FIG. 5 (B) also shows a waveform that does not include fluctuations occurring below the oscillation frequency in order to make the periodic fluctuation waveform easy to understand. In FIG. 5B, the waveform of the laser beam before correction and the waveform of the laser beam after correction do not have the same phase. Therefore, it is predicted that the phase of the speed fluctuation does not match the phase of the fixed period fluctuation of the laser light before correction. In this case, the signal processor corrects the velocity phase separately, thereby suppressing the fixed period fluctuation of the corrected laser beam.

なお、図12(A)に示すように、矢印で示した走査方向に対し垂直な方向において、ビームスポット1101の幅Wbが被処理物1102の幅Wsよりも長い場合、走査方向におけるレーザ光のスキャンを1回で済ませることができる。また、図12(B)に示すように、矢印で示した走査方向に対し垂直な方向において、ビームスポット1101の幅Wbが被処理物1102の幅Wsよりも短い場合、走査方向におけるレーザ光のスキャンを複数回に分けて行なう。いずれの場合においても、各スキャンにおけるステージの速度を、レーザ光の定周期変動と同じ位相で変動するように制御する。   As shown in FIG. 12A, when the width Wb of the beam spot 1101 is longer than the width Ws of the workpiece 1102 in the direction perpendicular to the scanning direction indicated by the arrow, the laser beam in the scanning direction A single scan can be done. As shown in FIG. 12B, when the width Wb of the beam spot 1101 is shorter than the width Ws of the workpiece 1102 in the direction perpendicular to the scanning direction indicated by the arrow, the laser beam in the scanning direction Scan multiple times. In either case, the stage speed in each scan is controlled so as to fluctuate in the same phase as the constant period fluctuation of the laser beam.

上記構成により、単位時間あたりに、第2の光学系からステージ106に載置された被処理物に照射されるレーザ光のエネルギーの総和を、一定に近づけることができる。よって、被処理物への処理をより均一に行なうことができる。   With the above-described configuration, the total energy of the laser light emitted from the second optical system to the object to be processed placed on the stage 106 per unit time can be made close to a constant value. Therefore, it is possible to more uniformly process the object to be processed.

なお、上記補正手段に、信号処理部で定められたステージ106の速度の変動の周波数及び振幅に関する情報をメモリ等に記憶しておき、次回改めてステージ106の速度の変動の周波数及び振幅を調整する手間を省くようにしても良い。   The correction means stores information on the frequency and amplitude of the speed fluctuation of the stage 106 determined by the signal processing unit in a memory or the like, and adjusts the frequency and amplitude of the speed fluctuation of the stage 106 again next time. You may make it save time and effort.

なおレーザ光のスキャンの方法は、被処理物を固定してレーザ光の照射位置を移動させる照射系移動型と、レーザ光の照射位置は固定して被処理物を移動させる被処理物移動型と、上記2つの方法を組み合わせた方法とがある。   The laser beam scanning method includes an irradiation system moving type that fixes the object to be processed and moves the irradiation position of the laser light, and an object movement type that moves the object to be processed while fixing the irradiation position of the laser light. And a combination of the above two methods.

上述の補正手段は、被処理物移動型のレーザ装置に用いるものであるが、本発明はこれに限定されない。照射系移動型のレーザ装置や、被処理物移動型と照射系移動型を組み合わせたレーザ装置にも用いることができる。   The correction means described above is used for a workpiece moving type laser apparatus, but the present invention is not limited to this. The present invention can also be used for an irradiation system moving laser device or a laser device combining a workpiece moving type and an irradiation system moving type.

照射系移動型のレーザ装置の場合、照射位置の移動する速度を、レーザ光のエネルギーの変動に対して同じ位相で変化するように制御する。つまりいずれの方法を用いた場合でも、本発明では、該被処理物に対するビームスポットの、走査方向における相対的な移動速度を、レーザ光のエネルギーの変動に対して同じ位相で変化するように制御すれば良い。   In the case of an irradiation system moving type laser device, the moving speed of the irradiation position is controlled so as to change in the same phase with respect to fluctuations in the energy of the laser beam. That is, regardless of which method is used, in the present invention, the relative movement speed of the beam spot with respect to the object to be processed is controlled so as to change in the same phase with respect to the fluctuation of the laser beam energy. Just do it.

また、周期性のないエネルギーの変動であっても、モニターした結果を即レーザ光にフィードバックできるような応答速度で、レーザ光のビームスポットの被処理物に対する相対的な速度を制御できるのであれば、その変動を抑えることができる。   Moreover, even if the fluctuation of energy has no periodicity, it is possible to control the relative speed of the laser beam spot with respect to the object to be processed at a response speed that allows the monitored result to be immediately fed back to the laser beam. , The fluctuation can be suppressed.

レーザ光のエネルギーの定周期変動は、発振器の発振周波数によって異なる。本実施例では、エキシマレーザの発振器から発せられるレーザ光の発振周波数と、定周期変動の周波数の関係について説明する。   The periodic fluctuation of the laser beam energy varies depending on the oscillation frequency of the oscillator. In the present embodiment, the relationship between the oscillation frequency of laser light emitted from an excimer laser oscillator and the frequency of periodic fluctuation will be described.

図6に、レーザ光の発振周波数(Hz)と、フーリエ変換によって得られる最も高いピークの周波数(Hz)の関係を示す。横軸が発振周波数(Hz)であり、縦軸がフーリエ変換後のピーク位置(Hz)を示している。なお各測定は測定した日にちが異なっているが、発振周波数以外の測定条件は同じである。   FIG. 6 shows the relationship between the oscillation frequency (Hz) of the laser light and the highest peak frequency (Hz) obtained by Fourier transform. The horizontal axis represents the oscillation frequency (Hz), and the vertical axis represents the peak position (Hz) after Fourier transform. Each measurement has a different date, but the measurement conditions other than the oscillation frequency are the same.

フーリエ変換によって得られる最も高いピークの周波数は、レーザ光のエネルギーの定周期変動の周波数を意味している。定周期変動の周波数は、段階的に増減を繰り返している。具体的には、定周期変動の周波数は、発振周波数が約5Hz、12Hz、25Hzのときに極小値を有し、約3Hz、10Hz、17Hzのときに極大値を有している。そして、発振周波数が約25Hzを超えた後は、増加し続けている。   The highest peak frequency obtained by the Fourier transform means the frequency of the periodic fluctuation of the energy of the laser beam. The frequency of the periodic fluctuation is repeatedly increased and decreased in stages. Specifically, the frequency of the periodic fluctuation has a minimum value when the oscillation frequency is about 5 Hz, 12 Hz, and 25 Hz, and has a maximum value when the oscillation frequency is about 3 Hz, 10 Hz, and 17 Hz. And after the oscillation frequency exceeds about 25 Hz, it continues to increase.

図6に示したように、用いるレーザ光の発振周波数と定周期変動の周波数との関係を予め調べることで、実際に被処理物へのレーザ光の照射を行なう際に最適な条件を模索するのに役立てることができる。例えば、定周期変動の周波数が高くなる条件を選ぶことで、定周期変動によって発生する半導体膜の横縞の間隔を視認されない程度に短くすることができる。また逆に、定周期変動の周波数が低くなる条件を選ぶことで、定周期変動によって発生する半導体膜の横縞の間隔を長くし、照射領域内に横縞が現れないようにすることも可能である。   As shown in FIG. 6, by searching in advance the relationship between the oscillation frequency of the laser beam to be used and the frequency of the periodic fluctuation, the optimum condition for actually irradiating the workpiece with the laser beam is sought. Can help. For example, by selecting a condition for increasing the frequency of the periodic fluctuation, the interval between the horizontal stripes of the semiconductor film generated by the periodic fluctuation can be shortened to the extent that it cannot be visually recognized. Conversely, by selecting a condition that the frequency of the periodic fluctuation is low, it is possible to increase the interval between the horizontal stripes of the semiconductor film generated by the periodic fluctuation so that the horizontal stripes do not appear in the irradiation region. .

図6のデータをもとに、半導体膜の結晶化に用いる標準的なレーザ光の照射条件(発振周波数が30Hz、スキャン速度1.0mm/sec)のときと同じショット数(約13ショット)が得られるようにレーザ光を照射したときの、各発振周波数において生じると予測される横縞の間隔を計算する。具体的には、以下の数2に示す式から計算する。   Based on the data in FIG. 6, the same number of shots (about 13 shots) as the standard laser light irradiation conditions (oscillation frequency 30 Hz, scan speed 1.0 mm / sec) used for crystallization of the semiconductor film are obtained. The distance between the horizontal stripes that is expected to occur at each oscillation frequency when the laser beam is irradiated is calculated so as to be obtained. Specifically, the calculation is performed from the following equation (2).

d(ω):横縞の間隔周期
ω:発振周波数
ω0:標準的な照射条件における発振周波数(=30Hz)
ν0:標準的な照射条件における基板スキャン速度(=1.0mm/sec)
T(ω):定周期変動の周波数
d (ω): Spacing period of horizontal stripes
ω: oscillation frequency ω 0 : oscillation frequency under standard irradiation conditions (= 30 Hz)
ν 0 : substrate scanning speed under standard irradiation conditions (= 1.0 mm / sec)
T (ω): Frequency of periodic fluctuation

数2に示す式から計算された、発振周波数に対する横縞の周期の関係を図13に示す。発振周波数ω=25Hzに特徴的なピークが現れ、25Hzでの横縞は約3.9mm間隔であると予測された。それ以外の発振周波数では、約60〜約500μm間隔となった。なお、25Hzにおける基板スキャン速度の想定値は、ショット数を標準条件(30Hz、1.0mm/sec)に合わせこむと、0.833mm/secとなる。   FIG. 13 shows the relationship between the horizontal fringe period and the oscillation frequency calculated from the equation shown in Equation (2). A characteristic peak appeared at the oscillation frequency ω = 25 Hz, and the horizontal stripes at 25 Hz were predicted to be about 3.9 mm apart. At other oscillation frequencies, the intervals were about 60 to about 500 μm. The assumed value of the substrate scanning speed at 25 Hz is 0.833 mm / sec when the number of shots is adjusted to the standard condition (30 Hz, 1.0 mm / sec).

本実施例では、実施の形態に示した本発明のレーザ装置の一実施例について説明する。   In this example, an example of the laser device of the present invention described in the embodiment mode will be described.

図7に本実施例のレーザ装置の構成を示す。発振器1500から発振されたレーザ光は、光学系1502においてその一部がサンプリングされる。サンプリングされたレーザ光はセンサ1503に入射する。   FIG. 7 shows the configuration of the laser apparatus of this embodiment. A part of the laser light oscillated from the oscillator 1500 is sampled in the optical system 1502. The sampled laser light is incident on the sensor 1503.

一方、サンプリングされたレーザ光以外の残りのレーザ光は、ビームエキスパンダー1504に入射する。なお本実施例では、発振器1500とビームエキスパンダー1504の間の光路中に、レーザ光を遮るシャッター1505が設けられているが、必ずしも設ける必要はない。   On the other hand, the remaining laser light other than the sampled laser light is incident on the beam expander 1504. In this embodiment, a shutter 1505 for blocking laser light is provided in the optical path between the oscillator 1500 and the beam expander 1504, but it is not always necessary to provide it.

そして、ビームエキスパンダー1504によって、入射してきたレーザ光の広がりを抑え、なおかつ、ビームスポットの大きさを調整することができる。   The beam expander 1504 can suppress the spread of the incident laser light and can adjust the size of the beam spot.

ビームエキスパンダー1504から出射したレーザ光は、ビームホモジナイザー1506において、ビームスポットの形状が矩形状、楕円状または線状になるように集光される。そして、該集光されたレーザ光は、ミラー1507において反射し、レンズ1508に入射する。入射したレーザ光はレンズ1508によって再び集光され、半導体膜が成膜された基板1509に照射される。本実施例ではレンズ1508としてシリンドリカルレンズを用いた。   The laser light emitted from the beam expander 1504 is condensed by the beam homogenizer 1506 so that the shape of the beam spot is rectangular, elliptical, or linear. The condensed laser light is reflected by the mirror 1507 and enters the lens 1508. The incident laser light is condensed again by the lens 1508 and irradiated to the substrate 1509 on which the semiconductor film is formed. In this embodiment, a cylindrical lens is used as the lens 1508.

基板1509はステージ1511上に載置されており、該ステージ1511は3つの位置制御手段(ドライバ)1512〜1514によってその位置が制御されている。具体的には、φ方向位置制御手段1512により、水平面内においてステージ1511を回転させることができる。また、X方向位置制御手段1513により、水平面内においてステージ1511をX方向に移動させることができる。また、Y方向位置制御手段1514により、水平面内においてステージ1511をY方向に移動させることができる。各位置制御手段の動作は、中央処理装置1510が有するステージドライバ1515において制御されている。   The substrate 1509 is placed on a stage 1511, and the position of the stage 1511 is controlled by three position control means (drivers) 1512 to 1514. Specifically, the stage 1511 can be rotated in the horizontal plane by the φ direction position control means 1512. Further, the stage 1511 can be moved in the X direction in the horizontal plane by the X direction position control means 1513. Further, the stage 1511 can be moved in the Y direction in the horizontal plane by the Y direction position control means 1514. The operation of each position control means is controlled by a stage driver 1515 included in the central processing unit 1510.

上述した3つの位置制御手段の動作を制御することで、基板1509においてレーザ光が照射される位置を制御することができる。   By controlling the operation of the above-described three position control means, the position of the substrate 1509 irradiated with the laser light can be controlled.

一方、センサ1503では、サンプリングされたレーザ光を電気信号に変換し、中央処理装置1510が有する信号処理部1516に入力する。該電気信号は、レーザ光のエネルギーの変動の状態をデータとして有している。そして、信号処理部1516における信号処理によって該データの解析が行なわれ、レーザ光のエネルギーの変動の状態が把握される。   On the other hand, the sensor 1503 converts the sampled laser light into an electrical signal and inputs the electrical signal to a signal processing unit 1516 included in the central processing unit 1510. The electrical signal has the state of fluctuation of the laser beam energy as data. Then, the data is analyzed by the signal processing in the signal processing unit 1516, and the fluctuation state of the energy of the laser light is grasped.

また発振器1500から、レーザ光の発信に同期した基準信号が信号処理部1516に入力される。信号処理部1516では、把握された変動の状態、基準信号、発振器から発振されたレーザ光のうちサンプリングされたレーザ光のエネルギーの比率等を用いて、該変動の状態と同じ位相を有する速度でステージ1511を移動させるように、ステージドライバ1515を用いて制御する。   A reference signal synchronized with the transmission of the laser beam is input from the oscillator 1500 to the signal processing unit 1516. The signal processing unit 1516 uses the grasped fluctuation state, the reference signal, the ratio of the energy of the sampled laser light among the laser light oscillated from the oscillator, and the like at a speed having the same phase as the fluctuation state. Control is performed using a stage driver 1515 so as to move the stage 1511.

具体的には、基板1509に対するビームスポットの、走査方向における相対的な移動速度を、レーザ光のエネルギーの変動と同じ位相で変化するように、上述した3つの位置制御手段の動作を制御すれば良い。   Specifically, if the operation of the above-described three position control means is controlled so that the relative movement speed of the beam spot with respect to the substrate 1509 changes in the same phase as the fluctuation of the energy of the laser beam. good.

なお、本発明の補正手段1501には、光学系1502、センサ1503、信号処理部1516が含まれる。さらにステージドライバ1515を含んでいても良い。   The correction unit 1501 of the present invention includes an optical system 1502, a sensor 1503, and a signal processing unit 1516. Further, a stage driver 1515 may be included.

また本実施例のように、CCD等の受光素子を用いたモニター1517を設け、基板の位置を正確に把握できるようにしても良い。   Further, as in this embodiment, a monitor 1517 using a light receiving element such as a CCD may be provided so that the position of the substrate can be accurately grasped.

本実施例は、実施例1と組み合わせて実施することが可能である。   This embodiment can be implemented in combination with the first embodiment.

補正手段の構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of a correction | amendment means. 発振周波数ごとのエネルギーの実測値を示すグラフ。The graph which shows the measured value of the energy for every oscillation frequency. 発振周波数ごとのエネルギーの実測値のFFT後のデータを示すグラフ。The graph which shows the data after FFT of the measured value of the energy for every oscillation frequency. エネルギーの定周期変動と、ステージの移動の速度の変動を示す図。The figure which shows the fixed period fluctuation | variation of energy, and the fluctuation | variation of the moving speed of a stage. ステージの移動の速度の変動を示す図。The figure which shows the fluctuation | variation of the speed of movement of a stage. 発振周波数と、フーリエ変換後の周波数のピーク位置の関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between an oscillation frequency and the peak position of the frequency after a Fourier transform. 本発明のレーザ装置の構成を示す図。The figure which shows the structure of the laser apparatus of this invention. 時間に対するレーザ光のエネルギーの値と、FFT後のデータ。The laser beam energy value with respect to time and the data after FFT. エキシマレーザのレーザ光を照射し、結晶化を行なった半導体膜を上面からみた写真。A top view of a crystallized semiconductor film irradiated with excimer laser light. 結晶化後の半導体膜を上面からみた写真と、レーザ光のエネルギーの値を濃淡で示した図。The photograph which looked at the semiconductor film after crystallizing from the upper surface, and the figure which showed the value of the energy of a laser beam with light and shade. 結晶化後の半導体膜を上面からみた写真と、該半導体膜を用いて形成された発光装置の画素部の写真。The photograph which looked at the semiconductor film after crystallization from the upper surface, and the photograph of the pixel part of the light-emitting device formed using this semiconductor film. レーザ光のビームスポットと被処理物の幅の関係を示す図。The figure which shows the relationship between the beam spot of a laser beam, and the width | variety of a to-be-processed object. ショット数を標準に合わせたときの、発振周波数と横縞の間隔との関係を示す図。The figure which shows the relationship between an oscillation frequency and the space | interval of a horizontal stripe when the number of shots is match | combined with the standard.

Claims (13)

レーザ光のエネルギーの変動をデータとして含む電気信号を生成する手段と、
前記電気信号に信号処理を施し、被処理物における前記レーザ光のビームスポットの、前記被処理物に対する相対的な速度を、前記変動と同じ位相でかつ同じ周波数で変化するように制御する手段と、を有することを特徴とするレーザ装置。
Means for generating an electrical signal including the fluctuation of the energy of the laser beam as data;
Performs signal processing on the electrical signal, and means for controlling to vary the beam spot of the laser beam, the relative speed with respect to the object to be processed, the same phase at and at the same frequency as the fluctuation in the object to be processed A laser device comprising:
発振器から発振されるレーザ光の一部をサンプリングする光学系と、
前記一部のレーザ光を用いて、前記レーザ光のエネルギーの変動をデータとして含む電気信号を生成する手段と、
前記電気信号に信号処理を施し、被処理物における前記レーザ光のビームスポットの、前記被処理物に対する相対的な速度を、前記変動と同じ位相でかつ同じ周波数で変化するように制御する手段と、を有することを特徴とするレーザ装置。
An optical system for sampling a part of the laser light emitted from the oscillator;
Means for generating an electrical signal including fluctuations in energy of the laser beam as data using the partial laser beam;
Performs signal processing on the electrical signal, and means for controlling to vary the beam spot of the laser beam, the relative speed with respect to the object to be processed, the same phase at and at the same frequency as the fluctuation in the object to be processed A laser device comprising:
発振器から発振されるレーザ光の一部をサンプリングする光学系と、
前記一部のレーザ光を用いて、前記レーザ光のエネルギーの変動をデータとして含む電気信号を生成する手段と、
前記電気信号に信号処理を施し、被処理物における前記レーザ光のビームスポットの、前記被処理物に対する相対的な速度を、前記変動と同じ位相でかつ同じ周波数で変化するように、前記被処理物の位置を制御する手段と、を有することを特徴とするレーザ装置。
An optical system for sampling a part of the laser light emitted from the oscillator;
Means for generating an electrical signal including fluctuations in energy of the laser beam as data using the partial laser beam;
The electric signal is subjected to signal processing, and the relative speed of the beam spot of the laser beam on the object to be processed is changed at the same phase and the same frequency as the fluctuation. And a means for controlling the position of the object.
発振器から発振されるレーザ光の一部をサンプリングする光学系と、
前記一部のレーザ光を用いて、前記レーザ光のエネルギーの変動をデータとして含む電気信号を生成する手段と、
前記電気信号に信号処理を施し、被処理物における前記レーザ光のビームスポットの、前記被処理物に対する相対的な速度を、前記変動と同じ位相でかつ同じ周波数で変化するように、前記ビームスポットの位置を制御する手段と、を有することを特徴とするレーザ装置。
An optical system for sampling a part of the laser light emitted from the oscillator;
Means for generating an electrical signal including fluctuations in energy of the laser beam as data using the partial laser beam;
Signal processing is performed on the electrical signal, and the beam spot of the laser beam on the object to be processed is changed at the same phase and at the same frequency as the fluctuation, with respect to the object to be processed. And a means for controlling the position of the laser device.
請求項1乃至4のいずれか一において、In any one of Claims 1 thru | or 4,
前記信号処理は、前記レーザ光のエネルギーの変動から定期的な周波数を決め、前記定期的な周波数をデータに基づき施されることを特徴とするレーザ装置。The laser apparatus is characterized in that the signal processing determines a periodic frequency from fluctuations in the energy of the laser light, and performs the periodic frequency based on data.
請求項5において、In claim 5,
前記定期的な周波数は、高速フーリエ変換によって得られることを特徴とするレーザ装置。The periodic frequency is obtained by a fast Fourier transform.
レーザ光のエネルギーの変動をデータとして含む電気信号を生成し、
前記電気信号に信号処理を施し、被処理物における前記レーザ光のビームスポットの、前記被処理物に対する相対的な速度を、前記変動と同じ位相でかつ同じ周波数で変化するように制御することを特徴とするレーザ照射方法。
Generate an electrical signal that contains the fluctuations in the energy of the laser light as data,
Performs signal processing on the electrical signal, the beam spot of the laser beam in the object to be processed, the relative speed with respect to the object to be treated, to control so as to change in phase a and the same frequency as the fluctuation The laser irradiation method characterized.
発振器から発振されるレーザ光の一部をサンプリングし、
前記レーザ光のエネルギーの変動をデータとして含む電気信号を生成し、
前記電気信号に信号処理を施すことで、前記レーザ光のエネルギーの変動を解析し、被処理物における前記レーザ光のビームスポットの、前記被処理物に対する相対的な速度を、前記変動と同じ位相でかつ同じ周波数で変化するように制御することを特徴とするレーザ照射方法。
Sampling a part of the laser light emitted from the oscillator,
Generating an electrical signal including the fluctuation of the energy of the laser beam as data;
By performing signal processing on the electrical signal, the fluctuation of the energy of the laser beam is analyzed, and the relative speed of the beam spot of the laser beam on the workpiece to the workpiece is the same phase as the fluctuation. And a laser irradiation method characterized in that control is performed so as to change at the same frequency.
発振器から発振されるレーザ光の一部をサンプリングし、
前記レーザ光のエネルギーの変動をデータとして含む電気信号を生成し、
前記電気信号に信号処理を施し、被処理物における前記レーザ光のビームスポットの、前記被処理物に対する相対的な速度を、前記変動と同じ位相でかつ同じ周波数で変化するように、前記被処理物の位置を制御することを特徴とするレーザ照射方法。
Sampling a part of the laser light emitted from the oscillator,
Generating an electrical signal including the fluctuation of the energy of the laser beam as data;
The electric signal is subjected to signal processing, and the relative speed of the beam spot of the laser beam on the object to be processed is changed at the same phase and the same frequency as the fluctuation. A laser irradiation method characterized by controlling the position of an object.
発振器から発振されるレーザ光の一部をサンプリングし、
前記レーザ光のエネルギーの変動をデータとして含む電気信号を生成し、
前記電気信号に信号処理を施し、被処理物における前記レーザ光のビームスポットの、前記被処理物に対する相対的な速度を、前記変動と同じ位相でかつ同じ周波数で変化するように、前記ビームスポットの位置を制御することを特徴とするレーザ照射方法。
Sampling a part of the laser light emitted from the oscillator,
Generating an electrical signal including the fluctuation of the energy of the laser beam as data;
Signal processing is performed on the electrical signal, and the beam spot of the laser beam on the object to be processed is changed at the same phase and at the same frequency as the fluctuation, with respect to the object to be processed. A laser irradiation method characterized by controlling the position of the laser beam.
請求項7乃至請求項10のいずれか一において、In any one of Claims 7 to 10,
前記信号処理は、前記レーザ光のエネルギーの変動から高速フーリエ変換によって定期的な周波数を決め、前記定期的な周波数をデータに基づき施すことを特徴とするレーザ照射方法。In the laser irradiation method, the signal processing determines a periodic frequency by fast Fourier transform from fluctuations in energy of the laser light, and applies the periodic frequency based on data.
発振器から発振されるレーザ光の一部をサンプリングし、
前記一部のレーザ光を用いて、前記レーザ光のエネルギーの変動をデータとして含む電気信号を生成し、
前記電気信号に信号処理を施し、半導体膜における前記レーザ光のビームスポットの、前記半導体膜に対する相対的な速度を、前記変動と同じ位相でかつ同じ周波数で変化するように制御し、
前記レーザ光を前記半導体膜に対して照射することを特徴とする半導体装置の作製方法。
Sampling a part of the laser light emitted from the oscillator,
Using the part of the laser light, an electrical signal including data of energy fluctuation of the laser light is generated,
Signal processing is performed on the electrical signal, and the relative speed of the beam spot of the laser beam in the semiconductor film with respect to the semiconductor film is controlled so as to change at the same phase and the same frequency as the fluctuation,
The method for manufacturing a semiconductor device comprising a benzalkonium be irradiated with the laser beam to the semiconductor film.
請求項12において、
前記電気信号に信号処理を施すことで、前記レーザ光のエネルギーの変動の周波数と、振幅と、位相とを算出し、
前記発振器から発振されるレーザ光と前記一部のレーザ光とのエネルギーの比率、及び算出された前記周波数と、前記振幅と、前記位相とを用い、半導体膜における前記レーザ光のビームスポットの前記半導体膜に対する相対的な速度前記変動と同じ位相でかつ同じ周波数で変化するように制御することに加え、単位時間あたりに前記半導体膜に照射される前記レーザ光のエネルギーの総和が一定になるように制御することを特徴とする半導体装置の作製方法。
In claim 12,
By performing signal processing on the electrical signal, the frequency, amplitude, and phase of fluctuations in the energy of the laser light are calculated,
Using the ratio of the energy of the laser light oscillated from the oscillator and the part of the laser light, the calculated frequency, the amplitude, and the phase, the beam spot of the laser light in the semiconductor film in addition to controlling to vary the relative speed with respect to the semiconductor film in the same phase at and at the same frequency as the fluctuation in the total energy of the laser light radiated on the semiconductor film per unit of time is constant the method for manufacturing a semiconductor device comprising a control child so.
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