JP4531323B2 - レーザ装置、レーザ照射方法、および半導体装置の作製方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
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及び半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平０７−０３８１８０号公報（第２−３頁、第３図）
【０００７】
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。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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１０（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。
【００１１】
図１０（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１０（Ｂ）に示す。図１０（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１０（Ａ）において観測された、レーザ光のエネルギーの変動のうち、定周期のエネルギーの変動の周波数に相当する。
【００１２】
なお、図１０（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。
【００１３】
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。
【００１４】
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１１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１１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、供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、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。
【００１５】
さらに図１２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１２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。なお、エネルギーの強弱を濃淡で示している部分において、スキャン開始時に一部連続して白く見える箇所があるが、これは測定器の過渡応答によるためである。
【００１６】
図１２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、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１２からも伺える。
【００１７】
このように、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。
【００１８】
図１３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１３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。
【００１９】
図１３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。
【００２０】
図１３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。
【００２１】
本発明は上述した問題に鑑み、レーザ光のエネルギーをより安定化させる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。また該半導体装置の作製方法を用いて作製された半導体装置の提供を課題とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、発振器から出力されたレーザ光の光量を調整する手段（光量調整手段）を用いることで、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、得られるレーザ光のエネルギーをより安定化できるのではないかと考えた。
【００２３】
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、光量調整手段の透過率が該変動とは逆の位相をもって変化するように制御する。
【００２４】
具体的に本発明のレーザ装置が有する補正手段は、
▲１▼ 透過率に従って入射したレーザ光のエネルギーを調整する光量調整手段
▲２▼ 光量調整手段に入射するレーザ光の一部をサンプリングするための手段（入射側光学系）
▲３▼ 入射側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、光量調整手段に入射するレーザ光のエネルギーの変動をデータとして含む第１の電気信号を、生成する手段（入力側センサ）
▲４▼ 光量調整手段から出射されたレーザ光の一部をサンプリングするための手段（出射側光学系）
▲５▼ 出射側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、光量調整手段から出射されるレーザ光のエネルギーの変動をデータとして含む第２の電気信号を、生成する手段（出力側センサ）
▲６▼ 前記第１の電気信号と、前記第２の電気信号に信号処理を施すことで、光量調整手段に入射するレーザ光と光量調整手段から出射するレーザ光のエネルギーの変動の状態を把握し、前記透過率が光量調整手段に入射するレーザ光のエネルギーの変動とは逆の位相で変化するようにドライバを制御する手段（信号処理部）
▲７▼ 光量調整手段の透過率を制御する手段（ドライバ）
を有している。
【００２５】
上記構成のように、アテニュエイター（ＡＴＴ：減衰器）等のレーザ光のエネルギー密度の光量調整手段を用いることで、レーザ光のエネルギー密度の制御を精密に行なうことができるので、従来の振動子を用いた方法よりも確実にレーザ光の変動を打ち消すことができ、より安定なエネルギーを有するレーザ光を得ることができる。より具体的には、周期的に発生するレーザ光のエネルギーの変動を抑えることができる。
【００２６】
また本発明者らは、発振器が有する放電管に印加する電圧を制御することで、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、得られるレーザ光のエネルギーをより安定化できるのではないかと考えた。
【００２７】
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、放電管に印加される電圧が該変動とは逆の位相をもって変化するように制御する。
【００２８】
具体的に本発明のレーザ装置が有する補正手段は、
▲１▼ 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）
▲２▼ 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）
▲３▼ 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、前記発振器が有する放電管に印加する電圧が、レーザ光のエネルギーの変動とは逆の位相で変化するように電圧制御手段を制御する手段（信号処理部）
▲４▼ 前記放電管に印加される電圧を制御する手段（電圧制御手段）
を有している。
【００２９】
上記構成のように、発振器が有する放電管に印加する電圧を制御することで、レーザ光のエネルギー密度の制御を精密に行なうことができるので、従来の振動子を用いた方法よりも確実にレーザ光の変動を打ち消すことができ、より安定なエネルギーを有するレーザ光を得ることができる。より具体的には、レーザ光の発振周期よりも定周期のエネルギーの変動を抑えることができる。
【００３０】
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生産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。
【００３１】
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。また発振方法もパルス発振だけに限定されず、連続発振のレーザ装置にも適用可能である。
【００３２】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
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、入射側光学系１０２、入射側センサ１０３、信号処理部１０４、ATTドライバ１０５、ATT１０６、出射側光学系１０７、出射側センサ１０８を有している。
【００３３】
図１に示す補正手段１０１は、ATT１０６の入射側のレーザ光と出射側のレーザ光の両方をサンプリングする。よって、レーザ光のサンプリングのための光学系と、センサとが、入射側と出射側にそれぞれ１つづつ設けられる。図１では入射側と出射側の光学系を区別するために、それぞれ入射側光学系１０２、出射側光学系１０７として示している。また入射側と出射側のセンサを区別するために、それぞれ入射側センサ１０３、出射側センサ１０８として示している。
【００３４】
なお本実施の形態では、入射側と出射側とを１つの信号処理部で賄う。しかし信号処理部を入射側と出射側とで１つづつ設ける用にしても良い。
【００３５】
図１に示す補正手段１０１では、入射側光学系１０２を用いて、ATT１０６の入射側のレーザ光の一部をサンプリングし、入射側センサ１０３に入射させる。入射側センサ１０３では、入射した一部のレーザ光を電気信号に変換し、該電気信号を信号処理部１０４に入力する。
【００３６】
一方、出射側光学系１０７を用いて、ATT１０６の出射側のレーザ光の一部をサンプリングし、出射側センサ１０８に入射させる。そして、出射側センサ１０８では、入射した一部のレーザ光を電気信号に変換し、信号処理部１０４に入力する。
【００３７】
入射側センサ１０３と出射側センサ１０８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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
信号処理部１０４において、入力された２つの電気信号の信号処理が行なわれ、各レーザ光が有するエネルギーの変動のうち、定期的な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、入射側の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、出射側のレーザ光のエネルギーの変動のうち、定周期の変動の振幅と位相である。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。
【００４１】
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、以下の式１に従い行なった。
【００４２】
【式１】
【００４３】
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、入射側または出射側のレーザ光が有するエネルギーの変動（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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
そして信号処理部１０４において、入射側のレーザ光の定周期周波数と同じ周波数でもってATT１０６の透過率が変化するように、ATTドライバ１０５を制御する。そしてなおかつ、FFTによって得られた出射側のレーザ光のピーク強度をモニターし、該ピーク強度のレベルを落とすように、ATTドライバ１０５を用いてATT１０６の透過率の振幅、位相を調整する。
【００４７】
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、透過率の変動の波形を、図４（Ｂ）に示す。透過率の変動の波形は、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Ｔ／２だけずれている。なおＢは透過率の振幅を示している。
【００４８】
ATT１０６に入射したレーザ光は、ATT１０６の透過率によってエネルギーが調整され、補正手段１０１から出射される。
【００４９】
上記補正手段によって、本発明のレーザ装置において、発振器１００から出力されたレーザ光のエネルギーの変動を抑えることができる。より具体的には、レーザ光のエネルギーの定周期変動を抑えることができる。
【００５０】
なお、ATTの透過率の振幅Ｂは、該透過率が最大値を有するときに得られる出射側のレーザ光のエネルギーと、該透過率が最小値を有するときに得られる出射側のレーザ光のエネルギーとがより近くなるように設定する。
【００５１】
ATTの透過率の振幅Ｂの調整は、出射後のレーザ光の変動をモニターしながら行っても良いし、FFTによって得られたレーザ光のピーク強度と、入射したレーザ光とATTに入射した残りのレーザ光のエネルギーの比率とを用いて調整しても良い。
【００５２】
次に、出射側のレーザ光の位相または位相角を用いて、位相の制御を行なう方法について詳しく説明する。
【００５３】
図５（Ａ）に、透過率の位相が理想的である場合の、入射側のレーザ光の波形を破線で、出射側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、入射側のレーザ光の波形と出射側のレーザ光の波形とが、同じ位相を有している。よって、透過率の変動の位相は、入射側のレーザ光の定周期変動の位相と丁度Ｔ／２ずれているように設定されていると考えられる。そして、出射側のレーザ光の振幅Ａ’がより小さくなるように、透過率の振幅を調整することで、出射側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。
【００５４】
次に図５（Ｂ）に、透過率の位相のずれがＴ／２ではない場合の、入射側のレーザ光の波形を破線で、出射側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、入射側のレーザ光の波形と出射側のレーザ光の波形とが、同じ位相を有していない。よって、透過率の変動の位相と、入射側のレーザ光の定周期変動の位相との差が、Ｔ／２ではないことが予測される。この場合、信号処理部において透過率の位相の補正を別途行なうことで、出射側のレーザ光の定周期変動を抑える。
【００５５】
なお本実施の形態では、出射側のレーザ光のエネルギーをモニターし、該ピーク強度のレベルを落とすように透過率の振幅、位相を調整する。しかし位相の調整はこの構成に限定されない。例えば、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、ATT１０６の透過率の位相と、入射側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、入射側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、入射側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。
【００５６】
この場合、振幅の調整を、FFTによって得られた入射側のレーザ光のピーク強度と、入射したレーザ光とATT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えば、出射側のレーザ光のエネルギーの変動を必ずしもモニターする必要はない。つまり、図１に示した補正手段において、出射側光学系１０７、出射側センサ１０８を用いる必要はなく、補正手段が嵩張るのを防ぐことができる。しかし図１に示すように出射側のレーザ光をモニターすることで、より確実にレーザ光のエネルギーの安定性を確保することはできる。
【００５７】
また、上記補正手段に、信号処理部で定められたATTの透過率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ATTの透過率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。
【００５８】
なお、本実施の形態では光量調整手段としてATTを用いているが、本発明はこれに限定されない。発振器から発振されたレーザ光のエネルギーを制御することができる手段であるならば、本発明において光量調整手段として用いることが可能である。
【００５９】
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速度でＡＴＴの透過率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。
【００６０】
（実施の形態２）
図６に、本実施の形態の補正手段２０１のブロック図を示す。図６に示す補正手段２０１は、光学系２０２、センサ２０３、信号処理部２０４、電圧制御手段２０５、放電管２０６を有している。
【００６１】
図６に示す補正手段２０１では、光学系２０２を用いて、発振器２００から発振されたレーザ光の一部をサンプリングし、センサ２０３に入射させる。センサ２０３では、入射した一部のレーザ光を電気信号に変換し、該電気信号を信号処理部２０４に入力する。センサ２０３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。
【００６２】
信号処理部２０４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、周期的な変動の周波数と、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。
【００６３】
レーザ光のエネルギーが定周期の変動を有している場合、高速フーリエ変換による周波数分析により、最もピークの高い一の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（定周期周波数）は、定周期変動に対応している。そして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。
【００６４】
そして信号処理部２０４において、レーザ光の定周期周波数と同じ周波数でもって放電管２０６に印加される電圧が変化するように、電圧制御手段２０５を制御する。具体的には、放電管の電圧に、逆相の電圧を重畳させる。そしてなおかつ、FFTによって得られたレーザ光のピーク強度をモニターし、該ピーク強度のレベルを落とすように、電圧制御手段２０５を用いて放電管２０６に印加される電圧の振幅、位相を調整する。
【００６５】
発振器２００から発振されるレーザ光は、放電管２０６に印加される電圧によってエネルギーが調整される。
【００６６】
上記補正手段によって、本発明のレーザ装置において、発振器２００から出力されたレーザ光のエネルギーの変動を抑えることができる。より具体的には、レーザ光のエネルギーの定周期変動を抑えることができる。
【００６７】
なお、放電管２０６に印加される電圧の振幅は、該電圧が最大値を有するときに得られるレーザ光のエネルギーと、該電圧が最小値を有するときに得られるレーザ光のエネルギーとがより近くなるように設定する。
【００６８】
なお本実施の形態では、レーザ光のエネルギーをモニターし、該ピーク強度のレベルを落とすように電圧の振幅、位相を調整する。しかし位相の調整はこの構成に限定されない。例えば、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、放電管２０６に印加される電圧の位相と、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、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、レーザ光のサンプリングによって得られた電気信号とを比較し、その位相差を用いて位相を合わせることができる。
【００６９】
また、上記補正手段に、信号処理部で定められた放電管に印加する電圧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、次回改めて放電管に印加する電圧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。
【００７０】
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放電管に印加する電圧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。
【００７１】
【実施例】
以下、本発明の実施例について説明する。
【００７２】
（実施例１）
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。
【００７３】
図７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。
【００７４】
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３Hz、１２Hz、２５Hzのときに極小値を有し、約３Hz、１０Hz、２２Hz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。
【００７５】
図７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。
【００７６】
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、以下の式２から計算する。
【００７７】
【式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
【００７８】
式２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１４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。
【００７９】
（実施例２）
本実施例では、ATT内のミラーの角度に対する、エネルギーの変換係数（％）と、エネルギー密度（mJ/cm2）の関係を示す。なおエネルギーの変換係数は、本発明においては透過率と同義である
【００８０】
図８において、横軸はATTの角度（°）を示しており、縦軸は一方がエネルギーの変換係数（％）を、他方はエネルギー密度（mJ/cm2）を示している。
【００８１】
例えば、ATTの角度が３０．７°、変換係数が６２％で、エネルギー密度が４２０mJ/cm2となるようにレーザ光を発振させたときに、実際に出力されたレーザ光が４２０±２５mJ/cm2で変動していたとする。
【００８２】
このレーザ光のエネルギーの変動を抑えるためには、該エネルギーの変動とは逆の位相で、エネルギー密度を±２５mJ/cm2として変動させるようにATTを制御する。
【００８３】
具体的には、エネルギー密度の最大値（４４５mJ/cm2）が発振器から発振されたときに、ATTの角度を３２．０°、変換係数を５８％とし、エネルギー密度が−２５mJ/cm2となるように制御する。逆に、エネルギー密度の最小値（３９５mJ/cm2）が発振器から発振されたときに、ATTの角度を２９．４°、変換係数を６７％とし、エネルギー密度が＋２５mJ/cm2となるように制御する。
【００８４】
なお、ATTの角度と変換係数とエネルギー密度は、図８に示した関係に限定されない。実際に使用するATTの特性に合わせて、変換係数と、ATTの角度を定めるようにする。
【００８５】
なお、本実施例では、１つの光量調整手段を用いてエネルギーの変動を制御する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。２つ以上の光量調整手段を用いても良い。例えば、透過率が固定されている光量調整手段と、エネルギーの変動を抑えるための透過率が可変である光量調整手段を組み合わせて使用しても良い。
【００８６】
また、本実施例では、ミラーの角度を調整することで透過率を制御するATTを用いた例について説明したが、基板の一方向に対して透過率が連続的または段階的に変化する可変濃度フィルタを用いても良い。
【００８７】
本実施例は、実施例１と組み合わせて実施することができる。
【００８８】
（実施例３）
本実施例では、実施の形態１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。
【００８９】
図９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、補正手段１５０１においてそのエネルギーが補正されて、ビームエキスパンダー１５０８に入射する。
【００９０】
なお本実施例では、補正手段１５０１とビームエキスパンダー１５０８との間に、レーザ光を遮るシャッター１５０２が設けられているが、必ずしも設ける必要はない。
【００９１】
そして、ビームエキスパンダー１５０８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。
【００９２】
ビームエキスパンダー１５０８から出射したレーザ光は、ビームホモジナイザー１５０９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１５１０において反射し、レンズ１５１１に入射する。入射したレーザ光はレンズ１５１１によって再び集光され、半導体膜が成膜された基板１５１４に照射される。本実施例ではレンズ１５１１としてシリンドリカルレンズを用いた。
【００９３】
基板１５１４はステージ１５１５上に載置されており、該ステージ１５１５は３つの位置制御手段（ドライバ）１５１６〜１５１８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１５１６により、水平面内においてステージ１５１５を回転させることができる。また、Ｘ方向位置制御手段１５１７により、水平面内においてステージ１５１５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１５１８により、水平面内においてステージ１５１５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１５１９において制御されている。
【００９４】
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１５１４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。レーザ光の照射は、半導体膜におけるレーザ光のビームスポットが、走査方向において重なるように照射する。
【００９５】
なお本実施例のように、ＣＣＤ等の受光素子を用いたモニター１５１２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。
【００９６】
本実施例は、実施例１または２と組み合わせて実施することが可能である。
【００９７】
【発明の効果】
本発明は、レーザ光のエネルギー密度の光量調整手段を用いることで、レーザ光のエネルギー密度の制御を精密に行なうことができるので、従来の振動子を用いた方法よりも確実にレーザ光の変動を打ち消すことができ、より安定なエネルギーを有するレーザ光を得ることができる。より具体的には、レーザ光の発振周期よりも定周期のエネルギーの変動を抑えることができる。
【００９８】
また本発明は、発振器が有する放電管に印加する電圧を制御することで、レーザ光のエネルギー密度の制御を精密に行なうことができるので、従来の振動子を用いた方法よりも確実にレーザ光の変動を打ち消すことができ、より安定なエネルギーを有するレーザ光を得ることができる。より具体的には、レーザ光の発振周期よりも定周期のエネルギーの変動を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 補正手段の構成を示すブロック図。
【図２】 発振周波数ごとのエネルギーの実測値を示すグラフ。
【図３】 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。
【図４】 エネルギーの定周期変動と、透過率の変動を示す図。
【図５】 光量調整手段から出射されるレーザ光のエネルギーの変動を示す図。
【図６】 補正手段の構成を示すブロック図。
【図７】 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。
【図８】 ATTの角度に対する、変換係数と、エネルギー密度の関係を示すグラフ。
【図９】 本発明のレーザ装置の構成を示す図。
【図１０】 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。
【図１１】 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。
【図１２】 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。
【図１３】 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。
【図１４】 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。
【発明の属する技術分野】
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及び半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平０７−０３８１８０号公報（第２−３頁、第３図）
【０００７】
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。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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１０（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。
【００１１】
図１０（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１０（Ｂ）に示す。図１０（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１０（Ａ）において観測された、レーザ光のエネルギーの変動のうち、定周期のエネルギーの変動の周波数に相当する。
【００１２】
なお、図１０（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。
【００１３】
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。
【００１４】
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１１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１１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、供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、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。
【００１５】
さらに図１２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１２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。なお、エネルギーの強弱を濃淡で示している部分において、スキャン開始時に一部連続して白く見える箇所があるが、これは測定器の過渡応答によるためである。
【００１６】
図１２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、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１２からも伺える。
【００１７】
このように、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。
【００１８】
図１３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１３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。
【００１９】
図１３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。
【００２０】
図１３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。
【００２１】
本発明は上述した問題に鑑み、レーザ光のエネルギーをより安定化させる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。また該半導体装置の作製方法を用いて作製された半導体装置の提供を課題とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、発振器から出力されたレーザ光の光量を調整する手段（光量調整手段）を用いることで、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、得られるレーザ光のエネルギーをより安定化できるのではないかと考えた。
【００２３】
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、光量調整手段の透過率が該変動とは逆の位相をもって変化するように制御する。
【００２４】
具体的に本発明のレーザ装置が有する補正手段は、
▲１▼ 透過率に従って入射したレーザ光のエネルギーを調整する光量調整手段
▲２▼ 光量調整手段に入射するレーザ光の一部をサンプリングするための手段（入射側光学系）
▲３▼ 入射側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、光量調整手段に入射するレーザ光のエネルギーの変動をデータとして含む第１の電気信号を、生成する手段（入力側センサ）
▲４▼ 光量調整手段から出射されたレーザ光の一部をサンプリングするための手段（出射側光学系）
▲５▼ 出射側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、光量調整手段から出射されるレーザ光のエネルギーの変動をデータとして含む第２の電気信号を、生成する手段（出力側センサ）
▲６▼ 前記第１の電気信号と、前記第２の電気信号に信号処理を施すことで、光量調整手段に入射するレーザ光と光量調整手段から出射するレーザ光のエネルギーの変動の状態を把握し、前記透過率が光量調整手段に入射するレーザ光のエネルギーの変動とは逆の位相で変化するようにドライバを制御する手段（信号処理部）
▲７▼ 光量調整手段の透過率を制御する手段（ドライバ）
を有している。
【００２５】
上記構成のように、アテニュエイター（ＡＴＴ：減衰器）等のレーザ光のエネルギー密度の光量調整手段を用いることで、レーザ光のエネルギー密度の制御を精密に行なうことができるので、従来の振動子を用いた方法よりも確実にレーザ光の変動を打ち消すことができ、より安定なエネルギーを有するレーザ光を得ることができる。より具体的には、周期的に発生するレーザ光のエネルギーの変動を抑えることができる。
【００２６】
また本発明者らは、発振器が有する放電管に印加する電圧を制御することで、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、得られるレーザ光のエネルギーをより安定化できるのではないかと考えた。
【００２７】
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、放電管に印加される電圧が該変動とは逆の位相をもって変化するように制御する。
【００２８】
具体的に本発明のレーザ装置が有する補正手段は、
▲１▼ 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）
▲２▼ 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）
▲３▼ 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、前記発振器が有する放電管に印加する電圧が、レーザ光のエネルギーの変動とは逆の位相で変化するように電圧制御手段を制御する手段（信号処理部）
▲４▼ 前記放電管に印加される電圧を制御する手段（電圧制御手段）
を有している。
【００２９】
上記構成のように、発振器が有する放電管に印加する電圧を制御することで、レーザ光のエネルギー密度の制御を精密に行なうことができるので、従来の振動子を用いた方法よりも確実にレーザ光の変動を打ち消すことができ、より安定なエネルギーを有するレーザ光を得ることができる。より具体的には、レーザ光の発振周期よりも定周期のエネルギーの変動を抑えることができる。
【００３０】
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生産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。
【００３１】
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。また発振方法もパルス発振だけに限定されず、連続発振のレーザ装置にも適用可能である。
【００３２】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
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、入射側光学系１０２、入射側センサ１０３、信号処理部１０４、ATTドライバ１０５、ATT１０６、出射側光学系１０７、出射側センサ１０８を有している。
【００３３】
図１に示す補正手段１０１は、ATT１０６の入射側のレーザ光と出射側のレーザ光の両方をサンプリングする。よって、レーザ光のサンプリングのための光学系と、センサとが、入射側と出射側にそれぞれ１つづつ設けられる。図１では入射側と出射側の光学系を区別するために、それぞれ入射側光学系１０２、出射側光学系１０７として示している。また入射側と出射側のセンサを区別するために、それぞれ入射側センサ１０３、出射側センサ１０８として示している。
【００３４】
なお本実施の形態では、入射側と出射側とを１つの信号処理部で賄う。しかし信号処理部を入射側と出射側とで１つづつ設ける用にしても良い。
【００３５】
図１に示す補正手段１０１では、入射側光学系１０２を用いて、ATT１０６の入射側のレーザ光の一部をサンプリングし、入射側センサ１０３に入射させる。入射側センサ１０３では、入射した一部のレーザ光を電気信号に変換し、該電気信号を信号処理部１０４に入力する。
【００３６】
一方、出射側光学系１０７を用いて、ATT１０６の出射側のレーザ光の一部をサンプリングし、出射側センサ１０８に入射させる。そして、出射側センサ１０８では、入射した一部のレーザ光を電気信号に変換し、信号処理部１０４に入力する。
【００３７】
入射側センサ１０３と出射側センサ１０８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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
信号処理部１０４において、入力された２つの電気信号の信号処理が行なわれ、各レーザ光が有するエネルギーの変動のうち、定期的な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、入射側の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、出射側のレーザ光のエネルギーの変動のうち、定周期の変動の振幅と位相である。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。
【００４１】
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、以下の式１に従い行なった。
【００４２】
【式１】
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、入射側または出射側のレーザ光が有するエネルギーの変動（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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
そして信号処理部１０４において、入射側のレーザ光の定周期周波数と同じ周波数でもってATT１０６の透過率が変化するように、ATTドライバ１０５を制御する。そしてなおかつ、FFTによって得られた出射側のレーザ光のピーク強度をモニターし、該ピーク強度のレベルを落とすように、ATTドライバ１０５を用いてATT１０６の透過率の振幅、位相を調整する。
【００４７】
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、透過率の変動の波形を、図４（Ｂ）に示す。透過率の変動の波形は、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Ｔ／２だけずれている。なおＢは透過率の振幅を示している。
【００４８】
ATT１０６に入射したレーザ光は、ATT１０６の透過率によってエネルギーが調整され、補正手段１０１から出射される。
【００４９】
上記補正手段によって、本発明のレーザ装置において、発振器１００から出力されたレーザ光のエネルギーの変動を抑えることができる。より具体的には、レーザ光のエネルギーの定周期変動を抑えることができる。
【００５０】
なお、ATTの透過率の振幅Ｂは、該透過率が最大値を有するときに得られる出射側のレーザ光のエネルギーと、該透過率が最小値を有するときに得られる出射側のレーザ光のエネルギーとがより近くなるように設定する。
【００５１】
ATTの透過率の振幅Ｂの調整は、出射後のレーザ光の変動をモニターしながら行っても良いし、FFTによって得られたレーザ光のピーク強度と、入射したレーザ光とATTに入射した残りのレーザ光のエネルギーの比率とを用いて調整しても良い。
【００５２】
次に、出射側のレーザ光の位相または位相角を用いて、位相の制御を行なう方法について詳しく説明する。
【００５３】
図５（Ａ）に、透過率の位相が理想的である場合の、入射側のレーザ光の波形を破線で、出射側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、入射側のレーザ光の波形と出射側のレーザ光の波形とが、同じ位相を有している。よって、透過率の変動の位相は、入射側のレーザ光の定周期変動の位相と丁度Ｔ／２ずれているように設定されていると考えられる。そして、出射側のレーザ光の振幅Ａ’がより小さくなるように、透過率の振幅を調整することで、出射側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。
【００５４】
次に図５（Ｂ）に、透過率の位相のずれがＴ／２ではない場合の、入射側のレーザ光の波形を破線で、出射側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、入射側のレーザ光の波形と出射側のレーザ光の波形とが、同じ位相を有していない。よって、透過率の変動の位相と、入射側のレーザ光の定周期変動の位相との差が、Ｔ／２ではないことが予測される。この場合、信号処理部において透過率の位相の補正を別途行なうことで、出射側のレーザ光の定周期変動を抑える。
【００５５】
なお本実施の形態では、出射側のレーザ光のエネルギーをモニターし、該ピーク強度のレベルを落とすように透過率の振幅、位相を調整する。しかし位相の調整はこの構成に限定されない。例えば、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、ATT１０６の透過率の位相と、入射側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、入射側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、入射側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。
【００５６】
この場合、振幅の調整を、FFTによって得られた入射側のレーザ光のピーク強度と、入射したレーザ光とATT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えば、出射側のレーザ光のエネルギーの変動を必ずしもモニターする必要はない。つまり、図１に示した補正手段において、出射側光学系１０７、出射側センサ１０８を用いる必要はなく、補正手段が嵩張るのを防ぐことができる。しかし図１に示すように出射側のレーザ光をモニターすることで、より確実にレーザ光のエネルギーの安定性を確保することはできる。
【００５７】
また、上記補正手段に、信号処理部で定められたATTの透過率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ATTの透過率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。
【００５８】
なお、本実施の形態では光量調整手段としてATTを用いているが、本発明はこれに限定されない。発振器から発振されたレーザ光のエネルギーを制御することができる手段であるならば、本発明において光量調整手段として用いることが可能である。
【００５９】
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速度でＡＴＴの透過率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。
【００６０】
（実施の形態２）
図６に、本実施の形態の補正手段２０１のブロック図を示す。図６に示す補正手段２０１は、光学系２０２、センサ２０３、信号処理部２０４、電圧制御手段２０５、放電管２０６を有している。
【００６１】
図６に示す補正手段２０１では、光学系２０２を用いて、発振器２００から発振されたレーザ光の一部をサンプリングし、センサ２０３に入射させる。センサ２０３では、入射した一部のレーザ光を電気信号に変換し、該電気信号を信号処理部２０４に入力する。センサ２０３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。
【００６２】
信号処理部２０４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、周期的な変動の周波数と、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。
【００６３】
レーザ光のエネルギーが定周期の変動を有している場合、高速フーリエ変換による周波数分析により、最もピークの高い一の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（定周期周波数）は、定周期変動に対応している。そして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。
【００６４】
そして信号処理部２０４において、レーザ光の定周期周波数と同じ周波数でもって放電管２０６に印加される電圧が変化するように、電圧制御手段２０５を制御する。具体的には、放電管の電圧に、逆相の電圧を重畳させる。そしてなおかつ、FFTによって得られたレーザ光のピーク強度をモニターし、該ピーク強度のレベルを落とすように、電圧制御手段２０５を用いて放電管２０６に印加される電圧の振幅、位相を調整する。
【００６５】
発振器２００から発振されるレーザ光は、放電管２０６に印加される電圧によってエネルギーが調整される。
【００６６】
上記補正手段によって、本発明のレーザ装置において、発振器２００から出力されたレーザ光のエネルギーの変動を抑えることができる。より具体的には、レーザ光のエネルギーの定周期変動を抑えることができる。
【００６７】
なお、放電管２０６に印加される電圧の振幅は、該電圧が最大値を有するときに得られるレーザ光のエネルギーと、該電圧が最小値を有するときに得られるレーザ光のエネルギーとがより近くなるように設定する。
【００６８】
なお本実施の形態では、レーザ光のエネルギーをモニターし、該ピーク強度のレベルを落とすように電圧の振幅、位相を調整する。しかし位相の調整はこの構成に限定されない。例えば、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、放電管２０６に印加される電圧の位相と、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、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、レーザ光のサンプリングによって得られた電気信号とを比較し、その位相差を用いて位相を合わせることができる。
【００６９】
また、上記補正手段に、信号処理部で定められた放電管に印加する電圧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、次回改めて放電管に印加する電圧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。
【００７０】
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放電管に印加する電圧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。
【００７１】
【実施例】
以下、本発明の実施例について説明する。
【００７２】
（実施例１）
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。
【００７３】
図７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。
【００７４】
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３Hz、１２Hz、２５Hzのときに極小値を有し、約３Hz、１０Hz、２２Hz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。
【００７５】
図７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。
【００７６】
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、以下の式２から計算する。
【００７７】
【式２】
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
【００７８】
式２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１４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。
【００７９】
（実施例２）
本実施例では、ATT内のミラーの角度に対する、エネルギーの変換係数（％）と、エネルギー密度（mJ/cm2）の関係を示す。なおエネルギーの変換係数は、本発明においては透過率と同義である
【００８０】
図８において、横軸はATTの角度（°）を示しており、縦軸は一方がエネルギーの変換係数（％）を、他方はエネルギー密度（mJ/cm2）を示している。
【００８１】
例えば、ATTの角度が３０．７°、変換係数が６２％で、エネルギー密度が４２０mJ/cm2となるようにレーザ光を発振させたときに、実際に出力されたレーザ光が４２０±２５mJ/cm2で変動していたとする。
【００８２】
このレーザ光のエネルギーの変動を抑えるためには、該エネルギーの変動とは逆の位相で、エネルギー密度を±２５mJ/cm2として変動させるようにATTを制御する。
【００８３】
具体的には、エネルギー密度の最大値（４４５mJ/cm2）が発振器から発振されたときに、ATTの角度を３２．０°、変換係数を５８％とし、エネルギー密度が−２５mJ/cm2となるように制御する。逆に、エネルギー密度の最小値（３９５mJ/cm2）が発振器から発振されたときに、ATTの角度を２９．４°、変換係数を６７％とし、エネルギー密度が＋２５mJ/cm2となるように制御する。
【００８４】
なお、ATTの角度と変換係数とエネルギー密度は、図８に示した関係に限定されない。実際に使用するATTの特性に合わせて、変換係数と、ATTの角度を定めるようにする。
【００８５】
なお、本実施例では、１つの光量調整手段を用いてエネルギーの変動を制御する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。２つ以上の光量調整手段を用いても良い。例えば、透過率が固定されている光量調整手段と、エネルギーの変動を抑えるための透過率が可変である光量調整手段を組み合わせて使用しても良い。
【００８６】
また、本実施例では、ミラーの角度を調整することで透過率を制御するATTを用いた例について説明したが、基板の一方向に対して透過率が連続的または段階的に変化する可変濃度フィルタを用いても良い。
【００８７】
本実施例は、実施例１と組み合わせて実施することができる。
【００８８】
（実施例３）
本実施例では、実施の形態１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。
【００８９】
図９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、補正手段１５０１においてそのエネルギーが補正されて、ビームエキスパンダー１５０８に入射する。
【００９０】
なお本実施例では、補正手段１５０１とビームエキスパンダー１５０８との間に、レーザ光を遮るシャッター１５０２が設けられているが、必ずしも設ける必要はない。
【００９１】
そして、ビームエキスパンダー１５０８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。
【００９２】
ビームエキスパンダー１５０８から出射したレーザ光は、ビームホモジナイザー１５０９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１５１０において反射し、レンズ１５１１に入射する。入射したレーザ光はレンズ１５１１によって再び集光され、半導体膜が成膜された基板１５１４に照射される。本実施例ではレンズ１５１１としてシリンドリカルレンズを用いた。
【００９３】
基板１５１４はステージ１５１５上に載置されており、該ステージ１５１５は３つの位置制御手段（ドライバ）１５１６〜１５１８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１５１６により、水平面内においてステージ１５１５を回転させることができる。また、Ｘ方向位置制御手段１５１７により、水平面内においてステージ１５１５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１５１８により、水平面内においてステージ１５１５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１５１９において制御されている。
【００９４】
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１５１４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。レーザ光の照射は、半導体膜におけるレーザ光のビームスポットが、走査方向において重なるように照射する。
【００９５】
なお本実施例のように、ＣＣＤ等の受光素子を用いたモニター１５１２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。
【００９６】
本実施例は、実施例１または２と組み合わせて実施することが可能である。
【００９７】
【発明の効果】
本発明は、レーザ光のエネルギー密度の光量調整手段を用いることで、レーザ光のエネルギー密度の制御を精密に行なうことができるので、従来の振動子を用いた方法よりも確実にレーザ光の変動を打ち消すことができ、より安定なエネルギーを有するレーザ光を得ることができる。より具体的には、レーザ光の発振周期よりも定周期のエネルギーの変動を抑えることができる。
【００９８】
また本発明は、発振器が有する放電管に印加する電圧を制御することで、レーザ光のエネルギー密度の制御を精密に行なうことができるので、従来の振動子を用いた方法よりも確実にレーザ光の変動を打ち消すことができ、より安定なエネルギーを有するレーザ光を得ることができる。より具体的には、レーザ光の発振周期よりも定周期のエネルギーの変動を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 補正手段の構成を示すブロック図。
【図２】 発振周波数ごとのエネルギーの実測値を示すグラフ。
【図３】 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。
【図４】 エネルギーの定周期変動と、透過率の変動を示す図。
【図５】 光量調整手段から出射されるレーザ光のエネルギーの変動を示す図。
【図６】 補正手段の構成を示すブロック図。
【図７】 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。
【図８】 ATTの角度に対する、変換係数と、エネルギー密度の関係を示すグラフ。
【図９】 本発明のレーザ装置の構成を示す図。
【図１０】 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。
【図１１】 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。
【図１２】 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。
【図１３】 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。
【図１４】 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。
Claims (11)
- 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、
前記サンプリングされたレーザ光を用いて、前記発振器から発振される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、
前記発振器から発振されるレーザ光のエネルギーを、透過率に従って調整する光量調整手段と、を有し、
前記電気信号に高速フーリエ変換を用いた信号処理を施すことで、前記発振器から発振されるレーザ光のエネルギーの変動の状態が得られ、
前記エネルギーの変動の状態を用いて、前記透過率を前記発振器から発振されるレーザ光のエネルギーの変動とは逆の位相で変化させることを特徴とするレーザ装置。 - 請求項１において、
前記発振器から発振されるレーザ光のエネルギーの変動の状態は、前記発振器から発振されるレーザ光のエネルギーの変動の周波数、振幅、及び位相が算出されることによって得られ、
前記発振器におけるレーザ光の発振に同期した信号の位相と前記算出された位相との間の位相差、前記発振器から発振されるレーザ光と前記サンプリングされたレーザ光とのエネルギーの比率、及び前記算出された周波数並びに振幅を用いて、前記透過率を前記発振器から発振されるレーザ光のエネルギーの変動とは逆の位相で変化させることを特徴とするレーザ装置。 - 請求項１又は２において、
前記透過率を、前記発振器から発振されるレーザ光のエネルギーの変動とは逆の位相で変化させることに加え、
前記信号処理によって算出した定周期変動の振幅を用いて、前記透過率を調整することを特徴とするレーザ装置。 - 請求項１乃至３のいずれか一において、
前記信号処理は、前記発振器から発振されるレーザ光のエネルギーの変動に対応する定期的な周波数に基づき施されることを特徴とするレーザ装置。 - 入射したレーザ光のエネルギーを透過率に従って調整する光量調整手段と、
前記光量調整手段に入射する前のレーザ光の一部をサンプリングする入射側光学系と、
前記入射側光学系によりサンプリングされたレーザ光を用いて、前記光量調整手段に入射する前のレーザ光のエネルギーの変動をデータとして含む第１の電気信号を生成する手段と、
前記光量調整手段においてエネルギーが調整されたレーザ光の一部をサンプリングする出射側光学系と、
前記出射側光学系によりサンプリングされたレーザ光を用いて、前記光量調整手段においてエネルギーが調整されたレーザ光のエネルギーの変動をデータとして含む第２の電気信号を生成する手段と、を有し、
前記第１の電気信号と前記第２の電気信号に高速フーリエ変換を用いた信号処理を施すことで、前記光量調整手段に入射する前のレーザ光と、前記光量調整手段においてエネルギーが調整されたレーザ光のエネルギーの変動の状態が得られ、
前記エネルギーの変動の状態を用いて、前記透過率を前記光量調整手段に入射する前のレーザ光のエネルギーの変動とは逆の位相で変化させることを特徴とするレーザ装置。 - 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、
前記発振器が有する放電管に印加される電圧を制御する電圧制御手段と、
前記光学系によりサンプリングされたレーザ光を用いて、前記発振器から発振される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、を有し、
前記電気信号に高速フーリエ変換を用いた信号処理を施すことで、前記発振器から発振されるレーザ光のエネルギーの変動の状態が得られ、
前記エネルギーの変動の状態を用いて、前記放電管に印加する電圧を前記発振器から発振されるレーザ光のエネルギーの変動とは逆の位相で変化させるように前記電圧制御手段を制御することを特徴とするレーザ装置。 - 請求項６において、
前記発振器から発振されるレーザ光のエネルギーの変動の状態は、前記発振器から発振されるレーザ光のエネルギーの変動の周波数、振幅、及び位相が算出されることによって得られ、
前記発振器におけるレーザ光の発振に同期した信号の位相と前記算出された位相との間の位相差、前記発振器から発振されるレーザ光と前記サンプリングされたレーザ光とのエネルギーの比率、及び前記算出された周波数並びに振幅を用いて、前記放電管に印加する電圧を前記発振器から発振されるレーザ光のエネルギーの変動とは逆の位相で変化させるように前記電圧制御手段を制御することを特徴とするレーザ装置。 - 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、
前記サンプリングされたレーザ光を用いて、前記発振器から発振される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、
前記発振器から発振されるレーザ光のエネルギーを、光量調整手段を用いて調整するレーザ照射方法であって、
前記電気信号に高速フーリエ変換を用いた信号処理を施すことで、前記発振器から発振されるレーザ光のエネルギーの変動の状態が得られ、
前記エネルギーの変動の状態を用いて、前記光量調整手段の透過率を前記発振器から発振されるレーザ光のエネルギーの変動とは逆の位相で変化させることで前記発振器から発振されるレーザ光のエネルギーを調整することを特徴とするレーザ照射方法。 - 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、
前記サンプリングされたレーザ光を用いて、前記発振器から発振される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、
前記発振器から発振されるレーザ光のエネルギーを、前記発振器が有する放電管に印加する電圧によって制御するレーザ照射方法であって、
前記電気信号に高速フーリエ変換を用いた信号処理を施すことで、前記発振器から発振されるレーザ光のエネルギーの変動の状態が得られ、
前記エネルギーの変動の状態を用いて、前記発振器が有する放電管に印加する電圧を前記発振器から発振されるレーザ光のエネルギーの変動とは逆の位相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。 - 半導体膜におけるレーザ光のビームスポットが走査方向において重なるように、前記レーザ光を照射する半導体装置の作製方法であって、
前記レーザ光は、
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、
前記サンプリングされたレーザ光を用いて、前記発振器から発振される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、
前記発振器から発振されるレーザ光のエネルギーを、光量調整手段によって透過率に従って調整したレーザ光であり、
前記電気信号に高速フーリエ変換を用いた信号処理を施すことで、前記発振器から発振されるレーザ光のエネルギーの変動の状態が得られ、
前記エネルギーの変動の状態を用いて、前記光量調整手段の透過率を前記発振器から発振されるレーザ光のエネルギーの変動とは逆の位相で変化させることで前記発振器から発振されるレーザ光のエネルギーを調整することを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 半導体膜におけるレーザ光のビームスポットが走査方向において重なるように、前記レーザ光を照射する半導体装置の作製方法であって、
前記レーザ光は、
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、
前記サンプリングされたレーザ光を用いて、前記発振器から発振される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、
前記発振器から発振されるレーザ光のエネルギーを、前記発振器が有する放電管に印加する電圧によって制御したレーザ光であり、
前記電気信号に高速フーリエ変換を用いた信号処理を施すことで、前記発振器から発振されるレーザ光のエネルギーの変動の状態が得られ、
前記エネルギーの変動の状態を用いて、前記発振器が有する放電管に印加する電圧を前記発振器から発振されるレーザ光のエネルギーの変動とは逆の位相で変化す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。
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