JP4865878B2 - 雰囲気安定化方法およびレーザ処理装置 - Google Patents

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Description

この発明は、雰囲気安定化方法およびレーザ処理装置に関し、さらに詳しくは、基板をレーザ処理装置に搬入した後、基板を回転させる際に、回転途中でガス雰囲気が乱れるのを防止することが出来る雰囲気安定化方法およびレーザ処理装置に関する。
従来、非晶質半導体基板にライン状のレーザ光を照射しながら基板を移動して、基板全面にレーザ処理を施す際に、レーザ光が照射されている局所をガス雰囲気にするために、スリット状のガス噴射口から基板へ向けてガス（例えば窒素ガス）を噴出するようにしたレーザ処理装置のガス噴射手段が知られている（例えば特許文献１参照。）。
特開２００８−２９４１０１号公報
図１１〜図１５は、長方形の基板Ｐの長辺に沿ってレーザ光５で基板Ｐを走査する過程を示す説明図である。なお、図１１においてレーザ光５とガス噴射口６とが近接している基板Ｐの短辺を第１辺ｐ１と呼び、時計回りに次の長辺を第２辺ｐ２，次の短辺を第３辺ｐ３，次の長辺を第４辺ｐ４と呼ぶ。
図１１に概念的に示すように、レーザ光５とガス噴射口６とが第１辺ｐ１の中央部の近傍に位置するように、基板Ｐはレーザ処理装置に搬入される。なお、図１１では、レーザ光５とガス噴射口６とが第１辺ｐ１の中央部の外側に出ているシールカバー８の端縁部に位置するように基板Ｐがレーザ処理装置に搬入されているが、レーザ光５とガス噴射口６とが第１辺ｐ１の中央部上や直近の内側に位置するように基板Ｐがレーザ処理装置に搬入されることもある。
図１１では、ガス噴射口６から噴出されたガスは、シールカバー８の端縁部に当たり、レーザ光５が照射される局所をガス雰囲気にする。
レーザ光５による基板Ｐの走査を開始する際には、図１１に矢印ｙ１１で示すように基板Ｐを移動し、図１２に示すように、第１辺ｐ１の左半分部の外側に相当するシールカバー８の端縁部にレーザ光５とガス噴射口６とを位置させる。
次に、図１２に矢印ｘ１１で示すように基板Ｐを移動し、図１３に示すように、基板Ｐの左半分部をレーザ処理する。基板Ｐの左半分部をレーザ処理した直後は、レーザ光５とガス噴射口６とが第３辺ｐ３の左半分部の外側に出ているシールカバー８の端縁部に位置する。
次に、図１３に矢印ｙ１２で示すように基板Ｐを移動し、図１４に示すように、第３辺ｐ３の右半分部の外側に出ているシールカバー８の端縁部にレーザ光５とガス噴射口６とを位置させる。
次に、図１４に矢印ｘ１２で示すように基板Ｐを移動し、図１５に示すように、基板Ｐの右半分部をレーザ処理する。基板Ｐの右半分部をレーザ処理した直後は、レーザ光５とガス噴射口６とが第１辺ｐ１の右半分部の外側に出ているシールカバー８の端縁部に位置する。
この後、図１５に矢印ｙ１３で示すように基板Ｐを移動し、基板Ｐを図１１の位置に戻す。そして、レーザ処理装置から基板Ｐを搬出する。
基板Ｐの短辺に沿ってレーザ光５で基板Ｐを走査する場合は、図１１に示すように基板Ｐをレーザ処理装置に搬入した後、基板Ｐをその中心を回転軸として９０°回転させ、図１６に示すように、レーザ光５とガス噴射口６とを第２辺ｐ２の中央部の外側に出ているシールカバー８の端縁部に位置させる。そして、基板Ｐの長辺に沿ってレーザ光５で基板Ｐを走査したときと同様に基板Ｐを移動して、基板Ｐの短辺に沿ってレーザ光５で基板Ｐを走査する。
図１７は、図１１に示すように基板Ｐをレーザ処理装置に搬入した後、図１６に示す位置まで基板Ｐを回転させる途中の状態を示している。
矢印αのように回転した時、ガス噴射口６の端部Ｎがシールカバー８の外へ出てしまい、ガスが逃げてしまう。
このため、ガス雰囲気が乱れて、図１６に示す位置まで基板Ｐを回転させた後、ガス雰囲気が安定するまで時間が掛かり、直ちに走査を開始できない問題点があった。
そこで、この発明の目的は、基板をレーザ処理装置に搬入した後、基板を回転させる際に、回転途中でガス雰囲気が乱れるのを防止することが出来る雰囲気安定化方法およびレーザ処理装置を提供することにある。
第１の観点では、本発明は、第１辺（ｐ１）から第４辺（ｐ４）を有する四角形の基板（Ｐ）を支持する基板支持面を有し且つ前記基板支持面に平行な２次元方向に前記基板支持面を直線移動可能であり且つ前記基板支持面に垂直な軸を中心に前記基板支持面を回転しうる基板支持手段（２，１１，１２，１３，１４）と、前記基板支持面に支持された基板（Ｐ）の周囲に端縁部が出るように前記基板（Ｐ）と前記基板支持面の間に設置される四角形のシールカバー（８）と、ライン状のレーザ光（５）を前記基板（Ｐ）に照射するためのレーザ光源（４）と、レーザ光（５）が照射されている局所をガス雰囲気にするために前記基板（Ｐ）へ向けてガス（例えば窒素ガス）を噴出するスリット状のガス噴射口（６）とを具備したレーザ処理装置（１００）において、前記ガス噴射口（６）が前記第１辺（ｐ１）の中央部の近傍に位置するように基板（Ｐ）を支持し、次に前記基板（Ｐ）の中心が前記ガス噴射口（６）に近づくように前記基板（Ｐ）を直線移動し、次に前記基板（Ｐ）を回転することを特徴とする雰囲気安定化方法を提供する。
上記第１の観点による雰囲気安定化方法では、基板（Ｐ）を回転した時、ガス噴射口（６）の端部がシールカバー（８）の外へ出てしまうことがない。このため、ガス雰囲気が乱れず、安定したままであり、基板（Ｐ）を回転させた後、直ちに走査を開始できる。
また、初期位置では、ガス噴射口（６）が第１辺（ｐ１）の中央部の近傍に位置するように基板（Ｐ）を支持しているから、基板（Ｐ）を回転せずに直ちに走査を開始することが可能である。すなわち、初期位置から基板（Ｐ）を回転させてから走査を開始する場合と初期位置から基板（Ｐ）を回転せずに走査を開始する場合の両方に対応可能となる。
初期位置として、ガス噴射口（６）が基板（Ｐ）の中心近傍に位置するように基板（Ｐ）を支持するようにすれば、直線移動させずに基板（Ｐ）を回転してもガス噴射口（６）の端部がシールカバー（８）の外へ出てしまうことはない。しかし、走査を開始する場合に、ガス噴射口（６）が基板（Ｐ）のいずれかの辺の近傍に位置するように基板（Ｐ）を必ず直線移動しなければならなくなるので、好ましくない。
なお、シールカバー（８）を十分に大きくすれば、初期位置から直線移動させずに基板（Ｐ）を回転してもガス噴射口（６）の端部がシールカバー（８）の外へ出てしまうことがない。しかし、シールカバー（８）を大きくすれば、レーザ処理装置のサイズも大型化してしまうので好ましくない。
第２の観点では、本発明は、前記第１の観点による雰囲気安定化方法において、前記直線移動と前記回転とを並行して行うことを特徴とする雰囲気安定化方法を提供する。
適正なタイミングとすれば、直線移動と回転とを並行して行っても、基板（Ｐ）の回転中にガス噴射口（６）の端部がシールカバー（８）の外へ出てしまうことはない。そして、直線移動と回転とをシーケンシャルに行うよりも所要時間を短縮できる。
第３の観点では、本発明は、第１辺（ｐ１）から第４辺（ｐ４）を有する四角形の基板（Ｐ）を支持する基板支持面を有し且つ前記基板支持面に平行な２次元方向に前記基板支持面を直線移動可能であり且つ前記基板支持面に垂直な軸を中心に前記基板支持面を回転しうる基板支持手段（２，１１，１２，１３，１４）と、前記基板支持面に支持された基板（Ｐ）の周囲に端縁部が出るように前記基板（Ｐ）と前記基板支持面の間に設置される四角形のシールカバー（８）と、ライン状のレーザ光（５）を前記基板（Ｐ）に照射するためのレーザ光源（４）と、レーザ光（５）が照射されている局所をガス雰囲気にするために前記基板（Ｐ）へ向けてガス（例えば窒素ガス）を噴出するスリット状のガス噴射口（６）と、前記ガス噴射口（６）が前記第１辺（ｐ１）の中央部の近傍に位置するように基板（Ｐ）を支持し、前記基板（Ｐ）の中心が前記ガス噴射口（６）に近づくように前記基板（Ｐ）を直線移動し、次に前記基板（Ｐ）を回転する制御手段（２０）を具備したことを特徴とするレーザ処理装置（１００）を提供する。
上記第３の観点によるレーザ処理装置（１００）では、基板（Ｐ）を回転した時、ガス噴射口（６）の端部がシールカバー（８）の外へ出てしまうことがない。このため、ガス雰囲気が乱れず、安定したままであり、基板（Ｐ）を回転させた後、直ちに走査を開始できる。
また、初期位置では、ガス噴射口（６）が第１辺（ｐ１）の中央部の近傍に位置するように基板（Ｐ）を支持しているから、基板（Ｐ）を回転せずに直ちに走査を開始することが可能である。すなわち、初期位置から基板（Ｐ）を回転させてから走査を開始する場合と初期位置から基板（Ｐ）を回転せずに走査を開始する場合の両方に対応可能となる。
初期位置として、ガス噴射口（６）が基板（Ｐ）の中心近傍に位置するように基板（Ｐ）を支持するようにすれば、直線移動させずに基板（Ｐ）を回転してもガス噴射口（６）の端部がシールカバー（８）の外へ出てしまうことはない。しかし、走査を開始する場合に、ガス噴射口（６）が基板（Ｐ）のいずれかの辺の近傍に位置するように基板（Ｐ）を必ず直線移動しなければならなくなるので、好ましくない。
なお、シールカバー（８）を十分に大きくすれば、初期位置から直線移動させずに基板（Ｐ）を回転してもガス噴射口（６）の端部がシールカバー（８）の外へ出てしまうことがない。しかし、シールカバー（８）を大きくすれば、レーザ処理装置のサイズも大型化してしまうので好ましくない。
第４の観点では、本発明は、前記第３の観点によるレーザ処理装置（１００）において、前記制御手段（２０）は、前記直線移動と前記回転とを並行して行うことを特徴とするレーザ処理装置（１００）を提供する。
適正なタイミングとすれば、直線移動と回転とを並行して行っても、基板（Ｐ）の回転中にガス噴射口（６）の端部がシールカバー（８）の外へ出てしまうことはない。そして、直線移動と回転とをシーケンシャルに行うよりも所要時間を短縮できる。
本発明の雰囲気安定化方法およびレーザ処理装置によれば、基板をレーザ処理装置に搬入した後、基板を回転させる際に、回転途中でガス雰囲気が乱れるのを防止することが出来る。よって、基板を回転させた後、直ちに走査を開始でき、生産性を向上できる。
実施例１に係るレーザアニール装置を示す構成説明図である。 基板搬入時の初期位置を示す概念的平面図である。 実施例１に係る直線移動工程を示す概念的平面図である。 実施例１に係る基板回転中の状態を示す概念的平面図である。 実施例１に係る回転後の状態を示す概念的平面図である。 基板の左半分の走査開始時の状態を示す概念的平面図である。 基板の左半分の走査終了時の状態を示す概念的平面図である。 基板の右半分の走査開始時の状態を示す概念的平面図である。 基板の右半分の走査終了時の状態を示す概念的平面図である。 基板搬出時の位置関係を示す概念的平面図である。 基板搬入時の初期位置を示す概念的平面図である。 基板の左半分の走査開始時の状態を示す概念的平面図である。 基板の左半分の走査終了時の状態を示す概念的平面図である。 基板の右半分の走査開始時の状態を示す概念的平面図である。 基板の右半分の走査終了時の状態を示す概念的平面図である。 従来の基板回転後の状態を示す概念的平面図である。 従来の基板回転中の状態を示す概念的平面図である。
以下、図に示す実施の形態により本発明をさらに詳細に説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
−実施例１−
図１は、実施例１に係るレーザアニール装置１００を示す構成説明図である。
このレーザアニール装置１００は、レーザ光透過窓１および基板搬入出口９を有するチャンバー７と、チャンバー７の床面に設置されたレール１１と、レール１１上をｘ方向に直線移動しうるＸテーブル１２と、Ｘテーブル１２の天面に設置されたレール１３と、レール１３上をｙ方向に直線移動しうるＹテーブル１４と、Ｙテーブル１２に支持され水平回転しうる回転台２と、回転台２上に設置されるシールカバー８と、シールカバー８上に載置された基板Ｐにレーザ光５を照射するためのレーザ光源４と、レーザ光５が照射されている局所をガス雰囲気にするために基板Ｐへ向けてガス（例えば窒素ガス）を噴出するガス噴射口６を有する局所シールボックス３と、レーザ光源４のオン／オフやＸテーブル１２の直線移動などを制御する制御装置２０とを具備している。
図２は、基板Ｐとシールカバー８とレーザ光５とガス噴出口６の位置関係を説明するための概念図である。
基板Ｐは、第１辺ｐ１から第４辺ｐ４を有する四角形である。
シールカバー８も四角形であり、端縁部が基板Ｐの周囲に出るように基板Ｐが載置される。
レーザ光５は、ライン状である。
ガス噴出口６は、スリット状である。
図２に概念的に示すように、レーザ光５とガス噴射口６とが第１辺ｐ１の中央部の近傍に位置するように、基板Ｐは基板搬入出口９から搬入される。
図２では、レーザ光５とガス噴射口６とが第１辺ｐ１の中央部の外側に出ているシールカバー８の端縁部に位置するように基板Ｐが搬入されているが、レーザ光５とガス噴射口６とが第１辺ｐ１の中央部上や直近の内側に位置するように基板Ｐを搬入してもよい。
図２では、ガス噴射口６から噴出されたガスは、シールカバー８の端縁部に当たり、レーザ光５が照射される局所をガス雰囲気にする。
なお、実際には、基板Ｐの第１辺ｐ１がレーザ光５のラインと平行になり且つ基板Ｐの中心が回転台２の回転軸に一致するように基板Ｐを搬入したときに、レーザ光５とガス噴射口６とが第１辺ｐ１の中央部の近傍に位置するように設計される。
基板Ｐの長辺に沿ってレーザ光５で基板Ｐの走査を行う動作は、図１１〜図１５を参照して説明した従来の動作と同じであり、ここでの説明は省略する。
図２〜図１０を参照して、基板Ｐの短辺に沿ってレーザ光５で基板Ｐを走査する動作を説明する。
図２に矢印ｘ１で示すように基板Ｐを直線移動し、図３に示すように、ガス噴射口６を基板Ｐの中心に近づける。図３の２点鎖線は、搬入時の基板位置である。このときの直線移動量の決め方については後述する。
次に、図４に示すように、基板Ｐの中心を回転軸として基板Ｐを回転させる。
矢印αのように回転しても、ガス噴射口６がシールカバー８の外へ出てしまうことがないため、ガス雰囲気を安定に保つことが出来る。
図５に示すように、基板Ｐを９０°回転し終わると、図５に矢印ｙ１で示すように基板Ｐを移動し、図６に示すように、第２辺ｐ２の左半分部の外側に相当するシールカバー８の端縁部にレーザ光５とガス噴射口６とを位置させる。
次に、図６に矢印ｘ２で示すように基板Ｐを移動し、図７に示すように、基板Ｐの左半分部をレーザアニール処理する。基板Ｐの左半分部をレーザアニール処理した直後は、レーザ光５とガス噴射口６とが第４辺ｐ４の左半分部の外側に出ているシールカバー８の端縁部に位置する。
次に、図７に矢印ｙ２で示すように基板Ｐを移動し、図８に示すように、第４辺ｐ４の右半分部の外側に出ているシールカバー８の端縁部にレーザ光５とガス噴射口６とを位置させる。
次に、図８に矢印ｘ３で示すように基板Ｐを移動し、図９に示すように、基板Ｐの右半分部をレーザアニール処理する。基板Ｐの右半分部をレーザアニール処理した直後は、レーザ光５とガス噴射口６とが第２辺ｐ２の右半分部の外側に出ているシールカバー８の端縁部に位置する。
この後、図９に矢印ｙ３で示すように基板Ｐを移動し、基板Ｐを図１０の位置に戻す。そして、レーザアニール処理装置１００から基板Ｐを搬出する。
実施例１のレーザアニール処理装置１００によれば、基板Ｐを搬入した後、基板Ｐを９０°回転させる際に、回転途中にガス噴射口６の端部がシールカバー８の外へ出てしまうことがないから、回転途中でガス雰囲気が乱れるのを防止することが出来る。従って、基板Ｐを９０°回転させた後、ガス雰囲気が安定するまでの待ち時間がなく、生産性を向上できる。
−ガス噴射口６を基板Ｐの中心に近づけるように基板Ｐを直線移動する直線移動量−
図２におけるガス噴射口６と基板Ｐの中心の間の距離をＬ０とし、図５におけるガス噴射口６と基板Ｐの中心の間の距離をＬ９０とし、ガス噴射口６の長さ及び幅に伴う調整値をＡとするとき、図３から判るように直線移動量＝Ｌ０−Ｌ９０＋Ａである。ここで、図２におけるガス噴射口６と基板Ｐの中心の間の距離Ｌ０は、基板Ｐの長辺長の１／２＋第１辺ｐ１とガス噴出口６の間隔である。また、図５におけるガス噴射口６と基板Ｐの中心の間の距離Ｌ９０は、基板Ｐの短辺長の１／２＋第２辺ｐ２とガス噴出口６の間隔である。よって、直線移動量＝（基板Ｐの長辺長−基板Ｐの短辺長）／２＋（図２における第１辺ｐ１とガス噴出口６の間隔−図５における第２辺ｐ２とガス噴出口６の間隔）＋Ａとなる。
−実施例２−
制御手段２０は、図２に示す直線移動ｘ１と図４に示す回転αとを並行して行う。
適正なタイミングとすれば、直線移動と回転とを並行して行っても、基板Ｐの回転中にガス噴射口６の端部がシールカバー８の外へ出てしまうことはない。そして、直線移動と回転とをシーケンシャルに行うよりも所要時間を短縮できる。
本発明の雰囲気安定化方法およびレーザ処理装置は、例えば非晶質半導体基板のレーザアニール処理に利用できる。
１ レーザ光透過窓
２ 回転台
３ 局所シールボックス
４ レーザ光源
５ レーザ光
６ ガス噴出口
７ チャンバー
８ シールカバー
１１，１３ レール
１２ Ｘテーブル
１４ Ｙテーブル
２０ 制御装置
１００ レーザアニール装置
Ｐ 基板

Claims (4)

  1. 第１辺（ｐ１）から第４辺（ｐ４）を有する四角形の基板（Ｐ）を支持する基板支持面を有し且つ前記基板支持面に平行な２次元方向に前記基板支持面を直線移動可能であり且つ前記基板支持面に垂直な軸を中心に前記基板支持面を回転しうる基板支持手段（２，１１，１２，１３，１４）と、前記基板支持面に支持された基板（Ｐ）の周囲に端縁部が出るように前記基板（Ｐ）と前記基板支持面の間に設置される四角形のシールカバー（８）と、ライン状のレーザ光（５）を前記基板（Ｐ）に照射するためのレーザ光源（４）と、レーザ光（５）が照射されている局所をガス雰囲気にするために前記基板（Ｐ）へ向けてガスを噴出するスリット状のガス噴射口（６）とを具備したレーザ処理装置（１００）において、前記ガス噴射口（６）が前記第１辺（ｐ１）の中央部の外側に出ているシールカバー（８）の端縁部または第１辺（ｐ１）の中央部上または第１辺（ｐ１）の中央部直近の内側に位置するように基板（Ｐ）を支持し、次に前記基板（Ｐ）の中心が前記ガス噴射口（６）に近づくように前記基板（Ｐ）を、前記基板（Ｐ）を回転しても前記ガス噴射口（６）が前記シールカバー（８）の外へ出ない移動量で、直線移動し、次に前記基板（Ｐ）を回転することを特徴とする雰囲気安定化方法。
  2. 請求項１に記載の雰囲気安定化方法において、前記直線移動と前記回転とを並行して行うことを特徴とする雰囲気安定化方法。
  3. 第１辺（ｐ１）から第４辺（ｐ４）を有する四角形の基板（Ｐ）を支持する基板支持面を有し且つ前記基板支持面に平行な２次元方向に前記基板支持面を直線移動可能であり且つ前記基板支持面に垂直な軸を中心に前記基板支持面を回転しうる基板支持手段（２，１１，１２，１３，１４）と、前記基板支持面に支持された基板（Ｐ）の周囲に端縁部が出るように前記基板（Ｐ）と前記基板支持面の間に設置される四角形のシールカバー（８）と、ライン状のレーザ光（５）を前記基板（Ｐ）に照射するためのレーザ光源（４）と、レーザ光（５）が照射されている局所をガス雰囲気にするために前記基板（Ｐ）へ向けてガスを噴出するスリット状のガス噴射口（６）と、前記ガス噴射口（６）が前記第１辺（ｐ１）の中央部の外側に出ているシールカバー（８）の端縁部または第１辺（ｐ１）の中央部上または第１辺（ｐ１）の中央部直近の内側に位置するように基板（Ｐ）を支持し、前記基板（Ｐ）の中心が前記ガス噴射口（６）に近づくように前記基板（Ｐ）を、前記基板（Ｐ）を回転しても前記ガス噴射口（６）が前記シールカバー（８）の外へ出ない移動量で、直線移動し、次に前記基板（Ｐ）を回転する制御手段（２０）を具備したことを特徴とするレーザ処理装置（１００）。
  4. 請求項３に記載のレーザ処理装置（１００）において、前記制御手段（２０）は、前記直線移動と前記回転とを並行して行うことを特徴とするレーザ処理装置（１００）。
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