JP5083708B2 - レーザアニール装置 - Google Patents
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Description
一般的にレーザアニールでは、連続発振又はパルス発振されたレーザ光を、光学系を用いて断面が線状又は細長い矩形状のビーム(以下、矩形状ビームという)に加工し、この矩形状ビームを基板上のa−Si膜に対してビームの短手方向に相対移動させながら照射する。なお、一般的には、矩形状ビームの位置を固定し、基板を移動させることにより基板表面全体に矩形状ビームを照射することが行なわれている。
下記特許文献2では、レーザ光が通過するスリットとこのスリットの周辺部に設けられた複数の窒素ガス噴出口を有する板状ノズルを有する窒素ガス噴射手段を用い、窒素ガス噴出口から窒素ガスを噴射し、レーザ照射部分近傍のみを窒素雰囲気とすることにより、レーザ照射領域の酸素濃度を下げることを狙ったレーザアニール装置を提案している。
(1)本発明は、基板表面において線状又は矩形状のビームに集光したレーザ光を、基板に対して前記ビームの短手方向に相対移動させながら照射してアニールを行なうレーザアニール装置であって、基板を載せる基板ステージと、前記ビームの長手方向に延びる長方形状開口をもち該長方形状開口から不活性ガスを噴き出して基板に吹き付ける吹付けノズルを有し、レーザ光の照射部分より広い範囲に不活性ガスを供給するガス供給機構と、前記基板ステージの基板載置面の外端部から外側に向って延びるスカート部材と、を備え、前記吹付けノズルは、基板の縁部を含む領域にレーザ光が照射される際に、長方形状開口の一部が基板ステージよりも外側に出る位置となり、前記スカート部材は、前記長方形状開口のうち基板ステージよりも外側に出る部分と同じか当該部分よりも外側まで延びていることを特徴とする。
長方形状開口を有する吹付けノズルは、ノズル内壁での流体抵抗の影響により長方形状開口の端部の流量が低下するため、ガス吹き付け領域をレーザ光の照射部分よりも広く取っている。一方基板ステージは、小型軽量であることが駆動上の観点から有利であるため基板載置面が基板に近い面積となるサイズで作られる。この場合、噴射ノズルの長方形状開口の一部がステージの外側にはみ出し、このはみ出した部分は流体抵抗が少なくなる。このため、ガス流量を制御せず一定流量を流す場合、はみ出した部分のガス流量が相対的に多くなることにより、基板側のガス吹き付け領域のガス流量が相対的に少なくなり酸素濃度が十分に下がらない。そこで、本発明は、基板ステージの基板載置面の外端部から外側に向って延びるスカート部材を備える。このスカート部材に不活性ガスが吹き付けられることにより、基板側のガス吹き付け領域のガス流量と基板ステージからはみ出した部分のガス流量との間で流体抵抗に差が生じないので、基板上に常に均一流量の不活性ガスを吹き付けることができ、酸素濃度もレーザ光の照射部分で十分に下げることできるため、レーザ光の照射部分全面に渡って均一なアニール状態を確保し、アニール効果のばらつきを大幅に低減することができる。
なお、以下、矩形状ビームの長手方向を「ビーム長手方向」とよび、矩形状ビームの短手方向を「ビーム短手方向」とよぶ。
レーザ照射装置5は、パルスレーザ光4を出射するレーザ光源6と、基板2の表面において矩形状ビームとなるようにレーザ光4を成形するビーム成形光学系7と、ビーム成形光学系7からのレーザ光4を基板2に向けて反射するミラー8を備えている。レーザ光源6としては、エキシマレーザ等のガスレーザ、YAG、YLF、YVO4等の固体レーザ、半導体レーザを適用することができる。
したがって、このレーザアニール装置1では、基板ステージ10によって基板2がビーム短手方向に移動することにより、レーザ光4が基板2に対してビーム短手方向に相対移動する。
図2は、ガス供給機構16の構成を示す断面図である。図2では、左右方向がビーム短手方向である。ガス供給機構16は、ビーム長手方向に延びる長方形状開口18を持つ吹付けノズル17を有し、吹付けノズル17の長方形状開口18から不活性ガス19を噴き出して基板2に吹き付ける。不活性ガス19は、窒素、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、ラドン、ウンウンオクチウムなどを使用することができる。
平行対向体26は、基板2に平行に近接対向する下面を有し且つレーザ光4を透過させる透過窓29を有する。本実施形態では、平行対向体26は、基板2に平行に対向する対向部27と、対向部27のビーム短手方向端部両側から上方に延びる側部28とからなり、レーザアニール装置1の適宜の部位に取り付けられている。対向部27には、上記の基板2に平行に近接対向する下面30が形成され、またその一部が透過窓29となっている。透過窓29は、レーザ光4の透過率の良い材料(例えばガラス)からなり、その下面は、周囲の対向部27の下面30と面一となっている。
図5は、基板ステージ10と吹付けノズル17の位置関係及びガス流れ状態を示す模式図であり、(A)は本発明のスカート部材32が設けられた図であり、(B)はスカート部材32が設けられていない場合を仮定した図である。
また、スカート部材32は、軽量の材料で板状に形成することができるので、基板ステージ10に付加しても、基板ステージ10の駆動に与える影響は殆どない。
図4に示す構成例では、基板搬送装置12とスカート部材32との機械的干渉を回避するために、スカート部材32における基板ステージ10の切欠部10aに隣接する部分が、基板搬送装置12のハンド部13と機械的に干渉しないように移動可能に構成されている。
例えば、上述した実施形態ではガス供給機構16は平行対向体26を備える構成であったが、平行対向体26をなくして、吹付けノズル17の長方形状開口18をレーザ光4の照射部分に向けて配置し、基板2上のレーザ光4の照射部分に不活性ガス19を直接吹き付けるように構成してもよい。
2 基板
3 半導体膜
4 レーザ光
5 レーザ照射装置
6 レーザ光源
7 ビーム成形光学系
8 ミラー
10 基板ステージ
10a 切欠部
10b 吸引穴
12 基板搬送装置
13 ハンド部
16 ガス供給機構
17 吹付けノズル
18 長方形状開口
19 不活性ガス
20 ノズル体
21 ガス供給管
22 分配管
23 整流抵抗体
26 平行対向体
27 対向部
28 側部
29 透過窓
30 下面
32 スカート部材
32a 固定部
32b 可動部
33 張出部
35 リニアアクチュエータ
Claims (5)
- 基板表面において線状又は矩形状のビームに集光したレーザ光を、基板に対して前記ビームの短手方向に相対移動させながら照射してアニールを行なうレーザアニール装置であって、
基板を載せる基板ステージと、
前記ビームの長手方向に延びる長方形状開口をもち該長方形状開口から不活性ガスを噴き出して基板に吹き付ける吹付けノズルを有し、レーザ光の照射部分より広い範囲に不活性ガスを供給するガス供給機構と、
前記基板ステージの基板載置面の外端部から外側に向って延びるスカート部材と、を備え、
前記吹付けノズルは、基板の縁部を含む領域にレーザ光が照射される際に、長方形状開口の一部が基板ステージよりも外側に出る位置となり、
前記スカート部材は、前記長方形状開口のうち基板ステージよりも外側に出る部分と同じか当該部分よりも外側まで延びていることを特徴とするレーザアニール装置。 - 前記ガス供給機構は、前記基板に平行に近接対向する下面を有し該下面と基板との間に不活性ガスの流路を形成するとともにレーザ光を透過させる透過窓を有する平行対向体を有し、前記噴射ノズルの長方形状開口は、レーザ光の照射部分から前記短手方向に所定間隔をおいた位置に設けられている請求項1記載のレーザアニール装置。
- 前記スカート部材は、前記基板ステージの基板載置面の端部全周に設けられている請求項1記載のレーザアニール装置。
- 前記基板ステージには、基板ステージとの間で基板の受渡しを行なう基板搬送装置のハンド部が通過可能なように基板載置面及び側面にて開口する切欠部が設けられており、
前記スカート部材の前記切欠部に隣接する部分が、前記ハンドと機械的に干渉しないように移動可能に構成されている請求項3記載のレーザアニール装置。 - 前記基板ステージには、基板ステージとの間で基板の受渡しを行なう基板搬送装置のハンド部が通過可能なように基板載置面及び側面にて開口する切欠部が設けられており、
前記スカート部材の全体が、前記ハンド部と機械的に干渉しないように移動可能に構成されている請求項3記載のレーザアニール装置。
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