JP5408678B2 - レーザ処理装置 - Google Patents
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Description
(ロ)絶縁基板上に形成された非晶質の半導体膜をレーザビームアニール法によって結晶化する多結晶半導体膜の製造装置において、レーザビームを非晶質半導体膜に照射するときに、ビーム照射される基板の表面の雰囲気を制御できる局所シールドをレーザビーム周囲に備えていることを特徴とする多結晶半導体膜の製造装置(特許文献2参照)。
このため、上記従来技術のうち(イ)では、試料台移動前の照射前位置は基板上部が大気と触れ合っているため、試料台が動いた直後の照射面は大気雰囲気が混入しやすい。スイングノズル又はスリット近傍はガスが流れ、目的の雰囲気に置換されるが、照射面内において部分的に大気の中の酸素が混入し、試料台移動直後における照射面内の酸素濃度分布均一性が確保されないという問題がある。
これら共通の課題として、照射位置付近のガス流量分布自身も確認する手段が無く、外乱によって分布が乱されても管理されないという問題もある。
前記端部整流面は、試料台に載置される被処理体上面よりも高く、前記ガス噴射部下面よりも低い高さの上面を有していることを特徴とする。
また、広範囲にガス雰囲気が形成されることで、最大走査速度を大きくすることも可能になる。
整流面は、整流板の設置などにより形成することができるが、板状に限定されず、ブロック状の部材の配置などによって形成することもできる。整流面は、ガス噴射部に連なって連続的に伸張するものが好ましいが、必ずしもガス噴射部に連なっていたり、連続的に伸張するものでなくてもよく、要は整流作用が得られるように配置されているものであればよい。
また、被処理体の搬出、搬入に際し、端部整流面側にガス噴射部を対比させてガスを噴射したままにしておくことで、次に被処理体を処理する際に、走査を開始する被処理体の端部側の雰囲気を早期にガス雰囲気にして処理の効率を高めることができる。
また、前記ガス噴射部近傍から前記走査方向に沿って前記被処理体表面と距離を保ちつつ伸張する整流面が設けることにより、走査方向に沿って広範囲にガス雰囲気を形成することができ、レーザ光照射時のガス雰囲気を良好にしてレーザ処理をより良好なものにすることができる。
以下に、本発明の一参考形態のレーザアニール処理装置を図1、2に基づいて説明する。
図1に示すように、平面方向軸(X及びY)を有する試料台12が図示左右方向に移動可能に設置されており、該試料台12の上方に長尺なレーザ照射筒6が配置されている。該レーザ照射筒6の上方にガラスなどにより構成されるレーザ光導入窓4が設けられて封止されている。該レーザ光導入窓4には、レーザ光源1より出力されて光学系2を経たレーザ光3が入射されて、下方側に照射されるように構成されている。これにより、レーザ光3は、試料台12の移動方向との逆の方向に走査されることになる。
レーザ照射筒6は、側面にガス供給管5が接続されており、下端側に、図2に示すように、走査方向の前方および後方側に沿って伸張する整流板7a、7bが一体になって設けられており、整流板7a、7b間に形成された長尺なスリットがレーザ光照射口兼ガス噴射口8となっている。したがって、レーザ光照射口兼ガス噴射口8がガス噴射部として機能する。
上記レーザ光照射口兼ガス噴射口8には、図2に示すように、複数の酸素濃度測定口15が形成されており、該酸素濃度測定口15には、外部の酸素濃度計16が配管接続されている。
試料台12に被処理体として、被処理基板9上に形成された非晶質半導体薄膜10を設置する。レーザ光源1からは、パルス状に発振されたレーザビーム3が光学系2を通過して線条となったビーム(ラインビーム)となり、レーザ光導入窓4およびレーザ照射筒6内、レーザ光照射口兼ガス噴射口8を通して非晶質半導体薄膜10の照射面11に照射される。
また、これに先立ってガス供給管5より雰囲気ガスとして窒素ガスがレーザ照射筒6内に導入され、開口部分であるレーザ光照射口兼ガス噴射口8を通して下方に噴射される。噴射されたガスは、非晶質半導体薄膜10の照射面11近傍に移動するとともに、整流板7a、7bの下面側の整流面によって上方への拡散が阻止され、非晶質半導体薄膜10の上面と整流板7a、7bの下面側の整流面とで形成される通気空間を通して走査方向前方および走査方向後方に整流されつつ拡散してガス雰囲気を形成する。
これは、20秒以上ガス雰囲気下に置くことで酸素を十分に除外して良好なレーザアニールを行うことを可能にするためである。20秒未満、特に10秒未満の長さであると、酸素の除外が十分ではなくてレーザアニールの処理に影響が生じる可能性がある。
次に、本発明の一実施形態を図4に基づいて説明する。なお、上記参考形態と同様の構成については同一の符号を付している。
平面方向軸(X及びY)を有する試料台12が図示左右方向に移動可能に設置されており、該試料台12の上方に長尺なレーザ照射筒6が配置されている。該レーザ照射筒6の上方にレーザ光導入窓4が設けられ封止されている。該レーザ光導入窓4には、レーザ光源1より出力されて光学系2を経たレーザ光3が入射されて、下方側に照射されるように構成されている。これにより、レーザ光は、試料台11の移動方向との逆の方向に走査されることになる。レーザ照射筒6は、側面にガス供給管5が接続されており、下端側にレーザ光照射口兼ガス噴射口8が設けられている。
試料台12は、前記走査方向端部において走査方向に沿った端部整流板17a、17bが設けられており、この実施形態では、端部整流板17a、17bの上面は、試料台12に載置される非晶質半導体薄膜10の上面より僅かに上方に高くなっている。
試料台12に被処理体として、被処理基板9上に形成された非晶質半導体薄膜10を設置する。この非晶質半導体薄膜10は、試料台12に全体が載る大きさを有しており、試料台12の外形寸法が僅かに非晶質半導体薄膜10の外形寸法を上回っている。
レーザ光源1からは、発振されたレーザビーム3が光学系2を通過して線条となったビーム(ラインビーム)となり、レーザ光導入窓4およびレーザ照射筒6内、レーザ光照射口兼ガス噴射口8を通して非晶質半導体薄膜10の照射面11にパルス状に照射される。
また、これに先立ってガス供給管5より雰囲気ガスとして窒素ガスがレーザ照射筒6内に導入され、開口部分であるレーザ光照射口兼ガス噴射口8を通して下方に噴射され、照射面11近傍から外方へと拡がってガス雰囲気を形成する。
次に他の実施形態を図6に基づいて説明する。
平面方向軸(X及びY)を有する試料台12が図示左右方向に移動可能に設置されており、該試料台12の上方に長尺なレーザ照射筒6が配置されている。該レーザ照射筒6の上方にレーザ光導入窓4が設けられて封止されている。該レーザ光導入窓4には、レーザ光源1より出力されて光学系2を経たレーザ光3が入射されて、下方側に照射されるように構成されている。これにより、レーザ光3は、試料台11の移動方向との逆の方向に走査されることになる。
また、試料台12は、前記走査方向端部において走査方向に沿った端部整流板17a、17bが設けられており、この実施形態では、端部整流板17a、17bの上面は、試料台12に載置される非晶質半導体薄膜10の上面より僅かに上方に高くなっている。
試料台12に被処理体として、被処理基板9上に形成された非晶質半導体薄膜10を設置する。この非晶質半導体薄膜10は、試料台12に全体が載る大きさを有しており、試料台12の外形寸法が僅かに非晶質半導体薄膜10の外形寸法を上回っている。
レーザ光源1からは、発振されたレーザビーム3が光学系2を通過して線条となったビーム(ラインビーム)となり、レーザ光導入窓4およびレーザ照射筒6内、レーザ光照射口兼ガス噴射口8を通して非晶質半導体薄膜10の照射面11にパルス状に照射される。
また、これに先立ってガス供給管5より雰囲気ガスとして窒素ガスがレーザ照射筒6内に導入され、開口部分であるレーザ光照射口兼ガス噴射口8を通して下方に噴射される。噴射されたガスは、照射面11近傍に移動するとともに、整流板7a、7bの下面側の整流面によって上方への拡散が阻止され、非晶質半導体薄膜10の上面と整流板7a、7bの下面側の整流面とで形成される通気空間を通して走査方向前方および走査方向後方に整流されつつ拡散する。
さらに他の実施形態を図7に基づいて説明する。
この実施形態では、実施形態1のレーザアニール処理装置において、前記走査方向と直交する方向の試料台12の両端部に、副方向端部整流板27a、27bを設けたものである。該副方向端部整流板27a、27bは、上記走査方向におけるレーザ光の照射およびガスの噴射では、副方向に流れるガスを整流する作用を有するが、さらには、例えば、必要に応じて試料台12を90度回転させた状態で移動させてレーザ光の照射を行う場合、該副方向端部整流板27a、27bが端部整流板17a、17bに変わってガスの整流作用を果たすことができる。なお、該副方向端部整流板27a、27bは、上記実施形態2のレーザアニール処理装置に組み込むことによって同様の効果を得ることもできる。
2 光学系
3 レーザ光
5 ガス供給管
7a 整流板
7b 整流板
8 レーザ光照射口兼ガス噴射口
10 非晶質半導体薄膜
11 照射面
12 試料台
15 酸素濃度測定口
16 酸素濃度計
17a 端部整流板
17b 端部整流板
27a 副方向端部整流板
27b 副方向端部整流板
Claims (8)
- 被処理体の外形寸法と略同じ外形寸法を有し前記被処理体全体が載置される試料台上の前記被処理体にレーザ光を相対的に走査しつつ照射して前記被処理体の処理を行うレーザ処理装置において、照射雰囲気を形成するガスを前記被処理体の照射部分近傍に噴射するガス噴射部と、前記試料台の走査方向端部に設けられ、前記走査方向に沿って伸張する端部整流面とを有し、
前記端部整流面は、試料台に載置される被処理体上面よりも高く、前記ガス噴射部下面よりも低い高さの上面を有していることを特徴とするレーザ処理装置。 - 前記走査方向と直交する方向の前記試料台端部に、前記直交方向に沿って伸張する副方向端部整流面が設けられていることを特徴とする請求項1に記載のレーザ処理装置。
- 前記ガス噴射部近傍から前記走査方向に沿って前記被処理体表面と距離を保ちつつ伸張する整流面を備えることを特徴とする請求項1または2にに記載のレーザ処理装置。
- 前記整流面は、前記走査方向における前方および後方に伸張していることを特徴とする請求項3記載のレーザ処理装置。
- 前記整流面は、前記走査における要移動時間が10秒以上となる位置まで走査方向に伸張していることを特徴とする請求項3または4に記載のレーザ処理装置。
- 前記レーザ光がラインビーム形状を有するものであることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のレーザ処理装置。
- 前記被処理体の処理が、非晶質の半導体薄膜からなる被処理体に前記レーザ光を照射して結晶化させるアニール処理であることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載のレーザ処理装置。
- 前記照射雰囲気内の酸素濃度を測定する酸素濃度計を有することを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載のレーザ処理装置。
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