JP5614768B2 - Laser processing apparatus and laser processing method - Google Patents
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本発明は、液晶ディスプレイや有機ELディスプレイの画素スイッチや駆動回路に用いられる薄膜トランジスタの多結晶あるいは単結晶半導体膜を製造する際などのレーザアニールなどに用いることができるレーザ処理装置およびレーザ処理方法に関するものである。 The present invention relates to a laser processing apparatus and a laser processing method that can be used for laser annealing when manufacturing a polycrystalline or single crystal semiconductor film of a thin film transistor used in a pixel switch or a drive circuit of a liquid crystal display or an organic EL display. Is.
フラットパネルディスプレイの基板などに用いられる半導体薄膜では、アモルファス膜を用いるものの他、結晶薄膜を用いるものが知られている。この結晶薄膜に関し、アモルファス膜をアニールして結晶化させることにより製造する方法が提案されている。上記アニール処理では、アモルファス膜などの被処理体上にレーザ光を照射することでレーザ光が被処理体内に侵入して熱エネルギーを与えることで被処理体を結晶化させる。また、結晶質膜にレーザ光を照射して欠陥の除去や結晶性の改善などの改質を行うものも知られている。上記レーザ光は、レーザ発振器から出力され、アッテネータで減衰され、レンズ、ミラー等で構成される光学系や処理室の導入窓などを通して被処理体に照射される。 As a semiconductor thin film used for a flat panel display substrate or the like, a semiconductor thin film using an amorphous film or a crystalline thin film is known. With respect to this crystalline thin film, a method of manufacturing an amorphous film by annealing and crystallizing has been proposed. In the annealing treatment, the object to be processed such as an amorphous film is irradiated with laser light so that the laser light enters the object to be processed and gives thermal energy to crystallize the object to be processed. In addition, there is also known a technique in which a crystalline film is irradiated with laser light to perform modifications such as defect removal and crystallinity improvement. The laser beam is output from a laser oscillator, attenuated by an attenuator, and irradiated to an object to be processed through an optical system including a lens, a mirror, an introduction window of a processing chamber, and the like.
被処理体に照射されるレーザ光は、被処理体に対するアニールなどの処理が適切になされるように、適度なパワーやエネルギーを有していることが必要であり、そのためレーザ発振器での出力やアッテネータにおける減衰率が適正に調整されている。また、レーザ発振器では、通常、レーザ光の出力を検知し、検知結果をフィードバックすることで出力調整を行っている。
しかし、光学系では経時的に汚れが発生し、また処理室では被処理体にレーザ光を照射することによって被処理体の一部が蒸発して処理室導入窓の汚れが発生したりする。このためレーザ発振器やアッテネータを適切に調整しても、前記汚れなどによって被処理体に与えられるレーザ光のパワーやエネルギーが変動することがあり、被処理体に照射されるレーザ光そのもののパワーやエネルギーを正確に把握したいという要望がある。
The laser light applied to the object to be processed must have an appropriate power and energy so that an appropriate process such as annealing is performed on the object to be processed. The attenuation factor in the attenuator is adjusted appropriately. Further, in the laser oscillator, the output adjustment is usually performed by detecting the output of the laser beam and feeding back the detection result.
However, the optical system is contaminated with time, and in the processing chamber, the processing object is irradiated with laser light, whereby a part of the processing object is evaporated and the processing chamber introduction window is contaminated. For this reason, even if the laser oscillator and the attenuator are adjusted appropriately, the power and energy of the laser beam given to the object to be processed may vary due to the dirt, etc. There is a desire to accurately grasp energy.
上記要望に対し、レーザ照射位置に対応する計測位置でレーザ光のエネルギーを検知する装置が提案されている(特許文献1参照)。
上記装置を図5に基づいて説明する。
図5に示されるレーザ加工装置は、ステージ20を内装するチャンバ21を備えており、前記ステージ20に処理対象となる基板22が設置される。チャンバ21外には、レーザ光源30、アッテネータ31、ミラー32、33、34、35等を備えており、レーザ光が照射される照射光学系36が位置調整装置23によって、チャンバ21に向けた位置とチャンバ21外に向けた位置に移動可能になっている。照射光学系36が位置調整装置23によってチャンバ21に向けた位置では、照射位置にスリット24およびジュールメータ25が設置されており、ジュールメータ25の出力は主制御装置26に接続されたアッテネータコントローラ27に送信されるように構成されている。
In response to the above request, an apparatus that detects the energy of laser light at a measurement position corresponding to the laser irradiation position has been proposed (see Patent Document 1).
The above apparatus will be described with reference to FIG.
The laser processing apparatus shown in FIG. 5 includes a
上記装置では、基板22にレーザ光を照射する際には、位置調整装置23によって照射光学系36を基板22に向けた位置に移動させる。一方、レーザ光の計測を行う際には、位置調整装置23によって照射光学系36をスリット24およびジュールメータ25に向けた位置に移動させる。ジュールメータ25の出力はアッテネータコントローラ27に送信され、計測結果に基づいてアッテネータ31を調整することで、レーザ光エネルギーのフィードバック制御が可能になっている。
In the above apparatus, when irradiating the
しかし、上記装置では、計測に際し被処理体へのレーザ光照射を中断し、該レーザ光の照射光学系を移送させて処理室外部のジュールメータにレーザ光を照射する必要があり、その間、処理を行うことができないため生産性が低下するという問題がある。また、基板が設置される位置とは異なる位置にレーザ光を照射するため、計測結果の正確性において十分でなく、処理室導入窓の汚れなどが反映されないという問題もある。 However, in the above apparatus, it is necessary to interrupt the irradiation of the laser beam to the object to be measured and transfer the laser beam irradiation optical system to irradiate the joule meter outside the processing chamber with the laser beam during the measurement. There is a problem that productivity is lowered because it cannot be performed. In addition, since the laser beam is irradiated to a position different from the position where the substrate is installed, there is a problem that the accuracy of the measurement result is not sufficient and the contamination of the processing chamber introduction window is not reflected.
本発明は、上記事情を背景としてなされたものであり、被処理体に照射されるレーザ光のパワーやエネルギー等を、生産性を低下させることなく正確に計測して、レーザ光の出力調整などに反映させることができるレーザ処理装置およびレーザ処理方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made against the background of the above circumstances, and it is possible to accurately measure the power, energy, and the like of laser light applied to the object to be processed without reducing productivity, and to adjust the output of the laser light. An object of the present invention is to provide a laser processing apparatus and a laser processing method that can be reflected in the above.
本発明は、被処理体をレーザ光で処理する際に、レーザ光の一部が反射することに着目してなされたものである。例えば、半導体に用いられるシリコン膜では、エキシマレーザ光(波長:308nm)を照射した際には、シリコン膜表面で50%ほど反射される特性を持っている。 The present invention has been made by paying attention to the fact that a part of the laser beam is reflected when the object to be processed is processed with the laser beam. For example, a silicon film used for a semiconductor has a characteristic of reflecting about 50% on the surface of the silicon film when irradiated with excimer laser light (wavelength: 308 nm).
すなわち、本発明のレーザ処理装置のうち、第1の本発明は、レーザ光を出力するレーザ発振源と、該レーザ光を被処理体に導く光学系と、前記被処理体を内部に配置し、外部に設けた前記光学系を通して前記被処理体にレーザ光を導く処理室と、前記処理室に設けられ前記レーザ光を外部から処理室内に導入する導入窓と、前記処理室内に配置され、前記被処理体に入射角θ(θ>0)で照射されて反射した反射レーザ光のパワーまたはエネルギーを前記処理室内で計測する計測手段と、前記計測手段の結果を受けて、前記レーザ発振源の調整によって、被処理体に照射されたパワーまたはエネルギーと相関関係がある前記反射レーザ光の前記計測結果が、予め定めた被処理体に応じた適正なパワーまたはエネルギーに相当する所定の範囲内になるように前記レーザ光の出力を制御する制御装置を備えることを特徴とする。
第2の本発明のレーザ処理装置は、レーザ光を出力するレーザ発振源と、該レーザ光を被処理体に導く光学系と、前記被処理体を内部に配置し、外部に設けた前記光学系を通して前記被処理体にレーザ光を導く処理室と、前記処理室に設けられ前記レーザ光を外部から処理室内に導入する導入窓と、前記処理室内に配置され、前記被処理体に入射角θ(θ>0)で照射されて反射した反射レーザ光のパワーまたはエネルギーを前記処理室内で計測する計測手段と、前記計測手段の結果を受けて、前記アッテネータの調整によって、被処理体に照射されたパワーまたはエネルギーと相関関係がある前記反射レーザ光の前記計測結果が、予め定めた被処理体に応じた適正なパワーまたはエネルギーに相当する所定の範囲内になるように前記レーザ光の出力を制御する制御装置を備えることを特徴とする。
第3の本発明のレーザ処理装置は、前記第2の本発明において、前記制御部は、前記計測手段の結果を受けて、前記レーザ発信源の調整と前記アッテネータの調整とによって前記計測手段で計測された前記反射レーザ光の計測結果が所定の範囲内になるように前記レーザ光の出力を制御する制御装置を備えることを特徴とする。
本発明のレーザ処理方法は、レーザ光を導入窓を通して外部から処理室内の被処理体に入射角θ(θ>0)で照射して該被処理体の処理を行うとともに、該被処理体で一部が反射したレーザ光のパワーまたはエネルギーを前記処理室内で計測して、前記計測結果に基づいて、前記測定値と前記被処理体に照射されたパワーまたはエネルギーとの相関関係によって前記被処理体に照射されたレーザ光のパワーまたはエネルギーを推定し、前記推定がなされたレーザ光のパワーまたはエネルギーの推定値と、予め設定された適正値に相当する閾値とを比較し、該比較結果に基づいて前記レーザ光のパワーまたはエネルギーの適正判定を行い、前記判定において前記レーザ光のパワーまたはエネルギーが適正でないと判定される場合、前記レーザ光の測定結果に基づいて前記アッテネータの調整によって前記計測手段で計測された前記反射レーザ光の計測結果が、予め定めた被処理体に応じた適正なパワーまたはエネルギーに相当する所定の範囲内になるように前記レーザ光の出力を調整することを特徴とする。
That is, among the laser processing apparatuses of the present invention, the first aspect of the present invention includes a laser oscillation source that outputs laser light, an optical system that guides the laser light to the object to be processed, and the object to be processed inside. A processing chamber for guiding laser light to the object to be processed through the optical system provided outside, an introduction window provided in the processing chamber for introducing the laser light from the outside into the processing chamber, and disposed in the processing chamber. Measuring means for measuring the power or energy of reflected laser light irradiated and reflected on the object to be processed at an incident angle θ (θ> 0) in the processing chamber, and receiving the result of the measuring means, the laser oscillation source the adjustment, the measurement result of correlation the reflected laser beam and power or energy that is emitted to an object to be processed is within a predetermined range corresponding to proper power or energy corresponding to the target object with predetermined And a control device for controlling the output of the laser beam.
A laser processing apparatus according to a second aspect of the present invention includes a laser oscillation source that outputs laser light, an optical system that guides the laser light to the object to be processed, and the optical that is provided outside and the object to be processed is disposed inside. A processing chamber for guiding laser light to the object to be processed through a system; an introduction window provided in the processing chamber for introducing the laser light into the processing chamber from the outside ; and an angle of incidence on the object to be processed. Irradiating the object to be processed by adjusting the attenuator according to the measurement means for measuring the power or energy of the reflected laser beam irradiated and reflected at θ (θ> 0) in the processing chamber and the result of the measurement means is power or energy to the measurement result of correlation the reflected laser beam, said laser beam to fall within a predetermined range corresponding to proper power or energy corresponding to the target object with predetermined The control apparatus which controls the output of this is provided.
In the laser processing apparatus according to a third aspect of the present invention, in the second aspect of the present invention, the control unit receives the result of the measurement unit, and adjusts the laser transmission source and the attenuator to adjust the measurement unit. A control device is provided for controlling the output of the laser beam so that the measurement result of the measured reflected laser beam is within a predetermined range.
The laser processing method of the present invention performs processing of the object to be processed by irradiating the object to be processed in the processing chamber from the outside with an incident angle θ (θ> 0) through the introduction window. The power or energy of the partially reflected laser light is measured in the processing chamber, and the processing target is determined based on the measurement result based on the correlation between the measured value and the power or energy applied to the processing target. Estimate the power or energy of the laser beam irradiated on the body, compare the estimated value of the laser beam power or energy with the estimated value and a threshold value corresponding to a preset appropriate value, The laser beam power or energy is appropriately determined based on the determination, and if it is determined in the determination that the laser beam power or energy is not appropriate, Based on the measurement result, the measurement result of the reflected laser light measured by the measurement means by adjusting the attenuator is within a predetermined range corresponding to a predetermined power or energy corresponding to a predetermined object to be processed. And adjusting the output of the laser beam.
本発明によれば、被処理体に照射されて反射したレーザ光の計測を行うことで、被処理体の処理を行いつつレーザ光の特性を評価することができる。しかも、レーザ光は被処理体で反射された反射レーザ光であり、その反射率はほぼ一定に維持されるため、被処理体に照射されたレーザ光そのものの状態をほぼ知ることができ、光学系や処理室導入窓が汚れている場合にも、レーザ光の状態をより正確に把握することができる。 According to the present invention, the characteristics of laser light can be evaluated while processing the object to be processed by measuring the laser light irradiated and reflected on the object. In addition, the laser beam is a reflected laser beam reflected by the object to be processed, and its reflectance is maintained almost constant, so that the state of the laser light itself irradiated to the object to be processed can be almost known, and optical Even when the system and the processing chamber introduction window are dirty, the state of the laser beam can be grasped more accurately.
反射レーザ光の計測は、レーザ光のパワーやエネルギーを計測することにより行うことができ、計測を行う計測手段としてはパワーメータやジュールメータなどの既知のものを用いることができ、本発明としてはその種別が限定されるものではない。計測は、被処理体にレーザ光を照射している間に、単発で、または連続して、さらに間欠的に行うことができ、複数の被処理体の中から選択したものを対象にして計測を行うようにしてもよい。
なお、計測手段の設置、計測を容易にするために、前記被処理体に対し入射角θ(>0)によって前記レーザ光が照射されるようにするのが望ましい。該入射角θは、前記光学系によって設定することができる。
上記光学系は、レーザ光の光路に配置されるレンズ、ミラー、ホモジナイザーなどの適宜の光学部材により構成され、本発明としては特定のものに限定されるものではない。
The reflected laser beam can be measured by measuring the power and energy of the laser beam. As the measuring means for measuring, a known device such as a power meter or a joule meter can be used. The type is not limited. Measurement can be performed in a single shot, continuously, or intermittently while irradiating the target object with laser light, and measurement is performed on a target selected from a plurality of target objects. May be performed.
In order to facilitate installation and measurement of the measuring means, it is desirable that the laser beam is irradiated to the object to be processed at an incident angle θ (> 0). The incident angle θ can be set by the optical system.
The optical system is composed of appropriate optical members such as a lens, a mirror, and a homogenizer disposed in the optical path of the laser beam, and the present invention is not limited to a specific one.
レーザ光の計測は、レーザ処理装置に処理室を備える場合でも、本発明としては処理室の内外いずれであってもよいが、処理室の内部に測定手段を配置して測定を行うのが望ましい。処理室内部で反射した反射レーザ光を処理室内で計測することで、計測結果の信頼性を高めることができる。処理室内で反射した反射レーザ光を処理室外で計測すると、処理室に設けた透過窓などを透過する際に汚れなどの影響を受けて計測精度が低下しやすくなる。 The measurement of the laser light may be performed either inside or outside the processing chamber in the present invention, even when the laser processing apparatus is provided with a processing chamber, but it is desirable to perform measurement by arranging a measuring means inside the processing chamber. . By measuring the reflected laser beam reflected in the processing chamber inside the processing chamber, the reliability of the measurement result can be improved. When the reflected laser beam reflected in the processing chamber is measured outside the processing chamber, the measurement accuracy is likely to be deteriorated due to the influence of dirt or the like when passing through a transmission window provided in the processing chamber.
なお、レーザ処理装置に用いられるレーザ光は、処理の目的などによって適宜のビーム形状を有するものであってよく、本発明としてはレーザ光のビーム形状が特定のものに限定されるものではない。例えばライン状のレーザビーム形状を有するものを用いることができる。
ライン状のレーザビームでは、長軸方向におけるパワー密度やエネルギー密度の分布も重要であり、均一に定めているものでは長軸方向でのパワー密度やエネルギー密度の均一性が必要になる。このため、測定手段としては、ラインビーム形状を有する反射レーザ光の長軸方向に沿って、それぞれ独立して計測が可能な複数の計測点を有するものとしてもよい。
Note that the laser beam used in the laser processing apparatus may have an appropriate beam shape depending on the purpose of processing, and the present invention is not limited to a specific beam shape of the laser beam. For example, a laser beam having a linear laser beam shape can be used.
In the case of a line-shaped laser beam, the distribution of power density and energy density in the major axis direction is also important, and if it is uniformly determined, the power density and energy density in the major axis direction must be uniform. Therefore, the measuring means may have a plurality of measurement points that can be measured independently along the long axis direction of the reflected laser beam having the line beam shape.
上記被処理体に照射するレーザ光を該被処理体に対し相対的に移動させる移動装置を備える場合、反射光も相対的に移動し、これを計測手段で計測することが必要になる。 When a moving device that moves the laser light applied to the object to be processed relative to the object to be processed is provided, the reflected light also moves relatively, and it is necessary to measure this with measuring means.
計測手段で計測された結果は、前記レーザ発振器や前記アッテネータなどを制御する制御装置に送信される。制御装置は、CPUとこれを動作させるプログラムや、ROM、RAMなどの適宜の記憶部などによって構成することができる。レーザ発振器では、駆動回路の電圧調整などによって出力調整を行うことができ、アッテネータでは、レーザ光の透過量、減衰率などの調整によってレーザ光の出力調整を行うことができる。 The result measured by the measuring means is transmitted to a control device that controls the laser oscillator, the attenuator and the like. The control device can be configured by a CPU, a program for operating the CPU, an appropriate storage unit such as a ROM and a RAM, and the like. The laser oscillator can adjust the output by adjusting the voltage of the drive circuit, and the attenuator can adjust the output of the laser light by adjusting the transmission amount of the laser light, the attenuation factor, and the like.
上記制御装置では、予め、被処理体に応じた適正値となる閾値を定めておき、前記計測手段による計測値と閾値とを比較してレーザ光の出力などが適正であるか否かの判定を行うことができる。計測手段によって計測される計測値は、被処理体に照射されたレーザ光のパワー、エネルギーなどと相関関係があり、計測値に基づいて、被処理体に照射されたレーザ光のパワーやエネルギーなどを推定することができる。
前記閾値は、適正なパワーやエネルギーが得られている際の反射レーザ光の計測値に相当する値を考慮して決定することができる。閾値は安全度を考慮して、定めることができる。
In the control device, a threshold value that is an appropriate value corresponding to the object to be processed is determined in advance, and a determination is made as to whether or not the output of the laser beam is appropriate by comparing the measured value by the measuring means with the threshold value. It can be performed. The measurement value measured by the measurement means has a correlation with the power and energy of the laser beam irradiated to the object to be processed, and the power and energy of the laser beam irradiated to the object to be processed based on the measurement value. Can be estimated.
The threshold value can be determined in consideration of a value corresponding to a measured value of the reflected laser beam when appropriate power or energy is obtained. The threshold value can be determined in consideration of the safety level.
制御装置による判定では、計測値が閾値以上であれば、照射されたレーザ光のパワーやエネルギーは適正であり、計測値が閾値を下回れば、適正でないと判定することができる。また、上下閾値を定め、閾値範囲以内を適正と判定し、閾値を越える場合、閾値を下回る場合を適正でないと判定することもできる。
制御装置では、計測結果からレーザ光のパワーやエネルギーが適正でないと判定する場合、被処理体の照射中または各被処理体を処理する間に、レーザ発振器やアッテネータを調整して、照射されるレーザ光が適正なパワーやエネルギーなどを有するように制御することができる。
In the determination by the control device, if the measured value is equal to or greater than the threshold value, the power and energy of the irradiated laser light are appropriate, and if the measured value falls below the threshold value, it can be determined that the measured value is not appropriate. It is also possible to determine an upper and lower threshold value, determine that the threshold value is within the threshold range, and determine that the threshold value is exceeded and that the threshold value is below the threshold value.
In the control device, when it is determined from the measurement result that the power and energy of the laser beam are not appropriate, the laser oscillator and the attenuator are adjusted and irradiated during irradiation of the target object or while each target object is processed. The laser beam can be controlled so as to have appropriate power and energy.
上記判定により、例えば半導体薄膜などを被処理体としてレーザアニール処理する際に、適正なパワーやエネルギーに基づいてレーザ光を照射できるので、被処理体の処理を適切に、バラツキなくおこなうことができる。 Based on the above determination, for example, when laser annealing treatment is performed on a semiconductor thin film or the like as an object to be processed, laser light can be irradiated based on appropriate power or energy, so that the object to be processed can be appropriately processed without variation. .
以上のように、この発明によれば、レーザ光を出力するレーザ発振源と、該レーザ光を被処理体に導く光学系と、前記被処理体に照射されて反射した反射レーザ光を計測する計測手段とを備えるので、被処理体がミラーのような役割をして、エネルギーもしくはパワーの損失、生産性の低下を招くことなくレーザ光の状態を計測することができ、レーザ光の状態を正確に把握することができる。 As described above, according to the present invention, the laser oscillation source that outputs laser light, the optical system that guides the laser light to the object to be processed, and the reflected laser light that is irradiated and reflected on the object to be processed are measured. Since the object to be processed acts like a mirror, the state of the laser beam can be measured without causing a loss of energy or power and a decrease in productivity. Accurately grasp.
以下、本発明の一実施形態を図1に基づいて説明する。
本発明のレーザ処理装置に相当するレーザアニール装置1は、エキシマレーザを出力するレーザ発振器2を備えており、レーザ発振器2の出力先には、レーザ発振器2から出力されたレーザ光2aの出力を調整するアッテネータ3が配置されている。アッテネータ3は、レーザ光の透過率を調整することでレーザ光の出力調整を行うことができ、該アッテネータ3では、透過率の調整が可変になっている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The
アッテネータ3で出力調整されたレーザ光2aの進行先には、該レーザ光2aをラインビーム状のレーザ光100に整形し、処理室6内の被処理体に導く光学系4が設けられている。図では、光学系4のうち、凸形状のレンズ4a、ミラー4bのみ示されている。
また、アッテネータ3および光学系4は、光学系プロテッタ5内に収容されており、該プロテッタ5の出射窓5aを通してレーザ光100が処理室6に向けて照射される。
At the destination of the
The
処理室6には、前記レーザ光100が入射する導入窓6aが設けられており、処理室6内に、ステージ7が配置されている。該ステージ7は、図示しない駆動装置によって少なくとも水平方向一軸で往復移動が可能になっている。該ステージ7上には、被処理体8が載置される。この例では、被処理体8は、基板8a上にアモルファスシリコン薄膜8bが形成されたものであり、アニール処理によってアモルファスシリコン薄膜8bの結晶化処理がなされる。
The processing chamber 6 is provided with an
前記光学系4は、前記アモルファスシリコン薄膜8bに対しレーザ光100が長軸方向を基準にして入射角φ(φ>0)で入射するように設定されており、レーザ光100は、光学系4の例えば図示しない対物レンズによって集光されつつ前記アモルファスシリコン薄膜8bに照射される。その際にレーザ光100は前記アモルファスシリコン薄膜8bの表面付近に収束する。
該入射角φに対する反射角φ方向には、処理室6内において反射したレーザ光のパワーやエネルギーを計測する計測器10が計測手段として設置されている。この形態では、計測器10は、入射したレーザ光のパワーまたはエネルギーを計測して、計測結果を外部に出力可能になっている。
The
In the direction of the reflection angle φ with respect to the incident angle φ, a measuring
また、レーザアニール装置1は、図2に示すように前記レーザ発振器2の出力およびアッテネータ3の減衰率を調整可能な制御装置11を有しており、該制御装置11には、計測結果が入力されるように前記計測器10が接続されている。制御装置11には、前記レーザ発振器2またはアッテネータ3を制御するための閾値を不揮発に記憶する記憶部11aを有している。該記憶部11aは、フラッシュメモリ、HDDなどによってデータを不揮発に保持し、必要に応じて該データを読み出すことができる。
Further, as shown in FIG. 2, the
次に、上記レーザアニール装置1の動作について説明する。
先ず、処理室6内のステージ7上に、アモルファスシリコン薄膜8bが形成された被処理体8を設置する。
レーザ発振器2からは波長308nmのエキシマレーザ光であるレーザ光2aが出力される。該レーザ光2aは、アッテネータ3を透過して所望の出力に調整され、光学系4においてレンズ4aによる集光、ミラー4bによる反射などを経てラインビーム状のレーザ光100に整形される。該レーザ光100は、出射窓5a、導入窓6aを通して処理室6内に導入され、ステージ7上のアモルファスシリコン薄膜8bに入射角φで照射される。
この際に、ステージ7は、図示しない制御装置によって移動が制御され、レーザ照射時に、ラインビームの短軸方向に所定の送り速度で等速で移動される。
Next, the operation of the
First, the
The
At this time, the movement of the
アモルファスシリコン薄膜8bに照射されたレーザ光100は、約50%がアモルファスシリコン薄膜8bに侵入し、エネルギーが吸収されてアモルファスシリコン薄膜8bを加熱する。加熱されたアモルファスシリコン薄膜8bは、加熱、冷却に従って結晶化などのアニール処理がなされる。
一方、アモルファスシリコン薄膜8bに照射されたレーザ光100の約50%は表面で反射される。この際には、図1に示すように、レーザ光は入射角φに従って反射角φで反射され、反射したレーザ光100は、その進行方向にある計測器10に入射する。
About 50% of the
On the other hand, about 50% of the
計測器10では、入射したレーザ光のパワーやエネルギーを測定し、測定結果を制御装置11に送信する。制御装置11では、測定結果と記憶部11aに記憶された閾値(この例では上下閾値)とを比較し、比較結果に基づいて上記レーザ発振器2またアッテネータ3を制御する。レーザ発振器2とアッテネータ3のいずれを調整するかは予め定めておき、調整対象を制御する。また、測定結果に応じて制御対象を定めるようにしてもよい。
The measuring
上記制御装置11における制御手順を図3のフローチャートに基づいて説明する。
アニール処理のスタートに伴って、被処理体8で反射されるレーザ光のエネルギーまたはパワーを計測器10で計測する(ステップs1)。計測器10における計測結果は、上記したように、制御装置11に送信される。
制御装置11では、計測値(検出値)を受信するとともに記憶部11aに格納された閾値を読み出し、検出値と閾値とを対比し、検出値が上下閾値内の所定範囲内にあるか否かの判定がなされる(ステップs2)。検出値が所定範囲以内にあれば(ステップs2、YES)、レーザ光の出力は適正であると判定し、処理およびエネルギーまたはパワーの検出を継続する(ステップs1へ)。
The control procedure in the
With the start of the annealing process, the energy or power of the laser beam reflected by the
The
一方、上記検出値が所定範囲以内でなければ(ステップs2、NO)、レーザ光の出力は適正でないと判定し、レーザ発振器の出力調整またはアッテネータの調整を行う(ステップs3)。この際の調整量は、予め定めた固定値で行ってもよく、また、検出値と閾値との相違量に従って行うようにしてもよい。該調整後は、アニール処理が完了しなければ(ステップs4、NO)、処理を継続し(ステップs1へ)、アニール処理が完了すれば(ステップs4、YES)、処理手順を終了する。 On the other hand, if the detected value is not within the predetermined range (step s2, NO), it is determined that the output of the laser beam is not appropriate, and the laser oscillator output adjustment or attenuator adjustment is performed (step s3). The adjustment amount at this time may be performed with a predetermined fixed value, or may be performed according to the difference between the detected value and the threshold value. After the adjustment, if the annealing process is not completed (step s4, NO), the process is continued (to step s1). If the annealing process is completed (step s4, YES), the processing procedure is terminated.
上記によれば、レーザ光照射時点におけるレーザ光の出力変化をリアルタイムで正確に把握することができ、光学系プロテッタの出射窓5aや処理室6の導入窓6aの汚れによる透過率の変化などを容易に確認でき、導入窓などの汚れを該窓を取り外すことなく的確に確認することができ、光学系、窓などのメンテナンス時期を正確に判断することができる。
According to the above, the change in the output of the laser beam at the time of the laser beam irradiation can be accurately grasped in real time, and the change in the transmittance due to the contamination of the
なお、上記実施形態では、ラインビーム形状のレーザ光100に対し、一つの計測器でレーザ光を計測するものとして説明したが、該レーザ光の長軸方向において、複数点でレーザ光の計測を行うようにしてもよい。
図4は、上記複数点での計測が可能になった計測器15を示すものであり、レーザ光の長軸方向に沿って複数の計測部15a…15aを有している。各計測部15a…15aは、それぞれ出力ライン15b…15bを有しており、前記した制御装置11に独立して計測結果を出力することができる。これにより制御装置11では、長軸方向におけるレーザ光のエネルギー密度やパワー密度の分布を知ることができ、メンテナンスなどを適切に行うことができる。また、上記分布に従って、レーザ光の出力を調整することも可能である。
In the above embodiment, the laser beam is measured with a single measuring instrument for the line beam shaped
FIG. 4 shows the measuring
なお、上記実施形態では、被処理体であるアモルファスシリコン薄膜のアニール処理を行うものについて説明をしたが、本発明としてはレーザ光の照射によって行われる処理の内容は特に限定されるものではなく、レーザ光照射によって被処理体に対し適宜の処理を行うものであればよい。
以上、本発明について、上記実施形態に基づいて説明を行ったが、本発明は上記実施形態の説明に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限りは適宜の変更が可能である。
In the above-described embodiment, the amorphous silicon thin film that is an object to be processed is described as being annealed. However, the present invention is not particularly limited to the content of the processing performed by laser light irradiation. What is necessary is just to perform an appropriate process with respect to a to-be-processed object by laser beam irradiation.
As mentioned above, although this invention was demonstrated based on the said embodiment, this invention is not limited to description of the said embodiment, As long as it does not deviate from the scope of the present invention, an appropriate change is possible. .
1 レーザアニール装置
2 レーザ発振器
2a レーザ光
3 アッテネータ
4 光学系
6 処理室
8 被処理体
10 計測器
11 制御装置
15 計測器
15a 計測部
100 レーザ光
DESCRIPTION OF
Claims (8)
A laser oscillation source that outputs laser light, an optical system that guides the laser light to the object to be processed, and the object to be processed are arranged inside, and the laser light is guided to the object to be processed through the optical system provided outside. A processing chamber, an introduction window provided in the processing chamber for introducing the laser beam from the outside into the processing chamber, and disposed in the processing chamber, which is irradiated with an incident angle θ (θ> 0) and reflected. Measuring means for measuring the power or energy of the reflected laser light in the processing chamber, and receiving the result of the measuring means, there is a correlation with the power or energy irradiated to the object to be processed by adjusting the attenuator the measurement result of the reflected laser beam comprises a control device for controlling the output of the laser light to be within a predetermined range corresponding to proper power or energy corresponding to the target object with predetermined The laser processing apparatus characterized by the above-mentioned.
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