JP5829575B2 - パルス波形測定機能を有するレーザアニール装置 - Google Patents
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Description
本発明は、パルス波形測定機能を有するレーザアニール装置に関し、さらに詳しくは、種々のレーザ発振器やパルス波形に対応してパルスレーザ光の劣化を監視することが出来るパルス波形測定機能を有するレーザアニール装置に関する。
従来、ガス励起パルスレーザ発振器が出力するパルスレーザ光を被処理基板の表面に照射するレーザアニール装置であって、パルスレーザ光の第１ピーク値および第２ピーク値の比を基にガスの劣化を判定するレーザアニール装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
他方、パルスレーザ光のピーク値や面積などを測定するパルスレーザ光Ｌプロファイラが例えば浜松ホトニクス株式会社から市販されている。
他方、パルスレーザ光のピーク値や面積などを測定するパルスレーザ光Ｌプロファイラが例えば浜松ホトニクス株式会社から市販されている。
上記特許文献１では、ガス励起パルスレーザ発振器がパルスレーザ光を出力し且つそのパルスレーザ光の波形が第１ピーク値および第２ピーク値を持つようなレーザアニール装置が想定されている。
しかし、レーザアニール装置には、例えば半導体レーザ励起固体レーザ発振器を用いるものや、第２ピーク値を持たないパルス波形のパルスレーザ光を使用するものもある。
そこで、本発明の目的は、ガス励起パルスレーザ発振器や第１ピーク値および第２ピーク値を持つパルス波形に限定されず、種々のレーザ発振器やパルス波形に対応してパルスレーザ光の劣化を監視することが出来るパルス波形測定機能を有するレーザアニール装置を提供することにある。
しかし、レーザアニール装置には、例えば半導体レーザ励起固体レーザ発振器を用いるものや、第２ピーク値を持たないパルス波形のパルスレーザ光を使用するものもある。
そこで、本発明の目的は、ガス励起パルスレーザ発振器や第１ピーク値および第２ピーク値を持つパルス波形に限定されず、種々のレーザ発振器やパルス波形に対応してパルスレーザ光の劣化を監視することが出来るパルス波形測定機能を有するレーザアニール装置を提供することにある。
第１の観点では、本発明は、パルスレーザ光（Ｌ）を被処理基板（Ｂ）の表面に照射するレーザアニール装置において、前記パルスレーザ光（Ｌ）を受光しその受光強度データ（Ｉ）を出力する受光手段（２）と、前記受光強度データ（Ｉ）から複数個のパルスにおける平均ピーク値と平均面積値とを少なくとも項目値として含む平均波形情報を取得する平均波形情報取得手段（３）と、複数の前記平均波形情報における各項目値の平均値とバラツキと最大値と最小値とを少なくとも項目値として含む群波形情報を取得する群波形情報取得手段（３）と、前記群波形情報を出力する出力手段（１０）とを具備したことを特徴とするパルス波形測定機能を有するレーザアニール装置（１００）を提供する。
上記第１の観点によるパルス波形測定機能を有するレーザアニール装置（１００）では、複数個のパルスにおける平均ピーク値と平均面積値とを少なくとも項目値として含む平均波形情報を取得するが、複数個のパルスを対象とするため、ノイズの悪影響を抑制することが出来る。また、平均ピーク値と平均面積値は、どのようなレーザ発振器やパルス波形でも取得可能である。そして、複数の平均波形情報における各項目値の平均値とバラツキと最大値と最小値とを少なくとも項目値として含む群波形情報を取得し出力するので、例えば操作者が群波形情報の各項目値を見て、パルスレーザ光（Ｌ）の劣化を監視することが出来る。
上記第１の観点によるパルス波形測定機能を有するレーザアニール装置（１００）では、複数個のパルスにおける平均ピーク値と平均面積値とを少なくとも項目値として含む平均波形情報を取得するが、複数個のパルスを対象とするため、ノイズの悪影響を抑制することが出来る。また、平均ピーク値と平均面積値は、どのようなレーザ発振器やパルス波形でも取得可能である。そして、複数の平均波形情報における各項目値の平均値とバラツキと最大値と最小値とを少なくとも項目値として含む群波形情報を取得し出力するので、例えば操作者が群波形情報の各項目値を見て、パルスレーザ光（Ｌ）の劣化を監視することが出来る。
第２の観点では、本発明は、前記第１の観点によるパルス波形測定機能を有するレーザアニール装置（１００）において、前記群波形情報を評価する評価手段（３）を具備し、前記出力手段（１０）は、前記群波形情報に代えて前記評価の結果を出力するか、又は、前記群波形情報および前記評価の結果の両方を出力することを特徴とするパルス波形測定機能を有するレーザアニール装置（１００）を提供する。
上記第２の観点によるパルス波形測定機能を有するレーザアニール装置（１００）では、群波形情報を評価し、その評価の結果を出力するので、例えば操作者がその評価の結果を見て、パルスレーザ光の劣化を監視することが出来る。
上記第２の観点によるパルス波形測定機能を有するレーザアニール装置（１００）では、群波形情報を評価し、その評価の結果を出力するので、例えば操作者がその評価の結果を見て、パルスレーザ光の劣化を監視することが出来る。
第３の観点では、本発明は、前記第２の観点によるパルス波形測定機能を有するレーザアニール装置（１００）において、前記評価の結果がパルス波形不適正であった時にレーザアニール処理を中断させる制御手段（３）を具備したことを特徴とするパルス波形測定機能を有するレーザアニール装置（１００）を提供する。
上記第３の観点によるパルス波形測定機能を有するレーザアニール装置（１００）では、評価の結果に応じて、制御手段（３）がレーザアニール処理を自動的に中断させるので、不良品の発生を抑制することが出来る。
上記第３の観点によるパルス波形測定機能を有するレーザアニール装置（１００）では、評価の結果に応じて、制御手段（３）がレーザアニール処理を自動的に中断させるので、不良品の発生を抑制することが出来る。
第４の観点では、本発明は、前記第１から第３のいずれかの観点によるパルス波形測定機能を有するレーザアニール装置（１００）において、前記平均波形情報の項目として、平均半値幅と平均１／ｅ2幅と平均立上り時間のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とするパルス波形測定機能を有するレーザアニール装置（１００）を提供する。
上記第４の観点によるパルス波形測定機能を有するレーザアニール装置（１００）では、平均波形情報の項目が増えるため、より的確にパルスレーザ光の劣化を監視することが出来る。
上記第４の観点によるパルス波形測定機能を有するレーザアニール装置（１００）では、平均波形情報の項目が増えるため、より的確にパルスレーザ光の劣化を監視することが出来る。
本発明のパルス波形測定機能を有するレーザアニール装置によれば、ガス励起パルスレーザ発振器や第１ピーク値および第２ピーク値を持つパルス波形に限定されず、種々のレーザ発振器やパルス波形に対応してパルスレーザ光の劣化を監視することが出来る。
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に係るパルス波形測定機能を有するレーザアニール装置１００を示す構成説明図である。
このパルス波形測定機能を有するレーザアニール装置１００は、シリコン基板Ｂを載せてｘ方向およびｙ方向に移動しうるＸＹステージ７と、シリコン基板ＢおよびＸＹステージ７を収容しうるレーザ照射室９と、レーザ照射室９の外側に設置されパルスレーザ光Ｌを発生するパルスレーザ光源部１と、パルスレーザ光Ｌをレーザ照射室９の外側から内側に導入すると共にシリコン基板Ｂの表面に長方形状のレーザ照射スポットを形成する光学系８と、ハーフミラー５を透過したパルスレーザ光Ｌを受光しその受光強度データＩを出力するレーザ受光部２と、受光強度データＩから複数個のパルスにおける平均ピーク値と平均面積値とを少なくとも項目値として含む平均波形情報を取得すると共に複数の平均波形情報における各項目値の平均値とバラツキと最大値と最小値とを少なくとも項目値として含む群波形情報を取得する制御部３と、群波形情報を表示しうる操作部１０とを具備している。
図１は、実施例１に係るパルス波形測定機能を有するレーザアニール装置１００を示す構成説明図である。
このパルス波形測定機能を有するレーザアニール装置１００は、シリコン基板Ｂを載せてｘ方向およびｙ方向に移動しうるＸＹステージ７と、シリコン基板ＢおよびＸＹステージ７を収容しうるレーザ照射室９と、レーザ照射室９の外側に設置されパルスレーザ光Ｌを発生するパルスレーザ光源部１と、パルスレーザ光Ｌをレーザ照射室９の外側から内側に導入すると共にシリコン基板Ｂの表面に長方形状のレーザ照射スポットを形成する光学系８と、ハーフミラー５を透過したパルスレーザ光Ｌを受光しその受光強度データＩを出力するレーザ受光部２と、受光強度データＩから複数個のパルスにおける平均ピーク値と平均面積値とを少なくとも項目値として含む平均波形情報を取得すると共に複数の平均波形情報における各項目値の平均値とバラツキと最大値と最小値とを少なくとも項目値として含む群波形情報を取得する制御部３と、群波形情報を表示しうる操作部１０とを具備している。
パルスレーザ光源部１は、例えばエキシマレーザ発振器と可変アテネータとホモジナイザを含んでいる。
レーザ受光部２は、例えばバイプラナ光電管とデジタイザ（サンプリング周期は例えば０．５ｎｓ）と記憶装置を含んでいる。
制御部１０は、例えばコンピュータである。
レーザ受光部２は、例えばバイプラナ光電管とデジタイザ（サンプリング周期は例えば０．５ｎｓ）と記憶装置を含んでいる。
制御部１０は、例えばコンピュータである。
図２は、平均波形情報の各項目を示す説明図である。なお、１個のパルス波形のパルス幅は例えば１００ｎｓであり、パルス周期は例えば１．６６ｍｓである。
Ｐ１はピーク値であり、パルス波形の立上りから一定時間（例えば２０ｎｓ）の範囲内に出現する最大値である。
Ｐ２は第２ピーク値であり、パルス波形の立上りから一定時間（例えば５０ｎｓ）以後に出現する最大値である。但し、第２ピーク値Ｐ２が無いパルス波形では項目にならない。
Ａは面積であり、ハッチングにより図示している。
Ｗ１は半値幅である。
Ｗ２は１／ｅ2幅である。
Ｔは立上り時間であり、パルス波形の立上りから一定時間（例えば２０ｎｓ）の範囲内に出現する最大値に至るまでの時間である。
Ｐ１はピーク値であり、パルス波形の立上りから一定時間（例えば２０ｎｓ）の範囲内に出現する最大値である。
Ｐ２は第２ピーク値であり、パルス波形の立上りから一定時間（例えば５０ｎｓ）以後に出現する最大値である。但し、第２ピーク値Ｐ２が無いパルス波形では項目にならない。
Ａは面積であり、ハッチングにより図示している。
Ｗ１は半値幅である。
Ｗ２は１／ｅ2幅である。
Ｔは立上り時間であり、パルス波形の立上りから一定時間（例えば２０ｎｓ）の範囲内に出現する最大値に至るまでの時間である。
図３は、制御部３が実行するパルス波形測定処理を示すフロー図である。
ステップＳ１では、操作者がレーザ照射開始の指示を操作部１０で入力するまで待ち、指示が入力されたらステップＳ２へ進む。
ステップＳ２では、パルスレーザ光源部１やＸＹステージ７を駆動し、シリコン基板Ｂへのパルスレーザ光Ｌの照射を開始する。
ステップＳ１では、操作者がレーザ照射開始の指示を操作部１０で入力するまで待ち、指示が入力されたらステップＳ２へ進む。
ステップＳ２では、パルスレーザ光源部１やＸＹステージ７を駆動し、シリコン基板Ｂへのパルスレーザ光Ｌの照射を開始する。
ステップＳ３では、受光強度データＩを読み込み、パルス１個毎の波形データに分けて記憶する。デジタイザのサンプリング周期を０．５ｎｓとし、１個のパルス波形のパルス幅を１００ｎｓとすると、受光強度データＩが２００個でパルス１個分の波形データが構成される。
ステップＳ４では、操作者がレーザ照射終了の指示を操作部１０で入力したかチェックし、指示が入力されてないならステップＳ３に戻り、指示が入力されていたらステップＳ５へ進む。
ステップＳ５では、パルスレーザ光源部１をオフし、シリコン基板Ｂへのパルスレーザ光Ｌの照射を終了する。そして、処理を終了する。
ステップＳ５では、パルスレーザ光源部１をオフし、シリコン基板Ｂへのパルスレーザ光Ｌの照射を終了する。そして、処理を終了する。
ステップＳ１１〜Ｓ１３は、ステップＳ１〜Ｓ４と並行して実行される。
ステップＳ１１では、Ｎ（＝２以上の自然数）個分の波形データが得られるまで待ち、Ｎ個分の波形データが得られたらステップＳ１２へ進む。
ステップＳ１２では、Ｎ個分の波形データから平均波形情報の各項目値を求め、１群分の平均波形情報として記憶する。項目には、少なくとも平均ピーク値と平均面積とが含まれる。他に、平均半値幅、平均１／ｅ2幅、平均立上り時間などを含めてもよい。
ステップＳ１３では、平均波形情報を取得済みのＮ個分の波形データを破棄する。例えばパルス１個分の波形データが受光強度データＩが２００個であり且つ１群分の波形データ数Ｎ＝１００とすると、Ｎ個分の波形データとして２００００個の受光強度データＩを破棄する。これにより、必要な記憶容量を抑制できる。
そして、ステップＳ１１に戻る。
ステップＳ１１では、Ｎ（＝２以上の自然数）個分の波形データが得られるまで待ち、Ｎ個分の波形データが得られたらステップＳ１２へ進む。
ステップＳ１２では、Ｎ個分の波形データから平均波形情報の各項目値を求め、１群分の平均波形情報として記憶する。項目には、少なくとも平均ピーク値と平均面積とが含まれる。他に、平均半値幅、平均１／ｅ2幅、平均立上り時間などを含めてもよい。
ステップＳ１３では、平均波形情報を取得済みのＮ個分の波形データを破棄する。例えばパルス１個分の波形データが受光強度データＩが２００個であり且つ１群分の波形データ数Ｎ＝１００とすると、Ｎ個分の波形データとして２００００個の受光強度データＩを破棄する。これにより、必要な記憶容量を抑制できる。
そして、ステップＳ１１に戻る。
ステップＳ２１〜Ｓ２６は、ステップＳ１１〜Ｓ１３と並行して実行される。
ステップＳ２１では、Ｍ（＝２以上の自然数）群分の平均波形情報が得られるまで待ち、Ｍ群分の平均波形情報が得られたらステップＳ２２へ進む。
ステップＳ２２では、Ｍ群分の平均波形情報から群波形情報の各項目値を求める。項目には、平均波形情報の各項目値の少なくとも平均値とバラツキと最大値と最小値とが含まれる。他の統計値を含めてもよい。
ステップＳ２１では、Ｍ（＝２以上の自然数）群分の平均波形情報が得られるまで待ち、Ｍ群分の平均波形情報が得られたらステップＳ２２へ進む。
ステップＳ２２では、Ｍ群分の平均波形情報から群波形情報の各項目値を求める。項目には、平均波形情報の各項目値の少なくとも平均値とバラツキと最大値と最小値とが含まれる。他の統計値を含めてもよい。
ステップＳ２３では、群波形情報の各項目値の適否を評価する。例えば群波形情報の各項目の基準値を設定しておき、項目値が基準値の±１０％の範囲内なら当該項目値を「適正」と評価し、範囲外なら「不適正」と評価する。
ステップＳ２４では、群波形情報および評価の結果を操作部１０へ出力する。
例えば図４に示すように、操作部１０のディスプレイに、群波形情報の各項目値を、評価が「適正」なら緑色・普通字体で表示し、評価が「不適正」なら赤色・斜め字体で表示する。なお、パルス周期を１．６６ｍｓとし、Ｍ＝１００とすると、１６．６ｓ毎に群波形情報および評価の結果が更新される。
ステップＳ２４では、群波形情報および評価の結果を操作部１０へ出力する。
例えば図４に示すように、操作部１０のディスプレイに、群波形情報の各項目値を、評価が「適正」なら緑色・普通字体で表示し、評価が「不適正」なら赤色・斜め字体で表示する。なお、パルス周期を１．６６ｍｓとし、Ｍ＝１００とすると、１６．６ｓ毎に群波形情報および評価の結果が更新される。
ステップＳ２５では、全ての項目値の評価が「適正」であればステップＳ２６に進み、評価が「不適正」の項目が１つでもあればステップＳ２７に進む。
ステップＳ２６では、群波形情報を取得済みのＭ群分の平均波形情報のうちで所定の保存期間が経過したものを破棄する。これにより、必要な記憶容量を抑制できる。
そして、ステップＳ２１に戻る。
ステップＳ２６では、群波形情報を取得済みのＭ群分の平均波形情報のうちで所定の保存期間が経過したものを破棄する。これにより、必要な記憶容量を抑制できる。
そして、ステップＳ２１に戻る。
ステップＳ２７では、パルスレーザ光源部１をオフし、シリコン基板Ｂへのパルスレーザ光Ｌの照射を中断し、操作者に報知する。そして、処理を終了する。
実施例１に係るパルス波形測定機能を有するレーザアニール装置１００によれば、複数個のパルスにおける平均ピーク値と平均面積値とを少なくとも項目値として含む平均波形情報を取得するが、ピーク値と面積値は、どのようなレーザ発振器やパルス波形でも取得可能である。また、複数個のパルスを平均するため、ノイズの悪影響を抑制することが出来る。そして、複数の平均波形情報における各項目値の平均値とバラツキと最大値と最小値とを少なくとも項目値として含む群波形情報を取得し出力するので、例えば操作者が群波形情報の各項目値を見守ることにより、パルスレーザ光の劣化を監視することが出来る。
本発明のパルス波形測定機能を有するレーザアニール装置は、例えばガラス基板上に形成した非晶質シリコン半導体層を多結晶シリコン半導体層化する処理に利用できる。
１ パルスレーザ光源部
２ レーザ受光部
３ 制御部
７ ＸＹステージ
８ 光学系
９ レーザ照射室
１０ 操作部
１００ パルス波形測定機能を有するレーザアニール装置
Ｂ シリコン基板
２ レーザ受光部
３ 制御部
７ ＸＹステージ
８ 光学系
９ レーザ照射室
１０ 操作部
１００ パルス波形測定機能を有するレーザアニール装置
Ｂ シリコン基板
Claims (4)
- パルスレーザ光（Ｌ）を被処理基板（Ｂ）の表面に照射するレーザアニール装置において、前記パルスレーザ光（Ｌ）を受光しその受光強度データ（Ｉ）を出力する受光手段（２）と、前記受光強度データ（Ｉ）から複数個のパルスにおける平均ピーク値と平均面積値とを少なくとも項目値として含む平均波形情報を取得する平均波形情報取得手段（３）と、複数の前記平均波形情報における各項目値の平均値とバラツキと最大値と最小値とを少なくとも項目値として含む群波形情報を取得する群波形情報取得手段（３）と、前記群波形情報を出力する出力手段（１０）とを具備したことを特徴とするパルス波形測定機能を有するレーザアニール装置（１００）。
- 請求項１に記載のパルス波形測定機能を有するレーザアニール装置（１００）において、前記群波形情報を評価する評価手段（３）を具備し、前記出力手段（１０）は、前記群波形情報に代えて前記評価の結果を出力するか、又は、前記群波形情報および前記評価の結果の両方を出力することを特徴とするパルス波形測定機能を有するレーザアニール装置（１００）。
- 請求項２に記載のパルス波形測定機能を有するレーザアニール装置（１００）において、前記評価の結果がパルス波形不適正であった時にレーザアニール処理を中断させる制御手段（３）を具備したことを特徴とするパルス波形測定機能を有するレーザアニール装置（１００）。
- 請求項１から請求項３のいずれかに記載のパルス波形測定機能を有するレーザアニール装置（１００）において、前記平均波形情報の項目として、平均半値幅と平均１／ｅ2幅と平均立上り時間のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とするパルス波形測定機能を有するレーザアニール装置（１００）。
Priority Applications (3)
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