JP7034817B2 - レーザ処理装置及び半導体装置の製造方法 - Google Patents

レーザ処理装置及び半導体装置の製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、レーザ処理装置及び半導体装置の製造方法に関し、例えば、レーザ光を照射して半導体装置を製造するレーザ処理装置及び半導体装置の製造方法に関する。
スマートフォン、テレビ等の高精細パネルの製造工程においては、パネルの画素を制御するTFT(薄膜トランジスター)を形成するためにレーザ光照射による熱処理を行うことが知られている。特許文献１及び特許文献２には、ガラス基板等に形成された非晶質膜を含む被処理体に対し、レーザ光を照射してアニール処理を行うレーザ処理装置が開示されている。特許文献１及び特許文献２のレーザ処理装置は、噴出エアにより被処理体を浮上させる浮上ステージ上でアニール処理を行っている。
国際公開第２０１５／１７４３４７号 特開２０１６－１６２８５６号公報
レーザ処理装置には、レーザ処理の性能を向上させる上で、改善の余地がある。例えば、レーザ処理を行う基板搬送中の不具合に伴うレーザ処理性能の低下である。
その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
一実施の形態にかかるレーザ処理装置は、レーザ光照射部；および基板を浮上させて搬送可能な搬送ステージを有する。ここで、前記搬送ステージは、前記レーザ光照射部から照射されたレーザ光を前記基板に照射するためのレーザ光照射領域；および前記レーザ光照射領域から離間した基板搬送領域を有し、前記レーザ光照射領域の、前記基板と対向する面は、前記基板を浮上させるための第１の気体を噴出可能な第１の部材により構成され、前記基板搬送領域の、前記基板と対向する面は、前記基板を浮上させるための第２の気体を噴出可能な複数の第２の部材により構成され、前記基板搬送領域の前記複数の第２の部材はそれぞれ離間して配置されている。
前記一実施の形態によれば、レーザ処理の性能を向上させることができるレーザ処理装置及び半導体装置の製造方法を提供することができる。
実施形態１に係るレーザ処理装置を例示した断面図である。 実施形態１に係るレーザ処理装置の搬送ステージを例示した平面図である。 実施形態１に係るレーザ処理装置のレーザ光照射領域を構成する部材を例示した断面図である。 実施形態１に係るレーザ処理装置のレーザ光照射領域を構成する部材を例示した平面図である。 実施形態１に係るレーザ処理装置の基板搬送領域を構成する部材を例示した断面図である。 実施形態１に係るレーザ処理装置の課題を例示した断面図である。 実施形態１に係るレーザ処理装置の課題を例示した平面図である。 実施形態２に係るレーザ処理装置の搬送ステージを例示した断面図である。 実施形態２に係るレーザ処理装置の搬送ステージを例示した平面図である。 実施形態２に係るレーザ処理装置の課題を例示した断面図である。 実施形態３に係るレーザ処理装置を例示した断面図である。 実施形態３に係るレーザ処理装置の搬送ステージを例示した平面図である。 実施形態３に係るレーザ処理装置のレーザ光照射領域を構成する部材を例示した断面図である。 実施形態３に係るレーザ処理装置のレーザ光照射領域を構成する部材を例示した平面図である。 実施形態３に係るレーザ処理装置及び被処理体を例示した断面図である。 実施形態４に係るレーザ処理装置を例示した断面図である。 実施形態４に係るレーザ処理装置の搬送ステージを例示した平面図である。 実施形態４に係るレーザ処理装置のレーザ光照射領域を構成する部材を例示した断面図である。 実施形態４に係るレーザ処理装置のレーザ光照射領域を構成する部材を例示した平面図である。 実施形態５に係るレーザ処理方法を例示したフローチャート図である。 半導体装置の製造方法の一例を説明するための断面図である。 有機ＥＬディスプレイの概要を説明するための断面図であり、有機ＥＬディスプレイの画素回路を簡略化して示している。 比較例に係るレーザ処理装置の搬送ステージ上に被処理体を配置させた状態を例示した断面図である。
説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略、及び簡略化がなされている。また、各図面において、同一の要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略されている。
まず、レーザ処理装置の課題を、比較例に係るレーザ処理装置を用いて説明する。その後、比較例と対比させて、実施形態に係るレーザ処理装置を説明する。これにより、実施形態に係るレーザ処理装置をより明確にする。
（比較例）
まず、比較例に係るレーザ処理装置を説明する。図２３は、比較例に係るレーザ処理装置１０１の搬送ステージ４０上に被処理体３０を配置させた状態を例示した断面図である。図２３に示すように、搬送ステージ４０上に被処理体３０を浮上させて搬送させると、被処理体３０の中央部と、搬送ステージ４０との間に、噴出エアが滞留し、被処理体３０がドーム形状となる場合がある。そして、被処理体３０の中央部が過剰に浮上して撓み、それに伴い、被処理体３０の縁部３９及び角部が垂れ下がる。そうすると、被処理体３０の縁部３９及び角部が搬送ステージ４０に接触して損傷する。その結果、損傷した部分から発生する粉塵等の影響で、レーザ光の照射ムラが生じ、レーザ処理の性能が低下する。
（実施形態１）
次に、実施形態１に係るレーザ処理装置を説明する。実施形態１では、被処理体３０が、例えば、ドーム形状に変形することを抑制する態様である。図１は、実施形態１に係るレーザ処理装置を例示した断面図である。図２は、実施形態１に係るレーザ処理装置の搬送ステージを例示した平面図である。図２では、搬送ステージの一部が省略されている。
図１及び図２に示すように、レーザ処理装置１は、搬送ステージ４０及びレーザ光照射部２０を備えている。レーザ処理装置１は、さらに図示しない光源を備えてもよいし、レーザ光照射部２０が光源を含んでもよい。レーザ処理装置１は、被処理体３０にレーザ光２１を照射してレーザ処理を行う装置である。
搬送ステージ４０は、被処理体３０を浮上させて搬送可能なステージである。搬送ステージ４０は、被処理体３０を、搬送ステージ４０の上面４０ｆ上に浮上させて搬送する。搬送ステージ４０の上面４０ｆを、ステージ面ともいう。
ここで、レーザ処理装置１の説明の便宜のために、ＸＹＺ直交座標軸系を導入する。ステージ面に平行な面をＸＹ平面とする。ステージ面に直交する方向をＺ軸方向とする。例えば、ＸＹ平面は水平面である。Ｚ軸方向は鉛直方向であり、＋Ｚ軸方向は上方である。
被処理体３０は、搬送ステージ４０の上面４０ｆ上を浮上しながら搬送方向１６に搬送される。例えば、把持機構１５により、端部を把持された被処理体３０は、搬送方向１６に搬送される。搬送方向１６は、例えば、＋Ｘ軸方向である。なお、把持機構１５は、被処理体３０の端部に限らず、被処理体３０の中央部分を把持してもよい。
被処理体３０は、例えば、基板３１と、基板３１上に形成された半導体膜３２とを含んでいる。基板３１の主面を、ステージ面に平行な状態に保ったまま、基板３１は、ステージ面から浮上させて搬送される。基板３１は、例えば、ガラス基板等、またはシリコン基板等の半導体基板である。半導体膜３２は、例えば、非晶質シリコン（アモルファスシリコン）である。レーザ処理は、被処理体３０における半導体膜３２の多結晶化、単結晶化、改質化、不純物の不活性化、不純物の安定化を目的とする。例えば、レーザ光２１の照射によって、非晶質の半導体膜３２の少なくとも一部は、多結晶に変質する。なお、レーザ処理は、これらを目的とする処理に限らない。被処理体３０にレーザ光２１を照射して熱処理を行ういかなる処理を含んでもよい。また、被処理体３０は、レーザ処理が施されるものであれば、基板３１と、基板３１上に形成された半導体膜３２とを含むものに限らない。
レーザ光照射部２０は、レーザ光２１を照射する。レーザ光照射部２０は、被処理体３０に、例えば、エキシマレーザ光を照射する。なお、レーザ光照射部２０が照射するレーザ光２１は、エキシマレーザ光に限らず、目的のレーザ処理に応じたレーザ光２１を照射してもよい。
搬送ステージ４０の上面において、基板３１にレーザ光２１を照射するための領域をレーザ光照射領域５０といい、搬送ステージ４０の上面において、基板３１を搬送するための領域を基板搬送領域６０という。搬送ステージ４０は、搬送ステージ４０上面のレーザ光照射領域５０を構成する複数の部材５０ａ及び搬送ステージ４０上面の基板搬送領域６０を構成する複数の部材６０ａを含んでいる。
搬送ステージ４０は、部材５０ａ及び部材６０ａの他、石定盤１１、金属定盤１２、架台１３、高さ調整機構１４、把持機構１５を有している。架台１３は、床面上に配置されている。石定盤１１及び金属定盤１２は、架台１３上に配置されている。なお、石定盤１１及び金属定盤１２は、別々の架台１３上に配置されてもよい。図面を見やすくするために、図中において、いくつかの符号は省略してある。また、図中において、ハッチングを省略している部分もある。石定盤１１及び金属定盤１２は、搬送ステージ４０を支持する。
石定盤１１は、例えば、材料として、花崗岩（グラナイト）等の石材を主成分としている。石定盤１１は、上面の平坦性を高精度に加工することができる定盤であり、レーザ処理中における撓みも少なく、平坦性を維持することができる。しかしながら、部材５０ａ及び部材６０ａ全体を支持できる石定盤１１を作製できるような大型の石材はほとんどない。よって、レーザ光照射領域５０のように平坦性を必要とする部材５０ａを支持している。なお、石定盤１１の材料は、花崗岩を含むものに限らず、金属定盤１２よりも平坦性を高精度にすることができれば、花崗岩以外の石材を主成分としてもよい。
金属定盤１２は、例えば、材料として、アルミニウムを主成分としている。金属定盤１２の材料は、アルミニウムを含むものに限らず、例えば、ステンレス等の金属でもよい。金属定盤１２は、部材５０ａ及び部材６０ａ全体を支持できるように大型にすることも可能である。しかしながら、金属定盤１２においては、無視できないたわみが発生する場合があり、石定盤１１に比べて、平坦性は低い。よって、レーザ光照射領域５０のように、金属定盤１２よりも平坦性を必要とする部材５０ａは、石定盤１１によって支持され、それ以外の部材６０ａは金属定盤１２によって支持されるように組み合わせて用いられる。
高さ調整機構１４は、架台１３と、石定盤１１及び金属定盤１２との間に設けられている。よって、石定盤１１及び金属定盤１２は、高さ調整機構１４を介して配置されている。また、図示していないが、高さ調整機構１４は、架台１３と床面との間に設けられてもよい。高さ調整機構１４は、例えば、シムプレートやくさび機構により、Ｚ軸方向の高さを調整するものである。部材５０ａ及び部材６０ａは、それぞれ石定盤１１及び金属定盤１２上に配置されている。高さ調整機構１４を調整することにより、石定盤１１及び金属定盤１２、並びに、搬送ステージ４０の上面４０ｆの高さを調整することができる。なお、部材５０ａ及び部材６０ａ自体に高さ調整機構１４が設けられてもよい。
上述したように、搬送ステージ４０は、複数の部材５０ａ及び複数の部材６０ａを含んでいる。複数の部材６０ａは、金属定盤１２上に配置されている。よって、複数の部材６０ａは、金属定盤１２によって支持されている。図１において、金属定盤１２上の複数の部材６０ａをまとめて、一つの部材として示しているが、実際は、金属定盤１２上に複数の部材６０ａが配置されている。以下でも、複数の部材６０ａをまとめて一つの部材として示す場合がある。
複数の部材５０ａは、石定盤１１上に配置されている。複数の部材５０ａは、石定盤１１によって支持されている。
搬送ステージ４０は、上面４０ｆを平面視、すなわち、Ｚ軸方向から見て、レーザ光照射領域５０、及び、基板搬送領域６０を有しているが、図２では、基板搬送領域６０の一部は省略されている。複数の部材５０ａは、石定盤１１上に配置されているので、レーザ光照射領域５０は、石定盤１１上の領域ということもできる。レーザ光照射領域５０は、レーザ光照射部２０から照射されたレーザ光２１を被処理体３０に照射する領域である。より本質的に言い換えれば、レーザ光照射領域５０は、レーザ光２１を照射するために被処理体３０を高精度に浮上させる領域である。
複数の部材５０ａは、Ｘ軸方向に離間して配置されている。離間した隙間は、Ｙ軸方向に延びている。離間した隙間に向かうように、レーザ光２１は照射される。レーザ光２１の焦点２２は、Ｚ軸方向から見てＹ軸方向に延びた線状となっている。レーザ光２１の焦点２２は、複数の部材５０ａが離間した隙間に位置している。なお、単体の部材５０ａにＹ軸方向に延びた溝が形成され、溝が隙間と同様の機能を有してもよい。すなわち、レーザ光２１の焦点２２は溝に位置するようにしてもよい。
図３は、実施形態１に係るレーザ処理装置１のレーザ光照射領域５０を構成する部材５０ａを例示した断面図である。図４は、実施形態１に係るレーザ処理装置１のレーザ光照射領域５０を構成する部材５０ａを例示した平面図である。図３及び図４に示すように、部材５０ａは、被処理体３０を浮上させるための所定の気体１７を噴出可能である。所定の気体１７は、例えば、窒素、空気、不活性ガス等である。部材５０ａは、多孔質体５８及び台座５９を含んでいる。台座５９上に多孔質体５８が配置されている。部材５０ａは、例えば、カーボン（Ｃ）、セラミックス、クロム（Ｃｒ）等の多孔質体５８からなる。台座５９は、例えば、金属からなる。
部材５０ａには、排気用配管７０が接続されている。排気用配管７０は、台座５９を貫通し、多孔質体５８に接続されている。排気用配管７０を通して、所定の気体１７が多孔質体５８に供給されている。部材５０ａにおいて、所定の気体１７は、多孔質体から噴出可能である。所定の気体１７は、多孔質体における微小な孔から染み出るように排出されている。多孔質体５８を介して部材５０ａから被処理体３０に対し、所定の気体１７が噴出される。これにより、部材５０ａの上面５０ｆ上に、被処理体３０を浮上させることができる。レーザ光照射領域５０の、被処理体３０と対向する面は、部材５０ａの上面５０ｆを含んでいる。
排気用配管７０を通過する所定の気体１７の流量または圧力は制御可能である。例えば、排気用配管７０には、流量計９１、圧力計９２及び絞り弁９３が接続されている。そして、排気用配管７０は、絞り弁９３により、所定の気体１７の流量または圧力を調整可能である。
また、部材５０ａには、吸気用配管８０が接続されている。吸気用配管８０は、排気用配管７０と異なり、部材５０ａの多孔質体５８及び台座５９を貫通している。吸気用配管８０を通して、部材５０ａの上面５０ｆと被処理体３０との間に噴出された所定の気体１７を吸引することができる。
吸気用配管８０を通過する所定の気体１７の流量または圧力は制御可能である。例えば、吸気用配管８０には、流量計９１、圧力計９２及び絞り弁９３が接続されている。そして、吸気用配管８０は、絞り弁９３により、所定の気体１７の流量または圧力を調整可能である。なお、吸気用配管８０における所定の気体１７の流量または圧力を真空レギュレータ９４により調整してもよい。
部材５０ａは、排気及び吸気を行う部材である。レーザ光照射領域５０においては、部材５０ａの上面５０ｆからの被処理体３０の浮上量を、例えば、１０～３０［μｍ］に設定する。レーザ光照射領域５０においては、部材５０ａは、排気及び吸気を、絞り弁９３等を用いて調整することにより、浮上量の制御精度を高くすることができる。
レーザ光照射領域５０においては、レーザ光照射部２０から照射されたレーザ光２１を被処理体３０に照射する。その際、被処理体３０の処理される部分を、レーザ光２１の焦点深度（Ｄｅｐｔｈ ｏｆ Ｆｏｃｕｓ：ＤＯＦ）の範囲内に入れる必要がある。焦点深度は、例えば、レーザ光２１の焦点を中心として光軸に沿った３０［μｍ］の範囲である。被処理体３０の処理される部分は、例えば、基板３１上に形成された半導体膜３２である。
レーザ光照射領域５０においては、レーザ光２１を被処理体３０に対して照射した場合に、被処理体３０が熱等の影響によって変形及び変位しないように被処理体３０を拘束する必要がある。したがって、レーザ光照射領域５０における被処理体３０の浮上精度及び浮上剛性が重要である。そこで、レーザ光照射領域５０においては、被処理体３０に対して所定の気体１７を噴出するとともに、被処理体３０と部材５０ａとの間に噴出された所定の気体１７を吸引し、非接触吸着状態としている。
また、レーザ光照射領域５０においては、被処理体３０をレーザ光２１の焦点深度の範囲内に入れる制御精度が必要なため、部材５０ａを石定盤１１上に配置している。石定盤１１は、上面の平坦性を高精度に加工することができ、たわみも少ない。よって、石定盤１１上に配置された部材５０ａの上面５０ｆの平坦性を向上させることができる。
基板搬送領域６０は、Ｚ軸方向から見て、複数の部材６０ａが配置された領域である。また、複数の部材６０ａは、金属定盤１２上に配置されているので、基板搬送領域６０は、金属定盤１２上の領域ということができる。基板搬送領域６０は、レーザ光照射領域５０から離間した領域である。例えば、レーザ光照射領域５０、及び、基板搬送領域６０は、搬送ステージ４０の上面４０ｆにおいて、Ｘ軸方向に並んでいる。レーザ光照射領域５０は、Ｘ軸方向における両側から基板搬送領域６０に挟まれている。
複数の部材６０ａは、Ｚ軸方向から見て、金属定盤１２上に、例えば、マトリックス状に配置されている。複数の部材６０ａは、それぞれ離間して配置されている。各部材６０ａのＸ軸方向及びＹ軸方向の長さは、例えば、１０００［ｍｍ］及び２００［ｍｍ］である。なお、部材６０ａのＸ軸方向及びＹ軸方向の長さは、これらに限らず、例えば、２００［ｍｍ］及び１０００［ｍｍ］でもよいし、これら以外でもよい。
Ｘ軸方向及びＹ軸方向に隣り合う部材６０ａの間の隙間の幅は、例えば、１０［ｍｍ］である。なお、隙間の幅は、部材６０ａの各辺の長さによって変化してよいが、例えば、Ｙ軸方向の隙間は、２～６０［ｍｍ］である。部材６０ａのＹ軸方向の長さをＬとし、Ｙ軸方向における隙間の幅の最小値をＬｍｉｎとし、Ｙ軸方向における隙間の幅の最大値をＬｍａｘとする。そうすると、下記の（１）式、及び、（２）式が成り立つ。
Ｌｍｉｎ＝ｎ１×Ｌ （１）
Ｌｍａｘ＝ｎ２×Ｌ （２）
ここで、ｎ１及びｎ２の関係は、例えば、０＜ｎ１、ｎ２＜１であり、ｎ１は、例えば、０．０１であり、ｎ２は、例えば、０．３である。部材６０ａのＸ軸方向の長さと隙間の幅との関係も（１）式及び（２）が成り立つようにしてもよい。
図５は、実施形態１に係るレーザ処理装置１の基板搬送領域６０を構成する部材６０ａを例示した断面図である。図５に示すように、搬送ステージ４０における各部材６０ａは、被処理体３０を浮上させるための所定の気体１７を噴出可能である。各部材６０ａは、それぞれ所定の気体１７を噴出可能な複数の貫通孔９０を有している。基板搬送領域６０の、被処理体３０と対向する面は、複数の部材６０ａの上面６０ｆを含んでいる。図では、見やすくするために、貫通孔９０を数本のみ示しているが、各部材６０ａは、多数の貫通孔９０を有してもよい。所定の気体１７は、例えば、窒素、空気、不活性ガス等である。部材６０ａは、例えば、アルミニウム（Ａｌ）等を主成分とする金属からなる。
貫通孔９０を通過する所定の気体１７の流量または圧力は制御可能である。例えば、貫通孔には、図示しない流量計、圧力計及び絞り弁が接続されている。そして、貫通孔９０は、絞り弁により、所定の気体１７の流量または圧力を調整可能である。
各部材６０ａは、排気のみを行う部材である。基板搬送領域６０においては、部材６０ａの排気を、絞り弁等を用いて調整することにより、浮上量を制御している。よって、基板搬送領域６０における被処理体３０の浮上量の制御精度は、レーザ光照射領域５０における被処理体３０の浮上量の制御精度よりも低くてもよい。例えば、レーザ光照射領域５０における被処理体３０の浮上量を１０～３０［μｍ］と設定した場合には、制御精度は、２０±１０［μｍ］である。各部材６０ａの上面６０ｆからの被処理体３０の浮上量を、例えば、３００～５００［μｍ］と設定した場合には、制御精度は、４００±１００［μｍ］である。
基板搬送領域６０においては、各部材６０ａを、隙間を設けて並べている。これにより、被処理体３０に対して噴出され、被処理体３０と、各部材６０ａとの間に排気された所定の気体１７を、隙間から各部材６０ａの下方に逃がすことができる。これにより、エアの滞留が解消され、被処理体３０がドーム形状に変形することを抑制することができる。これにより、被処理体３０の角部及び縁部３９の適切な浮上量を得ることができる。
基板搬送領域６０においては、レーザ光照射領域５０における浮上量の制御精度よりも低い制御精度でよく、必要とされるサイズも大型の被処理体３０に対応するように大きいため、安価な金属定盤１２が用いられている。なお、基板搬送領域６０において低い制御精度でよいのは、被処理体３０と部材６０ａとの接触さえ無ければよいという背景があるからである。
実施形態１に係るレーザ処理装置１においては、被処理体３０の形状がドーム状に変形することを抑制することができる。
（実施形態２）
次に、実施形態２を説明する。まず、実施形態１に係るレーザ処理装置１の別の課題を説明する。その後、実施形態２に係るレーザ処理装置２を説明する。
図６は、実施形態１に係るレーザ処理装置１の課題を例示した断面図である。図７は、実施形態１に係るレーザ処理装置１の課題を例示した平面図である。図６及び図７に示すように、搬送ステージ４０は、石定盤１１及び金属定盤１２上に配置されている。搬送ステージ４０は、平坦性の観点からすると、全体に渡って石定盤１１上に配置されることが望ましい。石定盤１１は、加工の際に上面平坦度の精度を出しやすい。よって、石定盤１１上の搬送ステージ４０においては、精度よく被処理体３０を処理することができる。
しかしながら、搬送ステージ４０全体を支持できる石定盤１１を作製できるような大型の石材はほとんどない。よって、そのような材料はあったとしても高価であるし、加工及び運送も高価となるので価格的に困難である。よって、レーザ光２１を照射するために、高精度な平坦性を必要とするレーザ光照射領域５０においてのみ、石定盤１１は用いられている。
一方、基板搬送領域６０においては、レーザ光照射領域５０ほど平坦度における精度を必要としない。さらに、大型化する被処理体３０に対応したステージ面を必要とするため、安価な金属定盤１２が用いられる。しかしながら、金属定盤１２においては、石定盤１１に比べて、無視できないたわみが発生する場合がある。そして、部材５０ａの上面５０ｆと、複数の部材６０ａの上面６０ｆとの間に、段差Ｄが生じる場合がある。段差Ｄは、例えば、部材５０ａの上面５０ｆが、部材６０ａの上面６０ｆよりも低いものである。なお、段差Ｄは、上面６０ｆが上面５０ｆよりも低いものでもよい。
図７に示すように、金属定盤１２は撓みやすいため、金属定盤１２の石定盤１１側の端部がミクロンレベルで撓み、金属定盤１２と石定盤１１との間に、平面視で、ミクロンレベルの段差Ｄの分布が生じる。例えば、金属定盤１２と石定盤１１との間における＋Ｙ軸方向側１２１と中央部１２２との間、または、中央部１２２と－Ｙ軸方向側１２３との間に、Ｚ軸方向の段差Ｄが生じる。そうすると、金属定盤１２と石定盤１１との間の段差Ｄが、部材６０ａと部材５０ａとの間にも反映される。その結果、部材６０ａの上面６０ｆと、部材５０ａの上面５０ｆとの間にも、段差Ｄが生じる。部材６０ａと部材５０ａとに反映された段差Ｄは、ミクロンレベルであっても、レーザ光照射領域５０における浮上量（１０～３０［μｍ］）に対しては、無視できない段差Ｄとなる。
段差Ｄが生じる原因としては、金属定盤１２のたわみの他、金属定盤１２の上面の公差、部材６０ａの厚みの公差、高さ調整機構の誤差等が挙げられる。
図６に示すように、レーザ光照射領域５０と基板搬送領域６０との間で段差Ｄが生じると、被処理体３０が基板搬送領域６０からレーザ光照射領域５０に移動した際に、部材６０ａの端部と接触してしまう可能性がある。レーザ光照射領域５０における浮上量が１０～３０［μｍ］と低いため、段差Ｄが１０［μｍ］程度であっても接触する可能性がある。そして、被処理体３０と部材６０ａとの接触により、被処理体３０の破損や粉塵の発生という問題が発生する。例えば、粉塵の発生は、レーザ光２１の照射ムラを引き起こし、レーザ照射装置の性能を低下させる。
次に、実施形態２に係るレーザ処理装置２を説明する。実施形態２のレーザ処理装置２は、実施形態１のレーザ処理装置１と比べて、金属定盤１２上に、基板搬送領域６０及びシフト領域６１を有することが異なっている。
図８は、実施形態２に係るレーザ処理装置２の搬送ステージ４０を例示した断面図である。図９は、実施形態２に係るレーザ処理装置２の搬送ステージ４０を例示した平面図である。図８及び図９に示すように、実施形態２に係るレーザ処理装置２は、金属定盤１２上に、複数の部材６０ａの他に、シフト領域６１を構成する複数の部材６１ａも配置されている。なお、図８においては、石定盤１１の＋Ｘ軸方向側に配置された金属定盤１２、部材６０ａ及び部材６１ａ等を省略してある。図９においては、これらの一部を省略している。実際は、石定盤１１の＋Ｘ軸方向側にも金属定盤１２、複数の部材６０ａ及び複数の部材６１ａは配置されている。
複数の部材６１ａは、金属定盤１２上におけるレーザ光照射領域５０側に配置されている。よって、複数の部材６１ａは、複数の部材６０ａと部材５０ａとの間に配置されている。各部材６１ａの外形は、部材６０ａと同様でもよい。なお、図８において、金属定盤１２上の複数の部材６１ａをまとめて、一つの部材として示しているが、実際は、金属定盤１２上に複数の部材６１ａが配置されている。以下でも、複数の部材６１ａをまとめて一つの部材として示す場合がある。
平面視、すなわち、Ｚ軸方向から見て、部材６１ａが配置された領域を、シフト領域６１という。よって、金属定盤１２には、基板搬送領域６０及びシフト領域６１が配置されている。このように、搬送ステージ４０は、レーザ光照射領域５０と、基板搬送領域６０との間に配置されたシフト領域６１をさらに有している。シフト領域６１は、基板搬送領域６０と、レーザ光照射領域５０との間に配置されている。また、レーザ光照射領域５０は、シフト領域６１に挟まれている。
隣り合う各部材６１ａの間、並びに、隣り合う部材６１ａと部材６０ａとの間には隙間が設けられている。隙間は、隣り合う部材６０ａとの間の隙間と同様の幅を有してもよい。よって、部材６１ａのＸ軸方向及びＹ軸方向の長さと隙間の関係は、（１）式及び（２）を満たす。
各部材６１ａは、部材６０ａと同様に、排気を行う部材である。すなわち、各部材６１ａは、被処理体３０を浮上させるための所定の気体１７を噴出可能である。各部材６１ａは、それぞれ所定の気体１７を噴出可能な複数の貫通孔（図示しない）を有している。各部材６１ａにおける貫通孔、流量計、圧力計及び絞り弁の機能は、部材６０ａと同様であり、所定の気体１７の流量または圧力を調整可能である。なお、部材６１ａは、吸気も行ってもよい。例えば、部材６１ａは、部材５０ａと同様の構造を有し、排気用配管及び吸気用配管が設けられてもよい。そして、排気用配管及び吸気用配管を通過する所定の気体１７の流量または圧力は制御可能であってもよい。
シフト領域６１の、被処理体３０と対向する面は、複数の部材６１ａの上面６１ｆを含んでいる。シフト領域６１における被処理体３０の浮上量の制御精度は、基板搬送領域６０における被処理体３０の浮上量の制御精度より高い。例えば、シフト領域６１における被処理体３０の浮上量は、５０～１５０［μｍ］に設定されている。例えば、部材６１ａの所定の気体１７の噴出量を制御することによって、浮上量を５０～１５０［μｍ］に設定することができる。よって、浮上量の制御精度は、１００±５０［μｍ］である。これに対して、基板搬送領域６０における被処理体３０の浮上量は、３００～５００［μｍ］に設定され、浮上量の制御精度は、４００±１００［μｍ］である。実施形態２に係るレーザ処理装置２のその他の構成は、実施形態１と同様である。
本実施形態においては、基板搬送領域６０における被処理体３０の浮上量は、３００～５００［μｍ］に設定されている。シフト領域６１における被処理体３０の浮上量は、５０～１５０［μｍ］に設定されている。レーザ光照射領域５０における被処理体３０の浮上量は、１０～３０［μｍ］に設定されている。よって、シフト領域６１は、基板搬送領域６０からレーザ光照射領域５０へ被処理体３０が移動する際に、被処理体３０の急激な浮上量の変化を防止するために設けられている。
（実施形態３）
次に、実施形態３を説明する。まず、実施形態２に係るレーザ処理装置２の課題を説明する。その後、実施形態３に係るレーザ処理装置３を説明する。
図１０は、実施形態２に係るレーザ処理装置２の課題を例示した断面図である。図１０に示すように、シフト領域６１の被処理体３０の浮上量は、５０～１５０［μｍ］程度であるのに対して、レーザ光照射領域５０の被処理体３０の浮上量は、１０～３０［μｍ］程度と低い。したがって、シフト領域６１と、レーザ光照射領域５０との間の段差Ｄが、１０［μｍ］程度であっても接触する可能性がある。したがって、実施形態１と同様に、被処理体３０と搬送ステージ４０との接触により、被処理体３０の破損や粉塵の発生という問題が発生し、レーザ照射装置の性能を低下させる。
次に、実施形態３に係るレーザ処理装置３を説明する。実施形態３に係るレーザ処理装置３は、実施形態１及び２のレーザ処理装置と比べて、石定盤１１上に、低浮上量領域５１及び中浮上量領域５２を有することが異なっている。図１１は、実施形態３に係るレーザ処理装置３を例示した断面図である。図１２は、実施形態３に係るレーザ処理装置３の搬送ステージ４０を例示した平面図である。
図１１及び図１２に示すように、実施形態３に係るレーザ処理装置３において、石定盤１１上の部材５０ａは、低浮上量領域５１及び中浮上量領域５２に区分されている。言い換えれば、低浮上量領域５１及び中浮上量領域５２は、部材５０ａ中の領域である。中浮上量領域５２は、部材５０ａにおける基板搬送領域６０側に配置されている。例えば、基板搬送領域６０が部材５０ａの－Ｘ軸方向側に配置されていれば、中浮上量領域５２は、部材５０ａの－Ｘ軸方向側の領域である。なお、部材５０ａは、低浮上量領域５１及び中浮上量領域５２に区分されているが、部材５０ａは、一つの部材からなる。
平面視において（すなわち、Ｚ軸方向から見て（以下、同様））、レーザ光照射領域５０は、低浮上量領域５１、及び、低浮上量領域５１と隣接する中浮上量領域５２を含んでいる。低浮上量領域５１及び中浮上量領域５２は、Ｘ軸方向に並んで配置されている。中浮上量領域５２は、シフト領域６１と、低浮上量領域５１との間に配置されている。低浮上量領域５１とレーザ光２１の焦点は、平面視において重なっている。
低浮上量領域５１における被処理体３０の浮上量は、１０～３０［μｍ］に設定されている。中浮上量領域５２における被処理体３０の浮上量は、５０～１５０［μｍ］に設定されている。よって、中浮上量領域５２における基板３１の浮上量は低浮上量領域５１における浮上量よりも大きい。
図１３は、実施形態３に係るレーザ処理装置３のレーザ光照射領域５０を構成する部材５０ａを例示した断面図である。図１４は、実施形態３に係るレーザ処理装置３のレーザ光照射領域５０を構成する部材５０ａを例示した平面図である。図１３及び図１４に示すように、部材５０ａは、平面視において、低浮上量領域５１、及び、中浮上量領域５２を含んでいる。部材５０ａにおける低浮上量領域５１及び中浮上量領域５２は、被処理体３０を浮上させるための所定の気体１７を噴出可能である。部材５０ａにおける低浮上量領域５１及び中浮上量領域５２は、多孔質体５８及び台座５９を含んでいる。台座５９上に多孔質体５８が配置されている。
低浮上量領域５１において排気用配管７１が接続され、中浮上量領域５２において排気用配管７２が接続されている。具体的には、排気用配管７１は、台座５９を貫通し、多孔質体５８に接続されている。排気用配管７１を通して、所定の気体１７が多孔質体５８に供給されている。低浮上量領域５１において、所定の気体１７は、多孔質体５８から噴出可能である。所定の気体１７は、多孔質体５８における微小な孔から染み出るように排出されている。多孔質体５８を介して低浮上量領域５１から被処理体３０に対し、所定の気体１７が噴出される。
中浮上量領域５２においても低浮上量領域５１と同様に、多孔質体５８を介して中浮上量領域５２から被処理体３０に対し、所定の気体１７が噴出される。このように、排気用配管７１及び排気用配管７２を通して、所定の気体が部材５０ａに供給されている。例えば、部材５０ａの多孔質体に供給されている。そして、部材５０ａから被処理体３０に対し、所定の気体１７が噴出されている。
排気用配管７１及び排気用配管７２をそれぞれ通過する所定の気体の流量または圧力は独立に制御可能である。例えば、排気用配管７１及び排気用配管７２には、流量計９１、圧力計９２及び絞り弁９３が接続されている。そして、排気用配管７１及び排気用配管７２は、絞り弁９３により、所定の気体１７の流量または圧力を調整可能である。
また、低浮上量領域５１において吸気用配管８１が接続され、中浮上量領域５２において吸気用配管８２が接続されている。具体的には、吸気用配管８１は、排気用配管７１と異なり、低浮上量領域５１の多孔質体５８及び台座５９を貫通している。吸気用配管８１を通して、低浮上量領域５１の上面５１ｆと被処理体３０との間に噴出された所定の気体１７を吸引することができる。
中浮上量領域５２においても低浮上量領域５１と同様に、吸気用配管８２を通して、中浮上量領域５２の上面５２ｆと被処理体３０との間に噴出された所定の気体１７を吸引することができる。このように、吸気用配管８１及び吸気用配管８２を通して、所定の気体１７が部材５０ａに吸引されている。
吸気用配管８１及び吸気用配管８２をそれぞれ通過する所定の気体の流量または圧力は独立に制御可能である。例えば、吸気用配管８１及び吸気用配管８２には、流量計９１、圧力計９２及び絞り弁９３が接続されている。そして、吸気用配管８１及び吸気用配管８２は、絞り弁９３により、所定の気体１７の流量または圧力を調整可能である。なお、吸気用配管８１及び吸気用配管８２における所定の気体１７の流量または圧力を真空レギュレータ９４により調整してもよい。
本実施形態においては、基板搬送領域６０における被処理体３０の浮上量は、３００～５００［μｍ］に設定されている。シフト領域６１における被処理体３０の浮上量は、５０～１５０［μｍ］に設定されている。よって、基板搬送領域６０における基板３１の浮上量は、シフト領域６１における浮上量よりも大きい。
レーザ光照射領域５０の中浮上量領域５２における被処理体３０の浮上量は、５０～１５０［μｍ］に設定されている。よって、中浮上量領域５２における基板３１の浮上量は、シフト領域６１における浮上量と略同じである。そして、レーザ光照射領域５０の低浮上量領域５１における被処理体３０の浮上量は、１０～３０［μｍ］に設定されている。よって、シフト領域６１における基板３１の浮上量は、低浮上量領域５１における浮上量よりも大きい。
低浮上量領域５１における被処理体３０の浮上量の制御精度は、中浮上量領域５２における被処理体３０の浮上量の制御精度よりも高い。例えば、低浮上量領域５１における被処理体３０の浮上量を１０～３０［μｍ］に設定した場合には、制御精度は、２０±１０［μｍ］である。中浮上量領域５２における被処理体３０の浮上量を５０～１５０［μｍ］に設定した場合には、制御精度は、１００±５０［μｍ］である。
シフト領域６１における被処理体３０の浮上量の制御精度は、基板搬送領域６０における被処理体３０の浮上量の制御精度よりも高い。例えば、シフト領域６１における被処理体３０の浮上量を５０～１５０［μｍ］に設定した場合には、制御精度は、１００±５０［μｍ］である。基板搬送領域６０における被処理体３０の浮上量を３００～５００［μｍ］に設定した場合には、制御精度は、４００±１００［μｍ］である。
また、中浮上量領域５２における被処理体３０の浮上量の制御精度は、シフト領域６１における被処理体３０の浮上量の制御精度と略同じ精度である。そして、中浮上量領域５２における被処理体３０の浮上量は、シフト領域６１における被処理体３０の浮上量と同じ浮上量に設定されている。
図１５は、実施形態３に係るレーザ処理装置３及び被処理体３０を例示した断面図である。図１５に示すように、シフト領域６１及び中浮上量領域５２は、基板搬送領域６０から低浮上量領域５１へ、被処理体３０が移動する際に、被処理体３０の急激な浮上量の変化を防止するために設けられている。
シフト領域６１の被処理体３０の浮上量は、５０～１５０［μｍ］程度であり、中浮上量領域５２における被処理体３０の浮上量も、５０～１５０［μｍ］である。よって、金属定盤１２と石定盤１１との隣り合う端部において、浮上量が等しくなっている。そして、その浮上量は、想定される段差Ｄよりも大幅に大きくなっている。例えば、端部の浮上量は、想定される段差Ｄの１０［μｍ］よりも大きい５０～１５０［μｍ］に設定されている。
したがって、金属定盤１２上のシフト領域６１と、石定盤１１上のレーザ光照射領域５０との間に、微小な段差Ｄが生じていても、被処理体３０が、部材６１ａ、部材６０ａ及び部材５０ａと接触することを抑制することができる。よって、被処理体３０と搬送ステージ４０との接触により、被処理体３０の破損や粉塵の発生を抑制し、レーザ処理装置３の性能を向上させることができる。これ以外の構成及び効果は比較例１及び２の記載に含まれている。
（実施形態４）
次に、実施形態４に係るレーザ処理装置４を説明する。実施形態４に係るレーザ処理装置４は、実施形態３のレーザ処理装置３と比べて、石定盤１１上に、低浮上量領域５１及び中浮上量領域５２の他に、高浮上量領域５３を有することが異なっている。また、金属定盤１２上に、部材６１ａが設けられていない。図１６は、実施形態４に係るレーザ処理装置４を例示した断面図である。図１７は、実施形態４に係るレーザ処理装置４の搬送ステージ４０を例示した平面図である。
図１６及び図１７に示すように、実施形態４に係るレーザ処理装置４において、石定盤１１上の部材５０ａは、低浮上量領域５１、中浮上量領域５２及び高浮上量領域５３に区分されている。言い換えれば、低浮上量領域５１、中浮上量領域５２及び高浮上量領域５３は、部材５０ａ中の領域である。高浮上量領域５３は、部材５０ａにおける基板搬送領域６０側に配置されている。よって、中浮上量領域５２は、高浮上量領域５３と、低浮上量領域５１との間に配置されている。なお、部材５０ａは、低浮上量領域５１、中浮上量領域５２及び高浮上量領域５３に区分されているが、部材５０ａは、一つの部材からなる。
平面視において、レーザ光照射領域５０は、低浮上量領域５１、低浮上量領域５１と隣接する中浮上量領域５２、及び、中浮上量領域５２と隣接する高浮上量領域５３を含んでいる。
低浮上量領域５１、中浮上量領域５２、及び、高浮上量領域５３は、Ｘ軸方向に並んで配置されている。中浮上量領域５２は、低浮上量領域５１と、高浮上量領域５３との間に配置されている。低浮上量領域５１とレーザ光２１の焦点２２は、平面視において重なっている。部材５０ａは、平面視において、低浮上量領域５１、中浮上量領域５２、及び、高浮上量領域５３を含んでいる。
高浮上量領域５３における被処理体３０の浮上量は、中浮上量領域５２における被処理体３０の浮上量よりも大きい。中浮上量領域５２における被処理体３０の浮上量は、低浮上量領域５１における被処理体３０の浮上量よりも大きい。
例えば、低浮上量領域５１における被処理体３０の浮上量は、１０～３０［μｍ］に設定されている。中浮上量領域５２における被処理体３０の浮上量は、５０～１５０［μｍ］に設定されている。高浮上量領域５３における被処理体３０の浮上量は、３００～５００［μｍ］に設定されている。
図１８は、実施形態４に係るレーザ処理装置４のレーザ光照射領域５０を構成する部材５０ａを例示した断面図である。図１９は、実施形態４に係るレーザ処理装置４のレーザ光照射領域５０を構成する部材５０ａを例示した平面図である。図１８及び図１９に示すように、部材５０ａにおける低浮上量領域５１、中浮上量領域５２及び高浮上量領域５３は、被処理体３０を浮上させるための所定の気体１７を噴出可能である。低浮上量領域５１、中浮上量領域５２、及び、高浮上量領域５３は、多孔質体５８及び台座５９を含んでいる。台座５９上に多孔質体５８が配置されている。
高浮上量領域５３において排気用配管７３が接続されている。低浮上量領域５１及び中浮上量領域５２において、前述したように、それぞれ排気用配管７１及び排気用配管７２が接続されている。排気用配管７１及び排気用配管７２と同様に、排気用配管７３は、台座５９を貫通し、多孔質体５８に接続されている。排気用配管７３を通して、所定の気体１７が高浮上量領域５３の多孔質体５８に供給されている。高浮上量領域５３において、所定の気体１７は、多孔質体５８から噴出可能である。所定の気体１７は、多孔質体５８における微小な孔から染み出るように排出されている。多孔質体５８を介して高浮上量領域５３から被処理体３０に対し、所定の気体１７が噴出される。
このように、排気用配管７１、排気用配管７２及び排気用配管７３を通して、所定の気体１７が部材５０ａに供給されている。例えば、部材５０ａの多孔質体５８に供給されている。そして、部材５０ａから被処理体３０に対し、所定の気体１７が噴出されている。
排気用配管７１、排気用配管７２及び排気用配管７３をそれぞれ通過する所定の気体１７の流量または圧力は独立に制御可能である。例えば、各排気用配管には、流量計９１、圧力計９２及び絞り弁９３が接続されている。そして、各排気用配管は、絞り弁９３により、所定の気体１７の流量または圧力を調整可能である。
また、高浮上量領域５３において吸気用配管８３が接続されている。低浮上量領域５１及び中浮上量領域５２において、前述したように、吸気用配管８１及び吸気用配管８２がそれぞれ接続されている。吸気用配管８１及び吸気用配管８２と同様に、吸気用配管８３は、高浮上量領域５３の多孔質体５８及び台座５９を貫通している。吸気用配管８３を通して、高浮上量領域５３の上面５３ｆと被処理体３０との間に噴出された所定の気体１７を吸引することができる。このように、吸気用配管８１、吸気用配管８２及び吸気用配管８３を通して、所定の気体が部材５０ａに吸引されている。
吸気用配管８１、吸気用配管８２及び吸気用配管８３をそれぞれ通過する所定の気体１７の流量または圧力は独立に制御可能である。例えば、各吸気用配管には、流量計９１、圧力計９２及び絞り弁９３が接続されている。そして、各吸気用配管は、絞り弁９３により、所定の気体１７の流量または圧力を調整可能である。なお、各吸気用配管における所定の気体１７の流量または圧力を真空レギュレータ９４により調整してもよい。
本実施形態においては、高浮上量領域５３における被処理体３０の浮上量は、３００～５００［μｍ］に設定されている。中浮上量領域５２における被処理体３０の浮上量は、５０～１５０［μｍ］に設定されている。低浮上量領域５１における被処理体３０の浮上量は、１０～３０［μｍ］に設定されている。よって、高浮上量領域５３における基板３１の浮上量は、中浮上量領域５２及び低浮上量領域５１よりも大きい。
低浮上量領域５１における被処理体３０の浮上量の制御精度は、中浮上量領域５２における被処理体３０の浮上量の制御精度よりも高い。例えば、低浮上量領域５１における被処理体３０の浮上量を１０～３０［μｍ］に設定した場合には、制御精度は、２０±１０［μｍ］である。中浮上量領域５２における被処理体３０の浮上量を５０～１５０［μｍ］に設定した場合には、制御精度は、１００±５０［μｍ］である。
また、中浮上量領域５２における被処理体３０の浮上量の制御精度は、高浮上量領域５３における被処理体３０の浮上量の制御精度より高い。例えば、中浮上量領域５２における被処理体３０の浮上量を５０～１５０［μｍ］に設定した場合には、制御精度は、１００±５０［μｍ］である。高浮上量領域５３における被処理体３０の浮上量を３００～５００［μｍ］に設定した場合には、制御精度は、４００±１００［μｍ］である。
高浮上量領域５３における被処理体３０の浮上量の制御精度は、基板搬送領域６０における被処理体３０の浮上量の制御精度と略同じ精度である。そして、高浮上量領域５３における被処理体３０の浮上量は、基板搬送領域６０における被処理体３０の浮上量と同じ浮上量に設定されている。
高浮上量領域５３及び中浮上量領域５２は、基板搬送領域６０からレーザ光照射領域５０における低浮上量領域５１へ、被処理体３０が移動する際に、被処理体３０の急激な浮上量の変化を防止するために設けられている。
基板搬送領域６０の被処理体３０の浮上量は、３００～５００［μｍ］程度であり、高浮上量領域５３の被処理体３０の浮上量も、３００～５００［μｍ］である。よって、金属定盤１２と石定盤１１との隣り合う端部において、浮上量が等しくなっている。そして、ただ浮上量が等しいだけでなく、浮上量の設定が、３００～５００［μｍ］となっており、実施形態３での５０～１５０［μｍ］よりも高くなっている。したがって、被処理体３０が、部材６０ａ及び部材５０ａと接触することを抑制することができる。よって、被処理体３０と搬送ステージ４０との接触により、被処理体３０の破損や粉塵の発生を抑制し、レーザ照射装置４の性能を向上させることができる。これ以外の構成及び効果は、実施形態１～３の記載に含まれている。
（実施形態５）
次に、実施形態５を説明する。実施形態５は、レーザ処理装置を用いたレーザ処理方法である。図２０は、実施形態５に係るレーザ処理方法を例示したフローチャート図である。図２０のステップＳ１１に示すように、まず、レーザ処理装置を準備する。準備するレーザ処理装置は、実施形態１～４のいずれかのレーザ処理装置が好ましい。
具体的には、例えば、レーザ光照射部２０、及び、被処理体３０を浮上させて搬送可能な搬送ステージ４０を有するものが好ましい。そして、搬送ステージ４０は、平面視において、レーザ光照射部２０から照射されたレーザ光２１を被処理体３０に照射するためのレーザ光照射領域５０及びレーザ光照射領域５０から離間した基板搬送領域６０を有するものが好ましい。レーザ光照射領域５０の、被処理体３０と対向する面は、被処理体３０を浮上させるための所定の気体１７を噴出可能な部材５０ａの上面５０ｆを含み、基板搬送領域６０の、被処理体３０と対向する面は、被処理体３０を浮上させるための所定の気体１７が噴出可能な複数の部材６０ａの上面６０ｆを含み、基板搬送領域６０の複数の部材６０ａはそれぞれ離間して配置されているレーザ処理装置が好ましい。
次に、図２０のステップＳ１２に示すように、レーザ処理装置の搬送ステージ４０上において、被処理体３０を搬送させる。具体的には、基板搬送領域６０からレーザ光照射領域５０に向かって被処理体３０を搬送させる。基板搬送領域６０、及び、レーザ光照射領域５０において、被処理体３０の浮上量を、所定の浮上量に制御する。実施形態２及び３の場合には、シフト領域６１においても、被処理体３０の浮上量を、所定の浮上量に制御する。
次に、図２０のステップＳ１３に示すように、被処理体３０に対してレーザ光２１を照射してレーザ処理を行う。例えば、被処理体３０が、基板３１と、基板３１上に形成された半導体膜３２を含む場合には、半導体膜３２に対し、レーザ光２１を照射してレーザ処理を行う。このようにして、被処理体３０に対して、レーザ処理を行う。
本実施形態に係るレーザ処理方法によれば、実施形態１～４のいずれかのレーザ処理装置を用いているので、被処理体３０がドーム状に変形することを抑制することができる。よって、被処理体３０の縁部３９及び角部が搬送ステージ４０に接触して損傷し、損傷した部分から発生する粉塵等により、レーザ光２１の照射ムラが生じることを抑制することができる。これにより、レーザ処理の性能が低下することを抑制することができる。
また、実施形態３及び実施形態４のレーザ処理装置を用いることにより、金属定盤１２と石定盤１１との隣り合う端部において、被処理体３０の浮上量を等しくすることができる。よって、被処理体３０が、部材６０ａ及び部材５０ａと接触することを抑制することができる。これにより、被処理体３０と搬送ステージ４０との接触により、被処理体３０の破損や粉塵の発生を抑制し、レーザ処理装置１～４の性能を向上させることができる。
＜半導体装置の製造方法＞
次に、その他の実施形態として、上記で説明したレーザ処理装置を用いた半導体装置の製造方法について説明する。本実施形態の半導体装置の製造方法では、レーザ処理装置を準備する工程と、被処理体３０として、非晶質の半導体膜３２が形成された基板３１を、搬送ステージ４０上において搬送させる工程と、被処理体３０にレーザ光を照射し、非晶質の半導体膜３２を多結晶化する工程と、を備えている。非晶質の半導体膜３２を多結晶化させる工程において、レーザ処理装置を用いたレーザ処理方法を実施している。半導体装置は、例えば、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を有している。多結晶に変質した半導体膜３２は、薄膜トランジスタの少なくとも一部を構成する。薄膜トランジスタは、例えば、ディスプレイの制御に使用される。
図２１は、半導体装置の製造方法の一例を説明するための断面図である。上記で説明した実施形態１～４にかかるレーザ処理装置は、ＴＦＴアレイ基板の製造に好適である。なお、図においては、煩雑にならないように、ハッチングの一部を省略してある。以下、ＴＦＴを有する半導体装置の製造方法について説明する。
まず、図２１（ａ）に示すように、ガラス基板２０１上に、ゲート電極２０２を形成する。ゲート電極２０２は、例えば、アルミニウムなどを含む金属薄膜を用いることができる。次に、図２１（ｂ）に示すように、ゲート電極２０２の上に、ゲート絶縁膜２０３を形成する。ゲート絶縁膜２０３は、ゲート電極２０２を覆うように形成される。その後、図２１（ｃ）に示すように、ゲート絶縁膜２０３の上に、アモルファスシリコン膜２０４を形成する。アモルファスシリコン膜２０４は、ゲート絶縁膜２０３を介して、ゲート電極２０２と重複するように配置されている。
ゲート絶縁膜２０３は、窒化シリコン膜（ＳｉＮｘ）、酸化シリコン膜（ＳｉＯ２膜）、又はこれらの積層膜等などである。具体的には、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により、ゲート絶縁膜２０３とアモルファスシリコン膜２０４とを連続成膜する。アモルファスシリコン膜２０４付のガラス基板２０１がレーザ処理装置１における被処理体３０となる。
そして、図２１（ｄ）に示すように、上記で説明したレーザ処理装置を用いてアモルファスシリコン膜２０４にレーザ光を照射してアモルファスシリコン膜２０４を結晶化させて、ポリシリコン膜２０５を形成する。これにより、シリコンが結晶化したポリシリコン膜２０５がゲート絶縁膜２０３上に形成される。
このとき、上記で説明した本実施形態にかかるレーザ処理装置を用いることで、レーザ照射時におけるガラス基板２０１のたわみの影響を低減させることができ、アモルファスシリコン膜２０４に照射されるレーザ光の焦点深度（ＤＯＦ）から外れてしまうことを抑制することができる。よって、均一に結晶化されたポリシリコン膜２０５を形成することができる。
その後、図２１（ｅ）に示すように、ポリシリコン膜２０５の上に層間絶縁膜２０６、ソース電極２０７ａ、及びドレイン電極２０７ｂを形成する。層間絶縁膜２０６、ソース電極２０７ａ、及びドレイン電極２０７ｂは、一般的なフォトリソグラフィー法や成膜法を用いて形成することができる。
上記で説明した半導体装置の製造方法を用いることで、ＴＦＴを備える半導体装置を製造することができる。なお、これ以降の製造工程については、最終的に製造するデバイスによって異なるので説明を省略する。
＜有機ＥＬディスプレイ＞
次に、ＴＦＴを有する半導体装置を用いたデバイスの一例として、有機ＥＬディスプレイについて説明する。図２２は、有機ＥＬディスプレイの概要を説明するための断面図であり、有機ＥＬディスプレイの画素回路を簡略化して示している。図２２に示す有機ＥＬディスプレイ３００は、各画素ＰｘにＴＦＴが配置されたアクティブマトリクス型の表示装置である。
有機ＥＬディスプレイ３００は、基板３１０、ＴＦＴ層３１１、有機層３１２、カラーフィルタ層３１３、及び封止基板３１４を備えている。図２２では、封止基板３１４側が視認側となるトップエミッション方式の有機ＥＬディスプレイを示している。なお、以下の説明は、有機ＥＬディスプレイの一構成例を示すものであり、本実施形態は、以下に説明される構成に限られるものではない。例えば、本実施の形態にかかる半導体装置は、ボトムエミッション方式の有機ＥＬディスプレイに用いられていてもよい。
基板３１０は、ガラス基板又は金属基板である。基板３１０の上には、ＴＦＴ層３１１が設けられている。ＴＦＴ層３１１は、各画素Ｐｘに配置されたＴＦＴ３１１ａを有している。さらに、ＴＦＴ層３１１は、ＴＦＴ３１１ａに接続される配線等を有している。ＴＦＴ３１１ａ、及び配線等が画素回路を構成する。なお、ＴＦＴ層３１１は、図１９で説明したＴＦＴに対応しており、ゲート電極２０２、ゲート絶縁膜２０３、ポリシリコン膜２０５、層間絶縁膜２０６、ソース電極２０７ａ、及びドレイン電極２０７ｂを有する。
ＴＦＴ層３１１の上には、有機層３１２が設けられている。有機層３１２は、画素Ｐｘごとに配置された有機ＥＬ発光素子３１２ａを有している。有機ＥＬ発光素子３１２ａは、例えば、陽極、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層、及び陰極が積層された積層構造を有している。トップエミッション方式の場合、陽極は金属電極であり、陰極はＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の透明導電膜である。さらに、有機層３１２には、画素Ｐｘ間において、有機ＥＬ発光素子３１２ａを分離するための隔壁３１２ｂが設けられている。
有機層３１２の上には、カラーフィルタ層３１３が設けられている。カラーフィルタ層３１３は、カラー表示を行うためのカラーフィルタ３１３ａが設けられている。すなわち、各画素Ｐｘには、Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）、又はＢ（青色）に着色された樹脂層がカラーフィルタ３１３ａとして設けられている。有機層３１２から放出された白色光は、カラーフィルタ３１３ａを通過すると、ＲＧＢの色の光に変換される。なお、有機層３１２に、ＲＧＢの各色を発光する有機ＥＬ発光素子が設けられている３色方式の場合、カラーフィルタ層３１３を省略してもよい。
カラーフィルタ層３１３の上には、封止基板３１４が設けられている。封止基板３１４は、ガラス基板などの透明基板であり、有機層３１２の有機ＥＬ発光素子の劣化を防ぐために設けられている。
有機層３１２の有機ＥＬ発光素子３１２ａに流れる電流は、画素回路に供給される表示信号によって変化する。よって、表示画像に応じた表示信号を各画素Ｐｘに供給することで、各画素Ｐｘでの発光量を制御することができる。これにより、所望の画像を表示することができる。
なお、上記では、ＴＦＴを備える半導体装置を用いたデバイスの一例として、有機ＥＬディスプレイについて説明したが、ＴＦＴを備える半導体装置は、例えば液晶ディスプレイであってもよい。また、上記では、本実施形態にかかるレーザ処理装置１をレーザアニール装置に適用した場合について説明した。しかし、本実施形態にかかるレーザ処理装置１は、レーザアニール装置以外の装置にも適用することができる。
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
１、２、３、４、１０１ レーザ処理装置
１１ 石定盤
１２ 金属定盤
１３ 架台
１４ 高さ調整機構
１５ 把持機構
１６ 搬送方向
１７ 所定の気体
２０ レーザ光照射部
２１ レーザ光
２２ 焦点
３０ 被処理体
３１ 基板
３２ 半導体膜
３９ 縁部
４０ 搬送ステージ
４０ｆ 上面
５０ レーザ光照射領域
５０ａ 部材
５０ｆ 上面
５１ 低浮上量領域
５２ 中浮上量領域
５３ 高浮上量領域
５８ 多孔質体
５９ 台座
６０ 基板搬送領域
６０ａ 部材
６０ｆ 上面
６１ シフト領域
６１ａ 部材
７０、７１，７２、７３ 排気用配管
８０、８１、８２、８３ 吸気用配管
９０ 貫通孔

Claims (24)

  1. 以下を有するレーザ処理装置：
    レーザ光照射部；および
    基板を浮上させて搬送可能な搬送ステージ、
    ここで、前記搬送ステージは、
    前記レーザ光照射部から照射されたレーザ光を前記基板に照射するためのレーザ光照射領域；および
    前記レーザ光照射領域から離間した基板搬送領域を有し、
    前記レーザ光照射領域の、前記基板と対向する面は、前記基板を浮上させるための第１の気体を噴出可能な第１の部材により構成され、
    前記基板搬送領域の、前記基板と対向する面は、前記基板を浮上させるための第２の気体を噴出可能な複数の第２の部材により構成され、
    前記基板搬送領域の前記複数の第２の部材はそれぞれ離間して配置され、
    前記第１の部材は、石定盤上に配置され、
    前記複数の第２の部材は、金属定盤上に配置されている。
  2. 前記第1の部材は、
    第１の領域；
    前記第１の領域と隣接する第２の領域；および
    前記第２の領域と隣接する第３の領域
    を含み、
    前記第３の領域と前記レーザ光の焦点は平面視において重なり、
    前記第２の領域における前記基板の浮上量の制御精度は、前記第１の領域における前記基板の浮上量の制御精度より高く、
    前記第３の領域における前記基板の浮上量の制御精度は、前記第２の領域における前記基板の浮上量の制御精度より高い
    請求項１に記載のレーザ処理装置。
  3. 前記第１の部材には、前記第１の領域において第１の排気用配管、前記第２の領域において第２の排気用配管、前記第３の領域において第３の排気用配管がそれぞれ接続され、
    前記第１、第２及び第３の排気用配管を通して前記第１の気体が前記第１の部材に供給され、
    前記第１の部材から前記基板に対し前記第１の気体が噴出され、
    前記第１、第２及び第３の排気用配管をそれぞれ通過する前記第１の気体の流量または圧力は独立に制御可能である請求項２に記載のレーザ処理装置。
  4. 前記第１の部材には、前記第１の領域において第１の吸気用配管、前記第２の領域において第２の吸気用配管、前記第３の領域において第３の吸気用配管がそれぞれ接続され、
    前記第１、第２及び第３の吸気用配管を通して前記第１の気体が吸引され、
    前記第１、第２及び第３の配管をそれぞれ通過する前記第１の気体の流量または圧力は独立に制御可能である請求項２に記載のレーザ処理装置。
  5. 前記第１の領域における前記基板の前記第１の部材表面からの浮上量は、前記第２の領域における前記基板の前記第１の部材表面からの浮上量より大きく、
    前記第２の領域における前記基板の前記第１の部材表面からの浮上量は、前記第３の領域における前記基板の前記第１の部材表面からの浮上量より大きい
    請求項２～４のいずれかに記載のレーザ処理装置。
  6. 前記第1の部材は多孔質体であり、
    前記第1の気体は前記多孔質体から噴出可能である請求項１～５のいずれかに記載のレーザ処理装置。
  7. 前記第１の部材はセラミックスである請求項１～６のいずれかに記載のレーザ処理装置。
  8. 前記複数の第２の部材は、それぞれ前記第２の気体を噴出可能な複数の貫通孔を有する請求項１～７のいずれかに記載のレーザ処理装置。
  9. 前記複数の第２の部材は金属である請求項１～８のいずれかに記載のレーザ処理装置。
  10. 前記複数の第２の部材はアルミニウムを主成分とする請求項９に記載のレーザ処理装置。
  11. 前記基板はガラス基板である請求項１～１０のいずれかに記載のレーザ処理装置。
  12. 前記基板上に非晶質の半導体膜が形成されており、
    前記レーザ光の照射によって前記非晶質の半導体膜は多結晶の半導体膜に変質する請求項１～１１のいずれかにレーザ処理装置。
  13. 前記多結晶の半導体膜は薄膜トランジスタを構成する請求項１２に記載のレーザ処理装置。
  14. 前記薄膜トランジスタはディスプレイの制御に使用される請求項１３に記載のレーザ処理装置。
  15. 以下を有するレーザ処理装置：
    レーザ光照射部；および
    基板を浮上させて搬送可能な搬送ステージ、
    ここで、前記搬送ステージは
    前記レーザ光照射部から照射されたレーザ光を前記基板に照射するためのレーザ光照射領域；および
    前記レーザ光照射領域から離間した基板搬送領域を有し、
    前記レーザ光照射領域の、前記基板と対向する面は、前記基板を浮上させるための第１の気体を噴出可能な第1の部材により構成され、
    前記第1の部材は、
    第1の領域；
    前記第1の領域と隣接する第２の領域；および
    前記第２の領域と隣接する第３の領域
    を含み、
    前記第３の領域と前記レーザ光の焦点は平面視において重なり、
    前記第２の領域における前記基板の浮上量の制御精度は、前記第１の領域における前記基板の浮上量の制御精度より高く、
    前記第３の領域における前記基板の浮上量の制御精度は、前記第２の領域における前記基板の浮上量の制御精度より高く、
    前記第１の部材は、石定盤上に配置され、
    前記複数の第２の部材は、金属定盤上に配置されている。
  16. 前記第１の部材には、前記第１の領域において第１の排気用配管、前記第２の領域において第２の排気用配管、前記第３の領域において第３の排気用配管がそれぞれ接続され、
    前記第１、第２及び第３の排気用配管を通して前記第１の気体が前記第１の部材に供給され、
    前記第１の部材から前記基板に対し前記第１の気体が噴出され、
    前記第１、第２及び第３の排気用配管をそれぞれ通過する前記第１の気体の流量または圧力は独立に制御可能である請求項１５に記載のレーザ処理装置。
  17. 前記第１の部材には、前記第１の領域において第１の吸気用配管、前記第２の領域において第２の吸気用配管、前記第３の領域において第３の吸気用配管がそれぞれ接続され、
    前記第１、第２及び第３の吸気用配管を通して前記第１の気体が吸引され、
    前記第１、第２及び第３の配管をそれぞれ通過する前記第１の気体の流量または圧力は独立に制御可能である請求項１５又は１６に記載のレーザ処理装置。
  18. 前記第1の領域における前記基板の前記第１の部材表面からの浮上量は、前記第２の領域における前記基板の前記第１の部材表面からの浮上量より大きく、
    前記第２の領域における前記基板の前記第１の部材表面からの浮上量は、前記第３の領域における前記基板の前記第１の部材表面からの浮上量より大きい
    請求項１５～１７のいずれかに記載のレーザ処理装置。
  19. 前記第１の部材は多孔質体であり、
    前記第１の気体は前記多孔質体から噴出可能である請求項１５～１８のいずれかに記載のレーザ処理装置。
  20. 前記第１の部材はセラミックスである請求項１５～１９のいずれかに記載のレーザ処理装置。
  21. 前記基板はガラス基板である請求項１５～２０のいずれかに記載のレーザ処理装置。
  22. 前記基板上に非晶質の半導体膜が形成されており、
    前記レーザ光の照射によって前記非晶質の半導体膜は多結晶の半導体膜に変質する請求項１５～２１のいずれかにレーザ処理装置。
  23. 前記多結晶の半導体膜は薄膜トランジスタを構成する請求項２２に記載のレーザ処理装置。
  24. 前記薄膜トランジスタはディスプレイの制御に使用される請求項２３に記載のレーザ処理装置。
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