JPH09102467A - Laser annealing treatment apparatus - Google Patents
Laser annealing treatment apparatusInfo
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- JPH09102467A JPH09102467A JP25885295A JP25885295A JPH09102467A JP H09102467 A JPH09102467 A JP H09102467A JP 25885295 A JP25885295 A JP 25885295A JP 25885295 A JP25885295 A JP 25885295A JP H09102467 A JPH09102467 A JP H09102467A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザーアニール
処理装置に関し、更に詳しくは、真空引きする必要がな
く，処理のスループットを向上することができるレーザ
ーアニール処理装置に関するものである。本発明のレー
ザーアニール処理装置は、特に大面積大粒径多結晶シリ
コン薄膜の形成に有用である。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser annealing processing apparatus, and more particularly to a laser annealing processing apparatus capable of improving processing throughput without the need for vacuuming. The laser annealing apparatus of the present invention is particularly useful for forming a large-area and large-grain polycrystalline silicon thin film.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図５は、従来のレーザーアニール処理装
置の一例の要部縦断面図である。このレーザーアニール
処理装置５００は、アルミニウム製の真空チャンバ１
と、この真空チャンバ１内に設置された基台Ｂ上を移動
すると共にその上面に被処理体Ｍが載置される移動載置
台２と、この移動載置台２の上面に埋設され前記被処理
体Ｍを予熱する抵抗線３と、前記真空チャンバ１の天井
部１ａに設けられ且つ石英ガラス板の両面に紫外線反射
防止膜（ＡＲコート）を形成したレーザー導入用窓５
と、このレーザー導入用窓５の上方に設けられレーザー
光Ｒを発生するエキシマレーザー発生装置６と、前記真
空チャンバ１に被処理体Ｍを導入するためのゲートバル
ブＳ２と、前記真空チャンバ１から被処理体Ｍを導出す
るためのゲートバルブＳ３とを具備している。１ｂは、
真空引き用の排気口である。前記被処理体Ｍは、絶縁基
板Ｍ２上に非晶質半導体薄膜Ｍ１を形成したものであ
る。2. Description of the Related Art FIG. 5 is a longitudinal sectional view of an essential part of an example of a conventional laser annealing apparatus. The laser annealing processing apparatus 500 includes an aluminum vacuum chamber 1
A movable mounting table 2 which moves on a base B installed in the vacuum chamber 1 and on which an object M to be processed is mounted, and the processing target 2 which is embedded on the upper surface of the movable mounting table 2 and to be processed. A resistance wire 3 for preheating the body M, and a laser introduction window 5 provided on the ceiling portion 1a of the vacuum chamber 1 and having an ultraviolet antireflection film (AR coat) formed on both surfaces of a quartz glass plate 5
An excimer laser generator 6 provided above the laser introduction window 5 for generating a laser beam R, a gate valve S2 for introducing the object M to be processed into the vacuum chamber 1, and the vacuum chamber 1 And a gate valve S3 for leading out the object M to be processed. 1b is
It is an exhaust port for vacuuming. The object M to be processed has an amorphous semiconductor thin film M1 formed on an insulating substrate M2.
【０００３】図６は、上記レーザーアニール処理装置５
００の全体の平面図である。ＣＡはカセット、ＧＲはコ
ンベヤ、Ｓ１はゲートバルブ、ＩＮＲは搬入ロボット、
ＥＸＲは搬出ロボット、Ｓ４はゲートバルブである。Ｐ
はレーザー照射部分である。FIG. 6 shows the laser annealing apparatus 5 described above.
It is a top view of the whole 00. CA is a cassette, GR is a conveyor, S1 is a gate valve, INR is a loading robot,
EXR is a carry-out robot, and S4 is a gate valve. P
Is a laser irradiation part.
【０００４】レーザーアニール処理は次の手順で行う。 未処理の複数の被処理体Ｍを入れた状態でカセットＣ
ＡをコンベヤＧＲの上に乗せる。 ゲートバルブＳ１を開けて、前記カセットＣＡから１
枚の被処理体Ｍを搬入ロボットＩＮＲにより取り込み、
ゲートバルブＳ１を閉じる。 ゲートバルブＳ２を開けて、搬入ロボットＩＮＲが取
り込んだ被処理体Ｍを移動載置台２の上に載置し、ゲー
トバルブＳ２を閉じる。 真空チャンバ１の排気口１ｂから排気し、真空チャン
バ１内を１０-2〜１０-6Ｔｏｒｒの高真空とする（ある
いは窒素ガスを充填する）。次に、前記抵抗線３に通電
し、被処理体Ｍを４００℃程度に予熱する。また、被処
理体Ｍがレーザー導入用窓５の直下に位置するように移
動載置台２を移動させる。そして、エキシマレーザー発
生装置６からレーザー光Ｒを発生させる。レーザー光Ｒ
は、レーザー導入用窓５を通って真空チャンバ１内に導
入され、被処理体Ｍの表面に照射される。この状態で移
動載置台２を移動し、小面積（例えば０．４ｍｍ×１５
０ｍｍ）のレーザー照射部分Ｐで前記被処理体Ｍの非晶
質半導体薄膜Ｍ１の全面（例えば３００ｍｍ×３００ｍ
ｍ）を走査する。これにより、非晶質半導体薄膜Ｍ１の
結晶化を行うことが出来る。 上記とは並行して行うことが出来る。The laser annealing process is performed in the following procedure. Cassette C with a plurality of untreated objects M
Place A on conveyor GR. Open the gate valve S1 to open the cassette CA 1
The object M to be processed is taken in by the carry-in robot INR,
The gate valve S1 is closed. The gate valve S2 is opened, the target object M taken in by the carry-in robot INR is placed on the movable mounting table 2, and the gate valve S2 is closed. The vacuum chamber 1 is evacuated from the exhaust port 1b, and the inside of the vacuum chamber 1 is set to a high vacuum of 10 -2 to 10 -6 Torr (or filled with nitrogen gas). Next, the resistance wire 3 is energized to preheat the object M to be processed to about 400 ° C. Further, the movable mounting table 2 is moved so that the object M to be processed is located immediately below the laser introduction window 5. Then, a laser beam R is generated from the excimer laser generator 6. Laser light R
Is introduced into the vacuum chamber 1 through the laser introduction window 5 and is applied to the surface of the object M to be processed. In this state, the movable mounting table 2 is moved to a small area (for example, 0.4 mm × 15
The laser-irradiated portion P of 0 mm) covers the entire surface (for example, 300 mm × 300 m) of the amorphous semiconductor thin film M1 of the object M to be processed.
Scan m). Thereby, the amorphous semiconductor thin film M1 can be crystallized. The above can be done in parallel.
【０００５】ゲートバルブＳ３を開けて、処理済の被
処理体Ｍを移動載置台２の上から搬出ロボットＥＸＲに
より取り出し、ゲートバルブＳ３を閉じる。並行して、
カセットＣＡをゲートバルブＳ４の位置までコンベヤＧ
Ｒで移動しておく。 ゲートバルブＳ４を開けて、搬出ロボットＥＸＲが取
り出した被処理体ＭをカセットＣＡに戻し、ゲートバル
ブＳ４を閉じる。 上記とは並行して行うことが出来る。 カセットＣＡ内に未処理の被処理体Ｍが残っているな
ら、カセットＣＡをゲートバルブＳ１の位置までコンベ
ヤＧＲで戻す。 カセットＣＡ内の未処理の被処理体Ｍがなくなるまで
上記からを繰り返し、カセットＣＡ内が処理済の被
処理体Ｍだけになれば、カセットＣＡを搬出する。The gate valve S3 is opened, the processed object M is taken out of the movable mounting table 2 by the carry-out robot EXR, and the gate valve S3 is closed. In parallel,
Conveyor G from cassette CA to the position of gate valve S4
Move with R. The gate valve S4 is opened, the target object M taken out by the carry-out robot EXR is returned to the cassette CA, and the gate valve S4 is closed. The above can be done in parallel. If the unprocessed object M remains in the cassette CA, the cassette CA is returned to the position of the gate valve S1 by the conveyor GR. The above steps are repeated until there is no unprocessed object M in the cassette CA, and the cassette CA is unloaded if only the processed object M in the cassette CA is processed.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】上記従来のレーザーア
ニール処理装置５００では、真空チャンバ１内を真空あ
るいは窒素（大気圧）雰囲気とすることによって、アニ
ール中に空気中の物質が非晶質半導体薄膜Ｍ１に作用す
ることを防止している。しかし、真空チャンバ１内を真
空あるいは窒素（大気圧）雰囲気とするために、真空チ
ャンバ１の真空引き（および窒素ガス充填）やゲートバ
ルブＳ１〜Ｓ４の開閉を行っていると、処理のスループ
ットを向上できないという問題点がある。特に、最近の
１５０ｍｍ角前後から３００ｍｍ角以上の大型の液晶デ
ィスプレイの半導体基板を処理する場合には、真空チャ
ンバも大型化するため、この問題点が顕著となってい
る。そこで、本発明の目的は、真空引きする必要がな
く，処理のスループットを向上することができるレーザ
ーアニール処理装置を提供することにある。In the above conventional laser annealing apparatus 500, the vacuum chamber 1 is evacuated to a vacuum or nitrogen (atmospheric pressure) atmosphere so that the substance in the air is an amorphous semiconductor thin film during annealing. It is prevented from acting on M1. However, if the vacuum chamber 1 is evacuated (and the nitrogen gas is filled) and the gate valves S1 to S4 are opened and closed in order to create a vacuum or nitrogen (atmospheric pressure) atmosphere in the vacuum chamber 1, the throughput of the process is increased. There is a problem that it cannot be improved. In particular, when processing a semiconductor substrate of a large liquid crystal display of about 150 mm square to 300 mm square or more recently, the vacuum chamber also becomes large, and this problem becomes remarkable. Therefore, it is an object of the present invention to provide a laser annealing apparatus that can improve the throughput of processing without the need of vacuuming.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】第１の観点では、本発明
は、被処理体（Ｍ）に形成された非晶質半導体薄膜（Ｍ
１）にレーザー光（Ｒ）を照射し、前記非晶質半導体薄
膜（Ｍ１）を結晶化させるレーザーアニール処理装置に
おいて、窒素ガスを噴射して前記レーザー照射部分
（Ｐ）近傍のみを窒素雰囲気とする窒素ガス噴射手段
（１２，２２）を具備することを特徴とするレーザーア
ニール処理装置（１００）を提供する。上記第１の観点
によるレーザーアニール処理装置（１００）では、窒素
ガスを噴射し、レーザー照射部分（Ｐ）近傍のみを窒素
雰囲気とする。実際にアニールが行われているのはレー
ザー照射部分（Ｐ）のみであるから、レーザー照射部分
（Ｐ）近傍のみを窒素雰囲気とすることによっても、ア
ニール中に空気中の物質が被処理体（Ｍ）に作用するの
を防止できる。先述したようにレーザー照射部分（Ｐ）
は小面積（例えば０．４ｍｍ×１５０ｍｍ）であるか
ら、レーザー照射部分（Ｐ）近傍のみを窒素雰囲気とす
ることは容易である。そして、真空引きする必要がない
ため、処理のスループットを向上することができる。ま
た、真空チャンバやゲートバルブが必要なくなるため、
構成を小型化・簡単化でき、コストを下げることが出来
る。さらに、真空チャンバのレーザー導入用窓が無くな
るから、石英ガラスの汚れを定期的に清掃する必要がな
くなり、保守が容易になる。また、石英ガラスでのレー
ザー光の反射に起因するアニール効果のばらつきを防止
することが出来る。According to a first aspect, the present invention provides an amorphous semiconductor thin film (M) formed on an object (M) to be processed.
In a laser annealing apparatus for irradiating 1) with a laser beam (R) to crystallize the amorphous semiconductor thin film (M1), a nitrogen gas is jetted to make a nitrogen atmosphere only in the vicinity of the laser irradiated portion (P). There is provided a laser annealing treatment device (100) characterized by comprising a nitrogen gas injection means (12, 22). In the laser annealing apparatus (100) according to the first aspect, the nitrogen gas is jetted, and only the vicinity of the laser irradiation portion (P) is made the nitrogen atmosphere. Since only the laser-irradiated portion (P) is actually annealed, the substance in the air can be removed from the object to be treated (annealed) by annealing only the laser-irradiated portion (P) in the vicinity of the nitrogen atmosphere. It is possible to prevent the action on M). As mentioned above, the laser irradiation part (P)
Has a small area (for example, 0.4 mm × 150 mm), it is easy to make only the vicinity of the laser irradiation portion (P) into a nitrogen atmosphere. Further, since it is not necessary to evacuate, the throughput of processing can be improved. Also, because a vacuum chamber and gate valve are not required,
The structure can be downsized and simplified, and the cost can be reduced. Further, since the laser introduction window of the vacuum chamber is eliminated, it is not necessary to regularly clean the quartz glass for dirt, which facilitates maintenance. Further, it is possible to prevent variations in the annealing effect due to the reflection of laser light on the quartz glass.
【０００８】第２の観点では、本発明は、被処理体
（Ｍ）に形成された非晶質半導体薄膜（Ｍ１）にレーザ
ー光（Ｒ）を照射し、前記非晶質半導体薄膜（Ｍ１）を
結晶化させるレーザーアニール処理装置において、窒素
ガスを噴射してレーザー照射部分（Ｐ）近傍のみを窒素
雰囲気とする窒素ガス噴射手段（１２，２２）と、前記
窒素ガスを加熱する加熱手段（１４）とを具備すること
を特徴とするレーザーアニール処理装置（１００）を提
供する。上記第２の観点によるレーザーアニール処理装
置（１００）では、窒素ガスを噴射し、レーザー照射部
分（Ｐ）近傍のみを窒素雰囲気とする。これによって、
上述のように、処理のスループットを向上できる。ま
た、構成を小型化・簡単化でき、コストを下げることが
出来る。また、保守が容易になる。また、アニール効果
のばらつきを防止することが出来る。さらに、窒素ガス
を加熱して噴射するため、窒素ガスによって被処理体
（Ｍ）を予熱でき、アニール効果を高めることが出来
る。In a second aspect, the present invention irradiates the amorphous semiconductor thin film (M1) formed on the object (M) to be processed with laser light (R) to obtain the amorphous semiconductor thin film (M1). In the laser annealing apparatus for crystallizing the above, a nitrogen gas injecting means (12, 22) for injecting nitrogen gas to make a nitrogen atmosphere only in the vicinity of the laser irradiation portion (P) and a heating means (14) for heating the nitrogen gas. ) And a laser annealing treatment apparatus (100) are provided. In the laser annealing apparatus (100) according to the second aspect, a nitrogen gas is jetted, and only the vicinity of the laser irradiation portion (P) is made a nitrogen atmosphere. by this,
As described above, the processing throughput can be improved. Further, the structure can be downsized and simplified, and the cost can be reduced. Further, maintenance becomes easy. Further, it is possible to prevent variations in the annealing effect. Furthermore, since the nitrogen gas is heated and injected, the object (M) to be processed can be preheated by the nitrogen gas, and the annealing effect can be enhanced.
【０００９】第３の観点では、本発明は、被処理体
（Ｍ）にレーザー光（Ｒ）を照射するレーザー照射手段
（６）と、小面積のレーザー照射部分（Ｐ）で前記被処
理体（Ｍ）の大面積の領域を走査するように前記被処理
体（Ｍ）を乗せて移動する移動載置台（２）とを備えた
レーザーアニール処理装置において、窒素ガスを噴射し
てレーザー照射部分（Ｐ）近傍のみを窒素雰囲気とする
窒素ガス噴射手段（１２，２２）と、前記窒素ガスを加
熱する加熱手段（１４）と、前記被処理体（Ｍ）を前記
移動載置台（２）上に載置する時および前記移動載置台
（２）上から取り出す時に前記窒素ガス噴射手段（１
２，２２）を前記移動載置台（２）から離すと共に前記
レーザー照射部分（Ｐ）にレーザー光（Ｒ）を照射する
時に前記窒素ガス噴射手段（１２，２２）を前記移動載
置台（２）に近づける駆動手段（１５，２５）とを具備
することを特徴とするレーザーアニール処理装置（１０
０）を提供する。上記第３の観点によるレーザーアニー
ル処理装置（１００）では、窒素ガスを噴射し、レーザ
ー照射部分（Ｐ）近傍のみを窒素雰囲気とする。これに
よって、上述のように、処理のスループットを向上でき
る。また、構成を小型化・簡単化でき、コストを下げる
ことが出来る。また、保守が容易になる。また、アニー
ル効果のばらつきを防止することが出来る。また、窒素
ガスを加熱して噴射するため、窒素ガスによって被処理
体（Ｍ）を予熱でき、アニール効果を高めることが出来
る。さらに、駆動手段（１５，２５）を設けて、作業の
種類に応じて移動載置台（２）と窒素ガス噴射手段（１
２，２２）の距離を調節するようにしたから、被処理体
（Ｍ）の導入・導出を好適に行えると共に必要な窒素ガ
スの流量を節約できるようになる。In a third aspect, the present invention comprises a laser irradiation means (6) for irradiating the object (M) with a laser beam (R) and a laser irradiation part (P) having a small area. In a laser annealing treatment apparatus provided with a movable mounting table (2) on which the object (M) is placed and moved so as to scan a large area of (M), a laser irradiation portion by injecting nitrogen gas (P) Nitrogen gas injecting means (12, 22) having a nitrogen atmosphere only in the vicinity thereof, heating means (14) for heating the nitrogen gas, and the object (M) to be processed are placed on the movable mounting table (2). The nitrogen gas injection means (1)
2, 22) are separated from the movable mounting table (2) and the nitrogen gas injection means (12, 22) are moved to the movable mounting table (2) when the laser irradiation portion (P) is irradiated with the laser beam (R). And a driving means (15, 25) for bringing the laser annealing treatment apparatus closer to the laser annealing device (10).
0). In the laser annealing apparatus (100) according to the third aspect, nitrogen gas is injected to make only the vicinity of the laser irradiation portion (P) into a nitrogen atmosphere. As a result, the processing throughput can be improved as described above. Further, the structure can be downsized and simplified, and the cost can be reduced. Further, maintenance becomes easy. Further, it is possible to prevent variations in the annealing effect. Further, since the nitrogen gas is heated and jetted, the object (M) to be processed can be preheated by the nitrogen gas, and the annealing effect can be enhanced. Further, drive means (15, 25) are provided to move the mounting table (2) and nitrogen gas injection means (1) according to the type of work.
Since the distance (2, 22) is adjusted, the object (M) to be processed can be introduced and discharged appropriately and the required flow rate of nitrogen gas can be saved.
【００１０】第４の観点では、本発明は、上記構成のレ
ーザーアニール処理装置において、前記窒素ガス噴射手
段（２２）は、前記レーザー光（Ｒ）が通過するスリッ
ト（２２ｗ）と，そのスリット（２２ｗ）の周辺部に設
けられた複数の窒素ガス噴出口（２２ｈ）と，それら複
数の窒素ガス噴出口（２２ｈ）の周りに設けられたラビ
リンスシール部（２２ｍ）とを有する板状ノズル（２
２）を含むことを特徴とするレーザーアニール処理装置
（１００）を提供する。上記構造の板状ノズル（２２）
を用いれば、噴出した窒素ガスをレーザー照射部分
（Ｐ）近傍に有効に留めておけるようになり、必要な窒
素ガスの流量を節約することが出来る。According to a fourth aspect of the present invention, in the laser annealing apparatus having the above-mentioned structure, the nitrogen gas injection means (22) has a slit (22w) through which the laser beam (R) passes, and the slit (22w). 22w) a plurality of nitrogen gas outlets (22h) provided in the peripheral portion thereof and a labyrinth seal portion (22m) provided around the plurality of nitrogen gas outlets (22h).
There is provided a laser annealing treatment apparatus (100) characterized by including 2). Plate-shaped nozzle (22) having the above structure
By using, it becomes possible to effectively keep the ejected nitrogen gas in the vicinity of the laser irradiation portion (P), and it is possible to save the required flow rate of nitrogen gas.
【００１１】[0011]
【発明の実施の形態】以下、図に示す実施形態により本
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。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the embodiments shown in the drawings. Note that the present invention is not limited by this.
【００１２】−第１の実施形態− 図１は、本発明の第１の実施形態にかかるレーザーアニ
ール処理装置１００の全体の平面図である。このレーザ
ーアニール処理装置１００では、真空チャンバの代りに
簡易エンクロージャ１１が設けられている。簡易エンク
ロージャ１１の内部には、基台Ｂと、その基台Ｂ上を移
動すると共にその上面に被処理体Ｍが載置される移動載
置台２と、スイングノズル１２とが設けられている。簡
易エンクロージャ１１の上方には、レーザー光Ｒを発生
するエキシマレーザー発生装置（図５の６）が設けられ
ている。First Embodiment FIG. 1 is a plan view of the entire laser annealing apparatus 100 according to the first embodiment of the present invention. In this laser annealing apparatus 100, a simple enclosure 11 is provided instead of the vacuum chamber. Inside the simple enclosure 11, there are provided a base B, a movable mounting base 2 that moves on the base B and on which an object M to be processed is mounted, and a swing nozzle 12. An excimer laser generator (6 in FIG. 5) that generates laser light R is provided above the simple enclosure 11.
【００１３】窒素ガスは、窒素ガス供給管１３を通じて
前記スイングノズル１２に供給され、スイングノズル１
２の先端（図２の１２ｎ）からレーザー照射部分Ｐへ向
けて噴出される。また、簡易エンクロージャ１１内の窒
素ガスは、窒素ガス回収管１６を通じて回収され、ガス
フィルタＧＦを通じてスイングノズル１２に再供給され
る。１５は、モータである。このモータ１５により前記
スイングノズル１２を航空機のフラップのようにスイン
グさせて、スイングノズル１２の先端（図２の１２ｎ）
を上下し、移動載置台２との距離を調節する。Nitrogen gas is supplied to the swing nozzle 12 through a nitrogen gas supply pipe 13, and the swing nozzle 1
It is ejected toward the laser irradiation portion P from the tip of 2 (12n in FIG. 2). Further, the nitrogen gas in the simple enclosure 11 is recovered through the nitrogen gas recovery pipe 16 and re-supplied to the swing nozzle 12 through the gas filter GF. Reference numeral 15 is a motor. This motor 15 causes the swing nozzle 12 to swing like a flap of an aircraft, and the tip of the swing nozzle 12 (12n in FIG. 2).
Up and down to adjust the distance from the movable mounting table 2.
【００１４】図２は、前記スイングノズル１２の斜視図
である。スイングノズル１２の先端１２ｎには、窒素ガ
スの噴出口１２ｈが設けられている。また、内部には、
窒素ガスを加熱するヒータ１４が設けられている。モー
タ１５は、移動載置台２上に被処理体Ｍを載置する時お
よび移動載置台２上から被処理体Ｍを取り出す時に、邪
魔にならないようにスイングノズル１２の先端１２ｎを
上げる。また、レーザー照射部分Ｐにレーザー光Ｒを照
射する時に、レーザー照射部分Ｐの近傍を効率的に窒素
ガス雰囲気にするためにスイングノズル１２の先端１２
ｎを下げる。FIG. 2 is a perspective view of the swing nozzle 12. A tip 12n of the swing nozzle 12 is provided with a nitrogen gas jet 12h. Also, inside,
A heater 14 for heating nitrogen gas is provided. The motor 15 raises the tip 12n of the swing nozzle 12 so as not to get in the way when the object M to be processed is placed on the movable mounting table 2 and when the object M to be processed is taken out from the movable mounting table 2. Further, when the laser irradiation portion P is irradiated with the laser beam R, the tip 12 of the swing nozzle 12 is arranged so that the vicinity of the laser irradiation portion P is efficiently made into a nitrogen gas atmosphere.
lower n.
【００１５】レーザーアニール処理は次の手順で行う。 未処理の複数の被処理体Ｍを入れた状態でカセットＣ
ＡをコンベヤＧＲの上に乗せる。 カセットＣＡから１枚の被処理体Ｍを搬入ロボットＩ
ＮＲにより取り込み、保持する。 スイングノズル１２の先端１２ｎを上げる。 搬入ロボットＩＮＲが取り込んだ被処理体Ｍを移動載
置台２に載置する。 スイングノズル１２の先端１２ｎを下げ、加熱した窒
素ガスをレーザー照射部分Ｐに噴射する。また、前記抵
抗線３（図５参照）に通電し、被処理体Ｍを４００℃程
度に予熱する。そして、エキシマレーザー発生装置６
（図５参照）からレーザー光Ｒを発生させ、レーザー照
射部分Ｐに照射する。この状態で移動載置台２を移動
し、小面積（例えば０．４ｍｍ×１５０ｍｍ）のレーザ
ー照射部分Ｐで前記被処理体Ｍの非晶質半導体薄膜Ｍ１
の全面（例えば３００ｍｍ×３００ｍｍ）を走査する。
これにより、非晶質半導体薄膜Ｍ１の結晶化を行うこと
が出来る。 上記と並行して、カセットＣＡから次の１枚の被処理体
Ｍを搬入ロボットＩＮＲにより取り込み、保持してお
く。次に、カセットＣＡを搬出ロボットＥＸＲの位置ま
でコンベヤＧＲで移動しておく。The laser annealing process is performed in the following procedure. Cassette C with a plurality of untreated objects M
Place A on conveyor GR. A robot I for loading a single object M from the cassette CA
Captured and held by NR. The tip 12n of the swing nozzle 12 is raised. The target object M taken in by the carry-in robot INR is placed on the movable mounting table 2. The tip 12n of the swing nozzle 12 is lowered, and heated nitrogen gas is jetted to the laser irradiation portion P. Further, the resistance wire 3 (see FIG. 5) is energized to preheat the object M to be processed to about 400 ° C. Then, the excimer laser generator 6
Laser light R is generated from (see FIG. 5) and irradiated on the laser irradiation portion P. The movable mounting table 2 is moved in this state, and the amorphous semiconductor thin film M1 of the object M to be processed is irradiated with the laser irradiation portion P having a small area (for example, 0.4 mm × 150 mm).
(For example, 300 mm × 300 mm) is scanned.
Thereby, the amorphous semiconductor thin film M1 can be crystallized. In parallel with the above, the next one object M to be processed is taken from the cassette CA by the carry-in robot INR and held. Next, the cassette CA is moved to the position of the carry-out robot EXR by the conveyor GR.
【００１６】スイングノズル１２の先端１２ｎを上
げ、処理済の被処理体Ｍを移動載置台２の上から搬出ロ
ボットＥＸＲにより取り出し、カセットＣＡに戻す。 カセットＣＡ内に未処理の被処理体Ｍが残っているな
ら、カセットＣＡをゲートバルブＳ１の位置までコンベ
ヤＧＲで戻す。 カセットＣＡ内の未処理の被処理体Ｍがなくなるまで
上記からを繰り返し、カセットＣＡ内が処理済の被
処理体Ｍだけになれば、カセットＣＡを搬出する。The tip 12n of the swing nozzle 12 is raised, and the processed object M is taken out of the moving table 2 by the carry-out robot EXR and returned to the cassette CA. If the unprocessed object M remains in the cassette CA, the cassette CA is returned to the position of the gate valve S1 by the conveyor GR. The above steps are repeated until there is no unprocessed object M in the cassette CA, and the cassette CA is unloaded if only the processed object M in the cassette CA is processed.
【００１７】以上のレーザーアニール処理装置１００に
よれば、真空引きする必要がないため、処理のスループ
ットを向上できる。また、真空チャンバやゲートバルブ
が必要なくなるため、構成を小型化・簡単化でき、コス
トを下げることが出来る。さらに、真空チャンバのレー
ザー導入用窓が無くなるから、石英ガラスの汚れを定期
的に清掃する必要がなくなり、保守が容易になる。ま
た、石英ガラスでのレーザー光の反射に起因するアニー
ル効果のばらつきを防止することが出来る。また、窒素
ガスを加熱して噴射するため、窒素ガスによって被処理
体Ｍの予熱を補助でき、アニール効果を高めることが出
来る。さらに、作業の種類に応じて移動載置台２とスイ
ングノズル１２の先端１２ｎの距離を調節するから、被
処理体Ｍの導入・導出を好適に行えると共に必要な窒素
ガスの流量を節約できる。According to the above laser annealing apparatus 100, it is not necessary to evacuate, so that the throughput of processing can be improved. Further, since the vacuum chamber and the gate valve are not required, the structure can be downsized and simplified, and the cost can be reduced. Further, since the laser introduction window of the vacuum chamber is eliminated, it is not necessary to regularly clean the quartz glass for dirt, which facilitates maintenance. Further, it is possible to prevent variations in the annealing effect due to the reflection of laser light on the quartz glass. Further, since the nitrogen gas is heated and injected, the preheating of the object M to be processed can be assisted by the nitrogen gas, and the annealing effect can be enhanced. Furthermore, since the distance between the movable mounting table 2 and the tip 12n of the swing nozzle 12 is adjusted according to the type of work, the object M to be processed can be introduced and discharged favorably and the required flow rate of nitrogen gas can be saved.
【００１８】−第２の実施形態− 第２の実施形態は、上記第１の実施形態におけるスイン
グノズル１２の代りに図３，図４に示す板状ノズル２２
を用いたものである。この板状ノズル２２は、レーザー
光Ｒが通過するスリット２２ｗと，そのスリット２２ｗ
の周辺部に設けられた複数の窒素ガス噴出口２２ｈと，
それら複数の窒素ガス噴出口２２ｈの周りに設けられた
ラビリンスシール部２２ｍとを有している。また、前記
板状ノズル２２は、モータ２５およびボールネジ機構に
よって上下に移動される。窒素ガスは、窒素ガス供給管
１３を通じて供給され、窒素ガス噴出口２２ｈから被処
理体Ｍに向けて噴射される。板状ノズル２２を被処理体
Ｍに近接させておくと、ラビリンスシール部２２ｍが窒
素ガスの外側への拡散を抑制するため、効率的にレーザ
ー照射部分Ｐの近傍を窒素ガス雰囲気にすることが出来
る。第２の実施形態のレーザーアニール処理装置によっ
ても、第１の実施形態と同じ効果が得られる。-Second Embodiment- In the second embodiment, instead of the swing nozzle 12 in the first embodiment, the plate nozzle 22 shown in FIGS. 3 and 4 is used.
Is used. The plate-shaped nozzle 22 has a slit 22w through which the laser light R passes and the slit 22w.
A plurality of nitrogen gas outlets 22h provided on the periphery of the
It has a labyrinth seal portion 22m provided around the plurality of nitrogen gas ejection ports 22h. The plate-shaped nozzle 22 is moved up and down by a motor 25 and a ball screw mechanism. Nitrogen gas is supplied through the nitrogen gas supply pipe 13 and is injected toward the object M from the nitrogen gas ejection port 22h. When the plate-shaped nozzle 22 is brought close to the object M to be processed, the labyrinth seal portion 22m suppresses diffusion of nitrogen gas to the outside, so that the vicinity of the laser irradiation portion P can be efficiently made into a nitrogen gas atmosphere. I can. The laser annealing apparatus of the second embodiment can also achieve the same effect as that of the first embodiment.
【００１９】[0019]
【発明の効果】本発明のレーザーアニール処理装置によ
れば、真空引きする必要がないため、処理のスループッ
トを向上できる。また、真空チャンバやゲートバルブが
必要なくなるため、構成を小型化・簡単化でき、コスト
を下げることが出来る。さらに、真空チャンバのレーザ
ー導入用窓が無くなるから、石英ガラスの汚れを定期的
に清掃する必要がなくなり、保守が容易になる。また、
石英ガラスでのレーザー光の反射に起因するアニール効
果のばらつきを防止することが出来る。According to the laser annealing apparatus of the present invention, since it is not necessary to evacuate, the processing throughput can be improved. Further, since the vacuum chamber and the gate valve are not required, the structure can be downsized and simplified, and the cost can be reduced. Further, since the laser introduction window of the vacuum chamber is eliminated, it is not necessary to regularly clean the quartz glass for dirt, which facilitates maintenance. Also,
It is possible to prevent variations in the annealing effect due to the reflection of laser light on the quartz glass.
【００２０】さらに、窒素ガスを加熱して噴射するよう
にすれば、窒素ガスによって被処理体Ｍの予熱を補助で
き、アニール効果を高めることが出来る。Further, if the nitrogen gas is heated and injected, the preheating of the object M to be processed can be assisted by the nitrogen gas, and the annealing effect can be enhanced.
【００２１】さらに、作業の種類に応じて窒素ガス噴射
手段と移動載置台の距離を調節するようにすれば、被処
理体の導入・導出を好適に行えると共に、必要な窒素ガ
スの流量を節約できる。Furthermore, by adjusting the distance between the nitrogen gas injection means and the movable mounting table according to the type of work, the object to be treated can be introduced and discharged favorably and the required flow rate of nitrogen gas can be saved. it can.
【図１】本発明の第１の実施形態のレーザーアニール処
理装置の平面図である。FIG. 1 is a plan view of a laser annealing apparatus according to a first embodiment of the present invention.
【図２】第１の実施形態にかかるスイングノズルの斜視
図である。FIG. 2 is a perspective view of a swing nozzle according to the first embodiment.
【図３】第２の実施形態にかかる板状ノズルの斜視図で
ある。FIG. 3 is a perspective view of a plate-shaped nozzle according to a second embodiment.
【図４】図３の板状ノズルの縦断面図である。4 is a vertical cross-sectional view of the plate-shaped nozzle of FIG.
【図５】従来のレーザーアニール処理装置の一例の要部
縦断面図である。FIG. 5 is a longitudinal sectional view of an essential part of an example of a conventional laser annealing apparatus.
【図６】従来のレーザーアニール処理装置の一例の平面
図である。FIG. 6 is a plan view of an example of a conventional laser annealing apparatus.
１００，５００ レーザーアニール処理装
置 １ 真空チャンバ １ａ 天井部 １ｂ 排気口 ２ 移動載置台 ３ 抵抗線 ５ エキシマレーザー導入用
窓 ６ エキシマレーザー発生装
置 １２ スイングノズル １３ 窒素ガス供給管 １４ ヒータ １５，２５ モータ ２２ 板状ノズル Ｂ 基台 Ｐ レーザー照射部分 Ｍ 被処理体 Ｍ１ 非晶質半導体薄膜 Ｍ２ 絶縁基板100,500 Laser annealing apparatus 1 Vacuum chamber 1a Ceiling part 1b Exhaust port 2 Moving stand 3 Resistance wire 5 Excimer laser introduction window 6 Excimer laser generator 12 Swing nozzle 13 Nitrogen gas supply pipe 14 Heater 15, 25 Motor 22 plate Nozzle B Base P Laser irradiation part M Object to be processed M1 Amorphous semiconductor thin film M2 Insulating substrate
Claims (4)
射するレーザー照射手段（６）と、小面積のレーザー照
射部分（Ｐ）で前記被処理体（Ｍ）の大面積の領域を走
査するように前記被処理体（Ｍ）を乗せて移動する移動
載置台（２）とを備えたレーザーアニール処理装置にお
いて、 窒素ガスを噴射して前記レーザー照射部分（Ｐ）近傍の
みを窒素雰囲気とする窒素ガス噴射手段（１２，２２）
と、前記窒素ガスを加熱する加熱手段（１４）と、前記
被処理体（Ｍ）を前記移動載置台（２）上に載置する時
および前記移動載置台（２）上から取り出す時に前記窒
素ガス噴射手段（１２，２２）を前記移動載置台（２）
から離すと共に前記レーザー照射部分（Ｐ）にレーザー
光（Ｒ）を照射する時に前記窒素ガス噴射手段（１２，
２２）を前記移動載置台（２）に近づける駆動手段（１
５，２５）とを具備することを特徴とするレーザーアニ
ール処理装置（１００）。1. A laser irradiation means (6) for irradiating an object to be processed (M) with a laser beam (R) and a large area region of the object (M) to be processed by a laser irradiation portion (P) having a small area. In a laser annealing treatment apparatus equipped with a movable mounting table (2) for moving the object to be treated (M) so that the object to be treated is scanned, nitrogen gas is jetted to generate nitrogen only in the vicinity of the laser irradiation portion (P). Atmosphere nitrogen gas injection means (12, 22)
A heating means (14) for heating the nitrogen gas, and the nitrogen when the object (M) to be processed is placed on the movable mounting table (2) and taken out from the movable mounting table (2). The gas injection means (12, 22) is attached to the movable mounting table (2).
When the laser irradiation part (P) is irradiated with the laser light (R) while being separated from the nitrogen gas injection means (12,
Drive means (1) for bringing the moving table (22) closer to the movable mounting table (2).
5, 25), and a laser annealing treatment apparatus (100).
体薄膜（Ｍ１）にレーザー光（Ｒ）を照射し、前記非晶
質半導体薄膜（Ｍ１）を結晶化させるレーザーアニール
処理装置において、 窒素ガスを噴射してレーザー照射部分（Ｐ）近傍のみを
窒素雰囲気とする窒素ガス噴射手段（１２，２２）と、
前記窒素ガスを加熱する加熱手段（１４）とを具備する
ことを特徴とするレーザーアニール処理装置（１０
０）。2. A laser annealing apparatus for irradiating a laser beam (R) onto an amorphous semiconductor thin film (M1) formed on a target object (M) to crystallize the amorphous semiconductor thin film (M1). In, a nitrogen gas injection means (12, 22) for injecting nitrogen gas to create a nitrogen atmosphere only near the laser irradiation portion (P),
And a heating means (14) for heating the nitrogen gas.
0).
体薄膜（Ｍ１）にレーザー光（Ｒ）を照射し、前記非晶
質半導体薄膜（Ｍ１）を結晶化させるレーザーアニール
処理装置において、 窒素ガスを噴射してレーザー照射部分（Ｐ）近傍のみを
窒素雰囲気とする窒素ガス噴射手段（１２，２２）を具
備することを特徴とするレーザーアニール処理装置（１
００）。3. A laser annealing apparatus for irradiating a laser beam (R) on an amorphous semiconductor thin film (M1) formed on a target object (M) to crystallize the amorphous semiconductor thin film (M1). 1. A laser annealing apparatus (1), characterized by comprising a nitrogen gas injection means (12, 22) for injecting nitrogen gas to create a nitrogen atmosphere only in the vicinity of the laser irradiation portion (P).
00).
のレーザーアニール処理装置において、前記窒素ガス噴
射手段（２２）は、前記レーザー光（Ｒ）が通過するス
リット（２２ｗ）と，そのスリット（２２ｗ）の周辺部
に設けられた複数の窒素ガス噴出口（２２ｈ）と，それ
ら複数の窒素ガス噴出口（２２ｈ）の周りに設けられた
ラビリンスシール部（２２ｍ）とを有する板状ノズル
（２２）を含むことを特徴とするレーザーアニール処理
装置（１００）。4. The laser annealing apparatus according to claim 1, wherein the nitrogen gas injection means (22) has a slit (22w) through which the laser beam (R) passes, and the slit (22w). A plate-shaped nozzle having a plurality of nitrogen gas jets (22h) provided around the slit (22w) and a labyrinth seal portion (22m) provided around the plurality of nitrogen gas jets (22h). A laser annealing treatment apparatus (100) comprising (22).
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