JPH10107361A - Excimer laser device - Google Patents

Excimer laser device

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JPH10107361A
JPH10107361A JP25673696A JP25673696A JPH10107361A JP H10107361 A JPH10107361 A JP H10107361A JP 25673696 A JP25673696 A JP 25673696A JP 25673696 A JP25673696 A JP 25673696A JP H10107361 A JPH10107361 A JP H10107361A
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JP
Japan
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container
light
laser
transmitting plate
laser medium
Prior art date
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Pending
Application number
JP25673696A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shiro Hamada
史郎 浜田
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Sumitomo Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Heavy Industries Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Heavy Industries Ltd filed Critical Sumitomo Heavy Industries Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress the temperature increase in a light-transmitting plate by providing a means for cooling with gas, the light-transmitting plate that transmits stimulated emission light, generated in a container and discharges it outside the container. SOLUTION: A part of light generated in a laser container 1 is confined in a light resonator consisting of a pair of reflection mirrors 3, causes stimulated emission, and laser oscillates. When the repetition frequency of pulse oscillation is inputted from a laser oscillation control means 17 to a motor speed control means 16, a proper motor speed is obtained based on it and a motor 14 is driven, so that a blower 12 rotates and agitates a laser medium gas in the laser container 1. A cooling-gas supply pipe 4 is arranged near a light- transmitting plate 2 and a cooling-gas, such as N2 gas is sprayed onto the outer surface of the light-transmitting plate 2, thus suppressing the temperature increase of the light-transmitting plate 2. The speed of the motor increases as the repetition frequency increases, and the flow of the laser medium gas in the laser container 1 becomes faster, thus improving the cooling effect of the light-transmitting plate 2 due to the laser medium gas and suppressing the temperature increase.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、エキシマレーザ装
置に関する。
The present invention relates to an excimer laser device.

【0002】[0002]

【従来の技術】アモルファスシリコン薄膜に、パルス発
振させたエキシマレーザを照射して多結晶化するレーザ
アニーリング技術が注目されている。この技術は、例え
ば液晶表示パネルの薄膜トランジスタ(TFT)を形成
するための多結晶シリコン薄膜の作製に用いられる。
2. Description of the Related Art A laser annealing technique for irradiating a pulsed excimer laser to an amorphous silicon thin film to polycrystallize has attracted attention. This technique is used, for example, for producing a polycrystalline silicon thin film for forming a thin film transistor (TFT) of a liquid crystal display panel.

【0003】アモルファスシリコンを多結晶化する際に
は、アモルファスシリコン薄膜表面の線状の領域にレー
ザ光を集光する。1ショットごとに照射領域を移動し、
アモルファスシリコン薄膜表面の広い領域を照射する。
照射領域の移動方向は、照射領域の長軸方向に対して直
交する向き(短軸方向)であり、移動速度は、1ショッ
トの照射領域の一部が前回のショットの照射領域の一部
に重なるように制御される。
When polycrystallizing amorphous silicon, a laser beam is focused on a linear region on the surface of the amorphous silicon thin film. Move the irradiation area every shot,
A large area on the surface of the amorphous silicon thin film is irradiated.
The moving direction of the irradiation area is a direction (short axis direction) orthogonal to the long axis direction of the irradiation area, and the moving speed is such that a part of the irradiation area of one shot becomes a part of the irradiation area of the previous shot. It is controlled to overlap.

【0004】アモルファスシリコン薄膜に照射されるエ
ネルギ量を面内に関して均一にするためには、照射領域
の長軸方向に関する光強度を一定にすることが好まし
い。さらに、短軸方向に関する光強度分布を矩形状もし
くは台形状にし、各ショットにおけるその形状を一定に
維持することが好ましい。
In order to make the amount of energy applied to the amorphous silicon thin film uniform in the plane, it is preferable to make the light intensity in the major axis direction of the irradiated area constant. Further, it is preferable that the light intensity distribution in the short axis direction is rectangular or trapezoidal, and that the shape is maintained constant in each shot.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】エキシマレーザのパル
ス発振の繰り返し周波数を高くしていくと、レーザ光照
射領域の短軸方向に関する光強度分布が時間の経過とと
もに変化し、光強度分布が不安定になってしまう場合が
ある。このため、繰り返し周波数を高くすることは容易
ではなかった。
As the repetition frequency of the pulse oscillation of the excimer laser is increased, the light intensity distribution in the short axis direction of the laser beam irradiation area changes with the passage of time, and the light intensity distribution becomes unstable. In some cases. For this reason, it has not been easy to increase the repetition frequency.

【0006】本発明の目的は、パルス発振の繰り返し周
波数を高くしても安定した光強度分布を得られるエキシ
マレーザ装置を提供することである。
An object of the present invention is to provide an excimer laser device capable of obtaining a stable light intensity distribution even when the repetition frequency of pulse oscillation is increased.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明の一観点による
と、レーザ媒質を収容するための容器と、前記容器内に
配置され、レーザ媒質を励起させるための励起手段と、
前記容器内で発生した光を共振させるための光共振器
と、前記容器の壁に気密に取り付けられ、前記容器内で
発生した誘導放出光を透過し、容器外に放出する光透過
板と、前記光透過板をガスで冷却するための空冷手段と
を有するエキシマレーザ装置が提供される。
According to one aspect of the present invention, a container for containing a laser medium, excitation means disposed within the container for exciting the laser medium,
An optical resonator for resonating light generated in the container, and a light transmitting plate that is hermetically attached to a wall of the container, transmits stimulated emission light generated in the container, and emits the light outside the container; An excimer laser device having an air cooling means for cooling the light transmitting plate with a gas is provided.

【0008】容器内に発生した光が、光共振器内に閉じ
込められ、誘導放出によるレーザ発振が生ずる。光透過
板が空冷手段により冷却されるため、その温度上昇を抑
制することができる。光透過板の温度上昇による熱歪が
低減もしくは防止され、長時間運転におけるレーザ光の
平行度の乱れを抑制することができる。
[0008] Light generated in the container is confined in the optical resonator, and laser oscillation occurs due to stimulated emission. Since the light transmitting plate is cooled by the air cooling means, the temperature rise can be suppressed. Thermal distortion due to an increase in the temperature of the light transmitting plate is reduced or prevented, and disturbance in the parallelism of the laser light during long-time operation can be suppressed.

【0009】本発明の他の観点によると、レーザ媒質を
収容するための容器と、前記容器内に配置され、レーザ
媒質をある周期で断続的に励起させるための励起手段
と、前記容器内で発生した光を共振させるための光共振
器と、前記容器の壁に気密に取り付けられ、前記容器内
で発生した誘導放出光を透過し、容器外に放出する光透
過板と、前記容器内に配置され、強制的に該容器内のレ
ーザ媒質を攪拌し、前記ある周期に対応して攪拌能力を
変えることができる攪拌手段とを有するエキシマレーザ
装置が提供される。
According to another aspect of the present invention, a container for accommodating a laser medium, excitation means disposed in the container for exciting the laser medium intermittently with a certain period, and An optical resonator for resonating the generated light, a light transmitting plate that is airtightly attached to the wall of the container, transmits stimulated emission light generated in the container, and emits the light outside the container; An excimer laser device is provided, comprising: a stirring unit that is disposed, forcibly stirs the laser medium in the container, and can change the stirring ability in accordance with the certain period.

【0010】レーザ媒質を攪拌すると、レーザ媒質によ
り光透過窓が冷却される。レーザ媒質を励起させる周期
を短くすると、光透過窓の温度が上昇する傾向にある。
レーザ媒質を励起させる周期に応じて攪拌能力を変化さ
せることにより、光透過板を適当に冷却することが可能
になる。
When the laser medium is stirred, the light transmitting window is cooled by the laser medium. When the period for exciting the laser medium is shortened, the temperature of the light transmission window tends to increase.
By changing the stirring ability in accordance with the cycle of exciting the laser medium, the light transmission plate can be appropriately cooled.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】本願発明者は、エキシマレーザの
パルス発振の繰り返し周波数を高くしたときに、光強度
分布が不安定になる原因を究明するための調査を行っ
た。その結果、光強度分布の主な不安定要因が、エキシ
マレーザ装置の容器に取り付けられた光透過板の熱歪で
あることをつきとめた。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present inventor conducted a study to determine the cause of an unstable light intensity distribution when the repetition frequency of pulse oscillation of an excimer laser was increased. As a result, it was found that the main instability factor of the light intensity distribution was thermal strain of the light transmitting plate attached to the container of the excimer laser device.

【0012】図4(A)は、エキシマレーザ照射装置の
光学系の概略図を示す。エキシマレーザ装置の容器1の
相互に対向する面の各々に、レーザ光を透過させる光透
過板2が取り付けられている。光透過板2を透過して外
部に放射されたレーザ光の光軸上に、一対の反射鏡3が
容器1を挟み込むように対向配置されている。この一対
の反射鏡3により光共振器が構成される。反射鏡3の一
方は部分透過鏡であり、レーザ光の一部が反射鏡3を透
過してホモジナイザ5に入射する。
FIG. 4A is a schematic view of an optical system of an excimer laser irradiation apparatus. A light transmitting plate 2 for transmitting laser light is attached to each of mutually facing surfaces of the container 1 of the excimer laser device. A pair of reflecting mirrors 3 are opposed to each other so as to sandwich the container 1 on the optical axis of the laser light transmitted through the light transmitting plate 2 and emitted to the outside. An optical resonator is constituted by the pair of reflecting mirrors 3. One of the reflecting mirrors 3 is a partially transmitting mirror, and a part of the laser beam passes through the reflecting mirror 3 and enters the homogenizer 5.

【0013】ホモジナイザ5は、基板6の表面の直線状
の領域にレーザ光を集光する。図4(A)では、レーザ
光の照射領域が紙面に対して垂直な直線状である場合を
示している。基板6の表面において、紙面に垂直な方向
をx軸とするxy直交座標を考える。このとき、ホモジ
ナイザ5は、x軸方向に関してレーザ光を収束し、y軸
方向に関してはレーザ光を発散させる。基板6の表面に
おけるy軸方向の光強度分布は、台形に近い形状にな
る。
The homogenizer 5 focuses a laser beam on a linear region on the surface of the substrate 6. FIG. 4A shows a case where the irradiation area of the laser light is a straight line perpendicular to the paper surface. Consider xy orthogonal coordinates on the surface of the substrate 6 with the direction perpendicular to the paper as the x-axis. At this time, the homogenizer 5 converges the laser light in the x-axis direction and diverges the laser light in the y-axis direction. The light intensity distribution in the y-axis direction on the surface of the substrate 6 has a shape close to a trapezoid.

【0014】図4(B)は、図4(A)に示すエキシマ
レーザ装置を、繰り返し周期Tでパルス発振させたとき
の光透過板2の温度変化を示す。エキシマレーザ装置の
発振期間中は温度が上昇し、発振停止期間中には温度が
下降する。次の発振までに十分な時間がある場合には、
光透過板2の温度は、レーザ発振開始前の温度まで低下
する。このため、光透過板2の温度は、一定の温度範囲
内に維持される。
FIG. 4B shows a temperature change of the light transmitting plate 2 when the excimer laser device shown in FIG. The temperature rises during the oscillation period of the excimer laser device, and falls during the oscillation stop period. If there is enough time until the next oscillation,
The temperature of the light transmitting plate 2 drops to the temperature before the start of laser oscillation. For this reason, the temperature of the light transmission plate 2 is maintained within a certain temperature range.

【0015】図4(C)は、エキシマレーザのパルス発
振の繰り返し周期Tを短くした場合の光透過板2の温度
変化を示す。繰り返し周期Tを短くすると、発振停止期
間中に光透過板2の温度が十分低下しないうちに次の発
振が始まる。このため、光透過板2の温度が時間の経過
とともにノコギリ波形を描きながら上昇する。本願発明
者の実験によると、繰り返し周波数を30Hz以上にし
たときに、温度の上昇が顕著であった。
FIG. 4C shows a temperature change of the light transmitting plate 2 when the repetition period T of the pulse oscillation of the excimer laser is shortened. When the repetition period T is shortened, the next oscillation starts before the temperature of the light transmitting plate 2 does not sufficiently decrease during the oscillation stop period. For this reason, the temperature of the light transmission plate 2 rises with time while drawing a sawtooth waveform. According to an experiment performed by the inventor of the present application, when the repetition frequency was set to 30 Hz or more, the temperature was significantly increased.

【0016】図4(D)は、光透過板2の温度が上昇し
たときのレーザ光の伝搬の様子を概略的に示す。光透過
板2の温度が上昇すると、光透過板の熱膨張のために歪
が生ずる。光透過板2の周囲が容器1に気密に固定され
ているため、光透過板2が湾曲する。湾曲した光透過板
2はレンズ効果を奏する。このため、反射鏡3を透過し
たレーザ光は平行光ではなくなる。
FIG. 4D schematically shows how laser light propagates when the temperature of the light transmitting plate 2 rises. When the temperature of the light transmitting plate 2 rises, distortion occurs due to thermal expansion of the light transmitting plate. Since the periphery of the light transmitting plate 2 is airtightly fixed to the container 1, the light transmitting plate 2 is curved. The curved light transmitting plate 2 has a lens effect. For this reason, the laser light transmitted through the reflecting mirror 3 is no longer parallel light.

【0017】ホモジナイザ5は、平行光が入射したとき
に基板6の表面に所望の像を結ぶように調整されてい
る。従って、入射光が平行光でない場合には、基板6の
表面に所望の像を結ばなくなる。このため、y軸方向に
関する光強度分布が台形に近い形状からくずれ、正規分
布のような形状になってしまう場合がある。
The homogenizer 5 is adjusted so that a desired image is formed on the surface of the substrate 6 when parallel light enters. Therefore, when the incident light is not parallel light, a desired image is not formed on the surface of the substrate 6. For this reason, the light intensity distribution in the y-axis direction may be distorted from a shape close to a trapezoid, resulting in a shape like a normal distribution.

【0018】次に、本発明の実施例によるエキシマレー
ザ装置について説明する。図1(A)は、実施例による
エキシマレーザ装置の概略断面図を示す。レーザ容器1
内にレーザ媒質を励起するための電極10が配置されて
いる。レーザ容器1の壁には、電極10を挟んで相互に
対向する位置に、光透過板2が気密に取り付けられてい
る。レーザ容器1の外側に、2枚の光透過板2を挟むよ
うに一対の反射鏡3が配置され、光共振器を構成してい
る。
Next, an excimer laser device according to an embodiment of the present invention will be described. FIG. 1A is a schematic sectional view of an excimer laser device according to an embodiment. Laser container 1
An electrode 10 for exciting the laser medium is arranged in the inside. Light transmitting plates 2 are hermetically attached to the wall of the laser vessel 1 at positions facing each other with the electrode 10 interposed therebetween. A pair of reflecting mirrors 3 is arranged outside the laser container 1 so as to sandwich the two light transmitting plates 2 to constitute an optical resonator.

【0019】レーザ容器1内には、レーザ媒質として例
えばXeClガスが充填されている。レーザ容器1内で
発生した一部の光は、一対の反射鏡3からなる光共振器
に閉じ込められ、誘導放出を引き起こしレーザ発振す
る。反射鏡3の一方は部分透過鏡であり、レーザ光の一
部は、この反射鏡3を透過して光共振器の外部に放射さ
れる。
The laser container 1 is filled with, for example, XeCl gas as a laser medium. Part of the light generated in the laser vessel 1 is confined in an optical resonator composed of a pair of reflecting mirrors 3, causing stimulated emission and causing laser oscillation. One of the reflecting mirrors 3 is a partially transmitting mirror, and a part of the laser light is transmitted through the reflecting mirror 3 and emitted to the outside of the optical resonator.

【0020】レーザ容器1内に、ブロワ12が配置され
ている。ブロワ12は、図1(B)に示すように、中心
軸12Aと複数枚のフィン12Bから構成されている。
ブロワ12の中心軸12Aは、レーザ容器1の内壁に取
り付けられた軸受け13により、回転可能に支持されて
いる。ブロワ12の中心軸の一端は、レーザ容器1の外
部に導出されている。
A blower 12 is arranged in the laser vessel 1. As shown in FIG. 1B, the blower 12 includes a center shaft 12A and a plurality of fins 12B.
The central axis 12A of the blower 12 is rotatably supported by a bearing 13 attached to the inner wall of the laser vessel 1. One end of the center axis of the blower 12 is led out of the laser container 1.

【0021】レーザ容器1の外部にモータ14が配置さ
れ、モータ14の回転軸とブロワ12の中心軸12A
に、ベルト15が掛け渡されている。モータ14を駆動
することにより、ブロワ12が回転する。ブロワ12
は、レーザ容器1内のレーザ媒質ガスを攪拌する。
A motor 14 is arranged outside the laser vessel 1, and a rotation axis of the motor 14 and a center axis 12 A of the blower 12 are provided.
, A belt 15 is stretched. By driving the motor 14, the blower 12 rotates. Blower 12
Agitates the laser medium gas in the laser vessel 1.

【0022】レーザ発振制御手段17が、電極10に所
定の繰り返し周波数で電圧を印加する。印加される電圧
の繰り返し周波数に対応して、一対の反射鏡3からなる
光共振器内でレーザのパルス発振が生ずる。
The laser oscillation control means 17 applies a voltage to the electrode 10 at a predetermined repetition frequency. Laser pulse oscillation occurs in the optical resonator including the pair of reflecting mirrors 3 according to the repetition frequency of the applied voltage.

【0023】レーザ発振制御手段17からモータ回転数
制御手段16に、パルス発振の繰り返し周波数が入力さ
れる。モータ回転数制御手段16は、入力された繰り返
し周波数に基づいて適切なモータ回転数を求め、その回
転数でモータ14を駆動する。適切なモータ回転数につ
いては、後述する。
The pulse oscillation repetition frequency is input from the laser oscillation control means 17 to the motor rotation speed control means 16. The motor rotation speed control means 16 determines an appropriate motor rotation speed based on the input repetition frequency, and drives the motor 14 at that rotation speed. An appropriate motor speed will be described later.

【0024】光透過板2の近傍に、冷却用ガス供給管4
が配置されている。冷却用ガス供給管4は、光透過板2
の外表面にN2 ガス等の冷却用ガスを吹きつけて、光透
過板2の温度上昇を抑制する。
A cooling gas supply pipe 4 is provided near the light transmitting plate 2.
Is arranged. The cooling gas supply pipe 4 is connected to the light transmitting plate 2.
A cooling gas such as N 2 gas is blown to the outer surface of the light transmitting plate 2 to suppress the temperature rise of the light transmitting plate 2.

【0025】レーザ容器1の内部に、風向変更板11が
取り付けられている。風向変更板11は、ブロワ12に
より形成されたレーザ媒質ガスの流れの向きを、光透過
板2の方に向ける。レーザ媒質ガスが光透過板2に吹き
つけられるため、レーザ媒質ガスが冷却用ガスとして作
用し、光透過板2の温度上昇が抑制される。
Inside the laser container 1, a wind direction changing plate 11 is attached. The wind direction changing plate 11 directs the flow of the laser medium gas formed by the blower 12 toward the light transmitting plate 2. Since the laser medium gas is blown onto the light transmitting plate 2, the laser medium gas acts as a cooling gas, and the temperature rise of the light transmitting plate 2 is suppressed.

【0026】パルス発振の繰り返し周波数を高くする
と、光透過板2の温度上昇が大きくなる。繰り返し周波
数の上昇にともない、モータ回転数制御手段16がモー
タ14の回転数を増加させる。レーザ容器1内のレーザ
媒質ガスの流れが速くなり、レーザ媒質ガスによる光透
過板2の冷却効果が高められる。このように、ブロワ1
2の回転数をパルス発振の繰り返し周波数に応じて変化
させることにより、光透過板2の温度上昇に対応した適
当な冷却効果を得ることが可能になる。パルス発振の繰
り返し周波数に対応したブロワ12の好適な回転数は、
予め繰り返し周波数を変化させた評価実験により求めて
おくことが好ましい。
When the repetition frequency of the pulse oscillation is increased, the temperature rise of the light transmitting plate 2 increases. As the repetition frequency increases, the motor rotation speed control means 16 increases the rotation speed of the motor 14. The flow of the laser medium gas in the laser vessel 1 is increased, and the cooling effect of the laser medium gas on the light transmitting plate 2 is enhanced. Thus, blower 1
By changing the rotation speed of the light transmission plate 2 according to the repetition frequency of the pulse oscillation, it is possible to obtain an appropriate cooling effect corresponding to the temperature rise of the light transmission plate 2. A preferred rotation speed of the blower 12 corresponding to the repetition frequency of the pulse oscillation is:
It is preferable to obtain the value by an evaluation experiment in which the repetition frequency is changed in advance.

【0027】上記実施例では、光透過板2を冷却するた
めに、冷却用ガス供給管4、風向変更板11、及びモー
タ回転数制御手段16を設けたが、必ずしもこれらすべ
てを同時に備える必要はない。1種類の冷却手段のみで
十分な冷却効果を得られる場合には、その1種類の冷却
手段のみを備えてもよい。
In the above embodiment, the cooling gas supply pipe 4, the wind direction changing plate 11, and the motor speed control means 16 are provided for cooling the light transmitting plate 2. However, it is not always necessary to provide all of them at the same time. Absent. When a sufficient cooling effect can be obtained with only one type of cooling means, only one type of cooling means may be provided.

【0028】次に、図1に示すエキシマレーザ装置を使
用したレーザアニーリング装置について説明する。
Next, a laser annealing apparatus using the excimer laser apparatus shown in FIG. 1 will be described.

【0029】図2は、レーザアニーリング装置の概略平
面図を示す。筐体50に、処理チャンバ51、搬送チャ
ンバ52、搬入チャンバ53、搬出チャンバ54、ホモ
ジナイザ42、CCDカメラ58、及びビデオモニタ5
9が取り付けられている。
FIG. 2 is a schematic plan view of the laser annealing apparatus. The housing 50 includes a processing chamber 51, a transport chamber 52, a loading chamber 53, a loading chamber 54, a homogenizer 42, a CCD camera 58, and a video monitor 5.
9 is attached.

【0030】処理チャンバ51と搬送チャンバ52がゲ
ートバルブ55を介して結合され、搬送チャンバ52と
搬入チャンバ53、及び搬送チャンバ52と搬出チャン
バ54が、それぞれゲートバルブ56及び57を介して
結合されている。処理チャンバ51、搬入チャンバ53
及び搬出チャンバ54には、それぞれ真空ポンプ61、
62及び63が取り付けられ、各チャンバの内部を真空
排気することができる。
The processing chamber 51 and the transfer chamber 52 are connected via a gate valve 55, and the transfer chamber 52 and the load chamber 53, and the transfer chamber 52 and the discharge chamber 54 are connected via gate valves 56 and 57, respectively. I have. Processing chamber 51, loading chamber 53
The vacuum pump 61,
62 and 63 are attached, and the inside of each chamber can be evacuated.

【0031】搬送チャンバ52内には、搬送用ロボット
64が収容されている。搬送用ロボット64は、処理チ
ャンバ51、搬入チャンバ53及び搬出チャンバ54の
相互間で処理基板を移送する。
A transfer robot 64 is accommodated in the transfer chamber 52. The transfer robot 64 transfers the processing substrate between the processing chamber 51, the loading chamber 53, and the unloading chamber 54.

【0032】処理チャンバ51の上面に、レーザ光透過
用の窓60が設けられている。図1で説明した実施例に
よるエキシマレーザ装置41から出力されたレーザビー
ムがアッテネータ46を通ってホモジナイザ42に入力
する。ホモジナイザ42は、レーザビームの断面形状を
細長い形状にする。ホモジナイザ42を通過したレーザ
ビームは、レーザ光の断面形状に対応した細長い窓60
を透過して処理チャンバ51内の処理基板を照射する。
On the upper surface of the processing chamber 51, a window 60 for transmitting a laser beam is provided. The laser beam output from the excimer laser device 41 according to the embodiment described with reference to FIG. 1 passes through the attenuator 46 and enters the homogenizer 42. The homogenizer 42 makes the cross section of the laser beam into an elongated shape. The laser beam that has passed through the homogenizer 42 has an elongated window 60 corresponding to the cross-sectional shape of the laser beam.
And irradiates the processing substrate in the processing chamber 51.

【0033】処理基板は、窓60の長軸方向に直交する
向きに平行移動する。1ショット分の照射領域の一部が
前回のショットにおける照射領域の一部と重なるような
速さで処理基板を移動することにより、処理基板表面の
広い領域を照射することができる。処理基板表面はCC
Dカメラ58により撮影され、処理中の基板表面をビデ
オモニタ59で観察することができる。
The processing substrate moves in parallel in a direction orthogonal to the long axis direction of the window 60. By moving the processing substrate at such a speed that a part of the irradiation area for one shot overlaps a part of the irradiation area in the previous shot, a large area on the surface of the processing substrate can be irradiated. Processing substrate surface is CC
The substrate surface being photographed by the D camera 58 and being processed can be observed on the video monitor 59.

【0034】エキシマレーザ装置41、ホモジナイザ4
2、搬送用ロボット64、ゲートバルブ55〜57の動
作は、制御装置65によって制御される。
Excimer laser device 41, homogenizer 4
2. The operations of the transfer robot 64 and the gate valves 55 to 57 are controlled by the control device 65.

【0035】図3は、図2のレーザアニーリング装置の
光学系の概略図を示す。エキシマレーザ装置41から出
力したレーザビームは、アッテネータ46を通過し、タ
ーンミラー47及び48で反射し、ホモジナイザ42に
入射する。ホモジナイザ42を通過したレーザビーム
は、ターンミラー49で反射し、ガラス窓60を透過し
て処理チャンバ51内に導入される。
FIG. 3 is a schematic diagram showing an optical system of the laser annealing apparatus shown in FIG. The laser beam output from the excimer laser device 41 passes through the attenuator 46, is reflected by the turn mirrors 47 and 48, and enters the homogenizer 42. The laser beam that has passed through the homogenizer 42 is reflected by the turn mirror 49, passes through the glass window 60, and is introduced into the processing chamber 51.

【0036】ホモジナイザ42とターンミラー49は、
相互の相対位置関係を保った状態で、入射レーザ光の光
軸に沿って平行移動することができる。ターンミラー4
9で反射した後のレーザビームが図中の位置cにあると
き、処理チャンバ51内の処理基板上にレーザ光が照射
される。
The homogenizer 42 and the turn mirror 49
The parallel movement along the optical axis of the incident laser light can be performed while maintaining the mutual relative positional relationship. Turn mirror 4
When the laser beam reflected at 9 is at position c in the figure, the processing substrate 51 in the processing chamber 51 is irradiated with laser light.

【0037】処理チャンバ51内には、パワーメータ7
2が配置されている。レーザビームを位置dに移動させ
たとき、レーザ光がパワーメータ72に照射され、レー
ザ光の強度を測定することができる。また、処理チャン
バ51の外にもパワーメータ73が配置されており、レ
ーザビームを位置bに移動させることにより、処理チャ
ンバ51内に導入される前のレーザ光の強度を測定する
ことができる。
In the processing chamber 51, a power meter 7 is provided.
2 are arranged. When the laser beam is moved to the position d, the laser beam is irradiated on the power meter 72, and the intensity of the laser beam can be measured. Further, a power meter 73 is also provided outside the processing chamber 51, and by moving the laser beam to the position b, the intensity of the laser beam before being introduced into the processing chamber 51 can be measured.

【0038】また、処理チャンバ51の外に、光センサ
を直線状に配列したビームプロファイラ74が配置され
ている。レーザビームを位置aに移動させてビームプロ
ファイラ74にレーザ光を照射することにより、線状の
断面形状を有するレーザビームの断面内の長軸方向に関
する強度分布を測定することができる。
Outside the processing chamber 51, a beam profiler 74 in which optical sensors are linearly arranged is arranged. By moving the laser beam to the position a and irradiating the laser beam to the beam profiler 74, it is possible to measure the intensity distribution of the laser beam having a linear cross-sectional shape in the long-axis direction in the cross section.

【0039】アッテネータ46とターンミラー47との
間にパワーメータ70が配置され、ターンミラー48と
ホモジナイザ42との間にパワーメータ71が配置され
ている。パワーメータ70及び71により、その位置に
おけるレーザ光の強度を測定することができる。
A power meter 70 is arranged between the attenuator 46 and the turn mirror 47, and a power meter 71 is arranged between the turn mirror 48 and the homogenizer 42. The power meters 70 and 71 can measure the intensity of the laser beam at that position.

【0040】図1の実施例で説明したように、上述のよ
うな構成により、エキシマレーザ装置41から出射する
レーザ光の平行度を高く維持することができる。ホモジ
ナイザ42に、常に平行度の高いレーザ光が入射するた
め、処理基板上のレーザビーム照射領域の短軸方向に関
する光強度分布の時間変動を抑制することができる。こ
のため、照射領域の短軸方向に関するレーザ光の仕事量
(エネルギと時間との積)の変動を抑制し、より均一な
照射を行うことが可能になる。特に、パルス発振の繰り
返し周波数を高くしたときに効果が大きい。パルス発振
の繰り返し周波数を高くできるため、処理基板の移動速
度を速くすることが可能になる。このため、スループッ
トの向上が期待できる。
As described in the embodiment of FIG. 1, the parallelism of the laser beam emitted from the excimer laser device 41 can be kept high by the above configuration. Since the laser beam having a high degree of parallelism is always incident on the homogenizer 42, it is possible to suppress the time variation of the light intensity distribution in the short axis direction of the laser beam irradiation area on the processing substrate. For this reason, it is possible to suppress variation in the work amount (product of energy and time) of the laser beam in the short axis direction of the irradiation region, and to perform more uniform irradiation. In particular, the effect is great when the repetition frequency of pulse oscillation is increased. Since the repetition frequency of the pulse oscillation can be increased, the moving speed of the processing substrate can be increased. Therefore, an improvement in throughput can be expected.

【0041】パワーメータ70、71、72、73、及
びビームプロファイラ74の出力信号が、制御装置65
に入力される。処理チャンバ51内のパワーメータ72
により検出されたレーザ光の強度が正常な範囲内であれ
ば、レーザ光をそのまま処理基板に照射してアモルファ
スシリコンの多結晶化を行う。
The output signals of the power meters 70, 71, 72, 73 and the beam profiler 74 are
Is input to Power meter 72 in processing chamber 51
If the intensity of the laser light detected by the above is within a normal range, the processing substrate is irradiated with the laser light as it is to polycrystallize amorphous silicon.

【0042】パワーメータ72で検出されたレーザ光の
強度が不十分である場合には、ホモジナイザ42とター
ンミラー49を位置bまで移動してパワーメータ73で
レーザ光の強度を測定する。パワーメータ73で検出さ
れたレーザ光の強度を所定の正常な強度と比較し、その
強度が正常であれば、ガラス窓60の透過特性が劣化し
ていると考えられる。
When the intensity of the laser beam detected by the power meter 72 is insufficient, the homogenizer 42 and the turn mirror 49 are moved to the position b, and the intensity of the laser beam is measured by the power meter 73. The intensity of the laser beam detected by the power meter 73 is compared with a predetermined normal intensity. If the intensity is normal, it is considered that the transmission characteristics of the glass window 60 have deteriorated.

【0043】同様に、パワーメータ71及び70で検出
されたレーザ光の強度をそれぞれの位置における正常値
と比較することにより、各光学部品の劣化状態を知るこ
とができる。また、ビームプロファイラ74からの検出
信号を解析することにより、レーザビームの断面の長軸
方向に関する強度分布の正常性を確認することができ
る。
Similarly, by comparing the intensity of the laser light detected by the power meters 71 and 70 with the normal value at each position, the deterioration state of each optical component can be known. Further, by analyzing the detection signal from the beam profiler 74, the normality of the intensity distribution in the major axis direction of the cross section of the laser beam can be confirmed.

【0044】なお、図3では、レーザ光の強度を検出す
るためにパワーメータを用いた場合を説明したが、パワ
ーメータの代わりにジュールメータを用いてもよい。パ
ワーメータは、レーザ光の仕事量を測定することがで
き、ジュールメータはレーザ光のエネルギを測定するこ
とができる。一般的にジュールメータの方が高い測定精
度を得ることができる。また、レーザ光の仕事量が大き
くなると、ジュールメータでは測定困難であり、パワー
メータを用いることが好ましい。使用目的、許容精度に
応じてどちらを使用するか適宜選択することが好まし
い。
Although FIG. 3 shows the case where a power meter is used to detect the intensity of the laser beam, a Joule meter may be used instead of the power meter. The power meter can measure the work of the laser light, and the joule meter can measure the energy of the laser light. Generally, a Joule meter can obtain higher measurement accuracy. Further, when the work of the laser beam becomes large, it is difficult to measure with a Joule meter, and it is preferable to use a power meter. It is preferable to appropriately select which one to use depending on the purpose of use and the allowable accuracy.

【0045】以上実施例に沿って本発明を説明したが、
本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種
々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に
自明であろう。
The present invention has been described in connection with the preferred embodiments.
The present invention is not limited to these. For example, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications, improvements, combinations, and the like can be made.

【0046】[0046]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
レーザ容器からレーザ光を出射するための光透過板の温
度上昇を抑制することができ、光透過板の熱膨張による
歪の発生を防止できる。このため、光透過板の歪による
レーザ光の平行度の乱れを防止できる。常に平行度の高
いレーザ光を得ることができるため、光学系によりレー
ザ光を収束発散させる場合、レーザ光の断面内の光強度
分布の不安定性を解消することが可能になる。
As described above, according to the present invention,
The temperature rise of the light transmitting plate for emitting laser light from the laser container can be suppressed, and the occurrence of distortion due to thermal expansion of the light transmitting plate can be prevented. For this reason, disturbance of the parallelism of the laser beam due to the distortion of the light transmitting plate can be prevented. Since laser light with a high degree of parallelism can always be obtained, instability of the light intensity distribution in the cross section of the laser light can be eliminated when the laser light is converged and diverged by the optical system.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施例によるエキシマレーザ装置の概
略を示す断面図、及びブロワの一部破断斜視図である。
FIG. 1 is a sectional view schematically showing an excimer laser device according to an embodiment of the present invention, and a partially broken perspective view of a blower.

【図2】図1のエキシマレーザ装置を使用したレーザア
ニーリング装置の平面図である。
FIG. 2 is a plan view of a laser annealing device using the excimer laser device of FIG.

【図3】図2に示すレーザアニーリング装置の光学系の
概略図である。
FIG. 3 is a schematic view of an optical system of the laser annealing apparatus shown in FIG.

【図4】図4(A)及び(D)は、レーザアニーリング
装置の概略図であり、図4(B)及び(C)は、レーザ
アニーリング装置の光透過板の温度変化を示すグラフで
ある。
FIGS. 4A and 4D are schematic diagrams of a laser annealing device, and FIGS. 4B and 4C are graphs showing a temperature change of a light transmitting plate of the laser annealing device. .

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 容器 2 光透過板 3 反射鏡 4 冷却ガス供給管 5 ホモジナイザ 6 基板 10 電極 11 風向変更板 12 ブロワ 13 軸受け 14 モータ 15 ベルト 16 ブロワ回転数制御手段 17 レーザ発振制御手段 41 エキシマレーザ装置 42 ホモジナイザ 46 アッテネータ 47、48、49 ターンミラー 50 筐体 51 処理チャンバ 52 搬送チャンバ 53、54 搬出入チャンバ 55〜57 ゲートバルブ 58 CCDカメラ 59 ビデオモニタ 60 窓 61、62、63 真空ポンプ 64 搬送ロボット 65 制御装置 70、71、72、73 パワーメータ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Container 2 Light transmission plate 3 Reflecting mirror 4 Cooling gas supply pipe 5 Homogenizer 6 Substrate 10 Electrode 11 Wind direction change plate 12 Blower 13 Bearing 14 Motor 15 Belt 16 Blower rotation speed control means 17 Laser oscillation control means 41 Excimer laser device 42 Homogenizer 46 Attenuators 47, 48, 49 Turn mirror 50 Housing 51 Processing chamber 52 Transport chamber 53, 54 Loading / unloading chamber 55-57 Gate valve 58 CCD camera 59 Video monitor 60 Window 61, 62, 63 Vacuum pump 64 Transport robot 65 Control device 70 , 71, 72, 73 Power meter

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 レーザ媒質を収容するための容器と、 前記容器内に配置され、レーザ媒質を励起させるための
励起手段と、 前記容器内で発生した光を共振させるための光共振器
と、 前記容器の壁に気密に取り付けられ、前記容器内で発生
した誘導放出光を透過し、容器外に放出する光透過板
と、 前記光透過板をガスで冷却するための空冷手段とを有す
るエキシマレーザ装置。
A container for accommodating a laser medium; an excitation unit disposed in the container to excite the laser medium; and an optical resonator for resonating light generated in the container. An excimer that is hermetically attached to a wall of the container, transmits a stimulated emission light generated inside the container, and emits the light outside the container, and an air cooling unit for cooling the light transmission plate with gas. Laser device.
【請求項2】 前記空冷手段が、前記容器の外側から前
記光透過板に冷却用ガスを吹きつける請求項1に記載の
エキシマレーザ装置。
2. The excimer laser device according to claim 1, wherein said air cooling means blows a cooling gas onto said light transmitting plate from outside said container.
【請求項3】 さらに、 前記容器内に配置され、レーザ媒質を攪拌して強制的に
該容器内のレーザ媒質の流れを形成する攪拌手段と、 前記攪拌手段により形成されたレーザ媒質の流れの向き
を、前記光透過板の方に向ける風向変更手段とを有する
請求項1または2に記載のエキシマレーザ装置。
3. A stirring means disposed in the container, for stirring the laser medium to forcibly form a flow of the laser medium in the container, and a flow of the laser medium formed by the stirring means. The excimer laser device according to claim 1, further comprising: a wind direction changing unit for turning a direction toward the light transmitting plate.
【請求項4】 レーザ媒質を収容するための容器と、 前記容器内に配置され、レーザ媒質をある周期で断続的
に励起させるための励起手段と、 前記容器内で発生した光を共振させるための光共振器
と、 前記容器の壁に気密に取り付けられ、前記容器内で発生
した誘導放出光を透過し、容器外に放出する光透過板
と、 前記容器内に配置され、強制的に該容器内のレーザ媒質
を攪拌し、前記ある周期に対応して攪拌能力を変えるこ
とができる攪拌手段とを有するエキシマレーザ装置。
4. A container for accommodating a laser medium, an excitation means disposed in the container for exciting the laser medium intermittently at a certain period, and for resonating light generated in the container. An optical resonator, airtightly attached to a wall of the container, transmitting a stimulated emission light generated in the container, and emitting the light to the outside of the container; and An excimer laser apparatus comprising: a stirring means capable of stirring a laser medium in a container and changing a stirring capacity in accordance with the certain cycle.
【請求項5】 さらに、前記攪拌手段により形成された
レーザ媒質の流れの向きを、前記光透過板の方に向ける
風向変更手段を有する請求項4に記載のエキシマレーザ
装置。
5. The excimer laser device according to claim 4, further comprising wind direction changing means for directing the flow of the laser medium formed by said stirring means toward said light transmitting plate.
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