JPH10223554A - Laser beam irradiator - Google Patents
Laser beam irradiatorInfo
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- JPH10223554A JPH10223554A JP4006997A JP4006997A JPH10223554A JP H10223554 A JPH10223554 A JP H10223554A JP 4006997 A JP4006997 A JP 4006997A JP 4006997 A JP4006997 A JP 4006997A JP H10223554 A JPH10223554 A JP H10223554A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体薄膜のアニ
ール処理などに用いられるレーザ照射装置に関するもの
である。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser irradiation apparatus used for annealing a semiconductor thin film.
【０００２】[0002]
【従来の技術】半導体結晶薄膜の製造において、基板上
に形成された非晶質半導体薄膜に、レーザ光を照射して
薄膜を結晶化する方法（レーザアニール法）が知られて
おり、この方法ではレーザ光として主に高効率のエキシ
マレーザ光（特に紫外光）が使用されている。また上記
レーザアニール法では、非晶質半導体薄膜上でレーザ光
を走査あるいは薄膜基板をレーザ光に対して移動させる
ことで広い面積の薄膜を結晶化しており、例えば、ビー
ムを線状にして所定時間毎に線状ビームに対する照射位
置をずらすことにより広い面積を高効率で照射してい
る。なお、上記方法においては、照射ユニット全体を移
動させない限りはレーザ光の走査によって光路の長さや
位置が変化するため、これらの変化によってレーザビー
ムの断面形状が変わらないように、一般には適当な光学
系（レンズ、反射鏡等）によって強度分布を均一化させ
たレーザ光が用いられている。但し、強度分布が均一化
したレーザ光にも強度が弱い部分が含まれており、これ
が不定形の裾野部分としてレーザ光束の両側に現れるた
め、図８に示すような２つのナイフエッジ材２０ａ、２
０ａを間隔をおいて配置したスリット２１に当て、この
スリット２１を通過させることによって裾野部分をカッ
トした一定エネルギ大きさの光束２２を得て半導体薄膜
に照射している。2. Description of the Related Art In manufacturing a semiconductor crystal thin film, a method of irradiating a laser beam to an amorphous semiconductor thin film formed on a substrate to crystallize the thin film (laser annealing method) is known. In this case, high-efficiency excimer laser light (especially ultraviolet light) is mainly used as laser light. In the laser annealing method, a thin film having a large area is crystallized by scanning laser light on an amorphous semiconductor thin film or moving a thin film substrate with respect to the laser light. A large area is irradiated with high efficiency by shifting the irradiation position for the linear beam every time. In the above method, unless the entire irradiation unit is moved, the length and position of the optical path are changed by the scanning of the laser beam. Laser light whose intensity distribution is made uniform by a system (a lens, a reflecting mirror, or the like) is used. However, the laser light having a uniform intensity distribution also includes a portion having a low intensity, which appears as an irregular foot portion on both sides of the laser beam, so that two knife edge members 20a as shown in FIG. 2
0a is applied to a slit 21 arranged at an interval, and a light flux 22 having a constant energy magnitude with a skirt portion cut off is obtained by passing through the slit 21 to irradiate the semiconductor thin film.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかし、周知のように
光波には回折現象があるため、実際には図９に示すよう
に上記ナイフエッジ材２０ａ、２０ａの端部で回折した
光波が光束２２の両側に突起状のエネルギ分布２２ａ、
２２ａを生じさせてしまい、エネルギ分布の均一性が乱
れるという問題がある。また、上記アニール装置のよう
にレーザ光照射面を一部で重ねながら走査する方法で
は、レーザ照射が重なる部分とそうでない部分とでは照
射エネルギが異なることになるためレーザ照射による作
用が均一に得られず、例えば上記アニール方法では結晶
の均一性が損なわれるという問題がある。本発明は、上
記事情を背景としてなされたものであり、光束のエネル
ギ分布に回折による不規則な分布を生じさせず、また、
レーザ光束のエネルギ分布における両側裾野を所望の形
状に調整できるレーザ照射装置を提供することを目的と
する。However, since the light wave has a diffraction phenomenon as is well known, the light wave diffracted at the ends of the knife edge members 20a and 20a is actually a light beam 22 as shown in FIG. Energy distribution 22a on both sides of the projection,
22a, and there is a problem that the uniformity of the energy distribution is disturbed. In the method of scanning while partially overlapping the laser light irradiation surface as in the above annealing apparatus, the irradiation energy is different between a portion where laser irradiation overlaps and a portion where laser irradiation does not overlap, so that the effect of laser irradiation is uniformly obtained. However, for example, the above-described annealing method has a problem that the uniformity of the crystal is impaired. The present invention has been made in view of the above circumstances, and does not cause irregular distribution due to diffraction in the energy distribution of a light beam,
It is an object of the present invention to provide a laser irradiation apparatus that can adjust both sides of the energy distribution of a laser beam to a desired shape.
【０００４】[0004]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明のうち第１の発明は、レーザ出力部から被処
理物へのレーザ照射部に至る間の光路にスリットを配置
し、該スリットを通過するレーザ光を被照射物に照射す
るレーザ照射装置において、前記スリットは、レーザ光
通過領域とレーザ光遮断領域とを有するとともに、該レ
ーザ光通過領域とレーザ光遮断領域との間に、所定のレ
ーザ光透過率を有する透過率調整領域が設けられている
ことを特徴とする。In order to solve the above problems, a first aspect of the present invention is to dispose a slit in an optical path from a laser output section to a laser irradiation section on an object to be processed. In a laser irradiation apparatus that irradiates an object with laser light that passes through a slit, the slit has a laser light passage area and a laser light cutoff area, and is located between the laser light passage area and the laser light cutoff area. And a transmittance adjusting region having a predetermined laser beam transmittance.
【０００５】第２の発明は、第１の発明において、前記
透過率調整領域が、レーザ光通過領域側からレーザ光遮
断領域側にかけて透過率が減少する透過率分布を有する
ことを特徴とする。第３の発明は、第１または第２の発
明において、透過率調整領域が、透明基板上に透過性の
薄膜を１層以上積層することにより形成されていること
を特徴とする。第４の発明は、第１〜第３の発明におい
て、レーザ照射装置が、半導体用レーザアニール装置で
あることを特徴とする。A second invention is characterized in that, in the first invention, the transmittance adjusting region has a transmittance distribution in which the transmittance decreases from the laser light passing region side to the laser light blocking region side. A third invention is characterized in that, in the first or second invention, the transmittance adjusting region is formed by laminating one or more transparent thin films on a transparent substrate. According to a fourth invention, in the first to third inventions, the laser irradiation device is a semiconductor laser annealing device.
【０００６】本発明のレーザ照射装置は、第４の発明に
示すように半導体用レーザアニール装置に好適である
が、これに限定されるものではなく、他の用途への適用
も可能である。また、その際のレーザ光の種類や発生方
法、線状ビームであるかスポットビームであるか等は限
定されない。但し、光束の形状の影響が特に大きい線状
ビームのレーザ装置により有用であるといえる。さら
に、レーザ光に照射される被処理物の種別もレーザ照射
装置の用途等により異なるものであり、本発明として特
に限定されるものではない。例えば、上記半導体用レー
ザアニール装置では、非晶質半導体を被処理物として使
用する。The laser irradiation apparatus of the present invention is suitable for a laser annealing apparatus for a semiconductor as shown in the fourth invention, but is not limited to this, and can be applied to other uses. Further, the type and generation method of the laser beam at that time, and whether the beam is a linear beam or a spot beam are not limited. However, it can be said that the present invention is more useful for a linear beam laser device in which the influence of the light beam shape is particularly large. Further, the type of the object to be irradiated with the laser light also differs depending on the application of the laser irradiation device and the like, and is not particularly limited as the present invention. For example, in the semiconductor laser annealing apparatus, an amorphous semiconductor is used as an object to be processed.
【０００７】次に、レーザ装置の光路に置かれるスリッ
トは、レーザ出力部からレーザが被処理物に照射される
レーザ照射部の間にあればよく、特定の位置に限定され
ることはなく、上記範囲内で適宜位置を定めることがで
きる。また、上記スリットは、レーザ光通過領域とレー
ザ光遮断領域の間に透過率調整領域を有していればよ
く、これらの関係を除いては、各領域の形状や大きさ等
は特に限定されるものではなく、適宜定めることができ
る。Next, the slit placed in the optical path of the laser device may be located between the laser irradiating section where the laser is irradiated from the laser output section to the object to be processed, and is not limited to a specific position. The position can be appropriately determined within the above range. In addition, the slit only needs to have a transmittance adjusting region between the laser light passing region and the laser light blocking region, and the shape and size of each region are not particularly limited except for these relationships. Instead, it can be determined as appropriate.
【０００８】なお、レーザ光通過領域は、レーザ光が通
過する小隙間でもよく、また、高い透過率を有する材料
を透過させるもののいずれであってもよい。一方、レー
ザ光遮断領域は、レーザ光を全く透過させないか低い透
過率でしか透過させないものであり、被照射物に対する
レーザ照射の作用を期待しない領域である。次に、透過
率調整領域は、上記レーザ光通過領域とレーザ光遮断領
域の間の透過率を有する領域であり、該領域では、一定
の透過率を有していてもよく、また部位によって透過率
が異なるように透過率に分布を持たせてもよい。上記透
過率調整領域を設けることにより、回折現象によってエ
ネルギ分布に乱れが生じることを防止できる。また、レ
ーザ光束の端部に不定形の裾野形状が形成されるのを防
止し、光束の裾野部分を所望の形状に整形して安定した
光束を得ることができる。The laser light passage area may be a small gap through which the laser light passes, or may be a material that transmits a material having a high transmittance. On the other hand, the laser light blocking region is a region that does not transmit the laser light at all or only transmits the laser light at a low transmittance, and is a region where the effect of laser irradiation on the irradiation target is not expected. Next, the transmittance adjusting region is a region having a transmittance between the laser light passing region and the laser light blocking region, and may have a constant transmittance in this region. The transmittance may have a distribution so that the rates are different. By providing the transmittance adjusting region, it is possible to prevent the energy distribution from being disturbed by the diffraction phenomenon. Further, it is possible to prevent an irregular foot shape from being formed at the end of the laser beam, and to shape the foot portion of the light beam into a desired shape to obtain a stable light beam.
【０００９】なお、透過率に分布を持たせる場合には、
透過率を連続的または段階的に変化させることができ、
この場合に、第２の発明のように透過率調整領域におい
てレーザ光通過領域側からレーザ光遮断領域側にかけて
透過率が減少する透過率分布を持たせることができる。
これにより、レーザ光束の裾野を所望の変化で減衰させ
ることができる。このような光束を使用すれば、レーザ
照射面を一部で重ねつつレーザ光を走査する場合に、そ
の重なり量を調整することにより、重畳効果によって重
なり部分の照射エネルギとそうでない部分の照射エネル
ギとを同程度にすることができ、レーザ照射による作用
の不均一性を解消することができる。但し、本発明とし
ては、透過率の分布が上記に限定されるものではなく、
得たいレーザ光の裾野形状に従って透過率調整領域の透
過率分布を適宜定めることができる。[0009] When the transmittance has a distribution,
The transmittance can be changed continuously or stepwise,
In this case, as in the second aspect, the transmittance adjustment region can have a transmittance distribution in which the transmittance decreases from the laser light passing region side to the laser light blocking region side.
Thereby, the foot of the laser beam can be attenuated with a desired change. When such a light beam is used, when the laser beam is scanned while partially overlapping the laser irradiation surface, by adjusting the amount of overlap, the irradiation energy of the overlapping portion and the irradiation energy of the other portion are adjusted by the superposition effect. Can be made approximately the same, and the non-uniformity of the action due to the laser irradiation can be eliminated. However, as the present invention, the distribution of transmittance is not limited to the above,
The transmittance distribution of the transmittance adjustment region can be appropriately determined according to the foot shape of the laser beam to be obtained.
【００１０】上記透過率調整領域は、一定の透過率を得
る場合には、例えばレーザ光通過領域とレーザ光遮断領
域との間に所望の透過率を有する材料を配置することに
より構成することができる。また、透過率に分布を持た
せる場合には、透過率が異なる材料を並列したり、屈折
率や厚さの異なる材料を部位によって積層状態（積層数
や層の種別等）を変える等して構成することができる。
したがって、透過率調整領域に、レーザ光通過領域側か
らレーザ光遮断領域側にかけて透過率が減少する透過率
分布を持たせる場合にも、上記材料の多数並列や積層状
態を多段階で変化させることによって擬似的に透過率が
連続的に変化する状態にすることもできる。例えば、ク
ロム（Ｃｒ）、アルミニウム（Ａｌ）等の金属を厚さを
変えて蒸着することでも、透過率に分布をつけることが
できる。なお、スリットへのレーザ光の入射に際して
は、裾野部分を含む形でレーザ通過領域および透過率調
整領域を透過させることも可能であるが、確実に定形的
なレーザ光束を得るためには、両領域に一定エネルギで
レーザ光束が入射するようにレーザ光束の幅を定めるの
が望ましい。In order to obtain a constant transmittance, the transmittance adjusting region may be constituted, for example, by disposing a material having a desired transmittance between the laser light passing region and the laser light blocking region. it can. When the transmittance is to have a distribution, materials having different transmittances are arranged in parallel, or materials having different refractive indices and thicknesses are changed in the lamination state (the number of layers and the type of layers, etc.) depending on portions. Can be configured.
Therefore, even when the transmittance adjusting region has a transmittance distribution in which the transmittance decreases from the laser light passing region side to the laser light blocking region side, it is necessary to change a large number of the materials in parallel or change the lamination state in multiple stages. Thus, the transmittance can be pseudo-continuously changed. For example, even if a metal such as chromium (Cr) or aluminum (Al) is deposited while changing its thickness, the transmittance can be distributed. When the laser beam is incident on the slit, it is possible to transmit the laser beam through the laser transmission region and the transmittance adjustment region in a form including the foot portion. It is desirable to determine the width of the laser beam so that the laser beam enters the region at a constant energy.
【００１１】[0011]
【発明の実施の形態】以下に、本発明をレーザアニール
装置に適用した一実施形態を添付図面に基づき説明す
る。レーザアニール装置１は、基板載置台２ａを有する
アニール室（チャンバー）２と、アニール室２の外部に
設けたエキシマレーザ出力装置３とを有しており、アニ
ール室２とエキシマレーザ出力装置３とは、レーザ伝送
系４によって連結されている。さらに上記エキシマレー
ザ出力装置３は、内部にレーザ出力部３ａとこれに接続
したレーザ伝送路３ｂとで構成されており、レーザ伝送
路３ｂは、上記したレーザ伝送系４に接続されている。
また、レーザ伝送路３ｂ内には、図２に示すスリット５
が配置されている。なお、上記レーザ伝送路３ｂおよび
レーザ伝送系４は、本発明でいう光路を構成するもので
ある。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment in which the present invention is applied to a laser annealing apparatus will be described below with reference to the accompanying drawings. The laser annealing apparatus 1 includes an annealing chamber (chamber) 2 having a substrate mounting table 2a, and an excimer laser output device 3 provided outside the annealing chamber 2, and the annealing chamber 2, the excimer laser output device 3, Are connected by a laser transmission system 4. Further, the excimer laser output device 3 includes a laser output section 3a and a laser transmission path 3b connected thereto, and the laser transmission path 3b is connected to the laser transmission system 4 described above.
Further, a slit 5 shown in FIG.
Is arranged. The laser transmission path 3b and the laser transmission system 4 constitute an optical path according to the present invention.
【００１２】このスリット５を詳細に説明すると、透明
で長尺な石英ガラス６（透明基板）の中央にレーザ光通
過領域７ａとして長尺な小隙間を確保しておき、その四
辺周縁部に、それぞれ屈折率の異なる無機物を交互に何
層か積層した材料からなる薄膜透過層８ａ、８ｂ、８
ｃ、８ｄおよび薄膜低透過層９を順次、積層する。無機
物としては、Ａｌ2Ｏ3（屈折率１．６４）とＭｇＦ
2（同１．３８）あるいはＨｆＯ2（同２．０）とＳｉＯ
2（同１．４６）等の酸化物系の材料、ＮｄＦ3（同１．
５５）とＮａ3ＡｌＦ6（同１．３５）あるいはＬａＦ3
（同１．５９）とＮａ2ＡｌＦ6（同１．３５）等のふっ
化物系の材料が利用できる。なお、各薄膜透過層８ａ〜
８ｄ、薄膜低透過層９は、下層ほど先端がレーザ光透過
領域７ａ側にあり、先端部が階段形状になっている。こ
れにより、薄膜透過層８ａの先端から薄膜透過層８ｄの
露出面に至る間の表面部が透過率調整領域７ｂに割り当
てられており、さらに、薄膜低透過層９の表面部がレー
ザ光遮断領域７ｃに割り当てられている。なお、各薄膜
透過層８ａ〜８ｄは、各々の層を構成する積層数及び各
層の膜厚を選択することによって、レーザ光通過領域側
からレーザ光遮断領域側にかけて徐々に透過率が減少す
るように構成されている。また、薄膜低透過層９は、単
層では光を遮断するものではないが、薄膜透過層８ａ〜
８ｄとの積層によって、重なり部分での透過率がさらに
小さくなり、遮断領域として作用する。The slit 5 will be described in detail. In the center of a transparent and long quartz glass 6 (transparent substrate), a long small gap is secured as a laser beam passage area 7a, and the four peripheral edges thereof are Thin film transmission layers 8a, 8b, 8 made of a material obtained by alternately laminating several layers of inorganic substances having different refractive indexes.
c, 8d and the thin film low-permeability layer 9 are sequentially laminated. As inorganic substances, Al 2 O 3 (refractive index: 1.64) and MgF
2 (1.38) or HfO 2 (2.0) and SiO
2 (1.46) and NdF 3 (1.46).
55) and Na 3 AlF 6 (1.35) or LaF 3
(1.59) and fluoride materials such as Na 2 AlF 6 (1.35) can be used. In addition, each thin film transmission layer 8a ~
8d, the lower end of the thin-film low-transmitting layer 9 has a tip closer to the laser light transmitting region 7a as the layer is lower, and the tip has a step shape. As a result, the surface portion from the tip of the thin film transmission layer 8a to the exposed surface of the thin film transmission layer 8d is allocated to the transmittance adjusting region 7b, and the surface portion of the thin film low transmission layer 9 is further changed to the laser light blocking region. 7c. In addition, the transmittance of each of the thin film transmission layers 8a to 8d gradually decreases from the laser light passage area side to the laser light cutoff area side by selecting the number of layers constituting each layer and the thickness of each layer. Is configured. The thin-film low-transmitting layer 9 does not block light when it is a single layer, but the thin-film low-transmitting layers 8a to
By laminating with 8d, the transmittance at the overlapping portion is further reduced, and acts as a blocking region.
【００１３】次に、上記レーザアニール装置１を用いた
結晶薄膜の製造方法を説明する。先ず基板載置台２ａ上
に、常法によって表面に非晶質シリコン薄膜（図示しな
い）を形成した基板１０を配置する。次いで、エキシマ
レーザ出力部３ａにより発生させた平行光束の線状エキ
シマレーザ１１をレーザ伝送路３ｂに導出し、スリット
５を通過させる。なお、エキシマレーザ光１１は、図４
に示すようにその両側に不定形の裾野部分１１ａ、１１
ｂを有している。このエキシマレーザ光１１がスリット
５を通過すると、レーザ光通過領域７ａを通過する部分
は、エネルギ減衰を殆ど受けることなく透過し、一方、
レーザ光遮断領域７ｃに当たった部分は透過することな
く遮断される。そして、透過率調整領域７ｂを透過した
レーザ光１１は、その透過率分布によって、定形的に裾
野部分１１０ａ、１１０ａが整形されたレーザ光１１０
が得られる。このレーザ光１１０をレーザ伝送系４を通
してアニール室２内に導入し、基板１０上の非晶質シリ
コン薄膜の表面（レーザ照射部）を走査しつつ照射す
る。Next, a method for manufacturing a crystal thin film using the laser annealing apparatus 1 will be described. First, a substrate 10 having an amorphous silicon thin film (not shown) formed on the surface thereof by a conventional method is placed on the substrate mounting table 2a. Next, the linear excimer laser 11 of the parallel light beam generated by the excimer laser output unit 3a is led out to the laser transmission path 3b and passed through the slit 5. The excimer laser beam 11 is shown in FIG.
As shown in FIG.
b. When the excimer laser beam 11 passes through the slit 5, the portion passing through the laser beam passage area 7a is transmitted with little energy attenuation, while
The portion hitting the laser light blocking region 7c is blocked without transmitting. Then, the laser light 11 transmitted through the transmittance adjusting region 7b is formed into a laser beam 110 whose foot portions 110a, 110a are shaped in a regular manner by the transmittance distribution.
Is obtained. The laser beam 110 is introduced into the annealing chamber 2 through the laser transmission system 4 and is irradiated while scanning the surface of the amorphous silicon thin film on the substrate 10 (laser irradiation portion).
【００１４】上記レーザ光１１０の走査に際しては、レ
ーザ照射面を一部で重ねつつレーザ光を移動させてお
り、重なり量を適当に定めることにより、図５に示すよ
うに重畳効果によって重なり部分と、そうでない部分の
照射エネルギ１１１ａ（重なり部分）および１１１ｂ
（非重なり部分）をほぼ均等化することができる。上記
レーザ光１１０の照射により、基板１０上の非晶質半導
体薄膜は結晶化し、その結晶粒径も十分かつ均一に大き
くなり、均質に結晶化した良質の半導体薄膜を製造する
ことができた。When scanning with the laser beam 110, the laser beam is moved while partially overlapping the laser irradiation surface. By appropriately setting the amount of overlap, as shown in FIG. , Irradiation energy 111a (overlapping part) and 111b
(Non-overlapping portions) can be substantially equalized. By the irradiation of the laser beam 110, the amorphous semiconductor thin film on the substrate 10 was crystallized, the crystal grain size was sufficiently and uniformly increased, and a high-quality semiconductor thin film uniformly crystallized could be manufactured.
【００１５】なお、上記実施形態では、レーザ光束の両
裾野を外側に向けて徐々に透過率が減少するスリットを
通過させて対称的に裾野部分を徐々に減衰するものとし
たが、その形状は任意に選択することができる。例え
ば、図６に示すように、石英ガラス６の表面に所定の透
過率の薄膜透過層８ｅを形成し、その外側表面にレーザ
光非透過材９ａを皮膜してスリット５ａを構成すれば、
中央部の皮膜なしの部分がレーザ光通過領域１７ａ、薄
膜透過層８ｅ表面部が透過率調整領域１７ｂ、レーザ光
非透過材９ａ表面部がレーザ光遮断領域１７ｃになり、
このスリット５ａを通過したレーザ光束１２は、両裾野
１２ａ、１２ａが階段状に整形される。In the above-described embodiment, both tails of the laser beam are directed outward and pass through a slit whose transmittance gradually decreases, and the tail is gradually attenuated symmetrically. It can be arbitrarily selected. For example, as shown in FIG. 6, a thin film transmission layer 8e having a predetermined transmittance is formed on the surface of quartz glass 6, and a laser light non-transmissive material 9a is coated on the outer surface thereof to form slit 5a.
The central portion without the coating is the laser light passage area 17a, the surface of the thin film transmission layer 8e is the transmittance adjustment area 17b, and the surface of the laser light non-transmissive material 9a is the laser light blocking area 17c.
In the laser beam 12 having passed through the slit 5a, both tails 12a, 12a are shaped stepwise.
【００１６】また図７に示すように、石英ガラス６の表
面に幅の異なる多層薄膜透過層１８ａ、１８ｂを非対称
に形成し、この多層薄膜透過層１８ａ、１８ｂの外側に
レーザ光非透過材９ｂを皮膜してスリット５ｂを構成す
ることができる。なお、上記多層薄膜透過層１８ａ、１
８ｂは、前記実施形態と同様に、それぞれの幅内におい
てレーザ光通過領域２７ａからレーザ光遮断領域２７ｃ
にかけて透過率が減少する分布を有している。したがっ
て、その幅の違いによって透過率の変化程度（傾斜）が
異なる透過率調整領域２７ｂが得られている。上記スリ
ット５ｂにレーザ光束を入射させれば、図７に示すよう
に、裾野部分１３ａ、１３ｂを非対称に整形したレーザ
光１３を得ることができる。As shown in FIG. 7, multilayer thin film transmitting layers 18a and 18b having different widths are formed asymmetrically on the surface of the quartz glass 6, and the laser light non-transmitting material 9b is provided outside the multilayer thin film transmitting layers 18a and 18b. To form the slit 5b. Note that the multilayer thin film transmission layers 18a, 1
8b, the laser beam passage area 27a to the laser light blocking area 27c
Has a distribution in which the transmittance decreases toward. Therefore, a transmittance adjusting region 27b having a different degree of change (inclination) in transmittance due to the difference in width is obtained. When a laser beam is incident on the slit 5b, as shown in FIG. 7, a laser beam 13 in which the foot portions 13a and 13b are shaped asymmetrically can be obtained.
【００１７】[0017]
【発明の効果】以上説明したように、本発明のうち第１
の発明によれば、レーザ出力部から被処理物へのレーザ
照射部に至る間の光路にスリットを配置し、該スリット
を通過するレーザ光を被照射物に照射するレーザ照射装
置において、前記スリットは、レーザ光通過領域とレー
ザ光遮断領域とを有するとともに、該レーザ光通過領域
とレーザ光遮断領域との間に、所定のレーザ光透過率を
有する透過率調整領域を設けたので、回折現象によるレ
ーザ光のエネルギ分布の乱れを防止することができ、さ
らにレーザ光の裾野部分を任意の断面形状に整形するこ
とができ、安定した所望のレーザ光束を得ることができ
る。As described above, the first aspect of the present invention is as follows.
According to the invention, in the laser irradiation apparatus for arranging a slit in an optical path from a laser output unit to a laser irradiation unit to the object to be processed, and irradiating the object with laser light passing through the slit, Has a laser light passage area and a laser light cutoff area, and has a transmittance adjustment area having a predetermined laser light transmittance between the laser light passage area and the laser light cutoff area. The energy distribution of the laser beam due to the laser beam can be prevented from being disturbed, and the foot portion of the laser beam can be shaped into an arbitrary cross-sectional shape, whereby a stable desired laser beam can be obtained.
【００１８】また、前記透過率調整領域に、レーザ光通
過領域側からレーザ光遮断領域側にかけて透過率が減少
する透過率分布を持たせれば、透過率調整領域で徐々に
レーザ光束のエネルギを減衰させることができ、急激な
エネルギ変化のない安定したレーザ光束を得ることがで
きる。さらに、上記透過率調整領域を透明基板上に透過
性の多層薄膜を各層間で屈折率が異なるように積層する
ことにより形成すれば、透過率の傾斜分布を任意に、か
つ容易に定めることができ、また、擬似的に連続的な傾
斜分布を持たせることも容易にできる。また、レーザ照
射装置を半導体用レーザアニール装置に適用すれば、均
質な結晶薄膜を製造することが可能になる。If the transmittance adjusting region has a transmittance distribution in which the transmittance decreases from the laser light passing region side to the laser light blocking region side, the energy of the laser beam is gradually attenuated in the transmittance adjusting region. As a result, a stable laser beam without an abrupt energy change can be obtained. Furthermore, if the transmittance adjusting region is formed by laminating a transparent multilayer thin film on a transparent substrate so that the refractive index is different between the layers, the gradient distribution of the transmittance can be arbitrarily and easily determined. It is also possible to easily provide a pseudo-continuous gradient distribution. Further, if the laser irradiation device is applied to a laser annealing device for semiconductors, it becomes possible to produce a uniform crystalline thin film.
【図１】 本発明の一実施形態のレーザアニール装置の
概略図である。FIG. 1 is a schematic view of a laser annealing apparatus according to an embodiment of the present invention.
【図２】 同じくスリットの側面図である。FIG. 2 is a side view of the slit.
【図３】 同じくスリットの正面図である。FIG. 3 is a front view of the slit.
【図４】 同じくスリットの通過前後のレーザ光のエネ
ルギ分布図である。FIG. 4 is an energy distribution diagram of a laser beam before and after passing through a slit.
【図５】 同じくレーザ照射部でのレーザ光の重畳結果
を示すエネルギ分布図である。FIG. 5 is an energy distribution diagram showing a result of superimposing a laser beam in a laser irradiation unit.
【図６】 他の実施形態におけるスリットを通過した後
のレーザ光のエネルギ分布図である。FIG. 6 is an energy distribution diagram of a laser beam after passing through a slit according to another embodiment.
【図７】 さらに他の実施形態におけるスリットの側面
図と、これを通過したレーザ光のエネルギ分布図であ
る。FIG. 7 is a side view of a slit in still another embodiment and an energy distribution diagram of a laser beam passing through the slit.
【図８】 従来のスリットの側面図およびこれを通過し
たレーザ光のエネルギ分布図である。FIG. 8 is a side view of a conventional slit and an energy distribution diagram of laser light passing through the slit.
【図９】 同じく回折現象が見られるレーザ光のエネル
ギ分布図である。FIG. 9 is an energy distribution diagram of a laser beam in which a diffraction phenomenon is similarly observed.
１ レーザアニール装置 ２ ア
ニール室 ２ａ 基板載置台 ３ エキシマレーザ出力装置 ３ａ レ
ーザ出力部 ３ｂ レーザ伝送路 ４ レ
ーザ伝送系 ５ スリット ５ａ ス
リット ５ｂ スリット ６ 石
英ガラス ７ａ レーザ光通過領域 ７ｂ 透
過率調整領域 ７ｃ レーザ光遮断領域 ８ａ 薄膜透過層 ８ｂ 薄
膜透過層 ８ｃ 薄膜透過層 ８ｄ 薄
膜透過層 ８ｅ 薄膜透過層 ９ 薄膜低透過層 ９ａ レ
ーザ光非透過材 ９ｂ レーザ光非透過材 １０ 基
板 １１ レーザ光 １１ａ
裾野部分 １２ レーザ光 １２ａ
裾野部分 １３ レーザ光 １３ａ
裾野部分 １３ｂ 裾野部分 １７ａ レーザ光通過領域 １７ｂ
透過率調整領域 １７ｃ レーザ光遮断領域 １８ａ 多層薄膜透過層 １８ｂ
多層薄膜透過層 ２２ 光束 ２２ａ
突起状のエネルギ分布 ２７ａ レーザ光通過領域 ２７ｂ
透過率調整領域 ２７ｃ レーザ光遮断領域 １１０ レーザ光 １１０ａ
裾野部分 １１１ａ 重なり部分 １１１ｂ
非重なり部分DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Laser annealing apparatus 2 Annealing chamber 2a Substrate mounting table 3 Excimer laser output device 3a Laser output part 3b Laser transmission line 4 Laser transmission system 5 Slit 5a Slit 5b Slit 6 Quartz glass 7a Laser light passage area 7b Transmittance adjustment area 7c Laser light Blocking region 8a Thin film transmission layer 8b Thin film transmission layer 8c Thin film transmission layer 8d Thin film transmission layer 8e Thin film transmission layer 9 Thin film low transmission layer 9a Laser light non-transmission material 9b Laser light non-transmission material 10 Substrate 11 Laser beam 11a
Foot part 12 Laser beam 12a
Foot part 13 Laser beam 13a
Foot part 13b Foot part 17a Laser light passage area 17b
Transmittance adjustment area 17c Laser light blocking area 18a Multi-layer thin film transmission layer 18b
Multilayer thin film transmission layer 22 luminous flux 22a
Projection energy distribution 27a Laser beam passage area 27b
Transmittance adjustment area 27c Laser light blocking area 110 Laser light 110a
Foot part 111a Overlap part 111b
Non-overlapping part
Claims (4)
射部に至る間の光路にスリットを配置し、該スリットを
通過するレーザ光を被照射物に照射するレーザ照射装置
において、前記スリットは、レーザ光通過領域とレーザ
光遮断領域とを有するとともに、該レーザ光通過領域と
レーザ光遮断領域との間に、所定のレーザ光透過率を有
する透過率調整領域が設けられていることを特徴とする
レーザ照射装置1. A laser irradiation apparatus for arranging a slit in an optical path from a laser output section to a laser irradiation section on an object to be processed and irradiating the object with laser light passing through the slit, wherein the slit is A laser light transmitting area and a laser light blocking area, and a transmittance adjusting area having a predetermined laser light transmittance is provided between the laser light passing area and the laser light blocking area. Laser irradiation equipment
域側からレーザ光遮断領域側にかけて透過率が減少する
透過率分布を有することを特徴とする請求項１記載のレ
ーザ照射装置2. The laser irradiation apparatus according to claim 1, wherein the transmittance adjusting area has a transmittance distribution in which the transmittance decreases from the laser light passing area side to the laser light blocking area side.
の薄膜を１層以上積層することにより形成されているこ
とを特徴とする請求項１または２に記載のレーザ照射装
置3. The laser irradiation apparatus according to claim 1, wherein the transmittance adjusting region is formed by laminating one or more transparent thin films on a transparent substrate.
ール装置であることを特徴とする請求項１〜３のいずれ
かに記載のレーザ照射装置4. The laser irradiation apparatus according to claim 1, wherein the laser irradiation apparatus is a semiconductor laser annealing apparatus.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4006997A JPH10223554A (en) | 1997-02-07 | 1997-02-07 | Laser beam irradiator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4006997A JPH10223554A (en) | 1997-02-07 | 1997-02-07 | Laser beam irradiator |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10223554A true JPH10223554A (en) | 1998-08-21 |
Family
ID=12570651
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4006997A Pending JPH10223554A (en) | 1997-02-07 | 1997-02-07 | Laser beam irradiator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10223554A (en) |
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-
1997
- 1997-02-07 JP JP4006997A patent/JPH10223554A/en active Pending
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