JPH10270379A - レーザー照射装置およびレーザー照射方法 - Google Patents
レーザー照射装置およびレーザー照射方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 線状のレーザービームを走査して照射する場
合における照射ムラを解消する。 【解決手段】 線状にビーム加工されたレーザービーム
をその幅方向に走査して照射する場合において、光学系
の配置される多シリンドリカルレンズを角度Ｘが９０°
でなり平行四辺形とする。こうすることにより、光学干
渉による強弱のピークが重なることを抑制し、線状ビー
ムの長手方向に発生する島状の照射ムラを緩和すること
ができる。
合における照射ムラを解消する。 【解決手段】 線状にビーム加工されたレーザービーム
をその幅方向に走査して照射する場合において、光学系
の配置される多シリンドリカルレンズを角度Ｘが９０°
でなり平行四辺形とする。こうすることにより、光学干
渉による強弱のピークが重なることを抑制し、線状ビー
ムの長手方向に発生する島状の照射ムラを緩和すること
ができる。
Description
【０００１】
【０００２】本明細書で開示する発明は、レーザー光の
照射を行う技術に関する。例えば、レーザー光の照射に
よる半導体膜のアニール等を行う技術に関する。
照射を行う技術に関する。例えば、レーザー光の照射に
よる半導体膜のアニール等を行う技術に関する。
【０００３】
【従来の技術】近年、ガラス等の絶縁基板上に形成され
た非晶質半導体膜や結晶性半導体膜（単結晶でない、多
結晶、微結晶等の結晶性を有する半導体膜）、すなわ
ち、非単結晶珪素膜に対し、レーザーアニールを施し
て、結晶化させたり、結晶性を向上させる技術が、広く
研究されている。上記半導体膜には、珪素膜がよく用い
られる。ガラス基板は、従来よく使用されてきた石英基
板と比較し、安価で加工性に富んでおり、大面積基板を
容易に作成できる利点を持っている。これが上記研究が
行われる理由である。また、結晶化に好んでレーザーが
使用されるのは、ガラス基板の融点が低いからである。
レーザーは基板の温度をあまり変えずに非単結晶膜にの
み高いエネルギーを与えることができる。
た非晶質半導体膜や結晶性半導体膜（単結晶でない、多
結晶、微結晶等の結晶性を有する半導体膜）、すなわ
ち、非単結晶珪素膜に対し、レーザーアニールを施し
て、結晶化させたり、結晶性を向上させる技術が、広く
研究されている。上記半導体膜には、珪素膜がよく用い
られる。ガラス基板は、従来よく使用されてきた石英基
板と比較し、安価で加工性に富んでおり、大面積基板を
容易に作成できる利点を持っている。これが上記研究が
行われる理由である。また、結晶化に好んでレーザーが
使用されるのは、ガラス基板の融点が低いからである。
レーザーは基板の温度をあまり変えずに非単結晶膜にの
み高いエネルギーを与えることができる。
【０００４】レーザーアニールを施して形成された結晶
性珪素膜は、高い移動度を有するため、この結晶性珪素
膜を用いて薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を形成し、例え
ば、一枚のガラス基板上に、画素駆動用と駆動回路用の
ＴＦＴを作製する、モノリシック型の液晶電気光学装置
等に盛んに利用されている。一般に結晶性珪素膜は多く
の結晶粒からできているため、多結晶珪素膜、あるいは
多結晶半導体膜と呼ばれる。
性珪素膜は、高い移動度を有するため、この結晶性珪素
膜を用いて薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を形成し、例え
ば、一枚のガラス基板上に、画素駆動用と駆動回路用の
ＴＦＴを作製する、モノリシック型の液晶電気光学装置
等に盛んに利用されている。一般に結晶性珪素膜は多く
の結晶粒からできているため、多結晶珪素膜、あるいは
多結晶半導体膜と呼ばれる。
【０００５】また、出力の大きい、エキシマレーザー等
のパルスレーザービームを、被照射面において、数ｃｍ
角の四角いスポットや、数ミリ幅×数１０ｃｍの線状と
なるように光学系にて加工し、レーザービームを走査さ
せて（レーザービームの照射位置を被照射面に対し相対
的に移動させて）、レーザーアニールを行う方法が、量
産性が良く、工業的に優れているため、好んで使用され
る。
のパルスレーザービームを、被照射面において、数ｃｍ
角の四角いスポットや、数ミリ幅×数１０ｃｍの線状と
なるように光学系にて加工し、レーザービームを走査さ
せて（レーザービームの照射位置を被照射面に対し相対
的に移動させて）、レーザーアニールを行う方法が、量
産性が良く、工業的に優れているため、好んで使用され
る。
【０００６】特に、線状レーザービームを用いると、前
後左右の走査が必要なスポット状のレーザービームを用
いた場合とは異なり、線状レーザーの線方向に直角な方
向だけの走査で被照射面全体にレーザー照射を行うこと
ができるため、高い量産性が得られる。線方向に直角な
方向に走査するのは、それが最も効率のよい走査方向で
あるからである。この高い量産性により、現在レーザー
アニールには線状レーザービームを使用することが主流
になりつつある。
後左右の走査が必要なスポット状のレーザービームを用
いた場合とは異なり、線状レーザーの線方向に直角な方
向だけの走査で被照射面全体にレーザー照射を行うこと
ができるため、高い量産性が得られる。線方向に直角な
方向に走査するのは、それが最も効率のよい走査方向で
あるからである。この高い量産性により、現在レーザー
アニールには線状レーザービームを使用することが主流
になりつつある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記線状に加工された
パルスレーザービームを走査させて、非単結晶半導体膜
に対してレーザーアニールを施すに際し、いくつかの問
題が生じている。その中でも特に深刻な問題の１つはレ
ーザーアニールが膜面全体に一様に為されないことにあ
った。線状レーザーが使われ始めた頃は、ビームとビー
ムの重なりの部分で縞ができてしまう現象が目立ち、こ
れらの縞の一本一本で膜の半導体特性が著しく異なって
いた。（図１a 参照。）
パルスレーザービームを走査させて、非単結晶半導体膜
に対してレーザーアニールを施すに際し、いくつかの問
題が生じている。その中でも特に深刻な問題の１つはレ
ーザーアニールが膜面全体に一様に為されないことにあ
った。線状レーザーが使われ始めた頃は、ビームとビー
ムの重なりの部分で縞ができてしまう現象が目立ち、こ
れらの縞の一本一本で膜の半導体特性が著しく異なって
いた。（図１a 参照。）
【０００８】例えばこの縞状の膜を使用して液晶ディス
プレイを作成した場合、この縞が画面にそのまま出てし
まう不都合が生じた。この問題は、レーザーの照射対象
である非単結晶半導体膜 の改良や、線状レーザーの走
査ピッチ（隣り合う線状レーザービームの間隔。）を細
かくすることで、改善されつつある。本発明人の実験に
よると、走査のピッチは線状レーザービームのビーム巾
の１０分の１前後が適当であった。
プレイを作成した場合、この縞が画面にそのまま出てし
まう不都合が生じた。この問題は、レーザーの照射対象
である非単結晶半導体膜 の改良や、線状レーザーの走
査ピッチ（隣り合う線状レーザービームの間隔。）を細
かくすることで、改善されつつある。本発明人の実験に
よると、走査のピッチは線状レーザービームのビーム巾
の１０分の１前後が適当であった。
【０００９】上記の縞模様が目立たなくなってくると、
今度はビーム自身のエネルギー分布の不均一が目立つよ
うになってきた。一般に線状レーザービームを形成する
場合、元が長方形状のビームを適当なレンズ群に通して
線状に加工する。前記長方形状のビームはアスペクト比
が２から５程度であるが、例えば、図２、に示したレン
ズ群（これをビームホモジェナイザーと呼ぶ。）によ
り、アスペクト比１００以上の線状ビームに変形され
る。その際、エネルギーのビーム内分布も同時に均質化
されるように、上記レンズ群は設計されている。エネル
ギー分布を一様化する方法は、元の長方形のビームを分
割後、各々拡大し重ね合わせて均質化するものである。
今度はビーム自身のエネルギー分布の不均一が目立つよ
うになってきた。一般に線状レーザービームを形成する
場合、元が長方形状のビームを適当なレンズ群に通して
線状に加工する。前記長方形状のビームはアスペクト比
が２から５程度であるが、例えば、図２、に示したレン
ズ群（これをビームホモジェナイザーと呼ぶ。）によ
り、アスペクト比１００以上の線状ビームに変形され
る。その際、エネルギーのビーム内分布も同時に均質化
されるように、上記レンズ群は設計されている。エネル
ギー分布を一様化する方法は、元の長方形のビームを分
割後、各々拡大し重ね合わせて均質化するものである。
【００１０】このような方法で分割し再構成されたビー
ムは、一見、分割が細かければ細かいほどエネルギーの
分布が均質になるように思える。しかしながら、実際に
このビームを半導体膜に照射すると分割の細かさにかか
わらず、図１ b 、に見られるような縞模様が膜にでき
てしまった。この縞模様は線状レーザービームの長手方
向に直交する様に無数に形成された。このような縞模様
の形成は、元の長方形ビームのエネルギー分布が縞状で
あることに起因するか、レンズ群に起因するかのいずれ
かである。
ムは、一見、分割が細かければ細かいほどエネルギーの
分布が均質になるように思える。しかしながら、実際に
このビームを半導体膜に照射すると分割の細かさにかか
わらず、図１ b 、に見られるような縞模様が膜にでき
てしまった。この縞模様は線状レーザービームの長手方
向に直交する様に無数に形成された。このような縞模様
の形成は、元の長方形ビームのエネルギー分布が縞状で
あることに起因するか、レンズ群に起因するかのいずれ
かである。
【００１１】本発明人は上記いずれに縞形成の原因があ
るのか、突き止めるべく簡単な実験を行った。本実験は
該レンズ群に長方形状のレーザービームが入射する前に
該レーザービームを回転させることにより上記縦縞がど
う変化するかを調べるものである。結果は全く変化しな
かった。よって、本縞模様の形成に関与しているものは
元の長方形ビームではなく、レンズ群であることが判明
した。本レンズ群は単一波長の位相の揃ったビーム（レ
ーザーは位相を揃えて強度を得るものであるから、レー
ザー光の位相は揃っている。）を分割再結合させること
により均質化を図るものであるから、該縞は光の干渉縞
であると説明できる。
るのか、突き止めるべく簡単な実験を行った。本実験は
該レンズ群に長方形状のレーザービームが入射する前に
該レーザービームを回転させることにより上記縦縞がど
う変化するかを調べるものである。結果は全く変化しな
かった。よって、本縞模様の形成に関与しているものは
元の長方形ビームではなく、レンズ群であることが判明
した。本レンズ群は単一波長の位相の揃ったビーム（レ
ーザーは位相を揃えて強度を得るものであるから、レー
ザー光の位相は揃っている。）を分割再結合させること
により均質化を図るものであるから、該縞は光の干渉縞
であると説明できる。
【００１２】光干渉は、位相の揃った同一波長の光が光
路差をもって重なりあった場合の位相のずれにより、光
を強めあったり、弱めあったりする現象である。図３に
５つのスリット３０１を等間隔に開けた場合の干渉縞の
様子を光の強度Ｉを使って示した。
路差をもって重なりあった場合の位相のずれにより、光
を強めあったり、弱めあったりする現象である。図３に
５つのスリット３０１を等間隔に開けた場合の干渉縞の
様子を光の強度Ｉを使って示した。
【００１３】５つのスリット３０１が等間隔で並んでい
る場合、該スリット群の中央Aに干渉のピークがきて、
そのピークを中心にして干渉縞が形成される。これを図
４に示したシリンドリカルレンズ群４０１とシリンドリ
カルレンズ４０２とに当てはめて考える（図４は図２の
シリンドリカルレンズ群２０３とシリンドリカルレンズ
２０５に対応。）と線状ビームの中央Ａは、上記スリッ
ト群の中央の部分Aに対応し、ここに干渉のピークがで
きる。該シリンドリカルレンズ群４０１によるビームの
分割数が、スリットの数に対応している。
る場合、該スリット群の中央Aに干渉のピークがきて、
そのピークを中心にして干渉縞が形成される。これを図
４に示したシリンドリカルレンズ群４０１とシリンドリ
カルレンズ４０２とに当てはめて考える（図４は図２の
シリンドリカルレンズ群２０３とシリンドリカルレンズ
２０５に対応。）と線状ビームの中央Ａは、上記スリッ
ト群の中央の部分Aに対応し、ここに干渉のピークがで
きる。該シリンドリカルレンズ群４０１によるビームの
分割数が、スリットの数に対応している。
【００１４】それぞれの図で、点Ａを中心として干渉の
強弱が周期的に形成され、図の点B,Cに到る。実際のレ
ーザーによる干渉縞はこのようにはっきりとした強弱を
示さないが、これは半導体膜中で熱伝導によるエネルギ
ーの分散が起こっているためと推測される。
強弱が周期的に形成され、図の点B,Cに到る。実際のレ
ーザーによる干渉縞はこのようにはっきりとした強弱を
示さないが、これは半導体膜中で熱伝導によるエネルギ
ーの分散が起こっているためと推測される。
【００１５】ところで、図２において、シリンドリカル
レンズ群２０２とシリンドリカルレンズ２０４との組合
せは、シリンドリカルレンズ群２０３とシリンドリカル
レンズ２０５との組合せと全く同様の作用をレーザービ
ームに与えるものであるから、線状レーザービーム内の
ビーム巾方向にも同様の光干渉が起きていることがわか
る。
レンズ群２０２とシリンドリカルレンズ２０４との組合
せは、シリンドリカルレンズ群２０３とシリンドリカル
レンズ２０５との組合せと全く同様の作用をレーザービ
ームに与えるものであるから、線状レーザービーム内の
ビーム巾方向にも同様の光干渉が起きていることがわか
る。
【００１６】以上の考察から、図６において、図２のよ
うな光学系から形成される線状レーザービーム６０１
は、そのビーム内に、格子状に干渉のピーク６０２（丸
印で表記）を分布させることが分かった。このことは、
図３の光干渉を２次元に拡張して考えると容易に理解で
きる。干渉のピークの間隔は、一様とはならない。なぜ
ならば、該線状ビームは球面波を線状に合成しているか
らである。（球面波を直線で切ると、同位相同士の間隔
は一定でないので。）
うな光学系から形成される線状レーザービーム６０１
は、そのビーム内に、格子状に干渉のピーク６０２（丸
印で表記）を分布させることが分かった。このことは、
図３の光干渉を２次元に拡張して考えると容易に理解で
きる。干渉のピークの間隔は、一様とはならない。なぜ
ならば、該線状ビームは球面波を線状に合成しているか
らである。（球面波を直線で切ると、同位相同士の間隔
は一定でないので。）
【００１７】もし、干渉のピーク間隔を一定にしたいな
らば、平面波を線状に合成すればよい。（平面波を斜め
に直線で切ると、同位相同士の間隔は一定となるの
で。）このような光波を形成する光学系を図５に示す。
らば、平面波を線状に合成すればよい。（平面波を斜め
に直線で切ると、同位相同士の間隔は一定となるの
で。）このような光波を形成する光学系を図５に示す。
【００１８】この光学系の図４と比較して異なる点は、
ビーム入射側のシリンドリカルレンズ群５０１が分割し
たレーザービームが、後続のシリンドリカルレンズ５０
２により平行光線に加工されることである。このような
光学系は図４の前方のシリンドリカルレンズ群４０１と
後方のシリンドリカルレンズ４０２との間の距離を適当
に選ぶことにより簡単に得られる。
ビーム入射側のシリンドリカルレンズ群５０１が分割し
たレーザービームが、後続のシリンドリカルレンズ５０
２により平行光線に加工されることである。このような
光学系は図４の前方のシリンドリカルレンズ群４０１と
後方のシリンドリカルレンズ４０２との間の距離を適当
に選ぶことにより簡単に得られる。
【００１９】この様にすれば、シリンドリカルレンズ群
５０１で分割されたどのビームもシリンドリカルレンズ
５０２により平面波に加工される。本光学系により加工
されたビームを使用すると該縦縞の間隔は一定となっ
た。
５０１で分割されたどのビームもシリンドリカルレンズ
５０２により平面波に加工される。本光学系により加工
されたビームを使用すると該縦縞の間隔は一定となっ
た。
【００２０】上記で説明した通り、線状ビームはそのビ
ーム内に格子状に干渉のピークを分布させる。よって、
その格子に沿って線状レーザービームを重ねつつ走査さ
せる（本走査方向は線状レーザービームの線方向と直交
する。）と、ビーム内の干渉の強度の強いもしくは弱い
光が、繰り返し被照射物の同一箇所に照射されてしま
う。その結果、ビームの走査方向に沿って、強い光によ
る縞もしくは弱い光による縞が形成される。
ーム内に格子状に干渉のピークを分布させる。よって、
その格子に沿って線状レーザービームを重ねつつ走査さ
せる（本走査方向は線状レーザービームの線方向と直交
する。）と、ビーム内の干渉の強度の強いもしくは弱い
光が、繰り返し被照射物の同一箇所に照射されてしま
う。その結果、ビームの走査方向に沿って、強い光によ
る縞もしくは弱い光による縞が形成される。
【００２１】上述の縞模様は、線状レーザーの線方向に
直角な方向に分布する光干渉のピークが線状レーザーを
ビーム巾より十分細かいピッチで重ね合わせることによ
り強調されできるものである。線状レーザーに垂直に交
差する縞が形成される様子は図７に示した。線状レーザ
ービーム７０１はその線方向に光干渉に起因する周期的
エネルギーの強弱が見られる。（すでに述べたように線
状レーザービームは、その巾方向にも光干渉による周期
的エネルギーの強弱が見られるが、本発明にあまり影響
しない。）これらを図７に示すように重ね合わせると縞
が強調されてしまう。
直角な方向に分布する光干渉のピークが線状レーザーを
ビーム巾より十分細かいピッチで重ね合わせることによ
り強調されできるものである。線状レーザーに垂直に交
差する縞が形成される様子は図７に示した。線状レーザ
ービーム７０１はその線方向に光干渉に起因する周期的
エネルギーの強弱が見られる。（すでに述べたように線
状レーザービームは、その巾方向にも光干渉による周期
的エネルギーの強弱が見られるが、本発明にあまり影響
しない。）これらを図７に示すように重ね合わせると縞
が強調されてしまう。
【００２２】そこで該縞模様が強調されないように、線
状レーザービームを図８のように斜めに重ね合わせると
大変効果的であった。
状レーザービームを図８のように斜めに重ね合わせると
大変効果的であった。
【００２３】このように照射すると干渉のピーク部分が
同じ場所に何度も当たらないで、基板全体に一様に分布
させることができるからである。しかしながら、図８の
ような処理方法では、レーザービームの長さを最大限に
利用できない。以上の様な考察から、本発明人は以下の
結論に達した。
同じ場所に何度も当たらないで、基板全体に一様に分布
させることができるからである。しかしながら、図８の
ような処理方法では、レーザービームの長さを最大限に
利用できない。以上の様な考察から、本発明人は以下の
結論に達した。
【００２４】シリンドリカルレンズ群２０３の形状を図
１１、に示した平行四辺形状のものに変えることによ
り、線状レーザービーム内に形成される干渉のピークの
分布（図６参照。）を、図１２、のような分布に変え
る。図１１、に示したレンズ群の１つ１つは、放物面と
直線とで形成されるレンズの形（あるいは或特定の波長
をもつ２次元空間の平行光線を一点に集めることの出来
るレンズの断面形状）１１０１を斜めに引き延ばした物
である。
１１、に示した平行四辺形状のものに変えることによ
り、線状レーザービーム内に形成される干渉のピークの
分布（図６参照。）を、図１２、のような分布に変え
る。図１１、に示したレンズ群の１つ１つは、放物面と
直線とで形成されるレンズの形（あるいは或特定の波長
をもつ２次元空間の平行光線を一点に集めることの出来
るレンズの断面形状）１１０１を斜めに引き延ばした物
である。
【００２５】図形１１０１と平行四辺形１１０２とは直
交している。図１２、の様なエネルギー分布を持つ線状
レーザービーム１２０１を、線状ビームの線方向に直角
な方向（処理効率が最大の方向）に重ね合わせると、図
１３、の様に重なり合うので、干渉のピークが何度も重
なり合うことがない。よって、線状ビーム内の光干渉の
ピークが半導体膜で強調されることがなく、縞模様がほ
とんど見えなくなる。本方法の利点は、図８の方法と比
較して、線状レーザーの処理効率を最大にできることに
ある。
交している。図１２、の様なエネルギー分布を持つ線状
レーザービーム１２０１を、線状ビームの線方向に直角
な方向（処理効率が最大の方向）に重ね合わせると、図
１３、の様に重なり合うので、干渉のピークが何度も重
なり合うことがない。よって、線状ビーム内の光干渉の
ピークが半導体膜で強調されることがなく、縞模様がほ
とんど見えなくなる。本方法の利点は、図８の方法と比
較して、線状レーザーの処理効率を最大にできることに
ある。
【００２６】図１１、に示した様な光学系を用いると、
図１２の様な光干渉の分布が得られることは、平行四辺
形のユニットを持つ格子状のピンホール１４０１が形成
する光干渉の様子１４０２をレーザービームに当てはめ
て考えれば容易に理解できる。
図１２の様な光干渉の分布が得られることは、平行四辺
形のユニットを持つ格子状のピンホール１４０１が形成
する光干渉の様子１４０２をレーザービームに当てはめ
て考えれば容易に理解できる。
【００２７】このモデルを基礎に考えると、様々な光干
渉の分布を持つレーザービームを作ることができる。例
えば、シリンドリカルレンズ群２０２を、図１１、に示
した様なレンズ群に変更すると図１５、に示すような光
干渉の分布が得られる。このような光干渉分布は、本発
明には有効でない。なぜならば、光干渉のピークが線状
レーザービームの線方向に直角な方向に並んでいるから
である。
渉の分布を持つレーザービームを作ることができる。例
えば、シリンドリカルレンズ群２０２を、図１１、に示
した様なレンズ群に変更すると図１５、に示すような光
干渉の分布が得られる。このような光干渉分布は、本発
明には有効でない。なぜならば、光干渉のピークが線状
レーザービームの線方向に直角な方向に並んでいるから
である。
【００２８】また、図形１１０１と平行四辺形１１０２
とを直交させないで平行四辺形状レンズを作製しても線
状レーザービームを形成することが可能であるが、この
場合干渉のピークの配置の規則性が本発明にあまり適さ
ないものとなる。しなしながら、従来のレンズ群を使用
するよりは、形成される縞の数ははるかに少ないものと
なる。
とを直交させないで平行四辺形状レンズを作製しても線
状レーザービームを形成することが可能であるが、この
場合干渉のピークの配置の規則性が本発明にあまり適さ
ないものとなる。しなしながら、従来のレンズ群を使用
するよりは、形成される縞の数ははるかに少ないものと
なる。
【００２９】図１１、に示した平行四辺形状のシリンド
リカルレンズ群の側面を形成する平行四辺形の内角の角
度は、線状レーザービームの線方向に分布する干渉のピ
ークの間隔と、ビーム幅とにより決定される。斜めにす
る角度の鋭角の方の値は、８９度から３０度程度でよか
った。好ましくは、８７度から４５度程度が適当であっ
た。
リカルレンズ群の側面を形成する平行四辺形の内角の角
度は、線状レーザービームの線方向に分布する干渉のピ
ークの間隔と、ビーム幅とにより決定される。斜めにす
る角度の鋭角の方の値は、８９度から３０度程度でよか
った。好ましくは、８７度から４５度程度が適当であっ
た。
【００３０】上記角度範囲は、基板のある一点に注目し
た場合、干渉のピークにあたるビームが１度だけ照射さ
れるもしくは１度も照射されないような角度に設定され
たものである。なお、上記の干渉のピークにあたるビー
ムが一度だけ照射される点は基板面内でできるだけ一様
に分布させた方がよい。
た場合、干渉のピークにあたるビームが１度だけ照射さ
れるもしくは１度も照射されないような角度に設定され
たものである。なお、上記の干渉のピークにあたるビー
ムが一度だけ照射される点は基板面内でできるだけ一様
に分布させた方がよい。
【００３１】図５に示した平面波を作るレンズ配置は図
１１の光学系にも適用できるので、図５に準じたレンズ
配置を採ることは、一様性の向上に寄与する。干渉のピ
ークの間隔が一定となるからである。
１１の光学系にも適用できるので、図５に準じたレンズ
配置を採ることは、一様性の向上に寄与する。干渉のピ
ークの間隔が一定となるからである。
【００３２】具体的には、これら干渉のピークの間隔が
0.5 ｍｍ程度で一様に分布し、ビーム幅が0.4 ｍｍの場
合、tanX=0.8で定義される角度Xを上記角度に決定すれ
ばよい。上記のものよりビーム幅の広い長方形状のビー
ムを上記線状ビームと同様の手段により形成し、レーザ
ーアニールに使用する場合は、ビーム幅が線状のものと
比較し広いので、角度Xを小さくできる。具体的には、
ビーム幅が５ｍｍ程度で干渉のピークの間隔が0.5 ｍｍ
程度の場合、tanX=0.1で定義される角度Xが適当であっ
た。
0.5 ｍｍ程度で一様に分布し、ビーム幅が0.4 ｍｍの場
合、tanX=0.8で定義される角度Xを上記角度に決定すれ
ばよい。上記のものよりビーム幅の広い長方形状のビー
ムを上記線状ビームと同様の手段により形成し、レーザ
ーアニールに使用する場合は、ビーム幅が線状のものと
比較し広いので、角度Xを小さくできる。具体的には、
ビーム幅が５ｍｍ程度で干渉のピークの間隔が0.5 ｍｍ
程度の場合、tanX=0.1で定義される角度Xが適当であっ
た。
【００３３】上記のような理由で決定される角度Ｘは、
完全に理想的なビームが形成された場合に決定されるも
ので、実際には光学系を構成するレンズ群の配置の微妙
なズレや、レンズ自体の精度、レーザー光の波長等々に
より若干その最適値は前後する。
完全に理想的なビームが形成された場合に決定されるも
ので、実際には光学系を構成するレンズ群の配置の微妙
なズレや、レンズ自体の精度、レーザー光の波長等々に
より若干その最適値は前後する。
【００３４】しかしながら、該角度Ｘは調整が効かない
ので、図８のように走査方向を調整することにより、よ
り縞消しの効果が上がる。ただしこの場合の走査角度の
変更は、図８の角度と比較しほんの僅かでよい。具体的
には、線状レーザーの走査方向と線状レーザービームの
幅方向とのなす角度ｙを、｜tan ｙ｜≦0.1 の範囲で変
化させれば、より縞消しの効果があがる角度が見つか
る。
ので、図８のように走査方向を調整することにより、よ
り縞消しの効果が上がる。ただしこの場合の走査角度の
変更は、図８の角度と比較しほんの僅かでよい。具体的
には、線状レーザーの走査方向と線状レーザービームの
幅方向とのなす角度ｙを、｜tan ｙ｜≦0.1 の範囲で変
化させれば、より縞消しの効果があがる角度が見つか
る。
【００３５】上記の理由で決定された角度は干渉のピー
クが基板全体に一様に分散化される目的で決定されたも
のであるが、実際に基板を照射すると、僅かな角度（１
度程度）から効果があった。これは、該シリンドリカル
レンズの角度Xを少し直角からずらすだけで、基板の或
る一点に干渉のピークが何度も当たることを防ぐことが
出来るからである。しかしながら、やはり、干渉のピー
クは基板全体に一様に当たる方がよりレーザーアニール
効果の基板面内均質性があがる。
クが基板全体に一様に分散化される目的で決定されたも
のであるが、実際に基板を照射すると、僅かな角度（１
度程度）から効果があった。これは、該シリンドリカル
レンズの角度Xを少し直角からずらすだけで、基板の或
る一点に干渉のピークが何度も当たることを防ぐことが
出来るからである。しかしながら、やはり、干渉のピー
クは基板全体に一様に当たる方がよりレーザーアニール
効果の基板面内均質性があがる。
【００３６】上記何れのレーザーアニールに対して、シ
リンドリカルレンズ群２０２とシリンドリカルレンズ２
０４がなくてもその効果があった。（線状に収束させる
レンズはシリンドリカルレンズ２０７の１つだけでもよ
い。）前記シリンドリカルレンズ群２０２はビームを線
状レーザービームの幅方向に分割する役割を果たしてお
り、シリンドリカルレンズ２０４は該分割されたレーザ
ー光を再結合させるものである。この両者は該線状レー
ザービームの幅方向の均質性をより良くするためのもの
であるから、これらがなくても効果があることは当然で
ある。
リンドリカルレンズ群２０２とシリンドリカルレンズ２
０４がなくてもその効果があった。（線状に収束させる
レンズはシリンドリカルレンズ２０７の１つだけでもよ
い。）前記シリンドリカルレンズ群２０２はビームを線
状レーザービームの幅方向に分割する役割を果たしてお
り、シリンドリカルレンズ２０４は該分割されたレーザ
ー光を再結合させるものである。この両者は該線状レー
ザービームの幅方向の均質性をより良くするためのもの
であるから、これらがなくても効果があることは当然で
ある。
【００３７】すなわち、本発明の第一は、上記説明の平
行四辺形状のシリンドリカルレンズ群と、シリンドリカ
ルレンズとから構成されるビームホモジェナイザーであ
る。
行四辺形状のシリンドリカルレンズ群と、シリンドリカ
ルレンズとから構成されるビームホモジェナイザーであ
る。
【００３８】本発明第一記載の平行四辺形は長方形でな
い。本発明第一記載の平行四辺形の内角の１つは８９度
から３０度の範囲であると、線状レーザービームの加工
に適したものとなる。本発明第一記載の平行四辺形の内
角の１つは８７度から４５度の範囲であると、より線状
レーザービームの加工に適したものとなる。
い。本発明第一記載の平行四辺形の内角の１つは８９度
から３０度の範囲であると、線状レーザービームの加工
に適したものとなる。本発明第一記載の平行四辺形の内
角の１つは８７度から４５度の範囲であると、より線状
レーザービームの加工に適したものとなる。
【００３９】本発明の第二は、放物面と直線とで形成さ
れるレンズの形（あるいは或特定の波長をもつ２次元空
間の平行光線を一点に集めることの出来るレンズの形）
を斜めに平行移動させることにより形成される平行四辺
形状の形を持つシリンドリカルレンズ群と、他のシリン
ドリカルレンズとから構成されることを特徴とするビー
ムホモジェナイザーである。
れるレンズの形（あるいは或特定の波長をもつ２次元空
間の平行光線を一点に集めることの出来るレンズの形）
を斜めに平行移動させることにより形成される平行四辺
形状の形を持つシリンドリカルレンズ群と、他のシリン
ドリカルレンズとから構成されることを特徴とするビー
ムホモジェナイザーである。
【００４０】本発明の第三は、放物面と直線とで形成さ
れるレンズの形（あるいは或特定の波長をもつ２次元空
間の平行光線を一点に集めることの出来るレンズの形）
を斜めに平行移動させることにより形成される平行四辺
形状の形を持ちかつ、前記レンズの形と前記平行四辺形
とが直交しているシリンドリカルレンズ群と、他のシリ
ンドリカルレンズとから構成されることを特徴とするビ
ームホモジェナイザーである。
れるレンズの形（あるいは或特定の波長をもつ２次元空
間の平行光線を一点に集めることの出来るレンズの形）
を斜めに平行移動させることにより形成される平行四辺
形状の形を持ちかつ、前記レンズの形と前記平行四辺形
とが直交しているシリンドリカルレンズ群と、他のシリ
ンドリカルレンズとから構成されることを特徴とするビ
ームホモジェナイザーである。
【００４１】本発明第三記載の平行四辺形は長方形でな
い。本発明第三記載の平行四辺形の内角の１つは８９度
から３０度の範囲であると、線状レーザービームの加工
に適したものとなる。本発明第三記載の平行四辺形の内
角の１つは８７度から４５度の範囲であると、より線状
レーザービームの加工に適したものとなる。
い。本発明第三記載の平行四辺形の内角の１つは８９度
から３０度の範囲であると、線状レーザービームの加工
に適したものとなる。本発明第三記載の平行四辺形の内
角の１つは８７度から４５度の範囲であると、より線状
レーザービームの加工に適したものとなる。
【００４２】他の発明の構成は、所定の断面形状を所定
の方向に平行移動させることにより形成される形状を有
するシリンドリカルレンズを複数組み合わせたシリンド
リカルレンズ群を有し、前記シリンドリカルレンズ群
は、レーザー光の光路に挿入されており、前記断面形状
は、或特定の波長をもつ２次元空間の平行光線を一点に
集めることの出来る形状であり、前記シリンドリカルレ
ンズの焦点の集合で形成される線は、前記レーザー光の
光路に垂直な平面に含まれ、かつ前記断面形状を含む平
面に垂直でないことを特徴とする。
の方向に平行移動させることにより形成される形状を有
するシリンドリカルレンズを複数組み合わせたシリンド
リカルレンズ群を有し、前記シリンドリカルレンズ群
は、レーザー光の光路に挿入されており、前記断面形状
は、或特定の波長をもつ２次元空間の平行光線を一点に
集めることの出来る形状であり、前記シリンドリカルレ
ンズの焦点の集合で形成される線は、前記レーザー光の
光路に垂直な平面に含まれ、かつ前記断面形状を含む平
面に垂直でないことを特徴とする。
【００４３】上記構成において、或特定の波長をもつ２
次元空間の平行光線を一点に集めることの出来る形状と
は、光学的な形状として定義される。
次元空間の平行光線を一点に集めることの出来る形状と
は、光学的な形状として定義される。
【００４４】また、他の発明の構成は、所定の断面形状
を所定の方向に平行移動させることにより形成される形
状を有する複数のシリンドリカルレンズを組み合わせた
シリンドリカルレンズ群を有し、前記シリンドリカルレ
ンズ群は、レーザー光の光路に挿入されており、前記断
面形状は、或特定の波長をもつ２次元空間の平行光線を
一点に集めることの出来る形状であり、前記シリンドリ
カルレンズの焦点の集合で形成される線は、前記レーザ
ー光の光路に垂直な平面に含まれ、かつ前記断面形状を
含む平面に垂直でなく、前記複数のシリンドリカルレン
ズの焦点の集合で形成される線のそれぞれは、互いに平
行であることを特徴とする。
を所定の方向に平行移動させることにより形成される形
状を有する複数のシリンドリカルレンズを組み合わせた
シリンドリカルレンズ群を有し、前記シリンドリカルレ
ンズ群は、レーザー光の光路に挿入されており、前記断
面形状は、或特定の波長をもつ２次元空間の平行光線を
一点に集めることの出来る形状であり、前記シリンドリ
カルレンズの焦点の集合で形成される線は、前記レーザ
ー光の光路に垂直な平面に含まれ、かつ前記断面形状を
含む平面に垂直でなく、前記複数のシリンドリカルレン
ズの焦点の集合で形成される線のそれぞれは、互いに平
行であることを特徴とする。
【００４５】上記２つの構成において、シリンドリカル
レンズの焦点の集合で形成される線と断面形状を含む面
とがなす角度は８９°〜３０°であることを特徴とす
る。また、シリンドリカルレンズの焦点の集合で形成さ
れる線と断面形状を含む面とがなす角度は８７°〜４５
°であることを特徴とする。
レンズの焦点の集合で形成される線と断面形状を含む面
とがなす角度は８９°〜３０°であることを特徴とす
る。また、シリンドリカルレンズの焦点の集合で形成さ
れる線と断面形状を含む面とがなす角度は８７°〜４５
°であることを特徴とする。
【００４６】他の発明は、レーザビームを発生させる手
段と、前記レーザービームを分割後拡大しつつ最終加工
形状である線状レーザービームの線方向のエネルギー分
布を均一化させる役割を果たす上記説明の平行四辺形状
のシリンドリカルレンズ群とシリンドリカルレンズとか
ら構成されるビームホモジェナイザーと、該レーザービ
ームを線状に収束させるシリンドリカルレンズと、一方
向に動く移動テーブルと、から構成されることを特徴と
するレーザーアニール装置である。
段と、前記レーザービームを分割後拡大しつつ最終加工
形状である線状レーザービームの線方向のエネルギー分
布を均一化させる役割を果たす上記説明の平行四辺形状
のシリンドリカルレンズ群とシリンドリカルレンズとか
ら構成されるビームホモジェナイザーと、該レーザービ
ームを線状に収束させるシリンドリカルレンズと、一方
向に動く移動テーブルと、から構成されることを特徴と
するレーザーアニール装置である。
【００４７】他の発明は、レーザビームを発生させる手
段と、前記レーザービームを分割後拡大しつつ最終加工
形状である線状レーザービームの線方向のエネルギー分
布を均一化させる役割を果たす上記説明の平行四辺形状
のシリンドリカルレンズ群とシリンドリカルレンズとか
ら構成されるビームホモジェナイザーと、該レーザービ
ームを分割後再結合させることにより線状に収束させる
役割を果たすシリンドリカルレンズ群とシリンドリカル
レンズとから構成されるビームホモジェナイザーと、一
方向に動く移動テーブルと、から構成されることを特徴
とするレーザーアニール装置である。
段と、前記レーザービームを分割後拡大しつつ最終加工
形状である線状レーザービームの線方向のエネルギー分
布を均一化させる役割を果たす上記説明の平行四辺形状
のシリンドリカルレンズ群とシリンドリカルレンズとか
ら構成されるビームホモジェナイザーと、該レーザービ
ームを分割後再結合させることにより線状に収束させる
役割を果たすシリンドリカルレンズ群とシリンドリカル
レンズとから構成されるビームホモジェナイザーと、一
方向に動く移動テーブルと、から構成されることを特徴
とするレーザーアニール装置である。
【００４８】他の発明は、レーザビームを発生させる手
段と、前記レーザービームを分割後拡大しつつ最終加工
形状である線状レーザービームの線方向のエネルギー分
布を均一化させる役割を果たす上記説明の平行四辺形状
のシリンドリカルレンズ群とシリンドリカルレンズとか
ら構成されるビームホモジェナイザーと、該レーザービ
ームを線状に収束させるシリンドリカルレンズと、移動
方向が可変である移動テーブルと、から構成されること
を特徴とするレーザーアニール装置である。
段と、前記レーザービームを分割後拡大しつつ最終加工
形状である線状レーザービームの線方向のエネルギー分
布を均一化させる役割を果たす上記説明の平行四辺形状
のシリンドリカルレンズ群とシリンドリカルレンズとか
ら構成されるビームホモジェナイザーと、該レーザービ
ームを線状に収束させるシリンドリカルレンズと、移動
方向が可変である移動テーブルと、から構成されること
を特徴とするレーザーアニール装置である。
【００４９】他の発明は、レーザビームを発生させる手
段と、前記レーザービームを分割後拡大しつつ最終加工
形状である線状レーザービームの線方向のエネルギー分
布を均一化させる役割を果たす上記説明の平行四辺形状
のシリンドリカルレンズ群とシリンドリカルレンズとか
ら構成されるビームホモジェナイザーと、該レーザービ
ームを分割後再結合させることにより線状に収束させる
役割を果たすシリンドリカルレンズ群とシリンドリカル
レンズとから構成されるビームホモジェナイザーと、移
動方向が可変である移動テーブルと、から構成されるこ
とを特徴とするレーザーアニール装置である。
段と、前記レーザービームを分割後拡大しつつ最終加工
形状である線状レーザービームの線方向のエネルギー分
布を均一化させる役割を果たす上記説明の平行四辺形状
のシリンドリカルレンズ群とシリンドリカルレンズとか
ら構成されるビームホモジェナイザーと、該レーザービ
ームを分割後再結合させることにより線状に収束させる
役割を果たすシリンドリカルレンズ群とシリンドリカル
レンズとから構成されるビームホモジェナイザーと、移
動方向が可変である移動テーブルと、から構成されるこ
とを特徴とするレーザーアニール装置である。
【００５０】他の発明は、半導体被膜が成膜された基板
に対して線状のレーザー光を走査しつつ照射する工程
で、レーザービームを、上記発明の平行四辺形状ビーム
ホモジェナイザーを含む光学系によりレーザービームの
エネルギー分布を均質化しつつ線状レーザービームに加
工する工程と、該線状レーザービームを、該ビームの線
方向と直交しかつ該線状レーザービームが形成する平面
を含む方向に走査させながらレーザー処理する工程とを
特徴とする半導体デバイスのレーザー処理方法である。
に対して線状のレーザー光を走査しつつ照射する工程
で、レーザービームを、上記発明の平行四辺形状ビーム
ホモジェナイザーを含む光学系によりレーザービームの
エネルギー分布を均質化しつつ線状レーザービームに加
工する工程と、該線状レーザービームを、該ビームの線
方向と直交しかつ該線状レーザービームが形成する平面
を含む方向に走査させながらレーザー処理する工程とを
特徴とする半導体デバイスのレーザー処理方法である。
【００５１】他の発明は、半導体被膜が成膜された基板
に対して線状のレーザー光を走査しつつ照射する工程
で、レーザービームを、上記発明の平行四辺形状ビーム
ホモジェナイザーを含む光学系によりレーザービームの
エネルギー分布を均質化しつつ線状レーザービームに加
工する工程と、該線状レーザービームを、該ビームの線
方向と直交しかつ該線状レーザービームが形成する面を
含む方向より該平面内で角度ｙだけずれた方向に走査さ
せながらレーザー処理する工程とを特徴とし、前記角度
ｙは｜tan ｙ｜≦0.1の範囲である、半導体デバイスの
レーザー処理方法である。
に対して線状のレーザー光を走査しつつ照射する工程
で、レーザービームを、上記発明の平行四辺形状ビーム
ホモジェナイザーを含む光学系によりレーザービームの
エネルギー分布を均質化しつつ線状レーザービームに加
工する工程と、該線状レーザービームを、該ビームの線
方向と直交しかつ該線状レーザービームが形成する面を
含む方向より該平面内で角度ｙだけずれた方向に走査さ
せながらレーザー処理する工程とを特徴とし、前記角度
ｙは｜tan ｙ｜≦0.1の範囲である、半導体デバイスの
レーザー処理方法である。
【００５２】
【作用】本発明は、非単結晶半導体膜にレーザー光線を
分割後再構成し線状に加工されたレーザービームを使用
してレーザーアニールを施し結晶化また結晶性を向上さ
せるに際し、該線状レーザービーム内に形成される光干
渉によるエネルギーの周期的不均一を、前記非単結晶半
導体膜に反映させないものである。
分割後再構成し線状に加工されたレーザービームを使用
してレーザーアニールを施し結晶化また結晶性を向上さ
せるに際し、該線状レーザービーム内に形成される光干
渉によるエネルギーの周期的不均一を、前記非単結晶半
導体膜に反映させないものである。
【００５３】具体的には、例えば、図２に示されるレン
ズ群により形成される線状レーザービームのエネルギー
は、その線方向にエネルギーの強弱の周期的繰り返しが
見られる。
ズ群により形成される線状レーザービームのエネルギー
は、その線方向にエネルギーの強弱の周期的繰り返しが
見られる。
【００５４】このようなエネルギー分布を持つ線状レー
ザービームを、半導体膜に対し、線状レーザーの線方向
に直角な方向に重ねながら走査し照射すると、線状レー
ザービーム内のエネルギーの分布が該膜内で強調されて
しまう。
ザービームを、半導体膜に対し、線状レーザーの線方向
に直角な方向に重ねながら走査し照射すると、線状レー
ザービーム内のエネルギーの分布が該膜内で強調されて
しまう。
【００５５】本発明では、本発明の平行四辺形状のビー
ムホモジェナイザーを使って線状レーザービーム内の干
渉の分布を従来のものより変化させることにより、該ビ
ーム内のエネルギーの最大の部分または最少の部分が繰
り返し半導体膜の同じ部分に当たらないようにする。こ
のようにすれば、線状レーザービーム内のエネルギー分
布が半導体膜内で分散化されて、より一様にレーザーア
ニールを行うことができる。
ムホモジェナイザーを使って線状レーザービーム内の干
渉の分布を従来のものより変化させることにより、該ビ
ーム内のエネルギーの最大の部分または最少の部分が繰
り返し半導体膜の同じ部分に当たらないようにする。こ
のようにすれば、線状レーザービーム内のエネルギー分
布が半導体膜内で分散化されて、より一様にレーザーア
ニールを行うことができる。
【００５６】
〔実施例１〕実施例の作製工程で、まず、レーザー照射
される膜の作製方法を示す。レーザー照射される膜は、
本明細書中で３種類である。いずれの膜に対しても、本
発明は効果的である。
される膜の作製方法を示す。レーザー照射される膜は、
本明細書中で３種類である。いずれの膜に対しても、本
発明は効果的である。
【００５７】まず、３種類いずれの膜も、基板として、
１２７ｍｍ角のコーニング１７３７上に、下地膜として
の酸化珪素膜が２０００Å、その上に非晶質珪素膜が、
５００Å、共にプラズマＣＶＤ法にて、連続的に成膜さ
れる。該膜を今後、出発膜と呼ぶ。
１２７ｍｍ角のコーニング１７３７上に、下地膜として
の酸化珪素膜が２０００Å、その上に非晶質珪素膜が、
５００Å、共にプラズマＣＶＤ法にて、連続的に成膜さ
れる。該膜を今後、出発膜と呼ぶ。
【００５８】（膜Ａの作製手順）出発膜を、４５０℃の
熱浴に１時間さらす。本工程は非晶質珪素膜中の水素濃
度を減らすための工程である。膜中の水素が多すぎると
膜がレーザーエネルギーに対して耐えきれないので本工
程をいれた。
熱浴に１時間さらす。本工程は非晶質珪素膜中の水素濃
度を減らすための工程である。膜中の水素が多すぎると
膜がレーザーエネルギーに対して耐えきれないので本工
程をいれた。
【００５９】該膜内の水素の密度は１０の２０乗atoms/
cm3オーダーが適当であった。この膜を非単結晶珪素膜
Ａと呼ぶ。
cm3オーダーが適当であった。この膜を非単結晶珪素膜
Ａと呼ぶ。
【００６０】（膜Ｂの作製手順）１０ｐｐｍの酢酸ニッ
ケル水溶液が、スピンコート法により、出発膜上に塗布
され、酢酸ニッケル層が形成される。酢酸ニッケル水溶
液には、界面活性剤を添加するとより好ましい。酢酸ニ
ッケル層は、極めて薄いので、膜状となっているとは限
らないが、以後の工程において問題はない。
ケル水溶液が、スピンコート法により、出発膜上に塗布
され、酢酸ニッケル層が形成される。酢酸ニッケル水溶
液には、界面活性剤を添加するとより好ましい。酢酸ニ
ッケル層は、極めて薄いので、膜状となっているとは限
らないが、以後の工程において問題はない。
【００６１】次に、上記のようにして各膜が積層された
基板に、６００℃で４時間の熱アニールが施され、非晶
質珪素膜が結晶化し、非単結晶珪素膜である結晶性珪素
膜Ｂが形成される。
基板に、６００℃で４時間の熱アニールが施され、非晶
質珪素膜が結晶化し、非単結晶珪素膜である結晶性珪素
膜Ｂが形成される。
【００６２】このとき、触媒元素であるニッケルが結晶
成長の核の役割を果たし、結晶化を促進させる。６００
℃、４時間という低温、短時間で結晶化を行うことがで
きるのは、ニッケルの機能による。詳細については、特
開平６−２４４１０４号に記載されている。
成長の核の役割を果たし、結晶化を促進させる。６００
℃、４時間という低温、短時間で結晶化を行うことがで
きるのは、ニッケルの機能による。詳細については、特
開平６−２４４１０４号に記載されている。
【００６３】触媒元素の濃度は、１×１０15〜１０19原
子／ｃｍ3 であると好ましい。１×１０19原子／ｃｍ3
以上の高濃度では、結晶性珪素膜に金属的性質が現れ、
半導体としての特性が消滅する。本実施例において、結
晶性珪素膜中の触媒元素の濃度は、膜中のおける最小値
で、１×１０17〜５×１０18原子／ｃｍ3 である。これ
らの値は、２次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）により分
析、測定したものである。
子／ｃｍ3 であると好ましい。１×１０19原子／ｃｍ3
以上の高濃度では、結晶性珪素膜に金属的性質が現れ、
半導体としての特性が消滅する。本実施例において、結
晶性珪素膜中の触媒元素の濃度は、膜中のおける最小値
で、１×１０17〜５×１０18原子／ｃｍ3 である。これ
らの値は、２次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）により分
析、測定したものである。
【００６４】（膜Ｃの作製手順）出発膜の上からさらに
酸化珪素膜を７００Å成膜する。成膜方法はプラズマＣ
ＶＤ法を用いた。次に該酸化珪素膜の一部をフォトリソ
パターニング工程によって完全に開孔する。さらに、該
開孔部に薄い酸化膜を形成するために酸素雰囲気中でUV
光を５分間照射する。この薄い酸化膜は、後に導入する
ニッケル水溶液に対する上記開孔部の濡れ性改善のため
に形成されるものである。
酸化珪素膜を７００Å成膜する。成膜方法はプラズマＣ
ＶＤ法を用いた。次に該酸化珪素膜の一部をフォトリソ
パターニング工程によって完全に開孔する。さらに、該
開孔部に薄い酸化膜を形成するために酸素雰囲気中でUV
光を５分間照射する。この薄い酸化膜は、後に導入する
ニッケル水溶液に対する上記開孔部の濡れ性改善のため
に形成されるものである。
【００６５】１００ｐｐｍの酢酸ニッケル水溶液が、ス
ピンコート法により、該膜上に塗布され、酢酸ニッケル
が上記開孔部分に入る。酢酸ニッケル水溶液には、界面
活性剤を添加するとより好ましい。
ピンコート法により、該膜上に塗布され、酢酸ニッケル
が上記開孔部分に入る。酢酸ニッケル水溶液には、界面
活性剤を添加するとより好ましい。
【００６６】次に、６００℃で８時間の熱アニールが施
され、ニッケル導入部分から横方向に結晶が成長してゆ
く。このとき、ニッケルが果たす役割は膜Ｂと同様のも
のである。今回の条件では横成長量として４０μｍ程度
が得られた。このようにして非晶質珪素膜が結晶化し、
非単結晶珪素膜である結晶性珪素膜Cが形成される。そ
の後、結晶性珪素膜上の酸化珪素膜をバッファーフッ酸
を用い剥離除去する。
され、ニッケル導入部分から横方向に結晶が成長してゆ
く。このとき、ニッケルが果たす役割は膜Ｂと同様のも
のである。今回の条件では横成長量として４０μｍ程度
が得られた。このようにして非晶質珪素膜が結晶化し、
非単結晶珪素膜である結晶性珪素膜Cが形成される。そ
の後、結晶性珪素膜上の酸化珪素膜をバッファーフッ酸
を用い剥離除去する。
【００６７】このようにして得られる非単結晶珪素膜
Ａ、Ｂ、Ｃを結晶化させる、あるいは、結晶性をさらに
高めるために、エキシマレーザーを用いてレーザーアニ
ールを行う。
Ａ、Ｂ、Ｃを結晶化させる、あるいは、結晶性をさらに
高めるために、エキシマレーザーを用いてレーザーアニ
ールを行う。
【００６８】図９に、実施例におけるレーザー照射シス
テムを示す。図９は、レーザー照射システムの概観であ
る。
テムを示す。図９は、レーザー照射システムの概観であ
る。
【００６９】図９において、レーザー照射システムは、
レーザー発振装置２０１から照射され、光学系９０１に
より断面形状が線状に加工されたパルスレーザービーム
を、ミラー２０６で反射させ、シリンドリカルレンズ２
０７にて集光されつつ、被処理基板９０２に照射される
機能を有している。光学系９０１、ミラー２０６、及び
シリンドリカルレンズ２０７は図２に示した。ただし、
図２に示したレンズ群中、シリンドリカルレンズ群２０
３は、平行四辺形状シリンドリカルレンズ群１１０１に
置き換えられている。該平行四辺形状シリンドリカルレ
ンズ群１１０１の平行四辺形の内角の１つは８０度とし
た。
レーザー発振装置２０１から照射され、光学系９０１に
より断面形状が線状に加工されたパルスレーザービーム
を、ミラー２０６で反射させ、シリンドリカルレンズ２
０７にて集光されつつ、被処理基板９０２に照射される
機能を有している。光学系９０１、ミラー２０６、及び
シリンドリカルレンズ２０７は図２に示した。ただし、
図２に示したレンズ群中、シリンドリカルレンズ群２０
３は、平行四辺形状シリンドリカルレンズ群１１０１に
置き換えられている。該平行四辺形状シリンドリカルレ
ンズ群１１０１の平行四辺形の内角の１つは８０度とし
た。
【００７０】図２のような光学系を用いるのは、光学系
に入射する前のビームのエネルギー不均質を分割後重ね
合わせることにより平均化しつつ、ビーム形状を線状に
加工することが出来るからである。本発明で使用する線
状レーザービームはすべて図２記載の光学系にて線状に
加工されている。図２と異なる光学系にて線状レーザー
ビームを加工してもよいが、該線状ビーム内のエネルギ
ー分布は図２記載のものに準じていなければならない。
図２のようなタイプのレンズ群の役割を以下に記述す
る。
に入射する前のビームのエネルギー不均質を分割後重ね
合わせることにより平均化しつつ、ビーム形状を線状に
加工することが出来るからである。本発明で使用する線
状レーザービームはすべて図２記載の光学系にて線状に
加工されている。図２と異なる光学系にて線状レーザー
ビームを加工してもよいが、該線状ビーム内のエネルギ
ー分布は図２記載のものに準じていなければならない。
図２のようなタイプのレンズ群の役割を以下に記述す
る。
【００７１】シリンドリカルレンズ群２０２、１１０１
はビームを縦横に分割する役割を果たしている。該分割
された光束をシリンドリカルレンズ２０４、２０５が１
領域、本発明では線状の形を成す領域に集める役割を果
たしている。本実施例では、元のビームを横に７分割、
縦に７分割しているので４９分割されたビームを一つに
することにより、ビームのエネルギー分布を平均化して
いる。ビームの縦横の長さの比はレンズ群の構造上、可
変であるが、レンズの大きさ、焦点距離の組合せによ
り、造りやすいビーム形状は制限される。なお、本光学
系においてビームの長辺の長さを変えることはできな
い。
はビームを縦横に分割する役割を果たしている。該分割
された光束をシリンドリカルレンズ２０４、２０５が１
領域、本発明では線状の形を成す領域に集める役割を果
たしている。本実施例では、元のビームを横に７分割、
縦に７分割しているので４９分割されたビームを一つに
することにより、ビームのエネルギー分布を平均化して
いる。ビームの縦横の長さの比はレンズ群の構造上、可
変であるが、レンズの大きさ、焦点距離の組合せによ
り、造りやすいビーム形状は制限される。なお、本光学
系においてビームの長辺の長さを変えることはできな
い。
【００７２】本実施例は、図４あるいは図５、何れの記
載の配置のレンズ群を用いても効果があった。なお、シ
リンドリカルレンズ群２０２、１１０１は凸レンズ群で
あるが、凹レンズ群もしくは、凹凸混合のレンズ群を用
いても本発明の本質になんら影響しない。あるいは、凸
レンズ群凹レンズ群ともに、レンズの大きさが異なって
いても良い。
載の配置のレンズ群を用いても効果があった。なお、シ
リンドリカルレンズ群２０２、１１０１は凸レンズ群で
あるが、凹レンズ群もしくは、凹凸混合のレンズ群を用
いても本発明の本質になんら影響しない。あるいは、凸
レンズ群凹レンズ群ともに、レンズの大きさが異なって
いても良い。
【００７３】図１１記載のシリンドリカルレンズ群１１
０１を、同一作用を持つ凹凸混合のレンズ群に置き換え
ると、例えば図２２に示すもののようになる。ただし、
凹凸混合レンズ群に代表されるような、互いに合同でな
いレンズ群を使用する場合は、それらのレンズで加工さ
れる平行光線の、加工後の拡がりの角度が同じであるレ
ンズ群で構成されなければならない。さもなければ、分
割したビームが再結合されるとき、個々のビームが異な
る大きさや形で重なり合い、ビームの輪郭が不明瞭とな
る。
０１を、同一作用を持つ凹凸混合のレンズ群に置き換え
ると、例えば図２２に示すもののようになる。ただし、
凹凸混合レンズ群に代表されるような、互いに合同でな
いレンズ群を使用する場合は、それらのレンズで加工さ
れる平行光線の、加工後の拡がりの角度が同じであるレ
ンズ群で構成されなければならない。さもなければ、分
割したビームが再結合されるとき、個々のビームが異な
る大きさや形で重なり合い、ビームの輪郭が不明瞭とな
る。
【００７４】レーザー発振装置２０１は、ここでは、Ｘ
ｅＣｌエキシマレーザー（波長３０８ｎｍ）を発振する
ものを用いる。他に、ＫｒＦエキシマレーザー（波長２
４８ｎｍ）等を用いてもよい。
ｅＣｌエキシマレーザー（波長３０８ｎｍ）を発振する
ものを用いる。他に、ＫｒＦエキシマレーザー（波長２
４８ｎｍ）等を用いてもよい。
【００７５】被処理基板９０２は、台９０３上に配置さ
れる。そして、台９０３は、移動機構１００７によっ
て、線状レーザービームの線方向に対して
れる。そして、台９０３は、移動機構１００７によっ
て、線状レーザービームの線方向に対して
【００７６】直角方向（線状レーザービームを含む平面
を含む。）に真っ直ぐに移動され、被処理基板９０２上
面に対しレーザービームを走査しながら照射することを
可能とする。
を含む。）に真っ直ぐに移動され、被処理基板９０２上
面に対しレーザービームを走査しながら照射することを
可能とする。
【００７７】図１０に示す装置の説明をする。ロード／
アンロード室１００５に、被処理基板９０２が多数枚、
例えば２０枚収納されたカセット１００３が配置され
る。ロボットアーム１００５により、カセット１００３
から一枚の基板がアライメント室に移動される。
アンロード室１００５に、被処理基板９０２が多数枚、
例えば２０枚収納されたカセット１００３が配置され
る。ロボットアーム１００５により、カセット１００３
から一枚の基板がアライメント室に移動される。
【００７８】アライメント室１００２には、被処理基板
９０２とロボットアーム１００４との位置関係を修正す
るための、アライメント機構が配置されている。アライ
メント室１００２は、ロード／アンロード室１００５と
接続されている。
９０２とロボットアーム１００４との位置関係を修正す
るための、アライメント機構が配置されている。アライ
メント室１００２は、ロード／アンロード室１００５と
接続されている。
【００７９】基板は、ロボットアーム１００４によって
基板搬送室１００１に運ばれ、さらにロボットアーム１
００４によって、レーザー照射室１００６に移送され
る。図９において、被処理基板９０２上に照射される線
状レーザービームは、幅０．４ｍｍ×長さ１３５ｍｍと
する。
基板搬送室１００１に運ばれ、さらにロボットアーム１
００４によって、レーザー照射室１００６に移送され
る。図９において、被処理基板９０２上に照射される線
状レーザービームは、幅０．４ｍｍ×長さ１３５ｍｍと
する。
【００８０】本ビームは図５記載のレンズ配置で形成さ
れている。被照射面におけるレーザービームのエネルギ
ー密度は、１００ｍＪ／ｃｍ2 〜５００ｍＪ／ｃｍ2 の
範囲で、例えば３００ｍＪ／ｃｍ2 とする。台９０３を
1.2 ｍｍ／ｓで一方向に移動させながら行うことで、線
状レーザービームを走査させる。レーザーの発振周波数
は３０Ｈｚとし、被照射物の一点に注目すると、１０シ
ョットのレーザービームが照射される。前記ショット数
は５ショットから５０ショットの範囲で適当に選ぶ。
れている。被照射面におけるレーザービームのエネルギ
ー密度は、１００ｍＪ／ｃｍ2 〜５００ｍＪ／ｃｍ2 の
範囲で、例えば３００ｍＪ／ｃｍ2 とする。台９０３を
1.2 ｍｍ／ｓで一方向に移動させながら行うことで、線
状レーザービームを走査させる。レーザーの発振周波数
は３０Ｈｚとし、被照射物の一点に注目すると、１０シ
ョットのレーザービームが照射される。前記ショット数
は５ショットから５０ショットの範囲で適当に選ぶ。
【００８１】レーザー照射終了後、被処理基板９０２は
ロボットアーム１００４によって基板搬送室１００２に
引き戻される。被処理基板９０２は、ロボットアーム１
００４によって、ロード／アンロード室１００５に移送
され、カセット１００３に収納される。
ロボットアーム１００４によって基板搬送室１００２に
引き戻される。被処理基板９０２は、ロボットアーム１
００４によって、ロード／アンロード室１００５に移送
され、カセット１００３に収納される。
【００８２】こうして、レーザーアニール工程が終了す
る。このようにして、上記工程を繰り返すことにより、
多数の基板に対して、連続的に一枚づつ処理できる。
る。このようにして、上記工程を繰り返すことにより、
多数の基板に対して、連続的に一枚づつ処理できる。
【００８３】本実施例は線状レーザーを用いたが、線状
から正方形状にいたるまでいずれのビーム形状を本発明
に使用しても本発明が特徴とする効果があった。
から正方形状にいたるまでいずれのビーム形状を本発明
に使用しても本発明が特徴とする効果があった。
【００８４】〔実施例２〕実施例１にて、縞模様が上手
く消えない場合は、光学系の配置が適当でない為である
か、線状レーザービームの重ね合せの間隔が不適当か、
あるいは平行四辺形状シリンドリカルレンズ群１１０１
の角度Ｘが不適当であるかである。実際、光学系を設計
する段階で、干渉のピーク配置を計算し、いちいちその
条件に最適の角度を出していては、平行四辺形状シリン
ドリカルレンズ群はすべて、オーダーメイドで作成され
なければならない。これでは、該レンズ群が非常に高価
な物となってしまう。
く消えない場合は、光学系の配置が適当でない為である
か、線状レーザービームの重ね合せの間隔が不適当か、
あるいは平行四辺形状シリンドリカルレンズ群１１０１
の角度Ｘが不適当であるかである。実際、光学系を設計
する段階で、干渉のピーク配置を計算し、いちいちその
条件に最適の角度を出していては、平行四辺形状シリン
ドリカルレンズ群はすべて、オーダーメイドで作成され
なければならない。これでは、該レンズ群が非常に高価
な物となってしまう。
【００８５】そこで、この欠点を、図８の様な走査方向
の決定方法と、本発明の平行四辺形状シリンドリカルレ
ンズ群１１０１を組み合わせることで補うこととする。
の決定方法と、本発明の平行四辺形状シリンドリカルレ
ンズ群１１０１を組み合わせることで補うこととする。
【００８６】すなわち、シリンドリカルレンズ群１１０
１をふくむビームホモジェナイザーでできた干渉のピー
クの配置が図１７A,B のようなものとなった場合、走査
方向変更装置９０４により基板の走査方向を微調整し、
図１８A,B が示す走査方向を選択すれば、干渉のピーク
がより一様に基板に分散される。なお、図１７、１８は
誇張して傾斜を表現している。
１をふくむビームホモジェナイザーでできた干渉のピー
クの配置が図１７A,B のようなものとなった場合、走査
方向変更装置９０４により基板の走査方向を微調整し、
図１８A,B が示す走査方向を選択すれば、干渉のピーク
がより一様に基板に分散される。なお、図１７、１８は
誇張して傾斜を表現している。
【００８７】〔実施例３〕本実施例では図１６に示した
光学系を用いて、非単結晶珪素膜A、B、Cを結晶化させ
る、あるいは、結晶性をさらに高めるために、エキシマ
レーザーを用いてレーザーアニールを行う。
光学系を用いて、非単結晶珪素膜A、B、Cを結晶化させ
る、あるいは、結晶性をさらに高めるために、エキシマ
レーザーを用いてレーザーアニールを行う。
【００８８】ここでシリンドリカルレンズ群１１０１は
ビームを横に分割する役割を果たしている。この分割さ
れた光束をシリンドリカルレンズ２０５が１領域に集め
る役割を果たしている。
ビームを横に分割する役割を果たしている。この分割さ
れた光束をシリンドリカルレンズ２０５が１領域に集め
る役割を果たしている。
【００８９】本実施例では、元のビームを横に１０分割
することでビームのエネルギー分布を平均化している。
レーザービームを線状に集束させるレンズはシリンドリ
カルレンズ２０７である。理想的にはレーザー光を完全
な線に集束させることができるレンズだが、ここでは、
やや該シリンドリカルレンズ２０７の焦点を照射面から
わずかにずらし、ビーム幅０.３ｍｍのビームを作っ
た。
することでビームのエネルギー分布を平均化している。
レーザービームを線状に集束させるレンズはシリンドリ
カルレンズ２０７である。理想的にはレーザー光を完全
な線に集束させることができるレンズだが、ここでは、
やや該シリンドリカルレンズ２０７の焦点を照射面から
わずかにずらし、ビーム幅０.３ｍｍのビームを作っ
た。
【００９０】本実施例では、干渉縞が図１９のようにス
トライプ状に形成される。なぜならば、本実施例はビー
ム幅方向の分割を行っていないからである。このような
干渉縞にたいしても、本発明である平行四辺形状シリン
ドリカルレンズ群が有効に作用することは言うまでもな
い。
トライプ状に形成される。なぜならば、本実施例はビー
ム幅方向の分割を行っていないからである。このような
干渉縞にたいしても、本発明である平行四辺形状シリン
ドリカルレンズ群が有効に作用することは言うまでもな
い。
【００９１】このとき、レーザー遮光板１６０１を用い
て、線状ビームの走査方向側にある長辺を構成する輪郭
の直線性を高めるとより一様にレーザーアニールを行う
ことができた。線状レーザービームの走査方向にある側
のビームの長辺の直線性の方が、他の長辺の直線性より
も、レーザーアニールの一様性に寄与するところがはる
かに大きいことが経験的にわかっているので、レーザー
遮光板は１枚で十分である。しかしながら、レーザー発
振器から出されるレーザービームの形があまりにもいび
つな形状をしている場合は、スリットを用いて、レーザ
ービームを線状に整形しなければならない。
て、線状ビームの走査方向側にある長辺を構成する輪郭
の直線性を高めるとより一様にレーザーアニールを行う
ことができた。線状レーザービームの走査方向にある側
のビームの長辺の直線性の方が、他の長辺の直線性より
も、レーザーアニールの一様性に寄与するところがはる
かに大きいことが経験的にわかっているので、レーザー
遮光板は１枚で十分である。しかしながら、レーザー発
振器から出されるレーザービームの形があまりにもいび
つな形状をしている場合は、スリットを用いて、レーザ
ービームを線状に整形しなければならない。
【００９２】本実施例は、図４あるいは図５、何れの記
載の配置のレンズ群を用いても効果があった。なお、シ
リンドリカルレンズ群２０２、１１０１は凸レンズ群で
あるが、凹レンズ群もしくは、凹凸混合のレンズ群を用
いても本発明の本質になんら影響しない。詳細は実施例
１にて記載した。
載の配置のレンズ群を用いても効果があった。なお、シ
リンドリカルレンズ群２０２、１１０１は凸レンズ群で
あるが、凹レンズ群もしくは、凹凸混合のレンズ群を用
いても本発明の本質になんら影響しない。詳細は実施例
１にて記載した。
【００９３】レーザー発振装置２０１は、ここでは、Ｘ
ｅＣｌエキシマレーザー（波長３０８ｎｍ）を発振する
ものを用いる。他に、ＫｒＦエキシマレーザー（波長２
４８ｎｍ）等を用いてもよい。
ｅＣｌエキシマレーザー（波長３０８ｎｍ）を発振する
ものを用いる。他に、ＫｒＦエキシマレーザー（波長２
４８ｎｍ）等を用いてもよい。
【００９４】被処理基板９０２は、台９０３上に配置さ
れる。そして、台９０３は、移動機構１００７によっ
て、線状レーザービームの線方向に対して直角方向（線
状レーザービームを含む平面を含む。）に真っ直ぐに移
動され、被処理基板９０２上面に対しレーザービームを
走査しながら照射することを可能とする。
れる。そして、台９０３は、移動機構１００７によっ
て、線状レーザービームの線方向に対して直角方向（線
状レーザービームを含む平面を含む。）に真っ直ぐに移
動され、被処理基板９０２上面に対しレーザービームを
走査しながら照射することを可能とする。
【００９５】図１０に示す装置の説明をする。ロード／
アンロード室１００５に、被処理基板９０２が多数枚、
例えば２０枚収納されたカセット１００３が配置され
る。ロボットアーム１００５により、カセット１００３
から一枚の基板がアライメント室に移動される。
アンロード室１００５に、被処理基板９０２が多数枚、
例えば２０枚収納されたカセット１００３が配置され
る。ロボットアーム１００５により、カセット１００３
から一枚の基板がアライメント室に移動される。
【００９６】アライメント室１００２には、被処理基板
９０２とロボットアーム１００４との位置関係を修正す
るための、アライメント機構が配置されている。アライ
メント室１００２は、ロード／アンロード室１００５と
接続されている。
９０２とロボットアーム１００４との位置関係を修正す
るための、アライメント機構が配置されている。アライ
メント室１００２は、ロード／アンロード室１００５と
接続されている。
【００９７】基板は、ロボットアーム１００４によって
基板搬送室１００１に運ばれ、さらにロボットアーム１
００４によって、レーザー照射室１００６に移送され
る。図９において、被処理基板９０２上に照射される線
状レーザービームは、幅０．４ｍｍ×長さ１３５ｍｍと
する。本ビームは図５記載のレンズ配置で形成されてい
る。
基板搬送室１００１に運ばれ、さらにロボットアーム１
００４によって、レーザー照射室１００６に移送され
る。図９において、被処理基板９０２上に照射される線
状レーザービームは、幅０．４ｍｍ×長さ１３５ｍｍと
する。本ビームは図５記載のレンズ配置で形成されてい
る。
【００９８】被照射面におけるレーザービームのエネル
ギー密度は、１００ｍＪ／ｃｍ2 〜５００ｍＪ／ｃｍ2
の範囲で、例えば３００ｍＪ／ｃｍ2 とする。台９０３
を1.2 ｍｍ／ｓで一方向に移動させながら行うことで、
線状レーザービームを走査させる。レーザーの発振周波
数は３０Ｈｚとし、被照射物の一点に注目すると、１０
ショットのレーザービームが照射される。前記ショット
数は５ショットから５０ショットの範囲で適当に選ぶ。
ギー密度は、１００ｍＪ／ｃｍ2 〜５００ｍＪ／ｃｍ2
の範囲で、例えば３００ｍＪ／ｃｍ2 とする。台９０３
を1.2 ｍｍ／ｓで一方向に移動させながら行うことで、
線状レーザービームを走査させる。レーザーの発振周波
数は３０Ｈｚとし、被照射物の一点に注目すると、１０
ショットのレーザービームが照射される。前記ショット
数は５ショットから５０ショットの範囲で適当に選ぶ。
【００９９】レーザー照射終了後、被処理基板９０２は
ロボットアーム１００４によって基板搬送室１００２に
引き戻される。
ロボットアーム１００４によって基板搬送室１００２に
引き戻される。
【０１００】被処理基板９０２は、ロボットアーム１０
０４によって、ロード／アンロード室１００５に移送さ
れ、カセット１００３に収納される。
０４によって、ロード／アンロード室１００５に移送さ
れ、カセット１００３に収納される。
【０１０１】こうして、レーザーアニール工程が終了す
る。このようにして、上記工程を繰り返すことにより、
多数の基板に対して、連続的に一枚づつ処理できる。
る。このようにして、上記工程を繰り返すことにより、
多数の基板に対して、連続的に一枚づつ処理できる。
【０１０２】〔実施例４〕実施例３にて、縞模様が上手
く消えない場合は、光学系の配置が適当でない為である
か、線状レーザービームの重ね合せの間隔が不適当か、
あるいは平行四辺形状シリンドリカルレンズ群１１０１
の角度Ｘが不適当であるかである。実際、光学系を設計
する段階で、干渉のピーク配置を計算し、いちいちその
条件に最適の角度を出していては、平行四辺形状シリン
ドリカルレンズ群はすべて、オーダーメイドで作成され
なければならない。これでは、該レンズ群が非常に高価
な物となってしまう。
く消えない場合は、光学系の配置が適当でない為である
か、線状レーザービームの重ね合せの間隔が不適当か、
あるいは平行四辺形状シリンドリカルレンズ群１１０１
の角度Ｘが不適当であるかである。実際、光学系を設計
する段階で、干渉のピーク配置を計算し、いちいちその
条件に最適の角度を出していては、平行四辺形状シリン
ドリカルレンズ群はすべて、オーダーメイドで作成され
なければならない。これでは、該レンズ群が非常に高価
な物となってしまう。
【０１０３】そこで、この欠点を、図８の様な走査方向
の決定方法と、本発明の平行四辺形状シリンドリカルレ
ンズ群１１０１を組み合わせることで、おぎなうことと
する。すなわち、シリンドリカルレンズ群１１０１をふ
くむビームホモジェナイザーでできた干渉のピークの配
置が図２０A,B のようなものとなった場合、走査方向変
更装置９０４により基板の走査方向を微調整し、図２１
A,B が示す走査方向を選択すれば、干渉のピークがより
一様に基板に分散される。なお、図２０、２１は誇張し
て傾斜を表現している。
の決定方法と、本発明の平行四辺形状シリンドリカルレ
ンズ群１１０１を組み合わせることで、おぎなうことと
する。すなわち、シリンドリカルレンズ群１１０１をふ
くむビームホモジェナイザーでできた干渉のピークの配
置が図２０A,B のようなものとなった場合、走査方向変
更装置９０４により基板の走査方向を微調整し、図２１
A,B が示す走査方向を選択すれば、干渉のピークがより
一様に基板に分散される。なお、図２０、２１は誇張し
て傾斜を表現している。
【０１０４】
【発明の効果】本明細書で開示する発明を利用すること
により、分割再結合によりレーザービームを均質化した
レーザービームによるレーザーアニールの効果の面内均
質性を大幅に向上させることができる。
により、分割再結合によりレーザービームを均質化した
レーザービームによるレーザーアニールの効果の面内均
質性を大幅に向上させることができる。
【０１０５】本明細書で開示する発明は、レーザーアニ
ール技術のみではなく、大面積へのレーザー照射が必要
な技術に利用することができる。例えば、レーザー光を
利用した露光技術等に利用することができる。
ール技術のみではなく、大面積へのレーザー照射が必要
な技術に利用することができる。例えば、レーザー光を
利用した露光技術等に利用することができる。
【図１】 線状レーザーによりレーザー結晶化された珪
素膜の写真。
素膜の写真。
【図２】 実施例における線状レーザーを形成する光学
系。
系。
【図３】 多数による光干渉の図解。
【図４】 線状レーザーを形成する光学系により、ビー
ムを分割、再結合させるときの光路。
ムを分割、再結合させるときの光路。
【図５】 線状レーザーを形成する光学系により、ビー
ムを分割、再結合させるときの光路。
ムを分割、再結合させるときの光路。
【図６】 実施例におけるレーザー照射室を示す図。
【図７】 光干渉を強調するレーザー照射の様子を示す
図。
図。
【図８】 光干渉を目立たなくするするレーザー照射の
様子を示す図。
様子を示す図。
【図９】 実施例におけるレーザー照射システムを示す
図。
図。
【図１０】実施例におけるレーザーアニール装置の上面
図。
図。
【図１１】 平行四辺形状レンズ群の図。
【図１２】 平行四辺形状レンズ群を使った光学系によ
り加工された線状レーザービーム内の光干渉の様子を示
す図。
り加工された線状レーザービーム内の光干渉の様子を示
す図。
【図１３】 光干渉を目立たなくするするレーザー照射
の様子を示す図。
の様子を示す図。
【図１４】 平行四辺形のユニットを持つ格子状のピン
ホールが形成する光干渉の様子を表す図。
ホールが形成する光干渉の様子を表す図。
【図１５】 平行四辺形状レンズ群を使った光学系によ
り加工された線状レーザービーム内の光干渉の様子を示
す図。
り加工された線状レーザービーム内の光干渉の様子を示
す図。
【図１６】 実施例におけるレーザー照射室を示す図。
【図１７】 平行四辺形状レンズ群を使った光学系によ
り加工された線状レーザービーム内の光干渉の様子を示
す図。
り加工された線状レーザービーム内の光干渉の様子を示
す図。
【図１８】 平行四辺形状レンズ群を使った光学系によ
り加工された線状レーザービーム内の光干渉の様子によ
って変化する、最も光干渉を目立たなくするレーザービ
ームの走査方向を示す図。
り加工された線状レーザービーム内の光干渉の様子によ
って変化する、最も光干渉を目立たなくするレーザービ
ームの走査方向を示す図。
【図１９】 平行四辺形状レンズ群を使った光学系によ
り加工された線状レーザービーム内の光干渉の様子を示
す図。
り加工された線状レーザービーム内の光干渉の様子を示
す図。
【図２０】 平行四辺形状レンズ群を使った光学系によ
り加工された線状レーザービーム内の光干渉の様子を示
す図。
り加工された線状レーザービーム内の光干渉の様子を示
す図。
【図２１】 平行四辺形状レンズ群を使った光学系によ
り加工された線状レーザービーム内の光干渉の様子によ
って変化する、最も光干渉を目立たなくするレーザービ
ームの走査方向を示す図。
り加工された線状レーザービーム内の光干渉の様子によ
って変化する、最も光干渉を目立たなくするレーザービ
ームの走査方向を示す図。
【図２２】 シリンドリカルレンズ群の形状を示す図。
２０１ レーザー発振装置 ２０２ レーザー光分割のためのシリンドリカルレン
ズ群 ２０３ レーザー光分割のためのシリンドリカルレン
ズ群 ２０４ レーザー光、再結合のためのシリンドリカル
レンズ ２０５ レーザー光、再結合のためのシリンドリカル
レンズ ２０６ ミラー ２０７ 線状ビームを集光するためのシリンドリカル
レンズ ３０１ スリット ４０１ レーザー光分割のためのシリンドリカルレン
ズ群 ４０２ レーザー光、再結合のためのシリンドリカル
レンズ ５０１ レーザー光分割のためのシリンドリカルレン
ズ群 ５０２ レーザー光、再結合のためのシリンドリカル
レンズ ６０１ 線状レーザービーム ６０２ 干渉のピーク位置 ７０１ 線状レーザービーム ９０１ 光学系 ９０２ 被処理基板 ９０３ 台 ９０４ 走査方向変更装置 １００１ 基板搬送室 １００２ アライメント室 １００３ カセット １００４ ロボットアーム １００５ ロード／アンロード室 １００６ レーザー照射室 １００７ 移動機構 １１０１ 放物面と直線とで形成される図形（あるいは
平行光線を一点に集めることの出来るレンズの断面形
状） １１０２ 平行四辺形 １２０１ 線状レーザービーム １４０１ 平行四辺形のユニットを持つ格子状のピンホ
ール １４０２ 平行四辺形のユニットを持つ格子状のピンホ
ールが形成する光干渉の様子１６０１ スリット １９０１ 光干渉のピーク位置
ズ群 ２０３ レーザー光分割のためのシリンドリカルレン
ズ群 ２０４ レーザー光、再結合のためのシリンドリカル
レンズ ２０５ レーザー光、再結合のためのシリンドリカル
レンズ ２０６ ミラー ２０７ 線状ビームを集光するためのシリンドリカル
レンズ ３０１ スリット ４０１ レーザー光分割のためのシリンドリカルレン
ズ群 ４０２ レーザー光、再結合のためのシリンドリカル
レンズ ５０１ レーザー光分割のためのシリンドリカルレン
ズ群 ５０２ レーザー光、再結合のためのシリンドリカル
レンズ ６０１ 線状レーザービーム ６０２ 干渉のピーク位置 ７０１ 線状レーザービーム ９０１ 光学系 ９０２ 被処理基板 ９０３ 台 ９０４ 走査方向変更装置 １００１ 基板搬送室 １００２ アライメント室 １００３ カセット １００４ ロボットアーム １００５ ロード／アンロード室 １００６ レーザー照射室 １００７ 移動機構 １１０１ 放物面と直線とで形成される図形（あるいは
平行光線を一点に集めることの出来るレンズの断面形
状） １１０２ 平行四辺形 １２０１ 線状レーザービーム １４０１ 平行四辺形のユニットを持つ格子状のピンホ
ール １４０２ 平行四辺形のユニットを持つ格子状のピンホ
ールが形成する光干渉の様子１６０１ スリット １９０１ 光干渉のピーク位置
Claims (23)
- 【請求項１】平行四辺形状のシリンドリカルレンズ群
と、他のシリンドリカルレンズとから構成されることを
特徴とするビームホモジェナイザーを備えたレーザー照
射装置。 - 【請求項２】請求項１において、平行四辺形は長方形で
ないことを特徴とするレーザー照射装置。 - 【請求項３】請求項１において、平行四辺形の内角の１
つは８９度から３０度の範囲であることを特徴とするレ
ーザー照射装置。 - 【請求項４】請求項１において、平行四辺形の内角の１
つは８７度から４５度の範囲であることを特徴とするレ
ーザー照射装置。 - 【請求項５】放物面と直線とで形成されるレンズの形、
あるいは或特定の波長をもつ２次元空間の平行光線を一
点に集めることの出来るレンズの形を斜めに平行移動さ
せることにより形成される平行四辺形状の形を持つシリ
ンドリカルレンズ群を備えたレーザー照射装置。 - 【請求項６】請求項５において、平行四辺形は長方形で
ないことを特徴とするレーザー照射装置。 - 【請求項７】請求項５において、平行四辺形の内角の１
つは８９度から３０度の範囲であることを特徴とするレ
ーザー照射装置。 - 【請求項８】請求項５において、平行四辺形の内角の１
つは８７度から４５度の範囲であることを特徴とするレ
ーザー照射装置。 - 【請求項９】所定の断面形状を所定の方向に平行移動さ
せることにより形成される形状を有するシリンドリカル
レンズを複数組み合わせたシリンドリカルレンズ群を有
し、 前記シリンドリカルレンズ群は、レーザー光の光路に挿
入されており、 前記断面形状は、或特定の波長をもつ２次元空間の平行
光線を一点に集めることの出来る形状であり、 前記シリンドリカルレンズの焦点の集合で形成される線
は、前記レーザー光の光路に垂直な平面に含まれ、かつ
前記断面形状を含む平面に垂直でないことを特徴とする
レーザー照射装置。 - 【請求項１０】所定の断面形状を所定の方向に平行移動
させることにより形成される形状を有する複数のシリン
ドリカルレンズを組み合わせたシリンドリカルレンズ群
を有し、 前記シリンドリカルレンズ群は、レーザー光の光路に挿
入されており、 前記断面形状は、或特定の波長をもつ２次元空間の平行
光線を一点に集めることの出来る形状であり、 前記シリンドリカルレンズの焦点の集合で形成される線
は、前記レーザー光の光路に垂直な平面に含まれ、かつ
前記断面形状を含む平面に垂直でなく、 前記複数のシリンドリカルレンズの焦点の集合で形成さ
れる線のそれぞれは、互いに平行であることを特徴とす
るレーザー照射装置。 - 【請求項１１】請求項９または請求項１０において、 シリンドリカルレンズの焦点の集合で形成される線と断
面形状を含む面とがなす角度は８９°〜３０°であるこ
とを特徴とするレーザー照射装置。 - 【請求項１２】請求項９または請求項１０において、 シリンドリカルレンズの焦点の集合で形成される線と断
面形状を含む面とがなす角度は８７°〜４５°であるこ
とを特徴とするレーザー照射装置。 - 【請求項１３】レーザビームを発生させる手段と、 前記レーザービームを分割後拡大しつつ最終加工形状で
ある線状レーザービームの線方向のエネルギー分布を均
一化させる役割を果たす平行四辺形状のシリンドリカル
レンズ群と、 シリンドリカルレンズとから構成されるビームホモジェ
ナイザーと、 レーザービームを線状に収束させるシリンドリカルレン
ズと、 一方向に動く移動テーブルと、 を備えたレーザー照射装置。 - 【請求項１４】レーザビームを発生させる手段と、 前記レーザービームを分割後拡大しつつ最終加工形状で
ある線状レーザービームの線方向のエネルギー分布を均
一化させる役割を果たす平行四辺形状のシリンドリカル
レンズ群と、 シリンドリカルレンズとから構成されるビームホモジェ
ナイザーと、 レーザービームを分割後再結合させることにより線状に
収束させる役割を果たすシリンドリカルレンズ群とシリ
ンドリカルレンズとから構成されるビームホモジェナイ
ザーと、 一方向に動く移動テーブルと、 を備えたレーザー照射装置。 - 【請求項１５】レーザビームを発生させる手段と、 前記レーザービームを分割後拡大しつつ最終加工形状で
ある線状レーザービームの線方向のエネルギー分布を均
一化させる役割を果たす平行四辺形状のシリンドリカル
レンズ群とシリンドリカルレンズとから構成されるビー
ムホモジェナイザーと、 該レーザービームを線状に収束させるシリンドリカルレ
ンズと、 移動方向が可変である移動テーブルと、 を備えたレーザー照射装置。 - 【請求項１６】レーザビームを発生させる手段と、 前記レーザービームを分割後拡大しつつ最終加工形状で
ある線状レーザービームの線方向のエネルギー分布を均
一化させる役割を果たす平行四辺形状のシリンドリカル
レンズ群とシリンドリカルレンズとから構成されるビー
ムホモジェナイザーと、 レーザービームを分割後再結合させることにより線状に
収束させる役割を果たすシリンドリカルレンズ群とシリ
ンドリカルレンズとから構成されるビームホモジェナイ
ザーと、 移動方向が可変である移動テーブルと、 を備えたレーザー照射装置。 - 【請求項１７】請求項１３乃至請求項１６において、 レーザービームを発生させる手段は、エキシマレーザー
であることを特徴とするレーザー照射装置。 - 【請求項１８】請求項１３乃至請求項１６において、平
行四辺形の内角の１つは８９度から３０度の範囲である
ことを特徴とするレーザー照射装置。 - 【請求項１９】請求項１３乃至請求項１６において、平
行四辺形の内角の１つは８７度から４５度の範囲である
ことを特徴とするレーザー照射装置。 - 【請求項２０】被照射面に線状のレーザー光を走査しつ
つ照射する方法において、 レーザービームを、平行四辺形状ビームホモジェナイザ
ーを含む光学系によりレーザービームのエネルギー分布
を均質化しつつ線状レーザービームに加工する段階と、 該線状レーザービームを、該ビームの線方向と直交しか
つ該線状レーザービームが形成する平面を含む方向に走
査させながらレーザー処理する段階と、 を特徴とするレーザー照射方法。 - 【請求項２１】被照射面に線状のレーザー光を走査しつ
つ照射する方法において、 レーザービームを、平行四辺形状ビームホモジェナイザ
ーを含む光学系によりレーザービームのエネルギー分布
を均質化しつつ線状レーザービームに加工する段階と、 該線状レーザービームを、該ビームの線方向と直交しか
つ該線状レーザービームが形成する面を含む方向より該
平面内で角度ｙだけずれた方向に走査させながらレーザ
ー処理する段階とを有し、 前記角度ｙは｜tan ｙ｜≦0.1の範囲であることを特徴
とするレーザー照射方法。 - 【請求項２２】請求項２０または請求項２１において、
平行四辺形の内角の１つは８９度から３０度の範囲であ
ることを特徴とするレーザー照射方法。 - 【請求項２３】請求項２０または請求項２１において、
平行四辺形の内角の１つは８７度から４５度の範囲であ
ることを特徴とするレーザー照射方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09460597A JP4059952B2 (ja) | 1997-03-27 | 1997-03-27 | レーザー光照射方法 |
| US09/049,735 US6104535A (en) | 1997-03-27 | 1998-03-26 | Laser irradiation apparatus and method |
| US09/542,430 US6304385B1 (en) | 1997-03-27 | 2000-04-04 | Laser irradiation apparatus and method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09460597A JP4059952B2 (ja) | 1997-03-27 | 1997-03-27 | レーザー光照射方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10270379A true JPH10270379A (ja) | 1998-10-09 |
| JP4059952B2 JP4059952B2 (ja) | 2008-03-12 |
Family
ID=14114891
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09460597A Expired - Lifetime JP4059952B2 (ja) | 1997-03-27 | 1997-03-27 | レーザー光照射方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
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| JP (1) | JP4059952B2 (ja) |
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| JP4086932B2 (ja) | 1997-04-17 | 2008-05-14 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | レーザー照射装置及びレーザー処理方法 |
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| JP4059952B2 (ja) | 2008-03-12 |
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