JPH10294288A - レーザー照射装置及びレーザー処理方法 - Google Patents
レーザー照射装置及びレーザー処理方法Info
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- JPH10294288A JPH10294288A JP9115275A JP11527597A JPH10294288A JP H10294288 A JPH10294288 A JP H10294288A JP 9115275 A JP9115275 A JP 9115275A JP 11527597 A JP11527597 A JP 11527597A JP H10294288 A JPH10294288 A JP H10294288A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 線状のビーム加工したレーザー光の照射むら
の問題を解決する。 【解決手段】 レーザー光を分割するシリンドリカルレ
ンズ群と、先に分割されたレーザー光をれを再結合させ
るシリンドリカルレンズとを備えたレーザー照射装置に
おいて、シリンドリカルレンズを角が９０度でない平行
四辺形の形状を有したものとする。こうすることで、レ
ーザー光の中で特に干渉が強くなる部分を分散させるこ
とができ、照射むらを抑制することができる。
の問題を解決する。 【解決手段】 レーザー光を分割するシリンドリカルレ
ンズ群と、先に分割されたレーザー光をれを再結合させ
るシリンドリカルレンズとを備えたレーザー照射装置に
おいて、シリンドリカルレンズを角が９０度でない平行
四辺形の形状を有したものとする。こうすることで、レ
ーザー光の中で特に干渉が強くなる部分を分散させるこ
とができ、照射むらを抑制することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本明細書で開示する発明は、
線状にビーム加工されたレーザー光を走査して照射する
構成に関する。本明細書で開示する発明は、レーザー光
の照射を利用した半導体装置の作製プロセス、レーザー
光の照射を利用した露光プロセス等に利用することがで
きる。
線状にビーム加工されたレーザー光を走査して照射する
構成に関する。本明細書で開示する発明は、レーザー光
の照射を利用した半導体装置の作製プロセス、レーザー
光の照射を利用した露光プロセス等に利用することがで
きる。
【０００２】
【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）を形成する
技術が研究されている。
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）を形成する
技術が研究されている。
【０００３】この技術としては、非晶質珪素膜や結晶性
の低い珪素膜に対して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。
の低い珪素膜に対して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。
【０００４】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
板を容易に作製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。
英基板と比較し、安価で加工性に富んでおり、大面積基
板を容易に作製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。
【０００５】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）を形成すること
ができる。
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）を形成すること
ができる。
【０００６】この技術を利用すると、一枚のガラス基板
上に、画素駆動用と駆動回路用のＴＦＴを配置したモノ
リシック型の液晶電気光学装置を得ることができる。
上に、画素駆動用と駆動回路用のＴＦＴを配置したモノ
リシック型の液晶電気光学装置を得ることができる。
【０００７】レーザーアニールで得られる結晶性珪素膜
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。
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。
【０００８】上述のレーザーアニール技術においては、
レーザー光を１０ｃｍ角以上の面積に対して照射する必
要があるめにその照射方法を工夫する必要が生じる。
レーザー光を１０ｃｍ角以上の面積に対して照射する必
要があるめにその照射方法を工夫する必要が生じる。
【０００９】このレーザービームの照射方法の工夫とし
ては、 （１）レーザービームを、被照射面において、数ｃｍ角
の四角いスポットにし、それを走査しながら照射する。 （２）レーザービームを、数ミリ幅×数１０ｃｍの線状
となるように光学系にて加工し、この線状のレーザービ
ームを走査して照射する。 といった方法がある。
ては、 （１）レーザービームを、被照射面において、数ｃｍ角
の四角いスポットにし、それを走査しながら照射する。 （２）レーザービームを、数ミリ幅×数１０ｃｍの線状
となるように光学系にて加工し、この線状のレーザービ
ームを走査して照射する。 といった方法がある。
【００１０】これらの方法のうち、（１）の方法は、レ
ーザービーム同士の重なりあう部分が多くなり、照射効
果にむらが出やすい。また生産性も悪い。
ーザービーム同士の重なりあう部分が多くなり、照射効
果にむらが出やすい。また生産性も悪い。
【００１１】他方、（２）の方法は（１）の方法に比較
すれば照射むらもでにくく、また生産性も高い。
すれば照射むらもでにくく、また生産性も高い。
【００１２】特に（２）の方法は、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（長手方向）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。
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（長手方向）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。
【００１３】
【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場合、いくつかの問題
が生じることが判明している。
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場合、いくつかの問題
が生じることが判明している。
【００１４】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であ
る。
ザーアニールが膜面全体に一様に為されないことであ
る。
【００１５】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
なってしまう問題があった。
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
なってしまう問題があった。
【００１６】図１ａに示すのは、紙面の横方向に長手状
を有する線状のレーザービームをその幅方向（紙面の上
下方向）に走査して照射することによって得られた結晶
性珪素膜の表面状態を写した写真である。
を有する線状のレーザービームをその幅方向（紙面の上
下方向）に走査して照射することによって得られた結晶
性珪素膜の表面状態を写した写真である。
【００１７】図１ａから明らかなように線状レーザー光
の重なり具合が結晶性に反映されて、縞模様が現れてい
る。
の重なり具合が結晶性に反映されて、縞模様が現れてい
る。
【００１８】例えばこの縞模様が観察される珪素膜を使
用して液晶ディスプレイを作製した場合、この縞が画面
にそのまま出てしまう不都合が生じる。
用して液晶ディスプレイを作製した場合、この縞が画面
にそのまま出てしまう不都合が生じる。
【００１９】これは、縞模様状の結晶性の違いがＴＦＴ
アレイの特性反映される結果であると考えられる。
アレイの特性反映される結果であると考えられる。
【００２０】この問題は、レーザー光の照射対象である
非単結晶半導体膜の改良や、線状レーザー光の走査ピッ
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、さらに線状のレーザー光の走査条件を最適化、等
の工夫を施すことにより、大きく改善することができ
る。具体的には、液晶ディスプレイへの応用に関して
は、線状レーザー光の重なり具合が直接画質に影響して
しまうことを抑制することができる。
非単結晶半導体膜の改良や、線状レーザー光の走査ピッ
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、さらに線状のレーザー光の走査条件を最適化、等
の工夫を施すことにより、大きく改善することができ
る。具体的には、液晶ディスプレイへの応用に関して
は、線状レーザー光の重なり具合が直接画質に影響して
しまうことを抑制することができる。
【００２１】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
うになる。
【００２２】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（または正方形状、または円形状）の
ビームを適当な光学系に通して線状に加工する。
合、元が長方形状（または正方形状、または円形状）の
ビームを適当な光学系に通して線状に加工する。
【００２３】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。このビームを光学系により、アスペ
クト比１００が以上の線状ビームに変形される。例え
ば、幅が１ｍｍ、長さが２００ｍｍというような線状の
レーザービームに成形される。
から５程度である。このビームを光学系により、アスペ
クト比１００が以上の線状ビームに変形される。例え
ば、幅が１ｍｍ、長さが２００ｍｍというような線状の
レーザービームに成形される。
【００２４】このレーザービームの成形は、レーザービ
ーム内でのエネルギー分布が均質なものとなるように工
夫される。具体的には、ビームホモジェナイザーと呼ば
れる光学系を利用して、レーザービーム内のエネルギー
密度の均質化が行われる。
ーム内でのエネルギー分布が均質なものとなるように工
夫される。具体的には、ビームホモジェナイザーと呼ば
れる光学系を利用して、レーザービーム内のエネルギー
密度の均質化が行われる。
【００２５】線状レーザービームを照射する装置の構成
の概略を図２に示す。図２には、２０１で示されるレー
ザー発振器、２０２、２０３、２０４、２０５のレンズ
の組み合わせでなるビームホモジェナイザー、ミラー２
０６、対物レンズ２０７が示されている。
の概略を図２に示す。図２には、２０１で示されるレー
ザー発振器、２０２、２０３、２０４、２０５のレンズ
の組み合わせでなるビームホモジェナイザー、ミラー２
０６、対物レンズ２０７が示されている。
【００２６】ここで、レンズ２０３と２０５との組み合
わせが、線状レーザービームの長手方向におけるエネル
ギー分布を改善するためのビームホモジェナイザーであ
る。
わせが、線状レーザービームの長手方向におけるエネル
ギー分布を改善するためのビームホモジェナイザーであ
る。
【００２７】また、レンズ２０２と２０４との組み合わ
せが、線状レーザービームの幅方向におけるエネルギー
分布を改善するためのビームホモジェナイザーである。
せが、線状レーザービームの幅方向におけるエネルギー
分布を改善するためのビームホモジェナイザーである。
【００２８】ビームホモジェナイザーの作用は、元の長
方形のビームを複数のビームに分割し、それを各々拡大
し再び重ね合わせることにある。
方形のビームを複数のビームに分割し、それを各々拡大
し再び重ね合わせることにある。
【００２９】ビームホモジェナイザーによって、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。
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。
【００３０】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１ｂに見
られるような縞模様が膜にできてしまう。
膜に照射すると分割の細かさにかかわらず、図１ｂに見
られるような縞模様が膜にできてしまう。
【００３１】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る。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、光学系に起因するかのいずれ
かである。
方向に直交する様に無数に形成される。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、光学系に起因するかのいずれ
かである。
【００３２】〔発明に至る過程〕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。
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。
【００３３】この実験は、光学系に長方形状のレーザー
ビームが入射する前の状態のレーザービーム、即ち発振
器から出力されたレーザービームを回転させることによ
り、上記縞模様がどう変化するかを調べるものである。
ビームが入射する前の状態のレーザービーム、即ち発振
器から出力されたレーザービームを回転させることによ
り、上記縞模様がどう変化するかを調べるものである。
【００３４】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、光学系であることが結論される。
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、光学系であることが結論される。
【００３５】図２に示すような光学系は、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。
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。
【００３６】光の干渉は、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生じ
る。即ち、周期的に光が強めあったり、弱めあったりす
ることによって生じる。
光路差をもって重なりあった場合の位相のずれに生じ
る。即ち、周期的に光が強めあったり、弱めあったりす
ることによって生じる。
【００３７】現象である。図３に５つのスリット３０１
を通過した光が干渉する様子を模式的に示す。ここで
は、スリットの左側から入射した光がスリットも右側で
そのような干渉を起こすか、光の強度Ｉをパラメータと
して示している。
を通過した光が干渉する様子を模式的に示す。ここで
は、スリットの左側から入射した光がスリットも右側で
そのような干渉を起こすか、光の強度Ｉをパラメータと
して示している。
【００３８】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に対応する部分に干渉の
ピークの中心が発生する。
る場合、該スリット群の中央Ａに対応する部分に干渉の
ピークの中心が発生する。
【００３９】そして、そのピークを中心にして干渉縞が
形成される。
形成される。
【００４０】図３に示す干渉縞の発生原理を図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。
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。
【００４１】なお、図４のシリンドリカルレンズ群４０
１は、図２におけるシリンドリカルレンズ群２０３に対
応する。また、図４のシリンドリカルレンズ４０２は、
図２におけるシリンドリカルレンズ２０５に対応する。
１は、図２におけるシリンドリカルレンズ群２０３に対
応する。また、図４のシリンドリカルレンズ４０２は、
図２におけるシリンドリカルレンズ２０５に対応する。
【００４２】また、図４におけるＡ、Ｂ、Ｃの部分は、
図３に示すＡ、Ｂ、Ｃの部分にそれぞれ対応する。
図３に示すＡ、Ｂ、Ｃの部分にそれぞれ対応する。
【００４３】図４において、シリンドリカルレンズ群４
０１によるビームの分割数が、図３におけるスリットの
数に対応している。
０１によるビームの分割数が、図３におけるスリットの
数に対応している。
【００４４】図４に示す構造の場合、図３に示すような
原理に従って、Ａ、Ｂ、Ｃの部分に干渉のピーク（強め
合う部分）が発生する。
原理に従って、Ａ、Ｂ、Ｃの部分に干渉のピーク（強め
合う部分）が発生する。
【００４５】実際のレーザーによる干渉縞は、図３に示
すような明確な強弱を完全な周期性をもって示すもので
はない。これは、光学系における光学的な微妙なズレや
半導体膜中で熱伝導によるエネルギーの分散があるため
であると考えられる。
すような明確な強弱を完全な周期性をもって示すもので
はない。これは、光学系における光学的な微妙なズレや
半導体膜中で熱伝導によるエネルギーの分散があるため
であると考えられる。
【００４６】図２において、シリンドリカルレンズ群２
０２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２０
５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幅方
向にも同様の光干渉は起きている。
０２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２０
５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幅方
向にも同様の光干渉は起きている。
【００４７】しかし、線状レーザービームの幅方向にお
きる光干渉は、幅が数ｍｍ以下の領域に発生するもので
あり、ほとんど目立たない。即ち、特に問題とはならな
い。
きる光干渉は、幅が数ｍｍ以下の領域に発生するもので
あり、ほとんど目立たない。即ち、特に問題とはならな
い。
【００４８】上述したような線状のレーザービーム内に
おける光の干渉状態を模式的に図６に示す。図６におい
て、６０１が線状のレーザービームの被照射面である。
また、６０２が干渉のピークが強い部分である。
おける光の干渉状態を模式的に図６に示す。図６におい
て、６０１が線状のレーザービームの被照射面である。
また、６０２が干渉のピークが強い部分である。
【００４９】模式的には、図６に示すように線状のレー
ザービームの被照射領域には、格子状に干渉のピーク６
０２が分布する。ただし、前述したように線状レーザー
ビーウの幅方向における干渉のピークは観察されない。
ザービームの被照射領域には、格子状に干渉のピーク６
０２が分布する。ただし、前述したように線状レーザー
ビーウの幅方向における干渉のピークは観察されない。
【００５０】一般に干渉のピークの分布は、一様な間隔
を有したものとはならない。これは、線状ビームは球面
波を線状に合成していることに起因する。（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）
を有したものとはならない。これは、線状ビームは球面
波を線状に合成していることに起因する。（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）
【００５１】もし、干渉のピーク間隔をほぼ 一定にし
たいならば、図５に示すような光学系を利用し、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）
たいならば、図５に示すような光学系を利用し、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）
【００５２】図５に示す光学系の図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５０２により平行光線に加工されることである。
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５０２により平行光線に加工されることである。
【００５３】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４
０２との間の距離を適当に選ぶことにより簡単に得られ
る。
リカルレンズ群４０１と後方のシリンドリカルレンズ４
０２との間の距離を適当に選ぶことにより簡単に得られ
る。
【００５４】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ほぼ一定とな
る。
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ほぼ一定とな
る。
【００５５】上記で説明した通り、線状レーザービーム
は、そのビーム内に格子状に干渉のピークを分布させ
る。
は、そのビーム内に格子状に干渉のピークを分布させ
る。
【００５６】よって、線状レーザービームの幅方向にレ
ーザービームを走査して照射すると、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。
ーザービームを走査して照射すると、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。
【００５７】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。即
ち、レーザー光の走査方向に沿った縞模様がレーザー照
射のむらとして現れる。
い光による縞もしくは弱い光による縞が形成される。即
ち、レーザー光の走査方向に沿った縞模様がレーザー照
射のむらとして現れる。
【００５８】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、特に強調される。
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、特に強調される。
【００５９】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に模式的に示す。線状レーザービーム７
０１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。）
れる様子は図７に模式的に示す。線状レーザービーム７
０１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。）
【００６０】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。
縞が強調されてしまう。
【００６１】図７に示すような縞模様が強調されないよ
うにするには、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る。この発明に関して
は、本出願人による出願である特願平９−６１７８１号
に記載されている。
うにするには、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る。この発明に関して
は、本出願人による出願である特願平９−６１７８１号
に記載されている。
【００６２】このように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分散するので、縞模様の形成
を抑制することができる。
場所に何度も当たらないで分散するので、縞模様の形成
を抑制することができる。
【００６３】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とい
う問題がある。
は、レーザービームの長さを最大限に利用できないとい
う問題がある。
【００６４】
【発明が解決しようとする課題】本明細書で開示する発
明は、図１ｂに示すような線状のレーザー光の照射にお
けるその幅方向に延在する縞模様の発生を抑制する技術
を提供することを課題とする。
明は、図１ｂに示すような線状のレーザー光の照射にお
けるその幅方向に延在する縞模様の発生を抑制する技術
を提供することを課題とする。
【００６５】
（発明１）図２記載の光学系の中で、線状のレーザービ
ームの長手方向におけるエネルギー分布を補正するシリ
ンドリカルレンズ群２０３とシリンドリカルレンズ２０
５との形状を図１１に示すような形状とする。
ームの長手方向におけるエネルギー分布を補正するシリ
ンドリカルレンズ群２０３とシリンドリカルレンズ２０
５との形状を図１１に示すような形状とする。
【００６６】この形状は、角が９０度でない平行四辺形
状のものとする。こうすることにより、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に示すような分布に変える。
状のものとする。こうすることにより、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に示すような分布に変える。
【００６７】この線状レーザービームは、干渉のピーク
の位置が一直線上に並んでいないので、縞の発生を抑制
することができる。
の位置が一直線上に並んでいないので、縞の発生を抑制
することができる。
【００６８】図１１ａの１１０２で示されるシリンドリ
カルレンズ群の１つ１つは、所定の断面形状１１０１
を、該断面を含まない所定の方向に平行移動させたとき
に画く軌跡が形成する立体形状を有している。
カルレンズ群の１つ１つは、所定の断面形状１１０１
を、該断面を含まない所定の方向に平行移動させたとき
に画く軌跡が形成する立体形状を有している。
【００６９】所定の断面形状１１０１を平行移動させる
方向は、図１１ａに示したシリンドリカルレンズ群の１
つ１つで互いに等しいとする。図１１ａに示したシリン
ドリカルレンズ群の１つ１つは、互いに合同であったほ
うがよい。合同であれば、レンズ加工が容易だからであ
る。
方向は、図１１ａに示したシリンドリカルレンズ群の１
つ１つで互いに等しいとする。図１１ａに示したシリン
ドリカルレンズ群の１つ１つは、互いに合同であったほ
うがよい。合同であれば、レンズ加工が容易だからであ
る。
【００７０】また、図１１ｂに示したシリンドリカルレ
ンズは、他の所定の断面形状１１０３を、該断面形状を
含まない所定の方向に平行移動させたときに画く軌跡が
形成する立体形状を有している。
ンズは、他の所定の断面形状１１０３を、該断面形状を
含まない所定の方向に平行移動させたときに画く軌跡が
形成する立体形状を有している。
【００７１】断面形状１１０１、さらに他の断面形状１
１０３は、２次元空間の平行光線を１点に集光させるこ
とのできる形状を有している。
１０３は、２次元空間の平行光線を１点に集光させるこ
とのできる形状を有している。
【００７２】以上のように定義された図１１ａのシリン
ドリカルレンズ群を平行四辺形状シリンドリカルレンズ
群１１０５と呼ぶことにする。
ドリカルレンズ群を平行四辺形状シリンドリカルレンズ
群１１０５と呼ぶことにする。
【００７３】同様にして定義された図１１ｂのシリンド
リカルレンズを平行四辺形状シリンドリカルレンズ１１
０６と呼ぶことにする。
リカルレンズを平行四辺形状シリンドリカルレンズ１１
０６と呼ぶことにする。
【００７４】断面形状１１０１を含む平面と前記平行移
動の方向とがなす角度をＸと定義する。前記断面形状１
１０３を含む平面と前記平行移動の方向とがなす角度を
Ｙと定義する。
動の方向とがなす角度をＸと定義する。前記断面形状１
１０３を含む平面と前記平行移動の方向とがなす角度を
Ｙと定義する。
【００７５】発明１では角度Ｘは角度Ｙに等しいとす
る。発明１では、図１１記載の諸レンズはレーザー光の
光路に挿入されており（または、レーザー光路に挿入さ
れる物であり）、前記断面形状を含む平面は前記レーザ
ー光の進行方向に平行であり、図１１ａ記載の諸レンズ
の焦点の集合で形成される線のそれぞれは、互いに平行
であり、図１１記載の諸レンズの焦点の集合で形成され
る線は、前記レーザー光の進行方向に直交し、かつ前記
断面形状を含む平面に垂直でない角度で交わっている光
学系を特徴とする。
る。発明１では、図１１記載の諸レンズはレーザー光の
光路に挿入されており（または、レーザー光路に挿入さ
れる物であり）、前記断面形状を含む平面は前記レーザ
ー光の進行方向に平行であり、図１１ａ記載の諸レンズ
の焦点の集合で形成される線のそれぞれは、互いに平行
であり、図１１記載の諸レンズの焦点の集合で形成され
る線は、前記レーザー光の進行方向に直交し、かつ前記
断面形状を含む平面に垂直でない角度で交わっている光
学系を特徴とする。
【００７６】上記発明１で示す光学系（ビームホモジェ
ナイザー）は、図１１ａにおいて、断面形状１１０１と
斜線部で示される平行四辺形１１０２とが直交してい
る。
ナイザー）は、図１１ａにおいて、断面形状１１０１と
斜線部で示される平行四辺形１１０２とが直交してい
る。
【００７７】また、発明１で示す光学系は、図１１ｂに
おいて、断面形状１１０３と斜線部で示される平行四辺
形１１０４とが直交している。
おいて、断面形状１１０３と斜線部で示される平行四辺
形１１０４とが直交している。
【００７８】発明１で使用する平行四辺形状シリンドリ
カルレンズの特徴を、別の表現で述べると、以下のよう
になる。
カルレンズの特徴を、別の表現で述べると、以下のよう
になる。
【００７９】すなわち、発明１で使用する平行四辺形状
シリンドリカルレンズのうち任意に選んだ１つは、任意
の方向から平行光を入射させたとき形成される焦点の集
合が成す平面と先に定義した所定の断面形状を含む平面
とが互いに直交する形状であり、前記所定の断面形状と
先に定義した所定の方向が角度Ｙを成し、該角度Ｙは各
平行四辺形状シリンドリカルレンズにおいて互いに等し
く（ここではＸ＝Ｙ）、かつ前記角度Ｙは、直角でない
ことを特徴とする。
シリンドリカルレンズのうち任意に選んだ１つは、任意
の方向から平行光を入射させたとき形成される焦点の集
合が成す平面と先に定義した所定の断面形状を含む平面
とが互いに直交する形状であり、前記所定の断面形状と
先に定義した所定の方向が角度Ｙを成し、該角度Ｙは各
平行四辺形状シリンドリカルレンズにおいて互いに等し
く（ここではＸ＝Ｙ）、かつ前記角度Ｙは、直角でない
ことを特徴とする。
【００８０】ここで、図１２の様なエネルギー分布が得
られる理由を説明する。
られる理由を説明する。
【００８１】まず、図２に示す光学系に図１１に示す構
成を適用した場合を考える。ここでは、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
は、それぞれ図１１に示す平行四辺形状のレンズに置換
されているとする。
成を適用した場合を考える。ここでは、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
は、それぞれ図１１に示す平行四辺形状のレンズに置換
されているとする。
【００８２】即ち、シリンドリカルレンズ群２０３は、
図１１ａに示す形状とし、シリンドリカルレンズ２０５
は、図１１ｂに示すものとする。
図１１ａに示す形状とし、シリンドリカルレンズ２０５
は、図１１ｂに示すものとする。
【００８３】ここで、シリンドリカルレンズ群２０２の
中で任意のレンズを１つ選び、そのレンズと、シリンド
リカルレンズ群２０２以外のレンズ群で形成される線状
レーザービームを考える。
中で任意のレンズを１つ選び、そのレンズと、シリンド
リカルレンズ群２０２以外のレンズ群で形成される線状
レーザービームを考える。
【００８４】この線状レーザービームの被照射面におけ
る干渉状態を図１３に示す。図１３には、１３０１で示
されるような干渉縞が発生する。
る干渉状態を図１３に示す。図１３には、１３０１で示
されるような干渉縞が発生する。
【００８５】線状レーザービームの形状は、図１３の１
３０２で示すように平行四辺形状シリンドリカルレンズ
群２０３（１１０５）と平行四辺形状シリンドリカルレ
ンズ２０５（１１０６）の形状を反映した平行四辺形と
なる。
３０２で示すように平行四辺形状シリンドリカルレンズ
群２０３（１１０５）と平行四辺形状シリンドリカルレ
ンズ２０５（１１０６）の形状を反映した平行四辺形と
なる。
【００８６】シリンドリカルレンズ群２０２中、任意の
レンズに対して図１３に示した干渉縞が得られるが、各
レンズによってビームが形成される場所がわずかに異な
る。（該形成場所は線状レーザービームの線方向に互い
にずれる）
レンズに対して図１３に示した干渉縞が得られるが、各
レンズによってビームが形成される場所がわずかに異な
る。（該形成場所は線状レーザービームの線方向に互い
にずれる）
【００８７】なぜならば、シリンドリカルレンズ群２０
２の１つ１つのレンズの作る光束の、平行四辺形状シリ
ンドリカルレンズ２０５（１１０６）に入射する場所が
互いに異なるからである。これらのビームを図１４に示
すように上手く重ね合わせると干渉のピークがビーム内
に分散化されて干渉縞をより作りにくいビーム１４０１
を作ることができる。
２の１つ１つのレンズの作る光束の、平行四辺形状シリ
ンドリカルレンズ２０５（１１０６）に入射する場所が
互いに異なるからである。これらのビームを図１４に示
すように上手く重ね合わせると干渉のピークがビーム内
に分散化されて干渉縞をより作りにくいビーム１４０１
を作ることができる。
【００８８】図１３のビームを単純に重ね合わせると、
ビーム１４０１の様になるが、実際は、ビームの幅方向
に干渉がおこり、ビーム１２０１（図１２）の様にな
る。
ビーム１４０１の様になるが、実際は、ビームの幅方向
に干渉がおこり、ビーム１２０１（図１２）の様にな
る。
【００８９】図１４のように重ね合わせるためには、以
下に示す条件を満たすようにすればよい。
下に示す条件を満たすようにすればよい。
【００９０】まず、図２に示した光学系が形成する干渉
縞の間隔ｄを定義する。次にシリンドリカルレンズ群２
０２に入射するレーザービーム１５０１（図１５参照）
の両端に位置するシリンドリカルレンズの中央同士の距
離Ｄを定義する。
縞の間隔ｄを定義する。次にシリンドリカルレンズ群２
０２に入射するレーザービーム１５０１（図１５参照）
の両端に位置するシリンドリカルレンズの中央同士の距
離Ｄを定義する。
【００９１】そして、シリンドリカルレンズ２０２のレ
ンズ１つ当たりの幅をＷとし、｜tan Ｘ｜ =（Ｄ＋Ｗ）
／ｄ で定義される角度Ｘ（図１１ａで定義される角度
Ｘ）をもつ図１１のシリンドリカルレンズ群１１０５
と、シリンドリカルレンズ１１０６とを使用すればよ
い。（この場合Ｘ＝Ｙとする）
ンズ１つ当たりの幅をＷとし、｜tan Ｘ｜ =（Ｄ＋Ｗ）
／ｄ で定義される角度Ｘ（図１１ａで定義される角度
Ｘ）をもつ図１１のシリンドリカルレンズ群１１０５
と、シリンドリカルレンズ１１０６とを使用すればよ
い。（この場合Ｘ＝Ｙとする）
【００９２】このような角度を選択すると、干渉縞の間
隔が、従来の光学系（図２記載のもの）に比較し狭くな
り、かつ干渉縞の強度分布がビーム内でより分散化され
る。
隔が、従来の光学系（図２記載のもの）に比較し狭くな
り、かつ干渉縞の強度分布がビーム内でより分散化され
る。
【００９３】すなわち、よりビーム内のエネルギー分布
が一様になる。なお、角度Ｘは厳密に定義する必要はな
い。なぜならば、干渉縞の間隔ｄが厳密に一様でないか
らである。
が一様になる。なお、角度Ｘは厳密に定義する必要はな
い。なぜならば、干渉縞の間隔ｄが厳密に一様でないか
らである。
【００９４】なおここで、｜tan Ｘ｜ =Ｗ／ｄ で定義
される角度Ｘをもつ図１１のシリンドリカルレンズ群１
１０５とシリンドリカルレンズ１１０６とを使用する
と、シリンドリカルレンズ２０２の１つ１つを通る光束
が干渉縞の間隔ｄずつずれて重なり合うので本発明が特
徴とする効果を得られない。
される角度Ｘをもつ図１１のシリンドリカルレンズ群１
１０５とシリンドリカルレンズ１１０６とを使用する
と、シリンドリカルレンズ２０２の１つ１つを通る光束
が干渉縞の間隔ｄずつずれて重なり合うので本発明が特
徴とする効果を得られない。
【００９５】また、角度Ｘが、ｎＷ／ｄ＝｜tan Ｘ｜
（ｎは整数、かつ、２Ｗ≦ｎＷ≦Ｄ）であると、干渉の
ピークがビーム内で効果的に分散される。またレーザー
パワーも効率良く利用される。なお、Ｗ／ｄ＞｜tan Ｘ
｜の範囲ではビーム長が短くなりすぎて処理効率を落と
す。
（ｎは整数、かつ、２Ｗ≦ｎＷ≦Ｄ）であると、干渉の
ピークがビーム内で効果的に分散される。またレーザー
パワーも効率良く利用される。なお、Ｗ／ｄ＞｜tan Ｘ
｜の範囲ではビーム長が短くなりすぎて処理効率を落と
す。
【００９６】よって、角度Ｘは、少なくとも、Ｗ／ｄ＜
｜tan Ｘ｜の範囲で定義されなければならない。
｜tan Ｘ｜の範囲で定義されなければならない。
【００９７】また、角度Ｘは、２Ｗ／ｄ≦｜tan Ｘ｜≦
（Ｄ＋Ｗ）／ｄの範囲で定義されるとよりよい効果が期
待できる。一方、｜tan Ｘ｜≫（Ｄ＋Ｗ）／ｄの範囲で
は干渉のピークがビーム内で十分に分散化されない。
（Ｄ＋Ｗ）／ｄの範囲で定義されるとよりよい効果が期
待できる。一方、｜tan Ｘ｜≫（Ｄ＋Ｗ）／ｄの範囲で
は干渉のピークがビーム内で十分に分散化されない。
【００９８】ここで、シリンドリカルレンズ群２０３と
シリンドリカルレンズ群２０５の焦点距離は等しいとす
る。また、シリンドリカルレンズ２０５とシリンドリカ
ルレンズ１１０６の焦点距離は等しいとする。即ち、焦
点距離が等しいものと交換したものとする。なお、図２
に示した光学系が形成する干渉縞の間隔ｄは、必ずしも
一定ではないので、それらの間隔の平均値をｄと定義す
る。
シリンドリカルレンズ群２０５の焦点距離は等しいとす
る。また、シリンドリカルレンズ２０５とシリンドリカ
ルレンズ１１０６の焦点距離は等しいとする。即ち、焦
点距離が等しいものと交換したものとする。なお、図２
に示した光学系が形成する干渉縞の間隔ｄは、必ずしも
一定ではないので、それらの間隔の平均値をｄと定義す
る。
【００９９】（発明２）ここでは、シリンドリカルレン
ズ１１０６（図１１参照）の形がビーム形状を決定して
いる事実に着目する。即ち、図２４に示すようにシリン
ドリカルレンズ２０５に対して、シリンドリカルレンズ
群２０３の位置を図２４の平面上でいかように変えても
左側に形成されるビームの位置は変わらないことから結
論できる事実に着目する。
ズ１１０６（図１１参照）の形がビーム形状を決定して
いる事実に着目する。即ち、図２４に示すようにシリン
ドリカルレンズ２０５に対して、シリンドリカルレンズ
群２０３の位置を図２４の平面上でいかように変えても
左側に形成されるビームの位置は変わらないことから結
論できる事実に着目する。
【０１００】ここでは、図２の光学系中、シリンドリカ
ルレンズ２０５を、考案１で規定した平行四辺形状シリ
ンドリカルレンズ１１０６（図１１ｂ参照）に置換した
光学系を用いてビームがどうなるかを実験した。
ルレンズ２０５を、考案１で規定した平行四辺形状シリ
ンドリカルレンズ１１０６（図１１ｂ参照）に置換した
光学系を用いてビームがどうなるかを実験した。
【０１０１】結果は、考案１で示した光学系とほぼ同様
の効果があった。しかしながら、考案１と比較しややビ
ーム内の干渉の様子が不規則となった。
の効果があった。しかしながら、考案１と比較しややビ
ーム内の干渉の様子が不規則となった。
【０１０２】また、考案１で示した光学系のシリンドリ
カルレンズ１１０６（図２の光学系の２０３の代わりに
配置）の角度Ｙを固定したまま、シリンドリカルレンズ
群１１０５（図２の光学系の２０５の代わりに配置）の
角度Ｘを自由に変えて、コンピューターシミュレーショ
ンを行った。
カルレンズ１１０６（図２の光学系の２０３の代わりに
配置）の角度Ｙを固定したまま、シリンドリカルレンズ
群１１０５（図２の光学系の２０５の代わりに配置）の
角度Ｘを自由に変えて、コンピューターシミュレーショ
ンを行った。
【０１０３】この結果、シリンドリカルレンズ群１１０
５の角度Ｘはビームの内部干渉縞の間隔にほとんど関与
しないことが判明した。
５の角度Ｘはビームの内部干渉縞の間隔にほとんど関与
しないことが判明した。
【０１０４】また、シリンドリカルレンズ群１１０５と
平行四辺形状シリンドリカルレンズ１１０６との距離を
変えても、あまりビーム内の干渉縞の間隔は変わらない
ことが判明した。
平行四辺形状シリンドリカルレンズ１１０６との距離を
変えても、あまりビーム内の干渉縞の間隔は変わらない
ことが判明した。
【０１０５】よって、平行四辺形状シリンドリカルレン
ズ群１１０５のレンズ１つ１つは図１７に示すような形
態であればよいと結論できる。
ズ群１１０５のレンズ１つ１つは図１７に示すような形
態であればよいと結論できる。
【０１０６】図１７は３面図である。図１７の形状を具
体的に文章で示すと以下のようになる。
体的に文章で示すと以下のようになる。
【０１０７】この形状は、同一波長を持つ２次元の平行
光線を、１点に集めることができる２次元の仮想レンズ
を前記２次元平面を含まない方向に平行移動させたとき
に該仮想レンズが描く軌跡をそのまま立体とした形状と
表現できる。
光線を、１点に集めることができる２次元の仮想レンズ
を前記２次元平面を含まない方向に平行移動させたとき
に該仮想レンズが描く軌跡をそのまま立体とした形状と
表現できる。
【０１０８】発明１と比較し、発明２はビーム干渉の分
布が不規則となる。発明２が発明１に比較して優れてい
る点は、図２に示した光学系の内、シリンドリカルレン
ズ２０５のみを平行四辺形状シリンドリカルレンズ１１
０６に置換すればよいという点である。
布が不規則となる。発明２が発明１に比較して優れてい
る点は、図２に示した光学系の内、シリンドリカルレン
ズ２０５のみを平行四辺形状シリンドリカルレンズ１１
０６に置換すればよいという点である。
【０１０９】即ち、より簡便な変更で光干渉のビーム内
分布を分散化できる点である。この意味でコストや手間
の点を考慮するならば、発明２の方が発明１を凌いでい
る。
分布を分散化できる点である。この意味でコストや手間
の点を考慮するならば、発明２の方が発明１を凌いでい
る。
【０１１０】〔発明３〕本発明人はここでさらに、平行
四辺形状シリンドリカルレンズ１１０６（図二の２０５
の代わりに配置する）を図１８に描かれた形態を提唱す
る。
四辺形状シリンドリカルレンズ１１０６（図二の２０５
の代わりに配置する）を図１８に描かれた形態を提唱す
る。
【０１１１】この構成では、 （１）焦点の集合が形成する線と入射するレーザービー
ムの方向ベクトルとは直交していない。 （２）断面形状１１０３の延在方向を含む線と焦点の集
合が形成する線とを含む面は、断面形状１１０３の面と
直交している。 （３）角度Ｙが直角でない。 といった特徴を有している。
ムの方向ベクトルとは直交していない。 （２）断面形状１１０３の延在方向を含む線と焦点の集
合が形成する線とを含む面は、断面形状１１０３の面と
直交している。 （３）角度Ｙが直角でない。 といった特徴を有している。
【０１１２】ここで焦点の集合というのは、レーザービ
ームの入射方向（光路方向）から照射された平行光が結
ばれる点の集合として定義される。
ームの入射方向（光路方向）から照射された平行光が結
ばれる点の集合として定義される。
【０１１３】この場合、シリンドリカルレンズの焦点の
集合（この場合は線。）を含む線は図９に示す照射面１
９０１にある１点１９０２で交差している。（即ち、焦
点の集合は照射面に対して斜めになっている）
集合（この場合は線。）を含む線は図９に示す照射面１
９０１にある１点１９０２で交差している。（即ち、焦
点の集合は照射面に対して斜めになっている）
【０１１４】この様な場合、図２に示すシリンドリカル
レンズ群２０２のレンズ１つ１つを通過するレーザー光
が照射面に作る像は、図２０のようになる。
レンズ群２０２のレンズ１つ１つを通過するレーザー光
が照射面に作る像は、図２０のようになる。
【０１１５】図２０にはビーム内の干渉の様子が描かれ
ている。シリンドリカルレンズ群２０３が平行四辺形状
シリンドリカルレンズ１８０１（図２の２０５の代わり
に配置される）と面対称な位置にあると実線の四角で描
かれた場所に干渉のピーク２００１ができる。
ている。シリンドリカルレンズ群２０３が平行四辺形状
シリンドリカルレンズ１８０１（図２の２０５の代わり
に配置される）と面対称な位置にあると実線の四角で描
かれた場所に干渉のピーク２００１ができる。
【０１１６】ところが、面対称でない位置にそれらを配
置すると図２０の２００２で示されるように干渉のピー
クが斜めに分布し、これらが重なり合うと、考案１、２
と同様に干渉のピークが線状レーザービーム２００３内
で分散化する。
置すると図２０の２００２で示されるように干渉のピー
クが斜めに分布し、これらが重なり合うと、考案１、２
と同様に干渉のピークが線状レーザービーム２００３内
で分散化する。
【０１１７】発明３の優れた点は、考案１、２と比較す
ると以下のようになる。シリンドリカルレンズ群２０３
と平行四辺形状シリンドリカルレンズ１８０１の相対的
な位置を前述のように変えることにより、ビーム内の干
渉の状態を変えられる点がそうである。
ると以下のようになる。シリンドリカルレンズ群２０３
と平行四辺形状シリンドリカルレンズ１８０１の相対的
な位置を前述のように変えることにより、ビーム内の干
渉の状態を変えられる点がそうである。
【０１１８】これは、光学系に入射する光の波長、大き
さ等により変化する干渉縞の周期（隣り合う縞の間隔）
がいかように変わろうとも、光学系の配置を少し変える
だけで、干渉縞が最もビーム内で分散化されるレンズ配
置を選ぶことが可能となる。
さ等により変化する干渉縞の周期（隣り合う縞の間隔）
がいかように変わろうとも、光学系の配置を少し変える
だけで、干渉縞が最もビーム内で分散化されるレンズ配
置を選ぶことが可能となる。
【０１１９】発明１、２の光学系は角度Ｙが干渉縞の間
隔に依存するので、干渉縞の間隔があまりに異なるビー
ムを作る光源に対して互換性がない。しかし、発明３の
場合には、適用範囲を広くすることができる。
隔に依存するので、干渉縞の間隔があまりに異なるビー
ムを作る光源に対して互換性がない。しかし、発明３の
場合には、適用範囲を広くすることができる。
【０１２０】しかしながら、発明３の光学系はビーム内
の干渉の分布の規則性が、発明２の光学系に対して同程
度かやや劣る。
の干渉の分布の規則性が、発明２の光学系に対して同程
度かやや劣る。
【０１２１】発明１乃至３であたえた制限を持たない平
行四辺形状シリンドリカルレンズ群１１０５と、平行四
辺形状シリンドリカルレンズ１１０６とを使用してもよ
い。
行四辺形状シリンドリカルレンズ群１１０５と、平行四
辺形状シリンドリカルレンズ１１０６とを使用してもよ
い。
【０１２２】このとき、図２のような組合せを選ばない
限り、干渉のピークのビーム内での分散化が期待でき
る。
限り、干渉のピークのビーム内での分散化が期待でき
る。
【０１２３】発明２、３で考察したビームの特徴を合わ
せ持つビームが得られる組合せもある。しかしながら、
平行四辺形状シリンドリカルレンズ１１０６の形状が、
シリンドリカルレンズ２０５の形状から著しく異なって
いると、ビーム長が得られず本発明に適さなくなる。
せ持つビームが得られる組合せもある。しかしながら、
平行四辺形状シリンドリカルレンズ１１０６の形状が、
シリンドリカルレンズ２０５の形状から著しく異なって
いると、ビーム長が得られず本発明に適さなくなる。
【０１２４】発明１乃至３の光学系を介して形成された
レーザービームは干渉のピークの分布が分散化されたと
はいえ、依然としてそのビーム内に存在する。
レーザービームは干渉のピークの分布が分散化されたと
はいえ、依然としてそのビーム内に存在する。
【０１２５】光学系の配置が微妙にずれていて、ビーム
内のレーザーエネルギーの強度が局所的に強く、あるい
は弱くなりすぎることもありうる。
内のレーザーエネルギーの強度が局所的に強く、あるい
は弱くなりすぎることもありうる。
【０１２６】しかしながら、それらの干渉縞は基板に線
状ビームをずらしながら重ね合わせることでほとんど見
えなくなる。一方、重ね合わせ方によっては、該干渉縞
が強調されてしまう場合が出てくるので、線状レーザー
ビームの走査のピッチを微妙に変えたり、線状レーザー
ビームの走査方向を微調整することにより、線状レーザ
ービームの重なり方を調節すると、より良い効果があ
る。上記微調整でうまく行かない場合は、光学系の配置
を再調整する必要がある。
状ビームをずらしながら重ね合わせることでほとんど見
えなくなる。一方、重ね合わせ方によっては、該干渉縞
が強調されてしまう場合が出てくるので、線状レーザー
ビームの走査のピッチを微妙に変えたり、線状レーザー
ビームの走査方向を微調整することにより、線状レーザ
ービームの重なり方を調節すると、より良い効果があ
る。上記微調整でうまく行かない場合は、光学系の配置
を再調整する必要がある。
【０１２７】ここで、上記説明の走査方向の微調整につ
き、より詳しく記述する。この場合、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と、より
効果的に干渉縞の消える角度が見つかる。前記角度ｙは
｜tan ｙ｜≦0.1 の範囲で十分である。
き、より詳しく記述する。この場合、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と、より
効果的に干渉縞の消える角度が見つかる。前記角度ｙは
｜tan ｙ｜≦0.1 の範囲で十分である。
【０１２８】発明１乃至３いずれの場合も角度Ｙは、1.
5 ≦｜tan Ｙ｜≦６００の範囲である。またより好まし
くは、１２≦｜tan Ｙ｜≦３００の範囲からＹを設定す
るといよい。
5 ≦｜tan Ｙ｜≦６００の範囲である。またより好まし
くは、１２≦｜tan Ｙ｜≦３００の範囲からＹを設定す
るといよい。
【０１２９】案１、２、３を簡素化した光学系の例を以
下に示す。この簡素化はビームの幅方向の分割を省いた
ものである。
下に示す。この簡素化はビームの幅方向の分割を省いた
ものである。
【０１３０】すなわち、図２に示す構成において、シリ
ンドリカルレンズ群２０２とシリンドリカルレンズ２０
４とを省いた光学系の例である。
ンドリカルレンズ群２０２とシリンドリカルレンズ２０
４とを省いた光学系の例である。
【０１３１】このような光学系が形成する線状レーザー
ビームの干渉縞は、シリンドリカルレンズ群２０２によ
るレーザー光の分割がないため、シリンドリカルレンズ
群２０２の任意の１つのレンズが作る干渉縞と同様とな
る。すなわち、図１３のようになる。本光学系では、干
渉のピーク１３０１がビーム内で分散化されることはな
い。
ビームの干渉縞は、シリンドリカルレンズ群２０２によ
るレーザー光の分割がないため、シリンドリカルレンズ
群２０２の任意の１つのレンズが作る干渉縞と同様とな
る。すなわち、図１３のようになる。本光学系では、干
渉のピーク１３０１がビーム内で分散化されることはな
い。
【０１３２】しかしながら、該線状レーザービーム１３
０２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２１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。
０２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２１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。
【０１３３】よって、線状ビーム内の光干渉のピークが
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
ザーの処理効率をほぼ最大に利用できることにある。
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
ザーの処理効率をほぼ最大に利用できることにある。
【０１３４】発明１乃至３に記載の光学系を介して半導
体膜のレーザーアニールを行い、多結晶半導体膜とし、
例えばＴＦＴ液晶ディスプレイのようなデバイスを作製
すると、個々のＴＦＴの特性のばらつきが抑えられて、
高画質なものを得ることができる。
体膜のレーザーアニールを行い、多結晶半導体膜とし、
例えばＴＦＴ液晶ディスプレイのようなデバイスを作製
すると、個々のＴＦＴの特性のばらつきが抑えられて、
高画質なものを得ることができる。
【０１３５】勿論、ＴＦＴ液晶ディスプレイ以外に各種
集積回路を作製する際に利用することができる。
集積回路を作製する際に利用することができる。
【０１３６】また、ＴＦＴ液晶ディスプレイと同一の基
板上に各種集積回路を搭載したＳＯＰ（システムオンパ
ネル）と呼ばれるような構成を作製する際に本明細書で
開示する発明を利用することが有用である。
板上に各種集積回路を搭載したＳＯＰ（システムオンパ
ネル）と呼ばれるような構成を作製する際に本明細書で
開示する発明を利用することが有用である。
【０１３７】即ち、比較的大面積に均一なレーザーアニ
ールを施さなければならない場合に本明細書で開示する
発明は有効である。
ールを施さなければならない場合に本明細書で開示する
発明は有効である。
【０１３８】本明細書で開示する発明の第１は、光を分
割する役割を果たす平行四辺形状シリンドリカルレンズ
群と、前記分割された光を再結合させる役割を果たす平
行四辺形状シリンドリカルレンズとを含む光学系から構
成されるビームホモジェナイザーである。
割する役割を果たす平行四辺形状シリンドリカルレンズ
群と、前記分割された光を再結合させる役割を果たす平
行四辺形状シリンドリカルレンズとを含む光学系から構
成されるビームホモジェナイザーである。
【０１３９】ここで、平行四辺形状というのは、角の角
度が９０度でないものとして定義される。
度が９０度でないものとして定義される。
【０１４０】光を分割する役割を果たす平行四辺形状シ
リンドリカルレンズ群というのは、図２に２０３に対応
する。また、分割された光を再結合させる役割を果たす
平行四辺形状シリンドリカルレンズとは、図２の２０５
に対応する。
リンドリカルレンズ群というのは、図２に２０３に対応
する。また、分割された光を再結合させる役割を果たす
平行四辺形状シリンドリカルレンズとは、図２の２０５
に対応する。
【０１４１】本発明の第２は、光を分割する役割を果た
すシリンドリカルレンズ群と、前記分割された光を再結
合させる役割を果たす平行四辺形状シリンドリカルレン
ズを含む光学系から構成されるビームホモジェナイザー
である。
すシリンドリカルレンズ群と、前記分割された光を再結
合させる役割を果たす平行四辺形状シリンドリカルレン
ズを含む光学系から構成されるビームホモジェナイザー
である。
【０１４２】本発明の第３は、所定の断面形状を所定の
方向に平行移動させた軌跡により形成される平行四辺形
状シリンドリカルレンズを有し、前記断面形状は、ある
特定の波長を持つ２次元空間の平行光線を一点に集光さ
せることのできる形状であることを特徴とするビームホ
モジェナイザーである。
方向に平行移動させた軌跡により形成される平行四辺形
状シリンドリカルレンズを有し、前記断面形状は、ある
特定の波長を持つ２次元空間の平行光線を一点に集光さ
せることのできる形状であることを特徴とするビームホ
モジェナイザーである。
【０１４３】本発明の第４は、光を分割する役割を果た
すシリンドリカルレンズ群と、所定の断面形状を所定の
方向に平行移動させた軌跡により形成される平行四辺形
状シリンドリカルレンズとを有し、前記断面形状は、あ
る特定の波長を持つ２次元空間の平行光線を一点に集光
させることのできる形状であり、前記平行四辺形状シリ
ンドリカルレンズは、前記分割された光を再結合させる
役割を果たすことを特徴とするビームホモジェナイザー
である。
すシリンドリカルレンズ群と、所定の断面形状を所定の
方向に平行移動させた軌跡により形成される平行四辺形
状シリンドリカルレンズとを有し、前記断面形状は、あ
る特定の波長を持つ２次元空間の平行光線を一点に集光
させることのできる形状であり、前記平行四辺形状シリ
ンドリカルレンズは、前記分割された光を再結合させる
役割を果たすことを特徴とするビームホモジェナイザー
である。
【０１４４】本発明の第５は、光を分割する役割を果た
す平行四辺形状シリンドリカルレンズ群と、所定の断面
形状を所定の方向に平行移動させた軌跡により形成され
る平行四辺形状シリンドリカルレンズとを有し、前記断
面形状は、ある特定の波長を持つ２次元空間の平行光線
を一点に集光させることのできる形状であり、前記平行
四辺形状シリンドリカルレンズは、前記分割された光を
再結合させる役割を果たすことを特徴とするビームホモ
ジェナイザーである。
す平行四辺形状シリンドリカルレンズ群と、所定の断面
形状を所定の方向に平行移動させた軌跡により形成され
る平行四辺形状シリンドリカルレンズとを有し、前記断
面形状は、ある特定の波長を持つ２次元空間の平行光線
を一点に集光させることのできる形状であり、前記平行
四辺形状シリンドリカルレンズは、前記分割された光を
再結合させる役割を果たすことを特徴とするビームホモ
ジェナイザーである。
【０１４５】本発明の第６は、光を分割する役割を果た
すシリンドリカルレンズ群と、所定の断面形状を所定の
方向に平行移動させた軌跡により形成される平行四辺形
状シリンドリカルレンズとを有し、前記断面形状は、あ
る特定の波長を持つ２次元空間の平行光線を一点に集光
させることのできる形状であり、前記平行四辺形状シリ
ンドリカルレンズは、前記分割された光を再結合させる
役割を果たしており、前記平行四辺形状シリンドリカル
レンズは、任意の方向から平行光を入射させたとき形成
される焦点の集合が成す平面と先に定義した所定の断面
形状を含む平面とが互いに直交する形状であり、かつ、
前記所定の断面形状と先に定義した所定の方向が角度Ｙ
を成す形状であり、かつ前記角度Ｙは、直角でないこと
を特徴とするビームホモジェナイザーである。
すシリンドリカルレンズ群と、所定の断面形状を所定の
方向に平行移動させた軌跡により形成される平行四辺形
状シリンドリカルレンズとを有し、前記断面形状は、あ
る特定の波長を持つ２次元空間の平行光線を一点に集光
させることのできる形状であり、前記平行四辺形状シリ
ンドリカルレンズは、前記分割された光を再結合させる
役割を果たしており、前記平行四辺形状シリンドリカル
レンズは、任意の方向から平行光を入射させたとき形成
される焦点の集合が成す平面と先に定義した所定の断面
形状を含む平面とが互いに直交する形状であり、かつ、
前記所定の断面形状と先に定義した所定の方向が角度Ｙ
を成す形状であり、かつ前記角度Ｙは、直角でないこと
を特徴とするビームホモジェナイザーである。
【０１４６】本発明の第７は光を分割する役割を果たす
平行四辺形状シリンドリカルレンズ群と、所定の断面形
状を所定の方向に平行移動させた軌跡により形成される
平行四辺形状シリンドリカルレンズとを有し、前記断面
形状は、ある特定の波長を持つ２次元空間の平行光線を
一点に集光させることのできる形状であり、前記平行四
辺形状シリンドリカルレンズは、前記分割された光を再
結合させる役割を果たしており、前記平行四辺形状シリ
ンドリカルレンズは、任意の方向から平行光を入射させ
たとき形成される焦点の集合が成す平面と先に定義した
所定の断面形状を含む平面とが互いに直交する形状であ
り、かつ、前記所定の断面形状と先に定義した所定の方
向が角度Ｙを成す形状であり、かつ前記角度Ｙは、直角
でないことを特徴とするビームホモジェナイザー。
平行四辺形状シリンドリカルレンズ群と、所定の断面形
状を所定の方向に平行移動させた軌跡により形成される
平行四辺形状シリンドリカルレンズとを有し、前記断面
形状は、ある特定の波長を持つ２次元空間の平行光線を
一点に集光させることのできる形状であり、前記平行四
辺形状シリンドリカルレンズは、前記分割された光を再
結合させる役割を果たしており、前記平行四辺形状シリ
ンドリカルレンズは、任意の方向から平行光を入射させ
たとき形成される焦点の集合が成す平面と先に定義した
所定の断面形状を含む平面とが互いに直交する形状であ
り、かつ、前記所定の断面形状と先に定義した所定の方
向が角度Ｙを成す形状であり、かつ前記角度Ｙは、直角
でないことを特徴とするビームホモジェナイザー。
【０１４７】本発明の第８は所定の断面形状を所定の方
向に平行移動させた軌跡により形成される平行四辺形状
シリンドリカルレンズを複数個組み合わせた平行四辺形
状シリンドリカルレンズ群と、前記平行四辺形状シリン
ドリカルレンズと同様な特徴を持つ平行四辺形状シリン
ドリカルレンズとを有し、前記断面形状は、ある特定の
波長を持つ２次元空間の平行光線を一点に集光させるこ
とのできる形状であり、前記平行四辺形状シリンドリカ
ルレンズのうち任意に選んだ１つは、任意の方向から平
行光を入射させたとき形成される焦点の集合が成す平面
と先に定義した所定の断面形状を含む平面とが互いに直
交する形状であり、かつ、前記所定の断面形状と先に定
義した所定の方向が角度Ｙを成す形状であり、該角度Ｙ
は各平行四辺形状シリンドリカルレンズにおいて互いに
等しく、かつ前記角度Ｙは、直角でないことを特徴とす
るビームホモジェナイザー。
向に平行移動させた軌跡により形成される平行四辺形状
シリンドリカルレンズを複数個組み合わせた平行四辺形
状シリンドリカルレンズ群と、前記平行四辺形状シリン
ドリカルレンズと同様な特徴を持つ平行四辺形状シリン
ドリカルレンズとを有し、前記断面形状は、ある特定の
波長を持つ２次元空間の平行光線を一点に集光させるこ
とのできる形状であり、前記平行四辺形状シリンドリカ
ルレンズのうち任意に選んだ１つは、任意の方向から平
行光を入射させたとき形成される焦点の集合が成す平面
と先に定義した所定の断面形状を含む平面とが互いに直
交する形状であり、かつ、前記所定の断面形状と先に定
義した所定の方向が角度Ｙを成す形状であり、該角度Ｙ
は各平行四辺形状シリンドリカルレンズにおいて互いに
等しく、かつ前記角度Ｙは、直角でないことを特徴とす
るビームホモジェナイザー。
【０１４８】本発明の第６乃至第８の角度Ｙは、1.5 ≦
｜tan Ｙ｜≦６００とすることが好ましい。さらには、
角度Ｙを１２≦｜tan Ｙ｜≦３００の範囲から選択する
ことはより好ましい。
｜tan Ｙ｜≦６００とすることが好ましい。さらには、
角度Ｙを１２≦｜tan Ｙ｜≦３００の範囲から選択する
ことはより好ましい。
【０１４９】本発明の第９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平行四辺形状のシリ
ンドリカルレンズ群と他の平行四辺形状シリンドリカル
レンズとから構成されるレンズ群と、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。
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他の平行四辺形状シリンドリカル
レンズとから構成されるレンズ群と、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。
【０１５０】本発明の第１０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平行四辺形状のシ
リンドリカルレンズ群と平行四辺形状シリンドリカルレ
ンズとから構成されるレンズ群と、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
とから構成されるレンズ群と、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。
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平行四辺形状シリンドリカルレ
ンズとから構成されるレンズ群と、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
とから構成されるレンズ群と、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。
【０１５１】本発明の第１１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平行四辺形状のシ
リンドリカルレンズ群と平行四辺形状シリンドリカルレ
ンズとから構成されるレンズ群と、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。
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平行四辺形状シリンドリカルレ
ンズとから構成されるレンズ群と、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。
【０１５２】本発明の第１２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平行四辺形状のシ
リンドリカルレンズ群と平行四辺形状シリンドリカルレ
ンズとから構成されるレンズ群と、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
とから構成されるレンズ群と、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。
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平行四辺形状シリンドリカルレ
ンズとから構成されるレンズ群と、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
とから構成されるレンズ群と、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。
【０１５３】上記本発明で使用するレーザービームは、
エキシマレーザーであるとよい。
エキシマレーザーであるとよい。
【０１５４】本発明の第１３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、平行四辺形状シリンドリカル
レンズを含むビームホモジェナイザーによりレーザービ
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、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。
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、平行四辺形状シリンドリカル
レンズを含むビームホモジェナイザーによりレーザービ
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、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。
【０１５５】本発明の第１４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、平行四辺形状シリンドリカ
ルレンズを含むビームホモジェナイザーによりレーザー
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。
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、平行四辺形状シリンドリカ
ルレンズを含むビームホモジェナイザーによりレーザー
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。
【０１５６】上記本発明の第１３または第１４で使用す
るレーザービームは、エキシマレーザーであるとよい。
るレーザービームは、エキシマレーザーであるとよい。
【０１５７】本発明の第１５は、平行四辺形状シリンド
リカルレンズを介したレーザ光により、レーザーアニー
ルされた半導体膜を使用し作製されることを特徴とする
半導体デバイスである。
リカルレンズを介したレーザ光により、レーザーアニー
ルされた半導体膜を使用し作製されることを特徴とする
半導体デバイスである。
【０１５８】
【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。
【０１５９】例えば、図２に示される光学系により形成
される線状レーザービームのエネルギーは、その線幅方
向にエネルギーの強弱の周期的繰り返しが見られる。
される線状レーザービームのエネルギーは、その線幅方
向にエネルギーの強弱の周期的繰り返しが見られる。
【０１６０】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。
【０１６１】本発明では、角は９０度でない平行四辺形
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分散化させる。
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分散化させる。
【０１６２】あるいは、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。
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。
【０１６３】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。
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。
【０１６４】
〔実施例１〕実施例の作製工程で、まず、レーザー照射
される膜の作成方法を示す。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。
される膜の作成方法を示す。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。
【０１６５】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ガラス基板（勿論他
のガラス基板でもよい）上に、下地膜としての酸化珪素
膜を２０００Å厚、その上に非晶質珪素膜を５００Å厚
の厚さに成膜する。これらは、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ガラス基板（勿論他
のガラス基板でもよい）上に、下地膜としての酸化珪素
膜を２０００Å厚、その上に非晶質珪素膜を５００Å厚
の厚さに成膜する。これらは、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。
【０１６６】（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
程が必要となる。
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
程が必要となる。
【０１６７】該膜内の水素の密度は１０20atoms ／cm3
オーダーが適当である。この膜を非単結晶珪素膜Ａと呼
ぶ。
オーダーが適当である。この膜を非単結晶珪素膜Ａと呼
ぶ。
【０１６８】（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。
【０１６９】次に、上記のようにして各膜が積層された
基板に、６００℃で４時間の熱アニールを施し、非晶質
珪素膜を結晶化させる。こうして、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時間の熱アニールを施し、非晶質
珪素膜を結晶化させる。こうして、非単結晶珪素膜であ
る結晶性珪素膜Ｂが形成される。
【０１７０】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、結晶化が促進される。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、結晶化が促進される。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。
【０１７１】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、または低下する。
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、または低下する。
【０１７２】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。
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。
【０１７３】（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法を用いる。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法を用いる。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。
【０１７４】そして、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。
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。
【０１７５】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
が得られる。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
が得られる。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。
【０１７６】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。
【０１７７】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。
【０１７８】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。
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。
【０１７９】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２０３は、
平行四辺形状シリンドリカルレンズ群１１０５に置き換
えられている。また、シリンドリカルレンズ２０５は、
平行四辺形状シリンドリカルレンズ群１１０６に置き換
えられている。
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２０３は、
平行四辺形状シリンドリカルレンズ群１１０５に置き換
えられている。また、シリンドリカルレンズ２０５は、
平行四辺形状シリンドリカルレンズ群１１０６に置き換
えられている。
【０１８０】平行四辺形状シリンドリカルレンズ群１１
０５と該平行四辺形状シリンドリカルレンズ１１０６は
考案１に示した形態であり、角度Ｘは88度とする。
０５と該平行四辺形状シリンドリカルレンズ１１０６は
考案１に示した形態であり、角度Ｘは88度とする。
【０１８１】ここで角度Ｘを決定する方法を記載する。
図２における光学系がつくり出す干渉じまのピッチが0.
2 ｍｍで、これが、先に定義したｄにあたる。また、先
に定義したＤ、Ｗが本光学系ではそれぞれ、１２ｍｍ、
３ｍｍである。
図２における光学系がつくり出す干渉じまのピッチが0.
2 ｍｍで、これが、先に定義したｄにあたる。また、先
に定義したＤ、Ｗが本光学系ではそれぞれ、１２ｍｍ、
３ｍｍである。
【０１８２】先に示したように、｜tan Ｘ｜ =（ｎＷ）
／ｄ（ｎ≧２）で算出される角度Ｘが、干渉のピークを
線状レーザービーム内で効果的に分散化できる角度であ
るから、該式にｄ、Ｗの値を代入すればよい。なお、こ
こではｎ＝２とした。
／ｄ（ｎ≧２）で算出される角度Ｘが、干渉のピークを
線状レーザービーム内で効果的に分散化できる角度であ
るから、該式にｄ、Ｗの値を代入すればよい。なお、こ
こではｎ＝２とした。
【０１８３】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。
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。
【０１８４】本発明で使用する線状レーザービームはす
べて図２記載の光学系に準じたものを使用している。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。
べて図２記載の光学系に準じたものを使用している。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。
【０１８５】シリンドリカルレンズ群２０２、１１０５
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、１１０６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４分
割、縦に７分割しているので２８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、１１０６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４分
割、縦に７分割しているので２８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。
【０１８６】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、１１０５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、１１０５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。
【０１８７】図１１記載のシリンドリカルレンズ群１１
０５を、同様の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。
０５を、同様の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。
【０１８８】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。
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。
【０１８９】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。
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。
【０１９０】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。
【０１９１】また図９に示すように被処理基板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。
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。
【０１９２】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。
【０１９３】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。
【０１９４】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。
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。
【０１９５】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１３
５ｍｍ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。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。
される線状レーザービームは、幅０．４ｍｍ×長さ１３
５ｍｍ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。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。
【０１９６】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。
せながら行うことで、線状レーザービームを走査させ
る。
【０１９７】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５
０ショットの範囲で適当に選ぶ。
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５
０ショットの範囲で適当に選ぶ。
【０１９８】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。
【０１９９】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。
【０２００】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。
【０２０１】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。また、
本実施例において、平行四辺形状シリンドリカルレンズ
群１１０５を使用せず、シリンドリカルレンズ群２０３
で代用しても本明細書の開示する効果が得られた。
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。また、
本実施例において、平行四辺形状シリンドリカルレンズ
群１１０５を使用せず、シリンドリカルレンズ群２０３
で代用しても本明細書の開示する効果が得られた。
【０２０２】上記レーザーアニールされた半導体膜を活
性層とするＴＦＴを作製すると、Ｎチャネル型、Ｐチャ
ネル型、いずれも作製できる。また、Ｎチャネル型とＰ
チャネル型とを組み合わせた構造も得ることが可能であ
る。
性層とするＴＦＴを作製すると、Ｎチャネル型、Ｐチャ
ネル型、いずれも作製できる。また、Ｎチャネル型とＰ
チャネル型とを組み合わせた構造も得ることが可能であ
る。
【０２０３】また、多数のＴＦＴを集積化して電子回路
を構成することもできる。以上のことは、他の実施例で
示した光学系を介してレーザーアニールされた半導体膜
についてもいえる。本発明の光学系を介してレーザーア
ニールされた半導体膜を利用して、ＴＦＴで構成される
液晶ディスプレイを作製した場合、個々のＴＦＴ特性の
バラツキの少ない高画質なものが得られた。
を構成することもできる。以上のことは、他の実施例で
示した光学系を介してレーザーアニールされた半導体膜
についてもいえる。本発明の光学系を介してレーザーア
ニールされた半導体膜を利用して、ＴＦＴで構成される
液晶ディスプレイを作製した場合、個々のＴＦＴ特性の
バラツキの少ない高画質なものが得られた。
【０２０４】〔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１１０６の
角度Ｙが不適当であるかである。
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１１０６の
角度Ｙが不適当であるかである。
【０２０５】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１１０
６は、オーダーメイドで作製されなければならない。
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１１０
６は、オーダーメイドで作製されなければならない。
【０２０６】これでは、該レンズが非常に高価な物とな
ってしまう。角度Ｙが適当でないと、干渉のピークが線
状レーザービーム内で十分に分散化されないことは、先
に説明の通りである。
ってしまう。角度Ｙが適当でないと、干渉のピークが線
状レーザービーム内で十分に分散化されないことは、先
に説明の通りである。
【０２０７】そこで、この欠点を、図８の様な走査方向
の決定方法で、補うこととする。
の決定方法で、補うこととする。
【０２０８】すなわち、平行四辺形状シリンドリカルレ
ンズ１１０６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２３記載の、干渉のピークの分
散化が不十分である線状レーザービーム２３０１のよう
なものとなった場合、走査方向変更装置９０４（図９）
により基板の走査方向を微調整し、図２３記載の矢印方
向を走査方向に選択すれば、干渉のピークがより一様に
基板に分散される。
ンズ１１０６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２３記載の、干渉のピークの分
散化が不十分である線状レーザービーム２３０１のよう
なものとなった場合、走査方向変更装置９０４（図９）
により基板の走査方向を微調整し、図２３記載の矢印方
向を走査方向に選択すれば、干渉のピークがより一様に
基板に分散される。
【０２０９】〔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。
【０２１０】平行四辺形状シリンドリカルレンズ群１１
０５（光学系９０１内に内蔵されている）はビームを横
に分割する役割を果たしている。該分割された光束を平
行四辺形状シリンドリカルレンズ１６０１が１領域に集
める役割を果たしている。
０５（光学系９０１内に内蔵されている）はビームを横
に分割する役割を果たしている。該分割された光束を平
行四辺形状シリンドリカルレンズ１６０１が１領域に集
める役割を果たしている。
【０２１１】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。
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。
【０２１２】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0.3 ｍｍのビームを作った。本実施例で
は、干渉縞が図１３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対しても、本
発明が有効に作用することは言うまでもない。
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0.3 ｍｍのビームを作った。本実施例で
は、干渉縞が図１３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対しても、本
発明が有効に作用することは言うまでもない。
【０２１３】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
ことができる。
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
ことができる。
【０２１４】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。
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。
【０２１５】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る。
載の配置のレンズ群を用いても効果がある。
【０２１６】なお、シリンドリカルレンズ群１１０５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。
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。
【０２１７】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。
【０２１８】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。
【０２１９】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る。
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る。
【０２２０】〔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１１０６の
角度Ｙ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１１０６は、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１１０６の
角度Ｙ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１１０６は、オーダーメイドで作成されな
ければならない。これでは、該レンズが非常に高価な物
となってしまう。
【０２２１】そこで、この欠点を図８の様な走査方向の
決定方法で、おぎなうこととする。すなわち、実施例２
で示した方法と同様の手続きをとればよい。
決定方法で、おぎなうこととする。すなわち、実施例２
で示した方法と同様の手続きをとればよい。
【０２２２】〔実施例５〕本実施例では考案３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。
【０２２３】本実施例では、図２で示した光学系のシリ
ンドリカルレンズ２０５を考案３で示した特徴を持つ平
行四辺形状シリンドリカルレンズ１８０１に置換してい
る。角度Ｙは、８８度とする。
ンドリカルレンズ２０５を考案３で示した特徴を持つ平
行四辺形状シリンドリカルレンズ１８０１に置換してい
る。角度Ｙは、８８度とする。
【０２２４】ここで、シリンドリカルレンズ群２０３の
レンズ１つ１つの幅（口径）は５ｍｍである。本実施例
では、シリンドリカルレンズ群２０３と平行四辺形状シ
リンドリカルレンズ１８０１とを、非面対称に配置しな
ければならない。それらの配置を微調整した後（本実施
例では、1.5 ｍｍ互いに横にずらせばよかった。）実施
例１と同様の手順でレーザーアニールを行えばよい。
レンズ１つ１つの幅（口径）は５ｍｍである。本実施例
では、シリンドリカルレンズ群２０３と平行四辺形状シ
リンドリカルレンズ１８０１とを、非面対称に配置しな
ければならない。それらの配置を微調整した後（本実施
例では、1.5 ｍｍ互いに横にずらせばよかった。）実施
例１と同様の手順でレーザーアニールを行えばよい。
【０２２５】〔実施例６〕本実施例では考案３に示した
光学系のうちビームの幅方向の分割を省いた光学系を用
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。
光学系のうちビームの幅方向の分割を省いた光学系を用
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。
【０２２６】本実施例では、図２で示した光学系のシリ
ンドリカルレンズ２０５を考案３で示した特徴を持つ平
行四辺形状シリンドリカルレンズ１８０１に置換してい
る。角度Ｙは、８８度とした。
ンドリカルレンズ２０５を考案３で示した特徴を持つ平
行四辺形状シリンドリカルレンズ１８０１に置換してい
る。角度Ｙは、８８度とした。
【０２２７】ここでシリンドリカルレンズ群２０３のレ
ンズ１つ１つの幅（口径）は５ｍｍである。また、シリ
ンドリカルレンズ群２０２とシリンドリカルレンズ２０
４は除かれている。すなわち、図１６で示した光学系配
置と全く同様である。
ンズ１つ１つの幅（口径）は５ｍｍである。また、シリ
ンドリカルレンズ群２０２とシリンドリカルレンズ２０
４は除かれている。すなわち、図１６で示した光学系配
置と全く同様である。
【０２２８】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。
【０２２９】なお、シリンドリカルレンズ群２０３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。
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。
【０２３０】本実施例では、シリンドリカルレンズ群２
０３と平行四辺形状シリンドリカルレンズ１８０１と
を、非面対称に配置しなければならない。それらの配置
を微調整した後（本実施例では、1.5 ｍｍ互いに横にず
らせばよかった。）、実施例１と同様の手順でレーザー
アニールを行えばよい。
０３と平行四辺形状シリンドリカルレンズ１８０１と
を、非面対称に配置しなければならない。それらの配置
を微調整した後（本実施例では、1.5 ｍｍ互いに横にず
らせばよかった。）、実施例１と同様の手順でレーザー
アニールを行えばよい。
【０２３１】
【発明の効果】本発明により、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。即ち、線状に加工されたレーザービームを走査さ
せて照射する場合の縞模様状の照射むらの問題を解決す
ることができる。
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。即ち、線状に加工されたレーザービームを走査さ
せて照射する場合の縞模様状の照射むらの問題を解決す
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】 レーザー照射装置の概略を示す図。
【図３】 光干渉の原理を示す図。
【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】 線状のレーザー光の照射面における干渉のピ
ークを示す図。
ークを示す図。
【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】 平行四辺形状シリンドリカルレンズの構成
図。
図。
【図１２】 平行四辺形状シリンドリカルレンズを使っ
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。
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。
【図１３】 平行四辺形状シリンドリカルレンズを使っ
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。
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。
【図１４】 平行四辺形状シリンドリカルレンズを使っ
た光学系により、線状レーザービーム内の光干渉が分散
化される様子を示す図。
た光学系により、線状レーザービーム内の光干渉が分散
化される様子を示す図。
【図１５】 シリンドリカルレンズ群２０２のサイズを
規定する図。
規定する図。
【図１６】 実施例におけるレーザー照射室を示す図。
【図１７】 平行四辺形状シリンドリカルレンズを示す
図。
図。
【図１８】 平行四辺形状シリンドリカルレンズを示す
図。
図。
【図１９】 平行四辺形状シリンドリカルレンズを含む
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
の様子を変化させる方法を示す図。
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
の様子を変化させる方法を示す図。
【図２０】 平行四辺形状シリンドリカルレンズを使っ
た光学系により、線状レーザービーム内の光干渉が分散
化される様子を示す図。
た光学系により、線状レーザービーム内の光干渉が分散
化される様子を示す図。
【図２１】 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２２】 凹凸混合シリンドリカルレンズの例を示す
図。
図。
【図２３】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。
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２４】シリンドリカルレンズの配置による光路の変
化を示す図。
化を示す図。
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 断面形状 １１０２ 平行四辺形 １１０３ 断面形状 １１０４ 平行四辺形 １１０５ 平行四辺形状シリンドリカルレンズ群 １１０６ 平行四辺形状シリンドリカルレンズ １２０１ 線状レーザービーム １３０１ 干渉縞 １３０２ 線状レーザービーム １４０１ 線状レーザービーム １５０１ レーザービーム １６０１ スリット １８０１ 平行四辺形状シリンドリカルレンズ １９０１ 照射面 １９０２ 平行四辺形状シリンドリカルレンズ１８０１
の焦点の集合を含む線と照射面と の交点２０
０１ 干渉縞 ２００２ 干渉縞 ２００３ 線状レーザービーム ２３０１ 干渉のピークの分散化が不十分である線状レ
ーザービーム
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 断面形状 １１０２ 平行四辺形 １１０３ 断面形状 １１０４ 平行四辺形 １１０５ 平行四辺形状シリンドリカルレンズ群 １１０６ 平行四辺形状シリンドリカルレンズ １２０１ 線状レーザービーム １３０１ 干渉縞 １３０２ 線状レーザービーム １４０１ 線状レーザービーム １５０１ レーザービーム １６０１ スリット １８０１ 平行四辺形状シリンドリカルレンズ １９０１ 照射面 １９０２ 平行四辺形状シリンドリカルレンズ１８０１
の焦点の集合を含む線と照射面と の交点２０
０１ 干渉縞 ２００２ 干渉縞 ２００３ 線状レーザービーム ２３０１ 干渉のピークの分散化が不十分である線状レ
ーザービーム
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成９年６月１９日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正内容】
【発明の名称】 レーザー照射装置及びレーザー処理方
法
法
Claims (23)
- 【請求項１】光を分割する役割を果たす平行四辺形状シ
リンドリカルレンズ群と、前記分割された光を再結合さ
せる役割を果たす平行四辺形状シリンドリカルレンズと
を含む光学系を有するレーザー照射装置。 - 【請求項２】光を分割する役割を果たすシリンドリカル
レンズ群と、前記分割された光を再結合させる役割を果
たす平行四辺形状シリンドリカルレンズとを含む光学系
を有するレーザー照射装置。 - 【請求項３】所定の断面形状を所定の方向に平行移動さ
せた軌跡により形成される平行四辺形状シリンドリカル
レンズを有し、 前記断面形状は、ある特定の波長を持つ２次元空間の平
行光線を一点に集光させることのできる形状であること
を特徴とするレーザー照射装置。 - 【請求項４】光を分割する役割を果たすシリンドリカル
レンズ群と、所定の断面形状を所定の方向に平行移動さ
せた軌跡により形成される平行四辺形状シリンドリカル
レンズとを有し、 前記断面形状は、ある特定の波長を持つ２次元空間の平
行光線を一点に集光させることのできる形状であり、 前記平行四辺形状シリンドリカルレンズは、前記分割さ
れた光を再結合させる役割を果たすことを特徴とするレ
ーザー照射装置。 - 【請求項５】光を分割する役割を果たす平行四辺形状シ
リンドリカルレンズ群と、所定の断面形状を所定の方向
に平行移動させた軌跡により形成される平行四辺形状シ
リンドリカルレンズとを有し、 前記断面形状は、ある特定の波長を持つ２次元空間の平
行光線を一点に集光させることのできる形状であり、 前記平行四辺形状シリンドリカルレンズは、前記分割さ
れた光を再結合させる役割を果たすことを特徴とするレ
ーザー照射装置。 - 【請求項６】光を分割する役割を果たすシリンドリカル
レンズ群と、所定の断面形状を所定の方向に平行移動さ
せた軌跡により形成される平行四辺形状シリンドリカル
レンズとを有し、 前記断面形状は、ある特定の波長を持つ２次元空間の平
行光線を一点に集光させることのできる形状であり、 前記平行四辺形状シリンドリカルレンズは、前記分割さ
れた光を再結合させる役割を果たしており、前記平行四
辺形状シリンドリカルレンズは、任意の方向から平行光
を入射させたとき形成される焦点の集合が成す平面と先
に定義した所定の断面形状を含む平面とが互いに直交す
る形状であり、かつ、前記所定の断面形状と先に定義し
た所定の方向が角度Ｙを成す形状であり、かつ前記角度
Ｙは、直角でないことを特徴とするレーザー照射装置。 - 【請求項７】光を分割する役割を果たす平行四辺形状シ
リンドリカルレンズ群と、所定の断面形状を所定の方向
に平行移動させた軌跡により形成される平行四辺形状シ
リンドリカルレンズとを有し、 前記断面形状は、ある特定の波長を持つ２次元空間の平
行光線を一点に集光させることのできる形状であり、 前記平行四辺形状シリンドリカルレンズは、前記分割さ
れた光を再結合させる役割を果たしており、前記平行四
辺形状シリンドリカルレンズは、任意の方向から平行光
を入射させたとき形成される焦点の集合が成す平面と先
に定義した所定の断面形状を含む平面とが互いに直交す
る形状であり、かつ、前記所定の断面形状と先に定義し
た所定の方向が角度Ｙを成す形状であり、かつ前記角度
Ｙは、直角でないことを特徴とするレーザー照射装置。 - 【請求項８】請求項６または請求項７において、角度Ｙ
は１.５≦｜tan Ｙ｜≦６００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】請求項、または請求項７、角度Ｙは１２≦
｜tan Ｙ｜≦３００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１０】所定の断面形状を所定の方向に平行移動
させた軌跡により形成される平行四辺形状シリンドリカ
ルレンズを複数個組み合わせた平行四辺形状シリンドリ
カルレンズ群と、前記平行四辺形状シリンドリカルレン
ズと同様な特徴を持つ平行四辺形状シリンドリカルレン
ズとを有し、 前記断面形状は、ある特定の波長を持つ２次元空間の平
行光線を一点に集光させることのできる形状であり、 前記平行四辺形状シリンドリカルレンズのうち任意に選
んだ１つは、任意の方向から平行光を入射させたとき形
成される焦点の集合が成す平面と先に定義した所定の断
面形状を含む平面とが互いに直交する形状であり、か
つ、前記所定の断面形状と先に定義した所定の方向が角
度Ｙを成す形状であり、該角度Ｙは各平行四辺形状シリ
ンドリカルレンズにおいて互いに等しく、かつ前記角度
Ｙは、直角でないことを特徴とするレーザー照射装置。 - 【請求項１１】請求項１０において、角度Ｙは1.5 ≦｜
tan Ｙ｜≦６００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１２】請求高１０において、角度Ｙは１２≦｜
tan Ｙ｜≦３００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
レンズ群と他の平行四辺形状シリンドリカルレンズとか
ら構成されるレンズ群と、 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
ズ群と平行四辺形状シリンドリカルレンズとから構成さ
れるレンズ群と、 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レンズ群と、 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
レンズ群と平行四辺形状シリンドリカルレンズとから構
成されるレンズ群と、 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
レンズ群と平行四辺形状シリンドリカルレンズとから構
成されるレンズ群と、 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レンズ群と、 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照射装置。 - 【請求項１７】請求項１３〜１６記載のレーザービーム
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】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、平行四辺形状シリンドリカルレンズを含むビ
ームホモジェナイザー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、走査させながらレーザー処理
する工程と、 有することを特徴とする半導体デバイスのレーザー処理
方法。 - 【請求項１９】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、平行四辺形状シリンドリカルレンズ群と平行
四辺形状シリンドリカルレンズとを含むビームホモジェ
ナイザー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、走査させながらレーザー処理
する工程と、 を有することを特徴とする半導体デバイスのレーザー処
理方法。 - 【請求項２０】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、平行四辺形状シリンドリカルレンズを含むビ
ームホモジェナイザー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
とする半導体デバイスのレーザー処理方法。 - 【請求項２１】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、平行四辺形状シリンドリカルレンズ群と平行
四辺形状シリンドリカルレンズとを含むビームホモジェ
ナイザー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
とする半導体デバイスのレーザー処理方法。 - 【請求項２２】請求項１８乃至〜請求項２１において、 レーザー光は、エキシマレーザーであることを特徴とす
る半導体デバイスのレーザー処理方法。 - 【請求項２３】平行四辺形状シリンドリカルレンズを介
したレーザ光により、半導体膜に対してレーザーアニー
ルを行うことを特徴とするレーザー処理方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11527597A JP4086932B2 (ja) | 1997-04-17 | 1997-04-17 | レーザー照射装置及びレーザー処理方法 |
| US09/061,488 US6176926B1 (en) | 1997-04-17 | 1998-04-16 | Laser processing method |
| US09/680,552 US6471772B1 (en) | 1997-04-17 | 2000-10-05 | Laser processing apparatus and laser processing method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11527597A JP4086932B2 (ja) | 1997-04-17 | 1997-04-17 | レーザー照射装置及びレーザー処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10294288A true JPH10294288A (ja) | 1998-11-04 |
| JP4086932B2 JP4086932B2 (ja) | 2008-05-14 |
Family
ID=14658635
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11527597A Expired - Fee Related JP4086932B2 (ja) | 1997-04-17 | 1997-04-17 | レーザー照射装置及びレーザー処理方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US6176926B1 (ja) |
| JP (1) | JP4086932B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6393042B1 (en) | 1999-03-08 | 2002-05-21 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Beam homogenizer and laser irradiation apparatus |
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