WO2004042806A1 - 光照射装置及び光照射方法 - Google Patents

光照射装置及び光照射方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2004042806A1
WO2004042806A1 PCT/JP2003/013647 JP0313647W WO2004042806A1 WO 2004042806 A1 WO2004042806 A1 WO 2004042806A1 JP 0313647 W JP0313647 W JP 0313647W WO 2004042806 A1 WO2004042806 A1 WO 2004042806A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
light beam
irradiation
irradiated
light source
laser
Prior art date
Application number
PCT/JP2003/013647
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Shin Hotta
Koichi Tsukihara
Akifumi Ohshima
Takashi Mizusawa
Masaaki Abe
Original Assignee
Sony Corporation
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corporation filed Critical Sony Corporation
Priority to EP03758890A priority Critical patent/EP1566834A1/en
Priority to US10/533,948 priority patent/US20050269298A1/en
Priority to JP2004549579A priority patent/JPWO2004042806A1/ja
Publication of WO2004042806A1 publication Critical patent/WO2004042806A1/ja

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02656—Special treatments
    • H01L21/02664—Aftertreatments
    • H01L21/02667—Crystallisation or recrystallisation of non-monocrystalline semiconductor materials, e.g. regrowth
    • H01L21/02675—Crystallisation or recrystallisation of non-monocrystalline semiconductor materials, e.g. regrowth using laser beams
    • H01L21/02686—Pulsed laser beam
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/064—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/064—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms
    • B23K26/0643—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms comprising mirrors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/064—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms
    • B23K26/0648—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms comprising lenses
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/082—Scanning systems, i.e. devices involving movement of the laser beam relative to the laser head
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518—Deposited layers
    • H01L21/02521—Materials
    • H01L21/02524—Group 14 semiconducting materials
    • H01L21/02532—Silicon, silicon germanium, germanium
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02656—Special treatments
    • H01L21/02664—Aftertreatments
    • H01L21/02667—Crystallisation or recrystallisation of non-monocrystalline semiconductor materials, e.g. regrowth
    • H01L21/02675—Crystallisation or recrystallisation of non-monocrystalline semiconductor materials, e.g. regrowth using laser beams
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02656—Special treatments
    • H01L21/02664—Aftertreatments
    • H01L21/02667—Crystallisation or recrystallisation of non-monocrystalline semiconductor materials, e.g. regrowth
    • H01L21/02675—Crystallisation or recrystallisation of non-monocrystalline semiconductor materials, e.g. regrowth using laser beams
    • H01L21/02678—Beam shaping, e.g. using a mask
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02656—Special treatments
    • H01L21/02664—Aftertreatments
    • H01L21/02667—Crystallisation or recrystallisation of non-monocrystalline semiconductor materials, e.g. regrowth
    • H01L21/02691—Scanning of a beam
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/20—Deposition of semiconductor materials on a substrate, e.g. epitaxial growth solid phase epitaxy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/26—Bombardment with radiation
    • H01L21/263—Bombardment with radiation with high-energy radiation
    • H01L21/268—Bombardment with radiation with high-energy radiation using electromagnetic radiation, e.g. laser radiation

Definitions

  • the present invention relates to a light irradiation device and a light irradiation method that are useful when applied to, for example, a laser annealing device used for manufacturing a polysilicon thin film transistor.
  • a laser annealing device used for manufacturing a polysilicon thin film transistor.
  • Excimer lasers are filled with gas, which deteriorates due to chemical reactions and the like over time. Therefore, in a laser annealing device using an excimer laser, complicated maintenance such as daily replacement of gas is required, and as a result, the cost is increased. Further, when exchanging gas, it is necessary to stop the laser annealing device, so that the production efficiency is reduced by the time during which the laser is stopped. Furthermore, the energy of the emitted light beam from the excimer laser is unstable. For example, after gas exchange, the energy of the emitted light beam increases. Therefore, when a laser annealing device using an excimer laser is used as a laser light source, it becomes difficult to uniformly anneal an annealing object, and the yield is reduced.
  • a solid-state laser is used as the laser light source, which has a stable energy of the emitted light beam and does not require maintenance such as gas exchange. That is being considered.
  • a solid-state laser has a smaller energy per pulse than an excimer laser, but can increase the repetition frequency of pulse oscillation.
  • the energy amount per pulse is about 1 J and the repetition frequency of pulse oscillation is about 200 Hz, so that the energy amount emitted per second is about 200 W It is.
  • the energy amount per pulse is about 1 mJ and the repetition frequency of pulse oscillation is about 10 kHz, so that the amount of energy emitted per second is about 10 W. is there. Therefore, when comparing the energy of the light beam emitted per unit time, the solid-state laser is 1/20 of the excimer laser. In other words, when a solid-state laser is used as a laser light source, by using 20 solid-state lasers, it is possible to make the same energy to irradiate a—S i per unit time as the excimer laser. .
  • Solid-state lasers have low energy per pulse.
  • the energy per pulse is about 20 mJ even when 20 solid-state lasers are used, and the energy per excimer laser is about 50 mJ. It becomes.
  • the aspect ratio of the cross section of the light beam perpendicular to the optical axis In order to shape a light beam emitted from a solid-state laser into a line beam having a uniform energy density and a certain value or more, the aspect ratio of the cross section of the light beam perpendicular to the optical axis must be extremely high. It needs to be higher. In a beam shaping optical system that makes the aspect ratio of a cross section perpendicular to the optical axis of a light beam very high, it is necessary to use many optical elements that are very small and have high absolute accuracy. That is, the beam shaping optical system has a complicated configuration and low energy use efficiency. For the reasons explained above, it is very difficult to shape a light beam emitted from a solid-state laser into a line beam with a uniform energy density and a certain value or more.
  • the light beam emitted from the object is shaped so that the aspect ratio of the cross section perpendicular to the optical axis is low, and irradiates the object while deflecting it.
  • the spot is preferably scanned in a two-dimensional direction.
  • the solid-state laser has a pulse oscillation repetition frequency of about 50 times that of the excimer laser. Therefore, when a solid-state laser is used as the laser light source, the excimer laser is used as the laser light source in order not to increase the number of light beam irradiations on the annealing target.
  • the moving speed of the movable stage needs to be about 50 times. However, if the moving speed of the movable stage is about 50 times that of when an excimer laser is used as the laser light source, the movable stage will move very fast, causing problems such as wear. There is a fear.
  • an affirmative device as shown in Fig. 23 has been proposed.
  • the laser annealing device 120 shown in FIG. 23 employs a solid-state laser as the laser light source 101, and the movable stage 102 has an object to be annealed in the direction of arrow Y in FIG. Fig. 23 3 Moves in the direction parallel to the main surface of the anneal object 105 in the-direction perpendicular to the Y direction and parallel to the main surface of the object 105.
  • a reflecting mirror 103 and a galvanometer 104 for moving the mirror are provided.
  • the galvanometer is operated while the movable stage 102 is stationary. Operation of driving the mirror 104 to move the reflecting mirror 103 from one end to the other end in the direction of the arrow X, and moving the movable stage 102 in the direction of the arrow Y while the galvanometer 104 is stationary. Step-and-repeat method in which the steps are alternately performed.
  • step-and-repeat method when the step-and-repeat method is employed, one of the movable stage 102 and the galvanometer 104 is stopped, and then the other is driven. As a result, a time loss occurs and productivity is significantly reduced. In addition, if both the movable stage 102 and the galvanometer 104 are not driven with good positional accuracy, the number of light beam irradiations on the anneal object 105 will vary.
  • the movable stage 102 is shown in FIG.
  • the galvanometer 104 is driven while moving at a constant speed in the direction of the arrow Y, and the reflecting mirror 103 is oscillated in the direction of the arrow X in FIG. 23 to move the spot 105 on the annealing object 105 to the spot 105a. It is preferable to adopt a method of repeatedly linearly moving within a certain range. At this time, in order to keep the movement speed of the spot 105 a constant, a triangular wave voltage having a frequency f, shown in the following equation 21 is applied to the galvanometer 104, and the reflecting mirror 110 3 Is vibrated at a constant angular velocity.
  • the light beam reflected by the reflecting mirror 103 vibrated at a constant angular velocity is irradiated on the anneal object 105 through the f ⁇ lens 122, so that the spot on the anneal object 105 is spotted.
  • the moving speed in the X direction of the arrow 105a is constant. Yet, when the moving speed in the arrow Y direction of the movable stage 1 0 2 is V ase of formula 2 2, be a constant irradiation shines "number 1 of the light beam with respect to the Aniru object 1 0 5 It becomes possible.
  • F rep is the repetition frequency of the pulse oscillation of the laser light source
  • W x is the length of the spot 105 a along the direction of arrow X in FIG. 23
  • D is the ideal galvanometer 104 Is the amplitude of the center of the spot that moves on the annealing object 105 when it vibrates periodically
  • n is the average irradiation of the light beam that irradiates the entire main surface of the annealing object 105 This is the number of times, which is an even number of natural numbers. When n is an odd number, uniform irradiation is not performed, and the average number of times of irradiation of the entire irradiation area is n.
  • m is the average number of light beam irradiations to the entire main surface of the object 105, and is a multiple of 4 of a natural number.
  • the triangular wave shown in Equations 22 and 23 Even when a voltage is applied, the movement of the galvanometer 104 becomes dull near the change point in the movement direction due to inertia or the like, and the amplitude of the spot becomes smaller than D. Therefore, near the change point of the movement direction of the spot 105a, the overlapping area of one spot 105a and the spot 105a adjacent to the spot 105a is large. That is, the number of times of irradiation of the annealing object 105 with the light beam increases.
  • the laser light source 101 depends on the vibration speed of the reflecting mirror 103.
  • a method of changing the moving speed of the movable stage 102 at the same time as changing the repetition frequency of the pulse oscillated therefrom can be used.
  • the repetition frequency of the pulse changes, the temperature of the optical element provided therein changes, so that the intensity distribution and divergence angle of the emitted light beam change.
  • the range irradiated by the amplitude of the galvanometer 104 is limited by the diameter of the f0 lens 122.
  • the region where the light beam can be irradiated by the vibration of the galvanometer 104 when the movable stage 102 moves at a constant speed has a shape that is long in the direction of the arrow Y in FIG.
  • the width W is the width limited by the ⁇ 0 lens 1 2 1. It is difficult to design and manufacture a high-precision f f lens with a large diameter.
  • the laser annealing device 120 when it is necessary to irradiate the light beam over a range where the width W in the direction of the arrow X in FIG. 23 is longer than the range limited by the f ⁇ lens 121, The above-mentioned irradiation and the movement of the movable stage 102 by W in the arrow X direction in FIG. 23 after the above-mentioned irradiation is completed are alternately performed.
  • the movable stage 102 may not be able to move exactly W in the arrow X direction due to a limitation in the movement accuracy of the movable stage 102 in the direction indicated by the arrow X in FIG. Movable
  • the stage 102 moves a distance longer than W in the direction of the arrow X, there is an area on the object to be irradiated 105 where no light beam is irradiated, and the movable stage 102 is shown by a broken X in FIG. 23.
  • the object moves less than W in the direction, a region where the number of times of light beam irradiation is doubled occurs in the anneal object 105: 1. That is, when the movable stage 102 cannot move exactly by W in the arrow X direction in FIG. 23, it becomes difficult to uniformly anneal the anneal object 105.
  • An object of the present invention is to provide a novel light irradiation device and a new light irradiation method that can solve the problems of the conventional technology as described above.
  • Another object of the present invention is that even when a solid-state laser having a small amount of energy per pulse and a high repetition frequency of pulse oscillation is employed as a laser light source, it can cover the entire surface of the illuminated object. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a light irradiation device and a light irradiation method capable of uniformly and efficiently irradiating a laser beam having sufficient energy.
  • a light irradiation device includes a laser light source that emits a light beam, a stage that supports a flat object to be irradiated, and a light beam that enters while periodically changing a deflection angle within a certain range. Irradiating the light beam emitted from the laser light source, and scanning the light beam in a first direction along the main surface of the irradiation object while deflecting the irradiation object.
  • Irradiating means for irradiating the main surface of the laser beam
  • emission control means for controlling the emission of the light beam from the laser light source in accordance with the deflection angle of the light beam, and irradiation with the light beam controlled by the emission control means
  • Irradiation is performed while scanning the main surface of the object in the first direction, and the stage is moved relative to the irradiation means in the second direction orthogonal to the first direction along the main surface of the object.
  • First control means to be moved, and first control means And second control means for performing control to move the stage relative to the irradiation means in the first direction after the control by the control means, and along the first direction controlled by the second control means.
  • Irradiation controlled by the first control means is performed on the same illuminated surface of the illuminated object at a plurality of different positions, respectively, and substantially all illuminated surfaces of the illuminated object are Irradiation by the first control means at the position is performed.
  • Another light irradiation device includes a laser light source that emits a light beam, a plate-shaped object to be irradiated, and a movable object that moves the object in a direction parallel to a main surface of the object.
  • an injection control means for controlling the injection.
  • Still another light irradiation device includes a laser light source that emits a light beam, a movable stage that supports a flat object to be irradiated, and an incident light that periodically changes a deflection angle within a certain range.
  • Deflecting means for deflecting the light beam, guiding the light beam emitted from the laser light source, and scanning the light beam along a first direction along the main surface of the irradiation object.
  • Control means for moving the stage relative to the irradiating means in a second direction orthogonal to the direction of the object and the main surface of the irradiation object; and irradiating the stage after control by the first controlling means.
  • the laser light source is a light An emission step of emitting a beam; and a deflection step of deflecting the incident light beam while periodically changing the deflection angle within a certain range, guiding the light beam emitted from the laser light source, The light beam is scanned in the first direction along the main surface of the irradiation object while scanning the irradiation object.
  • An irradiation step for irradiating the surface an emission control step for controlling emission of a light beam from a laser light source in accordance with a deflection angle of the light beam, and a light beam whose emission is controlled in the emission control step.
  • the irradiation is performed while scanning the main surface of the irradiation object in the first direction, and the irradiation object is moved in the second direction orthogonal to the first direction along the main surface of the irradiation object. Is moved relative to the light beam irradiated on the main surface of the irradiation object in the irradiation step, and after the control in the first control step, the irradiation object is irradiated.
  • a second control step of relatively moving the light beam irradiated on the main surface of the object to be irradiated in the step wherein the second control step includes a step of moving the object along the first direction controlled in the second control step.
  • Irradiation controlled in the first control step is performed on the same illuminated surface of the illuminated object, and almost all illuminated surfaces of the illuminated object are irradiated at the plurality of different positions by the first control step.
  • Another light irradiation method includes: an emission step in which a laser light source emits a light beam; a movement step of moving a flat object to be irradiated in a direction parallel to a main surface of the object to be irradiated; Deflection means for deflecting the incident light beam while periodically changing the deflection angle within a certain range, guiding the light beam emitted from the laser light source, and forming a light beam on the object to be irradiated.
  • Still another light irradiation method includes: an emission step in which a laser light source emits a light beam; and a deflection step in which an incident light beam is deflected while periodically changing a deflection angle within a certain range.
  • the irradiation controlled in the above is performed on the same irradiated surface of the object to be irradiated, respectively, and almost all the irradiated surfaces of the irradiated object are irradiated by the first control step at a plurality of different positions.
  • Te odor c solid surface Description 1 is a perspective view showing a laser annealing device to which the present invention is applied.
  • FIG. 2 is a diagram showing the movement of a spot on an annealing object.
  • Fig. 3 is a diagram showing a state where adjacent spots are overlapped with a specified [fi product] when the reflecting mirror is swung at a constant speed.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a state in which the length of a portion where one spot and a spot adjacent to the spot overlap each other in the moving direction for a predetermined distance is ⁇ ⁇ , no2.
  • FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the triangular wave voltage applied to the galvanometer and the rotation angle of the rotating shaft.
  • FIG. 7 is a diagram showing a movement of a spot when a light beam is applied to an annealing object without control by a control unit.
  • FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the rotation angle ⁇ and the rotation angle
  • FIG. 9 is a diagram showing the movement of the spot when the light beam is irradiated on the annealing object under the control of the control unit.
  • FIG. 10 is a diagram showing the movement of a spot when a column is formed.
  • FIG. 11 is a diagram showing the movement of the spot when annealing the entire anneal object.
  • Fig. 14A is for explaining that the number of light beam irradiations on the annealing object is n + i when the overlapping area of one column and the column adjacent to the force ram is larger than a predetermined area.
  • Fig. 14B explains that when the overlap area of one column and a column adjacent to the column is smaller than a predetermined area, the number of light beam irradiations on the anneal object is n-i.
  • FIG. Fig. 15 shows the relationship between the rotation angle ⁇ , the rotation angle / 3, and the rotation angle ⁇ , and the relationship between the rotation angle ⁇ of the rotating shaft and the number of irradiations on the illuminated object.
  • Fig. 15A shows the rotation angle ⁇
  • Fig. 15 ⁇ and Fig. 15C show the relationship between the rotation angle ⁇ of the rotating shaft and the number of irradiations on the irradiation object. It is.
  • FIG. 16 is a diagram showing a state in which the region irradiated with the light beam once is formed at both ends of the region irradiated with the light beam twice.
  • FIG. 4 is a diagram showing that the number of times of light beam irradiation on an object is five times.
  • FIG. 18 is a schematic diagram showing that the length of the portion where the spot and another spot adjacent to the spot overlap each other in the moving direction for a predetermined distance is W, 3.
  • FIG. 18 is a schematic diagram showing that the length of the portion where the spot and another spot adjacent to the spot overlap each other in the moving direction for a predetermined distance is W, 3.
  • FIG. 19A shows a situation where the spot overlaps another spot adjacent to this spot with a predetermined distance in the direction of movement W x / 3, and from one end in the direction of movement for the predetermined distance.
  • FIG. 19B shows a state in which the spot has moved to the end, and FIG. 19B shows a case where the length of the overlapping portion of the spot and another spot adjacent to the spot in the moving direction for a predetermined distance is W.
  • FIG. 19C is a diagram showing a state in which the spot has moved from one end to the other end in the moving direction for a predetermined distance in the state of x / 3, and FIG. 19C shows the two-time region and the one-time region at both ends of the three-time region.
  • FIG. 3 is a view showing a state in which they are sequentially manufactured.
  • Fig. 22B shows that when the anneal target is irradiated under the same conditions as in Fig. 22A, the anneal target is overlapped with an adjacent column larger than a predetermined area.
  • c Figure 2 3 number of times of irradiation light beam is a diagram showing that the six for is a schematic diagram showing a conventional Rezaaniru device. DETAILED DESCRIPTION oF tHE eMBODIMENTS, Rezaaniru device of the present invention A description will be given using an example applied to the method.
  • a laser annealing device 1 to which the present invention is applied includes a movable stage 3 that supports an annealing object 2 and is movable in a direction parallel to the main surface of the annealing object 2, and a light beam.
  • Laser 4 that oscillates light
  • a light shaping optical system 5 that shapes the cross section perpendicular to the optical axis of the light beam emitted from the solid laser 4 and that also makes the energy density of the light beam uniform.
  • An f ⁇ lens 8 that irradiates the solid-state laser 2 with light
  • a control unit 9 that controls pulse oscillation of the light beam from the solid-state laser 4 according to the deflection angle of the light beam deflected by the reflecting mirror 6.
  • the movable stage 3 supports a flat annealing object 2 such as an a-Si thin film formed on a glass substrate.
  • the movable stage 3 moves in two directions perpendicular to each other in a row along the main surface of the annealing object 2. More specifically, the movable stage 3 is one of two directions parallel to the main surface of the annealing object 2 in the direction of arrow A in FIG. 1 and orthogonal to each other (hereinafter, referred to as a predetermined distance movement direction). ), Prescribed Move by the distance of.
  • the movable stage 3 is parallel to the main surface of the annealing object 2 in the direction of arrow B in FIG. Move at a constant speed.
  • the moving stage 3 includes a screw feed type pulse motor for moving in a moving direction for a predetermined distance, and an air slide type linear motor for moving in a constant speed moving direction.
  • the solid-state laser 4 uses a transparent material such as a crystal or glass other than a semiconductor as a base material, and a solid-state laser material doped with rare earth ions or transition metal ions in the base material. It is excited by light and emits a laser beam.
  • the solid-state lasers used here are: Nd: YAG (Yttrium Anominimum Garnet) laser, Nd: YVO4 laser, Nd: YLF (Yttrium Lithium Fluoride) laser, Ti: Sapphire laser, and harmonic lasers thereof.
  • the solid-state laser 4 can turn on and off emission of a light beam pulse.
  • the solid-state laser 4 is provided with a Q switch.
  • the Q switch When the Q switch is on, almost no stimulated emission occurs in the laser rod, and the upper and lower levels of the population inversion state are obtained.
  • pulse oscillation is performed by repeating the on and off of the Q switch at a speed of the order of several 10 kHz. By keeping the Q switch off, CW (Continuous Wave) oscillation can be achieved.
  • the anneal object 2 Since the light beam emitted from the solid-state laser 4 at the time of CW oscillation has low energy, even if the light beam is irradiated on the anneal object 2, the anneal object 2 is not anneal.
  • pulse oscillation is referred to as turning on the pulse
  • CW oscillation is referred to as turning off the pulse. That is, the annealing target 2 is annealed when the pulse of the solid-state laser 4 is turned on, and is not annealed when the pulse is turned off.
  • the light shaping optical system 5 includes a homogenizer and the like, averages the energy density of the light beam, and shapes a cross section perpendicular to the optical axis of the light beam.
  • the light shaping optical system 5 shapes a cross section perpendicular to the optical axis of the light beam into a shape having a low aspect ratio.
  • the reflecting mirror 6 changes the traveling direction of the light beam by reflecting the light beam emitted from the light shaping optical system 5.
  • the reflected light beam enters the principal surface of the annealing object 2 via the f ⁇ lens 8.
  • the reflecting mirror 6 is reciprocated at a constant angular velocity within a fixed rotation angle range by the galvanometer 7 (hereinafter, referred to as vibration).
  • the light beam emitted from the reflecting mirror 6 is deflected according to the attitude of the reflecting mirror 6.
  • the traveling direction of the light beam emitted from the light shaping optical system 5 is changed by 90 °, and the anneal object 2 is moved relative to the anneal object 2.
  • a light beam is irradiated from a direction perpendicular to the main surface.
  • the position of the reflecting mirror 6 when not vibrated by the galvanometer 7 is referred to as a reference position, and the traveling direction of the light beam reflected by the reflecting mirror 6 at the reference position is referred to as the reference direction. Called. Then, the reference direction ⁇ of the traveling direction of the light beam reflected by the reflecting mirror 6. Is referred to as a deflection angle. Note that the deflection angle is twice the rotation angle of the reflecting mirror 6.
  • the rotation angle of the reflecting mirror 6 from the reference position and the deflection angle of the light beam reflected by the reflecting mirror 6 are defined as positive values.
  • the rotation angle of the reflecting mirror 6 from the reference position and the deflection angle of the light beam reflected by the reflecting mirror 6 are negative. Is defined as
  • the galvanometer 7 has a rotating shaft 7a, and the reflecting mirror 6 is attached to the rotating shaft ⁇ a.
  • the galvanometer 7 reciprocates the reflecting mirror 6 in the direction of the arrow H in FIG. 1 at a constant angular velocity within a range of a constant rotation angle (hereinafter referred to as vibration).
  • vibration a constant rotation angle
  • the galvanometer 7 vibrates the reflecting mirror 6, the light beam emitted from the solid-state laser 4 is deflected in the direction of arrow A in FIG.
  • the reflecting mirror 6 vibrates, the light beam emitted from the solid-state laser 4 periodically changes its deflection angle within a predetermined range, and the center of the spot 2a is shifted as shown in FIG.
  • D and eal are determined by the range in which the rotation angle of the reflecting mirror 6 fluctuates.
  • the reflecting mirror 6 reciprocates in a range from a position where the rotation angle is one (however, 0 ⁇ ) to a position of + ⁇ . That is, the range D Ieal the spot 2 a is reciprocated, the range to the position of the reflecting mirror 6 is rotated angles one alpha (deflection angle one 2 alpha) of position placed al + alpha (deflection angle + 2 flight) Anil when reciprocating The amplitude of the locus of the center of the spot 2a on the object 2 is shown.
  • the galvanometer 7 vibrates the reflecting mirror 6 at a constant speed, and the light beam reflected by the reflecting mirror 6 is applied to the anneal object 2 via the ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ lens 8, whereby the anneal is performed.
  • the movement speed of the spot 2a on the object 2 becomes constant.
  • the movement speed of the spot 2a on the annealing object 2 becomes constant, as shown in FIG. 3, one spot 2a and another spot 2a adjacent to the spot 2a
  • the area where the mat is folded is constant. That is, it is possible to suppress variations in the number of times of irradiation of the optical beam to the annealing target 2.
  • a triangular wave voltage having a frequency shown in the following equation 31 is applied to the galvanometer 7, and the movable beam stage 3 is moved in the constant moving direction at the speed shown in the equation 32, and the light beam is applied to the annealing target 2.
  • the laser annealing apparatus 1 becomes capable of further suppressing the variation of the number of times of irradiation of the anneal object 2 with the light beam, thereby enabling the anneal object 2 to be uniformly irradiated.
  • F rep is the repetition frequency of the pulse oscillation of the solid-state laser 4
  • W x is the length of the spot 2a formed on the anneal target 2 in the direction of movement by a predetermined distance
  • W y is the anneal target.
  • 2 is the length of the spot 2a formed on 2 in the direction of constant speed movement
  • i is the average number of light beam irradiations on the anneal object 2 in the column, and is an even natural number
  • D is the galvanometer.
  • 7 is the amplitude of the trajectory of the center of the light beam formed on the irradiation object when 7 is oscillated ideally. Details of the column will be described later.
  • Frequency f lv of the triangular wave voltage applied to galvanometer 7. Is set to the frequency shown in Equation 31. As shown in FIG. 4, the spot 2a does not overlap with the other spot 2a adjacent to the spot 2a. Also, the frequency f galv of the triangular wave voltage applied to the galvanometer 7. Is set to the frequency shown in Equation 33, and as shown in FIG. 5, spot 2a and another spot 2a adjacent to this spot 2a are superimposed. The length of the portion in the moving direction for the predetermined distance is W, / 2.
  • the galvanometer 7 is applied with a triangular-wave voltage having the frequency shown in the following equation 33, and the movable stage 3 is moved in the constant speed direction at the speed shown in equation 34, and the light beam is applied to the annealing target 2.
  • the laser annealing apparatus 1 can further suppress the variation in the number of times of irradiation of the light beam to the annealing object 2, and can uniformly irradiate the annealing object 2.
  • V s (2 ⁇ F rep ⁇ W « ⁇ Wj / (i ⁇ D) ⁇ ⁇ (3 4)
  • the f ⁇ ⁇ ⁇ lens 8 emits a light beam onto the anneal object 2 while vibrating the reflecting mirror 6 at a constant angular velocity by a c- galvanometer 7 provided on the optical path between the reflecting mirror 6 and the movable stage 3.
  • a c- galvanometer 7 provided on the optical path between the reflecting mirror 6 and the movable stage 3.
  • the light beam reflected by the reflecting mirror 6 is applied to the anneal object 2 via the f0 lens 8 to change the rotation angle of the reflecting mirror 6 and cause the spot on the anneal object 2 to change. Since the moving distance of 2a is proportional to the galvanometer 7, the spot 2a can be moved at a constant speed by causing the reflecting mirror 6 to vibrate at a constant angular speed.
  • the control unit 9 detects the rotation angle of the reflecting mirror 6, and turns on or off the pulse of the solid-state laser 4 according to the detected rotation angle.
  • the rotation angle of the reflecting mirror 6 is 1 of the deflection angle of the light beam reflected by the reflecting mirror 6. Therefore, by detecting the rotation angle of the reflecting mirror 6, the deflection angle of the light beam reflected by the reflecting mirror 6 can be detected. That is, the control unit 9 turns on or off the pulse of the solid-state laser 4 according to the deflection angle of the light beam reflected by the reflecting mirror 6.
  • the control unit 9 controls the movement of the stage 3 in the constant speed movement direction and the movement of the stage 3 in the predetermined distance movement direction by controlling the screw feed type pulse motor and the air slide type rear motor provided in the stage 3. Controlling.
  • the spot 2a moves on the annealing object 2.
  • a triangular wave voltage is applied to the galvanometer 7 to move the reflecting mirror 6 at a constant speed while moving the movable stage 3 in the moving direction at a constant speed.
  • the ⁇ line indicates a change in the triangular wave voltage applied to the galvanometer 7, and the dashed line in FIG. 6 indicates the rotation angle of the reflecting mirror 6.
  • the horizontal axis in FIG. 6 indicates time, and the vertical axis indicates the angle of rotation of the triangular wave power or the rotation axis 7a.
  • control unit 9 turns off the pulse oscillation of the laser 4 in the vicinity of the change point of the movement direction of the spot 2a, thereby causing the variation of the number of times of irradiation of the optical beam to the annealing target 2. Can be reduced.
  • the rotation of the reflecting mirror 6 starts to slow down, and a degree ⁇ (where 0 ⁇ ⁇ a) is obtained, and the control unit 9 sets the reflecting mirror 6 from + to ⁇ / 3.
  • the control unit 9 sets the reflecting mirror 6 from + to ⁇ / 3.
  • a method of controlling the pulse oscillation of the solid-state laser 4 by the control unit 9 is as described below.
  • the control unit 9 turns on the pulse of the solid-state laser 4 when detecting that the rotation angle of the reflecting mirror 6 has become + ⁇ after the rotation of the reflecting mirror 6 has changed from clockwise to counterclockwise. When it is detected that the rotation angle of the reflecting mirror 6 has become 1 ⁇ , the pulse of the solid-state laser 4 is turned off. Further, the control unit 9 turns on the pulse of the solid-state laser 4 when detecting that the rotation angle of the reflecting mirror 6 becomes 1 ⁇ after the rotation of the reflecting mirror 6 changes from left to right, and Subsequently, when it is detected that the rotation angle of the reflecting mirror 6 has become + / 3, Turn off the 4th pulse. Therefore, when the rotation angle of the reflector is 1/3 from + / ?, that is, when the deflection angle of the light beam is +2 to 1/3, the light beam Is irradiated.
  • the spot 2a becomes hard to move near the change point P in the moving direction. That is, a region where the area where one spot 2a and another spot 2a adjacent to the spot 2a in the moving direction by a predetermined distance move overlap each other becomes large is not formed.
  • the laser annealing apparatus 1 irradiates the entire surface of the annealing target 2 with a light beam n times (where n> 0) to thereby obtain the annealing target 2. Is anil.
  • the galvanometer 7 starts to vibrate the reflecting mirror 6 at the frequency shown in Equation 31 or the frequency shown in Equation 33 to use the solid-state laser.
  • the light beam emitted from the laser light source 4 is linearly moved in the direction of movement by a predetermined distance, and the spot 2a is repeatedly moved within a predetermined range D rea .
  • the movable stage 3 moves at a constant speed in the constant speed moving direction at the speed shown in Expression 32 or 34, thereby moving the spot 2a from one end in the constant speed moving direction to the other. Move at a constant speed to the end of.
  • control unit 9 detects the rotation angle of the reflecting mirror 6 and controls on / off of the pulse of the laser light source 4 according to the detected rotation angle. More specifically, the control unit 9 turns on the pulse of the laser light source 4 when the rotation angle of the reflecting mirror 6 is equal to or more than 1 ⁇ and equal to or less than + ⁇ , and turns off the pulse when the rotation angle is less than 1/3 or more than +] 3. Turn off.
  • the trajectory of the spot 2a on the annealing target 2 has a shape in which the tip of the triangular wave has disappeared, as shown in FIG.
  • an irradiation area (hereinafter, referred to as a column) in which the length in the predetermined distance moving direction is E and the length in the constant speed moving direction is substantially the same as the length of the annular object 2 in the constant speed moving direction. 10 is formed.
  • E indicates that the reflecting mirror 6 moves from +] 3 when the movable stage 3 does not move. The distance traveled by spot 2a when rotated to ⁇ .
  • the movable stage 3 moves i E / n in the predetermined distance movement direction.
  • the spot 2a is formed, for example, as shown in FIG. 11 by alternately performing the production of the column 10 and the movement of the movable stage 3 by a predetermined distance in the moving direction i E / n.
  • the entire object 2 can be annealed by moving it over the entire surface of the object 2.
  • the laser annealing apparatus 1 to which the present invention is applied is capable of moving the movable stage 3 by a predetermined distance even when the number of irradiations i of the light beam to the annealing object 2 when manufacturing the column 10 is constant.
  • FIGS. 12 and 13 schematically show the relationship between the position of the anneal object 2 in the moving direction of the predetermined distance and the number of light beam irradiations. The number of squares in the direction of the arrow z indicates the number of light beam irradiations.
  • the laser annealing device 1 to which the present invention is applied is a laser light source that uses a solid-state laser 4 that has a low energy and therefore needs to reduce the aspect ratio of a cross section perpendicular to the optical axis of a light beam. Also when used as such, it becomes possible to reduce the variation in the number of times of irradiation of the anneal object 2 with the light beam, and it is possible to anneal the anneal object 2 with a sufficient and uniform energy.
  • the laser annealing apparatus 1 even when i is fixed, the number n of light beam irradiations on the entire surface of the annealing target 2 can be changed by changing the distance that the movable stage 3 moves in the moving direction by a predetermined distance. it can. Therefore, the laser In the annealing device 1, i, which is one of the parameters for determining V; and aee shown in Equation 32 or Equation 34 , can be fixed regardless of the value of n , so that F rep , WW v If V is a value specific to the laser annealing device 1, V is determined to be one value.
  • the laser annealing device 1 only needs to increase the accuracy and stability of the moving speed of the movable stage 3 in the constant speed moving direction with respect to the determined V s , aie , and the other V s , » Since it is no longer necessary to increase V s , the error of V s , can be reduced. Therefore, according to the laser annealing device 1, it is possible to move the movable stage 3 in the moving direction at a constant speed at a small and constant speed, so that the annealing target 2 can be more uniformly annealed.
  • the laser annealing device 1 uses the solid-state laser 4 in which the energy of the emitted light beam is stable as a laser light source, and uses the light beam emitted from the solid-state laser 4 as the light beam. It is possible to uniformly irradiate the anneal object 2 even when the anneal object 2 is shaped so as to reduce the area of the cross section perpendicular to the optical axis of the anneal object 2. Therefore, when the amorphous silicon is annealed by the laser annealing apparatus 1, it is possible to produce a polysilicon having a large and uniform particle size and a high electron-hole mobility.
  • the thin film transistor using polysilicon obtained here has stable characteristics.
  • the laser device 1 since the laser device 1 employs the solid-state laser 4 as a laser light source, there is no need to stop the operation for, for example, replacing gas. Therefore, the laser annealing apparatus 1 has a good efficiency of annealing the annealing target 2.
  • the annealing object 1 after being annihilated by the laser annealing device 1 by annealing the annealing object 2 so that an area that is not sufficiently annealed is formed within a few cm around the laser annealing device 1. 2 can be used for filling.
  • the overlapping portion changes as compared to the area assumed to be.
  • the area where the number of columns 10 to be superimposed is nZi + 1 or the number of columns 10 to be superimposed
  • the number of irradiations is n + i.
  • the number of irradiations is ⁇ —i. It becomes. Therefore, when the movable stage 3 is not accurately moved in the moving direction for the predetermined distance, the number of times of irradiation of the optical object 2 with the light beam will be i times.
  • the movement of the movable stage 3 in the movement direction for the predetermined distance is E / 2. If the movement of the movable stage 3 in the moving direction for a predetermined distance becomes less than E / 2, an area where the number of irradiations is two is generated on the annealing target 2 as shown by a hatched portion in FIG. 14A. I will. On the other hand, when the movement of the movable stage 3 in the direction of movement for the predetermined distance becomes larger than E / 2, the number of irradiations becomes six on the annealing target 2 as shown by the oblique line in FIG. 14B. Area.
  • FIGS. 148 and 148 show the movement of the annealing target 2 by a predetermined distance.
  • This diagram schematically shows the relationship between the position in the direction and the number of light beam irradiations, and the number of squares in the direction of arrow Z in the figure indicates the number of light beam irradiations.
  • a method for reducing the difference in the number of times of irradiation on the annealing target 2 even when there is an error in the moving distance of the movable stage 3 in the predetermined moving direction will be described below.
  • the position where the control unit 9 turns on the pulse of the solid-state laser 4 is different from the position where the pulse is turned off.
  • ⁇ (where ⁇ ⁇ 3) is determined.
  • the control unit 9 turns on the pulse of the solid-state laser 4 when detecting that the rotation angle of the rotation shaft 7a has changed to + ⁇ after the rotation of the rotation shaft 7a has changed from clockwise to counterclockwise. Then, when it is detected that the rotation angle of the rotating shaft 7a has become /, the pulse of the solid-state laser 4 is turned off.
  • the control unit 9 detects that the rotation angle of the rotation shaft 7a has become 1 ⁇ after the rotation of the rotation shaft 7a has changed from counterclockwise to clockwise, Then, the pulse of the solid-state laser 4 is turned on, and subsequently, when it is detected that the rotation angle of the rotating shaft 7a is +; 3, the pulse of the solid-state laser 4 is turned off.
  • control unit 9 controls the Q switch of the solid-state laser, and as shown in FIG. 15B and FIG. 15C, the region irradiated with the light beam i times (hereinafter, the i-th region) At both ends in the movement direction of the predetermined distance 31, regions irradiated with the optical beam iZ twice (hereinafter, referred to as i / 2 times regions) 32 a and 32 b are formed.
  • the i region 31 is a region irradiated with the light beam when the rotation angle of the rotation axis 7a is from 1 2 ⁇ to +2 ⁇ .
  • the 12 times regions 3 2 & and 32 b are the regions irradiated with the light beam when the rotation angle of the rotation axis 7 a is from + 2 ⁇ to +2, and the other is the rotation axis 7 a This is the area irradiated with the light beam when the rotation angle of is between 1 2 ⁇ and 1 2 ⁇ .
  • the range obtained by combining the i-time region 3 1 and one of the i-time regions 3 2 a is set as the column 33, and the movable stage 3 is determined based on the length L of the column 33 in the moving direction by a predetermined distance. Is moved in the moving direction by a predetermined distance. That is, the movement of the movable stage 3 in the moving direction for the predetermined distance is i l ⁇ / n.
  • the moving distance of the movable stage 3 in the predetermined moving direction becomes longer than i ⁇ ⁇ ⁇ .
  • the number of irradiations is n + i / 2.
  • the moving distance of the movable stage 3 in the moving direction of the predetermined distance is less than i L
  • the number of irradiation times is n ⁇ i 2 times. It becomes. Therefore, it is easy to reduce the error with respect to the number n of times of irradiation of the light beam to the entire annealing object 2 to i twice.
  • the predetermined distance of the movable stage 3 The moving distance in the moving away direction is 1 ⁇ 2.
  • the moving distance of the movable stage 3 in the predetermined moving direction is less than 1 ⁇ 2, an area where the number of times of irradiation is three times is generated on the annealing target 2 as shown by the oblique line in FIG. 17A.
  • the moving distance of the movable stage 3 in the predetermined moving direction is larger than L2
  • an area where the number of irradiations is 5 on the annealing target 2 is shown in FIG. Occurs. Therefore, the error of the number of times of irradiation of the optical object 2 with the light beam is ⁇ 1.
  • 17B and 17B are diagrams schematically showing the relationship between the position of the anneal object 2 in the moving direction for a predetermined distance and the number of light beam irradiations. The number of eyes indicates the number of light beam irradiations.
  • the laser annealing device 1 controls the moving distance of the movable stage 3 in the moving direction of the predetermined distance, thereby changing the number of light beam irradiations on the entire surface of the annealing target 2. It becomes possible.
  • the annealing object 2 is annealed with i being the minimum value of 2.
  • ⁇ is determined, for example, from the ratio of the length of the i-th region 31 in the predetermined distance movement direction to the length of the i / 2-regions 32 a and 32 b in the predetermined distance movement direction.
  • control of turning on and off the pulse by the control unit 9 is not limited to the method described above.
  • the control unit 9 turns on the pulse of the solid-state laser 4 when detecting that the rotation angle of the rotation axis 7a has become + ⁇ after the rotation of the rotation axis 7a changes from clockwise to counterclockwise. Then, when it is detected that the rotation angle of the rotating shaft 7a has become 1 ⁇ , the pulse of the solid-state laser 4 is turned off, and the rotation of the rotating shaft 7a changes from counterclockwise to clockwise. After that, when it is detected that the rotation angle of the rotating shaft 7a has become 1/3, the pulse of the solid laser 4 is turned on, and subsequently, the rotating angle of the rotating shaft 7a becomes + y.
  • the pulse of the solid-state laser 4 may be turned off when this is detected.
  • the method of reducing the difference in the number of irradiations on the annealing object 2 by the method described above is effective when i is an even number.
  • i 3 and the error in the number of irradiations are reduced by the laser annealing device g1 so that the difference in the number of irradiations on the annealing object 2 can be reduced even when n is an odd number.
  • a method for manufacturing a column capable of performing the above will be described.
  • the frequency f of the triangular wave voltage applied to the galvanometer 7. Is a frequency obtained by multiplying the frequency shown in Expression 31 by 2Z3 as shown in Expression 35 below.
  • the length in the moving direction for a predetermined distance in a region where the rotation angle of the reflecting mirror 6 is between + ⁇ and + / 3, and the rotation angle of the reflecting mirror 6 between 1/3 and 1 ⁇ ⁇ is determined so that the length in the moving direction of the predetermined distance in the region to be set is 1 W 3 W.
  • the moving speed V sta se of the movable stage 3 in the constant speed moving direction is set to the speed shown in the following equation 36 .
  • the spot 2a and the spot 2 adjacent to the spot 2a In the state where the length of the portion where a overlaps with a in the predetermined distance movement direction is No. 3, the spot 2a moves from one end to the other end in the predetermined distance movement direction, and as shown in FIG.
  • the length of the portion where the spot 2a and the other spot 2a adjacent to the spot 2a are folded in the predetermined distance in the moving direction is W x / 3, the other end from the one end in the predetermined distance moving direction. The movement of the spot 2a to the end is alternately performed.
  • an area where the number of light beam irradiations is three (hereinafter, referred to as a three-time area) [A region with "1" (hereinafter referred to as "two-time region") 52a and a region with one light beam irradiation (hereinafter referred to as "one-time region”) 53a are sequentially formed.
  • a second region 52 and a one-time region 53b are sequentially formed at the other end of the three-time region 51 in the moving direction of the predetermined distance.
  • 3a, twice region 5 2b and once region 5 3b have the same width.
  • the movable stage 3 is moved in the moving direction by a predetermined distance. That is, the movement of the movable stage 3 in the movement direction for the predetermined distance is i L 2 n.
  • the irradiation number n can be set to any odd number. However, it must be LL 2 .
  • n 7 as shown in FIG. 21, as a first step, after the force ram 60 is produced, the movable stage 3 is moved by 3 L 2 8 in the moving direction for a predetermined distance, and After preparing the column 40 as the second step, the movable stage 3 is moved by L / 4 in the moving direction for a predetermined distance, and as the third step, the movable stage 3 is specified after the column 40 is prepared. Move 3 1 ⁇ 8 in the distance movement direction. Then, the first step, the second step, and the third step are sequentially repeated.
  • the moving distance when the movable stage 3 moves in the predetermined moving direction is smaller than the desired distance.
  • the error in the number of irradiations becomes +1, and the moving distance when the movable stage 3 moves in the predetermined moving direction is shorter than the desired distance.
  • the error in the number of irradiations is 11 times.
  • FIG. 20, FIG. 21, and FIG. 22 schematically show the relationship between the position of the anneal object 2 in the moving direction for a predetermined distance and the number of light beam irradiations.
  • the number of squares in the direction indicates the number of light beam irradiations.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment described with reference to the drawings, and various changes, substitutions, or equivalents thereof may be made without departing from the scope and spirit of the appended claims. It will be clear to those skilled in the art that Industrial applicability According to the present invention, even when a light beam having a low aspect ratio in a cross section perpendicular to the optical axis due to low energy is irradiated on the irradiation object while being deflected, the irradiation can be performed on the irradiation object. The variation in the number of times of light beam irradiation can be reduced. Therefore, the irradiation apparatus according to the present invention can use a stable solid-state laser having a low energy of the emitted light beam as the laser light source, and can irradiate the object sufficiently. Irradiation can be performed with even energy.
  • the present invention controls the moving distance of the movable stage in the second control even when the number of times the light beam irradiates the irradiation area formed by the first control is controlled. It is possible to control the number of times the object is irradiated with the light beam. Therefore, in the first control, one of the parameters for determining the moving speed of the movable stage in the first direction can be fixed, so that the movement of the movable stage when it moves in the first direction can be fixed. Speed errors can be reduced. In other words, the irradiation device according to the present invention can reduce the variation in the number of times of irradiation of the object with the light beam.
  • an amorphous silicon is annealed by using the present invention, it is possible to produce a polysilicon having a large and uniform particle size and a high mobility of electrons and holes. The characteristics of the thin film transistor can be stabilized.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Recrystallisation Techniques (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

　本発明は、レーザアニール装置に用いられる光照射装置であり、制御部（９）を備え、この制御部により回転軸（７ａ）の回転が右回りから左回りに変化した後に回転角が＋βとなった旨を検出して固体レーザ（４）の　パルスをオンとし、続いて回転角が−βとなった旨を検出して固体レーザのパルスをオフとし、回転軸の回転が左回りから右回りに変化した後に回転角が−βとなった旨を検出して固体レーザのパルスをオンとし、続いて回転角が＋βとなった旨を検出して固体レーザのパルスをオフとする。制御部は、さらに、可動ステージ（３）を定速移動方向へ定速移動させ、アニール対象物（２）に対して定速移動方向の一端から他端まで光ビームが照射された後に、可動ステージを、所定距離移動方向へ所定の距離だけ移動させ、被照射物の全面を均一なエネルギーで照射する。

Description

明細書 光照射装置及び光照射方法 技術分野 本発明は、 例えば、 ポリ シリ コン薄膜トランジスタの製造などに用いられるレ ーザァニール装置等に適用されて有用な光照射装置及び光照射方法に関する。 本出願は、 日本国において 2 0 0 2年 1 1月 5 Sに出願された日本特許出願番 ¾- 2 0 0 2 - 3 2 1 7 0 5を基礎と して優先権を主張するものであり、 この出願 は参照することにより、 本出願に援用される。 背景技術 半導体素子を製造するときなどに使用されるレーザァニール装置では、 レーザ 光源と して、 エネルギーが高い光ビームの射出を可能とするエキシマレーザが使 用されている。
エキシマレーザにはガスが充填されているが、 このガスは、 時間が経過するに 従って化学反応などにより劣化してしまう。 したがって、 エキシマレ一ザを用い るレーザァニール装置では、 ガスを毎日交換するなど煩雑なメンテナンスが必要 となり、 その結果コス トも高くなつてしまう。 また、 ガスを交換するときには、 レーザァニ一ル装置を停止させる必要が生じるため、 停止している時間分だけ生 産効率が低下してしまう。 さらに、 エキシマレーザは、 射出する光ビームのエネ ルギ一が不安定である。 例えば、 ガス交換を行った後には、 射出される光ビーム のエネルギ一が高くなる。 したがって、 レーザ光源と してエキシマレ一ザを採用 したレーザァニール装置を使用すると、 ァニ一ル対象物を均一にァニールするこ とが困難となり、 歩留まりが悪くなつてしまう。
以上のような点から、 レーザ光源と して、 射出される光ビームのエネルギーが 安定しており、 ガスの交換等のメンテナンスが不要である固体レーザを採用する ことが検討されている。
固体レーザは、 パルス当たりのエネルギー量がエキシマレーザと比較して小さ いが、 パルス発振の繰り返し周波数を上げることができる。 例えば、 エキシマレ 一ザでは、 パルス当たりのエネルギー量が約 1 Jであり且つパルス発振の繰り返 し周波数が約 2 0 0 H zであるため、 1秒間に射出するエネルギー量は約 2 0 0 Wである。 一方、 固体レーザでは、 例えばパルス たりのエネルギー量が約 1 m J であり且つパルス発振の繰り返し周波数が約 1 0 k H zであるため、 1秒間に 射出するヱネルギ一量は約 1 0 Wである。 したがって、 固体レーザは、 単位時問 に射出される光ビームのエネルギーを比較すると、 エキシマレーザの 1 / 2 0に なる。 すなわち、 レーザ光源と して固体レーザを使用するときには、 固体レーザ を 2 0個使用することで、 単位時間当たりに a — S i に対して照射するエネルギ 一をエキシマレーザと同じとすることができる。
固体レーザは、 1パルス当たりのエネルギーが低い。 例えば、 上述した条件で 岡体レーザが光ビームを射出したときには、 固体レーザを 2 0個使用した場合で も、 1パルス当たりのエネルギーは約 2 0 m J となり、 エキシマレーザの約 1ノ 5 0となる。 a — S i を充分にァニールするためには、 a— S i に対して -定の 以上のェネルギー密度を有する光ビームを照射する必要がある。 したがって、 レーザ光源と して固体レーザを使用したときには、 エキシマレーザを使用したと きに比較して、 射出されたレーザ光の光軸に垂直な断面の面積を小さくする必要 が生じる。
固体レーザから射出された光ビームを、 エネルギ一密度が均一で一定の値以上 であるラインビームに成形するためには、 光ビームにおける光軸に垂直な断面の ァスぺク ト比を非常に高くする必要が生じる。 光ビームにおける光軸に垂直な断 面のァスぺク ト比を非常に高くするビーム成形光学系には、 非常に小さく且つ絶 対精度が高い光学素子を多数使用する必要が生じる。 すなわち、 当該ビーム成形 光学系は、 構成が複雑であり且つエネルギーの利用効率が低いものとなる。 以上 説明した理由により、 固体レーザから射出された光ビームを、 エネルギー密度が 均一で一定の値以上であるラインビームに成形することは、 非常に困難となる。
したがって、 レーザ光源と して固体レーザを使用するときには、 固体レーザか ら射出された光ビームを、 光軸に垂直な断面のァスぺク ト比が低くなるように成 形し、 偏向させながら被照射物に対して照射することによって、 ァニール対象物 hに生じるスポッ トを、 二次元方向に走査することが好ましい。
また、 固体レーザは、 エキシマレーザと比較してパルス発振の繰り返し周波数 が約 5 0倍である。 したがって、 レーザ光源と して固体レ一ザを採用したときに は、 ァニール対象物に対する光ビームの照射回数を増やさないために、 レーザ光 源と してエキシマレ一ザを採用したときと比較して、 可動ステージの移動速度を 約 5 0倍とする必要がある。 しかし、 可動ステージの移動速度を、 レーザ光源と してエキシマレーザを採用したときに対して約 5 0倍とすると、 可動ステージは 移動速度が非常に高速となるため、 摩耗するなどの問題が生じる虞がある。 以 h説明した問題点を解決するレーザァニール装置と しては、 図 2 3に示すよ うに肯定されたものが提案されている。
[¾ 2 3に示すレーザァニール装置 1 2 0は、 レーザ光源 1 0 1 と して固体レー ザを採用しており、 可動ステージ 1 0 2が図 2 3中矢印 Y方向のァニール対象物 1 0 5の主面と平行な方向に移動し、 図 2 3中矢印 X方向の矢印 Y方向に垂直な -向であり且つァニール対象物 1 0 5の主面と平行な方向にスポッ ト 1 0 5 a を 移動させる反射鏡 1 0 3及びガルバノメータ 1 0 4を備える。
図 2 3に示すレ一ザァニール装置 1 2 0において、 可動ステージ 1 0 2及びガ ルバノメータ 1 0 4を駆動させる具体的な方法と しては、 先ず、 可動ステージ 1 0 2を静止した状態でガルバノメータ 1 0 4を駆動して反射鏡 1 0 3を矢印 X方 向に一端から他端まで移動させる操作と、 ガルバノメータ 1 0 4を静止した状態 で可動ステージ 1 0 2を矢印 Y方向に移動させる操作を交互に行うステップアン ドリ ピー ト法が挙げられる。
ところが、 ステップアンドリ ピート法を採用すると、 可動ステージ 1 0 2及び ガルバノメータ 1 0 4の一方を静止させた後に他方を駆動させることによってタ ィムロスが生じ、 生産性が著しく低下する。 また、 可動ステージ 1 0 2及びガル バノメータ 1 0 4の両方が位置精度良く駆動しないと、 ァニール対象物 1 0 5に 対する光ビームの照射回数にはばらつきが生じてしまう。
したがって、 レーザァニール装置 1 2 0では、 可動ステージ 1 0 2を図 2 3中 矢印 Y方向に定速移動させながらガルバノメータ 1 0 4を駆動して反射鏡 1 0 3 を図 2 3中矢印 X方向に振動させて、 ァニール対象物 1 0 5上のスポッ ト 1 0 5 a を一定の範囲内で繰り返し直線移動させる方法を採用することが好ましい。 こ のとき、 スポッ ト 1 0 5 aの移動速度を一定とするために、 ガルバノメータ 1 0 4に対して以下の式 2 1 に示す周波数 f , の三角波電圧を印加して、 反射鏡 1 0 3を角速度一定で振動させる。 角速度一定で振動される反射鏡 1 0 3によって 反射された光ビームは、 f Θ レンズ 1 2 1 を介してァニール対象物 1 0 5に照射 されるため、 ァニール対象物 1 0 5上のスポッ ト 1 0 5 aの矢印 X方向の移動速 度は一定となる。 なおかつ、 可動ステージ 1 0 2の矢印 Y方向での移動速度が式 2 2で示される V a s eであるとき、 ァニール対象物 1 0 5に対する光ビームの照 射し" 1数を一定とすることが可能となる。
f K , = ( F r · W ) / ( 2 D) . . . ( 2 1 )
V / (n D) . · · ( 2 2)
但し、 F r e pはレーザ光源のパルス発振の繰り返し周波数であり、 Wxはスポッ ト 1 0 5 aの図 2 3中矢印 X方向に沿った長さであり、 Dはガルバノ メータ 1 0 4が理想的に振動したときにァニール対象物 1 0 5上を移動するスポッ トの中心 の振幅であり、 nはァ -ール対象物 1 0 5の主面全体に照射される光ビームの平 均照射回数であり、 自然数の偶数である。 なお、 nが奇数であるときには、 均一 照射にはならず照射領域全体の平均照射回数が n となる。
なお、 光ビームの照射回数が 4の倍数である場合は、 ガルバノメータ 1 0 4に 対して以下の式 2 3で示される周波数 f g の三角波電圧を印加し、 同時に可動 ステージ 1 0 2の矢印 Y方向での移動速度を以下の式 2 4に示す V s t a g eと しても、 ァニール対象物 1 0 5に対する光ビームの照射回数を一定とすることが可能とな る。
f , = ( F , · W ) / 4 D · · · ( 2 3)
Figure imgf000006_0001
但し、 mはァ二一ル対象物 1 0 5の主面全体に照射される光ビームの平均照射 回数であり、 自然数の 4の倍数である。
しかしながら、 ガルバノメータ 1 04に対して式 2 2及び式 2 3に示す三角波 電圧を印加しても、 イナ一シャ等が原因で、 ガルバノメータ 1 0 4の動きは、 移 動方向の変化点近傍で鈍ってしまい、 スポッ トの振幅は Dより も小さくなる。 し たがって、 スポッ ト 1 0 5 aの移動方向の変化点近傍では、 1つのスポッ ト 1 0 5 a と当該スポッ ト 1 0 5 aに隣接するスポッ ト 1 0 5 a との重畳面積が大きく なり、 ァニール対象物 1 0 5に対する光ビームの照射回数が多くなる。
スポッ ト 1 0 5 aの移動方向の変化点近傍で光ビームの照射回数が増加するこ とを防ぐ方法と しては、 反射鏡 1 0 3の振動の速度に応じてレーザ光源 1 0 1か ら発振されるパルスの繰り返し周波数を変化させると同時に可動ステージ 1 0 2 の移動速度を変化させる方法が举げられる。 しかし、 固体レーザは、 パルスの橾 り返し周波数が変化すると、 内部に備えられた光学素子に温度変化が生じてしま うため、 出射される光ビームの強度分布や広がり角などが変化してしまい、 所望 の照射を行うことが困難となる。 また、 ガルバノメ一タ 1 0 4の振動の速度に応 じてレーザ光源 1 0 1から発振される光ビームのパルスの繰り返し周波数や可動 ステージ 1 0 2の移動速度を変化させるためには、 複雑且つ高速な制御を行う必 要が生じ、 例えばレーザァニール装置 1 2 0の設計が困難となるなどの問題点が ある。
また、 レーザァニール装置 1 2 0には、 f レンズ 1 2 1が使用されているた めに、 ガルバノメータ 1 0 4が振幅することによって照射される範囲は f 0 レン ズ 1 2 1 の径によって制限される。 すなわち、 可動ステージ 1 0 2が定速移動す る問にガルバノメータ 1 0 4の振動によって光ビームを照射できる領域は、 図 2 3中矢印 Y方向に長い形状となり、 図 2 3中矢印 X方向の幅 Wは ί 0 レンズ 1 2 1 によって制限された幅となる。 径の大きい高精度の f Θ レンズの設計及び作製 は困難である。 したがって、 レーザァニール装置 1 2 0では、 図 2 3中矢印 X方 向の幅 Wが f Θ レンズ 1 2 1によって制限されるより も長い範囲に対して光ビ一 ムを照射する必要があるときには、 上述した照射と、 上述した照射が終了した後 に可動ステージ 1 0 2を図 2 3中矢印 X方向に Wだけ移動させることとを交互に 行う。
可動ステージ 1 0 2の図 2 3中矢印 X方向への移動精度に限界があるために、 可動ステージ 1 0 2が矢印 X方向に正確に Wだけ移動できない場合がある。 可動 ステージ 1 0 2が矢印 X方向に Wより長い距離移動したときには、 ァニール対象 物 1 0 5上に光ビームの照射がなされない領域が生じ、 可動ステージ 1 0 2が図 2 3中欠-印 X方向に W未満の距離移動したときには、 ァニール対象物 1 0 5 1:に 光ビームの照射回数が 2倍となる領域が生じる。 すなわち、 可動ステージ 1 0 2 が図 2 3中矢印 X方向に正確に Wだけ移動できないときには、 ァニール対象物 1 0 5を均一にァニールすることが困難となる。
さらに、 式 2 2及び式 2 4から算出された V s , で可動ステージ 1 0 2を移動 させると、 可動ステージ 1 0 2の移動速度に約 ± 5 %のむらが生じてしまう。 可 動ステージ 1 0 2の移動速度にむらが生じると、 1つのスポッ ト 1 0 5 a と隣接 するスポッ ト 1 0 5 a との重畳面積が変動してしまい、 ァニール対象物 1 0 5に 対するレーザ光の照射回数がばらついてしまう。 発明の開示 本発明の目的は、 上述したような従来の技術が有する問題点を解消することが できる新規な光照射装置及び光照射方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、 レーザ光源と して、 1パルス当たりのエネルギー量が小 さく、 パルス発振の繰り返し周波数が高い固体レ一ザを採用したときにも、 彼照 射物の全面に対して、 充分なエネルギーのレーザ光を均一に且つ効率良く照射す ることが可能である光照射装置及び光照射方法を提供することにある。
本発明に係る光照射装置は、 光ビームを射出するレーザ光源と、 平板状の被照 射物を支持するステージと、 偏向角を一定の範囲内で周期的に変化させながら入 射した光ビームを偏向する偏向手段を有し、 レーザ光源から射出された光ビーム を導光し、 光ビームを被照射物の主面に対して沿った第 1の方向に沿って走査さ せながら被照射物の主面に対し照射する照射手段と、 光ビームの偏向角に応じて、 レーザ光源からの光ビームの射出を制御する射出制御手段と、 射出制御手段によ り制御された光ビームを被照射物の主面に対して第 1の方向に走査させながら照 射するとともに、 第 1の方向と被照射物の主面に沿って直交する第 2の方向へ、 ステージを照射手段に対して相対移動させる第 1 の制御手段と、 第 1 の制御手段 による制御の後にステージを照射手段に対して第 1の方向に相対移動させる制御 を行う第 2の制御手段とを備え、 第 2の制御手段によ り制御がなされた第 1 の方 向に沿った互いに異なる複数の位置において、 第 1の制御手段によ り制御がなさ れた照射を被照射物の同一被照射面にそれぞれ行い、 被照射物の略全ての被照射 面は、 異なる複数の位置における第 1の制御手段による照射が行われる。
本発明に係る他の光照射装置は、 光ビームを射出するレーザ光源と、 平板状の 被照射物を支持し、 被照射物の主面に平行な方向に当該被照射物を移動させる可 動ステージと、 偏向角を一定の範囲内で周期的に変化させながら入射した光ビー ムを偏向する偏向手段を有し、 レ一ザ光源から射出された光ビームを導光し、 光 ビームを被照射物の主面に対して沿った第 1の方向に沿って走査させながら彼照 射物の主面に対し照射する照射手段と、 光ビームの偏向角に応じて、 レーザ光源 からの光ビームの射出を制御する射出制御手段とを備える。
本発明に係るさらに他の光被照射装置は、 光ビームを射出するレーザ光源と、 平板状の被照射物を支持する可動ステージと、 偏向角を一定の範囲内で周期的に 変化させながら入射した光ビームを偏向する偏向手段を有し、 レーザ光源から射 出された光ビームを導光し、 光ビームを被照射物の主面に対して沿った第 1 の方 向に沿って走査させながら彼照射物の主面に対し照射する照射手段と、 射出制御 ^段により制御された光ビームを被照射物の主面に対して第 1の方向に走查させ ながら照射するとともに、 第 1の方向と被照射物の主面に沿って直交する第 2の 方向へ、 ステージを照射手段に対して相対移動させる第 1の制御手段と、 第 1の 制御手段による制御の後にステージを照射手段に対して第 1の方向に相対移動さ せる制御を行う第 2の制御手段とを備え、 第 2の制御手段により制御がなされた 第 1の方向に沿った互いに異なる複数の位置において、 第 1の制御手段によ り制 御がなされた照射を被照射物の同一被照射面にそれぞれ行い、 被照射物の略全て の被照射面は、 異なる複数の位置における第 1の制御手段による制御が行われる t 本発明に係る光照射方法は、 レーザ光源が光ビームを射出する射出ステップと . 偏向角を一定の範囲内で周期的に変化させながら入射した光ビームを偏向する偏 ^ステップを有し、 上記レーザ光源から射出された光ビームを導光し、 光ビーム を被照射物の主面に対して沿った第 1の方向に沿って走査させながら被照射物の 面に対し照射する照射ステップと、 光ビ一ムの偏向角に応じて、 レーザ光源か らの光ビームの射出を制御する射出制御ステップと、 射出制御ステップにおいて 射出が制御された光ビームを、 被照射物の主面に対して第 1の方向に走査させな がら照射するとと もに、 第 1の方向と彼照射物の主面に沿って直交する第 2の方 向へ、 被照射物を、 照射ステップにおいて被照射物の主面に対して照射された光 ビームに対して相対移動させる第 1の制御ステップと、 第 1の制御ステップにお ける制御の後に、 被照射物を、 照射ステップにおいて被照射物の主面に対して照 射された光ビームに対して相対移動させる第 2の制御ステップとを備え、 第 2の 制御ステップにおいて制御がなされた第 1の方向に沿った互いに異なる複数の位 置において、 第 1 の制御ステップにおいて制御がなされた照射を被照射物の同 被照射面にそれぞれ行い、 被照射物のほぼ全ての被照射面は、 異なる複数の位置 における第 1 の制御ステップによる照射が行われる。
本発明に係る他の光照射方法は、 レーザ光源が光ビームを射出する射出ステツ プと、 平板状の被照射物を、 当該被照射物の主面に平行な方向に移動させる移動 ステップと、 偏向角を一定の範囲内で周期的に変化させながら入射した光ビーム を偏向する偏向手段を有し、 レーザ光源から射出された光ビームを導光し、 光ビ 一ムを被照射物の主面に対して沿った第 1の方向に沿って走査させながら被照射 物の 1-:面に対し照射する照射ステップと、 光ビームの偏向角に応じて、 レーザ光 源からの光ビームの射出を制御する射出制御ステップとを備える。
本発明に係るさらに他の光照射方法は、 レーザ光源が光ビームを射出する射出 ステップと、 偏向角を一定の範囲内で周期的に変化させながら入射した光ビーム を偏向する偏向ステップを有し、 レーザ光源から射出された光ビームを導光し、 光ビームを被照射物の主面に対して沿った第 1の方向に沿って走査させながら被 照射物の主面に対し照射する照射ステップと、 射出制御ステップにおいて射出が 制御された光ビームを、 被照射物の主面に対して第 1の方向に走査させながら照 射するとともに、 被照射物を、 第 1の方向と被照射物の主面に沿って直交する第 2の方向へ、 照射ステップにおいて被照射物の主面に対して照射された光ビーム に対して相対移動させる第 1の制御ステップと、 第 1の制御ステップにおける制 御の後に、 被照射物を、 照射ステップにおいて被照射物の主面に対して照射され た光ビームに対して相対移動させる第 2の制御ステップとを備え、 第 2の制御ス テツプにおいて制御がなされた第 1の方向に沿った互いに異なる複数の位置にお いて、 第 1 の制御ステップにおいて制御がなされた照射を被照射物の同一被照射 面にそれぞれ行い、 彼照射物のほぼ全ての被照射面は、 異なる複数の位置におけ る第 1 の制御ステツプによる照射が行われる。
本発明の更に他の目的、 本発明によって得られる具体的な利点は、 以下におい て図面を参照して説明される実施の形態の説明から一層明らかにされるであろう c 固面の簡単な説明 1 は、 本発明を適用したレーザァニール装置を示す斜視図である。
図 2は、 ァニ一ル対象物上におけるスポッ トの動きを示す図である。
図 3は、 反射鏡を一定の速度で揺動させたときに、 隣接するスポッ ト同士が所 定の【fi積で重なっている状態を示す図である。
は、 1 つのスポッ トと当該スポッ 卜に隣接するスポッ トとが重畳しない状 態を す図である。
図 5は、 1つのスポッ トと当該スポッ 卜に隣接するスポッ トとが重畳した部分 の所定距離移動方向の長さが、 \¥ ,ノ2 となる状態を示す図である。
図 6は、 ガルバノメータに対して印加する三角波電圧と、 回転軸の回転角との 関係を示す図である。
図 7は、 制御部による制御を行わない状態で光ビームをァニール対象物に対し て照射したときの、 スポッ トの移動を示す図である。
図 8は、 回転角 α と回転角；3 との関係を示す図である。
図 9は、 制御部によって制御した状態で光ビームをァニール対象物に対して照 射したときの、 スポッ トの移動を示す図である。
図 1 0は、 カラムが形成されるときのスポッ トの動きを示す図である。
図 1 1は、 ァニール対象物全体をァニールするときのスポッ トの動きを示す図 である。
図 1 2は、 i = 2、 且つ n = 4でァニール対象物に光ビームを照射する方法を 示す模式図である。
図 1 3は、 i = 2、 且つ n = 1 0でァニール対象物に光ビームを照射する方法 を示す模式図である。
図 1 4 Aは 1つのカラムと当該力ラムに隣接するカラムの重畳面積が所定の面 積より も大きいときにはァニール対象物に対する光ビームの照射回数が n + i回 となることを説明するための図であり、 図 1 4 Bは 1つのカラムと当該カラムに 隣接するカラムの重畳面積が所定の面積より も小さいときにはァニール対象物に 対する光ビームの照射回数が n - i 回となることを説明するための図である。 図 1 5は、 回転角 α、 回転角 /3及び回転角 Υの関係と回転軸の回転角 Υと被照 射物上の照射回数との関係を示し、 図 1 5 Aは回転角 α、 回転角 及び回転角 Υ の関係 α、 β、 及び γの関係を示し、 図 1 5 Β及び図 1 5 Cは、 回転軸の回転角 Υと被照射物上の照射回数との関係を示す図である。
図 1 6は、 光ビームが 2回照射された領域の両端に、 光ビームが 1回照射され た領域が形成された状態を示す図である。
【 1 1 7 Αは i = 2且つ η == 4でァニール対象物を照射するときに、 隣接する力 ラムとの重畳面積が所定の面積より も小さいとァニール対象物に対する光ビーム の照射回数が 3回となることを示す図であり、 図 1 7 Βは i = 2且つ n = 4でァ ニール対象物を照射するときに、 隣接するカラムとの重畳面積が所定の面積より も大きいとァニール対象物に対する光ビームの照射回数が 5回となることを示す 図である。
図 1 8は、 スポッ トとこのスポッ トに隣接する他のスポッ トとが重畳した部分 の所定距離移動方向の長さが W , 3であることを示す模式図である。
図 1 9 Aは、 スポッ トとこのスポッ トに隣接する他のスポッ トとが重畳した部 分の所定距離移動方向の長さが W x / 3の状態で、 所定距離移動方向の一端から他 端までスポッ トが移動した状態を示す図であり、 図 1 9 Bは、 スポッ トとこのス ポッ 卜に隣接する他のスポッ トとが重畳した部分の所定距離移動方向の長さしが W x / 3の状態で、 所定距離移動方向の一端から他端までスポッ トが移動した状態 を示す図であり、 図 1 9 Cは、 3回領域の両端に、 2回領域と 1回領域とが順次 作製された状態を示す図である。 図 2 0は、 n = 5のときにァニール対象物に対して光ビ一ムを照射する方法を 示す模式図である。
図 2 1 は、 n = 7のときにァニール対象物に対して光ビームを照射する方法を 示す模式図である。
図 2 2 Aは n = 5でァニール対象物を照射するときに、 隣接するカラムとの重 δ面積が所定の面積より も小さいとァニール対象物に対する光ビームの照射回数 が 4【":1となることを示す図であり、 図 2 2 Bは図 2 2 Aと同じ条件でァニール対 象物を照射するときに、 隣接するカラムとの重畳面積が所定の面積よ り も大きい とァニール対象物に対する光ビームの照射回数が 6回となることを示す図である c 図 2 3は、 従来のレーザァニール装置を示す模式図である。 発明を実施するための最良の形態 以下、 本発明をレーザァニール装置に適用した例を挙げて説明する。
本発明を適用したレーザァニール装置 1 は、 図 1 に示すように、 ァニール対象 物 2を支持するとともにァニール対象物 2の主面に平行な方向に移動可能とされ ている可動ステージ 3 と、 光ビームをパルス発振する固体レーザ 4 と、 固体レー ザ 4から射出された光ビームの光軸に垂直な断面の形状を成形するとと もに光ビ —ムのエネルギー密度を均一にする光成形光学系 5 と、 光成形光学系 5から射出 される光ビームを偏向する反射鏡 6 と、 反射鏡 6を一定の速度で振動するガルバ ノメータ 7 と、 反射鏡 6によって偏向された光ビームを上記ァニール対象物 2に 対して照射する f Θ レンズ 8と、 反射鏡 6によって偏向された光ビームの偏向角 に応じて上記固体レーザ 4からの光ビームのパルス発振を制御する制御部 9 とを 備える。
可動ステージ 3は、 例えばガラス基板上に形成された a — S i 薄膜など平板状 のァニール対象物 2を支持する。 この可動ステージ 3は、 ァニール対象物 2の主 面に甲-行であり且つ互いに直交する二方向に移動する。 具体的に説明すると、 可 動ステージ 3は、 図 1中矢印 A方向のァニール対象物 2の主面に平行で且つ互い に直交する二方向のうちの一方向 （以下、 所定距離移動方向という。 ） に、 所定 の距離ずつ移動する。 また、 可動ステージ 3は、 図 1 中矢印 B方向のァニール対 象物 2の主面に平行であり且つ互いに直交する二方向のうち所定距離移動方向に I直交している方向 （以下、 定速移動方向という。 ） に、 定速移動する。 本例では、 "『動ステージ 3は、 所定距離移動方向へ移動するためのねじ送り式パルスモータ と、 定速移動方向へ移動するためのエアスライ ド式リニアモータとを備えている。 固体レーザ 4は、 レーザ光を射出する。 固体レーザ 4は、 半導体を除く結晶や ガラスなどの透明物質を母体材料と し、 母体材料中に希土類イオンや遷移金属ィ オンなどを ドープした固体レ一ザ材料を光によって励起して、 レーザビームを射 出する。 ここで用いられる固体レーザと しては、 N d : Y A G (イ ッ ト リ ウムァ ノレミニゥムガーネッ ト） レーザ、 N d ： Y V O 4 レーザ、 N d ： Y L F (イ ッ ト リ ウムリチウムフルオライ ド） レーザ、 T i ： Sapph i reレーザ、 及びこれらの高 調波レーザなどが挙げられる。
固体レーザ 4は、 光ビームパルスの射出をオン及びオフすることができる。 本 例では、 固体レーザ 4は Qスィ ッチを備えており、 Qスィ ッチがオンのときにレ —ザロッ ド内にて誘導放出が殆ど起こらず、 反転分布状態の上準位/下準位比は Q スィ ッチがオフのときと比べて極端に大きくなることを利用して、 Qスィ ッチの オンオフを数 1 0 k H zオーダーの速さで繰り返すことでパルス発振をさせ、 Q スィ ッチをオフにし続けることで C W (Cont i nuous Wave) 発振させることができ る。 C W発振のときに固体レーザ 4から射出される光ビームはエネルギーが弱い ので、 ^該光ビームをァニール対象物 2に対して照射しても、 ァニール対象物 2 はァニールされない。 以後、 パルス発振させることをパルスをオンにすると表現 し、 C W発振させることをパルスをオフにすると表現する。 すなわち、 ァニール 対象物 2は、 固体レーザ 4のパルスをオンと したときにはァニールされ、 オフと したときにはァニールされない。
光成形光学系 5は、 ホモジナイザなどを備えており、 光ビームのエネルギー密 度を平均化するとともに光ビームの光軸に垂直な断面を成形する。 光成形光学系 5は、 光ビームの光軸に垂直な断面を、 ァスぺク ト比が低い形状に成形する。 本 例では、 光成形光学系 5は、 光ビームの光軸に垂直な断面を、 W , = l . 5 [ m m ] 、 W y = 1 [ m m ] の長方形となるように成形している。 反射鏡 6は、 光成形光学系 5から射出された光ビームを反射することにより、 光ビームの進行方向を変化させる。 反射された光ビームは、 f Θ レンズ 8を介し てァニール対象物 2の主面に入射する。 また、 反射鏡 6は、 ガルバノメータ 7に よって一定の回転角の範囲内を一定の角速度で往復移動させられる （以下、 振動 という。 ） 。 反射鏡 6から出射する光ビームは、 反射鏡 6の姿勢に応じて偏向す る。 反射鏡 6は、 ガルバノメータ 7によって振動させられていないときには、 光 成形光学系 5から射出された光ビームの進行方向を 9 0 ° 変化させ、 ァニール対 象物 2に対して、 ァニール対象物 2の主面に垂直な方向から光ビームを照射する。 以下においては、 ガルバノメータ 7によって振動させられていないときの反射 鏡 6の位置を基準位置と称し、 基準位置にある反射鏡 6によって反射された光ビ ームの進行方向を基準方向 。と称する。 そして、 反射鏡 6によって反射された光 ビームの進行方向の基準方向 φ。に対する角度 φを偏向角と称する。 なお、 偏向角 は、 反射鏡 6の回転角の 2倍となる。 また、 反射鏡 6が基準位置から左回転した 方向に位置しているときには、 基準位置からの反射鏡 6の回転角と当該反射鏡 6 によって反射された光ビームの偏向角を正の値と定義し、 反射鏡 6が基準位置か ら右回りの方向に位置しているときには、 基準位置からの反射鏡 6の回転角と、'ί 該反射鏡 6によって反射された光ビームの偏向角を負の値と定義する。
ガルバノメータ 7は回転軸 7 aを備えており、 回転軸 Ί aに反射鏡 6が取り付 けられている。 ガルバノメータ 7は、 反射鏡 6を、 一定の回転角の範囲内を一定 の角速度で、 図 1 中矢印 H方向に往復移動させる （以下、 振動という。 ） 。 ガル バノメータ 7が反射鏡 6を振動させることで、 固体レーザ 4から射出された光ビ ームは、 図 1中矢印 A方向に沿って偏向する。 反射鏡 6が振動することによ り、 固体レーザ 4から射出された光ビームは、 偏向角が所定の範囲内で周期的に変化 し、 スポッ ト 2 aの中心は、 図 2に示すよ うに、 ァニール対象物 2上を所定の移 動方向に所定の範囲 D I e a lで往復移動する。 D , e a lは、 反射鏡 6の回転角が変動 する範囲によって決定される。 本例では、 反射鏡 6は、 回転角が一ひ （但し、 0 < α ) の位置から + αの位置までの範囲を往復移動する。 すなわち、 スポッ ト 2 aが往復移動する範囲 D i e a lは、 反射鏡 6が回転角が一 α (偏向角一 2 α ) の位 置から + α (偏向角 + 2 ひ ） の位置までの範囲を往復移動するときの、 ァニール 対象物 2上におけるスポッ ト 2 aの中心の軌跡の振幅を示す。
また、 ガルバノメータ 7が反射鏡 6を一定の速度で振動するとと もに、 反射鏡 6によって反射された光ビームが ί Θ レンズ 8 を介してァニール対象物 2へ照射 されることによ り、 ァニール対象物 2上のスポッ ト 2 aの移動速度は一定になる。 ァニール対象物 2上のスポッ ト 2 aの移動速度が一定になることにより、 図 3に ^すよ うに、 1つのスポッ ト 2 a と このスポッ ト 2 a に隣接する他のスポッ ト 2 a とが ¾畳する面積が一定となる。 すなわち、 ァニール対象物 2に対する光ビ一 ムの照射回数のばらつきを抑えることが可能となる。
ガルバノメータ 7が反射鏡 6を一定の速度で振動させる具体的な方法と しては、 ガルバノメータ 7に対して三角波電圧を印加する方法が挙げられる。
また、 ガルバノメータ 7に以下の式 3 1に示す周波数の三角波電圧を印加し、 つ可動ステージ 3を式 3 2に示す速度で定速移動方向に移動させながらァニー ル対象物 2に対して光ビームを照射することによ り、 レーザァニール装置 1 は、 ァニール対象物 2に対する光ビームの照射回数のばらつきをさらに抑えることが "ί能となり、 ァニール対象物 2を均一に照射することが可能となる。
f 6 „ = ( F r , · W x ) / ( 2 D ) · · · ( 3 1 )
V s ( F · W x · W y ) / ( - D ) · * · ( 3 2 )
但し、 F r e pは固体レーザ 4のパルス発振の繰り返し周波数であり、 W xは ァニール対象物 2上に形成されるスポッ ト 2 aの所定距離移動方向の長さであり、 W yはァニール対象物 2上に形成されるスポッ ト 2 aの定速移動方向の長さであ り、 i はカラム内におけるァニール対象物 2に対する光ビームの平均照射回数で あり 自然数の偶数とされ、 Dは、 ガルバノメータ 7が理想的に振動したときに被 照射物上に形成される光ビームの中心の軌跡の振幅である。 なお、 カラムについ ては詳細を後述する。
ガルバノメータ 7に印加する三角波電圧の周波数 f l v。を式 3 1に示す周波数 とすることにより、 図 4に示すよ うに、 スポッ ト 2 a とこのスポッ ト 2 aに隣接 する他のスポッ ト 2 a とは重畳しなくなる。 また、 ガルバノメータ 7に印加する 三角波電圧の周波数 f g a l v。を式 3 3に示す周波数とすることによ り、 図 5に示す よ うに、 スポッ ト 2 a とこのスポッ ト 2 aに隣接する他のスポッ ト 2 a とが重畳 した部分の所定距離移動方向の長さは、 W,/ 2 となる。
なお、 ガルバノメータ 7に以下の式 3 3に示す周波数の三角波電圧を印加し、 且つ可動ステージ 3を式 3 4に示す速度で定速移動方向に移動させながらァニー ル対象物 2に対して光ビームを照射することによっても、 レーザァニール装置 1 は、 ァニール対象物 2に対する光ビームの照射回数のばらつきをさらに抑えるこ とが可能となり、 ァニール対象物 2を均一に照射することが可能となる。
f (F - W.) / (4 D) · · · ( 3 3 )
V s = ( 2 · F r e p · W« · Wj / ( i · D) · · · ( 3 4)
f Θ レンズ 8は、 反射鏡 6と可動ステージ 3 との間の光路上に設けられている c ガルバノメータ 7によって反射鏡 6を一定の角速度で振動させながら光ビームを ァニール対象物 2上に照射すると、 反射鏡 6の回転角の変化と、 ァニール対象物 2 ヒのスポッ ト 2 aの移動距離とが比例しないため、 スポッ ト 2 a を一定の速度 で移動させることが困難となる。 反射鏡 6によって反射された光ビームが f 0 レ ンズ 8を介してァニール対象物 2に対して照射されることにより、 反射鏡 6の回 転角の変化と、 ァニール対象物 2上のスポッ ト 2 aの移動距離とが比例するため、 ガルバノメータ 7が反射鏡 6を一定の角速度で振動させることによ り、 スポッ ト 2 aを一定の速度で移動させることが可能となる。
制御部 9は、 反射鏡 6の回転角を検出し、 検出した回転角に応じて固体レーザ 4のパルスをオン又はオフとする。 反射鏡 6の回転角は、 反射鏡 6によって反射 された光ビームの偏向角の 1 / 2である。 したがって、 反射鏡 6の回転角を検出 することで、 反射鏡 6によって反射された光ビームの偏向角を検出できる。 すな わち、 制御部 9は、 反射鏡 6によって反射された光ビームの偏向角に応じて固体 レーザ 4のパルスをオン又はオフと している。 また、 制御部 9は、 ステージ 3に 備えられたねじ送り式パルスモータとエアスライ ド式リユアモータとを制御する ことにより、 ステージ 3の定速移動方向への移動と所定距離移動方向への移動と を制御している。
以下では、 制御部 9が固体レーザ 4のパルスをオン又はオフとするときの反射 鏡 6の具体的な回転角について説明する。
レーザァニール装置 1では、 ァニール対象物 2上におけるスポッ ト 2 aの移動 速度を -定とするために、 可動ステ一ジ 3を定速移動方向へ定速移動させながら、 ガルバノメータ 7に三角波電圧を印加して反射鏡 6を一定の速度で振動させる。 ところが実際には、 反射鏡 6の回転が右回りから左回りに変化するとき、 及び 左回りから右回りに変化するときには、 イナーシャなどが原因で、 図 6に示すよ うに、 反射鏡 6の回転は、 回転方向の変化点近傍で鈍くなる。 なお、 図 6中宾線 はガルバノメータ 7に印加される三角波電圧の変化を示しており、 図 6中破線は 反射鏡 6の问転角を示す。 図 6の横軸は、 時間を示しており、 縦軸は三角波電 の ί Ϊ又は回転軸 7 a の冋転角を示している。
反射鏡 6の回転が回転方向の変化点近傍で鈍くなると、 ァニール対象物 2にお けるスポッ ト 2 aの移動方向の変化点 P近傍では、 図 7に示すよ うに、 1 つのス ポッ ト 2 a と当該スポッ ト 2 aに対して所定距離移動方向に隣接するスポッ ト 2 a とが重畳する部分の面積が大きくなつてしまう。 したがって、 ァニール対象物 2に対する光ビームの照射回数にばらつきが生じてしまう。 また、 ァニール対象 物 2上に形成されるスポッ ト 2 aの中心の軌跡の振幅は、 Dとはならずに D となる。 以上説明した理由により、 制御部 9がスポッ ト 2 aの移動方向の変化点 近傍で岡体レーザ 4のパルス発振をオフとすることによって、 ァニール対象物 2 に対する光ビ一ムの照射回数のばらつきを低減することが可能となる。
すなわち、 図 6及び図 8に示すように、 反射鏡 6の回転が鈍くなり始める ^度 β (但し、 0 < β < a ) を求め、 制御部 9が、 + から— /3まで反射鏡 6が冋転 している間に固体レーザ 4のパルスをオンとすることにより、 ァニール対象物 2 に対する光ビームの照射回数のばらつきを低減することが可能となる。
制御部 9によって、 固体レーザ 4のパルス発振を制御する方法は、 以下に説明 する通り となる。
制御部 9は、 反射鏡 6の回転が右回りから左回りに変化した後に反射鏡 6の回 転角が + β となった旨を検出したときに固体レーザ 4のパルスをオンと し、 続い て反射鏡 6の回転角が一 β となった旨を検出したときに固体レーザ 4のパルスを オフとする。 また、 制御部 9は、 反射鏡 6の回転が左回りから右回りに変化した 後に反射鏡 6の回転角が一 β となった旨を検出したときに固体レーザ 4のパルス をオンと し、 続いて反射鏡 6の回転角が + /3 となった旨を検出したときに固体レ 一ザ 4のパルスをオフとする。 したがって、 反射鏡の回転角が + /?から一 /3であ るとき、 すなわち、 光ビームの偏向角が + 2 から一 2 /3であるときに、 ァニー ル対象物 2に対して光ビームが照射される。
制御部 9が以上説明したようにレーザ光源 4からのパルス発振を制御すること により、 図 9に示すように、 ァニール対象物 2上の所定の範囲 D r e a l内をスポッ 卜が往復移動するときには、 移動方向の変化点 P近傍に、 スポッ ト 2 aが牛じな くなる。 すなわち、 1つのスポッ ト 2 a と このスポッ ト 2 aに対して所定距離移 動方向に隣接する他のスポッ ト 2 a とが重畳する部分の面積が大きくなる領域は 形成されなくなる。
以上説明した、 本発明が適用されたレーザァニール装置 1の動作について説明 する。 なお、 以下の説明では、 レーザァニール装置 1 は、 ァニール対象物 2のお 面全体に対して光ビ一ムを n回 （但し、 n 〉 0。 ） 照射することによって、 ァニ ール対象物 2をァニールしている。
可動ステージ 3上にァニール対象物 2が載置されると、 ガルバノメータ 7が式 3 1 に示す周波数又は式 3 3に示す周波数で反射鏡 6の振動を開始することによ り、 固体レーザを用いたレ一ザ光源 4から射出された光ビームを所定距離移動方 向に直線移動させ、 スポッ ト 2 aを、 所定の範囲 D r e a ,で繰り返し移動させる。 また、 可動ステ一ジ 3が、 式 3 2又は式 3 4に示す速度で定速移動方向に定速移 動することにより、 スポッ ト 2 aを、 定速移動方向の一方の端部から他方の端部 まで定速移動させる。
また、 制御部 9は反射鏡 6の回転角を検出し、 検出した回転角に応じてレーザ 光源 4のパルスのオン及びオフを制御する。 具体的に説明すると、 制御部 9は、 反射鏡 6の回転角が一 β以上 + β以下のときにはレーザ光源 4のパルスをオンと し、 一 /3未満又は + ]3より大のときにはパルスをオフとする。
以上説明した動作を行うことにより、 ァニール対象物 2上のスポッ ト 2 aの軌 跡は、 図 1 0に示すように、 三角波の尖端部が消失した形状となる。 また、 所定 距離移動方向の長さが Eであり、 定速移動方向の長さがァニ一ル対象物 2の定速 移動方向の長さとほぼ同じである照射領域 （以下、 カラムという。 ） 1 0が形成 される。 なお、 Eは、 可動ステージ 3が移動しない状態で反射鏡 6が + ]3から一 βまで回転したときの、 スポッ ト 2 a の移動距離である。
そして、 可動ステージ 3は、 定速移動方向への移動が終了すると、 所定距離移 動方向に i E / n移動する。
レーザァニール装置 1 では、 カラム 1 0の作製と、 可動ステージ 3が所定距離 移動方向へ i E / n移動することとを交互に行うことにより、 スポッ ト 2 a を、 例えば図 1 1 に示すよ うに、 ァニール対象物 2の全面に亘つて移動させ、 ァニー ル対象物 2の全体をァニールすることができる。 なお、 図 1 1では、 i = nの場 合を例に举げて、 ァニール対象物 2上のスポッ ト 2 aの動き示している。
また、 本発明が適用されたレーザァニ一ル装置 1 は、 カラム 1 0を作製すると きのァニール対象物 2に対する光ビームの照射回数 i を一定と したときにも、 可 動ステージ 3の所定距離移動方向への移動距離を制御することによって、 ァニー ル対象物 2の主面全体に対する光ビームの照射回数 nを制御することができる。 例えば、 i = 2のときを例に挙げると、 n = 4 とするためには、 可動ステージ 3の所定距離移動方向への移動距離を E / 2と して、 図 1 2に示すよ うに、 i = 2であるカラム 1 0の作製と所定距離移動方向へ可動ステージ 3が E / 2移動す ること とを交互に行う。 また、 n = 1 0 とするためには、 可動ステージ 3の所定 距離移動方向への移動距離を E / 5 と して、 図 1 3に示すように i = 2である力 ラム 1 0の作製と所定距離移動方向へ可動ステージ 3が E Z 5移動することとを 交互に行う。 なお、 図 1 2及び図 1 3は、 ァニール対象物 2における所定距離移 動方向の位置と光ビームの照射回数との関係を模式的に示したものであり、 図 1 2及び図 1 3中矢印 z方向のマス目の数が光ビームの照射回数を示している。 以上説明したように、 本発明を適用したレーザァニール装置 1は、 エネルギー が弱いために光ビームの光軸に垂直な断面のァスぺク ト比を小さくする必要があ る固体レーザ 4をレーザ光源と して使用したときにも、 ァニール対象物 2に対す る光ビームの照射回数のばらつきを低減することが可能となり、 ァニール対象物 2を充分であり且つ均一なエネルギーでァニールすることができる。
また、 レーザァニール装置 1では、 i を固定と したときにも、 可動ステージ 3 が所定距離移動方向へ動く距離を変化させることにより、 ァニール対象物 2全面 に対する光ビームの照射回数 nを変化させることができる。 したがって、 レーザ ァニール装置 1では、 nの値に拘わらず式 3 2又は式 3 4に示す V ; , a e eを決定す るパラメータのうちの 1 つである i を固定することができるため、 F r e p、 W W vをレーザァニール装置 1特有の値とすれば V がーつの値に決定する。 す なわち、 レーザァニール装置 1は、 可動ステージ 3の定速移動方向への移動速度 の精度と安定性とを、 決定した V s , a i eに対して高めるのみでよくなり、 他の V s , » に対して高める必要がなくなるために、 V s , の誤差を低減させることが可 能となる。 したがって、 レーザァニール装置 1 によれば、 可動ステージ 3の定速 移動方向への移動をむらの小さな一定速度で行う ことが可能となり、 ァニール対 象物 2をさらに均一にァニールすることが可能となる。
以上説明したよ うに、 レーザァニール装置 1 では、 射出する光ビームのェネル ギ一が安定である固体レ一ザ 4をレーザ光源と して使用し、 固体レーザ 4から射 出される光ビームを当該光ビームの光軸に垂直な断面の面積が小さくなるように 成形して、 ァニ一ル対象物 2に対して照射したときにも、 ァニール対象物 2を均 に照射することが可能となる。 したがって、 レーザァニ一ル装置 1 によってァ モルファスシリ コンをァニールすると、 粒径が大きく且つ均一であり、 電子ゃホ ールの移動度が高いポリ シリ コンを作製することが可能となる。 ここで得られる ポリ シリ コンを用いた薄膜トランジスタは、 特性が安定したものとなる。
また、 レ一ザァニール装置 1は、 レーザ光源と して固体レーザ 4を採用してい るため、 例えばガスの入れ換えなどのために動作を停止させる必要性がなくなる。 したがって、 レーザァニール装置 1は、 ァニ一ル対象物 2をァニールする効率が 良好なものとなる。
なお、 ァニール対象物 2の周囲には、 照射回数が n回未満となりァニールが充 分に行われない領域が生じる。 しかし、 通常、 ァニール対象物 2の周囲の数 c m は使用しない。 したがって、 レーザァニール装置 1力；、 充分にァニールされない 領域が周囲の数 c m内に形成されるようにァニール対象物 2をァニールすること で、 レーザァニール装置 1によってァニ一ルされた後のァニール対象物 2は、 充 分に使用することが可能となる。
と ころで、 レーザァニール装置 1 では、 可動ステージ 3の所定距離移動方向へ の移動距離に誤差が生じたときには、 1つのカラム 1 0と当該カラム 1 0に隣接 しているカラム 1 0とが重畳している部分 （以下、 重畳部分という。 ） の面積が. 所 ¾とする面積と比較して変化する。
¾畳部分の面積が所望とする面積と比較して変化すると、 ァニール対象物 2上 には、 重畳するカラム 1 0の数が n Z i + 1個となる領域や、 重畳するカラム 1 0の数が nノ i 一 1個となる領域などが生じる。 重畳するカラム 1 0の数が n / i + 1個の領域では照射回数が n + i 回となり、 重畳するカラム 1 0の数が nノ i 一 1個の領域では照射回数が η— i 回となる。 したがって、 可動ステージ 3の 所定距離移動方向への移動が精度良く行われないときには、 ァニール対象物 2に 対する光ビームの照射回数に、 士 i 回の誤差が生じてしまう。
例えば、 i = 2、 n = 4 と したときには、 可動ステージ 3の所定距離移動方向 への移動は E / 2 となる。 可動ステージ 3の所定距離移動方向への移動が E / 2 未満となると、 ァニール対象物 2上には、 図 1 4 A中に斜線で示すように、 照射 回数が 2回となる領域が生じてしまう。 一方、 可動ステージ 3の所定距離移動方 向への移動が E / 2より大となると、 ァニール対象物 2上には、 図 1 4 B中に斜 線で示すように、 照射回数が 6回となる領域が生じてしま う。 したがって、 ァニ ール対象物 2上における光ビームの照射回数には、 土 2回の誤差が生じてしまう ; なお、 図 1 4八及び図 1 4 8は、 ァニール対象物 2における所定距離移動方向の 位置と光ビームの照射回数との関係を模式的に示したものであり、 図中矢印 Z方 f，]のマス目の数が光ビームの照射回数を示している。
可動ステージ 3の所定距離移動方向への移動距離に誤差が生じたときにも、 ァ ニール対象物 2上の照射回数の差を士 i 回より も低減させる方法と しては、 以下 に説明するように、 制御部 9が固体レーザ 4のパルスをオンとする位置と、 オフ とする位置とを異なる位置にする方法が挙げられる。
先ず、 図 1 5 A〜図 1 5 Cに示すよ うに、 γ (但し、 γ < 3 ) を決定する。 そして、 制御部 9は、 回転軸 7 aの回転が右回りから左回りに変化した後に回 転軸 7 aの回転角が + γ となった旨を検出したときには固体レーザ 4のパルスを オンと し、 続いて回転軸 7 aの回転角が一 /3 となった旨を検出したときには固体 レーザ 4のパルスをオフとする。 また、 制御部 9は、 回転軸 7 aの回転が左回り から右回りに変化した後に回転軸 7 aの回転角が一 γ となった旨を検出したとき には固体レーザ 4のパルスをオンと し、 続いて回転軸 7 a の回転角が + ;3 となつ た旨を検出したときには固体レーザ 4のパルスをオフとする。
以上説明したように制御部 9が固体レーザの Qスィ ツチを制御することにより、 図 1 5 B、 図 1 5 Cに示すように、 光ビームが i 回照射された領域 （以下、 i 回 領域という。 ） 3 1 の所定距離移動方向の両端に、 光ビ一ムが i Z 2回照射され た領域 （以下、 i / 2回領域という。 ） 3 2 a , 3 2 bが形成される。
i 領域 3 1 は、 回転軸 7 aの回転角が一 2 γから + 2 γであるときに光ビー ムが照射された領域である。
また、 1 2回領域3 2 &， 3 2 bの 方は回転軸 7 a の回転角が + 2 γから + 2 であるときに光ビームが照射された領域であり、 他方は回転軸 7 aの回転 角が一 2 βから一 2 γであるときに光ビームが照射された領域である。
そして、 i回領域 3 1 と一方の i 2回領域 3 2 a とを合わせた範囲をカラム 3 3 と設定し、 カラム 3 3の所定距離移動方向の長さ L に基づいて、 可動ステー ジ 3を所定距離移動方向に移動させる。 すなわち、 可動ステージ 3の所定距離移 動方向への移動は、 i l^ / nとなる。
以上説明したように制御部 9が固体レ一ザ 4のパルスのオン · オフを制御する ときには、 可動ステージ 3の所定距離移動方向への移動距離が i Ι^ Ζ ηよ り長く なることにより、 重畳するカラム 3 3の数が n Z i + 1個とされた領域では照射 回数が n + i / 2回となる。 さらに、 可動ステージ 3の所定距離移動方向への移 動距離が i L 未満となることによって、 重畳するカラム 3 3の数が i 一 1個 とされた領域では、 照射回数が n— i 2回となる。 したがって、 ァニール対象 物 2全体に対する光ビームの照射回数 nに対する誤差を、 土 i 2回に低減する ことが容易となる。
例えば、 ガルバノメータ 7に印加する三角波電圧が式 3 3で示される周波数で あり且つ i = 2であるときには、 図 1 6に示すように、 照射回数が 2回の領域 3 5の所定距離移動方向の両端に、 照射回数が 1回の領域 3 6 a， 3 6 bが形成さ れる。 そして、 照射回数が 2回の領域 3 5 と照射回数が 1回の領域 3 6 a とを力 ラム 4 0とする。
以上説明した条件で、 例えば n = 4 と したときには、 可動ステージ 3の所定距 離移動方向への移動距離は、 1^ 2 となる。 可動ステージ 3の所定距離移動方向 への移動距離が 1^ノ2未満となると、 図 1 7 A中に斜線で示すよ うに、 ァニール 対象物 2上に照射回数が 3回となる領域が生じる。 一方、 可動ステージ 3の所定 距離移動方向への移動距離が L 2よ り大となると、 図 1 7 B中に斜線で示すよ うに、 ァニール対象物 2上に照射回数が 5回となる領域が生じる。 したがって、 ァニール対象物 2に対する光ビームの照射回数の誤差は ± 1回となる。 なお、 図 1 7 Λ及び図 1 7 Bは、 ァニール対象物 2における所定距離移動方向の位 と光 ビームの照射回数との関係を模式的に示した図であり、 図中矢印 z方向のマス目 の数が光ビームの照射回数を示している。
レーザァニール装置 1は、 以上説明したように制御部 9がパルスのオン又はォ フを制御するとともに i = 2とすることにより、 ァニール対象物 2に対する照射 M数の誤差を土 1回とすることが可能となり、 照射回数の誤差を低減することが "I"能となる。
また、 レーザァニール装置 1 は、 i = 2 と したときにも、 所定距離移動方向へ の可動ステージ 3の移動距離を制御することによって、 ァニール対象物 2の 面 全体に対する光ビームの照射回数を変化させることが可能となる。 i = 2と した ときには、 可動ステージ 3の所定距離移動方向への移動距離は、 ？ し！ノ！！ となる: すなわち、 n = 2 0のときには、 可動ステージ 3の所定距離移動方向への移動距 離を L i 1 0とすることにより、 ァニール対象物 2の主面全体に対する光ビーム の照射回数を、 2 0回とすることが可能となる。
したがって、 本発明が適用されたレーザァニール装置 1では、 i を最小値の 2 と してァニ一ル対象物 2をァニールすることが好ましい。 レーザァニ一ル装置 1 は、 以上説明したように制御部 9がパルスのオン又はオフを制御するとともに i = 2 とすることにより、 可動ステージ 3の所定距離移動方向の移動距離に誤差が 生じたときにも、 ァニール対象物 2に対する光ビームの照射回数の誤差を土 1 に 抑えることが可能となる。
なお、 γは、 例えば、 i 回領域 3 1の所定距離移動方向の長さと、 i / 2回領 域 3 2 a , 3 2 bの所定距離移動方向の長さとの比から決定される。 例えば、 i 回領域 3 1の所定距離移動方向の長さと一方の i / 2回領域 3 2 aの長さとの比 が Rであるときには、 2 /3 / γ = Rを解く ことによってお を決定する。
なお、 制御部 9によるパルスのオン及びオフの制御は、 以上説明した方法に限 定されない。 例えば、 制御部 9は、 回転軸 7 aの回転が右回りから左回りに変化 した後に回転軸 7 a の回転角が + β となった旨を検出したときに固体レーザ 4の パルスをオンと し、 続いて回転軸 7 aの回転角が一 γ となった旨を検出したとき に固体レーザ 4のパルスをオフとするとともに、 问転軸 7 aの回転が左回りから 右问りに変化した後に回転軸 7 aの回転角が一 /3 となった旨を検出したときに固 体レ一ザ 4のパルスをオンと し、 続いて回転軸 7 a の回転角が + y となった旨を 検出したときに固体レーザ 4のパルスをオフと してもよい。
ところで、 以上説明した方法によってァニール対象物 2上の照射回数の差を低 減させる方法は、 i が偶数のときに有効となる。 以下では、 レーザァニール装 g 1 によって、 nを奇数と したときにもァニール対象物 2上の照射回数の差を低減 させることが可能となるよ うに、 i = 3であり且つ照射回数の誤差を低減するこ とが可能であるカラムを作製する方法について説明する。
先ず、 ガルバノメ一タ 7に印加する三角波電圧の周波数 f 。を以下の式 3 5 で示すような、 式 3 1で示された周波数を 2Z 3倍した周波数とする。
^ (F rep ' W ノ （ 3 D) · · · ( 3 5 )
ガルバノメータ 7に印加する三角波電圧の周波数 f i a l を式 3 5に示す周波数 とすることにより、 スポッ ト 2 a とこのスポッ ト 2 a と隣接する他のスポッ ト 2 a とが重畳した部分の所定距離移動方向の長さは、 図 1 8に示すように、 WiZ 3 となる。
また、 反射鏡 6の回転角が + γから + /3の間に照射される領域における所定距 離移動方向の長さ、 及び反射鏡 6の回転角が一 /3から一 γの間に照射される領域 における所定距離移動方向の長さが 1ノ 3 W»となるように、 Ίを決定する。 さらに、 可動ステージ 3の定速移動方向への移動速度 Vs t a seを、 以下の式 3 6 に示す速度とする。
V …- ( F , e P · W, · Wy) / ( 3 D) · · · ( 3 6)
なお、 式 3 5に示すよ うに、 ガルバノメ一タ 7に印加する三角波電圧の周波数 は、 式 3 1で示された周波数 ί 。を 2/ 3倍することによる補正がなされてい る。 したがって、 可動ステージ 3の定速移動方向への移動速度 V s , a e eについても、 式 3 3に i = 3を代入したものではなくなり、 補正されたものとなる。
以上説明したように f g a γ、 V ; , a e eを設定してレーザァニール装置 1 を 動作させると、 P¾ 1 9 Aに示すよ うに、 スポッ ト 2 a と当該スポッ ト 2 aに隣接 するスポッ ト 2 a とが重畳する部分の所定距離移動方向の長さが ノ 3の状態で、 スポッ ト 2 aが所定距離移動方向の一端から他端まで移動することと、 図 1 9 B に示すよ うに、 スポッ ト 2 a とこのスポッ ト 2 aに隣接する他のスポッ ト 2 a と が f 畳する部分の所定距離移動方向の長さが W x / 3の状態で、 所定距離移動方向 の一端から他端までスポッ ト 2 aが移動することとが交互に行われる。
そして、 図 1 9 Cに示すように、 光ビームの照射回数が 3回である領域 （以下、 3回領域という。 ） 5 1の所定距離移動方向の一端に、 光ビームの照射冋数が 2 ["1である領域 （以下、 2回領域という。 ） 5 2 a と、 光ビームの照射回数が 1回 である領域 （以下、 1回領域という。 ） 5 3 a とが順次形成されるとともに、 3 回領域 5 1 の所定距離移動方向の他端に、 2回領域 5 2 わ と、 1回領域 5 3 b と が順次形成される。 なお、 2回領域 5 2 a、 1回領域 5 3 a、 2回領域 5 2 b、 1 回領域 5 3 bは、 それぞれ同じ幅となる。
次に、 3回領域 5 1、 一方の 2回領域 5 2 a、 及び一方の 1回領域 5 3 a を力 ラム 6 0と考えて、 カラム 6 0の所定距離移動方向の長さ L 2に基づいて、 可動ス テージ 3を所定距離移動方向に移動させる。 すなわち、 可動ステージ 3の所定距 離移動方向への移動は、 i L 2ノ n となる。
以上説明した i = 3であるカラム 6 0の形成と、 i = 2であるカラム 4 0の形 成とを組み合わせることにより、 照射回数 nをどのような奇数に設定することも 可能となる。 但し、 L L 2でなくてはならない。
例えば、 n = 5 とするときには、 図 2 0に示すように、 カラム 6 0を作製した 後に、 可動ステージ 3を所定距離移動方向に 3 L 2 / 4移動させること と、 カラム 4 0を作製した後に可動ステージ 3を所定距離移動方向に L i Z 4移動させること とを交互に行う。
また、 n = 7 とするときには、 図 2 1に示すよ うに、 第 1のステップと して力 ラム 6 0を作製した後に可動ステージ 3を所定距離移動方向に 3 L 2ノ 8移動させ, 第 2のステップと してカラム 4 0を作製した後に可動ステージ 3を所定距離移動 方向に L / 4移動させ、 第 3のステップと してカラム 4 0を作製した後に ^動ス テージ 3を所定距離移動方向に 3 1^ 8移動させる。 そして、 第 1のステップと、 第 2のステップと、 第 3のステップとを順次操り返す。
以上説明したよ うに、 i = 3のカラム 6 0を作製することによ り、 ηを奇数と したときにも、 可動ステージ 3が所定距離移動方向へ移動するときの移動距離が 所望の距離より も短く隣接するカラムと重畳する面積が増えるときには、 照射回 数の誤差が + 1回となり、 可動ステージ 3が所定距離移動方向へ移動するときの 移動距離が所望の距離よ り も短く隣接するカラムと重畳する面積が滅るときには、 照射回数の誤差が一 1回となる。
例えば、 図 2 0に示す方法で η = 5 とするときには、 カラム 6 0を作製した後 の可動ステージ 3の所定距離移動方向への移動が 3 I 2ノ4未満となると、 図 2 2 Λ中に斜線で示すように、 照射回数が 4回となる領域が生じる。 一方、 可動ステ ージ 3の所定 離移動方向への移動が 3 L 2 / 4より大となると、 図 2 2 Β中に示 すように、 照射回数が 6回となる領域が生じる。 したがって、 誤差は ± 1回とな る。
すなわち、 以上説明したように i = 3のカラム 6 0を作製することにより、 ァ ニール対象物 2上に照射される光ビームの照射回数 nを奇数と したときにも、 ァ ニール対象物 2に対する光ビームの照射回数の誤差を、 土 1回に低減することが 可能となる。
なお、 図 2 0、 図 2 1、 図 2 2は、 ァニール対象物 2における所定距離移動方 向の位置と光ビームの照射回数との関係を模式的に示したものであり、 図中矢印 z方向のマス目の数が光ビームの照射回数を示している。
なお、 本発明は、 図面を参照して説明した上述の実施例に限定されるものでは なく、 添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、 様々な変更、 置換又 はその同等のものを行うことができることは当業者にとつて明らかである。 産業上の利用可能性 本発明は、 エネルギーが弱いために光軸に垂直な断面のァスぺク ト比を低く し た光ビームを、 偏向しながら被照射物に対して照射したときにも、 被照射物に対 する光ビームの照射回数のばらつきを低減することができる。 したがって、 本発 明に係る照射装置は、 レーザ光源と して、 出射される光ビームのエネルギーが弱 いものの安定である固体レーザを使用することが可能となり、 彼照射物を充分で あり fiつ均 -なエネルギーで照射することができる。
また、 本発明は、 第 1 の制御により形成される照射領域内を光ビームが照射す る回数を固定したときにも、 第 2の制御における可動ステージの移動距離を制御 することによって、 被照射物に対する光ビームの照射回数を制御することが可能 となる。 したがって、 第 1 の制御において可動ステージの第 1の方向の移動速度 を決定するパラメ一夕の 1つを固定とすることができるため、 可動ステ一ジが第 1 の方向へ移動するときの移動速度の誤差を低減することが可能となる。 すなわ ち、 本発明に係る照射装置は、 被照射物に対する光ビームの照射回数のばらつき を低減することが可能となる。
したがって、 本発明を用いてアモルファスシリ コンをァニールすると、 粒径が 大きく ϋつ均一であり、 電子やホールの移動度が高いポリ シリ コンを作製するこ とが可能となり、 このポリシリ コンを用いた薄膜トランジスタの特性を安定化す ることができる。

Claims

請求の範囲
1 . 光ビームを射出するレーザ光源と、
^板状の被照射物を支持するステージと、
偏向角を一定の範囲内で周期的に変化させながら入射した光ビームを偏向する 偏向手段を有し、 上記レーザ光源から射出された光ビームを導光し、 ヒ記光ビー ムを上記被照射物の主面に対して沿った第 1の方向に沿って走査させながら上記 :面に対し照射する照射手段と、
上記光ビームの偏向角に応じて、 上記レーザ光源からの光ビームの射出を制御 する射出制御手段と、
上記射出制御手段により制御された上記光ビームを上記被照射物のお面に対し て上記第 1 の方向に走査させながら照射するとともに、 上記第 1 の方向と上記被 照射物の ΐ面に沿って直交する第 2の方向へ、 上記ステージを上記照射手段に対 して相対移動させる第 1 の制御手段と、
上記第 1の制御手段による制御の後に上記ステージを上記照射手段に対して上 ¾第 1 の方向に相対移動させる制御を行う第 2の制御手段とを備え、
上記第 2の制御手段により制御がなされた上記第 1 の方向に沿った aいに異な る複数の位置において、 上記第 1の制御手段により制御がなされた照射を h記被 照射物の同 被照射面にそれぞれ行い、 上記被照射物の略全ての被照射面は、 上 記異なる複数の位置における上記第 1の制御手段による光ビームの照射が行われ ることを特徴とする光照射装置。
2 . 上記レーザ光源は、 パルス発振することを特徴とする請求の範囲第 1項記載 の光照射装置。
3 . 上記射出制御手段は、 上記偏向角が第 1の極値となつてから 0 aとなったとき に上記レーザ光源からの光ビームパルス発振を開始し、 続いて 0 bとなったときに 上記レ一ザ光源からのパルス発振を停止する第 1 の制御と、 上記偏向角が第 2の 極値となつてから 0 。となったときに上記レーザ光源からのパルス発振を開始し、 続いて 0 dとなったときに上記レーザ光源からのパルス発振を停止する第 2の制御 とを交互に行うことを特徴とする請求の範囲第 1項記載の光照射装置。
4. 上記 0 aと上記 0 aとは等しく且つ上記 Θ bと上記（ .とは等しいことを特徴と する請求の範囲第 3項記載の光照射装置。
5. 記 0 ,は上記 Θ aより も上記第 1の極値に近い敏であり、 且つ上記 0 ,.は h記 fl hより も上記第 2の極値に近い値であることを特徴とする請求の範囲第 3項記載 の光照射装置。
6. 上記偏向手段は、 以下の式 1 に示す周波数 f s a .で上記光ビ一ムを偏向し、 上記可動ステージは、 以下の式 2に示す速度 V;t a B f で第 1の方向へ移動すること を特徴とする請求の範闭第 5項記載の光照射装置。
f 8 a , » (F r,p · W J / ( 2 D) ， · · （ 1 )
V S , a g e = ( F , e p · Wx ' W v ) / ( 2 D) · . · ( 2 )
(但し、 F r e pはレーザ光源のパルス発振の繰り返し周波数であり、 は被照 射物 hに形成されるスポッ トの第 1 の方向に沿った良さであり、 Wyは咴照射物 h に形成されるスポッ 卜の第 2の方向に沿った長さであり、 Dはレーザ光源から射 出された光ビームが理想的に偏向されたときに被照射物上に形成される光ビーム の中心の軌跡の振幅である。 ）
7. h記射出制御手段は、 -記偏向角が 0 aから 0 bの光ビームが照射されるこ と で形成される第 1 の照射領域の第 1の方向に沿った長さと、 上記偏向角が Θ。から 0 aの光ビームが照射されることで形成される第 2の照射領域の第 1の方向に沿つ た長さを一致させ、 IIつ上記第 1の照射領域と上記第 2の照射領域との第 1の方 向に沿ったずれの長さを 3 と し、
上記偏向手段は、 以下の式 3に示す周波数 ί で光ビームを偏向し、 上記可動ステージは、 以下の式 4に示す速度 Vs t a s eで、 上記被照射物を、 第 1 の方向へ移動することを特徴とする請求の範囲第 5項記載の光照射装置。
f ,a ,vo= (F rep · WJ / ( 3 D) · · · ( 3)
Vs,ag e= (F rep ' Wx · Wy) / ( 3 D) · · · ( 4 )
8. 上記 0 dは上記 0 より も上記第 1 の極値に近い値であり、 且つ上記 6 bは上記 0 tより も上記第 2の極値に近い値であることを特徴とする請求の範囲第 3項記載 の光照射装置。
9. 上記偏向手段は、 以下の式 5に示す周波数 f 。で上記光ビームを偏向し、 上記可動ステージは、 以下の式 6に示す速度 Vs,a で第 1の方向へ移動するこ とを特徴とする請求の範囲第 8項記載の光照射装置。
f K a ,v,,= (F ,eP · Wx) / ( 2 D) · · · ( 5)
Vs,a 8e= (F ,e P - Wx - Wy) / ( 2 D) · · · ( 6 )
0. 上記制御手段は、 上記偏向角が θ ,から bの光ビームが照射されることで 形成される第 1の照射領域の第 1 の方向に沿った長さと、 上記偏向角が 0 ,から 0 aの光ビームが照射されることで形成される第 2の照射領域の第 1の方向に沿った 長さとを一致させ、 且つ上記第 1の照射領域と上記第 2の照射領域との第 1 の方 向に沿ったずれの長さを Wx/ 3 と し、
上記偏向手段は、 以下の式 7に示す周波数 ί で光ビームを偏向し、 記可動ステージは、 以下の式 8に示す速度 Vs,a s eで、 上記被照射物を第 1 の 方向へ移動させることを特徴とする請求の範囲第 8項記載の光照射装置。
, = (F… · W.) / ( 3 D) . . . ( 7 )
Vs l a ge= (F ,ep ' Wx ' Wy) / ( 3 D) · · · ( 8 )
1 1 . 上記偏向手段は、 ガルバノメータであることを特徴とする請求の範囲第 1 ¾記載の光照射装置。
1 2. 上記第 1の制御手段は、 上記ステージを上記被照射物に対して第 2の方向 へ移動させるリニアモータを備えているこ とを特徴とする請求の範囲第 1項記載 の光照射装置。
1 3. 上記第 2の制御手段は、 上記ステージを上記被照射物に対して第 1の方向 へ移動するためのパルスモータを備えることを特徴とする請求の範囲第 1項記載 の光照射装置。
1 4. 上記レーザ光源は、 固体レーザであることを特徴とする請求の範囲第 1項 記載の光照射装置。
1 5. 光ビームを射出するレーザ光源と、
平板状の被照射物を支持し、 上記被照射物の主面に平行な方向に当該被照射物 を移動させる可動ステージと、
偏向角を一定の範囲内で周期的に変化させながら入射した光ビームを偏向する 偏向手段を有し、 上記レーザ光源から射出された光ビームを導光し、 上記光ビー ムを上記被照射物の主面に対して沿った第 1の方向に沿って走査させながら上記 主面に対し照射する照射手段と、
上記光ビームの偏向角に応じて、 上記レーザ光源からの光ビームの射出を制御 する射出制御手段と
を備えることを特徴とする光照射装置。
1 6 . 光ビームを射出するレーザ光源と、
平板状の被照射物を支持する可動ステージと、
偏向角を一定の範囲内で周期的に変化させながら入射した光ビームを偏向する 偏向手段を有し、 上記レ一ザ光源から射出された光ビームを導光し、 上記光ビー ムを上記被照射物の主面に対して沿った第 1の方向に沿って走査させながら上記 主面に対し照射する照射手段と、
_h記射出制御手段により制御された上記光ビームを上記被照射物のお面に対し て上記第 1 の方向に走査させながら照射するとともに、 上記第 1 の方向と 記彼 照射物の主面に沿って直交する第 2の方向へ、 上記ステージを上記照射手段に対 して相対移動させる第 1 の制御手段と、
上記第 1の制御手段による制御の後に上記ステージを上記照射手段に対して上 記第 1 の方向に相対移動させる制御を行う第 2の制御手段とを備え、
上記第 2の制御手段により制御がなされた上記第 1 の方向に沿った互いに異な る複数の位置において、 上記第 1の制御手段によ り制御がなされた照射を上記彼 照射物の同一被照射面にそれぞれ行い、 上記被照射物の略全ての被照射面は、 上 記異なる複数の位置における上記第 1の制御手段による制御がなされていること を特徴とする光照射装置。
1 7 . レーザ光源が光ビームを射出する射出ステップと、
偏向角を一定の範囲内で周期的に変化させながら入射した光ビームを偏向する 偏向ステップを有し、 上記レーザ光源から射出された光ビームを導光し、 上記光 ビームを上記被照射物の主面に対して沿った第 1 の方向に沿って走査させながら 上記主面に対し照射する照射ステップと、
上記光ビームの偏向角に応じて、 上記レーザ光源からの光ビームの射出を制御 する射出制御ステップと、 上記射出制御ステップにおいて射出が制御された上記光ビームを、 上記被照射 物の主面に対して上記第 1の方向に走查させながら照射するとともに、 上記第 1 の方向と上記被照射物の主面に沿って直交する第 2の方向へ、 上記被照射物を、 h記照射ステップにおいて上記主面に対して照射された光ビームに対して相対移 動させる第 1の制御ステップと、
上記第 1の制御ステップにおける制御の後に、 上記被照射物を、 上記照射ステ ップにおいて上記主面に対して照射された光ビームに対して相対移動させる第 2 の制御ステップとを備え、
上記第 2の制御ステップにおいて制御がなされた上記第 1の方向に沿った互い に異なる複数の位置において、 上記第 1の制御ステップにおいて制御がなされた 照射を ヒ記被照射物の同一被照射面にそれぞれ行い、 上記被照射物の略全ての被 照射面は、 上記異なる複数の位置における上記第 1の制御ステップによる光ビ一 ムの照射がなされていることを特徴とする光照射方法。
1 8 . 上記射出ステップでは、 レーザ光源が光ビームをパルス発振することを特 徴とする請求の範囲第 1 7項記載の光照射方法。
1 9 . 上記射出制御ステップでは、 偏向角が第 1の極値となつてから上記偏向角 が 0 aとなったときに上記レーザ光源からのパルス発振を開始し、 続いて h記偏向 角が fl bとなったときに上記レーザ光源からのパルス発振を停止する第 1 の制御と、 上記偏向角が第 2の極値となつてから上記偏向角が 0。となったときに上記レーザ 光源からのパルス発振を開始し、 続いて上記偏向角が 0 dとなったときに上記レー ザ光源からのパルス発振を停止する第 2の制御とを交互に行うことを特徴とする 請求の範囲第 1 8項記載の光照射方法。
2 0 . 上記 0 aと上記 0 dとは等しく且つ上記 Θ bと上記 0。とは等しいことを特徴 とする請求の範囲第 1 9項記載の光照射方法。
2 1 . 上記 0 ,は上記 0 dよりも上記第 1の極値に近い値であり、 且つ上記 0。は上 記り dより も第 2の極値に近い値であることを特徴とする請求の範囲第 1 9項記載 の光照射方法。
2 2 . 上記 0 dは上記 ) aより も第 1の極値に近い値であり、 且つ上記 は上記 0 tより も第 2の極値に近い値であることを特徴とする請求の範囲第 1 9項記載の光 照射方法。
2 3 . レーザ光源が光ビームを射出する射出ステップと、
平板状の被照射物を、 当該被照射物の主面に平行な方向に移動させる移動ステ ップと、
偏向角を一定の範囲内で周期的に変化させながら入射した光ビームを偏向する 偏向手段を有し、 上記レーザ光源から射出された光ビームを導光し、 上記光ビー ムを ヒ記被照射物の主面に対して沿った第 1の方向に沿って走査させながら上記 4-: [fuに対し照射する照射ステップと、
上記光ビームの偏向角に応じて、 上記レーザ光源からの光ビームの射出を制御 する射出制御ステップと
を備えることを特徴とする光照射方法。
2 4 . レーザ光源が光ビームを射出する射出ステップと、
偏向角を一定の範囲内で周期的に変化させながら入射した光ビームを偏向する 偏向ステップを有し、 上記レーザ光源から射出された光ビームを導光し、 上記光 ビームを ヒ記被照射物の主面に対して沿った第 1の方向に沿って走査させながら h id ΐ面に対し照射する照射ステップと、
t記射出制御ステップにおいて射出が制御された上記光ビームを、 上記彼照射 物の主面に対して上記第 1 の方向に走査させながら照射するとともに、 上記第 1 の方向と上記被照射物の主面に沿って直交する第 2の方向へ、 上記被照射物を、 1：記照射ステップにおいて上記主面に対して照射された光ビームに対して相対移 動させる第 1の制御ステップと、
上記第 1の制御ステップにおける制御の後に、 上記被照射物を、 上記照射ステ ップにおいて上記主面に対して照射された光ビームに対して相対移動させる第 2 の制御ステップとを備え、
上記第 2の制御ステップにおいて制御がなされた上記第 1の方向に沿った互い に異なる複数の位置において、 上記第 1の制御ステップにおいて制御がなされた 照射を上記被照射物の同一被照射面にそれぞれ行い、 上記被照射物の略全ての被 照射面は、 上記異なる複数の位置における上記第 1の制御ステップによる光ビー ムの照射がなされていることを特徴とする光照射方法。
PCT/JP2003/013647 2002-11-05 2003-10-24 光照射装置及び光照射方法 WO2004042806A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP03758890A EP1566834A1 (en) 2002-11-05 2003-10-24 Light irradiator and light irradiating method
US10/533,948 US20050269298A1 (en) 2002-11-05 2003-10-24 Light irradiator and light irradiating method
JP2004549579A JPWO2004042806A1 (ja) 2002-11-05 2003-10-24 光照射装置及び光照射方法

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002321705 2002-11-05
JP2002-321705 2002-11-05

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2004042806A1 true WO2004042806A1 (ja) 2004-05-21

Family

ID=32310370

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2003/013647 WO2004042806A1 (ja) 2002-11-05 2003-10-24 光照射装置及び光照射方法

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20050269298A1 (ja)
EP (1) EP1566834A1 (ja)
JP (1) JPWO2004042806A1 (ja)
KR (1) KR20050070109A (ja)
CN (1) CN1735961A (ja)
TW (1) TWI260700B (ja)
WO (1) WO2004042806A1 (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007229756A (ja) * 2006-02-28 2007-09-13 Sunx Ltd レーザ加工装置
JP2007273539A (ja) * 2006-03-30 2007-10-18 Japan Steel Works Ltd:The レーザ照射装置
JP2009518864A (ja) * 2005-12-05 2009-05-07 ザ トラスティーズ オブ コロンビア ユニヴァーシティ イン ザ シティ オブ ニューヨーク 膜を加工するためのシステム及び方法並びに薄膜
WO2023199485A1 (ja) * 2022-04-14 2023-10-19 Ｊｓｗアクティナシステム株式会社 搬送装置、移載方法、搬送方法、及び半導体装置の製造方法

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080151951A1 (en) * 2006-12-22 2008-06-26 Elliott David J Laser optical system
US20090323739A1 (en) * 2006-12-22 2009-12-31 Uv Tech Systems Laser optical system
US9498845B2 (en) 2007-11-08 2016-11-22 Applied Materials, Inc. Pulse train annealing method and apparatus
US20090120924A1 (en) * 2007-11-08 2009-05-14 Stephen Moffatt Pulse train annealing method and apparatus
US8319149B2 (en) * 2008-04-16 2012-11-27 Applied Materials, Inc. Radiant anneal throughput optimization and thermal history minimization by interlacing
US7952602B2 (en) 2008-09-02 2011-05-31 Coherent, Inc. Wide field diode-laser marker with swinging projection-optics
US7952603B2 (en) * 2008-09-29 2011-05-31 Coherent, Inc. Diode-laser marker with one-axis scanning mirror mounted on a translatable carriage
US20100078857A1 (en) * 2008-09-29 2010-04-01 Coherent, Inc. Diode-laser marker with one-axis scanning mirror mounted on a translatable carriage
EP2684636B1 (en) * 2011-03-08 2017-12-13 Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha Laser machining device with an optical scanning device
US8558859B2 (en) 2011-04-20 2013-10-15 Coherent, Inc. Laser printer with multiple laser-beam sources
DE102012111698A1 (de) * 2012-12-03 2014-03-20 Solarworld Innovations Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Bearbeiten mindestens eines kristallinen Silizium-Wafers oder eines Solarzellen-Wafers
CN106312341B (zh) * 2016-11-11 2017-12-08 北京工业大学 用于刀具刃口加工的工装夹具、装置及方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH097968A (ja) * 1995-06-23 1997-01-10 Mitsubishi Electric Corp レーザ光照射方法及びレーザ光照射装置
JP2002050583A (ja) * 2000-08-03 2002-02-15 Sony Corp 基板加熱方法及び基板加熱装置
JP2002176006A (ja) * 2000-12-08 2002-06-21 Sumitomo Heavy Ind Ltd レーザ加工装置及び方法
JP2003045820A (ja) * 2001-07-30 2003-02-14 Semiconductor Energy Lab Co Ltd レーザ照射装置およびレーザ照射方法、並びに半導体装置の作製方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH097968A (ja) * 1995-06-23 1997-01-10 Mitsubishi Electric Corp レーザ光照射方法及びレーザ光照射装置
JP2002050583A (ja) * 2000-08-03 2002-02-15 Sony Corp 基板加熱方法及び基板加熱装置
JP2002176006A (ja) * 2000-12-08 2002-06-21 Sumitomo Heavy Ind Ltd レーザ加工装置及び方法
JP2003045820A (ja) * 2001-07-30 2003-02-14 Semiconductor Energy Lab Co Ltd レーザ照射装置およびレーザ照射方法、並びに半導体装置の作製方法

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009518864A (ja) * 2005-12-05 2009-05-07 ザ トラスティーズ オブ コロンビア ユニヴァーシティ イン ザ シティ オブ ニューヨーク 膜を加工するためのシステム及び方法並びに薄膜
JP2007229756A (ja) * 2006-02-28 2007-09-13 Sunx Ltd レーザ加工装置
JP2007273539A (ja) * 2006-03-30 2007-10-18 Japan Steel Works Ltd:The レーザ照射装置
WO2007116576A1 (ja) * 2006-03-30 2007-10-18 The Japan Steel Works, Ltd. レーザ照射装置
JP4549996B2 (ja) * 2006-03-30 2010-09-22 株式会社日本製鋼所 レーザ照射装置
WO2023199485A1 (ja) * 2022-04-14 2023-10-19 Ｊｓｗアクティナシステム株式会社 搬送装置、移載方法、搬送方法、及び半導体装置の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20050269298A1 (en) 2005-12-08
EP1566834A1 (en) 2005-08-24
CN1735961A (zh) 2006-02-15
TWI260700B (en) 2006-08-21
TW200421461A (en) 2004-10-16
KR20050070109A (ko) 2005-07-05
JPWO2004042806A1 (ja) 2006-03-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2004042806A1 (ja) 光照射装置及び光照射方法
TWI363374B (en) Single scan irradiation for crystallization of thin films
KR101662134B1 (ko) 광 주사 장치 및 레이저 가공 장치
JP5401629B2 (ja) 光走査装置及びレーザ加工装置
US20130201634A1 (en) Single-scan line-scan crystallization using superimposed scanning elements
JP2005144487A (ja) レーザ加工装置及びレーザ加工方法
US20080011968A1 (en) Laser irradiation apparatus, laser irradiation method, and method for manufacturing semiconductor device
WO2012157410A1 (ja) レーザ処理装置
WO2009157373A1 (ja) レーザアニール方法及び装置
WO2006075568A1 (ja) 多結晶半導体薄膜の製造方法および製造装置
JP3847172B2 (ja) 結晶成長方法及びレーザアニール装置
JP2010034366A (ja) 半導体処理装置および半導体処理方法
JP2006049635A (ja) レーザ照射方法及びレーザ照射装置並びにレーザアニール方法
JP2012240107A (ja) レーザ加工方法
KR101066656B1 (ko) 다수 레이저를 이용한 실리콘 결정화 장치
JP2010141190A (ja) レーザ結晶化装置
US12040186B2 (en) Laser irradiation apparatus and laser irradiation method
JP7203417B2 (ja) レーザアニール方法、レーザアニール装置、およびｔｆｔ基板
JP2008153302A (ja) レーザ照射方法
JP2021027127A (ja) 発光素子の製造方法
KR20210100590A (ko) 레이저 어닐 장치
JP2020001082A (ja) 基板のレーザ加工方法及びレーザ加工装置
JP2008108963A (ja) 半導体製造装置および半導体製造方法
JP2006332183A (ja) 半導体膜の製造装置及び製造方法
KR20050052603A (ko) 레이저 가공 장치

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): CN JP KR US

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IT LU MC NL PT RO SE SI SK TR

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2004549579

Country of ref document: JP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 1020057007655

Country of ref document: KR

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 10533948

Country of ref document: US

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2003758890

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 20038A82189

Country of ref document: CN

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 1020057007655

Country of ref document: KR

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 2003758890

Country of ref document: EP