WO2016147308A1 - レーザシステム及びレーザアニール装置 - Google Patents

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WO2016147308A1
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智幸 大久保
池上　浩
弘司 柿崎
康弘 上場
若林　理
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Kyushu University NUC
Gigaphoton Inc
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    • H01S3/2383—Parallel arrangements

Definitions

  • the present disclosure relates to a laser system and a laser annealing apparatus.
  • TFT thin film transistor
  • IGZO Indium gallium zinc oxide
  • Polycrystalline silicon and IGZO have higher carrier mobility than amorphous silicon, and have excellent transistor on / off characteristics.
  • thin film semiconductors are expected to be applied to 3D-ICs that realize more sophisticated devices.
  • the 3D-IC can be realized by forming an active element such as a sensor, an amplifier circuit, or a CMOS circuit on the uppermost layer of the integrated circuit device. Therefore, a technique for producing a higher quality semiconductor thin film is required.
  • Glass substrates used for displays are required to have a process temperature of 400 ° C., integrated circuits of 400 ° C., and plastic substrates of PET of 200 ° C. or lower.
  • Laser annealing is used as a technique for performing crystallization without causing thermal damage to the underlying substrate of the semiconductor thin film.
  • pulsed ultraviolet laser light absorbed by the upper semiconductor thin film is used to suppress damage to the substrate due to thermal diffusion.
  • an XeF excimer laser with a wavelength of 351 nm, an XeCl excimer laser with a wavelength of 308 nm, a KrF excimer laser with a wavelength of 248 nm, or the like is used.
  • These gas lasers in the ultraviolet region have characteristics that the coherence of laser light is lower than that of a solid-state laser, the energy uniformity on the laser light irradiation surface is excellent, and a wide region can be annealed uniformly with high pulse energy.
  • a laser system is a laser system that is a light source of a laser annealing apparatus that irradiates a workpiece with pulsed laser light.
  • the laser apparatus that generates pulsed laser light and the pulse time waveform of the pulsed laser light
  • a control unit for receiving the pulse time waveform generation parameter from the laser annealing apparatus and controlling the pulse time waveform variable apparatus.
  • a laser annealing apparatus is a laser annealing apparatus that irradiates a workpiece with pulsed laser light, and varies the pulse time waveform of the laser apparatus that generates pulsed laser light and the pulsed laser light.
  • Pulse time waveform variable device, optical system for irradiating the workpiece with pulsed laser light, fluence variable unit for varying the fluence of pulsed laser light on the workpiece, pulse time waveform generation parameters, and pulses on the workpiece You may provide the control part which controls a pulse time waveform variable apparatus and a fluence variable part based on the irradiation condition parameter containing the target value of the fluence of a laser beam.
  • FIG. 1 schematically shows a configuration of a laser annealing apparatus according to a comparative example.
  • FIG. 2 shows a specific configuration of the laser apparatus shown in FIG.
  • FIG. 3 shows the internal configuration of the laser chamber shown in FIG. 2 and the configuration of the pulse power module.
  • FIG. 4 is a graph showing an example of the time waveform of the pulse laser beam output from the laser device.
  • FIG. 5 schematically illustrates the configuration of the laser annealing apparatus according to the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 6A shows the configuration of the optical pulse stretcher shown in FIG.
  • FIG. 6B shows a state in which the beam splitter is moved to a position different from that in FIG.
  • FIG. 6A shows a state in which the posture of the concave mirror is different from that in FIG. 6A.
  • FIG. 6C shows a state in which the posture of the concave mirror is different from that in FIG. 6B.
  • FIG. 6D is a view of the beam splitter, the holder, the arm, the moving table, and the single-axis stage as seen from the direction perpendicular to the reflecting surface of the beam splitter.
  • FIG. 6E shows a state in which the beam splitter is moved to a position different from that in FIG. 6D.
  • FIG. 7 is a flowchart showing a setting process of a pulse time waveform by the annealing control unit shown in FIG. FIG.
  • FIG. 8A is a flowchart showing details of processing for calculating a pulse time width while minimizing the reflectance of the beam splitter shown in FIG.
  • FIG. 8B shows an example of a time waveform of pulsed laser light output from the optical pulse stretcher with the reflectance of the beam splitter set to the minimum.
  • FIG. 9A is a flowchart showing details of processing for creating the irradiation condition parameter shown in FIG.
  • FIG. 9B shows an example of a data structure when the irradiation condition parameters are stored in a table format.
  • FIG. 10 is a flowchart showing details of a process for setting the laser system to the irradiation condition parameter shown in FIG.
  • FIG. 11A is a flowchart showing details of a process for calculating the pulse parameters shown in FIG. FIG.
  • FIG. 11B shows an example of a time waveform of the pulse laser beam output from the optical pulse stretcher.
  • FIG. 12A is a flowchart showing details of the process for measuring the melting duration and the crystal state shown in FIG. 7.
  • FIG. 12B shows an example of the change over time of the reflectance of the laser beam in the irradiation area of the workpiece.
  • FIG. 13 is a flowchart showing details of the process of selecting the optimum irradiation condition parameter shown in FIG.
  • FIG. 14 shows the relationship between the fluence of pulsed laser light applied to the workpiece and the crystal grain size formed on the workpiece, and the relationship between the fluence of pulsed laser light applied to the workpiece and the melting duration. It is a graph which shows.
  • FIG. 12A is a flowchart showing details of the process for measuring the melting duration and the crystal state shown in FIG. 7.
  • FIG. 12B shows an example of the change over time of the reflectance of the laser beam in the irradiation area of the workpiece.
  • FIG. 15 is a graph showing an example of a preferable pulse time waveform.
  • FIG. 16A shows a configuration of an optical pulse stretcher used in a laser annealing apparatus according to the second embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 16B is a view of a plurality of beam splitters used in the optical pulse stretcher shown in FIG. 16A as viewed from a direction perpendicular to the reflecting surfaces of these beam splitters.
  • FIG. 17A is a flowchart illustrating details of a process for selecting an optimum irradiation condition parameter in the laser annealing apparatus according to the third embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 17B shows an example of the relationship between melt duration and fluence.
  • FIG. 18 schematically illustrates a configuration of a laser annealing apparatus according to the fourth embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 19 is a flowchart showing a pulse time waveform setting process by the annealing control unit shown in FIG.
  • FIG. 20 is a flowchart showing details of processing for calculating the pulse time width of the pulse laser beam output from one laser unit shown in FIG.
  • FIG. 21A is a flowchart showing details of a process for creating the irradiation condition parameter shown in FIG.
  • FIG. 21B shows an example of a time waveform of pulsed laser light output from the laser system.
  • FIG. 21C shows an example of a data structure when the irradiation condition parameters are stored in a table format.
  • FIG. 22 is a flowchart illustrating an irradiation condition parameter setting process according to the fifth embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 23A is a flowchart showing a first example of processing for receiving the irradiation condition parameter shown in FIG.
  • FIG. 23B is a flowchart illustrating a second example of the process of receiving the irradiation condition parameter illustrated in FIG.
  • FIG. 24A is a flowchart illustrating a first example of processing for setting the received irradiation condition parameter shown in FIG.
  • FIG. 24B is a flowchart showing a second example of processing for setting the received irradiation condition parameter shown in FIG.
  • FIG. 25 is a block diagram illustrating a schematic configuration of the control unit.
  • Laser annealing apparatus according to comparative example 2.1 Configuration of laser annealing apparatus 2.2 Operation of laser annealing apparatus 2.3 Details of laser apparatus 2.4 Problem 3.
  • Laser annealing apparatus including an optical pulse stretcher (first embodiment) 3.1 Configuration 3.2 Operation 3.3 Configuration of Optical Pulse Stretcher 3.4 Operation of Optical Pulse Stretcher 3.5 Processing of Annealing Control Unit 3.5.1 Main Flow 3.5.2 Details of S100 3 5.3 Details of S110 3.5.4 Details of S130 3.5.5 Details of S150 3.5.6 Details of S160 3.5.7 Details of S200 3.6 Selection of irradiation conditions Variation of beam splitter (second embodiment) 5. Variation in selection of irradiation conditions (third embodiment) 6).
  • Laser annealing apparatus including a plurality of laser units (fourth embodiment) 6.1 Configuration and Operation 6.2 Processing of Annealing Control Unit 6.2.1 Main Flow 6.2.2 Details of S100b 6.2.3 Details of S110b 6.3 Action 7.
  • Example of receiving irradiation condition parameters from external device 7.1 Main flow 7.2 Details of S320 (first example) 7.3 Details of S320 (second example) 7.4 Details of S330 (first example) 7.5 Details of S330 (second example) 8).
  • the characteristics of the generated polycrystal can vary depending on the pulse time waveform of the pulsed laser beam output from the laser annealing apparatus. In the conventional laser annealing apparatus, it may be difficult to optimize the pulse time waveform of the pulse laser beam.
  • the present disclosure relates to a laser annealing apparatus that varies a pulse time waveform of pulse laser light output from a laser system that is a light source of a laser annealing apparatus.
  • FIG. 1 schematically shows a configuration of a laser annealing apparatus according to a comparative example.
  • the laser annealing apparatus may include a laser system 3 and an annealing apparatus 4.
  • the laser system 3 may include a laser device 2 and an attenuator 18.
  • the laser device 2 may be a laser device using any one of ArF, KrF, XeCl, and XeF as a laser medium.
  • the attenuator 18 is disposed in the optical path of the pulsed laser light output from the laser device 2, and may include two partial reflection mirrors 18a and 18b and rotation stages 18c and 18d of these partial reflection mirrors. .
  • the two partial reflection mirrors 18a and 18b may be optical elements whose transmittance varies depending on the incident angle of the pulse laser beam.
  • the annealing apparatus 4 may include a slit 42, high reflection mirrors 43a and 43b, a transfer optical system 43d, a table 43f, and an XYZ stage 43g.
  • the slit 42 may be disposed in the optical path of the pulse laser beam that has passed through the attenuator 18.
  • the slit 42 may be arranged so that a region having a uniform light intensity distribution in the beam cross section of the pulsed laser light passes through.
  • the high reflection mirrors 43a and 43b may be arranged so that the pulse laser beam that has passed through the slit 42 enters the transfer optical system 43d.
  • the transfer optical system 43d may be an optical system including one or a plurality of convex lenses, or may be an optical system including one or a plurality of convex lenses and one or a plurality of concave lenses.
  • the table 43f may support the workpiece 43e.
  • the workpiece 43e may be formed by forming an amorphous silicon thin film on a glass substrate.
  • the XYZ stage 43g may support the table 43f. The XYZ stage 43g may be adjusted so that a transfer image of the slit 42 is formed on the surface of the workpiece 43e on the table 43f.
  • the two partial reflection mirrors 18a and 18b are configured so that the incident angles of the pulse laser light are substantially equal to each other, and the transmittance of the pulse laser light is a desired transmittance.
  • the posture may be controlled by the rotary stages 18c and 18d. Thereby, the pulsed laser light output from the laser device 2 can be attenuated to a desired pulse energy and pass through the attenuator 18.
  • the pulse laser beam that has passed through the attenuator 18 may pass through the slit 42 and enter the transfer optical system 43d via the high reflection mirrors 43a and 43b.
  • the transfer optical system 43d can form a transfer image of the slit 42 on the workpiece 43e.
  • pulsed laser light is irradiated to the workpiece 43e, and amorphous silicon in the irradiated region can be melted.
  • the melted amorphous silicon can be crystallized after the irradiation with the pulsed laser beam is completed.
  • FIG. 2 shows a specific configuration of the laser device shown in FIG. 2
  • the laser device 2 shown in FIG. 2 may include a laser chamber 10, a pair of electrodes 11a and 11b, a charger 12, and a pulse power module (PPM) 13.
  • PPM pulse power module
  • FIG. 2 shows an internal configuration of the laser chamber 10 as viewed from a direction substantially perpendicular to the traveling direction of the laser light.
  • the laser device 2 may further include a cross flow fan 21 and a motor 22.
  • the laser device 2 may further include a high reflection mirror 14, an output coupling mirror 15, a pulse energy measurement unit 17, and a laser control unit 30.
  • the laser chamber 10 may be a chamber in which the above-described laser medium is enclosed.
  • the pair of electrodes 11a and 11b can be arranged in the laser chamber 10 as electrodes for exciting the laser medium by discharge.
  • An opening may be formed in the laser chamber 10, and the opening may be closed by the electrical insulating unit 20.
  • the electrode 11 a may be supported by the electrical insulating unit 20, and the electrode 11 b may be supported by the internal partition plate 10 c of the laser chamber 10.
  • the electrically insulating portion 20 may be embedded with a conductive portion 20a.
  • the conductive part 20a may electrically connect the high voltage terminal of the pulse power module 13 and the electrode 11a so that the high voltage supplied from the pulse power module 13 is applied to the electrode 11a.
  • the rotation axis of the cross flow fan 21 may be connected to a motor 22 disposed outside the laser chamber 10.
  • the laser gas may circulate inside the laser chamber 10 by the motor 22 rotating the cross flow fan 21.
  • the charger 12 may be constituted by a capacitor connected to a power supply device, for example, and can hold electric energy for applying a high voltage between the pair of electrodes 11a and 11b.
  • the pulse power module 13 may include a switch 13 a that is controlled by the laser control unit 30. When the switch 13a is turned from OFF to ON, the pulse power module 13 generates a pulsed high voltage from the electric energy held in the charger 12, and applies this high voltage between the pair of electrodes 11a and 11b. Also good.
  • a discharge can occur between the pair of electrodes 11a and 11b. Due to the energy of this discharge, the laser medium in the laser chamber 10 can be excited to shift to a high energy level. When the excited laser medium subsequently moves to a low energy level, light having a wavelength corresponding to the energy level difference can be emitted.
  • Windows 10 a and 10 b may be provided at both ends of the laser chamber 10.
  • the light generated in the laser chamber 10 can be emitted to the outside of the laser chamber 10 through the windows 10a and 10b.
  • the high reflection mirror 14 may reflect the light emitted from the window 10 a of the laser chamber 10 with a high reflectance and return it to the laser chamber 10.
  • the surface of the output coupling mirror 15 may be coated with a partial reflection film. Therefore, the output coupling mirror 15 may transmit a part of the light output from the window 10 b of the laser chamber 10 and output it, and reflect the other part and return it to the laser chamber 10.
  • the high reflection mirror 14 and the output coupling mirror 15 can constitute an optical resonator.
  • the light emitted from the laser chamber 10 reciprocates between the high reflection mirror 14 and the output coupling mirror 15 and can be amplified every time it passes through the laser gain space between the electrode 11a and the electrode 11b. A part of the amplified light can be output as pulsed laser light via the output coupling mirror 15.
  • the pulse energy measuring unit 17 may include a beam splitter 17a, a condensing optical system 17b, and an optical sensor 17c.
  • the beam splitter 17a may transmit the pulsed laser light transmitted through the output coupling mirror 15 with high transmittance, and may reflect a part of the pulsed laser light toward the condensing optical system 17b.
  • the condensing optical system 17b may condense the light reflected by the beam splitter 17a on the photosensitive surface of the optical sensor 17c.
  • the optical sensor 17 c may detect the pulse energy of the laser light focused on the photosensitive surface and output the pulse energy detection data to the laser controller 30.
  • the laser controller 30 may transmit, for example, a charging voltage setting signal to the charger 12 or a light emission trigger signal for switching ON or OFF to the pulse power module 13.
  • the laser control unit 30 may receive pulse energy detection data from the pulse energy measurement unit 17, and may control the charging voltage of the charger 12 with reference to the pulse energy detection data.
  • the pulse energy of the pulse laser beam may be controlled by controlling the charging voltage of the charger 12.
  • the laser control unit 30 may count the number of oscillation pulses of the excimer laser device based on the data received from the pulse energy measurement unit 17.
  • FIG. 3 shows the internal configuration of the laser chamber shown in FIG. 2 and the configuration of the pulse power module.
  • FIG. 3 shows the internal configuration of the laser chamber 10 viewed from a direction substantially parallel to the traveling direction of the laser light.
  • the conductive member including the internal partition plate 10c of the laser chamber 10 may be connected to the ground potential.
  • the electrode 11b may be connected to the ground potential via the internal partition plate 10c.
  • a heat exchanger 26 may be disposed inside the laser chamber 10. As the cross flow fan 21 rotates, the laser gas may circulate inside the laser chamber 10 as indicated by an arrow A. The heat exchanger 26 may discharge the thermal energy of the laser gas that has become a high temperature due to the discharge to the outside of the laser chamber 10.
  • the pulse power module 13 may include a charging capacitor C0, a switch 13a, a step-up transformer TC1, a plurality of magnetic switches Sr1 to Sr3, and a plurality of capacitors C1, C2, and C3.
  • any of the magnetic switches Sr1 to Sr3 may include a saturable reactor.
  • Each of the magnetic switches Sr1 to Sr3 may have a low impedance when the time integration value of the voltage applied to both ends thereof reaches a predetermined value determined by the characteristics of each magnetic switch.
  • a charging voltage may be set in the charger 12 by the laser control unit 30.
  • the charger 12 may charge the charging capacitor C0 based on the set charging voltage.
  • a light emission trigger signal may be input to the switch 13 a of the pulse power module 13 by the laser control unit 30. When the light emission trigger signal is input to the switch 13a, the switch 13a may be turned on. When the switch 13a is turned on, a current can flow from the charging capacitor C0 to the primary side of the step-up transformer TC1.
  • the magnetic switch Sr1 When the time integral value of the voltage applied to the magnetic switch Sr1 reaches a threshold value, the magnetic switch Sr1 becomes magnetically saturated and the magnetic switch Sr1 can be closed. When the magnetic switch Sr1 is closed, a current flows from the secondary side of the step-up transformer TC1 to the capacitor C1, and the capacitor C1 can be charged.
  • the magnetic switch Sr2 When the capacitor C1 is charged, the magnetic switch Sr2 eventually becomes magnetically saturated and the magnetic switch Sr2 can be closed. When the magnetic switch Sr2 is closed, a current flows from the capacitor C1 to the capacitor C2, and the capacitor C2 can be charged. At this time, the capacitor C2 may be charged with a pulse width shorter than the pulse width of the current when the capacitor C1 is charged.
  • the magnetic switch Sr3 When the capacitor C2 is charged, the magnetic switch Sr3 eventually becomes magnetically saturated and the magnetic switch Sr3 can be closed. When the magnetic switch Sr3 is closed, a current flows from the capacitor C2 to the capacitor C3, and the capacitor C3 can be charged. At this time, the capacitor C3 may be charged with a pulse width shorter than the pulse width of the current when the capacitor C2 is charged.
  • the pulse width of the current can be compressed and the voltage can be increased.
  • the pulse laser beam may be output at a predetermined oscillation frequency.
  • FIG. 4 is a graph showing an example of a time waveform of pulsed laser light output from a laser device.
  • the ratio K is a value smaller than 1, the energy charged in the capacitor C3 is less than the energy charged in the capacitor C2, so that surplus energy can be generated. Then, after discharge occurs in the discharge electrodes 11a and 11b due to the energy charged in the capacitor C3, the discharge is reversed again due to the surplus energy, so that the pulse time width of the pulse laser beam can be increased.
  • Japanese Patent Laid-Open No. 10-012950 discloses that a pulse time width suitable for annealing is realized by pulse stretching by this discharge.
  • the pulse time waveform may fluctuate for each pulse depending on the change of the laser gas condition and the discharge state. If the pulse time waveform fluctuates, the characteristics of the polycrystal produced by annealing may change.
  • US Patent Publication No. 2012/0260847 and US Patent No. 8737438 disclose that an optical pulse stretcher is used to increase the pulse time width. However, it may be difficult to optimize the pulse time waveform only by using an optical pulse stretcher.
  • the reflectance of the beam splitter included in the optical pulse stretcher may be changeable.
  • the optical path length of the delay optical path of the delay optical system included in the optical pulse stretcher may be changeable.
  • 0.85 ⁇ K ⁇ 1.15 More preferably, 0.9 ⁇ K ⁇ 1.05
  • FIG. 5 schematically illustrates the configuration of the laser annealing apparatus according to the first embodiment of the present disclosure.
  • the laser system 3a includes an optical pulse stretcher 16, a pulse time waveform measuring unit 19, and a laser system control unit in addition to the laser system described with reference to FIG. 31 may be provided.
  • the annealing apparatus 4a includes a beam homogenizer 41, a melt measurement unit 44, an annealing control unit 45, in addition to the annealing apparatus 4 described with reference to FIG. , May be provided.
  • a high reflection mirror 43c may be arranged instead of the high reflection mirror 43b.
  • the optical pulse stretcher 16 may be disposed in the optical path of the pulse laser beam between the laser device 2 and the attenuator 18.
  • the optical pulse stretcher 16 may include a beam splitter and a delay optical system. Details of the optical pulse stretcher 16 will be described later with reference to FIGS. 6A to 6E.
  • the pulse time waveform measuring unit 19 may be disposed in the optical path of the pulse laser beam between the attenuator 18 and the annealing device 4a.
  • the pulse time waveform measurement unit 19 may include a beam splitter 19a, a condensing optical system 19b, and an optical sensor 19c.
  • the beam splitter 19a may transmit the pulse laser beam that has passed through the attenuator 18 with high transmittance, and may reflect a part of the pulse laser beam toward the condensing optical system 19b.
  • the condensing optical system 19b may condense the light reflected by the beam splitter 19a on the photosensitive surface of the optical sensor 19c.
  • the optical sensor 19c may be a high-speed photodiode or a biplanar tube.
  • the beam homogenizer 41 may be disposed in the optical path of the pulse laser beam between the pulse time waveform measuring unit 19 and the slit 42.
  • the beam homogenizer 41 may include a fly-eye lens 41a and a condenser optical system 41b.
  • the condenser optical system 41 b may be arranged so that the position of the rear focal point substantially coincides with the position of the slit 42.
  • the fly-eye lens 41a may be arranged such that the position of the focal plane including the front focal point of the plurality of lenses included in the fly-eye lens 41a substantially coincides with the position of the front focal plane of the condenser optical system 41b.
  • the high reflection mirror 43c may be a dichroic mirror that reflects the pulsed laser light in the ultraviolet region output from the laser device 2 with high reflectivity and transmits visible light.
  • the melt measurement unit 44 may include a beam splitter 44a, a semiconductor laser 44b, and an optical sensor 44c.
  • the semiconductor laser 44b may output laser light in the visible light region.
  • the semiconductor laser 44b may be a semiconductor laser that outputs laser light having a wavelength of 1 ⁇ m to 660 nm.
  • the beam splitter 44a may be a half mirror that reflects part of the laser light and transmits the other part.
  • Part of the laser light output from the semiconductor laser 44b is reflected by the beam splitter 44a, passes through the high reflection mirror 43c, and is reflected by the workpiece 43e, and passes through the high reflection mirror 43c and the beam splitter 44a in this order. It may be transparent.
  • the optical sensor 44c may be disposed in the optical path of the light that has passed through the high reflection mirror 43c and the beam splitter 44a in this order.
  • the optical sensor 44c may be a photodiode having sensitivity to the wavelength of the laser light output from the semiconductor laser 44b.
  • a band-pass filter that selectively transmits the wavelength of the laser beam output from the semiconductor laser 44b may be disposed in the optical path of the laser beam between the high reflection mirror 43c and the optical sensor 44c.
  • the annealing control unit 45 may control the XYZ stage 43g so that the workpiece 43e is arranged at a predetermined position.
  • the annealing control unit 45 transmits the data of the target pulse energy Et of the pulse laser beam that has passed through the attenuator 18 to the laser system control unit 31 so that the fluence of the pulse laser beam in the workpiece 43e becomes a predetermined value. Also good.
  • T1 may be the transmittance of the optical pulse stretcher 16.
  • the annealing control unit 45 may transmit a light emission trigger signal to the laser device 2 via the laser system control unit 31.
  • a light emission trigger signal is input to the laser device 2
  • a pulse laser beam having a pulse energy EL ⁇ b> 1 can be output from the laser device 2.
  • the output pulsed laser light enters the optical pulse stretcher 16 and can be pulse stretched.
  • the pulse-stretched pulse laser beam may be attenuated by the attenuator 18 so as to have a desired pulse energy. Thereafter, the pulsed laser light is partially reflected by the beam splitter 19a of the pulse time waveform measuring unit 19 and can enter the optical sensor 19c via the condensing optical system 19b.
  • the laser system control unit 31 may receive a signal from the optical sensor 19c and measure the pulse time waveform of the pulse laser beam. Further, the pulse time waveform may be integrated to calculate the pulse energy to confirm whether the target pulse energy Et is reached. Further, the measured pulse time waveform data may be transmitted to the annealing control unit 45.
  • the pulsed laser light that has passed through the pulse time waveform measuring unit 19 can be incident on the annealing device 4a.
  • the pulse laser light incident on the annealing device 4 a can be Koehler illuminated at the slit 42 by the beam homogenizer 41.
  • the light intensity distribution of the pulse laser beam can be made uniform.
  • the pulse laser beam that has passed through the slit 42 is sequentially reflected by the high reflection mirrors 43a and 43c, and a transfer image of the slit 42 can be formed on the workpiece 43e by the transfer optical system 43d. Thereby, a part of the amorphous silicon can be melted and then crystallized in the workpiece 43e.
  • the laser beam output from the semiconductor laser 44b of the melt measurement unit 44 is reflected by the beam splitter 44a, and the irradiation area of the pulse laser beam on the workpiece 43e via the high reflection mirror 43c and the transfer optical system 43d. Can be incident.
  • the reflectance of the laser beam output from the semiconductor laser 44b can be changed in the process in which amorphous silicon is melted and then crystallized.
  • the annealing control unit 45 may measure the time change of the light intensity of the reflected light of the laser beam output from the semiconductor laser 44b by the optical sensor 44c. And you may calculate the time change of the reflectance in the to-be-processed object 43e.
  • the calculation of the reflectance may be performed in advance by arranging a sample having a high reflectance at the position of the workpiece and using the light intensity of the reflected light from the sample as a reference.
  • FIG. 6A shows a configuration of the optical pulse stretcher shown in FIG.
  • the optical pulse stretcher 16 may include a beam splitter 16n and concave mirrors 16a to 16h.
  • the beam splitter 16n may include a substrate that transmits the pulsed laser light with high transmittance.
  • the first surface 161 of the substrate may be coated with a reduced reflection film, and the second surface 162 of the substrate may be coated with a partial reflection film having a reflectance distribution in the arrow B direction.
  • the beam splitter 16n may be supported by the arm 16p via the holder 16o.
  • the arm 16p may be supported by the moving table 16q, and the moving table 16q may be supported by the uniaxial stage 16r.
  • 6D and 6E are views of the beam splitter 16n, the holder 16o, the arm 16p, the moving table 16q, and the uniaxial stage 16r viewed from a direction perpendicular to the reflecting surface of the beam splitter 16n.
  • 6B, 6C, and 6E show a state in which the beam splitter 16n and the like are moved to positions different from those in FIGS. 6A and 6D.
  • the uniaxial stage 16r may be configured to reciprocate the beam splitter 16n, the holder 16o, the arm 16p, and the moving table 16q in the arrow B direction.
  • the single axis stage 16r may be controlled by the laser system control unit 31 (FIG. 5). Thereby, the beam splitter 16n may be configured to be able to reciprocate in the direction of the arrow B while maintaining the incident angle of the pulse laser beam.
  • the concave mirrors 16a to 16h can constitute a delay optical system.
  • Each of the concave mirrors 16a to 16h may be a concave mirror having substantially the same focal length F.
  • the concave mirrors 16c, 16d, 16e, and 16f may be supported by the rotary stages 16i, 16j, 16k, and 16m, respectively.
  • the rotary stages 16i, 16j, 16k, and 16m may be configured such that the concave mirrors 16c, 16d, 16e, and 16f can be rotated in the plane of the paper to control their respective postures.
  • the rotary stages 16i, 16j, 16k, and 16m may be controlled by the laser system control unit 31 (FIG. 5).
  • the focal length F may correspond to, for example, the distance from the beam splitter 16n to the concave mirror 16a.
  • the pulsed laser light incident on the beam splitter 16n from the left side in the drawing is transmitted through the first surface 161 with high transmittance and is incident on the partial reflection film on the second surface 162. obtain.
  • the pulsed laser light incident on the second surface 162 can be branched into a first optical path and a second optical path. That is, a part of the pulsed laser light incident on the second surface 162 is transmitted, proceeds to the first optical path, and can become the first output pulse P1.
  • the other part of the pulsed laser light incident on the second surface 162 is reflected, proceeds to the second optical path, and can be reflected by the concave mirror 16a.
  • the pulse laser light reflected by the concave mirror 16a is in the order of the concave mirrors 16d, 16e, 16h, 16g, 16f, 16c, and 16b. And may enter the beam splitter 16n from the upper side in the drawing. A part of the pulsed laser light incident on the beam splitter 16n from the upper side in the figure is reflected and can travel to the first optical path to become the second output pulse P2. Another part of the pulsed laser light incident on the beam splitter 16n from the upper side in the drawing can pass through the beam splitter 16n and travel again to the second optical path.
  • the first output pulse P1 that is incident on and transmitted through the beam splitter 16n from the left side in the figure and the second output pulse P2 that is incident on the beam splitter 16n and reflected from the upper side in the figure are substantially the same optical path axis. Thus, it can be output from the optical pulse stretcher 16 toward the right side in the figure.
  • the optical path length of the delayed optical path that passes through the concave mirrors 16a, 16d, 16e, 16h, 16g, 16f, 16c, and 16b can correspond to 16 times the focal length F of each of the concave mirrors 16a to 16h.
  • the delay time of the second output pulse P2 with respect to the first output pulse P1 can be 16 F / c, where c is the speed of light.
  • the pulsed laser light that has entered the beam splitter 16n from the upper side in the drawing and has been transmitted is reflected again by the concave mirror 16a, passes through the same delay optical path as described above, and again enters the beam splitter 16n from the upper side in the drawing. Good.
  • a part of the pulse laser beam incident on the beam splitter 16n again from the upper side in the figure can be reflected and output from the optical pulse stretcher 16 toward the right side in the figure.
  • third and fourth output pulses may be output on the optical path axes substantially the same as the first and second output pulses P1 and P2, and the pulse laser beam may be pulse stretched.
  • FIG. 6B shows a state in which the postures of the concave mirrors 16c, 16d, 16e, and 16f are different from those in FIG. 6A.
  • the pulse laser light reflected by the concave mirror 16a is reflected in the order of the concave mirrors 16d, 16e, 16f, 16c, and 16b.
  • the concave mirrors 16h and 16g may be skipped.
  • the optical path length of the delay optical path may correspond to about 12 times the focal length F of each of the concave mirrors 16a to 16h.
  • FIG. 6C shows a state in which the postures of the concave mirrors 16c, 16d, 16e, and 16f are different from those in FIGS. 6A and 6B.
  • the pulsed laser light reflected by the concave mirror 16a may be reflected in the order of the concave mirrors 16d, 16c, and 16b. That is, the concave mirrors 16e, 16h, 16g, and 16f may be skipped.
  • the optical path length of the delay optical path may correspond to about 8 times the focal length F of each of the concave mirrors 16a to 16h.
  • the optical path length of the delay optical path can be varied to 8F, 12F, and 16F depending on the posture of the concave mirrors 16c, 16d, 16e, and 16f.
  • a transfer image of the beam cross section of the pulsed laser light incident on the second surface 162 of the beam splitter 16n from the left side in the drawing can be formed on the second surface 162 of the beam splitter 16n.
  • the delay time of the second output pulse P2 with respect to the first output pulse P1 and the third and fourth output pulses described above can be changed.
  • the time waveform of the pulse laser beam to be applied can be changed.
  • the rotary stages 16i, 16j, 16k, and 16m may correspond to the optical path length variable unit in the present disclosure.
  • the reflectance of the pulsed laser light at the beam splitter 16n can be changed by the reciprocating movement of the single-axis stage 16r in the direction of arrow B through the position of the beam splitter 16n.
  • the intensity ratio of the second output pulse P2 and the third and fourth output pulses to the first output pulse P1 can be changed by changing the reflectance of the pulsed laser light in the beam splitter 16n, so that the optical pulse stretcher
  • the time waveform of the pulse laser beam output from 16 can be changed.
  • the uniaxial stage 16r may correspond to the reflectivity variable unit in the present disclosure.
  • the pulse time intervals of the first to fourth output pulses and the first to fourth output pulses can be changed.
  • the light intensity ratio of the output pulse can be changed.
  • the optical pulse stretcher 16 may correspond to the pulse time waveform variable device in the present disclosure.
  • FIGS. 6A to 6E show examples using eight concave mirrors, the present disclosure is not limited to this example, and more concave mirrors may be arranged in the same manner. Other points may be the same as those of the laser annealing apparatus described with reference to FIGS.
  • FIG. 7 is a flowchart showing setting processing of a pulse time waveform by the annealing control unit shown in FIG.
  • the annealing control unit 45 may perform annealing under a plurality of irradiation conditions by the following processing, measure the melted state under each irradiation condition, and select an optimal irradiation condition.
  • the annealing control unit 45 may calculate the pulse time width by measuring the time waveform of the pulsed laser light while minimizing the reflectance of the beam splitter 16n. Thereby, a waveform close to the time waveform of the pulse laser beam before being output from the laser device 2 and entering the optical pulse stretcher 16 can be acquired. Details of this processing will be described later with reference to FIGS. 8A and 8B.
  • the memory will be described later with reference to FIG.
  • the irradiation condition parameters are Nmax as to the target value of the optical path length of the delay optical path of the optical pulse stretcher 16, the target value of the reflectivity of the beam splitter 16n, and the target value of the fluence of the pulse laser beam in the workpiece 43e. May be included. Details of the processing in S110 will be described later with reference to FIG. 9A.
  • the irradiation condition parameter may be stored in the form of a data table to be described later with reference to FIG. 9B.
  • the irradiation condition parameter may include a pulse time waveform generation parameter and a target value of the fluence in the workpiece 43e.
  • the pulse time waveform generation parameter is a parameter necessary for generating the pulse time waveform.
  • the target value of the reflectance of the beam splitter 16n and the target of the optical path length of the delay optical path of the optical pulse stretcher 16 are used. And a value.
  • the annealing control unit 45 may set the value of the number N to 1.
  • the annealing control unit 45 may set the laser system 3a as the irradiation condition parameter of number N. That is, the annealing control unit 45 performs laser system control on the target value of the optical path length of the delay optical path of the optical pulse stretcher 16, the target value of the reflectance of the beam splitter 16n, and the target value of the fluence in the workpiece 43e. You may transmit to the part 31. Details of this processing will be described later with reference to FIG. Next, in S ⁇ b> 140, the annealing control unit 45 may output a light emission trigger signal to the laser system control unit 31.
  • the annealing control unit 45 may advance the process to S150 and S160.
  • the processes of S150 and S160 may be performed in parallel.
  • the annealing control unit 45 may measure the time waveform of the pulse laser beam output from the optical pulse stretcher 16 by the pulse time waveform measurement unit 19 and calculate the pulse parameter.
  • the pulse parameter is a value calculated from the time waveform of the pulse laser beam measured by the pulse time waveform measuring unit 19, and may include the following values.
  • Ip1, Ip2, Ip3 first to third peak light intensity
  • Td peak interval ⁇ T
  • TIS [ ⁇ I (t) dt] 2 / ⁇ I (t) pulse time width calculated by 2 dt
  • the pulse parameters Details of the calculation processing will be described later with reference to FIGS. 11A and 11B.
  • the annealing control unit 45 determines the melting duration Tm of the workpiece 43e based on the time change of the reflectance of the laser beam in the irradiation region of the workpiece 43e measured using the optical sensor 44c, the crystal The state may be measured.
  • the measurement of the crystal state may include measurement of the presence or absence of crystallization. Details of this processing will be described later with reference to FIGS. 12A and 12B.
  • the annealing control unit 45 may advance the process to S170.
  • the annealing control unit 45 may store the measurement results in S ⁇ b> 150 and S ⁇ b> 160 in the memory regarding the irradiation condition parameter of number N. This measurement result may be stored in the form of a data table to be described later with reference to FIG. 9B.
  • the annealing control unit 45 may set the laser system 3a to the selected irradiation condition parameter. That is, the target value of the optical path length of the delay optical path of the optical pulse stretcher 16, the target value of the reflectance of the beam splitter 16n, and the target value of the fluence in the workpiece 43e are transmitted to the laser system control unit 31. Also good. This process may be the same as S130 described above except that the irradiation condition parameter number may be different.
  • the annealing control unit 45 may end the process of this flowchart. Alternatively, the annealing control unit 45 may set a plurality of finer irradiation conditions in the vicinity of the selected irradiation condition and execute the process of this flowchart again.
  • FIG. 8A is a flowchart showing details of processing for calculating the pulse time width while minimizing the reflectivity of the beam splitter shown in FIG.
  • the process shown in FIG. 8A may be performed by the annealing control unit 45 as a subroutine of S100 shown in FIG.
  • the annealing control unit 45 may set the reflectance of the beam splitter 16n to the minimum.
  • the reflectance of the beam splitter 16n may be set by moving the beam splitter 16n under the control of the uniaxial stage 16r.
  • the annealing control unit 45 may output a light emission trigger signal to the laser system control unit 31.
  • the annealing control unit 45 may measure the time waveform of the pulse laser light output from the optical pulse stretcher 16 by the pulse time waveform measurement unit 19.
  • the annealing control unit 45 may calculate the following pulse time width from the measured time waveform of the pulsed laser light.
  • ⁇ T FWHM Full width at half maximum
  • ⁇ T 1/20 Full width at 5%
  • FIG. 8B shows an example of a time waveform of pulsed laser light output from the optical pulse stretcher with the reflectance of the beam splitter set to the minimum.
  • the above-described ⁇ T FWHM may be a pulse time width of a portion where the light intensity is Imax / 2.
  • the above ⁇ T 1/20 may be a pulse time width of a portion where the light intensity is Imax / 20.
  • the annealing control unit 45 may end the process of this flowchart.
  • FIG. 9A is a flowchart showing details of processing for creating the irradiation condition parameters shown in FIG. The process shown in FIG. 9A may be performed by the annealing control unit 45 as a subroutine of S110 shown in FIG.
  • the annealing control unit 45 may determine three optical path lengths L1, L2, and L3 of the delay optical path of the optical pulse stretcher 16.
  • the optical path length of the delay optical path may be selected in the range where the delay time of the pulsed laser light passing through the delay optical path is not less than ⁇ T FWHM and not more than ⁇ T 1/20 .
  • the annealing control unit 45 may determine three reflectances R1, R2, and R3 of the beam splitter 16n.
  • the reflectance of the beam splitter 16n may be selected, for example, in the range of 25% or more and 65% or less. If the reflectivity of the beam splitter 16n is less than 25%, the effect of pulse stretching is not sufficient, and peaks after the second peak described later with reference to FIG. 11B may not appear. When the reflectivity of the beam splitter 16n exceeds 65%, the intensity ratio of the second peak light intensity to the first peak light intensity described later with reference to FIG. 11B exceeds 75%, and an ideal pulse time waveform is obtained. It may not be.
  • the annealing control unit 45 may determine the three fluence target values F1, F2, and F3 of the pulse laser beam in the workpiece 43e.
  • the target value of the fluence of the pulsed laser beam in the workpiece 43e may be determined so that at least a part of the workpiece 43e is melted.
  • the annealing control unit 45 may store the irradiation condition parameters determined in S111 to S113 in the memory.
  • FIG. 9B shows an example of a data structure when the irradiation condition parameters are stored in a table format.
  • each of the target value of the optical path length of the delay optical path of the optical pulse stretcher 16, the target value of the reflectivity of the beam splitter 16n, and the target value of the fluence of the pulsed laser light on the workpiece 43e is 3 respectively.
  • the irradiation condition parameter can be 27 types.
  • measurement results for each of the 27 irradiation condition parameters may be stored in the table shown in FIG. 9B.
  • the irradiation condition parameters are not limited to 27, and may be two or more.
  • the annealing control unit 45 may end the process of this flowchart.
  • FIG. 10 is a flowchart showing details of processing for setting the laser system to the irradiation condition parameter shown in FIG.
  • the processing shown in FIG. 10 may be performed by the annealing control unit 45 as a subroutine of S130 shown in FIG.
  • the annealing control unit 45 may read the irradiation condition parameter of number N.
  • the annealing control unit 45 may set the laser system 3a to the read irradiation condition parameter.
  • the laser system control unit 31 of the laser system 3 a may receive the irradiation condition parameter from the annealing control unit 45.
  • the laser system control unit 31 rotates the concave mirrors 16c, 16d, 16e, and 16f of the optical pulse stretcher 16 so that the optical path length of the delay optical path of the optical pulse stretcher 16 approaches the target value, respectively. , 16k, 16m may be controlled.
  • the laser system control unit 31 may control the uniaxial stage 16r that moves the beam splitter 16n so that the reflectance of the beam splitter 16n approaches the target value.
  • the laser system control unit 31 may control the transmittance of the attenuator 18 so that the fluence of the workpiece 43e approaches the target value.
  • the attenuator 18 may correspond to the fluence variable unit in the present disclosure.
  • the annealing control unit 45 may end the process of this flowchart.
  • FIG. 11A is a flowchart showing details of processing for calculating the pulse parameters shown in FIG.
  • the process shown in FIG. 11A may be performed by the annealing control unit 45 as a subroutine of S150 shown in FIG.
  • the annealing control unit 45 may measure the time waveform of the pulse laser beam output from the optical pulse stretcher 16 by the pulse time waveform measuring unit 19.
  • FIG. 11B shows an example of the time waveform of the pulsed laser beam output from the optical pulse stretcher.
  • the largest light intensity in the waveform shown in FIG. 11B is the first peak Pe1 configured by the first output pulse P1 (FIG. 6A) that has entered the beam splitter 16n and transmitted from the left side in FIG. 6A. There may be.
  • the waveform shown in FIG. 11B may include, in addition to the first peak Pe1, a second peak Pe2 composed of the second output pulse P2 that is incident on the beam splitter 16n and reflected from the upper side in FIG. 6A. .
  • the light intensity Ip2 of the second peak Pe2 may be smaller than the light intensity Ip1 of the first peak Pe1.
  • the third output pulse that is incident on and transmitted through the beam splitter 16n from the upper side in FIG. 6A and is incident on the beam splitter 16n again from the upper side in FIG. 6A and then reflected may constitute the third peak Pe3. .
  • the light intensity Ip3 of the third peak Pe3 may be smaller than the light intensity Ip2 of the second peak Pe2.
  • the time difference between the first peak Pe1 and the second peak Pe2 may be measured as the peak interval Td.
  • the time difference between the second peak Pe2 and the third peak Pe3 may be approximately equal to the peak interval Td. That is, when the optical path length of the delay optical path is L, the peak interval Td can be L / c, where c is the speed of light.
  • the reason why the light intensity Ip1 of the first peak Pe1 is increased may be to give energy for melting the workpiece to the workpiece by the first peak Pe1.
  • the light intensity Ip1 of the first peak Pe1 is preferably not too high.
  • the reason why the light intensity after the second peak Pe2 may be smaller than the light intensity Ip1 of the first peak Pe1 may be that the melted state of the workpiece may be maintained after the second peak Pe2.
  • the annealing control unit 45 may calculate the following pulse parameters from the measured time waveform of the pulse laser beam.
  • Td peak interval ⁇ T
  • TIS [ ⁇ I (t) dt] 2 / ⁇ I (t) pulse time widths calculated by 2 dt
  • the annealing control unit 45 may end the process of this flowchart.
  • FIG. 12A is a flowchart showing details of the process for measuring the melting duration and the crystal state shown in FIG.
  • the process shown in FIG. 12A may be performed by the annealing control unit 45 as a subroutine of S160 shown in FIG.
  • the annealing control unit 45 may measure a temporal change in the reflectance of the laser beam in the irradiation region of the workpiece 43e. Specifically, the annealing control unit 45 measures the light intensity of the reflected light of the laser light reflected by the irradiation region of the workpiece 43e by the optical sensor 44c, and based on the light intensity of the reflected light, the reflectance You may measure the time change of.
  • FIG. 12B shows an example of the change over time of the reflectance of the laser beam in the irradiation area of the workpiece.
  • the reflectance can be about 40% before the workpiece 43e is irradiated with pulsed laser light.
  • the irradiation region of the workpiece 43e starts to melt.
  • the irradiation region of the workpiece 43e has a solid portion and a liquid portion, the surface shape of the irradiation region of the workpiece 43e becomes complicated, and the reflectance may be temporarily reduced.
  • the surface shape of the irradiation area of the workpiece 43e is flattened, and the reflectance becomes higher than before irradiation with the pulse laser beam, which is about 70%. Can be.
  • the irradiation area of the workpiece 43e starts to solidify.
  • the surface shape of the irradiation area of the workpiece 43e becomes complicated, and the reflectance may be lowered.
  • the reflectance can be the same as that before irradiation with the pulse laser beam. If the irradiation region of the workpiece 43e is not crystallized, aggregation occurs in the irradiation region of the workpiece 43e, the surface shape becomes complicated, and the pulse laser beam is scattered.
  • the reflectivity is lower and can be about 10%.
  • the annealing control unit 45 may calculate the melting duration Tm from the change in reflectance over time.
  • the melting duration Tm may be calculated as a time during which the state in which the reflectance is higher than the first threshold value Rth1 is continued.
  • the first threshold Rth1 may be about 55%, for example.
  • the annealing control unit 45 may calculate the reflectance Rs after solidification from the change in reflectance over time.
  • the reflectivity after solidification may be calculated as the reflectivity when a certain time has elapsed after the end of the melting duration Tm.
  • the annealing control unit 45 may determine whether the reflectivity Rs after solidification is equal to or greater than the second threshold Rth2.
  • the second threshold Rth2 may be a value smaller than the first threshold Rth1.
  • the second threshold Rth2 may be about 25%, for example.
  • the annealing control unit 45 determines that the irradiation region of the workpiece 43e has crystallized, and the determination result is determined.
  • a flag may be set. Specifically, the value of the variable F may be set to 1. If the reflectivity Rs after solidification is not greater than or equal to the second threshold Rth2 (S164; NO), in S166, the annealing control unit 45 determines that the irradiation region of the workpiece 43e is not crystallized, and the determination result May be set. Specifically, the value of the variable F may be set to 0.
  • the annealing control unit 45 may end the process of this flowchart.
  • FIG. 13 is a flowchart showing details of the process of selecting the optimum irradiation condition parameter shown in FIG.
  • the process shown in FIG. 13 may be performed by the annealing control unit 45 as a subroutine of S200 shown in FIG.
  • the reason for selecting the irradiation condition parameter with the longest melting duration will be described later with reference to FIG.
  • the annealing control unit 45 may read out the pulse parameter in the optimum irradiation condition parameter from the data stored in S170 described above.
  • the annealing control unit 45 may end the process of this flowchart.
  • FIG. 14 shows the relationship between the fluence of pulsed laser light irradiated on the workpiece and the crystal grain size formed on the workpiece, and the fluence of pulsed laser light irradiated on the workpiece. It is a graph which shows the relationship between a melting duration.
  • FIG. 14 shows the measurement results when the optical pulse stretcher is not used and the measurement results when the optical pulse stretcher is used as described with reference to FIGS. 5 and 6A to 6E. Yes.
  • the melting duration can be increased.
  • the fluence of the pulse laser beam is increased and the melting duration is increased, the workpiece is damaged, and a preferable large particle size tends not to be obtained.
  • an optical pulse stretcher is used to irradiate the workpiece with pulsed laser light having second and third peaks whose light intensity is lower than that of the first peak. Then, by selecting the irradiation conditions for crystallization of the workpiece and the maximum melting duration, it is possible to obtain polycrystalline silicon having a large particle size.
  • FIG. 15 is a graph showing an example of a preferable pulse time waveform.
  • the pulse time waveform shown in FIG. 15 may include a first peak, a second peak, and a third peak.
  • the light intensity I 1 of the first peak 36 mW / cm 2 or more, preferably 90MW / cm 2 or less.
  • the minimum intensity I 2 between the first peak and the second peak is preferably 13 MW / cm 2 or more and not more than the light intensity of the second peak.
  • the ratio of the second peak light intensity I 3 to the first peak light intensity I 1 is preferably 74% or less.
  • the time difference T 4 between the first peak and the second peak is preferably 12 ns or more and 100 ns or less, or the full width at half maximum of the first peak and the full width of 5% of the first peak.
  • the full width at half maximum T5 of the first peak is preferably 15 ns or more and 50 ns or less.
  • FIG. 16A shows a configuration of an optical pulse stretcher used in a laser annealing apparatus according to the second embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 16B is a view of a plurality of beam splitters used in the optical pulse stretcher shown in FIG. 16A as viewed from a direction perpendicular to the reflecting surfaces of these beam splitters.
  • the optical pulse stretcher 16z used in the second embodiment may include a plurality of beam splitters 16s, 16t, 16u, and 16v.
  • the plurality of beam splitters 16s, 16t, 16u, and 16v may have different reflectances.
  • the plurality of beam splitters 16s, 16t, 16u, and 16v may be supported by a holder 16w, and the holder 16w may be rotatably supported by a step motor 16x.
  • the laser system control unit 31 may selectively arrange the beam splitters 16s, 16t, 16u, and 16v in the optical path of the pulsed laser light by controlling the step motor 16x. Even when any of the beam splitters 16s, 16t, 16u, and 16v is located in the optical path of the pulse laser beam, the incident angle of the pulse laser beam may be constant and only the reflectance may be different from each other. Thereby, the time waveform of the pulse laser beam output from the optical pulse stretcher 16z can be changed.
  • the step motor 16x may correspond to the reflectivity variable unit in the present disclosure. About another point, it may be the same as that of 1st Embodiment.
  • FIG. 17A is a flowchart illustrating details of a process for selecting an optimum irradiation condition parameter in the laser annealing apparatus according to the third embodiment of the present disclosure.
  • the configuration of the laser annealing apparatus according to the third embodiment may be the same as the configuration of the laser annealing apparatus according to the first or second embodiment.
  • the process shown in FIG. 17A may be performed by the annealing control unit 45 as a subroutine of S200 shown in FIG.
  • the relationship between the fluence of the pulsed laser light applied to the workpiece and the melting duration is approximately parallel to the straight line B and increases as the fluence increases. It may include portions where the melting duration is increased.
  • the relationship between the fluence and the melting duration can be separated from the straight line B, and the melting duration can be shortened. And just before the relationship between the fluence and the melting duration departs from the straight line B, the crystal grain size can be almost maximized.
  • an optimal irradiation condition parameter may be selected by the following processing.
  • the annealing control unit 45 selects a plurality of irradiation condition parameters in which the selected irradiation condition parameter and the pulse time waveform generation parameter are the same, and the selected irradiation condition parameter is different from the fluence target value.
  • the data stored in S110 (FIG. 7) may be read out.
  • the annealing control unit 45 may read the melting durations in the plurality of read irradiation condition parameters from the data stored in S170 described above, and obtain the relationship between the melting duration and the fluence. That is, the relationship between the melting duration and the fluence when the fluence is changed by fixing the pulse time waveform generation parameter of the selected irradiation condition parameter may be obtained.
  • the annealing control unit 45 may obtain an approximate straight line from the relationship between the melting duration and the fluence.
  • FIG. 17B shows an example of the relationship between melt duration and fluence.
  • the annealing control unit 45 may obtain an approximate line as shown in FIG. 17B. This approximate straight line may be obtained for a region where the fluence is smaller than the portion where the melting duration is maximum.
  • the annealing control unit 45 may select an irradiation condition parameter that is on or near the approximate line and has the maximum melting duration as the optimum irradiation condition parameter.
  • the annealing control unit 45 may read out the pulse parameter in the optimum irradiation condition parameter from the data stored in S170 described above.
  • the annealing control unit 45 may end the process of this flowchart.
  • the other points may be the same as the processing described with reference to FIGS.
  • the number of fluence samples is preferably larger than three.
  • the number of fluence samples is preferably about 4 to 10.
  • conditions for increasing the crystal grain size can be extracted from the relationship between fluence and melting duration. Therefore, a polycrystalline silicon film better than that in the first or second embodiment can be formed.
  • FIG. 18 schematically illustrates a configuration of a laser annealing apparatus according to the fourth embodiment of the present disclosure.
  • the laser system 3b includes first, second, and third laser units 2a, 2b, and 2c, a delay circuit 5, high reflection mirrors 6a and 6b, and a knife edge. Mirrors 6c and 6d may be provided.
  • the laser system 3b may not include the optical pulse stretcher. The other points may be the same as the configurations of the first to third embodiments.
  • Each of the first, second, and third laser units 2a, 2b, and 2c may have the same configuration as the laser device 2 described above.
  • Each laser unit may receive target pulse energy data from the laser system control unit 31.
  • the target pulse energy data may be different between the first, second, and third laser units 2a, 2b, and 2c.
  • the charging voltage of the charging capacitor C0 by the charger 12 may be set by the laser control unit 30 based on the received target pulse energy data.
  • the delay circuit 5 may receive delay time setting data from the laser system control unit 31.
  • the delay circuit 5 may receive the light emission trigger signal output from the annealing control unit 45 via the laser system control unit 31.
  • the delay circuit 5 emits light to each of the first, second, and third laser units 2a, 2b, and 2c in this order at a timing when a set delay time has elapsed since the reception of the light emission trigger signal.
  • a trigger signal may be output.
  • the high reflection mirror 6a and the knife edge mirror 6c may change the optical path by reflecting the pulse laser beam output from the first laser unit 2a with a high reflectance.
  • the pulse laser beam output from the first laser unit 2a and whose optical path has been changed may be output toward the attenuator 18 substantially in parallel with and close to the pulse laser beam output from the second laser unit 2b. Good.
  • the high reflection mirror 6b and the knife edge mirror 6d may change the optical path by reflecting the pulse laser beam output from the third laser unit 2c with a high reflectance.
  • the pulse laser beam whose optical path is changed by being output from the third laser unit 2c may be output toward the attenuator 18 substantially in parallel with and close to the pulse laser beam output from the second laser unit 2b. Good.
  • the pulse laser beams output from the first, second, and third laser units 2a, 2b, and 2c may enter the beam homogenizer 41 via the attenuator 18 and the pulse time waveform measurement unit 19.
  • the slit 42 is Koehler-illuminated by the beam homogenizer 41, the optical paths of these pulsed laser beams overlap at the slit 42, and the light intensity profile of the beam at the opening of the slit 42 can be made uniform.
  • FIG. 19 is a flowchart showing setting processing of a pulse time waveform by the annealing control unit shown in FIG.
  • the annealing control unit 45 may select optimal irradiation conditions by the following processing.
  • the annealing control unit 45 may measure the time waveform of the pulse laser beam output from one laser unit and calculate the pulse time width. Details of this processing will be described later with reference to FIG.
  • the memory will be described later with reference to FIG.
  • the irradiation condition parameters are the target value of the pulse time interval of the pulse laser beam output from the first, second, and third laser units 2a, 2b, and 2c, and the first, second, and third laser units 2a, Nmax combinations of the target value of the light intensity ratio of the pulsed laser light output from 2b and 2c and the target value of the fluence of the pulsed laser light in the workpiece 43e may be included. Details of this processing will be described later with reference to FIGS. 21A and 21B.
  • the irradiation condition parameter may be stored in the form of a data table to be described later with reference to FIG. 21C.
  • the irradiation condition parameter may include a pulse time waveform generation parameter and a target value of the fluence of the workpiece.
  • the pulse time waveform generation parameter includes the target value of the pulse time interval of the pulse laser light output from the first, second, and third laser units 2a, 2b, and 2c, and the first, second, and third parameters. And a target value of the light intensity ratio of the pulse laser beam output from the laser units 2a, 2b, and 2c.
  • the processing after S120 may be the same as the processing in the first to third embodiments.
  • the target pulse energy data of each of the first, second, and third laser units 2a, 2b, and 2c is converted into a laser system. It may be set by the control unit 31.
  • the charging voltage of the charging capacitor C0 by the charger 12 may be set so that the pulse energy of the pulse laser beam output from each laser unit approaches each target pulse energy. As a result of setting the charging voltage in this way, the light intensity ratio of the pulse laser light output from each laser unit may approach the target value of the light intensity ratio.
  • the setting data of the delay time of the light emission trigger signal for each of the first, second, and third laser units 2a, 2b, and 2c may be set by the laser system control unit 31.
  • the delay time may be set so that the pulse time interval of the pulse laser beam output from each of the first, second, and third laser units 2a, 2b, and 2c approaches the target value.
  • FIG. 20 is a flowchart showing details of a process for calculating the pulse time width of the pulse laser beam output from one laser unit shown in FIG.
  • the process shown in FIG. 20 may be performed by the annealing control unit 45 as a subroutine of S100b shown in FIG.
  • the annealing control unit 45 may output a light emission trigger signal for output to the first laser unit 2a to the laser system control unit 31.
  • the annealing control unit 45 may measure the time waveform of the pulse laser beam by the pulse time waveform measurement unit 19.
  • the annealing control unit 45 may calculate the following pulse time width from the measured time waveform of the pulsed laser light.
  • ⁇ T FWHM Full width at half maximum
  • ⁇ T 1/20 Full width at 5%
  • These pulse time widths may be the same as those in the first embodiment.
  • the annealing control unit 45 may end the process of this flowchart.
  • FIG. 21A is a flowchart showing details of processing for creating the irradiation condition parameters shown in FIG. The process shown in FIG. 21A may be performed by the annealing control unit 45 as a subroutine of S110b shown in FIG.
  • the annealing control unit 45 sets the target values Td1, Td2, and Td3 of the three pulse time intervals of the pulse laser light output from the first, second, and third laser units 2a, 2b, and 2c. You may decide.
  • the target value of the pulse time interval may be determined so as to be in a range of ⁇ T FWHM or more and ⁇ T 1/20 or less.
  • the annealing control unit 45 performs three types of pulse laser beams output from the second and third laser units 2b and 2c with respect to the peak intensity of the pulse laser beam output from the first laser unit 2a.
  • the target values Ir1, Ir2, and Ir3 of the light intensity ratio may be determined.
  • the target value of the light intensity ratio may be determined to be in the range of 10% or more and 75% or less, for example.
  • FIG. 21B shows an example of the time waveform of the pulsed laser beam output from the laser system 3b.
  • the second pulse output from the second laser unit 2b may have a delay of the pulse time interval Td with respect to the first pulse output from the first laser unit 2a.
  • the third pulse output from the third laser unit 2c may have a delay of the pulse time interval Td with respect to the second pulse output from the second laser unit 2b.
  • the light intensity Ip2 may have a light intensity ratio Ir.
  • the intensity Ip3 may have a light intensity ratio Ir.
  • the light intensity Ip2 of the second peak and the light intensity Ip3 of the third peak may be substantially the same.
  • the annealing control unit 45 may determine the target values F1, F2, and F3 of the three fluences of the pulse laser beam in the workpiece 43e.
  • the target value of the fluence of the pulsed laser beam in the workpiece 43e may be determined so that at least a part of the workpiece 43e is melted.
  • the annealing control unit 45 may store the irradiation condition parameters determined in S111b to S113 in the memory.
  • FIG. 21C shows an example of a data structure when the irradiation condition parameters are stored in a table format.
  • the target value of the pulse time interval of the pulse laser beam output from the first, second, and third laser units 2a, 2b, and 2c, and the first, second, and third laser units 2a When three values are determined for the target value of the light intensity ratio of the pulsed laser light output from 2b and 2c and the target value of the fluence of the pulsed laser light at the workpiece 43e, the irradiation condition parameter Can be 27 ways. In the table shown in FIG.
  • the measurement results for each of the 27 irradiation condition parameters may be stored in the table shown in FIG. 21C.
  • the irradiation condition parameters are not limited to 27, and may be two or more.
  • the annealing control unit 45 may end the process of this flowchart.
  • the output timing of the pulsed laser light from the plurality of laser units can be set by the delay circuit 5. Further, the light intensity ratio of the pulsed laser light by the plurality of laser units can be set by the charging voltage of the charging capacitor C0 by the charger 12 of each laser unit. Therefore, the delay circuit 5 and the charger 12 of the laser unit can correspond to the pulse time waveform variable device in the present disclosure. According to the fourth embodiment, it is possible to individually set the output timing and the light intensity ratio of the pulse laser light from the plurality of laser units. Therefore, the degree of freedom of the time waveform of the pulse laser beam obtained by superimposing these pulse laser beams can be improved as compared with the first to third embodiments.
  • FIG. 22 is a flowchart showing an irradiation condition parameter setting process according to the fifth embodiment of the present disclosure.
  • the annealing control unit 45 may receive the irradiation condition parameter input from the external device and set the irradiation condition parameter by the following process. The measurement by the melt measurement unit 44 may not be performed.
  • the annealing control unit 45 may determine whether or not an irradiation condition parameter is input from an external device.
  • the external device may be a computer system connected via a network, for example.
  • the external device may be an input device such as a keyboard or a touch panel display.
  • the annealing control unit 45 may wait until the irradiation condition parameter is input.
  • the annealing control unit 45 may advance the process to S320.
  • the annealing control unit 45 may receive the input irradiation condition parameter. This process will be described later with reference to FIGS. 23A and 23B.
  • the annealing control unit 45 may set various apparatuses for the received irradiation condition parameter. This process will be described later with reference to FIGS. 24A and 24B.
  • the annealing control unit 45 may output a light emission trigger signal to the laser system control unit 31. Accordingly, the workpiece may be irradiated with pulsed laser light.
  • the annealing control unit 45 may determine whether or not the irradiation condition parameter has been changed.
  • the annealing control unit 45 may return the process to the above-described S310 and receive the irradiation condition parameter again.
  • the annealing control unit 45 may advance the process to S360.
  • the annealing control unit 45 may determine whether or not to stop the irradiation with the pulse laser beam. When the irradiation with the pulse laser beam is not stopped (S360; NO), the annealing control unit 45 may return the process to the above-described S340 and repeat the output of the light emission trigger signal. When the irradiation of the pulse laser beam is stopped (S360; YES), the annealing control unit 45 may end the process of this flowchart.
  • FIG. 23A is a flowchart showing a first example of processing for receiving the irradiation condition parameter shown in FIG.
  • the process shown in FIG. 23A may be performed by the annealing control unit 45 as a subroutine of S320 shown in FIG.
  • the process shown in FIG. 23A may be executed in the configuration in which the irradiation condition is changed by the control of the optical pulse stretcher 16 described in the first or second embodiment.
  • the annealing control unit 45 may receive the target value of the reflectance R of the beam splitter 16n and the target value of the optical path length L of the delay optical path, respectively.
  • the annealing control unit 45 may receive the target value of the fluence F. After S322, the annealing control unit 45 may end the process of this flowchart and proceed to S330 in FIG.
  • FIG. 23B is a flowchart illustrating a second example of the process of receiving the irradiation condition parameter illustrated in FIG.
  • the process shown in FIG. 23B may be performed by the annealing control unit 45 as a subroutine of S320 shown in FIG.
  • the process shown in FIG. 23B may be executed in the configuration in which the irradiation condition is changed by controlling the delay circuit 5 and the plurality of laser units 2a to 2c described in the fourth embodiment.
  • the annealing control unit 45 may receive the target value of the pulse time interval Td and the target value of the light intensity ratio Ir, respectively.
  • the annealing control unit 45 may receive the target value of the fluence F. After S324, the annealing control unit 45 may end the process of this flowchart and proceed to S330 in FIG.
  • FIG. 24A is a flowchart illustrating a first example of processing for setting the received irradiation condition parameter shown in FIG.
  • the process shown in FIG. 24A may be performed by the annealing control unit 45 as a subroutine of S330 shown in FIG.
  • the process shown in FIG. 24A is executed following the process shown in FIG. 23A in the configuration in which the irradiation condition is changed by the control of the optical pulse stretcher 16 described in the first or second embodiment. Also good.
  • the annealing control unit 45 controls the uniaxial stage 16r or the step motor 16x via the laser system control unit 31 so that the reflectance R of the beam splitter 16n approaches the received target value. Good.
  • the annealing control unit 45 controls the rotary stages 16i, 16j, 16k, and 16m via the laser system control unit 31 so that the optical path length L of the delay optical path approaches the received target value. Also good.
  • the annealing control unit 45 may control the attenuator 18 via the laser system control unit 31 so as to approach the target value received by the fluence F. After S333, the annealing control unit 45 may end the process of this flowchart and proceed to S340 in FIG.
  • FIG. 24B is a flowchart showing a second example of processing for setting the received irradiation condition parameter shown in FIG.
  • the process shown in FIG. 24B may be performed by the annealing control unit 45 as a subroutine of S330 shown in FIG.
  • the process shown in FIG. 24B follows the process shown in FIG. 23B in the configuration in which the irradiation condition is changed by controlling the delay circuit 5 and the plurality of laser units 2a to 2c described in the fourth embodiment. May be executed.
  • the annealing control unit 45 may control the delay circuit 5 via the laser system control unit 31 so that the pulse time interval Td approaches the received target value.
  • the annealing control unit 45 may control the plurality of laser units 2a to 2c via the laser system control unit 31 so that the light intensity ratio Ir approaches the received target value.
  • the annealing control unit 45 may control the attenuator 18 via the laser system control unit 31 so as to approach the target value received by the fluence F. After S336, the annealing control unit 45 may end the process of this flowchart and proceed to S340 in FIG.
  • irradiation condition parameters can be set by setting from an external device without performing measurement by the melt measurement unit 44.
  • FIG. 25 is a block diagram illustrating a schematic configuration of the control unit.
  • Control units such as the annealing control unit 45 and the laser system control unit 31 in the above-described embodiment may be configured by general-purpose control devices such as a computer and a programmable controller. For example, it may be configured as follows.
  • the control unit includes a processing unit 1000, a storage memory 1005, a user interface 1010, a parallel I / O controller 1020, a serial I / O controller 1030, A / D, and D / A connected to the processing unit 1000. And a converter 1040. Further, the processing unit 1000 may include a CPU 1001, a memory 1002 connected to the CPU 1001, a timer 1003, and a GPU 1004.
  • the processing unit 1000 may read a program stored in the storage memory 1005.
  • the processing unit 1000 may execute the read program, read data from the storage memory 1005 in accordance with execution of the program, or store data in the storage memory 1005.
  • the parallel I / O controller 1020 may be connected to devices 1021 to 102x that can communicate with each other via a parallel I / O port.
  • the parallel I / O controller 1020 may control communication using a digital signal via a parallel I / O port that is performed in the process in which the processing unit 1000 executes a program.
  • the serial I / O controller 1030 may be connected to devices 1031 to 103x that can communicate with each other via a serial I / O port.
  • the serial I / O controller 1030 may control communication using a digital signal via a serial I / O port that is performed in a process in which the processing unit 1000 executes a program.
  • the A / D and D / A converter 1040 may be connected to devices 1041 to 104x that can communicate with each other via an analog port.
  • the A / D and D / A converter 1040 may control communication using an analog signal via an analog port that is performed in the process in which the processing unit 1000 executes a program.
  • the user interface 1010 may be configured such that the operator displays the execution process of the program by the processing unit 1000, or causes the processing unit 1000 to stop the program execution by the operator or perform interrupt processing.
  • the CPU 1001 of the processing unit 1000 may perform arithmetic processing of a program.
  • the memory 1002 may temporarily store a program during the course of execution of the program by the CPU 1001 or temporarily store data during a calculation process.
  • the timer 1003 may measure time and elapsed time, and output the time and elapsed time to the CPU 1001 according to execution of the program.
  • the GPU 1004 may process the image data according to the execution of the program and output the result to the CPU 1001.
  • Devices 1021 to 102x which are connected to the parallel I / O controller 1020 and can communicate via the parallel I / O port, transmit and receive light emission trigger signals and timing signals from the laser apparatus 2 and other control units. May be used.
  • the devices 1031 to 103x connected to the serial I / O controller 1030 and capable of communicating via the serial I / O port include the laser device 2, the optical pulse stretcher 16, the attenuator 18, the XYZ stage 43g, other control units, and the like. It may be used for sending and receiving data.
  • the devices 1041 to 104x connected to the A / D and D / A converter 1040 and capable of communicating via analog ports may be various sensors such as the pulse time waveform measurement unit 19 and the melt measurement unit 44. With the configuration as described above, the control unit may be able to realize the operation shown in each embodiment.

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Abstract

このレーザシステムは、被加工物にパルスレーザ光を照射するレーザアニール装置の光源であるレーザシステムにおいて、パルスレーザ光を生成するレーザ装置と、パルスレーザ光のパルス時間波形を可変するパルス時間波形可変装置と、レーザアニール装置からパルス時間波形生成パラメータを受信して、パルス時間波形可変装置を制御する制御部と、を備えてもよい。

Description

レーザシステム及びレーザアニール装置
　本開示は、レーザシステム及びレーザアニール装置に関する。
　ガラス基板を用いたフラットパネルディスプレイの駆動素子にはTFT（薄膜トランジスタ）が用いられている。高精細ディスプレイの実現には、駆動力の高いTFTの作製が必要となる。TFTのチャネル材である半導体薄膜には、多結晶シリコンやIGZO（Indium gallium zinc oxide）などが用いられている。多結晶シリコンやIGZOは、アモルファスシリコンよりもキャリア移動度が高く、トランジスタのオン／オフ特性に優れている。
　また、薄膜半導体は、より高機能なデバイスを実現する3D-ICへの適用も期待されている。3D-ICは、集積回路デバイスの最上層にセンサや増幅回路、CMOS回路などの能動素子を形成することにより実現され得る。そのため、より高品質な半導体薄膜を製造する技術が求められている。
　さらに、情報端末機器の多様化にともない、小型・軽量で消費電力が少なく自由に折り曲げが可能なフレキシブルディスプレイやフレキシブルコンピュータに対する要求が高まりつつある。そのため、PET（Polyethylene terephthalate）などのプラスティック基板上に高品質な半導体薄膜を形成する技術の確立が求められている。
　ガラス基板上、集積回路上、あるいはプラスティック基板上に高品質な半導体薄膜を形成するためには、これらの基板に熱損傷を与えることなく半導体薄膜の結晶化を行う必要がある。ディスプレイに用いられるガラス基板では400℃、集積回路では400℃、プラスティック基板であるPETでは200℃以下のプロセス温度が求められている。
　半導体薄膜の下地基板に熱損傷を与えることなく結晶化を行う技術としてレーザアニール法が用いられている。この方法では、熱拡散による基板への損傷を抑制するため、上層の半導体薄膜で吸収されるパルス紫外レーザ光が用いられる。
　半導体薄膜がシリコンである場合には、波長351nmのXeFエキシマレーザ、波長308nmのXeClエキシマレーザ、波長248nmのKrFエキシマレーザなどが用いられる。これら紫外領域のガスレーザは、固体レーザと比較してレーザ光の干渉性が低く、レーザ光照射面でのエネルギー均一性に優れ、高いパルスエネルギーで広い領域を均一にアニールできるという特徴を有する。
特開平１０－０１２９５０号公報 米国特許公開第２０１２／０２６０８４７号明細書 国際公開第２０１４／１５６８１８号 特許第４３７３１１５号公報 特開２００８－２１１１３６号公報 米国特許第８７３７４３８号明細書
概要
　本開示の１つの観点に係るレーザシステムは、被加工物にパルスレーザ光を照射するレーザアニール装置の光源であるレーザシステムにおいて、パルスレーザ光を生成するレーザ装置と、パルスレーザ光のパルス時間波形を可変するパルス時間波形可変装置と、レーザアニール装置からパルス時間波形生成パラメータを受信して、パルス時間波形可変装置を制御する制御部と、を備えてもよい。
　本開示の他の１つの観点に係るレーザアニール装置は、被加工物にパルスレーザ光を照射するレーザアニール装置において、パルスレーザ光を生成するレーザ装置と、パルスレーザ光のパルス時間波形を可変するパルス時間波形可変装置と、被加工物にパルスレーザ光を照射する光学系と、被加工物におけるパルスレーザ光のフルーエンスを可変するフルーエンス可変部と、パルス時間波形生成パラメータと、被加工物におけるパルスレーザ光のフルーエンスの目標値と、を含む照射条件パラメータに基づいて、パルス時間波形可変装置とフルーエンス可変部とを制御する制御部と、を備えてもよい。
　本開示のいくつかの実施形態を、単なる例として、添付の図面を参照して以下に説明する。
図１は、比較例に係るレーザアニール装置の構成を概略的に示す。 図２は、図１に示されるレーザ装置の具体的構成を示す。 図３は、図２に示されるレーザチャンバの内部構成と、パルスパワーモジュールの構成とを示す。 図４は、レーザ装置から出力されるパルスレーザ光の時間波形の例を示すグラフである。 図５は、本開示の第１の実施形態に係るレーザアニール装置の構成を概略的に示す。 図６Ａは、図５に示される光学パルスストレッチャーの構成を示す。 図６Ｂは、ビームスプリッタを図６Ａと異なる位置に移動させ、且つ、凹面ミラーの姿勢が図６Ａと異なる状態を示す。 図６Ｃは、凹面ミラーの姿勢が図６Ｂと異なる状態を示す。 図６Ｄは、ビームスプリッタ、ホルダ、アーム、移動テーブル及び１軸ステージを、ビームスプリッタの反射面に垂直な方向から見た図である。 図６Ｅは、ビームスプリッタを図６Ｄと異なる位置に移動させた状態を示す。 図７は、図５に示されるアニール制御部によるパルス時間波形の設定処理を示すフローチャートである。 図８Ａは、図７に示されるビームスプリッタの反射率を最小にしてパルス時間幅を計算する処理の詳細を示すフローチャートである。 図８Ｂは、ビームスプリッタの反射率を最小に設定して光学パルスストレッチャーから出力されたパルスレーザ光の時間波形の例を示す。 図９Ａは、図７に示される照射条件パラメータを作成する処理の詳細を示すフローチャートである。 図９Ｂは、照射条件パラメータをテーブル形式で記憶する場合のデータ構造の例を示す。 図１０は、図７に示される照射条件パラメータにレーザシステムを設定する処理の詳細を示すフローチャートである。 図１１Ａは、図７に示されるパルスパラメータを計算する処理の詳細を示すフローチャートである。 図１１Ｂは、光学パルスストレッチャーから出力されたパルスレーザ光の時間波形の例を示す。 図１２Ａは、図７に示される溶融持続時間と結晶状態を計測する処理の詳細を示すフローチャートである。 図１２Ｂは、被加工物の照射領域におけるレーザ光の反射率の時間変化の例を示す。 図１３は、図７に示される最適な照射条件パラメータを選出する処理の詳細を示すフローチャートである。 図１４は、被加工物に照射するパルスレーザ光のフルーエンスと被加工物に形成される結晶粒径との関係、及び、被加工物に照射するパルスレーザ光のフルーエンスと溶融持続時間との関係を示すグラフである。 図１５は、好ましいパルス時間波形の例を示すグラフである。 図１６Ａは、本開示の第２の実施形態に係るレーザアニール装置において用いられる光学パルスストレッチャーの構成を示す。 図１６Ｂは、図１６Ａに示される光学パルスストレッチャーにおいて用いられる複数のビームスプリッタを、これらのビームスプリッタの反射面に垂直な方向から見た図である。 図１７Ａは、本開示の第３の実施形態に係るレーザアニール装置において最適な照射条件パラメータを選出する処理の詳細を示すフローチャートである。 図１７Ｂは、溶融持続時間とフルーエンスとの関係の例を示す。 図１８は、本開示の第４の実施形態に係るレーザアニール装置の構成を概略的に示す。 図１９は、図１８に示されるアニール制御部によるパルス時間波形の設定処理を示すフローチャートである。 図２０は、図１９に示される１台のレーザ部から出力されるパルスレーザ光のパルス時間幅を計算する処理の詳細を示すフローチャートである。 図２１Ａは、図１９に示される照射条件パラメータを作成する処理の詳細を示すフローチャートである。 図２１Ｂは、レーザシステムから出力されるパルスレーザ光の時間波形の例を示す。 図２１Ｃは、照射条件パラメータをテーブル形式で記憶する場合のデータ構造の例を示す。 図２２は、本開示の第５の実施形態における照射条件パラメータの設定処理を示すフローチャートである。 図２３Ａは、図２２に示される照射条件パラメータを受信する処理の第１の例を示すフローチャートである。 図２３Ｂは、図２２に示される照射条件パラメータを受信する処理の第２の例を示すフローチャートである。 図２４Ａは、図２２に示される受信した照射条件パラメータに設定する処理の第１の例を示すフローチャートである。 図２４Ｂは、図２２に示される受信した照射条件パラメータに設定する処理の第２の例を示すフローチャートである。 図２５は、制御部の概略構成を示すブロック図である。
実施形態
＜内容＞
１．概要
２．比較例に係るレーザアニール装置
　２．１　レーザアニール装置の構成
　２．２　レーザアニール装置の動作
　２．３　レーザ装置の詳細
　２．４　課題
３．光学パルスストレッチャーを含むレーザアニール装置（第１の実施形態）
　３．１　構成
　３．２　動作
　３．３　光学パルスストレッチャーの構成
　３．４　光学パルスストレッチャーの動作
　３．５　アニール制御部の処理
　　３．５．１　メインフロー
　　３．５．２　Ｓ１００の詳細
　　３．５．３　Ｓ１１０の詳細
　　３．５．４　Ｓ１３０の詳細
　　３．５．５　Ｓ１５０の詳細
　　３．５．６　Ｓ１６０の詳細
　　３．５．７　Ｓ２００の詳細
　３．６　照射条件の選定
４．ビームスプリッタのバリエーション（第２の実施形態）
５．照射条件の選定のバリエーション（第３の実施形態）
６．複数のレーザ部を含むレーザアニール装置（第４の実施形態）
　６．１　構成及び動作
　６．２　アニール制御部の処理
　　６．２．１　メインフロー
　　６．２．２　Ｓ１００ｂの詳細
　　６．２．３　Ｓ１１０ｂの詳細
　６．３　作用
７．外部装置から照射条件パラメータを受信する例（第５の実施形態）
　７．１　メインフロー
　７．２　Ｓ３２０の詳細（第１の例）
　７．３　Ｓ３２０の詳細（第２の例）
　７．４　Ｓ３３０の詳細（第１の例）
　７．５　Ｓ３３０の詳細（第２の例）
８．制御部の構成
　以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。以下に説明される実施形態は、本開示のいくつかの例を示すものであって、本開示の内容を限定するものではない。また、各実施形態で説明される構成及び動作の全てが本開示の構成及び動作として必須であるとは限らない。なお、同一の構成要素には同一の参照符号を付して、重複する説明を省略する。
１．概要
　レーザアニール装置から出力されるパルスレーザ光のパルス時間波形によって、生成される多結晶の特性は異なり得る。従来のレーザアニール装置では、パルスレーザ光のパルス時間波形を最適化することが困難であり得る。
　本開示は、レーザアニール装置の光源であるレーザシステムから出力されるパルスレーザ光のパルス時間波形を可変するレーザアニール装置に関する。
２．比較例に係るレーザアニール装置
　２．１　レーザアニール装置の構成
　図１は、比較例に係るレーザアニール装置の構成を概略的に示す。レーザアニール装置は、レーザシステム３と、アニール装置４とを備えていてもよい。
　レーザシステム３は、レーザ装置２と、アッテネータ１８とを含んでもよい。レーザ装置２は、ArF、KrF、XeCl、XeFのいずれかをレーザ媒質とするレーザ装置であってもよい。アッテネータ１８は、レーザ装置２から出力されるパルスレーザ光の光路に配置され、２枚の部分反射ミラー１８ａ及び１８ｂと、これらの部分反射ミラーの回転ステージ１８ｃ及び１８ｄと、を含んでいてもよい。２枚の部分反射ミラー１８ａ及び１８ｂは、パルスレーザ光の入射角度によって、透過率が変化する光学素子であってもよい。
　アニール装置４は、スリット４２と、高反射ミラー４３ａ及び４３ｂと、転写光学系４３ｄと、テーブル４３ｆと、ＸＹＺステージ４３ｇと、を含んでいてもよい。スリット４２は、アッテネータ１８を通過したパルスレーザ光の光路に配置されていてもよい。スリット４２は、パルスレーザ光のビーム断面のうちの光強度分布が均一な領域が通過するように配置されていてもよい。
　高反射ミラー４３ａ及び４３ｂは、スリット４２を通過したパルスレーザ光が転写光学系４３ｄに入射するように配置されていてもよい。転写光学系４３ｄは、１つ又は複数の凸レンズを含む光学系でもよいし、１つ又は複数の凸レンズと１つ又は複数の凹レンズとを含む光学系であってもよい。
　テーブル４３ｆは、被加工物４３ｅを支持していてもよい。被加工物４３ｅは、ガラス基板上にアモルファスシリコン薄膜が製膜されたものであってもよい。ＸＹＺステージ４３ｇは、テーブル４３ｆを支持していてもよい。ＸＹＺステージ４３ｇは、テーブル４３ｆ上の被加工物４３ｅの表面に、スリット４２の転写像が結像するように調整されてもよい。
　２．２　レーザアニール装置の動作
　２枚の部分反射ミラー１８ａ及び１８ｂは、パルスレーザ光の入射角度が互いに略等しくなるように、且つパルスレーザ光の透過率が所望の透過率となるように、回転ステージ１８ｃ及び１８ｄによって姿勢を制御されてもよい。これにより、レーザ装置２から出力されたパルスレーザ光は、所望のパルスエネルギーに減光されてアッテネータ１８を通過し得る。
　アッテネータ１８を通過したパルスレーザ光は、スリット４２を通過し、高反射ミラー４３ａ及び４３ｂを経由して、転写光学系４３ｄに入射してもよい。転写光学系４３ｄは、被加工物４３ｅにスリット４２の転写像を結像し得る。これにより、パルスレーザ光が被加工物４３ｅに照射され、照射領域のアモルファスシリコンが溶融し得る。溶融したアモルファスシリコンは、パルスレーザ光の照射が終了した後、結晶化し得る。
　２．３　レーザ装置の詳細
　図２は、図１に示されるレーザ装置の具体的構成を示す。図２に示されるレーザ装置２は、レーザチャンバ１０と、一対の電極１１ａ及び１１ｂと、充電器１２と、パルスパワーモジュール（ＰＰＭ）１３と、を含んでもよい。図２においては、レーザ光の進行方向に略垂直な方向から見たレーザチャンバ１０の内部構成が示されている。
　レーザ装置２は、さらに、クロスフローファン２１と、モータ２２と、を含んでもよい。レーザ装置２は、さらに、高反射ミラー１４と、出力結合ミラー１５と、パルスエネルギー計測部１７と、レーザ制御部３０と、を含んでもよい。
　レーザチャンバ１０は、上述のレーザ媒質が封入されるチャンバでもよい。一対の電極１１ａ及び１１ｂは、レーザ媒質を放電により励起するための電極として、レーザチャンバ１０内に配置され得る。レーザチャンバ１０には開口が形成され、この開口を電気絶縁部２０が塞いでいてもよい。電極１１ａは電気絶縁部２０に支持され、電極１１ｂはレーザチャンバ１０の内部仕切板１０ｃに支持されていてもよい。電気絶縁部２０には、導電部２０ａが埋め込まれていてもよい。導電部２０ａは、パルスパワーモジュール１３から供給される高電圧を電極１１ａに印加するように、パルスパワーモジュール１３の高電圧端子と電極１１ａとを電気的に接続してもよい。
　クロスフローファン２１の回転軸は、レーザチャンバ１０の外部に配置されたモータ２２に接続されていてもよい。モータ２２がクロスフローファン２１を回転させることにより、レーザガスがレーザチャンバ１０の内部で循環してもよい。
　充電器１２は、例えば電源装置に接続されたコンデンサによって構成されてもよく、一対の電極１１ａ及び１１ｂ間に高電圧を印加するための電気エネルギーを保持し得る。パルスパワーモジュール１３は、レーザ制御部３０によって制御されるスイッチ１３ａを含んでもよい。スイッチ１３ａがＯＦＦからＯＮになると、パルスパワーモジュール１３は、充電器１２に保持されていた電気エネルギーからパルス状の高電圧を生成し、この高電圧を一対の電極１１ａ及び１１ｂ間に印加してもよい。
　一対の電極１１ａ及び１１ｂ間に高電圧が印加されると、一対の電極１１ａ及び１１ｂ間に放電が起こり得る。この放電のエネルギーにより、レーザチャンバ１０内のレーザ媒質が励起されて高エネルギー準位に移行し得る。励起されたレーザ媒質が、その後低エネルギー準位に移行するとき、そのエネルギー準位差に応じた波長の光を放出し得る。
　レーザチャンバ１０の両端にはウインドウ１０ａ及び１０ｂが設けられてもよい。レーザチャンバ１０内で発生した光は、ウインドウ１０ａ及び１０ｂを介してレーザチャンバ１０の外部に出射し得る。
　高反射ミラー１４は、レーザチャンバ１０のウインドウ１０ａから出射された光を高い反射率で反射し、レーザチャンバ１０内に戻してもよい。
　出力結合ミラー１５の表面には、部分反射膜がコーティングされていてもよい。従って、出力結合ミラー１５は、レーザチャンバ１０のウインドウ１０ｂから出力される光のうちの一部を透過させて出力し、他の一部を反射させてレーザチャンバ１０内に戻してもよい。
　高反射ミラー１４と出力結合ミラー１５とで、光共振器が構成され得る。レーザチャンバ１０から出射した光は、高反射ミラー１４と出力結合ミラー１５との間で往復し、電極１１ａと電極１１ｂとの間のレーザゲイン空間を通過する度に増幅され得る。増幅された光の一部が、出力結合ミラー１５を介して、パルスレーザ光として出力され得る。
　パルスエネルギー計測部１７は、ビームスプリッタ１７ａと、集光光学系１７ｂと、光センサ１７ｃとを含んでもよい。ビームスプリッタ１７ａは、出力結合ミラー１５を透過したパルスレーザ光を高い透過率で透過させるとともに、パルスレーザ光の一部を集光光学系１７ｂに向けて反射してもよい。集光光学系１７ｂは、ビームスプリッタ１７ａによって反射された光を光センサ１７ｃの感光面に集光してもよい。光センサ１７ｃは、感光面に集光されたレーザ光のパルスエネルギーを検出し、パルスエネルギーの検出データをレーザ制御部３０に出力してもよい。
　レーザ制御部３０は、例えば、充電器１２に対して充電電圧の設定信号を送信したり、パルスパワーモジュール１３に対してスイッチＯＮ又はＯＦＦの発光トリガ信号を送信したりしてもよい。
　レーザ制御部３０は、パルスエネルギー計測部１７からパルスエネルギーの検出データを受信してもよく、このパルスエネルギーの検出データを参照して充電器１２の充電電圧を制御してもよい。充電器１２の充電電圧を制御することにより、パルスレーザ光のパルスエネルギーが制御されてもよい。また、レーザ制御部３０は、パルスエネルギー計測部１７から受信したデータに基づいて、エキシマレーザ装置の発振パルス数を計数してもよい。
　図３は、図２に示されるレーザチャンバの内部構成と、パルスパワーモジュールの構成とを示す。図３においては、レーザ光の進行方向に略平行な方向から見たレーザチャンバ１０の内部構成が示されている。レーザチャンバ１０の内部仕切板１０ｃを含む導電性部材は、接地電位に接続されてもよい。電極１１ｂは内部仕切板１０ｃを介して接地電位に接続されていてもよい。
　レーザチャンバ１０の内部には、一対の電極１１ａ及び１１ｂと、クロスフローファン２１との他に、熱交換器２６が配置されてもよい。クロスフローファン２１が回転することにより、レーザガスは、矢印Ａで示されるようにレーザチャンバ１０の内部で循環してもよい。熱交換器２６は、放電によって高温となったレーザガスの熱エネルギーをレーザチャンバ１０の外部に排出してもよい。
　パルスパワーモジュール１３は、充電コンデンサＣ０と、スイッチ１３ａと、昇圧トランスＴＣ１と、複数の磁気スイッチＳｒ１～Ｓｒ３と、複数のコンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３と、を含んで構成されてもよい。
　磁気スイッチＳｒ１～Ｓｒ３は、いずれも、可飽和リアクトルを含んでもよい。磁気スイッチＳｒ１～Ｓｒ３の各々は、その両端に印加された電圧の時間積分値が、各磁気スイッチの特性で決まる所定の値になったときに、低インピーダンスになるようにしもよい。
　充電器１２には、レーザ制御部３０により充電電圧が設定されてもよい。充電器１２は、設定された充電電圧に基づいて、充電コンデンサＣ０を充電してもよい。
　パルスパワーモジュール１３のスイッチ１３ａには、レーザ制御部３０により発光トリガ信号が入力されてもよい。発光トリガ信号がスイッチ１３ａに入力されると、スイッチ１３ａがＯＮになってもよい。スイッチ１３ａがＯＮになると、充電コンデンサＣ０から昇圧トランスＴＣ１の１次側に電流が流れ得る。
　昇圧トランスＴＣ１の１次側に電流が流れると、電磁誘導によって昇圧トランスＴＣ１の２次側に逆方向の電流が流れ得る。昇圧トランスＴＣ１の２次側に電流が流れると、やがて磁気スイッチＳｒ１に印加される電圧の時間積分値が閾値に達し得る。
　磁気スイッチＳｒ１に印加される電圧の時間積分値が閾値に達すると、磁気スイッチＳｒ１は磁気飽和した状態となり、磁気スイッチＳｒ１は閉じ得る。
　磁気スイッチＳｒ１が閉じると、昇圧トランスＴＣ１の２次側からコンデンサＣ１に電流が流れ、コンデンサＣ１が充電され得る。
　コンデンサＣ１が充電されることにより、やがて磁気スイッチＳｒ２は磁気飽和した状態となり、磁気スイッチＳｒ２は閉じ得る。
　磁気スイッチＳｒ２が閉じると、コンデンサＣ１からコンデンサＣ２に電流が流れ、コンデンサＣ２が充電され得る。このとき、コンデンサＣ１を充電する際の電流のパルス幅よりも短いパルス幅で、コンデンサＣ２が充電されてもよい。
　コンデンサＣ２が充電されることにより、やがて磁気スイッチＳｒ３は磁気飽和した状態となり、磁気スイッチＳｒ３は閉じ得る。
　磁気スイッチＳｒ３が閉じると、コンデンサＣ２からコンデンサＣ３に電流が流れ、コンデンサＣ３が充電され得る。このとき、コンデンサＣ２を充電する際の電流のパルス幅よりも短いパルス幅で、コンデンサＣ３が充電されてもよい。
　このように、コンデンサＣ１からコンデンサＣ２、コンデンサＣ２からコンデンサＣ３へと電流が順次流れることにより、当該電流のパルス幅は圧縮され、高電圧化され得る。
　コンデンサＣ３の電圧がレーザガスのブレークダウン電圧に達したときに、一対の電極１１ａ及び１１ｂ間のレーザガスに絶縁破壊が生じ得る。これにより、レーザガスが励起され、レーザ発振して、パルスレーザ光が出力され得る。このような放電動作が、スイッチ１３ａのスイッチング動作によって繰り返されることにより、所定の発振周波数で、パルスレーザ光が出力されてもよい。
　２．４　課題
　図４は、レーザ装置から出力されるパルスレーザ光の時間波形の例を示すグラフである。図４における破線は、コンデンサＣ２の容量ＣＰ－１に対するコンデンサＣ３の容量ＣＰの比Ｋ＝ＣＰ／ＣＰ－１が０．７である場合のパルスレーザ光の時間波形を示し、実線は、比Ｋが０．９５である場合のパルスレーザ光の時間波形を示す。
　比Ｋが１より小さい値である場合、コンデンサＣ２に充電されるエネルギーよりもコンデンサＣ３に充電されるエネルギーの方が少なくなるため、余剰エネルギーが生じ得る。そうすると、コンデンサＣ３に充電されたエネルギーにより放電電極１１ａ、１１ｂで放電が起こった後に、余剰エネルギーにより反転して再度放電が起こるので、パルスレーザ光のパルス時間幅が長くなり得る。
　特開平１０－０１２９５０号公報においては、この放電によるパルスストレッチによって、アニールに適したパルス時間幅を実現することが開示されている。しかし、放電は、レーザガス条件の変化や放電状態によって、１パルスごとにパルス時間波形が変動し得る。パルス時間波形が変動すると、アニールによって生成された多結晶の特性が変わってしまうことがある。
　また、米国特許公開第２０１２／０２６０８４７号明細書及び米国特許第８７３７４３８号明細書においては、光学パルスストレッチャーを利用してパルス時間幅を長くすることが開示されている。しかし、光学パルスストレッチャーを利用するだけではパルス時間波形を最適化することは困難であり得る。
　以下に説明される実施形態においては、この課題を解決するために、光学パルスストレッチャーに含まれるビームスプリッタの反射率を変更可能としてもよい。さらに、光学パルスストレッチャーに含まれる遅延光学系の遅延光路の光路長を変更可能としてもよい。また、パルスパワーモジュール１３のコンデンサＣ２の容量ＣＰ－１に対するコンデンサＣ３の容量ＣＰの比Ｋ＝ＣＰ／ＣＰ－１を、以下の範囲としてもよい。
　好ましくは、０．８５≦Ｋ≦１．１５
　さらに好ましくは、０．９≦Ｋ≦１．０５
　比Ｋを１に近い値とすることにより、余剰エネルギーが低減され、反転電流が発生するのを抑制し得る。その結果、安定した放電が生成され、そのため出力されるパルスレーザ光の時間波形が安定し得る。
３．光学パルスストレッチャーを含むレーザアニール装置（第１の実施形態）
　３．１　構成
　図５は、本開示の第１の実施形態に係るレーザアニール装置の構成を概略的に示す。第１の実施形態に係るレーザアニール装置において、レーザシステム３ａは、図１を参照しながら説明したレーザシステムに加えて、光学パルスストレッチャー１６と、パルス時間波形計測部１９と、レーザシステム制御部３１と、を備えていてもよい。また、第１の実施形態に係るレーザアニール装置において、アニール装置４ａは、図１を参照しながら説明したアニール装置４に加えて、ビームホモジナイザ４１と、溶融計測部４４と、アニール制御部４５と、を備えていてもよい。アニール装置４ａにおいて、高反射ミラー４３ｂの代わりに、高反射ミラー４３ｃが配置されてもよい。
　光学パルスストレッチャー１６は、レーザ装置２とアッテネータ１８との間のパルスレーザ光の光路に配置されてもよい。光学パルスストレッチャー１６は、ビームスプリッタと、遅延光学系と、を含んでもよい。光学パルスストレッチャー１６の詳細については、図６Ａ～図６Ｅを参照しながら後述する。
　パルス時間波形計測部１９は、アッテネータ１８とアニール装置４ａとの間のパルスレーザ光の光路に配置されてもよい。パルス時間波形計測部１９は、ビームスプリッタ１９ａと、集光光学系１９ｂと、光センサ１９ｃとを含んでもよい。ビームスプリッタ１９ａは、アッテネータ１８を通過したパルスレーザ光を高い透過率で透過させるとともに、パルスレーザ光の一部を集光光学系１９ｂに向けて反射してもよい。集光光学系１９ｂは、ビームスプリッタ１９ａによって反射された光を光センサ１９ｃの感光面に集光してもよい。光センサ１９ｃは、高速のフォトダイオード又はバイプラナ管であってもよい。
　ビームホモジナイザ４１は、パルス時間波形計測部１９とスリット４２との間のパルスレーザ光の光路に配置されてもよい。ビームホモジナイザ４１は、フライアイレンズ４１ａと、コンデンサ光学系４１ｂと、を含んでもよい。コンデンサ光学系４１ｂは、その後側焦点の位置がスリット４２の位置と略一致するように配置されてもよい。フライアイレンズ４１ａは、フライアイレンズ４１ａに含まれる複数のレンズの前側焦点を含む焦点面の位置とコンデンサ光学系４１ｂの前側焦点面の位置とが略一致するように配置されてもよい。
　高反射ミラー４３ｃは、レーザ装置２から出力された紫外領域のパルスレーザ光を高い反射率で反射し、可視光を透過させるダイクロイックミラーであってもよい。
　溶融計測部４４は、ビームスプリッタ４４ａと、半導体レーザ４４ｂと、光センサ４４ｃと、を含んでもよい。半導体レーザ４４ｂは、可視光領域のレーザ光を出力してもよい。たとえば、半導体レーザ４４ｂは、波長１μｍ～６６０ｎｍのレーザ光を出力する半導体レーザであってもよい。ビームスプリッタ４４ａは、レーザ光の一部を反射し、他の一部を透過させるハーフミラーであってもよい。
　半導体レーザ４４ｂから出力されたレーザ光の一部は、ビームスプリッタ４４ａによって反射され、高反射ミラー４３ｃを透過し、被加工物４３ｅによって反射されて、高反射ミラー４３ｃ及びビームスプリッタ４４ａをこの順で透過してもよい。光センサ４４ｃは、高反射ミラー４３ｃ及びビームスプリッタ４４ａをこの順で透過した光の光路に配置されてもよい。光センサ４４ｃは、半導体レーザ４４ｂから出力されたレーザ光の波長に感度を有するフォトダイオードであってもよい。あるいは、半導体レーザ４４ｂから出力されたレーザ光の波長を選択的に透過させるバンドパスフィルタが、高反射ミラー４３ｃと光センサ４４ｃとの間のレーザ光の光路に配置されていてもよい。
　３．２　動作
　アニール制御部４５は、被加工物４３ｅが所定の位置に配置されるように、ＸＹＺステージ４３ｇを制御してもよい。アニール制御部４５は、被加工物４３ｅにおけるパルスレーザ光のフルーエンスが所定の値となるように、アッテネータ１８を通過したパルスレーザ光の目標パルスエネルギーＥｔのデータをレーザシステム制御部３１に送信してもよい。
　レーザシステム制御部３１は、レーザ装置２に、レーザ装置２から出力されるパルスレーザ光のパルスエネルギーの目標値ＥＬ１を送信してもよい。次に、レーザシステム制御部３１は、アッテネータ１８を通過したパルスレーザ光の目標パルスエネルギーＥｔ＝Ｔ１・Ｔ２・ＥＬ１となるように、アッテネータ１８の透過率Ｔ２を制御する信号を送信してもよい。ここで、Ｔ１は光学パルスストレッチャー１６の透過率であってもよい。
　アニール制御部４５は、レーザシステム制御部３１を介して、レーザ装置２に発光トリガ信号を送信してもよい。レーザ装置２に発光トリガ信号が入力されると、レーザ装置２からパルスエネルギーＥＬ１のパルスレーザ光が出力され得る。この出力されたパルスレーザ光は、光学パルスストレッチャー１６に入射し、パルスストレッチされ得る。
　パルスストレッチされたパルスレーザ光は、アッテネータ１８によって所望のパルスエネルギーとなるように減光されてもよい。その後、パルスレーザ光は、パルス時間波形計測部１９のビームスプリッタ１９ａによって、一部反射され、集光光学系１９ｂを介して、光センサ１９ｃに入射し得る。
　レーザシステム制御部３１は、光センサ１９ｃからの信号を受信して、パルスレーザ光のパルス時間波形を計測してもよい。また、このパルス時間波形を積分して、パルスエネルギーを計算して、目標パルスエネルギーＥｔとなっているか確認してもよい。また、計測されたパルス時間波形のデータは、アニール制御部４５に送信されてもよい。
　パルス時間波形計測部１９を通過したパルスレーザ光は、アニール装置４ａに入射し得る。アニール装置４ａに入射したパルスレーザ光は、ビームホモジナイザ４１によって、スリット４２をケーラー照明し得る。その結果、パルスレーザ光の光強度分布が均一化され得る。スリット４２を通過したパルスレーザ光は、高反射ミラー４３ａ及び４３ｃによって順次反射され、転写光学系４３ｄによって、スリット４２の転写像が被加工物４３ｅに結像され得る。これにより、被加工物４３ｅにおいて、アモルファスシリコンの一部が溶融し、その後結晶化し得る。
　一方、溶融計測部４４の半導体レーザ４４ｂから出力されたレーザ光は、ビームスプリッタ４４ａによって反射されて、高反射ミラー４３ｃ及び転写光学系４３ｄを介して、被加工物４３ｅにおけるパルスレーザ光の照射エリアに入射し得る。
　被加工物４３ｅにおいて、アモルファスシリコンが溶融し、その後結晶化する過程で、半導体レーザ４４ｂから出力されたレーザ光の反射率が変化し得る。アニール制御部４５は、この半導体レーザ４４ｂから出力されたレーザ光の反射光の光強度の時間変化を光センサ４４ｃによって計測してもよい。そして、被加工物４３ｅにおける反射率の時間変化を計算してもよい。反射率の計算は、予め、被加工物の位置に反射率の高いサンプルを配置して、そのサンプルからの反射光の光強度を基準とすることにより行われてもよい。
　３．３　光学パルスストレッチャーの構成
　図６Ａは、図５に示される光学パルスストレッチャーの構成を示す。光学パルスストレッチャー１６は、ビームスプリッタ１６ｎと、凹面ミラー１６ａ～１６ｈとを含んでいてもよい。
　ビームスプリッタ１６ｎは、パルスレーザ光を高い透過率で透過させる基板を含んでもよい。この基板の第１の面１６１には減反射膜がコートされ、この基板の第２の面１６２には、矢印Ｂ方向に反射率分布を有する部分反射膜がコートされていてもよい。ビームスプリッタ１６ｎは、ホルダ１６ｏを介してアーム１６ｐに支持されてもよい。アーム１６ｐは、移動テーブル１６ｑに支持され、移動テーブル１６ｑは、１軸ステージ１６ｒに支持されてもよい。
　図６Ｄ及び図６Ｅは、ビームスプリッタ１６ｎ、ホルダ１６ｏ、アーム１６ｐ、移動テーブル１６ｑ及び１軸ステージ１６ｒを、ビームスプリッタ１６ｎの反射面に垂直な方向から見た図である。図６Ｂ、図６Ｃ及び図６Ｅは、ビームスプリッタ１６ｎ等を図６Ａ及び図６Ｄと異なる位置に移動させた状態を示す。１軸ステージ１６ｒは、ビームスプリッタ１６ｎ、ホルダ１６ｏ、アーム１６ｐ及び移動テーブル１６ｑを、矢印Ｂ方向に往復移動できるように構成されてもよい。１軸ステージ１６ｒは、レーザシステム制御部３１（図５）によって制御されてもよい。これにより、ビームスプリッタ１６ｎは、パルスレーザ光の入射角度を維持した状態で、矢印Ｂ方向に往復移動できるように構成されてもよい。
　凹面ミラー１６ａ～１６ｈは、遅延光学系を構成し得る。凹面ミラー１６ａ～１６ｈの各々は、互いに略等しい焦点距離Ｆを有する凹面ミラーであってもよい。これらの凹面ミラーのうち、凹面ミラー１６ｃ、１６ｄ、１６ｅ、１６ｆは、それぞれ、回転ステージ１６ｉ、１６ｊ、１６ｋ、１６ｍに支持されてもよい。回転ステージ１６ｉ、１６ｊ、１６ｋ、１６ｍは、それぞれ凹面ミラー１６ｃ、１６ｄ、１６ｅ、１６ｆを紙面の面内で回転させ、それぞれの姿勢を制御できるように構成されてもよい。回転ステージ１６ｉ、１６ｊ、１６ｋ、１６ｍは、レーザシステム制御部３１（図５）によって制御されてもよい。焦点距離Ｆは、例えば、ビームスプリッタ１６ｎから凹面ミラー１６ａまでの距離に相当してもよい。
　３．４　光学パルスストレッチャーの動作
　図中の左側からビームスプリッタ１６ｎに入射するパルスレーザ光は、第１の面１６１を高い透過率で透過し、第２の面１６２の部分反射膜に入射し得る。第２の面１６２に入射したパルスレーザ光は、第１の光路と第２の光路に分岐され得る。すなわち、第２の面１６２に入射したパルスレーザ光の一部は透過し、第１の光路に進んで、第１の出力パルスＰ１となり得る。第２の面１６２に入射したパルスレーザ光の他の一部は反射され、第２の光路に進んで、凹面ミラー１６ａによって反射され得る。
　凹面ミラー１６ｃ、１６ｄ、１６ｅ、１６ｆの姿勢が図６Ａに示される状態のとき、凹面ミラー１６ａによって反射されたパルスレーザ光は、凹面ミラー１６ｄ、１６ｅ、１６ｈ、１６ｇ、１６ｆ、１６ｃ、１６ｂの順で反射されて、ビームスプリッタ１６ｎに図中の上側から入射してもよい。図中の上側からビームスプリッタ１６ｎに入射したパルスレーザ光の一部は反射され、上記第１の光路に進んで第２の出力パルスＰ２となり得る。図中の上側からビームスプリッタ１６ｎに入射したパルスレーザ光の他の一部はビームスプリッタ１６ｎを透過して再び上記第２の光路に進み得る。
　図中の左側からビームスプリッタ１６ｎに入射して透過した第１の出力パルスＰ１と、図中の上側からビームスプリッタ１６ｎに入射して反射された第２の出力パルスＰ２とが略同一の光路軸で、光学パルスストレッチャー１６から図中の右側に向けて出力され得る。凹面ミラー１６ａ、１６ｄ、１６ｅ、１６ｈ、１６ｇ、１６ｆ、１６ｃ、１６ｂを経由した遅延光路の光路長は、凹面ミラー１６ａ～１６ｈの各々の焦点距離Ｆの１６倍に相当し得る。この場合、第１の出力パルスＰ１に対する第２の出力パルスＰ２の遅延時間は、光速をｃとしたとき、１６Ｆ／ｃとなり得る。
　図中の上側からビームスプリッタ１６ｎに入射して透過したパルスレーザ光は、再び凹面ミラー１６ａによって反射され、上述と同じ遅延光路を通って、再びビームスプリッタ１６ｎに図中の上側から入射してもよい。再びビームスプリッタ１６ｎに図中の上側から入射したパルスレーザ光の一部は反射されて、光学パルスストレッチャー１６から図中の右側に向けて出力され得る。これを繰り返すことにより、第１及び第２の出力パルスＰ１及びＰ２と略同一の光路軸で、図示しない第３及び第４の出力パルスが出力され、パルスレーザ光がパルスストレッチされてもよい。
　図６Ｂは、凹面ミラー１６ｃ、１６ｄ、１６ｅ、１６ｆの姿勢が図６Ａと異なる状態を示す。凹面ミラー１６ｃ、１６ｄ、１６ｅ、１６ｆの姿勢が図６Ｂに示される状態のとき、凹面ミラー１６ａによって反射されたパルスレーザ光は、凹面ミラー１６ｄ、１６ｅ、１６ｆ、１６ｃ、１６ｂの順で反射されてもよい。すなわち、凹面ミラー１６ｈ及び１６ｇをスキップしてもよい。この場合の遅延光路の光路長は、凹面ミラー１６ａ～１６ｈの各々の焦点距離Ｆの約１２倍に相当し得る。
　図６Ｃは、凹面ミラー１６ｃ、１６ｄ、１６ｅ、１６ｆの姿勢が図６Ａ及び図６Ｂと異なる状態を示す。凹面ミラー１６ｃ、１６ｄ、１６ｅ、１６ｆの姿勢が図６Ｃに示される状態のとき、凹面ミラー１６ａによって反射されたパルスレーザ光は、凹面ミラー１６ｄ、１６ｃ、１６ｂの順で反射されてもよい。すなわち、凹面ミラー１６ｅ、１６ｈ、１６ｇ及び１６ｆをスキップしてもよい。この場合の遅延光路の光路長は、凹面ミラー１６ａ～１６ｈの各々の焦点距離Ｆの約８倍に相当し得る。
　このように、凹面ミラー１６ｃ、１６ｄ、１６ｅ、１６ｆの姿勢によって、遅延光路の光路長を、８Ｆ、１２Ｆ及び１６Ｆと可変することができる。これらの場合のいずれにおいても、図中の左側からビームスプリッタ１６ｎの第２の面１６２に入射するパルスレーザ光のビーム断面の転写像が、ビームスプリッタ１６ｎの第２の面１６２に結像し得る。遅延光路の光路長を変更することにより、第１の出力パルスＰ１に対する第２の出力パルスＰ２や上述の第３、第４の出力パルスの遅延時間を変更できるので、光学パルスストレッチャー１６から出力されるパルスレーザ光の時間波形を変更し得る。回転ステージ１６ｉ、１６ｊ、１６ｋ、１６ｍは、本開示における光路長可変部に相当し得る。
　ビームスプリッタ１６ｎの位置を１軸ステージ１６ｒが矢印Ｂ方向に往復移動させることによって、ビームスプリッタ１６ｎにおけるパルスレーザ光の反射率を変更することができる。ビームスプリッタ１６ｎにおけるパルスレーザ光の反射率を変更することにより、第１の出力パルスＰ１に対する第２の出力パルスＰ２や第３、第４の出力パルスの強度比を変更できるので、光学パルスストレッチャー１６から出力されるパルスレーザ光の時間波形を変更し得る。１軸ステージ１６ｒは、本開示における反射率可変部に相当し得る。
　以上のように、光学パルスストレッチャー１６に含まれるビームスプリッタの反射率と遅延光路の光路長を変化させることによって、第１～第４の出力パルスのパルス時間間隔や、第１～第４の出力パルスの光強度比を変更し得る。なお、光学パルスストレッチャー１６は、本開示におけるパルス時間波形可変装置に相当し得る。
　なお、図６Ａ～図６Ｅにおいては、８枚の凹面ミラーを用いる例を示したが、本開示はこの例に限定されることなく、さらに多くの凹面ミラーが同様に配置されてもよい。
　他の点については、図１～図３を参照しながら説明したレーザアニール装置と同様でよい。
　３．５　アニール制御部の処理
　　３．５．１　メインフロー
　図７は、図５に示されるアニール制御部によるパルス時間波形の設定処理を示すフローチャートである。アニール制御部４５は、以下の処理により、複数の照射条件によるアニールを行い、それぞれの照射条件における溶融状態を計測して、最適な照射条件を選定してもよい。
　まず、Ｓ１００において、アニール制御部４５は、ビームスプリッタ１６ｎの反射率を最小にして、パルスレーザ光の時間波形を計測し、パルス時間幅を計算してもよい。これにより、レーザ装置２から出力されて光学パルスストレッチャー１６に入射する前のパルスレーザ光の時間波形に近い波形を取得し得る。この処理の詳細については、図８Ａ及び図８Ｂを参照しながら後述する。
　次に、Ｓ１１０において、アニール制御部４５は、番号Ｎ＝１から番号Ｎ＝Ｎｍａｘまでの照射条件パラメータを作成し、メモリに記憶させてもよい。メモリについては、図２５を参照しながら後述する。照射条件パラメータは、光学パルスストレッチャー１６の遅延光路の光路長の目標値と、ビームスプリッタ１６ｎの反射率の目標値と、被加工物４３ｅにおけるパルスレーザ光のフルーエンスの目標値と、に関するＮｍａｘ通りの組み合わせを含んでもよい。このＳ１１０の処理の詳細については、図９Ａを参照しながら後述する。照射条件パラメータは、図９Ｂを参照しながら後述するデータテーブルの形式で記憶されてもよい。
　ここで、照射条件パラメータは、パルス時間波形生成パラメータと、被加工物４３ｅにおけるフルーエンスの目標値と、を含んでいてもよい。パルス時間波形生成パラメータは、パルス時間波形を生成するために必要なパラメータであって、この場合は、ビームスプリッタ１６ｎの反射率の目標値と、光学パルスストレッチャー１６の遅延光路の光路長の目標値と、を含んでいてもよい。
　次に、Ｓ１２０において、アニール制御部４５は、番号Ｎの値を１にセットしてもよい。
　次に、Ｓ１３０において、アニール制御部４５は、番号Ｎの照射条件パラメータにレーザシステム３ａを設定してもよい。すなわち、アニール制御部４５は、光学パルスストレッチャー１６の遅延光路の光路長の目標値と、ビームスプリッタ１６ｎの反射率の目標値と、被加工物４３ｅにおけるフルーエンスの目標値とを、レーザシステム制御部３１に送信してもよい。この処理の詳細については、図１０を参照しながら後述する。
　次に、Ｓ１４０において、アニール制御部４５は、発光トリガ信号をレーザシステム制御部３１に出力してもよい。
　次に、アニール制御部４５は、処理をＳ１５０及びＳ１６０に進めてもよい。Ｓ１５０及びＳ１６０の処理は、並行して行われてもよい。
　Ｓ１５０において、アニール制御部４５は、光学パルスストレッチャー１６から出力されたパルスレーザ光の時間波形を、パルス時間波形計測部１９によって計測し、パルスパラメータを計算してもよい。パルスパラメータは、パルス時間波形計測部１９によって計測されたパルスレーザ光の時間波形から計算される値であって、以下の値を含んでもよい。
　　　Ｉｐ１、Ｉｐ２、Ｉｐ３：第１～第３ピークの光強度
　　　Ｔｄ　　：ピーク間隔
　　　ΔＴＴＩＳ：［∫Ｉ（ｔ）ｄｔ］２／∫Ｉ（ｔ）２ｄｔで算出されるパルス時間幅
このパルスパラメータを計算する処理の詳細については、図１１Ａ及び図１１Ｂを参照しながら後述する。
　Ｓ１６０において、アニール制御部４５は、光センサ４４ｃを用いて計測された被加工物４３ｅの照射領域におけるレーザ光の反射率の時間変化に基づいて、被加工物４３ｅの溶融持続時間Ｔｍと、結晶状態とを計測してもよい。結晶状態の計測は、結晶化の有無の計測を含んでもよい。この処理の詳細については、図１２Ａ及び図１２Ｂを参照しながら後述する。
　Ｓ１５０及びＳ１６０の処理が終わったら、アニール制御部４５は、処理をＳ１７０に進めてもよい。
　Ｓ１７０において、アニール制御部４５は、番号Ｎの照射条件パラメータに関し、Ｓ１５０及びＳ１６０における計測結果をメモリに記憶させてもよい。この計測結果は、図９Ｂを参照しながら後述するデータテーブルの形式で記憶されてもよい。
　次に、Ｓ１８０において、アニール制御部４５は、番号Ｎ＝１から番号Ｎ＝Ｎｍａｘまでのすべての照射条件パラメータで計測が終了したか否かを判定してもよい。すべての照射条件パラメータでの計測が終了していない場合には、アニール制御部４５は、処理をＳ１９０に進めてもよい。すべての照射条件パラメータでの計測が終了した場合には、アニール制御部４５は、処理をＳ２００に進めてもよい。
　Ｓ１９０において、アニール制御部４５は、番号Ｎの値に１を加えて、番号Ｎの値を更新してもよい。Ｓ１９０の後、アニール制御部４５は、処理を上述のＳ１３０に戻してもよい。
　Ｓ２００において、アニール制御部４５は、番号Ｎ＝１から番号Ｎ＝Ｎｍａｘまでの照射条件パラメータから、最適な照射条件パラメータを選出してもよい。この処理の詳細については、図１３を参照しながら後述する。
　次に、Ｓ２１０において、アニール制御部４５は、選出された照射条件パラメータにレーザシステム３ａを設定してもよい。すなわち、光学パルスストレッチャー１６の遅延光路の光路長の目標値と、ビームスプリッタ１６ｎの反射率の目標値と、被加工物４３ｅにおけるフルーエンスの目標値とを、レーザシステム制御部３１に送信してもよい。この処理は、照射条件パラメータの番号が異なり得る他は、上述のＳ１３０と同様でよい。
　Ｓ２１０の後、アニール制御部４５は、本フローチャートの処理を終了してもよい。あるいは、アニール制御部４５は、選出された照射条件の近辺でさらに細かい照射条件を複数設定し、本フローチャートの処理を再度実行してもよい。
　　３．５．２　Ｓ１００の詳細
　図８Ａは、図７に示されるビームスプリッタの反射率を最小にしてパルス時間幅を計算する処理の詳細を示すフローチャートである。図８Ａに示される処理は、図７に示されるＳ１００のサブルーチンとして、アニール制御部４５によって行われてもよい。
　まず、Ｓ１０１において、アニール制御部４５は、ビームスプリッタ１６ｎの反射率を最小に設定してもよい。ビームスプリッタ１６ｎの反射率は、１軸ステージ１６ｒの制御によってビームスプリッタ１６ｎを移動させることにより、設定されてもよい。
　次に、Ｓ１０２において、アニール制御部４５は、発光トリガ信号をレーザシステム制御部３１に出力してもよい。
　次に、Ｓ１０３において、アニール制御部４５は、光学パルスストレッチャー１６から出力されたパルスレーザ光の時間波形を、パルス時間波形計測部１９によって計測してもよい。
　次に、Ｓ１０４において、アニール制御部４５は、計測したパルスレーザ光の時間波形から、以下のパルス時間幅を計算してもよい。
　　　ΔＴＦＷＨＭ：半値全幅
　　　ΔＴ１／２０：５％全幅
　図８Ｂは、ビームスプリッタの反射率を最小に設定して光学パルスストレッチャーから出力されたパルスレーザ光の時間波形の例を示す。このパルスレーザ光のピーク強度をＩｍａｘとすると、上述のΔＴＦＷＨＭは、光強度がＩｍａｘ／２である部分のパルス時間幅でもよい。上述のΔＴ１／２０は、光強度がＩｍａｘ／２０である部分のパルス時間幅でもよい。
　上述のＳ１０４の後、アニール制御部４５は、本フローチャートの処理を終了してもよい。
　　３．５．３　Ｓ１１０の詳細
　図９Ａは、図７に示される照射条件パラメータを作成する処理の詳細を示すフローチャートである。図９Ａに示される処理は、図７に示されるＳ１１０のサブルーチンとして、アニール制御部４５によって行われてもよい。
　まず、Ｓ１１１において、アニール制御部４５は、光学パルスストレッチャー１６の遅延光路の３通りの光路長Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３を決定してもよい。遅延光路の光路長は、遅延光路を経由したパルスレーザ光の遅延時間がΔＴＦＷＨＭ以上、ΔＴ１／２０以下の範囲で選定されてよい。
　次に、Ｓ１１２において、アニール制御部４５は、ビームスプリッタ１６ｎの３通りの反射率Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３を決定してもよい。ビームスプリッタ１６ｎの反射率は、例えば、２５％以上、６５％以下の範囲で選定されてもよい。ビームスプリッタ１６ｎの反射率が２５％未満であると、パルスストレッチの効果が十分ではなく、図１１Ｂを参照しながら後述する第２ピーク以降のピークが表れない場合がある。ビームスプリッタ１６ｎの反射率が６５％を超えると、図１１Ｂを参照しながら後述する第１ピークの光強度に対する第２ピークの光強度の強度比が７５％を超えて、理想的なパルス時間波形とならない場合がある。
　次に、Ｓ１１３において、アニール制御部４５は、被加工物４３ｅにおけるパルスレーザ光の３通りのフルーエンスの目標値Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３を決定してもよい。被加工物４３ｅにおけるパルスレーザ光のフルーエンスの目標値は、被加工物４３ｅの少なくとも一部が溶融するような値となるように決定されてもよい。
　次に、Ｓ１１４において、アニール制御部４５は、Ｓ１１１～Ｓ１１３において決定された照射条件パラメータをメモリに記憶させてもよい。
　図９Ｂは、照射条件パラメータをテーブル形式で記憶する場合のデータ構造の例を示す。上述のように、光学パルスストレッチャー１６の遅延光路の光路長の目標値と、ビームスプリッタ１６ｎの反射率の目標値と、被加工物４３ｅにおけるパルスレーザ光のフルーエンスの目標値と、についてそれぞれ３通りの値を決定した場合には、照射条件パラメータは２７通りとなり得る。図９Ｂに示されるテーブルには、番号Ｎ＝１から番号Ｎ＝２７までの照射条件パラメータが記憶されてもよい。
　また、上述のＳ１７０においては、図９Ｂに示されるテーブルに、２７通りの照射条件パラメータのそれぞれについての計測結果が記憶されてもよい。
　なお、照射条件パラメータは２７通りである場合に限られず、２通り以上であればよい。
　上述のＳ１１４の後、アニール制御部４５は、本フローチャートの処理を終了してもよい。
　　３．５．４　Ｓ１３０の詳細
　図１０は、図７に示される照射条件パラメータにレーザシステムを設定する処理の詳細を示すフローチャートである。図１０に示される処理は、図７に示されるＳ１３０のサブルーチンとして、アニール制御部４５によって行われてもよい。
　まず、Ｓ１３１において、アニール制御部４５は、番号Ｎの照射条件パラメータを読出してもよい。
　次に、Ｓ１３２において、アニール制御部４５は、読み出された照射条件パラメータにレーザシステム３ａを設定してもよい。レーザシステム３ａのレーザシステム制御部３１は、アニール制御部４５から照射条件パラメータを受信してもよい。レーザシステム制御部３１は、光学パルスストレッチャー１６の遅延光路の光路長が目標値に近づくように、光学パルスストレッチャー１６の凹面ミラー１６ｃ、１６ｄ、１６ｅ、１６ｆをそれぞれ回転させる回転ステージ１６ｉ、１６ｊ、１６ｋ、１６ｍを制御してもよい。レーザシステム制御部３１は、ビームスプリッタ１６ｎの反射率が目標値に近づくように、ビームスプリッタ１６ｎを移動させる１軸ステージ１６ｒを制御してもよい。レーザシステム制御部３１は、被加工物４３ｅにおけるフルーエンスが目標値に近づくように、アッテネータ１８の透過率を制御してもよい。アッテネータ１８は、本開示におけるフルーエンス可変部に相当し得る。
　Ｓ１３２の後、アニール制御部４５は、本フローチャートの処理を終了してもよい。
　　３．５．５　Ｓ１５０の詳細
　図１１Ａは、図７に示されるパルスパラメータを計算する処理の詳細を示すフローチャートである。図１１Ａに示される処理は、図７に示されるＳ１５０のサブルーチンとして、アニール制御部４５によって行われてもよい。
　まず、Ｓ１５１において、アニール制御部４５は、光学パルスストレッチャー１６から出力されたパルスレーザ光の時間波形を、パルス時間波形計測部１９によって計測してもよい。
　図１１Ｂは、光学パルスストレッチャーから出力されたパルスレーザ光の時間波形の例を示す。図１１Ｂに示される波形において最も大きい光強度を有するのは、図６Ａ中の左側からビームスプリッタ１６ｎに入射して透過した第１の出力パルスＰ１（図６Ａ）で構成される第１ピークＰｅ１であってもよい。
　図１１Ｂに示される波形は、第１ピークＰｅ１の他に、図６Ａ中の上側からビームスプリッタ１６ｎに入射して反射された第２の出力パルスＰ２で構成される第２ピークＰｅ２を含んでもよい。第２ピークＰｅ２の光強度Ｉｐ２は、第１ピークＰｅ１の光強度Ｉｐ１より小さくてもよい。
　図６Ａ中の上側からビームスプリッタ１６ｎに入射して透過し、図６Ａ中の上側からビームスプリッタ１６ｎに再び入射して反射された第３の出力パルスは、第３ピークＰｅ３を構成してもよい。第３ピークＰｅ３の光強度Ｉｐ３は、第２ピークＰｅ２の光強度Ｉｐ２より小さくてもよい。同様に、第３ピークＰｅ３の後に、さらに光強度の小さい第４ピークＰｅ４及び第５ピークＰｅ５があってもよい。
　第１ピークＰｅ１と第２ピークＰｅ２との時間差が、ピーク間隔Ｔｄとして測定されてもよい。第２ピークＰｅ２と第３ピークＰｅ３との時間差は、ピーク間隔Ｔｄと略等しくてもよい。すなわち、遅延光路の光路長がＬの場合、光速をｃとすると、ピーク間隔Ｔｄ＝Ｌ／ｃとなり得る。
　第１ピークＰｅ１の光強度Ｉｐ１を大きくした理由は、被加工物を溶融させるためのエネルギーを第１ピークＰｅ１によって被加工物に与えるためであってもよい。但し、レーザアブレーションを抑制するため、第１ピークＰｅ１の光強度Ｉｐ１は大き過ぎないことが好ましい。第２ピークＰｅ２以降の光強度が第１ピークＰｅ１の光強度Ｉｐ１より小さくて済む理由は、第２ピークＰｅ２以降においては被加工物の溶融状態を維持すればよいためであってもよい。
　図１１Ａを再び参照し、Ｓ１５２において、アニール制御部４５は、計測したパルスレーザ光の時間波形から、以下のパルスパラメータを計算してもよい。
　　　Ｉｐ１、Ｉｐ２、Ｉｐ３：第１～第３ピークの光強度
　　　Ｔｄ　　：ピーク間隔
　　　ΔＴＴＩＳ：［∫Ｉ（ｔ）ｄｔ］２／∫Ｉ（ｔ）２ｄｔで算出されるパルス時間幅
　Ｓ１５２の後、アニール制御部４５は、本フローチャートの処理を終了してもよい。
　　３．５．６　Ｓ１６０の詳細
　図１２Ａは、図７に示される溶融持続時間と結晶状態を計測する処理の詳細を示すフローチャートである。図１２Ａに示される処理は、図７に示されるＳ１６０のサブルーチンとして、アニール制御部４５によって行われてもよい。
　まず、Ｓ１６１において、アニール制御部４５は、被加工物４３ｅの照射領域におけるレーザ光の反射率の時間変化を計測してもよい。具体的には、アニール制御部４５は、被加工物４３ｅの照射領域によって反射されたレーザ光の反射光の光強度を光センサ４４ｃによって計測し、この反射光の光強度に基づいて、反射率の時間変化を計測してもよい。
　図１２Ｂは、被加工物の照射領域におけるレーザ光の反射率の時間変化の例を示す。図１２Ｂに示されるように、被加工物４３ｅにパルスレーザ光を照射する前は、反射率は約４０％となり得る。
　次に、被加工物４３ｅへのパルスレーザ光の照射を開始すると、被加工物４３ｅの照射領域が溶融し始める。被加工物４３ｅの照射領域が固体部分と液体部分とを有するときは、被加工物４３ｅの照射領域の表面形状が複雑となり、反射率が一旦低下し得る。
　次に、被加工物４３ｅの照射領域が液面で覆われると、被加工物４３ｅの照射領域の表面形状が平坦化し、パルスレーザ光を照射する前よりも反射率が高くなり、約７０％となり得る。
　被加工物４３ｅへのパルスレーザ光の照射が終了すると、被加工物４３ｅの照射領域が固化し始める。被加工物４３ｅの照射領域が固体部分と液体部分とを有するときは、被加工物４３ｅの照射領域の表面形状が複雑となり、反射率が低下し得る。
　被加工物４３ｅの照射領域が完全に固化するとき、被加工物４３ｅの照射領域が結晶化した場合には、パルスレーザ光を照射する前と同等の反射率となり得る。被加工物４３ｅの照射領域が結晶化しなかった場合には、被加工物４３ｅの照射領域に凝集が生じて表面形状が複雑となり、パルスレーザ光が散乱されるので、パルスレーザ光を照射する前より反射率が低くなり、約１０％となり得る。
　図１２Ａを再び参照し、Ｓ１６２において、アニール制御部４５は、反射率の経時変化から、溶融持続時間Ｔｍを計算してもよい。溶融持続時間Ｔｍは、反射率が第１の閾値Ｒｔｈ１よりも高い状態が持続した時間として算出されてもよい。第１の閾値Ｒｔｈ１は、たとえば、約５５％でもよい。
　次に、Ｓ１６３において、アニール制御部４５は、反射率の経時変化から、固化後の反射率Ｒｓを計算してもよい。固化後の反射率は、溶融持続時間Ｔｍの終了後、一定時間経過したときの反射率として算出されてもよい。
　次に、Ｓ１６４において、アニール制御部４５は、固化後の反射率Ｒｓが第２の閾値Ｒｔｈ２以上であるか否かを判定してもよい。第２の閾値Ｒｔｈ２は、第１の閾値Ｒｔｈ１より小さい値でもよい。第２の閾値Ｒｔｈ２は、たとえば、約２５％でもよい。
　固化後の反射率Ｒｓが第２の閾値Ｒｔｈ２以上である場合（Ｓ１６４；ＹＥＳ）、Ｓ１６５において、アニール制御部４５は、被加工物４３ｅの照射領域が結晶化したと判定し、その判定結果を示すフラグをセットしてもよい。具体的には、変数Ｆの値を１にセットしてもよい。
　固化後の反射率Ｒｓが第２の閾値Ｒｔｈ２以上ではない場合（Ｓ１６４；ＮＯ）、Ｓ１６６において、アニール制御部４５は、被加工物４３ｅの照射領域が結晶化していないと判定し、その判定結果を示すフラグをセットしてもよい。具体的には、変数Ｆの値を０にセットしてもよい。
　Ｓ１６５又はＳ１６６の後、アニール制御部４５は、本フローチャートの処理を終了してもよい。
　　３．５．７　Ｓ２００の詳細
　図１３は、図７に示される最適な照射条件パラメータを選出する処理の詳細を示すフローチャートである。図１３に示される処理は、図７に示されるＳ２００のサブルーチンとして、アニール制御部４５によって行われてもよい。
　まず、Ｓ２０１において、アニール制御部４５は、Ｆ＝１、かつ、溶融持続時間が最大の照射条件パラメータを、最適な照射条件パラメータとして選出してもよい。Ｆ＝１を条件としたのは、被加工物が結晶化する照射条件を選出するためである。溶融持続時間が最大の照射条件パラメータを選出する理由については、図１４を参照しながら後述する。
　次に、Ｓ２０２において、アニール制御部４５は、最適な照射条件パラメータにおけるパルスパラメータを、上述のＳ１７０で記憶したデータから読出してもよい。
　Ｓ２０２の後、アニール制御部４５は、本フローチャートの処理を終了してもよい。
　３．６　照射条件の選定
　図１４は、被加工物に照射するパルスレーザ光のフルーエンスと被加工物に形成される結晶粒径との関係、及び、被加工物に照射するパルスレーザ光のフルーエンスと溶融持続時間との関係を示すグラフである。図１４においては、光学パルスストレッチャーを用いない場合の測定結果と、図５及び図６Ａ～図６Ｅを参照しながら説明したように光学パルスストレッチャーを用いた場合の測定結果とが示されている。
　光学パルスストレッチャーを用いない場合と、光学パルスストレッチャーを用いる場合のいずれにおいても、パルスレーザ光のフルーエンスを大きくすると、溶融持続時間が長くなり得る。そして、パルスレーザ光のフルーエンスを大きくして、溶融持続時間を長くすると、被加工物にダメージが発生し、好ましい大きな粒径は得られない傾向がある。
　しかしながら、光学パルスストレッチャーを用いない場合に比べて、光学パルスストレッチャーを用いる場合には、パルスレーザ光のフルーエンスをある程度大きくして、溶融持続時間をある程度長くしても、好ましい大きな粒径が得られることがわかった。
　そこで、本開示においては、光学パルスストレッチャーを用いて、第１ピークの光強度よりも光強度の低い第２、第３ピークを有するパルスレーザ光を被加工物に照射することとした。そして、被加工物が結晶化する照射条件であって、且つ、溶融持続時間が最大となる照射条件を選出することにより、大きな粒径の多結晶シリコンを得ることを可能にした。
　図１５は、好ましいパルス時間波形の例を示すグラフである。図１５に示されるパルス時間波形は、第１ピークと、第２ピークと、第３ピークとを含んでもよい。
　第１ピークの光強度Ｉ１は、３６ＭＷ／ｃｍ２以上、９０ＭＷ／ｃｍ２以下が好ましい。
　第１ピークと第２ピークとの間における最低強度Ｉ２は、１３ＭＷ／ｃｍ２以上、第２ピークの光強度以下が好ましい。
　第１ピークの光強度Ｉ１に対する第２ピークの光強度Ｉ３の比率は、７４％以下が好ましい。
　第１ピークと第２ピークとの時間差Ｔ４は、１２ｎｓ以上、１００ｎｓ以下、あるいは、第１ピークの半値全幅以上、第１ピークの５％全幅以下が好ましい。
　第１ピークの半値全幅Ｔ５は、１５ｎｓ以上、５０ｎｓ以下が好ましい。
４．ビームスプリッタのバリエーション（第２の実施形態）
　図１６Ａは、本開示の第２の実施形態に係るレーザアニール装置において用いられる光学パルスストレッチャーの構成を示す。図１６Ｂは、図１６Ａに示される光学パルスストレッチャーにおいて用いられる複数のビームスプリッタを、これらのビームスプリッタの反射面に垂直な方向から見た図である。
　第２の実施形態において用いられる光学パルスストレッチャー１６ｚは、複数のビームスプリッタ１６ｓ、１６ｔ、１６ｕ、１６ｖを含んでもよい。複数のビームスプリッタ１６ｓ、１６ｔ、１６ｕ、１６ｖは、互いに異なる反射率を有していてもよい。複数のビームスプリッタ１６ｓ、１６ｔ、１６ｕ、１６ｖは、ホルダ１６ｗに支持され、ホルダ１６ｗは、ステップモータ１６ｘによって回転可能に支持されていてもよい。
　レーザシステム制御部３１（図５）は、ステップモータ１６ｘを制御することにより、パルスレーザ光の光路にビームスプリッタ１６ｓ、１６ｔ、１６ｕ、１６ｖを選択的に配置することができてもよい。パルスレーザ光の光路にビームスプリッタ１６ｓ、１６ｔ、１６ｕ、１６ｖのいずれが位置する場合でも、パルスレーザ光の入射角度は一定であって、反射率だけが互いに異なってもよい。これにより、光学パルスストレッチャー１６ｚから出力されるパルスレーザ光の時間波形を変更し得る。ステップモータ１６ｘは、本開示における反射率可変部に相当し得る。
　他の点については、第１の実施形態と同様でよい。
５．照射条件の選定のバリエーション（第３の実施形態）
　図１７Ａは、本開示の第３の実施形態に係るレーザアニール装置において最適な照射条件パラメータを選出する処理の詳細を示すフローチャートである。第３の実施形態に係るレーザアニール装置の構成は、第１又は第２の実施形態に係るレーザアニール装置の構成と同様でもよい。図１７Ａに示される処理は、図７に示されるＳ２００のサブルーチンとして、アニール制御部４５によって行われてもよい。
　図１４を再び参照すると、光学パルスストレッチャーを用いた場合に、被加工物に照射するパルスレーザ光のフルーエンスと溶融持続時間との関係は、直線Ｂと略平行に、フルーエンスを大きくするのに従って溶融持続時間が大きくなる部分を含み得る。フルーエンスをさらに大きくすると、フルーエンスと溶融持続時間との関係が、直線Ｂから離れて、やがて溶融持続時間が小さくなり得る。そして、フルーエンスと溶融持続時間との関係が直線Ｂから離れる直前で、結晶の粒径がほぼ最大となり得る。
　同様のことが、光学パルスストレッチャーを用いない場合にも、直線Ａとの関係で導かれ得る。そこで、第３の実施形態においては、以下の処理により、最適な照射条件パラメータを選出してもよい。
　図１７ＡのＳ２０１ａにおいて、アニール制御部４５は、Ｆ＝１、かつ、溶融持続時間が最大の照射条件パラメータを選出してもよい。
　次に、Ｓ２０２ａにおいて、アニール制御部４５は、上記選出された照射条件パラメータとパルス時間波形生成パラメータが同じで、上記選出された照射条件パラメータとフルーエンスの目標値が異なる、複数の照射条件パラメータを、上述のＳ１１０（図７）で記憶したデータから読出してもよい。さらに、アニール制御部４５は、読出された複数の照射条件パラメータにおける溶融持続時間を、上述のＳ１７０で記憶したデータからそれぞれ読出して、溶融持続時間とフルーエンスとの関係を求めてもよい。すなわち、上記選出された照射条件パラメータのパルス時間波形生成パラメータを固定して、フルーエンスを変化させた場合の、溶融持続時間とフルーエンスとの関係を求めてもよい。
　次に、Ｓ２０３ａにおいて、アニール制御部４５は、溶融持続時間とフルーエンスとの関係から、近似直線を求めてもよい。
　図１７Ｂは、溶融持続時間とフルーエンスとの関係の例を示す。Ｓ２０３ａにおいて、アニール制御部４５は、図１７Ｂに示されるように近似直線を求めてもよい。この近似直線は、溶融持続時間が最大となる部分よりもフルーエンスが小さい領域について求められてもよい。
　次に、Ｓ２０４ａにおいて、アニール制御部４５は、近似直線上またはその近傍にあって、かつ、溶融持続時間が最大の照射条件パラメータを、最適な照射条件パラメータとして選出してもよい。
　次に、Ｓ２０５ａにおいて、アニール制御部４５は、最適な照射条件パラメータにおけるパルスパラメータを、上述のＳ１７０で記憶したデータから読出してもよい。
　Ｓ２０５ａの後、アニール制御部４５は、本フローチャートの処理を終了してもよい。
　他の点については、図７～図１３を参照しながら説明した処理と同様でよい。但し、第３の実施形態においては、図９Ａを参照しながら説明したＳ１１３の処理において、フルーエンスのサンプル数を３個より大きくするのが好ましい。例えば、フルーエンスのサンプル数を４個～１０個程度とするのが好ましい。
　第３の実施形態によれば、フルーエンスと溶融持続時間との関係から結晶粒径が大きくなる条件を抽出できる。従って、第１又は第２の実施形態よりも良好な多結晶シリコン膜を形成し得る。
６．複数のレーザ部を含むレーザアニール装置（第４の実施形態）
　６．１　構成及び動作
　図１８は、本開示の第４の実施形態に係るレーザアニール装置の構成を概略的に示す。第４の実施形態に係るレーザアニール装置において、レーザシステム３ｂは、第１、第２、第３のレーザ部２ａ、２ｂ、２ｃと、遅延回路５と、高反射ミラー６ａ、６ｂと、ナイフエッジミラー６ｃ、６ｄと、を備えていてもよい。また、第４の実施形態に係るレーザアニール装置において、レーザシステム３ｂは、光学パルスストレッチャーを備えていなくてもよい。
　他の点については、第１～第３の実施形態の構成と同様でよい。
　第１、第２、第３のレーザ部２ａ、２ｂ、２ｃの各々は、上述のレーザ装置２と同様の構成を備えていてもよい。それぞれのレーザ部は、レーザシステム制御部３１から目標パルスエネルギーのデータを受信してもよい。目標パルスエネルギーのデータは、第１、第２、第３のレーザ部２ａ、２ｂ、２ｃで互いに異なっていてもよい。それぞれのレーザ部において、受信した目標パルスエネルギーのデータに基づいて、充電器１２による充電コンデンサＣ０の充電電圧が、レーザ制御部３０によって設定されてもよい。
　遅延回路５は、レーザシステム制御部３１から遅延時間の設定データを受信してもよい。遅延回路５は、アニール制御部４５から出力された発光トリガ信号を、レーザシステム制御部３１を介して受信してもよい。遅延回路５は、この発光トリガ信号を受信したときから、設定された遅延時間が経過したタイミングで、第１、第２、第３のレーザ部２ａ、２ｂ、２ｃのそれぞれに、この順で発光トリガ信号を出力してもよい。
　高反射ミラー６ａ及びナイフエッジミラー６ｃは、第１のレーザ部２ａから出力されたパルスレーザ光を高い反射率で反射することにより光路を変更してもよい。第１のレーザ部２ａから出力されて光路を変更されたパルスレーザ光は、第２のレーザ部２ｂから出力されたパルスレーザ光と略平行に且つ近接してアッテネータ１８に向けて出力されてもよい。
　高反射ミラー６ｂ及びナイフエッジミラー６ｄは、第３のレーザ部２ｃから出力されたパルスレーザ光を高い反射率で反射することにより光路を変更してもよい。第３のレーザ部２ｃから出力されて光路を変更されたパルスレーザ光は、第２のレーザ部２ｂから出力されたパルスレーザ光と略平行に且つ近接してアッテネータ１８に向けて出力されてもよい。
　第１、第２、第３のレーザ部２ａ、２ｂ、２ｃからそれぞれ出力されたパルスレーザ光は、アッテネータ１８及びパルス時間波形計測部１９を介してビームホモジナイザ４１に入射してもよい。ビームホモジナイザ４１により、スリット４２がケーラー照明されることにより、これらのパルスレーザ光の光路がスリット４２において重なり合って、スリット４２の開口部におけるビームの光強度プロファイルが均一化され得る。
　６．２　アニール制御部の処理
　　６．２．１　メインフロー
　図１９は、図１８に示されるアニール制御部によるパルス時間波形の設定処理を示すフローチャートである。アニール制御部４５は、以下の処理により、最適な照射条件を選定してもよい。
　まず、Ｓ１００ｂにおいて、アニール制御部４５は、１台のレーザ部から出力されるパルスレーザ光の時間波形を計測し、パルス時間幅を計算してもよい。この処理の詳細については、図２０を参照しながら後述する。
　次に、Ｓ１１０ｂにおいて、アニール制御部４５は、番号Ｎ＝１から番号Ｎ＝Ｎｍａｘまでの照射条件パラメータを作成し、メモリに記憶させてもよい。メモリについては、図２５を参照しながら後述する。照射条件パラメータは、第１、第２、第３のレーザ部２ａ、２ｂ、２ｃから出力されるパルスレーザ光のパルス時間間隔の目標値と、第１、第２、第３のレーザ部２ａ、２ｂ、２ｃから出力されるパルスレーザ光の光強度比の目標値と、被加工物４３ｅにおけるパルスレーザ光のフルーエンスの目標値と、に関するＮｍａｘ通りの組み合わせを含んでもよい。この処理の詳細については、図２１Ａ及び図２１Ｂを参照しながら後述する。照射条件パラメータは、図２１Ｃを参照しながら後述するデータテーブルの形式で記憶されてもよい。
　ここで、照射条件パラメータは、パルス時間波形生成パラメータと被加工物におけるフルーエンスの目標値と、を含んでもよい。この場合のパルス時間波形生成パラメータは、第１、第２、第３のレーザ部２ａ、２ｂ、２ｃから出力されるパルスレーザ光のパルス時間間隔の目標値と、第１、第２、第３のレーザ部２ａ、２ｂ、２ｃから出力されるパルスレーザ光の光強度比の目標値と、を含んでいてもよい。
　Ｓ１２０以降の処理は、第１～第３の実施形態における処理と同様でよい。
　アニール制御部４５によって設定されるパルスレーザ光の光強度比の目標値に基づいて、第１、第２、第３のレーザ部２ａ、２ｂ、２ｃの各々の目標パルスエネルギーのデータが、レーザシステム制御部３１によって設定されてもよい。それぞれのレーザ部において、充電器１２による充電コンデンサＣ０の充電電圧が、それぞれのレーザ部から出力されるパルスレーザ光のパルスエネルギーが各々の目標パルスエネルギーに近づくように設定されてもよい。このようにして充電電圧が設定される結果、それぞれのレーザ部から出力されるパルスレーザ光の光強度比が上記光強度比の目標値に近づいてもよい。
　アニール制御部４５によって設定されるパルスレーザ光のパルス時間間隔の目標値に基づいて、第１、第２、第３のレーザ部２ａ、２ｂ、２ｃの各々に対する発光トリガ信号の遅延時間の設定データが、レーザシステム制御部３１によって設定されてもよい。遅延時間は、第１、第２、第３のレーザ部２ａ、２ｂ、２ｃからそれぞれ出力されるパルスレーザ光のパルス時間間隔が上記目標値に近づくように設定されてもよい。
　　６．２．２　Ｓ１００ｂの詳細
　図２０は、図１９に示される１台のレーザ部から出力されるパルスレーザ光のパルス時間幅を計算する処理の詳細を示すフローチャートである。図２０に示される処理は、図１９に示されるＳ１００ｂのサブルーチンとして、アニール制御部４５によって行われてもよい。
　まず、Ｓ１０２ｂにおいて、アニール制御部４５は、第１のレーザ部２ａに出力するための発光トリガ信号をレーザシステム制御部３１に出力してもよい。
　次に、Ｓ１０３において、アニール制御部４５は、パルスレーザ光の時間波形を、パルス時間波形計測部１９によって計測してもよい。
　次に、Ｓ１０４において、アニール制御部４５は、計測したパルスレーザ光の時間波形から、以下のパルス時間幅を計算してもよい。
　　　ΔＴＦＷＨＭ：半値全幅
　　　ΔＴ１／２０：５％全幅
　これらのパルス時間幅は、第１の実施形態におけるものと同様でもよい。
　上述のＳ１０４の後、アニール制御部４５は、本フローチャートの処理を終了してもよい。
　　６．２．３　Ｓ１１０ｂの詳細
　図２１Ａは、図１９に示される照射条件パラメータを作成する処理の詳細を示すフローチャートである。図２１Ａに示される処理は、図１９に示されるＳ１１０ｂのサブルーチンとして、アニール制御部４５によって行われてもよい。
　まず、Ｓ１１１ｂにおいて、アニール制御部４５は、第１、第２、第３のレーザ部２ａ、２ｂ、２ｃから出力されるパルスレーザ光の３通りのパルス時間間隔の目標値Ｔｄ１、Ｔｄ２、Ｔｄ３を決定してもよい。パルス時間間隔の目標値は、ΔＴＦＷＨＭ以上、ΔＴ１／２０以下の範囲となるように決定されてもよい。
　次に、Ｓ１１２ｂにおいて、アニール制御部４５は、第１のレーザ部２ａから出力されるパルスレーザ光のピーク強度に対する第２、第３のレーザ部２ｂ、２ｃから出力されるパルスレーザ光の３通りの光強度比の目標値Ｉｒ１、Ｉｒ２、Ｉｒ３を決定してもよい。光強度比の目標値は、例えば、１０％以上、７５％以下の範囲となるように決定されてもよい。
　図２１Ｂは、レーザシステム３ｂから出力されるパルスレーザ光の時間波形の例を示す。第１、第２、第３のレーザ部２ａ、２ｂ、２ｃから出力されるパルスレーザ光をパルス時間間隔Ｔｄで重ね合わせることにより、図２１Ｂに示されるような波形でレーザシステム３ｂから出力されてもよい。
　第１のレーザ部２ａから出力される第１パルスに対して、第２のレーザ部２ｂから出力される第２パルスは、パルス時間間隔Ｔｄの遅れを有していてもよい。第２のレーザ部２ｂから出力される第２パルスに対して、第３のレーザ部２ｃから出力される第３パルスは、パルス時間間隔Ｔｄの遅れを有していてもよい。
　また、第１のレーザ部２ａから出力される第１パルスで構成される第１ピークの光強度Ｉｐ１に対して、第２のレーザ部２ｂから出力される第２パルスで構成される第２ピークの光強度Ｉｐ２は、光強度比Ｉｒを有していてもよい。
　第１のレーザ部２ａから出力される第１パルスで構成される第１ピークの光強度Ｉｐ１に対して、第３のレーザ部２ｃから出力される第３パルスで構成される第３ピークの光強度Ｉｐ３は、光強度比Ｉｒを有していてもよい。
　このように、第２ピークの光強度Ｉｐ２と第３ピークの光強度Ｉｐ３とは略同じでもよい。
　図２１Ａを再び参照し、Ｓ１１３において、アニール制御部４５は、被加工物４３ｅにおけるパルスレーザ光の３通りのフルーエンスの目標値Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３を決定してもよい。被加工物４３ｅにおけるパルスレーザ光のフルーエンスの目標値は、被加工物４３ｅの少なくとも一部が溶融するような値となるように決定されてもよい。
　次に、Ｓ１１４において、アニール制御部４５は、Ｓ１１１ｂ～Ｓ１１３において決定された照射条件パラメータをメモリに記憶させてもよい。
　図２１Ｃは、照射条件パラメータをテーブル形式で記憶する場合のデータ構造の例を示す。上述のように、第１、第２、第３のレーザ部２ａ、２ｂ、２ｃから出力されるパルスレーザ光のパルス時間間隔の目標値と、第１、第２、第３のレーザ部２ａ、２ｂ、２ｃから出力されるパルスレーザ光の光強度比の目標値と、被加工物４３ｅにおけるパルスレーザ光のフルーエンスの目標値と、についてそれぞれ３通りの値を決定した場合には、照射条件パラメータは２７通りとなり得る。図２１Ｃに示されるテーブルには、番号Ｎ＝１から番号Ｎ＝２７までの照射条件パラメータが記憶されてもよい。
　また、Ｓ１７０においては、図２１Ｃに示されるテーブルに、２７通りの照射条件パラメータのそれぞれについての計測結果が記憶されてもよい。
　なお、照射条件パラメータは２７通りである場合に限られず、２通り以上であればよい。
　上述のＳ１１４の後、アニール制御部４５は、本フローチャートの処理を終了してもよい。
　６．３　作用
　以上のように、第４の実施形態においては、複数のレーザ部によるパルスレーザ光の出力タイミングは、遅延回路５によって設定され得る。また、複数のレーザ部によるパルスレーザ光の光強度比は、それぞれのレーザ部の充電器１２による充電コンデンサＣ０の充電電圧によって設定され得る。従って、遅延回路５及びレーザ部の充電器１２は、本開示におけるパルス時間波形可変装置に相当し得る。
　第４の実施形態によれば、複数のレーザ部によるパルスレーザ光の出力タイミングと光強度比を個別に設定することができる。従って、これらのパルスレーザ光を重ね合わせたパルスレーザ光の時間波形の自由度が、第１～第３の実施形態と比べて向上し得る。
７．外部装置から照射条件パラメータを受信する例（第５の実施形態）
　７．１　メインフロー
　図２２は、本開示の第５の実施形態における照射条件パラメータの設定処理を示すフローチャートである。アニール制御部４５は、以下の処理により、外部装置から入力される照射条件パラメータを受信して、照射条件パラメータを設定してもよい。溶融計測部４４による計測は、行われなくてもよい。
　まず、Ｓ３１０において、アニール制御部４５は、外部装置から照射条件パラメータが入力されたか否かを判定してもよい。外部装置は、例えば、ネットワークを介して接続されたコンピュータシステムであってもよい。あるいは、外部装置は、キーボードやタッチパネルディスプレイなどの入力装置であってもよい。
　外部装置から照射条件パラメータが入力されない場合（Ｓ３１０；ＮＯ）、アニール制御部４５は、照射条件パラメータが入力されるまで待機してもよい。外部装置から照射条件パラメータが入力された場合（Ｓ３１０；ＹＥＳ）、アニール制御部４５は、処理をＳ３２０に進めてもよい。
　Ｓ３２０において、アニール制御部４５は、入力された照射条件パラメータを受信してもよい。この処理については、図２３Ａ及び図２３Ｂを参照しながら後述する。
　次に、Ｓ３３０において、アニール制御部４５は、受信した照射条件パラメータに各種装置を設定してもよい。この処理については、図２４Ａ及び図２４Ｂを参照しながら後述する。
　次に、Ｓ３４０において、アニール制御部４５は、発光トリガ信号をレーザシステム制御部３１に出力してもよい。これにより、パルスレーザ光が被加工物に照射されてもよい。
　次に、Ｓ３５０において、アニール制御部４５は、照射条件パラメータが変更されたか否かを判定してもよい。照射条件パラメータが変更された場合（Ｓ３５０；ＹＥＳ）、アニール制御部４５は、処理を上述のＳ３１０に戻して、照射条件パラメータを再度受信してもよい。
　照射条件パラメータが変更されない場合（Ｓ３５０；ＮＯ）、アニール制御部４５は、処理をＳ３６０に進めてもよい。Ｓ３６０において、アニール制御部４５は、パルスレーザ光の照射を停止するか否かを判定してもよい。パルスレーザ光の照射を停止しない場合（Ｓ３６０；ＮＯ）、アニール制御部４５は、処理を上述のＳ３４０に戻して発光トリガ信号の出力を繰り返してもよい。パルスレーザ光の照射を停止する場合（Ｓ３６０；ＹＥＳ）、アニール制御部４５は、本フローチャートの処理を終了してもよい。
　７．２　Ｓ３２０の詳細（第１の例）
　図２３Ａは、図２２に示される照射条件パラメータを受信する処理の第１の例を示すフローチャートである。図２３Ａに示される処理は、図２２に示されるＳ３２０のサブルーチンとして、アニール制御部４５によって行われてもよい。図２３Ａに示される処理は、上述の第１又は第２の実施形態において説明した光学パルスストレッチャー１６の制御によって照射条件を変更する構成において、実行されてもよい。
　まず、Ｓ３２１において、アニール制御部４５は、ビームスプリッタ１６ｎの反射率Ｒの目標値と遅延光路の光路長Ｌの目標値とをそれぞれ受信してもよい。
　次に、Ｓ３２２において、アニール制御部４５は、フルーエンスＦの目標値を受信してもよい。
　Ｓ３２２の後、アニール制御部４５は、本フローチャートの処理を終了して、処理を図２２のＳ３３０に進めてもよい。
　７．３　Ｓ３２０の詳細（第２の例）
　図２３Ｂは、図２２に示される照射条件パラメータを受信する処理の第２の例を示すフローチャートである。図２３Ｂに示される処理は、図２２に示されるＳ３２０のサブルーチンとして、アニール制御部４５によって行われてもよい。図２３Ｂに示される処理は、上述の第４の実施形態において説明した遅延回路５と複数のレーザ部２ａ～２ｃの制御によって照射条件を変更する構成において、実行されてもよい。
　まず、Ｓ３２３において、アニール制御部４５は、パルス時間間隔Ｔｄの目標値と光強度比Ｉｒの目標値とをそれぞれ受信してもよい。
　次に、Ｓ３２４において、アニール制御部４５は、フルーエンスＦの目標値を受信してもよい。
　Ｓ３２４の後、アニール制御部４５は、本フローチャートの処理を終了して、処理を図２２のＳ３３０に進めてもよい。
　７．４　Ｓ３３０の詳細（第１の例）
　図２４Ａは、図２２に示される受信した照射条件パラメータに設定する処理の第１の例を示すフローチャートである。図２４Ａに示される処理は、図２２に示されるＳ３３０のサブルーチンとして、アニール制御部４５によって行われてもよい。図２４Ａに示される処理は、上述の第１又は第２の実施形態において説明した光学パルスストレッチャー１６の制御によって照射条件を変更する構成において、図２３Ａに示される処理に引き続いて、実行されてもよい。
　まず、Ｓ３３１において、アニール制御部４５は、ビームスプリッタ１６ｎの反射率Ｒが、受信した目標値に近づくように、レーザシステム制御部３１を介して１軸ステージ１６ｒあるいはステップモータ１６ｘを制御してもよい。
　次に、Ｓ３３２において、アニール制御部４５は、遅延光路の光路長Ｌが、受信した目標値に近づくように、レーザシステム制御部３１を介して回転ステージ１６ｉ、１６ｊ、１６ｋ、１６ｍを制御してもよい。
　次に、Ｓ３３３において、アニール制御部４５は、フルーエンスＦが受信した目標値に近づくように、レーザシステム制御部３１を介してアッテネータ１８を制御してもよい。
　Ｓ３３３の後、アニール制御部４５は、本フローチャートの処理を終了して、処理を図２２のＳ３４０に進めてもよい。
　７．５　Ｓ３３０の詳細（第２の例）
　図２４Ｂは、図２２に示される受信した照射条件パラメータに設定する処理の第２の例を示すフローチャートである。図２４Ｂに示される処理は、図２２に示されるＳ３３０のサブルーチンとして、アニール制御部４５によって行われてもよい。図２４Ｂに示される処理は、上述の第４の実施形態において説明した遅延回路５と複数のレーザ部２ａ～２ｃの制御によって照射条件を変更する構成において、図２３Ｂに示される処理に引き続いて、実行されてもよい。
　まず、Ｓ３３４において、アニール制御部４５は、パルス時間間隔Ｔｄが、受信した目標値に近づくように、レーザシステム制御部３１を介して遅延回路５を制御してもよい。
　次に、Ｓ３３５において、アニール制御部４５は、光強度比Ｉｒが、受信した目標値に近づくように、レーザシステム制御部３１を介して複数のレーザ部２ａ～２ｃを制御してもよい。
　次に、Ｓ３３６において、アニール制御部４５は、フルーエンスＦが受信した目標値に近づくように、レーザシステム制御部３１を介してアッテネータ１８を制御してもよい。
　Ｓ３３６の後、アニール制御部４５は、本フローチャートの処理を終了して、処理を図２２のＳ３４０に進めてもよい。
　第５の実施形態により、溶融計測部４４による計測をしなくても、外部装置からの設定により照射条件パラメータを設定することができる。
８．制御部の構成
　図２５は、制御部の概略構成を示すブロック図である。
　上述した実施の形態におけるアニール制御部４５、レーザシステム制御部３１等の制御部は、コンピュータやプログラマブルコントローラ等汎用の制御機器によって構成されてもよい。例えば、以下のように構成されてもよい。
（構成）
　制御部は、処理部１０００と、処理部１０００に接続される、ストレージメモリ１００５と、ユーザインターフェイス１０１０と、パラレルＩ／Ｏコントローラ１０２０と、シリアルＩ／Ｏコントローラ１０３０と、Ａ／Ｄ、Ｄ／Ａコンバータ１０４０とによって構成されてもよい。また、処理部１０００は、ＣＰＵ１００１と、ＣＰＵ１００１に接続された、メモリ１００２と、タイマー１００３と、ＧＰＵ１００４とから構成されてもよい。
（動作）
　処理部１０００は、ストレージメモリ１００５に記憶されたプログラムを読出してもよい。また、処理部１０００は、読出したプログラムを実行したり、プログラムの実行に従ってストレージメモリ１００５からデータを読出したり、ストレージメモリ１００５にデータを記憶させたりしてもよい。
　パラレルＩ／Ｏコントローラ１０２０は、パラレルＩ／Ｏポートを介して通信可能な機器１０２１～１０２ｘに接続されてもよい。パラレルＩ／Ｏコントローラ１０２０は、処理部１０００がプログラムを実行する過程で行うパラレルＩ／Ｏポートを介した、デジタル信号による通信を制御してもよい。
　シリアルＩ／Ｏコントローラ１０３０は、シリアルＩ／Ｏポートを介して通信可能な機器１０３１～１０３ｘに接続されてもよい。シリアルＩ／Ｏコントローラ１０３０は、処理部１０００がプログラムを実行する過程で行うシリアルＩ／Ｏポートを介した、デジタル信号による通信を制御してもよい。
　Ａ／Ｄ、Ｄ／Ａコンバータ１０４０は、アナログポートを介して通信可能な機器１０４１～１０４ｘに接続されてもよい。Ａ／Ｄ、Ｄ／Ａコンバータ１０４０は、処理部１０００がプログラムを実行する過程で行うアナログポートを介した、アナログ信号による通信を制御してもよい。
　ユーザインターフェイス１０１０は、オペレータが処理部１０００によるプログラムの実行過程を表示したり、オペレータによるプログラム実行の中止や割り込み処理を処理部１０００に行わせたりするよう構成されてもよい。
　処理部１０００のＣＰＵ１００１はプログラムの演算処理を行ってもよい。メモリ１００２は、ＣＰＵ１００１がプログラムを実行する過程で、プログラムの一時記憶や、演算過程でのデータの一時記憶を行ってもよい。タイマー１００３は、時刻や経過時間を計測し、プログラムの実行に従ってＣＰＵ１００１に時刻や経過時間を出力してもよい。ＧＰＵ１００４は、処理部１０００に画像データが入力された際、プログラムの実行に従って画像データを処理し、その結果をＣＰＵ１００１に出力してもよい。
　パラレルＩ／Ｏコントローラ１０２０に接続される、パラレルＩ／Ｏポートを介して通信可能な機器１０２１～１０２ｘは、レーザ装置２、他の制御部等の発光トリガ信号やタイミングを示す信号の受送信に使用してもよい。
　シリアルＩ／Ｏコントローラ１０３０に接続される、シリアルＩ／Ｏポートを介して通信可能な機器１０３１～１０３ｘは、レーザ装置２、光学パルスストレッチャー１６、アッテネータ１８、ＸＹＺステージ４３ｇ、他の制御部等のデータの受送信に使用してもよい。Ａ／Ｄ、Ｄ／Ａコンバータ１０４０に接続される、アナログポートを介して通信可能な機器１０４１～１０４ｘは、パルス時間波形計測部１９、溶融計測部４４等の各種センサであってもよい。
　以上のように構成されることで、制御部は各実施形態に示された動作を実現可能であってよい。
　上記の説明は、制限ではなく単なる例示を意図したものである。従って、添付の特許請求の範囲を逸脱することなく本開示の実施形態に変更を加えることができることは、当業者には明らかであろう。
　本明細書及び添付の特許請求の範囲全体で使用される用語は、「限定的でない」用語と解釈されるべきである。例えば、「含む」又は「含まれる」という用語は、「含まれるものとして記載されたものに限定されない」と解釈されるべきである。「有する」という用語は、「有するものとして記載されたものに限定されない」と解釈されるべきである。また、本明細書及び添付の特許請求の範囲に記載される修飾句「１つの」は、「少なくとも１つ」又は「１又はそれ以上」を意味すると解釈されるべきである。

Claims (12)

  1. 　被加工物にパルスレーザ光を照射するレーザアニール装置の光源であるレーザシステムにおいて、
    　前記パルスレーザ光を生成するレーザ装置と、
    　前記パルスレーザ光のパルス時間波形を可変するパルス時間波形可変装置と、
    　前記レーザアニール装置からパルス時間波形生成パラメータを受信して、前記パルス時間波形可変装置を制御する制御部と、
    を備えるレーザシステム。
  2. 　前記パルス時間波形可変装置は、
    　前記レーザ装置から出力された前記パルスレーザ光を第１の光路及び第２の光路に分岐させるビームスプリッタと、
    　前記ビームスプリッタに入射する前記パルスレーザ光の反射率を可変する反射率可変部と、
    　前記第２の光路に進んだパルスレーザ光を、前記ビームスプリッタがさらに前記第１の光路及び前記第２の光路に分岐させるように再び前記ビームスプリッタに入射させる遅延光路を形成する遅延光学系と、
    　前記遅延光路の光路長を可変する光路長可変部と、
    を備え、
    　前記パルス時間波形生成パラメータは、前記反射率の目標値と前記光路長の目標値とを含み、
    　前記制御部は、前記反射率と前記光路長とが前記反射率の目標値と前記光路長の目標値とにそれぞれ近づくように、前記反射率可変部と前記光路長可変部とを制御する
    請求項１記載のレーザシステム。
  3. 　前記レーザ装置は、第１のパルスレーザ光を出力する第１のレーザ部と、第２のパルスレーザ光を出力する第２のレーザ部と、を備え、
    　前記パルス時間波形可変装置は、
    　前記第１のレーザ部及び前記第２のレーザ部からそれぞれ出力される前記第１のパルスレーザ光及び前記第２のパルスレーザ光のパルス時間間隔を可変する遅延回路と、
    　前記第１のレーザ部及び前記第２のレーザ部にそれぞれ備えられ、前記第１のパルスレーザ光と前記第２のパルスレーザ光との光強度比を可変するために充電コンデンサの充電電圧を可変する充電器と、
    を備え、
    　前記パルス時間波形生成パラメータは、前記第１のパルスレーザ光及び前記第２のパルスレーザ光のパルス時間間隔の目標値と、前記第１のパルスレーザ光及び前記第２のパルスレーザ光の光強度比の目標値とを含み、
    　前記制御部は、前記パルス時間間隔と前記光強度比とが、前記パルス時間間隔の目標値と前記光強度比の目標値とにそれぞれ近づくように、前記遅延回路と前記第１のレーザ部に備えられた前記充電器と前記第２のレーザ部に備えられた前記充電器とを制御する
    請求項１記載のレーザシステム。
  4. 　被加工物にパルスレーザ光を照射するレーザアニール装置において、
    　前記パルスレーザ光を生成するレーザ装置と、
    　前記パルスレーザ光のパルス時間波形を可変するパルス時間波形可変装置と、
    　前記被加工物に前記パルスレーザ光を照射する光学系と、
    　前記被加工物における前記パルスレーザ光のフルーエンスを可変するフルーエンス可変部と、
    　パルス時間波形生成パラメータと、前記被加工物における前記パルスレーザ光のフルーエンスの目標値と、を含む照射条件パラメータに基づいて、前記パルス時間波形可変装置と前記フルーエンス可変部とを制御する制御部と、
    を備えるレーザアニール装置。
  5. 　前記照射条件パラメータを外部装置から受信し、
    　前記制御部は、前記受信した照射条件パラメータに基づいて、前記パルス時間波形可変装置と前記フルーエンス可変部とを制御する
    請求項４記載のレーザアニール装置。
  6. 　前記パルス時間波形可変装置は、
    　前記レーザ装置から出力された前記パルスレーザ光を第１の光路及び第２の光路に分岐させるビームスプリッタと、
    　前記ビームスプリッタに入射する前記パルスレーザ光の反射率を可変する反射率可変部と、
    　前記第２の光路に進んだパルスレーザ光を、前記ビームスプリッタがさらに前記第１の光路及び前記第２の光路に分岐させるように再び前記ビームスプリッタに入射させる遅延光路を形成する遅延光学系と、
    　前記遅延光路の光路長を可変する光路長可変部と、
    を備え、
    　前記パルス時間波形生成パラメータは、前記反射率の目標値と前記光路長の目標値とを含み、
    　前記制御部は、前記反射率と前記光路長とが前記反射率の目標値と前記光路長の目標値とにそれぞれ近づくように、前記反射率可変部と前記光路長可変部とを制御する
    請求項４記載のレーザアニール装置。
  7. 　前記レーザ装置は、第１のパルスレーザ光を出力する第１のレーザ部と、第２のパルスレーザ光を出力する第２のレーザ部と、を備え、
    　前記パルス時間波形可変装置は、
    　前記第１のレーザ部及び前記第２のレーザ部からそれぞれ出力される前記第１のパルスレーザ光及び前記第２のパルスレーザ光のパルス時間間隔を可変する遅延回路と、
    　前記第１のレーザ部及び前記第２のレーザ部にそれぞれ備えられ、前記第１のパルスレーザ光と前記第２のパルスレーザ光との光強度比を可変するために充電コンデンサの充電電圧を可変する充電器と、
    を備え、
    　前記パルス時間波形生成パラメータは、前記第１のパルスレーザ光及び前記第２のパルスレーザ光のパルス時間間隔の目標値と、前記第１のパルスレーザ光及び前記第２のパルスレーザ光の光強度比の目標値とを含み、
    　前記制御部は、前記パルス時間間隔と前記光強度比とが、前記パルス時間間隔の目標値と前記光強度比の目標値とにそれぞれ近づくように、前記遅延回路と前記第１のレーザ部に備えられた前記充電器と前記第２のレーザ部に備えられた前記充電器とを制御する
    請求項４記載のレーザアニール装置。
  8. 　前記被加工物の少なくとも１部の溶融状態が持続する時間である溶融持続時間と、前記溶融持続時間が終了した後の結晶状態と、を計測する計測部をさらに備える
    請求項４記載のレーザアニール装置。
  9. 　前記制御部は、複数の照射条件パラメータのそれぞれにおける前記計測部による計測結果を取得し、前記計測部により計測された結晶状態が、前記被加工物の少なくとも１部が結晶化したことを示す照射条件パラメータであって、かつ、前記計測部により計測された溶融持続時間が、より長くなった照射条件パラメータを、前記複数の照射条件パラメータから選択する、請求項８記載のレーザアニール装置。
  10. 　前記制御部は、前記選択された照射条件パラメータに含まれるパルス時間波形生成パラメータと同じパルス時間波形生成パラメータを含み、前記選択された照射条件パラメータに含まれるフルーエンスの目標値と異なるフルーエンスの目標値を含む、複数の照射条件パラメータを取得し、前記取得した複数の照射条件パラメータの各々において前記計測部により計測された溶融持続時間とフルーエンスとの関係を求め、近似直線から外れる直前のフルーエンスを選定する、請求項９記載のレーザアニール装置。
  11. 　前記フルーエンス可変部は、前記パルスレーザ光の透過率を可変するアッテネータである請求項４記載のレーザアニール装置。
  12. 　フライアイレンズとコンデンサ光学系とを含むビームホモジナイザをさらに含み、前記ビームホモジナイザは、前記第１のパルスレーザ光と前記第２のパルスレーザ光とを結合させるように構成された、請求項７記載のレーザアニール装置。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018134971A1 (ja) * 2017-01-20 2018-07-26 ギガフォトン株式会社 レーザ装置及び極端紫外光生成システム
WO2019111382A1 (ja) * 2017-12-07 2019-06-13 ギガフォトン株式会社 レーザ照射システム、及び電子デバイスの製造方法
WO2020213200A1 (ja) * 2019-04-16 2020-10-22 株式会社日本製鋼所 レーザ照射装置、レーザ照射方法、及び半導体装置の製造方法
JPWO2023095219A1 (ja) * 2021-11-24 2023-06-01
JP2024526033A (ja) * 2021-06-01 2024-07-17 サイマー リミテッド ライアビリティ カンパニー 光学アセンブリのキャビティ長を能動的に制御するためのシステム

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109314365B (zh) * 2016-07-26 2021-05-11 极光先进雷射株式会社 激光系统
US11515681B2 (en) * 2018-07-12 2022-11-29 Electronics And Telecommunications Research Institute Laser module and laser system including the same
CN112445074B (zh) * 2019-08-29 2022-08-02 上海微电子装备（集团）股份有限公司 一种照明装置、曝光系统及光刻设备
CN111969395B (zh) * 2020-09-02 2025-10-21 成都技致光电科技有限公司 一种用于高能量准分子激光脉冲展宽的装置及方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004198513A (ja) * 2002-12-16 2004-07-15 Sumitomo Heavy Ind Ltd レーザビームの伝送方法及びビーム強度変換器
JP2005525001A (ja) * 2002-05-07 2005-08-18 サイマー インコーポレイテッド ビーム伝達及びビーム照準制御を備えるリソグラフィレーザ
JP2011014685A (ja) * 2009-07-01 2011-01-20 Sumitomo Heavy Ind Ltd レーザ照射装置、及びレーザ照射方法
JP2011249818A (ja) * 2011-07-04 2011-12-08 Komatsu Ltd 狭帯域化レーザ装置
US20120260847A1 (en) * 2011-04-12 2012-10-18 Coherent Gmbh Amorphous silicon crystallization using combined beams from multiple oscillators

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2647388B2 (ja) * 1987-08-13 1997-08-27 三菱電機株式会社 光パルス波形整形装置
WO1995026517A1 (en) * 1992-11-10 1995-10-05 United States Department Of Energy Laser beam pulse formatting method
JPH06318756A (ja) * 1993-05-06 1994-11-15 Toshiba Corp レ−ザ装置
JPH09288251A (ja) * 1996-02-22 1997-11-04 Nikon Corp パルス幅伸長光学系および該光学系を備えた露光装置
JP4627185B2 (ja) * 2004-12-27 2011-02-09 株式会社小松製作所 光学パルスストレッチ装置における遅延光学路長の設定方法
NL1036222A1 (nl) * 2007-12-13 2009-06-16 Asml Netherlands Bv Pulse Modifier, Lithographic Apparatus and Device Manufacturing Method.
CN102820612A (zh) * 2012-06-05 2012-12-12 中国科学院半导体研究所 重复频率连续可调的超短脉冲固体激光器
KR102163606B1 (ko) * 2013-03-27 2020-10-08 고쿠리쓰다이가쿠호진 규슈다이가쿠 레이저 어닐링 장치

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005525001A (ja) * 2002-05-07 2005-08-18 サイマー インコーポレイテッド ビーム伝達及びビーム照準制御を備えるリソグラフィレーザ
JP2004198513A (ja) * 2002-12-16 2004-07-15 Sumitomo Heavy Ind Ltd レーザビームの伝送方法及びビーム強度変換器
JP2011014685A (ja) * 2009-07-01 2011-01-20 Sumitomo Heavy Ind Ltd レーザ照射装置、及びレーザ照射方法
US20120260847A1 (en) * 2011-04-12 2012-10-18 Coherent Gmbh Amorphous silicon crystallization using combined beams from multiple oscillators
JP2011249818A (ja) * 2011-07-04 2011-12-08 Komatsu Ltd 狭帯域化レーザ装置

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11539180B2 (en) 2017-01-20 2022-12-27 Gigaphoton Inc. Laser apparatus and extreme ultraviolet light generation system
WO2018134971A1 (ja) * 2017-01-20 2018-07-26 ギガフォトン株式会社 レーザ装置及び極端紫外光生成システム
JPWO2018134971A1 (ja) * 2017-01-20 2019-11-07 ギガフォトン株式会社 レーザ装置及び極端紫外光生成システム
US11768362B2 (en) 2017-12-07 2023-09-26 Gigaphoton Inc. Laser radiation system and method for manufacturing electronic device
JPWO2019111382A1 (ja) * 2017-12-07 2020-12-24 ギガフォトン株式会社 レーザ照射システム、及び電子デバイスの製造方法
JP7023293B2 (ja) 2017-12-07 2022-02-21 ギガフォトン株式会社 レーザ照射システム、及び電子デバイスの製造方法
CN111226359A (zh) * 2017-12-07 2020-06-02 极光先进雷射株式会社 激光照射系统和电子器件的制造方法
WO2019111382A1 (ja) * 2017-12-07 2019-06-13 ギガフォトン株式会社 レーザ照射システム、及び電子デバイスの製造方法
WO2020213200A1 (ja) * 2019-04-16 2020-10-22 株式会社日本製鋼所 レーザ照射装置、レーザ照射方法、及び半導体装置の製造方法
JP2020177968A (ja) * 2019-04-16 2020-10-29 株式会社日本製鋼所 レーザ照射装置、レーザ照射方法、及び半導体装置の製造方法
JP7320975B2 (ja) 2019-04-16 2023-08-04 Ｊｓｗアクティナシステム株式会社 レーザ照射装置、レーザ照射方法、及び半導体装置の製造方法
US11992896B2 (en) 2019-04-16 2024-05-28 Jsw Aktina System Co., Ltd. Laser irradiation apparatus, laser irradiation method, and semiconductor device manufacturing method
JP2024526033A (ja) * 2021-06-01 2024-07-17 サイマー リミテッド ライアビリティ カンパニー 光学アセンブリのキャビティ長を能動的に制御するためのシステム
JPWO2023095219A1 (ja) * 2021-11-24 2023-06-01
WO2023095219A1 (ja) * 2021-11-24 2023-06-01 ギガフォトン株式会社 パルス伸張器及び電子デバイスの製造方法
JP7784444B2 (ja) 2021-11-24 2025-12-11 ギガフォトン株式会社 パルス伸張器及び電子デバイスの製造方法

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