WO2018066202A1 - レーザ照射装置及び半導体装置の製造方法 - Google Patents

レーザ照射装置及び半導体装置の製造方法 Download PDF

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reflected light
laser
slit
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伊藤　大介
保 小田嶋
清水　良
政志 町田
達郎 松島
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株式会社日本製鋼所
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Definitions

  • the present invention relates to a laser irradiation apparatus and a method for manufacturing a semiconductor device.
  • the present invention relates to a laser irradiation apparatus that performs laser annealing by irradiating an amorphous film on a substrate with laser light, and a method for manufacturing a semiconductor device.
  • the reflected light reflected by the shielding part reaches the optical system module of the laser annealing apparatus and adversely affects the temperature of the optical system module.
  • the housing of the optical system module is deformed by thermal stress, causing a positional shift in each optical element provided in the optical system module.
  • irradiation unevenness occurs in the laser light for crystallizing the amorphous film, and stable crystallization treatment cannot be performed.
  • the reflected light reflected by the amorphous film or the substrate from the laser beam that has passed through the slit travels in the reverse direction and reaches the optical system module.
  • a laser irradiation apparatus includes an optical system module that irradiates an irradiated object with laser light, a first blocking plate having a first slit through which the laser light passes, and the optical system module. And a reflected light receiving member disposed between the first blocking plate, and the reflected light receiving member includes a first reflected light of the laser beam reflected by the first blocking plate. It is possible to receive reflected light.
  • a method of manufacturing a semiconductor device includes (A) a step of emitting laser light from an optical system module toward a substrate on which a film containing a semiconductor is formed, and (B) the laser light passing therethrough.
  • a first blocking plate in which a first slit is formed is provided, and the first slit among the laser light irradiated to the first slit and the first blocking plate is irradiated.
  • the one embodiment it is possible to provide a laser irradiation apparatus and a method for manufacturing a semiconductor device that suppress uneven irradiation and perform stable crystallization treatment.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a laser irradiation apparatus according to a first embodiment.
  • 1 is a cross-sectional view illustrating a main part of a laser irradiation apparatus according to a first embodiment.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along a cutting line AA of the main part of the laser irradiation apparatus shown in FIG.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the main part of the laser irradiation apparatus shown in FIG. 3 is a perspective view illustrating the relationship between laser light and slits of the laser irradiation apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating a laser irradiation method using the laser irradiation apparatus according to the first embodiment. It is sectional drawing which illustrated the laser irradiation apparatus which concerns on a comparative example. It is the enlarged view which illustrated the shape on the board
  • FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a main part of a laser irradiation apparatus according to a second embodiment.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a reflected light receiving member according to a second embodiment.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of the reflected light receiving member shown in FIG. FIG.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a main part of a laser irradiation apparatus according to a third embodiment.
  • 6 is a cross-sectional view illustrating a reflected light receiving member according to a third embodiment.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a heat absorption element according to Embodiment 3.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a method for manufacturing a semiconductor device according to a fourth embodiment; FIG. It is sectional drawing for demonstrating the outline
  • the laser irradiation apparatus is an apparatus that irradiates an irradiated object with laser light.
  • the irradiated body is, for example, a substrate on which a film including a semiconductor such as an amorphous film is formed.
  • the laser irradiation apparatus performs a laser annealing process in which the amorphous film is irradiated with laser light to be crystallized.
  • the laser irradiation apparatus is used as an excimer laser annealing (ELA: Excimer Laser Annealing) apparatus.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a laser irradiation apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating the main part of the laser irradiation apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along a cutting line AA of the main part of the laser irradiation apparatus shown in FIG.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line BB of the main part of the laser irradiation apparatus shown in FIG.
  • FIG. 5 is a perspective view illustrating the relationship between the laser light and the slits of the laser irradiation apparatus according to the first embodiment.
  • the laser irradiation apparatus 1 includes a light source 10, an optical system module 20, a sealing unit 30, and a processing chamber 40.
  • the processing chamber 40 is provided on a horizontal base 48, for example.
  • a sealed portion 30 is provided above the processing chamber 40, and the optical system module 20 is provided above the sealed portion 30.
  • the optical system module 20 is provided at a position where the laser beam L1 emitted from the light source 10 can be received.
  • XYZ orthogonal coordinate axes are introduced.
  • the direction orthogonal to the upper surface of the base 48 is defined as the Z-axis direction
  • the upper direction is defined as the + Z-axis direction
  • the lower direction is defined as the -Z-axis direction.
  • the direction connecting the light source 10 and the optical system module 20 is the X-axis direction
  • the direction from the light source 10 toward the optical system module 20 is the + X-axis direction
  • the opposite direction is the ⁇ X-axis direction.
  • the direction orthogonal to the X-axis direction and the Z-axis direction is the Y-axis direction, one is the + Y-axis direction, and the opposite direction is the -Y-axis direction.
  • the light source 10 emits laser light L1.
  • the light source 10 is, for example, an excimer laser light source, and emits laser light L1 of an excimer laser having a center wavelength of 308 nm.
  • the light source 10 emits pulsed laser light L1.
  • the light source 10 emits laser light L1 toward the optical system module 20.
  • the laser light L1 travels in the + X-axis direction and enters the optical system module 20.
  • an optical element such as an attenuator for adjusting the energy density may be disposed on the optical path of the laser light L1 between the light source 10 and the optical system module 20.
  • the optical system module 20 includes an optical system casing 21, a mirror 22, an optical element such as a lens, and a sealing window 23 that form the outer shape.
  • the optical system housing 21 is a box-shaped member made of a material such as aluminum.
  • Each optical element of the optical system module 20 is held inside the optical system casing 21 by a holder or the like. With such optical elements, the optical system module 20 adjusts the irradiation direction, the amount of light, and the like of the laser light L1 emitted from the light source 10.
  • the sealing window 23 is provided on a part of the optical system housing 21, for example, the lower surface of the optical system housing 21.
  • the laser light L ⁇ b> 1 is emitted from the sealing window 23 toward the sealing portion 30 after being adjusted by the optical system module 20. In this way, the optical system module 20 irradiates the irradiated body with the laser light L1.
  • the laser beam L ⁇ b> 1 has a line beam shape in the optical system module 20. That is, the cross section perpendicular to the optical axis C1 of the laser light L1 is an elongated line extending in one direction.
  • the cross section orthogonal to the optical axis of the laser beam L1 reflected by the mirror 22 is a linear shape extending in the Y-axis direction.
  • the sealing portion 30 includes a sealing casing 31, a blocking plate 51, a reflected light receiving member 61, a sealing window 33, a gas inlet 34, and a gas outlet 35. 3, the gas inlet 34 and the gas outlet 35 are omitted, and in FIG. 4, the reflected light receiving member 61, the sealing window 33, the gas inlet 34, and the gas outlet 35 are omitted. .
  • each drawing is simplified as appropriate.
  • the sealed casing 31 is a box-shaped member having a hollow inside.
  • a blocking plate 51 and a reflected light receiving member 61 are disposed inside the sealed casing 31.
  • a gas inlet 34 and a gas outlet 35 are provided on a predetermined side surface of the sealed casing 31.
  • the gas inlet 34 and the gas outlet 35 are provided, for example, on opposite side surfaces of the sealed casing 31.
  • the gas outlet 35 is provided above the gas inlet 34.
  • a gas 37 for example, an inert gas such as nitrogen is introduced from the gas inlet 34.
  • the gas 37 introduced into the sealed casing 31 from the gas inlet 34 is discharged from the gas outlet 35. It is desirable that the gas 37 is continuously supplied into the sealed casing 31. Further, it is desirable that the gas 37 is continuously discharged to the outside of the sealed casing 31.
  • the flow rate of the gas 37 is controlled to a predetermined flow rate so that the inside of the sealed casing 31 is constantly ventilated.
  • the blocking plate 51 is disposed on the optical path where the laser light L1 emitted from the sealing window 23 of the optical system module 20 reaches the processing chamber 40.
  • the blocking plate 51 includes, for example, a plurality of members.
  • the blocking plate 51 includes, for example, a blocking plate 51a and a blocking plate 51b.
  • the blocking plate 51a and the blocking plate 51b are plate-like members extending in one direction, for example, the Y-axis direction.
  • the blocking plate 51a and the blocking plate 51b are arranged with their plate surfaces facing the Z-axis direction.
  • the blocking plate 51a and the blocking plate 51b are arranged side by side with a space in the Y-axis direction.
  • a slit 54 is formed between the blocking plate 51a and the blocking plate 51b.
  • Each of the blocking plates 51a and 51b is movable by a motor (not shown) in the + Y-axis direction and the -Y-axis direction, and the width of the slit 54 (the length between the blocking plate 51a and the blocking plate 51b) can be set as appropriate. is there.
  • the laser beam L1 passes through the slit 54.
  • the blocking plate 51 is formed with a slit 54 through which the laser light L1 passes.
  • Both ends of the laser beam L1 in the Y-axis direction are blocked by the blocking plate 51a and the blocking plate 51b.
  • the ends of the laser beam L1 blocked by the blocking plate 51a and the blocking plate 51b are reflected by the blocking plate 51a and the blocking plate 51b to become reflected light R1.
  • the laser beam L1 blocked by the blocking plate 51 is reflected by the blocking plate 51.
  • a reflection mirror 57 may be provided on the surface of the blocking plate 51 on the optical system module 20 side. Thereby, the laser beam L1 blocked by the blocking plate 51 can be suppressed from being absorbed by the blocking plate 51. Therefore, when the temperature of the shielding plate 51 rises, it is possible to prevent the atmosphere near the shielding plate 51 from being disturbed.
  • the reflection film applied to the reflection mirror 57 is preferably processed to a specification having a predetermined resistance with respect to the incident angle of the laser beam L1.
  • the reflection film ranges from those in which the reflectance changes extremely depending on the incident angle of the laser light L1 to those in which the reflectance does not change much depending on the incident angle of the laser light L1.
  • a reflective film is used in which the reflectance falls within a predetermined range with respect to a change in the incident angle of the laser light L1 that can be assumed when laser irradiation is performed on the irradiation object.
  • the reflected light receiving member 61 is disposed between the shielding plate 51 and the optical system module 20.
  • the reflected light receiving member 61 is disposed outside the optical system module 20 so as to be spaced from the optical system module 20.
  • the reflected light receiving member 61 is, for example, a plate-like member.
  • the reflected light receiving member 61 is disposed with the plate surface directed in the Z-axis direction.
  • the reflected light receiving member 61 is arranged so that the laser light L1 blocked by the blocking plate 51 can receive the reflected light R1 reflected by the blocking plate 51.
  • the reflected light receiving member 61 is disposed on the optical path of the reflected light R1 in consideration of the incident angle of the laser light L1 and the reflected angle of the reflected light R1.
  • the reflected light receiving member 61 may be attached to the optical system module 20 with a space therebetween via a heat insulating material. Thereby, the heat insulation between the reflected light receiving member 61 and the optical system module 20 can be maintained.
  • the sealing window 33 is provided on a part of the sealed casing 31, for example, on the lower surface of the sealed casing 31.
  • the laser light L1 emitted from the sealing window 23 of the optical system module 20 passes through the slit 54 between the blocking plates 51. Then, the laser light L 1 that has passed through the slit 54 is emitted from the sealing window 33 toward the processing chamber 40.
  • the processing chamber 40 includes a gas box 41, a blocking plate 52, a substrate stage 45, a base 46, and a scanning device 47.
  • the laser beam L1 is irradiated to the substrate M1 placed on the substrate stage 45, and laser annealing processing for crystallizing the amorphous film on the substrate M1 is performed.
  • the substrate stage 45 may be a float type stage, that is, a stage that conveys the substrate M1, which is an irradiated body, while floating.
  • the gas box 41 is a box-shaped member and has a hollow inside.
  • the gas box 41 is disposed above the substrate stage 45 and below the sealing window 33 in the sealed portion 30.
  • An introduction window 42 is provided on the upper surface of the gas box 41.
  • the introduction window 42 is disposed so as to face the sealing window 33.
  • An irradiation window 43 is provided on the lower surface of the gas box 41.
  • the irradiation window 43 is disposed so as to face the amorphous film on the substrate M1.
  • a gas inlet 44 is provided on a predetermined side surface of the gas box 41.
  • a predetermined gas 37 for example, an inert gas such as nitrogen is supplied to the gas box 41 from the gas inlet 44.
  • the gas 37 supplied to the gas box 41 is discharged from the irradiation window 43 after filling the inside of the gas box 41.
  • the blocking plate 52 is disposed on the optical path where the laser light L1 emitted from the sealing window 33 of the sealing portion 30 reaches the amorphous film on the substrate M1.
  • the shielding plate 52 is disposed inside the gas box 41 so as to cover the irradiation window 43.
  • the blocking plate 52 includes, for example, a plurality of members.
  • the blocking plate 52 includes, for example, a blocking plate 52a and a blocking plate 52b.
  • the blocking plate 52a and the blocking plate 52b are plate-like members extending in one direction.
  • the blocking plate 52a and the blocking plate 52b are arranged with the plate surface in the Z-axis direction and the extending direction in the Y direction.
  • the blocking plate 52a and the blocking plate 52b are arranged side by side with a space in the Y-axis direction. Accordingly, a slit 55 is formed between the blocking plate 52a and the blocking plate 52b.
  • Each of the blocking plates 52a and 52b is movable by a motor (not shown) in the + Y-axis direction and the -Y-axis direction, and the width of the slit 55 (the length between the blocking plate 52a and the blocking plate 52b) can be set as appropriate. is there.
  • the laser beam L1 passes through the slit 55.
  • the blocking plate 52 is formed with a slit 55 through which the laser light L1 that has passed through the slit 54 passes.
  • Both ends of the laser beam L1 in the Y-axis direction are blocked by the blocking plate 52a and the blocking plate 52b.
  • the end portions of the laser light L1 blocked by the blocking plate 52a and the blocking plate 52b are reflected by the blocking plate 52a and the blocking plate 52b to become reflected light R2.
  • the laser beam L1 blocked by the blocking plate 52 is reflected by the blocking plate 52.
  • the reflected light receiving member 61 receives the reflected light R ⁇ b> 2 that is reflected by the blocking plate 52 from the laser beam L ⁇ b> 1 irradiated to the slit 55 and the blocking plate 52. Is arranged to be possible.
  • a reflection mirror 57 may be provided on the surface of the blocking plate 52 on the optical system module 20 side. Thereby, it is possible to suppress the laser light L ⁇ b> 1 blocked by the blocking plate 52 from being absorbed by the blocking plate 52. Therefore, when the temperature of the shielding plate 52 rises, it is possible to prevent the atmosphere near the shielding plate 52 from being disturbed.
  • the reflection film included in the reflection mirror 57 is preferably processed to a specification having a predetermined tolerance with respect to the incident angle of the laser beam L1.
  • the laser beam L1 that has passed through the slit 55 between the blocking plates 52 is emitted from the irradiation window 43 and irradiates the amorphous film on the substrate M1.
  • the substrate M1 is placed on the substrate stage 45.
  • the substrate M1 is, for example, a semiconductor substrate such as a silicon substrate or a quartz substrate.
  • the substrate M1 is not limited to a semiconductor substrate and a quartz substrate.
  • a film containing a semiconductor such as an amorphous film is formed on the substrate M1.
  • the amorphous film includes, for example, amorphous silicon (aSi). Crystallization is performed by irradiating the amorphous film on the substrate M1 with the laser beam L1. By crystallizing, for example, a crystalline film containing polysilicon (polySi) is formed on the substrate M1.
  • the laser beam L1 irradiated to the amorphous film on the substrate M1 is reflected by the amorphous film or the substrate M1, and becomes reflected light R3.
  • the reflected light receiving member 61 is arranged so that the laser light L1 irradiated on the amorphous film or substrate M1 can receive the reflected light R3 reflected by the amorphous film or substrate M1.
  • the substrate stage 45 is placed on a scanning device 47 via, for example, a base 46.
  • the substrate stage 45 can be moved in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction by the scanning device 47.
  • the substrate stage 45 is transported in the transport direction 49 in the ⁇ X axis direction, for example, by scanning with the scanning device 47.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating a laser irradiation method using the laser irradiation apparatus according to the first embodiment.
  • the laser beam L1 is emitted from the optical system module 20.
  • the optical system module 20 adjusts the irradiation direction, the amount of light, and the like of the laser light L1 emitted from the light source 10, and causes the sealed portion 30 to emit the laser light L1.
  • the object to be irradiated is the substrate M1 on which a film containing a semiconductor such as an amorphous film is formed, laser light is emitted from the optical system module toward the substrate M1.
  • the laser beam L ⁇ b> 1 is passed through the slit formed in the blocking plate 51. That is, the shielding plate 51 in which the slit 54 through which the laser beam L1 passes is provided, and the laser beam L1 irradiated to the slit 54 out of the laser beam L1 irradiated to the slit 54 and the blocking plate 51.
  • the slit 54 is passed.
  • a laser beam L1 irradiated to the slit 55 is provided among the laser beams L1 that pass through the slit 54 and irradiate the slit 55 and the shield plate 52.
  • the slit 55 is passed.
  • step S ⁇ b> 13 of FIG. 6 among the laser beams L ⁇ b> 1 irradiated to the slit 54 and the blocking plate 51, the blocking plate 51 blocks the laser beam L ⁇ b> 1 irradiated to the blocking plate 51. .
  • the laser beam L ⁇ b> 1 irradiated to the slit 55 and the blocking plate 52 the laser beam L ⁇ b> 1 irradiated to the blocking plate 52 is blocked by the blocking plate 52.
  • the end portion is blocked, and a portion other than the end portion is used for irradiation of the irradiated object.
  • the reflected light receiving member 61 receives the reflected light R1 reflected by the blocking plate 51 from the laser light L1. That is, the reflected light receiving member 61 is disposed between the optical system module 20 and the blocking plate 51, and the reflected light R1 reflected by the blocking plate 51 is reflected by the reflected laser beam L1 irradiated to the blocking plate 51. The member 61 receives light. Further, the reflected light receiving member 61 receives the reflected light R ⁇ b> 2 reflected by the shielding plate 52 from the laser beam L ⁇ b> 1 irradiated to the shielding plate 52.
  • the irradiated object is irradiated with the laser light L1. That is, the irradiated object is irradiated with the laser light L1 that has passed through the slit 54 out of the laser light L1 irradiated to the slit 54 and the blocking plate 51.
  • the irradiation target is a substrate on which a film containing a semiconductor such as an amorphous film is formed
  • the amorphous film is irradiated with laser light L1.
  • the laser beam L1 is applied to the amorphous film formed on the substrate M1 while the substrate M1 is being transported in the transport direction 49 of the substrate M1, for example, in the ⁇ X axis direction.
  • the reflected light receiving member 61 receives the reflected light R3 reflected by the substrate M1 by the laser light L1 irradiated on the substrate M1.
  • laser irradiation can be performed using the laser irradiation apparatus 1 according to the first embodiment.
  • the laser irradiation apparatus 1 of this embodiment has a reflected light receiving member 61.
  • the reflected light receiving member 61 is arranged to receive the reflected light R1 reflected by the blocking plate 51, the reflected light R2 reflected by the blocking plate 52, and the reflected light R3 reflected by the irradiated body. Therefore, it is possible to suppress the reflected lights R1 to R3 from reaching the optical system module 20.
  • the reflected light R1 reflected by the blocking plate 51 enters the optical system module 20 and reaches the holder of each optical element, so that it is possible to prevent each optical element from being displaced. .
  • the reflected lights R1 to R3 reach one reflected light receiving member 61. Therefore, the factor that generates the temperature gradient with the optical system module 20 is limited to, for example, the reflected light receiving member 61 alone, and the measures for suppressing the temperature increase of the optical system module 20 can be facilitated.
  • the reflected light receiving member 61 is not directly attached to the optical system module 20 but is disposed so as to be spaced from the optical system module 20. Thereby, the heat insulation between the reflected light receiving member 61 and the optical system module 20 can be improved. Further, the reflected light receiving member 61 is attached to the optical system module 20 via a heat insulating material so as to have a gap. Also by this, the heat insulation between the reflected light receiving member 61 and the optical system module 20 can be improved.
  • the reflected light receiving member 61 is disposed above the sealing window 33 provided above the gas box 41. Therefore, even if the reflected light R1 to R3 are received and the temperature in the vicinity of the reflected light receiving member 61 rises, the gas box 41 is disposed between the reflected light receiving member 61 and the substrate M1. Therefore, it is possible to prevent the atmosphere near the substrate M1 from being disturbed. Therefore, irradiation unevenness due to the turbulence of the atmosphere can be suppressed.
  • the reflection mirror 57 By providing the reflection mirror 57 on the surface of the shielding plates 51 and 52 on the optical system module 20 side, the absorption of the laser light L1 by the shielding plates 51 and 52 can be suppressed. Thereby, it can suppress that the atmosphere of the shielding board 51 and 52 vicinity is disturb
  • the flow rate of the gas 37 is controlled so that the inside of the sealed casing 31 is always ventilated. Thereby, the temperature rise in the atmosphere inside the sealed casing 31 can be suppressed. Therefore, it is possible to suppress the variation in the fluid density and the change in the refractive index due to the temperature gradient of the atmosphere through which the laser light L1 passes, and to suppress uneven irradiation.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a laser irradiation apparatus according to a comparative example.
  • the laser irradiation apparatus 101 according to the comparative example does not have the reflected light receiving member 61. Therefore, the reflected light R1 reflected by the blocking plate 51, the reflected light R2 reflected by the blocking plate 52, and the reflected light R3 reflected by the irradiated body reach the optical system module 20.
  • the reflected light R1 reflected by the blocking plate 51 enters the optical system module 20 from the sealing window 23 and reaches the holder of each optical element. Therefore, the heat of the reflected lights R1 to R3 is transmitted to the optical system module and the holder of each optical element, and raises their temperatures. As a result, the optical system casing 21 and the holder of the optical system element are deformed, and a positional shift is generated in each optical element provided in the optical system module 20.
  • FIG. 8 is an enlarged view illustrating the shape of the laser light L1 irradiated on the substrate M1 on the substrate M1.
  • the comparative example does not have the reflected light receiving member, and in the first embodiment, only the main body of the reflected light receiving member is provided. The second embodiment will be described later.
  • the shape of the laser beam L1 on the substrate M1 is inclined within an error range of about 0 ⁇ m immediately after the laser irradiation of the comparative example. However, after 7 hours or more after the laser irradiation in the comparative example, the inclination is about 250 ⁇ m, and the inclination is so large that uneven irradiation occurs in the laser irradiation.
  • the shape of the laser beam L1 on the substrate M1 is inclined within an error range of about 0 ⁇ m immediately after the laser irradiation in the first embodiment.
  • the inclination is about 50 ⁇ m, and the inclination is such that the irradiation unevenness in the laser irradiation is within the allowable range.
  • the reflected light receiving member 61 by providing the reflected light receiving member 61, it is possible to suppress an increase in the temperature of the optical system module 20 due to the irradiation of the reflected lights R1 to R3.
  • the positional deviation of each optical element can be suppressed. Therefore, irradiation unevenness of the laser light L1 can be suppressed.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating the main part of the laser irradiation apparatus according to the second embodiment.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating a reflected light receiving member according to the second embodiment.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of the reflected light receiving member shown in FIG. 10 taken along section line CC.
  • the reflected light receiving member 62 is provided between the blocking plate 51 and the optical system module 20.
  • the reflected light receiving member 62 is attached to the optical system module 20 via the heat insulating material 58 so as to have a gap.
  • the reflected light receiving member 62 is, for example, a plate-like member.
  • the reflected light receiving member 62 is disposed with the plate surface directed in the Z-axis direction.
  • the reflected light receiving member 62 may not be attached to the optical system module 20 via the heat insulating material 58 but may be disposed outside the optical system module 20 so as to have a gap between the optical system module 20. Thereby, the heat insulation between the reflected light receiving member 60 and the optical system module 20 can be maintained.
  • the reflected light receiving member 62 has a main body 62a and a heat insulating air layer 62b containing air.
  • the main body 62a is arranged to receive the reflected light R1, the reflected light R2, and the reflected light R3.
  • the adiabatic air layer 62b is provided on the optical system module 20 side of the main body 62a.
  • the main body 62 a and the heat insulating air layer 62 b are stacked in the plate surface direction of the reflected light receiving member 62.
  • the adiabatic air layer 62b is provided with an intake port (not shown) and an exhaust port (not shown). By supplying a predetermined gas, for example, air from the intake port and discarding it from the exhaust port, the inside of the heat insulating air layer 62b can be exhausted.
  • the heat insulating air layer 62b may supply and discharge gas other than air as long as the heat insulating property between the reflected light receiving member 62 and the optical system module 20 can be improved.
  • the internal pressure may be changed.
  • the main body 62a of the reflected light receiving member 62 is provided with a coolant flow path 62c through which coolant flows. Therefore, the reflected light receiving member 62 includes a cooling jacket having a cooling fluid passage 62c through which the cooling fluid flows.
  • the coolant flow path 62c is arranged so as to meander in a plane parallel to the plate surface inside the main body 62a.
  • the inlet and outlet of the coolant flowing through the coolant channel 62c are provided on the side surface of the main body 62a. Thereby, the coolant supplied from the inlet of the coolant channel 62c goes around the coolant channel 62c and is discharged from the outlet of the coolant channel 62c.
  • the temperature of the coolant is adjusted to a predetermined temperature.
  • the laser irradiation method using the laser irradiation apparatus 2 according to the second embodiment uses the reflected light receiving member 62 instead of the reflected light receiving member 61 in the laser irradiation method using the laser irradiation apparatus 1 according to the first embodiment. And while supplying air etc. to the heat insulation air layer 62b in the reflected light light receiving member 62, a cooling fluid is supplied and discharged
  • the reflected light receiving member 62 of the laser irradiation apparatus 2 of the present embodiment includes a cooling jacket. That is, the main body 62a has a coolant flow path 62c through which the coolant flows. Therefore, it is possible to suppress an increase in the temperature of the reflected light receiving member 62 due to heat generated by the received reflected lights R1 to R3. Thereby, it can suppress that the temperature of the optical system module 20 rises by the radiant heat from the reflected light light-receiving member 62.
  • the reflected light receiving member includes a cooling jacket (a main body 62a and a coolant flow path 62c), and a heat insulating air layer 62b.
  • the shape of the laser beam L1 on the substrate M1 is inclined within an error range of about 0 ⁇ m immediately after the laser irradiation in the second embodiment. In 7 hours or more after the laser irradiation in the second embodiment, the inclination can be suppressed to 10 ⁇ m or less, and the irradiation unevenness in the laser irradiation can be suppressed within an allowable range.
  • the reflected light receiving member 62 can suppress an increase in the temperature of the optical system module due to the irradiation of the reflected lights R1 to R3, and the position of each optical element provided in the optical system module can be reduced. Deviation can be suppressed, and uneven irradiation of laser light can be suppressed.
  • the inside of the adiabatic air layer 62b can be exhausted. With such a configuration, it is possible to suppress the heat generated when the main body 62a receives the reflected light from being transmitted to the optical system module 20. Further, the heat insulating air layer 62 b has a heat insulating function between the main body 62 a and the optical system module 20. As a result, even when the coolant in the coolant channel 62c is at a lower temperature than the optical system module 20, a decrease in the temperature of the optical system module 20 is suppressed, and the occurrence of misalignment of the optical element due to thermal stress is suppressed. be able to.
  • the reflected lights R1 to R3 reach one reflected light receiving member 62. Therefore, since the location cooled by the coolant can be limited to the reflected light receiving member 62, it is possible to easily take measures to suppress the temperature increase of the optical system module 20. Since other effects are the same as those of the first embodiment, the description thereof is omitted.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view illustrating the main part of the laser irradiation apparatus according to the third embodiment.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view illustrating a reflected light receiving member according to the third embodiment.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view illustrating a heat absorption element according to the third embodiment.
  • the reflected light receiving member 63 includes a cooling jacket (a main body portion 63a and a coolant flow path 63c), a heat insulating air layer 63b, and a heat absorption layer. An element 63d is included. Further, the shielding plate 71 of the laser irradiation apparatus 3 of the present embodiment is bent toward the optical system module 20 side.
  • the heat absorbing element 63d is provided on the side of the blocking plate 71 of the reflected light receiving member 63.
  • the heat absorbing element 63d is arranged to receive the reflected light R1, the reflected light R2, and the reflected light R3.
  • the heat absorption element 63d is a plate-like member.
  • the heat absorption element 63d is attached to the main body 63a with the plate surface facing the Z-axis direction. Therefore, one plate surface of the heat absorption element 63d faces the blocking plate 71 side, and the other plate surface faces the optical system module 20 side.
  • the heat absorbing element 63d is a member that absorbs heat suitable for the wavelengths of the laser light L1 and the reflected light R1 to R3, for example, the wavelength of the excimer laser.
  • the heat absorption element 63d is a member coated with a plurality of layers of heat absorption films that absorb heat. By adjusting the thickness of the heat absorption film, the number of layers to be coated, etc., it is possible to adapt to the wavelength of the laser beam L1 to be absorbed.
  • a multilayer heat absorption film 59 a is formed on the surface of the heat absorption element 63 d on the side of the shielding plate 71 by coating a plurality of heat absorption films that absorb heat.
  • the multilayer heat absorption film 59a is preferably processed to a specification having a predetermined resistance to the incident angles of the reflected lights R1 to R3.
  • the multilayer heat absorption film has a heat absorption rate that varies extremely depending on the incident angles of the reflected lights R1 to R3 to a film that does not change much depending on the incident angles of the reflected lights R1 to R3.
  • a multilayer heat absorption film is used in which the heat absorption rate falls within a predetermined range with respect to changes in the incident angles of the reflected lights R1 to R3.
  • the heat absorption rate of the multilayer heat absorption film 59a on the side of the shielding plate 71 in the heat absorption element 63d is, for example, 50%.
  • a multilayer heat absorption film 59b is also formed on the surface of the heat absorption element 63d on the optical system module 20 side.
  • the heat absorption rate of the multilayer heat absorption film 59b is 98%.
  • the absorption rate of the multilayer heat absorption film 59a formed on the surface of the heat absorption element 63d on the side of the blocking plate 71 is the same as that of the multilayer heat absorption film 59b formed on the surface of the heat absorption element 63d on the optical system module 20 side. It is smaller than the absorption rate.
  • the heat absorbed by the heat absorption element 63d can be easily transferred to the main body 63a side, so that deterioration of the heat absorption element 63d is suppressed and the life of the heat absorption element 63d is extended. can do.
  • the surface of the heat absorbing element 63d on the side of the blocking plate 71 may be subjected to frost treatment. Thereby, deterioration of the multilayer heat absorption films 59a and 59b due to the heat of the reflected lights R1 to R3 can be suppressed.
  • the blocking plate 71 of the laser irradiation apparatus 3 of the present embodiment is bent toward the optical system module 20 side.
  • the blocking plate 71 includes a horizontal portion 72 and an inclined portion 73.
  • the horizontal portion 72 is a horizontal portion whose plate surface faces the Z-axis direction.
  • the blocking plate 71 When the blocking plate 71 is disposed in the sealed portion 30, it can be fixed by the horizontal portion 72, and the position of the horizontal portion 72 can be finely adjusted to facilitate adjustment of the position of the laser light L1 with respect to the optical axis. be able to.
  • the inclined portion 73 is a portion inclined from the horizontal portion 72 toward the optical system module 20 side.
  • the laser beam L1 emitted from the optical system module 20 is applied to the slit 54 and the inclined portion 73 in the inclined portion 73.
  • the blocking plate 71 is disposed so that the reflected light R1 reflected by the inclined portion 73 from the laser beam L1 irradiated to the inclined portion 73 is received by the heat absorbing element 63d.
  • the reflected light R1 includes the reflected light reflected by the inclined portion 73 inclined by the laser light L1 irradiated to the blocking plate 71.
  • the incident angle of the reflected light R1 is different from the incident angles of the reflected light R2 and the reflected light R3.
  • the laser beam L 1 that has passed through the slit 54 in the inclined portion 73 is emitted from the sealing window 33 toward the processing chamber 40.
  • the laser irradiation method using the laser irradiation apparatus 3 according to the third embodiment uses the reflected light receiving member 63 instead of the reflected light receiving member 61 in the laser irradiation method using the laser irradiation apparatus 1 according to the first embodiment. Since it is the same except that the blocking plate 71 is used instead of the blocking plate 51, the description is omitted.
  • the reflected light receiving member 63 of this embodiment has a heat absorbing element 63d. Accordingly, the heat absorption element 63d can absorb the heat generated by the reflected lights R1 to R3. Thereby, the rise in the temperature of the optical system module 20 can be suppressed by the radiant heat from the reflected light receiving member 63. Further, the heat absorbed by the heat absorbing element 63d can be cooled by the coolant flowing through the coolant flow path 63c. Therefore, the radiant heat from the reflected light receiving member 63 can be reduced, and the temperature rise of the optical system module 20 can be further suppressed. Thereby, it is possible to suppress the positional deviation of each optical element provided in the optical system module and to suppress the irradiation unevenness of the laser beam.
  • the multilayer heat absorption film 59a is processed to a specification having a predetermined resistance to the incident angles of the reflected lights R1 to R3. Therefore, it is possible to absorb the heat generated by the reflected lights R1 to R3 regardless of the incident angles of the reflected lights R1 to R3.
  • the absorption rate of the multilayer heat absorption film 59a is made smaller than that of the multilayer heat absorption film 59b. Thereby, the durability of the heat absorption element 63d can be improved and the life can be extended.
  • the blocking plate 71 is bent toward the optical system module 20 side. Thereby, in the reflected light receiving member 63, the location that receives the reflected light R1 reflected by the blocking plate 71 can be brought closer to the location that receives the reflected lights R2 and R3. In some cases, light can be received at the same location. Therefore, the locations to be cooled can be reduced and cooling can be facilitated. Moreover, since the location which receives light can be gathered small, the heat absorption element 63d can be made small. Other effects are the same as those in the first and second embodiments, and thus the description thereof is omitted.
  • Embodiment 4 Semiconductor Device Manufacturing Method Next, a method for manufacturing a semiconductor device using the laser irradiation apparatus described above will be described.
  • a laser irradiation apparatus as a laser annealing apparatus
  • an amorphous film formed over a substrate can be irradiated with laser light to crystallize the amorphous film.
  • the semiconductor device is a semiconductor device including a TFT (Thin Film Transistor).
  • the amorphous silicon film can be irradiated with laser light to be crystallized to form a polysilicon film.
  • 15A to 15E are cross-sectional views illustrating a method for manufacturing a semiconductor device according to the fourth embodiment.
  • the laser irradiation apparatus according to the present embodiment described above is suitable for manufacturing a TFT array substrate.
  • a method for manufacturing a semiconductor device having a TFT will be described.
  • a gate electrode 202 is formed on a glass substrate 201.
  • the gate electrode 202 for example, a metal thin film containing aluminum or the like can be used.
  • the gate insulating film 203 is formed on the gate electrode 202.
  • the gate insulating film 203 is formed so as to cover the gate electrode 202.
  • an amorphous silicon film 204 is formed on the gate insulating film 203 as shown in FIG.
  • the amorphous silicon film 204 is disposed so as to overlap the gate electrode 202 with the gate insulating film 203 interposed therebetween.
  • the gate insulating film 203 is a silicon nitride film (SiN x ), a silicon oxide film (SiO 2 film), or a laminated film thereof. Specifically, the gate insulating film 203 and the amorphous silicon film 204 are continuously formed by a CVD (Chemical Vapor Deposition) method.
  • CVD Chemical Vapor Deposition
  • the amorphous silicon film 204 is crystallized by irradiating the amorphous silicon film 204 with laser light using the laser irradiation apparatus described in the first to third embodiments, so that polysilicon is formed.
  • a film 205 is formed. Thereby, a polysilicon film 205 in which silicon is crystallized is formed on the gate insulating film 203.
  • the temperature rise of the optical system module 20 is suppressed, and uneven irradiation of the laser light L1 is suppressed. Can do. Accordingly, a uniformly crystallized polysilicon film 205 can be formed.
  • an interlayer insulating film 206, a source electrode 207a, and a drain electrode 207b are formed on the polysilicon film 205.
  • the interlayer insulating film 206, the source electrode 207a, and the drain electrode 207b can be formed using a general photolithography method or a film formation method.
  • a semiconductor device including a TFT can be manufactured.
  • description is abbreviate
  • FIG. 16 is a cross-sectional view for explaining the outline of the organic EL display, and shows a simplified pixel circuit of the organic EL display.
  • An organic EL display 300 shown in FIG. 16 is an active matrix display device in which a TFT is disposed in each pixel PX.
  • the organic EL display 300 includes a substrate 310, a TFT layer 311, an organic layer 312, a color filter layer 313, and a sealing substrate 314.
  • FIG. 16 shows a top emission type organic EL display in which the sealing substrate 314 side is the viewing side.
  • the following description shows one configuration example of the organic EL display, and the present embodiment is not limited to the configuration described below.
  • the semiconductor device according to the present embodiment may be used in a bottom emission type organic EL display.
  • the substrate 310 is a glass substrate or a metal substrate.
  • a TFT layer 311 is provided on the substrate 310.
  • the TFT layer 311 includes a TFT 311a disposed in each pixel PX. Further, the TFT layer 311 includes a wiring connected to the TFT 311a.
  • the TFT 311a, wiring, and the like constitute a pixel circuit. Note that the TFT layer 311 corresponds to the TFT described in FIG. 16, and includes a gate electrode 202, a gate insulating film 203, a polysilicon film 205, an interlayer insulating film 206, a source electrode 207a, and a drain electrode 207b.
  • the organic layer 312 has an organic EL light emitting element 312a arranged for each pixel PX.
  • the organic EL light emitting element 312a has, for example, a stacked structure in which an anode, a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting layer, an electron transport layer, an electron injection layer, and a cathode are stacked.
  • the anode is a metal electrode
  • the cathode is a transparent conductive film such as ITO (Indium Tin Oxide).
  • the organic layer 312 is provided with a partition 312b for separating the organic EL light emitting element 312a between the pixels PX.
  • a color filter layer 313 is provided on the organic layer 312.
  • the color filter layer 313 is provided with a color filter 313a for performing color display. That is, each pixel PX is provided with a resin layer colored in R (red), G (green), or B (blue) as the color filter 313a.
  • R red
  • G green
  • B blue
  • the color filter layer 313 may be omitted in the case of a three-color system in which the organic layer 312 is provided with organic EL light-emitting elements that emit RGB colors.
  • the sealing substrate 314 is a transparent substrate such as a glass substrate, and is provided to prevent deterioration of the organic EL light emitting element of the organic layer 312.
  • the current flowing through the organic EL light emitting element 312a of the organic layer 312 varies depending on the display signal supplied to the pixel circuit. Therefore, the amount of light emitted from each pixel PX can be controlled by supplying a display signal corresponding to the display image to each pixel PX. Thereby, a desired image can be displayed.
  • an organic EL display has been described as an example of a device using a semiconductor device including a TFT.
  • the semiconductor device including a TFT may be a liquid crystal display, for example.
  • the laser irradiation apparatus concerning this Embodiment was applied to the laser annealing apparatus was demonstrated above.
  • the laser irradiation apparatus according to this embodiment can be applied to apparatuses other than the laser annealing apparatus.
  • each embodiment may be appropriately exchanged between the embodiments, such as applying the shielding plate 71 in the third embodiment to the laser irradiation apparatus 1 in the first embodiment.

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Abstract

一実施の形態にかかるレーザ照射装置（１）は、レーザ光（Ｌ１）を被照射体に照射する光学系モジュール（２０）と、レーザ光（Ｌ１）が通過するスリット（５４）が形成された遮断板（５１）と、光学系モジュール（２０）と遮断板（５１）との間に配置された反射光受光部材（６１）と、を有しており、反射光受光部材（６１）は、レーザ光（Ｌ１）のうち、遮断板（５１）で反射された反射光（Ｒ１）を受光することが可能となっている。

Description

レーザ照射装置及び半導体装置の製造方法
　本発明はレーザ照射装置及び半導体装置の製造方法に関し、例えば、基板上の非晶質膜にレーザ光を照射し、レーザアニール処理を行うレーザ照射装置及び半導体装置の製造方法に関する。
　シリコン基板やガラス基板などに形成された非晶質膜にレーザ光を照射し、非晶質膜を結晶化させるレーザアニール装置が知られている。特許文献１及び２には、スリットを通過させることによって、レーザ光の光軸に直交する断面において、強度が減少する端部を遮断し、一様な強度のレーザ光を照射光として用いるレーザアニール装置が開示されている。
特許第５７１７１４６号公報 特許第５９０７５３０号公報
　特許文献１及び２に開示されたレーザアニール装置では、レーザ光の光軸に直交する断面の端部は、スリットを通過せず、スリットを形成する遮蔽部で遮断される。これにより、遮蔽部で遮断されたレーザ光は、遮蔽部により反射することが考えられる。
　遮蔽部により反射した反射光が、レーザアニール装置の光学系モジュールに到達し、光学系モジュールの温度を上昇させる等の悪影響を及ぼすことが考えられる。その場合には、光学系モジュールの筐体が、熱応力により変形し、光学系モジュールに設けられた各光学素子に位置ずれを引き起こす。これにより、非晶質膜を結晶化するレーザ光に照射ムラが発生し、安定した結晶化処理を行うことができないことが考えられる。
　また、スリットを通過したレーザ光が、非晶質膜または基板により反射した反射光も、スリットを逆方向に進み、光学系モジュールに到達する。これにより、遮蔽部による反射光と同様の照射ムラが発生することが考えられる。
　その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
　一実施の形態にかかるレーザ照射装置は、レーザ光を被照射体に照射する光学系モジュールと、前記レーザ光が通過する第１のスリットが形成された第１の遮断板と、前記光学系モジュールと前記第１の遮断板との間に配置された反射光受光部材と、を有し、前記反射光受光部材は、前記レーザ光のうち、前記第１の遮断板で反射された第１の反射光を受光することが可能である。
　一実施の形態にかかる半導体装置の製造方法は、（Ａ）光学系モジュールからレーザ光を、半導体を含む膜が形成された基板に向けて出射させる工程と、（Ｂ）前記レーザ光が通過する第１のスリットが形成された第１の遮断板を設け、前記第１のスリット及び前記第１の遮断板に対して照射された前記レーザ光のうち、前記第１のスリットに対して照射された前記レーザ光について、前記第１のスリットを通過させる工程と、（Ｃ）前記第１のスリット及び前記第１の遮断板に対して照射された前記レーザ光のうち、前記第１の遮断板に対して照射された前記レーザ光を、前記第１の遮断板で遮断する工程と、（Ｄ）前記光学系モジュールと前記第１の遮断板との間に反射光受光部材を配置させ、前記第１の遮断板に対して照射された前記レーザ光が前記第１の遮断板で反射した第１の反射光を前記反射光受光部材に受光させる工程と、（Ｅ）前記第１のスリット及び前記第１の遮断板に対して照射された前記レーザ光のうち、前記第１のスリットを通過させた前記レーザ光で、前記基板を照射させる工程と、を含む。
　前記一実施の形態によれば、照射ムラを抑制し、安定した結晶化処理を行うレーザ照射装置及び半導体装置の製造方法を提供することができる。
実施形態１に係るレーザ照射装置を例示した断面図である。 実施形態１に係るレーザ照射装置の要部を例示した断面図である。 図２に示すレーザ照射装置の要部の切断線Ａ－Ａにおける断面図である。 図２に示すレーザ照射装置の要部の切断線Ｂ－Ｂにおける断面図である。 実施形態１に係るレーザ照射装置のレーザ光とスリットとの関係を例示した斜視図である。 実施形態１に係るレーザ照射装置を用いたレーザ照射方法を例示したフローチャート図である。 比較例に係るレーザ照射装置を例示した断面図である。 基板に照射されたレーザ光の基板上の形状を例示した拡大図である。 実施形態２に係るレーザ照射装置の要部を例示した断面図である。 実施形態２に係る反射光受光部材を例示した断面図である。 図１０に示す反射光受光部材の切断線Ｃ－Ｃにおける断面図である。 実施形態３に係るレーザ照射装置の要部を例示した断面図である。 実施形態３に係る反射光受光部材を例示した断面図である。 実施形態３に係る熱吸収素子を例示した断面図である。 実施形態４に係る半導体装置の製造方法を例示した断面図である。 有機ＥＬディスプレイの概要を説明するための断面図であり、有機ＥＬディスプレイの画素回路を簡略化して示している。
　（実施形態１）
　実施形態１に係るレーザ照射装置を説明する。本実施形態に係るレーザ照射装置は、レーザ光を被照射体に照射する装置である。被照射体は、例えば、非晶質膜等の半導体を含む膜が形成された基板である。この場合には、レーザ照射装置は、非晶質膜にレーザ光を照射して結晶化させるレーザアニール処理を行う。例えば、レーザ光として、エキシマレーザを用いてレーザアニール処理する場合には、レーザ照射装置は、エキシマレーザアニール（ＥＬＡ：Ｅｘｃｉｍｅｒ　Ｌａｓｅｒ　Ａｎｎｅａｌ）装置として用いられる。
　まず、レーザ照射装置の構成を説明する。図１は、実施形態１に係るレーザ照射装置を例示した断面図である。図２は、実施形態１に係るレーザ照射装置の要部を例示した断面図である。図３は、図２に示すレーザ照射装置の要部の切断線Ａ－Ａにおける断面図である。図４は、図２に示すレーザ照射装置の要部の切断線Ｂ－Ｂにおける断面図である。図５は、実施形態１に係るレーザ照射装置のレーザ光とスリットとの関係を例示した斜視図である。
　図１に示すように、レーザ照射装置１は、光源１０、光学系モジュール２０、密閉部３０、処理室４０を有している。処理室４０は、例えば、水平な土台４８上に設けられている。処理室４０の上方に密閉部３０が設けられ、密閉部３０の上方に光学系モジュール２０が設けられている。光学系モジュール２０は、光源１０から放出されるレーザ光Ｌ１を受光することが可能な位置に設けられている。
　ここで、レーザ照射装置１を説明するために、ＸＹＺ直交座標軸を導入する。土台４８の上面に直交する方向をＺ軸方向とし、上方を＋Ｚ軸方向、下方を－Ｚ軸方向とする。光源１０と光学系モジュール２０とを結ぶ方向をＸ軸方向とし、光源１０から光学系モジュール２０に向かう方向を＋Ｘ軸方向、逆方向を－Ｘ軸方向とする。Ｘ軸方向及びＺ軸方向に直交する方向をＹ軸方向とし、一方を＋Ｙ軸方向、逆方向を－Ｙ軸方向とする。
　図１に示すように、光源１０は、レーザ光Ｌ１を放出する。光源１０は、例えば、エキシマレーザ光源であり、中心波長３０８ｎｍのエキシマレーザのレーザ光Ｌ１を放出する。また、光源１０は、パルス状のレーザ光Ｌ１を放出する。光源１０は、レーザ光Ｌ１を光学系モジュール２０に向けて出射する。レーザ光Ｌ１は、例えば、＋Ｘ軸方向に進み、光学系モジュール２０に入射する。なお、必要に応じて、光源１０と、光学系モジュール２０との間のレーザ光Ｌ１の光路上に、エネルギー密度を調整するアテニュエータ等の光学素子を配置してもよい。
　図１～４に示すように、光学系モジュール２０は、外形を構成する光学系筐体２１、ミラー２２、レンズ等の光学素子、及び、封止窓２３を含んでいる。光学系筐体２１は、例えば、アルミニウム等の材料で構成された箱状の部材である。光学系モジュール２０の各光学素子は、光学系筐体２１の内部にホルダ等で保持されている。このような各光学素子により、光学系モジュール２０は、光源１０から放出されたレーザ光Ｌ１の照射方向、光量等を調整する。封止窓２３は、光学系筐体２１の一部、例えば、光学系筐体２１の下面に設けられている。レーザ光Ｌ１は、光学系モジュール２０で調整された後に、封止窓２３から密閉部３０に向けて出射される。このようにして、光学系モジュール２０は、レーザ光Ｌ１を被照射体に照射する。
　図５に示すように、レーザ光Ｌ１は、光学系モジュール２０において、ラインビーム状となっている。すなわち、レーザ光Ｌ１の光軸Ｃ１に直交する断面は、一方向に延びた細長い線状となっている。例えば、ミラー２２で反射されたレーザ光Ｌ１の光軸に直交する断面は、Ｙ軸方向に延びた線状となっている。
　図２～４に示すように、密閉部３０は、密閉筐体３１、遮断板５１、反射光受光部材６１、封止窓３３、ガス入口３４、ガス出口３５を有している。図が煩雑にならないように、図３では、ガス入口３４、ガス出口３５を省略し、図４では、反射光受光部材６１、封止窓３３、ガス入口３４、ガス出口３５を省略している。なお、説明を明確にするため、各図面は、適宜、簡略化されている。
　密閉筐体３１は、内部が空洞の箱状の部材である。密閉筐体３１の内部に、遮断板５１、反射光受光部材６１が配置されている。密閉筐体３１の所定の側面には、ガス入口３４及びガス出口３５が設けられている。ガス入口３４及びガス出口３５は、例えば、密閉筐体３１における対向する側面に設けられている。例えば、ガス出口３５は、ガス入口３４よりも上方に設けられている。ガス入口３４からは、ガス３７、例えば、窒素等の不活性ガスが導入される。ガス入口３４から密閉筐体３１の内部に導入されたガス３７は、ガス出口３５から排出される。ガス３７は、密閉筐体３１の内部に連続的に供給されることが望ましい。また、ガス３７は、密閉筐体３１の外部に連続的に排出されるのが望ましい。ガス３７の流量は、密閉筐体３１の内部を常時換気された状態になるように、所定の流量に制御される。
　図２～５に示すように、遮断板５１は、光学系モジュール２０の封止窓２３から出射したレーザ光Ｌ１が、処理室４０に到達する光路上に配置されている。遮断板５１は、例えば、複数の部材を含んでいる。遮断板５１は、例えば、遮断板５１ａ及び遮断板５１ｂを含んでいる。遮断板５１ａ及び遮断板５１ｂは、一方向、例えばＹ軸方向に延びた板状の部材となっている。遮断板５１ａ及び遮断板５１ｂは、板面をＺ軸方向に向けて配置されている。遮断板５１ａ及び遮断板５１ｂは、Ｙ軸方向に間隔を空けて並んで配置されている。したがって、遮断板５１ａ及び遮断板５１ｂの間には、スリット５４が形成されている。各遮断板５１ａ及び５１ｂは、＋Ｙ軸方向及び－Ｙ軸方向に図示しないモータで可動であり、スリット５４の幅（遮断板５１ａと遮断板５１ｂとの間の長さ）は、適宜設定可能である。レーザ光Ｌ１は、スリット５４を通過する。このように、遮断板５１には、レーザ光Ｌ１が通過するスリット５４が形成されている。
　レーザ光Ｌ１のＹ軸方向における両端部は、遮断板５１ａ及び遮断板５１ｂに遮断される。遮断板５１ａ及び遮断板５１ｂに遮断されたレーザ光Ｌ１の端部は、遮断板５１ａ及び遮断板５１ｂで反射し、反射光Ｒ１となる。このように、スリット５４及び遮断板５１に対して照射されたレーザ光Ｌ１のうち、遮断板５１で遮断されたレーザ光Ｌ１が、遮断板５１で反射する。
　遮断板５１の光学系モジュール２０側の面に、反射ミラー５７が設けられてもよい。これにより、遮断板５１に遮断されたレーザ光Ｌ１が、遮断板５１に吸収されることを抑制することができる。よって、遮断板５１の温度が上昇することにより、遮断板５１の近傍の雰囲気が乱れることを抑制することができる。反射ミラー５７に施される反射膜は、レーザ光Ｌ１の入射角度に対して所定の耐性を有する仕様に処理されていることが望ましい。一般的に、反射膜には、レーザ光Ｌ１の入射角度によって反射率が極端に変化するものから、レーザ光Ｌ１の入射角によっても反射率があまり変化しないものまである。本実施形態では、被照射体に対してレーザ照射を実施する際に想定しうるレーザ光Ｌ１の入射角の変化に対して、反射率が所定の範囲内に収まる反射膜を用いる。
　反射光受光部材６１は、遮断板５１と、光学系モジュール２０との間に配置されている。例えば、反射光受光部材６１は、光学系モジュール２０の外側に、光学系モジュール２０との間に間隔を有するように配置されている。反射光受光部材６１は、例えば、板状の部材である。反射光受光部材６１は、板面をＺ軸方向に向けて配置されている。反射光受光部材６１は、遮断板５１で遮断されたレーザ光Ｌ１が遮断板５１で反射された反射光Ｒ１を受光することが可能なように配置されている。例えば、レーザ光Ｌ１の入射角と、反射光Ｒ１の反射角とを考慮して、反射光受光部材６１を、反射光Ｒ１の光路上に配置する。なお、反射光受光部材６１を、光学系モジュール２０との間に断熱材を介して間隔をあけて取り付けてもよい。これにより、反射光受光部材６１と光学系モジュール２０との間の断熱性を保つことができる。
　封止窓３３は、密閉筐体３１の一部、例えば、密閉筐体３１の下面に設けられている。光学系モジュール２０の封止窓２３から出射したレーザ光Ｌ１は、遮断板５１の間のスリット５４を通る。そして、スリット５４を通ったレーザ光Ｌ１は、封止窓３３から処理室４０に向けて出射する。
　図１に示すように、処理室４０は、ガスボックス４１、遮断板５２、基板ステージ４５、基台４６、走査装置４７を有している。例えば、処理室４０において、基板ステージ４５上に載置された基板Ｍ１にレーザ光Ｌ１が照射され、基板Ｍ１上の非晶質膜を結晶化するレーザアニール処理が行われる。基板ステージ４５は、フロートタイプステージ、すなわち、被照射体である基板Ｍ１を浮上させながら搬送するステージでもよい。
　図２及び図３に示すように、ガスボックス４１は、箱状の部材であって、内部は空洞となっている。ガスボックス４１は、基板ステージ４５の上方であって、密閉部３０における封止窓３３の下方に配置されている。ガスボックス４１の上面には、導入窓４２が設けられている。導入窓４２は、封止窓３３に対向するように配置されている。また、ガスボックス４１の下面には、照射窓４３が設けられている。照射窓４３は、基板Ｍ１上の非晶質膜に対向するように配置されている。
　ガスボックス４１の所定の側面には、ガス入口４４が設けられている。ガスボックス４１には、ガス入口４４から、所定のガス３７、例えば、窒素等の不活性ガスが供給される。ガスボックス４１に供給されたガス３７は、ガスボックス４１の内部を充填した後、照射窓４３から排出される。
　遮断板５２は、密閉部３０の封止窓３３から出射したレーザ光Ｌ１が、基板Ｍ１上の非晶質膜に到達する光路上に配置されている。遮断板５２は、例えば、ガスボックス４１の内部において、照射窓４３を覆うように配置されている。
　図３及び図５に示すように、遮断板５２は、例えば、複数の部材を含んでいる。遮断板５２は、例えば、遮断板５２ａ及び遮断板５２ｂを含んでいる。遮断板５２ａ及び遮断板５２ｂは、一方向に延びた板状の部材である。遮断板５２ａ及び遮断板５２ｂは、板面をＺ軸方向に向け、延びた方向をＹ方向にして配置されている。遮断板５２ａ及び遮断板５２ｂは、Ｙ軸方向に間隔を空けて並んで配置されている。したがって、遮断板５２ａ及び遮断板５２ｂの間には、スリット５５が形成されている。各遮断板５２ａ及び５２ｂは、＋Ｙ軸方向及び－Ｙ軸方向に図示しないモータで可動であり、スリット５５の幅（遮断板５２ａと遮断板５２ｂとの間の長さ）は、適宜設定可能である。レーザ光Ｌ１は、スリット５５を通過する。このように、遮断板５２には、スリット５４を通過したレーザ光Ｌ１が通過するスリット５５が形成されている。
　レーザ光Ｌ１のＹ軸方向における両端部は、遮断板５２ａ及び遮断板５２ｂに遮断される。遮断板５２ａ及び遮断板５２ｂに遮断されたレーザ光Ｌ１の端部は、遮断板５２ａ及び遮断板５２ｂで反射し、反射光Ｒ２となる。このように、スリット５５及び遮断板５２に対して照射されたレーザ光Ｌ１のうち、遮断板５２で遮断されたレーザ光Ｌ１が、遮断板５２で反射する。
　反射光受光部材６１は、スリット５５及び遮断板５２に対して照射されたレーザ光Ｌ１のうち、遮断板５２で遮断されたレーザ光Ｌ１が遮断板５２で反射された反射光Ｒ２を受光することが可能なように配置されている。
　遮断板５２の光学系モジュール２０側の面に、反射ミラー５７が設けられてもよい。これにより、遮断板５２に遮断されたレーザ光Ｌ１が、遮断板５２に吸収されることを抑制することができる。よって、遮断板５２の温度が上昇することにより、遮断板５２の近傍の雰囲気が乱れることを抑制することができる。反射ミラー５７に含まれる反射膜は、レーザ光Ｌ１の入射角度に対し、所定の耐性を有する仕様に処理されることが望ましい。
　遮断板５２の間のスリット５５を通ったレーザ光Ｌ１は、照射窓４３から出射し、基板Ｍ１上の非晶質膜を照射する。
　基板Ｍ１は、基板ステージ４５上に載置されている。基板Ｍ１は、例えば、シリコン基板等の半導体基板、または、石英基板等である。なお、基板Ｍ１は、半導体基板及び石英基板に限らない。基板Ｍ１上には、非晶質膜等の半導体を含む膜が形成されている。非晶質膜は、例えば、アモルファスシリコン（ａＳｉ）を含んでいる。基板Ｍ１上の非晶質膜をレーザ光Ｌ１によって照射することにより、結晶化させる。結晶化させることにより、基板Ｍ１上には、例えば、ポリシリコン（ｐｏｌｙＳｉ）を含む結晶質膜が形成される。
　基板Ｍ１上の非晶質膜を照射したレーザ光Ｌ１は、非晶質膜または基板Ｍ１で反射し、反射光Ｒ３となる。反射光受光部材６１は、非晶質膜または基板Ｍ１を照射したレーザ光Ｌ１が非晶質膜または基板Ｍ１で反射した反射光Ｒ３を受光することが可能なように配置されている。
　図１に示すように、基板ステージ４５は、走査装置４７上に、例えば、基台４６を介して載置されている。基板ステージ４５は、走査装置４７により、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に移動可能となっている。レーザアニール処理を行う際には、基板ステージ４５を、走査装置４７の走査により、例えば、－Ｘ軸方向の搬送方向４９に搬送させる。
　次に、実施形態１に係るレーザ照射装置１を用いたレーザ照射方法を説明する。
　図６は、実施形態１に係るレーザ照射装置を用いたレーザ照射方法を例示したフローチャート図である。
　図６のステップＳ１１に示すように、まず、光学系モジュール２０からレーザ光Ｌ１を出射させる。光源１０から放出されたレーザ光Ｌ１の照射方向、光量等を光学系モジュール２０において調整し、密閉部３０に対してレーザ光Ｌ１を出射させる。例えば、被照射体が、非晶質膜等の半導体を含む膜が形成された基板Ｍ１の場合には、光学系モジュールからレーザ光を、基板Ｍ１に向けて出射させる。
　次に、図６のステップＳ１２に示すように、レーザ光Ｌ１を、遮断板５１に形成されたスリットを通過させる。すなわち、レーザ光Ｌ１が通過するスリット５４が形成された遮断板５１を設け、スリット５４及び遮断板５１に対して照射されたレーザ光Ｌ１のうち、スリット５４に対して照射されたレーザ光Ｌ１について、スリット５４を通過させる。また、スリット５５が形成された遮断板５２を設け、スリット５４を通過し、スリット５５及び遮断板５２に対して照射されたレーザ光Ｌ１のうち、スリット５５に対して照射されたレーザ光Ｌ１について、スリット５５を通過させる。
　次に、図６のステップＳ１３に示すように、スリット５４及び遮断板５１に対して照射されたレーザ光Ｌ１のうち、遮断板５１に対して照射されたレーザ光Ｌ１を遮断板５１で遮断する。また、スリット５５及び遮断板５２に対して照射されたレーザ光Ｌ１のうち、遮断板５２に対して照射されたレーザ光Ｌ１を、遮断板５２で遮断する。これにより、レーザ光Ｌ１の光軸に直交する断面において、端部を遮断し、端部以外の部分を被照射体の照射に用いる。
　次に、図６のステップＳ１４に示すように、レーザ光Ｌ１が遮断板５１で反射した反射光Ｒ１を反射光受光部材６１に受光させる。すなわち、光学系モジュール２０と遮断板５１との間に反射光受光部材６１を配置し、遮断板５１に対して照射されたレーザ光Ｌ１が遮断板５１で反射した反射光Ｒ１を、反射光受光部材６１に受光させる。また、遮断板５２に対して照射されたレーザ光Ｌ１が遮断板５２で反射した反射光Ｒ２を、反射光受光部材６１に受光させる。
　次に、図６のステップＳ１５に示すように、レーザ光Ｌ１で被照射体を照射する。すなわち、スリット５４及び遮断板５１に対して照射されたレーザ光Ｌ１のうち、スリット５４を通過させたレーザ光Ｌ１で、被照射体を照射する。被照射体が、非晶質膜等の半導体を含む膜が形成された基板の場合には、非晶質膜に対してレーザ光Ｌ１を照射する。具体的には、基板Ｍ１の搬送方向４９、例えば、－Ｘ軸方向に基板Ｍ１を搬送しながら、基板Ｍ１に形成された非晶質膜に対してレーザ光Ｌ１を照射する。また、基板Ｍ１を照射したレーザ光Ｌ１が、基板Ｍ１で反射した反射光Ｒ３を反射光受光部材６１に受光させる。
　このようにして、実施形態１に係るレーザ照射装置１を用いて、レーザ照射をすることができる。
　次に、実施形態１に係るレーザ照射装置１の効果を説明する。
　本実施形態のレーザ照射装置１は、反射光受光部材６１を有している。反射光受光部材６１は、遮断板５１により反射した反射光Ｒ１、遮断板５２により反射した反射光Ｒ２及び被照射体により反射した反射光Ｒ３を受光するように配置されている。よって、反射光Ｒ１～Ｒ３が、光学系モジュール２０に到達することを抑制することができる。特に、遮断板５１により反射した反射光Ｒ１が、光学系モジュール２０の内部に進入し、各光学素子のホルダに到達することによって、各光学素子が位置ズレを発生することを抑制することができる。よって、反射光Ｒ１～Ｒ３の照射による光学系モジュールの温度の上昇を抑制することができ、光学系モジュールの筐体の変形を抑制する。これにより、光学系モジュールに設けられた各光学素子の位置ずれを抑制し、レーザ光の照射ムラを抑制することができる。
　また、反射光Ｒ１～Ｒ３が、一つの反射光受光部材６１に到達するようにしている。よって、光学系モジュール２０との間に温度勾配を発生させる要因を、例えば、反射光受光部材６１だけに限定し、光学系モジュール２０の温度上昇を抑制する対策を容易にすることができる。
　反射光受光部材６１は、光学系モジュール２０に直接取り付けず、光学系モジュール２０との間に間隔を有するように配置されている。これにより、反射光受光部材６１と光学系モジュール２０との間の断熱性を向上させることができる。また、反射光受光部材６１を、光学系モジュール２０に断熱材を介して間隔を有するように取り付ける。これによっても、反射光受光部材６１と光学系モジュール２０との間の断熱性を向上させることができる。
　反射光受光部材６１をガスボックス４１の上方に設けられた封止窓３３よりも上方へ配置している。よって、反射光Ｒ１～Ｒ３を受光して仮に反射光受光部材６１の近傍の温度が上昇しても、反射光受光部材６１と、基板Ｍ１との間には、ガスボックス４１が配置されているので、基板Ｍ１の近傍の雰囲気が乱れることを抑制することができる。よって、雰囲気の乱れによる照射ムラを抑制することができる。
　遮断板５１及び５２の光学系モジュール２０側の面に、反射ミラー５７を設けることにより、遮断板５１及び５２によるレーザ光Ｌ１の吸収を抑制することができる。これにより、遮断板５１及び５２の温度が上昇することにより、遮断板５１及び５２の近傍の雰囲気が乱れることを抑制することができる。よって、雰囲気の乱れによる照射ムラを抑制することができる。少なくとも、光学系モジュール２０に近い遮断板５１に反射ミラー５７を設けることにより、雰囲気の乱れによる照射ムラを抑制することができる。
　密閉筐体３１の内部を常時換気された状態になるように、ガス３７の流量を制御している。これにより、密閉筐体３１の内部の雰囲気における温度上昇を抑制することができる。よって、レーザ光Ｌ１が通過する雰囲気の温度勾配により、流体密度が変化し、屈折率が変動することを抑制し、照射ムラを抑制することができる。
　（比較例）
　次に、比較例について説明し、その後、比較例と、実施形態１とを対比させて、レーザ光の長軸に対する反射光の熱の影響を抑制する効果を説明する。
　図７は、比較例に係るレーザ照射装置を例示した断面図である。図７に示すように、比較例に係るレーザ照射装置１０１は、反射光受光部材６１を有していない。したがって、遮断板５１により反射した反射光Ｒ１、遮断板５２により反射した反射光Ｒ２及び被照射体により反射した反射光Ｒ３は、光学系モジュール２０に到達する。特に、遮断板５１により反射した反射光Ｒ１は、封止窓２３から光学系モジュール２０の内部に進入し、各光学素子のホルダに到達する。よって、反射光Ｒ１～Ｒ３の熱が光学系モジュール及び各光学素子のホルダに伝わり、これらの温度を上昇させる。これにより、光学系筐体２１及び光学系素子のホルダが変形し、光学系モジュール２０に設けられた各光学素子に位置ずれを発生させる。
　（レーザ光Ｌ１の基板Ｍ１上の形状）
　図８は、基板Ｍ１に照射されたレーザ光Ｌ１の基板Ｍ１上の形状を例示した拡大図である。図８に示すように、反射光受光部材の形態としては、比較例では、反射光受光部材を有しておらず、実施形態１では、反射光受光部材の本体部のみとなっている。なお、実施形態２については後述する。
　基板Ｍ１上のレーザ光Ｌ１の形状において、比較例のレーザ照射直後では、０μｍ程度の誤差範囲内の傾斜となっている。しかしながら、比較例のレーザ照射後７時間以上経過では、２５０μｍ程度の傾斜となり、レーザ照射に照射ムラが発生するほど大きく傾斜するようになる。
　一方、基板Ｍ１上のレーザ光Ｌ１の形状において、実施形態１のレーザ照射直後では、０μｍ程度の誤差範囲内の傾斜となっている。実施形態１のレーザ照射後７時間以上経過では、５０μｍ程度の傾斜となり、レーザ照射における照射ムラが許容範囲内となる程度の傾斜となる。
　このように、実施形態１では、反射光受光部材６１を設けることにより、反射光Ｒ１～Ｒ３の照射による光学系モジュール２０の温度の上昇を抑制することができ、光学系モジュール２０に設けられた各光学素子の位置ずれを抑制することができる。よって、レーザ光Ｌ１の照射ムラを抑制することができる。
　（実施形態２）
　次に、実施形態２に係るレーザ照射装置を説明する。図９は、実施形態２に係るレーザ照射装置の要部を例示した断面図である。図１０は、実施形態２に係る反射光受光部材を例示した断面図である。図１１は、図１０に示す反射光受光部材の切断線Ｃ－Ｃにおける断面図である。
　図９～図１１に示すように、本実施形態のレーザ照射装置２においても、反射光受光部材６２は、遮断板５１と、光学系モジュール２０との間に設けられている。例えば、反射光受光部材６２は、光学系モジュール２０に、断熱材５８を介して間隔を有するように取付けられている。反射光受光部材６２は、例えば、板状の部材である。反射光受光部材６２は、板面をＺ軸方向に向けて配置されている。なお、反射光受光部材６２を、光学系モジュール２０に断熱材５８を介して取り付けず、光学系モジュール２０の外側に、光学系モジュール２０との間に間隔を有するように配置してもよい。これにより、反射光受光部材６０と光学系モジュール２０との間の断熱性を保つことができる。
　反射光受光部材６２は、本体部６２ａ及び空気を含んだ断熱空気層６２ｂを有している。本体部６２ａは、反射光Ｒ１、反射光Ｒ２及び反射光Ｒ３を受光するように配置されている。断熱空気層６２ｂは、本体部６２ａの光学系モジュール２０側に設けられている。例えば、本体部６２ａ及び断熱空気層６２ｂは、反射光受光部材６２の板面方向に積層されている。断熱空気層６２ｂには、吸気口（図示せず）及び排気口（図示せず）が設けられている。吸気口から所定のガス、例えば、空気を供給し、排気口から廃棄することにより、断熱空気層６２ｂの内部を排気することができる。
　このような構成とすることにより、本体部６２ａが反射光を受光することにより発生した熱が光学系モジュール２０に伝わることを抑制することができる。なお、断熱空気層６２ｂは、反射光受光部材６２と光学系モジュール２０との間の断熱性を向上させることができれば、空気以外のガスを供給及び排出してもよいし、断熱空気層６２ｂの内部の圧力を変化させてもよい。
　反射光受光部材６２の本体部６２ａには、冷却液が流れる冷却液流路６２ｃが設けられている。したがって、反射光受光部材６２は、冷却液が流れる冷却液流路６２ｃを有した冷却ジャケットを備えている。冷却液流路６２ｃは、例えば、本体部６２ａの内部において、板面に平行な面内で蛇行するように配置されている。冷却液流路６２ｃを流れる冷却液の入口及び出口は、本体部６２ａの側面に設けられている。これにより、冷却液流路６２ｃの入口から供給された冷却液が、冷却液流路６２ｃを一巡して、冷却液流路６２ｃの出口から排出する。冷却液は、所定の温度に温度調整されている。
　実施形態２に係るレーザ照射装置２におけるその他の構成は、実施形態１と同様であるので、説明を省略する。
　実施形態２に係るレーザ照射装置２を用いたレーザ照射方法は、実施形態１に係るレーザ照射装置１を用いたレーザ照射方法において、反射光受光部材６１の代わりに反射光受光部材６２を用いる。そして、反射光受光部材６２における断熱空気層６２ｂに空気等を供給及び排出するとともに、冷却液流路６２ｃに冷却液を供給及び排出する。それ以外については実施形態１と同様であるので説明を省略する。
　次に、実施形態２に係るレーザ照射装置の効果を説明する。
　本実施形態のレーザ照射装置２の反射光受光部材６２は、冷却ジャケットを備えている。すなわち、本体部６２ａに、冷却液が流れる冷却液流路６２ｃを有している。したがって、受光した反射光Ｒ１～Ｒ３による熱で、反射光受光部材６２の温度が上昇することを抑制することができる。これにより、反射光受光部材６２からの放射熱により、光学系モジュール２０の温度が上昇することを抑制することができる。
　図８に示すように、反射光受光部材の形態としては、実施形態２では、冷却ジャケット（本体部６２ａ及び冷却液流路６２ｃ）、並びに、断熱空気層６２ｂを有している。基板Ｍ１上のレーザ光Ｌ１の形状において、実施形態２のレーザ照射直後では、０μｍ程度の誤差範囲内の傾斜となっている。実施形態２のレーザ照射後７時間以上経過では、１０μｍ以下の傾斜に抑制することができ、レーザ照射における照射ムラを許容範囲内に抑制することができる。
　このように、実施形態２では、反射光受光部材６２により、反射光Ｒ１～Ｒ３の照射による光学系モジュールの温度の上昇を抑制することができ、光学系モジュールに設けられた各光学素子に位置ずれを抑制し、レーザ光の照射ムラを抑制することができる。
　　断熱空気層６２ｂの内部を排気することができる。このような構成により、本体部６２ａが反射光を受光することにより発生した熱を、光学系モジュール２０に伝わることを抑制することができる。また、断熱空気層６２ｂは、本体部６２ａと光学系モジュール２０との間の断熱の機能を有している。これにより、冷却液流路６２ｃの冷却液が光学系モジュール２０よりも低温の場合にも、光学系モジュール２０の温度の低下を抑制し、熱応力により、光学素子の位置ずれの発生を抑制することができる。
　さらに、反射光Ｒ１～Ｒ３が、ひとつの反射光受光部材６２に到達するようにしている。よって、冷却液により冷却する箇所を反射光受光部材６２に限定することができるので、光学系モジュール２０の温度上昇を抑制する対策を容易にすることができる。その他の効果は、実施形態１の効果と同様であるので、説明を省略する。
　（実施形態３）
　次に、実施形態３に係るレーザ照射装置を説明する。図１２は、実施形態３に係るレーザ照射装置の要部を例示した断面図である。図１３は、実施形態３に係る反射光受光部材を例示した断面図である。図１４は、実施形態３に係る熱吸収素子を例示した断面図である。
　図１２～１４に示すように、本実施形態のレーザ照射装置３において、反射光受光部材６３は、冷却ジャケット（本体部６３ａ及び冷却液流路６３ｃ）、断熱空気層６３ｂの他に、熱吸収素子６３ｄを有している。また、本実施形態のレーザ照射装置３の遮断板７１は、光学系モジュール２０側に曲がっている。
　熱吸収素子６３ｄは、反射光受光部材６３の、遮断板７１側に設けられている。熱吸収素子６３ｄは、反射光Ｒ１、反射光Ｒ２及び反射光Ｒ３を受光するように配置されている。熱吸収素子６３ｄは、板状の部材となっている。熱吸収素子６３ｄは、板面をＺ軸方向に向けて本体部６３ａに取付けられている。よって、熱吸収素子６３ｄの一方の板面は、遮断板７１側を向き、他方の板面は、光学系モジュール２０側を向いている。
　熱吸収素子６３ｄは、レーザ光Ｌ１及び反射光Ｒ１～Ｒ３の波長、例えば、エキシマレーザの波長に適合した熱を吸収する部材となっている。例えば、熱吸収素子６３ｄは、熱を吸収する熱吸収膜を複数層コーティングした部材である。熱吸収膜の厚さ、コーティングする層数等を調整することにより、吸収するレーザ光Ｌ１の波長に適合させることができる。
　図１４に示すように、熱吸収素子６３ｄの遮断板７１側の面には、熱を吸収する熱吸収膜を複数層コーティングした多層熱吸収膜５９ａが形成されている。多層熱吸収膜５９ａは、反射光Ｒ１～Ｒ３の入射角に対して所定の耐性を有する仕様に処理されていることが望ましい。一般的に、多層熱吸収膜には、反射光Ｒ１～Ｒ３の入射角によって熱吸収率が極端に変化するものから、反射光Ｒ１～Ｒ３の入射角によっても熱吸収率があまり変化しないものまであるが、本実施形態では、反射光Ｒ１～Ｒ３の入射角の変化に対して、熱の吸収率が所定の範囲内に収まる多層熱吸収膜を用いる。熱吸収素子６３ｄにおける遮断板７１側の多層熱吸収膜５９ａの熱吸収率を、例えば、５０％とする。
　一方、熱吸収素子６３ｄの光学系モジュール２０側の面にも、多層熱吸収膜５９ｂが形成されている。例えば、多層熱吸収膜５９ｂの熱吸収率は９８％である。このように、熱吸収素子６３ｄの遮断板７１側の面に形成された多層熱吸収膜５９ａの吸収率は、熱吸収素子６３ｄの光学系モジュール２０側の面に形成された多層熱吸収膜５９ｂの吸収率よりも小さくなっている。このような構成とすることにより、熱吸収素子６３ｄが吸収する熱を本体部６３ａ側に伝熱しやすくすることができるので、熱吸収素子６３ｄの劣化を抑制し、熱吸収素子６３ｄを長寿命化することができる。
　また、熱吸収素子６３ｄの遮断板７１側の面には、フロスト処理が施されていてもよい。これにより、反射光Ｒ１～Ｒ３の熱による多層熱吸収膜５９ａ及び５９ｂの劣化を抑制することができる。
　本実施形態のレーザ照射装置３の遮断板７１は、光学系モジュール２０側に曲がっている。例えば、遮断板７１は、水平部７２と、傾斜部７３とを含んでいる。
　水平部７２は、板面がＺ軸方向を向いた水平な部分である。遮断板７１を密閉部３０内に配置する際に、水平部７２により固定することができるとともに、水平部７２の位置を微調整することによって、レーザ光Ｌ１の光軸に対する位置調整を容易にすることができる。
　傾斜部７３は、水平部７２から光学系モジュール２０側に傾斜した部分である。光学系モジュール２０から出射したレーザ光Ｌ１は、傾斜部７３におけるスリット５４及び傾斜部７３に対して照射される。そして、傾斜部７３に照射されたレーザ光Ｌ１が傾斜部７３により反射した反射光Ｒ１は熱吸収素子６３ｄに受光されるように遮断板７１は配置されている。
　このように、反射光Ｒ１は、遮断板７１に対して照射されたレーザ光Ｌ１が、傾斜した傾斜部７３で反射した反射光を含んでいる。反射光受光部材６３における反射光Ｒ１、反射光Ｒ２及び反射光Ｒ３を受光する部分において、反射光Ｒ１の入射角は、反射光Ｒ２及び反射光Ｒ３の入射角と異なっている。傾斜部７３におけるスリット５４を通過したレーザ光Ｌ１は、封止窓３３から処理室４０に向けて出射する。
　実施形態３に係るレーザ照射装置３におけるその他の構成は、実施形態１及び２と同様であるので、説明を省略する。
　実施形態３に係るレーザ照射装置３を用いたレーザ照射方法は、実施形態１に係るレーザ照射装置１を用いたレーザ照射方法において、反射光受光部材６１の代わりに反射光受光部材６３を用い、遮断板５１の代わりに遮断板７１を用いること以外は、同様であるので説明を省略する。
　次に、本実施形態のレーザ照射装置３の効果を説明する。
　本実施形態の反射光受光部材６３は、熱吸収素子６３ｄを有している。したがって、反射光Ｒ１～Ｒ３による熱を熱吸収素子６３ｄに吸収させることができる。これにより、反射光受光部材６３からの放射熱により、光学系モジュール２０の温度の上昇を抑制することができる。また、熱吸収素子６３ｄが吸収した熱を、冷却液流路６３ｃを流れる冷却液により冷却することができる。よって、反射光受光部材６３からの放射熱を低減させ、光学系モジュール２０の温度の上昇をさらに抑制することができる。これにより、光学系モジュールに設けられた各光学素子に位置ずれを抑制し、レーザ光の照射ムラを抑制することができる。
　多層熱吸収膜５９ａは、反射光Ｒ１～Ｒ３の入射角に対して所定の耐性を有する仕様に処理されている。よって、反射光Ｒ１～Ｒ３の入射角にかかわりなく、反射光Ｒ１～Ｒ３による熱を吸収することができる。
　多層熱吸収膜５９ａの吸収率を、多層熱吸収膜５９ｂの吸収率よりも小さくしている。これにより、熱吸収素子６３ｄの耐久性を向上させ、長寿命化することができる。
　遮断板７１を光学系モジュール２０側に曲げている。これにより、反射光受光部材６３において、遮断板７１により反射した反射光Ｒ１を受光する箇所を、反射光Ｒ２及びＲ３を受光する箇所に近づけることができる。場合によっては、同じ個所に受光させることができる。よって、冷却する箇所を小さくまとめることができ、冷却を容易にすることができる。また、受光する箇所を小さくまとめることができるので、熱吸収素子６３ｄを小さくすることができる。その他の効果は、実施形態１及び２と同様であるので、説明を省略する。
（実施形態４：半導体装置の製造方法）
　次に、上記で説明したレーザ照射装置を用いた半導体装置の製造方法について説明する。本実施の形態では、レーザ照射装置を、レーザアニール装置として用いることで、基板上に形成した非晶質膜にレーザ光を照射して非晶質膜を結晶化させることができる。例えば、半導体装置はＴＦＴ（Thin Film transistor）を備える半導体装置であり、この場合はアモルファスシリコン膜にレーザ光を照射して結晶化させてポリシリコン膜を形成することができる。
　図１５（ａ）～（ｅ）は、実施形態４に係る半導体装置の製造方法を例示した断面図である。上記で説明した本実施形態にかかるレーザ照射装置は、ＴＦＴアレイ基板の製造に好適である。以下、ＴＦＴを有する半導体装置の製造方法について説明する。
　まず、図１５（ａ）に示すように、ガラス基板２０１上に、ゲート電極２０２を形成する。ゲート電極２０２は、例えば、アルミニウムなどを含む金属薄膜を用いることができる。次に、図１５（ｂ）に示すように、ゲート電極２０２の上に、ゲート絶縁膜２０３を形成する。ゲート絶縁膜２０３は、ゲート電極２０２を覆うように形成される。その後、図１５（ｃ）に示すように、ゲート絶縁膜２０３の上に、アモルファスシリコン膜２０４を形成する。アモルファスシリコン膜２０４は、ゲート絶縁膜２０３を介して、ゲート電極２０２と重複するように配置されている。
　ゲート絶縁膜２０３は、窒化シリコン膜（ＳｉＮｘ）、酸化シリコン膜（ＳｉＯ２膜）、又はこれらの積層膜等などである。具体的には、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法により、ゲート絶縁膜２０３とアモルファスシリコン膜２０４とを連続成膜する。
　そして、図１５（ｄ）に示すように、上記実施形態１～３で説明したレーザ照射装置を用いてアモルファスシリコン膜２０４にレーザ光を照射してアモルファスシリコン膜２０４を結晶化させて、ポリシリコン膜２０５を形成する。これにより、シリコンが結晶化したポリシリコン膜２０５がゲート絶縁膜２０３上に形成される。
　このとき、上記で説明した実施形態１～３に係るレーザ照射装置を用いたレーザ照射方法を適用することで、光学系モジュール２０の温度上昇を抑制し、レーザ光Ｌ１の照射ムラを抑制することができる。よって、均一に結晶化されたポリシリコン膜２０５を形成することができる。
　その後、図１５（ｅ）に示すように、ポリシリコン膜２０５の上に層間絶縁膜２０６、ソース電極２０７ａ、及びドレイン電極２０７ｂを形成する。層間絶縁膜２０６、ソース電極２０７ａ、及びドレイン電極２０７ｂは、一般的なフォトリソグラフィー法や成膜法を用いて形成することができる。
　上記で説明した半導体装置の製造方法を用いることで、ＴＦＴを備える半導体装置を製造することができる。なお、これ以降の製造工程については、最終的に製造するデバイスによって異なるので説明を省略する。
（有機ＥＬディスプレイ）
　次に、ＴＦＴを備える半導体装置を用いたデバイスの一例として、有機ＥＬディスプレイについて説明する。図１６は、有機ＥＬディスプレイの概要を説明するための断面図であり、有機ＥＬディスプレイの画素回路を簡略化して示している。図１６に示す有機ＥＬディスプレイ３００は、各画素ＰＸにＴＦＴが配置されたアクティブマトリクス型の表示装置である。
　有機ＥＬディスプレイ３００は、基板３１０、ＴＦＴ層３１１、有機層３１２、カラーフィルタ層３１３、及び封止基板３１４を備えている。図１６では、封止基板３１４側が視認側となるトップエミッション方式の有機ＥＬディスプレイを示している。なお、以下の説明は、有機ＥＬディスプレイの一構成例を示すものであり、本実施の形態は、以下に説明される構成に限られるものではない。例えば、本実施の形態にかかる半導体装置は、ボトムエミッション方式の有機ＥＬディスプレイに用いられていてもよい。
　基板３１０は、ガラス基板又は金属基板である。基板３１０の上には、ＴＦＴ層３１１が設けられている。ＴＦＴ層３１１は、各画素ＰＸに配置されたＴＦＴ３１１ａを有している。さらに、ＴＦＴ層３１１は、ＴＦＴ３１１ａに接続される配線等を有している。ＴＦＴ３１１ａ、及び配線等が画素回路を構成する。なお、ＴＦＴ層３１１は、図１６で説明したＴＦＴに対応しており、ゲート電極２０２、ゲート絶縁膜２０３、ポリシリコン膜２０５、層間絶縁膜２０６、ソース電極２０７ａ、及びドレイン電極２０７ｂを有する。
　ＴＦＴ層３１１の上には、有機層３１２が設けられている。有機層３１２は、画素ＰＸごとに配置された有機ＥＬ発光素子３１２ａを有している。有機ＥＬ発光素子３１２ａは、例えば、陽極、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層、及び陰極が積層された積層構造を有している。トップエミッション方式の場合、陽極は金属電極であり、陰極はＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の透明導電膜である。さらに、有機層３１２には、画素ＰＸ間において、有機ＥＬ発光素子３１２ａを分離するための隔壁３１２ｂが設けられている。
　有機層３１２の上には、カラーフィルタ層３１３が設けられている。カラーフィルタ層３１３は、カラー表示を行うためのカラーフィルタ３１３ａが設けられている。すなわち、各画素ＰＸには、Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）、又はＢ（青色）に着色された樹脂層がカラーフィルタ３１３ａとして設けられている。有機層３１２から放出された白色光は、カラーフィルタ３１３ａを通過すると、ＲＧＢの色の光に変換される。なお、有機層３１２に、ＲＧＢの各色を発光する有機ＥＬ発光素子が設けられている３色方式の場合、カラーフィルタ層３１３を省略してもよい。
　カラーフィルタ層３１３の上には、封止基板３１４が設けられている。封止基板３１４は、ガラス基板などの透明基板であり、有機層３１２の有機ＥＬ発光素子の劣化を防ぐために設けられている。
　有機層３１２の有機ＥＬ発光素子３１２ａに流れる電流は、画素回路に供給される表示信号によって変化する。よって、表示画像に応じた表示信号を各画素ＰＸに供給することで、各画素ＰＸでの発光量を制御することができる。これにより、所望の画像を表示することができる。
　なお、上記では、ＴＦＴを備える半導体装置を用いたデバイスの一例として、有機ＥＬディスプレイについて説明したが、ＴＦＴを備える半導体装置は、例えば液晶ディスプレイであってもよい。また、上記では、本実施の形態にかかるレーザ照射装置をレーザアニール装置に適用した場合について説明した。しかし、本実施の形態にかかるレーザ照射装置は、レーザアニール装置以外の装置にも適用することができる。
　以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
　また、実施形態３における遮断板７１を、実施形態１のレーザ照射装置１に適用する等、各実施形態における構成を各実施形態間で、適宜交換してもよい。
　この出願は、２０１６年１０月６日に出願された日本出願特願２０１６－１９７７８９を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
１、１０１　レーザ照射装置
１０　光源
２０　光学系モジュール
２１　光学系筐体
２２　ミラー
２３　封止窓
３０　密閉部
３１　密閉筐体
３３　封止窓
３４　ガス入口
３５　ガス出口
３７　ガス
４０　処理室
４１　ガスボックス
４２　導入窓
４３　照射窓
４４　ガス入口
４５　基板ステージ
４６　基台
４７　走査装置
４８　土台
４９　搬送方向
５１、５１ａ、５１ｂ　遮断板
５２、５２ａ、５２ｂ　遮断板
５４　スリット
５５　スリット
５７　反射ミラー
５８　断熱材
５９ａ、５９ｂ　多層熱吸収膜
６１、６２、６３　反射光受光部材
６２ａ、６３ａ　本体部
６２ｂ、６３ｂ　断熱空気層
６２ｃ、６３ｃ　冷却液流路
６３ｄ　熱吸収素子
７１　遮断板
７２　水平部
７３　傾斜部
２０１　ガラス基板
２０２　ゲート電極
２０３　ゲート絶縁膜
２０４　アモルファスシリコン膜
２０５　ポリシリコン膜
２０６　層間絶縁膜
２０７ａ　ソース電極
２０７ｂ　ドレイン電極
３００　有機ＥＬディスプレイ
３１０　基板
３１１　ＴＦＴ層
３１１ａ　ＴＦＴ
３１２　有機層
３１２ａ　有機ＥＬ発光素子
３１２ｂ　隔壁
３１３　カラーフィルタ層
３１３ａ　カラーフィルタ
３１４　封止基板
Ｃ１　光軸
Ｌ１　レーザ光
Ｍ１　基板
Ｒ１　反射光
Ｒ２　反射光
Ｒ３　反射光

Claims (19)

  1. 　レーザ光を被照射体に照射する光学系モジュールと、
    　前記レーザ光が通過する第１のスリットが形成された第１の遮断板と、
    　前記光学系モジュールと前記第１の遮断板との間に配置された反射光受光部材と、
    　を有し、
    　前記反射光受光部材は、前記レーザ光のうち前記第１の遮断板で反射された第１の反射光を受光することが可能なレーザ照射装置。
  2. 　前記第１のスリットを通過した前記レーザ光が通過する第２のスリットが形成された第２の遮断板をさらに備え、
    　前記反射光受光部材は、前記レーザ光のうち、前記第２の遮断板で反射された第２の反射光を受光することが可能な請求項１に記載のレーザ照射装置。
  3. 　前記反射光受光部材は、
    　前記被照射体を照射した前記レーザ光が、前記被照射体で反射した第３の反射光を受光する、
    　請求項１または２に記載のレーザ照射装置。
  4. 　前記反射光受光部材における前記第１の反射光及び前記第３の反射光を受光する部分において、前記第１の反射光の入射角は、前記第３の反射光の入射角と異なる、
    　請求項３に記載のレーザ照射装置。
  5. 　前記反射光受光部材は、
    　冷却液が流れる冷却液流路を有する冷却ジャケットを備える、
    　請求項１～４のいずれか一つに記載のレーザ照射装置。
  6. 　前記反射光受光部材は、
    　前記光学系モジュール側に設けられ、空気を含んだ断熱空気層を有する、
    　請求項１～５のいずれか一つに記載のレーザ照射装置。
  7. 　前記反射光受光部材は、
    　前記第１の遮断板側に設けられ、熱を吸収する熱吸収素子を有する、
    　請求項１～６のいずれか一つに記載のレーザ照射装置。
  8. 　前記熱吸収素子の前記第１の遮断板側の面には、熱を吸収する熱吸収膜を複数層含む多層熱吸収膜が形成されている、
    　請求項７に記載のレーザ照射装置。
  9. 　前記多層熱吸収膜は、
    　前記第１の反射光の入射角に対して所定の耐性を有する、
    　請求項８に記載のレーザ照射装置。
  10. 　前記熱吸収素子の前記第１の遮断板側の面には、フロスト処理が施されている、
    　請求項７に記載のレーザ照射装置。
  11. 　前記熱吸収素子の前記光学系モジュール側の面には、熱を吸収する熱吸収膜を複数層含む多層熱吸収膜が形成されている、
    　請求項７～１０のいずれか一項に記載のレーザ照射装置。
  12. 　前記熱吸収素子の前記第１の遮断板側の面に形成された熱を吸収する熱吸収膜を複数層含む多層熱吸収膜の吸収率は、
    　前記熱吸収素子の前記光学系モジュール側の面に形成された前記多層熱吸収膜の吸収率よりも小さい、
    　請求項７に記載のレーザ照射装置。
  13. 　前記第１の遮断板の前記光学系モジュール側の面には、反射ミラーが設けられている、
    　請求項１～１２のいずれか一つに記載のレーザ照射装置。
  14. 　前記反射ミラーに施される反射膜は、前記レーザ光の入射角に対して所定の耐性を有する、
    　請求項１３に記載のレーザ照射装置。
  15. 　前記第１の遮断板は、前記光学系モジュール側に曲がっている、
    　請求項１～１４のいずれか一つに記載のレーザ照射装置。
  16. 　前記第１の遮断板は、水平な部分と、前記水平な部分から前記光学系モジュール側に傾斜した部分とを含み、
    　前記第１の反射光は、前記第１の遮断板に対して照射された前記レーザ光が前記傾斜した部分で反射した反射光を含む、
    　請求項１～１５のいずれか一つに記載のレーザ照射装置。
  17. 　（Ａ）光学系モジュールからレーザ光を、半導体を含む膜が形成された基板に向けて出射させる工程と、
    　（Ｂ）前記レーザ光が通過する第１のスリットが形成された第１の遮断板を設け、前記第１のスリット及び前記第１の遮断板に対して照射された前記レーザ光のうち、前記第１のスリットに対して照射された前記レーザ光について、前記第１のスリットを通過させる工程と、
    　（Ｃ）前記第１のスリット及び前記第１の遮断板に対して照射された前記レーザ光のうち、前記第１の遮断板に対して照射された前記レーザ光を、前記第１の遮断板で遮断する工程と、
    　（Ｄ）前記光学系モジュールと前記第１の遮断板との間に反射光受光部材を配置させ、前記第１の遮断板に対して照射された前記レーザ光が前記第１の遮断板で反射した第１の反射光を前記反射光受光部材に受光させる工程と、
    　（Ｅ）前記第１のスリット及び前記第１の遮断板に対して照射された前記レーザ光のうち、前記第１のスリットを通過させた前記レーザ光を、前記基板に照射する工程と、
    　を含む半導体装置の製造方法。
  18. 　（Ｆ）前記第１のスリットを通過させた前記レーザ光が通過する第２のスリットが形成された第２の遮断板を設け、前記第２のスリット及び前記第２の遮断板に対して照射された前記レーザ光のうち、前記第２のスリットに対して照射された前記レーザ光について、前記第２のスリットを通過させる工程と、
    　（Ｇ）前記第２のスリット及び前記第２の遮断板に対して照射された前記レーザ光のうち、前記第２の遮断板に対して照射された前記レーザ光を、前記第２の遮断板で遮断する工程と、
    　（Ｈ）前記第２の遮断板に対して照射された前記レーザ光が前記第２の遮断板で反射した第２の反射光を前記反射光受光部材に受光させる工程と、をさらに含む、
    　請求項１７に記載の半導体装置の製造方法。
  19. 　（Ｉ）前記基板を照射した前記レーザ光が、前記基板で反射した第３の反射光を前記反射光受光部材に受光させる工程と、をさらに含む、
    　請求項１７または１８に記載の半導体装置の製造方法。
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