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JP5454911B2 - Method of manufacturing annealed body and laser annealing apparatus - Google Patents
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Description

本発明は、液晶ディスプレイや有機ELディスプレイの画素スイッチや駆動回路に用いられる薄膜トランジスタの多結晶あるいは単結晶半導体膜を横方向結晶化する際などに利用可能なアニール処理体の製造方法およびレーザアニール装置に関するものである。   The present invention relates to a method for manufacturing an annealed body and a laser annealing apparatus that can be used when laterally crystallizing a polycrystalline or single crystal semiconductor film of a thin film transistor used in a pixel switch or a drive circuit of a liquid crystal display or an organic EL display. It is about.

フラットパネルディスプレイの基板などに用いられる半導体薄膜では、アモルファス膜を用いるものの他、結晶薄膜を用いるものが知られている。この結晶薄膜に関し、アモルファス膜をアニールして結晶化させることにより製造する方法が提案されている。この他に、エネルギー源をレーザにしてシリコン結晶の側面成長を誘導して巨大な単結晶シリコンを製造するSLS(sequential lateral solidification)(順次側面結晶化)技術が提案されている。   As a semiconductor thin film used for a flat panel display substrate or the like, a semiconductor thin film using an amorphous film or a crystalline thin film is known. With respect to this crystalline thin film, a method of manufacturing an amorphous film by annealing and crystallizing has been proposed. In addition, SLS (sequential lateral solidification) (sequential side crystallization) technology has been proposed in which a single crystal silicon is produced by inducing lateral growth of a silicon crystal using a laser as an energy source.

SLS技術は、シリコングレインが液状シリコンと固相シリコンの境界面でその境界面に対して垂直方向で成長するという現象に基づいている。レーザエネルギーの強さとレーザビームの走査範囲の移動を適切に調節して、シリコングレインを所定の長さに側面成長させることで非晶質シリコン薄膜を結晶化させることである。
従来のこの種の装置として、特許文献1、2に開示された装置が提案されている。
The SLS technology is based on the phenomenon that silicon grains grow in a direction perpendicular to the boundary surface between liquid silicon and solid phase silicon. By appropriately adjusting the intensity of the laser energy and the movement of the scanning range of the laser beam, the silicon grain is laterally grown to a predetermined length to crystallize the amorphous silicon thin film.
As this type of conventional device, devices disclosed in Patent Documents 1 and 2 have been proposed.

特許文献1に示される装置では、上記工程を効率化するために、図10(a)に示すように、光学部材に透過領域20a、21aと遮断領域20b、21bを有する2つのブロック20、21を横に並べて設け、さらに、これらブロックに並べて小さい四角形のスリット22aが多数形成された活性化領域22が設けられている。
上記光学部材では、透過領域をレーザビームが透過し、遮蔽領域はレーザビームが透過できず光を吸収して熱に変化させることで、パターン化されたレーザビームが得られる。
また、特許文献2に示される装置では、スリットを図10(b)に示すように位相シフトマスク25にし、図示横方向にエネルギーの差を発生させ、ビームパターンを形成している。
In the apparatus disclosed in Patent Document 1, in order to improve the efficiency of the above process, as shown in FIG. 10A, the optical member has two blocks 20, 21 having transmission regions 20a, 21a and blocking regions 20b, 21b. Are arranged side by side, and an activation region 22 in which a large number of small rectangular slits 22a are formed is provided in the blocks.
In the optical member, the laser beam is transmitted through the transmission region, and the laser beam is not transmitted through the shielding region, and the laser beam is absorbed and changed into heat, whereby a patterned laser beam is obtained.
In the apparatus disclosed in Patent Document 2, a slit is used as a phase shift mask 25 as shown in FIG. 10B, and an energy difference is generated in the horizontal direction in the figure to form a beam pattern.

特開2005−5722号公報JP 2005-5722 A 特開2004−119919号公報JP 2004-119919 A

ところで、特許文献1で示される従来の横方向結晶化方法では、結晶を大きくするために、ビームが細長く成形しており、ビームを成形する手段として、細長いスリットを複数有し、その他の部分は遮蔽する光学部材を用いている。そのため、遮蔽領域ではレーザビームが無駄になっており、レーザビームの使用効率が悪くなる。また、遮蔽領域では、レーザビームの照射エネルギーが熱に変化してスリットが昇温し、スリットが熱変形してパターン形状が乱れたり、スリットから発生する熱により、対流が発生し、被処理体に投影されるなどの問題が生じる。
また、位相シフトマスクを用いる方法では、成形したビーム内のエネルギー密度の強度の均一性が悪い。そのため、現在使用している位相シフトマスクはビーム内の強度均一性を良くするために、ビーム透過部ではビームを透過させ、ビーム遮蔽部分にグレーティングを設けてビーム強度を下げ、ビームパターンを成形しており、スリットを用いる場合と同様にレーザビームの使用効率が悪くなる。
By the way, in the conventional lateral crystallization method disclosed in Patent Document 1, in order to enlarge the crystal, the beam is elongated and has a plurality of elongated slits as means for shaping the beam. An optical member for shielding is used. For this reason, the laser beam is wasted in the shielding region, and the use efficiency of the laser beam is deteriorated. In the shielding area, the irradiation energy of the laser beam changes to heat, the temperature of the slit rises, the slit is thermally deformed and the pattern shape is disturbed, or convection occurs due to the heat generated from the slit, and the object to be processed Such as being projected onto the screen.
Further, in the method using the phase shift mask, the intensity uniformity of the energy density in the shaped beam is poor. Therefore, in order to improve the intensity uniformity in the beam, the phase shift mask currently used transmits the beam in the beam transmission part, and provides a grating in the beam shielding part to lower the beam intensity and shape the beam pattern. As in the case of using a slit, the use efficiency of the laser beam is deteriorated.

この発明は上記のような問題を解決するためになされたものであり、レーザビームを成形してパターンを得る際に、レーザビームの一部遮蔽による無駄をなくし、レーザビーム全体を有効に利用してアニール処理に供することができる方法および装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems. When a pattern is obtained by shaping a laser beam, waste due to partial shielding of the laser beam is eliminated, and the entire laser beam is effectively used. It is an object of the present invention to provide a method and an apparatus that can be subjected to annealing treatment.

すなわち、本発明のアニール処理体の製造方法のうち、第1の発明は、被処理体に照射領域が並んでパターン化されたレーザビームを照射して前記被処理体のレーザアニールを行うアニール処理体の製造方法であって、前記被処理体に照射されるレーザビームの一部を前記パターンに応じて部分的に透過、反射、屈折のいずれかを変えた分離用光学部材により偏向して互いに位相差を有する同一の周期パターンを有するパターン化された第1のレーザビームとパターン化された第2のレーザビームに分離し、前記第1のレーザビームを前記被処理体に照射するとともに、前記第2のレーザビームを前記第1のレーザビームと照射位置および照射時を異なるようにして前記被処理体に照射して、前記第1のレーザビームと前記第2のレーザビームとによって順次側面結晶化をすることを特徴とする。 That is, in the method for manufacturing an annealed body according to the present invention, the first invention is an annealing process for performing laser annealing of the object to be processed by irradiating the object to be processed with a patterned laser beam. a method of manufacturing a body, the portion of the pattern partially transmissive in response to the laser beam irradiated onto the object, reflection, together deflected by the separation optical member for changing any of refraction Separating the patterned first laser beam and the patterned second laser beam having the same periodic pattern having a phase difference , irradiating the object to be processed with the first laser beam, and wherein the second laser beam by the first laser beam and the irradiation position and the time of irradiation differ by irradiating the object to be processed, the first laser beam and the second Rezabi Characterized by the sequential lateral crystallization by the.

の本発明のアニール処理体の製造方法は、前記第の本発明において、前記偏向は、前記分離用光学部材の反射により行うことを特徴とする。 The method for manufacturing an annealed body according to the second aspect of the present invention is characterized in that, in the first aspect of the present invention, the deflection is performed by reflection of the separating optical member.

の本発明のアニール処理体の製造方法は、前記第1または第2の本発明において、前記偏向は、分離用光学部材内の屈折により行うことを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, there is provided the method for manufacturing an annealed body according to the first or second aspect of the invention, wherein the deflection is performed by refraction in a separating optical member.

の本発明のアニール処理体の製造方法は、前記第1〜第の本発明のいずれかにおいて、前記第1のレーザビームおよび第2のレーザビームのいずれかは、光遅延器を介して前記被処理体に照射することを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing an annealed body according to any one of the first to third aspects, wherein either the first laser beam or the second laser beam is passed through an optical delay device. And irradiating the object to be processed.

の本発明のアニール処理体の製造方法は、前記第1〜第の本発明のいずれかにおいて、前記第1のレーザビームまたは/および第2のレーザビームは、さらにレーザビームの一部を偏向してパターン化された一または複数のレーザビームに分離して、前記被処理体に照射することを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the method for manufacturing an annealed body according to any one of the first to fourth aspects, wherein the first laser beam and / or the second laser beam is a part of the laser beam. The laser beam is separated into one or a plurality of patterned laser beams and irradiated onto the object to be processed.

の本発明のレーザアニール装置は、レーザビームを出力するレーザ光源と、前記レーザビームを照射領域が並んだパターンにして被処理体に導いて照射し、前記被処理体の順次側面結晶化をする光学系と、前記被処理体を設置する被処理体設置台と、を備えるレーザアニール装置であって、前記光学系に、前記パターンに応じて部分的に透過、反射、屈折のいずれかが変わっており、前記レーザビームの一部を偏向して互いに位相差を有する同一の周期パターンを有するパターン化された第1のレーザビームとパターン化された第2のレーザビームに分離する分離用光学部材を備え、前記光学系は、前記第1のレーザビームと前記第2のレーザビームとを照射位置および照射時を異なるようにして前記被処理体に照射して、前記第1のレーザビームと前記第2のレーザビームとによって前記被処理体の順次側面結晶化をすることを特徴とする。 A laser annealing apparatus according to a sixth aspect of the present invention includes a laser light source that outputs a laser beam, and the laser beam guided to the object to be processed in a pattern in which irradiation regions are arranged, and sequentially crystallizing side surfaces of the object to be processed. A laser annealing apparatus comprising: an optical system for performing the processing; and a processing object mounting base for mounting the processing target, wherein the optical system is partially transmitted, reflected, or refracted according to the pattern. and changes, for separating for separating the first laser beam and the patterned second laser beam by deflecting a portion patterned with the same periodic pattern having a phase difference from each other in the laser beam comprising an optical member, wherein the optical system, the first of the laser beam and the second laser beam and by the the time of irradiation position and irradiation differently to irradiating the object to be processed, said first Les Wherein the said the Zabimu second laser beam, characterized in that the sequential lateral crystallization of the target object.

の本発明のレーザアニール装置は、前記第の本発明において、前記分離用光学部材は、前記レーザビームの一部を反射して偏向させる反射面を有しており、該反射面は、前記偏向によってパターン化された第2のレーザビームが分離されるように設けられていることを特徴とする。 In the laser annealing apparatus according to a seventh aspect of the present invention, in the sixth aspect of the present invention, the separating optical member has a reflecting surface that reflects and deflects a part of the laser beam. The second laser beam patterned by the deflection is provided so as to be separated.

の本発明のレーザアニール装置は、前記第または第の本発明において、前記分離用光学部材は、前記レーザビームの一部を屈折させて偏向させる屈折部を有しており、該屈折部は、前記偏向によってパターン化された第2のレーザビームが分離されるように設けられていることを特徴とする。 In the laser annealing apparatus according to an eighth aspect of the present invention, in the sixth or seventh aspect of the present invention, the separating optical member has a refracting portion that refracts and deflects a part of the laser beam, The refracting section is provided so that the second laser beam patterned by the deflection is separated.

の本発明のレーザアニール装置は、前記第6〜第8の本発明のいずれかにおいて、前記光学系を第1の光学系として、前記分離用光学部材で分離された第2のレーザビームを導いて前記被処理体に照射する第2の光学系を有することを特徴とする。 According to a ninth aspect of the present invention, there is provided the laser annealing apparatus according to any one of the sixth to eighth aspects, wherein the optical system is the first optical system and the second laser beam is separated by the separation optical member. And a second optical system for irradiating the object to be processed.

10の本発明のレーザアニール装置は、前記第記載の本発明において、前記第1の光学系または第2の光学系に、第1のレーザビームまたは第2のレーザビームを遅延させる光遅延器を備えることを特徴とする。 A laser annealing apparatus according to a tenth aspect of the present invention is the optical delay according to the ninth aspect , wherein the first optical system or the second optical system delays the first laser beam or the second laser beam. It is characterized by providing a vessel.

11の本発明のレーザアニール装置は、前記第6〜第10の本発明のいずれかにおいて、前記レーザビームを前記被処理体に対し相対的に移動させる走査装置を備えることを特徴とする。 According to an eleventh aspect of the present invention, there is provided the laser annealing apparatus according to any one of the sixth to tenth aspects of the present invention, further comprising a scanning device that moves the laser beam relative to the object to be processed.

本発明では、レーザビームの一部を偏向して分離し、これを第2のレーザビームとし、前記分離がなされたレーザビームを第1のレーザビームとして、これらレーザビームを、それぞれ異なる位置または/および異なる時に被処理体に照射することでレーザビームを効率よく利用してアニール処理を行うことを可能にする。すなわち、従来の方法では失われていたエネルギーを再利用することができ、最大で生産性が2倍になる。第1のレーザビームと第2のレーザビームの照射位置が異なるとは、完全に照射位置が重ならないものであればよく、両レーザビームが照射位置で一部で重なるものを排除するものではない。照射時が異なることも同様である。第1のレーザビームと第2のレーザビームとが照射位置または照射時期が完全に重ならないように照射することで、無駄を小さくして生産性を大きくすることができ、また、アモルファス膜である被処理体をアニールによって結晶化させる場合に結晶性を良くすることができる。   In the present invention, a part of the laser beam is deflected and separated, this is used as the second laser beam, the separated laser beam is used as the first laser beam, and these laser beams are respectively moved to different positions or / Further, by irradiating the object to be processed at different times, it is possible to efficiently perform the annealing process using the laser beam. That is, energy lost in the conventional method can be reused, and productivity is doubled at the maximum. The irradiation positions of the first laser beam and the second laser beam are different from each other as long as the irradiation positions do not completely overlap, and it does not exclude the case where both laser beams partially overlap at the irradiation positions. . The same applies to the different irradiation times. By irradiating the first laser beam and the second laser beam so that the irradiation positions or irradiation times do not completely overlap, waste can be reduced and productivity can be increased, and an amorphous film can be used. The crystallinity can be improved when the object to be processed is crystallized by annealing.

上記レーザビームの一部偏向は、分離用光学部材を用いて行うことができ、分離用光学部材の反射、屈折などを利用することができる。例えば、偏向したレーザビームをパターン化するため、分離用光学部材に該パターンに応じた反射面や屈折部を部分的に設ける。分離用光学部材では、透過、反射、屈折などを組み合わせてパターン化されたレーザビームが得られるようにしてもよい。また、反射、屈折に際し、分離用光学部材中で、部分によって反射角や屈折角度、屈折率、厚さなどが異なるようにして複数の偏向方向が得られるようにしてもよい。   The partial deflection of the laser beam can be performed using a separating optical member, and reflection, refraction, and the like of the separating optical member can be used. For example, in order to pattern the deflected laser beam, the separation optical member is partially provided with a reflecting surface or a refracting portion corresponding to the pattern. In the separation optical member, a patterned laser beam may be obtained by combining transmission, reflection, refraction, and the like. In addition, during reflection and refraction, a plurality of deflection directions may be obtained by changing the reflection angle, the refraction angle, the refractive index, the thickness, and the like depending on the portion in the separating optical member.

なお、第2のレーザビームを偏向して分離する際に、第1のレーザビームを異なる方向に偏向させるようにしてもよい。例えば、屈折部の中で部分的に出射面の角度を変えることで偏向量を変えて、レーザビームの分離を行えるようにしてもよい。また、屈折部の厚さを部分的に変えて斜め方向から入射することによっても、ビームを透過する際にビームを成形する作用とともに、一部分のビームの光路を変えることができる。
さらに、偏向を生じさせる分離用光学部材は、配置位置を容易に調整することができ、該調整によって該分離用光学部材と対物レンズや被処理体との位置関係を変えることができ、パターンの倍率や被処理体における照射位置を容易に調整することができる。前記倍率調整によってパターンサイズの変更に簡単に対応できる。
本発明においては、レーザビームの分離は、分離用光学部材によって、2つのレーザビームに分離するほか、3つ以上のレーザビームに分離することも可能であり、また、2以上の分離用光学部材によって、それぞれ分離を行うようにして複数のレーザビームを得るようにしてもよい。
Note that when the second laser beam is deflected and separated, the first laser beam may be deflected in different directions. For example, the laser beam may be separated by changing the deflection amount by partially changing the angle of the exit surface in the refracting portion. Also, by changing the thickness of the refracting part partially and entering from an oblique direction, the optical path of a part of the beam can be changed together with the action of shaping the beam when passing through the beam.
Further, the separation optical member that causes the deflection can be easily adjusted in position, and the positional relationship between the separation optical member and the objective lens or the object to be processed can be changed by the adjustment. The magnification and the irradiation position on the object to be processed can be easily adjusted. It is possible to easily cope with a change in pattern size by adjusting the magnification.
In the present invention, the laser beam can be separated into two laser beams by the separation optical member, or can be separated into three or more laser beams. Also, the two or more separation optical members can be separated. Thus, a plurality of laser beams may be obtained by performing separation.

レーザビームを分離する際には、分離された側、分離した側それぞれでパターン化されたレーザビームが得られる。パターンは、上記したように上記偏向部分の形状や位置の設定などにより所望の形状にすることができ、例えば、分離された側のパターンと、分離した側のパターンとを位相差を有する同一の周期形状にすることができる。これにより被処理体を順次側面結晶化などの目的でアニール処理する際に、被処理体表面を効率よく、かつ良好な結晶性が得られるように処理することができる。   When the laser beam is separated, a patterned laser beam is obtained on each of the separated side and the separated side. As described above, the pattern can be formed into a desired shape by setting the shape and position of the deflection portion. For example, the separated side pattern and the separated side pattern have the same phase difference. It can be a periodic shape. Thus, when the object to be processed is sequentially annealed for the purpose of side crystallization, the surface of the object to be processed can be processed efficiently and with good crystallinity.

分離した第2のレーザビームは、偏向方向に基づいて被処理体に照射されるものであってもよく、また、第2の光学系を介して照射方向を調整して被処理体に照射されるようにしてもよい。第2の光学系には、ミラー、プリズムなどの適宜の光学部材を用いることができる。
なお、第1のレーザビームと第2のレーザビームとは、最終的には共通する対物レンズを通して被処理体に照射するようにしてもよい。
The separated second laser beam may be irradiated on the object to be processed based on the deflection direction, or may be irradiated on the object to be processed by adjusting the irradiation direction via the second optical system. You may make it do. An appropriate optical member such as a mirror or a prism can be used for the second optical system.
Note that the first laser beam and the second laser beam may be finally irradiated to the object to be processed through a common objective lens.

また、第1のレーザビームと第2のレーザビームがそれぞれ導かれる第1の光学系と第2の光学系のいずれかに光遅延器を設け、両方のレーザビームに時間差を設けて被処理体に照射されるようにしてもよい。第1のレーザビームと第2のレーザビームとを所定の時間差を設けて被処理体に照射することで、該時間差に応じた処理が可能になる。例えば、一方のレーザビームにより被処理体の溶融から凝固が終わった後、他方のレザービームを前記一方のレーザビームの位置に照射することで、従来では失われていたエネルギーを再利用することができ、生産性が向上する。
なお、光遅延器の構成は、本発明としては特に限定されるものではなく、既知のものを用いることができる。
Further, an optical delay device is provided in one of the first optical system and the second optical system through which the first laser beam and the second laser beam are guided, respectively, and a time difference is provided between both laser beams to be processed. May be irradiated. By irradiating the object to be processed with a predetermined time difference between the first laser beam and the second laser beam, processing according to the time difference becomes possible. For example, after solidification from the melting of the object to be processed by one laser beam, the energy of the laser beam that has been lost in the past can be reused by irradiating the other laser beam to the position of the one laser beam. And productivity is improved.
The configuration of the optical delay device is not particularly limited as the present invention, and a known one can be used.

以上説明したように、本発明のアニール処理体の製造方法によれば、被処理体に照射領域が並んでパターン化されたレーザビームを照射して前記被処理体のレーザアニールを行うアニール処理体の製造方法であって、
前記被処理体に照射されるレーザビームの一部を前記パターンに応じて部分的に透過、反射、屈折のいずれかを変えた分離用光学部材により偏向して互いに位相差を有する同一の周期パターンを有するパターン化された第1のレーザビームとパターン化された第2のレーザビームに分離し、前記第1のレーザビームを前記被処理体に照射するとともに、前記第2のレーザビームを前記第1のレーザビームと照射位置および照射時を異なるようにして前記被処理体に照射して、前記第1のレーザビームと前記第2のレーザビームとによって順次側面結晶化をするので、レーザビームの一部が遮蔽によって熱に変化してエネルギーを損失することなく、レーザビームによって効率よくアニール処理をすることができる。
また、スリットから発生する熱を防ぐことにより、スリットが熱変形することを防げる。その結果、パターンをより正確に描画することができ、さらに、スリットから発生する熱により、対流が発生し、被処理体に投影されることをなくすことができる。
As described above, according to the method for manufacturing an annealed body of the present invention, an annealed body that performs laser annealing of the object to be processed by irradiating the object to be processed with a patterned laser beam. A manufacturing method of
The same periodic pattern in which a part of the laser beam irradiated to the object to be processed is deflected by a separating optical member whose transmission, reflection, or refraction is partially changed according to the pattern and has a phase difference from each other together is separated into a second laser beam first laser beam and the patterned a patterned, is irradiated with the first laser beam to the target object having the said second laser beam first Since the laser beam of 1 is irradiated onto the object to be processed at different irradiation positions and irradiation times, and side crystallization is sequentially performed by the first laser beam and the second laser beam. Annealing can be efficiently performed with a laser beam without a part being changed into heat by shielding and losing energy.
Further, by preventing the heat generated from the slit, the slit can be prevented from being thermally deformed. As a result, the pattern can be drawn more accurately, and convection can be prevented from being generated by the heat generated from the slit and projected onto the object to be processed.

さらに、本発明のレーザアニール装置によれば、レーザビームを出力するレーザ光源と、前記レーザビームを照射領域が並んだパターンにして被処理体に導いて照射し、前記被処理体の順次側面結晶化をする光学系と、前記被処理体を設置する被処理体設置台と、を備えるレーザアニール装置であって、
前記光学系に、前記パターンに応じて部分的に透過、反射、屈折のいずれかが変わっており、前記レーザビームの一部を偏向して互いに位相差を有する同一の周期パターンを有するパターン化された第1のレーザビームとパターン化された第2のレーザビームに分離する分離用光学部材を備え、
前記光学系は、前記第1のレーザビームと前記第2のレーザビームとを照射位置および照射時を異なるようにして前記被処理体に照射して、前記第1のレーザビームと前記第2のレーザビームとによって前記被処理体の順次側面結晶化をするので、レーザビームをパターン化された2以上のレーザビームに分離して効率よく被処理体のアニール処理を行うことが可能になる。
Furthermore, according to the laser annealing apparatus of the present invention, a laser light source that outputs a laser beam, and the laser beam is irradiated to the object to be processed in a pattern in which irradiation regions are arranged, and the side surface crystals of the object to be processed are sequentially irradiated A laser annealing apparatus comprising: an optical system for converting; and a target object mounting base for setting the target object;
In the optical system, one of transmission, reflection, and refraction is partially changed according to the pattern, and the optical system is patterned to have the same periodic pattern having a phase difference by deflecting part of the laser beam. comprising a first laser beam and the patterned separated optical member for separating the second laser beam has been,
The optical system irradiates the target object with the first laser beam and the second laser beam at different irradiation positions and irradiation times, and the first laser beam and the second laser beam are irradiated. Since the object to be processed is sequentially crystallized on the side surface by the laser beam, the object to be processed can be efficiently annealed by separating the laser beam into two or more patterned laser beams.

本発明の一実施形態のレーザアニール装置を示す概略図である。It is the schematic which shows the laser annealing apparatus of one Embodiment of this invention. 同じく、他の実施形態のレーザアニール装置を示す概略図である。Similarly, it is the schematic which shows the laser annealing apparatus of other embodiment. 同じく、分離用光学部材の一例を示す拡大平面図である。Similarly, it is an enlarged plan view showing an example of an optical member for separation. 同じく、分離用光学部材の一例(透過+屈折型)を示す拡大図であり、(a)は図3のa−a線断面図、(b)は、図3のb−b線断面図である。Similarly, it is an enlarged view showing an example (transmission + refraction type) of an optical member for separation, (a) is a sectional view taken along the line aa in FIG. 3, and (b) is a sectional view taken along the line bb in FIG. is there. 同じく、分離用光学部材の他例(透過+反射型)を示す短軸方向拡大断面図である。Similarly, it is a short-axis direction enlarged sectional view showing another example (transmission + reflection type) of the separating optical member. 同じく、分離用光学部材のさらに他例(屈折+反射型)を示す短軸方向拡大断面図である。Similarly, it is a minor axis direction enlarged cross-sectional view showing still another example (refraction + reflection type) of the separating optical member. 同じく、被処理体に照射されたパターンの照射状態を示す概略図である。Similarly, it is the schematic which shows the irradiation state of the pattern irradiated to the to-be-processed object. 同じく、光遅延器を備える他の実施形態のレーザアニール装置を示す概略図である。Similarly, it is the schematic which shows the laser annealing apparatus of other embodiment provided with an optical delay device. 同じく、分離用光学部材のさらに他例を示す拡大平面図である。Similarly, it is an enlarged plan view showing still another example of the separating optical member. 従来のレーザアニール装置に用いられるマスクの例を示す平面図である。It is a top view which shows the example of the mask used for the conventional laser annealing apparatus.

以下に、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図1は、本発明のレーザアニール装置の一実施形態を示す概略図である。
本実施形態では、レーザ光を出力するレーザ光源1を有し、その出力方向に、レーザビームを導いて被処理体100に照射する光学系2を有している。光学系2は、適宜のミラー、レンズ、ホモジナイザなどによって構成されており、レーザビームを必要に応じて整形し、対物レンズ6を通して集光しつつ被処理体100に照射する。被処理体100は、アモルファス薄膜(例えばシリコン薄膜)などにより構成される。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a schematic view showing an embodiment of the laser annealing apparatus of the present invention.
In this embodiment, it has the laser light source 1 which outputs a laser beam, and has the optical system 2 which guides a laser beam and irradiates the to-be-processed object 100 in the output direction. The optical system 2 includes an appropriate mirror, lens, homogenizer, and the like. The optical system 2 shapes the laser beam as necessary, and irradiates the object 100 while being condensed through the objective lens 6. The object 100 is made of an amorphous thin film (for example, a silicon thin film).

本発明では、光学系2内に、レーザビーム10の一部を偏向して分離する分離用光学部材3が備えられている。該分離用光学部材3は図示しない屈折部を有しており、該屈折部を介して被処理体100に向けて照射される第1のレーザビーム11と偏向された第2のレーザビーム12とに分離される。この形態では、第1のレーザビーム11は、レーザビーム10と同一方向に照射され、第2のレーザビーム12は、第1のレーザビーム11と角度差を有して照射される。   In the present invention, a separating optical member 3 that deflects and separates a part of the laser beam 10 is provided in the optical system 2. The separating optical member 3 has a refracting portion (not shown), and a first laser beam 11 and a deflected second laser beam 12 irradiated to the object 100 through the refracting portion, and Separated. In this embodiment, the first laser beam 11 is irradiated in the same direction as the laser beam 10, and the second laser beam 12 is irradiated with an angular difference from the first laser beam 11.

第1のレーザビーム11と第2のレーザビーム12とは、いずれも光学系2内の対物レンズ6に入射されるように設定されており、対物レンズ6を通過する第1のレーザビーム11と第2のレーザビーム12とは、それぞれ対物レンズ6で集光されつつ出射されて被処理体100表面の異なる位置に照射される。
また、被処理体100は移動可能な載置台7に載置されており、該載置台7や図示しない駆動装置によって構成される走査装置によって被処理体100を第1のレーザビーム11および第2のレーザビーム12に対し相対的に移動させることができる。この結果、第1のレーザビーム11および第2のレーザビーム12を走査しつつ被処理体100に均一なエネルギー強度を持つビームパターンに基づいて照射することができる。
なお、分離用光学部材3の設計において第2のレーザビームの偏向量を調整することで、レーザビーム光路のずれ量が変わり、分離用光学部材3と対物レンズ6と被処理体100の距離を容易に変更することができる。これにより、被処理体100上における第1のレーザビーム11と第2のレーザビーム12の重ねを容易に設けることができ、その量の設定も用意である。
The first laser beam 11 and the second laser beam 12 are both set to be incident on the objective lens 6 in the optical system 2, and the first laser beam 11 passing through the objective lens 6 The second laser beam 12 is emitted while being condensed by the objective lens 6 and irradiated to different positions on the surface of the object 100 to be processed.
Further, the object to be processed 100 is mounted on a movable mounting table 7, and the processing object 100 is moved to the first laser beam 11 and the second laser beam by a scanning device including the mounting table 7 and a driving device (not shown). Relative to the laser beam 12. As a result, the object 100 can be irradiated based on a beam pattern having a uniform energy intensity while scanning the first laser beam 11 and the second laser beam 12.
In the design of the separating optical member 3, the amount of deviation of the laser beam optical path is changed by adjusting the deflection amount of the second laser beam, and the distance between the separating optical member 3, the objective lens 6, and the object to be processed 100 is changed. It can be easily changed. Thereby, the overlap of the first laser beam 11 and the second laser beam 12 on the object to be processed 100 can be easily provided, and the setting of the amount is also prepared.

図2は、本発明のレーザアニール装置の他の実施形態を示す概略図である。
図1の実施形態と同様に、レーザ光を出力するレーザ光源1を有し、その出力先に、レーザビームを導いて被処理体100に照射する光学系2を有している。光学系は、適宜のミラー、レンズ、ホモジナイザなどによって構成されており、レーザビームを必要に応じて整形し、対物レンズ6を通して集光しつつ被処理体100に照射する。
FIG. 2 is a schematic view showing another embodiment of the laser annealing apparatus of the present invention.
As in the embodiment of FIG. 1, the laser light source 1 that outputs laser light is provided, and the optical system 2 that guides the laser beam and irradiates the workpiece 100 at the output destination. The optical system is configured by an appropriate mirror, lens, homogenizer, and the like, and shapes the laser beam as necessary, and irradiates the object 100 while condensing through the objective lens 6.

本発明では、光学系2内に、レーザビーム10の一部を偏向して分離する分離用光学部材4が備えられている。該分離用光学部材4は一部に反射面を有しており、レーザビーム10が照射されると、分離用光学部材4を透過して被処理体100に向けて照射される、パターン化された第1のレーザビーム11と、分離用光学部材4で一旦反射される、パターン化された第2のレーザビーム12とに分離される。この形態では、第1のレーザビーム11は、レーザビーム10と同方向に照射され、第2のレーザビーム12は、分離用光学部材4で反射されて、前記第1のレーザビーム11とは反対方向に偏向される。   In the present invention, a separating optical member 4 that deflects and separates a part of the laser beam 10 is provided in the optical system 2. The separation optical member 4 has a reflective surface in part, and when irradiated with the laser beam 10, the separation optical member 4 is transmitted through the separation optical member 4 and irradiated toward the object 100 to be processed. The first laser beam 11 is separated into the patterned second laser beam 12 which is once reflected by the separating optical member 4. In this embodiment, the first laser beam 11 is irradiated in the same direction as the laser beam 10, and the second laser beam 12 is reflected by the separating optical member 4 and is opposite to the first laser beam 11. Deflected in the direction.

第2のレーザビーム12の偏向方向には、ミラー5が配置されており、ミラー5で反射された第2のレーザビーム12は、前記第1のレーザビーム11とともに光学系2内の対物レンズ6に入射される。すなわち、ミラー5は、第2のレーザビーム12を導く第2の光学系を構成している。
対物レンズ6を通過する第1のレーザビーム11と第2のレーザビーム12とは、対物レンズ6で集光されつつそれぞれ出射されて被処理体100の異なる位置に照射される。
また、被処理体100は上記実施形態と同様に移動可能な載置台7に載置されており、該載置台7や図示しない駆動装置によって構成される走査装置によって被処理体100を第1のレーザビーム11および第2のレーザビーム12に対し相対的に移動させて第1のレーザビーム11および第2のレーザビーム12を走査しつつ均一なエネルギー強度を持つビームパターンに基づいて被処理体100に照射することができる。
A mirror 5 is arranged in the deflection direction of the second laser beam 12, and the second laser beam 12 reflected by the mirror 5 is combined with the first laser beam 11 and the objective lens 6 in the optical system 2. Is incident on. That is, the mirror 5 constitutes a second optical system that guides the second laser beam 12.
The first laser beam 11 and the second laser beam 12 that pass through the objective lens 6 are emitted while being condensed by the objective lens 6 and are irradiated to different positions of the object 100 to be processed.
Moreover, the to-be-processed object 100 is mounted in the movable mounting base 7 similarly to the said embodiment, and the to-be-processed object 100 is made into 1st by the scanning apparatus comprised by this mounting base 7 and the drive device which is not shown in figure. The object 100 is processed based on a beam pattern having a uniform energy intensity while scanning the first laser beam 11 and the second laser beam 12 while being moved relative to the laser beam 11 and the second laser beam 12. Can be irradiated.

なお、ミラー5は、配置位置や反射角度を変えることによって、第2のレーザビーム12が被処理体100に照射される位置を容易に変えることができる。ミラー5の配置位置や反射角度は設計に基づいて調整するほか、可変な構造にして必要に応じては配置や反射角度を調整できるようにしてもよい。ミラーの位置や角度を変えることで、分離用光学部材4と対物レンズ6および被処理体100との距離を調整でき、第2のレーザビームの倍率を変えて、ビームサイズ、第1のレーザビームと第2のレーザビームの重ねの有無やその量を調整することができる。   In addition, the mirror 5 can change easily the position where the to-be-processed object 100 is irradiated with the 2nd laser beam 12 by changing an arrangement position and a reflection angle. In addition to adjusting the arrangement position and reflection angle of the mirror 5 based on the design, the arrangement and reflection angle may be adjusted as necessary by using a variable structure. By changing the position and angle of the mirror, the distance between the separation optical member 4 and the objective lens 6 and the object to be processed 100 can be adjusted. The magnification of the second laser beam can be changed to change the beam size and the first laser beam. And whether or not the second laser beam overlaps can be adjusted.

次に、レーザビームを分離する分離用光学部材の一形態を説明する。
図3は、分離用光学部材300を示す平面図であり、図4(a)は、図3のa−a線断面図、図4(b)は図3のb−b線断面図である。
該分離用光学部材300は、レーザビームが透過する複数の細長孔301が該細長孔の短軸方向に所定間隔を置いて配列されている。細長孔301、301間は、光が透過可能な屈折部302で構成されている。該屈折部は、図4(a)に示すように、分離用光学部材300の下面側で下方に真直に突出するよう伸長している。屈折部302の下面側は、図4(a)に示すように前記細長孔301の長軸方向において、鉛直方向に対しθ1(<90°)の角度を有することで、水平方向に対し傾斜した出射面になっている。さらに、屈折部302の下面側は、図4(b)に示すように、前記短軸方向において、鉛直方向に対しθ2(<90°)の角度を有することで、水平方向に対し傾斜した出射面になっている。
Next, an embodiment of the separating optical member that separates the laser beam will be described.
3 is a plan view showing the separating optical member 300, FIG. 4A is a cross-sectional view taken along the line aa in FIG. 3, and FIG. 4B is a cross-sectional view taken along the line bb in FIG. .
In the separating optical member 300, a plurality of elongated holes 301 through which a laser beam passes are arranged at predetermined intervals in the minor axis direction of the elongated holes. A space between the elongated holes 301 and 301 is constituted by a refracting portion 302 capable of transmitting light. As shown in FIG. 4A, the refracting portion extends so as to protrude straight downward on the lower surface side of the separating optical member 300. The lower surface side of the refracting portion 302 is inclined with respect to the horizontal direction by having an angle of θ1 (<90 °) with respect to the vertical direction in the major axis direction of the elongated hole 301 as shown in FIG. It is the exit surface. Further, as shown in FIG. 4B, the lower surface side of the refracting portion 302 has an angle of θ2 (<90 °) with respect to the vertical direction in the short axis direction, so that the outgoing light is inclined with respect to the horizontal direction. It is a surface.

レーザビーム10がこの分離用光学部材300に照射されると、細長孔301に照射された領域のレーザビームはそのまま細長孔301を透過し、細長孔301の配列形状に従ったパターンを有する第1のレーザビーム11となる。該レーザビーム11は、レーザビーム10の入射方向を維持したまま分離用光学部材300から出射される。一方、屈折部302の領域に入射されたレーザビームは、屈折部302に垂直に入射されてそのまま真直に進み、屈折部302の下面から出射される。この際に、下面の傾斜角度(θ1、θ2)に応じて、細長孔301の短軸方向および長軸方向に偏向される。分離された第1のレーザビーム11と第2のレーザビーム12とは、前記アニール処理装置で説明したように、被処理体100に照射される。
上記分離用光学部材300では、設計の段階でθ1、θ2を適宜選定することで、第2のレーザビームの偏向方向、すなわち、被処理体に対する照射位置を容易に調整することができる。θ1、θ2の好適例としては、20〜75°の範囲を示すことができる。
なお、分離用光学部材300のうち、上記細長孔301および屈折部302を除く部分では、光の透過を遮蔽してレーザビームの周縁をカットする。
また、この例では、入射面にレーザビームを垂直に入射させるものとしているが、屈折部の入射面に対し斜め方向から入射させると、屈折部の厚みに応じて偏向角度が変わるようにすることも可能となる。
When the separation optical member 300 is irradiated with the laser beam 10, the laser beam in the region irradiated to the elongated holes 301 passes through the elongated holes 301 as it is, and has a pattern according to the arrangement shape of the elongated holes 301. The laser beam 11 becomes. The laser beam 11 is emitted from the separating optical member 300 while maintaining the incident direction of the laser beam 10. On the other hand, the laser beam incident on the region of the refracting unit 302 is incident on the refracting unit 302 perpendicularly, proceeds straight, and is emitted from the lower surface of the refracting unit 302. At this time, deflection is performed in the minor axis direction and the major axis direction of the elongated hole 301 in accordance with the inclination angle (θ1, θ2) of the lower surface. The separated first laser beam 11 and second laser beam 12 are irradiated to the object 100 as described in the annealing apparatus.
In the separation optical member 300, by appropriately selecting θ1 and θ2 at the design stage, the deflection direction of the second laser beam, that is, the irradiation position on the object to be processed can be easily adjusted. As preferable examples of θ1 and θ2, a range of 20 to 75 ° can be shown.
In the portion of the separating optical member 300 excluding the elongated hole 301 and the refracting portion 302, the permeation of light is blocked and the periphery of the laser beam is cut.
In this example, the laser beam is incident on the incident surface perpendicularly. However, when the laser beam is incident on the incident surface of the refracting portion from an oblique direction, the deflection angle is changed according to the thickness of the refracting portion. Is also possible.

次に、レーザビームを分離する分離用光学部材の他の形態を図5に基づいて説明する。
分離用光学部材310は、前記分離用光学部材300と同様に細長孔311が該細長孔の短軸方向に所定間隔を置いて配列されている。細長孔311、311間には、分離用光学部材310の上面側から上方に真直に突出する突出部312が設けられている。突出部312の上面側は、前記細長孔311の長軸方向に傾斜しているとともに、短軸方向に傾斜しており、その表面に高反射コーティングがされて反射面313とされている。反射面313の傾斜によってレーザビームを元のレーザビーム光路から外れるように反射させることができる。
Next, another embodiment of the separating optical member for separating the laser beam will be described with reference to FIG.
In the separating optical member 310, the elongated holes 311 are arranged at a predetermined interval in the minor axis direction of the elongated holes, like the separating optical member 300. Between the elongated holes 311 and 311, a protruding portion 312 is provided that protrudes straight upward from the upper surface side of the separating optical member 310. The upper surface side of the protrusion 312 is inclined in the major axis direction of the elongated hole 311 and in the minor axis direction, and a highly reflective coating is formed on the surface thereof to form a reflecting surface 313. The laser beam can be reflected off the original laser beam path by the inclination of the reflecting surface 313.

レーザビーム10がこの分離用光学部材310に照射されると、細長孔311に照射された領域のレーザビームはそのまま細長孔311を透過し、細長孔311の配列形状に従ったパターンを有する第1のレーザビーム11として、レーザビーム10の入射方向を維持したまま出射される。一方、突起部312が位置する領域では、レーザビーム10の一部が前記反射面313で第2のレーザビーム12として反射・分離される。
なお、分離用光学部材310のうち、上記細長孔311および突出部312を除く部分では、光の透過を遮蔽してレーザビームの周縁をカットする。
第2のレーザビーム12は、正反射ではなく細長孔311の長軸方向および短軸方向に偏向された状態で反射されている。上方に向けて反射された第2のレーザビーム12は、ミラーなどによって再度反射するなどして、第1のレーザビーム11とともに被処理体100に照射する。
When the separation optical member 310 is irradiated with the laser beam 10, the laser beam in the region irradiated to the elongated holes 311 passes through the elongated holes 311 as it is, and has a first pattern having a pattern according to the arrangement shape of the elongated holes 311. The laser beam 11 is emitted while maintaining the incident direction of the laser beam 10. On the other hand, in the region where the protruding portion 312 is located, a part of the laser beam 10 is reflected and separated as the second laser beam 12 by the reflection surface 313.
In the portion of the separating optical member 310 excluding the elongated hole 311 and the protruding portion 312, the permeation of light is blocked and the periphery of the laser beam is cut.
The second laser beam 12 is reflected not in regular reflection but in a state of being deflected in the major axis direction and minor axis direction of the elongated hole 311. The second laser beam 12 reflected upward is irradiated again onto the object 100 together with the first laser beam 11 by being reflected again by a mirror or the like.

上記各分離用光学部材の形態例では、屈折または反射によってレーザビームの一部を偏向してパターン化された第2のレーザビームとしている。ただし、本発明としてはこれに限定されるものではなく、例えば屈折と反射とを組み合わせたものとすることもできる。
当該分離用光学部材の形態例を図6に基づいて説明する。
分離用光学部材320は、全体が平面矩形状に形成され、平面部分にレーザビームが透過する複数の細長形状の細長屈折部321が該細長形状の短軸方向に所定間隔を置いて配列されている。また、細長屈折部321は、分離用光学部材320の下面側に僅かに突出し、その下面が細長屈折部321の短軸方向に傾斜している。
In the embodiments of the separating optical members, a second laser beam patterned by deflecting a part of the laser beam by refraction or reflection is used. However, the present invention is not limited to this, and for example, a combination of refraction and reflection may be used.
A configuration example of the separating optical member will be described with reference to FIG.
The separation optical member 320 is formed in a planar rectangular shape as a whole, and a plurality of elongated elongated refracting portions 321 through which a laser beam is transmitted are arranged at predetermined intervals in the elongated axis direction of the elongated shape. Yes. The elongated refracting portion 321 slightly protrudes to the lower surface side of the separating optical member 320, and the lower surface is inclined in the minor axis direction of the elongated refracting portion 321.

また、細長屈折部321、321間には、分離用光学部材320の上面側から上方に真直に突出する突出部322が設けられている。突出部322の上面側は、前記細長屈折部321の短軸方向に傾斜しており、その表面に高反射コーティングがされて反射面323とされている。上記細長屈折部321下面の傾斜方向と、突出部上面の傾斜方向とは、背向方向になっている。
なお、細長屈折部321の下面および反射面323の一方または両方を短軸方向に傾斜させるとともに、長軸方向に傾斜させるようにしてもよい。
レーザビーム10がこの分離用光学部材320に照射されると、細長屈折部321に照射された領域のレーザビームはそのまま細長屈折部321を進み、下面から出射される際に、該下面の傾きに従って屈折することで偏向され、細長屈折部321の配列形状に従ったパターンを有する第1のレーザビーム11として出射される。
一方、突起部322が位置する領域では、レーザビーム10の一部が前記反射面323で第2のレーザビーム12として反射・分離される。上方に向けて反射(偏向)された第2のレーザビーム12は、ミラーなどによって反射などして、前記第1のレーザビーム11とともに被処理体100に照射することができる。
In addition, a protruding portion 322 that protrudes straight from the upper surface side of the separating optical member 320 is provided between the elongated refracting portions 321 and 321. The upper surface side of the projecting portion 322 is inclined in the minor axis direction of the elongated refracting portion 321, and a highly reflective coating is formed on the surface thereof to form a reflecting surface 323. The inclination direction of the lower surface of the elongated refraction part 321 and the inclination direction of the upper surface of the protrusion part are in the backward direction.
One or both of the lower surface of the elongated refracting portion 321 and the reflecting surface 323 may be inclined in the minor axis direction and may be inclined in the major axis direction.
When the separation optical member 320 is irradiated with the laser beam 10, the laser beam in the region irradiated on the elongated refracting portion 321 passes through the elongated refracting portion 321 as it is and is emitted from the lower surface according to the inclination of the lower surface. The first laser beam 11 is deflected by being refracted and is emitted as a first laser beam 11 having a pattern according to the arrangement shape of the elongated refracting portions 321.
On the other hand, in the region where the protrusion 322 is located, a part of the laser beam 10 is reflected and separated as the second laser beam 12 by the reflection surface 323. The second laser beam 12 reflected (deflected) upward can be irradiated to the object 100 together with the first laser beam 11 by being reflected by a mirror or the like.

図7は、互いに分離された第1のレーザビーム11と第2のレーザビーム12とを走査しつつ被処理体100に照射する一例を示すものである。
この例では、Nthショットに示すように、第1のレーザビーム11におけるパターン11aと第2のレーザビームにおけるパターン12aにしたがって、被処理体100にレーザビームが照射される。
FIG. 7 shows an example of irradiating the workpiece 100 while scanning the first laser beam 11 and the second laser beam 12 separated from each other.
In this example, as shown in the Nth shot, the workpiece 100 is irradiated with the laser beam according to the pattern 11a in the first laser beam 11 and the pattern 12a in the second laser beam.

パターン11aは、ライン形状を短軸幅方向に間隔をおいて配列した形状を有しており、前記間隔は、ライン形状の短軸幅よりも小さくなっている。一方、パターン12aは、前記ライン形状の長軸方向において該ライン形状の略長さ分位置がずれ、かつ、前記ライン形状の短軸方向に位置がずれている。これにより、パターン12aは、パターン11aに対し、位相が異なる同一周期を有している。そして、パターン12aのライン形状は、パターン11aの前記間隔と略同じく短軸幅を有しており、これよりパターン12aの短軸幅は、パターン11aのライン形状よりも短軸幅が小さくなっている。また、パターン12aのライン形状の長軸方向端部は、パターン11aのライン形状の長軸方向端部よりも僅かに内側に位置している。   The pattern 11a has a shape in which line shapes are arranged at intervals in the minor axis width direction, and the intervals are smaller than the minor axis width of the line shape. On the other hand, the position of the pattern 12a is shifted in the major axis direction of the line shape by the length of the line shape, and the position is shifted in the minor axis direction of the line shape. Thereby, the pattern 12a has the same period from which a phase differs with respect to the pattern 11a. The line shape of the pattern 12a has a minor axis width that is substantially the same as the interval of the pattern 11a. Accordingly, the minor axis width of the pattern 12a is smaller than the line shape of the pattern 11a. Yes. Further, the line-shaped long-axis direction end portion of the pattern 12a is located slightly inside the line-shaped long-axis direction end portion of the pattern 11a.

上記第1のレーザビーム11および第2のレーザビーム12は、上記パターン11a、12aにしたがって、被処理体100に照射されるとともに、上記走査装置によって被処理体100を移動させる。その際の走査間隔は、レーザビームの各ショットにおいて、上記パターン11a、12aのライン形状の長軸方向端部が僅かに重複照射されるように設定されている。
なお、レーザビームのパターンや第1のレーザビームと第2のレーザビームの照射位置の関係は、上記説明に限定されるものではなく、種々の形態が可能である。
The first laser beam 11 and the second laser beam 12 are applied to the object 100 according to the patterns 11a and 12a, and the object 100 is moved by the scanning device. The scanning interval at this time is set so that the end portions in the major axis direction of the line shapes of the patterns 11a and 12a are slightly overlapped in each shot of the laser beam.
Note that the laser beam pattern and the relationship between the irradiation positions of the first laser beam and the second laser beam are not limited to the above description, and various forms are possible.

上記パターンのレーザビーム照射によりアモルファス膜を結晶化する際には、第2のレーザビームが照射された領域では、レーザビーム照射によって前記膜が溶融し、溶融部分が周囲の固相部分から順次側面結晶化して凝固し、レーザビームの走査によって前記固相部分に第1のレーザビームが照射されて溶融し、前記凝固が生じた固相部分から順次側面結晶化する。これを繰り返すことで、アモルファス膜全体の結晶化を無駄なく効率よく行うことができる。   When the amorphous film is crystallized by the laser beam irradiation of the above pattern, the film is melted by the laser beam irradiation in the region irradiated with the second laser beam, and the melted portion is sequentially exposed from the surrounding solid phase portion. The solid phase portion is crystallized and solidified, and the solid phase portion is irradiated with the first laser beam and melted by scanning with a laser beam, and side crystallization is sequentially performed from the solid phase portion where the solidification has occurred. By repeating this, crystallization of the entire amorphous film can be efficiently performed without waste.

なお、上記各実施形態では、分離されたレーザビームと分離したレーザビームとを被処理体の異なる位置に照射するものについて説明を行ったが、上記レーザビーム間で遅延時間を設けて被処理体への照射を行うことも可能である。この形態のレーザアニール処理装置を図8に基づいて説明する。
前記実施形態と同様に、レーザ光を出力するレーザ光源1を有し、その出力先に、レーザビームを導いて被処理体100に照射する光学系2を有している。光学系2は、適宜のミラー、レンズ、ホモジナイザなどによって構成されており、レーザビームを必要に応じて整形し、対物レンズ6を通して集光しつつ被処理体100に照射する。
光学系2内には、レーザビーム10の一部を偏向して分離する分離用光学部材4が備えられている。該分離用光学部材4は一部に反射面を有し、被処理体100に向けて照射される第1のレーザビーム11と分離用光学部材4で一旦反射される第2のレーザビーム12とに分離される。この形態では、第1のレーザビーム11は、レーザビーム10と同方向に照射され、対物レンズ6に入射される。一方、第2のレーザビーム12は、分離用光学部材4で反射されて、前記第1のレーザビーム11とは逆方向に偏向される。
In each of the above embodiments, description has been made on the case where the separated laser beam and the separated laser beam are irradiated to different positions of the object to be processed. However, the object to be processed is provided with a delay time between the laser beams. It is also possible to perform irradiation. This type of laser annealing apparatus will be described with reference to FIG.
Similar to the above-described embodiment, the laser light source 1 that outputs laser light is included, and the optical system 2 that guides the laser beam and irradiates the workpiece 100 at the output destination. The optical system 2 includes an appropriate mirror, lens, homogenizer, and the like. The optical system 2 shapes the laser beam as necessary, and irradiates the object 100 while being condensed through the objective lens 6.
In the optical system 2, a separation optical member 4 that deflects and separates a part of the laser beam 10 is provided. The separation optical member 4 has a reflecting surface in part, and a first laser beam 11 irradiated toward the object 100 and a second laser beam 12 once reflected by the separation optical member 4 Separated. In this embodiment, the first laser beam 11 is irradiated in the same direction as the laser beam 10 and is incident on the objective lens 6. On the other hand, the second laser beam 12 is reflected by the separating optical member 4 and deflected in the opposite direction to the first laser beam 11.

第2のレーザビーム12の反射(偏向)方向には、ミラー50が配置されており、ミラー50で反射された第2のレーザビーム12は、光遅延器9に入射される。該光遅延器9は、光路長を変更するなどの既知のものによって構成され、入射されたレーザビームを所定時間遅延させて出射する。なお、本発明としては光遅延器の構成は特に限定されるものではなく、遅延作用が得られるものであればよく、遅延時間も適宜設定することができる。
光遅延器9から出射される第2のレーザビーム12は、ミラー51、ミラー52による反射を経て対物レンズ6に入射される。したがって、ミラー50、51、52は、本発明の第2の光学系を構成している。
対物レンズ6では、第1のレーザビーム11および第2のレーザビーム12が集光され、被処理体100に照射される。この際に、第1のレーザビーム11と第2のレーザビーム12とは被処理体100に対する照射位置が同じでもよく、また照射位置が異なっていてもよい。
A mirror 50 is disposed in the reflection (deflection) direction of the second laser beam 12, and the second laser beam 12 reflected by the mirror 50 is incident on the optical delay device 9. The optical delay device 9 is configured by a known device such as changing an optical path length, and emits an incident laser beam with a predetermined time delay. In the present invention, the configuration of the optical delay device is not particularly limited, as long as a delay action can be obtained, and the delay time can be appropriately set.
The second laser beam 12 emitted from the optical delay device 9 is incident on the objective lens 6 after being reflected by the mirror 51 and the mirror 52. Therefore, the mirrors 50, 51, and 52 constitute the second optical system of the present invention.
In the objective lens 6, the first laser beam 11 and the second laser beam 12 are condensed and applied to the object 100 to be processed. At this time, the irradiation position of the first laser beam 11 and the second laser beam 12 with respect to the object 100 may be the same, or the irradiation positions may be different.

第1のレーザビーム11と第2のレーザビーム12とが同じ位置で被処理体100に照射される場合も、第2のレーザビーム12が所定時間遅延されており、両レーザビームによって異なる作用を得ることができる。例えば、第1のレーザビーム11の照射によって被処理体100の表面が溶融する際に、凝固後、第2のレーザビーム12を同一位置に照射することでアモルファス膜を結晶化する際の結晶性を良好にすることができる。この場合、パルス遅延時間は被処理体が溶融されている時間より長くする。パルス遅延時間はパルス幅の1倍〜2倍程度(100ns〜500ns)が望ましい。ただし、本発明としては遅延時間が限定されるものではなく、その目的に応じて適時の遅延時間を設定することができる。   Even when the first laser beam 11 and the second laser beam 12 are irradiated on the object 100 to be processed at the same position, the second laser beam 12 is delayed for a predetermined time, and the two laser beams have different actions. Can be obtained. For example, when the surface of the workpiece 100 is melted by irradiation with the first laser beam 11, the crystallinity when the amorphous film is crystallized by irradiating the second laser beam 12 to the same position after solidification. Can be improved. In this case, the pulse delay time is longer than the time during which the workpiece is melted. The pulse delay time is desirably about 1 to 2 times the pulse width (100 ns to 500 ns). However, the delay time is not limited in the present invention, and an appropriate delay time can be set according to the purpose.

なお、上記各実施形態では、レーザビームをライン形状が並列されたパターンに整形するものについて説明をしたが、本発明としては、パターンの形状が特に限定されるものではない。
図9は、分離用光学部材330の一形態例を示すものである。
この形態では、光を透過させる丸孔331が多数縦横に配列されている。この丸孔331外の領域332でレーザ光を屈折や反射によって偏向させる。
これにより前記丸孔331を透過するレーザビームは、円形状が配列されたパターンを有する第1のレーザビームとなり、丸孔331以外の領域で偏向されたレーザビームは、円形状のビーム欠落部分が並んだパターン形状を有する第2のレーザビームとなり、それぞれは光学系に導かれて、被処理体に照射される。
In each of the above embodiments, the laser beam is shaped into a pattern in which line shapes are arranged in parallel. However, the shape of the pattern is not particularly limited as the present invention.
FIG. 9 shows an example of the separation optical member 330.
In this embodiment, a large number of round holes 331 that transmit light are arranged vertically and horizontally. Laser light is deflected by refraction or reflection in a region 332 outside the round hole 331.
As a result, the laser beam transmitted through the round hole 331 becomes the first laser beam having a pattern in which circular shapes are arranged, and the laser beam deflected in a region other than the round hole 331 has a circular beam missing portion. The second laser beams have the pattern shape arranged side by side, each guided to the optical system, and irradiated to the object to be processed.

以上、本発明について上記実施形態に基づいて説明を行ったが、本発明は上記説明内容に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限りは適宜の変更が当然に可能である。   As described above, the present invention has been described based on the above embodiment, but the present invention is not limited to the above description, and appropriate modifications can be made without departing from the scope of the present invention.

1 レーザ光源
2 光学系
3 分離用光学部材
4 分離用光学部材
5 ミラー
6 対物レンズ
7 載置台
9 光遅延器
300 分離用光学部材
301 細長孔
302 屈折部
310 分離用光学部材
311 細長孔
312 突起部
313 反射面
320 分離用光学部材
321 細長屈折部
322 突起部
323 反射面
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Laser light source 2 Optical system 3 Separation optical member 4 Separation optical member 5 Mirror 6 Objective lens 7 Mounting base 9 Optical delay device 300 Separation optical member 301 Slotted hole 302 Refraction part 310 Separation optical member 311 Slotted hole 312 Projection part 313 Reflecting surface 320 Separating optical member 321 Elongated refraction portion 322 Protruding portion 323 Reflecting surface

Claims (11)

被処理体に照射領域が並んでパターン化されたレーザビームを照射して前記被処理体のレーザアニールを行うアニール処理体の製造方法であって、
前記被処理体に照射されるレーザビームの一部を前記パターンに応じて部分的に透過、反射、屈折のいずれかを変えた分離用光学部材により偏向して互いに位相差を有する同一の周期パターンを有するパターン化された第1のレーザビームとパターン化された第2のレーザビームに分離し、前記第1のレーザビームを前記被処理体に照射するとともに、前記第2のレーザビームを前記第1のレーザビームと照射位置および照射時を異なるようにして前記被処理体に照射して、前記第1のレーザビームと前記第2のレーザビームとによって順次側面結晶化をすることを特徴とするアニール処理体の製造方法。
A method of manufacturing an annealed body that performs laser annealing of the object to be processed by irradiating the object to be processed with a patterned laser beam.
The same periodic pattern in which a part of the laser beam irradiated to the object to be processed is deflected by a separating optical member whose transmission, reflection, or refraction is partially changed according to the pattern and has a phase difference from each other together is separated into a second laser beam first laser beam and the patterned a patterned, is irradiated with the first laser beam to the target object having the said second laser beam first Irradiating the object to be processed at a different irradiation position and irradiation time with one laser beam, and sequentially performing side surface crystallization with the first laser beam and the second laser beam. A method for manufacturing an annealed body.
前記偏向は、前記分離用光学部材の反射により行うことを特徴とする請求項記載のアニール処理体の製造方法。 The deflection method of annealing of claim 1, wherein the performing by the reflection of the separating optical element. 前記偏向は、前記分離用光学部材内の屈折により行うことを特徴とする請求項1または2に記載のアニール処理体の製造方法。 The deflection method of annealing of claim 1 or 2, characterized in that the refraction of said separating optical element. 前記第1のレーザビームおよび第2のレーザビームのいずれかは、光遅延器を介して前記被処理体に照射することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のアニール処理体の製造方法。 The annealing process according to any one of claims 1 to 3, wherein either the first laser beam or the second laser beam is applied to the object to be processed through an optical delay device. Body manufacturing method. 前記第1のレーザビームまたは/および第2のレーザビームは、さらにレーザビームの一部を偏向してパターン化された一または複数のレーザビームに分離して、前記被処理体に照射することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のアニール処理体の製造方法。 The first laser beam or / and the second laser beam may be further separated into one or a plurality of patterned laser beams by deflecting a part of the laser beam and irradiating the object to be processed. The manufacturing method of the annealing process body of any one of Claims 1-4 characterized by the above-mentioned. レーザビームを出力するレーザ光源と、前記レーザビームを照射領域が並んだパターンにして被処理体に導いて照射し、前記被処理体の順次側面結晶化をする光学系と、前記被処理体を設置する被処理体設置台と、を備えるレーザアニール装置であって、
前記光学系に、前記パターンに応じて部分的に透過、反射、屈折のいずれかが変わっており、前記レーザビームの一部を偏向して互いに位相差を有する同一の周期パターンを有するパターン化された第1のレーザビームとパターン化された第2のレーザビームに分離する分離用光学部材を備え、
前記光学系は、前記第1のレーザビームと前記第2のレーザビームとを照射位置および照射時を異なるようにして前記被処理体に照射して、前記第1のレーザビームと前記第2のレーザビームとによって前記被処理体の順次側面結晶化をすることを特徴とするレーザアニール装置。
A laser light source that outputs a laser beam ; an optical system that irradiates the laser beam in a pattern in which irradiation regions are arranged ; A laser annealing apparatus provided with a processing object installation base to be installed;
In the optical system, one of transmission, reflection, and refraction is partially changed according to the pattern, and the optical system is patterned to have the same periodic pattern having a phase difference by deflecting part of the laser beam. comprising a first laser beam and the patterned separated optical member for separating the second laser beam has been,
The optical system irradiates the target object with the first laser beam and the second laser beam at different irradiation positions and irradiation times, and the first laser beam and the second laser beam are irradiated. A laser annealing apparatus for sequentially crystallizing side surfaces of the object to be processed with a laser beam .
前記分離用光学部材は、前記レーザビームの一部を反射して偏向させる反射面を有しており、該反射面は、前記偏向によってパターン化された第2のレーザビームが分離されるように設けられていることを特徴とする請求項記載のレーザアニール装置。 The separating optical member has a reflecting surface that reflects and deflects a part of the laser beam, and the reflecting surface separates the second laser beam patterned by the deflection. The laser annealing apparatus according to claim 6 , wherein the laser annealing apparatus is provided. 前記分離用光学部材は、前記レーザビームの一部を屈折させて偏向させる屈折部を有しており、該屈折部は、前記偏向によってパターン化された第2のレーザビームが分離されるように設けられていることを特徴とする請求項6または7に記載のレーザアニール装置。 The separating optical member has a refracting unit that refracts and deflects a part of the laser beam, and the refracting unit separates the second laser beam patterned by the deflection. The laser annealing apparatus according to claim 6 , wherein the laser annealing apparatus is provided. 前記光学系を第1の光学系として、前記分離用光学部材で分離された第2のレーザビームを導いて前記被処理体に照射する第2の光学系を有することを特徴とする請求項6〜8のいずれか1項に記載のレーザアニール装置。 Claim 6, characterized in that the optical system as a first optical system, a second optical system for irradiating the second said target object directing a laser beam of said separated by the separation optical member The laser annealing apparatus of any one of -8 . 前記第1の光学系または第2の光学系に、第1のレーザビームまたは第2のレーザビームを遅延させる光遅延器を備えることを特徴とする請求項記載のレーザアニール装置。 10. The laser annealing apparatus according to claim 9, wherein the first optical system or the second optical system is provided with an optical delay device that delays the first laser beam or the second laser beam. 前記レーザビームを前記被処理体に対し相対的に移動させる走査装置を備えることを特徴とする請求項6〜10のいずれか1項に記載のレーザアニール装置。 The laser annealing apparatus according to claim 6 , further comprising a scanning device that moves the laser beam relative to the object to be processed.
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