(57)【要約】【課題】大型化したレーザニール処理装置において被処理体載置台の自重撓みや共振を防止して良好なレーザアニール処理を可能にする。【解決手段】移動可能な被処理体載置台に載置された被処理体にレーザ光を照射してアニール処理するレーザアニール処理装置において、被処理体載置台１０が、ハニカム構造とする。ハニカム構造は、ハニカムコア１１と、ハニカムコアの上下に固定された上板１２および下板１３と、ハニカムコア１１の側面を覆うように配置固定される側板１４とからなる。被処理体載置台を軽量且つ剛性化し、自重たわみよる平面度の悪化を抑えることができ、移動装置の移動精度への影響を少なくし、アニール処理中の被処理体載置台の共振を避けることができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動可能な被処理体載置台に載置された被処理体にレーザ光を照射してアニール処理するレーザアニール処理装置において、前記被処理体載置台が、ハニカム構造からなることを特徴とするレーザアニール処理装置。
【請求項２】
前記被処理体載置台のハニカムコアのセル形状が六角形であり、セルサイズが１／４〜３／４インチであることを特徴とする請求項１記載のレーザアニール処理装置。
【請求項３】
前記被処理体載置台は、多孔体からなるハニカムコアと、該ハニカムコアの上下に固定した上板および下板と、前記ハニカムコアの側面を覆うように該ハニカムコアに固定された側板とを有することを特徴とする請求項１または２に記載のレーザアニール処理装置。
【請求項４】
前記被処理体載置台は、前記上板及び下板の厚さが、２．５ｍｍ〜５．０ｍｍであることを特徴とする請求項３記載のレーザアニール処理装置。
【請求項５】
前記側板の厚さが、４ｍｍ〜１０ｍｍであることを特徴とする請求項３または４に記載のレーザアニール処理装置。
【請求項６】
前記側板は、前記上板および下板とともに前記ハニカムコアに固定された後、減厚するように外側面を切削したものであることを特徴とする請求項３〜５のいずれかに記載のレーザアニール処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、被処理体にレーザアニール処理を行うレーザアニール処理装置に関するものであり、特に大型被処理体への適応が好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
レーザアニール処理装置は、シリコン薄膜の製造等の各種用途に使用されており、例えば上記薄膜製造に際しては、シリコン薄膜にレーザ光を照射して該薄膜を多結晶化している。従来のレーザアニール処理装置の一例を示すと図４のとおりであり、以下にその概略を説明する。
レーザアニール処理装置は処理室３内に設置された移動装置４と、被処理体６を載置して移動装置４上に搭載される被処理体載置台５とレーザ処理室３内にレーザ光を導入する光学系２およびレーザ発振器１とから構成されている。上記レーザアニール処理装置の動作を説明すると、レーザ発振器１で発生したレーザ光７を、光学系２を通して処理室３内に導入し、移動装置４をＸ及びＹ方向に移動させながらレーザ光７を被処理載置台５上の被処理体６に照射して該被処理体６をアニール処理する（例えば特許文献１参照）。また同時にレーザ光７の焦点位置をあわせるため移動装置４はＺ方向にも動作する。
【０００３】
レーザアニール処理装置にはラインビーム方式やＳＬＳ方式がある。ラインビーム方式レーザアニール処理装置は、レーザ発振器から出射されたレーザを光学系により線状のビーム（ラインビーム）に整形する。非結晶シリコンを成膜した被処理体はレーザ処理室内の被処理体裁置台上に置かれ、ラインビーム光学系を通してラインビームが照射される。
【０００４】
従来のラインビーム方式レーザアニール処理装置では、必要以上のエネルギーのレーザ光を照射するとシリコンの微結晶が発生し、性能が著しく低下するという問題がある。微結晶が発生するのは、溶解したシリコンが冷却する過程において、様々な場所で結晶成長の核が発生することに起因する。そこで、レーザ光の幅を従来の４００μｍ前後に比べて数μｍと細くして、シリコンが溶解する領域を狭くすることでこの間題を解決する方法が提案されている。幅数μｍのレーザをシリコン薄膜に照射し、シリコン薄膜を完全溶融させると、溶融した領域が冷却し結晶化する際、固液界面が結晶化の発端となって溶融領域の中心部に向かって結晶が成長する。さらに縞状にパターン化したレーザビームを用いて隙間を埋めるように照射すると、広い面積を多結晶化することができる。このように、溶融・結晶化を繰り返して広い面積を結晶化させる方法をＳＬＳ（Ｓｅｑｕｅｎｔｉａｌ  Ｌａｔｅｒａｌ  Ｓｏｌｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ順次横方向結晶化）方式と呼ぶ。
【０００５】
ＳＬＳ方式によるシリコン薄膜結晶化プロセスにおいては、幅数マイクロメートルにパターン化されたレーザをサブミクロンの精度でシリコン薄膜に照射しなければならない。また、結晶化プロセス上のレーザ焦点深度は４０〜５０μｍｍである。しかし、被処理体の厚み偏差と被処理体載置台の平面度を考慮すると、処理中にレーザ焦点位置に被処理体表面が位置するように被処理体載置台をＺ方向にコントロールしなければならない。従って、ＳＬＳ方式レーザアニール処理装置には、高精度な移動装置や自動焦点制御の機能が要求される。
【０００６】
従来の小中型被処理体用レーザアニール処理装置に用いられる被処理休載置台５に関して図５に示す。材質には平面加工性、軽量化、耐レーザの観点からアルミニウム材が用いられることが多い。アルミニウム製中実板の上面を平面加工して、また被処理体の受け渡しピン用の孔８や軽量化のため裏面にくり抜き加工９を施してある。
【特許文献１】特開平１１−２５１２６１公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、レーザアニール処理装置ではＳＬＳ方式に限らず被処理体の大型化が進み、それに伴い被処理体裁置台も大型且つ重量化する。このため被処理休載置台を搭載する移動装置の移動精度に影響が出てしまう。また、大型且つ重量化することで被処理体載置台自身の平面度が自重たわみにより悪化し、自動焦点制御をより高速で行う必要が生じてしまう。さらに自動焦点制御による移動装置のＺ方向の動作によって被処理体載置台の端が大きく振れてしまう共振の問題が発生する。
【０００８】
本発明は上記問題を解決するため、ＳＬＳ方式に限らず、移動装置の移動精度や自動焦点制御の妨げになることなくアニール処理できるレーザアニール処理装置を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
すなわち、本発明のレーザアニール処理装置のうち第１の本発明は、移動可能な被処理体載置台に載置された被処理体にレーザ光を照射してアニール処理するレーザアニール処理装置において、前記被処理体載置台が、ハニカム構造からなることを特徴とする。
【００１０】
第２の本発明のレーザニール処理装置は、前記第１の本発明において、前記被処理体載置台のハニカムコアのセル形状が六角形であり、セルサイズが１／４〜３／４インチであることを特徴とする。
【００１１】
第３の本発明のレーザアニール処理装置は、前記第１または第２の本発明において、前記被処理体載置台は、多孔体からなるハニカムコアと、該ハニカムコアの上下に固定した上板および下板と、前記ハニカムコアの側面を覆うように該ハニカムコアに固定された側板とを有することを特徴とする。
【００１２】
第４の本発明のレーザアニール処理装置は、前記第３の本発明において、前記被処理体載置台は、前記上板及び下板の厚さが、２．５ｍｍ〜５．０ｍｍであることを特徴とする。
【００１３】
第５の本発明のレーザアニール処理装置は、前記第３または第４の本発明において、前記側板の厚さが、４ｍｍ〜１０ｍｍであることを特徴とする。
【００１４】
第６の本発明のレーザアニール処理装置は、前記第３〜第５の本発明において、前記側板は、前記上板および下板とともに前記ハニカムコアに固定された後、減厚するように外側面を切削したものであることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の請求項２以降で規定する条件について以下に説明する。
【００１６】
ハニカムコアのセル形状およびセルサイズ：六角形の１／４〜３／４インチ
ハニカムコアのセル形状を六角形にすることで質量当たりの強度を向上させることができ、効果的に軽量化することができる。この際に六角形のサイズ（対向する頂点間距離）が１／４未満であると、面積当たりの質量が大きくなり、軽量化が十分とはいえず、大型化による撓みが生じやすくなる。また、共振を防ぐためには共振周波数を高くすることが必要であるが（例えば１３０Ｈｚ以上）、セルサイズを１／４未満にすると、質量が増大し、質量あたりの共振周波数が低くなってしまう。一方セルサイズを３／４を超えたものとすると、上板および下板の平面加工に影響をあたえてしまう。また、ハニカムコアの上下に配置する上板および下板をセル壁で支持する間隔が広くなり、上板の平坦度を高めるために平面加工を行う際の加工性が悪くなる。このため、六角形セルのサイズは上記範囲が望ましい。
【００１７】
上板および下板の厚さ：２．５ｍｍ〜５．０ｍｍ
ハニカムコアの上下に固定される上板および下板は、ハニカム構造の強度を得るために、ある程度の厚さが必要であるが、過度に厚くなると質量が増大し、質量当たりの共振周波数が低くなってしまう。また、過度に厚いとハニカムコアとの接着性が悪くなり、ひいては加工性に影響する。このため、上板および下板の厚さは５．０ｍｍを越えないのが望ましい。また、上板、下板の厚さが２．５ｍｍ未満になると、被処理体載置台全体の剛性が十分に得られない。また、上板、下板の厚さが薄いと、上板および下板とハニカムコアとを接着剤などによって接着した場合、接着応力によって平面加工に影響を与えてしまう。このため上板および下板の厚さは、２．５ｍｍ〜５．０ｍｍが望ましい。
【００１８】
側板の厚さ：４ｍｍ〜１０ｍｍ
側板の厚さを適切に定めることで、被処理体載置台の質量および強度のバランスを適切に設定することができる。また、被処理体載置台の共振周波数を高くすることで、被処理体載置台が移動する際の共振を防止することができる。なお、側板の厚さが４ｍｍ未満であると、被処理体載置台の剛性が十分に得られない。一方、１０ｍｍを越えると自重撓みの発生や、共振周波数を低くして移動時に共振し易くなるため、側板の厚さは４〜１０ｍｍの範囲内とするのが望ましい。
【発明の効果】
【００１９】
以上説明したように、本発明によれば、移動可能な被処理体載置台に載置された被処理体にレーザ光を照射してアニール処理するレーザアニール処理装置において、前記被処理体載置台が、ハニカム構造からなるので、以下の効果がある。
すなわち、この発明によれば、
（１）被処理体載置台にハニカム構造体を使用することにより、被処理体載置台を軽量且つ剛性化し、自重たわみよる平面度の悪化を抑えることができる。なお、ハニカム構造材の材質は本発明としては特に限定をされないが、軽量な軽合金、例えばアルミニウム材（純アルミニウムまたはアルミニウム合金）が好適である。
（２）被処理体載置台の軽量化により移動装置の移動精度への影響を少なくすることができる。
（３）被処理体裁置台の軽量化、剛性化により被処理体裁置台の共振周波数を高くすることができる
（４）被処理休載置台の平面度を小さくすることにより自動焦点制御、すなわち移動装置のＺ方向の動作をが緩やかになり、動作周波数帯域を低くすることができる。
（５）被処理体載置台の共振周波数を高くし、反対に移動装置のＺ方向の動作周波数帯域を低くすることにより、アニール処理中の被処理体載置台の共振を避けることができる。
（６）密度が小さい部材を使用する為、小中型被処理体載置台で実施している軽量化のための裏面くり抜き加工を省くことができる。
【００２０】
この結果、本発明によれば、アニール処理中に移動装置の移動精度や自動焦点制御の妨げになることなくアニール処理できる大型被処理体用レーザアニール処理装置を提供できる。その結果、被処理体の大型化によるアニール処理の性能への悪化が防ぐことができ、生産性を安定させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に、本発明の一実施形態を図１〜図３に基づいて説明する。
なお、被処理体載置台が設置されるレーザアニール処理装置は、該被処理体載置台を除いて図４に基づいて説明をした従来装置と同様の構成を有しており、その説明を省略する。
被処理体載置台１０は、好ましくは六角形のセル１１ａを有するアルミニウム製のハニカムコア１１を主構造としており、セル１１ａのサイズは、好ましくは、１／４〜３／４インチである。なお、セルの形状は、六角形以外の三角形、四角形などの多角形などにより構成することも可能である。
【００２２】
ハニカムコア１１の上下面には、同じくアルミニウム製の上板１２と下板１３とが固定されている。さらにハニカムコア１１の周囲は、側板１４が固定されて覆われている。また、一部のセル１１ａでは、セル１１ａの孔にハニカムコア１１の厚さと同じ高さを有する六角筒体１５が前記孔との間に隙間が生じないように配置、固定されており、該六角筒体１５の筒穴が被処理体の受け渡しピン用の孔１５ａとなっている。該六角筒体１５も、軽量のアルミニウムで構成するのが望ましい。上記各部材の固定は、例えば熱硬化性接着剤を塗布し、加熱することにより行うことができる。
【００２３】
上記構成により、ハニカムコア１１は、露出することなく上板１２、下板１３、側板１４および六角筒体１５で表面が覆われている。これによりハニカムコア１１に使用されている接着剤などの成分や製造時の残溶液、発塵が、レーザ処理室３内に拡散して被処理体６を汚染するのを防止することができる。なお、上記構成によりハニカム構造とした被処理体載置台１０は、平坦度を高めるために、上板１２の上面および下板１３の底面に対し平面加工処理がなされる。平面加工では、平面度を３０μｍ以下にする。この際に、被処理体載置台１０の剛性が十分に維持されていないと、精密な加工が困難になる。このため、側板１４は、図３に示すように、被処理体載置台１０として使用されるものよりも厚肉として、被処理体載置台１０を、工具２０などによって強固に固定して平面加工を行えるようにするのが望ましい。ただし、側板１４が厚いままであると、自重撓みの増大や共振周波数を低くして共振しやすくなるため、平面加工を終えた後、側板１４の側面を切削することで減厚して、被処理体載置台１０の減量化を図る。
【００２４】
上記被処理体１０は、従来と同様に移動装置４上に配置され、移動装置４とともに、Ｘ、ＹおよびＺ方向に移動する。被処理体載置台１０は、ハニカム構造としたことにより面積当たりの質量は小さくなり、さらに、十分な剛性が確保される。これにより、移動装置４に設置した際の撓みもなく、また、移動装置４によって移動させる際の共振も効果的に防止することができる。
【００２５】
また、被処理体載置台の平面度を小さくできるため、アニール処理中の自動焦点制御は緩やかに動作すればよく、移動装置のＺ方向の動作周波数帯域は１００Ｈｚ以下に低くすることができる。
さらに、本実施形態における構造により被処理体載置台の１次共振周波数が１４０Ｈｚ以下程度と小中型用被処理体載置台と同じ振動特性を有することができる。
また、自動焦点制御による動作周波数帯域と被処理体載置台の共振周波数が離れているため、移動装置の自動焦点制御時のＺ方向動作による被処理体裁置台の共振を防止することができる。
【実施例１】
【００２６】
次に、本発明の実施例について説明する。
セル壁厚３０〜４０μｍのアルミニウム製ハニカムコアを有する被処理体載置台について、セルサイズ、上板厚、下板厚および側板厚を変えて、その質量、たわみ量、共振周波数、質量当たりの共振周波数、加工性を評価した。なお、ハニカムコアの面積はそれぞれ同一とした。その結果を表１に示し、各項目について評価を行った。
【００２７】
なお、各項目評価では、以下の基準によって行った。
質量については、９０ｋｇ以下を◎、９０ｋｇ超〜１２０ｋｇを○、１２０ｋｇ超〜１６０ｋｇを△、１６０ｋｇ超を×と評価した。
たわみについては、２０μｍ以下を○、２０μｍ超〜２６μｍ以下を△、２６μｍ超を×と評価した。
共振周波数は、１３０Ｈｚ以上を○、１２０Ｈｚ〜１３０Ｈｚ未満を△、１２０Ｈｚ未満を×と評価した。
共振周波数／質量比は、１．４Ｈｚ／ｋｇ以上を○、１．０Ｈｚ／ｋｇ〜１．４Ｈｚ／ｋｇ未満を△、１．０Ｈｚ／ｋｇ未満を×と評価した。
加工性は、平面度を３０μｍ以下に加工する作業の難易によって評価した。
【００２８】
上記各項目にしたがって、以下の基準により総合判定を行った。
加工性が△以下のものは、総合判定を△以下とした。加工性が○で、その他の項目が◎又は○と△で、△が２個以上のものは、総合判定を△とした。加工性が○で、その他の項目が◎又は○と△で、△が１個のものは、総合判定を○とした。全ての項目が○以上のものは◎と評価した。評価項目に×を含むものは総合判定を×とした。
表に示すように、本発明の好適例では、従来の中小型のレーザアニール処理装置で被処理体載置台に用いられているものと同材質で被処理体載置台を構成した場合に比べて十分な軽量化が達成されている。さらに、本発明の好適例では、共振周波数および質量当たりの共振周波数を大きくして共振をより効果的に防止することが可能であった。
【００２９】
【表１】
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【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施形態におけるレーザアニール処理装置の縦断面図である。
【図２】同じく、被処理体載置台の縦断面図である。
【図３】同じく、平面加工時の工程を示すフロー図である。
【図４】従来例のレーザアニール処理装置の縦断面図である。
【図５】同じく、被処理体載置台の縦断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１    レーザ発振器
２    光学系
３    処理室
４    移動装置
６    被処理体
７    レーザ光
１０    被処理体載置台
１１    ハニカムコア
１１ａ  セル
１２    上板
１３    下板
１４    側板
１５    六角筒体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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