(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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１記載のアニール処理体の製造方法。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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。
【請求項６】
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。
【請求項７】
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６記載のレーザアニール装置。
【請求項８】
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。
【請求項９】
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。
【請求項１０】
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９記載のレーザアニール装置。
【請求項１１】
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−５７２２号公報
【特許文献２】特開２００４−１１９９１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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。
【００１０】
第２の本発明のアニール処理体の製造方法は、前記第１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。
【００１１】
第３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。
【００１３】
第４の本発明のアニール処理体の製造方法は、前記第１〜第３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。
【００１５】
第５の本発明のアニール処理体の製造方法は、前記第１〜第４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。
【００１６】
第６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。
【００１７】
第７の本発明のレーザアニール装置は、前記第６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。
【００１８】
第８の本発明のレーザアニール装置は、前記第６または第７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。
【００１９】
第９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。
【００２０】
第１０の本発明のレーザアニール装置は、前記第９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。
【００２１】
第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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【発明の効果】
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】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。
【図２】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。
【図３】同じく、分離用光学部材の一例を示す拡大平面図である。
【図４】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。
【図５】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。
【図６】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。
【図７】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。
【図８】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。
【図９】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。
【図１０】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。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【符号の説明】
【００５３】
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
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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