(57)【要約】【課題】ラインビームを走査しつつ半導体基板に照射する際に、半導体基板を移動させる走査装置の機構を複雑にすることなく精度のよい動作を可能にし、大型の半導体基板への適用を可能にする。【解決手段】支持部に支持された半導体基板に対し、支持部とともに半導体基板を移動させることによってラインビームを短軸方向に相対的に走査しつつ複数パスで並列に照射して処理する処理方法であって、一の照射パス工程とその後の照射パス工程との間に、前記半導体基板の前後位置が変わるように該半導体基板を回転させて前記ラインビームの照射位置に対する前記半導体基板の位置を変更する基板回転工程と、  前記一の照射パス工程前および、その後の照射パス工程前であって前記基板回転工程後に、前記半導体基板の傾斜を調整する基板傾斜調整工程とを有する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持部で支持された半導体基板に対し、前記支持部とともに前記半導体基板を移動させることによってラインビームを短軸方向に相対的に走査しつつ複数パスで並列に照射して処理する半導体基板の処理方法であって、
一の照射パス工程とその後の照射パス工程との間に、前記半導体基板の前後位置が変わるように該半導体基板を回転させて前記ラインビームの照射位置に対する前記半導体基板の位置を変更する基板回転工程と、
前記一の照射パス工程前および、その後の照射パス工程前であって前記基板回転工程後に、前記半導体基板の傾斜を調整する基板傾斜調整工程と、を有することを特徴とするアニール処理半導体基板の製造方法。
【請求項２】
前記基板調整工程における調整量を予め設定しておき、前記基板調整工程に際し、設定された調整量に基づいて前記半導体基板の傾斜を調整することを特徴とする請求項１記載のアニール処理半導体基板の製造方法。
【請求項３】
前記一の照射パスが予定される半導体基板位置を想定して前記支持部で支持された半導体基板の基板傾斜調整量を取得し、前記基板回転工程を想定した前記回転後、前記その後の照射パスが予定される半導体基板位置を想定して前記支持部で支持された半導体基板の基板傾斜調整量を取得する基板傾斜調整量取得工程を有することを特徴とする請求項２記載のアニール処理半導体基板の製造方法。
【請求項４】
前記回転は、一の前記照射パスにおける走査方向中心線とその後の前記照射パスの走査方向中心線との間に位置する回転軸によって行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のアニール処理半導体基板の製造方法。
【請求項５】
前記回転工程は、前記支持部の全部または一部を回転させることにより行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のアニール処理半導体基板の製造方法。
【請求項６】
前記照射パス工程間に、前記半導体基板を前記走査方向と交差する方向に移動させる交差方向移動工程を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のアニール処理半導体基板の製造方法。
【請求項７】
前記交差方向移動工程は、前記支持部を移動させることにより行うか、前記支持部の一部または全部から前記半導体基板を離脱させ、残った前記支持部とは独立して前記半導体基板を移動させ、移動後に前記半導体基板を、残った前記支持部に再度支持させることにより行うことを特徴とする請求項６記載のアニール処理半導体基板の製造方法。
【請求項８】
半導体基板に対し、ラインビームを相対的に短軸方向に走査しつつ複数パスで並列に照射して前記半導体基板の処理を行う処理装置に備えられる走査装置であって、
前記半導体基板を支持する支持部と、
前記支持部を前記走査方向に移動させる走査方向移動部と、
前記半導体基板を前後位置が変わるように回転させる回転移動部と、
前記基板の傾斜調整が可能な基板傾斜調整部と、を備えることを特徴とする走査装置。
【請求項９】
前記回転移動部は、前記半導体基板を支持する前記支持部を回転させる機構を有することを特徴とする請求項８に記載の走査装置。
【請求項１０】
前記回転移動部は、前記走査方向移動部に設置されていることを特徴とする請求項８または９に記載の走査装置。
【請求項１１】
前記支持部の一部または全部から前記基板を離脱させる離脱作動部を備え、
前記回転移動部は、前記離脱作動部によって離脱した半導体基板を残った前記支持部とは独立して回転させる機構を有することを特徴とする請求項８または９に記載の走査装置。
【請求項１２】
前記回転移動部は、照射される前記ラインビームの長尺方向中心を通る走査方向に対し偏位した位置に回転軸を有して回転可能であることを特徴とする請求項８〜１１のいずれかに記載の走査装置。
【請求項１３】
前記半導体基板を前記走査方向と交差する方向に移動させる交差方向移動部を備えることを特徴とする請求項８〜１２のいずれかに記載の走査装置。
【請求項１４】
前記走査方向移動部、前記回転移動部、前記基板傾斜調整部を制御する制御部を備え、
前記制御部は、前記ラインビームを用いた一の照射パス前に、前記基板傾斜調整部を制御して前記基板の傾斜調整を行い、前記一の照射パスとその後の照射パスとの間に、前記回転移動部を制御して前記半導体基板の前後位置が変わるように該半導体基板を回転させ、前記基板傾斜調整部を制御して前記基板の傾斜調整を行い、その後、ラインビームの照射とともに前記走査方向移動部を制御して前記支持部を前記走査方向に移動させる動作を実行させることを特徴とする請求項８〜１３のいずれかに記載の走査装置。
【請求項１５】
前記基板傾斜調整部は、前記支持部を支持する自在継手の継手角度を調整する調整機構を有することを特徴とする請求項８〜１４のいずれかに記載の走査装置。
【請求項１６】
前記基板傾斜調整部は、前記支持部の支持面高さを異なる位置で変更する複数の調整部材を有することを特徴とする請求項８〜１４のいずれかに記載の走査装置。
【請求項１７】
半導体基板に対し、レーザラインビームを相対的に短軸方向に走査しつつ複数パスで並列に照射して前記半導体基板の処理を行うレーザ処理装置において、
請求項８〜請求項１６のいずれかに記載の走査装置と、
前記レーザを出力するレーザ発振器と、
前記レーザをラインビーム形状に整形して処理対象となる半導体基板に導く光学系と、を備えることを特徴とするレーザ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体基板にラインビームを照射してアニール処理された半導体基板を製造する製造方法、走査装置およびレーザ処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイに用いられる半導体基板に対し、レーザラインビームを用いたレーザ処理が行われている。幅広のレーザラインビームは、短軸方向に走査しつつ半導体基板に照射することで一括して効率よく処理を行うことができる（例えば特許文献１参照）。
具体的には、半導体基板をセットしたステージをガイドなどに沿ってレーザラインビームの短軸方向に移動させることでレーザラインビームの相対的な走査がなされるように構成されている（例えば特許文献２の図１）。
【０００３】
ところで、生産性を高めるため半導体基板はより大型化しており、これに合わせてレーザラインビームの長軸長さを大きくすることで、生産性を改善することが行われてきている。
しかし、レーザラインビームは、限られたエネルギーにおいてビーム断面形状を整形するため、長軸長さの拡大には限度がある。このため、レーザラインビームを１パスで半導体基板に照射するのではなく、複数パスで並列に照射して大型化した半導体基板の全面をを処理する方法が実用化されている。この複数パス照射方法では、レーザアニール処理を行う走査方向と別に、走査方向と交差する方向にステージを移動可能なもう一つの移動軸を設けて半導体基板を移動させることが必要になる。この移動軸は、複数パス間における照射位置の変更に対応できるようにラインビームの長軸長さ以上のストロークが可能になっている。
【０００４】
すなわち、複数パスの照射では、図１０（ａ）に示すようにＸＹ軸を有するステージＳが必要になる。このとき、ＸＹステージは、そのＸ軸とＹ軸とが上下方向に位置するように構成されており、いわゆるスタック型ステージになっている。
このスタック型ステージを用いて半導体基板に２パスで照射する場合、図１０（ｂ）に示すように半導体基板１００のＹ方向の半面（図示領域Ａ）をラインビームＬの１パス目を照射する。この際にステージＳをＸ軸に沿って移動することでラインビームＬを相対的に走査する。領域ＡにラインビームＬを照射した後、図１０（ｃ）に示すように、半導体基板１００をＹ軸方向に移動させ、さらに半導体基板１００のＹ方向における残りの半面（図示領域Ｂ）をラインビームＬの２パス目で照射する。この際にステージＳをＸ軸に沿って移動することでラインビームＬを相対的に走査することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−２５１２６１号公報
【特許文献２】特開２００４−６４０６６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、処理対象となる半導体基板の大型化はさらに進んでおり、Ｇ８型基板の処理も要望されている。半導体基板が大きくなることにより、光学系特性、filed curvature（像面湾曲）が大きくなり、有効ＤＯＦ（Depth of focus）は狭くなりやすくなる。そして半導体基板を設置するステージは基板サイズに合わせて大型化することが必要になり、半導体基板を平坦に支持するためステージに対する表面平坦度の要求は高くなる。さらに、ステージのストローク量も大きくなるため、ステージを安定して移動できるような移動精度に対する要求も大きくなる。
【０００７】
しかし、前記したようなスタック型ステージは、以下の理由１〜３に示すようにその構成上、大型化と高精度を両立させるのは困難であり、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイとしてはＧ６基板（１５００×１８００ｍｍ）用が限度であると考えられる。
１．スタック型においては例えばＹ軸がＸ軸の上に載っている場合は、Ｙ軸支持機構上でバランスが悪い。
２．Ｙ方向に基板が傾くと、ラインビーム両端部でピントずれが生じる。
３．重量バランスが悪いとＸヨー特性が悪くなる。
【０００８】
上記のように、従来のスタック型ステージではＧ６型基板が限度とされており、Ｇ７（１９００×２２００ｍｍ）、Ｇ８（２２００×２５００ｍｍ）のような大型の基板では、レーザラインビームを適切に半導体基板に照射しつつステージを精度よく移動させることが難しく、これを達成しようとするとステージに係わる装置コストが大幅にアップする。
【０００９】
上記問題を解決するために、光学系部分を動かして半導体基板をレーザ処理する方法も考えられるが、この方法においても光学系の性能に影響しないようにするために、高精度の光学系移動用のステージを用意しなければならず、光学系の大型化とともに質量が大きくなる。このため、光学系に余計な駆動部が必要となり、ステージ精度が要求されるなどの問題がある点で上記と同様の課題が生じる。
【００１０】
本発明は、上記事情を背景としてなされたものであり、レーザラインビームの照射時に半導体基板を移動させる機構の負担を軽減するとともに半導体基板を精度よく位置させることができるアニール処理半導体基板の製造方法、走査装置およびレーザ処理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】
【００１１】
すなわち、本発明のアニール半導体基板の製造方法のうち第１の本発明は、支持部で支持された半導体基板に対し、前記支持部とともに前記半導体基板を移動させることによってラインビームを短軸方向に相対的に走査しつつ複数パスで並列に照射して処理する半導体基板の処理方法であって、
一の照射パス工程とその後の照射パス工程との間に、前記半導体基板の前後位置が変わるように該半導体基板を回転させて前記ラインビームの照射位置に対する前記半導体基板の位置を変更する基板回転工程と、
前記一の照射パス工程前および、その後の照射パス工程前であって前記基板回転工程後に、前記半導体基板の傾斜を調整する基板傾斜調整工程と、を有することを特徴とする。
【００１２】
上記本発明によれば、一の照射パス工程前に半導体基板の傾斜が基板傾斜調整工程により調整され、傾斜の影響をなくした半導体基板を移動させつつラインビームを照射することができる。ラインビームの照射では、半導体基板の表面を基準としてラインビームの照射面形状やエネルギー密度、パワー密度、焦点などが設定されている。このため半導体基板が傾斜した状態で走査されつつラインビームが照射されると、半導体基板の傾斜に従って半導体基板に対するラインビームの照射距離が変化し、精度の高いアニール処理が困難になる。本発明では、上記のように一の照射パス工程前に半導体基板の傾斜が調整されることで、一の照射パス工程で精度の高いアニール処理が可能になる。その後、基板回転工程により基板の前後方向を入れ替えることができる。基板回転工程後、その後の照射パス工程前には、さらに半導体基板の傾斜が調整されて、その後の照射パス工程で精度の高いアニール処理が可能になる。これら工程は繰り返すことで、常に基板の傾斜を適正な状態にして精度の高いアニール処理を行うことができる。
【００１３】
第２の本発明のアニール処理半導体基板の製造方法は、前記第１の本発明において、前記基板調整工程における調整量を予め設定しておき、前記基板調整工程に際し、設定された調整量に基づいて前記半導体基板の傾斜を調整することを特徴とする。
【００１４】
上記本発明によれば、予め傾斜調整量を設定しておくことで、回転移動などの都度に、必要な調整量を検出する工程などを必要とすることがなく効率的な操業が可能になる。
【００１５】
第３の本発明のアニール処理半導体基板の製造方法は、前記第２の本発明において、前記一の照射パスが予定される半導体基板位置を想定して前記支持部で支持された半導体基板の基板傾斜調整量を取得し、前記基板回転工程を想定した前記回転後、前記その後の照射パスが予定される半導体基板位置を想定して前記支持部で支持された半導体基板の基板傾斜調整量を取得する基板傾斜調整量取得工程を有することを特徴とする。
【００１６】
上記本発明によれば、実際の工程に即した状態で必要な傾斜調整量を予め取得することができ、実際の工程においては適正な基板傾斜調整を行って精度の高いアニール処理を行うことができる。
【００１７】
第４の本発明のアニール処理半導体基板の製造方法は、前記第１〜第３の本発明のいずれかにおいて、前記回転は、一の前記照射パスにおける走査方向中心線とその後の前記照射パスの走査方向中心線との間に位置する回転軸によって行うことを特徴とする。
【００１８】
上記本発明によれば、基板回転工程において半導体基板を同時に走査方向と交差する方向に対する移動を行うことができる。特に前記回転軸が、一の照射パスにおける走査方向中心線とその後の照射パスの走査方向中心線との間の中心線上に位置していれば、走査方向と交差する方向に対し半導体基板の両側位置を入れ替えることができ、そのまま走査方向と交差する方向に移動させることなくラインビームの照射を行うことが可能になる。
【００１９】
第５の本発明のアニール処理半導体基板の製造方法は、前記第１〜第４の本発明のいずれかにおいて、前記回転工程は、前記支持部の全部または一部を回転させることにより行うことを特徴とする。
【００２０】
上記本発明によれば、基板回転工程において半導体基板が支持された支持部の回転によって半導体基板を回転させてその後の照射パス工程に備えることができる。
【００２１】
第６の本発明のアニール処理半導体基板の製造方法は、前記第１〜第５の本発明のいずれかにおいて、前記照射パス工程間に、前記半導体基板を前記走査方向と交差する方向に移動させる交差方向移動工程を有することを特徴とする。
【００２２】
上記本発明によれば、一の照射パス工程後、その後の照射パス工程に備えて半導体基板を交差方向移動工程によってラインビームが照射される所定の位置に移動させることができる。交差方向移動工程は、基板回転工程の前、後のいずれに実行されるものであってもよく、基板回転工程の後に実行される場合、基板傾斜調整工程の後に実行されるのが望ましい。なお、交差方向移動工程後、次の照射パス工程前に基板傾斜調整工程を実行するのが望ましい。
【００２３】
第７の本発明のアニール処理半導体基板の製造方法は、前記第６の本発明において、前記交差方向移動工程は、前記支持部を移動させることにより行うか、前記支持部の一部または全部から前記半導体基板を離脱させ、残った前記支持部とは独立して前記半導体基板を移動させ、移動後に前記半導体基板を、残った前記支持部に再度支持させることにより行うことを特徴とする。
【００２４】
上記本発明によれば、半導体基板を離脱させて走査方向交差方向に移動させることができるので、支持部全体の移動が不要となり、支持部移動のための負担を軽減またはなくすことができる。
【００２５】
第８の本発明の走査装置は、半導体基板に対し、ラインビームを相対的に短軸方向に走査しつつ複数パスで並列に照射して前記半導体基板の処理を行う処理装置に備えられる走査装置であって、
前記半導体基板を支持する支持部と、
前記支持部を前記走査方向に移動させる走査方向移動部と、
前記半導体基板を前後位置が変わるように回転させる回転移動部と、
前記基板の傾斜調整が可能な基板傾斜調整部と、を備えることを特徴とする。
【００２６】
上記本発明によれば、半導体基板の傾斜を基板傾斜調整部により調整することができ、傾斜を調整した半導体基板を支持部で支持して走査方向移動部により移動させることができる。走査後の半導体基板は、回転移動部により回転させて前後位置を入れ替えることができ、回転後の半導体基板は、基板傾斜調整部によりさらに傾斜調整を行うことができる。基板傾斜調整を行った半導体基板は、その後の照射パス工程で精度の高い処理が可能になる。これら工程は繰り返すことで、常に基板の傾斜を適正な状態にして精度の高いラインビーム照射処理を行うことができる。
【００２７】
第９の本発明の走査装置は、前記第８の本発明において、前記回転移動部は、前記半導体基板を支持する前記支持部を回転させる機構を有することを特徴とする。
【００２８】
上記本発明によれば、支持部の回転に伴って半導体基板を回転させることができる。
【００２９】
第１０の本発明の走査装置は、前記第８または第９の本発明において、前記回転移動部は、前記走査方向移動部に設置されていることを特徴とする。
【００３０】
上記本発明によれば、走査方向移動をした半導体基板を回転移動部により回転することができる。
【００３１】
第１１の本発明の走査装置は、前記第８または第９の本発明において、前記支持部の一部または全部から前記基板を離脱させる離脱作動部を備え、
前記回転移動部は、前記離脱作動部によって離脱した半導体基板を残った前記支持部とは独立して回転させる機構を有することを特徴とする。
【００３２】
上記本発明によれば、支持部の一部または全部から離脱した半導体基板を離脱状態で回転移動部によって回転させることができる。
【００３３】
第１２の本発明の走査装置は、前記第８〜第１１の本発明のいずれかにおいて、前記回転移動部は、照射されるラインビームの長尺方向中心を通る走査方向に対し偏位した位置に回転軸を有して回転可能であることを特徴とする。
【００３４】
上記本発明によれば、上記回転軸に従って半導体基板が回転することで、ラインビームの照射位置に対する半導体基板の走査交差方向の位置を変更することができる。
【００３５】
第１３の本発明の走査装置は、前記第８〜第１２の本発明のいずれかにおいて、前記半導体基板を前記走査方向と交差する方向に移動させる交差方向移動部を備えることを特徴とする。
【００３６】
上記本発明によれば、半導体基板をラインビームの照射の前または後に半導体基板を走査方向と交差する方向に移動させることができる。
【００３７】
第１４の本発明の走査装置は、前記第８〜第１３の本発明のいずれかにおいて、前記走査方向移動部、前記回転移動部、前記基板傾斜調整部を制御する制御部を備え、
前記制御部は、前記ラインビームを用いた一の照射パス前に、前記基板傾斜調整部を制御して前記基板の傾斜調整を行い、前記一の照射パスとその後の照射パスとの間に、前記回転移動部を制御して前記半導体基板の前後位置が変わるように該半導体基板を回転させ、前記基板傾斜調整部を制御して前記基板の傾斜調整を行い、その後、ラインビームの照射とともに前記走査方向移動部を制御して前記支持部を前記走査方向に移動させる動作を実行させることを特徴とする。
【００３８】
上記本発明によれば、ラインビームの照射前またラインビームの照射前であって半導体基板の回転後に、半導体基板の傾斜を適正に調整することができ、精度の高いアニール処理が可能になる。
【００３９】
第１５の本発明の走査装置は、前記第８〜第１４の本発明のいずれかにおいて、前記基板傾斜調整部は、前記支持部を支持する自在継手の継手角度を調整する調整機構を有することを特徴とする。
【００４０】
上記本発明によれば、支持部を支持する自在継手の継手角度を調整することで半導体基板の傾斜角度を調整することができる。
【００４１】
第１６の本発明の走査装置は、前記第８〜第１４の本発明のいずれかにおいて、前記基板傾斜調整部は、前記支持部の支持面高さを異なる位置で変更する複数の調整部材を有することを特徴とする。
【００４２】
上記本発明によれば、複数の調整部材によって支持部の傾斜を調整することで半導体基板の傾斜を調整することができる。
【００４３】
第１７の本発明のレーザ処理装置は、半導体基板に対し、レーザラインビームを相対的に短軸方向に走査しつつ複数パスで並列に照射して前記半導体基板の処理を行うレーザ処理装置において、
第８〜第１６の本発明の走査装置と、
前記レーザを出力するレーザ発振器と、
前記レーザをラインビーム形状に整形して処理対象となる半導体基板に導く光学系と、を備えることを特徴とする。
【００４４】
上記本発明によれば半導体基板の傾斜を適正にしてレーザラインビームを照射して精度よくラインビーム照射処理を行うことができる。
【発明の効果】
【００４５】
以上説明したように、本発明によれば、半導体基板の大型化に対しても、ラインビームを複数パスで照射する際に半導体基板を移動させる装置の負担を軽減して精度の高い走査を行うことを可能にするとともに、レーザ照射時に半導体基板にレーザ光を高い位置精度で照射して良好なラインビーム照射処理を行うことができる。また、走査装置の小型化が可能になり、外部の振動による照射結果の影響も小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の一実施形態の走査装置および該走査装置を備える一実施形態のレーザ処理装置を示す概略図である。
【図２】同じく、基板傾斜調整を行う部分調整部の詳細を示す断面図である。
【図３】同じく、アニール処理半導体基板の製造工程を示す図である。
【図４】同じく、アニール処理半導体基板の製造工程における手順を示すフローチャートである。
【図５】同じく、基板傾斜調整における調整量の取得手順を示すフローチャートである。
【図６】本発明の他の実施形態の走査装置を示す概略図である。
【図７】同じく、アニール処理半導体基板の製造工程を示す図である。
【図８】同じく、アニール処理半導体基板の製造工程における手順を示すフローチャートである。
【図９】レーザの合波例を説明する図である。
【図１０】従来の走査装置および動作を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
以下に、本発明の一実施形態に係る走査装置および該走査装置を備えるレーザ処理装置を図１に基づいて説明する。
レーザ処理装置１は、処理室２を備えており、処理室２内に走査装置３が設けられている。走査装置３は、Ｘ方向（走査方向）に移動可能な走査方向移動部３０と、該走査方向移動部３０に設けられて走査方向移動部３０とともに移動し、上部に設置された平面矩形状のステージ４を回転させることができる回転移動部３２とを有している。ステージ４は、本発明の支持部に相当する。回転移動部３２とステージ４との間には、ステージ４の４隅にステージ４を回転移動部３２上で支持する複数の部分調整部５を有している。部分調整部５は、本発明の調整部材に相当し、複数の部分調整部５は、本発明の基板傾斜調整部を構成する。
【００４８】
走査方向移動部３０は、処理室２の基盤上にＸ方向に伸張して設けられたガイド３１に沿って移動可能とされており、図示しないモータなどによって駆動され、回転移動部３２およびステージ４を走査方向に移動させることができる。
回転移動部３２は、ステージ４の中心と同軸に回転軸を有し、ステージ４の前後方向を入れ替えるようにステージ４を回転させることができる。
また、処理室２には、外部からラインビームを導入する導入窓６が設けられている。導入窓６から処理室２内に導入されるラインビームは、ステージ４に対し、Ｘ方向と直交するＹ方向に偏位した位置であって、ステージ４の中心付近にラインビームの長軸方向一端部が位置するように位置付けられる。ラインビームの長軸方向位置は後述する光学系１２の配置の変更などにより調整することができる。
【００４９】
レーザ処理時には、ステージ４の中央に半導体基板として、ガラス基板１００ａなどに非晶質のシリコン膜１００ｂなどを形成した半導体基板１００が設置される。
なお、本実施形態の処理装置は、非晶質膜をレーザ処理により結晶化するレーザアニール処理に関するものとして説明するが、本発明としてはレーザ処理の内容がこれに限定されるものではなく、例えば、非単結晶の半導体膜を単結晶化したり、結晶半導体膜の改質を行うものであってよい。また、その他の処理に関わるものであってもよく、被処理物が特定のものに限定されるものではない。
【００５０】
処理室２の外部には、レーザ光源１０が設置されている。レーザ光源１０は、パルス発振レーザ、連続発振レーザのいずれであってもよく、本発明としてはいずれかに限定されるものではない。
該レーザ光源１０において出力されるレーザ１５は、必要に応じてアテニュエータ１１でエネルギー密度が調整され、反射ミラー１２ａ、１２ｂなどを含む光学系１２でラインビーム形状への整形や偏向などがなされ、半導体基板１００のＹ方向における１／２幅以上の長軸長さを有する形状とされる。なお、光学系１２を構成する光学部材は上記に限定されるものではなく、各種レンズ、ミラー、導波部などを備えることができる。
【００５１】
また、レーザ処理装置１には、走査装置３、レーザ光源１０を制御する制御部７を備えている。制御部７は、ＣＰＵやこれを動作させるプログラム、記憶部などにより構成される。
【００５２】
次に、部分調整部５の詳細を図２（ａ）に基づいて説明する。
部分調整部５は、回転移動部３２とステージ４との間に介在してステージ４を支持可能な部分支持部５０を有している。部分支持部５０は、下面が回転移動部３２の上面に沿った平面で上面が内側から外側に掛けて上昇する傾斜面を有する縦断面楔形状を有しており、回転移動部３２の外側面に設けられた調整部駆動部５１によって内外方向に移動することができる。また、ステージ４の４隅下面には部分支持部５０の上面に沿ったテーパー面４０を有しており、回転移動部３２の上面とテーパー面４０に対し、部分支持部５０が摺動することができるように構成されている。
【００５３】
次に、上記レーザ処理装置１の動作について図３の工程概略図および図４のフローチャートに基づいて説明する。なお、以下の手順は制御部７により行われる。
先ず、図示しないカセットに収納された半導体基板１００が処理室２内に搬入され、ステージ４の中央に設置される（ステップｓ１）。
次いで、図３（ａ）に示すように、予め設定された調整量で複数の部分調整部５の動作によりステージ４の傾斜を調整する。これによりステージ４上の半導体基板１００の傾斜が調整される（ステップｓ２）。
【００５４】
具体的には、部分支持部５０を内側への前進または外側への後進移動によってこれに接するステージ４の一部の上下位置が変わり、この結果、ステージ４の傾斜が調整される。各部分調整部５によるそれぞれの調整量を適宜定めることでステージ４の傾斜を精密に変更することができる。なお、図２（ｂ）は、部分支持部５０が調整部駆動部５１の動作によって内側に前進して、これに接するステージ４の一部が上昇した状態であり、図２（ｃ）は、調整部駆動部５１の動作によって部分支持部５０が外側に後進して、これに接するステージ４の一部が下降した状態を示している。
【００５５】
基板調整工程後、レーザ処理を行う（ステップｓ３）。レーザ処理においてレーザ光源１０において出力されるレーザ１５は、アテニュエータ１１でパルスエネルギー密度が調整される。アテニュエータ１１は所定の減衰率に設定されており、半導体膜への照射面上で所定のエネルギー密度またはパワー密度が得られるように、減衰率が調整される。
【００５６】
アテニュエータ１１を透過したレーザ１５は、光学系１２でラインビーム形状に整形され、処理室２に設けた導入窓６に導入される。ラインビーム１５０は、導入窓６を透過して処理室２内に導入され、ラインビーム１５０の照射位置は、図３（ｂ）に示すように半導体基板１００のＹ方向の片側半分の面をカバーする範囲とされる。半導体基板１００は、走査装置３の走査方向移動部３０がガイド３１に沿って移動することでステージ４とともにＸ方向に移動する。この移動により、１パス目で半導体基板１００のＸ方向における一端部から他端部にかけてラインビーム１５０が相対的に走査されつつ半導体基板１００に照射されて半導体基板１００のＹ方向の半面が処理され（図３（ｃ）、ステップｓ３）、半導体基板１００のＹ方向半面が照射領域１０１となり、残りの半面が未照射領域１０２となる。
【００５７】
次いで、半導体基板１００全面へのレーザ照射が完了したかの判定において（ステップｓ４）、半導体基板１００全面へのレーザ照射が完了していない場合（ステップｓ４、Ｎｏ）、走査方向移動部３０を停止し、その位置で回転移動部３２を駆動させ、回転移動部３２で支持されているステージ４を半導体基板１００とともに１８０度回転させて半導体基板１００の前後位置を入れ替える（図３（ｄ）、ステップｓ５）。この回転によって半導体基板１００の照射領域１０１と未照射領域１０２とがＹ方向で入れ替わり、ラインビーム１５０の照射位置側に未照射領域１０２が位置する。
【００５８】
レーザ照射前に、図３（ｅ）に示すように、予め設定された調整量で複数の部分調整部５の動作によりステージ４の傾斜を調整する。これによりステージ４上の半導体基板１００の傾斜が調整される（ステップｓ６）。この際の調整量は、図３（ａ）に示すものとは別の調整量を用いることができる。
傾斜調整の後、走査方向移動部３０によって回転移動部３２とともにステージ４をガイド３１に沿って−Ｘ方向に移動する（図３（ｆ））。この際に半導体基板１００に２パス目でラインビーム１５０が相対的に走査されつつ照射されて半導体基板１００のＹ方向の半面に当たる未照射領域１０２が処理されて全面が照射領域１０１となる（図３（ｇ）、ステップｓ３）。
上記により半導体基板１００の全面が２パス目で処理が完了するので、処理完了の判定に基づいて（ステップｓ４、Ｙｅｓ）、半導体基板１００をカセットに戻し（ステップｓ７）、処理を終了する。
【００５９】
また、調整量を予め取得する手順、すなわち基板傾斜調整量取得工程について図５のフローチャートに基づいて説明する。
先ず、半導体基板ダミーを処理室２内に搬入し、ステージ４の中央に設置し（ステップｓ１０）、複数の光学センサなどによって半導体基板ダミーの傾斜量を検出する（ステップｓ１１）。次いで、傾斜量と予め定めた許容閾値とを比較し、傾斜量が許容閾値を超えるか否かの判定を行う（ステップｓ１２）。許容閾値は予め決定しておくことができ、また、操作者が設定可能にしてもよい。また、処理対象となる半導体基板の種別やサイズなどによって異なる許容閾値を用意してもよい。
傾斜量が許容閾値を超えない場合（ステップｓ１２、Ｎｏ）、調整量を０にして調整量設定を行い（ステップｓ１４）、処理を終了する。傾斜量が許容閾値を超える場合（ステップ１２、Ｙｅｓ）、各部分調整部における調整量を算出し（ステップｓ１３）、算出結果に基づいて調整量設定を行い（ステップｓ１４）、処理を終了する。
【００６０】
上記実施形態では、ステージ４の回転によってステージ４および半導体基板１００の重心位置が変わることなく処理を完了することができるとともに、半導体基板１００の傾斜が調整された状態でラインビームの照射が行われるので、精度よくラインビームを半導体基板に照射してアニール処理を行うことができる。しかも、Ｙ方向移動軸を有しないので、複雑な移動機構を必要とせず、走査装置をコンパクトに構成できるとともにステージの移動精度を高く保つことができる。
なお、回転移動部３２による回転は、ステージ４がＸ方向のどの位置にあるかは特に限定されるものではなく、１パス目の照射を行った後、ステージ４を走査方向移動部３０によってＸ方向初期位置に戻した後、回転移動部３２でステージ４を１８０度回転させ、次いで、ステージ４をＸ方向に移動させてラインビーム１５０を相対的に走査しつつ２パス目の照射を行うようにしてもよい。
【００６１】
（実施形態２）
上記実施形態では、半導体基板に対しラインビームを２パスで並列に照射するものについて説明したが、本発明としては３パス以上で並列に照射するものであってもよい。
以下にラインビームを３パスで並列に照射する装置構成について図６に基づいて説明する。なお、前記各実施形態と同様の構成については同一の符号を付して説明する。
【００６２】
この実施形態の走査装置３ａは、走査方向移動部３０がガイド３１上をＸ方向に移動可能であり、走査方向移動部３０上に、走査方向移動部３０上で走査方向と交差する方向（この形態ではＹ方向）に沿ってガイド３３ａが設置され、該ガイド３３ａに沿ってＹ方向に移動可能な交差方向移動部３３ｂが設けられている。交差方向移動部３３ｂ上に回転移動部３２が設けられており、回転移動部３２上に複数の部分調整部５を介してステージ４が回転可能に設けられている。
この実施形態２では、回転移動部３２が回転量０で交差方向移動部３３ｂがＹ方向中心に位置する状態で、ラインビーム１５０がステージ４上に設置された半導体基板１００のＹ方向１／３幅端に照射されるように位置付けられている。
【００６３】
次に、実施形態２の動作について図７の工程概略図および図８のフローチャートに基づいて説明する。以下の手順は制御部によって制御される。
図示しないカセットなどに収納されている半導体基板１００を処理室２内に投入し、初期位置にあるステージ４に設置する（図７（ａ）、ステップｓ３０）。このとき、ステージ４は、交差方向移動部３３ｂによって半導体基板４のＹ方向１／３の幅でＸ方向中心線から偏位するように移動させておく。ラインビーム１５０の照射位置は、走査方向移動部３３ｂの中央にあるように設定されている。半導体基板１００を処理室２内に投入した状態では、ステージ４を偏位させることで、半導体基板１００のＹ方向における３つの１／３幅帯のうち端部の１／３幅帯にラインビーム１５が照射されるようになっている。
【００６４】
次いで、部分調整部５の動作によって予め設定した調整量で半導体基板１００の傾斜調整を行う（図７（ｂ）、ステップｓ３１）。図中の斜め矢印は、上下方向の移動を模している。
次いで、ステージ４をＸ方向に移動しつつラインビーム１５０を半導体基板１００に照射する（ステップｓ３２）。ラインビーム１５０は、半導体基板１００のＹ方向における端部の１／３幅帯に照射され、ステージ４をＸ方向に移動させることで、半導体基板１００のＹ方向の１／３面にラインビーム１５０が相対的に走査されつつ照射され、半導体基板１００の１／３面が１パス目で処理がされて照射領域１０１となり、その他は未照射領域１０２となる（図７（ｃ））。
【００６５】
次いで、ステージ４を走査方向移動部３０によってＸ方向初期位置に戻し（図７（ｄ））、半導体基板１００全面へのレーザ照射が完了したかを判定する（ステップｓ３３）。前記判定において、半導体基板１００全面へのレーザ照射が完了していない場合（ステップｓ３３、Ｎｏ）、何パス目完かを判定し（ステップｓ３４）、１パス目完である場合（ステップｓ３４、一パス目完）、２パス目に備え、交差方向移動部３３ｂによって半導体基板１００をＹ方向に１／３幅分移動させ、ラインビーム１５０の照射位置に半導体基板１００の中央の１／３幅帯が位置するようにする（図７（ｅ）、ステップｓ３５）。
【００６６】
次いで、部分調整部５の動作によって予め設定した調整量で半導体基板１００の傾斜調整を行い（図７（ｆ）、ステップｓ３１）、その後、ステージ４をＸ方向に移動しつつラインビーム１５０を照射する（ステップｓ３２）。ラインビーム１５０は、半導体基板１００の中央の１／３幅帯に照射され、ステージ４をＸ方向に移動させることで、半導体基板１００のＹ方向の１／３面にラインビーム１５０が相対的に走査されつつ照射され、半導体基板１００の中央の１／３面が２パス目で処理がされて照射領域１０１となる（図７（ｇ））。
【００６７】
次いで、ステージ４を走査方向移動部３０によってＸ方向初期位置に戻し、半導体基板１００全面へのレーザ照射が完了したかの判定において（ステップｓ３３）、半導体基板１００全面へのレーザ照射が完了していない場合（ステップｓ３３、Ｎｏ）、何パス目完かを判定し（ステップｓ３４）、２パス目完の場合（ステップｓ３４、２パス目完）、３パス目に備え、ステージ４を回転移動部３２によって半導体基板１００の前後位置が変わるように１８０度回転させる（図７（ｈ）、ステップｓ３６）。この際の回転中心は、ステージ４の中心と同軸になっている。
【００６８】
その後、交差方向移動部３３ｂによってステージ４を−Ｙ方向に半導体基板の１／３幅分移動させる（図７（ｉ）、ステップｓ３７）。
次いで、部分調整部５の動作によって予め設定した調整量で半導体基板１００の傾斜調整を行い（図７（ｊ）、ステップｓ３１）、ステージ４をＸ方向に移動しつつラインビーム１５０を照射する（ステップｓ３１）。ラインビーム１５０は、ステージ４のＹ方向の端部の１／３幅帯に照射され、半導体基板１００のＹ方向の残りの１／３面にラインビーム１５０が相対的に走査されつつ照射され、半導体基板１００の１／３面が３パス目で処理がされて照射領域１０１となる（図７（ｋ））。これにより半導体基板１００の全面が３パスのラインビーム照射により処理される。
その後、処理完かの判定（ステップｓ３３）で処理完と判定され（ステップｓ３３、Ｙｅｓ）、図示しないカセットに半導体基板１００を戻して（ステップｓ３８）、処理を完了する。
【００６９】
上記実施形態では、走査方向と交差する方向への移動後または回転移動後に基板傾斜調整を行っているが、該基板傾斜調整では、それぞれの基板位置に相応して設定された調整量が使用される。これは回転移動だけでなく、交差方向移動においても基板の傾斜が変動することがあるためである。
なお、上記実施形態では、３パスの照射工程を有するものについて説明をしたが、本発明としては照射工程の数が特に限定されるものではない。
【００７０】
また、この実施形態では、ステージをＹ方向に移動させる機構を有しているが、その場合でも回転移動を組み合わせることでＹ方向での移動量を小さくすることができ、走査装置を複雑にする必要がなく、精度のよいステージ移動を行うことができる。
なお、ステージの回転および水平時期は特定の時期に限定されるものではなく、照射パス間にこれらを適宜行うことで、Ｙ軸方向の移動距離を少なくして複数パスでのレーザ処理を行うことができる。
【００７１】
また、上記各実施形態では、基板の傾斜調整を予め設定された調整量に基づいて行うものとして説明したが、都度、または所望時に傾斜状態を検出し、その傾斜状態に応じて傾斜調整を行うようにしてもよい。
【００７２】
上記各実施形態では、一つのレーザ光源から出力されたレーザによるラインビームを半導体基板に照射するものとして説明をしたが、複数のレーザ光源から出力されたレーザを合波してラインビームを得ることも可能である。
図９は、二つのレーザを合成して一つのラインビームとする例を示すものである。
例えば、光学系に、二つの光学部材１２０、１２１をホルダ１２２、１２３で保持して並列に配置し、それぞれの光学部材１２０、１２１にレーザを導波し、出力されたラインビーム１５１、１５２をさらに合成して長軸長さを長くしたラインビーム１５０を得ることができる。この場合、ラインビーム１５１、１５２の強度が平坦な平坦部に連なって長軸方向端部には強度が外側に向けて次第に小さくなる傾斜部を有しており、互いの傾斜部を重ね合わせることで平坦部１５０ａ間に繋ぎ部が形成される。図９（ａ）は、傾斜部の傾斜とラインビーム１５１、１５２の長軸方向端部の距離を設定することで、繋ぎ部の強度を平坦部１５０ａの強度と同様なフラットな形状としたものである。ただし、繋ぎ部の強度がこれに限定されるものではなく、図９（ｂ）に示すように、上突部１５０ｂを形成するものや図９（ｃ）に示すように下突部１５０ｃを形成するものであってもよい。繋ぎ部は、半導体基板のデバイス構成部とならない部分に位置させれば支障とはならない。また、上突部１５０ｂや下突部１５０ｃの平坦部１５０ａに対する強度変化が小さければ、支障にならない。したがって繋ぎ部の強度変化部分は、長軸方向幅や強度変化量が小さいのが望ましい。
【００７３】
なお、上記各実施形態では、基板の傾斜調整を部分調整部で行うものとして説明したが、本発明としては傾斜調整の機構が限定されるものではなく、所望の調整が可能であれば機構の構成や種別は特に限定されるものではない。
【００７４】
また、上記各実施形態では、レーザラインビームを照射するレーザ処理装置と、これに備える走査装置について説明したが、本発明としては、ラインビームがレーザによるものに限定されるものではなく、その他の量子ラインビームにおいても同様に適用が可能である。処理装置としては、非単結晶半導体の結晶化や単結晶化、不純物の活性化などの処理に用いるものが挙げられる。
【００７５】
以上、本発明について上記実施形態に基づいて説明をしたが、本発明は上記実施形態の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可能である。
【符号の説明】
【００７６】
１    レーザ処理装置
２    処理室
３    走査装置
４    ステージ
５    部分調整部
１０    レーザ光源
１１    アテニュエータ
１５    レーザ
３０    走査方向移動部
３１    ガイド
３２    回転移動部
３２ａ  回転移動部
３３ａ  ガイド
３３ｂ  交差方向移動部
１００  半導体基板
１５０  ラインビーム
【図１】
2014187066.tif 000003
【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】
2014187066.tif 000009
【図８】
2014187066.tif 000010
【図９】
2014187066.tif 000011
【図１０】
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