(57)【要約】  本発明は、基板（３２）の照射面（３６）に細い照射線（３１）をつくりだす光学デバイスを含む大基板のレーザアニーリング用装置に関し、照射線（３１）がレーザ光線からつくりだされ、第１方向への広がりおよび第２方向への広がりのある断面を有し、第１方向への広がりが第２方向への広がりの倍数で大きく、走査デバイスが、基板の照射面の第１セクションを照射線で第２方向に走査するよう構成されている。本発明によると、装置は、第１セクション（３７）を走査した後に、基板（３２）を照射線（３１）に対して回転軸（３８）のまわりで１８０°回転させる回転装置を含み、その回転軸は照射面（３６）に垂直であり、走査デバイスは、基板（３２）の照射面（３６）の第１セクションに隣接した基板（３２）の照射面（３６）の第２セクションを、照射線（３１）で第２方向（ｙ）に走査するよう構成されている。
2009534820.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
大基板のレーザアニーリング用装置であって、
‐前記基板（３２）の照射面（３６）に細い照射線（３１）をつくりだす光学デバイスであって、前記照射線（３１）がレーザ光線からつくりだされ、第１方向（ｘ）への広がり（Ａｌ）および第２方向（ｙ）への広がり（Ａｓ）のある断面を有し、前記第１方向（ｘ）への前記広がり（Ａｌ）が前記第２方向（ｙ）への前記広がり（Ａｓ）の倍数で大きい光学デバイスと、
‐前記基板（３２）の前記照射面（３６）の第１セクション（３７）を前記第２方向（ｙ，３５）に前記照射線（６）で走査するよう構成されている走査デバイスとを含み、
‐前記第１セクション（３７）を走査した後に、前記照射線（６）に対して前記基板（３２）を回転軸（３８）のまわりで１８０°回転させ、該回転軸（３８）が前記照射面（６）に垂直である回転装置と、
‐前記走査デバイスが、前記基板（３２）の前記照射面（３６）の前記第１セクション（３７）に隣接する前記基板（３２）の前記照射面（３６）の第２セクションを、前記第２方向（ｙ，３５）に前記照射線（３１）で走査するよう構成されていることを特徴とする、大基板のレーザアニーリング用装置。
【請求項２】
前記照射線（３１）の前記第１方向（ｘ）への広がりを所定の長さに調整する調整装置を特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記調整装置が、前記第１方向（ｘ）の前記照射線（３１，３３）の少なくとも片側を切断するブレードを少なくとも１つ含むことを特徴とする、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記調整装置が、前記照射線（３１，３３）の前記第１方向（ｘ）への広がりを縮小させるズーム光学系を含むことを特徴とする、請求項２または３に記載の装置。
【請求項５】
前記回転装置が、前記基板（３２）を載せ、かつ回転可能である台を含むことを特徴とする、請求項１〜４の何れか一項に記載の装置。
【請求項６】
前記台が直線可動式であることを特徴とする、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
大基板（３２）のレーザアニーリングの方法であって、
‐レーザ光線から前記基板（３２）の照射面（３６）に細い照射線（３１）をつくりだす工程であって、前記照射線（３１）が第１方向（ｘ）への広がり（Ａｌ）および第２方向（ｙ）への広がり（Ａｓ）のある断面を有し、前記第１方向（ｘ）への前記広がり（Ａｌ）が前記第２方向（ｙ）への前記広がり（Ａｓ）の倍数で大きい工程と、
‐前記基板（３２）の前記照射面（３６）の第１セクション（３７）を前記第２方向（ｙ，３５）に前記照射線（３１）で走査する工程とを含み、
‐前記基板（３２）を前記照射線（３１）に対して回転軸（３８）のまわりで１８０°回転させ（３９）、該回転軸（３８）は前記照射面（３６）と垂直であることと、
‐前記基板（３２）の前記照射面（３６）の前記第１セクション（３７）に隣接する前記基板（３２）の前記照射面（３６）の第２セクションを、前記第２方向（ｙ，３５）に前記照射線（３１）で走査することを特徴とする方法。
【請求項８】
前記照射線（３１）の前記第１方向（ｘ）の前記広がり（Ａｌ）を、前記第１セクション（３７）を走査する前および／または最中に所定の長さ（Ａｌ）に調整することを特徴とする、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記照射線（３１）の前記第１方向（ｘ）の前記広がり（Ａｌ）を、前記第１セクション（３７）を走査した後、しかし前記第２セクションを走査する前および／または最中に、所定の長さ（Ａｌ）に調整することを特徴とする、請求項７または８に記載の方法。
【請求項１０】
前記照射線（３１）の前記広がり（Ａｌ）を、前記第１セクションと前記第２セクション（３７）との間の隙間、または前記第１セクションと前記第２セクション（３７）との重なりが所定の値になるよう調整することを特徴する、請求項７〜９の何れか一項に記載の方法。
【請求項１１】
大基板のレーザアニーリング用装置であって、
‐前記基板の照射面に細い照射線（６ａ）をつくりだす光学デバイスであって、前記照射線（６ａ）がレーザ光線からつくりだされ、第１方向（ｘ）への広がり（Ａｌ）および第２方向（ｙ）への広がり（Ａｓ）のある断面を有し、前記第１方向（ｘ）への前記広がり（Ａｌ）が前記第２方向（ｙ）への前記広がり（Ａｓ）の倍数で大きい光学デバイスと、
‐前記基板の前記照射面の第１セクションを前記第２方向（ｙ）に前記照射線（６）で走査するよう構成されている走査デバイスとを含み、
‐前記基板の前記照射面に別の細い照射線（６ｂ）をつくりだす別の光学デバイスであって、その他の前記照射線（６ｂ）がレーザ光線からつくりだされ、前記第１方向（ｘ）への広がり（Ａｌ）および前記第２方向（ｙ）への広がり（Ａｓ）のある断面を有し、前記第１方向（ｘ）への前記広がり（Ａｌ）が前記第２方向（ｙ）への前記広がり（Ａｓ）の倍数で大きい別の光学デバイスと、
‐前記走査デバイスが、前記基板の前記照射面の第２セクションを前記第２方向（ｙ）にその他の前記照射線（６ｂ）で走査するよう構成されていることと、
‐前記光学デバイスおよびその他の前記光学デバイスが、前記細い照射線（６ａ）およびその他の前記細い照射線（６ｂ）が前記基板の前記照射面で連続する照射線（６）を形成するよう配列されていることを特徴とする、大基板のレーザアニーリング用装置。
【請求項１２】
前記光学デバイスおよびその他の前記光学デバイスが、前記連続照射線（６）が前記第１方向（ｘ）に沿って一定の強度を有する直線であるよう構成されていることを特徴とする、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記光学デバイスおよび／またはその他の前記光学デバイスが、前記照射線（６ａ）および／またはその他の前記照射線（６ｂ）の前記第１方向（ｘ）への前記広がり（Ａｌ）を制限する長軸拡大（Ａｌ）制限装置を含むことを特徴とする、請求項１１または１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記制限装置が切断ブレードを含むことを特徴とする、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記光学デバイスおよび／またはその他の前記光学デバイスが、前記照射線（６ａ）および／またはその他の前記照射線（６ｂ）の前記第１方向への前記広がり（Ａｌ）を調整する調整装置を含むことを特徴とする、請求項１１〜１４の何れか一項に記載の装置。
【請求項１６】
前記調整装置が可動式切断ブレード（８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ）を含むことを特徴とする、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記光学デバイスおよび／またはその他の前記光学デバイスが、前記基板の前記照射面に関して、前記照射線および／またはその他の前記照射線が前記照射面にわずかに焦点のぼけた照射線（６ａ，６ｂ）をつくりだすよう構成されていることを特徴とする、請求項１１〜１６の何れか一項に記載の装置。
【請求項１８】
大基板のレーザアニーリングの方法であって、
‐レーザ光線から前記基板の照射面に細い照射線（６ａ）をつくりだす工程であって、前記照射線が第１方向（ｘ）への広がり（Ａｌ）および第２方向（ｙ）への広がり（Ａｓ）のある断面を有し、前記第１方向（ｘ）への前記広がり（Ａｌ）が前記第２方向（ｙ）への前記広がり（Ａｓ）の倍数で大きい工程と、
‐前記基板の前記照射面の第１セクションを前記照射線（６ａ）で前記第２方向（ｙ）に走査する工程とを含み、
‐前記基板の前記照射面に別の細い照射線（６ｂ）をつくりだし、その他の該照射線（６ｂ）はレーザ光線からつくりだされ、前記第１方向（ｘ）への広がり（Ａｌ）および前記第２方向への広がり（Ａｓ）のある断面を有し、前記第１方向（ｘ）への前記広がり（Ａｌ）は前記第２方向（ｙ）への前記広がり（Ａｌ）の倍数で大きいことと、
‐前記基板の前記照射面で連続する照射線（６）を形成するために、前記細い照射線（６ａ）とその他の前記細い照射線（６ｂ）を接合することを特徴とする方法。
【請求項１９】
前記連続照射線（８６）が前記第１方向（ｘ）に沿って一定の強度を有する直線であることを特徴とする、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記照射線（６ａ）および／またはその他の前記照射線（６ｂ）の前記第１方向（ｘ）への前記広がり（Ａｌ）を制限することを特徴とする、請求項１８または１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記照射線（６ａ）および／またはその他の前記照射線（６ｂ）の前記第１方向（ｘ）への前記広がり（Ａｌ）を調整することを特徴とする、請求項１８〜２０の何れか一項に記載の方法。
【請求項２２】
前記照射面の前記照射線（６ａ）および／またはその他の前記照射線（６ｂ）を、前記照射線（６ａ）および／またはその他の前記照射線（６ｂ）の強度が、前記長軸方向（ｘ）の縁において一定の勾配を有するよう焦点をわずかにぼかすことを特徴とする、請求項１８〜２１の何れか一項に記載の方法。
【請求項２３】
大基板のレーザアニーリング用装置であって、
‐前記基板の照射面に細い照射線（６，６ａ）をつくりだす光学デバイスであって、前記照射線（６，６ａ）がレーザ光線（１０）からつくりだされ、第１方向（ｘ）への広がり（Ａｌ）および第２方向（ｙ）への広がり（Ａｓ）のある断面を有し、前記第１方向（ｘ）への前記広がり（Ａｌ）が前記第２方向（ｙ）への前記広がり（Ａｓ）の倍数で大きい光学デバイスと、‐前記基板の前記照射面の第１セクションを前記第２方向（ｙ）に前記照射線（６，６ａ）で走査するよう構成されている走査デバイスとを含み、
‐前記照射面に前記照射線（６）をつくりだすために、前記光学デバイスが、屈折力を有し、投影／縮小光学系の一体型部品である少なくとも２つの光学素子（５ａ，５ｂ）を含み、少なくとも２つの該光学素子（５ａ，５ｂ）が前記第１方向（ｘ）で互いに隣接して構成されているか、
‐前記基板の前記照射面に別の細い照射線（６ｂ）をつくりだす別の光学デバイスであって、その他の該照射線（６ｂ）がレーザ光線からつくりだされ、前記第１方向（ｘ）への広がり（Ａｌ）および前記第２方向（ｙ）への広がり（Ａｓ）のある断面を有し、前記第１方向（ｘ）への前記広がり（Ａｌ）が前記第２方向（ｙ）への前記広がり（Ａｓ）の倍数で大きく、前記照射面に前記照射線（６ａ）をつくりだすために、前記光学デバイスが、屈折力を有し、投影／縮小光学系の一体型部品である少なくとも１つの光学素子（５）を含み、前記照射面にその他の前記照射線（６ｂ）をつくりだすために、その他の前記光学デバイスが、屈折力を有し、別の投影／縮小光学系の一体型部品である少なくとも１つのその他の光学素子（５）を含み、少なくとも１つの前記光学素子（５）および少なくとも１つの前記その他の光学素子（５）が前記第１方向（ｘ）で互いに隣接して構成されていることを特徴とする、大基板のレーザアニーリング用装置。
【請求項２４】
前記複数の光学素子（５ａ，５ｂ）および／または前記１つの光学素子（５）およびその他の前記光学素子（５）がレンズまたは鏡であることを特徴とする、請求項２３に記載の装置。
【請求項２５】
前記複数の光学素子（５ａ，５ｂ）および／または前記１つの光学素子（５）および前記その他の光学素子（５）が、前記投影／縮小光学系に用いられる屈折力を有する最新の光学素子（５，５ａ，５ｂ）であることを特徴とする、請求項２３または２４に記載の装置。
【請求項２６】
大基板のレーザアニーリング用装置であって、
‐前記基板の照射面に細い照射線（６）をつくりだす光学デバイスであって、前記照射線（６）がレーザ光線（１０）からつくりだされ、第１方向（ｘ）への広がり（Ａｌ）および第２方向（ｙ）への広がり（Ａｓ）のある断面を有し、前記第１方向（ｘ）への前記広がり（Ａｌ）が前記第２方向（ｙ）への前記広がり（Ａｓ）の倍数で大きい光学デバイスと、
‐前記基板の前記照射面の第１セクションを前記第２方向（ｙ）に前記照射線（６）で走査するよう構成されている走査デバイスとを含み、
‐前記照射面に前記照射線（６）をつくりだすために、前記光学デバイスが、屈折力を有し、投影／縮小光学系の一体型部品である１つの最終光学素子（５）を含み、前記最終光学素子（５）と前記基板の前記照射面との間の距離（ｄ）が５００ｍｍより大きいことを特徴とする、大基板のレーザアニーリング用装置。
【請求項２７】
前記最終光学素子（５）と前記基板の前記照射面との間の距離（ｄ）が６００ｍｍより大きいことを特徴とする、請求項２６に記載の装置。
【請求項２８】
前記最終光学素子（５）と前記基板の前記照射面との間の距離（ｄ）が７００ｍｍより大きいことを特徴とする、請求項２７に記載の装置。
【請求項２９】
前記最終光学素子（５）と前記基板の前記照射面との間の距離（ｄ）が８００ｍｍより大きいことを特徴とする、請求項２８に記載の装置。
【請求項３０】
前記最終光学素子（５）と前記基板の前記照射面との間の距離（ｄ）が９００ｍｍより大きいことを特徴とする、請求項２９に記載の装置。
【請求項３１】
前記最終光学素子（５）と前記基板の前記照射面との間の距離（ｄ）が１０００ｍｍより大きいことを特徴とする、請求項３０に記載の装置。
【請求項３２】
前記光学デバイスが、前記第１方向（ｘ）の前記レーザ光線（１０）を発散角（α）で前記第１方向（ｘ）の前記照射線（６）の広がり（Ａｌ）にまで拡大させる長軸方向光線拡大装置（１ａ，１ｂ，３）を含み、該発散角（α）が７°より大きいことを特徴とする、請求項２６〜３１の何れか一項に記載の装置。
【請求項３３】
前記発散角（α）が１５°より大きいことを特徴とする、請求項３２に記載の装置。
【請求項３４】
前記発散角（α）が２０°より大きいことを特徴とする、請求項３３に記載の装置。
【請求項３５】
前記発散角（α）が２５°より大きいことを特徴とする、請求項３４に記載の装置。
【請求項３６】
前記発散角（α）が３０°より大きいことを特徴とする、請求項３５に記載の装置。
【請求項３７】
前記発散角（α）が３５°より大きいことを特徴とする、請求項３６に記載の装置。
【請求項３８】
大基板のレーザアニーリング用装置であって、
‐前記基板の照射面に細い照射線（６）をつくりだす光学デバイスであって、前記照射線（６）がレーザ光線（１０）からつくりだされ、第１方向（ｘ）への広がり（Ａｌ）および第２方向（ｙ）への広がり（Ａｓ）のある断面を有し、前記第１方向（ｘ）への前記広がり（Ａｌ）が前記第２方向（ｙ）への前記広がり（Ａｓ）の倍数で大きい光学デバイスと、
‐前記基板の前記照射面の第１セクションを前記第２方向に前記照射線（６）で走査するよう構成されている走査デバイスとを含み、
該光学デバイスが、前記第１方向（ｘ）の前記レーザ光線（１０）を発散角（α）で前記第１方向（ｘ）の前記照射線（６）の広がり（Ａｌ）にまで拡大させる長軸方向（Ａｌ）光線拡大装置（１ａ，１ｂ，３）を含み、該発散角（α）が７°より大きいことを特徴とする、大基板のレーザアニーリング用装置。
【請求項３９】
前記発散角（α）が１５°より大きいことを特徴とする、請求項３８に記載の装置。
【請求項４０】
前記発散角（α）が２０°より大きいことを特徴とする、請求項３９に記載の装置。
【請求項４１】
前記発散角（α）が２５°より大きいことを特徴とする、請求項４０に記載の装置。
【請求項４２】
前記発散角（α）が３０°より大きいことを特徴とする、請求項４１に記載の装置。
【請求項４３】
前記発散角（α）が３５°より大きいことを特徴とする、請求項４２に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
米国特許法第１１９条第ｅ項第１号により、本願は、２００６年４月２１日に出願された仮出願第６０／７４５，３３３号の優先権を主張している。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、大基板のレーザアニーリング装置に関する。本発明はさらに、大基板のレーザアニーリング方法に関する。
【０００３】
ａ‐Ｓｉのｐ‐Ｓｉへの変換は約１０００℃の熱処理によって行われる。このプロセスは石英のような耐熱基板上でａ‐Ｓｉにのみ用いられるものである。このような材料は、映像用途に用いられる通常のフロートガラスに比べて高価である。
【０００４】
光線または特にａ‐Ｓｉの結晶化を誘導するレーザ光線により、結晶化中に熱負荷によって基板を破壊することなくａ‐Ｓｉからｐ‐Ｓｉを形成することができる。
【０００５】
アモルファスシリコンは、スパッタリング法または化学的気相成長法（ＣＶＤ）のような低コストなプロセスによって、ガラス、石英または合成繊維のような基板上に堆積する。レーザが誘導するその後の結晶化プロセスとしては、エキシマレーザ結晶化（ＥＬＣ）、逐次的横方向結晶成長化（ＳＬＳ）または細光線結晶化（ＴＤＸ（商標））がよく知られている。これら様々な製造工程の全体像は、例えば以下の非特許文献によって示されている。これらの方法の何れか１つによってつくりだされる多結晶シリコンは、低温多結晶シリコン（ＬＴＰＳ）とよばれる。
【非特許文献１】ＳＩＤ  ００  Ｄｉｇｅｓｔ，１‐３におけるＤ．Ｓ．Ｋｎｏｗｌｅｓら著の“Ｔｈｉｎ  Ｂｅａｍ  Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ  Ｍｅｔｈｏｄ：  Ａ  Ｎｅｗ  Ｌａｓｅｒ  Ａｎｎｅａｌｉｎｇ  Ｔｏｏｌ  ｗｉｔｈ  Ｌｏｗｅｒ  Ｃｏｓｔ  ａｎｄ  Ｈｉｇｈｅｒ  Ｙｉｅｌｄ  ｆｏｒ  ＬＴＰＳ  Ｐａｎｅｌｓ”
【非特許文献２】ＳＩＤ  ０５  Ｄｉｇｅｓｔ，  １−３におけるＪｉ−Ｙｏｎｇ  Ｐａｒｋら著の“Ｐ−６０：  Ｔｈｉｎ  Ｌａｓｅｒ  Ｂｅａｍ  Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ  ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  ＳＯＰ  ａｎｄ  ＯＬＥＤ  ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ”
【非特許文献３】ＴＣＺ  ＧｍｂＨ  Ｃｏｍｐａｎｙの小冊子における“ＬＣＤ  Ｐａｎｅｌ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ  Ｍｏｖｅｓ  ｔｏ  ｔｈｅ  ｎｅｘｔ  Ｌｅｖｅｌ−Ｔｈｉｎ−Ｂｅａｍ  Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ  Ｘ’ｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ  （ＴＤＸ）  Ｉｍｐｒｏｖｅｓ  Ｙｉｅｌｄ，  Ｑｕａｌｉｔｙ  ａｎｄ  Ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ  ｆｏｒ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｐｏｌｙ−Ｓｉｌｉｃｏｎ  ＬＣＤｓ”
【０００６】
上記のレーザ結晶化プロセスのほとんどは、基板を載せた台を移動させることによって、および／またはレーザ光線を移動させることによって、集束レーザ光線を基板上で走査するという共通点を有している。
【０００７】
例えば０．５ｍｍ×３００ｍｍの典型寸法であり、かつ均質な強度分布を有するラインビームは、例えば、エキシマレーザ結晶化（ＥＬＣ）を用いる大基板のシリコンアニーリングに利用される。最新技術の光学システムは、交差した円筒レンズアレイを含む屈折型光学照射系を用い、望ましい強度分布を形成する。これらアレイは、機能について例えば米国特許出願公開第２００３／０２０２２５１（Ａ１）号明細書に記載されているが、適切に成形加工されたサブ開口を用いて入射光線を複数の光線に分岐させる均質化スキームのより一般的なグループの例である。焦平面でこれら多数の光線を重ね合わせることで、強度の違いを平均化させ、光線を均質化させる。ラインビームは、基板を短軸方向すなわち幅方向、つまり光線の広がりが小さい方向に走査する。
【特許文献１】米国特許出願公開第２００３／０２０２２５１（Ａ１）号明細書
【０００８】
今後の傾向としては、幅すなわち短軸の広がりを可能な限り縮小し、アモルファスシリコン膜の結晶化に用いるラインビームの長さすなわち長軸を増大することである。したがって、参照によって本願明細書に援用したものとする米国特許出願公開第２００６／０２０９３１０（Ａ１）号明細書は、結晶化プロセスのための、寸法寸法が５〜１５μｍ×７００ｍｍまたはそれ以上（例えば５μｍ×７３０ｍｍ）で短軸方向に基板表面を走査する長く細い光線について開示している。均質または少なくとも規定の強度分布を有するこのような細長い照射線は、特定の均質化スキームによってエキシマレーザから照射される光線から形成され、その後に、投影／縮小レンズが照射面でその被均質化光線を投影／縮小する。
【特許文献１】米国特許出願公開第２００６／０２０９３１０（Ａ１）号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
処理量を増大させるために、今後の傾向はより大きな基板を用いることである。細くて長いラインビームが用いられる“細光線結晶化”（ＴＤＸ）プロセスでは特に、長さを延ばすことで様々な問題につながる。
‐寸法を大きくするには、大きな鏡またはレンズが必要となる。寸法は、レンズおよび鏡の製造に用いられる機械の長さならびにコーティング技術によって制限される。
‐長さを延ばすには、より効果的な伝動装置が必要となる。必要とされる伝動装置は、光線の長さに比例する。
【００１０】
したがって、本発明の目的は、より大きな基板を、特に今まで用いられてきた寸法を超える基板を加工する装置および方法について代替の解決策を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
第１の態様によると、本発明は、基板の照射面に細い照射線をつくりだす光学デバイスおよび走査デバイスを含む、大基板のレーザアニーリング用装置に関する。この照射線はレーザ光線からつくりだされ、第１方向への広がりおよび第２方向への広がりのある断面を有し、第１方向への広がりは第２方向への広がりの倍数で大きい。この走査デバイスは、基板の照射面の第１セクションを第２方向に照射線で走査するよう構成されている。主たる着想として、装置は、第１セクションを走査した後に、照射線に対して基板を回転軸のまわりで１８０°回転させる回転装置を含み、その回転軸が照射面に垂直である。さらに、走査デバイスは、基板の照射面の第１セクションに隣接する基板の照射面の第２セクションを、第２方向に照射線で走査するよう構成されている。
【００１２】
好ましくは、レーザアニーリング用装置はさらに、照射線の第１方向への広がりを所定の長さに調整する調整装置を含む。調整装置とは特に、レーザアニーリングまたはレーザ結晶化処理工程の途中、または少なくとも前もしくは後に照射線の広がりを様々に制限することが可能な装置を意味する。このような調整装置の利点は、アニーリング工程で処理する領域をあらかじめ画定できる点である。
【００１３】
この調整装置は、例えば、照射線の少なくとも片側で第１方向に照射線を切断するブレードを少なくとも１つ含む。被処理領域の一縁および処理すべき基板の外縁が互いにすでに十分に画定されている場合には、１つのブレードで足りるであろう。これは、例えば、これらの縁が工場で作られ予め調整されていたり、照射線の一縁および基板の一縁が、例えば基板を載せる可動台または可動光学デバイスによって互いに対してあらかじめ位置決めされているという場合である。
【００１４】
１以上のブレードの代わりまたは追加として、前記の調整装置は照射線の第１方向への広がりを縮小させるズーム光学系を含むことがある。ズーム光学系の利点は、レーザ出力を削減し、システム全体の寿命を延ばすことが可能な点である。
【００１５】
好ましい実施例では、回転装置として基板を載せる回転台を含む。その台は、すでに上記した照射線に対して第１および第２方向に基板を位置づけるために用いられる。したがって、その台は好ましくは直線可動式である。さらに、その台は、基板上を照射線で蛇行走査できるよう回転可動式であってもよい。
【００１６】
第２の態様によると、本発明は対応する方法に関する。本発明に係る大基板のレーザアニーリングの対応する方法は、
‐レーザ光線から基板の照射面に細い照射線をつくりだし、その照射線が、第１方向への広がりおよび第２方向への広がりのある断面を有し、第１方向への広がりが第２方向への広がりの倍数で大きい工程と、
‐基板の照射面の第１セクションを、照射線で第２方向に走査する工程と、
‐基板を照射線に対して回転軸のまわりで１８０°回転させ、その回転軸は照射面と垂直である工程と、
‐基板の照射面の第１セクションに隣接した基板の照射面の第２セクションを、照射線で第２方向に走査する工程とを含む。
【００１７】
第２方向の光線プロフィールが、立上がり縁および立下がり縁に関して異なる場合、台を１８０°回転させることが重要である。続いて処理される基板の両方のセクションにおいて同様のアニーリング／結晶化の品質結果を得るために、走査方向は連続する処理工程で同一にすべきである。
【００１８】
好ましくは、照射線の広がりは、第１方向において、第１セクションを走査する前および／または最中に所定の長さに調整されている。第１のアニーリング工程で処理されるべき領域は、このようにあらかじめ画定されている。
【００１９】
さらに、好ましくは、照射線の広がりは、第１方向において、第１セクションを走査した後、しかし第２セクションを操作する前および／または最中に所定の長さに調整されている。第２のアニーリング工程で処理されるべき領域は、このようにあらかじめ画定されている。
【００２０】
照射線の広がりについて、第１セクションと第２セクションとの間の隙間、または第１セクションと第２セクションの重なりが、所定の値になるよう調整されていると有利である。２つの連続する処理工程、すなわち基板の第１セクションのアニーリング工程と、基板の第２セクションのアニーリング工程を含むプロセスの結果として本質的に生じるシームは、ある程度規定されてもよい。
【００２１】
第３の態様によると、本発明は、照射面に細い照射線をつくりだす２台の光学デバイスを含む、大基板のレーザアニーリング用装置に関する。両方の照射線は、それぞれのレーザ光線からつくりだされるか、片方のレーザ光線のみからつくりだされる。両方の照射線は第１方向への広がりおよび第２方向への広がりのある断面を有し、第１方向への広がりが第２方向への広がりの倍数で大きい。本装置はさらに、基板の照射面の第１セクションを照射線の一方で第２方向に走査し、基板の照射面の第２セクションを他方の照射線で第２方向に走査するよう構成された走査デバイスを含む。本発明に係る既述の光学デバイスおよび本発明に係る既述のその他の光学デバイスは、既述の細い照射線および既述のその他の細い照射線が基板の照射面で連続する照射線を形成するよう構成されている。
【００２２】
好ましい実施例において、既述の光学デバイスおよび既述のその他の光学デバイスは、連続する照射線が、第１方向に沿って一定の強度と、第１方向に沿った位置によって変化することのない強度分布を有する直線となるよう構成されている。この構成は、１つのアニーリング工程において、なおかつその他の接合法が用いられる場合に生じる不完全結晶化のシームを有することなく、大基板上での例えばシリコン膜のアニーリングおよび結晶化を可能とする。
【００２３】
別の好ましい実施例において、既述の光学デバイスおよび／または既述のその他の光学デバイスは、既述の照射線および／または既述の別の照射装置の第１方向における拡大を制限する長軸拡大制限装置を含む。この解決策は、十分に画定された照射線をつくりだす場合や、特に、第１長軸方向で所定の強度分布を有する連続照射線をつくりだす場合に有利である。
【００２４】
本発明の第１態様に関して記述された実施例と同様に、制限装置が１以上の切断ブレードを含むことができる。
【００２５】
照射線の長軸方向の広がりは、工場で製造され予め調整されただけのものでないことが好ましい。応用方法によっては、処理の最中または特に２つの処理工程の間に調整を必要とする場合もある。したがって、既述の光学デバイスおよび／または既述のその他の光学デバイスは、既述の照射線および／または既述のその他の照射線および／または結果としての照射線を第１方向で調整する調整装置を含んでもよい。
【００２６】
調整装置は、例えば、可動切断ブレードおよび／またはズーム光学系を含むことがある。
【００２７】
すでに上で述べたように、照射線の和によって、長軸に沿って好ましくは均質な強度および第２方向強度分布を有する直線光線がつくられると有利である。これには、接合されている照射線の縁が、しっかりと画定され、かつあらかじめ知られた強度勾配を有する必要がある。既述の光学デバイスおよび／または既述のその他の光学デバイスが基板の照射面に対して、既述の照射線がわずかに焦点のぼけた光線をつくりだす、かつ／または既述のその他の照射線が照射面にわずかに焦点のぼけたその他の光線をつくりだすよう構成されている場合、十分に画定された一定の強度勾配をつくりだすことが可能である。
【００２８】
第４の態様によると、本発明は大基板のレーザアニーリングの個別の方法に関し、その方法は、
‐レーザ光線から基板の照射面に細い照射線をつくりだし、その照射線が、第１方向への広がりおよび第２方向への広がりのある断面を有し、第１方向への広がりが第２方向への広がりの倍数で大きい工程と、
‐基板の照射面の第１セクションを照射線で第２方向に走査する工程と、
‐基板の照射面に別の細い照射線をつくりだし、その照射線はレーザ光線からつくりだされ、第１方向への広がりおよび第２方向への広がりのある断面を有し、第１方向への広がりが第２方向への広がりの倍数で大きい工程と、
‐連続し、好ましくはまっすぐな光線を基板の照射面に形成し、かつ好ましくは第１方向に沿って均質な強度（および所定の、特に均質である第２方向強度分布）を有するように、既述の細い照射線および既述のその他の細い照射線を接合する工程とを含む。
【００２９】
製造中に処理領域および長軸の強度分布を画定するために、既述の照射線および既述のその他の照射線の広がりは第１方向で制限されるか調整される。
【００３０】
十分に画定された長軸方向の強度勾配をつくりだすために、既述の照射線および／または既述のその他の照射線は照射面でわずかに焦点がぼけていることがある。好ましくは、焦点のぼけについて、既述の照射線および／または既述のその他の照射線が、長軸方向の各縁において一定の勾配を有している状態である。照射面と最も好ましい焦点位置との間の距離の典型値は２〜３倍λ／ＮＡ２で、ＮＡは光線の長軸の開口数を示し、λは波長を示す。
【００３１】
第５の態様によると、本発明は、基板の照射面に細い照射線をつくりだす光学デバイスを有する大基板のレーザアニーリング用装置に関し、照射線がレーザ光線からつくりだされ、かつ第１方向への広がりおよび第２方向への広がりのある断面を有し、第１方向への広がりが第２方向への広がりの倍数で大きくており、なおかつ走査デバイスが、基板の照射面の第１セクションを照射線で第２方向に走査するよう構成されている。第１の代替実施例において、照射面に照射線をつくりだすために、光学デバイスは屈折力を有する少なくとも２つの光学素子を含み、その光学素子は投影／縮小レンズの一体型部品である。少なくとも２つの光学素子は第１方向で互いに隣接するよう構成されている。第２の代替実施例は、基板の照射面に別の細い照射線をつくりだす別の光学デバイスを含み、その照射線がレーザ光線からつくりだされ、かつ第１方向への広がりおよび第２方向への広がりのある断面を有し、第１方向への広がりが第２方向への広がりの倍数で大きい。照射面に照射線をつくりだすために、光学デバイスは、屈折力を有する少なくとも１つの光学素子を含み、その光学素子は投影／縮小レンズの一体型部品である。照射面にその他の照射線をつくりだすために、その他の光学デバイスは、屈折力を有する少なくとも１つのその他の光学素子を含み、その光学素子は投影／縮小レンズの一体型部品である。少なくとも１つの光学素子および少なくとも１つのその他の光学素子は、第１方向で互いに隣接するよう構成されている。
【００３２】
既述の複数の光学素子および／または既述の１つの光学素子および既述のその他の光学素子は、レンズか鏡であってもよい。
【００３３】
既述の複数の光学素子および／または既述の１つの光学素子および既述のその他の光学素子は、好ましくは投影／縮小光学系に用いられる屈折力を有する最新の光学素子である。投影／縮小光学系と基板との間にある保護ウィンドウは、“反射力のある光学素子”という表現で意味づけされるのではなく、ただそのような照射／縮小の動作に関係する光学素子としてのみ意味づけされる。
【００３４】
第６の態様によると、本発明は、基板の照射面に細い照射線をつくりだす光学デバイスを含む大基板のレーザアニーリングの別の装置に関し、照射線がレーザ光線からつくりだされ、第１方向への広がりおよび第２方向への広がりのある断面を有し、第１方向への広がりが第２方向への広がりの倍数で大きく、走査デバイスが、基板の照射面の第１セクションを照射線で第２方向に走査するよう構成されている。本発明によると、照射面に照射線をつくりだすために、光学デバイスは屈折力を有する最新の光学素子を１つ含み、その光学素子は投影／縮小レンズの一体型部品である。光学デバイスによってつくりだされる照射線の丈を長くするために、最新の光学素子と基板の照射面との間の距離は５００ｍｍより長くなるよう選択される。
【００３５】
最新の光学素子と基板の照射面との間の距離は、６００ｍｍより大きくてもよい。好ましくは、距離は７００ｍｍより大きく、より好ましくは８００ｍｍより大きく、さらにより好ましくは９００ｍｍより大きく、最も好ましくは１０００ｍｍより大きい。
【００３６】
代わりで、または追加で、光学デバイスは、第１方向のレーザ光線を発散角で第１方向の照射線の広がりにまで拡大させる長軸方向光線拡大装置を含んでいることがあり、発散角は７°より大きい。
【００３７】
発散角を１５°より大きくすることもできる。好ましくは、発散角は２０°より大きく、より好ましくは２５°より大きく、さらにより好ましくは３０°より大きく、最も好ましくは３５°より大きい。
【００３８】
記述した解決策の多くによって、結果的に基板にシームが生じる。このシームは、２枚の鏡もしくはレンズの接合または２段階工程技術による不連続性に起因する。一般的に、基板は結局は切断されるのでシームは問題ではない。しかし、好ましいパネルの寸法に応じて、切断ラインは基板の中央または中央から外れたところになる。したがって、記述した全ての解決策において、シーム位置を移動させることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
実施例は図面に示され、以降でその図面を参照しながらより詳細に述べる。同一または機能的に類似した構成部材は同一の参照番号によって識別される。
【００４０】
以下の説明において、長軸とは走査方向に垂直な軸である。短軸とは走査方向に平行な軸である。
【００４１】
簡単にするために、示される全ての光学素子はレンズである。一般的に、短軸方向に光線の焦点を合わせる光学素子および視野画定成分を基板に照射する光学素子が鏡であると有利である。国際公開第２００６／０６６６８７Ａ１号パンフレットで説明されているように、円筒レンズの代わりに円筒鏡を用いると、いわゆるボウタイのエラーを防ぐことができる。
【実施例１】
【００４２】
第１の好ましい実施例：台の回転
本発明に係る第１の好ましい実施例について、図１〜５を参照しながら説明する。第１の好ましい実施例に係る大基板のレーザアニーリング用装置は、既知の種類の細い照射線をつくりだす光学デバイスを含む。このような光学デバイスの例は、例えば米国特許出願公開第２００６／０２０９３１０Ａ１号明細書に開示されている。代わりの光学デバイスについては、米国特許第５７２１４１６Ａ号明細書に開示されている。本装置はさらに、基板が配置される台を含む。台は、照射線が基板表面を走査するよう直線方向に移動することもある。さらに、その台は基板表面に垂直な回転軸のまわりを回転することもある。
【００４３】
図１は装置を上から見た模式図を示す。図面は基板３２の表面３６および上記した光学デバイスによってつくりだされる照射線３１を示す。基板３２は長方形で、長さｌおよび幅ｗを有する。長さ方向はデカルト座標系のｙ方向に平行で、幅方向はｘ方向に平行である。基板は、例えば、厚みが５０ｎｍの薄型アモルファスシリコン層に覆われた従来のフロートガラスである。
【００４４】
照射線３１は、ｘｙ‐平面で主に長方形をしており、デカルト座標系の直交するｘおよびｙ方向に広がっている。ｙ方向の広がりは参照番号Ａｓで示され、ｘ方向の広がりは参照番号Ａｌで示される。短軸方向の広がりＡｓは例えば約５〜７μｍであり、長軸方向の広がりＡｌは例えば７３０ｍｍである。長軸Ａｌ方向ｘにおいて、照射線３１は均質、すなわち強度はできるだけ一定とされている。短軸Ａｓ方向ｙにおいて、強度分布も一定で、縁部における強度の勾配もできるだけ大きい（トップハット分布）。ｙ方向の一定のトップハット分布の代わりに、照射線３１は、米国特許出願公開第２００６／０２０９３１０Ａ１号明細書の図３６に示されるものと同様の強度分布、すなわち立下がり縁Ｔに比べて立上がり縁Ｌのほうが勾配の小さな分布を有することもある。図１に示される照射線３１の立上がり縁Ｌおよび立下がり縁Ｔの両方は、各参照符号で示されている。本願の図１に用いられている参照符号は、米国特許出願公開第２００６／０２０９３１０Ａ１号明細書の図３６中の各参照符号と一致している。
【００４５】
本発明に係る着想とは、基板３２の幅ｗより短いレーザ線３１を用いることである。基板３２は図１〜５で示されるような２工程で処理されなければならない。
‐細いレーザ光線３１の長さ方向Ａｌの寸法は、ブレードによって望ましい寸法に切断される。光線３１の寸法を調整するために、ブレードを用いる代わりにズーム光学系を用いることもできる。ズーム光学系の利点は、レーザ出力を削減し、システム全体の寿命を延ばすことができる点である。
‐基板３２は第１工程で片側のみが処理される。この目的のために、照射線３１が基板３２の表面３６の第１セクションを走査し、そのセクションでシリコンが結晶化するよう、台が走査方向３５に直線的に移動する。図２は、この処理工程の後の基板３２および照射線３１を示す。基板３２の被結晶化セクションは図２において参照番号３７で示され、結晶化されていないセクションは参照番号３６で示されている。
‐台は、回転３９の軸３８のまわりを１８０°回転し（図３）、最初の位置に戻る（図４）。短軸方向Ａｓにおいて、光線３１，３３の分布が上記したように立下がり縁Ｔおよび立上がり縁Ｌで異なる場合に、これは重要である。同様の工程結果を得るために、この処理の走査方向は両工程で同一にすべきである。
‐細型レーザ光線３３の寸法は、例えばすでに上記したようにブレードまたはズームレンズによって再度調整しなければならない。基板３２は第２工程でもう片方の側が処理される。この目的のために、照射線３３が第１セクションに隣接する基板３２の表面３６の第２セクションを走査し、第２セクションでシリコンが結晶化するよう、台が走査方向３５に直線的に移動する。図５は、この処理工程の後の基板３２および照射線３３を示す。基板３２の被結晶化セクションは参照番号３７で示される。先に結晶化されたセクション３７に隣接する長軸方向Ａｌのレーザ光線３３の縁に、結果としてシーム３４が生じる。これは、光線３３の縁におけるエネルギー密度が低下したことに起因する。光線切断ブレードが基板３２に近く、よってエネルギー密度の結果的な勾配が小さい場合、シーム３４は非常に小さくなる。
【００４６】
すでに述べたように、処理領域の境界部にシームができる。シームの位置は、長軸Ａｌ方向ｘのレーザ光線の寸法の調整に応じて移動可能である。
【００４７】
この解決策における不利点は、処理に２つの工程が必要である点と回転台を実装する必要がある点である。その一方で、回転台は非常に柔軟に用いることができる。例えば、台を９０°回転させると、Ｓｉ結晶の配向に影響を与え、基板上の別の電子成分について好ましい配向性を規定する。
【００４８】
幾らかの基板は走査方向または走査方向に直交する方向の何れかで化学構造を有するので、わずかな程度に台を傾けることで、処理後に化学構造が現れることを防ぐことができる。
【００４９】
本発明の第１の好ましい実施例における利点は、第４世代寸法のパネル（７３０ｍｍ×９２０ｍｍ）用の現行システムを、第５世代寸法の１１００ｍｍ×１３００ｍｍにアップグレードできる点である。さらに、システムに必要な伝導装置は同一である。
【実施例２】
【００５０】
第２の好ましい実施例：レンズまたは／および鏡の接合
基板のレーザ光線の長さを延ばす別の可能性としては、基板の照射面に細い照射線をつくりだす光学デバイスの鏡の少なくとも１つのレンズを接合することである。特に、基板に最も近いレンズ（鏡）は長軸方向に大きく広がっていないといけない。
【００５１】
図６および７は、細い照射線をつくりだすことができる光学デバイスの主要原理を示している。図６は、先行技術に係る光学デバイスをｘｚ‐平面で見た平面図である。図７は、同一の光学素をｙｚ‐平面で見た平面図である。光学デバイスは、２組の円筒レンズアレイ１ａ，１ｂを含み、ｘ方向で光学活性された２段階フライアイ型ホモジナイザーおよび凸状円筒集光レンズ３を構成する。光学デバイスはさらに、複数（ここでは３枚）の円柱レンズ片２ａ，２ｂ，２ｃからなる薄型円筒レンズ２、円筒レンズ４および投影素子、すなわち縮小光学系、特に図６および７に示される例においては、ｙ方向に光学活性化された円筒レンズ５を含む。
【００５２】
長軸Ａｌ方向ｘのホモジナイザーは２組の円筒レンズアレイ１ａ，１ｂによって構成され、１ａ，１ｂはそれぞれ複数の円筒小レンズ１ａａ，１ａｂ，１ａｃおよび１ｂａ，１ｂｂ，１ｂｃを含み、円筒小レンズは互いに隣接して構成され、それぞれが焦点距離ｆ１を有し、結果としてアレイ１ａ，１ｂの構成の焦点距離はｆａｒｒａｙとなり、集光円筒レンズ３の焦点距離はｆ３となる。ｚ方向に伝搬する入射レーザ光線１０は、第１円筒レンズアレイ１ａの円筒小レンズ１ａａ，１ａｂ，１ａｃの数に対応する複数の小光線に分かれる。各小光線は焦点距離ｆａｒｒａｙの距離で集束し、集光レンズ３に当たると発散光束を形成する。集光レンズ３は、小光線の角分布を基板が位置づけられる平面６で像面分布に変える。像面の寸法はレンズ３の焦点距離ｆ３に基づき、各光線の角分布の最大角はアレイ１ａ、１ｂによって決まる。
【００５３】
短軸Ａｓの均質化スキームは、米国特許出願公開第２００６／０２０９３１０Ａ１号明細書に既に記載されている薄型レンズ２の概念である。短軸Ａｓ方向ｙに曲率を有する個々の円筒小レンズ２ａ，２ｂ，２ｃは、方向ｙの短軸Ａｓ方向に独立して移動する。短軸Ａｓ方向ｙの主光線１０ａは、移動量に応じて偏光する。長軸Ａｌ方向の小レンズ２ａ，２ｂ，２ｃの寸法は、レンズアレイ１ａの円筒レンズ素子１ａａ，１ａｂ，１ａｃの１つの寸法と同等である。円筒レンズ素子４の焦平面、すなわち円筒レンズ４までの焦点距離ｆ４において、光線の幅は短軸Ａｓ方向ｙの入射光線の発散度に基づく。相互に移動したこれら小光線の幾らかは重なり合うので、短軸Ａｓ方向ｙに均質化された光線プロフィールをつくりだすことができる。短軸Ａｓ方向ｙの集束光線の位置に、視野画定素子７、例えば視野絞りを位置づけることができる。投影光学系５は、視野画定素子７を基板６の平面に映し出す。本例における投影光学系５は、長軸Ａｌ方向ｘの光線の伝搬に影響を及ばさない円筒レンズ（鏡でも代替可能）である。投影光学系５は、短軸Ａｓ方向ｙの光線の広がりを縮小することもある。
【００５４】
図６で見られるように、光学素子５は長軸Ａｌ方向ｘに大きく広がっている。以下の解決策では、（長軸Ａｌ方向ｘで）制限された寸法の光学素子５によって、いかにより大きな視野寸法を達成することができるかを説明している。
【００５５】
より大きな視野寸法を達成するための１つの解決策は、上記した種類の２つの独立光学デバイスを用い、それらを接合することである。図８は、長軸Ａｌ方向ｘに接合した図６および７に示されるものと同一の２台の装置を示す。特に、円筒レンズ５は長軸Ａｌ方向ｘに互いに隣接して構成されている。２枚の円筒レンズ５の間にある隙間５ｇは、基板の表面すなわち照射面６につくりだされる照射線６ａ，６ｂの少なくとも隣接する側の縁の勾配が、少なくとも部分的に重複するよう既定されている。
【００５６】
２枚の隣接する円筒レンズ５の間にある隙間５ｇがさらに縮小し、特に、隙間５ｇが本質的にゼロにまで縮小した場合、照射線６ａ，６ｂの重複領域９が生じ、そこでは結果的に強度が増す。照射平面６の近くに構成されている切断ブレード８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄを用いて、重複を図９に示されるように調整できる。切断ブレード８の調整幅は、図８に各矢印２８ａ，２８ｂ，２８ｃ，２８ｄを用いて示されている。
【００５７】
本例において、照射線６ａ，６ｂの２つの界分布１１，１２は、５０パーセントの強度値において交差する。２本の曲線１１，１２が、縁部において同一の直線勾配である界分布を有する場合、図１０で示される両方の曲線１１，１２の和１３により、領域全体にわたって一定の強度となる。直線勾配の小さい残留偏差および２つの界分布１１，１２の強度における残留不均一性により、全体的な強度が不均一となることがある。
【００５８】
画定された勾配は、基板６が集光レンズ３の焦平面にない場合に達成できるが、わずかに焦点がぼける。このスキームの有利な点は、非常に大きな視野１３ａをつくりだせる点である。
【００５９】
代替として、２本の細い線をつくりだす光学系において１台のホモジナイザーのみを用い、アキシコンによって長軸Ａｌ方向ｘに光線を分岐させることも可能である。この解決策はここでは示されない。
【００６０】
別の可能性として、重複領域９を拡大することもできる。すなわち、結像光学レンズ５の基板６までの距離を拡大するか、長軸Ａｌ方向ｘに光線の角度を拡大する。２本の光線の最初の界分布２１，２２が図１１に示されている。光線２６ａ，２６ｂの一方または両方をブレード８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄで切断することによって、照射線６ａおよび照射線６ｂの交差位置を幅広い範囲から選択できる。これは、図１２に示される光線分布２１，２２の異なる広がりによって例示的に示される。
【００６１】
２本の照射線６ａ，６ｂの交差領域９において、照射線２６ａ，２６ｂの少なくとも一方を切断することによって小さな隙間２４ができる。（ここでは２６ａ，２６ｂの両光線が重複領域９で切断されている。）明確にするために、この状態が図１３に示され、そこで長軸方向ｘの強度分布２１，２２の和２３が描かれている。この隙間２４によって基板にシームが生じることがある。（ここでは示されていないが、別のシリコン微細構造および表面形態に由来し、図５で示される状態に類似した原理の中で示される。）シームの位置は、２本の光線２６ａ，２６ｂまたは照射線６ａ，６ｂがそれぞれ交差する領域９全体にわたって移動できる。
【００６２】
視野の寸法を拡大させる別の方法について、図１４を参照しながら説明する。図１４は、本発明に係る光学デバイスをｘｚ‐平面で見た平面図を示す。光学デバイスは、図６および７で示されるものと同一の光学素子を含む。特に、光学デバイスは、２組の円筒レンズアレイ１ａ，１ｂを含み、ｘ方向で光学活性された２段階フライアイ型ホモジナイザーおよび凸状円筒集光レンズ３を構成する。光学デバイスはさらに、複数（ここでは３枚）の円柱レンズ片２ａ，２ｂ，２ｃからなる薄型円筒レンズ２、円筒レンズ４および投影素子、すなわち縮小レンズ、特にこの例において参照される、ｙ方向に光学活性された円筒レンズ５を含む。さらに、視野画定光学デバイス、例えば視野絞り７は、短軸Ａｓ方向ｙに関して中間共役視野平面に構成される。
【００６３】
照射は、視野６の長軸方向ｘの寸法Ａｌを拡大させる方法で変更される。図６および７に示される先行技術に係る例から離れて、最新の投影素子５は、接合位置５ｓで接合する２つの部材５ａおよび５ｂに分かれている。図１５の上部は、図１４に示された光学デバイスによってつくりだされ、接合されたレンズ５ａ，５ｂをそれぞれ通る光線２６ｃ，２６ｄの分布４２，４３の和である照射線６の強度分布４１を示す。図１５に示される例において、合計の視野寸法４６は基板４０の寸法４７より大きい（図１５の下部にある基板４０を参照。）したがって、入射レーザ光線２６は、各ブレード８ａ，８ｂによって片側または両側で切断されることがある。現在、ブレード８ａは光線２６の広がりを制限し、結果として図１５の上部に示される視野４８が実際の寸法である。
【００６４】
長軸方向ｘの広がりＡｌが縮小されている照射線６を、基板４０の照射面上で、基板４０を走査方向４５に移動させることによって走査する。接合レンズ５ａ，５ｂによって、照射線６の強度分布４１は強度について隙間４９を有する。この隙間４９によって、基板４０の処理後にシーム４４が生じる。処理後のシーム４４の位置に応じて、視野寸法は両側で同じ程度に制限され、結果としてシーム４４が中央部になる。代わりに、視野は片側で制限されるだけで、シーム４４が中心部にならないこともある。図１５の下部は中心にはないシーム４４を示している。
【００６５】
基板４０を界分布４１に合うよう調節するために、２つの可能性がある。
‐基板４０を載せる台は、参照番号４５ａで示されるように長軸方向ｘに移動する。
‐基板４０を載せる台は、基板４０よりも大きい。基板４０は、リミッター８ａ，８ｂを用いて実際の視野に合うよう調節される。
【実施例３】
【００６６】
第３の好ましい実施例：角分布および角距離の変更
図１６を参照して、基板の視野寸法を拡大する第３の解決策を説明する。図１６は、本発明の光学デバイスをｘｚ‐平面で見た平面図を示し、その機能性について特殊なレイアウトの場合以外は先行技術により知られている。光学デバイスの部材は、図６および７にすでに示されているものである。光学デバイスは、２組の円筒レンズアレイ１ａ，１ｂを含み、ｘ方向で光学活性された２段階フライアイ型ホモジナイザーおよび凸状円筒集光レンズ３を構成する。光学デバイスはさらに、複数（ここでは３枚）の円筒レンズ片２ａ、２ｂ、２ｃからなる薄型円筒レンズ２、円筒レンズ４および投影光学デバイス、すなわち縮小レンズ、特にｙ方向にのみ光学活性化された円筒レンズ５を含む。高出力レーザ光源（図示せず）から射出されるレーザ光線１０は、基板表面において細い照射線６に変換される。
【００６７】
本発明によると、最終のレンズ５または鏡の位置における視野の広がりは、基板における視野６の寸法よりかなり小さい。視野寸法の差は、以下を実行することで拡大される。
‐最終の光学素子５（注釈：“最終の光学素子”という表現は、ここでは、投影光学系に用いる最終のレンズまたは鏡を意味する。投影光学系と基板との間にある保護ウィンドウはここでは光学素子とみなさない）と基板（照射線６の位置）との間の距離ｄが拡大されてもよい。光学素子５の開口が短軸方向ｙで拡大した場合、または／および基板において短軸方向ｙの開口数ＮＡが減少した場合に、これが可能である。距離ｄの目標値は、５００ｍｍより大きい値である。好ましくは、その距離は６００ｍｍより大きい。
‐光線縁５１の角度αは拡大できる。基板のエネルギー密度は、余弦則によって縁部で低下する。さらに、角度αが拡大する場合、さらに収差が生じ、修正設計のホモジナイザーを必要とする。この設計では、幾らかのレンズおよび場合により少なくとも１枚の非球面円筒レンズが必要になる。長軸方向ｘの最大角αは７°よりも大きくすべきである。好ましくは、角度αは１５°より大きくすべきである。すなわち、光学素子５と基板との間の距離ｄが６００ｍｍで、角度αが１５°の場合、寸法が７８０ｍｍの光学素子５によって１１００ｍｍの視野Ａｌが得られる。角度αが２０°であれば、光学素子５の寸法はさらに６６０ｍｍまで縮小される。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】第１実施例に係る装置を上から見た図で、基板表面および照射線を示す模式図である。
【図２】図１の第１実施例に係る装置を上から見た図で、第１走査工程後の基板表面および照射線を示す模式図である。
【図３】図１および２の第１実施例に係る装置を上から見た図で、回転軸のまわりを回転している最中の基板表面を示す模式図である。
【図４】図１，２および３の第１実施例に係る装置を上から見た図で、回転軸のまわりを１８０°回転した後の基板表面を示す模式図である。
【図５】図１〜４の第１実施例に係る装置を上から見た図で、第２走査工程後の基板表面を示す模式図である。
【図６】基板の照射面に細い照射線をつくりだす最新技術に係る光学デバイスを示す模式図である。光学デバイスは、デカルト座標系のｘｚ‐平面で描かれている。
【図７】図６に係る光学デバイスをデカルト座標系のｙｚ‐平面で見た模式図である。
【図８】基板の照射面に細い照射線をつくりだす本発明に係る光学デバイスを示す模式図である。光学デバイスは、デカルト座標系のｘｚ‐平面で示されている。
【図９】図８で示される光学配置を構成する２つの光学デバイスによって照射面でつくりだされる照射線の強度分布である。
【図１０】図９で示される各強度分布の合計に由来する強度分布の和である。
【図１１】図８で示される光学配置を構成する２つの光学デバイスによって照射面でつくりだされる照射線のその他の強度分布である。
【図１２】切断光線が隣接領域に照射線を形成する場合の、照射線の強度分布である。
【図１３】図１２で示される各強度分布の合計に由来する強度分布の和である。
【図１４】基板の照射面に細い照射線をつくりだす本発明に係る光学デバイスの別の実施例を示す模式図である。光学デバイスは、デカルト座標系のｘｚ‐平面で示されている。
【図１５】図１４に係る光学デバイスによってつくりだされる照射線の強度分布および図１４に係る光学デバイスによって処理される基板表面の概略図である。
【図１６】基板の照射面に細い照射線をつくりだす本発明に係る光学デバイスの模式図である。光学デバイスは、デカルト座標系のｘｚ‐平面で描かれている。
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【手続補正書】
【提出日】平成21年1月15日(2009.1.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
大基板のレーザアニーリング用装置であって、
‐前記基板の照射面に細い照射線（６，６ａ）をつくりだす光学デバイスであって、前記照射線（６，６ａ）がレーザ光線（１０）からつくりだされ、第１方向（ｘ）への広がり（Ａｌ）および第２方向（ｙ）への広がり（Ａｓ）のある断面を有し、前記第１方向（ｘ）への前記広がり（Ａｌ）が前記第２方向（ｙ）への前記広がり（Ａｓ）の倍数で大きい光学デバイスと、
‐前記基板の前記照射面の第１セクションを前記第２方向（ｙ）に前記照射線（６，６ａ）で走査するよう構成されている走査デバイスとを含み、
‐前記照射面に前記照射線（６）をつくりだすために、前記光学デバイスが、屈折力を有し、投影／縮小光学系の一体型部品である少なくとも２つの光学素子（５ａ，５ｂ）を含み、少なくとも２つの該光学素子（５ａ，５ｂ）が前記第１方向（ｘ）で互いに隣接して構成されているか、
‐前記基板の前記照射面に別の細い照射線（６ｂ）をつくりだす別の光学デバイスであって、その他の該照射線（６ｂ）がレーザ光線からつくりだされ、前記第１方向（ｘ）への広がり（Ａｌ）および前記第２方向（ｙ）への広がり（Ａｓ）のある断面を有し、前記第１方向（ｘ）への前記広がり（Ａｌ）が前記第２方向（ｙ）への前記広がり（Ａｓ）の倍数で大きく、前記照射面に前記照射線（６ａ）をつくりだすために、前記光学デバイスが、屈折力を有し、投影／縮小光学系の一体型部品である少なくとも１つの光学素子（５）を含み、前記照射面にその他の前記照射線（６ｂ）をつくりだすために、その他の前記光学デバイスが、屈折力を有し、別の投影／縮小光学系の一体型部品である少なくとも１つのその他の光学素子（５）を含み、少なくとも１つの前記光学素子（５）および少なくとも１つの前記その他の光学素子（５）が前記第１方向（ｘ）で互いに隣接して構成されていることを特徴とする、大基板のレーザアニーリング用装置。
【請求項２】
前記複数の光学素子（５ａ，５ｂ）および／または前記１つの光学素子（５）およびその他の前記光学素子（５）がレンズまたは鏡であることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記複数の光学素子（５ａ，５ｂ）および／または前記１つの光学素子（５）および前記その他の光学素子（５）が、前記投影／縮小光学系に用いられる屈折力を有する最新の光学素子（５，５ａ，５ｂ）であることを特徴とする、請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
大基板のレーザアニーリング用装置であって、
‐前記基板の照射面に細い照射線（６）をつくりだす光学デバイスであって、前記照射線（６）がレーザ光線（１０）からつくりだされ、第１方向（ｘ）への広がり（Ａｌ）および第２方向（ｙ）への広がり（Ａｓ）のある断面を有し、前記第１方向（ｘ）への前記広がり（Ａｌ）が前記第２方向（ｙ）への前記広がり（Ａｓ）の倍数で大きい光学デバイスと、
‐前記基板の前記照射面の第１セクションを前記第２方向（ｙ）に前記照射線（６）で走査するよう構成されている走査デバイスとを含み、
‐前記照射面に前記照射線（６）をつくりだすために、前記光学デバイスが、屈折力を有し、投影／縮小光学系の一体型部品である１つの最終光学素子（５）を含み、前記最終光学素子（５）と前記基板の前記照射面との間の距離（ｄ）が５００ｍｍより大きいことを特徴とする、大基板のレーザアニーリング用装置。
【請求項５】
前記最終光学素子（５）と前記基板の前記照射面との間の距離（ｄ）が６００ｍｍより大きいことを特徴とする、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記最終光学素子（５）と前記基板の前記照射面との間の距離（ｄ）が７００ｍｍより大きいことを特徴とする、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記最終光学素子（５）と前記基板の前記照射面との間の距離（ｄ）が８００ｍｍより大きいことを特徴とする、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記最終光学素子（５）と前記基板の前記照射面との間の距離（ｄ）が９００ｍｍより大きいことを特徴とする、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記最終光学素子（５）と前記基板の前記照射面との間の距離（ｄ）が１０００ｍｍより大きいことを特徴とする、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記光学デバイスが、前記第１方向（ｘ）の前記レーザ光線（１０）を発散角（α）で前記第１方向（ｘ）の前記照射線（６）の広がり（Ａｌ）にまで拡大させる長軸方向光線拡大装置（１ａ，１ｂ，３）を含み、該発散角（α）が７°より大きいことを特徴とする、請求項４〜９の何れか一項に記載の装置。
【請求項１１】
前記発散角（α）が１５°より大きいことを特徴とする、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記発散角（α）が２０°より大きいことを特徴とする、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記発散角（α）が２５°より大きいことを特徴とする、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記発散角（α）が３０°より大きいことを特徴とする、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記発散角（α）が３５°より大きいことを特徴とする、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
大基板のレーザアニーリング用装置であって、
‐前記基板の照射面に細い照射線（６）をつくりだす光学デバイスであって、前記照射線（６）がレーザ光線（１０）からつくりだされ、第１方向（ｘ）への広がり（Ａｌ）および第２方向（ｙ）への広がり（Ａｓ）のある断面を有し、前記第１方向（ｘ）への前記広がり（Ａｌ）が前記第２方向（ｙ）への前記広がり（Ａｓ）の倍数で大きい光学デバイスと、
‐前記基板の前記照射面の第１セクションを前記第２方向に前記照射線（６）で走査するよう構成されている走査デバイスとを含み、
該光学デバイスが、前記第１方向（ｘ）の前記レーザ光線（１０）を発散角（α）で前記第１方向（ｘ）の前記照射線（６）の広がり（Ａｌ）にまで拡大させる長軸方向（Ａｌ）光線拡大装置（１ａ，１ｂ，３）を含み、該発散角（α）が７°より大きいことを特徴とする、大基板のレーザアニーリング用装置。
【請求項１７】
前記発散角（α）が１５°より大きいことを特徴とする、請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記発散角（α）が２０°より大きいことを特徴とする、請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記発散角（α）が２５°より大きいことを特徴とする、請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
前記発散角（α）が３０°より大きいことを特徴とする、請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
前記発散角（α）が３５°より大きいことを特徴とする、請求項２０に記載の装置。
【国際調査報告】
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