(57)【要約】      （修正有）【課題】連続発振レーザー光を用いた結晶化において基板ステージを駆動することによってスキャン照射を行う場合に、照射制御の不良に伴うレーザー光の照射の不均一性や、結晶化領域外へのレーザー光の照射による損傷や発生した微粒子による汚染を抑制する。【解決手段】レーザー光の照射制御を、光路上に設けた光路切り換え機構４で行うと共に、基板２０を結晶化する結晶化領域の外側にマージン部分を設け、光路切り換え機構４の動作をこのマージン部分で行うことによって、照射制御の不良に伴うレーザー光の照射の不均一性や、結晶化領域外へのレーザー光の照射による損傷や汚染を抑制する。【選択図】図１
2011035043.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続発振レーザー光を出力する連続発振レーザー光発振源と、
前記連続発振レーザー光発振源から出力された連続発振レーザー光の形状を整形してエネルギー密度を均一化して射出する均一光学系と、
連続発振レーザー光の光路を切り換える光路切り換え機構と、
被処理基板を支持すると共に、ｘ，ｙ方向に移動自在な基板ステージとを備え、
前記光路切り換え機構は、前記基板ステージの移動位置に同期して前記光路を切り換える同期切り換え動作を行い、
前記同期切り換え動作は、前記基板ステージが加減速移動するオーバースキャン領域において行い、
前記切り換え動作によって、前記均一光学系の射出光を基板ステージに導く第１の光路と、前記均一光学系の射出光を基板ステージと異なる位置に導く第２の光路との間で光路の切り換えを行い、
前記第１の光路は、前記基板ステージの移動位置が等速移動するスキャン領域内にあるときに向けられる光路であり、
前記第２の光路は、前記基板ステージの移動位置がオーバースキャン領域の外側の領域にあるときに向けられる光路であることを特徴とする、連続スキャン結晶化装置。
【請求項２】
前記光路切り換え機構は、
均一光学系の出射側の光路上において、均一光学系の射出光を遮光する遮光位置と、均一光学系の射出光を通す開放位置との間で移動自在とするシャッタであり、
前記シャッタの同期切り換え動作は、前記基板ステージの移動位置情報に基づいて、基板ステージの移動位置が予め設定した移動位置となった時点でシャッタの移動を開始することを特徴とする、請求項１に記載の連続スキャン結晶化装置。
【請求項３】
前記シャッタは、
前記基板ステージの移動位置がオーバースキャン領域の外側の領域にあるとき、遮光位置とし、
前記基板ステージの移動位置がオーバースキャン領域内にあるとき、遮光位置と開放位置との間で遷移する遷移状態とし、
前記基板ステージの移動位置がスキャン領域内にあるとき、開放位置とすることを特徴とする、請求項２に記載の連続スキャン結晶化装置。
【請求項４】
前記遷移状態の時間幅は、前記シャッタの開閉動作の遅れ時間と当該開閉動作のジッタ時間との和であり、
当該時間幅は、基板ステージがオーバースキャン領域を通過するに要する時間幅よりも短いことを特徴とする、請求項３に記載の連続スキャン結晶化装置。
【請求項５】
前記シャッタは、金属製の板材からなる金属ブレードであり、
当該金属ブレードの表面において、少なくとも均一光学系の射出光が入射する面にＡｌＳｉＯの反射コーティングを備えることを特徴とする、請求項２から４の何れか一つに記載の連続スキャン結晶化装置。
【請求項６】
前記第２の光路の先に光路端部を備え、
前記光路端部は、前記第２の光路を通して導かれたレーザー光を散乱することを特徴とする、請求項２から５の何れか一つに記載の連続スキャン結晶化装置。
【請求項７】
光路切り換え機構の切り換え動作を制御するモーションコントローラを、結晶化装置本体を制御する制御装置と独立して備えると共に、モーションコントローラに固有の周波数で駆動し、
当該モーションコントローラは、前記基板ステージの移動位置の情報を入力し、当該移動位置が、基板ステージ上において予め定めたオーバースキャン領域の何れか一方の境界位置となった時点で、前記光路切り換え機構の駆動を開始するトリガ信号を出力することを特徴とする、請求項１から６の何れか一つに記載の連続スキャン結晶化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非晶質もしくは多結晶半導体薄膜に光線を用いて溶融し結晶化させる結晶化技術に関し、特に、連続発振レーザー光を用いたレーザー光アニール結晶化技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガラス基板等の絶縁体上に形成された非結晶半導体層を結晶化させて結晶質半導体層を得、この結晶質半導体層を活性層とした薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：thin film transistor）を形成する技術が知られている。
【０００３】
例えば、アクティブマトリックス型液晶表示装置では、シリコン膜等の半導体膜を設けガラス基板上に薄膜トランジスタを形成し、この薄膜トランジスタを切換え表示を行うためのスイッチング素子として用いている。
【０００４】
薄膜トランジスタの形成は、非晶質又は多結晶などの非単結晶半導体薄膜の結晶化工程を含んでいる。この結晶化技術として、例えば、大エネルギーの短パルス・レーザー光を用いて非単結晶半導体薄膜の照射領域を溶融して、結晶化するレーザー結晶化技術が知られている。
【０００５】
レーザー結晶化技術において、照射光としてエキシマレーザー光を用いるものと、連続発振レーザー光（ＣＷレーザー光）を用いるものが知られている。
【０００６】
エキシマレーザー光を用いたレーザー結晶化において、位相変調を行うことなく均一な強度分布のレーザー光を非晶質シリコンに照射する手法（ＥＬＡ技術）と、位相変調したエキシマレーザー光を照射して行う結晶化する技術（ＰＭＥＬＡ技術）が知られている。
【０００７】
エキシマレーザー光を用いた結晶化技術（ＥＬＡ）は、パルス照射時間が３０nsec程度と極端に短く、微小領域を瞬間的に１０００℃以上に加熱することができるため、安価なガラス基板に低温ポリシリコン技術として普及している。１パルス当たりのエネルギー密度は０．３Ｊ／cm２程度であるが、レーザー固有のエネルギーのばらつきが１０％程度あるため、９０〜９９％の重ね照射を行う必要がある。
【０００８】
また、基板ステージは、レーザー固有の繰り返し周波数（最大３００Ｈｚ程度）に連動させるため、高速で移動させることができない。
【０００９】
上記したように、重ね照射による処理時間が長くなり、また基板の移動速度も制限があるため、結晶化処理のスループットを向上させるためには、レーザー光を長尺ビームとする必要がある。そのため、必然的に、同一条件のもとで基板の全面を照射することになる。
【００１０】
一方、時間に対して連続的にエネルギーを出力する連続発振レーザー光（ＣＷレーザー光）を用いたレーザーアニール結晶化では、エネルギー密度を確保するためにビーム照射面積を小さく絞る必要がある。このように照射面積を絞ることによって、結晶化領域の品質を選択的に制御することができるという効果を奏することができる。これによって、ＴＦＴ特性の品質を保持したまま、省エネルギーの結晶化を実現することができる。
【００１１】
また、エキシマパルスレーザー光による結晶化では、移動度が例えば１５０〜３００（cm２／Vs）程度であるのに対して、連続発振レーザー光（ＣＷレーザー光）を用いてレーザーアニール結晶化は、移動度が４００〜６００（cm２／Vs）程度を実現でき、高性能のポリシリコンの形成に有利であるとされている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００５−１６７０８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
連続発振レーザー光（ＣＷレーザー光）を基板上で高速連続スキャン照射する手法として、ステージを駆動することによってスキャン照射を行う手法と、連続発振レーザー光自体を振ることによってスキャン照射を行う手法が知られている。
【００１４】
連続発振レーザー光（ＣＷレーザー光）を振ることでスキャン照射を行う手法では、基板上において照射速度にムラやレーザー光の集光位置が基板表面からずれによって、ビーム集光密度がばらついたり低下するという課題がある。
【００１５】
一方、ステージを駆動することによってスキャン照射を行う手法では、基板を載置する基板ステージを高速で往復動させる必要がある。例えば、７３０mm×９２０mmのサイズの液晶用ガラス液晶基板の場合には、基板ステージを０．２Ｇの平均加速度で加速した後、１０００mm/sの速度で等速スキャンするには、速度零と１０００mm/sとの間で基板ステージを加減速させる必要がある。この加減速を行うためには、加速領域および減速領域で共に約２５ｃｍ分の距離が必要となる。
【００１６】
この加減速領域ではレーザー照射を行わないため、レーザー出力を停止する必要がある。レーザー出力の照射制御は、ＣＷレーザー装置が備えるシャッタ機構によって行うことができる。しかしながら、ＣＷレーザー装置のシャッタ機構は、開閉動作に数秒オーダの応答時間を要するため、加減速領域を通過する間にシャッタの開閉動作を完了させることは時間的に困難であり、等速領域内でのビーム集光密度のばらつきの要因となる。
【００１７】
例えば、前記した例の場合には、一方の２５ｃｍの加減速領域をスキャンするにかかる時間は約０．５１ｓｅｃであり、数秒オーダの応答時間を要するＣＷレーザ装置のシャッタ機構では、加減速領域内でシャッタの開閉を完了させることはできず、結晶化を行う領域や基板ステージ上で開閉動作が行われることになる。
【００１８】
シャッタの開閉が結晶化を行う領域内で完了する場合には、結晶化領域内のビーム集光密度にばらつきが生じる。結晶化を行う結晶化領域において、レーザー光の照射が不均一となると、結晶化領域の均質性が低減するという問題が生じる。
【００１９】
また、エネルギー密度の高い光線が基板ステージを直接照射した場合には、基板ステージがレーザー光によって損傷するほか、基板ステージから放出された粒子が基板上に付着して、コンタミネーションが発生するといった問題が発生する。
【００２０】
そこで、本発明は前記した従来の問題点を解決し、連続発振レーザー光を用いた結晶化において基板ステージを駆動することによってスキャン照射を行う場合に、照射制御の不良に伴うレーザー光の照射の不均一性や、結晶化領域外へのレーザー光の照射による損傷や発生した微粒子による汚染を抑制することを目的とする。
【００２１】
より詳細には、レーザー光の照射制御において、レーザー光の照射位置が結晶化領域に達する前に、レーザー光の照射制御を完了させて出力を安定化させ、結晶化領域において均一なレーザー光を照射することを目的とする。
【００２２】
また、レーザー光の照射制御において、レーザー光の照射位置が結晶化領域から離れて基板ステージ上に達する前に、レーザー光の照射制御を完了させて出力を遮断させ、基板ステージ上へのレーザー光の照射を遮光し、結晶化領域外へのレーザー光の照射による損傷や汚染を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本願発明は、レーザー光の照射制御を、光路上に設けた光路切り換え機構で行うと共に、基板を結晶化する結晶化領域の外側にマージン部分を設け、光路切り換え機構の動作をこのマージン部分で行うことによって、照射制御の不良に伴うレーザー光の照射の不均一性や、結晶化領域外へのレーザー光の照射による損傷や汚染を抑制する。
【００２４】
より、詳細には、レーザー光の照射制御において、光路切り換え機構の動作をこのマージン部分で行うことによって、レーザー光の照射位置が結晶化領域に達する前に、レーザー光の照射制御を完了させて出力を安定化させ、結晶化領域において均一なレーザー光を照射する。
【００２５】
また、レーザー光の照射制御において、光路切り換え機構の動作をこのマージン部分で行うことによって、レーザー光の照射位置が結晶化領域から離れて基板ステージ上に達する前に、レーザー光の照射制御を完了させて出力を遮断させ、基板ステージ上へのレーザー光の照射を遮光し、結晶化領域外へのレーザー光の照射による損傷や汚染を抑制する。
【００２６】
本発明の連続スキャン結晶化装置は、連続発振レーザー光を出力する連続発振レーザー光発振源と、連続発振レーザー光発振源から出力された連続発振レーザー光の形状を整形してエネルギー密度を均一化して射出する均一光学系と、連続発振レーザー光の光路を切り換える光路切り換え機構と、被処理基板を支持すると共に、ｘ，ｙ方向に移動自在な基板ステージとを備える。
【００２７】
本発明の光路切り換え機構は、基板ステージの移動位置に同期して前記光路を切り換える同期切り換え動作を行う。この同期切り換え動作は、前記基板ステージが加減速移動するオーバースキャン領域において行う。この切り換え動作は、均一光学系の射出光を基板ステージに導く第１の光路と、均一光学系の射出光を基板ステージと異なる位置に導く第２の光路との間で光路を切り換える。
【００２８】
ここで、第１の光路は、基板ステージの移動位置が等速移動するスキャン領域内にあるときに向けられる光路であり、この光路を通ったレーザー光は基板ステージに導かれ、基板ステージ上に載置された基板のスキャン領域を結晶化する。
【００２９】
一方、第２の光路は、基板ステージの移動位置がオーバースキャン領域の外側の領域にあるときに向けられる光路であり、この光路を通ったレーザー光は基板ステージと異なる位置に導かれる。
【００３０】
第２の光路の先に光路端部を備え、この光路端部によって第２の光路を通して導かれたレーザー光を散乱する。これによって、レーザー光による基板ステージのステージ材の損傷を避け、レーザー光が基板ステージのステージ材を照射することによる微粒子の発生や、微粒子による結晶化面の汚染を抑制する。
【００３１】
本発明が備える光路切り換え機構は、均一光学系の出射側の光路上において、均一光学系の射出光を遮光する遮光位置と、均一光学系の射出光を通す開放位置との間で移動自在とするシャッタによって構成することができる。
【００３２】
シャッタの同期切り換え動作は、基板ステージの移動位置情報に基づいて、基板ステージの移動位置が予め設定した移動位置となった時点でシャッタの移動を開始する。
【００３３】
基板ステージの移動位置において、基板ステージのステージ材をレーザー光が照射する位置から、基板ステージ上に載置された基板のスキャン領域をレーザー光が照射する位置に移動する際には、シャッタは遮蔽位置から開放位置への移動を開始する。
【００３４】
一方、基板ステージの移動位置において、基板ステージ上に載置された基板のスキャン領域をレーザー光が照射する位置から、基板ステージのステージ材をレーザー光が照射する位置に移動する際には、シャッタは開放位置から遮蔽位置への移動を開始する。
【００３５】
本発明の光路切り換え機構が備えるシャッタは、基板ステージの移動位置がオーバースキャン領域の外側の領域にあるときを遮光位置とし、基板ステージの移動位置がオーバースキャン領域内にあるときを、遮光位置と開放位置との間で遷移する遷移状態とし、基板ステージの移動位置がスキャン領域内にあるときを開放位置とする。
【００３６】
遷移状態の時間幅は、シャッタの開閉動作の遅れ時間とこの開閉動作のジッタ時間との和によって定めることができる。この遷移状態の時間幅は、基板ステージがオーバースキャン領域を通過するに要する時間幅よりも短く設定する。これによって、シャッタの動作をオーバースキャン領域内で完了させることができる。
【００３７】
本発明のシャッタは、金属製の板材からなる金属ブレードによって構成し、この金属ブレードの表面において、少なくとも均一光学系の射出光が入射する面にＡｌＳｉＯの反射コーティングを備える構成とすることができる。
【００３８】
ＡｌＳｉＯの反射コーティングを設けることによって、シャッタに反射性と耐熱性を持たせることができる。
【００３９】
本発明は、光路切り換え機構の切り換え動作を制御するモーションコントローラを、結晶化装置本体を制御する制御装置と独立して備える。モーションコントローラは、基板ステージの移動位置の情報を入力し、この入力した情報に基づく移動位置が、基板ステージ上において予め定めたオーバースキャン領域の何れか一方の境界位置となった時点において、光路切り換え機構の駆動を開始するトリガ信号を出力する。
【００４０】
モーションコントローラは、モーションコントローラに固有の周波数で駆動し、連続スキャン結晶化装置の装置全体を制御する制御装置を駆動する駆動周波数よりも高い周波数とすることで、シャッタの駆動を高速で行うことができる。
【発明の効果】
【００４１】
本発明によれば、連続発振レーザー光を用いた結晶化において、連続発振レーザー光を用いた結晶化において基板ステージを駆動することによってスキャン照射を行う場合に、照射制御の不良に伴うレーザー光の照射の不均一性や、結晶化領域外へのレーザー光の照射による損傷や発生した微粒子による汚染を抑制することができる。
【００４２】
より詳細には、レーザー光の照射制御において、レーザー光の照射位置が結晶化領域に達する前に、レーザー光の照射制御を完了させて出力を安定化させ、結晶化領域において均一なレーザー光を照射することができる。
【００４３】
また、レーザー光の照射制御において、レーザー光の照射位置が結晶化領域から離れて基板ステージ上に達する前に、レーザー光の照射制御を完了させて出力を遮断させ、基板ステージ上へのレーザー光の照射を遮光し、結晶化領域外へのレーザー光の照射による損傷や汚染を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の高速連続スキャン結晶化装置の構成例を説明するための概略図である。
【図２】本発明の連続スキャン結晶化装置における光路切り換え機構４の動作を説明するための信号図である。
【図３】本発明の連続スキャン結晶化装置における光路切り換え機構４の動作を説明するための動作図である。
【図４】本発明の連続スキャン結晶化装置の動作状態を説明するための動作図である。
【図５】本発明の連続スキャン結晶化装置の動作状態を説明するための動作図である。
【図６】本発明の連続スキャン結晶化装置の動作状態を説明するための動作図である。
【図７】本発明の連続スキャン結晶化装置の動作状態を説明するための動作図である。
【図８】本発明の連続スキャン結晶化装置の動作状態を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
以下、本発明の実施の形態について、図を参照しながら詳細に説明する。
【００４６】
図１は本発明の連続スキャン結晶化装置の構成例を説明するための概略図である。
【００４７】
図１において、本発明の連続スキャン結晶化装置１は、被処理基板２０を支持する基板ステージ６と、基板ステージ６のＺステージ上に載置した被処理基板２０に連続発振レーザー光を照射するエネルギー照射機構を備える。
【００４８】
基板ステージ６は、被処理基板２０を載置すると共にＺ方向に昇降自在とするＺステージ、このＺステージをＸＹ方向に移動してスキャン動作を行うＸステージおよびＹステージを備える。
【００４９】
基板ステージ６には、Ｘ方向リニアスケール７ａおよびＹ方向リニアスケール７ｂが設けられる。Ｘ方向リニアスケール７ａは基板ステージ６のＸ方向の移動位置を検出し、Ｙ方向リニアスケール７ｂは基板ステージ６のＹ方向の移動位置を検出する。
【００５０】
エネルギー照射機構は、連続発振レーザー光を出力する連続発振レーザー光発振源２と、連続発振レーザー光発振源２から出力された連続発振レーザー光の形状を整形してエネルギー密度を均一化して射出する均一光学系３と、連続発振レーザー光の光路を切り換える光路切り換え機構４とを備える。
【００５１】
均一光学系３は、連続発振レーザー光発振源２から出力された連続発振レーザー光のビーム径を所定の幅に広げるビームエキスパンダ３ａと、連続発振レーザー光のビームの向きを変更するミラー３ｂと、基板ステージ６上に載置される被処理基板２０に照射するビームを形成する射出部３ｃとを備える。ビームエキスパンダ３ａや射出部３ｃは、連続発振レーザー光の形状を整形し、エネルギー密度を均一化したレーザー光を出力する。
【００５２】
光路切り換え機構４は、例えば、シャッタ４ａとシャッタ駆動部４ｂとによって構成することができる。シャッタ４ａは、例えば、例えば銅等の金属性のブレード状部材から構成することができ、反射部４a2と透過部４a1とを備える。
【００５３】
反射部４a2は、ブレード状部材の表面にＡｌＳｉＯの反射コーティングを施すことで形成することができ、この反射コーティングによって反射性と共に耐熱性を得ることができる。透過部４a1は、例えばブレード状部材の一部に開口部分を形成することで設けることができる。反射部４a2は、連続発振レーザー光発振源２から出力された連続発振レーザー光を反射し、透過部４a1は、連続発振レーザー光を透過する。
【００５４】
シャッタ４ａは、均一光学系３が形成する光路上に配置し、連続発振レーザー光発振源２から出力された連続発振レーザー光を反射あるいは透過することによって光路を切り換える。図１に示す構成例では、シャッタ４ａはビームエキスパンダ３ａとミラー３ｂとの間の光路上に設ける。
【００５５】
シャッタ駆動部４ｂは、シャッタ４ａを駆動する。この駆動によって、シャッタ４ａは光路上で二つの駆動位置の間を移動する。
【００５６】
一方の駆動位置では、シャッタ４ａの開口部からなる透過部４a1をビームエキスパンダ３ａとミラー３ｂとの間の光路上に位置決めする。この駆動位置では、連続発振レーザー光発振源２から出力された連続発振レーザー光は、シャッタ４ａの透過部４a1を通って基板ステージ６側に導かれる。
【００５７】
他方の駆動位置では、シャッタ４ａの反射部４a2をビームエキスパンダ３ａとミラー３ｂとの間の光路上に位置決めする。この駆動位置では、連続発振レーザー光発振源２から出力された連続発振レーザー光は、シャッタ４ａの反射部４a2で反射されて光路端部５に導かれる。
【００５８】
光路端部５は、光路切り換え機構４で切り換えられた光路の末端に設定され、連続発振レーザー光発振源２から出力された連続発振レーザー光を散乱させ、最終的には熱として放出することによって、基板ステージ６あるいは基板ステージ６上に載置された被処理基板２０に連続発振レーザー光が照射されないようにする。
【００５９】
光路切り換え機構４は、基板ステージ６の移動位置に同期して光路を切り換える同期切り換え動作を行う。
【００６０】
同期切り換え動作は、基板ステージ６が加減速移動するオーバースキャン領域において行う。同期切り換え動作によって、均一光学系３の射出光を基板ステージ６に導く第１の光路と、均一光学系３の射出光を基板ステージ６と異なる位置に導く第２の光路との間で光路の切り換えを行う。第１の光路は、基板ステージ６の移動位置が等速移動するスキャン領域内にあるときに向けられる光路であり、第２の光路は、基板ステージ６の移動位置がオーバースキャン領域の外側の領域にあるときに向けられる光路である。
【００６１】
スキャン領域は、基板ステージ６の移動において基板ステージ６が等速移動する領域であり、オーバースキャン領域は、基板ステージ６の移動において基板ステージ６が加減速移動する領域である。このスキャン領域およびオーバースキャン領域は、基板ステージ６上に被処理基板２０が載置されている場合には同じ領域となる。図１では、基板ステージ６上に被処理基板２０が配置された状態を示しているため、図１中において被処理基板２０上で示されるスキャン領域２１およびオーバースキャン領域２２は、基板ステージ６上のスキャン領域１１およびオーバースキャン領域１２に対応するものとなる。
【００６２】
図１中において、Ａ〜Ｈは、基板ステージ６および基板ステージ６上に載置された被処理基板２０上の照射される連続発振レーザー光の照射状態を表し、ＡからＨの順序は、照射位置の移動順序に対応して示している。この連続発振レーザー光の照射状態は、基板ステージ６のｘ方向およびｙ方向に移動することによって移動する。
【００６３】
ＡおよびＥはスキャン領域２１内の照射状態であり、Ｂ，Ｄ，Ｆ，Ｈはオーバースキャン領域２２内の照射状態であり、Ｃ，Ｇはオーバースキャン領域２２の外側の基板ステージ６上の照射状態である。
【００６４】
シャッタ４ａの同期切り換え動作は、基板ステージ６の移動位置情報に基づいて、基板ステージ６の移動位置が予め設定した移動位置となった時点でシャッタの移動を開始することによって光路を切り換え、この光路の切り換えによってレーザー光の照射状態が変化する。
【００６５】
図１に示す例では、基板ステージ６の移動によって、レーザー光の照射がスキャン領域２１内（Ａで示す）からオーバースキャン領域２２内に移動し、このオーバースキャン領域２２内（Ｂで示す）で光路が切り換えられて、基板ステージ側へのレーザー光の照射が遮断される。
【００６６】
さらに、基板ステージ６上でレーザー光の照射方向が反転された後（Ｃで示す）、オーバースキャン領域２２内で光路が切り換えられて（Ｄで示す）、基板ステージ側へのレーザー光の照射が再開され、スキャン領域２１内（Ｅで示す）において、被処理基板２０上にレーザー光が照射される。
【００６７】
次に、レーザー光の照射がスキャン領域２１内（Ｅで示す）からオーバースキャン領域２２内に移動し、このオーバースキャン領域２２内（Ｆで示す）で光路が切り換えられて、基板ステージ側へのレーザー光の照射が遮断される。
【００６８】
さらに、基板ステージ６上でレーザー光の照射方向が反転された後（Ｇで示す）、オーバースキャン領域２２内で光路が切り換えられて（Ｈで示す）、基板ステージ側へのレーザー光の照射が再開される。
【００６９】
連続スキャン結晶化装置１は、光路切り換え機構４の切り換え動作を制御するモーションコントローラ８を備える。モーションコントローラ８は、結晶化装置本体を制御する上位のコンピュータ９から成る制御装置と独立して設け、モーションコントローラ８に固有の周波数で駆動する。
【００７０】
モーションコントローラ８は、基板ステージ６の移動位置の情報をリニアスケール（ｘ方向リニアスケール７ａ、ｙ方向リニアスケール７ｂ）から入力し、この移動位置が、基板ステージ６上において予め定めたオーバースキャン領域２２の何れか一方の境界位置となった時点で、光路切り換え機構４の駆動を開始するトリガ信号を出力する。
【００７１】
なお、モーションコントローラ８は、上位のコンピュータ９よりも短い固有の周期で駆動することによって、シャッタ４ａの動作を高速で制御することができる。モーションコントローラ８の固有の周期は、例えば、１μｓとすることができる。
【００７２】
また、モーションコントローラ８は、シャッタ４ａに駆動を制御する他、リニアスケール（ｘ方向リニアスケール７ａ、ｙ方向リニアスケール７ｂ）で検出した位置情報をフィードバックすることによって基板ステージ６自体の位置制御を行う。
【００７３】
図２，図３は、本発明の連続スキャン結晶化装置における光路切り換え機構４の動作、特にシャッタの開閉動作を説明するための信号図および動作図である。また、図４〜図７は、各動作状態を説明するための動作図であり、図１に示す各状態Ａ〜Ｈに対応して示している。
【００７４】
図２（ａ）は、基板ステージに設定される、基板領域、スキャン領域、およびオーバースキャン領域を示し、図２（ｂ）は各領域における基板ステージの速度を示し、図２（ｃ）は基板ステージの位置情報に基づいて出力されるトリガ信号を示し、図２（ｄ）は各領域におけるシャッタの開閉状態を示している。
【００７５】
図２（ａ）において、基板ステージ６には、基板ステージ６が移動することによってレーザー光照射が走査されるスキャン領域１１、このスキャン領域１１の移動方向（ｘ方向）の両側に設定されるオーバースキャン領域１２、オーバースキャン領域１２の外側に設定される基板領域１０の各領域が設定される。この各領域の大きさにおいて、スキャン領域１１とオーバースキャン領域１２とを合わせた領域の大きさは、例えば、基板ステージ６上に載置される被処理基板２０（図示していない）の大きさに基づいて設定され、オーバースキャン領域１２の大きさは、基板ステージ６のｘ方向の等速移動時の移動速度とシャッタの開閉時間とで定まる。
【００７６】
スキャン領域１１とオーバースキャン領域１２を合わせた領域は等速領域を形成し、基板ステージ６はｘ方向において等速移動する。一方、オーバースキャン領域１２の外側の基板領域１０は加速領域あるいは減速領域を形成する。加速領域では、基板ステージ６はｘ方向において零速度から等速を行う所定速度まで加速する。他方、減速領域では、基板ステージ６はｘ方向において等速を行う所定速度から零速度まで減速する（図２（ｂ））。
【００７７】
スキャン領域１１およびオーバースキャン領域１２の位置および大きさは、基板ステージ６上に載置する被処理基板２０の大きさに応じて変更される。このスキャン領域１１およびオーバースキャン領域１２の位置および大きさの情報は、上位のコンピュータ９あるいはモーションコントローラ８が備える記憶手段に記憶しておき、結晶化を行う被処理基板２０の種類に応じて記憶手段から読み出して設定することができる。
【００７８】
ここで、シャッタを駆動することによって光路を切り換え、スキャン領域１１内ではシャッタを開放した状態でレーザー光を照射し、基板領域１０ではシャッタを遮光してレーザー光が基板ステージ６を照射しないように制御する。
【００７９】
また、基板領域１０とスキャン領域１１との間に設定されるオーバースキャン領域１２では、シャッタは開閉動作を行い、照射されるレーザー光は０％から１００％との間で変化する遷移状態となる。
【００８０】
オーバースキャン領域１２におけるシャッタ４ａの開閉動作をオーバースキャン領域１２内で行うことによって、スキャン領域１１内では１００％に開放されたシャッタを通過してレーザー光が照射され、照射エネルギーを均一化することができる。
【００８１】
図３はシャッタの開閉動作を説明するための動作図であり、図２（ｃ），（ｄ）に対応する図である。
【００８２】
オーバースキャン領域１２内でシャッタ４ａの開閉動作を行うために、開動作では、レーザー光の照射位置が、基板領域１０とオーバースキャン領域１２との境界位置に達した時点で、シャッタを駆動するトリガ信号を出力し、このトリガ信号に基づいてシャッタ４ａの開動作を開始する。シャッタ４ａは、開動作において、トリガ信号を受けてシャッタの移動を開始し、開遅れ時間ΔＴ1を経た後に１００％開放する。この開動作は開ジッタδＴ1の変動分を含むため、実際には（ΔＴ1±δＴ1）の動作時間で開動作を行う。
【００８３】
また、閉動作では、レーザー光の照射位置が、スキャン領域１１とオーバースキャン領域１２との境界位置に達した時点で、シャッタを駆動するトリガ信号を出力し、このトリガ信号に基づいてシャッタ４ａの閉動作を開始する。シャッタ４ａは、閉動作において、トリガ信号を受けてシャッタの移動を開始し、閉遅れ時間ΔＴ2を経た後に遮蔽する。この閉動作は閉ジッタδＴ2の変動分を含むため、実際には（ΔＴ2±δＴ2）の動作時間で閉動作を行う。
【００８４】
開遅れ時間ΔＴ1、閉遅れ時間ΔＴ2、開ジッタδＴ1、および閉ジッタδＴ2の一例は、ΔＴ1≒７００μｓ、ΔＴ2≒７００μｓ、δＴ1≒７０μｓ、δＴ2≒７０μｓであるが、この数値は一例であって、シャッタによって変動する値である。
【００８５】
次に、図４〜図７を用いて各動作状態を説明する。図４は図１に示す状態Ａおよび状態Ｂに対応し、図５は図１に示す状態Ｃおよび状態Ｄに対応し、図６は図１に示す状態Ｅおよび状態Ｆに対応し、図７は図１に示す状態Ｇおよび状態Ｈに対応している。
【００８６】
図４（ａ）は図１中の状態Ａに対応し、レーザー光の照射位置が基板ステージ６のスキャン領域１１内にある状態を示している。この状態では、シャッタ４ａを開状態として、連続発振レーザー光発振源２から出力された連続発振レーザー光を基板ステージ６側に導き、基板ステージ６上に載置された基板に照射する。
【００８７】
図４（ｂ）は図１中の状態Ｂに対応し、レーザー光の照射位置が基板ステージ６のオーバースキャン領域１２内にある状態を示している。この状態では、シャッタ４ａを閉動作させる。この状態では、連続発振レーザー光発振源２から出力された連続発振レーザー光の一部は、シャッタ４ａと通過して基板ステージ６側に導かれ、残りはシャッタ４ａで反射されて光路端部５に導かれる。
【００８８】
図５（ａ）は図１中の状態Ｃに対応し、レーザー光の照射位置が基板ステージ６の基板領域１０内にある状態を示している。この状態では、シャッタ４ａを閉状態とする。この状態では、連続発振レーザー光発振源２から出力された連続発振レーザー光は、シャッタ４ａで反射されて光路端部５に導かれる。
【００８９】
図５（ｂ）は図１中の状態Ｄに対応し、レーザー光の照射位置が基板ステージ６のオーバースキャン領域１２内にある状態を示している。この状態では、シャッタ４ａを開動作させる。この状態では、連続発振レーザー光発振源２から出力された連続発振レーザー光の一部は、シャッタ４ａと通過して基板ステージ６側に導かれ、残りはシャッタ４ａで反射されて光路端部５に導かれる。
【００９０】
図６（ａ）は図１中の状態Ｅに対応し、レーザー光の照射位置が基板ステージ６のスキャン領域１１内にある状態を示している。この状態では、シャッタ４ａを開状態として、連続発振レーザー光発振源２から出力された連続発振レーザー光を基板ステージ６側に導き、基板ステージ６上に載置された基板に照射する。
【００９１】
図６（ｂ）は図１中の状態Ｆに対応し、レーザー光の照射位置が基板ステージ６のオーバースキャン領域１２内にある状態を示している。この状態では、シャッタ４ａを閉動作させる。この状態では、連続発振レーザー光発振源２から出力された連続発振レーザー光の一部は、シャッタ４ａと通過して基板ステージ６側に導かれ、残りはシャッタ４ａで反射されて光路端部５に導かれる。
【００９２】
図７（ａ）は図１中の状態Ｇに対応し、レーザー光の照射位置が基板ステージ６の基板領域１０内にある状態を示している。この状態では、シャッタ４ａを閉状態とする。この状態では、連続発振レーザー光発振源２から出力された連続発振レーザー光は、シャッタ４ａで反射されて光路端部５に導かれる。
【００９３】
図７（ｂ）は図１中の状態Ｈに対応し、レーザー光の照射位置が基板ステージ６のオーバースキャン領域１２内にある状態を示している。この状態では、シャッタ４ａを開動作させる。この状態では、連続発振レーザー光発振源２から出力された連続発振レーザー光の一部は、シャッタ４ａと通過して基板ステージ６側に導かれ、残りはシャッタ４ａで反射されて光路端部５に導かれる。
【００９４】
図８は、シャッタの開閉動作を説明するためのフローチャートである。
【００９５】
連続スキャン結晶化装置は、スキャン動作を開始した後（S1）、初期状態としてシャッタを閉じた状態とし（S2）、基板ステージの位置情報の取得を開始する。位置情報は、基板ステージに設けたリニアスケールによって取得することができる(S3)。
【００９６】
基板ステージの駆動を開始し（S4）、基板ステージの位置情報に基づいて基板ステージの位置をモニタし、予め設定しておいた設定位置P1に達して時点で（S5）、トリガ信号を出力する(S6)。シャッタ駆動部はトリガ信号に基づいてシャッタの開放動作を開始する（S7）。
【００９７】
基板ステージがオーバースキャン領域内にある間は（S8）、シャッタは遮蔽状態から開放状態に遷移する状態にあり、被処理基板上には遷移状態のレーザー光が照射される（S9）。
【００９８】
オーバースキャン領域を通過した後にスキャン領域に達すると共に、シャッタは１００％開放した状態となり、被処理基板上には１００％開放されたレーザー光が照射される（S10）。
【００９９】
基板ステージの位置情報に基づいて基板ステージの位置をモニタし、予め設定しておいた設定位置P2に達して時点で（S11）、トリガ信号を出力する(S12)。シャッタ駆動部はトリガ信号に基づいてシャッタの閉鎖動作を開始する（S12）。
【０１００】
基板ステージがオーバースキャン領域内にある間は（S14）、シャッタは開放状態から遮蔽状態に遷移する状態にあり、被処理基板上には遷移状態のレーザー光が照射される（S15）。
【０１０１】
オーバースキャン領域を通過した後に基板領域に達すると共に、シャッタは閉じた状態となり、被処理基板上へのレーザー光の照射は停止される（S16）。
【０１０２】
上記したS5〜S16の工程をスキャン動作が終了するまで繰り返して、基板全面をスキャンして結晶化を行う。
【０１０３】
本発明の態様によれば、基板面全域において、均一なエネルギー密度のレーザー光を照射することができ、結晶化の品質を均一化し、ＴＦＴ特性を均一化させることができる。
【０１０４】
本発明の態様によれば、連続発振レーザー光を用いることで、エキシマレーザー光を用いたＥＬＡと比較して、ＴＦＴの特性のばらつき低減が期待される。
【符号の説明】
【０１０５】
１    連続スキャン結晶化装置
２    連続発振レーザー光発振源
３    均一光学系
３ａ    ビームエキスパンダ
３ｂ    ミラー
３ｃ    射出部
４    光路切り換え機構
４ａ    シャッタ
４a1    透過部
４a2    反射部
４ｂ    シャッタ駆動部
５    光路端部
６    基板ステージ
７ａ    方向リニアスケール
７ｂ    方向リニアスケール
８    モーションコントローラ
９    コンピュータ
１０    基板領域
１１    スキャン領域
１２    オーバースキャン領域
２０    被処理基板
２１    スキャン領域
２２    オーバースキャン領域
【図３】
2011035043.tif 000003
【図８】
2011035043.tif 000004
【図１】
2011035043.tif 000005
【図２】
2011035043.tif 000006
【図４】
2011035043.tif 000007
【図５】
2011035043.tif 000008
【図６】
2011035043.tif 000009
【図７】
2011035043.tif 000010