(57)【要約】【課題】複数のレーザ発振器を有するレーザアニール装置において、個々のレーザ発振器ごとにパルスレーザ光の劣化を監視する。【解決手段】複数のレーザ発振器（１−１，１−２，……）から所定順で出射されたパルスレーザ光（Ｌ１，Ｌ２，……）が一つのパルスレーザ光（Ｌ）として被照射基板（Ｂ）に照射されるレーザアニール装置において、パルスレーザ光（Ｌ）を受光しその受光強度データ（Ｉ）を出力する受光手段（３）と、受光強度データ（Ｉ）からパルス１個ごとの波形データ（Ｉ（ｉ））を抽出しレーザ発振器（１−１，１−２，……）の個々に対応付けして分析する制御部（４）とを具備する。【効果】複数のレーザ発振器の個々に対応してパルスレーザ光の劣化を監視できる。【選択図】図１
2015012204.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のレーザ発振器（１−１，１−２，……）を備え、各レーザ発振器（１−１，１−２，……）から所定順で出射されたパルスレーザ光（Ｌ１，Ｌ２，……）が一つのパルスレーザ光（Ｌ）として被照射基板（Ｂ）に照射されるレーザアニール装置において、前記パルスレーザ光（Ｌ）を受光しその受光強度データ（Ｉ）を出力する受光手段（３）と、前記受光強度データ（Ｉ）からパルス１個ごとの波形データ（Ｉ（ｉ））を抽出し前記レーザ発振器（１−１，１−２，……）の個々に対応付けして分析する制御部（４）とを具備したことを特徴とするレーザアニール装置（１００）。
【請求項２】
請求項１に記載のレーザアニール装置（１００）において、前記制御部（４）は、前記レーザ発振器（１−１，１−２，……）の個々に対応する前記波形データから複数個のパルスにおける平均ピーク値と平均面積値とを少なくとも項目値として含む平均波形情報を取得すると共に複数の前記平均波形情報における各項目値の平均値とバラツキと最大値と最小値とを少なくとも項目値として含む群波形情報を取得し前記レーザ発振器（１−１，１−２，……）の個々に対応した前記群波形情報を出力することを特徴とするレーザアニール装置（１００）。
【請求項３】
請求項２に記載のレーザアニール装置（１００）において、前記平均波形情報の項目として、平均半値幅と平均１／ｅ2幅と平均立上り時間のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とするレーザアニール装置（１００）。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載のレーザアニール装置（１００）において、前記制御部（４）は、前記群波形情報を評価し、前記群波形情報に代えて前記評価の結果を前記レーザ発振器（１−１，１−２，……）の個々に対応させて出力するか、又は、前記群波形情報および前記評価の結果の両方を前記レーザ発振器（１−１，１−２，……）の個々に対応させて出力することを特徴とするレーザアニール装置（１００）。
【請求項５】
請求項４に記載のレーザアニール装置（１００）において、前記制御部（４）は、評価の結果がパルス波形不適正であった時にレーザアニール処理を中断させることを特徴とするレーザアニール装置（１００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザアニール装置に関し、さらに詳しくは、複数のレーザ発振器から所定順で出射されたパルスレーザ光が一つのパルスレーザ光として被照射基板に照射されるレーザアニール装置において、個々のレーザ発振器ごとにパルスレーザ光の劣化を監視することが出来るレーザアニール装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーザ発振器を少なくとも２台備え、一定の均等な間隔を保ちながらそれぞれのレーザ発振器から交互に発振された複数のレーザ光が一つの光路を通り、被照射基板に照射されるレーザアニール装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
他方、ガス励起パルスレーザ発振器が出力するパルスレーザ光を被処理基板の表面に照射するレーザアニール装置であって、パルスレーザ光の第１ピーク値および第２ピーク値の比を基にガスの劣化を判定するレーザアニール装置が知られている（例えば、特許文献２参照。）。
また、パルスレーザ光のピーク値や面積などを測定するレーザビームプロファイラが例えば浜松ホトニクス株式会社から市販されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１０９９１２号公報
【特許文献２】特開２０１１−２３８８０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１に記載のレーザアニール装置でレーザ発振器のメンテナンス時期を判定するために、上記特許文献２に記載の技術を適用することが考えられる。
しかし、上記特許文献２に記載の技術は１台だけのレーザ発振器を想定しているため、そのままでは２台以上のレーザ発振器を有する場合に適用できない問題点があった。
そこで、本発明の目的は、複数のレーザ発振器から所定順で出射されたパルスレーザ光が一つのパルスレーザ光として被照射基板に照射されるレーザアニール装置において、個々のレーザ発振器ごとにパルスレーザ光の劣化を監視することが出来るレーザアニール装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第１の観点では、本発明は、複数のレーザ発振器（１−１，１−２，……）を備え、各レーザ発振器（１−１，１−２，……）から所定順で出射されたパルスレーザ光（Ｌ１，Ｌ２，……）が一つのパルスレーザ光（Ｌ）として被照射基板（Ｂ）に照射されるレーザアニール装置において、前記パルスレーザ光（Ｌ）を受光しその受光強度データ（Ｉ）を出力する受光手段（３）と、前記受光強度データ（Ｉ）からパルス１個ごとの波形データ（Ｉ（ｉ））を抽出し前記レーザ発振器（１−１，１−２，……）の個々に対応付けして分析する制御部（４）とを具備したことを特徴とするレーザアニール装置（１００）を提供する。
上記第１の観点によるレーザアニール装置（１００）では、パルスレーザ光（Ｌ）を受光し、その受光強度データ（Ｉ）からパルス１個ごとの波形データ（Ｉ（ｉ））を抽出し、その波形データ（Ｉ（ｉ））をレーザ発振器（１−１，１−２，……）の個々に対応付けして分析する。従って、２台以上のレーザ発振器を有する場合でも、個々のレーザ発振器ごとにパルスレーザ光の劣化を監視することが出来る。
なお、制御部（４）における分析方法として、特許文献２に記載の分析技術を適用してもよい。
【０００６】
第２の観点では、本発明は、前記第１の観点によるレーザアニール装置（１００）において、前記制御部（４）は、前記レーザ発振器（１−１，１−２，……）の個々に対応する前記波形データから複数個のパルスにおける平均ピーク値と平均面積値とを少なくとも項目値として含む平均波形情報を取得すると共に複数の前記平均波形情報における各項目値の平均値とバラツキと最大値と最小値とを少なくとも項目値として含む群波形情報を取得し前記レーザ発振器（１−１，１−２，……）の個々に対応した前記群波形情報を出力することを特徴とするレーザアニール装置（１００）を提供する。
特許文献２に記載の分析技術では、ガス励起パルスレーザ発振器や第１ピーク値および第２ピーク値を持つパルス波形に限定される。
しかし、レーザアニール装置には、例えば半導体レーザ励起固体レーザ発振器を用いるものや、第２ピーク値を持たないパルス波形のパルスレーザ光を使用するものもある。
上記第２の観点によるレーザアニール装置（１００）では、複数個のパルスにおける平均ピーク値と平均面積値とを少なくとも項目値として含む平均波形情報を取得するが、平均ピーク値と平均面積値はどのようなレーザ発振器やパルス波形でも取得可能であるので、ガス励起パルスレーザ発振器や第１ピーク値および第２ピーク値を持つパルス波形に限定されずに、分析可能になる。また、複数個のパルスを対象とするため、ノイズの悪影響を抑制することが出来る。そして、複数の平均波形情報における各項目値の平均値とバラツキと最大値と最小値とを少なくとも項目値として含む群波形情報を取得しレーザ発振器（１−１，１−２，……）の個々に対応させて出力するので、例えば操作者が群波形情報の各項目値を見て、レーザ発振器（１−１，１−２，……）の個々の劣化を監視することが出来る。
【０００７】
第３の観点では、本発明は、前記第２の観点によるレーザアニール装置（１００）において、前記平均波形情報の項目として、平均半値幅と平均１／ｅ2幅と平均立上り時間のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とするレーザアニール装置（１００）を提供する。
上記第３の観点によるレーザアニール装置（１００）では、平均波形情報の項目が増えるため、より的確にパルスレーザ光の劣化を監視することが出来る。
【０００８】
第４の観点では、本発明は、前記第２または第３の観点によるレーザアニール装置（１００）において、前記制御部（４）は、前記群波形情報を評価し、前記群波形情報に代えて前記評価の結果を前記レーザ発振器（１−１，１−２，……）の個々に対応させて出力するか、又は、前記群波形情報および前記評価の結果の両方を前記レーザ発振器（１−１，１−２，……）の個々に対応させて出力することを特徴とするレーザアニール装置（１００）を提供する。
上記第４の観点によるレーザアニール装置（１００）では、前記群波形情報を評価し、その評価の結果を前記レーザ発振器（１−１，１−２，……）の個々に対応させて出力するので、例えば操作者がその評価の結果を見て、レーザ発振器（１−１，１−２，……）の個々の劣化を監視することが出来る。
【０００９】
第５の観点では、本発明は、前記第４の観点によるレーザアニール装置（１００）において、前記制御部（４）は、評価の結果がパルス波形不適正であった時にレーザアニール処理を中断させることを特徴とするレーザアニール装置（１００）を提供する。
上記第５の観点によるレーザアニール装置（１００）では、評価の結果に応じて、制御手段（３）がレーザアニール処理を自動的に中断させるので、不良品の発生を抑制することが出来る。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のレーザアニール装置によれば、複数のレーザ発振器から所定順で出射されたパルスレーザ光が一つのパルスレーザ光として被照射基板に照射されるレーザアニール装置において、個々のレーザ発振器ごとにパルスレーザ光の劣化を監視することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施例１に係るレーザアニール装置を示す構成説明図である。
【図２】平均波形情報の各項目を示す説明図である。
【図３】実施例１に係るパルス波形取得処理を示すフロー図である。
【図４】実施例１に係るパルス波形分析処理を示すフロー図である。
【図５】群波形情報および評価の結果の表示態様を示す例示図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図に示す実施の形態により本発明をさらに詳細に説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
【実施例】
【００１３】
−実施例１−
図１は、実施例１に係るレーザアニール装置１００を示す構成説明図である。
このレーザアニール装置１００は、ｎ（≧２）台のレーザ発振器１−１，１−２，……，１−ｎから順に出射されたパルスレーザ光Ｌ１，Ｌ２，……，Ｌｎを一つのパルスレーザ光Ｌとして出射するパルスレーザ光源部１と、パルスレーザ光Ｌの方向を変えるハーフミラー２と、ハーフミラー２を透過したパルスレーザ光Ｌを受光しその受光強度データＩを出力するレーザ受光部３と、受光強度データＩからからパルス１個ごとの波形データＩ（ｉ）を抽出しレーザ発振器１−１，１−２，……，１−ｎの個々に対応付けして分析する制御部４と、入力キーやディスプレイモニターなどを含む操作部５と、シリコン基板Ｂを載せてｘ方向およびｙ方向に移動しうるＸＹステージ８を収容したレーザ照射室６とを具備している。
【００１４】
パルスレーザ光源部１は、例えばエキシマレーザ発振器１−１，１−２，……，１−ｎや可変アテネータやホモジナイザなどを含んでいる。
【００１５】
ハーフミラー２で方向を変えたパルスレーザ光Ｌは、光学系７を通って所定形状（例えば長方形）のレーザビームとなり、レーザ照射室６内に導入され、シリコン基板Ｂに照射される。
【００１６】
レーザ受光部３は、例えばバイプラナ光電管とデジタイザ（サンプリング周期は例えば０．５ｎｓ）と記憶装置とを含んでいる。
【００１７】
制御部４は、例えばコンピュータであり、レーザ発振器１−１，１−２，……，１−ｎの個々に対応する波形データから複数個のパルスにおける平均ピーク値と平均面積値とを少なくとも項目値として含む平均波形情報を取得すると共に複数の前記平均波形情報における各項目値の平均値とバラツキと最大値と最小値とを少なくとも項目値として含む群波形情報を取得しレーザ発振器１−１，１−２，……，１−ｎの個々に対応した群波形情報として操作部５で表示する。
【００１８】
図２は、平均波形情報の各項目を示す説明図である。
１個のパルス波形のパルス幅ｗは例えば１００ｎｓであり、パルス周期τは例えば１．６６ｍｓである。
パルス波形Ｉ（ｉ）は、パルス発振器１−ｉから出力されたパルスレーザ光Ｌｉに基づくパルス波形である。ｉは、自然数である。
【００１９】
Ｐ１はピーク値であり、パルス波形の立上りから一定時間（例えば２０ｎｓ）の範囲内に出現する最大値である。
Ｐ２は第２ピーク値であり、パルス波形の立上りから一定時間（例えば５０ｎｓ）以後に出現する最大値である。但し、第２ピーク値Ｐ２が無いパルス波形では項目にならない。
Ａは面積であり、ハッチングにより図示している。
Ｗ１は半値幅である。
Ｗ２は１／ｅ2幅である。
Ｔは立上り時間であり、パルス波形の立上りから一定時間（例えば２０ｎｓ）の範囲内に出現する最大値に至るまでの時間である。
【００２０】
図３は、制御部４が実行するパルス波形取得処理を示すフロー図である。
ステップＳ１では、操作者がレーザ照射開始の指示を操作部５で入力するまで待ち、指示が入力されたらステップＳ２へ進む。
ステップＳ２では、パルスレーザ光源部１やＸＹステージ８を駆動し、シリコン基板Ｂへのパルスレーザ光Ｌの照射を開始する。
【００２１】
ステップＳ３では、受光強度データＩを読み込み、パルス１個毎の波形データに分け、ｉ番目の波形データＩ（ｉ）を「ｍｏｄ｛（ｉ−１）／ｎ｝＋１」番目の記録領域に記憶する。ここで、ｍｏｄ｛（ｉ−１）／ｎ｝は、（ｉ−１）／ｎの余り値である。
例えばｎ＝２とすると、レーザ発振器はレーザ発振器１−１とレーザ発振器１−２の２台であり、奇数番目の波形データはレーザ発振器１−１から出射されたパルスレーザ光Ｌ１によるものであり、偶数番目の波形データはレーザ発振器１−２から出射されたパルスレーザ光Ｌ２によるものである。このとき、奇数番目の波形データＩ（奇数）を「１」番目の記録領域に記憶し、偶数番目の波形データＩ（偶数）を「２」番目の記録領域に記憶する。つまり、「１」番目の記録領域はレーザ発振器１−１に対応しており、「２」番目の記録領域はレーザ発振器１−２に対応している。
なお、制御部４におけるデジタイザのサンプリング周期を例えば０．５ｎｓとし、１個のパルス波形のパルス幅ｗを１００ｎｓとすると、パルス１個分の波形データは２００個のデジタル値で構成される。
【００２２】
ステップＳ４では、操作者がレーザ照射終了の指示を操作部５で入力したかチェックし、指示が入力されてないならステップＳ３に戻り、指示が入力されていたらステップＳ５へ進む。
ステップＳ５では、パルスレーザ光源部１をオフし、シリコン基板Ｂへのパルスレーザ光Ｌの照射を終了する。そして、処理を終了する。
【００２３】
図４は、制御部４が実行するレーザ発振器１−ｋ用パルス波形分析処理を示すフロー図である。ｋ＝１，２，……，ｎであり、レーザ発振器１−１用パルス波形分析処理〜レーザ発振器１−ｎ用パルス波形分析処理が並行に実行される。
ステップＳ１１では、ｋ番目の記録領域にＮ（＝２以上の自然数）個分の波形データが得られるまで待ち、Ｎ個分の波形データが得られたらステップＳ１２へ進む。
ステップＳ１２では、Ｎ個分の波形データから平均波形情報の各項目値を求め、１群分の平均波形情報としてｋ番目の記録領域に記憶する。項目には、少なくとも平均ピーク値と平均面積とが含まれる。他に、平均半値幅、平均１／ｅ2幅、平均立上り時間などを含めてもよい。
ステップＳ１３では、平均波形情報を取得済みのＮ個分の波形データをｋ番目の記録領域から破棄する。例えばパルス１個分の波形データが２００個のデジタル値であり且つ１群分の波形データ数Ｎ＝１００とすると、Ｎ個分の波形データとして２００００個のデジタル値を破棄する。これにより、必要な記憶容量を抑制できる。
そして、ステップＳ１１に戻る。
【００２４】
ステップＳ２１〜Ｓ２６は、ステップＳ１１〜Ｓ１３と並行して実行される。
ステップＳ２１では、ｋ番目の記録領域にＭ（＝２以上の自然数）群分の平均波形情報が得られるまで待ち、Ｍ群分の平均波形情報が得られたらステップＳ２２へ進む。
ステップＳ２２では、Ｍ群分の平均波形情報から群波形情報の各項目値を求め、ｋ番目の記録領域に記憶する。項目には、平均波形情報の各項目値の少なくとも平均値とバラツキと最大値と最小値とが含まれる。他の統計値を含めてもよい。
【００２５】
ステップＳ２３では、群波形情報の各項目値の適否を評価する。例えば群波形情報の各項目の基準値を設定しておき、項目値が基準値の±１０％の範囲内なら当該項目値を「適正」と評価し、範囲外なら「不適正」と評価する。
ステップＳ２４では、群波形情報および評価の結果をｋ番目のレーザ発振器に対応付けて操作部５へ出力する。
例えば図５に示すように、操作部５のディスプレイに「レーザ発振器１−ｋについての分析結果」として群波形情報の各項目値を、評価が「適正」なら緑色・普通字体で表示し、評価が「不適正」なら赤色・斜め字体で表示する。なお、パルス周期を１．６６ｍｓとし、Ｍ＝１００とすると、「ｎ×１６．６」秒毎に群波形情報および評価の結果が更新される。
【００２６】
ステップＳ２５では、全ての項目値の評価が「適正」であればステップＳ２６に進み、評価が「不適正」の項目が１つでもあればステップＳ２７に進む。
ステップＳ２６では、群波形情報を取得済みのＭ群分の平均波形情報のうちで所定の保存期間が経過したものをｋ番目の記録領域から破棄する。これにより、必要な記憶容量を抑制できる。
そして、ステップＳ２１に戻る。
【００２７】
ステップＳ２７では、パルスレーザ光源部１をオフし、シリコン基板Ｂへのパルスレーザ光Ｌの照射を中断し、操作者に報知する。そして、処理を終了する。
【００２８】
実施例１に係るレーザアニール装置１００によれば次の効果が得られる。
（１）個々のレーザ発振器１−１，１−２，……，１−ｎごとに、複数のレーザパルスにおける平均ピーク値と平均面積値とを少なくとも項目値として含む平均波形情報を取得するが、ピーク値と面積値は、どのようなレーザ発振器やパルス波形でも取得可能である。また、複数個のパルスを平均するため、ノイズの悪影響を抑制することが出来る。
（２）個々のレーザ発振器１−１，１−２，……，１−ｎごとに、複数の平均波形情報における各項目値の平均値とバラツキと最大値と最小値とを少なくとも項目値として含む群波形情報を取得し出力するので、例えば操作者が群波形情報の各項目値を見守ることにより、個々のレーザ発振器１−１，１−２，……，１−ｎごとにパルスレーザ光Ｌ１，Ｌ２，……，Ｌｎの劣化を監視することが出来る。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明のレーザアニール装置は、例えばガラス基板上に形成した非晶質シリコン半導体層を多結晶シリコン半導体層化する処理に利用できる。
【符号の説明】
【００３０】
１                                パルスレーザ光源部
１−１，１−２，……，１−ｎ      レーザ発振器
２                                ハーフミラー
３                                レーザ受光部
４                                制御部
５                                操作部
６                                レーザ照射室
７                                光学系
８                                ＸＹステージ
１００                            レーザアニール装置
Ｂ                                シリコン基板
【図１】
2015012204.tif 000003
【図２】
2015012204.tif 000004
【図３】
2015012204.tif 000005
【図４】
2015012204.tif 000006
【図５】
2015012204.tif 000007