(57)【要約】このレーザシステムは、被加工物にパルスレーザ光を照射するレーザアニール装置の光源であるレーザシステムにおいて、パルスレーザ光を生成するレーザ装置と、パルスレーザ光のパルス時間波形を可変するパルス時間波形可変装置と、レーザアニール装置からパルス時間波形生成パラメータを受信して、パルス時間波形可変装置を制御する制御部と、を備えてもよい。
2016147308.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物にパルスレーザ光を照射するレーザアニール装置の光源であるレーザシステムにおいて、
前記パルスレーザ光を生成するレーザ装置と、
前記パルスレーザ光のパルス時間波形を可変するパルス時間波形可変装置と、
前記レーザアニール装置からパルス時間波形生成パラメータを受信して、前記パルス時間波形可変装置を制御する制御部と、
を備えるレーザシステム。
【請求項２】
前記パルス時間波形可変装置は、
前記レーザ装置から出力された前記パルスレーザ光を第１の光路及び第２の光路に分岐させるビームスプリッタと、
前記ビームスプリッタに入射する前記パルスレーザ光の反射率を可変する反射率可変部と、
前記第２の光路に進んだパルスレーザ光を、前記ビームスプリッタがさらに前記第１の光路及び前記第２の光路に分岐させるように再び前記ビームスプリッタに入射させる遅延光路を形成する遅延光学系と、
前記遅延光路の光路長を可変する光路長可変部と、
を備え、
前記パルス時間波形生成パラメータは、前記反射率の目標値と前記光路長の目標値とを含み、
前記制御部は、前記反射率と前記光路長とが前記反射率の目標値と前記光路長の目標値とにそれぞれ近づくように、前記反射率可変部と前記光路長可変部とを制御する
請求項１記載のレーザシステム。
【請求項３】
前記レーザ装置は、第１のパルスレーザ光を出力する第１のレーザ部と、第２のパルスレーザ光を出力する第２のレーザ部と、を備え、
前記パルス時間波形可変装置は、
前記第１のレーザ部及び前記第２のレーザ部からそれぞれ出力される前記第１のパルスレーザ光及び前記第２のパルスレーザ光のパルス時間間隔を可変する遅延回路と、
前記第１のレーザ部及び前記第２のレーザ部にそれぞれ備えられ、前記第１のパルスレーザ光と前記第２のパルスレーザ光との光強度比を可変するために充電コンデンサの充電電圧を可変する充電器と、
を備え、
前記パルス時間波形生成パラメータは、前記第１のパルスレーザ光及び前記第２のパルスレーザ光のパルス時間間隔の目標値と、前記第１のパルスレーザ光及び前記第２のパルスレーザ光の光強度比の目標値とを含み、
前記制御部は、前記パルス時間間隔と前記光強度比とが、前記パルス時間間隔の目標値と前記光強度比の目標値とにそれぞれ近づくように、前記遅延回路と前記第１のレーザ部に備えられた前記充電器と前記第２のレーザ部に備えられた前記充電器とを制御する
請求項１記載のレーザシステム。
【請求項４】
被加工物にパルスレーザ光を照射するレーザアニール装置において、
前記パルスレーザ光を生成するレーザ装置と、
前記パルスレーザ光のパルス時間波形を可変するパルス時間波形可変装置と、
前記被加工物に前記パルスレーザ光を照射する光学系と、
前記被加工物における前記パルスレーザ光のフルーエンスを可変するフルーエンス可変部と、
パルス時間波形生成パラメータと、前記被加工物における前記パルスレーザ光のフルーエンスの目標値と、を含む照射条件パラメータに基づいて、前記パルス時間波形可変装置と前記フルーエンス可変部とを制御する制御部と、
を備えるレーザアニール装置。
【請求項５】
前記照射条件パラメータを外部装置から受信し、
前記制御部は、前記受信した照射条件パラメータに基づいて、前記パルス時間波形可変装置と前記フルーエンス可変部とを制御する
請求項４記載のレーザアニール装置。
【請求項６】
前記パルス時間波形可変装置は、
前記レーザ装置から出力された前記パルスレーザ光を第１の光路及び第２の光路に分岐させるビームスプリッタと、
前記ビームスプリッタに入射する前記パルスレーザ光の反射率を可変する反射率可変部と、
前記第２の光路に進んだパルスレーザ光を、前記ビームスプリッタがさらに前記第１の光路及び前記第２の光路に分岐させるように再び前記ビームスプリッタに入射させる遅延光路を形成する遅延光学系と、
前記遅延光路の光路長を可変する光路長可変部と、
を備え、
前記パルス時間波形生成パラメータは、前記反射率の目標値と前記光路長の目標値とを含み、
前記制御部は、前記反射率と前記光路長とが前記反射率の目標値と前記光路長の目標値とにそれぞれ近づくように、前記反射率可変部と前記光路長可変部とを制御する
請求項４記載のレーザアニール装置。
【請求項７】
前記レーザ装置は、第１のパルスレーザ光を出力する第１のレーザ部と、第２のパルスレーザ光を出力する第２のレーザ部と、を備え、
前記パルス時間波形可変装置は、
前記第１のレーザ部及び前記第２のレーザ部からそれぞれ出力される前記第１のパルスレーザ光及び前記第２のパルスレーザ光のパルス時間間隔を可変する遅延回路と、
前記第１のレーザ部及び前記第２のレーザ部にそれぞれ備えられ、前記第１のパルスレーザ光と前記第２のパルスレーザ光との光強度比を可変するために充電コンデンサの充電電圧を可変する充電器と、
を備え、
前記パルス時間波形生成パラメータは、前記第１のパルスレーザ光及び前記第２のパルスレーザ光のパルス時間間隔の目標値と、前記第１のパルスレーザ光及び前記第２のパルスレーザ光の光強度比の目標値とを含み、
前記制御部は、前記パルス時間間隔と前記光強度比とが、前記パルス時間間隔の目標値と前記光強度比の目標値とにそれぞれ近づくように、前記遅延回路と前記第１のレーザ部に備えられた前記充電器と前記第２のレーザ部に備えられた前記充電器とを制御する
請求項４記載のレーザアニール装置。
【請求項８】
前記被加工物の少なくとも１部の溶融状態が持続する時間である溶融持続時間と、前記溶融持続時間が終了した後の結晶状態と、を計測する計測部をさらに備える
請求項４記載のレーザアニール装置。
【請求項９】
前記制御部は、複数の照射条件パラメータのそれぞれにおける前記計測部による計測結果を取得し、前記計測部により計測された結晶状態が、前記被加工物の少なくとも１部が結晶化したことを示す照射条件パラメータであって、かつ、前記計測部により計測された溶融持続時間が、より長くなった照射条件パラメータを、前記複数の照射条件パラメータから選択する、請求項８記載のレーザアニール装置。
【請求項１０】
前記制御部は、前記選択された照射条件パラメータに含まれるパルス時間波形生成パラメータと同じパルス時間波形生成パラメータを含み、前記選択された照射条件パラメータに含まれるフルーエンスの目標値と異なるフルーエンスの目標値を含む、複数の照射条件パラメータを取得し、前記取得した複数の照射条件パラメータの各々において前記計測部により計測された溶融持続時間とフルーエンスとの関係を求め、近似直線から外れる直前のフルーエンスを選定する、請求項９記載のレーザアニール装置。
【請求項１１】
前記フルーエンス可変部は、前記パルスレーザ光の透過率を可変するアッテネータである請求項４記載のレーザアニール装置。
【請求項１２】
フライアイレンズとコンデンサ光学系とを含むビームホモジナイザをさらに含み、前記ビームホモジナイザは、前記第１のパルスレーザ光と前記第２のパルスレーザ光とを結合させるように構成された、請求項７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】
本開示は、レーザシステム及びレーザアニール装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガラス基板を用いたフラットパネルディスプレイの駆動素子にはTFT（薄膜トランジスタ）が用いられている。高精細ディスプレイの実現には、駆動力の高いTFTの作製が必要となる。TFTのチャネル材である半導体薄膜には、多結晶シリコンやIGZO（Indium gallium zinc oxide）などが用いられている。多結晶シリコンやIGZOは、アモルファスシリコンよりもキャリア移動度が高く、トランジスタのオン／オフ特性に優れている。【０００３】
また、薄膜半導体は、より高機能なデバイスを実現する3D-ICへの適用も期待されている。3D-ICは、集積回路デバイスの最上層にセンサや増幅回路、CMOS回路などの能動素子を形成することにより実現され得る。そのため、より高品質な半導体薄膜を製造する技術が求められている。【０００４】
さらに、情報端末機器の多様化にともない、小型・軽量で消費電力が少なく自由に折り曲げが可能なフレキシブルディスプレイやフレキシブルコンピュータに対する要求が高まりつつある。そのため、PET（Polyethylene terephthalate）などのプラスティック基板上に高品質な半導体薄膜を形成する技術の確立が求められている。【０００５】
ガラス基板上、集積回路上、あるいはプラスティック基板上に高品質な半導体薄膜を形成するためには、これらの基板に熱損傷を与えることなく半導体薄膜の結晶化を行う必要がある。ディスプレイに用いられるガラス基板では400℃、集積回路では400℃、プラスティック基板であるPETでは200℃以下のプロセス温度が求められている。【０００６】
半導体薄膜の下地基板に熱損傷を与えることなく結晶化を行う技術としてレーザアニール法が用いられている。この方法では、熱拡散による基板への損傷を抑制するため、上層の半導体薄膜で吸収されるパルス紫外レーザ光が用いられる。【０００７】
半導体薄膜がシリコンである場合には、波長351nmのXeFエキシマレーザ、波長308nmのXeClエキシマレーザ、波長248nmのKrFエキシマレーザなどが用いられる。これら紫外領域のガスレーザは、固体レーザと比較してレーザ光の干渉性が低く、レーザ光照射面でのエネルギー均一性に優れ、高いパルスエネルギーで広い領域を均一にアニールできるという特徴を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１０−０１２９５０号公報
【特許文献２】米国特許公開第２０１２／０２６０８４７号明細書
【特許文献３】国際公開第２０１４／１５６８１８号
【特許文献４】特許第４３７３１１５号公報
【特許文献５】特開２００８−２１１１３６号公報
【特許文献６】米国特許第８７３７４３８号明細書
【概要】
【０００９】
本開示の１つの観点に係るレーザシステムは、被加工物にパルスレーザ光を照射するレーザアニール装置の光源であるレーザシステムにおいて、パルスレーザ光を生成するレーザ装置と、パルスレーザ光のパルス時間波形を可変するパルス時間波形可変装置と、レーザアニール装置からパルス時間波形生成パラメータを受信して、パルス時間波形可変装置を制御する制御部と、を備えてもよい。
【００１０】
本開示の他の１つの観点に係るレーザアニール装置は、被加工物にパルスレーザ光を照射するレーザアニール装置において、パルスレーザ光を生成するレーザ装置と、パルスレーザ光のパルス時間波形を可変するパルス時間波形可変装置と、被加工物にパルスレーザ光を照射する光学系と、被加工物におけるパルスレーザ光のフルーエンスを可変するフルーエンス可変部と、パルス時間波形生成パラメータと、被加工物におけるパルスレーザ光のフルーエンスの目標値と、を含む照射条件パラメータに基づいて、パルス時間波形可変装置とフルーエンス可変部とを制御する制御部と、を備えてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
本開示のいくつかの実施形態を、単なる例として、添付の図面を参照して以下に説明する。
【図１】図１は、比較例に係るレーザアニール装置の構成を概略的に示す。
【図２】図２は、図１に示されるレーザ装置の具体的構成を示す。
【図３】図３は、図２に示されるレーザチャンバの内部構成と、パルスパワーモジュールの構成とを示す。
【図４】図４は、レーザ装置から出力されるパルスレーザ光の時間波形の例を示すグラフである。
【図５】図５は、本開示の第１の実施形態に係るレーザアニール装置の構成を概略的に示す。
【図６Ａ】図６Ａは、図５に示される光学パルスストレッチャーの構成を示す。
【図６Ｂ】図６Ｂは、ビームスプリッタを図６Ａと異なる位置に移動させ、且つ、凹面ミラーの姿勢が図６Ａと異なる状態を示す。
【図６Ｃ】図６Ｃは、凹面ミラーの姿勢が図６Ｂと異なる状態を示す。
【図６Ｄ】図６Ｄは、ビームスプリッタ、ホルダ、アーム、移動テーブル及び１軸ステージを、ビームスプリッタの反射面に垂直な方向から見た図である。
【図６Ｅ】図６Ｅは、ビームスプリッタを図６Ｄと異なる位置に移動させた状態を示す。
【図７】図７は、図５に示されるアニール制御部によるパルス時間波形の設定処理を示すフローチャートである。
【図８Ａ】図８Ａは、図７に示されるビームスプリッタの反射率を最小にしてパルス時間幅を計算する処理の詳細を示すフローチャートである。
【図８Ｂ】図８Ｂは、ビームスプリッタの反射率を最小に設定して光学パルスストレッチャーから出力されたパルスレーザ光の時間波形の例を示す。
【図９Ａ】図９Ａは、図７に示される照射条件パラメータを作成する処理の詳細を示すフローチャートである。
【図９Ｂ】図９Ｂは、照射条件パラメータをテーブル形式で記憶する場合のデータ構造の例を示す。
【図１０】図１０は、図７に示される照射条件パラメータにレーザシステムを設定する処理の詳細を示すフローチャートである。
【図１１Ａ】図１１Ａは、図７に示されるパルスパラメータを計算する処理の詳細を示すフローチャートである。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、光学パルスストレッチャーから出力されたパルスレーザ光の時間波形の例を示す。
【図１２Ａ】図１２Ａは、図７に示される溶融持続時間と結晶状態を計測する処理の詳細を示すフローチャートである。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、被加工物の照射領域におけるレーザ光の反射率の時間変化の例を示す。
【図１３】図１３は、図７に示される最適な照射条件パラメータを選出する処理の詳細を示すフローチャートである。
【図１４】図１４は、被加工物に照射するパルスレーザ光のフルーエンスと被加工物に形成される結晶粒径との関係、及び、被加工物に照射するパルスレーザ光のフルーエンスと溶融持続時間との関係を示すグラフである。
【図１５】図１５は、好ましいパルス時間波形の例を示すグラフである。
【図１６Ａ】図１６Ａは、本開示の第２の実施形態に係るレーザアニール装置において用いられる光学パルスストレッチャーの構成を示す。
【図１６Ｂ】図１６Ｂは、図１６Ａに示される光学パルスストレッチャーにおいて用いられる複数のビームスプリッタを、これらのビームスプリッタの反射面に垂直な方向から見た図である。
【図１７Ａ】図１７Ａは、本開示の第３の実施形態に係るレーザアニール装置において最適な照射条件パラメータを選出する処理の詳細を示すフローチャートである。
【図１７Ｂ】図１７Ｂは、溶融持続時間とフルーエンスとの関係の例を示す。
【図１８】図１８は、本開示の第４の実施形態に係るレーザアニール装置の構成を概略的に示す。
【図１９】図１９は、図１８に示されるアニール制御部によるパルス時間波形の設定処理を示すフローチャートである。
【図２０】図２０は、図１９に示される１台のレーザ部から出力されるパルスレーザ光のパルス時間幅を計算する処理の詳細を示すフローチャートである。
【図２１Ａ】図２１Ａは、図１９に示される照射条件パラメータを作成する処理の詳細を示すフローチャートである。
【図２１Ｂ】図２１Ｂは、レーザシステムから出力されるパルスレーザ光の時間波形の例を示す。
【図２１Ｃ】図２１Ｃは、照射条件パラメータをテーブル形式で記憶する場合のデータ構造の例を示す。
【図２２】図２２は、本開示の第５の実施形態における照射条件パラメータの設定処理を示すフローチャートである。
【図２３Ａ】図２３Ａは、図２２に示される照射条件パラメータを受信する処理の第１の例を示すフローチャートである。
【図２３Ｂ】図２３Ｂは、図２２に示される照射条件パラメータを受信する処理の第２の例を示すフローチャートである。
【図２４Ａ】図２４Ａは、図２２に示される受信した照射条件パラメータに設定する処理の第１の例を示すフローチャートである。
【図２４Ｂ】図２４Ｂは、図２２に示される受信した照射条件パラメータに設定する処理の第２の例を示すフローチャートである。
【図２５】図２５は、制御部の概略構成を示すブロック図である。
【実施形態】
【００１２】
＜内容＞
１．概要
２．比較例に係るレーザアニール装置
２．１  レーザアニール装置の構成
２．２  レーザアニール装置の動作
２．３  レーザ装置の詳細
２．４  課題
３．光学パルスストレッチャーを含むレーザアニール装置（第１の実施形態）
３．１  構成
３．２  動作
３．３  光学パルスストレッチャーの構成
３．４  光学パルスストレッチャーの動作
３．５  アニール制御部の処理
３．５．１  メインフロー
３．５．２  Ｓ１００の詳細
３．５．３  Ｓ１１０の詳細
３．５．４  Ｓ１３０の詳細
３．５．５  Ｓ１５０の詳細
３．５．６  Ｓ１６０の詳細
３．５．７  Ｓ２００の詳細
３．６  照射条件の選定
４．ビームスプリッタのバリエーション（第２の実施形態）
５．照射条件の選定のバリエーション（第３の実施形態）
６．複数のレーザ部を含むレーザアニール装置（第４の実施形態）
６．１  構成及び動作
６．２  アニール制御部の処理
６．２．１  メインフロー
６．２．２  Ｓ１００ｂの詳細
６．２．３  Ｓ１１０ｂの詳細
６．３  作用
７．外部装置から照射条件パラメータを受信する例（第５の実施形態）
７．１  メインフロー
７．２  Ｓ３２０の詳細（第１の例）
７．３  Ｓ３２０の詳細（第２の例）
７．４  Ｓ３３０の詳細（第１の例）
７．５  Ｓ３３０の詳細（第２の例）
８．制御部の構成
【００１３】
以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。以下に説明される実施形態は、本開示のいくつかの例を示すものであって、本開示の内容を限定するものではない。また、各実施形態で説明される構成及び動作の全てが本開示の構成及び動作として必須であるとは限らない。なお、同一の構成要素には同一の参照符号を付して、重複する説明を省略する。
【００１４】
１．概要
レーザアニール装置から出力されるパルスレーザ光のパルス時間波形によって、生成される多結晶の特性は異なり得る。従来のレーザアニール装置では、パルスレーザ光のパルス時間波形を最適化することが困難であり得る。
本開示は、レーザアニール装置の光源であるレーザシステムから出力されるパルスレーザ光のパルス時間波形を可変するレーザアニール装置に関する。
【００１５】
２．比較例に係るレーザアニール装置
２．１  レーザアニール装置の構成
図１は、比較例に係るレーザアニール装置の構成を概略的に示す。レーザアニール装置は、レーザシステム３と、アニール装置４とを備えていてもよい。
【００１６】
レーザシステム３は、レーザ装置２と、アッテネータ１８とを含んでもよい。レーザ装置２は、ArF、KrF、XeCl、XeFのいずれかをレーザ媒質とするレーザ装置であってもよい。アッテネータ１８は、レーザ装置２から出力されるパルスレーザ光の光路に配置され、２枚の部分反射ミラー１８ａ及び１８ｂと、これらの部分反射ミラーの回転ステージ１８ｃ及び１８ｄと、を含んでいてもよい。２枚の部分反射ミラー１８ａ及び１８ｂは、パルスレーザ光の入射角度によって、透過率が変化する光学素子であってもよい。
【００１７】
アニール装置４は、スリット４２と、高反射ミラー４３ａ及び４３ｂと、転写光学系４３ｄと、テーブル４３ｆと、ＸＹＺステージ４３ｇと、を含んでいてもよい。スリット４２は、アッテネータ１８を通過したパルスレーザ光の光路に配置されていてもよい。スリット４２は、パルスレーザ光のビーム断面のうちの光強度分布が均一な領域が通過するように配置されていてもよい。
【００１８】
高反射ミラー４３ａ及び４３ｂは、スリット４２を通過したパルスレーザ光が転写光学系４３ｄに入射するように配置されていてもよい。転写光学系４３ｄは、１つ又は複数の凸レンズを含む光学系でもよいし、１つ又は複数の凸レンズと１つ又は複数の凹レンズとを含む光学系であってもよい。
【００１９】
テーブル４３ｆは、被加工物４３ｅを支持していてもよい。被加工物４３ｅは、ガラス基板上にアモルファスシリコン薄膜が製膜されたものであってもよい。ＸＹＺステージ４３ｇは、テーブル４３ｆを支持していてもよい。ＸＹＺステージ４３ｇは、テーブル４３ｆ上の被加工物４３ｅの表面に、スリット４２の転写像が結像するように調整されてもよい。
【００２０】
２．２  レーザアニール装置の動作
２枚の部分反射ミラー１８ａ及び１８ｂは、パルスレーザ光の入射角度が互いに略等しくなるように、且つパルスレーザ光の透過率が所望の透過率となるように、回転ステージ１８ｃ及び１８ｄによって姿勢を制御されてもよい。これにより、レーザ装置２から出力されたパルスレーザ光は、所望のパルスエネルギーに減光されてアッテネータ１８を通過し得る。
【００２１】
アッテネータ１８を通過したパルスレーザ光は、スリット４２を通過し、高反射ミラー４３ａ及び４３ｂを経由して、転写光学系４３ｄに入射してもよい。転写光学系４３ｄは、被加工物４３ｅにスリット４２の転写像を結像し得る。これにより、パルスレーザ光が被加工物４３ｅに照射され、照射領域のアモルファスシリコンが溶融し得る。溶融したアモルファスシリコンは、パルスレーザ光の照射が終了した後、結晶化し得る。
【００２２】
２．３  レーザ装置の詳細
図２は、図１に示されるレーザ装置の具体的構成を示す。図２に示されるレーザ装置２は、レーザチャンバ１０と、一対の電極１１ａ及び１１ｂと、充電器１２と、パルスパワーモジュール（ＰＰＭ）１３と、を含んでもよい。図２においては、レーザ光の進行方向に略垂直な方向から見たレーザチャンバ１０の内部構成が示されている。
【００２３】
レーザ装置２は、さらに、クロスフローファン２１と、モータ２２と、を含んでもよい。レーザ装置２は、さらに、高反射ミラー１４と、出力結合ミラー１５と、パルスエネルギー計測部１７と、レーザ制御部３０と、を含んでもよい。
【００２４】
レーザチャンバ１０は、上述のレーザ媒質が封入されるチャンバでもよい。一対の電極１１ａ及び１１ｂは、レーザ媒質を放電により励起するための電極として、レーザチャンバ１０内に配置され得る。レーザチャンバ１０には開口が形成され、この開口を電気絶縁部２０が塞いでいてもよい。電極１１ａは電気絶縁部２０に支持され、電極１１ｂはレーザチャンバ１０の内部仕切板１０ｃに支持されていてもよい。電気絶縁部２０には、導電部２０ａが埋め込まれていてもよい。導電部２０ａは、パルスパワーモジュール１３から供給される高電圧を電極１１ａに印加するように、パルスパワーモジュール１３の高電圧端子と電極１１ａとを電気的に接続してもよい。
【００２５】
クロスフローファン２１の回転軸は、レーザチャンバ１０の外部に配置されたモータ２２に接続されていてもよい。モータ２２がクロスフローファン２１を回転させることにより、レーザガスがレーザチャンバ１０の内部で循環してもよい。
【００２６】
充電器１２は、例えば電源装置に接続されたコンデンサによって構成されてもよく、一対の電極１１ａ及び１１ｂ間に高電圧を印加するための電気エネルギーを保持し得る。パルスパワーモジュール１３は、レーザ制御部３０によって制御されるスイッチ１３ａを含んでもよい。スイッチ１３ａがＯＦＦからＯＮになると、パルスパワーモジュール１３は、充電器１２に保持されていた電気エネルギーからパルス状の高電圧を生成し、この高電圧を一対の電極１１ａ及び１１ｂ間に印加してもよい。
【００２７】
一対の電極１１ａ及び１１ｂ間に高電圧が印加されると、一対の電極１１ａ及び１１ｂ間に放電が起こり得る。この放電のエネルギーにより、レーザチャンバ１０内のレーザ媒質が励起されて高エネルギー準位に移行し得る。励起されたレーザ媒質が、その後低エネルギー準位に移行するとき、そのエネルギー準位差に応じた波長の光を放出し得る。
【００２８】
レーザチャンバ１０の両端にはウインドウ１０ａ及び１０ｂが設けられてもよい。レーザチャンバ１０内で発生した光は、ウインドウ１０ａ及び１０ｂを介してレーザチャンバ１０の外部に出射し得る。
【００２９】
高反射ミラー１４は、レーザチャンバ１０のウインドウ１０ａから出射された光を高い反射率で反射し、レーザチャンバ１０内に戻してもよい。
出力結合ミラー１５の表面には、部分反射膜がコーティングされていてもよい。従って、出力結合ミラー１５は、レーザチャンバ１０のウインドウ１０ｂから出力される光のうちの一部を透過させて出力し、他の一部を反射させてレーザチャンバ１０内に戻してもよい。
【００３０】
高反射ミラー１４と出力結合ミラー１５とで、光共振器が構成され得る。レーザチャンバ１０から出射した光は、高反射ミラー１４と出力結合ミラー１５との間で往復し、電極１１ａと電極１１ｂとの間のレーザゲイン空間を通過する度に増幅され得る。増幅された光の一部が、出力結合ミラー１５を介して、パルスレーザ光として出力され得る。
【００３１】
パルスエネルギー計測部１７は、ビームスプリッタ１７ａと、集光光学系１７ｂと、光センサ１７ｃとを含んでもよい。ビームスプリッタ１７ａは、出力結合ミラー１５を透過したパルスレーザ光を高い透過率で透過させるとともに、パルスレーザ光の一部を集光光学系１７ｂに向けて反射してもよい。集光光学系１７ｂは、ビームスプリッタ１７ａによって反射された光を光センサ１７ｃの感光面に集光してもよい。光センサ１７ｃは、感光面に集光されたレーザ光のパルスエネルギーを検出し、パルスエネルギーの検出データをレーザ制御部３０に出力してもよい。
【００３２】
レーザ制御部３０は、例えば、充電器１２に対して充電電圧の設定信号を送信したり、パルスパワーモジュール１３に対してスイッチＯＮ又はＯＦＦの発光トリガ信号を送信したりしてもよい。
【００３３】
レーザ制御部３０は、パルスエネルギー計測部１７からパルスエネルギーの検出データを受信してもよく、このパルスエネルギーの検出データを参照して充電器１２の充電電圧を制御してもよい。充電器１２の充電電圧を制御することにより、パルスレーザ光のパルスエネルギーが制御されてもよい。また、レーザ制御部３０は、パルスエネルギー計測部１７から受信したデータに基づいて、エキシマレーザ装置の発振パルス数を計数してもよい。
【００３４】
図３は、図２に示されるレーザチャンバの内部構成と、パルスパワーモジュールの構成とを示す。図３においては、レーザ光の進行方向に略平行な方向から見たレーザチャンバ１０の内部構成が示されている。レーザチャンバ１０の内部仕切板１０ｃを含む導電性部材は、接地電位に接続されてもよい。電極１１ｂは内部仕切板１０ｃを介して接地電位に接続されていてもよい。
【００３５】
レーザチャンバ１０の内部には、一対の電極１１ａ及び１１ｂと、クロスフローファン２１との他に、熱交換器２６が配置されてもよい。クロスフローファン２１が回転することにより、レーザガスは、矢印Ａで示されるようにレーザチャンバ１０の内部で循環してもよい。熱交換器２６は、放電によって高温となったレーザガスの熱エネルギーをレーザチャンバ１０の外部に排出してもよい。
【００３６】
パルスパワーモジュール１３は、充電コンデンサＣ０と、スイッチ１３ａと、昇圧トランスＴＣ１と、複数の磁気スイッチＳｒ１〜Ｓｒ３と、複数のコンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３と、を含んで構成されてもよい。
【００３７】
磁気スイッチＳｒ１〜Ｓｒ３は、いずれも、可飽和リアクトルを含んでもよい。磁気スイッチＳｒ１〜Ｓｒ３の各々は、その両端に印加された電圧の時間積分値が、各磁気スイッチの特性で決まる所定の値になったときに、低インピーダンスになるようにしもよい。
【００３８】
充電器１２には、レーザ制御部３０により充電電圧が設定されてもよい。充電器１２は、設定された充電電圧に基づいて、充電コンデンサＣ０を充電してもよい。
パルスパワーモジュール１３のスイッチ１３ａには、レーザ制御部３０により発光トリガ信号が入力されてもよい。発光トリガ信号がスイッチ１３ａに入力されると、スイッチ１３ａがＯＮになってもよい。スイッチ１３ａがＯＮになると、充電コンデンサＣ０から昇圧トランスＴＣ１の１次側に電流が流れ得る。
【００３９】
昇圧トランスＴＣ１の１次側に電流が流れると、電磁誘導によって昇圧トランスＴＣ１の２次側に逆方向の電流が流れ得る。昇圧トランスＴＣ１の２次側に電流が流れると、やがて磁気スイッチＳｒ１に印加される電圧の時間積分値が閾値に達し得る。
【００４０】
磁気スイッチＳｒ１に印加される電圧の時間積分値が閾値に達すると、磁気スイッチＳｒ１は磁気飽和した状態となり、磁気スイッチＳｒ１は閉じ得る。
磁気スイッチＳｒ１が閉じると、昇圧トランスＴＣ１の２次側からコンデンサＣ１に電流が流れ、コンデンサＣ１が充電され得る。
【００４１】
コンデンサＣ１が充電されることにより、やがて磁気スイッチＳｒ２は磁気飽和した状態となり、磁気スイッチＳｒ２は閉じ得る。
磁気スイッチＳｒ２が閉じると、コンデンサＣ１からコンデンサＣ２に電流が流れ、コンデンサＣ２が充電され得る。このとき、コンデンサＣ１を充電する際の電流のパルス幅よりも短いパルス幅で、コンデンサＣ２が充電されてもよい。
【００４２】
コンデンサＣ２が充電されることにより、やがて磁気スイッチＳｒ３は磁気飽和した状態となり、磁気スイッチＳｒ３は閉じ得る。
磁気スイッチＳｒ３が閉じると、コンデンサＣ２からコンデンサＣ３に電流が流れ、コンデンサＣ３が充電され得る。このとき、コンデンサＣ２を充電する際の電流のパルス幅よりも短いパルス幅で、コンデンサＣ３が充電されてもよい。
【００４３】
このように、コンデンサＣ１からコンデンサＣ２、コンデンサＣ２からコンデンサＣ３へと電流が順次流れることにより、当該電流のパルス幅は圧縮され、高電圧化され得る。
【００４４】
コンデンサＣ３の電圧がレーザガスのブレークダウン電圧に達したときに、一対の電極１１ａ及び１１ｂ間のレーザガスに絶縁破壊が生じ得る。これにより、レーザガスが励起され、レーザ発振して、パルスレーザ光が出力され得る。このような放電動作が、スイッチ１３ａのスイッチング動作によって繰り返されることにより、所定の発振周波数で、パルスレーザ光が出力されてもよい。
【００４５】
２．４  課題
図４は、レーザ装置から出力されるパルスレーザ光の時間波形の例を示すグラフである。図４における破線は、コンデンサＣ２の容量ＣＰ−１に対するコンデンサＣ３の容量ＣＰの比Ｋ＝ＣＰ／ＣＰ−１が０．７である場合のパルスレーザ光の時間波形を示し、実線は、比Ｋが０．９５である場合のパルスレーザ光の時間波形を示す。
【００４６】
比Ｋが１より小さい値である場合、コンデンサＣ２に充電されるエネルギーよりもコンデンサＣ３に充電されるエネルギーの方が少なくなるため、余剰エネルギーが生じ得る。そうすると、コンデンサＣ３に充電されたエネルギーにより放電電極１１ａ、１１ｂで放電が起こった後に、余剰エネルギーにより反転して再度放電が起こるので、パルスレーザ光のパルス時間幅が長くなり得る。
【００４７】
特開平１０−０１２９５０号公報においては、この放電によるパルスストレッチによって、アニールに適したパルス時間幅を実現することが開示されている。しかし、放電は、レーザガス条件の変化や放電状態によって、１パルスごとにパルス時間波形が変動し得る。パルス時間波形が変動すると、アニールによって生成された多結晶の特性が変わってしまうことがある。
【００４８】
また、米国特許公開第２０１２／０２６０８４７号明細書及び米国特許第８７３７４３８号明細書においては、光学パルスストレッチャーを利用してパルス時間幅を長くすることが開示されている。しかし、光学パルスストレッチャーを利用するだけではパルス時間波形を最適化することは困難であり得る。
【００４９】
以下に説明される実施形態においては、この課題を解決するために、光学パルスストレッチャーに含まれるビームスプリッタの反射率を変更可能としてもよい。さらに、光学パルスストレッチャーに含まれる遅延光学系の遅延光路の光路長を変更可能としてもよい。また、パルスパワーモジュール１３のコンデンサＣ２の容量ＣＰ−１に対するコンデンサＣ３の容量ＣＰの比Ｋ＝ＣＰ／ＣＰ−１を、以下の範囲としてもよい。
好ましくは、０．８５≦Ｋ≦１．１５
さらに好ましくは、０．９≦Ｋ≦１．０５
比Ｋを１に近い値とすることにより、余剰エネルギーが低減され、反転電流が発生するのを抑制し得る。その結果、安定した放電が生成され、そのため出力されるパルスレーザ光の時間波形が安定し得る。
【００５０】
３．光学パルスストレッチャーを含むレーザアニール装置（第１の実施形態）
３．１  構成
図５は、本開示の第１の実施形態に係るレーザアニール装置の構成を概略的に示す。第１の実施形態に係るレーザアニール装置において、レーザシステム３ａは、図１を参照しながら説明したレーザシステムに加えて、光学パルスストレッチャー１６と、パルス時間波形計測部１９と、レーザシステム制御部３１と、を備えていてもよい。また、第１の実施形態に係るレーザアニール装置において、アニール装置４ａは、図１を参照しながら説明したアニール装置４に加えて、ビームホモジナイザ４１と、溶融計測部４４と、アニール制御部４５と、を備えていてもよい。アニール装置４ａにおいて、高反射ミラー４３ｂの代わりに、高反射ミラー４３ｃが配置されてもよい。
【００５１】
光学パルスストレッチャー１６は、レーザ装置２とアッテネータ１８との間のパルスレーザ光の光路に配置されてもよい。光学パルスストレッチャー１６は、ビームスプリッタと、遅延光学系と、を含んでもよい。光学パルスストレッチャー１６の詳細については、図６Ａ〜図６Ｅを参照しながら後述する。
【００５２】
パルス時間波形計測部１９は、アッテネータ１８とアニール装置４ａとの間のパルスレーザ光の光路に配置されてもよい。パルス時間波形計測部１９は、ビームスプリッタ１９ａと、集光光学系１９ｂと、光センサ１９ｃとを含んでもよい。ビームスプリッタ１９ａは、アッテネータ１８を通過したパルスレーザ光を高い透過率で透過させるとともに、パルスレーザ光の一部を集光光学系１９ｂに向けて反射してもよい。集光光学系１９ｂは、ビームスプリッタ１９ａによって反射された光を光センサ１９ｃの感光面に集光してもよい。光センサ１９ｃは、高速のフォトダイオード又はバイプラナ管であってもよい。
【００５３】
ビームホモジナイザ４１は、パルス時間波形計測部１９とスリット４２との間のパルスレーザ光の光路に配置されてもよい。ビームホモジナイザ４１は、フライアイレンズ４１ａと、コンデンサ光学系４１ｂと、を含んでもよい。コンデンサ光学系４１ｂは、その後側焦点の位置がスリット４２の位置と略一致するように配置されてもよい。フライアイレンズ４１ａは、フライアイレンズ４１ａに含まれる複数のレンズの前側焦点を含む焦点面の位置とコンデンサ光学系４１ｂの前側焦点面の位置とが略一致するように配置されてもよい。
【００５４】
高反射ミラー４３ｃは、レーザ装置２から出力された紫外領域のパルスレーザ光を高い反射率で反射し、可視光を透過させるダイクロイックミラーであってもよい。
【００５５】
溶融計測部４４は、ビームスプリッタ４４ａと、半導体レーザ４４ｂと、光センサ４４ｃと、を含んでもよい。半導体レーザ４４ｂは、可視光領域のレーザ光を出力してもよい。たとえば、半導体レーザ４４ｂは、波長１μｍ〜６６０ｎｍのレーザ光を出力する半導体レーザであってもよい。ビームスプリッタ４４ａは、レーザ光の一部を反射し、他の一部を透過させるハーフミラーであってもよい。
【００５６】
半導体レーザ４４ｂから出力されたレーザ光の一部は、ビームスプリッタ４４ａによって反射され、高反射ミラー４３ｃを透過し、被加工物４３ｅによって反射されて、高反射ミラー４３ｃ及びビームスプリッタ４４ａをこの順で透過してもよい。光センサ４４ｃは、高反射ミラー４３ｃ及びビームスプリッタ４４ａをこの順で透過した光の光路に配置されてもよい。光センサ４４ｃは、半導体レーザ４４ｂから出力されたレーザ光の波長に感度を有するフォトダイオードであってもよい。あるいは、半導体レーザ４４ｂから出力されたレーザ光の波長を選択的に透過させるバンドパスフィルタが、高反射ミラー４３ｃと光センサ４４ｃとの間のレーザ光の光路に配置されていてもよい。
【００５７】
３．２  動作
アニール制御部４５は、被加工物４３ｅが所定の位置に配置されるように、ＸＹＺステージ４３ｇを制御してもよい。アニール制御部４５は、被加工物４３ｅにおけるパルスレーザ光のフルーエンスが所定の値となるように、アッテネータ１８を通過したパルスレーザ光の目標パルスエネルギーＥｔのデータをレーザシステム制御部３１に送信してもよい。
【００５８】
レーザシステム制御部３１は、レーザ装置２に、レーザ装置２から出力されるパルスレーザ光のパルスエネルギーの目標値ＥＬ１を送信してもよい。次に、レーザシステム制御部３１は、アッテネータ１８を通過したパルスレーザ光の目標パルスエネルギーＥｔ＝Ｔ１・Ｔ２・ＥＬ１となるように、アッテネータ１８の透過率Ｔ２を制御する信号を送信してもよい。ここで、Ｔ１は光学パルスストレッチャー１６の透過率であってもよい。
【００５９】
アニール制御部４５は、レーザシステム制御部３１を介して、レーザ装置２に発光トリガ信号を送信してもよい。レーザ装置２に発光トリガ信号が入力されると、レーザ装置２からパルスエネルギーＥＬ１のパルスレーザ光が出力され得る。この出力されたパルスレーザ光は、光学パルスストレッチャー１６に入射し、パルスストレッチされ得る。
【００６０】
パルスストレッチされたパルスレーザ光は、アッテネータ１８によって所望のパルスエネルギーとなるように減光されてもよい。その後、パルスレーザ光は、パルス時間波形計測部１９のビームスプリッタ１９ａによって、一部反射され、集光光学系１９ｂを介して、光センサ１９ｃに入射し得る。
【００６１】
レーザシステム制御部３１は、光センサ１９ｃからの信号を受信して、パルスレーザ光のパルス時間波形を計測してもよい。また、このパルス時間波形を積分して、パルスエネルギーを計算して、目標パルスエネルギーＥｔとなっているか確認してもよい。また、計測されたパルス時間波形のデータは、アニール制御部４５に送信されてもよい。
【００６２】
パルス時間波形計測部１９を通過したパルスレーザ光は、アニール装置４ａに入射し得る。アニール装置４ａに入射したパルスレーザ光は、ビームホモジナイザ４１によって、スリット４２をケーラー照明し得る。その結果、パルスレーザ光の光強度分布が均一化され得る。スリット４２を通過したパルスレーザ光は、高反射ミラー４３ａ及び４３ｃによって順次反射され、転写光学系４３ｄによって、スリット４２の転写像が被加工物４３ｅに結像され得る。これにより、被加工物４３ｅにおいて、アモルファスシリコンの一部が溶融し、その後結晶化し得る。
【００６３】
一方、溶融計測部４４の半導体レーザ４４ｂから出力されたレーザ光は、ビームスプリッタ４４ａによって反射されて、高反射ミラー４３ｃ及び転写光学系４３ｄを介して、被加工物４３ｅにおけるパルスレーザ光の照射エリアに入射し得る。
【００６４】
被加工物４３ｅにおいて、アモルファスシリコンが溶融し、その後結晶化する過程で、半導体レーザ４４ｂから出力されたレーザ光の反射率が変化し得る。アニール制御部４５は、この半導体レーザ４４ｂから出力されたレーザ光の反射光の光強度の時間変化を光センサ４４ｃによって計測してもよい。そして、被加工物４３ｅにおける反射率の時間変化を計算してもよい。反射率の計算は、予め、被加工物の位置に反射率の高いサンプルを配置して、そのサンプルからの反射光の光強度を基準とすることにより行われてもよい。
【００６５】
３．３  光学パルスストレッチャーの構成
図６Ａは、図５に示される光学パルスストレッチャーの構成を示す。光学パルスストレッチャー１６は、ビームスプリッタ１６ｎと、凹面ミラー１６ａ〜１６ｈとを含んでいてもよい。
【００６６】
ビームスプリッタ１６ｎは、パルスレーザ光を高い透過率で透過させる基板を含んでもよい。この基板の第１の面１６１には減反射膜がコートされ、この基板の第２の面１６２には、矢印Ｂ方向に反射率分布を有する部分反射膜がコートされていてもよい。ビームスプリッタ１６ｎは、ホルダ１６ｏを介してアーム１６ｐに支持されてもよい。アーム１６ｐは、移動テーブル１６ｑに支持され、移動テーブル１６ｑは、１軸ステージ１６ｒに支持されてもよい。
【００６７】
図６Ｄ及び図６Ｅは、ビームスプリッタ１６ｎ、ホルダ１６ｏ、アーム１６ｐ、移動テーブル１６ｑ及び１軸ステージ１６ｒを、ビームスプリッタ１６ｎの反射面に垂直な方向から見た図である。図６Ｂ、図６Ｃ及び図６Ｅは、ビームスプリッタ１６ｎ等を図６Ａ及び図６Ｄと異なる位置に移動させた状態を示す。１軸ステージ１６ｒは、ビームスプリッタ１６ｎ、ホルダ１６ｏ、アーム１６ｐ及び移動テーブル１６ｑを、矢印Ｂ方向に往復移動できるように構成されてもよい。１軸ステージ１６ｒは、レーザシステム制御部３１（図５）によって制御されてもよい。これにより、ビームスプリッタ１６ｎは、パルスレーザ光の入射角度を維持した状態で、矢印Ｂ方向に往復移動できるように構成されてもよい。
【００６８】
凹面ミラー１６ａ〜１６ｈは、遅延光学系を構成し得る。凹面ミラー１６ａ〜１６ｈの各々は、互いに略等しい焦点距離Ｆを有する凹面ミラーであってもよい。これらの凹面ミラーのうち、凹面ミラー１６ｃ、１６ｄ、１６ｅ、１６ｆは、それぞれ、回転ステージ１６ｉ、１６ｊ、１６ｋ、１６ｍに支持されてもよい。回転ステージ１６ｉ、１６ｊ、１６ｋ、１６ｍは、それぞれ凹面ミラー１６ｃ、１６ｄ、１６ｅ、１６ｆを紙面の面内で回転させ、それぞれの姿勢を制御できるように構成されてもよい。回転ステージ１６ｉ、１６ｊ、１６ｋ、１６ｍは、レーザシステム制御部３１（図５）によって制御されてもよい。焦点距離Ｆは、例えば、ビームスプリッタ１６ｎから凹面ミラー１６ａまでの距離に相当してもよい。
【００６９】
３．４  光学パルスストレッチャーの動作
図中の左側からビームスプリッタ１６ｎに入射するパルスレーザ光は、第１の面１６１を高い透過率で透過し、第２の面１６２の部分反射膜に入射し得る。第２の面１６２に入射したパルスレーザ光は、第１の光路と第２の光路に分岐され得る。すなわち、第２の面１６２に入射したパルスレーザ光の一部は透過し、第１の光路に進んで、第１の出力パルスＰ１となり得る。第２の面１６２に入射したパルスレーザ光の他の一部は反射され、第２の光路に進んで、凹面ミラー１６ａによって反射され得る。
【００７０】
凹面ミラー１６ｃ、１６ｄ、１６ｅ、１６ｆの姿勢が図６Ａに示される状態のとき、凹面ミラー１６ａによって反射されたパルスレーザ光は、凹面ミラー１６ｄ、１６ｅ、１６ｈ、１６ｇ、１６ｆ、１６ｃ、１６ｂの順で反射されて、ビームスプリッタ１６ｎに図中の上側から入射してもよい。図中の上側からビームスプリッタ１６ｎに入射したパルスレーザ光の一部は反射され、上記第１の光路に進んで第２の出力パルスＰ２となり得る。図中の上側からビームスプリッタ１６ｎに入射したパルスレーザ光の他の一部はビームスプリッタ１６ｎを透過して再び上記第２の光路に進み得る。
【００７１】
図中の左側からビームスプリッタ１６ｎに入射して透過した第１の出力パルスＰ１と、図中の上側からビームスプリッタ１６ｎに入射して反射された第２の出力パルスＰ２とが略同一の光路軸で、光学パルスストレッチャー１６から図中の右側に向けて出力され得る。凹面ミラー１６ａ、１６ｄ、１６ｅ、１６ｈ、１６ｇ、１６ｆ、１６ｃ、１６ｂを経由した遅延光路の光路長は、凹面ミラー１６ａ〜１６ｈの各々の焦点距離Ｆの１６倍に相当し得る。この場合、第１の出力パルスＰ１に対する第２の出力パルスＰ２の遅延時間は、光速をｃとしたとき、１６Ｆ／ｃとなり得る。
【００７２】
図中の上側からビームスプリッタ１６ｎに入射して透過したパルスレーザ光は、再び凹面ミラー１６ａによって反射され、上述と同じ遅延光路を通って、再びビームスプリッタ１６ｎに図中の上側から入射してもよい。再びビームスプリッタ１６ｎに図中の上側から入射したパルスレーザ光の一部は反射されて、光学パルスストレッチャー１６から図中の右側に向けて出力され得る。これを繰り返すことにより、第１及び第２の出力パルスＰ１及びＰ２と略同一の光路軸で、図示しない第３及び第４の出力パルスが出力され、パルスレーザ光がパルスストレッチされてもよい。
【００７３】
図６Ｂは、凹面ミラー１６ｃ、１６ｄ、１６ｅ、１６ｆの姿勢が図６Ａと異なる状態を示す。凹面ミラー１６ｃ、１６ｄ、１６ｅ、１６ｆの姿勢が図６Ｂに示される状態のとき、凹面ミラー１６ａによって反射されたパルスレーザ光は、凹面ミラー１６ｄ、１６ｅ、１６ｆ、１６ｃ、１６ｂの順で反射されてもよい。すなわち、凹面ミラー１６ｈ及び１６ｇをスキップしてもよい。この場合の遅延光路の光路長は、凹面ミラー１６ａ〜１６ｈの各々の焦点距離Ｆの約１２倍に相当し得る。
【００７４】
図６Ｃは、凹面ミラー１６ｃ、１６ｄ、１６ｅ、１６ｆの姿勢が図６Ａ及び図６Ｂと異なる状態を示す。凹面ミラー１６ｃ、１６ｄ、１６ｅ、１６ｆの姿勢が図６Ｃに示される状態のとき、凹面ミラー１６ａによって反射されたパルスレーザ光は、凹面ミラー１６ｄ、１６ｃ、１６ｂの順で反射されてもよい。すなわち、凹面ミラー１６ｅ、１６ｈ、１６ｇ及び１６ｆをスキップしてもよい。この場合の遅延光路の光路長は、凹面ミラー１６ａ〜１６ｈの各々の焦点距離Ｆの約８倍に相当し得る。
【００７５】
このように、凹面ミラー１６ｃ、１６ｄ、１６ｅ、１６ｆの姿勢によって、遅延光路の光路長を、８Ｆ、１２Ｆ及び１６Ｆと可変することができる。これらの場合のいずれにおいても、図中の左側からビームスプリッタ１６ｎの第２の面１６２に入射するパルスレーザ光のビーム断面の転写像が、ビームスプリッタ１６ｎの第２の面１６２に結像し得る。遅延光路の光路長を変更することにより、第１の出力パルスＰ１に対する第２の出力パルスＰ２や上述の第３、第４の出力パルスの遅延時間を変更できるので、光学パルスストレッチャー１６から出力されるパルスレーザ光の時間波形を変更し得る。回転ステージ１６ｉ、１６ｊ、１６ｋ、１６ｍは、本開示における光路長可変部に相当し得る。
【００７６】
ビームスプリッタ１６ｎの位置を１軸ステージ１６ｒが矢印Ｂ方向に往復移動させることによって、ビームスプリッタ１６ｎにおけるパルスレーザ光の反射率を変更することができる。ビームスプリッタ１６ｎにおけるパルスレーザ光の反射率を変更することにより、第１の出力パルスＰ１に対する第２の出力パルスＰ２や第３、第４の出力パルスの強度比を変更できるので、光学パルスストレッチャー１６から出力されるパルスレーザ光の時間波形を変更し得る。１軸ステージ１６ｒは、本開示における反射率可変部に相当し得る。
【００７７】
以上のように、光学パルスストレッチャー１６に含まれるビームスプリッタの反射率と遅延光路の光路長を変化させることによって、第１〜第４の出力パルスのパルス時間間隔や、第１〜第４の出力パルスの光強度比を変更し得る。なお、光学パルスストレッチャー１６は、本開示におけるパルス時間波形可変装置に相当し得る。
【００７８】
なお、図６Ａ〜図６Ｅにおいては、８枚の凹面ミラーを用いる例を示したが、本開示はこの例に限定されることなく、さらに多くの凹面ミラーが同様に配置されてもよい。
他の点については、図１〜図３を参照しながら説明したレーザアニール装置と同様でよい。
【００７９】
３．５  アニール制御部の処理
３．５．１  メインフロー
図７は、図５に示されるアニール制御部によるパルス時間波形の設定処理を示すフローチャートである。アニール制御部４５は、以下の処理により、複数の照射条件によるアニールを行い、それぞれの照射条件における溶融状態を計測して、最適な照射条件を選定してもよい。
【００８０】
まず、Ｓ１００において、アニール制御部４５は、ビームスプリッタ１６ｎの反射率を最小にして、パルスレーザ光の時間波形を計測し、パルス時間幅を計算してもよい。これにより、レーザ装置２から出力されて光学パルスストレッチャー１６に入射する前のパルスレーザ光の時間波形に近い波形を取得し得る。この処理の詳細については、図８Ａ及び図８Ｂを参照しながら後述する。
【００８１】
次に、Ｓ１１０において、アニール制御部４５は、番号Ｎ＝１から番号Ｎ＝Ｎｍａｘまでの照射条件パラメータを作成し、メモリに記憶させてもよい。メモリについては、図２５を参照しながら後述する。照射条件パラメータは、光学パルスストレッチャー１６の遅延光路の光路長の目標値と、ビームスプリッタ１６ｎの反射率の目標値と、被加工物４３ｅにおけるパルスレーザ光のフルーエンスの目標値と、に関するＮｍａｘ通りの組み合わせを含んでもよい。このＳ１１０の処理の詳細については、図９Ａを参照しながら後述する。照射条件パラメータは、図９Ｂを参照しながら後述するデータテーブルの形式で記憶されてもよい。
【００８２】
ここで、照射条件パラメータは、パルス時間波形生成パラメータと、被加工物４３ｅにおけるフルーエンスの目標値と、を含んでいてもよい。パルス時間波形生成パラメータは、パルス時間波形を生成するために必要なパラメータであって、この場合は、ビームスプリッタ１６ｎの反射率の目標値と、光学パルスストレッチャー１６の遅延光路の光路長の目標値と、を含んでいてもよい。
【００８３】
次に、Ｓ１２０において、アニール制御部４５は、番号Ｎの値を１にセットしてもよい。
【００８４】
次に、Ｓ１３０において、アニール制御部４５は、番号Ｎの照射条件パラメータにレーザシステム３ａを設定してもよい。すなわち、アニール制御部４５は、光学パルスストレッチャー１６の遅延光路の光路長の目標値と、ビームスプリッタ１６ｎの反射率の目標値と、被加工物４３ｅにおけるフルーエンスの目標値とを、レーザシステム制御部３１に送信してもよい。この処理の詳細については、図１０を参照しながら後述する。
次に、Ｓ１４０において、アニール制御部４５は、発光トリガ信号をレーザシステム制御部３１に出力してもよい。
【００８５】
次に、アニール制御部４５は、処理をＳ１５０及びＳ１６０に進めてもよい。Ｓ１５０及びＳ１６０の処理は、並行して行われてもよい。
【００８６】
Ｓ１５０において、アニール制御部４５は、光学パルスストレッチャー１６から出力されたパルスレーザ光の時間波形を、パルス時間波形計測部１９によって計測し、パルスパラメータを計算してもよい。パルスパラメータは、パルス時間波形計測部１９によって計測されたパルスレーザ光の時間波形から計算される値であって、以下の値を含んでもよい。
Ｉｐ１、Ｉｐ２、Ｉｐ３：第１〜第３ピークの光強度
Ｔｄ    ：ピーク間隔
ΔＴＴＩＳ：［∫Ｉ（ｔ）ｄｔ］２／∫Ｉ（ｔ）２ｄｔで算出されるパルス時間幅
このパルスパラメータを計算する処理の詳細については、図１１Ａ及び図１１Ｂを参照しながら後述する。
【００８７】
Ｓ１６０において、アニール制御部４５は、光センサ４４ｃを用いて計測された被加工物４３ｅの照射領域におけるレーザ光の反射率の時間変化に基づいて、被加工物４３ｅの溶融持続時間Ｔｍと、結晶状態とを計測してもよい。結晶状態の計測は、結晶化の有無の計測を含んでもよい。この処理の詳細については、図１２Ａ及び図１２Ｂを参照しながら後述する。
【００８８】
Ｓ１５０及びＳ１６０の処理が終わったら、アニール制御部４５は、処理をＳ１７０に進めてもよい。
Ｓ１７０において、アニール制御部４５は、番号Ｎの照射条件パラメータに関し、Ｓ１５０及びＳ１６０における計測結果をメモリに記憶させてもよい。この計測結果は、図９Ｂを参照しながら後述するデータテーブルの形式で記憶されてもよい。
【００８９】
次に、Ｓ１８０において、アニール制御部４５は、番号Ｎ＝１から番号Ｎ＝Ｎｍａｘまでのすべての照射条件パラメータで計測が終了したか否かを判定してもよい。すべての照射条件パラメータでの計測が終了していない場合には、アニール制御部４５は、処理をＳ１９０に進めてもよい。すべての照射条件パラメータでの計測が終了した場合には、アニール制御部４５は、処理をＳ２００に進めてもよい。
【００９０】
Ｓ１９０において、アニール制御部４５は、番号Ｎの値に１を加えて、番号Ｎの値を更新してもよい。Ｓ１９０の後、アニール制御部４５は、処理を上述のＳ１３０に戻してもよい。
Ｓ２００において、アニール制御部４５は、番号Ｎ＝１から番号Ｎ＝Ｎｍａｘまでの照射条件パラメータから、最適な照射条件パラメータを選出してもよい。この処理の詳細については、図１３を参照しながら後述する。
【００９１】
次に、Ｓ２１０において、アニール制御部４５は、選出された照射条件パラメータにレーザシステム３ａを設定してもよい。すなわち、光学パルスストレッチャー１６の遅延光路の光路長の目標値と、ビームスプリッタ１６ｎの反射率の目標値と、被加工物４３ｅにおけるフルーエンスの目標値とを、レーザシステム制御部３１に送信してもよい。この処理は、照射条件パラメータの番号が異なり得る他は、上述のＳ１３０と同様でよい。
Ｓ２１０の後、アニール制御部４５は、本フローチャートの処理を終了してもよい。あるいは、アニール制御部４５は、選出された照射条件の近辺でさらに細かい照射条件を複数設定し、本フローチャートの処理を再度実行してもよい。
【００９２】
３．５．２  Ｓ１００の詳細
図８Ａは、図７に示されるビームスプリッタの反射率を最小にしてパルス時間幅を計算する処理の詳細を示すフローチャートである。図８Ａに示される処理は、図７に示されるＳ１００のサブルーチンとして、アニール制御部４５によって行われてもよい。
【００９３】
まず、Ｓ１０１において、アニール制御部４５は、ビームスプリッタ１６ｎの反射率を最小に設定してもよい。ビームスプリッタ１６ｎの反射率は、１軸ステージ１６ｒの制御によってビームスプリッタ１６ｎを移動させることにより、設定されてもよい。
【００９４】
次に、Ｓ１０２において、アニール制御部４５は、発光トリガ信号をレーザシステム制御部３１に出力してもよい。
次に、Ｓ１０３において、アニール制御部４５は、光学パルスストレッチャー１６から出力されたパルスレーザ光の時間波形を、パルス時間波形計測部１９によって計測してもよい。
【００９５】
次に、Ｓ１０４において、アニール制御部４５は、計測したパルスレーザ光の時間波形から、以下のパルス時間幅を計算してもよい。
ΔＴＦＷＨＭ：半値全幅
ΔＴ１／２０：５％全幅
【００９６】
図８Ｂは、ビームスプリッタの反射率を最小に設定して光学パルスストレッチャーから出力されたパルスレーザ光の時間波形の例を示す。このパルスレーザ光のピーク強度をＩｍａｘとすると、上述のΔＴＦＷＨＭは、光強度がＩｍａｘ／２である部分のパルス時間幅でもよい。上述のΔＴ１／２０は、光強度がＩｍａｘ／２０である部分のパルス時間幅でもよい。
【００９７】
上述のＳ１０４の後、アニール制御部４５は、本フローチャートの処理を終了してもよい。
【００９８】
３．５．３  Ｓ１１０の詳細
図９Ａは、図７に示される照射条件パラメータを作成する処理の詳細を示すフローチャートである。図９Ａに示される処理は、図７に示されるＳ１１０のサブルーチンとして、アニール制御部４５によって行われてもよい。
【００９９】
まず、Ｓ１１１において、アニール制御部４５は、光学パルスストレッチャー１６の遅延光路の３通りの光路長Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３を決定してもよい。遅延光路の光路長は、遅延光路を経由したパルスレーザ光の遅延時間がΔＴＦＷＨＭ以上、ΔＴ１／２０以下の範囲で選定されてよい。
【０１００】
次に、Ｓ１１２において、アニール制御部４５は、ビームスプリッタ１６ｎの３通りの反射率Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３を決定してもよい。ビームスプリッタ１６ｎの反射率は、例えば、２５％以上、６５％以下の範囲で選定されてもよい。ビームスプリッタ１６ｎの反射率が２５％未満であると、パルスストレッチの効果が十分ではなく、図１１Ｂを参照しながら後述する第２ピーク以降のピークが表れない場合がある。ビームスプリッタ１６ｎの反射率が６５％を超えると、図１１Ｂを参照しながら後述する第１ピークの光強度に対する第２ピークの光強度の強度比が７５％を超えて、理想的なパルス時間波形とならない場合がある。
【０１０１】
次に、Ｓ１１３において、アニール制御部４５は、被加工物４３ｅにおけるパルスレーザ光の３通りのフルーエンスの目標値Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３を決定してもよい。被加工物４３ｅにおけるパルスレーザ光のフルーエンスの目標値は、被加工物４３ｅの少なくとも一部が溶融するような値となるように決定されてもよい。
【０１０２】
次に、Ｓ１１４において、アニール制御部４５は、Ｓ１１１〜Ｓ１１３において決定された照射条件パラメータをメモリに記憶させてもよい。
図９Ｂは、照射条件パラメータをテーブル形式で記憶する場合のデータ構造の例を示す。上述のように、光学パルスストレッチャー１６の遅延光路の光路長の目標値と、ビームスプリッタ１６ｎの反射率の目標値と、被加工物４３ｅにおけるパルスレーザ光のフルーエンスの目標値と、についてそれぞれ３通りの値を決定した場合には、照射条件パラメータは２７通りとなり得る。図９Ｂに示されるテーブルには、番号Ｎ＝１から番号Ｎ＝２７までの照射条件パラメータが記憶されてもよい。
また、上述のＳ１７０においては、図９Ｂに示されるテーブルに、２７通りの照射条件パラメータのそれぞれについての計測結果が記憶されてもよい。
なお、照射条件パラメータは２７通りである場合に限られず、２通り以上であればよい。
【０１０３】
上述のＳ１１４の後、アニール制御部４５は、本フローチャートの処理を終了してもよい。
【０１０４】
３．５．４  Ｓ１３０の詳細
図１０は、図７に示される照射条件パラメータにレーザシステムを設定する処理の詳細を示すフローチャートである。図１０に示される処理は、図７に示されるＳ１３０のサブルーチンとして、アニール制御部４５によって行われてもよい。
【０１０５】
まず、Ｓ１３１において、アニール制御部４５は、番号Ｎの照射条件パラメータを読出してもよい。
【０１０６】
次に、Ｓ１３２において、アニール制御部４５は、読み出された照射条件パラメータにレーザシステム３ａを設定してもよい。レーザシステム３ａのレーザシステム制御部３１は、アニール制御部４５から照射条件パラメータを受信してもよい。レーザシステム制御部３１は、光学パルスストレッチャー１６の遅延光路の光路長が目標値に近づくように、光学パルスストレッチャー１６の凹面ミラー１６ｃ、１６ｄ、１６ｅ、１６ｆをそれぞれ回転させる回転ステージ１６ｉ、１６ｊ、１６ｋ、１６ｍを制御してもよい。レーザシステム制御部３１は、ビームスプリッタ１６ｎの反射率が目標値に近づくように、ビームスプリッタ１６ｎを移動させる１軸ステージ１６ｒを制御してもよい。レーザシステム制御部３１は、被加工物４３ｅにおけるフルーエンスが目標値に近づくように、アッテネータ１８の透過率を制御してもよい。アッテネータ１８は、本開示におけるフルーエンス可変部に相当し得る。
【０１０７】
Ｓ１３２の後、アニール制御部４５は、本フローチャートの処理を終了してもよい。
【０１０８】
３．５．５  Ｓ１５０の詳細
図１１Ａは、図７に示されるパルスパラメータを計算する処理の詳細を示すフローチャートである。図１１Ａに示される処理は、図７に示されるＳ１５０のサブルーチンとして、アニール制御部４５によって行われてもよい。
【０１０９】
まず、Ｓ１５１において、アニール制御部４５は、光学パルスストレッチャー１６から出力されたパルスレーザ光の時間波形を、パルス時間波形計測部１９によって計測してもよい。
【０１１０】
図１１Ｂは、光学パルスストレッチャーから出力されたパルスレーザ光の時間波形の例を示す。図１１Ｂに示される波形において最も大きい光強度を有するのは、図６Ａ中の左側からビームスプリッタ１６ｎに入射して透過した第１の出力パルスＰ１（図６Ａ）で構成される第１ピークＰｅ１であってもよい。
【０１１１】
図１１Ｂに示される波形は、第１ピークＰｅ１の他に、図６Ａ中の上側からビームスプリッタ１６ｎに入射して反射された第２の出力パルスＰ２で構成される第２ピークＰｅ２を含んでもよい。第２ピークＰｅ２の光強度Ｉｐ２は、第１ピークＰｅ１の光強度Ｉｐ１より小さくてもよい。
【０１１２】
図６Ａ中の上側からビームスプリッタ１６ｎに入射して透過し、図６Ａ中の上側からビームスプリッタ１６ｎに再び入射して反射された第３の出力パルスは、第３ピークＰｅ３を構成してもよい。第３ピークＰｅ３の光強度Ｉｐ３は、第２ピークＰｅ２の光強度Ｉｐ２より小さくてもよい。同様に、第３ピークＰｅ３の後に、さらに光強度の小さい第４ピークＰｅ４及び第５ピークＰｅ５があってもよい。
【０１１３】
第１ピークＰｅ１と第２ピークＰｅ２との時間差が、ピーク間隔Ｔｄとして測定されてもよい。第２ピークＰｅ２と第３ピークＰｅ３との時間差は、ピーク間隔Ｔｄと略等しくてもよい。すなわち、遅延光路の光路長がＬの場合、光速をｃとすると、ピーク間隔Ｔｄ＝Ｌ／ｃとなり得る。
【０１１４】
第１ピークＰｅ１の光強度Ｉｐ１を大きくした理由は、被加工物を溶融させるためのエネルギーを第１ピークＰｅ１によって被加工物に与えるためであってもよい。但し、レーザアブレーションを抑制するため、第１ピークＰｅ１の光強度Ｉｐ１は大き過ぎないことが好ましい。第２ピークＰｅ２以降の光強度が第１ピークＰｅ１の光強度Ｉｐ１より小さくて済む理由は、第２ピークＰｅ２以降においては被加工物の溶融状態を維持すればよいためであってもよい。
【０１１５】
図１１Ａを再び参照し、Ｓ１５２において、アニール制御部４５は、計測したパルスレーザ光の時間波形から、以下のパルスパラメータを計算してもよい。
Ｉｐ１、Ｉｐ２、Ｉｐ３：第１〜第３ピークの光強度
Ｔｄ    ：ピーク間隔
ΔＴＴＩＳ：［∫Ｉ（ｔ）ｄｔ］２／∫Ｉ（ｔ）２ｄｔで算出されるパルス時間幅
【０１１６】
Ｓ１５２の後、アニール制御部４５は、本フローチャートの処理を終了してもよい。
【０１１７】
３．５．６  Ｓ１６０の詳細
図１２Ａは、図７に示される溶融持続時間と結晶状態を計測する処理の詳細を示すフローチャートである。図１２Ａに示される処理は、図７に示されるＳ１６０のサブルーチンとして、アニール制御部４５によって行われてもよい。
【０１１８】
まず、Ｓ１６１において、アニール制御部４５は、被加工物４３ｅの照射領域におけるレーザ光の反射率の時間変化を計測してもよい。具体的には、アニール制御部４５は、被加工物４３ｅの照射領域によって反射されたレーザ光の反射光の光強度を光センサ４４ｃによって計測し、この反射光の光強度に基づいて、反射率の時間変化を計測してもよい。
【０１１９】
図１２Ｂは、被加工物の照射領域におけるレーザ光の反射率の時間変化の例を示す。図１２Ｂに示されるように、被加工物４３ｅにパルスレーザ光を照射する前は、反射率は約４０％となり得る。
【０１２０】
次に、被加工物４３ｅへのパルスレーザ光の照射を開始すると、被加工物４３ｅの照射領域が溶融し始める。被加工物４３ｅの照射領域が固体部分と液体部分とを有するときは、被加工物４３ｅの照射領域の表面形状が複雑となり、反射率が一旦低下し得る。
【０１２１】
次に、被加工物４３ｅの照射領域が液面で覆われると、被加工物４３ｅの照射領域の表面形状が平坦化し、パルスレーザ光を照射する前よりも反射率が高くなり、約７０％となり得る。
【０１２２】
被加工物４３ｅへのパルスレーザ光の照射が終了すると、被加工物４３ｅの照射領域が固化し始める。被加工物４３ｅの照射領域が固体部分と液体部分とを有するときは、被加工物４３ｅの照射領域の表面形状が複雑となり、反射率が低下し得る。
【０１２３】
被加工物４３ｅの照射領域が完全に固化するとき、被加工物４３ｅの照射領域が結晶化した場合には、パルスレーザ光を照射する前と同等の反射率となり得る。被加工物４３ｅの照射領域が結晶化しなかった場合には、被加工物４３ｅの照射領域に凝集が生じて表面形状が複雑となり、パルスレーザ光が散乱されるので、パルスレーザ光を照射する前より反射率が低くなり、約１０％となり得る。
【０１２４】
図１２Ａを再び参照し、Ｓ１６２において、アニール制御部４５は、反射率の経時変化から、溶融持続時間Ｔｍを計算してもよい。溶融持続時間Ｔｍは、反射率が第１の閾値Ｒｔｈ１よりも高い状態が持続した時間として算出されてもよい。第１の閾値Ｒｔｈ１は、たとえば、約５５％でもよい。
【０１２５】
次に、Ｓ１６３において、アニール制御部４５は、反射率の経時変化から、固化後の反射率Ｒｓを計算してもよい。固化後の反射率は、溶融持続時間Ｔｍの終了後、一定時間経過したときの反射率として算出されてもよい。
次に、Ｓ１６４において、アニール制御部４５は、固化後の反射率Ｒｓが第２の閾値Ｒｔｈ２以上であるか否かを判定してもよい。第２の閾値Ｒｔｈ２は、第１の閾値Ｒｔｈ１より小さい値でもよい。第２の閾値Ｒｔｈ２は、たとえば、約２５％でもよい。
【０１２６】
固化後の反射率Ｒｓが第２の閾値Ｒｔｈ２以上である場合（Ｓ１６４；ＹＥＳ）、Ｓ１６５において、アニール制御部４５は、被加工物４３ｅの照射領域が結晶化したと判定し、その判定結果を示すフラグをセットしてもよい。具体的には、変数Ｆの値を１にセットしてもよい。
固化後の反射率Ｒｓが第２の閾値Ｒｔｈ２以上ではない場合（Ｓ１６４；ＮＯ）、Ｓ１６６において、アニール制御部４５は、被加工物４３ｅの照射領域が結晶化していないと判定し、その判定結果を示すフラグをセットしてもよい。具体的には、変数Ｆの値を０にセットしてもよい。
【０１２７】
Ｓ１６５又はＳ１６６の後、アニール制御部４５は、本フローチャートの処理を終了してもよい。
【０１２８】
３．５．７  Ｓ２００の詳細
図１３は、図７に示される最適な照射条件パラメータを選出する処理の詳細を示すフローチャートである。図１３に示される処理は、図７に示されるＳ２００のサブルーチンとして、アニール制御部４５によって行われてもよい。
【０１２９】
まず、Ｓ２０１において、アニール制御部４５は、Ｆ＝１、かつ、溶融持続時間が最大の照射条件パラメータを、最適な照射条件パラメータとして選出してもよい。Ｆ＝１を条件としたのは、被加工物が結晶化する照射条件を選出するためである。溶融持続時間が最大の照射条件パラメータを選出する理由については、図１４を参照しながら後述する。
次に、Ｓ２０２において、アニール制御部４５は、最適な照射条件パラメータにおけるパルスパラメータを、上述のＳ１７０で記憶したデータから読出してもよい。
【０１３０】
Ｓ２０２の後、アニール制御部４５は、本フローチャートの処理を終了してもよい。
【０１３１】
３．６  照射条件の選定
図１４は、被加工物に照射するパルスレーザ光のフルーエンスと被加工物に形成される結晶粒径との関係、及び、被加工物に照射するパルスレーザ光のフルーエンスと溶融持続時間との関係を示すグラフである。図１４においては、光学パルスストレッチャーを用いない場合の測定結果と、図５及び図６Ａ〜図６Ｅを参照しながら説明したように光学パルスストレッチャーを用いた場合の測定結果とが示されている。
【０１３２】
光学パルスストレッチャーを用いない場合と、光学パルスストレッチャーを用いる場合のいずれにおいても、パルスレーザ光のフルーエンスを大きくすると、溶融持続時間が長くなり得る。そして、パルスレーザ光のフルーエンスを大きくして、溶融持続時間を長くすると、被加工物にダメージが発生し、好ましい大きな粒径は得られない傾向がある。
【０１３３】
しかしながら、光学パルスストレッチャーを用いない場合に比べて、光学パルスストレッチャーを用いる場合には、パルスレーザ光のフルーエンスをある程度大きくして、溶融持続時間をある程度長くしても、好ましい大きな粒径が得られることがわかった。
【０１３４】
そこで、本開示においては、光学パルスストレッチャーを用いて、第１ピークの光強度よりも光強度の低い第２、第３ピークを有するパルスレーザ光を被加工物に照射することとした。そして、被加工物が結晶化する照射条件であって、且つ、溶融持続時間が最大となる照射条件を選出することにより、大きな粒径の多結晶シリコンを得ることを可能にした。
【０１３５】
図１５は、好ましいパルス時間波形の例を示すグラフである。図１５に示されるパルス時間波形は、第１ピークと、第２ピークと、第３ピークとを含んでもよい。
第１ピークの光強度Ｉ１は、３６ＭＷ／ｃｍ２以上、９０ＭＷ／ｃｍ２以下が好ましい。
第１ピークと第２ピークとの間における最低強度Ｉ２は、１３ＭＷ／ｃｍ２以上、第２ピークの光強度以下が好ましい。
第１ピークの光強度Ｉ１に対する第２ピークの光強度Ｉ３の比率は、７４％以下が好ましい。
第１ピークと第２ピークとの時間差Ｔ４は、１２ｎｓ以上、１００ｎｓ以下、あるいは、第１ピークの半値全幅以上、第１ピークの５％全幅以下が好ましい。
第１ピークの半値全幅Ｔ５は、１５ｎｓ以上、５０ｎｓ以下が好ましい。
【０１３６】
４．ビームスプリッタのバリエーション（第２の実施形態）
図１６Ａは、本開示の第２の実施形態に係るレーザアニール装置において用いられる光学パルスストレッチャーの構成を示す。図１６Ｂは、図１６Ａに示される光学パルスストレッチャーにおいて用いられる複数のビームスプリッタを、これらのビームスプリッタの反射面に垂直な方向から見た図である。
【０１３７】
第２の実施形態において用いられる光学パルスストレッチャー１６ｚは、複数のビームスプリッタ１６ｓ、１６ｔ、１６ｕ、１６ｖを含んでもよい。複数のビームスプリッタ１６ｓ、１６ｔ、１６ｕ、１６ｖは、互いに異なる反射率を有していてもよい。複数のビームスプリッタ１６ｓ、１６ｔ、１６ｕ、１６ｖは、ホルダ１６ｗに支持され、ホルダ１６ｗは、ステップモータ１６ｘによって回転可能に支持されていてもよい。
【０１３８】
レーザシステム制御部３１（図５）は、ステップモータ１６ｘを制御することにより、パルスレーザ光の光路にビームスプリッタ１６ｓ、１６ｔ、１６ｕ、１６ｖを選択的に配置することができてもよい。パルスレーザ光の光路にビームスプリッタ１６ｓ、１６ｔ、１６ｕ、１６ｖのいずれが位置する場合でも、パルスレーザ光の入射角度は一定であって、反射率だけが互いに異なってもよい。これにより、光学パルスストレッチャー１６ｚから出力されるパルスレーザ光の時間波形を変更し得る。ステップモータ１６ｘは、本開示における反射率可変部に相当し得る。
他の点については、第１の実施形態と同様でよい。
【０１３９】
５．照射条件の選定のバリエーション（第３の実施形態）
図１７Ａは、本開示の第３の実施形態に係るレーザアニール装置において最適な照射条件パラメータを選出する処理の詳細を示すフローチャートである。第３の実施形態に係るレーザアニール装置の構成は、第１又は第２の実施形態に係るレーザアニール装置の構成と同様でもよい。図１７Ａに示される処理は、図７に示されるＳ２００のサブルーチンとして、アニール制御部４５によって行われてもよい。
【０１４０】
図１４を再び参照すると、光学パルスストレッチャーを用いた場合に、被加工物に照射するパルスレーザ光のフルーエンスと溶融持続時間との関係は、直線Ｂと略平行に、フルーエンスを大きくするのに従って溶融持続時間が大きくなる部分を含み得る。フルーエンスをさらに大きくすると、フルーエンスと溶融持続時間との関係が、直線Ｂから離れて、やがて溶融持続時間が小さくなり得る。そして、フルーエンスと溶融持続時間との関係が直線Ｂから離れる直前で、結晶の粒径がほぼ最大となり得る。
【０１４１】
同様のことが、光学パルスストレッチャーを用いない場合にも、直線Ａとの関係で導かれ得る。そこで、第３の実施形態においては、以下の処理により、最適な照射条件パラメータを選出してもよい。
【０１４２】
図１７ＡのＳ２０１ａにおいて、アニール制御部４５は、Ｆ＝１、かつ、溶融持続時間が最大の照射条件パラメータを選出してもよい。
【０１４３】
次に、Ｓ２０２ａにおいて、アニール制御部４５は、上記選出された照射条件パラメータとパルス時間波形生成パラメータが同じで、上記選出された照射条件パラメータとフルーエンスの目標値が異なる、複数の照射条件パラメータを、上述のＳ１１０（図７）で記憶したデータから読出してもよい。さらに、アニール制御部４５は、読出された複数の照射条件パラメータにおける溶融持続時間を、上述のＳ１７０で記憶したデータからそれぞれ読出して、溶融持続時間とフルーエンスとの関係を求めてもよい。すなわち、上記選出された照射条件パラメータのパルス時間波形生成パラメータを固定して、フルーエンスを変化させた場合の、溶融持続時間とフルーエンスとの関係を求めてもよい。
【０１４４】
次に、Ｓ２０３ａにおいて、アニール制御部４５は、溶融持続時間とフルーエンスとの関係から、近似直線を求めてもよい。
図１７Ｂは、溶融持続時間とフルーエンスとの関係の例を示す。Ｓ２０３ａにおいて、アニール制御部４５は、図１７Ｂに示されるように近似直線を求めてもよい。この近似直線は、溶融持続時間が最大となる部分よりもフルーエンスが小さい領域について求められてもよい。
【０１４５】
次に、Ｓ２０４ａにおいて、アニール制御部４５は、近似直線上またはその近傍にあって、かつ、溶融持続時間が最大の照射条件パラメータを、最適な照射条件パラメータとして選出してもよい。
【０１４６】
次に、Ｓ２０５ａにおいて、アニール制御部４５は、最適な照射条件パラメータにおけるパルスパラメータを、上述のＳ１７０で記憶したデータから読出してもよい。
【０１４７】
Ｓ２０５ａの後、アニール制御部４５は、本フローチャートの処理を終了してもよい。
他の点については、図７〜図１３を参照しながら説明した処理と同様でよい。但し、第３の実施形態においては、図９Ａを参照しながら説明したＳ１１３の処理において、フルーエンスのサンプル数を３個より大きくするのが好ましい。例えば、フルーエンスのサンプル数を４個〜１０個程度とするのが好ましい。
【０１４８】
第３の実施形態によれば、フルーエンスと溶融持続時間との関係から結晶粒径が大きくなる条件を抽出できる。従って、第１又は第２の実施形態よりも良好な多結晶シリコン膜を形成し得る。
【０１４９】
６．複数のレーザ部を含むレーザアニール装置（第４の実施形態）
６．１  構成及び動作
図１８は、本開示の第４の実施形態に係るレーザアニール装置の構成を概略的に示す。第４の実施形態に係るレーザアニール装置において、レーザシステム３ｂは、第１、第２、第３のレーザ部２ａ、２ｂ、２ｃと、遅延回路５と、高反射ミラー６ａ、６ｂと、ナイフエッジミラー６ｃ、６ｄと、を備えていてもよい。また、第４の実施形態に係るレーザアニール装置において、レーザシステム３ｂは、光学パルスストレッチャーを備えていなくてもよい。
他の点については、第１〜第３の実施形態の構成と同様でよい。
【０１５０】
第１、第２、第３のレーザ部２ａ、２ｂ、２ｃの各々は、上述のレーザ装置２と同様の構成を備えていてもよい。それぞれのレーザ部は、レーザシステム制御部３１から目標パルスエネルギーのデータを受信してもよい。目標パルスエネルギーのデータは、第１、第２、第３のレーザ部２ａ、２ｂ、２ｃで互いに異なっていてもよい。それぞれのレーザ部において、受信した目標パルスエネルギーのデータに基づいて、充電器１２による充電コンデンサＣ０の充電電圧が、レーザ制御部３０によって設定されてもよい。
【０１５１】
遅延回路５は、レーザシステム制御部３１から遅延時間の設定データを受信してもよい。遅延回路５は、アニール制御部４５から出力された発光トリガ信号を、レーザシステム制御部３１を介して受信してもよい。遅延回路５は、この発光トリガ信号を受信したときから、設定された遅延時間が経過したタイミングで、第１、第２、第３のレーザ部２ａ、２ｂ、２ｃのそれぞれに、この順で発光トリガ信号を出力してもよい。
【０１５２】
高反射ミラー６ａ及びナイフエッジミラー６ｃは、第１のレーザ部２ａから出力されたパルスレーザ光を高い反射率で反射することにより光路を変更してもよい。第１のレーザ部２ａから出力されて光路を変更されたパルスレーザ光は、第２のレーザ部２ｂから出力されたパルスレーザ光と略平行に且つ近接してアッテネータ１８に向けて出力されてもよい。
【０１５３】
高反射ミラー６ｂ及びナイフエッジミラー６ｄは、第３のレーザ部２ｃから出力されたパルスレーザ光を高い反射率で反射することにより光路を変更してもよい。第３のレーザ部２ｃから出力されて光路を変更されたパルスレーザ光は、第２のレーザ部２ｂから出力されたパルスレーザ光と略平行に且つ近接してアッテネータ１８に向けて出力されてもよい。
【０１５４】
第１、第２、第３のレーザ部２ａ、２ｂ、２ｃからそれぞれ出力されたパルスレーザ光は、アッテネータ１８及びパルス時間波形計測部１９を介してビームホモジナイザ４１に入射してもよい。ビームホモジナイザ４１により、スリット４２がケーラー照明されることにより、これらのパルスレーザ光の光路がスリット４２において重なり合って、スリット４２の開口部におけるビームの光強度プロファイルが均一化され得る。
【０１５５】
６．２  アニール制御部の処理
６．２．１  メインフロー
図１９は、図１８に示されるアニール制御部によるパルス時間波形の設定処理を示すフローチャートである。アニール制御部４５は、以下の処理により、最適な照射条件を選定してもよい。
【０１５６】
まず、Ｓ１００ｂにおいて、アニール制御部４５は、１台のレーザ部から出力されるパルスレーザ光の時間波形を計測し、パルス時間幅を計算してもよい。この処理の詳細については、図２０を参照しながら後述する。
【０１５７】
次に、Ｓ１１０ｂにおいて、アニール制御部４５は、番号Ｎ＝１から番号Ｎ＝Ｎｍａｘまでの照射条件パラメータを作成し、メモリに記憶させてもよい。メモリについては、図２５を参照しながら後述する。照射条件パラメータは、第１、第２、第３のレーザ部２ａ、２ｂ、２ｃから出力されるパルスレーザ光のパルス時間間隔の目標値と、第１、第２、第３のレーザ部２ａ、２ｂ、２ｃから出力されるパルスレーザ光の光強度比の目標値と、被加工物４３ｅにおけるパルスレーザ光のフルーエンスの目標値と、に関するＮｍａｘ通りの組み合わせを含んでもよい。この処理の詳細については、図２１Ａ及び図２１Ｂを参照しながら後述する。照射条件パラメータは、図２１Ｃを参照しながら後述するデータテーブルの形式で記憶されてもよい。
【０１５８】
ここで、照射条件パラメータは、パルス時間波形生成パラメータと被加工物におけるフルーエンスの目標値と、を含んでもよい。この場合のパルス時間波形生成パラメータは、第１、第２、第３のレーザ部２ａ、２ｂ、２ｃから出力されるパルスレーザ光のパルス時間間隔の目標値と、第１、第２、第３のレーザ部２ａ、２ｂ、２ｃから出力されるパルスレーザ光の光強度比の目標値と、を含んでいてもよい。
【０１５９】
Ｓ１２０以降の処理は、第１〜第３の実施形態における処理と同様でよい。
アニール制御部４５によって設定されるパルスレーザ光の光強度比の目標値に基づいて、第１、第２、第３のレーザ部２ａ、２ｂ、２ｃの各々の目標パルスエネルギーのデータが、レーザシステム制御部３１によって設定されてもよい。それぞれのレーザ部において、充電器１２による充電コンデンサＣ０の充電電圧が、それぞれのレーザ部から出力されるパルスレーザ光のパルスエネルギーが各々の目標パルスエネルギーに近づくように設定されてもよい。このようにして充電電圧が設定される結果、それぞれのレーザ部から出力されるパルスレーザ光の光強度比が上記光強度比の目標値に近づいてもよい。
【０１６０】
アニール制御部４５によって設定されるパルスレーザ光のパルス時間間隔の目標値に基づいて、第１、第２、第３のレーザ部２ａ、２ｂ、２ｃの各々に対する発光トリガ信号の遅延時間の設定データが、レーザシステム制御部３１によって設定されてもよい。遅延時間は、第１、第２、第３のレーザ部２ａ、２ｂ、２ｃからそれぞれ出力されるパルスレーザ光のパルス時間間隔が上記目標値に近づくように設定されてもよい。
【０１６１】
６．２．２  Ｓ１００ｂの詳細
図２０は、図１９に示される１台のレーザ部から出力されるパルスレーザ光のパルス時間幅を計算する処理の詳細を示すフローチャートである。図２０に示される処理は、図１９に示されるＳ１００ｂのサブルーチンとして、アニール制御部４５によって行われてもよい。
【０１６２】
まず、Ｓ１０２ｂにおいて、アニール制御部４５は、第１のレーザ部２ａに出力するための発光トリガ信号をレーザシステム制御部３１に出力してもよい。
次に、Ｓ１０３において、アニール制御部４５は、パルスレーザ光の時間波形を、パルス時間波形計測部１９によって計測してもよい。
【０１６３】
次に、Ｓ１０４において、アニール制御部４５は、計測したパルスレーザ光の時間波形から、以下のパルス時間幅を計算してもよい。
ΔＴＦＷＨＭ：半値全幅
ΔＴ１／２０：５％全幅
これらのパルス時間幅は、第１の実施形態におけるものと同様でもよい。
【０１６４】
上述のＳ１０４の後、アニール制御部４５は、本フローチャートの処理を終了してもよい。
【０１６５】
６．２．３  Ｓ１１０ｂの詳細
図２１Ａは、図１９に示される照射条件パラメータを作成する処理の詳細を示すフローチャートである。図２１Ａに示される処理は、図１９に示されるＳ１１０ｂのサブルーチンとして、アニール制御部４５によって行われてもよい。
【０１６６】
まず、Ｓ１１１ｂにおいて、アニール制御部４５は、第１、第２、第３のレーザ部２ａ、２ｂ、２ｃから出力されるパルスレーザ光の３通りのパルス時間間隔の目標値Ｔｄ１、Ｔｄ２、Ｔｄ３を決定してもよい。パルス時間間隔の目標値は、ΔＴＦＷＨＭ以上、ΔＴ１／２０以下の範囲となるように決定されてもよい。
【０１６７】
次に、Ｓ１１２ｂにおいて、アニール制御部４５は、第１のレーザ部２ａから出力されるパルスレーザ光のピーク強度に対する第２、第３のレーザ部２ｂ、２ｃから出力されるパルスレーザ光の３通りの光強度比の目標値Ｉｒ１、Ｉｒ２、Ｉｒ３を決定してもよい。光強度比の目標値は、例えば、１０％以上、７５％以下の範囲となるように決定されてもよい。
【０１６８】
図２１Ｂは、レーザシステム３ｂから出力されるパルスレーザ光の時間波形の例を示す。第１、第２、第３のレーザ部２ａ、２ｂ、２ｃから出力されるパルスレーザ光をパルス時間間隔Ｔｄで重ね合わせることにより、図２１Ｂに示されるような波形でレーザシステム３ｂから出力されてもよい。
【０１６９】
第１のレーザ部２ａから出力される第１パルスに対して、第２のレーザ部２ｂから出力される第２パルスは、パルス時間間隔Ｔｄの遅れを有していてもよい。第２のレーザ部２ｂから出力される第２パルスに対して、第３のレーザ部２ｃから出力される第３パルスは、パルス時間間隔Ｔｄの遅れを有していてもよい。
【０１７０】
また、第１のレーザ部２ａから出力される第１パルスで構成される第１ピークの光強度Ｉｐ１に対して、第２のレーザ部２ｂから出力される第２パルスで構成される第２ピークの光強度Ｉｐ２は、光強度比Ｉｒを有していてもよい。
第１のレーザ部２ａから出力される第１パルスで構成される第１ピークの光強度Ｉｐ１に対して、第３のレーザ部２ｃから出力される第３パルスで構成される第３ピークの光強度Ｉｐ３は、光強度比Ｉｒを有していてもよい。
このように、第２ピークの光強度Ｉｐ２と第３ピークの光強度Ｉｐ３とは略同じでもよい。
【０１７１】
図２１Ａを再び参照し、Ｓ１１３において、アニール制御部４５は、被加工物４３ｅにおけるパルスレーザ光の３通りのフルーエンスの目標値Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３を決定してもよい。被加工物４３ｅにおけるパルスレーザ光のフルーエンスの目標値は、被加工物４３ｅの少なくとも一部が溶融するような値となるように決定されてもよい。
【０１７２】
次に、Ｓ１１４において、アニール制御部４５は、Ｓ１１１ｂ〜Ｓ１１３において決定された照射条件パラメータをメモリに記憶させてもよい。
図２１Ｃは、照射条件パラメータをテーブル形式で記憶する場合のデータ構造の例を示す。上述のように、第１、第２、第３のレーザ部２ａ、２ｂ、２ｃから出力されるパルスレーザ光のパルス時間間隔の目標値と、第１、第２、第３のレーザ部２ａ、２ｂ、２ｃから出力されるパルスレーザ光の光強度比の目標値と、被加工物４３ｅにおけるパルスレーザ光のフルーエンスの目標値と、についてそれぞれ３通りの値を決定した場合には、照射条件パラメータは２７通りとなり得る。図２１Ｃに示されるテーブルには、番号Ｎ＝１から番号Ｎ＝２７までの照射条件パラメータが記憶されてもよい。
また、Ｓ１７０においては、図２１Ｃに示されるテーブルに、２７通りの照射条件パラメータのそれぞれについての計測結果が記憶されてもよい。
なお、照射条件パラメータは２７通りである場合に限られず、２通り以上であればよい。
【０１７３】
上述のＳ１１４の後、アニール制御部４５は、本フローチャートの処理を終了してもよい。
【０１７４】
６．３  作用
以上のように、第４の実施形態においては、複数のレーザ部によるパルスレーザ光の出力タイミングは、遅延回路５によって設定され得る。また、複数のレーザ部によるパルスレーザ光の光強度比は、それぞれのレーザ部の充電器１２による充電コンデンサＣ０の充電電圧によって設定され得る。従って、遅延回路５及びレーザ部の充電器１２は、本開示におけるパルス時間波形可変装置に相当し得る。
第４の実施形態によれば、複数のレーザ部によるパルスレーザ光の出力タイミングと光強度比を個別に設定することができる。従って、これらのパルスレーザ光を重ね合わせたパルスレーザ光の時間波形の自由度が、第１〜第３の実施形態と比べて向上し得る。
【０１７５】
７．外部装置から照射条件パラメータを受信する例（第５の実施形態）
７．１  メインフロー
図２２は、本開示の第５の実施形態における照射条件パラメータの設定処理を示すフローチャートである。アニール制御部４５は、以下の処理により、外部装置から入力される照射条件パラメータを受信して、照射条件パラメータを設定してもよい。溶融計測部４４による計測は、行われなくてもよい。
【０１７６】
まず、Ｓ３１０において、アニール制御部４５は、外部装置から照射条件パラメータが入力されたか否かを判定してもよい。外部装置は、例えば、ネットワークを介して接続されたコンピュータシステムであってもよい。あるいは、外部装置は、キーボードやタッチパネルディスプレイなどの入力装置であってもよい。
【０１７７】
外部装置から照射条件パラメータが入力されない場合（Ｓ３１０；ＮＯ）、アニール制御部４５は、照射条件パラメータが入力されるまで待機してもよい。外部装置から照射条件パラメータが入力された場合（Ｓ３１０；ＹＥＳ）、アニール制御部４５は、処理をＳ３２０に進めてもよい。
【０１７８】
Ｓ３２０において、アニール制御部４５は、入力された照射条件パラメータを受信してもよい。この処理については、図２３Ａ及び図２３Ｂを参照しながら後述する。
次に、Ｓ３３０において、アニール制御部４５は、受信した照射条件パラメータに各種装置を設定してもよい。この処理については、図２４Ａ及び図２４Ｂを参照しながら後述する。
【０１７９】
次に、Ｓ３４０において、アニール制御部４５は、発光トリガ信号をレーザシステム制御部３１に出力してもよい。これにより、パルスレーザ光が被加工物に照射されてもよい。
【０１８０】
次に、Ｓ３５０において、アニール制御部４５は、照射条件パラメータが変更されたか否かを判定してもよい。照射条件パラメータが変更された場合（Ｓ３５０；ＹＥＳ）、アニール制御部４５は、処理を上述のＳ３１０に戻して、照射条件パラメータを再度受信してもよい。
【０１８１】
照射条件パラメータが変更されない場合（Ｓ３５０；ＮＯ）、アニール制御部４５は、処理をＳ３６０に進めてもよい。Ｓ３６０において、アニール制御部４５は、パルスレーザ光の照射を停止するか否かを判定してもよい。パルスレーザ光の照射を停止しない場合（Ｓ３６０；ＮＯ）、アニール制御部４５は、処理を上述のＳ３４０に戻して発光トリガ信号の出力を繰り返してもよい。パルスレーザ光の照射を停止する場合（Ｓ３６０；ＹＥＳ）、アニール制御部４５は、本フローチャートの処理を終了してもよい。
【０１８２】
７．２  Ｓ３２０の詳細（第１の例）
図２３Ａは、図２２に示される照射条件パラメータを受信する処理の第１の例を示すフローチャートである。図２３Ａに示される処理は、図２２に示されるＳ３２０のサブルーチンとして、アニール制御部４５によって行われてもよい。図２３Ａに示される処理は、上述の第１又は第２の実施形態において説明した光学パルスストレッチャー１６の制御によって照射条件を変更する構成において、実行されてもよい。
【０１８３】
まず、Ｓ３２１において、アニール制御部４５は、ビームスプリッタ１６ｎの反射率Ｒの目標値と遅延光路の光路長Ｌの目標値とをそれぞれ受信してもよい。
次に、Ｓ３２２において、アニール制御部４５は、フルーエンスＦの目標値を受信してもよい。
Ｓ３２２の後、アニール制御部４５は、本フローチャートの処理を終了して、処理を図２２のＳ３３０に進めてもよい。
【０１８４】
７．３  Ｓ３２０の詳細（第２の例）
図２３Ｂは、図２２に示される照射条件パラメータを受信する処理の第２の例を示すフローチャートである。図２３Ｂに示される処理は、図２２に示されるＳ３２０のサブルーチンとして、アニール制御部４５によって行われてもよい。図２３Ｂに示される処理は、上述の第４の実施形態において説明した遅延回路５と複数のレーザ部２ａ〜２ｃの制御によって照射条件を変更する構成において、実行されてもよい。
【０１８５】
まず、Ｓ３２３において、アニール制御部４５は、パルス時間間隔Ｔｄの目標値と光強度比Ｉｒの目標値とをそれぞれ受信してもよい。
次に、Ｓ３２４において、アニール制御部４５は、フルーエンスＦの目標値を受信してもよい。
Ｓ３２４の後、アニール制御部４５は、本フローチャートの処理を終了して、処理を図２２のＳ３３０に進めてもよい。
【０１８６】
７．４  Ｓ３３０の詳細（第１の例）
図２４Ａは、図２２に示される受信した照射条件パラメータに設定する処理の第１の例を示すフローチャートである。図２４Ａに示される処理は、図２２に示されるＳ３３０のサブルーチンとして、アニール制御部４５によって行われてもよい。図２４Ａに示される処理は、上述の第１又は第２の実施形態において説明した光学パルスストレッチャー１６の制御によって照射条件を変更する構成において、図２３Ａに示される処理に引き続いて、実行されてもよい。
【０１８７】
まず、Ｓ３３１において、アニール制御部４５は、ビームスプリッタ１６ｎの反射率Ｒが、受信した目標値に近づくように、レーザシステム制御部３１を介して１軸ステージ１６ｒあるいはステップモータ１６ｘを制御してもよい。
次に、Ｓ３３２において、アニール制御部４５は、遅延光路の光路長Ｌが、受信した目標値に近づくように、レーザシステム制御部３１を介して回転ステージ１６ｉ、１６ｊ、１６ｋ、１６ｍを制御してもよい。
【０１８８】
次に、Ｓ３３３において、アニール制御部４５は、フルーエンスＦが受信した目標値に近づくように、レーザシステム制御部３１を介してアッテネータ１８を制御してもよい。
Ｓ３３３の後、アニール制御部４５は、本フローチャートの処理を終了して、処理を図２２のＳ３４０に進めてもよい。
【０１８９】
７．５  Ｓ３３０の詳細（第２の例）
図２４Ｂは、図２２に示される受信した照射条件パラメータに設定する処理の第２の例を示すフローチャートである。図２４Ｂに示される処理は、図２２に示されるＳ３３０のサブルーチンとして、アニール制御部４５によって行われてもよい。図２４Ｂに示される処理は、上述の第４の実施形態において説明した遅延回路５と複数のレーザ部２ａ〜２ｃの制御によって照射条件を変更する構成において、図２３Ｂに示される処理に引き続いて、実行されてもよい。
【０１９０】
まず、Ｓ３３４において、アニール制御部４５は、パルス時間間隔Ｔｄが、受信した目標値に近づくように、レーザシステム制御部３１を介して遅延回路５を制御してもよい。
次に、Ｓ３３５において、アニール制御部４５は、光強度比Ｉｒが、受信した目標値に近づくように、レーザシステム制御部３１を介して複数のレーザ部２ａ〜２ｃを制御してもよい。
【０１９１】
次に、Ｓ３３６において、アニール制御部４５は、フルーエンスＦが受信した目標値に近づくように、レーザシステム制御部３１を介してアッテネータ１８を制御してもよい。
Ｓ３３６の後、アニール制御部４５は、本フローチャートの処理を終了して、処理を図２２のＳ３４０に進めてもよい。
【０１９２】
第５の実施形態により、溶融計測部４４による計測をしなくても、外部装置からの設定により照射条件パラメータを設定することができる。
【０１９３】
８．制御部の構成
図２５は、制御部の概略構成を示すブロック図である。
上述した実施の形態におけるアニール制御部４５、レーザシステム制御部３１等の制御部は、コンピュータやプログラマブルコントローラ等汎用の制御機器によって構成されてもよい。例えば、以下のように構成されてもよい。
【０１９４】
（構成）
制御部は、処理部１０００と、処理部１０００に接続される、ストレージメモリ１００５と、ユーザインターフェイス１０１０と、パラレルＩ／Ｏコントローラ１０２０と、シリアルＩ／Ｏコントローラ１０３０と、Ａ／Ｄ、Ｄ／Ａコンバータ１０４０とによって構成されてもよい。また、処理部１０００は、ＣＰＵ１００１と、ＣＰＵ１００１に接続された、メモリ１００２と、タイマー１００３と、ＧＰＵ１００４とから構成されてもよい。
【０１９５】
（動作）
処理部１０００は、ストレージメモリ１００５に記憶されたプログラムを読出してもよい。また、処理部１０００は、読出したプログラムを実行したり、プログラムの実行に従ってストレージメモリ１００５からデータを読出したり、ストレージメモリ１００５にデータを記憶させたりしてもよい。
【０１９６】
パラレルＩ／Ｏコントローラ１０２０は、パラレルＩ／Ｏポートを介して通信可能な機器１０２１〜１０２ｘに接続されてもよい。パラレルＩ／Ｏコントローラ１０２０は、処理部１０００がプログラムを実行する過程で行うパラレルＩ／Ｏポートを介した、デジタル信号による通信を制御してもよい。
【０１９７】
シリアルＩ／Ｏコントローラ１０３０は、シリアルＩ／Ｏポートを介して通信可能な機器１０３１〜１０３ｘに接続されてもよい。シリアルＩ／Ｏコントローラ１０３０は、処理部１０００がプログラムを実行する過程で行うシリアルＩ／Ｏポートを介した、デジタル信号による通信を制御してもよい。
【０１９８】
Ａ／Ｄ、Ｄ／Ａコンバータ１０４０は、アナログポートを介して通信可能な機器１０４１〜１０４ｘに接続されてもよい。Ａ／Ｄ、Ｄ／Ａコンバータ１０４０は、処理部１０００がプログラムを実行する過程で行うアナログポートを介した、アナログ信号による通信を制御してもよい。
【０１９９】
ユーザインターフェイス１０１０は、オペレータが処理部１０００によるプログラムの実行過程を表示したり、オペレータによるプログラム実行の中止や割り込み処理を処理部１０００に行わせたりするよう構成されてもよい。
【０２００】
処理部１０００のＣＰＵ１００１はプログラムの演算処理を行ってもよい。メモリ１００２は、ＣＰＵ１００１がプログラムを実行する過程で、プログラムの一時記憶や、演算過程でのデータの一時記憶を行ってもよい。タイマー１００３は、時刻や経過時間を計測し、プログラムの実行に従ってＣＰＵ１００１に時刻や経過時間を出力してもよい。ＧＰＵ１００４は、処理部１０００に画像データが入力された際、プログラムの実行に従って画像データを処理し、その結果をＣＰＵ１００１に出力してもよい。
【０２０１】
パラレルＩ／Ｏコントローラ１０２０に接続される、パラレルＩ／Ｏポートを介して通信可能な機器１０２１〜１０２ｘは、レーザ装置２、他の制御部等の発光トリガ信号やタイミングを示す信号の受送信に使用してもよい。
シリアルＩ／Ｏコントローラ１０３０に接続される、シリアルＩ／Ｏポートを介して通信可能な機器１０３１〜１０３ｘは、レーザ装置２、光学パルスストレッチャー１６、アッテネータ１８、ＸＹＺステージ４３ｇ、他の制御部等のデータの受送信に使用してもよい。Ａ／Ｄ、Ｄ／Ａコンバータ１０４０に接続される、アナログポートを介して通信可能な機器１０４１〜１０４ｘは、パルス時間波形計測部１９、溶融計測部４４等の各種センサであってもよい。
以上のように構成されることで、制御部は各実施形態に示された動作を実現可能であってよい。
【０２０２】
上記の説明は、制限ではなく単なる例示を意図したものである。従って、添付の特許請求の範囲を逸脱することなく本開示の実施形態に変更を加えることができることは、当業者には明らかであろう。
【０２０３】
本明細書及び添付の特許請求の範囲全体で使用される用語は、「限定的でない」用語と解釈されるべきである。例えば、「含む」又は「含まれる」という用語は、「含まれるものとして記載されたものに限定されない」と解釈されるべきである。「有する」という用語は、「有するものとして記載されたものに限定されない」と解釈されるべきである。また、本明細書及び添付の特許請求の範囲に記載される修飾句「１つの」は、「少なくとも１つ」又は「１又はそれ以上」を意味すると解釈されるべきである。
【図１】
2016147308.tif 000003
【図２】
2016147308.tif 000004
【図３】
2016147308.tif 000005
【図４】
2016147308.tif 000006
【図５】
2016147308.tif 000007
【図６Ａ】
2016147308.tif 000008
【図６Ｂ】
2016147308.tif 000009
【図６Ｃ】
2016147308.tif 000010
【図６Ｄ】
2016147308.tif 000011
【図６Ｅ】
2016147308.tif 000012
【図７】
2016147308.tif 000013
【図８Ａ】
2016147308.tif 000014
【図８Ｂ】
2016147308.tif 000015
【図９Ａ】
2016147308.tif 000016
【図９Ｂ】
2016147308.tif 000017
【図１０】
2016147308.tif 000018
【図１１Ａ】
2016147308.tif 000019
【図１１Ｂ】
2016147308.tif 000020
【図１２Ａ】
2016147308.tif 000021
【図１２Ｂ】
2016147308.tif 000022
【図１３】
2016147308.tif 000023
【図１４】
2016147308.tif 000024
【図１５】
2016147308.tif 000025
【図１６Ａ】
2016147308.tif 000026
【図１６Ｂ】
2016147308.tif 000027
【図１７Ａ】
2016147308.tif 000028
【図１７Ｂ】
2016147308.tif 000029
【図１８】
2016147308.tif 000030
【図１９】
2016147308.tif 000031
【図２０】
2016147308.tif 000032
【図２１Ａ】
2016147308.tif 000033
【図２１Ｂ】
2016147308.tif 000034
【図２１Ｃ】
2016147308.tif 000035
【図２２】
2016147308.tif 000036
【図２３Ａ】
2016147308.tif 000037
【図２３Ｂ】
2016147308.tif 000038
【図２４Ａ】
2016147308.tif 000039
【図２４Ｂ】
2016147308.tif 000040
【図２５】
2016147308.tif 000041
【国際調査報告】
2016147308.tif 000042
2016147308.tif 000043
2016147308.tif 000044
2016147308.tif 000045