(57)【要約】【課題】ガスノズルの構成による設計上の制約を受けずに、伝送光学系の小型化や多機能化が図られるレーザアニール装置を提供する。【解決手段】レーザアニール装置は、ガラス基板３ｂおよび該ガラス基板３ｂ上に形成されたシリコン膜３ａを含むワーク基板３に対して、レーザ光２を照射するものであって、シリコン膜３ａ側に配置され、シリコン膜３ａに向けて不活性ガスを吹き付けるためのガスノズル４と、ガラス基板３ｂ側に配置され、該ガラス基板３ｂを介してシリコン膜３ａにレーザ光２を照射するための伝送光学系１０１などで構成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板および該透明基板上に形成された材料層を含むワーク基板に対して、レーザ光を照射するためのレーザアニール装置であって、
材料層側に配置され、材料層面に向けて不活性ガスを吹き付けるためのガスノズルと、
透明基板側に配置され、該透明基板を介して材料層にレーザ光を照射するための伝送光学系と、を備えることを特徴とするレーザアニール装置。
【請求項２】
レーザ光に対して透明な材料で形成され、ワーク基板を透明基板側で支持するための支持体をさらに備えることを特徴とする請求項１記載のレーザアニール装置。
【請求項３】
ワーク基板と前記支持体との間に液体層が設けられることを特徴とする請求項２記載のレーザアニール装置。
【請求項４】
ワーク基板を伝送光学系に対して相対移動させるためのワーク搬送系をさらに備え、
該ワーク搬送系は、ワーク基板の搬送面に沿って配置された複数のローラを含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のレーザアニール装置。
【請求項５】
ワーク基板の透明基板および伝送光学系が鉛直上側に配置され、
ワーク基板の材料層およびガスノズルが鉛直下側に配置され、
ワーク基板をガス圧力により浮上させて支持するための浮上支持機構と、
ワーク基板を伝送光学系に対して相対移動させるためのワーク搬送系とをさらに備えるを特徴とする請求項１記載のレーザアニール装置。
【請求項６】
ワーク基板の透明基板および伝送光学系が鉛直上側に配置され、
ワーク基板の材料層およびガスノズルが鉛直下側に配置され、
ワーク基板をガス圧力により浮上させて支持するための浮上支持機構と、
ワーク基板を伝送光学系に対して相対移動させるためのワーク搬送系とをさらに備え、
該ワーク搬送系は、ワーク基板の搬送面に沿って配置された複数のローラを含むことを特徴とする請求項１記載のレーザアニール装置。
【請求項７】
該ワーク搬送系は、ワーク基板を搬送するための駆動ローラを含むことを特徴とする請求項４〜６のいずれかに記載のレーザアニール装置。
【請求項８】
Ｎｄ：ＹＡＧレーザの第２もしくは第３高調波、Ｎｄ：ガラスレーザの第２もしくは第３高調波、Ｎｄ：ＹＶＯ４レーザの第２もしくは第３高調波、Ｎｄ：ＹＬＦレーザの第２もしくは第３高調波、Ｙｂ：ＹＡＧレーザの第２もしくは第３高調波、Ｙｂ：ガラスレーザの第２もしくは第３高調波、または、Ｔｉ：Ａｌ2Ｏ3レーザの基本波もしくは第２高調波を発生するレーザ発振器を備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに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】
本発明は、透明基板上に材料層が形成されたワーク基板に対してレーザ光を照射し、例えば、非晶質材料層から多結晶材料層を形成したり、あるいはイオンドーピング後に材料層を活性化するためのレーザアニール装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）として、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ：Thin Film Transistor）−ＬＣＤが知られており、近年、低温ポリシリコン（Ｐ−Ｓｉ）ＴＦＴ−ＬＣＤが開発されている。こうした低温ポリシリコンＴＦＴ−ＬＣＤのような液晶ディスプレイの製造工程において、レーザ光を用いてシリコン膜のアニールを行うレーザアニール装置が用いられる。
【０００３】
レーザアニール装置は、例えば、ガラス基板上に形成された非晶質シリコン膜（アモルファスシリコン：ａ−Ｓｉ）に対して、エキシマレーザなどの高出力のレーザ光を照射する。すると、ガラス基板上の非晶質シリコン膜が溶融して、冷却過程の再結晶化の際に多結晶シリコン膜（ポリシリコン：Ｐ−Ｓｉ）が形成される。こうした多結晶化処理により、高い電子移動度を有するＴＦＴを作成することができる。
【０００４】
また、レーザアニール処理は、基板の酸化防止および膜面の平坦化のために、窒素など不活性ガスで置換した低酸素状態の雰囲気で実施されることは知られている。
【０００５】
このようなレーザアニール装置の一例は、下記特許文献１の図１に示されており、中空の内部を備えた処理室と、処理室の内部に移動自在に配設された支持部材と、処理室の上面部に配設されたレーザ光を導入するためのレーザ導入窓と、レーザ導入窓に取り付けられ処理室の内部に位置するノズルと、レーザーシステムとで構成されている。
【０００６】
ノズルは、アニール中の雰囲気を低酸素状態にするため、不活性ガスなどの処理気体をワーク基板上に吹きつける。レーザ光は、処理気体と共通の経路を通って、単一のノズルの吐出口を通過し、ノズルの外部を出射して、ワーク基板に到達する。こうしてレーザ光の照射領域では、ノズルによる処理気体の吹き付けにより酸素が効率よく排除される。
【０００７】
一方、レーザアニール装置は、イオンドーピング後のシリコン活性化においても用いられる。その第１の目的は、ＴＦＴのソース・ドレイン領域に導入した不純物元素を活性化させることである。さらに、多結晶シリコン膜がイオンドーピングによってダメージを受けると、多結晶シリコン膜の結晶粒界には結晶欠陥が発生し、これがＴＦＴのキャリア移動を阻害することがある。レーザアニールの第２の目的は、こうした結晶欠陥を修復することであり、多結晶シリコン膜の活性化が図られる。
【０００８】
ＴＦＴでは、多結晶シリコン膜上に電極が形成されているため、レーザ活性化処理の際にＴＦＴ面側からレーザ光を照射しても、電極により遮られてしまうため、全面的な活性化処理が行えない。そのため、ガラス面側からレーザ照射を行うことになる。
【０００９】
通常、ガラス基板側の主面は、ワーク基板全体を固定したり支持する面として機能するため、レーザアニールの際に、ＸＹステージなどを用いてワーク基板を搬送する一般的な手法では、ガラス面からのレーザ照射は不可能である。その対策として、下記特許文献２の図１には、ガスにより基板を浮上搬送する搬送系を採用したレーザアニール装置が提案されている。
【００１０】
【特許文献１】特開２００４−１５２８２３号公報（図１）
【特許文献２】特開２００２−２３１６５４号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献１では、レーザ光と不活性ガスが共通の経路を通るため、ガスノズルの大きさや形状、配置に起因して、伝送光学系の構成や配置が制約を受けることがある。そのため伝送光学系の設計自由度が減少して、小型化や多機能化が規制されることがある。
【００１２】
また特許文献２では、基板をガスにより浮上搬送しているため、ガス吹き付けにより基板が振動することがある。また、基板面の高さを調整するために、ガス吹き付けとガス吸引を同時に行う機構を採用した場合も、基板面の高さ精度および水平精度の両方を安定に保つことは非常に困難である。レーザ光の照射面が不安定になると、エネルギー照射密度が面内で変動することになり、その結果、多結晶化したシリコン膜の組成が変動したり、活性化レベルが変動することになる。
【００１３】
本発明の目的は、ガスノズルの構成による設計上の制約を受けずに、伝送光学系の小型化や多機能化が図られるレーザアニール装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明は、透明基板および該透明基板上に形成された材料層を含むワーク基板に対して、レーザ光を照射するレーザアニール装置であって、
材料層側に配置され、材料層面に向けて不活性ガスを吹き付けるためのガスノズルと、
透明基板側に配置され、該透明基板を介して材料層にレーザ光を照射するための伝送光学系とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ワーク基板の材料層側にガスノズルを配置し、ワーク基板の透明基板側に伝送光学系を配置しているため、両者間の設計上の干渉を排除している。そのため、ガスノズルの大きさや形状、配置などによる設計上の制約を受けずに、伝送光学系の設計自由度が高くなり、その小型化や多機能化を図ることができる。同様に、ガスノズルの設計自由度も高くなって、例えば、レーザ導入窓が不要になる等、その小型化や多機能化を図ることができる。その結果、レーザアニール装置全体の更なる簡素化、低コスト化が図られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
実施の形態１．
図１は、本発明の第１実施形態を示す構成図である。レーザアニール装置は、レーザ発振器１００と、伝送光学系１０１と、折り返しミラー１０２と、加工搬送系１０３などで構成される。加工搬送系１０３には、ワーク基板３に対して不活性ガスを吹き付けるためのガスノズル４と、ワーク基板３を搬送するための搬送機構（不図示）などが設けられる。ワーク基板３は、透明基板としてのガラス基板３ｂと、透明基板上に形成された材料層としてのシリコン膜３ａなどで構成され、例えば、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）やマトリクス駆動電極を有するＬＣＤ基板などである。
【００１７】
なお、図１において、ワーク基板３をＸＹ面内に配置し、レーザ照射時の基板搬送方向をＸ方向とし、鉛直下方をＺ方向に設定している。
【００１８】
レーザ発振器１００は、ガスレーザ、固体レーザ、エキシマレーザ等の高出力タイプのレーザが使用できる。特に、非晶質シリコン膜にレーザアニール処理を施す場合は、波長３５０〜８００ｎｍの可視光を発生する光源が好ましく、例えば、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの第２もしくは第３高調波、Ｎｄ：ガラスレーザの第２もしくは第３高調波、Ｎｄ：ＹＶＯ４レーザの第２もしくは第３高調波、Ｎｄ：ＹＬＦレーザの第２もしくは第３高調波、Ｙｂ：ＹＡＧレーザの第２もしくは第３高調波、Ｙｂ：ガラスレーザの第２もしくは第３高調波、または、Ｔｉ：Ａｌ２Ｏ３（サファイア）レーザの基本波若しくは高調波が利用できる。
【００１９】
レーザ発振器１００から出力されたレーザ光２は、ほぼ円形断面でガウス形状の強度分布を有し、次の伝送光学系１０１に供給される。
【００２０】
伝送光学系１０１は、ビームエキスパンダ、シリンドリカルレンズ、集光レンズ、転写レンズ、プリズムなどで構成され、主に、レーザ光２の強度分布を均一整形にするホモジナイズ機能、その整形されたレーザ光を転写する機能、およびレーザ光２を集光する機能を備えている。
【００２１】
伝送光学系１０１は、ワーク基板３のガラス基板３ｂ側に配置されており、伝送光学系１０１から出射したレーザ光２は、折り返しミラー１０２によって鉛直上方（−Ｚ方向）に反射され、加工搬送系１０３に供給される。
【００２２】
加工搬送系１０３におけるレーザ光２は、ワーク基板３に到達した段階で、Ｘ方向（ビーム短軸方向）に数十〜数百μｍのビーム幅に集光したガウス形状またはトップフラット形状の強度分布を有し、Ｙ方向（ビーム長軸方向）に数十〜数百ｍｍのビーム長に転写したトップフラット分布形状のラインビームとなる。こうしたラインビーム状のレーザ光２は、ガラス基板３ｂを介してシリコン膜３ａを照射する。
【００２３】
一方、ガスノズル４は、ワーク基板３のシリコン膜３ａ側に配置されており、レーザ照射の際、シリコン膜３ａ側からレーザ照射領域に向けて不活性ガス（例えば、窒素）をＺ方向に吹き付けることによって、ワーク基板３の雰囲気を低酸素状態（例えば、酸素濃度１００ｐｐｍ以下）に保持してシリコン膜３ａの酸化を防止し、さらにシリコン面の表面粗さを平坦にする役割を果たす。
【００２４】
そして、ワーク基板３をＸ方向に一定速度で移動させながら、レーザ光２の照射およびガスノズル４からの吹き付けを行うことによって、レーザアニールが施される。
【００２５】
このようにノズル４をシリコン膜３ａ側に配置し、ノズル４と対向するようにガラス基板３ｂを介してレーザ光を照射することによって、ガスノズル４の大きさや配置等による制約を受けることなく、伝送光学系１０１をワーク基板３に近接配置することが可能になり、伝送光学系１０１の小型化も図られる。また、レーザ導入窓が不要であるため、装置全体の簡素化、低コスト化が図られ、レーザ光の損失低減も図られる。
【００２６】
さらに、ガラス基板３ｂの屈折率は、大気の屈折率より大きく、シリコン膜３ａの屈折率より小さいことから、大気→シリコン膜３ａの順でレーザ光を入射させた場合と比べて、本発明のように大気→ガラス基板３ｂ→シリコン膜３ａの順でレーザ光を入射させた場合の方が界面での反射損失が小さくなり、シリコン膜３ａへの照射効率を向上できる。
【００２７】
実施の形態２．
図２は、本発明の第２実施形態を示す構成図である。レーザアニール装置は、レーザ発振器１００と、伝送光学系１０１と、折り返しミラー１０２と、加工搬送系１０３などで構成される。加工搬送系１０３には、ワーク基板３に対して不活性ガスを吹き付けるためのガスノズル４と、ワーク基板３を搬送するための搬送機構（不図示）などが設けられる。ワーク基板３は、透明基板としてのガラス基板３ｂと、透明基板上に形成された材料層としてのシリコン膜３ａなどで構成される。
【００２８】
なお、図２において、ワーク基板３をＸＹ面内に配置し、レーザ照射時の基板搬送方向をＸ方向とし、鉛直下方をＺ方向に設定している。
【００２９】
レーザ発振器１００、伝送光学系１０１および折り返しミラー１０２については、第１実施形態で説明したものと同様であるため、重複説明を省略する。
【００３０】
本実施形態では、加工搬送系１０３において、ワーク基板３を透明基板３ｂ側で支持するための支持体１が設けられる。支持体１は、レーザ光２に対して透明な材料で形成され、例えば、一定の厚さを有するガラス板で構成される。支持体１は、搬送機構により、ワーク基板３とともにＸ方向やＹ方向に沿って移動可能である。
【００３１】
伝送光学系１０１から折り返しミラー１０２で反射したレーザ光２は、鉛直上方（−Ｚ方向）に進行し、支持体１およびガラス基板３ｂを通過して、Ｘ方向に数十〜数百μｍのビーム幅およびＹ方向に数十〜数百ｍｍのビーム長を有するラインビームとなってシリコン膜３ａを照射する。
【００３２】
ガスノズル４は、ワーク基板３のシリコン膜３ａ側に配置されており、レーザ照射の際、シリコン膜３ａ側からレーザ照射領域に向けて不活性ガス（例えば、窒素）をＺ方向に吹き付けることによって、ワーク基板３の雰囲気を低酸素状態（例えば、酸素濃度１００ｐｐｍ以下）に保持してシリコン膜３ａの酸化を防止し、さらにシリコン面の表面粗さを平坦にする役割を果たす。
【００３３】
そして、支持体１およびワーク基板３をＸ方向に一定速度で移動させながら、レーザ光２の照射およびガスノズル４からの吹き付けを行うことによって、レーザアニールが施される。
【００３４】
このようにノズル４をシリコン膜３ａ側に配置し、ノズル４と対向するようにガラス基板３ｂを介してレーザ光を照射することによって、ガスノズル４の大きさや配置等による制約を受けることなく、伝送光学系１０１をワーク基板３に近接配置することが可能になり、伝送光学系１０１の小型化も図られる。
【００３５】
また、ワーク基板３は、支持体１により固定支持されているため、レーザ照射面の平行性が保たれ、照射面の位置変動が低減され、エネルギー照射密度が基板全体で均一になる。その結果、非晶質シリコン膜の多結晶化処理、あるいはＴＦＴの電極配線後の活性化処理を安定に実施することができる。
【００３６】
実施の形態３．
図３は、本発明の第３実施形態を示す構成図である。レーザアニール装置は、レーザ発振器１００と、伝送光学系１０１と、折り返しミラー１０２と、加工搬送系１０３などで構成される。加工搬送系１０３には、ワーク基板３に対して不活性ガスを吹き付けるためのガスノズル４と、ワーク基板３を搬送するための搬送機構（不図示）などが設けられる。ワーク基板３は、透明基板としてのガラス基板３ｂと、透明基板上に形成された材料層としてのシリコン膜３ａなどで構成される。
【００３７】
なお、図３において、ワーク基板３をＸＹ面内に配置し、レーザ照射時の基板搬送方向をＸ方向とし、鉛直下方をＺ方向に設定している。
【００３８】
レーザ発振器１００、伝送光学系１０１、折り返しミラー１０２およびガスノズル４については、第１実施形態で説明したものと同様であるため、重複説明を省略する。
【００３９】
本実施形態では、第２実施形態と同様に、加工搬送系１０３において、ワーク基板３を透明基板３ｂ側で支持するための支持体１が設けられる。支持体１は、レーザ光２に対して透明な材料で形成され、例えば、一定の厚さを有するガラス板で構成される。支持体１は、搬送機構により、ワーク基板３とともにＸ方向やＹ方向に沿って移動可能である。
【００４０】
支持体１の上側面が、あるレベル以上の表面粗さを有する場合、支持体１とワーク基板３のガラス基板３ｂとの境界においてナノメータオーダーのエアーギャップが発生することがある。この場合、支持体１とエアーギャップとの界面およびエアーギャップとガラス基板３ｂとの界面に屈折率差が生じて、レーザ光の反射が発生し、その結果、レーザ光の損失や干渉による強度分布変動が発生する。
【００４１】
こうしたエアーギャップ対策として、ワーク基板３のガラス基板３ｂと支持体１との隙間に光学的なマッチング液を充填することによって、液体層５を形成している。液体層５は、ガラス基板３ｂおよび支持体１の屈折率と等しいか、それに近い屈折率を有することが好ましく、例えば、水やオイルなどが用いられる。こうした液体層５が、上記エアーギャップの代わりに存在することによって、支持体１、エアーギャップ、ガラス基板３ｂの各界面での屈折率差が解消され、境界面でのレーザ光の反射が抑制され、レーザ光の損失や干渉による強度分布変動を防止できる。
【００４２】
実施の形態４．
図４は、本発明の第４実施形態を示す構成図である。レーザアニール装置は、レーザ発振器１００と、伝送光学系１０１と、折り返しミラー１０２と、加工搬送系１０３などで構成される。加工搬送系１０３には、ワーク基板３に対して不活性ガスを吹き付けるためのガスノズル４と、ワーク基板３を搬送するための搬送機構（不図示）などが設けられる。ワーク基板３は、透明基板としてのガラス基板３ｂと、透明基板上に形成された材料層としてのシリコン膜３ａなどで構成される。
【００４３】
なお、図４において、ワーク基板３をＸＹ面内に配置し、レーザ照射時の基板搬送方向をＸ方向とし、鉛直下方をＺ方向に設定している。
【００４４】
レーザ発振器１００、伝送光学系１０１、折り返しミラー１０２およびガスノズル４については、第１実施形態で説明したものと同様であるため、重複説明を省略する。
【００４５】
本実施形態では、加工搬送系１０３において、ワーク基板３を伝送光学系１０１に対して相対移動させるためのワーク搬送系として、複数のローラ１ａをワーク基板３の搬送面に沿って配置している。各ローラ１ａは、Ｙ方向と平行な回転軸を有する円筒ローラであり、時計回りまたは反時計回りに自由に回転可能な従動ローラとして構成される。
【００４６】
ローラ１ａは、レーザ光２の照射開始から照射終了までワーク基板３を同一面内で支持できるように、ワーク基板３のＸ方向長さの２倍以上の距離に渡って配置される。ローラ１ａのピッチは、レーザ照射位置付近でワーク基板３が撓まないように設定され、例えば数十〜数百ｍｍ程度の間隔で配置される。レーザ光２の照射位置は、ローラ間の空間を通過するように設定される。
【００４７】
ワーク基板３の後端側には、スライド枠６が配置される。スライド枠６は、Ｘ方向の直線移動機構（不図示）に連結されており、複数のローラ１ａにより支持されたワーク基板３を一枚ずつＸ方向に押し出すことによって、レーザ照射時に一定速度での基板搬送を行う。
【００４８】
なお、各ローラ１ａは、ガラス基板３ｂに直接接触するようにワーク基板３を支持してもよく、あるいは、図２に示す支持体１または図３に示す液体層５および支持体１が介在するようにワーク基板３を支持するようにしてもよい。
【００４９】
このように搬送面に沿って配置された複数のローラ１ａを用いてワーク基板３を支持することによって、レーザ照射面の平行性が保たれ、照射面の位置変動が低減され、エネルギー照射密度が基板全体で均一になる。その結果、非晶質シリコン膜の多結晶化処理、あるいはＴＦＴの電極配線後の活性化処理を安定に実施することができる。
【００５０】
実施の形態５．
図５は、本発明の第５実施形態を示す構成図である。レーザアニール装置は、レーザ発振器１００と、伝送光学系１０１と、折り返しミラー１０２と、加工搬送系１０３などで構成される。加工搬送系１０３には、ワーク基板３に対して不活性ガスを吹き付けるためのガスノズル４と、ワーク基板３を搬送するための搬送機構（不図示）などが設けられる。ワーク基板３は、透明基板としてのガラス基板３ｂと、透明基板上に形成された材料層としてのシリコン膜３ａなどで構成される。
【００５１】
なお、図５において、ワーク基板３をＸＹ面内に配置し、レーザ照射時の基板搬送方向をＸ方向とし、鉛直下方をＺ方向に設定している。
【００５２】
レーザ発振器１００、伝送光学系１０１、返しミラー１０２およびガスノズル４については、第１実施形態で説明したものと同様であるため、重複説明を省略する。
【００５３】
加工搬送系１０３において、第４実施形態と同様に、ワーク基板３を伝送光学系１０１に対して相対移動させるためのワーク搬送系として、複数のローラ１ｂをワーク基板３の搬送面に沿って配置している。各ローラ１ｂは、Ｙ方向と平行な回転軸を有する円筒ローラであるが、本実施形態では、時計回りまたは反時計回りに回転可能な駆動ローラとして構成している。
【００５４】
ローラ１ｂは、レーザ光２の照射開始から照射終了までワーク基板３を同一面内で支持できるように、ワーク基板３のＸ方向長さの２倍以上の距離に渡って配置される。ローラ１ａのピッチは、レーザ照射位置付近でワーク基板３が撓まないように設定され、例えば数十〜数百ｍｍ程度の間隔で配置される。レーザ光２の照射位置は、ローラ間の空間を通過するように設定される。
【００５５】
本実施形態では、各駆動ローラ１ｂがワーク基板３を直接に駆動搬送しているため、第４実施形態のスライド枠６を省略でき、さらに、複数のワーク基板３を間断なく連続的に搬送できるため、レーザアニール処理の生産性が向上する。
【００５６】
なお、各ローラ１ｂは、ガラス基板３ｂに直接接触するようにワーク基板３を支持してもよく、あるいは、図２に示す支持体１または図３に示す液体層５および支持体１が介在するようにワーク基板３を支持するようにしてもよい。
【００５７】
また、複数のローラ１ｂのうちの幾つかを駆動ローラとして、残りを従動ローラとして構成してもよい。
【００５８】
このように搬送面に沿って配置された複数のローラ１ｂを用いてワーク基板３を支持することによって、レーザ照射面の平行性が保たれ、照射面の位置変動が低減され、エネルギー照射密度が基板全体で均一になる。その結果、非晶質シリコン膜の多結晶化処理、あるいはＴＦＴの電極配線後の活性化処理を安定に実施することができる。
【００５９】
実施の形態６．
図６は、本発明の第６実施形態を示す構成図である。レーザアニール装置は、レーザ発振器１００と、伝送光学系１０１と、折り返しミラー１０２と、加工搬送系１０３などで構成される。加工搬送系１０３には、ワーク基板３に対して不活性ガスを吹き付けるためのガスノズル４と、ワーク基板３を搬送するための搬送機構（不図示）などが設けられる。ワーク基板３は、透明基板としてのガラス基板３ｂと、透明基板上に形成された材料層としてのシリコン膜３ａなどで構成される。
【００６０】
なお、図６において、ワーク基板３をＸＹ面内に配置し、レーザ照射時の基板搬送方向をＸ方向とし、鉛直下方をＺ方向に設定している。
【００６１】
レーザ発振器１００、伝送光学系１０１および折り返しミラー１０２については、第１実施形態で説明したものと同様であるため、重複説明を省略する。
【００６２】
本実施形態では、加工搬送系１０３において、ワーク基板３のガラス基板３ｂおよび伝送光学系１０１を鉛直上側に配置し、ワーク基板３のシリコン膜３ａおよびガスノズル４を鉛直下側に配置しており、さらに、ワーク基板３をガス圧力により浮上させて支持するための浮上ノズル７を基板搬送面に近接して配置している。
【００６３】
伝送光学系１０１から折り返しミラー１０２で反射したレーザ光２は、鉛直下方（Ｚ方向）に進行し、ガラス基板３ｂを通過して、Ｘ方向に数十〜数百μｍのビーム幅およびＹ方向に数十〜数百ｍｍのビーム長を有するラインビームとなってシリコン膜３ａを照射する。
【００６４】
加工搬送系１０３におけるワーク搬送系として、ワーク基板３の後端側には、スライド枠６が配置される。スライド枠６は、Ｘ方向の直線移動機構（不図示）に連結されており、複数のローラ１ａにより支持されたワーク基板３を一枚ずつＸ方向に押し出すことによって、レーザ照射時に一定速度での基板搬送を行う。
【００６５】
このとき、スライド枠６が、ワーク基板３の後端部、特に、基板エッジから１０ｍｍ以内のデット領域（製品使用外領域）を保持するだけでは、自重によりワーク基板３が撓んでしまい、基板面の平行性を維持できない。
【００６６】
その対策として、基板搬送面の下方に配置した浮上ノズル７から不活性ガス（例えば、窒素）をワーク基板３に向けて鉛直上方（−Ｚ方向）に吹き付けることによって、ワーク基板３の撓みを補正している。
【００６７】
さらに、複数のローラ１ａを、ワーク基板３のガラス基板３ｂと接するように、基板搬送面に沿って配置している。各ローラ１ａは、Ｙ方向と平行な回転軸を有する円筒ローラであり、時計回りまたは反時計回りに自由に回転可能な従動ローラとして構成される。
【００６８】
従って、浮上ノズル７の吹き付けによって浮上したワーク基板３は、各ローラ１ａとの接触面で浮上高さが規制される。これによりワーク基板３の平行性が維持されるとともに、ガス吹き付けによるワーク基板３の振動も抑制され、レーザ照射面を安定に維持することができる。
【００６９】
ローラ１ａは、レーザ光２の照射開始から照射終了までワーク基板３を同一面内で支持できるように、ワーク基板３のＸ方向長さの２倍以上の距離に渡って配置される。ローラ１ａのピッチは、レーザ照射位置付近でワーク基板３が撓まないように設定され、例えば数十〜数百ｍｍ程度の間隔で配置される。レーザ光２の照射位置は、ローラ間の空間を通過するように設定される。
【００７０】
なお、各ローラ１ａは、ガラス基板３ｂに直接接触するようにワーク基板３を支持してもよく、あるいは、図２に示す支持体１または図３に示す液体層５および支持体１が介在するようにワーク基板３を支持するようにしてもよい。
【００７１】
このように、ワーク基板３の浮上支持機構を採用するとともに、搬送面に沿って配置された複数のローラ１ａを用いてワーク基板３を支持することによって、レーザ照射面の平行性が保たれ、照射面の位置変動が低減され、エネルギー照射密度が基板全体で均一になる。その結果、非晶質シリコン膜の多結晶化処理、あるいはＴＦＴの電極配線後の活性化処理を安定に実施することができる。
【００７２】
実施の形態７．
図７は、本発明の第７実施形態を示す構成図である。レーザアニール装置は、レーザ発振器１００と、伝送光学系１０１と、折り返しミラー１０２と、加工搬送系１０３などで構成される。加工搬送系１０３には、ワーク基板３に対して不活性ガスを吹き付けるためのガスノズル４と、ワーク基板３を搬送するための搬送機構（不図示）などが設けられる。ワーク基板３は、透明基板としてのガラス基板３ｂと、透明基板上に形成された材料層としてのシリコン膜３ａなどで構成される。
【００７３】
なお、図７において、ワーク基板３をＸＹ面内に配置し、レーザ照射時の基板搬送方向をＸ方向とし、鉛直下方をＺ方向に設定している。
【００７４】
レーザ発振器１００、伝送光学系１０１、折り返しミラー１０２およびガスノズル４については、第１実施形態で説明したものと同様であるため、重複説明を省略する。
【００７５】
加工搬送系１０３において、第６実施形態と同様に、ワーク基板３のガラス基板３ｂおよび伝送光学系１０１を鉛直上側に配置し、ワーク基板３のシリコン膜３ａおよびガスノズル４を鉛直下側に配置しており、さらに、ワーク基板３をガス圧力により浮上させて支持するための浮上ノズル７を基板搬送面に近接して配置している。
【００７６】
伝送光学系１０１から折り返しミラー１０２で反射したレーザ光２は、鉛直下方（Ｚ方向）に進行し、ガラス基板３ｂを通過して、Ｘ方向に数十〜数百μｍのビーム幅およびＹ方向に数十〜数百ｍｍのビーム長を有するラインビームとなってシリコン膜３ａを照射する。
【００７７】
また、加工搬送系１０３におけるワーク搬送系として、複数のローラ１ｂをワーク基板３の搬送面に沿って配置している。各ローラ１ｂは、Ｙ方向と平行な回転軸を有する円筒ローラであるが、本実施形態では、時計回りまたは反時計回りに回転可能な駆動ローラとして構成している。
【００７８】
従って、浮上ノズル７の吹き付けによって浮上したワーク基板３は、各ローラ１ｂとの接触面で浮上高さが規制される。これによりワーク基板３の平行性が維持されるとともに、ガス吹き付けによるワーク基板３の振動も抑制され、レーザ照射面を安定に維持することができる。
【００７９】
本実施形態では、各駆動ローラ１ｂがワーク基板３を直接に駆動搬送しているため、第４実施形態のスライド枠６を省略でき、さらに、複数のワーク基板３を間断なく連続的に搬送できるため、レーザアニール処理の生産性が向上する。
【００８０】
なお、各ローラ１ｂは、ガラス基板３ｂに直接接触するようにワーク基板３を支持してもよく、あるいは、図２に示す支持体１または図３に示す液体層５および支持体１が介在するようにワーク基板３を支持するようにしてもよい。
【００８１】
また、複数のローラ１ｂのうちの幾つかを駆動ローラとして、残りを従動ローラとして構成してもよい。
【００８２】
このように搬送面に沿って配置された複数のローラ１ｂを用いてワーク基板３を支持することによって、レーザ照射面の平行性が保たれ、照射面の位置変動が低減され、エネルギー照射密度が基板全体で均一になる。その結果、非晶質シリコン膜の多結晶化処理、あるいはＴＦＴの電極配線後の活性化処理を安定に実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明の第１実施形態を示す構成図である。
【図２】本発明の第２実施形態を示す構成図である。
【図３】本発明の第３実施形態を示す構成図である。
【図４】本発明の第４実施形態を示す構成図である。
【図５】本発明の第５実施形態を示す構成図である。
【図６】本発明の第６実施形態を示す構成図である。
【図７】本発明の第７実施形態を示す構成図である。
【符号の説明】
【００８４】
１  支持体、  １ａ，１ｂ  ローラ、  ２  レーザ光、  ３  ワーク基板、
３ａ  シリコン膜、  ３ｂ  ガラス基板、  ４  ガスノズル、  ５  液体層、
６  スライド枠、  ７  浮上ノズル、  １００  レーザ発振器、
１０１  伝送光学系、  １０２  折り返しミラー、  １０３  加工搬送系。
【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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