(57)【要約】【課題】    スロープ部の幅が狭いレーザビームを用いて、任意の面積を効率的にアニールできるレーザアニールを提供する。【解決手段】    レーザアニール方法は、半導体膜上でスポット状の連続発振レーザビームを第１の方向に走査しつつ、前記第１の方向に交差する第２の方向に沿って前記連続発振レーザビームを一定振幅で繰返し高速スイープして照射し、先にスイープした領域が完全に固化する前に第１の方向の位置を更新した新たなスイープが照射領域をオーバーラップして行なわれ、前記一定振幅に対応する固液界面が全体として前記第１の方向に移動し、半導体膜を結晶化する。【選択図】  図１−１
2008227122.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体膜上でスポット状の連続発振レーザビームを第１の方向に走査しつつ、前記第１の方向に交差する第２の方向に沿って前記連続発振レーザビームを一定振幅で繰返し高速スイープして照射し、先にスイープした領域が完全に固化する前に第１の方向の位置を更新した新たなスイープが照射領域をオーバーラップして行なわれ、前記一定振幅に対応する固液界面が全体として前記第１の方向に移動し、半導体膜を結晶化するレーザアニール方法。
【請求項２】
前記連続発振レーザビームの第１の方向の走査は、前記半導体膜を前記第１の方向に沿って逆方向に走査することで行われる請求項１記載のレーザアニール方法。
【請求項３】
前記連続発振レーザビームの第１の方向の走査および第２の方向の高速スイープは、共にレーザビームを移動することで行なわれる請求項１記載のレーザアニール方法。
【請求項４】
前記スポット状の連続発振レーザビームが矩形断面を有する請求項１〜３のいずれか１項記載のレーザアニール方法。
【請求項５】
前記連続発振レーザビームが、半導体膜上で１μｍ〜１０μｍの長さの辺または径を有する請求項１〜４のいずれか１項記載のレーザアニール方法。
【請求項６】
前記連続発振レーザビームが、紫外光ないし青色光の半導体レーザビームである請求項１〜５のいずれか１項記載のレーザアニール方法。
【請求項７】
前記高速スイープが、連続した往復スイープである請求項１〜６のいずれか１項記載のレーザアニール方法。
【請求項８】
前記一定振幅が、前記レーザビームの第２の方向に沿うビームサイズの５倍〜５０倍である請求項１〜７のいずれか１項記載のレーザアニール方法。
【請求項９】
前記スポット状の連続発振レーザビームが、複数個前記第２の方向に並べられ、同時に前記第２の方向に沿って一定振幅で高速スイープする請求項１〜８のいずれか１項記載のレーザアニール方法。
【請求項１０】
半導体膜を形成した基板を載置し、並進移動できるテーブルと、
前記テーブル上方に配置され、レーザビームを連続発振するレーザ光源と、
前記レーザ光源の出射するレーザビームを半導体膜上に照射する光学系と、
前記レーザビームを、テーブル上で第１の方向に沿って一定振幅で、繰返しスイープさせることのできるスイープ機構と、
を有するレーザアニール装置。
【請求項１１】
前記レーザ光源が、紫外光ないし青色光の半導体レーザである請求項１０記載のレーザアニール装置。
【請求項１２】
前記スイープ機構が、前記レーザビームをテーブル上で往復振動させる請求項１０または１１記載のレーザアニール装置。
【請求項１３】
前記スイープ機構が、前記レーザビームをテーブル上で前記第１の方向に往復振動させると共に、前記第１の方向に交差する第２の方向に沿ってより低速で走査することができる請求項１０または１１記載のレーザアニール装置。
【請求項１４】
前記光学系が、縮小結像光学系を有し、
前記縮小結像光学系の上流に配置された開口を有するマスク、
をさらに有する請求項１０〜１３のいずれか１項記載のレーザアニール装置。
【請求項１５】
前記スイープ機構が、前記マスクと前記縮小結像光学系の間に配置され、ミラーとミラーを枢動駆動するピエゾ駆動機構を含む請求項１４記載のレーザアニール装置。
【請求項１６】
前記ミラーの枢動軸がミラーの表面に位置する請求項１５記載のレーザアニール装置。
【請求項１７】
前記縮小結像光学系がレンズを含み、前記スイープ機構が、前記レンズを光軸と直交する方向に枢動駆動するピエゾ駆動機構を含む請求項１４記載のレーザアニール装置。
【請求項１８】
前記開口が矩形である請求項１４〜１７のいずれか１項記載のレーザアニール装置。
【請求項１９】
前記レーザ光源、前記光学系、前記スイープ機構が複数組み備えられた請求項１１〜１８のいずれか１項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、レーザアニール方法およびレーザアニール装置に関し、特にアモルファスシリコン（Ｓｉ）膜やグレインサイズの小さい多結晶Ｓｉ膜等の半導体膜を結晶化できる、レーザアニール方法およびレーザアニール装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置などにおいて、ガラス基板上に形成したアモルファスＳｉ膜にレーザ光を照射して多結晶化することが行なわれている。アモルファスＳｉ中の電子の移動度は高々１ｃｍ２／Ｖｓであるが、例えばエキシマレーザで結晶化した多結晶Ｓｉ中の電子の移動度は１００ｃｍ２／Ｖｓ〜２００ｃｍ２／Ｖｓ程度にも達すると言われている。多結晶Ｓｉ膜中の電荷担体の移動度は、多結晶中のグレインの大きさに依存する。グレインサイズの小さな多結晶Ｓｉ膜にレーザアニールを行い、グレインサイズを大きくすると、電荷担体の移動度を向上できる。以下、制限的意味なく、アモルファスＳｉ膜のレーザアニールを主に説明する。
【０００３】
パルス発振エキシマレーザの出力は、例えば３００Ｗ程度ある。エキシマレーザの出力光を、表示装置の寸法に合わせて、例えば長さ３２ｃｍ〜３７ｃｍ程度の長尺ビームに整形し、アモルファスＳｉ膜上に照射する。エキシマレーザ光を照射されたアモルファスＳｉ膜は溶融し、結晶化する。パルスレーザ光を次々に照射し、ビーム短尺方向に走査することにより、広い面積を結晶化できる。
【０００４】
特表２０００−５０５２４１号は、開口パターンを形成したマスクを用いてアモルファスシリコン膜の細条状領域にエキシマレーザ光を照射し、照射領域内を完全に溶融させ、再凝固させると、細条状領域の両境界部から中央部に向けて２個の粒子列が爆発的に（ラテラル）成長する、粒子列の幅未満照射領域をシフトして、次のエキシマレーザ光を照射して結晶化した粒子列の一方を部分的に溶融すると、再凝固に際し、先に成長した結晶粒子列が一層長くなると報告する。
【０００５】
長尺状レーザビームを短尺方向に走査してストライプ状領域を結晶化しても、ストライプ状領域の幅（長尺レーザビームの長さ）には限界がある。広い面積を結晶化するには、ストライプ状領域の隣の領域をさらに結晶化する必要がある。
【０００６】
特開２００２−４３２４５号は、長尺状レーザビームは端部でエネルギが連続的に減少するスロープ部を形成する、１ショット目のスロープ部で結晶化された領域は２ショット目で中央部の高いエネルギを照射されても、１ショット目に高いエネルギで結晶化された領域より結晶性が悪く、キャリア移動度が小さくなると報告し、長尺状レーザビームの端部を遮光膜により遮光してスキャンアニールにより結晶化を行ない、その後遮光膜を除去し、未結晶化領域を結晶化する方法を提案する。
【０００７】
ラテラル成長のためにはレーザビームの縁部の強度変化が急峻である（スロープ部の幅が狭い）ことが好ましいと言われている。ビーム強度の変化が緩やかであると、微結晶が発生してラテラル成長を阻害する。
【０００８】
長尺レーザビームを結像する光学系は、短尺方向に結像作用を有するシリンドリカルレンズを用いている。開口ないしスリットを有するマスクの像を幅方向に縮小露光する方式で、短尺方向のスロープ部の幅は２μｍ程度にすることができる。基板平面内にＸＹ軸を想定した場合、Ｘ方向に結像作用を有するシリンドリカルレンズはＹ方向には結像作用を有さない。たとえ開口を有するマスクを用いてもＹ方向の分解能は高くしにくい。レーザアニール領域を接続するためにはＹ（長さ）方向端部のスロープ部の幅を２μｍ程度以下にすることが望まれているが、長尺長さが長い時は、極めて高精度のレンズ系が要求される。
【０００９】
特開２００５−３２２８４２号は、円形の連続発振レーザビームをシリンドリカルレンズで集光して楕円形レーザビームとし、短径方向に走査すると両側から中央部に向かう方向を走査方向に傾けた、走査方向に平行でも垂直でもない方向に結晶化が進み、往復走査すると、往きと帰りとで走査方向が逆になるので結晶化の進む方向が反転すること、連続発振レーザでアニールすると、エネルギが高くなり、過冷却度は小さくなることを説明し、オーバラップを１／２未満に小さくして往復走査して、結晶粒を伸ばせること、１／２以上オーバラップさせて同一方向に走査し結晶粒を伸ばすことを提案している。ビームの径は、４０μｍ、３００μｍが例示され、９０μｍ２以上のグレインサイズ、１００ｃｍ２／Ｖｓ以上の移動度が報告されている。
【００１０】
【特許文献１】特表２０００−５０５２４１号公報
【特許文献２】特開２００２−４３２４５号公報
【特許文献３】特開２００５−３２２８４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、結像光学系にシリンドリカルレンズを用いないレーザアニール方法とそれを実施するレーザアニール装置を提供することである。
【００１２】
本発明の他の目的は、良質の半導体多結晶膜を得ることのできるレーザアニール方法とそれを実施するレーザアニール装置を提供することである。
【００１３】
本発明のさらに他の目的は、スロープ部の幅が狭いレーザビームを用いて、任意の面積を効率的にアニールできるレーザアニール方法とそれを実施す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】
本発明の１観点によれば、
半導体膜上でスポット状の連続発振レーザビームを第１の方向に走査しつつ、前記第１の方向に交差する第２の方向に沿って前記連続発振レーザビームを一定振幅で繰返し高速スイープして照射し、先にスイープした領域が完全に固化する前に第１の方向の位置を更新した新たなスイープが照射領域をオーバーラップして行なわれ、前記一定振幅に対応する固液界面が全体として前記第１の方向に移動し、半導体膜を結晶化するレーザアニール方法
が提供される。
【００１５】
本発明の他の観点によれば、
半導体膜を形成した基板を載置し、並進移動できるテーブルと、
前記テーブル上方に配置され、レーザビームを連続発振するレーザ光源と、
前記レーザ光源の出射するレーザビームを半導体膜上に照射する光学系と、
前記レーザビームを、テーブル上で第１の方向に沿って一定振幅で、繰返しスイープさせることのできるスイープ機構と、
を有するレーザアニール装置
が提供される。
【発明の効果】
【００１６】
レーザビームを高速スイープすることで、スイープ方向に延長された固液界面を形成できる。高速スイープを繰り返しつつ、固液界面をスイープ方向と交差する方向に走査することにより、走査方向に結晶成長を生じさせることができる。スイープの振幅で固液界面の長さを決められるので、レーザビームは長尺にする必要がない。小さなレーザビームスポットでよいので、結像光学系にシリンドリカルレンズを用いる必要がなく、高分解能の結像光学系を用いることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
アモルファスシリコン膜や多結晶シリコン膜を、結晶化する場合、最終的に利用するのはごく限られた領域であることが多い。液晶表示装置のアクティブマトリックスにおいては、各画素領域の大部分からはシリコン膜が除去される。半導体膜を全面結晶化すれば、どこにトランジスタを作成するかは自由であるが、トランジスタを作成する場所が決まっていれば、その領域のみを結晶化してもよい。
【００１８】
特表２０００−５０５２４１号等の長尺状パルス発振レーザビームを短尺方向に走査するレーザアニールにおいては、対向する長尺辺から中央に向かって結晶化が進行する。特開２００５−３２２８４２号等のスポット状連続発振レーザビームを用いたレーザアニールにおいては、レーザビームの後縁を追いかけるように結晶化が進行する。いずれの場合も、結晶化の生じる固液界面はレーザビームの移動方向に沿って移動する。
【００１９】
本発明者は、スポット状連続発振レーザビームをスイープ（掃引）してスイープ方向に沿って固液界面を形成することを考えた。繰返しスイープを行いつつ、スイープ方向と交差ないし直交する方向に半導体膜上の照射位置を走査することにより、固液界面は走査方向に移動するであろう。即ち、固液界面は、レーザビームのスイープ方向と交差する、典型的には全体的に略直交する方向に移動する。固液界面をなるべくフラットな形状にするには矩形状のレーザビームを用いるのが好ましいであろう。但し、レーザビームのサイズが小さく、スイープの振幅を大きくする場合はレーザビームのスポット形状は、矩形に限らないであろう。例えば、円形でも楕円形でもよいであろう。
【００２０】
固液界面の長さより小さい寸法のレーザビームを利用できるので、シリンドリカルレンズを用いない結像光学系を利用できる。例えば、球面レンズを用いた高分解能縮小投影光学系で結像光学系を構成できる。なお、球面レンズの用語は、１方向にのみ焦合作用を有するシリンドリカルレンズとの対比で用いたもので、面内全方向に焦合作用を有するものであればよく、非球面レンズを除外するものではない。ビーム強度が強い均一強度部の周囲のエネルギが減少するスロープ部の幅を小さくすることが容易になる。良質の結晶を形成することが容易になろう。小さいビームサイズのレーザビームを用いても、繰返し高速スイープすることにより、ビーム寸法より格段に長い固液界面を形成できる。
【００２１】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
【００２２】
図１Ａ，１Ｂ，１Ｃ、１Ｄ，１Ｅは、第１の実施例によるレーザアニール装置のブロック図、半導体膜上のレーザビームの掃引、走査の軌跡を概略的に示す平面図、レーザビームの振動と走査による、照射領域の移動を概略的に示す平面図、２種類の掃引・走査の軌跡を概略的に示す平面図である。
【００２３】
図１Ａに示すように、連続発振するレーザ光源１から出射したレーザビームは、ビームエキスパンダ２で広げられ、ホモジナイザ３でビーム断面内強度を均一化する。ビームエキスパンダは、例えばズームレンズを用いた公知の構成である。ホモジナイザは、例えばビーム進行方向に直交する面内の２方向につきそれぞれシリンドリカルレンズアレイ対を用いた公知の構成である。強度を均一化されたレーザビームはコンデンサレンズ４により矩形開口を有するマスク５を照明する。マスク５の下流にミラー６１が配置され、レーザビームの進行方向を変更し、高分解能の結像光学系７によってマスク５の開口の像が半導体膜１０上に縮小投影される。
【００２４】
ミラー６１は、ピエゾ素子を組み込んだピエゾ駆動機構６２に保持され、ピエゾ素子を駆動することにより、ミラー６１が枢動駆動される。例えば、ミラー面上の回転軸を中心に枢動駆動される。即ち、ミラー６１とピエゾ駆動機構６２とがスイープないし振動機構６を構成する。ピエゾ素子に印加する電圧により、ミラー角度を選択できる。交流駆動すると、ミラーは振動する。可動部の構成を軽量にし、固有振動数で駆動すれば、安定な高速動作を実現できる。最高１００ＭＨｚの動作も可能であろう。振動数はｋＨｚオーダ〜十ＭＨｚオーダが好ましいであろう。高速でスイープすることにより、固化前に次の照射が生じるようにし、スイープ方向に沿った固液界面を形成できる。
【００２５】
半導体膜１０は、ガラスなどの基板９上に形成されたアモルファスシリコン膜、粒径の小さい多結晶シリコン膜等である。基板９はＸＹテーブル８に載置されて、並進駆動される。ＸＹテーブル８をスイープ方向と交差する方向、例えば直交する方向に駆動する。スイープ照射領域は走査方向に徐々に移動する。走査と共に、スイープ方向に沿った固液界面も走査方向に移動し、結晶化が行なわれる。
【００２６】
例えば、半導体膜上で１μｍ平方のレーザビームを１０μｍ往復振動させる。１／５縮小投影の場合、マスク５の開口は５μｍ平方となる。
【００２７】
半導体膜上の矩形レーザビームの寸法は１辺１μｍ〜１０μｍが好ましいであろう。広い面積を結晶化する場合、ビームサイズ１μｍ以下では走査速度が低くなり、アニールに要する時間が長くなり易い。生産効率を上げにくいであろう。但し、ビーム径の小さい低出力の光源と光学系を用いることができる。これらを多段化し、同時照射すれば、基板当たりの処理速度を向上させることが可能である。
【００２８】
スイープ幅はレーザビームのスイープ方向寸法の５倍〜５０倍が好ましいであろう。５倍未満ではスイープ振幅によって決定される固液界面の長さを十分長くできない。５０倍を越えるとスイープ方向に沿った固液界面を形成するのが容易でなくなる可能性がある。ビームサイズが１０μｍで、スイープ振幅がビームサイズの５０倍の時、スイープ振幅は５００μｍになる。ビームサイズ１０μｍを加えて照射領域の幅は５１０μｍになる。例えば、１／５縮小投影するとして、結像光学系入射側で高々約２．５ｍｍの寸法である。スイープ振幅を約２００μｍ以下としたときは、結像レンズ系入射側の物サイズは約１ｍｍとなる。このような寸法であれば、結像レンズ系の分解能を上げるのが容易であろう。スロープ部の幅を容易に２μｍ以下にできよう。固定配置した結像光学系７でレーザビームを半導体膜１０上に縮小投影できよう。レーザビームを移動させるミラー６１の回転角も小さい。
【００２９】
連続発振するレーザ光源１は、例えばレーザダイオード励起のＮｄ：ＹＡＧ，Ｎｄ：ＹＶＯ４等の２次高調波（２ω）、波長５２７ｎｍ〜５３２ｎｍの固体レーザ、紫外光や青色光を出射する半導体レーザで構成できる。ビームサイズが１μｍ四方のように小さい場合は、半導体レーザを用いても十分なエネルギ密度を提供することができる。複数の半導体レーザを用いて１つのレーザビームを形成してもよい。固体レーザを用いる場合は、ビーム寸法を１０μｍ四方とし、スイープ振幅を２００μｍとしても、エネルギは十分であり、１つの固体レーザから複数のレーザビームを形成してもよい。
【００３０】
ミラー６１が枢動振動する時、半導体膜１０上のレーザビームは正弦波的に照射位置を変えるであろう。
【００３１】
図１Ｂは、半導体膜上のレーザビームＬＢの軌跡を概略的に示す。判りやすくするため、図中縦方向を引き伸ばしている。矩形レーザビームＬＢはミラー６１の枢動と共に横方向に振動しつつ、テーブル８の走査と共に縦方向に並進する。
【００３２】
図１Ｄと１Ｅは、矩形レーザビームＬＢの掃引の２つのタイプを示す。図１Ｄはジグザグ型の掃引であり、基本的に斜めの掃引を折り返し接続するものである。ｘ方向の繰返し振動とｙ方向の走査を組み合わせることにより実現できる。単純な駆動の組み合わせであり、実現が容易である。図１Ｅは矩形型の掃引であり、例えば＋ｘ方向に掃引し、ｙ方向に移動して逆方向の−ｘ方向に掃引し、ｙ方向に移動してｘ方向に掃引するように行なう。掃印間の距離を一定にできるので結晶性の向上が期待できる。ｘ方向、ｙ方向の駆動が断続的になるので制御は複雑になる。
【００３３】
図１Ｃは、ｙ方向の固定低速走査とｘ方向の折り返し振動とを組み合わせたジグザグ型掃引の１例の、振動を正弦波的振動とした場合の矩形レーザビームＬＢの動きをより詳細に示す。レーザビームＬＢの右上の頂点の軌跡をＵＥで示し、右下の頂点の軌跡をＬＥで示す。２往復でレーザビームの走査方向サイズを移動する場合を示している。矩形開口を使用すると、照射流域の角部の丸め込みを低減できよう。半導体膜上の照射領域の各点は、４回レーザビームの照射を受け、オーバラップ率は全体的に７５％である。なお、オーバラップ率の選択は、任意であり、実験に基づいて決定することが好ましい。
【００３４】
スイープ方向のレーザビームの移動が正弦波的であると、スイープ方向に沿って単位面積当たりのレーザ照射エネルギは、中央部で最も低く、スイープ方向両端で最も高くなる。
【００３５】
ＸＹテーブルを並進駆動して走査を行う場合を説明したが、走査の距離が短い場合はレーザビームのみで走査と掃引を行うこともできる。ピエゾ枢動機構６２を２重構造にし、高速枢動機構を低速枢動機構で支持するようにし、例えばレーザビームをｘ方向に高速振動させながら、ｙ方向にゆっくり移動させることもできる。すなわち、高速掃引はレーザビームのスイープで行なうが、低速の走査はテーブルの並進で行ってもレーザビームのスイープで行なってもよい。
【００３６】
図１Ｆは、スイープないし枢動機構６の変形例を示す。マスク５の下流にミラーＭが配置され、レーザビームの進行方向を変更し、高分解能の結像光学系７によってマスク５の開口の像が半導体膜１０上に縮小投影される。結像光学系７の例えば最終段レンズ７１にピエゾ駆動機構７２，７３が結合され、レンズ７１を光軸に直交する面内で駆動することができる。ビームのレンズ上の入射位置が光軸から軸外しされると、像は光軸の逆側に移動する。例えば、ピエゾ駆動機構７２で高速にｘ方向の繰返し振動を行い、ピエゾ駆動機構７３で低速のｙ方向移動を行うことができる。
【００３７】
図２Ａは、高速掃引を正弦波的に行なった場合、スイープ方向に沿った単位面積当たりのビーム滞在時間を算出した結果を示すグラフである。中央部の８割程度と比べ、両側の各１割程度で、滞在時間が急激に増大し、照射エネルギが急激に増大することを示している。両端部は冷却し易いので、両端部でエネルギ密度が高くなることは好ましい点を持つ。但し場所的にエネルギ密度の変化が大きすぎて、好ましくない結果を生じる場合は、中央部に補助照射を行ってもよい。
【００３８】
図２Ｂは、補助照射を行なう変形例を概略的に示す平面図である。レーザビームＬＢが通過する中央部に、補助的レーザビームＳＬＢを照射する。同一の結像レンズ系を透過させても、可能であれば斜め照射してもよい。
【００３９】
図３Ａ，３Ｂ，３Ｃは、第２の実施例によるレーザアニール装置、その変形例、第２の実施例によるレーザアニールを概略的に示す平面図である。
【００４０】
図３Ａに示すように、図１Ａのレーザ光源１が固体レーザである場合等、ホモジナイザ３の下流で、レーザビームを分波してもよい。ホモジナイザ３の出力ビーム３１を部分反射ミラーＰＭ１，ＰＭ２，ＰＭ３，ＰＭ４，反射ミラーＭ５で５つのレーザビーム３２，３３，３４，３５，３６に分割する場合を示している。バリアブルアッテネータＶＡ１，ＶＡ２，ＶＡ３，ＶＡ４，ＶＡ５で各ビームのエネルギ量を調整できるようにしてもよい。バリアブルアッテネータ下流に、各ビームに対して、図１Ａ同様のコンデンサレンズ４、マスク５、スイープないし振動機構６を配置する。
【００４１】
スイープ振幅距離がビームサイズに対してある程度以上、例えば２０倍以上、ある場合、レーザビームの断面は、矩形でなくても十分フラットな固液界面を形成できよう。この場合、マスク５の開口形状を円形、楕円形等にしてもよい。上述のビームサイズは、ビーム直径となる。
【００４２】
図３Ｂは、光ファイバを用いたマルチビームの変形例を示す。それぞれ紫外光ないし青色光を出射する半導体レーザＳＬを結合したファイバＦ１〜Ｆ８がスイープ方向に併設され、結像レンズＩＬ１〜ＩＬ８によりファイバ出力ビームが半導体膜１０上に、例えば径１μｍ以下の円形ないし楕円形に結像する。ピエゾ機構等を備えた掃引機構１６によりレーザビームの高速掃引を行なう。半導体膜１０はステージによって掃引方向と直交する方向に走査する。光ファイバＦを例えば液晶表示装置の画素ピッチで配置すれば、各画素のスイッチングトランジスタ領域をレーザアニールすることができる。ｎ個置きのスイッチングトランジスタ領域をレーザアニールし、隣の領域に移動することもできる。図３Ａ，３Ｂに示すレーザアニール装置は複数領域のレーザアニールを同時に行うことができる。
【００４３】
図３Ｃは、複数のレーザビームによる同時レーザアニールの様子を概略的に示す平面図である。各レーザビームはスイープ方向に振動する。半導体膜はスイープ方向に直交する走査方向に移動する。各レーザビームによるレーザアニールは基本的に、図１Ａ〜１Ｃに示したものと同様である。
【００４４】
図４は、ピエゾ振動ミラーの代わりに用いることのできるガルバノミラー６３を示す。反射するレーザビームが振動する点で、同様の機能を果たす。２つのガルバノミラーを組み合わせて、掃引と走査とを行なってもよい。
【００４５】
図５Ａ，５Ｂは、第３の実施例によるレーザアニールに用いるスイープ機構の側面図と、照射領域の平面図である。
【００４６】
図５Ａに示すように、スイープ機構をポリゴンミラー６５で構成することもできる。モータ等で駆動することにより、ポリゴンミラー６５を回転させる。レーザビームを受けているミラー面の角度が変化し、反射ビームの進行方向が変わる。８面のポリゴンミラーを示したが、面数は任意に選択できる。
【００４７】
図５Ｂは、ポリゴンミラーの回転によって生じるスイープの軌跡を概略的に示す。同一方向にレーザビームがスイープし、半導体膜の走査により照射位置が移動する。振動の場合と異なり、スイープ位置による滞在時間の変化は少ない。ポリゴンの配置が決まると、スイープの振幅も決まってしまう。微小距離のスイープを行なう場合、遮光機構を設けることもできる。
【００４８】
以上、実施例に沿って、本発明を説明したが、これらは制限的なものではない。例えば、種々の変形、改良、置換、組み合わせ等が可能なことは、当業者に自明であろう。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１−１】／
【図１−２】図１Ａ，１Ｂ，１Ｃ、１Ｄ，１Ｅは、第１の実施例によるレーザアニール装置のブロック図、半導体膜上のレーザビームの走査の軌跡を概略的に示す平面図、レーザビームの振動と走査による、照射面の移動を概略的に示す平面図、２種類の掃引・走査の軌跡を概略的に示す平面図、図１Ｆは変形例を示す側面図である。
【図２】図２Ａは、算出したスイープ方向に沿った単位面積当たりのビーム滞在時間を示すグラフ、図２Ｂは、変形例による補助照射を概略的に示す平面図である。
【図３】図３Ａ，３Ｂ，３Ｃは、第２の実施例によるレーザアニール装置、その変形例、第２の実施例によるレーザアニールを概略的に示す平面図である。
【図４】図４は、ピエゾ振動ミラーの代わりに用いることのできるガルバノミラーの側面図である。
【図５】図５Ａ，５Ｂは、第３の実施例によるレーザアニールに用いるスイープ機構の側面図と、照射領域の平面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１    （連続発振）レーザ光源、
２    ビームエキスパンダ、
３    ホモジナイザ、
４    コンデンサレンズ、
５    マスク、
６，１６    スイープないし振動機構、
７    結像光学系、
８    （ＸＹ）テーブル、
９    基板、
１０    半導体膜、
ＬＢ    レーザビーム、
ＳＣ    走査、
ＣＧ    結晶成長。
【図１−１】
2008227122.tif 000003
【図１−２】
2008227122.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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