(57)【要約】【課題】レーザー光によるアニールのときに、処理槽の真空引きをすることなしに酸素の排除ができるようにする。【解決手段】所定の方向に延長された線状の吐出口を下方に有する筒状の外部部材と、吐出口の長手方向と一致する方向に延長された線状の先端開口部と、先端開口部の長手方向の開口縁からそれぞれ立ち上がり形成された斜面部の終端近傍に形成され先端開口部の両側に位置する側方開口部とを有し、先端開口部が上記吐出口近傍に位置するようにして外部部材の内周側に配設された内部部材とを有し、外部部材の内部に入射され外部部材の軸線方向に沿って直進するレーザー光が、内部部材の上記先端開口部を通過して外部部材の吐出口から外部へと照射され、外部部材の内部に供給された処理気体が、内部部材の先端開口部を通過する気流と側方開口部を通過する気流とに分岐されて外部部材の吐出口から外部へと噴射される。【選択図】        図１
2004152823.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザー光を用いてアニールを行うレーザーアニール装置用ノズルにおいて、
レーザー光と処理気体とが共通の経路を通って、単一の吐出口から外部に至る
ものであるレーザーアニール装置用ノズル。
【請求項２】
レーザー光を用いてアニールを行うレーザーアニール装置用ノズルにおいて、
所定の方向に延長された線状の吐出口を下方に有する筒状の外部部材と、
前記吐出口の長手方向と一致する方向に延長された線状の先端開口部と、前記先端開口部の長手方向の開口縁からそれぞれ立ち上がり形成された斜面部の終端近傍に形成され前記先端開口部の両側に位置する側方開口部とを有し、前記先端開口部が前記吐出口近傍に位置するようにして前記外部部材の内周側に配設された内部部材と
を有し、
前記外部部材の内部に入射され前記外部部材の軸線方向に沿って直進するレーザー光が、前記内部部材の前記先端開口部を通過して前記外部部材の前記吐出口から外部へと照射され、前記外部部材の内部に供給された処理気体が、前記内部部材の前記先端開口部を通過する気流と前記側方開口部を通過する気流とに分岐されて前記外部部材の前記吐出口から外部へと噴射される
ものであるレーザーアニール装置用ノズル。
【請求項３】
請求項２に記載のレーザーアニール装置用ノズルにおいて、さらに、
前記外部部材の内部において前記内部部材の前記側方開口部より下方に位置するようにして形成され、前記側方開口部を通過した気流を整流する整流手段と
を有するレーザーアニール装置用ノズル。
【請求項４】
請求項２または請求項３のいずれか１項に記載のレーザーアニール装置用ノズルにおいて、
前記吐出口から外部へと照射されるレーザー光が前記外部部材と前記内部部材と干渉した場合の前記レーザー光のエネルギーロスが、１％以下になるように前記外部部材と前記内部部材とを構成する
ものであるレーザーアニール装置用ノズル。
【請求項５】
請求項２、請求項３または請求項４のいずれか１項に記載のレーザーアニール装置用ノズルにおいて、
前記外部部材の前記吐出口が位置する先端部は、前記外部部材の軸線方向と直交する平面に沿って延設されている
ものであるレーザーアニール装置用ノズル。
【請求項６】
請求項２、請求項３、請求項４または請求項５のいずれか１項に記載のレーザーアニール装置用ノズルにおいて、さらに、
前記外部部材の外周側に配設され、前記外部部材の軸線方向と直交する平面に沿って延設されている平面部を有する先端部材
を有するレーザーアニール装置用ノズル。
【請求項７】
請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５または請求項６のいずれか１項に記載のレーザーアニール装置用ノズルと、
前記レーザーアニール装置用ノズルの前記上方の開口部側に位置し、レーザー光を透過して前記レーザーアニール装置用ノズル内に入射させるレーザー導入用窓と
を有するレーザーアニール装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザーアニール装置用ノズルおよびそれを用いたレーザーアニール装置に関し、さらに詳細には、レーザー光を用いたアニールの際に用いて好適なレーザーアニール装置用ノズルおよびそれを用いたレーザーアニール装置に関する。
【０００２】
なお、本明細書においては、「レーザー光を用いたアニール」を、「レーザーアニール」と称することとする。
【０００３】
【従来の技術】
従来より、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）として、薄膜トランジスタ（ＴｈｉｎＦｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：ＴＦＴ）−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は、レーザー光を用いて半導体膜のアニールを行うレーザーアニール装置が用いられる。
【０００４】
レーザーアニール装置においては、例えば、ガラス基板上に形成されたアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）膜に、エキシマレーザーなどの高出力のレーザー光が照射される。すると、ガラス基板上のアモルファスシリコン膜が溶融して凝固することによってポリシリコン化し、ポリシリコン膜が形成される。
【０００５】
このようなレーザーアニール装置の一例として、内部に基板が配置される処理槽と、当該処理槽内にレーザー光を導入するため処理槽に配設されたレーザー導入窓と、処理槽内においてレーザー導入窓に取り付けられたノズルとを備えたレーザーアニール装置が知られている。
【０００６】
上記したような従来のレーザーアニール装置においては、アニールに際し基板の酸化を防止するために、処理槽の内部の真空引きや窒素の充填などが行われて、基板が配置された処理槽の内部から酸素が排除される。その後、処理槽内部に配置された基板のアモルファスシリコン膜に、レーザー導入窓を透過したレーザー光がノズルから照射されてアニールが行われるようになされている。
【０００７】
このため、従来のレーザーアニール装置においては、内部に基板を配置し真空引きなどが可能な処理槽を配設しなければならず、こうした処理槽には高い強度が必要とされ、しかも処理槽自体の構造も複雑となるので製造コストがかかり、装置全体が高価なものになるという問題点があった。
【０００８】
そして、従来のレーザーアニール装置においては、基板が配置された処理槽内から酸素を排除するための真空引きなどに長時間を要するので、処理に時間がかかり、スループットが悪化するという問題点があった。
【０００９】
また、従来のレーザーアニール装置においては、レーザー光の照射によって基板上のアモルファスシリコン膜が蒸発し、ノズルが配設されているレーザー導入窓に付着してしまうので、レーザー光の透過量が低下してしまうという問題点があった。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記したような従来の技術の有する種々の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、レーザー光によるアニールのときに、処理槽の真空引きをすることなしに酸素の排除ができるようにしたレーザーアニール装置用ノズルおよびそれを用いたレーザーアニール装置を提供しようとするものである。
【００１１】
また、本発明の目的とするところは、レーザー光の照射によって基板上のアモルファスシリコン膜が蒸発して、ノズルが取り付けられたレーザー導入窓に付着することを防止できるようにしようとするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のうち請求項１に記載の発明は、レーザー光を用いてアニールを行うレーザーアニール装置用ノズルにおいて、レーザー光と処理気体とが共通の経路を通って、単一の吐出口から外部に至るようにしたものである。
【００１３】
従って、本発明のうち請求項１に記載の発明によれば、レーザー光と処理気体とが共通の経路を通って、単一の吐出口からノズルの外部に至るので、レーザー光によるアニールのときに、吐出口から出射されたレーザー光が照射された被処理物における領域において処理気体により酸素を効率良く排除することができる。また、ノズルの内部において生起された吐出口に向かう気流によって、レーザー光の照射によって基板上のアモルファスシリコン膜が蒸発して、ノズルが取り付けられたレーザー導入窓に付着することを防止できる。
【００１４】
また、本発明のうち請求項２に記載の発明は、レーザー光を用いてアニールを行うレーザーアニール装置用ノズルにおいて、所定の方向に延長された線状の吐出口を下方に有する筒状の外部部材と、上記吐出口の長手方向と一致する方向に延長された線状の先端開口部と、上記先端開口部の長手方向の開口縁からそれぞれ立ち上がり形成された斜面部の終端近傍に形成され上記先端開口部の両側に位置する側方開口部とを有し、上記先端開口部が上記吐出口近傍に位置するようにして上記外部部材の内周側に配設された内部部材とを有し、上記外部部材の内部に入射され上記外部部材の軸線方向に沿って直進するレーザー光が、上記内部部材の上記先端開口部を通過して上記外部部材の上記吐出口から外部へと照射され、上記外部部材の内部に供給された処理気体が、上記内部部材の上記先端開口部を通過する気流と上記側方開口部を通過する気流とに分岐されて上記外部部材の上記吐出口から外部へと噴射されるようにしたものである。
【００１５】
また、本発明のうち請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、さらに、上記外部部材の内部において上記内部部材の上記側方開口部より下方に位置するようにして形成され、上記側方開口部を通過した気流を整流する整流手段とを有するようにしたものである。
【００１６】
また、本発明のうち請求項４に記載の発明は、請求項２または請求項３のいずれか１項に記載の発明において、上記吐出口から外部へと照射されるレーザー光が上記外部部材と上記内部部材と干渉した場合の上記レーザー光のエネルギーロスが、１％以下になるように上記外部部材と上記内部部材とを構成するようにしたものである。
【００１７】
また、本発明のうち請求項５に記載の発明は、請求項２、請求項３または請求項４のいずれか１項に記載の発明において、上記外部部材の上記突出口が位置する先端部は、上記外部部材の軸線方向と直交する平面に沿って延設されているようにしたものである。
【００１８】
また、本発明のうち請求項６に記載の発明は、請求項２、請求項３、請求項４または請求項５のいずれか１項に記載の発明において、さらに、上記外部部材の外周側に配設され、上記外部部材の軸線方向と直交する平面に沿って延設されている平面部を有する先端部材を有するようにしたものである。
【００１９】
また、本発明のうち請求項７に記載の発明のように、請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５または請求項６のいずれか１項に記載のレーザーアニール装置用ノズルと、上記レーザーアニール装置用ノズルの上記上方の開口部側に位置し、レーザー光を透過して上記レーザーアニール装置用ノズル内に入射させるレーザー導入用窓とを有するレーザーアニール装置としてもよい。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面に基づいて、本発明によるレーザーアニール装置用ノズルおよびそれを用いたレーザーアニール装置の実施の形態の一例を詳細に説明するものとする。
【００２１】
図１には、本発明によるレーザーアニール装置用ノズルを用いたレーザーアニール装置の実施の形態の一例の一部を破断して示した概略構成説明図が示されており、図２（ａ）には、図１に示すレーザーアニール装置のレーザーアニール装置用ノズルの軸線方向に沿った中央縦断面図が示されており、図２（ｂ）には、図２（ａ）のＢ矢視方向に対応する概略構成説明図が示されている。
【００２２】
このレーザーアニール装置１００は、中空の内部１０２ａを備えた処理室１０２と、処理室１０２の内部１０２ａに移動自在に配設された支持部材１０４と、処理室１０２の上面部１０２ｂに配設されたレーザー光を導入するためのレーザー導入窓１０６と、レーザー導入窓１０６に取り付けられ処理室１０２の内部１０２ａに位置するノズル１０と、レーザーシステム１０８とを有して構成されている。
【００２３】
ここで、レーザーシステム１０８は、所定のレーザー光を出射するものである。この実施の形態においては、レーザーシステム１０８として、レーザー発振器１０８ａと光学系１０８ｂとを備えたレーザーを用いることとする。
【００２４】
処理室１０２は、内部１０２ａにレーザーアニールが施される被処理物が配置されるものである。なお、この実施の形態において被処理物は、表面２００ａにアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）膜が形成されたガラス基板２００であり、例えば、３００ｍｍ（縦）×４００ｍｍ（横）×０．７ｍｍ（厚さ）の大きさを有するものである。
【００２５】
支持部材１０４は、被処理物たるガラス基板２００を支持するとともに、図１において矢印Ａ方向および紙面と垂直な方向に沿って移動自在に配設されている。なお、支持部材１０４は、ガラス基板２００のアモルファスシリコン膜が形成された表面２００ａが、ノズル１０の後述する吐出口１２ａと所定の間隔Ｈ（図１参照）を有した状態で略平行して対向するようにしてガラス基板２００を支持するようになされている。
【００２６】
レーザー導入窓１０６は、処理室１０２のレーザーシステム１０８から出射されるレーザー光が入射可能な位置に配設されており、レーザーシステム１０８から出射されたレーザー光を透過させて、処理室１０２の内部１０２ａに導入するものである。レーザー導入窓１０６は、レーザーシステム１０８を構成するレーザーの種類に応じて、例えば、両面無反射コーティング（ＡＲコート）が施された合成石英ガラスにより形成することができる。
【００２７】
そして、図２（ａ）（ｂ）に示すように、ノズル１０は、線状の吐出口１２ａを有する外部部材１２と、外部部材１２の内周側１２ｃに配設された内部部材１４とを有して構成されている。
【００２８】
ここで、外部部材１２ならびに内部部材１４は、例えば、アルミニウムにより形成されている。
【００２９】
より詳細には、外部部材１２は、略角筒状体であって、前後方向に延長された線状の吐出口１２ａを下方に備えており、外部部材１２の内周側１２ｃにおいて吐出口１２ａの長手方向の左方の開口縁から垂直に立ち上がり形成された左方垂直面部１２ｂＬと、左方垂直面部１２ｂＬに上端部位から左方に立ち上がり形成された左方斜面部１２ｄＬと、外部部材１２の内周側１２ｃにおいて吐出口１２ａの長手方向の右方の開口縁から垂直に立ち上がり形成された右方垂直面部１２ｂＲと、右方垂直面部１２ｂＲに上端部位から右方に立ち上がり形成された右方斜面部１２ｄＲと、外部部材１２の外周側１２ｅにおいて吐出口１２ａの長手方向の左方の開口縁から左方に延長された左方先端部１２ｆＬと、外部部材１２の外周側１２ｅにおいて吐出口１２ａの長手方向の右方の開口縁から右方に延長された右方先端部１２ｆＲとを有して構成されている。
【００３０】
ここで、吐出口１２ａは、前後方向に延長する長さＬ１を有し、左右方向に延長する長さＬ２を有して開口している。
【００３１】
そして、外部部材１２の左方傾斜部１２ｄＬより上方の内周側１２ｃにおいては、左方傾斜部１２ｄＬの終端側に外部部材１２の軸線方向に沿って立設された突部１２ｇＬと、突部１２ｇＬの基部から延設され外部部材１２の軸線方向と直交する平面を備えた平面部１２ｈＬとが形成されている。
【００３２】
また、外部部材１２の右方傾斜部１２ｄＲより上方の内周側１２ｃにおいては、右方傾斜部１２ｄＲの終端側に外部部材１２の軸線方向に沿って立設された突部１２ｇＲと、突部１２ｇＲの基部から延設され外部部材１２の軸線方向と直交する平面を備えた平面部１２ｈＲとが形成されている。
【００３３】
さらに、平面部１２ｈＬの上方には、後述する内部部材１４の左方基台部１４ｃＬが係止する左方係止部１２ｉＬが形成されており、平面部１２ｈＲの上方には、後述する内部部材１４の右方基台部１４ｃＲが係止する右方係止部１２ｉＲが形成されている。
【００３４】
一方、外部部材１２の外周側１２ｅにおいては、左方先端部１２ｆＬが、吐出口１２ａの長手方向に吐出口１２ａから左方に立ち上がって形成されており、右方先端部１２ｆＲが、吐出口１２ａの長手方向に吐出口１２ａから右方に立ち上がって形成されている。つまり、左方先端部１２ｆＬならびに右方先端部１２ｆＲは、吐出口１２ａの位置における外部部材１２の軸線方向と直交する平面と所定の角度α（図２（ａ）参照）をなして傾斜しているものである。なお、左方先端部１２ｆＬならびに右方先端部１２Ｒが、外部部材１２の外周側１２ｅにおいて傾斜しているのは、吐出口１２ａから長さＬ３の範囲である。
【００３５】
そして、外部部材１２の上方側には、ガス供給口１２ｋが形成されている。このガス供給口１２ｋを介して、不活性ガスなどの処理気体を充填したガスタンク１１０から、当該処理気体が外部部材１２の内部１２ｍに供給されて充填される。
【００３６】
なお、この実施の形態においては、処理気体として窒素ガスを用いることとし、この窒素ガスがおよそ０．５〜３．０ｍ／ｓｅｃの流速で内部１２ｍに供給されるようになされている。また、ガスタンク１１０は、図１に示すようにレーザーアニール装置１００の外部に設置されるのに限られるものではないことは勿論であり、レーザーアニール装置１００内に設置されるようにしてもよい。
【００３７】
内部部材１４は、外部部材１２の吐出口１２ａの長手方向と一致する方向に延長された線状の先端開口部１４ａと、先端開口部１４ａの長手方向の左方の開口縁から左方に立ち上がり形成された左斜面部１４ｂＬの終端が左方に屈曲して形成された左方基台部１４ｃＬと、先端開口部１４ａの長手方向の右方の開口縁から右方に立ち上がり形成された右斜面部１４ｂＲの終端が右方に屈曲して形成された右方基台部１４ｃＲと、左方基台部１４ｃＬに形成された左側方開口部１４ｄＬと、右方基台部１４ｃＲに形成された右側方開口部１４ｄＲとを有して構成されている。
【００３８】
ここで、先端開口部１４ａは、前後方向に延長する長さＬ４を有し、左右方向に延長する長さＬ５を有して開口している。また、左側方開口部１４ｄＬならびに右側方開口部１４ｄＲはいずれも、先端開口部１４ａと同様に前後方向に延長する長さＬ４を有し、左右方向に延長する長さＬ６を有して開口している。
【００３９】
そして、先端開口部１４ａが外部部材１２の吐出口１２ａ近傍に位置し、左側方開口部１４ｄＬが外部部材１２の突部１２ｇＬの上方に位置し、右側方開口部１４ｄＲが外部部材１２の突部１２ｇＲの上方に位置するようにして、内部部材１４の左方基台部１４ｃＬが外部部材１２の左方係止部１２ｉＬに係止されるとともに、内部部材１４の右基台部１４ｃＲが外部部材１２の右方係止部１２ｉＲに係止されて、内部部材１４は外部部材１２の内周側１２ｃに配設される。
【００４０】
このため、内部部材１４の左側方開口部１４ｄＬより下方には、外部部材１２の突部１２ｇＬならびに平面部１２ｈＬが位置し、右側方開口部１４ｄＲより下方には、外部部材１２の突部１２ｇＲならびに平面部１２ｈＲが位置するようになる。
【００４１】
従って、これら外部部材１２ならびに内部部材１４から構成されるノズル１０には、図３の示すように、内部部材１４の左斜面部１４ｂＬと右斜面部１４ｂＲとの内側１４ｅを通って先端開口部１４ａに至る中央流路１０ａと、内部部材１４の左側方開口部１４ｄＬを通過して左斜面部１４ｂＬと外部部材１２の左方傾斜部１２ｄＬとの間を通る左側方流路１０ｂと、内部部材１４の右側方開口部１４ｄＲを通過して右斜面部１４ｂＲと外部部材１２の右方傾斜部１２ｄＲとの間を通る右側方流路１０ｃとが形成されることになる。
【００４２】
なお、このノズル１０の各種寸法は、先端開口部１４ａを通過する気流の流速が、左側方流路１０ｂおよび右側方流路１０ｃを通過する気流の流速よりも大きくならないようにして設定されている。また、こうしたノズル１０の外部部材１２や内部部材１４の各構成は、吐出口１２ａから外部へと照射されるレーザー光が外部部材１２と内部部材１４と干渉した場合のレーザー光のエネルギーロスが、１％以下になるようにして構成されているものである。
【００４３】
そして、ノズル１０は、外部部材１２の上方の開口部１２ｎが処理室１０２の上面部１０２ｂに配設されたレーザー導入窓１０６に位置するようにして、レーザー導入窓１０６に取り付けられ、レーザーアニール装置１００の処理室１０２の内部１０２ａに位置する。
【００４４】
以上の構成において、このレーザーアニール装置１００を用いて、被処理物たるガラス基板２００のレーザーアニールを行う場合について説明することとする。
【００４５】
まず、表面２００ａにアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）膜が形成されたガラス基板２００を、支持部材１０４によって支持させて処理室１０２の内部１０２ａに配設する。この際、ガラス基板２００のアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）膜が形成された表面２００ａが、ノズル１０の吐出口１２ａと所定の間隔Ｈ（図１ならびに図３参照）を有した状態で略平行して対向するようになる。
【００４６】
そして、レーザーシステム１０８を作動するとレーザーシステム１０８から出射されたレーザー光（図３における白抜き矢印参照）が、処理室１０２の上面部１０２ｂに配設されたレーザー導入窓１０６を透過して、ノズル１０の外部部材１２の上方の開口部１２ｎから内部１２ｍに入射される。
【００４７】
ノズル１０の内部１２ｍに入射されたレーザー光は、外部部材１２の軸線方向に沿って直進し、中央流路１０ａを通り、内部部材１４の先端開口部１４ａを通過して、外部部材１２の吐出口１２ａからノズル１０の外部へと出射される。
【００４８】
こうしてノズル１０の吐出口１２ａから出射されたレーザー光は、ノズル１０の吐出口１２ａと対向するガラス基板２００の表面２００ａに対し、線状の吐出口１２ａに応じた略矩形形状の領域をもって照射される。レーザー光が照射された領域のガラス基板２００の表面２００ａに形成されたアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）膜は、レーザー光により溶融し凝固してポリシリコン化し、ガラス基板２００にポリシリコン膜が形成されることになる。
【００４９】
なお、本明細書においては、「ノズル１０の吐出口１２ａから出射されたレーザー光が照射されたガラス基板２００の表面２００ａにおける略矩形形状の領域」を、「アニール領域」と称することとする。
【００５０】
ここで、こうしたレーザー光によるアニールの際に、ノズル１０の吐出口１２ａからは、レーザー光とともに窒素ガスが噴射されることになる。
【００５１】
即ち、外部部材１２のガス供給口１２ｋを介して、窒素ガスがガスタンク１１０から外部部材１２の内部１２ｍに供給されて、中央流路１０ａと左側方流路１０ｂと右側方流路１０ｃとを通って、吐出口１２ａからノズル１０の外部へと噴射される。なお、図３においては、窒素ガスの流れを一点鎖線矢印により示している。
【００５２】
より詳細には、外部部材１２の内部１２ｍに供給された窒素ガスは、内部部材１４の先端開口部１４ａを通過する気流と、左側方開口部１４ｄＬを通過する気流と、右側方開口部１４ｄＲを通過する気流とに分岐する。
【００５３】
そして、中央流路１０ａを通り先端開口部１４ａを通過する気流に従って、窒素ガスは外部部材１２の吐出口１２ａからノズル１０の外部へと噴出する。
【００５４】
一方、左側方開口部１４ｄＬを通過する気流に従って、窒素ガスは左側方開口部１４ｄＬの下方に位置する外部部材１２の平面部１２ｈＬに当たり、外部部材１２の平面部１２ｈＬと内部部材１４の左方基台部１４ｃＬとの間の空間Ｂに一次滞留する。その後、空間Ｂに滞留した窒素ガスは、突部１２ｇＬを越えて左側方流路１０ｂに流入し、外部部材１２の吐出口１２ａからノズル１０の外部へと噴出する。
【００５５】
また、右側方開口部１４ｄＲを通過する気流に従って、窒素ガスは右側方開口部１４ｄＲの下方に位置する外部部材１２の平面部１２ｈＲに当たり、外部部材１２の平面部１２ｈＲと内部部材１４の右方基台部１４ｃＲとの間の空間Ｃに一次滞留する。その後、空間Ｃに滞留した窒素ガスは、突部１２ｇＲを越えて右側方流路１０ｃに流入し、外部部材１２の吐出口１２ａからノズル１０の外部へと噴出する。
【００５６】
この際、左側方開口部１４ｄＬならびに右側方開口部１４ｄＲを通過した気流に従って噴出した窒素ガスは、空間Ｂならびに空間Ｃに一旦滞留した後に、側方流路１０ｂならびに右側方流路１０ｃに流れ出るので、その流れは乱れの少ない均一な流れとなっている。
【００５７】
従って、分岐された気流に従って外部部材１２の吐出口１２ａから窒素ガスが噴出する際には、先端開口部１４ａを通過した気流に従って噴出した窒素ガスの外周側に、左側方開口部１４ｄＬを通過した気流に従って噴出した窒素ガスと右側方開口部１４ｄＲを通過した気流に従って噴出した窒素ガスとが位置するようになる。
【００５８】
さらに、先端開口部１４ａを通過する気流の流速が、左側方流路１０ｂおよび右側方流路１０ｃを通過する気流の流速よりも大きくならないようにしてノズル１０の各寸法が設定されているので、先端開口部１４ａから単独で窒素ガスを噴射した場合の外部空気との間の速度勾配に比して、先端開口部１４ａの両側が左側方流路１０ｂおよび右側方流路１０ｃを通過する流速の低い窒素ガスで囲まれるので、外部空気との間の速度勾配が小さくなり、結果的に左側方開口部１４ｄＬを通過した気流に従って噴出した窒素ガスと右側方開口部１４ｄＲを通過した気流に従って噴出した窒素ガスとが、空気と吐出口１２ａとを仕切ることになり、ノズル１０の吐出口１２ａ付近の空気の巻き込みが防止され（図３における破線矢印参照）、先端開口部１４ａを通過した気流に従って吐出口１２ａから噴出した窒素ガスが、アニール領域に良好に噴射されることになる。
【００５９】
つまり、アニール領域においては、吐出口１２ａから噴射された窒素ガスによって酸素が排除された状態で、ノズル１０の吐出口１２ａから出射されたレーザー光により、ガラス基板２００の表面２００ａのアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）膜のアニールを行うことができる。
【００６０】
そして、支持部材１０４によってガラス基板２００を移動させて、ガラス基板２００の表面２００ａのアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）膜の全面にノズル１０の吐出口１２ａを対向させるようにする。その際、ガラス基板２００のノズル１０の吐出口１２ａが対向する位置毎に、上記したようなレーザー光の照射と窒素ガスの噴射とを繰り返すことにより、ガラス基板２００の表面２００ａのアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）膜の全面のアニールを行うことができる。
【００６１】
上記したようにして、本発明によるレーザーアニール装置用ノズル１０を用いたレーザーアニール装置１００においては、レーザー光はノズル１０の中央流路１０ａを通り、処理気体である窒素ガスはノズル１０の中央流路１０、左側方流路１０ｂならびに右側方流路１０ｃを通るようになる。即ち、レーザー光と窒素ガスとが共通の経路を通って、単一の吐出口１２ａからノズル１０の外部に出射されるので、レーザー光によるアニールのときに、アニール領域において窒素ガスにより酸素を効率良く排除することができる。
【００６２】
従って、本発明によるレーザーアニール装置用ノズル１０を用いたレーザーアニール装置１００においては、内部に基板を配置するとともに真空引きなどが可能な処理槽を用いる必要がないので、製造コストを低減することができ、装置全体も安価なものにすることができる。
【００６３】
また、本発明によるレーザーアニール装置用ノズル１０を用いたレーザーアニール装置１００によれば、基板が配設された処理槽内から酸素を排除するための真空引きなどを行う必要がないので、処理時間の短縮化を図ることができ、スループットを向上することができる。
【００６４】
さらに、本発明によるレーザーアニール装置用ノズル１０を用いたレーザーアニール装置１００によれば、アニールに際して真空引きなどが可能な処理槽内に被処理物に配置する必要がないので、被処理物の大きさによる制限を排除することができ、サイズの大きな基板であってもレーザーアニールすることができる。
【００６５】
ところで、本発明によるレーザーアニール装置用ノズル１０においては、窒素ガスが外部部材１２のガス供給口１２ｋを介して内部１２ｍに供給され、ノズル１０の外部部材１２の内部１２ｍにおいては、上方の開口部１２ｎ側から吐出口１２ａに向かう気流が生起され、ノズル１０の中央流路１０ａと左側方流路１０ｂと右側方流路１０ｃとを通って吐出口１２ａから窒素ガスが噴射される。
【００６６】
このため、上方の開口部１２ｎ側から吐出口１２ａに向かう気流によって、ガラス基板２００の表面２００ａのアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）膜がレーザー光の照射によって蒸発して、ノズル１０の上方の開口部１２ｎに位置するレーザー導入窓１０６に付着することを防止することができる。従って、本発明によるレーザーアニール装置用ノズル１０を用いたレーザーアニール装置１００においては、レーザー導入窓１０６の汚染が防止されるので、装置の管理が容易になり、レーザー光の透過量の低下が回避できて、高精度で安定したレーザーアニールを行うことができる。
【００６７】
また、本発明によるレーザーアニール装置用ノズル１０においては、図３に示すようにして、ノズル１０の吐出口１２ａ付近の空気の巻き込みが防止され、先端開口部１４ａを通過した気流に従って吐出口１２ａから噴出した窒素ガスが、アニール領域に良好に噴射される。
【００６８】
つまり、ノズル１０の吐出口１２ａ付近の空気が巻き込まれてアニール領域に吹き付けられるようなことがなく、吐出口１２ａと吐出口１２ａが対向するガラス基板２００の表面２００ａとの間の酸素は効率良く排除されて窒素ガスに置き換わるので、少ない流量の処理気体で酸素濃度を低下させることができる。
【００６９】
なお、ノズル１０の吐出口１２ａとガラス基板２００の表面２００ａとの間隔Ｈ（図１ならびに図３参照）を小さくすることで、吐出口１２ａと吐出口１２ａが対向するガラス基板２００の表面２００ａとの間の酸素を、一層効率良く排除して窒素ガスに置きかえることができる。
【００７０】
ここで、図４乃至図１４を参照しながら、上記したノズル１０の他の例について説明することとする。
【００７１】
まず、図４には、図２（ａ）（ｂ）に示すノズル１０と同一の形状のノズルＡが示されている。図２（ａ）（ｂ）に示すノズル１０は、例えば、吐出口１２ａの長手方向における長さＬ１を１２０ｍｍとし、吐出口１２ａの幅方向における長さＬ２を３０ｍｍとし、吐出口１２ａから長さＬ３を３８ｍｍとし、先端開口部１４ａ、左側方開口部１４ｄＬならびに右側方開口部１４ｄＲの長手方向における長さＬ４を１４０ｍｍとし、先端開口部１４ａの幅方向における長さＬ５を１８ｍｍとし、左側方開口部１４ｄＬならびに右側方開口部１４ｄＲの幅方向における長さＬ６を４ｍｍとすることができる。
【００７２】
ここで、図２（ａ）（ｂ）に示すノズル１０を、図４に示す各種寸法で形成すし、ノズル１０の吐出口１２ａとガラス基板２００のアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）膜が形成された表面２００ａとの間隔Ｈ（図１ならびに図３参照）が１０ｍｍ（図４参照）となるようにしてノズル１０を配設すると、アニール領域はおよそ５０〜１００ｍｍ×４０〜６０μｍとなる。
【００７３】
なお、外部部材１２の吐出口１２ａの幅方向における長さＬ２は、例えば、図５に示すように、吐出口１２ａから外部へと照射されるレーザー光の吐出口１２ａにおける幅方向に沿った集光軌跡Ｓ１の２倍とすることができる。
【００７４】
このノズルＡ（図４参照）を基本形状とし、各種パラメータを変更して、ノズル１０の吐出口１２ａにおける窒素ガスと空気の気流およびガス拡散の解析を行った。図６には、解析モデルの概要が示されており、汎用流体解析ソフトＳＴＡＲ−ＣＤを用いて、レーザーアニール装置内の気流およびガス拡散解析を行った。
【００７５】
図７には、計算パラメータの一覧が示されており、窒素ガスの流入速度、左側方開口部１４ｄＬならびに右側方開口部１４ｄＲの幅方向における長さＬ６（図７中のバイパス流路幅Ｌ６に対応する。）、吐出口１２ａの幅方向における長さＬ２（図７中の先端流路幅Ｌ２に対応する。）ならびに吐出口１２ａからの長さＬ３（図７中の先端傾斜部寸法Ｌ３に対応する。）をそれぞれ変更した総数１１のモデル（ｍｏｄｅｌ０１〜ｍｏｄｅｌ１１）を想定して解析を行った。
【００７６】
なお、図７中のｍｏｄｅｌ０１が図４に示すノズルＡに対応し、図７中のｍｏｄｅｌ０８は、基本形状であるノズルＡの吐出口１２ａの長さＬ２を拡張したものであり、図７中のｍｏｄｅｌ１１は、基本形状であるノズルＡの吐出口１２ａからの長さＬ３を縮小したものである。
【００７７】
そして、図６に示す概要の窒素流入速度一定の正常計算を、図７に示す計算パラメータで行った。この際、図８に示すように、境界条件（図６参照）としては、ノズルの基部から窒素ガス流入速度一定の流入境界条件と外部空間に静圧一定の圧力境界とを設定した。
【００７８】
図９（ａ）（ｂ）ならびに図１０（ａ）（ｂ）に各解析パラメータ毎の解析結果が示されており、被処理物たる基板の表面付近における酸素濃度の推移が示されている。図９（ａ）から明かなように、窒素ガスの流入速度は基板の表面付近における酸素濃度分布に影響を及ぼさない。また、図９（ｂ）から明かなように、左側方開口部１４ｄＬならびに右側方開口部１４ｄＲの幅方向における長さＬ６は、基板の表面付近における酸素濃度分布に影響を及ぼさない。
【００７９】
それに対して、図１０（ａ）（ｂ）から明かなように、吐出口１２ａの幅方向における長さＬ２ならびに吐出口１２ａからの長さＬ３は、基板の表面付近における酸素濃度分布に大きく影響する。
【００８０】
図１０（ａ）ならびに図１０（ｂ）をより詳細に検討すると、吐出口１２ａの幅方向における長さＬ２はより広いほうが、また、吐出口１２ａからの長さＬ３はより短い方が、基板の表面付近における酸素濃度を低く抑えることができる。つまり、基本形状であるノズルＡ（図４参照）に比べて吐出口１２ａの長さＬ２が拡張されたｍｏｄｅｌ０８（図７参照）や、ノズルＡに比べて吐出口１２ａからの長さＬ３が縮小されたｍｏｄｅｌ１１（図７参照）は、ノズルＡに比べてアニール領域の酸素濃度を低く抑えることができる。
【００８１】
つまり、アニール領域の酸素濃度を低く抑えるには、ノズルの吐出口（図２（ａ）（ｂ）に示すノズル１０の吐出口１２ａ参照）付近において、空気の流れ込みによって生起される酸素濃度の高い領域の発生をいかに抑制できるかが重要である（図１１参照）。
【００８２】
そこで、上記した実施の形態のノズル１０においては、図３に示すように、左側方開口部１４ｄＬを通過した気流に従って噴出した窒素ガスと右側方開口部１４ｄＲを通過した気流に従って噴出した窒素ガスとが、空気と吐出口１２ａとを仕切る役目をして、ノズル１０の吐出口１２ａ付近の空気の巻き込みを防止している（図３における破線矢印参照）。
【００８３】
そして、このノズル１０のような基本形状のノズルＡ（図４参照）と同様に、上記したｍｏｄｅｌ０８（図７参照）やｍｏｄｅｌ１１（図７参照）においても、ノズルの吐出口付近の雰囲気の巻き込みが防止されて、アニール領域の酸素濃度は低く抑えられる。
【００８４】
さらに、基本形状であるノズルＡに対して吐出口１２ａの幅方向における長さＬ２を拡張するとともに吐出口１２ａからの長さＬ３を縮小したりしてもよい。
【００８５】
また、ノズルＢ（図１２参照）のように、外部部材の先端部が外部部材の軸線方向と直交する平面に沿って延設されるようにしてもよい。このノズルＢは、基本形状であるノズルＡ、即ち、図２（ａ）（ｂ）に示すノズル１０の吐出口１２ａの長手方向の左方の開口縁から左方に延長された左方先端部１２ｆＬと吐出口１２ａの長手方向の右方の開口縁から右方に延長された右方先端部１２ｆＲとがいずれも、外部部材１２の外周側１２ｅにおいて傾斜せず、外部部材１２の軸線方向と直交する平面に沿って延設されたものに対応する。
【００８６】
さらにまた、ノズルＣ（図１３参照）のように、先端に逆方向の傾斜を与えるようにしてもよい。このノズルＦは、基本形状であるノズルＡ、即ち、図２（ａ）（ｂ）に示すノズル１０の外部部材１２の内周側１２ｃにおいて、左方垂直面部１２ｂＬならびに右方垂直面部１２ｂＲに代わって、左方傾斜部１２ｄＬならびに右方傾斜部１２ｄＲそれぞれの下方に、これら傾斜面とは反対に傾斜する傾斜面が形成されたものに対応する。
【００８７】
このようなノズルＢならびにノズルＣにおいても、ノズルの吐出口付近の空気の巻き込みが防止される。しかも、ノズルＢならびにノズルＣは上記したノズルＡなどに比べて、ノズル先端の吐出口と当該吐出口が対向する被処理物との間の容積が小さくなっているので、酸素の置換速度が早く、ノズル先端の吐出口と当該吐出口とが対向する被処理物との間の酸素が効率良く排除されて窒素ガスに置き換わり、アニール領域の酸素濃度を低く抑えることができる。
【００８８】
特に、ノズルＢ（図１２参照）は、左方先端部１２ｆＬと右方先端部１２ｆＲとが外部部材１２の軸線方向と直交する平面に沿って延設されており、酸素の置換速度が早く、効率良くアニール領域の酸素濃度を低く抑えることができる。
【００８９】
そして、このノズルＢのように、外部部材の先端部が外部部材の軸線方向と直交する平面に沿って延設されるようするには、図１４に示すようにして、図２（ａ）（ｂ）に示すノズルＡたるノズル１０の外部部材１２の外周側１２ｅに、外部部材１２の軸線方向と直交する平面に沿って延設されている平面部１６ａを有する先端部材１６を配設するようにしてもよい。この図１４に示す先端部材１６が配設されたノズル１０’においても、吐出口１２ａ付近の空気の巻き込みが防止され、吐出口１２ａと吐出口１２ａが対向するガラス基板２００の表面２００ａとの間の酸素が効率良く排除されて窒素ガスに置き換わり、アニール領域の酸素濃度を低く抑えることができる。
【００９０】
なお、上記した実施の形態は、以下に示す（１）乃至（３）のように変形してもよい。
【００９１】
（１）上記した実施の形態においては、外部部材１２の吐出口１２ａ近傍に位置する内部部材１４の先端開口部１４ａは、吐出口１２ａの上方に位置するようにしたが、これに限られるものではないことは勿論であり、ノズル１０の吐出口１２ａ付近の空気の巻き込みが防止できる範囲内で、外部部材１２の軸線方向に沿った先端開口部１４ａと吐出口１２ａの高さ位置が一致するようにしてもよいし、あるいは、吐出口１２ａの下方に先端開口部１４ａが位置するようにしてもよい。
【００９２】
また、中央流路１０ａ、左側方流路１０ｂならびに右側方流路１０ｃの形状も、ノズル１０の吐出口１２ａ付近の空気の巻き込みが防止できる範囲内で適宜変更してもよい。
【００９３】
例えば、左方傾斜部１２ｄＬや右方傾斜部１２ｄＲの終端側に突部１２ｇＬ，１２ｇＲを形成しないようにしてもよい。また、内部部材１４の左側方開口部１４ｄＬならびに右側方開口部１４ｄＲは、図２（ｂ）に示すようなスリット形状に限られるものではないことは勿論であり、図１５（ａ）に示すように長穴の連続としたり、図１５（ｂ）に示すように穴の連続としてもよい。
【００９４】
（２）上記した実施の形態において、被処理物が表面２００ａにアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）膜が形成されたガラス基板２００であるのに応じて、例えば、レーザーシステム１０８としてＹＡＧレーザーを用いるようにしてもよい。
【００９５】
また、被処理物の種類に応じて、レーザーシステムの構成やレーザーの照射強度や外部部材１２ならびに内部部材１４を形成する材料などを変更することができる。さらに、被処理物の種類に応じては、アルゴンなどの不活性ガスやその他の各種処理気体を用いるようにしたり、あるいは、レーザーアニールの際に被処理物が加熱されるように構成し、レーザーアニールがより一層高品質で行われるようにしてもよい。
【００９６】
（３）上記した実施の形態ならびに上記した（１）乃至（２）に示す変形例は、適宜に組み合わせるようにしてもよい。
【００９７】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように構成されているので、レーザー光によるアニールのときに、処理槽の真空引きをすることなしに酸素の排除ができるようになるという優れた効果を奏する。
【００９８】
また、本発明によれば、レーザー光の照射によって基板上のアモルファスシリコン膜が蒸発して、ノズルが取り付けられたレーザー導入窓に付着することを防止できるようになるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるレーザーアニール装置用ノズルを用いたレーザーアニール装置の実施の形態の一例の一部を破断して示した概略構成説明図である。
【図２】図１に示すレーザーアニール装置のレーザーアニール装置用ノズルを中心に示した概略構成説明図であり、（ａ）は、ノズルの軸線方向に沿った中央縦断面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＢ矢視方向における概略構成説明図である。
【図３】本発明によるレーザーアニール装置用ノズルを用いたレーザーアニール装置におけるアニール処理の際の動作を示す説明図である。
【図４】図２（ａ）（ｂ）に示すノズルと同一の形状のノズルであって、各種寸法が例示されたノズルＡを示す軸線方向に沿った中央縦断面図である。
【図５】ノズルの吐出口の寸法について示す説明図である。
【図６】解析モデルの概要を示す表である。
【図７】計算パラメータの一覧を示す表である。
【図８】解析モデル形状を示す説明図である。
【図９】解析パラメータ毎の解析結果を示すグラフであり、（ａ）は、窒素ガスの流入速度を変化させた場合のノズル中心からの距離と酸素濃度との関係を示すグラフであり、（ｂ）は、左側方開口部ならびに右側方開口部の幅方向における長さＬ６（バイパス流路幅Ｌ６）を変化させた場合のノズル中心からの距離と酸素濃度との関係を示すグラフである。
【図１０】解析パラメータ毎の解析結果を示すグラフであり、（ａ）は、吐出口の幅方向における長さＬ２（先端流路幅Ｌ２）を変化させた場合のノズル中心からの距離と酸素濃度との関係を示すグラフであり、（ｂ）は、吐出口からの長さＬ３（先端傾斜部寸法Ｌ３）を変化させた場合のノズル中心からの距離と酸素濃度との関係を示すグラフである。
【図１１】ノズルの吐出口近傍における気体の流れを示す説明図（酸素ガスの濃度コンター図）である。
【図１２】本発明によるレーザーアニール装置用ノズルの他の例であって、各種寸法が例示されたノズルＢを示す軸線方向に沿った中央縦断面図である。
【図１３】本発明によるレーザーアニール装置用ノズルの他の例であって、各種寸法が例示されたノズルＣを示す軸線方向に沿った中央縦断面図である。
【図１４】図１に示すレーザーアニール装置のレーザーアニール装置用ノズルの他の例を示した概略構成説明図であり、（ａ）は、ノズルの軸線方向に沿った中央縦断面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＣ矢視方向における概略構成説明図である。
【図１５】（ａ）（ｂ）は、図１に示すレーザーアニール装置のレーザーアニール装置用ノズルの他の例を示した概略構成説明図である。
【符号の説明】
１０          ノズル
１０ａ        中央流路
１０ｂ        左側方流路
１０ｃ        右側方流路
１２          外部部材
１２ａ        吐出口
１２ｂＬ      左方垂直面部
１２ｂＲ      右方垂直面部
１２ｃ        内径側
１２ｄＬ      左方斜面部
１２ｄＲ      右方斜面部
１２ｅ        外周側
１２ｆＬ      左方先端部
１２ｆＲ      右方先端部
１２ｇＬ，１２ｇＲ        突部
１２ｈＬ，１２ｈＲ        平面部
１２ｉＬ      左方係止部
１２ｉＲ      右方係止部
１２ｋ        ガス供給口
１２ｍ        内部
１２ｎ        開口部
１４          内部部材
１４ａ        先端開口部
１４ｂＬ      左斜面部
１４ｂＲ      左斜面部
１４ｃＬ      左方基台部
１４ｃＲ      右方基台部
１４ｄＬ      左側方開口部
１４ｄＲ      右側方開口部
１４ｅ        内側
１００          レーザーアニール装置
１０２          処理室
１０２ａ        内部
１０４          支持部材
１０６          レーザー導入窓
１０８          レーザーシステム
１０８ａ        レーザー発振器
１０８ｂ        光学系
１１０          ガスタンク
２００          ガラス基板
２００ａ        表面
Ｈ              基板とノズルの距離
【図１】
2004152823.tif 000003
【図２】
2004152823.tif 000004
【図３】
2004152823.tif 000005
【図４】
2004152823.tif 000006
【図５】
2004152823.tif 000007
【図６】
2004152823.tif 000008
【図７】
2004152823.tif 000009
【図８】
2004152823.tif 000010
【図９】
2004152823.tif 000011
【図１０】
2004152823.tif 000012
【図１１】
2004152823.tif 000013
【図１２】
2004152823.tif 000014
【図１３】
2004152823.tif 000015
【図１４】
2004152823.tif 000016
【図１５】
2004152823.tif 000017