(57)【要約】【課題】照射範囲を均一な照射強度で照射する。【解決手段】レーザアニール装置１０は、１本のレーザ光を４本のレーザ光に分割する光分割部１４を備えている。光分割部１４は、平行に並べられた第１及び第２のビームスプリッタ２１，２２と、反射鏡２３とを備えている。第１のビームスプリッタ２１には、レーザ光源から出射されたレーザ光が入射される。第２のビームスプリッタ２２には、第１のビームスプリッタ２１からの透過光と、反射鏡２３によって反射されたのちの第１のビームスプリッタ２１のレーザ光とが入射される。第２のビームスプリッタ２２は、２本の透過光を外部に出射し、反射鏡２３は、第２のビームスプリッタ２２の反射光をさらに反射して外部に出射する。さらに、レーザアニール装置１０は、光分割部１４により分割された４本のレーザビームを、隣接するビーム間で偏光方向が互いに直交するように偏光させる偏光部１８を備えている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザビームを出射するレーザ光源と、
上記レーザ光源から出射されたレーザビームを複数のレーザビームに分割する光分割手段と、
上記光分割手段により分割されたレーザビームの偏光方向を制御する偏光手段と、
上記複数のレーザビームを照射対象物に対して照射する照射手段とを備え、
上記光分割手段は、
入射されるレーザビームを反射及び透過して反射光及び透過光の２つのレーザビームに分離する光分離面を有し、光分離面を互いに平行として並べられたｋ（但し、ｋは１以上の自然数。）個のビームスプリッタと、
光反射面が上記ビームスプリッタの光分離面と平行とされ、全ての上記ビームスプリッタからの反射光が入射される反射鏡とを備え、
上記レーザ光源側から１個目のビームスプリッタには、上記レーザ光源から出射されたレーザビームが入射され、
ｍ＋１（但し、ｍは自然数。）個目のビームスプリッタには、ｍ個目のビームスプリッタからの透過光と、ｍ個目のビームスプリッタで反射した後上記反射鏡によって反射されたレーザビームとが入射され、
ｋ個目のビームスプリッタは、２（ｋ−１）本の透過光を外部に出力し、
上記反射鏡は、ｋ個目のビームスプリッタから入射された２（ｋ−１）本の反射光を反射して外部に出力し、
上記偏光手段は、上記光分割手段により分割された複数の上記レーザビームを、隣接するビーム間で偏光方向が互いに直交するように偏光させること
を特徴とする光照射装置。
【請求項２】
上記光分割手段は、
ｍ個目のビームスプリッタの光分離面と（ｍ＋１）個目のビームスプリッタの光分離面との間の距離は、各ビームスプリッタに入射されるレーザビームの入射角をθ、上記レーザ光源から出射されるレーザビームの可干渉距離をＬとしたとき、｛（２（ｍ−１）×Ｌ）/（２cosθ）｝/２以上とされ、
１個目のビームスプリッタの光分離面と上記反射鏡の光反射面の間の距離は、各ビームスプリッタに入射されるレーザビームの入射角をθ、上記レーザ光源から出射されるレーザビームの可干渉距離をＬとしたとき、｛｛Ｌ/（２cosθ）｝/２｝/２以上とされていること
を特徴とする請求項１項記載の光照射装置。
【請求項３】
上記照射手段は、上記偏光手段により偏光された複数のレーザビームを、同一の照射位置に重ねて照射対象物に照射すること
を特徴とする請求項２記載の光照射装置。
【請求項４】
上記ビームスプリッタの光分離面で分離された反射光及び透過光は、光強度の比が１：１であること
を特徴とする請求項３項記載の光照射装置。
【請求項５】
上記各ビームスプリッタの間に光透過部材が配置されることによって、複数のビームスプリッタが一体とされていること
を特徴とする請求項３項記載の光照射装置。
【請求項６】
上記ビームスプリッタと反射鏡との間に光透過部材が配置されることによって、複数のビームスプリッタが一体化されていること
を特徴とする請求項３項記載の光照射装置。
【請求項７】
上記レーザ光源は固体レーザであること
を特徴とする請求項１項記載の光照射装置。
【請求項８】
上記レーザ光源は半導体レーザであること
を特徴とする請求項１項記載の光照射装置。
【請求項９】
上記レーザ光源はパルス発振すること
を特徴とする請求項１項記載の光照射装置。
【請求項１０】
上記レーザ光源から出射されたレーザビームを平行光束とする平行化手段を備え、
上記照射手段は、上記光分割手段から出力された複数のレーザビームが入射される１つ以上のレンズから構成されていること
を特徴とする請求項１項記載の光照射装置。
【請求項１１】
上記光分割手段から出力された各レーザビームを集光する複数の集光レンズを備え、
上記照射手段には、上記複数の集光レンズを介して各レーザビームが入射されること
を特徴とする請求項１項記載の光照射装置。
【請求項１２】
レーザ光源は、所定の偏光とされたレーザビームを出射すること
を特徴とする請求項１記載の光照射装置。
【請求項１３】
上記光分割手段は、上記レーザ光源から出射されたレーザビームを、一列又はマトリクス状に配列された複数のレーザビームに分割し、
上記照射手段は、上記光分割手段から出射される複数のレーザビームに対応して一列又はマトリクス状に配列された複数の集光レンズを有し、
上記偏光手段は、上記複数の集光レンズに対してレーザビームの出射方向の前段又は後段に配置され、且つ、一列又はマトリクス状に配列された複数の集光レンズに対して１つおきに配置された複数の偏光９０度回転素子を有すること
を特徴とする請求項１記載の光照射装置。
【請求項１４】
アニール対象物を載置するステージと、
レーザビームを出射するレーザ光源と、
上記レーザ光源から出射されたレーザビームを複数のレーザビームに分割する光分割手段と、
上記光分割手段により分割されたレーザビームの偏光方向を制御する偏光手段と、
上記複数のレーザビームを照射対象物に対して照射する照射手段とを備え、
上記光分割手段は、
入射されるレーザビームを反射及び透過して反射光及び透過光の２つのレーザビームに分離する光分離面を有し、光分離面を互いに平行として並べられたｋ（但し、ｋは１以上の自然数。）個のビームスプリッタと、
光反射面が上記ビームスプリッタの光分離面と平行とされ、全ての上記ビームスプリッタからの反射光が入射される反射鏡とを備え、
上記レーザ光源側から１個目のビームスプリッタには、上記レーザ光源から出射されたレーザビームが入射され、
ｍ＋１（但し、ｍは自然数。）個目のビームスプリッタには、ｍ個目のビームスプリッタからの透過光と、ｍ個目のビームスプリッタで反射した後上記反射鏡によって反射されたレーザビームとが入射され、
ｋ個目のビームスプリッタは、２（ｋ−１）本の透過光を外部に出力し、
上記反射鏡は、ｋ個目のビームスプリッタから入射された２（ｋ−１）本の反射光を反射して外部に出力し、
上記偏光手段は、上記光分割手段により分割された複数の上記レーザビームを、隣接するビーム間で偏光方向が互いに直交するように偏光させること
を特徴とするレーザアニール装置。
【請求項１５】
上記光分割手段は、
ｍ個目のビームスプリッタの光分離面と（ｍ＋１）個目のビームスプリッタの光分離面との間の距離は、各ビームスプリッタに入射されるレーザビームの入射角をθ、上記レーザ光源から出射されるレーザビームの可干渉距離をＬとしたとき、｛（２（ｍ−１）×Ｌ）/（２cosθ）｝/２以上とされ、
１個目のビームスプリッタの光分離面と上記反射鏡の光反射面の間の距離は、各ビームスプリッタに入射されるレーザビームの入射角をθ、上記レーザ光源から出射されるレーザビームの可干渉距離をＬとしたとき、｛｛Ｌ/（２cosθ）｝/２｝/２以上とされていること
を特徴とする請求項１３項記載のレーザアニール装置。
【請求項１６】
上記照射手段は、上記偏光手段により偏光された複数のレーザビームを、同一の照射位置に重ねて照射対象物に照射すること
を特徴とする請求項１５記載のレーザアニール装置。
【請求項１７】
上記ビームスプリッタの光分離面で分離された反射光及び透過光は、光強度の比が１：１であること
を特徴とする請求項１６項記載のレーザアニール装置。
【請求項１８】
上記各ビームスプリッタの間に光透過部材が配置されることによって、複数のビームスプリッタが一体とされていること
を特徴とする請求項１６項記載のレーザアニール装置。
【請求項１９】
上記ビームスプリッタと反射鏡との間に光透過部材が配置されることによって、複数のビームスプリッタが一体化されていること
を特徴とする請求項１６項記載のレーザアニール装置。
【請求項２０】
上記レーザ光源は固体レーザであること
を特徴とする請求項１４項記載のレーザアニール装置。
【請求項２１】
上記レーザ光源は半導体レーザであること
を特徴とする請求項１４項記載のレーザアニール装置。
【請求項２２】
上記レーザ光源はパルス発振すること
を特徴とする請求項１４項記載のレーザアニール装置。
【請求項２３】
上記レーザ光源から出射されたレーザビームを平行光束とする平行化手段を備え、
上記照射手段は、上記光分割手段から出力された複数のレーザビームが入射される１つ以上のレンズから構成されていること
を特徴とする請求項１４項記載のレーザアニール装置。
【請求項２４】
上記光分割手段から出力された各レーザビームを集光する複数の集光レンズを備え、
上記照射手段には、上記複数の集光レンズを介して各レーザビームが入射されること
を特徴とする請求項１４項記載のレーザアニール装置。
【請求項２５】
レーザ光源は、所定の偏光とされたレーザビームを出射すること
を特徴とする請求項１４記載のレーザアニール装置。
【請求項２６】
上記光分割手段は、上記レーザ光源から出射されたレーザビームを、一列又はマトリクス状に配列された複数のレーザビームに分割し、
上記照射手段は、上記光分割手段から出射される複数のレーザビームに対応して一列又はマトリクス状に配列された複数の集光レンズを有し、
上記偏光手段は、上記複数の集光レンズに対してレーザビームの出射方向の前段又は後段に配置され、且つ、一列又はマトリクス状に配列された複数の集光レンズに対して１つおきに配置された複数の偏光９０度回転素子を有すること
を特徴とする請求項１４記載のレーザアニール装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポリシリコンをチャネル層とした薄膜トランジスタの製造などに用いられるレーザアニール装置、並びに、レーザアニール装置等に適用される光照射装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、液晶ディスプレイ等に用いられる薄膜トランジスタでは、チャネル層にキャリア移動度の高いポリシリコン膜が用いられている。薄膜トランジスタのポリシリコン膜は、一般に、ガラス基板上にアモルファスシリコンを成膜し、そのアモルファスシリコンにレーザ光を照射することによってアニールして製造される。物質にレーザ光を照射して、その物質をアニールする装置のことを、レーザアニール装置という。
【０００３】
薄膜トランジスタを製造する際に用いられるレーザアニール装置には、従来、光源として、高パワーの紫外領域のレーザ光を照射できるエキシマレーザが採用されている。図１７に、光源にエキシマレーザを採用した従来のレーザアニール装置の構成を示す。
【０００４】
図１７に示すように、従来のレーザアニール装置２００は、アニール対象となる基板２０１が載置されるステージ２０２と、レーザ光を出射するレーザ光源２０３と、レーザ光源２０３から出射されたレーザ光を所定の径の平行光束とするテレスコープ２０４と、テレスコープ２０４を通過したレーザ光を複数に分割した後にそれぞれ集光して点光源群とする第１のフライアイレンズ２０５及び第２のフライアイレンズ２０６と、第２のフライアイレンズ２０６を通過した各レーザ光を基板２０１上の所定の照射領域に合成して照射するコンデンサレンズ２０７とを備える。
【０００５】
以上のような従来のレーザアニール装置２００では、第１及び第２のフライアイレンズ２０５，２０６によって、１本の光束を分割して複数の２次光源を生成し、その２次光源から生じる複数のレーザ光をそれぞれ基板２０１上の所定の照射領域に照射している。そのため、従来のレーザアニール装置２００では、１本の光束をそのまま照射した場合には強度分布がガウス分布状となり基板２０１に対して均一なエネルギを与えることができないところを、第１及び第２のフライアイレンズ２０５，２０６を用いてレーザ光を分割した後に合成して照射している。そのため、基板２０１に対して照射するレーザ光の強度分布を均一にすることができる。
【０００６】
このような均一な強度分布のレーザ光によりレーザアニールを行うと、基板２０１の全面に対して均一なエネルギが与えられ、粒径サイズが均一化されたポリシリコン膜を製造することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来のレーザアニール装置の光源として用いられているエキシマレーザは、出力安定性に欠け、非常に扱いづらいデバイスである。そのため、出力安定性の観点から、レーザアニール装置の光源として、レーザ光のエネルギが安定であり、且つ寿命が長い、紫外光領域の固体レーザや半導体レーザ等を用いるのが望ましいと考えられる。
【０００８】
しかしながら、固体レーザ及び半導体レーザから出射されたレーザ光は、エキシマレーザから出射されたレーザ光と比較して干渉性が高い。従って、レーザ光源２０３として固体レーザ又は半導体レーザを採用したときには、第１のフライアイレンズ２０５及び第２のフライアイレンズ２０６によって複数の２次光源に分割された各レーザ光は、合成して照射したときに互いに干渉してしまい、基板２０１に照射したとき、図１８に示すような干渉パターンが生じてしまう。従って、従来のレーザアニール装置２００の光源を、そのまま可干渉性の高い半導体レーザや固体レーザに置き換えたとしても、照射するレーザ光の強度分布を均一とすることができずに、粒径サイズが均一化されたポリシリコン膜を製造することができない。
【０００９】
本発明は、以上説明した従来の実情を鑑みて提案されたものであり、照射範囲を均一な照射強度で照射することが可能である光照射装置を提供することを目的とする。また、本発明は、被照射物を均一なエネルギでアニールすることが可能であるレーザアニール装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成するために、本発明に係る光照射装置及びレーザアニール装置は、レーザビームを出射するレーザ光源と、上記レーザ光源から出射されたレーザビームを複数のレーザビームに分割する光分割手段と、上記光分割手段により分割されたレーザビームの偏光方向を制御する偏光手段と、上記複数のレーザビームを照射対象物に対して照射する照射手段とを備えている。
【００１１】
上記光照射装置及びレーザアニール装置の光分割手段は、入射されるレーザビームを反射及び透過して反射光及び透過光の２つのレーザビームに分離する光分離面を有し、光分離面を互いに平行として並べられたｋ（但し、ｋは１以上の自然数。）個のビームスプリッタと、光反射面が上記ビームスプリッタの光分離面と平行とされ、全ての上記ビームスプリッタからの反射光が入射される反射鏡とを備え、上記レーザ光源側から１個目のビームスプリッタには、上記レーザ光源から出射されたレーザビームが入射され、ｍ＋１（但し、ｍは自然数。）個目のビームスプリッタには、ｍ個目のビームスプリッタからの透過光と、ｍ個目のビームスプリッタで反射した後上記反射鏡によって反射されたレーザビームとが入射され、ｋ個目のビームスプリッタは、２（ｋ−１）本の透過光を外部に出力し、上記反射鏡は、ｋ個目のビームスプリッタから入射された２（ｋ−１）本の反射光を反射して外部に出力する。
【００１２】
上記光分割手段及びレーザアニール装置の偏光手段は、上記光分割手段により分割された複数の上記レーザビームを、隣接するビーム間で偏光方向が互いに直交するように偏光させる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
（１）  第１の実施の形態
本発明の第１の実施の形態について説明する。本発明の第１の実施の形態のレーザアニール装置は、例えば、アモルファスシリコン膜が形成されたのちのＴＦＴ基板に対してレーザ光を照射して当該ＴＦＴ基板を熱処理することによって、アモルファスシリコン膜をポリシリコン膜に転換する装置である。
【００１４】
図１に、第１の実施の形態のレーザアニール装置１０の構成を示す。
【００１５】
レーザアニール装置１０は、アニール対象となる基板１を載置するステージ１１と、レーザ光を出射するレーザ光源１２と、レーザ光源１２から出射されたレーザ光の光路上に設けられたコリメータ１３と、コリメータ１３から出射された１本のレーザ光を４本のレーザ光に分割する光分割部１４と、４個の凸レンズから構成されたレンズアレイ１５と、レンズアレイ１５から出射された４本のレーザ光を基板１の所定の領域に導くコンデンサレンズ１６と、ステージ１１の位置制御等を行う制御部１７と、偏光部１８とを備えている。
【００１６】
ステージ１１は、平板状の基板１が載せられる平坦な主面を有している。ステージ１１に載置される基板１は、例えば、アモルファスシリコン膜が成膜されたのちのＴＦＴ基板である。ステージ１１は、主面上に載せられた基板１を保持しながら、主面に平行な方向（図１中のＸ方向，Ｙ方向）に移動する。レーザアニール装置１０では、ステージ１１を移動させることによって、基板１に対するレーザ光の照射位置を移動させることができる。つまり、ステージ１１を移動させることによって、基板１上のアニールを行う位置を制御することができる。なお、ステージ１１の移動制御は、制御部１７により行われる。
【００１７】
レーザ光源１２は、レーザ光をパルス発振して出力する装置である。レーザアニール装置１０では、レーザ光源１２として固体レーザを採用している。固体レーザは、半導体を除く結晶やガラスなどの透明物質を母体材料とし、母体材料中に希土類イオンや遷移金属イオンなどをドープした固体レーザ材料を、光によって励起して、レーザ光を出射する装置である。固体レーザの例としては、母体材料にガラスを用いてＮｄ３＋をドープしたガラスレーザや、ルビーにＣｒ３＋をドープしたルビーレーザ、イットリウムアルミニウムガーネット（ＹＡＧ）にＮｄ３＋をドープしたＹＡＧレーザ、さらに、それらのレーザの波長を非線形光学結晶を用いて波長変換したレーザなどが挙げられる。また、レーザ光源１２として、固定レーザではなく、半導体レーザ等も用いてもよい。
【００１８】
レーザ光源１２から出射されたレーザ光は、コリメータ１３に入射される。
【００１９】
コリメータ１３は、入射されたレーザ光を所定のビーム径の平行光束とする。コリメータ１３から出射されたレーザ光は、光分割部１４に入射される。なお、コリメータ１３を通過したレーザ光は、ビームエキスパンダなどによって、ビーム径を拡大しても良い。
【００２０】
以下、コリメータ１３から光分割部１４へ入射されるレーザ光を、レーザ光Ｌ１という。
【００２１】
光分割部１４は、レーザ光Ｌ１を分割して、等間隔に平行に並んだ４本のレーザ光を出射する。光分割部１４から出射される４本のレーザ光は、例えば図１中のＸ方向に並んでいる。
なお、光分割部１４の具体的な構成例については、その詳細を後述する。
【００２２】
光分割部１４から出射された４本のレーザ光は、偏光部１８を通過したのち、レンズアレイ１５に入射される。
【００２３】
偏光部１８は、光分割部１４から出射された４本のレーザ光の偏光方向を、隣接するビーム同士で互いに直交する偏光にする。例えば、偏光部１８は、入射された４本のレーザ光を、Ｐ偏光とＳ偏光とが交互に並ぶように偏光させる。このようにＰ偏光のレーザ光とＳ偏光のレーザ光を交互に並ぶようにするには、例えば、レーザ光源１２からＳ偏光又はＰ偏光のレーザ光を出射させ、偏光部１８を、図１に示すように、第１の１／２波長板１８ａと第２の１／２波長板１８ｃとで構成し、第１の１／２波長板１８ａと第２の１／２波長板１８ｃとを一列に並んだレーザ光に対して１つ置きに配設すればよい。このような偏光部１８を用いることによって、隣接するレーザ光同士が干渉しなくなる。なお、本実施の形態では、レーザ光源１２からＰ偏光又はＳ偏光のレーザ光が出射され、以下に説明する第１の凸レンズ１５ａの前段に第１の１／２波長板１８ａが設けられ、第３の凸レンズ５ｃの前段に第２の１／２波長板１８ｃが設けられているものとする。
【００２４】
また、偏光部１８は、光分割部１４とレンズアレイ１５との間に設けているが、図１中点線で示すように、レンズアレイ１５とコンデンサレンズ１６の間に設けてもよい。
【００２５】
レンズアレイ１５は、光分割部１４から出射された４本のレーザ光が並んでいる方向（例えば図１中Ｘ方向）に等間隔に一列に配列された、４個の凸レンズ１５ａ〜１５ｄから構成されている。凸レンズ１５ａ〜１５ｄの配列間隔は、光分割部１４から出射される４本のレーザ光の間隔と同一で、各凸レンズ１５ａ〜１５ｄが各レーザ光の光軸上に設けられている。レンズアレイ１５は、入射された４本のレーザ光を、それぞれ集光して４つの２次光源を生成する。レンズアレイ１５から出射された４本のレーザ光は、一旦集光して２次光源となったのち、コンデンサレンズ１６に入射される。
【００２６】
コンデンサレンズ１６は、レンズアレイ１５によって集光された４本のレーザ光が入射され、入射された４本のレーザ光を基板１上に照射する。
【００２７】
制御部１７は、ステージ１１を図１中Ｘ方向及びＹ方向に移動制御することによって、基板１に対するレーザ光の照射位置を制御する。
【００２８】
以上のような構成のレーザアニール装置１０では、ステージ１１上に基板１が載置され、その後、レーザアニール処理が開始される。レーザアニール装置１０は、レーザアニール処理が開始されると、レーザ光源１２からパルスレーザを出射する。
【００２９】
レーザ光源１２から出射されたレーザ光は、光分割部１４及び偏光部１８を通過することによって、隣接するビーム同士が互いに干渉性がない、同一強度の４本の平行光束とされる。
【００３０】
４本のレーザ光は、レンズアレイ１５によって４つの２次光源とされる。２次光源から出射された４つのレーザ光は、コンデンサレンズ１６を介して基板１上の所定の領域に照射される。
【００３１】
そして、レーザアニール装置１０では、ステージ１１を平行移動させて、平板状の基板１を、主面に対して平行な方向（図１中Ｘ-Ｙ方向）に移動させ、基板１の全領域にレーザ光を照射してアニール処理を行う。
【００３２】
つぎに、光分割部１４の構成についてさらに詳細に説明をする。図２に光分割部１４の構成を示す。なお、光分割部１４に入射されるレーザ光Ｌ１の光軸の方向をＺ方向とする。また、光分割部１４から出射される４本のレーザ光の光軸の方向も、Ｚ方向である。Ｚ方向は、ここではステージ１１の主面に対して直交する方向である。光分割部１４から出射される４本のレーザ光は、所定の方向に平行に並んで出射されるが、そのレーザ光の配列方向をＸ方向とする。Ｘ方向は、ここではステージ１１の主面に対して平行な方向である。なお、Ｙ方向は、Ｘ方向及びＺ方向に直交する方向である。
【００３３】
光分割部１４は、図２に示すように、平面状の光分離面がＺ方向に並ぶように配置された第１のビームスプリッタ（ＢＳ）２１及び第２のＢＳ２２を備えている。第１のＢＳ２１及び第２のＢＳ２２は、光分離面に入射されたレーザ光を透過及び反射し、２つのレーザ光に分離する素子である。透過と反射の分離比率は、設計上は１：１となっている。
【００３４】
光分割部１４は、光反射面が第１のＢＳ２１及び第２のＢＳ２２の光分離面と平行とされ、第１のＢＳ２１及び第２のＢＳ２２とＺ方向に並んで配置されたミラー２３を備えている。ミラー２３は、平面状の光反射面に入射されたレーザ光を反射する素子である。ミラー２３は、第１のＢＳ２１よりもレーザ光Ｌ１の入射側に配置されている。
【００３５】
第１のＢＳ２１及び第２のＢＳ２２の光分離面、並びに、ミラー２３の光反射面は、Ｘ-Ｚ軸で形成される平面に対して垂直に配置され、且つ、入射されるレーザ光Ｌ１の入射方向（すなわち、Ｚ方向）に対して所定の角度（９０°−θ）（０°＜θ＜９０°）をもって配置されている。つまり、レーザ光Ｌ１は、第１のＢＳ２１及び第２のＢＳ２２の光分離面に対して入射角θで入射される。
【００３６】
第１のＢＳ２１は、レーザ光Ｌ１の光軸上に配置されている。また、第２のＢＳ２２も、レーザ光Ｌ１の光軸上に配置されている。また、第１のＢＳ２１は、レーザ光Ｌ１のみが入射され、他の光が入射されないような配置及び大きさとなっている。第２のＢＳ２２は、第１のＢＳ２１の透過光、及び、ミラー２３で反射された後の第１のＢＳ２１の反射光が入射され、他の光が入射されないような配置及び大きさとなっている。ミラー２３は、第１のＢＳ２１の反射光、及び、第２のＢＳ２２の２つの反射光が入射され、レーザ光Ｌ１を遮らないような配置及び大きさとなっている。
【００３７】
具体的に、光分割部１４から出射される４本のレーザ光を、第１のレーザ光Ｌ１_１、第２のレーザ光Ｌ１_２、第３のレーザ光Ｌ１_３及び第４のレーザ光Ｌ１_４としたとすると、以上の第１〜第４のレーザ光Ｌ１_１〜Ｌ１_４は、次のような経路で生成される。すなわち、第１のレーザ光Ｌ１_１は、第１のＢＳ２１を透過し、第２のＢＳ２２を透過して外部に出射する経路で生成される。第２のレーザ光Ｌ１_２は、第１のＢＳ２１を反射し、ミラー２３を反射し、第２のＢＳ２２を透過して外部に出射する経路で生成される。第３のレーザ光Ｌ１_３は、第１のＢＳ２１を透過し、第２のＢＳ２２を反射し、ミラー２３を反射して外部に出射する経路で生成される。第４のレーザ光Ｌ１_４は、第１のＢＳ２１を反射し、第２のＢＳ２２を反射し、ミラー２３を反射して外部に出射する経路で生成される。
【００３８】
光分割部１４は、以上のような構成となっていることにより、Ｘ方向に平行に並んだ互いに４本のレーザ光を出射することができる。
【００３９】
さらに、偏光部１８から出射される４本のレーザ光の全てを、互いに干渉性のないインコヒーレントな光とするように、光分割部１４を構成してもよい。
【００４０】
この場合、第１のＢＳ２１とミラー２３との間の距離ｔ０を、レーザ光源１２により設定されている可干渉距離をＬとしたとき、｛Ｌ/（２cosθ）｝/２以上とする。また、第１のＢＳ２１と第２のＢＳ２２との間の距離ｔ１も、レーザ光源１２により設定されている可干渉距離をＬとしたとき、｛Ｌ/（２cosθ）｝/２以上とする。
【００４１】
第１の実施の形態のレーザアニール装置１０では、以上のような、簡易な構成によって１本のレーザ光を４本のレーザ光に分割することができる光分割部１４を備えている。さらに、第１の実施の形態のレーザアニール装置１０では、この光分割部１４から出射された４本のレーザ光を、隣接するビーム同士の偏光方向が互いに直交するように偏光させる偏光部１８を備えている。
【００４２】
従って、第１の実施の形態のレーザアニール装置１０では、隣接するレーザ光同士が互いに直交する偏光とされるため、複数のレーザ光により１つの照射領域を形成する際に、隣接するレーザ光同士を重ね合わせながら照射することができる。そのため、強度のムラのない大きな照射領域を形成することができ、図３に示すように、基板１上を均一なエネルギで照射することが可能となる。すなわち、レーザアニール装置１０では、基板１に対して均一なレーザ光の照射を行うことが可能となり、従って、基板１に対して均一なエネルギを与えることができ、粒径サイズが均一なポリシリコン膜を生成することができる。
【００４３】
さらに、第１の実施の形態のレーザアニール装置１０では、レーザ光源１２により設定されている可干渉距離をＬとしたとき、光分割部１４の第１のＢＳ２１とミラー２３との間の距離ｔ０を、｛Ｌ/（２cosθ）｝/２以上とし、第１のＢＳ２１と第２のＢＳ２２との間の距離ｔ１も、｛Ｌ/（２cosθ）｝/２以上とすることによって、隣接していないレーザ光の同士の光路長に対して可干渉距離Ｌ以上の差がつけられることとなる。つまり、同一の偏光とされているレーザ光同士に可干渉距離Ｌ以上の光路長差を付けることができる。具体的には、第１の凸レンズ１５aに入射されるレーザ光と第３の凸レンズ１５ｃに入射されるレーザ光とを互いにインコヒーレントな光とし、第２の凸レンズ１５ｂに入射されるレーザ光と第４の凸レンズ１５ｄに入射されるレーザ光とを互いにインコヒーレントな光とすることができる。
【００４４】
これにより、偏光部１８を通過した後のレーザ光は、全て互いに干渉が生じないレーザ光となる。従って、図４に示すように、レンズアレイ１５が集光した各レーザ光を、コンデンサレンズ１９が合成して基板１上の同一の照射領域に照射することが可能となる。
【００４５】
また、図５に示すように、光分割部１４内に、レーザ光を透過する例えばガラス等の光透過部材２４を設け、この光透過部材２４に第１のＢＳ２１と第２のＢＳ２２を取り付け、第１のＢＳ２１と第２のＢＳ２２と光透過部材２４とを一体的に構成してもよい。こうすることによって、第１のＢＳ２１、第２のＢＳ２２及びミラー２３の位置調整が容易になる。
【００４６】
この場合、光透過部材２４にレーザ光が入射するとき、及び、光透過部材２４からレーザ光が出射するときに、屈折が生じる。そのため、レーザ光源１２により設定されている可干渉距離をＬとし、光透過部材２４の屈折率をｎ、空気の屈折率を１とした場合、第１のＢＳ２１と第２のＢＳ２２との間の距離ｔ１を、｛Ｌ/（２（ｎ２−sin２θ）１／２｝/２以上とすることによって、偏光部１８から出射される４本のレーザ光Ｌ１_１〜Ｌ１_４を互いに干渉性のない光とすることができる。
【００４７】
（２）  第２の実施の形態
本発明の第２の実施の形態について説明する。本発明の第２の実施の形態のレーザアニール装置は、第１の実施の形態と同様に、例えば、アモルファスシリコン膜が形成されたのちのＴＦＴ基板に対してレーザ光を照射して当該ＴＦＴ基板を熱処理することによって、アモルファスシリコン膜をポリシリコン膜に転換する装置である。
【００４８】
なお、第２の実施の形態のレーザアニール装置の説明をするにあたり、上述した第１の実施の形態のレーザアニール装置１０と同一の構成要素については同一の符号を付けて、その詳細な説明を省略する。また、第２の実施の形態の説明で用いているＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向も、第１の実施の形態と同一の方向である。
【００４９】
図６に、第２の実施の形態のレーザアニール装置３０の構成を示す。
【００５０】
レーザアニール装置３０は、アニール対象となる基板１を載置するステージ１１と、レーザ光を出射するレーザ光源１２と、レーザ光源１２から出射されたレーザ光の光路上に設けられたコリメータ１３と、コリメータ１３から出射された１本のレーザ光を４本のレーザ光に分割する光分割部１４（以下、第２の実施の形態では光分割部１４のことを第１の光分割部１４と言い換える。）と、第１の光分割部１４から出射された４本のレーザ光をそれぞれ４本のレーザ光に分割して１６本のレーザ光を出射する第２の光分割部３１と、１６個の凸レンズから構成されたレンズアレイ３２と、レンズアレイ３２から出射された１６本のレーザ光を基板１の所定の領域に導くコンデンサレンズ１６と、ステージ１１の位置制御等を行う制御部１７と、偏光部３７とを備えている。
【００５１】
第１の光分割部１４は、レーザ光Ｌ１を分割して、等間隔に平行に並んだ４本のレーザ光を出射する。第１の光分割部１４から出射される４本のレーザ光は、Ｘ方向に並んでいる。第１の光分割部１４から出射された４本のレーザ光は、第２の光分割部３１に入射される。
【００５２】
第２の光分割部３１は、Ｘ方向に平行に並んだ４本のレーザ光をそれぞれ独立にＹ方向に並んだ４本のレーザ光に分割して出力する。従って、第２の光分割部３１からは、合計１６本のレーザ光が出射される。第２の光分割部３１から出射される１６本のレーザ光は、Ｘ方向に４列、Ｙ方向に４列並んだマトリクス状に光軸が配置されている。なお、第２の光分割部３１の構成については、その詳細を後述する。
【００５３】
第２の光分割部３１から出射された１６本のレーザ光は、偏光部３７を介して、レンズアレイ３２に入射される。
【００５４】
偏光部３７は、第２の光分割部３１から出射された１６本のレーザ光の偏光方向を、隣接するビーム同士で互いに直交する偏光にする。例えば、偏光部３７は、入射された１６本のレーザ光を、Ｐ偏光とＳ偏光とが交互に並ぶように偏光させる。このようにＰ偏光のレーザ光とＳ偏光のレーザ光を交互に並ぶようにするには、例えば、レーザ光源１２からＳ偏光又はＰ偏光のレーザ光を出射させ、偏光部３７を、図７（ａ）に示すように、第１の１／２波長板３７ａと、第２の１／２波長板３７ｃと、第３の１／２波長板３７ｆと、第４の１／２波長板３７ｈと、第５の１／２波長板３７ｉと、第６の１／２波長板３７ｋと、第７の１／２波長板３７ｍと、第８の１／２波長板３７ｐとの８個の波長板で構成し、これらをマトリクス状に並んだレーザ光に対して１つ置きに配設すればよい。このような偏光部３７を用いることによって、隣接するレーザ光同士が干渉しなくなる。
【００５５】
なお、本実施の形態では、レーザ光源１２からＰ偏光又はＳ偏光のレーザ光が出射され、以下に説明する第１の凸レンズ３３ａの前段に第１の１／２波長板３７ａが設けられ、第３の凸レンズ３３ｃの前段に第２の１／２波長板３７ｃが設けられ、第６の凸レンズ３３ｆの前段に第３の１／２波長板３７ｆが設けられ、第８の凸レンズ３３ｈの前段に第４の１／２波長板３７ｈが設けられ、第９の凸レンズ３３ｉの前段に第５の１／２波長板３７ｉが設けられ、第１１の凸レンズ３３ｋの前段に第６の１／２波長板３７ｋが設けられ、第１４の凸レンズ３３ｍの前段に第７の１／２波長板３７ｍが設けられ、第１６の凸レンズ３３ｐの前段に第８の１／２波長板３７ｐが設けられているものとする。
【００５６】
また、偏光部３７は、第２の光分割部３１とレンズアレイ３３との間に設けているが、レンズアレイ３３とコンデンサレンズ１６の間に設けてもよい。
【００５７】
レンズアレイ３２は、図７（ｂ）に示すように、Ｘ方向，Ｙ方向にそれぞれ４個ずつのマトリクス状に配列された１６個の凸レンズ３２ａ〜３２ｐから構成されている。凸レンズ３２ａ〜３２ｐの配列間隔は、第２の光分割部３１から出射される１６本のレーザ光の間隔と同一で、各凸レンズ３２ａ〜３２ｐが各レーザ光の光軸上に設けられている。レンズアレイ３２は、入射された１６本のレーザ光を、それぞれ集光して１６個の２次光源を生成する。レンズアレイ３２から出射された１６本のレーザ光は、一旦集光して２次光源となったのち、コンデンサレンズ１６に入射される。
【００５８】
コンデンサレンズ１６は、レンズアレイ３２によって集光された１６本のレーザ光を基板１上に照射する。
【００５９】
以上のような構成のレーザアニール装置３０では、ステージ１１上に基板１が載置され、その後、レーザアニール処理が開始される。レーザアニール装置３０は、レーザアニール処理が開始されると、レーザ光源１２からパルスレーザを出射する。
【００６０】
レーザ光源１２から出射されたレーザ光は、第１の光分割部１４、第２の光分割部３１及び偏光部３７を通過することによって、隣接するレーザ光同士が互いに干渉性がない、１６本の平行光束とされる。
【００６１】
１６本のレーザ光は、レンズアレイ３２によって、１６個の２次光源とされる。２次光源から出射された１６本のレーザ光は、コンデンサレンズ１６を介して基板１上の所定の領域に照射される。
【００６２】
そして、レーザアニール装置３０では、ステージ１１を平行移動させて、平板状の基板１を、主面に対して平行な方向（図６中Ｘ-Ｙ方向）に移動させ、基板１の全領域にレーザ光を照射してアニール処理を行う。
【００６３】
つぎに、第２の光分割部３１の構成についてさらに詳細に説明をする。図８に第１の光分割部１４及び第２の光分割部３１の構成を示す。なお、図８は、第１の光分割部１４及び第２の光分割部３１をＸ方向から見た図である。
【００６４】
第２の光分割部３１は、第１の光分割部１４をＺ方向に平行な軸を中心に９０度回転させたもので実現することができる。もっとも、第２の光分割部３１には、Ｘ方向に並んだ４本のレーザ光が入射されるので、Ｘ方向の幅の長さは、これら４本のレーザ光が入射されるように充分な長さが必要となる。
【００６５】
以下、第２の光分割部３１の構成について具体的に説明をする。
【００６６】
第２の光分割部３１は、図８に示すように、平面状の光分離面がＺ方向に並ぶように配置された第１のＢＳ３４及び第２のＢＳ３５を備えている。第１のＢＳ３４及び第２のＢＳ３５は、光分離面に入射されたレーザ光を透過及び反射し、２つのレーザ光に分離する素子である。透過と反射の分離比率は、設計上は１：１となっている。
【００６７】
第２の光分割部３１は、光反射面が第１のＢＳ３４及び第２のＢＳ３５の光分離面と平行とされ、第１のＢＳ３４及び第２のＢＳ３５とＺ方向に並んで配置されたミラー３６を備えている。ミラー３６は、平面状の光反射面に入射されたレーザ光を反射する素子である。ミラー３６は、第１のＢＳ３４よりもレーザ光Ｌ１の入射側に配置されている。
【００６８】
第１のＢＳ３４及び第２のＢＳ３５の光分離面、並びに、ミラー３６の光反射面は、Ｙ-Ｚ軸で形成される平面に対して垂直に配置され、且つ、入射されるレーザ光Ｌ１_１〜Ｌ１_４の入射方向（すなわち、Ｚ方向）に対して所定の角度（９０°−θ´）（０°＜θ´＜９０°）をもって配置されている。つまり、レーザ光Ｌ１_１〜Ｌ１_４は、第１のＢＳ３４及び第２のＢＳ３５の光分離面に対して入射角θ´で入射される。
【００６９】
第１のＢＳ３４は、レーザ光Ｌ１_１〜Ｌ１_４の光軸上に配置されている。また、第２のＢＳ３５も、レーザ光Ｌ１_１〜Ｌ１_４の光軸上に配置されている。また、第１のＢＳ３４は、レーザ光Ｌ１_１〜Ｌ１_４のみが入射され、他の光が入射されないような配置及び大きさとなっている。第２のＢＳ３５は、第１のＢＳ３４の透過光、及び、ミラー３６で反射された後の第１のＢＳ３４の反射光が入射され、他の光が入射されないような配置及び大きさとなっている。ミラー３６は、第１のＢＳ３４の反射光、及び、第２のＢＳ３５の２つの反射光が入射され、入射されたレーザ光Ｌ１_１〜Ｌ１_４を遮らないような配置及び大きさとなっている。
【００７０】
さらに、偏光部３７から出射される１６本のレーザ光の全てを、互いに干渉性のないインコヒーレントな光とするように、第１の光分割部１４及び第２の光分割部３１を構成してもよい。
【００７１】
この場合、レーザ光源１２により設定されている可干渉距離をＬとしたとき、第１の光分割部１４の第１のＢＳ２１とミラー２３との間の距離ｔ０を、｛Ｌ/（２cosθ）｝/２以上とし、第１のＢＳ２１と第２のＢＳ２２との間の距離ｔ１も、｛Ｌ/（２cosθ）｝/２以上とする。
【００７２】
また、第２の光分割部３１の第１のＢＳ３４とミラー３６との間の距離ｔ´０、及び、第１のＢＳ３４と第２のＢＳ３５との間の距離ｔ´１を、次の式（１），式（２）に示すように調整する。
ｔ´０≧｛｛（Ｌmax−Ｌmin）＋Ｌ｝/（２cosθ´）｝/２    …（１）
ｔ´１≧｛｛（Ｌmax−Ｌmin）＋Ｌ｝/（２cosθ´）｝/２    …（２）
上式（１），（２）に用いられているＬmin及びＬmaxは、前段の第１の光分割部１４の構成から定まる値である。Ｌminは、第１の光分割部１４から得られた複数のレーザ光のうち、最も光路長が短いレーザ光の光路長である。Ｌmaxは、第１の光分割部１４から得られた複数のレーザ光のうち、最も光路長が長いレーザ光の光路長である。
【００７３】
第２の実施の形態のレーザアニール装置３０は、以上のような簡易な構成によって１本のレーザ光を１本の分割することができる第１の光分割部１４及び第２の光分割部３１を備えている。さらに、第２の実施の形態のレーザアニール装置３０は、分割された１６本のレーザ光を、隣接するレーザ光同士の偏光方向が互いに直交するように偏光させる偏光部３７を備えている。
【００７４】
従って、第２の実施の形態のレーザアニール装置３０では、隣接するレーザ光同士が互いに直交する偏光とされるため、複数のレーザ光により１つの照射領域を形成する際に、隣接するレーザ光同士を重ね合わせながら照射することができる。そのため、強度のムラのない大きな照射領域を形成することができ、基板１上を均一なエネルギで照射することが可能となる。
【００７５】
さらに、第２の実施の形態のレーザアニール装置３０では、レーザ光源１２により設定されている可干渉距離をＬとしたとき、第１の光分割部１４の第１のＢＳ２１とミラー２３との間の距離ｔ０を、｛Ｌ/（２cosθ）｝/２以上とし、第１のＢＳ２１と第２のＢＳ２２との間の距離ｔ１も、｛Ｌ/（２cosθ）｝/２以上とし、さらに、第２の光分割部３１を上式（１）、（２）に示すように設定することによって、隣接していないレーザ光の同士の光路長に対して可干渉距離Ｌ以上の差を付けることができる。つまり、同一の偏光とされているレーザ光同士に可干渉距離Ｌ以上の光路長差を付けることができる。
【００７６】
これにより、偏光部３７を通過した後のレーザ光は、全て互いに干渉が生じないレーザ光となる。従って、レンズアレイ３２が集光した各レーザ光を、コンデンサレンズによって基板１上の同一の照射領域に照射することが可能となる。
【００７７】
また、第２の実施の形態のレーザアニール装置３０では、第１の実施の形態のレーザアニール装置１０が４つのレーザ光が１列に並んで照射していたのに対して、レーザ光が２次元のマトリクス状に分割される。そのため、第１の実施の形態のレーザアニール装置１０によって照射したときには、図９（ａ）に示すように照射領域Ｕ１が所謂ライン状となるのに対して、レーザアニール装置３０によって照射したときには図９（ｂ）に示すように照射領域Ｕ２が矩形状となり、照射領域を広げることができる。
【００７８】
また、第２の実施の形態のレーザアニール装置３０でも、第１の実施の形態と同様に、第２の光分割部３１内に、レーザ光を透過する例えばガラス等の光透過部材を設け、この光透過部材に第１のＢＳ３４と第２のＢＳ３５を取り付け、第１のＢＳ３４と第２のＢＳ３５と光透過部材とを一体的に構成してもよい。こうすることによって、第１のＢＳ３４、第２のＢＳ３５及びミラー３６の位置調整が容易になる。
【００７９】
この場合、第１のＢＳ３４と第２のＢＳ３５との間の距離ｔ´１を、次の式（３）に示すように設定することによって、偏光部３７から出射される１６本全てのレーザ光を互いにインコヒーレントとすることができる。なお、ｎは、光透過部材の屈折率である。
ｔ´１≧｛｛（Ｌmax−Ｌmin）＋Ｌ｝/（２（ｎ２−sin２θ´）１／２｝/２  …（３）
【００８０】
（３）  第３の実施の形態
本発明の第３の実施の形態について説明する。本発明の第３の実施の形態のレーザアニール装置は、第１の実施の形態と同様に、例えば、アモルファスシリコン膜が形成されたのちのＴＦＴ基板に対してレーザ光を照射して当該ＴＦＴ基板を熱処理することによって、アモルファスシリコン膜をポリシリコン膜に転換する装置である。
【００８１】
なお、第３の実施の形態のレーザアニール装置の説明をするにあたり、上述した第１の実施の形態のレーザアニール装置１０と同一の構成要素については同一の符号を付けて、その詳細な説明を省略する。また、第３の実施の形態の説明で用いているＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向も、第１の実施の形態と同一の方向である。
【００８２】
図１０に、第３の実施の形態のレーザアニール装置４０の構成を示す。
【００８３】
レーザアニール装置４０は、アニール対象となる基板１を載置するステージ１１と、レーザ光を出射するレーザ光源１２と、レーザ光源１２から出射されたレーザ光の光路上に設けられたコリメータ１３と、コリメータ１３から出射された１本のレーザ光を８本のレーザ光に分割する光分割部４１と、８個の凸レンズから構成されたレンズアレイ４２と、レンズアレイ４２から出射された８本のレーザ光を基板１の所定の領域に導くコンデンサレンズ４３と、ステージ１１の位置制御等を行う制御部１７と、偏光部４８とを備えている。
【００８４】
光分割部４１は、レーザ光Ｌ１を分割して、等間隔に平行に並んだ８本のレーザ光を出射する。光分割部４１から出射される８本のレーザ光は、Ｘ方向に並んでいる。なお、光分割部４１の具体的な構成例については、その詳細を後述する。
【００８５】
光分割部４１から出射された８本のレーザ光は、偏光部４８を介して、レンズアレイ４２に入射される。
【００８６】
偏光部４８は、光分割部４１から出射された８本のレーザ光の偏光方向を、隣接するビーム同士で互いに直交する偏光にする。例えば、偏光部３８は、入射された１６本のレーザ光を、Ｐ偏光とＳ偏光とが交互に並ぶように偏光させる。このようにＰ偏光のレーザ光とＳ偏光のレーザ光を交互に並ぶようにするには、例えば、レーザ光源１２からＳ偏光又はＰ偏光のレーザ光を出射させ、偏光部４８を、図１１（ａ）に示すように、第１の１／２波長板４８ａと、第２の１／２波長板４８ｃと、第３の１／２波長板４８ｅと、第４の１／２波長板４８ｇとの４個の波長板で構成し、これらを８本のレーザ光に対して１つ置きに配設すればよい。このような偏光部４８を用いることによって、隣接するレーザ光同士が干渉しなくなる。
【００８７】
なお、本実施の形態では、レーザ光源１２からＰ偏光又はＳ偏光のレーザ光が出射され、以下に説明する第１の凸レンズ４２ａの前段に第１の１／２波長板４８ａが設けられ、第３の凸レンズ４２ｃの前段に第２の１／２波長板３７ｃが設けられ、第５の凸レンズ４２ｅの前段に第３の１／２波長板４８ｅが設けられ、第７の凸レンズ４２ｇの前段に第４の１／２波長板４８ｇが設けられているものとする。
【００８８】
また、偏光部４８は、光分割部４１とレンズアレイ４２との間に設けているが、レンズアレイ４２とコンデンサレンズ４３の間に設けてもよい。
【００８９】
レンズアレイ４２は、図１１（ｂ）に示すように、光分割部４１から出射された８本のレーザ光が並んでいる方向に等間隔に一列に配列された、８個の凸レンズ４２ａ〜４２ｈから構成されている。凸レンズ４２ａ〜４２ｈの配列間隔は、光分割部４１から出射される８本のレーザ光の間隔と同一で、各凸レンズ４２ａ〜４２ｈが各レーザ光の光軸上に設けられている。レンズアレイ４２は、入射された８本のレーザ光を、それぞれ集光して８つの２次光源を生成する。レンズアレイ４２から出射された８本のレーザ光は、一旦集光して２次光源となったのち、コンデンサレンズ４３に入射される。
【００９０】
コンデンサレンズ４３は、レンズアレイ４２によって集光された８本のレーザ光を基板１上に照射する。
【００９１】
以上のような構成のレーザアニール装置４０では、ステージ１１上に基板１が載置され、その後、レーザアニール処理が開始される。レーザアニール装置４０は、レーザアニール処理が開始されると、レーザ光源１２からパルスレーザを出射する。
【００９２】
レーザ光源１２から出射されたレーザ光は、光分割部４１及び偏光部４８を通過することによって、隣接するレーザ光同士が互いに干渉性がない、同一強度の８本の平行光束とされる。
【００９３】
８本のレーザ光は、レンズアレイ４２によって、８個の２次光源とされる。２次光源から出射された８本のレーザ光は、コンデンサレンズ４３を介して基板１上の所定の領域に照射される。
【００９４】
そして、レーザアニール装置４０では、ステージ１１を平行移動させて、平板状の基板１を、主面に対して平行な方向（図１０中Ｘ-Ｙ方向）に移動させ、基板１の全領域にレーザ光を照射してアニール処理を行う。
【００９５】
つぎに、光分割部４１の構成についてさらに詳細に説明をする。図１２に光分割部４１の構成を示す。なお、図１２は、光分割部４１をＹ方向から見た図である。
【００９６】
光分割部４１は、図１２に示すように、平面状の光分離面がＺ方向に並ぶように配置された第１のＢＳ４４と、第２のＢＳ４５と、第３のＢＳ４６とを備えている。第１のＢＳ４４、第２のＢＳ４５及び第３のＢＳ４６は、光分離面に入射されたレーザ光を透過及び反射し、２つのレーザ光に分離する素子である。透過と反射の分離比率は、設計上は１：１となっている。
【００９７】
光分割部４１は、第１のＢＳ４４、第２のＢＳ４５及び第３のＢＳ４６の光分離面と、光反射面が平行とされ、第１のＢＳ４４、第２のＢＳ４５及び第３のＢＳ４６とＺ方向に並んで配置されたミラー４７を備えている。ミラー４７は、平面状の光反射面に入射されたレーザ光を反射する素子である。ミラー４７は、第１のＢＳ４４よりもレーザ光Ｌ１の入射側に配置されている。
【００９８】
第１のＢＳ４４、第２のＢＳ４５及び第３のＢＳ４６の光分離面、並びに、ミラー４７の光反射面は、Ｘ-Ｚ軸で形成される平面に対して垂直に配置され、且つ、入射されるレーザ光Ｌ１の入射方向（すなわち、Ｚ方向）に対して所定の角度（９０°−θ）（０°＜θ＜９０°）をもって配置されている。つまり、レーザ光Ｌ１は、第１のＢＳ４４、第２のＢＳ４５及び第３のＢＳ４６の光分離面に対して入射角θで入射される。
【００９９】
第１のＢＳ４４は、レーザ光Ｌ１の光軸上に配置されている。また、第２のＢＳ４５及び第３のＢＳ４６も、レーザ光Ｌ１の光軸上に配置されている。また、第１のＢＳ４４は、レーザ光Ｌ１のみが入射され、他の光が入射されないような配置及び大きさとなっている。第２のＢＳ４５は、第１のＢＳ４４の透過光、及び、ミラー４７で反射された後の第１のＢＳ４４の反射光が入射され、他の光が入射されないような配置及び大きさとなっている。また、第３のＢＳ４６は、第２のＢＳ４５の２本の透過光、及び、ミラー４７で反射された後の第２のＢＳ４５の２本の反射光が入射され、他の光が入射されないような配置及び大きさとなっている。ミラー４７は、第１のＢＳ４４の１本の反射光、第２のＢＳ４５の２本の反射光、及び、第３のＢＳ４６の４本の反射光が入射され、レーザ光Ｌ１を遮らないような配置及び大きさとなっている。
【０１００】
具体的に、光分割部４１から出射される８本のレーザ光を、第１のレーザ光Ｌ１_１、第２のレーザ光Ｌ１_２、第３のレーザ光Ｌ１_３、第４のレーザ光Ｌ１_４、第１のレーザ光Ｌ１_１、第２のレーザ光Ｌ１_２、第３のレーザ光Ｌ１_３、第４のレーザ光Ｌ１_４、第５のレーザ光Ｌ１_５、第６のレーザ光Ｌ１_６、第７のレーザ光Ｌ１_７及び第８のレーザ光Ｌ１_８としたとすると、以上の第１〜第８のレーザ光Ｌ１_１〜Ｌ１_８は、次のような経路で生成される。
【０１０１】
すなわち、第１のレーザ光Ｌ１_１は、第１のＢＳ４４（透過）→第２のＢＳ４５（透過）→第３のＢＳ４６（透過）→出射という経路で生成される。第２のレーザ光Ｌ１_２は、第１のＢＳ４４（反射）→ミラー４７→第２のＢＳ４５（透過）→第３のＢＳ４６（透過）→出射という経路で生成される。第３のレーザ光Ｌ１_３は、第１のＢＳ４４（透過）→第２のＢＳ４５（反射）→ミラー４７→第３のＢＳ４６（透過）→出射という経路で生成される。第４のレーザ光Ｌ１_４は、第１のＢＳ４４（反射）→ミラー４７→第２のＢＳ４５（反射）→ミラー４７→第３のＢＳ４６（透過）→出射という経路で生成される。第５のレーザ光Ｌ１_５は、第１のＢＳ４４（透過）→第２のＢＳ４５（透過）→第３のＢＳ４６（反射）→ミラー４７→出射という経路で生成される。第６のレーザ光Ｌ１_６は、第１のＢＳ４４（反射）→ミラー４７→第２のＢＳ４５（透過）→第３のＢＳ４６（反射）→ミラー４７→出射という経路で生成される。第７のレーザ光Ｌ１_７は、第１のＢＳ４４（透過）→第２のＢＳ４５（反射）→ミラー４７→第３のＢＳ４６（反射）→ミラー４７→出射という経路で生成される。第８のレーザ光Ｌ１_８は、第１のＢＳ４４（反射）→ミラー４７→第２のＢＳ４５（反射）→ミラー４７→第３のＢＳ４６（反射）→ミラー４７→出射という経路で生成される。
【０１０２】
光分割部４１は、以上のような構成となっていることにより、Ｘ方向に並行にならんだ８本のレーザ光を出射することができる。
【０１０３】
さらに、偏光部４８から出射される８本のレーザ光の全てを、互いに干渉性のないインコヒーレントな光とするように、光分割部４１を構成していもよい。
【０１０４】
この場合、レーザ光源１２により設定されている可干渉距離をＬとしたとき、第１のＢＳ４４とミラー４７との間の距離ｔ０を｛Ｌ/（２cosθ）｝/２以上とし、第１のＢＳ４４と第２のＢＳ４５との間の距離ｔ１を、｛Ｌ/（２cosθ）｝/２以上とし、第２のＢＳ４５と第３のＢＳ４６の間の距離ｔ２を、｛（２×Ｌ）/（２cosθ）｝/２以上とする。
【０１０５】
第３の実施の形態のレーザアニール装置４０は、以上のような、簡易な構成によって１本のレーザ光を８本のレーザ光に分割することができる光分割部４１を備えている。さらに、第３の実施の形態のレーザアニール装置４０は、この光分割部４１から出射された８本のレーザ光を、隣接するビーム同士の偏光方向が互いに直交するように偏光される偏光部４８を備えている。
【０１０６】
従って、第３の実施の形態のレーザアニール装置４０では、隣接するレーザ光同士が互いに直交する偏光とされるため、複数のレーザ光により１つの照射領域を形成する際に、隣接するレーザ光同士を重ね合わせながら照射することができる。そのため、強度のムラのない大きな照射領域を形成することができ、基板１上を均一なエネルギで照射することが可能となる。
【０１０７】
さらに、第３の実施の形態のレーザアニール装置４０では、レーザ光源１２により設定されている可干渉距離をＬとしたとき、第１のＢＳ４４とミラー４７との間の距離ｔ０を｛Ｌ/（２cosθ）｝/２以上とし、第１のＢＳ４４と第２のＢＳ４５との間の距離ｔ１を、｛Ｌ/（２cosθ）｝/２以上とし、第２のＢＳ４５と第３のＢＳ４６の間の距離ｔ２を、｛（２×Ｌ）/（２cosθ）｝/２以上と設定することによって、隣接していないレーザ光の同士の光路長に対して可干渉距離Ｌ以上の差を付けることができる。つまり、同一の偏光とされているレーザ光同士に可干渉距離Ｌ以上の光路長差を付けることができる。
【０１０８】
これにより、偏光部４８を通過した後の８本のレーザ光は、全て互いに干渉が生じないレーザ光となる。従って、レンズアレイ４２が集光した各レーザ光を、コンデンサレンズによって基板１上の同一の照射領域に照射することが可能となる。
【０１０９】
また、第３の実施の形態のレーザアニール装置４０では、光分割部４１を備えることによって、第１の実施の形態のレーザアニール装置１０と比較して、分割されるレーザ光の数が増加し、より均一な照射を行うことができる。
【０１１０】
また、第３の実施の形態のレーザアニール装置４０では、第１の実施の形態のレーザアニール装置１０が４つのレーザ光を一列に並んで照射していたのに対して、８つのレーザ光を１列に並べて照射する。そのため、第１の実施の形態のレーザアニール装置１０によって照射したときには、図１３（ａ）に示すような照射領域Ｕ１となるが、第３の実施の形態のレーザアニール装置４０によって照射したときには図１３（ｂ）に示すように照射領域Ｕ３の長さが２倍程度に広がり、照射領域を広げることができる。
【０１１１】
なお、第３の実施の形態では、光分割部４１によって分割するレーザ光の数は８本であるが、本発明では、以下に示す式（４）〜式（７）に基づいて平行に配置されるビームスプリッタの数を増やすことにより、レーザ光の分割数をさらに増やすことができる。
【０１１２】
まず、光分割部によって分割されるレーザ光の数をｊとし、光分割部内に備えられるビームスプリッタの数をｋとし、コリメータ１３側（光分割部内のミラー側）からｍ番目に配置されるビームスプリッタをＢＳｍとする。なお、ｍは、自然数であり、その最大値はｊとなる。
【０１１３】
まず、ｊとｋとの関係は、以下の式（４）に示す通りとなる。
ｊ＝２ｋ・・・（４）
【０１１４】
また、各ビームスプリッタの透過率Ｔ及び反射率Ｒを、全て５０％とすると、分割された後の１本のレーザ光の光量Ｐ２は、分割前のレーザ光の光量をＰ１としたときに、以下の式（５）に示すようになる。
Ｐ２＝Ｐ１／ｊ    …（５）
【０１１５】
また、偏光部から出力されるｊ本レーザ光を互いに干渉をしないインコヒーレントな光とするためには、各ビームスプリッタ及び反射鏡を次のように配置をする必要がある。なお、各ビームスプリッタへ入射されるレーザ光の入射角をθとし、また、そのレーザ光の可干渉距離をＬとする。
【０１１６】
１番目のビームスプリッタＢＳ１と反射鏡との間の距離ｔ０は、次の式（６）に示すと通りに設定をする。
ｔ０≧｛Ｌ/（２cosθ）｝/２  ・・・（６）
【０１１７】
また、第ｍ番目に配置されるビームスプリッタＢＳｍと、第（ｍ＋１）番目に配置されるビームスプリッタＢＳ（ｍ＋１）との間の距離ｔｍを、次の式（７）に示す通りに設定をする。
ｔｍ≧｛（２（ｍ−１）×Ｌ）/（２cosθ）｝/２  ・・・（７）
【０１１８】
このようにビームスプリッタを配置することによって、互いにインコヒーレントであり且つ強度が同一のｊ本の平行なレーザ光を、偏光部から出射することができる。
【０１１９】
（４）  第４の実施の形態
本発明の第４の実施の形態について説明する。本発明の第４の実施の形態のレーザアニール装置は、第１の実施の形態と同様に、例えば、アモルファスシリコン膜が形成されたのちのＴＦＴ基板に対してレーザ光を照射して当該ＴＦＴ基板を熱処理することによって、アモルファスシリコン膜をポリシリコン膜に転換する装置である。
【０１２０】
この第４の実施の形態のレーザアニール装置は、２つのレーザ光源が用いられ、これら２つのレーザ光源から出射されたレーザ光をそれぞれ分割し、分割した各レーザ光を基板上の同一の領域に照射するものである。
【０１２１】
なお、第４の実施の形態のレーザアニール装置の説明をするにあたり、上述した第１の実施の形態のレーザアニール装置１０と同一の構成要素については同一の符号を付けて、その詳細な説明を省略する。また、第４の実施の形態の説明で用いているＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向も、第１の実施の形態と同一の方向である。
【０１２２】
図１４に、第４の実施の形態のレーザアニール装置５０の構成を示す。
【０１２３】
第４の実施の形態のレーザアニール装置５０は、図１４に示すように、アニール対象となる基板１を載置するステージ１１と、レーザ光を出射するレーザ光源１２と、レーザ光源１２から出射されたレーザ光の光路上に設けられたコリメータ１３と、コリメータ１３から出射された１本のレーザ光を４本のレーザ光に分割する光分割部１４と、４個の凸レンズから構成されたレンズアレイ１５と、レンズアレイ１５から出射された４本のレーザ光を基板１の所定の領域に導くコンデンサレンズ１６と、ステージ１１の位置制御等を行う制御部１７と、偏光部１８とを備えている。
【０１２４】
なお、以上のステージ１１、第１のレーザ光源１２、第１のコリメータ１３、第１の光分割部１４、レンズアレイ１５、コンデンサレンズ１６及び偏光部１８の構成及び位置関係は、第１の実施の形態と同一である。以下、第４の実施の形態の説明では、レーザ光源１２のことを第１のレーザ光源１２と言い換え、コリメータ１３のことを第１のコリメータ１３と言い換え、光分割部１４のことを第１の光分割部１４と言い換えるものとする。また、第１のコリメータ１３から第１の光分割部１４へ出射されるレーザ光のことを、以下、第１のレーザ光Ｌ１という。
【０１２５】
さらに、第４の実施の形態のレーザアニール装置５０は、レーザ光を出射する第２のレーザ光源５１と、第２のレーザ光源５１から出射されたレーザ光の光路上に設けられた第２のコリメータ５２と、第２のコリメータ５２から出射されたレーザ光を反射する導光ミラー５３と、導光ミラー５３から反射された１本のレーザ光を２本のレーザ光に分割する第２の光分割部５４と、第１及び第２のレーザ光源１２，５１のレーザ光の出射制御を行う出射制御部５５とを備えている。
【０１２６】
第２のレーザ光源５１は、第１の実施の形態のレーザアニール装置１０で用いられたレーザ光源１２と同一の機能の装置である。第２のレーザ光源５１から出射されたレーザ光は、第２のコリメータ５２に入射される。
【０１２７】
第２のコリメータ５２は、第２のレーザ光源５１から入射されたレーザ光を所定のビーム径の平行光束とする。第２のコリメータ５２から出射されたレーザ光は、導光ミラー５３により反射された後、第２の光分割部５４に入射される。なお、第２のコリメータ５２から第２の光分割部５４へ出射されるレーザ光のことを、以下、第２のレーザ光Ｌ２という。
【０１２８】
第２の光分割部５４は、第２のレーザ光Ｌ２を分割して、等間隔に平行に並んだ２本のレーザ光を出射する。なお、この第２の光分割部５４の具体的な構成については、詳細を後述する。
【０１２９】
第２の光分割部５４から出射された２本のレーザ光は、第１の光分割部１４に入射される。
【０１３０】
ここで、第１の光分割部１４は、第２の光分割部５４から２本のレーザ光が入射され、この２本のレーザ光を４本のレーザ光に分割して出射している。すなわち、第１の光分割部１４は、第１のレーザ光Ｌ１を４分割して４本のレーザ光を出射するとともに、第２のレーザ光Ｌ２を４分割して４本のレーザ光も出射している。そして、第１の光分割部１４は、第１のレーザ光Ｌ１を分割した４本のレーザ光と、第２のレーザ光Ｌ２を分割した４本のレーザ光とを、同軸上に合成して、出射している。
【０１３１】
第１の光分割部１４から出射されるレーザ光については、その詳細を後述する。
【０１３２】
出射制御部５５は、第１及び第２のレーザ光源１２，５１から出射されるパルス光の出射タイミングの制御を行う。なお、出射制御部５５の制御例については、その詳細を後述する。
【０１３３】
以上のような構成のレーザアニール装置５０では、ステージ１１上に基板１が載置され、その後、レーザアニール処理が開始される。レーザアニール装置５０は、レーザアニール処理が開始されると、第１及び第２レーザ光源１２，５１からパルスレーザを出射する。
【０１３４】
第１のレーザ光源１２及び第２のレーザ光源５１から出射されたレーザ光は、第１の光分割部１４及び偏光部１８を通過することによって、隣接するビーム同士が互いに干渉性のない、同一強度の４本の平行光束とされる。
【０１３５】
４本のレーザ光は、レンズアレイ１５によって、４個の２次光源とされる。２次光源から出射された４本のレーザ光は、コンデンサレンズ１６を介して合成され、基板１上の所定の領域に照射される。
【０１３６】
そして、レーザアニール装置５０では、ステージ１１を平行移動させて、平板状の基板１を、主面に対して平行な方向（図１４中Ｘ-Ｙ方向）に移動させ、基板１の全領域にレーザ光を照射してアニール処理を行う。
【０１３７】
つぎに、第１の光分割部１４及び第２の光分割部５４についてさらに詳細に説明をする。図１５に第１の光分割部１４及び第２の光分割部５４の構成を示す。
【０１３８】
第２の光分割部５４は、図１５に示すように、平面状の光分離面がＺ方向に並ぶように配置されたＢＳ５７を備えている。ＢＳ５７は、光分離面に入射されたレーザ光を透過及び反射し、２つのレーザ光に分離する素子である。透過と反射の分離比率は、設計上は１：１となっている。
【０１３９】
第２の光分割部５４は、ＢＳ５７の光分離面と、光反射面が平行とされ、ＢＳ５７とＺ方向に並んで配置されたミラー５８を備えている。ミラー５８は、平面状の光反射面に入射されたレーザ光を反射する素子である。ミラー５８は、ＢＳ５７よりもレーザ光Ｌ２の入射側に配置されている。
【０１４０】
ＢＳ５７の光分離面、並びに、ミラー５８の光反射面は、Ｘ-Ｚ軸で形成される平面に対して垂直に配置され、且つ、レーザ光Ｌ２の入射方向に対して所定の角度（９０°−θ″）（０°＜θ″＜９０°）をもって配置されている。つまり、レーザ光Ｌ２は、ＢＳ５７の光分離面に対して入射角θ″で入射される。
【０１４１】
ＢＳ５７は、レーザ光Ｌ２の光軸上に配置されている。また、ＢＳ５７は、レーザ光Ｌ２のみが入射され、他の光が入射されないような配置及び大きさとなっている。ミラー５８は、ＢＳ５７の１本の反射光が入射され、レーザ光Ｌ２を遮らないような配置及び大きさとなっている。
【０１４２】
つぎに、第１の光分割部１４に対して入射されるレーザ光、並びに、第１の光分割部１４から出射されるレーザ光の生成経路について説明をする。
【０１４３】
なお、第１の光分割部１４の第１のＢＳ２１を透過して第２のＢＳ２２へ入射する光を第１の中間光ａ１とし、第１の光分割部１４の第１のＢＳ２１を反射したのちミラー２３を介して第２のＢＳ２２へ入射する光を第２の中間光ａ２とする。また、第２の光分割部５４からは、２本のレーザ光が出射され、この２本のレーザ光が第１の光分割部１４の第２のＢＳ２２に入射される。第２の光分割部５４の第１のビームＢＳ５７を透過して出射された光を第３の中間光ａ３とし、第２の光分割部５４の第１のビームＢＳ５７を反射したのちミラー２３を反射して出射された光を第４の中間光ａ４とする。
【０１４４】
まず、第１の中間光ａ１及び第２の中間光ａ２は、第２のＢＳ２２の一方の面（以下、表面という。）から入射される。第１の中間光ａ１は、第２のＢＳ２２により２本のレーザ光に分割され、その透過光がレーザ光Ｌ１_１として外部に出射され、その反射光がミラー２３により反射されたのちレーザ光Ｌ１_３として外部に出射される。第２の中間光ａ２は、第２のＢＳ２２により２本のレーザ光に分割され、その透過光がレーザ光Ｌ１_２として外部に出射され、その反射光がミラー２３により反射されたのちレーザ光Ｌ１_４として外部に出射される。
【０１４５】
一方、第３の中間光ａ３及び第４の中間光ａ４は、第１の中間光ａ１及び第２の中間光ａ２が入射された面と反対側の面（以下、裏面という。）から第２のＢＳ２２に入射される。第３の中間光ａ３は、第２のＢＳ２２により２本のレーザ光に分割され、その反射光がレーザ光Ｌ２_１として外部に出射され、その透過光がミラー２３により反射されたのちレーザ光Ｌ２_３として外部に出射される。第４の中間光ａ４は、第２のＢＳ２２により２本のレーザ光に分割され、その反射光がレーザ光Ｌ２_２として外部に出射され、その透過光がミラー２３により反射されたのちレーザ光Ｌ２_４として外部に出射される。
【０１４６】
また、第１〜第４の中間光ａ１〜ａ４は、全て第２のＢＳ２２の光分割面と直交する平面（すなわち、Ｘ-Ｚ平面）に沿って、当該第２のＢＳ２２に入射される。また、第１〜第４の中間光ａ１〜ａ４は、第２のＢＳ２２の光分離面に対して、所定の角度θ（０°＜θ＜９０°）で入射される。
【０１４７】
さらに、第１の中間光ａ１と第３の中間光ａ３とは、第２のＢＳ２２の光分離面上の同一の位置（もっとも、表面と裏面との違いはある）に入射され、且つ、その光軸が一致しないように入射される。また、第２の中間光ａ２と第４の中間光ａ４とは、第２のＢＳ２２の光分離面上の同一の位置（もっとも、表面と裏面との違いはある）に入射され、且つ、その光軸が一致しないように入射される。
【０１４８】
従って、第１の中間光ａ１の透過光であるレーザ光Ｌ１_１と、第３の中間光ａ３の反射光であるレーザ光Ｌ２_１とが同軸上に合成されて出射される。第１の中間光ａ１の反射光であるレーザ光Ｌ１_３と、第３の中間光ａ３の透過光であるレーザ光Ｌ２_３とが同軸上に合成されて出射される。第２の中間光ａ２の透過光であるレーザ光Ｌ１_２と、第４の中間光ａ４の反射光であるレーザ光Ｌ２_２とが同軸上に合成されて出射される。第２の中間光ａ２の反射光であるレーザ光Ｌ１_４と、第４の中間光ａ４の透過光であるレーザ光Ｌ２_４とが同軸上に合成されて出射される。
【０１４９】
従って、第１の光分割部１４及び第２の光分割部５４では、２つのレーザ光源から出射されたレーザ光をそれぞれ４つのレーザ光に分割するとともに、それら４つのレーザ光を１本ずつ同軸上に合成して出射することができる。
【０１５０】
さらに、偏光部１８から出射される４本のレーザ光の全てを、互いに干渉性のないインコヒーレントな光とするように、第１の光分割部１４及び第２の光分割部５４を構成してもよい。
【０１５１】
この場合、レーザ光源１２により設定されている可干渉距離又は第２のレーザ光源５１により設定されている可干渉距離のうち、いずれか長いほうの可干渉距離をＬとしたとき、第１の光分割部１４の第１のＢＳ２１とミラー２３との間の距離ｔ０を、｛Ｌ/（２cosθ）｝/２以上とし、第１のＢＳ２１と第２のＢＳ２２との間の距離ｔ１も、Ｌ/（２cosθ）以上とする。
【０１５２】
さらに、第２のレーザ光源５１により設定されている可干渉距離をＬ″としたとき、第２の光分割部５４のＢＳ５７とミラー５８との間の距離ｔ″０を、Ｌ″/（２cosθ″）以上とする。
【０１５３】
つぎに、第１のレーザ光源１２及び第２のレーザ光源５１のパルス光の出射タイミングについて説明をする。
【０１５４】
出射制御部５５は、第１のレーザ光源１２がパルス光を出射するタイミングと、第２のレーザ光源５１がパルス光を出射するタイミングとを制御する。出射制御部５５は、第１のレーザ光源１２から出射されたパルス光と、第２のレーザ光源５１から出射されたパルス光の発光タイミングを所定時間（Δｔ）をずらすとともに、パルス光の発光期間を一部重複させる。
【０１５５】
具体的に説明すると、出射制御部５５は、例えば図１６に示すように、基板１上で、第１のレーザ光源１２から出射されたレーザ光Ｌ１の強度がピークとなった直後に、第２のレーザ光源５１から出射されたレーザ光Ｌ２の強度が増加するように、第１のレーザ光源１２がレーザ光Ｌ１を出射するタイミングと、第２のレーザ光源５１がレーザ光Ｌ２を出射するタイミングとを制御する。図１６中Δｔは、第１のレーザ光源１２からレーザ光Ｌ１を出射する時間と第２のレーザ光源５１からレーザ光Ｌ２を出射する時間との時間ずれを示している。このように、第１のレーザ光源１２から出射されたレーザ光が基板１上を照射する時間と、第２のレーザ光源５１から出射されたレーザ光が基板１上を照射する時間とを一部重複させることで、基板１上に照射されるレーザ光の実効的なパルス幅を長くすることが可能となる。すなわち、レーザ光が基板１上を照射する時間を長くすることが可能となる。また、図１６に示すように、先行するパルス光のピークの強度よりも、後のパルス光のピークの強度を弱くすることによって、基板１の冷却速度を遅くすることができる。基板１の冷却速度を遅くすると、生成されるポリシリコンの結晶粒径のサイズを大きくすることが可能である。
【０１５６】
第４の実施の形態のレーザアニール装置５０は、以上のような簡易な構成によって、２つのレーザ光源から出射された２本のレーザ光をそれぞれ４本のレーザ光に分割する第１の光分割部１４及び第２の光分割部５４を備えている。さらに、第４の実施の形態のレーザアニール装置５０は、第１の光分割部４１及び第２の光分割部５４から出射されたレーザ光を、隣接するビーム同士の偏光方向が互いに直交するように偏光される偏光部１８を備えている。
【０１５７】
従って、第４の実施の形態のレーザアニール装置５０では、隣接するレーザ光同士が互いに直交する偏光とされるため、複数のレーザ光により１つの照射領域を形成する際に、隣接するレーザ光同士を重ね合わせながら照射することができる。そのため、強度のムラのない大きな照射領域を形成することができ、基板１上を均一なエネルギで照射することが可能となる。
【０１５８】
また、第４の実施の形態のレーザアニール装置５０では、２つのレーザ光源から出射されたレーザ光を合成するので、照射するレーザ光の強度を増加することができ、或いは、パルス光のパルス幅を長くすることができる。
【０１５９】
さらに、第４の実施の形態のレーザアニール装置５０では、レーザ光源１２により設定されている可干渉距離又は第２のレーザ光源５１により設定されている可干渉距離のうち、いずれか長いほうの可干渉距離をＬとしたとき、第１の光分割部１４の第１のＢＳ２１とミラー２３との間の距離ｔ０を、｛Ｌ/（２cosθ）｝/２以上とし、第１のＢＳ２１と第２のＢＳ２２との間の距離ｔ１も、Ｌ/（２cosθ）以上と設定し、さらに、第２のレーザ光源５１により設定されている可干渉距離をＬ″としたとき、第２の光分割部５４のＢＳ５７とミラー５８との間の距離ｔ″０を、Ｌ″/（２cosθ″）以上と設定することによって、偏光部１８を通過した後の４本のレーザ光を、全て互いに干渉が生じないレーザ光とすることができる。このように設定することによって、レンズアレイ１５が集光した各レーザ光を、コンデンサレンズによって基板１上の同一の照射領域に照射することが可能となる。
【０１６０】
【発明の効果】
本発明に係る光照射装置では、分割された複数のレーザビームを隣接するビーム間で偏光方向が互いに直交するように偏光させるため、均一な強度で照射対象物を照射することが可能である
本発明に係るレーザアニール装置では、アニール対象物を均一なエネルギでアニールすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態のレーザアニール装置の構成を示す図である。
【図２】上記第１の実施の形態のレーザアニール装置の光分割部の構成を示す図である。
【図３】上記第１のレーザアニール装置から照射されるレーザ光の強度分布を示す図である。
【図４】上記第１の実施の形態の変形例を示す図である。
【図５】上記第１の実施の形態のレーザアニール装置の光分割部の変形例を示す図である。
【図６】第２の実施の形態のレーザアニール装置の構成を示す図である。
【図７】上記第２の実施の形態のレーザアニール装置の偏光部及びレンズアレイの図である。
【図８】上記第２の実施の形態のレーザアニール装置の第１の光分割部及び第２の光分割部の構成を示す図である。
【図９】上記第１の実施の形態のレーザアニール装置による照射領域を示す図と、上記第２の実施の形態のレーザアニール装置よる照射領域を示す図である。
【図１０】第３の実施の形態のレーザアニール装置の構成を示す図である。
【図１１】上記第３の実施の形態のレーザアニール装置の偏光部及びレンズアレイの図である。
【図１２】上記第３の実施の形態のレーザアニール装置の光分割部の構成を示す図である。
【図１３】上記第１の実施の形態のレーザアニール装置による照射領域を示す図と、図１４Ｂは、上記第３の実施の形態のレーザアニール装置よる照射領域を示す図である。
【図１４】第４の実施の形態のレーザアニール装置の構成を示す図である。
【図１５】上記第４の実施の形態のレーザアニール装置の第１の光分割部及び第２の光分割部の構成を示す図である。
【図１６】上記第４の実施の形態のレーザアニール装置から出射されるレーザ光の出射タイミングを示す図である。
【図１７】従来のレーザアニール装置の構成を示す図である。
【図１８】従来のレーザアニール装置の光源に固体レーザを適用した場合に生じてしまう干渉縞を示す図である。
【符号の説明】
１  基板、１０，３０，４０，５０  レーザアニール装置、１１  ステージ、１２，５１  レーザ光源、１３，５２  コリメータ、１４，３１，４１，５４  光分割部、１８，３７，４８  偏光部、１５,３２,４２  レンズアレイ、１６,１９,４３  コンデンサレンズ、１７  制御部
【図１】
2004200497.tif 000003
【図２】
2004200497.tif 000004
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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