(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の光処理したい領域を複数に分割した部分領域よりも小さい処理光スポットで前記部分領域の一つを走査し、次いで隣接する部分領域との境界領域にも前記処理光スポットの端部が当たるように位置調整しながら隣接する部分領域を前記処理光スポットで走査し、これを順に繰り返して光処理基板を製造する光処理基板の製造方法において、前記境界領域に励起光を照射し蛍光を検出することにより前記境界領域の光処理程度を計測し、その計測結果に基づいて前記処理光スポットの位置を調整しながら前記隣接する部分領域を前記処理光スポットで走査する制御を行うことを特徴とする光処理基板の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の光処理基板の製造方法において、未照射部分領域を前記処理光スポットで走査する時に前記境界領域に当たる前記処理光スポットの端部を前記励起光として利用することを特徴とする光処理基板の製造方法。
【請求項３】
請求項１に記載の光処理基板の製造方法において、未照射部分領域を前記処理光スポットで走査する前に前記境界領域に前記励起光を照射することを特徴とする光処理基板の製造方法。
【請求項４】
基板を保持するステージと、前記ステージに保持された基板の光処理したい領域を複数に分割した部分領域よりも小さい処理光スポットで前記部分領域を走査する処理光照射手段と、未照射部分領域に隣接する既照射部分領域の未照射部分領域との境界領域に励起光を照射し蛍光を検出することにより前記境界領域の光処理程度を計測する光処理程度計測手段と、前記計測結果に基づいて前記処理光スポットの位置を調整しながら前記未照射部分領域を前記処理光スポットで走査する制御を行う制御手段とを具備したことを特徴とする光処理基板の製造装置。
【請求項５】
請求項４に記載の光処理基板の製造装置において、前記光処理程度計測手段は、未照射部分領域を前記処理光スポットで走査する時に前記境界領域に当たる前記処理光スポットの端部を前記励起光として利用することを特徴とする光処理基板の製造装置。
【請求項６】
請求項４に記載の光処理基板の製造装置において、前記光処理程度計測手段は、未照射部分領域を前記処理光スポットで走査する前に前記境界領域に前記励起光を照射することを特徴とする光処理基板の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光処理基板の製造方法および装置に関し、さらに詳しくは、基板の光処理したい領域を複数に分割した部分領域ごとに処理光スポットを照射することを繰り返す場合に部分領域同士の境界領域でも部分領域の中央部と同等に光処理することが出来る光処理基板の製造方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、基板のレーザーアニール処理したい領域を複数に分割した部分領域よりも小さいレーザー光スポットを部分領域の一つに照射し、次いで隣接する部分領域との境界領域にもレーザー光スポットの端部が当たるように位置調整しながら隣接する部分領域にレーザー光スポットを照射し、これを順に繰り返してレーザーアニール基板を製造するレーザーアニール処理装置が知られている（例えば特許文献１参照。）。
他方、アニール処理した半導体層にエネルギー波を照射し、発生する蛍光の波長やスペクトルを検出し、アニール状態を評価する化合物半導体装置の製造方法が知られている（例えば特許文献２参照。）。
また、ポリシリコンの薄膜試料に励起光を照射し、薄膜試料で発生するフォトルミネセンス光のスペクトルを検出し、そのスペクトルから結晶化状態を評価するポリシリコン薄膜結晶性評価装置が知られている（例えば特許文献３参照。）。
【特許文献１】特開平０９−２１９３７９号公報（図９）
【特許文献２】特開２００５−０３３１８８号公報（図３，図４）
【特許文献３】特開２００７−２５５８９３号公報（図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記従来のレーザーアニール処理装置では、レーザー光強度が均一でない境界領域でもレーザー光強度が均一な部分領域の中央部と同等に結晶化・活性化を行うために、境界領域でのレーザー光強度を調整する強度分布調整器を設けていた。
しかし、固定的に設置した強度分布調整器では、基板の位置ずれや熱変形による境界領域の位置変動および処理対象膜の厚み変化や組成変化に対応できない問題点があった。
他方、上記従来の化合物半導体装置の製造方法やポリシリコン薄膜結晶性評価装置は、基板の位置ずれや熱変形による境界領域の位置変動に対応しうる構成ではなかった。
そこで、本発明の目的は、基板の位置ずれや熱変形による境界領域の位置変動および処理対象膜の厚み変化や組成変化があっても、部分領域の中央部と同等に境界領域を光処理することが出来る光処理基板の製造方法および装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
第１の観点では、本発明は、基板の光処理したい領域を複数に分割した部分領域よりも小さい処理光スポットを前記部分領域の一つに照射し、次いで隣接する部分領域との境界領域にも前記処理光スポットの端部が当たるように位置調整しながら隣接する部分領域に前記処理光スポットを照射し、これを順に繰り返して光処理基板を製造する光処理基板の製造方法において、前記境界領域に励起光を照射し蛍光を検出することにより前記境界領域の光処理程度を計測し、その計測結果に基づいて前記処理光スポットの位置調整を行うことを特徴とする光処理基板の製造方法を提供する。
上記第１の観点による光処理基板の製造方法では、既照射部分領域の、未照射部分領域との境界領域に、励起光を照射し、発生する蛍光を検出して、境界領域の光処理程度を計測する。境界領域の光処理程度は、基板の位置ずれや熱変形による境界領域の位置変動および処理対象膜の厚み変化や組成変化を反映している。このため、計測した境界領域の光処理程度に応じて処理光スポットの位置調整を行いつつ、既照射部分領域に隣接する未照射部分領域への光照射を行えば、境界領域への処理光スポットの端部による再光照射により、境界領域へのトータルの光処理の程度を適正に補正できる。よって、基板の位置ずれや熱変形による境界領域の位置変動および処理対象膜の厚み変化や組成変化があっても、トータルでは境界領域に部分領域の中央部と同等の光処理を行うことが出来る。
【０００５】
第２の観点では、本発明は、前記第１の観点による光処理基板の製造方法において、未照射領域に処理光スポットを照射する時に前記境界領域に当たる前記処理光スポットの端部を前記励起光として利用することを特徴とする光処理基板の製造方法を提供する。
上記第２の観点による光処理基板の製造方法では、処理光スポットの端部を励起光として利用するため、別の励起光光源が不要になる。また、蛍光の計測と処理光スポットの照射を同時に行うため、処理時間を短縮できる。
【０００６】
第３の観点では、本発明は、前記第１の観点による光処理基板の製造方法において、未照射領域に処理光スポットを照射する前に前記境界領域に前記励起光を照射することを特徴とする光処理基板の製造方法を提供する。
上記第３の観点による光処理基板の製造方法では、蛍光の計測と処理光スポットの照射を別個に行うため、処理光光源とは別の励起光光源を使用可能となる。また、蛍光の計測を行った後で処理光スポットの照射を行うため、処理光スポットの位置調整精度を向上することが出来る。
【０００７】
第４の観点では、本発明は、基板を保持するステージと、前記ステージに保持された基板の光処理したい領域を複数に分割した部分領域よりも小さい処理光スポットを前記部分領域に照射する処理光照射手段と、未照射部分領域に隣接する既照射部分領域の未照射部分領域との境界領域に励起光を照射し蛍光を検出することにより前記境界領域の光処理程度を計測する光処理程度計測手段と、既照射部分領域がないときは部分照射領域の一つに前記処理光スポットを照射し次いで前記境界領域にも前記処理光スポットの端部が当たるように且つ前記計測結果に基づいて前記処理光スポットの位置を調整しながら前記未照射部分領域に前記処理光スポットを照射する制御を行う制御手段とを具備したことを特徴とする光処理基板の製造装置を提供する。
上記第４の観点による光処理基板の製造装置では、既照射部分領域の、未照射部分領域との境界領域に、励起光を照射し、発生する蛍光を検出して、境界領域の光処理程度を計測する。境界領域の光処理程度は、基板の位置ずれや熱変形による境界領域の位置変動および処理対象膜の厚み変化や組成変化を反映している。このため、計測した境界領域の光処理程度に応じて処理光スポットの位置調整を行いつつ、既照射部分領域に隣接する未照射部分領域への光照射を行えば、境界領域への処理光スポットの端部による再光照射により、境界領域へのトータルの光処理の程度を適正に補正できる。よって、基板の位置ずれや熱変形による境界領域の位置変動および処理対象膜の厚み変化や組成変化があっても、トータルでは境界領域に部分領域の中央部と同等の光処理を行うことが出来る。
【０００８】
第５の観点では、本発明は、前記第４の観点による光処理基板の製造装置において、前記光処理程度計測手段は、未照射領域に処理光スポットを照射する時に前記境界領域に当たる前記処理光スポットの端部を前記励起光として利用することを特徴とする光処理基板の製造装置を提供する。
上記第５の観点による光処理基板の製造装置では、処理光スポットの端部を励起光として利用するため、別の励起光光源が不要になる。また、蛍光の計測と処理光スポットの照射を同時に行うため、処理時間を短縮できる。
【０００９】
第６の観点では、本発明は、前記第４の観点による光処理基板の製造装置において、前記光処理程度計測手段は、未照射領域に処理光スポットを照射する前に前記境界領域に前記励起光を照射することを特徴とする光処理基板の製造装置を提供する。
上記第６の観点による光処理基板の製造方法では、蛍光の計測と処理光スポットの照射を別個に行うため、処理光光源とは別の励起光光源を使用可能となる。また、蛍光の計測を行った後で処理光スポットの照射を行うため、処理光スポットの位置調整精度を向上することが出来る。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の光処理基板の製造方法および装置によれば、基板の位置ずれや熱変形による境界領域の位置変動および処理対象膜の厚み変化や組成変化があっても、境界領域に部分領域の中央部と同等に処理光を照射することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図に示す実施の形態により本発明をさらに詳細に説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
【実施例１】
【００１２】
図１は、実施例１に係る光処理基板製造装置１００の構成説明図である。
この光処理基板製造装置１００は、外気と遮断された密閉空間である照射室１と、照射室１の内部で基板Ｐを保持してｘ方向・ｙ方向に移動可能で且つθ方向に回転可能なステージ２と、基板Ｐを予熱するための加熱器３と、光ビームＢを出射するレーザ発振器４と、光ビームＢの光エネルギーを適正なレベルに減衰するアッテネータ８ａと、光ビームＢの光軸角度を調整するための可動ミラー６と、光ビームＢの形態を照射に適した処理光スポットＥの形態に整形するための光学系８ｂと、光ビームＢを照射室１の透明窓１ａから照射室１内へと導く最終ミラー８ｃと、基板Ｐに設けられたマークＭを透明窓１ａを通して光学的に読み取ると共に基板Ｐで発生した蛍光を透明窓１ａを通して検出するセンサ５と、ステージ２および可動ミラー６を制御しセンサ５により基板Ｐから読み取った情報に基づいて処理光スポットＥによる照射位置を調整しつつ基板Ｐを走査する制御装置７とを具備している。
【００１３】
ステージ２は、真空チャック機構を備えて基板Ｐを保持している。
【００１４】
加熱器３は、例えばランプであり、基板Ｐを例えば５００℃に予熱する。
【００１５】
レーザ発振器４は、例えば波長３０８ｎｍの光を出射するＸｅＣｌエキシマレーザ発振器である。この他に、固体レーザであるＹＡＧレーザの基本波である波長１０６４ｎｍの光を出射するレーザ発振器や、２倍波の波長５３２ｎｍの光を出射するレーザ発振器や、３倍波の波長３５５ｎｍの光を出射するレーザ発振器などを使用してもよいし、レーザ光以外の光を発生する光発生器を使用してもよい。
【００１６】
センサ５は、例えばＣＣＤカメラである。蛍光分布測定装置を併用してもよい。
【００１７】
可動ミラー６は、モータなどのアクチュエータによりｘｙ面内で回動し、角度φを変えうるものである。
【００１８】
制御装置７は、例えばマイクロコンピュータである。
【００１９】
光学系８ｂは、光エネルギーの空間分布を均質化するホモジナイザー群や、光ビームＢを例えば０．４ｍｍ×１８０ｍｍのライン状の処理光スポットＥに整形するレンズ群を含んでいる。
【００２０】
基板Ｐは、例えば５６０ｍｍ×７６０ｍｍのガラス基板上に電極層と絶縁層と薄膜蛍光体を積層したものである。
【００２１】
図２は、室温（２５℃）での基板Ｐを示す平面図である。
室温（２５℃）で熱変形していない基板Ｐ上の光処理したい領域の長辺に沿って、線条のマークＭが例えばエッチングにより設けられている。
また、光処理したい領域は、第１部分領域Ａ１と第２部分領域Ａ２と第３部分領域Ａ３の３つの部分領域に分割されている。第１部分領域Ａ１と第２部分領域Ａ２とは境界領域で一部重なっている。また、第２部分領域Ａ２と第３部分領域Ａ３とは境界領域で一部重なっている。
【００２２】
図３に示すように、ステージ２をｙ方向に移動することにより、処理光スポットＥでｙ方向に基板Ｐを走査する。
図２に示す如き室温での基板Ｐは、例えば５００℃に予熱されると図３に概念的に示すように熱変形する。この熱変形や基板Ｐの位置ずれは、マークＭの変形や位置ずれとして検出されるので、可動ミラー６で光ビームＢの光軸を振って処理光スポットＥをｘ方向に位置調整することにより、マークＭの形状に追従させる。
【００２３】
図４は、第１部分領域Ａ１に光照射を行った直後の状態を示す概念図である。
【００２４】
図５に示すように、処理光スポットＥの処理光強度Ｅｐは、端部では徐々に低下している。このため、光照射による第１部分領域Ａ１の処理度Ｃ１も端部では徐々に低下している。
【００２５】
次に図６に示すように、ステージ２を移動することにより、処理光スポットＥで第２部分領域Ａ２を走査する。
【００２６】
図７に示すように、第２部分領域Ａ２との境界領域である第１部分領域Ａ１の端部に、第２部分領域Ａ２に照射する処理光スポットＥの端部が重なる。このため、第１部分領域Ａ１の処理度Ｃ１と処理光スポットＥの処理光強度Ｅｐとに応じた蛍光強度Ｌｐの蛍光が発生する。この蛍光をセンサ５で検出し、蛍光強度Ｌｐのパターンに応じて可動ミラー６で光ビームＢの光軸を振って処理光スポットＥをｘ方向に位置調整することにより、第２部分領域Ａ２に照射する処理光スポットＥの端部が第１部分領域Ａ１の端部に重なる程度を制御する。
図７は、重なりが適正である場合を概念的に示すもので、第１部分領域Ａ１の処理度Ｃ１と第２部分領域Ａ２の処理度Ｃ２とが均一に繋がっている。
【００２７】
図８は、重なりが不十分である場合を概念的に示すもので、重なりが適正である場合よりも小さくなった蛍光強度Ｌｐのパターンから重なりが適正でないことを検知できる。この場合には、第１部分領域Ａ１の処理度Ｃ１と第２部分領域Ａ２の処理度Ｃ２とが均一に繋がらない。
【００２８】
図９は、重なりが過剰である場合を概念的に示すもので、重なりが適正である場合よりも大きくなった蛍光強度Ｌｐのパターンから重なりが適正でないことを検知できる。この場合には、第１部分領域Ａ１の処理度Ｃ１と第２部分領域Ａ２の処理度Ｃ２とが均一に繋がらない。
なお、図９の例では、重なりが適正である場合よりも蛍光強度Ｌｐのパターンが大きくなり、境界領域での処理度も過剰になっているが、これとは逆に、蛍光強度Ｌｐのパターンが小さくなり、境界領域での処理度が低下する場合もありうる。
【００２９】
図１０は、第２部分領域Ａ２に光照射を行った直後の状態を示す概念図である。
【００３０】
図１１は、第３部分領域Ａ３に光照射を行った直後の状態を示す概念図である。
【００３１】
図１２は、室温（２５℃）に戻った基板Ｐを示す平面図である。
光処理したい領域に正しく光照射が行われている。
【００３２】
実施例１の光処理基板製造装置１００によれば次の効果が得られる。
（１）予熱された基板Ｐの熱変形や位置ずれによる境界領域の位置変動および処理対象膜の厚み変化や組成変化に対応して照射位置を調整することが出来る。このため、光処理したい領域に正しく光照射を行うことが出来る。また、部分領域同士の重なり量に過不足が生じず、均一に光処理できる。
（２）照射位置の調整のため、処理光スポットＥをｘ方向に移動するので、ステージ２で基板Ｐをｘ方向に移動するよりも容易に調整精度を高くすることが出来る。
（３）ガラス基板に形成した薄膜蛍光体を結晶化することが出来る。
【実施例２】
【００３３】
図１３は、実施例２に係る光処理基板製造装置２００の構成説明図である。
この光処理基板製造装置２００は、励起光ランプ１０を具備している以外は、実施例１に係る光処理基板製造装置１００と基本的に同じである。
【００３４】
励起光ランプ１０は、例えば水銀ランプである。
【００３５】
図１４および図１５に示すように、励起光スポットＨの照射位置に対する第１部分領域Ａ１の位置ずれを蛍光強度Ｌｐのパターンの変化で検知できる。
【００３６】
実施例２の光処理基板製造装置２００によれば実施例１の効果に加えて次の効果が得られる。
（４）レーザ発振器４とは独立の励起光ランプ１０を利用できるので、処理光スポットＥを照射する前に境界領域の処置度や位置ずれによる境界領域の位置変動および処理対象膜の厚み変化や組成変化を予め検知しておくことが出来る。また、異なる波長の励起光を利用できる。
【実施例３】
【００３７】
本発明により製造されうる基板例を示す。
図１６は、ガラス基板Ｇ１上に電極層Ｔと絶縁層Ｉと薄膜蛍光体Ｌ１が積層され、光処理により薄膜蛍光体Ｌ１が結晶化された基板Ｐ１である。
【００３８】
図１７は、無アルカリガラス基板Ｇ２上に絶縁層Ｉとシリコン薄膜Ｌ２が積層され、光処理によりシリコン薄膜Ｌ２が結晶化された基板Ｐ２である。
【００３９】
図１８は、単結晶シリコン基板Ｇ３のＢイオン注入領域Ｌ３が光処理で活性化された基板Ｐ３である。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は、例えば基板を均一に光処理するのに利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】実施例１に係る光処理基板製造装置を示す構成説明図である。
【図２】室温における基板と部分領域を示す平面図である。
【図３】処理光スポットで第１部分領域を走査する状況の説明図である。
【図４】第１部分領域を光処理した直後の基板の状態を示す概念図である。
【図５】第１部分領域の処理度を示す概念図である。
【図６】処理光スポットで第２部分領域を走査する状況の説明図である。
【図７】第２部分境界に照射する処理光スポットの第１部分領域への重なりが適正である場合を示す概念図である。
【図８】第２部分境界に照射する処理光スポットの第１部分領域への重なりが不十分である場合を示す概念図である。
【図９】第２部分境界に照射する処理光スポットの第１部分領域への重なりが過剰である場合を示す概念図である。
【図１０】第２部分領域を光処理した直後の基板の状態を示す概念図である。
【図１１】第３部分領域を光処理した直後の基板の状態を示す概念図である。
【図１２】室温に戻った基板の状態を示す概念図である。
【図１３】実施例２に係る光処理基板製造装置を示す構成説明図である。
【図１４】励起光強度と第１部分領域の処理度に応じた蛍光強度の第１例を示す概念図である。
【図１５】励起光強度と第１部分領域の処理度に応じた蛍光強度の第２例を示す概念図である。
【図１６】本発明により製造されうる基板の第１例を示す断面図である。
【図１７】本発明により製造されうる基板の第２例を示す断面図である。
【図１８】本発明により製造されうる基板の第３例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１          照射室
１ａ        透明窓
２          ステージ
３          加熱器
４          光発生器
５          センサ
６          可動ミラー
７          制御装置
１００      光処理基板製造装置
Ａ１        第１部分領域
Ａ２        第２部分領域
Ａ３        第３部分領域
Ｍ          マーク
Ｐ          基板
【図１】
0005178177.tif 000002
【図２】
0005178177.tif 000003
【図３】
0005178177.tif 000004
【図４】
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【図５】
0005178177.tif 000006
【図６】
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【図７】
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【図８】
0005178177.tif 000009
【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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