(57)【要約】【課題】放電による消耗の激しい対向電極（主電極）の耐久性を向上させ、主電極の交換回数を減少させることができる放電励起型エキシマレーザ装置を提供する。【解決手段】一対の対向する電極を有する放電励起型エキシマレーザ装置であって、上記放電励起型エキシマレーザ装置は、対向電極の少なくとも一方が回転可能であり、上記対向電極の放電面を変更することができる放電励起型エキシマレーザ装置である。【選択図】図１
2007103779.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の対向する電極を有する放電励起型エキシマレーザ装置であって、
該放電励起型エキシマレーザ装置は、対向電極の少なくとも一方が回転可能であり、
該対向電極の放電面を変更することができることを特徴とする放電励起型エキシマレーザ装置。
【請求項２】
前記対向電極の少なくとも一方は、中心軸を中心に回転し、
該中心軸は、対向電極の中心部における電界方向と略垂直であり、一対の対向電極における中心軸同士が略平行となることを特徴とする請求項１記載の放電励起型エキシマレーザ装置。
【請求項３】
前記対向電極は、円柱状であり、
該円柱状の対向電極の中心軸は、円柱状の対向電極の高さ方向であり、円形状の上面と下面との中心点を結ぶものであることを特徴とする請求項２記載の放電励起型エキシマレーザ装置。
【請求項４】
前記放電励起型エキシマレーザ装置は、対向電極間の距離を一定に維持する機構を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の放電励起型エキシマレーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放電励起型エキシマレーザ装置に関する。より詳しくは、エキシマレーザ光を照射し、基板上に形成されたシリコン薄膜の結晶化、低抵抗化等に好適に用いられる放電励起型エキシマレーザ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
放電励起型エキシマレーザ装置は、エキシマレーザ光を照射し、基板上に形成されたＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）やシリコン薄膜の結晶化、低抵抗化、イオン注入により添加した不純物の活性化等を目的としてエネルギーを付与するために用いられる。特に、放電励起型エキシマレーザ装置は、通常、主電極間で放電ガスを発生させてレーザガスを励起し、エキシマを生成・発光させ、その光を共振させ、レーザ光を取り出して利用されている。
【０００３】
通常、従来の放電励起型エキシマレーザ装置は、図２に示すように、レーザガスが封入されたレーザチャンバ１の内部に、レーザガスを予備電離する予備電離電極１３と、レーザ光の発振を可能とする放電を得るための一対の主電極２及び３が配置されている。一般に、レーザガスを効率良く励起するために、主電極２及び３間に均一なグロー放電を生成させる。このグロー放電を生成させるために、まず、電源９によりコンデンサ１０を充電する。次に、スイッチ１１をオンすることにより、充電された電気エネルギーがコンデンサ１２に移行し、それにより、予備電離電極１３間でアーク放電が生成され、その際発生する紫外線が主電極２及び３間のレーザガスを光電離して初期電子が散布される。この初期電子が、レーザガス中での放電を均一化させ、励起に有効なグロー放電を生成する。これにより、レーザガスが励起され、エキシマが生成する。その光を出力窓７及び８を通してミラー４及び５の間で共振させ、ミラー４からレーザ光６を取り出す。
【０００４】
この放電励起型エキシマレーザ装置に用いられている各種基材は、消耗が激しく、コストが高いことから、各種基材の耐久性を向上させることが求められていた。消耗が激しい部材としては、例えば、対向電極（主電極）が挙げられる。特に、このように主電極間にグロー放電を生成させるためには、予備電離に集中したアーク放電を用いるため、主電極間の初期電子の生成にはムラが生じることから、グロー放電の安定性が低く、主電極間においてアーク放電が生成されることがあった。この場合、主電極の表面が損傷してしまい、電極の耐久性を向上させる点において改善の余地があった。
【０００５】
これに対しては、放電励起型エキシマレーザ装置の主電極のうち少なくともカソード側の表面あらさを最大高さ５０〜１００μｍの粗い表面とすることにより、グロー放電を安定して形成維持する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
しかしながら、このような放電励起型エキシマレーザ装置であっても、放電回数とともに電極が劣化し、１０〜３０億ショット程度で電極の交換を行う必要があり、レーザチャンバ内の主電極の耐久性を向上させる点においては未だ改善の余地があった。
【特許文献１】特開平６−１５２０１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、一対の対向電極（主電極）の耐久性を向上させることができる放電励起型エキシマレーザ装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、一対の対向電極（主電極）の耐久性を向上させることができる放電励起型エキシマレーザ装置について種々検討したところ、レーザガスを放電励起し、レーザ光を生成するために必要な主電極の形状及び配置に着目した。そして、従来の放電励起型エキシマレーザ装置の主電極の形状は、チャンバー内に固定されていることから、主電極の一面のみが放電の際に使用されていることに着目した。また、同じ面のみを使用せず、放電によって主電極の表面が劣化した場合は、他の面を使用することにより、主電極の耐久性を高めることができ、交換回数を低減させることができることに着目した。そして、放電励起型エキシマレーザ装置の対向電極の少なくとも一方が回転可能であり、対向電極の放電面を変更することができれば、主電極の表面が放電により劣化した場合には、新しい面を放電に使用することができること、又は、主電極を常に回転させておくことにより主電極の耐久性を高めることができることを見いだし、上記課題をみごとに解決することができることに想到し、本発明に到達したものである。
【０００８】
すなわち、本発明は、一対の対向する電極を有する放電励起型エキシマレーザ装置であって、上記放電励起型エキシマレーザ装置は、対向電極の少なくとも一方が回転可能であり、上記対向電極の放電面を変更することができる放電励起型エキシマレーザ装置である。なお、本明細書において、放電励起型エキシマレーザ装置は、ガスを励起して、エキシマを生成、発光させ、レーザ光を取り出せるものであれば、特に限定されるものではない。レーザアニール装置として用いられることが好ましい。
【０００９】
上記一対の対向する電極は、少なくとも一方が回転するものであればよく、特に限定されるものではないが、電極の耐久性を向上させる点において、対向電極の両方が回転することが好ましい。この場合、一対の対向電極の回転方向は、特に限定されず、同じでもよく、異なっていてもよい。また、一方向に回転するものであっても、双方向に回転するものであってもよい。
【００１０】
上記回転の方向は、対向電極の放電面を変更することができる回転であれば特に限定されず、例えば、円形状の対向電極の少なくとも一方が円形の中心を中心軸として回転するものであってもよいが、対向電極の少なくとも一方が、中心軸を中心に回転し、該中心軸は、対向電極の中心部における電界方向と略垂直であり、一対の対向電極における中心軸同士が略平行となるように回転することが好ましい。
上記回転は、放電時に回転するものであっても、放電時以外に回転するものであってもよい。
【００１１】
上記対向電極の形状は、特に限定されず、三角柱状、四角柱状、円柱状等の形状が挙げられるが、電極の耐久性の点から、円柱状であることが好ましい。この場合、該円柱状の対向電極の中心軸は、円柱状の対向電極の高さ方向であり、円形状の上面と下面との中心点を結ぶものであることが好ましい。これにより、対向電極の対向面積が最も大きくなるように配置されることとなるため、効果的に対向電極の劣化を防止することができる。
【００１２】
上記放電励起型エキシマレーザ装置は、対向電極間の距離を一定に維持する機構を有することが好ましい。これにより、対向電極が放電により少しずつ磨耗していく場合であっても、放電に最適なギャップ（対向電極間の距離）を維持することができるため、効果的に対向電極の劣化を防止することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の放電励起型エキシマレーザ装置によれば、対向電極を回転させることにより、劣化を遅らせることができるため、対向電極の耐久性を向上させ、対向電極の交換回数を減少させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に実施例を掲げ、本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
（実施例１）
図１は、本発明における放電励起型エキシマレーザ装置の対向電極（主電極）を示す模式図である。図２は、従来の放電励起型エキシマレーザ装置を示す模式図である。
本実施例における放電励起型エキシマレーザ装置は、図２に示す主電極２及び３を図１に示す対向電極２及び３としたものである。以下に、図２を参照し、本実施例について説明する。
【００１５】
本実施例における放電励起型エキシマレーザ装置は、図２に示す従来例と同様に、レーザガスが封入されたレーザチャンバ１の内部に、レーザガスを予備電離する予備電離電極１３と、レーザ光の発振を可能とする放電を得るための一対の主電極（対向電極）２及び３が配置されている。この対向電極２及び３を、図１に示すように、円柱状にし、矢印方向に回転するようにレーザチャンバ内に取付けた。主電極は、直径１５ｃｍ、長さ８０ｃｍとした。なお、本実施例においては、主電極の形状は、主電極を回転させることができる限り、特に限定されず、例えば、三角柱状、四角柱状等の多角柱状であってもよい。また、主電極の材質としては、Ｎｉ（ニッケル）としたが、特に限定されず、Ａｌ（アルミニウム）、Ｍｇ（マグネシウム）、Ｍｏ（モリブデン）等とすることもできる。なお、放電により主電極２及び３が磨耗した場合にも、放電を最適な状態で行うため、主電極２及び３の間の距離Ｄを一定に保つ機構を備えるものとした。
【００１６】
本実施例における励起放電型エキシマレーザ装置の使用方法としては、まず、主電極２及び３間に均一なグロー放電を生成させるために、電源９によりコンデンサ１０を充電する。次に、スイッチ１１をオンすることにより、充電された電気エネルギーがコンデンサ１２に移行し、それにより、予備電離電極１３間でアーク放電が生成され、その際発生する紫外線が主電極２及び３間のレーザガスを光電離して初期電子が散布される。この初期電子が、レーザガス中での放電を均一化させ、励起に有効なグロー放電を生成する。これにより、レーザガスが励起され、エキシマが生成する。その光を出力窓７及び８を通し、ミラー４及び５の間で共振させ、ミラー４から、レーザ光６を取り出す。
【００１７】
本実施例の放電励起型エキシマレーザ装置をアニールに用いる場合は、エキシマレーザ光を照射し、基板上に形成されたＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）やシリコン薄膜の結晶化、低抵抗化、イオン注入により添加した不純物の活性化等を目的としてエネルギーを付与することができる。
本実施例においては、主電極を回転させるものであるため、放電によって主電極の表面が劣化した場合は、他の面を使用することにより、主電極の耐久性を高めることができ、従来は、１０〜３０億ショット程度で電極交換を行っていたが、本実施例の場合は、交換回数を１００〜２００億ショットまで電極を交換することなく、放電励起型エキシマレーザ装置を使用することができ、電極の耐久性を高めることができた。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明における励起放電型エキシマレーザ装置の主電極を示す模式図である。
【図２】従来の励起放電型エキシマレーザ装置を示す模式図である。
【符号の説明】
【００１９】
１：レーザチャンバ
２：主電極（カソード側）
３：主電極（アノード側）
４：フロントミラー
５、１４：リアミラー
６：レーザ光
７、８：出力窓
９：電源
１０：コンデンサ
１１：スイッチ
１２：コンデンサ
１３：予備電離電極
３１：回転軸
【図１】
2007103779.tif 000003
【図２】
2007103779.tif 000004