(57)【要約】【課題】レーザービームの形状や強度を正確に測定することができる測定装置を備えたレーザーアニール装置及びレーザーアニール方法を提供すること。【解決手段】レーザー発振器３１と、レーザービームの光路内に配置され、ビームを分割してその高調波成分を除去する複屈折結晶３４と、ビームを所定の形状に成形するビーム成形手段４と、成形されたビームの被照射位置にてアニールの対象物を支持するＸ−Ｙステージ５２を備えた処理室とを有するレーザーアニール装置であって、成形されたビームの強度及び形状を検出する２以上の検出手段１を備え、検出器がビームのエネルギーを減衰させる減衰手段１４を備えているレーザービーム測定装置が、ステージ５２の周縁部に設けられている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体レーザーと、生成されたレーザービームの光路内に配置され、レーザービームを分割してその高調波成分を除去する複屈折結晶と、レーザービームを所定の形状に成形するビーム成形手段と、成形されたレーザービームの被照射位置にてレーザーアニールの対象物を支持するＸ−Ｙステージを備えた処理室とを有するレーザーアニール装置であって、成形されたレーザービームの強度及び形状を検出する２以上の検出器を備え、かつ該検出器がレーザービームのエネルギーを減衰させる減衰手段を備えている検出手段からなるレーザービーム測定装置が、該Ｘ−Ｙステージの周縁部に設けられていることを特徴とするレーザーアニール装置。
【請求項２】
前記減衰手段が、金属酸化物膜からなる多層膜であって、成形されたレーザービームがこの多層膜を透過する間に多重反射されて、そのレーザービームのエネルギーを減衰させ、レーザーアニールの対象物に入射する強度を許容限度以下に制限することができる多層膜であることを特徴とする請求項１記載のレーザーアニール装置。
【請求項３】
前記多層膜が、酸化ハフニウムと酸化シリコンとからなる多層膜であることを特徴とする請求項２記載のレーザーアニール装置。
【請求項４】
固体レーザーで生成したレーザービームをビーム成形手段によって所定の形状に成形する際に、レーザービームの光路内に配置された複屈折結晶でレーザービームを分割してその高調波成分を除去し、その後、この高調波成分が除去され、成形されたレーザービームをＸ−Ｙステージ上に載置されたレーザーアニールの対象物に照射して対象物をアニールするレーザーアニール方法であって、レーザービームを該対象物に照射する前に、成形されたレーザービームの強度及び形状を検出する２以上の検出器を備え、かつ該検出器がレーザービームのエネルギーを減衰させる減衰手段を備えている検出手段からなるレーザービーム測定装置を用い、該Ｘ−Ｙステージの周縁部に設けられている該測定装置の検出器に、該成形されたレーザービームを照射してレーザービームの強度及び形状を同時に測定し、所定の強度及び形状を有するレーザービームに調整した後、得られたレーザービームを該対象物に照射してアニールすることを特徴とするレーザーアニール方法。
【請求項５】
前記減衰手段として、金属酸化物膜からなる多層膜であって、成形されたレーザービームがこの多層膜を透過する間に多重反射されて、そのレーザービームのエネルギーを減衰させ、レーザーアニールの対象物に入射する強度を許容限度以下に制限することができる多層膜を用いることを特徴とする請求項４記載のレーザーアニール方法。
【請求項６】
前記多層膜が、酸化ハフニウムと酸化シリコンとからなる多層膜であることを特徴とする請求項５記載のレーザーアニール方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザーアニール装置及びレーザーアニール方法、特にレーザービーム測定装置を備えたレーザーアニール装置及びレーザーアニール方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
低温ポリシリコン薄膜トランジスタ(ＬＴＰＳ  ＴＦＴ)を用いた有機ＥＬディスプレイ(ＯＬＥＤ)や液晶ディスプレイ(ＬＣＤ)は、高精細、高画質なフラットパネルディスプレイとして注目されている。このＬＴＰＳ  ＴＦＴは、レーザービーム源から生成されたレーザービームを線状のレーザービームに成形し、ガラス基板上の非晶質シリコン膜(以下、ａ−Ｓｉ膜とも称す)に対して成形した線状のレーザービームを走査しながらアニールすることにより、ａ−Ｓｉ膜を結晶化させて多結晶シリコン膜を形成するレーザーアニール工程を経て製造される。
【０００３】
レーザーアニール工程で結晶性のよい多結晶シリコン膜を形成するには、高アスペクト比である線状のレーザービームの強度分布が均一であり、かつ、形状に歪みがないことが必要である。このため、レーザービームの強度及び形状をレーザーアニール工程前に測定し、所望の強度及び形状のレーザービームに調整することができるように、レーザービームの長手方向に対して複数のプロファイルモニタを配置し、線状のレーザービームの状態を複数箇所で同時に測定することができる測定手段を備えたレーザーアニール装置が知られている(例えば、特許文献１参照)。
【特許文献１】特開２００３−２５８３４９号公報(図３及び請求項１、２、６等)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記プロファイルモニタにおいては、レーザービームの減衰手段を備えていないため、レーザービームの強度が高い場合に、正確に測定できないという問題がある。そのため、所望の均一な強度及び形状を有するレーザービームに調整することが困難であり、その結果、レーザーァニール工程において問題が生じる。また、この場合の測定手段では、ビームプロファイルの高精度の測定ができないという問題もある。
【０００５】
そこで、本発明の課題は、上記従来技術の問題点を解決することにあり、レーザービームの形状や強度を正確に高精度で測定することができる測定装置を備えたレーザーアニール装置及びこの装置を用いたレーザーアニール方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のレーザーアニール装置は、固体レーザーと、生成されたレーザービームの光路内に配置され、レーザービームを分割してその高調波成分を除去する複屈折結晶と、レーザービームを所定の形状に成形するビーム成形手段と、成形されたレーザービームの被照射位置にてレーザーアニールの対象物を支持するＸ−Ｙステージを備えた処理室とを有するレーザーアニール装置であって、成形されたレーザービームの強度及び形状を検出する２以上の検出器を備え、かつ該検出器がレーザービームのエネルギーを減衰させる減衰手段を備えている検出手段からなるレーザービーム測定装置が、該Ｘ−Ｙステージの周縁部に設けられていることを特徴とする。
【０００７】
前記レーザービーム測定装置を備えたことで、正確に高精度でレーザービーム全体の強度及び形状を測定し、レーザーアニールに適した形状及び強度に調整することができる。
【０００８】
前記減衰手段は、ハイパワーのレーザービームを受光素材に入射するのに許容されうる強度以下に制限することができる光減衰手段である複数層の金属酸化物膜からなる減衰膜であることが好ましい。金属酸化物膜からなる多層膜を用いることにより、成形されたレーザービームがこの多層膜を透過する間に多重反射されて、そのレーザービームのエネルギーを減衰させ、レーザーアニールの対象物に入射する強度を許容限度以下に制限することができる。
【０００９】
前記多層膜は、酸化ハフニウムと酸化シリコンとからなる多層膜であることが好ましい。
【００１０】
本発明のレーザーアニール方法は、レーザー発振器で生成したレーザービームをビーム成形手段によって所定の形状に成形する際に、レーザービームの光路内に配置された複屈折結晶でレーザービームを分割してその高調波成分を除去し、その後、この高調波成分が除去され、成形されたレーザービームをＸ−Ｙステージ上に載置されたレーザーアニールの対象物に照射して対象物をアニールするレーザーアニール方法であって、レーザービームを該対象物に照射する前に、成形されたレーザービームの強度及び形状を検出する２以上の検出器を備え、かつ該検出器がレーザービームのエネルギーを減衰させる減衰手段を備えている検出手段からなるレーザービーム測定装置を用い、該Ｘ−Ｙステージの周縁部に設けられている測定装置の検出器に、該成形されたレーザービームを照射してレーザービームの強度及び形状を同時に測定し、所定の強度及び形状を有するレーザービームに調整した後、得られたレーザービームを該対象物に照射してアニールすることを特徴とする。
【００１１】
前記レーザービーム測定装置を備えたことで、レーザーアニール前に正確にレーザービームの強度及び形状を測定し、この測定結果から、調整したレーザービームをレーザーアニールに用いることができる。
【００１２】
前記レーザーアニール方法において、減衰手段及び多層膜は、レーザアニール装置において述べた通りである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のレーザーアニール装置及びレーザーアニール方法によれば、正確にハイパワーのレーザービームの全体の強度及びエネルギーを正確に測定し、その後、この測定結果に基づいて所定のレーザービームに調整して、このレーザービームをレーザーアニールに用いることができるので、所望のレーザーアニールを行って結晶性のよい膜を形成せしめるという優れた効果を奏することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は、本発明のレーザーアニール装置に設けるレーザービーム測定装置を構成する検出手段１を示し、図１(ａ)は、検出手段１の側面模式図(レーザービームＬの長手(幅広)方向を示す)であり、図１(ｂ)は、検出手段１の側面模式図(レーザービームＬの短手(集光)方向を示す)である。検出手段１は、載置台１１と、載置台１１上に載置された検出器としてのＣＣＤラインセンサ１２と、ＣＣＤラインセンサ１２を保持する保持板１３とを有する。
【００１５】
ＣＣＤラインセンサ１２は、測定対象である線状に成形されたレーザービームＬの長手方向に対して２以上設置されており(図１(ａ)中では、例として４つを示す)、１つの線状のレーザービームＬの照射断面の２以上の箇所(例えば、４箇)の強度及び形状を各ＣＣＤラインセンサ１２で同時に検出することができる。なお、本発明では検出器としてＣＣＤラインセンサを用いたが、ＣＣＤラインセンサに制限されるわけではなく、レーザービームの検出器として利用されるものであれば用いることができる。
【００１６】
各ＣＣＤラインセンサ１２のセンサガラス面１２１には、ハイパワーレーザービームＬを減衰させるための減衰手段１４が設けられている。この減衰手段１４は、レーザービームの強度を測定可能な許容されうる所望の強度に減衰できるものであれば、どのようなものでもよいが、無偏光への対策とハイパワー時のエネルギーを直接測定するために、例えば、ＣＣＤラインセンサ１２のガラス面１２１に接触するように直上に設置できるものが好ましい。本実施の形態では、減衰手段１４として多層膜を用いる。
【００１７】
多層膜である減衰手段１４は、例えば、金属酸化物の多層膜、好ましくは酸化ハフニウムと酸化シリコンとの多層膜(例えば、２０層)からなるように構成される。このように構成されることで、レーザービームが膜間で多重反射され、全レーザービームのうち、所望の許容され得る割合のレーザービームがこの膜を透過するので、レーザーがハイパワーの時でも、レーザービームの形状及び強度を損なわずにレーザービームの測定を行い、レーザーアニールを行うことができる。
【００１８】
この場合、ＣＣＤラインセンサ１２のセンサガラス面１２１に多層膜を直接成膜してもよく、また、ガラス基板上に多層膜を成膜し、このガラス基板をＣＣＤラインセンサ１２のセンサガラス面１２１上に載置してもよい。
【００１９】
ところで、複数のＣＣＤラインセンサ１２でレーザービームの複数箇所を同時に測定する場合、各ＣＣＤラインセンサの感度性能のばらつきによって、正確に測定できないことがある。そこで、ＣＣＤラインセンサ１２には、この感度性能のばらつきを補正するための既知の補正手段(図１中図示せず)を設けてもよい。この補正手段は、載置台１１内部に収納されていてもよい。
【００２０】
上記レーザービーム測定装置では、感度特性のそろったＣＣＤラインセンサ１２を２以上配置することで、検出手段の多チャンネル化を実現している。
【００２１】
図２に、検出手段１と、検出手段１に接続され、検出手段１が検出した信号を処理して可視化する処理手段２とを備えたレーザービーム測定装置の模式的配置図を示す。処理手段２は、信号増幅器２１及び変換器２２を介して、検出手段１に接続された情報処理装置(ＰＣ)２３を有する。
【００２２】
検出手段１の各ＣＣＤラインセンサ１２で検出された出力信号(アナログ信号)は、それぞれ、初めに信号増幅器２１を通過して増幅され、その後、変換器２２によってアナログ信号からデジタル信号へと変換される。そして、最後に情報処理装置２３に伝達され、この情報処理装置２３において信号が処理されて、形状や強度のデータをディスプレイ２３１に表示して、情報を視覚化する。
【００２３】
次に、本発明のレーザーアニール装置に設けられたレーザービーム測定装置を用いたレーザービームの測定方法について説明する。ビーム成形手段により所望の線状に成形されたレーザービームを、その長手方向に２以上のＣＣＤラインセンサ１２が配置された検出手段１に照射する。そして、ＣＣＤラインセンサ１２から検出された信号を、情報処置装置２３において処理し、ディスプレイ２３１に情報が表示される。測定対象であるレーザービームのレーザー源としては、例えば、エネルギー安定性の良い固体グリーンレーザーのような固体レーザーが好ましい。
【００２４】
上記のようにして、レーザービームの長手方向に配置された各ＣＣＤラインセンサ位置における成形されたレーザービームの強度及び形状を同時に、かつ正確に測定し、データをディスプレイ２３１に表示することでデータを視覚化できるので、この視覚化された情報に基づいて、レーザービーム光路上に配置された各レンズの角度や位置を調整し、所望の形状のレーザービームを成形することが可能となる。ここで、強度情報からは、レーザービームの光量と、集光の状態、光学的収差(特に球面収差)等の状態を知ることができる。
【００２５】
上記では、線状のレーザービームの長手方向の複数箇所を同時に測定する方法について述べたが、上記測定装置を用いて連続的にレーザービームを測定することも可能である。例えば、測定装置に設置された複数のＣＣＤラインセンサ１２のうち、ひとつのＣＣＤラインセンサのみを作動させ、センサをレーザービームの照射領域内で移動させてレーザービーム全体の形状及び強度を連続的に測定することも可能である。この場合には、各時間でのレーザービームの強度及びレーザービームの形状を測定することができる。
【００２６】
以下、前記レーザービーム測定装置及びこの装置をレーザーアニール装置に設置した場合について、図３及び４を参照して説明する。図３及び４において、同じ構成要素は同じ参照番号で示す。
【００２７】
図３は、レーザービーム測定装置を、レーザーアニール装置の試料載置台(以下、Ｘ−Ｙステージとも称す)の周縁部に、レーザービームの光路方向(照射方向)と検出器(ラインセンサ)表面が垂直になるように設けてある構成例を模式的に示し、図３(ａ)はその上面図であり、図３(ｂ)はその側面図である。
【００２８】
図３に示すように、試料基板Ｓを固定して載置するためのＸ−Ｙステージ(載置台)５２の一側面にレーザービーム測定装置に用いられる検出手段５３が設けられている。このＸ−Ｙステージ５２は、検出手段５３と共にＸ方向及びＹ方向に自在に移動可能なように構成されている。すなわち、成形された線状レーザービームの強度等を測定したい時に、Ｘ方向及び／又はＹ方向に起動せしめて、そのレーザービームが照射される場所が検出手段５３の検出器(ラインセンサ)５４上に来るように構成されている。
【００２９】
レーザービーム測定装置は、上記したように、成形された線状レーザビームのプロファイルを測定したい時には、レーザービームの加工ポイントがレーザービーム測定装置の検出器５３上に来るように、基板Ｘ−Ｙステージ５２を起動させて、レーザービームを直接測定できるように構成されている。かくして、高精度の測定が可能となる。これに対し、従来技術の特開２００３−２５８３４９号(上記特許文献１)のようにハーフミラーを使って、ビームの一部を取り出して測定すると、レーザービーム内の偏光依存性が無視できなくなり、レーザービームプロファイルの高精度の測定ができないという問題がある。
【００３０】
上記したようなレーザービーム測定装置を用いれば、検出器(ＣＣＤラインセンサー)上には、減衰膜からなる光減衰手段が設けられているので、レーザービームがハイパワーの時でも、精度良く測定でき、この測定装置を備えたレーザーアニール装置を用いれば、所望のアニール処理を有効に達成できるというメリットがある。
【００３１】
上記した基板Ｘ−Ｙステージ(載置台)５２は、窒素雰囲気チャンバ内に設置しても良く、また、真空チャンバ内にあっても動作できるように構成されている。
【００３２】
図４は、本発明のレーザーアニール装置の光学部品の配置とレーザービームの光路とを模式的に示したものであり、図４(ａ)はレーザービームの集光方向(成形された線状レーザービームの短手方向を示す、これをｘ軸方向とする)の模式図であり、図４(ｂ)はレーザービームの均一化方向(成形された線状レーザービームの長手方向を示す、これをｙ軸方向とする)の模式図であり、後述する図４(ｃ)は均一化方向の一部拡大図である。
【００３３】
図４(ａ)及び(ｂ)によれば、レーザーアニール装置は、レーザービームを発振するビーム発振手段３、発振されたレーザービームを成形するビーム成形手段４、及び成形されたビームを用いてアニール処理を行うアニール処理手段５からなる。ビーム発信手段３のレーザー発振器(好ましくは、固体レーザ)３１から発振されたレーザービームは、初めに、光軸補正ミラー３２に入射して、レーザービームの光軸が補正される。これは、レーザー発振器からのビームを光学光路内に導くためのものである。
【００３４】
この場合、レーザー発振器３１としては、前記の固体グリーンレーザー等を用いることが好ましい。また、このレーザー発振器から発せられたレーザービームは、ランダム偏光したものであることが好ましい。ランダム偏光であれば、後述する複屈折結晶に入射すると、その後複屈折結晶から射出されたビームレットは互いに非常に短い時間しか干渉しない異なる楕円偏光パターンになるので、干渉縞を緩和させることができるからである。
【００３５】
次いで、レーザービームのエネルギーを減衰させるために、レーザービームは減衰器３３に入射され、例えば、エネルギーが０％〜５０％程度減衰される。その後、レーザービームはレーザービームの高調波部分を除去するための複屈折結晶３４に入射される。複屈折結晶３４に入射したレーザービームは異常光線と常光線とに分割されるので(図４中には図示していない)、高調波成分を除去してレーザービームの干渉を低減させることができる。ここで、複屈折結晶３４としては、２軸性水晶結晶又はリチウムボレイドを用いることが好ましい。
【００３６】
複屈折結晶３４から射出されたレーザービームは、後述する拡大レンズ４１に入射する前に、第１の拡大レンズ３５及びコリメートレンズ３６に順次入射され、第１の拡大レンズ３５で、レーザービームの直径が拡大され、コリメートレンズ３６で平行光に整えられる。次いで、レーザービームは光軸補正ミラー３７に入射されて光軸が補正される。
【００３７】
続いて、以下に述べるビーム成形手段４によりこのレーザービームを所望の形状に成形する。
【００３８】
初めに、光軸補正ミラー３７を通過したレーザービームは、拡大レンズ４１を通って、集光方向にも均一化方向にもその直径が拡大される。例えば、拡大レンズ４１に入射されたレーザービームは、集光方向においても均一化方向においても直径が１２ｍｍ程度であったものが、集光方向については直径８０ｍｍ程度に、均一化方向については直径３０ｍｍ程度に拡大され、楕円状に成形される。次いで、この楕円状のレーザービームは、ｙ方向のみ平行光とするｙコリメートレンズ４２に入射し、集光方向については直径を拡大し、均一化方向に対しては平行光となる。
【００３９】
その後、レーザービームはｘ方向のみ平行光とするｘコリメートレンズ４３に入射され、集光方向に対しては平行光となり、均一化方向に対してはｘコリメートレンズ４３入射時と同一の平行光の状態で射出される。次いで、レーザービームはｙ方向のみ集光するｙ集光レンズ４４に入射される。均一化方向については、後述する導波路４５内で多重反射させるために、レーザービームがｙ集光レンズ４４の先にある導波路４５より前で集束し、その後発散するようにｙ集光レンズ４４を構成する。集光方向については平行光のままで射出される。
【００４０】
次いで、レーザービームは導波路４５に入射される。この導波路４５内でレーザービームは多重反射されてビームが複数本のレーザービーム(ビームレット）に分割されるので、レーザービームのコヒーレント性を低減することができる(図４(ａ)及び(ｂ)では各ビームレットを図示せず）。導波路４５に入射される前で均一化方向のみ集光レンズによって集束されていたことから、導波路４５から射出した複数のレーザービームは、均一化方向でのみ広がり、集光方向に対しては平行光の状態を保つ。これらの複数のビームレットは、第１のｙ転写レンズ４６ａ及び第２のｙ転写レンズ４６ｂに入射され、集光方向に対しては平行光の状態で射出される。均一化方向でのレーザービーム(ビームレット)の振る舞いについて、導波路４５〜第３のｙ転写レンズ４８間の拡大図(図４(ｃ))を用いて説明する。なお、図４(ｃ)では説明のため全てのビームレットについては図示していないが、図４(ｃ)中、Ｌはビームレットの光路である。
【００４１】
導波路４５から射出したビームレットは、導波路４５から射出すると広がりながら直進し、第１のｙ転写レンズ４６ａ及び第２のｙ転写レンズ４６ｂとに順次入射され、屈折して、二つのビームレット群に分かれる。図４(ｃ)中、上部のビームレット群をビームレット群Ｌｘとし、下部のビームレット群をビームレット群Ｌｙとする。これらの２つのビームレット群のうち、一方に光学的遅延を与えれば、各ビームレットはより干渉しにくくなる。そこで、一方に位相差板４７を配置して(図中では例としてＬｙ側に配置した)、位相差を与えて干渉を緩和させている。これにより、ビームレット群Ｌｙはビームレット群Ｌｘより位相差板分だけ時間的差分が与えられた状態となる。
【００４２】
その後、一方のビームレット群に位相差が与えられた状態で、図４(ａ)及び(ｂ)に示したように、レーザービームは第１及び第２のｙ転写レンズ４６ａ、４６ｂとは異なる向きに配置された第３のｙ転写レンズ４８及びｘ方向のみ集光するｘ集光レンズ４９に入射することによって、集光方向に対しては集光され、また、均一化方向に対しては、レーザービームはｙ転写レンズ４８により収差を補正されつつ拡大される。このようにして、レーザービームは線状の所望の形状(長手：＞１００ｍｍ、短手：＜５０μｍ)になるように成形される。
【００４３】
次いで、成形されたレーザービームは、上記したように、図３に示すＸ−Ｙステージを起動させて、検出手段のラインセンサ５４に照射せしめ、そのプロファイルの測定をして、所望の状態にあるかどうかを検討し、所望の状態にない場合には、再度、レーザービームの発生からレーザービーム成形までの工程を条件(上記したような、レーザービーム光路上に配置された各レンズの角度や位置の調整等)を変えて繰り返し、所望の線状のレーザービームに成形せしめる。必要により、このプロセスを繰り返す。
【００４４】
以上のようにしてレーザービームの形状や強度について測定し、レーザーアニール工程に用いることができると判断されたレーザービームを、アニール処理手段５に入射せしめる。この場合、入射光は、入射窓５１を通ってチャンバー(図示せず)内の載置台５２に載置された試料(ａ−Ｓｉ膜)上に照射され、この試料をアニールして多結晶シリコン膜を形成する。このレーザービームの所望の形状や強度は、アニール対象物に応じて適宜決定することができる。アニール対象物としては、例えば、ａ−Ｓｉ膜(アニールにより多結晶シリコン膜を形成する)や、Ｓｉ基板(アニールによりＳｉ基板の添加物を活性化する)などがあげられる。
【００４５】
本発明のレーザーアニール装置を用いてａ−Ｓｉ膜をアニールする場合、まず、前記レーザービーム測定装置を用いてレーザービームのプロファイルを測定し、所望のレーザービームの形状や強度に調整した後に、例えば、ガラス基板上にＣＶＤ法によりＳｉＮ、ＳｉＯ、ａ−Ｓｉを、順次厚さ１００Å、３０００Å、５００Åで成膜したものを載置台(Ｘ−Ｙステージ)５２に載置し、脱水素アニール工程を３５０〜５００℃で５〜１５分間行うことができる。そして、レーザー出力３００〜７００ｍＪ／ｃｍ２で、真空チャンバー内を、雰囲気：窒素雰囲気などの不活性ガス雰囲気、圧力：３０〜５００Ｐａ、温度：常温状態の条件に設定し、所望のレーザービームを用いてレーザーアニールを行う。この場合、基板表面でのアニール温度は、６００〜１８００℃である。
【００４６】
本実施の形態においては、複屈折結晶３４を、減衰器３３とコリメートレンズ３５との間に配置したが、レーザービームＬの光路中であればどこでもよい。好ましくは、収差が生じないようにレーザービームＬが平行光である位置に配置することである。
【実施例１】
【００４７】
本実施例では、図２に示す測定装置を用いて線状のレーザービームの各位置でのレーザービームの強度を測定した。まず、酸化ハフニウムと酸化シリコンとからなる多層膜(２０層)である減衰膜をＣＣＤラインセンサ１２のセンサガラス面１２１に形成した素子を４つ、載置台１１に設置して検出手段１とし、この検出手段を備えたレーザービーム測定装置を、図４に示すレーザーアニール装置の載置台５２(Ｘ−Ｙステージ)の側面に図３に示すように設置した。
【００４８】
そして、固体レーザからなるビーム発振手段３及びビーム成形手段４により、固体グリーンレーザー(レーザー出力４５０ｍＪ／ｃｍ２)から発せられた直径１２ｍｍのレーザービームを線状のレーザービーム(１４０ｍｍ×４０μｍ)に成形し、この線状のレーザービームを検出手段１に照射し、各ＣＣＤラインセンサ１２で同時にレーザービームの強度を測定した。得られた結果を、情報処理装置２３で処理し、各ＣＣＤラインセンサの位置におけるレーザービームの強度をディスプレイ２３１に表示した。ディスプレイ２３１に表示されたグラフを図５に示す。
【００４９】
図５(ａ)〜(ｄ)は、ディスプレイ２３１に表示した各ＣＣＤラインセンサ１２で検出したレーザービームの強度を示すグラフであり、縦軸に相対強度を示し、横軸にビーム幅を示す。この結果から、４つのＣＣＤセンサとも、線状のレーザービームが各位置で同じ強度分布を有するものであることがわかった。
【００５０】
次いで、図４に示すレーザーアニール装置において、上記測定時に成形したレーザービームと同じ線状のレーザービームを成形するように設定した。そして、ＳｉＮ、ＳｉＯ、ａ−Ｓｉを順次厚さ１００Å、３０００Å、５００Åで基板上に成膜し、かくして得られた基板に対して、Ｎ２ガス雰囲気チャンバー内で、大気圧、常温状態の条件でレーザーアニールを行った。得られた多結晶膜の表面を観察したところ、膜の結晶性は均一であった。
【実施例２】
【００５１】
本実施例では、実施例１と同一のレーザービーム測定装置を用い、この測定装置のＣＣＤラインセンサ１２のうち一つだけを作動させ、この測定装置をレーザービームの照射領域内を移動させて線状のレーザービームの形状及び強度を連続的に測定した。これらの連続的な値を元に、レーザービームの各種情報についてディスプレイ２３１に表示した。ディスプレイ２３１に表示されたグラフを図６(ａ)〜(ｄ)に示す。
【００５２】
図６(ａ)は、得られたレーザービームの形状の全体像(図中、白色で示した部分)を示したものである。ただし、レーザービームの短手方向については、拡大してある。図６(ａ)中、レーザービームの白色の明度が強いほど、レーザービームの強度が高いことを示す。図６(ｂ)は、図６(ａ)中の実線αで示した位置での短手方向のレーザービームの強度を示したものである。図６(ｃ)は、図６(ａ)に示したレーザービームの強度から、長手方向のビームの強度(図中、実線は長手方向のピーク強度を示し、破線は長手方向のレーザービームの強度平均を示す)を示したものである。図６(ｄ)は、レーザービームの長手方向の異なる２箇所でのレーザービームの強度を同時に示したものである。これにより、レーザービームが高いアスペクト比を有すること、及びその強度がほぼ均一であることがわかったので、レーザービームの調整の必要はなかった。
（比較例１）
【００５３】
減衰膜を設けなかったこと以外は、実施例１と同一の構成を有する測定装置を用い、実施例１と同一の条件で成形したレーザービームを照射したところ、レーザービームの強度が強すぎて、測定することができなかった。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明で用いるレーザービーム測定装置によれば、線状に成形されたレーザービーム全体の強度や形状などを正確に測定することができるので、レーザーアニールを行う前に所望のレーザービームに調整することができる。このようなレーザービーム測定装置を備えた本発明のレーザーアニール装置及びレーザーアニール方法によれば、所望のレーザービームでレーザーアニール工程を行うことができるので、例えば結晶性のよい膜を形成することができる。従って、本発明は、フラットパネルディスプレイの製造分野に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明で用いるレーザービーム測定装置における検出手段の構成を示す模式図であり、(ａ)は側面模式図であり、(ｂ)は別の側面模式図である。
【図２】本発明で用いるレーザビーム測定装置の配置を示す模式図である。
【図３】本発明で用いるレーザービーム測定装置を設置する場所を説明するための模式図であり、(ａ)は上面模式図であり、(ｂ)は側面模式図である。
【図４】本発明のレーザーアニール装置の構成を示す模式図であり、(ａ)はレーザービームの集光方向の模式図であり、(ｂ)はレーザービームの均一化方向の模式図であり、(ｃ)は均一化方向の一部拡大図である。
【図５】実施例１の測定結果を示すグラフである。
【図６】実施例２の測定結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５６】
１  検出手段                          ２  処理手段
３  ビーム発振手段                    ４  ビーム成形手段
５  アニール処理手段                １１  載置台
１２  ラインセンサ                    １３  保持板
１４  減衰手段                        ２１  信号増幅器
２２  変換器                          ２３  情報処理装置
３１  レーザー発振器                  ３２  光軸補正ミラー
３３  減衰器                          ３４  複屈折結晶
３５  拡大レンズ                      ３６  コリメートレンズ
３７  光軸補正ミラー                  ４１  拡大レンズ
４２  コリメートレンズ                ４３  コリメートレンズ
４４  集光レンズ                      ４５  導波路
４６ａ  ｙ転写レンズ                ４６ｂ  ｙ転写レンズ
４７  位相差板                        ４８  ｘ転写レンズ
４９  集光レンズ                      ５１  入射窓
５２  載置台(Ｘ−Ｙステージ)          ５３  検出手段
５４  ラインセンサ(検出器)          １２１  センサガラス面
２３１  ディスプレイ                    Ｌ  レーザービーム
Ｓ  試料基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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