レーザアニール処理体の製造方法およびレーザアニール装置
【課題】レーザ光を用いた被処理体のアニール処理においてレーザエネルギーの利用効率を改善する。
【解決手段】被処理体表面にレーザ光を照射して該被処理体のアニール処理を行うレーザアニール装置において、レーザ光を前記被処理体に導いて照射する第１の光学系と、前記被処理体に照射されて反射したレーザ光を前記被処理体に導いて再照射する第２の光学系とを有するレーザアニール装置を用いて、レーザ光を前記被処理体に導いて照射するとともに、該被処理体に照射されて反射したレーザ光を前記被処理体に再照射してレーザアニールすることで、被処理体表面から反射されるレーザ光を利用してレーザエネルギー利用率を上げることができ、また、前記再照射を前提にしてラインビームの長軸の長さを長くしたり、最大エネルギー密度を上げたりすることができる。
【解決手段】被処理体表面にレーザ光を照射して該被処理体のアニール処理を行うレーザアニール装置において、レーザ光を前記被処理体に導いて照射する第１の光学系と、前記被処理体に照射されて反射したレーザ光を前記被処理体に導いて再照射する第２の光学系とを有するレーザアニール装置を用いて、レーザ光を前記被処理体に導いて照射するとともに、該被処理体に照射されて反射したレーザ光を前記被処理体に再照射してレーザアニールすることで、被処理体表面から反射されるレーザ光を利用してレーザエネルギー利用率を上げることができ、また、前記再照射を前提にしてラインビームの長軸の長さを長くしたり、最大エネルギー密度を上げたりすることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイの画素スイッチや駆動回路に用いられる薄膜トランジスタの多結晶あるいは単結晶半導体膜を製造する際などに好適に利用することができるレーザアニール処理体の製造方法およびレーザアニール装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
フラットパネルディスプレイの基板などに用いられる半導体薄膜では、アモルファス膜を用いるものの他、結晶薄膜を用いるものが知られている。この結晶薄膜に関し、アモルファス膜をアニールして結晶化させることにより製造する方法が提案されている（例えば特許文献１参照）。
上記アニール処理では、アモルファス膜などの被処理体上にレーザ光を照射することでレーザ光が被処理体内に侵入して熱エネルギーを与えることで被処理体を結晶化させる方法が知られている。レーザ光は、レーザ発振器から出力され、レンズ、ミラー等で構成される光学系を通して被処理体に照射される。
また、アニール処理として、結晶質膜にレーザ光を照射して欠陥の除去や結晶性の改善などの改質を目的として行うものも知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１４７４８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記被処理体にレーザ光を照射すると、被処理体表面でレーザ光が反射することは避けられない。例えば、アモルファスシリコン膜はエキシマレーザ光（波長：３０８ｎｍ）を膜表面で５０％反射する性質を持っている。そのため、アモルファスシリコン薄膜をエキシマレーザ光でアニールする際に、シリコン薄膜の表面反射により、エネルギー利用率が５０％程度にしかならないという問題がある。
また、被処理体表面で反射したレーザ光が、上記光学系を通して逆進すると、レーザ発振器に照射されてレーザ発振器の損傷を招くおそれがある。このため、被処理体表面に対し、真直方向（入射角０度）からではなく、所定の入射角（＞０）を設定して被処理体表面に斜め方向からレーザ光を照射する方法も提案されている。
【０００５】
上記装置を図６に示す。図示しないレーザ発振器から出力されたレーザ光は、光学系３０で適宜整形されて該光学系３０で導かれる。該光学系３０を出射されたレーザ光４０は、被処理体５０に入射角φで照射される。するとレーザ光４０は、被処理体５０で屈折しつつ被処理体５０内に侵入して該被処理体５０にレーザ光エネルギーを付与する。この際に、被処理体５０の表面では、レーザ光４０の一部は入射角φに従って反射角φによって反射する。これにより、被処理体表面で反射したレーザ光４１がそのまま光学系３０を逆進してレーザ発振器に至るのを防止することができる。しかし、この場合でも、反射したレーザ光４１のエネルギーが被処理体５０を照射するために有効に利用されず無駄になっているという点では上記と同様である。
【０００６】
本発明は、上記事情を背景としてなされたものであり、レーザ光を利用して被処理体のアニール処理を行う際に、レーザ光のエネルギー効率を高めて効率よくアニール処理を行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
すなわち、本発明のレーザアニール装置は、被処理体表面にレーザ光を照射して該被処理体のアニール処理を行うレーザアニール装置において、レーザ光を前記被処理体に導いて照射する第１の光学系と、前記被処理体に照射されて反射したレーザ光を前記被処理体に導いて再照射する第２の光学系とを有することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明のレーザアニール処理体の製造方法は、被処理体表面にレーザ光を照射して該被処理体のアニール処理を行うレーザアニール処理体の製造方法において、レーザ光を前記被処理体に導いて照射するとともに、該被処理体に照射されて反射したレーザ光を前記被処理体に再照射してレーザアニールを行うことを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、被処理体表面で反射したレーザ光を再度、被処理体表面に照射してアニール処理に供することができ、エネルギー利用効率が格段に向上する。また、これにより被処理体の照射部分での最大エネルギー密度を上げることも可能である。さらには、レーザ光をライン状などに整形して利用する場合、照射面積を大きくするとエネルギー密度が小さくなるため整形する形状にも制約（例えばラインビームの長軸長さ）があるが、エネルギー利用効率を向上させることによって、例えばラインビームの長軸長さを長くしてアニール処理を行うことができ、生産性が向上する効果も得られる。
【００１０】
なお、第２の光学系を通して被処理体に再照射されるレーザ光は、通常は第１の光学系による照射位置と同一の位置に照射するが、本発明としてはこれに限定されるものではなく、前記照射位置と異なる位置に照射することも可能である。例えば、第１の光学系による照射位置に対し、第２の光学系による照射位置を僅かにずらして重複照射したり、走査方向前方側に照射して予備加熱に利用したり、走査方向後方側に照射して後加熱に利用したりすることも可能である。ただし、照射位置での照射エネルギーを大きくしたい場合には、第１の光学系を通したレーザ光と第２の光学系を通したレーザ光とは、被処理体の同一位置に照射する。
【００１１】
上記したレーザ光は、被処理体に照射する際に、被処理体表面付近で収束するように集光される。したがって、このレーザ光が被処理体表面で反射されると拡散しつつ光路を進む。このため、第２の光学系ではレーザ光を被処理体表面に再照射する際に、集光しつつ照射するのが望ましい。該集光は凸レンズや凹面鏡を用いることができ、凹面鏡では、反射と集光とを同時に行って被処理体表面にレーザ光を再照射することができる。
なお、第２の光学系を通したレーザ光の再照射においては、第１の光学系を通して照射されるレーザ光とビーム形状が同じになるようにして再照射することができる。これにより被処理体表面を同一の形状および面積でアニール処理することができる。ただし、本発明としては、第１の光学系を通したレーザ光のビーム形状と第２の光学系を通したレーザ光のビーム形状とが異なるものであってもよく、所定の目的をもって第２の光学系を通したレーザ光のビーム形状を整形するものであってもよい。
【００１２】
上記再照射は、第１の光学系を通して照射されて反射したレーザ光について行う他、再照射されて被処理体表面で反射したレーザ光をさらに再照射するものであってもよく、その繰り返し回数は特に限定されない。被処理体表面でレーザ光が５０％反射される場合、一度の再照射によって７５％のエネルギー利用率を得ることができ、２度の再照射によって９０％弱のエネルギー利用率を得ることができ、３度の再照射によって９４％弱のエネルギー利用率を得ることができる。
【００１３】
なお、被処理体表面に真直に照射されたレーザ光は、正反射すると同じ光路を通って逆進するため、第２の光学系の構成、配置が制限される。これを回避するため、第１の光学系を通して被処理体にレーザ光を照射する際に、入射角を定めて（＞０度）斜め方向から照射することができる。これにより第２の光学系の配置が容易になる。
【００１４】
また、被処理体表面で反射したレーザ光を同じ角度で被処理体に再照射すると、レーザ光は入射角と同じ角度で反射されてレーザ発振器側に逆進しやすくなる。このため再照射の際の入射角をそれ以前に被処理体で反射した際の反射角と異なる角度にすることで、再反射したレーザ光が反射してレーザ発振器にそのまま逆進するのを回避できる。再照射の入射角をそれ以前の反射角と異なるようにするために、適宜の偏向部材、例えばミラー、プリズムなどを用いることができる。
なお、繰り返し再照射する際には、反射光のエネルギーも次第に小さくなるので、二度目以降の再照射では、それ以前の反射角と同じ角度で再照射しても逆進による問題は小さくなる。
【００１５】
本発明では、上記被処理体としてはアニール処理がなされるものであればよく、特に種別等が限定されるものではないが、例えば、基板上に形成された半導体薄膜を被処理体とすることができる。該半導体薄膜は、アモルファス薄膜として上記アニール処理によって結晶化させるものであってもよく、また、結晶薄膜を対象にしてアニール処理によって欠陥除去などの改質を行うものであってもよい。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したように、本発明のレーザアニール処理体の製造方法によれば、被処理体表面にレーザ光を照射して該被処理体のアニール処理を行うレーザアニール処理体の製造方法において、レーザ光を前記被処理体に導いて照射するとともに、該被処理体に照射されて反射したレーザ光を前記被処理体に再照射してレーザアニールを行うので、被処理体表面から反射されるレーザ光を被処理体に再照射してレーザ光のエネルギー利用率を上げることができる。また、前記再照射を前提にしてラインビームの長軸の長さを長くしたり、最大エネルギー密度を上げたりすることが可能になる。
【００１７】
また、本発明のレーザアニール装置によれば、被処理体表面にレーザ光を照射して該被処理体のアニール処理を行うレーザアニール装置において、レーザ光を前記被処理体に導いて照射する第１の光学系と、前記被処理体に照射されて反射したレーザ光を前記被処理体に導いて再照射する第２の光学系とを有するので、前記製造方法を効率よく、また確実に実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態のレーザアニール装置を示す概略図である。
【図２】同じく、レーザ光の照射位置付近を示す拡大斜視図である。
【図３】本発明の他の実施形態のレーザアニール装置を示す概略図である。
【図４】本発明のさらに他の実施形態のレーザアニール装置を示す概略図である。
【図５】同じく、レーザ光の照射位置付近を示す拡大斜視図である。
【図６】従来のレーザアニール装置を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の一実施形態を図１、２に基づいて説明する。
図１にレーザアニール装置の概略構成、図２にレーザ光の照射位置周辺を示す。
レーザアニール装置１は、エキシマレーザを出力するレーザ発振器２を備えている。レーザ発振器２の出力先には、レーザ発振器２から出力されたレーザ光２ａの出力を調整するアッテネータ３が配置されている。アッテネータ３は、例えばレーザ光の透過率を調整することでレーザ光の出力調整を行うことができる。アッテネータ３で出力調整されたレーザ光２ａの進行先には、該レーザ光２ａをラインビーム状のレーザ光１００に整形し、処理室５内の被処理体に導く光学系４が設けられている。図では、光学系４のうち、凸形状のレンズ４ａ、ミラー４ｂのみ示されている。該光学系４は、本発明の第１の光学系に相当する。該光学系４の出射先に、ステージ６が位置する。
ステージ６は、図示しない駆動装置によって少なくとも水平方向一軸で往復移動が可能になっている。該ステージ６上には、アモルファスシリコン薄膜２１が形成された基板２０が設置される。前記アモルファスシリコン薄膜２１は、本発明の被処理体に相当する。
【００２０】
前記光学系４は、前記アモルファスシリコン薄膜２１に対しレーザ光１００が長軸方向を基準にして入射角φ（φ＞０）で入射するように設定されており、レーザ光１００は、光学系４の例えば図示しない対物レンズによって集光されつつ前記アモルファスシリコン薄膜２１に照射される。その際にレーザ光１００は前記アモルファスシリコン薄膜２１の表面付近に収束する。
該入射角φに対する反射角φ方向には、第２の光学系として、断面が凹面となる長尺な凹面鏡７が配置されており、凹面がアモルファスシリコン薄膜２１における反射部位に向けられている。また、該凹面鏡７は、反射してアモルファスシリコン薄膜２１に再照射されるレーザ光１０１がアモルファスシリコン薄膜２１表面付近で収束するように焦点が設定されている。
【００２１】
次に、上記レーザアニール装置１の動作について説明する。
先ず、処理室５内のステージ６上にアモルファスシリコン薄膜２１が形成された基板２０を設置する。
レーザ発振器２からは波長３０８ｎｍのエキシマレーザ光であるレーザ光２ａが出力される。該レーザ光２ａは、アッテネータ３を透過して所望の出力に調整され、光学系４においてレンズ４ａによる集光、ミラー４ｂによる反射などを経てラインビーム状のレーザ光１００に整形される。該レーザ光１００は、ステージ６に設置した基板２０上のアモルファスシリコン薄膜２１に入射角φで照射される。
この際に、ステージ６は、図示しない制御装置によって移動が制御され、レーザ照射時に、ラインビームの短軸方向に所定の送り速度で等速で移動される。
【００２２】
アモルファスシリコン薄膜２１に照射されたレーザ光１００は、約５０％がアモルファスシリコン薄膜２１に侵入し、エネルギーが吸収されてアモルファスシリコン薄膜２１を加熱する。加熱されたアモルファスシリコン薄膜２１は、加熱、冷却に従って結晶化などのアニール処理がなされる。
一方、アモルファスシリコン薄膜２１に照射されたレーザ光１００の約５０％は表面で反射される。この際には、図１、２に示すように、レーザ光は入射角に従って反射角φで反射され、反射したレーザ光１０１は、その進行方向にある凹面鏡７に入射する。
【００２３】
反射光であるレーザ光１０１は、レーザ光１００とは逆に、反射によって拡散しつつ凹面鏡７に当たってさらに反射、集光される。該反射によってレーザ光１０１はレーザ光１００が入射したアモルファスシリコン薄膜２１の照射部位に照射される。この際にレーザ光１０１は凹面鏡７の湾曲面に従って集光され、レーザ光１００と同じ位置、同じ形状でアモルファスシリコン薄膜２１表面付近に収束する。アモルファスシリコン薄膜２１に照射されたレーザ光１０１は、前記比率と同様に、約５０％がアモルファスシリコン薄膜２１に侵入してアニール処理に寄与し、一方、約５０％はアモルファスシリコン薄膜２１表面で反射される。
【００２４】
上記により、レーザ光１００のうち約７５（≒１００／５０＋５０／２）％のエネルギー分はアモルファスシリコン薄膜２１に侵入してアニール処理に寄与することができ、従来、５０％程度のエネルギー利用率であったのに対し、大幅なエネルギー利用率改善効果が得られる。
【００２５】
次に、他の実施形態を図３に基づいて説明する。なお、上記実施形態と同様の構成については同様の符号を付してその説明を簡略化する。
この実施形態のレーザニール装置１０では、上記実施形態と同様に、エキシマレーザを出力するレーザ発振器２、レーザ光２ａの出力を調整するアッテネータ３、アッテネータ３で出力調整されたレーザ光２ａをラインビーム状のレーザ光１００に整形し、処理室５内の被処理体に導く光学系１４を備えている。この図では、光学系１４として、レンズ１４ａ、ミラー１４ｂのみが示されている。
該光学系１４の出射先に、処理室５内のステージ６が位置する。ステージ６は、前記実施形態と同様に少なくとも水平方向一軸で往復移動が可能になっている。ステージ６には、上記実施形態と同様にアモルファスシリコン薄膜２１が形成された基板２０が設置される。
【００２６】
前記光学系１４は、前記アモルファスシリコン薄膜２１に対しレーザ光１００が長軸方向を基準にして入射角φ１（φ１＞０）で入射するように設定されており、レーザ光１００は、光学系１４の例えば対物レンズによって集光されつつ前記アモルファスシリコン薄膜２１に照射される。その際にレーザ光１００は前記アモルファスシリコン薄膜２１の表面付近に収束する。
【００２７】
上記入射角φ１に対する反射角φ１方向には、アモルファスシリコン薄膜２１表面で反射したレーザ光１０１を反射して偏向させるミラー１１が配置されており、該ミラー１１の反射方向に、凹面が対峙するように凹面鏡１２が配置されており、凹面鏡１２の凹面は、さらにアモルファスシリコン薄膜２１表面にも対峙している。
凹面鏡１２の反射方向は、レーザ光１００が照射されたアモルファスシリコン薄膜２１の照射部位に向いており、凹面鏡１２で反射されたレーザ光１０１の入射角はφ２（φ２＞φ１＞０）となるように設定されている。また該凹面鏡１２は、アモルファスシリコン薄膜２１に再照射されるレーザ光１０１がアモルファスシリコン薄膜２１表面付近で収束するように焦点が設定されている。
上記ミラー１１および凹面鏡１２は、本発明における第２の光学系に相当する。
【００２８】
次に、上記レーザアニール装置１の動作について説明する。
レーザ発振器２から照射され、アッテネータ３で所望の出力に調整されたレーザ光２ａは、光学系１４においてレンズ１４ａによる集光、ミラー１４ｂによる反射などを経てラインビーム状のレーザ光１００に整形される。該レーザ光１００は、ステージ６に設置した基板２０上のアモルファスシリコン薄膜２１に入射角φ１で照射される。
この際に、ステージ６は、図示しない制御装置によって移動が制御され、レーザ照射時に、ラインビームの短軸方向に所定の送り速度で等速で移動される。
【００２９】
アモルファスシリコン薄膜２１に照射されたレーザ光１００は、約５０％がアモルファスシリコン薄膜２１に侵入し、約５０％は表面で反射される。反射するレーザ光１０１は入射角に従って反射角φ１で反射され、反射したレーザ光１０１は、その進行方向にあるミラー１１に入射し、その入射角に従って反射し、凹面鏡１２に入射する。
レーザ光１０１は、レーザ光１００とは逆に、反射によって拡散しつつミラー１１、凹面鏡１２に入射し反射される。凹面鏡１２における反射によって、レーザ光１０１はレーザ光１００が入射したアモルファスシリコン薄膜２１の入射部位に入射角φ２で照射され、凹面鏡１２の湾曲面に従って集光され、レーザ光１００と同じ位置、同じ形状でアモルファスシリコン薄膜２１表面付近に収束する。
【００３０】
アモルファスシリコン薄膜２１に照射されたレーザ光１０１は、前記比率と同様に、約５０％がアモルファスシリコン薄膜２１に侵入してアニール処理に寄与し、一方、約５０％はアモルファスシリコン薄膜２１表面で反射される。上記により、レーザ光１００のうち約７５％のエネルギー分はアモルファスシリコン薄膜２１に侵入してアニール処理に寄与する。再照射されたレーザ光１０１の約５０％は、反射角φ２で再度アモルファスシリコン薄膜２１表面で反射される。なお、この形態では、レーザ光１００が入射した入射角φ１とレーザ光１０２が入射した入射角φ２とが異なる角度になっており、レーザ光１０１の一部がアモルファスシリコン薄膜２１表面で再度反射される際に、その反射したレーザ光１０２が、逆進してレーザ発振器２に至るのを回避することができる。
【００３１】
次に、さらに他の実施形態を図４、５に基づいて説明する。なお、上記実施形態と同様の構成については同様の符号を付してその説明を簡略化する。
この実施形態のレーザニール装置１０では、上記実施形態と同様に、エキシマレーザを出力するレーザ発振器２、レーザ光２ａの出力を調整するアッテネータ３、アッテネータ３で出力調整されたレーザ光２ａをラインビーム状のレーザ光１００に整形し、処理室５内の被処理体に導く光学系１４を備えている。また、上記実施形態と同様に、前記光学系１４は、前記アモルファスシリコン薄膜２１に対しレーザ光１００が長軸方向を基準にして入射角φ１（φ１＞０）で入射するように設定されており、レーザ光１００は、光学系４の例えば対物レンズによって集光されつつ前記アモルファスシリコン薄膜２１に照射されアモルファスシリコン薄膜２１の表面付近に収束する。
【００３２】
該入射角φ１に対する反射角φ１方向には、アモルファスシリコン薄膜２１表面で反射したレーザ光１０１を反射して偏向するミラー１１が配置され、該ミラー１１の反射方向に、凹面が対峙するように凹面鏡１２が配置されている。凹面鏡１２の反射方向は、レーザ光１００が照射されたアモルファスシリコン薄膜２１の照射部位に向いており、その入射角はφ２（φ２＞φ１＞０）となっている。該凹面鏡１２は、アモルファスシリコン薄膜２１に再照射されるレーザ光１０１がアモルファスシリコン薄膜２１表面付近で収束するように焦点が設定されている。この入射角φ２に対する反射角φ２方向には、前記照射部位に対峙するように凹面鏡１３が配置されている。レーザ光１０１が照射されることでアモルファスシリコン薄膜２１表面で反射したレーザ光１０２は、該凹面鏡１３に入射されて反射し、アモルファスシリコン薄膜２１に再照射される。該凹面鏡１３は、アモルファスシリコン薄膜２１に再照射されるレーザ光１０２がアモルファスシリコン薄膜２１表面付近で収束するように焦点が設定されている。
上記ミラー１１、凹面鏡１２、凹面鏡１３は、本発明の第２の光学系に相当する。
【００３３】
次に、上記レーザアニール装置１の動作について説明する。
レーザ発振器２から照射され、アッテネータ３で所望の出力に調整されたレーザ光２ａは、光学系１４においてラインビーム状のレーザ光１００に整形される。該レーザ光１００は、ステージ６に設置した基板２０上のアモルファスシリコン薄膜２１に入射角φ１で照射される。
【００３４】
アモルファスシリコン薄膜２１に照射されたレーザ光１００は、約５０％がアモルファスシリコン薄膜２１に侵入し、約５０％は表面で反射され、反射したレーザ光１０１は反射角φ１で反射され、その進行方向にあるミラー１１で反射され、凹面鏡１２に入射する。レーザ光１０１は、レーザ光１００とは逆に、反射によって拡散しつつミラー１１、凹面鏡１２に当たり、反射される。該反射においてレーザ光１０１はレーザ光１００が入射したアモルファスシリコン薄膜２１の入射部位に入射角φ２で照射され、レーザ光１００と同じ位置、同じ形状でアモルファスシリコン薄膜２１表面付近に収束する。アモルファスシリコン薄膜２１に照射されたレーザ光１０１は、一部がアモルファスシリコン薄膜２１表面で反射角φ２で反射され、その進行方向にある反射鏡１３に拡散しつつ入射され、反射される。
該反射においてレーザ光１０２はレーザ光１００が入射したアモルファスシリコン薄膜２１の照射部位に照射され、該凹面鏡１３の湾曲面に従って集光され、レーザ光１００と同じ位置、同じ形状でアモルファスシリコン薄膜２１表面付近に収束する。
【００３５】
アモルファスシリコン薄膜２１に照射されたレーザ光１０２は、前記比率と同様に、約５０％がアモルファスシリコン薄膜２１に侵入してアニール処理に寄与し、一方、約５０％はアモルファスシリコン薄膜２１表面で反射される。上記により、レーザ光１００のうち約９０％（≒１００／２＋５０／２＋２５／２）のエネルギー分はアモルファスシリコン薄膜２１に侵入してアニール処理に寄与する。
なお、この形態では、レーザ光１００が入射した入射角φ１とレーザ光１０２が入射した入射角φ２とが異なる角度になっているが、その後の反射によってレーザ光１０１の一部が光学系１４を逆進可能であるが、逆進するレーザ光のエネルギーは繰り返しの再照射によって相当程度低くなっており、レーザ発振器２に対する影響は殆どない。
【００３６】
なお、上記各実施形態では、ライン状に整形されたレーザ光について説明をしたが、本発明としてはレーザ光のビーム形状が上記に限定されるものではなく、例えば、スポット状のレーザ光においても同様に適用が可能である。
以上、本発明について上記実施形態に基づいて説明を行ったが、本発明は上記各実施形態の内容に限定をされるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限りは適宜の変更が可能である。
【符号の説明】
【００３７】
１ レーザアニール装置
２ レーザ発振器
２ａ レーザ光
４ 光学系
５ 処理室
７ 凹面鏡
１０ レーザニール装置
１１ ミラー
１２ 凹面鏡
１３ 凹面鏡
１００ レーザ光
１０１ レーザ光
１０２ レーザ光
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイの画素スイッチや駆動回路に用いられる薄膜トランジスタの多結晶あるいは単結晶半導体膜を製造する際などに好適に利用することができるレーザアニール処理体の製造方法およびレーザアニール装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
フラットパネルディスプレイの基板などに用いられる半導体薄膜では、アモルファス膜を用いるものの他、結晶薄膜を用いるものが知られている。この結晶薄膜に関し、アモルファス膜をアニールして結晶化させることにより製造する方法が提案されている（例えば特許文献１参照）。
上記アニール処理では、アモルファス膜などの被処理体上にレーザ光を照射することでレーザ光が被処理体内に侵入して熱エネルギーを与えることで被処理体を結晶化させる方法が知られている。レーザ光は、レーザ発振器から出力され、レンズ、ミラー等で構成される光学系を通して被処理体に照射される。
また、アニール処理として、結晶質膜にレーザ光を照射して欠陥の除去や結晶性の改善などの改質を目的として行うものも知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１４７４８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記被処理体にレーザ光を照射すると、被処理体表面でレーザ光が反射することは避けられない。例えば、アモルファスシリコン膜はエキシマレーザ光（波長：３０８ｎｍ）を膜表面で５０％反射する性質を持っている。そのため、アモルファスシリコン薄膜をエキシマレーザ光でアニールする際に、シリコン薄膜の表面反射により、エネルギー利用率が５０％程度にしかならないという問題がある。
また、被処理体表面で反射したレーザ光が、上記光学系を通して逆進すると、レーザ発振器に照射されてレーザ発振器の損傷を招くおそれがある。このため、被処理体表面に対し、真直方向（入射角０度）からではなく、所定の入射角（＞０）を設定して被処理体表面に斜め方向からレーザ光を照射する方法も提案されている。
【０００５】
上記装置を図６に示す。図示しないレーザ発振器から出力されたレーザ光は、光学系３０で適宜整形されて該光学系３０で導かれる。該光学系３０を出射されたレーザ光４０は、被処理体５０に入射角φで照射される。するとレーザ光４０は、被処理体５０で屈折しつつ被処理体５０内に侵入して該被処理体５０にレーザ光エネルギーを付与する。この際に、被処理体５０の表面では、レーザ光４０の一部は入射角φに従って反射角φによって反射する。これにより、被処理体表面で反射したレーザ光４１がそのまま光学系３０を逆進してレーザ発振器に至るのを防止することができる。しかし、この場合でも、反射したレーザ光４１のエネルギーが被処理体５０を照射するために有効に利用されず無駄になっているという点では上記と同様である。
【０００６】
本発明は、上記事情を背景としてなされたものであり、レーザ光を利用して被処理体のアニール処理を行う際に、レーザ光のエネルギー効率を高めて効率よくアニール処理を行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
すなわち、本発明のレーザアニール装置は、被処理体表面にレーザ光を照射して該被処理体のアニール処理を行うレーザアニール装置において、レーザ光を前記被処理体に導いて照射する第１の光学系と、前記被処理体に照射されて反射したレーザ光を前記被処理体に導いて再照射する第２の光学系とを有することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明のレーザアニール処理体の製造方法は、被処理体表面にレーザ光を照射して該被処理体のアニール処理を行うレーザアニール処理体の製造方法において、レーザ光を前記被処理体に導いて照射するとともに、該被処理体に照射されて反射したレーザ光を前記被処理体に再照射してレーザアニールを行うことを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、被処理体表面で反射したレーザ光を再度、被処理体表面に照射してアニール処理に供することができ、エネルギー利用効率が格段に向上する。また、これにより被処理体の照射部分での最大エネルギー密度を上げることも可能である。さらには、レーザ光をライン状などに整形して利用する場合、照射面積を大きくするとエネルギー密度が小さくなるため整形する形状にも制約（例えばラインビームの長軸長さ）があるが、エネルギー利用効率を向上させることによって、例えばラインビームの長軸長さを長くしてアニール処理を行うことができ、生産性が向上する効果も得られる。
【００１０】
なお、第２の光学系を通して被処理体に再照射されるレーザ光は、通常は第１の光学系による照射位置と同一の位置に照射するが、本発明としてはこれに限定されるものではなく、前記照射位置と異なる位置に照射することも可能である。例えば、第１の光学系による照射位置に対し、第２の光学系による照射位置を僅かにずらして重複照射したり、走査方向前方側に照射して予備加熱に利用したり、走査方向後方側に照射して後加熱に利用したりすることも可能である。ただし、照射位置での照射エネルギーを大きくしたい場合には、第１の光学系を通したレーザ光と第２の光学系を通したレーザ光とは、被処理体の同一位置に照射する。
【００１１】
上記したレーザ光は、被処理体に照射する際に、被処理体表面付近で収束するように集光される。したがって、このレーザ光が被処理体表面で反射されると拡散しつつ光路を進む。このため、第２の光学系ではレーザ光を被処理体表面に再照射する際に、集光しつつ照射するのが望ましい。該集光は凸レンズや凹面鏡を用いることができ、凹面鏡では、反射と集光とを同時に行って被処理体表面にレーザ光を再照射することができる。
なお、第２の光学系を通したレーザ光の再照射においては、第１の光学系を通して照射されるレーザ光とビーム形状が同じになるようにして再照射することができる。これにより被処理体表面を同一の形状および面積でアニール処理することができる。ただし、本発明としては、第１の光学系を通したレーザ光のビーム形状と第２の光学系を通したレーザ光のビーム形状とが異なるものであってもよく、所定の目的をもって第２の光学系を通したレーザ光のビーム形状を整形するものであってもよい。
【００１２】
上記再照射は、第１の光学系を通して照射されて反射したレーザ光について行う他、再照射されて被処理体表面で反射したレーザ光をさらに再照射するものであってもよく、その繰り返し回数は特に限定されない。被処理体表面でレーザ光が５０％反射される場合、一度の再照射によって７５％のエネルギー利用率を得ることができ、２度の再照射によって９０％弱のエネルギー利用率を得ることができ、３度の再照射によって９４％弱のエネルギー利用率を得ることができる。
【００１３】
なお、被処理体表面に真直に照射されたレーザ光は、正反射すると同じ光路を通って逆進するため、第２の光学系の構成、配置が制限される。これを回避するため、第１の光学系を通して被処理体にレーザ光を照射する際に、入射角を定めて（＞０度）斜め方向から照射することができる。これにより第２の光学系の配置が容易になる。
【００１４】
また、被処理体表面で反射したレーザ光を同じ角度で被処理体に再照射すると、レーザ光は入射角と同じ角度で反射されてレーザ発振器側に逆進しやすくなる。このため再照射の際の入射角をそれ以前に被処理体で反射した際の反射角と異なる角度にすることで、再反射したレーザ光が反射してレーザ発振器にそのまま逆進するのを回避できる。再照射の入射角をそれ以前の反射角と異なるようにするために、適宜の偏向部材、例えばミラー、プリズムなどを用いることができる。
なお、繰り返し再照射する際には、反射光のエネルギーも次第に小さくなるので、二度目以降の再照射では、それ以前の反射角と同じ角度で再照射しても逆進による問題は小さくなる。
【００１５】
本発明では、上記被処理体としてはアニール処理がなされるものであればよく、特に種別等が限定されるものではないが、例えば、基板上に形成された半導体薄膜を被処理体とすることができる。該半導体薄膜は、アモルファス薄膜として上記アニール処理によって結晶化させるものであってもよく、また、結晶薄膜を対象にしてアニール処理によって欠陥除去などの改質を行うものであってもよい。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したように、本発明のレーザアニール処理体の製造方法によれば、被処理体表面にレーザ光を照射して該被処理体のアニール処理を行うレーザアニール処理体の製造方法において、レーザ光を前記被処理体に導いて照射するとともに、該被処理体に照射されて反射したレーザ光を前記被処理体に再照射してレーザアニールを行うので、被処理体表面から反射されるレーザ光を被処理体に再照射してレーザ光のエネルギー利用率を上げることができる。また、前記再照射を前提にしてラインビームの長軸の長さを長くしたり、最大エネルギー密度を上げたりすることが可能になる。
【００１７】
また、本発明のレーザアニール装置によれば、被処理体表面にレーザ光を照射して該被処理体のアニール処理を行うレーザアニール装置において、レーザ光を前記被処理体に導いて照射する第１の光学系と、前記被処理体に照射されて反射したレーザ光を前記被処理体に導いて再照射する第２の光学系とを有するので、前記製造方法を効率よく、また確実に実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態のレーザアニール装置を示す概略図である。
【図２】同じく、レーザ光の照射位置付近を示す拡大斜視図である。
【図３】本発明の他の実施形態のレーザアニール装置を示す概略図である。
【図４】本発明のさらに他の実施形態のレーザアニール装置を示す概略図である。
【図５】同じく、レーザ光の照射位置付近を示す拡大斜視図である。
【図６】従来のレーザアニール装置を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の一実施形態を図１、２に基づいて説明する。
図１にレーザアニール装置の概略構成、図２にレーザ光の照射位置周辺を示す。
レーザアニール装置１は、エキシマレーザを出力するレーザ発振器２を備えている。レーザ発振器２の出力先には、レーザ発振器２から出力されたレーザ光２ａの出力を調整するアッテネータ３が配置されている。アッテネータ３は、例えばレーザ光の透過率を調整することでレーザ光の出力調整を行うことができる。アッテネータ３で出力調整されたレーザ光２ａの進行先には、該レーザ光２ａをラインビーム状のレーザ光１００に整形し、処理室５内の被処理体に導く光学系４が設けられている。図では、光学系４のうち、凸形状のレンズ４ａ、ミラー４ｂのみ示されている。該光学系４は、本発明の第１の光学系に相当する。該光学系４の出射先に、ステージ６が位置する。
ステージ６は、図示しない駆動装置によって少なくとも水平方向一軸で往復移動が可能になっている。該ステージ６上には、アモルファスシリコン薄膜２１が形成された基板２０が設置される。前記アモルファスシリコン薄膜２１は、本発明の被処理体に相当する。
【００２０】
前記光学系４は、前記アモルファスシリコン薄膜２１に対しレーザ光１００が長軸方向を基準にして入射角φ（φ＞０）で入射するように設定されており、レーザ光１００は、光学系４の例えば図示しない対物レンズによって集光されつつ前記アモルファスシリコン薄膜２１に照射される。その際にレーザ光１００は前記アモルファスシリコン薄膜２１の表面付近に収束する。
該入射角φに対する反射角φ方向には、第２の光学系として、断面が凹面となる長尺な凹面鏡７が配置されており、凹面がアモルファスシリコン薄膜２１における反射部位に向けられている。また、該凹面鏡７は、反射してアモルファスシリコン薄膜２１に再照射されるレーザ光１０１がアモルファスシリコン薄膜２１表面付近で収束するように焦点が設定されている。
【００２１】
次に、上記レーザアニール装置１の動作について説明する。
先ず、処理室５内のステージ６上にアモルファスシリコン薄膜２１が形成された基板２０を設置する。
レーザ発振器２からは波長３０８ｎｍのエキシマレーザ光であるレーザ光２ａが出力される。該レーザ光２ａは、アッテネータ３を透過して所望の出力に調整され、光学系４においてレンズ４ａによる集光、ミラー４ｂによる反射などを経てラインビーム状のレーザ光１００に整形される。該レーザ光１００は、ステージ６に設置した基板２０上のアモルファスシリコン薄膜２１に入射角φで照射される。
この際に、ステージ６は、図示しない制御装置によって移動が制御され、レーザ照射時に、ラインビームの短軸方向に所定の送り速度で等速で移動される。
【００２２】
アモルファスシリコン薄膜２１に照射されたレーザ光１００は、約５０％がアモルファスシリコン薄膜２１に侵入し、エネルギーが吸収されてアモルファスシリコン薄膜２１を加熱する。加熱されたアモルファスシリコン薄膜２１は、加熱、冷却に従って結晶化などのアニール処理がなされる。
一方、アモルファスシリコン薄膜２１に照射されたレーザ光１００の約５０％は表面で反射される。この際には、図１、２に示すように、レーザ光は入射角に従って反射角φで反射され、反射したレーザ光１０１は、その進行方向にある凹面鏡７に入射する。
【００２３】
反射光であるレーザ光１０１は、レーザ光１００とは逆に、反射によって拡散しつつ凹面鏡７に当たってさらに反射、集光される。該反射によってレーザ光１０１はレーザ光１００が入射したアモルファスシリコン薄膜２１の照射部位に照射される。この際にレーザ光１０１は凹面鏡７の湾曲面に従って集光され、レーザ光１００と同じ位置、同じ形状でアモルファスシリコン薄膜２１表面付近に収束する。アモルファスシリコン薄膜２１に照射されたレーザ光１０１は、前記比率と同様に、約５０％がアモルファスシリコン薄膜２１に侵入してアニール処理に寄与し、一方、約５０％はアモルファスシリコン薄膜２１表面で反射される。
【００２４】
上記により、レーザ光１００のうち約７５（≒１００／５０＋５０／２）％のエネルギー分はアモルファスシリコン薄膜２１に侵入してアニール処理に寄与することができ、従来、５０％程度のエネルギー利用率であったのに対し、大幅なエネルギー利用率改善効果が得られる。
【００２５】
次に、他の実施形態を図３に基づいて説明する。なお、上記実施形態と同様の構成については同様の符号を付してその説明を簡略化する。
この実施形態のレーザニール装置１０では、上記実施形態と同様に、エキシマレーザを出力するレーザ発振器２、レーザ光２ａの出力を調整するアッテネータ３、アッテネータ３で出力調整されたレーザ光２ａをラインビーム状のレーザ光１００に整形し、処理室５内の被処理体に導く光学系１４を備えている。この図では、光学系１４として、レンズ１４ａ、ミラー１４ｂのみが示されている。
該光学系１４の出射先に、処理室５内のステージ６が位置する。ステージ６は、前記実施形態と同様に少なくとも水平方向一軸で往復移動が可能になっている。ステージ６には、上記実施形態と同様にアモルファスシリコン薄膜２１が形成された基板２０が設置される。
【００２６】
前記光学系１４は、前記アモルファスシリコン薄膜２１に対しレーザ光１００が長軸方向を基準にして入射角φ１（φ１＞０）で入射するように設定されており、レーザ光１００は、光学系１４の例えば対物レンズによって集光されつつ前記アモルファスシリコン薄膜２１に照射される。その際にレーザ光１００は前記アモルファスシリコン薄膜２１の表面付近に収束する。
【００２７】
上記入射角φ１に対する反射角φ１方向には、アモルファスシリコン薄膜２１表面で反射したレーザ光１０１を反射して偏向させるミラー１１が配置されており、該ミラー１１の反射方向に、凹面が対峙するように凹面鏡１２が配置されており、凹面鏡１２の凹面は、さらにアモルファスシリコン薄膜２１表面にも対峙している。
凹面鏡１２の反射方向は、レーザ光１００が照射されたアモルファスシリコン薄膜２１の照射部位に向いており、凹面鏡１２で反射されたレーザ光１０１の入射角はφ２（φ２＞φ１＞０）となるように設定されている。また該凹面鏡１２は、アモルファスシリコン薄膜２１に再照射されるレーザ光１０１がアモルファスシリコン薄膜２１表面付近で収束するように焦点が設定されている。
上記ミラー１１および凹面鏡１２は、本発明における第２の光学系に相当する。
【００２８】
次に、上記レーザアニール装置１の動作について説明する。
レーザ発振器２から照射され、アッテネータ３で所望の出力に調整されたレーザ光２ａは、光学系１４においてレンズ１４ａによる集光、ミラー１４ｂによる反射などを経てラインビーム状のレーザ光１００に整形される。該レーザ光１００は、ステージ６に設置した基板２０上のアモルファスシリコン薄膜２１に入射角φ１で照射される。
この際に、ステージ６は、図示しない制御装置によって移動が制御され、レーザ照射時に、ラインビームの短軸方向に所定の送り速度で等速で移動される。
【００２９】
アモルファスシリコン薄膜２１に照射されたレーザ光１００は、約５０％がアモルファスシリコン薄膜２１に侵入し、約５０％は表面で反射される。反射するレーザ光１０１は入射角に従って反射角φ１で反射され、反射したレーザ光１０１は、その進行方向にあるミラー１１に入射し、その入射角に従って反射し、凹面鏡１２に入射する。
レーザ光１０１は、レーザ光１００とは逆に、反射によって拡散しつつミラー１１、凹面鏡１２に入射し反射される。凹面鏡１２における反射によって、レーザ光１０１はレーザ光１００が入射したアモルファスシリコン薄膜２１の入射部位に入射角φ２で照射され、凹面鏡１２の湾曲面に従って集光され、レーザ光１００と同じ位置、同じ形状でアモルファスシリコン薄膜２１表面付近に収束する。
【００３０】
アモルファスシリコン薄膜２１に照射されたレーザ光１０１は、前記比率と同様に、約５０％がアモルファスシリコン薄膜２１に侵入してアニール処理に寄与し、一方、約５０％はアモルファスシリコン薄膜２１表面で反射される。上記により、レーザ光１００のうち約７５％のエネルギー分はアモルファスシリコン薄膜２１に侵入してアニール処理に寄与する。再照射されたレーザ光１０１の約５０％は、反射角φ２で再度アモルファスシリコン薄膜２１表面で反射される。なお、この形態では、レーザ光１００が入射した入射角φ１とレーザ光１０２が入射した入射角φ２とが異なる角度になっており、レーザ光１０１の一部がアモルファスシリコン薄膜２１表面で再度反射される際に、その反射したレーザ光１０２が、逆進してレーザ発振器２に至るのを回避することができる。
【００３１】
次に、さらに他の実施形態を図４、５に基づいて説明する。なお、上記実施形態と同様の構成については同様の符号を付してその説明を簡略化する。
この実施形態のレーザニール装置１０では、上記実施形態と同様に、エキシマレーザを出力するレーザ発振器２、レーザ光２ａの出力を調整するアッテネータ３、アッテネータ３で出力調整されたレーザ光２ａをラインビーム状のレーザ光１００に整形し、処理室５内の被処理体に導く光学系１４を備えている。また、上記実施形態と同様に、前記光学系１４は、前記アモルファスシリコン薄膜２１に対しレーザ光１００が長軸方向を基準にして入射角φ１（φ１＞０）で入射するように設定されており、レーザ光１００は、光学系４の例えば対物レンズによって集光されつつ前記アモルファスシリコン薄膜２１に照射されアモルファスシリコン薄膜２１の表面付近に収束する。
【００３２】
該入射角φ１に対する反射角φ１方向には、アモルファスシリコン薄膜２１表面で反射したレーザ光１０１を反射して偏向するミラー１１が配置され、該ミラー１１の反射方向に、凹面が対峙するように凹面鏡１２が配置されている。凹面鏡１２の反射方向は、レーザ光１００が照射されたアモルファスシリコン薄膜２１の照射部位に向いており、その入射角はφ２（φ２＞φ１＞０）となっている。該凹面鏡１２は、アモルファスシリコン薄膜２１に再照射されるレーザ光１０１がアモルファスシリコン薄膜２１表面付近で収束するように焦点が設定されている。この入射角φ２に対する反射角φ２方向には、前記照射部位に対峙するように凹面鏡１３が配置されている。レーザ光１０１が照射されることでアモルファスシリコン薄膜２１表面で反射したレーザ光１０２は、該凹面鏡１３に入射されて反射し、アモルファスシリコン薄膜２１に再照射される。該凹面鏡１３は、アモルファスシリコン薄膜２１に再照射されるレーザ光１０２がアモルファスシリコン薄膜２１表面付近で収束するように焦点が設定されている。
上記ミラー１１、凹面鏡１２、凹面鏡１３は、本発明の第２の光学系に相当する。
【００３３】
次に、上記レーザアニール装置１の動作について説明する。
レーザ発振器２から照射され、アッテネータ３で所望の出力に調整されたレーザ光２ａは、光学系１４においてラインビーム状のレーザ光１００に整形される。該レーザ光１００は、ステージ６に設置した基板２０上のアモルファスシリコン薄膜２１に入射角φ１で照射される。
【００３４】
アモルファスシリコン薄膜２１に照射されたレーザ光１００は、約５０％がアモルファスシリコン薄膜２１に侵入し、約５０％は表面で反射され、反射したレーザ光１０１は反射角φ１で反射され、その進行方向にあるミラー１１で反射され、凹面鏡１２に入射する。レーザ光１０１は、レーザ光１００とは逆に、反射によって拡散しつつミラー１１、凹面鏡１２に当たり、反射される。該反射においてレーザ光１０１はレーザ光１００が入射したアモルファスシリコン薄膜２１の入射部位に入射角φ２で照射され、レーザ光１００と同じ位置、同じ形状でアモルファスシリコン薄膜２１表面付近に収束する。アモルファスシリコン薄膜２１に照射されたレーザ光１０１は、一部がアモルファスシリコン薄膜２１表面で反射角φ２で反射され、その進行方向にある反射鏡１３に拡散しつつ入射され、反射される。
該反射においてレーザ光１０２はレーザ光１００が入射したアモルファスシリコン薄膜２１の照射部位に照射され、該凹面鏡１３の湾曲面に従って集光され、レーザ光１００と同じ位置、同じ形状でアモルファスシリコン薄膜２１表面付近に収束する。
【００３５】
アモルファスシリコン薄膜２１に照射されたレーザ光１０２は、前記比率と同様に、約５０％がアモルファスシリコン薄膜２１に侵入してアニール処理に寄与し、一方、約５０％はアモルファスシリコン薄膜２１表面で反射される。上記により、レーザ光１００のうち約９０％（≒１００／２＋５０／２＋２５／２）のエネルギー分はアモルファスシリコン薄膜２１に侵入してアニール処理に寄与する。
なお、この形態では、レーザ光１００が入射した入射角φ１とレーザ光１０２が入射した入射角φ２とが異なる角度になっているが、その後の反射によってレーザ光１０１の一部が光学系１４を逆進可能であるが、逆進するレーザ光のエネルギーは繰り返しの再照射によって相当程度低くなっており、レーザ発振器２に対する影響は殆どない。
【００３６】
なお、上記各実施形態では、ライン状に整形されたレーザ光について説明をしたが、本発明としてはレーザ光のビーム形状が上記に限定されるものではなく、例えば、スポット状のレーザ光においても同様に適用が可能である。
以上、本発明について上記実施形態に基づいて説明を行ったが、本発明は上記各実施形態の内容に限定をされるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限りは適宜の変更が可能である。
【符号の説明】
【００３７】
１ レーザアニール装置
２ レーザ発振器
２ａ レーザ光
４ 光学系
５ 処理室
７ 凹面鏡
１０ レーザニール装置
１１ ミラー
１２ 凹面鏡
１３ 凹面鏡
１００ レーザ光
１０１ レーザ光
１０２ レーザ光
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理体表面にレーザ光を照射して該被処理体のアニール処理を行うレーザアニール装置において、レーザ光を前記被処理体に導いて照射する第１の光学系と、前記被処理体に照射されて反射したレーザ光を前記被処理体に導いて再照射する第２の光学系とを有することを特徴とするレーザアニール装置。
【請求項２】
前記第２の光学系は、前記第１の光学系による前記被処理体表面の照射位置と同一の位置にレーザ光を再照射するものであることを特徴とする請求項１記載のレーザアニール装置。
【請求項３】
前記第２の光学系は、前記被処理体で反射したレーザ光を前記前記第１の光学系によるレーザ光の入射角と異なる入射角で前記被処理体にレーザ光を再照射することを特徴とする請求項１または２に記載のレーザアニール装置。
【請求項４】
前記第２の光学系は、前記被処理体に照射されて反射したレーザ光を繰り返し前記被処理体に導いて再照射するものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のレーザアニール装置。
【請求項５】
前記第２の光学系は、前記第１の光学系を通して前記被処理体に照射されるレーザ光のビーム形状と同一のビーム形状で前記被処理体にレーザ光を再照射するものであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のレーザアニール装置。
【請求項６】
前記第２の光学系はレーザ光を集光する集光部材を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のレーザアニール装置。
【請求項７】
前記第２の光学系はレーザ光を反射しつつ集光する凹面鏡を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のレーザアニール装置。
【請求項８】
前記第１の光学系は、前記被処理体表面と直交する方向に対し、角度差を有して該被処理体にレーザ光が照射されるように設定されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のレーザアニール装置。
【請求項９】
被処理体表面にレーザ光を照射して該被処理体のアニール処理を行うレーザアニール処理体の製造方法において、レーザ光を前記被処理体に導いて照射するとともに、該被処理体に照射されて反射したレーザ光を前記被処理体に再照射してレーザアニールを行うことを特徴とするレーザアニール処理体の製造方法。
【請求項１０】
前記再照射を２回以上、繰り返し行うことを特徴とする請求項９記載のレーザアニール処理体の製造方法。
【請求項１１】
前記再照射は、前記被処理体に対する最初の照射位置と同一の位置に行うことを特徴とする請求項９または１０に記載のレーザアニール処理体の製造方法。
【請求項１２】
前記再照射は、前記被処理体に照射されるレーザ光と同一のビーム形状で行うことを特徴とする請求項９〜１１のいずれかに記載のレーザアニール処理体の製造方法。
【請求項１３】
前記被処理体は、基板上に形成された半導体薄膜であることを特徴とする請求項９〜１２のいずれかに記載のレーザアニール処理体の製造方法。
【請求項１】
被処理体表面にレーザ光を照射して該被処理体のアニール処理を行うレーザアニール装置において、レーザ光を前記被処理体に導いて照射する第１の光学系と、前記被処理体に照射されて反射したレーザ光を前記被処理体に導いて再照射する第２の光学系とを有することを特徴とするレーザアニール装置。
【請求項２】
前記第２の光学系は、前記第１の光学系による前記被処理体表面の照射位置と同一の位置にレーザ光を再照射するものであることを特徴とする請求項１記載のレーザアニール装置。
【請求項３】
前記第２の光学系は、前記被処理体で反射したレーザ光を前記前記第１の光学系によるレーザ光の入射角と異なる入射角で前記被処理体にレーザ光を再照射することを特徴とする請求項１または２に記載のレーザアニール装置。
【請求項４】
前記第２の光学系は、前記被処理体に照射されて反射したレーザ光を繰り返し前記被処理体に導いて再照射するものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のレーザアニール装置。
【請求項５】
前記第２の光学系は、前記第１の光学系を通して前記被処理体に照射されるレーザ光のビーム形状と同一のビーム形状で前記被処理体にレーザ光を再照射するものであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のレーザアニール装置。
【請求項６】
前記第２の光学系はレーザ光を集光する集光部材を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のレーザアニール装置。
【請求項７】
前記第２の光学系はレーザ光を反射しつつ集光する凹面鏡を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のレーザアニール装置。
【請求項８】
前記第１の光学系は、前記被処理体表面と直交する方向に対し、角度差を有して該被処理体にレーザ光が照射されるように設定されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のレーザアニール装置。
【請求項９】
被処理体表面にレーザ光を照射して該被処理体のアニール処理を行うレーザアニール処理体の製造方法において、レーザ光を前記被処理体に導いて照射するとともに、該被処理体に照射されて反射したレーザ光を前記被処理体に再照射してレーザアニールを行うことを特徴とするレーザアニール処理体の製造方法。
【請求項１０】
前記再照射を２回以上、繰り返し行うことを特徴とする請求項９記載のレーザアニール処理体の製造方法。
【請求項１１】
前記再照射は、前記被処理体に対する最初の照射位置と同一の位置に行うことを特徴とする請求項９または１０に記載のレーザアニール処理体の製造方法。
【請求項１２】
前記再照射は、前記被処理体に照射されるレーザ光と同一のビーム形状で行うことを特徴とする請求項９〜１１のいずれかに記載のレーザアニール処理体の製造方法。
【請求項１３】
前記被処理体は、基板上に形成された半導体薄膜であることを特徴とする請求項９〜１２のいずれかに記載のレーザアニール処理体の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−２０４９１２（Ｐ２０１１−２０４９１２Ａ）
【公開日】平成２３年１０月１３日（２０１１．１０．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−７０８６９（Ｐ２０１０−７０８６９）
【出願日】平成２２年３月２５日（２０１０．３．２５）
【出願人】（０００００４２１５）株式会社日本製鋼所 (840)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月１３日（２０１１．１０．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月２５日（２０１０．３．２５）
【出願人】（０００００４２１５）株式会社日本製鋼所 (840)
【Ｆターム（参考）】
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