レーザ加工装置、レーザ加工方法、並びに電子デバイス
【課題】メンテナンスが容易で可干渉性の制御が可能なレーザ加工装置、これを用いたレーザ加工方法、並びにこのレーザ加工方法を用いた電子デバイスを提供する。
【解決手段】赤外波長帯のシード光を放射するシード光源と、前記シード光が供給され、第１のレーザ光を放出する第１のファイバアンプと、前記シード光が供給され、第２のレーザ光を放出する第２のファイバアンプと、前記第１のレーザ光を紫外光乃至可視光の波長範囲に波長変換する第１の波長変換部と、前記第２のレーザ光を紫外光乃至可視光の波長範囲に波長変換する第２の波長変換部と、前記波長変換された前記第１及び第２のレーザ光を合成して合成ビームを形成する光学照射部と、を備え、前記第１のレーザ光と前記第２のレーザ光は、中心波長、光路長、位相及び出射タイミングのうちの少なくともいずれかが異なった状態で合成されることを特徴とするレーザ加工装置が提供される。
【解決手段】赤外波長帯のシード光を放射するシード光源と、前記シード光が供給され、第１のレーザ光を放出する第１のファイバアンプと、前記シード光が供給され、第２のレーザ光を放出する第２のファイバアンプと、前記第１のレーザ光を紫外光乃至可視光の波長範囲に波長変換する第１の波長変換部と、前記第２のレーザ光を紫外光乃至可視光の波長範囲に波長変換する第２の波長変換部と、前記波長変換された前記第１及び第２のレーザ光を合成して合成ビームを形成する光学照射部と、を備え、前記第１のレーザ光と前記第２のレーザ光は、中心波長、光路長、位相及び出射タイミングのうちの少なくともいずれかが異なった状態で合成されることを特徴とするレーザ加工装置が提供される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ加工装置、レーザ加工方法、並びに電子デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガラス基板上に形成された非晶質シリコンや半導体基板上の半導体をレーザアニールするには、可干渉性が小さく、パルスエネルギーが大きく、均一なラインビームを得ることが容易なエキシマレーザが広く用いられる。この場合、材料がシリコンであると吸収係数が大きい、例えば波長が３０８ｎｍ近傍の紫外光が用いられる。
【０００３】
エキシマレーザはハロゲンガスを用いる活性ガスレーザであるために、ガス交換及びチャンバ交換などにおけるメンテナンスが簡単ではない。これをＹＡＧレーザなどを用いて固体化しようとすると、ビーム整形における干渉が大きい、またパルスエネルギーが小さいなどの問題がある。
【０００４】
簡単な構成でレーザ光を容易に照射できるレーザアニール方法及びその装置に関する技術開示例がある（特許文献１）。この技術開示例では、レーザ発振器からのレーザ光を光ファイバで伝送し、伝送したレーザ光を、光ファイバに接続した光導波路によりガラス基板へと照射する。しかしながらこの構成では、可干渉性が大きく合成レーザ光に干渉縞を生じやすく、均一な強度分布を得ることが困難である。
【特許文献１】特開２００７−８８０５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
メンテナンスが容易で可干渉性の制御が可能なレーザ加工装置、これを用いたレーザ加工方法、並びにこのレーザ加工方法を用いた電子デバイスを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様によれば、赤外波長帯のシード光を放射するシード光源と、前記シード光が供給され、第１のレーザ光を放出する第１のファイバアンプと、前記シード光が供給され、第２のレーザ光を放出する第２のファイバアンプと、前記第１のレーザ光を紫外光乃至可視光の波長範囲に波長変換する第１の波長変換部と、前記第２のレーザ光を紫外光乃至可視光の波長範囲に波長変換する第２の波長変換部と、前記波長変換された前記第１及び第２のレーザ光を合成して合成ビームを形成する光学照射部と、を備え、前記第１のレーザ光と前記第２のレーザ光は、中心波長、光路長、位相及び出射タイミングのうちの少なくともいずれかが異なった状態で合成されることを特徴とするレーザ加工装置が提供される。
【０００７】
また、本発明の他の一態様によれば、ファイバアンプにシード光を供給して第１及び第２のレーザ光を放出させ、非線形結晶を用いて前記第１及び第２のレーザ光をそれぞれ波長変換し、前記波長変換された前記第１及び第２のレーザ光を合成して合成ビームを形成し、前記合成ビームを被加工体に照射するレーザ加工方法であって、前記第１及び第２のレーザ光は、中心波長、光路長、位相及び出射タイミングのうちの少なくともいずれかが異なった状態で合成されることを特徴とするレーザ加工方法が提供される。
【０００８】
また、本発明のさらに他の一態様によれば、上記に記載のレーザ加工方法を用いて形成された電子デバイスが提供される。
【発明の効果】
【０００９】
メンテナンスが容易で可干渉性の制御が可能なレーザ加工装置、これを用いたレーザ加工方法、並びにこのレーザ加工方法を用いた電子デバイスを提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の実施形態にかかるレーザ加工装置の構成図である。
レーザ加工装置は、シード光源１０、ファイバアンプ１２、波長変換部１４、照射光学部１６、ステージ１８、とを備えている。シード光源１０から、例えば赤外光波長を有するパルスシード光Ｇ１０が出射される。パルスシード光Ｇ１０は、例えば３つに分割されて、ファイバアンプ１２へそれぞれに入射される。ファイバアンプ１２は、増幅されたレーザ光Ｇ１１、Ｇ２１、Ｇ３１を出力する。波長変換部１４は、増幅されたレーザ光Ｇ１１、Ｇ２１、Ｇ３１がそれぞれ波長変換されたレーザ光Ｇ１２、Ｇ２２、Ｇ３２を放出する。照射光学部１６は、レーザ光Ｇ１２、Ｇ２２、Ｇ３２による合成ビームＧＴを生成する。合成ビームＧＴがステージ１８上の被加工体２０に照射されレーザ加工が行われる。
【００１１】
図２は、ファイバアンプの構成図である。
ファイバアンプ１２は、Ｙｂ（イッテルビウム）添加光ファイバ５４及び励起光源５８からなるプリアンプ１２ａ（Ａ１、Ａ３、Ａ５）とＹｂ添加光ファイバ５６及び励起光源６２からなるメインアンプ１２ｂ（Ａ２、Ａ４、Ａ６）との縦続接続を、３系列備えている。励起光源５８、６２は半導体レーザからなり、その励起光がコンバイナ６０、６４により合成され、光ファイバ５４、５６へ伝達される。Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５はファイバ間の融着点を表す。パルスシード光Ｇ１０は３つに分岐され、プリアンプＡ１、Ａ３、Ａ５へそれぞれに入射される。メインアンプＡ２、Ａ４、Ａ６から増幅されたレーザ光Ｇ１１、Ｇ２１、Ｇ３１がそれぞれ放出される。なお、増幅利得及びレーザ光出力に余裕があればメインアンプＡ２、Ａ４、Ａ６のみでもよい。
【００１２】
光ファイバ５４、５６のコアにおいて、高出力半導体レーザなどにより励起されたＹｂが、赤外光波長を有するパルスシード光Ｇ１０の入射により誘導放出を生じ、パルスシード光Ｇ１０が増幅される。例えばパルスシード光Ｇ１０のパルス幅を約１００ｎｓ、平均出力を数Ｗとすると、プリアンプ１２ａ及びメインアンプ１２ｂにより、平均出力が約２００Ｗのレーザ光Ｇ１１、Ｇ２１、Ｇ３１がそれぞれ得られる。このようなファイバアンプ１２は、ＭＯＰＡ（Master Oscillator Power Amplifier)と呼ばれる。並列に接続される系列数を少なくとも２つとするが、高いエネルギーパルスが必要なレーザアニール加工の場合、１０系列以上とすることができる。
【００１３】
コアに添加される希土類元素であるＹｂの発光スペルトルは、９７５及び１０３０ｎｍ近傍に極大を有する広い波長範囲である。Ｙｂの他に、Ｔｍ（ツリウム）などを添加してもよい。励起光の波長は、例えば８００〜１１００ｎｍである。
【００１４】
波長変換部１４は、図１に表すようにレンズ３０、非線形結晶からなるＳＨＧ（Second Harmonic Generation：第２次高調波生成)素子３２、レンズ３４、非線形結晶からなるＴＨＧ（Third Harmonic Generation：第３次高調波生成)素子３６、並びにレンズ３８を備えている。非線形結晶は、例えばＬＢＯ：ＬｉＢ３Ｏ５からなり、ＳＨＧ素子３２は入射光である増幅光Ｇ１１、Ｇ２１、Ｇ３１の波長の２分の１の波長変換光に変換する。またＴＨＧ素子３６は、ＳＨＧ素子３２からの波長変換光をもとの入射光波長の３分の１の波長に変換する。すなわち、赤外光の波長を有するパルスシード光Ｇ１０を、紫外光〜可視光の波長を有する波長変換光であるレーザ光Ｇ１２、Ｇ２２、Ｇ３２に変換する。 この場合、２段階の波長変換による変換効率を、例えば２０％以上とすることができる。また、用途によりＴＨＧ素子３６を省略することができる。
【００１５】
なお、赤外光は７００ｎｍ〜１００μｍの波長範囲であるが、レーザ加工においては、略１０００ｎｍ近傍がよく用いられる。また、紫外光は１０〜４００ｎｍ、可視光は４００〜７００ｎｍの波長範囲をそれぞれに有する。なお、シリコン材料のレーザアニール加工においては、吸収係数が大きい紫外光を用いることが好ましい。
【００１６】
図３は、照射光学部を表す模式図である。すなわち、図３（ａ）は、細矩形カライド方式の照射光学部１６を表す。波長変換部１４からのレーザ光Ｇ１２、Ｇ２２、Ｇ３２は、ガイドファイバによる伝送または空間伝送されレンズ系によりライン状の合成ビームＧＴ１に合成される。合成ビームＧＴの断面形状はライン状に限定されず、スポット状(破線で表すＧＴ２）や矩形状であってもよい。また、図３（ｂ）は、多段アレイレンズ方式の照射光学部１６を表す。この照射光学部１６においては、アレイレンズにより合成ビームＧＴを形成している。
【００１７】
本実施形態にかかるレーザ加工装置では、合成すべきレーザ光Ｇ１２、Ｇ２２、Ｇ３２において、中心波長、光路長、位相、出射タイミングのうちの少なくとも１つが異なるように調整し干渉を抑制する。まず、図１において、プリアンプＡ１及びメインアンプＡ２を含むファイバアンプ１２及びそれに連なる波長変換部１４の第１系列を通過するレーザ光の光路長をＫ１、プリアンプＡ３及びメインアンプＡ４を含むファイバアンプ１２及びそれに連なる波長変換部１４の第２系列を通過するレーザ光の光路長をＫ２、プリアンプＡ５及びメインアンプＡ６を含むファイバアンプ１２及びそれに連なる第３系列を通過するレーザ光の光路長をＫ３とする。
【００１８】
この場合、少なくとも２つの光路長を異なる値とし、レーザ光を合成するときの干渉を抑制する。すべてのレーザ光の光路長をすべて異なった値とするとより好ましい。図４は、光路長のずれによる可干渉性を説明する図である。本発明者の実験によれば、上記のシード光を２分岐した後合成した所、光路長ずれをゼロとすると、図４（ａ）のように干渉縞を生じたが、光路長ずれを０．５ｍｍとすると、図４（ｂ）のように干渉縞を抑制でき均一な合成ビームとできた。
【００１９】
ファイバレーザ発振器を備えたシード光源を用い、ファイバアンプで増幅後、ＳＨＧ素子及びＴＨＧ素子により波長変換したレーザ光の可干渉長Ｌは、例えば数ｍｍと短かい。可干渉長Ｌ（またはコヒーレンス長）は、次式で表される。
Ｌ＝ｃ／Δｆ
但し ｃは光速で、真空中で３×１０８ｍ
Δｆは光源の周波数スペクトル幅（Ｈｚ）
なお、半導体レーザではΔｆが数〜数百ＭＨｚであり、可干渉長Ｌが略１〜１００ｍの範囲となり、ファイバアンプからの増幅光の可干渉長である数ｍｍよりも長い。
【００２０】
シード光の出口から、ファイバアンプ１２と波長変換部１４とを通り、レーザ光が合成される位置までの光学的距離（物理的距離×屈折率）で表す光路長差（Ｋ１とＫ２との間、Ｋ２とＫ３との間、Ｋ３とＫ１との間）を可干渉長Ｌ以上とすると、干渉縞を確実に抑制できてより好ましい。本実施形態ではΔｆは、例えば１０〜１００ＧＨｚなどと広く可干渉長Ｌを短くできる。このためＹＡＧまたは半導体レーザを用いた光源に比べて光路長差を短くすることができレーザ加工装置を小型化できる。光路長差を可干渉長よりも十分に長くすると、光路上のどの位置においても殆ど干渉縞を生じことがなく、均一な強度分布を有する合成ビームＧＴを実現できる。
【００２１】
また、レーザ光の中心波長を変化させても干渉を抑制することができる。
まず、図５はシード光源を表し、図５（ａ）はファイバレーザ発振器の構成図、図５（ｂ）は半導体レーザの図である。図５（ａ）において、光ファイバ４０は図１を構成するファイバアンプ１２のように、例えばＹｂ添加光ファイバを用いることができる。半導体レーザ４２によりＹｂを励起する。
【００２２】
光ファイバ４０及びＡＯ（Acousto-Optic:音響光学)スイッチ５０を挟んだ両側にはＦＢＧ（Fiber Bragg Grating) が設けられている。ＦＢＧは光ファイバのコア部の屈折率を周期的に変化させた回折格子を備えている。ＦＢＧ４８は回折格子のブラッグ波長を有する光を高反射し、それ以外の波長を透過する。また、ＦＢＧ４６はブラッグ波長の光を透過及び反射する。
【００２３】
また、ＡＯスイッチ５０は、ＡＯ材料に高周波電圧を印加し生じる超音波により屈折率を周期的に変化させ、偏光の方向を変化させる。ＡＯスイッチ５０の偏光方向をＦＢＧ４６及びＦＢＧ４８の光軸と一致させた場合、光共振器が形成されＦＢＧ４６、４８のブラッグ波長と一致した発振光であるシード光Ｇ１０をＦＢＧ４８から外部に出射する。他方、ＡＯスイッチ５０の偏光方向がＦＢＧ４６、４８の光軸と不一致の場合、共振器は構成されず光は出射されない。このようにして、パルスシード光Ｇ１０を得ることができる。なお、ＡＯ材料としては、ＬｉＴａＯ３、ＬｉＮｂＯ３、ＴｅＯ２、ＣｄＳなどがある。
【００２４】
ＦＢＧ４６と光ファイバ４０との間において、励起光源４２からの励起光が２段のコンバイナ４４ａ、４４ｂを介して光ファイバ４０へ向けて入射される。高い出力のパルスシード光Ｇ１０とするために励起用半導体レーザを、例えば数十個接続する場合もある。
【００２５】
光ファイバの長さ及びＹｂなど添加希土類元素の濃度を変化させると、増幅利得が極大となる波長を変化させることができる。図１に表す共通のシード光源１０を図５に表す構成とした場合、希土類元素の励起スペクトル幅の波長範囲はパルスシード光の波長範囲よりも大きいので、ファイバアンプ１２の第１系列及び第２系列の間で、増幅利得が極大となる波長を異なる値とすることができる。このためにレーザ光の中心波長を異なるようにし干渉の抑制ができる。第１、第２、第３の系列の中心波長をすべて異なる値とすると、より干渉の抑制が容易となる。
【００２６】
なお、プリアンプ１２ａ、メインアンプ１２ｂのうち少なくともいずれか１つの光ファイバの長さまたは希土類元素濃度を変化させればよい。また、図１に破線で表すように、プリアンプ１２ａとメインアンプ１２ｂとの間で互いの系列間を接続してもよい。
【００２７】
図５（ｂ）は半導体レーザ５２をシード光源とする場合である。ファイバレーザ発振器と比べて動作寿命が短いが構成が簡素で、かつ小型化が容易となる。
【００２８】
さらに、レーザ光の位相を変化させても干渉を抑制できる。図１において、プリアンプＡ３とメインアンプＡ４との間に位相をずらす位相板（または位相変調器）７０を設けて増幅されたレーザ光Ｇ１１と増幅されたレーザ光Ｇ２１との間の位相をずらし干渉を抑制する。さらに、プリアンプＡ５とメインアンプＡ６との間に位相板（または位相変調器）７１をさらに設けて増幅されたレーザ光Ｇ１１、Ｇ２１、とはそれぞれに異なる位相を有する増幅されたレーザ光Ｇ３１とすると、干渉をさらに抑制できる。これら位相板（または位相変調器）７０、７１は、シード光源１０と照射光学部１６との間のどこに挿入されても良い。
【００２９】
図６は、本実施形態の変形例にかかるレーザ加工装置の構成図である。
パルスシード光Ｇ１０、Ｇ２０、Ｇ３０をそれぞれの系列ごとに設けている。図５（ａ）では回折格子の間隔を変化させればＦＢＧ４６、４８のブラッグ波長を変化させ、中心波長を変えることができる。なお、図５（ａ）に表す１つのファイバレーザ発振器からのシード光を空間伝播し、カットオフ波長が少しずつずれたダイクロイックミラーを用いて分離してそれぞれのファイバアンプに入射することもできる。また、図５（ｂ）では半導体レーザの活性層の組成を変化させて中心波長を変えることができる。このように、本変形例では容易に異なる中心波長とすることができる。
【００３０】
図１及び図６に表したレーザ加工装置において、レーザ光Ｇ１２の出射タイミングと、レーザ光Ｇ２２の出射タイミングと、を１／Δｆで表される時間（秒）以上ずらし干渉を抑制することができる。但し、Δｆはレーザ光の周波数スペクトル幅（Ｈｚ）を表す。
【００３１】
また変調パルス幅を変化させても照射タイミングをずらし干渉を抑制できる。例えばシード光源１０に用いる半導体レーザの変調タイミングを１／Δｆ以上すらすか、またはシード光源１０を構成するファイバレーザ発振器の出射光を制御するＱスイッチを用いて変調タイミングを１／Δｆ以上ずらすことなどにより照射タイミングをずらし干渉を抑制できる。これらは主として電気的タイミングを制御する手段と言える。
【００３２】
また、図１及び図６に表したレーザ加工装置において、光路長、中心波長、位相、出射タイミングのうち、異なる値とするものが同一で無くともよい。例えばレーザ光Ｇ１２とレーザ光Ｇ２２との間で異なる光路長とし、レーザ光Ｇ２２とレーザ光Ｇ３２との間で異なる中心波長としてもよい。またレーザ光Ｇ２２とレーザ光Ｇ３２との間で異なる位相とするか、または異なる出射タイミングとしてもよい。いずれの構成であっても、合成すべきレーザ光が、光路長、中心波長、位相、出射タイミングのうち少なくともいずれか１つが異なっていれば干渉を抑制することがより容易である。
【００３３】
本実施形態にかかるレーザ加工装置は固体レーザ方式であり、ハロゲンガスを用いないので、ガス交換及びチャンバ交換などのメンテナンスが容易であり、有毒ガスが不要で安全である。また、エキシマレーザのパルス幅は約３０ｎｓと略固定であるが、本実施形態では変調タイミングを変化しパルス幅を可変とできる。このために、例えば１００ｎｍ以上のパルス幅も可能であり、レーザ加工の自由度を高めることができる。
【００３４】
図７は、本実施形態にかかるレーザ加工方法のフロー図である。
シード光源１０から、例えば赤外光波長を有するパルスシード光Ｇ１０が出射される。３つに分割されたパルスシード光Ｇ１０をファイバアンプ１２へそれぞれに入射し増幅する（Ｓ１００）。レーザ光Ｇ１１、Ｇ２１、Ｇ３１を波長変換部１４でより短波長のレーザ光Ｇ１２、Ｇ２２、Ｇ３２へそれぞれに変換する（Ｓ１０２）。
【００３５】
レーザ光Ｇ１２、Ｇ２２、Ｇ３２を、照射光学部１６によりライン状またはスポット状の断面形状を有する合成ビームＧＴとする（Ｓ１０６）。この合成ビームＧＴをステージ１８上に載置された被加工体２０へ照射することにより、レーザ加工が可能となる。合成ビームＧＴをスキャンし被加工体２０の表面の所定領域を一括処理する（Ｓ１０６）。被加工体２０が載置されたステージ１８を移動しても、合成ビームＧＴをスキャンすることと同じことである。
【００３６】
なお、ライン状にビーム整形する場合、例えばラインビーム幅Ｗを数μｍ〜５０μｍ程度、ラインビーム長ＢＬを５００ｍｍなどとする。合成ビームＧＴは被加工体２０の上に照射され、被加工体２０を高いスループットで処理できる。
【００３７】
本実施形態のレーザ加工方法では、少なくとも２つのレーザ光の干渉を抑制して光学的に合成した合成ビームＧＴを用いる。このためビーム整形において干渉縞、すなわちビーム強度の不均一が抑制でき、均一な合成ビームＧＴを用いて被加工体のレーザ加工ができる。
【００３８】
さらに、スポットまたはライン状などの合成ビームＧＴを、半導体にスキャン照射することにより、例えば高いスループットで被加工体２０を処理することができる。このために、非晶質シリコンを多結晶シリコンに変換するなどレーザアニール工程の合理化が可能となる。同様に、イオン注入後の半導体層のアニール工程の合理化が可能となる。このように、本実施形態のレーザ加工方法は液晶表示装置や半導体装置などの電子デバイスの製造工程の生産性を高めることができる。
【００３９】
以上、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかしながら本発明はこれらの実施形態に限定されない。本発明を構成するシード光源、ファイバアンプ、波長変換部、照射光学系、光ファイバ、半導体レーザの、材質、サイズ、形状、配置などに関して当業者が設計変更を行ったものであっても、本発明の主旨を逸脱しない限り本発明の範囲に包含される。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施形態にかかるレーザ加工装置の構成図
【図２】ファイバアンプの構成図
【図３】照射光学部を表す模式図
【図４】光路長のずれによる可干渉性を説明する図
【図５】シード光源の構成図
【図６】本実施形態の変形例にかかるレーザ加工装置の構成図
【図７】本実施形態にかかるレーザ加工方法のフロー図
【符号の説明】
【００４１】
１０ シード光源、１２ ファイバアンプ、１４ 波長変換部、１６ 照射光学部、１８ ステージ、２０ 被加工体、４０、５４、５６ 光ファイバ、５２ 半導体レーザ、７０ 位相板（位相変調器）、５０ Ｑスイッチ、
Ｇ１０、Ｇ２０、Ｇ３０ パルスシード光、Ｇ１１、Ｇ２１、Ｇ３１ レーザ光、Ｇ１２、Ｇ２２、Ｇ３２ レーザ光、ＧＴ、ＧＴ１、ＧＴ２ 合成ビーム、Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３ 光路長
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ加工装置、レーザ加工方法、並びに電子デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガラス基板上に形成された非晶質シリコンや半導体基板上の半導体をレーザアニールするには、可干渉性が小さく、パルスエネルギーが大きく、均一なラインビームを得ることが容易なエキシマレーザが広く用いられる。この場合、材料がシリコンであると吸収係数が大きい、例えば波長が３０８ｎｍ近傍の紫外光が用いられる。
【０００３】
エキシマレーザはハロゲンガスを用いる活性ガスレーザであるために、ガス交換及びチャンバ交換などにおけるメンテナンスが簡単ではない。これをＹＡＧレーザなどを用いて固体化しようとすると、ビーム整形における干渉が大きい、またパルスエネルギーが小さいなどの問題がある。
【０００４】
簡単な構成でレーザ光を容易に照射できるレーザアニール方法及びその装置に関する技術開示例がある（特許文献１）。この技術開示例では、レーザ発振器からのレーザ光を光ファイバで伝送し、伝送したレーザ光を、光ファイバに接続した光導波路によりガラス基板へと照射する。しかしながらこの構成では、可干渉性が大きく合成レーザ光に干渉縞を生じやすく、均一な強度分布を得ることが困難である。
【特許文献１】特開２００７−８８０５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
メンテナンスが容易で可干渉性の制御が可能なレーザ加工装置、これを用いたレーザ加工方法、並びにこのレーザ加工方法を用いた電子デバイスを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様によれば、赤外波長帯のシード光を放射するシード光源と、前記シード光が供給され、第１のレーザ光を放出する第１のファイバアンプと、前記シード光が供給され、第２のレーザ光を放出する第２のファイバアンプと、前記第１のレーザ光を紫外光乃至可視光の波長範囲に波長変換する第１の波長変換部と、前記第２のレーザ光を紫外光乃至可視光の波長範囲に波長変換する第２の波長変換部と、前記波長変換された前記第１及び第２のレーザ光を合成して合成ビームを形成する光学照射部と、を備え、前記第１のレーザ光と前記第２のレーザ光は、中心波長、光路長、位相及び出射タイミングのうちの少なくともいずれかが異なった状態で合成されることを特徴とするレーザ加工装置が提供される。
【０００７】
また、本発明の他の一態様によれば、ファイバアンプにシード光を供給して第１及び第２のレーザ光を放出させ、非線形結晶を用いて前記第１及び第２のレーザ光をそれぞれ波長変換し、前記波長変換された前記第１及び第２のレーザ光を合成して合成ビームを形成し、前記合成ビームを被加工体に照射するレーザ加工方法であって、前記第１及び第２のレーザ光は、中心波長、光路長、位相及び出射タイミングのうちの少なくともいずれかが異なった状態で合成されることを特徴とするレーザ加工方法が提供される。
【０００８】
また、本発明のさらに他の一態様によれば、上記に記載のレーザ加工方法を用いて形成された電子デバイスが提供される。
【発明の効果】
【０００９】
メンテナンスが容易で可干渉性の制御が可能なレーザ加工装置、これを用いたレーザ加工方法、並びにこのレーザ加工方法を用いた電子デバイスを提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の実施形態にかかるレーザ加工装置の構成図である。
レーザ加工装置は、シード光源１０、ファイバアンプ１２、波長変換部１４、照射光学部１６、ステージ１８、とを備えている。シード光源１０から、例えば赤外光波長を有するパルスシード光Ｇ１０が出射される。パルスシード光Ｇ１０は、例えば３つに分割されて、ファイバアンプ１２へそれぞれに入射される。ファイバアンプ１２は、増幅されたレーザ光Ｇ１１、Ｇ２１、Ｇ３１を出力する。波長変換部１４は、増幅されたレーザ光Ｇ１１、Ｇ２１、Ｇ３１がそれぞれ波長変換されたレーザ光Ｇ１２、Ｇ２２、Ｇ３２を放出する。照射光学部１６は、レーザ光Ｇ１２、Ｇ２２、Ｇ３２による合成ビームＧＴを生成する。合成ビームＧＴがステージ１８上の被加工体２０に照射されレーザ加工が行われる。
【００１１】
図２は、ファイバアンプの構成図である。
ファイバアンプ１２は、Ｙｂ（イッテルビウム）添加光ファイバ５４及び励起光源５８からなるプリアンプ１２ａ（Ａ１、Ａ３、Ａ５）とＹｂ添加光ファイバ５６及び励起光源６２からなるメインアンプ１２ｂ（Ａ２、Ａ４、Ａ６）との縦続接続を、３系列備えている。励起光源５８、６２は半導体レーザからなり、その励起光がコンバイナ６０、６４により合成され、光ファイバ５４、５６へ伝達される。Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５はファイバ間の融着点を表す。パルスシード光Ｇ１０は３つに分岐され、プリアンプＡ１、Ａ３、Ａ５へそれぞれに入射される。メインアンプＡ２、Ａ４、Ａ６から増幅されたレーザ光Ｇ１１、Ｇ２１、Ｇ３１がそれぞれ放出される。なお、増幅利得及びレーザ光出力に余裕があればメインアンプＡ２、Ａ４、Ａ６のみでもよい。
【００１２】
光ファイバ５４、５６のコアにおいて、高出力半導体レーザなどにより励起されたＹｂが、赤外光波長を有するパルスシード光Ｇ１０の入射により誘導放出を生じ、パルスシード光Ｇ１０が増幅される。例えばパルスシード光Ｇ１０のパルス幅を約１００ｎｓ、平均出力を数Ｗとすると、プリアンプ１２ａ及びメインアンプ１２ｂにより、平均出力が約２００Ｗのレーザ光Ｇ１１、Ｇ２１、Ｇ３１がそれぞれ得られる。このようなファイバアンプ１２は、ＭＯＰＡ（Master Oscillator Power Amplifier)と呼ばれる。並列に接続される系列数を少なくとも２つとするが、高いエネルギーパルスが必要なレーザアニール加工の場合、１０系列以上とすることができる。
【００１３】
コアに添加される希土類元素であるＹｂの発光スペルトルは、９７５及び１０３０ｎｍ近傍に極大を有する広い波長範囲である。Ｙｂの他に、Ｔｍ（ツリウム）などを添加してもよい。励起光の波長は、例えば８００〜１１００ｎｍである。
【００１４】
波長変換部１４は、図１に表すようにレンズ３０、非線形結晶からなるＳＨＧ（Second Harmonic Generation：第２次高調波生成)素子３２、レンズ３４、非線形結晶からなるＴＨＧ（Third Harmonic Generation：第３次高調波生成)素子３６、並びにレンズ３８を備えている。非線形結晶は、例えばＬＢＯ：ＬｉＢ３Ｏ５からなり、ＳＨＧ素子３２は入射光である増幅光Ｇ１１、Ｇ２１、Ｇ３１の波長の２分の１の波長変換光に変換する。またＴＨＧ素子３６は、ＳＨＧ素子３２からの波長変換光をもとの入射光波長の３分の１の波長に変換する。すなわち、赤外光の波長を有するパルスシード光Ｇ１０を、紫外光〜可視光の波長を有する波長変換光であるレーザ光Ｇ１２、Ｇ２２、Ｇ３２に変換する。 この場合、２段階の波長変換による変換効率を、例えば２０％以上とすることができる。また、用途によりＴＨＧ素子３６を省略することができる。
【００１５】
なお、赤外光は７００ｎｍ〜１００μｍの波長範囲であるが、レーザ加工においては、略１０００ｎｍ近傍がよく用いられる。また、紫外光は１０〜４００ｎｍ、可視光は４００〜７００ｎｍの波長範囲をそれぞれに有する。なお、シリコン材料のレーザアニール加工においては、吸収係数が大きい紫外光を用いることが好ましい。
【００１６】
図３は、照射光学部を表す模式図である。すなわち、図３（ａ）は、細矩形カライド方式の照射光学部１６を表す。波長変換部１４からのレーザ光Ｇ１２、Ｇ２２、Ｇ３２は、ガイドファイバによる伝送または空間伝送されレンズ系によりライン状の合成ビームＧＴ１に合成される。合成ビームＧＴの断面形状はライン状に限定されず、スポット状(破線で表すＧＴ２）や矩形状であってもよい。また、図３（ｂ）は、多段アレイレンズ方式の照射光学部１６を表す。この照射光学部１６においては、アレイレンズにより合成ビームＧＴを形成している。
【００１７】
本実施形態にかかるレーザ加工装置では、合成すべきレーザ光Ｇ１２、Ｇ２２、Ｇ３２において、中心波長、光路長、位相、出射タイミングのうちの少なくとも１つが異なるように調整し干渉を抑制する。まず、図１において、プリアンプＡ１及びメインアンプＡ２を含むファイバアンプ１２及びそれに連なる波長変換部１４の第１系列を通過するレーザ光の光路長をＫ１、プリアンプＡ３及びメインアンプＡ４を含むファイバアンプ１２及びそれに連なる波長変換部１４の第２系列を通過するレーザ光の光路長をＫ２、プリアンプＡ５及びメインアンプＡ６を含むファイバアンプ１２及びそれに連なる第３系列を通過するレーザ光の光路長をＫ３とする。
【００１８】
この場合、少なくとも２つの光路長を異なる値とし、レーザ光を合成するときの干渉を抑制する。すべてのレーザ光の光路長をすべて異なった値とするとより好ましい。図４は、光路長のずれによる可干渉性を説明する図である。本発明者の実験によれば、上記のシード光を２分岐した後合成した所、光路長ずれをゼロとすると、図４（ａ）のように干渉縞を生じたが、光路長ずれを０．５ｍｍとすると、図４（ｂ）のように干渉縞を抑制でき均一な合成ビームとできた。
【００１９】
ファイバレーザ発振器を備えたシード光源を用い、ファイバアンプで増幅後、ＳＨＧ素子及びＴＨＧ素子により波長変換したレーザ光の可干渉長Ｌは、例えば数ｍｍと短かい。可干渉長Ｌ（またはコヒーレンス長）は、次式で表される。
Ｌ＝ｃ／Δｆ
但し ｃは光速で、真空中で３×１０８ｍ
Δｆは光源の周波数スペクトル幅（Ｈｚ）
なお、半導体レーザではΔｆが数〜数百ＭＨｚであり、可干渉長Ｌが略１〜１００ｍの範囲となり、ファイバアンプからの増幅光の可干渉長である数ｍｍよりも長い。
【００２０】
シード光の出口から、ファイバアンプ１２と波長変換部１４とを通り、レーザ光が合成される位置までの光学的距離（物理的距離×屈折率）で表す光路長差（Ｋ１とＫ２との間、Ｋ２とＫ３との間、Ｋ３とＫ１との間）を可干渉長Ｌ以上とすると、干渉縞を確実に抑制できてより好ましい。本実施形態ではΔｆは、例えば１０〜１００ＧＨｚなどと広く可干渉長Ｌを短くできる。このためＹＡＧまたは半導体レーザを用いた光源に比べて光路長差を短くすることができレーザ加工装置を小型化できる。光路長差を可干渉長よりも十分に長くすると、光路上のどの位置においても殆ど干渉縞を生じことがなく、均一な強度分布を有する合成ビームＧＴを実現できる。
【００２１】
また、レーザ光の中心波長を変化させても干渉を抑制することができる。
まず、図５はシード光源を表し、図５（ａ）はファイバレーザ発振器の構成図、図５（ｂ）は半導体レーザの図である。図５（ａ）において、光ファイバ４０は図１を構成するファイバアンプ１２のように、例えばＹｂ添加光ファイバを用いることができる。半導体レーザ４２によりＹｂを励起する。
【００２２】
光ファイバ４０及びＡＯ（Acousto-Optic:音響光学)スイッチ５０を挟んだ両側にはＦＢＧ（Fiber Bragg Grating) が設けられている。ＦＢＧは光ファイバのコア部の屈折率を周期的に変化させた回折格子を備えている。ＦＢＧ４８は回折格子のブラッグ波長を有する光を高反射し、それ以外の波長を透過する。また、ＦＢＧ４６はブラッグ波長の光を透過及び反射する。
【００２３】
また、ＡＯスイッチ５０は、ＡＯ材料に高周波電圧を印加し生じる超音波により屈折率を周期的に変化させ、偏光の方向を変化させる。ＡＯスイッチ５０の偏光方向をＦＢＧ４６及びＦＢＧ４８の光軸と一致させた場合、光共振器が形成されＦＢＧ４６、４８のブラッグ波長と一致した発振光であるシード光Ｇ１０をＦＢＧ４８から外部に出射する。他方、ＡＯスイッチ５０の偏光方向がＦＢＧ４６、４８の光軸と不一致の場合、共振器は構成されず光は出射されない。このようにして、パルスシード光Ｇ１０を得ることができる。なお、ＡＯ材料としては、ＬｉＴａＯ３、ＬｉＮｂＯ３、ＴｅＯ２、ＣｄＳなどがある。
【００２４】
ＦＢＧ４６と光ファイバ４０との間において、励起光源４２からの励起光が２段のコンバイナ４４ａ、４４ｂを介して光ファイバ４０へ向けて入射される。高い出力のパルスシード光Ｇ１０とするために励起用半導体レーザを、例えば数十個接続する場合もある。
【００２５】
光ファイバの長さ及びＹｂなど添加希土類元素の濃度を変化させると、増幅利得が極大となる波長を変化させることができる。図１に表す共通のシード光源１０を図５に表す構成とした場合、希土類元素の励起スペクトル幅の波長範囲はパルスシード光の波長範囲よりも大きいので、ファイバアンプ１２の第１系列及び第２系列の間で、増幅利得が極大となる波長を異なる値とすることができる。このためにレーザ光の中心波長を異なるようにし干渉の抑制ができる。第１、第２、第３の系列の中心波長をすべて異なる値とすると、より干渉の抑制が容易となる。
【００２６】
なお、プリアンプ１２ａ、メインアンプ１２ｂのうち少なくともいずれか１つの光ファイバの長さまたは希土類元素濃度を変化させればよい。また、図１に破線で表すように、プリアンプ１２ａとメインアンプ１２ｂとの間で互いの系列間を接続してもよい。
【００２７】
図５（ｂ）は半導体レーザ５２をシード光源とする場合である。ファイバレーザ発振器と比べて動作寿命が短いが構成が簡素で、かつ小型化が容易となる。
【００２８】
さらに、レーザ光の位相を変化させても干渉を抑制できる。図１において、プリアンプＡ３とメインアンプＡ４との間に位相をずらす位相板（または位相変調器）７０を設けて増幅されたレーザ光Ｇ１１と増幅されたレーザ光Ｇ２１との間の位相をずらし干渉を抑制する。さらに、プリアンプＡ５とメインアンプＡ６との間に位相板（または位相変調器）７１をさらに設けて増幅されたレーザ光Ｇ１１、Ｇ２１、とはそれぞれに異なる位相を有する増幅されたレーザ光Ｇ３１とすると、干渉をさらに抑制できる。これら位相板（または位相変調器）７０、７１は、シード光源１０と照射光学部１６との間のどこに挿入されても良い。
【００２９】
図６は、本実施形態の変形例にかかるレーザ加工装置の構成図である。
パルスシード光Ｇ１０、Ｇ２０、Ｇ３０をそれぞれの系列ごとに設けている。図５（ａ）では回折格子の間隔を変化させればＦＢＧ４６、４８のブラッグ波長を変化させ、中心波長を変えることができる。なお、図５（ａ）に表す１つのファイバレーザ発振器からのシード光を空間伝播し、カットオフ波長が少しずつずれたダイクロイックミラーを用いて分離してそれぞれのファイバアンプに入射することもできる。また、図５（ｂ）では半導体レーザの活性層の組成を変化させて中心波長を変えることができる。このように、本変形例では容易に異なる中心波長とすることができる。
【００３０】
図１及び図６に表したレーザ加工装置において、レーザ光Ｇ１２の出射タイミングと、レーザ光Ｇ２２の出射タイミングと、を１／Δｆで表される時間（秒）以上ずらし干渉を抑制することができる。但し、Δｆはレーザ光の周波数スペクトル幅（Ｈｚ）を表す。
【００３１】
また変調パルス幅を変化させても照射タイミングをずらし干渉を抑制できる。例えばシード光源１０に用いる半導体レーザの変調タイミングを１／Δｆ以上すらすか、またはシード光源１０を構成するファイバレーザ発振器の出射光を制御するＱスイッチを用いて変調タイミングを１／Δｆ以上ずらすことなどにより照射タイミングをずらし干渉を抑制できる。これらは主として電気的タイミングを制御する手段と言える。
【００３２】
また、図１及び図６に表したレーザ加工装置において、光路長、中心波長、位相、出射タイミングのうち、異なる値とするものが同一で無くともよい。例えばレーザ光Ｇ１２とレーザ光Ｇ２２との間で異なる光路長とし、レーザ光Ｇ２２とレーザ光Ｇ３２との間で異なる中心波長としてもよい。またレーザ光Ｇ２２とレーザ光Ｇ３２との間で異なる位相とするか、または異なる出射タイミングとしてもよい。いずれの構成であっても、合成すべきレーザ光が、光路長、中心波長、位相、出射タイミングのうち少なくともいずれか１つが異なっていれば干渉を抑制することがより容易である。
【００３３】
本実施形態にかかるレーザ加工装置は固体レーザ方式であり、ハロゲンガスを用いないので、ガス交換及びチャンバ交換などのメンテナンスが容易であり、有毒ガスが不要で安全である。また、エキシマレーザのパルス幅は約３０ｎｓと略固定であるが、本実施形態では変調タイミングを変化しパルス幅を可変とできる。このために、例えば１００ｎｍ以上のパルス幅も可能であり、レーザ加工の自由度を高めることができる。
【００３４】
図７は、本実施形態にかかるレーザ加工方法のフロー図である。
シード光源１０から、例えば赤外光波長を有するパルスシード光Ｇ１０が出射される。３つに分割されたパルスシード光Ｇ１０をファイバアンプ１２へそれぞれに入射し増幅する（Ｓ１００）。レーザ光Ｇ１１、Ｇ２１、Ｇ３１を波長変換部１４でより短波長のレーザ光Ｇ１２、Ｇ２２、Ｇ３２へそれぞれに変換する（Ｓ１０２）。
【００３５】
レーザ光Ｇ１２、Ｇ２２、Ｇ３２を、照射光学部１６によりライン状またはスポット状の断面形状を有する合成ビームＧＴとする（Ｓ１０６）。この合成ビームＧＴをステージ１８上に載置された被加工体２０へ照射することにより、レーザ加工が可能となる。合成ビームＧＴをスキャンし被加工体２０の表面の所定領域を一括処理する（Ｓ１０６）。被加工体２０が載置されたステージ１８を移動しても、合成ビームＧＴをスキャンすることと同じことである。
【００３６】
なお、ライン状にビーム整形する場合、例えばラインビーム幅Ｗを数μｍ〜５０μｍ程度、ラインビーム長ＢＬを５００ｍｍなどとする。合成ビームＧＴは被加工体２０の上に照射され、被加工体２０を高いスループットで処理できる。
【００３７】
本実施形態のレーザ加工方法では、少なくとも２つのレーザ光の干渉を抑制して光学的に合成した合成ビームＧＴを用いる。このためビーム整形において干渉縞、すなわちビーム強度の不均一が抑制でき、均一な合成ビームＧＴを用いて被加工体のレーザ加工ができる。
【００３８】
さらに、スポットまたはライン状などの合成ビームＧＴを、半導体にスキャン照射することにより、例えば高いスループットで被加工体２０を処理することができる。このために、非晶質シリコンを多結晶シリコンに変換するなどレーザアニール工程の合理化が可能となる。同様に、イオン注入後の半導体層のアニール工程の合理化が可能となる。このように、本実施形態のレーザ加工方法は液晶表示装置や半導体装置などの電子デバイスの製造工程の生産性を高めることができる。
【００３９】
以上、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかしながら本発明はこれらの実施形態に限定されない。本発明を構成するシード光源、ファイバアンプ、波長変換部、照射光学系、光ファイバ、半導体レーザの、材質、サイズ、形状、配置などに関して当業者が設計変更を行ったものであっても、本発明の主旨を逸脱しない限り本発明の範囲に包含される。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施形態にかかるレーザ加工装置の構成図
【図２】ファイバアンプの構成図
【図３】照射光学部を表す模式図
【図４】光路長のずれによる可干渉性を説明する図
【図５】シード光源の構成図
【図６】本実施形態の変形例にかかるレーザ加工装置の構成図
【図７】本実施形態にかかるレーザ加工方法のフロー図
【符号の説明】
【００４１】
１０ シード光源、１２ ファイバアンプ、１４ 波長変換部、１６ 照射光学部、１８ ステージ、２０ 被加工体、４０、５４、５６ 光ファイバ、５２ 半導体レーザ、７０ 位相板（位相変調器）、５０ Ｑスイッチ、
Ｇ１０、Ｇ２０、Ｇ３０ パルスシード光、Ｇ１１、Ｇ２１、Ｇ３１ レーザ光、Ｇ１２、Ｇ２２、Ｇ３２ レーザ光、ＧＴ、ＧＴ１、ＧＴ２ 合成ビーム、Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３ 光路長
【特許請求の範囲】
【請求項１】
赤外波長帯のシード光を放射するシード光源と、
前記シード光が供給され、第１のレーザ光を放出する第１のファイバアンプと、
前記シード光が供給され、第２のレーザ光を放出する第２のファイバアンプと、
前記第１のレーザ光を紫外光乃至可視光の波長範囲に波長変換する第１の波長変換部と、
前記第２のレーザ光を紫外光乃至可視光の波長範囲に波長変換する第２の波長変換部と、
前記波長変換された前記第１及び第２のレーザ光を合成して合成ビームを形成する光学照射部と、
を備え、
前記第１のレーザ光と前記第２のレーザ光は、中心波長、光路長、位相及び出射タイミングのうちの少なくともいずれかが異なった状態で合成されることを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項２】
前記第１及び第２の波長変換部は、非線形結晶を用いて前記第１及び第２のレーザ光の第２次高調波を発生させることを特徴とする請求項１記載のレーザ加工装置。
【請求項３】
前記第１のレーザ光と前記第２のレーザ光の光路長の差は、前記第１及び第２のレーザ光の可干渉長のいずれよりも大きいことを特徴とする請求項１または２に記載のレーザ加工装置。
【請求項４】
前記シード光源は、１つのファイバレーザ発振器からの前記シード光を波長分離して前記第１及び第２のファイバアンプにそれぞれに供給し、
前記第１のレーザ光の中心波長と前記第２のレーザ光の中心波長とは、異なることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のレーザ加工装置。
【請求項５】
前記第１のファイバアンプが有する光ファイバと、前記第２のファイバアンプが有する光ファイバと、は、長さ及び添加希土類元素濃度の少なくともいずれかが異なることにより、増幅利得が極大となる波長が互いに異なることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載のレーザ加工装置。
【請求項６】
前記シード光源は、互いに異なる中心波長を有する少なくとも２つのレーザを有し、
前記第１のレーザ光の中心波長と前記第２のレーザ光の中心波長とが異なることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のレーザ加工装置。
【請求項７】
前記第１のレーザ光と前記第２のレーザ光の位相を相対的にずらす位相板及び位相変調器の少なくともいずれかをさらに備えたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載のレーザ加工装置。
【請求項８】
レーザ光の発光スペクトルの広がり幅をΔｆ（ヘルツ）としたとき、前記第１のレーザ光と前記第２のレーザ光の出射タイミングは、（１／Δｆ）秒以上異なることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のレーザ加工装置。
【請求項９】
前記シード光源は、第１及び第２のレーザを有し、
前記第１及び第２のレーザの変調タイミングは、（１／Δｆ）秒以上異なることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のレーザ加工装置。
【請求項１０】
ファイバアンプにシード光を供給して第１及び第２のレーザ光を放出させ、
非線形結晶を用いて前記第１及び第２のレーザ光をそれぞれ波長変換し、
前記波長変換された前記第１及び第２のレーザ光を合成して合成ビームを形成し、
前記合成ビームを被加工体に照射するレーザ加工方法であって、
前記第１及び第２のレーザ光は、中心波長、光路長、位相及び出射タイミングのうちの少なくともいずれかが異なった状態で合成されることを特徴とするレーザ加工方法。
【請求項１１】
前記被加工体が有する半導体に前記合成ビームを照射し、前記半導体のレーザアニールを行うことを特徴とする請求項１０記載のレーザ加工方法。
【請求項１２】
請求項１０または１１に記載のレーザ加工方法を用いて形成された電子デバイス。
【請求項１】
赤外波長帯のシード光を放射するシード光源と、
前記シード光が供給され、第１のレーザ光を放出する第１のファイバアンプと、
前記シード光が供給され、第２のレーザ光を放出する第２のファイバアンプと、
前記第１のレーザ光を紫外光乃至可視光の波長範囲に波長変換する第１の波長変換部と、
前記第２のレーザ光を紫外光乃至可視光の波長範囲に波長変換する第２の波長変換部と、
前記波長変換された前記第１及び第２のレーザ光を合成して合成ビームを形成する光学照射部と、
を備え、
前記第１のレーザ光と前記第２のレーザ光は、中心波長、光路長、位相及び出射タイミングのうちの少なくともいずれかが異なった状態で合成されることを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項２】
前記第１及び第２の波長変換部は、非線形結晶を用いて前記第１及び第２のレーザ光の第２次高調波を発生させることを特徴とする請求項１記載のレーザ加工装置。
【請求項３】
前記第１のレーザ光と前記第２のレーザ光の光路長の差は、前記第１及び第２のレーザ光の可干渉長のいずれよりも大きいことを特徴とする請求項１または２に記載のレーザ加工装置。
【請求項４】
前記シード光源は、１つのファイバレーザ発振器からの前記シード光を波長分離して前記第１及び第２のファイバアンプにそれぞれに供給し、
前記第１のレーザ光の中心波長と前記第２のレーザ光の中心波長とは、異なることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のレーザ加工装置。
【請求項５】
前記第１のファイバアンプが有する光ファイバと、前記第２のファイバアンプが有する光ファイバと、は、長さ及び添加希土類元素濃度の少なくともいずれかが異なることにより、増幅利得が極大となる波長が互いに異なることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載のレーザ加工装置。
【請求項６】
前記シード光源は、互いに異なる中心波長を有する少なくとも２つのレーザを有し、
前記第１のレーザ光の中心波長と前記第２のレーザ光の中心波長とが異なることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のレーザ加工装置。
【請求項７】
前記第１のレーザ光と前記第２のレーザ光の位相を相対的にずらす位相板及び位相変調器の少なくともいずれかをさらに備えたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載のレーザ加工装置。
【請求項８】
レーザ光の発光スペクトルの広がり幅をΔｆ（ヘルツ）としたとき、前記第１のレーザ光と前記第２のレーザ光の出射タイミングは、（１／Δｆ）秒以上異なることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のレーザ加工装置。
【請求項９】
前記シード光源は、第１及び第２のレーザを有し、
前記第１及び第２のレーザの変調タイミングは、（１／Δｆ）秒以上異なることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のレーザ加工装置。
【請求項１０】
ファイバアンプにシード光を供給して第１及び第２のレーザ光を放出させ、
非線形結晶を用いて前記第１及び第２のレーザ光をそれぞれ波長変換し、
前記波長変換された前記第１及び第２のレーザ光を合成して合成ビームを形成し、
前記合成ビームを被加工体に照射するレーザ加工方法であって、
前記第１及び第２のレーザ光は、中心波長、光路長、位相及び出射タイミングのうちの少なくともいずれかが異なった状態で合成されることを特徴とするレーザ加工方法。
【請求項１１】
前記被加工体が有する半導体に前記合成ビームを照射し、前記半導体のレーザアニールを行うことを特徴とする請求項１０記載のレーザ加工方法。
【請求項１２】
請求項１０または１１に記載のレーザ加工方法を用いて形成された電子デバイス。
【図１】
【図２】
【図３】
【図５】
【図６】
【図７】
【図４】
【図２】
【図３】
【図５】
【図６】
【図７】
【図４】
【公開番号】特開２００９−１８６６６０（Ｐ２００９−１８６６６０Ａ）
【公開日】平成２１年８月２０日（２００９．８．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２５１６２（Ｐ２００８−２５１６２）
【出願日】平成２０年２月５日（２００８．２．５）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年８月２０日（２００９．８．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月５日（２００８．２．５）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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