特許 7635083 レーザ照射装置、レーザ照射方法、及びプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-02-14

(45)【発行日】2025-02-25

(54)【発明の名称】レーザ照射装置、レーザ照射方法、及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/20 20060101AFI20250217BHJP

【ＦＩ】

H01L21/20

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2021109201

(22)【出願日】2021-06-30

(65)【公開番号】P2023006546

(43)【公開日】2023-01-18

【審査請求日】2024-02-06

(73)【特許権者】

【識別番号】521476506

【氏名又は名称】ＪＳＷアクティナシステム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100114557

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 英仁

(74)【代理人】

【識別番号】100078868

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 登夫

(72)【発明者】

【氏名】大森 賢一

(72)【発明者】

【氏名】太田 佑三郎

(72)【発明者】

【氏名】松下 玲

(72)【発明者】

【氏名】奥 信夫

【審査官】正山 旭

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１４－０７５５６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０１８８６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２１－０４４４１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－２８８３６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１４／０５４６８７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１９／０２７１８７１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０２２／０３３１９１０（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数のレーザ光源を備えるレーザ照射装置であって、
前記複数のレーザ光源から出射されるレーザに関する制御を行う制御部を備え、
前記制御部は、
前記複数のレーザ光源それぞれの特性情報を取得し、
取得した特性情報それぞれに応じて所定の処理を行い、
前記複数のレーザ光源は、第１レーザ光源と第２レーザ光源とを含み、
前記レーザ照射装置は、前記第１レーザ光源から出射されたレーザ光の透過率を定める第１アッテネータと、前記第２レーザ光源から出射されたレーザ光の透過率を定める第２アッテネータとを備え、
前記制御部は、
前記第１レーザ光源及び前記第２レーザ光源のそれぞれの特性情報に基づき、前記第１アッテネータ及び前記第２アッテネータのそれぞれの透過率を導出し、
導出した透過率に基づき、前記第１アッテネータ及び前記第２アッテネータの透過率を制御する
レーザ照射装置。

【請求項2】

前記特性情報は、前記第１レーザ光源及び前記第２レーザ光源のエネルギー安定性に関する情報を含み、
前記制御部は、前記第１レーザ光源及び前記第２レーザ光源の内、エネルギー安定性が良いレーザ光源のアッテネータの透過率を、他方のレーザ光源のアッテネータの透過率よりも高くする
請求項１に記載のレーザ照射装置。

【請求項3】

前記特性情報は、前記第１レーザ光源及び前記第２レーザ光源のポインティング安定性に関する情報を含み、
前記制御部は、前記第１レーザ光源及び前記第２レーザ光源の内、ポインティング安定性が良いレーザ光源のアッテネータの透過率を、他方のレーザ光源のアッテネータの透過率よりも高くする
請求項１又は請求項２に記載のレーザ照射装置。

【請求項4】

前記制御部は、前記第１レーザ光源のエネルギー密度に前記第１アッテネータの透過率を乗算した値と、前記第２レーザ光源のエネルギー密度に前記第２アッテネータの透過率を乗算した値とを加算した合成エネルギー密度が一定となるように、前記第１アッテネータ及び前記第２アッテネータの透過率を導出する
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のレーザ照射装置。

【請求項5】

前記第１アッテネータの出射端側に設けられた第１偏光比制御ユニットと、
前記第２アッテネータの出射端側に設けられた第２偏光比制御ユニットとを備え、
前記制御部は、導出した透過率に基づき、前記第１偏光比制御ユニット及び前記第２偏光比制御ユニットにおける偏光比を変更する
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のレーザ照射装置。

【請求項6】

前記制御部は、前記第１レーザ光源の特性情報と前記第２レーザ光源の特性情報とを入力した場合に前記第１アッテネータの透過率と前記第２アッテネータの透過率とを出力する透過率学習モデルに、取得した前記第１レーザ光源及び前記第２レーザ光源の特性情報を入力することによって、前記第１アッテネータ及び前記第２アッテネータのそれぞれの透過率を導出する
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のレーザ照射装置。

【請求項7】

前記第１アッテネータの出射端側に設けられた第１偏光比制御ユニットと、
前記第２アッテネータの出射端側に設けられた第２偏光比制御ユニットと、
前記レーザ光源からのレーザ光が照射される基板の輝度を検出するＯＥＤセンサー及びムラモニターとを備え、
前記透過率学習モデルは、前記第１レーザ光源の特性情報、前記第２レーザ光源の特性情報、前記ＯＥＤセンサーからの検出値、及び前記ムラモニターからの検出値を入力した場合に前記第１アッテネータの透過率、前記第２アッテネータの透過率、前記第１偏光比制御ユニットの偏光比、及び前記第２偏光比制御ユニットの偏光比を出力するものであり、
前記制御部は、前記透過率学習モデルに、取得した前記第１レーザ光源及び前記第２レーザ光源の特性情報と、前記ＯＥＤセンサー及び前記ムラモニターからの検出値とを入力することによって、前記第１アッテネータ及び前記第２アッテネータのそれぞれの透過率と、前記第１偏光比制御ユニット及び前記第２偏光比制御ユニットのそれぞれの偏光比とを導出する
請求項６に記載のレーザ照射装置。

【請求項8】

複数のレーザ光源を備えるレーザ照射装置であって、
前記複数のレーザ光源から出射されるレーザに関する制御を行う制御部を備え、
前記制御部は、
前記複数のレーザ光源それぞれの特性情報を取得し、
取得した特性情報それぞれに応じて所定の処理を行い、
前記複数のレーザ光源それぞれから出射されるレーザのパルス波形を前記特性情報として取得し、
取得した複数のパルス波形の同期ずれ値を導出し、
導出した同期ずれ値が予め定められた許容閾値以上となった場合、報知信号を出力する
レーザ照射装置。

【請求項9】

前記制御部は、複数のパルス波形を入力した場合に該複数のパルス波形の同期ずれ値を出力する同期ずれ値学習モデルに、取得した複数のパルス波形を入力することによって、前記同期ずれ値を導出する
請求項１から請求項８のいずれか１項に記載のレーザ照射装置。

【請求項10】

複数のレーザ光源から出射されるレーザに関する制御を行うコンピュータに、
（Ａ）前記複数のレーザ光源それぞれの特性情報を取得し、
（Ｂ）取得した特性情報それぞれに応じて所定の処理を行い、
前記複数のレーザ光源は、第１レーザ光源と第２レーザ光源とを含み、
前記複数のレーザ光源を備えるレーザ照射装置は、前記第１レーザ光源から出射されたレーザ光の透過率を定める第１アッテネータと、前記第２レーザ光源から出射されたレーザ光の透過率を定める第２アッテネータとを備え、
前記第１レーザ光源及び前記第２レーザ光源のそれぞれの特性情報に基づき、前記第１アッテネータ及び前記第２アッテネータのそれぞれの透過率を導出し、
導出した透過率に基づき、前記第１アッテネータ及び前記第２アッテネータの透過率を制御する
処理を実行させるレーザ照射方法。

【請求項11】

複数のレーザ光源から出射されるレーザに関する制御を行うコンピュータに、
（Ａ）前記複数のレーザ光源それぞれの特性情報を取得し、
（Ｂ）取得した特性情報それぞれに応じて所定の処理を行い、
前記複数のレーザ光源は、第１レーザ光源と第２レーザ光源とを含み、
前記複数のレーザ光源を備えるレーザ照射装置は、前記第１レーザ光源から出射されたレーザ光の透過率を定める第１アッテネータと、前記第２レーザ光源から出射されたレーザ光の透過率を定める第２アッテネータとを備え、
前記第１レーザ光源及び前記第２レーザ光源のそれぞれの特性情報に基づき、前記第１アッテネータ及び前記第２アッテネータのそれぞれの透過率を導出し、
導出した透過率に基づき、前記第１アッテネータ及び前記第２アッテネータの透過率を制御する
処理を実行させるプログラム。

【請求項12】

複数のレーザ光源から出射されるレーザに関する制御を行うコンピュータに、
（Ａ）前記複数のレーザ光源それぞれの特性情報を取得し、
（Ｂ）取得した特性情報それぞれに応じて所定の処理を行い、
前記複数のレーザ光源それぞれから出射されるレーザのパルス波形を前記特性情報として取得し、
取得した複数のパルス波形の同期ずれ値を導出し、
導出した同期ずれ値が予め定められた許容閾値以上となった場合、報知信号を出力する
処理を実行させるレーザ照射方法。

【請求項13】

複数のレーザ光源から出射されるレーザに関する制御を行うコンピュータに、
（Ａ）前記複数のレーザ光源それぞれの特性情報を取得し、
（Ｂ）取得した特性情報それぞれに応じて所定の処理を行い、
前記複数のレーザ光源それぞれから出射されるレーザのパルス波形を前記特性情報として取得し、
取得した複数のパルス波形の同期ずれ値を導出し、
導出した同期ずれ値が予め定められた許容閾値以上となった場合、報知信号を出力する
処理を実行させるプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、レーザ照射装置、レーザ照射方法、及びプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

多結晶シリコン薄膜を形成するためのレーザアニール装置が知られている（例えば、特許文献１）。特許文献１に記載のレーザアニール装置は、レーザ光パルスの波形を整形する波形整形装置を含み、当該波形整形装置によってライン状に成形されたレーザ光がアモルファスシリコン膜に照射されることにより、多結晶シリコン薄膜が形成される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１２－１５５４５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１のレーザアニール装置は、複数のレーザ光源から出射されたレーザ光に関する制御を行う点について考慮されていない。

【0005】

本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、複数のレーザ光源から出射されたレーザ光に関する制御を効率的に行うことができるレーザ照射装置等を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本態様に係るレーザ照射装置は、複数のレーザ光源を備えるレーザ照射装置であって、前記複数のレーザ光源から出射されるレーザに関する制御を行う制御部を備え、前記制御部は、前記複数のレーザ光源それぞれの特性情報を取得し、取得した特性情報それぞれに応じて所定の処理を行う。

【0007】

本態様に係るレーザ照射方法は、複数のレーザ光源から出射されるレーザに関する制御を行うコンピュータに、（Ａ）前記複数のレーザ光源それぞれの特性情報を取得し、（Ｂ）取得した特性情報それぞれに応じて所定の処理を行う処理を実行させる。

【0008】

本態様に係るプログラムは、複数のレーザ光源から出射されるレーザに関する制御を行うコンピュータに、（Ａ）前記複数のレーザ光源それぞれの特性情報を取得し、（Ｂ）取得した特性情報それぞれに応じて所定の処理を行う処理を実行させる。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、複数のレーザ光源から出射されたレーザ光に関する制御を効率的に行うレーザ照射装置等を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】実施形態１に係るレーザアニール装置の構成例を示す図である。

【図2】レーザアニール装置に含まれる制御装置の構成例を示す図である。

【図3】制御部による処理手順の一例を示すフローチャートである。

【図4】実施形態２（偏光比）に係るレーザアニール装置の構成例を示す図である。

【図5】偏光比テーブルの一例を示す説明図である。

【図6】制御部による処理手順の一例を示すフローチャートである。

【図7】実施形態３（透過率学習モデル）に係る透過率学習モデルの一例を示す説明図である。

【図8】制御部による処理手順の一例を示すフローチャートである。

【図9】実施形態４（同期ずれ）に係るレーザアニール装置の構成例を示す図である。

【図10】同期ずれ値学習モデルの一例を示す説明図である。

【図11】パルス信号における同期ずれを例示する説明図である。

【図12】実際の同期ずれ値と、同期ずれ値学習モデルによる同期ずれ値とを混同行列にて例示する説明図である。

【図13】制御部による処理手順の一例を示すフローチャートである。

【図14】その他の実施形態（半導体装置の製造方法）に係る半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。

【図15】その他の実施形態（半導体装置の製造方法）に係る半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。

【図16】その他の実施形態（半導体装置の製造方法）に係る半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。

【図17】その他の実施形態（半導体装置の製造方法）に係る半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。

【図18】その他の実施形態（半導体装置の製造方法）に係る半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

（実施形態１）
以下、本発明の実施の形態について説明する。図１は、実施形態１に係るレーザアニール装置１の構成例を示す図である。図２は、レーザアニール装置１に含まれる制御装置９の構成例を示す図である。レーザアニール装置１（レーザ照射装置）は、例えば、低温ポリシリコン(LTPS:Low Temperature Poly-Silicon)膜を形成するエキシマレーザアニール（ELA:Excimer laser Anneal）装置である。

【0012】

レーザアニール装置１は、レーザ光を基板８上に形成されたシリコン膜に照射する。これにより、非晶質のシリコン膜（アモルファスシリコン膜:ａ－Ｓｉ膜）を多結晶のシリコン膜（ポリシリコン膜：ｐ－Ｓｉ膜）に変換することができる。基板８は、例えば、ガラス基板などの透明基板である。

【0013】

本実施形態における図示のとおり、ＸＹＺ三次元直交座標系において、Ｚ方向は、鉛直方向となり、基板８に垂直な方向である。ＸＹ平面は、基板８のシリコン膜が形成された面と平行な平面である。例えば、Ｘ方向は、矩形状の基板８の長手方向となり、Ｙ方向は基板８の短手方向となる。Ｚ軸を中心に０°から９０°に回転可能なΘ軸ステージ７１を使用する場合、Ｘ方向は基板８の短手方向となり、Ｙ方向は基板８の長手方向となりうる。

【0014】

レーザアニール装置１は、アニール光学系１１、レーザ照射室７、及び制御装置９を備える。レーザ照射室７は、ベース７２と、ベース７２上に配置されたステージ７１とを収容する。レーザアニール装置１において、ステージ７１により基板８を＋Ｘ方向に搬送しながら、シリコン膜２０１にレーザ光が照射される。レーザアニール装置１は、更に、出射されたレーザ光に関する情報を検出する検出部として、バイプラナ光電管６２、ＯＥＤセンサー６３、及びムラモニター６４を備える。

【0015】

アニール光学系１１は、基板８に形成されたアモルファスシリコン膜を結晶化し、ポリシリコン膜に変換するためのレーザ光を生成し、当該アモルファスシリコン膜に照射するための光学系である。アニール光学系１１は、第１レーザ光源２１及び第２レーザ光源２２を含むレーザ光源２、第１アッテネータ３１、第２アッテネータ３２、合成光学系５、ビーム整形光学系６、落射ミラー６１、及びプロジェクションレンズ６５を含み、複数のレーザ光を合成したレーザ光を出射する光学系である。

【0016】

レーザ光源２は、第１レーザ光源２１及び第２レーザ光源２２を含み、複数のレーザ光源２により構成される。本実施形態においては、第１レーザ光源２１及び第２レーザ光源２２による２台構成としているが、これに限定されず、レーザ光源２は、３台以上のレーザ光源２により構成されるものであってもよい。

【0017】

第１レーザ光源２１及び第２レーザ光源２２は、アモルファスシリコン膜（被処理体）に照射するためのレーザ光として、パルスレーザ光を発生させるレーザ発生装置である。発生させるレーザ光は、基板８上の非結晶膜を結晶化して結晶化膜を形成するためのレーザ光であり、例えば、中心波長３０８ｎｍのエキシマレーザ光等のガスレーザ光である。又は、ガスレーザ光は、エキシマレーザ光に限定されず、Ｃｏ２レーザなど、その他のガスレーザでもよい。

【0018】

第１レーザ光源２１及び第２レーザ光源２２には、チャンバ内にキセノン等のガスが封入されると共に、２枚の共振器ミラーがガスを挟んで対向するように配置されている。共振器ミラーは、全ての光を反射する全反射ミラーであり、共振器ミラーは、一部の光を透過する部分反射ミラーである。ガスによって励起されたガス光が共振器ミラーの間で反射を繰り返し、増幅された光が共振器ミラーからレーザ光として放出される。例えば、第１レーザ光源２１及び第２レーザ光源２２は、パルス状のレーザ光を、５００Ｈｚから６００Ｈｚの周期で繰り返し放出する。第１レーザ光源２１は、レーザ光を第１アッテネータ３１に向けて出射する。第２レーザ光源２２は、レーザ光を第２アッテネータ３２に向けて出射する。

【0019】

第１アッテネータ３１及び第２アッテネータ３２は、入射されたレーザ光を減衰して、所定のエネルギー密度に調整する。これらアッテネータは、特性として、入射されたレーザ光に対し、出射するレーザ光の比率を示す透過率を有し、当該透過率は、制御装置９からの信号に基づき可変となるように構成されている。

【0020】

第１アッテネータ３１は、第１レーザ光源２１から合成光学系５に至る光路の途中に設けられている。第２アッテネータ３２は、第２レーザ光源２２から合成光学系５に至る光路の途中に設けられている。第１アッテネータ３１は、第１レーザ光源２１が出射したレーザ光を透過率に応じて、減衰する。第２アッテネータ３２は、第２レーザ光源２２が出射したレーザ光を透過率に応じて、減衰する。

【0021】

第１アッテネータ３１から出射されるエネルギー密度（Ｅ１１）は、第１レーザ光源２１から出射されるレーザ光のエネルギー密度（Ｅ１）に、第１アッテネータ３１の透過率（Ｔ１）を乗算した値（Ｅ１１＝Ｅ１×Ｔ１）となる。第２アッテネータ３２から出射されるエネルギー密度（Ｅ２２）は、第２レーザ光源２２から出射されるレーザ光のエネルギー密度（Ｅ２）に、第２アッテネータ３２の透過率（Ｔ２）を乗算した値（Ｅ２２＝Ｅ２×Ｔ２）となる。

【0022】

第１アッテネータ３１の透過率（Ｔ１）及び第２アッテネータ３２の透過率（Ｔ２）は制御装置９により変更可能（可変）に構成されており、制御装置９は、第１アッテネータ３１から出射されるエネルギー密度（Ｅ１１）と第２アッテネータ３２から出射されるエネルギー密度（Ｅ２２）との合計値が一定（Ｅ１×Ｔ１＋Ｅ２×Ｔ２＝一定）となるように、これら透過率（Ｔ１、Ｔ２）を変更する。

【0023】

合成光学系５は、例えばビームスプリッタなどを有しており、第１レーザ光源２１から出射されたレーザと、第２レーザ光源２２から出射されたレーザ光とを合成する。合成光学系５と、第１レーザ光源２１及び第２レーザ光源２２との間の光路には、第１アッテネータ３１及び第２アッテネータ３２が配置されているため、第１アッテネータ３１から出射されたレーザと、第２アッテネータ３２から出射されたレーザ光とが、合成光学系５に入射され、当該合成光学系５により、これらレーザが合成される。

【0024】

光軸と直交する平面視において、第１レーザ光源２１からのレーザ光と、第２レーザ光源２２からのレーザ光とが重複する。合成光学系５によって、第１レーザ光源２１からのレーザ光及び、第２レーザ光源２２からのレーザ光は、空間的に重複して同軸となることにより、合成されたレーザ光となる。合成光学系５によって合成されたレーザ光は、ビーム整形光学系６に入射される。

【0025】

ビーム整形光学系６には合成光学系５によって合成されたレーザ光が入射され、当該ビーム整形光学系６は、入射されたレーザ光（合成されたレーザ光）を整形して、シリコン膜への照射に適したビーム形状のレーザ光を生成する。ビーム整形光学系６は、Ｙ方向に沿ったライン状のラインビームを生成する。

【0026】

ビーム整形光学系６は、例えば、レンズアレイから構成されるホモジナイザによって、１つのビームを複数のビームに分割（Ｚ方向に並んだ複数のラインビーム）する。複数のビームに分割後、コンデンサーレンズによって合成することでラインビーム状に整形することができる。ビーム整形光学系６は、生成（整形）したライン状のレーザ光を落射ミラー６１に出射する。

【0027】

落射ミラー６１は、Ｙ方向に延びる矩形状の反射ミラーであり、ビーム整形光学系６が生成した複数のラインビームであるレーザ光を反射する。落射ミラー６１は、例えば、ダイクロイックミラーであり、一部の光を透過する部分反射ミラーである。落射ミラー６１は、ライン状のレーザ光を反射させて反射光を生成すると共に、当該ライン状のレーザ光一部を透過させて透過光を生成する。落射ミラー６１は、反射光であるレーザ光を基板８のシリコン膜に照射し、透過光でレーザ光を、例えばバイプラナ光電管６２等のパルス計測器へ出射する。

【0028】

プロジェクションレンズ６５は、基板の上方に配置されている。プロジェクションレンズ６５は、レーザ光を基板、すなわち、シリコン膜に投射するための複数のレンズを有している。プロジェクションレンズ６５は、レーザ光を基板に集光している。基板８上において、レーザ光がＹ方向に沿ったライン状の照射領域を形成する。すなわち、基板８上において、レーザ光は、Ｙ方向を長手方向とするラインビームとなっている。また、＋Ｘ方向に基板８を搬送しながら、レーザ光がシリコン膜に照射される。これにより、Ｙ方向における照射領域の長さを幅とする帯状の領域にレーザ光を照射することができる。

【0029】

落射ミラー６１に照射されるラインビーム状のレーザ光は、短軸幅が広がったビーム形状となり、すなわちコンデンサーレンズから出射された以降、当該短軸幅が多少広がり、崩れた形状となっている。落射ミラー６１によって反射されたレーザ光は、プロジェクションレンズ６５を通過することによって、短軸幅が１／５程度のラインビーム状のレーザ光に整形される。

【0030】

バイプラナ光電管６２は、ビーム整形光学系６に隣接して、アニール光学系１１の端部に設けられており、落射ミラー６１を透過した透過光に基づき、レーザ光源２から出射されたレーザ光のパルス波形を検出する。バイプラナ光電管６２は、検出したパルス波形を制御装置９に出力（送信）する。

【0031】

ＯＥＤセンサー６３は光センサーを含み、レーザ光源２とは別個の光源（別光源）から出射された光の反射光（基板８にて反射された反射光）を検出して、基板８上の結晶表面に関する情報を取得する。ＯＥＤセンサー６３は、検出した反射光の輝度（検出値）を、制御装置９に出力（信号として送信）する。

【0032】

ムラモニター６４はラインカメラとライン照明を含み、レーザ光が照射された基板８の注目領域を当該ラインカメラで撮像し、撮像した画像に含まれる当該注目領域の平均輝度を検出して、基板８の表面形状の散乱光に関する情報を取得する。ムラモニター６４は、検出した基板８（注目領域）の平均輝度（検出値）を制御装置９に出力（信号として送信）する。

【0033】

レーザ光源２を構成する第１レーザ光源２１及び第２レーザ光源２２（複数台のレーザ光源２）は、全て同じ仕様となっているが、出射されるエネルギー密度は、製品個体差により異なる値（Ｅ１≠Ｅ２）となっている。第１レーザ光源２１及び第２レーザ光源２２は、例えば、パルス間エネルギー安定性（δ／ｍｅａｎ）、又はポインティング安定性（Ｐ）等の特性情報を有する。第１レーザ光源２１及び第２レーザ光源２２において、これらパルス間エネルギー安定性（エネルギー安定性：δ／ｍｅａｎ）又はポインティング安定性（pointing：Ｐ）等の特性においては、工業製品として個体差が生じるものとなる。

【0034】

パルス間エネルギー安定性（δ／ｍｅａｎ）は、例えば０．３０％以内（≦０．３０％）となるように製品仕様として定義されている。当該パルス間エネルギー安定性を示す値（δ）は、いわゆる、ばらつき度（標準偏差）を示す値に相当するものであり、当該値が小さいほど、安定性は高く（ばらつきが小さい）、特性が良い。当該値（δ）が大きいほど、安定性は低く（ばらつきが大きい）、特性が悪いものとなる。

【0035】

ポインティング安定性（Ｐ）は、例えば±０．１５ｍｒａｄ以内となるように製品仕様として定義されている。当該ポインティング安定性を示す値（Ｐ）は、いわゆる、ばらつき度を示す値に相当するものであり、当該値の絶対値が小さい（０に近い）ほど、安定性は高く（ばらつきが低い）、特性が良い。当該値（Ｐ）が大きいほど、安定性は低く（ばらつきが大きい）、特性が悪いものとなる。

【0036】

このように同じ仕様である第１レーザ光源２１及び第２レーザ光源２２（複数台のレーザ光源２）において、工業製品として個体差、すなわち特性のばらつき（特性情報の差異）が発生し得る。詳細は後述するが、制御装置９は、第１レーザ光源２１及び第２レーザ光源２２のそれぞれの特性情報に基づき、特性が良い（ばらつきが少ない）レーザ光源２に接続されるアッテネータの透過率を、他方のレーザ光源２に接続されるアッテネータの透過率よりも大きくする。これにより、特性が良い（ばらつきが少ない）レーザ光源２から出射されるレーザ光を優先的に用いて、第１レーザ光源２１及び第２レーザ光源２２からのレーザ光を合成したレーザ光を基板８に照射させ、加工品質を向上させることができる。

【0037】

制御装置９は、レーザアニール装置１の全体的又は統合的な制御又は管理を行うパソコン又はサーバ装置等の情報処理装置である。制御装置９は、制御部９１、記憶部９２、通信部９３及び入出力Ｉ／Ｆ９４を含み、当該通信部９３又は入出力Ｉ／Ｆ９４を介して、レーザ光源２又はアニール光学系１１における各光学系を制御する制御デバイス（他の制御装置）と通信可能に接続されている。制御装置９は、レーザアニール装置１に含まれるパルス計測器、光検出器等の各種計測装置と通信可能に接続されており、これら各種計測装置から出力された計測データに基づき、レーザ光源２又はアニール光学系１１に対する種々の制御を行う。

【0038】

制御部９１は、一又は複数のＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro-Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等、計時機能を備えた演算処理装置を有し、記憶部９２に記憶されたプログラムＰ（プログラム製品）を読み出して実行することにより、種々の情報処理及び、レーザ光源２又はアニール光学系１１に含まれる各光学系に対する制御処理等を行う。

【0039】

記憶部９２は、ＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）、フラッシュメモリ等の揮発性記憶領域及び、ＥＥＰＲＯＭ又はハードディスク等の不揮発性記憶領域を含む。記憶部９２には、プログラムＰ（プログラム製品）及び処理時に参照するデータが予め記憶してある。記憶部９２に記憶されたプログラムＰは、制御部９１が読み取り可能な記録媒体９２０から読み出されたプログラムＰ（プログラム製品）を記憶したものであってもよい。また、図示しない通信網に接続されている図示しない外部コンピュータからプログラムＰ（プログラム製品）をダウンロードし、記憶部９２に記憶させたものであってもよい。

【0040】

通信部９３は、例えばイーサネット（登録商標）の規格に準拠した通信モジュール又は通信インターフェイスであり、当該通信部９３にはイーサネットケーブルが接続される。通信部９３は、当該イーサネットケーブル等の有線である場合に限定されず、例えばWi-Fi（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の狭域無線通信モジュール、又は４Ｇ、５Ｇ等の広域無線通信モジュール等の無線通信に対応した通信インターフェイスであってもよい。

【0041】

入出力Ｉ／Ｆ９４は、例えばＲＳ２３２Ｃ又はＵＳＢ等の通信規格に準拠した通信インターフェイスである。入出力Ｉ／Ｆ９４には、キーボード等の入力装置、又は液晶ディスプレイ等の表示装置９４１が接続される。

【0042】

図３は、制御部９１による処理手順の一例を示すフローチャートである。レーザアニール装置１に含まれる制御装置９の制御部９１は、例えば入出力に接続されるキーボード等による操作者の操作を受付け、当該受け付けた操作に基づき、以下の処理を行う。

【0043】

制御装置９の制御部９１は、第１レーザ光源２１及び第２レーザ光源２２の特性情報を取得する（Ｓ１０１）。制御装置９の制御部９１は、通信部９３又は入出力Ｉ／Ｆ９４を介して、パルス計測器等の計測装置から、第１レーザ光源２１及び第２レーザ光源２２の特性情報を取得する。又は、制御装置９の制御部９１は、第１レーザ光源２１及び第２レーザ光源２２の制御デバイスから、これら特性情報を取得するものであってもよい。当該特性情報は、例えば、パルス間エネルギー安定性（エネルギー安定性：δ／ｍｅａｎ）、ポインティング安定性（pointing：Ｐ）、又はこれら双方の情報を含む。これら計測装置又は制御デバイスは、第１レーザ光源２１及び第２レーザ光源２２の特性情報を検出するための特性情報検出部として機能する。

【0044】

制御装置９の制御部９１は、例えば、基板８に対するアニール加工の準備工程において第１レーザ光源２１及び第２レーザ光源２２それぞれを別個に駆動し、第１レーザ光源２１から出射されたレーザ光と、第２レーザ光源２２から出射されたレーザ光とのそれぞれに基づき、第１レーザ光源２１及び第２レーザ光源２２のそれぞれの特性情報を取得するものであってもよい。

【0045】

制御装置９の制御部９１は、取得した特性情報に基づき、第１アッテネータ３１及び第２アッテネータ３２の透過率を導出する（Ｓ１０２）。制御装置９の制御部９１は、特性情報として取得した第１レーザ光源２１及び第２レーザ光源２２のパルス間エネルギー安定性又はポインティング安定性等に基づき、特性の良いレーザ光源２を特定する。制御装置９の制御部９１は、当該特性の良いレーザ光源２に接続されているアッテネータの透過率を、他方のレーザ光源２に接続されているアッテネータの透過率よりも大きくなるように、第１アッテネータ３１及び第２アッテネータ３２の透過率を導出する。

【0046】

上述のとおり、パルス間エネルギー安定性又はポインティング安定性等の特性情報は、ばらつき度（標準偏差）を示す値にて定義されるものとなるため、当該特性情報の値が小さい（０に近い）ほど、レーザ光源２の特性は良いものとなる。例えば、第１レーザ光源２１のパルス間エネルギー安定性（エネルギー安定性：δ１）が、第２レーザ光源２２のパルス間エネルギー安定性（エネルギー安定性：δ２）よりも大きい場合（δ１＞δ２）、第２レーザ光源２２の特性は第１レーザ光源２１の特性よりも良いものとなり、第１アッテネータ３１の透過率（Ｔ１）は、第１アッテネータ３１の透過率（Ｔ２）よりも小さい値となる（Ｔ１＜Ｔ２）。

【0047】

第１レーザ光源２１のポインティング安定性（Ｐ１）が、第２レーザ光源２２のポインティング安定性（Ｐ２）よりも小さい場合（Ｐ１＜Ｐ２）、第１レーザ光源２１の特性は第２レーザ光源２２の特性よりも良いものとなり、第１アッテネータ３１の透過率（Ｔ１）は、第１アッテネータ３１の透過率（Ｔ２）よりも大きい値となる（Ｔ１＞Ｔ２）。

【0048】

例えばパルス間エネルギー安定性（δ）とポインティング安定性（Ｐ）とによる複数の特性情報に基づき、特性の良いレーザ光源２を特定する場合、これら特性情報の値を合算した値（δ＋Ｐ）を用いて、第１レーザ光源２１の特性情報の値（δ１＋Ｐ１）と、第２レーザ光源２２の特性情報の値（δ２＋Ｐ２）とを比較するものであってもよい。

【0049】

制御装置９の制御部９１は、第１アッテネータ３１及び第２アッテネータ３２のそれぞれの特性情報に基づき、特性の良いレーザ光源２を特定して、第１アッテネータ３１及び第２アッテネータ３２の透過率の大小関係を決定する。制御装置９の制御部９１は、更に第１アッテネータ３１から出射されるエネルギー密度と第２アッテネータ３２から出射されるエネルギー密度（Ｅ２２）との合計値が一定（Ｅ１×Ｔ１＋Ｅ２×Ｔ２＝一定）となるように、これら透過率（Ｔ１、Ｔ２）を変更する。

【0050】

制御装置９の制御部９１は、第１レーザ光源２１及び第２レーザ光源２２の特性情報（δ１、Ｐ１、δ２、Ｐ２）を入力因子として、透過率（Ｔ１、Ｔ２）を算出する関数を用いて、当該透過率を導出するものであってもよい。又は、第１レーザ光源２１及び第２レーザ光源２２の特性情報（δ１、Ｐ１、δ２、Ｐ２）の組み合わせパターンに応じて、透過率（Ｔ１、Ｔ２）を定義（特定）するルックアップテーブルが、制御装置９の記憶部９２に記憶されており、制御装置９の制御部９１は当該ルックアップテーブルを参照することにより、当該透過率を導出するものであってもよい。

【0051】

制御装置９の制御部９１は、導出した透過率に基づき、制御信号を生成する（Ｓ１０３）。制御装置９の制御部９１は、生成した制御信号それぞれを第１アッテネータ３１及び第２アッテネータ３２に出力する（Ｓ１０４）。制御装置９の制御部９１は、第１アッテネータ３１及び第２アッテネータ３２のそれぞれの透過率（Ｔ１、Ｔ２）に基づき、第１アッテネータ３１用の制御信号、及び第２アッテネータ３２用の制御信号を生成する。

【0052】

制御装置９の制御部９１は、生成した第１アッテネータ３１用の制御信号を第１アッテネータ３１に出力し、第２アッテネータ３２用の制御信号を第２アッテネータ３２に出力する。制御装置９の制御部９１は、これら制御信号を出力するあたり、第１アッテネータ３１及び第２アッテネータ３２の制御デバイスに対し、通信部９３を介して当該制御信号を出力するものであってもよい。

【0053】

第１アッテネータ３１及び第２アッテネータ３２は、制御装置９から出力（送信）された制御信号を取得（受信）し、取得した制御信号に応じて、透過率を変更する。制御装置９の制御部９１は、Ｓ１０４の処理の実行後、再度Ｓ１０１からの処理を実行すべく、ループ処理を行うものであってもよい。制御装置９の制御部９１は、当該フローによる一連の処理を準備工程に行う場合に限定されず、基板８の加工処理と並行して実行し、基板８の加工処理中（生産工程中）に動的に第１アッテネータ３１及び第２アッテネータ３２の透過率を動的に変更するものであってもよい。

【0054】

本実施形態によれば、レーザアニール装置１（レーザアニール装置１）の制御装置９は、各レーザ光源２の特性情報それぞれに応じて、当該レーザ光源２から出射されるレーザに関する所定の処理を行う。これにより、複数のレーザ光源２を備えるレーザアニール装置１において、当該複数のレーザ光源２において製品個体差がある場合であっても、当該個体差（ばらつき）を吸収した制御を行うことができる。複数のレーザ光源２から出射されるレーザそれぞれを合成するにあたり、合成されたレーザの安定性等を向上させ、当該合成されたレーザが照射されるに基板８等に対する照射ムラが発生することを抑制することができる。

【0055】

本実施形態によれば、レーザアニール装置１（レーザ照射装置）の制御装置９は、第１レーザ光源２１と第２レーザ光源２２との特性情報に基づき導出した透過率に基づき、第１アッテネータ３１及び第２アッテネータ３２の透過率を制御するため、これらアッテネータを適切に制御することができる。

【0056】

本実施形態によれば、レーザアニール装置１の制御装置９は、第１レーザ光源２１及び第２レーザ光源２２において、パルス間エネルギー安定性に関する値（δ）が大きい（ばらつきが大きく、エネルギー安定性が低い）レーザ光源２のアッテネータの透過率を、他方のレーザ光源２のアッテネータの透過率よりも低くする。これにより、パルス間エネルギー安定性に関する値（δ）が小さい（ばらつきが小さく、エネルギー安定性が高い）レーザ光源２に対する透過率を高くすることができ、当該エネルギー安定性が高いレーザ光源２を優先的に用いて、第１レーザ光源２１及び第２レーザ光源２２のレーザ光を合成し、基板８等に対する加工品質を向上させることができる。

【0057】

本実施形態によれば、レーザアニール装置１の制御装置９は、第１レーザ光源２１及び第２レーザ光源２２において、ポインティング安定性に関する値（Ｐ）が大きい（ばらつきが大きく、ポインティング安定性が低い）レーザ光源２のアッテネータの透過率を、他方のレーザ光源２のアッテネータの透過率よりも低くする。これにより、ポインティング安定性に関する値（Ｐ）が小さい（ばらつきが小さく、ポインティング安定性が高い）レーザ光源２に対する透過率を高くすることができ、当該ポインティング安定性が高いレーザ光源２を優先的に用いて、第１レーザ光源２１及び第２レーザ光源２２のレーザ光を合成し、基板８に対する加工品質を向上させることができる。

【0058】

本実施形態によれば、レーザアニール装置１の制御装置９は、第１レーザ光源２１のエネルギー密度に第１アッテネータ３１の透過率を乗算した値と、第２レーザ光源２２のエネルギー密度に第２アッテネータ３２の透過率を乗算した値とを加算した合成エネルギー密度が一定となるように、第１アッテネータ３１及び第２アッテネータ３２の透過率を導出する。これにより、レーザアニール装置１の可動中において、動的に第１アッテネータ３１及び第２アッテネータ３２の透過率を変更するにあたり、基板８に照射されるレーザのエネルギー密度（合成エネルギー密度）を一定に保ち、照射ムラが発生することを抑制することができる。

【0059】

（実施形態２）
図４は、実施形態２（偏光比）に係るレーザアニール装置１の構成例を示す図である。実施形態２のレーザアニール装置１は、実施形態１のレーザアニール装置１と同様に、プロジェクションレンズ６５等を含むアニール光学系１１、レーザ照射室７及び制御装置９を備え、更に第１偏光比制御ユニット４１及び第２偏光比制御ユニット４２を備える。

【0060】

第１偏光比制御ユニット４１は、第１アッテネータ３１の出射側に配置され、第２偏光比制御ユニット４２は、第２アッテネータ３２の出射側に配置されている。第１偏光比制御ユニット４１及び第２偏光比制御ユニット４２は、例えば１／２波長板（λ／２板）及び偏光ビームスプリッタにて構成され、入射されたレーザ光のＰ偏波とＳ偏波との偏光比を変更する。

【0061】

第１偏光比制御ユニット４１は、第１アッテネータ３１から出射されたレーザ光の偏光比を変更する。第２偏光比制御ユニット４２は、第２アッテネータ３２から出射されたレーザ光の偏光比を変更する。第１偏光比制御ユニット４１及び第２偏光比制御ユニット４２は、制御装置９から出力された制御信号に基づき、それぞれの偏光比を変更（可変）するように構成されている。

【0062】

第１アッテネータ３１及び第２アッテネータ３２の透過率を変更した場合、第１アッテネータ３１及び第２アッテネータ３２から出射されるレーザ光の偏光比は、当該透過率に応じて変更される。これに対し、制御装置９は、変更された透過率に応じて、対応する偏光比を変更することにより、第１偏光比制御ユニット４１及び第２偏光比制御ユニット４２から出射されたレーザ光それぞれの偏光比を一定となるように制御する。

【0063】

制御装置９は、第１アッテネータ３１の透過率を変更する場合、第１偏光比制御ユニット４１の偏光比を変更し、第１偏光比制御ユニット４１から出射されるレーザ光の偏光比が一定となるように制御する。制御装置９は、第２アッテネータ３２の透過率を変更する場合、第２偏光比制御ユニット４２の偏光比を変更し、第２偏光比制御ユニット４２から出射されるレーザ光の偏光比が一定となるように制御する。

【0064】

図５は、偏光比テーブルの一例を示す説明図である。偏光比テーブルは、横軸を透過率とし、縦軸を偏光比として、各透過率に対応する偏光比それぞれが定義されている。制御装置９は、第１偏光比制御ユニット４１及び第２偏光比制御ユニット４２の偏光比を変更するにあたり、例えばテーブル形式にて制御装置９の記憶部９２に記憶されている情報（偏光比テーブル）を参照し、透過率に応じて偏光比を特定（導出）するものであってもよい。

【0065】

図６は、制御部９１による処理手順の一例を示すフローチャートである。制御装置９の制御部９１は、第１レーザ光源２１及び第２レーザ光源２２の特性情報を取得する（Ｓ２０１）。制御装置９の制御部９１は、取得した特性情報に基づき、第１アッテネータ３１及び第２アッテネータ３２の透過率を導出する（Ｓ２０２）。制御装置９の制御部９１は、実施形態１のＳ１０１及びＳ１０２と同様にＳ２０１及びＳ２０２の処理を行う。

【0066】

制御装置９の制御部９１は、透過率に基づき、第１偏光比制御ユニット４１及び第２偏光比制御ユニット４２の偏光比を導出する（Ｓ２０３）。制御装置９の制御部９１は、例えば、記憶部９２に記憶されている偏光比テーブルを参照することより、導出した第１偏光比制御ユニット４１及び第２偏光比制御ユニット４２の透過率（Ｔ１、Ｔ２）に対応する１偏光比制御ユニット及び第２偏光比制御ユニット４２の偏光比を導出する。

【0067】

制御装置９の制御部９１は、導出した透過率及び偏光比に基づき、制御信号を生成する（Ｓ２０４）。制御装置９の制御部９１は、生成した制御信号それぞれを第１アッテネータ３１、第２アッテネータ３２、第１偏光比制御ユニット４１及び第２偏光比制御ユニット４２に出力する（Ｓ２０５）。制御装置９の制御部９１は、実施形態１のＳ１０３及びＳ１０４と同様に、第１レーザ光源２１及び第２レーザ光源２２への制御信号を生成し、出力する。

【0068】

制御装置９の制御部９１は、導出したそれぞれの偏光比に基づき、第１偏光比制御ユニット４１用の制御信号、及び第２偏光比制御ユニット４２用の制御信号を生成する。制御装置９の制御部９１は、生成した第１偏光比制御ユニット４１用の制御信号を第１偏光比制御ユニット４１に出力し、第２偏光比制御ユニット４２用の制御信号を第２偏光比制御ユニット４２に出力する。制御装置９の制御部９１は、これら制御信号を出力するあたり、第１偏光比制御ユニット４１及び第２偏光比制御ユニット４２の制御デバイスに対し、通信部９３を介して当該制御信号を出力するものであってもよい。

【0069】

第１アッテネータ３１及び第２アッテネータ３２は、制御装置９から出力（送信）された制御信号を取得（受信）し、取得した制御信号に応じて、それぞれの透過率を変更する。第１偏光比制御ユニット４１及び第２偏光比制御ユニット４２は、制御装置９から出力（送信）された制御信号を取得（受信）し、取得した制御信号に応じて、それぞれの偏光比を変更する。制御装置９の制御部９１は、実施形態１と同様にＳ２０５の処理の実行後、再度Ｓ２０１からの処理を実行すべく、ループ処理を行うものであってもよい。

【0070】

本実施形態によれば、レーザアニール装置１の制御装置９は、導出した透過率に基づき、第１偏光比制御ユニット４１及び第２偏光比制御ユニット４２それぞれから出射するレーザの偏光比が一定となるように、第１偏光比制御ユニット４１及び第２偏光比制御ユニット４２における偏光比を変更する。レーザアニール装置１の制御部９１は、例えば記憶部９２に記憶されている偏光比テーブルを参照することにより、透過率に応じた偏光比を特定（導出）するものであってもよい。

【0071】

第１アッテネータ３１及び第２アッテネータ３２の透過率が変化することにより、当該第１アッテネータ３１及び第２アッテネータ３２それぞれから出射するレーザの偏光比も変化する。これに対し、偏光比が一定となるように第１偏光比制御ユニット４１及び第２偏光比制御ユニット４２の偏光比を変更して、合成されるレーザの偏光比を一定に保ち、照射ムラを抑制することができる。

【0072】

（実施形態３）
図７は、実施形態３（透過率学習モデル９２１）に係る透過率学習モデル９２１の一例を示す説明図である。制御装置９の制御部９１は、訓練データを用いてニューラルネットワークを学習させ、第１レーザ光源２１及び第２レーザ光源２２の特性情報を入力した場合、第１アッテネータ３１及び第２アッテネータ３２の透過率を出力する透過率学習モデル９２１を生成する。又は、透過率学習モデル９２１は、第１レーザ光源２１及び第２レーザ光源２２の特性情報、ＯＥＤセンサー６３からの輝度（検出値）、及びムラモニター６４からの平均輝度（検出値）を入力した場合、第１アッテネータ３１及び第２アッテネータ３２の透過率と、第１偏光比制御ユニット４１及び第２偏光比制御ユニット４２の偏光比とを出力するものであってもよい。

【0073】

当該訓練データは、第１レーザ光源２１及び第２レーザ光源２２の特性情報を含む問題データと、第１アッテネータ３１及び第２アッテネータ３２の透過率を含む回答データから構成され、制御装置９の記憶部９２に記憶されている。又は、当問題データは、第１レーザ光源２１及び第２レーザ光源２２の特性情報、ＯＥＤセンサー６３からの輝度（検出値）、及びムラモニター６４からの平均輝度（検出値）を含むものであってもよい。そして、回答データは、第１アッテネータ３１及び第２アッテネータ３２の透過率、第１偏光比制御ユニット４１、及び第２偏光比制御ユニット４２の偏光比を含むものであってもよい。これら訓練データの元データは、例えば複数のレーザアニール装置１の稼働実績データを集約することにより、生成することができる。

【0074】

訓練データを用いて学習されたニューラルネットワーク（透過率学習モデル９２１）は、人工知能ソフトウェアの一部であるプログラムモジュールとして利用が想定される。透過率学習モデル９２１は、制御装置９にて用いられるものであり、このように演算処理能力を有するこのように演算処理能力を有する制御装置９にて実行されることにより、ニューラルネットワークシステムが構成される。

【0075】

透過率学習モデル９２１は、ＤＮＮ（Deep Neural Network）にて構成され、第１レーザ光源２１及び第２レーザ光源２２の特性情報の入力を受け付ける入力層と、当該特性情報の特徴量を抽出する中間層と、透過率を出力とする出力層とを有する。又は、当該入力層は、第１レーザ光源２１及び第２レーザ光源２２の特性情報、ＯＥＤセンサー６３からの輝度（検出値）、及びムラモニター６４からの平均輝度（検出値）の入力を受け付けるものであってもよい。中間層は、これら特性情報及び検出値の特徴量を抽出し、出力層は、それぞれの透過率及び偏光比を出力するものであってもよい。

【0076】

入力層は、第１レーザ光源２１及び第２レーザ光源２２の特性情報等の入力を受け付ける複数のニューロンを有し、入力された値を中間層に受け渡す。中間層は、ReLu関数又はシグモイド関数等の活性化関数を用いて定義され、入力されたそれぞれの値の特徴量を抽出する複数のニューロンを有し、抽出した特徴量を出力層に受け渡す。当該活性化関数の重みづけ係数及びバイアス値等のパラメータは、誤差逆伝播法を用いて最適化される。出力層は、例えば全結合層により構成され、中間層から出力された特徴量に基づいて第１アッテネータ３１及び第２アッテネータ３２の透過率を出力し、更に第１偏光比制御ユニット４１及び第２偏光比制御ユニット４２の偏光比を出力するものであってもよい。

【0077】

本実施形態では、透過率学習モデル９２１は、ＤＮＮであるとしたがこれに限定されず、ＤＮＮ以外のニューラルネットワーク、ＲＮＮ（Recurrent Neural Network）、ＬＳＴＭ（Long-short term model）、ＣＮＮ、ＳＶＭ（Support Vector Machine）、ベイジアンネットワーク、線形回帰、回帰木、重回帰、ランダムフォレスト、アンサンブルなど、他の学習アルゴリズムで構築された学習モデルであってよい。

【0078】

レーザアニール装置１に含まれる制御装置９が透過率学習モデル９２１を生成するとしたが、これに限定されず、透過率学習モデル９２１は、当該制御装置９以外となるクラウドサーバ等の外部のサーバ装置等によって、学習及び生成されるものであってもよい。透過率学習モデル９２１は、制御装置９にて用いられるものとしたが、これに限定されず、制御装置９は、通信部９３を介して、例えばインターネット等に接続されるクラウドサーバ等と通信し、当該クラウドサーバに実装された透過率学習モデル９２１によって出力された透過率を取得するものであってもよい。

【0079】

図８は、制御部９１による処理手順の一例を示すフローチャートである。制御装置９の制御部９１は、第１レーザ光源２１及び第２レーザ光源２２の特性情報を取得する（Ｓ３０１）。制御装置９の制御部９１は、実施形態１のＳ１０１と同様に、Ｓ３０１の処理を行う。

【0080】

制御装置９の制御部９１は、取得した特性情報を、透過率学習モデル９２１に入力することにより、第１アッテネータ３１及び第２アッテネータ３２の透過率を導出する（Ｓ３０２）。制御装置９の制御部９１は、第１レーザ光源２１及び第２レーザ光源２２の特性情報を透過率学習モデル９２１に入力する。透過率学習モデル９２１は、当該入力された特性情報に応じて、第１アッテネータ３１及び第２アッテネータ３２の透過率を出力する。制御装置９の制御部９１は、透過率学習モデル９２１が出力した透過率を取得することにより、第１アッテネータ３１及び第２アッテネータ３２の透過率を導出する。

【0081】

制御装置９の制御部９１は、導出した透過率に基づき、制御信号を生成する（Ｓ３０３）。制御装置９の制御部９１は、生成した制御信号それぞれを第１アッテネータ３１及び第２アッテネータ３２に出力する（Ｓ３０４）。制御装置９の制御部９１は、実施形態１のＳ１０３及びＳ１０４と同様に、Ｓ３０３及びＳ３０４の処理を行う。

【0082】

本実施形態におけるフローチャートにて、制御装置９の制御部９１は、取得した特性情報を透過率学習モデル９２１に入力し、第１アッテネータ３１及び第２アッテネータ３２の透過率を導出するとしたが、これに限定されない。制御装置９の制御部９１は、取得した第１レーザ光源２１及び第２レーザ光源２２の特性情報、ＯＥＤセンサー６３からの検出値、及びムラモニター６４からの検出値を透過率学習モデル９２１に入力し、第１アッテネータ３１及び第２アッテネータ３２の透過率と、第１偏光比制御ユニット４１及び第２偏光比制御ユニット４２の偏光比とを導出するものであってもよい。

【0083】

この場合、制御装置９の制御部９１は、導出した透過率に基づき透過率用の制御信号を生成すると共に、導出した偏光比に基づき偏光比用の制御信号を生成する。制御装置９の制御部９１は、透過率用の制御信号それぞれを第１アッテネータ３１及び第２アッテネータ３２に出力し、偏光比用の制御信号それぞれを第１偏光比制御ユニット４１及び第２偏光比制御ユニット４２に出力する。

【0084】

本実施形態によれば、レーザアニール装置１の制御装置９は、第１レーザ光源２１の特性情報と第２レーザ光源２２の特性情報とを入力した場合に第１アッテネータ３１の透過率と第２アッテネータ３２透過率とを出力する透過率学習モデル９２１を用いるため、第１アッテネータ３１及び第２アッテネータ３２のそれぞれの透過率を効率的に導出することができる。又は、透過率学習モデル９２１用いることにより、第１レーザ光源２１及び第２レーザ光源２２の特性情報、ＯＥＤセンサー６３からの検出値、及びムラモニター６４からの検出値に基づき、第１アッテネータ３１及び第２アッテネータ３２の透過率と、第１偏光比制御ユニット４１及び第２偏光比制御ユニット４２の偏光比を効率的に導出することができる。

【0085】

（実施形態４）
図９は、実施形態４（同期ずれ）に係るレーザアニール装置１の構成例を示す図である。実施形態４のレーザアニール装置１は、実施形態１のレーザアニール装置１と同様にアニール光学系１１、レーザ照射室７及び制御装置９を備え、ステージ７１を駆動するためのＸ軸駆動系７３及びＹ軸駆動系７４を備える。

【0086】

実施形態４のレーザアニール装置１は、パルス波形を検出するためのバイプラナ光電管６２を備えており、当該バイプラナ光電管６２は、アニール光学系１１の端部に設けられ、例えば落射ミラー６１を透過した透過光に基づき、第１レーザ光源２１及び第２レーザ光源２２から出射されたレーザ光それぞれのパルス波形を検出する。

【0087】

制御装置９は、通信部９３又は入出力Ｉ／Ｆ９４を介してバイプラナ光電管６２と通信可能に接続されており、バイプラナ光電管６２から、第１レーザ光源２１からのレーザ光のパルス波形、及び第２レーザ光源２２からのレーザ光のパルス波形を取得する。これら第１レーザ光源２１及び第２レーザ光源２２のパルス波形は特性情報に相当し、当該パルス波形を検出するバイプラナ光電管６２は第１レーザ光源２１及び第２レーザ光源２２の特性情報を検出するための特性情報検出部として機能する。

【0088】

制御装置９は、取得した第１レーザ光源２１及び第２レーザ光源２２のそれぞれのパルス波形に基づき、第１レーザ光源２１から出射されたレーザ光と、第２レーザ光源２２から出射されたレーザ光との同期ずれを検出する。制御装置９は、検出した同期ずれの大きさ（同期ずれ値）に応じて、許容できる同期ずれ値（許容閾値）を超過した旨を示す報知信号を生成し、例えば表示装置９４１等に出力する。又は、制御装置９は、検出した同期ずれ値が、許容閾値を超過（許容閾値以上）した場合、レーザアニール装置１の運転を停止する停止信号を出力し、当該レーザアニール装置１を停止するものであってもよい。

【0089】

図１０は、同期ずれ値学習モデル９２２の一例を示す説明図である。制御装置９は、同期ずれを検出するにあたり、制御装置９の記憶部９２に記憶されている同期ずれ値学習モデル９２２を用いる。同期ずれ値学習モデル９２２を用いることにより、第１レーザ光源２１から出射されたレーザ光と、第２レーザ光源２２から出射されたレーザ光との同期ずれ値を導出することができる。当該同期ずれ値は、例えば、１ｎｓの時間単位にて示されるものであってもよい。このように同期ずれ値を定義するにあたり、同期ずれ値が０ｎｓであるパルス波形は、同期ずれが発生していないことを示すものとなる。

【0090】

図１１は、パルス信号における同期ずれを例示する説明図である。本実施形態における図示では、同期ずれ値が１ｎｓ（左上）、２ｎｓ（右上）、３ｎｓ（左下）、及び４ｎｓ（右下）となる第１レーザ光源２１のパルス波形と第２レーザ光源２２のパルス波形とをグラフ形式にて示している。当該グラフにおいて、縦軸はレーザ光の強度を示し、横軸は時間を示す。

【0091】

制御装置９の制御部９１は、訓練データを用いてニューラルネットワークを学習させ、第１レーザ光源２１のパルス波形及び、第２レーザ光源２２のパルス波形を入力した場合、第１レーザ光源２１と第２レーザ光源２２との同期ずれ値を出力する同期ずれ値学習モデル９２２を生成する。当該訓練データは、第１レーザ光源２１のパルス波形及び第２レーザ光源２２のパルス波形を含む問題データと、同期ずれ値を含む回答データから構成され、制御装置９の記憶部９２に記憶されている。これら訓練データの元データは、例えば複数のレーザアニール装置１の稼働実績データを集約することにより、生成することができる。

【0092】

これら個々の問題データと回答データとの組み合わせに関し、訓練データは、同期ずれ値が０ｎｓとなる組み合わせ、すなわち同期ずれが発生していないパルス波形と、同期ずれ値が例えば、１ｎｓから５ｎｓ等に段階的に増加するパルス波形とを含むものであってもよい。すなわち、同期ずれ値が、例えば－５ｎｓから５ｎｓまでの１１段階にてクラス分けし、それぞれの同期ずれ値（各クラス毎）において１００個程度のパルス波形のデータを用いて、訓練データを生成するものであってもよい。学習を行うにあたり、設定条件による波形の高さを合わせるため、当該パルス波形のデータ（波形データ）の正規化を行うものであってもよい。

【0093】

このように、訓練データは、同期ずれが発生していない第１レーザ光源２１及び第２レーザ光源２２のパルス波形によるデータと、同期ずれが発生している第１レーザ光源２１及び第２レーザ光源２２のパルス波形によるデータとを含む。同期ずれが発生しているデータにおいては、同期ずれ値を、例えば１ｎｓ単位で段階的に異なるものとし、同期ずれ値によって、クラス分けしたものであってもよい。制御装置９の制御部９１は、同期ずれがあるパルス波形と、同期がないパルス波形とを収集して訓練データを生成し、生成した訓練データを用いてニューラルネットワークを学習させることにより、同期ずれ値学習モデル９２２を生成する。

【0094】

同期ずれ値学習モデル９２２は、例えば、実施形態１の透過率学習モデル９２１と同様にＤＮＮにて構成され、第１レーザ光源２１及び第２レーザ光源２２のそれぞれのパルス波形の入力を受け付ける入力層と、当該パルス波形の特徴量を抽出する中間層と、同期ずれ値を出力とする出力層とを有する。

【0095】

入力層は、第１レーザ光源２１及び第２レーザ光源２２のそれぞれのパルス波形の入力を受け付ける複数のニューロンを有し、入力された値を中間層に受け渡す。中間層は、ReLu関数又はシグモイド関数等の活性化関数を用いて定義され、入力されたそれぞれの値の特徴量を抽出する複数のニューロンを有し、抽出した特徴量を出力層に受け渡す。当該活性化関数の重みづけ係数及びバイアス値等のパラメータは、誤差逆伝播法を用いて最適化される。出力層は、例えば全結合層により構成され、中間層から出力された特徴量に基づいて同期ずれ値を出力する。

【0096】

本実施形態では、同期ずれ値学習モデル９２２は、ＤＮＮであるとしたがこれに限定されず、実施形態１の透過率学習モデル９２１と同様にＤＮＮ以外のニューラルネットワーク等、他の学習アルゴリズムで構築された学習モデルであってよい。実施形態１の透過率学習モデル９２１と同様に、当該制御装置９以外となるクラウドサーバ等の外部のサーバ装置等によって、同期ずれ値学習モデル９２２を学習及び生成するものであってもよい。実施形態１と同様に、制御装置９は、通信部９３を介して、例えばインターネット等に接続されるクラウドサーバ等と通信し、当該クラウドサーバに実装された同期ずれ値学習モデル９２２によって出力された同期ずれ値を取得するものであってもよい。

【0097】

同期ずれ値学習モデル９２２を生成（学習）するにあたり第１レーザ光源２１及び第２レーザ光源２２による２台構成としているが、３台以上のレーザ光源２から出射されるレーザ光それぞれのパルス波形を用いて訓練データを生成し、当該同期ずれ値学習モデル９２２を学習させるものであってもよい。

【0098】

図１２は、実際の同期ずれ値と、同期ずれ値学習モデル９２２による同期ずれ値とを混同行列にて例示する説明図である。本実施形態にて図示する混同行列は、実際の同期ずれ値と、同期ずれ値学習モデル９２２によって出力した同期ずれ値との比較を一例として示すものである。

【0099】

同期ずれ値は、例えば、±５ｎｓにて、１１段階（１１クラス）に分けた同期ずれ値にて、３０個のデータセット（第１レーザ光源２１のパルス波形、第２レーザ光源２２のパルス波形、同期ずれ値）を用意しており、全データセット数は、３３０個（３０×１１）としている。例えば、同期ずれ値が－５ｎｓ、－１ｎｓ及び５ｎｓでは、同期ずれ値学習モデル９２２が出力した同期ずれ値は、全て実際の同期ずれ値と同じとなり、すなわち正解率が１００％となっている。また、他の同期ずれ値においても、９０％以上の正解率となっており、同期ずれ値学習モデル９２２が、比較的に高い精度で、同期ずれ値を出力（推測）できることが示されている。

【0100】

図１３は、制御部９１による処理手順の一例を示すフローチャートである。制御装置９の制御部９１は、第１レーザ光源２１及び第２レーザ光源２２のパルス波形を取得する（Ｓ４０１）。制御装置９の制御部９１は、バイプラナ光電管６２から、第１レーザ光源２１からのレーザ光のパルス波形、及び第２レーザ光源２２からのレーザ光のパルス波形を取得する。

【0101】

制御装置９の制御部９１は、取得したパルス波形を同期ずれ値学習モデル９２２に入力することにより、同期ずれ値を導出する（Ｓ４０２）。制御装置９の制御部９１は、第１レーザ光源２１及び第２レーザ光源２２それぞれのパルス波形を、同期ずれ値学習モデル９２２に入力する。同期ずれ値学習モデル９２２は、入力されたパルス波形に基づき、これらパルス波形間の同期ずれ値を出力する。制御装置９の制御部９１は、同期ずれ値学習モデル９２２が出力した同期ずれ値を取得することにより、当該同期ずれ値を導出する。導出される同期ずれ値は、例えば１ｎｓごとに区分化されたクラスに分類されるものであってもよい。

【0102】

制御装置９の制御部９１は、導出した同期ずれ値が、許容閾値以上か否かを判定する（Ｓ４０３）。制御装置９の制御部９１は、例えば、記憶部９２に予め記憶されている許容閾値を参照し、導出した同期ずれ値が許容閾値以上であるか、否かを判定する。当該許容閾値は、レーザアニール装置１よる基板８に対する加工処理において、許容される同期ずれ値を示すものであり、同期ずれにより発生する照射ムラが加工品質上、許容される同期ずれ値である。当該許容閾値は、単一の値として設定される場合に限定されず、段階的に異なる複数の値によって定義されているものであってもよい。

【0103】

同期ずれ値が許容閾値以上でない、すなわち許容閾値未満である場合（Ｓ４０３：ＮＯ）、制御装置９の制御部９１は、再度Ｓ３０１の処理を実行すべく、ループ処理を行う。

【0104】

同期ずれ値が許容閾値以上である場合（Ｓ４０３：ＹＥＳ）、制御装置９の制御部９１は、同期ずれ値が許容閾値以上である場合、報知信号を出力する（Ｓ４０４）。制御装置９の制御部９１は、同期ずれ値が許容閾値以上である場合、報知信号を例えば表示装置９４１等に出力する。これにより、レーザアニール装置１の管理者に対し、許容閾値以上となる同期ずれが発生したことを効率的に報知することができる。

【0105】

本実施形態によれば、レーザアニール装置１の制御装置９は、複数のパルス波形を入力した場合に複数のパルス波形における同期ずれ値を出力する同期ずれ値学習モデル９２２を用いることにより、複数のレーザ光源２それぞれから出射されるレーザ光のパルス波形における同期ずれ値を効率的に導出することができる。これにより、例えばパルス波形の面積値等の特徴量に基づく方法と比較して、本実施形態によるレーザアニール装置１を用いることによって、レーザ光の短い同期ずれを効率的に検出することができる。

【0106】

導出した同期ずれ値が予め定められた許容閾値以上となった場合に報知信号を出力することにより、複数のレーザ光源２間にて発生したパルス波形の同期ずれの状態が、レーザアニール装置１の稼働、すなわち半導体装置の生産の継続が困難となる状態にあることを、当該レーザアニール装置１の操作者に対し報知できる。当該報知を行うことにより、同期ずれに対し適切な対応及び早期の復帰を促すことができ、同期ずれに起因する照射ムラが発生することを効率的に抑制することができる。

【0107】

（その他の実施形態）
図１４、図１５、図１６、図１７及び図１８は、その他の実施形態（半導体装置の製造方法）に係る半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。その他の実施の形態として、上記実施の形態に係るレーザアニール装置１を用いた半導体装置の製造方法について説明する。以下の半導体装置の製造方法のうち、非晶質の半導体膜を結晶化させる工程において、実施の形態１から４に係るレーザアニール装置１を用いたアニール処理を実施している。

【0108】

半導体装置は、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）を備える半導体装置であり、この場合は、アモルファスシリコン膜８４にレーザ光を照射して結晶化し、ポリシリコン膜８５を形成することができる。ポリシリコン膜８５は、ＴＦＴのソース領域、チャネル領域、ドレイン領域を有する半導体層として用いられる。

【0109】

上記で説明した実施の形態に係るレーザアニール装置１は、ＴＦＴアレイ基板の製造に好適である。以下、ＴＦＴを有する半導体装置の製造方法について説明する。

【0110】

まず、図１４に示すように、ガラス基板８１（基板８）の上に、ゲート電極８２を形成する。ゲート電極８２は、例えば、アルミニウムなどを含む金属薄膜を用いることができる。次に、図１５に示すように、ゲート電極８２の上に、ゲート絶縁膜８３を形成する。ゲート絶縁膜８３は、ゲート電極８２を覆うように形成される。その後、図１６に示すように、ゲート絶縁膜８３の上に、アモルファスシリコン膜８４を形成する。アモルファスシリコン膜８４は、ゲート絶縁膜８３を介して、ゲート電極８２と重複するように配置されている。

【0111】

ゲート絶縁膜８３は、窒化シリコン膜（ＳｉＮｘ）、酸化シリコン膜（ＳｉＯ２膜）、又はこれらの積層膜等などである。具体的には、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法により、ゲート絶縁膜８３とアモルファスシリコン膜８４とを連続成膜する。アモルファスシリコン膜８４付のガラス基板８１がレーザアニール装置１（レーザ照射装置）における半導体膜となる。

【0112】

そして、図１７に示すように、上記で説明したレーザアニール装置１を用いてアモルファスシリコン膜８４にレーザ光Ｌ３を照射してアモルファスシリコン膜８４を結晶化させて、ポリシリコン膜８５を形成する。これにより、シリコンが結晶化したポリシリコン膜８５がゲート絶縁膜８３上に形成される。この工程を行うにあたり、第１レーザ光源２１及び第２レーザ光源２２等、複数台構成となるレーザ光源２それぞれにおける特性情報を取得し、取得した特性情報それぞれに応じて、実施形態１から４にて開示されている所定の処理を行うことで、ポリシリコン膜８５にムラが生じることを抑えることができる。

【0113】

その後、図１８に示すように、ポリシリコン膜８５の上に層間絶縁膜８６、ソース電極８７ａ、及びドレイン電極８７ｂを形成する。層間絶縁膜８６、ソース電極８７ａ、及びドレイン電極８７ｂは、一般的なフォトリソグラフィー法や成膜法を用いて形成することができる。これ以降の製造工程については、最終的に製造するデバイスによって異なるので説明を省略する。

【0114】

上記で説明した半導体装置の製造方法を用いることで、多結晶半導体膜を含むＴＦＴを備える半導体装置を製造することができる。このような半導体装置は、有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイなどの高精細ディスプレイの制御用に好適である。上記のようにポリシリコン膜８５のムラを抑制することで、表示特性の優れた表示用装置を高い生産性で製造することができる。

【0115】

なお、本開示は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、において、アモルファスシリコン膜８４にレーザ光を照射してポリシリコン膜８５を形成する例に限らず、アモルファスシリコン膜８４にレーザ光を照射してマイクロクリスタルシリコン膜を形成してもよい。また、シリコン膜以外の非晶質膜にレーザ光を照射して、結晶化膜を形成してもよい。

【0116】

今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。各実施例にて記載されている技術的特徴は互いに組み合わせることができ、本発明の範囲は、特許請求の範囲内での全ての変更及び特許請求の範囲と均等の範囲が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0117】

１ レーザアニール装置（レーザ照射装置）
１１ アニール光学系
２ レーザ光源
２１ 第１レーザ光源
２２ 第２レーザ光源
３１ 第１アッテネータ
３２ 第２アッテネータ
４１ 第１偏光比制御ユニット
４２ 第２偏光比制御ユニット
５ 合成光学系
６ ビーム整形光学系
６１ 落射ミラー
６２ バイプラナ光電管
６３ ＯＥＤセンサー
６４ ムラモニター
６５ プロジェクションレンズ
７ レーザ照射室
７１ ステージ
７２ ベース
７３ Ｘ軸駆動系
７４ Ｙ軸駆動系
８ 基板
９ 制御装置
９１ 制御部
９２ 記憶部
９２０ 記録媒体
Ｐ プログラム（プログラム製品）
９２１ 透過率学習モデル
９２２ 同期ずれ値学習モデル
９３ 通信部
９４ 入出力Ｉ／Ｆ
９４１ 表示装置
８１ ガラス基板
８２ ゲート電極
８３ ゲート絶縁膜
８４ アモルファスシリコン膜
８５ ポリシリコン膜
８６ 層間絶縁膜
８７ａ ソース電極
８７ｂ ドレイン電極

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】