特表 2024-521636 レーザ焼鈍のための方法および装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-06-04

(54)【発明の名称】レーザ焼鈍のための方法および装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/268 20060101AFI20240528BHJP

   H01S 3/00 20060101ALI20240528BHJP

【ＦＩ】

H01L21/268 J

H01L21/268 F

H01S3/00 B

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023567968

(86)(22)【出願日】2022-04-22

(85)【翻訳文提出日】2023-12-13

(86)【国際出願番号】 EP2022060723

(87)【国際公開番号】W WO2022233599

(87)【国際公開日】2022-11-10

(31)【優先権主張番号】63/185,273

(32)【優先日】2021-05-06

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】63/251,174

(32)【優先日】2021-10-01

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】514323268

【氏名又は名称】コヒーレント レーザーシステムズ ゲーエムベーハー ウント コンパニー カーゲー

(74)【代理人】

【識別番号】100078282

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 秀策

(74)【代理人】

【識別番号】100113413

【弁理士】

【氏名又は名称】森下 夏樹

(74)【代理人】

【識別番号】100181674

【弁理士】

【氏名又は名称】飯田 貴敏

(74)【代理人】

【識別番号】100181641

【弁理士】

【氏名又は名称】石川 大輔

(74)【代理人】

【識別番号】230113332

【弁護士】

【氏名又は名称】山本 健策

(72)【発明者】

【氏名】ファン デア ヴィルト， パウル

【テーマコード（参考）】

5F172

【Ｆターム（参考）】

5F172AD06

5F172AF02

5F172AF06

5F172NN11

(57)【要約】

基板（２４）上の層（２２）が、均一な直線ビーム（２０）に形成される複数のレーザビーム（１４Ａ－１４Ｄ）内のパルスによってレーザ焼鈍される。レーザビーム（１４Ａ－１４Ｄ）は、ビームの第１のセット（１４Ａ、１４Ｄ）およびビームの第２のセット（１４Ｂ、１４Ｃ）に仕切られる。ビームの第２のセット（１４Ｂ、１４Ｃ）は、組み合わせられた全てのビーム（１４Ａ－１４Ｄ）よりも小さい角度範囲から層（２２）の上に入射される。ビーム（１４Ａ－１４Ｄ）内のパルスは、ビームの第１のセット（１４Ａ、１４Ｄ）内のパルスが、ビームの第２のセット（１４Ｂ、１４Ｃ）内のパルスの前に、層（２２）上に入射されるように同期される。ビームの第１のセット（１４Ａ、１４Ｄ）内のパルスは、層を融解し、ビームの第２のセット（１４Ｂ、１４Ｃ）内のパルスは、融解を持続させる。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板上の層を焼鈍するための方法であって、
複数のパルス式レーザビームを提供するステップであって、前記レーザビームは、レーザパルスの第１のセットを有するレーザビームの第１のセットと、レーザパルスの第２のセットを有するレーザビームの第２のセットとに分割される、ステップと、
前記レーザビームを直線ビームに形成するステップであって、前記直線ビームは、長寸法と、直交する短寸法とを有し、前記直線ビームは、前記長寸法に沿って均一な強度分布を有し、前記直線ビームの前記長寸法に沿った各場所は、前記レーザビームの全てのものによって照明される、ステップと、
前記直線ビームを用いて前記層を照明するステップであって、前記レーザビームの第２のセットは、組み合わせられた全ての前記レーザビームよりも小さい角度範囲から前記層上に入射される、ステップと、
前記レーザパルスの第１のセットが、前記レーザパルスの第２のセットの前に、前記層上に入射されるように、前記レーザビーム内のパルスを同期させるステップであって、前記レーザビームの第１のセット内の前記パルスは、前記直線ビームによって照明される前記層内の材料を融解し、前記レーザビームの第２のセット内の前記パルスは、前記融解された材料が凝固する前に、前記層上に入射される、ステップと
を含む、方法。

【請求項2】

前記層は、多結晶質シリコンの中への前記焼鈍することによって変形される、非晶質シリコンから作製される、請求項１に記載の焼鈍するための方法。

【請求項3】

前記レーザビームの第１および第２のセット内の順次パルスが、部分的に重複し、順次パルス間の時間的分離が、等しく、それによって、前記層が前記直線ビームによって持続的に照明される時間を延長する、請求項１または請求項２に記載の焼鈍するための方法。

【請求項4】

前記レーザパルスの第１のセットが、同時に前記層上に入射され、前記パルスの第１のセットおよび前記パルスの第２のセットは、遅延時間ΔＴだけ分離され、前記レーザパルスの第２のセットは、同時に前記層上に入射される、先行する請求項のいずれかに記載の焼鈍するための方法。

【請求項5】

前記パルスの第１のセットは、時間δｔだけ互いに分離され、前記パルスの第１のセットおよび前記パルスの第２のセットは、遅延時間ΔＴだけ分離され、前記パルスの第２のセットは、前記時間δｔだけ互いに分離される、先行する請求項のいずれかに記載の焼鈍するための方法。

【請求項6】

ΔＴ≧２δｔである、請求項５に記載の焼鈍するための方法。

【請求項7】

前記遅延時間ΔＴは、２０～１２０ナノ秒の範囲内にあり、前記時間δｔは、０～６０ナノ秒の範囲内にある、請求項５に記載の焼鈍するための方法。

【請求項8】

前記パルスの第１のセットは、同時に前記層上に入射され、前記パルスの第１のセットおよび前記パルスの第２のセットは、遅延時間ΔＴだけ分離され、前記パルスの第２のセットは、時間δｔだけ互いに分離される、先行する請求項のいずれかに記載の焼鈍するための方法。

【請求項9】

ΔＴ＝１．３δｔである、請求項８に記載の焼鈍するための方法。

【請求項10】

前記遅延時間ΔＴは、２０～１２０ナノ秒の範囲内にあり、前記時間δｔは、０～６０ナノ秒の範囲内にある、請求項８に記載の焼鈍するための方法。

【請求項11】

前記レーザビームの第１のセットは、前記直線ビームの中心軸に対して第１の角度範囲α_Ｆ内で、前記層上に入射され、前記レーザビームの第２のセットは、前記中心軸に対して第２の角度範囲α_Ｓ内で、前記層上に入射され、前記第２の角度範囲α_Ｓは、前記第１の角度範囲α_Ｆよりも前記中心軸に近い、先行する請求項のいずれかに記載の焼鈍するための方法。

【請求項12】

前記第１の角度範囲α_Ｆは、１°～９°の範囲内にあり、前記第２の角度範囲α_Ｓは、０°～３°の範囲内にある、請求項１１に記載の焼鈍するための方法。

【請求項13】

前記中心軸は、前記長寸法において、前記層に対して直角である、請求項１１または請求項１２に記載の焼鈍するための方法。

【請求項14】

前記レーザビームの第２のセットは、前記レーザビームの第１のセットよりも小さい前記層上の入射角を有する、請求項１１または請求項１２に記載の焼鈍するための方法。

【請求項15】

前記中心軸は、前記短寸法において、前記層の法線に対して、４°～１２°の範囲内のある角度θだけ傾動される、請求項１１に記載の焼鈍するための方法。

【請求項16】

前記レーザビームの第２のセットは、偏光されていない、先行する請求項のいずれかに記載の焼鈍するための方法。

【請求項17】

前記レーザビームの第１および第２のセットは、３５５ナノメートルの波長を有し、前記レーザパルスの第１および第２のセットは、２０～３０ナノ秒の範囲内のパルス持続時間を有する、先行する請求項のいずれかに記載の焼鈍するための方法。

【請求項18】

基板上の層を焼鈍するための光学装置であって、
複数のパルス式レーザ源であって、そのそれぞれが、パルス式レーザビームを提供する、複数のパルス式レーザ源と、
ビームホモジナイザであって、前記ビームホモジナイザは、長軸と、直交する短軸とを有し、前記レーザビームは、前記ビームホモジナイザの中に指向され、それを通して透過され、前記指向されたレーザビームは、前記ビームホモジナイザの前記長軸に沿って直列的に配列され、レーザビームの第１のセットおよびレーザビームの第２のセットに分割される、ビームホモジナイザと、
前記ビームホモジナイザと前記層との間に直列的に配列される複数のレンズを含む、ビームプロジェクタであって、前記ビームプロジェクタは、前記ビームホモジナイザを通して透過される前記レーザビームをインターセプトするように配列され、前記ビームホモジナイザおよび前記ビームプロジェクタは、協働して、前記レーザビームを前記層を照明する直線ビームに形成し、前記直線ビームは、長寸法と、直交する短寸法とを有し、前記直線ビームの前記長寸法に沿った各場所は、前記レーザビームの全てのものによって照明される、ビームプロジェクタと、
前記レーザビーム内のパルスを同期させるためのコントローラと
を備え、
前記レーザビームの第２のセットは、組み合わせられた全ての前記レーザビームよりも小さい角度範囲から前記層上に入射され、
前記コントローラは、前記レーザビームの第１のセット内のパルスが、前記レーザビームの第２のセット内の前記パルスの前に、前記層上に入射され、前記レーザビームの第１のセット内の前記パルスが、前記直線ビームによって照明される前記層内の材料を融解し、前記レーザビームの第２のセット内の前記パルスが、前記融解された材料が凝固する前に、前記層上に入射されるように、前記レーザビーム内のパルスを同期させる、光学装置。

【請求項19】

基板上の層を焼鈍するための光学装置であって、
複数のパルス式レーザ源であって、そのそれぞれが、パルス式レーザビームを提供する、複数のパルス式レーザ源と、
ビームホモジナイザであって、前記レーザビームは、前記ビームホモジナイザの中に指向され、それを通して透過される、ビームホモジナイザと、
前記ビームホモジナイザと前記層との間に直列的に配列される、少なくとも２つの正のレンズを含む、ビームプロジェクタであって、前記ビームプロジェクタは、前記ビームホモジナイザを通して透過される前記レーザビームをインターセプトするように配列され、前記ビームホモジナイザおよび前記ビームプロジェクタは、協働して、前記レーザビームを前記層を照明する直線ビームに形成し、前記直線ビームは、長寸法と、直交する短寸法とを有し、前記直線ビームの前記長寸法に沿った各場所は、前記レーザビームの全てのものによって照明され、前記レーザビームは、集合的に、前記直線ビーム内の場所の上に、入射角の範囲αに跨がる、ビームプロジェクタと、
前記レーザビーム内のパルスを同期させるためのコントローラと
を備え、
前記コントローラは、少なくとも１つのレーザビーム内のパルスが、全て他のレーザビーム内のパルスよりも後に、前記層を照明するように前記レーザビーム内のパルスを同期させ、前記少なくとも１つのレーザビームは、０．５αよりも小さい入射角の範囲に跨がる、光学装置。

【請求項20】

前記少なくとも１つのレーザビームは、０．２５αよりも小さい入射角の範囲に跨がる、請求項１９に記載の光学装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

（優先権）
本願は、それらの開示が、参照することによってそれらの全体として本明細書に組み込まれる、２０２１年５月６日に出願された、米国仮出願第６３／１８５，２７３号、および２０２１年１０月１日に出願された、米国仮出願第６３／２５１，１７４号の優先権を主張する。

【0002】

（発明の技術分野）
本発明は、概して、直線ビームの中に投影される紫外線レーザ放射を使用した非晶質シリコン層の焼鈍に関する。本発明は、特に、投影された直線ビームが、異なる入射角において非晶質シリコン層に送達される、時間的に分離されたパルスに仕切られる、焼鈍に関する。

【背景技術】

【0003】

（背景技術の議論）
レーザシリコン焼鈍は、高分解能アクティブマトリクス液晶ディスプレイ（ＡＭＬＣＤ）およびアクティブマトリクス有機発光ダイオード（ＡＭＯＬＥＤ）ディスプレイの生産における重要な処理ステップである。ガラス基板上の薄い非晶質シリコン層が、パルス式紫外線レーザビームによって融解され、冷却されながら結晶化する。多結晶質シリコン層は、半導体基部となり、この上に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）および他の電子回路が、従来のリソグラフィックプロセスによって形成される。焼鈍ステップの間、基板およびその上のシリコン層は、「パネル」の形態にあり、これは、後に、消費者の電子デバイス内で使用されるもの等のより小型の個々のディスプレイに分割され得る。

【0004】

レーザシリコン焼鈍は、繊細なプロセスであり、レーザ処理の間、パネルの幅を横断して最適なエネルギー密度を維持することが、不可欠である。レーザビームは、パネルの上に投影される、細長い「直線ビーム」に成形される。直線ビームは、パネルの全幅に跨がる長軸および直交する短軸によって特徴付けられる。直線ビームは、パネルの幅に沿って均一または「フラットトップ」な強度分布を有する。各パネルは、パネルの長さに沿って短軸方向において走査される。走査速度は、所望の多結晶質微小構造が取得されるまで、パネル上の各場所において、シリコンを繰り返し融解し、焼鈍するように選択される。約２０回の連続レーザパルスによる照射が、典型的である。各場所を複数のレーザパルスに露光させることはまた、パルス間の平均化も提供する。

【0005】

理想的な微小構造では、結晶粒塊は、均一なサイズおよび配向を有し、使用可能なパネルの生産量に悪影響を及ぼし得る欠陥の最小限の密度を伴う。直線ビームに対する露光の間の干渉効果は、これらの結晶粒塊を優先的に配向し、焼鈍されたシリコンの表面において「リップル」を生産する。焼鈍されたシリコン層の品質は、斜角における焼鈍されたシリコンの照明によって査定され、リップルによって引き起こされる回折を観察することができる。直線ビームの長軸に沿った強度における不均一性は、「走査ムラ」として公知である、短軸に沿って整合される縞模様を生産する。強度における時間的変動は、「ショットムラ」として公知である、長軸に沿って整合される縞模様を生産する。シリコン再結晶の特性評価のための方法が、米国特許第９，３３５，２７６号および米国特許公開第２０１３／０３４１３１０号（それぞれが、本発明の譲受人に譲渡され、それぞれの完全な開示が、参照することによって本明細書に組み込まれる）において説明されている。これらの方法は、プロセスをリアルタイムに調節するために、レーザ焼鈍の間に適用されることができる。

【0006】

エキシマレーザは、レーザシリコン焼鈍にとって有利に働き、これは、約１％ＲＭＳよりも小さい低パルスエネルギーノイズと、紫外線波長とを有する、安定したレーザビームを要求する。例えば、１９３ナノメートル（ｎｍ）のレーザビームを発生させるフッ化アルゴン（ＡｒＦ）エキシマレーザ、または３５１ｎｍのレーザビームを発生させるフッ化キセノン（ＸｅＦ）エキシマレーザがある。最も強力な最先端技術の産業用エキシマレーザは、塩化キセノン（ＸｅＣｌ）を使用し、３０８ｎｍのレーザビームを発生させ、最大６００ヘルツのパルス反復率において、最大１ジュールのパルスエネルギーを有する。例えば、Ｃｏｈｅｒｅｎｔ Ｉｎｃ．（Ｓａｎｔａ Ｃｌａｒａ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ）製のＬａｍｂｄａ ＳＸエキシマレーザがある。これらの産業用エキシマレーザは、１億パルスを上回って持続的に動作しながら、非常に安定したパルスエネルギーおよびビームパラメータを維持することができる。さらにより大きいパルスエネルギーを要求する用途では、２つ以上のエキシマレーザの出力は、ビーム混合光学系によって、かつパルス送達の同期によって組み合わせられることができる。そのようなビーム混合および同期は、それぞれ、米国特許第７，４０８，７１４号および第８，２３８，４００号（それぞれが、本発明の譲受人に譲渡され、それぞれの完全な開示が、参照することによって本明細書に組み込まれる）において説明されている。

【0007】

レーザビームを均一な直線ビームに成形するための方法および装置が、米国特許第７，２６５，９０８号、第７，４２８，０３９号、および第７，６１５，７２２号（そのそれぞれが、共同所有されており、それぞれの完全な開示が、参照することによって本明細書に組み込まれる）において説明されている。これらの方法は、ビーム均質化を組み込み、それによって、１つ以上の源からのレーザビームが、空間的に仕切られ、仕切られたビームが、シリコン層の上にオーバーレイされ、投影される。例えば、１０～３０個の仕切られたビームが、オーバーレイされ、投影され、それぞれが、短軸において約０．４ｍｍ、長軸において７５０ｍｍ～１，５００ｍｍの寸法を有する。ビーム均質化装置は、１つまたは２つの「微小レンズアレイ」を含み、入射ビームよりもはるかに小さい、複数の個別の「微小レンズ」を備える。各微小レンズは、オーバーレイされたビーム全体に寄与する、照明源になる。付加的な光学系が、微小レンズから出現する全てのビームを収集し、それらを均一な直線ビームに成形する。

【0008】

さらに最近では、所望の品質を伴うパネルを生産するために、レーザシリコン焼鈍が可能である、紫外線ダイオード圧送型固体レーザが、開示された。本固体レーザは、米国特許公開第２０２０／０２３５５４４号（共同所有されており、その完全な開示が、参照することによって本明細書に組み込まれる）において説明されている。固体レーザは、エキシマレーザよりも低い資本コストおよび低い動作コストという利点を有する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】米国特許第９，３３５，２７６号公報

【特許文献2】米国特許公開第２０１３／０３４１３１０号公報

【特許文献3】米国特許第７，４０８，７１４号公報

【特許文献4】米国特許第８，２３８，４００号公報

【特許文献5】米国特許第７，２６５，９０８号公報

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0010】

（発明の要約）
エキシマレーザ内の利得媒質は、流動ガスと加圧ガスの混合物であり、これは、典型的には、希ガスと、ハロゲン化物ガスと、緩衝ガスとを含む。ガス混合物は、ガス放電において、短電流パルスによって励起され、励振された弱結合二量体を発生させる。例えば、３０８ｎｍにおけるレーザ線を有する、塩化キセノン二量体がある。エキシマレーザによって送達されるレーザパルスは、典型的には、２つの時間的ピークを備え、異なる振幅を有し、数十ナノ秒（ｎｓ）の全体的なパルス持続時間を伴う。５０ｎｓ～７０ｎｓのパルス持続時間は、シリコンレーザ焼鈍において使用されるエキシマレーザに関して典型的である。パルス持続時間は、リップル形成率に影響を及ぼす。全体的なパルス持続時間が、あまりにも短い場合、走査速度は、低減される必要があり、処理時間は、増加するであろう。パネルに送達されるパルスの持続時間は、光学遅延を追加することによって、または同期された複数のエキシマレーザ共振器を使用し、時間的に分離されたパルスを送達することによって延長され得る。

【0011】

前述のダイオード圧送型固体レーザ内の利得媒質は、約１ミクロン（μｍ）の赤外線波長における光学的利得を有する、ネオジム（Ｎｄ^３＋）またはイッテルビウム（Ｙｂ^３＋）ドープ型酸化物結晶である。レーザパルスは、レーザ共振器のＱ切替動作によって生産され、光学的に非線形な結晶内で紫外線波長に周波数変換される。本固体レーザによって送達されるレーザパルスは、数十ナノ秒のパルス持続時間を有する。Ｎｄ^３＋：ＹＡＧ利得結晶を有する例示的レーザは、２つのＬＢＯ結晶内で、周波数の３倍化を行うことによって、３５５ｎｍにおけるレーザビームを生産した。パルス持続時間は、レーザ共振器が、最高出力電力に対して最適化されたとき、２５ｎｓであった。

【0012】

エキシマレーザによって現在のところ提供される高品質な微小構造を伴う多結晶質シリコンを形成するために、それらの資本コストおよび動作コストの利点を伴う、固体レーザを利用するレーザ焼鈍装置および方法に対する必要性が存在する。好ましくは、これらのレーザ焼鈍装置および方法は、均一な粒塊サイズおよび配向という理想にさらにより近く、かつより少ない欠陥を伴う微小構造を形成するであろう。

【0013】

一側面では、本発明による基板上の層を焼鈍するための方法が、開示される。複数のパルス式レーザビームが、提供され、レーザパルスの第１のセットを有するレーザビームの第１のセットと、レーザパルスの第２のセットを有するレーザビームの第２のセットとに分割される。レーザビームは、直線ビームに形成される。直線ビームは、長寸法と、直交する短寸法と、長寸法に沿って均一な強度分布とを有する。直線ビームの長寸法に沿った各場所は、レーザビームの全てのものによって照明される。層は、直線ビームを用いて照明される。レーザビームの第２のセットは、組み合わせられた全てのレーザビームよりも小さい角度範囲から層上に入射される。レーザビーム内のパルスは、レーザパルスの第１のセットが、レーザパルスの第２のセットの前に、層上に入射されるように同期される。レーザビームの第１のセット内のパルスは、直線ビームによって照明される層内の材料を融解し、レーザビームの第２のセット内のパルスは、融解された材料が凝固する前に、層上に入射される。

【図面の簡単な説明】

【0014】

本明細書内に組み込まれ、その一部を構成する、付随の図面は、本発明の好ましい実施形態を概略的に図示し、上記に与えられる概要および下記に与えられる好ましい実施形態の詳細な説明とともに、本発明の原理を説明する役割を果たす。

【0015】

【図1】図１は、基板上の層を照明および焼鈍するための本発明による光学装置の１つの好ましい実施形態を概略的に図示し、コントローラと、複数のレーザ源と、線形微小レンズアレイの２つのセットを含むビームホモジナイザと、４つの円筒形レンズを含むビームプロジェクタとを備える。

【0016】

【図2】図２は、図１の光学装置の拡大図であり、層を焼鈍するための直線ビームの長寸法における１つの場所の上に集束されるレーザ源によって提供される複数のパルス式レーザビームを図示し、ビームホモジナイザおよびビームプロジェクタによって協調して形成される直線ビームを伴う。

【0017】

【図3】図３は、図１の光学装置の実践的な配列の斜視図である。

【0018】

【図4】図４は、光学倍率対時間のグラフであり、直線ビーム内の場所上に入射される図２のレーザビーム内のパルスの同期のための１つの好ましい実施形態を概略的に図示する。

【0019】

【図5A】図５Ａ、５Ｂ、および５Ｃは、光学倍率対時間のグラフであり、直線ビーム内の場所上に入射される図２のレーザビーム内のパルスの同期のための３つの好ましい実施形態を概略的に図示する。

【図5B】図５Ａ、５Ｂ、および５Ｃは、光学倍率対時間のグラフであり、直線ビーム内の場所上に入射される図２のレーザビーム内のパルスの同期のための３つの好ましい実施形態を概略的に図示する。

【図5C】図５Ａ、５Ｂ、および５Ｃは、光学倍率対時間のグラフであり、直線ビーム内の場所上に入射される図２のレーザビーム内のパルスの同期のための３つの好ましい実施形態を概略的に図示する。

【0020】

【図6A】図６Ａは、図２に類似する、図１の光学装置の拡大図であり、直線ビームの長寸法における１つの場所の上に集束されるパルス式レーザビームを概略的に図示する。

【0021】

【図6B】図６Ｂは、図１および図２の実施形態に類似する、本発明による光学装置の別の好ましい実施形態の拡大図であり、直線ビームの短寸法における１つの場所の上に集束される複数のパルス式レーザビームを概略的に図示する。

【発明を実施するための形態】

【0022】

（発明の詳細な説明）
ここで図面を参照すると、同様の構成要素は、同様の番号によって指定され、図１は、本発明による光学装置１０の好ましい実施形態を概略的に図示する。光学装置１０は、複数のパルス式レーザ源１２Ａ－１２Ｄを含み、そのそれぞれが、ビームホモジナイザ１６の中に指向されるパルス式レーザビーム１４Ａ－１４Ｄを提供する。レーザビーム１４Ａ－１４Ｄは、ビームホモジナイザ１６を通して透過され、ビームプロジェクタ１８によってインターセプトされる。ビームホモジナイザ１６およびビームプロジェクタ１８は、レーザビーム１４Ａ－１４Ｄを、基板２４上の層２２を照明する直線ビーム２０の中に協働して形成する。層２２は、焼鈍されることになる材料、例えば、非晶質シリコンから作製される。基板２４は、ガラス等の支持材料から作製される。

【0023】

図面上のデカルト軸は、参照のためにある。レーザビーム１４Ａ－１４Ｄは、レーザ源１２Ａ－１２Ｄと層２２との間で、「Ｚ」軸に沿って伝搬する。レーザビーム１４Ａ－１４Ｄは、それぞれ、直線ビーム２０の長寸法および短寸法に対応する、直交する横方向の「Ｘ」および「Ｙ」軸を有する。レーザビーム１４Ａ－１４Ｄは、図面においてそれらを識別および区別するために、異なる矢印先端部を用いて描写される。各ビームは、中心光線および２つの周辺光線として、図１に描写される。

【0024】

ここで、ビームホモジナイザ１６は、線形微小レンズアレイの２つのセット、２６Ａ－２６Ｄおよび２８Ａ－２８Ｄを備える。各微小レンズアレイは、Ｘ軸に沿って線形に配列される複数の円筒形微小レンズ３０または３２を含む。各セット内の個々の微小レンズアレイもまた、Ｘ軸に沿って線形に配列される。ビームホモジナイザ１６は、したがって、Ｘ軸に平行な長軸と、Ｙ軸に平行な直交する短軸とを有する。代替の配列では、微小レンズアレイの各セット内の複数の個々の微小レンズアレイが、単一の微小レンズアレイと置換されてもよく、これは、全てのレーザビームをインターセプトする。レーザビーム１４Ａ－１４Ｄは、レーザ源１２Ａ－１２Ｄから、微小レンズアレイ２６Ａ－２６Ｄを通して、次いで、微小レンズアレイ２８Ａ－２８Ｄを通して伝搬する。

【0025】

ビームホモジナイザ１６の上に指向されるレーザビーム１４Ａ－１４Ｄは、その長軸に沿って直列的に配列される。ここで、レーザビーム１４Ａ－１４Ｄは、それぞれ、線形微小レンズアレイ２６Ａ－２６Ｄ、次いで、微小レンズアレイ２８Ａ－２８Ｄを照明する。微小レンズアレイ２８Ａ－２８Ｄから出現するレーザビーム１４Ａ－１４Ｄは、長軸（Ｘ軸）において発散的である。ビームホモジナイザ１６の上に指向されるレーザビーム１４Ａ－１４Ｄが、良好にコリメートされるとき、微小レンズアレイ２６Ａ－２６Ｄは、その実践的な目的が、ビームホモジナイザ１６の角度受容度を増加させることであるため、省略されてもよい。

【0026】

ここで、ビームプロジェクタ１８は、４つの円筒形レンズ３４、３６、３８、および４０を備え、これは、ビームホモジナイザ１６と層２２との間に、番号順に直列的に配列される。円筒形レンズ３４および３８は、長寸法（Ｘ軸）において正の光学倍率を有する。円筒形レンズ３８は、少なくとも長寸法において、基板２４に対して略直角である、光軸４２を有する。円筒形レンズ３４は、全ての円筒形微小レンズ３２からのレーザ放射を発散することをインターセプトするように配列され、円筒形レンズ３８とともに、長寸法において直線ビーム２０を形成する。円筒形レンズ３４は、全ての微小レンズからのレーザ放射を収束および重複させることによって、単独で長寸法における直線ビームを形成するために十分であろうが、ビームプロジェクタは、典型的には、複数の光学要素を有する。ここで、ビームプロジェクタ１８内に円筒形レンズ３８を含めることの１つの実践的な利点は、光学装置１０の全長が、低減されることである。

【0027】

微小レンズアレイ２８Ａ－２８Ｄ内の各円筒形微小レンズ３２は、発散的レーザ放射の源である。各円筒形微小レンズ３２から出現するレーザ放射は、直線ビーム２０内の他の円筒形微小レンズ３２の全てのものからのレーザ放射に重複する。直線ビーム２０の長寸法に沿った各場所は、それによって、レーザビーム１４Ａ－１４Ｄの全てのものによって照明され、均質化される。直線ビーム２０は、層２２上に位置し、長寸法（Ｘ軸）に沿って均一な強度分布を有する。直線ビーム２０は、それによって、焼鈍の間、層２２を均一に照明する。

【0028】

円筒形レンズ３６および４０は、短寸法（Ｙ軸）における光学倍率を有する。円筒形レンズ３６は、全てのレーザ放射をインターセプトするように配列され、円筒形レンズ４０とともに、短寸法における直線ビーム２０を形成する。全体として、レーザ放射内の全ての光線は、円筒形レンズ３４および３８によって長寸法（Ｘ軸）において、かつ円筒形レンズ３６および４０によって短寸法において集束される。全ての光線は、直線ビーム２０に向かって収束する。

【0029】

図２は、直線ビーム２０に形成されるレーザビーム１４Ａ－１４Ｄのさらなる詳細を概略的に図示し、図１と比較して、拡大されている。図面は、直線ビーム２０内の１つの場所４４の上に、長寸法（Ｘ軸）において集束されるレーザビーム１４Ａ－１４Ｄの部分を描写する。図１では、レーザビーム１４Ａ－１４Ｄはそれぞれ、直線ビーム２０内の各場所上に入射される単一の光線として描写されている。図２では、レーザビーム１４Ａ－１４Ｄはそれぞれ、２つの境界光線として描写され、入射角の範囲を横断して延在する。レーザビーム１４Ｄは、例えば、角度α_Ｄに跨がる。集合的に、レーザビーム１４Ａ－１４Ｄは、より大きい角度αに跨がる。中心軸４６は、場所４４の上に集束されるレーザビーム１４Ａ－１４Ｄの部分の重心である。

【0030】

図１および図２に描写される例示的装置では、レーザビーム１４Ａ－１４Ｄは、別個の同じ対の線形微小レンズアレイを通して通過し、レーザビームは、重複しない角度範囲にわたって場所４４上に入射される。各レーザビームは、略同一の角度に跨がりながら、場所４４を照明する。例示的装置では、４つのレーザ源が存在し、したがって、場所４４上に入射される各レーザビームは、０．２５αに略等しい、またはそれよりも若干小さい角度に跨がる。例えば、αは、約８°であり、α_Ｄは、約２°である。

【0031】

本発明者は、より小さい角度範囲からの層２２の照明は、リップルの形成および高品質なレーザ焼鈍にとって有利であることを見出している。例えば、全てのレーザ源１２Ａ－１２Ｄが、利用される場合、より小さい角度αが、有利である。代替として、レーザ源１２Ｄのみが、利用される場合、より小さい角度α_Ｄが、有利である。これらの角度を最小限にするために、円筒形レンズ３２、３４、および３８の焦点距離は、実践的に可能な限り長くさせられるであろう。円筒形微小レンズ３０の焦点距離および円筒形微小レンズ３０および３２の幅は、それに応じて調節される必要があり得る。

【0032】

図３は、光学装置１０の実践的な配列の斜視図であり、レーザ源１２Ａ－１２Ｄが、図示の明瞭性のために省略されている。本配列では、光学装置１０は、付加的な操向ミラー５０を含み、これは、レーザビーム１４Ｃおよび１４Ｄを線形微小レンズアレイ２６Ｃおよび２６Ｄの中に指向する。操向ミラー５０等の操向光学系は、レーザ焼鈍のための統合型ツールの内側の光学要素のコンパクトな配列を有効にする。ミラー５２および別のミラー５４は、ともに、基板２４およびその上の層２２の上にレーザ放射を指向し、これらは、好ましくは、焼鈍の間、水平である。ミラー５２および５４の一方または両方が、米国特許第７，７２３，１６９号（共同所有されており、その完全な開示が、参照することによって本明細書に組み込まれる）において説明されるように、その長寸法における「微小平滑」直線ビーム２０に対して、小さい角度範囲を通して急速かつ反復的に傾動され得る。

【0033】

図面上のデカルト軸は、レーザ放射がビームホモジナイザ１６およびビームプロジェクタ１８を通して層２２の上に指向される際の伝搬軸Ｚと、横軸ＸおよびＹとを示す。焼鈍の間、基板２４およびその上の層２２は、短寸法（Ｙ軸）において平行移動され、直線ビーム２０によって照明される層２２の部分５６を変形させる。光学装置１０の作業実施例では、層２２は、部分５６において、レーザ焼鈍によって多結晶質シリコンに変形される、非晶質シリコンから作製される。

【0034】

図１に再度目を向けると、光学装置１０はさらに、レーザ源１２Ａ－１２Ｄのそれぞれに接続される、コントローラ６０を含む。コントローラ６０は、レーザ源１２Ａ－１２Ｄがそれぞれ、レーザ放射のパルスを生産する時間を左右する、クロック信号またはトリガ信号を送信する。コントローラ６０は、それによって、レーザビーム１４Ａ－１４Ｄ内のパルスを相互に対して同期させる。

【0035】

図４は、光学倍率対時間のグラフであり、直線ビーム２０および照明層２２内の場所４４上に入射されるレーザビーム１４Ａ－１４Ｄ内のパルスを概略的に図示する。パルス７２Ａ－７２Ｄは、レーザ源１２Ａ－１２Ｄによって提供される。図４は、コントローラ６０によるパルス同期７０の一実施形態を描写し、この中で順次パルスは、部分的に重複し、順次パルス間の時間的分離は、略等しい。描写されるパルス同期の実施例では、パルス７２Ａ、７２Ｄ、７２Ｂ、および７２Ｃは、その順序で場所４４上に入射される。パルス７２Ａおよび７２Ｄは、時間τ１だけ分離され、パルス７２Ｄおよび７２Ｂは、時間τ２だけ分離され、パルス７２Ｂおよび７２Ｃは、時間τ３だけ分離され、τ_１≒τ_２≒τ_３である。４つの個々のパルス７２Ａ－７２Ｄは、集合的に、より長いパルスを形成し、層２２が持続的に照明される時間を延長する。例えば、最大約１００ｎｓの有効持続時間を有するパルスは、Ｑ切替されたレーザによって発生される４つの個々のパルスから形成され、それぞれが、２５ｎｓの持続時間を有し得る。

【0036】

図５Ａは、光学倍率対時間のグラフであり、コントローラ６０によるパルス同期８０の別の実施形態を図示する。レーザ源のうちの２つによって提供されるパルスの第１のセット８２が、他の２つのレーザ源によって提供されるパルスの第２のセット８４に先立って、層２２上に入射される。第１のセット８２内のパルスは、（描写されるように）同時に、または略同時に入射される。第１のセット８２内のパルスは、直線ビーム２０によって照明される層２２内の材料を融解する。遅延時間ΔＴの後、第２のセット８４内のパルスは、融解された材料が凝固する前に、同時に、または略同時に層２２上に入射される。各セット内のパルスによる略同時の照明は、合計光学倍率を最大限にし、融解を初期化および持続させる。遅延時間ΔＴは、材料が融解された液相にある時間を延長し、これは、材料の結晶化および高品質な微小構造の形成にとって有利である。パルス同期８０は、事実上、レーザ源１２Ａ－１２Ｄのいずれかによって個々に提供され得るよりも長いパルスをシミュレートする。

【0037】

パルス同期８０の一実施例では、パルスの第１のセット８２は、パルス７２Ａと、７２Ｄとを備え、パルスの第２のセット８４は、パルス７２Ｂと、７２Ｃとを備える。本実施例では、図４を参照すると、τ_１≒０、τ_２≒ΔＴ、かつτ_３≒０である。図２を参照すると、レーザビーム１４Ａおよび１４Ｄの第１のセットが、場所４４上に入射される。次いで、遅延時間ΔＴの後、レーザビーム１４Ｂおよび１４Ｃの第２のセットが、場所４４上に入射される。レーザビームの第２のセットは、角度αよりも小さい、角度約α_Ｂ＋α_Ｃに跨がる。上記に議論されるように、より小さい角度分布が、レーザ焼鈍された多結晶質シリコン内のより高品質な微小構造を生産する。さらに、本発明者は、微小構造が融解された材料から析出されている時間において、より小さい角度分布を伴って、融解されたシリコンを照明することが、最も有利であることを見出している。概して、析出は、融解および焼鈍の各繰り返されるサイクルの終点に向かって起こるであろう。本洞察をパルス同期８０に適用すると、パルスは、パルスの第２のセットが、７２Ａおよび７２Ｂ、７２Ｂおよび７２Ｃ、または７２Ｃおよび７２Ｄのいずれかであり得るように、境界を定められ得る。

【0038】

図５Ｂは、光学倍率対時間のグラフであり、コントローラ６０によるパルス同期９０のまた別の実施形態を図示する。第１のセット８２および第２のセット８４のそれぞれ内の個々のパルスは、時間的に分離される。描写される実施例では、第１のセット８２内のパルスは、時間δｔだけ互いに分離され、第２のセット８４内のパルスは、略同一の時間δｔだけ互いに分離され、時間δｔは、遅延時間ΔＴの約半分である。全体として、第１のセット８２は、直線ビーム２０によって照明される層２２内の材料を融解し、第２のセット８４は、材料が融解された液相にある時間を延長する。より一般的には、ΔＴ≧２×δｔであり、これは、パルス同期９０が、パルス同期７０または８０よりも長い全体的な時間にわたって融解を持続することを意味する。

【0039】

図５Ｃは、光学倍率対時間のグラフであり、コントローラ６０によるパルス同期１００のさらなる別の実施形態を図示する。全ての個々のパルスによって提供される積分された光学倍率１０２が、より太い線によって描写されている。第１のセット８２内のパルスは、同時または略同時に入射される。第２のセット８４内のパルスは、時間δｔだけ時間的に分離される。描写される実施例では、遅延時間ΔＴは、約１．３×δｔに等しい。全体として、パルスの第１のセット８２は、直線ビーム２０によって照明される層２２内の材料を融解するために十分なエネルギーを提供し、パルスの第２のセット８４は、材料が融解された液相にある時間を延長するために十分な光学倍率を提供する。パルス同期１００の積分された光学倍率１０２は、レーザ焼鈍のために使用されるエキシマレーザの典型である、２つの時間的な振幅ピークを複製するためにより近い。しかしながら、光学装置１０を使用するパルス同期１００は、融解を持続させる間、積算された光学倍率１０２が、より一定であるため、優れたものであり得る。

【0040】

再度、パルス同期９０または１００では、パルスの第２のセットは、７２Ａおよび７２Ｂ、７２Ｂおよび７２Ｃ、または７２Ｃおよび７２Ｄのいずれかであり得る。概して、最後のパルスは、レーザ焼鈍によって生産される微小構造の品質に最も大きな影響を与えるであろう。パルス同期９０または１００では、その最後のパルスは、場所４４上に入射されるレーザビーム１４Ａ－１４Ｄがそれぞれ、略同一の角度（α_Ａ≒α_Ｂ≒α_Ｃ≒α_Ｄ）に跨がるため、第２のセット８４内のいずれかのパルスであり得る。

【0041】

図２に再度目を向けると、レーザビーム１４Ｂおよび１４Ｃは、中心軸４６により近く、ともに、角度αよりも小さい、約α_Ｂ＋α_Ｃの角度に跨がる。レーザビーム１４Ａおよび１４Ｄは、中心軸４６からより遠くにあり、角度αに跨がる。図６Ａは、直線ビーム２０に形成されるレーザビーム１４Ａ－１４Ｄを概略的に図示し、図２に類似する。レーザビーム１４Ａおよび１４Ｄの第１のセットは、中心軸４６に対して、第１の角度範囲α_Ｆ内で、場所４４上に入射される。レーザビーム１４Ｂおよび１４Ｃの第２のセットは、中心軸４６に対して、第２の角度範囲α_Ｓ内で、場所４４上に入射される。第２の角度範囲α_Ｓは、第１の角度範囲α_Ｆよりも中心軸４６に近い。例えば、角度α_Ｆは、約２°～約４°の範囲内にあり、角度α_Ｓは、０°～約２°の範囲内にある。

【0042】

パルス同期８０、９０、または１００を本配列に適用すると、高品質な微小構造は、パルスの第１のセット８２が、レーザビームの第１のセット内にあり、パルスの第２のセット８４が、レーザビームの第２のセット内にあるときに生産される。すなわち、レーザビーム１４Ｂおよび１４Ｃ内のパルス７２Ｂおよび７２Ｃは、パルスの第２のセット８４であるように選択される。

【0043】

図６Ａに描写される例示的配列では、直線ビーム２０の中心軸４６は、場所４４において層２２に対して略直角である。ビームプロジェクタ１８が、テレセントリックである場合、中心軸４６は、直線ビーム２０内の各場所において、層２２に対して略直角であり、中心軸４６は、円筒形レンズ３８の光軸４２に略平行であろう。描写される配列では、レーザビーム１４Ｂおよび１４Ｃは、レーザビーム１４Ａおよび１４Ｄよりも小さい層２２上の入射角を有する。いくつかの焼鈍用途では、より高品質な微小構造が、より小さい角度分布およびより小さい入射角の両方を有する、レーザビーム内のパルスの第２のセットを選択することによって生産される。ここで、レーザビーム１４Ｂおよび１４Ｃは、角度αよりも小さい、第２の角度範囲α_Ｓ内で、場所４４上に入射される。レーザビーム１４Ｂおよび１４Ｃもまた、最大約α_Ｂ≒α_Ｃまでのより小さい入射角を有する。レーザビーム１４Ａおよび１４Ｄは、最大約α_Ａ＋α_Ｂ≒α_Ｃ＋α_Ｄまでのより大きい入射角を有する。

【0044】

図６Ｂは、本発明による光学装置１１０の別の好ましい実施形態の詳細を概略的に図示する。光学装置１１０は、図１の光学装置１０に類似し、直線ビーム２０を協働して形成するために、ビームホモジナイザ１６と、ビームプロジェクタ１８とを含む。光学装置１１０は、短寸法（Ｙ軸）において、レーザビーム１４Ａ－１４Ｄを場所４４上に集束する。短寸法において、中心軸４６は、ここで描写されるように、層２２の法線１１２に対して小さい角度θにおいて傾動されてもよい。実践では、これは、円筒形レンズ３８および４０の光軸を傾動させることによって達成される。傾動させることは、層２２からの背面反射を軽減することに役立つ。角度θは、典型的には、４°～１２°の範囲内にある。実施例として、８°の角度が、図面に描写されている。直線ビーム２０が、レーザ放射の波面として、図６Ａおよび図６Ｂに描写されていることに留意されたい。

【0045】

組み合わせられた光学装置は、光学装置１０および１１０の要素を有するであろう。光学装置１１０は、レーザ源１２Ａ－１２Ｄとビームプロジェクタ１８との間に位置する、付加的なビームホモジナイザ（図示せず）を含んでもよい。付加的なビームホモジナイザは、短寸法（Ｙ軸）に沿って線形に配列される円筒形微小レンズを有し、これらの微小レンズは、短寸法において、正の光学倍率を有するであろう。レーザビーム１４Ａ－１４Ｄは、短寸法において、異なる角度において付加的なビームホモジナイザの上に指向されるであろう。レーザビーム１４Ａおよび１４Ｄは、付加的なビームホモジナイザの周縁部により近く指向され、レーザビーム１４Ｂおよび１４Ｃは、付加的なビームホモジナイザの中心により近く指向されるであろう。

【0046】

代替として、光学装置１１０は、ビームホモジナイザ１６およびビームプロジェクタ１８を通して、単にレーザビーム１４Ａ－１４Ｄを指向することによって、付加的なビームホモジナイザを省略しながらも、短寸法における円筒形レンズ３６および４０の結像性質を適切に考慮し得る。層２２の結像平面では、レーザビーム１４Ａおよび１４Ｄは、レーザビーム１４Ｂおよび１４Ｃに対してより大きい角度において指向されるであろう。層２２のフーリエ平面では、レーザビーム１４Ａおよび１４Ｄは、レーザビーム１４Ｂおよび１４Ｃに対してより大きい変位を有するであろう。

【0047】

これらの配列では、層２２上に集束されるレーザビーム１４Ａおよび１４Ｄは、中心軸４６からより遠くにあり、レーザビーム１４Ｂおよび１４Ｃは、長寸法および短寸法の両方において、中心軸４６により近い。本集束する配列はまた、コントローラ６０によるレーザビーム１４Ａ－１４Ｄ内のパルスの本発明の同期と組み合わせられるとき、焼鈍後の層２２内のより高品質な微小構造も提供する。

【0048】

本発明の光学装置は、パルスをレーザビームの第１のセット内の第１のセット８２の後に、レーザビームの第２のセット内の第２のセット８４に分割し、レーザビームの第２のセットは、組み合わせられた直線ビームを形成する、全てのレーザビームよりも小さい角度範囲から入射される。直線ビームは、全てのレーザビームが、より小さい角度範囲から入射されるとき、直線ビームによって形成されるであろうものと略同一の品質を有する、焼鈍された微小構造を形成する。しかしながら、本発明の光学装置は、より小さい第２の角度範囲内で全てのレーザビームを送達する、同等の光学装置よりも、ビーム伝搬軸（Ｚ軸）に沿ってよりコンパクトである。長寸法（Ｘ軸）において、円筒形レンズ３４から層２２までの伝搬長は、層２２の１つの場所の上に収束するレーザ放射に関する角度分布を判定する。実施例として、光学装置の一実施例において１．７°の角度分布を伴う、２，３００ミリメートル（ｍｍ）長の直線ビームを形成することは、約５０ｍの伝搬長を要求する。比較して、０．８５°のより小さい最大角度分布を有する同等の装置において、同一の直線ビームを形成することは、約９０ｍのより長い伝搬長を要求する。より小さい角度範囲内でパルスの第２のセットのみを送達する、本発明の光学装置は、はるかによりコンパクトなツールにおいて、所望のレーザ焼鈍品質を提供することができる。

【0049】

レーザ焼鈍のための最適なパラメータは、層２２の厚さ、基板２４の厚さ、基板２４の熱容量および熱伝導率、レーザ放射の波長、および個々のパルスの持続時間等の因子に応じて変動する。シリコン層、ガラス基板、および約３５５ｎｍの波長および２０～３０ｎｓのパルス持続時間を有するレーザ放射の場合、各個々のパルスによって層２２上に堆積されるエネルギーは、平方センチメートルあたり０．１～０．５ミリジュール（ｍＪ／ｃｍ^２）の範囲内にあり得、遅延時間ΔＴは、２０～１２０ｎｓの範囲内にあり得、時間δｔは、０～６０ｎｓの範囲内にあり得、個々のレーザビームは、最大３°の角度（α_Ａ、α_Ｂ、α_Ｃ、またはα_Ｄ）に跨がり得、全てのレーザビームは、最大１８°の角度αに跨がり得る。同様に、第１の角度範囲α_Ｆは、１°～９°の範囲内にあり得、第２の角度範囲α_Ｓは、０°～３°の範囲内にあり得る。

【0050】

焼鈍された多結晶質シリコン内の周期的微小構造は、集束されたレーザ放射内の干渉によって形成され、本周期性は、主に、電場の方向において形成される。偏光されない直線ビームが、直線ビームの長寸法および短寸法の両方に沿って整合される微小構造を生産し得ることが見出された。光学装置１０または光学装置１１０のいずれかが、偏光されていないレーザビームを使用して、商業用ディスプレイを作製するために十分な品質の焼鈍されたシリコン層を生産することができる。代替として、偏光されたレーザビームまたは部分的に偏光されたビームが、光学装置１０または光学装置１１０内に選択的に指向され、シリコン層上に入射される偏光の最適な混合体を達成してもよい。

【0051】

４つのレーザ源を有する本発明の光学装置が、本明細書に描写されるが、これは、少なくともパルスの第１のセットおよびパルスの第２のセットに仕切られ得る、任意の数のレーザ源を有してもよい。レーザ源は、焼鈍されることになる材料を融解するために好適な任意のタイプであってもよい。非晶質シリコンの場合では、前述の米国特許公開第２０２０／０２３５５４４号において説明される、エキシマレーザおよびダイオード圧送型固体レーザが、レーザ焼鈍にとって好適であることを証明している。

【0052】

第１のパルスセット内の全てのパルスは、ともに、層内の材料を融解するために十分なエネルギーを有する。第１のセット内の第１のパルスまたは初期パルスの適用は、材料を予熱し、融解が、第１のセット内の後のパルスまたはさらに最後のパルスの適用に続いて生じ得る。代替として、パルスの第１のセットは、層内の材料を融解するために十分なエネルギーを有する、１つのみのパルスであってもよい。

【0053】

パルスの第２のセットは、１つのみのパルスであってもよく、これは、第２の角度範囲内で層上に入射され、材料が融解される時間を延長するために十分な遅延時間を伴う。例えば、図４を参照すると、第１のセット８２は、パルス７２Ａ、７２Ｄ、および７２Ｂであり得る一方、第２のセット８４は、パルス７２Ｃである。最後のパルス（ここでは、レーザビーム１４Ｃ内のパルス７２Ｃ）は、微小構造が、本最後のパルスの間、融解された材料から析出されると仮定すると、レーザ焼鈍によって生産される微小構造の品質に最も大きな影響を与えるであろう。最後のパルス内のレーザ放射の光学干渉は、微小構造、例えば、レーザ焼鈍されたシリコン内の結晶粒塊構造を生産するであろう。

【0054】

レーザビームは、集合的に、入射角αの範囲に跨がる。レーザビームのうちの少なくとも１つのパルスは、他の全てのレーザビーム内のパルスよりも後で、但し、パルスの第１のセットによって融解される材料が凝固する前に、層を照明する。少なくとも１つのレーザビームは、好ましくは、０．５αよりも小さく、最も好ましくは、０．２５αよりも小さい入射角の範囲に跨がる。

【0055】

要約すると、複数のレーザビームは、レーザパルスの第１のセットを有するレーザビームの第１のセットおよびパルスの第２のセットを有するレーザビームの第２のセットに分割される。ビームホモジナイザおよびビームプロジェクタは、協調して、長寸法および短寸法を有する直線ビームの中にレーザビームを形成する。直線ビームは、基板上の層を焼鈍するために、長寸法に沿って均一な強度分布を有する。レーザビームの第２のセットは、組み合わせられた全てのレーザビームよりも小さい角度範囲から層上に入射される。コントローラが、レーザパルスの第１のセットが、パルスの第２のセットの前に、層上に入射されるようにパルスを同期させる。

【0056】

本発明は、好ましい実施形態および他の実施形態の観点において、上記に説明される。しかしながら、本発明は、本明細書に説明され、描写される実施形態に限定されない。むしろ、本発明は、本明細書に添付される請求項によってのみ限定される。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図6A】

【図6B】

【国際調査報告】