JP2004152823A

JP2004152823A - Nozzle for laser annealing apparatus and laser annealing apparatus using the same

Info

Publication number: JP2004152823A
Application number: JP2002313755A
Authority: JP
Inventors: Masaki Sato; 正記佐藤; Satoshi Shiraishi; 聡白石; Satoru Koto; 悟古藤
Original assignee: SPC Electronics Corp; Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: SPC Electronics Corp; Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2002-10-29
Filing date: 2002-10-29
Publication date: 2004-05-27

Abstract

【課題】レーザー光によるアニールのときに、処理槽の真空引きをすることなしに酸素の排除ができるようにする。
【解決手段】所定の方向に延長された線状の吐出口を下方に有する筒状の外部部材と、吐出口の長手方向と一致する方向に延長された線状の先端開口部と、先端開口部の長手方向の開口縁からそれぞれ立ち上がり形成された斜面部の終端近傍に形成され先端開口部の両側に位置する側方開口部とを有し、先端開口部が上記吐出口近傍に位置するようにして外部部材の内周側に配設された内部部材とを有し、外部部材の内部に入射され外部部材の軸線方向に沿って直進するレーザー光が、内部部材の上記先端開口部を通過して外部部材の吐出口から外部へと照射され、外部部材の内部に供給された処理気体が、内部部材の先端開口部を通過する気流と側方開口部を通過する気流とに分岐されて外部部材の吐出口から外部へと噴射される。
【選択図】図１An object of the present invention is to eliminate oxygen without evacuating a processing tank during annealing by laser light.
A cylindrical external member having a linear discharge port extending downward in a predetermined direction, a linear distal opening extending in a direction coinciding with the longitudinal direction of the discharge port, and a distal opening. Side openings formed on the both sides of the tip opening formed near the end of the slope formed respectively from the opening edges in the longitudinal direction of the portion, so that the tip opening is located near the discharge port. And an inner member disposed on the inner peripheral side of the outer member, and the laser light incident on the inner portion of the outer member and traveling straight along the axial direction of the outer member passes through the tip opening of the inner member. Then, the processing gas supplied from the discharge port of the external member to the outside and supplied to the inside of the external member is branched into an airflow passing through the front end opening of the internal member and an airflow passing through the side opening. It is ejected from the discharge port of the external member to the outside.
[Selection diagram] Fig. 1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザーアニール装置用ノズルおよびそれを用いたレーザーアニール装置に関し、さらに詳細には、レーザー光を用いたアニールの際に用いて好適なレーザーアニール装置用ノズルおよびそれを用いたレーザーアニール装置に関する。
【０００２】
なお、本明細書においては、「レーザー光を用いたアニール」を、「レーザーアニール」と称することとする。
【０００３】
【従来の技術】
従来より、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）として、薄膜トランジスタ（ＴｈｉｎＦｉｌｍＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ：ＴＦＴ）−ＬＣＤが知られており、近年、低温ポリシリコン（ｐ−Ｓｉ）ＴＦＴ−ＬＣＤが開発されている。こうした低温ポリシリコンＴＦＴ−ＬＣＤのような液晶ディスプレイの製造工程においては、レーザー光を用いて半導体膜のアニールを行うレーザーアニール装置が用いられる。
【０００４】
レーザーアニール装置においては、例えば、ガラス基板上に形成されたアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）膜に、エキシマレーザーなどの高出力のレーザー光が照射される。すると、ガラス基板上のアモルファスシリコン膜が溶融して凝固することによってポリシリコン化し、ポリシリコン膜が形成される。
【０００５】
このようなレーザーアニール装置の一例として、内部に基板が配置される処理槽と、当該処理槽内にレーザー光を導入するため処理槽に配設されたレーザー導入窓と、処理槽内においてレーザー導入窓に取り付けられたノズルとを備えたレーザーアニール装置が知られている。
【０００６】
上記したような従来のレーザーアニール装置においては、アニールに際し基板の酸化を防止するために、処理槽の内部の真空引きや窒素の充填などが行われて、基板が配置された処理槽の内部から酸素が排除される。その後、処理槽内部に配置された基板のアモルファスシリコン膜に、レーザー導入窓を透過したレーザー光がノズルから照射されてアニールが行われるようになされている。
【０００７】
このため、従来のレーザーアニール装置においては、内部に基板を配置し真空引きなどが可能な処理槽を配設しなければならず、こうした処理槽には高い強度が必要とされ、しかも処理槽自体の構造も複雑となるので製造コストがかかり、装置全体が高価なものになるという問題点があった。
【０００８】
そして、従来のレーザーアニール装置においては、基板が配置された処理槽内から酸素を排除するための真空引きなどに長時間を要するので、処理に時間がかかり、スループットが悪化するという問題点があった。
【０００９】
また、従来のレーザーアニール装置においては、レーザー光の照射によって基板上のアモルファスシリコン膜が蒸発し、ノズルが配設されているレーザー導入窓に付着してしまうので、レーザー光の透過量が低下してしまうという問題点があった。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記したような従来の技術の有する種々の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、レーザー光によるアニールのときに、処理槽の真空引きをすることなしに酸素の排除ができるようにしたレーザーアニール装置用ノズルおよびそれを用いたレーザーアニール装置を提供しようとするものである。
【００１１】
また、本発明の目的とするところは、レーザー光の照射によって基板上のアモルファスシリコン膜が蒸発して、ノズルが取り付けられたレーザー導入窓に付着することを防止できるようにしようとするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のうち請求項１に記載の発明は、レーザー光を用いてアニールを行うレーザーアニール装置用ノズルにおいて、レーザー光と処理気体とが共通の経路を通って、単一の吐出口から外部に至るようにしたものである。
【００１３】
従って、本発明のうち請求項１に記載の発明によれば、レーザー光と処理気体とが共通の経路を通って、単一の吐出口からノズルの外部に至るので、レーザー光によるアニールのときに、吐出口から出射されたレーザー光が照射された被処理物における領域において処理気体により酸素を効率良く排除することができる。また、ノズルの内部において生起された吐出口に向かう気流によって、レーザー光の照射によって基板上のアモルファスシリコン膜が蒸発して、ノズルが取り付けられたレーザー導入窓に付着することを防止できる。
【００１４】
また、本発明のうち請求項２に記載の発明は、レーザー光を用いてアニールを行うレーザーアニール装置用ノズルにおいて、所定の方向に延長された線状の吐出口を下方に有する筒状の外部部材と、上記吐出口の長手方向と一致する方向に延長された線状の先端開口部と、上記先端開口部の長手方向の開口縁からそれぞれ立ち上がり形成された斜面部の終端近傍に形成され上記先端開口部の両側に位置する側方開口部とを有し、上記先端開口部が上記吐出口近傍に位置するようにして上記外部部材の内周側に配設された内部部材とを有し、上記外部部材の内部に入射され上記外部部材の軸線方向に沿って直進するレーザー光が、上記内部部材の上記先端開口部を通過して上記外部部材の上記吐出口から外部へと照射され、上記外部部材の内部に供給された処理気体が、上記内部部材の上記先端開口部を通過する気流と上記側方開口部を通過する気流とに分岐されて上記外部部材の上記吐出口から外部へと噴射されるようにしたものである。
【００１５】
また、本発明のうち請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、さらに、上記外部部材の内部において上記内部部材の上記側方開口部より下方に位置するようにして形成され、上記側方開口部を通過した気流を整流する整流手段とを有するようにしたものである。
【００１６】
また、本発明のうち請求項４に記載の発明は、請求項２または請求項３のいずれか１項に記載の発明において、上記吐出口から外部へと照射されるレーザー光が上記外部部材と上記内部部材と干渉した場合の上記レーザー光のエネルギーロスが、１％以下になるように上記外部部材と上記内部部材とを構成するようにしたものである。
【００１７】
また、本発明のうち請求項５に記載の発明は、請求項２、請求項３または請求項４のいずれか１項に記載の発明において、上記外部部材の上記突出口が位置する先端部は、上記外部部材の軸線方向と直交する平面に沿って延設されているようにしたものである。
【００１８】
また、本発明のうち請求項６に記載の発明は、請求項２、請求項３、請求項４または請求項５のいずれか１項に記載の発明において、さらに、上記外部部材の外周側に配設され、上記外部部材の軸線方向と直交する平面に沿って延設されている平面部を有する先端部材を有するようにしたものである。
【００１９】
また、本発明のうち請求項７に記載の発明のように、請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５または請求項６のいずれか１項に記載のレーザーアニール装置用ノズルと、上記レーザーアニール装置用ノズルの上記上方の開口部側に位置し、レーザー光を透過して上記レーザーアニール装置用ノズル内に入射させるレーザー導入用窓とを有するレーザーアニール装置としてもよい。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面に基づいて、本発明によるレーザーアニール装置用ノズルおよびそれを用いたレーザーアニール装置の実施の形態の一例を詳細に説明するものとする。
【００２１】
図１には、本発明によるレーザーアニール装置用ノズルを用いたレーザーアニール装置の実施の形態の一例の一部を破断して示した概略構成説明図が示されており、図２（ａ）には、図１に示すレーザーアニール装置のレーザーアニール装置用ノズルの軸線方向に沿った中央縦断面図が示されており、図２（ｂ）には、図２（ａ）のＢ矢視方向に対応する概略構成説明図が示されている。
【００２２】
このレーザーアニール装置１００は、中空の内部１０２ａを備えた処理室１０２と、処理室１０２の内部１０２ａに移動自在に配設された支持部材１０４と、処理室１０２の上面部１０２ｂに配設されたレーザー光を導入するためのレーザー導入窓１０６と、レーザー導入窓１０６に取り付けられ処理室１０２の内部１０２ａに位置するノズル１０と、レーザーシステム１０８とを有して構成されている。
【００２３】
ここで、レーザーシステム１０８は、所定のレーザー光を出射するものである。この実施の形態においては、レーザーシステム１０８として、レーザー発振器１０８ａと光学系１０８ｂとを備えたレーザーを用いることとする。
【００２４】
処理室１０２は、内部１０２ａにレーザーアニールが施される被処理物が配置されるものである。なお、この実施の形態において被処理物は、表面２００ａにアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）膜が形成されたガラス基板２００であり、例えば、３００ｍｍ（縦）×４００ｍｍ（横）×０．７ｍｍ（厚さ）の大きさを有するものである。
【００２５】
支持部材１０４は、被処理物たるガラス基板２００を支持するとともに、図１において矢印Ａ方向および紙面と垂直な方向に沿って移動自在に配設されている。なお、支持部材１０４は、ガラス基板２００のアモルファスシリコン膜が形成された表面２００ａが、ノズル１０の後述する吐出口１２ａと所定の間隔Ｈ（図１参照）を有した状態で略平行して対向するようにしてガラス基板２００を支持するようになされている。
【００２６】
レーザー導入窓１０６は、処理室１０２のレーザーシステム１０８から出射されるレーザー光が入射可能な位置に配設されており、レーザーシステム１０８から出射されたレーザー光を透過させて、処理室１０２の内部１０２ａに導入するものである。レーザー導入窓１０６は、レーザーシステム１０８を構成するレーザーの種類に応じて、例えば、両面無反射コーティング（ＡＲコート）が施された合成石英ガラスにより形成することができる。
【００２７】
そして、図２（ａ）（ｂ）に示すように、ノズル１０は、線状の吐出口１２ａを有する外部部材１２と、外部部材１２の内周側１２ｃに配設された内部部材１４とを有して構成されている。
【００２８】
ここで、外部部材１２ならびに内部部材１４は、例えば、アルミニウムにより形成されている。
【００２９】
より詳細には、外部部材１２は、略角筒状体であって、前後方向に延長された線状の吐出口１２ａを下方に備えており、外部部材１２の内周側１２ｃにおいて吐出口１２ａの長手方向の左方の開口縁から垂直に立ち上がり形成された左方垂直面部１２ｂＬと、左方垂直面部１２ｂＬに上端部位から左方に立ち上がり形成された左方斜面部１２ｄＬと、外部部材１２の内周側１２ｃにおいて吐出口１２ａの長手方向の右方の開口縁から垂直に立ち上がり形成された右方垂直面部１２ｂＲと、右方垂直面部１２ｂＲに上端部位から右方に立ち上がり形成された右方斜面部１２ｄＲと、外部部材１２の外周側１２ｅにおいて吐出口１２ａの長手方向の左方の開口縁から左方に延長された左方先端部１２ｆＬと、外部部材１２の外周側１２ｅにおいて吐出口１２ａの長手方向の右方の開口縁から右方に延長された右方先端部１２ｆＲとを有して構成されている。
【００３０】
ここで、吐出口１２ａは、前後方向に延長する長さＬ１を有し、左右方向に延長する長さＬ２を有して開口している。
【００３１】
そして、外部部材１２の左方傾斜部１２ｄＬより上方の内周側１２ｃにおいては、左方傾斜部１２ｄＬの終端側に外部部材１２の軸線方向に沿って立設された突部１２ｇＬと、突部１２ｇＬの基部から延設され外部部材１２の軸線方向と直交する平面を備えた平面部１２ｈＬとが形成されている。
【００３２】
また、外部部材１２の右方傾斜部１２ｄＲより上方の内周側１２ｃにおいては、右方傾斜部１２ｄＲの終端側に外部部材１２の軸線方向に沿って立設された突部１２ｇＲと、突部１２ｇＲの基部から延設され外部部材１２の軸線方向と直交する平面を備えた平面部１２ｈＲとが形成されている。
【００３３】
さらに、平面部１２ｈＬの上方には、後述する内部部材１４の左方基台部１４ｃＬが係止する左方係止部１２ｉＬが形成されており、平面部１２ｈＲの上方には、後述する内部部材１４の右方基台部１４ｃＲが係止する右方係止部１２ｉＲが形成されている。
【００３４】
一方、外部部材１２の外周側１２ｅにおいては、左方先端部１２ｆＬが、吐出口１２ａの長手方向に吐出口１２ａから左方に立ち上がって形成されており、右方先端部１２ｆＲが、吐出口１２ａの長手方向に吐出口１２ａから右方に立ち上がって形成されている。つまり、左方先端部１２ｆＬならびに右方先端部１２ｆＲは、吐出口１２ａの位置における外部部材１２の軸線方向と直交する平面と所定の角度α（図２（ａ）参照）をなして傾斜しているものである。なお、左方先端部１２ｆＬならびに右方先端部１２Ｒが、外部部材１２の外周側１２ｅにおいて傾斜しているのは、吐出口１２ａから長さＬ３の範囲である。
【００３５】
そして、外部部材１２の上方側には、ガス供給口１２ｋが形成されている。このガス供給口１２ｋを介して、不活性ガスなどの処理気体を充填したガスタンク１１０から、当該処理気体が外部部材１２の内部１２ｍに供給されて充填される。
【００３６】
なお、この実施の形態においては、処理気体として窒素ガスを用いることとし、この窒素ガスがおよそ０．５〜３．０ｍ／ｓｅｃの流速で内部１２ｍに供給されるようになされている。また、ガスタンク１１０は、図１に示すようにレーザーアニール装置１００の外部に設置されるのに限られるものではないことは勿論であり、レーザーアニール装置１００内に設置されるようにしてもよい。
【００３７】
内部部材１４は、外部部材１２の吐出口１２ａの長手方向と一致する方向に延長された線状の先端開口部１４ａと、先端開口部１４ａの長手方向の左方の開口縁から左方に立ち上がり形成された左斜面部１４ｂＬの終端が左方に屈曲して形成された左方基台部１４ｃＬと、先端開口部１４ａの長手方向の右方の開口縁から右方に立ち上がり形成された右斜面部１４ｂＲの終端が右方に屈曲して形成された右方基台部１４ｃＲと、左方基台部１４ｃＬに形成された左側方開口部１４ｄＬと、右方基台部１４ｃＲに形成された右側方開口部１４ｄＲとを有して構成されている。
【００３８】
ここで、先端開口部１４ａは、前後方向に延長する長さＬ４を有し、左右方向に延長する長さＬ５を有して開口している。また、左側方開口部１４ｄＬならびに右側方開口部１４ｄＲはいずれも、先端開口部１４ａと同様に前後方向に延長する長さＬ４を有し、左右方向に延長する長さＬ６を有して開口している。
【００３９】
そして、先端開口部１４ａが外部部材１２の吐出口１２ａ近傍に位置し、左側方開口部１４ｄＬが外部部材１２の突部１２ｇＬの上方に位置し、右側方開口部１４ｄＲが外部部材１２の突部１２ｇＲの上方に位置するようにして、内部部材１４の左方基台部１４ｃＬが外部部材１２の左方係止部１２ｉＬに係止されるとともに、内部部材１４の右基台部１４ｃＲが外部部材１２の右方係止部１２ｉＲに係止されて、内部部材１４は外部部材１２の内周側１２ｃに配設される。
【００４０】
このため、内部部材１４の左側方開口部１４ｄＬより下方には、外部部材１２の突部１２ｇＬならびに平面部１２ｈＬが位置し、右側方開口部１４ｄＲより下方には、外部部材１２の突部１２ｇＲならびに平面部１２ｈＲが位置するようになる。
【００４１】
従って、これら外部部材１２ならびに内部部材１４から構成されるノズル１０には、図３の示すように、内部部材１４の左斜面部１４ｂＬと右斜面部１４ｂＲとの内側１４ｅを通って先端開口部１４ａに至る中央流路１０ａと、内部部材１４の左側方開口部１４ｄＬを通過して左斜面部１４ｂＬと外部部材１２の左方傾斜部１２ｄＬとの間を通る左側方流路１０ｂと、内部部材１４の右側方開口部１４ｄＲを通過して右斜面部１４ｂＲと外部部材１２の右方傾斜部１２ｄＲとの間を通る右側方流路１０ｃとが形成されることになる。
【００４２】
なお、このノズル１０の各種寸法は、先端開口部１４ａを通過する気流の流速が、左側方流路１０ｂおよび右側方流路１０ｃを通過する気流の流速よりも大きくならないようにして設定されている。また、こうしたノズル１０の外部部材１２や内部部材１４の各構成は、吐出口１２ａから外部へと照射されるレーザー光が外部部材１２と内部部材１４と干渉した場合のレーザー光のエネルギーロスが、１％以下になるようにして構成されているものである。
【００４３】
そして、ノズル１０は、外部部材１２の上方の開口部１２ｎが処理室１０２の上面部１０２ｂに配設されたレーザー導入窓１０６に位置するようにして、レーザー導入窓１０６に取り付けられ、レーザーアニール装置１００の処理室１０２の内部１０２ａに位置する。
【００４４】
以上の構成において、このレーザーアニール装置１００を用いて、被処理物たるガラス基板２００のレーザーアニールを行う場合について説明することとする。
【００４５】
まず、表面２００ａにアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）膜が形成されたガラス基板２００を、支持部材１０４によって支持させて処理室１０２の内部１０２ａに配設する。この際、ガラス基板２００のアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）膜が形成された表面２００ａが、ノズル１０の吐出口１２ａと所定の間隔Ｈ（図１ならびに図３参照）を有した状態で略平行して対向するようになる。
【００４６】
そして、レーザーシステム１０８を作動するとレーザーシステム１０８から出射されたレーザー光（図３における白抜き矢印参照）が、処理室１０２の上面部１０２ｂに配設されたレーザー導入窓１０６を透過して、ノズル１０の外部部材１２の上方の開口部１２ｎから内部１２ｍに入射される。
【００４７】
ノズル１０の内部１２ｍに入射されたレーザー光は、外部部材１２の軸線方向に沿って直進し、中央流路１０ａを通り、内部部材１４の先端開口部１４ａを通過して、外部部材１２の吐出口１２ａからノズル１０の外部へと出射される。
【００４８】
こうしてノズル１０の吐出口１２ａから出射されたレーザー光は、ノズル１０の吐出口１２ａと対向するガラス基板２００の表面２００ａに対し、線状の吐出口１２ａに応じた略矩形形状の領域をもって照射される。レーザー光が照射された領域のガラス基板２００の表面２００ａに形成されたアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）膜は、レーザー光により溶融し凝固してポリシリコン化し、ガラス基板２００にポリシリコン膜が形成されることになる。
【００４９】
なお、本明細書においては、「ノズル１０の吐出口１２ａから出射されたレーザー光が照射されたガラス基板２００の表面２００ａにおける略矩形形状の領域」を、「アニール領域」と称することとする。
【００５０】
ここで、こうしたレーザー光によるアニールの際に、ノズル１０の吐出口１２ａからは、レーザー光とともに窒素ガスが噴射されることになる。
【００５１】
即ち、外部部材１２のガス供給口１２ｋを介して、窒素ガスがガスタンク１１０から外部部材１２の内部１２ｍに供給されて、中央流路１０ａと左側方流路１０ｂと右側方流路１０ｃとを通って、吐出口１２ａからノズル１０の外部へと噴射される。なお、図３においては、窒素ガスの流れを一点鎖線矢印により示している。
【００５２】
より詳細には、外部部材１２の内部１２ｍに供給された窒素ガスは、内部部材１４の先端開口部１４ａを通過する気流と、左側方開口部１４ｄＬを通過する気流と、右側方開口部１４ｄＲを通過する気流とに分岐する。
【００５３】
そして、中央流路１０ａを通り先端開口部１４ａを通過する気流に従って、窒素ガスは外部部材１２の吐出口１２ａからノズル１０の外部へと噴出する。
【００５４】
一方、左側方開口部１４ｄＬを通過する気流に従って、窒素ガスは左側方開口部１４ｄＬの下方に位置する外部部材１２の平面部１２ｈＬに当たり、外部部材１２の平面部１２ｈＬと内部部材１４の左方基台部１４ｃＬとの間の空間Ｂに一次滞留する。その後、空間Ｂに滞留した窒素ガスは、突部１２ｇＬを越えて左側方流路１０ｂに流入し、外部部材１２の吐出口１２ａからノズル１０の外部へと噴出する。
【００５５】
また、右側方開口部１４ｄＲを通過する気流に従って、窒素ガスは右側方開口部１４ｄＲの下方に位置する外部部材１２の平面部１２ｈＲに当たり、外部部材１２の平面部１２ｈＲと内部部材１４の右方基台部１４ｃＲとの間の空間Ｃに一次滞留する。その後、空間Ｃに滞留した窒素ガスは、突部１２ｇＲを越えて右側方流路１０ｃに流入し、外部部材１２の吐出口１２ａからノズル１０の外部へと噴出する。
【００５６】
この際、左側方開口部１４ｄＬならびに右側方開口部１４ｄＲを通過した気流に従って噴出した窒素ガスは、空間Ｂならびに空間Ｃに一旦滞留した後に、側方流路１０ｂならびに右側方流路１０ｃに流れ出るので、その流れは乱れの少ない均一な流れとなっている。
【００５７】
従って、分岐された気流に従って外部部材１２の吐出口１２ａから窒素ガスが噴出する際には、先端開口部１４ａを通過した気流に従って噴出した窒素ガスの外周側に、左側方開口部１４ｄＬを通過した気流に従って噴出した窒素ガスと右側方開口部１４ｄＲを通過した気流に従って噴出した窒素ガスとが位置するようになる。
【００５８】
さらに、先端開口部１４ａを通過する気流の流速が、左側方流路１０ｂおよび右側方流路１０ｃを通過する気流の流速よりも大きくならないようにしてノズル１０の各寸法が設定されているので、先端開口部１４ａから単独で窒素ガスを噴射した場合の外部空気との間の速度勾配に比して、先端開口部１４ａの両側が左側方流路１０ｂおよび右側方流路１０ｃを通過する流速の低い窒素ガスで囲まれるので、外部空気との間の速度勾配が小さくなり、結果的に左側方開口部１４ｄＬを通過した気流に従って噴出した窒素ガスと右側方開口部１４ｄＲを通過した気流に従って噴出した窒素ガスとが、空気と吐出口１２ａとを仕切ることになり、ノズル１０の吐出口１２ａ付近の空気の巻き込みが防止され（図３における破線矢印参照）、先端開口部１４ａを通過した気流に従って吐出口１２ａから噴出した窒素ガスが、アニール領域に良好に噴射されることになる。
【００５９】
つまり、アニール領域においては、吐出口１２ａから噴射された窒素ガスによって酸素が排除された状態で、ノズル１０の吐出口１２ａから出射されたレーザー光により、ガラス基板２００の表面２００ａのアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）膜のアニールを行うことができる。
【００６０】
そして、支持部材１０４によってガラス基板２００を移動させて、ガラス基板２００の表面２００ａのアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）膜の全面にノズル１０の吐出口１２ａを対向させるようにする。その際、ガラス基板２００のノズル１０の吐出口１２ａが対向する位置毎に、上記したようなレーザー光の照射と窒素ガスの噴射とを繰り返すことにより、ガラス基板２００の表面２００ａのアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）膜の全面のアニールを行うことができる。
【００６１】
上記したようにして、本発明によるレーザーアニール装置用ノズル１０を用いたレーザーアニール装置１００においては、レーザー光はノズル１０の中央流路１０ａを通り、処理気体である窒素ガスはノズル１０の中央流路１０、左側方流路１０ｂならびに右側方流路１０ｃを通るようになる。即ち、レーザー光と窒素ガスとが共通の経路を通って、単一の吐出口１２ａからノズル１０の外部に出射されるので、レーザー光によるアニールのときに、アニール領域において窒素ガスにより酸素を効率良く排除することができる。
【００６２】
従って、本発明によるレーザーアニール装置用ノズル１０を用いたレーザーアニール装置１００においては、内部に基板を配置するとともに真空引きなどが可能な処理槽を用いる必要がないので、製造コストを低減することができ、装置全体も安価なものにすることができる。
【００６３】
また、本発明によるレーザーアニール装置用ノズル１０を用いたレーザーアニール装置１００によれば、基板が配設された処理槽内から酸素を排除するための真空引きなどを行う必要がないので、処理時間の短縮化を図ることができ、スループットを向上することができる。
【００６４】
さらに、本発明によるレーザーアニール装置用ノズル１０を用いたレーザーアニール装置１００によれば、アニールに際して真空引きなどが可能な処理槽内に被処理物に配置する必要がないので、被処理物の大きさによる制限を排除することができ、サイズの大きな基板であってもレーザーアニールすることができる。
【００６５】
ところで、本発明によるレーザーアニール装置用ノズル１０においては、窒素ガスが外部部材１２のガス供給口１２ｋを介して内部１２ｍに供給され、ノズル１０の外部部材１２の内部１２ｍにおいては、上方の開口部１２ｎ側から吐出口１２ａに向かう気流が生起され、ノズル１０の中央流路１０ａと左側方流路１０ｂと右側方流路１０ｃとを通って吐出口１２ａから窒素ガスが噴射される。
【００６６】
このため、上方の開口部１２ｎ側から吐出口１２ａに向かう気流によって、ガラス基板２００の表面２００ａのアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）膜がレーザー光の照射によって蒸発して、ノズル１０の上方の開口部１２ｎに位置するレーザー導入窓１０６に付着することを防止することができる。従って、本発明によるレーザーアニール装置用ノズル１０を用いたレーザーアニール装置１００においては、レーザー導入窓１０６の汚染が防止されるので、装置の管理が容易になり、レーザー光の透過量の低下が回避できて、高精度で安定したレーザーアニールを行うことができる。
【００６７】
また、本発明によるレーザーアニール装置用ノズル１０においては、図３に示すようにして、ノズル１０の吐出口１２ａ付近の空気の巻き込みが防止され、先端開口部１４ａを通過した気流に従って吐出口１２ａから噴出した窒素ガスが、アニール領域に良好に噴射される。
【００６８】
つまり、ノズル１０の吐出口１２ａ付近の空気が巻き込まれてアニール領域に吹き付けられるようなことがなく、吐出口１２ａと吐出口１２ａが対向するガラス基板２００の表面２００ａとの間の酸素は効率良く排除されて窒素ガスに置き換わるので、少ない流量の処理気体で酸素濃度を低下させることができる。
【００６９】
なお、ノズル１０の吐出口１２ａとガラス基板２００の表面２００ａとの間隔Ｈ（図１ならびに図３参照）を小さくすることで、吐出口１２ａと吐出口１２ａが対向するガラス基板２００の表面２００ａとの間の酸素を、一層効率良く排除して窒素ガスに置きかえることができる。
【００７０】
ここで、図４乃至図１４を参照しながら、上記したノズル１０の他の例について説明することとする。
【００７１】
まず、図４には、図２（ａ）（ｂ）に示すノズル１０と同一の形状のノズルＡが示されている。図２（ａ）（ｂ）に示すノズル１０は、例えば、吐出口１２ａの長手方向における長さＬ１を１２０ｍｍとし、吐出口１２ａの幅方向における長さＬ２を３０ｍｍとし、吐出口１２ａから長さＬ３を３８ｍｍとし、先端開口部１４ａ、左側方開口部１４ｄＬならびに右側方開口部１４ｄＲの長手方向における長さＬ４を１４０ｍｍとし、先端開口部１４ａの幅方向における長さＬ５を１８ｍｍとし、左側方開口部１４ｄＬならびに右側方開口部１４ｄＲの幅方向における長さＬ６を４ｍｍとすることができる。
【００７２】
ここで、図２（ａ）（ｂ）に示すノズル１０を、図４に示す各種寸法で形成すし、ノズル１０の吐出口１２ａとガラス基板２００のアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）膜が形成された表面２００ａとの間隔Ｈ（図１ならびに図３参照）が１０ｍｍ（図４参照）となるようにしてノズル１０を配設すると、アニール領域はおよそ５０〜１００ｍｍ×４０〜６０μｍとなる。
【００７３】
なお、外部部材１２の吐出口１２ａの幅方向における長さＬ２は、例えば、図５に示すように、吐出口１２ａから外部へと照射されるレーザー光の吐出口１２ａにおける幅方向に沿った集光軌跡Ｓ１の２倍とすることができる。
【００７４】
このノズルＡ（図４参照）を基本形状とし、各種パラメータを変更して、ノズル１０の吐出口１２ａにおける窒素ガスと空気の気流およびガス拡散の解析を行った。図６には、解析モデルの概要が示されており、汎用流体解析ソフトＳＴＡＲ−ＣＤを用いて、レーザーアニール装置内の気流およびガス拡散解析を行った。
【００７５】
図７には、計算パラメータの一覧が示されており、窒素ガスの流入速度、左側方開口部１４ｄＬならびに右側方開口部１４ｄＲの幅方向における長さＬ６（図７中のバイパス流路幅Ｌ６に対応する。）、吐出口１２ａの幅方向における長さＬ２（図７中の先端流路幅Ｌ２に対応する。）ならびに吐出口１２ａからの長さＬ３（図７中の先端傾斜部寸法Ｌ３に対応する。）をそれぞれ変更した総数１１のモデル（ｍｏｄｅｌ０１〜ｍｏｄｅｌ１１）を想定して解析を行った。
【００７６】
なお、図７中のｍｏｄｅｌ０１が図４に示すノズルＡに対応し、図７中のｍｏｄｅｌ０８は、基本形状であるノズルＡの吐出口１２ａの長さＬ２を拡張したものであり、図７中のｍｏｄｅｌ１１は、基本形状であるノズルＡの吐出口１２ａからの長さＬ３を縮小したものである。
【００７７】
そして、図６に示す概要の窒素流入速度一定の正常計算を、図７に示す計算パラメータで行った。この際、図８に示すように、境界条件（図６参照）としては、ノズルの基部から窒素ガス流入速度一定の流入境界条件と外部空間に静圧一定の圧力境界とを設定した。
【００７８】
図９（ａ）（ｂ）ならびに図１０（ａ）（ｂ）に各解析パラメータ毎の解析結果が示されており、被処理物たる基板の表面付近における酸素濃度の推移が示されている。図９（ａ）から明かなように、窒素ガスの流入速度は基板の表面付近における酸素濃度分布に影響を及ぼさない。また、図９（ｂ）から明かなように、左側方開口部１４ｄＬならびに右側方開口部１４ｄＲの幅方向における長さＬ６は、基板の表面付近における酸素濃度分布に影響を及ぼさない。
【００７９】
それに対して、図１０（ａ）（ｂ）から明かなように、吐出口１２ａの幅方向における長さＬ２ならびに吐出口１２ａからの長さＬ３は、基板の表面付近における酸素濃度分布に大きく影響する。
【００８０】
図１０（ａ）ならびに図１０（ｂ）をより詳細に検討すると、吐出口１２ａの幅方向における長さＬ２はより広いほうが、また、吐出口１２ａからの長さＬ３はより短い方が、基板の表面付近における酸素濃度を低く抑えることができる。つまり、基本形状であるノズルＡ（図４参照）に比べて吐出口１２ａの長さＬ２が拡張されたｍｏｄｅｌ０８（図７参照）や、ノズルＡに比べて吐出口１２ａからの長さＬ３が縮小されたｍｏｄｅｌ１１（図７参照）は、ノズルＡに比べてアニール領域の酸素濃度を低く抑えることができる。
【００８１】
つまり、アニール領域の酸素濃度を低く抑えるには、ノズルの吐出口（図２（ａ）（ｂ）に示すノズル１０の吐出口１２ａ参照）付近において、空気の流れ込みによって生起される酸素濃度の高い領域の発生をいかに抑制できるかが重要である（図１１参照）。
【００８２】
そこで、上記した実施の形態のノズル１０においては、図３に示すように、左側方開口部１４ｄＬを通過した気流に従って噴出した窒素ガスと右側方開口部１４ｄＲを通過した気流に従って噴出した窒素ガスとが、空気と吐出口１２ａとを仕切る役目をして、ノズル１０の吐出口１２ａ付近の空気の巻き込みを防止している（図３における破線矢印参照）。
【００８３】
そして、このノズル１０のような基本形状のノズルＡ（図４参照）と同様に、上記したｍｏｄｅｌ０８（図７参照）やｍｏｄｅｌ１１（図７参照）においても、ノズルの吐出口付近の雰囲気の巻き込みが防止されて、アニール領域の酸素濃度は低く抑えられる。
【００８４】
さらに、基本形状であるノズルＡに対して吐出口１２ａの幅方向における長さＬ２を拡張するとともに吐出口１２ａからの長さＬ３を縮小したりしてもよい。
【００８５】
また、ノズルＢ（図１２参照）のように、外部部材の先端部が外部部材の軸線方向と直交する平面に沿って延設されるようにしてもよい。このノズルＢは、基本形状であるノズルＡ、即ち、図２（ａ）（ｂ）に示すノズル１０の吐出口１２ａの長手方向の左方の開口縁から左方に延長された左方先端部１２ｆＬと吐出口１２ａの長手方向の右方の開口縁から右方に延長された右方先端部１２ｆＲとがいずれも、外部部材１２の外周側１２ｅにおいて傾斜せず、外部部材１２の軸線方向と直交する平面に沿って延設されたものに対応する。
【００８６】
さらにまた、ノズルＣ（図１３参照）のように、先端に逆方向の傾斜を与えるようにしてもよい。このノズルＦは、基本形状であるノズルＡ、即ち、図２（ａ）（ｂ）に示すノズル１０の外部部材１２の内周側１２ｃにおいて、左方垂直面部１２ｂＬならびに右方垂直面部１２ｂＲに代わって、左方傾斜部１２ｄＬならびに右方傾斜部１２ｄＲそれぞれの下方に、これら傾斜面とは反対に傾斜する傾斜面が形成されたものに対応する。
【００８７】
このようなノズルＢならびにノズルＣにおいても、ノズルの吐出口付近の空気の巻き込みが防止される。しかも、ノズルＢならびにノズルＣは上記したノズルＡなどに比べて、ノズル先端の吐出口と当該吐出口が対向する被処理物との間の容積が小さくなっているので、酸素の置換速度が早く、ノズル先端の吐出口と当該吐出口とが対向する被処理物との間の酸素が効率良く排除されて窒素ガスに置き換わり、アニール領域の酸素濃度を低く抑えることができる。
【００８８】
特に、ノズルＢ（図１２参照）は、左方先端部１２ｆＬと右方先端部１２ｆＲとが外部部材１２の軸線方向と直交する平面に沿って延設されており、酸素の置換速度が早く、効率良くアニール領域の酸素濃度を低く抑えることができる。
【００８９】
そして、このノズルＢのように、外部部材の先端部が外部部材の軸線方向と直交する平面に沿って延設されるようするには、図１４に示すようにして、図２（ａ）（ｂ）に示すノズルＡたるノズル１０の外部部材１２の外周側１２ｅに、外部部材１２の軸線方向と直交する平面に沿って延設されている平面部１６ａを有する先端部材１６を配設するようにしてもよい。この図１４に示す先端部材１６が配設されたノズル１０’においても、吐出口１２ａ付近の空気の巻き込みが防止され、吐出口１２ａと吐出口１２ａが対向するガラス基板２００の表面２００ａとの間の酸素が効率良く排除されて窒素ガスに置き換わり、アニール領域の酸素濃度を低く抑えることができる。
【００９０】
なお、上記した実施の形態は、以下に示す（１）乃至（３）のように変形してもよい。
【００９１】
（１）上記した実施の形態においては、外部部材１２の吐出口１２ａ近傍に位置する内部部材１４の先端開口部１４ａは、吐出口１２ａの上方に位置するようにしたが、これに限られるものではないことは勿論であり、ノズル１０の吐出口１２ａ付近の空気の巻き込みが防止できる範囲内で、外部部材１２の軸線方向に沿った先端開口部１４ａと吐出口１２ａの高さ位置が一致するようにしてもよいし、あるいは、吐出口１２ａの下方に先端開口部１４ａが位置するようにしてもよい。
【００９２】
また、中央流路１０ａ、左側方流路１０ｂならびに右側方流路１０ｃの形状も、ノズル１０の吐出口１２ａ付近の空気の巻き込みが防止できる範囲内で適宜変更してもよい。
【００９３】
例えば、左方傾斜部１２ｄＬや右方傾斜部１２ｄＲの終端側に突部１２ｇＬ，１２ｇＲを形成しないようにしてもよい。また、内部部材１４の左側方開口部１４ｄＬならびに右側方開口部１４ｄＲは、図２（ｂ）に示すようなスリット形状に限られるものではないことは勿論であり、図１５（ａ）に示すように長穴の連続としたり、図１５（ｂ）に示すように穴の連続としてもよい。
【００９４】
（２）上記した実施の形態において、被処理物が表面２００ａにアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）膜が形成されたガラス基板２００であるのに応じて、例えば、レーザーシステム１０８としてＹＡＧレーザーを用いるようにしてもよい。
【００９５】
また、被処理物の種類に応じて、レーザーシステムの構成やレーザーの照射強度や外部部材１２ならびに内部部材１４を形成する材料などを変更することができる。さらに、被処理物の種類に応じては、アルゴンなどの不活性ガスやその他の各種処理気体を用いるようにしたり、あるいは、レーザーアニールの際に被処理物が加熱されるように構成し、レーザーアニールがより一層高品質で行われるようにしてもよい。
【００９６】
（３）上記した実施の形態ならびに上記した（１）乃至（２）に示す変形例は、適宜に組み合わせるようにしてもよい。
【００９７】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように構成されているので、レーザー光によるアニールのときに、処理槽の真空引きをすることなしに酸素の排除ができるようになるという優れた効果を奏する。
【００９８】
また、本発明によれば、レーザー光の照射によって基板上のアモルファスシリコン膜が蒸発して、ノズルが取り付けられたレーザー導入窓に付着することを防止できるようになるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるレーザーアニール装置用ノズルを用いたレーザーアニール装置の実施の形態の一例の一部を破断して示した概略構成説明図である。
【図２】図１に示すレーザーアニール装置のレーザーアニール装置用ノズルを中心に示した概略構成説明図であり、（ａ）は、ノズルの軸線方向に沿った中央縦断面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＢ矢視方向における概略構成説明図である。
【図３】本発明によるレーザーアニール装置用ノズルを用いたレーザーアニール装置におけるアニール処理の際の動作を示す説明図である。
【図４】図２（ａ）（ｂ）に示すノズルと同一の形状のノズルであって、各種寸法が例示されたノズルＡを示す軸線方向に沿った中央縦断面図である。
【図５】ノズルの吐出口の寸法について示す説明図である。
【図６】解析モデルの概要を示す表である。
【図７】計算パラメータの一覧を示す表である。
【図８】解析モデル形状を示す説明図である。
【図９】解析パラメータ毎の解析結果を示すグラフであり、（ａ）は、窒素ガスの流入速度を変化させた場合のノズル中心からの距離と酸素濃度との関係を示すグラフであり、（ｂ）は、左側方開口部ならびに右側方開口部の幅方向における長さＬ６（バイパス流路幅Ｌ６）を変化させた場合のノズル中心からの距離と酸素濃度との関係を示すグラフである。
【図１０】解析パラメータ毎の解析結果を示すグラフであり、（ａ）は、吐出口の幅方向における長さＬ２（先端流路幅Ｌ２）を変化させた場合のノズル中心からの距離と酸素濃度との関係を示すグラフであり、（ｂ）は、吐出口からの長さＬ３（先端傾斜部寸法Ｌ３）を変化させた場合のノズル中心からの距離と酸素濃度との関係を示すグラフである。
【図１１】ノズルの吐出口近傍における気体の流れを示す説明図（酸素ガスの濃度コンター図）である。
【図１２】本発明によるレーザーアニール装置用ノズルの他の例であって、各種寸法が例示されたノズルＢを示す軸線方向に沿った中央縦断面図である。
【図１３】本発明によるレーザーアニール装置用ノズルの他の例であって、各種寸法が例示されたノズルＣを示す軸線方向に沿った中央縦断面図である。
【図１４】図１に示すレーザーアニール装置のレーザーアニール装置用ノズルの他の例を示した概略構成説明図であり、（ａ）は、ノズルの軸線方向に沿った中央縦断面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＣ矢視方向における概略構成説明図である。
【図１５】（ａ）（ｂ）は、図１に示すレーザーアニール装置のレーザーアニール装置用ノズルの他の例を示した概略構成説明図である。
【符号の説明】
１０ノズル
１０ａ中央流路
１０ｂ左側方流路
１０ｃ右側方流路
１２外部部材
１２ａ吐出口
１２ｂＬ左方垂直面部
１２ｂＲ右方垂直面部
１２ｃ内径側
１２ｄＬ左方斜面部
１２ｄＲ右方斜面部
１２ｅ外周側
１２ｆＬ左方先端部
１２ｆＲ右方先端部
１２ｇＬ，１２ｇＲ突部
１２ｈＬ，１２ｈＲ平面部
１２ｉＬ左方係止部
１２ｉＲ右方係止部
１２ｋガス供給口
１２ｍ内部
１２ｎ開口部
１４内部部材
１４ａ先端開口部
１４ｂＬ左斜面部
１４ｂＲ左斜面部
１４ｃＬ左方基台部
１４ｃＲ右方基台部
１４ｄＬ左側方開口部
１４ｄＲ右側方開口部
１４ｅ内側
１００レーザーアニール装置
１０２処理室
１０２ａ内部
１０４支持部材
１０６レーザー導入窓
１０８レーザーシステム
１０８ａレーザー発振器
１０８ｂ光学系
１１０ガスタンク
２００ガラス基板
２００ａ表面
Ｈ基板とノズルの距離[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a nozzle for a laser annealing apparatus and a laser annealing apparatus using the same, and more particularly, to a nozzle for a laser annealing apparatus suitable for use in annealing using a laser beam and a laser annealing apparatus using the same. About.
[0002]
In this specification, "annealing using laser light" is referred to as "laser annealing".
[0003]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, a thin film transistor (TFT) -LCD has been known as a liquid crystal display (LCD), and a low-temperature polysilicon (p-Si) TFT-LCD has recently been developed. In a process of manufacturing a liquid crystal display such as a low-temperature polysilicon TFT-LCD, a laser annealing apparatus that anneals a semiconductor film using laser light is used.
[0004]
In a laser annealing apparatus, for example, a high-power laser beam such as an excimer laser is irradiated to an amorphous silicon (a-Si) film formed on a glass substrate. Then, the amorphous silicon film on the glass substrate is melted and solidified to form polysilicon, and a polysilicon film is formed.
[0005]
As an example of such a laser annealing apparatus, a processing tank in which a substrate is disposed, a laser introduction window provided in the processing tank for introducing a laser beam into the processing tank, and a laser introduction in the processing tank. There is known a laser annealing apparatus including a nozzle attached to a window.
[0006]
In the conventional laser annealing apparatus as described above, in order to prevent oxidation of the substrate during annealing, the inside of the processing tank is evacuated or filled with nitrogen, and the inside of the processing tank in which the substrate is arranged is taken out. Oxygen is eliminated. Thereafter, laser light transmitted through the laser introduction window is irradiated from a nozzle onto the amorphous silicon film of the substrate disposed inside the processing tank, and annealing is performed.
[0007]
For this reason, in the conventional laser annealing apparatus, it is necessary to arrange a processing tank capable of arranging a substrate inside and evacuating, and such a processing tank requires high strength, and furthermore, the processing tank itself is required. However, there is a problem that the structure is complicated, so that the manufacturing cost is high and the whole apparatus is expensive.
[0008]
Further, in the conventional laser annealing apparatus, there is a problem that it takes a long time for evacuation or the like to remove oxygen from the inside of the processing tank in which the substrate is disposed, so that the processing takes a long time and the throughput is deteriorated. Was.
[0009]
In addition, in the conventional laser annealing apparatus, the amorphous silicon film on the substrate evaporates due to the irradiation of the laser light and adheres to the laser introduction window in which the nozzle is provided, so that the amount of transmitted laser light decreases. There was a problem that would.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above-described various problems of the related art, and has as its object to eliminate the need to evacuate the treatment tank during annealing with laser light. It is an object of the present invention to provide a nozzle for a laser annealing apparatus which can eliminate oxygen in a laser and a laser annealing apparatus using the same.
[0011]
It is another object of the present invention to prevent the amorphous silicon film on the substrate from being evaporated by the irradiation of the laser beam and from adhering to the laser introduction window provided with the nozzle. .
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 of the present invention is directed to a laser annealing apparatus nozzle that performs annealing using laser light, wherein the laser light and the processing gas pass through a common path, The single discharge port extends to the outside.
[0013]
Therefore, according to the first aspect of the present invention, the laser beam and the processing gas pass through a common path and reach the outside of the nozzle from a single discharge port. In addition, oxygen can be efficiently removed by the processing gas in the region of the object irradiated with the laser light emitted from the discharge port. In addition, it is possible to prevent the amorphous silicon film on the substrate from evaporating due to the irradiation of the laser light due to the airflow generated inside the nozzle toward the discharge port, and from adhering to the laser introduction window provided with the nozzle.
[0014]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a nozzle for a laser annealing apparatus for performing annealing using a laser beam, wherein a cylindrical external port having a linear discharge port extended in a predetermined direction is provided below. The member, a linear tip opening extending in a direction coinciding with the longitudinal direction of the discharge port, and the tip formed near the end of a slope portion rising from the longitudinal opening edge of the tip opening. A side opening located on both sides of the tip opening, and an internal member disposed on the inner peripheral side of the external member such that the tip opening is located near the discharge port. A laser beam incident on the inside of the external member and traveling straight along the axial direction of the external member is irradiated from the discharge port of the external member to the outside through the distal end opening of the internal member, Inside the above external member The supplied processing gas is branched into an airflow passing through the tip opening of the internal member and an airflow passing through the side opening, and is injected from the discharge port of the external member to the outside. It was done.
[0015]
The invention according to claim 3 of the present invention is the invention according to claim 2, further formed such that it is located below the side opening of the internal member inside the external member. And rectifying means for rectifying the airflow passing through the side opening.
[0016]
Further, in the invention according to claim 4 of the present invention, in the invention according to any one of claims 2 and 3, the laser beam emitted from the discharge port to the outside is connected to the external member. The external member and the internal member are configured so that the energy loss of the laser beam when interfering with the internal member is 1% or less.
[0017]
In the invention according to claim 5 of the present invention, in the invention according to any one of claims 2, 3, and 4, the tip of the external member where the protrusion is located is , Extending along a plane perpendicular to the axial direction of the external member.
[0018]
The invention according to claim 6 of the present invention is the invention according to any one of claims 2, 3, 4, or 5, further comprising an outer peripheral side of the external member. A distal end member having a flat portion provided and extending along a plane orthogonal to the axial direction of the external member is provided.
[0019]
The laser annealing according to any one of the first, second, third, fourth, fifth, and sixth aspects of the present invention, as in the seventh aspect of the present invention. A laser annealing device having a device nozzle and a laser introduction window located at the upper opening side of the laser annealing device nozzle and transmitting laser light and entering the laser annealing device nozzle. Good.
[0020]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an example of an embodiment of a laser annealing apparatus nozzle and a laser annealing apparatus using the same according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0021]
FIG. 1 is a schematic structural explanatory view showing a part of an example of an embodiment of a laser annealing apparatus using a nozzle for a laser annealing apparatus according to the present invention in a cutaway manner, and FIG. FIG. 2B is a central vertical cross-sectional view of the laser annealing apparatus nozzle of the laser annealing apparatus shown in FIG. 1 along the axial direction, and FIG. A corresponding schematic configuration explanatory diagram is shown.
[0022]
The laser annealing apparatus 100 includes a processing chamber 102 having a hollow interior 102a, a support member 104 movably disposed in the interior 102a of the processing chamber 102, and an upper surface 102b of the processing chamber 102. It has a laser introduction window 106 for introducing a laser beam, a nozzle 10 attached to the laser introduction window 106 and located in the inside 102 a of the processing chamber 102, and a laser system 108.
[0023]
Here, the laser system 108 emits a predetermined laser beam. In this embodiment, a laser having a laser oscillator 108a and an optical system 108b is used as the laser system 108.
[0024]
In the processing chamber 102, an object to be processed on which laser annealing is performed is disposed in the inside 102a. In this embodiment, the object to be processed is a glass substrate 200 having an amorphous silicon (a-Si) film formed on a surface 200a, for example, 300 mm (length) × 400 mm (width) × 0.7 mm (thickness). ).
[0025]
The support member 104 supports the glass substrate 200, which is an object to be processed, and is provided movably in the direction of arrow A in FIG. 1 and in a direction perpendicular to the paper surface. Note that the support member 104 is substantially parallel to the surface 200a of the glass substrate 200 on which the amorphous silicon film is formed, and has a predetermined interval H (see FIG. 1) with a later-described discharge port 12a of the nozzle 10. Thus, the glass substrate 200 is supported.
[0026]
The laser introduction window 106 is provided at a position where the laser light emitted from the laser system 108 in the processing chamber 102 can enter, and transmits the laser light emitted from the laser system 108 to the inside of the processing chamber 102. 102a. The laser introduction window 106 can be formed of, for example, synthetic quartz glass having a double-sided anti-reflection coating (AR coat) in accordance with the type of laser constituting the laser system 108.
[0027]
As shown in FIGS. 2A and 2B, the nozzle 10 includes an external member 12 having a linear discharge port 12a and an internal member 14 disposed on an inner peripheral side 12c of the external member 12. It is configured to have.
[0028]
Here, the outer member 12 and the inner member 14 are formed of, for example, aluminum.
[0029]
More specifically, the outer member 12 is a substantially rectangular cylindrical body, and has a linear discharge port 12a extending in the front-rear direction below the discharge member 12a. The left vertical surface portion 12bL formed to rise vertically from the left opening edge in the longitudinal direction, the left slope portion 12dL raised to the left from the upper end portion of the left vertical surface portion 12bL, and the outer member 12 On the inner peripheral side 12c, a right vertical surface portion 12bR formed to rise vertically from a right opening edge in the longitudinal direction of the discharge port 12a, and a right slope formed to rise rightward from an upper end portion to the right vertical surface portion 12bR. A portion 12dR, a left end portion 12fL extending leftward from a left opening edge in the longitudinal direction of the discharge port 12a on the outer peripheral side 12e of the outer member 12, and an outer peripheral side 12e of the outer member 12. It is configured to include a Migikata tip 12fR which is extended to the right from the longitudinal right opening edge of the outlet 12a.
[0030]
Here, the discharge port 12a is open with a length L1 extending in the front-rear direction and a length L2 extending in the left-right direction.
[0031]
And, on the inner peripheral side 12c above the left inclined portion 12dL of the external member 12, a projection 12gL standing upright along the axial direction of the external member 12 at the end side of the left inclined portion 12dL; A flat portion 12hL extending from the base of 12gL and having a flat surface perpendicular to the axial direction of the external member 12 is formed.
[0032]
Further, on the inner peripheral side 12c above the right inclined portion 12dR of the external member 12, a protrusion 12gR that is erected along the axial direction of the external member 12 at the end side of the right inclined portion 12dR; A flat portion 12hR extending from the base of 12gR and having a plane orthogonal to the axial direction of the external member 12 is formed.
[0033]
Further, a left locking portion 12iL for locking a left base portion 14cL of the internal member 14 described later is formed above the flat portion 12hL, and an internal member described below is formed above the flat portion 12hR. A right locking portion 12iR for locking the right base portion 14cR of the 14 is formed.
[0034]
On the other hand, on the outer peripheral side 12e of the outer member 12, a left distal end portion 12fL is formed to rise leftward from the discharge port 12a in the longitudinal direction of the discharge port 12a, and the right distal end portion 12fR is formed by the discharge port 12a. Is formed so as to rise rightward from the discharge port 12a in the longitudinal direction. That is, the left end portion 12fL and the right end portion 12fR are inclined at a predetermined angle α (see FIG. 2A) with a plane orthogonal to the axial direction of the external member 12 at the position of the discharge port 12a. Is what it is. Note that the left end portion 12fL and the right end portion 12R are inclined on the outer peripheral side 12e of the external member 12 in the range of the length L3 from the discharge port 12a.
[0035]
Further, a gas supply port 12k is formed above the external member 12. Through the gas supply port 12k, the processing gas is supplied from the gas tank 110 filled with a processing gas such as an inert gas to the inside 12m of the external member 12, and is filled therein.
[0036]
In this embodiment, nitrogen gas is used as the processing gas, and this nitrogen gas is supplied to the inside 12 m at a flow rate of about 0.5 to 3.0 m / sec. Further, the gas tank 110 is not limited to being installed outside the laser annealing apparatus 100 as shown in FIG. 1, but may be installed inside the laser annealing apparatus 100.
[0037]
The internal member 14 has a linear distal opening 14a extending in a direction coinciding with the longitudinal direction of the discharge port 12a of the external member 12, and rises leftward from a left opening edge in the longitudinal direction of the distal opening 14a. A left base portion 14cL formed by bending the left end of the formed left slope portion 14bL to the left, and a right slope formed to rise rightward from a right opening edge in the longitudinal direction of the distal end opening portion 14a. A right base portion 14cR formed by bending the end of the portion 14bR rightward, a left opening portion 14dL formed in the left base portion 14cL, and a right side formed in the right base portion 14cR. And an opening 14dR.
[0038]
Here, the distal end opening portion 14a has a length L4 extending in the front-rear direction, and has a length L5 extending in the left-right direction. Each of the left opening 14dL and the right opening 14dR has a length L4 extending in the front-rear direction similarly to the tip opening 14a, and has a length L6 extending in the left-right direction. ing.
[0039]
The tip opening 14a is located near the discharge port 12a of the external member 12, the left opening 14dL is located above the projection 12gL of the external member 12, and the right opening 14dR is located at the projection of the external member 12. 12gR, the left base portion 14cL of the internal member 14 is locked to the left locking portion 12iL of the external member 12, and the right base portion 14cR of the internal member 14 is fixed to the external member. The inner member 14 is disposed on the inner peripheral side 12 c of the outer member 12 while being locked by the right locking portion 12 iR of the inner member 12.
[0040]
For this reason, the projection 12gL and the flat portion 12hL of the external member 12 are located below the left opening 14dL of the internal member 14, and the projection 12gR and the projection 12gR of the external member 12 are located below the right opening 14dR. The plane part 12hR comes to be located.
[0041]
Therefore, as shown in FIG. 3, the nozzle 10 composed of the outer member 12 and the inner member 14 passes through the inner end 14e of the left slope portion 14bL and the right slope portion 14bR of the inner member 14 so that the tip opening portion 14a is formed. , A left passage 10b passing through the left opening 14dL of the inner member 14 and passing between the left slope portion 14bL and the left inclined portion 12dL of the outer member 12, A right flow path 10c passing through the right slope portion 14bR and the right slope portion 12dR of the external member 12 through the right opening portion 14dR is formed.
[0042]
The various dimensions of the nozzle 10 are set such that the flow velocity of the airflow passing through the distal end opening 14a is not greater than the flow velocity of the airflow passing through the left flow path 10b and the right flow path 10c. . In addition, each configuration of the external member 12 and the internal member 14 of the nozzle 10 is such that the energy loss of the laser light when the laser light emitted from the discharge port 12a to the outside interferes with the external member 12 and the internal member 14, It is configured to be 1% or less.
[0043]
The nozzle 10 is attached to the laser introduction window 106 such that the opening 12n above the external member 12 is positioned at the laser introduction window 106 provided on the upper surface 102b of the processing chamber 102, and the laser annealing apparatus is used. It is located in the inside 102a of 100 processing chambers 102.
[0044]
In the above configuration, a case will be described in which the laser annealing apparatus 100 is used to perform laser annealing of the glass substrate 200 as an object to be processed.
[0045]
First, a glass substrate 200 having an amorphous silicon (a-Si) film formed on a surface 200a is supported by a support member 104 and disposed inside the processing chamber 102. At this time, the surface 200a of the glass substrate 200 on which the amorphous silicon (a-Si) film is formed is substantially parallel to the discharge port 12a of the nozzle 10 with a predetermined interval H (see FIGS. 1 and 3). And come to face each other.
[0046]
When the laser system 108 is activated, the laser light emitted from the laser system 108 (see the white arrow in FIG. 3) passes through the laser introduction window 106 disposed on the upper surface 102b of the processing chamber 102, and The light enters the inside 12m from the opening 12n above the ten external members 12.
[0047]
The laser light incident on the inside 12 m of the nozzle 10 travels straight along the axial direction of the external member 12, passes through the central flow path 10 a, passes through the distal end opening 14 a of the internal member 14, and discharges the external member 12. The light is emitted from the outlet 12a to the outside of the nozzle 10.
[0048]
The laser beam emitted from the discharge port 12a of the nozzle 10 in this manner is irradiated onto the surface 200a of the glass substrate 200 facing the discharge port 12a of the nozzle 10 with a substantially rectangular area corresponding to the linear discharge port 12a. You. The amorphous silicon (a-Si) film formed on the surface 200a of the glass substrate 200 in the region irradiated with the laser light is melted and solidified into polysilicon by the laser light, and a polysilicon film is formed on the glass substrate 200. Will be.
[0049]
In this specification, “a substantially rectangular region on the surface 200a of the glass substrate 200 irradiated with the laser beam emitted from the discharge port 12a of the nozzle 10” is referred to as “annealed region”.
[0050]
Here, at the time of annealing with such a laser beam, nitrogen gas is ejected from the discharge port 12a of the nozzle 10 together with the laser beam.
[0051]
That is, nitrogen gas is supplied from the gas tank 110 to the inside 12m of the external member 12 through the gas supply port 12k of the external member 12, and passes through the central flow path 10a, the left flow path 10b, and the right flow path 10c. As a result, the liquid is ejected from the discharge port 12a to the outside of the nozzle 10. In FIG. 3, the flow of the nitrogen gas is indicated by a dashed line arrow.
[0052]
More specifically, the nitrogen gas supplied to the inside 12m of the outer member 12 flows through the airflow passing through the distal end opening 14a of the inner member 14, the airflow passing through the left opening 14dL, and the airflow passing through the right opening 14dR. Divides into the passing airflow.
[0053]
Then, the nitrogen gas is ejected from the discharge port 12a of the external member 12 to the outside of the nozzle 10 in accordance with the airflow passing through the central flow path 10a and passing through the front end opening 14a.
[0054]
On the other hand, in accordance with the airflow passing through the left opening 14dL, the nitrogen gas hits the flat portion 12hL of the outer member 12 located below the left opening 14dL, and the flat portion 12hL of the outer member 12 and the left base of the inner member 14. Primary stays in the space B between the base 14cL. After that, the nitrogen gas retained in the space B flows into the left flow path 10b over the protrusion 12gL, and is ejected from the discharge port 12a of the external member 12 to the outside of the nozzle 10.
[0055]
Further, according to the airflow passing through the right opening 14dR, the nitrogen gas hits the flat portion 12hR of the outer member 12 located below the right opening 14dR, and the flat portion 12hR of the outer member 12 and the right base of the inner member 14. It temporarily stays in the space C between the base 14cR. Thereafter, the nitrogen gas retained in the space C flows into the right flow path 10c over the protrusion 12gR, and is ejected from the discharge port 12a of the external member 12 to the outside of the nozzle 10.
[0056]
At this time, the nitrogen gas ejected according to the airflow passing through the left opening 14dL and the right opening 14dR temporarily stays in the space B and the space C, and then flows out to the side passage 10b and the right passage 10c. The flow is a uniform flow with little turbulence.
[0057]
Therefore, when the nitrogen gas is ejected from the discharge port 12a of the external member 12 according to the branched airflow, the nitrogen gas that has been ejected according to the airflow that has passed through the distal end opening 14a passes through the left opening 14dL on the outer peripheral side of the nitrogen gas. The nitrogen gas ejected according to the airflow and the nitrogen gas ejected according to the airflow passing through the right opening 14dR are positioned.
[0058]
Further, the dimensions of the nozzle 10 are set such that the flow velocity of the airflow passing through the tip opening 14a is not greater than the flow velocity of the airflow passing through the left flow path 10b and the right flow path 10c. Compared to the velocity gradient between the outside opening and the outside air when the nitrogen gas is independently injected from the opening 14a, both sides of the opening 14a have a flow velocity that passes through the left flow path 10b and the right flow path 10c. Since it is surrounded by a low nitrogen gas, the velocity gradient between the outside air and the outside air becomes small, and as a result, the nitrogen gas ejected according to the airflow passing through the left opening 14dL and the airflow passing through the right opening 14dR are ejected. The nitrogen gas separates the air from the discharge port 12a, preventing the air from being trapped in the vicinity of the discharge port 12a of the nozzle 10 (see a broken arrow in FIG. 3) and opening the tip. Nitrogen gas ejected from the ejection port 12a in accordance with the air flow passing through the section 14a becomes to be satisfactorily injected into the annealing region.
[0059]
In other words, in the annealing region, the amorphous silicon (a) on the surface 200a of the glass substrate 200 is irradiated with the laser light emitted from the discharge port 12a of the nozzle 10 while oxygen is removed by the nitrogen gas injected from the discharge port 12a. -Si) The film can be annealed.
[0060]
Then, the glass substrate 200 is moved by the support member 104 so that the discharge port 12a of the nozzle 10 faces the entire surface of the amorphous silicon (a-Si) film on the surface 200a of the glass substrate 200. At this time, the above-described irradiation of the laser beam and the injection of the nitrogen gas are repeated at each position where the discharge port 12a of the nozzle 10 of the glass substrate 200 faces, so that the amorphous silicon (a) on the surface 200a of the glass substrate 200 is formed. -Si) The entire surface of the film can be annealed.
[0061]
As described above, in the laser annealing apparatus 100 using the laser annealing apparatus nozzle 10 according to the present invention, the laser beam passes through the central flow path 10a of the nozzle 10, and the processing gas nitrogen gas flows through the central flow of the nozzle 10. The road 10, the left side flow path 10b, and the right side flow path 10c pass through. That is, since the laser light and the nitrogen gas are emitted from the single discharge port 12a to the outside of the nozzle 10 through a common path, the oxygen is efficiently removed by the nitrogen gas in the annealing region at the time of annealing by the laser light. Can be well excluded.
[0062]
Therefore, in the laser annealing apparatus 100 using the nozzle 10 for a laser annealing apparatus according to the present invention, it is not necessary to use a processing tank capable of arranging a substrate inside and evacuating, and thus reducing the manufacturing cost. It is possible to make the whole apparatus inexpensive.
[0063]
Further, according to the laser annealing apparatus 100 using the laser annealing apparatus nozzle 10 according to the present invention, it is not necessary to perform vacuuming or the like for removing oxygen from the inside of the processing tank in which the substrate is disposed. Can be reduced, and the throughput can be improved.
[0064]
Furthermore, according to the laser annealing apparatus 100 using the laser annealing apparatus nozzle 10 according to the present invention, it is not necessary to arrange the processing object in a processing tank that can be evacuated or the like during annealing. Therefore, laser annealing can be performed even on a large-sized substrate.
[0065]
By the way, in the nozzle 10 for a laser annealing apparatus according to the present invention, nitrogen gas is supplied to the inside 12 m through the gas supply port 12 k of the external member 12, and the upper opening is formed in the inside 12 m of the external member 12 of the nozzle 10. An airflow is generated from the 12n side toward the discharge port 12a, and nitrogen gas is injected from the discharge port 12a through the central flow path 10a, the left flow path 10b, and the right flow path 10c of the nozzle 10.
[0066]
For this reason, the amorphous silicon (a-Si) film on the surface 200 a of the glass substrate 200 is evaporated by the laser light due to the air current flowing from the upper opening 12 n side to the discharge port 12 a, and the upper opening of the nozzle 10 is opened. It can be prevented from adhering to the laser introduction window 106 located at 12n. Therefore, in the laser annealing apparatus 100 using the laser annealing apparatus nozzle 10 according to the present invention, contamination of the laser introduction window 106 is prevented, so that the management of the apparatus is facilitated and a decrease in the amount of transmitted laser light is avoided. As a result, highly accurate and stable laser annealing can be performed.
[0067]
In the nozzle 10 for a laser annealing apparatus according to the present invention, as shown in FIG. 3, air is prevented from being trapped in the vicinity of the discharge port 12a of the nozzle 10, and the discharge from the discharge port 12a is performed according to the airflow that has passed through the distal end opening 14a. The ejected nitrogen gas is favorably injected into the annealing region.
[0068]
That is, there is no possibility that air near the discharge port 12a of the nozzle 10 is entrained and blown to the annealing region, and oxygen between the discharge port 12a and the surface 200a of the glass substrate 200 facing the discharge port 12a is efficiently supplied. Since it is eliminated and replaced with nitrogen gas, the oxygen concentration can be reduced with a small flow rate of the processing gas.
[0069]
By reducing the distance H (see FIGS. 1 and 3) between the discharge port 12a of the nozzle 10 and the surface 200a of the glass substrate 200, the surface H of the glass substrate 200 where the discharge port 12a and the discharge port 12a face each other is reduced. Oxygen during the period can be more efficiently eliminated and replaced with nitrogen gas.
[0070]
Here, another example of the above-described nozzle 10 will be described with reference to FIGS. 4 to 14.
[0071]
First, FIG. 4 shows a nozzle A having the same shape as the nozzle 10 shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b). The nozzle 10 shown in FIGS. 2A and 2B has, for example, a length L1 in the longitudinal direction of the discharge port 12a of 120 mm, a length L2 in the width direction of the discharge port 12a of 30 mm, and a length from the discharge port 12a. L3 is 38 mm, the length L4 in the longitudinal direction of the distal opening 14a, the left opening 14dL and the right opening 14dR is 140 mm, the length L5 in the width direction of the distal opening 14a is 18 mm, and the left opening is The length L6 in the width direction of the portion 14dL and the right opening 14dR can be 4 mm.
[0072]
Here, the nozzle 10 shown in FIGS. 2A and 2B was formed with various dimensions shown in FIG. 4, and the discharge port 12a of the nozzle 10 and the amorphous silicon (a-Si) film of the glass substrate 200 were formed. When the nozzle 10 is arranged such that the distance H (see FIGS. 1 and 3) from the surface 200a is 10 mm (see FIG. 4), the annealing area is approximately 50 to 100 mm × 40 to 60 μm.
[0073]
The length L2 in the width direction of the discharge port 12a of the external member 12 is, for example, as shown in FIG. 5, the collection along the width direction of the discharge port 12a of the laser light emitted from the discharge port 12a to the outside. It can be twice as long as the light trajectory S1.
[0074]
The nozzle A (see FIG. 4) was used as a basic shape, and various parameters were changed to analyze the gas flow and gas diffusion of nitrogen gas and air at the discharge port 12a of the nozzle 10. FIG. 6 shows an outline of the analysis model. The airflow and gas diffusion in the laser annealing apparatus were analyzed using general-purpose fluid analysis software STAR-CD.
[0075]
FIG. 7 shows a list of calculation parameters. The inflow velocity of the nitrogen gas, the length L6 in the width direction of the left opening 14dL and the right opening 14dR (the bypass passage width L6 in FIG. 7). ), The length L2 in the width direction of the discharge port 12a (corresponding to the distal end flow path width L2 in FIG. 7), and the length L3 from the discharge port 12a (to the distal inclined portion dimension L3 in FIG. 7). The analysis was performed by assuming a total of 11 models (model01 to model11) in which the corresponding values were changed.
[0076]
Note that model01 in FIG. 7 corresponds to the nozzle A shown in FIG. 4, and model08 in FIG. 7 is obtained by expanding the length L2 of the discharge port 12a of the nozzle A which is the basic shape. The model 11 is obtained by reducing the length L3 from the discharge port 12a of the nozzle A, which is the basic shape.
[0077]
Then, the normal calculation of the constant nitrogen inflow rate shown in FIG. 6 was performed using the calculation parameters shown in FIG. At this time, as shown in FIG. 8, as the boundary conditions (see FIG. 6), an inflow boundary condition with a constant nitrogen gas inflow velocity from the base of the nozzle and a pressure boundary with a constant static pressure in the external space were set.
[0078]
FIGS. 9A, 9B, 10A, and 10B show the analysis results for each analysis parameter, showing the transition of the oxygen concentration near the surface of the substrate as the object to be processed. As is clear from FIG. 9A, the flow rate of the nitrogen gas does not affect the oxygen concentration distribution near the surface of the substrate. As is clear from FIG. 9B, the length L6 in the width direction of the left opening 14dL and the right opening 14dR does not affect the oxygen concentration distribution near the surface of the substrate.
[0079]
On the other hand, as is clear from FIGS. 10A and 10B, the length L2 in the width direction of the discharge port 12a and the length L3 from the discharge port 12a greatly affect the oxygen concentration distribution near the surface of the substrate. I do.
[0080]
10A and 10B, the longer the length L2 in the width direction of the discharge port 12a and the shorter the length L3 from the discharge port 12a, the lower the substrate. The oxygen concentration in the vicinity of the surface can be kept low. That is, model 08 (see FIG. 7) in which the length L2 of the discharge port 12a is expanded as compared with the nozzle A (see FIG. 4) which is the basic shape, and length L3 from the discharge port 12a which is smaller than the nozzle A In the model 11 (see FIG. 7), the oxygen concentration in the annealing region can be suppressed lower than that in the nozzle A.
[0081]
That is, in order to keep the oxygen concentration in the annealing region low, a high oxygen concentration caused by the inflow of air near the discharge port of the nozzle (see the discharge port 12a of the nozzle 10 shown in FIGS. 2A and 2B). It is important how the generation of regions can be suppressed (see FIG. 11).
[0082]
Therefore, in the nozzle 10 of the above-described embodiment, as shown in FIG. 3, the nitrogen gas ejected according to the airflow passing through the left opening 14dL and the nitrogen gas ejecting according to the airflow passing through the right opening 14dR are used. However, they serve to separate the air and the discharge port 12a, thereby preventing air from being trapped in the vicinity of the discharge port 12a of the nozzle 10 (see the broken arrow in FIG. 3).
[0083]
Similarly to the nozzle A having a basic shape like the nozzle 10 (see FIG. 4), in the above-described model 08 (see FIG. 7) and model 11 (see FIG. 7), the entrainment of the atmosphere near the discharge port of the nozzle is also caused. Thus, the oxygen concentration in the annealing region is kept low.
[0084]
Further, the length L2 in the width direction of the discharge port 12a may be expanded with respect to the nozzle A having the basic shape, and the length L3 from the discharge port 12a may be reduced.
[0085]
Further, like the nozzle B (see FIG. 12), the distal end of the external member may be extended along a plane orthogonal to the axial direction of the external member. The nozzle B is a nozzle A having a basic shape, that is, a left end portion extending leftward from a left opening edge in the longitudinal direction of the discharge port 12a of the nozzle 10 shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b). Both 12fL and the right tip 12fR extending rightward from the right opening edge in the longitudinal direction of the discharge port 12a are not inclined on the outer peripheral side 12e of the external member 12, and are not inclined with respect to the axial direction of the external member 12. It corresponds to one that extends along an orthogonal plane.
[0086]
Furthermore, the tip may be inclined in the opposite direction as in the nozzle C (see FIG. 13). The nozzle F replaces the left vertical surface portion 12bL and the right vertical surface portion 12bR on the inner peripheral side 12c of the outer member 12 of the nozzle 10 shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b). In addition, it corresponds to an inclined surface which is formed opposite to the inclined surface below each of the left inclined portion 12dL and the right inclined portion 12dR.
[0087]
Also in such nozzles B and C, entrainment of air near the discharge port of the nozzle is prevented. Further, since the volume between the discharge port at the tip of the nozzle and the workpiece facing the discharge port is smaller in the nozzles B and C than in the above-described nozzle A, the oxygen replacement speed is higher. In addition, oxygen between the discharge port at the tip of the nozzle and the workpiece facing the discharge port is efficiently removed and replaced with nitrogen gas, and the oxygen concentration in the annealing region can be suppressed to a low level.
[0088]
In particular, the nozzle B (see FIG. 12) has a left tip 12fL and a right tip 12fR extending along a plane orthogonal to the axial direction of the external member 12, and has a high oxygen replacement speed. The oxygen concentration in the annealing region can be efficiently reduced.
[0089]
Then, as shown in FIG. 14, in order to extend the tip of the external member along a plane perpendicular to the axial direction of the external member like the nozzle B, as shown in FIG. A tip member 16 having a plane portion 16a extending along a plane perpendicular to the axial direction of the external member 12 is provided on the outer peripheral side 12e of the external member 12 of the nozzle 10 as the nozzle A shown in FIG. Is also good. Also in the nozzle 10 ′ provided with the tip member 16 shown in FIG. 14, the entrainment of air near the discharge port 12 a is prevented, and the space between the discharge port 12 a and the surface 200 a of the glass substrate 200 where the discharge port 12 a is opposed. Is efficiently removed and replaced with nitrogen gas, and the oxygen concentration in the annealing region can be kept low.
[0090]
The above embodiment may be modified as shown in (1) to (3) below.
[0091]
(1) In the above-described embodiment, the distal end opening 14a of the internal member 14 located near the discharge port 12a of the external member 12 is located above the discharge port 12a, but is not limited to this. Needless to say, the height position of the tip opening 14a along the axial direction of the external member 12 and the height of the discharge port 12a coincide with each other within a range in which air entrainment near the discharge port 12a of the nozzle 10 can be prevented. Alternatively, the distal end opening 14a may be located below the discharge port 12a.
[0092]
Further, the shapes of the central flow path 10a, the left flow path 10b, and the right flow path 10c may be appropriately changed within a range in which air entrainment near the discharge port 12a of the nozzle 10 can be prevented.
[0093]
For example, the protrusions 12gL and 12gR may not be formed at the end sides of the leftward inclined portion 12dL and the rightward inclined portion 12dR. Further, the left side opening 14dL and the right side opening 14dR of the internal member 14 are not limited to the slit shape as shown in FIG. 2 (b), as a matter of course, as shown in FIG. 15 (a). The hole may be continuous, or the hole may be continuous as shown in FIG.
[0094]
(2) In the above-described embodiment, for example, a YAG laser may be used as the laser system 108 in accordance with the processing target being the glass substrate 200 having the surface 200a on which the amorphous silicon (a-Si) film is formed. It may be.
[0095]
Further, the configuration of the laser system, the irradiation intensity of the laser, the material for forming the outer member 12 and the inner member 14, and the like can be changed according to the type of the object to be processed. Further, depending on the type of the object to be processed, an inert gas such as argon or other various processing gases may be used, or the object may be heated during laser annealing, and the laser may be used. Annealing may be performed with even higher quality.
[0096]
(3) The above-described embodiments and the modifications described in (1) and (2) above may be appropriately combined.
[0097]
【The invention's effect】
Since the present invention is configured as described above, it has an excellent effect that oxygen can be eliminated without evacuation of the processing tank during annealing with laser light.
[0098]
Further, according to the present invention, there is an excellent effect that it becomes possible to prevent the amorphous silicon film on the substrate from evaporating due to the irradiation of the laser beam and from adhering to the laser introduction window provided with the nozzle.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic structural explanatory view showing a part of an example of an embodiment of a laser annealing apparatus using a nozzle for a laser annealing apparatus according to the present invention in a partially broken manner.
2 is a schematic configuration explanatory view mainly showing a laser annealing apparatus nozzle of the laser annealing apparatus shown in FIG. 1, (a) is a central longitudinal sectional view along the axial direction of the nozzle, (b) () Is a schematic configuration explanatory view in the direction of arrow B in (a).
FIG. 3 is an explanatory view showing an operation during an annealing process in a laser annealing apparatus using a nozzle for a laser annealing apparatus according to the present invention.
FIG. 4 is a central longitudinal sectional view along the axial direction showing a nozzle A having the same shape as the nozzle shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b) and having various dimensions exemplified.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing dimensions of a discharge port of a nozzle.
FIG. 6 is a table showing an outline of an analysis model.
FIG. 7 is a table showing a list of calculation parameters.
FIG. 8 is an explanatory diagram showing an analysis model shape.
FIG. 9 is a graph showing analysis results for each analysis parameter. FIG. 9A is a graph showing the relationship between the distance from the nozzle center and the oxygen concentration when the flow rate of nitrogen gas is changed. b) is a graph showing the relationship between the distance from the nozzle center and the oxygen concentration when the length L6 (bypass flow path width L6) in the width direction of the left opening and the right opening is changed.
FIGS. 10A and 10B are graphs showing analysis results for each analysis parameter. FIG. 10A shows the distance from the nozzle center and the oxygen when the length L2 (tip flow path width L2) in the width direction of the discharge port is changed. 7B is a graph showing a relationship between the oxygen concentration and a distance from the nozzle center when the length L3 from the discharge port (the tip inclined portion dimension L3) is changed. FIG. is there.
FIG. 11 is an explanatory diagram (oxygen gas concentration contour diagram) showing the flow of gas in the vicinity of the discharge port of the nozzle.
FIG. 12 is a central longitudinal sectional view along another axial direction showing another example of a nozzle for a laser annealing apparatus according to the present invention, showing a nozzle B having various dimensions exemplified.
FIG. 13 is a central longitudinal sectional view along another axial direction showing another example of a nozzle for a laser annealing apparatus according to the present invention, the nozzle C having various dimensions exemplified.
14 is a schematic configuration explanatory view showing another example of the laser annealing apparatus nozzle of the laser annealing apparatus shown in FIG. 1; FIG. 14 (a) is a central longitudinal sectional view along the axial direction of the nozzle; (B) is a schematic configuration explanatory view in the direction of arrow C in (a).
FIGS. 15A and 15B are schematic explanatory views showing another example of the laser annealing apparatus nozzle of the laser annealing apparatus shown in FIG. 1;
[Explanation of symbols]
10 nozzles
10a Central channel
10b Left channel
10c Right side channel
12 External members
12a Discharge port
12bL Left vertical surface
12bR Right vertical surface
12c inner diameter side
12dL Left slope
12dR right slope
12e Outer side
12fL left end
12fR right end
12gL, 12gR protrusion
12hL, 12hR flat part
12iL Left locking part
12iR Right locking part
12k gas supply port
12m inside
12n opening
14 Internal members
14a Tip opening
14bL left slope
14bR left slope
14cL left base
14cR right base
14dL left side opening
14dR right side opening
14e inside
100 laser annealing equipment
102 processing room
102a inside
104 support members
106 Laser introduction window
108 laser system
108a laser oscillator
108b Optical system
110 gas tank
200 glass substrate
200a surface
H Distance between substrate and nozzle

Claims

In a laser annealing apparatus nozzle that performs annealing using laser light,
A nozzle for a laser annealing apparatus in which a laser beam and a processing gas pass from a single discharge port to the outside through a common path.

In a laser annealing apparatus nozzle that performs annealing using laser light,
A tubular external member having a linear discharge port extended in a predetermined direction below,
A linear tip opening extending in a direction coinciding with the longitudinal direction of the discharge port, and the tip opening formed near the end of a slope portion rising from the longitudinal opening edge of the tip opening, respectively. Having a side opening located on both sides of the outer member, and an inner member disposed on the inner peripheral side of the outer member so that the tip opening is located near the discharge port,
Laser light that is incident on the inside of the external member and travels straight along the axial direction of the external member is emitted from the discharge port of the external member to the outside through the distal end opening of the internal member, The processing gas supplied to the inside of the external member is branched into an airflow passing through the distal end opening of the internal member and an airflow passing through the side opening, and from the discharge port of the external member to the outside. Nozzle for laser annealing equipment to be injected.

The nozzle for a laser annealing apparatus according to claim 2, further comprising:
A nozzle for a laser annealing apparatus, which is formed so as to be located below the side opening of the inner member inside the outer member and has a rectifying means for rectifying an airflow passing through the side opening.

The nozzle for a laser annealing apparatus according to any one of claims 2 or 3,
The external member and the internal member are configured such that the energy loss of the laser light when laser light emitted from the discharge port to the outside interferes with the external member and the internal member is 1% or less. Nozzle for laser annealing equipment.

The nozzle for a laser annealing apparatus according to any one of claims 2, 3, or 4,
A nozzle for a laser annealing apparatus, wherein a tip portion of the external member where the discharge port is located extends along a plane orthogonal to an axial direction of the external member.

The nozzle for a laser annealing apparatus according to any one of claims 2, 3, 4, or 5, further comprising:
A nozzle for a laser annealing apparatus having a tip member disposed on the outer peripheral side of the external member and having a flat portion extending along a plane orthogonal to the axial direction of the external member.

A nozzle for a laser annealing apparatus according to any one of claims 1, 2, 3, 4, 5, and 6;
A laser introducing window which is located on the upper opening side of the laser annealing device nozzle and has a laser introduction window through which laser light is transmitted to enter the laser annealing device nozzle.