CN111758150A - 投影掩模及激光照射装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够有效地反射激光并抑制激光的能量的吸收，从而提高耐久性的投影掩模。本发明的投影掩模配置在被照射激光的投影透镜，并使激光透过，具备：透过层，其供激光透过；反射膜，其折射率比透过层大；金属膜，其对激光进行遮光；以及保护膜，其保护金属膜，透过层、反射膜、金属膜、以及保护膜从相互的层叠方向中的、被照射激光的一侧朝向相反侧依次配置。

Description

投影掩模及激光照射装置
技术领域
本发明涉及投影掩模及激光照射装置。
背景技术
以往，如专利文献1所示，已知有用于激光退火并通过激光将掩模图案缩小投影到基板面上的投影掩模。
在这样的激光退火中，例如通过用激光瞬间加热非晶硅薄膜等基板中的规定的区域，能够使其多晶体化从而形成多晶硅薄膜。
先行技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2005-197679号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
但是，在以往的投影掩模中，由于对掩模图案的遮光部分照射高能量的激光，吸收到的能量变为热量，遮光部分有可能氧化或熔融。
本发明的目的在于，提供一种能够有效地反射激光并抑制激光的能量的吸收，从而提高耐久性的投影掩模。
用于解决技术问题的手段
为了解决上述技术课题，本发明的投影掩模配置在被照射激光的投影透镜，并使所述激光透过，所述投影掩模具备：透过层，其供所述激光透过；反射膜，其折射率比所述透过层大；金属膜，其对所述激光进行遮光；以及保护膜，其保护所述金属膜，所述透过层、所述反射膜、所述金属膜、以及所述保护膜从相互的层叠方向中的、被照射所述激光的一侧朝向相反侧依次配置。
为了解决上述技术课题，本发明的激光照射装置具备：光源，其产生激光；投影透镜，其向附着于薄膜晶体管的非晶硅薄膜的规定的区域照射所述激光，在所述投影透镜配置有上述投影掩模。
发明效果
根据本发明，具备：反射膜，其折射率比透过层大；以及金属膜，其对激光进行遮光且配置在沿层叠方向夹着反射膜的透过层的相反侧。因此，能够在反射膜和金属膜的交界部分有效地反射激光，能够抑制金属膜吸收激光。由此，能够有效地反射激光并抑制激光的能量的吸收，从而提高投影掩模的耐久性。
附图说明
图1是本发明的一个实施方式涉及的激光照射装置的立体图。
图2是现有例涉及的投影掩模的剖视示意图。
图3是现有例涉及的投影掩模中的激光的照射时间和温度的关系的图。
图4是本发明的一个实施方式涉及的投影掩模的剖视示意图。
图5是说明验证试验中的反射率之差的图。
图6是说明验证试验中的透射率之差的图。
具体实施方式
以下，参照附图具体说明本发明的实施方式。
激光照射装置10是用于在薄膜晶体管(TFT)这样的半导体装置的制造工序中，例如对沟道区域形成预定区域照射激光并进行退火处理，使该沟道区域形成预定区域多晶体化的装置。激光照射装置10具备产生激光的光源(未图示)和投影透镜20。
激光照射装置10例如在形成液晶显示装置的周边电路等像素的薄膜晶体管时利用。在形成这样的薄膜晶体管的情况下，首先，在基板上通过溅射而图案形成由Al等的金属膜构成的栅电极。
然后，通过低温等离子体CVD法，在基板上的整个面形成由SiN膜构成的栅极绝缘膜。
之后，在栅极绝缘膜上，例如通过等离子CVD法形成非晶硅薄膜。即，非晶硅薄膜形成(附着)于基板的整个面。最后，在非晶硅薄膜上形成二氧化硅(SiO2)膜。
并且，通过图1例示的激光照射装置10，向非晶硅薄膜的栅电极上的规定的区域(在薄膜晶体管中成为沟道区域的区域)照射激光并进行退火处理，从而对该规定的区域进行多晶体化而实现多晶硅化。并且，基板例如可采用玻璃基板等，但未必非是玻璃原料，也可采用由树脂等的原料形成的树脂基板等任何原料的基板。
如图1所示，在激光照射装置10中，从未图示的光源射出的激光L通过照明光学系统12而成形光束直径，从而亮度分布被均等化。
光源例如是将波长为308nm或248nm等的激光L以规定的重复周期进行放射的受激准分子激光器。并且，波长不限于这些例子，可以为任意波长。
之后，激光L透过设置于微透镜阵列上的投影掩模30而分离成多束激光，并照射到覆膜在基板上的非晶硅薄膜的规定的区域。
若激光L照射到覆膜在基板上的非晶硅薄膜的规定的区域，则该非晶硅薄膜被瞬间加热而熔融，成为多晶硅薄膜。
多晶硅薄膜与非晶硅薄膜相比电子迁移率较高，因此电流容易流动，在薄膜晶体管中，能够用于将源极与漏极进行电连接的沟道区域。
并且，虽然对利用了微透镜阵列的例子进行了说明，但未必非要利用微透镜阵列，也可以利用一个投影透镜20来照射激光L。
并且，在投影透镜20配置有使激光L透过的投影掩模30。
在这里，首先参照图2以及图3，对以往的投影掩模90的结构以及问题点进行详细叙述。
图2是现有例涉及的投影掩模90的剖视示意图，图3是表示现有例涉及的投影掩模90中的激光的照射时间和温度的关系的图。并且，在图2中，放大并示意性地表现了各个部件的厚度(层叠方向的大小)。
如图2所示，现有例涉及的投影掩模90具备：供激光L透过的透过层91、对激光L进行遮光的金属膜92以及保护金属膜92的保护膜。透过层91、金属膜92以及保护膜93相互层叠。
在以下说明中，将透过层91、金属膜92以及保护膜93所层叠的方向称为层叠方向。并且，激光L从层叠方向中的一个方向被照射到投影掩模90。
透过层91、金属膜92以及保护膜93从层叠方向中的、被照射激光L的一侧朝向相反侧依次配置。
透过层91采用石英(Qz)。透过层91的厚度例如为5mm。
金属膜92是用于规定激光L透过的开口的遮光膜。金属膜92采用铝薄膜(Al)。金属膜92的厚度例如为200nm。金属膜92的折射率小于透过层91的折射率。
保护膜93通过覆盖金属膜92来抑制金属膜92被污染的情况。
在金属膜92空出规定的间隔形成有第一开口部95。保护膜93配置成填充在金属膜92的第一开口部95内。
保护膜93采用二氧化硅(SiO2)。保护膜93中的、除金属膜92的第一开口部95内以外的部分的厚度为200nm。
若激光L被照射到该投影掩模90上，则激光L在透过层91和金属膜92的交界部分处反射(图2：参照反射1)。
并且，在金属膜92的第一开口部95中不发生反射地供激光L透过(图2：参照透过1)。由此，能够使激光L分离为多束激光。
但是，在这样的现有例涉及的投影掩模90中，金属膜92吸收激光L的能量的一部分，由此温度上升。此时的温度的时间性变化如图3所示。
如图3所示，随着激光L的照射时间的经过，金属膜92的温度上升。并且，确认到在直至激光L的照射完成之前的期间，金属膜92产生损坏。
若对此时的温度特性进行详细叙述，确认了相对于对图3所示的温度变化的曲线进行拟合而计算出的升温时间常数为145sec，同样地计算出的降温时间常数为173sec。
即，由于降温时间常数大于升温时间常数，因此确认了若对该投影掩模90重复照射激光L则热量蓄积在投影掩模90中的佐证。因此，本发明的投影掩模30的目的在于解决这些问题。
接下来，参照图4对本发明的投影掩模30的结构进行说明。
图4是本发明的一个实施方式涉及的投影掩模30的剖视示意图。并且，在图4中，放大并示意性地表现了各个部件的厚度(层叠方向的大小)。
投影掩模30具备：透过层31，其供激光L透过；反射膜32，其折射率比透过层31大；金属膜33，其对激光L进行遮光；以及保护膜34，其保护金属膜33。透过层31、反射膜32、金属膜33、以及保护膜34从相互的层叠方向中的、被照射激光L的一侧朝向相反侧依次配置。
透过层31采用石英(Qz)。透过层31的厚度例如为5mm。
反射膜32采用作为氧化铪(HfO)和二氧化硅(SiO2)的层叠部件的电介质多层膜。反射膜32的厚度例如为348nm。
金属膜33是用于规定激光L透过的开口的遮光膜。金属膜33采用铝薄膜(Al)。金属膜33的厚度例如为200nm。金属膜33的折射率小于透过层31的折射率。
保护膜34通过覆盖金属膜33来抑制金属膜33被污染的情况。在金属膜33空出规定的间隔形成有第一开口部35。保护膜34配置成填充在金属膜33的第一开口部35内。
保护膜34采用二氧化硅(SiO2)。保护膜34中的、除金属膜33的第一开口部35内之外的部分的厚度为100nm。
反射膜32可以覆盖金属膜33的第一开口部35，也可以不覆盖金属膜33的第一开口部35。在反射膜32不覆盖金属膜33的第一开口部35的情况下，在反射膜32中的、与第一开口部35沿层叠方向重叠的部分形成有第二开口部36。
在从层叠方向观察到的俯视图中，第二开口部36的大小与第一开口部35的大小相同。另外，在第二开口部36内配置有保护膜34。
若激光L被照射到该投影掩模30上，则激光L在反射膜32和金属膜33的交界部分处被反射(图4：参照反射2)。并且，在金属膜33的第一开口部35中不发生反射地供激光L透过(图4：参照透过2、3)。
即，在金属膜33中的、与第一开口部35沿层叠方向重叠的部分(图4：参照透过2)以及反射膜32的第二开口部36(图4：参照透过3)中，激光L透过。由此，能够使激光L分离为多束激光L。
接下来，参照图5以及图6，对现有例涉及的投影掩模90(以下，称为“现有例”。)以及本发明涉及的投影掩模30(以下，称为“本发明”。)的各自的效果的验证结果进行说明。
图5是说明验证试验中的反射率的差异的图。图6是说明验证试验中的透射率的差异的图。这些图示出了与激光L的波长对应的各个投影掩模的反射率及透射率。
并且，在本次的验证试验中，采用了图5以及图6中由虚线所示的、波长为248nm的KrF激光L作为激光L。
首先，对各个结构中的反射率的差异进行说明。
如图5所示，在现有例中，透过层91和金属膜92的交界部分中的反射率为89.8％(图2、图5：参照反射1)。另一方面，在本发明中，反射膜32和金属膜33的交界部分的反射率为95.7％(图4、图5：参照反射2)。
在这里，通常存在折射率的差越大而反射率越大的倾向。即，通过将折射率大于透过层31的反射膜32配置在透过层31和金属膜33之间，反射膜32和金属膜33的折射率之差比现有例的透过层91和金属膜92的折射率之差大。
由此，本发明的反射膜32和金属膜33的交界部分的反射率比现有例的透过层91和金属膜92的交界部分的反射率大。
接下来，对各个结构中的透射率的差异进行说明。
如图6所示，在现有例中，第一开口部95的透射率为91.9％(图2、图6：参照透过1)。另一方面，在本发明中，在第一开口部35中被反射膜32覆盖的部分的透射率为89.4％(图4、图6：参照透过2)，在第一开口部35中与反射膜32的第二开口部36沿层叠方向重叠的部分的透射率为90.7％(图4、图6：参照透过3)。
即，能够确认即使将反射膜32配置在透过层31和金属膜33之间，也能充分地确保激光L的透射率。
如以上说明的那样，根据本实施方式涉及的投影掩模30，具备：反射膜32，其折射率大于透过层31；金属膜33，其对激光L进行遮光且配置在沿层叠方向夹着反射膜32的透过层31的相反侧。因此，能够在反射膜32和金属膜33的交界部分有效地反射激光L，从而抑制金属膜33吸收激光L。由此，能够有效地反射激光L并抑制激光L的能量的吸收，从而提高投影掩模30的耐久性。
另外，由于激光照射装置10具备这样的投影掩模30，因此能够提高在长期使用激光照射装置10时耐久性易成为问题的投影掩模30的耐久性，从而能够确保激光照射装置10的维护性。
并且，上述实施方式只不过例示了本发明的具有代表性的实施方式。因此，可以在不脱离本发明的主旨的范围内，对上述实施方式进行各种变形。
例如，作为反射膜32，示出了采用氧化铪和二氧化硅的层叠部件的结构，但不限于这样的方式。反射膜32也可以是其他的电介质多层膜，只要是折射率比透过层31大的部件，则其材料可任意选择。
另外，不限于上述的变形例，可以选择这些变形例进行适当组合，也可以实施其他的变形。
附图标记说明
10 激光照射装置
20 投影透镜
30 投影掩模
31 透过层
32 反射膜
33 金属膜
34 保护膜

Claims (2)

1.一种投影掩模，其配置于被照射激光的投影透镜，并使所述激光透过，其中，所述投影掩模具备：
透过层，其供所述激光透过；
反射膜，其折射率比所述透过层大；
金属膜，其对所述激光进行遮光；以及
保护膜，其保护所述金属膜，
所述透过层、所述反射膜、所述金属膜、以及所述保护膜从相互的层叠方向中的、被照射所述激光的一侧朝向相反侧依次配置。
2.一种激光照射装置，其特征在于，具备：
光源，其产生激光；以及
投影透镜，其向附着于薄膜晶体管的非晶硅薄膜的规定的区域照射所述激光，
在所述投影透镜配置有权利要求1所述的投影掩模。
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