JP2000182986A5 - 半導体装置の作製方法／シリンドリカルレンズアレイおよびビームホモジェナイザー／レーザー照射方法 - Google Patents
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Description
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のシリンドリカルレンズと、１つの半シリンドリカルレンズとを組み合わせて構成されるシリンドリカルレンズアレイを含む光学系により、レーザー照射面において長手方向と垂直な方向に２段階のエネルギー密度分布をもつ線状レーザービームを形成し、
非単結晶珪素膜に対し、前記線状レーザービームを前記長手方向と垂直な方向に走査しながら照射することにより、前記非単結晶珪素膜を結晶化することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項２】
複数のシリンドリカルレンズと、複数の半シリンドリカルレンズとを組み合わせて構成されるシリンドリカルレンズアレイを含む光学系により、レーザー照射面において長手方向と垂直な方向に２段階のエネルギー密度分布をもつ線状レーザービームを形成し、
非単結晶珪素膜に対し、前記線状レーザービームを前記長手方向と垂直な方向に走査しながら照射することにより、前記非単結晶珪素膜を結晶化することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２において、
前記エネルギー密度は、第１のビーム幅において第１のエネルギー密度と、第２のビーム幅において第２のエネルギー密度の２段階に分布され、
前記第２のエネルギー密度は前記第１のエネルギー密度より大きいことを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項４】
請求項３において、
前記第１のビーム幅と前記第２のビーム幅は等しいことを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項５】
請求項３又は請求項４において、
前記線状レーザービームは、前記第１のエネルギー密度を有する側から前記第２のエネルギー密度を有する側へ走査することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項６】
請求項３又は請求項４において、
前記線状レーザービームは、前記第２のエネルギー密度を有する側から前記第１のエネルギー密度を有する側へ走査することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項７】
請求項３又は請求項４において、
前記非単結晶半導体膜を前記第１のエネルギー密度を有する側から前記第２のエネルギー密度を有する側へ走査してアニールし結晶性半導体膜とした後、
前記非単結晶半導体膜を前記第２のエネルギー密度を有する側から前記第１のエネルギー密度を有する側へ走査してアニールすることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項８】
請求項３又は請求項４において、
前記非単結晶半導体膜を前記第２のエネルギー密度を有する側から前記第１のエネルギー密度を有する側へ走査してアニールし結晶性半導体膜とした後、
前記結晶性半導体膜を前記第１のエネルギー密度を有する側から前記第２のエネルギー密度を有する側へ走査してアニールすることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項９】
請求項３乃至請求項８のいずれか１項において、
前記第１のエネルギー密度と前記第２のエネルギー密度との差は、前記第１のエネルギー密度の４％〜３０％であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９のいずれか１項において、
前記線状レーザービームの照射は、Ｈｅ、Ａｒ、Ｎ２のいずれかもしくはそれらの混合気体の雰囲気で行われることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１１】
請求項１乃至請求項１０のいずれか１項において、
前記線状レーザービームはパルスレーザーであることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１２】
複数のシリンドリカルレンズと、１つの半シリンドリカルレンズとが並んで構成されていることを特徴とするシリンドリカルレンズアレイ。
【請求項１３】
複数のシリンドリカルレンズと、複数の半シリンドリカルレンズとが並んで構成されていることを特徴とするシリンドリカルレンズアレイ。
【請求項１４】
請求項１３において、
前記半シリンドリカルレンズを偶数個有することを特徴とするシリンドリカルレンズアレイ。
【請求項１５】
請求項１３または請求項１４において、
前記複数のシリンドリカルレンズと前記複数の半シリンドリカルレンズが並んでいる方向に平行な断面における前記複数の半シリンドリカルレンズは、同じ形状かつ同じ向きであることを特徴とするシリンドリカルレンズアレイ。
【請求項１６】
請求項１３乃至請求項１５のいずれか１項において、
前記複数のシリンドリカルレンズと前記複数の半シリンドリカルレンズが並んでいる方向に平行な断面における前記複数の半シリンドリカルレンズは、線対称に配置されていることを特徴とするシリンドリカルレンズアレイ。
【請求項１７】
請求項１２乃至請求項１６のいずれか１項に記載のシリンドリカルレンズアレイによりレーザービームを分割し、前記シリンドリカルレンズアレイによって分割されたレーザービームを合成することで線状レーザービームを形成することを特徴とするビームホモジェナイザー。
【請求項１８】
請求項１７において、
前記線状レーザービームはパルスレーザーであることを特徴とするビームホモジェナイザー。
【請求項１９】
請求項１７または請求項１８に記載のビームホモジェナイザーを用いたレーザー照射方法であって、
前記線状レーザービームのエネルギー密度は、前記線状レーザービームの長手方向と垂直な方向において、第１のビーム幅における第１のエネルギー密度と、第２のビーム幅における第２のエネルギー密度の２段階に分布され、
前記第２のエネルギー密度は前記第１のエネルギー密度より大きいことを特徴とするレーザー照射方法。
【請求項２０】
請求項１９において、
前記第１のビーム幅と前記第２のビーム幅は等しいことを特徴とするレーザー照射方法。
【請求項２１】
請求項１９又は請求項２０において、
前記線状レーザービームは、前記第１のエネルギー密度を有する側から前記第２のエネルギー密度を有する側へ走査することを特徴とするレーザー照射方法。
【請求項２２】
請求項１９又は請求項２０において、
前記線状レーザービームは、前記第２のエネルギー密度を有する側から前記第１のエネルギー密度を有する側へ走査することを特徴とするレーザー照射方法。
【請求項２３】
請求項１９又は請求項２０において、
前記線状レーザービームは、前記第１のエネルギー密度を有する側から前記第２のエネルギー密度を有する側へ走査した後、
前記第２のエネルギー密度を有する側から前記第１のエネルギー密度を有する側へ走査することを特徴とするレーザー照射方法。
【請求項２４】
請求項１９又は請求項２０において、
前記線状レーザービームは、前記第２のエネルギー密度を有する側から前記第１のエネルギー密度を有する側へ走査した後、
前記第１のエネルギー密度を有する側から前記第２のエネルギー密度を有する側へ走査することを特徴とするレーザー照射方法。
【請求項２５】
請求項１９乃至請求項２４のいずれか１項において、
前記第１のエネルギー密度と前記第２のエネルギー密度との差は、前記第１のエネルギー密度の４％〜３０％であることを特徴とするレーザー照射方法。
【請求項２６】
請求項１９乃至請求項２５のいずれか１項において、
前記線状レーザービームの照射は、Ｈｅ、Ａｒ、Ｎ２のいずれかもしくはそれらの混合気体の雰囲気で行われることを特徴とするレーザー照射方法。
【請求項１】
複数のシリンドリカルレンズと、１つの半シリンドリカルレンズとを組み合わせて構成されるシリンドリカルレンズアレイを含む光学系により、レーザー照射面において長手方向と垂直な方向に２段階のエネルギー密度分布をもつ線状レーザービームを形成し、
非単結晶珪素膜に対し、前記線状レーザービームを前記長手方向と垂直な方向に走査しながら照射することにより、前記非単結晶珪素膜を結晶化することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項２】
複数のシリンドリカルレンズと、複数の半シリンドリカルレンズとを組み合わせて構成されるシリンドリカルレンズアレイを含む光学系により、レーザー照射面において長手方向と垂直な方向に２段階のエネルギー密度分布をもつ線状レーザービームを形成し、
非単結晶珪素膜に対し、前記線状レーザービームを前記長手方向と垂直な方向に走査しながら照射することにより、前記非単結晶珪素膜を結晶化することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２において、
前記エネルギー密度は、第１のビーム幅において第１のエネルギー密度と、第２のビーム幅において第２のエネルギー密度の２段階に分布され、
前記第２のエネルギー密度は前記第１のエネルギー密度より大きいことを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項４】
請求項３において、
前記第１のビーム幅と前記第２のビーム幅は等しいことを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項５】
請求項３又は請求項４において、
前記線状レーザービームは、前記第１のエネルギー密度を有する側から前記第２のエネルギー密度を有する側へ走査することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項６】
請求項３又は請求項４において、
前記線状レーザービームは、前記第２のエネルギー密度を有する側から前記第１のエネルギー密度を有する側へ走査することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項７】
請求項３又は請求項４において、
前記非単結晶半導体膜を前記第１のエネルギー密度を有する側から前記第２のエネルギー密度を有する側へ走査してアニールし結晶性半導体膜とした後、
前記非単結晶半導体膜を前記第２のエネルギー密度を有する側から前記第１のエネルギー密度を有する側へ走査してアニールすることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項８】
請求項３又は請求項４において、
前記非単結晶半導体膜を前記第２のエネルギー密度を有する側から前記第１のエネルギー密度を有する側へ走査してアニールし結晶性半導体膜とした後、
前記結晶性半導体膜を前記第１のエネルギー密度を有する側から前記第２のエネルギー密度を有する側へ走査してアニールすることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項９】
請求項３乃至請求項８のいずれか１項において、
前記第１のエネルギー密度と前記第２のエネルギー密度との差は、前記第１のエネルギー密度の４％〜３０％であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９のいずれか１項において、
前記線状レーザービームの照射は、Ｈｅ、Ａｒ、Ｎ２のいずれかもしくはそれらの混合気体の雰囲気で行われることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１１】
請求項１乃至請求項１０のいずれか１項において、
前記線状レーザービームはパルスレーザーであることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１２】
複数のシリンドリカルレンズと、１つの半シリンドリカルレンズとが並んで構成されていることを特徴とするシリンドリカルレンズアレイ。
【請求項１３】
複数のシリンドリカルレンズと、複数の半シリンドリカルレンズとが並んで構成されていることを特徴とするシリンドリカルレンズアレイ。
【請求項１４】
請求項１３において、
前記半シリンドリカルレンズを偶数個有することを特徴とするシリンドリカルレンズアレイ。
【請求項１５】
請求項１３または請求項１４において、
前記複数のシリンドリカルレンズと前記複数の半シリンドリカルレンズが並んでいる方向に平行な断面における前記複数の半シリンドリカルレンズは、同じ形状かつ同じ向きであることを特徴とするシリンドリカルレンズアレイ。
【請求項１６】
請求項１３乃至請求項１５のいずれか１項において、
前記複数のシリンドリカルレンズと前記複数の半シリンドリカルレンズが並んでいる方向に平行な断面における前記複数の半シリンドリカルレンズは、線対称に配置されていることを特徴とするシリンドリカルレンズアレイ。
【請求項１７】
請求項１２乃至請求項１６のいずれか１項に記載のシリンドリカルレンズアレイによりレーザービームを分割し、前記シリンドリカルレンズアレイによって分割されたレーザービームを合成することで線状レーザービームを形成することを特徴とするビームホモジェナイザー。
【請求項１８】
請求項１７において、
前記線状レーザービームはパルスレーザーであることを特徴とするビームホモジェナイザー。
【請求項１９】
請求項１７または請求項１８に記載のビームホモジェナイザーを用いたレーザー照射方法であって、
前記線状レーザービームのエネルギー密度は、前記線状レーザービームの長手方向と垂直な方向において、第１のビーム幅における第１のエネルギー密度と、第２のビーム幅における第２のエネルギー密度の２段階に分布され、
前記第２のエネルギー密度は前記第１のエネルギー密度より大きいことを特徴とするレーザー照射方法。
【請求項２０】
請求項１９において、
前記第１のビーム幅と前記第２のビーム幅は等しいことを特徴とするレーザー照射方法。
【請求項２１】
請求項１９又は請求項２０において、
前記線状レーザービームは、前記第１のエネルギー密度を有する側から前記第２のエネルギー密度を有する側へ走査することを特徴とするレーザー照射方法。
【請求項２２】
請求項１９又は請求項２０において、
前記線状レーザービームは、前記第２のエネルギー密度を有する側から前記第１のエネルギー密度を有する側へ走査することを特徴とするレーザー照射方法。
【請求項２３】
請求項１９又は請求項２０において、
前記線状レーザービームは、前記第１のエネルギー密度を有する側から前記第２のエネルギー密度を有する側へ走査した後、
前記第２のエネルギー密度を有する側から前記第１のエネルギー密度を有する側へ走査することを特徴とするレーザー照射方法。
【請求項２４】
請求項１９又は請求項２０において、
前記線状レーザービームは、前記第２のエネルギー密度を有する側から前記第１のエネルギー密度を有する側へ走査した後、
前記第１のエネルギー密度を有する側から前記第２のエネルギー密度を有する側へ走査することを特徴とするレーザー照射方法。
【請求項２５】
請求項１９乃至請求項２４のいずれか１項において、
前記第１のエネルギー密度と前記第２のエネルギー密度との差は、前記第１のエネルギー密度の４％〜３０％であることを特徴とするレーザー照射方法。
【請求項２６】
請求項１９乃至請求項２５のいずれか１項において、
前記線状レーザービームの照射は、Ｈｅ、Ａｒ、Ｎ２のいずれかもしくはそれらの混合気体の雰囲気で行われることを特徴とするレーザー照射方法。
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