JP2001185504A - レーザアニール方法及び装置 - Google Patents
レーザアニール方法及び装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 シリコン薄膜等の再結晶化を均一に行なうこ
とを課題とする。 【構成】 複数のレーザ発振器１，２，３と、前記複数
のレーザ発振器の動作を制御する制御装置４とを備え、
前記制御装置４は、前記複数のレーザ発振器のいずれか
を選択して順次動作させて所定領域にレーザ光を照射す
ることを特徴とするレーザアニール装置。
とを課題とする。 【構成】 複数のレーザ発振器１，２，３と、前記複数
のレーザ発振器の動作を制御する制御装置４とを備え、
前記制御装置４は、前記複数のレーザ発振器のいずれか
を選択して順次動作させて所定領域にレーザ光を照射す
ることを特徴とするレーザアニール装置。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はシリコン薄膜の再結晶化
などを行なう場合に最適なレーザアニール方法とその装
置に関する。
などを行なう場合に最適なレーザアニール方法とその装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】液晶表示装置の主流となっているＴＦＴ
タイプの液晶表示装置においては、画面の大型化、高精
細化の進展にともなって、薄膜トランジスタのより一層
の高速動作が求められている。高速動作を行なうための
１つの手法として、トランジスタを構成するシリコン層
の多結晶化が図られている。
タイプの液晶表示装置においては、画面の大型化、高精
細化の進展にともなって、薄膜トランジスタのより一層
の高速動作が求められている。高速動作を行なうための
１つの手法として、トランジスタを構成するシリコン層
の多結晶化が図られている。
【０００３】ガラス基板上に形成されたシリコン層を多
結晶化するためには、高温プロセスを用いることが困難
であるので、一般的には、低温処理が可能なレーザアニ
ール法（特開平５−６２９２４号公報等参照）が用いら
れている。レーザアニールを行なうためのレーザ光は、
広範囲にレーザ光を照射できるように、エキシマレーザ
などのレーザ発振器から３００Hｚ程度の周波数でパル
ス発振されるレーザ光が利用される。
結晶化するためには、高温プロセスを用いることが困難
であるので、一般的には、低温処理が可能なレーザアニ
ール法（特開平５−６２９２４号公報等参照）が用いら
れている。レーザアニールを行なうためのレーザ光は、
広範囲にレーザ光を照射できるように、エキシマレーザ
などのレーザ発振器から３００Hｚ程度の周波数でパル
ス発振されるレーザ光が利用される。
【０００４】しかしながら、上記のようなエキシマレー
ザのパルス出力は変動が大きく、最高値と最低値の間で
１５％程度変動する。この出力変動により、シリコン薄
膜の再結晶状態が不均一になる。レーザ出力変動を防止
するには、パルス発振の周期を長くすることが有効であ
るが、発振間隔が長くなると、薄膜の再結晶化状態が不
均一になる。これらは薄膜トランジスタの特性にバラツ
キを発生させる要因になっている。シリコン薄膜の再結
晶状態が不均一になることにより、トランジスタの特性
にバラツキが発生しやすくなる。そして、それらが要因
でＴＦＴタイプの液晶表示装置に輝線や筋状の明暗が発
生し、表示不良となるという問題があった。
ザのパルス出力は変動が大きく、最高値と最低値の間で
１５％程度変動する。この出力変動により、シリコン薄
膜の再結晶状態が不均一になる。レーザ出力変動を防止
するには、パルス発振の周期を長くすることが有効であ
るが、発振間隔が長くなると、薄膜の再結晶化状態が不
均一になる。これらは薄膜トランジスタの特性にバラツ
キを発生させる要因になっている。シリコン薄膜の再結
晶状態が不均一になることにより、トランジスタの特性
にバラツキが発生しやすくなる。そして、それらが要因
でＴＦＴタイプの液晶表示装置に輝線や筋状の明暗が発
生し、表示不良となるという問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、シリ
コン薄膜等の半導体層の再結晶化を均一に行なうことが
できるレーザアニール方法、レーザアニール装置を提供
することを課題とする。
コン薄膜等の半導体層の再結晶化を均一に行なうことが
できるレーザアニール方法、レーザアニール装置を提供
することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明のレーザアニール
方法は、請求項１に記載のように、複数のレーザ発振器
を備え、このレーザ発振器を選択的に順次動作させて所
定領域にレーザ光を照射することを特徴とする。
方法は、請求項１に記載のように、複数のレーザ発振器
を備え、このレーザ発振器を選択的に順次動作させて所
定領域にレーザ光を照射することを特徴とする。
【０００７】本発明のレーザアニール装置は、請求項２
に記載のように、複数のレーザ発振器と、前記複数のレ
ーザ発振器の動作を制御する制御装置とを備え、前記制
御装置は、前記複数のレーザ発振器のいずれかを選択し
て順次動作させて所定領域にレーザ光を照射することを
特徴とする。
に記載のように、複数のレーザ発振器と、前記複数のレ
ーザ発振器の動作を制御する制御装置とを備え、前記制
御装置は、前記複数のレーザ発振器のいずれかを選択し
て順次動作させて所定領域にレーザ光を照射することを
特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施例について図面
を参照して説明する。図１は本発明のレーザアニール法
を実施することができるレーザアニール装置を示してい
る。この装置は、複数のレーザ発振器、この例では３つ
のレーザ発振器１，２，３と、これらの発振器の動作を
制御する制御装置４と、光学系モジュール５、アニーラ
ステージ６を備えている。
を参照して説明する。図１は本発明のレーザアニール法
を実施することができるレーザアニール装置を示してい
る。この装置は、複数のレーザ発振器、この例では３つ
のレーザ発振器１，２，３と、これらの発振器の動作を
制御する制御装置４と、光学系モジュール５、アニーラ
ステージ６を備えている。
【０００９】レーザ発振器１、２，３は、同一構成のパ
ルス発振型のレーザ発振器を用いている。このレーザ発
振器は、波長が３０８ｎｍ、パルス幅が３０〜４０ｎｓ
ｅｃ、レーザ出力が５００ｍＪ／ｃｍ2の特性を持つ例
えばＸｅＣｌエキシマレーザ発振器で構成している。
ルス発振型のレーザ発振器を用いている。このレーザ発
振器は、波長が３０８ｎｍ、パルス幅が３０〜４０ｎｓ
ｅｃ、レーザ出力が５００ｍＪ／ｃｍ2の特性を持つ例
えばＸｅＣｌエキシマレーザ発振器で構成している。
【００１０】これらのレーザ発振器の動作は、制御装置
４によって制御される。制御装置４は、例えば３００Ｈ
ｚの周波数でレーザ発振用のトリガパルス発生し、これ
を３つのレーザ発振器に順次与える。したがって、各レ
ーザ発振器には、１００Ｈｚの周波数でトリガパルスが
与えられることになる。
４によって制御される。制御装置４は、例えば３００Ｈ
ｚの周波数でレーザ発振用のトリガパルス発生し、これ
を３つのレーザ発振器に順次与える。したがって、各レ
ーザ発振器には、１００Ｈｚの周波数でトリガパルスが
与えられることになる。
【００１１】各レーザ発振器１，２，３が出力するレー
ザ光を集める光学系モジュール５は、各発振器に対応し
た半透過型のミラー７，８，９とビームホモジナイザ１
０とを備えている。レーザ発振器１の出力するレーザ光
はミラー７で反射され、ミラー８．９を透過し、レーザ
発振器２の出力するレーザ光はミラー８で反射され、ミ
ラー９を透過し、レーザ発振器３の出力するレーザ光は
ミラー９で反射されて共通のビームホモジナイザ１０に
入射する。ビームホモジナイザ１０は、入射したレーザ
光を所定の平面形状に変換して出力する。各レーザ発振
器１，２，３が出力するレーザ光の経路長が同じに成る
ように、各レーザ発振器１，２，３とビームホムジナイ
ザ１０までの距離Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３は同じ長さに設定し
ている。
ザ光を集める光学系モジュール５は、各発振器に対応し
た半透過型のミラー７，８，９とビームホモジナイザ１
０とを備えている。レーザ発振器１の出力するレーザ光
はミラー７で反射され、ミラー８．９を透過し、レーザ
発振器２の出力するレーザ光はミラー８で反射され、ミ
ラー９を透過し、レーザ発振器３の出力するレーザ光は
ミラー９で反射されて共通のビームホモジナイザ１０に
入射する。ビームホモジナイザ１０は、入射したレーザ
光を所定の平面形状に変換して出力する。各レーザ発振
器１，２，３が出力するレーザ光の経路長が同じに成る
ように、各レーザ発振器１，２，３とビームホムジナイ
ザ１０までの距離Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３は同じ長さに設定し
ている。
【００１２】ビームホモジナイザ１０が出力するレーザ
光は、アニーラステージ６上に保持した対象物１１に照
射される。アニーラステージ６は、Ｘ方向あるいはＸ−
Ｙの２方向に移動自在であり、前記レーザ光のパルス周
期に同期して順次移動可能である。
光は、アニーラステージ６上に保持した対象物１１に照
射される。アニーラステージ６は、Ｘ方向あるいはＸ−
Ｙの２方向に移動自在であり、前記レーザ光のパルス周
期に同期して順次移動可能である。
【００１３】上記構成のレーザアニール装置を用いたレ
ーザアニール方法について、図１、図２を参照して説明
する。まず、アニール対象物１１、この例では表面にア
モルファス状態のシリコン薄膜が形成されたガラス基板
を、アニーラステージ６上に装着する。次に、レーザ発
振器１，２，３を制御装置４の制御のもとに動作させて
レーザ光を順次発生させる。制御装置４は、３００Ｈｚ
の周波数でトリガパルスを発生し、それを順次パルス発
振器１，２，３に与える。トリガパルスが与えられたパ
ルス発振器１、２，３は、図２（ａ）（ｂ）（ｃ）に示
すように、１００Ｈｚの周波数（周期ｔ１、ｔ２、ｔ３
＝１０ｍｓｅｃ）でレーザ光を発生する。このレーザ光
は、３０〜４０ｎｓｅｃのパルス幅で５００ｍＪ／ｃｍ
2の出力を持つ。各レーザ発振器から出力されたレーザ
光は、互いに重なることなく光学系モジュール５に入射
し、１つのレーザ光に合成されて出射される。この合成
されたレーザ光は、図２（ｄ）に示すように、３００Ｈ
ｚの周波数（周期ｔ≒３．３ｍｓｅｃ）で対象物１１に
照射される。アニーラステージ６を前記トリガパルスに
同期させて所定距離ずつ移動させることにより、対象物
のレーザアニール対象領域を順次移動させながらレーザ
アニールを行なうことができる。
ーザアニール方法について、図１、図２を参照して説明
する。まず、アニール対象物１１、この例では表面にア
モルファス状態のシリコン薄膜が形成されたガラス基板
を、アニーラステージ６上に装着する。次に、レーザ発
振器１，２，３を制御装置４の制御のもとに動作させて
レーザ光を順次発生させる。制御装置４は、３００Ｈｚ
の周波数でトリガパルスを発生し、それを順次パルス発
振器１，２，３に与える。トリガパルスが与えられたパ
ルス発振器１、２，３は、図２（ａ）（ｂ）（ｃ）に示
すように、１００Ｈｚの周波数（周期ｔ１、ｔ２、ｔ３
＝１０ｍｓｅｃ）でレーザ光を発生する。このレーザ光
は、３０〜４０ｎｓｅｃのパルス幅で５００ｍＪ／ｃｍ
2の出力を持つ。各レーザ発振器から出力されたレーザ
光は、互いに重なることなく光学系モジュール５に入射
し、１つのレーザ光に合成されて出射される。この合成
されたレーザ光は、図２（ｄ）に示すように、３００Ｈ
ｚの周波数（周期ｔ≒３．３ｍｓｅｃ）で対象物１１に
照射される。アニーラステージ６を前記トリガパルスに
同期させて所定距離ずつ移動させることにより、対象物
のレーザアニール対象領域を順次移動させながらレーザ
アニールを行なうことができる。
【００１４】このように、各レーザ発振器の出力周期ｔ
１、ｔ２、ｔ３を合成出力の周期ｔよりも長くすること
ができるので、各レーザ発振器の動作を安定させてその
出力変動を抑制することができる。また、レーザ発振器
1台当たりの総パルス数を削減して内部のガス寿命等を
延ばすことができる。その結果、対象物のレーザアニー
ルを安定して行なうことができ、再結晶化状態の良好な
半導体層、この例では多結晶シリコン薄膜を製造するこ
とができる。このような結晶性の揃った多結晶シリコン
を用いて製造した薄膜トランジスタを備える液晶表示装
置は、表示ムラのない良好な表示を行なうことができ
る。
１、ｔ２、ｔ３を合成出力の周期ｔよりも長くすること
ができるので、各レーザ発振器の動作を安定させてその
出力変動を抑制することができる。また、レーザ発振器
1台当たりの総パルス数を削減して内部のガス寿命等を
延ばすことができる。その結果、対象物のレーザアニー
ルを安定して行なうことができ、再結晶化状態の良好な
半導体層、この例では多結晶シリコン薄膜を製造するこ
とができる。このような結晶性の揃った多結晶シリコン
を用いて製造した薄膜トランジスタを備える液晶表示装
置は、表示ムラのない良好な表示を行なうことができ
る。
【００１５】尚、上記実施例はアモルファスシリコンを
再結晶化させて多結晶シリコンとする場合を示したが、
本発明は他の半導体の再結晶化を行なう場合にも適用す
ることができる。また、レーザ発振器を３つ備えてこれ
をサイクリックに駆動する場合を示したが、本発明は、
２つのレーザ発振器の場合や、４つ以上のレーザ発振器
を用いる場合にも適用することができる。
再結晶化させて多結晶シリコンとする場合を示したが、
本発明は他の半導体の再結晶化を行なう場合にも適用す
ることができる。また、レーザ発振器を３つ備えてこれ
をサイクリックに駆動する場合を示したが、本発明は、
２つのレーザ発振器の場合や、４つ以上のレーザ発振器
を用いる場合にも適用することができる。
【００１６】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、シリコン
薄膜等の半導体層の再結晶化を均一に行なうことができ
る。その結果、表示状態の良好なＴＦＴタイプの液晶表
示装置を提供することができる。
薄膜等の半導体層の再結晶化を均一に行なうことができ
る。その結果、表示状態の良好なＴＦＴタイプの液晶表
示装置を提供することができる。
【図１】本発明のレーザアニール装置の概略構成図であ
る。
る。
【図２】本発明の動作を説明するためのレーザ出力特性
図である。
図である。
１ レーザ発振器 ２ レーザ発振器 ３ レーザ発振器 ４ 制御装置 ５ 光学系モジュール
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高田 努 鳥取県鳥取市南吉方３丁目201番地 鳥取 三洋電機株式会社内 Ｆターム(参考） 5F052 AA01 BA14 BA18 BB07 CA07 DA02 5F110 AA17 BB01 DD02 GG02 GG13 PP03 PP04 PP05 PP07
Claims (2)
- 【請求項１】 複数のレーザ発振器を備え、このレーザ
発振器を選択的に順次動作させて所定領域にレーザ光を
照射することを特徴とするレーザアニール方法。 - 【請求項２】 複数のレーザ発振器と、前記複数のレー
ザ発振器の動作を制御する制御装置とを備え、前記制御
装置は、前記複数のレーザ発振器のいずれかを選択して
順次動作させて所定領域にレーザ光を照射することを特
徴とするレーザアニール装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36498899A JP2001185504A (ja) | 1999-12-22 | 1999-12-22 | レーザアニール方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36498899A JP2001185504A (ja) | 1999-12-22 | 1999-12-22 | レーザアニール方法及び装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001185504A true JP2001185504A (ja) | 2001-07-06 |
Family
ID=18483164
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP36498899A Pending JP2001185504A (ja) | 1999-12-22 | 1999-12-22 | レーザアニール方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001185504A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004042807A1 (ja) * | 2002-11-05 | 2004-05-21 | Sony Corporation | 光照射装置 |
| JP2005142505A (ja) * | 2003-11-10 | 2005-06-02 | Shimada Phys & Chem Ind Co Ltd | レーザアニール装置 |
| US7135387B2 (en) | 2003-06-24 | 2006-11-14 | Fuji Electric Device Technology Co., Ltd. | Method of manufacturing semiconductor element |
| US7517777B2 (en) | 2005-08-26 | 2009-04-14 | Fuji Electric Device Technology Co., Ltd. | Method of manufacturing semiconductor device and semiconductor device formed by the method |
| US7622374B2 (en) | 2005-12-29 | 2009-11-24 | Infineon Technologies Ag | Method of fabricating an integrated circuit |
| JP2012009603A (ja) * | 2010-06-24 | 2012-01-12 | Fuji Electric Co Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| US20140073145A1 (en) * | 2007-11-08 | 2014-03-13 | Stephen Moffatt | Pulse train annealing method and apparatus |
| JP2014175651A (ja) * | 2013-03-08 | 2014-09-22 | Everdisplay Optronics (Shanghai) Ltd | 高エネルギー放射線による多結晶珪素を形成する方法 |
| KR101727677B1 (ko) * | 2015-07-30 | 2017-04-17 | 주식회사 이오테크닉스 | 다수의 레이저 빔을 이용한 레이저 어닐링 장치 및 레이저 어닐링 방법 |
| US11040415B2 (en) | 2007-11-08 | 2021-06-22 | Applied Materials, Inc. | Pulse train annealing method and apparatus |
-
1999
- 1999-12-22 JP JP36498899A patent/JP2001185504A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004042807A1 (ja) * | 2002-11-05 | 2004-05-21 | Sony Corporation | 光照射装置 |
| US7154673B2 (en) | 2002-11-05 | 2006-12-26 | Sony Corporation | Light irradiator |
| US7135387B2 (en) | 2003-06-24 | 2006-11-14 | Fuji Electric Device Technology Co., Ltd. | Method of manufacturing semiconductor element |
| JP2005142505A (ja) * | 2003-11-10 | 2005-06-02 | Shimada Phys & Chem Ind Co Ltd | レーザアニール装置 |
| US7517777B2 (en) | 2005-08-26 | 2009-04-14 | Fuji Electric Device Technology Co., Ltd. | Method of manufacturing semiconductor device and semiconductor device formed by the method |
| US7622374B2 (en) | 2005-12-29 | 2009-11-24 | Infineon Technologies Ag | Method of fabricating an integrated circuit |
| US20140073145A1 (en) * | 2007-11-08 | 2014-03-13 | Stephen Moffatt | Pulse train annealing method and apparatus |
| US11040415B2 (en) | 2007-11-08 | 2021-06-22 | Applied Materials, Inc. | Pulse train annealing method and apparatus |
| JP2012009603A (ja) * | 2010-06-24 | 2012-01-12 | Fuji Electric Co Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| JP2014175651A (ja) * | 2013-03-08 | 2014-09-22 | Everdisplay Optronics (Shanghai) Ltd | 高エネルギー放射線による多結晶珪素を形成する方法 |
| KR101727677B1 (ko) * | 2015-07-30 | 2017-04-17 | 주식회사 이오테크닉스 | 다수의 레이저 빔을 이용한 레이저 어닐링 장치 및 레이저 어닐링 방법 |
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