JP2006013050A - レーザビーム投影マスク及びそれを用いたレーザ加工方法、レーザ加工装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 被照射物に照射するレーザ光の分布と被照射物の温度分布との不一致に起因して結晶性が悪くなるのを抑えて、良好な結晶性が得られるレーザビーム投影マスクを提供する。
【解決手段】 このレーザビーム投影マスク14は、透過エリアとしての長方形状の3つのスリット25,26,27を有する。この3つのスリット25,26,27は、図2(C)において矢印Xで示すX方向に所定の間隔を隔てて順次形成されており、スリット25、スリット26、スリット27の順に上記X方向の幅が小さくなっている。すなわち、上記透過エリアの透過率は、図2(B)に示すシリコン膜4の温度分布曲線V1に対応して変化している。
【選択図】 図2
Description
このような手順を繰り返し、所望の結晶を半導体膜104の延設方向に沿って段階的に形成させることで、図10(D)に示すように、多結晶構造の半導体結晶を拡大させることができる。これにより、結晶粒の大きい多結晶シリコン膜を形成することができる。
上記透過エリアは、透過したレーザ光が被照射物に照射される照射領域が上記被照射物に対して所定の方向に相対移動されるときに上記被照射物に生じる上記所定の方向の温度分布に対応して、上記レーザ光の透過率が分布するように形成されていることを特徴としている。
上記レーザビーム投影マスクを経由して上記レーザビームを上記非晶質材料層の表面に画される第1領域内に対して照射して、上記第1領域内の非晶質材料を溶融し、溶融した上記第1領域内の非晶質材料を凝固させて結晶化する第1の結晶化工程と、
上記レーザビームが照射される領域を上記第1領域から所定の方向に所定の距離だけ移動させ、この移動の直前の上記第1領域と部分的に重畳するように上記非晶質材料層の表面に画される第2領域を定める領域移動工程と、
上記第2領域内に対して上記レーザビーム投影マスクを経由して上記レーザビームを照射して、上記第2領域内の非晶質材料を溶融し、溶融した上記第2領域内の非晶質材料を凝固させて結晶化する第2の結晶化工程とを備え、
上記非晶質材料の結晶化される領域が所定の大きさに達するまで、非晶質材料からなる層の表面への上記レーザビームの照射と上記レーザビームを照射する領域の移動とを繰返し行う。
上記基板を形成する非晶質材料層または基板上に形成される非晶質材料層の温度の空間分布を、上記レーザビームが照射される領域の移動の進行方向に関して後半の領域の温度を前半の領域の温度に比べて低くする。
上記レーザビーム投影マスクを経由して上記レーザビームを上記非晶質材料からなる層の表面に画される第1領域内に対して照射して、上記第1領域内の非晶質材料を溶融し、溶融した上記第1領域内の非晶質材料を凝固させて結晶化する第1の結晶化工程と、
上記レーザビームが照射される領域を上記第1領域から所定の方向に所定の距離だけ移動させ、この移動の直前の上記第1領域と部分的に重畳するように上記非晶質材料からなる層の表面に画される第2領域を定める領域移動工程と、
上記第2領域内に対して上記レーザビーム投影マスクを経由して上記レーザビームを照射して、上記第2領域内の非晶質材料を溶融し、溶融した上記第2領域内の非晶質材料を凝固させて結晶化する第2の結晶化工程とを行い、
上記非晶質材料の結晶化される領域が所定の大きさに達するまで、非晶質材料からなる層の表面への上記レーザビームの照射と上記レーザビームを照射する領域の移動とを繰返し行うことによって、上記非晶質材料の結晶化領域を非対称形状にするように制御する制御部を備えた。
図2(C)に、本発明の第1実施形態としてのレーザビーム投影マスク14を示す。このレーザビーム投影マスク14は、透過エリアとしての長方形状の3つのスリット25,26,27を有する。また、このレーザビーム投影マスク14の枠部分14aは、レーザ光を透過しない非透過エリアである。上記3つのスリット25,26,27は、図2(C)において矢印Xで示すX方向に所定の間隔を隔てて順次形成されており、スリット25、スリット26、スリット27の順に上記X方向の幅が小さくなっている。
次に、図4B(A)に、この発明の第2実施形態としてのレーザビーム投影マスク34を示す。このレーザビーム投影マスク34は、図4B(A)に示すX方向に、所定の間隔を隔てて形成された4つのスリット35〜38を有する。また、各スリット35〜38は、X方向と直交するY方向に所定の間隔を隔てて3個ずつ形成されている。
Wn=2×Ln (n=1〜4) … (1)
0.5Ln<G(n-1)<Ln (n=2〜4) … (2)
次に、図5Bに、この発明の第3実施形態としてのレーザビーム投影マスク54を示す。このレーザビーム投影マスク54は、図5Bに示すX方向に、所定の間隔を隔てて形成された4つのスリット55〜58を有する。また、各スリット55〜58は、X方向と直交するY方向に所定の間隔を隔てて3個ずつ形成されている。各スリット55〜58のX方向の寸法U11は同じであるが、スリット55のY方向寸法W11はスリット56のY方向寸法W12よりも短く、スリット56のY方向寸法W12はスリット57のY方向寸法W13よりも短い。また、スリット57のY方向寸法W13はスリット58のY方向寸法W14よりも短い。
W1n=2×Ln (n=1〜4) … (3)
0.5Ln<G1n)<Ln (n=2〜4) … (4)
次に、図6Bに、この発明の第4実施形態としてのレーザビーム投影マスク74を示す。このレーザビーム投影マスク74は、図6Bに示すX方向に、所定の間隔を隔てて形成された4つのスリット75〜78を有する。また、各スリット75〜78は、X方向と直交するY方向に所定の間隔を隔てて3個ずつ形成されている。各スリット75〜78のX方向の寸法U11は同じである。
2 透明基板
3 下地膜
4 シリコン膜
5 レーザビーム
11 レーザ光源
12 可変減衰器
13 可変減焦点視野レンズ
14、34、54、74 レーザビーム投影マスク
15 結像レンズ
16 ステージ
17 コントローラ
18 第1レーザビーム
19 第2レーザビーム
20 第2レーザ光源
25〜27、35〜38、55〜58、75〜78 スリット
Claims (11)
- レーザ光を透過する透過エリアを有し、
上記透過エリアは、
透過したレーザ光が被照射物に照射される照射領域が上記被照射物に対して所定の方向に相対移動されるときに上記被照射物に生じる上記所定の方向の温度分布に対応して、上記レーザ光の透過率が分布するように形成されていることを特徴とするレーザビーム投影マスク。 - 請求項1に記載のレーザビーム投影マスクにおいて、
上記透過エリアは、所定の方向に向かって階段状のパターンに形成されていることを特徴とするレーザビーム投影マスク。 - 請求項2に記載のレーザビーム投影マスクにおいて、
上記透過エリアは、所定の方向に向かって拡大していることを特徴とするレーザビーム投影マスク。 - 請求項2に記載のレーザビーム投影マスクにおいて、
上記透過エリアは、所定の方向に向かって縮小していることを特徴とするレーザビーム投影マスク。 - 請求項2に記載のレーザビーム投影マスクにおいて、
上記透過エリアは、上記所定の方向における端部から中央部に向かって拡大していることを特徴とするレーザビーム投影マスク。 - 請求項1に記載のレーザビーム投影マスクを用い、基板を形成する非晶質材料層または基板上に形成される非晶質材料層に、上記レーザビーム投影マスクを経由してレーザビームを投影して照射することによって、上記非晶質材料層を結晶化させるレーザ加工方法であって、
上記レーザビーム投影マスクを経由して上記レーザビームを上記非晶質材料層の表面に画される第1領域内に対して照射して、上記第1領域内の非晶質材料を溶融し、溶融した上記第1領域内の非晶質材料を凝固させて結晶化する第1の結晶化工程と、
上記レーザビームが照射される領域を上記第1領域から所定の方向に所定の距離だけ移動させ、この移動の直前の上記第1領域と部分的に重畳するように上記非晶質材料層の表面に画される第2領域を定める領域移動工程と、
上記第2領域内に対して上記レーザビーム投影マスクを経由して上記レーザビームを照射して、上記第2領域内の非晶質材料を溶融し、溶融した上記第2領域内の非晶質材料を凝固させて結晶化する第2の結晶化工程とを備え、
上記非晶質材料の結晶化される領域が所定の大きさに達するまで、非晶質材料層の表面への上記レーザビームの照射と上記レーザビームを照射する領域の移動とを繰返し行うことを特徴とするレーザ加工方法。 - 請求項6に記載のレーザ加工方法において、
上記レーザビーム投影マスクを経由して上記非晶質材料に照射する上記レーザビームを第1のレーザビームとし、
上記第1のレーザビームを上記非晶質材料に照射している期間に、上記レーザビーム投影マスクを経由せずに上記非晶質材料に第2のレーザビームを照射することを特徴とするレーザ加工方法。 - 請求項7に記載のレーザ加工方法であって、
上記基板を形成する非晶質材料層または基板上に形成される非晶質材料層の温度の空間分布を、上記レーザビームが照射される領域の移動の進行方向に関して後半の領域の温度を前半の領域の温度に比べて高くすることを特徴とするレーザ加工方法。 - 請求項7に記載のレーザ加工方法において、
上記第2のレーザビームの強度の空間分布を、所定の方向に関して先頭が高くてこの先頭よりも後の部分が低くなる分布とし、
上記基板を形成する非晶質材料層または基板上に形成される非晶質材料層の温度の空間分布を、上記レーザビームが照射される領域の移動の進行方向に関して後半の領域の温度を前半の領域の温度に比べて低くすることを特徴とするレーザ加工方法。 - 請求項7に記載のレーザ加工方法であって、
上記基板を形成する非晶質材料層または基板上に形成される非晶質材料層の温度の空間分布が、中央部の温度がこの中央部の周辺部の温度よりも高く、かつ、上記周辺部の温度分布が略均一になるように、上記第2のレーザビームの強度の空間分布を設定することを特徴とするレーザ加工方法。 - レーザ光源と、請求項1に記載のレーザビーム投影マスクとを備え、基板を形成する非晶質材料からなる層または基板上に形成される非晶質材料からなる層に、上記レーザビーム投影マスクを経由してレーザビームを投影して照射することによって、上記非晶質材料を結晶化させるレーザ加工装置であって、
上記レーザビーム投影マスクを経由して上記レーザビームを上記非晶質材料からなる層の表面に画される第1領域内に対して照射して、上記第1領域内の非晶質材料を溶融し、溶融した上記第1領域内の非晶質材料を凝固させて結晶化する第1の結晶化工程と、
上記レーザビームが照射される領域を上記第1領域から所定の方向に所定の距離だけ移動させ、この移動の直前の上記第1領域と部分的に重畳するように上記非晶質材料からなる層の表面に画される第2領域を定める領域移動工程と、
上記第2領域内に対して上記レーザビーム投影マスクを経由して上記レーザビームを照射して、上記第2領域内の非晶質材料を溶融し、溶融した上記第2領域内の非晶質材料を凝固させて結晶化する第2の結晶化工程とを行い、
上記非晶質材料の結晶化される領域が所定の大きさに達するまで、非晶質材料からなる層の表面への上記レーザビームの照射と上記レーザビームを照射する領域の移動とを繰返し行うことによって、上記非晶質材料の結晶化領域を非対称形状にするように制御する制御部を備えたことを特徴とするレーザ加工装置。
Priority Applications (3)
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