JP2010040869A - Crystallization device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば固体レーザアニール法等によりアモルファスシリコン薄膜等の被結晶化薄膜を結晶化するための結晶化装置に関するものである。 The present invention relates to a crystallization apparatus for crystallizing a crystallized thin film such as an amorphous silicon thin film by, for example, a solid laser annealing method.
ガラス基板上に作製された多結晶シリコン薄膜トランジスタ(ポリシリコンTFT)は、結晶シリコンデバイスにおいてSOI構造と同様の構造を有することになるため、電気特性においてもSOIデバイスと同様の特徴を有する。チャネル層(活性層)を薄膜化することにより、完全空乏型の動作をさせることが可能となり、オフ状態からオン状態への立ち上がり電圧差が非常に小さくなることもその一つである。 A polycrystalline silicon thin film transistor (polysilicon TFT) manufactured over a glass substrate has a structure similar to an SOI structure in a crystalline silicon device, and thus has characteristics similar to those of an SOI device in terms of electrical characteristics. By reducing the thickness of the channel layer (active layer), it is possible to perform a full depletion type operation, and one of them is that the rise voltage difference from the off state to the on state becomes very small.
また、透光性基板(ガラス基板)を使用しているため、液晶ディスプレイ等の表示装置の駆動素子としての利用も可能であり、結晶半導体では不可能な表示パネルへの応用が可能となっている。多結晶シリコン膜を活性層とするポリシリコンTFTを駆動素子とすることで、例えば携帯電話の表示部分等において、対角2インチ程度の領域に1/4VGA程度の精細度の表示を行うことが可能になっている。 In addition, since a light-transmitting substrate (glass substrate) is used, it can be used as a driving element for a display device such as a liquid crystal display, and can be applied to a display panel that is impossible with a crystal semiconductor. Yes. By using a polysilicon TFT having a polycrystalline silicon film as an active layer as a drive element, for example, in a display portion of a mobile phone, display with a definition of about 1/4 VGA can be performed in a region of about 2 inches diagonally. It is possible.
ポリシリコンTFTの製造に際しては、多結晶シリコン膜の形成が不可欠であり、これまでエキシマレーザを用いて被結晶化膜であるアモルファスシリコン薄膜を多結晶化すること(エキシマレーザアニール)が行われている。 In the production of polysilicon TFTs, it is essential to form a polycrystalline silicon film, and so far an amorphous silicon thin film, which is a crystallized film, has been polycrystallized (excimer laser annealing) using an excimer laser. Yes.
近年、画素の高精細化が進められ、また新しい表示駆動方式が開発されるに伴って、アレイ基板内において、結晶の均一性が高い多結晶シリコン薄膜が求められている。このような状況の中、これまで広く行われているエキシマレーザを用いたレーザアニール法では、レーザ発振の安定性に限界があり、例えばレーザをパルス状に照射する際に照射毎にエネルギーばらつきが生ずる等、多結晶シリコン薄膜の結晶均一性を飛躍的に改善することは困難である。 In recent years, with the progress of high definition pixels and the development of a new display driving method, there is a demand for a polycrystalline silicon thin film with high crystal uniformity in the array substrate. Under such circumstances, the laser annealing method using an excimer laser, which has been widely used so far, has a limit in the stability of laser oscillation. For example, when irradiating a laser in a pulsed manner, there is an energy variation for each irradiation. For example, it is difficult to dramatically improve the crystal uniformity of the polycrystalline silicon thin film.
一方、固体レーザや半導体レーザを用いたレーザアニール法による結晶化も検討されている。固体レーザや半導体レーザは、レーザ発振の安定性に非常に優れているため、パルス状に照射する際にも、アモルファスシリコン薄膜に投入されるエネルギーのばらつきが小さく、結晶の均一性の高い多結晶シリコン薄膜を得ることができる。 On the other hand, crystallization by a laser annealing method using a solid-state laser or a semiconductor laser has been studied. Solid lasers and semiconductor lasers are extremely stable in laser oscillation, so even when irradiated in pulses, there is little variation in energy input to the amorphous silicon thin film, and the crystal is highly uniform. A silicon thin film can be obtained.
ただし、固体レーザや半導体レーザ等の可視領域のレーザ光を用いた結晶化方法を採用した場合、アモルファスシリコン薄膜での吸収係数が小さいことが課題となっている。例えば、エキシマレーザアニールで広く用いられているXeClタイプのエキシマレーザ装置では、波長が308nmの光を出力することが知られているが、アモルファスシリコン(a−Si)薄膜での吸収は大きく、およそ10nm程度の膜厚のアモルファスシリコン薄膜において、ほぼ100%レーザ光が吸収される。 However, when a crystallization method using laser light in the visible region such as a solid-state laser or a semiconductor laser is employed, the problem is that the absorption coefficient of the amorphous silicon thin film is small. For example, an XeCl type excimer laser device widely used in excimer laser annealing is known to output light having a wavelength of 308 nm. However, absorption by an amorphous silicon (a-Si) thin film is large. In an amorphous silicon thin film having a thickness of about 10 nm, almost 100% of laser light is absorbed.
これに対して、可視領域の波長を用いている固体レーザや半導体レーザでは、アモルファスシリコン薄膜に対する吸収が小さいため、照射されたレーザ光は一部だけがアモルファスシリコン薄膜に吸収される。例えばYAGレーザ(1064nm)の高調波(532nm)では、吸収係数が1/50程度しかなく、典型的なSi膜厚(50nm)では30%程度の利用しかできない。通常、表示パネルの基板には532nmの光に対して透明な基板を用いているため、利用できない残りの光は、基板を透過して基板を支持する基板ステージに照射されることになる。 On the other hand, in a solid-state laser or a semiconductor laser using a wavelength in the visible region, since the absorption to the amorphous silicon thin film is small, only a part of the irradiated laser light is absorbed by the amorphous silicon thin film. For example, a harmonic (532 nm) of a YAG laser (1064 nm) has an absorption coefficient of only about 1/50, and a typical Si film thickness (50 nm) can be used only about 30%. Usually, since a substrate transparent to 532 nm light is used as the substrate of the display panel, the remaining light that cannot be used passes through the substrate and is irradiated onto the substrate stage that supports the substrate.
このような状況から、固体レーザの高調波を用いたレーザアニール装置では、基板を支持する基板ステージの損傷を防止する等の対策が講じられている(例えば、特許文献1等を参照)。特許文献1には、処理用レーザ光(固体レーザの第2高調波)を出射するレーザ出射装置と、石材からなるプレート本体の表面に耐損傷性材料からなる層を形成したプレートとを備えたレーザ照射装置が開示されている。特許文献1記載の発明では、基板ステージの表面に耐損傷性材料からなる層を形成することで、処理用レーザ光の照射による損傷を受けにくくしている。
ところで、前述の固体レーザや半導体レーザを用いたレーザアニール法では、アモルファスシリコン薄膜で吸収されなかったレーザ光は、基板を通過した後、基板を支持する基板ステージの表面で反射され、再び基板を通過してアモルファスシリコン薄膜に入射し、その一部がアモルファスシリコン薄膜に吸収される。その際、基板ステージの表面の反射率が場所により異なると、その分だけ反射するエネルギーの強度に差が生ずる。その結果、アモルファスシリコン薄膜に吸収されるトータルのエネルギー量にも差が生じ、多結晶シリコン薄膜の結晶均一性に影響を受けるおそれがある。 By the way, in the laser annealing method using the above-described solid state laser or semiconductor laser, the laser light that has not been absorbed by the amorphous silicon thin film passes through the substrate, is reflected by the surface of the substrate stage that supports the substrate, and is again applied to the substrate. It passes through and enters the amorphous silicon thin film, and a part of it is absorbed by the amorphous silicon thin film. At this time, if the reflectivity of the surface of the substrate stage differs depending on the location, the intensity of the reflected energy is different accordingly. As a result, there is a difference in the total amount of energy absorbed by the amorphous silicon thin film, which may be affected by the crystal uniformity of the polycrystalline silicon thin film.
具体的には、基板ステージ表面の模様や、基板を固定するための真空吸着用の孔や溝、さらには基板を基板ステージ上に設置、あるいは搬出するためのリフトピンの孔等の構造により、基板ステージの場所により反射率が異なっており、これら構造が多結晶シリコン薄膜の結晶性に反映されて、結晶均一性を損なう結果となっている。例えば、基板ステージの表面は必ずしも均一ではなく、この不均一さが模様として表れており、当該模様に対応した大きさのオーダーで結晶性の均一性が悪くなっている。 Specifically, the substrate stage surface pattern, vacuum suction holes and grooves for fixing the substrate, and lift pin holes for mounting or unloading the substrate on the substrate stage, etc. The reflectivity varies depending on the location of the stage, and these structures are reflected in the crystallinity of the polycrystalline silicon thin film, resulting in a loss of crystal uniformity. For example, the surface of the substrate stage is not necessarily uniform, and this non-uniformity appears as a pattern, and the uniformity of crystallinity deteriorates on the order of the size corresponding to the pattern.
本発明は、前記課題に鑑みて提案されたものであり、照射されたレーザ光の一部が被結晶化薄膜を透過する結晶化において、基板ステージからの反射を含めたトータルでの吸収されるエネルギー量を均一にすることができ、均一性に優れた結晶化を行うことが可能な結晶化装置を提供することを目的とする。 The present invention has been proposed in view of the above problems, and in crystallization in which part of the irradiated laser light is transmitted through the thin film to be crystallized, the total absorption including reflection from the substrate stage is absorbed. An object of the present invention is to provide a crystallization apparatus that can make the amount of energy uniform and can perform crystallization with excellent uniformity.
前述の目的を達成するために、本発明の結晶化装置は、光透過性を有する基板上に形成された被結晶化薄膜に対してレーザ光を照射して結晶化を行う結晶化装置であって、前記被結晶化薄膜が形成された基板を支持する基板ステージを有し、当該基板ステージは、被結晶化薄膜の結晶化領域全体における反射率が略均一であることを特徴とする。 In order to achieve the above-described object, the crystallization apparatus of the present invention is a crystallization apparatus that performs crystallization by irradiating a crystallized thin film formed on a light-transmitting substrate with laser light. And a substrate stage that supports the substrate on which the thin film to be crystallized is formed, and the substrate stage has a substantially uniform reflectivity in the entire crystallization region of the thin film to be crystallized.
前述の通り、光透過性を有する基板上に形成された被結晶化薄膜に対してレーザ光を照射すると、レーザ光の一部は基板を透過して基板を支持する基板ステージに照射される。本発明では、基板ステージの反射率が均一化されているので、照射されたレーザ光のエネルギーのうち被結晶化薄膜に吸収されるトータルのエネルギー量が均一化され、均一な結晶化が実現される。 As described above, when the crystallized thin film formed on the light-transmitting substrate is irradiated with laser light, part of the laser light is transmitted through the substrate and irradiated onto the substrate stage that supports the substrate. In the present invention, since the reflectance of the substrate stage is made uniform, the total amount of energy absorbed by the thin film to be crystallized out of the energy of the irradiated laser light is made uniform, and uniform crystallization is realized. The
本発明の結晶化装置によれば、被結晶化薄膜の結晶化領域全体で基板ステージ表面の反射率が均一化されているので、照射されたレーザ光の一部が被結晶化薄膜を透過する結晶化において、基板ステージからの反射を含めたトータルでの吸収されるエネルギー量を均一にすることができ、均一性に優れた結晶化を行うことが可能である。 According to the crystallization apparatus of the present invention, since the reflectance of the substrate stage surface is uniform over the entire crystallization region of the crystallized thin film, a part of the irradiated laser light is transmitted through the crystallized thin film. In crystallization, the total amount of energy absorbed including the reflection from the substrate stage can be made uniform, and crystallization with excellent uniformity can be performed.
以下、本発明を適用した結晶化装置の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of a crystallization apparatus to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings.
先ず、本発明の結晶化装置による結晶化プロセス(多結晶シリコン薄膜の作成方法)について説明する。本実施形態においては、被結晶化薄膜がアモルファスシリコン薄膜であり、固体レーザの高調波を用いた固体レーザアニール法により結晶化が行われる。 First, a crystallization process (a method for producing a polycrystalline silicon thin film) by the crystallization apparatus of the present invention will be described. In this embodiment, the thin film to be crystallized is an amorphous silicon thin film, and crystallization is performed by a solid laser annealing method using harmonics of a solid laser.
固体レーザアニール法によるアモルファスシリコン薄膜の結晶化プロセスにおいては、先ず、図1(a)に示すように、ガラス基板等の基板1上にPE−CVD法等により不純物の拡散を防ぐアンダーコート膜2を形成し、その上に活性半導体層となるアモルファスシリコン薄膜3を堆積させる。
In the crystallization process of an amorphous silicon thin film by a solid laser annealing method, first, as shown in FIG. 1A, an
ここで、アモルファスシリコン薄膜3の表面には自然酸化による自然酸化シリコン層4が形成されており、その上には汚染物質及びパーティクル5が存在する。そこで、例えばフッ化水素酸による洗浄を行い、図1(b)に示すように、表面に存在する汚染物質およびパーティクル5を自然酸化シリコン層4と共に除去する。
Here, a natural
前記洗浄に用いる処理液としては、例えばフッ化水素酸、フッ化水素酸含有混合液、アンモニア含有還元性液体から選ばれる1種を用いることができる。前記処理液による洗浄に際しては、アモルファスシリコン薄膜3が形成された基板を回転させることが好ましく、これにより均一且つ迅速な処理を実現することが可能である。
As the treatment liquid used for the cleaning, for example, one kind selected from hydrofluoric acid, a hydrofluoric acid-containing mixed liquid, and an ammonia-containing reducing liquid can be used. In cleaning with the processing liquid, it is preferable to rotate the substrate on which the amorphous silicon
その後、固体レーザアニール法による結晶化を行って、図1(c)に示すように、アモルファスシリコン薄膜3を結晶化し、多結晶シリコン薄膜7を形成する。固体レーザアニール法は、固体レーザの高調波の照射により基板1上に形成されたアモルファスシリコン薄膜3の結晶化を行うものである。結晶化に際しては、基板ステージS上にアモルファスシリコン薄膜3が形成された基板1を支持固定し、レーザ光の照射を行う。照射するレーザ光としては、固体レーザの高調波(例えばYAGレーザの高調波)であり、波長400nm〜600nm(例えばNd:YAGの532nm)のレーザ光を用いる。固体レーザの高調波をシリコン膜再結晶化プロセスへの適用することができれば、高出力短波長のエキシマレーザと置き換えることで、装置コストやメンテナンス費用の削減が可能になる。なお、本実施形態では、レーザ源として固体レーザを使用した場合について説明したが、半導体レーザ等波長域が可視領域のレーザ光を使用する場合全般において、本発明を適用することが可能である。
Thereafter, crystallization is performed by a solid laser annealing method, and the amorphous silicon
以上が結晶化プロセスであるが、結晶化プロセスの後、形成された多結晶シリコン膜7を利用して薄膜トランジスタの作製、さらには液晶表示パネル(アレイ基板)の作製が行われる。
The above is the crystallization process. After the crystallization process, a thin film transistor and a liquid crystal display panel (array substrate) are manufactured by using the formed
すなわち、多結晶シリコン薄膜7の上にフォトレジストをパターニングした後、図2(a)に示すように、CDE法等を用いて多結晶シリコン膜をアイランド状に加工する。そして、多結晶シリコン薄膜7に対して酸素の添加なしに、例えば300℃、20気圧、1時間の高圧水蒸気アニールを行い、活性半導体層の表面、結晶粒界、及び結晶内部に存在するダングリングボンドに水素原子や酸素原子を結合させる。
That is, after patterning a photoresist on the polycrystalline silicon
その後、薄膜トランジスタの閾値電圧の制御用にアクセプタとなるB2H6をイオンドーピング法等を用いて多結晶シリコン膜に低濃度注入する。次に、図2(b)に示すように、例えばPE−CVD法によりゲート絶縁膜8を形成し、図2(c)に示すように、スパッタ法、フォトリソグラフによるフォトレジストパターン形成、RIE法によりゲート電極9の形成を行う。
Then, a low concentration implanted into the polycrystalline silicon film using B 2 H 6 serving as an acceptor ion doping method or the like for controlling the threshold voltage of the thin film transistor. Next, as shown in FIG. 2B, a
その加工の段階において、アクセプタとなるB2H6を高濃度で、ドナーとなるPH3を高濃度と低濃度で2回に分けてイオンドーピング法により多結晶シリコン膜にそれぞれ領域を選択して注入する。この結果、図2(d)に示すような、低濃度ドナー領域10及び高濃度ドナー領域11からなるLDD構造を持ったn形薄膜トランジスタと、図3(a)に示すような、p型薄膜トランジスタのソース領域およびドレイン領域(高濃度アクセプタ領域12)が形成できる。
At the stage of processing, B 2 H 6 serving as an acceptor is divided into a high concentration and PH 3 serving as a donor is divided into a high concentration and a low concentration twice, and regions are respectively selected in the polycrystalline silicon film by an ion doping method. inject. As a result, an n-type thin film transistor having an LDD structure composed of a low
次いで、注入された不純物を活性化するために500℃でアニールした後、PE−CVD法により層間絶縁膜13を全面に堆積させ、フォトリソグラフによるフォトレジストパターン形成した後、エッチングすることでコンタクトホールを多結晶シリコン膜7の表面まで開口する。そして、スパッタ法、フォトリソグラフによるフォトレジストパターン形成、RIE法により、図2(e)あるいは図3(b)に示すように、薄膜トランジスタのソース及びドレイン電極につながる配線14、配線15を形成する。以上でn型及びp型薄膜トランジスタが完成する。
Then, after annealing at 500 ° C. to activate the implanted impurities, an
その後、PE−CVD法によりパッシベーション膜となる窒化シリコン膜で全面を覆った上にフォトレジストパターニングを行い、CDE法でエッチングすることでコンタクトホールを開口する。最後に感光性透明樹脂膜の塗布及びパターニングの後、スパッタ法、フォトレジストパターニング、エッチングによりITOから成る透明画素電極を形成する。以上で液晶表示パネルのアレイ基板が完成する。 Thereafter, the entire surface is covered with a silicon nitride film serving as a passivation film by PE-CVD, photoresist patterning is performed, and contact holes are opened by etching by CDE. Finally, after applying and patterning the photosensitive transparent resin film, a transparent pixel electrode made of ITO is formed by sputtering, photoresist patterning, and etching. The liquid crystal display panel array substrate is thus completed.
以上の工程を経て作製される液晶表示パネルのアレイ基板においては、結晶化プロセスにより結晶化された多結晶シリコン薄膜の特性(結晶性)が薄膜トランジスタの特性に影響を与え、均一な表示を実現するためには薄膜トランジスタに等方的で均一な多結晶シリコンを用いることが好ましい。 In the array substrate of the liquid crystal display panel manufactured through the above steps, the characteristics (crystallinity) of the polycrystalline silicon thin film crystallized by the crystallization process affects the characteristics of the thin film transistor, thereby realizing uniform display. Therefore, it is preferable to use isotropic and uniform polycrystalline silicon for the thin film transistor.
ここで、多結晶シリコン薄膜の結晶均一性を高めるためには、基板1を透過し基板ステージSで反射されたレーザ光が再度アモルファスシリコン薄膜3で吸収されるエネルギーを均一にする必要がある。例えば、図4に示すように、照射されたレーザ光Lは、アモルファスシリコン薄膜3で吸収されて結晶化に寄与するが、一部のレーザ光Lは基板1を透過し、基板ステージSの表面で反射され、再度アモルファスシリコン薄膜3に入射し、そのエネルギーが結晶化に寄与する。照射されたレーザ光Lの一部がアモルファスシリコン薄膜3を透過する結晶化においては、基板ステージSからの反射を含めたトータルでの吸収されるエネルギー量を均一にすることが必要である。
Here, in order to improve the crystal uniformity of the polycrystalline silicon thin film, it is necessary to make the energy that the laser light transmitted through the
基板ステージSの表面は、何の構造もない平面であっても、図5の円内に拡大して示すように、ある程度の模様を有し、濃淡を有する。この濃淡の相違は、反射率の相違に繋がり、模様に対応した大きさのオーダーで結晶性に差が生ずる。あるいは、基板ステージSの表面には、基板1を真空吸着するための吸着孔Hや溝Gが形成されている。これら吸着孔Hや溝Gが結晶化領域に存在すると、やはり反射率の相違に繋がり、均一な結晶化の妨げになる。
Even if the surface of the substrate stage S is a flat surface having no structure, it has a certain pattern and is shaded as shown in an enlarged view in the circle of FIG. This difference in shading leads to a difference in reflectivity and a difference in crystallinity occurs on the order of the size corresponding to the pattern. Alternatively, suction holes H and grooves G for vacuum suction of the
そこで、本発明においては、例えば基板ステージSの表面を鏡面加工することで、レーザ光の照射領域(結晶化領域)における反射率を均一化する。基板ステージSのレーザ照射エリアは、何の構造もない平面であり、表面は鏡面となっており、基板ステージSのレーザ照射エリアの表面の反射率は、全体で均一である。すなわち、被結晶化薄膜であるアモルファスシリコン薄膜3の結晶化領域全体における反射率が略均一である。
Therefore, in the present invention, for example, the surface of the substrate stage S is mirror-finished to make the reflectance in the laser light irradiation region (crystallization region) uniform. The laser irradiation area of the substrate stage S is a flat surface having no structure, the surface is a mirror surface, and the reflectance of the surface of the laser irradiation area of the substrate stage S is uniform as a whole. That is, the reflectance in the entire crystallization region of the amorphous silicon
なお、基板ステージSの表面は、前記鏡面に限らず、例えば光が均一に散乱する構造であってもよい。あるいは、基板ステージSの表面が、光を吸収するものであってもよい。また、レーザ照射によって熱が発生することから、基板ステージSの材質は、金属またはセラミックを用いることが好ましい。 The surface of the substrate stage S is not limited to the mirror surface, and may have a structure in which light is uniformly scattered, for example. Alternatively, the surface of the substrate stage S may absorb light. In addition, since heat is generated by laser irradiation, the material of the substrate stage S is preferably metal or ceramic.
一方、基板1を真空吸着するための吸着孔Hや溝Gについては、基板1のパネル領域(結晶化領域)から外れた位置に形成することが好ましい。これら吸着孔Hや溝Gをパネル領域から外れた位置に形成することで、結晶化に影響を及ぼすことがなくなる。例えば、液晶表示パネルのアレイ基板を作製する場合、図6に示すように、1枚の基板1から複数枚(ここでは4×4=16枚)のアレイ基板を分割形成する。各アレイ基板に対応する領域がパネル領域21である。吸着孔Hは、基板1のパネル領域21から外れた位置に形成する。基板1の吸着を可能とし、基板ステージS表面の反射率を均一にするためには、例えば基板ステージSに多孔質材料を使用することも可能であり、これにより基板ステージS全面で基板1を吸着保持することが可能になる。
On the other hand, the suction holes H and the grooves G for vacuum-sucking the
さらに、基板ステージS上に基板1を設置する際、あるいは基板ステージS上から基板1を搬出する際に基板1を持ち上げる機構を設置する場合に、やはり基板1のパネル領域(結晶化領域)から外れた位置に形成することが好ましい。基板ステージSのレーザ照射エリアの外に前記機構を設置することで、結晶化に影響を及ぼすことなく、従来の結晶化装置と同等の機能性を持たせることができる。
Further, when installing the
前述のような構成を有する本実施形態の結晶化装置では、アモルファスシリコン薄膜3の結晶化領域全体で基板ステージS表面の反射率が均一化されているので、アモルファスシリコン薄膜3における基板ステージSからの反射を含めたトータルでの吸収エネルギー量を均一にすることができ、均一性に優れた多結晶シリコン薄膜7を形成することが可能である。
In the crystallization apparatus of the present embodiment having the above-described configuration, since the reflectance of the surface of the substrate stage S is uniform over the entire crystallization region of the amorphous silicon
以下、本発明の具体的な実施例について、実験結果に基づいて説明する。 Hereinafter, specific examples of the present invention will be described based on experimental results.
本実施例で使用した基板ステージのレーザ照射エリアは、何の構造もない平面であり、表面は鏡面となっていて、基板ステージの反射率は基板ステージ面全体で均一である。この基板ステージ上にアモルファスシリコン薄膜を表面に形成したガラス基板を載せ、波長が可視領域の532nmである固体レーザ(YAGレーザの第2高調波)を600mJ/cm2のエネルギー密度でパルス状に照射した。 The laser irradiation area of the substrate stage used in this example is a flat surface having no structure, the surface is a mirror surface, and the reflectance of the substrate stage is uniform over the entire substrate stage surface. A glass substrate having an amorphous silicon thin film formed thereon is placed on this substrate stage, and a solid-state laser having a wavelength of 532 nm in the visible region (second harmonic of YAG laser) is irradiated in pulses at an energy density of 600 mJ / cm 2. did.
照射された各パルスのレーザでは、アモルファスシリコン薄膜の表面から入射したレーザの一部が吸収され、それ以外はガラス基板を透過して基板ステージで反射、再度ガラス基板を透過してアモルファスシリコン薄膜に裏面から入射する。そして、表面からの場合と同様に、入射したレーザの一部がアモルファスシリコン薄膜に吸収され、残りは基板上方へと抜けていく。その結果、吸収されたエネルギーにより、アモルファスシリコン薄膜が溶融・結晶化して多結晶シリコン薄膜となるが、基板ステージの反射率が基板ステージ表面全体で均一なため、照射されたレーザのアモルファスシリコン薄膜に吸収されるトータルのエネルギー量が均一であり、粒径が0.4μm程度の均一性が良好な結晶を有する多結晶シリコン薄膜が得られた。 In the irradiated laser of each pulse, a part of the laser incident from the surface of the amorphous silicon thin film is absorbed, and the others are transmitted through the glass substrate, reflected by the substrate stage, and again transmitted through the glass substrate to form the amorphous silicon thin film. Incident from the back side. Then, as in the case from the surface, a part of the incident laser is absorbed by the amorphous silicon thin film, and the rest escapes above the substrate. As a result, the absorbed energy causes the amorphous silicon thin film to melt and crystallize into a polycrystalline silicon thin film. However, since the reflectivity of the substrate stage is uniform over the entire surface of the substrate stage, the amorphous silicon thin film of the irradiated laser A polycrystalline silicon thin film having a uniform crystal with a uniform amount of total energy absorbed and a good uniformity with a grain size of about 0.4 μm was obtained.
1 基板、2 アンダーコート膜、3 アモルファスシリコン薄膜、4 自然酸化シリコン層、5 パーティクル、7 多結晶シリコン薄膜、8 ゲート絶縁膜、9 ゲート電極、10 低濃度ドナー領域、11 高濃度ドナー領域、12 高濃度アクセプタ領域、13 層間絶縁膜、14,15 配線、21 パネル領域、S 基板ステージ、H 吸着孔、G 溝 1 substrate, 2 undercoat film, 3 amorphous silicon thin film, 4 natural silicon oxide layer, 5 particles, 7 polycrystalline silicon thin film, 8 gate insulating film, 9 gate electrode, 10 low concentration donor region, 11 high concentration donor region, 12 High concentration acceptor region, 13 interlayer insulating film, 14, 15 wiring, 21 panel region, S substrate stage, H adsorption hole, G groove
Claims (10)
前記被結晶化薄膜が形成された基板を支持する基板ステージを有し、
当該基板ステージは、被結晶化薄膜の結晶化領域全体における反射率が略均一であることを特徴とする結晶化装置。 A crystallization apparatus for performing crystallization by irradiating a crystallized thin film formed on a light-transmitting substrate with laser light,
A substrate stage for supporting the substrate on which the thin film to be crystallized is formed;
The substrate stage has a substantially uniform reflectivity over the entire crystallization region of the thin film to be crystallized.
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