JP3502981B2 - レーザーアニール処理装置 - Google Patents
レーザーアニール処理装置Info
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Description
処理装置に関し、更に詳しくは、真空引きする必要がな
く,処理のスループットを向上することができるレーザ
ーアニール処理装置に関するものである。本発明のレー
ザーアニール処理装置は、特に大面積大粒径多結晶シリ
コン薄膜の形成に有用である。
置の一例の要部縦断面図である。このレーザーアニール
処理装置500は、アルミニウム製の真空チャンバ1
と、この真空チャンバ1内に設置された基台B上を移動
すると共にその上面に被処理体Mが載置される移動載置
台2と、この移動載置台2の上面に埋設され前記被処理
体Mを予熱する抵抗線3と、前記真空チャンバ1の天井
部1aに設けられ且つ石英ガラス板の両面に紫外線反射
防止膜(ARコート)を形成したレーザー導入用窓5
と、このレーザー導入用窓5の上方に設けられレーザー
光Rを発生するエキシマレーザー発生装置6と、前記真
空チャンバ1に被処理体Mを導入するためのゲートバル
ブS2と、前記真空チャンバ1から被処理体Mを導出す
るためのゲートバルブS3とを具備している。1bは、
真空引き用の排気口である。前記被処理体Mは、絶縁基
板M2上に非晶質半導体薄膜M1を形成したものであ
る。
00の全体の平面図である。CAはカセット、GRはコ
ンベヤ、S1はゲートバルブ、INRは搬入ロボット、
EXRは搬出ロボット、S4はゲートバルブである。P
はレーザー照射部分である。
AをコンベヤGRの上に乗せる。 ゲートバルブS1を開けて、前記カセットCAから1
枚の被処理体Mを搬入ロボットINRにより取り込み、
ゲートバルブS1を閉じる。 ゲートバルブS2を開けて、搬入ロボットINRが取
り込んだ被処理体Mを移動載置台2の上に載置し、ゲー
トバルブS2を閉じる。 真空チャンバ1の排気口1bから排気し、真空チャン
バ1内を10−2〜10 −6Torrの高真空とする
(あるいは窒素ガスを充填する)。次に、前記抵抗線3
に通電し、被処理体Mを400℃程度に予熱する。ま
た、被処理体Mがレーザー導入用窓5の直下に位置する
ように移動載置台2を移動させる。そして、エキシマレ
ーザー発生装置6からレーザー光Rを発生させる。レー
ザー光Rは、レーザー導入用窓5を通って真空チャンバ
1内に導入され、被処理体Mの表面に照射される。この
状態で移動載置台2を移動し、小面積(例えば0.4m
m×150mm)のレーザー照射部分Pで前記被処理体
Mの非晶質半導体薄膜M1の全面(例えば300mm×
300mm)を走査する。これにより、非晶質半導体薄
膜M1の結晶化を行うことが出来る。 上記とは並行して行うことが出来る。
処理体Mを移動載置台2の上から搬出ロボットEXRに
より取り出し、ゲートバルブS3を閉じる。並行して、
カセットCAをゲートバルブS4の位置までコンベヤG
Rで移動しておく。 ゲートバルブS4を開けて、搬出ロボットEXRが取
り出した被処理体MをカセットCAに戻し、ゲートバル
ブS4を閉じる。 上記とは並行して行うことが出来る。 カセットCA内に未処理の被処理体Mが残っているな
ら、カセットCAをゲートバルブS1の位置までコンベ
ヤGRで戻す。 カセットCA内の未処理の被処理体Mがなくなるまで
上記からを繰り返し、カセットCA内が処理済の被
処理体Mだけになれば、カセットCAを搬出する。
ニール処理装置500では、真空チャンバ1内を真空あ
るいは窒素(大気圧)雰囲気とすることによって、アニ
ール中に空気中の物質が非晶質半導体薄膜M1に作用す
ることを防止している。しかし、真空チャンバ1内を真
空あるいは窒素(大気圧)雰囲気とするために、真空チ
ャンバ1の真空引き(および窒素ガス充填)やゲートバ
ルブS1〜S4の開閉を行っていると、処理のスループ
ットを向上できないという問題点がある。特に、最近の
150mm角前後から300mm角以上の大型の液晶デ
ィスプレイの半導体基板を処理する場合には、真空チャ
ンバも大型化するため、この問題点が顕著となってい
る。そこで、本発明の目的は、真空引きする必要がな
く,処理のスループットを向上することができるレーザ
ーアニール処理装置を提供することにある。
は、被処理体(M)に形成された非晶質半導体薄膜(M
1)にレーザー光(R)を照射し、前記非晶質半導体薄
膜(M1)を結晶化させるレーザーアニール処理装置に
おいて、窒素ガスを噴射して前記レーザー照射部分
(P)近傍のみを窒素雰囲気とする窒素ガス噴射手段
(22)を具備し、該前記窒素ガス噴射手段(22)
は、前記レーザー光(R)が通過するスリット(22
w)と,そのスリット(22w)の周辺部に設けられた
複数の窒素ガス噴出口(22h)と,それら複数の窒素
ガス噴出口(22h)の周りに設けられたラビリンスシ
ール部(22m)とを有する板状ノズル(22)を含む
ことを特徴とするレーザーアニール処理装置(100)
を提供する。上記第1の観点によるレーザーアニール処
理装置(100)では、窒素ガスを噴射し、レーザー照
射部分(P)近傍のみを窒素雰囲気とする。実際にアニ
ールが行われているのはレーザー照射部分(P)のみで
あるから、レーザー照射部分(P)近傍のみを窒素雰囲
気とすることによっても、アニール中に空気中の物質が
被処理体(M)に作用するのを防止できる。先述したよ
うにレーザー照射部分(P)は小面積(例えば0.4m
m×150mm)であるから、レーザー照射部分(P)
近傍のみを窒素雰囲気とすることは容易である。そし
て、真空引きする必要がないため、処理のスループット
を向上することができる。また、真空チャンバやゲート
バルブが必要なくなるため、構成を小型化・簡単化で
き、コストを下げることが出来る。さらに、真空チャン
バのレーザー導入用窓が無くなるから、石英ガラスの汚
れを定期的に清掃する必要がなくなり、保守が容易にな
る。また、石英ガラスでのレーザー光の反射に起因する
アニール効果のばらつきを防止することが出来る。そし
て、上記構造の板状ノズル(22)を用いれば、噴出し
た窒素ガスをレーザー照射部分(P)近傍に有効に留め
ておけるようになり、必要な窒素ガスの流量を節約する
ことが出来る。
(M)にレーザー光(R)を照射するレーザー照射手段
(6)と、小面積のレーザー照射部分(P)で前記被処
理体(M)の大面積の領域を走査するように前記被処理
体(M)を乗せて移動する移動載置台(2)とを備えた
レーザーアニール処理装置において、窒素ガスを噴射し
てレーザー照射部分(P)近傍のみを窒素雰囲気とする
窒素ガス噴射手段(12,22)と、前記被処理体
(M)を前記移動載置台(2)上に載置する時および前
記移動載置台(2)上から取り出す時に前記窒素ガス噴
射手段(12,22)を前記移動載置台(2)から離す
と共に前記レーザー照射部分(P)にレーザー光(R)
を照射する時に前記窒素ガス噴射手段(12,22)を
前記移動載置台(2)に近づける駆動手段(15,2
5)とを具備することを特徴とするレーザーアニール処
理装置(100)を提供する。上記第2の観点によるレ
ーザーアニール処理装置(100)では、窒素ガスを噴
射し、レーザー照射部分(P)近傍のみを窒素雰囲気と
する。これによって、上述のように、処理のスループッ
トを向上できる。また、構成を小型化・簡単化でき、コ
ストを下げることが出来る。また、保守が容易になる。
また、アニール効果のばらつきを防止することが出来
る。さらに、駆動手段(15,25)を設けて、作業の
種類に応じて移動載置台(2)と窒素ガス噴射手段(1
2,22)の距離を調節するようにしたから、被処理体
(M)の導入・導出を好適に行えると共に必要な窒素ガ
スの流量を節約できるようになる。
ーザーアニール処理装置において、前記窒素ガス噴射手
段(22)は、前記レーザー光(R)が通過するスリッ
ト(22w)と,そのスリット(22w)の周辺部に設
けられた複数の窒素ガス噴出口(22h)と,それら複
数の窒素ガス噴出口(22h)の周りに設けられたラビ
リンスシール部(22m)とを有する板状ノズル(2
2)を含むことを特徴とするレーザーアニール処理装置
(100)を提供する。上記構造の板状ノズル(22)
を用いれば、噴出した窒素ガスをレーザー照射部分
(P)近傍に有効に留めておけるようになり、必要な窒
素ガスの流量を節約することが出来る。
発明をさらに詳細に説明する。なお、これにより本発明
が限定されるものではない。
ール処理装置100の全体の平面図である。このレーザ
ーアニール処理装置100では、真空チャンバの代りに
簡易エンクロージャ11が設けられている。簡易エンク
ロージャ11の内部には、基台Bと、その基台B上を移
動すると共にその上面に被処理体Mが載置される移動載
置台2と、スイングノズル12とが設けられている。簡
易エンクロージャ11の上方には、レーザー光Rを発生
するエキシマレーザー発生装置(図5の6)が設けられ
ている。
前記スイングノズル12に供給され、スイングノズル1
2の先端(図2の12n)からレーザー照射部分Pへ向
けて噴出される。また、簡易エンクロージャ11内の窒
素ガスは、窒素ガス回収管16を通じて回収され、ガス
フィルタGFを通じてスイングノズル12に再供給され
る。15は、モータである。このモータ15により前記
スイングノズル12を航空機のフラップのようにスイン
グさせて、スイングノズル12の先端(図2の12n)
を上下し、移動載置台2との距離を調節する。
である。スイングノズル12の先端12nには、窒素ガ
スの噴出口12hが設けられている。また、内部には、
窒素ガスを加熱するヒータ14が設けられている。モー
タ15は、移動載置台2上に被処理体Mを載置する時お
よび移動載置台2上から被処理体Mを取り出す時に、邪
魔にならないようにスイングノズル12の先端12nを
上げる。また、レーザー照射部分Pにレーザー光Rを照
射する時に、レーザー照射部分Pの近傍を効率的に窒素
ガス雰囲気にするためにスイングノズル12の先端12
nを下げる。
AをコンベヤGRの上に乗せる。 カセットCAから1枚の被処理体Mを搬入ロボットI
NRにより取り込み、保持する。 スイングノズル12の先端12nを上げる。 搬入ロボットINRが取り込んだ被処理体Mを移動載
置台2に載置する。 スイングノズル12の先端12nを下げ、加熱した窒
素ガスをレーザー照射部分Pに噴射する。また、前記抵
抗線3(図5参照)に通電し、被処理体Mを400℃程
度に予熱する。そして、エキシマレーザー発生装置6
(図5参照)からレーザー光Rを発生させ、レーザー照
射部分Pに照射する。この状態で移動載置台2を移動
し、小面積(例えば0.4mm×150mm)のレーザ
ー照射部分Pで前記被処理体Mの非晶質半導体薄膜M1
の全面(例えば300mm×300mm)を走査する。
これにより、非晶質半導体薄膜M1の結晶化を行うこと
が出来る。 上記と並行して、カセットCAから次の1枚の被処理体
Mを搬入ロボットINRにより取り込み、保持してお
く。次に、カセットCAを搬出ロボットEXRの位置ま
でコンベヤGRで移動しておく。
げ、処理済の被処理体Mを移動載置台2の上から搬出ロ
ボットEXRにより取り出し、カセットCAに戻す。 カセットCA内に未処理の被処理体Mが残っているな
ら、カセットCAをゲートバルブS1の位置までコンベ
ヤGRで戻す。 カセットCA内の未処理の被処理体Mがなくなるまで
上記からを繰り返し、カセットCA内が処理済の被
処理体Mだけになれば、カセットCAを搬出する。
よれば、真空引きする必要がないため、処理のスループ
ットを向上できる。また、真空チャンバやゲートバルブ
が必要なくなるため、構成を小型化・簡単化でき、コス
トを下げることが出来る。さらに、真空チャンバのレー
ザー導入用窓が無くなるから、石英ガラスの汚れを定期
的に清掃する必要がなくなり、保守が容易になる。ま
た、石英ガラスでのレーザー光の反射に起因するアニー
ル効果のばらつきを防止することが出来る。また、窒素
ガスを加熱して噴射するため、窒素ガスによって被処理
体Mの予熱を補助でき、アニール効果を高めることが出
来る。さらに、作業の種類に応じて移動載置台2とスイ
ングノズル12の先端12nの距離を調節するから、被
処理体Mの導入・導出を好適に行えると共に必要な窒素
ガスの流量を節約できる。
グノズル12の代りに図3,図4に示す板状ノズル22
を用いたものである。この板状ノズル22は、レーザー
光Rが通過するスリット22wと,そのスリット22w
の周辺部に設けられた複数の窒素ガス噴出口22hと,
それら複数の窒素ガス噴出口22hの周りに設けられた
ラビリンスシール部22mとを有している。また、前記
板状ノズル22は、モータ25およびボールネジ機構に
よって上下に移動される。窒素ガスは、窒素ガス供給管
13を通じて供給され、窒素ガス噴出口22hから被処
理体Mに向けて噴射される。板状ノズル22を被処理体
Mに近接させておくと、ラビリンスシール部22mが窒
素ガスの外側への拡散を抑制するため、効率的にレーザ
ー照射部分Pの近傍を窒素ガス雰囲気にすることが出来
る。第2の実施形態のレーザーアニール処理装置によっ
ても、第1の実施形態と同じ効果が得られる。
れば、真空引きする必要がないため、処理のスループッ
トを向上できる。また、真空チャンバやゲートバルブが
必要なくなるため、構成を小型化・簡単化でき、コスト
を下げることが出来る。さらに、真空チャンバのレーザ
ー導入用窓が無くなるから、石英ガラスの汚れを定期的
に清掃する必要がなくなり、保守が容易になる。また、
石英ガラスでのレーザー光の反射に起因するアニール効
果のばらつきを防止することが出来る。
手段と移動載置台の距離を調節するようにすれば、被処
理体の導入・導出を好適に行えると共に、必要な窒素ガ
スの流量を節約できる。
理装置の平面図である。
図である。
ある。
縦断面図である。
図である。
置 1 真空チャンバ 1a 天井部 1b 排気口 2 移動載置台 3 抵抗線 5 エキシマレーザー導入用
窓 6 エキシマレーザー発生装
置 12 スイングノズル 13 窒素ガス供給管 14 ヒータ 15,25 モータ 22 板状ノズル B 基台 P レーザー照射部分 M 被処理体 M1 非晶質半導体薄膜 M2 絶縁基板
Claims (3)
- 【請求項1】 被処理体(M)に形成された非晶質半導
体薄膜(M1)にレーザー光(R)を照射し、前記非晶
質半導体薄膜(M1)を結晶化させるレーザーアニール
処理装置において、 窒素ガスを噴射してレーザー照射部分(P)近傍のみを
窒素雰囲気とする窒素ガス噴射手段(22)を具備し、
該前記窒素ガス噴射手段(22)は、前記レーザー光
(R)が通過するスリット(22w)と,そのスリット
(22w)の周辺部に設けられた複数の窒素ガス噴出口
(22h)と,それら複数の窒素ガス噴出口(22h)
の周りに設けられたラビリンスシール部(22m)とを
有する板状ノズル(22)を含むことを特徴とするレー
ザーアニール処理装置(100)。 - 【請求項2】 被処理体(M)にレーザー光(R)を照
射するレーザー照射手段(6)と、小面積のレーザー照
射部分(P)で前記被処理体(M)の大面積の領域を走
査するように前記被処理体(M)を乗せて移動する移動
載置台(2)とを備えたレーザーアニール処理装置にお
いて、 窒素ガスを噴射して前記レーザー照射部分(P)近傍の
みを窒素雰囲気とする窒素ガス噴射手段(12,22)
と、前記被処理体(M)を前記移動載置台(2)上に載
置する時および前記移動載置台(2)上から取り出す時
に前記窒素ガス噴射手段(12,22)を前記移動載置
台(2)から離すと共に前記レーザー照射部分(P)に
レーザー光(R)を照射する時に前記窒素ガス噴射手段
(12,22)を前記移動載置台(2)に近づける駆動
手段(15,25)とを具備することを特徴とするレー
ザーアニール処理装置(100)。 - 【請求項3】 請求項2に記載のレーザーアニール処理
装置において、前記窒素ガス噴射手段(22)は、前記
レーザー光(R)が通過するスリット(22w)と,そ
のスリット(22w)の周辺部に設けられた複数の窒素
ガス噴出口(22h)と,それら複数の窒素ガス噴出口
(22h)の周りに設けられたラビリンスシール部(2
2m)とを有する板状ノズル(22)を含むことを特徴
とするレーザーアニール処理装置(100)。
Priority Applications (1)
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JP2000149205A JP3502981B2 (ja) | 1995-10-05 | 2000-05-22 | レーザーアニール処理装置 |
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