JP4863407B2 - 半導体膜のレーザアニール方法 - Google Patents
半導体膜のレーザアニール方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4863407B2 JP4863407B2 JP2009021164A JP2009021164A JP4863407B2 JP 4863407 B2 JP4863407 B2 JP 4863407B2 JP 2009021164 A JP2009021164 A JP 2009021164A JP 2009021164 A JP2009021164 A JP 2009021164A JP 4863407 B2 JP4863407 B2 JP 4863407B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- laser
- maximum peak
- peak height
- pulse
- pulse waveform
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
- B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
- B23K26/062—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam
- B23K26/0622—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam by shaping pulses
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/70—Auxiliary operations or equipment
- B23K26/702—Auxiliary equipment
- B23K26/705—Beam measuring device
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02518—Deposited layers
- H01L21/02521—Materials
- H01L21/02524—Group 14 semiconducting materials
- H01L21/02532—Silicon, silicon germanium, germanium
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02656—Special treatments
- H01L21/02664—Aftertreatments
- H01L21/02667—Crystallisation or recrystallisation of non-monocrystalline semiconductor materials, e.g. regrowth
- H01L21/02675—Crystallisation or recrystallisation of non-monocrystalline semiconductor materials, e.g. regrowth using laser beams
- H01L21/02686—Pulsed laser beam
Description
このため、従来、パワーメータやフォトダイオードを用いてレーザ光を検知し、レーザ光波形のエネルギー積分値が一定になるようにレーザ光出力などを制御する方法が一般に用いられている。
また、この他に、レーザ光のパルス波形における複数の極大値同士の比を求め、この比が所定値を上回ったときに、レーザガス封入容器内に注入する励起ガスの量あるいは上記電源から充放電回路に供給される電圧値の少なくとも一方を制御するパルスガスレーザ発振装置が提案されている(特許文献1参照)。
1.レーザガスとしてハロゲンガスを注入する際はレーザガス組成比が安定するまで、レーザ発振が不安定になる。
2.ハロゲンガス組成比が上がるとレーザパルスエネルギー安定性が低下する。
3.「極大値同士の比を所定の範囲に収める」には一定の時間を要する。
4.「極大値同士の比を所定の範囲に収める」こととレーザのエネルギー変動が少ない安定発振とは相反する。
5.ビームダイバージェンス等の影響により、レーザ発振器のオリジナルパルス波形と、被照射物に照射されるパルス波形は異なる。
本発明では、最大ピーク高さを測定しつつ、レーザ発振器から出力されるレーザパルスエネルギーやレーザ発振器から出力された後のレーザ光のレーザパルスエネルギーを調整することで、パルス波形の第1ピークの最大ピーク高さを所定高さに的確に維持することができる。レーザ発振器から出力されるレーザパルスエネルギーの調整方法としては、レーザ発振器における注入励起ガスの量の調整、レーザ発振器での放電電圧値の調整などにより行うことができる。また、出力後のレーザ光のレーザパルスエネルギーの調整は、レーザ発振器から出力されたパルスレーザ光の減衰率を調整可能な可変減衰器などを用いて行うこともできる。可変減衰器は、レーザ光に対する減衰率を適宜変更できるものであればよく、本発明としては特定のものに限定されない。
1.結晶特性と相関性が高いパルス波形の最大ピーク高さにより、レーザ照射エネルギー密度を制御するので、常に一定の結晶化特性が得られる。
2.レーザ発振器の発振条件の変化により、パルス波形が変化しても、常に一定の結晶化特性が得られる。
3.レーザガスの劣化により、出力(W)が一定であっても、パルス波形が変化する場合に、結晶特性と相関性が高いパルス波形の最大ピーク高さにより、レーザ照射エネルギー密度を制御するので、常に一定の結晶化特性が得られる。
レーザニール処理装置は、ガスレーザ光を出力するレーザ発振器1を備えており、該レーザ発振器1では、注入ガス量や放電電圧を調整することでレーザ光出力を調整することが可能になっている。該レーザ発振器1としては、例えば、Coherent社のエキシマレーザ発振器LSX315C(波長308nm、繰り返し発振数300Hz)を用いることができる。
光学系4によって導かれるレーザ光10は、ビームスプリッタ5によってレーザ光の一部が取り出され、大部分はビームスプリッタ5を透過して被処理体6に照射される。被処理体6としては、例えば厚さ50nmのa−Si膜が対象とされる。
パルス波形検出手段7によって検出された結果は、制御部8に出力される。制御部8は、CPUとこれを動作させるプログラム、パルス波形の所定最大ピーク高さに関するデータを不揮発に記憶した記憶部などにより構成される。制御部8では、パルス波形検出手段7における検出結果から、波形の最大ピーク高さを判定する。したがって、制御部8は、最大ピーク高さ判定部としての機能を有しており、前記パルス波形検出手段7と協働して本発明の最大ピーク高さ測定部を構成する。該制御部8は、レーザ発振器1の出力制御が可能になっているとともに、可変減衰器制御部3に制御指令を発行することができる。
初期設定された出力によって、レーザ発振器1よりレーザ光10が出力される。レーザ発振器1は、内蔵のエネルギーメータにより、その発振エネルギーが制御されている。エネルギーメータの値は、パルス波形の積分値に比例している
所定の減衰率で減衰したレーザ光は、光学系4によって帯状に整形され、ビームスプリッタ5に至る。ビームスプリッタ5を通過するレーザ光は、被処理体6に照射されてレーザアニール処理がなされる。ビームスプリッタ5で取り出されるレーザ光10aは、パルス波形検出手段7に至り、検出されたパルス波形に関する情報が制御部8に出力される。
先ず、ステップ1では、上記のようにパルス波形が検出され、検出結果が制御部8に出力される(ステップs1)。
制御部8では、検出パルス波形から、該波形における最大ピーク高さを判定する(ステップs2)。なお、通常は、図3に示すように、波形における第1ピークが最大ピークとなるため、この第1ピーク高さを判定することで最大ピーク高さとみなすことができる。
上記比較で、検知した最大ピーク高さが、所定範囲の最大ピーク高さ以内にある場合(ステップs3、YES)、現在のレーザ光10は、結晶化に最適な最大ピーク高を有しているものとして、引き続きレザー光波形の検出を行う(ステップs1へ)。繰り返し行うレーザ波形の検出は、連続的に行っても良く、また、所定の間隔をおいて行うようにしてもよい。
レーザ発振器1での出力調整は、放電電圧によって調整する。該制御部8では、検出した最大ピーク高さが所定範囲よりも高い場合、出力を小さくして最大ピーク高さが所定範囲内となるようにレーザ発振器1の放電電圧を調整し、一方、検出した最大ピーク高さが所定範囲よりも低い場合、出力が大きくして最大ピーク高さが所定範囲内となるようにレーザ発振器1を調整する。調整量は、検出した最大ピーク高さが所定範囲から外れている量に基づいて決定することができる。
上記調整後は、レーザ照射処理が終了する(ステップs5、YES)まで、引き続きレザー光波形の検出を行う(ステップs1へ)。
なお、上記制御ステップでは、パルス波形の最大ピーク高さに調整するために、レーザ発振器1での出力調整により行うものとして説明したが、前記可変減衰器2における減衰率を調整することによってパルス波形の最大ピーク高さを調整しても良く、また、レーザ発振器1での出力調整と可変減衰器2における減衰率の調整の両方によってパルス波形の最大ピーク高さを調整するようにしてもよい。
以上、本発明について上記実施形態に基づいて説明を行ったが、本発明は上記説明の内容に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限りは適宜の変更が可能である。
2 可変減衰器
3 可変減衰器制御部
4 光学系
5 ビームスプリッター
6 照射対象
7 パルス波形検出手段
8 制御部
Claims (1)
- 非単結晶半導体膜であるシリコン膜上にエキシマレーザ光であるパルスレーザ光を照射して前記非単結晶半導体膜を結晶化するアニール処理を行うレーザアニール処理方法において、前記非単結晶半導体膜に照射される前記パルスレーザ光のパルス波形における最大ピーク高さが第1ピークにあり、レーザ発振器の発振条件の変化により変化する前記パルス波形における前記最大ピーク高さが、初期設定された結晶化に最適な照射エネルギー密度において得られるパルス波形の最大ピーク高さからなる予め設定した所定の最大ピーク高さとなるように、前記レーザ発振器から出力される前記パルスレーザ光のレーザパルスエネルギーまたは/およびレーザ発振器出力後の前記パルスレーザ光のレーザパルスエネルギー調整を行うことを特徴とする半導体膜のレーザアニール方法。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009021164A JP4863407B2 (ja) | 2009-02-02 | 2009-02-02 | 半導体膜のレーザアニール方法 |
CN201080001197.0A CN101965627B (zh) | 2009-02-02 | 2010-01-25 | 用于半导体膜的激光退火方法和退火装置 |
PCT/JP2010/050890 WO2010087299A1 (ja) | 2009-02-02 | 2010-01-25 | 半導体膜のレーザアニール方法およびアニール装置 |
KR1020107015996A KR101347138B1 (ko) | 2009-02-02 | 2010-01-25 | 반도체막의 레이저 어닐링 방법 및 어닐링 장치 |
TW099102826A TWI512827B (zh) | 2009-02-02 | 2010-02-01 | 半導體膜的雷射回火方法以及回火裝置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009021164A JP4863407B2 (ja) | 2009-02-02 | 2009-02-02 | 半導体膜のレーザアニール方法 |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011146023A Division JP5645220B2 (ja) | 2011-06-30 | 2011-06-30 | 半導体膜のレーザアニール装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010177609A JP2010177609A (ja) | 2010-08-12 |
JP4863407B2 true JP4863407B2 (ja) | 2012-01-25 |
Family
ID=42395560
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009021164A Active JP4863407B2 (ja) | 2009-02-02 | 2009-02-02 | 半導体膜のレーザアニール方法 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4863407B2 (ja) |
KR (1) | KR101347138B1 (ja) |
CN (1) | CN101965627B (ja) |
TW (1) | TWI512827B (ja) |
WO (1) | WO2010087299A1 (ja) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5829575B2 (ja) * | 2012-05-28 | 2015-12-09 | 株式会社日本製鋼所 | パルス波形測定機能を有するレーザアニール装置 |
CN103578943B (zh) * | 2012-07-25 | 2017-05-31 | 上海微电子装备有限公司 | 一种激光退火装置及激光退火方法 |
CN103219229B (zh) * | 2013-03-28 | 2016-04-27 | 昆山维信诺显示技术有限公司 | Ela不均匀性的量化判断方法及其反馈系统 |
KR101527096B1 (ko) * | 2013-12-24 | 2015-06-09 | 에이피시스템 주식회사 | 라인 빔 에너지 보정 방법 및 장치 |
CN103779195B (zh) * | 2014-01-29 | 2017-11-07 | 上海集成电路研发中心有限公司 | 激光退火方法及系统 |
CN112038267B (zh) * | 2020-09-21 | 2024-02-20 | 京东方科技集团股份有限公司 | 一种激光能量的调节装置 |
KR102392830B1 (ko) * | 2020-11-19 | 2022-04-29 | 광주과학기술원 | 빔형상을 제어하는 광섬유 레이저 장치 및 이의 동작 방법 |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH1012549A (ja) * | 1996-06-25 | 1998-01-16 | Toshiba Corp | パルスガスレーザ発振装置、レーザアニール装置、半導体装置の製造方法、及び半導体装置 |
JP2003163167A (ja) * | 2001-09-12 | 2003-06-06 | Hitachi Ltd | 多結晶半導体膜、多結晶半導体膜製造方法及びそれを用いた薄膜半導体素子 |
JP3903761B2 (ja) * | 2001-10-10 | 2007-04-11 | 株式会社日立製作所 | レ−ザアニ−ル方法およびレ−ザアニ−ル装置 |
US7948171B2 (en) * | 2005-02-18 | 2011-05-24 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Light emitting device |
JP3977379B2 (ja) * | 2005-03-29 | 2007-09-19 | 株式会社日本製鋼所 | 薄膜材料の結晶化方法及びその装置 |
JP4698460B2 (ja) * | 2006-03-27 | 2011-06-08 | オムロンレーザーフロント株式会社 | レーザアニーリング装置 |
-
2009
- 2009-02-02 JP JP2009021164A patent/JP4863407B2/ja active Active
-
2010
- 2010-01-25 KR KR1020107015996A patent/KR101347138B1/ko active IP Right Grant
- 2010-01-25 CN CN201080001197.0A patent/CN101965627B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2010-01-25 WO PCT/JP2010/050890 patent/WO2010087299A1/ja active Application Filing
- 2010-02-01 TW TW099102826A patent/TWI512827B/zh not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN101965627B (zh) | 2014-02-05 |
TWI512827B (zh) | 2015-12-11 |
JP2010177609A (ja) | 2010-08-12 |
CN101965627A (zh) | 2011-02-02 |
KR101347138B1 (ko) | 2014-01-07 |
TW201041044A (en) | 2010-11-16 |
KR20110122052A (ko) | 2011-11-09 |
WO2010087299A1 (ja) | 2010-08-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4863407B2 (ja) | 半導体膜のレーザアニール方法 | |
KR100713750B1 (ko) | 반도체 박막의 제조 방법 및 제조 장치 | |
JP5430488B2 (ja) | レーザアニール処理装置、レーザアニール処理体の製造方法およびレーザアニール処理プログラム | |
KR20060048219A (ko) | 반도체 박막의 제조 방법 및 반도체 박막 제조 장치 | |
EP2210696A1 (en) | Method and apparatus for irradiating a semiconductor material surface by laser energy | |
JP2012015445A (ja) | レーザアニール処理装置およびレーザアニール処理方法 | |
JP5214662B2 (ja) | 多結晶シリコン薄膜の製造方法 | |
JP2005116729A (ja) | レーザ加工装置およびレーザ加工方法 | |
KR102108025B1 (ko) | 결정질 반도체의 제조 방법 및 결정질 반도체의 제조 장치 | |
JP5645220B2 (ja) | 半導体膜のレーザアニール装置 | |
JP5526173B2 (ja) | レーザアニール方法、レーザアニール装置、および薄膜トランジスタの製造方法 | |
JP2011204913A (ja) | レーザ処理装置およびレーザ処理方法 | |
WO2021049127A1 (ja) | レーザ処理装置及びレーザ光モニタ方法 | |
JP2009182147A (ja) | 半導体膜の製造方法および光アニール装置 | |
KR102648920B1 (ko) | 레이저 결정화 장치의 모니터링 시스템 및 이를 이용한 레이저 결정화 방법 | |
KR20170048671A (ko) | 레이저 장치 및 이의 구동방법 | |
KR100777198B1 (ko) | 실리콘 웨이퍼의 처리 방법, 반도체 장치의 제조 방법 및웨이퍼 처리 장치 | |
JP4068813B2 (ja) | 薄膜半導体装置の製造方法 | |
JP2007208044A (ja) | 半導体薄膜の製造方法および半導体薄膜の製造装置 | |
JP4551385B2 (ja) | レーザー照射装置 | |
JP5127111B2 (ja) | 半導体基板の製造方法 | |
WO2014080728A1 (ja) | レーザ処理方法およびレーザ処理装置 | |
KR101591490B1 (ko) | 레이저 보정 방법 및 장치 | |
JP2007005412A (ja) | ポリシリコン膜の形成方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20110330 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110630 |
|
A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20110707 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110818 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110921 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20111102 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20111104 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20141118 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4863407 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |