JP6267755B1 - レーザアニール加工装置、半導体装置の製造方法およびアモルファスシリコンの結晶化方法 - Google Patents
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Abstract
Description
半導体膜、特にシリコン膜を乗せるマザーガラスはコストの低減のために年々大きくなっており、レーザアニールはガラス全面を照射する方法でシリコン膜を結晶化する。そのため、ガラスが大きくなると生産する量が減ってくる。その対策で、レーザアニール装置ではラインビームを長くし、ラインビームのスキャン回数を減らすことで生産性を向上している。ラインビームが長くなるにつれ、必要なレーザのエネルギーも大きくなり、高出力のレーザが必要になっている。しかし、レーザの性能を高出力にすることによって、レーザビームにおけるエネルギーのばらつきを悪くすることはできない。そのため、レーザエネルギーのばらつきが小さいレーザを複数台使用して、各レーザから出るビームを同期し、かつ、ビームを結合することで必要なレーザエネルギーを得る方法が提案されている。
また、レーザビームを均一にするためにホモジナイザが用いられているが、レーザ光の出力源からホモジナイザまでは距離があり、結合されるレーザビームの特性の差により、照射結果が影響され、照射後のムラが発生するという問題がある。
従来技術では、複数のレーザビームを単純に空間的なビームを結合してラインビームを成形しているが、最適な偏光の成分が得られるものではなく、その状態によって結晶シリコンへの影響が大きくなる。
本発明者らは、鋭意研究した結果、シリコン薄膜に照射されるレーザビームの偏光を制御することにより、シリコン薄膜の結晶化を改善できることを見出し、本発明を完成するに至ったものである。
レーザビームを発生するレーザ光源と、
前記レーザビームが入射され、複数のレーザビームに分割されて、出射されるレーザビームのp偏光成分とs偏光成分の強さの比率が調整される第1のビームスプリッタと、
前記第1のビームスプリッタを通過した前記レーザビームが入射され、出射されるレーザビームのp偏光成分とs偏光成分の強さの比率が調整される第2のビームスプリッタと、
前記第2のビームスプリッタから出射されたレーザビームのエネルギー密度を制御するホモジナイザと、を備え、前記第1のビームスプリッタおよび第2のビームスプリッタは、第2のビームスプリッタを通過したレーザビームが、前記被処理体の照射面上の同じ領域で、p偏光成分とs偏光成分のエネルギー密度が、偏光比(p偏光/s偏光)において0.69以上1.31以下で照射されるようにp偏光成分とs偏光成分の強さの比率を調整するものであることを特徴とするレーザ加工装置が開示される。
その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
<<レーザ加工装置の構成>>
以下に、一実施形態のレーザ加工装置1を添付図面に基づいて説明する。
レーザ加工装置1は、レーザビームを出力するレーザ光源2を有し、その光路上に第1のビームスプリッタ4が配置されており、その出射側では二つの光路が得られる。一方の光路には光学レンズ群であるコリメータ5Aが配置され、他方の光路には光学レンズ群であるコリメータ5Bが配置されている。コリメータ5A、5Bでは、入射されたレーザビームを平行光束に整形して出射する。
コリメータ5A、5Bの出射側には第2のビームスプリッタ6が配置されており、第2のビームスプリッタ6の出射側には、ホモジナイザ7が配置されている。
ホモジナイザ7の出射側には、集光レンズ8が配置され、集光レンズ8の焦点が被処理体の表面付近に位置する。ホモジナイザ7と集光レンズ8との間の光路では、ミラー、レンズ等の適宜の光学部材を有するものであってもよい。この実施形態では、被処理体は、表面にアモルファスシリコン膜(図示しない)が形成された基板100とする。
基板100は、図示しないステージなどに設置される。
また、この実施形態では、第1のビームスプリッタ4の出射側および第2のビームスプリッタ6の出射側ではそれぞれ二つの光路を有するものとして説明したが、これらを共通する一つの光路とするものであってもよい。
なお、第1のビームスプリッタ4と第2のビームスプリッタ6は、本実施形態では、プレート型の形状で図示されているが、キューブ型でもよく、ビームスプリッタの構造が特定のものに限定されるものではない。
上記レーザ加工装置1の動作について説明する。
レーザ光源2から出力された一つのレーザビーム3は、第1のビームスプリッタ4に入射され、一部は透過し、一部は反射して二つのレーザビームに分割されて第1のビームスプリッタ4から出射される。第1のビームスプリッタ4では、レーザビームの透過光と反射光では偏光状態が異なる。ビームスプリッタの面で反射するレーザビームはs偏光の直線偏光がp偏光の直線偏光より強く、ビームスプリッタの面を透過するレーザビームはp偏光の直線偏光がs偏光の直線偏光より強くなる。
第1のビームスプリッタ4における偏光状態の変化は、第1のビームスプリッタ4で用いられる光学薄膜などの材質の選定によって異なってくる。例えば、この光学薄膜の材質によって透過光と反射光の比率が変わり、出射側におけるレーザビームのp偏光成分、s偏光成分の比率が変化する。第1のビームスプリッタ4では、求める偏光状態の変化に応じて光学薄膜の材質を選択すればよく、本発明としては特定の材質に限定されるものではない。
第2のビームスプリッタ6では、レーザビーム3Rは第2のビームスプリッタ6の図示上方側に入射し、レーザビーム3Tは第2のビームスプリッタ6の図示下方側に入射し、それぞれ、一部は透過し、一部は反射して4つのレーザビームに分割されて第2のビームスプリッタ6から出射される。
第2のビームスプリッタ6における偏光状態の変化は、第2のビームスプリッタ6で用いられる光学薄膜などの材質の選定によって異なってくる。例えば、この光学薄膜の材質によって透過光と反射光の比率が変わり、出射側におけるレーザビームのp偏光成分、s偏光成分の比率が変化する。第2のビームスプリッタ6では、求める偏光状態の変化に応じて光学薄膜の材質を選択すればよく、本発明としては特定の材質に限定されるものではない。したがって、第2のビームスプリッタ6は、偏光ビームスプリッタである。
なお、第1のビームスプリッタ4と第2のビームスプリッタ6とは、同一種類のものを用いてもよく、また、異なる種類のものを用いてもよく、したがって偏光状態の調整が異なるものであってもよい。
また、この実施形態では、ビームスプリッタで、レーザビームの反射と透過を行うものとしたが、両面側で透過のみ、または両面側で反射のみを行うものであってもよい。
この例では、p偏光、s偏光は、基板100上を基準とし、p偏光は基板上の入射面に平行な方向の直線偏光をいい、s偏光は入射面と垂直な方向の直線偏光をいう。なお、レーザビームの電界の振動方向を偏光方向と定義する。
上記した第1のビームスプリッタ4、第2のビームスプリッタ6では、基板100の照射面上で上記偏光状態が得られるように、それぞれの偏光状態を設定する。
上記実施形態1では、二つのビームスプリッタを有するものとして説明したが、さらに光路上のビームスプリッタを増やして3つ以上のビームスプリッタを有するものとしてもよい。
図2は、3つのビームスプリッタをビーム進行方向に沿って配置した実施形態であり、実施形態1における第1のビームスプリッタ4と、第2のビームスプリッタ6との間の光路上に、第3のビームスプリッタ9を配置したものである。なお、実施形態1と同様の構成については同一の符号を付して、その説明を省略または簡略化する。
なお、第1のビームスプリッタ4と第3のビームスプリッタ9とは、同一種類のものを用いてもよく、また、異なる種類のものを用いてもよい。
第3のビームスプリッタ9に入射されたレーザビーム3Tは、第3のビームスプリッタ9の特性に応じて、一部が所定の割合で反射してs偏光のレーザビーム3TRとなり、一部が所定の割合で透過してp偏光のレーザビーム3TTとなる。
また、反射光と透過光の比率に基づいてp偏光成分とs偏光成分の比率を変えたい場合には、無偏光のビームスプリッタを用いることもできる。
すなわち、レーザビーム3RRは、一部が所定の割合で反射してレーザビーム3RRRとなり、一部が所定の割合で透過してレーザビーム3RRTとなる。
レーザビーム3TTは、一部が所定の割合で反射してレーザビーム3TTRとなり、一部が所定の割合で透過してレーザビーム3TTTとなる。
また、レーザビーム3TRは、一部が所定の割合で反射してレーザビーム3TRRとなり、一部が所定の割合で透過してレーザビーム3TRTとなる。さらに、レーザビーム3RTは、一部が所定の割合で反射してレーザビーム3RTRとなり、一部が所定の割合で透過してレーザビーム3RTTとなる。
また、反射光と透過光の比率に基づいてp偏光成分とs偏光成分の比率を変えたい場合には、無偏光のビームスプリッタを用いることもできる。
レーザビームと基板100とが相対的に走査されることで、基板100の必要面に対し、レーザビーム照射による結晶化処理が行われる。
好適には、照射面上の同じ領域で、p偏光成分とs偏光成分のエネルギー密度が、0.74以上かつ1.23以下とするのが望ましい。
上記した第1のビームスプリッタ4、第3のビームスプリッタ9、第2のビームスプリッタ6では、基板100の照射面上で上記偏光状態が得られるように、それぞれの偏光状態を設定する。
なお、上記実施形態1、2では、ビームスプリッタのみで偏光状態を制御するものとして説明したが、これに加えて光路上に偏光素子を配置してさらに偏光状態を制御するようにしてもよい。
図3は、この実施形態における一部構成を示すものである。
この構成では、ビームスプリッタ10と、ビームスプリッタ10の反射側にミラー11が設置されており、ビームスプリッタ10の透過側には偏光素子12が配置されている。
レーザビーム3CTは、ビームスプリッタ10を透過して偏光素子12に至り、偏光素子12を通過する際に、偏光状態が変化する。レーザビーム3CRは、ミラー11で反射されて光路上を進行する。偏光素子12の種別は特に限定されるものではない。
この実施形態では、ビームスプリッタ10は、第1のビームスプリッタ、第2のビームスプリッタのいずれでもよく、第1のビームスプリッタ、第2のビームスプリッタのレーザビーム進行側にそれぞれ偏光素子を配置するようにしてもよい。
すなわち、レーザ光源から出力されるレーザビームの偏光状態などによっては、複数のレーザビームの中で一部分のレーザビームのみ偏光を変化させることで偏光状態を制御するものであってもよい。
なお、以下ではビームスプリッタをB/Sとして記載する。
各例では、同じB/Sが使用されており、B/Sでは、入射されたランダム偏光のレーザビームについて、エネルギー密度で50%が反射され、エネルギー密度で50%が透過して出射される。この際に、ビームスプリッタの上面側で反射するレーザビームはs偏光成分が強くなり、ビームスプリッタの下面側で透過するレーザビームはp偏光成分が強くなる。ビームスプリッタはエネルギー密度が同量に(R50%,T50%)分割すると、偏光成分はP偏光78%、S偏光50%で透過し、P偏光22%、S偏光50%で反射する。
すなわち、一つのレーザビームが一つのB/Sに入射し、50%の透過光と50%の反射光とが出射されて基板に照射される。B/Sには、上面側で、反射または透過するレーザビームはp偏光の直線偏光を有し、下面側で反射または透過するレーザビームはs偏光の直線偏光を有する特性を有している。
この結果、B/Sの上面側に入射されて反射されたレーザビームでは、基板表面上で、s偏光成分が50%、p偏光成分が22%で出射され、B/Sの上面側に入射されて透過したレーザビームでは、基板表面上で、s偏光成分が50%、p偏光成分が78%で出射される。したがって、偏光比(p偏光成分/s偏光成分)は、それぞれのレーザビームで、22%/50%=0.44、78%/50%=1.56となる。
第1のB/Sでは、反射光Rは、エネルギー密度が50%、透過光Tはエネルギー密度が50%となる。
第2のB/Sでは、上面側で反射光Rが反射した反射光RRは、p偏光成分が22%×22%=4.84%となり、上面側で透過光Tが透過した透過光TTは、p偏光成分が78%×78%=60.8%となり、このレーザビームのp偏光成分は、基板表面上で、合計65.64%となる。
また、下面側で透過光Tが反射した反射光TRは、p偏光成分が78%×22%=17.16%となり、下面側で反射光Rが透過した透過光RTは、p偏光成分が22%×78%=17.16%となり、このレーザビームのp偏光成分は、基板表面上で、合計34.32%となる。
下段(C)では、中段(B)で第2のB/Sから出射されたレーザビームを第3のB/Sを出射されたレーザビームとみなせるので、これを第2のB/Sに入射させるものとする。
TT成分が上面側で反射した反射光TTRは、78%×78%×22%=13.38%、RT成分が上面側で透過した透過光RTTは、22%×78%×78%=13.38%、TR成分が上面側で透過した透過光TRTは、78%×22%×78%=13.38%となり、このレーザビームのp偏光成分は、基板表面上で、合計41.22%となる。
したがって、ビームスプリッタを2つの使用時では、それぞれのレーザビームの偏光比(p偏光成分/s偏光成分)は、65.64%/50%で約1.31、34.32%/50%=約0.68となる。
さらに、3つを使った例では偏光比(p偏光成分/s偏光成分)は、41.22%/80%=約0.82、58.78%/50%=約1.18となる。
偏光比は、0.69〜1.31の範囲内にある。さらにビームスプリッタを増加させても、偏光比はこの範囲内となる。
なお、上記実施形態では、一つのレーザビームを分割して使用する場合について説明を行ったが、複数のレーザ光源から出力された複数のレーザビームを使用してレーザ加工を行うことも可能である。
以下に、複数のレーザ光源を用いた実施形態4を図5に基づいて説明する。なお、前記各実施形態と同様の構成については同一の符号を付してその説明を省略または簡略化する。
第1のビームスプリッタ4の光路進行方向には、コリメータ5A、5Bが配置され、その光路進行方向側に第2のビームスプリッタ6が配置されている。第2のビームスプリッタ6の光路進行方向側には、ホモジナイザ7、集光レンズ8が配置されて基板100に対するレーザビーム照射が可能になっている。
レーザビーム30R、30T、31R、31Tは、コリメータ5A、5Bで平行光束に整形された後、第2のビームスプリッタ6に入射される。レーザビーム30R、31Tがp偏光の直線偏光を有し、レーザビーム30T、31Rは、s偏光の直線偏光を有している。
レーザビーム31Rは、上面側で一部が反射してレーザビーム31RR(p偏光成分)となり、下面側で一部が透過してレーザビーム31RT(s偏光成分)となる。また、レーザビーム31Tは、下面側で一部が反射してレーザビーム31TR(s偏光成分)となり、上面側で一部が透過してレーザビーム31TT(p偏光成分)となる。
レーザビーム30RR、30TT、31RT、31TRは、第2のビームスプリッタ6の上面側で同一光路を進み、レーザビーム30RT、30TR、31RR、31TTは、第2のビームスプリッタ6の下面側で同一光路を進む。
これらのレーザビームは、ホモジナイザ7に入射されてエネルギー密度の均一化がなされ、その後、集光レンズ8を経て基板100のアモルファスシリコン膜に照射され、良好な結晶化がなされる。
レーザビームは、複数のレーザ光源の同時照射によっても、p偏光成分とs偏光成分とが、エネルギー密度の比率で基板の照射面上で0.74以上1.23以下の範囲内になるようにする。
複数のレーザを用いたレーザアニール法でも、偏光の成分を制御することで、シリコン膜の結晶化の結果がより均一な結晶を作ることができるとともに、レーザエネルギー密度に対して、より、広い範囲で良い結晶が得られるようになる。
さらに、特性が異なる複数のレーザを用いる場合、ホモジナイザ側にビームスプリッタを設けることで、レーザの特性の差が被処理対に与える影響を最小限にすることができる。
上記実施形態では、複数のレーザ光源から出力されたレーザビームを同時期に照射するものとして説明したが、照射を交互に行うようにしてもよい。以下に、当該照射を可能にしたレーザ加工装置の実施形態5を、図6に基づいて説明する。
この実施形態では、交互に発振を行うレーザ光出力源2A、2Bを有し、それぞれの出力源から出力されたレーザビームが同一構成の光路を通して基板100に照射される。光路には、第1のビームスプリッタ4、コリメータ5A、5B、第2のビームスプリッタ6、ホモジナイザ7、集光レンズ8を有している。この実施形態においても、第1のビームスプリッタ4、第2のビームスプリッタ6を通したレーザビームは偏光状態が前記各実施形態と同様に制御されて基板100の照射面上で、結晶化を良好に行うことができる。
なお、この実施形態では、同一の光路上にある、同一の光学部材を利用するものであり、便宜上、図面ではそれぞれ光路を記載している。
また、この実施形態ではレーザ光源2A、2Bが同一の光路を進むものとしたが、本発明としては、一部で光路、光学部材を異にして基板に照射するように構成するものであってもよい。ただし、各レーザビームにおいて、できるだけ共通する光学系を経るのが望ましい。
上記各実施形態においては、照射面上で適正な偏光状態で照射を行うことで、良好な結晶化を達成しており、偏光状態を制御することが重要になる。
この実施形態6では、図7に示すように、照射面上でレーザビームの一部を受けて偏光状態を計測する計測部20を有しており、実施形態1の装置に組み込まれたものとする。
計測部20は、レーザビームが相対的に移動する際には、レーザビームの相対的な移動に追随する構成としてもよい。例えば、レーザビームの相対的な移動に際し、基板側移動する場合、計測部20を基板とともに移動させる。また、計測部20を移動させず、一時的にレーザビームを受けて偏光状態を測定するようにしてもよい。
なお、この実施形態では、照射面上でレーザビームを計測部20で受けて偏光状態の測定を行うものとしたが、計測部20の設置位置は、光路上であれば設置位置が特に限定されるものではない。例えば、最終的な偏光状態となる前にレーザビームを受けても、その後の変化を予測して、照射面上で所定の偏光状態になるように、測定位置における偏光状態を制御することが可能である。
また、計測結果は、モニタ付き制御部21のモニタに表示するものとしてもよい。さらに、制御部を設けず、計測結果をモニタなどに表示し、その結果に基づいて手動走査によってレーザ光源の調整を行うようにしてもよい。
レーザ光源では、予め定められた設定パラメータによってレーザビームが出力される(ステップs1)。レーザビームは、計測器によって偏光状態が計測され(ステップs2)、計測結果がモニタに表示され(ステップs3)、さらに、制御部において、計測値が設定値の範囲内にあるかを判定し(ステップs4)、範囲内であれば(ステップs4、YES)、レーザビームの発振を行って、基板に対する処理を行う(ステップs5)。
一方、計測によって得た計測値が設定値と異なる場合(ステップs4、NO)、ステップs1において、所望の計測状態が得られるようにレーザ出力部を制御する(ステップs1)。その後、上記手順を繰り返し、所望の偏光状態でレーザビームが基板に照射されるように制御する。
この実施形態では、レーザ照射前に偏光状態を制御し、所定の偏光状態が得られると、レーザ照射を行うようにすることができるが、レーザ照射中にレーザビーム一部を取り出して、偏光状態の制御を動的に行う用にしてもよい。
例えば、GaNの結晶化、酸化物の結晶化などに利用することができる。
実施形態1によって製造された半導体膜は、薄膜トランジスタ(TFT(Thin Film Transistor))等の半導体素子に用いることができる。
以下に、その一例として、薄膜トランジスタ150の製造方法を図9のフロー図に基づいて説明する。
基板100の上層に、ベースコート膜101が形成されている。基板100の材料には適宜材料を用いることができ、例えば、ガラス、プラスチック(アクリル樹脂)等の材料が用いられる。ベースコート膜101には、例えば、酸化シリコン、窒化シリコン等が用いられる。
その上層に、ベース絶縁膜103が形成され、さらに、その上層に非晶質シリコン膜104が形成される。
レーザビーム照射工程で非晶質シリコン膜は多結晶シリコン膜105となる。その後、所定形状にパターニングされる。
多結晶シリコン膜105には、一端側にリンやボロン等の不純物がドープされたソース領域108と、他端側が、不純物がドープされたドレイン領域109と、中間部分のチャネル領域110が形成される。
上記のレーザビーム照射工程において、実施形態1で説明したように互いに交差する方向の偏光状態を有する複数のレーザビームが遅延時間をもって照射される。これによって、結晶粒径がほぼ均一であり、電子移動度が十分に高い良質な多結晶シリコン膜105が得られる。多結晶シリコン膜105は薄膜トランジスタ150のソース領域、ドレイン領域およびチャネル領域を構成していることから、薄膜トランジスタ150のスイッチング速度を高めることができる。
次に、実施形態7の薄膜トランジスタ150の使用例としてTFT−LCD(Thin Film Transistor−Liquid Crystal Display)について、図10に基づいて説明する。
図10Aは、ディスプレイに格子状に配列されたサブセル200の概略構造を示すものであり、付加容量型を示している。薄膜トランジスタ150は、画素の駆動制御に用いられる。なお、駆動方式は特に限定されるものではなく、フレーム反転、分割駆動などの適宜の方式を選択することができる。
205はドレイン電極であり、ソース電極204、ドレイン電極205、ゲート電極203間に、絶縁膜206を有している。
212は表示電極であり、210は、蓄積電極で、その周囲を絶縁膜211で覆っている。蓄積電極210への配線を隣のゲート電極線と兼ねて製造工程を簡略化している。
バックライトモジュール300上に、偏光板301を介して基板302が配置されており、基板302上で、シール材304が格子状に配置されて画素毎に区切られた液晶領域305が設けられている。液晶領域305の下部側にITO(Indium Tin Oxide)電極303が配置されている。
各画素の液晶領域305には、画素を駆動する薄膜トランジスタ150が設置され、液晶領域305内には、液晶が封入されている。液晶領域305の上側には、共通電極であるITO電極307が設置され、その上方には、薄膜トランジスタ150上に位置するブラックマトリックス308とカラーフィルター309とが並んで配置されている。さらに、その上層にはカラーフィルター基板310が積層され、その上層に偏光板311が配置されて液晶ディスプレイ(TFT−LCD320)が構成されている。
次に、液晶ディスプレイの製造手順を図11のフローチャートに基づいて説明する。
先ず、ガラス基板を用意し、洗浄をして次工程に備える。次工程では、ガラス基板上に金属膜を形成し、その上層にレジストを塗布し、パターンを形成したマスクを介して露光を行い、現像する。
その後、エッチング・剥離によりパターニングを行い、パターン検査を行う。次いで、その上層に絶縁膜を成膜する。この基板に対し、本発明に基づくレーザアニール処理を行う。さらに、保護膜、信号線形成、電極形成、スパッタリング等の工程を実施し、最終検査を行う。最終検査後に、カラーフィルターとの組み合わせなどを実施し、TFT−LCDが完成する。
本実施形態に用いられる薄膜トランジスタ150は高速なスイッチング動作が可能であるため、各サブ画素の液晶に印可する電圧の高速な切り替えが可能となる。これにより、本実施形態のTFT−LCDは画像の動きに対し高速応答が可能となる。
得られた結晶膜に対し、結晶化の周期性を偏光光学顕微鏡によって取り込まれた画像の輝度分布を暗視野計で測定した。この例では、信号輝度が高いものを良質な結晶粒であるものとして評価した。
その結果を図12に示した。偏光比が1に近いものほど基板の輝度が高くなっており、顕微鏡、目視ともにショットむらが減少されていることを確認した。
図13は、顕微鏡による測定結果を示すものである。偏光比が1に近いものほど基板の輝度が上昇していることが分かる。
2 レーザ光源
3 レーザビーム
4 第1のビームスプリッタ
5A コリメータ
5B コリメータ
6 第2のビームスプリッタ
7 ホモジナイザ
8 集光レンズ
9 第3のビームスプリッタ
100 基板
107 ゲート電極
108 ソース領域
109 ドレイン領域
110 チャネル領域
112 ソース電極
113 ドレイン電極
150 薄膜トランジスタ
200 サブセル
320 TFT−LCD
Claims (20)
- レーザ光源から出力されたレーザビームを、ホモジナイザを介して被処理体に照射するレーザ加工装置であって、
レーザビームを発生するレーザ光源と、
前記レーザビームが入射され、複数のレーザビームに分割されて、出射されるレーザビームのp偏光成分とs偏光成分の強さの比率が調整される第1のビームスプリッタと、
前記第1のビームスプリッタを通過した前記レーザビームが入射され、出射されるレーザビームのp偏光成分とs偏光成分の強さの比率が調整される第2のビームスプリッタと、
前記第2のビームスプリッタから出射されたレーザビームのエネルギー密度を制御するホモジナイザと、を備え、前記第1のビームスプリッタおよび第2のビームスプリッタは、第2のビームスプリッタを通過したレーザビームが、前記被処理体の照射面上の同じ領域で、p偏光成分とs偏光成分のエネルギー密度が、偏光比(p偏光/s偏光)において0.69以上1.31以下で照射されるようにp偏光成分とs偏光成分の強さの比率を調整するものであることを特徴とするレーザ加工装置。 - 前記ホモジナイザから出力されたレーザビームが、p偏光成分とs偏光成分とを含み、p偏光成分とs偏光成分のエネルギー強度の比が前記被処理体面上で0.74以上かつ1.23以下であることを特徴とする請求項1記載のレーザ加工装置。
- さらに、レーザビームが入射され、出射されるレーザビームのp偏光成分とs偏光成分の強さの比率が調整される第3のビームスプリッタを有し、
前記第1のビームスプリッタから出射されたレーザビームが前記第3のビームスプリッタを介して前記第2のビームスプリッタに入射されることを特徴とする請求項1または2に記載のレーザ加工装置。 - 前記レーザビームを出力する前記レーザ光源を、複数有し、前記各レーザ光から出力された複数の前記レーザビームが使用されることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のレーザ加工装置。
- 前記第1のビームスプリッタは、レーザビームを複数に分割し、前記第2のビームスプリッタは、分割されたレーザビームを結合するものであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のレーザ加工装置。
- 複数のレーザビームの少なくとも一方の光路上に、該光路上のレーザビームの偏光状態を変える偏光素子を有することを特徴とする請求項4または5に記載のレーザ加工装置。
- 前記ホモジナイザから出力されたレーザビームの偏光状態を計測する偏光計測部を有することを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載のレーザ加工装置。
- 前記偏光計測部の計測結果を受け、前記計測結果に基づいて、前記レーザビームの偏光状態を制御する制御部を有することを特徴とする請求項7記載のレーザ加工装置。
- 前記レーザ光源がエキシマレーザ光源である、請求項1〜8のいずれか1項に記載のレーザ加工装置。
- 前記レーザ光源が固体レーザ光源である、請求項1〜9のいずれか1項に記載のレーザ加工装置。
- 前記被処理体がアモルファスシリコン膜であり、前記レーザ加工装置が前記アモルファスシリコン膜を結晶化するための装置である、請求項1〜10のいずれか1項に記載のレーザ加工装置。
- 以下の工程を含む半導体装置の製造方法:
(a)基板上にアモルファスシリコンを形成する工程;
(b)前記アモルファスシリコンにレーザビームを照射し、ポリシリコンを形成する工程、
前記工程(b)において、レーザ光源から出射された前記レーザビームが複数のビームスプリッタを介することで、出射されるレーザビームのp偏光成分とs偏光成分の強さの比率を調整して前記レーザビームのp偏光成分とs偏光成分のエネルギー強度の比が、前記アモルファスの照射面上で0.69以上かつ1.31以下になるようにして前記アモルファスシリコンに照射される。 - 前記工程(b)において、アモルファスシリコンに照射される前記レーザビームのp偏光成分とs偏光成分のエネルギー強度の比が前記アモルファスシリコン上で0.74以上かつ1.23以下であることを特徴とする請求項12記載の半導体装置の製造方法。
- 前記ポリシリコンはTFTのチャネル部となる、請求項12または13に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記TFTは液晶ディスプレイに使用され、かつ前記TFTは画素の制御に使用される、請求項14記載の半導体装置の製造方法。
- 前記TFTはOLEDディスプレイに使用され、かつ前記TFTは画素の制御に使用される、請求項14記載の半導体装置の製造方法。
- 前記基板はガラス基板またはプラスチック基板である、請求項12〜請求項16のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
- 以下の工程を含む、アモルファスシリコンの結晶化方法:
(a)レーザ光源からレーザビームを出射する工程;
(b)前記レーザビームを第1のビームスプリッタに入射して、複数のレーザビームに分割し、出射されるレーザビームのp偏光成分とs偏光成分の強さの比率が調整する工程;
(c)前記第1のビームスプリッタから出射された前記レーザビームを第2のビームスプリッタに入射して、出射されるレーザビームのp偏光成分とs偏光成分の強さの比率を調整する工程;
(d)前記第2のビームスプリッタから出射された前記レーザビームをホモジナイザに入射し、前記レーザビームのエネルギー密度を制御する工程;
(e)前記ホモジナイザから出射された前記レーザビームをアモルファスシリコンに照射し、結晶化する工程を有し、
前記ホモジナイザから出射された前記レーザビームのp偏光成分とs偏光成分のエネルギー強度の比が前記アモルファスシリコン上で0.69以上かつ1.31以下であることを特徴とするアモルファスシリコンの結晶化方法。 - 前記ホモジナイザから出射された前記レーザビームのp偏光成分とs偏光成分のエネルギー強度の比が前記アモルファスシリコン上で0.74以上かつ1.23以下であることを特徴とする請求項18記載のアモルファスシリコンの結晶化方法。
- 前記レーザビームが少なくとも二つからなり、各レーザビームをアモルファスシリコン上に、交互に、または順番に一つのレーザずつ、照射することを特徴とする請求項18または19に記載のアモルファスシリコンの結晶化方法。
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