JP6990171B2 - アニール被処理体の製造方法、レーザアニール基台およびレーザアニール処理装置 - Google Patents
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Description
前記被処理体を支持する支持ステップと、支持された被処理体に前記レーザ光を照射する照射ステップとを有し、前記支持ステップでは、少なくとも前記被処理体に対するレーザ光の照射領域において、回転位置により上端高さ位置を調整したカム部材によって前記被処理体を支持し、
前記カム部材は、前記被処理体をガス浮上により支持をするものであることを特徴とする。
レーザアニール処理装置1は、処理室2を備えており、処理室2内に走査装置3が設けられている。走査装置3はX方向(走査方向)に移動可能な走査方向移動部30を有している。該走査方向移動部30上には、走査方向移動部30とともに移動する複数の支持部4が設けられている。支持部4は、間隔を置いてX方向、Y方向にそれぞれ複数配置されており、その頂部が、被処理体が載置される設置部になっている。この実施形態1では、支持部4は柱状に形成され頂面が設置部になっている。
走査方向移動部30は、処理室2の基盤上にX方向に伸張して設けられたガイドなどに沿って移動可能とされており、図示しないモータなどによって駆動され、支持部4をレーザ光の走査方向に移動させることができる。また、走査方向移動部30は、Y方向に移動して照射位置を変更できるようにしてもよい。
上記した走査方向移動部30やガイドなどを備える走査装置3、支持部4、カム部材5、駆動モータ6は、本発明のアニール基台の構成要素である。
なお、カム部材5は、本発明としては複数有することが必須とされるものではない。
処理室2内では、導入窓7の下方側に、レーザ光150の光路を囲むようにした噴射筒8が設けられており、噴射筒8の下面側にレーザ光が透過する孔などの透過部が形成されている。
また、本実施形態1のレーザアニール処理装置1は、非晶質膜をレーザ処理により結晶化するレーザアニール処理に関するものとして説明するが、本願発明としてはレーザ処理の内容が非晶質膜の結晶化に限定されるものではなく、例えば、非単結晶の半導体膜を単結晶化したり、結晶半導体膜の改質を行ったりするものであってよい。また、その他の処理に関わるものであってもよく、上記したように、被処理体が特定のものに限定されるものではない。
本実施形態1では、被処理体に照射されるレーザ光150のビーム断面形状はラインビーム形状であるものとして説明するが、本発明としてはこれに限定されるものではなく、スポット状、円形状、長方形状など、適宜の照射形状とすることも可能である。
走査装置3は、制御部16の制御によって、所定の速度で走査方向移動部30を支持部4とともに移動させることができる。所定の速度は特に限定されるものではないが、例えば、1~100mm/秒を例示することができる。なお、走査装置3をY方向に移動させて走査位置を変更できるものとしてもよい。
図2は、カム部材5の一つをY方向視で見た正面図を示すものであり、上部面は、傾斜した湾曲形状を有している。カム部材5は、下方側にY方向に沿った回転軸を有し、該回転軸に駆動モータ6が連結されており、駆動モータ6によってカム部材5を前記回転軸に沿って回転させることができる。カム部材5は、回転すると図2の下図に示すように最大高さ位置が変わる。この実施形態1では、カム部材5の上面側で半導体基板100が支持されるため、カム部材5の回転位置によってカム部材5上で半導体基板100の高さ位置が変わる。カム部材5は、レーザ光150の直下またはその近傍に配置することで、レーザ光150が照射される半導体基板100の高さ位置をカム部材5の回転動作によって調整することができる。なお、カム部材5の上面が湾曲形状を有していることが必須とされるものではなく、段階的に傾斜角度が異なるものとしてもよい。
レーザ光源10において、制御部16の制御によって所定の繰り返し周波数でパルス発振されて、所定出力でレーザ光15が出力される。レーザ光15は、例えば、波長400nm以下、パルス半値幅が200n秒以下のものが例示される。ただし、本発明としてはこれらに限定されるものではない。
レーザ光15は、制御部16により制御されるアテニュエータ11でパルスエネルギー密度が調整される。アテニュエータ11は所定の減衰率に設定されており、半導体基板100への照射面上で結晶化に最適な照射パルスエネルギー密度が得られるように、減衰率が調整される。例えば非晶質のシリコン膜を結晶化するなどの場合、その照射面上において、エネルギー密度が250~500mJ/cm2となるように調整することができる。
ラインビームは、例えば、長軸側の長さが370~1300mm、短軸側の長さが100μm~500μmのものに整形される。
走査ピッチは、特定の数値に限定されるものではないが、例えば5~15μmの範囲を挙げることができる。なお、本発明としては、レーザ光を移動させることで半導体基板100に対しレーザ光を相対的に移動させることができる。レーザ光の移動は、例えば、レーザ光を通過させる光ファイバーの移動などにより行うことができる。
この実施形態1では、半導体基板100の高さ位置が高さ測定器9で測定されており、測定結果は制御部16に送出される。制御部16では、測定結果に基づいて、半導体基板100が所定の高さ位置となるように、駆動モータ6を制御してカム部材5の回転位置を調整する。このため、高さ測定器9は、カム部材5の位置よりも、走査装置3による半導体基板100の搬送方向上流側で、測定結果がカム部材5の回転位置調整に反映してレーザ光150を照射でき、かつできるだけカム部材5に近い位置に配置するのが望ましい。所定の高さ位置は一定の値を用いてもよく、半導体基板100の走査方向に応じて定められた値としてもよく、要は、予め定めた高さ位置に半導体基板100の高さを調整できればよい。
この図では、半導体基板100のX方向先端側がカム部材5の回転によって所定の高さに調整され、レーザ光150が適正な焦点位置で照射されて良好なアニール処理がなされる。
半導体基板100は、走査方向移動部30によってX方向に移動しながらレーザ光150が適正な焦点位置で照射される。
また、走査方向において2ライン目の照射があるのであれば、1ライン目が終了したら、図示しない移動装置により横方向に半導体基板100を移動する。横方向移動された半導体基板に対し、上記した半導体基板の移動およびレーザ光照射を行う。半導体基板に対するガラス全面処理ができたら、次の基板を処理する。
以上のように、カム部材5で半導体基板100の高さ位置を簡単かつ正確に調整することができ、半導体基板100とレーザ光の焦点位置とが適正な位置関係を有し、アニール処理を良好に行うことができる。
実施形態2では、処理室2内に支持部固定装置20が設置されており、支持部固定装置20上に支持部24がX方向およびY方向に沿って複数が設置固定されている。また、レーザ光150が照射される照射位置の下方側には、カム部材25がY方向に沿って配置されている。カム部材25の回転軸には、駆動モータ26が連結されており、駆動モータ26は本発明の回転駆動部に相当する。
また、カム部材25では、その回転位置に応じて吹き出し位置が設定されており、吹き出しは、カム部材25からできるだけ直上にガスが吹き出されるように設定されている。
浮上ガスは、本発明としてはその種別が特に限定されるものではないが、例えば、窒素などの不活性ガスを用いることができる。
また、上記実施形態では、カム部材によって吹き出し口の高低を調整できるので、ガスの吹き出し量を少なくすることができる。ガス吹き出しは、浮上量を大きくすると、ガス浮上した被処理体が揺れやすくなるが、本実施形態によればこの揺れを抑制することができる。
半導体基板100は、照射領域においてカム部材25によって高さ調整がなされて、レーザ光150の焦点位置と適正な位置関係を有してレーザ光150が照射されて良好なアニール処理がなされる。
1a レーザ処理装置
2 処理室
3 走査装置
4 支持部
5 カム部材
6 駆動モータ
7 挿入窓
8 噴射筒
9 高さ測定器
10 レーザ光源
12 光学系
15 レーザ光
16 制御部
24 支持部
25 カム部材
26 駆動モータ
30 走査方向移動部
100 半導体基板
150 レーザ光
Claims (12)
- 被処理体にレーザ光を照射して前記被処理体のアニールを行うアニール被処理体の製造方法において、
前記被処理体を支持する支持ステップと、
支持された被処理体に前記レーザ光を照射する照射ステップと、を有し、
前記支持ステップでは、少なくとも前記被処理体に対するレーザ光の照射領域において、回転位置により上端高さ位置を調整し、カム部材によって前記被処理体を支持し、
前記カム部材は、前記被処理体をガス浮上により支持をするものであることを特徴とするアニール被処理体の製造方法。 - 前記照射ステップでは、前記レーザ光を、前記被処理体に対し相対的に走査しつつ照射し、
前記支持ステップでは、前記レーザ光の相対的な走査に伴って、少なくともレーザ光の照射領域にある前記被処理体に対し、前記カム部材による支持を行うことを特徴とする請求項1記載のアニール被処理体の製造方法。 - 前記レーザ光の照射領域にある被処理体の高さ位置を測定する測定ステップと、
測定された前記高さ位置に基づいて前記カム部材の回転位置を定める高さ位置調整ステップと、を有することを特徴とする請求項1または2に記載のアニール被処理体の製造方法。 - レーザ光が照射される被処理体を支持する複数の支持部を備え、
前記支持部の少なくとも一部では、少なくとも前記レーザ光が被処理体に照射される照射領域に対応して前記被処理体をガス浮上により下面側から支持するカム部材と、前記カム部材を回転させるカム回転駆動部とを有することを特徴とするレーザアニール基台。 - 前記レーザ光に対し前記被処理体を相対的に移動させて、前記レーザ光の走査を行う走査装置を有し、
前記カム部材は、前記レーザ光の走査に伴って、少なくともレーザ光の照射領域にある前記被処理体に対し、前記支持を行うことを特徴とする請求項4記載のレーザアニール基台。 - 前記カム部材は、前記レーザ光の照射位置に対し、固定された設置位置を有し、カム部材を有しない他の支持部が、前記被処理体とともに移動可能であることを特徴とする請求項5に記載のレーザアニール基台。
- 少なくとも前記レーザ光が照射される照射領域に対応して前記被処理体の高さ位置を測定する測定器と、
前記カム回転駆動部を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、前記測定器の測定結果を受け、該測定結果に基づいて前記カム部材の回転位置を調整して前記被処理体を予め定めた高さ位置に調整する制御を行うことを特徴とする請求項4~6のいずれか1項に記載のレーザアニール基台。 - 前記カム回転駆動部を制御する制御部を有し、前記カム部材を前記被処理体の下面方向において複数有し、前記制御部は、各カム部材のそれぞれ、または複数個のカム部材のグループ毎に、独立して回転位置の変更が可能であることを特徴とする請求項4~7のいずれか1項に記載のレーザアニール基台。
- 前記カム部材は、少なくともガス吹き出し面側が多孔質材料で構成されていることを特徴とする請求項4~8のいずれか1項に記載のレーザアニール基台。
- 前記カム部材は、カム部材から吹き出されるガスが、前記カム部材の回転位置に拘わらず、被処理体下面に対し直上側で当たる吹き出し部を有することを特徴とする請求項4~9のいずれか1項に記載のレーザアニール基台。
- 前記レーザ光が、ラインビーム形状に整形されて前記被処理体に照射されるものであり、前記カム部材は、前記レーザ光の長軸方向に沿って、複数配置されていることを特徴とする請求項4~10のいずれか1項に記載のレーザアニール基台。
- 請求項4~11のいずれか1項に記載のレーザアニール基台と、
レーザ光を出力するレーザ光源と、
前記レーザ光を導いて前記レーザアニール基台で支持されている被処理体に前記レーザ光を照射する光学系と、を備えることを特徴とするレーザアニール処理装置。
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