JP6994947B2 - Laser annealing method and laser annealing equipment - Google Patents
Laser annealing method and laser annealing equipment Download PDFInfo
- Publication number
- JP6994947B2 JP6994947B2 JP2017567826A JP2017567826A JP6994947B2 JP 6994947 B2 JP6994947 B2 JP 6994947B2 JP 2017567826 A JP2017567826 A JP 2017567826A JP 2017567826 A JP2017567826 A JP 2017567826A JP 6994947 B2 JP6994947 B2 JP 6994947B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- processed
- scanning direction
- laser
- laser light
- intensity
- 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
- 238000005224 laser annealing Methods 0.000 title claims description 42
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 38
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 37
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 12
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 8
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 67
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 46
- 239000011295 pitch Substances 0.000 description 16
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 13
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000010408 film Substances 0.000 description 8
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 8
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 8
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 8
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 5
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 5
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 4
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 3
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 3
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 2
- 230000009931 harmful effect Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/20—Deposition of semiconductor materials on a substrate, e.g. epitaxial growth solid phase epitaxy
-
- 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
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/26—Bombardment with radiation
- H01L21/263—Bombardment with radiation with high-energy radiation
- H01L21/268—Bombardment with radiation with high-energy radiation using electromagnetic radiation, e.g. laser radiation
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Recrystallisation Techniques (AREA)
Description
この発明は、被処理体にレーザ光を照射して該被処理体をアニールするレーザアニール方法およびレーザアニール装置に関するものである。 The present invention relates to a laser annealing method and a laser annealing device that irradiate a object to be processed with a laser beam to anneal the object to be processed.
従来、例えばガラス上の薄膜シリコン基板をレーザ光で結晶化する際には、特許文献1で言及されているように、ラインビームを基板に対して一方向に相対的に移動しながら照射することで、基板の全面を結晶化している(以下、ラインビーム方式とする)。ここでラインビームの強度分布は、ビーム断面プロファイルで、強度が平坦な領域である平坦部と強度が傾いている傾斜部で構成されており、例えば被処理体の同一箇所に平坦部が10~20回照射されるようにラインビームの移動速度を設定している。
図9にビーム900の平面図(A図)とビーム断面プロファイル(B図)を示す。ビームは平坦部901と傾斜部902とを有している。Conventionally, for example, when a thin film silicon substrate on glass is crystallized by a laser beam, as mentioned in
FIG. 9 shows a plan view (FIG. A) and a beam cross-sectional profile (FIG. B) of the
ラインビームによる結晶化の過程は、図6(A)に基づき概ね下記で説明することができる。
ラインビーム800では、均一化したエネルギー領域801の周辺はビーム強度が傾いており、長尺方向端部には、エネルギー強度勾配域803、803を有し、走査方向の両端部には、エネルギー強度勾配域802、802を有している。
上記ラインビーム800を薄膜シリコン810へ照射すると、図6(B)に示すように、強度分布が均一化しているエネルギー領域801に対応する照射部分で薄膜シリコン810が溶融し、溶融池820が形成される。The process of crystallization by the line beam can be generally described below based on FIG. 6 (A).
In the
When the
溶融池820のほとんどは、シリコンとガラスとの界面から垂直方向へ成長し、溶融池端部821ではやや水平方向へ成長する。このとき溶融池端部821は溶融したシリコンが水平方向へ移動し、またシリコンは固化すると膨張することから、図7に示すように膨出してその部分が局部的に厚くなる。ここをビーム端の厚膜化部830とする。厚膜化部830の高さは、溶融池820の深さや、溶融池端部821の固液界面の形状に依存すると考えられ、したがって照射ビームのエネルギー強度勾配域802の勾配度に依存する。
図7に示すように、厚膜化部830の幅は20μm、高低差は大きいと10μmほどである。なお、これは特定のエネルギー強度、強度勾配で照射されたときのものであるから、厚膜化部の幅や高さは必ずしもこの幅、高低差になるとは限らない。Most of the
As shown in FIG. 7, the width of the thickened
図6(B)に示すようにビーム照射域を移動して、2回目のラインビーム800aの照射を行うと、厚膜化部830の上に照射されたところは、再溶融により平坦になりつつ溶融池820aが形成され、2回目の照射により新しい厚膜化部が形成される。
As shown in FIG. 6B, when the beam irradiation area was moved and the
複数回の照射により結晶粒径は次第に大きくなり一定の照射回数を超えると結晶粒は均一になる。この結晶粒が均一化されるメカニズムには数多くの推察が提案されているが、実験事実として、結晶粒を均一にするには複数回必要であることが知られており、図8のように最適エネルギー密度(図8では315mJ/cm2)では5回以上で粒径が一定になる。The crystal grain size gradually increases with multiple irradiations, and when a certain number of irradiations is exceeded, the crystal grains become uniform. Many speculations have been proposed for the mechanism by which the crystal grains are homogenized, but as an experimental fact, it is known that it is necessary to make the crystal grains uniform multiple times, as shown in FIG. At the optimum energy density (315 mJ / cm 2 in FIG. 8), the grain size becomes constant after 5 times or more.
上記結晶化過程であるために、ラインビーム法での照射条件は一般的に下記の条件で実施される。
(1)照射回数は多いほど結晶粒が大きく、均一化し、特定回数以上の照射で結晶粒の増大が飽和するため、5回以上照射されることが一般的である。
(2)溶融池端部での厚膜化部の幅以下で照射されるよう、厚膜化部の幅と同程度の送りピッチで照射する。送りピッチは、10~20μmが一般的である。より小さい送りピッチで照射すると高低差は小さくなるが、生産性に支障があって小さくすることは難しい。
(3)ラインビームの長軸方向端部のエネルギー強度勾配域803は、短軸方向のエネルギー強度勾配域802より大きくなるため、結晶成長過程に差があり、製品には使用しないのが一般的である。Due to the above crystallization process, the irradiation conditions in the line beam method are generally carried out under the following conditions.
(1) As the number of irradiations increases, the crystal grains become larger and uniform, and the increase in crystal grains is saturated by irradiation more than a specific number of times. Therefore, it is common to irradiate 5 times or more.
(2) Irradiation is performed at a feed pitch similar to the width of the thickened portion so that the irradiation is performed at the width of the thickened portion at the end of the molten pool. The feed pitch is generally 10 to 20 μm. Irradiation with a smaller feed pitch reduces the height difference, but it hinders productivity and is difficult to reduce.
(3) Since the energy
このように、ラインビーム方式においては、厚膜化部が周期的に形成されて、膜厚の高低差が大きくなる。一般に、薄膜トランジスターの特性は、膜厚に依存することが知られている(例えば、非特許文献1)。そのため膜厚の高低差は薄膜トランジスターの性能ばらつきを発生させ、したがってディスプレイの表示むらになるという課題がある。また、厚膜化部では結晶成長方向がエネルギー均一部と異なるため結晶形状にわずかな差があると考えられ、薄膜トランジスターの特性に差が生じる。このような理由により、送りピッチを厚膜化部の幅に対して小さくすることで、高低差を小さくしたり、結晶形状をほぼ同じにしたりすることはできると考えられるが、生産性が著しく低下するために現実的な解決策にはならない。 As described above, in the line beam method, the thickened portion is periodically formed, and the height difference of the film thickness becomes large. Generally, it is known that the characteristics of a thin film depend on the film thickness (for example, Non-Patent Document 1). Therefore, there is a problem that the height difference of the film thickness causes the performance variation of the thin film, and therefore the display becomes uneven. Further, since the crystal growth direction of the thickened portion is different from that of the uniform energy portion, it is considered that there is a slight difference in the crystal shape, which causes a difference in the characteristics of the thin film. For this reason, it is considered that the height difference can be reduced or the crystal shape can be made almost the same by reducing the feed pitch with respect to the width of the thickened portion, but the productivity is remarkably high. It is not a viable solution because it is reduced.
また、ラインビーム長軸端の厚膜化部は短軸で発生するものと異質で、ディスプレイ等の商品には使えないという課題もある。特に、ラインビーム方式では、長軸端が連続的に照射されるため、得られる結晶化シリコンが他領域と比較して異質になる。 Further, the thickened portion at the end of the long axis of the line beam is different from that generated on the short axis, and there is a problem that it cannot be used for products such as displays. In particular, in the line beam method, since the long axis end is continuously irradiated, the obtained crystallized silicon becomes different from other regions.
このようにラインビーム方式では長軸の長い方向の傾斜部を製品に使えないため、ラインビーム方式に変わる可能性のある方法として、特許文献2に示される方法が提案されている。
この方法では、ビーム断面形状が四辺形のレーザ光を利用し、該レーザ光の照射に際し、ビーム断面形状における四辺形のいずれの辺も走査方向と所定の角度を有するようにして被処理体にパルスレーザを照射するものとしている。
この方法によれば、照射・非照射面の境界を連続的に形成しないことにより同一箇所において傾斜部による照射回数および面積を減少させて、基板全面を結晶化することが可能になる。As described above, in the line beam method, since the inclined portion in the long direction of the long axis cannot be used in the product, the method shown in
In this method, a laser beam having a quadrilateral beam cross-sectional shape is used, and when the laser beam is irradiated, any side of the quadrilateral in the beam cross-sectional shape has a predetermined angle with the scanning direction on the object to be processed. It is supposed to irradiate a pulsed laser.
According to this method, it is possible to crystallize the entire surface of the substrate by reducing the number of irradiations and the area by the inclined portion at the same location by not continuously forming the boundary between the irradiated and non-irradiated surfaces.
上記したように、従来のラインビーム方式においては、厚膜化部の形成によりアニール処理の品質を低下させるという問題がある。
また、ビーム断面が四辺形状のレーザ光を利用する方法においても、四辺形の送りピッチの間隔が広いと、境界で発生する厚膜化部はラインビーム方式と同様に薄膜トランジスターの性能ばらつきの原因となる。
また、送りピッチを小さくするためには四辺形の大きさを小さくする必要があり、エキシマレーザのような大出力のレーザは1パルスあたりのエネルギーが高いために使うことが難しく、生産性が低いという課題がある。As described above, in the conventional line beam method, there is a problem that the quality of the annealing treatment is deteriorated due to the formation of the thickened portion.
Also, even in the method using a laser beam with a quadrilateral beam cross section, if the interval between the quadrilateral feed pitches is wide, the thickened portion generated at the boundary causes variations in the performance of the thin film as in the line beam method. It becomes.
In addition, in order to reduce the feed pitch, it is necessary to reduce the size of the quadrilateral, and high-power lasers such as excimer lasers are difficult to use due to the high energy per pulse, and productivity is low. There is a problem.
本発明は、上記事情を背景としてなされたものであり、レーザ光のビーム断面におけるエネルギー強度傾斜部による弊害を小さくし、レーザ光が照射された被処理体を歩留まりよく利用できるとともに、レーザビームサイズの大きさの制限をなくして高い生産性でレーザ処理することができるレーザアニール方法およびレーザアニール装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in the background of the above circumstances, and it is possible to reduce the harmful effect of the energy intensity gradient portion in the beam cross section of the laser beam, to utilize the object to be treated irradiated with the laser beam with good yield, and to use the laser beam size. It is an object of the present invention to provide a laser annealing method and a laser annealing apparatus capable of performing laser processing with high productivity without limiting the size of the laser.
すなわち、本発明のレーザアニール方法のうち、第1の本発明は、被処理体の照射面上のビーム断面において強度が外側に向かって小さくなる強度勾配を有する周囲強度勾配域を周囲に有し、該周囲強度勾配域の内側に強度が平坦な強度平坦域を有するパルス状のレーザ光のビームを、前記被処理体上のM箇所(Mは2以上の整数)に位置させ、前記被処理体に対し前記ビームを相対的に走査しつつ照射して、前記被処理体の同一箇所に前記ビームをN回(Nは2以上の整数)照射させる照射工程を有し、
前記ビームが、前記照射面上の前記ビーム断面において、前記強度平坦域の走査方向の長さをW、前記走査方向と直交する直交方向の前記強度平坦域の長さをLとして、隣接するビームが順次、前記走査方向に2W-W/N、前記走査方向と直交する方向にL/Nの距離でずれて位置し、かつ前記走査方向におけるビーム照射1回当たりの送りピッチをWとすることを特徴とする。That is, among the laser annealing methods of the present invention, the first invention has an ambient intensity gradient region having an intensity gradient in which the intensity decreases outward in the beam cross section on the irradiation surface of the object to be treated. A beam of pulsed laser light having an intensity flat region having a flat intensity inside the ambient intensity gradient region is positioned at M points (M is an integer of 2 or more) on the object to be processed, and the object to be processed. It has an irradiation step of irradiating a body while relatively scanning the beam and irradiating the same portion of the object to be processed N times (N is an integer of 2 or more).
The beam is adjacent to the beam in the beam cross section on the irradiation surface, where W is the length of the intensity flat region in the scanning direction and L is the length of the intensity flat region in the orthogonal direction orthogonal to the scanning direction. Sequentially located at a distance of 2 W-W / N in the scanning direction and L / N in the direction orthogonal to the scanning direction, and the feed pitch per beam irradiation in the scanning direction is W. It is characterized by.
第2の本発明のレーザアニール方法は、前記第1の本発明において、前記照射工程後、前記被処理体に対する前記ビームのM箇所の相対的な照射位置を、前記走査方向と直交する方向に(M+1)×(L/N)の距離で変更する照射位置変更工程を有し、その後、変更した照射位置に応じて前記照射工程を実行し、これらの照射工程と照射位置変更工程とを交互に繰り返すことを特徴とする。 In the second method of laser annealing of the present invention, in the first invention, after the irradiation step, the relative irradiation position of the M point of the beam with respect to the object to be processed is set in a direction orthogonal to the scanning direction. It has an irradiation position changing step of changing by a distance of (M + 1) × (L / N), and then the irradiation step is executed according to the changed irradiation position, and these irradiation steps and the irradiation position changing step are alternated. It is characterized by repeating to.
第3の本発明のレーザアニール方法は、前記第1の本発明において、前記照射工程で、前記M箇所に位置させる複数のビームを1組のビーム群として、前記ビーム群を複数組とし、隣接する組のビーム群は、前記走査方向と直交する方向に(M+1)×(L/N)の間隔を置いて位置させて、各ビーム群におけるビームを前記被処理体に対し相対的に走査しつつ同時期に前記被処理体に照射することを特徴とする。 In the third method of laser annealing of the present invention, in the first invention, in the irradiation step, a plurality of beams located at the M location are set as one beam group, and the beam groups are set as a plurality of sets and adjacent to each other. The set of beam groups is positioned at an interval of (M + 1) × (L / N) in a direction orthogonal to the scanning direction, and the beam in each beam group is scanned relative to the object to be processed. It is characterized in that the object to be treated is irradiated at the same time.
第4の本発明のレーザアニール方法は、前記第1~第3の本発明のいずれかにおいて、前記パルス状のレーザ光のビームを、前記被処理体上の前記M箇所(Mは2以上の整数)にそれぞれ位置させる複数のレーザ光源を用意し、各レーザ光源による前記ビームを前記レーザ光源毎に前記M箇所に位置させ、各レーザ光源によるM箇所のビームの列は、隣接するビームの列で前記走査方向と直交する方向に(M+1)×(L/N)の間隔を置いて位置させることを特徴とする。 In the fourth laser annealing method of the present invention, in any one of the first to third inventions, the pulsed laser beam is applied to the M points (M is two or more) on the object to be processed. A plurality of laser light sources to be positioned at each of the integers) are prepared, the beam from each laser light source is positioned at the M location for each laser light source, and the beam sequence at the M location by each laser light source is a row of adjacent beams. It is characterized in that it is positioned at an interval of (M + 1) × (L / N) in a direction orthogonal to the scanning direction.
第5の本発明のレーザアニール方法は、前記第1~第4の本発明のいずれかにおいて、前記ビームが、前記照射面上でのビーム断面形状で矩形形状を有することを特徴とする。 The fifth method of laser annealing of the present invention is characterized in that, in any one of the first to fourth inventions, the beam has a rectangular shape in the cross-sectional shape of the beam on the irradiation surface.
第6の本発明のレーザアニール方法は、前記第5の本発明において、前記ビームの各辺が走査方向またはこれと直行する方向に沿っていることを特徴とする。 The sixth method of laser annealing of the present invention is characterized in that, in the fifth aspect of the present invention, each side of the beam is along a scanning direction or a direction orthogonal to the scanning direction.
第7の本発明のレーザアニール方法は、前記第1~第6の本発明のいずれかにおいて、前記被処理体がアモルファスシリコン膜であることを特徴とする。 The seventh method of laser annealing of the present invention is characterized in that, in any one of the first to sixth aspects of the present invention, the object to be treated is an amorphous silicon film.
第8の本発明のレーザアニール装置は、被処理体の照射面上のビーム断面において強度が外側に向かって小さくなる強度勾配を有する周囲強度勾配域を周囲に有し、該周囲強度勾配域の内側に強度が平坦な強度平坦域を有するパルス状のレーザ光のビームを、前記被処理体に照射するレーザアニール装置であって、
前記レーザ光を出力するレーザ光源と、
前記レーザ光を整形し、整形したレーザ光のビームを前記被処理体に導いて前記被処理体に照射する光学系と、を有し、
前記光学系に、被処理体上で、前記強度平坦域における走査方向の長さがW、前記走査方向と直交する方向の長さがLとなる複数個のビームとなり、該ビームが前記走査方向に2W-W/N、前記走査方向と直交する方向にL/Nの間隔を置いてM個(Mは2以上の整数)位置させる部分透過部を有し、
さらに、前記被処理体に照射される前記ビームを前記被処理体に対して相対的に移動させる移動装置を有し、
前記移動装置は、前記走査方向における前記ビームの照射1回あたりの送りピッチがWとなるように前記相対的な移動を行う機構を有することを特徴とする。The eighth laser annealing apparatus of the present invention has an ambient intensity gradient region having an intensity gradient in which the intensity decreases outward in the beam cross section on the irradiation surface of the object to be treated, and the ambient intensity gradient region has a peripheral intensity gradient. A laser annealing device that irradiates the object to be processed with a pulsed laser beam having a flat intensity area having a flat intensity inside.
A laser light source that outputs the laser beam and
It has an optical system that shapes the laser beam and guides the shaped beam of the laser beam to the object to be processed to irradiate the object to be processed.
The optical system has a plurality of beams on the object to be processed, in which the length in the scanning direction in the intensity flat region is W and the length in the direction orthogonal to the scanning direction is L, and the beams are in the scanning direction. 2W-W / N, and has a partially transmissive portion for positioning M (M is an integer of 2 or more) at intervals of L / N in a direction orthogonal to the scanning direction.
Further, it has a moving device that moves the beam irradiated to the object to be processed relative to the object to be processed.
The moving device is characterized by having a mechanism for performing the relative movement so that the feed pitch per irradiation of the beam in the scanning direction is W.
第9の本発明のレーザアニール装置は、前記第8の本発明において、前記レーザ光源が前記レーザ光を繰り返し周波数RHzで出力するものであり、
前記移動装置は、前記走査方向における速度VがV=W×Rを満たすことを特徴とする。In the eighth aspect of the present invention, the laser light source of the ninth aspect of the present invention outputs the laser beam repeatedly at a frequency RHz.
The moving device is characterized in that the velocity V in the scanning direction satisfies V = W × R.
第10の本発明のレーザアニール装置は、前記第8または9の本発明において、前記移動装置は、前記走査方向と直交する方向に(M+1)×(L/N)の距離で前記被処理体に対するビームの相対的な位置を変更する機構を有することを特徴とする。 In the eighth or ninth aspect of the present invention, the tenth laser annealing device is the moving device, and the moving device is the object to be processed at a distance of (M + 1) × (L / N) in a direction orthogonal to the scanning direction. It is characterized by having a mechanism for changing the relative position of the beam with respect to.
第11の本発明のレーザアニール装置は、被処理体の照射面上のビーム断面において強度が外側に向かって小さくなる強度勾配を有する周囲強度勾配域を周囲に有し、該周囲強度勾配域の内側に強度が平坦な強度平坦域を有するパルス状のレーザ光のビームを、前記被処理体に照射するレーザアニール装置であって、
前記レーザ光をそれぞれ出力する複数のレーザ光源と、
前記各レーザ光を整形し、整形したレーザ光のビームをそれぞれ前記被処理体に導いて前記被処理体に照射する光学系と、を有し、
前記光学系に、各レーザ光源毎に被処理体上で前記強度平坦域における走査方向の長さがW、前記走査方向と直交する方向の長さがLとなるビームとし、該ビームが前記走査方向に2W-W/N、前記走査方向と直交する方向にL/Nの間隔を置いてM個(Mは2以上の整数)の列を配置させる部分透過部を有し、
前記部分透過部は、各レーザ光源に応じた隣接するM個のビームの列が、前記走査方向と直交する方向で(M+1)×(L/N)の距離で位置をずらして前記被処理体上に位置するように設定されており、
さらに、前記被処理体に照射される前記ビームを前記被処理体に対して相対的に移動させる移動装置を有することを特徴とする。The eleventh laser annealing apparatus of the present invention has an ambient intensity gradient region having an intensity gradient in which the intensity decreases outward in the beam cross section on the irradiation surface of the object to be treated, and the ambient intensity gradient region has a peripheral intensity gradient. A laser annealing device that irradiates the object to be processed with a pulsed laser beam having a flat intensity area having a flat intensity inside.
A plurality of laser light sources that output the laser light, respectively, and
It has an optical system that shapes each laser beam and guides the shaped beam of the laser beam to the object to be processed to irradiate the object to be processed.
The optical system has a beam having a length in the scanning direction of W and a length in the direction orthogonal to the scanning direction L on the object to be processed for each laser light source, and the beam is the scanning. It has a partially transparent portion for arranging M columns (M is an integer of 2 or more) at intervals of 2 W-W / N in the direction and L / N in the direction orthogonal to the scanning direction.
In the partially transmitted portion, the array of M adjacent beams corresponding to each laser light source is displaced by a distance of (M + 1) × (L / N) in a direction orthogonal to the scanning direction, and the object to be processed is processed. It is set to be located on top and
Further, it is characterized by having a moving device for moving the beam irradiated to the object to be processed relative to the object to be processed.
第12の本発明のレーザアニール装置は、前記第11の本発明において、前記複数のレーザ光源の台数をn台として、前記移動装置は、前記走査方向と直交する方向に(M+1)×(L/N)×nの距離で前記被処理体に対するビームの相対的な位置を変更する機構を有することを特徴とする。 In the eleventh invention, the twelfth laser annealing apparatus has n units of the plurality of laser light sources, and the mobile apparatus has (M + 1) × (L) in a direction orthogonal to the scanning direction. It is characterized by having a mechanism for changing the relative position of the beam with respect to the object to be processed at a distance of / N) × n.
本発明によれば、エネルギー強度勾配域の間隔を小さくすることで、厚膜化部による高低差を小さくすることができ、被処理体全面にわたって均一な結晶形状と表面を作ることができる。また、装置を小型化し、従来と比較して低価格の装置を提供することが可能になる。 According to the present invention, by reducing the interval of the energy intensity gradient region, the height difference due to the thickened portion can be reduced, and a uniform crystal shape and surface can be formed over the entire surface of the object to be treated. In addition, it becomes possible to reduce the size of the device and provide a device at a lower price as compared with the conventional one.
以下に、本発明の一実施形態のレーザアニール装置を図1に基づいて説明する。
レーザアニール装置1は、パルス状のレーザ光を出力するレーザ光源100と、基板2を載置する基板載置台120と、レーザ光源100から出力されたレーザ光を導く光学系110とを有している。光学系110は、この例では、レーザ光源100に近い側から純に、ミラー111、ミラー113、ミラー114、ミラー116a、116b、ホモジナイザ117、部分透過部118、投影レンズ119を有している。ここで、部分透過部118は、本発明の整形部に相当する。
なお、本発明としては光学系の各光学部材が特定のものに限定されるものではない。Hereinafter, the laser annealing apparatus according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The
In the present invention, each optical member of the optical system is not limited to a specific one.
また、基板載置台120の両側には、光学系支持台130、130が設置されており、光学系支持台130、130間に架け渡すように、架設部131が設けられている。架設部131は、光学系支持台130、130の長尺方向(ここではY方向とする)に移動可能になっている。架設部131の移動は図示しない駆動装置によって行われる。架設部131には、可動光学ユニット132が設けられており、可動光学ユニット132は、架設部131の長尺方向(ここではX方向とする)に移動可能になっている。可動光学ユニット132の移動は図示しない駆動装置によって行われる。
Further, optical system support bases 130 and 130 are installed on both sides of the
ミラー113は、その反射面がミラー111の反射方向に位置しており、架設部131に固定されて架設部131とともに移動する。
ミラー113の反射方向に可動光学ユニット132が位置しており、可動光学ユニット132には、ミラー114、ミラー116a、116b、ホモジナイザ117、部分透過部118、投影レンズ119が固定されて可動光学ユニット132とともに移動する。The reflection surface of the
The movable
次に、部分透過部118について図2に基づいて説明する。
部分透過部118は、矩形形状の複数の透過領域118aとレーザ光の透過を防止する非透過またはレーザ光の透過率が低くて低透過である遮蔽領域118bとで構成されている。なお、低透過とされる透過率は、透過したビームが後述する基板に照射された際に、照射面上で結晶化に寄与しないエネルギー密度になるものである。したがって、透過前のレーザ光のエネルギーの大きさによって低透過とされる透過率は異なる。また、処理の目的によっても透過率は異なる。なお、遮蔽領域118bの配置は、レーザ光の透過性が良好な材質に、クロムやアルミニウムの薄膜を形成するなどして透過性を低下させることにより行うことができる。Next, the partially
The partially transmitting
透過領域118aは、X方向(後述する走査方向)およびY方向(走査方向と直交する方向)に所定の間隔を有するように、M個(N以上の整数)が配列されている。透過領域118aは、透過したビームが基板に照射された際に、ビーム照射断面はX方向長さがW、Y方向長さがLとなるように大きさが設定されている。この例では、透過領域118aの各辺は、X方向またはY方向に沿っている。なお、ビーム照射断面の長さは、強度が外側に向かって小さくなる強度勾配を有する周囲強度勾配域の内側に位置する、強度が平坦な強度平坦域の長さで示される。強度平坦域は、例えば最大エネルギー密度の96%以上のエネルギー密度を有する領域で示される。
In the
この実施形態では、等倍でビームが照射されるように設定されているため、被処理体照射面上のビームの大きさおよびビーム間の距離と、透過領域118aの大きさおよび透過領域118a間の距離とは等しくなる。なお、部分透過部を透過したビームが等倍で被処理体に照射されるものでない場合、被処理体照射面上でビームの大きさやビーム間の距離が本発明における所定の条件を満たすように部分透過部118上における透過領域118aの大きさや透過領域118a同士の間隔を設定する。
上記透過領域118aは、隣接するものでX方向に2W-W/Nの距離でずれ、Y方向にL/Nの距離でずれて位置している。なお、Nは、基板上で同一箇所にビームを照射する回数(2以上の整数)であり、任意に設定することができる。N回数は、結晶化に際し最適なエネルギー密度で照射した際に、結晶粒径の成長が飽和し、結晶粒が均一になる回数で示すことができる。通常N回を超えて照射しても結晶性という点で効果は飽和し、生産性が低下するといえる。ただし、目的に応じてNの数値は適宜設定することができる。上記透過領域118aの配列に応じて、基板上では、X方向長さW、Y方向長さLの矩形状のM個のビームが、X方向に2W-W/N、Y方向にL/Nで順次同じ方向にずれて照射されることになる。In this embodiment, since the beam is set to be irradiated at the same magnification, the size of the beam on the irradiation surface of the object to be treated and the distance between the beams, and the size of the
The
次に、レーザアニール装置1の動作を説明する。
基板載置台120上には、処理の対象となる基板2を載置する。例えばアモルファスシリコン膜(図示しない)が形成された基板2が用いられる。
架設部131および可動光学ユニット132は初期位置に位置させる。これにより可動光学ユニット132を通して照射されるレーザ光101の初期の照射位置が決定される。
レーザ光源100には、例えば、繰り返し周波数6kHz、波長355nmの3倍波YAGレーザ光をレーザ光101として出力する。なお、本発明としては連続発振のレーザ光源から出力されたレーザ光を擬似的なパルス光にするものを用いるようにしてもよい。Next, the operation of the
The
The
For example, a triple wave YAG laser light having a repetition frequency of 6 kHz and a wavelength of 355 nm is output to the
レーザ光源100から出力されたパルス状のレーザ光101は、ミラー111、ミラー113で反射される。ミラー113で反射されたレーザ光101は、可動光学ユニット132に設けられたミラー114に照射され、ミラー114で上方に反射されて可動光学ユニット132内で、ミラー116a、116bで順次反射されて下方に向けたレーザ光101となり、ホモジナイザ117でビームの強度分布が均一化される。ホモジナイザ117を経たレーザ光101は、部分透過部118に照射される。図2に示すように、この際のレーザ光101のビーム101aは、部分透過部118上に照射されている。ビーム101aの部分透過部118上の断面は、配列されたM個の透過領域118aを覆う大きさを有している。また、部分透過部118は、照射されたビーム101aの断面形状を全周で超える大きさを有している。
The
レーザ光101は、部分透過部118で各透過領域118aの形状に応じて透過することで、整形がなされてM個のビーム101bとなり、投影レンズ119によって基板2に等倍で照射される。図3は、基板2上に各ビーム101bが照射された状態を概念的に示すものである。照射面上のエネルギー密度は例えば300~400mJ/cm2に調整されている。
各ビーム101bは、上記したように部分透過部118の透過領域118aが等倍に投影されるため、各ビーム101bは、X方向長さW、Y方向長さLの矩形状のM個のビームが、X方向に2W-W/N、Y方向にL/Nで順次同じ方向にずれて位置する。The
Since the
上記照射に際し、可動光学ユニット132を所定の速度で架設部131に沿って移動させることで、基板2上におけるビーム101bの照射位置がX方向に移動する。すなわち、この例では、可動光学ユニット132の移動方向がレーザ光101の走査方向となり、可動光学ユニット132が移動する間に、繰り返し周波数で照射されるパルス状のレーザ光101の位置変化がレーザ光101の送りピッチに相当し、送りピッチの設定により基板2の同一箇所に複数回でビーム101bが照射されることになる。
During the above irradiation, the movable
可動光学ユニット132が架設部131の長手方向、すなわちX方向に所定長さ分(例えば基板2の幅分)移動すると、架設部131を光学系支持台130、130の長手方向、すなわちY方向に所定長さ分移動させる。これにより、ビームの照射位置は、図3に示すように基板2上でY方向に移動する。Y方向移動後、可動光学ユニット132を前記とは逆の方向でX方向に移動させることで、可動光学ユニット132の移動方向がレーザ光101の走査方向となり、可動光学ユニット132が移動する間に、繰り返し周波数で照射されるパルス状レーザ光の位置変化がレーザ光の送りピッチとなり、基板2の同一箇所に複数回レーザ光101が照射されることになる。
上記動作を繰り返すことで、基板2の一面をレーザ光照射によってアニール処理することができる。When the movable
By repeating the above operation, one surface of the
なお、上記光学系110を通して基板2に導かれるレーザ光101は、回折など影響により、図6で示されるビーム断面と同様に、周辺部分に強度が外側に向かって小さくなる強度勾配を有する周囲強度勾配域を有している。周囲強度勾配域の内側には実質的に強度が平坦な強度平坦域を有している。周囲強度勾配域は、厚膜化部の長さより小さい20μm以下であればでよく、そのために前記の投影レンズ119は高解像度である必要がない。低解像度(NA<0.05)の投影レンズを使用することもでき、低解像度の投影レンズであれば焦点深度が深いために、装置全体に要求される精度が低くて良いので、装置は複雑にならない。
The
この実施形態では、部分透過部118における透過領域118aと遮蔽領域118bとの配置によって、複数個の強度平坦域を走査方向および走査方向と直交する方向にそれぞれ所定の間隔を置いて配置して、周囲強度勾配域の弊害を排除している。
In this embodiment, a plurality of intensity flat areas are arranged at predetermined intervals in the scanning direction and in the direction orthogonal to the scanning direction by arranging the
具体的には、図4(A)に示すように、矩形状(この形態では長方形)のビーム101bがM個一列に位置するように照射される。各ビーム101bは、基板2上で走査方向と走査方向と直角の方向に沿った断面形状を有し、強度平坦域において走査方向の長さW、走査方向と直交する方向の長さLを有している。
M個のビーム101bは、基板一箇所あたりの照射回数をN回(Nは2以上の整数)として、走査方向に2W-W/N、走査方向と直交する方向にL/Nの間隔を置いて位置する。Specifically, as shown in FIG. 4A, the rectangular (rectangular in this form)
For the M beams 101b, the number of irradiations per substrate is N times (N is an integer of 2 or more), and an interval of 2W-W / N in the scanning direction and L / N in the direction orthogonal to the scanning direction are set. Is located.
ビーム101bを基板2に照射するレーザ光照射工程では、図4(B)に示すように、レーザ光101の移動量(送りピッチ)をWとしてX方向に基板2を移動させる。
この際の移動では、例えば基板2のX方向端部からX方向他端部にビーム101bが照射されるように走査する。
これにより基板2上の同一箇所には、図4(B)に示すように、ピッチ毎に異なるビーム101bが照射され、ピッチ数がN回以上になることで、基板2上の同一箇所にはN回のビーム照射が行われる。X方向の走査が終了した後、ビーム101bの照射位置を(M+1)×(L/N)の距離だけX方向と直交する方向(Y方向または-Y方向)に相対的に高速に移動させるレーザ光移動工程を実施する。なお、レーザ光移動工程は、レーザ光照射工程で完了した時点でのビーム101bの照射位置を基準としてもよく、また、ビーム101bの照射位置をX方向に移動させた後、Y方向または-Y方向への移動を行ってもよい。この際のX方向の移動は、ビーム101bの照射の初期位置に復帰させるものでもよく、また、X方向の任意の位置に移動させるものであってもよい。In the laser light irradiation step of irradiating the
In the movement at this time, for example, scanning is performed so that the
As a result, as shown in FIG. 4B, the same spot on the
照射位置変更工程後、変更したビーム照射位置を基準にして、ビーム101bが相対的に移動するように基板2をピッチ量WでX方向または-X方向に移動させつつビーム101bを照射する照射工程を実施する。これにより基板2の他の領域において、同一箇所にN回のビーム101bを照射することができる。
これらの動作を繰り返すことにより、基板2の全面に対して一様にレーザアニール処理を行うことができる。
上記工程によって、X方向だけではなく、Y方向でも強度勾配域を重ねることなく、その照射条件は走査方向と同様であることが望ましい。After the irradiation position changing step, the irradiation step of irradiating the
By repeating these operations, the laser annealing process can be uniformly performed on the entire surface of the
By the above steps, it is desirable that the irradiation conditions are the same as those in the scanning direction without overlapping the intensity gradient regions not only in the X direction but also in the Y direction.
なお、上記実施形態では、M個の透過領域118aに同時にレーザ光を照射しつつ該レーザ光を基板2に対しX方向に相対的に走査し、透過するビーム101bを基板2上に照射しており、その後、ビーム101bの照射位置を基板2に対しY方向に所定量で相対的に移動させ、さらにビーム101bの照射を行うものとしている。
本発明では、M列のビーム照射位置に対しY方向に所定量偏位した位置に同様にM列のビーム照射を同時に行えるようにしてもよく、その例を以下に説明する。In the above embodiment, the laser light is simultaneously irradiated to the
In the present invention, the beam irradiation of the M row may be similarly performed simultaneously at the position deviated by a predetermined amount in the Y direction with respect to the beam irradiation position of the M row, and an example thereof will be described below.
図5は、上記ビームを基板2に照射するための部分透過部1180を示すものである。
部分透過部1180は、前記した部分透過部180と同様に、M個の透過領域1180aが一列に配置されており、各透過領域1180aは、透過した各ビームが基板2に照射された際に、各ビーム照射断面が、X方向長さがW、Y方向長さがLとなり、X方向に2W-W/N、Y方向にL/Nで順次同じ方向にずれて位置するように位置および大きさが設定されている。この例でも、部分透過部1180を透過したビームは等倍で基板2に照射されるため、各透過領域1180aは、X方向長さがW、Y方向長さがLとなり、X方向に2W-W/N、Y方向にL/Nで順次同じ方向にずれて位置している。FIG. 5 shows a partially transmitted
Similar to the above-mentioned partial transmission unit 180, the
また、この例では、M個の透過領域1180aを1列として、複数列をY方向に間隔を置いて配置させている。各列は、透過した各ビームが基板2に照射された際に、M個のビームの列が、互いに(M+1)×(L/N)の距離だけY方向または-Y方向に位置がずれて照射されるように設定されている。上記したように、この例では、部分透過部1180を透過したビームは等倍で基板2に照射されるため、部分透過部1180では、透過領域1180aのM個の列が、互いに(M+1)×(L/N)の距離だけY方向または-Y方向にずれて位置している。この例では、M個の透過領域1180aの列がn列(nは2以上の整数)で部分透過部1180に設けられている。部分透過部1180の透過領域1180a以外の領域は、遮蔽領域1180bとなっており、透過領域1180aと遮蔽領域1180bとは、前記した透過領域118a、遮蔽領域118bと同様にレーザ光の透過と遮蔽が行えるように構成することができる。
Further, in this example, M
なお、基板2へのビーム照射に際しては、レーザ光101を分割して、各列に応じたビーム101cを各列の透過領域1180aを覆うように照射することで、基板2上のM×n個のビームを照射することができる。このビームを基板2に対し相対的に走査しつつ照射することで基板2の広い領域を一度に処理することができる。なおレーザ光101は、分割することなく一列M個でn列の透過領域1180aを覆う大きさのビームを照射することで、基板2上にM×n個のビームを照射するようにしてもよい。また、一列M個でn列のビームを相対的に走査しつつ基板2に照射した後、一列M個でn列のビームの照射位置をY方向または-Y方向に(M+1)×(L/N)×nの距離だけY方向に位置変更し、その後、一列M個でn列のビームを照射しつつ走査することで基板2の処理を行うようにしていもよい。
When irradiating the
上記各実施形態では、1台のレーザ光源を用いてレーザ光照射を行うものについて説明したが、複数台のレーザ光源を用い、各レーザ光源から出力されたレーザ光によってM個のビームの列を作成して基板への照射を行うこともできる。
この場合、M個の矩形形状のビームの列を、基板上に配置できるように各レーザ光源による照射位置を設定する。すなわち、M個のビームの列は、ビーム照射断面において、走査方向であるX方向の長さがW、走査方向と直交する方向であるY方向の長さがLとなり、ビームの各辺はX方向、Y方向に沿っている。また、ビームは、隣接するものでX方向に2W-W/Nの距離でずれ、Y方向にL/Nの距離でずれて位置するように設定されている。なお、Nは、基板上で同一箇所にビームが照射される回数である。
また、各レーザ光源によるM個の列は、走査方向と直交する方向において、隣接する列が、図5に示すように、Y方向に(M+1)×(L/N)でずれるように設定する。
これによりn個のレーザ光源を用いて一度に広い領域で基板の処理を行うことができる。
その後、各レーザ光源により得られるビームの照射位置が基板に対し、Y方向に(M+1)×(L/N)×nでずれるように照射位置を変更し、上記ビームの走査及び照射を繰り返す。In each of the above embodiments, the laser light irradiation using one laser light source has been described, but a row of M beams is formed by the laser light output from each laser light source using a plurality of laser light sources. It can also be created and irradiated to the substrate.
In this case, the irradiation position by each laser light source is set so that a row of M rectangular beams can be arranged on the substrate. That is, in the row of M beams, the length in the X direction, which is the scanning direction, is W, the length in the Y direction, which is the direction orthogonal to the scanning direction, is L in the beam irradiation cross section, and each side of the beam is X. It is along the direction and the Y direction. Further, the beams are set to be adjacent to each other and to be displaced by a distance of 2 W-W / N in the X direction and a distance of L / N in the Y direction. In addition, N is the number of times that the beam is irradiated to the same place on the substrate.
Further, the M rows of each laser light source are set so that the adjacent rows are displaced by (M + 1) × (L / N) in the Y direction as shown in FIG. 5 in the direction orthogonal to the scanning direction. ..
This makes it possible to process the substrate in a wide area at once using n laser light sources.
After that, the irradiation position is changed so that the irradiation position of the beam obtained by each laser light source deviates from the substrate by (M + 1) × (L / N) × n in the Y direction, and the scanning and irradiation of the beam are repeated.
以下に、本発明の具体的な実施例について説明する。
(実施例1)
図1に示すレーザアニール装置を用いて、3倍波YAGレーザ光源より発した波長355nm、パルスエネルギー7.5mJ、繰り返し周波数6kHzのレーザ光を用いてアモルファスシリコンに同一箇所でのビーム照射が10回(N回)となるように照射した。
レーザ光は、シリンドリカルレンズより構成されるホモジナイザに入射させ、部分透過部上にビームサイズ8mm×0.25mmの平坦な強度分布を持つビームを、図2(a)にビーム101aとして示すように整形した。マスクには、マスク基材にクロム膜を形成したものを用い、該マスクには、0.2mm×0.2mm(本発明のW×Lに相当)の大きさでクロム膜をコーティングしていない開口を、順次、基板の長尺方向に0.38mm(2W-W/N)で位置をずらし、基板の短尺方向に0.02mm(L/N)で位置をずらして周期的に20(本発明のMに相当)個設けた。マスクは本発明の部分透過部に相当し、開口は透過領域に相当する。
上記マスクにより0.2mm×0.2mmの大きさで周期的に20個が配列されたビームを生成し、得られたビームを等倍に投影する投影レンズでガラス基板上に形成されたアモルファスシリコン膜に照射した。このときのエネルギー密度は340mJ/cm2(=7.5/(0.8×0.025)-ロス)であった。Specific examples of the present invention will be described below.
(Example 1)
Using the laser annealing device shown in FIG. 1, a laser beam with a wavelength of 355 nm, a pulse energy of 7.5 mJ, and a repetition frequency of 6 kHz emitted from a triple-wave YAG laser light source was used to irradiate amorphous silicon with a
The laser beam is incident on a homogenizer composed of a cylindrical lens, and a beam having a flat intensity distribution with a beam size of 8 mm × 0.25 mm is shaped as shown as
Amorphous silicon formed on a glass substrate with a projection lens that periodically generates 20 beams with a size of 0.2 mm × 0.2 mm and projects the obtained beams at the same magnification with the above mask. The membrane was irradiated. The energy density at this time was 340 mJ / cm 2 (= 7.5 / (0.8 × 0.025) -loss).
上記ビームの照射に際しては、図2の長尺方向(X方向)にビームを、速度=0.2mm×6k=1.2m/秒で走査した。これによりビームをピッチ0.2mmでアモルファスシリコンに照射することができる。
2200mm×2400mmからなるガラス基板は固定とし、ホモジナイザ、マスク、投影レンズは可動光学系ユニット内に配置して、図示していないリニアモータステージでもって、前記ビームを、速度V=1.2mm/秒で基板の辺に平行に端から端まで移動した。基板端まで移動後、移動方向と直交する方向に(20+1)×0.2mm/10=0.42mm((M+1)×(L/N)に相当)移動し、前記の1.2m/秒での照射を繰返した。0.42mmの移動はガラス基板の幅2200mmの方向であるため、移動および照射を5238回繰り返した。When irradiating the beam, the beam was scanned in the long direction (X direction) of FIG. 2 at a speed of 0.2 mm × 6 k = 1.2 m / sec. This makes it possible to irradiate amorphous silicon with a beam at a pitch of 0.2 mm.
A glass substrate consisting of 2200 mm × 2400 mm is fixed, a homogenizer, a mask, and a projection lens are arranged in a movable optical system unit, and the beam is emitted with a linear motor stage (not shown) at a speed of V = 1.2 mm / sec. Moved from end to end parallel to the sides of the substrate. After moving to the edge of the substrate, it moves in the direction orthogonal to the moving direction (20 + 1) × 0.2 mm / 10 = 0.42 mm (corresponding to (M + 1) × (L / N)), and at the above 1.2 m / sec. Irradiation was repeated. Since the movement of 0.42 mm is in the direction of the width of the glass substrate of 2200 mm, the movement and irradiation were repeated 5238 times.
(2)実施例2
パルスエネルギー7.5mJ、繰り返し周波数6kHzのレーザ光を出力するレーザ光源を10台用い、各レーザ光源毎に前記の0.2mm×0.2mmのビームを周期的に20個配列するとともに、レーザ光源毎にビームの列を隣接するもので走査方向と直交する方向に0.42mmでずれるように設定した。上記ビームの複数列をガラスサイズG8.5(Y:2200mm×X:2500mm)のガラス基板に対して、前述と同様に2200mm方向へ1.2m/秒で走査した。その後、ビームを0.42mm×10(nに相当)=4.2mm移動し、前記の1.2m/秒での照射を繰り返した。4.2mmの移動はガラス基板の幅2200mmの方向であるため、移動および照射を523回繰り返した。(2) Example 2
Ten laser light sources that output laser light with a pulse energy of 7.5 mJ and a repetition frequency of 6 kHz are used, and 20 of the above-mentioned 0.2 mm × 0.2 mm beams are periodically arranged for each laser light source, and the laser light source is used. The beam rows were set to be adjacent to each other and offset by 0.42 mm in the direction orthogonal to the scanning direction. A plurality of rows of the beams were scanned against a glass substrate having a glass size of G8.5 (Y: 2200 mm × X: 2500 mm) in the 2200 mm direction at 1.2 m / sec in the same manner as described above. Then, the beam was moved by 0.42 mm × 10 (corresponding to n) = 4.2 mm, and the irradiation at 1.2 m / sec was repeated. Since the movement of 4.2 mm is in the direction of the width of the glass substrate of 2200 mm, the movement and irradiation were repeated 523 times.
以上、本発明について、上記実施形態および実施例に基づいて説明を行ったが、本発明は、上記実施形態および実施例で説明した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上記実施形態および実施例の適宜の変更が可能である。 Although the present invention has been described above based on the above-described embodiments and examples, the present invention is not limited to the contents described in the above-described embodiments and examples, and does not deviate from the scope of the present invention. As long as it is possible, the above-described embodiments and examples can be appropriately modified.
1 レーザアニール装置
2 基板
3 ビーム断面
100 レーザ光源
101 レーザ光
101a ビーム
101b ビーム
101c ビーム
110 光学系
111 ミラー
113 ミラー
114 ミラー
116a ミラー
116b ミラー
117 ホモジナイザ
118 部分透過部
118a 透過領域
1180 部分透過部
1180a透過領域
119 投影レンズ
120 基板載置台
130 光学系支持台
131 架設部
132 可動光学ユニット1
Claims (12)
前記ビームが、前記照射面上の前記ビーム断面において、前記強度平坦域の走査方向の長さをW、前記走査方向と直交する直交方向の前記強度平坦域の長さをLとして、隣接するビームが順次、前記走査方向に2W-W/N、前記走査方向と直交する方向にL/Nの距離でずれて位置し、かつ前記走査方向におけるビーム照射1回当たりの送りピッチをWとすることを特徴とするレーザアニール方法。The beam cross section on the irradiation surface of the object to be treated has an ambient intensity gradient region having an intensity gradient in which the intensity decreases toward the outside, and an intensity flat region having a flat intensity inside the ambient intensity gradient region. A beam of pulsed laser light is positioned at M points (M is an integer of 2 or more) on the object to be processed, and the beam is irradiated to the object to be processed while being relatively scanned. It has an irradiation step of irradiating the same portion of the processed body with the beam N times (N is an integer of 2 or more).
The beam is adjacent to the beam in the beam cross section on the irradiation surface, where W is the length of the intensity flat region in the scanning direction and L is the length of the intensity flat region in the orthogonal direction orthogonal to the scanning direction. Sequentially located at a distance of 2 W-W / N in the scanning direction and L / N in the direction orthogonal to the scanning direction, and the feed pitch per beam irradiation in the scanning direction is W. A laser annealing method characterized by.
前記レーザ光を出力するレーザ光源と、
前記レーザ光をを整形し、整形したレーザ光のビームを前記被処理体に導いて前記被処理体に照射する光学系と、を有し、
前記光学系に、被処理体上で、前記強度平坦域における走査方向の長さがW、前記走査方向と直交する方向の長さがLとなる複数個のビームとなり、該ビームが前記走査方向に2W-W/N、前記走査方向と直交する方向にL/Nの間隔を置いてM個(Mは2以上の整数)位置させる部分透過部を有し、
さらに、前記被処理体に照射される前記ビームを前記被処理体に対して相対的に移動させる移動装置を有し、
前記移動装置は、前記走査方向における前記ビームの照射1回あたりの送りピッチがWとなるように前記相対的な移動を行う機構を有することを特徴とするレーザアニール装置。The beam cross section on the irradiation surface of the object to be treated has an ambient intensity gradient region having an intensity gradient in which the intensity decreases toward the outside, and an intensity flat region having a flat intensity inside the ambient intensity gradient region. A laser annealing device that irradiates the object to be processed with a beam of pulsed laser light.
A laser light source that outputs the laser beam and
It has an optical system that shapes the laser beam and guides the shaped beam of the laser beam to the object to be processed to irradiate the object to be processed.
The optical system has a plurality of beams on the object to be processed, in which the length in the scanning direction in the intensity flat region is W and the length in the direction orthogonal to the scanning direction is L, and the beams are in the scanning direction. 2W-W / N, and has a partially transmissive portion for positioning M (M is an integer of 2 or more) at intervals of L / N in a direction orthogonal to the scanning direction.
Further, it has a moving device that moves the beam irradiated to the object to be processed relative to the object to be processed.
The moving device is a laser annealing device having a mechanism for performing the relative movement so that the feed pitch per irradiation of the beam in the scanning direction is W.
前記移動装置は、前記走査方向における速度VがV=W×Rを満たすことを特徴とする請求項8記載のレーザアニール装置。The laser light source repeatedly outputs the laser beam at a frequency of RHz.
The laser annealing device according to claim 8, wherein the moving device has a speed V in the scanning direction satisfying V = W × R.
前記レーザ光をそれぞれ出力する複数のレーザ光源と、
前記各レーザ光を整形し、整形したレーザ光のビームをそれぞれ前記被処理体に導いて前記被処理体に照射する光学系と、を有し、
前記光学系に、各レーザ光源毎に被処理体上で前記強度平坦域における走査方向の長さがW、前記走査方向と直交する方向の長さがLとなるビームとし、該ビームが前記走査方向に2W-W/N、前記走査方向と直交する方向にL/Nの間隔を置いてM個(Mは2以上の整数)の列を配置させる部分透過部を有し、
前記部分透過部は、各レーザ光源に応じた隣接するM個のビームの列が、前記走査方向と直交する方向で(M+1)×(L/N)の距離で位置をずらして前記被処理体上に位置するように設定されており、
さらに、前記被処理体に照射される前記ビームを前記被処理体に対して相対的に移動させる移動装置を有することを特徴とするレーザアニール装置。The beam cross section on the irradiation surface of the object to be treated has an ambient intensity gradient region having an intensity gradient in which the intensity decreases toward the outside, and an intensity flat region having a flat intensity inside the ambient intensity gradient region. A laser annealing device that irradiates the object to be processed with a beam of pulsed laser light.
A plurality of laser light sources that output the laser light, respectively, and
It has an optical system that shapes each laser beam and guides the shaped beam of the laser beam to the object to be processed to irradiate the object to be processed.
The optical system has a beam having a length in the scanning direction of W and a length in the direction orthogonal to the scanning direction L on the object to be processed for each laser light source, and the beam is the scanning. It has a partially transparent portion for arranging M rows (M is an integer of 2 or more) at intervals of 2 W-W / N in the direction and L / N in the direction orthogonal to the scanning direction.
In the partially transmitted portion, the array of M adjacent beams corresponding to each laser light source is displaced by a distance of (M + 1) × (L / N) in a direction orthogonal to the scanning direction, and the object to be processed is processed. It is set to be located on top and
Further, a laser annealing device comprising a moving device for moving the beam irradiated to the object to be processed relative to the object to be processed.
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016205804 | 2016-10-20 | ||
JP2016205804 | 2016-10-20 | ||
PCT/JP2017/036659 WO2018074282A1 (en) | 2016-10-20 | 2017-10-10 | Laser anneal method and laser anneal device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2018074282A1 JPWO2018074282A1 (en) | 2019-08-22 |
JP6994947B2 true JP6994947B2 (en) | 2022-01-14 |
Family
ID=62018670
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017567826A Active JP6994947B2 (en) | 2016-10-20 | 2017-10-10 | Laser annealing method and laser annealing equipment |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6994947B2 (en) |
WO (1) | WO2018074282A1 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2021181700A1 (en) * | 2020-03-13 | 2021-09-16 | 堺ディスプレイプロダクト株式会社 | Laser anneal device and laser anneal method |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005183699A (en) | 2003-12-19 | 2005-07-07 | Sony Corp | Method for crystallizing semiconductor thin film, thin film semiconductor device and display unit |
JP2008227077A (en) | 2007-03-12 | 2008-09-25 | Sharp Corp | Masking structure for laser light, laser processing method, tft element, and laser processing apparatus |
JP2014120686A (en) | 2012-12-18 | 2014-06-30 | Japan Steel Works Ltd:The | Manufacturing method of crystal semiconductor film |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009032969A (en) * | 2007-07-27 | 2009-02-12 | Sharp Corp | Apparatus of manufacturing semiconductor thin film, method of the same, and semiconductor thin film and semiconductor device produced by the method |
JP5999694B2 (en) * | 2012-08-01 | 2016-09-28 | 株式会社日本製鋼所 | Laser annealing method and apparatus |
-
2017
- 2017-10-10 JP JP2017567826A patent/JP6994947B2/en active Active
- 2017-10-10 WO PCT/JP2017/036659 patent/WO2018074282A1/en active Application Filing
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005183699A (en) | 2003-12-19 | 2005-07-07 | Sony Corp | Method for crystallizing semiconductor thin film, thin film semiconductor device and display unit |
JP2008227077A (en) | 2007-03-12 | 2008-09-25 | Sharp Corp | Masking structure for laser light, laser processing method, tft element, and laser processing apparatus |
JP2014120686A (en) | 2012-12-18 | 2014-06-30 | Japan Steel Works Ltd:The | Manufacturing method of crystal semiconductor film |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPWO2018074282A1 (en) | 2019-08-22 |
WO2018074282A1 (en) | 2018-04-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101250629B1 (en) | Systems and methods for uniform sequential lateral solidification of thin films using high frequency lasers | |
KR101368570B1 (en) | High throughput crystallization of thin films | |
JP4021135B2 (en) | Laser irradiation apparatus and method for manufacturing semiconductor device | |
JP3945805B2 (en) | Laser processing method, liquid crystal display device manufacturing method, laser processing device, and semiconductor device manufacturing method | |
KR101268107B1 (en) | Laser irradiation apparatus, laser irradiation method, and method for manufacturing a semiconductor device | |
WO2012004903A1 (en) | Laser annealing device and laser annealing method | |
TWI647046B (en) | Laser shield component, laser process device, and laser illuminating method | |
JP6994947B2 (en) | Laser annealing method and laser annealing equipment | |
JP2012243818A (en) | Laser processing apparatus | |
JP5999694B2 (en) | Laser annealing method and apparatus | |
KR20190040036A (en) | Apparatus for annealing a layer of semiconductor material, method of annealing a layer of semiconductor material, and flat panel display | |
JP7274455B2 (en) | Fiber laser device and method for processing a workpiece | |
TW202034388A (en) | Laser annealing method and laser annealing apparatus | |
JP2003243322A (en) | Method of manufacturing semiconductor device | |
JP2008060314A (en) | Laser annealer, laser annealing method, and method of manufacturing semiconductor device | |
TWI579089B (en) | Laser processing device for glass substrates | |
JPH09260302A (en) | Laser casting device | |
KR20180055293A (en) | Apparatus and method of laser processing | |
JP3201381B2 (en) | Semiconductor thin film manufacturing method | |
JPH03289128A (en) | Manufacture of semiconductor thin film crystal layer | |
JP4177205B2 (en) | Laser heat treatment equipment | |
JPH0851074A (en) | Manufacture of polycrystalline semiconductor film | |
CN117730397A (en) | Method and apparatus for laser annealing | |
JP5454911B2 (en) | Method of manufacturing annealed body and laser annealing apparatus | |
JP5348850B2 (en) | Beam irradiation device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20201006 |
|
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: 20211116 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20211214 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6994947 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
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 |