JP7126244B2 - 投影マスク、およびレーザ照射装置 - Google Patents
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Description
このようなレーザアニールでは、例えばアモルファスシリコン薄膜等の基板における所定の領域を、レーザ光により瞬間的に加熱することで多結晶化し、ポリシリコン薄膜を形成することができる。
レーザ照射装置10は、薄膜トランジスタ(TFT)のような半導体装置の製造工程において、例えば、チャネル領域形成予定領域にレーザ光を照射してアニール処理し、当該チャネル領域形成予定領域を多結晶化するための装置である。レーザ照射装置10は、レーザ光を発生する光源(図示せず)と、投影レンズ20とを備えている。
そして、低温プラズマCVD法により、基板上の全面にSiN膜からなるゲート絶縁膜を形成する。
そして、図1に例示するレーザ照射装置10により、アモルファスシリコン薄膜のゲート電極上の所定の領域(薄膜トランジスタにおいてチャネル領域となる領域)にレーザ光を照射してアニール処理し、当該所定の領域を多結晶化してポリシリコン化する。なお、基板には、例えばガラス基板等を採用することができるが、必ずしもガラス素材である必要はなく、樹脂などの素材で形成された樹脂基板など、どのような素材を採用してもよい。
光源は、例えば、波長が308nmや248nmなどのレーザ光Lを、所定の繰り返し周期で放射するエキシマレーザである。なお、波長は、これらの例に限られず、どのような波長であってもよい。
基板に被膜されたアモルファスシリコン薄膜の所定の領域にレーザ光Lが照射されると、当該アモルファスシリコン薄膜が瞬間加熱されて溶融し、ポリシリコン薄膜となる。
ポリシリコン薄膜は、アモルファスシリコン薄膜に比べて電子移動度が高いため電流が流れやすく、薄膜トランジスタにおいて、ソースとドレインとを電気的に接続させるチャネル領域に用いることができる。
そして投影レンズ20には、レーザ光Lを透過させる投影マスク30が配置されている。
ここでまず、図2および図3を参照して、従来の投影マスク90の構成および問題点について詳述する。
以下の説明において、透過層91、金属膜92、および保護膜93が積層されている方向を積層方向という。そして、レーザ光Lは、積層方向のうちの一方向から、投影マスク90に照射される。
透過層91には、クオーツ(Qz)が採用されている。透過層91の厚みは、例えば5mmである。
金属膜92は、レーザ光Lが透過する開口を規定するための遮光膜である。金属膜92には、アルミニウム薄膜(Al)が採用されている。金属膜92の厚みは、例えば200nmである。金属膜92は、透過層91よりも屈折率が小さい。
保護膜93は、金属膜92を被覆することで、金属膜92が汚染されるのを抑えている。
保護膜93には二酸化ケイ素(SiO2)が採用されている。保護膜93のうち、金属膜92の第1開口部95内を除く部分の厚みは200nmである。
そして、金属膜92の第1開口部95では反射は起こらずに、レーザ光Lが透過する(図2:透過1参照)。これにより、レーザ光Lを複数のレーザ光に分離させることができる。
図3に示すように、レーザ光Lの照射時間の経過とともに、金属膜92の温度が上昇する。そして、レーザ光Lの照射が完了するまでの間に、金属膜92にダメージが発生することが確認されている。
すなわち、降温時定数が昇温時定数よりも大きいため、この投影マスク90にレーザ光Lの照射を繰り返すと、熱が投影マスク90に蓄積されていくことの裏付けが確認された。このため、本発明の投影マスク30では、これらの問題を解決することを目的としている。
図4は、本発明の一実施形態に係る投影マスク30の断面模式図である。なお、図4においては、それぞれの部材の厚み(積層方向の大きさ)を拡大して模式的に表現している。
投影マスク30は、レーザ光Lを透過する透過層31と、透過層31よりも屈折率が大きい反射膜32と、レーザ光Lを遮光する金属膜33と、金属膜33を保護する保護膜34と、を備えている。透過層31、反射膜32、金属膜33、および保護膜34は、互いの積層方向のうち、レーザ光Lが照射される側から反対側に向けて、この順に配置されている。
反射膜32には、ハフニウムオキサイド(HfO)と二酸化ケイ素(SiO2)との積層部材である誘電体多層膜が採用されている。反射膜32の厚みは、例えば348nmである。
金属膜33は、レーザ光Lが透過する開口を規定するための遮光膜である。金属膜33には、アルミニウム薄膜(Al)が採用されている。金属膜33の厚みは、例えば200nmである。金属膜33は、透過層31よりも屈折率が小さい。
保護膜34は、金属膜33を被覆することで、金属膜33が汚染されるのを抑えている。金属膜33には、所定の間隔をあけて第1開口部35が形成されている。保護膜34は、金属膜33の第1開口部35内を埋めるように配置されている。
反射膜32は、金属膜33の第1開口部35を被覆してもよいし、被覆しなくてもよい。反射膜32が金属膜33の第1開口部35を被覆しない場合には、反射膜32のうち、第1開口部35と積層方向に重なる部分に、第2開口部36が形成されている。
積層方向から見た平面視において、第2開口部36の大きさは、第1開口部35の大きさと同等になっている。また、第2開口部36内には、保護膜34が配置されている。
すなわち、金属膜33のうち、第1開口部35と積層方向に重なる部分(図4:透過2参照)、および反射膜32の第2開口部36(図4:透過3参照)では、レーザ光Lは透過する。これにより、レーザ光Lを複数のレーザ光Lに分離させることができる。
図5は、検証試験における反射率の違いを説明する図である。図6は、検証試験における透過率の違いを説明する図である。これらの図では、レーザ光Lの波長に対応するそれぞれの投影マスクにおける反射率、および透過率を示している。
なお、今回の検証試験では、レーザ光Lとして、図5および図6に破線で示す、波長が248nmのKrFレーザ光Lを採用した。
図5に示すように、従来例では、透過層91と金属膜92との境界部分における反射率が89.8%(図2、図5:反射1参照)となっている。一方、本発明では、反射膜32と金属膜33との境界部分における反射率が95.7%(図4、図5:反射2参照)となっている。
これにより、本発明の反射層32と金属膜33との境界部分における反射率が、従来例の透過層91と金属膜92との境界部分の反射率よりも大きくなっている。
図6に示すように、従来例では、第1開口部95における透過率は、91.9%(図2、図6:透過1参照)となっている。一方、本発明では、第1開口部35のうち、反射膜32に覆われている部分における透過率は、89.4%(図4、図6:透過2参照)、第1開口部35のうち、反射膜32の第2開口部36と積層方向に重なる部分の透過率は、90.7%(図4、図6透過3参照)となっている。
すなわち、反射膜32を透過層31と金属膜33との間に配置したとしても、レーザ光Lの透過率を十分に確保できていることが確認できた。
20 投影レンズ
30 投影マスク
31 透過層
32 反射膜
33 金属膜
34 保護膜
Claims (2)
- レーザ光が照射される投影レンズに配置され、前記レーザ光を透過させる投影マスクであって、
レーザ光を透過する透過層と、
前記透過層よりも屈折率が大きい反射膜と、
前記透過層よりも屈折率が小さい金属膜と、
前記金属膜を保護する保護膜と、を備え、
前記透過層、前記反射膜、前記金属膜、および前記保護膜は、互いの積層方向のうち、前記レーザ光が照射される側から反対側に向けて、この順に配置され、
前記金属膜に形成され前記保護膜により埋められる第1開口部と、
前記反射膜に形成され、前記第1開口部の積層方向に重なる部分に前記保護膜により埋められる第2開口部と、を備える投影マスク。 - レーザ光を発生する光源と、
薄膜トランジスタに被着されたアモルファスシリコン薄膜の所定の領域に前記レーザ光を照射する投影レンズと、を備え、
前記投影レンズには、請求項1に記載の投影マスクが配置されているレーザ照射装置。
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