KR101284201B1 - 레이저 조사 장치 및 레이저 조사 방법 - Google Patents

레이저 조사 장치 및 레이저 조사 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101284201B1
KR101284201B1 KR1020077027356A KR20077027356A KR101284201B1 KR 101284201 B1 KR101284201 B1 KR 101284201B1 KR 1020077027356 A KR1020077027356 A KR 1020077027356A KR 20077027356 A KR20077027356 A KR 20077027356A KR 101284201 B1 KR101284201 B1 KR 101284201B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
laser
laser beam
delete delete
slit
semiconductor film
Prior art date
Application number
KR1020077027356A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20080003926A (ko
Inventor
코이치로 타나카
Original Assignee
가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 filed Critical 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼
Publication of KR20080003926A publication Critical patent/KR20080003926A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101284201B1 publication Critical patent/KR101284201B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
    • H01L27/12—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body
    • H01L27/1214—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body comprising a plurality of TFTs formed on a non-semiconducting substrate, e.g. driving circuits for AMLCDs
    • H01L27/1259—Multistep manufacturing methods
    • H01L27/1262—Multistep manufacturing methods with a particular formation, treatment or coating of the substrate
    • H01L27/1266—Multistep manufacturing methods with a particular formation, treatment or coating of the substrate the substrate on which the devices are formed not being the final device substrate, e.g. using a temporary substrate
    • 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
    • B23K26/073—Shaping the laser spot
    • B23K26/0738—Shaping the laser spot into a linear shape
    • 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
    • H01L21/02367—Substrates
    • H01L21/0237—Materials
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
    • H01L27/12—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body
    • H01L27/1214—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body comprising a plurality of TFTs formed on a non-semiconducting substrate, e.g. driving circuits for AMLCDs
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
    • H01L27/12—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body
    • H01L27/1214—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body comprising a plurality of TFTs formed on a non-semiconducting substrate, e.g. driving circuits for AMLCDs
    • H01L27/1259—Multistep manufacturing methods
    • H01L27/127—Multistep manufacturing methods with a particular formation, treatment or patterning of the active layer specially adapted to the circuit arrangement
    • H01L27/1274—Multistep manufacturing methods with a particular formation, treatment or patterning of the active layer specially adapted to the circuit arrangement using crystallisation of amorphous semiconductor or recrystallisation of crystalline semiconductor
    • H01L27/1285—Multistep manufacturing methods with a particular formation, treatment or patterning of the active layer specially adapted to the circuit arrangement using crystallisation of amorphous semiconductor or recrystallisation of crystalline semiconductor using control of the annealing or irradiation parameters, e.g. using different scanning direction or intensity for different transistors
    • 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
    • H01L21/02678—Beam shaping, e.g. using a mask
    • H01L21/0268—Shape of mask

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Recrystallisation Techniques (AREA)

Abstract

균일한 강도 분포를 가지는 레이저빔을 조사면에 레이저의 간섭 줄무늬를 발생시키지 않고 조사한다. 레이저 발진기로부터 출사한 레이저빔은 회절 광학소자에 의해 그의 강도 분포가 균일하게 된다. 회절 광학소자를 통과한 빔을 슬릿에 통과시켜, 빔의 장축 방향의 강도가 약한 단부를 차단한다. 이어서, 빔을 투영 렌즈 및 집광 렌즈를 통과시켜, 슬릿의 상(像)을 조사면에 투영한다. 투영 렌즈는 슬릿과 조사면이 공역의 관계가 되도록 배치된다. 그리하여, 슬릿에 의한 회절을 방지하면서, 강도가 균일한 레이저를 조사면에 조사하는 것이 가능하게 된다.
Figure R1020077027356
레이저 조사 장치, 레이저 조사 방법, 강도 분포, 회절 광학소자, 투영 렌즈

Description

레이저 조사 장치 및 레이저 조사 방법{Laser irradiation apparatus and laser irradiation method}
본 발명은 반도체 재료 등을 균일하고 효율적으로 어닐하기 위한 레이저 조사 장치(레이저와, 이 레이저로부터 출력되는 레이저광을 피조사체까지 인도하기 위한 광학계를 포함하는 장치) 및 레이저 조사 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 레이저 처리 장치 및 레이저 처리 방법을 사용하여 처리를 행하는 공정을 포함하여 제조된 반도체장치와 그의 제작방법에 관한 것이다.
근년, 기판 위에 박막트랜지스터(이하, TFT라고 함)를 제조하는 기술이 대폭으로 진보하고, 액티브 매트릭스형 표시장치에의 응용 개발이 진행되고 있다. 특히, 다결정 반도체막을 사용한 TFT는 종래의 비정질 반도체막을 사용한 TFT보다 전계효과 이동도(간단히 이동도라 함)가 높기 때문에, 고속 동작이 가능하다. 따라서, 종래에는 기판의 외부에 제공된 구동회로에 의해 행해지고 있던 화소의 제어를, 화소와 동일한 기판 위에 제공된 구동회로에 의해 행하는 것이 사용되고 있다.
그런데, 반도체장치에 사용하는 기판은 비용의 면에서, 석영 기판이나 단결정 반도체 기판보다는 유리 기판이 유망시되고 있다. 그러나, 유리 기판은 내열성이 떨어져 열에 의해 변형하기 쉽다. 따라서, 다결정 반도체막을 사용한 TFT를 형 성하기 위해, 유리 기판 위에 형성된 반도체막을 결정화할 때에는, 유리 기판이 열에 의해 변형되는 것을 방지하기 위해 레이저 어닐이 종종 사용된다.
레이저 어닐은 복사 열 혹은 전도 열을 이용하는 어닐법과 비교하여, 처리 시간을 대폭으로 단축할 수 있고, 반도체 기판 또는 기판 위의 반도체막을 선택적이고 국소적으로 가열하여 기판에 열적 손상을 거의 주지 않는 이점이 있다. 또한, 여기서 말하는 레이저 어닐법이란, 반도체 기판 또는 반도체막에 형성된 손상층이나 비정질 층을 재결정화하는 기술이나, 기판 위에 형성된 비(非)단결정 반도체막을 결정화시키는 기술을 가리킨다. 또한, 반도체 기판 또는 반도체막의 평탄화나 표면 개질에 적용되는 기술도 포함하고 있다.
레이저 어닐에 사용되는 레이저 발진기는 발진 방법에 따라 크게 펄스 발진과 연속 발진의 2 종류로 구분될 수 있다. 근년에, 반도체막의 결정화에 있어서 엑시머 레이저와 같은 펄스 발진 레이저 발진기보다, Ar 레이저나 YVO4 레이저와 같은 연속 발진 레이저 발진기를 사용할 때, 반도체막 내에 형성되는 결정립의 크기가 커진다는 것이 알려졌다. 반도체막 내의 결정립의 크기가 커지면, 이 반도체막을 사용하여 형성되는 TFT의 채널 영역에서의 결정입계의 수가 줄어든다. 따라서, 캐리어 이동도가 높아져, 보다 고성능의 장치의 개발에 이용할 수 있다. 따라서, 연속 발진 레이저 발진기가 각광을 받고 있다.
통상, 반도체막의 레이저 어닐에 사용되는 레이저빔의 스폿의 형상은 선 형상이고, 레이저빔의 선형 스폿을 반도체막 상에서 이동시켜 레이저 어닐을 행한다. 레이저빔을 선형 스폿으로 성형함으로써, 한 번에 레이저빔으로 어닐할 수 있는 면적을 크게 할 수 있다. 본 명세서에서, 조사면에서의 형상이 선 형상 및 직사각형 형상인 레이저빔을 각각 선형 빔, 직사각형 빔이라 부른다. 또한, 여기에서 말하는 "선형"은 엄밀한 의미의 "선"을 의미하는 것이 아니고, 어스펙트비(aspect ratio)가 큰 직사각형(예를 들어, 어스펙트비가 10 이상(바람직하게는 100∼10000))을 의미한다. 또한, 레이저빔을 선형으로 하는 것은, 피조사체에 대하여 충분한 어닐을 행하기 위한 에너지 밀도를 확보하기 위해서이므로, 피조사체에 대하여 충분한 어닐을 행할 수 있는 정도라면 레이저빔을 직사각형이나 면 형상의 스폿으로 성형하여도 좋다. 장래에는, 면 형상 빔을 사용하여 레이저 어닐을 행할 가능성도 있다.
한편, 반도체장치에 통상 사용되는 두께 수십 내지 수백 nm의 규소막을 YAG 레이저나 YVO4 레이저로 결정화시키는 경우, 기본파보다 파장이 짧은 제2 고조파를 사용한다. 이것은, 기본파보다 제2 고조파가 반도체막에 대한 레이저빔의 흡수 계수가 크기 때문에 반도체막의 결정화를 효율 좋게 행할 수 있기 때문이다. 또한, 이 공정에 기본파를 사용하는 일은 거의 없다.
이 공정의 일례를 들면, 10 W의 파워와 532 nm의 파장을 가지는 제2 고조파로 한 CW(연속 발진) 레이저빔을, 장축(長軸) 방향으로 300 ㎛ 정도, 단축(短軸) 방향으로 10 ㎛ 정도의 길이를 가지는 선형 빔 스폿으로 성형하고, 이 선형 빔을 단축 방향으로 이동시켜 레이저 어닐을 행하여 결정화를 행한다. 한 번의 주사로 대립경 결정을 얻을 수 있는 영역의 폭은 200 ㎛ 정도가 된다(이하, 대립경 결정이 보여지는 영역을 대립경 결정 영역이라고 부른다). 따라서, 레이저 어닐에 의해 기판 전면(全面)을 결정화하기 위해서는, 레이저빔을 이동시키하는 위치를 빔 스폿의 한 번의 주사에 의해 얻어지는 대립경 결정 영역의 폭만큼씩 빔 스폿의 장축 방향으로 옮겨 레이저 어닐을 행하는 것이 필요하게 된다.
본 출원인은 조사면 또는 그 근방에서 선형으로 한 레이저빔을 반도체막에 조사하는 내용의 발명을 행하여, 이미 출원한 상태이다(일본국 공개특허공고 2003-257885호 참조).
도 25는 빔 스폿(2500)과, 그 빔 스폿(2500)을 반도체막에 조사할 때의 반도체막에서의 조사 트랙(2501)과, 빔 스폿(2500)의 a-a'선에 따른 단면에서의 강도 분포(2502)를 나타낸다.
일반적으로, TEM00(싱글 횡 모드(single transverse mode))의 CW 레이저 발진기로부터 사출된 레이저빔의 단면은 도 25에서 부호 2502로 나타내는 바와 같이 가우스 분포형의 강도 분포를 가지고 있고, 균일한 분포를 가지고 있는 것은 아니다.
예를 들어, 빔 스폿(2500)의 중앙 부분(2500a)의 강도는, 적어도 하나의 TFT를 형성하기에 충분히 큰 하나의 결정립(이하, 그러한 결정립을 대립경 결정립이라고 부른다)을 얻을 수 있는 임계치(y)보다 크게 된다. 이때, 빔 스폿의 단부 부분(2500b)의 강도는, 결정성 영역이 형성되는 임계치(x)보다는 크고, 임계치(y)보다는 작게 된다. 따라서, 그러한 빔 스폿(2500)을 반도체막에 조사하면, 조사 트랙(2501)에는, 빔 스폿의 단부 부분이 조사된 영역이 완전히 용융되지 않은 영역이 부분적으로 남게 된다. 이 용융되지 않은 영역에는, 빔 스폿의 중심부가 조사된 영역(2501a)에 형성되는 바와 같은 대립경 결정립이 아니고, 입경이 비교적 작은 결정립(이하, 미(微)결정이라고 부른다)만이 형성되게 된다.
이와 같이 하여 미결정이 형성된 영역, 즉, 빔 스폿의 단부 부분이 조사된 영역(2501b)에 형성되는 반도체 소자는 높은 특성을 기대할 수 없다. 이것을 피하기 위해서는, 대립경 결정립이 형성된 영역, 즉, 빔 스폿의 중앙 부분이 조사된 영역(2501a)에 반도체 소자를 형성할 필요가 있다. 그러한 경우, 레이아웃이 제약을 받는다는 것은 명백하다. 따라서, 레이저빔이 조사된 영역 전체에서, 미결정이 형성되는 영역의 비율을 줄이는 것이 요구된다.
이것을 회피하기 위하여, 레이저빔의 강도 분포를 가우스 형상이 아니라, 탑 플랫(top-flat)형으로 하는 방법이 있다. 탑 플랫형으로 함으로써, 레이저빔의 강도 분포의 단부를 급준한 것으로 하여, 레이저 어닐 후에 생기는 결정성 불량 영역을 감소시킬 수 있다.
또한, 레이저광은 레이저 공진기의 특징적 구조 때문에 우수한 지향성을 가지고, 가간섭성(coherency)을 가진다. 그러나, 간섭성이 좋은 것이 반드시 이점이라고는 할 수 없다. 도 26에 나타내는 바와 같이, 레이저 발진기(2601)로부터 사출된 레이저빔은 회절 광학소자(2602)에 의해 강도 분포가 균일화된 후, 슬릿(2603)에 도달한다. 레이저빔은 슬릿(2603)을 통과할 때 회절을 일으킨 후에 조사면(2604)에 도달한다. 회절 광의 간섭에 의해, 조사면(2604)에서는 부호 2605로 나타내는 바와 같은 강도 분포를 가지는 회절 줄무늬(diffaction stripe)가 나타난다. 이와 같은 강도 분포를 가지는 상태로 반도체막에 레이저 조사 처리를 행하면, 반도체막의 전면을 균일하게 어닐하는 것은 어렵다.
상기 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 이하의 구성을 가진다. 여기서 말하는 레이저 어닐법이란, 반도체 기판 또는 반도체막에 이온 주입 등에 의해 형성된 손상 영역이나 비정질 영역을 결정화시키는 기술이나, 기판 위에 형성된 단결정이 아닌 반도체막(비(非)단결정 반도체막이라고 부른다)에 레이저빔을 조사하여 그 반도체막을 결정화시키는 기술, 비단결정 반도체막에 니켈 등의 결정화 촉진 촉매원소를 도입한 후에 레이저 조사를 행하여 비단결정 반도체막을 결정화시키는 기술 등을 가리킨다.
또한, 반도체 기판 또는 반도체막의 평탄화나 표면 개질에 적용되는 기술도 포함하고 있다. 여기서 말하는 반도체장치란, 반도체 특성을 이용하여 기능할 수 있는 장치 전반을 가리키고, 액정 표시장치나 발광장치 등의 전기광학 장치, 및 그러한 전기광학 장치를 부품으로서 포함하는 전자 장치도 포함하는 것으로 한다.
본 발명의 일 양태는, 레이저 발진기; 이 레이저 발진기로부터 사출된 레이저빔의 강도 분포를 균일화하는 빔 균질기(homogenizer); 레이저 발진기로부터 사출된 레이저빔의 양 단분 부분을 차단하기 위한 슬릿; 그 슬릿의 상(像)을 조사면에 투영(投影)하기 위한 투영 렌즈; 슬릿의 상을 집광하기 위한 집광 렌즈; 및 레이저빔에 대하여 상대적으로 조사면을 이동시키는 수단을 포함한다.
본 발명에서, 레이저빔은, 위상 공역(共役) 거울(phase conjugate mirror)을 작용시켜 레이저빔의 위상을 정렬시킨 후, 레이저빔의 강도 분포를 균일화하는 빔 균질기에 들어가게 할 수도 있다.
본 발명에서, 빔 균질기는 회절 광학소자이다.
본 발명에서, 투영 렌즈는 볼록형 실린드리컬(cylindrical) 렌즈 또는 볼록형 구면(球面) 렌즈이다. 또한, "a"가 슬릿의 개구부의 폭이고, "b"가 조사면에서의 레이저빔의 장축의 길이이고, "f"가 투영 렌즈의 초점거리이고, "d1"이 슬릿의 사출측의 면(이하, 배면이라고 한다)으로부터 투영 렌즈의 제1 주점(主點)까지의 거리이고, "d2"가 투영 렌즈의 제2 주점으로부터 조사면까지의 거리일 때, 아래의 식 (1) 및 (2)를 만족시키는 것이 바람직하다.
1/f = 1/d1＋1/d2 ‥‥‥‥ 식 (1)
d1 : d2 = a : b ‥‥‥‥ 식 (2)
즉, 투영 렌즈는 슬릿의 배면과 조사면이 공역 관계가 되는 위치에 배치된다. 이와 같이 함으로써, 슬릿의 상을 조사면에서 다시 하나로 결상(結像)하도록 집광할 수 있다.
본 발명에서, 집광 렌즈는 볼록형 실린드리컬 렌즈 또는 볼록형 구면 렌즈이다.
본 발명에서, 레이저 발진기는 연속 발진 레이저(이하, CW 레이저라고 함), 또는 발진 주파수가 10 MHz 이상인 펄스 레이저를 사용할 수 있다. 레이저의 종류로서는, 단결정의 YAG, YVO4, 고토감람석(forsterite), YAlO3, GdVO4, 또는, 다결정의 YAG, Y2O3, YVO4, YAlO3, GdVO4에, Nd, Yb, Cr, Ti, Ho, Er, Tm, Ta로부터 선택된 1종 또는 복수 종의 원소가 첨가된 것을 매질로 하는 레이저, Ar 이온 레이저, Ti:사파이어 레이저 등을 사용할 수 있다. 이들 레이저는 연속 발진으로 발진할 수 있고, 또는, Q 스위치 동작이나 모드 동기를 행함으로써 10 MHz 이상의 발진 주파수로 펄스 발진될 수도 있다.
반도체막의 어닐 처리에, CW 레이저뿐만 아니라, 발진 주파수가 높은 펄스 레이저를 사용할 수 있다. 발진 주파수가 높은 펄스 레이저를 사용하면 다음과 같은 이점이 있다. 레이저빔을 반도체막에 조사하고 나서 반도체막이 완전히 고화할 때까지의 시간은 수십 내지 수백 nsec라고 알려져 있다. 따라서, 발진 주파수가 낮은 펄스 레이저을 사용하면, 반도체막이 레이저빔에 의해 용융하여 고화한 후에 다음의 펄스가 조사되게 된다. 따라서, 각각의 펄스 레이저빔이 조사된 후 재결정 시에 결정립은 중심 대칭적으로 방사상으로 성장한다. 그 다음, 서로 인접한 결정립의 경계에 입계가 형성되기 때문에, 반도체막의 표면에는 요철이 생긴다.
발진 주파수가 높은 펄스 레이저를 사용하면, 반도체막이 레이저빔에 의해 용융하고 나서 고화할 때까지의 사이에 다음의 펄스가 반도체막에 조사된다. 따라서, 발진 주파수가 낮은 펄스 레이저를 사용하는 경우와 달리, 반도체막 중에서 고액 계면을 연속적으로 이동시킬 수 있다. 따라서, 레이저빔이 이동한 방향으로 연속적으로 성장한 결정립을 가지는 반도체막을 얻을 수 있다.
또한, 펄스 발진 레이저의 또 다른 이점은, 발진 주파수를 높게 함으로써 하나의 펄스당 피크 출력을 크게 할 수 있다는 것이다. 따라서, 평균 출력이 비교적 낮은 것이어도, 레이저빔의 제2 고조파로의 변환 효율을 대폭으로 높일 수 있다. 이것에 의해, 대출력의 고조파를 용이하게 얻는 것이 가능하게 되기 때문에, 생산성을 크게 향상시킬 수 있다.
단결정을 매질로 한 레이저 발진기를 사용하는 경우에는, 레이저빔은 조사면에서 장축 방향의 길이가 0.5∼1 mm, 단축 방향의 길이가 20 ㎛ 이하, 바람직하게는 10 ㎛ 이하가 되도록 성형된다. 레이저빔은 단축 방향으로 이동된다. 이와 같이함으로써, 하나의 결정립에서 레이저빔의 이동 방향에서의 폭이 10∼30 ㎛ 정도이고 그 이동 방향에 수직인 방향에서의 폭이 1∼5 ㎛ 정도인 결정립들의 집합을 레이저 조사 영역의 전면에 형성할 수 있다. 이와 같이 하여, CW 레이저를 사용하여 얻어지는 것과 동일한 정도의 결정립을 얻을 수 있다. 그리고, 빔의 이동 방향으로 길게 연장하는 단결정의 결정립을 형성함으로써, 적어도 TFT에서의 캐리어 이동 방향에는 결정립계가 거의 존재하지 않는 반도체막을 형성하는 것이 가능하게 된다.
또한, 다결정을 매질로 한 레이저 발진기를 사용하는 경우에는, 출력이 매우 높은 레이저빔을 사출하는 것이 가능하다. 이와 같은 경우에는, 빔의 크기를 크게 하는 것이 가능하다. 빔의 단축의 길이는 1 mm 이하로 하고, 빔의 장축의 길이는 반도체막을 양호하게 어닐할 수 있는 정도로 한다.
본 발명에서, 레이저빔으로서, 비선형 소자에 의해 고조파로 변환된 빔을 사용할 수 있다. 비선형 소자로서는, BBO (β-BaB2O4, 붕산 바륨), LBO (Li2B4O7, 붕산 리튬), KTP (KTiOPO4, 티타닐 인산 칼륨), LiNbO3 (니오브산 리튬), KDP (KH2PO4, 인산 이수소 칼륨), LiIO3 (요오드산 리튬), ADP (NH4H2PO4, 인산 이수소 암모늄), BIBO (BiB3O6, 비스무트 트리보레이트), CLBO (CsLiB6O10, 세슘 리튬 보레이트), KB5 (KB5O8·4H2O, 포타슘 펜타보레이트) 등이 사용될 수 있다.
본 발명의 상기 구성에서, 레이저 발진기로부터 사출된 레이저빔의 조사면에 대한 입사각은 적절히 설정될 수 있다.
또한, 본 발명에 의해 얻어진 결정성 반도체막으로부터 박막트랜지스터(TFT)를 형성하고, 이 TFT를 사용하여 반도체장치를 제조할 수 있다. 그 반도체장치로는 대표적으로는, CPU(Central Processing Unit), 메모리, IC, RFID 소자, 화소, 드라이버 회로 등을 들 수 있다. 또한, 이들 반도체장치를 내장하여, 텔레비전, 컴퓨터, 휴대형의 정보 처리 단말기 등의 다양한 전자기기를 형성하는 것이 가능하다.
조사면에 간섭 줄무늬를 발생하는 일 없이, 강도 분포가 균일한 레이저빔을 조사할 수 있다. 따라서, 반도체막에 대하여 균일하게 레이저 처리를 행할 수 있다.
도 1은 레이저 조사 장치의 개요를 나타내는 도면이다.
도 2(A)∼도 2(C)는 도 1의 레이저 조사 장치의 기능을 설명하는 도면이다.
도 3은 슬릿의 예를 나타내는 도면이다.
도 4(A)∼도 4(C)는 레이저 조사 장치의 광학계의 상세한 사항을 나타내는 도면이다.
도 5(A)∼도 5(C)는 레이저 조사 장치의 광학계의 상세한 사항을 나타내는 도면이다.
도 6은 레이저 조사 장치의 개요를 나타내는 도면이다.
도 7(a1)∼도 7(a3)은 거울에 의한 광의 반사를 설명하는 도면이다.
도 8(a1)∼도 8(a3)은 위상 공역 거울에 의한 광의 반사를 설명하는 도면이다.
도 9는 위상 공역 거울을 사용한 본 발명의 레이저 조사 장치의 상세한 사항을 나타내는 도면이다.
도 10은 위상 공역 거울을 사용한 본 발명의 레이저 조사 장치의 상세한 사항을 나타내는 도면이다.
도 11(A) 및 도 11(B)는 도 9의 광학계의 위치 관계를 설명하는 도면이다.
도 12(A)∼도 12(D)는 반도체 소자의 제작공정을 나타내는 도면이다.
도 13(A)∼도 13(D)는 결정성 반도체막의 제조방법을 나타내는 도면이다.
도 14(A)∼도 14(C)는 결정성 반도체막의 제조방법을 나타내는 도면이다.
도 15(A)∼도 15(E)는 반도체장치의 제작공정을 나타내는 도면이다.
도 16(A)∼도 16(C)는 반도체장치의 제작공정을 나타내는 도면이다.
도 17(A) 및 도 17(B)는 반도체장치의 제작공정을 나타내는 도면이다.
도 18(A)∼도 18(C)는 반도체장치의 제작공정을 나타내는 도면이다.
도 19(A) 및 도 19(B)는 반도체장치의 제작공정을 나타내는 도면이다.
도 20(A) 및 도 20(B)는 반도체장치의 구체적인 사용 방법을 나타내는 도면이다.
도 21(A) 및 도 21(B)는 반도체장치의 구체적인 사용 방법을 나타내는 도면이다.
도 22는 반도체장치의 정보 처리 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 23은 반도체장치의 구체적인 사용 방법을 나타내는 도면이다.
도 24(A)∼도 24(F)는 전자기기의 예를 나타내는 도면이다.
도 25는 레이저빔의 강도 분포와 반도체막에서의 조사 트랙의 관계를 나타내는 도면이다(배경 기술).
도 26은 회절 광학소자를 사용한 레이저 조사 장치를 설명하는 도면이다(배경 기술).
이하에, 본 발명의 실시형태 및 실시예를 도면을 참조하여 설명한다. 그러나, 본 발명은 많은 다른 양태로 실시하는 것이 가능하므로, 본 발명의 취지 및 그 범위로부터 벗어남이 없이 그의 형태 및 상세한 사항을 다양하게 변경할 수 있다는 것은 당업자라면 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 이래의 실 시형태 및 실시예의 기재 내용에 한정하여 해석되는 것은 아니다.
[실시형태 1]
본 발명의 실시형태를 도 1∼도 4를 참조하여 설명한다.
도 1은 레이저 조사 장치의 일례를 나타낸다. 레이저 조사 장치는 레이저 발진기(101), 회절 광학소자(102), 슬릿(slit)(103), 투영(投影) 렌즈(104), 집광 렌즈(105)를 포함한다. 본 실시형태에서는 투영 렌즈(104)가 볼록형 실린드리컬(cylindrical) 렌즈이지만, 볼록형 구면(spherical) 렌즈를 사용할 수도 있다. 또한, 집광 렌즈(105)는 볼록형 실린드리컬 렌즈이지만, 볼록형 구면 렌즈를 사용할 수도 있다. 또한, 미러(mirror)(106)는 레이저 조사 장치의 광학계의 세팅 상황에 따라 제공될 수도 있다.
레이저 발진기(101)는 CW(연속 발진) 레이저, 또는 발진 주파수가 10 MHz 이상인 펄스 발진 레이저일 수 있다. 레이저의 종류로서는, 단결정의 YAG, YVO4, 고토감람석(forsterite), YAlO3, GdVO4, 또는 다결정의 YAG, Y2O3, YVO4, YAlO3, GdVO4 에, Nd, Yb, Cr, Ti, Ho, Er, Tm, Ta로부터 선택된 1종 또는 복수 종의 원소가 첨가된 것을 매질로 하는 레이저, Ar 이온 레이저, 또는 Ti:사파이어 레이저 등을 사용할 수 있다. 이들 레이저는 연속 발진으로 발진하거나, 또는, Q 스위치 동작이나 모드 동기를 행하는 것에 의해 10 MHz 이상의 발진 주파수로 펄스 발진하는 것도 가능하다.
레이저 발진기(101)로부터 사출된 레이저빔은 도 2(A)에 나타낸 강도 분포를 가진다. 이 레이저빔을 회절 광학소자(102)에 통과시킴으로써, 레이저빔의 단면이 선 형상, 사각 형상, 또는 타원 형상을 가질 수 있음과 동시에, 레이저빔의 강도 분포도 균일하게 된다. 회절 광학소자(102)를 통과한 레이저빔의 강도 분포를 도 2(B)에 나타낸다. 회절 광학소자(102)로서는, 광의 회절을 이용하여 스펙트럼을 얻는 소자로서, 그의 표면에 복수의 홈을 형성함으로써 집광 렌즈 기능을 가지는 소자가 사용된다.
다음에, 이 빔은 슬릿(103)을 통과한다. 슬릿(103)은, 회절 광학소자(102)에 의해 단면이 선 형상, 사각 형상, 또는 타원 형상으로 된 빔의 장축 방향으로 작용하도록 배치된다. 슬릿(103)이 빔의 양 단부의 강도가 약한 영역을 차단할 수 있고, 동시에 빔의 장축 방향의 길이를 조정할 수 있는 것이라면, 슬릿(103)의 재질이나 조절 방법 등에는 특히 제한은 없다. 예를 들어, 도 3에 나타내는 바와 같이, 슬릿(103)의 중앙부에 개구부(301)가 제공되고, 이 개구부(301)의 길이 방향의 양단부를 차폐판(302)의 개폐에 의해 조절할 수 있다. 그 개폐는 모터 구동 방식이나, 나사를 돌리는 것에 의해 조절하는 방식에 의해 제어될 수 있다. 이와 같은 슬릿(103)을 레이저빔이 통과하면, 빔의 장축 방향의 단부가 차단되어, 도 2(C)의 점선으로 나타낸 강도 분포를 가졌던 레이저빔이 도 2(C)의 실선으로 나타낸 강도 분포를 가지는 레이저빔으로 변경된다.
슬릿(103)을 통과한 후, 레이저빔은 투영 렌즈(104)를 통과한다. 투영 렌즈(104)는, 슬릿(103)의 상(像)이 투영 렌즈(104)를 통과한 후에, 조사면인 반도체막(107)에 결상되도록 제공된다. 도 4(A)∼도 4(C)를 참조하여, 본 실시형태의 광 학계의 배치를 상세히 설명한다. 도 4(A)는 본 실시형태에서 사용한 광학계를 나타내고, 이것을 상면에서 본 도면이 도 4(B)이고, 측면에서 본 도면이 도 4(C)이다.
여기서, 도 4(B)에 나타내는 바와 같이, "a"가 슬릿(103)의 개구부의 폭이고, "b"가 반도체막(107)에서의 레이저빔의 장축의 길이이고, "f"가 투영 렌즈(104)의 초점거리이고, "d1"이 슬릿(103)의 배면(빔이 사출되는 측의 면)으로부터 투영 렌즈(104)의 제1 주점(主點)(H1)까지의 거리이고, "d2"가 투영 렌즈(104)의 제2 주점(H2)으로부터 반도체막(107)까지의 거리일 때, 아래의 식(1) 및 (2)를 만족시키도록 한다. 이와 같이 광학계를 배치함으로써, 슬릿(103)의 개구부에서의 길이 "a"의 상이 투영 렌즈(104)에 의해 반도체막(107)에 장축 방향의 길이가 "b"인 상으로서 투영된다.
1/f = 1/d1＋1/d2 ‥‥‥‥ 식 (1)
d1 : d2 = a : b ‥‥‥‥ 식 (2)
또한, 도 4(B) 및 도 4(C)에 나타내는 바와 같이, 레이저빔의 단축 방향으로는 레이저빔을 집광시키는 것이 바람직하다. 그것을 위해, 본 실시형태에서는 집광 렌즈(105)로서 볼록형 실린드리컬 렌즈를 사용하고 있다. 볼록형 실린드리컬 렌즈는 한 방향으로만 곡률을 가지고 있기 때문에, 곡률의 방향으로만 빔을 연장시킬 수 있다. 또한, 볼록형 실린드리컬 렌즈는 입사측과 사출측의 어느 한쪽 또는 양쪽에 볼록면/볼록면을 가질 수도 있지만, 저수차(低收差) 및 정밀도의 면을 고려하면, 입사측에 볼록면이 형성되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 볼록형 실린드리컬 렌즈의 재질에 제한은 없다. 또한, 집광 렌즈(105)의 위치에 대해서는, 슬릿(103)의 후방이면 되고, 투영 렌즈(104)의 전방에 배치할 수도 있다.
본 실시형태에서는, 미러(106)에 의해 레이저빔의 주향 방향을 바꾸어, 레이저빔의 광로가 반도체막(107)으로 향하도록 한 후에, 레이저빔이 집광 렌즈(105)를 통과하고 있다. 출력이 20 W인 레이저의 경우에는, 단면의 장축 방향의 길이가 0.5∼1 mm, 단축 방향의 길이가 20 ㎛ 이하(바람직하게는 10 ㎛ 이하)인 단면의 선 형상, 사각 형상 또는 타원 형상의 빔 스폿이 반도체막(107)상에 형성되도록 한다. 또한, 다결정의 Y2O3, YAG, YVO4, YAlO3, 또는 GdVO4를 매질로 한 레이저를 사용하는 경우에는, 단결정을 매질로 한 경우보다 강도가 매우 강한 레이저를 사출하는 것이 가능하다. 따라서, 반도체막(107)상에서의 레이저빔의 단면의 장축 방향의 길이는 상기한 길이에 한정되지 않는다. 또한, 미러(106)에 의해 방향을 바꾼 후의 레이저빔의 입사 방향은 반도체막(107)에 대해 수직 방향이어도 좋고, 또는 비스듬한 방향이어도 좋다.
종래에는, 슬릿을 통과함으로써 발생하는 회절 광이 반도체막에 도달하여 간섭 줄무늬를 형성하였지만, 본 실시형태와 같이 광학계를 배치함으로써, 간섭 줄무늬를 형성하지 않고, 강도 분포가 균일한 레이저빔을 반도체막(107)에 조사할 수 있다.
반도체막(107)이 성막된 기판은 절연 재료로 되어 있고, 그 기판은 레이저 조사 시에 떨어지지 않도록 흡착 스테이지(108)에 고정되어 있다. 흡착 스테이지(108)는 X 스테이지(109) 및 Y 스테이지(110)를 사용하여 반도체막(107)의 표면에 평행한 면에서 X축 및 Y축 방향으로 이동하여, 반도체막(107)의 전면이 결정화된다.
본 실시형태에서는 X 스테이지(109) 및 Y 스테이지(110)를 사용하여 반도체막(107)이 성막된 기판을 이동시키는 구성으로 되어 있지만, 레이저빔이 다음의 방법, 즉, (1) 피처리물인 기판을 고정시킨 채 레이저빔의 조사 위치를 이동시키는 조사계 이동 방법, (2) 레이저빔의 조사 위치를 고정시킨 채 기판을 이동시키는 피처리물 이동 방법, (3) 상기 방법 (1) 및 (2)를 조합한 방법 중 어느 한 방법에 의해 이동될 수도 있다.
이들 광학계를 사용함으로써, 조사면에 조사되는 레이저빔의 강도 분포는 균일하게 될 수 있고, 빔 단부의 강도가 부족한 부분은 제거될 수 있다. 또한, 슬릿(103)을 통과함으로써 발생하는 회절 광이 반도체막(107)에 도달하여 간섭 줄무늬를 형성하는 것을 방지할 수 있다. 이와 같은 구성을 가짐으로써, 반도체막(107)의 전면에 대하여 레이저 조사 처리를 양호하게 행할 수 있다.
그러한 반도체막을 사용하여 반도체장치를 제조함으로써, 반도체장치의 성능을 대폭으로 향상시키는 것이 가능하게 된다. 예를 들어, TFT를 예로 들면, 채널 형성 영역에 포함되는 결정립계의 수를 적게 할 수 있기 때문에, 단결정 반도체를 사용한 TFT와 동등하거나 또는 그 이상의 전계효과 이동도(간단히, 이동도라고도 한다)를 얻는 것이 가능하고, 온(ON) 전류값(TFT가 온 상태에 있을 때 흐르는 드레인 전류의 값), 오프(OFF) 전류값(TFT가 오프 상태에 있을 때 흐르는 드레인 전류의 값), 스레시홀드 전압, S값 및 전계효과 이동도의 편차를 저감시키는 것이 가능하게 된다. 이와 같은 유리한 효과가 있기 때문에, TFT의 전기적 특성은 향상하고, TFT를 사용한 반도체장치의 동작 특성 및 신뢰성이 향상한다. 특히, 레이저빔의 이동 방향으로는 입계가 거의 없기 때문에, 이 방향에 따라 TFT의 채널 형성 영역을 형성하면, TFT 특성의 향상으로 이어지기 때문에 바람직하다.
[실시형태 2]
본 실시형태에서는, 본 발명의 레이저 조사 장치에 사용할 수 있는 다른 광학계에 대하여 설명한다.
도 5(A)는 본 실시형태에서 사용한 광학계를 나타내고, 이것을 상면에서 본 도면이 도 5(B)이고, 측면에서 본 도면이 도 5(C)이다.
실시형태 1에서는, 도 4(A)에 나타내는 바와 같이, 투영 렌즈(104)로서 볼록형 실린드리컬 렌즈를 사용하고, 집광 렌즈(105)로서 볼록형 실린드리컬 렌즈를 사용하고 있다. 한편, 본 실시형태에서는, 투영 렌즈로서 볼록형 구면 렌즈를 사용하고, 집광 렌즈로서 볼록형 실린드리컬 렌즈를 사용하고, 보정용 렌즈에 오목형 실린드리컬 렌즈를 사용하고 있다. 투영 렌즈, 집광 렌즈, 보정용 렌즈 이외의 부분은 실시형태 1에서 사용한 것을 그대로 사용하여도 좋다.
도 5(A)에 나타내는 바와 같이, 레이저 발진기(501)로부터 사출한 레이저빔은 회절 광학소자(502)를 통과함으로써, 빔의 성형과 빔 강도의 균일화를 행한다. 또한, 슬릿(503)에 의해 빔의 장축 방향의 단부를 차단한 후에, 레이저빔이 보정용 렌즈(507)와 투영 렌즈(504)를 통과한다. 투영 렌즈(504)는 슬릿(503)의 상이 반도체막(506)상에 결상되도록 제공된다.
도 5(B)에 나타내는 바와 같이, "a"가 슬릿(503)의 개구부의 폭이고, "b"가 반도체막(506)에서의 레이저빔의 장축의 길이이고, "f"가 투영 렌즈(504)의 초점거리이고, "d1"이 슬릿(503)의 제2 면으로부터 투영 렌즈(504)의 제1 주점(H1)까지의 거리이고, "d2"가 투영 렌즈(504)의 제2 주점(H2)으로부터 반도체막(506)까지의 거리일 때, 상기한 식(1) 및 (2)를 만족시킨다. 이와 같이 광학계를 배치함으로써, 슬릿(503)의 개구부에서의 길이 "a"의 상이 투영 렌즈(504)에 의해 반도체막(506)에 장축 방향의 길이가 "b"인 상으로서 투영된다.
또한, 실시형태 1에서 설명한 바와 같이, 레이저빔의 단축 방향으로는 레이저빔을 집광시키는 것이 바람직하다. 본 실시형태에서는, 투영 렌즈(504)가 볼록형 구면 렌즈이기 때문에, 레이저빔은 투영 렌즈(504)에 의해 장축 방향 및 단축 방향으로 집광된다. 여기서, 투영 렌즈(504)로서 볼록형 구면 렌즈를 사용함으로써, 구면 수차를 억제할 수 있어, 레이저빔이 작게 집광될 수 있다. 또한, 투영 렌즈(504)에 의한 레이저빔의 장축 방향에서의 영향을 없애기 위해, 투영 렌즈(504)의 바로 앞에 보정용 렌즈(507)로서 오목형 실린드리컬 렌즈를 배치하여 레이저빔의 장축 방향으로 작용하게 한다.
본 실시형태에서는 미러는 나타내지 않았지만, 실시형태 1과 마찬가지로, 투 영 렌즈(504)와 집광 렌즈(505) 사이에 미러를 배치하여도 좋다. 그때, 미러에 의해 방향을 바꾼 후의 레이저빔의 입사 방향은 반도체막(506)에 대하여 수직 방향이어도 좋고, 또는 비스듬한 방향이어도 좋다. 또한, 집광 렌즈(505)의 위치에 대해서는, 슬릿(503)의 후방이면 되고, 보정용 렌즈(507) 및 투영 렌즈(504)의 전방에 배치할 수도 있다.
이와 같이 광학계를 배치함으로써, 조사하는 레이저빔의 강도 분포는 균일하게 될 수 있고, 빔 단부의 강도가 부족한 부분은 제거될 수 있다. 또한, 슬릿(503)을 통과함으로써 발생하는 회절 광이 반도체막(506)에 도달하여 간섭 줄무늬를 형성하는 것이 방지될 수 있다. 이러한 구성을 가짐으로써, 강도 분포가 균일한 빔을 반도체막(506)의 전면에 조사할 수 있다.
[실시예 1]
본 실시예에서는 레이저 조사 장치의 예를 설명한다. 구체적으로는, 레이저의 매질로서 다결정 집합체로 이루어지는 결정을 사용한 예를 설명한다.
도 6은 레이저 조사 장치의 예를 나타낸다. 이 레이저 조사 장치는 레이저 발진기(601), 회절 광학소자(602), 슬릿(603), 투영 렌즈(604), 집광 렌즈(605)를 포함한다. 본 실시예에서 사용하는 레이저 발진기(601)는, 레이저 결정으로서 다결정 집합체를 포함하는 세라믹 구조를 가지는 YAG 결정(이하, 그러한 YAG 결정를 세라믹 YAG라 한다)을 사용하고, 발진 주파수가 10 MHz 이상인 펄스 레이저빔을 사출한다. 또한, 본 실시예에서는 미러(606)를 사용하고 있지만, 미러는 레이저 조사 장치의 광학계의 세팅 상태에 따라 제공될 수 있다.
도 6에 나타내는 바와 같이, 레이저 발진기(601)로부터 사출된 레이저빔은 회절 광학소자(602)에 입사한다. 회절 광학소자(602)에 의해, 레이저빔의 단면이 선 형상, 사각 형상, 또는 타원 형상으로 성형됨과 동시에, 레이저빔의 강도 분포가 균일하게 된다. 회절 광학소자(602)로서는, 광의 회절을 이용하여 스펙트럼을 얻는 소자로서, 그의 표면에 복수의 홈을 형성함으로써, 집광 렌즈 기능을 가지는 소자가 사용된다. 회절 광학소자(602)를 통과한 광은 슬릿(603)에 의해 그 상을 결상한다.
슬릿(603)이 레이저빔의 양 단부의 강도가 약한 영역을 차단할 수 있고, 동시에 레이저빔의 장축 방향의 길이를 조절할 수 있는 것이라면, 슬릿(603)의 재질이나 조절 방법 등에 특별히 제한은 없다. 이러한 슬릿(603)을 사용하여 레이저빔의 단부를 차단함으로써, 보다 강도가 균일화된 레이저빔이 된다.
슬릿(603)을 통과한 후에, 레이저빔은 투영 렌즈(604)에 들어간다. 여기서, 투영 렌즈(604)는, 슬릿(603)의 상이 투영 렌즈(604)를 통과한 후에 반도체막(607)에 결상되도록 제공된다. 즉, 투영 렌즈(604)는 슬릿(603)의 상과 반도체막(607)이 공역의 관계가 되도록 배치되어 있다. 이때, "a"가 슬릿(603)의 개구부의 폭이고, "b"가 반도체막(607)에서의 레이저빔의 장축의 길이이고, "f"가 투영 렌즈(604)의 초점거리이고, "d1"이 슬릿(603)의 배면으로부터 투영 렌즈(604)의 제1 주점까지의 거리이고, "d2"가 투영 렌즈(604)의 제2 주점으로부터 조사면까지의 거리일 때, 상기한 식(1) 및 (2)를 만족시킨다.
이와 같이 광학계를 배치함으로써, 슬릿(603)을 통과함으로써 발생하는 회절 광이 반도체막(607)에 달하여 간섭 줄무늬를 형성하는 것을 방지할 수 있다. 그러한 구성으로 함으로써, 강도 분포가 균일한 레이저빔을 반도체막(607)에 조사할 수 있다.
또한, 미러(606)에 의해 레이저빔의 주행 방향을 바꾸어, 레이저빔의 광로가 반도체막(607)으로 향하도록 한다. 또한, 미러(606)에 의해 방향을 바꾼 후의 레이저빔의 입사 방향은 반도체막(607)에 대하여 수직 방향이어도 좋고, 또는 비스듬한 방향이어도 좋다.
그 후, 집광 렌즈(605)로서 기능하는 볼록형 구면 렌즈 및 오목형 실린드리컬 렌즈에 의해, 레이저빔의 집광을 행한다. 볼록형 구면 렌즈를 사용함으로써, 구면 수차를 억제할 수 있기 때문에, 레이저빔을 보다 작게 집광할 수 있다. 또한, 오목형 실린드리컬 렌즈는 볼록형 구면 렌즈에 의한 레이저빔의 장축 방향에의 영향을 작게 하기 위해 사용되고 있으므로, 오목형 실린드리컬 렌즈는 볼록형 구면 렌즈의 바로 앞에 제공되어, 레이저빔의 장축 방향으로 작용하도록 한다. 또한, 볼록형 구면 렌즈의 구조나 재질에 제한은 없다. 예를 들어, 볼록형 구면 렌즈는 입사측과 사출측의 어느 한쪽 또는 양쪽에 볼록면/볼록면을 가질 수 있지만, 저수차 및 정밀도의 면을 고려하면, 입사측에 볼록면이 형성되는 바람직하다. 또한, 필요에 따라, 레이저빔의 장축 방향 및 단축 방향에 각각 독립하여 작용하도록 볼록형 실린드리컬 렌즈를 2개 이상 사용하여도 좋다.
반도체막(607)을 성막한 기판은 절연 재료로 되어 있다. 구체적으로는, 알 루미노 붕규산 유리, 바륨 붕규산 유리 등으로 된 유리 기판, 석영 기판, 세라믹 기판, 스테인리스 강 기판, PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트), PES(폴리에테르술폰 수지), PEN(폴리에틸렌 나프탈레이트) 등으로 대표되는 플라스틱이나, 아크릴 등으로 대표되는 합성 수지로 형성된 기판 등을 사용할 수 있다. 기판은 흡착 스테이지(608)에 고정되어, 레이저 조사 처리 시에 떨어지지 않게 되어 있다. 흡착 스테이지(608)는 X 스테이지(609)와 Y 스테이지(610)를 사용하여 반도체막(607)의 표면에 평행한 면에서 X축 및 Y축 방향으로 약 10 mm/sec 이상의 속도로 이동될 수 있고, 흡착 스테이지(608)를 적절한 속도로 이동시킴으로써, 반도체막(607)의 전면을 결정화할 수 있다.
본 실시예에서는, 레이저 결정에 세라믹 YAG를 사용하고 있다. 세라믹 YAG는 단결정과 거의 같은 광학 특성(열 전도율, 파괴 강도, 흡수 단면적)을 가진다. 또한, 세라믹이기 때문에, 단시간에 저비용으로 자유로운 형상으로 형성하는 것이 가능하고, 결정을 매우 크게 할 수 있다. 또한, 세라믹에 Nd, Yb 등을 단결정보다 고농도로 첨가할 수 있다. 이와 같은 레이저 결정을 매질로 사용함으로써, 매우 출력이 높은 레이저빔을 사출할 수 있다. 따라서, 광학계를 사용하여 이 빔을 성형함으로써, 빔의 단축의 길이가 1 mm 이하이고, 장축의 길이가 수백 mm∼수 m의 선형 빔을 얻을 수 있다. 일반적으로, 선형 빔을 사용한 처리를 적용하여 제조되는 디스플레이의 패널 사이즈는 선형 빔의 길이에 의해 제한을 받는다. 이 때문에, 본 발명에 따라 보다 긴 선형 빔을 얻음으로써, 보다 대형의 디스플레이를 제조하는 것이 가능하게 된다.
또한, 세라믹 YAG에, Nd, Yb, Cr, Ti, Ho, Er, Tm, Ta 등으로부터 선택된 복수 종의 도펀트를 첨가함으로써, 복수의 파장으로 발진하는 것이 가능하다. 또한, 이 레이저의 기본파의 중심 파장은 1030∼1064 nm이고, 발진 파장의 반치전폭이 30 nm 정도이다. 이 기본파를, 레이저 발진기(601) 내의 비선형 광학 결정에 의해, 중심 파장이 515∼532 nm이고 발진 파장의 반치전폭이 15 nm 정도인 제2 고조파로 변환한다. 또한, 세라믹 YAG 뿐만 아니라, 세라믹 Y2O3 또는 세라믹 YVO4를 레이저 매질로서 사용하여도 마찬가지로 레이저 조사 처리를 행할 수 있다.
단일 파장의 레이저빔이 슬릿을 통과한 때, 조사면에 간섭 줄무늬가 발생한다. 그러나, 본 실시예에서 나타내는 레이저를 사용하는 경우에는, 이하에 나타내는 식 (3)으로부터, 각각의 파장에 대하여 간섭 줄무늬의 간격이 다른 것을 알 수 있다. 식 (3)에서, "x"는 간섭 줄무늬의 간격이고, "d"는 슬릿의 폭이고, "λ"는 파장이고, "L"은 슬릿과 조사면 사이의 거리이다. 이 때문에, 발진 파장역이 넓은 레이저빔을 사용함으로써, 간섭에 의해 발생하는 광의 강도 차이를 서로 상쇄시킬 수 있어, 단일 파장의 레이저빔을 사용한 경우보다 간섭의 영향을 줄일 수 있다.
x = λL/d ‥‥‥‥ 식 (3)
본 실시예에서는, 펄스 발진의 주기(발진 주파수)가, 반도체막(607)이 용융하고 나서 완전히 고화할 때까지의 시간보다 짧아지도록, 발진 주파수의 하한을 정한 펄스 빔을 사용한다. 예를 들어, 구체적으로는, 발진 주파수를 10 MHz 이상으로 하고, 통상 사용되고 있는 수십 Hz 내지 수백 Hz의 주파수보다 현저하게 높은 주파수를 사용한다.
발진 주파수가 높은 펄스 발진 레이저를 사용하면 바람직한 이유는 이하와 같다. 레이저빔을 반도체막에 조사하고 나서 반도체막이 완전히 고화할 때까지의 시간은 수십 nsec 내지 수백 nsec라고 알려져 있다. 따라서, 발진 주파수가 낮은 펄스 레이저를 사용하면, 반도체막이 레이저빔에 의해 용융하여 고화한 후에 다음의 레이저빔이 반도체막에 조사되게 되고, 그 결과, 각각의 펄스 빔에 의해 결정립이 형성되고, 서로 인접한 결정립의 경계에 입계가 형성되므로, 반도체막의 표면에는 요철이 생긴다.
대조적으로, 발진 주파수가 높은 펄스 레이저를 사용하면, 반도체막이 레이저빔에 의해 용융하고 나서 고화할 때까지의 사이에, 다음의 레이저빔이 반도체막에 조사된다. 따라서, 발진 주파수가 낮은 펄스 레이저를 사용하는 경우와 달리, 반도체막에 대하여 상대적으로 레이저를 이동시키면서 조사함으로써, 용융 상태인 영역들이 차례 차례로 연속적으로 형성되는 한편, 시간의 경과에 따라 냉각되어 고화하는 영역들이 존재한다. 반도체막 중에서 고액 계면을 연속적으로 이동시키면, 레이저빔이 이동하는 방향으로 연속적으로 결정이 성장하여, 대립경의 결정립이 형성된다. 펄스 발진 레이저의 다른 특징은, 에너지가 같은 경우에는 발진 주파수를 높게 함으로써, 하나의 펄스당 피크 출력을 강하게 할 수 있다는 것이다. 따라서, 레이저빔의 제2 고조파에의 변환 효율을 대폭으로 높일 수 있다. 이것에 의해, 대출력의 고조파를 용이하게 얻는 것이 가능하게 되기 때문에, 이 공정의 생산성을 크게 향상시킬 수 있다.
이상의 방법을 사용함으로써, 레이저빔이 이동하는 방향으로 연속적으로 성장한 결정립이 형성되는 것뿐만 아니라, 인접한 레이저 조사 영역들의 경계에서 미(微)결정 영역이나 요철의 형성을 억제하는 것이 가능하게 되기 때문에, 반도체막(607)의 전면을 균일하게 어닐할 수 있다.
[실시예 2]
본 실시예에서는, 반도체막의 어닐에 보다 적합한 레이저빔을 얻기 위해 위상 공역 거울을 사용하는 광학계의 예를 설명한다.
반도체막에 레이저빔을 조사할 때는 일반적으로는 강도가 높은 레이저빔을 사용한다. 따라서, 그러한 목적에 레이저빔을 사용할 때에는, 피크 출력을 증대시키고 고강도까지 레이저빔을 집광할 필요가 있다. 그러나, 고출력 레이저의 경우에는, 레이저 매질이 열 때문에 불균질하게 되어, 사출 단계에서 레이저빔이 왜곡되게 된다. 따라서, 레이저빔을 고강도로 집광하는 것이 어렵다. 또한, 사출 단계에서 위상을 정렬하여도, 슬릿을 통과함으로써 레이저빔의 회절이 일어나, 조사면에 투영하는 상이 왜곡되게 된다. 따라서, 위상 공역 거울을 사용하여, 고강도이고 위상이 정렬되어 있는 레이저빔을 얻을 수 있기 때문에, 광학계를 사용하여 레이저빔의 형상 및 강도를 용이하게 조정할 수 있게 된다. 이와 같이 처리된 레이저빔을 사용하면, 반도체막의 어닐을 보다 양호하게 행할 수 있다. 또한, 위상 공역 거울은 광 유기(誘起) 굴절률 효과(photorefractive effect)를 사용한 방식, 유도 브리유앵(Brillouin) 산란을 사용한 방식, 유도 라만(Raman) 산란을 사용한 방식, 커(Kerr) 효과를 사용한 방식 등이 있지만, 본 실시예에서는 어느 방식을 사 용하여도 상관없다.
도 7(a1)에 나타내는 바와 같이, 평면 파면(wavefront)을 가지는 레이저빔(701)이 왜곡을 가지는 물체(702)를 통과하면, 그 파면은 변형된다. 부호 703은 파면이 왜곡된 파를 나타낸다. 파면이 도 7(a2)에 나타내는 바와 같이 변형한 파(703)가 보통의 거울(704)에서 반사되고, 반사파(705)가 다시 물체를 통과하면, 도 7(a3)에 나타내는 바와 같이, 관측자(O)가 관측하는 파(706)의 파면의 변형량은 배가 된다.
도 8(a1)∼도 8(a3)은 거울(704) 대신에 위상 공역 거울(710)을 사용한 경우를 나타낸다. 위상 공역 거울(710)을 사용하는 경우에는, 반사파(711)의 위상이 반전하고 있기 때문에, 왜곡을 가지는 물체(702)를 통과한 후의 파(711)의 파면의 왜곡이 서로 상쇄되어, 관측자(O)가 관측하는 파(712)는 파면의 왜곡이 없어진다(도 8(a1)∼도 8(a3)). 그 결과, 광이 파형을 유지한 채로 전파할 수 있게 된다.
위상 공역 거울을 사용한 레이저 조사 장치의 일례를 도 9에 나타낸다. 레이저 발진기(901)로부터 사출된 레이저빔은 회절 광학소자(902)에 입사한다. 회절 광학소자(902)에 의해, 레이저빔의 단면이 선 형상, 사각 형상, 또는 타원 형상이 되도록 성형됨과 동시에, 레이저빔의 강도 분포가 균일화한다. 이 회절 광학소자(902)를 통과한 레이저빔은 집광 렌즈(907)에 의해 슬릿(903)상에 상(像)을 형성한다.
슬릿(903)이 레이저빔의 양 단부의 강도가 약한 영역을 차단할 수 있고, 동시에 레이저빔의 장축 방향의 길이를 조절할 수 있는 것이라면, 슬릿(903)의 재질 이나 조정 방법 등에는 특별히 제한은 없다. 이와 같은 슬릿(903)을 사용하여 레이저빔의 단부를 차단하면, 강도가 균일화된 레이저빔이 된다.
슬릿(903)을 통과한 후에, 레이저빔이 빔 스플리터(904)에 의해 2개의 빔으로 분할되고, 한쪽 빔은 반도체막(905)에 입사하고, 다른 한쪽 빔은 위상 공역 거울(906)을 작용시킨다. 위상 공역 거울(906) 대신에 통상의 거울을 사용한 경우에는, 빔이 슬릿과 거울 사이의 거리의 2배만큼 회절되어 전파하기 때문에, 상이 크게 왜곡된다. 그러나, 위상 공역 거울(906)을 사용하면, 슬릿(903)과 위상 공역 거울(906) 사이에서 발생한 파면의 왜곡이 공역 반사에 의해 역위상이 되기 때문에, 조사면, 여기서는, 반도체막(905)에서 위상이 일치하도록 위상이 보상된다. 따라서, 슬릿(903)의 상이 조사면에 양호하게 결상된다. 도 9의 구성을 가지는 레이저 조사 장치의 경우에는, 슬릿(903)과 반도체막(905) 사이에는 빔 스폿을 연장시키는는 렌즈를 배치하고 있지 않기 때문에, 슬릿(903)의 상이 등배(等倍)로 반도체막(905)에 결상된다.
또한, 다른 레이저 조사 장치의 예를 도 10에 나타낸다. 먼저, 위상 공역 거울(1003)을 작용시킴으로써 파형을 정렬시킨다. 구체적으로는, 레이저 발진기(1000)로부터 사출된 레이저빔을 빔 스플리터(1004)에 의해 2개의 빔으로 분할하고, 한쪽 빔은 회절 광학소자(1005)에 입사시키고, 다른 한쪽 빔은 위상 공역 거울(1003)을 작용시킨다. 위상 공역 거울(1003)을 사용하면, 파형의 왜곡이 공역 반사에 의해 역위상이 되기 때문에, 회절 광학소자(1005)에서 위상이 일치하도록 위상의 보상이 행해진다. 레이저빔의 파면을 정렬시킨 후, 회절 광학소자(1005)에 의해 레이저빔의 강도를 균일하게 하는 동시에, 레이저빔의 단면 형상을 성형한다. 이것은, 레이저빔의 파면이 정렬되어 있으면, 회절 광학소자(1005)에 의해 강도를 균일하게 하는 것이 용이하게 되기 때문이다.
회절 광학소자(1005)를 작용시킴으로써, 레이저빔의 단면을 선 형상, 사각 형상, 또는 타원 형상으로 한다. 그 다음, 슬릿(1006)을 작용시킨다. 슬릿(1006)은 레이저빔의 강도가 약한 부분을 차단하여, 반도체막의 어닐에 적절한 강도를 가지는 레이저빔으로 한다. 그리고, 도 11(A) 및 도 11(B)에 나타내는 바와 같이, 슬릿(1006)의 상이 반도체막(1009)에 투영되도록, 투영 렌즈(1007)와 집광 렌즈(1008)를 배치한다. 또한, 상면에서 본 도면이 도 11(A)이고, 측면에서 본 도면이 도 11(B)이다.
도 11(A)에서, "a"가 슬릿(1006)의 개구부의 폭이고, "b"가 반도체막(1009)에서의 레이저빔의 장축의 길이이고, "f"가 투영 렌즈(1007)의 초점거리이고, "d1"이 슬릿(1006)의 배면으로부터 투영 렌즈(1007)의 제1 주점(H1)까지의 거리이고, "d2"가 투영 렌즈(1007)의 제2 주점(H2)으로부터 반도체막(1009)까지의 거리일 때, 상기한 식 (1) 및 (2)를 만족시킨다.
레이저빔의 단축 방향에서는 레이저빔이 집광된다. 본 실시예에서는, 투영 렌즈(1007)로서 볼록형 실린드리컬 렌즈를 사용하고, 집광 렌즈(1008)로서는 오목형 실린드리컬 렌즈와 볼록형 구면 렌즈를 사용하고 있다. 볼록형 구면 렌즈에 의한 레이저빔의 장축 방향에의 영향을 억제하기 위해, 볼록형 구면 렌즈 바로 앞에 오목형 실린드리컬 렌즈를 배치하여 레이저빔의 장축 방향으로 작용하도록 하고 있다.
반도체막(1009)을 성막한 기판은 실시예 1에 나타낸 절연 재료로 되어 있다. 기판은 흡착 스테이지에 고정되어, 레이저 조사 처리 시에 떨어지지 않게 되어 있다. 흡착 스테이지는 X 스테이지(1010) 및 Y 스테이지(1011)를 사용하여 반도체막의 표면에 평행한 면에서 X축 및 Y축 방향으로 10 mm/sec 정도 이상의 속도로 이동이 가능하고, 스테이지를 적절한 속도로 이동시킴으로써, 반도체막의 전면을 결정화할 수 있다.
또한, 위상 공역 거울을 레이저 발진기(1000) 내부에 사용하면, 레이저 발진기(1000) 내의 증폭기의 왜곡을 완전히 보정하는 것이 가능하게 된다. 이것에 의해, 고강도이고 위상이 정렬된 레이저빔을 사출시키는 것이 가능하게 된다. 따라서, 광학계를 사용하여 빔의 강도를 균일하게 하고 빔을 성형하는 것이 보다 용이하게 된다.
이와 같이 광학계를 배치함으로써, 조사하는 레이저빔의 강도 분포는 균일화될 수 있고, 레이저빔의 단부의 강도가 부족한 부분이 제거될 수 있다. 또한, 슬릿을 통과함으로써 발생하는 회절 광이 반도체막에 도달하여 간섭 줄무늬를 형성하는 것을 방지할 수 있다. 이와 같은 구성을 가짐으로써, 강도 분포가 균일한 빔을 반도체막의 전면에 조사할 수 있다.
[실시예 3]
본 실시예에서는, 본 발명의 레이저 어닐 장치를 사용하여 박막트랜지스 터(TFT)를 제작하는 공정을 나타낸다. 본 실시예에서는 탑 게이트형(스태거형) TFT의 제작방법을 기재하고 있지만, 본 발명이 탑 게이트형 TFT에 한정하지 않고, 보텀 게이트형(역스태거형) TFT 등에서도 마찬가지로 적용될 수 있다.
도 12(A)에 나타내는 바와 같이, 절연 표면을 가지는 기판(1200) 위에 하지막(1201)을 형성한다. 본 실시예에서는, 기판(1200)으로서 유리 기판을 사용한다. 또한, 여기서 사용하는 기판에는, 바륨 붕규산 유리, 알루미노 붕규산 유리 등의 유리 기판, 석영 기판, 세라믹 기판, 스테인리스 강 기판 등을 사용할 수 있다. 또한, PET, PES, PEN으로 대표되는 플라스틱이나, 아크릴 등으로 대표되는 합성 수지를 원료로 하는 기판은 일반적으로 다른 기판보다 내열 온도가 낮은 경향이 있지만, 본 공정의 처리에 견딜 수 있다면 사용될 수 있다.
하지막(1201)은 기판(1200)에 함유되는 나트륨 등의 알칼리 금속이나 알칼리토류 금속이 반도체 내로 확산하여, 반도체 소자의 특성에 악영향을 미치는 것을 방지하기 위하여 제공된다. 이 때문에, 하지막(1201)은 알칼리 금속이나 알칼리토류 금속이 반도체 내로 확산하는 것을 방지할 수 있는 산화규소나 질화규소, 질화산화규소 등의 절연막을 사용하여 형성한다. 또한, 하지막(1201)은 단층이나 적층 구조의 어느 것이어도 좋다. 본 실시예에서는, 플라즈마 CVD법(Chemical Vapor Deposition : 화학 기상 성장법)을 사용하여 질화산화규소막을 10∼400 nm의 막 두께로 성막하였다.
또한, 기판(1200)으로서, 유리 기판 또는 플라스틱 기판과 같이 알칼리 금속이나 알칼리토류 금속이 다소나마 함유되어 있는 기판을 사용하고 있는 경우에는, 불순물의 확산을 방지하기 위해 하지막을 제공하는 것이 유효하지만, 예를 들어, 석영 기판과 같이, 불순물의 확산이 그다지 문제가 되지 않는 기판을 사용하는 경우에는, 하지막(1201)을 반드시 제공할 필요는 없다.
다음에, 하지막(1201) 위에 비정질 반도체막(1202)을 형성한다. 비정질 반도체막(1202)은 공지의 방법(스퍼터링법, LPCVD법, 플라즈마 CVD법 등)에 의해 25∼100 nm(바람직하게는 30∼60 nm)의 두께로 형성한다. 여기서 사용하는 비정질 반도체막(1201)은 규소나 규소 게르마늄 등으로 형성할 수 있지만, 본 실시예에서는 규소를 사용한다. 규소 게르마늄을 사용하는 경우, 게르마늄의 농도는 0.01∼4.5 원자% 정도인 것이 바람직하다.
이어서, 도 12(B)에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 레이저 어닐 장치를 사용하여 비정질 반도체막(1202)에 레이저빔(1203)을 조사한다. 본 실시예에서는, 레이저빔(1203)으로서, 발진 주파수가 10 MHz 이상인 세라믹 YAG 레이저를 사용한다. 세라믹 YAG의 레이저 결정에 Nd, Yb 등의 복수 종의 도펀트를 첨가함으로써, 복수의 파장으로 발진을 얻는다. 또한, 이 레이저의 기본파의 중심 파장은 1030∼1064 nm, 발진 파장의 반치전폭은 30 nm 정도이다. 이 기본파를, 중심 파장이 515∼532 nm이고 발진 파장의 반치전폭이 15 nm 정도인 제2 고조파로 변환한다. 본 실시예에서는, 레이저빔(1203)이 비선형 광학소자에 의해 제2 고조파로 변환되지만, 제2 고조파 이외의 고조파로 변환되어도 상관없다.
상기한 레이저에 한정되지 않고, 상기 실시형태들 및 다른 실시예에서 나타낸 CW 레이저, 또는 발진 주파수가 10 MHz 이상인 펄스 레이저를 사용할 수도 있 다.
레이저 발진기로부터 사출된 레이저빔은 회절 광학소자에 의해 레이저빔의 형상을 선 형상, 사각 형상, 또는 타원 형상으로 성형시킴과 동시에, 레이저빔의 강도 분포를 균일하게 한다. 그 후, 슬릿에 의해, 강도가 낮은 빔의 단부를 차단함과 동시에, 빔의 장축 방향의 길이를 조절한다. 회절 광학소자와 슬릿을 사용함으로써, 강도가 더욱 균일화된 레이저빔으로 할 수 있다. 또한, 투영 렌즈로서 볼록형 실린드리컬 렌즈 또는 볼록형 구면 렌즈에 레이저빔을 통과시킴으로써, 슬릿의 상을 직접 비정질 반도체막(1202)에 결상시킨다. 또한, 실시형태들 및 다른 실시예에서 나타낸 바와 같이, 실린드리컬 렌즈나 볼록형 구면 렌즈를 사용하여 집광한 레이저빔을 비정질 반도체막(1202)에 조사한다.
이상의 방법에 의해, 슬릿을 통과함으로써 발생하는 회절 광이 비정질 반도체막(1202)에 도달하여 간섭 줄무늬를 형성하는 것이 방지될 수 있으므로, 강도 분포가 균일한 레이저빔을 비정질 반도체막(1202)에 조사할 수 있다. 이 레이저빔을 비정질 반도체막(1202)상에서 이동시킴으로써, 레이저빔이 이동하는 방향으로 연속적으로 성장한 결정립이 형성될 뿐만 아니라, 인접한 레이저 조사 영역들의 경계에서 미(微)결정 영역이나 요철의 형성을 억제하는 것이 가능하게 된다. 이와 같이 하여 반도체막에 레이저를 조사함으로써, 반도체막의 전면이 균일하게 어닐될 수 있고, 이 반도체막을 사용하여 제조되는 전자기기의 특성을 양호하고 균일하게 할 수 있다.
그 후, 도 12(C)에 나타내는 바와 같이, 레이저빔의 조사에 의해 형성된 결 정성 반도체막(1205)을 소정의 형상으로 에칭하여, 섬 형상의 반도체막(1206)을 형성한다. 또한, 이 섬 형상의 반도체막(1206)을 덮도록 게이트 절연막(1207)을 형성한다.
게이트 절연막(1207)은 적어도 산소 또는 질소를 함유하는 절연막이면 되고, 단층이어도 다층이어도 좋다. 게이트 절연막(1207)은 플라즈마 CVD법이나 스퍼터링법에 의해 성막될 수 있다. 본 실시예에서는, 플라즈마 CVD법에 의해 질화산화규소막(SiNxOy(x＞y, 또한, x, y = 1, 2, 3 ‥‥)과 산화질화규소(SiOxNy(x＞y, 또한, x, y = 1, 2, 3 ‥‥)를 합계 막 두께가 115 nm가 되도록 연속적으로 성막하였다. 채널 길이가 1 ㎛ 이하인 TFT(그러한 TFT를 서브미크론 TFT라고도 부른다)를 형성하는 경우, 게이트 절연막은 10∼50 nm의 두께로 형성하는 것이 바람직하다.
다음에, 게이트 절연막(1207) 위에 도전막을 형성하고, 소정의 형상으로 에칭함으로써, 게이트 전극(1208)을 형성한다. 이 공정은 이하와 같이 간단히 설명된다. 먼저, 게이트 절연막(1207) 위에 형성하는 도전막은 도전성을 가지는 막이면 되고, 본 실시예에서는 W(텅스텐)과 TaN(질화탄탈)의 적층막을 사용하였지만, Al(알루미늄)과 Mo(몰리브덴)를 사용하여 Mo, Al, Mo의 순으로 적층한 도전막이나, Ti(티탄)와 Al을 사용하여 Ti, Al, Ti의 순으로 적층한 도전막을 사용하여도 좋다. 또한, 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 백금(Pt), 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 티탄(Ti)으로부터 선택된 원소, 또는 이들 원소를 주성분으로 하는 합금 재료 또는 화합물 재료를 사용할 수도 있다. 또한, 이들 재료의 적층물을 사용할 수 도 있다.
그 다음, 이 도전막을 패턴하기 위한 레지스트 마스크를 형성한다. 먼저, 도전막 위에 포토레지스트를 스핀 코팅법 등에 의해 도포하고, 노광을 행한다. 다음에, 포토레지스트에 대하여 가열 처리(프리베이킹(pre-baking))를 행한다. 프리베이킹의 온도는, 후에 행해지는 포스트베이킹(post-baking)의 온도보다 낮은 50∼120℃로 한다. 본 실시예에서는, 프리베이킹을 90℃로 90초간 행하였다.
다음에, 포토레지스트에 현상액을 적하하거나, 스프레이 노즐로부터 현상액을 스프레이함으로써, 노광된 레지스트를 현상한다.
그 후, 현상된 포토레지스트에 125℃로 180초간 가열 처리, 즉, 포스트베이킹을 행하여, 레지스트 마스크 중에 남아 있는 수분 등을 제거하는 동시에, 열에 대한 안정성을 높인다. 이상의 공정에 의해 레지스트 마스크가 형성된다. 이 레지스트 마스크를 기본으로 하여 도전막을 소정의 형상으로 에칭하여, 게이트 전극(1208)을 형성한다.
이 외의 방법으로서, 소정의 장소에 재료를 토출하는 것이 가능한 인쇄법이나 잉크젯법으로 대표되는 액적 토출법에 의해, 게이트 전극(1208)을 직접 게이트 절연막(1207) 위에 형성하여도 좋다.
토출하는 재료로서는, 도전성 재료를 용매에 용해 또는 분산시킨 것을 사용한다. 도전막의 재료로서는, 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 백금(Pt), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 팔라듐(Pd), 인듐(In), 몰리브덴(Mo), 니켈(Ni), 납(Pb), 이리듐(Ir), 로듐(Rh), 텅스텐(W), 카드뮴(Cd), 아연(Zn), 철(Fe), 티탄(Ti), 지르코늄(Zr), 바 륨(Ba) 등으로부터 선택된 적어도 한 종류, 또는 이들 원소 중 어느 것을 함유하는 합금을 사용한다. 용매는 초산 부틸, 초산 에틸 등의 에스테르류, 이소프로필 알코올, 에틸 알코올 등의 알코올류, 메틸 에틸 케톤, 아세톤 등의 유기 용제 등을 사용할 수 있다.
또한, 조성물의 점도는 0.3 Pa·s 이하로 한다. 이것은 조성물의 건조를 방지하고, 노즐로부터의 조성물을 원활하게 토출하기 위한 것이다. 또한, 사용하는 용매나 용도에 맞추어 조성물의 점도나 표면장력을 적절히 조정하면 좋다.
그 다음, 게이트 전극(1208), 또는 게이트 전극(1208)을 형성할 때 사용한 레지스트를 마스크로 사용하여, 섬 형상의 반도체막(1206)에 n형 또는 p형 도전성을 부여하는 불순물을 선택적으로 첨가함으로써, 소스 영역(1209), 드레인 영역(1210), LDD 영역(1211) 등을 형성한다. 상기 공정에 의해, N채널형 TFT(1212, 1213)와 P채널형 TFT(1214)를 동일 기판 위에 형성한다(도 12(D) 참조).
이어서, 도 12(D)에 나타내는 바와 같이, 이들 TFT를 보호하기 위해 절연막(1215)을 형성한다. 이 절연막(1215)은 플라즈마 CVD법 또는 스퍼터링법에 의해 질화규소막 또는 질화산화규소막을 단층 또는 적층 구조로 100∼200 nm의 두께로 형성한다. 질화산화규소막과 산화질화규소막을 조합하는 경우에는, 가스를 바꿈으로써 이들 막을 연속적으로 성막하는 것이 가능하다. 본 실시예에서는, 플라즈마 CVD법에 의해 막 두께 100 nm의 산화질화규소막을 형성하였다. 절연막(1215)을 형성함으로써, 산소나 공기 중의 수분을 비롯하여, 각종 이온성 불순물의 침입을 저지하는 블로킹 작용을 얻을 수 있다.
다음에, 절연막(1216)을 더 형성한다. 여기서는, 절연막(1216)은 SOG(Spin On Glass)법 또는 스핀 코팅법에 의해 도포된 폴리이미드, 폴리아미드, BCB(벤조시클로부텐), 아크릴, 실록산 등의 유기 수지막을 사용하여 형성될 수 있다. 또한, 무기 층간절연막(질화규소막, 산화규소막 등의, 규소를 함유하는 절연막), low-k(저유전율) 재료 등을 사용할 수도 있다. 절연막(1216)은 유리 기판 위에 형성된 TFT에 의한 요철을 완화하여 평탄화하는 것이 주 목적이기 때문에, 평탄성이 뛰어난 막이 바람직하다. 또한, 실록산은 구소(Si)와 산소(O)와의 결합으로 골격 구조가 구성되고, 치환기는 적어도 수소를 함유하는 유기기(예를 들어, 알킬기, 방향족 탄화수소) 또는 플루오로기인 재료이다. 또한, 치환기로서, 적어도 수소를 함유하는 유기기와 플루오로기 모두를 포함하고 있어도 좋다.
또한, 포토리소그래피법에 의해 게이트 절연막(1207), 절연막(1215) 및 절연막(1216)을 패터닝하여, 소스 영역(1209) 및 드레인 영역(1210)에 이르는 콘택트 홀을 형성한다.
다음에, 도전성 재료를 사용하여 도전막을 형성하고, 이 도전막을 패터닝하여 배선(1217)을 형성한다. 그 후, 보호막으로서 절연막(1218)을 형성하면, 도 12(D)에 나타내는 바와 같은 반도체장치가 완성된다.
본 발명의 레이저 어닐 방법을 사용한 반도체장치 제작방법은 상기한 TFT 제조공정에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 레이저 조사 방법에 의해 결정화된 반도체막을 TFT의 활성층으로서 사용함으로써, 소자간 이동도, 스레시홀드 및 온 전류의 편차를 억제할 수 있다.
또한, 레이저빔에 의한 결정화 전에, 촉매 원소를 사용한 결정화 공정을 제공하여도 좋다. 그 촉매 원소로서는, 니켈(Ni), 게르마늄(Ge), 철(Fe), 팔라듐(Pd), 주석(Sn), 납(Pb), 코발트(Co), 백금(Pt), 구리(Cu), 금(Au)과 같은 원소를 사용할 수 있다.
또한, 촉매 원소를 첨가하고, 가열 처리를 행하여 결정화를 촉진한 후에 레이저 조사를 행하여도 좋고, 또는 가열 처리를 생략하여도 좋다. 또는, 가열 처리 후에, 그 온도를 유지하면서 레이저 처리를 행하여도 좋다.
본 실시예에서는 반도체막의 결정화에 본 발명의 레이저 조사 방법을 사용한 예를 나타냈지만, 반도체막에 첨가한 불순물 원소의 활성화를 행하기 위해 본 발명의 레이저 조사 방법을 사용하여도 좋다. 또한, 본 발명에 따른 반도체장치 제작방법은 집적회로나 반도체 표시장치의 제작방법에도 적용할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 반도체막이 균일하게 어닐될 수 있다. 따라서, 본 발명의 방법에 따라 형성된 반도체막을 사용하여 제조한 모든 TFT는 특성이 양호하고, 개개의 TFT의 특성은 균일하다.
본 실시예는 실시형태나 다른 실시예와 자유롭게 조합될 수 있다.
[실시예 4]
본 실시예에서는, 본 발명의 레이저 조사 장치에 의한 결정화 방법에, 촉매 원소에 의한 결정화 방법을 조합하여, 결정화를 더욱 양호하게 행하는 예에 대하여 설명한다.
먼저, 도 13(A)에 나타내는 바와 같이, 기판(1300) 위에 하지막(1301)을 형 성하고, 하지막(1301) 위에 반도체막(1302)을 성막하는 공정까지는 실시예 2를 참조하여 행한다. 그 다음, 도 13(B)에 나타내는 바와 같이, 반도체막(1302)의 표면에, 중량 환산으로 10∼100 ppm의 Ni을 함유하는 용액, 예를 들어, 초산니켈 용액을 스핀 코팅법에 의해 도포하여, 반도체막(1302)의 표면 근방에 니켈을 도입한 영역을 형성한다. 도 13(B)의 점선은 촉매 원소를 도입한 것을 나타낸다. 촉매 원소의 도입은 상기 방법에 한정되지 않고, 스퍼터링법, 증착법, 플라즈마 처리 등을 사용하여 도입하여도 좋다.
그 다음, 500∼650℃에서 4∼24시간, 예를 들어, 500℃, 14시간의 가열 처리를 행한다. 이 가열 처리에 의해, 촉매 원소가 도입된 영역으로부터, 촉매 원소가 도입되지 않은 영역 쪽으로, 즉, 화살표로 나타내는 바와 같이, 반도체막의 표면으로부터 기판(1300)쪽으로 수직 방향으로 결정화가 조장되어, 결정화된 반도체막(1303)이 형성된다(도 13(C) 참조).
가열 처리는, 램프 복사를 열원으로 한 RTA(Rapid Thermal Anneal), 또는 가열된 기체를 사용한 RTA(가스 RTA)에 따라 740℃의 설정 가열 온도로 180초간의 RTA를 행하여도 좋다. 여기서의 설정 가열 온도는 파이로미터(pyrometer)로 측정한 기판의 온도이고, 그 온도를 열처리 시의 설정 온도로 하고 있다. 그 밖에, 어닐로를 사용한 550℃, 4시간의 열처리가 있고, 이것을 사용하여 가열 처리를 하여도 좋다. 결정화 온도의 저온화 및 시간의 단축화는 촉매 작용이 있는 금속 원소의 작용에 의한 것이다.
또한, 본 실시예에서는 촉매 원소로서 니켈(Ni)을 사용하고 있지만, 그 외에 도, 게르마늄(Ge), 철(Fe), 팔라듐(Pd), 주석(Sn), 납(Pb), 코발트(Co), 백금(Pt), 구리(Cu), 금(Au)과 같은 원소를 사용하여도 좋다.
그 다음, 도 13(D)에 나타내는 바와 같이, 레이저 조사 장치를 사용하여 반도체막(1303)을 결정화한다. 본 실시예에서는 Ti:사파이어 레이저를 사용하였다. Ti:사파이어 레이저는 한 종류의 도펀트로 다파장을 발진할 수 있는 레이저이다. 레이저빔(1304)의 기본파의 중심 파장은 660∼1180 nm이다. 이 기본파를, 레이저 발진기 내의 비선형 광학 결정에 의해, 중심 파장 330∼540 nm의 제2 고조파로 변환하고, 그 제2 고조파를 10 MHz 이상의 발진 주파수로 조사한다. 또한, 본 실시예에서는 제2 고조파를 사용하고 있지만, 제2 고조파 외의 고조파를 사용하여도 상관없다.
또한, 레이저 발진기로서, 실시형태나 다른 실시예에서 나타낸 CW 레이저, 또는 발진 주파수가 10 MHz 이상인 펄스 레이저를 사용할 수도 있다.
레이저 발진기로부터 사출된 레이저빔(1304)의 강도 분포를 회절 광학소자에 의해 균일화한 후, 슬릿에 의해 그 빔의 단부의 강도가 낮은 부분을 차단한다. 또한, 투영 렌즈로서 작용하는 볼록형 실린드리컬 렌즈를 레이저빔(1304)의 장축 방향으로 작용하도록 제공하여, 슬릿의 상을 직접 반도체막에 결상시킨다. 이와 같이 하여, 단면의 강도가 균일화된 레이저빔(1304)을 반도체막에 조사할 수 있다.
이상에서 설명한 레이저 조사 방법을 행함으로써, 레이저빔이 이동하는 방향으로 연속적으로 성장한 결정립이 형성되는 것뿐만 아니라, 서로 인접하는 레이저 조사 영역들의 경계에서 미결정 영역이나 요철의 형성을 억제할 수도 있다.
반도체막(1303)에의 레이저빔(1304)의 조사에 의해, 결정성이 더욱 높여진 반도체막(1305)이 형성된다. 또한, 촉매 원소를 사용하여 결정화된 반도체막(1305) 내에는 촉매 원소(여기서는 Ni)가 대체로 1×1019 원자/cm3 정도의 농도로 함유되어 있다고 생각된다. 다음에, 반도체막(1305) 내에 존재하는 촉매 원소의 게터링을 행한다. 게터링에 의해, 반도체막 중에 혼입된 금속 원소를 제거할 수 있기 때문에, 오프 전류를 저감하는 것이 가능하다.
먼저, 도 14(A)에 나타내는 바와 같이, 반도체막(1305)의 표면에 산화막(1306)을 형성한다. 1 nm∼10 nm 정도의 막 두께를 가지는 산화막(1306)을 형성함으로써, 후의 에칭 공정에서 반도체막(1305)의 표면이 거칠어지는 것을 막을 수 있다. 또한, 산화막(1306)은 공지의 방법에 의해 형성할 수 있다. 예를 들어, 산화막(1306)은 황산, 염산, 질산 등과 과산화수소수를 혼합시킨 수용액이나, 오존수를 사용하여 반도체막(1305)의 표면을 산화함으로써 형성될 수 있고, 또는, 산소를 함유하는 분위기 중에서의 플라즈마 처리나, 가열 처리, 자외선 조사 등에 의해 형성될 수도 있다. 또한, 산화막을 플라즈마 CVD법이나 스퍼터링법, 증착법 등에 의해 별도로 형성하여도 좋다.
다음에, 산화막(1306) 위에, 희가스 원소를 약 1×1020 원자/cm3 이상의 농도로 함유하는 게터링용 반도체막(1307)을 스퍼터링법에 의해 25∼250 nm의 두께로 형성한다. 게터링용 반도체막(1307)은 반도체막(1305)에 대한 에칭의 선택비를 크게 하기 위해 반도체막(1305)보다 막 밀도가 낮은 것이 바람직하다. 희가스 원소로서는, 헬륨(He), 네온(Ne), 아르곤(Ar), 크립톤(Kr), 크세논(Xe)으로부터 선택된 1종 또는 복수 종을 사용한다.
다음에, 도 14(B)에 나타내는 바와 같이, 퍼니스 어닐법이나 RTA법을 이용하여 가열 처리를 실시하여, 게터링을 행한다. 퍼니스 어닐법으로 행하는 경우에는, 질소 분위기 중에서 450∼600℃로 0.5∼12시간 가열 처리를 행한다. 또한, RTA법을 사용하는 경우에는, 가열용 램프 광원을 1∼60초, 바람직하게는, 30∼60초간 점등시키고, 이것을 1∼10회, 바람직하게는, 2∼6회 반복한다. 램프 광원의 발광 강도는 임의의 것으로 할 수 있지만, 반도체막이 순간적으로 600∼1000℃, 바람직하게는, 700∼750℃ 정도까지 가열되도록 한다.
가열 처리에 의해, 반도체막(1305) 내의 촉매 원소가 확산에 의해 화살표로 나타내는 바와 같이 게터링용 반도체막(1307)으로 이동하여 게터링된다.
다음에, 게터링용 반도체막(1307)을 선택적으로 에칭하여 제거한다. 에칭은 플라즈마를 사용하지 않는 ClF3에 의한 건식 에칭이나, 또는, 히드라진 또는 테트라메틸암모늄 하이드로옥사이드((CH3)4NOH)를 함유하는 수용액 등의 알칼리 용액에 의한 습식 에칭으로 행할 수 있다. 이때, 산화막(1306)에 의해 반도체막(1305)이 에칭되는 것을 방지할 수 있다.
다음에, 산화막(1306)을 불산에 의해 제거한 후, 반도체막(1305)을 소정의 형상으로 에칭하여, 섬 형상의 반도체막(1308)을 형성한다(도 14(C)). 이 섬 형상의 반도체막(1308)을 사용하여, TFT로 대표되는 각종 반도체 소자를 형성할 수 있 다. 본 발명에서, 게터링 공정이 본 실시예에 나타낸 방법에 한정되지 않는다. 그 외의 방법을 사용하여, 반도체막 중의 촉매 원소를 저감하도록 하여도 좋다.
본 실시예에서는 촉매 원소를 첨가하고 나서 가열 처리를 행하여 결정화를 촉진한 후, 레이저 조사에 의해 결정성을 더욱 높이는 구성에 대하여 설명하였다. 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 가열 처리를 생략하여도 좋다. 구체적으로는, 촉매 원소를 첨가하고 나서, 가열 처리 대신에 레이저빔을 조사하여, 결정성을 높이도록 하여도 좋다.
본 실시예는 실시형태나 다른 실시예와 자유롭게 조합될 수 있다.
[실시예 5]
본 발명에 따라 제조한 TFT를 박막 집적회로 장치, 또는 비접촉형 박막 집적회로 장치(무선 IC 태그(tag), RFID(Radio Frequency Identification) 태그라고도 불린다)에 사용할 수도 있다. 다른 실시예에서 나타낸 제작방법을 적용함으로써, 박막 집적회로 장치나 비접촉형 박막 집적회로 장치는 태그 또는 메모리로서 사용될 수 있다.
본 발명을 적용하는 것에 의해, 반도체막의 전면에 레이저 조사 처리를 양호하게 행할 수 있기 때문에, 반도체 소자의 레이아웃 및 크기의 자유도 및 집적도를 향상시키는 것이 가능하게 된다. 또한, 제조한 박막 집적회로 장치나 비접촉형 박막 집적회로 장치의 제품 품질은 양호한 상태이고, 품질의 편차를 억제하는 것이 가능하게 된다. 그 구체적인 예를 도면을 참조하여 설명한다.
본 실시예는 무선 IC 태그의 집적회로에 사용되는 반도체 소자로서 절연 분 리된 TFT를 사용하는 예를 나타내지만, 무선 IC 태그의 집적회로에 적용 가능한 반도체 소자는 TFT에 한정되지 않고, 어떠한 소자라도 적용 가능하다. 예를 들어, 기억 소자, 다이오드, 광전 변환 소자, 저항 소자, 코일, 용량 소자, 인덕터 등을 대표적으로 들 수 있다.
먼저, 도 15(A)에 나타내는 바와 같이, 스퍼터링법에 의해 유리로 된 제1 기판(1500) 위에 박리층(1501)을 형성한다. 박리층(1501)은 스퍼터링법, 감압 CVD법, 플라즈마 CVD법 등에 의해 형성할 수 있다. 본 실시예에서는, 박리층(1501)을 감압 CVD법에 의해 막 두께 50 nm 정도의 비정질 규소로 형성한다. 박리층(1501)의 재료는 규소에 한정되지 않고, 에칭에 의해 선택적으로 제거할 수 있는 재료(W, Mo 등)를 사용하여도 좋다. 박리층(1501)의 막 두께는 50∼60 nm로 하는 것이 바람직하다.
다음에, 박리층(1501) 위에 하지 절연막(1502)을 형성한다. 하지 절연막(1502)은, 제1 기판 중에 포함되는 Na 등의 알칼리 금속이나 알칼리토류 금속이 반도체막 내로 확산하여, TFT 등의 반도체 소자의 특성에 악영향을 미치는 것을 방지하기 위해 제공된다. 또한, 하지 절연막(1502)은 반도체 소자를 박리하는 후의 공정에서 반도체 소자를 보호하는 기능도 가지고 있다. 하지 절연막(1502)은 단일 절연막이어도 좋고 복수의 절연막을 적층한 것이어도 좋다. 따라서, 알칼리 금속이나 알칼리토류 금속의 반도체에의 확산을 억제할 수 있는 산화규소, 질화규소, 질소를 함유하는 산화규소(SiON), 산소를 함유하는 질화규소(SiNO) 등의 절연막을 사용한다.
다음에, 하지 절연막(1502) 위에 반도체막(1503)을 형성한다. 반도체막(1503)은 하지 절연막(1502)을 형성한 후 대기에 노출됨이 없이 형성되는 것이 바람직하다. 반도체막(1503)의 막 두께는 20∼200 nm(바람직하게는 40∼170 nm, 더 바람직하게는 50∼150 nm)로 한다.
그리고, 실시형태나 다른 실시예와 마찬가지로, 반도체막(1503)에 레이저빔(1499)을 조사하여 반도체막(1503)을 결정화한다. 반도체막(1503)에의 레이저빔(1499)의 조사에 의해, 결정성 반도체막(1504)이 형성된다. 도 15(A)는 레이저빔(1499)의 주사 도중의 상태를 나타내는 단면도이다.
본 발명을 적용함으로써, 조사면에 레이저의 간섭 줄무늬를 일으키게 하는 일이 없이, 강도가 균일한 레이저빔을 얻을 수 있다. 이 레이저빔을 사용함으로써, 반도체막에 대하여 균일하게 레이저 처리를 행하는 것이 가능하게 된다.
다음에, 도 15(B)에 나타내는 바와 같이, 결정 구조를 가지는 반도체막(1504)을 소정의 형상으로 에칭하여, 섬 형상의 반도체막(1505∼1507)을 형성한 후, 게이트 절연막(1508)을 형성한다. 게이트 절연막(1508)은 플라즈마 CVD법 또는 스퍼터링법 등에 의해 질화규소, 산화규소, 질소를 함유하는 산화규소 또는 산소를 함유하는 질화규소를 포함하는 막을 단층 또는 적층시켜 형성할 수 있다.
게이트 절연막(1508)을 형성한 후, 3∼100%의 수소를 함유하는 분위기 중에서 300∼450℃로 1∼12시간 열처리를 행하여, 섬 형상의 반도체막(1505∼1507)을 수소화하는 공정을 행하여도 좋다. 또한, 수소화의 다른 수단으로서, 플라즈마 수소화(플라즈마에 의해 여기된 수소를 사용한다)를 행하여도 좋다.
다음에, 도 15(C)에 나타내는 바와 같이, 게이트 전극(1509∼1511)을 형성한다. 여기서는, Si와 W을 스퍼터링법으로 적층 형성한 후, 레지스트(1512)를 마스크로 하여 에칭을 행하여, 게이트 전극(1509∼1511)을 형성하였다. 물론, 게이트 전극(1509∼1511)의 도전성 재료, 구조, 제작방법은 이것에 한정되는 것은 아니고, 적절히 선택될 수 있다. 예를 들어, n형 도전성을 부여하는 불순물이 도핑된 Si와 NiSi(니켈 실리사이드)를 포함하는 적층 구조나, TaN(질화 탄탈)과 W(텅스텐)의 적층 구조로 하여도 좋다. 또한, 다양한 도전성 재료를 사용하여 단층으로 형성하여도 좋다. 또한, 게이트 전극과 안테나를 동시에 형성하는 경우에는, 그들의 기능을 고려하여 재료를 선택하면 좋다.
또한, 레지스트 마스크 대신에, SiOx 등의 마스크를 사용하여도 좋다. 이 경우, SiOx, SiON 등을 형성하고 소정의 형상으로 에칭하여 마스크(하드 마스크라고 불린다)를 형성하는 공정이 추가되지만, 에칭에서의 하드 마스크의 막 감소가 레지스트 마스크에서의 것보다 적기 때문에, 소망한 폭의 게이트 전극(1509∼1511)을 형성할 수 있다. 또한, 액적 토출법을 사용하여 게이트 전극(1509∼1511)을 선택적으로 형성할 수도 있다.
다음에, 도 15(D)에 나타내는 바와 같이, P채널형 TFT가 되는 섬 형상의 반도체막(1506)을 레지스트(1513)로 덮고, 섬 형상의 반도체막(1505, 1507)에 n형 도전성을 부여하는 불순물 원소(대표적으로는 P(인) 또는 As(비소))를 저농도로 도핑한다. 이 도핑 공정은 게이트 절연막(1508)을 통하여 행해져, 섬 형상의 반도체 막(1505, 1507)에 한 쌍의 저농도 불순물 영역(1516, 1517)이 형성된다. 또한, 이 도핑 공정은 P채널형 TFT가 되는 섬 형상의 반도체막(1506)을 레지스트(1513)로 덮지 않고 행할 수도 있다.
다음에, 도 15(E)에 나타내는 바와 같이, 애싱(ashing) 등에 의해 레지스트(1513)를 제거한 후, N채널형 TFT가 되는 섬 형상의 반도체막(1505, 1507)을 덮도록 레지스트(1518)를 새로 형성하고, 게이트 전극(1510)을 마스크로 하여, 섬 형상의 반도체막(1506)에 P형 도전성을 부여하는 불순물 원소(대표적으로는 B(붕소))를 고농도로 도핑한다. 이 도핑 공정은 게이트 절연막(1508)을 통하여 행해져, 섬 형상의 반도체막(1506)에 한 쌍의 P형 고농도 불순물 영역(1520)이 형성된다.
다음에, 도 16(A)에 나타내는 바와 같이, 애싱 등에 의해 레지스트(1518)를 제거한 후, 게이트 절연막(1508) 및 게이트 전극(1509∼1511)을 덮도록 절연막(1521)을 형성한다.
그 후, 에치백(etch-back)법에 의해, 절연막(1521) 및 게이트 절연막(1508)을 부분적으로 에칭하여, 도 16(B)에 나타내는 바와 같이, 게이트 전극(1509∼1512)의 측벽에 접하는 사이드월(sidewall)(1522∼1524)을 자기정합적으로 형성한다. 에칭 가스로서는, CHF3와 He의 혼합 가스를 사용한다. 그러나, 사이드월을 형성하는 공정은 이것에 한정되는 것은 아니다.
다음에, 도 16(C)에 나타내는 바와 같이, P채널형 TFT가 되는 섬 형상의 반도체막(1506)을 덮도록 레지스트(1526)를 새로 형성하고, 게이트 전극(1509, 1511) 및 사이드월(1522, 1524)을 마스크로 하여, 섬 형상의 반도체막(1505, 1507)에 n형 도전성을 부여하는 불순물 원소(대표적으로는 P 또는 As)를 고농도로 도핑한다. 이 도핑 공정은 게이트 절연막(1508)을 통하여 행해져, 섬 형상의 반도체막(1505, 1507)에 한 쌍의 n형 고농도 불순물 영역(1527, 1528)이 형성된다.
다음에, 애싱 등에 의해 레지스트(1526)를 제거한 후, 불순물 영역의 열 활성화를 행하여도 좋다. 예를 들어, 두께 50 nm의 SiON막을 성막한 후, 질소 분위기 하에서 550℃로 4시간 가열 처리를 행하면 좋다. 또한, 수소를 함유하는 SiNx막을 100 nm의 막 두께로 형성한 후, 질소 분위기 하에서 410℃로 1시간 가열 처리를 행함으로써, 다결정 반도체막의 결함을 개선할 수 있다. 이것은 다결정 반도체막 중의 댕글링 본드(dangling bond)를 종단시키는 것으로, 수소화 처리 공정 등으로 불린다.
상기한 일련의 공정에 의해, N채널형 TFT(1530), P채널형 TFT(1531), 및 N채널형 TFT(1532)가 형성된다. 이 제조공정에서, 에치백법의 조건을 적절히 변경하여 사이드월의 사이즈를 조정함으로써, 채널 길이 0.2 ㎛∼2 ㎛의 TFT를 형성할 수 있다.
또한, 이 후, N채널형 TFT(1530, 1532) 및 P채널형 TFT(1531)를 보호하기 위한 패시베이션막을 형성하여도 좋다.
다음에, 도 17(A)에 나타내는 바와 같이, N채널형 TFT(1530, 1532) 및 P채널형 TFT(1531)를 덮도록 제1 층간절연막(1533)을 형성한다.
또한, 제1 층간절연막(1533) 위에 제2 층간절연막(1534)을 형성한다. 또한, 제1 층간절연막(1533) 또는 제2 층간절연막(1534)과, 후에 배선을 형성하기 위한 도전성 재료 등과의 열 팽창계수의 차이에 의해 생기는 응력에 의해, 제1 층간절연막(1533) 또는 제2 층간절연막(1534)이 벗겨지거나 갈라지는 것을 방지하기 위해, 제1 층간절연막(1533) 또는 제2 층간절연막(1534) 중에 충전재를 혼입하여도 좋다.
다음에, 도 17(A)에 나타내는 바와 같이, 제1 층간절연막(1533), 제2 층간절연막(1534) 및 게이트 절연막(1508)에 콘택트 홀을 형성한 다음, N채널형 TFT(1530, 1532) 및 P채널형 TFT(1531)에 접속되는 배선(1535∼1539)을 형성한다. 배선(1535, 1536)은 N채널형 TFT(1530)의 고농도 불순물 영역(1527)에 접속되고, 배선(1536, 1537)은 P채널형 TFT(1531)의 고농도 불순물 영역(1520)에 접속되고, 배선(1538, 1539)은 N채널형 TFT(1532)의 고농도 불순물 영역(1528)에 접속된다. 또한, 배선(1539)은 N채널형 TFT(1532)의 게이트 전극(1511)에도 접속된다. N채널형 TFT(1532)는 랜덤(random) ROM의 메모리 소자로서 사용될 수 있다.
다음에, 도 17(B)에 나타내는 바와 같이, 배선(1535∼1539)을 덮도록 제2 층간절연막(1534) 위에 제3 층간절연막(1541)을 형성한다. 제3 층간절연막(1541)은 배선(1535)이 일부 노출되는 위치에 개구부를 가지도록 형성된다. 제3 층간절연막(1541)은 제1 층간절연막(1533)과 같은 재료로 형성하는 것이 가능하다.
다음에, 제3 층간절연막(1541) 위에 안테나(1542)를 형성한다. 안테나(1542)는 Ag, Au, Cu, Pd, Cr, Mo, Ti, Ta, W, Al, Fe, Co, Zn, Sn, Ni 등의 금속 또는 그 금속을 함유하는 금속 화합물을 하나 또는 복수 포함하는 도전성 재료로 형성될 수 있다. 안테나(1542)는 배선(1535)에 접속되어 있다. 도 17(B)에서는, 안테나(1542)가 배선(1535)에 직접 접속되어 있지만, 본 발명의 무선 IC 태그는 이 구성에 한정되지 않는다. 예를 들어, 별도로 형성한 배선을 사용하여, 안테나(1542)와 배선(1535)을 전기적으로 접속하도록 하여도 좋다.
안테나(1542)는 포토리소그래피법, 증착법, 액적 토출법 등에 의해 형성될 수 있다. 도 17(B)에서는, 안테나(1542)가 단층의 도전막으로 형성되어 있지만, 복수의 도전막을 적층하여 안테나(1542)를 형성하는 것도 가능하다. 예를 들어, Ni 등으로 형성한 배선에 Cu를 무전해 도금으로 코팅하여 안테나(1542)를 형성하여도 좋다.
액적 토출법이란, 소정의 조성물을 함유하는 액적을 작은 노즐로부터 토출하여 소정의 패턴을 형성하는 방법이고, 잉크젯법 등이 그 범주에 포함된다. 또한, 인쇄법에는 스크린 인쇄법, 오프셋 인쇄법 등이 포함된다. 인쇄법 또는 액적 토출법을 사용함으로써, 노광용 마스크를 사용하지 않고도 안테나(1542)를 형성하는 것이 가능하게 된다. 또한, 액적 토출법과 인쇄법은 포토리소그래피법과 달리, 에칭에 의해 제거되는 재료의 낭비가 없다. 또한, 고가의 노광용 마스크를 사용하지 않아도 좋으므로, 무선 IC 태그의 제조에 소비되는 비용을 억제할 수 있다.
액적 토출법 또는 각종 인쇄법을 사용하는 경우, 예를 들어, Cu를 Ag로 코팅한 도전 입자 등도 사용하는 것이 가능하다. 또한, 액적 토출법에 의해 안테나(1542)를 형성하는 경우, 안테나(1542)의 밀착성을 높이는 처리를 제3 층간절연막(1541)의 표면에 실시하는 것이 바람직하다.
밀착성을 높이는 방법으로서, 구체적으로는, 촉매 작용에 의해 도전막 또는 절연막의 밀착성을 높일 수 있는 금속 또는 금속 화합물을 제3 층간절연막(1541)의 표면에 부착시키는 방법, 형성되는 도전막 또는 절연막과의 밀착성이 높은 유기계 절연막, 금속, 금속 화합물을 제3 층간절연막(1541)의 표면에 부착시키는 방법, 대기압 하 또는 감압 하에서 제3 층간절연막(1541)의 표면에 플라즈마 처리를 실시하여 표면 개질을 행하는 방법 등을 들 수 있다.
제3 층간절연막(1541)에 부착시키는 금속 또는 금속 화합물이 도전성을 가지는 경우, 안테나의 정상적인 동작을 방해하지 않도록, 그의 시트 저항을 제어한다. 구체적으로는, 도전성을 가지는 금속 또는 금속 화합물의 평균 두께를, 예를 들어, 1∼10 nm가 되도록 제어하거나, 또는 이들 금속 또는 금속 화합물을 산화에 의해 부분적으로 또는 전체적으로 절연화하거나 하면 좋다. 또는, 밀착성을 높이고 싶은 영역 이외는 부착한 금속 또는 금속 화합물을 에칭에 의해 선택적으로 제거하여도 좋다. 또한, 금속 또는 금속 화합물을 기판의 전면에 미리 부착시키는 것이 아니라, 액적 토출법, 인쇄법, 졸-겔(sol-gel)법 등에 의해 특정의 영역에만 금속 또는 금속 화합물을 선택적으로 부착시켜도 좋다. 또한, 금속 또는 금속 화합물은 제3 층간절연막(1541)의 표면에서 완전히 연속한 막 형상일 필요는 없고, 어느 정도 분산된 상태이어도 좋다.
그 다음, 도 18(A)에 나타내는 바와 같이, 안테나(1542)를 형성한 후, 안테나(1542)를 덮도록 제3 층간절연막(1541) 위에 보호층(1545)을 형성한다. 보호층(1545)은, 후에 박리층(1501)을 에칭에 의해 제거할 때, 안테나(1542)를 보호할 수 있는 재료로 형성된다. 예를 들어, 물 또는 알코올류에 가용인 에폭시계, 아크릴레이트계, 실리콘계의 수지를 전면에 도포함으로써 보호층(1545)을 형성할 수 있다.
다음에, 도 18(B)에 나타내는 바와 같이, 무선 IC 태그를 개별적으로 분리하기 위해 홈(1546)을 형성한다. 홈(1546)은 박리층(1501)이 노출되는 정도의 깊이이면 좋다. 홈(1546)의 형성은 다이싱(dicing), 스크라이빙(scribing) 등을 사용할 수 있다. 또한, 제1 기판(1500) 위에 형성되어 있는 무선 IC 태그를 분리할 필요가 없는 경우, 반드시 홈(1546)을 형성할 필요는 없다.
다음에, 도 18(C)에 나타내는 바와 같이, 박리층(1501)을 에칭에 의해 제거한다. 여기서는, 에칭 가스로서 불화할로겐을 사용하고, 이 가스를 홈(1546)으로부터 도입한다. 예를 들어, ClF3(3불화염소)를 사용하고, 온도를 350℃로 하고, 유량을 300 sccm으로 하고, 압력을 798 Pa로 하고, 처리 시간을 3시간으로 한 조건에서 에칭을 행한다. 또한, ClF3 가스에 질소를 혼합한 가스를 사용하여도 좋다. ClF3 등의 불화할로겐을 사용함으로써, 박리층(1501)이 선택적으로 에칭되어, 제1 기판(1500)을 N채널형 TFT(1530, 1532) 및 P채널형 TFT(1531)로부터 박리할 수 있다. 또한, 불화할로겐은 기체나 액체 어느 것이어도 좋다.
다음에, 도 19(A)에 나타내는 바와 같이, 박리된 N채널형 TFT(1530, 1532)와 P채널형 TFT(1531) 및 안테나(1542)를 접착제(1550)를 사용하여 제2 기판(1551)에 부착시킨다. 접착제(1550)는 제2 기판(1551)과 하지 절연막(1502)을 부착할 수 있 는 재료를 사용한다. 접착제(1550)로서는, 예를 들어, 반응 경화형 접착제, 열 경화형 접착제, 자외선 경화형 접착제 등의 광 경화형 접착제, 혐기형 접착제 등을 사용할 수 있다.
또한, 제2 기판(1551)은 종이, 플라스틱 등의 가요성 유기 재료로 형성될 수 있다.
다음에, 도 19(B)에 나타내는 바와 같이, 보호층(1545)을 제거한 후, 안테나(1542)를 덮도록 접착제(1552)를 제3 층간절연막(1541) 위에 도포하고, 커버재(1553)를 부착시킨다. 커버재(1553)는 제2 기판(1551)과 마찬가지로, 종이, 플라스틱 등의 가요성 유기 재료로 형성될 수 있다. 접착제(1552)의 두께는, 예를 들어, 10∼200 ㎛로 하면 좋다.
또한, 접착제(1552)는 커버재(1553)와 제3 층간절연막(1541) 및 안테나(1542)를 부착할 수 있는 재료를 사용한다. 접착제(1552)로서는, 예를 들어, 반응 경화형 접착제, 열 경화형 접착제, 자외선 경화형 접착제 등의 광 경화형 접착제, 혐기형 접착제 등을 사용할 수 있다.
상기한 공정들을 거쳐, 무선 IC 태그가 완성된다. 상기 제작방법에 따르면, 종 막 두께가 0.3 ㎛∼3 ㎛, 대표적으로는 2 ㎛ 정도의 매우 얇은 집적회로를 제2 기판(1551)과 커버재(1553)와의 사이에 형성할 수 있다.
집적회로의 두께는 반도체 소자 자체의 두께뿐만 아니라, 접착제(1550)와 접착제(1552) 사이에 형성된 각종 절연막 및 층간절연막의 두께를 포함하는 것으로 한다. 또한, 무선 IC 태그 내의 집적회로의 면적은 각 변이 5 mm 이하(25 mm2 이하), 보다 바람직하게는 각 변이 0.3 mm∼4 mm(0.09 mm2∼16 mm2) 정도로 될 수 있다.
본 실시예에서는 내열성이 높은 제1 기판(1500)과 집적회로 사이에 박리층을 형성하고, 에칭에 의해 그 박리층을 제거함으로써, 기판과 집적회로를 박리하는 방법에 대하여 나타내었지만, 본 발명의 무선 IC 태그 제작방법은 이 구성에 한정되지 않는다. 예를 들어, 내열성이 높은 기판과 집적회로 사이에 금속 산화막을 형성하고, 이 금속 산화막을 결정화에 의해 취약화시켜, 집적회로를 박리하여도 좋다. 또는, 내열성이 높은 기판과 집적회로 사이에, 수소를 함유하는 비정질 반도체막을 사용한 박리층을 형성하고, 레이저빔의 조사에 의해 이 박리층을 변질시켜 제거함으로써, 기판과 집적회로를 박리하여도 좋다. 또한, 집적회로가 형성된 내열성이 높은 기판을 기계적으로 삭제하거나 또는 용액이나 가스에 의한 에칭으로 제거함으로써, 집적회로를 기판으로부터 떼어내도 좋다.
또한, 본 실시예에서는 안테나와 집적회로를 하나의 기판 위에 형성하는 예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이 구성에 한정되지 않는다. 안테나와 집적회로를 다른 기판 위에 형성한 후에 서로 부착함으로써, 전기적으로 접속하도록 하여도 좋다.
일반적으로, RFID에 사용되고 있는 전파의 주파수는 13.56 MHz 또는 2.45 GHz가 많고, 이들 주파수의 전파를 검파할 수 있도록 무선 IC 태그를 형성하는 것 이 범용성을 높이는데 있어서 매우 중요하다.
본 실시예의 무선 IC 태그는, 반도체 기판을 사용하여 형성된 RFID 태그에 비하여 전파가 차폐되기 어렵고, 전파의 차폐에 의해 신호가 감쇠하는 것을 방지할 수 있다는 이점을 가지고 있다. 따라서, 반도체 기판을 사용하지 않아도 되므로, 무선 IC 태그의 비용을 대폭으로 낮출 수 있다.
또한, 본 실시예에서는 집적회로를 박리하여, 가요성 기판에 부착시키는 예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이 구성에 한정되지 않는다. 예를 들어, 유리 기판과 같이, 집적회로의 제조공정에서의 열 처리에 견딜 수 있는 내열 온도를 가지고 있는 기판을 사용하는 경우, 집적회로를 반드시 박리할 필요는 없다.
본 실시예는 실시형태나 다른 실시예와 자유롭게 조합될 수 있다.
[실시예 6]
다른 실시예에서 나타낸 제작방법에 따라 제조된 무선 IC 태그의 구체적인 사용예를 이하에 설명한다.
본 발명을 적용함으로써, 반도체막의 전면에 대하여 레이저 조사 처리를 양호하게 행할 수 있기 때문에, 반도체 소자의 레이아웃이나 크기의 자유도 및 집적도를 향상시키는 것이 가능하게 된다. 또한, 본 발명을 사용하여 제조한 TFT를 사용한 무선 IC 태그는 품질이 양호하고, 품질의 편차가 없는 것이 된다.
도 20(A)는 여권(2001)에 무선 IC 태그(2002)를 부착하고 있는 상태를 나타내고 있다. 또는, 여권(2001)에 무선 IC 태그(2002)를 묻어도 좋다. 마찬가지로 하여, 운전 면허증, 신용카드, 지폐, 동전, 증권, 상품권, 티켓, 여행자 수 표(T/C), 의료 보험증, 주민등록증, 호적등본 등에 무선 IC 태그를 부착하거나 묻을 수 있다. 이 경우, 진짜인 것을 나타내는 정보만을 무선 IC 태그에 입력하여 두고, 부정하게 정보를 읽어내거나 기입하거나 할 수 없도록 액세스권을 설정한다. 이와 같이 태그를 사용함으로써, 위조된 것과 진짜를 구별하는 것이 가능하게 된다.
이 밖에, 무선 IC 태그를 메모리로서 사용하는 것도 가능하다. 도 20(B)는 무선 IC 태그(2011)를 야채의 포장에 부착하는 라벨에 묻은 예를 나타내고 있다. 또는, 무선 IC 태그를 포장 그 자체에 부착하거나 묻거나 하여도 상관없다. 무선 IC 태그(2011)에는, 생산지, 생산자, 제조 연월일, 가공 방법 등의 생산 단계의 공정이나, 상품의 유통 공정, 가격, 수량, 용도, 형상, 중량, 유통기한, 각종 인증 정보 등을 기록하는 것이 가능하게 된다. 무선 IC 태그(2011)로부터의 정보는 무선식 리더(reader)(2012)의 안테나부(2013)에서 수신하여 읽어내고, 리더(2012)의 표시부(2014)에 표시함으로써, 도매업자, 소매업자, 소비자가 파악하는 것이 용이하게 된다. 또한, 생산자, 거래 업자, 소비자의 각각 대하여 액세스권을 설정함으로써, 액세스권을 가지지 않는 자는 판독, 기입, 재기입을 할 수 없는 구조로 되어 있다.
또한, 무선 IC 태그는 이하와 같이 사용할 수 있다. 계산 시에 무선 IC 태그에 계산이 끝낸 것을 기입하고, 출구에 체크 수단을 형성하여, 계산이 끝난 것이 무선 IC 태그에 기입되어 있는지 체크한다. 계산을 끝내지 않고 가게를 나오려고 하면, 경보가 울린다. 이 방법에 의해, 계산하는 것을 잊어버리는 것이나 도둑을 예방할 수 있다.
또한, 고객의 프라이버시 보호를 고려하면, 이하에 기재하는 방법으로 하는 것도 가능하다. 금전출납기로 무선 IC 태그로부터 상품 정보를 읽어내고, 또한, (1) 무선 IC 태그에 입력되어 있는 데이터를 비밀번호 등으로 잠그는 것, (2) 무선 IC 태그에 입력되어 있는 데이터 그 자체를 암호화하는 것, (3) 무선 IC 태그에 입력되어 있는 데이터를 소거하는 것, (4) 무선 IC 태그에 입력되어 있는 데이터를 파괴하는 것 중 어느 하나를 행한다. 그리고, 출구에 체크 수단을 마련하고, (1)∼(4) 중 어떠한 처리가 행해졌는지, 또는 무선 IC 태그의 데이터에 아무것도 처리를 하지 않은 상태인지를 체크함으로써, 계산의 유무를 체크한다. 이와 같이 하면, 가게 내에서는 계산의 유무를 확인하는 것이 가능하고, 가게 밖에서는 소유자의 의지에 반하여 무선 IC 태그의 정보가 읽어내어지는 것을 방지할 수 있다.
또한, (4)의 무선 IC 태그에 입력되어 있는 데이터를 파괴하는 방법의 예를 몇 개 들 수 있다. 예를 들어, (a) 무선 IC 태그가 가지는 전자 데이터의 적어도 일부에 "0(오프)"과 "1(온)" 중 어느 하나 또는 모두를 기입하여 데이터를 의미가 없는 데이터로 재기입하는 방법이나, (b) 무선 IC 태그에 전류를 과잉으로 흘려, 무선 IC 태그가 가지는 반도체 소자의 배선의 일부를 물리적으로 파괴하는 방법 등을 사용할 수 있다.
무선 IC 태그의 다른 사용법으로서, 무선 IC 태그를 붙이고 있는 상품의 정보를 냉장고나 세탁기 등의 가정용 전자제품이 가지는 리더로 읽어내는 것에 의해, 상품의 품질관리방법이나 취급방법을 자동으로 조절시키는 것이 가능하게 된다. 또한, 모니터를 가정용 전자제품에 붙여, 상품 정보를 표시시키는 것도 가능하다.
예를 들어, 상품(예를 들어, 식품)에는 보존에 적절한 온도 및 습도 상태가 있다. 또한, 계절마다 냉장고 내의 온도 설정을 행하는 것은 에너지 절약의 관점에서 중요한 것이다. 그러나, 이것을 소비자가 자력으로 조절하는 것은 매우 귀찮은 일이다. 그러나, 조절을 게을리하면, 상품을 바로 손상시키거나 계절에 따라서는 필요 이상으로 전력을 소비하거나 하는 일도 있다.
도 21(A)는 무선 IC 태그(2100)가 붙어 있는 상품(2101)을 냉장고(2102)에 넣거나 꺼내기 위해 냉장고(2102)를 연 경우를 나타낸다. 여기서 읽어낸 데이터의 흐름을 도 21(B)에 나타낸다. 또한, 상품(2101)의 출납에 따라 냉장고가 행하는 처리의 흐름도를 도 22에 나타낸다.
먼저, 도 21(A)에 나타내는 바와 같이, 무선 IC 태그가 붙어 있는 상품(2101)을 냉장고(2102)에 출납한다(스텝 S1). 이때, 출납한 상품의 정보를 리더(2103)가 읽어낸다(스텝 S2). 다음에, 상품의 데이터를 냉장고(2102)가 가지는 연산 장치(2104)로 송신하고(스텝 S3), 필요에 따라 기억장치(2105)에 기억시킨다. 이 데이터에는 상품의 종류, 보존에 최적인 온도(T1) 및 습도, 유통기한 등이 포함된다. 동시에, 냉장고(2102)의 온도(T2) 및 습도를 측정하고(스텝 S4), 연산 장치(2104)에 송신한다(스텝 S5). 필요에 따라 기억장치(2105)에 이 데이터를 기억시켜 둔다. 또한, 이하에서는 온도에 주목하여 설명하겠지만, 다른 요소에 관해서도 마찬가지로 처리를 행할 수 있다.
다음에, 연산 장치(2104)는 출납한 상품의 보존에 최적인 온도(T1)와 냉장고 내의 온도(T2)의 데이터를 기억장치(2105)로부터 취출하여, T1와 T2의 차의 절대값(T3)을 계산하여, T3와 일정값(a)이 이하의 식 (4)를 만족시키는지 비교한다(스텝 S6).
│T1 - T2│= T3 ＜ a ‥‥‥‥ 식 (4)
T3가 일정값(a) 이상인 경우, 즉, 상기 식 (4)가 거짓일 때는, 냉장고(2102)에서 그 상품을 보존하는 것은 부적절하므로, 소리나 빛 등의 수단에 의해 소비자에게 경고를 하고(스텝 S7), 냉장고(2102)의 온도 변화를 행하지 않는다. T3가 일정값(a) 아래인 경우, 즉, 상기 식 (4)이 참일 때에는, 이하의 처리로 이어진다.
연산 장치(2104)는 출납 상품의 보존에 최적인 온도(T4)를 계산한다(스텝 S8). 또한, 이 온도(T4)와 냉장고 내의 온도(T2)를 비교하고(스텝 S9), 그 결과에 따라 냉각의 강약을 결정한다. T2＞T4인 경우에는, 냉각을 약하게 하도록 조절 장치(2106)에 제어 신호를 보내고(스텝 S10), T2＜T4인 경우에는, 냉각을 강하게 하도록 조절 장치(2106)에 제어 신호를 보낸다(스텝 S11). 조절 장치(2106)는 제어 신호에 따라 작동하고(스텝 S12), 냉장고(2102)의 온도를 T4가 되도록 조절한다.
또한, 냉장고(2102)에서, 리더(2103), 연산 장치(2104), 및 조절 장치(2106)의 입출력은 제어장치(2107)에 의해 제어되고 있다. 또한, 연산 장치(2104) 및 제 어장치(2107)로서 CPU를 이용하여도 좋다.
다른 기능으로서, 냉장고(2102)에 들어가 있는 상품의 종류나 수를 파악함으로써, 냉장고(2102) 내에 상품이 별로 들어가 있지 않은 경우에는 냉각을 약하게 하고, 상품이 많이 들어가 있을 때는 반대로 냉각을 강하게 하는 것도 가능하다. 또한, 냉장고(2102) 내의 특정 위치만 냉각을 약하게 하거나 강하게 하거나 하는 것도 가능하다. 또한, 냉장고(2102)에 모니터(2108)를 설치함으로써, 냉장고(2102)를 열지 않고 내부에 무엇이 들어가 있는지를 확인할 수 있다.
또한, 냉장고 내에 넣은 물건에 따른 냉각 방법을 실행하는 것도 가능하다. 무선 IC 태그의 정보에 따라, 급속히 냉각할지 또는 서서히 냉각할지를 판단한다. 그 판단에 따라 조절 장치(2106)에 제어 신호를 보내어, 조절 장치(2106)는 그 제어 신호에 따라 냉각의 조절을 행한다.
이와 같이, 상황에 따라 냉장고 내의 상태를 제어함으로써, 상품을 장시간 양호하게 보존할 수 있고, 또한, 쓸데없는 전력의 소비를 줄일 수 있다. 또한, 온도의 조정 방법은 여기에 예로 든 방법에 한정되지 않는다.
본 실시예에서는, 식품을 보존하는 냉장고에 대하여 설명하였지만, 온도, 습도, 밝기 등을 조절하면서 보존할 필요가 있는 물건(예를 들어, (1) 화학 물질이나 의약품, (2) 세포, 세균류, 식물, 동물 등의 생체, (3) 효소나 DNA 등의 생체에 유래하는 것)이라면, 물건의 정보를 입력한 무선 IC 태그를 용기에 붙이거나, 무선 IC 태그를 시료 자체에 붙이거나 함으로써, 마찬가지로 사용하는 것이 가능하다.
세탁기의 경우에는, 세탁에 적절한 빨래 방법, 세제의 종류나 양, 세탁에 사 용하는 물의 양 등을 설정할 필요가 있다. 일반적으로, 세탁물은 크기나 종류가 다양하기 때문에, 세탁의 설정은 번거롭다. 근년에는, 기능이 많이 있는 세탁기가 많이 시판되고 있지만, 소비자가 세탁기의 기능을 잘 다루지 못하는 경우도 많다.
일반적으로 시판되고 있는 일조식(一槽式) 탈수 세탁기에서는, 세탁겸 탈수조에 세탁물을 넣은 후, 세탁겸 탈수조를 돌리기 위한 동력을 측정함으로써 세탁물의 중량을 측정하고, 이 세탁물의 중량에 따라 물의 양이 결정된다. 따라서, 세탁물이 같은 무게라도, 침대 시트와 같이 큰 것과, 데님 소재의 재킷과 같이 작은 것을 각각 빠는 경우에는, 물의 양과 빨래의 방법이 완전히 똑같이 세탁이 행해지게 된다. 세제의 양은 세탁에 사용하는 물의 양에 맞추어 설정되기 때문에, 상기와 같은 경우에는 적절한 세제의 양이 되지 않는 경우도 있다.
따라서, 도 23에 나타내는 바와 같이, 무선 IC 태그(2300)가 묻혀 있는 의류(2301)를 세탁기(2302)에 넣을 때, 의류(2301)의 종류, 크기, 중량, 소재 등의 정보를 세탁기(2302)에 붙어있는 리더(2303)가 읽어내고, 그 정보를 연산 장치에 보낸다. 연산 장치는 이들 정보로부터 적절한 세탁 코스, 세제의 종류와 양, 물의 양을 판단한다. 그리고, 세탁기에 붙어있는 모니터(2304)에 투입해야 할 세제의 종류와 양이 표시된다. 소비자는 그 표시에 따라 세제를 투입하고, 세탁기의 시작 버튼을 누르면 된다. 이와 같이 하여, 자동적으로 세탁에 관한 설정이 행해진 후, 세탁을 한다.
[실시예 7]
본 발명을 사용하여 제조한 TFT를 사용하여 다양한 전자기기를 완성할 수 있 다. 그 구체적인 예를 도 24(A)∼도 24(F)를 참조하여 설명한다.
본 발명에 따르면, 반도체막에 레이저의 간섭 줄무늬를 발생시키지 않고, 강도가 균일한 레이저빔을 얻을 수 있다. 이 레이저빔을 사용함으로써, 반도체막의 전면을 양호하게 어닐하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 반도체장치의 레이아웃이나 크기에 제한을 없애는 것이나, 집적도를 향상하는 것이 가능하게 된다. 또한, 기판의 어느 부분에서도 결정화 정도는 같기 때문에, 제작한 반도체 소자의 제품 품질은 양호하고, 그 품질의 편차를 없앨 수 있다. 그 결과, 최종 제품으로서의 전자기기를 높은 스루풋(throughput)과 양호한 품질로 제조하는 것이 가능하게 된다. 그 구체적인 예를 도면을 사용하여 설명한다.
도 24(A)는 케이스(2401), 지지대(2402), 표시부(2403), 스피커부(2404), 비디오 입력 단자(2405) 등을 포함하는 표시장치를 나타낸다. 이 표시장치는 다른 실시예에서 나타낸 제작방법에 의해 형성한 TFT를 구동 IC나 표시부(2403) 등에 사용함으로써 제조된다. 또한, 표시장치에는 액정 표시장치, 발광 표시장치 등이 있고, 용도별로는 컴퓨터용, 텔레비전 수신용, 광고 표시용 등의 모든 정보 표시용 표시장치가 포함된다. 구체적으로는, 디스플레이, 헤드 장착형 디스플레이, 반사형 프로젝터 등을 들 수 있다.
도 24(B)는 케이스(2411), 표시부(2412), 키보드(2413), 외부 접속 포트(2414), 포인팅 마우스(2415) 등을 포함하는 컴퓨터를 나타낸다. 본 발명에 따라 형성된 TFT는 표시부(2412)의 화소부뿐만 아니라, 표시용 구동 IC, 본체 내부의 CPU, 메모리 등의 반도체장치에도 적용 가능하다.
도 24(C)는 휴대형 정보 처리 단말기의 하나의 대표예로서의 휴대 전화기를 나타낸다. 이 휴대 전화기는 케이스(2421), 표시부(2422), 조작 키(2423) 등을 포함한다. 본 발명에 따라 형성된 TFT는 표시부(2422)의 화소부나 센서부(2424)뿐만 아니라, 표시용 구동 IC, 메모리, 음성 처리 회로 등에 적용될 수 있다. 센서부(2424)는 광 센서 소자를 가지고 있어, 센서부(2424)로 얻을 수 있는 조도에 맞추어 표시부(2422)의 휘도 제어를 행하거나, 센서부(2424)로 얻을 수 있는 조도에 맞추어 조작 키(2423)의 조명 제어를 행하거나 함으로써, 휴대 전화기의 소비전력을 억제할 수 있다.
상기 휴대 전화기를 비롯하여, PDA(Personal Digital Assistants, 정보 휴대 단말기), 디지털 카메라, 소형 게임기 등의 전자기기에 본 발명에 따라 형성한 반도체장치를 사용할 수도 있다. 예를 들어, CPU, 메모리, 센서 등의 기능 회로나, 이들 전자기기의 화소부나, 표시용의 구동 IC에도 본 발명에 따라 형성한 반도체장치를 적용하는 것이 가능하다.
또한, 도 24(D) 및 도 24(E)는 디지털 카메라를 나타낸다. 도 24(E)는 도 24(D)에 나타낸 디지털 카메라의 뒤쪽을 나타내는 도면이다. 이 디지털 카메라는 케이스(2431), 표시부(2432), 렌즈(2433), 조작 키(2434), 셔터(2435) 등을 포함한다. 본 발명에 따라 형성된 TFT는 표시부(2432)의 화소부, 표시부(2432)를 구동하는 구동 IC, 메모리 등에 적용될 수 있다.
도 24(F)는 본체(2441), 표시부(2442), 케이스(2443), 외부 접속 포트(2444), 리모콘 수신부(2445), 수상(受像)부(2446), 배터리(2447), 음성 입력 부(2348), 조작 키(2449), 접안부(2450) 등을 포함하는 디지털 비디오 카메라를 나타낸다. 본 발명에 따라 형성된 TFT는 표시부(2342)의 화소부, 표시부(2342)를 제어하는 구동 IC, 메모리, 디지털 입력 처리 장치 등에 적용될 수 있다.
이 밖에도, 내비게이션 시스템, 음향 재생 장치, 기록 매체를 구비한 화상 재생 장치 등에 본 발명을 적용하는 것이 가능하다. 이들 기기의 표시부의 화소부나, 표시부를 제어하는 구동 IC, 메모리, 디지털 입력 처리 장치, 센서부 등의 용도에, 본 발명에 따라 형성된 TFT를 적용할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명에 따라 제조된 반도체장치의 적용 범위는 매우 넓고, 본 발명에 의해 제조된 반도체장치는 모든 분야의 전자기기에 적용될 수 있다. 또한, 이들 전자기기에 사용되는 표시장치는 크기나 강도, 또는 사용 목적에 따라, 유리 기판뿐만 아니라, 내열성의 합성 수지 기판을 사용하는 것도 가능하다. 그것에 의해, 한층 더 경량화를 도모할 수 있다.

Claims (35)

  1. 레이저 조사 장치에 있어서,
    레이저 발진기;
    상기 레이저 발진기로부터 사출된 레이저빔의 강도 분포를 균일화하는 빔 균질기;
    상기 빔 균질기를 통과한 상기 레이저빔의 단부를 차단하기 위한 슬릿;
    상기 슬릿의 상(像)을 조사면에 투영(投影)하기 위한 투영 렌즈; 및
    상기 슬릿의 상기 상을 상기 조사면에 집광하기 위한 집광 렌즈를 포함하고,
    상기 집광 렌즈가 구면 렌즈와 오목형 실린드리컬 렌즈를 포함하고,
    상기 슬릿은 장축 방향으로 상기 레이저빔의 상기 단부를 차단하고,
    상기 투영 렌즈는 상기 레이저빔의 상기 장축 방향으로 작용하고,
    상기 집광 렌즈는 상기 레이저빔의 단축 방향으로 작용하고,
    상기 오목형 실린드리컬 렌즈는 상기 레이저빔의 상기 장축 방향으로 작용하는, 레이저 조사 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 빔 균질기가 회절 광학소자인, 레이저 조사 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 투영 렌즈가 볼록형 실린드리컬(cylindrical) 렌즈 또는 볼록형 구면(球面) 렌즈인, 레이저 조사 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 구면 렌즈가 볼록형 구면 렌즈인, 레이저 조사 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 슬릿의 개구부의 폭을 a, 상기 조사면에서의 상기 레이저빔의 장축의 길이를 b, 상기 투영 렌즈의 초점거리를 f, 상기 슬릿의 사출측의 면으로부터 상기 투영 렌즈의 제1 주점(主點)까지의 거리를 d1, 상기 투영 렌즈의 제2 주점으로부터 상기 조사면까지의 거리를 d2라 할 때, 1/f = (1/d1)＋(1/d2) 및 d1 : d2 = a : b의 관계를 만족시키는, 레이저 조사 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 레이저빔이 연속 발진 레이저빔 또는 발진 주파수가 10 MHz 이상인 펄스 레이저빔인, 레이저 조사 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 레이저 발진기로부터 사출되는 상기 레이저빔이, Ti:사파이어 레이저, Ar 이온 레이저, 및 매질로서 Nd, Yb, Cr, Ti, Ho, Er, Tm, Ta로부터 선택된 1종 또는 복수 종이 첨가된 광섬유를 사용한 레이저로 이루어진 군에서 선택되는, 레이저 조사 장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 레이저 발진기로부터 사출되는 상기 레이저빔이, 단결정 YAG, 단결정 YVO4, 단결정 고토감람석(forsterite), 단결정 YAlO3, 단결정 GdVO4, 다결정 YAG, 다결정 Y2O3, 다결정 YVO4, 다결정 YAlO3, 및 다결정 GdVO4로 이루어진 군에서 선택되는 재료를 사용한 레이저인, 레이저 조사 장치.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 레이저빔이 비선형 광학소자에 의해 변환된 고조파인, 레이저 조사 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 슬릿의 개구부가 차폐판을 이동시킴으로써 조절되는, 레이저 조사 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 슬릿에서의 상기 상과 상기 조사면에서의 상이 상기 투영 렌즈에 의해 공역(共役) 관계에 있는, 레이저 조사 장치.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 삭제
  21. 삭제
  22. 삭제
  23. 삭제
  24. 삭제
  25. 삭제
  26. 삭제
  27. 삭제
  28. 삭제
  29. 삭제
  30. 삭제
  31. 삭제
  32. 삭제
  33. 삭제
  34. 삭제
  35. 제 1 항에 있어서,
    상기 투영 렌즈는 실린드리컬 렌즈를 구비하고,
    상기 레이저 빔의 상기 장축 방향은 상기 실린드리컬 렌즈의 모선 방향에 수직인, 레이저 조사 장치.
KR1020077027356A 2005-05-02 2006-04-26 레이저 조사 장치 및 레이저 조사 방법 KR101284201B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2005-00133788 2005-05-02
JP2005133788 2005-05-02
PCT/JP2006/309191 WO2006118312A1 (en) 2005-05-02 2006-04-26 Laser irradiation apparatus and laser irradiation method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20080003926A KR20080003926A (ko) 2008-01-08
KR101284201B1 true KR101284201B1 (ko) 2013-07-09

Family

ID=37308099

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020077027356A KR101284201B1 (ko) 2005-05-02 2006-04-26 레이저 조사 장치 및 레이저 조사 방법

Country Status (3)

Country Link
US (1) US8395084B2 (ko)
KR (1) KR101284201B1 (ko)
WO (1) WO2006118312A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024030902A1 (en) * 2022-08-01 2024-02-08 California Institute Of Technology Complex-wavefront photonic transceiver processor

Families Citing this family (61)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1728271B1 (en) * 2004-03-26 2016-06-08 Semiconductor Energy Laboratory Co, Ltd. Laser irradiation method and laser irradiation apparatus
US8525075B2 (en) 2004-05-06 2013-09-03 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Laser irradiation apparatus
WO2007072837A1 (en) * 2005-12-20 2007-06-28 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Laser irradiation apparatus and method for manufacturing semiconductor device
US8173977B2 (en) * 2006-10-03 2012-05-08 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Laser irradiation apparatus and laser irradiation method
KR101301282B1 (ko) 2006-12-29 2013-08-27 엘지디스플레이 주식회사 비정질 실리콘 결정화용 레이저 조사 장치
KR100924280B1 (ko) * 2008-09-24 2009-10-30 위아코퍼레이션 주식회사 광역 레이저 패터닝 시스템
EP2351067A4 (en) * 2008-11-14 2013-07-03 Univ Columbia SYSTEMS AND METHODS FOR CRYSTALLIZATION OF THIN FILMS
JP5241527B2 (ja) * 2009-01-09 2013-07-17 浜松ホトニクス株式会社 レーザ加工装置
JP5241525B2 (ja) * 2009-01-09 2013-07-17 浜松ホトニクス株式会社 レーザ加工装置
US9429742B1 (en) 2011-01-04 2016-08-30 Nlight, Inc. High power laser imaging systems
US10095016B2 (en) 2011-01-04 2018-10-09 Nlight, Inc. High power laser system
US9409255B1 (en) 2011-01-04 2016-08-09 Nlight, Inc. High power laser imaging systems
US9720244B1 (en) * 2011-09-30 2017-08-01 Nlight, Inc. Intensity distribution management system and method in pixel imaging
DE102012103176B3 (de) * 2012-04-12 2013-05-29 Jenoptik Automatisierungstechnik Gmbh Vorrichtung und Verfahren zum Einbringen von Trennrissen in ein Substrat
US9842665B2 (en) 2013-02-21 2017-12-12 Nlight, Inc. Optimization of high resolution digitally encoded laser scanners for fine feature marking
JP5364856B1 (ja) * 2013-02-27 2013-12-11 三菱重工業株式会社 加工装置、加工方法
US9310248B2 (en) 2013-03-14 2016-04-12 Nlight, Inc. Active monitoring of multi-laser systems
US10226837B2 (en) 2013-03-15 2019-03-12 Nlight, Inc. Thermal processing with line beams
MX2016004378A (es) * 2013-10-11 2016-08-17 Wavelight Gmbh Sistema de diagnostico y metodo de diagnostico.
TWI561327B (en) * 2013-10-16 2016-12-11 Asm Tech Singapore Pte Ltd Laser scribing apparatus comprising adjustable spatial filter and method for etching semiconductor substrate
US9709810B2 (en) 2014-02-05 2017-07-18 Nlight, Inc. Single-emitter line beam system
US10069271B2 (en) 2014-06-02 2018-09-04 Nlight, Inc. Scalable high power fiber laser
KR102215750B1 (ko) * 2014-07-15 2021-02-17 삼성디스플레이 주식회사 레이저 어닐 장치 및 이를 이용한 레이저 어닐 방법
CN105720463B (zh) 2014-08-01 2021-05-14 恩耐公司 光纤和光纤传输的激光器中的背向反射保护与监控
US9533375B2 (en) * 2014-10-02 2017-01-03 Industrial Technology Research Institute Temperature sensing apparatus, laser processing system, and temperature measuring method
US9837783B2 (en) 2015-01-26 2017-12-05 Nlight, Inc. High-power, single-mode fiber sources
KR102318887B1 (ko) * 2015-03-06 2021-10-29 삼성전자주식회사 웨어러블 전자 장치 및 그 제어 방법
US10050404B2 (en) 2015-03-26 2018-08-14 Nlight, Inc. Fiber source with cascaded gain stages and/or multimode delivery fiber with low splice loss
JP6548944B2 (ja) * 2015-04-09 2019-07-24 株式会社ディスコ レーザー加工装置
KR101700392B1 (ko) * 2015-05-26 2017-02-14 삼성디스플레이 주식회사 레이저빔 어닐링 장치 및 이를 이용한 디스플레이 장치 제조방법
US10520671B2 (en) 2015-07-08 2019-12-31 Nlight, Inc. Fiber with depressed central index for increased beam parameter product
JP6743136B2 (ja) 2015-09-24 2020-08-19 エヌライト，インコーポレーテッド ファイバ対ファイバ角度を変更することによるビームパラメータ積（ｂｐｐ）制御
US11179807B2 (en) 2015-11-23 2021-11-23 Nlight, Inc. Fine-scale temporal control for laser material processing
EP3380266B1 (en) 2015-11-23 2021-08-11 NLIGHT, Inc. Fine-scale temporal control for laser material processing
US10466494B2 (en) * 2015-12-18 2019-11-05 Nlight, Inc. Reverse interleaving for laser line generators
JP6632467B2 (ja) * 2016-05-18 2020-01-22 株式会社ディスコ レーザー加工装置及びレーザー加工方法
US10668535B2 (en) * 2016-09-29 2020-06-02 Nlight, Inc. Method of forming three-dimensional objects
US10673199B2 (en) * 2016-09-29 2020-06-02 Nlight, Inc. Fiber-based saturable absorber
US10668567B2 (en) * 2016-09-29 2020-06-02 Nlight, Inc. Multi-operation laser tooling for deposition and material processing operations
US10668537B2 (en) * 2016-09-29 2020-06-02 Nlight, Inc. Systems for and methods of temperature control in additive manufacturing
US10295845B2 (en) * 2016-09-29 2019-05-21 Nlight, Inc. Adjustable beam characteristics
US10661342B2 (en) * 2016-09-29 2020-05-26 Nlight, Inc. Additive manufacturing systems and methods for the same
US10739621B2 (en) * 2016-09-29 2020-08-11 Nlight, Inc. Methods of and systems for materials processing using optical beams
US10656427B2 (en) * 2016-09-29 2020-05-19 Nlight, Inc. Multicore fiber-coupled optical probing techniques
US10649241B2 (en) * 2016-09-29 2020-05-12 Nlight, Inc. Multi-function semiconductor and electronics processing
US10673198B2 (en) * 2016-09-29 2020-06-02 Nlight, Inc. Fiber-coupled laser with time varying beam characteristics
US10732439B2 (en) * 2016-09-29 2020-08-04 Nlight, Inc. Fiber-coupled device for varying beam characteristics
US10730785B2 (en) * 2016-09-29 2020-08-04 Nlight, Inc. Optical fiber bending mechanisms
US10646963B2 (en) * 2016-09-29 2020-05-12 Nlight, Inc. Use of variable beam parameters to control a melt pool
US10663742B2 (en) * 2016-09-29 2020-05-26 Nlight, Inc. Method and system for cutting a material using a laser having adjustable beam characteristics
US10661391B2 (en) * 2016-09-29 2020-05-26 Nlight, Inc. Method of forming pores in three-dimensional objects
US10656440B2 (en) * 2016-09-29 2020-05-19 Nlight, Inc. Fiber optical beam delivery device producing output exhibiting intensity distribution profile having non-zero ellipticity
US10673197B2 (en) * 2016-09-29 2020-06-02 Nlight, Inc. Fiber-based optical modulator
US10670872B2 (en) * 2016-09-29 2020-06-02 Nlight, Inc. All-fiber optical beam switch
US10684487B2 (en) * 2016-09-29 2020-06-16 Nlight, Inc. Frequency-converted optical beams having adjustable beam characteristics
KR101950725B1 (ko) * 2016-10-20 2019-02-21 크루셜머신즈 주식회사 광 균질화 모듈 및 그를 포함하는 레이저 본딩장치
KR102051352B1 (ko) 2017-02-06 2019-12-04 주식회사 제이티에스인더스트리 공진기 내부에 사용되는 리어 패턴 미러 제조 방법 및 이에 의해 제조된 리어 패턴 미러
JP6795811B2 (ja) * 2017-02-16 2020-12-02 国立大学法人埼玉大学 剥離基板製造方法
JP6917003B2 (ja) * 2017-03-08 2021-08-11 株式会社リコー 光加工装置、及び光加工物の生産方法
KR102031218B1 (ko) 2017-04-19 2019-10-11 주식회사 제이티에스인더스트리 주문 제작 기반의 빔질 향상용 디오이 렌즈 제조 방법 및 이에 의해 제조된 빔질 향상용 디오이 렌즈
KR102636043B1 (ko) * 2019-01-21 2024-02-14 삼성디스플레이 주식회사 레이저 에칭 장치와 그것을 이용한 레이저 에칭 방법

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4941093A (en) * 1985-09-12 1990-07-10 Summit Technology, Inc. Surface erosion using lasers
US6393042B1 (en) * 1999-03-08 2002-05-21 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Beam homogenizer and laser irradiation apparatus
US6791060B2 (en) * 1999-05-28 2004-09-14 Electro Scientific Industries, Inc. Beam shaping and projection imaging with solid state UV gaussian beam to form vias

Family Cites Families (62)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57192929A (en) * 1981-05-25 1982-11-27 Hitachi Ltd Projector provided with automatic focusing function
US4743932A (en) * 1985-06-24 1988-05-10 Minolta Camera Kabushiki Kaisha Focus detection device for a camera
JP2669531B2 (ja) * 1988-04-27 1997-10-29 富士写真フイルム株式会社 光ビーム記録装置
JP3255469B2 (ja) * 1992-11-30 2002-02-12 三菱電機株式会社 レーザ薄膜形成装置
WO1994029069A1 (fr) * 1993-06-04 1994-12-22 Seiko Epson Corporation Appareil et procede d'usinage au laser, et panneau a cristaux liquides
US6322220B1 (en) * 1994-02-14 2001-11-27 Canon Kabushiki Kaisha Exposure apparatus and device manufacturing method using the same
JPH08264454A (ja) * 1995-03-27 1996-10-11 Mitsubishi Electric Corp 選択ｍｏｃｖｄ成長法による成膜方法
US5864430A (en) * 1996-09-10 1999-01-26 Sandia Corporation Gaussian beam profile shaping apparatus, method therefor and evaluation thereof
US7732732B2 (en) * 1996-11-20 2010-06-08 Ibiden Co., Ltd. Laser machining apparatus, and apparatus and method for manufacturing a multilayered printed wiring board
JPH11186189A (ja) * 1997-12-17 1999-07-09 Semiconductor Energy Lab Co Ltd レーザー照射装置
JP2000066133A (ja) * 1998-06-08 2000-03-03 Sanyo Electric Co Ltd レ―ザ―光照射装置
US6246524B1 (en) * 1998-07-13 2001-06-12 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Beam homogenizer, laser irradiation apparatus, laser irradiation method, and method of manufacturing semiconductor device
JP4663047B2 (ja) 1998-07-13 2011-03-30 株式会社半導体エネルギー研究所 レーザー照射装置及び半導体装置の作製方法
JP2000058478A (ja) 1998-08-05 2000-02-25 Toshiba Corp エキシマレーザアニール装置および半導体膜の製造方法
US6563567B1 (en) * 1998-12-17 2003-05-13 Nikon Corporation Method and apparatus for illuminating a surface using a projection imaging apparatus
JP4588153B2 (ja) 1999-03-08 2010-11-24 株式会社半導体エネルギー研究所 レーザー照射装置
TW473783B (en) * 1999-08-13 2002-01-21 Semiconductor Energy Lab Laser apparatus, laser annealing method, and manufacturing method of a semiconductor device
US7723642B2 (en) * 1999-12-28 2010-05-25 Gsi Group Corporation Laser-based system for memory link processing with picosecond lasers
JP4056684B2 (ja) 2000-07-28 2008-03-05 株式会社半導体エネルギー研究所 レーザー処理方法
JP2002050559A (ja) * 2000-08-01 2002-02-15 Canon Inc 露光装置及びそれを用いたデバイスの製造方法
US6676878B2 (en) * 2001-01-31 2004-01-13 Electro Scientific Industries, Inc. Laser segmented cutting
JP3674488B2 (ja) * 2000-09-29 2005-07-20 セイコーエプソン株式会社 表示コントロール方法、表示コントローラ、表示ユニット及び電子機器
JP2002280323A (ja) * 2001-03-16 2002-09-27 Semiconductor Energy Lab Co Ltd レーザ照射装置
US6777645B2 (en) * 2001-03-29 2004-08-17 Gsi Lumonics Corporation High-speed, precision, laser-based method and system for processing material of one or more targets within a field
US6908835B2 (en) * 2001-04-19 2005-06-21 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Method and system for providing a single-scan, continuous motion sequential lateral solidification
US6911659B1 (en) * 2001-05-29 2005-06-28 Avanex Corporation Method and apparatus for fabricating and trimming optical fiber bragg grating devices
SG120880A1 (en) * 2001-08-31 2006-04-26 Semiconductor Energy Lab Laser irradiation method, laser irradiation apparatus, and method of manufacturing a semiconductor device
JP4397571B2 (ja) * 2001-09-25 2010-01-13 株式会社半導体エネルギー研究所 レーザ照射方法およびレーザ照射装置、並びに半導体装置の作製方法
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
TWI289896B (en) * 2001-11-09 2007-11-11 Semiconductor Energy Lab Laser irradiation apparatus, laser irradiation method, and method of manufacturing a semiconductor device
US7105048B2 (en) * 2001-11-30 2006-09-12 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Laser irradiation apparatus
US7078322B2 (en) * 2001-11-29 2006-07-18 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method of manufacturing a thin film transistor
JP3789351B2 (ja) * 2001-11-30 2006-06-21 株式会社日立製作所 反射型液晶表示装置及びその製造方法
JP3934536B2 (ja) 2001-11-30 2007-06-20 株式会社半導体エネルギー研究所 レーザ照射装置およびレーザ照射方法、並びに半導体装置の作製方法
JP2003168820A (ja) * 2001-12-03 2003-06-13 Sony Corp 剥離方法、レーザー光の照射方法及びこれらを用いた素子の製造方法
JP3720788B2 (ja) * 2002-04-15 2005-11-30 キヤノン株式会社 投影露光装置及びデバイス製造方法
US6977775B2 (en) * 2002-05-17 2005-12-20 Sharp Kabushiki Kaisha Method and apparatus for crystallizing semiconductor with laser beams
JP4813743B2 (ja) * 2002-07-24 2011-11-09 株式会社 日立ディスプレイズ 画像表示装置の製造方法
KR101118974B1 (ko) * 2002-08-19 2012-03-15 더 트러스티스 오브 콜롬비아 유니버시티 인 더 시티 오브 뉴욕 균일성을 제공하도록 기판 상의 박막 영역을 레이저 결정화처리하는 방법 및 시스템, 그리고 그러한 박막 영역의 구조
US20050155956A1 (en) * 2002-08-30 2005-07-21 Sumitomo Heavy Industries, Ltd. Laser processing method and processing device
JP4474108B2 (ja) 2002-09-02 2010-06-02 株式会社 日立ディスプレイズ 表示装置とその製造方法および製造装置
JP2004103628A (ja) 2002-09-05 2004-04-02 Hitachi Ltd レーザアニール装置及びｔｆｔ基板のレーザアニール方法
TWI246238B (en) * 2002-10-28 2005-12-21 Orbotech Ltd Selectable area laser assisted processing of substrates
JP2004179356A (ja) 2002-11-27 2004-06-24 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 半導体装置の作製方法及び半導体装置
JP2004193201A (ja) 2002-12-09 2004-07-08 Semiconductor Energy Lab Co Ltd レーザー照射方法
US20040195222A1 (en) * 2002-12-25 2004-10-07 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Laser irradiation method, laser irradiation apparatus, and method for manufacturing semiconductor device
US7230316B2 (en) * 2002-12-27 2007-06-12 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device having transferred integrated circuit
JP2004226717A (ja) * 2003-01-23 2004-08-12 Renesas Technology Corp マスクの製造方法および半導体集積回路装置の製造方法
TWI248244B (en) * 2003-02-19 2006-01-21 J P Sercel Associates Inc System and method for cutting using a variable astigmatic focal beam spot
JP4116465B2 (ja) * 2003-02-20 2008-07-09 株式会社日立製作所 パネル型表示装置とその製造方法および製造装置
JP4408668B2 (ja) * 2003-08-22 2010-02-03 三菱電機株式会社 薄膜半導体の製造方法および製造装置
JP4413569B2 (ja) * 2003-09-25 2010-02-10 株式会社 日立ディスプレイズ 表示パネルの製造方法及び表示パネル
EP1728271B1 (en) * 2004-03-26 2016-06-08 Semiconductor Energy Laboratory Co, Ltd. Laser irradiation method and laser irradiation apparatus
US8525075B2 (en) * 2004-05-06 2013-09-03 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Laser irradiation apparatus
JP5250181B2 (ja) 2004-05-06 2013-07-31 株式会社半導体エネルギー研究所 半導体装置の作製方法
JP5072197B2 (ja) 2004-06-18 2012-11-14 株式会社半導体エネルギー研究所 レーザ照射装置およびレーザ照射方法
US7772523B2 (en) * 2004-07-30 2010-08-10 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd Laser irradiation apparatus and laser irradiation method
JP5352040B2 (ja) 2004-08-23 2013-11-27 株式会社半導体エネルギー研究所 半導体装置の作製方法
WO2006022196A1 (en) * 2004-08-23 2006-03-02 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device and its manufacturing method
US7521326B2 (en) * 2004-12-03 2009-04-21 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP4223470B2 (ja) 2004-12-03 2009-02-12 株式会社半導体エネルギー研究所 ピッチｘの決定方法、半導体装置の作製方法
JP4999323B2 (ja) 2004-12-03 2012-08-15 株式会社半導体エネルギー研究所 半導体装置の作製方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4941093A (en) * 1985-09-12 1990-07-10 Summit Technology, Inc. Surface erosion using lasers
US6393042B1 (en) * 1999-03-08 2002-05-21 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Beam homogenizer and laser irradiation apparatus
US6791060B2 (en) * 1999-05-28 2004-09-14 Electro Scientific Industries, Inc. Beam shaping and projection imaging with solid state UV gaussian beam to form vias

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024030902A1 (en) * 2022-08-01 2024-02-08 California Institute Of Technology Complex-wavefront photonic transceiver processor

Also Published As

Publication number Publication date
WO2006118312A1 (en) 2006-11-09
US8395084B2 (en) 2013-03-12
KR20080003926A (ko) 2008-01-08
US20090127477A1 (en) 2009-05-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101284201B1 (ko) 레이저 조사 장치 및 레이저 조사 방법
CN101667538B (zh) 半导体器件及其制造方法
US7772523B2 (en) Laser irradiation apparatus and laser irradiation method
JP5894002B2 (ja) レーザ照射装置
KR101354162B1 (ko) 레이저 조사방법, 레이저 조사장치, 및 반도체장치 제조방법
US8138058B2 (en) Substrate with marker, manufacturing method thereof, laser irradiation apparatus, laser irradiation method, light exposure apparatus, and manufacturing method of semiconductor device
JP4954495B2 (ja) 半導体装置の作製方法
US7940441B2 (en) Manufacturing method of memory element, laser irradiation apparatus, and laser irradiation method
US20070063226A1 (en) Laser irradiation apparatus and laser irradiation method
JP5153086B2 (ja) レーザ照射装置
JP5352040B2 (ja) 半導体装置の作製方法
KR101123753B1 (ko) 레이저 조사 장치 및 반도체 장치의 제조 방법
JP4942959B2 (ja) レーザ照射装置およびレーザ照射方法
JP5089077B2 (ja) 半導体装置の作製方法
JP5116232B2 (ja) レーザ照射装置およびレーザ照射方法
JP5828933B2 (ja) 半導体製造装置
JP5227499B2 (ja) レーザ照射装置
JP2008112981A (ja) レーザ照射装置およびレーザ照射方法
JP2007194605A (ja) レーザ照射装置、及び半導体装置の作製方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
AMND Amendment
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
J201 Request for trial against refusal decision
B701 Decision to grant
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160616

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170616

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190617

Year of fee payment: 7