KR102293472B1 - 레이저 어닐 가공 장치, 반도체 장치의 제조 방법, 및 어모퍼스 실리콘의 결정화 방법 - Google Patents

레이저 어닐 가공 장치, 반도체 장치의 제조 방법, 및 어모퍼스 실리콘의 결정화 방법 Download PDF

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석환 정
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가부시끼가이샤 니혼 세이꼬쇼
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Abstract

레이저빔을 발생시키는 레이저 광원과, 상기 레이저빔이 입사되는 제 1 빔 스플리터와, 상기 제 1 빔 스플리터를 통과한 레이저빔이 입사되는 제 2 빔 스플리터와, 상기 제 2 빔 스플리터로부터 출사된 레이저빔의 에너지 밀도를 제어하는 호모지나이저를 구비하는 레이저 가공 장치가 제공되고, 상기 호모지나이저로부터 출력된 레이저빔이 p 편광 성분과 s 편광 성분을 포함하고, p 편광 성분과 s 편광 성분의 에너지 강도의 비가 상기 피처리체면 상에서 0.74 이상 또한 1.23 이하인 것이 바람직하다.

Description

레이저 어닐 가공 장치, 반도체 장치의 제조 방법, 및 어모퍼스 실리콘의 결정화 방법
본 발명은 피처리체에 레이저빔을 조사하여 피처리체에 대한 가공을 행하는 기술에 관한 것이다.
액정 디스플레이, 유기 EL(electroluminescence) 디스플레이 등에 있어서는 화소의 스위칭용으로 결정 실리콘막을 채널 영역으로 하는 박막 트랜지스터(TFT(Thin Film Transistor))가 이용되고 있다. 결정막의 제조 방법으로서, 비정질(어모퍼스)의 규소에 레이저빔을 조사하여 열처리를 행하는 레이저 어닐법이 알려져 있다. 비정질의 실리콘에 비해 결정 실리콘은 전자 이동도가 크기 때문에 TFT의 스위칭 동작이 고속이 된다.
지금까지의 레이저 어닐 처리에서는 레이저의 에너지의 편차를 작게 하는 라인빔의 강도 균일성을 향상하는 등에 의해 레이저 어닐 장치에 의한 실리콘 박막의 결정화를 개선시키고 있다.
반도체막, 특히 실리콘막을 싣는 마더 유리는 비용의 저감을 위해서 해마다 커지고 있고, 레이저 어닐은 유리 전체면을 조사하는 방법에 의해 실리콘막을 결정화한다. 그 때문에, 유리가 커지면 생산하는 양이 줄어든다. 그 대책으로, 레이저 어닐 장치에서는 라인빔을 길게 하여 라인빔의 스캔 횟수를 줄임으로써 생산성을 향상시키고 있다. 라인빔이 커짐에 따라 필요한 레이저의 에너지도 커져서 고출력의 레이저가 필요해지고 있다. 그러나, 레이저의 성능을 고출력으로 함으로써 레이저빔에 있어서의 에너지의 불균일을 나쁘게 할 수 없다. 그 때문에, 레이저 에너지의 불균일이 작은 레이저를 복수대 사용하여 각 레이저로부터 나오는 빔을 동기하고, 또한 빔을 결합함으로써 필요한 레이저 에너지를 얻는 방법이 제안되고 있다.
또한, 레이저빔을 균일하게 하기 위해서 호모지나이저가 사용되고 있지만, 레이저광의 출력원으로부터 호모지나이저까지는 거리가 있고, 결합되는 레이저빔의 특성의 차에 의해 조사 결과가 영향을 받아 조사 후의 불균일이 발생한다는 문제가 있다.
특허문헌 1에서는 레이저빔의 펄스 형상을 간이하게 제어하여 레이저 출력의 안정성을 높일 수 있는 레이저 가공 장치가 제안되어 있다. 구체적으로는, 복수의 고체 레이저 장치로부터 적당한 시간차 및 편광면에서 레이저빔(L11~L22)을 출사시키고, 각 레이저빔(L11~L22)을 결합 광학계로 결합시키고, 호모지나이저에 의해 2차 광원으로 분해하여 가공면 상에 중첩하여 입사시키고 있다.
일본 특허 공개 2002-176006호 공보
그러나, 레이저빔을 조사할 때에 에너지의 불균일뿐만 아니라 레이저빔의 편광 상태에 의해 처리 후의 실리콘 박막의 결과에 큰 차가 발생하는 것이 알려져 있다.
종래, 기술에서는 복수의 레이저빔을 단순히 공간적인 빔을 결합하여 라인빔을 성형하고 있지만, 최적의 편광 성분을 얻을 수 있는 것은 아니고, 그 상태에 따라서 결정 실리콘에의 영향이 커진다.
본 발명자들은 예의 연구한 결과, 실리콘 박막에 조사되는 레이저빔의 편광을 제어함으로써 실리콘 박막의 결정화를 개선시킬 수 있는 것을 발견하고, 본 발명을 완성하기에 이른 것이다.
본 발명은 상기 사정을 배경으로 해서 이루어진 것이며, 피처리체에 조사되는 레이저광의 편광 상태를 적절하게 하여 피처리체 대한 가공 상태를 양호하게 하는 레이저 어닐 가공 장치, 반도체 장치의 제조 방법, 및 어모퍼스 실리콘의 결정화 방법을 제공하는 것을 목적 중 하나로 한다.
본원의 일 실시형태에 있어서는,
레이저빔을 발생시키는 레이저 광원과, 상기 레이저빔이 입사되는 제 1 빔 스플리터와, 상기 제 1 빔 스플리터를 통과한 레이저빔이 입사되는 제 2 빔 스플리터와, 상기 제 2 빔 스플리터로부터 출사된 레이저빔의 에너지 밀도를 제어하는 호모지나이저를 구비하는 레이저 가공 장치가 개시된다.
기타 과제와 신규한 특징은 본 명세서의 기술 및 첨부 도면으로부터 명백해질 것이다.
(발명의 효과)
상기 일 실시형태에 의하면, 적어도 제 1 빔 스플리터와, 제 2 빔 스플리터를 통과하여 피처리체에 레이저빔이 조사될 때에, 에너지의 균일화와 함께 피처리체 상에 있어서의 레이저빔의 편광 상태를 적절하게 하여 양질의 가공을 행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태의 레이저 가공 장치의 개략 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 다른 실시형태의 레이저 가공 장치의 개략 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 또 다른 실시형태의 레이저 가공 장치의 개략 구성을 나타내는 도면이다.
도 4는 레이저 가공 장치에 있어서의 편광 상태의 변화를 설명하는 도면이다.
도 5는 또 다른 실시형태의 레이저 가공 장치의 개략 구성을 나타내는 도면이다.
도 6은 또 다른 실시형태의 레이저 가공 장치의 개략 구성을 나타내는 도면이다.
도 7은 편광 측정부를 갖는 또 다른 실시형태의 레이저 가공 장치의 개략 구성을 나타내는 도면이다.
도 8은 편광 상태의 제어 순서의 예를 나타내는 플로우차트이다.
도 9는 본 발명의 일 실시형태에 있어서의 반도체 소자의 제조 과정을 나타내는 흐름도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시형태에 있어서의 디스플레이에 관해, A 도면은 본 발명의 디스플레이의 화소를 나타내는 도면이고, B 도면은 마찬가지로 디스플레이의 일부 구조에 있어서의 개략 단면을 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 액정 디스플레이의 제조 과정을 나타내는 흐름도이다.
도 12는 실시예에 있어서의 편광비와 결정의 주기성을 나타내는 녹색광의 강도의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 13은 마찬가지로 편광비를 바꿨을 때의 결정화 후의 기판 표면의 현미경 사진을 나타내는 도면이다.
본원에 있어서, 실시형태의 기재는 필요에 따라서 편의상 복수의 섹션으로 나누어 기재하는 경우도 있지만, 특별히 그렇지 않은 취지를 명시한 경우를 제외하고, 이들은 서로 독립 별개의 것은 아니고, 단일의 예의 각 부분, 일방이 타방의 일부 상세 또는 일부 또는 전부인 변형예 등이다. 또한, 원칙적으로 마찬가지의 부분은 반복을 생략한다. 또한, 실시형태에 있어서의 각 구성요소는 특별히 그렇지 않은 취지를 명시한 경우, 이론적으로 그 수에 한정되는 경우 및 문맥으로부터 명확하게 그렇지 않은 경우를 제외하고, 필수의 것은 아니다.
(실시형태 1)
<<레이저 가공 장치의 구성>>
이하에, 일 실시형태의 레이저 가공 장치(1)를 첨부 도면에 의거해서 설명한다.
레이저 가공 장치(1)는 레이저빔을 출력하는 레이저 광원(2)을 갖고, 그 광로 상에 제 1 빔 스플리터(4)가 배치되어 있고, 그 출사측에서는 2개의 광로가 얻어진다. 일방의 광로에는 광학 렌즈군인 콜리메이터(5A)가 배치되고, 타방의 광로에는 광학 렌즈군인 콜리메이터(5B)가 배치되어 있다. 콜리메이터(5A, 5B)에서는 입사된 레이저빔을 평행 광속으로 정형하여 출사한다.
콜리메이터(5A, 5B)의 출사측에는 제 2 빔 스플리터(6)가 배치되어 있고, 제 2 빔 스플리터(6)의 출사측에는 호모지나이저(7)가 배치되어 있다.
호모지나이저(7)의 출사측에는 집광 렌즈(8)가 배치되고, 집광 렌즈(8)의 초점이 피처리체 표면 부근에 위치한다. 호모지나이저(7)와 집광 렌즈(8) 사이의 광로에서는 미러, 렌즈 등의 적절한 광학 부재를 갖는 것이어도 좋다. 이 실시형태에서는, 피처리체는 표면에 어모퍼스 실리콘막(도시되지 않음)이 형성된 기판(100)으로 한다.
기판(100)은 도시하지 않은 스테이지 등에 설치된다.
레이저 광원(2)은 발진의 종별이 특별히 한정되는 것은 아니고, 가스 레이저, 고체 레이저 등을 적절히 선택할 수 있다. 가스 레이저로서는 염소 등의 가스를 사용하는 엑시머 레이저가 예시된다.
또한, 이 실시형태에서는 제 1 빔 스플리터(4)의 출사측 및 제 2 빔 스플리터(6)의 출사측에서는 각각 2개의 광로를 갖는 것으로서 설명했지만, 이들을 공통하는 하나의 광로로 하는 것이어도 좋다.
또한, 제 1 빔 스플리터(4)와 제 2 빔 스플리터(6)는 본 실시형태에서는 플레이트형의 형상으로 도시되어 있지만, 큐브형이어도 좋고, 빔 스플리터의 구조가 특정의 것에 한정되는 것은 아니다.
<<레이저 가공 장치의 동작>>
상기 레이저 가공 장치(1)의 동작에 대해서 설명한다.
레이저 광원(2)으로부터 출력된 하나의 레이저빔(3)은 제 1 빔 스플리터(4)에 입사되고, 일부는 투과하고 일부는 반사되어 2개의 레이저빔으로 분할되어 제 1 빔 스플리터(4)로부터 출사된다. 제 1 빔 스플리터(4)에서는 레이저빔의 투과광과 반사광에서는 편광 상태가 다르다. 빔 스플리터의 면에서 반사되는 레이저빔은 s 편광의 직선 편광이 p 편광의 직선 편광보다 강하고, 빔 스플리터의 면을 투과하는 레이저빔은 p 편광의 직선 편광이 s 편광의 직선 편광보다 강해진다.
제 1 빔 스플리터(4)에 있어서의 편광 상태의 변화는 제 1 빔 스플리터(4)에서 사용되는 광학 박막 등의 재질의 선정에 따라서 달라진다. 예를 들면, 이 광학 박막의 재질에 따라서 투과광과 반사광의 비율이 바뀌어, 출사측에 있어서의 레이저빔의 p 편광 성분, s 편광 성분의 비율이 변화된다. 제 1 빔 스플리터(4)에서는 요구하는 편광 상태의 변화에 따라 광학 박막의 재질을 선택하면 좋고, 본 발명으로서는 특정 재질에 한정되는 것은 아니다.
제 1 빔 스플리터(4)에 입사된 레이저빔(3)은 제 1 빔 스플리터(4)의 특성에 따라서 일부가 소정의 비율로 반사되어 s 편광의 레이저빔(3R)이 되고, 일부가 소정의 비율로 투과되어 p 편광의 레이저빔(3T)으로서 각각 출사된다.
제 1 빔 스플리터(4)에서 반사되어 출사된 레이저빔(3R)은 콜리메이터(5A)에서 평행 광속으로 정형되고, 제 1 빔 스플리터(4)에서 투과되어 출사된 레이저빔(3T)은 콜리메이터(5B)에서 평행 광속으로 정형된다. 콜리메이터(5A, 5B)를 통과한 레이저빔(3R, 3T)은 제 2 빔 스플리터(6)에 입사된다.
제 2 빔 스플리터(6)에서는 레이저빔(3R)은 제 2 빔 스플리터(6)의 도시 상방측에 입사하고, 레이저빔(3T)은 제 2 빔 스플리터(6)의 도시 하방측에 입사하고, 각각 일부는 투과하고 일부는 반사되어 4개의 레이저빔으로 분할되어 제 2 빔 스플리터(6)로부터 출사된다.
제 2 빔 스플리터(6)에서는 레이저빔의 투과, 반사에 의해 편광 상태가 변화된다.
제 2 빔 스플리터(6)에 있어서의 편광 상태의 변화는 제 2 빔 스플리터(6)에서 사용되는 광학 박막 등의 재질의 선정에 따라서 달라진다. 예를 들면, 이 광학 박막의 재질에 따라서 투과광과 반사광의 비율이 바뀌어 출사측에 있어서의 레이저빔의 p 편광 성분, s 편광 성분의 비율이 변화된다. 제 2 빔 스플리터(6)에서는 요구하는 편광 상태의 변화에 따라서 광학 박막의 재질을 선택하면 좋고, 본 발명으로서는 특정 재질에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 제 2 빔 스플리터(6)는 편광 빔 스플리터이다.
또한, 제 1 빔 스플리터(4)와 제 2 빔 스플리터(6)는 동일 종류의 것을 사용해도 좋고, 또한 다른 종류의 것을 사용해도 좋고, 따라서 편광 상태의 조정이 다른 것이어도 좋다.
또한, 이 실시형태에서는 빔 스플리터에서 레이저빔의 반사와 투과를 행하는 것으로 했지만, 양면측에서 투과만 또는 양면측에서 반사만을 행하는 것이어도 좋다.
이 실시형태에서는 제 2 빔 스플리터(6)에 입사된 레이저빔(3R, 3T)은 제 2 빔 스플리터(6)의 특성에 따라서 일부가 소정의 비율로 반사되고, 일부가 소정의 비율로 투과되어 각각 출사된다. 즉, 레이저빔(3R)은 일부가 소정의 비율로 반사되어 레이저빔(3RR)이 되고, 일부가 소정의 비율로 투과되어 레이저빔(3RT)이 된다. 또한, 레이저빔(3T)은 일부가 소정의 비율로 반사되어 레이저빔(3TR)이 되고, 일부가 소정의 비율로 투과되어 레이저빔(3TT)이 된다.
제 2 빔 스플리터(6)에서는 레이저빔(3RR)과 레이저빔(3TT)이 동일 광로 상을 진행하고, 레이저빔(3TR)과 레이저빔(3RT)이 동일 광로를 진행하도록 출사된다. 이들 레이저빔은 광로 상을 진행하고, 필요에 따라서 설치된 도시하지 않은 광학 부재를 거쳐 집광 렌즈(8)에 입사된다. 이 때에, 빔 단면 형상을 적절한 형상으로 정형한다. 빔 단면 형상으로서는, 단면 원형, 사각형 등의 스폿 형상, 라인 형상 등으로 할 수 있지만, 본 발명으로서는 빔 단면 형상이 특별히 한정되는 것은 아니다. 이 실시형태에서는 레이저빔의 단면 형상이 라인 형상이 되도록 정형된다.
집광 렌즈(8)를 거친 레이저빔은 기판(100) 상의 어모퍼스 실리콘막에 조사된다. 도시하지 않은 스테이지 또는 레이저빔을 라인 형상의 레이저빔의 단축 방향으로 이동시켜서 레이저빔의 상대적인 주사를 행함으로써 기판(100) 표면 전체의 결정화 처리를 행한다.
또한, 각 레이저빔은 동시에 또는 시기를 늦추어서 어모퍼스 실리콘막에 조사되는 것이어도 좋고, 또한 교대로 조사하거나 순서대로 하나의 레이저빔을 조사하거나 하도록 해도 좋다. 조사 영역에 있어서, 편광 상태가 제어된 각 레이저빔이 조사됨으로써 어모퍼스 실리콘의 결정화가 양호하게 행해진다. 레이저빔과 기판(100)이 상대적으로 주사됨으로써, 기판(100)의 조사면에 대해 레이저빔 조사에 의한 결정화 처리가 행해진다. 상대적인 주사는 레이저빔의 조사 위치의 이동, 기판의 이동의 일방 또는 양방에 의해 행할 수 있다.
이 실시형태에서는 레이저 광원의 가까이에 제 1 빔 스플리터를 설치하고, 호모지나이저의 상류측에 제 2 빔 스플리터를 설치함으로써, 각 레이저빔은 동일 광학계(텔레스코프 렌즈)를 통과하고, 각 레이저빔의 특성이 평균화될 수 있다.
또한, 적합하게는 조사면 상의 같은 영역에서 p 편광 성분과 s 편광 성분의 에너지 밀도가 소정의 비율로 조사되도록 하고, 그 편광비(p 편광/s 편광)는 0.69 이상 1.31 이하로 하는 것이 바람직하다. 기판(100)에 도달한 레이저빔이 p 편광 성분과 s 편광 성분의 양이 거의 동등하게 되도록 함으로써 결정이 보다 균일하고 방향에 따라 크기도 균등하여 배열좋게 형성될 수 있다. 실제로는, p 편광 성분/s 편광 성분이 0.74 이상 또한 1.23 이하의 범위에서 소망의 결과가 얻어진다.
이 예에서는 p 편광, s 편광은 기판(100) 상을 기준으로 하여 p 편광은 기판상의 입사면에 평행한 방향의 직선 편광을 말하며, s 편광은 입사면과 수직인 방향의 직선 편광을 말한다. 또한, 레이저빔의 전계의 진동 방향을 편광 방향이라고 정의한다.
상기한 제 1 빔 스플리터(4), 제 2 빔 스플리터(6)에서는 기판(100)의 조사면 상에서 상기 편광 상태가 얻어지도록 각각의 편광 상태를 설정한다.
또한, 제 1 빔 스플리터와 제 2 빔 스플리터를 배치함으로써 빔 스플리터로부터 반사된 빔은 원래의 빔과 좌우가 반전된 상태에서 결합하기 때문에 빔의 대칭성이 개선된다. 그 결과, 라인빔의 에너지의 균일성이 향상된다.
상기와 같이, 단일 레이저빔을 이용하는 경우라도 레이저빔을 분할하고 다시 결합하는 방법을 이용함으로써 조사 후의 결정화 불균일의 개선이 얻어진다. 빔의 분할 후 일방의 레이저빔의 편광 성분을 변화시킴으로써, 라인빔의 형성 후 피처리체에 레이저빔을 조사할 때의 편광 성분이 p 편광 성분과 s 편광 성분의 양의 차가 작아지도록 설치함으로써 보다 균일한 결정이 얻어진다.
특히, 최적의 에너지 밀도에서도 편광을 제어함으로써 불균일이 적은 다결정을 얻을 수 있음과 아울러, 불균일이 적은 다결정 실리콘막도 보다 넓은 에너지 밀도의 범위에서 처리를 행하는 것이 가능해진다.
(실시형태 2)
상기 실시형태 1에서는 2개의 빔 스플리터를 갖는 것으로서 설명했지만, 또한 광로 상의 빔 스플리터를 증가시켜 3개 이상의 빔 스플리터를 갖는 것으로 해도 좋다.
도 2는 3개의 빔 스플리터를 빔 진행 방향을 따라 배치한 실시형태이고, 실시형태 1에 있어서의 제 1 빔 스플리터(4)와 제 2 빔 스플리터(6) 사이의 광로 상에 제 3 빔 스플리터(9)를 배치한 것이다. 또한, 실시형태 1과 마찬가지의 구성에 대해서는 동일한 부호를 붙이고, 그 설명을 생략 또는 간략화한다.
제 1 빔 스플리터(4)와 제 3 빔 스플리터(9) 사이의 광로 상에는 콜리메이터(5A, 5B)가 배치되고, 제 3 빔 스플리터(9)와 제 2 빔 스플리터(6) 사이에는 콜리메이터(5C, 5D)가 배치되어 있다.
이 실시형태에서는 제 1 빔 스플리터(4)에 입사된 레이저빔(3)은 제 1 빔 스플리터(4)의 특성에 따라 제 1 빔 스플리터(4)에서 반사되어 출사된 레이저빔(3R)은 콜리메이터(5A)에서 평행 광속으로 정형되고, 제 1 빔 스플리터(4)에서 반사되어 출사된 레이저빔(3T)은 콜리메이터(5B)에서 평행 광속으로 정형된다. 콜리메이터(5A, 5B)를 통과한 레이저빔(3R, 3T)은 제 3 빔 스플리터(9)에 입사된다.
제 3 빔 스플리터(9)에서는 레이저빔의 투과, 반사에 의해 편광 상태가 변화되고, 도시 상측에서 반사되는 레이저빔은 s 편광의 직선 편광이 강하고, 도시 하측에서 투과되는 레이저빔은 p 편광의 직선 편광 성분이 강해진다. 제 3 빔 스플리터(9)에 있어서의 편광 상태의 변화는 제 3 빔 스플리터(9)에서 사용되는 광학 박막 등의 재질의 선정에 따라 달라진다. 예를 들면, 이 광학 박막의 재질에 따라 투과광과 반사광의 비율이 바뀌어, 출사측에 있어서의 레이저빔의 p 편광 성분, s 편광 성분의 비율이 변화된다. 제 3 빔 스플리터(9)에서는 요구하는 편광 상태의 변화에 따라 광학 박막의 재질을 선택하면 좋고, 본 발명으로서는 특정 재질에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 제 3 빔 스플리터(9)는 편광 빔 스플리터이다.
또한, 제 1 빔 스플리터(4)와 제 3 빔 스플리터(9)는 동일 종류의 것을 사용해도 좋고, 또한 다른 종류의 것을 사용해도 좋다.
제 3 빔 스플리터(9)에 입사된 레이저빔(3R)은 제 3 빔 스플리터(9)의 특성에 따라 일부가 소정의 비율로 반사되어 레이저빔(3RR)이 되고, 일부가 소정의 비율로 투과되어 레이저빔(3RT)이 된다.
제 3 빔 스플리터(9)에 입사된 레이저빔(3T)은 제 3 빔 스플리터(9)의 특성에 따라 일부가 소정의 비율로 반사되어 레이저빔(3TR)이 되고, 일부가 소정의 비율로 투과되어 레이저빔(3TT)이 된다.
또한, 반사광과 투과광의 비율에 의거해서 p 편광 성분과 s 편광 성분의 비율을 바꾸고 싶은 경우에는 무편광의 빔 스플리터를 사용할 수도 있다.
제 3 빔 스플리터(9)에서는 레이저빔(3RR)과 레이저빔(3TT)이 동일 광로 상을 진행하고, 레이저빔(3TR)과 레이저빔(3RT)이 동일 광로 상을 진행하도록 출사된다. 이들 레이저빔은 제 2 빔 스플리터(6)에 입사된다.
제 2 빔 스플리터(6)에 입사된 각 레이저빔은 제 2 빔 스플리터(6)의 특성에 따라 일부가 소정의 비율로 반사되고, 일부가 소정의 비율로 투과되어 각각 출사되고, 반사광은 s 편광이 되고, 투과광은 p 편광이 된다.
즉, 레이저빔(3RR)은 일부가 소정의 비율로 반사되어 레이저빔(3RRR)이 되고, 일부가 소정의 비율로 투과되어 레이저빔(3RRT)이 된다.
레이저빔(3TT)은 일부가 소정의 비율로 반사되어 레이저빔(3TTR)이 되고, 일부가 소정의 비율로 투과되어 레이저빔(3TTT)이 된다.
또한, 레이저빔(3TR)은 일부가 소정의 비율로 반사되어 레이저빔(3TRR)이 되고, 일부가 소정의 비율로 투과되어 레이저빔(3TRT)이 된다. 또한, 레이저빔(3RT)은 일부가 소정의 비율로 반사되어 레이저빔(3RTR)이 되고, 일부가 소정의 비율로 투과되어 레이저빔(3RTT)이 된다.
또한, 반사광과 투과광의 비율에 의거해서 p 편광 성분과 s 편광 성분의 비율을 바꾸고 싶은 경우에는 무편광의 빔 스플리터를 사용할 수도 있다.
제 2 빔 스플리터(6)로부터 출사된 레이저빔(3RTT, 3RRR, 3TRT, 3TTR)은 동일 광로 상을 진행하고, 제 2 빔 스플리터(6)로부터 출사된 레이저빔(3RTR, 3RRT, 3TRR, 3TTT)은 동일 광로 상을 진행하여 필요에 따라 설치된 도시하지 않은 광학 부재를 거쳐 집광 렌즈(8)에 입사된다.
집광 렌즈(8)를 거친 레이저빔은 기판(100) 상의 어모퍼스 실리콘막에 조사된다. 또한, 각 레이저빔은 동시에 또는 시기를 늦추어 조사하거나, 교대로 조사하거나, 순서대로 하나의 레이저빔을 조사한다.
레이저빔과 기판(100)이 상대적으로 주사됨으로써 기판(100)의 필요면에 대해 레이저빔 조사에 의한 결정화 처리가 행해진다.
적합하게는, 조사면 상의 같은 영역에서 p 편광 성분과 s 편광 성분의 에너지 밀도가 0.74 이상 또한 1.23 이하로 하는 것이 바람직하다.
상기한 제 1 빔 스플리터(4), 제 3 빔 스플리터(9), 제 2 빔 스플리터(6)에서는 기판(100)의 조사면 상에서 상기 편광 상태가 얻어지도록 각각의 편광 상태를 설정한다.
(실시형태 3)
또한, 상기 실시형태 1, 2에서는 빔 스플리터만으로 편광 상태를 제어하는 것으로서 설명했지만, 이것에 추가하여 광로 상에 편광 소자를 배치하여 편광 상태를 더 제어하도록 해도 좋다.
도 3은 이 실시형태에 있어서의 일부 구성을 나타내는 것이다.
이 구성에서는 빔 스플리터(10)와 빔 스플리터(10)의 반사측에 미러(11)가 설치되어 있고, 빔 스플리터(10)의 투과측에는 편광 소자(12)가 배치되어 있다.
빔 스플리터(10)에 입사된 레이저빔(3C)은 일부가 소정의 비율로 반사되어 레이저빔(3CR)이 되고, 일부가 소정의 비율로 투과되어 레이저빔(3CT)이 된다.
레이저빔(3CT)은 빔 스플리터(10)를 투과하여 편광 소자(12)에 이르고, 편광 소자(12)를 통과할 때에 편광 상태가 변화된다. 레이저빔(3CR)은 미러(11)에서 반사되어 광로 상을 진행한다. 편광 소자(12)의 종별은 특별히 한정되는 것은 아니다.
레이저빔(3CR, 3CT)은 기판(100)에 조사되어 표면의 어모퍼스 실리콘을 결정화한다. 이 때에, 조사면 상에서 레이저빔의 p 편광 성분과 s 편광 성분의 에너지 밀도가 0.74 이상 1.23 이하가 되도록 한다.
이 실시형태에서는 빔 스플리터(10)는 제 1 빔 스플리터, 제 2 빔 스플리터 중 어느 것이어도 좋고, 제 1 빔 스플리터, 제 2 빔 스플리터의 레이저빔 진행측에 각각 편광 소자를 배치하도록 해도 좋다.
즉, 레이저 광원으로부터 출력되는 레이저빔의 편광 상태 등에 따라서는 복수의 레이저빔 중에서 일부분의 레이저빔만 편광을 변화시킴으로써 편광 상태를 제어하는 것이어도 좋다.
이어서, 빔 스플리터를 통과하는 것에 의한 편광 상태의 변화의 예에 대해서 도 4에 의거해서 설명한다.
또한, 이하에서는 빔 스플리터를 B/S로서 기재한다.
각 예에서는 같은 B/S가 사용되고 있고, B/S에서는 입사된 랜덤 편광의 레이저빔에 대해서 에너지 밀도로 50%가 반사되고, 에너지 밀도로 50%가 투과되어 출사된다. 이 때에, 빔 스플리터의 상면측에서 반사되는 레이저빔은 s 편광 성분이 강해지고, 빔 스플리터의 하면측에서 투과되는 레이저빔은 p 편광 성분이 강해진다. 빔 스플리터는 에너지 밀도가 동량으로(R50%, T50%) 분할하면, 편광 성분은 P 편광 78%, S 편광 50%로 투과되고, P 편광 22%, S 편광 50%로 반사된다.
도 4A의 예에서는 광로에는 B/S가 하나만 배치되어 있다.
즉, 하나의 레이저빔이 하나의 B/S에 입사하고, 50%의 투과광과 50%의 반사광이 출사되어 기판에 조사된다. B/S에는 상면측에서 반사 또는 투과하는 레이저빔은 p 편광의 직선 편광을 갖고, 하면측에서 반사 또는 투과하는 레이저빔은 s 편광의 직선 편광을 갖는 특성을 갖고 있다.
이 결과, B/S의 상면측에 입사되어 반사된 레이저빔에서는 기판 표면 상에서 s 편광 성분이 50%, p 편광 성분이 22%로 출사되고, B/S의 상면측에 입사되어 투과된 레이저빔에서는 기판 표면 상에서 s 편광 성분이 50%, p 편광 성분이 78%로 출사된다. 따라서, 편광비(p 편광 성분/s 편광 성분)는 각각의 레이저빔으로 22%/50%=0.44, 78%/50%=1.56이 된다.
도 4B의 예에서는 레이저빔이 제 1 B/S에 입사된 후, 제 2 B/S에 입사되고, 각각 편광 상태가 조정되어 기판에 레이저빔이 조사된다.
제 1 B/S에서는 반사광(R)은 에너지 밀도가 50%, 투과광(T)은 에너지 밀도가 50%가 된다.
제 2 B/S에서는 상면측에서 반사광(R)이 반사된 반사광(RR)은 p 편광 성분이 22%×22%=4.84%가 되고, 상면측에서 투과광(T)이 투과한 투과광(TT)은 p 편광 성분이 78%×78%=60.8%가 되고, 이 레이저빔의 p 편광 성분은 기판 표면 상에서 합계 65.64%가 된다.
또한, 하면측에서 투과광(T)이 반사된 반사광(TR)은 p 편광 성분이 78%×22%=17.16%가 되고, 하면측에서 반사광(R)이 투과된 투과광(RT)은 p 편광 성분이 22%×78%=17.16%가 되고, 이 레이저빔의 p 편광 성분은 기판 표면 상에서 합계 34.32%가 된다.
도 4C의 예에서는 레이저빔이 제 1 B/S에 입사한 후, 제 3 B/S에 입사하여 각각 편광 상태가 조정되고, 또한 제 2 B/S에 입사하여 각각 편광 상태가 조정되어 기판에 레이저빔이 조사된다.
아랫단(C)에서는 중간단(B)에서 제 2 B/S로부터 출사된 레이저빔을 제 3 B/S를 출사시킨 레이저빔으로 간주하므로, 이것을 제 2 B/S에 입사시키는 것으로 한다.
제 2 B/S에서 입사한 RR 성분은 상면측에서 반사된 반사광(RRR)이 되고, 22%×22%×22%=1.06%의 p 편광 성분을 갖는다.
TT 성분이 상면측에서 반사된 반사광(TTR)은 78%×78%×22%=13.38%, RT 성분이 상면측에서 투과한 투과광(RTT)은 22%×78%×78%=13.38%, TR 성분이 표면측에서 투과한 투과광(TRT)은 78%×22%×78%=13.38%로 되고, 이 레이저빔의 p 편광 성분은 기판 표면 상에서 합계 41.22%가 된다.
한편, RT 성분이 하면측에서 반사된 반사광(RTR)은 22%×22%×78%=3.775%, TR 성분이 하면측에서 반사된 반사광(TRR)은 78%×22%×22%=3.775%, RR 성분이 하면측에서 투과한 투과광은 22%×22%×78%=3.775%, TT 성분이 하면측에서 투과된 투과광은 78%×78%×78%=47.45%로 되고, p 편광 성분은 기판 표면 상에서 합계% 58.78%가 된다.
따라서, 빔 스플리터를 2개 사용시에는 각각의 레이저빔의 편광비(p 편광 성분/s 편광 성분)는 65.64%/50%로 약 1.31, 34.32%/50%=약 0.68이 된다.
또한, 3개를 사용한 예에서는 편광비(p 편광 성분/s 편광 성분)는 41.22%/50%=약 0.82, 58.78%/50%=약 1.18이 된다.
편광비는 0.69~1.31의 범위 내에 있다. 또한, 빔 스플리터를 증가시켜도 편광비는 이 범위 내가 된다.
(실시형태 4)
또한, 상기 실시형태에서는 하나의 레이저빔을 분할하여 사용하는 경우에 대해서 설명을 행했지만, 복수의 레이저 광원으로부터 출력된 복수의 레이저빔을 사용하여 레이저 가공을 행하는 것도 가능하다.
이하에, 복수의 레이저 광원을 이용한 실시형태 4를 도 5에 의거해서 설명 한다. 또한, 상기 각 실시형태와 마찬가지의 구성에 대해서는 동일한 부호를 붙이고, 그 설명을 생략 또는 간략화한다.
실시형태 3에서는 2개의 레이저 광원(2A, 2B)을 갖고, 각각 레이저빔(30, 31)을 출력한다. 레이저 광원(2A, 2B)의 하류측에는 제 1 빔 스플리터(4)가 배치되어 있다. 레이저 광원(2A, 2B)의 발진 종별이 특별히 한정되지 않은 것은 상기 실시형태와 마찬가지이다.
제 1 빔 스플리터(4)의 광로 진행 방향에는 콜리메이터(5A, 5B)가 배치되고, 그 광로 진행 방향측에 제 2 빔 스플리터(6)가 배치되어 있다. 제 2 빔 스플리터(6)의 광로 진행 방향측에는 호모지나이저(7), 집광 렌즈(8)가 배치되어 기판(100)에 대한 레이저빔 조사가 가능하게 되어 있다.
레이저 광원(2A, 2B)으로부터 출력된 레이저빔(30, 31)은 동시기에 제 1 빔 스플리터(4)에 입사되고, 레이저빔(30)은 소정의 비율로 일부가 반사되어 반사광(30R)(s 편광 성분)이 되고, 일부가 투과되어 투과광(30T)(p 편광 성분)이 된다. 또한, 레이저빔(31)은 일부가 반사되어 반사광(31R)(s 편광 성분)이 되고, 일부가 투과되어 투과광(31T)(p 편광 성분)이 된다.
레이저빔(30R, 30T, 31R, 31T)은 콜리메이터(5A, 5B)에서 평행 광속으로 정형된 후, 제 2 빔 스플리터(6)에 입사된다. 레이저빔(30R, 31T)이 p 편광의 직선 편광을 갖고, 레이저빔(30T, 31R)은 s 편광의 직선 편광을 갖고 있다.
제 2 빔 스플리터(6)에서는 레이저빔(30R)은 상면측에서 일부가 반사되어 레이저빔(30RR)이 되고, 하면측에서 일부가 투과되어 레이저빔(30RT)이 된다. 또한, 레이저빔(30T)은 하면측 일부가 반사되어 레이저빔(30TR)이 되고, 상면측에서 일부가 투과되어 레이저빔(30TT)이 된다.
레이저빔(31R)은 상면측에서 일부가 반사되어 레이저빔(31RR)이 되고, 하면측에서 일부가 투과되어 레이저빔(31RT)이 된다. 또한, 레이저빔(31T)은 하면측에서 일부가 반사되어 레이저빔(31TR)이 되고, 상면측에서 일부가 투과되어 레이저빔(31TT)이 된다.
레이저빔(30RR, 30TT, 31RT, 31TR)은 제 2 빔 스플리터(6)의 상면측에서 동일 광로를 진행하고, 레이저빔(30RT, 30TR, 31RR, 31TT)은 제 2 빔 스플리터(6)의 하면측에서 동일 광로를 진행한다.
이들 레이저빔은 호모지나이저(7)에 입사되어 에너지 밀도의 균일화가 이루어지고, 그 후 집광 렌즈(8)를 거쳐 기판(100)의 어모퍼스 실리콘막에 조사되어 양호한 결정화가 이루어진다.
이 실시형태에서는, 복수의 레이저 광원으로부터 동시 발진된 레이저빔을 이용하여 기판 상에 조사할 수 있다. 또한, 레이저 광원의 수는 한정되는 것은 아니고, 또한 레이저 광원을 3개 이상으로 하여 레이저빔을 조사하는 것이어도 좋다.
레이저빔은 복수의 레이저 광원의 동시 조사에 의해서도, p 편광 성분과 s 편광 성분이 에너지 밀도의 비율로 기판의 조사면 상에서 0.74 이상 1.23 이하의 범위 내가 되도록 한다.
복수의 레이저를 이용한 레이저 어닐법에서도, 편광의 성분을 제어함으로써 실리콘막의 결정화의 결과가 보다 균일한 결정을 만들 수 있음과 아울러, 레이저 에너지 밀도에 대하여 보다 넓은 범위에서 양호한 결정이 얻어지게 된다.
또한, 특성이 다른 복수의 레이저를 이용하는 경우, 호모지나이저측에 빔 스플리터를 설치함으로써 레이저의 특성의 차가 피처리체에 미치는 영향을 최소한으로 할 수 있다.
(실시형태 5)
상기 실시형태에서는 복수의 레이저 광원으로부터 출력된 레이저빔을 동시기에 조사하는 것으로서 설명했지만, 조사를 교대로 행하도록 해도 좋다. 이하에, 상기 조사를 가능하게 한 레이저 가공 장치의 실시형태 5를 도 6에 의거해서 설명 한다.
이 실시형태에서는 교대로 발진을 행하는 레이저광 출력원(2A, 2B)을 갖고, 각각의 출력원으로부터 출력된 레이저빔이 동일 구성의 광로를 통해서 기판(100)에 조사된다. 광로에는 제 1 빔 스플리터(4), 콜리메이터(5A, 5B), 제 2 빔 스플리터(6), 호모지나이저(7), 집광 렌즈(8)를 갖고 있다. 이 실시형태에 있어서도, 제 1 빔 스플리터(4), 제 2 빔 스플리터(6)를 통한 레이저빔은 편광 상태가 상기 각 실시형태와 마찬가지로 제어되어 기판(100)의 조사면 상에서 결정화를 양호하게 행할 수 있다.
또한, 이 실시형태에서는 동일한 광로 상에 있는 동일한 광학 부재를 이용하는 것이며, 편의상, 도면에서는 각각 광로를 기재하고 있다.
또한, 이 실시형태에서는 레이저 광원(2A, 2B)으로부터 출력된 레이저빔이 동일한 광로를 나아가는 것으로 했지만, 본 발명으로서는 일부에서 광로, 광학 부재를 달리하여 기판에 조사하도록 구성하는 것이어도 좋다. 단, 각 레이저빔에 있어서 가능한 한 공통되는 광학계를 거치는 것이 바람직하다.
특히, 각 레이저를 교대로 조사하는 레이저 어닐법에 있어서는 각 레이저가 피조사물에 각각 조사된다. 즉, 각 레이저빔은 교차하지 않기 때문에 피처리체에 미치는 영향이 크고, 레이저 특성에 의한 불균일이 명확하게 보인다. 레이저 광원과 레이저 광원에 가장 가까운 렌즈 사이에 빔 결합부를 형성하여 레이저의 특성을 평균화시키도록 레이저를 결합함으로써 레이저의 특성의 불균일에 영향을 받지 않고, 피조사물의 조사 결과를 개선하는 것이 가능하다.
(실시형태 6)
상기 각 실시형태에 있어서는 조사면 상에서 적정한 편광 상태에서 조사를 행함으로써 양호한 결정화를 달성하고 있고, 편광 상태를 제어하는 것이 중요해진다.
이 실시형태 6에서는 도 7에 나타내는 바와 같이 조사면 상에서 레이저빔의 일부를 받아서 편광 상태를 계측하는 계측부(20)를 갖고 있고, 실시형태 1의 장치에 내장된 것으로 한다.
계측부(20)는 레이저빔이 상대적으로 이동할 때에는 레이저빔의 상대적인 이동에 추종하는 구성으로 해도 좋다. 예를 들면, 레이저빔의 상대적인 이동시에 기판 측 이동하는 경우, 계측부(20)를 기판과 함께 이동시킨다. 또한, 계측부(20)를 이동시키지 않고, 일시적으로 레이저빔을 받아서 편광 상태를 측정하도록 해도 좋다.
계측부(20)의 구성은 특별히 한정되는 것은 아니고, 편광자, 파장판, 회전 검광자 및 기타 편광 소자, 광 강도 검출기를 이용하여 구성할 수 있고, 이미 알려진 것을 사용할 수 있다. 광 강도로 검출함으로써 편광 특성을 구할 수 있다.
또한, 이 실시형태에서는 조사면 상에서 레이저빔을 계측부(20)에서 받아서 편광 상태의 측정을 행하는 것으로 했지만, 계측부(20)의 설치 위치는 광로 상이면 설치 위치가 특별히 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 최종적인 편광 상태가 되기 전에 레이저빔을 받아도, 그 후의 변화를 예측하여 조사면 상에서 소정의 편광 상태가 되도록 측정 위치에 있어서의 편광 상태를 제어하는 것이 가능하다.
계측부(20)의 측정 결과는 모니터가 부착된 제어부(21)에 접속되어 있다. 모니터가 부착된 제어부(21)는 CPU와 CPU 상에서 동작하는 프로그램, 동작 설정 파라미터 등으로 구성할 수 있다. 모니터가 부착된 제어부(21)는 레이저 광원(2)에 출력되어 레이저 광원의 편광 상태를 피드백 제어한다. 모니터가 부착된 제어부(21)에서는 계측부(20)의 측정 결과에 의거해서 레이저 광원(2)를 제어한다. 제어부(21)에서는 미리 조사면 상의 편광 상태와 레이저 광원(2)의 설정 내용을 관련시켜 두고, 편광 상태의 변화에 의거해서 레이저 광원(2)의 편광 상태를 제어한다. 모니터가 부착된 제어부(21)는 레이저 가공 장치에 부수하여 설치되는 것이어도 좋고, 또한 제어선이나 네트워크를 통해서 레이저 가공 장치에 접속되는 것이어도 좋다.
레이저 광원(2)에서는 레이저 광학계의 조정, 레이저 전압, 레이저 가스의 혼합비 등을 조정함으로써 편광 상태를 제어할 수 있다.
또한, 계측 결과는 모니터가 부착된 제어부(21)의 모니터에 표시하는 것으로 해도 좋다. 또한, 제어부를 설치하지 않고, 계측 결과를 모니터 등에 표시하고, 그 결과에 의거해서 수동 주사에 의해 레이저 광원의 조정을 행하도록 해도 좋다.
도 8은 도 7에 나타내는 레이저 가공 장치에 있어서, 편광 상태를 제어하는 순서를 나타내는 플로우차트이다. 제어 순서는 도 7에 나타낸 제어부에 의해 실행된다.
레이저 광원에서는 미리 정해진 설정 파라미터에 의해 레이저빔이 출력된다(스텝 s1). 레이저빔은 계측기에 의해 편광 상태가 계측되고(단계 s2), 계측 결과가 모니터에 표시되고(스텝 s3), 또한 제어부에 있어서 측정값이 설정값의 범위 내에 있는지를 판정하고(단계 s4), 범위 내이면(스텝 s4, YES), 레이저빔의 발진을행하고, 기판에 대한 처리를 행한다(단계 s5).
한편, 계측에 의해 얻은 계측값이 설정값과 다른 경우(스텝 s4, NO), 스텝 s1에 있어서 소망의 계측 상태가 얻어지도록 레이저 출력부를 제어한다(스텝 s1). 그 후, 상기 순서를 반복하여 소망의 편광 상태에서 레이저빔이 기판에 조사되도록 제어한다.
이 실시형태에서는 레이저 조사 전에 편광 상태를 제어하고, 소정의 편광 상태가 얻어지면 레이저 조사를 행하도록 할 수 있지만, 레이저 조사 중에 레이저빔 일부를 인출하여 편광 상태의 제어를 동적으로 행하는 것으로 해도 좋다.
또한, 상기 각 실시형태에서는 레이저 가공 장치를 어모퍼스 실리콘막을 결정화시킬 때에 사용되는 것으로서 설명했지만, 본 발명으로서는 이것에 한정되지 않고, 예를 들면 GaN의 결정화, 산화물의 결정화 등에 이용할 수 있다.
(실시형태 7)
실시형태 1에 의해 제조된 반도체막은 박막 트랜지스터(TFT(Thin Film Transistor)) 등의 반도체 소자에 사용할 수 있다.
이하에, 그 일례로서 박막 트랜지스터(150)의 제조 방법을 도 9의 흐름도에 의거해서 설명한다.
기판(100)의 상층에 베이스 코트막(101)이 형성되어 있다. 기판(100)의 재료에는 적절한 재료를 사용할 수 있고, 예를 들면 유리, 플라스틱(아크릴 수지) 등의 재료가 사용된다. 베이스 코트막(101)에는, 예를 들면 산화규소, 질화규소 등이 사용된다.
베이스 코트층(101)의 상층에는 도전막(102)이 형성되고, 소정의 패턴으로 에칭 처리가 된다.
그 상층에, 베이스 절연막(103)이 형성되고, 또한 그 상층에 비정질 실리콘막(104)이 형성된다.
비정질 실리콘막(104)에는 레이저빔 조사 공정에 의해 레이저광이 조사된다.
레이저빔 조사 공정에서 비정질 실리콘막은 다결정 실리콘막(105)이 된다. 그 후, 소정 형상으로 패터닝된다.
이어서, 다결정 실리콘막(105) 상에 게이트 절연막(106)이 형성되고, 그 상부에 게이트 전극(107)이 형성된다.
다결정 실리콘막(105)에는 일단측에 인이나 붕소 등의 불순물이 도핑된 소스 영역(108)과, 타단측이 불순물이 도핑된 드레인 영역(109)과, 중간 부분의 채널 영역(110)이 형성된다.
게이트 절연막(106) 상에는 층간 절연막(111)이 설치된다. 이어서, 소스 영역(108)에 접속된 소스 전극(112)과 드레인 영역(109)에 접속된 드레인 전극(113)이 형성된다.
상기 레이저빔 조사 공정에 있어서, 실시형태 1에서 설명한 바와 같이 서로 교차하는 방향의 편광 상태를 갖는 복수의 레이저빔이 지연 시간을 갖고 조사된다. 이것에 의해, 결정 입자지름이 거의 균일하고, 전자 이동도가 충분히 높은 양질의 다결정 실리콘막(105)이 얻어진다. 다결정 실리콘막(105)은 박막 트랜지스터(150)의 소스 영역, 드레인 영역, 및 채널 영역을 구성하고 있기 때문에 박막 트랜지스터(150)의 스위칭 속도를 높일 수 있다.
(실시형태 8)
이어서, 실시형태 7의 박막 트랜지스터(150)의 사용예로서 TFT-LCD(Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display)에 대해서 도 10에 의거해서 설명한다.
도 10A는 디스플레이에 격자 형상으로 배열된 서브셀(200)의 개략 구조를 나타내는 것이며, 부가 용량형을 나타내고 있다. 박막 트랜지스터(150)는 화소의 구동 제어에 사용된다. 또한, 구동 방식은 특별히 한정되는 것은 아니고, 프레임 반전, 분할 구동 등의 적절한 방식을 선택할 수 있다.
서브셀(200)에서는 디스플레이에 매트릭스 형상으로 배열된 게이트 전극선(201)과 소스 전극선(202)을 갖고 있고, 양자 사이에 절연막(209)이 설치되어 있다. 이들 전극선에 박막 트랜지스터(150)의 소스 전극(204), 게이트 전극(203)이 전기적으로 접속되어 있다.
205는 드레인 전극이고, 소스 전극(204), 드레인 전극(205), 게이트 전극(203) 사이에 절연막(206)을 갖고 있다.
212는 표시 전극이고, 210은 축적 전극이고, 그 주위를 절연막(211)으로 덮고 있다. 축적 전극(210)에의 배선을 이웃의 게이트 전극선과 겸하여 제조 공정을 간략화하고 있다.
이어서, 서브셀의 단면도를 도 10B에 나타낸다.
백라이트 모듈(300) 상에 편광판(301)을 개재해서 기판(302)이 배치되어 있고, 기판(302) 상에서 시일재(304)가 격자 형상으로 배치되어 화소마다 구분된 액정 영역(305)이 형성되어 있다. 액정 영역(305)의 하부측에 ITO(Indium Tin Oxide) 전극(303)이 배치되어 있다.
각 화소의 액정 영역(305)에는 화소를 구동하는 박막 트랜지스터(150)가 설치되고, 액정 영역(305) 내에는 액정이 봉입되어 있다. 액정 영역(305)의 상측에는 공통 전극인 ITO 전극(307)이 설치되고, 그 상방에는 박막 트랜지스터(150) 상에 위치하는 블랙 매트릭스(308)와 컬러 필터(309)가 나란히 배치되어 있다. 또한, 그 상층에는 컬러 필터 기판(310)이 적층되고, 그 상층에 편광판(311)이 배치되어 액정 디스플레이(TFT-LCD320)가 구성되어 있다.
(실시형태 9)
이어서, 액정 디스플레이의 제조 순서를 도 11의 플로우차트에 의거해서 설명한다.
먼저, 유리 기판을 준비하고, 세정을 하여 다음 공정에 구비한다. 다음 공정에서는 유리 기판 상에 금속막을 형성하고, 그 상층에 레지스트를 도포하고, 패턴을 형성한 마스크를 통해서 노광을 행하고, 현상한다.
그 후, 에칭·박리에 의해 패터닝을 행하고, 패턴 검사를 행한다. 이어서, 그 상층에 절연막을 성막한다. 이 기판에 대해, 본 발명에 의거해 레이저 어닐 처리를 행한다. 또한, 보호막, 신호선 형성, 전극 형성, 스퍼터링 등의 공정을 실시하고, 최종 검사를 행한다. 최종 검사 후에, 컬러 필터와의 조합 등을 실시하여 TFT-LCD가 완성된다.
본 실시형태에 사용되는 박막 트랜지스터(150)는 고속의 스위칭 동작이 가능하기 때문에, 각 서브 화소의 액정에 인가되는 전압의 고속의 스위칭이 가능해진다. 이것에 의해, 본 실시형태의 TFT-LCD는 화상의 움직임에 대해 고속 응답이 가능해진다.
또한, 상기에서는 TFT-LCD에 대해서 설명을 행했지만, 박막 트랜지스터(150)의 사용예로서는 이것에 한정되는 것은 아니고, 유기 EL(electroluminescence) 디스플레이 등의 표시 장치에도 적용 가능하다.
실시예 1
종래의 장치에서의 레이저 광원과 라인빔을 형성하는 광학계 사이에 편광을 변화시키는 광학 소자로서 감쇠 소자를 배치하고, P 편광 성분과 S 편광 성분을 도 12에 나타내는 바와 같이 변화시키는 것이 가능하다. 감쇠 소자에 입사되는 각도를 바꿈으로써, 조사면 상에 있어서의 p 편광/s 편광의 비를 바꾸어 어모퍼스 실리콘막에 대한 결정화를 행했다.
얻어진 결정막에 대해, 결정화의 주기성을 조사하기 위해 편광 광학 현미경에 의해 캡처된 화상의 휘도 분포를 암시야계로 측정했다. 이 예에서는, 신호 휘도가 높은 것을 양질의 결정 입자인 것으로서 평가했다.
그 결과를 도 12에 나타낸다. 편광비가 1에 가까운 것일수록 기판의 휘도가 높아지고, 현미경, 육안 모두 쇼트 불균일이 감소되어 있는 것을 확인했다.
도 13는 현미경에 의한 측정 결과를 나타내는 것이다. 편광비가 1에 가까운 것일수록 기판의 휘도가 상승하고 있는 것을 알 수 있다.
이상, 본 발명에 대해서 상기 실시형태에 의거해서 설명을 행했지만, 본 발명은 상기 실시형태의 내용에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 범위를 일탈하지 않는 한은 상기 실시형태에 대한 적절한 변경이 가능하다.
1 레이저 가공 장치 2 레이저 광원
3 레이저빔 4 제 1 빔 스플리터
5A 콜리메이터 5B 콜리메이터
6 제 2 빔 스플리터 7 호모지나이저
8 집광 렌즈 9 제 3 빔 스플리터
100 기판 107 게이트 전극
108 소스 영역 109 드레인 영역
110 채널 영역 112 소스 전극
113 드레인 전극 150 박막 트랜지스터
200 서브셀 320 TFT-LCD

Claims (20)

  1. 레이저 광원으로부터 출력된 레이저빔을 호모지나이저를 통해서 피처리체에 조사하는 레이저 가공 장치로서,
    레이저빔을 발생시키는 레이저 광원과,
    상기 레이저빔이 입사되고, 복수의 레이저빔으로 분할되어, 출사되는 레이저빔의 p 편광 성분과 s 편광 성분의 강도의 비율이 조정되는 제 1 빔 스플리터와,
    상기 제 1 빔 스플리터를 통과한 상기 레이저빔이 입사되고, 출사되는 레이저빔의 p 편광 성분과 s 편광 성분의 강도의 비율이 조정되는 제 2 빔 스플리터와,
    상기 제 2 빔 스플리터로부터 출사된 레이저빔의 에너지 밀도를 제어하는 호모지나이저를 구비하고,
    상기 제 1 빔 스플리터 및 제 2 빔 스플리터는, 제 2 빔 스플리터를 통과한 레이저빔이, 상기 피처리체의 조사면 상의 같은 영역에서, p 편광 성분과 s 편광 성분의 에너지 밀도가 편광비(p 편광/s 편광)에 있어서 0.69 이상 1.31 이하로 조사되도록 p 편광 성분과 s 편광 성분의 강도의 비율을 조정하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 호모지나이저로부터 출력된 레이저빔이 p 편광 성분과 s 편광 성분을 포함하고, p 편광 성분과 s 편광 성분의 에너지 강도의 비가 상기 피처리체의 조사면 상에서 0.74 이상 또한 1.23 이하인 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    레이저빔이 입사되고, 출사되는 레이저빔의 p 편광 성분과 s 편광 성분의 강도의 비율이 조정되는 제 3 빔 스플리터를 더 갖고,
    상기 제 1 빔 스플리터로부터 출사된 레이저빔이 상기 제 3 빔 스플리터를 통해서 상기 제 2 빔 스플리터에 입사되는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 레이저빔을 출력하는 상기 레이저 광원을 복수 갖고, 각 레이저 광원으로부터 출력된 복수의 상기 레이저빔이 사용되는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 빔 스플리터는 레이저빔을 복수로 분할하고, 상기 제 2 빔 스플리터는 분할된 레이저빔을 결합하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    복수의 레이저빔 중 적어도 일방의 광로 상에, 상기 광로 상의 레이저빔의 편광 상태를 바꾸는 편광 소자를 갖는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 호모지나이저로부터 출력된 레이저빔의 편광 상태를 계측하는 편광 계측부를 갖는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 편광 계측부의 계측 결과를 받고, 상기 계측 결과에 의거해서 상기 레이저빔의 편광 상태를 제어하는 제어부를 갖는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 레이저 광원이 엑시머 레이저 광원인 레이저 가공 장치.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 레이저 광원이 고체 레이저 광원인 레이저 가공 장치.
  11. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 피처리체가 어모퍼스 실리콘막이고, 상기 레이저 가공 장치가 상기 어모퍼스 실리콘막을 결정화하기 위한 장치인 레이저 가공 장치.
  12. (a) 기판 상에 어모퍼스 실리콘을 형성하는 공정;
    (b) 상기 어모퍼스 실리콘에 레이저빔을 조사하여 폴리실리콘을 형성하는 공정을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법으로서,
    상기 공정 (b)에 있어서, 레이저 광원으로부터 출사된 상기 레이저빔이 복수의 빔 스플리터를 통하는 것에 의해, 출사되는 레이저빔의 p 편광 성분과 s 편광 성분의 강도의 비율을 조정해서 상기 레이저빔의 p 편광 성분과 s 편광 성분의 에너지 강도의 비가 상기 어모퍼스 실리콘의 조사면 상에서 0.69 이상 또한 1.31 이하가 되도록 해서 상기 어모퍼스 실리콘에 조사되는 반도체 장치의 제조 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 공정 (b)에 있어서 어모퍼스 실리콘에 조사되는 상기 레이저빔의 p 편광 성분과 s 편광 성분의 에너지 강도의 비가 상기 어모퍼스 실리콘 상에서 0.74 이상 또한 1.23 이하인 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
  14. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
    상기 폴리실리콘은 TFT의 채널부가 되는 반도체 장치의 제조 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 TFT는 액정 디스플레이에 사용되고, 또한 상기 TFT는 화소의 제어에 사용되는 반도체 장치의 제조 방법.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 TFT는 OLED 디스플레이에 사용되고, 또한 상기 TFT는 화소의 제어에 사용되는 반도체 장치의 제조 방법.
  17. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
    상기 기판은 유리 기판 또는 플라스틱 기판인 반도체 장치의 제조 방법.
  18. (a) 레이저 광원으로부터 레이저빔을 출사하는 공정;
    (b) 상기 레이저빔을 제 1 빔 스플리터에 입사하고, 복수의 레이저빔으로 분할해서, 출사되는 레이저빔의 p 편광 성분과 s 편광 성분의 강도의 비율을 조정하는 공정;
    (c) 상기 제 1 빔 스플리터로부터 출사된 상기 레이저빔을 제 2 빔 스플리터에 입사하고, 출사되는 레이저빔의 p 편광 성분과 s 편광 성분의 강도의 비율을 조정하는 공정;
    (d) 상기 제 2 빔 스플리터로부터 출사된 상기 레이저빔을 호모지나이저에 입사하여 상기 레이저빔의 에너지 밀도를 제어하는 공정;
    (e) 상기 호모지나이저로부터 출사된 상기 레이저빔을 어모퍼스 실리콘에 조사하여 결정화하는 공정을 포함하고,
    상기 호모지나이저로부터 출사된 상기 레이저빔의 p 편광 성분과 s 편광 성분의 에너지 강도의 비가 상기 어모퍼스 실리콘 상에서 0.69 이상 또한 1.31 이하인 것을 특징으로 하는 어모퍼스 실리콘의 결정화 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 호모지나이저로부터 출사된 상기 레이저빔의 p 편광 성분과 s 편광 성분의 에너지 강도의 비가 상기 어모퍼스 실리콘 상에서 0.74 이상 또한 1.23 이하인 것을 특징으로 하는 어모퍼스 실리콘의 결정화 방법.
  20. 제 18 항 또는 제 19 항에 있어서,
    상기 레이저빔이 적어도 2개로 이루어지고, 각 레이저빔을 어모퍼스 실리콘 상에 교대로 또는 순서대로 1개의 레이저씩 조사하는 것을 특징으로 하는 어모퍼스 실리콘의 결정화 방법.
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