KR102648635B1 - 레이저 처리 장치 - Google Patents

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다이스케 이토
타츠로 마츠시마
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제이에스더블유 악티나 시스템 가부시키가이샤
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Abstract

레이저 처리 장치는 표면으로부터 기체를 분출시킴으로써 기판(3)을 부상 반송 가능한 스테이지(2)와, 기판(3)에 레이저광(20a)을 조사하는 레이저 발진기와, 레이저광(20a)의 초점 위치와 평면에서 볼 때 겹치는 위치에 배치된 불활성 가스를 분출하기 위한 가스 분출구를 갖고 있다. 스테이지(2)의 표면은 상부 구조체(5a, 5b)로 구성되고, 상부 구조체(5a, 5b)는 서로 이격되고, 또한 대향하도록 배치되어 있다. 상부 구조체(5a, 5b) 사이의 간극과 레이저광(20a)의 초점 위치는 평면에서 볼 때 겹친다. 상부 구조체(5a, 5b) 사이에 상부 구조체(5a, 5b) 사이의 간극을 메우도록 충전 부재(8)가 배치되어 있다.

Description

레이저 처리 장치
본 발명은 레이저 처리 장치에 관한 것이다.
국제 공개 공보 WO2015/174347호(특허문헌 1)에는 피처리체에 레이저광을 조사하여 어닐링 처리를 행하는 레이저 어닐링 장치에 관한 기술이 기재되어 있다.
선행기술문헌
특허문헌 1: 국제 공개 공보 WO2015/174347호
본 발명자는 레이저 처리 장치의 스테이지 상에 피처리체를 부상시키면서 그 피처리체를 이동시키고, 이동하는 피처리체에 레이저를 조사하는 레이저 처리 장치에 대하여 검토하고 있다. 그러한 레이저 처리 장치에 있어서, 피처리체에 대한 레이저 처리 조건이 변동하는 것을 억제 또는 방지하는 것이 요망된다.
그 밖의 과제와 신규한 특징은 본 명세서의 기술 및 첨부 도면으로부터 명백해질 것이다.
일 실시 형태에 따르면, 레이저 처리 장치는 표면으로부터 기체를 분출시킴으로써 기판을 부상 반송 가능한 스테이지와, 상기 기판에 레이저광을 조사하는 레이저 발진기와, 상기 레이저광의 초점 위치와 평면에서 볼 때 겹치는 위치에 배치된 불활성 가스를 분출하기 위한 가스 분출구를 갖고 있다. 상기 스테이지의 상기 표면은 제1 상부 구조체 및 제2 상부 구조체로 구성되고, 상기 제1 상부 구조체 및 상기 제2 상부 구조체는 서로 이격되고, 또한 대향하도록 배치되어 있다. 상기 제1 상부 구조체 및 상기 제2 상부 구조체 사이의 간극과 상기 레이저광의 초점 위치는 평면에서 볼 때 겹치고, 상기 제1 상부 구조체와 상기 제2 상부 구조체 사이에 상기 간극을 메우도록 충전 부재가 배치되어 있다.
일 실시 형태에 따르면, 피처리체에 대한 레이저 처리 조건의 변동을 억제 또는 방지할 수 있다.
도 1은 일 실시 형태에 있어서의 레이저 처리 장치의 모식적인 구성을 도시하는 단면도이다.
도 2는 일 실시 형태에 있어서의 레이저 처리 장치의 동작을 설명하기 위한 평면도이다.
도 3은 일 실시 형태에 있어서의 레이저 처리 장치의 주요부의 평면도이다.
도 4는 일 실시 형태에 있어서의 레이저 처리 장치의 주요부의 단면도이다.
도 5는 일 실시 형태에 있어서의 레이저 처리 장치의 주요부의 단면도이다.
도 6은 제1 검토예의 레이저 처리 장치의 모식적인 구성을 도시하는 단면도이다.
도 7은 제2 검토예의 레이저 처리 장치의 모식적인 구성을 도시하는 단면도이다.
도 8은 제2 검토예의 레이저 처리 장치의 주요부의 단면도이다.
도 9는 제2 검토예의 레이저 처리 장치의 과제를 설명하기 위한 설명도이다.
도 10은 제2 검토예의 레이저 처리 장치의 과제를 설명하기 위한 설명도이다.
도 11은 제2 검토예의 레이저 처리 장치의 과제를 설명하기 위한 설명도이다.
도 12는 일 실시 형태에 있어서의 레이저 처리 장치의 효과를 설명하기 위한 설명도이다.
도 13은 일 실시 형태에 있어서의 레이저 처리 장치의 효과를 설명하기 위한 설명도이다.
도 14는 일 실시 형태에 있어서의 레이저 처리 장치의 효과를 설명하기 위한 설명도이다.
도 15는 액정 표시 장치로서의 대화면 텔레비전을 나타내는 외관도이다.
도 16은 액정 표시 장치로서의 모바일 통신기기를 나타내는 외관도이다.
도 17은 일 실시 형태에 있어서의 표시 장치를 제조하는 제조 공정의 흐름을 나타내는 흐름도이다.
도 18은 일 실시 형태에 있어서의 표시 장치의 구성예를 도시하는 도면이다.
도 19는 도 13에 도시하는 화소의 구성예를 도시하는 도면이다.
도 20은 박막 트랜지스터의 디바이스 구조를 도시하는 단면도이다.
도 21은 박막 트랜지스터의 제조 공정의 흐름을 나타내는 흐름도이다.
도 22는 채널막의 형성 공정의 흐름을 설명하는 흐름도이다.
도 23은 제1 변형예의 레이저 처리 장치의 주요부의 평면도이다.
도 24는 제2 변형예의 레이저 처리 장치의 스테이지를 도시하는 평면도이다.
도 25는 제2 변형예의 레이저 처리 장치의 주요부의 평면도이다.
도 26은 제2 변형예의 레이저 처리 장치의 주요부의 단면도이다.
도 27은 제3 변형예의 레이저 처리 장치의 주요부의 단면도이다.
도 28은 제3 변형예의 레이저 처리 장치의 주요부의 단면도이다.
이하, 실시 형태를 도면에 기초하여 상세하게 설명한다. 또한, 실시 형태를 설명하기 위한 전체 도면에 있어서, 동일한 기능을 갖는 부재에는 동일한 부호를 부여하고, 그 반복되는 설명은 생략한다. 또한, 이하의 실시 형태에서는 특별히 필요한 경우를 제외하고는 원칙적으로 동일 또는 마찬가지 부분의 설명은 반복하지 않는다.
(실시 형태1)
<레이저 처리 장치의 전체 구성에 대하여>
본 실시 형태에 있어서의 레이저 처리 장치(1)의 전체 구성에 대하여 도 1을 참조하여 설명한다. 도 1은 본 실시 형태에 있어서의 레이저 처리 장치(1)의 모식적인 구성을 도시하는 단면도이다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태에 있어서의 레이저 처리 장치(1)는 레이저광 발생부(21)와, 광감쇠기(22)와, 광학계 모듈(23)과, 밀폐 하우징(24)과, 처리실(25)을 구비하고 있다.
레이저광 발생부(레이저 발진기)(21)는 레이저광(예를 들어 엑시머 레이저광)을 출력하는 레이저 발진기(레이저광원)로 구성되어 있고, 레이저광 발생부(21)의 출력처에는 레이저광의 출력을 조정하기 위한 광감쇠기(아테네이터)(22)가 배치되어 있다. 광감쇠기(22)는 레이저광의 투과율을 조정함으로써, 레이저광의 출력을 조정하는 기능을 갖고 있다.
광감쇠기(22)에서 출력 조정된 레이저광의 진행처에는 광학계 모듈(23)이 배치되어 있다. 광학계 모듈(23)은 반사 미러(23a)와 렌즈(도시하지 않음) 등으로 구성되어 있고, 광감쇠기(22)로부터 광학계 모듈(23)에 입력된 레이저광을 라인 빔 형상의 레이저광으로 성형하는 기능을 갖고 있다. 광학계 모듈(23)의 출력부에는 레이저광에 대하여 투광성을 갖는 시일 윈도우(23b)가 설치되어 있다. 광학계 모듈(23)에서 성형된 레이저광은 시일 윈도우(23b)를 통하여 광학계 모듈(23)로부터 출력된다.
광학계 모듈(23)로부터 출력되는 레이저광의 진행처(여기서는 광학계 모듈(23)의 하측)에는 밀폐 하우징(24)이 설치되어 있다. 밀폐 하우징(24)의 내부는 밀폐 공간으로 되어 있고, 이 밀폐 공간을 레이저광이 진행하도록 되어 있다. 밀폐 하우징(24)의 출력부에는 레이저광에 대하여 투광성을 갖는 시일 윈도우(24a)가 설치되어 있다.
밀폐 하우징(24)으로부터 출력되는 레이저광의 진행처(여기서는 밀폐 하우징(24)의 하측)에는 처리실(25)이 배치되어 있다. 처리실(25)에는 밀폐 하우징(24)의 출력부에 설치되어 있는 시일 윈도우(24a)와 접속하는 시일 박스(26)가 설치되어 있다. 시일 박스(26)에는 예를 들어 질소 가스로 대표되는 불활성 가스가 공급되도록 되어 있다. 또한, 도 1에 도시하는 바와 같이, 시일 박스(26)의 상측은 밀폐 하우징(24)에 설치된 시일 윈도우(24a)에 의해 밀봉되어 있는 한편, 시일 박스(26)의 하측에는 개구부(가스 분출구)(27)가 설치되어 있다. 이로 인해, 시일 박스(26)에 공급된 불활성 가스(예를 들어 질소 가스)는 개구부(27)로부터 시일 박스(26)의 하측으로(즉, 스테이지(2)를 향해) 분출되게 된다.
시일 박스(26)의 하방에는 스테이지(2)가 배치되어 있다. 스테이지(2)는 처리실(25) 내에서, 시일 박스(26)의 하방에 배치되어 있다. 스테이지(2)는 상면(표면) 및 그와는 반대측인 이면(하면)을 갖고, 그 상면(표면)으로부터 가스(기체)를 분출시킴으로써 기판(3)을 부상 반송 가능한 스테이지이다. 스테이지(2)의 상면 상에는 예를 들어 유리 또는 석영으로 형성되어 있는 기판(3)이 배치될 수 있지만, 이 기판(3)은 스테이지(2)의 상면(보다 특정적으로는 스테이지(2)를 구성하는 복수의 상부 구조체(5)의 상면)으로부터 분출하는 가스에 의해, 스테이지(2) 상을 부상하면서, 수평 방향(구체적으로는, X방향)으로 반송되도록 되어 있다.
기판(3) 표면(상면)에는 비정질(아몰퍼스) 반도체막이 형성되어 있고, 보다 특정적으로는 아몰퍼스 실리콘막(3a)이 형성되어 있다. 시일 박스(26)에 형성된 개구부(27)로부터 분출(배출)된 불활성 가스(예를 들어 질소 가스)는 기판(3) 표면에 형성된 아몰퍼스 실리콘막(3a)에 분사되도록 되어 있다.
기판(3) 상에 형성되어 있는 비정질 반도체막(여기서는 아몰퍼스 실리콘막(3a))은 후술하는 바와 같이, 레이저 처리 장치(1)를 사용한 레이저 처리(레이저 어닐링 처리)에 의해, 다결정의 반도체막(여기서는 다결정 실리콘막)으로 변질(변화)된다. 이하에서는 기판(3) 표면에 형성되어 있는 비정질 반도체막이 아몰퍼스 실리콘막(3a)인 것으로 설명한다. 비정질 반도체막(아몰퍼스 실리콘막(3a))이 형성된 기판(3)을 피처리체로 간주할 수도 있다.
스테이지(2)는 정반(베이스 부재)(4)과, 복수의 상부 구조체(기판 부상용 구조체, 스테이지 부재, 기판 부상용 스테이지 부재, 부상용 유닛)(5)를 갖고 있다. 복수의 상부 구조체(5)의 상면이, 스테이지(2)의 상면을 구성하고 있다. 이로 인해, 복수의 상부 구조체(5)는 서로 적층되어 있는 것이 아니라, 수평 방향으로 나란히 배치되어 있고, 그들 복수의 상부 구조체(5)가 스테이지(2)의 상부를 구성하고 있다. 복수의 상부 구조체(5)는 정반(4) 상에 나란히 배치되어 지지되어 있다.
또한, 도 1에는 후술하는 상부 구조체(5a, 5b)뿐만 아니라, 상부 구조체(5a, 5b) 이외의 상부 구조체(5c)도 공통 정반(4) 상에 배치되어 있는 경우가 도시되어 있으나, 다른 형태로서, 상부 구조체(5c)는 정반(4) 상에는 탑재하지 않고, 상부 구조체(5a, 5b)가 배치되는 정반(4)과는 별도의 부재를 사용하여 상부 구조체(5c)를 지지할 수도 있다. 단, 그러한 경우에도, 상부 구조체(5a, 5b) 및 상부 구조체(5a, 5b) 사이의 충전 부재(8)는 공통의 정반(4) 상에 배치하는 것이 바람직하다. 상부 구조체(5a, 5b)를 탑재하는 정반(4)은 예를 들어 석재(그래나이트 등)에 의해 형성할 수 있고, 한편, 상부 구조체(5c)를 지지하는 부재는 예를 들어 금속재료에 의해 형성할 수 있다.
각각의 상부 구조체(5)는 그 상면(표면)으로부터 기체를 분출할 수 있도록 구성되어 있다. 즉, 상부 구조체(5)의 상면(표면)으로부터 가스(기체)를 분출하고, 분출하는 가스에 의해 기판(3)을 부상시킬 수 있다. 이로 인해, 상부 구조체(5)는 그 상면(표면)으로부터 가스를 분출하여 기판(3)을 부상시키도록 기능하는 구조체(부재), 즉, 기판 부상용 구조체이다.
구체적으로는, 상부 구조체(5)의 상면(표면)에는 복수(다수)의 미세한 구멍이 존재하고, 그 미세한 구멍으로부터 가스를 분출할 수 있다. 기판(3)이 스테이지(2) 상을 부상하면서 이동할 때에는 상부 구조체(5)의 상면(표면)이 기판(3)의 하면과 대향하고, 상부 구조체(5)의 상면(표면)의 복수(다수)의 미세한 구멍으로부터 분출하는 가스(이하, 기판 부상용 가스라고 하는 경우도 있다)가 기판(3)의 하면에 부딪쳐 기판(3)을 부상시키도록 작용한다.
이어서, 레이저 처리 장치(1)의 동작에 대하여 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한다. 도 2는 레이저 처리 장치(1)의 동작을 설명하기 위한 평면도이며, 레이저 처리 장치(1)의 스테이지(2)와, 스테이지(2) 상을 부상하면서 반송되는 기판(3)이 도시되어 있다.
도 1에 있어서, 레이저광 발생부(레이저 발진기)(21)로부터 출력된 레이저광(레이저 빔)(20)은 광감쇠기(22)에서 광출력이 조정된 후, 광학계 모듈(23)에 입력된다. 광학계 모듈(23)에 입력된 레이저광(20)은 광학계 모듈(23) 내부에 설치된 렌즈계에 의해, 라인 빔 형상(직사각 형상)으로 성형된다. 라인 빔 형상으로 성형된 레이저광(20)은 예를 들어, 광학계 모듈(23) 내부에 배치되어 있는 반사 미러(23a)에서 반사된 후, 시일 윈도우(23b)로부터 밀폐 하우징(24)으로 입사된다. 밀폐 하우징(24)으로 입사된 레이저광(20)은 밀폐 하우징(24)의 내부 공간을 진행한 후, 시일 윈도우(24a)로부터, 처리실(25)에 설치된 시일 박스(26)로 입사한다. 그리고, 시일 박스(26)로 입사한 레이저광(20)은 시일 박스(26)에 설치되어 있는 개구부(27)를 통과하여 스테이지(2)를 향하여 진행한다. 여기서, 시일 박스(26)의 개구부(27)를 통과하여 스테이지(2)(기판(3))를 향하여 진행하는 레이저광(20)을, 부호 20a를 부여하여 레이저광(20a)으로 칭하는 것으로 한다. 레이저광(20a)은 스테이지(2) 상을 부상하면서 이동하고 있는 기판(3)(보다 특정적으로는 기판(3) 상의 아몰퍼스 실리콘막(3a))에 조사된다. 아몰퍼스 실리콘막(3a)에 있어서의 레이저광 조사 영역은 국소적으로 가열되고, 다결정 실리콘막(폴리실리콘막)으로 변화(변질)된다.
레이저광(20a)은 Y방향을 장축 방향(길이 방향)으로 하는 라인 빔 형상으로 성형되어 있다. 도 2와 후술하는 도 3 및 도 25에 있어서, 레이저광(20a)이 조사될 수 있는 영역(평면 영역)을 부호 20b를 부여하여 레이저광 조사 영역(20b)으로서 도시하고 있다. 레이저광 조사 영역(20b)은 장축(긴 변)과 단축(짧은 변)을 갖는 직사각 형상이며, 장축(긴 변)은 단축(짧은 변)보다도 크고, 장축(긴 변) 방향은 Y방향이며, 단축(짧은 변) 방향은 X방향이다. 즉, 레이저광(20a)의 스테이지(2)의 표면(상면) 상에서의 평면 형상은 장축(긴 변)과 단축(짧은 변)을 갖는 직사각 형상이며, 장축(긴 변) 방향은 Y방향이며, 단축(짧은 변) 방향은 X방향이다. 다른 관점에서 보면, 기판(3)(아몰퍼스 실리콘막(3a))에 조사되는 레이저광(20a)의 평면 형상은 장축(긴 변)과 단축(짧은 변)을 갖는 직사각 형상이며, 장축(긴 변) 방향은 Y방향이며, 단축(짧은 변) 방향은 X방향이다. 즉, 기판(3)(아몰퍼스 실리콘막(3a))의 표면 상, 혹은 스테이지(2)의 표면 상에서의, 레이저광(20a)의 평면 형상은 장축(긴 변)과 단축(짧은 변)을 갖는 직사각 형상이며, 그 장축(긴 변)의 방향은 Y방향이다. 레이저광 조사 영역(20b)의 긴 변의 길이(Y방향의 길이)는 예를 들어 기판(3)의 Y방향의 길이와 동일한 정도로 할 수 있다. 한편, 레이저광 조사 영역(20b)의 짧은 변의 길이(X방향의 길이)는 기판(3)의 X방향의 길이보다도 상당히 작다.
여기서, X방향 및 Y방향은 서로 교차하는 방향이며, 바람직하게는 서로 직교하는 방향이다. 또한, X방향 및 Y방향은 스테이지(2)의 상면에 대략 평행하고, 따라서, 스테이지(2) 상을 부상하면서 이동하는 기판(3)의 상면에 대략 평행하다.
기판(3)에 대한 레이저 처리를 행할 때에는, 스테이지(2) 자체는 이동하지 않고, 고정된 스테이지(2) 상을 기판(3)이 부상하면서 X방향으로 반송된다(이동한다). 즉, 도 2의 (a)의 상태로부터, 도 2의 (b)의 상태, 도 2의 (c)의 상태로, 순서대로 이행한다. 도 2의 (a)는 기판(3)의 이동 개시 전, 도 2의 (b)는 기판(3)의 이동 중, 도 2의 (c)는 기판(3)의 이동 종료 시에, 각각 대응하고 있다. 스테이지(2) 상에 배치된 기판(3)은 스테이지(2)의 상면(즉 스테이지(2)를 구성하는 복수의 상부 구조체(5)의 상면)으로부터 분출하는 가스에 의해, 스테이지(2)로부터 부상할 수 있다. 그리고, 기판 반송용 로봇 암(도시하지 않음) 등에 의해 기판(3)을 파지하여 X방향으로 이동시킴으로써, 스테이지(2) 상에 부상하는 기판(3)을 X방향으로 이동시킬 수 있다.
기판(3)에 대한 레이저 처리를 행할 때에는 스테이지(2) 자체는 이동하지 않고, 또한, 레이저광(20)의 조사 위치도 이동하지 않는다. 이로 인해, 스테이지(2)에 대한 레이저광(20a)의 조사 위치는 고정되어 있다. 즉, 스테이지(2)로부터 보았을 때의 레이저광 조사 영역(20b)은 고정되어 있다. 그러나, 기판(3)이 스테이지(2) 상을 부상하면서 X방향으로 이동함으로써, 기판(3)(아몰퍼스 실리콘막(3a))에 있어서의 레이저광(20a)의 조사 위치(조사 영역)는 기판(3)의 이동과 함께 이동하게 된다. 즉, 위치가 고정된 스테이지(2) 및 레이저광(20a)에 대하여 기판(3)이 이동함으로써, 기판(3)(아몰퍼스 실리콘막(3a))에 있어서의 레이저광(20a)의 조사 위치(조사 영역)가 기판(3)의 이동과 함께 이동하게 된다. 이에 의해, 아몰퍼스 실리콘막(3a)에 있어서의 레이저광 조사 영역을 주사할 수 있고, 아몰퍼스 실리콘막(3a) 전체에 레이저광(20a)의 조사 처리를 실시할 수 있다. 또한, 레이저광(20)은 연속적인 레이저광, 혹은 소정 주파수의 펄스 형상의 레이저광으로 할 수 있다.
또한, 시일 박스(26)에는 불활성 가스(예를 들어 질소 가스)가 공급되어 있고, 시일 박스(26)의 하부에 형성된 개구부(27)로부터 그 불활성 가스가 분출(배출, 배기)된다. 그리고, 시일 박스(26)에 형성된 개구부(27)로부터 분출된 불활성 가스는 스테이지(2) 상을 부상하면서 X방향으로 이동하고 있는 기판(3)(보다 특정적으로는 기판(3) 상의 아몰퍼스 실리콘막(3a))의 상면에 분사된다. 이로 인해, 시일 박스(26)에 형성된 개구부(27)는 불활성 가스를 분출하기 위한 가스 분출구로 간주할 수 있다.
시일 박스(26)의 개구부(27)로부터 기판(3) 상의 아몰퍼스 실리콘막(3a)에 대하여 불활성 가스를 분사하는 것은, 기판(3) 상의 아몰퍼스 실리콘막(3a)에 레이저광을 조사하여 아몰퍼스 실리콘막(3a)을 다결정 실리콘막으로 변화시킬 때에, 불필요한 반응이 발생하지 않도록 하기 위하여(예를 들어 다결정 실리콘막의 표면에 산화 실리콘막이 생성되지 않도록 하기 위하여)이다. 즉, 시일 박스(26)의 개구부(27)로부터 분출된 불활성 가스의 분위기 중에서 아몰퍼스 실리콘막(3a)에 레이저광을 조사하여 아몰퍼스 실리콘막(3a)을 다결정 실리콘막으로 변화시키기 위하여이다.
즉, 스테이지(2) 상에 기판(3)을 부상시켜 X방향으로 이동시키면서, 기판(3) 표면에 형성되어 있는 아몰퍼스 실리콘막(3a)에 대하여 불활성 가스(예를 들어 질소 가스)를 분사하면서, 라인 빔 형상으로 성형된 레이저광(20a)이 조사된다. 그 결과, 기판(3) 상에 형성되어 있는 아몰퍼스 실리콘막(3a)이 국소적으로 가열되게 되고, 그에 의해, 아몰퍼스 실리콘막(3a)의 레이저광 조사 영역을 다결정 실리콘막으로 변화시키면서, 아몰퍼스 실리콘막(3a)에 있어서의 레이저광 조사 영역을 주사할 수 있다. 이와 같이 하여, 아몰퍼스 실리콘막(3a) 전체에 대하여 레이저 처리(레이저 어닐링 처리)를 실시하고, 아몰퍼스 실리콘막(3a) 전체를 다결정 실리콘막으로 변화시킬 수 있다. 즉, 기판(3) 상에 형성되어 있는 비정질 반도체막(여기서는 아몰퍼스 실리콘막(3a))을, 다결정의 반도체막(여기서는 다결정 실리콘막)으로 변질(변화)시킬 수 있다.
이와 같이, 레이저 처리 장치(1)를 사용하여 레이저 처리를 행할 때에는 기판(3)을 스테이지(2) 상에 부상시키면서 반송하고, 시일 박스(26)의 개구부(27)로부터 불활성 가스를 분출하고, 기판(3)(아몰퍼스 실리콘막(3a))에 레이저광(20a)을 조사한다.
<레이저 처리 장치의 상세 구성에 대하여>
이어서, 본 실시 형태에 있어서의 레이저 처리 장치(1)의 스테이지(2)의 상세 구성에 대하여 도 3 내지 도 5를 참조하여 설명한다.
도 3은 본 실시 형태의 레이저 처리 장치(1)의 주요부의 평면도이고, 도 4 및 도 5는 본 실시 형태의 레이저 처리 장치(1)의 주요부의 단면도이다. 도 3은 본 실시 형태의 레이저 처리 장치(1)가 갖는 스테이지(2)의 일부의 평면도를 도시하고 있으나, 도 3에 도시되어 있는 평면 영역은 상기 도 2의 (b)의 영역(29)에 대략 대응하고 있다. 또한, 도 3에서는 레이저광 조사 영역(20b)을 해칭으로 도시하고 있다. 도 4는 도 3에 도시되는 A1-A1선의 위치에서의 단면도에 대략 대응하고, 도 5는 도 3에 도시되는 A2-A2선의 위치에서의 단면도에 대략 대응하고 있다. 또한, 도 4의 단면도에는 레이저광(20a)을 도시하고 있으나, 도 5의 단면도에서는 아몰퍼스 실리콘막(3a)의 상면 전체에 레이저광(20a)이 조사되고 있으므로, 레이저광(20a)의 도시는 생략하고 있다.
상술한 바와 같이, 본 실시 형태의 레이저 처리 장치(1)의 스테이지(2)는 정반(4)과, 정반(4) 상에 배치된 복수의 상부 구조체(5)를 갖고 있다. 스테이지(2)의 상면(표면)은 복수의 상부 구조체(5)에 의해 구성되어 있고, 즉, 복수의 상부 구조체(5)의 상면(표면)이 스테이지(2)의 상면을 구성하고 있다. 스테이지(2)가 갖는 복수의 상부 구조체(5) 각각은 상면(표면)으로부터 가스를 분출하고, 분출하는 가스에 의해 기판(3)을 부상시키도록 기능할 수 있다. 본 실시 형태의 레이저 처리 장치(1)의 스테이지(2)는, 또한 충전 부재(8)도 갖고 있다.
스테이지(2)를 구성하는 복수의 상부 구조체(5)는, 평면에서 볼 때, 레이저광 조사 영역(20b)을 사이에 두고 X방향으로 인접하는 상부 구조체(5a, 5b)를 포함하고 있다(도 2 및 도 3 참조). 상부 구조체(5a)와 상부 구조체(5b)는 X방향에 있어서 서로 이격되고, 또한 대향하도록 배치되어 있다. 따라서, 상부 구조체(5a)와 상부 구조체(5b)는 X방향으로 소정의 간격을 두고 배치되어 있고, X방향에 있어서의 상부 구조체(5a)와 상부 구조체(5b) 사이에는 충전 부재(8)가 배치되어 있다. 즉, 상부 구조체(5a)와 상부 구조체(5b)는 충전 부재(8)를 통하여 X방향으로 인접하고 있고, 상부 구조체(5a)와 상부 구조체(5b)의 서로 대향하는 측면 사이에, 충전 부재(8)가 배치되어 있다. 상부 구조체(5a, 5b)와, 상부 구조체(5a, 5b) 사이에 배치된 충전 부재(8)는, 정반(4)의 상면 상에 배치(탑재)되어 있다. 충전 부재(8)는 상부 구조체(5a) 또는 상부 구조체(5b)에 나사 등을 사용하여 설치할 수도 있다.
충전 부재(8)는 상부 구조체(5a)와 상부 구조체(5b) 사이의 간극을 막기(메우기, 충전하기) 위한 부재이다. 이로 인해, 충전 부재(8)는 상부 구조체(5a)와 상부 구조체(5b) 사이의 간극을 메우도록 배치되어 있다. 상부 구조체(5a, 5b)는 상부 구조체(5a, 5b) 사이의 충전 부재(8)에 접하고 있는 것이 바람직하다. 상부 구조체(5)와는 달리, 충전 부재(8)는 기판(3)을 부상시키기 위한 가스(기판 부상용 가스)는 분출하지 않으며, 따라서, 기판(3)을 부상시키도록 작용하는 부재가 아니다. 충전 부재(8)를 사이에 두고 X방향으로 인접하는 상부 구조체(5a)와 상부 구조체(5b) 사이에는 다른 상부 구조체(5)는 배치되어 있지 않으므로, 상부 구조체(5a)의 구조와 상부 구조체(5b) 사이의 영역에서는 기판(3)을 부상시키기 위한 가스(기판 부상용 가스)는 분출되지 않는다.
상부 구조체(5a)와 상부 구조체(5b) 사이에, 상부 구조체(5a)와 상부 구조체(5b) 사이의 간극을 메우도록 충전 부재(8)가 배치되어 있기 때문에, 충전 부재(8)는 시일 박스(26)의 개구부(27)로부터 분출된 불활성 가스가 상부 구조체(5a)와 상부 구조체(5b) 사이의 간극을, 충전 부재(8)보다도 하측(하방)으로 흐르는(유동하는) 것을 방지하도록 기능할 수 있다. 즉, 상부 구조체(5a)와 상부 구조체(5b) 사이에 충전 부재(8)가 존재함으로써, 시일 박스(26)의 개구부(27)로부터 분출된 불활성 가스는 충전 부재(8)보다도 하방(보다 특정적으로는 충전 부재(8)의 상면보다도 하방)으로는 유동하지 않는다.
충전 부재(8)는 예를 들어 금속재료로 이루어진다. 예를 들어 스테인리스강(SUS) 등을 충전 부재(8)의 재료로서 사용할 수 있다. 또한, 충전 부재(8)는 상부 구조체(5a, 5b) 사이에 배치할 수 있도록, 예를 들어 판상의 외형을 갖고 있다. 이로 인해, 충전 부재(8)는 판상의 금속 부재(금속판)를 가공함으로써 형성할 수 있다.
상부 구조체(5a)의 구조와 상부 구조체(5b)의 구조는 기본적으로는 마찬가지이므로, 여기서는 상부 구조체(5a)의 구조에 대하여 설명하지만, 상부 구조체(5a)의 구조에 관한 설명은 상부 구조체(5b)의 구조에도 적용할 수 있다.
상부 구조체(5a)는 표면측 부재(6)와 베이스부(받침대부)(7)를 갖고 있으며, 베이스부(7) 상에 표면측 부재(6)가 배치되어 지지되어 있다. 표면측 부재(6)의 상면(표면)이 상부 구조체(5a)의 상면(표면)을 구성하고, 따라서, 스테이지(2)의 상면(표면)의 일부를 구성하고 있다.
표면측 부재(6)는 바람직하게는 다공질체(다공질 재료)로 이루어진다. 다공질체는 다수의 미세한 기공(즉 미세 구멍)을 갖고 있다. 사용하는 다공질체로서는 다공질 카본, 다공질 세라믹스 또는 다공질 금속 등을 예시할 수 있다. 또한, 표면측 부재(6)는 판상의 부재로 할 수 있다. 이로 인해, 다공질판(다공질체로 이루어지는 판상의 부재)을 표면측 부재(6)로서 적절하게 사용할 수 있고, 그 경우, 기판(3)을 부상시키기 위한 가스가 다공질판이 갖는 다수의 미세 구멍을 지나 다공질판의 상면으로부터 분출할 수 있도록 되어 있다. 이 경우, 다공질판의 미세 구멍이, 상부 구조체(5a)의 상면의 상술한 「미세한 구멍」에 대응한다.
베이스부(7)는 금속재료에 의해 형성할 수 있고, 바람직하게는 알루미늄 또는 알루미늄 합금에 의해 형성할 수 있다. 베이스부(7)는 예를 들어 판상의 부재(금속판)를 가공한 것을 사용할 수 있다. 또한, 정반(4)은 평탄한 상면을 갖고 있으며, 정반(4)의 상면 상에 상부 구조체(5a, 5b) 및 충전 부재(8)가 배치되어 있다. 상부 구조체(5a, 5b)의 각각의 외형의 형상은 예를 들어 대략 직육면체로 할 수 있다.
상부 구조체(5a)는 상부 구조체(5a)의 상면(표면측 부재(6))으로부터 기판 부상용 가스를 분출하기 위한 구조를 포함하고 있고, 구체적으로는 이하와 같은 구조를 포함하고 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상부 구조체(5a)는 베이스부(7) 및 표면측 부재(6) 외에, 또한, 베이스부(7)와 표면측 부재(6) 사이에 배치된 중간판(10)을 갖고 있다. 중간판(10)은 베이스부(7)보다도 얇은 판상의 부재로 할 수 있고, 예를 들어 금속재료(알루미늄 등)에 의해 형성할 수 있다. 상부 구조체(5a)에 있어서, 베이스부(7) 상에 접착층(접착재)(11b)을 통하여 중간판(10)이 접착되어 고정되고, 또한, 베이스부(7) 상에 접착층(접착재)(11a)을 통하여 표면측 부재(6)가 접착되어 고정되어 있다. 상부 구조체(5a)에 있어서, 중간판(10)은 베이스부(7)와 표면측 부재(6) 사이에 배치되어 있고, 표면측 부재(6)와 중간판(10) 사이에는 공간(가압 공간)(12a)이 설치되고, 베이스부(7)와 중간판(10) 사이에는 공간(감압 공간)(12b)이 설치되어 있다. 공간(12a)은 중간판(10)과 표면측 부재(6)와 접착층(11a)에 의해 둘러싸여 있고, 또한, 공간(12b)은 베이스부(7)와 중간판(10)과 접착층(11b)에 의해 둘러싸여 있다.
중간판(10)에는 복수(다수)의 관통 구멍(13b)이 설치되어 있고, 또한, 표면측 부재(6)에도, 중간판(10)의 관통 구멍(13b)과 정합하는 위치에, 복수(다수)의 관통 구멍(13a)이 설치되어 있다. 표면측 부재(6)의 하면에 있어서의 각 관통 구멍(13a) 주위와, 중간판(10)의 상면에 있어서의 각 관통 구멍(13b)의 주위는 환상의 접착층(11c)을 통하여 접착되어 있다. 이로 인해, 표면측 부재(6)의 각 관통 구멍(13a)과 중간판(10)의 각 관통 구멍(13b)은 환상의 접착층(11c) 내의 공간을 통하여 연결되어 있다. 이로 인해, 다공질체(다공질판)로 이루어지는 표면측 부재(6)는 다공질체 자신이 갖는 미세 구멍 외에, 기계적으로 형성한 복수(다수)의 관통 구멍(13a)도 더 갖고 있다. 가공성을 고려하면, 바람직하게는 관통 구멍(13a)(직경)은 다공질체의 미세 구멍(직경)보다도 크다.
공간(12a)에는 베이스부(7)에 설치된 관통 구멍(도시하지 않음) 등을 통하여 가압 가스가 도입되고, 공간(12a)에 도입된 가압 가스가 표면측 부재(6)의 복수의 미세한 구멍(다공질체를 구성하는 미세 구멍)을 통하여 표면측 부재(6)의 상면으로부터 분출하고, 분출하는 가스에 의해 기판(3)을 부상시키도록 되어 있다. 이 표면측 부재(6)의 상면으로부터 분출하는 가스를, 도 4에서는 상향의 화살표로서 모식적으로 도시하고 있다. 표면측 부재(6)의 상면으로부터 분출하는 가스는 예를 들어 질소 가스로 대표되는 불활성 가스를 사용할 수 있다. 그리고, 공간(12b)은 베이스부(7)에 설치된 관통 구멍(도시하지 않음) 등을 통하여 감압되고, 그에 의해, 표면측 부재(6) 상의 가스를, 표면측 부재(6)의 관통 구멍(13a)과 환상의 접착층(11c) 내의 공간과 중간판(10)의 관통 구멍(13b)을 통하여 공간(12b)으로 흡인하도록 되어 있다. 도 4에서는 표면측 부재(6)의 상면(관통 구멍(13a))으로부터 흡인하는 가스를, 하향의 화살표로 모식적으로 도시하고 있다.
이로 인해, 표면측 부재(6)가 미세한 구멍(여기서는 다공질체를 구성하는 미세 구멍)으로부터 가스를 분출하여 기판(3)을 부상시키면서, 표면측 부재(6)의 관통 구멍(13a)으로부터 표면측 부재(6) 상의 가스를 흡인하여 기판(3)을 흡인하고 있다. 이로 인해, 표면측 부재(6)로부터의 가스의 분출과 가스의 흡인을 조정함으로써, 부상하는 기판(3)의 높이 위치를 고정밀도로 제어할 수 있다.
또한, 여기에서는 일례로서, 상부 구조체(5a, 5b)의 상면으로부터 가스의 분출과 가스의 흡인을 행하기 위한 구조를, 중간판(10), 접착층(11a, 11b, 11c), 공간(12a, 12b) 및 관통 구멍(13a, 13b) 등을 사용하여 형성한 경우에 대하여 설명했지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 상부 구조체(5a, 5b)는 그 상면으로부터 가스(기판 부상용 가스)의 분출과 가스의 흡인을 행하기 위한 구조를 갖고 있으면 된다.
레이저광(20a)은 기판(3)(보다 특정적으로는 기판(3) 상에 형성되어 있는 아몰퍼스 실리콘막(3a))에 조사되지만, 만약 기판(3) 및 아몰퍼스 실리콘막(3a)이 없다면 레이저광(20a)은 상부 구조체(5a)와 상부 구조체(5b) 사이의 영역(즉 충전 부재(8))에 조사된다. 즉, 레이저광(20a)은 상부 구조체(5a)와 상부 구조체(5b) 사이의 영역을 향하여 진행하고 있다. 이로 인해, 기판(3)(아몰퍼스 실리콘막(3a))에 있어서의 레이저광 조사 영역(20b)(레이저광(20a)이 조사되는 영역)은 상부 구조체(5a)와 상부 구조체(5b) 사이의 영역의 상방(즉 충전 부재(8)의 상방)에 위치하고 있고, 평면에서 볼 때, 상부 구조체(5a)와 상부 구조체(5b) 사이의 영역(즉 충전 부재(8))과 겹쳐 있다. 이로 인해, 상부 구조체(5a)와 상부 구조체(5b) 사이의 간극(충전 부재(8))과 레이저광(20a)의 초점 위치는, 평면에서 볼 때 겹쳐 있다.
가스 분출구로서의 개구부(27)는 스테이지(2)의 상방에 배치되어 있다. 그리고, 가스 분출구로서의 개구부(27)는 레이저광(20a)의 초점 위치와 평면에서 볼 때 겹치는 위치에 배치되어 있다. 즉, 개구부(27)는 평면에서 볼 때, 레이저광 조사 영역(20b)과 겹쳐 있다. 평면에서 볼 때, 레이저광 조사 영역(20b)이 개구부(27)에 내포되어 있으면 더욱 바람직하다. 이는 레이저광 조사 영역(20b) 근방을 불활성 가스 분위기로 하고, 시일 박스(26)의 개구부(27)로부터 분출(배출)된 불활성 가스로 이루어지는 분위기 중에서 기판(3)(아몰퍼스 실리콘막(3a))에 레이저광(20a)이 조사되도록 하기 위하여이다.
이로 인해, 가스 분출구로서의 개구부(27)는 평면에서 볼 때, 상부 구조체(5a)와 상부 구조체(5b) 사이의 간극(충전 부재(8))과 겹쳐 있다. 즉, 개구부(27)의 적어도 일부는 평면에서 볼 때 상부 구조체(5a)와 상부 구조체(5b) 사이의 간극(충전 부재(8))과 겹쳐 있다.
또한, 가스 분출구로서의 개구부(27)는 처리실(25) 내에서 스테이지(2)의 상방에 배치되어 있고, 또한, 레이저광 발생부(21), 광감쇠기(22), 광학계 모듈(23) 및 밀폐 하우징(24)보다도 하방(낮은 위치)에 배치되어 있다.
<검토 경위>
도 6은 본 발명자가 검토한 제1 검토예의 레이저 처리 장치(101)의 모식적인 구성을 도시하는 단면도이며, 상기 도 1에 상당하는 것이다.
도 6에 도시하는 제1 검토예의 레이저 처리 장치(101)에 있어서는, 상기 기판(3)에 상당하는 기판(103)은 스테이지(102) 상에 그 스테이지(102)와 접하도록 배치되어 있고, 스테이지(102)를 이동시킴으로써 스테이지(102)와 함께 기판(103)도 이동시키면서, 그 기판(103)에 레이저광(20)을 조사한다. 즉, 제1 검토예의 레이저 처리 장치(101)에 있어서는, 기판(103)은 스테이지(102) 상을 부상하여 이동하는 것이 아니라 스테이지(102) 상에 배치되어 고정되어 있고, 스테이지(102)와 기판(103)이 함께 이동하도록 되어 있다. 스테이지(102)와 함께 기판(103)이 이동함으로써, 기판(103) 상에 형성되어 있는 아몰퍼스 실리콘막(103a)에 있어서의 레이저광 조사 영역을 주사할 수 있고, 아몰퍼스 실리콘막(103a) 전체를 다결정 실리콘막으로 변화시킬 수 있다.
그러나, 제1 검토예의 레이저 처리 장치(101)에 있어서는, 스테이지(102)와 기판(103)을 함께 이동시킬 필요가 있으므로, 어떤 기판(103)에 대한 레이저 처리를 행한 후에는 레이저 처리의 종료 위치까지 이동하고 있는 스테이지(102)를, 초기 위치까지 복귀시킬 필요가 있다. 그리고, 그 후에, 스테이지(102) 상에 다음 기판(103)을 배치하고 나서, 스테이지(102)와 기판(103)을 함께 이동시키면서 그 기판(103)에 대한 레이저 처리를 행할 필요가 있다. 이 경우, 레이저 처리가 끝난 기판(103)을 스테이지(102)로부터 내린 후에, 스테이지(102)를 초기 위치까지 복귀시키는 동작이 필요해지게 되는 점에서, 복수의 기판(103)에 레이저 처리를 실시할 때에는 1매의 기판(103) 근처의 처리 시간이 길어지게 되어 스루풋이 낮아져버린다.
따라서, 본 발명자는 레이저 처리 장치의 스테이지 상에 기판을 부상시키면서 그 기판을 수평 방향으로 이동시키고, 이동하는 기판에 대하여 레이저광을 조사하는 것을 검토하고 있다. 이 경우, 스테이지를 이동시킬 필요가 없기 때문에, 복수의 기판에 레이저 처리를 실시할 때에는 1매의 기판당 처리 시간을 짧게 할 수 있고, 스루풋을 향상시킬 수 있다.
도 7은 본 발명자가 검토한 제2 검토예의 레이저 처리 장치(201)의 모식적인 구성을 도시하는 단면도이며, 상기 도 1에 상당하는 것이다. 도 8은 제2 검토예의 레이저 처리 장치(201)의 주요부의 단면도이며, 상기 도 4에 상당하는 것이다.
제2 검토예의 레이저 처리 장치(201)(도 7 및 도 8)가 본 실시 형태의 레이저 처리 장치(1)(도 1 및 도 4)와 다른 것은, 본 실시 형태의 레이저 처리 장치(1)의 스테이지(2)(도 1 및 도 4)가 상기 충전 부재(8)를 갖고 있는 데 비하여 제2 검토예의 레이저 처리 장치(201)의 스테이지(202)(도 7 및 도 8)는 상기 충전 부재(8)에 상당하는 것을 갖고 있지 않다는 것이다. 즉, 제2 검토예의 레이저 처리 장치(201)의 스테이지(202)에 있어서는, 상부 구조체(5a)와 상부 구조체(5b) 사이에 상기 충전 부재(8)에 상당하는 것은 배치되어 있지 않다.
먼저, 도 7 및 도 8에 도시하는 제2 검토예의 레이저 처리 장치(201)와 본 실시 형태의 레이저 처리 장치(1)(도 1 및 도 4)에 있어서, 상부 구조체(5a)와 상부 구조체(5b)가 이격되어 있는 이유에 대하여 설명한다.
제2 검토예의 레이저 처리 장치(201)(도 7 및 도 8) 및 본 실시 형태의 레이저 처리 장치(1)(도 1 및 도 4)에 있어서는, 고정된 스테이지(2, 202) 상을 기판(3)이 부상하면서 수평 방향으로 이동하고, 이동하는 기판(3)에 대하여 레이저광(20a)이 조사된다. 이에 의해, 기판(3) 상에 형성되어 있는 아몰퍼스 실리콘막(3a)에 있어서의 레이저광 조사 영역을 주사할 수 있고, 아몰퍼스 실리콘막(3a) 전체를 다결정 실리콘막으로 변화시킬 수 있다.
그러나, 제2 검토예의 레이저 처리 장치(201)(도 7 및 도 8) 및 본 실시 형태의 레이저 처리 장치(1)(도 1 및 도 4)에 있어서는, 기판(3)은 이동시키지만 스테이지(2, 202)는 고정되어 있기 때문에 스테이지(2, 202)로부터 본 기판(3)에 있어서의 레이저광 조사 위치가 고정되어버려, 스테이지(2, 202)가 국소적으로 가열되어버릴 우려가 있다.
즉, 도 4 및 도 7에 있어서, 기판(3) 및 그 위의 아몰퍼스 실리콘막(3a)은 레이저광(20a)이 조사되고 있는 영역과 그 근방이 국소적으로 가열되고, 따라서, 부호 28을 부여한 점선으로 둘러싸인 영역(이하, 기판 가열 영역(28)이라 한다)이 국소적으로 가열되어 상당히 높은 온도로 된다. 기판(3)을 이동시키면서 레이저광을 조사하기 때문에, 기판(3) 및 그 위의 아몰퍼스 실리콘막(3a)에 있어서, 기판 가열 영역(28)은 기판(3)의 이동과 함께 이동한다. 그러나, 스테이지(2, 202)는 고정되어 있기 때문에, 스테이지(2, 202)로부터 보면 기판 가열 영역(28)의 위치는 이동하지 않고 고정되어 있다. 이로 인해, 기판(3)에 대한 레이저 처리를 행하고 있는 동안, 스테이지(2, 202)에 있어서의 기판 가열 영역(28)의 하방에 위치하는 영역은 고정되어 있게 된다.
따라서, 기판(3)에 대한 레이저 처리를 행하고 있는 동안, 스테이지(2, 202)에 있어서, 기판 가열 영역(28)의 하방에 위치하는 영역과 그 근방에서는 기판 가열 영역(28)으로부터 전해지는 열에 의해 계속적으로 가열되게 되므로, 기판 가열 영역(28)으로부터 전해지는 열이 축적되어, 국소적으로 가열되어 국소적인 온도 상승이 발생해버릴 염려가 있다. 스테이지(2, 202)가 국소적으로 가열되어 국소적인 온도 상승이 발생해버리면, 스테이지(2, 202)에 열변형(열에 기인한 변형)이 발생하여 스테이지(2, 202)가 변형되어버릴 우려가 있다.
스테이지(2, 202)가 국소적으로 변형되어버리면, 스테이지(2, 202) 상에 부상하는 기판(3)의 높이 위치가 변동되어 버리므로, 기판(3)에 대한 레이저 처리 조건의 변동을 초래할 우려가 있다. 즉, 기판(3)은 스테이지(2, 202) 상을 부상하면서 이동하기 때문에, 스테이지(2, 202)가 변형되어버리면 스테이지(2, 202) 상에 부상하는 기판(3)의 높이 위치가 바뀌어버리고, 기판(3)의 높이 위치가 바뀌면, 그 기판(3)에 조사되는 레이저광의 초점 위치와 기판(3) 사이의 거리도 바뀌어버리기 때문에, 기판(3)에 대한 레이저 처리 조건이 변동되어 버린다.
예를 들어, 스테이지(2, 202)가 열변형에 의해 변형되기 전에는 스테이지(2, 202) 상에 부상하는 기판(3)의 높이 위치가 레이저광(20a)의 초점 위치와 일치하고 있었다 하더라도, 만약 스테이지(2, 202)가 기판 가열 영역(28)으로부터의 열전도에 기인하여 변형되어버리면, 스테이지(2, 202) 상에 부상하는 기판(3)의 높이 위치가 레이저광(20a)의 초점 위치로부터 어긋나버린다. 이는 스테이지(2, 202)가 열변형에 의해 국소적으로 변형되기 전과 후에 있어서, 기판(3)에 대한 레이저 처리 조건이 변동된 것으로 이어진다.
스테이지(2, 202)가 열변형에 의해 변형되기 전과 후에 있어서, 기판(3)에 대한 레이저 처리 조건이 변동되어버리면, 레이저 처리에 의해 기판(3) 상에 형성된 아몰퍼스 실리콘막(3a)을 다결정 실리콘막으로 바꾸었을 경우의, 그 다결정 실리콘막의 특성 변동으로 이어질 우려가 있다. 예를 들어, 다결정 실리콘막의 결정화 상태가 변동될 우려가 있다. 이로 인해, 하나의 기판(3)에 형성되어 있는 다결정 실리콘막의 특성 변동이나 복수의 기판(3)에 형성되어 있는 다결정 실리콘막끼리의 특성의 변동을 억제하기 위해서는, 기판 가열 영역(28)으로부터의 열전도에 의해 스테이지(2, 202)가 변형되어버리는 것을 억제하는 것이 요망된다.
여기서, 제1 검토예(도 7 및 도 8) 및 본 실시 형태(도 1 및 도 4)와는 달리, 상부 구조체(5a)와 상부 구조체(5b)가 서로 접하여 일체화되어 있는 구성도 생각할 수 있다. 그러나, 이 경우에는 기판(3)(아몰퍼스 실리콘막(3a))에 있어서의 레이저광 조사 영역의 바로 아래에도, 따라서 기판 가열 영역(28)의 바로 아래에도, 스테이지의 상부 구조체가 존재하게 되어, 기판 가열 영역(28)으로부터 스테이지의 상부 구조체에 열이 전달되기 쉬워진다. 이로 인해, 기판 가열 영역(28)의 바로 아래에 존재하는 상부 구조체(특히 표면측 부재(6)에 상당하는 것)가 기판 가열 영역(28)으로부터의 열전도에 기인하여 변형되기 쉬워질 우려가 있다.
그에 대하여, 제1 검토예(도 7 및 도 8) 및 본 실시 형태(도 1 및 도 4)에 있어서는, 스테이지를 구성하는 상부 구조체(5a)와 상부 구조체(5b)를 소정의 간격으로 이격시키고, 레이저광(20a)의 초점 위치가 평면에서 볼 때, 상부 구조체(5a)와 상부 구조체(5b) 사이의 간극(영역)에 겹치도록 하고 있다. 다른 관점에서 보면, 기판(3)(아몰퍼스 실리콘막(3a))에 있어서의 레이저광 조사 영역이, 평면에서 볼 때, 상부 구조체(5a)와 상부 구조체(5b) 사이의 간극(영역)에 겹치도록 하고 있다. 이에 의해, 기판(3)(아몰퍼스 실리콘막(3a))에 대한 레이저 처리를 행하고 있는 동안에, 기판 가열 영역(28)으로부터 상부 구조체(5a, 5b)(특히 상부 구조체(5a, 5b)의 표면측 부재(6))에 열이 전달되기 어렵게 할 수 있다. 즉, 기판(3)(아몰퍼스 실리콘막(3a))에 있어서의 레이저광 조사 영역의 바로 아래에는 상부 구조체(5a, 5b)가 존재하지 않게 되기 때문에, 기판 가열 영역(28)으로부터 상부 구조체(5a, 5b)에 열이 전달되기 어려워져, 상부 구조체(5a, 5b)를 구성하는 표면측 부재(6)가 기판 가열 영역(28)으로부터의 열전도에 기인하여 변형되는 리스크를 저감할 수 있다. 이에 의해, 스테이지(2) 상을 부상하면서 이동하는 기판(3)의 높이 위치가 변동하는 리스크를 저감할 수 있다.
이러한 이유로 인하여 제2 검토예(도 7 및 도 8) 및 본 실시 형태(도 1 및 도 4)에 있어서는, 스테이지(2, 202)를 구성하는 상부 구조체(5a)와 상부 구조체(5b)를 이격시키고, 레이저광(20a)의 초점 위치가 평면에서 볼 때, 상부 구조체(5a)와 상부 구조체(5b) 사이의 간극(영역)에 겹치도록 하고 있다.
그런데, 제2 검토예(도 7 및 도 8) 및 본 실시 형태(도 1 및 도 4)에 있어서는, 레이저 처리 시에는 상술한 바와 같이, 시일 박스(26)의 개구부(27)로부터 기판(3)(아몰퍼스 실리콘막(3a))에 대하여 불활성 가스를 분사한다. 이것은 기판(3) 상의 아몰퍼스 실리콘막(3a)에 레이저광(20a)을 조사하여 아몰퍼스 실리콘막(3a)을 다결정 실리콘막으로 변화시킬 때에 불필요한 반응이 발생하지 않도록 하기 위하여이다. 즉, 시일 박스(26)의 개구부(27)로부터 분출된 불활성 가스의 분위기 중에서 아몰퍼스 실리콘막(3a)에 레이저광(20a)을 조사하여 아몰퍼스 실리콘막(3a)을 다결정 실리콘막으로 변화시키기 위하여이다.
이로 인해, 제2 검토예(도 7 및 도 8) 및 본 실시 형태(도 1 및 도 4)에 있어서는, 스테이지(2, 202) 상에 기판(3)을 부상시켜 수평 방향으로 이동시키면서, 기판(3) 표면에 형성되어 있는 아몰퍼스 실리콘막(3a)에 대하여 불활성 가스(예를 들어 질소 가스)를 분사하면서, 레이저광(20a)을 조사한다. 이에 수반하여, 제2 검토예의 레이저 처리 장치(201)(도 7 및 도 8)의 경우에는 도 9 내지 도 11을 참조하여 설명하는 다음과 같은 과제가 발생하는 것을, 본 발명자의 검토에 의해 알 수 있었다. 도 9 내지 도 11은 제2 검토예의 레이저 처리 장치(201)의 과제를 설명하기 위한 설명도이며, 상기 도 8에 상당하는 위치에서의 단면도가 도시되어 있다.
또한, 도 9 내지 도 11 및 후술하는 도 12 내지 도 14에서는 시일 박스(26)의 개구부(27)로부터 분출되는 불활성 가스(예를 들어 질소 가스)에 의해 형성된 불활성 가스 분위기를, 점 해칭으로 모식적으로 도시하고 있다. 또한, 상부 구조체(5a, 5b)를 구성하는 표면측 부재(6)의 상면으로부터 분출하는 가스를 나타내는 화살표(도 4 및 도 8에 있어서의 상향의 화살표)와, 상부 구조체(5a, 5b)를 구성하는 표면측 부재(6)의 상면(관통 구멍(13a))으로부터 흡인하는 가스를 나타내는 화살표(도 4 및 도 8에 있어서의 하향의 화살표)에 대해서는, 도 9 내지 도 11 및 후술하는 도 12 내지 도 14에서는 도시를 생략하고 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 어떤 기판(3)에 대한 레이저 처리(레이저광(20a) 조사 처리)를 행하고 있는 동안에는 시일 박스(26)의 개구부(27)로부터 분출되는 불활성 가스는 기판(3)(아몰퍼스 실리콘막(3a))에 분사되고, 기판(3) 상의 공간을 수평 방향으로 확산된다. 이때, 시일 박스(26)의 개구부(27)로부터 분출되는 불활성 가스는 기판(3)에 의해 차폐됨으로써, 상부 구조체(5a)와 상부 구조체(5b) 사이의 간극에는 공급되지 않는다.
한편, 어떤 기판(3)에 대한 레이저 처리가 종료된 후 다음 기판(3)의 레이저 처리가 개시될 때까지의 동안에는, 도 10에 도시하는 바와 같이, 상부 구조체(5a)와 상부 구조체(5b) 사이의 간극의 상방에 기판(3)이 존재하지 않는다. 이때, 시일 박스(26)의 개구부(27)로부터 분출되는 불활성 가스는, 가스의 진행처에 기판(3)이 존재하고 있지 않기 때문에 기판(3)에 의해 차폐되지 않고 스테이지(2)를 향하여 진행하고, 상부 구조체(5a)와 상부 구조체(5b) 사이의 간극에 공급된다. 도 10에 도시하는 바와 같이, 제2 검토예의 경우에는 상부 구조체(5a)와 상부 구조체(5b) 사이에 상기 충전 부재(8)에 상당하는 것은 배치되어 있지 않으므로, 시일 박스(26)의 개구부(27)로부터 상부 구조체(5a)와 상부 구조체(5b) 사이의 간극에 공급된 불활성 가스는 상부 구조체(5a)와 상부 구조체(5b) 사이를 하방으로 흘러버린다. 불활성 가스는 상부 구조체(5a)와 상부 구조체(5b) 사이를 하방으로 흐르는 만큼, 상부 구조체(5a, 5b)의 상면 상에 있어서, 수평 방향(특히 X방향)으로는 확산되기 어려워지므로, 평면에서 볼 때, 불활성 가스 분위기의 범위는 상부 구조체(5a)와 상부 구조체(5b) 사이의 간극과 그 근방으로 제한되어버려, 평면에서 볼 때에 있어서의 불활성 가스 분위기의 범위가 좁아져 버린다(도 10 참조).
다음의 기판(3)이 스테이지(2) 상을 부상하면서 이동하고, 도 11에 도시하는 바와 같이, 그 기판(3)의 단부가 상부 구조체(5a)와 상부 구조체(5b) 사이의 간극 상방에 도달하면, 그 기판(3)에 대한 레이저 처리(레이저광(20a) 조사 처리)가 개시된다. 이때, 그 기판(3)에 대한 레이저 처리가 개시되어 얼마 지나지 않은 단계(즉 도 11과 같이 기판(3)의 단부 부근에 대하여 레이저광(20a)을 조사하고 있는 단계)에서는 상술한 바와 같이, 평면에서 볼 때에 있어서의 불활성 가스 분위기의 범위가 좁게 되어 있었던 것의 영향에 의해, 레이저광 조사 영역(20b) 근방의 불활성 가스 분위기가 안정되지 않고 대기 성분이 혼입되기 쉽다. 이로 인해, 그 기판(3)에 대한 레이저 처리가 개시되어 얼마 지나지 않은 단계(즉 도 11의 단계)에서는 불활성 가스를 포함하지만 대기 성분도 혼입되어 있는 분위기 중에서 기판(3)(아몰퍼스 실리콘막(3a))에 레이저광(20a)이 조사될 우려가 있다.
도 11의 상태로부터 기판(3)이 더욱 이동을 계속하면, 상기 도 9의 상태로 되고, 시일 박스(26)의 개구부(27)로부터 분출되는 불활성 가스는 기판(3) 상을 수평 방향(특히 X방향)으로 확산하므로, 평면에서 볼 때에 있어서의 불활성 가스 분위기의 범위는 넓어지고, 레이저광 조사 영역(20b) 근방의 불활성 가스 분위기는 안정되어 대기 성분은 혼입되기 어려워진다. 이로 인해, 도 9의 상태에서는 대기 성분이 거의 혼입되어 있지 않은 불활성 가스 분위기 중에서 기판(3)(아몰퍼스 실리콘막(3a))에 레이저광(20a)이 조사되게 된다.
이로 인해, 제2 검토예의 경우에는 기판(3)의 단부 근방과 단부로부터 이격된 위치에서, 기판(3)(아몰퍼스 실리콘막(3a))에 대한 레이저 처리 조건이 변동되어버릴 우려가 있다. 구체적으로는, 기판(3)의 단부 근방과 단부로부터 이격된 위치에서, 레이저광(20a)이 조사되었을 때의 분위기(레이저광 조사 영역(20b) 근방의 분위기)가 다르게 되어버려, 아몰퍼스 실리콘막(3a)이 다결정 실리콘막으로 변화했을 때의 결정화 정도가 다르게 되어버릴 우려가 있다. 예를 들어, 기판(3) 상의 아몰퍼스 실리콘막(3a)을 레이저 처리에 의해 다결정 실리콘막으로 변화시켰을 때에, 기판(3)의 단부 근방에 있어서의 다결정 실리콘막의 결정립 직경과, 기판(3)의 단부로부터 이격된 위치(예를 들어 기판(3)의 중앙 부근)에 있어서의 다결정 실리콘막의 결정립 직경이 다르게 되어버려, 기판(3) 상의 다결정 실리콘막에 있어서의 결정립 직경이 뷸균일해져 버린다. 이것은 그 다결정 실리콘막을 사용하는 소자(예를 들어 박막 트랜지스터 소자) 또는 장치(예를 들어 표시 장치)의 신뢰성 저하로 이어지기 때문에 방지하는 것이 요망된다.
또한, 대기 성분이 혼입된 분위기 중에서 아몰퍼스 실리콘막(3a)에 레이저광(20a)이 조사되는 것은, 아몰퍼스 실리콘막(3a)을 다결정 실리콘막으로 변화시킬 때에 불필요한 반응이 발생되어 버리는 것으로 이어진다. 이것은 그 다결정 실리콘막을 사용하는 소자(예를 들어 박막 트랜지스터 소자) 또는 장치(예를 들어 표시 장치)의 신뢰성 저하로 이어지므로, 방지하는 것이 요망된다.
<주요 특징과 효과에 대하여>
이어서, 본 실시 형태의 레이저 처리 장치의 주요 특징과 효과에 대하여 설명한다. 도 12 내지 도 14는 본 실시 형태의 레이저 처리 장치(1)의 효과를 설명하기 위한 설명도이며, 상기 도 8에 상당하는 위치에서의 단면도가 도시되어 있다.
본 실시 형태에 있어서는, 상부 구조체(5a)와 상부 구조체(5b)를 소정의 간격으로 이격시키고, 상부 구조체(5a)와 상부 구조체(5b) 사이에 충전 부재(8)를 배치하고, 레이저광(20a)의 초점 위치(기판(3)에 있어서의 레이저광 조사 영역)가 평면에서 볼 때, 상부 구조체(5a)와 상부 구조체(5b) 사이의 간극(충전 부재(8))에 겹치도록 하고 있다. 이에 의해, 기판 가열 영역(28)으로부터 열이 전달되기 쉬운 영역인, 기판(3)의 레이저광 조사 영역의 직하 영역에는 상부 구조체(5a, 5b)가 아니라 충전 부재(8)가 존재하게 되므로, 상부 구조체(5a, 5b)(특히 표면측 부재(6))가 열변형에 의해 변형되어버리는 것을 억제 또는 방지할 수 있다. 따라서, 스테이지(2) 상을 부상하면서 이동하는 기판(3)의 높이 위치가 변동하는 것을 억제 또는 방지할 수 있다.
상부 구조체(5a, 5b)는 그 상면으로부터 가스(기판 부상용 가스)를 분출하여 기판(3)을 부상하도록 작용하므로, 상부 구조체(5a, 5b)(특히 표면측 부재(6))가 열변형에 의해 변형되어버리는 것은 스테이지(2) 상을 부상하면서 이동하는 기판(3)의 높이 위치의 변동으로 이어지게 된다. 그에 대하여, 충전 부재(8)는 그 상면으로부터 가스(기판 부상용 가스)를 분출하는 부재가 아니고, 즉, 기판(3)을 부상시키도록 작용하는 부재가 아니다. 이로 인해, 충전 부재(8)가 기판 가열 영역(28)으로부터의 열전도에 기인하여 열변형에 의해 변형되었다 하더라도, 상부 구조체(5a, 5b)(특히 표면측 부재(6))가 열변형에 의해 변형되었을 경우와 비교하면, 기판(3)의 높이 위치에 영향을 주는 리스크는 작다. 이로 인해, 상부 구조체(5a)와 상부 구조체(5b)를 소정의 간격으로 이격시키고, 상부 구조체(5a)와 상부 구조체(5b) 사이에 충전 부재(8)를 배치함으로써, 기판(3)을 부상시키기 위한 가스를 분출하는 부재가 기판 가열 영역(28)으로부터의 열전도에 기인하여 변형되는 리스크를 저감할 수 있으므로, 스테이지(2) 상을 부상하면서 이동하는 기판(3)의 높이 위치가 변동하는 것을 억제 또는 방지할 수 있다.
또한, 제2 검토예의 경우에는 상부 구조체(5a, 5b) 사이에 상기 충전 부재(8)에 상당하는 것을 배치하고 있지 않기 때문에, 상기 도 9 내지 도 11을 참조하여 설명한 바와 같이, 상부 구조체(5a)와 상부 구조체(5b) 사이의 간극의 상방에 기판(3)이 존재하지 않을 때(도 10의 단계)에는 시일 박스(26)의 개구부(27)로부터 분출되는 불활성 가스가 상부 구조체(5a)와 상부 구조체(5b) 사이를 하방으로 흘러버린다. 이 경우, 불활성 가스는 상부 구조체(5a, 5b)의 상면 상에 있어서, 수평 방향(특히 X방향)으로는 확산하기 어려워지므로, 평면에서 볼 때에 있어서의 불활성 가스 분위기의 범위가 좁아져 버린다는 점에서, 레이저광 조사 영역(20b) 근방의 불활성 가스 분위기가 안정되지 않고, 대기 성분이 혼입된 분위기 중에서 기판(3)(아몰퍼스 실리콘막(3a))에 레이저광(20a)이 조사될 우려가 있다.
본 실시 형태에서는 도 12에 도시된 바와 같이, 어떤 기판(3)에 대한 레이저 처리(레이저광(20a) 조사 처리)를 행하고 있는 동안에는, 시일 박스(26)의 개구부(27)로부터 분출되는 불활성 가스는 기판(3)(아몰퍼스 실리콘막(3a))에 분사되고, 기판(3) 상의 공간을 수평 방향으로 확산된다. 그리고, 어떤 기판(3)에 대한 레이저 처리가 종료된 후 다음 기판(3)의 레이저 처리가 개시될 때까지의 동안에는, 도 13에 도시된 바와 같이, 상부 구조체(5a)와 상부 구조체(5b) 사이의 간극의 상방에 기판(3)이 존재하지 않으나, 상부 구조체(5a)와 상부 구조체(5b) 사이에는 충전 부재(8)가 배치되어 있다. 이때, 도 13으로부터도 알 수 있는 바와 같이, 시일 박스(26)의 개구부(27)로부터 분출되는 불활성 가스는, 가스의 진행처에 기판(3)이 존재하지 않고 있는 점에서 기판(3)에 의해 차폐되지 않고 스테이지(2)를 향하여 진행하고, 따라서, 상부 구조체(5a)와 상부 구조체(5b) 사이의 간극을 향하여 진행할 수 있지만, 충전 부재(8)에 의해 가스의 흐름이 제한된다. 즉, 본 실시 형태에서는 시일 박스(26)의 개구부(27)로부터 분출된 불활성 가스는 상부 구조체(5a)와 상부 구조체(5b) 사이를, 충전 부재(8)보다도 하방(보다 특정적으로는 충전 부재(8)의 상면보다도 하방)으로 흐르지 않아도 된다. 이로 인해, 시일 박스(26)의 개구부(27)로부터 분출된 불활성 가스는 상부 구조체(5a)와 상부 구조체(5b) 사이를 하방으로 흐르지 않아도 되는 만큼, 상부 구조체(5a, 5b)의 상면 상에 있어서 수평 방향(특히 X방향)으로 확산하기 쉬워지므로, 평면에서 볼 때, 불활성 가스 분위기의 범위는 상부 구조체(5a, 5b) 사이의 간극으로부터 어느 정도 이격된(X방향으로 이격된) 위치에까지 도달할 수 있다(도 13 참조). 따라서, 평면에서 볼 때에 있어서의 불활성 가스 분위기의 범위가 넓어진다.
다음의 기판(3)이 스테이지(2) 상을 부상하면서 이동하고, 도 14에 도시하는 바와 같이, 그 기판(3)의 단부가 상부 구조체(5a)와 상부 구조체(5b) 사이의 간극의 상방에 도달하면, 그 기판(3)에 대한 레이저 처리(레이저광(20a) 조사 처리)가 개시된다. 이때, 그 기판(3)에 대한 레이저 처리가 개시되어 얼마 지나지 않은 단계(즉 도 14와 같이 기판(3)의 단부 부근에 대하여 레이저광(20a)을 조사하고 있는 단계)에서도, 상술한 바와 같이 평면에서 볼 때에 있어서의 불활성 가스 분위기의 범위가 넓게 되어 있는 점에서, 레이저광 조사 영역(20b) 근방의 불활성 가스 분위기는 안정되고, 대기 성분은 혼입되기 어렵다. 이로 인해, 그 기판(3)에 대한 레이저 처리가 개시되어 얼마 지나지 않은 단계(즉 도 4의 단계)에서도, 대기 성분이 거의 혼입되어 있지 않은 불활성 가스 분위기 중에서 기판(3)(아몰퍼스 실리콘막(3a))에 레이저광(20a)이 조사되게 된다.
도 14의 상태로부터 기판(3)이 더욱 이동을 계속하면, 상기 도 12의 상태로 되고, 시일 박스(26)의 개구부(27)로부터 분출되는 불활성 가스는 기판(3) 상을 수평 방향으로 확산한다. 이 단계(도 12의 단계)에서도, 평면에서 볼 때에 있어서의 불활성 가스 분위기의 범위는 넓게 되어 있기 때문에, 레이저광 조사 영역(20b) 근방의 불활성 가스 분위기는 안정되어 대기 성분은 혼입되기 어렵고, 대기 성분이 거의 혼입되어 있지 않은 불활성 가스 분위기 중에서 기판(3)(아몰퍼스 실리콘막(3a))에 레이저광(20a)이 조사되게 된다.
이로 인해, 본 실시 형태에서는 기판(3)의 단부 근방과 단부로부터 이격된 위치에서, 기판(3)(아몰퍼스 실리콘막(3a))에 대한 레이저 처리 조건이 변동되어버리는 것을 억제 또는 방지할 수 있다. 구체적으로는, 복수의 기판(3)에 대한 레이저 처리를 행하는 경우에, 각 기판(3)에 대한 레이저 처리가 개시되고 나서 그 기판(3)에 대한 레이저 처리가 종료될 때까지의 동안, 대기 성분이 거의 혼입되어 있지 않은 불활성 가스 분위기 중에서 그 기판(3)(아몰퍼스 실리콘막(3a))에 레이저광(20a)을 조사할 수 있다. 이로 인해, 각 기판(3)에 대하여 그 기판(3)의 단부 근방과 단부로부터 이격된 위치에서, 레이저광(20a)이 조사되었을 때의 분위기(레이저광 조사 영역(20b) 근방의 분위기)를 동일하게 할 수 있고, 아몰퍼스 실리콘막(3a)이 다결정 실리콘막으로 변화했을 때의 결정화의 정도를 동일(균일)하게 할 수 있다. 예를 들어, 기판(3) 상의 아몰퍼스 실리콘막(3a)을 레이저 처리에 의해 다결정 실리콘막으로 변화시켰을 때에, 기판(3)의 단부 근방에 있어서의 다결정 실리콘막의 결정립 직경과, 기판(3)의 단부로부터 이격된 위치(예를 들어 기판(3)의 중앙 부근)에 있어서의 다결정 실리콘막의 결정립 직경을 동일하게 할 수 있고, 기판(3) 상의 다결정 실리콘막에 있어서의 결정립 직경을 균일하게 할 수 있다. 이로 인해, 그 다결정 실리콘막을 사용하는 소자(예를 들어 박막 트랜지스터) 또는 장치(예를 들어 표시 장치)의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는 대기 성분이 혼입된 분위기 중에서 아몰퍼스 실리콘막(3a)에 레이저광(20a)이 조사되는 것을 방지할 수 있기 때문에, 아몰퍼스 실리콘막(3a)을 다결정 실리콘막으로 변화시킬 때에, 불필요한 반응이 발생해버리는 것을 방지할 수 있다. 이에 의해, 그 다결정 실리콘막을 사용하는 소자(예를 들어 박막 트랜지스터) 또는 장치(예를 들어 표시 장치)의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 상부 구조체(5a)와 상부 구조체(5b) 사이에 배치된 충전 부재(8)의 상면은 상부 구조체(5a, 5b)의 각 상면(즉 상부 구조체(5a, 5b)을 각각 구성하는 표면측 부재(6)의 상면)보다도, 낮은 것이 바람직하다. 그 이유는 이하와 같다.
만약, 충전 부재(8)의 상면이, 상부 구조체(5a, 5b)의 각 상면보다도 높은 위치에 있으면, 상부 구조체(5a, 5b)의 각 상면으로부터 충전 부재(8)의 일부가 돌출된 상태로 되므로, 스테이지(2) 상을 부상하면서 수평 방향으로 이동하는 기판(3)의 움직임을 충전 부재(8)가 저해해버릴 우려가 있다. 이로 인해, 충전 부재(8)의 상면 높이 위치를, 상부 구조체(5a, 5b)의 각 상면과 동일 또는 그보다도 낮게 함으로써, 스테이지(2) 상을 부상하면서 수평 방향으로 이동하는 기판(3)의 움직임을 충전 부재(8)가 저해하지 않도록 할 수 있다.
그리고, 충전 부재(8)의 상면 높이 위치를, 상부 구조체(5a, 5b)의 각 상면보다도 낮게 하면, 상부 구조체(5a, 5b)(표면측 부재(6))의 상면과 기판(3)의 하면 사이의 간격을 바꾸지 않고, 기판 가열 영역(28)으로부터 충전 부재(8)의 상면까지의 거리를 크게 할 수 있다. 이에 의해, 기판 가열 영역(28)의 하방에 위치하는 충전 부재(8)의 상면 높이 위치를 낮게 한 만큼, 기판 가열 영역(28)으로부터 스테이지(2)에 열이 전달되기 어려워지므로, 스테이지(2)가 기판 가열 영역(28)으로부터의 열전도에 기인하여 변형되는 리스크를 저감할 수 있다.
즉, 기판 가열 영역(28)으로부터 충전 부재(8)에 전달된 열은 충전 부재(8)로부터 상부 구조체(5a, 5b)에도 전도되어버리므로, 기판 가열 영역(28)으로부터 충전 부재(8)에 열이 전달되기 어렵게 하는 것은 상부 구조체(5a, 5b)의 온도 상승을 억제하고, 상부 구조체(5a, 5b)(특히 표면측 부재(6))가 변형되는 리스크를 저하시키도록 작용한다. 이로 인해, 충전 부재(8)의 상면 높이 위치를, 상부 구조체(5a, 5b)의 각 상면보다도 낮게 함으로써, 기판 가열 영역(28)으로부터 충전 부재(8)에 열이 전달되기 어렵게 할 수 있고, 그에 의해, 상부 구조체(5a, 5b)의 온도 상승을 억제할 수 있으므로, 상부 구조체(5a, 5b)(특히 표면측 부재(6))가 변형되는 리스크를 저하시킬 수 있다. 또한, 충전 부재(8)는 기판(3)을 부상시키기 위한 가스를 분출하는 부재가 아니기 때문에, 충전 부재(8)의 상면 높이 위치를, 상부 구조체(5a, 5b)의 각 상면보다도 낮게 하더라도, 기판(3)을 부상시키면서 이동시키는 것에 대하여 악영향이 발생하지 않게 된다.
또한, 충전 부재(8)의 상면과 상부 구조체(5a, 5b)의 각 상면의 높이 차(h1)는 40mm 이하(h140mm)인 것이 바람직하다. 이에 의해, 충전 부재(8)에 의해 불활성 가스의 흐름을 제한하는 효과를 얻기 쉬워진다. 이로 인해, 상부 구조체(5a)와 상부 구조체(5b) 사이의 간극의 상방에 기판(3)이 존재하지 않을 때에, 개구부(27)로부터 분출된 불활성 가스가 상부 구조체(5a, 5b)의 상면 상을 수평 방향(특히 X방향)으로 확산하기 쉽게 할 수 있고, 평면에서 볼 때에 있어서의 불활성 가스 분위기의 범위를 보다 확실하게 넓게 할 수 있다.
또한, 상부 구조체(5a)의 상면과 상부 구조체(5b)의 상면은 서로 동일한 높이 위치에 있는 것이 바람직하다. 이에 의해, 레이저광(20a)이 조사되는 위치에서의 기판(3)의 높이 위치를 소정의 높이로 제어하기 쉬워지고, 기판(3)(아몰퍼스 실리콘막(3a))에 대한 레이저 처리 조건을 소정의 조건으로 제어하기 쉬워진다.
또한, 충전 부재(8)는 시일 박스(26)의 개구부(27)로부터 분출된 불활성 가스가 상부 구조체(5a)와 상부 구조체(5b) 사이를 충전 부재(8)보다도 하측으로 흐르는(유동하는) 것을 방지하도록 기능한다. 이로 인해, 충전 부재(8)는 상부 구조체(5a, 5b)에 접하는 것이 바람직하고, 따라서, 충전 부재(8)의 측면(상부 구조체(5a)에 대향하는 측의 측면)과 상부 구조체(5a)의 측면(충전 부재(8)에 대향하는 측의 측면)이 접하고, 또한, 충전 부재(8)의 측면(상부 구조체(5b)에 대향하는 측의 측면)과 상부 구조체(5b)의 측면(충전 부재(8)에 대향하는 측의 측면)이 접하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 시일 박스(26)의 개구부(27)로부터 분출된 불활성 가스가 상부 구조체(5a)와 상부 구조체(5b) 사이를 충전 부재(8)보다도 하측으로 흐르는 것을 보다 확실하게 방지할 수 있게 된다. 충전 부재(8)가 상부 구조체(5a, 5b)와 접하고 있는 경우에는 충전 부재(8)의 X방향의 치수는 상부 구조체(5a)와 상부 구조체(5b) 사이의 간격(X방향의 간격)과 대략 일치하고 있다.
또한, 평면에서 볼 때, 상부 구조체(5a)와 상부 구조체(5b) 사이의 영역 전체에 걸쳐 충전 부재(8)가 배치되어 있는 것이 바람직하다. 즉, 평면에서 볼 때, 상부 구조체(5a)와 상부 구조체(5b) 사이에 있어서의 Y방향을 따른 위치의 일부에만 충전 부재(8)가 존재하고 있는 것이 아니라, 상부 구조체(5a)와 상부 구조체(5b) 사이에 있어서의 Y방향을 따른 위치 전체에 걸쳐 충전 부재(8)가 존재(연장)하고 있는 것이 바람직하다. 이에 의해, 충전 부재(8)에 의해 불활성 가스의 흐름을 제한하는 효과를, 상부 구조체(5a)와 상부 구조체(5b) 사이의 영역 전체에 걸쳐 얻을 수 있다. 이로 인해, 상부 구조체(5a)와 상부 구조체(5b) 사이의 간극의 상방에 기판(3)이 존재하지 않을 때에, 개구부(27)로부터 분출된 불활성 가스가 상부 구조체(5a, 5b)의 상면 상을 수평 방향(특히 X방향)으로 확산하기 쉬워지고, 평면에서 볼 때에 있어서의 불활성 가스 분위기의 범위를 보다 확실하게 넓게 할 수 있다.
또한, 충전 부재(8)는 상부 구조체(5a)와 상부 구조체(5b) 사이에 있어서 Y방향으로 연장되어 있고, 즉, Y방향을 따라서 배치되어 있다. 이 Y방향은 기판(3)(아몰퍼스 실리콘막(3a))에 조사되는 레이저광(20a)의 장축 방향이다. 즉, 충전 부재(8)는 상부 구조체(5a)와 상부 구조체(5b) 사이에 있어서, 레이저광(20a)(레이저광 조사 영역(20b))의 장축 방향을 따라 배치되어 있다. 이에 의해, X방향으로 이격되는 상부 구조체(5a)와 상부 구조체(5b) 사이의 간극을 Y방향 전체에 걸쳐 충전 부재(8)로 메우기 쉬워져, 충전 부재(8)에 의해 불활성 가스의 흐름을 제한하는 효과를 Y방향 전체에 걸쳐 확실하게 얻을 수 있다.
또한, 시일 박스(26)의 개구부(27)는 불활성 가스의 분출구(분출구)로서 기능한다. 시일 박스(26)의 개구부(27)로부터 분출된 불활성 가스는 레이저광 조사 영역(20b)과 그 근방에 공급되어야 하는 것이다. 왜냐하면, 시일 박스(26)의 개구부(27)로부터 분출된 불활성 가스는, 레이저광 조사 영역(20b)과의 그 근방의 분위기를 불활성 가스 분위기로 하고, 그 불활성 가스 분위기 중에서 기판(3)(아몰퍼스 실리콘막(3a))에 레이저광(20a)이 조사되도록 하기 위하여 사용되기 때문이다. 이로 인해, 시일 박스(26)의 개구부(27)는 평면에서 볼 때, 레이저광 조사 영역(20b)과 겹치도록 하고, 따라서, 레이저광(20a)의 초점 위치와 겹치도록 한다. 평면에서 볼 때, 레이저광 조사 영역(20b)이 시일 박스(26)의 개구부(27)에 내포되어 있으면 더욱 바람직하다. 이에 의해, 시일 박스(26)의 개구부(27)로부터 레이저광 조사 영역(20b)과 그 근방에 불활성 가스를 공급하기 쉬워진다. 또한, 시일 박스(26)의 개구부(27)가 평면에서 볼 때, 레이저광 조사 영역(20b)과 겹치는 경우에는, 시일 박스(26)의 개구부(27)는 평면에서 볼 때, 상부 구조체(5a)와 상부 구조체(5b) 사이의 간극(충전 부재(8))과 겹치게 된다.
또한, 스테이지(2)가 갖는 복수의 상부 구조체(5)는 상부 구조체(5a, 5b)와, 그 이외의 상부 구조체(5c)를 포함하고 있다. 도 2의 경우에는, X방향으로 인접하는 상부 구조체(5a, 5b)를 X방향으로 사이에 두도록 상부 구조체(5c)가 배치되어 있고, 상부 구조체(5c)와 상부 구조체(5a)가 X방향으로 인접하고, 상부 구조체(5a)와 상부 구조체(5b)가 X방향으로 인접하고, 상부 구조체(5b)와 상부 구조체(5c)가 X방향으로 인접하고 있다.
X방향으로 인접하는 상부 구조체(5a, 5b) 사이에는, 상술한 바와 같이 충전 부재(8)가 배치되어 있다. 그러나, 인접하는 상부 구조체(5c, 5a) 사이와, 인접하는 상부 구조체(5b, 5c) 사이에는 상기 충전 부재(8)에 상당하는 것을 설치해도 좋고, 설치하지 않아도 좋다. 왜냐하면, 상부 구조체(5a, 5b) 사이의 영역은 평면에서 볼 때, 레이저광 조사 영역(20b)과 겹쳐 있지만, 상부 구조체(5c, 5a) 사이의 영역과, 상부 구조체(5b, 5c) 사이의 영역은 평면에서 볼 때, 레이저광 조사 영역(20b)과는 겹치지 않고, 레이저광 조사 영역(20b)으로부터 어느 정도 이격되어 있기 때문이다.
즉, 시일 박스(26)의 개구부(27)로부터 분출되는 불활성 가스는 레이저광 조사 영역(20b)과 그 근방에 공급되어야 하는 것이기 때문에, 시일 박스(26)의 개구부(27)로부터 레이저광 조사 영역(20b)을 향하여, 다른 관점에서 보면, 시일 박스(26)의 개구부(27)로부터 상부 구조체(5a, 5b) 사이의 간극을 향하여, 시일 박스(26)의 개구부(27)로부터 불활성 가스가 분출된다. 이로 인해, 상부 구조체(5a, 5b) 사이에 충전 부재(8)가 없으면 상기 도 9 내지 도 11을 참조하여 설명한 과제가 발생하지만, 인접하는 상부 구조체(5c, 5a) 사이나 인접하는 상부 구조체(5b, 5c) 사이에 상기 충전 부재(8)에 상당하는 것이 없어도, 상기 도 9 내지 도 11을 참조하여 설명한 과제는 발생하지 않게 된다. 이로 인해, 상부 구조체(5a, 5c) 사이와 상부 구조체(5b, 5c) 사이에 충전 부재(8)에 상당하는 것을 설치하지 않는 경우에도, 상부 구조체(5a, 5b) 사이에 충전 부재(8)를 설치하면 상기 도 9 내지 도 11을 참조하여 설명한 과제를 개선 또는 해결할 수 있다. 또한, 상부 구조체(5a, 5c) 사이와 상부 구조체(5b, 5c) 사이에 충전 부재(8)에 상당하는 것을 설치하지 않은 경우에는 스테이지(2)의 구조를 보다 단순하게 할 수 있으므로, 스테이지(2)를 조립하기 쉬워진다. 인접하는 상부 구조체(5a, 5c) 사이 및 인접하는 상부 구조체(5b, 5c) 사이와 마찬가지로, 인접하는 상부 구조체(5c) 사이에도 충전 부재(8)에 상당하는 것은 설치하지 않아도 좋다.
또한, 상부 구조체(5a, 5b, 5c) 각각은 상면(표면)으로부터 가스(기체)를 분출하고, 분출하는 가스에 의해 기판(3)을 부상시키도록 작용한다. 단, 상부 구조체(5c)의 가스를 분출하는 기구는 상부 구조체(5a, 5b)와 다른 경우도 있을 수 있다. 예를 들어, 상술한 바와 같이, 상부 구조체(5a, 5b)에 대해서는 상부 구조체(5a, 5b)를 구성하는 표면측 부재(6)가 미세한 구멍(다공질체를 구성하는 미세 구멍)으로부터 가스를 분출하여 기판(3)을 부상시키면서, 표면측 부재(6)의 관통 구멍(13a)로부터 표면측 부재(6) 상의 가스를 흡인하여 기판(3)을 흡인하고 있다. 즉, 상부 구조체(5a, 5b)에서는 상면으로부터의 가스의 분출과 가스의 흡인 모두를 행하고, 그 밸런스를 조정하고 있다. 그에 대하여, 상부 구조체(5c)에 대해서는 상부 구조체(5c)를 구성하는 표면측 부재(표면측 부재(6)에 상당하는 것)에 설치된 복수의 관통 구멍으로부터 가스를 분출하지만, 표면측 부재 상의 가스를 흡인하는 기구는 상부 구조체(5c)에는 설치하지 않고 있다. 이로 인해, 상부 구조체(5c)를 구성하는 표면측 부재는 다공질체가 아니어도 좋고, 예를 들어 복수(다수)의 관통 구멍을 형성한 금속판을 사용할 수 있다.
스테이지(2) 상에 부상하는 기판(3)의 높이 위치를 제어하기 쉬운 것은, 상면으로부터 가스의 분출을 행하지만 가스의 흡인은 행하지 않는 상부 구조체(5c)가 아니라, 상면으로부터 가스의 분출과 가스의 흡인 모두를 행할 수 있는 상부 구조체(5a, 5b)이다. 한편, 스테이지(2) 상에 부상하는 기판(3)의 높이 위치를 정확하게 제어하는 것이 요망되는 것은 레이저광 조사 영역(20b)에 가까운 영역이다. 이로 인해, 레이저광 조사 영역(20b)에 가까운 상부 구조체(5a, 5b)에 대해서는 상면으로부터 가스의 분출과 가스의 흡인 모두를 행할 수 있도록 함으로써, 레이저광(20a)이 조사되는 위치에서의 기판(3)의 높이 위치를 보다 확실하게 제어하여 레이저 처리 조건을 제어하기 쉽게 한다. 한편, 레이저광(20a)이 조사되는 위치로부터 먼 상부 구조체(5c)에 대해서는 상면으로부터 가스의 분출을 행하지만 가스의 흡인은 행하지 않도록 함으로써, 상부 구조체(5c)의 구조를 단순하게 할 수 있다. 이에 의해, 상부 구조체(5c)를 준비하기 쉬워지므로, 레이저 처리 장치의 제조 비용을 저감할 수 있다.
<표시 장치의 일례>
본 실시 형태의 레이저 처리 장치(1)는 예를 들어 표시 장치의 제조 공정에 바람직하게 사용할 수 있다.
도 15는 액정 표시 장치로서의 대화면 텔레비전을 나타내는 외관도이며, 도 16은 액정 표시 장치로서의 모바일 통신기기를 나타내는 외관도이다. 도 15에 도시되는 대화면 텔레비전(31) 및 도 16에 도시하는 모바일 통신기기로서의 스마트폰(32)은 각각, 본 실시 형태에 있어서의 표시 장치의 일례이다.
이와 같이, 본 실시 형태에 있어서의 표시 장치로서는 다양한 사이즈의 표시 장치가 대상으로 되어 있다. 또한, 본 실시 형태에 있어서의 표시 장치는 액정 표시 장치에 한정되는 것이 아니라, 예를 들어 유기 EL 표시 장치도 대상으로 되어 있다.
<표시 장치의 제조 공정>
이어서, 본 실시 형태에 있어서의 표시 장치의 제조 공정의 개요에 대하여, 액정 표시 장치의 제조 공정을 예로 들어, 도 17을 참조하여 간단히 설명한다. 도 17은 본 실시 형태에 있어서의 표시 장치를 제조하는 제조 공정의 흐름을 나타내는 흐름도이다.
먼저, TFT 유리기판과 컬러 필터 유리기판 각각을 형성한다.
구체적으로는, 유리기판을 준비하고, 이 유리기판에 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor: TFT)를 형성함으로써, TFT 유리기판(TFT가 형성된 유리기판)을 얻는다(도 17의 스텝 S1). 박막 트랜지스터 형성 공정은 상기 레이저 처리 장치(1)를 사용한 레이저 처리도 포함하고 있고, 이 유리기판이 상기 기판(3) 및 후술하는 기판(50)에 대응한다.
계속해서, TFT 유리기판의 표면에 배향막을 도포한 후(도 17의 스텝 S2), 러빙 처리를 실시한다(도 17의 스텝 S3). 그 후, TFT 유리기판의 표면에 밀봉제를 도포한다(도 17의 스텝 S4).
한편, 다른 유리기판을 준비하고, 이 유리기판에 컬러 필터를 형성함으로써, 컬러 필터 유리기판(컬러 필터가 형성된 유리기판)을 얻는다(도 17의 스텝 S5).
계속해서, 컬러 필터 유리기판의 표면에 배향막을 도포한 후(도 17의 스텝 S6), 러빙 처리를 실시한다(도 17의 스텝 S7). 그 후, 컬러 필터 유리기판의 표면에 스페이서를 도포한다(도 17의 스텝 S8).
이어서, TFT 유리기판과 컬러 필터 유리기판을 접합한 후(도 17의 스텝 S9), 스크라이브(분단) 처리를 실시한다(도 17의 스텝 S10). 이에 의해, 접합한 TFT 유리기판과 컬러 필터 유리기판은 개개의 액정 표시 장치의 크기로 절단된다.
그 후, 밀봉제와 스페이서에 의해 확보되어 있는 TFT 유리기판과 컬러 필터 유리기판 사이의 간극에 액정을 주입한 후(도 17의 스텝 S11), 그 간극을 밀봉한다(도 17의 스텝 S12).
계속해서, 접합한 TFT 유리기판과 컬러 필터 유리기판을 사이에 두도록 한 쌍의 편광판을 부착한다(도 17의 스텝 S13). 이와 같이 하여 액정 디스플레이 패널을 제조할 수 있다. 그리고, 액정 디스플레이 패널에 대하여 구동 회로를 압착한 후(도 17의 스텝 S14), 백라이트를 더 장착한다(도 17의 스텝 S15). 이와 같이 하여 액정 표시 장치가 완성된다(도 17의 스텝 S16).
<표시 장치의 상세 구성>
계속해서, 본 실시 형태에 있어서의 표시 장치의 상세 구성에 대하여 설명한다. 도 18은 본 실시 형태에 있어서의 표시 장치의 구성예를 도시하는 도면이다.
도 18에 도시하는 구성예에서는, 표시 장치는 복수의 화소(40)가 매트릭스 형상(행렬 형상)으로 배치된 화소부(화소 영역)(41)와, 주사선 구동 회로(42)와, 신호선 구동 회로(43)를 갖고 있다. 화소(40)는 주사선 구동 회로(42)와 전기적으로 접속된 배선(44)(주사선)에 의해 공급되는 주사 신호에 의해, 행마다 선택 상태인지 비선택 상태인지가 결정된다. 또한, 주사 신호에 의해 선택되어 있는 화소(40)는 신호선 구동 회로(43)와 전기적으로 접속된 배선(45)(신호선)에 의해, 화상 신호(영상 신호)가 공급된다.
도 19는 도 18에 도시하는 화소의 구성예를 도시하는 도면이다. 도 19에 도시된 바와 같이, 화소(40)에는, 화소를 제어하는 스위칭 소자로서 기능하는 박막 트랜지스터(46)와, 표시부로서 기능하는 액정 소자(47)가 설치되어 있다. 예를 들어, 액정 소자(47)는 한 쌍의 전극(화소 전극과 대향 전극) 사이에 액정 재료를 끼운 구조를 갖고 있다.
박막 트랜지스터(46)에 있어서는, 게이트 전극이 배선(44)(주사선)과 전기적으로 접속되고, 소스 전극 및 드레인 전극 중 어느 한쪽이 배선(45A)(신호선)과 전기적으로 접속되고, 다른 쪽이 액정 소자(47)의 화소 전극과 전기적으로 접속되어 있다.
<박막 트랜지스터의 디바이스 구조>
계속해서, 박막 트랜지스터(46)의 디바이스 구조에 대하여 설명한다. 도 20은 박막 트랜지스터의 디바이스 구조를 도시하는 단면도이다.
도 20에 도시하는 박막 트랜지스터(46)는 톱 게이트형 구조를 갖고 있다. 박막 트랜지스터(46)는 절연 표면을 갖는 기판(50)(예를 들어 유리기판) 상에 형성된 채널막(51)을 갖고 있다. 채널막(51)은 다결정 반도체막인 다결정 실리콘막으로 이루어진다. 그리고, 기판(50) 상에 채널막(51)을 덮도록, 게이트 절연막(52)이 형성되어 있고, 게이트 절연막(52) 상에 게이트 전극(53)이 형성되어 있다. 게이트 절연막(52) 상에 게이트 전극(53)을 덮도록, 층간 절연막(54)이 형성되어 있고, 층간 절연막(54) 상에 소스 전극(55a) 및 드레인 전극(55b)이 형성되어 있다. 소스 전극(55a) 및 드레인 전극(55b) 각각은 층간 절연막(54) 및 게이트 절연막(52)에 설치된 스루홀을 통하여 채널막(51)과 접하고 있다. 층간 절연막(54), 소스 전극(55a) 및 드레인 전극(55b)을 덮도록 보호막(56)이 형성되어 있다. 이상과 같이 하여 박막 트랜지스터(46)가 형성되어 있다.
또한, 여기서는 박막 트랜지스터(46)가 톱 게이트형 구조를 갖는 경우에 대하여 설명했지만, 다른 형태로서, 박막 트랜지스터(46)는 보텀 게이트형 구조를 갖고 있어도 된다.
<박막 트랜지스터의 제조 공정>
이어서, 박막 트랜지스터(46)의 제조 공정에 대하여 설명한다. 도 21은 박막 트랜지스터의 제조 공정의 흐름을 나타내는 흐름도이다.
먼저, 예를 들어 유리로 이루어지는 기판인 유리기판(상기 기판(3, 50)에 대응) 상에 채널막(51)을 형성한다(도 21의 스텝 S21). 이어서, 유리기판(3, 50) 상에 채널막(51)을 덮도록, 게이트 절연막(52)을 형성한다(도 21의 스텝 S22). 이어서, 게이트 절연막(52) 상에 게이트 전극(53)을 형성한다(도 21의 스텝 S23). 게이트 전극(53) 형성 후, 채널막(51)에 소스·드레인용 불순물을 주입할 수도 있다. 이어서, 층간 절연막(54)을 형성한다(도 21의 스텝 S24). 이어서, 층간 절연막(54) 및 게이트 절연막(52)에 스루홀을 형성한 후, 소스 전극(55a) 및 드레인 전극(55b)을 형성한다(도 21의 스텝 S25). 이어서, 보호막(56)을 형성한다(도 21의 스텝 S26). 이상과 같이 하여 박막 트랜지스터를 제조할 수 있다.
<채널막 형성 공정>
여기서, 채널막(51) 형성 공정의 상세에 대하여 설명한다. 도 22는 채널막 형성 공정의 흐름을 설명하는 흐름도이다.
먼저, 유리기판(3, 50) 상에 아몰퍼스 실리콘막을 형성한다(도 22의 스텝 S31). 그 후, 아몰퍼스 실리콘막에 대하여 레이저광(20a)을 조사하고, 레이저 어닐링 처리를 실시한다(도 22의 스텝 S32). 이에 의해, 아몰퍼스 실리콘막은 가열되고, 그 결과, 아몰퍼스 실리콘막으로부터 다결정 실리콘막이 형성된다(도 22의 스텝 S33). 즉, 아몰퍼스 실리콘막이 다결정 실리콘막으로 변화(변질)된다. 이상과 같이 하여 다결정 실리콘막으로 이루어지는 채널막(51)을 형성할 수 있다. 또한, 레이저 어닐링 처리 후, 다결정 실리콘막으로 이루어지는 채널막(51)은 포토리소그래피 기술 및 에칭 기술 등을 사용하여 소정의 형상으로 패터닝할 수도 있다.
채널막은 전자의 통과로가 되는 기능을 갖는 점에서, 채널막의 특성이 박막 트랜지스터의 성능을 좌우하게 된다. 아몰퍼스 실리콘에 비하여 다결정 실리콘은 이동도가 높기 때문에, 채널막을 다결정 실리콘막으로 구성하는 것보다 박막 트랜지스터의 성능을 높일 수 있다. 이로 인해, 본 실시 형태에서는 채널막을 다결정 실리콘막으로 구성하고 있다. 구체적으로는, 상술한 바와 같이, 아몰퍼스 실리콘막을 형성한 후, 아몰퍼스 실리콘막에 대하여 레이저 어닐링 처리를 실시함으로써, 아몰퍼스 실리콘막을 다결정 실리콘막으로 변화시키고 있다. 따라서, 채널막을 다결정 실리콘막으로 구성하기 위해서는 레이저 어닐링 처리(가열 처리)가 필요하고, 이 레이저 어닐링 처리를 실시하기 위해서는 레이저 처리 장치가 필요해진다. 본 실시 형태에서는 이 레이저 어닐링 처리를 실시하기 위하여, 상술한 레이저 처리 장치(1)를 사용할 수 있다.
본 실시 형태의 레이저 처리 장치(1)를 사용한 경우, 스테이지(2) 상에 기판(3)을 부상시키면서 그 기판(3)을 수평 방향으로 이동(반송)시키고, 이동하는 기판(3)(보다 특정적으로는 기판(3) 상의 아몰퍼스 실리콘막(3a))에 대하여 레이저광(20a)을 조사함으로써, 기판(3) 상에 형성되어 있는 아몰퍼스 실리콘막(3a)을 다결정 실리콘막으로 변화시킨다. 이 다결정 실리콘막이, 상술한 채널막(51)에 대응하고 있다. 스테이지(2)를 이동시킬 필요가 없기 때문에, 복수의 기판에 레이저 처리를 실시할 때에, 1매의 기판당 처리 시간을 짧게 할 수 있고, 스루풋을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시 형태의 레이저 처리 장치(1)에서는 상부 구조체(5a)와 상부 구조체(5b)를 이격시키고, 레이저광(20a)의 초점 위치(기판(3)에 있어서의 레이저광 조사 영역)가 평면에서 볼 때, 상부 구조체(5a)와 상부 구조체(5b) 사이의 간극(충전 부재(8))에 겹치도록 하고 있는 것에 의해, 상부 구조체(5a, 5b)가 열변형에 의해 변형되어버리는 것을 억제 또는 방지할 수 있다. 이에 의해, 스테이지(2) 상을 부상하면서 이동하는 기판(3)의 높이 위치가 변동하는 것을 억제 또는 방지할 수 있다. 또한, 본 실시 형태의 레이저 처리 장치(1)에서는 상술한 바와 같이, 상부 구조체(5a)와 상부 구조체(5b) 사이의 간극을 메우도록 충전 부재(8)가 배치되어 있는 점에서, 상기 도 9 내지 도 11을 참조하여 설명한 과제를 해결 또는 개선할 수 있다.
이로 인해, 본 실시 형태의 레이저 처리 장치(1)를 사용함으로써 기판(3)(아몰퍼스 실리콘막(3a))에 대한 레이저 처리 조건이 변동되어버리는 것을 억제 또는 방지할 수 있다. 이에 의해, 레이저 처리에 의해 기판(3) 상에 형성된 아몰퍼스 실리콘막(3a)을 다결정 실리콘막으로 바꾸었을 경우의, 그 다결정 실리콘막의 특성 변동을 억제 또는 방지할 수 있다. 이로 인해, 다결정 실리콘막으로 이루어지는 채널막(51)의 특성이 변동하는 것을 억제 또는 방지할 수 있고, 그로 인해, 박막 트랜지스터(46)의 특성이 변동하는 것을 억제 또는 방지할 수 있다. 따라서, 박막 트랜지스터(46)를 갖는 표시 장치의 성능이나 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
<변형예>
이어서, 본 실시 형태의 레이저 처리 장치(1)의 제1 변형예에 대하여 설명한다.
도 23은 본 실시 형태의 레이저 처리 장치(1)의 제1 변형예를 도시하는 주요부의 단면도이며, 상기 도 4에 대응하는 것이다.
상기 도 4의 경우에는, 상부 구조체(5a, 5b)와 상부 구조체(5a, 5b) 사이에 배치된 충전 부재(8)는 정반(4)의 상면 상에 배치되어 있고, 상부 구조체(5a, 5b) 및 충전 부재(8)의 각 하면은 정반(4)의 상면에 접하고 있었다.
그에 대하여, 도 23(제1 변형예)의 경우에는, 충전 부재(8)의 하면은 정반(4)의 상면으로부터 소정 거리 이격되어 있고, 상부 구조체(5a, 5b) 사이에 배치된 충전 부재(8)와 정반(4)의 상면 상과의 사이에는 충전 부재(8)가 존재하지 않고 있는 소정의 공간이 존재하고 있다. 즉, 도 4의 경우와 도 23의 경우에, 상부 구조체(5a, 5b) 및 충전 부재(8)의 각 상면의 높이 위치는 동일하지만, 충전 부재(8)의 높이 방향(Z 방향)의 치수는 도 4의 충전 부재(8)보다도 도 23의 충전 부재(8) 쪽이 작고, 그로 인해, 충전 부재(8)의 하면의 높이 위치는 도 4의 충전 부재(8)의 하면보다도 도 23의 충전 부재(8)의 하면 쪽이 높게 되어 있다.
도 23(제1 변형예)의 경우에도, 충전 부재(8)는 시일 박스(26)의 개구부(27)로부터 분출된 불활성 가스가 상부 구조체(5a)와 상부 구조체(5b) 사이를 충전 부재(8)보다도 하측으로 흐르는(유동하는) 것을 방지하도록 기능한다. 즉, 도 23(제1 변형예)의 경우에도, 상부 구조체(5a)와 상부 구조체(5b) 사이에 충전 부재(8)가 존재함으로써, 시일 박스(26)의 개구부(27)로부터 분출된 불활성 가스는 충전 부재(8)보다도 하방(보다 특정적으로는 충전 부재(8)의 상면보다도 하방)으로는 유동하지 않는다. 이로 인해, 상부 구조체(5a)와 상부 구조체(5b) 사이에 있어서, 충전 부재(8)와 정반(4) 사이에 충전 부재(8)가 존재하지 않는 공간이 있었다 하더라도, 시일 박스(26)의 개구부(27)로부터 분출된 불활성 가스의 흐름에는 영향을 주지 않게 된다. 도 23(제1 변형예)의 경우에도, 충전 부재(8)는 상부 구조체(5a, 5b)에 접하는 것이 바람직하고, 따라서, 충전 부재(8)의 측면(상부 구조체(5a)에 대향하는 측의 측면)과 상부 구조체(5a)의 측면(충전 부재(8)에 대향하는 측의 측면)이 접하고, 또한, 충전 부재(8)의 측면(상부 구조체(5b)에 대향하는 측의 측면)과 상부 구조체(5b)의 측면(충전 부재(8)에 대향하는 측의 측면)이 접하는 것이 바람직하다.
또한, 또 다른 변형예로서, 상부 구조체(5a, 5b) 사이뿐만 아니라, 상부 구조체(5a, 5b)의 아래(즉 상부 구조체(5a, 5b)와 정반(4) 사이)에도 충전 부재(8)가 존재하고 있는 경우도 있을 수 있다. 이 경우, 충전 부재(8)는 상부 구조체(5a)와 상부 구조체(5b) 사이로부터 상부 구조체(5a, 5b)와 정반(4) 사이에 걸쳐서 연장된 것이 된다. 어떻든, 충전 부재(8)는 상부 구조체(5a, 5b) 사이에 배치된(끼워진) 부분을 갖고 있다.
이어서, 본 실시 형태의 레이저 처리 장치(1)의 제2 변형예에 대하여 설명한다.
도 24는 제2 변형예의 레이저 처리 장치(1)의 스테이지(2)를 도시하는 평면도이며, 도 25는 제2 변형예의 레이저 처리 장치(1)의 주요부의 평면도이며, 도 26은 제2 변형예의 레이저 처리 장치(1)의 주요부의 단면도이다. 도 24에는 상기 도 2의 (a)에 상당하는 평면도가 도시되어 있다. 도 25는 도 24의 일부를 확대하여 나타낸 부분 확대 평면도이며, 상기 도 3에 상당하고 있다. 도 25에 있어서는, 레이저광 조사 영역(20b)을 해칭으로 도시하고 있다. 도 26은 도 25에 도시하는 C1-C1선의 위치에서의 단면도에 대략 대응하고 있다. 또한, 도 26에 도시하는 C2-C2선의 위치에서의 단면도, C3-C3선의 위치에서의 단면도, C4-C4선의 위치에서의 단면도 및C5-C5선의 위치에서의 단면도는 모두 상기 도 4와 대략 마찬가지이므로, 여기서는 반복되는 도시는 생략한다.
상기 도 2의 경우에는, 상부 구조체(5a, 5b, 5c)의 각각의 Y방향의 치수는 기판(3)의 Y방향의 치수와 동일한 정도이거나 그보다도 크고, X방향으로 인접하는 한 쌍의 상부 구조체(5a, 5b) 상을 기판(3)이 부상하면서 X방향으로 이동하고, 그 이동하는 기판(3)(보다 특정적으로는 기판(3) 상의 아몰퍼스 실리콘막(3a))에 레이저광(20a)을 조사하고 있었다. 그리고, X방향으로 인접하는 상부 구조체(5a, 5b) 사이에는 상기 실시 형태 1에서 설명한 충전 부재(8)가 배치되어 있었다.
그에 대하여, 도 24 내지 도 26(제2 변형예)의 경우에는, 상부 구조체(5a, 5b, 5c)의 각각의 Y방향의 치수는 기판(3)의 Y방향의 치수보다도 작다. 그리고, 충전 부재(8)를 사이에 두고 X방향으로 인접하는 한 쌍의 상부 구조체(5a, 5b)가 Y방향으로 복수 배열되어 배치되어 있다. X방향으로 인접하는 상부 구조체(5a, 5b) 사이에는 상기 충전 부재(8)가 배치되어 있기 때문에, 한 쌍의 상부 구조체(5a, 5b)가 Y방향으로 복수 배열되어 있는 것에 대응하여, 상부 구조체(5a, 5b) 사이의 충전 부재(8)도, Y방향으로 복수 배열되어 있다. 즉, 도 24 내지 도 26의 경우에는, 상부 구조체(5a)와 상부 구조체(5b)와 그들 사이의 충전 부재(8)를 1조로 하고, 그것이 Y방향으로 복수 조 배열되어 있다. 또한, 도 24 내지 도 26의 경우에는, Y방향으로 4조 배열되어 있는 경우가 도시되어 있지만, Y방향으로 배열되는 조수는 4조로 한정되지 않는다. 또한, 도 24의 경우에는 상부 구조체(5a, 5b)뿐만 아니라, 상부 구조체(5a, 5b) 이외의 상부 구조체(5c)의 Y방향의 치수도, 기판(3)의 Y방향의 치수보다도 작기 때문에, 상부 구조체(5c)도 Y방향으로 복수 배열되어 있다.
상부 구조체(5a, 5b) 및 충전 부재(8)의 각각의 구조는 도 24 내지 도 26의 경우에도, 상기 도 3 내지 도 5를 참조하여 설명한 것과 기본적으로는 마찬가지이므로, 여기서는 그 반복 설명은 생략한다.
도 24 내지 도 26(제2 변형예)의 경우에는, 개개의 상부 구조체(5a, 5b, 5c)의 치수(평면적)를 작게 할 수 있기 때문에 상부 구조체(5a, 5b, 5c)를 준비하기 쉬워지고, 스테이지(2)를 조립하기 쉬워진다. 이로 인해, 레이저 처리 장치를 제조하기 쉬워진다.
또한, 도 24 내지 도 26(제2 변형예)의 경우에, Y방향으로 배열되는 복수의 충전 부재(8)를 일체화할 수도 있다. 이 경우, Y방향으로 연장되는 공통의 충전 부재(8)의 한쪽의 측면 측에 복수의 상부 구조체(5a)가 배열되고, 다른 쪽의 측면 측에 복수의 상부 구조체(5b)가 배열된 구조로 된다. 즉, Y방향으로 연장되는 공통의 충전 부재(8)를 사이에 두고, 복수 조의 상부 구조체(5a, 5b)가 배열된 구조로 된다.
또한, 상기 도 23(제1 변형예)의 경우의 충전 부재(8)를, 도 24 내지 도 26(제2 변형예)의 경우에 적용할 수도 있다.
이어서, 본 실시 형태의 레이저 처리 장치(1)의 제3 변형예에 대하여 설명한다. 충전 부재(8)의 높이(상면의 높이 위치)는 일정하지 않은 경우도 있을 수 있다. 도 27 및 도 28은 제3 변형예의 레이저 처리 장치(1)의 주요부의 단면도이며, 충전 부재(8)의 높이가 일정하지 않은 경우의 예가 도시되어 있다. 또한, 도 27은 상기 도 5에 대응하는 단면도이며, 도 28은 상기 도 26에 대응하는 단면도이다. 단면이 도 27의 경우의 평면도는 상기 도 3과 대략 마찬가지이며, 단면이 도 28의 경우의 평면도는 상기 도 25와 대략 마찬가지이다.
도 27의 경우에는 상기 도 3 내지 도 5의 경우와 마찬가지로, 한 쌍의 상부 구조체(5a, 5b) 사이에 충전 부재(8)가 배치되어 있다. 상기 도 5의 경우에는 충전 부재(8)의 높이(상면의 높이 위치)는 Y방향의 위치에 의하지 않고 대략 일정하였으나, 도 27의 경우에는 충전 부재(8)의 높이(상면의 높이 위치)는 일정하지 않다. 구체적으로는, 도 27의 경우에는 Y방향의 양단부에서 충전 부재(8)의 높이(상면의 높이 위치)를 높게 하고, Y방향의 양단부 이외(즉 Y방향에 있어서의 양단부보다도 내측)에서는 양단부보다도 충전 부재(8)의 높이(상면의 높이 위치)를 낮게 하고 있다. 또한, 기판(3)이 부상하면서 Y방향으로 이동할 때에 충전 부재(8)의 높이가 높게 되어 있는 영역(Y방향의 양단부)은 평면에서 볼 때, 기판(3)과는 겹치지 않는 것이 바람직하다.
또한, 도 28의 경우에는 상기 도 25 및 도 26의 경우와 마찬가지로, 한 쌍의 상부 구조체(5a, 5b)가 Y방향으로 복수 배열되어 있는 것에 대응하여, 상부 구조체(5a, 5b) 사이의 충전 부재(8)도 Y방향으로 복수 배열되어 있다. 즉, 도 28의 경우도, 상기 도 25 및 도 26의 경우와 마찬가지로, 상부 구조체(5a)와 상부 구조체(5b)와 그들 사이의 충전 부재(8)를 1조로 하고, 그것이 Y방향으로 복수 조 배열되어 있다. 상기 도 26의 경우에는 Y방향으로 배열되는 복수의 충전 부재(8)의 높이(상면의 높이 위치)는 Y방향의 위치에 의하지 않고 대략 일정하였으나, 도 28의 경우에는 Y방향으로 배열되는 복수의 충전 부재(8)의 높이(상면의 높이 위치)는 일정하지 않다. 구체적으로는, 도 28의 경우에는 Y방향으로 배열되는 복수의 충전 부재(8) 전체에 있어서의 Y방향의 양단부에서 충전 부재(8)의 높이(상면의 높이 위치)를 높게 하고, Y방향의 양단부 이외(즉 Y방향에 있어서의 양단부보다도 내측)에서는 양단부보다도 충전 부재(8)의 높이(상면의 높이 위치)를 낮게 하고 있다. 또한, 기판(3)이 부상하면서 Y방향으로 이동할 때에 충전 부재(8)의 높이가 높게 되어 있는 영역(Y방향의 양단부)은 평면에서 볼 때, 기판(3)과는 겹치지 않는 것이 바람직하다.
도 27의 경우 및 도 28의 경우에는, Y방향의 양단부에서 충전 부재(8)의 높이(상면의 높이 위치)가 높게 되어 있음으로써, 개구부(27)로부터 공급된 불활성 가스의 Y방향의 흐름을 충전 부재(8)의 높이가 높게 되어 있는 영역(Y방향의 양단부)에서 제한하는 효과를 얻을 수 있다. 이에 의해, 상부 구조체(5a)와 상부 구조체(5b) 사이의 간극의 상방에 기판(3)이 존재하지 않을 때에, 개구부(27)로부터 분출된 불활성 가스가 상부 구조체(5a, 5b)의 상면 상을 수평 방향(특히 X방향)으로 확산하기 쉬워진다.
이어서, 본 실시 형태의 레이저 처리 장치(1)의 제4 변형예에 대하여 설명한다. 제4 변형예는 상기 도 3 내지 도 5의 경우, 상기 도 23(제1 변형예)의 경우, 도 24 내지 도 26(제2 변형예)의 경우, 도 27 및 도 28(제3 변형예)의 경우 모두에 적용할 수 있다.
제4 변형예는 충전 부재(8)가 그 상면으로부터 가스를 분출할 수 있는 구조를 갖고 있는 경우에 대응하고 있다. 충전 부재(8)의 상면으로부터 분출하는 가스는 예를 들어 질소 가스로 대표되는 불활성 가스를 사용할 수 있다.
제4 변형예의 경우에는 시일 박스(26)의 개구부(27)로부터 분출된 불활성 가스의 흐름(하방을 향하는 흐름)을, 충전 부재(8)의 상면으로부터 분출하는 가스에 의해 제한하는 효과도 얻을 수 있기 때문에, 상부 구조체(5a)와 상부 구조체(5b) 사이의 간극의 상방에 기판(3)이 존재하지 않을 때에, 개구부(27)로부터 분출된 불활성 가스가 상부 구조체(5a, 5b)의 상면 상을 수평 방향(특히 X방향)으로 확산하기 쉬워진다.
한편, 충전 부재(8)가 그 상면으로부터 가스를 분출할 수 있는 구조를 갖고 있지 않은 경우, 즉, 충전 부재(8)의 상면으로부터 가스가 분출되지 않는 경우에는 충전 부재(8)의 상면으로부터 분출하는 가스가 기판(3)에 부딪치는 일은 없다. 이에 의해, 충전 부재(8)의 상면으로부터 분출하는 가스에 영향을 받지 않게 되므로, 레이저광(20a)이 조사되는 위치에서의 기판(3)의 높이 위치를, 상부 구조체(5a, 5b)의 상면으로부터의 가스의 분출과 흡인에 의해, 확실하게 제어할 수 있다. 이로 인해, 레이저 처리 조건을 제어하기 쉬워진다.
이상, 본 발명자에 의해 행해진 발명을 그 실시 형태에 기초하여 구체적으로 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되는 것이 아니라, 그 요지를 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 변경 가능한 것은 물론이다.
1, 101: 레이저 처리 장치
2, 102, 202: 스테이지
3, 103: 기판
3a, 103a: 아몰퍼스 실리콘막
4: 정반
5, 5a, 5b, 5c: 상부 구조체
6: 표면측 부재
7: 베이스부
8: 충전 부재
10: 중간판
11a, 11b, 11c: 접착층
12a, 12b: 공간
13a, 13b: 관통 구멍
20, 20a: 레이저광
20b: 레이저광 조사 영역
21: 레이저광 발생부
22: 광감쇠기
23: 광학계 모듈
23a: 반사 미러
23b: 시일 윈도우
24: 밀폐 하우징
24a: 시일 윈도우
25: 처리실
26: 시일 박스
27: 개구부
28: 기판 가열 영역
31: 대화면 텔레비전
32: 스마트폰
40: 화소
41: 화소부
42: 주사선 구동 회로
43: 신호선 구동 회로
44, 45, 45A: 배선
46: 박막 트랜지스터
47: 액정 소자
50: 기판
51: 채널막
52: 게이트 절연막
53: 게이트 전극
54: 층간 절연막
55a: 소스 전극
55b: 드레인 전극
56: 보호막

Claims (12)

  1. 표면 및 상기 표면과는 반대측인 이면을 갖고, 상기 표면으로부터 기체를 분출시킴으로써 기판을 부상 반송 가능한 스테이지;
    상기 기판에 레이저광을 조사하는 레이저 발진기; 및
    상기 스테이지의 상방이며, 상기 레이저광의 초점 위치와 평면에서 볼 때 겹치는 위치에 배치된 불활성 가스를 분출하기 위한 가스 분출구;
    를 포함하고,
    상기 스테이지의 상기 표면은 제1 상부 구조체 및 제2 상부 구조체로 구성되고,
    상기 제1 상부 구조체 및 상기 제2 상부 구조체는 서로 이격되고, 또한 대향하도록 배치되고,
    상기 제1 상부 구조체 및 상기 제2 상부 구조체 사이의 간극과 상기 레이저광의 초점 위치는 평면에서 볼 때 겹치고,
    상기 제1 상부 구조체와 상기 제2 상부 구조체 사이에 상기 간극을 메우도록 충전 부재가 배치되어 있으며,
    상기 충전 부재는 기판을 부상시키기 위한 기체를 분출하지 않는 것인, 레이저 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가스 분출구로부터 분출된 상기 불활성 가스는 상기 충전 부재보다도 하방으로 유동하지 않는, 레이저 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 충전 부재의 상면은 상기 제1 상부 구조체 및 상기 제2 상부 구조체의 각각의 상면보다도 낮은 위치에 있는, 레이저 처리 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 상부 구조체 및 상기 제2 상부 구조체의 각각의 상면의 높이는 서로 동일한, 레이저 처리 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 레이저광의 상기 스테이지의 상기 표면 상에서의 평면 형상은 장축과 단축을 갖는 직사각형이며,
    상기 충전 부재는 상기 장축의 방향을 따라서 배치되어 있는, 레이저 처리 장치.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판은 유리기판인, 레이저 처리 장치.
  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판에는 비정질 반도체막이 형성되고, 상기 레이저광의 조사에 의해 상기 비정질 반도체막은 다결정 반도체막으로 변질되는, 레이저 처리 장치.
  8. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 상부 구조체는 상기 기체를 분출하는 제1 표면측 부재를 갖고,
    상기 제2 상부 구조체는 상기 기체를 분출하는 제2 표면측 부재를 갖고,
    상기 충전 부재는 상기 기체를 분출하지 않는, 레이저 처리 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 표면측 부재 및 상기 제2 표면측 부재는 각각 다공질체로 이루어지는, 레이저 처리 장치.
  10. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 레이저광은 상기 가스 분출구를 통과하여 상기 기판에 조사되는, 레이저 처리 장치.
  11. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판을 상기 스테이지 상에 부상시키면서 반송하고, 상기 가스 분출구로부터 상기 불활성 가스를 분출하고, 상기 기판에 상기 레이저광을 조사하는, 레이저 처리 장치.
  12. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가스 분출구로부터 분출된 상기 불활성 가스로 이루어지는 분위기 중에서, 상기 기판에 상기 레이저광이 조사되는, 레이저 처리 장치.
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