KR20140143852A

KR20140143852A - 어닐 피처리체의 제조 방법, 레이저 어닐 기대 및 레이저 어닐 처리 장치

Info

Publication number: KR20140143852A
Application number: KR1020147033513A
Authority: KR
Inventors: 정석환
Original assignee: 가부시끼가이샤 니혼 세이꼬쇼
Priority date: 2013-03-26
Filing date: 2014-02-19
Publication date: 2014-12-17
Also published as: CN104412366A; CN104412366B; JP5858438B2; JP2014192267A; WO2014156380A1; KR101583535B1

Abstract

레이저 광이 상대적으로 주사되면서 상면측으로부터 주사되는 피처리체를 상기 피처리체의 하면측의 복수 개소에서 지지하는 복수의 지지부(4)를 설치하고, 복수의 지지부(4)는 상기 라인빔 레이저 광(150)을 상대적인 주사를 하면서 조사하고 있을 때에, 각각이 개별적으로 상기 지지와 상기 지지 해제의 스위칭 동작을 가능하도록 구성하고, 라인빔 레이저 광(150)의 상대적인 주사에 따라 레이저 광의 조사 영역(110)을 포함하는 피처리체의 일부 영역(111)에 대한 지지를 순차적으로 해제함과 아울러, 조사 영역(110)의 이동에 따라 라인빔 레이저 광(150)의 조사가 완료되어 상기 지지가 해제되어 있는 일부 영역(112)에 대하여 순차적으로 재지지함으로써, 레이저 어닐 처리할 때에 피처리체 이면측에 설치된 푸셔핀이나 흡착홈 등의 영향을 없애서 균일한 어닐 처리를 가능하게 한다.

Description

어닐 피처리체의 제조 방법, 레이저 어닐 기대 및 레이저 어닐 처리 장치{METHOD FOR PRODUCING ANNEALING PROCESSED BODY, LASER ANNEALED BASE, AND LASER ANNEALING PROCESSING DEVICE}

본 발명은 레이저 광의 조사에 의해 어닐 처리가 실시된 어닐 피처리체의 제조 방법, 상기 피처리체가 지지되는 레이저 어닐 기대 및 피처리체에 레이저 어닐 처리를 행하는 레이저 어닐 장치에 관한 것이다.

액정 디스플레이나 유기 EL 디스플레이의 화소 스위치나 구동 회로에 사용되는 박막 트랜지스터의 다결정 또는 단결정 반도체막 등의 제조에 레이저 광을 이용한 레이저 어닐 장치를 사용하는 것이 실용화되어 있다(예를 들면 특허문헌 1 참조).

이 레이저 어닐 장치에서는, 예를 들면 어닐 처리를 행하는 미처리의 반도체 기판을 적재대 상에 적재하고, 레이저 조사 부분이 반도체 기판의 조사 스타트점에 위치하도록 적재대를 이동시킨다. 그 후, 레이저 광을 반도체 기판의 표면에 조사하면서 적재대를 이동시킴으로써 레이저 광을 주사한다. 이것에 의해, 반도체 기판이 결정화된다.

또한, 레이저 어닐 장치에서는 로봇의 핸드 등으로 반송해 온 반도체 기판을 이동 적재대 상면으로부터 돌출 작동시킨 푸셔핀 등의 상에 지지해서 수평으로 수취하고, 그 후, 푸셔핀에 몰입 작동을 주어서 레이저 조사를 행하고, 처리 완료 후에는 푸셔핀을 밀어내서 반출을 행하는 구성(특허문헌 2 참조)이나, 적재대 상면에서 반도체 기판을 흡착해서 고정하는 기구(특허문헌 3 참조) 등을 갖는 것이 알려져 있다.

일본 특허공개 평 10-135149호 공보 일본 특허공개 2005-019914호 공보 일본 특허공개 2007-331031호 공보

상기한 바와 같이 종래의 레이저 어닐 장치에서는 레이저를 반도체 기판에 조사해서 레이저 어닐 처리를 행할 때에, 반도체 기판을 시료대에 실어서 비조사물을 처리하고 있다. 그리고 적재대에는 상기와 같이 기판을 반입·반출할 때에 사용하는 푸셔핀을 위한 구멍이나 반도체 기판을 흡착하기 위한 홈 등이 형성되어 있다.

이 구멍이나 홈 상에 위치하는 반도체 기판의 영역에 레이저 광을 조사하면, 구멍이나 홈이 위치하고 있지 않은 반도체 기판의 영역에 레이저 광을 조사했을 경우와 비교해서 조사 결과가 바뀌어 조사 불균일이 발생한다는 문제가 있다. 이것은 구멍이나 홈 상에 위치하는 반도체 기판에 레이저 광을 조사했을 경우와, 구멍이나 홈 상에 위치하고 있지 않은 반도체 기판에 레이저 광을 조사했을 경우에서 열 효과나 광 반사 효과가 다르기 때문이다.

이 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 피처리체를 복수 개소에서 지지하고, 레이저 광을 조사할 때에 부분적으로 지지를 해제함으로써 레이저 광의 조사 결과가 부분적으로 변화하는 것을 방지할 수 있는 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적의 하나로 한다.

즉, 본 발명의 어닐 피처리체의 제조 방법 중 제 1의 본 발명은, 피처리체에 레이저 광을 상대적으로 주사하면서 조사해서 상기 피처리체의 어닐을 행하는 어닐 피처리체의 제조 방법에 있어서,

상기 피처리체를 복수 개소에서 지지하고 상기 레이저 광의 상대적인 주사에 따라 상기 레이저 광의 조사 영역을 포함하는 상기 피처리체의 일부 영역에 대한 지지를 순차적으로 해제함과 아울러, 상기 조사 영역의 이동에 따라 상기 레이저 광의 조사가 완료되어 상기 지지가 해제되어 있는 일부 영역에 대하여 순차적으로 재지지하는 것을 특징으로 한다.

제 2의 본 발명의 어닐 피처리체의 제조 방법은 상기 제 1의 본 발명에 있어서, 상기 지지의 해제에서는 상기 일부 영역에서 상기 지지의 작용부를 상기 피처리체로부터 이탈시키는 것을 특징으로 한다.

제 3의 본 발명의 어닐 피처리체의 제조 방법은 상기 제 1 또는 제 2의 본 발명에 있어서, 상기 피처리체가 비단결정 반도체 기판인 것을 특징으로 한다.

제 4의 본 발명의 어닐 피처리체의 제조 방법은 상기 제 3의 본 발명에 있어서, 상기 비단결정 반도체 기판이 비단결정 규소 기판인 것을 특징으로 한다.

제 5의 본 발명의 어닐 피처리체의 제조 방법은 상기 제 1~제 4의 본 발명 중 어느 하나에 있어서, 상기 레이저 광이 펄스 레이저 광이고, 상기 주사 방향의 빔 단면 형상에 강도가 균일한 평탄부를 갖는 것을 특징으로 한다.

제 6의 본 발명의 어닐 피처리체의 제조 방법은 상기 제 1~제 5의 본 발명 중 어느 하나에 있어서, 상기 레이저 광을 조사할 때에 상기 조사 영역의 주사 방향 전방측에서 상기 지지가 해제되어 있는 상기 일부 영역 내에 있어서 상기 레이저 광의 조사 방향에 있어서의 상기 피처리체의 위치를 검지하고, 상기 검지 결과에 의거하여 검지 위치에 대한 상기 레이저 광의 조사 방향에 있어서의 상기 레이저 광의 조사 위치를 조정하는 것을 특징으로 한다.

제 7의 본 발명의 레이저 어닐 기대는, 레이저 광이 상대적으로 주사되면서 상면측으로부터 조사되는 피처리체를 상기 피처리체의 하면측의 복수 개소에서 지지하는 복수의 지지부를 구비하고, 상기 복수의 지지부는 상기 레이저 광을 상대적인 주사를 하면서 조사하고 있을 때에 각각이 개별적으로 상기 지지와 상기 지지 해제의 스위칭 동작이 가능하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

제 8의 본 발명의 레이저 어닐 기대는 상기 제 7의 본 발명에 있어서, 상기 지지부가 상하 방향으로 이동 가능한 가동부를 가지고 있고, 상기 피처리체를 지지할 때에 상기 가동부가 상승하고, 상기 피처리체에 대한 지지를 해제할 때에 상기 가동부가 하강하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

제 9의 본 발명의 어닐 기대는 상기 제 7 또는 제 8의 본 발명에 있어서, 상기 지지부가 상단에 흡인부를 가지고 있고, 상기 피처리체를 지지할 때에 상기 흡인부의 흡인에 의해 상기 피처리체에 흡착되고, 상기 피처리체에 대한 지지를 해제할 때에 상기 흡인부의 흡인 정지를 행하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

제 10의 본 발명의 레이저 어닐 기대는 상기 제 7~제 9의 본 발명 중 어느 하나에 있어서, 상기 지지부의 스위칭 동작을 제어하는 제어부를 구비하고, 상기 제어부는 상기 피처리체의 면 방향에 있어서의 상기 레이저 광의 조사 위치에 따라 상기 지지부의 상기 지지와 상기 지지 해제의 스위칭 동작을 제어하는 것을 특징으로 한다.

제 11의 본 발명의 레이저 어닐 기대는 상기 제 10의 본 발명에 있어서, 상기 제어부는 상기 레이저 광이 상대적으로 주사되면서 조사되는 것에 따라 상기 레이저 광이 조사되고 있는 조사 영역을 포함한 상기 반도체 기판의 일부 영역을 지지하고 있는 상기 지지부의 지지를 순차적으로 해제함과 아울러, 상기 레이저 광의 조사가 완료된 조사 완료 영역을 포함하여 상기 지지가 해제되어 있는 일부 영역에 대하여 상기 지지부에 의한 지지를 순차적으로 행하도록 스위칭 제어하는 것을 특징으로 한다.

제 12의 본 발명의 레이저 어닐 처리 장치는 상기 제 7~제 9의 본 발명 중 어느 하나의 레이저 어닐 기대와,

레이저 광을 출력하는 레이저 광원과,

상기 레이저 광을 안내해서 상기 레이저 어닐 기대에 의해 지지되어 있는 피처리체에 상기 레이저 광을 조사하는 광학계와,

상기 레이저 광을 상기 피처리체에 대하여 상대적으로 주사하는 주사 장치를 구비하는 것을 특징으로 한다.

제 13의 본 발명의 레이저 어닐 처리 장치는 상기 제 12의 본 발명에 있어서, 상기 주사 장치의 주사 동작과 상기 지지부의 스위칭 동작을 제어하는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

제 14의 본 발명의 레이저 어닐 처리 장치는 상기 제 13의 본 발명에 있어서, 상기 레이저 광이 조사되고 있을 때에 피처리체의 조사 영역의 주사 방향 전방에서 레이저 광 조사 방향에 있어서의 피처리체의 위치를 검지하는 위치 검지부와, 상기 레이저 광에 있어서의 레이저 광 조사 방향에 있어서의 조사 위치를 조정하는 조사 위치 조정부를 구비하고,

상기 제어부는 상기 위치 검지부에 의한 검지 결과를 받고, 상기 검지 결과에 따라 상기 조사 위치 조정부에 의해 상기 검지 위치에 조사되는 상기 레이저 광의 상기 조사 위치를 조정하는 것을 특징으로 한다.

제 15의 본 발명의 레이저 어닐 처리 장치는 상기 제 14의 본 발명에 있어서, 상기 조사 위치 조정부가 상기 광학계에 있어서 상기 레이저 광의 초점 위치를 조정하는 기구를 갖는 것을 특징으로 한다.

(발명의 효과)

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면 피처리체에 레이저 광을 조사할 때에 레이저 광의 조사 영역을 포함한 상기 피처리체의 일부 영역의 지지를 해제한 상태에서 레이저 광을 조사할 수 있으므로, 피처리체 지지를 위한 구성 등에 따른 다른 열효과나 광반사 효과에 의거하는 영향을 배제하여 피처리체에 균일한 어닐 처리를 행하는 것을 가능하게 한다.

도 1은 본 발명의 일실시형태의 어닐 기대 및 그 어닐 기대를 구비하는 일실시형태의 레이저 처리 장치를 나타내는 개략도이다.
도 2는 마찬가지로, 지지부를 포함하는 어닐 기대와 변경된 지지부를 포함하는 어닐 기대를 나타내는 평면도이다.
도 3은 마찬가지로, 레이저 광의 주사 방향을 따른 빔 단면 형상을 나타내는 도면이다.
도 4는 마찬가지로, 레이저 광이 조사될 때에 지지부의 동작을 설명하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시형태의 어닐 기대를 나타내는 평면도(a)와 지지부를 설명하는 도면(b)이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시형태의 어닐 기대를 나타내는 평면도(a)와 지지부를 설명하는 도면(b), (c)이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시형태의 레이저 어닐 장치를 나타내는 개략도이다.
도 8은 마찬가지로, 처리 순서를 나타내는 플로우차트이다.

이하에, 본 발명의 일실시형태에 의한 어닐 기대 및 상기 어닐 기대를 구비한 레이저 처리 장치를 도 1에 의거해서 설명한다.

레이저 처리 장치(1)는 처리실(2)을 구비하고 있고, 처리실(2) 내에 주사 장치(3)가 설치되어 있다. 주사 장치(3)는 X방향(주사 방향)으로 이동 가능한 주사 방향 이동부(30)를 가지고 있고, 상기 주사 방향 이동부(30) 상에 주사 방향 이동부(30)와 함께 이동하는 지지부(4)가 설치되어 있다.

주사 방향 이동부(30)는 처리실(2)의 기반 상에 X방향으로 신장해서 설치된 가이드(31)를 따라 이동 가능하도록 되어 있고, 도시하지 않은 모터 등에 의해 구동되어 지지부(4)를 주사 방향으로 이동시킬 수 있다.

상기한 주사 방향 이동부(30) 및 가이드(31)를 구비하는 주사 장치(3), 지지부(4)는 본 발명의 어닐 기대를 구성한다.

또한, 처리실(2)에는 외부로부터 라인빔을 도입하는 도입창(6)이 설치되어 있다.

레이저 처리시에는 주사 방향 이동부(30)의 중앙에 유리 기판(100a) 등에 비정질의 규소막(100b) 등을 형성한 반도체 기판(100)이 설치된다. 반도체 기판(100)은 피처리체에 상당한다.

또한, 본 실시형태의 처리 장치는 비정질막을 레이저 처리에 의해 결정화하는 레이저 어닐 처리에 관한 것으로서 설명하지만, 본원 발명으로서는 레이저 처리의 내용이 이것에 한정되는 것은 아니고, 예를 들면 비단결정의 반도체막을 단결정화하거나, 결정 반도체막의 개질을 행하는 것이어도 좋다. 또한, 기타 처리에 관한 것이어도 좋고, 피처리체가 특정의 것에 한정되는 것은 아니다.

처리실(2)의 외부에는 레이저 광원(10)이 설치되어 있다. 레이저 광원(10)은 펄스 발진 레이저 광, 연속 발진 레이저 광의 어느 레이저 광을 출력하는 것이여도 좋고, 본 발명으로서는 어느 하나에 한정되는 것은 아니다. 단, 본원 발명은 에너지 밀도가 보다 높은 펄스 발진 레이저 광을 사용하는 것이 보다 적합하다.

상기 레이저 광원(10)에 있어서 출력되는 펄스 형상의 레이저 광(15)은 필요에 따라서 어테뉴에이터(11)에서 에너지 밀도가 조정되고, 반사 미러(12a), 집광 렌즈(12b), 반사 미러(12c) 등을 포함하는 광학계(12)에서 라인빔 형상 등으로의 정형이나 편향 등이 이루어진다. 또한, 광학계(12)를 구성하는 광학 부재는 상기에 한정되는 것은 아니고, 각종 렌즈, 미러, 도파부 등을 구비할 수 있다.

또한, 본 실시형태에서는 레이저 광(15)의 빔 단면 형상은 라인빔 형상인 것으로서 설명하지만, 본 발명으로서는 이것에 한정되는 것은 아니고, 스폿 형상, 원 형상, 직사각형상 등 적당한 형상으로 할 수 있다.

또한, 레이저 처리 장치(1)에는 주사 장치(3), 지지부(4), 레이저 광원(10)을 제어하는 제어부(7)를 구비하고 있다. 제어부(7)는 CPU나 이것을 동작시키는 프로그램, 기억부 등에 의해 구성된다.

이어서, 지지부(4)의 상세를 도 2에 의거해서 설명한다.

지지부(4)는 도 2(a)에 나타낸 바와 같이, 주사 방향 이동부(30) 상에 서로 간격을 두고 종횡으로 설치된 고정통(41)에 지지핀(40)이 승강 가능하도록 설치된 구성을 가지고 있고, 각 지지핀(40)은 서로 독립해서 승강이 가능하도록 되어 있다. 지지핀(40)은 가동부에 상당한다. 또한, 지지핀(40)의 상부는 작용부에 상당한다.

각 지지핀(40)의 승강은 도시하지 않은 구동 장치로 행하여지고, 상기 승강은 제어부(7)에 의해 제어된다. 제어부(7)에서는 레이저 광(15)의 조사 위치에 동기시켜서 각 지지핀(40)의 승강을 행할 수 있다. 또한, 상기 구동 장치는 예를 들면 주사 방향 이동부(30) 등에 설치할 수 있다.

이어서, 레이저 처리 장치(1)의 동작에 대해서 설명한다.

펄스 발진 레이저 광원(10)에 있어서 제어부(7)의 제어에 의해 소정의 반복 주파수로 펄스 발진되어서 소정 출력으로 레이저 광(15)이 출력된다. 레이저 광(15)은 예를 들면 파장 400㎚ 이하, 펄스 반값폭이 200n초 이하인 것이 예시된다. 단, 본 발명으로서는 이것들에 한정되는 것은 아니다.

레이저 광(15)은 제어부(7)에 의해 제어되는 어테뉴에이터(11)에서 펄스 에너지 밀도가 조정된다. 어테뉴에이터(11)는 소정의 감쇠율로 설정되어 있고, 규소막(100b)으로의 조사면 상에서 결정화에 최적인 조사 펄스 에너지 밀도가 얻어지도록 감쇠율이 조정된다. 예를 들면 비정질의 규소막(100b)을 결정화하는 등의 경우, 그 조사면 상에 있어서 에너지 밀도가 250~500mJ/㎠로 되도록 조정할 수 있다.

어테뉴에이터(11)를 투과한 레이저 광(15)은 광학계(12)에서 라인빔 형상으로 정형되고 또한 단축폭으로 집광되어, 라인빔 레이저 광(150)으로서 처리실(2)에 설치한 도입창(6)에 도입된다.

라인빔은 예를 들면 장축측의 길이가 370~1300㎜, 단축측의 길이가 100㎛~500㎛인 것으로 정형된다.

라인빔 레이저 광(150)은 도 3에 나타낸 바와 같이, 최대 에너지 강도에 대하여 96% 이상이 되는 평탄부(151)와, 장축 방향의 양단부에 위치하고, 상기 평탄부(151)보다 작은 에너지 강도를 가지며, 외측을 향해서 점차 에너지 강도가 저하되는 스티프니스부(152)를 가지고 있다. 스티프니스부는 최대 강도의 10%~90% 범위의 영역이다.

제어부(7)에 의해 제어되는 주사 장치(3)에서 소정의 주사 속도로 규소막(100b)을 이동시킴으로써 라인빔 레이저 광(150)을 반도체 기판(100)에 대하여 상대적으로 주사하면서 반도체 기판(100)에 조사할 수 있다. 이때의 주사 속도는 예를 들면 1~100㎜/초의 범위 내로 한다. 단, 본 발명으로서는 상기 주사 속도가 특정의 것에 한정되는 것은 아니다.

주사 피치는 특정 수치에 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면 5~15㎛의 범위를 들 수 있다.

이어서, 상기 라인빔 레이저 광(150)을 조사할 때에 지지부(4)의 동작에 대해서 설명한다.

상기한 바와 같이, 레이저 처리할 때에는 주사 장치(3)에 의해 주사 방향 이동부(30)가 이동함으로써 반도체 기판(100)이 이동하고, 결과적으로 라인빔 레이저 광(150)이 반도체 기판(100)에 대하여 상대적으로 주사된다. 이때에, 라인빔 레이저 광(150)의 조사 위치에 따라 지지부(4)에 있어서의 지지핀(40)의 승강이 제어된다. 구체적으로는, 라인빔 레이저 광(150)이 조사되고 있는 조사 영역(110)을 포함하는 반도체 기판(100)의 일부 영역(111)에 대응하는 지지핀(40)의 지지가 해제된다. 또한, 이 실시형태에서는 라인빔 레이저 광을 조사하는 것으로서 설명하고 있지만, 본원 발명으로서는 피처리체에 조사되는 레이저 광의 빔 형상이 라인빔에 한정되는 것은 아니고, 예를 들면 스폿 상의 레이저 광 등이어도 좋다. 단, 한번에 넓은 면적을 조사하는 라인빔 레이저 광에 있어서 본원 발명의 효과는 보다 현저해진다.

도 4에 나타내는 상태에서는 지지핀(40)인 P1~P12 중 일부 영역(111)에 대응하는 P6의 지지핀(40)이 하강해서 반도체 기판(100)의 지지가 해제되고, 또한 반도체 기판(100)의 하면으로부터 하방으로 이탈한다. 그 밖의 지지핀은 반도체 기판(100)을 지지하고 있다. 이것에 의해 라인빔 레이저 광(150)이 조사되고 있는 상태에서 일부 영역(111)에 있어서는 지지부(4)의 지지에 의한 영향이 배제된다. 또한, 일부 영역(111)의 범위는 라인빔 레이저 광(150)이 조사되었을 때에 지지에 의한 영향이 발생할 것으로 생각되는 범위를 적당히 설정할 수 있다. 일부 영역(111)을 조사 영역으로 한정하는 것으로 하는 것도 가능하다.

라인빔 레이저 광(150)의 상대적인 주사에 있어서 주사 방향 이동부(30)가 이동하면 반도체 기판(100)에 대하여 라인빔 레이저 광(150)의 조사 위치가 상대적으로 이동하고, 이것에 의해 조사 영역(110)과 일부 영역(111)도 반도체 기판(100)에 대하여 상대적으로 이동한다. 일부 영역(111)이 인접하는 지지핀(40)의 P7에 걸리면 P7의 지지핀(40)을 하강시키고, 일부 영역(111)으로부터 벗어난 조사 완료 영역에서 먼저 지지가 해제되어 있던 일부 영역(112)에 대한 P6의 지지핀(40)을 상승시켜서 다시 반도체 기판(100)의 지지를 행한다. 상기 라인빔 레이저 광(150)의 주사와 지지핀(40)의 순차적인 승강을 반복함으로써 라인빔 레이저 광(150)을 조사할 때에 지지부(4)에 의한 지지가 어닐에 영향이 없도록 할 수 있다.

또한, 상기한 바와 같이 라인빔 레이저 광(150)은 라인빔 형상으로 정형되어 있기 때문에, 주사 방향과 교차하는 방향을 따르는 각 지지핀(40)은 승강이 동기되어 행하여진다. 또한, 주사 방향과 교차하는 방향을 따르는 각 지지핀(40)은 서로 동기되어 승강하는 것 외에, 연결 부재 등으로 연결해서 동시에 승강이 이루어지도록 해도 좋다.

또한, 상기 실시형태에서는 도 2(a)에 나타낸 바와 같이 지지핀(40)이 종횡으로 배열된 예에 대해서 설명했지만, 펄스 형상의 레이저 광(15)의 빔 단면 형상에 맞춰서, 예를 들면 도 2(b)에 나타낸 바와 같이 라인빔의 주사 방향과 교차하는 방향을 따르는 장척의 고정통(43)을 주사 방향으로 간격을 두고 복수 늘어서도록 배치하고, 고정통(43)에 장척의 지지편(42)을 승강 가능하게 설치한다. 고정통(43) 및 지지편(42)은 지지부를 구성하고, 지지편(42)은 가동부를 구성한다. 지지편(42)의 상부는 작동부를 구성한다.

반도체 기판(100)은 지지편(42)에 의해 지지된다. 이 지지편(42)은 주사 방향과 교차하는 방향을 따라 승강할 수 있고, 라인빔 형상의 라인빔 레이저 광(150)의 주사에 따라 지지부의 지지 해제, 그 후의 재지지를 복잡한 기구를 갖지 않고 행할 수 있다.

상기 가동부를 갖는 지지부는 피처리체의 반입 및 반출을 위한 로봇의 핸드가 통과하도록 가동할 수 있어 종래 사용되고 있는 푸셔핀이 불필요하고, 또한 푸셔핀의 오르내림 시간을 없앰으로써 생산성을 향상시킬 수 있다.

상기 각 실시형태에서는 지지부에서 반도체 기판을 압박해서 지지하는 것으로 했지만, 지지부에서 반도체 기판을 흡착해서 지지하는 것으로 할 수 있다.

도 5(a)에 이 형태의 어닐 기대를 나타내고, 도 5(b)에 어닐 기대에 설치된 지지 흡착통(50)을 확대해서 나타낸다.

어닐 기대에서는 주사 방향 이동부(30) 상에 소정의 간격으로 종횡으로 배치되는 지지 흡착통(50)을 가지고 있다. 지지 흡착통(50)은 본 발명의 지지부를 구성한다. 지지 흡착통(50)은 통 구멍으로 구성된 흡착 구멍(50a)에 흡인 라인(51)과 개방 라인(53)이 접속되어 있고, 흡인 라인(51)에는 흡인 펌프(52)가 접속되고, 개방 라인(53)에는 개방 밸브(54)가 접속되어 있다. 각 지지 흡착통(50)에서는 흡인 펌프(52)의 동작에 의해 흡인 라인(51)을 통해서 지지 흡착통(50)의 흡착 구멍(50a) 내에 대기압보다 낮은 부압을 발생시켜서 지지 흡착통(50) 상방의 반도체 기판(100)의 이면을 흡착해서 반도체 기판(100)을 지지한다. 이때에는 개방 밸브(54)는 폐쇄해 둔다. 지지 흡착통(50)의 상부는 흡착부를 구성한다.

한편, 흡착을 해제할 때에는 흡인 펌프(52)의 동작을 정지함과 아울러 개방 밸브(54)를 개방함으로써 대기가 개방 밸브(54), 개방 라인(53)을 통해서 흡착 구멍(50a)에 유입되고, 지지 흡착통(50)에 의한 반도체 기판(100)의 흡착이 해제된다.

지지 흡착통(50)에 있어서의 흡착 및 흡착의 해제는 라인빔 레이저 광(150)의 조사 위치에 따라서 스위칭됨으로써, 상기 각 실시형태와 마찬가지로 라인빔 레이저 광(150)의 조사 영역과 그 주변에서 지지 흡착통(50)에 의한 지지의 영향이 발생하지 않도록 해서 어닐 처리를 행할 수 있다.

구체적으로는, 레이저 광이 조사되고 있는 조사 영역을 포함한 반도체 기판(100)의 일부 영역에 대응하는 지지 흡착통(50)의 흡착이 해제된다. 또한, 일부 영역의 범위는 라인빔 레이저 광(150)이 조사되었을 때에 지지에 의한 영향이 발생할 것으로 생각되는 범위를 적당히 설정할 수 있다.

라인빔 레이저 광(150)의 상대적인 주사에 있어서 주사 방향 이동부(30)가 이동하면 반도체 기판(100)에 대하여 라인빔 레이저 광(150)의 조사 위치가 상대적으로 이동하고, 이것에 의해 조사 영역과 일부 영역도 반도체 기판(100)에 대하여 상대적으로 이동하므로, 일부 영역이 인접하는 지지 흡착통(50)에 걸리면 이 지지 흡착통(50)의 흡착을 해제하고, 일부 영역에서 벗어난 먼저 흡착이 해제되어 있던 지지 흡착통(50)으로 흡착을 다시 개시해서 반도체 기판(100)의 지지를 행한다. 상기 라인빔 레이저 광(150)의 주사와 지지 흡착통(50)의 순차적 흡착 및 흡착 해제를 반복함으로써 라인빔 레이저 광(150)의 조사시에 지지 흡착통(50)에 의한 지지가 어닐에 영향이 없도록 할 수 있다.

또한, 상기한 바와 같이 라인빔 레이저 광(150)은 라인빔 형상으로 정형되어 있기 때문에, 주사 방향과 교차하는 방향을 따르는 각 지지 흡착통(50)은 흡착 및 흡착 해제가 동기되어 행하여진다. 또한, 주사 방향과 교차하는 방향을 따르는 지지 흡착통(50)은 서로 동기되어 흡착 및 흡착 해제하는 것 외에, 흡인 라인이나 개방 라인을 연결해서 동시에 흡착이나 흡착 해제가 이루어지도록 해도 좋다.

또한, 상기 실시형태에서는 지지 흡착통(50)이 종횡으로 배열된 예에 대해서 설명했지만, 라인빔 레이저 광(150)의 빔 단면 형상에 맞춰서 예를 들면 도 6에 나타낸 바와 같이, 라인빔의 주사 방향과 교차하는 방향을 따르는 장척의 지지 흡착 블록(60)을 주사 방향으로 소정의 간격을 두고 복수 늘어서도록 배치할 수 있다.

지지 흡착 블록(60)은 주사 방향 이동부(30)의 주사 방향 교차 방향 폭과 대략 같은 길이를 갖고, 상면에는 지지 흡착 블록(60)의 장척 방향을 따라 흡착홈(60a)을 가지고 있다. 흡착홈(60a)은 지지 흡착 블록(60)의 장척 방향 양단 부근에 이르고, 장척 방향 양단에는 이르지 않는 길이를 가지고 있다.

지지 흡착 블록(60)은 흡착홈(60a)에 흡인 라인(61)과 개방 라인(63)이 접속되어 있고, 흡인 라인(61)에는 흡인 펌프(62)가 접속되고, 개방 라인(63)에는 개방 밸브(64)가 접속되어 있다. 각 지지 흡착 블록(60)에서는 흡인 펌프(62)의 동작에 의해 흡인 라인(61)을 통해서 지지 흡착 블록(60)의 흡착홈(60a) 내에 대기압보다 낮은 부압을 발생시켜서 지지 흡착 블록(60) 상방의 반도체 기판(100)의 이면을 흡착해서 반도체 기판(100)을 지지한다. 이때에는 개방 밸브(64)는 폐쇄해 둔다. 지지 흡착 블록(60)의 상부는 흡인부를 구성한다.

한편, 흡착을 해제할 때에는 흡인 펌프(62)의 동작을 정지함과 아울러 개방 밸브(64)를 개방함으로써 대기가 개방 밸브(64), 개방 라인(63)을 통해서 흡착홈(60a)에 유입되고, 지지 흡착 블록(60)에 의한 반도체 기판(100)의 흡착이 해제된다.

지지 흡착 블록(60)에 있어서의 흡착과 흡착의 해제를 라인빔 레이저 광(150)의 조사 위치에 따라 스위칭함으로써, 상기 각 실시형태와 마찬가지로 라인빔 레이저 광(150)의 조사 영역과 그 주변에서 지지 흡착 블록(60)에 의한 지지의 영향이 발생하지 않도록 어닐 처리를 행할 수 있다.

구체적으로는, 레이저 광이 조사되고 있는 조사 영역을 포함한 반도체 기판(100)의 일부 영역에 대응하는 지지 흡착 블록(60)의 흡착이 해제된다. 또한, 일부 영역의 범위는 라인빔 레이저 광(150)이 조사되었을 때에, 지지에 의한 영향이 발생할 것으로 생각되는 범위를 적당히 설정할 수 있다.

상기 지지 흡착통(50), 지지 흡착 블록(60)에서는 흡착 및 흡착의 해제에 의해 지지 및 지지의 해제를 행하는 것으로서 설명했지만, 이들 구성 부재가 레이저 조사에 미치는 영향을 보다 작게 하기 위해서 지지 흡착통(50)이나 지지 흡착 블록(60)을 흡착 및 흡착의 해제에 따라 승강할 수 있도록 해도 좋다. 즉, 흡착시에는 이들 부재를 상승시켜서 반도체 기판의 이면측에 접촉시키거나 매우 작은 간극을 갖도록 하고, 흡착을 해제할 때에는 이들 부재를 하강시켜서 반도체 기판의 이면측과 충분한 간격을 갖도록 할 수 있다.

또한, 피처리체에 대한 지지부의 승강에서는 승강시에 피처리체의 표면 높이의 변화가 일어나지 않도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 지지핀, 지지편, 지지 흡착통, 지지 흡착 블록 등의 간격은, 어느 하나의 부재에서 지지를 해제했을 때에 반도체 기판이 부분적으로 휘는 휘어짐 양이 소정 범위 내에 포함되도록 정하는 것이 바람직하다. 휘어짐 양의 소정 범위는 적당하게 정할 수 있고, 예를 들면 어닐 처리에 있어서 지장이 발생하지 않는다는 관점에서 정하거나, 광학계 등의 조정에 따라 대응할 수 있다는 관점 등에서 정할 수 있다. 이하에 반도체 기판의 휘어짐 등에 따라 레이저 광의 조사 방향에 있어서의 조사 위치를 조정하는 구성을 설명한다.

도 7에 나타내는 레이저 처리 장치(1a)는 상기 레이저 처리 장치(1)와 마찬가지로 처리실(2), 주사 장치(3), 주사 방향 이동부(30), 지지부(4), 도입창(6)을 구비하고 있고, 처리실(2) 외부에는 레이저 광원(10), 광학계(12), 제어부(7)를 구비하고 있다. 이들 구성은 레이저 처리 장치(1)와 마찬가지의 것이며, 여기서는 상세한 설명은 생략한다.

레이저 처리 장치(1a)는 라인빔 레이저 광(150)의 주사 방향 전방측의 위치에서 반도체 기판(100)의 표면과의 거리를 측정하는 높이 측정기(8)를 가지고 있다. 높이 측정기(8)는 정위치에 고정되어 있어 주사에 따라 이동하는 반도체 기판(100)의 표면 높이를 연속적 또는 간헐적으로 측정할 수 있다. 높이 측정기(8)는 위치 검지부에 상당한다. 또한, 피처리체에 조사되는 레이저 광이 이동하는 구성에서는 높이 측정기를 마찬가지로 이동시키는 것이 바람직하다.

높이 측정기(8)의 출력은 제어부(7)로 송출되도록 구성되어 있고, 제어부(7)에서는 측정 결과를 받아 반도체 기판(100)의 높이량을 산출할 수 있다. 또한, 광학계(12)에서는 집광 렌즈(12b)가 도시하지 않은 구동 장치에 의해 광축 방향을 따라 이동 가능하도록 되어 있고, 그 구동 장치는 제어부(7)에 의해 제어된다. 즉, 측정 결과에 의거해서 측정 위치에 대응하는 레이저 광 조사에 의해 조사 방향에 있어서의 조사 위치를 조정할 수 있다. 조사 위치의 조정은 집광 렌즈(12b)의 광축 방향에 있어서의 위치를 조정해서 초점 위치가 반도체 기판(100)의 표면에 대하여 일정한 위치로 되도록 함으로써 행한다. 상기 집광 렌즈(12b)의 구동 장치와 제어부(7)는 협동해서 조사 위치 조정부를 구성한다.

이하에 상기 행정을 포함하는 제어 순서를 도 8의 플로우차트에 의거해서 설명한다.

처리 개시에 따라서 라인빔 레이저 광(150)의 조사 영역을 포함하는 일부 영역에 대응하는 지지부의 지지를 해제한다(스텝 s1). 이어서 레이저 광을 조사하고 (스텝 s2), 조사 위치의 주사 방향 전방에서 반도체 기판(100)의 표면 높이를 높이 측정기(8)로 측정하고, 측정 결과를 제어부(7)로 송출한다(스텝 s3). 측정 결과를 받은 제어부(7)에서는 측정 위치에 있어서 라인빔 레이저 광(150)이 조사될 때에, 그 초점이 반도체 기판(100)의 표면에 대하여 일정한 위치로 되도록 집광 렌즈(12b)의 조정량을 산출하고, 그 조정량이 얻어지도록 집광 렌즈(12b)에 대한 구동 장치에서 제어 신호를 송출하고, 조사 방향에 있어서의 조사 위치를 조정한다 (스텝 s4). 또한, 측정 위치는 미리 제어부(7)에 의해 파악되어 있고, 제어부(7)는 주사 속도와의 관계로 소정 시간 후에 조정이 이루어지도록 제어한다.

이어서, 처리 종료 여부를 판정하고(스텝 s5), 처리 종료이면(스텝 s5, Yes) 처리를 종료하고, 처리 종료가 아니면(스텝 s5, No) 스텝 s1로 돌아가서 처리를 계속한다. 또한, 이미 레이저 광의 조사가 개시되어 있을 경우, 스텝 s1에서는 레이저 광의 조사 영역을 포함하는 일부 영역에서 벗어난 지지부에서는 다시 반도체 기판을 지지하는 처리를 행한다.

상기 순서를 순차적으로 행함으로써 반도체 기판의 소망의 면(예를 들면 전체면)에 대하여 어닐 처리를 행할 수 있다. 또한, 상기 높이 측정에 의거한 레이저 광 조사 위치의 조정에서는 반도체 기판의 휘어짐에 따른 조정을 할 수 있음과 아울러 기대의 이동에 따라 경사가 생기는 경우의 조정을 행할 수도 있고, 어닐 처리를 처리면 전체에 대하여 균일하게 행할 수 있다. 예를 들면 어닐 처리로서 결과를 얻을 경우, 균일한 결정을 얻을 수 있다.

본 발명은 OLED나 고선명 LCD 등의 고성능 디스플레이의 제조 분야에 적합하게 사용할 수 있고, 조사 후의 불균일에 대한 높은 요구 사양에도 대응할 수 있다.

또한, 본 발명에서는 기판 사이즈가 더욱 대형화되어도 적재대 등 전체의 사이즈를 바꾸는 것이 아니라 지지부를 추가함으로써 대응이 용이하고, 대형화에 의한 적재대의 무게나 평탄도의 문제를 해결할 수 있다.

이상, 본 발명에 대해서 상기 실시형태에 의거해서 설명을 행하였지만 본 발명은 상기 실시형태의 내용에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 범위를 일탈하지 않는 한은 적당한 변경이 가능하다.

1 : 레이저 처리 장치 1a : 레이저 처리 장치
2 : 처리실 3 : 주사 장치
4 : 지지부 6 : 삽입창
7 : 제어부 10 : 레이저 광원
12 : 광학계 12b : 집광 렌즈
40 : 지지핀 42 : 지지편
50 : 지지 흡착통 60 : 지지 흡착 블록
100 : 반도체 기판

Claims

피처리체에 레이저 광을 상대적으로 주사하면서 조사해서 상기 피처리체의 어닐을 행하는 어닐 피처리체의 제조 방법에 있어서,
상기 피처리체를 복수 개소에서 지지하고, 상기 레이저 광의 상대적인 주사에 따라 상기 레이저 광의 조사 영역을 포함하는 상기 피처리체의 일부 영역에 대한 지지를 순차적으로 해제함과 아울러, 상기 조사 영역의 이동에 따라 상기 레이저 광의 조사가 완료되어 상기 지지가 해제되어 있는 일부 영역에 대하여 순차적으로 재지지하는 것을 특징으로 하는 어닐 피처리체의 제조 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 지지의 해제에서는 상기 일부 영역에서 상기 지지의 작용부를 상기 피처리체로부터 이탈시키는 것을 특징으로 하는 어닐 피처리체의 제조 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 피처리체가 비단결정 반도체 기판인 것을 특징으로 하는 어닐 피처리체의 제조 방법.
제 3 항에 있어서,
상기 비단결정 반도체 기판이 비단결정 규소 기판인 것을 특징으로 하는 어닐 피처리체의 제조 방법.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 레이저 광은 펄스 레이저 광이며, 상기 주사 방향의 빔 단면 형상에 강도가 균일한 평탄부를 갖는 것을 특징으로 하는 어닐 피처리체의 제조 방법.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 레이저 광의 조사시에 상기 조사 영역의 주사 방향 전방측에서 상기 지지가 해제되어 있는 상기 일부 영역 내에 있어서 상기 레이저 광의 조사 방향에 있어서의 상기 피처리체의 위치를 검지하고, 상기 검지의 결과에 의거하여 검지 위치에 대한 상기 레이저 광의 조사 방향에 있어서의 상기 레이저 광의 조사 위치를 조정하는 것을 특징으로 하는 어닐 피처리체의 제조 방법.
레이저 광이 상대적으로 주사되면서 상면측에서 조사되는 피처리체를 상기 피처리체의 하면측의 복수 개소에서 지지하는 복수의 지지부를 구비하고,
상기 복수의 지지부는 상기 레이저 광을 상대적으로 주사를 하면서 조사하고 있을 때에, 각각이 개별적으로 상기 지지와 상기 지지 해제의 스위칭 동작이 가능하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 레이저 어닐 기대.
제 7 항에 있어서,
상기 지지부가 상하 방향으로 이동 가능한 가동부를 가지고 있고, 상기 피처리체를 지지할 때에 상기 가동부가 상승하고, 상기 피처리체에 대한 지지를 해제할 때에 상기 가동부가 하강하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 레이저 어닐 기대.
제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
상기 지지부가 상단에 흡인부를 가지고 있고, 상기 피처리체를 지지할 때 상기 흡인부의 흡인에 의해 상기 피처리체에 흡착되고, 상기 피처리체에 대한 지지를 해제할 때 상기 흡인부의 흡인 정지를 행하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 레이저 어닐 기대.
제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 지지부의 스위칭 동작을 제어하는 제어부를 구비하고, 상기 제어부는 상기 피처리체의 면 방향에 있어서의 상기 레이저 광의 조사 위치에 따라 상기 지지부의 상기 지지와 상기 지지 해제의 스위칭 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 레이저 어닐 기대.
제 10 항에 있어서,
상기 제어부는 상기 레이저 광이 상대적으로 주사되면서 조사되는 것에 따라, 상기 레이저 광이 조사되고 있는 조사 영역을 포함하는 상기 반도체 기판의 일부 영역을 지지하고 있는 상기 지지부의 지지를 순차적으로 해제함과 아울러, 상기 레이저 광의 조사가 완료된 조사 완료 영역을 포함하여 상기 지지가 해제되어 있는 일부 영역에 대하여 상기 지지부에 의한 지지를 순차적으로 행하도록 스위칭 제어하는 것을 특징으로 레이저 어닐 기대.
제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 기재된 레이저 어닐 기대와,
레이저 광을 출력하는 레이저 광원과,
상기 레이저 광을 안내해서 상기 레이저 어닐 기대에 의해 지지되어 있는 피처리체에 상기 레이저 광을 조사하는 광학계와,
상기 레이저 광을 상기 피처리체에 대하여 상대적으로 주사하는 주사 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 레이저 어닐 처리 장치.
제 12 항에 있어서,
상기 주사 장치의 주사 동작과 상기 지지부의 스위칭 동작을 제어하는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 레이저 어닐 처리 장치.
제 13 항에 있어서,
상기 레이저 광이 조사되고 있을 때에 피처리체의 조사 영역의 주사 방향 전방에서 레이저 광 조사 방향에 있어서의 피처리체의 위치를 검지하는 위치 검지부와, 상기 레이저 광에 있어서의 레이저 광 조사 방향에 있어서의 조사 위치를 조정하는 조사 위치 조정부를 구비하고,
상기 제어부는 상기 위치 검지부에 의한 검지 결과를 받고, 상기 검지 결과에 따라 상기 조사 위치 조정부에 의해 상기 검지 위치에 조사되는 상기 레이저 광의 상기 조사 위치를 조정하는 것을 특징으로 하는 레이저 어닐 처리 장치.
제 14 항에 있어서,
상기 조사 위치 조정부는 상기 광학계에 있어서 상기 레이저 광의 초점 위치를 조정하는 기구를 갖는 것을 특징으로 하는 레이저 어닐 처리 장치.