KR20190099423A - 레이저 조사 장치, 박막 트랜지스터 및 박막 트랜지스터의 제조 방법 - Google Patents

레이저 조사 장치, 박막 트랜지스터 및 박막 트랜지스터의 제조 방법 Download PDF

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KR20190099423A
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미치노부 미즈무라
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가부시키가이샤 브이 테크놀로지
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Abstract

글래스 기판에 포함되는 복수의 박막 트랜지스터의 특성에는, 불균일이 발생할 가능성이 있다. 본 발명의 일 실시형태에서의 레이저 조사 장치는, 레이저 광을 발생하는 광원과, 소정 방향으로 이동하는 글래스 기판 상의 복수의 박막 트랜지스터 각각에 피착된 아몰퍼스 실리콘 박막의 소정의 영역에 상기 레이저 광을 조사하는 투영 렌즈와, 상기 투영 렌즈 상에 마련되고, 각각이 소정수의 개구부를 포함하는 복수의 열로서, 상기 소정 방향에 평행하게 마련되는 복수의 열을 갖는 투영 마스크 패턴을 구비하며, 상기 투영 렌즈는, 상기 투영 마스크 패턴을 통해 상기 레이저 광을 조사하고, 상기 투영 마스크 패턴은, 상기 복수의 열 각각에 있어서, 상기 소정수의 개구부 중 적어도 일부가 상기 소정 방향에 평행한 일직선 상에 배치되어 있지 않은 것을 특징으로 한다.

Description

레이저 조사 장치, 박막 트랜지스터 및 박막 트랜지스터의 제조 방법
본 발명은, 박막 트랜지스터의 형성에 관한 것으로, 특히 박막 트랜지스터 상의 아몰퍼스 실리콘 박막에 레이저 광을 조사하여 폴리실리콘 박막을 형성하기 위한 레이저 조사 장치, 박막 트랜지스터 및 박막 트랜지스터의 제조 방법에 관한 것이다.
역스태거 구조의 박막 트랜지스터로서, 아몰퍼스 실리콘 박막을 채널 영역에 사용한 것이 존재한다. 단, 아몰퍼스 실리콘 박막은 전자 이동도가 작기 때문에, 당해 아몰퍼스 실리콘 박막을 채널 영역에 사용하면, 박막 트랜지스터에서의 전하의 이동도가 작아진다는 난점이 있었다.
그래서, 아몰퍼스 실리콘 박막의 소정의 영역을 레이저 광에 의해 순간적으로 가열함으로써 다결정화하여, 전자 이동도가 높은 폴리실리콘 박막을 형성하고, 당해 폴리실리콘 박막을 채널 영역에 사용하는 기술이 존재한다.
예를 들어 특허문헌 1에는, 채널 영역에 아몰퍼스 실리콘 박막을 형성하고, 그 후, 이 아몰퍼스 실리콘 박막에 엑시머 레이저 등의 레이저 광을 조사하여 레이저 어닐함으로써, 단시간에서의 용융 응고에 의해, 폴리실리콘 박막에 결정화시키는 처리를 행하는 것이 개시되어 있다. 특허문헌 1에는, 당해 처리를 행함으로써, 박막 트랜지스터의 소스와 드레인 사이의 채널 영역을 전자 이동도가 높은 폴리실리콘 박막으로 하는 것이 가능해져서, 트랜지스터 동작의 고속화가 가능해지는 것이 기재되어 있다.
특허문헌 1: 일본공개특허 2016-100537호 공보
특허문헌 1에 기재된 박막 트랜지스터에서는, 소스와 드레인 사이의 채널 영역이, 1개소(1개)의 폴리실리콘 박막에 의해 형성되어 있다. 그 때문에, 박막 트랜지스터의 특성은, 1개소(1개)의 폴리실리콘 박막에 의존하게 된다.
여기서, 엑시머 레이저 등의 레이저 광의 에너지 밀도는, 그 조사(쇼트; shot)마다 불균일이 발생하기 때문에, 당해 레이저 광을 이용하여 형성되는 폴리실리콘 박막의 전자 이동도에도 불균일이 발생한다. 그 때문에, 당해 폴리실리콘 박막을 이용하여 형성되는 박막 트랜지스터의 특성도, 레이저 광의 에너지 밀도의 불균일에 의존하여 버린다.
그 결과, 글래스 기판에 포함되는 복수의 박막 트랜지스터의 특성에는, 불균일이 발생할 가능성이 있다.
본 발명의 목적은, 이러한 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 글래스 기판에 포함되는 복수의 박막 트랜지스터의 특성의 불균일을 억제 가능한 레이저 조사 장치, 박막 트랜지스터 및 박막 트랜지스터의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시형태에서의 레이저 조사 장치는, 레이저 광을 발생하는 광원과, 소정 방향으로 이동하는 글래스 기판 상의 복수의 박막 트랜지스터 각각에 피착(被着)된 아몰퍼스 실리콘 박막의 소정의 영역에 당해 레이저 광을 조사하는 투영 렌즈와, 당해 투영 렌즈 상에 마련되고, 각각이 소정수의 개구부를 포함하는 복수의 열로서, 당해 소정 방향에 평행하게 마련되는 복수의 열을 갖는 투영 마스크 패턴을 구비하며, 당해 투영 렌즈는, 당해 투영 마스크 패턴을 통해 당해 레이저 광을 조사하고, 당해 투영 마스크 패턴은, 당해 복수의 열 각각에 있어서, 당해 소정수의 개구부 중 적어도 일부가 당해 소정 방향에 평행한 일직선 상에 배치되어 있지 않은 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시형태에서의 레이저 조사 장치에 있어서, 당해 투영 마스크 패턴은, 당해 복수의 열 각각에 있어서, 당해 소정수의 개구부 각각이 소정의 주기를 갖는 소정의 파형 상에 배치되는 것을 특징으로 해도 된다.
본 발명의 일 실시형태에서의 레이저 조사 장치에 있어서, 당해 투영 마스크 패턴은, 당해 복수의 열 각각에 있어서, 당해 소정수의 개구부 각각이 대략 정현파 상에 배치되는 것을 특징으로 해도 된다.
본 발명의 일 실시형태에서의 레이저 조사 장치에 있어서, 당해 투영 렌즈는, 각각이 소정수의 마이크로 렌즈를 포함하는 복수의 열로서, 당해 소정 방향에 평행하게 마련되는 복수의 열을 갖는 마이크로 렌즈 어레이이며, 당해 마이크로 렌즈 어레이는, 당해 복수의 열 각각에 있어서, 당해 소정수의 마이크로 렌즈 중 적어도 일부가 당해 소정 방향에 평행한 일직선 상에 배치되어 있지 않은 것을 특징으로 해도 된다.
본 발명의 일 실시형태에서의 레이저 조사 장치에 있어서, 당해 마이크로 렌즈 어레이는, 당해 복수의 열 각각에 있어서, 당해 소정수의 마이크로 렌즈 각각이 소정의 주기를 갖는 소정의 파형 상에 배치되는 것을 특징으로 해도 된다.
본 발명의 일 실시형태에서의 레이저 조사 장치에 있어서, 당해 마이크로 렌즈 어레이는, 당해 복수의 열 각각에 있어서, 당해 소정수의 마이크로 렌즈 각각이 대략 정현파 상에 배치되는 것을 특징으로 해도 된다.
본 발명의 일 실시형태에서의 레이저 조사 장치에 있어서, 당해 마이크로 렌즈 어레이에 있어서, 당해 1열에 포함되어 서로 인접하는 마이크로 렌즈가, 서로 소정의 거리 어긋나게 하여 배치되고, 당해 소정의 거리는, 당해 글래스 기판에 있어서 당해 아몰퍼스 실리콘 박막이 배치되는 간격의 자연수배(倍)인 것을 특징으로 해도 된다.
본 발명의 일 실시형태에서의 레이저 조사 장치에 있어서, 당해 광원은, 당해 글래스 기판 상의 1열에 포함되는 아몰퍼스 실리콘 박막에 대해, 당해 마이크로 렌즈 어레이를 이용한 레이저 광의 조사를 소정의 횟수 반복하는 것을 특징으로 해도 된다.
본 발명의 일 실시형태에서의 레이저 조사 장치에 있어서, 당해 광원은, 당해 글래스 기판 상의 1열에 포함되는 아몰퍼스 실리콘 박막에 대한 레이저 광의 조사를 반복할 때마다, 당해 마이크로 렌즈 어레이를 당해 소정의 파형의 소정의 위상만큼 당해 1열에 직교하는 방향으로 이동시키는 것을 특징으로 해도 된다.
본 발명의 일 실시형태에서의 레이저 조사 장치에 있어서, 당해 투영 렌즈는, 박막 트랜지스터에 포함되는 소스 전극과 드레인 전극의 사이에 피착된 아몰퍼스 실리콘 박막의 소정의 영역에 레이저 광을 조사하여, 폴리실리콘 박막을 형성하는 것을 특징으로 해도 된다.
본 발명의 일 실시형태에서의 박막 트랜지스터의 제조 방법은, 레이저 광을 발생하는 제1 스텝과, 소정 방향으로 이동하는 글래스 기판 상의 복수의 박막 트랜지스터 각각에 피착된 아몰퍼스 실리콘 박막의 소정의 영역에 당해 레이저 광을 조사하는 당해 제2 스텝을 포함하며, 제2 스텝에 있어서, 당해 투영 렌즈 상에 마련되고, 각각이 소정수의 개구부를 포함하는 복수의 열로서, 당해 소정 방향에 평행하게 마련되는 복수의 열을 갖는 투영 마스크 패턴을 이용하여 당해 레이저 광을 조사하며, 당해 투영 마스크 패턴은, 당해 복수의 열 각각에 있어서, 당해 소정수의 개구부 중 적어도 일부가 당해 소정 방향에 평행한 일직선 상에 배치되어 있지 않은 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 글래스 기판에 포함되는 복수의 박막 트랜지스터의 특성의 불균일을 억제 가능한 레이저 조사 장치, 박막 트랜지스터 및 박막 트랜지스터의 제조 방법을 제공하는 것이다.
도 1은, 레이저 조사 장치(10)의 구성예를 나타내는 도면이다.
도 2는, 레이저 조사 장치(10)가 레이저 광(14)을 조사하는 글래스 기판(30)의 예를 나타내는 모식도이다.
도 3은, 소정의 영역이 어닐화된 박막 트랜지스터(20)의 예를 나타내는 모식도이다.
도 4는, 종래의 마이크로 렌즈 어레이(13)의 구성예를 나타내는 도면이다.
도 5는, 마이크로 렌즈 어레이(13)의 구성예를 나타내는 도면이다.
도 6은, 마이크로 렌즈 어레이(13)의 다른 구성예를 나타내는 도면이다.
도 7은, 마이크로 렌즈 어레이(13)에 의한 레이저 어닐에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 8은, 마이크로 렌즈 어레이(13)에 의한 레이저 어닐에 대해 설명하기 위한 다른 도면이다.
도 9는, 레이저 조사 장치(10)의 다른 구성예를 나타내는 도면이다.
도 10은, 투영 마스크 패턴의 구성예를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대해 첨부 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.
(제1 실시형태)
도 1은, 본 발명의 제1 실시형태에서의 레이저 조사 장치(10)의 구성예를 나타내는 도면이다.
본 발명의 제1 실시형태에 있어서, 레이저 조사 장치(10)는, 박막 트랜지스터(TFT)(20)와 같은 반도체 장치의 제조 공정에 있어서, 예를 들어 채널 영역 형성 예정 영역에만 레이저 광을 조사하여 어닐하고, 당해 채널 영역 형성 예정 영역을 다결정화하기 위한 장치이다.
레이저 조사 장치(10)는, 예를 들어 액정 표시 장치의 주변 회로 등의 화소의 박막 트랜지스터를 형성할 때에 이용된다. 이러한 박막 트랜지스터를 형성하는 경우, 우선, 글래스 기판(30) 상에 Al 등의 금속막으로 이루어지는 게이트 전극을 스퍼터에 의해 패턴 형성한다. 그리고, 저온 플라즈마 CVD법에 의해, 글래스 기판(30) 상의 전면(全面)에 SiN막으로 이루어지는 게이트 절연막을 형성한다. 그 후, 게이트 절연막 상에, 예를 들어 플라즈마 CVD법에 의해 아몰퍼스 실리콘 박막(21)을 형성한다. 그리고, 도 1에 예시하는 레이저 조사 장치(10)에 의해, 아몰퍼스 실리콘 박막(21)의 게이트 전극 상의 소정의 영역에 레이저 광(14)을 조사하여 어닐하고, 이 소정의 영역을 다결정화하여 폴리실리콘화한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 레이저 조사 장치(10)에 있어서, 레이저 광원(11)으로부터 출사된 레이저 광은, 커플링 광학계(12)에 의해 빔계가 확장되어, 휘도 분포가 균일화된다. 레이저 광원(11)은, 예를 들어 파장이 308nm나 248nm 등의 레이저 광을 소정의 반복 주기로 방사하는 엑시머 레이저이다.
그 후, 레이저 광은, 마이크로 렌즈 어레이(13) 상에 마련된 투영 마스크 패턴(15)(도시생략)의 복수의 개구(투과 영역)에 의해, 복수의 레이저 광(14)으로 분리되고, 아몰퍼스 실리콘 박막(21)의 소정의 영역에 조사된다. 마이크로 렌즈 어레이(13)에는 투영 마스크 패턴(15)이 마련되고, 당해 투영 마스크 패턴(15)에 의해 소정의 영역에 레이저 광(14)이 조사된다. 그리고, 아몰퍼스 실리콘 박막(21)의 소정의 영역이 순간 가열되어 용융되고, 아몰퍼스 실리콘 박막(21)의 일부가 폴리실리콘 박막(22)이 된다.
폴리실리콘 박막(22)은, 아몰퍼스 실리콘 박막(21)에 비해 전자 이동도가 높아서, 박막 트랜지스터(20)에 있어서 소스(23)와 드레인(24)을 전기적으로 접속시키는 채널 영역에 이용된다. 또, 도 1의 예에서는, 마이크로 렌즈 어레이(13)를 이용한 예를 나타내고 있지만, 반드시 마이크로 렌즈 어레이(13)를 이용할 필요는 없고, 하나의 투영 렌즈를 이용하여 레이저 광(14)을 조사해도 된다. 또, 실시형태 1에서는, 마이크로 렌즈 어레이(13)를 이용하여 폴리실리콘 박막(22)을 형성하는 경우를 예로 들어 설명한다.
도 2는, 소정의 영역이 어닐화된 박막 트랜지스터(20)의 예를 나타내는 모식도이다. 또, 박막 트랜지스터(20)는, 처음에 폴리실리콘 박막(22)을 형성하고, 그 후, 형성된 폴리실리콘 박막(22)의 양단에 소스(23)와 드레인(24)을 형성함으로써 작성된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 박막 트랜지스터는, 소스(23)와 드레인(24)의 사이에 폴리실리콘 박막(22)이 형성되어 있다. 레이저 조사 장치(10)는, 박막 트랜지스터(20)에 대해, 마이크로 렌즈 어레이(13)의 1열(또는 1행)에 포함되는 예를 들어 20개의 마이크로 렌즈(17)를 이용하여 레이저 광(14)을 조사한다. 즉, 레이저 조사 장치(10)는, 폴리실리콘 박막(22)에 대해 20쇼트의 레이저 광(14)을 조사한다. 그 결과, 박막 트랜지스터(20)에 있어서, 아몰퍼스 실리콘 박막(21)의 소정의 영역이 순간 가열되어 용융되어 폴리실리콘 박막(22)이 된다.
폴리실리콘 박막(22)은, 레이저 광(14)의 에너지 밀도는 1쇼트마다 불균일이 있기 때문에, 그 전자 이동도에 불균일이 발생할 가능성이 있다. 전술한 바와 같이, 폴리실리콘 박막(22)의 전자 이동도는, 당해 폴리실리콘 박막(22)에 마지막으로 조사된 레이저 광(14)의 에너지 밀도, 즉 마지막 쇼트의 에너지 밀도에 의존하기 때문이다.
레이저 조사 장치(10)는, 아몰퍼스 실리콘 박막(21)에 레이저 광(14)을 조사한다. 여기서, 레이저 조사 장치(10)는 소정의 주기로 레이저 광(14)을 조사하고, 레이저 광(14)이 조사되지 않은 시간에 글래스 기판(30)을 이동시켜, 다음 아몰퍼스 실리콘 박막(21)의 개소에 당해 레이저 광(14)이 조사되도록 한다.
여기서, 도 3은, 마이크로 렌즈(17)를 세로 및 가로로 정렬시킨 경우의 마이크로 렌즈 어레이(13)의 구성예를 나타내는 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 마이크로 렌즈 어레이(13)에 있어서, 스캔 방향의 1열(또는 1행)에는 20개의 마이크로 렌즈(17)가 배치된다. 레이저 조사 장치(10)는, 하나의 박막 트랜지스터(20)에 대해, 마이크로 렌즈 어레이(13)의 1열(또는 1행)에 포함되는 20개의 마이크로 렌즈(17) 중 적어도 일부를 이용하여 레이저 광(14)을 조사한다. 또, 마이크로 렌즈 어레이(13)에 포함되는 1열(또는 1행)의 마이크로 렌즈(17)의 수는, 20개에 한정되지 않고, 몇 개이어도 된다. 또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 마이크로 렌즈 어레이(13)는, 그 1열(또는 1행)에 마이크로 렌즈(17)를 20개 포함하지만, 1행(또는 1열)에는 예를 들어 83개 포함한다. 또, 83개는 예시이며, 몇 개이어도 되는 것은 물론이다.
레이저 조사 장치(10)가, 도 3에 예시하는 마이크로 렌즈 어레이(13)를 이용하여 폴리실리콘 박막(22)을 형성하는 경우, 완성품인 액정 화면에서 표시 얼룩이 발생할 우려가 있다. 이하, 설명한다.
도 4는, 글래스 기판(30)의 구성예를 나타내는 도면이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 글래스 기판(30)은, 이동 방향에 대해 소정의 간격 「H」로 아몰퍼스 실리콘 박막(21)이 배치된다. 그리고, 레이저 조사 장치(10)는, 소정의 주기로, 글래스 기판(30) 상에 배치된 아몰퍼스 실리콘 박막(21)의 부분에 레이저 광(14)을 조사한다.
그리고, 레이저 조사 장치(10)는, 도 3에 예시하는 마이크로 렌즈 어레이(13)를 이용하여, 글래스 기판 상의 복수의 아몰퍼스 실리콘 박막(21)에 대해 동일한 레이저 광(14)을 조사한다. 레이저 조사 장치(10)는, 예를 들어 도 4에 도시된 영역 A에 포함되는 복수의 아몰퍼스 실리콘 박막(21)에 대해 동일한 레이저 광(14)을 조사한다. 또한, 레이저 조사 장치(10)는, 도 4에 도시된 영역 B에 포함되는 복수의 아몰퍼스 실리콘 박막(21)에 대해서도 동일한 레이저 광(14)을 조사한다.
여기서, 레이저 조사 장치(10)는, 어닐화를 행하기 위해, 도 3에 도시된 마이크로 렌즈 어레이(13)의 1열(또는 1행)에 포함되는 20개의 마이크로 렌즈(17) 각각을 이용하여 레이저 광(14)을 조사하는 것을 생각할 수 있다.
이 경우, 도 4의 영역 A에 있는 복수의 아몰퍼스 실리콘 박막(21)은, 우선, 도 3에 도시된 마이크로 렌즈 어레이(13)의 A열에 포함되는 제1 마이크로 렌즈(17)를 이용하여 레이저 광(14)이 조사된다. 그 후, 글래스 기판(30)을 소정의 간격 「H」만큼 이동시킨다. 글래스 기판(30)이 이동하고 있는 동안에, 레이저 조사 장치(10)는, 레이저 광(14)의 조사를 정지한다. 그리고, 글래스 기판(30)이 「H」만큼 이동한 후, 영역 A에 있는 복수의 아몰퍼스 실리콘 박막(21)은, 도 3에 도시된 마이크로 렌즈 어레이(13)의 B열에 포함되는 제2 마이크로 렌즈(17)를 이용하여 레이저 광(14)이 조사된다.
레이저 조사 장치(10)는, 이를 반복 실행하여, 마지막으로 영역 A에 있는 복수의 아몰퍼스 실리콘 박막(21)에 대해, 도 3에 도시된 마이크로 렌즈 어레이(13)의 T열에 포함되는 마이크로 렌즈(17)를 이용하여 레이저 광(14)을 조사한다. 그 결과, 영역 A에 있는 복수의 아몰퍼스 실리콘 박막(21)은, 도 3에 도시된 마이크로 렌즈 어레이(13)의 1열(또는 1행)에 포함되는 20개의 마이크로 렌즈(17) 각각을 이용하여 레이저 광(14)이 조사되게 된다.
마찬가지로 하여, 레이저 조사 장치(10)는, 도 4의 영역 B에 있는 복수의 아몰퍼스 실리콘 박막(21)에 대해서도, 도 3에 도시된 마이크로 렌즈 어레이(13)의 1열(또는 1행)에 포함되는 20개의 마이크로 렌즈(17) 각각을 이용하여 레이저 광(14)을 조사한다. 단, 영역 B는, 영역 A에 비해 글래스 기판의 이동 방향에 대해 「H」만큼 위치가 다르기 때문에, 레이저 광(14)이 조사되는 타이밍이 1조사분만큼 늦어진다. 즉, 영역 A의 복수의 아몰퍼스 실리콘 박막(21)이 B열의 제2 마이크로 렌즈(17)를 이용하여 레이저 광(14)이 조사될 때에, 영역 B의 복수의 아몰퍼스 실리콘 박막(21)은, A열의 제1 마이크로 렌즈(17)를 이용하여 레이저 광(14)이 조사된다. 그리고, 영역 A의 복수의 아몰퍼스 실리콘 박막(21)이 T열의 제20 마이크로 렌즈(17)를 이용하여 레이저 광(14)이 조사될 때에는, 영역 B의 복수의 아몰퍼스 실리콘 박막(21)은, S열의 제19 마이크로 렌즈(17)를 이용하여 레이저 광이 조사되게 된다. 그리고, 영역 B의 복수의 아몰퍼스 실리콘 박막(21)은, 다음 레이저 광의 조사 타이밍에 T열의 제20 마이크로 렌즈(17)를 이용하여 레이저 광이 조사되게 된다.
즉, 도 4에 도시된 영역 A에 포함되는 복수의 아몰퍼스 실리콘 박막(21)과, 영역 B에 포함되는 복수의 아몰퍼스 실리콘 박막(21)은, 마지막으로 조사되는 레이저 광(14)이 다르게 된다.
여기서, 엑시머 레이저에 있어서, 펄스 간의 안정성은 0.5% 정도이다. 즉, 레이저 조사 장치(10)는, 1쇼트마다 그 레이저 광(14)의 에너지 밀도에 0.5% 정도의 불균일을 발생시킨다. 그 때문에, 레이저 조사 장치(10)에 의해 형성되는 폴리실리콘 박막(22)의 전자 이동도에도 불균일이 발생할 가능성이 있다. 그리고, 레이저 광(14)이 조사됨으로써 형성된 폴리실리콘 박막(22)의 전자 이동도는, 이 폴리실리콘 박막(22)에 마지막으로 조사된 레이저 광(14)의 에너지 밀도, 즉 마지막 쇼트의 에너지 밀도에 의존한다.
그 때문에, 영역 A에 포함되는 복수의 아몰퍼스 실리콘 박막(21)과, 영역 B에 포함되는 복수의 아몰퍼스 실리콘 박막(21)은, 마지막으로 조사되는 레이저 광이 다르기 때문에, 형성되는 폴리실리콘 박막(22)의 전자 이동도가 서로 다르게 된다.
한편, 영역 A에 포함되는 복수의 아몰퍼스 실리콘 박막(21)끼리는, 마지막으로 조사된 레이저 광(14)은 동일하기 때문에, 영역 A 내에서는 형성되는 폴리실리콘 박막(22)의 전자 이동도는 동일해진다. 이는, 영역 B에 포함되는 복수의 아몰퍼스 실리콘 박막(21)끼리에서도 마찬가지이며, 영역 B 내에서는 형성되는 폴리실리콘 박막(22)의 전자 이동도는 동일해진다. 즉, 글래스 기판 상에서 서로 인접하는 영역 간에서는 전자 이동도가 서로 다르지만, 동일한 영역 내의 복수의 아몰퍼스 실리콘 박막(21)끼리는 전자 이동도가 동일해진다.
그 결과, 액정 화면에서 표시 얼룩이 발생하는 원인이 된다. 도 4에 예시하는 바와 같이, 영역 A와 영역 B의 경계가 "선상(線狀)"이기 때문에, 서로 다른 특성의 박막 트랜지스터(20)가 이 "선상"의 경계에서 맞닿게 되고, 그 특성의 차이에 의한 표시의 차이(예를 들어 색의 농담 등의 차이)가 "선"이 되어 나타나 버린다. 그 결과, 액정 화면에서 표시 얼룩이 "줄"이 되어 버려서, 무시할 수 없을 정도로 강조되어 버린다.
그래서, 본 발명의 제1 실시형태에서는, 도 5에 예시하는 바와 같이, 각각이 소정수의 마이크로 렌즈(17)를 포함하는 복수의 열로서, 글래스 기판(30)의 이동 방향에 평행하게 마련되는 복수의 열을 가지며, 당해 복수의 열 각각에 있어서, 소정수의 마이크로 렌즈 중 적어도 일부가 이동 방향에 평행한 일직선 상에 배치되어 있지 않은 마이크로 렌즈 어레이(13)를 이용하여 레이저 광(14)을 조사한다.
도 5는, 본 발명의 제1 실시형태에서의 마이크로 렌즈 어레이(13)에 있어서, 글래스 기판(30)의 이동 방향에 평행하게 마련되는 복수의 열 중 1열을 나타낸다. 도 5에 도시된 바와 같이, 마이크로 렌즈 어레이(13)에 포함되는 마이크로 렌즈(17)의 1열은, 복수의 마이크로 렌즈(17) 중 적어도 일부가 글래스 기판(30)의 이동 방향에 평행한 일직선 상에 배치되어 있지 않다.
도 5에 예시하는 마이크로 렌즈 어레이(13)는, 복수의 마이크로 렌즈(17) 중 적어도 일부가 글래스 기판(30)의 이동 방향에 평행한 일직선 상에 배치되어 있지 않다. 평행한 일직선 상에 배치되어 있지 않기 때문에, 글래스 기판(30) 상의 적어도 일부의 인접하는 아몰퍼스 실리콘 박막(21)이 서로 다른 레이저 광(14)으로 조사되게 된다. 그 결과, 인접하는 폴리실리콘 박막(22)의 전자 이동도는 서로 다르게 된다. 즉, 글래스 기판(30) 전체에 있어서, 서로 인접하는 박막 트랜지스터(20)의 특성은 서로 다르게 되고, 당해 특성의 차이에 의한 표시의 차이(예를 들어 색의 농담 등의 차이)가 "선상"으로 나타나는 일이 없어진다. 그 때문에, 액정 화면에서 표시 얼룩이 "줄"이 되지 않고, 당해 표시 얼룩이 강조되는 것을 방지할 수 있다.
복수의 마이크로 렌즈(17) 중 적어도 일부가 글래스 기판(30)의 이동 방향에 평행한 일직선 상에 배치되어 있지 않은 마이크로 렌즈 어레이(13)로서, 예를 들어 마이크로 렌즈(17)의 1열이 대략 사인 커브(Sine Wave, 정현파) 상에 배치된 마이크로 렌즈 어레이(13)를 생각할 수 있다. 도 6은, 마이크로 렌즈(17)의 1열이 대략 사인 커브(Sine Wave, 정현파) 상에 배치된 마이크로 렌즈 어레이(13)의 구성예이다. 또, 마이크로 렌즈(17)는, 사인 커브 상에 배치되어도 되고, 대략 사인 커브 상에 배치되어도 된다. 대략 사인 커브는, 엄밀하게는 사인 커브라고는 할 수 없지만, 사인 커브에 가까운 형상의 파형을 의미한다.
또, 도 6에 도시된 마이크로 렌즈 어레이(13)는 일례이며, 마이크로 렌즈(17)의 배치는 이 예에 한정되지 않는다. 예를 들어 마이크로 렌즈(17)는, 코사인 커브(여현파) 상이나 대략 코사인 커브 상에 배치되어도 된다. 또한, 마이크로 렌즈(17) 각각은, 사인 커브 또는 코사인 커브 상에 반드시 배치될 필요는 없고, 소정의 주기를 갖는 파형 상에 배치되어 있어도 된다.
또한, 도 6에 도시된 바와 같이, 마이크로 렌즈 어레이(13)에 있어서, 서로 인접하는 마이크로 렌즈(17)의 열은 소정의 거리만큼 서로 어긋나게 하여 배치된다. 구체적으로는, A열의 마이크로 렌즈(17)와 B열의 마이크로 렌즈(17)는, 소정의 거리만큼 서로 어긋나게 하여 배치된다. 소정의 거리는, 글래스 기판(30)에 있어서 아몰퍼스 실리콘 박막(21)이 배치되는 간격 「H」이다. 즉, 마이크로 렌즈 어레이(13)에 있어서 서로 인접하는 마이크로 렌즈(17)의 열 각각이, 글래스 기판(30)에 있어서 서로 인접하는 아몰퍼스 실리콘 박막(21)에 대응한다. 또, 소정의 거리는, 간격 「H」의 자연수배이어도 된다. 이 경우에, 마이크로 렌즈 어레이(13)에 있어서 서로 인접하는 마이크로 렌즈(17)의 열 각각은, 글래스 기판(30)에 있어서 수개(자연수배의 개수) 앞의 아몰퍼스 실리콘 박막(21) 각각에 대응한다.
도 7은, 마이크로 렌즈 어레이(13)에 포함되는 마이크로 렌즈(17)와, 글래스 기판(30)에 포함되는 아몰퍼스 실리콘 박막(21)의 대응 관계를 설명하기 위한 도면이다. 또, 도 7은, 마이크로 렌즈 어레이(13)에 있어서 서로 인접하는 마이크로 렌즈(17)의 열 각각이, 글래스 기판(30)에 있어서 서로 인접하는 아몰퍼스 실리콘 박막(21)에 대응하는 경우의 예이다.
도 7에 도시된 바와 같이, A열의 마이크로 렌즈(17)는, 글래스 기판(30)의 "영역 2, 영역 4, 영역 6 …"의 아몰퍼스 실리콘 박막(21)에 대응한다. 한편, B열의 마이크로 렌즈(17)는, 글래스 기판(30)의 "영역 3, 영역 5, 영역 7 …"의 아몰퍼스 실리콘 박막(21)에 대응한다. 이와 같이, 마이크로 렌즈 어레이(13)에 있어서, 인접하는 마이크로 렌즈(17)의 열은, 서로 다른 영역의 아몰퍼스 실리콘 박막(21)에 대응한다. 또, 도 7의 마이크로 렌즈 어레이(13)에서의 마이크로 렌즈(17)의 배치는 어디까지나 예시이며, 서로 인접하는 열에 포함되는 마이크로 렌즈(17) 각각이 서로 다른 영역의 아몰퍼스 실리콘 박막(21)에 대응하고 있으면, 마이크로 렌즈(17)의 배치는 어떠한 것이어도 된다.
도 7에 도시된 바와 같이, A열의 마이크로 렌즈(17) 각각은, "영역 2의 4행째, 영역 4의 5행째, 영역 6의 6행째, …"의 아몰퍼스 실리콘 박막(21)에 대응한다. 또한, B열의 마이크로 렌즈(17) 각각은, "영역 1의 8행째, 영역 3의 9행째, 영역 5의 10행째, …"의 아몰퍼스 실리콘 박막(21)에 대응한다. 이와 같이, 동일한 열(예를 들어 A열이나 B열)에 포함되는 마이크로 렌즈(17) 각각은, 글래스 기판(30)에 있어서 인접하지 않는 아몰퍼스 실리콘 박막(21)에 대응한다. 또, 도 7의 마이크로 렌즈 어레이(13)에서의 마이크로 렌즈(17)의 배치는 어디까지나 예시이며, 동일한 열에 포함되는 마이크로 렌즈(17) 각각이 서로 인접하지 않는 아몰퍼스 실리콘 박막(21)에 대응하고 있으면, 마이크로 렌즈(17)의 배치는 어떠한 것이어도 된다.
상기와 같이, 도 7에 예시하는 마이크로 렌즈 어레이(13)를 이용하여 레이저 광(14)을 조사하면, 글래스 기판(30)에 있어서 서로 인접하는 아몰퍼스 실리콘 박막(21)은, 다른 열에 포함되는 마이크로 렌즈(17)에 의해 당해 레이저 광(14)이 조사되게 된다. 또한, 글래스 기판(30)에 있어서 서로 인접하는 아몰퍼스 실리콘 박막(21)은, 마지막으로 레이저 광(14)이 조사되는 타이밍은 다른 타이밍이 된다.
예를 들어, 도 7의 영역 1의 8행째의 아몰퍼스 실리콘 박막(21)과, 영역 2의 8행째의 아몰퍼스 실리콘 박막(21)을 예로 들어 설명한다. 우선, 영역 1의 8행째의 아몰퍼스 실리콘 박막(21)은, 마이크로 렌즈 어레이(13)에 포함되는 B열의 마이크로 렌즈(17)를 이용하여 레이저 광(14)이 조사된다. 한편, 영역 2의 8행째의 아몰퍼스 실리콘 박막(21)은, 마이크로 렌즈 어레이(13)에 포함되는 A열의 마이크로 렌즈(17)를 이용하여 레이저 광(14)이 조사된다. 이와 같이, 인접하는 아몰퍼스 실리콘 박막(21)은, 다른 열에 포함되는 마이크로 렌즈(17)에 의해 레이저 광(14)이 조사된다.
또한, 영역 2의 8행째의 아몰퍼스 실리콘 박막(21)은, 영역 2의 8행째의 아몰퍼스 실리콘 박막(21)이 마지막으로 레이저 광(14)이 조사되고 나서, 4쇼트 후의 레이저 광(14)에 의해 마지막으로 레이저 광(14)이 조사되게 된다. 왜냐하면, 도 7에 예시하는 마이크로 렌즈 어레이(13)에 있어서, 서로 다른 열에 포함되는 마이크로 렌즈(17)는 3쇼트나 4쇼트분만큼 떨어져 배치되어 있기 때문이다.
이와 같이, 글래스 기판(30) 상에 있어서 인접하는 아몰퍼스 실리콘 박막(21)은, 다른 열에 포함되는 마이크로 렌즈(17)에 의해 다른 타이밍에 마지막으로 레이저 광(14)이 조사되게 된다.
여기서, 엑시머 레이저에 있어서, 펄스 간의 안정성은 0.5% 정도이다. 즉, 레이저 조사 장치(10)는, 1쇼트마다 그 레이저 광(14)의 에너지 밀도에 0.5% 정도의 불균일을 발생시킨다. 그 때문에, 레이저 조사 장치(10)에 의해 형성되는 폴리실리콘 박막(22)의 전자 이동도에도 불균일이 발생할 가능성이 있다. 그리고, 레이저 광(14)이 조사됨으로써 형성된 폴리실리콘 박막(22)의 전자 이동도는, 당해 폴리실리콘 박막(22)에 마지막으로 조사된 레이저 광(14)의 에너지 밀도, 즉 마지막 쇼트의 에너지 밀도에 의존한다.
상기와 같이, 도 7에 예시하는 마이크로 렌즈 어레이(13)를 이용하면, 글래스 기판(30) 상에 있어서 서로 인접하는 아몰퍼스 실리콘 박막(21)은, 다른 열에 포함되는 마이크로 렌즈(17)를 이용하여 레이저 광(14)이 조사되게 된다. 그 때문에, 마지막으로 조사되는 레이저 광(14)도 다르게 되고, 그 결과, 형성되는 폴리실리콘 박막(22)의 전자 이동도가 서로 다르게 된다.
따라서, 글래스 기판(30) 전체에 있어서, 인접하는 박막 트랜지스터(20)는 서로 다른 특성이 된다. 그 때문에, 박막 트랜지스터(20)의 특성의 차이에 의한 표시의 차이(예를 들어 색의 농담 등의 차이)가 분산되어 선상으로 나타나지 않게 된다. 그 때문에, 액정 화면에서 표시 얼룩이 "줄"이 되지 않아서, 당해 표시 얼룩이 강조되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 제1 실시형태에 있어서, 글래스 기판(30)은, 하나의 마이크로 렌즈(17)에 의해 레이저 광(14)이 조사될 때마다 소정의 거리만큼 이동한다. 소정의 거리는, 도 3에 예시하는 바와 같이, 글래스 기판(30)에서의 복수의 박막 트랜지스터(20) 간의 거리 「H」이다. 레이저 조사 장치(10)는, 글래스 기판(30)을 당해 소정의 거리 이동시키는 동안에, 레이저 광(14)의 조사를 정지한다.
글래스 기판(30)이 소정의 거리 「H」를 이동한 후, 레이저 조사 장치(10)는, 마이크로 렌즈 어레이(13)에 포함되는 마이크로 렌즈(17)를 이용하여 레이저 광(14)을 조사한다. 또, 본 발명의 제1 실시형태에서는, 도 7에 도시된 마이크로 렌즈 어레이(13)를 이용하기 때문에, 1회의 스캔에서는, 하나의 아몰퍼스 실리콘 박막(21)에 대해 10개의 마이크로 렌즈(17)에 의해 레이저 광(14)이 조사된다. 예를 들어, 도 7에서, 영역 1의 1행째의 아몰퍼스 실리콘 박막(21)은, B열, D열, F열 …로 합계 10열분에 포함되는 마이크로 렌즈(17)에 의해 레이저 광(14)이 조사되게 된다. 그 때문에, 하나의 아몰퍼스 실리콘 박막(21)에 대해 20회의 레이저 광(14)을 조사하기 위해서는, 도 7에 도시된 마이크로 렌즈(13)에 의해 2회 스캔할 필요가 있다.
그래서, 본 발명의 제1 실시형태에서는, 글래스 기판(30)의 이동 방향에 수직인 방향에 대해, 도 7에 도시된 마이크로 렌즈 어레이(13)를 이용하여 1회 스캔한 후, 당해 스캔의 개시 위치로 당해 글래스 기판(30)(또는 마이크로 렌즈 어레이(13))을 되돌려 2회째 스캔을 행한다.
그 후, 글래스 기판(30)의 박막 트랜지스터(20)에 레이저 어닐을 이용하여 폴리실리콘 박막(22)을 형성한 후, 다른 공정에서 당해 박막 트랜지스터(20)에 소스(23)와 드레인(24)이 형성된다.
또, 레이저 조사 장치(10)는, 글래스 기판(30)이 「H」만큼 이동한 후, 일단 정지한 당해 글래스 기판(30)에 대해 레이저 광(14)을 조사해도 되고, 계속 이동하고 있는 당해 글래스 기판(30)에 대해 레이저 광(14)을 조사해도 된다.
또, 레이저 조사 장치(10)의 조사 헤드(즉, 레이저 광원(11), 커플링 광학계(12), 마이크로 렌즈 어레이(13) 및 투영 마스크(150))가, 글래스 기판(30)에 대해 이동해도 된다.
이와 같이, 본 발명의 제1 실시형태에서는, 마이크로 렌즈(17)의 1열이 예를 들어 대략 사인 커브 상에 배치된 마이크로 렌즈 어레이(13)를 이용하여, 아몰퍼스 실리콘 박막(21)에 대해 레이저 광(14)을 조사한다. 그 결과, 인접하는 아몰퍼스 실리콘 박막(21)에 대해 서로 다른 레이저 광(14)이 조사되게 된다. 그 때문에, 인접하는 폴리실리콘 박막(22)의 전자 이동도는 서로 다르게 된다. 즉, 글래스 기판(30) 전체에 있어서, 서로 인접하는 박막 트랜지스터(20)의 특성은 서로 다르게 되고, 당해 특성의 차이에 의한 표시의 차이(예를 들어 색의 농담 등의 차이)가 "선상"으로 나타나는 일이 없어진다. 그 때문에, 액정 화면에서 표시 얼룩이 "줄"이 되지 않아서, 당해 표시 얼룩이 강조되는 것을 방지할 수 있다.
(제2 실시형태)
본 발명의 제2 실시형태는, 1회째 스캔 종료 후, 마이크로 렌즈 어레이(13)를 스캔 방향에 직교하는 방향으로, 마이크로 렌즈(17)의 1열이 배치되는 대략 사인 커브의 소정의 위상분만큼 이동시켜 2회째 스캔을 행하는 경우의 실시형태이다.
도 8은, 본 발명의 제2 실시형태에서의, 마이크로 렌즈 어레이(13)에 포함되는 마이크로 렌즈(17)와, 글래스 기판(30)에 포함되는 아몰퍼스 실리콘 박막(21)의 대응 관계를 설명하기 위한 도면이다.
여기서, 마이크로 렌즈 어레이의 스캔 방향의 직교 방향의 1행(또는 1열)에 포함하는 것이 가능한 마이크로 렌즈(17)의 수는, 레이저 조사 장치(10)에 의한 레이저 광(14)의 출력에 의존한다. 그 때문에, 레이저 조사 장치(10)는, 글래스 기판 전체에 대해 레이저 어닐 처리를 행하기 위해서는, 스캔 방향으로 스캔한 후, 스캔 방향의 직교 방향으로 1스텝분(마이크로 렌즈 어레이의 장변분) 이동하고, 다시 스캔 방향으로 스캔하는 것을 반복할 필요가 있다. 그 때문에, 1회의 스캔으로 어닐 처리된 영역과, 다음 스캔으로 어닐 처리된 영역의 사이에 "선상"의 이음매(연결 영역)가 존재하게 된다. 이와 같이, "선상"의 이음매(연결 영역)가 나타나는 태양으로 레이저 광(14)을 조사하면, 이 이음매(연결 영역)가 액정 화면 상에서 "연결 얼룩"으로서 인식되어 버린다.
그래서, 본 발명의 제2 실시형태에서는, 1회의 스캔으로 어닐 처리된 영역과, 다음 스캔으로 어닐 처리된 영역의 사이에 "선상"의 이음매(연결 영역)가 생길 수 없도록 어닐 처리를 행함으로써, "연결 얼룩"의 발생을 저감한다.
그 때문에, 본 발명의 제2 실시형태에서는, 도 7에 도시된 마이크로 렌즈 어레이(13)를 이용하여 1회 스캔한 후, 당해 글래스 기판(30)의 이동 방향으로 당해 마이크로 렌즈 어레이(13)를, 마이크로 렌즈(17)를 배치하는 대략 사인 커브의 소정의 위상만큼 어긋나게 하여 2회째 스캔을 행한다.
본 발명의 제2 실시형태에서도, 도 7에 도시된 마이크로 렌즈 어레이(13)를 이용하기 때문에, 1회의 스캔에서는, 하나의 아몰퍼스 실리콘 박막(21)에 대해 10개의 마이크로 렌즈(17)에 의해 레이저 광(14)이 조사된다. 예를 들어, 도 7에서, 영역 1의 1행째의 아몰퍼스 실리콘 박막(21)은, B열, D열, F열 …로 합계 10열분에 포함되는 마이크로 렌즈(17)에 의해 레이저 광(14)이 조사되게 된다. 그 때문에, 하나의 아몰퍼스 실리콘 박막(21)에 대해 20회의 레이저 광(14)을 조사하기 위해서는, 도 7에 도시된 마이크로 렌즈(13)에 의해 2회 스캔할 필요가 있다.
이 경우에, 도 7에 도시된 마이크로 렌즈 어레이(13)를 이용하여 1회 스캔한 후, 당해 글래스 기판(30)의 이동 방향으로 마이크로 렌즈(17)를 배치하는 대략 사인 커브의 90도분만큼 위상을 어긋나게 하여 2회째 스캔을 행한다. 또, 소정의 위상은, 예를 들어 도 8에 도시된 바와 같이 90도이어도 되고, 180도나 270도 등이어도 된다.
도 8에 도시된 바와 같이, 2회째 스캔시에, 글래스 기판(30)의 이동 방향으로 마이크로 렌즈 어레이(13)를 소정의 위상만큼 어긋나게 함으로써, 1회의 스캔으로 어닐 처리된 영역과, 다음 스캔으로 어닐 처리된 영역이 당해 소정의 위상분만큼 중복되게 된다. 중복되는 영역이 있기 때문에, 1회의 스캔으로 어닐 처리된 영역과, 다음 스캔으로 어닐 처리된 영역의 경계에 "선상"의 이음매(연결 영역)가 나타나지 않게 된다.
(어닐화 처리의 공정에 대해)
본 발명의 제1 실시형태에 있어서, 레이저 조사 장치(10)는, 글래스 기판(30)에 대해, 도 6에 도시된 투영 마스크 패턴이 마련된 마이크로 렌즈 어레이(13)를 이용하여 레이저 광(14)을 조사한다.
글래스 기판(30)은, 마이크로 렌즈 어레이(13)를 이용하여 레이저 광(14)이 조사될 때마다 소정의 거리만큼 이동한다(스캔한다). 소정의 거리는, 도 3에 예시하는 바와 같이, 글래스 기판(30)에서의 복수의 박막 트랜지스터(20) 간의 간격 「H」이다. 레이저 조사 장치(10)는, 글래스 기판(30)을 당해 소정의 거리 이동시키는 동안에, 레이저 광(14)의 조사를 정지한다.
글래스 기판(30)이 소정의 거리(즉, 복수의 박막 트랜지스터(20) 간의 간격 「H」) 이동한 후, 레이저 조사 장치(10)는, 마이크로 렌즈 어레이(13)를 이용하여 레이저 광(14)을 조사한다. 레이저 조사 장치(10)는, 마이크로 렌즈 어레이(13)를 이용한 레이저 광(14)의 조사와, 글래스 기판(30)의 이동을 반복하여, 글래스 기판(30)의 세로 방향(스캔하는 방향. 즉, 소정의 거리만큼 이동하는 방향)에 대해 어닐화 처리를 행한다.
그 후, 글래스 기판(30)은, 스캔 방향에 직교하는 방향으로 마이크로 렌즈(17)의 1열이 배치되는 대략 사인 커브의 소정의 위상분만큼 이동한다. 레이저 조사 장치(10)는, 글래스 기판(30)을 당해 1스텝분 이동시키는 동안에, 레이저 광(14)의 조사를 정지한다.
그 후, 레이저 조사 장치(10)는, 마이크로 렌즈 어레이(13)를 이용하여 레이저 광(14)을 조사하고, 2회째 스캔을 행한다.
그 후, 글래스 기판(30)은, 스캔 방향에 직교하는 방향으로 1스텝분(마이크로 렌즈 어레이(13)의 폭에 대응하는 거리분) 이동한다. 글래스 기판(30)이 1스텝분 이동한 후, 레이저 조사 장치(10)는, 마이크로 렌즈 어레이(13)를 이용하여 레이저 광(14)을 조사하고, 당해 글래스 기판(30)의 세로 방향으로 어닐화 처리를 행한다.
그리고, 글래스 기판(30)에 포함되는 박막 트랜지스터(20) 전부에 레이저 어닐을 이용하여 폴리실리콘 박막(22)을 형성한 후, 다른 공정에서 당해 박막 트랜지스터(20)에 소스(23)와 드레인(24)이 형성된다.
이와 같이, 본 발명의 제2 실시형태에서는, 다른 스캔에 의해 이루어진 어닐화 처리 간의 이음매가 존재하지 않게 된다. 이음매가 없기 때문에 "연결 얼룩"도 발생하지 않고, 본 발명의 제1 실시형태에서의 레이저 조사 장치(10)에 의해 어닐화 처리함으로써, 고품질의 액정 화면 등을 제공할 수 있다.
(제3 실시형태)
본 발명의 제3 실시형태는, 마이크로 렌즈 어레이(13) 대신에 하나의 투영 렌즈(18)를 이용하여 레이저 어닐을 행하는 경우의 실시형태이다.
도 9는, 본 발명의 제3 실시형태에서의 레이저 조사 장치(10)의 구성예를 나타내는 도면이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3 실시형태에서의 레이저 조사 장치(10)는, 레이저 광원(11)과 커플링 광학계(12)와 투영 마스크 패턴(15)과 투영 렌즈(18)를 포함한다. 또, 레이저 광원(11)과 커플링 광학계(12)는, 도 1에 도시된 본 발명의 제1 실시형태에서의 레이저 광원(11)과 커플링 광학계(12)와 마찬가지의 구성이기 때문에, 상세한 설명은 생략된다.
본 발명의 제3 실시형태에서는, 각각이 소정수의 개구부(16)를 포함하는 복수의 열로서, 글래스 기판(30)의 이동 방향에 평행하게 마련되는 복수의 열을 가지며, 당해 복수의 열 각각에 있어서, 소정수의 개구부(16) 중 적어도 일부가 이동 방향에 평행한 일직선 상에 배치되어 있지 않은 투영 마스크 패턴(15)을 이용하여 레이저 광(14)을 조사한다.
투영 마스크 패턴(15)에 포함되는 개구부(16)의 1열은, 복수의 개구부(16) 중 적어도 일부가 글래스 기판(30)의 이동 방향에 평행한 일직선 상에 배치되어 있지 않다. 개구부(16) 중 적어도 일부가 평행한 일직선 상에 배치되어 있지 않기 때문에, 글래스 기판(30) 상의 적어도 일부의 인접하는 아몰퍼스 실리콘 박막(21)이 서로 다른 레이저 광(14)으로 조사되게 된다. 그 결과, 인접하는 폴리실리콘 박막(22)의 전자 이동도는 서로 다르게 된다. 즉, 글래스 기판(30) 전체에 있어서, 서로 인접하는 박막 트랜지스터(20)의 특성은 서로 다르게 되고, 당해 특성의 차이에 의한 표시의 차이(예를 들어 색의 농담 등의 차이)가 "선상"으로 나타나는 일이 없어진다. 그 때문에, 액정 화면에서 표시 얼룩이 "줄"이 되지 않아서, 당해 표시 얼룩이 강조되는 것을 방지할 수 있다.
복수의 개구부(16) 중 적어도 일부가 글래스 기판(30)의 이동 방향에 평행한 일직선 상에 배치되어 있지 않은 투영 마스크 패턴(15)의 예로서, 예를 들어 개구부(16)의 1열이 대략 사인 커브(Sine Wave, 정현파) 상에 배치된 투영 마스크 패턴(15)을 생각할 수 있다. 도 10은, 개구부(16)의 1열이 대략 사인 커브(Sine Wave, 정현파) 상에 배치된 투영 마스크 패턴(15)의 구성예이다.
또, 도 10에 도시된 투영 마스크 패턴(15)은 일례이며, 개구부(16)의 배치는 이 예에 한정되지 않는다. 예를 들어, 개구부(16)는, 코사인 커브(여현파) 상이나 대략 코사인 커브 상에 배치되어도 된다. 또한, 개구부(16) 각각은, 사인 커브 또는 코사인 커브 상에 반드시 배치될 필요는 없고, 소정의 주기를 갖는 파형 상에 배치되어 있어도 된다.
레이저 광은, 도 10에 예시하는 투영 마스크 패턴(15)의 개구(투과 영역(16))를 투과하여, 투영 렌즈(18)에 의해 아몰퍼스 실리콘 박막(21)의 소정의 영역에 조사된다. 그 결과, 아몰퍼스 실리콘 박막(21)의 소정의 영역이 순간 가열되어 용융되어, 아몰퍼스 실리콘 박막(21)의 일부가 폴리실리콘 박막(22)이 된다.
본 발명의 제3 실시형태에서도, 레이저 조사 장치(10)는 소정의 주기로 레이저 광(14)을 조사하고, 레이저 광(14)이 조사되지 않은 시간에 글래스 기판(30)을 이동시켜, 다음 아몰퍼스 실리콘 박막(21)의 개소에 당해 레이저 광(14)이 조사되도록 한다. 제3 실시형태에서도, 도 3에 도시된 바와 같이, 글래스 기판(30)은, 이동 방향에 대해 소정의 간격 「H」로 아몰퍼스 실리콘 박막(21)이 배치된다. 그리고, 레이저 조사 장치(10)는, 소정의 주기로 글래스 기판(30) 상에 배치된 아몰퍼스 실리콘 박막(21)의 부분에 레이저 광(14)을 조사한다.
여기서, 투영 렌즈(18)를 이용하는 경우, 레이저 광(14)이, 당해 투영 렌즈(18)의 광학계의 배율로 환산된다. 즉, 투영 마스크 패턴(15)의 패턴이, 투영 렌즈(18)의 광학계의 배율로 환산되어, 글래스 기판(30) 상의 소정의 영역이 레이저 어닐된다.
즉, 투영 마스크 패턴(15)의 마스크 패턴은, 투영 렌즈(18)의 광학계의 배율로 환산되어, 글래스 기판(30) 상의 소정의 영역이 레이저 어닐된다. 예를 들어, 투영 렌즈(18)의 광학계의 배율이 약 2배이면, 투영 마스크 패턴(15)의 마스크 패턴은 약 1/2(0.5)배가 되어, 글래스 기판(30)의 소정의 영역이 레이저 어닐된다. 또, 투영 렌즈(18)의 광학계의 배율은 약 2배에 한정되지 않고, 어떠한 배율이어도 된다. 투영 마스크 패턴(15)의 마스크 패턴은, 투영 렌즈(18)의 광학계의 배율에 따라 글래스 기판(30) 상의 소정의 영역이 레이저 어닐된다. 예를 들어, 투영 렌즈(18)의 광학계의 배율이 4배이면, 투영 마스크 패턴(15)의 마스크 패턴은 약 1/4(0.25)배가 되어, 글래스 기판(30)의 소정의 영역이 레이저 어닐된다.
또한, 투영 렌즈(18)가 도립상을 형성하는 경우, 글래스 기판(30)에 조사되는 투영 마스크 패턴(15)의 축소상은, 투영 렌즈(18)의 렌즈의 광축을 중심으로 180도 회전한 패턴이 된다. 한편, 투영 렌즈(18)가 정립상을 형성하는 경우, 글래스 기판(30)에 조사되는 투영 마스크 패턴(15)의 축소상은, 당해 투영 마스크 패턴(15) 그대로가 된다.
또, 단일의 투영 렌즈에 있어서, 예를 들어 수차 등의 영향으로 중앙부에 비해 주변부의 조사 광량이나 배율이 다른 경우에도, 투영 마스크 패턴(15)의 중앙부와 주변부에서 마스크의 투과율을 바꿈으로써 균일한 조사를 실현할 수 있다. 예를 들어, 단일의 조사 렌즈에 있어서, 중앙부에 비해 주변부의 조사 광량이 적은 경우는, 투영 마스크 패턴(15)의 중앙부 마스크의 투과율을 높이고, 한편으로 주변부 마스크의 투과율을 당해 중앙부의 투과율에 비해 낮게 설정함으로써, 투영 마스크 패턴(15) 전체에서 균일한 조사를 실현하는 것이 가능해진다.
상기와 같이, 본 발명의 제3 실시형태에서는, 하나의 투영 렌즈(18)를 이용하여 레이저 어닐을 행한 경우에도, 인접하는 아몰퍼스 실리콘 박막(21)에 대해 서로 다른 투과율의 레이저 광(14)을 조사하는 것이 가능해진다. 그 결과, 글래스 기판(30) 전체에 있어서, 서로 인접하는 박막 트랜지스터(20)의 특성은 서로 다르게 되고, 당해 특성의 차이에 의한 표시의 차이(예를 들어 색의 농담 등의 차이)가 "선상"으로 나타나는 일이 없어진다. 그 때문에, 액정 화면에서 표시 얼룩이 "줄"이 되지 않아서, 당해 표시 얼룩이 강조되는 것을 방지할 수 있다.
또, 이상의 설명에서 「수직」 「평행」 「평면」 「직교」 등의 기재가 있는 경우에, 이들 각 기재는 엄밀한 의미는 아니다. 즉, 「수직」 「평행」 「평면」 「직교」란, 설계상이나 제조상 등에서의 공차나 오차가 허용되어, 「실질적으로 수직」 「실질적으로 평행」 「실질적으로 평면」 「실질적으로 직교」라는 의미이다. 또, 여기서의 공차나 오차란, 본 발명의 구성·작용·효과를 벗어나지 않는 범위에서의 단위를 의미하는 것이다.
또한, 이상의 설명에서 외관상의 치수나 크기가 「동일」 「같다」 「다르다」 등의 기재가 있는 경우에, 이들 각 기재는 엄밀한 의미는 아니다. 즉, 「동일」 「같다」 「다르다」란, 설계상이나 제조상 등에서의 공차나 오차가 허용되어, 「실질적으로 동일」 「실질적으로 같다」 「실질적으로 다르다」는 의미이다. 또, 여기서의 공차나 오차란, 본 발명의 구성·작용·효과를 벗어나지 않는 범위에서의 단위를 의미하는 것이다.
본 발명을 여러 가지 도면이나 실시형태에 기초하여 설명하였지만, 당업자라면 본 개시에 기초하여 여러 가지 변형이나 수정을 행하는 것이 용이한 점에 주의하기 바란다. 따라서, 이들 변형이나 수정은 본 발명의 범위에 포함되는 점에 유의하기 바란다. 예를 들어, 각 수단, 각 스텝 등에 포함되는 기능 등은 논리적으로 모순되지 않도록 재배치 가능하고, 복수의 수단이나 스텝 등을 하나로 조합하거나 혹은 분할하는 것이 가능하다. 또한, 상기 실시형태에 나타내는 구성을 적절히 조합하는 것으로 해도 된다.
10 레이저 조사 장치
11 레이저 광원
12 커플링 광학계
13 마이크로 렌즈 어레이
14 레이저 광
15 투영 마스크 패턴
16 투과 영역
17 마이크로 렌즈
18 투영 렌즈
20 박막 트랜지스터
21 아몰퍼스 실리콘 박막
22 폴리실리콘 박막
23 소스
24 드레인
30 글래스 기판

Claims (11)

  1. 레이저 광을 발생하는 광원과,
    소정 방향으로 이동하는 글래스 기판 상의 복수의 박막 트랜지스터 각각에 피착(被着)된 아몰퍼스 실리콘 박막의 소정의 영역에 상기 레이저 광을 조사하는 투영 렌즈와,
    상기 투영 렌즈 상에 마련되고, 각각이 소정수의 개구부를 포함하는 복수의 열로서, 상기 소정 방향에 평행하게 마련되는 복수의 열을 갖는 투영 마스크 패턴을 구비하며,
    상기 투영 렌즈는, 상기 투영 마스크 패턴을 통해 상기 레이저 광을 조사하고,
    상기 투영 마스크 패턴은, 상기 복수의 열 각각에 있어서, 상기 소정수의 개구부 중 적어도 일부가 상기 소정 방향에 평행한 일직선 상에 배치되어 있지 않은 것을 특징으로 하는 레이저 조사 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 투영 마스크 패턴은, 상기 복수의 열 각각에 있어서, 상기 소정수의 개구부 각각이 소정의 주기를 갖는 소정의 파형 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 레이저 조사 장치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 투영 마스크 패턴은, 상기 복수의 열 각각에 있어서, 상기 소정수의 개구부 각각이 대략 정현파 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 레이저 조사 장치.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 투영 렌즈는, 각각이 소정수의 마이크로 렌즈를 포함하는 복수의 열로서, 상기 소정 방향에 평행하게 마련되는 복수의 열을 갖는 마이크로 렌즈 어레이이며,
    상기 마이크로 렌즈 어레이는, 상기 복수의 열 각각에 있어서, 상기 소정수의 마이크로 렌즈 중 적어도 일부가 상기 소정 방향에 평행한 일직선 상에 배치되어 있지 않은 것을 특징으로 하는 레이저 조사 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 마이크로 렌즈 어레이는, 상기 복수의 열 각각에 있어서, 상기 소정수의 마이크로 렌즈 각각이 소정의 주기를 갖는 소정의 파형 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 레이저 조사 장치.
  6. 청구항 4 또는 청구항 5에 있어서,
    상기 마이크로 렌즈 어레이는, 상기 복수의 열 각각에 있어서, 상기 소정수의 마이크로 렌즈 각각이 대략 정현파 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 레이저 조사 장치.
  7. 청구항 4 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 마이크로 렌즈 어레이에 있어서, 상기 1열에 포함되어 서로 인접하는 마이크로 렌즈가, 서로 소정의 거리 어긋나게 하여 배치되고,
    상기 소정의 거리는, 상기 글래스 기판에 있어서 상기 아몰퍼스 실리콘 박막이 배치되는 간격의 자연수배(倍)인 것을 특징으로 하는 레이저 조사 장치.
  8. 청구항 4 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광원은, 상기 글래스 기판 상의 1열에 포함되는 아몰퍼스 실리콘 박막에 대해, 상기 마이크로 렌즈 어레이를 이용한 레이저 광의 조사를 소정의 횟수 반복하는 것을 특징으로 하는 레이저 조사 장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 광원은, 상기 글래스 기판 상의 1열에 포함되는 아몰퍼스 실리콘 박막에 대한 레이저 광의 조사를 반복할 때마다, 상기 마이크로 렌즈 어레이를 상기 소정의 파형의 소정의 위상만큼 상기 1열에 직교하는 방향으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 레이저 조사 장치.
  10. 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 마이크로 렌즈는, 박막 트랜지스터에 포함되는 소스 전극과 드레인 전극의 사이에 피착된 아몰퍼스 실리콘 박막의 소정의 영역에 레이저 광을 조사하여, 폴리실리콘 박막을 형성하는 것을 특징으로 하는 레이저 조사 장치.
  11. 레이저 광을 발생하는 제1 스텝과,
    소정 방향으로 이동하는 글래스 기판 상의 복수의 박막 트랜지스터 각각에 피착된 아몰퍼스 실리콘 박막의 소정의 영역에 상기 레이저 광을 조사하는 제2 스텝을 포함하며,
    제2 스텝에 있어서, 상기 투영 렌즈 상에 마련되고, 각각이 소정수의 개구부를 포함하는 복수의 열로서, 상기 소정 방향에 평행하게 마련되는 복수의 열을 갖는 투영 마스크 패턴을 이용하여 상기 레이저 광을 조사하며,
    상기 투영 마스크 패턴은, 상기 복수의 열 각각에 있어서, 상기 소정수의 개구부 중 적어도 일부가 상기 소정 방향에 평행한 일직선 상에 배치되어 있지 않은 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터의 제조 방법.
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