KR20240046868A - 레이저 어닐링 장치 및 레이저 어닐링 방법 - Google Patents

레이저 어닐링 장치 및 레이저 어닐링 방법 Download PDF

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파나소닉 아이피 매니지먼트 가부시키가이샤
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Abstract

레이저 어닐링 장치(1)는 아몰퍼스 실리콘 막(W1)에 레이저 광(Li)을 조사하여 어닐링 처리한다. 레이저 어닐링 장치는 서로 상이한 파장(λi)의 레이저 광을 출사하는 복수의 레이저 발진기(2i)와, 각 레이저 발진기로부터 출사된 레이저 광을 회절하는 회절 격자(3)와, 각 레이저 발진기에 의한 레이저 광의 출사의 온/오프를 전환하는 제어부(6)를 구비한다. 각 레이저 발진기는, 출사된 레이저 광이 회절 격자에 의해 동일한 광축(A) 상에 회절되도록, 서로 상이한 개소에 배치되어 있다. 제어부는, 아몰퍼스 실리콘 막의 임의의 결정립 사이즈에 따라서, 복수의 레이저 발진기 중에서, 레이저 광의 출사를 온으로 하는 레이저 발진기를 적어도 1개 이상 선택 가능하다.

Description

레이저 어닐링 장치 및 레이저 어닐링 방법
본 개시는 레이저 어닐링 장치 및 레이저 어닐링 방법에 관한 것이다.
레이저 어닐링 장치는 아몰퍼스 실리콘 막에 레이저 광을 조사하여 어닐링 처리하는 것에 의해, 폴리실리콘 막을 형성한다. 예를 들면, 특허문헌 1에 개시된 레이저 어닐링 장치는, GaN계 반도체 레이저 소자에 의해 파장 350㎚ 내지 450㎚의 레이저 빔을 출사하는 복수의 발광점이 생기도록 구성된 레이저 광원과, 각각 제어 신호에 따라서 광 변조 상태가 변화하는 다수의 화소부가 기판 상에 배열되며, 레이저 광원으로부터 출사된 레이저 빔을 변조하는 공간 광 변조 소자와, 각 화소부에서 변조된 레이저 빔으로 어닐링 면 위를 주사하는 주사 수단을 구비한다.
레이저 광원은 복수의 GaN계 반도체 레이저 소자와, 복수의 GaN계 반도체 레이저 소자의 각각으로부터 출사된 레이저 빔을 집광하고, 또한 집광 빔을 광 파이버의 입사단에 결합시키는 집광 광학계로서의 집광 렌즈와, 1개의 광 파이버로 구성되어 있다. 이와 같이, 복수의 GaN계 반도체 레이저 소자의 각각으로부터 출사된 레이저 빔은 집광 렌즈에 의해 공간 합성된다.
또한, 비특허문헌 1에는, 파장 445㎚의 청색 레이저 다이오드에 의한 레이저 광을 아몰퍼스 실리콘 막에 조사하는 것에 의해, 파장 308㎚의 XeCl 엑시머 레이저의 경우보다, 균일성에 유리한 미세 입경을 갖는 고품질인 폴리실리콘 막을 형성할 수 있는 취지가 기재되어 있다. 또한, 레이저 광의 파장이 길수록, 광이 흡수되기 어려워지기 때문에, 아몰퍼스 실리콘 막에 대한 레이저 광의 침투 깊이가 커지는 취지가 기재되어 있다.
일본 특허 공개 제 평2004-064066 호 공보
첸 이(CHEN Yi), "레이저 어닐링에 의한 접합 형성과 고성능 파워-SiMOS FETs에 관한 연구" 류큐 대학 박사 논문, 2016년 9월, 제 32, 33 페이지
그런데, 아몰퍼스 실리콘 막에 레이저 광을 조사하여 어닐링 처리하는 공정에 있어서, 동일 조건, 즉 동일한 파장의 레이저 광을 동일한 시간만큼 조사했다고 하여도, 형성되는 폴리실리콘 막의 품질에 편차가 생기는 일이 있었다.
그래서, 본원 발명자 등은 아몰퍼스 실리콘 막의 임의의 결정립 사이즈나, 결정성에 따라서, 레이저 광의 파장을 변화시키는 것을 도출했다. 이에 의해, 아몰퍼스 실리콘 막에 대한 레이저 광의 흡수 계수나 침투 깊이 등을 적절히 조정할 수 있으므로, 폴리실리콘 막의 품질을 균일하게 컨트롤할 때, 유리하게 된다.
그렇지만, 아몰퍼스 실리콘 막의 결정립 사이즈에 따라서 레이저 광의 파장을 변화시킨다는 상기 구성을 특허문헌 1과 같은 공간 합성에 의해 실현하려고 한 경우, 서로 배치 개소가 상이한 복수의 레이저 광원으로부터의 집광이기 때문에, 아몰퍼스 실리콘 막에 대한 레이저 광의 조사 위치나 범위가 변화하거나, 또한 광원 파장을 변경하는 것에 의해서도, 빔 편각 차이가 생기는 등의 광 특성의 영향에 의해 레이저 광의 조사 위치나 범위가 변화한다는, 물리적인 문제가 있었다.
본 개시는 이러한 점을 감안하여 이루어진 것으로서, 그 목적으로 하는 점은 아몰퍼스 실리콘 막에 대한 레이저 광의 조사 위치나, 범위가 파장마다 변화하는 것을 억제하면서, 형성되는 폴리실리콘 막의 품질을 균일하게 컨트롤하는 것이다.
본 개시에 따른 레이저 어닐링 장치는, 아몰퍼스 실리콘 막에 레이저 광을 조사하여 어닐링 처리하는 레이저 어닐링 장치로서, 서로 상이한 파장의 레이저 광을 출사하는 복수의 레이저 광원과, 각 상기 레이저 광원으로부터 출사된 상기 레이저 광을 회절하는 회절 격자와, 상기 각 레이저 광원에 의한 상기 레이저 광의 출사의 온/오프를 전환하는 제어부를 구비하고, 상기 각 레이저 광원은, 출사된 상기 레이저 광이 상기 회절 격자에 의해 동일한 광축 상에 회절되도록, 서로 상이한 개소에 배치되어 있으며, 상기 제어부는 상기 아몰퍼스 실리콘 막의 임의의 결정립 사이즈에 따라서, 상기 복수의 레이저 광원 중에서, 상기 레이저 광의 출사를 온으로 하는 상기 레이저 광원을 적어도 1개 이상 선택 가능하다.
본 개시에 따른 레이저 어닐링 방법은, 아몰퍼스 실리콘 막에 레이저 광을 조사하여 어닐링 처리하는 레이저 어닐링 방법으로서, 서로 상이한 파장의 레이저 광을 출사하는 복수의 레이저 광원을, 상기 레이저 광이 회절 격자에 의해 동일한 광축 상에 회절되도록, 서로 상이한 개소에 배치하고, 상기 아몰퍼스 실리콘 막의 임의의 결정립 사이즈에 따라서, 상기 복수의 레이저 광원 중에서, 상기 레이저 광의 출사를 온으로 하는 상기 레이저 광원을 적어도 1개 이상 선택한다.
본 개시에 의하면, 아몰퍼스 실리콘 막에 대한 레이저 광의 조사 위치나 범위가 파장마다 변화하는 것을 억제하면서, 형성되는 폴리실리콘 막의 품질을 균일하게 컨트롤할 수 있다.
도 1은 본 실시형태에 따른 파장 합성 기술에 의한 레이저 어닐링 장치를 도시하는 도면이다.
도 2는 레이저 광의 파장과 아몰퍼스 실리콘 막으로의 흡수 계수의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 3은 종래 예에 따른 공간 합성에 의한 레이저 어닐링 장치를 도시한다.
이하, 본 개시의 실시형태를 도면에 기초하여 상세하게 설명한다. 이하의 바람직한 실시형태의 설명은 본질적으로 예시하는 것에 지나지 않으며, 본 개시, 그 적용물, 혹은 그 용도를 제한하는 것을 의도하는 것은 전혀 아니다.
(레이저 어닐링 장치)
도 1은 레이저 어닐링 장치(1)를 도시한다. 레이저 어닐링 장치(1)에는, 파장 합성 기술(WBC: Wavelength Beam Combining)이 채용되어 있다. 레이저 어닐링 장치(1)는 기판(W)의 표면에 퇴적된 아몰퍼스 실리콘 막(W1)에 레이저 광을 조사하여 어닐링 처리하는 것에 의해, 폴리실리콘 막(결정화막)을 형성한다. 또한, 아몰퍼스 실리콘 막(W1)은 프리커서 막으로 형성되어 있다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 레이저 어닐링 장치(1)는 복수(n개)의 레이저 발진기(레이저 광원)(2i(i=1, 2, …n))와, 투과형의 회절 격자(3)와, 갈바노 미러(4)와, 커플러(5)와, 제어부(6)를 구비한다. 레이저 발진기(2i)의 개수(n)는, 예를 들면 12개이다.
각 레이저 발진기(2i)는 서로 상이한 파장(λi(i=1, 2, …n))의 레이저 광(Li(i=1, 2, …n))을 입사각(θi(i=1, 2, …n))으로 회절 격자(3)를 향하여 출사한다. 입사각(θi)은 각 레이저 발진기(2i)로부터의 입사광과 회절 격자(3)의 법선(P)이 이루는 각이다.
도 1에서는, 간단하게 하기 위해, 1개째의 제 1 레이저 발진기(21), 2개째의 제 2 레이저 발진기(22) 및 n개째의 제 n 레이저 발진기(2n)만을 도시한다.
제 1 레이저 발진기(21)는 파장(λ1)의 레이저 광(L1)을, 입사각(θ1)으로 회절 격자(3)를 향하여 출사한다. 제 2 레이저 발진기(22)는 파장(λ2)의 레이저 광(L2)을 입사각(θ2)으로 회절 격자(3)를 향하여 출사한다. 제 n 레이저 발진기(2n)는 파장(λn)의 레이저 광(Ln)을 입사각(θn)으로, 회절 격자(3)를 향하여 출사한다.
복수의 레이저 발진기(2i) 중에는, 청색 영역, 구체적으로 435㎚ 이상 460㎚ 이하의 파장(λi)의 레이저 광(Li)을 출사하는 레이저 발진기(2i)가 포함되어 있다. 본 실시형태에서는, 전체 레이저 발진기(2i)의 파장(λi)이 435㎚ 이상 460㎚ 이하의 범위에 있다. 제 1 레이저 발진기(21)의 파장(λ1)은 제일 작으며, 435㎚이다. 제 n 레이저 발진기(2n)의 파장(λn)은 제일 크며, 460㎚이다. n개의 레이저 발진기(2i)는 435㎚ 이상 460㎚ 이하의 파장 범위를 n분할하고 있다.
도 2는 레이저 광(Li)의 파장(λi[㎚])과 아몰퍼스 실리콘 막(W1)으로의 흡수 계수(αi[㎝-1])의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 파장(λi[㎚])이 커질수록, 흡수 계수(αi[㎝-1])는 작아진다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 회절 격자(3)는 각 레이저 발진기(2i)로부터 출사된 각 레이저 광(Li)을 투과 회절한다. 여기에서, 각 레이저 발진기(2i)는, 출사된 각 레이저 광(Li)이 회절 격자(3)에 의해 동일한 광축(A) 상에 투과 회절되도록(동일한 회절각(φ)으로 투과 회절되도록), 서로 상이한 개소에 배치되어 있다.
회절각(φ)은 회절 격자(3)에 의한 회절광과 회절 격자(3)의 법선(P)이 이루는 각이다. 회절각(φ)은 광축(A)이 기판(W)의 표면에 대해 비스듬하게 교차하도록 설정되어 있다.
도 1에서 도시하는 투과형의 회절 격자(3)의 주기(개구의 간격, 도시하지 않음)(d), 파장(λi), 입사각(θi) 및 회절각(φ)의 관계는 이하와 같다. d(sinθi-sinφ)=mλi(m은 제로를 제외한 정수).
갈바노 미러(4)는 아몰퍼스 실리콘 막(W1(기판(W)))과 회절 격자(3) 사이에 개재되어 있다. 갈바노 미러(4)는 회절 격자(3)에 의해 회절되며 광축(A) 상을 전진하는 레이저 광(Li)을, 아몰퍼스 실리콘 막(W1(기판(W)))을 향하여, 조사 방향(B)으로 조사한다.
갈바노 미러(4)의 경사는, 모터나 피에조 소자 등으로 이루어지는 액추에이터(도시하지 않음)에 의해, 변화 가능하다(도 1의 C 참조). 갈바노 미러(4)에 의한 레이저 광(Li)의 조사 방향(B)은 갈바노 미러(4)의 경사의 변화에 따라서 변화한다.
커플러(5)는 회절 격자(3)와 갈바노 미러(4) 사이에 배치되어 있다. 레이저 발진기(2i)로부터 출사되며, 또한 회절 격자(3)에 의해 회절된 레이저 광(Li)의 일부(수 %)는, 커플러(5)에 의해 다시 레이저 발진기(2i)로 복귀된다. 그리고, 당해 레이저 광(Li)의 일부가 레이저 발진기(2i)와 커플러(5) 사이를 몇번이나 왕복하는 것에 의해, 레이저 발진기(2i)로부터 출사된 레이저 광(Li)이 외부 공진된다. 이에 의해, 레이저 광(Li)의 에너지가 증폭된다.
각 레이저 발진기(2i)는 제어부(6)에 접속되어 있다. 제어부(6)는, 예를 들면 마이크로 컴퓨터 및 프로그램에 의해 구성된다. 제어부(6)는 각 레이저 발진기(2i)에 의한 레이저 광(Li)의 출사의 온/오프를 전환한다.
여기에서, 레이저 어닐링 공정보다 전의 모니터링 공정에서, 아몰퍼스 실리콘 막(W1)의 결정립 사이즈가 측정된다. 결정립 사이즈의 측정은 여러 가지의 공지된 방법에 의해 실행된다. 예를 들면, 세코 에칭 처리(Secco etching process)에 의해 아몰퍼스 실리콘 막(W1)의 결정 입계를 표면화한 후에 주사 전자 현미경(SEM)에 의해 결정립 사이즈를 관찰한다. 세코 에칭 처리에 의해 결정립 사이즈를 측정하는 방법 외에, X선 회절법, 라먼 분광법(Raman spectroscopy), 분광 엘립소메트리(spectroscopic ellipsometry), 전기 전도율 등에 의해 결정성을 평가하는 방법 등도 있다.
제어부(6)는 아몰퍼스 실리콘 막(W1)의 임의의 결정립 사이즈에 따라서, 복수의 레이저 발진기(2i) 중에서, 레이저 광(Li)의 출사를 온으로 하는 레이저 발진기(2i)를 적어도 1개 이상 임의로 선택 가능하다. 환언하면, 제어부(6)는 435㎚ 이상 460㎚ 이하의 파장 범위 중에서, 아몰퍼스 실리콘 막(W1)에 조사하는 레이저 광(Li)의 파장(λi)을 임의로 선택 가능하다.
여기에서, 아몰퍼스 실리콘 막(W1)에는 복수의 결정립이 존재하지만, 사용자는 파장 선택의 판단에 이용하는 결정립을 복수의 결정립 중에서 임의로(자유롭게) 선택하여도 좋다. 결정립의 사이즈로서, 예를 들면 결정립의 직경(결정립 직경)이나 표면적 등을 적절히 채용하면 좋다.
도 1의 예로 설명하면, 제어부(6)는 제 1 레이저 발진기(21)에 의한 레이저 광(L1)의 출사만을 온으로 하는 동시에, 제 2 레이저 발진기(22) 및 제 n 레이저 발진기(2n)에 의한 레이저 광(L2), Ln의 출사를 오프로 하여도 좋다. 즉, 제어부(6)는 435㎚ 이상 460㎚ 이하의 파장 범위 중에서, 파장(λ1)만을 선택하는 동시에, 파장(λ2) 및 파장(λn)을 선택하지 않아도 좋다.
또한, 제어부(6)는 제 1 레이저 발진기(21) 및 제 2 레이저 발진기(22)에 의한 레이저 광(L1, L2)의 출사를 온으로 하는 동시에, 제 n 레이저 발진기(2n)에 의한 레이저 광(Ln)의 출사를 오프로 하여도 좋다. 즉, 제어부(6)는 435㎚ 이상 460㎚ 이하의 파장 범위 중에서, 파장(λ1) 및 파장(λ2)을 선택하는 동시에, 파장(λn)을 선택하지 않아도 좋다.
또한, 제어부(6)는 전체 레이저 발진기(21, 22, …2n)에 의한 레이저 광(L1, L2, …Ln)의 출사를 온으로 하여도 좋다. 즉, 제어부(6)는 435㎚ 이상 460㎚ 이하의 파장 범위 중에서, 전체 파장(λ1, λ2, …λn)을 선택하여도 좋다.
제어부(6)는 위에서 예시한 이외의 파장(λi)의 조합을 선택하여도 좋다.
(작용 효과)
본 실시형태에 의하면, 아몰퍼스 실리콘 막(W1)의 결정립 사이즈에 따라서, 아몰퍼스 실리콘 막(W1)에 조사하는 레이저 광(Li)의 파장(λi)을 적절히 선택하는 것에 의해, 레이저 광(Li)의 아몰퍼스 실리콘 막(W1)으로의 흡수 계수(αi)나 침투 깊이 등을 적절히 조정할 수 있다. 이에 의해, 형성되는 폴리실리콘 막의 품질을 균일하게 컨트롤할 때 유리하게 된다.
여기에서, 도 3은 종래 예에 따른 레이저 어닐링 장치(100)를 도시한다. 종래 예에 따른 레이저 어닐링 장치(100)는 회절 격자(3)가 아닌 집광 렌즈(103)를 구비한다. 각 레이저 발진기(2i)로부터 출사된 레이저 광(Li)은 집광 렌즈(103)에 의해 집광된(공간 합성된) 후, 갈바노 미러(4)에 의해 아몰퍼스 실리콘 막(W1)을 향하여 조사된다. 그 외의 구성은 본 실시형태에 따른 레이저 어닐링 장치(1)와 동일하다.
종래 예에 따른 레이저 어닐링 장치(100)에서는, 각 레이저 발진기(2i)의 배치 개소 및 파장(λi)이 서로 상이하기 때문에, 집광 렌즈(103)에 의해 집광되며(공간 합성되며), 또한 갈바노 미러(4)에 의해 조사되는 레이저 광(Li)은 도 3에 도시하는 바와 같이, 아몰퍼스 실리콘 막(W1)에 대해, 파장(λi)마다 상이한 위치에 조사된다.
한편, 본 실시형태에 따른 레이저 어닐링 장치(1)에서는, 회절 격자(3)에 의해 회절되며, 또한 갈바노 미러(4)에 의해 조사되는 레이저 광(Li)은 도 1에 도시하는 바와 같이, 아몰퍼스 실리콘 막(W1)에 대해, 파장(λi)에 관계없이 동일한 위치 및 범위에 조사된다.
이상, 아몰퍼스 실리콘 막(W1)에 대한 레이저 광(Li)의 조사 위치나 범위가 파장(λi)마다 변화하는 것을 억제하면서, 형성되는 폴리실리콘 막의 품질을 균일하게 컨트롤할 수 있다.
특히, 청색 영역, 구체적으로 435㎚ 이상 460㎚ 이하의 파장 범위 중에서, 파장(λi)을 선택하는 것에 의해, 도 2에 나타내는 바와 같이, 흡수 계수(αi)가 작은 레이저 광(Li)을 아몰퍼스 실리콘 막(W1)에 조사할 수 있다. 흡수 계수(αi)를 어느 정도 작게 하는 것에 의해, 레이저 광(Li)의 아몰퍼스 실리콘 막(W1)에 대한 침투 깊이를 크게 할 수 있다. 이에 의해, 파장이 낮은 영역(예를 들면, 308㎚의 XeCl 엑시머 레이저)의 경우와 비교하여, 형성되는 폴리실리콘 막의 품질을 컨트롤하기 쉬워진다.
갈바노 미러(4)의 경사를 변화시키는 것에 의해, 간단하게 아몰퍼스 실리콘 막(W1)의 광 영역에 대해, 레이저 광(Li)을 조사할 수 있다.
(그 외의 실시형태)
이상, 본 개시를 바람직한 실시형태에 의해 설명했지만, 이와 같은 기술은 한정 사항이 아니며, 물론 여러 가지의 변형이 가능하다.
갈바노 미러(4)는 없어도 좋다. 예를 들면, 아몰퍼스 실리콘 막(W1)과 회절 격자(3) 사이에, 실린드리컬 렌즈를 마련하여도 좋다. 실린드리컬 렌즈에 의해, 레이저 광(Li)의 스폿 직경을 선형상으로 넓힐 수 있다. 이 경우, 실린드리컬 렌즈와 회절 격자(3) 사이에, 레이저 광(Li)의 진행 방향을 변화시키는 미러가 배치되어도 좋다.
또한, 레이저 어닐링 장치(1)는 이동 기구(도시하지 않음)를 구비하여도 좋다. 이동 기구는 아몰퍼스 실리콘 막(W1)이 표면에 퇴적된 기판(W)을 이동(위치 변화)시킨다. 이동 기구는, 예를 들면 기판(W)이 탑재되는 가동식의 스테이지이다. 이동 기구에 의해 기판(W)을 이동시키는 것에 의해, 갈바노 미러(4)가 없어도, 아몰퍼스 실리콘 막(W1)의 광 영역에 대해, 레이저 광(Li)을 조사할 수 있다.
상기 실시형태에서는, 투과형의 회절 격자(3)를 이용했지만, 이것으로 한정되지 않는다. 회절 격자(3)는 반사형이어도 좋다.
상기 실시형태(특히, 도 1)에서는 표현하고 있지 않지만, 레이저 발진기(2i)와 회절 격자(3) 사이에는, 또는 회절 격자(3)와 커플러(5) 사이에는, 레이저 광(Li)을 효율적으로 입사시키기 위해, FAC 렌즈, 트위스터 렌즈, 프리즘 렌즈 등을 마련하여도 좋다.
파장 범위는 435㎚ 이상 460㎚ 이하로 한정되지 않는다. 예를 들면, 하한을 넓혀, 420㎚ 이상 460㎚ 이하여도 좋다. 또한, 파장 범위는 청색 영역을 포함하지 않으며, 예를 들면 자외 영역(400㎚ 이하)이어도 좋다.
본 개시에 따른 레이저 어닐링 방법은, 아몰퍼스 실리콘 막(W1)에 레이저 광(Li)을 조사하여 어닐링 처리하는 레이저 어닐링 방법으로서, 서로 상이한 파장(λi)의 레이저 광(Li)을 출사하는 복수의 레이저 발진기(2i)를, 레이저 광(Li)이 회절 격자(3)에 의해 동일한 광축(A) 상에 회절되도록, 서로 상이한 개소에 배치하고, 아몰퍼스 실리콘 막(W1)의 임의의 결정립 사이즈에 따라서, 복수의 레이저 발진기(Li) 중에서, 레이저 광(Li)의 출사를 온으로 하는 레이저 발진기(2i)를 적어도 1개 이상 선택한다.
본 개시는 레이저 어닐링 장치 및 레이저 어닐링 방법에 적용할 수 있으므로, 극히 유용하며, 산업상의 이용 가능성이 높다.
A: 광축 B: 조사 방향
C: 경사 P: 법선
W: 기판 W1: 아몰퍼스 실리콘 막
λi: 파장 Li: 레이저 광
θi: 입사각 φ: 회절각
1: 레이저 어닐링 장치 2i: 레이저 발진기(레이저 광원)
3: 회절 격자 4: 갈바노 미러
5: 커플러 6: 제어부

Claims (5)

  1. 아몰퍼스 실리콘 막에 레이저 광을 조사하여 어닐링 처리하는 레이저 어닐링 장치로서,
    서로 상이한 파장의 레이저 광을 출사하는 복수의 레이저 광원과,
    각 상기 레이저 광원으로부터 출사된 상기 레이저 광을 회절하는 회절 격자와,
    상기 각 레이저 광원에 의한 상기 레이저 광의 출사의 온/오프를 전환하는 제어부를 구비하고,
    상기 각 레이저 광원은, 출사된 상기 레이저 광이 상기 회절 격자에 의해 동일한 광축 상에 회절되도록, 서로 상이한 개소에 배치되어 있으며,
    상기 제어부는, 상기 아몰퍼스 실리콘 막의 임의의 결정립 사이즈에 따라서, 상기 복수의 레이저 광원 중에서, 상기 레이저 광의 출사를 온으로 하는 상기 레이저 광원을 적어도 1개 이상 선택 가능한
    레이저 어닐링 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 레이저 광원 중에는, 420㎚ 이상 460㎚ 이하의 파장의 상기 레이저 광을 출사하는 상기 레이저 광원이 포함되어 있으며,
    상기 제어부는, 420㎚ 이상 460㎚ 이하의 파장 범위 중에서, 상기 아몰퍼스 실리콘 막에 조사하는 상기 레이저 광의 파장을 선택 가능한
    레이저 어닐링 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 아몰퍼스 실리콘 막과 상기 회절 격자 사이에는, 상기 레이저 광을 상기 아몰퍼스 실리콘 막을 향하여 조사하는 동시에, 경사가 변화 가능한 미러가 개재되어 있는
    레이저 어닐링 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 아몰퍼스 실리콘 막이 퇴적된 기판을 이동시키는 이동 기구를 구비하는
    레이저 어닐링 장치.
  5. 아몰퍼스 실리콘 막에 레이저 광을 조사하여 어닐링 처리하는 레이저 어닐링 방법으로서,
    서로 상이한 파장의 레이저 광을 출사하는 복수의 레이저 광원을, 상기 레이저 광이 회절 격자에 의해 동일한 광축 상에 회절되도록, 서로 상이한 개소에 배치하고,
    상기 아몰퍼스 실리콘 막의 임의의 결정립 사이즈에 따라서, 상기 복수의 레이저 광원 중에서, 상기 레이저 광의 출사를 온으로 하는 상기 레이저 광원을 적어도 1개 이상 선택하는
    레이저 어닐링 방법.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004064066A (ja) 2002-06-07 2004-02-26 Fuji Photo Film Co Ltd レーザアニール装置

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2856533B2 (ja) * 1990-10-05 1999-02-10 株式会社東芝 多結晶シリコン薄膜の製造方法
JP2001308009A (ja) * 2000-02-15 2001-11-02 Matsushita Electric Ind Co Ltd 非単結晶膜、非単結晶膜付き基板、その製造方法及びその製造装置並びにその検査方法及びその検査装置並びにそれを用いた薄膜トランジスタ、薄膜トランジスタアレイ及び画像表示装置
JP2004103794A (ja) 2002-09-09 2004-04-02 Sumitomo Heavy Ind Ltd シリコン結晶化方法及びレーザアニール装置
JP4727135B2 (ja) 2003-05-26 2011-07-20 富士フイルム株式会社 レーザアニール装置
JP4408668B2 (ja) 2003-08-22 2010-02-03 三菱電機株式会社 薄膜半導体の製造方法および製造装置
JP2005079497A (ja) 2003-09-03 2005-03-24 Toshiba Corp レーザ加工方法と加工装置および表示装置の製造方法と表示装置
JP2007027612A (ja) 2005-07-21 2007-02-01 Sony Corp 照射装置および照射方法
JP2007158372A (ja) 2007-02-06 2007-06-21 Advanced Display Inc 半導体装置の製造方法および製造装置
US8080450B2 (en) 2007-04-18 2011-12-20 Mitsubishi Electric Corporation Method of manufacturing semiconductor thin film
US20090120924A1 (en) * 2007-11-08 2009-05-14 Stephen Moffatt Pulse train annealing method and apparatus
JP2008288608A (ja) 2008-07-14 2008-11-27 Advanced Lcd Technologies Development Center Co Ltd 半導体結晶化装置
JP2010034366A (ja) 2008-07-30 2010-02-12 Sony Corp 半導体処理装置および半導体処理方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004064066A (ja) 2002-06-07 2004-02-26 Fuji Photo Film Co Ltd レーザアニール装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
첸 이(CHEN Yi), "레이저 어닐링에 의한 접합 형성과 고성능 파워-SiMOS FETs에 관한 연구" 류큐 대학 박사 논문, 2016년 9월, 제 32, 33 페이지

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