WO2018155455A1 - レーザ照射装置、薄膜トランジスタの製造方法、プログラムおよび投影マスク - Google Patents

レーザ照射装置、薄膜トランジスタの製造方法、プログラムおよび投影マスク Download PDF

Info

Publication number
WO2018155455A1
WO2018155455A1 PCT/JP2018/006071 JP2018006071W WO2018155455A1 WO 2018155455 A1 WO2018155455 A1 WO 2018155455A1 JP 2018006071 W JP2018006071 W JP 2018006071W WO 2018155455 A1 WO2018155455 A1 WO 2018155455A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
region
projection
laser light
pattern
laser
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2018/006071
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
水村 通伸
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
V Technology Co Ltd
Original Assignee
V Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by V Technology Co Ltd filed Critical V Technology Co Ltd
Priority to US16/487,289 priority Critical patent/US20200020530A1/en
Priority to KR1020197024506A priority patent/KR20190117548A/ko
Priority to CN201880013167.8A priority patent/CN110326087A/zh
Publication of WO2018155455A1 publication Critical patent/WO2018155455A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10PGENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P14/00Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
    • H10P14/20Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
    • H10P14/34Deposited materials, e.g. layers
    • H10P14/3402Deposited materials, e.g. layers characterised by the chemical composition
    • H10P14/3404Deposited materials, e.g. layers characterised by the chemical composition being Group IVA materials
    • H10P14/3411Silicon, silicon germanium or germanium
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/20Exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/2051Exposure without an original mask, e.g. using a programmed deflection of a point source, by scanning, by drawing with a light beam, using an addressed light or corpuscular source
    • G03F7/2053Exposure without an original mask, e.g. using a programmed deflection of a point source, by scanning, by drawing with a light beam, using an addressed light or corpuscular source using a laser
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/0007Applications not otherwise provided for
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D30/00Field-effect transistors [FET]
    • H10D30/01Manufacture or treatment
    • H10D30/021Manufacture or treatment of FETs having insulated gates [IGFET]
    • H10D30/031Manufacture or treatment of FETs having insulated gates [IGFET] of thin-film transistors [TFT]
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D30/00Field-effect transistors [FET]
    • H10D30/60Insulated-gate field-effect transistors [IGFET]
    • H10D30/67Thin-film transistors [TFT]
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10PGENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P14/00Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
    • H10P14/20Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
    • H10P14/38Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials characterised by treatments done after the formation of the materials
    • H10P14/3802Crystallisation or recrystallisation of non-monocrystalline semiconductor materials, e.g. regrowth
    • H10P14/3808Crystallisation or recrystallisation of non-monocrystalline semiconductor materials, e.g. regrowth using laser beams
    • H10P14/381Beam shaping, e.g. using a mask
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10PGENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P34/00Irradiation with electromagnetic or particle radiation of wafers, substrates or parts of devices
    • H10P34/40Irradiation with electromagnetic or particle radiation of wafers, substrates or parts of devices with high-energy radiation
    • H10P34/42Irradiation with electromagnetic or particle radiation of wafers, substrates or parts of devices with high-energy radiation with electromagnetic radiation, e.g. laser annealing
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10PGENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P72/00Handling or holding of wafers, substrates or devices during manufacture or treatment thereof
    • H10P72/04Apparatus for manufacture or treatment
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10PGENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P76/00Manufacture or treatment of masks on semiconductor bodies, e.g. by lithography or photolithography

Definitions

  • the present invention relates to the formation of a thin film transistor, and more particularly to a laser irradiation apparatus, a thin film transistor manufacturing method, and a program for forming a polysilicon thin film by irradiating an amorphous silicon thin film on the thin film transistor with a laser beam.
  • Patent Document 1 an amorphous silicon thin film is formed in a channel region, and then the amorphous silicon thin film is irradiated with a laser beam such as an excimer laser, and laser annealing is performed. It is disclosed to perform a treatment for crystallizing a thin film. According to Patent Document 1, it is possible to make the channel region between the source and drain of a thin film transistor a polysilicon thin film with high electron mobility by performing this process, and to increase the speed of transistor operation. Are listed.
  • laser annealing is performed by irradiating a channel region between a source and a drain with laser light.
  • the intensity of the irradiated laser light is not constant, and crystallization of a polysilicon crystal is performed. May be biased in the channel region.
  • the intensity of the laser beam irradiated to the channel region may not be constant depending on the shape of the projection mask. As a result, crystallization in the channel region may occur. Will be biased.
  • the characteristics of the formed polysilicon thin film may not be uniform, which may cause deviation in characteristics of individual thin film transistors included in the substrate. As a result, there arises a problem that display unevenness occurs in the liquid crystal produced using the substrate.
  • the object of the present invention has been made in view of such problems, and can reduce the unevenness of the characteristics of the laser light applied to the channel region and suppress the dispersion of characteristics of a plurality of thin film transistors included in the substrate.
  • a laser irradiation apparatus, a thin film transistor manufacturing method, a program, and a projection mask are provided.
  • a laser irradiation apparatus is disposed in a projection light source, a light source that generates laser light, a projection lens that irradiates laser light onto a predetermined region of an amorphous silicon thin film attached to a thin film transistor, and a predetermined projection lens.
  • the projection lens is a plurality of microlenses included in a microlens array capable of separating laser light, and each of the plurality of masks included in the projection mask pattern includes a plurality of masks. It may be characterized by corresponding to each of the microlenses.
  • the projection mask pattern is provided along the long side direction or the short side direction of the transmission region in addition to the substantially rectangular transmission region, and has a narrower width than the transmission region. It may be characterized by including a substantially rectangular auxiliary pattern.
  • the projection mask pattern is provided along the short side direction of the transmission region in addition to the first auxiliary pattern along the long side direction of the substantially rectangular transmission region. It is also possible to include a second auxiliary pattern.
  • the projection mask pattern may be characterized in that the width or size of the auxiliary pattern is determined based on energy in a predetermined region of the laser light.
  • the projection mask pattern is provided with a plurality of light shielding portions that shield the laser light in the edge region in the transmission region in the long side direction or the short side direction of the transmission region. May be a feature.
  • the projection mask pattern is provided with a plurality of light shielding portions that shield the laser light in the edge region in the transmission region in the long side direction and the short side direction of the transmission region,
  • the density of the light shielding portion provided may be different between the edge region in the long side direction and the edge region in the short side direction.
  • the projection mask pattern may be characterized in that the density of the light shielding portion provided in the transmission region is determined according to the energy of the laser light in the predetermined region. .
  • a program includes a generation function for generating laser light in a computer, a transmission function that is disposed in a projection lens and transmits laser light in a predetermined projection pattern, and amorphous silicon that is attached to a thin film transistor.
  • An irradiation function for irradiating a predetermined region of the thin film with laser light that has passed through a predetermined projection pattern.
  • the transmission function in addition to the transmission region corresponding to the predetermined region, the irradiation region is provided around the transmission region. The laser beam is transmitted through the auxiliary pattern.
  • a projection mask according to an embodiment of the present invention is a projection mask disposed on a projection lens that emits laser light, and has a predetermined projection pattern with respect to a predetermined region of an amorphous silicon thin film deposited on a thin film transistor.
  • a second mask pattern that is provided around the first mask pattern and transmits the laser light; It is characterized by including.
  • the projection lens is a plurality of microlenses included in a microlens array capable of separating the laser light, and each of the plurality of masks included in the first mask pattern is , And corresponding to each of the plurality of microlenses.
  • the second mask pattern is provided along the long side direction or the short side direction of the transmissive region in addition to the substantially rectangular transmissive region, and more than the transmissive region.
  • An auxiliary pattern having a substantially rectangular shape having a narrow width may be included.
  • the second mask pattern includes a pattern provided along the short side direction of the transmission region in addition to the substantially rectangular pattern along the long side direction of the transmission region. It may be characterized by including.
  • the second mask pattern includes a plurality of light shielding portions that shield the laser light in an edge region in the transmission region in a long side direction or a short side direction of the transmission region. It may be provided.
  • the second mask pattern includes a plurality of light shielding portions that shield the laser light in an edge region in the transmission region in a long side direction and a short side direction of the transmission region.
  • the density of the provided light-shielding part may be different between the edge region in the long side direction and the edge region in the short side direction.
  • the density of the light shielding portion provided in the transmission region is determined according to the energy of the laser beam in the predetermined region. May be a feature.
  • a laser irradiation apparatus capable of reducing unevenness of characteristics of laser light irradiated to a channel region and suppressing variation in characteristics of a plurality of thin film transistors included in a substrate To provide a mask.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a laser irradiation apparatus 10 according to the first embodiment of the present invention.
  • the laser irradiation apparatus 10 irradiates, for example, a channel region formation scheduled region with laser light and anneals the channel.
  • This is an apparatus for polycrystallizing a region formation planned region.
  • the laser irradiation device 10 is used, for example, when forming a thin film transistor of a pixel such as a peripheral circuit of a liquid crystal display device.
  • a gate electrode made of a metal film such as Al is patterned on the substrate 30 by sputtering.
  • a gate insulating film made of a SiN film is formed on the entire surface of the substrate 30 by a low temperature plasma CVD method.
  • an amorphous silicon thin film is formed on the gate insulating film by, for example, a plasma CVD method. That is, an amorphous silicon thin film is formed (deposited) on the entire surface of the substrate 30.
  • the laser irradiation apparatus 10 illustrated in FIG. 1 performs annealing treatment by irradiating a predetermined region on the gate electrode of the amorphous silicon thin film (a region that becomes a channel region in the thin film transistor) with the laser beam 14, Polycrystalline to polysilicon.
  • the substrate 30 is, for example, a glass substrate, but the substrate 30 is not necessarily a glass material, and may be a substrate of any material such as a resin substrate formed of a material such as resin.
  • the beam system of the laser light emitted from the laser light source 11 is expanded by the coupling optical system 12, and the luminance distribution is made uniform.
  • the laser light source 11 is, for example, an excimer laser that emits laser light having a wavelength of 308 nm or 248 nm at a predetermined repetition period.
  • the wavelength is not limited to these examples, and may be any wavelength.
  • the laser light passes through a plurality of openings (transmission areas) of the projection mask pattern 15 provided on the microlens array 13, is separated into a plurality of laser lights 14, and is an amorphous silicon thin film coated on the substrate 30.
  • the predetermined region is irradiated.
  • the microlens array 13 is provided with a projection mask pattern 15, and the projection mask pattern 15 irradiates a predetermined region with laser light 14. Then, a predetermined region of the amorphous silicon thin film is instantaneously heated and melted, and the amorphous silicon thin film becomes a polysilicon thin film.
  • the polysilicon thin film has a higher electron mobility than the amorphous silicon thin film, and is used in a channel region in which a source and a drain are electrically connected in a thin film transistor.
  • FIG. 1 an example using the microlens array 13 is shown, but the microlens array 13 is not necessarily used, and the laser light 14 may be irradiated using one projection lens. .
  • the first embodiment a case where a polysilicon thin film is formed using the microlens array 13 will be described as an example.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of the thin film transistor 20 in which a predetermined region is annealed.
  • the thin film transistor 20 is formed by first forming the polysilicon thin film 22 and then forming the source 23 and the drain 24 at both ends of the formed polysilicon thin film 22.
  • a single polysilicon thin film 22 is formed between the source 23 and the drain 24 as a result of the annealing process.
  • the laser irradiation apparatus 10 illustrated in FIG. 1 irradiates one thin film transistor 20 with laser light 14 using, for example, 20 microlenses 17 included in one column (or one row) of the microlens array 13. To do. That is, the laser irradiation apparatus 10 irradiates one thin film transistor 20 with 20 shots of laser light 14. As a result, in the thin film transistor 20, a predetermined region of the amorphous silicon thin film 21 is instantaneously heated and melted to become a polysilicon thin film 22.
  • the number of microlenses included in one column (or one row) of the microlens array 13 is not limited to 20 and may be any number as long as it is plural.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of the substrate 30 after the laser irradiation apparatus 10 illustrated in FIG.
  • the substrate 30 includes a plurality of pixels, and each of the pixels includes a thin film transistor 20.
  • the thin film transistor 20 performs light transmission control in each of a plurality of pixels by electrically turning on and off.
  • the thin film transistors 20 are provided on the substrate 30 at a predetermined interval “H”. Therefore, the laser irradiation apparatus 10 illustrated in FIG. 1 needs to irradiate the amorphous silicon thin film coated on the substrate 30 with laser light at a predetermined interval “H”.
  • the predetermined region of the amorphous silicon thin film 21 is a portion that is annealed to become the thin film transistor 20.
  • the laser irradiation apparatus 10 irradiates the laser beam 14 at a predetermined cycle, moves the substrate 30 during a time when the laser beam 14 is not irradiated, and the laser beam 14 is applied to a predetermined region of the next amorphous silicon thin film. Let it be irradiated.
  • the predetermined regions that are annealed to become the thin film transistors 20 are arranged on the substrate 30 at a predetermined interval “H” with respect to the moving direction.
  • the laser irradiation apparatus 10 irradiates a predetermined region of the amorphous silicon thin film coated on the substrate 30 with the laser beam 14 at a predetermined cycle.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration example of the microlens array 13.
  • the laser irradiation apparatus 10 illustrated in FIG. 1 sequentially uses a plurality of microlenses 17 included in the microlens array 13 to laser a predetermined region of the amorphous silicon thin film coated on the substrate 30.
  • the light 14 is irradiated to make the predetermined region a polysilicon thin film.
  • the number of microlenses 17 included in one column (or one row) of the microlens array 13 is twenty.
  • laser light is irradiated to one predetermined region using 20 microlenses 17 (that is, each of the microlenses 17 included in a row).
  • the number of microlenses 17 included in one row (or one row) of the microlens array 13 is not limited to 20 and may be any number. Further, the number of microlenses 13 included in one row (or one column) of the microlens array 13 is not limited to 83 illustrated in FIG. 4 and may be any number.
  • the laser irradiation apparatus 10 illustrated in FIG. 1 first has a first microlens 17 (for example, in FIG. 4) included in the microlens array 13 with respect to a predetermined region of the region A of the substrate 30 illustrated in FIG.
  • the laser beam 14 is irradiated using the T-row microlenses 17) of the illustrated microlens array.
  • the substrate 30 is moved by a predetermined interval “H”. While the substrate 30 is moving, the laser irradiation apparatus 10 stops the irradiation of the laser beam 14.
  • the laser irradiation apparatus 10 includes the first microlens 17 included in the microlens array 13 (that is, the microlenses 17 in the T row of the microlens array illustrated in FIG. 4). ) Is used to irradiate a predetermined region of the region B of the substrate 30 illustrated in FIG. In this case, the predetermined area of the area A in FIG. 4 is the second microlens 17 adjacent to the first microlens 17 in the microlens array 13 (that is, the S row of the microlens array illustrated in FIG. 4).
  • the laser light 14 is irradiated by the micro lens 17).
  • the predetermined region included in the substrate 30 is irradiated with the laser light 14 from each of the plurality of microlenses 17 corresponding to one row (or one row) of the microlens array 13.
  • the laser irradiation apparatus 10 may irradiate the laser beam 14 to the substrate 30 that has been stopped after the substrate 30 has moved by “H”, or may apply to the substrate 30 that continues to move.
  • the laser beam 14 may be irradiated. Further, the laser irradiation apparatus 10 may continue to irradiate the laser beam 14 while the substrate 30 is moving.
  • FIG. 5 is a configuration example of the projection mask 150 included in the projection mask pattern 15.
  • the projection mask 150 corresponds to the microlens 17 included in the microlens array 13 illustrated in FIG.
  • the projection mask 150 includes a transmissive region 151 and a light shielding region 152.
  • the laser light 14 passes through the transmission region 151 of the projection mask 150 and is irradiated to the channel region of the thin film transistor 20.
  • the transmissive region 151 of the projection mask 150 has a width (short side length) of about 50 [ ⁇ m].
  • the length of the width is merely an example, and may be any length.
  • the length of the long side of the projection mask 150 is, for example, about 100 [ ⁇ m]. Note that the length of the long side is merely an example, and may be any length.
  • the microlens array 13 illustrated in FIG. 4 irradiates the projection mask 150 by reducing it to, for example, 1/5.
  • the laser light 14 transmitted through the projection mask 150 is reduced to a width of about 10 [ ⁇ m] and a length of about 20 [ ⁇ m] in the channel region.
  • the reduction ratio of the microlens array 13 is not limited to 1/5, and may be any scale.
  • the projection mask pattern 15 is formed by arranging the projection masks 150 illustrated in FIG. 5 as many as the number of the microlenses 17.
  • FIG. 6 is a graph showing the energy status of the laser beam in the channel region when the projection mask 150 illustrated in FIG. 5 is used to irradiate the laser beam.
  • the graph of FIG. 6 shows the state of laser beam irradiation energy at a position corresponding to a straight line X-X ′ parallel to the short side of the projection mask 15 in a predetermined region of the substrate 30.
  • the horizontal axis represents the position
  • the vertical axis represents the laser beam irradiation energy (irradiation energy in the channel region) at the position.
  • the example of FIG. 6 is merely an example, and it goes without saying that the state of the irradiation energy of the laser light in the channel region changes depending on the energy of the laser light, the size of the projection mask 150, and the like.
  • the energy of the laser light that has passed through the peripheral portion (edge portion) of the projection mask 150 is higher than the energy of the laser light that has passed through other locations. .
  • the speed at which the amorphous silicon thin film is crystallized increases.
  • the speed of crystallization (crystallization of amorphous silicon) in the peripheral part (edge part) of the channel region is faster than in other parts.
  • the peripheral portion (edge portion) of the channel region is crystallized earlier than the other portions.
  • the degree of crystallization of the polysilicon crystal is biased in the channel region, the characteristics of the formed polysilicon thin film are not uniform, and the characteristics of individual thin film transistors included in the substrate are biased. As a result, there arises a problem that display unevenness occurs in the liquid crystal produced using the substrate.
  • the projection mask 150 according to the first embodiment of the present invention is provided with other transmissive regions (auxiliary patterns) at both ends of the transmissive region 151.
  • FIG. 7 is a schematic diagram illustrating a configuration example of the projection mask 150 when the auxiliary pattern 153 is provided.
  • the auxiliary pattern 153 is, for example, a thin slit along the long side (longitudinal direction) of the transmissive region 151.
  • the shape of the auxiliary pattern 153 is not limited to a thin slit shape, and may be any shape, and can be a suitable shape according to the shape of the projection mask 150.
  • the auxiliary pattern 153 has the same length (long side) as that of the transmissive region 151, but its width is, for example, about 1/10 of the transmissive region 151. For example, if the width (short side length) of the transmission region 151 is about 50 [ ⁇ m], the auxiliary pattern 153 has a width (short side length) of about 5 [ ⁇ m]. Note that the width (short side length) of the auxiliary pattern 153 is any length as long as the irradiation energy on the substrate 30 of the laser light passing through the edge portion of the transmission region 151 can be reduced. However, the length is not limited to one-tenth of the transmission region 151.
  • FIG. 8 is a graph showing the state of energy of the laser beam in the channel region when the projection mask 150 provided with the auxiliary pattern 153 is irradiated with the laser beam.
  • the graph of FIG. 8 shows the state of the laser beam irradiation energy at a position corresponding to a straight line X-X ′ parallel to the short side of the projection mask 15 in a predetermined region of the substrate 30.
  • the horizontal axis is the position
  • the vertical axis is the laser beam irradiation energy (irradiation energy in the channel region) at that position.
  • the example of FIG. 8 is merely an example, and similarly to FIG. 6, the energy state of the laser light in the channel region changes depending on the energy when the laser light is irradiated, the size of the projection mask 150, and the like. Needless to say.
  • the energy of the laser light that has passed through the projection mask 150 provided with the auxiliary pattern 153 is comparable to the energy of the laser light that has passed through other locations.
  • the energy of the laser light that has passed through the projection mask 150 provided with the auxiliary pattern 153 is different from the case of FIG. 6 in that the edge portion of the projection mask 150 does not become larger than the other portions. That is, by using the projection mask 150 provided with the auxiliary pattern 153, the energy of the laser light irradiated to the channel region is made uniform. As a result, it becomes possible to irradiate laser light with uniform energy to the channel region, and the degree of crystallization of the polysilicon crystal is made uniform. Therefore, variation in characteristics of the plurality of thin film transistors included in the substrate can be suppressed.
  • auxiliary pattern 153 can also be provided in the width direction (short-side direction) of the transmission region 151.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration example of the projection mask 150 when the auxiliary pattern 153 is provided also in the width direction of the transmission region 151. If the auxiliary pattern 153 is not provided, the energy of the laser beam 14 that has passed through the edge region of the transmission region 151 is higher than the energy of the laser beam 14 that has passed through other regions even in the width direction of the transmission region 151. . For this reason, the speed of crystallization (crystallization of amorphous silicon) in the peripheral part (edge part) of the channel region is faster than in other parts. As described above, the peripheral portion (edge portion) of the channel region is crystallized earlier than the other portions, whereby the degree of crystallization of the polysilicon crystal is biased in the channel region.
  • an auxiliary pattern 153 is also provided in the width direction of the transmission region 151, so that the bias of the laser beam energy in the channel region is eliminated and the laser beam with uniform energy is irradiated. .
  • the degree of crystallization of the polysilicon crystal is made uniform, and variations in characteristics of a plurality of thin film transistors included in the substrate can be suppressed.
  • the laser irradiation apparatus 10 illustrated in FIG. 1 uses a microlens 17 included in the microlens array 13 via a projection mask pattern 15 including a projection mask 150 illustrated in FIG. 7 or FIG. 14 is irradiated to a predetermined area on the substrate 30.
  • the amorphous silicon thin film coated on the substrate 30 is instantaneously heated and melted to become a polysilicon thin film.
  • the substrate 30 moves a predetermined distance each time the laser light 14 is irradiated by one microlens 17. As illustrated in FIG. 3, the predetermined distance is a distance “H” between the plurality of thin film transistors 20 on the substrate 30.
  • the laser irradiation apparatus 10 stops the irradiation of the laser light 14 while moving the substrate 30 by the predetermined distance.
  • the laser irradiation apparatus 10 is irradiated with the laser light 14 by the one microlens 17 using the other microlens 17 included in the microlens array 13. Irradiate a predetermined area again.
  • the amorphous silicon thin film coated on the substrate 30 is once again instantaneously heated and melted to become a polysilicon thin film.
  • each of 20 microlenses 17 is sequentially used via the projection mask pattern 15 illustrated in FIG. 7 or FIG. Irradiate light 14.
  • a polysilicon thin film is formed in a predetermined region of the amorphous silicon thin film coated on the substrate 30.
  • the source 23 and the drain 24 are formed, and a thin film transistor is formed.
  • the bias of the laser beam energy in the channel region is eliminated. Therefore, the degree of crystallization of the polysilicon crystal is made uniform, and it is possible to suppress variations in characteristics of a plurality of thin film transistors included in the substrate. As a result, display unevenness can be prevented from occurring in the liquid crystal formed using the substrate.
  • the configuration example of the laser irradiation apparatus in the second embodiment is the same as that of the laser irradiation apparatus 10 in the first embodiment illustrated in FIG. 1, detailed description thereof is omitted.
  • a light-shielding portion that shields the laser beam is provided in the edge region of the transmission region 151 of the projection mask 150, and the amount (size) of the laser beam passing through the edge region is adjusted.
  • the light shielding portion is not limited to the edge region of the transmission region 151, and may be provided in any region as long as the amount (size) of laser light is larger than that of other regions.
  • FIG. 10 is a diagram showing a configuration example of the projection mask 150 in the second embodiment.
  • the projection mask 150 is provided with a plurality of light shielding portions 154 in the peripheral area (edge area).
  • the light shielding portions 154 are arranged and provided in an edge region (region ⁇ ) in the width direction of the transmission region 151 and an edge region (region ⁇ ) in the length direction.
  • the regions ⁇ are arranged in four rows with an interval of about 1 [ ⁇ m] from each other.
  • they are arranged in two rows with an interval of about 2 [ ⁇ m] from each other.
  • positioning of these light-shielding parts 154 is an illustration to the last, Comprising: You may arrange
  • the light shielding portion 154 is, for example, a quadrangle having a side of about 1 [ ⁇ m].
  • the light shielding portion 154 is not limited to a square of about 1 [ ⁇ m], and may have any size and shape as long as it is less than the resolution of the microlens array.
  • the number of light shielding portions 154 provided on the projection mask 150 may be determined based on the transmittance of the laser light.
  • the number of light shielding portions 154 in the edge region (region ⁇ ) in the width direction of the transmission region 151 is larger than the number of edge regions (region ⁇ ) in the length direction.
  • the density of the light shielding portions 154 in the width direction of the transmission region 151 is higher than the density of the passage portions 154 in the edge region in the length direction.
  • the number (density) of the light shielding portions 154 can be adjusted in accordance with the energy deviation of the laser light 14 in the channel region.
  • the light shielding portion 154 is provided in the entire edge region of the transmission region 151.
  • the light shielding portion 154 may be provided only in the edge region (region ⁇ ) in the length direction. Conversely, it may be provided only in the edge region (region ⁇ ) in the width direction.
  • the second embodiment of the present invention by providing a light shielding part in the transmission region of the projection mask, a part of the laser light passing through the transmission region can be shielded. As a result, it is possible to adjust the energy of the laser light applied to a predetermined area on the substrate. Therefore, for example, by providing a light-shielding portion at a portion where the energy of laser light irradiation is larger than the others, the energy of the laser light can be made uniform in the entire predetermined region. Therefore, the degree of crystallization of the polysilicon crystal is made uniform, and it is possible to suppress variations in characteristics of a plurality of thin film transistors included in the substrate. As a result, display unevenness can be prevented from occurring in the liquid crystal formed using the substrate.
  • the auxiliary pattern is provided on the projection mask, and the light shielding portion is also provided in the transmissive portion, so that the energy of the laser light in the channel region is made uniform.
  • the configuration example of the laser irradiation apparatus in the third embodiment is the same as that of the laser irradiation apparatus 10 in the first embodiment illustrated in FIG. 1, detailed description thereof is omitted.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration example of the projection mask 150 according to the third embodiment.
  • the projection mask 150 is provided with an auxiliary pattern 153 along the long side direction of the transmissive region 151 and a light shielding portion in the edge region (region ⁇ ) in the width direction of the transmissive region 151. 154 is provided.
  • the auxiliary pattern 153 is provided in the long side direction of the transmission region 151, the energy of the laser beam in the channel region can be made uniform as illustrated in FIG.
  • the light shielding portion 154 is provided in the edge region (region ⁇ ) in the width direction of the transmission region 151, the amount (size) of the laser beam 14 can be adjusted, and the laser beam 14 in the channel region can be adjusted. Energy can be reduced.
  • the projection mask 150 is provided with an auxiliary pattern 153 along the width direction of the transmission region 151, and in the edge region (region ⁇ ) in the long side direction of the transmission region 151.
  • a light shielding portion 154 may be provided.
  • the auxiliary pattern 153 is provided in the width direction of the transmission region 151, the energy of the laser light 14 in the channel region can be made uniform as illustrated in FIG.
  • the light shielding portion 154 is provided in the edge region (region ⁇ ) in the long side direction of the transmission region 151, the amount (size) of the laser beam to pass can be adjusted, and the laser in the channel region can be adjusted. Light energy can be reduced.
  • the projection mask 150 is provided with an auxiliary pattern 153 along the width direction and the long side direction of the transmissive region 151, and the edge of the transmissive region 151 in the long side direction.
  • a light shielding portion 154 may be provided in the region (region ⁇ ).
  • the auxiliary pattern 153 is provided in the width direction and the long side direction of the transmission region 151, the energy of the laser beam 14 in the predetermined region can be made uniform as illustrated in FIG.
  • the light shielding portion 154 is provided in the edge region (region ⁇ ) with respect to the long side direction of the transmission region 151, the amount (size) of the laser beam 14 can be adjusted. The energy of the laser beam 14 can be reduced.
  • the energy of the laser beam 14 can be finely adjusted according to the size and number of the light shielding portions 154.
  • the energy of the laser light 14 is greatly adjusted by the auxiliary pattern 153, and then the light shielding portion 154 is further provided.
  • the energy of the laser beam 14 can be finely adjusted, and the uniformity of the energy of the laser beam 14 in a predetermined region can be further improved.
  • the projection mask 150 is provided with an auxiliary pattern 153 along the width direction and the long side direction of the transmission region 151, and further, the edge region in the width direction of the transmission region 151. You may provide the light-shielding part 154 in (area
  • the auxiliary pattern 153 is provided in the width direction and the long side direction of the transmission region 151, the energy of the laser beam 14 in the predetermined region can be made uniform as illustrated in FIG.
  • the light shielding portion 154 is provided in the edge region (region ⁇ ) in the width direction of the transmission region 151, the amount (size) of the laser beam 14 can be adjusted, and the predetermined region can be adjusted. The energy of the laser beam 14 can be reduced.
  • the auxiliary pattern 153 and the light shielding portion 154 are provided in the width direction, after the energy of irradiation of the laser beam 14 is largely adjusted by the auxiliary pattern 153, the light shielding portion 154 is further appropriately set. By providing, it becomes possible to finely adjust the energy of the laser beam 14, and it is possible to further improve the uniformity of the energy of the laser beam 14 in a predetermined region.
  • the projection mask 150 is provided with an auxiliary pattern 153 along the width direction and the long side direction of the transmission region 151, and further, the width direction and the long side of the transmission region 151.
  • the auxiliary pattern 153 is provided in the width direction and the long side direction of the transmission region 151, the energy of the laser beam 14 in the predetermined region can be made uniform as illustrated in FIG.
  • the light shielding portion 154 is provided in the edge region (region ⁇ and region ⁇ ) with respect to the width direction and the long side direction of the transmission region 151, the amount (size) of the laser beam 14 passing can be adjusted. It is possible to reduce the energy of the laser beam 14 in a predetermined region.
  • the auxiliary pattern 153 and the light shielding portion 154 are provided in the width direction and the long side direction, after the energy of irradiation of the laser light 14 is largely adjusted by the auxiliary pattern 153, the light shielding is further performed.
  • the portion 154 as appropriate, the energy of the laser beam 14 can be finely adjusted, and the energy of the laser beam 14 in a predetermined region can be made more uniform.
  • the auxiliary pattern is provided on the projection mask, and the light shielding portion is also provided in the transmissive portion, so that the energy of the laser light in a predetermined region is made uniform. Therefore, the degree of crystallization of the polysilicon crystal is made uniform, and it is possible to suppress variations in characteristics of a plurality of thin film transistors included in the substrate. As a result, display unevenness can be prevented from occurring in the liquid crystal produced using the substrate 30.
  • the fourth embodiment of the present invention is an embodiment in which laser annealing is performed using one projection lens instead of a microlens array including a plurality of microlenses.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating a configuration example of the laser irradiation apparatus 10 according to the fourth embodiment of the present invention.
  • the laser irradiation apparatus 10 according to the fourth embodiment of the present invention includes a laser light source 11, a coupling optical system 12, a projection mask pattern 15, and a projection lens 18.
  • the laser light source 11 and the coupling optical system 12 have the same configuration as the laser light source 11 and the coupling optical system 12 in the first embodiment of the present invention shown in FIG. Omitted.
  • Laser light is transmitted through a plurality of openings (transmission areas) of the projection mask pattern 15 and is irradiated onto a predetermined area of the amorphous silicon thin film coated on the substrate 30 by the projection lens 18.
  • a predetermined region of the amorphous silicon thin film is instantaneously heated and melted, and a part of the amorphous silicon thin film becomes a polysilicon thin film.
  • the projection mask 150 included in the projection mask pattern 15 may be provided with a plurality of light shielding portions 154 in the peripheral area (edge area).
  • the light shielding portions 154 are arranged and provided in the edge region (region ⁇ ) in the width direction and the edge region (region ⁇ ) in the length direction of the transmission region 151.
  • the energy of the laser beam 14 can be made uniform over the entire predetermined region.
  • the projection mask 150 included in the projection mask pattern 15 may be the projection mask 150 illustrated in FIGS. 11A to 11E.
  • the auxiliary pattern 153 on the projection mask 150 and also providing the light shielding portion 154 in the transmission portion 151 the energy of the laser beam 14 in a predetermined region can be made uniform.
  • the laser beam 14 is converted by the magnification of the optical system of the projection lens 18. That is, the pattern of the projection mask pattern 15 is converted by the magnification of the optical system of the projection lens 18, and a predetermined region on the substrate 30 is laser annealed. Since the magnification of the optical system of the projection lens 18 is about twice, the mask pattern of the projection mask pattern 15 is multiplied by about 1/2 (0.5), and a predetermined region of the substrate 30 is laser-annealed. Note that the magnification of the optical system of the projection lens 18 is not limited to about twice, and may be any magnification.
  • a predetermined region on the substrate 30 is laser-annealed according to the magnification of the optical system of the projection lens 18. For example, if the magnification of the optical system of the projection lens 18 is four times, the mask pattern of the projection mask pattern 15 is multiplied by about 1/4 (0.25), and a predetermined region of the substrate 30 is laser-annealed. .
  • the reduced image of the projection mask pattern 15 irradiated on the substrate 30 is a pattern rotated by 180 degrees around the optical axis of the lens of the projection lens 18.
  • the projection lens 18 forms an erect image
  • the reduced image of the projection mask pattern 15 irradiated on the substrate 30 remains as it is.
  • the pattern of the projection mask pattern 15 is reduced on the substrate 30 as it is.
  • the projection mask 150 included in the projection mask pattern 15 is provided with the auxiliary pattern 153 around the transmission region 151, A peripheral region (edge region) provided with a plurality of light-shielding portions 154 or a combination of both can be used. Therefore, even when the projection lens 18 is used, the energy of the laser beam 14 in a predetermined region can be made uniform. Therefore, the degree of crystallization of the polysilicon crystal is made uniform, and it is possible to suppress variations in characteristics of the plurality of thin film transistors included in the substrate 30. As a result, display unevenness can be prevented from occurring in the liquid crystal produced using the substrate 30.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Recrystallisation Techniques (AREA)
  • Thin Film Transistor (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

本発明の一実施形態におけるレーザ照射装置は、レーザ光を発生する光源と、薄膜トランジスタに被着されたアモルファスシリコン薄膜の所定の領域に前記レーザ光を照射する投影レンズと、前記投影レンズに配置され、所定の投影パターンで前記レーザ光を透過させる投影マスクパターンと、を備え、前記投影マスクパターンは、前記所定の領域に対応する透過領域に加えて、当該透過領域の周辺に設けられ、前記レーザ光を透過する補助パターンを含むことを特徴とする。

Description

レーザ照射装置、薄膜トランジスタの製造方法、プログラムおよび投影マスク
 本発明は、薄膜トランジスタの形成に関するものであり、特に、薄膜トランジスタ上のアモルファスシリコン薄膜にレーザ光を照射して、ポリシリコン薄膜を形成するためのレーザ照射装置、薄膜トランジスタの製造方法およびプログラムに関する。
 逆スタガ構造の薄膜トランジスタとして、アモルファスシリコン薄膜をチャネル領域に使用したものが存在する。ただ、アモルファスシリコン薄膜は電子移動度が小さいため、当該アモルファスシリコン薄膜をチャネル領域に使用すると、薄膜トランジスタにおける電荷の移動度が小さくなるという難点があった。
 そこで、アモルファスシリコン薄膜の所定の領域をレーザ光により瞬間的に加熱することで多結晶化し、電子移動度の高いポリシリコン薄膜を形成して、当該ポリシリコン薄膜をチャネル領域に使用する技術が存在する。
 例えば、特許文献1には、チャネル領域にアモルファスシリコン薄膜形成し、その後、このアモルファスシリコン薄膜にエキシマレーザ等のレーザ光を照射してレーザアニールすることにより、短時間での溶融凝固によって、ポリシリコン薄膜に結晶化させる処理を行うことが開示されている。特許文献1には、当該処理を行うことにより、薄膜トランジスタのソースとドレイン間のチャネル領域を、電子移動度の高いポリシリコン薄膜とすることが可能となり、トランジスタ動作の高速化が可能になる旨が記載されている。
特開2016-100537号公報
 特許文献1に記載の薄膜トランジスタでは、ソースとドレイン間のチャネル領域にレーザ光を照射してレーザアニール化しているが、照射されるレーザ光の強度が一定とならずに、ポリシリコン結晶の結晶化の程度が該チャネル領域内において偏ってしまう場合がある。特に、レーザ光が投影マスクを介して照射された場合には、該投影マスクの形状によって、チャネル領域に照射されるレーザ光の強度が一定とならない場合があり、その結果、チャネル領域における結晶化の程度が偏ってしまう。
 そのため、形成されるポリシリコン薄膜の特性が均一とならない場合があり、それによって基板に含まれる個々の薄膜トランジスタの特性に偏りが生じる可能性がある。その結果、基板を用いて作成された液晶に、表示むらが生じるという問題が生じてしまう。
 本発明の目的は、かかる問題点に鑑みてなされたものであって、チャネル領域に照射されるレーザ光の特性の偏りを低減させ、基板に含まれる複数の薄膜トランジスタの特性のばらつきを抑制可能なレーザ照射装置、薄膜トランジスタの製造方法、プログラムおよび投影マスクを提供することである。
 本発明の一実施形態におけるレーザ照射装置は、レーザ光を発生する光源と、薄膜トランジスタに被着されたアモルファスシリコン薄膜の所定の領域にレーザ光を照射する投影レンズと、投影レンズに配置され、所定の投影パターンでレーザ光を透過させる投影マスクパターンと、を備え、投影マスクパターンは、所定の領域に対応する透過領域に加えて、当該透過領域の周辺に設けられ、レーザ光を透過する補助パターンを含むことを特徴とする。
 本発明の一実施形態におけるレーザ照射装置において、投影レンズは、レーザ光を分離可能なマイクロレンズアレイに含まれる複数のマイクロレンズであり、投影マスクパターンに含まれる複数のマスクの各々は、複数のマイクロレンズの各々に対応することを特徴としてもよい。
 本発明の一実施形態におけるレーザ照射装置において、投影マスクパターンは、略長方形の透過領域に加えて、当該透過領域の長辺方向又は短辺方向に沿って設けられ、当該透過領域よりも狭い幅である略長方形の補助パターンを含むことを特徴としてもよい。
 本発明の一実施形態におけるレーザ照射装置において、投影マスクパターンは、略長方形の透過領域の長辺方向に沿った第1の補助パターンに加えて、当該透過領域の短辺方向に沿って設けられた第2の補助パターンを含むことを特徴としてもよい。
 本発明の一実施形態におけるレーザ照射装置において、投影マスクパターンは、レーザ光の所定の領域におけるエネルギに基づいて、補助パターンの幅又は大きさが決定されることを特徴としてもよい。
 本発明の一実施形態におけるレーザ照射装置において、投影マスクパターンは、透過領域の長辺方向又は短辺方向において、当該透過領域内のエッジ領域にレーザ光を遮光する複数の遮光部分が設けられることを特徴としてもよい。
 本発明の一実施形態におけるレーザ照射装置において、投影マスクパターンは、透過領域の長辺方向及び短辺方向において、当該透過領域内のエッジ領域にレーザ光を遮光する複数の遮光部分が設けられ、当該長辺方向のエッジ領域と、当該短辺方向のエッジ領域とにおいて、設けられた当該遮光部分の密度が異なることを特徴としてもよい。
 本発明の一実施形態におけるレーザ照射装置において、投影マスクパターンは、レーザ光の所定の領域におけるエネルギに応じて、透過領域内に設けられた遮光部分の密度が決定されることを特徴としてもよい。
 本発明の一実施形態における薄膜トランジスタの製造方法は、レーザ光を発生する発生ステップと、投影レンズに配置され、所定の投影パターンでレーザ光を透過させる透過ステップと、薄膜トランジスタに被着されたアモルファスシリコン薄膜の所定の領域に、所定の投影パターンを透過したレーザ光を照射する照射ステップと、を含み、透過ステップにおいて、所定の領域に対応する透過領域に加えて、当該透過領域の周辺に設けられた補助パターンを介して、レーザ光を透過させることを特徴とする。
 本発明の一実施形態におけるプログラムは、コンピュータに、レーザ光を発生する発生機能と、投影レンズに配置され、所定の投影パターンでレーザ光を透過させる透過機能と、薄膜トランジスタに被着されたアモルファスシリコン薄膜の所定の領域に、所定の投影パターンを透過したレーザ光を照射する照射機能と、を含み、透過機能において、所定の領域に対応する透過領域に加えて、当該透過領域の周辺に設けられた補助パターンを介して、レーザ光を透過させることを実行させる。
 本発明の一実施形態における投影マスクは、レーザ光を照射する投影レンズに配置される投影マスクであって、薄膜トランジスタに被着されたアモルファスシリコン薄膜の所定の領域に対して、所定の投影パターンで前記レーザ光を透過させる第1マスクパターンと、前記所定の領域に対応する第1マスクパターンに加えて、当該第1マスクパターンの周辺に設けられ、前記レーザ光を透過する第2マスクパターンと、を含むことを特徴とする。
 本発明の一実施形態における投影マスクにおいて、前記投影レンズは、前記レーザ光を分離可能なマイクロレンズアレイに含まれる複数のマイクロレンズであり、前記第1マスクパターンに含まれる複数のマスクの各々は、前記複数のマイクロレンズの各々に対応することを特徴としてもよい。
 本発明の一実施形態における投影マスクにおいて、前記第2マスクパターンは、略長方形の前記透過領域に加えて、当該透過領域の長辺方向又は短辺方向に沿って設けられ、当該透過領域よりも狭い幅である略長方形である補助パターンを含むことを特徴としてもよい。
 本発明の一実施形態における投影マスクにおいて、第2マスクパターンは、略長方形の前記透過領域の長辺方向に沿ったパターンに加えて、当該透過領域の短辺方向に沿って設けられたパターンを含むことを特徴としてもよい。
 本発明の一実施形態における投影マスクにおいて、前記第2マスクパターンは、前記レーザ光の前記所定の領域におけるエネルギに基づいて、幅又は大きさが決定される
ことを特徴とする請求項11に記載の投影マスク。
 本発明の一実施形態における投影マスクにおいて、前記第2マスクパターンは、前記透過領域の長辺方向又は短辺方向において、当該透過領域内のエッジ領域に前記レーザ光を遮光する複数の遮光部分が設けられることを特徴としてもよい。
 本発明の一実施形態における投影マスクにおいて、前記第2マスクパターンは、前記透過領域の長辺方向及び短辺方向において、当該透過領域内のエッジ領域に前記レーザ光を遮光する複数の遮光部分が設けられ、当該長辺方向のエッジ領域と、当該短辺方向のエッジ領域とにおいて、設けられた当該遮光部分の密度が異なることを特徴としてもよい。
 本発明の一実施形態における投影マスクにおいて、前記第2マスクパターンは、前記レーザ光の前記所定の領域におけるエネルギに応じて、前記透過領域内に設けられた前記遮光部分の密度が決定されることを特徴としてもよい。
 本発明によれば、チャネル領域に照射されるレーザ光の特性の偏りを低減させ、基板に含まれる複数の薄膜トランジスタの特性のばらつきを抑制可能な、レーザ照射装置、薄膜トランジスタの製造方法、プログラムおよび投影マスクを提供することである。
本発明の第1の実施形態における、レーザ照射装置の構成例を示す図である。 本発明の第1の実施形態における、所定の領域がアニール処理された薄膜トランジスタの例を示す図である。 本発明の第1の実施形態における、レーザ照射装置がレーザ光を照射する基板の例を示す図である。 本発明の第1の実施形態における、マイクロレンズアレイの構成例を示す図である。 投影マスクパターンに含まれる投影マスクの構成例を示す図である。 所定の領域におけるレーザ光のエネルギの状況を示すグラフである。 本発明の第1の実施形態における、投影マスクパターンに含まれる投影マスク150の構成例を示す図である。 本発明の第1の実施形態における、所定の領域におけるレーザ光のエネルギの状況を示すグラフである。 本発明の第1の実施形態における、透過領域の幅方向に補助パターンを設けた場合における、投影マスクの構成例を示す図である。 本発明の第2の実施形態における、投影マスクの構成例を示す図である。 本発明の第3の実施形態における、投影マスクの構成例を示す図である。 本発明の第4の実施形態におけるレーザ照射装置の構成例を示す図である。
 以下、本発明の実施形態について、添付の図面を参照して具体的に説明する。
 (第1の実施形態)
 図1は、本発明の第1の実施形態におけるレーザ照射装置10の構成例を示す図である。
 本発明の第1の実施形態において、レーザ照射装置10は、薄膜トランジスタ(TFT)20のような半導体装置の製造工程において、例えば、チャネル領域形成予定領域にレーザ光を照射してアニールし、当該チャネル領域形成予定領域を多結晶化するための装置である。
 レーザ照射装置10は、例えば、液晶表示装置の周辺回路などの画素の薄膜トランジスタを形成する際に用いられる。このような薄膜トランジスタを形成する場合、まず、基板30上にAl等の金属膜からなるゲート電極を、スパッタによりパターン形成する。そして、低温プラズマCVD法により、基板30上の全面にSiN膜からなるゲート絶縁膜を形成する。その後、ゲート絶縁膜上に、例えば、プラズマCVD法によりアモルファスシリコン薄膜を形成する。すなわち、基板30の全面にアモルファスシリコン薄膜が形成(被着)される。最後に、アモルファスシリコン薄膜上に二酸化ケイ素(SiO2)膜を形成する。そして、図1に例示するレーザ照射装置10により、アモルファスシリコン薄膜のゲート電極上の所定の領域(薄膜トランジスタにおいてチャネル領域となる領域)にレーザ光14を照射してアニール処理し、当該所定の領域を多結晶化してポリシリコン化する。なお、基板30は、例えばガラス基板であるが、基板30は必ずしもガラス素材である必要はなく、樹脂などの素材で形成された樹脂基板など、どのような素材の基板であってもよい。
 図1に示すように、レーザ照射装置10において、レーザ光源11から出射されたレーザ光は、カップリング光学系12によりビーム系が拡張され、輝度分布が均一化される。レーザ光源11は、例えば、波長が308nmや248nmなどのレーザ光を、所定の繰り返し周期で放射するエキシマレーザである。なお、波長は、これらの例に限られず、どのような波長であってもよい。
 その後、レーザ光は、マイクロレンズアレイ13上に設けられた投影マスクパターン15の複数の開口(透過領域)を透過し、複数のレーザ光14に分離され、基板30上に被膜されたアモルファスシリコン薄膜の所定の領域に照射される。マイクロレンズアレイ13には、投影マスクパターン15が設けられ、当該投影マスクパターン15によって所定の領域にレーザ光14が照射される。そして、アモルファスシリコン薄膜の所定の領域が瞬間加熱されて溶融し、アモルファスシリコン薄膜がポリシリコン薄膜となる。
 ポリシリコン薄膜は、アモルファスシリコン薄膜に比べて電子移動度が高く、薄膜トランジスタにおいて、ソースとドレインとを電気的に接続させるチャネル領域に用いられる。なお、図1の例では、マイクロレンズアレイ13を用いた例を示しているが、必ずしもマイクロレンズアレイ13を用いる必要はなく、1個の投影レンズを用いてレーザ光14を照射してもよい。なお、第1の実施形態では、マイクロレンズアレイ13を用いて、ポリシリコン薄膜を形成する場合を例にして説明する。
 図2は、所定の領域がアニール処理された薄膜トランジスタ20の例を示す図である。なお、薄膜トランジスタ20は、最初にポリシリコン薄膜22が形成され、その後、形成されたポリシリコン薄膜22の両端にソース23とドレイン24を形成することで、作成される。
 図2に示す薄膜トランジスタは、アニール処理の結果、ソース23とドレイン24との間に、一本のポリシリコン薄膜22が形成される。なお、図1に例示するレーザ照射装置10は、1つの薄膜トランジスタ20に対して、マイクロレンズアレイ13の一列(または一行)に含まれる例えば20個のマイクロレンズ17を用いて、レーザ光14を照射する。すなわち、レーザ照射装置10は、1つの薄膜トランジスタ20に対して、20ショットのレーザ光14を照射する。その結果、薄膜トランジスタ20において、アモルファスシリコン薄膜21の所定の領域が瞬間加熱されて溶融し、ポリシリコン薄膜22となる。レーザ照射装置10は、なお、マイクロレンズアレイ13の一列(または一行)に含まれるマイクロレンズの数は、20に限られず、複数であればいくつであってもよい。
 図3は、図1に例示するレーザ照射装置10がレーザ光14を照射した後の基板30の例を示す図である。図3に示すように、基板30は、複数の画素を含み、当該画素の各々に薄膜トランジスタ20を備える。薄膜トランジスタ20は、複数に画素の各々における光の透過制御を、電気的にON/OFFすることにより実行するものである。図3に示すように、基板30には、所定の間隔「H」で、薄膜トランジスタ20が設けられている。そのため、図1に例示するレーザ照射装置10は、基板30上に被膜されたアモルファスシリコン薄膜に対して、所定の間隔「H」でレーザ光を照射する必要がある。なお、アモルファスシリコン薄膜21の所定の領域は、アニール処理されて、薄膜トランジスタ20となる部分である。
 図1に例示するレーザ照射装置10は、基板30に被膜されたアモルファスシリコン薄膜の所定の領域にレーザ光14を照射する。ここで、レーザ照射装置10は所定の周期でレーザ光14を照射し、レーザ光14が照射されていない時間に基板30を移動させ、次のアモルファスシリコン薄膜の所定の領域に当該レーザ光14が照射されるようにする。図3に示すように、アニール処理されて薄膜トランジスタ20となる所定の領域は、基板30において、移動方向に対して、所定の間隔「H」で配置される。レーザ照射装置10は、所定の周期で、基板30に被膜されたアモルファスシリコン薄膜の所定の領域に、レーザ光14を照射する。
 図4は、マイクロレンズアレイ13の構成例を示す図である。図4に示すように、図1に例示するレーザ照射装置10は、マイクロレンズアレイ13に含まれる複数のマイクロレンズ17を順次用いて、基板30に被膜されたアモルファスシリコン薄膜の所定の領域にレーザ光14を照射し、当該所定の領域をポリシリコン薄膜とする。図4に例示するように、マイクロレンズアレイ13の一列(または一行)に含まれるマイクロレンズ17の数は20個である。そして、1つの所定の領域に対して、20個のマイクロレンズ17(すなわち、一列に含まれるマイクロレンズ17の各々)を用いて、レーザ光が照射される。なお、マイクロレンズアレイ13の一列(または一行)に含まれるマイクロレンズ17は、20個に限られず、いくつであってもよい。また、マイクロレンズアレイ13の一行(又は一列)に含まれるマイクロレンズ13の数は、図4に例示した83個に限られず、いくつであってもよい。
 図1に例示するレーザ照射装置10は、まず、図3に例示する基板30の領域Aの所定の領域に対して、マイクロレンズアレイ13に含まれる第1のマイクロレンズ17(例えば、図4に例示するマイクロレンズアレイのT列のマイクロレンズ17)を用いて、レーザ光14を照射する。その後、基板30を所定の間隔「H」だけ移動させる。基板30が移動している間、レーザ照射装置10は、レーザ光14の照射を停止する。そして、基板30が「H」だけ移動した後、レーザ照射装置10は、マイクロレンズアレイ13に含まれる第1のマイクロレンズ17(すなわち、図4に例示するマイクロレンズアレイのT列のマイクロレンズ17)を用いて、図3に例示する基板30の領域Bの所定の領域に対して、レーザ光14を照射する。この場合に、図4の領域Aの所定の領域は、マイクロレンズアレイ13において第1のマイクロレンズ17に隣接する第2のマイクロレンズ17(すなわち、図4に例示するマイクロレンズアレイのS列のマイクロレンズ17)によって、レーザ光14が照射される。このように、基板30に含まれる所定の領域は、マイクロレンズアレイ13の一列(または一行)に該当する複数のマイクロレンズ17の各々により、レーザ光14が照射される。
 なお、レーザ照射装置10は、基板30が「H」だけ移動した後、一旦停止した当該基板30に対してレーザ光14を照射してもよいし、移動し続けている当該基板30に対してレーザ光14を照射してもよい。また、レーザ照射装置10は、基板30が移動している間も、レーザ光14を照射し続けてもよい。
 図5は、投影マスクパターン15に含まれる投影マスク150の構成例である。投影マスク150は、図4に例示するマイクロレンズアレイ13に含まれるマイクロレンズ17に対応する。図5の例では、投影マスク150は、透過領域151と、遮光領域152を含む。レーザ光14は、投影マスク150の透過領域151を透過して、薄膜トランジスタ20のチャネル領域に照射される。投影マスク150の透過領域151は、その幅(短辺の長さ)が約50[μm]である。なお、幅の長さは、あくまでも例示であって、どのような長さであってもよい。また、投影マスク150の長辺の長さは、例えば、約100[μm]である。なお、長辺の長さについても、あくまでも例示であって、どのような長さであってもよい。
 また、図4に例示するマイクロレンズアレイ13は、投影マスク150を例えば5分の1に縮小して照射する。その結果、投影マスク150を透過したレーザ光14は、チャネル領域では約10[μm]の幅、約20[μm]の長さに縮小される。なお、マイクロレンズアレイ13の縮小率は、5分の1に限られず、どのような縮尺であってもよい。
 なお、投影マスクパターン15は、図5に例示する投影マスク150が少なくともマイクロレンズ17の個数分だけ並べて形成される。
 図6は、図5に例示する投影マスク150を用いて、レーザ光を照射した場合の、チャネル領域のおける当該レーザ光のエネルギの状況を示すグラフである。図6のグラフは、基板30の所定の領域における、投影マスク15の短辺に平行な直線X-X’に対応する位置の、レーザ光の照射エネルギの状態を示す。図6のグラフにおいて、横軸は位置であり、縦軸は当該位置におけるレーザ光の照射エネルギ(チャネル領域おける照射エネルギ)である。なお、図6の例は、あくまでも一例であって、レーザ光のエネルギや、投影マスク150の大きさなどによって、チャネル領域におけるレーザ光の照射エネルギの状況が変化することは言うまでもない。
 図6に示すように、チャネル領域において、投影マスク150の周辺部分(エッジ部分)を通過したレーザ光のエネルギが、他の箇所を通過したレーザ光のエネルギに比べて高くなっていることが分かる。レーザ光の照射するエネルギが高いと、アモルファスシリコン薄膜が結晶化する速度が速くなる。そのため、チャネル領域の周辺部分(エッジ部分)の結晶化(アモルファスシリコンの結晶化)の速度が、他の部分に比べて早くなってしまう。言い換えると、チャネル領域の周辺部分(エッジ部分)が、他の部分よりも早く結晶化してしまう。
 そのため、ポリシリコン結晶の結晶化の程度が該チャネル領域内において偏ってしまい、形成されるポリシリコン薄膜の特性が均一とならず、基板に含まれる個々の薄膜トランジスタの特性に偏りが生じる。その結果、基板を用いて作成された液晶に、表示むらが生じるという問題が生じてしまう。
 そこで、本発明の第1の実施形態の投影マスク150は、透過領域151の両端に、他の透過領域(補助パターン)を設ける。
 図7は、補助パターン153が設けられた場合における、投影マスク150の構成例を示す模式図である。図7に示すように、補助パターン153は、例えば、透過領域151の長辺(長手方向)に沿った細いスリットである。なお、補助パターン153の形状は、細いスリット形状に限られず、どのような形状であってもよく、投影マスク150の形状に合わせて好適な形状とすることができる。
 補助パターン153は、その長さ(長辺)は透過領域151と同様であるが、その幅は、例えば透過領域151の1/10程度である。例えば、透過領域151の幅(短辺の長さ)が約50[μm]であれば、補助パターン153の幅(短辺の長さ)は、約5[μm]である。なお、補助パターン153の幅(短辺の長さ)は、透過領域151のエッジ部分を通過するレーザ光の、基板30上における照射エネルギを低減可能な長さであれば、どのような長さであってもよく、透過領域151の10分の1の長さに限られない。
 図8は、補助パターン153を設けた投影マスク150を用いて、レーザ光を照射した場合の、チャネル領域におけるレーザ光のエネルギの状況を示すグラフである。図8のグラフは、基板30の所定の領域における、投影マスク15の短辺に平行な直線X-X’に対応する位置の、レーザ光の照射エネルギの状態を示す。図8のグラフにおいて、横軸は位置であり、縦軸は当該位置におけるレーザ光の照射エネルギ(チャネル領域おける照射エネルギ)である。なお、図8の例はあくまでも一例であって、図6と同様、レーザ光の照射した際のエネルギや、投影マスク150の大きさなどによって、チャネル領域における該レーザ光のエネルギの状況が変化することは言うまでもない。
 図8に示すように、チャネル領域において、補助パターン153を設けた投影マスク150を通過したレーザ光のエネルギは、他の箇所を通過したレーザ光のエネルギと比べても、同じ程度のエネルギとなっていることが分かる。すなわち、補助パターン153を設けた投影マスク150を通過したレーザ光のエネルギは、図6の場合と異なり、投影マスク150のエッジ部分が他の部分に比べて大きくならない。すなわち、補助パターン153を設けた投影マスク150を用いることにより、チャネル領域に照射されるレーザ光のエネルギが均一化されることになる。その結果、チャネル領域に対して均一なエネルギのレーザ光を照射することが可能となり、ポリシリコン結晶の結晶化の程度が均一化される。そのため、基板に含まれる複数の薄膜トランジスタの特性のばらつきを抑制することができる。
 なお、補助パターン153は、透過領域151の幅方向(短辺方向)にも設けることができる。
 図9は、透過領域151の幅方向にも補助パターン153を設けた場合における、投影マスク150の構成例を示す図である。補助パターン153を設けなければ、透過領域151の幅方向においても、該透過領域151のエッジ領域を通過したレーザ光14のエネルギは、他の領域を通過したレーザ光14のエネルギに比べて高くなる。そのため、チャネル領域の周辺部分(エッジ部分)の結晶化(アモルファスシリコンの結晶化)の速度が、他の部分に比べて早くなってしまう。このように、チャネル領域の周辺部分(エッジ部分)が他の部分よりも早く結晶化することにより、ポリシリコン結晶の結晶化の程度が該チャネル領域内において偏る。
 そこで、図9に示すように、投影マスク150において、透過領域151の幅方向にも補助パターン153を設け、チャネル領域におけるレーザ光のエネルギの偏りを解消し、均一なエネルギのレーザ光を照射させる。その結果、ポリシリコン結晶の結晶化の程度が均一化され、基板に含まれる複数の薄膜トランジスタの特性のばらつきを抑制することができる。
 次に、レーザ照射装置10を用いて、図2に例示する薄膜トランジスタ20を作成する方法について、説明する。
 まず、図1に例示するレーザ照射装置10は、図7又は図9に例示する投影マスク150を含む投影マスクパターン15を介して、マイクロレンズアレイ13に含まれるマイクロレンズ17を用いて、レーザ光14を基板30上の所定の領域に照射する。その結果、基板30に被膜されたアモルファスシリコン薄膜が、瞬間加熱されて溶融し、ポリシリコン薄膜となる。
 基板30は、1つのマイクロレンズ17によりレーザ光14が照射されるごとに、所定の距離だけ移動する。所定の距離は、図3に例示するように、基板30における複数の薄膜トランジスタ20間の距離「H」である。レーザ照射装置10は、基板30を当該所定の距離移動させる間、レーザ光14の照射を停止する。
 基板30が所定の距離「H」を移動した後、レーザ照射装置10は、マイクロレンズアレイ13に含まれる他のマイクロレンズ17を用いて、レーザ光14を、一のマイクロレンズ17で照射された所定の領域に再度照射する。その結果、基板30に被膜されたアモルファスシリコン薄膜が、もう一度瞬間加熱されて溶融し、ポリシリコン薄膜となる。
 上記工程を繰り返し、図7又は図9に例示する投影マスクパターン15を介して、例えば20個のマイクロレンズ17の各々を順次用いて、基板30上の所定の領域の各々に20ショット分のレーザ光14を照射する。その結果、基板30に被膜されたアモルファスシリコン薄膜の所定の領域に、ポリシリコン薄膜が形成される。
 その後、別の工程において、ソース23とドレイン24とが形成され、薄膜トランジスタが形成される。
 上記のとおり、本発明の第1の実施形態では、投影マスクにおいて、透過領域の周辺に、補助パターンを設けることにより、チャネル領域におけるレーザ光のエネルギの偏りを解消する。そのため、ポリシリコン結晶の結晶化の程度が均一化され、基板に含まれる複数の薄膜トランジスタの特性のばらつきを抑制することが可能となる。その結果、基板を用いて作成された液晶に、表示むらが生じることを防止することができる。
 (第2の実施形態)
 本発明の第2の実施形態は、投影マスクの周辺領域(エッジ領域)に、複数の遮光部分を設けることにより、該周辺領域を通過するレーザ光の一部を遮光する。これにより、投影マスク150の周辺領域におけるレーザ光のエネルギが低減されるため、チャネル領域全体においてレーザ光のエネルギを均一化することができる。
 第2の実施形態におけるレーザ照射装置の構成例は、図1に例示する第1の実施形態におけるレーザ照射装置10と同様であるため、詳細な説明は省略される。
 遮光部分を設けずにレーザ光を照射すると、図6に例示するように、チャネル領域において、透過領域151のエッジ領域を通過するレーザ光のエネルギが大きくなり、該エッジ領域の結晶化の速度が早まる原因となる。そこで、第2の実施形態では、投影マスク150の透過領域151のエッジ領域に、レーザ光を遮光する遮光部分を設け、当該エッジ領域を通過するレーザ光の量(大きさ)を調整する。なお、遮光部分を設けるのは、透過領域151のエッジ領域に限られず、レーザ光の量(大きさ)が他の領域に比べて大きい領域であれば、どのような領域に設けてもよい。
 図10は、第2の実施形態における、投影マスク150の構成例を示す図である。
 図10に例示するように、投影マスク150は、その周辺領域(エッジ領域)に、複数の遮光部分154が設けられる。図10の例では、遮光部分154は、透過領域151の幅方向のエッジ領域(領域α)、および、長さ方向のエッジ領域(領域β)に、配列されて設けられる。図10の例では、例えば、領域αにおいては、互いに約1[μm]の間隔をあけて、4列で配置される。また、領域βにおいては、互いに約2[μm]の間隔をあけて、2列で配置される。なお、これらの遮光部分154の配置は、あくまでも例示であって、どのように配置されてもよい。
 また、遮光部分154は、例えば一辺が約1[μm]の四角形である。なお、遮光部分154は、約1[μm]の四角形に限られず、マイクロレンズアレイの解像力未満であれば、どのような大きさや形状であってもよい。
 また、投影マスク150に設けられる遮光部分154の数は、レーザ光の透過率に基づいて、決定されてもよい。図10の例では、透過領域151の幅方向のエッジ領域(領域α)の遮光部分154の数が、長さ方向のエッジ領域(領域β)の数に比べて多くなっている。言い換えると、透過領域151の幅方向の遮光部分154の密度が、長さ方向のエッジ領域の当該通過部分154の密度よりも大きくなっている。このように、チャネル領域におけるレーザ光14のエネルギの偏りに応じて、遮光部分154の数(密度)を調整することができる。
 また、図10の例では、透過領域151のエッジ領域全体に、遮光部分154を設けているが、例えば、長さ方向のエッジ領域(領域β)だけに該遮光部分154を設けてもよいし、逆に幅方向のエッジ領域(領域α)だけに設けてもよい。
 上記のとおり、本発明の第2の実施形態では、投影マスクの透過領域に、遮光部分を設けることにより、該透過領域を通過するレーザ光の一部を遮光することができる。その結果、基板上の所定の領域に照射されるレーザ光のエネルギを調整することが可能となる。そのため、例えば、レーザ光の照射のエネルギが他に比べて大きい部分に、遮光部分を設けることで、所定の領域全体においてレーザ光のエネルギを均一化することができる。そのため、ポリシリコン結晶の結晶化の程度が均一化され、基板に含まれる複数の薄膜トランジスタの特性のばらつきを抑制することが可能となる。その結果、基板を用いて作成された液晶に、表示むらが生じることを防止することができる。
 (第3の実施形態)
 本発明の第3の実施形態は、投影マスクに補助パターンを設けるとともに、透過部分内に遮光部分も設けることによって、チャネル領域におけるレーザ光のエネルギを均一化する。
 第3の実施形態におけるレーザ照射装置の構成例は、図1に例示する第1の実施形態におけるレーザ照射装置10と同様であるため、詳細な説明は省略される。
 図11は、第3の実施形態における、投影マスク150の構成例を示す図である。
 図11(a)に示すように、投影マスク150は、透過領域151の長辺方向に沿って、補助パターン153を設けるとともに、該透過領域151の幅方向のエッジ領域(領域α)に遮光部分154を設ける。
 透過領域151の長辺方向については、補助パターン153を設けているため、図8に例示するように、チャネル領域におけるレーザ光のエネルギを均一化させることが可能となる。
 透過領域151の幅方向について、エッジ領域(領域α)に遮光部分154が設けられているので、レーザ光14が通過する量(大きさ)を調整することができ、チャネル領域における該レーザ光14のエネルギを低減させることができる。
 上記のとおり、図11(a)に例示する投影マスク150を用いて、レーザ光を照射することにより、所定の領域に対して均一なエネルギのレーザ光を照射することが可能となり、ポリシリコン結晶の結晶化の程度が均一化される。そのため、基板に含まれる複数の薄膜トランジスタの特性のばらつきを抑制することができる。
 また、図11(b)に示すように、投影マスク150は、透過領域151の幅方向に沿って、補助パターン153を設けるとともに、該透過領域151の長辺方向のエッジ領域(領域β)に遮光部分154を設けてもよい。
 透過領域151の幅方向については、補助パターン153を設けているため、図8に例示するように、チャネル領域におけるレーザ光14のエネルギを均一化させることが可能となる。
 また、透過領域151の長辺方向について、エッジ領域(領域β)に遮光部分154が設けられているので、レーザ光が通過する量(大きさ)を調整することができ、チャネル領域における該レーザ光のエネルギを低減させることができる。
 上記のとおり、図11(b)に例示する投影マスク150を用いて、レーザ光を照射することにより、所定の領域に対して均一なエネルギのレーザ光を照射することが可能となり、ポリシリコン結晶の結晶化の程度が均一化される。そのため、基板に含まれる複数の薄膜トランジスタの特性のばらつきを抑制することができる。
 また、図11(c)に示すように、投影マスク150は、透過領域151の幅方向および長辺方向に沿って、補助パターン153を設けるとともに、さらに、該透過領域151の長辺方向のエッジ領域(領域β)に遮光部分154を設けてもよい。
 透過領域151の幅方向及び長辺方向について、補助パターン153を設けているため、図8に例示するように、所定の領域におけるレーザ光14のエネルギを均一化させることが可能となる。
 また、透過領域151の長辺方向について、エッジ領域(領域β)に遮光部分154が設けられているので、レーザ光14が通過する量(大きさ)を調整することができ、所定の領域における該レーザ光14のエネルギを低減させることができる。
 ここで、遮光部分154は、その大きさや数によって、レーザ光14のエネルギを微調整することが可能となる。図11(c)の例では、長辺方向について、補助パターン153及び遮光部分154を設けているため、補助パターン153によりレーザ光14の照射のエネルギを大きく調整した後、さらに、遮光部分154を適宜設けることで、該レーザ光14のエネルギを微調整することができるようになり、所定の領域におけるレーザ光14のエネルギの均一化をより向上させることが可能となる。
 また、図11(d)に示すように、投影マスク150は、透過領域151の幅方向および長辺方向に沿って、補助パターン153を設けるとともに、さらに、該透過領域151の幅方向のエッジ領域(領域α)に遮光部分154を設けてもよい。
 透過領域151の幅方向及び長辺方向について、補助パターン153を設けているため、図8に例示するように、所定の領域におけるレーザ光14のエネルギを均一化させることが可能となる。
 また、透過領域151の幅方向について、エッジ領域(領域α)に遮光部分154が設けられているので、レーザ光14が通過する量(大きさ)を調整することができ、所定の領域における該レーザ光14のエネルギを低減させることができる。
 そして、図11(d)では、幅方向について、補助パターン153及び遮光部分154を設けているため、補助パターン153によりレーザ光14の照射のエネルギを大きく調整した後、さらに、遮光部分154を適宜設けることで、該レーザ光14のエネルギを微調整することができるようになり、所定の領域におけるレーザ光14のエネルギの均一化をより向上させることが可能となる。
 さらに、図11(e)に示すように、投影マスク150は、透過領域151の幅方向および長辺方向に沿って、補助パターン153を設けるとともに、さらに、該透過領域151の幅方向および長辺方向のエッジ領域(領域αおよび領域β)に遮光部分154を設けてもよい。
 透過領域151の幅方向及び長辺方向について、補助パターン153を設けているため、図8に例示するように、所定の領域におけるレーザ光14のエネルギを均一化させることが可能となる。
 また、透過領域151の幅方向及び長辺方向について、エッジ領域(領域αおよび領域β)に遮光部分154が設けられているので、レーザ光14が通過する量(大きさ)を調整することができ、所定の領域における該レーザ光14のエネルギを低減させることができる。
 そして、図11(e)では、幅方向及び長辺方向について、補助パターン153及び遮光部分154を設けているため、補助パターン153によりレーザ光14の照射のエネルギを大きく調整した後、さらに、遮光部分154を適宜設けることで、該レーザ光14のエネルギを微調整することができるようになり、所定の領域におけるレーザ光14のエネルギの均一化をより向上させることが可能となる。
 上記のとおり、本発明の第3の実施形態は、投影マスクに補助パターンを設けるとともに、透過部分内に遮光部分も設けることによって、所定の領域におけるレーザ光のエネルギを均一化する。そのため、ポリシリコン結晶の結晶化の程度が均一化され、基板に含まれる複数の薄膜トランジスタの特性のばらつきを抑制することが可能となる。その結果、基板30を用いて作成された液晶に、表示むらが生じることを防止することができる。
 (第4の実施形態)
 本発明の第4の実施形態は、複数のマイクロレンズを含むマイクロレンズアレイの代わりに、1個の投影レンズを用いて、レーザアニールを行う場合の実施形態である。
 図12は、本発明の第4の実施形態におけるレーザ照射装置10の構成例を示す図である。図12に示すように、本発明の第4の実施形態におけるレーザ照射装置10は、レーザ光源11と、カップリング光学系12と、投影マスクパターン15と、投影レンズ18とを含む。なお、レーザ光源11と、カップリング光学系12とは、図1に示す本発明の第1の実施形態におけるレーザ光源11と、カップリング光学系12と同様の構成であるため、詳細な説明は省略される。
 レーザ光は、投影マスクパターン15の複数の開口(透過領域)を透過し、投影レンズ18により、基板30上に被膜されたアモルファスシリコン薄膜の所定の領域に照射される。その結果、アモルファスシリコン薄膜の所定の領域が瞬間加熱されて溶融し、アモルファスシリコン薄膜の一部がポリシリコン薄膜となる。
 ここで、第4の実施形態において、投影マスクパターン15に含まれる投影マスクは、図7に例示するように、透過領域151の周辺に補助パターン153が設けられた投影マスク150である。このように、透過領域151の長辺方向について、補助パターン153を設けているため、図8に例示するように、所定の領域におけるレーザ光14のエネルギを均一化させることが可能となる。
 また、第4の実施形態において、投影マスクパターン15に含まれる投影マスク150は、その周辺領域(エッジ領域)に、複数の遮光部分154が設けられたものであってもよい。例えば、図10の例では、遮光部分154は、透過領域151の幅方向のエッジ領域(領域α)、および、長さ方向のエッジ領域(領域β)に、配列されて設けられる。その結果、チャネル領域に照射されるレーザ光14を調整することが可能となる。そのため、例えば、レーザ光14の照射のエネルギが他に比べて大きい部分に、遮光部分154を設けることで、所定の領域全体としてレーザ光14のエネルギを均一化することができる。
 また、第4の実施形態において、投影マスクパターン15に含まれる投影マスク150は、図11(a)乃至(e)に例示する投影マスク150であってもよい。このように、投影マスク150に補助パターン153を設けるとともに、透過部分151内に遮光部分154も設けることによって、所定の領域におけるレーザ光14のエネルギを均一化することが可能となる。
 本発明の第4の実施形態においても、図12に例示するレーザ照射装置10は所定の周期でレーザ光14を照射し、レーザ光14が照射されていない時間に基板30を移動させ、次のアモルファスシリコン薄膜21の箇所に当該レーザ光14が照射されるようにする。第2の実施形態においても、図3に示すように、基板30は、移動方向に対して、所定の間隔「H」で薄膜トランジスタ20が配置される。そこで、レーザ照射装置10は、所定の周期で、基板30に被膜されたアモルファスシリコン薄膜の所定の領域に、レーザ光14を照射する。
 ここで、投影レンズ18を用いる場合、レーザ光14が、当該投影レンズ18の光学系の倍率で換算される。すなわち、投影マスクパターン15のパターンが、投影レンズ18の光学系の倍率で換算され、基板30上の所定の領域がレーザアニールされる。投影レンズ18の光学系の倍率は約2倍であるため、投影マスクパターン15のマスクパターンは、約1/2(0.5)倍され、基板30の所定の領域がレーザアニールされる。なお、投影レンズ18の光学系の倍率は、約2倍に限られず、どのような倍率であってもよい。投影マスクパターン15のマスクパターンは、投影レンズ18の光学系の倍率に応じて、基板30上の所定の領域がレーザアニールされる。例えば、投影レンズ18の光学系の倍率が4倍であれば、投影マスクパターン15のマスクパターンは、約1/4(0.25)倍され、基板30の所定の領域がレーザアニール処理される。
 なお、投影レンズ18が倒立像を形成する場合、基板30に照射される投影マスクパターン15の縮小像は、投影レンズ18のレンズの光軸を中心に180度回転したパターンとなる。一方、投影レンズ18が正立像を形成する場合、基板30に照射される投影マスクパターン15の縮小像は、当該投影マスクパターン15そのままとなる。図10の例では、正立像を形成する投影レンズ18を用いているため、投影マスクパターン15のパターンが、基板30上にそのまま縮小されている。
 上記のとおり、本発明の第4の実施形態では、投影レンズ18を用いる場合において、投影マスクパターン15に含まれる投影マスク150が、透過領域151の周辺に補助パターン153が設けられたものや、周辺領域(エッジ領域)に、複数の遮光部分154が設けられたもの、それら両方を兼ね備えたもの、を用いることができる。そのため、投影レンズ18を用いた場合であっても、所定の領域におけるレーザ光14のエネルギを均一化することが可能となる。そのため、ポリシリコン結晶の結晶化の程度が均一化され、基板30に含まれる複数の薄膜トランジスタの特性のばらつきを抑制することが可能となる。その結果、基板30を用いて作成された液晶に、表示むらが生じることを防止することができる。
 なお、以上の説明において、「垂直」「平行」「平面」等の記載がある場合に、これらの各記載は厳密な意味ではない。すなわち、「垂直」「平行」「平面」とは、設計上や製造上等における公差や誤差が許容され、「実質的に垂直」「実質的に平行」「実質的に平面」という意味である。なお、ここでの公差や誤差とは、本発明の構成・作用・効果を逸脱しない範囲における単位のことを意味するものである。
 また、以上の説明において、外観上の寸法や大きさが「同一」「等しい」「異なる」等の記載がある場合に、これらの各記載は厳密な意味ではない。すなわち、「同一」「等しい」「異なる」とは、設計上や製造上等における公差や誤差が許容され、「実質的に同一」「実質的に等しい」「実質的に異なる」という意味である。なお、ここでの公差や誤差とは、本発明の構成・作用・効果を逸脱しない範囲における単位のことを意味するものである。
 本発明を諸図面や実施形態に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各手段、各ステップ等に含まれる機能等は論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の手段やステップ等を1つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。また、上記実施の形態に示す構成を適宜組み合わせることとしてもよい。
 10 レーザ照射装置
 11 レーザ光源
 12 カップリング光学系
 13 マイクロレンズアレイ
 14 レーザ光
 15 投影マスクパターン
  150 投影マスク
  151 透過領域
  152 遮光領域
  153 補助パターン
  154 遮光部分
 17 マイクロレンズ
 18 投影レンズ
 20 薄膜トランジスタ
 22 ポリシリコン薄膜
 23 ソース
 24 ドレイン
 30 基板

Claims (18)

  1.  レーザ光を発生する光源と、
     薄膜トランジスタに被着されたアモルファスシリコン薄膜の所定の領域に前記レーザ光を照射する投影レンズと、
     前記投影レンズに配置され、所定の投影パターンで前記レーザ光を透過させる投影マスクパターンと、を備え、
     前記投影マスクパターンは、前記所定の領域に対応する透過領域に加えて、当該透過領域の周辺に設けられ、前記レーザ光を透過する補助パターンを含む
    ことを特徴とするレーザ照射装置。
  2.  前記投影レンズは、前記レーザ光を分離可能なマイクロレンズアレイに含まれる複数のマイクロレンズであり、
     前記投影マスクパターンに含まれる前記複数のマスクの各々は、前記複数のマイクロレンズの各々に対応することを特徴とする請求項1に記載のレーザ照射装置。
  3.  前記投影マスクパターンは、略長方形の前記透過領域に加えて、当該透過領域の長辺方向又は短辺方向に沿って設けられ、当該透過領域よりも狭い幅である略長方形の補助パターンを含む
    ことを特徴とする請求項1又は2に記載のレーザ照射装置。
  4.  前記投影マスクパターンは、略長方形の前記透過領域の長辺方向に沿った第1の補助パターンに加えて、当該透過領域の短辺方向に沿って設けられた第2の補助パターンを含む
    ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のレーザ照射装置。
  5.  前記投影マスクパターンは、前記レーザ光の前記所定の領域におけるエネルギに基づいて、前記補助パターンの幅又は大きさが決定される
    ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載のレーザ照射装置。
  6.  前記投影マスクパターンは、前記透過領域の長辺方向又は短辺方向において、当該透過領域内のエッジ領域に前記レーザ光を遮光する複数の遮光部分が設けられる
    ことを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載のレーザ照射装置。
  7.  前記投影マスクパターンは、前記透過領域の長辺方向及び短辺方向において、当該透過領域内のエッジ領域に前記レーザ光を遮光する複数の遮光部分が設けられ、当該長辺方向のエッジ領域と、当該短辺方向のエッジ領域とにおいて、設けられた当該遮光部分の密度が異なる
    ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載のレーザ照射装置。
  8.  前記投影マスクパターンは、前記レーザ光の前記所定の領域におけるエネルギに応じて、前記透過領域内に設けられた前記遮光部分の密度が決定される
    ことを特徴とする請求項6又は7に記載のレーザ照射装置。
  9.  レーザ光を発生する発生ステップと、
     投影レンズに配置され、所定の投影パターンで前記レーザ光を透過させる透過ステップと、
     薄膜トランジスタに被着されたアモルファスシリコン薄膜の所定の領域に、前記所定の投影パターンを透過した前記レーザ光を照射する照射ステップと、を含み、
     前記透過ステップにおいて、前記所定の領域に対応する透過領域に加えて、当該透過領域の周辺に設けられた補助パターンを介して、前記レーザ光を透過させる
    ことを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。
  10.  コンピュータに、
     レーザ光を発生する発生機能と、
     投影レンズに配置され、所定の投影パターンで前記レーザ光を透過させる透過機能と、
     薄膜トランジスタに被着されたアモルファスシリコン薄膜の所定の領域に、前記所定の投影パターンを透過した前記レーザ光を照射する照射機能と、を含み、
     前記透過機能において、前記所定の領域に対応する透過領域に加えて、当該透過領域の周辺に設けられた補助パターンを介して、前記レーザ光を透過させる
    ことを実行させるプログラム。
  11.  レーザ光を照射する投影レンズに配置される投影マスクであって、
     薄膜トランジスタに被着されたアモルファスシリコン薄膜の所定の領域に対して、所定の投影パターンで前記レーザ光を透過させる第1マスクパターンと、
     前記所定の領域に対応する第1マスクパターンに加えて、当該第1マスクパターンの周辺に設けられ、前記レーザ光を透過する第2マスクパターンと、を含む
    ことを特徴とする投影マスク。
  12.  前記投影レンズは、前記レーザ光を分離可能なマイクロレンズアレイに含まれる複数のマイクロレンズであり、
     前記第1マスクパターンに含まれる複数のマスクの各々は、前記複数のマイクロレンズの各々に対応することを特徴とする請求項11に記載の投影マスク。
  13.  前記第2マスクパターンは、略長方形の前記透過領域に加えて、当該透過領域の長辺方向又は短辺方向に沿って設けられ、当該透過領域よりも狭い幅である略長方形である補助パターンを含む
    ことを特徴とする請求項11又は12に記載の投影マスク。
  14.  第2マスクパターンは、略長方形の前記透過領域の長辺方向に沿ったパターンに加えて、当該透過領域の短辺方向に沿って設けられたパターンを含む
    ことを特徴とする請求項11乃至13のいずれかに記載の投影マスク。
  15.  前記第2マスクパターンは、前記レーザ光の前記所定の領域におけるエネルギに基づいて、幅又は大きさが決定される
    ことを特徴とする請求項11乃至14のいずれかに記載の投影マスク。
  16.  前記第2マスクパターンは、前記透過領域の長辺方向又は短辺方向において、当該透過領域内のエッジ領域に前記レーザ光を遮光する複数の遮光部分が設けられる
    ことを特徴とする請求項11乃至15のいずれかに記載の投影マスク。
  17.  前記第2マスクパターンは、前記透過領域の長辺方向及び短辺方向において、当該透過領域内のエッジ領域に前記レーザ光を遮光する複数の遮光部分が設けられ、当該長辺方向のエッジ領域と、当該短辺方向のエッジ領域とにおいて、設けられた当該遮光部分の密度が異なる
    ことを特徴とする請求項11乃至16のいずれかに記載の投影マスク。
  18.  前記第2マスクパターンは、前記レーザ光の前記所定の領域におけるエネルギに応じて、前記透過領域内に設けられた前記遮光部分の密度が決定される
    ことを特徴とする請求項16又は17に記載の投影マスク。
PCT/JP2018/006071 2017-02-21 2018-02-20 レーザ照射装置、薄膜トランジスタの製造方法、プログラムおよび投影マスク Ceased WO2018155455A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US16/487,289 US20200020530A1 (en) 2017-02-21 2018-02-20 Laser irradiation device, method of manufacturing thin film transistor, program, and projection mask
KR1020197024506A KR20190117548A (ko) 2017-02-21 2018-02-20 레이저 조사 장치, 박막 트랜지스터의 제조 방법, 프로그램 및 투영 마스크
CN201880013167.8A CN110326087A (zh) 2017-02-21 2018-02-20 激光照射装置、薄膜晶体管的制造方法、程序及投影掩模

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017029889A JP2018137302A (ja) 2017-02-21 2017-02-21 レーザ照射装置、薄膜トランジスタの製造方法およびプログラム
JP2017-029889 2017-02-21

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2018155455A1 true WO2018155455A1 (ja) 2018-08-30

Family

ID=63254275

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2018/006071 Ceased WO2018155455A1 (ja) 2017-02-21 2018-02-20 レーザ照射装置、薄膜トランジスタの製造方法、プログラムおよび投影マスク

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20200020530A1 (ja)
JP (1) JP2018137302A (ja)
KR (1) KR20190117548A (ja)
CN (1) CN110326087A (ja)
TW (1) TW201832367A (ja)
WO (1) WO2018155455A1 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019129231A (ja) * 2018-01-24 2019-08-01 株式会社ブイ・テクノロジー レーザ照射装置、投影マスク及びレーザ照射方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004349269A (ja) * 2003-01-15 2004-12-09 Sharp Corp 結晶化半導体薄膜の製造方法ならびにその製造装置
JP2006210789A (ja) * 2005-01-31 2006-08-10 Sharp Corp 半導体結晶薄膜の製造方法およびその製造装置ならびにフォトマスクならびに半導体素子
JP2006245520A (ja) * 2004-03-31 2006-09-14 Nec Corp 半導体薄膜の製造方法及び製造装置,ビーム整形用マスク並びに薄膜トランジスタ
JP2006287129A (ja) * 2005-04-04 2006-10-19 Sumitomo Heavy Ind Ltd レーザ照射装置、及びレーザ照射方法
WO2011055618A1 (ja) * 2009-11-05 2011-05-12 株式会社ブイ・テクノロジー 低温ポリシリコン膜の形成装置及び方法
WO2012144403A1 (ja) * 2011-04-20 2012-10-26 株式会社日本製鋼所 アモルファス膜結晶化装置およびその方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6471379B2 (ja) 2014-11-25 2019-02-20 株式会社ブイ・テクノロジー 薄膜トランジスタ、薄膜トランジスタの製造方法及びレーザアニール装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004349269A (ja) * 2003-01-15 2004-12-09 Sharp Corp 結晶化半導体薄膜の製造方法ならびにその製造装置
JP2006245520A (ja) * 2004-03-31 2006-09-14 Nec Corp 半導体薄膜の製造方法及び製造装置,ビーム整形用マスク並びに薄膜トランジスタ
JP2006210789A (ja) * 2005-01-31 2006-08-10 Sharp Corp 半導体結晶薄膜の製造方法およびその製造装置ならびにフォトマスクならびに半導体素子
JP2006287129A (ja) * 2005-04-04 2006-10-19 Sumitomo Heavy Ind Ltd レーザ照射装置、及びレーザ照射方法
WO2011055618A1 (ja) * 2009-11-05 2011-05-12 株式会社ブイ・テクノロジー 低温ポリシリコン膜の形成装置及び方法
WO2012144403A1 (ja) * 2011-04-20 2012-10-26 株式会社日本製鋼所 アモルファス膜結晶化装置およびその方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20200020530A1 (en) 2020-01-16
TW201832367A (zh) 2018-09-01
KR20190117548A (ko) 2019-10-16
JP2018137302A (ja) 2018-08-30
CN110326087A (zh) 2019-10-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6781872B2 (ja) レーザ照射装置および薄膜トランジスタの製造方法
US20200176284A1 (en) Laser irradiation device, method of manufacturing thin film transistor, and projection mask
JP6761479B2 (ja) レーザ照射装置、薄膜トランジスタおよび薄膜トランジスタの製造方法
US20190287790A1 (en) Laser irradiation apparatus and method of manufacturing thin film transistor
US10840095B2 (en) Laser irradiation device, thin-film transistor and thin-film transistor manufacturing method
JP2018137302A (ja) レーザ照射装置、薄膜トランジスタの製造方法およびプログラム
US20200194260A1 (en) Laser irradiation device, laser irradiation method and projection mask
US20200388495A1 (en) Laser irradiation device, projection mask and laser irradiation method
WO2018101154A1 (ja) レーザ照射装置および薄膜トランジスタの製造方法
US20200171601A1 (en) Laser irradiation device, method of manufacturing thin film transistor, program, and projection mask
WO2019111362A1 (ja) レーザ照射装置、レーザ照射方法、および、投影マスク
WO2019138674A1 (ja) レーザ照射装置、及び、レーザ照射方法
US20200168642A1 (en) Laser irradiation device, projection mask, laser irradiation method, and program
WO2019107108A1 (ja) レーザ照射装置、レーザ照射方法及び投影マスク
TW201820731A (zh) 雷射照射裝置及薄膜電晶體的製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 18756586

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20197024506

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 18756586

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1