WO2019031252A1 - レーザ照射装置、投影マスク、レーザ照射方法およびプログラム - Google Patents

レーザ照射装置、投影マスク、レーザ照射方法およびプログラム Download PDF

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水村　通伸
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株式会社ブイ・テクノロジー
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    • G02F2202/10—Materials and properties semiconductor
    • G02F2202/104—Materials and properties semiconductor poly-Si

Definitions

  • the present invention relates to the formation of a thin film transistor, and more particularly to a laser irradiation apparatus, a projection mask, a laser irradiation method and a program for forming a polysilicon thin film by irradiating an amorphous silicon thin film with a laser beam.
  • a predetermined region of the amorphous silicon thin film is polycrystallized by instantaneously heating it with laser light to form a polysilicon thin film having high electron mobility, and the polysilicon thin film is used as a thin film transistor.
  • Patent Document 1 an amorphous silicon thin film is formed on a glass substrate, and then the amorphous silicon thin film is irradiated with a laser beam such as an excimer laser and laser annealing is performed to melt polysilicon in a short time. It is disclosed to perform a process of crystallizing a thin film. According to Patent Document 1, by performing the process, the channel region between the source and the drain of the thin film transistor can be made to be a polysilicon thin film having high electron mobility, and it is possible to speed up the transistor operation. Have been described.
  • a gate driver is provided as a drive circuit for driving the thin film transistor in the image display area.
  • a TFT panel manufactured by the technique described in Patent Document 1 needs to externally attach a gate driver after creating an image display area, which causes an increase in the manufacturing cost of the TFT panel.
  • the object of the present invention is made in view of such problems, and by eliminating the need to externally attach a gate driver in a TFT panel, it is possible to reduce the manufacturing cost of the TFT panel. , A projection mask, a laser irradiation method and a program.
  • a laser irradiation apparatus includes a light source generating laser light, and a projection lens irradiating the laser light onto a predetermined region of an amorphous silicon thin film deposited on a substrate.
  • the projection lens is included in a first projection lens that emits the laser light to a first area corresponding to the channel area of the thin film transistor in the predetermined area, and a gate driver in the predetermined area.
  • a second projection lens configured to emit the laser beam to a second region corresponding to a predetermined element.
  • the second projection lens may be a micro cylindrical lens that irradiates the plurality of second regions with the laser light.
  • the second projection lens applies the laser beam to each of the plurality of second regions using a plurality of cylindrical lenses included in the micro cylindrical lens. Irradiation may be performed multiple times.
  • the laser irradiation apparatus further includes a projection mask pattern disposed on the projection lens and transmitting the laser light in a predetermined projection pattern, the projection mask pattern including a plurality of first regions. And the second opening corresponding to the second region may be included.
  • the first projection lens is a microlens array that irradiates the laser light to a plurality of first areas included in the substrate, and the second projection
  • the irradiation energy of the laser beam irradiated to the second area by the lens may be larger than the irradiation energy of the laser beam irradiated to the first area by the first projection lens.
  • a projection mask according to an embodiment of the present invention is a projection mask pattern disposed on a projection lens for emitting a laser beam generated from a light source, which is a channel region of a thin film transistor among amorphous silicon thin films deposited on a substrate. And a plurality of first openings for transmitting the laser light from the first projection lens included in the projection lens to the plurality of first regions corresponding to And a second opening portion for transmitting the laser light from the second projection lens included in the projection lens, in the second region corresponding to the element of.
  • the second projection lens is a micro cylindrical lens capable of irradiating the plurality of second regions with the laser light, and the second opening includes a plurality of the second openings.
  • the laser light from the micro cylindrical lens may be transmitted through the second region.
  • a laser irradiation method includes a generation step of generating laser light, and an irradiation step of irradiating the predetermined region of the amorphous silicon thin film deposited on the substrate with the laser light. And irradiating the laser light to a first area corresponding to the channel area of the thin film transistor and a second area corresponding to a predetermined element included in the gate driver among the predetermined areas in the irradiation step. It is characterized by
  • the laser light in the irradiation step, may be irradiated to each of the plurality of second regions using a micro cylindrical lens.
  • the program executes the generation function of generating laser light and the irradiation function of irradiating the predetermined region of the amorphous silicon thin film deposited on the substrate with the laser light.
  • the laser light is irradiated to the first area corresponding to the channel area of the thin film transistor and the second area corresponding to the predetermined element included in the gate driver in the predetermined area. It is characterized by
  • the laser light in the irradiation function, may be irradiated to each of the plurality of second regions using a micro cylindrical lens.
  • the gate driver is formed on the substrate, it is not necessary to externally attach the gate driver in the TFT panel, and a laser irradiation apparatus etc. capable of reducing the manufacturing cost of the TFT panel can be provided. it can.
  • a projection lens for irradiating a laser beam is provided (included) with a micro cylindrical lens in addition to a microlens array.
  • the annealing process is performed on the second area corresponding to the gate driver.
  • FIG. 1 is a view showing a configuration example of a liquid crystal display system 1 according to a first embodiment of the present invention.
  • the liquid crystal display system 1 includes a TFT panel 100 and a control unit 200.
  • the TFT panel 100 is provided with a backlight (not shown).
  • the TFT panel 100 a thin film transistor is provided for each pixel of liquid crystal, and voltage control is performed for each pixel, and the transmission amount of light in the pixel and the direction of light to be transmitted change.
  • the TFT panel 100 includes a liquid crystal screen 101 including a plurality of pixels, and a gate driver 102 and a source driver 103 that execute voltage control on each of the plurality of pixels.
  • the liquid crystal screen 101 includes a plurality of pixels each provided with a thin film transistor 20.
  • the gate driver 102 is a circuit for scanning (driving) a plurality of pixels included in the liquid crystal screen 101 for each row (one line).
  • the source driver 103 is a circuit for applying image data (voltage according to information such as light and dark) to each pixel included in one row (one line) scanned by the gate driver 102.
  • the thin film transistor 20 included in each of the plurality of pixels is voltage controlled by the gate driver 102 and the source driver 103, and the transmission amount of light of each pixel and the direction of light to be transmitted change.
  • the TFT panel 100 can be changed in color for each pixel, and a predetermined image can be displayed as the TFT panel 100 as a whole.
  • the control unit 200 includes a timing controller (TCON) 201 and a voltage control unit 202, and controls each pixel included in the liquid crystal screen 101.
  • TCON 201 is a logic circuit for timing such that one row (one line) scanned by the gate driver 102 and one row (one line) including a plurality of pixels to which the source driver 103 supplies image data coincide. And supply pulses to the gate driver 102 and the source driver 103.
  • the voltage control unit 202 generates image data instructed by the source driver 103 to each pixel and supplies the image data to the source driver 103.
  • FIG. 2 is a view showing a configuration example of the laser irradiation apparatus 10 in the first embodiment of the present invention.
  • the laser irradiation device 10 irradiates and anneals a predetermined region of the substrate with a laser beam 14 and It is an apparatus for polycrystallizing a region.
  • TFT thin film transistor
  • 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 low temperature plasma CVD.
  • an amorphous silicon thin film 21 is formed on the gate insulating film, for example, by plasma CVD. That is, the amorphous silicon thin film 21 is formed (deposited) on the entire surface of the substrate 30.
  • a silicon dioxide (SiO 2 ) film is formed on the amorphous silicon thin film 21.
  • a predetermined region of the gate electrode of the amorphous silicon thin film 21 is irradiated with the laser beam 14 and annealed by the laser irradiation device 10 illustrated in FIG. 1, and the predetermined region is polycrystallized to be polysiliconized.
  • the substrate 30 is, for example, a glass substrate, but the material of the substrate 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 a resin.
  • the beam system of the laser light 14 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 an excimer laser which emits, for example, laser light 14 having a wavelength of 308 nm or 248 nm at a predetermined repetition cycle.
  • the laser beam 14 passes through the first opening 151 of the projection mask pattern 15 provided on the projection lens 13, is separated into a plurality of laser beams 14, and is irradiated to a predetermined region of the amorphous silicon thin film 21. .
  • a projection mask pattern 15 is provided on the projection lens 13, and a laser beam 14 is irradiated to a predetermined area by the projection mask pattern 15. Then, a predetermined region of the amorphous silicon thin film 21 is instantaneously heated and melted, and a part of the amorphous silicon thin film 21 becomes a polysilicon thin film 22.
  • the predetermined region is a first region 25 corresponding to the channel region of the thin film transistor 20 and a second region 26 corresponding to a predetermined element included in the gate driver 102. That is, the laser irradiation device 10 includes the laser light 14 emitted from the laser light source 11 in the first region 25 corresponding to the channel region of the thin film transistor 20 of the substrate 30 and the gate driver 102 via the projection lens 13. The second region 26 corresponding to the predetermined element is irradiated. As a result, the first region 25 corresponding to the channel region of the thin film transistor 20 of the substrate 30 and the second region 26 corresponding to a predetermined element included in the gate driver 102 become the polysilicon thin film 22.
  • the polysilicon thin film 22 has electron mobility higher than that of the amorphous silicon thin film 21 and can be used as a channel region of the thin film transistor 20 and a predetermined element (TFT element) of a gate driver in a TFT panel.
  • TFT element predetermined element
  • FIG. 3 is a view showing a configuration example of the projection lens 13 in the first embodiment of the present invention.
  • the projection lens 13 is, as exemplified in FIG. 3, a first projection lens 130 for irradiating the laser light 14 to the first region 25 corresponding to the channel region of the thin film transistor 20 and a predetermined one included in the gate driver 102. It includes a second projection lens 131 for irradiating the laser light 14 to the second area 26 corresponding to the element.
  • the first projection lens 130 is, for example, a microlens array 16.
  • the laser irradiation apparatus 10 irradiates the first region 25 of the amorphous silicon thin film 21 with the laser beam 14 sequentially using the plurality of microlenses 160 included in the microlens array 16, and the first region 25 is made of the polysilicon thin film 22.
  • the number of microlenses 160 included in one row of the microlens array 16 is twenty. Therefore, the laser beam 14 is irradiated to a predetermined region of the amorphous silicon thin film 21 formed (deposited) on the substrate 30 by using twenty microlenses 160.
  • the number of micro lenses 160 included in one row of the micro lens array 16 is not limited to 20, but may be any number. Further, although the number of the microlenses 160 included in one row (one line) of the microlens array 16 is, for example, 83, it is not limited to this example and may be any number.
  • the polysilicon thin film 22 is formed by annealing the predetermined region of the first projection lens 130, and then the thin film transistor 20 is formed by forming the source 23 and the drain 24 at both ends of the formed polysilicon thin film 22. Be done.
  • the laser irradiation apparatus 10 irradiates the laser light 14 to one thin film transistor 20 using, for example, twenty microlenses 160 included in one column (or one row) of the microlens array 16. That is, the laser irradiation apparatus 10 irradiates 20 shots of laser light 14 to one thin film transistor 20.
  • the number of microlenses 160 included in one row (or one row) of the microlens array 16 is not limited to 20, but may be any number.
  • the first projection lens 130 does not necessarily have to be a microlens array, and the laser beam 14 may be emitted using one projection lens.
  • the second projection lens 131 is, for example, a micro cylindrical lens 17.
  • a predetermined element (TFT element) of the gate driver 102 needs to scan one column of the liquid crystal screen 101 in a short time, it is necessary to perform ON / OFF of the current at high speed. Therefore, a region (second region 26) corresponding to a predetermined element (TFT device) of the gate driver 102 is wider than the channel region (first region 25) of the thin film transistor 20.
  • annealing the second region 26 with the microlenses 160 included in the microlens array 16 causes a problem that it takes a long time to complete the annealing. Therefore, in the micro lens 160 included in the micro lens array 16, the area (second area 26) corresponding to the predetermined element (TFT element portion) of the gate driver 102 simultaneously with the annealing process of the channel area of the thin film transistor 20. It can not be annealed.
  • a second region corresponding to a predetermined element (TFT element) of the gate driver 102 is formed by using the micro cylindrical lens 17 provided with a plurality of cylindrical lenses 170, in which the degree of condensation of the laser light 14 is larger than that of the micro lens 160. Annealed. Since the cylindrical lens 170 is used, the irradiation energy of the laser beam 14 irradiated to the second region corresponding to the predetermined element (TFT element) of the gate driver 102 becomes large. Therefore, the time required for the crystallization of the amorphous silicon thin film 21 in the second region can be shortened, and the annealing treatment can be performed over a wide area. Therefore, a predetermined element of the gate driver 102 (TFT Annealing can be performed on a region (second region) corresponding to the element portion).
  • FIG. 4 is a view showing a configuration example of the micro cylindrical lens 17 in an embodiment of the present invention.
  • the micro cylindrical lens 17 includes a plurality of cylindrical lenses 170.
  • the micro cylindrical lens 17 includes five cylindrical lenses 170.
  • the number of cylindrical lenses 170 included in the micro cylindrical lens 17 is not limited to five, and may be any number.
  • the left side of FIG. 4 is a side view of the micro cylindrical lens 17. As illustrated on the left side of FIG. 4, the thickness X of the micro cylindrical lens 17 is approximately 20.5 [ ⁇ m]. The width Y of the cylindrical lens 170 included in the micro cylindrical lens 17 is approximately 1.0395 [ ⁇ m].
  • the right side of FIG. 4 is a front view of the micro cylindrical lens 17. As illustrated on the right side of FIG. 4, the width W of the micro cylindrical lens 17 is approximately 600 ⁇ m. Further, the length Z of the micro cylindrical lens 17 is approximately 1500 [ ⁇ m]. Note that these numerical values are merely illustrative and are not limited to these numerical values.
  • FIG. 5 is a view for explaining how the substrate 30 coated with the amorphous silicon thin film 21 is annealed using the micro cylindrical lens 17 which is the second projection lens 131 in one embodiment of the present invention.
  • the second region 26 of the substrate 30 (the region corresponding to a predetermined element (TFT element) of the gate driver 102) is annealed using each of the cylindrical lenses 170 included in the micro cylindrical lens 17.
  • TFT element predetermined element
  • a plurality of second regions 26 are provided on the substrate 30, and laser light 14 is emitted to each of the plurality of second regions 26 using a cylindrical lens 170.
  • the second region 26a is irradiated with the laser light 14 by the cylindrical lens 170a, and the second region 26a is annealed.
  • the second region 26 b is irradiated with the laser beam 14 by the cylindrical lens 170 b, and the second region 26 b is annealed.
  • the second region 26c is irradiated with the laser beam 14 by the cylindrical lens 170c, the second region 26d by the cylindrical lens 170d, and the second region 26e by the cylindrical lens 170e, and the annealing treatment is performed.
  • the substrate 30 is moved by a predetermined distance (the distance between the adjacent second regions 26).
  • the second region 26a is irradiated with the laser beam 14 by the cylindrical lens 170b adjacent to the cylindrical lens 170a and is subjected to the annealing process.
  • the second region 26b is irradiated with the laser beam 14 by the cylindrical lens 170c adjacent to the cylindrical lens 170b, and is annealed.
  • the second region 26c is irradiated with the laser beam 14 by the cylindrical lens 170d and the second region 26d is irradiated with the cylindrical lens 170e, and the annealing treatment is performed.
  • the laser light 14 is irradiated to one second region 26 by the number of the cylindrical lenses 170 included in the micro cylindrical lens 17.
  • one second region 26 is irradiated with the laser beam 14 by each of five cylindrical lenses 170 (ie, cylindrical lenses 170 a to 170 e) and is subjected to annealing treatment.
  • the laser irradiation apparatus 10 may irradiate the laser beam 14 with respect to the board
  • FIG. 6 is a structural example of the opening 150 included in the projection mask pattern 15.
  • the opening 150 corresponds to the first opening 151 provided corresponding to the micro lens 160 included in the micro lens array 16 which is the first projection lens 130 and the micro cylindrical lens 17 which is the second projection lens 131. It includes a second opening 152 provided.
  • the laser beam 14 is transmitted through the first opening 151 of the projection mask pattern to form a region corresponding to the channel region of the thin film transistor 20 (ie, an amorphous silicon thin film 21 formed (deposited) on the substrate 30).
  • the first region 25) is irradiated.
  • the first opening 151 of the projection mask pattern 15 has a width (length of short side) of about 50 ⁇ m.
  • the length of width is an illustration to the last, and may be what kind of length.
  • the length of the long side of the first opening 151 of the projection mask pattern 15 is, for example, about 100 ⁇ m.
  • the length of the long side is also merely an example and may be any length.
  • the microlens array 16 reduces the projection mask pattern 15 to, for example, 1 ⁇ 5 and irradiates it. As a result, the laser beam 14 transmitted through the projection mask pattern 15 is reduced to a width of about 10 ⁇ m in the channel region. Also, the laser beam 14 transmitted through the projection mask pattern 15 is reduced to a length of about 20 ⁇ m in the channel region.
  • the reduction ratio of the microlens array 16 is not limited to one fifth, and may be at any scale.
  • the projection mask patterns 15 are formed by arranging the projection mask patterns 15 illustrated in FIG. 5 by at least the number of the microlenses 160.
  • the laser beam 14 passes through the second opening 152 of the projection mask pattern 15 and is irradiated to the second area 26 which is an area corresponding to a predetermined element (TFT element) of the gate driver 102.
  • the width (length of the short side) and the length of the long side of the second opening 152 of the projection mask pattern 15 are substantially the same as the size of the micro cylindrical lens 17.
  • the size of the second opening 152 is merely an example, and may be any size.
  • the laser irradiation apparatus 10 uses the projection lens 13 illustrated in FIG. 3 to form the laser light 14 in the first region 25 (the portion desired to be the channel region, that is, the substrate 30). It irradiates to the 2nd field 26 which is a field corresponding to a predetermined field of (deposited) amorphous silicon thin film 21, and a predetermined element (TFT element) of gate driver 102.
  • the laser beam 14 is irradiated using the microlens array 16 which is the first projection lens 130 included in the projection lens 13, and for the second region 26, the second projection included in the projection lens 13
  • the laser beam 14 is irradiated using the micro cylindrical lens 17 which is a lens 131.
  • the amorphous silicon thin film 21 provided in a portion to be a channel region (a portion desired to be a channel region) of the thin film transistor 20 is instantaneously heated and melted to form a polysilicon thin film 22.
  • the substrate 30 moves by a predetermined distance each time the laser beam 14 is irradiated by the micro lens array 16 and the micro cylindrical lens 17.
  • the predetermined distance is a distance between the plurality of thin film transistors 20 on the substrate 30.
  • the laser irradiation apparatus 10 stops the irradiation of the laser beam 14 while moving the substrate 30 by the predetermined distance.
  • the laser irradiation apparatus 10 may stop the irradiation of the laser beam 14 while the substrate 30 moves.
  • the laser irradiation apparatus 10 uses the other microlens 160 included in the microlens array 16 to irradiate the laser beam 14 with the one microlens 160. Irradiate 25 again.
  • the laser irradiation apparatus 10 uses the other cylindrical lens 170 included in the micro cylindrical lens 17 to irradiate the second region 26 irradiated with the one cylindrical lens 170 again. Since the microlens array 16 includes, for example, twenty rows of microlenses 160, the first region 25 is irradiated with the laser beam 14 at least twenty times. In addition, since the micro cylindrical lens 17 includes, for example, five cylindrical lenses 170, the second region 26 is irradiated with the laser beam 14 at least five times.
  • each of the twenty microlenses 160 is sequentially used to irradiate the first region 25 serving as the channel region of the thin film transistor 20 with the laser light 14 for twenty shots, and each of the five cylindrical lenses 170 Is sequentially used to irradiate the second region 26 which is a region corresponding to a predetermined element (TFT element) of the gate driver 102.
  • TFT element predetermined element
  • the source 23 and the drain 24 are formed, and the thin film transistor 20 is formed.
  • the micro cylindrical lens 17 which is the second projection lens 131 is provided to the projection lens 13 in addition to the microlens array 16 which is the first projection lens 130
  • the annealing process may be performed on the second area 26 corresponding to the gate driver 102 at the same time as the annealing process is performed on the first area 25 corresponding to the channel area. Therefore, it is possible to form the gate driver 102 on the substrate, and it is not necessary to externally attach the gate driver 102 in the TFT panel 100, and a laser irradiation apparatus etc. capable of reducing the manufacturing cost of the TFT panel 100 are provided. be able to.
  • FIG. 7 is a view showing a configuration example of the projection lens 13 and the projection mask pattern 15 in the modification of the first embodiment of the present invention.
  • the projection lens 13 in the modified example has a micro cylindrical lens 17 which is a second projection lens 131 compared to the projection lens 13 illustrated in FIG. The difference is that they are provided on the left and right (regions adjacent to the short side of the microlens array 16). That is, as illustrated in FIG. 7A, the projection lens 13 includes two micro cylindrical lenses 17.
  • the laser irradiation apparatus 10 uses a micro cylindrical lens 17 included in the projection lens 13 to generate a laser beam in a second area 26 corresponding to a predetermined element (TFT element) of the gate driver 102.
  • the light 14 is irradiated.
  • TFT element predetermined element
  • the projection mask pattern 15 in the modification is not limited to the second corresponding to the two micro cylindrical lenses 17 included in the projection lens 13 illustrated in FIG. 7A.
  • An opening 152 is provided.
  • the projection mask pattern 15 illustrated in FIG. 7B is merely an example, and corresponds to one of the two micro cylindrical lenses 17 included in the projection lens 13 that transmits the laser beam 14.
  • the second opening 152 may be provided only in the region where
  • the gate driver 102 is provided on the left and right of the liquid crystal screen 101 as illustrated in FIG. 1, when using the projection lens 13 illustrated in FIG. 3 and the projection mask pattern 15 illustrated in FIG. It is necessary to prepare the projection lens 13 and the projection mask pattern 15 for providing the gate driver 102 on the left side of and the projection lens 13 and the projection mask pattern 15 for providing the gate driver 102 on the right side of the liquid crystal screen 101.
  • the projection lens 13 illustrated in FIG. 3 and the projection mask pattern 15 illustrated in FIG. 6 are examples of the projection lens 13 and the projection mask pattern 15 for providing the gate driver 102 on the right side of the liquid crystal screen 101.
  • the gate driver 102 when the gate driver 102 is provided on the left side of the liquid crystal screen 101 by using the projection lens 13 and the projection mask pattern 15 as illustrated in FIG. 7, the micro cylindrical lens 17 on the left side of the projection lens 13 is provided.
  • the laser beam 14 When the laser beam 14 is transmitted from the above and the gate driver 102 is provided on the right side of the liquid crystal screen 101, the laser beam 14 may be transmitted from the micro cylindrical lens 17 on the right side of the projection lens 13. Also, there is no need to prepare the projection mask pattern 15. Therefore, it is not necessary to prepare a plurality of types of projection lenses 13 and projection mask patterns 15, and cost, storage location and the like can be saved.
  • the second embodiment of the present invention is an embodiment in which one projection lens 18 is used in place of the microlens array 16 as the first projection lens 130 of the projection lens 13.
  • FIG. 8 is a view showing an example of the configuration of a laser irradiation apparatus 10 according to the second embodiment of the present invention.
  • a laser irradiation apparatus 10 according to a second 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 13 including 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. It is omitted.
  • the laser light 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 the first region 25 of the amorphous silicon thin film 21 formed (deposited) on the substrate 30 is annealed. Ru.
  • the micro cylindrical lens 17 irradiates the laser light 14 to the second area 26 which is an area corresponding to a predetermined element (TFT element) of the gate driver 102 as in the first embodiment.
  • the projection mask pattern 15 is, for example, a projection mask pattern 15 illustrated in FIG. 6 or 7B.
  • the mask pattern of the projection mask pattern 15 is converted by the magnification of the optical system of the projection lens 18, it is different from the shape (area, size) of the projection mask pattern illustrated in FIG. It may be one.
  • the laser light passes through the first opening 151 and the second opening 152 of the projection mask pattern 15, and is irradiated onto a predetermined region of the amorphous silicon thin film 21 by the projection lens 18.
  • a predetermined region of the amorphous silicon thin film 21 provided on the entire surface of the substrate 30 is instantaneously heated and melted, and the first region 25 and the second region 26 of the amorphous silicon thin film 21 become the polysilicon thin film 22.
  • the projection mask pattern 15 is converted by the magnification of the optical system of the projection lens 18, and the first region 25 of the (deposited) amorphous silicon thin film 21 formed on the substrate 30 is annealed.
  • 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 the predetermined region of the substrate 30 is annealed .
  • 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 annealed in accordance with the magnification of the optical system of the projection lens 18.
  • the mask pattern of the projection mask pattern 15 is multiplied by about 1/4 (0.25) and formed on the substrate 30 (deposited )
  • the first region 25 of the amorphous silicon thin film 21 is annealed.
  • the reduced image of the projection mask pattern 15 irradiated to the amorphous silicon thin film 21 formed (deposited) on the substrate 30 is the same as that of the lens of the projection lens 18.
  • the pattern is rotated 180 degrees around the optical axis.
  • the projection lens 18 forms an erect image
  • the reduced image of the projection mask pattern 15 irradiated to the amorphous silicon thin film 21 formed (deposited) on the substrate 30 is the projection mask pattern 15 as it is. It becomes.
  • the laser irradiation device 10 irradiates the laser light 14 with a predetermined cycle, moves the substrate 30 during the time when the laser light 14 is not irradiated, and the next amorphous silicon thin film 21 is formed.
  • the laser beam 14 is applied to the first area 25 and the second area 26.
  • one projection lens 18 is used as the first projection lens 130 of the projection lens 13 instead of the microlens array 16 and the micro cylindrical lens 17 is used as the second projection lens 131. Including. Therefore, the annealing process can be performed on the second area corresponding to the gate driver 102 at the same time the annealing process is performed on the first area 25 corresponding to the channel area of the thin film transistor 20. Therefore, it is possible to form the gate driver 102 on the substrate, and it is not necessary to externally attach the gate driver 102 in the TFT panel 100, and a laser irradiation apparatus etc. capable of reducing the manufacturing cost of the TFT panel 100 are provided. be able to.

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Abstract

本発明の一実施形態であるレーザ照射装置は、レーザ光を発生する光源と、基板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、当該レーザ光を照射する投影レンズと、を備え、当該投影レンズは、当該所定の領域のうち、薄膜トランジスタのチャネル領域に対応する第１領域に対して、当該レーザ光を照射する第１投影レンズと、当該所定の領域のうち、ゲートドライバに含まれる所定の素子に対応する第２領域に対して、当該レーザ光を照射する第２投影レンズと、を含むことを特徴とする。

Description

レーザ照射装置、投影マスク、レーザ照射方法およびプログラム
　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、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、投影マスク、レーザ照射方法およびプログラムに関する。
　ＴＦＴパネルの画像表示エリアにおいて、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薄膜トランジスタの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、ガラス基板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
　ここで、ＴＦＴパネルでは、画像表示エリアの薄膜トランジスタを駆動するための駆動回路として、ゲートドライバとなる。この点、特許文献１に記載の技術により製造されたＴＦＴパネルは、画像表示エリアを作成した後ゲートドライバを外付けする必要があり、その分当該ＴＦＴパネルの製造コストが増加する要因となっていた。
　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、ＴＦＴパネルにおいてゲートドライバの外付けを不要とすることにより、当該ＴＦＴパネルの製造コストを低減させることが可能なレーザ照射装置、投影マスク、レーザ照射方法およびプログラム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、基板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、当該レーザ光を照射する投影レンズと、を備え、当該投影レンズは、当該所定の領域のうち、薄膜トランジスタのチャネル領域に対応する第１領域に対して、当該レーザ光を照射する第１投影レンズと、当該所定の領域のうち、ゲートドライバに含まれる所定の素子に対応する第２領域に対して、当該レーザ光を照射する第２投影レンズと、を含むことを特徴とする。
　本発明の一実施形態におけるレーザ照射装置において、当該第２投影レンズは、複数の当該第２領域に対して、当該レーザ光を照射するマイクロシリンドリカルレンズである、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、当該第２投影レンズは、当該複数の第２領域の各々に対して、当該マイクロシリンドリカルレンズに含まれる複数のシリンドリカルレンズを用いて、当該レーザ光を複数回照射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、当該投影レンズ上に配置され、所定の投影パターンで当該レーザ光を透過させる投影マスクパターンをさらに備え、当該投影マスクパターンは、複数の当該第１領域に対応する複数の第１開口部と、当該第２領域に対応する第２開口部と、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、当該第１投影レンズは、当該基板に含まれる複数の当該第１領域に対して、当該レーザ光を照射するマイクロレンズアレイであり、当該第２投影レンズが当該第２領域に照射する当該レーザ光の照射エネルギは、当該第１投影レンズが当該第１領域に照射する当該レーザ光の照射エネルギよりも大きく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は、光源から発生されたレーザ光を照射する投影レンズ上に配置される投影マスクパターンであって、基板に被着されたアモルファスシリコン薄膜のうち薄膜トランジスタのチャネル領域に対応する複数の第１領域に対して、当該投影レンズに含まれる第１投影レンズからの当該レーザ光を透過する複数の第１開口部と、当該アモルファスシリコン薄膜のうちゲートドライバに含まれる所定の素子に対応する第２領域に対して、当該投影レンズに含まれる第２投影レンズからの当該レーザ光を透過する第２開口部と、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、当該第２投影レンズは、複数の当該第２領域に対して当該レーザ光を照射可能なマイクロシリンドリカルレンズであり、当該第２開口部は、複数の当該第２領域に対して、当該マイクロシリンドリカルレンズからの当該レーザ光を透過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方法は、レーザ光を発生する発生ステップと、基板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、当該レーザ光を照射する照射ステップと、を含み、当該照射ステップにおいて、当該所定の領域のうち、薄膜トランジスタのチャネル領域に対応する第１領域と、ゲートドライバに含まれる所定の素子に対応する第２領域に対して、当該レーザ光を照射することを特徴とする。
　本発明の一実施形態におけるレーザ照射方法において、当該照射ステップにおいて、マイクロシリンドリカルレンズを用いて、複数の当該第２領域の各々に対して当該レーザ光を照射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プログラムは、レーザ光を発生する発生機能と、基板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、当該レーザ光を照射する照射機能とを、コンピュータに実行させ、当該照射機能において、当該所定の領域のうち、薄膜トランジスタのチャネル領域に対応する第１領域と、ゲートドライバに含まれる所定の素子に対応する第２領域に対して、当該レーザ光を照射す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において、当該照射機能において、マイクロシリンドリカルレンズを用いて、複数の当該第２領域の各々に対して当該レーザ光を照射することを特徴としてもよい。
　本発明によれば、ゲートドライバを基板上に形成するため、ＴＦＴパネルにおいてゲートドライバの外付けが不要となり、当該ＴＦＴパネルの製造コストを低減させることが可能なレーザ照射装置等を提供することができる。
本発明の第１の実施形態における、液晶表示システム１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、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の実施形態における、投影レンズ１３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、マイクロシリンドリカルレンズ１７の構成例を示す図である。 本発明の一実施形態における、マイクロシリンドリカルレンズを用いて、基板をアニール処理する様子を説明するための図である。 本発明の一実施形態における、投影マスクパターンに含まれる開口部の構成例である。 本発明の第１の実施形態の変形例における、投影レンズ及び投影マスクパターン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、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）
　本発明の第１の実施形態は、基板に対するアニール処理を行うレーザ照射装置において、レーザ光を照射する投影レンズに、マイクロレンズアレイに加えてマイクロシリンドリカルレンズを設ける（含ませる）ことにより、薄膜トランジスタのチャネル領域に対応する第１領域に対するアニール処理を実行すると同時に、ゲートドライバに対応する第２領域に対するアニール処理を実行するものである。
　図１は、本発明の第１の実施形態における液晶表示システム１の構成例を示す図である。図１に例示するように、本発明の第１の実施形態において、液晶表示システム１は、ＴＦＴパネル１００と、制御部２００とを含む。なお、ＴＦＴパネル１００には、バックライト（図示しない）が設けられている。
　ＴＦＴパネル１００は、液晶の画素ごとに薄膜トランジスタが設けられており、当該画素ごとに電圧制御され、当該画素における光の透過量や透過させる光の方向が変化する。図１に例示するように、ＴＦＴパネル１００は、複数の画素を含む液晶画面１０１と、当該複数の画素の各々に対する電圧制御を実行するゲートドライバ１０２及びソースドライバ１０３と、を含む。
　液晶画面１０１は、各々が薄膜トランジスタ２０を備える複数の画素を含む。また、ゲートドライバ１０２は、液晶画面１０１に含まれる複数の画素を、一行（一ライン）ごとに走査する（駆動する）ための回路である。また、ソースドライバ１０３は、ゲートドライバ１０２が走査した一行（一ライン）に含まれる各画素に、画像データ（明暗等の情報に応じた電圧）を与えるための回路である。このように、複数の画素の各々に含まれる薄膜トランジスタ２０が、ゲートドライバ１０２とソースドライバ１０３とにより電圧制御され、当該画素の各々の光の透過量や透過させる光の方向が変化する。これによって、ＴＦＴパネル１００は、画素ごとに色変化させることが可能となり、ＴＦＴパネル１００全体として所定の画像を表示することができる。
　図１に例示するように、制御部２００は、タイミングコントローラ（ＴＣＯＮ）２０１と、電圧制御部２０２とを含み、液晶画面１０１に含まれる各画素を制御する。ＴＣＯＮ２０１は、ゲートドライバ１０２により走査された一行（一ライン）と、ソースドライバ１０３が画像データを与える複数の画素が含まれる一行（一ライン）とが一致するように、タイミングをとるためのロジック回路であり、ゲートドライバ１０２とソースドライバ１０３とに対してパルスを供給する。電圧制御部２０２は、ソースドライバ１０３が各画素に指示する画像データを生成し、当該ソースドライバ１０３に供給する。
　図２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。図２に例示するように、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、基板の所定の領域にレーザ光１４を照射してアニールし、当該所定の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２１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２１が形成（被着）される。最後に、アモルファスシリコン薄膜２１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２１のゲート電極上の所定の領域にレーザ光１４を照射してアニールし、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、基板の素材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２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１４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１４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。
　その後、レーザ光１４は、投影レンズ１３上に設けられた投影マスクパターン１５の第１開口部１５１を透過し、複数のレーザ光１４に分離され、アモルファスシリコン薄膜２１の所定の領域に照射される。投影レンズ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２１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２１の一部がポリシリコン薄膜２２となる。
　ここで、所定の領域は、薄膜トランジスタ２０のチャネル領域に対応する第１領域２５と、ゲートドライバ１０２に含まれる所定の素子に対応する第２領域２６である。すなわち、レーザ照射装置１０は、レーザ光源１１から出射されたレーザ光１４を、投影レンズ１３を介して、基板３０の薄膜トランジスタ２０のチャネル領域に対応する第１領域２５と、ゲートドライバ１０２に含まれる所定の素子に対応する第２領域２６に照射する。その結果、基板３０の薄膜トランジスタ２０のチャネル領域に対応する第１領域２５と、ゲートドライバ１０２に含まれる所定の素子に対応する第２領域２６が、ポリシリコン薄膜２２となる。
　ポリシリコン薄膜２２は、アモルファスシリコン薄膜２１に比べて電子移動度が高く、ＴＦＴパネルにおいて、薄膜トランジスタ２０のチャネル領域、及び、ゲートドライバの所定の素子（ＴＦＴ素子）として用いることができる。
　図３は、本発明の第１の実施形態における投影レンズ１３の構成例を示す図である。投影レンズ１３は、図３に例示するように、薄膜トランジスタ２０のチャネル領域に対応する第１領域２５に対して、レーザ光１４を照射する第１投影レンズ１３０と、ゲートドライバ１０２に含まれる所定の素子に対応する第２領域２６に対してレーザ光１４を照射する第２投影レンズ１３１を含む。
　第１投影レンズ１３０は、例えば、マイクロレンズアレイ１６である。レーザ照射装置１０は、マイクロレンズアレイ１６に含まれる複数のマイクロレンズ１６０を順次用いて、アモルファスシリコン薄膜２１の第１領域２５にレーザ光１４を照射し、当該第１領域２５をポリシリコン薄膜２２とする。マイクロレンズアレイ１６の一列に含まれるマイクロレンズ１６０の数は２０個である。そのため、基板３０に形成されている（被着している）アモルファスシリコン薄膜２１の所定の領域に対して、２０個のマイクロレンズ１６０を用いて、レーザ光１４が照射される。なお、マイクロレンズアレイ１６の一列に含まれるマイクロレンズ１６０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１６の一行（一ライン）に含まれるマイクロレンズ１６０の数は、例えば８３個であるが、この例に限られず、いくつであってもよい。
　第１投影レンズ１３０が所定の領域をアニール化することによりポリシリコン薄膜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、薄膜トランジスタ２０が作成される。なお、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１６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１６０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１６の一列（または一行）に含まれるマイクロレンズ１６０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。
　なお、第１投影レンズ１３０は、必ずしもマイクロレンズアレイである必要はなく、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。
　第２投影レンズ１３１は、例えば、マイクロシリンドリカルレンズ１７である。ここで、ゲートドライバ１０２の所定の素子（ＴＦＴ素子部）には、液晶画面１０１の一行（一ライン）に含まれる複数の薄膜トランジスタ２０を走査（駆動）させる必要があるため、大容量の電流を流す必要がある。また、ゲートドライバ１０２の所定の素子（ＴＦＴ素子）は、液晶画面１０１の一列を短時間で走査する必要があるため、高速に電流のＯＮ／ＯＦＦを行う必要がある。そのため、ゲートドライバ１０２の所定の素子（ＴＦＴ素子）に対応する領域（第２領域２６）は、薄膜トランジスタ２０のチャネル領域（第１領域２５）よりも広範囲である。そのため、第２領域２６を、マイクロレンズアレイ１６に含まれるマイクロレンズ１６０でアニール処理するのでは、アニール処理が完了するまでに長時間要するという問題が生じる。そのため、マイクロレンズアレイ１６に含まれるマイクロレンズ１６０では、薄膜トランジスタ２０のチャネル領域のアニール処理と同時に、ゲートドライバ１０２の所定の素子（ＴＦＴ素子部）に対応する領域（第２領域２６）に対してアニール処理することができない。
　そこで、マイクロレンズ１６０よりもレーザ光１４の集光度合いが大きい、シリンドリカルレンズ１７０を複数備えたマイクロシリンドリカルレンズ１７を用いて、ゲートドライバ１０２の所定の素子（ＴＦＴ素子）に対応する第２領域をアニール処理する。シリンドリカルレンズ１７０を用いるため、ゲートドライバ１０２の所定の素子（ＴＦＴ素子）に対応する第２領域に照射されるレーザ光１４の照射エネルギは、大きくなる。そのため、当該第２領域におけるアモルファスシリコン薄膜２１の結晶化に要する時間を短縮でき、その分広範囲をアニール処理できるため、薄膜トランジスタ２０のチャネル領域のアニール処理と同時に、ゲートドライバ１０２の所定の素子（ＴＦＴ素子部）に対応する領域（第２領域）に対してアニール処理することができるようになる。
　図４は、本発明の一実施形態におけるマイクロシリンドリカルレンズ１７の構成例を示す図である。図４に例示するように、マイクロシリンドリカルレンズ１７は、複数のシリンドリカルレンズ１７０を含む。図４の例では、マイクロシリンドリカルレンズ１７には、５つのシリンドリカルレンズ１７０が含まれる。なお、マイクロシリンドリカルレンズ１７に含まれるシリンドリカルレンズ１７０は、５つに限られず、いくつであってもよい。
　図４の左側は、マイクロシリンドリカルレンズ１７の側面図である。図４の左側に例示するように、マイクロシリンドリカルレンズ１７の厚みＸは、約２０．５［μｍ］である。また、マイクロシリンドリカルレンズ１７に含まれるシリンドリカルレンズ１７０の幅Ｙは、約１．０３９５［μｍ］である。また、図４の右側は、マイクロシリンドリカルレンズ１７の正面図である。図４の右側に例示するように、マイクロシリンドリカルレンズ１７の幅Ｗは、約６００［μｍ］である。また、マイクロシリンドリカルレンズ１７の長さＺは、約１５００［μｍ］である。なお、これらの数値はあくまでも例示であって、これらの数値に限定されない。
　図５は、本発明の一実施形態における第２投影レンズ１３１であるマイクロシリンドリカルレンズ１７を用いて、アモルファスシリコン薄膜２１が被膜された基板３０をアニール処理する様子を説明するための図である。図５に例示するように、マイクロシリンドリカルレンズ１７に含まれるシリンドリカルレンズ１７０の各々を用いて、基板３０の第２領域２６（ゲートドライバ１０２の所定の素子（ＴＦＴ素子）に対応する領域）がアニール処理され、ポリシリコン薄膜２２が形成される。
　図５に例示するように、基板３０には複数の第２領域２６が設けられ、当該複数の第２領域２６の各々に対して、シリンドリカルレンズ１７０を用いて、レーザ光１４が照射される。図５に例示するように、第２領域２６ａは、シリンドリカルレンズ１７０ａによりレーザ光１４が照射され、当該第２領域２６ａがアニール処理される。また、第２領域２６ｂは、シリンドリカルレンズ１７０ｂによりレーザ光１４が照射され、当該第２領域２６ｂがアニール処理される。同様にして、第２領域２６ｃはシリンドリカルレンズ１７０ｃにより、第２領域２６ｄはシリンドリカルレンズ１７０ｄにより、第２領域２６ｅはシリンドリカルレンズ１７０ｅにより、レーザ光１４が照射されてアニール処理される。
　その後、基板３０が、所定の距離（隣接する第２領域２６の間隔）だけ移動する。基板３０の移動後、第２領域２６ａは、シリンドリカルレンズ１７０ａに隣接するシリンドリカルレンズ１７０ｂにより、レーザ光１４が照射されアニール処理される。また、第２領域２６ｂも同様に、シリンドリカルレンズ１７０ｂに隣接するシリンドリカルレンズ１７０ｃにより、レーザ光１４が照射されアニール処理される。同様にして、第２領域２６ｃはシリンドリカルレンズ１７０ｄにより、第２領域２６ｄはシリンドリカルレンズ１７０ｅにより、レーザ光１４が照射されてアニール処理される。このように、１つの第２領域２６は、マイクロシリンドリカルレンズ１７に含まれるシリンドリカルレンズ１７０の数だけ、レーザ光１４が照射される。図５の例では、１つの第２領域２６は、５つのシリンドリカルレンズ１７０（すなわち、シリンドリカルレンズ１７０ａ乃至１７０ｅ）の各々により、レーザ光１４が照射され、アニール処理される。
　なお、レーザ照射装置１０は、基板３０が所定の距離した後、一旦停止した基板３０に対してレーザ光１４を照射してもよいし、移動し続けている基板３０に対してレーザ光１４を照射し続けてもよい。
　図６は、投影マスクパターン１５に含まれる開口部１５０の構成例である。開口部１５０は、第１投影レンズ１３０であるマイクロレンズアレイ１６に含まれるマイクロレンズ１６０に対応して設けられる第１開口部１５１と、第２投影レンズ１３１であるマイクロシリンドリカルレンズ１７に対応して設けられる第２開口部１５２を含む。レーザ光１４は、投影マスクパターンの第１開口部１５１を透過して、薄膜トランジスタ２０のチャネル領域に対応する領域（すなわち、基板３０に形成されている（被着している）アモルファスシリコン薄膜２１の第１領域２５）に照射される。投影マスクパターン１５の第１開口部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、投影マスクパターン１５の第１開口部１５１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。
　なお、マイクロレンズアレイ１６は、投影マスクパターン１５を例えば５分の１に縮小して照射する。その結果、投影マスクパターン１５を透過したレーザ光１４は、チャネル領域では約１０［μｍ］の幅に縮小される。また、投影マスクパターン１５を透過したレーザ光１４は、チャネル領域では約２０［μｍ］の長さに縮小される。なお、マイクロレンズアレイ１６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。また、投影マスクパターン１５は、図５に例示する投影マスクパターン１５が少なくともマイクロレンズ１６０の個数分だけ並べて形成される。
　一方、レーザ光１４は、投影マスクパターン１５の第２開口部１５２を透過して、ゲートドライバ１０２の所定の素子（ＴＦＴ素子）に対応する領域である第２領域２６に照射される。投影マスクパターン１５の第２開口部１５２は、その幅（短辺の長さ）及び長辺の長さは、マイクロシリンドリカルレンズ１７の大きさと略同一である。なお、第２開口部１５２の大きさは、あくまでも例示であって、どのような大きさであってもよい。
　次に、レーザ照射装置１０を用いて、本発明の第１の実施形態におけるＴＦＴパネル１００を作成する方法について、説明する。
　まず、レーザ照射装置１０は、図３に例示される投影レンズ１３を用いて、レーザ光１４を薄膜トランジスタ２０のチャネル領域となる第１領域２５（チャネル領域にしたい部分、すなわち、基板３０に形成されている（被着している）アモルファスシリコン薄膜２１の所定の領域）、及び、ゲートドライバ１０２の所定の素子（ＴＦＴ素子）に対応する領域である第２領域２６に照射する。第１領域２５については、投影レンズ１３に含まれる第１投影レンズ１３０であるマイクロレンズアレイ１６を用いてレーザ光１４を照射し、第２領域２６については、投影レンズ１３に含まれる第２投影レンズ１３１であるマイクロシリンドリカルレンズ１７を用いてレーザ光１４を照射する。その結果、薄膜トランジスタ２０のチャネル領域となる部分（チャネル領域にしたい部分）に設けられているアモルファスシリコン薄膜２１が、瞬間加熱されて溶融し、ポリシリコン薄膜２２となる。
　基板３０は、マイクロレンズアレイ１６及びマイクロシリンドリカルレンズ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、基板３０における複数の薄膜トランジスタ２０間の距離である。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。なお、レーザ照射装置１０は、基板３０が移動する間、レーザ光１４の照射を停止してもよい。
　基板３０が所定の距離を移動した後、レーザ照射装置１０は、マイクロレンズアレイ１６に含まれる他のマイクロレンズ１６０を用いて、レーザ光１４を、一のマイクロレンズ１６０で照射された第１領域２５に再度照射する。また、レーザ照射装置１０は、マイクロシリンドリカルレンズ１７に含まれる他のシリンドリカルレンズ１７０を用いて、一のシリンドリカルレンズ１７０で照射された第２領域２６に再度照射する。マイクロレンズアレイ１６には、例えば２０列のマイクロレンズ１６０が含まれているため、第１領域２５は、少なくとも２０回のレーザ光１４が照射される。また、マイクロシリンドリカルレンズ１７には、例えば５つのシリンドリカルレンズ１７０が含まれているため、第２領域２６は、少なくとも５回のレーザ光１４が照射される。
　上記工程を繰り返し、２０個のマイクロレンズ１６０の各々を順次用いて、薄膜トランジスタ２０のチャネル領域となる第１領域２５に２０ショット分のレーザ光１４を照射するとともに、５個のシリンドリカルレンズ１７０の各々を順次用いて、ゲートドライバ１０２の所定の素子（ＴＦＴ素子）に対応する領域である第２領域２６に照射する。その結果、基板３０の第１領域２５にポリシリコン薄膜２２が形成されるとともに、基板３０の第２領域２６にポリシリコン薄膜２２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２０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、投影レンズ１３に第１投影レンズ１３０であるマイクロレンズアレイ１６に加えて、第２投影レンズ１３１であるマイクロシリンドリカルレンズ１７を設けたため、薄膜トランジスタ２０のチャネル領域に対応する第１領域２５に対するアニール処理を実行すると同時に、ゲートドライバ１０２に対応する第２領域２６に対するアニール処理を実行できる。そのため、基板上にゲートドライバ１０２を形成することができ、ＴＦＴパネル１００においてゲートドライバ１０２の外付けが不要となり、当該ＴＦＴパネル１００の製造コストを低減させることが可能なレーザ照射装置等を提供することができる。
　（変形例）
　図７は、本発明の第１の実施形態の変形例における投影レンズ１３及び投影マスクパターン１５の構成例を示す図である。図７（ａ）に例示するように、変形例における投影レンズ１３は、図３に例示する投影レンズ１３と比較して、第２投影レンズ１３１であるマイクロシリンドリカルレンズ１７が、マイクロレンズアレイ１６の左右（マイクロレンズアレイ１６の短辺に隣接する領域）に設けられる点が異なる。すなわち、図７（ａ）に例示するように、投影レンズ１３は、マイクロシリンドリカルレンズ１７を２つ含む。レーザ照射装置１０は、投影レンズ１３に含まれるマイクロシリンドリカルレンズ１７のうちのいずれか一方を用いて、ゲートドライバ１０２の所定の素子（ＴＦＴ素子）に対応する領域である第２領域２６に、レーザ光１４を照射する。
　また、図７（ｂ）に例示するように、変形例における投影マスクパターン１５は、図７（ａ）に例示する投影レンズ１３に含まれる２つのマイクロシリンドリカルレンズ１７に対応する領域に、第２開口部１５２が設けられる。なお、図７（ｂ）に例示する投影マスクパターン１５は、あくまでも例示であって、投影レンズ１３に含まれる２つのマイクロシリンドリカルレンズ１７のうちレーザ光１４を透過する一方のマイクロシリンドリカルレンズ１７に対応する領域だけ、第２開口部１５２が設けられていてもよい。
　ゲートドライバ１０２は、図１に例示するように、液晶画面１０１の左右に設けられるため、図３に例示する投影レンズ１３及び図６に例示する投影マスクパターン１５を用いる場合には、液晶画面１０１の左側にゲートドライバ１０２を設けるための投影レンズ１３及び投影マスクパターン１５と、液晶画面１０１の右側にゲートドライバ１０２を設けるための投影レンズ１３及び投影マスクパターン１５と、を準備する必要がある。なお、図３に例示する投影レンズ１３及び図６に例示する投影マスクパターン１５は、液晶画面１０１の右側にゲートドライバ１０２を設けるための投影レンズ１３及び投影マスクパターン１５の一例である。
　これに対して、図７に例示するような投影レンズ１３及び投影マスクパターン１５を用いることにより、液晶画面１０１の左側にゲートドライバ１０２を設ける際には、投影レンズ１３の左側のマイクロシリンドリカルレンズ１７からレーザ光１４を透過させ、液晶画面１０１の右側にゲートドライバ１０２を設ける際には、投影レンズ１３の右側のマイクロシリンドリカルレンズ１７からレーザ光１４を透過させればよく、左右別々の投影レンズ１３及び投影マスクパターン１５を用意する必要がなくなる。そのため、複数種類の投影レンズ１３及び投影マスクパターン１５を用意する必要がなく、コストや保管場所等を節約することができる。
　（第２の実施形態）
　本発明の第２の実施形態は、投影レンズ１３の第１投影レンズ１３０として、マイクロレンズアレイ１６の代わりに１個の投影レンズ１８を用いる場合の実施形態である。
　図８は、本発明の第２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８に示すように、本発明の第２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を含む投影レンズ１３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。
　第２の実施形態において、第１投影レンズ１３０としてマイクロレンズアレイ１６の代わりに投影レンズ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上に形成されている（被着している）アモルファスシリコン薄膜２１の第１領域２５がアニール処理される。なお、マイクロシリンドリカルレンズ１７は、第１の実施形態と同様に、ゲートドライバ１０２の所定の素子（ＴＦＴ素子）に対応する領域である第２領域２６にレーザ光１４を照射する。
　第２の実施形態において、投影マスクパターン１５は、例えば、図６や図７（ｂ）に例示する投影マスクパターン１５である。ただし、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の光学系の倍率で換算されるため、図６や図７（ｂ）に例示する投影マスクパターンの形状（面積、大きさ）とは異なるものであってもよい。レーザ光は、投影マスクパターン１５の第１開口部１５１及び第２開口部１５２を透過し、投影レンズ１８により、アモルファスシリコン薄膜２１の所定の領域に照射される。その結果、基板３０の全面に設けられている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、アモルファスシリコン薄膜２１の第１領域２５及び第２領域２６がポリシリコン薄膜２２となる。
　ここで、投影マスクパターン１５は、投影レンズ１８の光学系の倍率で換算され、基板３０上に形成されている（被着している）アモルファスシリコン薄膜２１の第１領域２５がアニール処理される。例えば、投影レンズ１８の光学系の倍率が約２倍であると、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の所定の領域がアニール処理される。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上の所定の領域がアニール処理される。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に形成されている（被着している）アモルファスシリコン薄膜２１の第１領域２５がアニール処理される。
　また、投影レンズ１８が倒立像を形成する場合、基板３０に形成されている（被着している）アモルファスシリコン薄膜２１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に形成されている（被着している）アモルファスシリコン薄膜２１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。
　本発明の第２の実施形態においても、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の第１領域２５及び第２領域２６に当該レーザ光１４が照射されるようにする。
　上記のとおり、本発明の第２の実施形態では、投影レンズ１３の第１投影レンズ１３０としてマイクロレンズアレイ１６の代わりに１個の投影レンズ１８と、第２投影レンズ１３１としてマイクロシリンドリカルレンズ１７を含む。そのため、薄膜トランジスタ２０のチャネル領域に対応する第１領域２５に対するアニール処理を実行すると同時に、ゲートドライバ１０２に対応する第２領域に対するアニール処理を実行できる。そのため、基板上にゲートドライバ１０２を形成することができ、ＴＦＴパネル１００においてゲートドライバ１０２の外付けが不要となり、当該ＴＦＴパネル１００の製造コストを低減させることが可能なレーザ照射装置等を提供することができる。
　なお、以上の説明において、「垂直」「平行」「平面」「直交」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」「直交」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」「実質的に直交」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　投影レンズ
　　１３０　第１投影レンズ
　　１３１　第２投影レンズ
　１４　レーザ光
　１５　投影マスクパターン
　　１５１、１５２　開口部
　１６　マイクロレンズアレイ
　　１６０　マイクロレンズ
　１７　マイクロシリンドリカルレンズ
　　１７０　シリンドリカルレンズ
　１８　投影レンズ
　２０　薄膜トランジスタ
　２１　アモルファスシリコン薄膜
　２２　ポリシリコン薄膜
　２３　ソース
　２４　ドレイン
　２５　第１領域
　２６　第２領域
　３０　基板
　１００　ＴＦＴパネル
　１０１　液晶画面
　１０２　ゲートドライバ
　１０３　ソースドライバ
　２００　制御部
　２０１　ＴＣＯＮ
　２０２　電圧制御部

Claims (11)

  1. 　レーザ光を発生する光源と、
    　基板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、前記レーザ光を照射する投影レンズと、を備え、
    　前記投影レンズは、
    　前記所定の領域のうち、薄膜トランジスタのチャネル領域に対応する第１領域に対して、前記レーザ光を照射する第１投影レンズと、
    　前記所定の領域のうち、ゲートドライバに含まれる所定の素子に対応する第２領域に対して、前記レーザ光を照射する第２投影レンズと、を含むことを特徴とするレーザ照射装置。
  2. 　前記第２投影レンズは、複数の前記第２領域に対して、前記レーザ光を照射するマイクロシリンドリカルレンズである、ことを特徴とする請求項１に記載のレーザ照射装置。
  3. 　前記第２投影レンズは、前記複数の第２領域の各々に対して、前記マイクロシリンドリカルレンズに含まれる複数のシリンドリカルレンズを用いて、前記レーザ光を複数回照射することを特徴とする請求項２に記載のレーザ照射装置。
  4. 　前記投影レンズ上に配置され、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をさらに備え、
    　前記投影マスクパターンは、複数の前記第１領域に対応する複数の第１開口部と、前記第２領域に対応する第２開口部と、を含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のレーザ照射装置。
  5. 　前記第１投影レンズは、前記基板に含まれる複数の前記第１領域に対して、前記レーザ光を照射するマイクロレンズアレイであり、
    　前記第２投影レンズが前記第２領域に照射する前記レーザ光の照射エネルギは、前記第１投影レンズが前記第１領域に照射する前記レーザ光の照射エネルギよりも大きくなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のレーザ照射装置。
  6. 　光源から発生されたレーザ光を照射する投影レンズ上に配置される投影マスクであって、
    　基板に被着されたアモルファスシリコン薄膜のうち薄膜トランジスタのチャネル領域に対応する複数の第１領域に対して、前記投影レンズに含まれる第１投影レンズからの前記レーザ光を透過する複数の第１開口部と、
    　前記アモルファスシリコン薄膜のうちゲートドライバに含まれる所定の素子に対応する第２領域に対して、前記投影レンズに含まれる第２投影レンズからの前記レーザ光を透過する第２開口部と、を含むことを特徴とする投影マスク。
  7. 　前記第２投影レンズは、複数の前記第２領域に対して前記レーザ光を照射可能なマイクロシリンドリカルレンズであり、
    　前記第２開口部は、複数の前記第２領域に対して、前記マイクロシリンドリカルレンズからの前記レーザ光を透過することを特徴とする請求項６に記載の投影マスク。
  8. 　レーザ光を発生する発生ステップと、
    　基板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、前記レーザ光を照射する照射ステップと、を含み、
    　前記照射ステップにおいて、前記所定の領域のうち、薄膜トランジスタのチャネル領域に対応する第１領域と、ゲートドライバに含まれる所定の素子に対応する第２領域に対して、前記レーザ光を照射することを特徴とするレーザ照射方法。
  9. 　前記照射ステップにおいて、マイクロシリンドリカルレンズを用いて、複数の前記第２領域の各々に対して前記レーザ光を照射することを特徴とする請求項８に記載のレーザ照射方法。
  10. 　レーザ光を発生する発生機能と、
    　基板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、前記レーザ光を照射する照射機能とを、コンピュータに実行させ、
    　前記照射機能において、前記所定の領域のうち、薄膜トランジスタのチャネル領域に対応する第１領域と、ゲートドライバに含まれる所定の素子に対応する第２領域に対して、前記レーザ光を照射することを特徴とするプログラム。
  11. 　前記照射機能において、マイクロシリンドリカルレンズを用いて、複数の前記第２領域の各々に対して前記レーザ光を照射することを特徴とする請求項１０に記載のプログラム。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09266316A (ja) * 1996-03-29 1997-10-07 Toshiba Corp 半導体素子
JP2003045820A (ja) * 2001-07-30 2003-02-14 Semiconductor Energy Lab Co Ltd レーザ照射装置およびレーザ照射方法、並びに半導体装置の作製方法
JP2005099427A (ja) * 2003-09-25 2005-04-14 Hitachi Ltd 表示パネルの製造方法及び表示パネル
JP2005191560A (ja) * 2003-12-24 2005-07-14 Lg Phillips Lcd Co Ltd 結晶化装備及びこれを用いた結晶化方法
JP2016100537A (ja) * 2014-11-25 2016-05-30 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 (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09266316A (ja) * 1996-03-29 1997-10-07 Toshiba Corp 半導体素子
JP2003045820A (ja) * 2001-07-30 2003-02-14 Semiconductor Energy Lab Co Ltd レーザ照射装置およびレーザ照射方法、並びに半導体装置の作製方法
JP2005099427A (ja) * 2003-09-25 2005-04-14 Hitachi Ltd 表示パネルの製造方法及び表示パネル
JP2005191560A (ja) * 2003-12-24 2005-07-14 Lg Phillips Lcd Co Ltd 結晶化装備及びこれを用いた結晶化方法
JP2016100537A (ja) * 2014-11-25 2016-05-30 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

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