[go: up one dir, main page]

CN102165562B - 半导体制造装置 - Google Patents

半导体制造装置 Download PDF

Info

Publication number
CN102165562B
CN102165562B CN2008801312925A CN200880131292A CN102165562B CN 102165562 B CN102165562 B CN 102165562B CN 2008801312925 A CN2008801312925 A CN 2008801312925A CN 200880131292 A CN200880131292 A CN 200880131292A CN 102165562 B CN102165562 B CN 102165562B
Authority
CN
China
Prior art keywords
laser
core
laser light
face
focus control
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.)
Expired - Fee Related
Application number
CN2008801312925A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102165562A (zh
Inventor
荻野义明
木村克巳
饭田康弘
曾我和弘
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.)
Hitachi Information and Telecommunication Engineering Ltd
Original Assignee
Hitachi Computer Peripherals 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 Hitachi Computer Peripherals Co Ltd filed Critical Hitachi Computer Peripherals Co Ltd
Publication of CN102165562A publication Critical patent/CN102165562A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102165562B publication Critical patent/CN102165562B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/073—Shaping the laser spot
    • B23K26/0732—Shaping the laser spot into a rectangular shape
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/064—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms
    • B23K26/066—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms by using masks
    • H10P14/20—
    • H10P14/2922—
    • H10P14/3411—
    • H10P14/381—
    • H10P34/42—

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Optical Integrated Circuits (AREA)
  • Recrystallisation Techniques (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)

Abstract

本发明提供一种半导体制造装置，其能够在目标物表面上投影具有规定尺寸和高密度的激光功率密度的矩形激光光斑。本发明的半导体制造装置包括：控制发出激光的激光光源的激光功率的控制部、由激光所透过的芯部(10)以及覆盖该芯部(10)的包层部(11)所构成的光波导部(1)、以及将从该光波导部(1)的射出端面(15)射出的激光形成规定形状的激光光斑的透镜(3)。所述光波导部(1)的射出端面(15)具有一边长为1μm-20μm并且与该边垂直的另一边长为1mm-60mm的截面矩形形状的芯部(10)。激光光源的激光功率设定为从所述芯部(10)射出的激光光斑的功率密度在0.1mW/μm2以上的值。

Description

半导体制造装置
技术领域
本发明涉及一种通过利用激光的照射使目标物的物理性质发生改变从而制造液晶或者有机EL(ElectroLuminescence：场致发光)等的平板显示器的半导体制造装置，特别是涉及一种对形成于绝缘基板上的非晶硅(非结晶质)或者多晶硅(多结晶质)照射激光而使硅膜的物理性质发生改变的平板显示器的制造系统中所适用的半导体制造装置。
背景技术
近年的显示器装置，使用液晶元件作为显示元件。该液晶元件(像素元件)或者该液晶元件的驱动电路是由薄膜晶体管(TFT【Thin FilmTransistor】以下称为TFT)构成。该TFT需要在制造过程中将形成于玻璃基板上的非晶硅改质成多晶硅的工序。此外，在本说明书中将“使目标物的物理性质发生改变”称为“改质”，该改质并不仅限于将非晶硅改变成多晶硅，而是指使某种物质的物理特性发生改变。
该改质工序通过激光照射而进行硅膜的改质，如图10所示，由以下工序组成：在石英玻璃或者无碱玻璃的绝缘基板72上形成阻止来自绝缘基板72的杂质混入的内涂层膜(SiO2)73的工序、在该内涂层膜73上形成非晶硅膜面74的工序、以高功率激光为光源而对非晶硅膜面74照射线状激光光束75的工序、通过线状激光光束75在短边方向74A的扫描而改质成多晶硅74B的工序、仅在构成TFT的位置将多晶硅切割的工序、在其上形成栅氧化膜(SiO2)并在最上部安装栅电极的工序、将规定的杂质离子注入氧化膜(SiO2)而形成源极/漏极的工序、以及将铝电极立于源极/漏极并且用保护膜覆盖整体而制造TFT的工序。此外，也可以在上述绝缘基板72和内涂层膜73之间夹入SiN或者SiON。
上述利用激光照射进行的硅膜的改质工序，一般是使用准分子激光(excimer laser)的准分子激光退火，通过对硅膜照射光吸收率较高的波长为307nm并且脉冲宽度为数十ns的XeCI准分子激光，并注入160mJ/cm2的较低能量而将硅膜一次加热到熔点，从而形成了多晶硅膜。上述准分子激光具有如下特征：其具有数百W的大功率，能够形成具有大于长方形母体玻璃的一个边的长度的大型线状激光光斑，能够完全并高效率地将形成于母体玻璃上的硅膜全面进行改质。在该利用准分子激光进行的硅的改质中，由于对TFT的性能影响较强的多晶硅的结晶粒直径较小，在100nm至500nm之间，因此能够使作为TFT性能指标的电场效应迁移度为150cm2/V·s的程度。
近年来，提案有除了平板显示器上的像素元件和驱动电路之外，还搭载有控制电路、接口电路、甚至运算电路等高功能电路的系统集成(SOG：System On Glass)，并且已经部分实现。该系统集成的TFT要求具有高性能，需要进行优质(大型结晶粒)的多晶硅改质。作为记载有关该优质的多晶硅改质的技术的文献，列举有下述专利文献1，在该专利文献1中记载了，通过使用半导体激励用的固体激光作为光源进行连续发光(CW)，同时使照射在硅膜上的激光光束进行扫描，从而形成在扫描方向具有细长的大型结晶粒的优质非晶硅膜，并且通过在需要高性能TFT的位置预先将非晶硅形成线状(ribbon)或者岛状(island)图案，从而得到300cm2/V·s以上的电场效应迁移度，形成高性能的TFT。
在上述准分子激光退火以及固体激光退火中，希望照射到硅膜面上而形成的激光光斑的功率密度较大，并且空间激光强度分布均匀。作为其理由，是因为在包含了硅膜的结晶的改质过程中，需要在热量转移至邻接于硅膜的层压膜之前的短时间内(数十ns至数十μs)，注入能够进行改质的能量，以及避免激光强度分布的空间强度不均匀对改质光斑的直接影响。
作为对准分子激光的强度分布进行整形的方法，提案有下述专利文献2所记载的技术。该专利文献2中所记载的光束均匀器(beamhomogenizer：用于将激光的轮廓在照射面上均匀化的光学组件)在准分子激光射出后段配置由圆柱透镜、蝇眼透镜等构成的透镜组，最终在硅膜面上得到所期望的光斑形状和激光强度分布。
此外，作为记载有将多个低功率固体激光所射出的激光利用光纤集中在一个地方，并且将该集中的激光通过光波导部(optical waveguideunit)而照射硅膜的技术的文献，列举有下述专利文献3，在该专利文献3中，记载了使用光纤体将从多个激光发光元件照射出来的激光集中，并且使用光波导部将该集中的激光分支成多个支路并进行照射。
专利文献1：日本特开2003-86505号公报
专利文献2：日本特开平9-129573号公报
专利文献3：日本特开2007-88050号公报
发明内容
(发明要解决的问题)
在上述专利文献2所公开的技术中，由圆柱透镜、蝇眼透镜、光束扩展器、狭缝等多个光学部件构成光束均匀器，因此包括各光学部件的配置在内存在构造非常复杂的问题。此外，专利文献3所公开的技术，是将从光波导部的射出面射出成多个并扩散的激光照射于硅膜，但是并没有公开形成硅膜的激光光斑形状、激光强度分布、激光功率密度的控制，存在难以适当地控制对于目标物的激光光斑的形状/激光功率密度的问题。此外，在专利文献3中，也没有公开对形成于硅膜的激光光斑的形状进行监视/维持的手段。
本发明的目的在于提供一种半导体制造装置，其能够实现在目标物表面上将具有规定尺寸、较高密度的激光功率密度、顶平的激光强度分布的矩形激光光斑简单化的构成以及配置，并且通过该激光光斑将目标物表面改质。
(解决技术问题的技术方案)
本发明第1方面的半导体制造装置的特征为包括：发出激光的激光光源；控制该激光光源的激光功率的控制部；由所述激光所透过的多个芯部以及覆盖该芯部的包层部所构成的光波导部；将从该光波导部的射出端面射出的激光形成规定形状的激光光斑的透镜；以及进行所述激光光斑的焦点控制的焦点控制部；通过所述芯部和包层部的折射率的不同，将激光从射入端面引导至射出端面，并且通过一边对所述透镜所形成的激光光斑进行焦点控制一边照射到目标物，从而对目标物的表面进行改质，在所述半导体制造装置中，
所述光波导部在射出端面上具有一个边长为1μm-20μm并且与该边垂直的另一边长为1mm-60mm的截面矩形形状的主芯部、以及配置于该主芯部的周围并且将焦点控制用激光射出的射出端面的多个副芯部，
所述控制部将激光光源的激光功率设定为从所述主芯部射出的激光光斑的功率密度在0.1mW/μm2以上的值，
所述焦点控制部基于从所述副芯部射出的激光的反射光而进行焦点控制。
本发明第2方面的半导体制造装置的特征为包括：发出激光的激光光源；控制该激光光源的激光功率的控制部；由所述激光所透过的多个芯部以及覆盖该芯部的包层部所构成的光波导部；将从该光波导部的射出端面射出的激光形成规定形状的激光光斑的透镜；以及进行所述激光光斑的焦点控制的焦点控制部；通过所述芯部和包层部的折射率的不同，将激光从射入端面引导至射出端面，并且通过一边对所述透镜所形成的激光光斑进行焦点控制一边照射到目标物，从而对目标物的表面进行改质，在所述半导体制造装置中，
所述光波导部在射出端面上具有短边方向宽度为1μm-20μm并且长边方向宽度为1mm-60mm的截面长椭圆形状的主芯部、以及配置于该主芯部的周围并且将焦点控制用激光射出的射出端面的多个副芯部，
所述控制部将激光光源的激光功率设定为从所述主芯部射出的激光光斑的功率密度在0.1mW/μm2以上的值，
所述焦点控制部基于从所述副芯部射出的激光的反射光而进行焦点控制。
本发明第3方面的半导体制造装置的特征为，在本发明第1或第2方面中，当将从所述芯部的射出端面射出的激光光斑的强度分布最大值设为P，并将该强度分布的最小值设为V时，由(P-V)/P×100％算出的PV率在20％以下。
本发明第4方面的半导体制造装置的特征为，在本发明第1或第2方面中，在所述光波导部的射出端面和透镜之间，设置有将从所述射出端面射出的激光的宽度缩小的可变光圈。
本发明第5方面的半导体制造装置的特征为，在本发明第3方面中，在所述光波导部的射出端面和透镜之间，设置有将从所述射出端面射出的激光的宽度缩小的可变光圈。
本发明第6方面的半导体制造装置的特征为，在本发明第1或第2方面中，所述焦点控制部进行焦点控制，使得从所述副芯部射出的激光的反射光所投影的副芯部的反射激光光斑形成规定的尺寸。
本发明第7方面的半导体制造装置的特征为，在本发明第3方面中，所述焦点控制部进行焦点控制，使得从所述副芯部射出的激光的反射光所投影的副芯部的反射激光光斑形成规定的尺寸。
本发明第8方面的半导体制造装置的特征为，在本发明第4方面中，所述焦点控制部进行焦点控制，使得从所述副芯部射出的激光的反射光所投影的副芯部的反射激光光斑形成规定的尺寸。
本发明第9方面的半导体制造装置的特征为，在本发明第5方面中，所述焦点控制部进行焦点控制，使得从所述副芯部射出的激光的反射光所投影的副芯部的反射激光光斑形成规定的尺寸。
本发明所涉及的半导体制造装置，使用由芯部以及覆盖该芯部的包层部所构成的光波导部来传送从激光光源射出的激光，并且通过将所述芯部的尺寸设定成规定的尺寸并控制激光光源的激光功率，从而能够以简单的构造，将具有规定的尺寸和高密度的激光功率密度的截面矩形状或者长椭圆形状的激光光斑照射到目标物的表面。此外，本发明所涉及的半导体制造装置，通过在所述光波导部设置激光光斑的焦点控制用的激光所透过的副芯部，从而能够以简单的构造进行焦点控制。
附图说明
图1是本发明的一个实施方式所涉及的半导体制造装置的构成图。
图2是用于说明本实施方式所涉及的光波导部的射出端面的视图。
图3是用于说明从光波导部的射出端面输出的激光强度分布的视图。
图4是本发明的其他实施方式所涉及的半导体制造装置的构成图。
图5是用于说明其他实施方式所涉及的复合光波导部的射出端面的视图。
图6是焦点误差信号和目标物表面倾斜的关系图。
图7是用于说明本实施方式所涉及的半导体制造装置的动作的视图。
图8是用于说明显示器与激光扫描位置的关系的视图。
图9是用于说明系统集成显示器的视图。
图10是示出一般的基板上构成和通过激光照射进行的硅膜的改质的视图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式所涉及的半导体制造装置进行详细说明。
此外，本申请的说明书的附图中所使用的图的坐标X、Y、Z全部通用，激光光斑是使用透镜群将来自多个激光发光元件的激光形成希望的光斑形状，例如形成在X方向延伸的长方椭圆形状，将该激光光斑的空间激光强度分布的均匀度称作PV率，如图3所示，在将激光强度分布的最大值设为P，将激光强度分布的最小值设为V时，定义PV率＝(P-V)/P×100％。
<第1实施方式>
如图1所示，本发明的一个实施方式所涉及的半导体制造装置被构成为包括：多个激光光源(图未示出)，照射出激光；光波导部1，使从该多个激光光源照射出的多个激光射入并射出；可变光圈6和7，向箭头8和9的方向移动，从而将从该光波导部1射出的激光的宽度缩小；准直透镜2，使通过该可变光圈6和7的激光射入并偏振成平行激光；以及物镜3，将平行激光收缩，从而使从该准直透镜2射出的平行激光聚焦。
上述光波导部1是由具有规定的折射率的芯部10、覆盖该芯部10的周围并且具有与上述芯部10不同的折射率的包层部11所构成。因此，上述光波导部1将射入至该芯部10的激光在折射率不同的包层部11的边界面上全反射，将激光关闭在芯部10的内部，并且向规定的传输方向引导。该光波导部1通过使激光在芯部10内反复进行多次反射，还具有使和光轴方向14垂直的面上的激光空间强度分布平滑的功能。
该光波导部1的详细构造，如从图1的光轴方向14观看光波导部1的射出端面15的图2所示，包括：以斜线区域示出的四角框筒形状的包层部17；以及芯部16，与该包层部17的折射率不同，并且在与包层部17的边界面使激光反射并通过。该芯部16是长度L/宽度D的细长的截面矩形板状，在将芯部长度方向L设为X方向时，该X方向与图1的X方向一致。
接着，参照图1对本实施方式所涉及的半导体制造装置中的激光光路径进行说明。本装置使从光源射出的激光13射入光波导部1的芯部10，将射入光波导部1的激光13在与包层部11的边界全反射，同时没有产生吸收损失地透过芯部10的内部，从而使和光轴方向14垂直的面内的空间激光强度分布平滑，将激光从射出端面15射出。此外，本装置使用可变光圈6和7将上述射出的激光缩小至规定的宽度，使用准直透镜2将该激光偏振为平行光，使用物镜3将该平行光以规定的倍率比在目标物4的表面上聚焦成规定尺寸的激光光斑5，从而成像。
射入上述光波导部1的芯部10的激光13，也可以在通过图未示出的透镜缩小后射入上述芯部10，也可以使用光纤传送来自较远位置设置的激光光源的激光并射入至芯部10。此外，激光光源也可以是多个，只要设置所需数量的激光光源即可。此外，也可以并列排列多个光纤，使该多个光纤的射出部直接连接于光波导部1的芯部10，使从多个光纤的射出部射出的激光直接射入光波导部1的芯部10。
此外，确定上述光波导部1的光轴方向14的长度，使得在光波导部1的射出端面15上PV率在20％以下。从光波导部1的射出端面15离开的光，由可变光圈6和7控制X方向的射出宽度。
图3是用于说明从光波导部1的射出端面15输出的激光强度分布的视图。参照该图可明显得知，横轴为X的激光强度分布18的两端A和B相当于图2的A和B的位置，激光光斑的两端急剧上升，形成了存在一些凹凸的平顶形状。
如以上说明，利用本实施方式所涉及的半导体制造装置而形成于目标物表面4的激光光斑5的尺寸，是以物镜的倍率相似地缩小光波导部1的射出端面15的尺寸(长度L×宽度D)而得到的尺寸。形成于目标物表面4的激光光斑5的空间强度分布与从光波导部1的射出端面15输出的激光强度分布18一致。因此，在本实施方式所涉及的半导体制造装置中，由于激光通过截面为矩形(长方形)状的光波导部1，因此形成照射面为长方形状的激光光斑，能够使用该形成的激光光斑对目标物进行改质。
在本实施方式所涉及的半导体制造装置中，为了将目标物例如厚度为50nm程度的非晶硅成长为多晶硅，可以使激光光斑5相对地在Y轴方向扫描，在实用中的扫描速度在100mm/s以上时，激光光斑5的扫描方向的宽度适合在20μm以下，并且希望激光能量密度在0.1mW/μm2以上。在该条件下对半导体制造装置的目标物进行改质的激光波长，例如优选为370nm-480nm，以得到非晶硅的吸收，为了得到均匀的多晶硅，希望激光光斑5的长度方向(X方向)的激光强度分布的PV率在20％以下。其理由是由于当PV率在20％以上时容易发生结晶大小的斑和局部的凝集、升华。
此外，当本装置中的物镜3的倍率为1倍时，光波导部1的短边芯宽度D可以在20μm以下，长边芯宽度L可以在1mm以上。此外，光波导部1的射出端面15中的激光能量密度可以在0.1mW/μm2以上。此外，光波导部1的射出端面15的激光强度分布的PV率可以在20％以下。如果提高该物镜的倍率，则能够容易满足上述目标物表面上的激光光斑条件。
在上述实施方式中，是对准直透镜2以及物镜3将光波导部1的射出端面15相似地缩小而聚集投影于目标物的实例进行的说明，但是本发明并不仅限于此，也可以使用将光波导部的射出端面的纵横比设定为规定倍率的透镜，而在目标物4面上形成具有任意的纵横比的激光光斑5。例如，本发明所涉及的光波导部可以是一边长为1μm-20μm，与该边垂直的另一个边长为1mm-60mm。
<第2实施方式>
接着参照图4对使用本发明的其他实施方式所涉及的复合光波导部的半导体制造装置的构造进行说明。该实施方式所涉及的半导体制造装置由与上述实施方式相同的激光光源(图未示出)、作为本实施方式的特征的复合光波导部19、准直透镜23、将从复合光波导部19射出的激光透过并将从目标物37的反射的激光向直角方向反射的分束器24、物镜25、集光透镜28、接收由上述分束器反射的激光并变换为电信号的焦点检测器29、基于从该焦点检测器29输出的电信号而输出焦点误差信号33A-33F的运算元件30-32构成。
上述复合光波导部19如从光轴36A观看图4的复合光波导部19的射出端面22的图5所示，配置有截面为长方形状的共用包层38(斜线部)、在该包层部38的内部利用与该包层部38的折射率的差异而反射激光的多个芯部。该芯部配置有中央的长方形芯部39(相当于主芯部)、在该长方形芯部39周围对称的3个较小的小芯部41A-41F(相当于副芯部)。这些包层部以及7个芯部在深度方向沿光轴36A方向切削，在激光射入面上也形成了与上述相同的尺寸和形状。通过这种构造，本实施方式所涉及的复合光波导部19在与包层部的边界将射入芯部的激光全反射，使激光没有吸收损失地透过，透过各芯部的激光在不会出现相互干涉的情况下通过各芯部内。此外，各芯部的射出端面与光轴36A成为直角，并且各芯的射出端面被高精度地设置在同一平面上。
特别是，本实施方式所涉及的装置，将通过芯部39的激光用作对目标物37进行改质的激光，将通过小芯部41A-41F的激光用作检测激光光斑27的尺寸的激光。
接着对本实施方式所涉及的半导体制造装置的激光路径进行说明。本装置使从多个激光光源射出的激光34-36射入光波导部19的多个芯部39和小芯部41A-41F，射入了该激光34-36的光波导部1，使激光34-36透过，而不会在上述芯部39和多个小芯部41A-41F的内部产生吸收损失。该通过的激光使与光轴方向36A垂直的面内的空间激光强度分布平滑并从射出端面22射出。该射出的激光穿过准直透镜23和分束器24，进入物镜25，通过该物镜25而被强烈聚集的激光以对应于射出端面22聚焦成规定尺寸的激光光斑27的方式在目标物37的目标面26上成像。
接着，本半导体制造装置通过分束器24使成像于上述目标物37的目标面26上的激光光斑27的反射光以直角反射，该反射光通过透镜28被焦点检测器29接收，该焦点检测器29生成各激光光斑所对应的聚集误差信号33A-33F，并且进行反馈控制使得该聚集误差信号33A-33F变成0，从而，在目标物37的目标面26上将激光控制成最集中的状态(聚焦状态)。
本实施方式所涉及的具有复合光波导部19的半导体制造装置，利用相比于激光光斑27在目标物37的目标面26上聚焦时在散焦(焦点ボケ)时激光光斑的尺寸变大的特性，根据焦点误差信号的水平来检测激光光斑尺寸的变化。即，通过使用一个或者多个基于通过上述6个小芯部41A-41F的激光的反射光而得到的焦点误差信号，能够进行在光轴方向(Z方向)对物镜25进行移动控制的自动对焦控制，通过进行该自动对焦控制，能够针对由于干扰而引起的目标物的变动(Z方向)，保持稳定的光斑尺寸。自动对焦控制所使用的芯最好是位于改质用的激光所通过的波导部的芯部39在长度方向的中心部的小芯部41B或者41E。
图6是焦点误差信号的电压和目标物表面倾斜的关系图。参照图6可以明显看出，在目标面26没有位于与光轴36垂直的面上的情况下，特别是在目标面26在激光光斑27的长度方向(X方向)上倾斜的情况下，在从小芯部41A-41C射出的激光所生成的焦点误差信号43A-43C中，图6中段的芯部41B所生成的焦点误差信号(电压)43B为0，与此相对，图6上段的芯部41A所生成的焦点误差信号(电压)43A为负数，图6下段的芯部41C所生成的焦点误差信号(电压)43C为正数，这样在相对于Z轴的相对的变位状态下，检测出各激光光斑的聚焦位置44A、44B、44C。
如图3说明，对目标物进行改质的激光光斑在X方向为细长的形状(相当于共用包层部38的形状)，通过检测激光光斑两端的焦点偏差，能够检测出激光光斑在短边方向(Y方向)的宽度的变化。此外，在本例中，虽然示出了使用从小芯部41A-41C射出的激光所生成的焦点误差信号43A-43C的示例，但是使用小芯部41D-41F也能够得到同样的焦点信号。此外，通过检测Y方向的两对小芯部(【41A、41B、41C】和【41D、41E、41F】)的焦点误差信号，也能够检测出目标物的Y方向的倾斜。
一般来说，目标物的改质通过在Y方向上扫描形成于目标物表面上的激光光斑来进行，为了进行稳定并且均匀的改质，最好是形成于目标物表面上的激光光斑为矩形，并且扫描方向的激光光斑宽度是固定的。本实施方式所涉及的半导体制造装置，在目标物的初期倾斜调整工序中，通过一边检测上述激光光斑两端的焦点信号一边进行调整，能够确实地进行倾斜补正。例如，通过进行倾斜调整使得图6所示的聚焦线45(虚线)与平行线46上一致，从而能够在初期调整时进行倾斜补正。
此外，本实施方式的装置通过在改质动作中监视激光光斑两端的焦点误差信号(例如信号43A、43C)，也能够实时检测并补正改质动作中的焦点偏差。
此外，本实施方式也能够实现改质动作中的焦点控制的稳定化。对此进行具体的说明。在改质前和改质后，目标物的反射率一般会出现变化，该反射率变动会使焦点控制的稳定性恶化。为了避免此问题，预先决定选定改质前的反射光作为自动焦点信号还是选定改质后的反射率，根据改质激光光斑27的扫描方向，通过选择由扫描先行照射的改质激光光斑27的先行焦点光斑(例如由小芯部41A、41B、41C照射的激光光斑)，或者由扫描随后照射的后行焦点光斑(例如由小芯部41D、41E、41F照射的激光光斑)，来作为焦点误差信号使用，从而能够得到常时稳定的反光量，并且得到稳定的焦点信号。结果，能够实现自动焦点控制的稳定化。此外，通过改质激光光斑而生成的同样的焦点误差信号，也能够使用于自动焦点控制，但是由于改质中的改质激光光斑所生成的焦点误差信号容易发生紊乱，因此最好使用上述其他激光光斑所生成的焦点误差信号来进行自动焦点控制。
此外，在上述的实施方式中，虽然是对在以目标物的改质为目的的激光所通过的光波导部的芯部周围配置6个激光所通过的小芯部的情况进行了说明，但是小芯部的数量并不仅限于此，也可以是任意的数量，可以根据需要决定数量和配置的位置。此外，本装置并不仅限于激光通过全部6个小芯部，激光也可以仅通过必要位置的芯部。此外，本装置并不仅限于同一波长的激光通过全部6个小芯部中，也可以是激光波长不同的激光通过。此外，6个小芯部的形状并不仅限于矩形，也可以是例如圆形或者长椭圆形。在该情况下的光波导部的主芯部最好是短边方向的宽度为1μm-20μm、长边方向的宽度为1mm-60mm的截面长椭圆形状。
此外，在上述的实施方式中，虽然是对芯尺寸和芯位置在射入端面和射出端面相同的示例进行了说明，但是本发明并不仅限于此，也可以是不同的。例如，可以是射入端面侧的芯尺寸较大，芯之间的间隔较宽，在射出端面具有希望的芯尺寸和芯间隔。
【应用例】
接着，参照图7对使用本实施方式所涉及的半导体制造装置将液晶显示器的玻璃基板上所形成的非晶体变为多晶硅的改质方法进行说明。
该改质方法，首先将形成硅膜的绝缘基板80搭载在能够以任意速度向X方向和Y方向的任意位置定位移动的X-Y载台47上，接着，使用上述实施方式中任意一种半导体制造装置48照射激光，一边移动X-Y载台47，使得线状激光光斑50在线状激光光斑50的短边方向上以规定的扫描速度进行扫描，一边将线状激光光斑50射出到硅膜面上，从而能够对绝缘基板80的硅膜进行改质。
此外，在本例中，虽然通过移动形成有硅膜的绝缘基板80侧而在箭头51方向上扫描线状激光光斑50，但是本发明并不仅限于此，也可以使半导体制造装置48侧在X方向和Y方向上移动而相对地扫描线状激光光斑50。在这种情况下，在上述图1至图5中任意的半导体制造装置48中，也可以将激光光源独立地固定设置在远离的位置，使用光纤将来自该激光光源的激光传送到本半导体制造装置的芯部，只移动半导体制造装置，这由于上述光纤一般具有弯曲性而容易实现。此外，本发明也可以使形成有半导体制造装置(激光照射装置)48和硅膜的绝缘基板80双方移动，相对地扫描线状激光光斑50。
图8是用于说明液晶显示器53与向母体玻璃52的激光扫描位置的关系的视图，图8(a)示出了显示器53的整体构造，图8(b)示出了母体玻璃，在上述母体玻璃52上形成有多个显示器53。成为本实施方式的目标的显示器53由用于在1个显示器53上进行图像显示的多个像素部53A、驱动X方向的(液晶)像素的X驱动电路55、以及驱动Y方向的(液晶)像素的Y驱动电路56构成，上述X驱动电路55和Y驱动电路56如上所述需要在上述液晶显示器装置中由高性能TFT构成，要求高品质的多晶硅。
本实施方式所涉及的激光照射装置和激光照射方法是进行上述X驱动电路55和Y驱动电路56的硅改质，首先，将线状激光光斑57和58调整至形成X驱动电路55和Y驱动电路56的位置，之后，一边照射激光光斑，一边在箭头59和60方向上使半导体制造装置进行扫描，从而进行驱动电路的改质。此外，对于本实施方式中的1个驱动电路形成部，也可以根据需要分成多次进行扫描。优选的是，在切割显示器53之前，在母体玻璃52上将线状激光光斑沿箭头62-65方向进行扫描，从而进行硅改质处理。
图9是用于说明系统集成显示器的视图。该系统集成显示器除了具有X驱动电路67和Y驱动电路68之外，还具有以与上述图9相同的构成和方法形成的控制电路69、接口电路70、存储电路(图未示出)、运算电路71等高功能集成电路。当然，高功能电路要求高品质的多晶硅，通过使用与上述图7所说明的X驱动电路和Y驱动电路的硅改质方法相同的方法，形成高品质的多晶硅。
此外，虽然在上述的实施方式中列举了使用石英玻璃和无碱玻璃作为绝缘基板的示例，但是本发明并不仅限于此，也可以使用塑料基板或者可弯曲的塑料薄片。此外，在上述实施方式中，虽然使用液晶显示器作为改质目标，但是并不仅限于此，有机EL(Electroluminescence：场致发光)显示器也可以适用。
如上所述，本实施方式所涉及的半导体制造装置，能够以比较简单的构造和配置在目标物表面上实现规定尺寸的矩形激光光斑和较高密度的激光功率密度、以及平顶形的激光强度分布，并且能够利用该激光光斑对目标物进行均匀地改质。
此外，本实施方式能够在母体玻璃上的希望位置、以希望的扫描速度、在希望的方向上、以希望的激光输出使上述线状激光光斑进行扫描，从而能够比较廉价地得到优质的硅膜。

Claims (9)

1.一种半导体制造装置，包括：发出激光的激光光源；控制该激光光源的激光功率的控制部；由所述激光所透过的多个芯部以及覆盖该芯部的包层部所构成的光波导部；将从该光波导部的射出端面射出的激光形成规定形状的激光光斑的透镜；以及进行所述激光光斑的焦点控制的焦点控制部；通过所述芯部和包层部的折射率的不同，将激光从射入端面引导至射出端面，并且通过一边对所述透镜所形成的激光光斑进行焦点控制一边照射到目标物，从而对目标物的表面进行改质，所述半导体制造装置的特征在于，
所述光波导部在射出端面上具有一个边长为1μm-20μm并且与该边垂直的另一边长为1mm-60mm的截面矩形形状的主芯部、以及配置于该主芯部的周围并且将焦点控制用激光射出的射出端面的多个副芯部，
所述控制部将激光光源的激光功率设定为从所述主芯部射出的激光光斑的功率密度在0.1mW/μm2以上的值，
所述焦点控制部基于从所述副芯部射出的激光的反射光而进行焦点控制。
2.一种半导体制造装置，包括：发出激光的激光光源；控制该激光光源的激光功率的控制部；由所述激光所透过的多个芯部以及覆盖该芯部的包层部所构成的光波导部；将从该光波导部的射出端面射出的激光形成规定形状的激光光斑的透镜；以及进行所述激光光斑的焦点控制的焦点控制部；通过所述芯部和包层部的折射率的不同，将激光从射入端面引导至射出端面，并且通过一边对所述透镜所形成的激光光斑进行焦点控制一边照射到目标物，从而对目标物的表面进行改质，所述半导体制造装置的特征在于，
所述光波导部在射出端面上具有短边方向宽度为1μm-20μm并且长边方向宽度为1mm-60mm的截面长椭圆形状的主芯部、以及配置于该主芯部的周围并且将焦点控制用激光射出的射出端面的多个副芯部，
所述控制部将激光光源的激光功率设定为从所述主芯部射出的激光光斑的功率密度在0.1mW/μm2以上的值，
所述焦点控制部基于从所述副芯部射出的激光的反射光而进行焦点控制。
3.根据权利要求1或2所述的半导体制造装置，其特征在于，当将从所述芯部的射出端面射出的激光光斑的强度分布最大值设为P，并将该强度分布的最小值设为V时，由(P-V)/P×100％算出的PV率在20％以下。
4.根据权利要求1或2所述的半导体制造装置，其特征在于，在所述光波导部的射出端面和透镜之间，设置有将从所述射出端面射出的激光的宽度缩小的可变光圈。
5.根据权利要求3所述的半导体制造装置，其特征在于，在所述光波导部的射出端面和透镜之间，设置有将从所述射出端面射出的激光的宽度缩小的可变光圈。
6.根据权利要求1或2所述的半导体制造装置，其特征在于，所述焦点控制部进行焦点控制，使得从所述副芯部射出的激光的反射光所投影的副芯部的反射激光光斑形成规定的尺寸。
7.根据权利要求3所述的半导体制造装置，其特征在于，所述焦点控制部进行焦点控制，使得从所述副芯部射出的激光的反射光所投影的副芯部的反射激光光斑形成规定的尺寸。
8.根据权利要求4所述的半导体制造装置，其特征在于，所述焦点控制部进行焦点控制，使得从所述副芯部射出的激光的反射光所投影的副芯部的反射激光光斑形成规定的尺寸。
9.根据权利要求5所述的半导体制造装置，其特征在于，所述焦点控制部进行焦点控制，使得从所述副芯部射出的激光的反射光所投影的副芯部的反射激光光斑形成规定的尺寸。
CN2008801312925A 2008-09-29 2008-09-29 半导体制造装置 Expired - Fee Related CN102165562B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2008/067684 WO2010035348A1 (ja) 2008-09-29 2008-09-29 半導体製造装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102165562A CN102165562A (zh) 2011-08-24
CN102165562B true CN102165562B (zh) 2013-09-04

Family

ID=42059366

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2008801312925A Expired - Fee Related CN102165562B (zh) 2008-09-29 2008-09-29 半导体制造装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US8644665B2 (zh)
KR (1) KR101188417B1 (zh)
CN (1) CN102165562B (zh)
WO (1) WO2010035348A1 (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8954170B2 (en) * 2009-04-14 2015-02-10 Digital Lumens Incorporated Power management unit with multi-input arbitration
US8669539B2 (en) 2010-03-29 2014-03-11 Advanced Ion Beam Technology, Inc. Implant method and implanter by using a variable aperture
JP5853331B2 (ja) * 2011-03-11 2016-02-09 株式会社ブイ・テクノロジー レーザ照射装置及びそれを使用した液晶表示パネルの輝点修正方法
JP6328521B2 (ja) * 2014-08-18 2018-05-23 株式会社ディスコ レーザー光線のスポット形状検出方法
EP4144472A4 (en) * 2020-04-28 2024-03-27 Iti Co., Ltd. CERAMIC CUTTING METHOD AND EQUIPMENT
CN116618836B (zh) * 2023-07-21 2023-10-17 上海泽丰半导体科技有限公司 一种探针卡探针焊接方法及光束整形方法、光路

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1649081A (zh) * 2004-01-30 2005-08-03 株式会社日立显示器 激光退火方法及激光退火装置
JP2007115729A (ja) * 2005-10-18 2007-05-10 Sumitomo Heavy Ind Ltd レーザ照射装置

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2683241B2 (ja) 1988-02-19 1997-11-26 富士通株式会社 エネルギー・ビームを用いたアニール装置
JP2004064066A (ja) 2002-06-07 2004-02-26 Fuji Photo Film Co Ltd レーザアニール装置
JP2004063879A (ja) 2002-07-30 2004-02-26 Sony Corp レーザ加工装置およびレーザ加工方法
JP4772261B2 (ja) 2002-10-31 2011-09-14 シャープ株式会社 表示装置の基板の製造方法及び結晶化装置
JP4660074B2 (ja) 2003-05-26 2011-03-30 富士フイルム株式会社 レーザアニール装置
JP4628879B2 (ja) * 2005-06-13 2011-02-09 株式会社 日立ディスプレイズ 表示装置の製造方法
WO2007114031A1 (ja) * 2006-03-30 2007-10-11 Hitachi Computer Peripherals Co., Ltd. レーザ照射装置及びレーザ照射方法及び改質された被対象物の製造方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1649081A (zh) * 2004-01-30 2005-08-03 株式会社日立显示器 激光退火方法及激光退火装置
JP2007115729A (ja) * 2005-10-18 2007-05-10 Sumitomo Heavy Ind Ltd レーザ照射装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JP特开2007-115729A 2007.05.10

Also Published As

Publication number Publication date
US20110140007A1 (en) 2011-06-16
WO2010035348A1 (ja) 2010-04-01
KR20110040935A (ko) 2011-04-20
KR101188417B1 (ko) 2012-10-08
US8644665B2 (en) 2014-02-04
CN102165562A (zh) 2011-08-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6943086B2 (en) Laser annealing apparatus, TFT device and annealing method of the same
US7953310B2 (en) Beam homogenizer, laser irradiation apparatus, and method for manufacturing semiconductor device
CN102165562B (zh) 半导体制造装置
CN101432851B (zh) 激光照射装置、激光照射方法以及改性目标体的制造方法
US7365285B2 (en) Laser annealing method and apparatus
US8816245B2 (en) Method of cutting object to be processed
US20120234808A1 (en) Laser processing method
US20090016400A1 (en) Multi-beam laser apparatus
KR102589766B1 (ko) 레이저 장치
JP5657874B2 (ja) レーザ照射装置、レーザ照射方法、アモルファスシリコン膜を改質する方法、シリコン結晶化装置、シリコン結晶化方法
JP2010118409A (ja) レーザアニール装置及びレーザアニール方法
CN101065829A (zh) 用于基于退火系统的高功率激光二极管的自动聚焦装置
TWI869437B (zh) 雷射退火裝置及雷射退火方法
EP1952105B1 (en) Systems and methods to shape laser light as a homogeneous line beam for interaction with a film deposited on a substrate
JP2003347236A (ja) レーザ照射装置
JP5286482B2 (ja) 半導体製造装置
JP2004064064A (ja) レーザアニール装置
CN220474570U (zh) 激光退火装置
US20220120938A1 (en) Laser crystallization apparatus and laser crystallization method using the same

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
ASS Succession or assignment of patent right

Owner name: HITACHI INFORMATION COMMUNICATION ENGINEERING CO.,

Free format text: FORMER OWNER: HITACHI COMP PERIPHERALS CO.

Effective date: 20131029

C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
C56 Change in the name or address of the patentee
CP01 Change in the name or title of a patent holder

Address after: Kanagawa

Patentee after: HITACHI INFORMATION & TELECOMMUNICATION ENGINEERING, LTD.

Address before: Kanagawa

Patentee before: Hitachi Information and Communication Engineering Co.,Ltd.

TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20131029

Address after: Kanagawa

Patentee after: Hitachi Information and Communication Engineering Co.,Ltd.

Address before: Kanagawa

Patentee before: Hitachi Computer Peripherals Co.,Ltd.

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20130904

Termination date: 20160929

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee