JP2000049110A - レーザアニール装置 - Google Patents
レーザアニール装置Info
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Abstract
クリーニングに要する時間と費用とを低減できるレーザ
アニール装置を提供する。 【解決手段】 レーザ発振機1からエキシマレーザ光が
光学系2を介し照射されるプロセスチャンバ3と、この
プロセスチャンバ3内の絶縁性基板5にエキシマレーザ
光を導くウインド4とを備える。そして、このウインド
4を、プロセスチャンバ3の外側に位置するプロセスウ
インド12と、プロセスチャンバ3の内部に位置する汚
染防止ウインド13とから二重構造に構成する。汚染防
止ウインド13に蒸発、あるいは飛散したSiが付着する
ので、プロセスウインド12の透過率の低下を防止でき
る。
Description
膜トランジスタ(TFT)等の製造工程において、基板の薄
膜にレーザ光を照射し、基板にエネルギを付与するレー
ザアニール装置に関するものである。
半導体装置としては、TFTを画素の駆動に用いるアクテ
ィブマトリクス型液晶表示装置やイメージセンサ等が知
られている。これらの装置に使用されるTFTには、薄膜
状のSi半導体が用いられるのが一般的である。
なるものと、結晶性を有するSi半導体からなるものとに
大別される。非晶質Si半導体は、作製温度が低く、CVD
法で比較的容易に作製可能で、しかも、量産性に富むた
め、最も一般的に用いられている。しかしながら、非晶
質Si半導体は、結晶性を有するSi半導体に比べ、電流駆
動能力が劣るという欠点を有している。したがって、今
後、高速特性を得るためには、結晶性を有するSi半導体
からなるTFTの製造方法の確立が強く求められる。
Si、多結晶Si、微結晶Si、結晶成分を含む非結晶Si、又
は結晶性と非結晶性との中間の状態を有する非晶質Si等
が知られている。これら結晶性を有するTFTは、非晶質
のTFTに比べて移動度が高い。そのため、駆動力が向上
して画素とドライバ回路の一体化が可能となり、微細化
が可能で高開口率や高密度化を実現することができる。
体的な方法としては、熱拡散炉で加熱する固相成長法(S
PC法)と、レーザ光を照射して溶融固化させることによ
り結晶化するレーザアニール法とがあげられる。SPC法
は、非晶質Siを均一に多結晶Siに結晶化できるものの、
熱処理が1000℃付近の高温で行われるため、耐熱性
の低い安価なガラス基板を使用することができない。そ
こで、絶縁性基板へのダメージが少なく、低温処理が可
能な方法として非晶質Siの光吸収の高いエキシマレーザ
を用いたレーザアニール法が重要視されている。
ように、レーザ発振機1からプロセスチャンバ3の絶縁
性基板5上の非晶質Si半導体薄膜にエキシマレーザ光を
光学系2を介し照射し、絶縁性基板5にエネルギを付与
して多結晶化するようにしている。
造に構成され、絶縁性基板5を搭載するステージ8を内
蔵している。絶縁性基板5は、その表面にプラズマCVD
法により非晶質Si半導体薄膜が堆積され、ステージ8の
加熱機構で加熱されて脱水素処理された後、レーザアニ
ール処理される。また、ステージ8にはステージ走査機
構9が連結され、このステージ走査機構9により、ステ
ージ8上の絶縁性基板5がXY方向に移動、位置決めされ
る。また、プロセスチャンバ3の上部の取付口10には
ウインド4が嵌着されている。
たステージ8を一定の移動量で移動させ、絶縁性基板5
の非晶質Si半導体薄膜にエキシマレーザ光をウインド4
を介し照射して溶融固化させれば、結晶性を向上させ、
周囲と異なる結晶性を有する多結晶Siを形成することが
できる。
特開平9−17744号や特開平9−260303号公
報等があげられる。
装置は、以上のように構成され、エキシマレーザ光を照
射し続けると、非晶質Si半導体薄膜の表面から蒸発又は
飛散したSiがウインド4に付着するので、この付着した
Siが汚れとなり、エキシマレーザ光を吸収して透過率が
低下することとなる。この問題を解消する方法として
は、プロセスチャンバ3からウインド4を取り外してク
リーニングする方法があげられる。しかしながら、この
クリーニング法には時間と費用がかかり、しかも、メン
テナンス性が非常に悪いという欠点がある。
で、飛散物等がウインドに付着するのを防止し、クリー
ニングに要する時間と費用とを低減することのできるレ
ーザアニール装置を提供することを目的としている。
いては、上記課題を達成するため、基板の薄膜にレーザ
光を照射し、該基板にエネルギを付与するものにおい
て、基板処理用のプロセスチャンバと、このプロセスチ
ャンバ内の該基板に上記レーザ光を導くウインドとを含
み、このウインドを二重構造に構成するとともに、上記
プロセスチャンバの内外方向に並べるようにしたことを
特徴としている。
ンバの外側に位置するプロセスウインドと、該プロセス
チャンバの内部に位置する汚染防止ウインドとから構成
し、この汚染防止ウインドを交換可能とすることが好ま
しい。また、上記プロセスチャンバ内に設置される基板
搭載用のステージと、上記汚染防止ウインドを着脱自在
に支持し、該プロセスチャンバの上部と該ステージとの
間を昇降する昇降支持手段とを含み、該汚染防止ウイン
ドを上記基板のサイズとほぼ同サイズとすると良い。
各種の種類や大きさがあるが、レーザアニール処理の対
象となるものであれば、特に限定しない。また、薄膜に
は、少なくともSi膜とITO膜とが含まれる。また、レー
ザアニール装置には、ルビー、YAGレーザ、又はエキシ
マレーザを使用するパルスレーザアニール装置と、Ar、K
r、CO2、及びエキシマレーザを使用するCW(continuos wav
e)レーザアニール装置とがあるが、いずれでも良い。ま
た、昇降支持手段は、各種のシリンダ、電磁ソレノイ
ド、又はモータ等のアクチュエータと、チャック機構、
カム機構、ねじ機構、歯車機構、又はリンク機構とを適
宜組み合わせて構成することができる。また、汚染防止
ウインドは、通常処理される基板のサイズと同サイズ
か、あるいは実質的に同一と認められるサイズとすると
良い。
理の際、基板の薄膜から材料が蒸発したり、飛散等する
が、この材料は、プロセスチャンバ内側のウインドに付
着し、この内側のウインドに保護される外側のウインド
に付着することがない。したがって、外側ウインドの透
過率の低下を抑制防止することができる。また、請求項
2記載の発明によれば、アニール処理の際、基板の薄膜
の表面から材料が蒸発したり、飛散等するが、この材料
は、プロセスチャンバ内部の汚染防止ウインドに付着
し、プロセスチャンバ外側のプロセスウインドに対する
付着が規制される。汚染防止ウインドが汚れたら、新し
い汚染防止ウインドに交換すれば良い。
た汚染防止ウインドを交換する場合、昇降支持手段を下
降させて汚染防止ウインドを昇降支持手段からステージ
に移し、このステージをプロセスチャンバの外部に搬出
すれば、汚染防止ウインドを取り出し、新たな汚染防止
ウインドに交換することができる。汚染防止ウインドが
基板とほぼ同じサイズなので、ステージに汚染防止ウイ
ンドを搭載することができ、基板搭載用のステージを汚
染防止ウインドのメンテナンス作業に有効に活用するこ
とができる。
施形態を説明するが、本発明は以下の実施形態になんら
限定されるものではない。本実施形態におけるレーザア
ニール装置は、図1に示すように、レーザ発振機1から
エキシマレーザ光が光学系(ホモジナイザー)2を介し照
射されるプロセスチャンバ3と、このプロセスチャンバ
3内の処理基板である絶縁性基板5にエキシマレーザ光
を導くウインド4とを備え、このウインド4を、プロセ
スウインド12と汚染防止ウインド13とから二重構造
に構成するようにしている。
の矢印参照)は、その照射強度が200〜400mJ/cm2
程度とされ、焦点が光学系2によりフォーカスされると
ともに、プロセスチャンバ3内にウインド4を介して入
射する。光学系2は、XY方向に移動可能に構成され、エ
キシマレーザ光のサイズを変え、面内の均一性を向上さ
せるよう機能する。
い金属を用いて基本的には密閉構造に構成され、絶縁性
基板5を大気から隔離して処理できるよう機能する。こ
のプロセスチャンバ3には不活性ガス(N2等)用の導入
系6と不活性ガス用の排気系7とがそれぞれ配設され、
これらガス導入系6とガス排気系7とにより、プロセス
チャンバ3の圧力や雰囲気等が処理工程に応じて調整さ
れる。また、プロセスチャンバ3には絶縁性基板5を搭
載するステンレス製のステージ8が内蔵され、このステ
ージ8には図示しない加熱機構が設置されるとともに、
ステージ走査機構9が連結されており、このステージ走
査機構9により、ステージ8上の絶縁性基板5がXY方向
に移動、位置決めされる。
ド4用の取付口10が穿設され、この取付口10の周縁
部には汚染防止ウインド13用の一対の支持フック11
が昇降可能に取り付けられている。各支持フック11
は、ほぼL字形に形成され、プロセスチャンバ3の内部
上方とステージ8との間を昇降する(図2参照)。
バ3の取付口10に嵌着されている。このプロセスウイ
ンド12は、不活性ガスの置換時にプロセスチャンバ3
内が真空状態となるので、それに耐えられるよう石英等
を用いて厚く構成されている。さらに、汚染防止ウイン
ド13は、プロセスウインド12よりも大きく構成され
るとともに、絶縁性基板5と同サイズに薄く構成され、
一対の支持フック11に着脱自在に水平状態に保持され
てプロセスウインド12の直下に隙間を介して位置す
る。その他の部分については、従来例と同様であるので
説明を省略する。
アニール処理を施すには、先ず、ステージ8に絶縁性基
板5をセットし、プロセスチャンバ3にステージ8を搬
入し、プロセスチャンバ3に不活性ガスを導入して雰囲
気を維持する。次いで、ステージ8を加熱するととも
に、絶縁性基板5を搭載したステージ8と光学系2とを
一定の移動量でそれぞれXY方向に移動させ、絶縁性基板
5の非晶質Si半導体薄膜にエキシマレーザ光を局部的に
照射して溶融固化させれば、結晶性を向上させ、周囲と
異なる結晶性を有する多結晶Siを形成することができ
る。
導体薄膜の表面からSiの一部が蒸発したり、飛散する
が、このSiの一部は、汚染防止ウインド13に付着し、
この汚染防止ウインド13の上方に位置するプロセスウ
インド12に付着することがない。
縁性基板5が取り出され、この絶縁性基板5が所定の工
程に経ることにより、薄膜トランジスタが製造される。
なお、汚れた汚染防止ウインド13を交換する場合に
は、一対の支持フック11を下降させて汚染防止ウイン
ド13をステージ8に載せ、プロセスチャンバ3からス
テージ8を搬出すれば、プロセスチャンバ3を開放する
ことなく汚染防止ウインド13を取り出し、新規な汚染
防止ウインド13に交換することができる(図2及び図
3参照)。
に蒸発、あるいは飛散したSiが付着するので、プロセス
ウインド12を清浄に維持してその透過率の低下をきわ
めて有効に防止することができ、非晶質Si半導体薄膜に
所定のエネルギのエキシマレーザ光を確実に照射するこ
とができる。また、汚染防止ウインド13を絶縁性基板
5と同様に扱えるよう、同サイズとしているので、ステ
ージ8を利用して安価な汚染防止ウインド13を簡単に
交換することが可能となる。したがって、クリーニング
作業の迅速化、円滑化、及び容易化が期待できる。さら
に、汚染防止ウインド13の交換は、プロセスウインド
12の研磨再生よりも安価であるから、低コストを実現
することができる。
の照射時に飛散物等がウインドに付着するのを防止し、
ウインドのクリーニングに要する時間と費用とを低減す
ることができるという効果がある。
示す断面説明図である。
おける汚染防止ウインドの交換作業を示す断面説明図で
ある。
おける汚染防止ウインドの搬出作業を示す断面説明図で
ある。
面説明図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 基板の薄膜にレーザ光を照射し、該基板
にエネルギを付与するレーザアニール装置において、 基板処理用のプロセスチャンバと、このプロセスチャン
バ内の該基板に上記レーザ光を導くウインドとを含み、
このウインドを二重構造に構成するとともに、上記プロ
セスチャンバの内外方向に並べるようにしたことを特徴
とするレーザアニール装置。 - 【請求項2】 上記ウインドは、上記プロセスチャンバ
の外側に位置するプロセスウインドと、該プロセスチャ
ンバの内部に位置する汚染防止ウインドとを含み、この
汚染防止ウインドを交換可能とした請求項1記載のレー
ザアニール装置。 - 【請求項3】 上記プロセスチャンバ内に設置される基
板搭載用のステージと、上記汚染防止ウインドを着脱自
在に支持し、該プロセスチャンバの上部と該ステージと
の間を昇降する昇降支持手段とを含み、 該汚染防止ウインドを上記基板のサイズとほぼ同サイズ
とした請求項2記載のレーザアニール装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21130498A JP3545213B2 (ja) | 1998-07-27 | 1998-07-27 | レーザアニール装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21130498A JP3545213B2 (ja) | 1998-07-27 | 1998-07-27 | レーザアニール装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000049110A true JP2000049110A (ja) | 2000-02-18 |
| JP3545213B2 JP3545213B2 (ja) | 2004-07-21 |
Family
ID=16603735
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21130498A Expired - Fee Related JP3545213B2 (ja) | 1998-07-27 | 1998-07-27 | レーザアニール装置 |
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| Country | Link |
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| JP (1) | JP3545213B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| CN116790851A (zh) * | 2023-06-20 | 2023-09-22 | 京东方科技集团股份有限公司 | 退火装置、其检测方法、退火设备、以及退火工艺方法 |
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-
1998
- 1998-07-27 JP JP21130498A patent/JP3545213B2/ja not_active Expired - Fee Related
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