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JP7534892B2 - Laser annealing apparatus, laser annealing method, and method for manufacturing semiconductor device - Google Patents
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Laser annealing apparatus, laser annealing method, and method for manufacturing semiconductor device Download PDF

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Description

本発明はレーザアニール装置、レーザアニール方法、及び半導体装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a laser annealing device, a laser annealing method, and a method for manufacturing a semiconductor device.

特許文献1には、多結晶シリコン薄膜を形成するためのレーザアニール装置が開示されている。特許文献1では、固体レーザから、直線偏光のレーザ光が出射している。直線偏光レーザ光は1/2波長板を介して偏光ビームスプリッタに入射している。偏光ビームスプリッタは、レーザ光を2つの光ビームに分岐している。偏光ビームスプリッタで分岐された2本の光ビームは、2つ目の偏光ビームスプリッタで合成されている。 Patent Document 1 discloses a laser annealing device for forming a polycrystalline silicon thin film. In Patent Document 1, a linearly polarized laser light is emitted from a solid-state laser. The linearly polarized laser light is incident on a polarizing beam splitter via a half-wave plate. The polarizing beam splitter splits the laser light into two light beams. The two light beams split by the polarizing beam splitter are combined by a second polarizing beam splitter.

特許第6706155号公報Patent No. 6706155

このようなレーザ照射装置では、アニールプロセスに適したレーザ光を照射することが望まれる。 In such a laser irradiation device, it is desirable to irradiate laser light suitable for the annealing process.

その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。 Other objects and novel features will become apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

一実施の形態によれば、レーザアニール装置は、ランダム偏光のレーザ光を発生させるレーザ光源と、ランダム偏光の前記レーザ光を分岐する偏光ビームスプリッタと、前記偏光ビームスプリッタで分岐された複数のレーザ光の偏光状態を制御する偏光制御素子と、前記偏光制御素子からの複数のレーザ光を合成して、対象物に照射する合成部と、を備えている。 According to one embodiment, the laser annealing device includes a laser light source that generates randomly polarized laser light, a polarizing beam splitter that splits the randomly polarized laser light, a polarization control element that controls the polarization state of the multiple laser lights split by the polarizing beam splitter, and a synthesis unit that synthesizes the multiple laser lights from the polarization control element and irradiates the target object.

一実施の形態によれば、レーザアニール方法は、(a)ランダム偏光のレーザ光を発生させるステップと、(b)偏光ビームスプリッタでランダム偏光の前記レーザ光を分岐するステップと、(c)前記偏光ビームスプリッタで分岐された複数のレーザ光の偏光状態を制御するステップと、(d)偏光状態が制御された前記複数のレーザ光を合成して、対象物に照射するステップと、を備えている。 According to one embodiment, the laser annealing method includes the steps of (a) generating randomly polarized laser light, (b) splitting the randomly polarized laser light with a polarizing beam splitter, (c) controlling the polarization states of the multiple laser lights split by the polarizing beam splitter, and (d) synthesizing the multiple laser lights with controlled polarization states and irradiating the target object.

一実施の形態によれば、半導体装置の製造方法は、(S1)基板上に非晶質膜を形成するステップと、(S2)前記非晶質膜を結晶化して結晶化膜を形成するように、前記非晶質膜をアニールするステップと、を備え、前記(S2)アニールするステップは、(A)ランダム偏光のレーザ光を発生させるステップと、(B)偏光ビームスプリッタでランダム偏光の前記レーザ光を分岐するステップと、(C)前記偏光ビームスプリッタで分岐された複数のレーザ光の偏光状態を制御するステップと、(D)偏光状態が制御された前記複数のレーザ光を合成して、対象物に照射するステップと、を備えている。 According to one embodiment, a method for manufacturing a semiconductor device includes the steps of (S1) forming an amorphous film on a substrate, and (S2) annealing the amorphous film to crystallize the amorphous film to form a crystallized film, and the annealing step (S2) includes the steps of (A) generating randomly polarized laser light, (B) splitting the randomly polarized laser light with a polarizing beam splitter, (C) controlling the polarization state of the multiple laser lights split by the polarizing beam splitter, and (D) synthesizing the multiple laser lights with controlled polarization states and irradiating the target object.

前記一実施の形態によれば、アニールプロセスに適したレーザ光を照射することができる。 According to the embodiment, it is possible to irradiate laser light suitable for the annealing process.

本実施形態にかかるレーザアニール装置の光学系を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an optical system of the laser annealing apparatus according to the present embodiment. レーザアニール装置の構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a laser annealing apparatus. レーザアニール装置の光学系を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an optical system of a laser annealing apparatus. 変形例にかかるレーザアニール装置の光学系を示す図であるFIG. 13 is a diagram showing an optical system of a laser annealing apparatus according to a modified example; 有機ELディスプレイの構成を簡略化して示す断面図である。1 is a cross-sectional view showing a simplified configuration of an organic EL display. 本実施の形態にかかる半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。1A to 1C are cross-sectional views showing steps of a manufacturing method of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. 本実施の形態にかかる半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。1A to 1C are cross-sectional views showing steps of a manufacturing method of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. 本実施の形態にかかる半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。1A to 1C are cross-sectional views showing steps of a manufacturing method of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. 本実施の形態にかかる半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。1A to 1C are cross-sectional views showing steps of a manufacturing method of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. 本実施の形態にかかる半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。1A to 1C are cross-sectional views showing steps of a manufacturing method of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. 本実施の形態にかかる半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。1A to 1C are cross-sectional views showing steps of a manufacturing method of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. 本実施の形態にかかる半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。1A to 1C are cross-sectional views showing steps of a manufacturing method of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. 本実施の形態にかかる半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。1A to 1C are cross-sectional views showing steps of a manufacturing method of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

実施の形態1.
本実施の形態にかかるレーザアニール装置は、例えば、低温ポリシリコン(LTPS:Low Temperature Poly-Silicon)膜を形成するエキシマレーザアニール(ELA:Excimer laser Anneal)装置である。以下、図面を参照して本実施の形態にかかるレーザアニール装置、レーザアニール方法、及び製造方法について説明する。
Embodiment 1.
The laser annealing apparatus according to the present embodiment is, for example, an excimer laser annealing (ELA) apparatus for forming a low temperature polysilicon (LTPS) film. Hereinafter, the laser annealing apparatus, the laser annealing method, and the manufacturing method according to the present embodiment will be described with reference to the drawings.

(ELA装置の光学系)
図1を用いて、本実施の形態にかかるELA装置1の構成について説明する。図1は、ELA装置1の光学系を模式的に示す図である。基板100の上面(主面)には、シリコン膜101が形成されている。ELA装置1は、レーザ光L1を基板100上に形成されたシリコン膜101に照射する。これにより、非晶質のシリコン膜(アモルファスシリコン膜:a-Si膜)101を多結晶のシリコン膜(ポリシリコン膜:p-Si膜)101に変換することができる。基板100は、例えば、ガラス基板などの透明基板である。基板100は、レーザ光が照射される対象物となる。
(Optical system of ELA device)
The configuration of the ELA device 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. 1. FIG. 1 is a diagram showing a schematic diagram of an optical system of the ELA device 1. A silicon film 101 is formed on the upper surface (main surface) of a substrate 100. The ELA device 1 irradiates a laser beam L1 onto the silicon film 101 formed on the substrate 100. This makes it possible to convert the amorphous silicon film (amorphous silicon film: a-Si film) 101 into a polycrystalline silicon film (polysilicon film: p-Si film) 101. The substrate 100 is, for example, a transparent substrate such as a glass substrate. The substrate 100 is an object to be irradiated with the laser beam.

なお、図1では説明の明確化のため、XYZ三次元直交座標系が示されている。Z方向は鉛直方向となり、基板100に垂直な方向である。XY平面は、基板100のシリコン膜101が形成された面と平行な平面である。X方向は、矩形状の基板100の長手方向となり、Y方向は基板100の短手方向となる。また、ELA装置1では、搬送機構(不図示)により基板100を+X方向に搬送しながら、シリコン膜101にレーザ光L1が照射される。なお、図1では、シリコン膜101において、レーザ光L1の照射前のシリコン膜101をアモルファスシリコン膜101aと示し、レーザ光L1の照射後のシリコン膜101はポリシリコン膜101bと示している。 In order to clarify the explanation, an XYZ three-dimensional orthogonal coordinate system is shown in FIG. 1. The Z direction is the vertical direction, which is perpendicular to the substrate 100. The XY plane is a plane parallel to the surface of the substrate 100 on which the silicon film 101 is formed. The X direction is the longitudinal direction of the rectangular substrate 100, and the Y direction is the lateral direction of the substrate 100. In the ELA device 1, the silicon film 101 is irradiated with laser light L1 while the substrate 100 is transported in the +X direction by a transport mechanism (not shown). In FIG. 1, the silicon film 101 before irradiation with the laser light L1 is shown as an amorphous silicon film 101a, and the silicon film 101 after irradiation with the laser light L1 is shown as a polysilicon film 101b.

ELA装置1は、ステージ10と、レーザ光源21、光学系20と、検出部22を備えている。基板100は、ステージ10の上に配置されている。ステージ10は、例えば、基板100をエア浮上させる浮上搬送ステージ(浮上搬送ユニット)であるが、浮上搬送ステージに限られるものではない。例えば、ステージ10は、バキュームチャックタイプのステージであってもよい。ステージ10は、下側から基板100に向けてガスを噴出させている。よって、ステージ10と基板100との間に微小なエアギャップが形成された状態で、基板100が+X方向に搬送される。 The ELA device 1 includes a stage 10, a laser light source 21, an optical system 20, and a detection unit 22. The substrate 100 is placed on the stage 10. The stage 10 is, for example, a floating transport stage (floating transport unit) that floats the substrate 100 in the air, but is not limited to a floating transport stage. For example, the stage 10 may be a vacuum chuck type stage. The stage 10 ejects gas from below toward the substrate 100. Thus, the substrate 100 is transported in the +X direction with a small air gap formed between the stage 10 and the substrate 100.

光学系20は、アモルファスシリコン膜101aを結晶化するためのレーザ光L1をシリコン膜101に照射するための光学系である。光学系20は、レーザ光L1の偏光状態を制御する偏光制御部30を備えている。偏光制御部30は、レーザ光L1の偏光状態を制御する。光学系20の詳細な構成については、後述する。 The optical system 20 is an optical system for irradiating the silicon film 101 with laser light L1 for crystallizing the amorphous silicon film 101a. The optical system 20 includes a polarization control unit 30 that controls the polarization state of the laser light L1. The polarization control unit 30 controls the polarization state of the laser light L1. The detailed configuration of the optical system 20 will be described later.

光学系20は、基板100の上側(+Z側)に配置されている。レーザ光源21はパルスレーザ光源であり、パルスレーザ光を発生させる。レーザ光源21は、例えば、中心波長308nmのエキシマレーザ光を放出するエキシマレーザ光源である。また、レーザ光源21はパルス状のレーザ光L1を放出する。 The optical system 20 is disposed on the upper side (+Z side) of the substrate 100. The laser light source 21 is a pulsed laser light source that generates pulsed laser light. The laser light source 21 is, for example, an excimer laser light source that emits excimer laser light with a central wavelength of 308 nm. The laser light source 21 also emits pulsed laser light L1.

光学系20は、レーザ光L1を均一化するためのホモジナイザ、及びレーザ光L1を集光するコンデンサレンズなどを有している。レーザ光L1は、基板100上において、ライン状の照射領域を形成する。照射領域は、Y方向を長手方向とし、X方向を短手方向とするライン状になっている。 The optical system 20 includes a homogenizer for homogenizing the laser light L1, and a condenser lens for focusing the laser light L1. The laser light L1 forms a linear irradiation area on the substrate 100. The irradiation area is linear with the Y direction as the long side and the X direction as the short side.

光学系20は、レーザ光源21からのレーザ光L1を基板100に導いている。光学系20から基板100に照射されるレーザ光をレーザ光L2とする。レーザ光L2の照射によって、アモルファスシリコン膜101aが結晶化する。基板100に対するレーザ光L2の照射位置を変えながら、レーザ光L2をシリコン膜101に照射する。ステージ10の搬送機構により基板100を+X方向に搬送することで、基板100上に均一なポリシリコン膜101bが形成される。もちろん、基板100を搬送する構成ではなく、レーザ光源21と光学系20を移動させてもよい。つまり、基板100と光学系20とを相対的に移動させることで、レーザ光L2の照射領域が走査されていればよい。 The optical system 20 guides the laser light L1 from the laser light source 21 to the substrate 100. The laser light irradiated from the optical system 20 to the substrate 100 is referred to as laser light L2. The amorphous silicon film 101a is crystallized by the irradiation of the laser light L2. The silicon film 101 is irradiated with the laser light L2 while changing the irradiation position of the laser light L2 on the substrate 100. A uniform polysilicon film 101b is formed on the substrate 100 by transporting the substrate 100 in the +X direction using the transport mechanism of the stage 10. Of course, instead of a configuration in which the substrate 100 is transported, the laser light source 21 and the optical system 20 may be moved. In other words, it is sufficient that the irradiation area of the laser light L2 is scanned by moving the substrate 100 and the optical system 20 relatively.

さらに、基板100の上に検出部22が配置されている。検出部22は、結晶化したポリシリコン膜101bからの光を検出する光検出器を備えている。例えば、検出部22は、例えばポリシリコン膜101bを撮像するカメラを備えている。あるいは、検出部22は、ポリシリコン膜101bで反射した反射光のスペクトルを測定する分光計を有していてもよい。さらに、検出部22は基板100を照明する照明光源を備えていてもよい。例えば、照明光源は、レーザ光L2が照射された領域を照明するための照明光を発生する。カメラは、照明光で照明された領域からの反射光を検出する。検出部22は、レーザ光L2が照射された領域を撮像することができるため、ポリシリコン膜101bの結晶状態を評価することができる。ポリシリコン膜101bの結晶状態の均一性やムラなどを評価することが可能になる。 Furthermore, a detection unit 22 is disposed on the substrate 100. The detection unit 22 includes a photodetector that detects light from the crystallized polysilicon film 101b. For example, the detection unit 22 includes a camera that captures the polysilicon film 101b. Alternatively, the detection unit 22 may include a spectrometer that measures the spectrum of the reflected light reflected by the polysilicon film 101b. Furthermore, the detection unit 22 may include an illumination light source that illuminates the substrate 100. For example, the illumination light source generates illumination light for illuminating the area irradiated with the laser light L2. The camera detects the reflected light from the area illuminated with the illumination light. Since the detection unit 22 can capture the area irradiated with the laser light L2, it is possible to evaluate the crystalline state of the polysilicon film 101b. It becomes possible to evaluate the uniformity and unevenness of the crystalline state of the polysilicon film 101b.

図2は、ELA装置1の構成を示すブロック図である。ELA装置1は、ステージ10、光学系20、レーザ光源21、検出部22、システム制御部50、チャンバ120を備えている。光学系20、レーザ光源21、検出部22は、図1で示したものであるため、詳細な説明を省略する。 Figure 2 is a block diagram showing the configuration of the ELA device 1. The ELA device 1 includes a stage 10, an optical system 20, a laser light source 21, a detection unit 22, a system control unit 50, and a chamber 120. The optical system 20, the laser light source 21, and the detection unit 22 are the same as those shown in Figure 1, so detailed explanations will be omitted.

チャンバ120は、ステージ10、及び基板100を収容するプロセスチャンバである。つまり、チャンバ120内に、ステージ10が配置されている、そして、ステージ10の上に、基板100が配置される。チャンバ120の内部にて、レーザアニールプロセスが行われる。 The chamber 120 is a process chamber that houses the stage 10 and the substrate 100. That is, the stage 10 is disposed within the chamber 120, and the substrate 100 is disposed on the stage 10. The laser annealing process is carried out within the chamber 120.

システム制御部50は、ステージ10、レーザ光源21、光学系20、及び偏光制御部30の動作を制御する。システム制御部50は、ステージ10をX方向に移動させる。さらに、システム制御部50は、レーザ光源21の出力パワーなどを制御する。また、偏光制御部30の動作を制御する。これにより、基板100に照射されるレーザ光L2の偏光状態が制御される。 The system control unit 50 controls the operation of the stage 10, the laser light source 21, the optical system 20, and the polarization control unit 30. The system control unit 50 moves the stage 10 in the X direction. Furthermore, the system control unit 50 controls the output power of the laser light source 21, etc. Also, it controls the operation of the polarization control unit 30. This controls the polarization state of the laser light L2 irradiated to the substrate 100.

システム制御部50は、検出部22での検出結果が入力されている。そして、システム制御部50は、検出部22での検出結果に応じて、レーザ光源21や偏光制御部30を制御する。つまり、ポリシリコン膜101bの結晶状態がより均一になるように、システム制御部50は、レーザ光の出力パワーや偏光状態を制御する。 The system control unit 50 receives the detection results from the detection unit 22. The system control unit 50 then controls the laser light source 21 and the polarization control unit 30 in accordance with the detection results from the detection unit 22. In other words, the system control unit 50 controls the output power and polarization state of the laser light so that the crystal state of the polysilicon film 101b becomes more uniform.

図3は、偏光制御部30を含む光学系20の構成を示す図である。光学系20は、偏光制御部30と、合成部60とを備えている。合成部60は、ホモジナイザ61とコンデンサレンズ62とを備えている。 Figure 3 is a diagram showing the configuration of the optical system 20 including the polarization control unit 30. The optical system 20 includes the polarization control unit 30 and a synthesis unit 60. The synthesis unit 60 includes a homogenizer 61 and a condenser lens 62.

まず、偏光制御部30について説明する。偏光制御部30は、偏光ビームスプリッタ31と、ミラー32と、1/2波長板33と、1/4波長板34と、1/4波長板35と、を備えている。さらに、偏光制御部30は、偏光ビームスプリッタ41と、ミラー42と、1/2波長板43と、1/4波長板44と、1/4波長板45と、を備えている。 First, the polarization control unit 30 will be described. The polarization control unit 30 includes a polarizing beam splitter 31, a mirror 32, a half-wave plate 33, a quarter-wave plate 34, and a quarter-wave plate 35. Furthermore, the polarization control unit 30 includes a polarizing beam splitter 41, a mirror 42, a half-wave plate 43, a quarter-wave plate 44, and a quarter-wave plate 45.

図3では、レーザ光源21が2つのレーザ光L30と、レーザ光L40を発生する例を示している。具体的には、第1レーザ光源21aと第2レーザ光源21bが設けられている。第1レーザ光源21aは、レーザ光L30を発生する。第2レーザ光源21bは、レーザ光L40を発生する。なお、1つのレーザ光源からのレーザ光をハーフミラーなどで分岐してもよい。もちろん、レーザ光源の数やレーザ光の数は特に限定されるものではない。レーザ光L30とレーザ光L40はランダム偏光となっている。 Figure 3 shows an example in which the laser light source 21 generates two laser beams L30 and laser beam L40. Specifically, a first laser light source 21a and a second laser light source 21b are provided. The first laser light source 21a generates laser beam L30. The second laser light source 21b generates laser beam L40. Note that laser beam from one laser light source may be split by a half mirror or the like. Of course, the number of laser light sources and the number of laser beams are not particularly limited. The laser beam L30 and the laser beam L40 are randomly polarized.

第1レーザ光源21aから出射したレーザ光L30は、偏光ビームスプリッタ31に入射する。偏光ビームスプリッタ31は、レーザ光L30を2本のレーザ光L31、L32に分岐する。偏光ビームスプリッタ31は、偏光状態に応じて、入射光を分岐する。具体的には、偏光ビームスプリッタ31はP偏光成分を透過し、S偏光成分を反射する。よって、偏光ビームスプリッタ31を透過したレーザ光L31は、P偏光の直線偏光となる。偏光ビームスプリッタ31で反射したレーザ光L32は、S偏光の直線偏光となる。 The laser light L30 emitted from the first laser light source 21a enters the polarizing beam splitter 31. The polarizing beam splitter 31 splits the laser light L30 into two laser lights L31 and L32. The polarizing beam splitter 31 splits the incident light according to the polarization state. Specifically, the polarizing beam splitter 31 transmits the P-polarized component and reflects the S-polarized component. Therefore, the laser light L31 that passes through the polarizing beam splitter 31 becomes linearly polarized P-polarized light. The laser light L32 that is reflected by the polarizing beam splitter 31 becomes linearly polarized S-polarized light.

偏光ビームスプリッタ31を透過したレーザ光L31は、1/4波長板34に入射する。1/4波長板34は、レーザ光L31の光路中に回転可能に配置されている。具体的には、レーザ光L31の光軸を回転軸として、1/4波長板34は回転する。1/4波長板34を透過したレーザ光L31はホモジナイザ61に入射する。 The laser light L31 transmitted through the polarizing beam splitter 31 is incident on the quarter-wave plate 34. The quarter-wave plate 34 is rotatably disposed in the optical path of the laser light L31. Specifically, the quarter-wave plate 34 rotates around the optical axis of the laser light L31 as the axis of rotation. The laser light L31 transmitted through the quarter-wave plate 34 is incident on the homogenizer 61.

偏光ビームスプリッタ31で反射されたレーザ光L32は、1/2波長板33に入射する。1/2波長板33の光学軸は、レーザ光L32の偏光方向と45°傾いている。従って、レーザ光L32が1/2波長板33を透過すると、直線偏光の方向が90°回転する。よって、1/2波長板33を透過したレーザ光L33は、P偏光の直線偏光となる。なお、1/2波長板33を回転させることで、レーザ光L33をP偏光~S偏光の間の任意の向きの直線偏光とすることができる。1/2波長板33を透過したレーザ光L33は。1/4波長板35に入射する。1/4波長板35は、レーザ光L33の光路中に回転可能に配置されている。具体的には、レーザ光L33の光軸を回転軸として、1/4波長板35は回転する。1/4波長板34を透過したレーザ光L33はホモジナイザ61に入射する。 The laser light L32 reflected by the polarizing beam splitter 31 enters the half-wave plate 33. The optical axis of the half-wave plate 33 is inclined at 45° to the polarization direction of the laser light L32. Therefore, when the laser light L32 passes through the half-wave plate 33, the direction of linear polarization rotates 90°. Therefore, the laser light L33 that passes through the half-wave plate 33 becomes linearly polarized P-polarized light. By rotating the half-wave plate 33, the laser light L33 can be linearly polarized in any direction between P-polarized light and S-polarized light. The laser light L33 that passes through the half-wave plate 33 enters the quarter-wave plate 35. The quarter-wave plate 35 is rotatably arranged in the optical path of the laser light L33. Specifically, the quarter-wave plate 35 rotates around the optical axis of the laser light L33 as the rotation axis. The laser light L33 that passes through the quarter-wave plate 34 enters the homogenizer 61.

偏光制御部30において、レーザ光L40の経路は、レーザ光L30の経路と同様になっている。つまり、偏光ビームスプリッタ41、ミラー42、1/2波長板43、1/4波長板44、及び1/4波長板45が、それぞれ、偏光ビームスプリッタ31、ミラー32、1/2波長板33、1/4波長板34、及び1/4波長板35に対応している。 In the polarization control unit 30, the path of the laser light L40 is the same as the path of the laser light L30. That is, the polarizing beam splitter 41, the mirror 42, the half-wave plate 43, the quarter-wave plate 44, and the quarter-wave plate 45 correspond to the polarizing beam splitter 31, the mirror 32, the half-wave plate 33, the quarter-wave plate 34, and the quarter-wave plate 35, respectively.

第2レーザ光源21bから出射したレーザ光L40は、偏光ビームスプリッタ41に入射する。偏光ビームスプリッタ41は、レーザ光L40を2本のレーザ光L41、L42に分岐する。偏光ビームスプリッタ41は、偏光状態に応じて、入射光を分岐する。具体的には、偏光ビームスプリッタ41はP偏光成分を透過し、S偏光成分を反射する。よって、偏光ビームスプリッタ41を透過したレーザ光L41は、P偏光の直線偏光となる。偏光ビームスプリッタ41で反射したレーザ光L42は、S偏光の直線偏光となる。 The laser light L40 emitted from the second laser light source 21b is incident on the polarizing beam splitter 41. The polarizing beam splitter 41 splits the laser light L40 into two laser lights L41 and L42. The polarizing beam splitter 41 splits the incident light according to the polarization state. Specifically, the polarizing beam splitter 41 transmits the P-polarized component and reflects the S-polarized component. Therefore, the laser light L41 that passes through the polarizing beam splitter 41 becomes linearly polarized P-polarized light. The laser light L42 that is reflected by the polarizing beam splitter 41 becomes linearly polarized S-polarized light.

偏光ビームスプリッタ41を透過したレーザ光L41は、1/4波長板44に入射する。1/4波長板44は、レーザ光L41の光路中に回転可能に配置されている。具体的には、レーザ光L41の光軸を回転軸として、1/4波長板44は回転する。1/4波長板44を透過したレーザ光L41はホモジナイザ61に入射する。 The laser light L41 that has passed through the polarizing beam splitter 41 is incident on the quarter-wave plate 44. The quarter-wave plate 44 is rotatably disposed in the optical path of the laser light L41. Specifically, the quarter-wave plate 44 rotates around the optical axis of the laser light L41 as the axis of rotation. The laser light L41 that has passed through the quarter-wave plate 44 is incident on the homogenizer 61.

偏光ビームスプリッタ41で反射されたレーザ光L42は、1/2波長板43に入射する。1/2波長板43の光学軸は、レーザ光L42の偏光方向と45°傾いている。従って、レーザ光L42が1/2波長板43を透過すると、直線偏光の方向が90°回転する。よって、1/2波長板43を透過したレーザ光L43は、P偏光の直線偏光となる。なお、1/2波長板43を回転させることで、レーザ光L43をP偏光~S偏光の間の任意の向きの直線偏光とすることができる。1/2波長板43を透過したレーザ光L42は。1/4波長板45に入射する。1/4波長板45は、レーザ光L43の光路中に回転可能に配置されている。具体的には、レーザ光L42の光軸を回転軸として、1/4波長板45は回転する。1/4波長板44を透過したレーザ光L43はホモジナイザ61に入射する。 The laser light L42 reflected by the polarizing beam splitter 41 enters the half-wave plate 43. The optical axis of the half-wave plate 43 is inclined by 45° to the polarization direction of the laser light L42. Therefore, when the laser light L42 passes through the half-wave plate 43, the direction of linear polarization rotates by 90°. Therefore, the laser light L43 that passes through the half-wave plate 43 becomes linearly polarized P-polarized light. By rotating the half-wave plate 43, the laser light L43 can be linearly polarized in any direction between P-polarized light and S-polarized light. The laser light L42 that passes through the half-wave plate 43 enters the quarter-wave plate 45. The quarter-wave plate 45 is rotatably arranged in the optical path of the laser light L43. Specifically, the quarter-wave plate 45 rotates around the optical axis of the laser light L42 as the rotation axis. The laser light L43 that passes through the quarter-wave plate 44 enters the homogenizer 61.

上記のように、1/4波長板34、35、44、45は回転可能に配置されている。例えば、1/4波長板34の光学軸がレーザ光L31の偏光方向と45°傾いている場合、レーザ光L31が円偏光になる。さらに、1/4波長板34の光学軸がレーザ光L31の偏光方向と45°からずれている場合、レーザ光L31が楕円偏光になる。そして、1/4波長板34の角度を変えることで、楕円の角度や程度を調整することができる。同様に、1/4波長板34、35、44、45の回転角度をそれぞれ変更することで、レーザ光L33、L41、L43の偏光状態を調整することができる。このように、1/4波長板34、35、44、45がそれぞれ偏光制御素子として機能する。 As described above, the quarter-wave plates 34, 35, 44, and 45 are arranged to be rotatable. For example, when the optical axis of the quarter-wave plate 34 is inclined by 45° to the polarization direction of the laser light L31, the laser light L31 becomes circularly polarized. Furthermore, when the optical axis of the quarter-wave plate 34 is deviated from the polarization direction of the laser light L31 by 45°, the laser light L31 becomes elliptically polarized. Then, by changing the angle of the quarter-wave plate 34, the angle and degree of the ellipse can be adjusted. Similarly, by changing the rotation angles of the quarter-wave plates 34, 35, 44, and 45, respectively, the polarization states of the laser lights L33, L41, and L43 can be adjusted. In this way, the quarter-wave plates 34, 35, 44, and 45 each function as a polarization control element.

次に、合成部60について説明する。レーザ光L31、L33、L41、L43はホモジナイザ61に入射する。ホモジナイザ61は、レーザ光L31、L33、L41、L43を合成して、ライン状の光ビームにする。ホモジナイザ61は、例えば、複数のレンズがアレイ状に配置されたレンズアレイを有している。例えば、レーザ光L31、L33、L41、L43のそれぞれが、複数のレンズに入射して、複数の光ビームとなる。 Next, the combining unit 60 will be described. The laser beams L31, L33, L41, and L43 are incident on the homogenizer 61. The homogenizer 61 combines the laser beams L31, L33, L41, and L43 to form a line-shaped light beam. The homogenizer 61 has, for example, a lens array in which a plurality of lenses are arranged in an array. For example, each of the laser beams L31, L33, L41, and L43 is incident on a plurality of lenses to form a plurality of light beams.

ホモジナイザ61で合成されたレーザ光L2はコンデンサレンズ62で集光されて、基板100に照射される。基板100上において、レーザ光L2は、Y方向を長手方向とし、X方向を短手方向とするラインビームとなっている。レーザ光L2が、基板100上において、Y方向に沿ったライン状の照射領域を形成する。さらに、レーザ光L2は、トップフラットな光強度分布となる。 The laser light L2 combined by the homogenizer 61 is collected by the condenser lens 62 and irradiated onto the substrate 100. On the substrate 100, the laser light L2 is a line beam with the Y direction as the longitudinal direction and the X direction as the transverse direction. The laser light L2 forms a linear irradiation area along the Y direction on the substrate 100. Furthermore, the laser light L2 has a flat-top light intensity distribution.

上記のように、1/4波長板34、35、44、45は回転可能に配置されている。したがって、システム制御部50は、1/4波長板34、35、44、45を回転させることで、レーザ光の偏光状態を調整することができる。 As described above, the quarter-wave plates 34, 35, 44, and 45 are arranged to be rotatable. Therefore, the system control unit 50 can adjust the polarization state of the laser light by rotating the quarter-wave plates 34, 35, 44, and 45.

このようにすることで、任意の偏光状態のレーザ光L2を基板100に照射することができる。レーザ光L1の照射条件や基板100の種類に応じて、最適な結晶配列となるように、偏光状態を制御することができる。さらに、1/4波長板34、35、44、45の回転角度を独立して調整することがで、レーザ光L31、L33、L41、L43のそれぞれを任意の偏光状態にすることができる。任意の偏光状態を持った複数の光軸を合成したラインビームを得ることができる。これにより、偏光状態の高い自由度で制御することができるため、アニールプロセスに適したレーザ光を照射することができる。 In this way, the substrate 100 can be irradiated with laser light L2 in any polarization state. The polarization state can be controlled to obtain the optimal crystal arrangement depending on the irradiation conditions of the laser light L1 and the type of the substrate 100. Furthermore, by independently adjusting the rotation angles of the quarter-wave plates 34, 35, 44, and 45, each of the laser lights L31, L33, L41, and L43 can be made to have any polarization state. A line beam can be obtained by combining multiple optical axes with any polarization state. This allows the polarization state to be controlled with a high degree of freedom, making it possible to irradiate laser light suitable for the annealing process.

例えば、図3では、P偏光のレーザ光L31、L33、L41、L43が、それぞれ1/4波長板34、35、44、45に入射している。例えば、レーザ光L31、L33、L41、L43の偏光方向と1/4波長板34、35、44、45の光学軸との成す角度を同じ角度とすることで、レーザ光L31、L33、L41、L43を同じ偏光状態とすることができる。そして、合成部60は、同じ偏光状態のレーザ光L31、L33、L41、L43を合成することができる。 For example, in FIG. 3, P-polarized laser beams L31, L33, L41, and L43 are incident on quarter-wave plates 34, 35, 44, and 45, respectively. For example, by making the angles between the polarization directions of laser beams L31, L33, L41, and L43 and the optical axes of quarter-wave plates 34, 35, 44, and 45 the same angle, laser beams L31, L33, L41, and L43 can be in the same polarization state. Then, the combining unit 60 can combine laser beams L31, L33, L41, and L43 in the same polarization state.

あるいは、レーザ光L31、L33、L41、L43の偏光方向と1/4波長板34、35、44、45の光学軸との成す角度を異なる角度とすることで、レーザ光L31、L33、L41、L43をそれぞれ異なる偏光状態にすることができる。そして、合成部60において、異なる偏光状態のレーザ光L31、L33、L41、L43を合成して、基板100に照射する。これにより、偏光状態の高い自由度で制御することができるため、アニールプロセスに適したレーザ光を照射することができる。 Alternatively, the angles between the polarization directions of the laser beams L31, L33, L41, and L43 and the optical axes of the quarter-wave plates 34, 35, 44, and 45 can be different, so that the laser beams L31, L33, L41, and L43 can be in different polarization states. Then, in the combining unit 60, the laser beams L31, L33, L41, and L43 in different polarization states are combined and irradiated onto the substrate 100. This allows the polarization state to be controlled with a high degree of freedom, making it possible to irradiate laser beams suitable for the annealing process.

このように偏光ビームスプリッタ31で分岐された2つのレーザ光L31、L32の光路中に1/4波長板34、1/4波長板35が配置されている。回転可能に設けられた1/4波長板34、及び1/4波長板35が偏光制御素子として機能する。つまり、1/4波長板34、及び1/4波長板35をそれぞれ回転させることで、2つのレーザ光L31、L33のそれぞれについて、偏光状態を独立して調整することができる。 In this way, the quarter-wave plate 34 and the quarter-wave plate 35 are arranged in the optical paths of the two laser beams L31 and L32 split by the polarizing beam splitter 31. The rotatably arranged quarter-wave plate 34 and the quarter-wave plate 35 function as polarization control elements. In other words, by rotating the quarter-wave plate 34 and the quarter-wave plate 35, respectively, the polarization state of each of the two laser beams L31 and L33 can be adjusted independently.

同様に、偏光ビームスプリッタ41で分岐された2つのレーザ光L41、L42の光路中に1/4波長板44、1/4波長板45が配置されている。1/4波長板44、及び1/4波長板45を回転させることで、偏光制御素子として機能する。つまり、1/4波長板44、及び1/4波長板45をそれぞれ回転させることで、2つのレーザ光L41、L43のそれぞれについて、偏光状態を独立して調整することができる。なお、偏光制御素子は1/2波長板や1/4波長板などの波長板に限られるものではない。 Similarly, a quarter-wave plate 44 and a quarter-wave plate 45 are disposed in the optical paths of the two laser beams L41 and L42 split by the polarizing beam splitter 41. The quarter-wave plate 44 and the quarter-wave plate 45 function as polarization control elements by rotating them. In other words, by rotating the quarter-wave plate 44 and the quarter-wave plate 45, respectively, the polarization state of each of the two laser beams L41 and L43 can be adjusted independently. Note that the polarization control element is not limited to a wave plate such as a half-wave plate or a quarter-wave plate.

合成部60は、偏光状態が調整されたレーザ光L31、L33、L41、L43を合成して、基板100に照射する。これにより、基板100に照射されるレーザ光L2の偏光状態を高い自由度で制御することができる。 The combining unit 60 combines the laser beams L31, L33, L41, and L43 whose polarization states have been adjusted, and irradiates the substrate 100. This allows the polarization state of the laser beam L2 irradiated to the substrate 100 to be controlled with a high degree of freedom.

システム制御部50は、ポリシリコン膜101bの結晶状態の評価結果に応じて、偏光状態を制御してもよい。例えば、検出部22がポリシリコン膜101bの結晶状態を検出している。検出部22の検出結果に応じて、システム制御部50が、1/4波長板34、1/4波長板35、1/4波長板44、1/4波長板45の回転角度を調整する。これにより、各種プロセス条件に適した偏光状態を生成することができる。例えば、レーザ光の出力パワー、基板100の種類、シリコン膜101の厚さ、基板100の搬送速度等に応じて、偏光状態を最適化することができる。例えば、ポリシリコン膜101bの結晶状態のばらつきが小さくなるように、システム制御部50が、偏光状態を制御する。よって、アニールプロセスに適した偏光状態のレーザ光L2を照射することが可能となる。 The system control unit 50 may control the polarization state according to the evaluation result of the crystalline state of the polysilicon film 101b. For example, the detection unit 22 detects the crystalline state of the polysilicon film 101b. According to the detection result of the detection unit 22, the system control unit 50 adjusts the rotation angles of the 1/4 wavelength plate 34, the 1/4 wavelength plate 35, the 1/4 wavelength plate 44, and the 1/4 wavelength plate 45. This makes it possible to generate a polarization state suitable for various process conditions. For example, the polarization state can be optimized according to the output power of the laser light, the type of the substrate 100, the thickness of the silicon film 101, the transport speed of the substrate 100, etc. For example, the system control unit 50 controls the polarization state so that the variation in the crystalline state of the polysilicon film 101b is reduced. This makes it possible to irradiate the laser light L2 in a polarization state suitable for the annealing process.

なお、図3では、合成部60が4つのレーザ光L31、L33、L41、L43を合成していたが、合成部60によって合成されるレーザ光の数は特に限定されるものではない。つまり、合成部60は、2つ以上のレーザ光を合成するものであればよい。 In FIG. 3, the combining unit 60 combines four laser beams L31, L33, L41, and L43, but the number of laser beams combined by the combining unit 60 is not particularly limited. In other words, the combining unit 60 may combine two or more laser beams.

なお、上記の説明では、偏光制御素子として、1/4波長板34、35、44、45を用いたが、1/2波長板33、43を偏光制御素子として用いてもよい。例えば、1/2波長板33、43を光軸周りに回転させることで、偏光状態を制御することができる。この場合、図4に示すように、レーザ光L31、L33、L41、L43の全ての光路に1/2波長板33、37、43、47を配置してもよい。図4では、レーザ光L31の光路中に1/2波長板37が追加され、レーザ光L41の光路中に1/2波長板47が追加されている。また、レーザ光L31、L33、L41、L43の一部は、1/4波長板で偏光状態を制御し、残りは、1/2波長板で偏光状態を制御しても良い。 In the above description, the quarter-wave plates 34, 35, 44, and 45 are used as the polarization control elements, but the half-wave plates 33 and 43 may be used as the polarization control elements. For example, the polarization state can be controlled by rotating the half-wave plates 33 and 43 around the optical axis. In this case, as shown in FIG. 4, the half-wave plates 33, 37, 43, and 47 may be disposed in all the optical paths of the laser beams L31, L33, L41, and L43. In FIG. 4, the half-wave plate 37 is added to the optical path of the laser beam L31, and the half-wave plate 47 is added to the optical path of the laser beam L41. In addition, the polarization state of part of the laser beams L31, L33, L41, and L43 may be controlled by the quarter-wave plate, and the polarization state of the rest may be controlled by the half-wave plate.

偏光ビームスプリッタ31、41を用いることで、ランダム偏光のレーザ光がほぼ均等に分岐される。そして、分岐された2つのレーザ光の偏光状態を制御することで、レーザ光L2を容易に所望の偏光状態とすることができる。さらに、効率よくレーザ光を利用することができる。つまり、偏光子などを用いていないため、レーザ光の吸収を防ぐことができ、レーザ光を効率よく利用することができる。 By using the polarizing beam splitters 31 and 41, the randomly polarized laser light is split almost evenly. Then, by controlling the polarization state of the two split laser lights, the laser light L2 can be easily brought into the desired polarization state. Furthermore, the laser light can be used efficiently. In other words, since no polarizers or the like are used, absorption of the laser light can be prevented, and the laser light can be used efficiently.

本実施の形態にかかるレーザアニール方法はランダム偏光のレーザ光を発生させるステップと、偏光ビームスプリッタでランダム偏光の前記レーザ光を分岐するステップと、前記偏光ビームスプリッタで分岐された複数のレーザ光の偏光状態を制御するステップと、偏光状態が制御された前記複数のレーザ光を合成して、対象物に照射するステップと、を備えている。これにより、偏光状態の高い自由度で制御することができるため、アニールプロセスに適したレーザ光を照射することができる。 The laser annealing method according to this embodiment includes the steps of generating randomly polarized laser light, splitting the randomly polarized laser light with a polarizing beam splitter, controlling the polarization state of the multiple laser lights split by the polarizing beam splitter, and combining the multiple laser lights with controlled polarization states to irradiate an object. This allows the polarization state to be controlled with a high degree of freedom, making it possible to irradiate a laser light suitable for the annealing process.

レーザ光の偏光状態は、結晶の粒径、方位に影響を与える。本実施の形態では、レーザ光が任意の偏光状態となるように、制御することができる。よって、結晶の均一性、周期性、方位などの品質を向上するように、偏光状態を制御することができる。ミクロな結晶状態を制御することで、ムラが発生しにくい条件での調整が可能となる。 The polarization state of the laser light affects the grain size and orientation of the crystals. In this embodiment, the laser light can be controlled to have any polarization state. Therefore, the polarization state can be controlled to improve the quality of the crystals, such as uniformity, periodicity, and orientation. Controlling the microscopic crystal state makes it possible to adjust under conditions where unevenness is less likely to occur.

また、ステージ10として、基板100を浮上させながら搬送する浮上搬送ステージを用いることが好ましい。特に、浮上搬送ステージは、大型基板の搬送において優れている。大型基板をELA処理する場合、製品単価当りにELAコストを下げる必要がある。浮上搬送ステージを用いて大型基板をアニール処理する場合、ランダム偏光であるエキシマレーザを偏光光に変換してから照射することで、適切なアニールが可能となる。さらに、検出部22での結晶状態の評価結果に基づいて、偏光状態を制御することで、生産性が高く、高品質な結晶を得ることができる。 It is also preferable to use a floating transport stage as the stage 10, which transports the substrate 100 while floating it. In particular, a floating transport stage is excellent for transporting large substrates. When performing ELA processing on large substrates, it is necessary to reduce the ELA cost per unit product price. When annealing a large substrate using a floating transport stage, appropriate annealing is possible by converting the randomly polarized excimer laser into polarized light before irradiating it. Furthermore, by controlling the polarization state based on the evaluation results of the crystal state in the detection unit 22, it is possible to obtain high-quality crystals with high productivity.

(有機ELディスプレイ)
上記のポリシリコン膜を有する半導体装置は、有機EL(ElectroLuminescence)ディスプレイ用のTFT(Thin Film transistor)アレイ基板に好適である。すなわち、ポリシリコン膜は、TFTのソース領域、チャネル領域、ドレイン領域を有する半導体層として用いられる。
(Organic EL display)
The semiconductor device having the polysilicon film is suitable for a TFT (Thin Film Transistor) array substrate for an organic EL (ElectroLuminescence) display. That is, the polysilicon film is used as a semiconductor layer having a source region, a channel region, and a drain region of the TFT.

以下、本実施の形態にかかる半導体装置を有機ELディスプレイディスプレイに適用した構成について説明する。図5は、有機ELディスプレイの画素回路を簡略化して示す断面図である。図5に示す有機ELディスプレイ300は、各画素PXにTFTが配置されたアクティブマトリクス型の表示装置である。 The following describes a configuration in which the semiconductor device according to this embodiment is applied to an organic EL display. FIG. 5 is a cross-sectional view showing a simplified pixel circuit of an organic EL display. The organic EL display 300 shown in FIG. 5 is an active matrix display device in which a TFT is arranged in each pixel PX.

有機ELディスプレイ300は、基板310、TFT層311、有機層312、カラーフィルタ層313、及び封止基板314を備えている。図5では、封止基板314側が視認側となるトップエミッション方式の有機ELディスプレイを示している。なお、以下の説明は、有機ELディスプレイの一構成例を示すものであり、本実施の形態は、以下に説明される構成に限られるものではない。例えば、本実施の形態にかかる半導体装置は、ボトムエミッション方式の有機ELディスプレイに用いられていてもよい。 The organic EL display 300 includes a substrate 310, a TFT layer 311, an organic layer 312, a color filter layer 313, and a sealing substrate 314. FIG. 5 shows a top-emission organic EL display in which the sealing substrate 314 side is the viewing side. Note that the following description shows one configuration example of an organic EL display, and the present embodiment is not limited to the configuration described below. For example, the semiconductor device according to the present embodiment may be used in a bottom-emission organic EL display.

基板310は、ガラス基板又は金属基板である。基板310の上には、TFT層311が設けられている。TFT層311は、各画素PXに配置されたTFT311aを有している。さらに、TFT層311は、TFT311aに接続される配線(図示を省略)等を有している。TFT311a、及び配線等が画素回路を構成する。 The substrate 310 is a glass substrate or a metal substrate. A TFT layer 311 is provided on the substrate 310. The TFT layer 311 has a TFT 311a arranged in each pixel PX. Furthermore, the TFT layer 311 has wiring (not shown) connected to the TFT 311a, etc. The TFT 311a and the wiring etc. constitute a pixel circuit.

TFT層311の上には、有機層312が設けられている。有機層312は、画素PXごとに配置された有機EL発光素子312aを有している。有機EL発光素子312aは、例えば、陽極、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層、及び陰極が積層された積層構造を有している。トップエミッション方式の場合、陽極は金属電極であり、陰極はITO(Indium Tin Oxide)等の透明導電膜である。さらに、有機層312には、画素PX間において、有機EL発光素子312aを分離するための隔壁312bが設けられている。 An organic layer 312 is provided on the TFT layer 311. The organic layer 312 has an organic EL light-emitting element 312a arranged for each pixel PX. The organic EL light-emitting element 312a has a layered structure in which, for example, an anode, a hole injection layer, a hole transport layer, a light-emitting layer, an electron transport layer, an electron injection layer, and a cathode are layered. In the case of the top emission type, the anode is a metal electrode, and the cathode is a transparent conductive film such as ITO (Indium Tin Oxide). Furthermore, the organic layer 312 is provided with partitions 312b for separating the organic EL light-emitting elements 312a between the pixels PX.

有機層312の上には、カラーフィルタ層313が設けられている。カラーフィルタ層313は、カラー表示を行うためのカラーフィルタ313aが設けられている。すなわち、各画素PXには、R(赤色)、G(緑色)、又はB(青色)に着色された樹脂層がカラーフィルタ313aとして設けられている。有機層312から放出された白色光は、カラーフィルタ313aを通過すると、RGBの色の光に変換される。なお、有機層312に、RGBの各色を発光する有機EL発光素子が設けられている3色方式の場合、カラーフィルタ層313を省略してもよい。 A color filter layer 313 is provided on the organic layer 312. The color filter layer 313 is provided with a color filter 313a for color display. That is, a resin layer colored R (red), G (green), or B (blue) is provided as the color filter 313a in each pixel PX. When the white light emitted from the organic layer 312 passes through the color filter 313a, it is converted into light of the colors RGB. In the case of a three-color method in which the organic layer 312 is provided with organic EL light-emitting elements that emit each of the colors RGB, the color filter layer 313 may be omitted.

カラーフィルタ層313の上には、封止基板314が設けられている。封止基板314は、ガラス基板などの透明基板であり、有機層312の有機EL発光素子の劣化を防ぐために設けられている。 A sealing substrate 314 is provided on the color filter layer 313. The sealing substrate 314 is a transparent substrate such as a glass substrate, and is provided to prevent deterioration of the organic EL light-emitting elements of the organic layer 312.

有機層312の有機EL発光素子312aに流れる電流は、画素回路に供給される表示信号によって変化する。よって、表示画像に応じた表示信号を各画素PXに供給することで、各画素PXでの発光量を制御することができる。これにより、所望の画像を表示することができる。 The current flowing through the organic EL element 312a of the organic layer 312 varies depending on the display signal supplied to the pixel circuit. Therefore, by supplying a display signal corresponding to the display image to each pixel PX, the amount of light emitted by each pixel PX can be controlled. This allows the desired image to be displayed.

有機ELディスプレイ等のアクティブマトリクス型表示装置では、1つの画素PXに、1つ以上のTFT(例えば、スイッチング用TFT、又は駆動用TFT)が設けられている。そして、各画素PXのTFTには、ソース領域、チャネル領域、及びドレイン領域を有する半導体層が設けられている。本実施の形態にかかるポリシリコン膜は、TFTの半導体層に好適である。すなわち、上記の製造方法により製造したポリシリコン膜をTFTアレイ基板の半導体層に用いることで、TFT特性の面内ばらつきを抑制することができる。よって、表示特性の優れた表示装置を高い生産性で製造することができる。 In an active matrix display device such as an organic EL display, one pixel PX is provided with one or more TFTs (e.g., switching TFTs or driving TFTs). The TFT of each pixel PX is provided with a semiconductor layer having a source region, a channel region, and a drain region. The polysilicon film according to this embodiment is suitable for the semiconductor layer of a TFT. In other words, by using the polysilicon film manufactured by the above manufacturing method as the semiconductor layer of a TFT array substrate, it is possible to suppress in-plane variations in TFT characteristics. Therefore, a display device with excellent display characteristics can be manufactured with high productivity.

(半導体装置の製造方法)
本実施の形態にかかるELA装置を用いた半導体装置の製造方法は、TFTアレイ基板の製造に好適である。TFTを有する半導体装置の製造方法について、図6~図13を用いて説明する。図6~図13は半導体装置の製造工程を示す工程断面図である。以下の説明では、逆スタガード(inverted staggered)型のTFTを有する半導体装置の製造方法について説明する。
(Method of manufacturing a semiconductor device)
The method for manufacturing a semiconductor device using the ELA apparatus according to the present embodiment is suitable for manufacturing a TFT array substrate. The method for manufacturing a semiconductor device having TFTs will be described with reference to Figs. 6 to 13. Figs. 6 to 13 are cross-sectional views showing the manufacturing process of a semiconductor device. In the following description, a method for manufacturing a semiconductor device having inverted staggered type TFTs will be described.

まず、図6に示すように、ガラス基板401上に、ゲート電極402を形成する。なお、ガラス基板401は、上記した基板100に相当する。ゲート電極402は、例えば、アルミニウムなどを含む金属薄膜を用いることができる。ガラス基板401上に、スパッタ法や蒸着法により金属薄膜を成膜する。そして、金属薄膜をフォトリソグラフィーにより、パターニングすることで、ゲート電極402が形成される。フォトリソグラフィーグラフィ法では、レジスト塗布、露光、現像、エッチング、レジスト剥離等の処理が行われる。なお、ゲート電極402のパターニングと同工程で、各種の配線等を形成してもよい。 First, as shown in FIG. 6, a gate electrode 402 is formed on a glass substrate 401. The glass substrate 401 corresponds to the substrate 100 described above. The gate electrode 402 can be, for example, a metal thin film containing aluminum or the like. A metal thin film is formed on the glass substrate 401 by sputtering or vapor deposition. The metal thin film is then patterned by photolithography to form the gate electrode 402. In the photolithography method, processes such as resist coating, exposure, development, etching, and resist peeling are performed. Various wirings, etc. may be formed in the same process as the patterning of the gate electrode 402.

次に、図7に示すように、ゲート電極402の上に、ゲート絶縁膜403を形成する。ゲート絶縁膜403は、ゲート電極402を覆うように形成される。そして、図8に示すように、ゲート絶縁膜403の上に、アモルファスシリコン膜404を形成する。アモルファスシリコン膜404は、ゲート絶縁膜403を介して、ゲート電極402と重複するように配置されている。 Next, as shown in FIG. 7, a gate insulating film 403 is formed on the gate electrode 402. The gate insulating film 403 is formed so as to cover the gate electrode 402. Then, as shown in FIG. 8, an amorphous silicon film 404 is formed on the gate insulating film 403. The amorphous silicon film 404 is disposed so as to overlap the gate electrode 402 via the gate insulating film 403.

ゲート絶縁膜403は、窒化シリコン膜(SiN)、酸化シリコン膜(SiO膜)、又はこれらの積層膜等などである。具体的には、CVD(Chemical Vapor Deposition)法により、ゲート絶縁膜403とアモルファスシリコン膜404とを連続成膜する。 The gate insulating film 403 is a silicon nitride film (SiN x ), a silicon oxide film (SiO 2 film), or a laminated film of these, etc. Specifically, the gate insulating film 403 and the amorphous silicon film 404 are continuously formed by a CVD (Chemical Vapor Deposition) method.

そして、アモルファスシリコン膜404にレーザ光L1を照射することで、図9に示すように、ポリシリコン膜405を形成する。すなわち、図1等で示したELA装置1によって、アモルファスシリコン膜404を結晶化する。これにより、シリコンが結晶化したポリシリコン膜405がゲート絶縁膜403上に形成される。ポリシリコン膜405は、上記したポリシリコン膜101bに相当する。 Then, the amorphous silicon film 404 is irradiated with laser light L1 to form a polysilicon film 405 as shown in FIG. 9. That is, the amorphous silicon film 404 is crystallized by the ELA device 1 shown in FIG. 1, etc. As a result, a polysilicon film 405 made of crystallized silicon is formed on the gate insulating film 403. The polysilicon film 405 corresponds to the polysilicon film 101b described above.

この時、本実施の形態にかかる検査方法により、ポリシリコン膜405が検査されている。ポリシリコン膜405が所定の基準を満たさない場合、ポリシリコン膜405に再度レーザ光が照射される。このため、ポリシリコン膜405の特性をより均一にすることができる。面内のばらつきを抑制することができるため、表示特性の優れた表示装置を高い生産性で製造することができる。 At this time, the polysilicon film 405 is inspected by the inspection method according to the present embodiment. If the polysilicon film 405 does not satisfy the predetermined criteria, the polysilicon film 405 is irradiated with laser light again. This makes it possible to make the characteristics of the polysilicon film 405 more uniform. Since the variation within the surface can be suppressed, a display device with excellent display characteristics can be manufactured with high productivity.

なお、図示を省略するがポリシリコン膜405をフォトリソグラフィー法によりパターニングする。また、イオン注入法などにより、ポリシリコン膜405に不純物を導入してもよい。 Although not shown in the figure, the polysilicon film 405 is patterned by photolithography. Impurities may also be introduced into the polysilicon film 405 by ion implantation or the like.

その後、図10に示すように、ポリシリコン膜405の上に、層間絶縁膜406を形成する。層間絶縁膜406には、ポリシリコン膜405を露出するためのコンタクトホール406aが設けられている。 After that, as shown in FIG. 10, an interlayer insulating film 406 is formed on the polysilicon film 405. The interlayer insulating film 406 has a contact hole 406a for exposing the polysilicon film 405.

層間絶縁膜406は、窒化シリコン膜(SiN)、酸化シリコン膜(SiO膜)、又はこれらの積層膜等などである。具体的には、CVD法により、層間絶縁膜406を成膜する。そして、フォトリソグラフィー法により、層間絶縁膜406をパターニングすることで、コンタクトホール406aが形成される。 The interlayer insulating film 406 is a silicon nitride film (SiN x ), a silicon oxide film (SiO 2 film), or a laminated film of these. Specifically, the interlayer insulating film 406 is formed by a CVD method. Then, the interlayer insulating film 406 is patterned by a photolithography method to form a contact hole 406a.

次に、図11に示すように、層間絶縁膜406の上に、ソース電極407a、及びドレイン電極407bを形成する。ソース電極407a、及びドレイン電極407bは、コンタクトホール406aを覆うように形成される。すなわち、ソース電極407a、及びドレイン電極407bは、コンタクトホール406a内から層間絶縁膜406の上まで形成される。よって、コンタクトホール406aを介して、ソース電極407a、及びドレイン電極407bは、ポリシリコン膜405と電気的に接続される。 Next, as shown in FIG. 11, a source electrode 407a and a drain electrode 407b are formed on the interlayer insulating film 406. The source electrode 407a and the drain electrode 407b are formed so as to cover the contact hole 406a. That is, the source electrode 407a and the drain electrode 407b are formed from within the contact hole 406a to the top of the interlayer insulating film 406. Therefore, the source electrode 407a and the drain electrode 407b are electrically connected to the polysilicon film 405 via the contact hole 406a.

これにより、TFT410が形成される。TFT410は、上記したTFT311aに相当する。ポリシリコン膜405において、ゲート電極402と重複する領域がチャネル領域405cとなる。ポリシリコン膜405において、チャネル領域405cよりもソース電極407a側がソース領域405aとなり、ドレイン電極407b側がドレイン領域405bとなる。 This forms the TFT 410. The TFT 410 corresponds to the TFT 311a described above. In the polysilicon film 405, the region that overlaps with the gate electrode 402 becomes the channel region 405c. In the polysilicon film 405, the side of the source electrode 407a from the channel region 405c becomes the source region 405a, and the side of the drain electrode 407b becomes the drain region 405b.

ソース電極407a、及びドレイン電極407bは、アルミニウムなどを含む金属薄膜により形成されている。層間絶縁膜406上に、スパッタ法や蒸着法により金属薄膜を成膜する。そして、金属薄膜をフォトリソグラフィーにより、パターニングすることで、ソース電極407a、及びドレイン電極407bが形成される。なお、ソース電極407a、及びドレイン電極407bのパターニングと同工程で、各種の配線を形成してもよい。 The source electrode 407a and the drain electrode 407b are formed from a metal thin film containing aluminum or the like. A metal thin film is formed on the interlayer insulating film 406 by sputtering or vapor deposition. The metal thin film is then patterned by photolithography to form the source electrode 407a and the drain electrode 407b. Note that various wirings may be formed in the same process as the patterning of the source electrode 407a and the drain electrode 407b.

そして、図12に示すように、ソース電極407a、及びドレイン電極407bの上に、平坦化膜408を形成する。平坦化膜408は、ソース電極407a、及びドレイン電極407bを覆うように形成される。さらに、平坦化膜408には、ドレイン電極407bを露出するためのコンタクトホール408aが設けられている。 Then, as shown in FIG. 12, a planarization film 408 is formed on the source electrode 407a and the drain electrode 407b. The planarization film 408 is formed so as to cover the source electrode 407a and the drain electrode 407b. Furthermore, the planarization film 408 is provided with a contact hole 408a for exposing the drain electrode 407b.

平坦化膜408は、例えば、感光性樹脂膜により形成されている。ソース電極407a、及びドレイン電極407bの上に、感光性樹脂膜を塗布して、露光、現像する。これにより、コンタクトホール408aを有する平坦化膜408をパターニングすることができる。 The planarization film 408 is formed, for example, from a photosensitive resin film. A photosensitive resin film is applied onto the source electrode 407a and the drain electrode 407b, and is then exposed and developed. This allows the planarization film 408 to be patterned with contact holes 408a.

そして、図13に示すように、平坦化膜408の上に、画素電極409を形成する。画素電極409は、コンタクトホール408aを覆うように形成される。すなわち、画素電極409は、コンタクトホール408a内から平坦化膜408の上まで形成される。よって、コンタクトホール408aを介して、画素電極409は、ドレイン電極407bと電気的に接続される。 Then, as shown in FIG. 13, a pixel electrode 409 is formed on the planarization film 408. The pixel electrode 409 is formed so as to cover the contact hole 408a. That is, the pixel electrode 409 is formed from within the contact hole 408a to the top of the planarization film 408. Therefore, the pixel electrode 409 is electrically connected to the drain electrode 407b via the contact hole 408a.

画素電極409は、透明導電膜又はアルミニウムなどを含む金属薄膜により形成される。平坦化膜408の上に、スパッタ法などにより、導電膜(透明導電膜、又は金属薄膜)を成膜する。そして、フォトリソグラフィー法により導電膜をパターニングする。これにより、平坦化膜408の上に画素電極409が形成される。有機ELディスプレイの駆動用TFTの場合、画素電極409の上に、図5で示したような有機EL発光素子312a、カラーフィルタ(CF)313a等が形成される。なお、トップエミッション方式の有機ELディスプレイの場合、画素電極409は、反射率の高いアルミニウムや銀などを含む金属薄膜により形成される。また、ボトムエミッション方式の有機ELディスプレイの場合、画素電極409は、ITOなどの透明導電膜により形成される。 The pixel electrode 409 is formed of a transparent conductive film or a metal thin film containing aluminum or the like. A conductive film (transparent conductive film or metal thin film) is formed on the planarization film 408 by sputtering or the like. Then, the conductive film is patterned by photolithography. As a result, the pixel electrode 409 is formed on the planarization film 408. In the case of a driving TFT of an organic EL display, an organic EL light-emitting element 312a, a color filter (CF) 313a, etc., as shown in FIG. 5, are formed on the pixel electrode 409. In the case of a top-emission organic EL display, the pixel electrode 409 is formed of a metal thin film containing aluminum or silver, which has a high reflectivity. In the case of a bottom-emission organic EL display, the pixel electrode 409 is formed of a transparent conductive film such as ITO.

以上、逆スタガード(inverted staggered)型のTFTの製造工程を説明したが、本実施の形態にかかる製造方法を逆スタガード(inverted staggered)型のTFTの製造に適用してもよい。もちろん、TFTの製造方法は、有機ELディスプレイ用のTFTの製造に限られるものではなく、LCD(Liquid Crystal Display)用のTFTの製造に適用することもできる。 The manufacturing process for inverted staggered TFTs has been described above, but the manufacturing method according to this embodiment may also be applied to the manufacture of inverted staggered TFTs. Of course, the manufacturing method for TFTs is not limited to the manufacture of TFTs for organic EL displays, but can also be applied to the manufacture of TFTs for LCDs (Liquid Crystal Displays).

さらに、上記の説明では、本実施の形態にかかるレーザアニール装置が、アモルファスシリコン膜にレーザ光を照射してポリシリコン膜を形成するものとして説明したが、アモルファスシリコン膜にレーザ光を照射してマイクロクリスタルシリコン膜を形成するものであってもよい。さらには、アニールを行うレーザ光はエキシマレーザに限定されるものではない。また、本実施の形態にかかる方法は、シリコン膜以外の薄膜を結晶化するレーザアニール装置に適用することも可能である。すなわち、非晶質膜にレーザ光を照射して、結晶化膜を形成するレーザアニール装置であれば、本実施の形態にかかる方法は適用可能である。本実施の形態にかかるレーザアニール装置によれば、結晶化膜付き基板を適切に改質することができる。 In the above description, the laser annealing apparatus according to the present embodiment has been described as irradiating an amorphous silicon film with laser light to form a polysilicon film, but it may also be irradiating an amorphous silicon film with laser light to form a microcrystalline silicon film. Furthermore, the laser light used for annealing is not limited to an excimer laser. The method according to the present embodiment can also be applied to a laser annealing apparatus that crystallizes a thin film other than a silicon film. In other words, the method according to the present embodiment can be applied to any laser annealing apparatus that irradiates an amorphous film with laser light to form a crystallized film. The laser annealing apparatus according to the present embodiment can appropriately modify a substrate with a crystallized film.

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。 The present invention is not limited to the above embodiment, and can be modified as appropriate without departing from the spirit and scope of the invention.

1 ELA装置
10 ステージ
20 光学系
21 レーザ光源
21a 第1レーザ光源
21b 第2レーザ光源
22 検出部
30 偏光制御部
31 偏光ビームスプリッタ
32 ミラー
33 1/2波長板
34 1/4波長板
35 1/4波長板
37 1/2波長板
41 偏光ビームスプリッタ
42 ミラー
43 1/2波長板
44 1/4波長板
45 1/4波長板
47 1/2波長板
50 システム制御部
60 合成部
61 ホモジナイザ
62 コンデンサレンズ
100 基板
101 シリコン膜
101a アモルファスシリコン膜
101b ポリシリコン膜
120 チャンバ
300 有機ELディスプレイ
310 基板
311 TFT層
311a TFT
312 有機層
312a 有機EL発光素子
312b 隔壁
313 カラーフィルタ層
313a カラーフィルタ(CF)
314 封止基板
401 ガラス基板
402 ゲート電極
403 ゲート絶縁膜
404 アモルファスシリコン膜
405 ポリシリコン膜
406 層間絶縁膜
407a ソース電極
407b ドレイン電極
408 平坦化膜
409 画素電極
410 TFT
PX 画素
REFERENCE SIGNS LIST 1 ELA device 10 Stage 20 Optical system 21 Laser light source 21a First laser light source 21b Second laser light source 22 Detection unit 30 Polarization control unit 31 Polarizing beam splitter 32 Mirror 33 1/2 wavelength plate 34 1/4 wavelength plate 35 1/4 wavelength plate 37 1/2 wavelength plate 41 Polarizing beam splitter 42 Mirror 43 1/2 wavelength plate 44 1/4 wavelength plate 45 1/4 wavelength plate 47 1/2 wavelength plate 50 System control unit 60 Synthesis unit 61 Homogenizer 62 Condenser lens 100 Substrate 101 Silicon film 101a Amorphous silicon film 101b Polysilicon film 120 Chamber 300 Organic EL display 310 Substrate 311 TFT layer 311a TFT
312 organic layer 312a organic EL light emitting element 312b partition wall 313 color filter layer 313a color filter (CF)
314 Sealing substrate 401 Glass substrate 402 Gate electrode 403 Gate insulating film 404 Amorphous silicon film 405 Polysilicon film 406 Interlayer insulating film 407a Source electrode 407b Drain electrode 408 Planarization film 409 Pixel electrode 410 TFT
PX Pixel

Claims (17)

ランダム偏光のレーザ光を発生させるレーザ光源と、
ランダム偏光の前記レーザ光を分岐する偏光ビームスプリッタと、
前記偏光ビームスプリッタで分岐された複数のレーザ光の偏光状態を制御する偏光制御素子と、
前記偏光制御素子からの複数のレーザ光を合成して、対象物に照射する合成部と、を備え
前記偏光制御素子は、
前記偏光ビームスプリッタで分岐された2つのレーザ光の光路中にそれぞれ配置された1/4波長板と、を備え、
前記1/4波長板を回転させることで、レーザ光の偏光状態を制御するレーザアニール装置。
A laser light source that generates randomly polarized laser light;
a polarizing beam splitter that splits the randomly polarized laser light;
a polarization control element for controlling the polarization states of the plurality of laser beams split by the polarizing beam splitter;
a synthesis unit that synthesizes the plurality of laser beams from the polarization control element and irradiates the laser beam onto an object ,
The polarization control element is
a quarter-wave plate disposed in each of the optical paths of the two laser beams split by the polarizing beam splitter;
A laser annealing apparatus that controls the polarization state of laser light by rotating the quarter-wave plate .
前記偏光制御素子は、
前記偏光ビームスプリッタで分岐された2つのレーザ光の少なくとも一方の光路中に配置された1/2波長板をさらに備え、
前記1/2波長板を回転させることで、レーザ光の偏光状態を制御する請求項1に記載のレーザアニール装置。
The polarization control element is
a half-wave plate disposed in an optical path of at least one of the two laser beams split by the polarizing beam splitter;
2. The laser annealing apparatus according to claim 1, wherein the polarization state of the laser light is controlled by rotating the half-wave plate .
前記対象物には、非晶質の膜が形成されており、
前記レーザ光によって前記膜が結晶化する請求項1、又は2に記載のレーザアニール装置。
An amorphous film is formed on the object,
3. The laser annealing apparatus according to claim 1, wherein the film is crystallized by the laser light.
ランダム偏光のレーザ光を発生させるレーザ光源と、
ランダム偏光の前記レーザ光を分岐する偏光ビームスプリッタと、
前記偏光ビームスプリッタで分岐された複数のレーザ光の偏光状態を制御する偏光制御素子と、
前記偏光制御素子からの複数のレーザ光を合成して、対象物に照射する合成部と、を備え、
前記対象物には、非晶質の膜が形成されており、
前記レーザ光によって前記膜が結晶化し、
結晶化した前記膜の結晶状態を評価する検出部をさらに備え、
前記検出部での評価結果に応じて、前記偏光状態が制御されているレーザアニール装置。
A laser light source that generates randomly polarized laser light;
a polarizing beam splitter that splits the randomly polarized laser light;
a polarization control element for controlling the polarization states of the plurality of laser beams split by the polarizing beam splitter;
a synthesis unit that synthesizes the plurality of laser beams from the polarization control element and irradiates the laser beam onto an object,
An amorphous film is formed on the object,
The film is crystallized by the laser light,
A detection unit for evaluating the crystal state of the crystallized film is further provided,
A laser annealing apparatus in which the polarization state is controlled in accordance with the evaluation result in the detection unit.
前記合成部で合成されたレーザ光が、前記対象物上において、第1の方向に沿ったライン状の照射領域を形成し、
上面視において前記第1の方向と交差する第2の方向に沿って、前記対象物を移動しながら前記レーザ光を照射する請求項1~4のいずれか1項に記載のレーザアニール装置。
The laser light combined by the combining unit forms a linear irradiation area along a first direction on the object,
5. The laser annealing apparatus according to claim 1, wherein the object is irradiated with the laser light while being moved along a second direction intersecting the first direction in a top view.
前記対象物を浮上させながら搬送する浮上搬送ステージをさらに備えた請求項1~5のいずれか1項に記載のレーザアニール装置。 The laser annealing device according to any one of claims 1 to 5, further comprising a levitation transport stage that transports the object while levitating it. (a)ランダム偏光のレーザ光を発生させるステップと、
(b)偏光ビームスプリッタでランダム偏光の前記レーザ光を分岐するステップと、
(c)前記偏光ビームスプリッタで分岐された複数のレーザ光の偏光状態を制御するステップと、
(d)偏光状態が制御された前記複数のレーザ光を合成して、対象物に照射するステップと、を備え、
前記偏光ビームスプリッタで分岐された2つのレーザ光の光路中にそれぞれ1/4波長板が配置され、
前記1/4波長板を回転させることで、レーザ光の偏光状態を制御するレーザアニール方法。
(a) generating randomly polarized laser light;
(b) splitting the randomly polarized laser light with a polarizing beam splitter;
(c) controlling the polarization states of the plurality of laser beams split by the polarizing beam splitter;
(d) combining the plurality of laser beams whose polarization states have been controlled and irradiating the combined laser beams onto an object;
a quarter-wave plate is disposed in each of the optical paths of the two laser beams split by the polarizing beam splitter;
A laser annealing method in which the polarization state of the laser light is controlled by rotating the quarter-wave plate .
前記偏光ビームスプリッタで分岐された2つのレーザ光の少なくとも一方の光路中に1/2波長板に配置され、
前記1/2波長板を回転させることで、レーザ光の偏光状態を制御する請求項7に記載のレーザアニール方法。
a half-wave plate is disposed in the optical path of at least one of the two laser beams split by the polarizing beam splitter;
8. The laser annealing method according to claim 7, wherein the polarization state of the laser light is controlled by rotating the half-wave plate .
前記対象物には、非晶質の膜が形成されており、
前記レーザ光によって前記膜が結晶化する請求項7、又は8に記載のレーザアニール方法。
An amorphous film is formed on the object,
9. The laser annealing method according to claim 7, wherein the film is crystallized by the laser light.
(a)ランダム偏光のレーザ光を発生させるステップと、
(b)偏光ビームスプリッタでランダム偏光の前記レーザ光を分岐するステップと、
(c)前記偏光ビームスプリッタで分岐された複数のレーザ光の偏光状態を制御するステップと、
(d)偏光状態が制御された前記複数のレーザ光を合成して、対象物に照射するステップと、を備え、
前記対象物には、非晶質の膜が形成されており、
前記レーザ光によって前記膜が結晶化し、
結晶化した前記膜の結晶状態を評価し、
前記結晶状態の評価結果に応じて、前記偏光状態を制御するレーザアニール方法。
(a) generating randomly polarized laser light;
(b) splitting the randomly polarized laser light with a polarizing beam splitter;
(c) controlling the polarization states of the plurality of laser beams split by the polarizing beam splitter;
(d) combining the plurality of laser beams whose polarization states have been controlled and irradiating the combined laser beams onto an object;
An amorphous film is formed on the object,
The film is crystallized by the laser light,
Evaluating the crystal state of the crystallized film;
A laser annealing method for controlling the polarization state in accordance with a result of evaluation of the crystal state.
合成されたレーザ光が、前記対象物上において、第1の方向に沿ったライン状の照射領域を形成し、
上面視において前記第1の方向と交差する第2の方向に沿って、前記対象物を移動しながら前記レーザ光を照射する請求項7~10のいずれか1項に記載のレーザアニール方法。
The combined laser light forms a linear irradiation area along a first direction on the object,
11. The laser annealing method according to claim 7, wherein the object is irradiated with the laser light while being moved along a second direction intersecting the first direction in a top view.
前記(d)のステップでは、
浮上搬送ステージを用いて、前記対象物を浮上させながら搬送している請求項7~11のいずれか1項に記載のレーザアニール方法。
In the step (d),
12. The laser annealing method according to claim 7, wherein the object is transported while being levitated using a levitation transport stage.
(S1)基板上に非晶質膜を形成するステップと、
(S2)前記非晶質膜を結晶化して結晶化膜を形成するように、前記非晶質膜をアニールするステップと、を備え、
前記(S2)アニールするステップは、
(A)ランダム偏光のレーザ光を発生させるステップと、
(B)偏光ビームスプリッタでランダム偏光の前記レーザ光を分岐するステップと、
(C)前記偏光ビームスプリッタで分岐された複数のレーザ光の偏光状態を制御するステップと、
(D)偏光状態が制御された前記複数のレーザ光を合成して、対象物に照射するステップと、を備え、
前記偏光ビームスプリッタで分岐された2つのレーザ光の光路中にそれぞれ1/4波長板が配置され、
前記1/4波長板を回転させることで、前記レーザ光の偏光状態を制御する半導体装置の製造方法。
(S1) forming an amorphous film on a substrate;
(S2) annealing the amorphous film to crystallize the amorphous film to form a crystallized film;
The annealing step (S2) includes:
(A) generating randomly polarized laser light;
(B) splitting the randomly polarized laser light with a polarizing beam splitter;
(C) controlling the polarization states of the plurality of laser beams split by the polarizing beam splitter;
(D) combining the plurality of laser beams whose polarization states have been controlled, and irradiating the combined laser beams onto an object;
a quarter-wave plate is disposed in each of the optical paths of the two laser beams split by the polarizing beam splitter;
A method for manufacturing a semiconductor device , comprising: rotating the quarter-wave plate to control the polarization state of the laser light .
前記偏光ビームスプリッタで分岐された2つのレーザ光の少なくとも一方の光路中に1/2波長板が配置され、
前記1/2波長板を回転させることで、レーザ光の偏光状態を制御する請求項13に記載の半導体装置の製造方法。
a half-wave plate is disposed in an optical path of at least one of the two laser beams split by the polarizing beam splitter;
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 13, wherein the polarization state of the laser light is controlled by rotating the half-wave plate .
(S1)基板上に非晶質膜を形成するステップと、
(S2)前記非晶質膜を結晶化して結晶化膜を形成するように、前記非晶質膜をアニールするステップと、を備え、
前記(S2)アニールするステップは、
(A)ランダム偏光のレーザ光を発生させるステップと、
(B)偏光ビームスプリッタでランダム偏光の前記レーザ光を分岐するステップと、
(C)前記偏光ビームスプリッタで分岐された複数のレーザ光の偏光状態を制御するステップと、
(D)偏光状態が制御された前記複数のレーザ光を合成して、対象物に照射するステップと、を備え、
前記結晶化膜の結晶状態を評価し、
前記結晶状態の評価結果に応じて、前記偏光状態が制御されている半導体装置の製造方法。
(S1) forming an amorphous film on a substrate;
(S2) annealing the amorphous film to crystallize the amorphous film to form a crystallized film;
The annealing step (S2) includes:
(A) generating randomly polarized laser light;
(B) splitting the randomly polarized laser light with a polarizing beam splitter;
(C) controlling the polarization states of the plurality of laser beams split by the polarizing beam splitter;
(D) combining the plurality of laser beams whose polarization states have been controlled, and irradiating the combined laser beams onto an object;
Evaluating the crystalline state of the crystallized film;
A method for manufacturing a semiconductor device, in which the polarization state is controlled in accordance with the evaluation result of the crystal state.
合成された前記レーザ光が、前記基板上において、第1の方向に沿ったライン状の照射領域を形成し、
上面視において前記第1の方向と交差する第2の方向に沿って、前記基板を移動しながら前記レーザ光を照射する請求項13~15のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
The combined laser light forms a linear irradiation area along a first direction on the substrate,
16. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 13, wherein the laser light is irradiated while the substrate is moved along a second direction intersecting the first direction in a top view.
前記(D)のステップでは、
浮上搬送ステージを用いて、前記基板を浮上させながら搬送している請求項13~16のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
In the step (D),
The method for manufacturing a semiconductor device according to any one of claims 13 to 16, wherein the substrate is transported while being floated using a floating transport stage.
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