JPH1012950A

JPH1012950A - パルスガスレーザ発振装置、レーザアニール装置、半導体装置の製造方法、及び半導体装置

Info

Publication number: JPH1012950A
Application number: JP16458396A
Authority: JP
Inventors: Koji Kakizaki; 弘司柿崎; Tsutomu Sumino; 努角野
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1996-06-25
Filing date: 1996-06-25
Publication date: 1998-01-16

Abstract

(57)【要約】【課題】アニールに適した充分大きなパルス幅のレーザ
光の発振を行なう。【解決手段】気密容器内に相対向して設けられた一組の
主放電電極対10と、この主放電電極対10に対して配置さ
れた予備電離電極対9 と、上記主放電電極対10間に主放
電を発生させるための電力を供給する高電圧電源1 、こ
の高電圧電源1 と接続された第１のコンデンサ4 、上記
主放電電極対10に並列接続されたｎ段（ｎ：２以上の整
数）構成の第２のコンデンサ7a〜7c、及び高電圧スイッ
チング素子3 からなる高電圧電源回路とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、パルスガスレーザ
発振装置、レーザアニール装置、半導体装置の製造方
法、及び半導体装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、液晶表示素子や半導体の製造プロ
セスで低温化の研究が盛んに進められている。その１つ
の技術として、薄膜の膜質を改善すべく、例えば非結晶
物質の結晶化や結晶物質の粒径の向上のために、熱的な
アニール処理を施す方法がある。このアニール処理で
は、６００℃程度以上もの高温に達することがあるの
で、基板材料としては高価な石英基板等の高融点のもの
が要求されている。

【０００３】しかるに、アニール処理を行なう具体的な
方法として、エキシマレーザを用いたものがある。この
エキシマレーザを用いた４５０℃程度の低温プロセスで
のアニール処理は、基板にレーザ光を照射し、瞬間的に
材料を溶融させ、そのまま凝固させることで該材料を結
晶化させる方法である。

【０００４】エキシマレーザは、負性ガスであるハロゲ
ンガスを含む２〜４気圧程度の高気圧ガス中で均一放電
を点弧させて発振させるため、その放電持続の困難性か
ら通常はレーザパルス波形の半値幅が１０［ｎＳ］〜３
０［ｎＳ］程度となる。なお、特別なスパイカ・サステ
ナ回路やＸ線予備電離の大型装置では、２００［ｎＳ］
程度の半値幅のレーザパルス波形を実現可能なものもあ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、半導体製造
のアニールプロセスでは、そのプロセス条件により照射
するレーザパルス波形の形状、パルス幅等で従来のエキ
シマレーザでは実現不可能なものが要求されることがあ
る。

【０００６】図１７は上記従来のアニール処理に用いら
れていたレーザ発振装置の等価回路を示すものであり、
１は高電圧電源、２は充電用抵抗、３は例えばサイラト
ロン等の高電圧スイッチング素子、４は主コンデンサ、
５はコイル等に代表される充電用リアクトル、６は浮遊
インダクタンス、７はピーキングコンデンサ、８はこの
ピーキングコンデンサ７に直列接続されたリアクトル、
９は予備電離電極対、１０は主放電電極対である。

【０００７】負性ガスであるハロゲンガスを含む２〜４
気圧程度の高気圧ガスを封入した、ここでは図示しない
ガスチャンバ内に上記浮遊インダクタンス６，ピーキン
グコンデンサ７、リアクトル８、予備電離電極対９、及
び主放電電極対１０が配置される。

【０００８】高電圧電源１が発生する、例えば３０［ｋ
Ｖ］の高電圧により主コンデンサ４がチャージされた状
態で、高電圧スイッチング素子３が瞬間的に導通する
と、その電位差で予備電離電極対９のギャップが絶縁破
壊により導通し、主コンデンサ４にチャージされていた
電荷がピーキングコンデンサ７に移動する。

【０００９】このとき、予備電離電極対９のギャップで
は予備電離放電が点弧するもので、ピーキングコンデン
サ７の充電電圧が主放電電極対１０の間の放電開始電圧
を越えると主放電が点弧し、レーザ光が発振されるもの
である。

【００１０】図１８（ａ）は上記高電圧スイッチング素
子３が導通してから主放電電極対１０間に流れる放電電
流の波形を、図１８（ｂ）は実際に発振されるパルス状
のレーザ光の光強度の波形をそれぞれ示すもので、図示
する如くレーザ光は２つのピークを有し、ここでは、よ
り大きい第１のピークの半値幅は２０［ｎＳ］となって
いる。

【００１１】しかるに、結晶粒径を拡大させるようなア
ニール処理においては、溶融してから凝固するまでの時
間が長い方がよく、そのためにレーザ光のパルス幅をよ
り大きくすることが要求されている。そしてその際、液
晶表示装置に用いられる大面積の半導体基板に対する加
熱の均一性を確保するためにレーザ光照射を高周波数で
繰返しながら、この半導体基板上にレーザ光を走査させ
加熱することが併せて要求される。

【００１２】しかしながら、この種のレーザ発振装置で
得られるレーザ光のパルス波形の半値幅は上述した如く
１０［ｎＳ］〜３０［ｎＳ］程度であり、要求に対して
充分に答えられるものはなかった。

【００１３】ここで、リアクトル８の値を一般的な１５
［ｎＨ］以下から、より大きなものとすることで、放電
電流の立上がりを遅らせ、レーザ光のパルス波形を長く
することも考えられるが、そうすると発振効率が低下
し、実用的ではない。

【００１４】また、上記したスパイカ・サステナ回路は
複雑であること、スイッチング素子を２個使用しなけれ
ばならないという不具合があり、さらにＸ線予備電離の
大型装置は高価であること、設置面積が大きいこと、繰
返し数に制限があることなどの不具合があるため、レー
ザ発振装置でレーザ光のパルス幅をより大きくすること
が可能なものが熱望されている。

【００１５】本発明は上記のような実情に鑑みてなされ
たもので、その目的とするところは、結晶粒径の拡大
や、アモルファスシリコンを良好な電子移動度を持つポ
リシリコンに結晶化するなど、レーザ光のパルス幅を充
分大きくした発振を行なうことが可能なパルスガスレー
ザ発振装置、この発振装置を用いたレーザアニール装
置、同レーザアニール装置を使用した半導体装置の製造
方法、及びこの製造方法によって製造された半導体装置
を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
励起ガスを封入する容器と、この容器内に相対向して設
けられた一対の主放電電極と、これら主放電電極に対し
て配置された複数対の予備電離電極と、これら予備電離
電極間に供給する電力を充放電する主コンデンサを備え
た充放電回路と、この充放電回路に電力を供給する電源
と、上記主コンデンサからの電力を蓄電する上記一対の
主放電電極に並列に接続されたピーキングコンデンサ
と、このピーキングコンデンサに直列に接続されたリア
クトルと、上記主放電電極で発生した光を増幅する光共
振器とを具備するパルスガスレーザ発振装置において、
上記ピークングコンデンサは、それぞれ異なるインダク
タンス値を持つ上記リアクトルを介して主放電電極に対
して並列に複数段が接続された構成をとることを特徴と
する。

【００１７】このような構成とすれば、各リアクトルの
インダクタンス値により放電点弧時に時間差をつけて各
ピーキングコンデンサから予備電離電極間にパルス電流
を流すこととなり、パルスレーザ光のパルス幅及びパル
ス間隔を可変にすることができる。

【００１８】請求項２に係る発明は、上記請求項１に係
る発明において、上記一対の主放電電極に対して並列に
複数段が接続された構成をとる上記主コンデンサ及び上
記ピーキングコンデンサの各キャパシタンス値並びにこ
のピーキングコンデンサにそれぞれ接続されたリアクト
ルの各インダクタンス値の設定を行ない、発振光強度の
経時変化について制御することを特徴とする。

【００１９】このような構成とすれば、上記請求項１に
係る発明の作用に加えて、１台のレーザ発振器でパルス
幅及びパルス間隔が可変なパルスレーザ光を発振するこ
とができる。

【００２０】請求項３に係る発明は、上記請求項２に係
る発明において、上記ピーキングコンデンサが３つの場
合に電気的に上記電源に近い方からＣ1 ，Ｃ2 ，Ｃ3 と
おき、これら３つのピーキングコンデンサにそれぞれ直
列接続されたリアクトルをＬ1 ，Ｌ2 ，Ｌ3 とおき、上
記主コンデンサをＣm とおくと、これらのピーキングコ
ンデンサ及び主コンデンサの各キャパシタンス値は「Ｃ
1 ≒Ｃ2 ≒Ｃ3 」且つ「Ｃm ≒Ｃ1 ＋Ｃ2 ＋Ｃ3 」の関
係を満たし、且つこれら３つのリアクトルの各インダク
タンス値は「Ｌ1 ＜Ｌ2 ＜Ｌ3 」の関係を満たすことを
特徴とする。

【００２１】このような構成とすれば、上記請求項２に
係る発明の作用に加えて、パルス幅が充分に長いパルス
レーザ光を発振することができる。請求項４に係る発明
は、上記請求項２に係る発明において、上記ピーキング
コンデンサが２つの場合に電気的に上記電源に近い方か
らＣ1 ，Ｃ2 とおき、これら２つのピーキングコンデン
サにそれぞれ直列接続されたリアクトルをＬ1 ，Ｌ2 と
おき、上記主コンデンサＣm とおくと、これらのピーキ
ングコンデンサ及び主コンデンサの各キャパシタンス値
は「Ｃm ≒Ｃ1 ＋Ｃ2 」の関係を満たし、且つこれらピ
ーキングコンデンサの各キャパシタンス値はとこれらリ
アクトルの各インダクタンス値は「２（Ｌ1 ・Ｃ1 ）
^1/2 ＜（Ｌ2 ・Ｃ2 ）^1/2 」の関係を満たすことを特徴
とする。

【００２２】このような構成とすれば、上記請求項２に
係る発明の作用に加えて、パルス間隔が可変なパルスレ
ーザ光を発振することができる。請求項５に係る発明
は、上記請求項２に係る発明において、上記ピーキング
コンデンサが２つの場合に電気的に上記電源に近い方か
らＣ1 ，Ｃ2 とおき、これら２つのピーキングコンデン
サにそれぞれ直列接続されたリアクトルをＬ1 ，Ｌ2 と
おき、上記主コンデンサをＣm とおき、Ｃ1 からＣ2 へ
の電気的経路上に可飽和リアクトルと並列に接続された
リアクトルをＬs とおくと、これらのピーキングコンデ
ンサ及び主コンデンサの各キャパシタンス値は「Ｃm ≒
Ｃ1 ＋Ｃ2 」の関係を満たし、且つこれらピーキングコ
ンデンサの各キャパシタンス値はとこれらリアクトルの
各インダクタンス値は「２（Ｌ1 ・Ｃ1 ）^1/2 ＜（（Ｌ
2 ＋Ｌs ）・Ｃ2 ）^1/2 」の関係を満たすことを特徴と
する。

【００２３】このような構成とすれば、上記請求項２に
係る発明の作用に加えて、励起ガスを励起するための励
起回路の回路定数を変えずにレーザ光の出力を保ちなが
らパルス間隔の可変なパルスレーザ光を発振することが
できる。

【００２４】請求項６に係る発明は、上記請求項１に係
る発明において、上記ピーキングコンデンサ及び上記リ
アクトルは上記容器の外にあって着脱自在に設けられて
いることを特徴とする。

【００２５】このような構成とすれば、上記請求項１に
係る発明の作用に加えて、ピーキングコンデンサ及びこ
のピーキングコンデンサに接続されたリアクトルの素子
定数を任意に簡便に変更することができ、これらの素子
定数を変更することで所望のパルス幅及びパルス間隔を
容易に得ながらパルスレーザ光を発振することができ
る。

【００２６】請求項７に係る発明は、励起ガスを封入す
る容器と、この容器内に相対向して設けられた一対の主
放電電極と、これら主放電電極に対して配置された複数
対の予備電離電極と、これら予備電離電極間に供給する
電力を充放電する主コンデンサを備えた充放電回路と、
この充放電回路に電力を供給する電源と、上記主コンデ
ンサからの電力を蓄電する上記一対の主放電電極に並列
に接続されたピーキングコンデンサと、このピーキング
コンデンサに直列に接続されたリアクトルと、上記主放
電電極で発生した光を増幅する光共振器とを具備するパ
ルスガスレーザ発振部と、被処理体が格納されるチャン
バと、上記パルスガスレーザ発信部から出力されたパル
ス光を上記被処理体に照射する照射手段とを有するレー
ザアニール装置において、上記ピーキングコンデンサ
は、それぞれ異なるインダクタンス値の上記リアクトル
を介して主放電電極に対して並列に複数段が接続された
構成をとることを特徴とする。

【００２７】このような構成とすれば、１台のレーザ発
振器でパルス幅及びパルス間隔が可変なパルスレーザ光
を発振することができ、省スペース及び保守の簡易化を
図りながら被処理体に対する良好なアニール処理を行な
うことができる。

【００２８】請求項８に係る発明は、上記請求項７に係
る発明において、上記一対の主放電電極に対して並列に
複数段が接続された構成をとる上記主コンデンサ及び上
記ピーキングコンデンサの各キャパシタンス値並びにこ
のピーキングコンデンサにそれぞれ接続されたリアクト
ルの各インダクタンス値の設定を行ない、発振光強度の
経時変化について制御することを特徴とする。

【００２９】このような構成とすれば、上記請求項７に
係る発明の作用に加えて、１台のレーザ発振器でパルス
幅及びパルス間隔が可変なパルスレーザ光を発振し、被
処理体に対する良好なアニール処理を行なうことができ
る。

【００３０】請求項９に係る発明は、上記請求項８に係
る発明において、上記ピーキングコンデンサが３つの場
合に電気的に上記電源に近い方からＣ1 ，Ｃ2 ，Ｃ3 と
おき、これら３つのピーキングコンデンサにそれぞれ直
列接続されたリアクトルをＬ1 ，Ｌ2 ，Ｌ3 とおき、上
記主コンデンサをＣm とおくと、これらのピーキングコ
ンデンサ及び主コンデンサの各キャパシタンス値は「Ｃ
1 ≒Ｃ2 ≒Ｃ3 」且つ「Ｃm ≒Ｃ1 ＋Ｃ2 ＋Ｃ3 」の関
係を満たし、且つこれら３つのリアクトルの各インダク
タンス値は「Ｌ1 ＜Ｌ2 ＜Ｌ3 」の関係を満たすことを
特徴とする。

【００３１】このような構成とすれば、上記請求項８に
係る発明の作用に加えて、パルス幅が充分に長いパルス
レーザ光を発振し被処理体に対する良好なアニール処理
を行なうことができる。

【００３２】請求項１０に係る発明は、上記請求項８に
係る発明において、上記ピーキングコンデンサが２つの
場合に電気的に上記電源に近い方からＣ1 ，Ｃ2 とお
き、これら２つのピーキングコンデンサにそれぞれ直列
接続されたリアクトルをＬ1 ，Ｌ2 とおき、上記主コン
デンサＣm とおくと、これらのピーキングコンデンサ及
び主コンデンサの各キャパシタンス値は「Ｃm ≒Ｃ1 ＋
Ｃ2 」の関係を満たし、且つこれらピーキングコンデン
サの各キャパシタンス値はとこれらリアクトルの各イン
ダクタンス値は「２（Ｌ1 ・Ｃ1 ）^1/2 ＜（Ｌ2 ・Ｃ2
）^1/2 」の関係を満たすことを特徴とする。

【００３３】このような構成とすれば、上記請求項８に
係る発明の作用に加えて、パルス間隔が可変なパルスレ
ーザ光を発振し被処理体に対する良好なアニール処理を
行なうことができる。

【００３４】請求項１１に係る発明は、上記請求項８に
係る発明において、上記ピーキングコンデンサが２つの
場合に電気的に上記電源に近い方からＣ1 ，Ｃ2 とお
き、これら２つのピーキングコンデンサにそれぞれ直列
接続されたリアクトルをＬ1 ，Ｌ2 とおき、上記主コン
デンサをＣm とおき、Ｃ1 からＣ2 への電気的経路上に
可飽和リアクトルと並列に接続されたリアクトルをＬs
とおくと、これらのピーキングコンデンサ及び主コンデ
ンサの各キャパシタンス値は「Ｃm ≒Ｃ1 ＋Ｃ2」の関
係を満たし、且つこれらピーキングコンデンサの各キャ
パシタンス値はとこれらリアクトルの各インダクタンス
値は「２（Ｌ1 ・Ｃ1 ）^1/2 ＜（（Ｌ2 ＋Ｌs ）・Ｃ2
）^1/2 」の関係を満たすことを特徴とする。

【００３５】このような構成とすれば、上記請求項８に
係る発明の作用に加えて、励起ガスを励起するための励
起回路の回路定数を変えず、レーザ光の出力を保ちなが
らパルス間隔の可変なパルスレーザ光を発振し被処理体
に対する良好なアニール処理を行なうことができる。

【００３６】請求項１２に係る発明は、上記請求項７に
係る発明において、上記ピーキングコンデンサ及び上記
リアクトルは上記容器の外にあって着脱自在に設けられ
ていることを特徴とする。

【００３７】このような構成とすれば、上記請求項７に
係る発明の作用に加えて、ピーキングコンデンサ及びこ
のピーキングコンデンサに接続されたリアクトルの素子
定数を任意に簡便に変更することができ、これらの素子
定数を変更することで所望のパルス幅及びパルス間隔を
容易に得ながらパルスレーザ光を発振し被処理体に対す
る良好なアニール処理を行なうことができる。

【００３８】請求項１３に係る発明は、パルスレーザ光
を用いた非晶質半導体基板のアニール工程を有する半導
体装置の製造方法において、上記非晶質半導体基板の一
部分に対する半値幅５０［ｎＳ］以上のパルス幅を有す
るパルスレーザ光による光照射を繰返しながら上記パル
スレーザ光を上記非晶質半導体基板に対して相対的に走
査して上記非晶質半導体基板のアニールを行なうことを
特徴とする。

【００３９】このような方法とすれば、非晶質半導体を
多結晶化する際に、結晶粒径を最適な値にすることがで
きるので、半導体基板の電子移動度を高めることが可能
となる。

【００４０】請求項１４に係る発明は、非晶質半導体基
板の一部分に対する半値幅５０［ｎＳ］以上のパルス幅
を有するパルスレーザ光による光照射を繰返しながら上
記パルスレーザ光を上記非晶質半導体基板に対して相対
的に走査してアニールの行なわれた多結晶半導体基板を
用いることを特徴とする。

【００４１】このような構成の多結晶半導体基板を用い
れば、非晶質半導体を多結晶化する際に、結晶粒径を最
適な値にすることができるので、電子移動度が高められ
た、動作速度の高い半導体装置を得ることが可能とな
る。

【００４２】

【発明の実施の形態】

（第１の実施の形態）以下本発明の第１の実施の形態に
ついて図面を参照して説明する。図１はレーザ発振装置
の等価回路を示すものであり、基本的には上記図１７で
示したものと同様であるので、同一部分には同一符号を
付してその説明は省略する。

【００４３】しかして、上記図１７のピーキングコンデ
ンサ７及びリアクトル８に代えて、ｎ段（ｎ：２以上の
整数）、例えば３段構成のピーキングコンデンサ７ａ，
７ｂ，７ｃ及びこれらコンデンサと接続されたリアクト
ル８ａ，８ｂ，８ｃを設け、予備電離電極対９をそのう
ちのピーキングコンデンサ７ａ及びリアクトル８ａと直
列接続となるように配置する。

【００４４】そして、上記主放電電極対１０と予備電離
電極対９とがガスレーザ媒質が封入されたガスチャンバ
（図示せず）中に配設されるものとする。ここで、主コ
ンデンサ４の容量Ｃm と、ピーキングコンデンサ７ａ〜
７ｃの各容量Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３とを「Ｃ１≒Ｃ２≒Ｃ
３」且つ「Ｃm ≒Ｃ１＋Ｃ２＋Ｃ３」の関係を満たすよ
うに設定し、且つリアクトル８ａ〜８ｃの値をＬ１〜Ｌ
３とすると「Ｌ１＜Ｌ２＜Ｌ３」となるように設定する
ものとする。

【００４５】上記のような回路構成にあって、高電圧電
源１と充電用抵抗２、主コンデンサ４、及び充電用リア
クトル５からなるループに電流が流れることで、高電圧
電源１の発生する、例えば３０［ｋＶ］の高電圧が主コ
ンデンサ４に充電される。

【００４６】この主コンデンサ４に充電がなされた状態
で、トリガパルスによって高電圧スイッチング素子３が
瞬間的に導通すると、主コンデンサ４、高電圧スイッチ
ング素子３、ピーキングコンデンサ７ａ〜７ｃ、リアク
トル８ａ〜８ｃ、予備電離電極対９、及び浮遊インダク
タンス６で形成されるループ回路において、その電位差
で予備電離電極対９のギャップが絶縁破壊により導通
し、主コンデンサ４に充電されていた電荷がピーキング
コンデンサ７ａ〜７ｃに移動する。

【００４７】ここで予備電離電極対９のギャップでは予
備電離放電が点弧するもので、ピーキングコンデンサ７
ａ〜７ｃの充電電圧が主放電電極対１０の間の放電開始
電圧を越えると主放電が点弧し、レーザ光が発振される
ものである。

【００４８】またこの際、上述した如くリアクトル８ａ
〜８ｃの値は「Ｌ１＜Ｌ２＜Ｌ３」となるように設定し
てあるため、始めに値の一番小さいリアクトル８ａに直
列接続されたピーキングコンデンサ７ａからの電流が主
放電電極対１０を流れ、同様の理由で続いてピーキング
コンデンサ７ｂからの電流が、その後にピーキングコン
デンサ７ｃからの電流がそれぞれ主放電電極対１０に流
れることとなる。

【００４９】図２は、リアクトル８ａ〜８ｃの値をＬ１
＝１０［ｎＨ］、Ｌ２＝４０［ｎＨ］、Ｌ３＝９０［ｎ
Ｈ］と設定し、且つ主コンデンサ４の容量を１２０［ｎ
Ｆ］、ピーキングコンデンサ７ａ〜７ｃの容量をそれぞ
れ均等に４０［ｎＦ］と設定したときの、ピーキングコ
ンデンサ７ａ〜７ｃによる放電電流Ｉａ〜Ｉｃの波形を
示すものである。

【００５０】そして、図３はこれら放電電流Ｉａ〜Ｉｃ
によって主放電電極対１０間にかかる電圧の波形を実線
Ｖで示すもので、極性が反転するまでの時間が１００
［ｎＳ］以上となる。なお、安定した放電状態を持続さ
せる観点から、極性が反転する以前にピーキングコンデ
ンサ７ａ〜７ｃから主放電電極対１０間へのエネルギ注
入を完了させる必要がある。

【００５１】因みに、同図中の破線Ｖｐは、上記図１８
の従来回路の場合の主放電電極対１０間にかかる電圧の
波形であり、極性が反転するまでの時間が非常に短いこ
とがわかる。

【００５２】しかして、図４（ａ）にピーキングコンデ
ンサ７ａ〜７ｃ全体での放電電流の波形を、図４（ｂ）
に発振されるレーザ光の光強度の波形をそれぞれ示すも
ので、レーザ光のパルス波形の半値幅が１００［ｎＳ］
程度と非常に長くなっていることがわかる。

【００５３】また、上記リアクトル８ａ〜８ｃの値をＬ
１＝１５［ｎＨ］、Ｌ２＝３０［ｎＨ］、Ｌ３＝４５
［ｎＨ］と設定し、且つ主コンデンサ４、ピーキングコ
ンデンサ７ａ〜７ｃの各容量を上記と同様に設定したと
きの、ピーキングコンデンサ７ａ〜７ｃ全体での放電電
流の波形を図５（ａ）に示し、実際に主放電電極対１０
で発振されるレーザ光の光強度の波形を図５（ｂ）に示
す。ここでも、レーザ光のパルス波形の半値幅が５０
［ｎＳ］程度と長くなっている。

【００５４】因みに、同図（ｂ）中の破線は、上記図１
７の従来回路においてリアクトル８の値を３０［ｎＨ］
と大きく設定した場合のレーザ光の光強度波形を示すも
ので、放電電流の立上がりが遅くなるため、波形の積分
値である出力エネルギが大幅に減少してしまうことがわ
かる。

【００５５】なお、上記図１の構成では、主コンデンサ
４に対して３個のピーキングコンデンサ７ａ〜７ｃを設
けるものとしたが、このピーキングコンデンサの数も２
以上であればよく、以上、主コンデンサ４の容量に対す
る並列接続されたピーキングコンデンサの数、各ピーキ
ングコンデンサの容量、さらには各ピーキングコンデン
サと直列接続されるリアクトルの値等を種々組合わせる
ことにより、任意の波形形状のパルス光を得ることがで
きる。

【００５６】この点において、上述した如くピーキング
コンデンサ７ａ〜７ｃ、リアクトル８ａ〜８ｃは予備電
離電極対９、主放電電極対１０とは別でガスチャンバ外
に設置するものとしたので、これらを任意に着脱するこ
とにより容易に実現可能である。

【００５７】なお、上記図１では予備電離電極対９を最
も値の小さなリアクトル８ａと接続されたピーキングコ
ンデンサ７ａに直列に配置するものとしたが、実際の装
置上の位置が主放電電極対１０を挟むようにした配置で
あれば、電気回路上では図６に予備電離電極対９′で示
すように浮遊インダクタンス６と直列接続するものとし
てもよいし、また図７に予備電離電極対９″で示すよう
に、ピーキングコンデンサ７ａ〜７ｃ及びリアクトル８
ａ〜８ｃのすべてと直列接続するものとしても同等の効
果を得ることができるものである。

【００５８】なお、主放電電極対１０での主放電開始ま
でのピーキングコンデンサ７ａ〜７ｃの充電電圧の立上
がり時間が異なるので、主放電開始電圧が高いほどピー
キングコンデンサ７ｂ，７ｃの充電電圧がピーキングコ
ンデンサ７ａの充電電圧に近付くことになり、レーザ発
振効率が高くなる。

【００５９】したがって、ＸｅＣｌエキシマレーザの場
合には、従来のＸｅ、ＨＣｌ、及びＮｅのガス混合に対
し、Ｎｅに置換するものとして５［％］〜２０［％］の
割合でＡｒを用いるものとすれば、より有効となる。

【００６０】図８は上記図１で示したレーザ発振装置１
１を含むレーザアニール装置の構成例を示すものであ
る。同図で、１２はレーザ発振装置１１中のエキシマレ
ーザチューブであり、レーザ発振装置１１で発振された
レーザ光はミラー１４で反射され、ビームアッテネータ
１５で適宜減衰率をもって減衰された後、ビームホモジ
ナイザ１６でライン状のレーザビーム１７とされ、アニ
ールチャンバ１９に設けられた石英ウィンドー１８を介
してアニールチャンバ１９内のトレイ２１上に載置され
た半導体基板２０に照射される。しかるに、トレイ２１
はトレイ駆動装置２２によって２次元走査されるため、
該走査によりレーザビーム１７を半導体基板２０の表面
全面に照射することができるものである。

【００６１】上記のような構成のレーザアニール装置に
あって、上記図５で示した光強度波形の半値幅が５０
［ｎＳ］のレーザ光をレーザ発振装置１１で発振させ、
レーザ出力を調整してエネルギ密度を変化させた場合に
得られる結晶粒径の特性例を図９（Ａ）に示す。同図
（Ａ）中、実線αが半値幅５０［ｎＳ］の場合、破線β
が従来と同様の半値幅２０［ｎＳ］の場合であり、半値
幅を大きくすることで、低いエネルギでも従来と同等の
アニール効果が得られ、特に半値幅５０［ｎＳ］の場合
にはエネルギ密度３５０［ｍＪ／ｃｍ² ］で結晶粒径の
目標値である０．４［μｍ］を得ることができることが
わかる。

【００６２】また、図９（Ｂ）は、エネルギ密度を３５
０［ｍＪ／ｃｍ² ］固定とし、光強度波形の半値幅を変
化設定した場合に得られる結晶粒径の特性例を示すもの
である。上述した如く半値幅５０［ｎＳ］で結晶粒径の
目標値である０．４［μｍ］を得、当然ながら半値幅を
さらに長く設定することで、より結晶粒径を拡大させる
ことが可能であることがわかる。

【００６３】次いで、上記のようなレーザアニール装置
によって実際に薄膜トランジスタを製造する場合につい
て説明する。図１０は、ガラス基板３１上にＳｉ０x ま
たはＳｉＮx からなるアンダーコート層３２をプラズマ
ＣＶＤ法で形成した後、アモルファスシリコン３３（ａ
−Ｓｉ）を例えば５０［ｎｍ］だけプラズマＣＶＤ法で
形成した状態を示す。ここでは、基板のサイズは例えば
３００［ｍｍ］×４００［ｍｍ］とする。

【００６４】ここで、図中に矢印Ｌで示す如く上記レー
ザアニール装置によるアニールプロセスを施すものとす
る。エキシマレーザの照射サイズは２００［ｍｍ］×
０．４［ｍｍ］の線状ビームとし、基板上でのエネルギ
密度は３５０［ｍＪ／ｃｍ² ］、オーバラップ率は９０
［％］となるように設定する。レーザの繰返し周波数を
２００［Ｈｚ］、基板を乗せたトレイ２１をトレイ駆動
装置２２により０．８［ｍｍ／Ｓ］で走査移動させて、
基板全面に上記エキシマレーザによるアニールを施す。

【００６５】こうしてアニールプロセスをａ−Ｓｉ３３
に施すことにより、平均結晶粒径を０．４［μｍ］以上
とし、それにより平均電子移動度１００［ｃｍ² ／Ｖ・
Ｓ］を達成し、さらにａ−Ｓｉを脱水素してポリシリコ
ンに改質することができる。このポリシリコン膜で図１
１に示すようなアクティブマトリクスパネルを得ること
ができる。

【００６６】すなわち、図１１は駆動部と画素部とを同
一基板内に作成したアクティブマトリクスパネルの回路
構造を示す。図中、４０が上記アンダーコート層３２を
形成したガラス基板３１と同じ材質の透明な絶縁基板、
４１がＰ型ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）のチャネル領
域、４２，４３がＮ型ＴＦＴのチャネル領域であり、こ
れら各チャネル領域４１〜４３が上記図１０のａ−Ｓｉ
３３に相当するもので、上述したアニールプロセスによ
ってポリシリコンに改質されたものである。

【００６７】また、４４〜４６はゲート絶縁膜、４７〜
４９はゲート電極、５１，５２がＰ型ＴＦＴのソース・
ドレイン領域、５３〜５６がＮ型ＴＦＴのソース・ドレ
イン領域、５９が層間絶縁膜、６０，６０，…が配線、
６１が透明導電膜による画素電極であり、６２が完成さ
れたドライバ回路部のＰ型ＴＦＴ、６３が同Ｎ型ＴＦ
Ｔ、６４が完成された画素マトリクス部の画素ＴＦＴで
ある。

【００６８】このような回路構造は通常のフォトリソグ
ラフィ工程で作成されるものであり、特に本発明のアニ
ールプロセスで作成した各チャネル領域４１〜４３の電
子移動度が高いので、駆動電圧を低く設定することがで
き、充分実用に耐え得るものとすることができる。

【００６９】図１２は上記のように形成したアクティブ
マトリクスパネルを用いて構成した液晶表示パネルの部
分構成を例示するもので、上記画素ＴＦＴ６４及び画素
電極６１を含む全面が絶縁膜６５で被覆され、その上に
液晶材６６が透明導電膜層を含む対向電極６７及び透明
基板６８間に封入されて構成される。なお、スペーサ、
カラーフィルタ、ブラックマトリックス等は不図示であ
る。

【００７０】このような構造とすることにより、上記図
１１でも示した如く画素マトリクス部をドライバ回路部
と一体にして構成したために、液晶表示パネル全体とし
ての厚さを抑えることができると共に、ドライバ回路を
高密度で形成可能であるので、画素ピッチも抑えて画面
の高精細化に大きく寄与することができる。そして、高
い電子移動度を得られることから、駆動部のＴＦＴでも
高速動作を実現することができ、画面表示の高速化が可
能となる。

【００７１】なお、上記実施の形態では、本発明に係る
アニールプロセスをＴＦＴのチャネル領域に施した場合
について例示したが、これに限るものではなく、半導体
製造のアニールプロセスであれば他のどのような部位に
でも適用可能であることは言うまでもない。

【００７２】例えば本発明の実施の態様においては半導
体装置としてＴＦＴを例に説明したが、アモルファスシ
リコンをポリ化して用いるものであればＣＭＯＳやＳＲ
ＡＭ，ＤＲＡＭ等に代表される他の種類の半導体装置に
用いてもよいのは勿論である。これはすなわち、本発明
の目的とするところがアモルファスシリコンを良好にポ
リ化する点にあるからである。

【００７３】（第２の実施の形態）以下本発明の第２の
実施の形態について図面を参照して説明する。図１３は
レーザ発振装置の等価回路を示すものであり、基本的に
は上記図１で示したものと同様であるので、同一部分に
は同一符号を付してその説明は省略する。

【００７４】しかして、上記図１のピーキングコンデン
サ７ａ〜７ｃ及びリアクトル８ａ〜８ｂに代えて、２段
構成のピーキングコンデンサ７ａ，７ｂ及びこれらコン
デンサと接続されたリアクトル８ａ，８ｂを設け、予備
電離電極対９をそのうちのピーキングコンデンサ７ａ及
びリアクトル８ａと直列接続となるように配置する。

【００７５】そして、上記主放電電極対１０と予備電離
電極対９とがガスレーザ媒質が封入されたガスチャンバ
（図示せず）中に配設されるものとする。ここで、主コ
ンデンサ４の容量Ｃｍと、ピーキングコンデンサ７ａ，
７ｂの各容量Ｃ１，Ｃ２とを「Ｃｍ≒Ｃ１＋Ｃ２」の関
係を満たすように設定し、またリアクトル８ａ，８ｂの
各インダクタンス値Ｌ１，Ｌ２とを「２（Ｌ1 ・Ｃ1 ）
^1/2 ＜（Ｌ2 ・Ｃ2 ）^1/2 」となるように設定するもの
とする。

【００７６】上記のような回路構成にあって、高電圧電
源１と充電用抵抗２、主コンデンサ４、及び充電用リア
クトル５からなるループに電流が流れることで、高電圧
電源１の発生する、例えば３０［ｋＶ］の高電圧が主コ
ンデンサ４に充電される。

【００７７】この主コンデンサ４に充電がなされた状態
で、トリガパルスによって高電圧スイッチング素子３が
瞬間的に導通すると、主コンデンサ４、高電圧スイッチ
ング素子３、ピーキングコンデンサ７ａ，７ｂ、リアク
トル８ａ，８ｂ、予備電離電極対９、及び浮遊インダク
タンス６で形成されるループ回路において、その電位差
で予備電離電極対９のギャップが絶縁破壊により導通
し、主コンデンサ４に充電されていた電荷がピーキング
コンデンサ７ａ，７ｂに移動して主放電電極対１０間の
電圧が上昇する。主放電電極対１０間の電圧が放電破壊
電圧を越えた時点で主放電電極対１０間に励起放電を生
じる。

【００７８】この励起放電が生じると主放電電極対１０
間の抵抗値が０．８［Ω］程度となる。このとき、上述
したように「Ｃ１＜Ｃ２」且つ「Ｌ１＜Ｌ２」と設定し
てあるため、励起放電直後にはまずピーキングコンデン
サ７ａに蓄えられた電荷がこのピーキングコンデンサ７
ａ、リアクトル８ａ、予備電離電極対９、及び主放電電
極対１０で形成されるループ回路中で励起エネルギに用
いられ、この励起放電によって主放電電極対１０から第
１のレーザ光が出射される。

【００７９】ピーキングコンデンサ７ｂに蓄えられた電
荷は、このピーキングコンデンサ７ｂ、リアクトル８
ｂ、及び主放電電極対１０で形成されるループ回路中に
上記リアクトル８ａより値の大きいリアクトル８ｂがあ
るため、移行速度が遅くなる。したがって、この最初の
励起にはピーキングコンデンサ７ｂの電荷はほとんど使
用されない。

【００８０】ピーキングコンデンサ７ａに蓄えられた電
荷が励起に用いられると電位が下がり、これに代わって
ピーキングコンデンサ７ｂに蓄えられていた電荷が上記
励起放電に遅れてこのピーキングコンデンサ７ｂ、リア
クトル８ｂ、予備電離電極対９、リアクトル８ａ、及び
ピーキングコンデンサ７ａで形成されるループ回路中を
移行し、ピーキングコンデンサ７ａに充電される。

【００８１】こうして再びピーキングコンデンサ７ａの
蓄えている電荷が増加し、電位が上昇すると、このピー
キングコンデンサ７ａ、リアクトル８ａ、予備電離電極
対９、及び主放電電極対１０で形成されるループ回路中
で励起エネルギに用いられ、この励起放電によって主放
電電極対１０から第２のレーザ光が出射される。

【００８２】同様にして、ピーキングコンデンサ７ａの
電位が下がると、ピーキングコンデンサ７ｂから電荷が
移行して再び電位が上昇し、第３のレーザ光が出射され
る。ただし、第２のレーザ光を出射した際のピーキング
コンデンサ７ｂの電荷が少なく、例えばエキシマレーザ
で１［ＭＷ／ｃｍ³ ］程度必要な、ガスを発振状態まで
励起できないときは、第３のレーザ光は出射されない。

【００８３】図１４（ａ）は上記動作時の主放電電極対
１０間の電圧波形であり、図１４（ｂ）は主放電電極対
１０から発振されるレーザ光の光強度波形を示すもので
ある。放電後に電圧が上昇する時間は、ピーキングコン
デンサ７ａの容量Ｃ１とリアクトル８ａの値Ｌ１とで求
められる次式ｓｉｎｈ（ＳＱＲ（１／（Ｌ１・Ｃ１））） …(1) に比例し、ピーキングコンデンサ７ｂからピーキングコ
ンデンサ７ａへの充電時間は次式ｓｉｎｈ（ＳＱＲ（１／（Ｌ１＋Ｌ２）・（Ｃ１＋Ｃ２））） …(2) に比例する。

【００８４】レーザ光は、図１４（ａ）の電圧波形にお
いて立上がりの途中から出射される。第２のパルス光を
得るためには、上記（１）式からピーキングコンデンサ
７ａでの電位が０［Ｖ］となる時間が経過する前に上記
（２）式に基づいてピーキングコンデンサ７ｂから電荷
を注入する必要があり、且つそのときのエネルギが１
［ＭＷ／ｃｍ³ ］以上とならなければならないので、そ
のように各素子の値を設定するものとする。

【００８５】このように、時間ΔＴの間隔を有する２発
のパルスを連続して発振させることにより、このレーザ
発振措置をレーザアニール装置に適用した場合、半導体
製造のアニールプロセスにおいて、アニール対象が蒸発
などしてしまうことなく、非結晶物質の結晶化や結晶粒
径の向上等、良好な結果を得ることができるようになる
ものである。

【００８６】なお、上記図１３の回路構成では、励起回
路の回路定数によって、連続したレーザ光のパルスの間
隔が決まってしまうと共に、放電電圧波形が変化するた
めにレーザ出力も変化してしまうこととなる。そこで、
放電回路定数を変えずに、連続したレーザ光のパルスの
間隔を設定することが可能なものについて、第２の実施
の形態の変形例として説明する。

【００８７】図１５はその回路構成を示すもので、基本
的には上記図１３で示したものと同様であるので、同一
部分には同一符号を付してその説明は省略する。しかし
て、上記図１３の浮遊インダクタンス６の位置に代え
て、予備電離電極対９のリアクトル８ａと接続されてい
ない一方側とリアクトル８ｂのピーキングコンデンサ７
ｂと接続されていない端部との間に、リアクトル６ａ及
び可飽和リアルトル６ｂを並列接続する。

【００８８】ここで、主コンデンサ４の容量Ｃｍとピー
キングコンデンサ７ａ，７ｂの各容量Ｃ１，Ｃ２とを
「Ｃｍ≒Ｃ１＋Ｃ２」の関係を満たすように設定し、ま
たリアクトル８ａ，８ｂの各インダクタンス値Ｌ１，Ｌ
２、リアクトル６ａの各インダクタンス値Ｌｓとを「２
（Ｌ1 ・Ｃ1 ）^1/2 ＜（（Ｌ2 ＋Ｌｓ）・Ｃ2 ）^1/2 」
となるように設定するものとする。の合計とが略等し
く、且つ「Ｃ１＜Ｃ２」となるように設定する。

【００８９】さらに、リアクトル８ａ，８ｂの値をＬ
１，Ｌ２、リアクトル６ａの値をＬ４とすると「Ｌ１＜
Ｌ２」且つ「Ｌ１＝Ｌ４」且つ「Ｌ１＋Ｌ４＜Ｌ２」と
なるように設定するものとする。

【００９０】上記のような回路構成にあって、高電圧電
源１と充電用抵抗２、主コンデンサ４、及び充電用リア
クトル５からなるループ回路中に電流が流れることで、
高電圧電源１の発生する、例えば３０［ｋＶ］の高電圧
が主コンデンサ４に充電される。

【００９１】この主コンデンサ４に充電がなされた状態
で、トリガパルスによって高電圧スイッチング素子３が
瞬間的に導通すると、主コンデンサ４、高電圧スイッチ
ング素子３、ピーキングコンデンサ７ａ，７ｂ、リアク
トル８ａ，８ｂ、予備電離電極対９、及びリアクトル６
ａで形成されるループ回路において、その電位差で予備
電離電極対９のギャップが絶縁破壊により導通し、主コ
ンデンサ４に充電されていた電荷がピーキングコンデン
サ７ａ，７ｂに移動して主放電電極対１０間の電圧が上
昇する。主放電電極対１０間の電圧が放電破壊電圧を越
えた時点で主放電電極対１０間に励起放電を生じる。

【００９２】この励起放電が生じると主放電電極対１０
間の抵抗値が０．８［Ω］程度となる。このとき、上述
したように「Ｃ１＜Ｃ２」且つ「Ｌ１＜Ｌ２」と設定し
てあるため、励起放電直後にはまずピーキングコンデン
サ７ａに蓄えられた電荷がこのピーキングコンデンサ７
ａ、リアクトル８ａ、予備電離電極対９、及び主放電電
極対１０で形成されるループ回路中で励起エネルギに用
いられ、この励起放電によって主放電電極対１０から第
１のレーザ光が出射される。

【００９３】ピーキングコンデンサ７ｂに蓄えられた電
荷は、このピーキングコンデンサ７ｂ、リアクトル８
ｂ、リアクトル６ａ、及び主放電電極対１０で形成され
るループ回路中に上記リアクトル８ａより値の大きいリ
アクトル８ｂ及びリアクトル８ａと同等のリアクトル６
ａがあるため、移行速度が遅くなる。したがって、この
最初の励起にはピーキングコンデンサ７ｂの電荷はほと
んど使用されない。

【００９４】ピーキングコンデンサ７ａに蓄えられた電
荷が励起に用いられると電位が下がる。このとき、可飽
和リアルトル６ｂが飽和し、飽和時のリアクトルがイン
ダクタンス６ａの１／５程度まで充分小さくなると、ピ
ーキングコンデンサ７ｂに蓄えられていた電荷が急激に
このピーキングコンデンサ７ｂ、リアクトル８ｂ、可飽
和リアルトル６ｂ、予備電離電極対９、リアクトル８
ａ、及びピーキングコンデンサ７ａで形成されるループ
回路中を移行し、ピーキングコンデンサ７ａに充電され
る。

【００９５】こうして再びピーキングコンデンサ７ａの
蓄えている電荷が増加し、電位が上昇すると、このピー
キングコンデンサ７ａ、リアクトル８ａ、予備電離電極
対９、及び主放電電極対１０で形成されるループ回路中
で励起エネルギに用いられ、この励起放電によって主放
電電極対１０から第２のレーザ光が出射される。

【００９６】図１６（ａ）は上記動作時の主放電電極対
１０間の電圧波形であり、図１６（ｂ）は主放電電極対
１０から発振されるレーザ光の光強度波形を示すもので
ある。可飽和リアルトル６ｂはリアクトル６ａ、ピーキ
ングコンデンサ７ａ，７ｂ、リアクトル８ａ，８ｂと同
様に、予備電離電極対９と主放電電極対１０とが配置さ
れたガスチャンバ外に着脱自在にして設けられる。その
ため、連続して発振される第１のレーザ光と第２のレー
ザ光の時間の間隔ΔＴは、この可飽和リアルトル６ｂの
動作タイミングにより任意に設定することができる。

【００９７】このように、連続して発振されるレーザ光
パルスの時間の間隔ΔＴを任意に設定可能としたこと
で、このレーザ発振装置をレーザアニール装置に適用し
た場合、アニール対象の特性に応じてより良好なアニー
ルプロセスを施すことができるようになる。

【００９８】例えば、本発明の実施の態様においては半
導体装置としてＴＦＴを例に説明したが、アモルファス
シリコンをポリ化して用いるものであればＣＭＯＳやＳ
ＲＡＭ，ＤＲＡＭ等に代表される他の種類の半導体装置
に用いてもよいのは勿論である。これはすなわち、本発
明の目的とするところがアモルファスシリコンを良好に
ポリ化する点にあるからである。

【００９９】また半導体基板上に設けられた銅などの金
属薄膜に対して、蒸発を防ぎながら溶融させ、この金属
薄膜による配線を形成することにも用いることができ
る。なお、本発明は上記第１及び第２の実施の形態に限
定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で
種々変形して実施することが可能であることは言うまで
もない。

【０１００】

【発明の効果】請求項１に係る発明によれば、各リアク
トルのインダクタンス値により放電点弧時に時間差をつ
けて各ピーキングコンデンサから予備電離電極間にパル
ス電流を流すこととなり、パルスレーザ光のパルス幅及
びパルス間隔を可変にすることができる。

【０１０１】請求項２に係る発明によれば、上記請求項
１に係る発明の効果に加えて、１台のレーザ発振器でパ
ルス幅及びパルス間隔が可変なパルスレーザ光を発振す
ることができる。

【０１０２】請求項３に係る発明によれば、上記請求項
２に係る発明の効果に加えて、パルス幅が充分に長いパ
ルスレーザ光を発振することができる。請求項４に係る
発明によれば、上記請求項２に係る発明の効果に加え
て、パルス間隔が可変なパルスレーザ光を発振すること
ができる。

【０１０３】請求項５に係る発明によれば、上記請求項
２に係る発明の効果に加えて、励起ガスを励起するため
の励起回路の回路定数を変えずにレーザ光の出力を保ち
ながらパルス間隔の可変なパルスレーザ光を発振するこ
とができる。

【０１０４】請求項６に係る発明によれば、上記請求項
１に係る発明の効果に加えて、ピーキングコンデンサ及
びこのピーキングコンデンサに接続されたリアクトルの
素子定数を任意に簡便に変更することができ、これらの
素子定数を変更することで所望のパルス幅及びパルス間
隔を容易に得ながらパルスレーザ光を発振することがで
きる。

【０１０５】請求項７に係る発明によれば、１台のレー
ザ発振器でパルス幅及びパルス間隔が可変なパルスレー
ザ光を発振することができ、省スペース及び保守の簡易
化を図りながら被処理体に対する良好なアニール処理を
行なうことができる。

【０１０６】請求項８に係る発明によれば、上記請求項
７に係る発明の効果に加えて、１台のレーザ発振器でパ
ルス幅及びパルス間隔が可変なパルスレーザ光を発振
し、被処理体に対する良好なアニール処理を行なうこと
ができる。

【０１０７】請求項９に係る発明によれば、上記請求項
８に係る発明の効果に加えて、パルス幅が充分に長いパ
ルスレーザ光を発振し被処理体に対する良好なアニール
処理を行なうことができる。

【０１０８】請求項１０に係る発明によれば、上記請求
項８に係る発明の効果に加えて、パルス間隔が可変なパ
ルスレーザ光を発振し被処理体に対する良好なアニール
処理を行なうことができる。

【０１０９】請求項１１に係る発明によれば、上記請求
項８に係る発明の効果に加えて、励起ガスを励起するた
めの励起回路の回路定数を変えず、レーザ光の出力を保
ちながらパルス間隔の可変なパルスレーザ光を発振し被
処理体に対する良好なアニール処理を行なうことができ
る。

【０１１０】請求項１２に係る発明によれば、上記請求
項７に係る発明の効果に加えて、ピーキングコンデンサ
及びこのピーキングコンデンサに接続されたリアクトル
の素子定数を任意に簡便に変更することができ、これら
の素子定数を変更することで所望のパルス幅及びパルス
間隔を容易に得ながらパルスレーザ光を発振し被処理体
に対する良好なアニール処理を行なうことができる。

【０１１１】請求項１３に係る発明によれば、非晶質半
導体を多結晶化する際に、結晶粒径を最適な値にするこ
とができるので、半導体基板の電子移動度を高めること
が可能となる。

【０１１２】請求項１４に係る発明によれば、非晶質半
導体を多結晶化する際に、結晶粒径を最適な値にするこ
とができるので、電子移動度が高められた、動作速度の
高い半導体装置を得ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係るレーザ発振装
置の回路構成を示す図。

【図２】同実施の形態に係る動作を説明する図。

【図３】同実施の形態に係る動作を説明する図。

【図４】同実施の形態に係る動作を説明する図。

【図５】同実施の形態に係る動作を説明する図。

【図６】同実施の形態に係る他の回路構成を例示する
図。

【図７】同実施の形態に係る他の回路構成を例示する
図。

【図８】同実施の形態に係るレーザアニール装置の機能
構成を示す図。

【図９】同実施の形態に係るレーザアニール装置の動作
を説明する図。

【図１０】同実施の形態に係る薄膜トランジスタの製造
工程を説明する図。

【図１１】同実施の形態に係る薄膜トランジスタを有す
るアクティブマトリクスパネルの断面構造を例示する
図。

【図１２】同実施の形態に係る薄膜トランジスタを有す
る液晶表示パネルの断面構造を例示する図。

【図１３】本発明の第２の実施の形態に係るレーザ発振
装置の回路構成を示す図。

【図１４】図１３の回路の動作を説明する図。

【図１５】本発明の第２の実施の形態に係るレーザ発振
装置の回路構成の変形例を示す図。

【図１６】図１５の回路の動作を説明する図。

【図１７】一般的なレーザ発振装置の回路構成を示す
図。

【図１８】図１７の回路の動作を説明する図。

【符号の説明】

１…高電圧電源２…充電用抵抗３…高電圧スイッチング素子４…主コンデンサ５…充電用リアクトル６…浮遊インダクタンス６ａ…リアクトル６ｂ…可飽和リアルトル７，７ａ〜７ｃ…ピーキングコンデンサ８ａ〜８ｃ…リアクトル９，９′，９″…予備電離電極対１０…主放電電極対１１…レーザ発振装置１２…エキシマレーザチューブ１４…ミラー１５…ビームアッテネータ１６…ビームホモジナイザ１７…レーザビーム１８…石英ウィンドー１９…アニールチャンバ２０…半導体基板２１…トレイ２２…トレイ駆動装置

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０１Ｓ 3/0975 Ｈ０１Ｓ 3/097 Ｄ 3/0977 ＥＺ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】励起ガスを封入する容器と、この容器内
に相対向して設けられた一対の主放電電極と、これら主
放電電極に対して配置された複数対の予備電離電極と、
これら予備電離電極間に供給する電力を充放電する主コ
ンデンサを備えた充放電回路と、この充放電回路に電力
を供給する電源と、上記主コンデンサからの電力を蓄電
する上記一対の主放電電極に並列に接続されたピーキン
グコンデンサと、このピーキングコンデンサに直列に接
続されたリアクトルと、上記主放電電極で発生した光を
増幅する光共振器とを具備するパルスガスレーザ発振装
置において、上記ピークングコンデンサは、それぞれ異なるインダク
タンス値を持つ上記リアクトルを介して主放電電極に対
して並列に複数段が接続された構成をとることを特徴と
するパルスガスレーザ発振装置。
【請求項２】上記一対の主放電電極に対して並列に複
数段が接続された構成をとる上記主コンデンサ及び上記
ピーキングコンデンサの各キャパシタンス値並びにこの
ピーキングコンデンサにそれぞれ接続されたリアクトル
の各インダクタンス値の設定を行ない、発振光強度の経
時変化について制御することを特徴とする請求項１記載
のパルスガスレーザ発振装置。
【請求項３】上記ピーキングコンデンサが３つの場合
に電気的に上記電源に近い方からＣ1 ，Ｃ2 ，Ｃ3 とお
き、これら３つのピーキングコンデンサにそれぞれ直列
接続されたリアクトルをＬ1 ，Ｌ2 ，Ｌ3 とおき、上記
主コンデンサをＣm とおくと、これらのピーキングコン
デンサ及び主コンデンサの各キャパシタンス値は「Ｃ1
≒Ｃ2 ≒Ｃ3 」且つ「Ｃm ≒Ｃ1 ＋Ｃ2 ＋Ｃ3 」の関係
を満たし、且つこれら３つのリアクトルの各インダクタ
ンス値は「Ｌ1 ＜Ｌ2 ＜Ｌ3 」の関係を満たすことを特
徴とする請求項２記載のパルスガスレーザ発振装置。
【請求項４】上記ピーキングコンデンサが２つの場合
に電気的に上記電源に近い方からＣ1 ，Ｃ2 とおき、こ
れら２つのピーキングコンデンサにそれぞれ直列接続さ
れたリアクトルをＬ1 ，Ｌ2 とおき、上記主コンデンサ
Ｃm とおくと、これらのピーキングコンデンサ及び主コ
ンデンサの各キャパシタンス値は「Ｃm ≒Ｃ1 ＋Ｃ2 」
の関係を満たし、且つこれらピーキングコンデンサの各
キャパシタンス値はとこれらリアクトルの各インダクタ
ンス値は「２（Ｌ1 ・Ｃ1 ）^1/2 ＜（Ｌ2 ・Ｃ2 ）
^1/2 」の関係を満たすことを特徴とする請求項２記載の
パルスガスレーザ発振装置。
【請求項５】上記ピーキングコンデンサが２つの場合
に電気的に上記電源に近い方からＣ1 ，Ｃ2 とおき、こ
れら２つのピーキングコンデンサにそれぞれ直列接続さ
れたリアクトルをＬ1 ，Ｌ2 とおき、上記主コンデンサ
をＣm とおき、Ｃ1 からＣ2 への電気的経路上に可飽和
リアクトルと並列に接続されたリアクトルをＬs とおく
と、これらのピーキングコンデンサ及び主コンデンサの
各キャパシタンス値は「Ｃm ≒Ｃ1 ＋Ｃ2 」の関係を満
たし、且つこれらピーキングコンデンサの各キャパシタ
ンス値はとこれらリアクトルの各インダクタンス値は
「２（Ｌ1 ・Ｃ1 ）^1/2 ＜（（Ｌ2 ＋Ｌs ）・Ｃ2 ）
^1/2 」の関係を満たすことを特徴とする請求項２記載の
パルスガスレーザ発振装置。
【請求項６】上記ピーキングコンデンサ及び上記リア
クトルは上記容器の外にあって着脱自在に設けられてい
ることを特徴とする請求項１記載のパルスガスレーザ発
振装置。
【請求項７】励起ガスを封入する容器と、この容器内
に相対向して設けられた一対の主放電電極と、これら主
放電電極に対して配置された複数対の予備電離電極と、
これら予備電離電極間に供給する電力を充放電する主コ
ンデンサを備えた充放電回路と、この充放電回路に電力
を供給する電源と、上記主コンデンサからの電力を蓄電
する上記一対の主放電電極に並列に接続されたピーキン
グコンデンサと、このピーキングコンデンサに直列に接
続されたリアクトルと、上記主放電電極で発生した光を
増幅する光共振器とを具備するパルスガスレーザ発振部
と、被処理体が格納されるチャンバと、上記パルスガス
レーザ発信部から出力されたパルス光を上記被処理体に
照射する照射手段とを有するレーザアニール装置におい
て、上記ピーキングコンデンサは、それぞれ異なるインダク
タンス値の上記リアクトルを介して主放電電極に対して
並列に複数段が接続された構成をとることを特徴とする
レーザアニール装置。
【請求項８】上記一対の主放電電極に対して並列に複
数段が接続された構成をとる上記主コンデンサ及び上記
ピーキングコンデンサの各キャパシタンス値並びにこの
ピーキングコンデンサにそれぞれ接続されたリアクトル
の各インダクタンス値の設定を行ない、発振光強度の経
時変化について制御することを特徴とする請求項７記載
のレーザアニール装置。
【請求項９】上記ピーキングコンデンサが３つの場合
に電気的に上記電源に近い方からＣ1 ，Ｃ2 ，Ｃ3 とお
き、これら３つのピーキングコンデンサにそれぞれ直列
接続されたリアクトルをＬ1 ，Ｌ2 ，Ｌ3 とおき、上記
主コンデンサをＣm とおくと、これらのピーキングコン
デンサ及び主コンデンサの各キャパシタンス値は「Ｃ1
≒Ｃ2 ≒Ｃ3 」且つ「Ｃm ≒Ｃ1 ＋Ｃ2 ＋Ｃ3 」の関係
を満たし、且つこれら３つのリアクトルの各インダクタ
ンス値は「Ｌ1 ＜Ｌ2 ＜Ｌ3 」の関係を満たすことを特
徴とする請求項８記載のレーザアニール装置。
【請求項１０】上記ピーキングコンデンサが２つの場
合に電気的に上記電源に近い方からＣ1 ，Ｃ2 とおき、
これら２つのピーキングコンデンサにそれぞれ直列接続
されたリアクトルをＬ1 ，Ｌ2 とおき、上記主コンデン
サＣm とおくと、これらのピーキングコンデンサ及び主
コンデンサの各キャパシタンス値は「Ｃm ≒Ｃ1 ＋Ｃ2
」の関係を満たし、且つこれらピーキングコンデンサ
の各キャパシタンス値はとこれらリアクトルの各インダ
クタンス値は「２（Ｌ1 ・Ｃ1 ）^1/2 ＜（Ｌ2 ・Ｃ2 ）
^1/2 」の関係を満たすことを特徴とする請求項８記載の
レーザアニール装置。
【請求項１１】上記ピーキングコンデンサが２つの場
合に電気的に上記電源に近い方からＣ1 ，Ｃ2 とおき、
これら２つのピーキングコンデンサにそれぞれ直列接続
されたリアクトルをＬ1 ，Ｌ2 とおき、上記主コンデン
サをＣm とおき、Ｃ1 からＣ2 への電気的経路上に可飽
和リアクトルと並列に接続されたリアクトルをＬs とお
くと、これらのピーキングコンデンサ及び主コンデンサ
の各キャパシタンス値は「Ｃm ≒Ｃ1 ＋Ｃ2 」の関係を
満たし、且つこれらピーキングコンデンサの各キャパシ
タンス値はとこれらリアクトルの各インダクタンス値は
「２（Ｌ1 ・Ｃ1 ）^1/2 ＜（（Ｌ2 ＋Ｌs ）・Ｃ2 ）
^1/2 」の関係を満たすことを特徴とする請求項８記載の
レーザアニール装置。
【請求項１２】上記ピーキングコンデンサ及び上記リ
アクトルは上記容器の外にあって着脱自在に設けられて
いることを特徴とする請求項７記載のレーザアニール装
置。
【請求項１３】パルスレーザ光を用いた非晶質半導体
基板のアニール工程を有する半導体装置の製造方法にお
いて、上記非晶質半導体基板の一部分に対する半値幅５０［ｎ
Ｓ］以上のパルス幅を有するパルスレーザ光による光照
射を繰返しながら上記パルスレーザ光を上記非晶質半導
体基板に対して相対的に走査して上記非晶質半導体基板
のアニールを行なうことを特徴とする半導体装置の製造
方法。
【請求項１４】非晶質半導体基板の一部分に対する半
値幅５０［ｎＳ］以上のパルス幅を有するパルスレーザ
光による光照射を繰返しながら上記パルスレーザ光を上
記非晶質半導体基板に対して相対的に走査してアニール
の行なわれた多結晶半導体基板を用いることを特徴とす
る半導体装置。