JPH11111640A - レーザアニール装置 - Google Patents

レーザアニール装置

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JPH11111640A
JPH11111640A JP26671197A JP26671197A JPH11111640A JP H11111640 A JPH11111640 A JP H11111640A JP 26671197 A JP26671197 A JP 26671197A JP 26671197 A JP26671197 A JP 26671197A JP H11111640 A JPH11111640 A JP H11111640A
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JP
Japan
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chamber
laser
transmission window
transparent window
substrate
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Application number
JP26671197A
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English (en)
Inventor
Takashi Kuwabara
隆 桑原
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 レーザアニール装置の、クリーニングサイク
ルを延長する。 【解決手段】 レーザ光を発生させるレーザ発振器1、
発生したレーザ光を整形するビーム整形器2、レーザ光
6を透過窓7を通して内部に導入するチャンバ3、チャ
ンバ3内で被処理基板4を固定、移動するための載置台
5、とを具備し、透過窓7を、レーザ光6が通過する箇
所をずらせるように移動可能とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【発明の属する技術分野】本発明は、薄膜半導体装置の
製造装置に関し、特に絶縁基板上に形成したシリコン膜
を加熱することを目的としたレーザアニール装置に関す
る。
【従来の技術】液晶表示装置等では、ガラスなどの絶縁
基板の上に形成したシリコン膜を多結晶化し、多結晶化
したシリコン膜を活性層として構成したTFT(Thin
FilmTransistor)を液晶駆動素子及びその周辺回路素子
として用いることが試作的に行われている。そして、前
記シリコン膜を多結晶化する1つの方法としてエキシマ
レーザアニール法が試作的に用いられている。このレー
ザアニール法は、ガラス基板上に形成した非晶質のシリ
コン膜にエキシマレーザ光を照射して加熱・溶融・冷却
して再結晶化するものあり、ガラス基板の温度を400
度以下の低温で処理することができるので、ガラス基板
として安価なノンアルカリガラスを用いることができる
ほか、多結晶シリコン膜の結晶粒径を大型化してTFT
素子の高性能化を図ることができる。この様な処理に用
いられるレーザアニール装置は(例えば、特許公開平成
8−316169号)、エキシマレーザを発生させるレ
ーザ発振器、絶縁基板の処理室となるチャンバー、及び
チャンバー内に設置され被処理基板を載置する載置台と
を具備しており、前記チャンバーは被処理基板を外気か
ら遮断できるように気密空間を構成できるようになって
いる。そして、レーザ光を斯かる気密空間内に導入する
ため、チャンバーの一部には少なくともレーザ光に対し
て透明な透過窓が設けられており、レーザ光は透過窓を
通してチャンバー内に導入され、被処理基板表面に照射
される。この透過窓は、通常は石英ガラスなどが用いら
れている。
【発明が解決しようとする課題】気密空間であるチャン
バー内は、真空又はN2等の不活性ガスで充満されてい
るものの、被処理基板にレーザ光を照射すると、被処理
基板からこの工程以前に行われたであろう何らかの処理
によって付着した不純物が霧散し、霧散した不純物がチ
ャンバーの内壁及び透過窓の内面に付着する。すると、
付着した不純物にレーザ光が照射されることによって何
らかの光化学反応が生じ、処理ロット数に応じて透過窓
内面のレーザ光が当たる部分だけが白く汚れてくる。こ
の汚れがひどくなると、レーザ光のエネルギーを減衰さ
せて製造上のばらつきを生じさせるので、通常は、前記
汚れを除去するためにチャンバごと月に数回のクリーニ
ング処理を行っていた。しかしながら、クリーニングの
都度その処理に要する時間と、クリーニング後に再度装
置を安定状態にまで引き上げる為の処理に要する時間と
を必要とするので、これが装置の実稼働時間を短縮させ
ていたという欠点があった。
【課題を解決するための手段】本発明は、前述の課題に
鑑み成されたもので、レーザ発振器、ビーム整形器、レ
ーザ光を透過窓を通して内部に導入するチャンバー、チ
ャンバー内で被処理基板を固定、移動するための載置
台、を具備するレーザアニール装置において、前記透過
窓を、レーザ光が通過する箇所をずらせるように移動可
能としたことを特徴とするものである。本発明によれ
ば、白く汚れる箇所はレーザ光が当たる部分だけであり
その周辺は変色していないことから、汚れた箇所をずら
すことにより、装置全体のクリーニングサイクルを大幅
に長大化できる。
【発明の実施の形態】以下に、本発明の一実施の形態を
詳細に説明する。図1は、本発明のレーザアニール装置
の概略を示す図である。同図において、レーザアニール
装置は、パルスレーザを発生させるレーザ発振器1と、
レーザ発振器から主射されたレーザ光を整形するための
ビーム整形器2と、ビーム整形器で整形されたレーザ光
を内部に導入する機密性のチャンバ3と、チャンバ3内
に設置されその表面に被処理基板4を載置する載置台5
と、載置台5上方のチャンバ3の一部に設けられ、レー
ザ光6を透過する透過窓7と、レーザ発振器1とビーム
整形器2間のレーザ光の通路を被うカバー8,及びビー
ム整形器2とチャンバ3間のレーザ光の通路を被うカバ
ー9、とを概略具備している。ここでレーザ発振器1
は、例えば紫外線域のKrFエキシマレーザ(発振波長
248nm、パルス幅25ns)を発生する。発生した
レーザ光は、中央付近でエネルギー強度が高い2×3c
m程度の矩形の形状であるが、これをビーム整形器2に
よって短辺が0.04〜0.1cm、長辺が10〜30
cmの細長い、且つ強度分布が平坦な線状のレーザ光6
に加工される。レーザ光6を線状とするのは、例えば3
0×60cmもの大型ガラス基板に対して均等な処理を
行うためである。載置台5は、XY軸方向に移動可能な
載置台駆動機構に固定され、更には設置したガラス基板
を400度程度に予備加熱するためのヒータを具備して
いる。チャンバ3は、ステンレスなどの頑丈な筐体から
成り、内部を真空に排気し且つ内部に窒素などの不活性
ガスを導入するためのガス供給排気機構を備えている。
また、チャンバ3には外部に置かれた被処理基板4を内
部の載置台5上に載置し、処理済みの被処理基板4を外
部に排出する為の搬送機構が接続されている。そして、
透過窓7は、チャンバ3上部の被処理基板4と対向する
部分に配置されており、これはチャンバ3と共にチャン
バ内部を気密状態に保つ隔壁として機能する。透過窓7
自体は大きさが縦40cm×横20cm×厚さ1cm程
度の石英ガラスから成る。図2は透過窓付近を拡大して
示す図である。TFT−LCD装置の製造プロセスにお
いては、窒素雰囲気で気密・減圧されたチャンバ3内部
の載置台5上に非晶質のシリコン薄膜を形成した被処理
基板4(ガラス基板)を固定し、図示せぬヒータによっ
て基板4を400度程度に加熱した状態に保持し、上方
からビーム整形器2によって整形した線状のパルスレー
ザ光6を透過窓7を通して被処理基板4表面に照射す
る。この時のエネルギー密度は200〜500mJ/c
m2であり、レーザ照射によって前記非晶質のシリコン
膜が溶融・冷却して多結晶化する。また、レーザ照射は
200〜300パルス/sの間隔でパルス状に繰り返し
照射される。この時の基板4は載置台5に設けられた図
示せぬXY駆動機構により水平に図面矢印方向(符号1
0)に約2〜30mm/sの速度で移動しており、上記
のパルス間隔と基板4の移動速度及びレーザ光6の線幅
とにより、隣り合うレーザ光6が端部でのみ重なり合う
ようにして断続的に照射される。そして、基板4全体に
対してレーザ照射が成された基板4は、上記の搬送機構
によって排出される。而して、本発明の特徴は、チャン
バ3上部に設置された透過窓7を、レーザ光の幅(短
辺)方向に移動可能にした(図示符号11)点にある。
上記のレーザ照射時において、レーザ光6自体には何の
移動手段も持たないので、レーザ光6は透過窓7の特定
箇所(符号12)だけを通過している。該特定箇所12
の大きさはレーザ光6のビームの大きさに等しく、透過
窓7自体の大きさより十分に小さい(細い)。従来例で
述べた”白い汚れ”は透過窓7のチャンバ3内部側の面
の、レーザ光6が通過する特定箇所12だけに発生する
のであるから、透過窓7を少なくとも線状ビームの短辺
幅より大きくずらすことによって、未だ汚れていない透
明な部分を使用することができるのである。図3と図4
に、透過窓7をずらすときの透過窓7の状態を示した。
図3(A)を参照して、先ず通常のレーザ光6照射時に
おいて、透過窓7はチャンバ3の外壁13に形成した貫
通孔14を塞ぐように図示せぬ機構によって押圧固定さ
れており、これによってチャンバ3内部の気密室15の
気密又は真空度が保たれている。尚16は透過窓7と外
壁13との密着を補助する環状のパッキング、17はチ
ャンバ3の気密室15側に設けられたゲートバルブ、1
8は気密室15内部に導入するガスと同じ不活性ガス
(窒素ガスなど)の導入孔である。図3(B)を参照し
て、透過窓7をずらす場合は、先ず気密室15側に設け
たゲートバルブ17によって貫通孔14を内側から密閉
し、気密室15の気密を維持する。そしてガス導入孔1
8から不活性ガス19を貫通孔14内部に導入し、貫通
孔14内部を大気圧にする。図3(C)を参照して、図
示せぬ機構によって透過窓7を上方に移動し、パッキン
16から持ち上げる。この時不活性ガス19は供給し続
けるものとし、大気が貫通孔14内部に進入しないよう
にする。図4(A)を参照して、図示せぬ機構によって
透過窓7を水平方向にレーザ光6の幅(短辺)より大き
く移動する。尚、図3(C)の移動と図4(A)の移動
とが一体化して、軌跡がループを描くような機構でもよ
い。依然としてガス導入孔18からは不活性ガス19が
供給されているものとする。図4(B)を参照して、再
び透過窓7を外壁13のパッキン16に押圧し、固定す
る。固定した後少しタイミングを遅らせて、導入孔18
からの不活性ガス19の供給を停止し、気密室15の状
態にあわせて例えば真空状態であれば導入孔18を介し
て貫通孔14内部を減圧する。図4(C)を参照して、
今まで気密を保っていたゲートバルブ17を再び開けて
透過窓7による気密状態を復活し、レーザ光6の照射を
再開する。この様に、気密室15側に設けたゲートバル
ブと連携させることにより、気密室15の気密(又は真
空度)を保ったままで、透過窓7をずらすことが可能と
なる。この移動では装置全体のコンディションを崩すこ
とはなく、従って移動前の安定状態を継続して直ちに次
のロットを処理することが可能である。最後に、斯かる
透過窓7の移動は従来のクリーニングサイクルと同様に
月に数回程度行えば安定状態を維持することができ、移
動を数回繰り返して透過窓全体が汚れたときに初めて透
過窓7を含むチャンバ3内部のクリーニング処理を行え
ばよい。これによって、チャンバ3のクリーニングサイ
クルを従来の5倍程度に引き延ばすことができた。
【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明は、レーザアニール装置の透過窓7のクリーニング回
数を減らし、これによってチャンバ3のクリーニングサ
イクルを長くして、装置の実稼働時間を大幅に延ばすこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のレーザアニール装置の概略構成を示す
図である。
【図2】透過窓付近を示す図である。
【図3】透過窓を移動させるときの手順を示すための図
である。
【図4】透過窓を移動させるときの手順を示すための図
である。
【符号の説明】 1 レーザ発振器 2 ビーム整形器 3 チャンバ 4 被処理基板 5 載置台 6 レーザ光 7 透過窓

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 レーザ光を発生するレーザ発振器と、該
    レーザ発振器から出射されたレーザ光を整形するビーム
    整形器と、整形されたレーザ光を透過窓を通して内部に
    導入するチャンバーと、該チャンバー内で被処理基板を
    固定、移動するための載置台と、を具備するレーザアニ
    ール装置において、 前記透過窓を、前記レーザ光が通過する箇所をずらせる
    ように移動可能としたことを特徴とするレーザアニール
    装置。
  2. 【請求項2】 前記チャンバーと前記透過窓とが気密空
    間を構成することを特徴とする請求項1記載のレーザア
    ニール装置。
  3. 【請求項3】 前記チャンバー内で加工される被処理基
    板がガラス基板であり加熱対象が前記ガラス基板上に形
    成されたシリコン薄膜であることを特徴とする請求項1
    記載のレーザアニール装置。
  4. 【請求項4】 前記透過窓付近に、前記透過窓を移動す
    る際に前記チャンバー内の気密を維持するゲートバルブ
    を具備することを特徴とする請求項1記載のレーザアニ
    ール装置。
  5. 【請求項5】 前記透過窓と前記ゲートバルブとの間の
    空間に不活性ガスを導入するためのガス導入孔を具備す
    ることを特徴とする請求項4記載のレーザアニール装
    置。
JP26671197A 1997-09-30 1997-09-30 レーザアニール装置 Pending JPH11111640A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100796611B1 (ko) 2006-11-06 2008-01-22 코닉시스템 주식회사 어닐링 윈도우
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