JPS6233416A

JPS6233416A - 光フアイバ単結晶化装置

Info

Publication number: JPS6233416A
Application number: JP17460285A
Authority: JP
Inventors: Yasuaki Inoue; 靖朗井上; Tadashi Nishimura; 正西村; Kazuyuki Sugahara; 和之須賀原; Shigeru Kusunoki; 茂楠
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1985-08-06
Filing date: 1985-08-06
Publication date: 1987-02-13

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［Ｍ業上の利用分野］この発明は光フアイバ単結晶化装置に関し、特に絶縁膜
基板等の上の非単結晶半導体層を単結晶化する装置に関
するものである。

［従来の技！Ｉｉ　］従来、絶縁＋１１！ｉ板上のポリシリコン層にレーザ光
を照射し、このポリシリコン層の溶融ｆｆ域の固化の始
まる位置や方向を制御することによって、ポリシリコン
層を良質かつ大面積で単結晶化する方法がいくつか提案
されている。その１つの方法は、単結晶化する試料にヒ
ートシンクや反射防止膜などの構造を持たせて試料上に
単結晶化に必要な潤度分布を作り、これによって単結晶
化を１ｌｌｌ制御する方法である。また、別の方法は、
レーザ光の基本モードを他のモードに変えたり、２本の
レーザ光を用いたり、あるいはレーザビームの途中に開
口部を有するマスクを入れたりして、レーザ光の強度分
布等を変えて試料上に単結晶化に必要な湿度分布を作り
、これによって単結晶化を制御する方法である。

第２図は、従来の単結晶化装置を示す図である。

初めにこの装置の構成について説明する。図において、
光源であるレーザ装置１の前方部に、凸レンズ３０．３
１からなるビームエキスパンダー３゜反射鏡４がこの順
序で配置されており、この反射鏡はレーザ装！！ｌｉ１
から放射されたレーザ光２の光軸に対して傾斜して設け
られている。また、反射鏡４の下方部に、たとえば１字
形のｎ口部８０を有するマスク８．集光レンズ６、試料
７．この試料を置く台９がこの順序で配置されている。

試料７は、＄８縁腹基板７２とこの絶縁Ｉ！！Ｊ基板上
に形成されたポリシリコン１１７１とから構成されてい
る。

１１は、ポリシリコン１１７１の集光レンズ６からのレ
ーザ光による溶融領域である。また、移動手段（図示せ
ず）により台９は矢印１ｏ方向に移動され、これによっ
て集光レンズ６からのレーザ光で試料７表面を走査する
。

次にこの単結晶化装置の動作について説明する。

レーザ装置１から放射されたレーザ光２は、ビームエキ
スパンダ３に入射されてそのビーム径が広げられ、凸レ
ンズ３１からのレーザ光は反射鏡４で下方向に曲げられ
る。反射鏡４からのガウス型の強度分布を持った平行な
レーザ光はマスク８に入射され、レーザ光の断面形状お
よび強度分布は開口部８０により単結晶化に必要な断面
形状および強度分布に調整される。開口部８０からのレ
ーザ光は集光レンズ６により試料７表面に集光照射され
、これによって試料７が単結晶化に必要な温度分布にな
りポリシリコンｓ７１に開口部８０に対応した形状の溶
融領域１１が形成される。このとき、移動手段により台
９は矢印１０方向に移動され、集光レンズ６からのレー
ザ光はポリシリコン１７１表面を照射しながら逆歪する
。このため、溶ｊ％！領ｗ１１１はその後縁でエピタキ
シャル成長を生じながら絶縁膜基板７２上を移動してポ
リシリコン層７１が順次単結晶化される。このようにし
て、開口部８０を有するマスク８によりポリシリコン１
ｌｉ７１の単結晶化を制御することができる。

［発明が解決しようとする問題点］ところで、従来のレーザ光の強度分布を制御して試料上
に単結晶化に必要な温度分布を作り単結晶化する方法は
、試料にヒートシンクなどの構造を持たせる必要がなく
大面積の単結晶化に適しているが、レーザ光の基本モー
ドを他のモードに変える方法では装置が複雑になり、ま
た２本のレーザ光を用いる方法ではレーザスポットの位
置制御に精度が要求されるという問題点があった。また
、第２図の装置を用いる方法では、マスクの開口部によ
るレーザ光のエネルギ損失があるとともに、得られたレ
ーザ光の断面形状の中に不適当な強度分布を持ち所望の
強度分布が完全な形では得られないという問題点があっ
た。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、溶融領域の固化の始まる位置や方向を、エネ
ルギ損失なくかつ容易に制御できる簡単な構成の光フア
イバ単結晶化装置を得ることを目的とする。

［問題点を解決するための手段］この発明に係る光フアイバ単結晶化装置は、光源と、非
単結晶層を含む試料間に複数本の光ファイバからなる光
ファイバ束を設け、この光ファイバ束の照射部の断面形
状を所望の形状にするとともに、光ファイバ束の入射部
の各光ファイバの配列をその照射部の各光ファイバの配
列と異なるようにし、光ファイバ束からの光を試料に照
射して非単結晶層を溶融させ、移動手段により光ファイ
バからの光が試料表面を走査するようにし、非単結晶層
の溶融ｆＩＡ域をこの走査により試料中で移動させるよ
うにしたものである。

［作用〕この発明においては、光ファイバ束の照射部の断面形状
を変えることにより試料に照射されるレーザ光の断面形
状が変わる。また、光ファイバ束の入射部の各光ファイ
バの配列をその照射部の各光ファイバの配列と種々異な
らせることにより試料に照射されるレーザ光の強度分布
が変わる。

［実施例］以下、この発明の実施例を図について説明する。

なお、この実施例の説明において、従来の技術の説明と
重複する部分については適宜その説明を省略する。

第１図は、この発明の実施例である光ファイバ生結晶化
装置を示す図である。この実施例の構成は以下に点を除
いて第２図の構成と同じである。

ｔなわら、反射１ｊｔ４と集光レンズ６間に複数本の光
ファイバ５０からなる光ファイバ束５が設けられている
。光フ？イバ束５の照射部５２の断面形状は、たとえば
半リング状にされており、光ファイバ束５の入射部５１
の各光ファイバ５０の配列は照ｆＦＪ部５２の各光ファ
イバ５０の配列と異なるようにされている。光ファイバ
束５は入射部５１に入射したレーザ光を外部に洩らすこ
となく照射部５２に伝達することができる。また、光フ
ァイバ束５の照射部５２の断面形状を変えることにより
試料７表面に集光照射されるレーザ光の断面形状を任意
に変えることができ、光ファイバ束５の入射部５１の各
光ファイバ５０の配列と照射部５２の各光フフイバ５ｏ
の配列を種々異ならせることにより試料７表面に集光照
射されるレーザ光の強度分布を任意に変えることができ
る。

次にこの光フアイバ単結晶化装置の動作について説明す
る。反射鏡４からのガウス型の強度分布を持った平行な
レーザ光は光ファイバ束５の入射部５１に入射され、レ
ーザ光は各光ファイバ５゜により微小領域に分割されて
照射部５２に伝達される。このとき、レーザ光の断面形
状および強度分布は光ファイバ束５により単結晶化に最
適な断面形状および強度分布に調整される。照射部５２
からのレーザ光は集光レンズ６により試料７表面に集光
照射されて試料７に単結晶化に最適な温度分布が作られ
、ポリシリコン層７１に照射部５２の断面形状に対応し
た形状の溶融領域１２が形成される。このとき、移動手
段により台９は矢印１０方向に移動され、集光レンズ６
からのレーザ光はポリシリコン層７１表面を照射しなが
ら走査する。このため、溶融領域１２はその後縁でエピ
タキシャル成長を生じながら絶縁ＩＩ！基板７２上を移
動してポリシリコン１１１７１が順次単結晶化される。

このように、光ファイバ束５により溶Ｑ領１１１２の固
化の始まる位置や方向をＩＩＩ　Ｈしてポリシリコン−
７１を絶縁ｉｍｍ板７２で単結晶化することができる。

また、この発明においては、簡単な装置構成でレーザ光
の単結晶化に最適な断面形状および強度分布をエネルギ
の損失なく容易に作ることができる。

なお、上記実施例では、シードなし５ｏｌ（Ｓｉｌｉｃ
ｏｎ−Ｑｎ　−１ｎ５ｕｌａｔｏｒ）構造のポリシリコ
ン層を単結晶化する場合について示したが、この発明は
シード付きＳｏｌ構造のポリシリコン層や絶ＢＪＩ以外
の基板上に形成されたポリシリコン層についても適用で
き、これらの場合にも上記実施例と同様の効果を秦する
。

また、上記実施例では、ポリシリコン層を単結晶化する
場合について示したが、この発明は他の多結晶半導体層
についても適用でき、この場合にも上記実施例と同様の
効果を奏する。

［発明の効果］以上のようにこの発明によれば、光源と、非単結晶層を
含む試料間に複数本の光ファイバからなる光ファイバ束
を設け、この光ファイバ束の照射部の断面形状を所望の
形状にするとともに、光ファイバ束の入射部の各光ファ
イバの配列をその照射部の各光ファイバの配列と異なる
ようにし、光ファイバ束からの光を試料に照射して非単
結晶層を溶融させ、移動手段により光ファイバ束からの
光で試料表面を走査するようにし、非単結晶層の溶融領
域をこの走査により試料中で移動させるようにしたので
、単結晶化に最適なレーザ光の断面形状および、強度分
布を、エネルギ損失なくかつ容易にかつ簡単な構成で得
ることができる。このため、試料上に単結晶化に最適な
温度分布が作られ、溶融ｔＲ域の固化の始まる位置や方
向を制御して非単結晶層を単結晶化することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例である光フアイバ単結晶化装
置を示す図である。第２図は従来の単結晶化装置を示す図である。図において、１はレーザ装置、３はビームエキスパンダ
、４は反射鏡、５は光ファイバ束、５０は光ファイバ、
６は集光レンズ、７は試料、７１はポリシリコン層、７
２は絶縁ＩＩ！板、９は台、１２は溶融領域である。Ｉよ４り、各図中同一符号は同一または相当部分を示す
。代　　理　　人　　　　　大　　岩　　増　　雄（’ｌ
−ｒり８■さ；ｇΦ話手続補正書（自発］昭和　６２．、　１月１”２日／Ａ＼、、。特許庁長官殿　　　　　　　　　　　　　　　　　正７
゜１、事件の表示　　　特願昭６０−１７４６０２号２
、発明の名称光フアイバ単結晶化装置：３　、　？＋ｌｉ正をする者２′、！・”。１、　メＲ５、補正の対象明ａｍの発明の詳細な説明の欄６、補正の内容（１）　明細書第４頁第１２行ないし第１１行の［ビー
ムエキスパンター３１反射Ｍｉ４がこの順序で」を［ビ
ームエキスパンダ３と反射ｔｌｔ４が」に訂正する。（２）　明１０１第３頁第１３行の「に対して偵斜して
」を［を任意の方向に変えられるように」に訂正する。（３）　明細書第４頁第１２行の「調整」を「整形」に
訂正する。（４）　明細書第９頁第２０行ないし第５頁第１行の［
エピタキシャル成長を生じながら」を［再結晶化が進み
なから」に訂正する。（５）　明細書第６頁第９行の１入射部Ｊを「照射部Ｊ
に訂正する。（６）　明細書第６頁第１０行の「照射部」を［入射部
コに訂正する。（７）　明細！第７頁第１０行の「以下に点をｊを「以
下の点をＪに訂正する。（８）　明細書第７頁第１１行の「すなわち、反射鏡４
と」を「すなわち、マスク８の代わりに反射鏡４と」に
訂正する。（９）　明細書第９頁第２行ないし第３行の「エピタキ
シャル成長を生じなからＪを「再結晶化が進みながら」
に訂正する。（１０）　明細書第１０頁第９行の「入射部」を「照射
部」に訂正する。（１１）　明細書第１０頁第９行ないし第１０行の「照
射部」を「入射部」に訂正する。以上

Claims

【特許請求の範囲】

（１）試料を光で照射しながら走査して該試料に含まれ
る非単結晶層を単結晶化する装置であって、光源と、前記試料を置く台と、前記光源と前記台に置かれた前記試料間に設けられ、前
記光源からの光が入射され該光を前記試料に照射して該
試料の非単結晶層を溶融させる複数本の光ファイバから
なる光ファイバ束とを備え、前記光ファイバ束の照射部
の断面形状は所望の形状とされており、前記光ファイバ束の入射部の各光ファイバの配列は該光
ファイバ束の照射部の各光ファイバの配列と異なり、前記光ファイバ束からの光で前記試料表面を走査するよ
う、前記光ファイバ束からの光を前記試料に対して相対
的に移動させる移動手段とを備えた光ファイバ単結晶化
装置。
（２）前記試料はシード付きまたはシードなしＳＯＩ構
造のポリシリコン層である特許請求の範囲第１項記載の
光ファイバ単結晶化装置。