JP4845280B2

JP4845280B2 - レーザアニール装置

Info

Publication number: JP4845280B2
Application number: JP2001080526A
Authority: JP
Inventors: みゆき正木; 紀仁河口; 健一郎西田; 幹人石井; 淳芳之内; 明格成松; 宏樹広瀬; 達男藤原; 俊孝大野
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 2001-03-21
Filing date: 2001-03-21
Publication date: 2011-12-28
Anticipated expiration: 2021-03-21
Also published as: JP2002280321A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザ照射により基板上の半導体膜を加熱して結晶粒を成長させるレーザアニール装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
レーザの応用の一つとして、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）等に用いられる薄膜トランジスタ（ＴｈｉｎＦｉｌｍｔｒａｎｓｉｓｔｅｒ：ＴＦＴ）へのアニールが注目を集めており、例えば特開平４−３７１４４号にエキシマレーザを照射して特性を改善する「薄膜トランジスタの作製方法」が開示されている。
【０００３】
レーザアニールが用いられるのは、ポリシリコン膜の形成とコンタクト層の活性化である。レーザ照射によりシリコン膜が溶融、結晶化してポリシリコンとなる。一度溶融過程を経るため高品質の膜が形成される。レーザエネルギーは半導体膜で吸収される。レーザがパルスであれば、パルス幅が数１０ｎｓ程度であるためシリコンの溶融時間は数１００ｎｓ程度となり下地のガラス基板への影響がほとんどない。また他の低温形成法、例えば特開昭６１−３２４１９号の「赤外線アニール方法」ではポリシリコン形成や活性化に１０００〜１２００度Ｃ前後の高温で長時間アニールが必要となり、ガラス基板が歪んだり不純物の拡散が問題となったりするが、レーザアニールによれば最高温度４００℃台での形成が可能であり、このような問題がない。
【０００４】
ＴＦＴの動作速度は移動度（単位ｃｍ²／Ｖ・ｓ）で表される。ポリシリコンＴＦＴの移動度は、１０〜６００ｃｍ²／Ｖ・ｓである。この移動度に幅があるのはそれが粒経と粒界の両方に依存するためである。高い移動度を得るためには、粒内欠陥が少なくなる単結晶に近いこと、低欠陥な粒界を形成することが必要である。一般に粒径が大きく、粒界の欠陥が少ないほど高移動度が得られる。
【０００５】
図４は、従来のレーザアニール装置の構造図である。使用されるレーザは、例えばＸｅＣＬ，ＡｒＦ，ＫｒＦ，ＸｅＦのエキシマレーザやＹＡＧレーザ等である。レーザビームは、ビームホモジナイザーを中心とした光学系を通してチャンバーへ導入される。チャンバー内はポンプ系、ガス系により真空又はガス雰囲気にコントロールされる。ビームの走査はステージか光学系の移動により行うようになっている。
【０００６】
図５は、低温ポリシリコンＴＦＴの製造プロセスを模式的に示している。この図において、（１）でガラス基板の表面にアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）を形成し、（２）でａ−Ｓｉをポリシリコン（ｐｏｌｙ−Ｓｉ）に変換すると共に、ドライエッチングし、（３）で表面を絶縁被膜（ＳｉＯ２）で覆い、（４）で電極膜を形成し、（５）でドーピングをおこなう。
レーザアニールは、上記の（２）と（５）とでｐｏｌｙ−Ｓｉを加熱して、結晶の粒径を大きくし、かつドーピングにより打ち込まれた不純物を拡散させシリコンとの結合を高め、高移動度を得るために施される。
【０００７】
一方、発明者らは、特願２００１−０２１０３２号において開示した様に、基板上に形成された薄膜トランジスタに基板側から基板を透過可能なレーザ光を照射して、薄膜トランジスタを構成するポリシリコンを活性化させることを特徴とする新レーザアニール方法を発明した。
この方法によれば、レーザ光が基板を透過するので、基板側から基板を透過して照射ができ、基板の表面にあるゲート膜等に遮られずに、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）を構成するすべてのポリシリコンをアニール処理することができる。これによりドーピング後のシリコンの活性を最大限に高めることができ、かつ処理時間が短く、基板の歪みのおそれも少ない等の優れた半導体膜を得ることができる。
【０００８】
さらに、発明者らは、特願２００１−０２０８９３において開示した様に、基板の照射面でのレーザ光の光軸と基板の照射面直交軸とが所定の角度で交差する新レーザアニール装置を発明した。この装置を使用して基板のレーザアニールをすれば、半導体膜表面での反射光と半導体裏面での反射光との光軸がずれるので、反射光同士の経路差に起因する相互干渉を防止でき、反射したレーザ光の強度分布にむらが生じない。従って、活性化された基板上の半導体の抵抗率分布や、結晶化された半導体の結晶粒径分布や移動度分布にむらがなく、特性のよい半導体を得ることができる。
【０００９】
以下、説明の便宜のため、処理対象である薄膜トランジスタが形成された基板の面を表面といい、その反対面を裏面という。基板は、その厚みがその大きさの割に薄いので、水平にすると撓み易い。さらに基板の表面のコンタミを極力防止するため、表面を機器に接触させるのをさける。従って、基板をハンドリングする際には、水平にした基板の裏面を下方に向けて、その裏面を支えるのが一般的である。特に基板の面の平面度を維持するには、裏面全体を一様に支持する。例えば、上端が同一平面にある複数のピンを垂直に立てて、裏面全体を一様に支持することが行われる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上記発明者らが発明した新レーザアニール方法で基板をアニールするには、基板の裏面側からレーザを照射する。従来のレーザアニール装置では、ステージで基板を支持し、基板の上方からレーザビームを照射する。仮に、従来のレーザアニール装置で新レーザアニール方法を実施するとすれば、基板の表面をステージに支持させて基板の裏面を上方に向ける必要が生じる。また、レーザアニール装置の前後工程では、裏面を下から支持してハンドリングするのが通例であるので、レーザアニール装置の入口と出口において、基板の面の上下を反転させ、ステージに乗せ換える補助機器が新たに必要になる。
基板の表面には微細な半導体膜が密集して設けられているので、基板の表面を支持することは現実的には多くの困難が予想される。また新たな補助機器を開発するのは困難が予想される。
そこで、上記新レーザアニール方法の実施に適した構造のエキシマレーザアニール装置が望まれた。
【００１１】
本発明は以上に述べた問題点に鑑み案出されたもので、従来のレーザアニール装置にかわって、上記新レーザアニール方法の実施に適しており、半導体膜の活性を最大限に高めることができ、かつ処理時間が短く、基板の歪みのおそれも少ない等の優れたレーザアニール装置を提供しようとする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る基板を水平方向に搬送しつつ基板にレーザを照射するレーザアニール装置は、所定の隙間を挟んで搬送方向に並べた前方ガス浮上ステージと後方ガス浮上ステージとを有し上面からガスを吹き出し基板をガス浮上させることのできるガス浮上装置と、ガス浮上した基板を前記隙間を跨いで水平方向に送る水平送り装置と、当該隙間からレーザビームを上向きに照射するレーザ光学系と、を備えたたものとした。
【００１３】
上記本発明の構成により、ガス浮上装置は前方ガス浮上ステージと後方ガス浮上ステージとを有し、前方ガス浮上ステージと後方ガス浮上ステージは所定の隙間を挟んで搬送方向に並び、ガス浮上ステージの上面からガスを吹き出し基板をガス浮上させることができる。水平送り装置は、ガス浮上した基板を前記隙間を跨いで水平方向に送ることができる。レーザ光学系は、当該隙間からレーザビームを上向きに照射する。
半導体膜を有する基板の表面を上向きにしてガス浮上ステージに置けば、基板は、前方ガス浮上ステージと後方ガス浮上ステージとにガス浮上し、前記隙間を跨いで水平方向に送られ、当該隙間から下面をレーザビームに照射され、レーザ光が基板を透過するので、裏面から基板を透過して表面を照射できる。
これにより半導体膜の活性を最大限に高めることができ、かつ処理時間が短く、基板の歪みのおそれも少ない等の優れた半導体膜を得ることができる。
【００１４】
さらに、本発明に係るレーザアニール装置は、隙間の上方に設けられ下方から照射されたレーザビームを下方へ反射しうる反射板を備えるものとした。
上記本発明の構成により、反射板は、隙間の上方に設けられ、下方から照射されたレーザビームを下方へ反射し、当該隙間から上向きに照射されたレーザビームを下方へ反射し、さらに半導体膜を加熱できる。
【００１５】
さらに、本発明に係るレーザアニール装置は、レーザビームが、基板直交軸に対して所定の角度で交差する線状ビームであるものとした。
上記本発明の構成により、レーザビームが、基板直交軸に対して所定の角度で交差する線状ビームであり、線状ビームが、基板直交軸に対して所定の角度で交差して基板に照射される。
半導体膜を有する基板の表面を上向きにしてガス浮上ステージに置けば、半導体膜表面での反射光と半導体裏面での反射光との光軸がずれるので、反射光同士の経路差に起因する相互干渉を防止でき、反射したレーザ光の強度分布にむらが生じない。従って、活性化された基板上の半導体の抵抗率分布や、結晶化された半導体の結晶粒径分布や移動度分布にむらがなく、特性のよい半導体を得ることができる。
【００１６】
さらに、本発明に係るレーザアニール装置は、基板下面を水平に支持できる複数のピンと、その複数のピンをガス浮上ステージを貫通して上下させることのできるピン昇降機構とを有する基板支持装置を備えるものとした。
上記本発明の構成により、基板支持装置の複数のピンは基板下面を水平に支持でき、基板支持装置のピン昇降機構はその複数のピンをガス浮上ステージを貫通して上下させることのでき、基板支持装置は、基板下面を水平に支持して、ガス浮上ステージの上方で基板を上下させることができ、ガス浮上ステージと基板の授受をすることができる。
【００１７】
さらに、本発明に係るレーザアニール装置は、前記隙間に配置され上面からガスを吹き出して基板下面を浮かせ基板を支持するガスベアリングとそのガスの吹き出し量を調整して基板下面の高さを調整する制御装置とを有する基板高さ調整装置を備えたものとした。
上記本発明の構成により、基板高さ調整装置のガスベアリングは、前記隙間に配置され上面からガスを吹き出して基板下面を浮かせ基板を支持し、基板高さ調整装置の制御装置は、そのガスの吹き出し量を調整して基板下面の高さを調整し、基板高さ調整装置は、前記隙間付近での基板下面の高さを調整でき、当該隙間から上向きに照射されるレーザビームの基板でのビーム形状が安定する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態を、図面を参照して説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
【００１９】
本発明の実施形態に係るレーザアニール装置の構造を説明する。図１は、本発明の実施形態の平面図である。図２は、本発明の実施形態の側面断面図である。図３は、図３の部分詳細図である。
【００２０】
レーザアニール装置１は、基板ガス浮上装置１０と基板水平送り装置２０とレーザ光学系３０と基板高さ調整装置４０と基板昇降装置５０と基板ローダ６０とカセットステーション７０と操作盤８０と定盤９０とからなる。説明の便宜のため、基板がレーザアニールされる際に、基板の移動する方向を移動先を前方として前後方向と、その両側を左右方向と呼ぶ。
【００２１】
基板ガス浮上装置１０は、基板にレーザを照射する際に基板を非接触で支持する装置であり、後方ガス浮上ステージ１１と前方ガス浮上ステージ１２とを有する。各々のガス浮上ステージ１１，１２は、各々の上面を同一平面に含み、所定の隙間を挟んで水平になる様に定盤９０上に配置される。各々のガス浮上ステージ１１，１２の上面にはガスを吹き出す穴が無数に設けられ、その穴はガス供給器（図示せず）とガス配管（図示せず）を介して連通する。さらに、各々のガス浮上ステージ１１，１２には、後述する基板支持装置５０のピン５３が貫通する穴が設けられる。
【００２２】
基板水平送り装置２０は、基板ガス浮上装置にガス浮上した基板を、後方ガス浮上ステージ１１上から前方ガス浮上ステージ１２上へ水平に搬送するための装置であり、基板水平送り台２１と基板把持機構２２と基板水平送り台送り機構２３と基板水平送り台駆動機構２４と基板姿勢決め機構２５、２６とを有する。基板水平送り台２１は、基板ガス浮上装置１０を左右に跨いだ構造体であり、その構造体の左右を定盤９０上に前後方向移動自在に固定される。基板把持機構２２は後方ガス浮上ステージ１１上又は前方ガス浮上ステージ１２上にガス浮上した基板の前端部を把持可能な機構であり、基板水平送り台２１に支持される。基板水平送り台送り機構２３は、基板水平送り台２１を前後方向に移動させる機構であり、リニアガイドと送りねじを有している。基板水平送り台駆動機構２４は、基板水平送り台送り機構２３を介して、基板水平送り台２１を駆動する機構であり、送りねじにトルク継手でつながったモータとモータドライバを有している。基板姿勢決め機構２５、２６は、後方ガス浮上ステージ１１に浮上した基板の姿勢を整える機構である。
【００２３】
レーザ光学系３０は、基板をレーザアニールするためのレーザを発振して、そのレーザビーム４を導き、基板ガス浮上装置１０の下側から前記隙間を通して、基板に照射するための機構であり、レーザ発振器３１と４５度ミラー３２と線状ビーム成型光学系３３とレーザビーム誘導光学系３４とを有する。レーザ発信器３１は、レーザを発振する機器であり、基板ガス浮上装置１０の前方に設けられる。発振したレーザビーム４は、４５度ミラー３２で４５度曲げられ、前方ガス浮上ステージ１２の下に導かれる。線状ビーム成型光学系３３は、スポット状の断面をもつレーザビームを光学系により水平に幅を広げて断面が線状の線状レーザビーム（例えば、厚さ５０〜７０ミクロン、幅３００ｍｍ）を出力する光学系であり、前方ガス浮上ステージ１２の下に設けられる。レーザビーム誘導光学系３４は、水平に入射した前記線状レーザビームを光学系で誘導し、前記隙間の下側から基板ガス浮上装置１０にガス浮上する基板の下面に照射する光学系であり、前記隙間の下方に配置され、４５度ミラー３５と集光レンズ３６とプリズム３７と共通架台３９とを有する。４５度ミラー３５は、水平に入射した線状レーザビームを垂直上方に反射するミラーであり、前記隙間の下方に設けられる。集光レンズ３６は、線状レーザビームの幅寸法を維持したまま、厚さ寸法を狭くするためのシリンドリカルレンズであり、前記隙間の下方で４５度ミラー３５の上部に設けられる。プリズム３７は、垂直上方に入射した線状レーザビームを後方に所定角度（例えば、３０度）だけ傾けるための機器であり。前記隙間に設けられる。共通架台３９は、線状ビーム成型光学系３３と４５度ミラー３５と集光レンズ３６とプリズム３７とを一体に支持する構造体であり、定盤９０に支持される。
【００２４】
基板高さ調整装置４０は、前記隙間近傍での基板２の下面とガス浮上ステージの上面とのギャップを一定の距離に保つ機構であり、複数のガスベアリング５１と制御機構（図示せず）とを有する。ガスベアリング５１は、円柱形で中央に穴のあいた焼結金属である。左右方向に一列となったガスベアリングが、線状レーザビームが通過する空間を真ん中に挟んで前記隙間の前後に各々置かれる。ガスベアリング５１には外周部からガスを吹き出すためのガス供給配管と、中央の穴部からガスを吸い込むガス吸い込み配管が連通している。流量調整弁（図示せず）が、ガス供給配管とガス吸い込み配管に設けられ、制御装置の指令により流量を調整可能になっている。制御装置は、前記ギャップの寸法を測るギャップセンサを有し、このギャップセンサの出力を一定にする様に流量調整弁を制御可能である。
【００２５】
基板支持装置５０は、後述する基板ローダ６０と基板ガス浮上装置１０との間で基板２を受け渡しするための機構であり、後方基板支持装置５１と前方基板支持装置５２とを有する。後方基板支持装置５１は、後方ガス浮上ステージ１１の下方に配置され、前方基板支持装置５２は、前方ガス浮上ステージ１２の下方に配置される。各々の基板支持装置５１，５２は複数のピン５３とピン昇降機構５４とを有する。複数のピン５３は、基板を支持する棒状構造体であり、垂直に立っており、その先端は同一平面上にある。複数のピン５３は、各々のガス浮上ステージ１１，１２に設けられた穴を貫通している。ピン昇降機構５４は、ピン５３を昇降させるパンタグラフ式リフタであり、各々のガス浮上ステージ１１，１２の下方に設けられる。昇降機構５４がピン５３の先端で基板２を支持したピンを降下させると、基板２をピン５３からガス浮上ステージ１１、１２に乗せ換えることができる。また、昇降機構５４が、ピン５３を上昇させると、ガス浮上している基板２を、ガス浮上ステージ１１，１２からピン５３に乗せ換えることができる。
【００２６】
基板ローダ６０は、後述するカセット３から基板を取り出して後方基板支持装置５１に受け渡し、前方基板支持装置５２から基板２を受け取り、カセット３に入れるための機構であり、大気ロボット６１とターンテーブル６５とを有する。大気ロボット６１は、基板ガス浮上装置１０の左側を前後方向に移動可能な本体とその上に支持された把持アームを有し、把持アームは基板の下面を支持し、基板を基板カセット３と基板支持装置５０との間を受け渡しする。ターンテーブル６５は、大気ロボット６１のと間で基板の受け渡しをおこない、基板を回転させてその向きを変える機構である。
【００２７】
カセットステーション７０は、基板カセット３を置くステーションであり、前工程や後工程とＡＧＶ等を介して基板カセット３を受け渡しする。
操作盤８０は、レーザアニール装置を操作するための制御盤である。
定盤９０は、基板ガス浮上装置１０と基板水平送り装置２０とレーザ光学系３０のレーザビーム誘導光学系３４と基板高さ調整装置４０とを支持する。
【００２８】
以下に、レーザアニール装置の作用を基板の処理工程に従って説明する。
最初に、複数の基板２が基板カセット３に入れられ、カセットステーション７０の置かれる、さらに空の基板カセット３がカセットステーション７０に置かれている。基板２の表面にはアニールされる半導体膜が設けられて、表面を上にして基板カセット３に並べられている。
【００２９】
（取出工程）大気ロボット６１が基板カセット３から水平になった基板２を取り出し、ターンテーブル６５に乗せる。
【００３０】
（回転工程）ターンテーブル６５が基板２を９０度水平に回転させる。
【００３１】
（ロード工程）大気ロボット６１がターンテーブル６５から水平になった基板２を取り出し、後方基板支持装置５１に乗せる。この時、後方基板支持装置５１はピン５３を昇降させており、基板２はピン５３の先端に支持される。
【００３２】
（アライメント工程）基板姿勢決め装置２５，２６が基板２の両側を押し当て、角部を押し当てて、基板２の姿勢を調整する。
【００３３】
（浮上工程）後方基板支持装置５１がピン５３を降下させて、基板２を後方ガス浮上ステージ１１に乗せる。この際、後方ガス浮上ステージ１１はガスをその上面から吹き出しているので、基板２はガス浮上する。
【００３４】
（細アライメント工程）基板水平送り台２１が基板水平送り台送り機構２３により後方に送られ、基板把持機構２２が基板２の前端に当接する。基板姿勢決め装置２５が基板２の両側を押し当て、基板姿勢決め装置２６が基板２を前方に押して、基板２の姿勢を細調整する。
【００３５】
（把持工程）基板把持機構２２が基板２の前端を把持する。
【００３６】
（レーザ照射工程）レーザ発振器３１のレーザシャッターを開く。レーザビーム４が、４５度ミラー３２を経由して線状ビーム成型光学系３３に入射する。線状ビームが、線状ビーム成型光学系３３から放射され、レーザビーム誘導光学系３４に入射する。線状レーザビームが、４５度ミラー３５で上向きに方向を変えられ、集光レンズ３６で集光され、プリズム３７で後方に所定角度（例えば、３０度）だけ傾けられて、基板２に照射される。基板水平送り台２１が基板水平送り台送り機構２３により前方に送られ、基板把持機構２２に把持された基板２が前方に所定速度で搬送される。基板高さ調整装置４０が、基板の前記間隔部を通過する部位の高さを維持制御する。線状レーザビーム４が、基板２の裏側から照射され、基板２の内部を通過して、基板の表面にある半導体膜をアニールする。基板２が前方に移動したら、レーザ発振器３１のレーザシャッターを閉じる。
【００３７】
（浮上停止工程）前方基板支持装置５２が、ピン５３を上昇させる。基板２がピン５３に支持され上昇し、ピン５３に支持される。
【００３８】
（アンロード工程）大気ロボット６１が、前方基板支持装置５２に乗った基板２を受け取り、ターンテーブル６５に乗せる。
【００３９】
（回転工程）ターンテーブル６５が基板２を９０度水平に回転させる。
【００４０】
（戻し工程）大気ロボット６１がターンテーブル６５から水平になった基板２を取り出し、基板カセット３に乗せる。
【００４１】
順次、工程を繰り返すことにより、基板カセット３に並んだ基板２の処理が完了する。
【００４２】
上述の実施形態のレーザアニール装置を使用して、基板に新レーザアニール方法を実施するには、従来通りに表面を上方にして水平にした基板を基板カセットに積んで、カセットステーションに置けばよい。上述の実施形態のレーザアニール装置は、その基板の裏面を下側にして、裏面を支持しハンドリングし、裏面に下側からレーザを照射して基板の表面にある半導体をレーザアニールする。基板の裏面を支持してハンドリングするので、基板の表面にある半導体のコンタミを防止できる。
従って、特願２００１−０２１０３２号において開示した様に、基板上に形成された薄膜トランジスタに基板側から基板を透過可能なレーザ光を照射して、薄膜トランジスタを構成するポリシリコンを活性化させることを特徴とする新レーザアニール方法を実施することができる。その結果、レーザ光が基板を透過するので、基板側から基板を透過して照射ができ、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）を構成するすべてのポリシリコンをアニール処理することができる。これによりドーピング後のシリコンの活性を最大限に高めることができ、かつ処理時間が短く、基板の歪みのおそれも少ない等の優れた半導体膜を得ることができる。
また、下側から垂直に照射された線状ビームは、前記隙間を通りプリズムにより所定の角度だけ傾けられて基板の裏面から照射されるので、基板を通過したレーザビームは基板の表面と所定の角度だけ交差して半導体膜に照射される。
従って、、特願２００１ー０２０８９３において開示した様に、基板の照射面でのレーザ光の光軸と基板の照射面直交軸とが所定の角度で交差する装置を実現できる。その結果、半導体膜上面での反射光と半導体下面での反射光との光軸がずれるので、経路差に起因する相互干渉を防止でき、反射したレーザ光の強度分布にむらが生ぜす、活性化された基板上の半導体の抵抗率分布や、結晶化された半導体の結晶粒径分布や移動度分布にむらがなく、現状より特性のよい半導体を得ることができる。
【００４３】
本発明は以上に述べた実施形態に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で各種の変更が可能である。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の基板を水平方向に搬送しつつ基板にレーザを照射するレーザアニール装置は、その構成により、以下の効果を有する。
半導体膜を有する基板の表面を上向きにしてガス浮上ステージに置けば、基板は、前方ガス浮上ステージと後方ガス浮上ステージとにガス浮上し、前記隙間を跨いで水平方向に送られ、当該隙間から下面をレーザビームに照射され、レーザ光が基板を透過するので、裏側から基板を透過して表面を照射できる。これにより半導体膜の活性を最大限に高めることができ、かつ処理時間が短く、基板の歪みのおそれも少ない。
また、反射板は当該隙間から上向きに照射されるレーザビームを下方へ反射できるので、基板を通過したレーザビームを下方に反射して、再度基板の表面に照射でき、レーザエネルギを無駄なく使用できる。
また、線状ビームは、基板の面の直交線と所定の傾斜角度で交差して基板に照射され、基板の裏面から入射されたレーザビームは基板上の半導体膜層の下面と上面とで反射し異なる経路を通るので、経路差のある複数の反射ビームの相互干渉を防止できる。
また、基板支持装置は、基板下面を水平に支持して、ガス浮上ステージの上方で基板を上下させることができ、ガス浮上ステージと基板を授受することができ、基板の裏面を下方に向けた通常のハンドリング姿勢で基板をハンドリングしてガス浮上ステージとの間で基板の授受をすることができる。
また、基板高さ調整装置は、前記隙間付近での基板下面の高さを調整でき、当該隙間から上向きに照射されるレーザビームの基板でのビーム形状が安定するので、レーザアニールされた基板の半導体膜の特性が安定する。
また、半導体膜を有する基板の表面を上向きにして基板カセットに置けば、基板の表面を上にしてハンドリングされ、基板上に形成された半導体膜に裏面からレーザ光を照射して、レーザ光が裏面から基板を透過して照射して半導体膜を活性化させることができる。半導体膜を構成するすべての面をアニール処理することができ、半導体膜の活性を最大限に高めることができる。また、基板の照射面でのレーザ光の光軸が基板の照射面直交軸と所定の角度で交差するので、半導体膜上面での反射光と半導体下面での反射光との光軸がずれ、経路差に起因する相互干渉が生じなくなり、反射したレーザ光の強度分布にむらが生ぜす、活性化された基板上の半導体の抵抗率分布や、結晶化された半導体の結晶粒径分布や移動度分布にむらがなく、特性のよい半導体を得ることができる。
従って、新レーザアニール方法の実施に適しており、半導体膜の活性を最大限に高めることができ、かつ処理時間が短く、基板の歪みのおそれも少ない等の優れたレーザアニール装置を提供することができる。
【００４５】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の平面図である。
【図２】本発明の実施形態の側面断面図である。
【図３】図２の部分詳細図である。
【図４】従来のレーザアニール装置の構成図である。
【図５】低温ポリシリコンＴＦＴの製造プロセス図である。
【符号の説明】
１レーザアニール装置
２基板
３基板カセット
４レーザビーム
１０ガス浮上ステージ
１１後方ガス浮上ステージ
１２前方ガス浮上ステージ
２０基板水平送り装置
２１基板水平送り台
２２基板把持機構
２３基板水平送り台送り機構
２４基板水平送り台駆動機構
２５基板左右姿勢決め機構
２６基板前後姿勢決め機構
３０レーザ光学系
３１レーザ発振器
３２４５度ミラー
３３線状ビーム成形光学系
３４レーザビーム誘導光学系
３５４５度ミラー
３６集光レンズ
３７プリズム
３８反射板
３９架構
４０基板高さ調整装置
４１ガスベアリング
５０基板支持装置
５１後方基板支持装置
５３ピン
５４ピン昇降機構
６０基板ローダ
６１大気ロボット
６５ターンテーブル
７０カセットステーション
８０操作盤
９０定盤

Claims

基板を水平方向に搬送しつつ前記基板にレーザビームを照射するレーザアニール装置であって、
所定の隙間を挟んで搬送方向に並べた前方ガス浮上ステージと後方ガス浮上ステージとを有し上面からガスを吹き出し前記基板をガス浮上させることのできるガス浮上装置と、
ガス浮上した前記基板を前記隙間を跨いで水平方向に送る水平送り装置と、
前記隙間から前記レーザビームを上向きに照射するレーザ光学系と、を備えたことを特徴とするレーザアニール装置。
請求項１において、
前記隙間の上方に設けられ、下方から照射された前記レーザビームを下方へ反射しうる反射板を備えるレーザアニール装置。
請求項１または請求項２において、
前記レーザビームが、基板直交軸に対して所定の角度で交差する線状ビームであることを特徴とするレーザアニール装置。
請求項１乃至請求項３のいずれか一項において、
前記基板下面を水平に支持できる複数のピンと、
前記複数のピンを前記ガス浮上ステージを貫通して上下させることのできるピン昇降機構と、を有する基板支持装置を備えることを特徴とするレーザアニール装置。
請求項１乃至請求項４のいずれか一項において、
前記隙間に配置され、上面からガスを吹き出して前記基板下面を浮かせ前記基板を支持するガスベアリングと、
前記ガスの吹き出し量を調整して前記基板下面の高さを調整する制御装置と、を有する基板高さ調整装置を備えたことを特徴とするレーザアニール装置。