JP2008300514A - レーザアニール方法及びレーザアニール装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】半導体膜5の下地層又はキャップ層として光触媒層4を形成する。光触媒層4に吸収される波長をもつ励起光8を光触媒層4に照射しながら、半導体膜5にレーザ光1を照射して、半導体膜5を溶融及び固化させることにより結晶化させる。この方法により、光触媒層4の超親水作用によって半導体融液の濡れ性が改善する。このため、半導体膜5の融点近傍で、半導体膜5と光触媒層4の界面に結晶核を発生させることができ、これにより結晶粒径の揃った多結晶半導体膜を形成することができる。
【選択図】図1
Description
(1)本発明は、基板の一方面側に形成された半導体膜にレーザ光を照射して前記半導体膜を溶融及び固化させることにより結晶化させるレーザアニール方法であって、前記基板の一方面側に光触媒層を形成し、該光触媒層の上に直接、前記半導体膜を形成し、前記光触媒層に吸収される波長をもつ励起光を前記光触媒層に照射しながら、前記半導体膜にレーザ光を照射して、前記半導体膜を溶融及び固化させることにより結晶化させる、ことを特徴とする。
また、光触媒層は、半導体膜の下地層として形成されているので、結晶化プロセス以降に行なわれる処理のために光触媒層を除去する必要がない。
また、第1ステージと第2ステージの間に隙間が形成されているので、基板の他方面(下面)側から、上記の隙間を通して光触媒層に励起光を容易に照射することができる。
また、基板ステージが励起光を透過させる材料からなるので、基板の他方面側から、基板を通して光触媒層に励起光を容易に照射することができる。
また、基板の一方面側から光触媒層に励起光を照射するので、基板ステージに特別な工夫を加える必要が無い。
図1は、本発明の第1実施形態にかかるレーザアニール方法の説明図である。
このレーザアニールは、基板2の一方面側に形成された半導体膜5にレーザ光1を照射して半導体膜5を溶融及び固化させることにより結晶化させる。以下、基板2において、半導体膜5が形成された側の面を「一方面」といい、その反対側の面を「他方面」という。
以下、基板2に、バリア層3、光触媒層4及び半導体膜5が形成された構造体を、半導体膜付き基板6という。
レーザ光1は、連続波、パルス波のいずれでもよいが、半導体膜5の結晶粒径は、溶融及び固化した回数すなわちレーザ光1の入射回数に応じて大きくなるため、パルス波を用い、単位領域あたりのパルス光の照射回数が複数回となるようにレーザ光1を基板2の面方向に走査することにより、効率的に粒径の大きな結晶粒を得ることができる。
また、光触媒層4は、半導体膜5の下地層として形成されているので、結晶化プロセス以降に行なわれる処理のために光触媒層4を除去する必要がない。
図3は、本発明の第2実施形態にかかるレーザアニール方法の説明図である。なお、本実施形態の説明において、言及しない事項については、第1実施形態と同様である。
以下、基板2に、バリア層3、半導体膜5及び光触媒層4が形成された構造体を、半導体膜付き基板7という。
また、光触媒層4がレーザ光1を透過させる材料からなるので、通常のレーザアニールと同様に基板2の一方面側から半導体膜5にレーザ光1を照射することができる。
図4は、第1実施形態のレーザアニール方法を実施するための第1構成例にかかるレーザアニール装置10Aの概略構成を示す図である。
このレーザアニール装置10Aは、レーザ照射装置16と、ガス浮上装置12と、水平送り装置14と、励起光照射装置9とを備え、図1に示した半導体膜付き基板6を対象として、半導体膜5にレーザ光1を照射し、半導体膜5を溶融及び固化させることにより結晶化させる。
また、第1ステージ12aと第2ステージ12bの間に隙間が形成されているので、基板2の他方面(下面)側から、上記の隙間を通して光触媒層4に励起光8を容易に照射することができる。
図5は、第1実施形態のレーザアニール方法を実施するための第2構成例にかかるレーザアニール装置10Bの概略構成を示す図である。
このレーザアニール装置10Bは、レーザ照射装置16と、基板ステージ22と、励起光照射装置9とを備え、図1に示した半導体膜付き基板6を対象として、半導体膜5にレーザ光1を照射し、半導体膜5を溶融及び固化させることにより結晶化させる。
また、基板ステージ22が励起光8を透過させる材料からなるので、基板2の他方面側から、基板2を通して光触媒層4に励起光8を容易に照射することができる。
図6は、第2実施形態のレーザアニール方法を実施するための第3構成例にかかるレーザアニール装置10Cの概略構成を示す図である。
このレーザアニール装置10Cは、レーザ照射装置16と、基板ステージ24と、励起光照射装置9とを備え、図3に示した半導体膜付き基板7を対象として、半導体膜5にレーザ光1を照射し、半導体膜5を溶融及び固化させることにより結晶化させる。
励起光照射装置9は、基板2の一方面側から、光触媒層4に吸収される波長をもつ励起光8を光触媒層4に照射する。励起光照射装置9の構成は、基板2に対する位置が異なる点を除き、第1構成例と同様である。
また、基板2の一方面側から光触媒層4に励起光8を照射するので、基板ステージ24に特別な工夫を加える必要が無い。
2 基板
3 バリア層
4 光触媒層
5 半導体膜
6,7 半導体膜付き基板
8 励起光
9 励起光照射装置
10A,10B,10C レーザアニール装置
12 ガス浮上装置
12a 第1ステージ
12b 第2ステージ
14 水平送り装置
16 レーザ照射装置
17 レーザ発振器
18 ビームホモジナイザ
19 ミラー
20 投影レンズ
22,24 基板ステージ
Claims (10)
- 基板の一方面側に形成された半導体膜にレーザ光を照射して前記半導体膜を溶融及び固化させることにより結晶化させるレーザアニール方法であって、
前記基板の一方面側に光触媒層を形成し、該光触媒層の上に直接、前記半導体膜を形成し、
前記光触媒層に吸収される波長をもつ励起光を前記光触媒層に照射しながら、前記半導体膜にレーザ光を照射して、前記半導体膜を溶融及び固化させることにより結晶化させる、ことを特徴とするレーザアニール方法。 - 前記光触媒層の吸収端波長は前記基板の吸収端波長より長く、前記基板は前記励起光を透過させる材料からなり、
前記基板の他方面側から、前記基板を通して前記光触媒層に前記励起光を照射する、請求項1記載のレーザアニール方法。 - 前記基板の一方面を上側に向けた状態で、所定の隙間を挟んで水平方向に並べた第1ステージと第2ステージの上面からガスを吹き出して前記基板を浮上させるとともに、浮上した前記基板を前記隙間を跨いで第1ステージと第2ステージの一方から他方に向って水平方向に搬送し、
該基板の搬送と並行して、前記隙間及び前記基板を通して前記基板の下面側から、前記光触媒層に前記励起光を照射しながら、前記基板の上面側から前記隙間に向って、前記励起光が照射された光触媒層に隣接する前記半導体膜にレーザ光を照射する、請求項2記載のレーザアニール方法。 - 前記励起光を透過させる材料からなる基板ステージにより前記他方面を該基板ステージに向けた状態で前記基板を支持し、
前記基板ステージ及び前記基板を通して前記基板の他方面側から前記光触媒層に前記励起光を照射しながら、前記基板の一方面側から、前記励起光が照射された光触媒層に隣接する前記半導体膜にレーザ光を照射し、該レーザ光を前記基板の面方向に走査する、請求項2記載のレーザアニール方法。 - 基板の一方面側に形成された半導体膜にレーザ光を照射して前記半導体膜を溶融及び固化させることにより結晶化させるレーザアニール方法であって、
前記基板の一方面側に前記半導体膜を形成し、該半導体膜の上に直接、光触媒層を形成し、
前記光触媒層が吸収する波長をもつ励起光を前記光触媒層に照射しながら、前記半導体膜にレーザ光を照射して、前記半導体膜を溶融及び固化させることにより結晶化させる、ことを特徴とするレーザアニール方法。 - 前記光触媒層は前記レーザ光を透過させる材料からなり、
基板ステージにより前記他方面を該基板ステージに向けた状態で前記基板を支持し、
前記基板の一方面側から前記光触媒層に前記励起光を照射しながら、前記励起光が照射された光触媒層に隣接する前記半導体膜に前記基板の一方面側からレーザ光を照射し、該レーザ光を前記基板の面方向に走査する、請求項5記載のレーザアニール方法。 - 前記光触媒層は、TiO2、ZnO2、MgO、SnO2、SrTiO3、WO3、Bi2O3又はFe2O3からなる、請求項1乃至6のいずれか記載のレーザアニール方法。
- 基板の一方面側に形成された半導体膜にレーザ光を照射して前記半導体膜を溶融及び固化させることにより結晶化させるレーザアニール装置であって、
処理対象となる前記基板は、一方面側に光触媒層が形成され、該光触媒層の上に直接、前記半導体膜が形成され、前記光触媒層の吸収端波長が当該基板の吸収端波長より長い、ものであり、
所定の隙間を挟んで水平方向に並べた第1ステージと第2ステージとを有し該第1ステージと第2ステージの上面からガスを吹き出して前記一方面を上側に向けた前記基板を浮上させるガス浮上装置と、
該ガス浮上装置により浮上した前記基板を、前記隙間を跨いで第1ステージと第2ステージの一方から他方に向って水平方向に送る水平送り装置と、
前記基板の上面側から前記隙間に向って、前記半導体膜にレーザ光を照射するレーザ照射装置と、
前記光触媒層に吸収される波長をもつ励起光を前記光触媒層に照射する励起光照射装置と、を備え、
前記基板は前記励起光を透過させる材料からなり、前記励起光照射装置は、前記基板の下面側から前記隙間及び前記基板を通して前記光触媒層に前記励起光を照射し、前記レーザ照射装置は、前記励起光が照射された光触媒層に隣接する前記半導体膜にレーザ光を照射する、ことを特徴とするレーザアニール装置。 - レーザ光を基板の面方向に走査して、該基板の一方面側に形成された半導体膜にレーザ光を照射し、前記半導体膜を溶融及び固化させることにより結晶化させるレーザアニール装置であって、
処理対象となる前記基板は、一方面側に光触媒層が形成され、該光触媒層の上に直接、前記半導体膜が形成され、前記光触媒層の吸収端波長が当該基板の吸収端波長より長い、ものであり、
前記基板を該基板の他方面側から支持する基板ステージと、
前記基板の一方面側から前記半導体膜にレーザ光を照射するレーザ照射装置と、
前記光触媒層に吸収される波長をもつ励起光を前記光触媒層に照射する励起光照射装置と、を備え、
前記基板及び前記基板ステージは、前記励起光を透過させる材料からなり、前記励起光照射装置は、前記基板の他方面側から前記基板ステージ及び前記基板を通して前記光触媒層に前記励起光を照射し、前記レーザ照射装置は、前記励起光が照射された光触媒層に隣接する前記半導体膜にレーザ光を照射する、ことを特徴とするレーザアニール装置。 - レーザ光を基板の面方向に走査して、該基板の一方面側に形成された半導体膜にレーザ光を照射し、前記半導体膜を溶融及び固化させることにより結晶化させるレーザアニール装置であって、
処理対象となる前記基板は、一方面側に半導体膜が形成され、該半導体膜の上に直接、光触媒層が形成され、該光触媒層が前記レーザ光を透過させる材料からなる、ものであり、
前記基板を該基板の他方面側から支持する基板ステージと、
前記基板の一方面側から前記半導体膜にレーザ光を照射するレーザ照射装置と、
前記基板の一方面側から前記光触媒層に前記励起光を照射する励起光照射装置と、を備え、
前記レーザ照射装置は、前記励起光が照射された光触媒層に隣接する前記半導体膜にレーザ光を照射する、ことを特徴とするレーザアニール装置。
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