JP4405902B2 - レーザーマスク、レーザー結晶化方法、及び表示素子の製造方法 - Google Patents
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Description
図17は、照射されるレーザーエネルギー密度に対する結晶化したシリコン薄膜のグレインサイズを示すグラフである。
図1Aは、本発明の順次的横方向結晶化に使用されるレーザーマスクを示す例示図で、一般的な結晶化工程に比べて結晶化時間を短縮できるように設計されたマスクを示す。
図3A〜図3Cは、図1Aに示すマスク270を用いてシリコン薄膜を結晶化する過程を順次示す平面図である。
図10Bは、図10Aに示すレーザーマスク構成方法により製作したレーザーマスクを示す例示図で、前述したように、前記第1実施形態によるマスク構成方法により構成したレーザーマスク670は、A位置のマスクパターン675A、C位置のマスクパターン675C、及びB位置のマスクパターン675Bが順に形成された3つのブロックからなっている。
図13Bは、図13Aに示すレーザーマスク構成方法により製作したレーザーマスクを示す例示図で、前述したように、前記第2実施形態によるマスク構成方法により構成したレーザーマスク770は、A位置のマスクパターン775A、B位置のマスクパターン775B、及びC位置のマスクパターン775Cが順に形成された3つのブロックからなっている。
まず、ガラスのような透明な絶縁物質からなる基板820上に、シリコン酸化膜(SiO2)により構成されるバッファ層821を形成する。
Claims (19)
- 複数の透過領域及び1つの遮断領域を含む周期性パターンを有する3つのブロックにより構成されたレーザーマスクであって、
これらのブロックのうち、第1のブロックの周期性パターンは第1の位置を有し、第2のブロックの周期性パターンは第2の位置を有し、第3のブロックの周期性パターンは第3の位置を有し、前記第1のブロックの周期性パターン、前記第2のブロックの周期性パターン、および前記第3のブロックの周期性パターンのそれぞれの透過領域の形状および周期は同一であり、これらの位置は互いに所定量分異なり、
前記第1のブロックの周期性パターン、前記第2のブロックの周期性パターン、および前記第3のブロックの周期性パターンからなる3種の周期性パターンを1つのブロックに適用する場合に、前記3種の周期性パターンのうちの互いに隣接する透過領域は、一部が重なるように形成され、前記3種の周期性パターンのそれぞれが隣接する透過領域は、1つの正三角形をなし、前記正三角形が6つ集まって正六角形パターンをなし、
前記複数の透過領域は、円形状を有し、
各ブロックの周期性パターンにおいて、互いに隣接する透過領域の中心間の距離(L)と円形状の透過領域の半径(R)とは、L/3≦R<L/2の関係式を有する
ことを特徴とするレーザーマスク。 - 前記複数の透過領域は、前記各ブロック内でN行×M列(N、Mは整数)のマトリックス状に配列されることを特徴とする請求項1に記載のレーザーマスク。
- 前記複数の透過領域は、前記各ブロック内で奇数列と偶数列とが互いにずれるように配列されることを特徴とする請求項2に記載のレーザーマスク。
- 前記レーザーマスクは、クロム系金属またはアルミニウム系金属からなる金属物質により構成されることを特徴とする請求項1に記載のレーザーマスク。
- 半導体膜が形成されている基板を提供する段階と、
複数の透過領域及び1つの遮断領域を含む周期性パターンを有する3つのブロックにより構成され、これらのブロックのうち、第1のブロックの周期性パターンは第1の位置を有し、第2のブロックの周期性パターンは第2の位置を有し、第3のブロックの周期性パターンは第3の位置を有し、前記第1のブロックの周期性パターン、前記第2のブロックの周期性パターン、および前記第3のブロックの周期性パターンのそれぞれの透過領域の形状および周期は同一であり、これらの位置は互いに所定量分異なり、前記第1のブロックの周期性パターン、前記第2のブロックの周期性パターン、および前記第3のブロックの周期性パターンからなる3種の周期性パターンを1つのブロックに適用する場合に、前記3種の周期性パターンのうちの互いに隣接する透過領域は、一部が重なるように形成され、前記3種の周期性パターンのそれぞれが隣接する透過領域は、1つの正三角形をなし、前記正三角形が6つ集まって正六角形パターンをなし、前記複数の透過領域は、円形状に形成され、各ブロックの周期性パターンにおいて、互いに隣接する透過領域の中心間の距離(L)と円形状の透過領域の半径(R)とは、L/3≦R<L/2の関係式を有することを特徴とするマスクを前記基板上に位置させる段階と、
前記第1のブロックを介して、前記半導体膜上に1次レーザービームを照射することで円形状の1次結晶を形成する段階と、
前記第2のブロックを介して、前記1次結晶が形成された半導体膜上に2次レーザービームを照射することで、前記1次結晶の円周を開始点として前記第2のブロックのマスクパターンの中心側に結晶が成長するようにして、2次結晶を形成する段階と、
前記第3のブロックを介して、前記1次結晶および前記2次結晶が形成された半導体膜上に3次レーザービームを照射することで、前記1次結晶または前記第2の結晶と前記第3のブロックのマスクパターンとが重なる部分を開始点として前記第3のブロックのマスクパターンの中心側に結晶が成長するようにして、3次結晶を形成する段階と
を含み、
照射される前記1次レーザービーム、前記2次レーザービーム、および前記3次レーザービームのそれぞれは、完全溶融領域のエネルギー密度を有し、前記半導体膜を順次的横方向結晶化方法により結晶化することで、前記1次結晶、前記2次結晶、および前記3次結晶を、ショットマークがなく、放射状に成長した均一なグレインを有するように形成する
ことを特徴とするレーザー結晶化方法。 - 前記複数の透過領域は、前記各ブロック内でN行×M列のマトリックス状に配列されることを特徴とする請求項5に記載のレーザー結晶化方法。
- 前記複数の透過領域は、前記各ブロック内で奇数列と偶数列とが互いにずれるように配列されることを特徴とする請求項6に記載のレーザー結晶化方法。
- 前記マスクは、クロム系金属またはアルミニウム系金属からなる金属物質により形成することを特徴とする請求項5に記載のレーザー結晶化方法。
- 前記1次結晶を形成する段階から前記3次結晶を形成する段階までの段階は、
前記マスクを介して前記1次レーザービームを照射して、所定の幅を有する1次結晶化領域を形成する段階と、
前記基板を前記所定の幅以下の距離だけ移動させる段階と、
前記マスクを介して前記2次レーザービームを照射して、2次結晶化領域を形成する段階と、
前記基板を前記所定の幅以下の距離だけ移動させる段階と、
前記マスクを介して前記3次レーザービームを照射して、3次結晶化領域を形成する段階と
を含むことを特徴とする請求項5に記載のレーザー結晶化方法。 - 前記基板を前記所定の幅の1/3の距離だけ移動させることを特徴とする請求項9に記載のレーザー結晶化方法。
- 前記1次結晶を形成する段階から前記3次結晶を形成する段階までの段階は、
前記マスクを介して前記1次レーザービームを照射して、1次結晶化領域を形成する段階と、
前記マスクを前記1つのブロックの距離だけ移動させる段階と、
前記マスクを介して前記2次レーザービームを照射して、2次結晶化領域を形成する段階と、
前記マスクを前記1つのブロックの距離だけ移動させる段階と、
前記マスクを介して前記3次レーザービームを照射して、3次結晶化領域を形成する段階と
を含むことを特徴とする請求項5に記載のレーザー結晶化方法。 - 基板上に、交差して画素領域を定義するゲートライン及びデータラインを形成する段階と、
前記ゲートラインとデータラインとの交差領域に薄膜トランジスタを形成する段階と
を含む表示素子の製造方法であって、
前記薄膜トランジスタを形成する段階は、
前記基板上に、半導体膜を形成する段階、前記基板上に、複数の透過領域及び1つの遮断領域を含む周期性パターンを有する3つのブロックにより構成され、これらのブロックのうち、第1のブロックの周期性パターンは第1の位置を有し、第2のブロックの周期性パターンは第2の位置を有し、第3のブロックの周期性パターンは第3の位置を有し、前記第1のブロックの周期性パターン、前記第2のブロックの周期性パターン、および前記第3のブロックの周期性パターンのそれぞれの透過領域の形状および周期は同一であり、これらの位置は互いに所定量分異なり、前記第1のブロックの周期性パターン、前記第2のブロックの周期性パターン、および前記第3のブロックの周期性パターンからなる3種の周期性パターンを1つのブロックに適用する場合に、前記3種の周期性パターンのうちの互いに隣接する透過領域は、一部が重なるように形成され、前記3種の周期性パターンのそれぞれが隣接する透過領域は、1つの正三角形をなし、前記正三角形が6つ集まって正六角形パターンをなし、前記複数の透過領域は、円形状に形成され、各ブロックの周期性パターンにおいて、互いに隣接する透過領域の中心間の距離(L)と円形状の透過領域の半径(R)とは、L/3≦R<L/2の関係式を有することを特徴とするマスクを前記基板上に位置させる段階と、
前記第1のブロックを介して、前記半導体膜上に1次レーザービームを照射することで円形状の1次結晶を形成する段階と、
前記第2のブロックを介して、前記1次結晶が形成された半導体膜上に2次レーザービームを照射することで、前記1次結晶の円周を開始点として前記第2のブロックのマスクパターンの中心側に結晶が成長するようにして、2次結晶を形成する段階と、
前記第3のブロックを介して、前記1次結晶および前記2次結晶が形成された半導体膜上に3次レーザービームを照射することで、前記1次結晶または前記第2の結晶と前記第3のブロックのマスクパターンとが重なる部分を開始点として前記第3のブロックのマスクパターンの中心側に結晶が成長するようにして、3次結晶を形成する段階と
を含み、
照射される前記1次レーザービーム、前記2次レーザービーム、および前記3次レーザービームのそれぞれは、完全溶融領域のエネルギー密度を有し、前記半導体膜を順次的横方向結晶化方法により結晶化することで、前記1次結晶、前記2次結晶、および前記3次結晶を、ショットマークがなく、放射状に成長した均一なグレインを有するように形成する
ことを特徴とする表示素子の製造方法。 - 前記複数の透過領域は、前記各ブロック内でN行×M列(N、Mは整数)のマトリックス状に配列されることを特徴とする請求項12に記載の表示素子の製造方法。
- 前記複数の透過領域は、前記各ブロック内で奇数列と偶数列とが互いにずれるように配列されることを特徴とする請求項13に記載の表示素子の製造方法。
- 前記マスクは、クロム系金属またはアルミニウム系金属からなる金属物質により形成されることを特徴とする請求項12に記載の表示素子の製造方法。
- 前記1次結晶を形成する段階から前記3次結晶を形成する段階までの段階は、
前記マスクを介して前記1次レーザービームを照射して、所定の幅を有する1次結晶化領域を形成する段階と、
前記基板を前記所定の幅以下の距離だけ移動させる段階と、
前記マスクを介して前記2次レーザービームを照射して、2次結晶化領域を形成する段階と、
前記基板を前記所定の幅以下の距離だけ移動させる段階と、
前記マスクを介して前記3次レーザービームを照射して、3次結晶化領域を形成する段階と
を含むことを特徴とする請求項12に記載の表示素子の製造方法。 - 前記基板を前記所定の幅の1/3の距離だけ移動させることを特徴とする請求項16に記載の表示素子の製造方法。
- 前記1次結晶を形成する段階から前記3次結晶を形成する段階までの段階は、
前記マスクを介して前記1次レーザービームを照射して、1次結晶化領域を形成する段階と、
前記マスクを前記1つのブロックの距離だけ移動させる段階と、
前記マスクを介して前記2次レーザービームを照射して、2次結晶化領域を形成する段階と、
前記マスクを前記1つのブロックの距離だけ移動させる段階と、
前記マスクを介して前記3次レーザービームを照射して、3次結晶化領域を形成する段階と
を含むことを特徴とする請求項12に記載の表示素子の製造方法。 - 前記表示素子は、液晶表示素子または有機EL素子であることを特徴とする請求項12に記載の表示素子の製造方法。
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