(57)【要約】【課題】本発明は、レーザ放射によってアモルファス半導体を改質するための方法及び装置を獲得することを目的とする。【解決手段】本発明はアモルファス半導体（５２）を改質するための方法及び装置に関する。半導体（５２）の或る領域を溶融するために、その半導体（５２）の領域が、その半導体（５２）の気化温度よりも低い、半導体（５２）の溶融槽温度に達するまで、半導体（５２）のその領域にレーザビーム（５４）が照射される。そのレーザビーム（５４）は半導体（５２）の表面に対して相対的に送り移動することにより動かされる。半導体のその領域が部分的に固化又は完全に硬化するまで、半導体（５２）のその領域への照射が中断される。半導体（５２）を照射するステップ及び半導体（５２）への照射を中断するステップは、レーザビーム（５４）を動かすことによって、半導体（５２）の表面の所望の部分が少なくとも部分的に掃引されるまで繰り返される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アモルファス半導体（５２）を改質するための方法であって、前記半導体（５２）の或る領域を溶融するために、前記半導体（５２）の気化温度よりも低い、前記半導体（５２）の溶融槽温度に達するまで、前記半導体（５２）の該領域にレーザビーム（５４）を照射するステップであって、該レーザビーム（５４）は前記半導体（５２）の表面にわたって前記半導体（５２）に対して相対的に動かされる、照射するステップと、前記半導体（５２）の前記領域が部分的に固化又は完全に硬化するまで、前記半導体（５２）の前記領域への照射を中断するステップと、前記レーザビーム（５４）と前記半導体（５２）とを相対的に動かすことによって、前記半導体（５２）の前記表面の所望の部分が少なくとも部分的に掃引されるまで、前記半導体（５２）に照射するステップと、前記半導体（５２）への照射を中断するステップとを繰り返すステップとを含む、アモルファス半導体を改質するための方法。
【請求項２】
前記レーザビーム（５４）は連続波であることを特徴とする、請求項１に記載のアモルファス半導体を改質するための方法。
【請求項３】
前記レーザビーム（５４）はパルス波であり、該パルス間の時間は、照射を中断しているときに、前記半導体（５２）が融点未満の温度まで冷却されないように選択されることを特徴とする、請求項１もしくは２に記載のアモルファス半導体を改質するための方法。
【請求項４】
前記レーザ（５０）の前記パルス間の前記時間は８０ｎｓ未満であることを特徴とする、請求項３に記載のアモルファス半導体を改質するための方法。
【請求項５】
前記レーザ（５０）の前記パルス間の前記時間は２０ｎｓ未満であることを特徴とする、請求項３に記載のアモルファス半導体を改質するための方法。
【請求項６】
前記レーザビーム（５４）は移動方向（１８）において概ねガウス強度分布（１６）を示すことを特徴とする、請求項１ないし５のいずれか１項に記載のアモルファス半導体を改質するための方法。
【請求項７】
前記レーザビーム（５４）は移動方向（１８）において概ね一様な強度分布を示すことを特徴とする、請求項１ないし５のいずれか１項に記載のアモルファス半導体を改質するための方法。
【請求項８】
前記レーザビーム（５４）は移動方向（１８）に対して垂直な方向において概ねガウス強度分布（１２）を示すことを特徴とする、請求項１ないし７のいずれか１項に記載のアモルファス半導体を改質するための方法。
【請求項９】
前記レーザビーム（５４）は移動方向（１８）に対して垂直な方向において概ね一様な強度分布（１４）を示すことを特徴とする、請求項１ないし８のいずれか１項に記載のアモルファス半導体を改質するための方法。
【請求項１０】
前記レーザビーム（５４）は移動方向（１８）に対して垂直な方向において、中央においてその最小値を有する強度分布（１５）を示すことを特徴とする、請求項１ないし９のいずれか１項に記載のアモルファス半導体を改質するための方法。
【請求項１１】
前記半導体（５２）に対する前記レーザビーム（５４）の相対的な動きは連続送り移動であることを特徴とする、請求項１ないし１０のいずれか１項に記載のアモルファス半導体を改質するための方法。
【請求項１２】
前記レーザビーム（５４）は５ｍｍ／ｓよりも速い送り速度で移動方向（１８）に動かされることを特徴とする、請求項１ないし１１のいずれか１項に記載のアモルファス半導体を改質するための方法。
【請求項１３】
前記レーザビーム（５４）は５０ｍｍ／ｓよりも速い送り速度で移動方向（１８）に動かされることを特徴とする、請求項１ないし１２のいずれか１項に記載のアモルファス半導体を改質するための方法。
【請求項１４】
前記レーザビーム（５４）は１００ないし１，０００ｍｍ／ｓの送り速度で移動方向（１８）に動かされることを特徴とする、請求項１ないし１３のいずれか１項に記載のアモルファス半導体を改質するための方法。
【請求項１５】
前記半導体（５２）に対する前記レーザビーム（５４）の相対的な動きは、前記半導体（５２）上の処理されることになる１つの点から処理されることになる後続の点までステップ動作することにより生み出されることを特徴とする、請求項１ないし１４のいずれか１項に記載のアモルファス半導体を改質するための方法。
【請求項１６】
前記レーザビーム（５４）のパワー、照射時間及び中断時間はユーザによって調整されることを特徴とする、請求項１ないし１５のいずれか１項に記載のアモルファス半導体を改質するための方法。
【請求項１７】
前記半導体（５２）はガラス基板に固定されることを特徴とする、請求項１ないし１６のいずれか１項に記載のアモルファス半導体を改質するための方法。
【請求項１８】
前記半導体（５２）は薄いシリコン層であることを特徴とする、請求項１ないし１７のいずれか１項に記載のアモルファス半導体を改質するための方法。
【請求項１９】
前記半導体（５２）は１０ないし３００ｎｍの厚みを有する薄いシリコン層であることを特徴とする、請求項１ないし１８のいずれか１項に記載のアモルファス半導体を改質するための方法。
【請求項２０】
前記照射時間は１μｓないし１００μｓであることを特徴とする、請求項１ないし１９のいずれか１項に記載のアモルファス半導体を改質するための方法。
【請求項２１】
前記中断時間は１００ｎｓないし１００μｓであることを特徴とする、請求項１ないし２０のいずれか１項に記載のアモルファス半導体を改質するための方法。
【請求項２２】
アモルファス半導体（５２）を改質するための装置であって、前記半導体（５２）の或る領域を溶融するために、前記半導体（５２）の気化温度よりも低い、前記半導体（５２）の溶融槽温度に達するまで、前記半導体（５２）の該領域を照射するためのレーザ（５０）であって、パワーを変調することができる、レーザと、レーザビーム（５４）及び前記半導体（５２）を互いに相対的に動かす送り装置と、前記レーザビーム（５４）のパワー、照射時間及び中断時間を制御するための制御装置（６２）とを備える、アモルファス半導体を改質するための装置。
【請求項２３】
前記送り装置は光学系であり、前記レーザビーム（５４）と前記半導体（５２）を相対的に動かすことによって、前記半導体（５２）の表面の所望の部分が少なくとも部分的に掃引されるように、該光学系を用いて前記レーザビーム（５４）を前記半導体（５２）上に結像させることができることを特徴とする、請求項２２に記載のアモルファス半導体を改質するための装置。
【請求項２４】
前記送り装置は可動ステージ（７０）からなり、該可動ステージ上に前記半導体（５２）が配置されることを特徴とする、請求項２２に記載のアモルファス半導体を改質するための装置。
【請求項２５】
前記制御装置（６２）は、前記レーザビーム（５４）のパワー、照射時間及び中断時間を制御するためにユーザによってプログラミングできることを特徴とする、請求項２２に記載のアモルファス半導体を改質するための装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ放射によってアモルファス半導体を改質するための方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一様に結晶化した半導体を製造するために、たとえばシリコン層のような、ガラス基板上にある半導体への照射は、半導体分野において極めて重要である。たとえば、ｃｗ（連続波）又は擬似ｃｗレーザを用いてシリコン層の照射が実行される場合には、レーザの送り速度が速いとき（＞１００ｍｍ／ｓ）、シリコン層を一様に結晶化させるプロセスウィンドウが非常に小さくなることが試験によって分かっている。用語「プロセスウィンドウ」は適当なエネルギー密度範囲を指す。レーザビームを送り移動（feed）した後の結晶化速度（固相から液体過冷却相への結晶の成長）は温度勾配によって決定される。しかしながら、送り移動する結果として、ｃｗ又は擬似ｃｗ照射は、既に照射されている領域に向かう側には、小さな温度勾配しか生成しない。レーザビームが進む側では、送り移動中に溶融のみが実行される。１００ｍｍ／ｓ未満の遅い送り速度では、横方向への層成長が生じることが試験によって分かっている。その際、層成長は送り移動よりも速く行われるものと考えることができ、連続した過程が実現可能である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
シリコン層において温度が上昇すると、熱伝導が減少するので、送り移動中に加熱が加速され、最終的な温度は導入されたパワーに大きく依存する。それゆえ、適当なパワー密度の選択に対して、シリコン層が液体であるが、気化されない温度を得るための処理窓は、非常に小さい。
【０００４】
送り速度を５０ｍｍ／ｓ未満まで下げた場合には、結晶成長が送り移動に対してさらに正確に適合し、連続して結晶化するだけの十分に大きなプロセスウィンドウが生成される、すなわち数μｍ〜数十μｍの寸法を有する大きな結晶を生成することができる。基板にわたってレーザビームを遅く移動させる結果として、数ｍｓにわたって各点が加熱される。この時間は、周囲のシリコン層内に、さらにシリコン層に固定されるガラス基板内に熱が流れ込む原因となる。シリコン層が溶融できるようにするためには、こうして生じた損失は、それに相当する高いエネルギー密度によって補償されなければならない。加熱時間が比較的長くなる結果として、大量の熱がガラス基板にも流れ込む。ガラス層の上側は加熱され、さらには溶融し、再硬化する。後の時点においてガラス層の上側（従来では５０〜１００μｍ）を分離させてしまう可能性がある内部応力がガラス内に生じる。
【０００５】
それゆえ、ｃｗ又は擬似ｃｗレーザを用いる方法は、薄いシリコン層を結晶化するのにほとんど、又は全く適していない。
【０００６】
遅い送り速度では、ガラス内に内部応力が生成され、ガラス層の上側が分離するようになり、速い速度では、プロセスウィンドウが小さすぎて、問題のない製造を保証することができない。
【０００７】
それゆえ、本発明の目的は、結果として成長過程に繋がる適当なプロセスウィンドウが得られるように、ｃｗ又は擬似ｃｗレーザビームを適合させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この目的は、本発明によるアモルファス半導体を改質するための方法及び装置によって達成される。
【０００９】
アモルファス半導体を改質するための方法であって、半導体の或る領域を溶融するために、その半導体の気化温度よりも低い、半導体の溶融槽温度（melt bath temperature）に達するまで、半導体のその領域にレーザビームを照射するステップであって、そのレーザビームは半導体の表面にわたって半導体に対して相対的に動かされる、照射するステップと、半導体のその領域が部分的に固化又は完全に硬化するまで、半導体のその領域への照射を中断するステップと、レーザビームと前記半導体とを相対的に動かすことによって、半導体の表面の所望の部分が少なくとも部分的に掃引されるまで、半導体に照射するステップと、半導体への照射を中断するステップとを繰り返すステップとを含む、アモルファス半導体を改質するための方法。
【００１０】
レーザビームは連続波であることを特徴とする、先行の請求項のいずれか１項に記載の方法。
【００１１】
レーザビームはパルス波であり、パルス間の時間は、照射を中断しているときに、半導体が融点未満の温度まで冷却されないように選択されることを特徴とする、先行の請求項のいずれか１項に記載の方法。
【００１２】
レーザのパルス間の時間は８０ｎｓ未満であることを特徴とする、請求項３に記載の方法。
【００１３】
レーザのパルス間の時間は２０ｎｓ未満であることを特徴とする、請求項３に記載の方法。
【００１４】
レーザビームは移動方向において概ねガウス強度分布を示すことを特徴とする、先行の請求項のいずれか１項に記載の方法。
【００１５】
レーザビームは移動方向において概ね一様な強度分布を示すことを特徴とする、請求項１ないし５のいずれか１項に記載の方法。
【００１６】
レーザビームは移動方向に対して垂直な方向において概ねガウス強度分布を示すことを特徴とする、先行の請求項のいずれか１項に記載の方法。
【００１７】
レーザビームは移動方向に対して垂直な方向において概ね一様な強度分布を示すことを特徴とする、先行の請求項のいずれか１項に記載の方法。
【００１８】
レーザビームは移動方向に対して垂直な方向において、中央においてその最小値を有する強度分布を示すことを特徴とする、先行の請求項のいずれか１項に記載の方法。
【００１９】
半導体に対するレーザビームの相対的な動きは連続送り移動であることを特徴とする、先行の請求項のいずれか１項に記載の方法。
【００２０】
レーザビームは５ｍｍ／ｓよりも速い送り速度で移動方向に動かされることを特徴とする、先行の請求項のいずれか１項に記載の方法。
【００２１】
レーザビームは５０ｍｍ／ｓよりも速い送り速度で移動方向に動かされることを特徴とする、先行の請求項のいずれか１項に記載の方法。
【００２２】
レーザビームは１００ないし１，０００ｍｍ／ｓの送り速度で移動方向に動かされることを特徴とする、先行の請求項のいずれか１項に記載の方法。
【００２３】
半導体に対するレーザビームの相対的な動きは、半導体上の処理されることになる１つの点から処理されることになる後続の点までステップ動作することにより生み出されることを特徴とする、先行の請求項のいずれか１項に記載の方法。
【００２４】
レーザビームのパワー、照射時間及び中断時間はユーザによって調整されることを特徴とする、先行の請求項のいずれか１項に記載の方法。
【００２５】
半導体はガラス基板に固定されることを特徴とする、先行の請求項のいずれか１項に記載の方法。
【００２６】
半導体は薄いシリコン層であることを特徴とする、先行の請求項のいずれか１項に記載の方法。
【００２７】
半導体は１０ないし３００ｎｍの厚みを有する薄いシリコン層であることを特徴とする、先行の請求項のいずれか１項に記載の方法。
【００２８】
照射時間は１μｓないし１００μｓであることを特徴とする、先行の請求項のいずれか１項に記載の方法。
【００２９】
中断時間は１００ｎｓないし１００μｓであることを特徴とする、先行の請求項のいずれか１項に記載の方法。
【００３０】
アモルファス半導体を改質するための装置であって、半導体の或る領域を溶融するために、その半導体の気化温度よりも低い、半導体の溶融槽温度に達するまで、半導体のその領域に照射するためのレーザであって、パワーを変調することができる、レーザと、レーザビーム及び半導体を互いに相対的に動かす送り装置と、レーザビームのパワー、照射時間及び中断時間を制御するための制御装置とを備える、アモルファス半導体を改質するための装置。
【００３１】
送り装置は光学系であり、レーザビームと前記半導体を相対的に動かすことによって、半導体の表面の所望の部分が少なくとも部分的に掃引されるように、光学系を用いてレーザビームを半導体上に結像させることができることを特徴とする、請求項２２に記載の装置。
【００３２】
送り装置は可動ステージからなり、可動ステージ上に半導体が配置されることを特徴とする、請求項２２に記載の装置。
【００３３】
制御装置は、レーザビームのパワー、照射時間及び中断時間を制御するためにユーザによってプログラミングできることを特徴とする、請求項２２に記載の装置。
【発明の効果】
【００３４】
アモルファス半導体を改質するための方法は、半導体の或る領域を溶融するために、その半導体の気化温度よりも低い、半導体の溶融槽温度に達するまで、半導体のその領域にレーザビームを照射するステップであって、そのレーザビームは半導体の表面にわたって半導体に対して相対的に動かされる、照射するステップと、半導体のその領域が部分的に固化又は完全に硬化するまで、半導体のその領域への照射を中断するステップと、レーザビームを動かすことによって、半導体の表面の所望の部分が少なくとも部分的に掃引されるまで、半導体に照射するステップと、半導体への照射を中断するステップとを繰り返すステップとを含む。
【００３５】
用語「溶融槽温度」は溶融した材料の温度を、すなわち溶融生成物の温度を指している。
【００３６】
固化又は硬化する結果として、ガラス様状態及び結晶状態の両方を生成することができる。以下では、いずれの状態も「固体」と呼ばれるであろう。
【００３７】
その動きは、連続的な送り移動にすることができるか、又は１つの場所から後続の場所にスキップすることにより生み出すことができる（「ステップ・アンド・リピート」法として知られている）。ステップ・アンド・リピート法では、第１の点が処理されてから後続の点にスキップする。その後続の点は第１の点に隣接して配置されるか、又は第１の点から離れて配置される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
［本発明の好ましい実施形態］
本発明は、レーザを照射することによりアモルファス半導体を改質するための方法及び装置を獲得することを目的とする。
【００３９】
［実施形態］
一実施形態では、そのレーザビームは連続波である。
【００４０】
さらに別の実施形態では、そのレーザビームはパルス波であり、パルス間の時間は、レーザビームを照射中に半導体がわずかしか冷却されないように選択される。これは「擬似連続波（quasi-continuous）」照射として知られている。それゆえ、用語「擬似連続波」は、用いられるレーザ光源に関して、光パルスが高い繰返し率で放射されることを意味する。その繰返し率は、その過程がパルスに対して連続して反応するほど十分に高い。シリコン層に照射する場合、これは、シリコン層が２つのパルス間で著しく冷却できないことを意味する。シリコン層は、本当の連続波レーザに対するのと全く同じように、擬似連続波レーザに対して熱的に反応する。シリコン層の場合、２０ＭＨｚの周波数から、このように挙動することが知られている（２０ＭＨｚの周波数は５０ｎｓのパルス周期に対応する）。
【００４１】
レーザのパルス間の時間は８０ｎｓ未満であり、特に２０ｎｓ未満であることが好ましい。
【００４２】
レーザビームは従来どおりに１０〜１００μｍ幅であり（ＦＷＨＭ、半値全幅）、基板にわたって、この軸において引かれる。これは送り移動過程として知られている。急な温度勾配を調整するために、２０μｍ以下の狭い送り分布が用いられることが好ましい。急な温度勾配は、速い結晶化速度を達成するのに、且つ速い送り速度で動作するのに特に適している。レーザビームの長さは、所定の送り速度において、ビームの断面内のパワー密度が、シリコン層を加熱又は溶融し、それにより照射後に改質を引き起こすのに十分であるように調整される。
【００４３】
ガラス支持体上にあるシリコン層、たとえば０．７ｍｍ厚のガラス上にある１０〜３００ｎｍの厚みを有するａ−Ｓｉ層を照射する場合、たとえば５３２ｎｍ又は３５５ｎｍの波長を有する連続波又は擬似連続波（典型的には２０ＭＨｚ以上の繰返し率）のレーザビームを用いることができる。
【００４４】
一実施形態では、そのレーザビームは送り方向（移動方向）において概ねガウス強度分布を示す。別法では、そのレーザビームは送り方向において概ね一様な強度分布を示すことができる。送り方向に対して垂直な方向では、そのレーザビームは概ねガウス強度分布又は概ね一様な強度分布を示すことができる。
【００４５】
半導体に対するレーザビームの相対的な送り方向における送り速度は従来どおりに５ｍｍ／ｓよりも速い。そのレーザビームは、５０ｍｍ／ｓよりも速い送り速度で半導体に対して動かされることが好ましく、１００〜１，０００ｍｍ／ｓの送り速度で動かされることが特に好ましい。
【００４６】
半導体はガラス基板に固定することができる。当然、他の材料（たとえば半導体材料、プラスチック材料、ポリマー）も基板として考えることができ、本発明はガラス基板には決して限定されない。
【００４７】
半導体には、たとえば１０〜３００ｎｍの厚みを有する薄いシリコン層を用いることができる。
【００４８】
照射時間は従来どおりに１μｓ〜１００μｓである。中断時間は従来どおりに１００ｎｓ〜１００μｓである。中断時間は一般的に照射時間よりも短く、長くても照射時間と同じ長さである。
【００４９】
アモルファス半導体を改質するための本発明による装置は、半導体の或る領域を溶融するために、半導体の気化温度よりも低い、半導体の溶融槽温度に達するまで、半導体のその領域を照射するためのレーザと、レーザビーム及び半導体を互いに相対的に動かす送り装置と、レーザビームのパワー、照射時間及び中断時間を制御するための制御装置とを備える。
【００５０】
ユーザは制御装置を通して、レーザビームのパワー、照射時間及び中断時間を調整又はプログラミングすることができる。別法では、半導体材料の最適な改質を確実にするために、制御装置がレーザビームのパワー、照射時間及び中断時間を自動的に適合させることができる。
【００５１】
レーザのパワーは変調することもできる。それゆえ、半導体材料の温度が半導体材料の気化温度を超えることなく半導体材料が加熱されるように、照射パワーを選択することができる。
【００５２】
本発明による装置の一実施形態では、送り装置は光学系であり、レーザビームを動かすことによって、半導体の表面の所望の部分が少なくとも部分的に掃引されるように、その送り装置を用いてレーザビームを半導体上に結像させることができる。他の方法では、送り装置は可動ステージを備えることができ、その上に半導体が配置され、レーザビームに対して相対的に半導体が動かされる。
【００５３】
本発明の場合には、ｃｗ又は擬似ｃｗレーザビームのパワーは、成長過程を最適化し、且つプロセスウィンドウを生成するために特定の方法で変調される。変調の結果として、シリコン層へのパワーの導入が一時的に中断される。照射時間、中断時間及び送り移動は、
照射中に、シリコン溶融生成物、及び気化温度よりも低い溶融槽温度に達し、
新たに照射する前に、照射された領域が少なくとも部分的に固化されるか、又は完全に硬化され（中断の結果として、送り方向、及びその逆の方向において横方向に成長することにより結晶化される過冷却シリコン溶融生成物が生成され）、
中断時間が液体シリコン層の温度を融点未満まで下げる（過冷却溶融生成物）ほど十分な時間であり、その結果として、照射を再開する前に固化されるようにし（横方向の結晶成長）、
中断の結果として、送り方向において固化中の結晶成長に影響を及ぼし、成長速度を高める温度勾配が、移動方向（送り方向）において生成され、
結晶を成長させるために送り速度を速めるのが容易であり（５０ｍｍ／ｓよりも速く、従来では１００〜１，０００ｍｍ／ｓ）、それによりガラス基板へのエネルギーの導入を減らし、結果としてガラス層の分離に繋がることになる応力が生成されないように調整される。
【００５４】
ガラス基板上にある薄いシリコン層（１０〜３００ｎｍの従来どおりの厚みを有する）にｎｓパルスのレーザを照射する場合、レーザパルスの終了後に、照射されないシリコン層及びその下に位置するガラスへの熱の流れによって概ね決定される、急速冷却が開始する。それゆえ、１０〜３００ｎｍの厚みを有する液体シリコン層が５００ｎｓ未満（試験では、約３００ｎｓ）の時間内に融点未満まで冷却される。
【００５５】
先に説明された変調の場合、シリコン溶融生成物の過冷却を達成するために、１００ｎｓ〜数μｓの範囲内までのパワー供給休止が与えられる。
【００５６】
ｃｗ及び擬似ｃｗ照射中に、送り移動を開始するとき、加熱は最初にレーザビーム断面内で引き起こされ、この過程が変調中に繰り返される。本発明の一実施形態では、
加熱過程は送り移動中にパワー変調によって制限される。したがって、Ｓｉ溶融生成物の温度は非常に高いパワー密度においてのみ気化温度に近づくことができるであろう。Ｓｉ層を加熱する過程は、温度が上昇するにつれて、熱伝導が減少する結果として加速される（λ〜１／Ｔ）ことに留意されたい。
オフ時間は２００ｎｓ以上から数μｓまでに調整される。オフ時間中に、過冷却溶融生成物内で横方向成長が生じる。
高い変調周波数（１０ｋＨｚ以上から１００ｋＨｚ）及び速い送り速度（＞５０ｍｍ／ｓ）が用いられる。オフ時間中の送り移動は、滑らかな表面プロファイルを生成するために、１００ｎｍ〜数百ｎｍの範囲内にある。
【００５７】
たとえば、５０ｎｍのａ−Ｓｉ層の場合、３５５ｎｍの波長において、１００ｋＨｚの変調周波数、０．５〜３μｓのオフ時間及び６０〜１００ｍｍ／ｓの送り速度が用いられる場合に、大きいプロセスウィンドウを調整し、一様な結晶化構造を生成することができる。
【００５８】
周囲のシリコン及びガラス基板内へのエネルギーの損失が常に減少するので、ガラス基板内へのエネルギーの導入をできる限り小さくしておくために速い送り速度が好ましく、照射されるエネルギーはシリコン層を溶融するために用いられ、ガラス層は或る程度しか加熱されないことが好ましい。
【００５９】
プロセスウィンドウのサイズを大きくするために、ガラス基板に熱的に接続されるホットプレートを用いて、ガラス基板を加熱することができる。ほうけい酸ガラスの事例では、温度が約５３０℃に達し、遅い冷却が成し遂げられる場合には、ガラス内の応力を防ぐか、又は補償することができる。それゆえ、ホットプレートを用いることは、プロセスウィンドウをさらに最適化することに寄与する。
【００６０】
［好ましい実施形態の詳細な説明］
図１は本発明の一実施形態におけるパワー密度分布を示しており、その分布は断面１０が長方形であり、送り方向（移動方向）１８においてガウス強度分布１６を有する。送り方向に対して垂直な方向では、照射中に、その過程に適合した温度分布を生成するために、その分布はガウス分布１２、一様な分布１４、又は中央において最小値を有する（「中央低下」）分布１５を有することができる。
【００６１】
図２は、本発明による装置の一実施形態の構造を概略的に示す。半導体５２はステージ７０上に配置され、ステージ７０はｘ方向５４及びｙ方向５６に動くことができる。そのステージは、制御線６８を介して、制御装置６２に接続される。レーザビーム５４を有するレーザ５０が、半導体５２の表面の所望の部分にレーザビーム５４を照射するように配置される。レーザ５０は、制御線６４を介して、制御装置６２に接続される。ｘ方向５４及びｙ方向におけるステージ位置、照射時間、中断時間及びレーザパワーは、制御装置を通して調整することができる。パルス式のレーザの場合、レーザ５０のパルス周波数も調整することができる。
【００６２】
図３は、本発明のさらに他の実施形態を概略的に示す。レーザ５０のレーザビーム５４が光学系６０を介して半導体５２上に誘導され、光学系から出るレーザビーム５８が半導体５２の表面の所望の部分を照射する。レーザ５０及び光学系６０は、制御線６４、６６を介して、制御装置６２によって制御される。光学系６０内のレーザビームの偏向、照射時間、中断時間及びレーザパワーは、制御装置を通して調整することができる。パルス式のレーザの場合、レーザ５０のパルス周波数も調整することができる。
【００６３】
それゆえ、本発明のレーザ照射によってアモルファス半導体を改質するための上記方法及び装置の重要な事柄は以下のとおりである。
【００６４】
１．アモルファス半導体（５２）を改質するための方法であって、半導体（５２）の或る領域を溶融するために、半導体（５２）の気化温度よりも低い、半導体（５２）の溶融槽温度に達するまで、半導体（５２）の領域にレーザビーム（５４）を照射するステップであって、レーザビーム（５４）は半導体（５２）の表面にわたって半導体（５２）に対して相対的に動かされる、照射するステップと、半導体（５２）の領域が部分的に固化又は完全に硬化するまで、半導体（５２）の領域への照射を中断するステップと、レーザビーム（５４）と前記半導体（５２）とを相対的に動かすことによって、半導体（５２）の表面の所望の部分が少なくとも部分的に掃引されるまで、半導体（５２）に照射するステップと、半導体（５２）への照射を中断するステップとを繰り返すステップとを含む、アモルファス半導体を改質するための方法。
【００６５】
２．レーザビーム（５４）は連続波であることを特徴とする、項目１に記載の方法。
【００６６】
３．レーザビーム（５４）はパルス波であり、パルス間の時間は、照射を中断しているときに、半導体（５２）が融点未満の温度まで冷却されないように選択されることを特徴とする、先行の項目１及び２のいずれか１つに記載の方法。
【００６７】
４．レーザ（５０）のパルス間の時間は８０ｎｓ未満であることを特徴とする、項目３に記載の方法。
【００６８】
５．レーザ（５０）のパルス間の時間は２０ｎｓ未満であることを特徴とする、項目３に記載の方法。
【００６９】
６．レーザビーム（５４）は移動方向（１８）において概ねガウス強度分布（１６）を示すことを特徴とする、先行の項目１ないし５のいずれか１つに記載の方法。
【００７０】
７．レーザビーム（５４）は移動方向（１８）において概ね一様な強度分布を示すことを特徴とする、項目１ないし５のいずれか１つに記載の方法。
【００７１】
８．レーザビーム（５４）は移動方向（１８）に対して垂直な方向において概ねガウス強度分布（１２）を示すことを特徴とする、先行の項目１ないし７のいずれか１つ記載の方法。
【００７２】
９．レーザビーム（５４）は移動方向（１８）に対して垂直な方向において概ね一様な強度分布（１４）を示すことを特徴とする、先行の項目１ないし８のいずれか１つに記載の方法。
【００７３】
１０．レーザビーム（５４）は移動方向（１８）に対して垂直な方向において、中央においてその最小値を有する強度分布（１５）を示すことを特徴とする、先行の項目１ないし９のいずれか１つに記載の方法。
【００７４】
１１．半導体（５２）に対するレーザビーム（５４）の相対的な動きは連続送り移動であることを特徴とする、先行の項目１ないし１０のいずれか１つに記載の方法。
【００７５】
１２．レーザビーム（５４）は５ｍｍ／ｓよりも速い送り速度で移動方向（１８）に動かされることを特徴とする、先行の項目１ないし１１のいずれか１つに記載の方法。
【００７６】
１３．レーザビーム（５４）は５０ｍｍ／ｓよりも速い送り速度で移動方向（１８）に動かされることを特徴とする、先行の項目１ないし１２のいずれか１つに記載の方法。
【００７７】
１４．レーザビーム（５４）は１００ないし１，０００ｍｍ／ｓの速い送り速度で移動方向（１８）に動かされることを特徴とする、先行の項目１ないし１３のいずれか１つに記載の方法。
【００７８】
１５．半導体（５２）に対するレーザビーム（５４）の相対的な動きは、半導体（５２）上の処理されることになる１つの点から処理されることになる後続の点までステップ動作することにより生み出されることを特徴とする、先行の項目１ないし１４のいずれか１つに記載の方法。
【００７９】
１６．レーザビーム（５４）のパワー、照射時間及び中断時間はユーザによって調整されることを特徴とする、先行の項目１ないし１５のいずれか１つに記載の方法。
【００８０】
１７．半導体（５２）はガラス基板に固定されることを特徴とする、先行の項目１ないし１６のいずれか１つに記載の方法。
【００８１】
１８．半導体（５２）は薄いシリコン層であることを特徴とする、先行の項目１ないし１７のいずれか１つに記載の方法。
【００８２】
１９．半導体（５２）は１０ないし３００ｎｍの厚みを有する薄いシリコン層であることを特徴とする、先行の項目１ないし１８のいずれか１つに記載の方法。
【００８３】
２０．照射時間は１μｓないし１００μｓであることを特徴とする、先行の項目１ないし１９のいずれか１つに記載の方法。
【００８４】
２１．中断時間は１００ｎｓないし１００μｓであることを特徴とする、先行の項目１ないし２０のいずれか１つに記載の方法。
【００８５】
２２．アモルファス半導体（５２）を改質するための装置であって、半導体（５２）の或る領域を溶融するために、半導体（５２）の気化温度よりも低い、半導体（５２）の溶融槽温度に達するまで、半導体（５２）の領域を照射するためのレーザ（５０）であって、パワーを変調することができる、レーザと、レーザビーム（５４）及び半導体（５２）を互いに相対的に動かす送り装置と、レーザビーム（５４）のパワー、照射時間及び中断時間を制御するための制御装置（６２）とを備える、アモルファス半導体を改質するための装置。
【００８６】
２３．送り装置は光学系であり、前記レーザビーム（５４）と前記半導体（５２）とを相対的に動かすことによって、半導体（５２）の表面の所望の部分が少なくとも部分的に掃引されるように、光学系を用いてレーザビーム（５４）を半導体（５２）上に結像させることができることを特徴とする、項目２２に記載の装置。
【００８７】
２４．送り装置は可動ステージ（７０）からなり、可動ステージ上に半導体（５２）が配置されることを特徴とする、項目２２に記載の装置。
【００８８】
２５．制御装置（６２）は、レーザビーム（５４）のパワー、照射時間及び中断時間を制御するためにユーザによってプログラミングできることを特徴とする、項目２２に記載の装置。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本発明は、センサのような半導体デバイスのためのマイクロマシニングシステムに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】アモルファス半導体を改質するための本発明による装置における移動方向に沿った強度分布及び移動方向を横断する方向の強度分布の概略図である。
【図２】アモルファス半導体を改質するための本発明による装置の一実施形態を示す図である。
【図３】アモルファス半導体を改質するための本発明による装置のさらに別の実施形態を示す図である。
【符号の説明】
【００９１】
１０  長方形断面
１２  ガウス
１４  一様な
１５  中央低下
１８  移動方向
５２  半導体
５４  Ｘ方向
５６  Ｙ方向
５８  レーザビーム
６０  光学系
６２  制御装置
６４  制御線
【図１】
2006080511.tif 000003
【図２】
2006080511.tif 000004
【図３】
2006080511.tif 000005
【外国語明細書】
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