(57)【要約】 【課題】  アモルファスシリコンの厚さと水素含有量の測定を可能にし、エキシマレーザーアニーリングも行えるようにする。【解決手段】  本発明は、基板を保持する基板保持装置、前記基板の厚さと水素含有量を測定する測定装置、水素含有量臨界値、及び異なる厚さの基板のための適当なレーザーエネルギーのレベルを含むデータベースを提供し、測定された水素含有量が水素含有量臨界値を越えるかどうかを判定させ、それに応じて適当なレーザーエネルギーレベルを提供する比較装置、及び前記基板にレーザーエネルギーを送るレーザー装置を含むレーザーエネルギーの自動制御システムである。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を保持する基板保持装置、
前記基板の厚さと水素含有量を測定する測定装置、
水素含有量臨界値、及び異なる厚さの基板のための適当なレーザーエネルギーのレベルを備えるデータベースを提供し、測定された水素含有量が水素含有量臨界値を越えるかどうかを判定させ、それに応じて適当なレーザーエネルギーレベルを提供する比較装置、及び、
前記基板にレーザーエネルギーを送るレーザー装置、を備えるレーザーエネルギーの自動制御システム。
【請求項２】
測定装置は、偏光解析法を用いる請求項１記載のシステム。
【請求項３】
比較装置は、水素含有量が水素含有量臨界値を超えるとき警報を出す請求項１記載のシステム。
【請求項４】
比較装置は、水素含有量が水素含有量臨界値を越えないとき、測定装置に厚さを測定させる請求項１記載のシステム。
【請求項５】
水素含有量は、基板の消光係数とバンドギャップ間の関係に基づいて計算される請求項１記載のシステム。
【請求項６】
厚さは、前記基板の屈折率に基づいて計算される請求項１記載のシステム。
【請求項７】
基板はアモルファスシリコンを含む請求項１記載のシステム。
【請求項８】
データベースは、異なる厚さのアモルファスシリコンがクリスタルシリコンへと再構成されるのに必要な適当なレーザーエネルギーのレベルを備える請求項７記載のシステム。
【請求項９】
基板を提供するステップ、
前記基板の水素含有量を測定するステップ、
前記水素含有量が水素臨界値を越えるかどうかを判定するステップ、
前記水素含有量が前記水素臨界値を越えるとき、警報を出すステップ、
前記水素含有量が前記水素臨界値を越えないとき、基板の厚さを測定するステップ、
異なる厚さの基板に対応する複数の適当なレーザーエネルギー値を備えるデータベースを提供するステップ、
前記データベースに基づいて前記測定の厚さに対応するレーザーエネルギー値を判定するステップ、及び、
それに応じて前記基板にレーザーエネルギーを送るステップ、を含むレーザーエネルギーの自動制御方法。
【請求項１０】
厚さは、反射器を用いて基板の屈折率を測定することで計算される請求項９記載の方法。
【請求項１１】
厚さは、偏光解析法を用いて基板の屈折率を測定することで計算される請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
水素含有量は、偏光解析法を用いて前記基板の消光係数を測定することで、消光係数とバンドギャップの関係に基づいて計算される請求項９記載の方法。
【請求項１３】
基板は、アモルファスシリコンを含む請求項９記載の方法。
【請求項１４】
データベースは、異なる厚さのアモルファスシリコンがクリスタルシリコンへと再構成されるのに必要な適当なレーザーエネルギーレベルを備える請求項９記載の方法。
【請求項１５】
基板保持装置に基板を提供するステップ、
偏光解析法によって前記基板の水素含有量を測定するステップ、
比較装置を用いて前記水素含有量が水素含有量臨界値を越えてないか判定するステップ、
前記水素含有量が前記水素含有量臨界値を越えるとき、前記比較装置が警報を出すステップ、
前記水素含有量が前記水素含有量臨界値を越えないとき、前記偏光解析法によって前記基板の厚さを測定するステップ、
異なる厚さの基板によってそれぞれ吸収された複数のレーザーエネルギー値を含むデータベースを提供するステップ、
前記比較装置を用いて、前記データベースに基づいて前記測定の厚さに対応するレーザーエネルギー値を判定するステップ、及び、
それに応じて前記基板にレーザーエネルギーを送るステップ、を含むレーザーエネルギーの自動制御装置の方法。
【請求項１６】
厚さは、基板の屈折率を測量することによって計算される請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
水素含有量は、基板の消光係数を測定することによって、消光係数とバンドギャップの関係に基づいて計算される請求項１５記載の方法。
【請求項１８】
基板はアモルファスシリコンを含む請求項１５記載の方法。
【請求項１９】
データベースは、異なる厚さのアモルファスシリコンがクリスタルシリコンへと再構成されるのに必要な適当なレーザーエネルギーのレベルを備える請求項１５記載の方法。
【請求項２０】
アモルファスシリコンは、レーザーエネルギーを受けた後、クリスタルシリコンへと再構成される請求項１８記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜トランジスタの製造プロセスに関し、特に、当該プロセスに用いられるレーザーエネルギーを制御する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）は、従来より液晶ディプレイ装置を駆動するものに広く用いられている。通常、薄膜トランジスタは、アモルファスシリコン薄膜トランジスタ（ａ−Ｓｉ：Ｈ  ＴＦＴ）、及びポリシリコン薄膜トランジスタ（ｐｏｌｙ−Ｓｉ  ＴＦＴ）を含み、高温ポリシリコン（ＨＴＰＳ）トランジスタと低温ポリシリコン（ＬＴＰＳ）トランジスタに分けられる。
【０００３】
従来、低温ポリシリコン（ＬＴＰＳ）トランジスタの製造プロセスでは、通常、エキシマレーザーアニーリング（ＥＬＡ）がアモルファスシリコンに行われ、それによってアモルファスシリコンがクリスタルシリコンとして、結晶化される。クリスタルシリコンは続いて、トランジスタに製造される。従って、エキシマレーザーアニーリングが低温ポリシリコンを製造する際の技術の鍵となる。
【０００４】
しかし、結晶化のためにアモルファスシリコンによって吸収されるレーザーエネルギー量は、アモルファスシリコンの厚さによって異なる。異なる厚さのアモルファスシリコンによって異なるレーザーエネルギー量が吸収される。従って、アモルファスシリコンの厚さによってレーザーエネルギー量がコントロールされなければならない。さらに、材料によって、水素含有量が水素含有量臨界値を越える場合、エキシマレーザーアニーリングの工程中に水素爆発が起こる可能性がある。厚さと水素含有量の両方とも、エキシマレーザーアニーリングの前に測定され、照会されなければならない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、レ−ザーエネルギーの自動制御システムと方法を提供することでアモルファスシリコンの厚さと水素含有量の測定を可能にするだけでなく、エキシマレーザーアニーリングも行うことができるようにすることである。
【０００６】
本発明のもう一つの目的は、レ−ザーエネルギーの自動制御システムと方法を提供し、異なる厚さのアモルファスシリコンに適当なレーザーエネルギーを提供することでアモルファスシリコンがクリスタルシリコンとして再構成できるようにすることである。
【０００７】
本発明のもう一つの目的は、レ−ザーエネルギーの自動制御システムと方法を提供し、エキシマレーザーアニーリング工程中の水素爆発を回避することにある。
【０００８】
本発明のもう一つの目的は、レ−ザーエネルギーの自動制御システムと方法を提供し、エキシマレーザーアニーリング後のシリコン基板中の欠陥を減少し、生産を高めることにある。
【０００９】
本発明の一つの特徴は、エキシマレーザーアニーリングの前に、アモルファスシリコンの水素含有量が水素含有量臨界値より少ないかどうかを判定し、水素爆発を回避することにある。アモルファスシリコンの水素含有量臨界値は、厚さに応じて変化する。水素含有量が水素含有量臨界値を越える場合、エキシマレーザーアニーリングの工程中、水素爆発が生じる。
【００１０】
本発明のもう一つの特徴は、結晶化の工程中に、異なる厚さのアモルファスシリコンによって吸収されたレーザーエネルギーのデータベースをセットアップすることにある。適当なレーザーエネルギーが検知され、水素含有量が照合された後、アモルファスシリコンに提供される。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するために、本発明はレーザーエネルギーの自動制御方法を提供する。まず、基板が提供され、次に、基板の水素含有量が測定される。水素含有量が水素含有量臨界値を越えるとき、警報が出される。水素含有量が水素含有量臨界値を越えない場合、基板の厚さが測定される。異なる厚さの基板によって吸収された複数のレーザーエネルギー値をそれぞれ備えるデータベースがセットアップされる。測定された厚さに対応するレーザーエネルギー値がデータベースによって推定される。最後に、それに応じてレーザーエネルギーのレベルが基板に提供される。
【００１２】
本発明のもう一つの特徴は、基板保持装置、測定装置、比較装置、及びレーザー装置を含むレーザーエネルギーの自動制御システムを提供する。測定装置は、基板保持装置で基板の厚さと水素含有量を測定する。比較装置は、水素含有量臨界値、及び異なる厚さの基板のための適当なレーザーエネルギーのレベルを含むデータベースを提供し、測定された水素含有量値が水素含有量臨界値を越えているかどうかを判定させ、適当なレーザーエネルギーレベルを提供する。レーザー装置は、それに応じて、基板にレーザーエネルギーを送る。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のレ−ザーエネルギーの自動制御システムと方法によれば、アモルファスシリコンの厚さと水素含有量の測定が可能になり、エキシマレーザーアニーリングも行うことができることによって、異なる厚さのアモルファスシリコンに適当なレーザーエネルギーを提供し、アモルファスシリコンがクリスタルシリコンとして再構成できる。また、アモルファスシリコンの水素含有量が水素含有量臨界値より少ないかどうかを判定し、水素爆発を回避することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明についての目的、特徴、長所が一層明確に理解されるよう、以下に実施形態を例示し、図面を参照にしながら、詳細に説明する。
【００１５】
実施例１：図１は、本発明の一つの実施例に基づいたレーザーエネルギーの自動制御システムを説明している。システムは基板保持装置１００、測定装置１０２、比較装置１０４、及びレーザー装置１０６を含んでいる。
【００１６】
基板保持装置１００は、例えば、アモルファスシリコンが薄膜トランジスタに適合するなど、基板を固定する。基板は、基板保持装置１００によって測定装置１０２とレーザー装置１０６に輸送することができる。
【００１７】
測定装置１０２は、基板の厚さと水素含有量を測定する。測定装置１０２は、望ましくは偏光解析法を用いて、基板の消光係数を測定し、水素含有量は、基板の消光係数とバンドギャップの関係に基づいて計算される。また、厚さは、基板の屈折率に基づいて計算され、偏光解析法を用いても測定することができる。
【００１８】
Ｔａｕｃ  Ｊ．，１９７４のアモルファス及び液体半導体（ｌｉｑｕｉｄ  ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）では、下記の公式が提示されている。
【００１９】
【数１】
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【００２０】
ＮＨは、アモルファスシリコンの水素含有量を示し、α（ω）は、光周波数（ｌｉｇｈｔ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）の関数の吸収係数を示している。εＳは、材料の電媒常数であり、ε０は、真空誘電率である。ＥｇＯＰＴは、アモルファスシリコンのエネルギーバンドギャップである。Ｂ、Ｃ、ｈは、全て常数である。
【００２１】
水素含有量ＮＨは、吸収係数α（ω）とエネルギーバンドギャップＥｇＯＰＴに関連している。吸光係数ｋ、反射指数（ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ  ｉｎｄｅｘ）ｎ、及び厚さ、また、k=[λα(ω)]/(4π)  は、全て偏光解析法によって測量することができる。よって、偏光解析法は、厚さを測定するだけでなく、水素含有量も測定するのに用いることができる。
【００２２】
比較装置１０４は、コンピューターを含み、含有量臨界値のデータベース、及び異なる厚さの基板のための適当なレーザーエネルギーレベルを提供する。測定装置１０２によって測定された水素含有量Ｔ１は、図１に示されたように、比較装置１０４に提供される。比較装置１０４は、水素含有量Ｔ１が水素含有量臨界値を越える場合、警報を出す。Ｔ２の経路に基づいて、比較装置１０４は、測定装置１０２を導き、水素含有量Ｔ１が水素含有量臨界値を越えないときに、厚さＴ３を測定する。
【００２３】
Ａ１の経路に基づいて、アモルファスシリコン基板は、基板保持装置１００によって、測定装置１０２に輸送される。測定装置１０２によって測定された厚さＴ３は、その後、比較装置１０４に提供される。厚さＴ３に基づくと、アモルファスシリコンの適当なレーザーエネルギーレベルは、比較装置１０４によって測定される。Ｔ４に基づくと、適当なレーザーエネルギーレベルは、比較装置１０４によってレーザー装置１０６に提供される。
【００２４】
レーザー装置１０６は、エキシマレーザーアニーリングのために基板にレーザーエネルギーを送る。アモルファスシリコン基板は、Ａ２の経路に基づいて基板保持装置１００によって、レーザー装置１０６に輸送される。適当なレーザーエネルギーのレベルを受けた後、それに応じてレーザー装置１０６でエキシマレーザーアニーリングがアモルファスシリコン基板で行われる。
【００２５】
図２は、本発明の一つの実施例に基づいたレーザーエネルギーの自動制御システムを説明するフローチャートである。ステップＳ２００では、基板は、基板保持装置１００に提供される。次に、ステップＳ２０２では、基板が基板保持装置１００によって測定装置１０２に輸送された後、測定装置１０２によって基板の水素含有量値Ｔ１が測定される。
【００２６】
ステップＳ２０４では、水素含有量Ｔ１の結果が比較装置１０４に輸送され、水素含有量Ｔ１が水素含有量臨界値を越えていないことを判定する。水素含有量Ｔ１が水素含有量臨界値を越える場合、ステップＳ２０６で警報が出される。水素含有量Ｔ１が水素含有量臨界値を越えないとき、ステップＳ２０８で基板の厚さＴ３が測定される。
【００２７】
ステップＳ２１０では、厚さＴ３のアモルファスシリコンのための適当なレーザーエネルギー値Ｔ４は、厚さＴ３の測定後、比較装置１０４によって判定される。異なる厚さのアモルファスシリコンのための必要レーザーエネルギーのレベルが表１に示されている。適当なレーザーエネルギーレベルＴ４は、レーザー装置１０６に提供される。
【００２８】
【表１】
2004214688.tif 000004
【００２９】
最後に、ステップＳ２１２では、レーザーエネルギーは、レーザー装置１０６によって、レーザーエネルギー値Ｔ４に基づいて基板に提供される。このようにアモルファスシリコンはエキシマレーザーアニーリング後、クリスタルシリコンとなる。
【００３０】
以上、本発明の好適な実施例を例示したが、これは本発明を限定するものではなく、本発明の精神及び範囲を逸脱しない限りにおいては、当業者であれば行い得る少々の変更や修飾を付加することは可能である。従って、本発明が保護を請求する範囲は、特許請求の範囲を基準とする。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一つの実施例に基づいたレーザーエネルギーの自動制御システムを説明するブロック図。
【図２】本発明の一つの実施例に基づいたレーザーエネルギーの自動制御システムを説明するフローチャート。
【符号の説明】
【００３２】
１００  基板保持装置
１０２  測定装置
１０４  比較装置
１０６  レーザー装置
Ｔ１  ベースの水素含有量値
Ｔ２  厚さの測定通知のシグナル
Ｔ３  ベースの厚さ
Ｔ４  レーザーエネルギーレベルの比較結果
【図１】
2004214688.tif 000005
【図２】
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【外国語明細書】
2004214688.tif 000007
2004214688.tif 000008
2004214688.tif 000009
2004214688.tif 000010
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2004214688.tif 000021
【図１】
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【図２】
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