(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザー光の発振源と、
該発振源から照射されたレーザー光を、組み合わせによって、線状のレーザー光にする複数のレンズとを有し、
前記線状のレーザー光を被照射体に照射するレーザー光照射装置において、
前記複数のレンズのうち前記被照射体に最近接のレンズと、前記被照射体との間に、
前記線状のレーザー光の長軸方向の端部を遮断するスリットと、光拡散板とをこの順で備えたことを特徴とするレーザー光照射装置。
【請求項２】
前記スリットの開口部の大きさが可変であることを特徴とする請求項１に記載のレーザー光照射装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザー光を均一に照射できるレーザー光照射装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体層として、それまで多用されてきた非晶質シリコン（以下、「ａ−Ｓｉ」と称する。）に代わって、多結晶シリコン（以下、「ｐ−Ｓｉ」と称する。）を用いた液晶表示装置（Liquid Crystal Display、以下、「ＬＣＤ」と称する。）が開発されている。そしてそのｐ−Ｓｉの結晶粒の形成あるいは成長のためにレーザー光を用いたレーザーアニールが採用されている。
【０００３】
図７は、レーザーアニールを行うためのレーザー光照射装置の構成を示す概念図である。
【０００４】
同図において、１はレーザー光発振源、２，１１は反射ミラー、３，４，５，６はシリンドリカルレンズ、７，８，９，１２，１３は集光レンズ、１０は線状レーザー光の短軸方向のスリット、１４は表面にａ−Ｓｉが形成された被処理基板２０を支持するステージである。
【０００５】
レーザー光発振源１から発振されたレーザー光は、シリンドリカルレンズ３，５及び４，６により、各々上下（長軸）左右（短軸）方向に対して分割される。このレーザー光は、図８に示すように、レンズ８，９，１２，１３により一方向に収束されるとともに、図９に示すように、レンズ７により他の一方向に引き延ばされて線状のレーザー光にされる。そうしてこの線状レーザー光が被処理基板２０に照射される。被処理基板２０を載置したステージ１４は、線状レーザー光の短軸方向に走査され、大面積処理による高スループットでのレーザーアニールが実現できる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
図１０に線状レーザー光の短軸方向の幅がＷｓであるレーザー光の強度を示す。
【０００７】
同図の横軸には短軸方向のレーザー光の位置を示し、縦軸には線状レーザー光の各々の位置におけるレーザー光の強度を示す。
【０００８】
同図に示すように、短軸方向の幅Ｗｓ（例えば約４００マイクロメートル）において、その強度は位置によって強弱があり、また両端の領域ａ，ｂにおいても均一ではない。そのため、十分にかつ均一にレーザー光照射が行われないため、強度が低い箇所でレーザー光照射した場合には、その箇所の多結晶化されたｐ−Ｓｉの結晶粒径は十分に大きくならず微結晶状態で膜中に存在することとなる。この微結晶状態の膜は、再び十分な強度でレーザー光照射を行っても結晶化がそれ以上は進まず、粒径を大きくすることができないので微結晶状態のままとなってしまい、結果として結晶粒径がばらついたものとなってしまう。
【０００９】
例えば、図１１に示すように、図７に示したレーザー光照射装置を用いて、図１０に示す線状レーザー光を、被処理基板２０上の９５×１３０ｍｍの１枚のＬＣＤパネル３１に相当する基板が９枚含まれたマザーガラス基板３０に線状レーザー光３２，３３を走査して（図中右方向の矢印で図示）全体に満遍なく照射するが、１度弱い強度での照射を受けた領域では、シリコン層が微結晶シリコン層として形成されてしまい、その弱い強度の領域を再度レーザー光照射を行ってもこの微結晶シリコンは粒径が大きくならずにそのままで残ってしまう。即ち、１度の線状レーザー光の走査において、走査する線状レーザー光強度の弱い部分に沿って微結晶粒からなるシリコン層が帯状に形成されてしまうことになる。
【００１０】
このように、多結晶化が十分に行われないために低い移動度しか得られないｐ−ＳｉからなるＴＦＴは十分なＯＮ電流が得られない。このため、レーザー光照射の強度の弱いところが画素部に当たる場合は、その領域においてＴＦＴのＯＮ電流が他の領域よりも低下して、コントラスト比が低下するなどの問題が生じる。また、レーザー光の強度の弱いところが、画素部周辺の周辺駆動回路部に当たる場合は、ＴＦＴのＯＮ抵抗が増大して動作速度が低下し誤動作などを招いてしまう。特に、大画面、高精細のＬＣＤにおいては画素数が多いため、画素への書き込み時間が短くなり、また、周辺駆動回路部におけるパルス幅も短くなるので、ＯＮ電流の低下は、致命的な欠陥となる。
【００１１】
また、同様に、図１２に示すように線状レーザー光の長軸方向の幅Ｗｌにおいても、短軸方向と同様に、長軸方向における位置によってレーザー光の強度がばらついているとともに、両端の領域ａ，ｂにおいては低下した強度分布となっており、やはりｐ−Ｓｉの結晶粒径が不均一に成ってしまうという欠点があった。
【００１２】
そこで本発明は、上述の従来の欠点に鑑みて為されたものであり、被照射体の全面に十分且つ均一に線状レーザー光照射可能なレーザー光照射装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明のレーザー光照射装置は、レーザー光の発振源、該発振源から照射されたレーザー光を組み合わせによってレーザー光を線状にする複数のレンズ、及び前記線状レーザー光の被照射体と前記複数のレンズから出射される線状レーザー光を集光し前記レーザー光被照射体に最近接の集光レンズとの間に設けた光拡散板を備えたものである。
【００１４】
また、前記線状レーザー光の長軸方向の端部を遮断するスリットが前記集光レンズと前記レーザー光被照射体との間に設けられているものである。
【００１５】
更に、前記スリットの開口部の大きさが可変であるものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施形態にかかるレーザー光照射装置の構成を示す概念図である。同図において、１はレーザー光発振源、２及び１１は反射ミラー、３，４，５，６はシリンドリカルレンズ、７，８，９，１２，１３は集光レンズ、１０は線状レーザー光の短軸方向のスリット、１４は被処理基板２０を支持するステージである。また、ステージ１４に近接された位置には、線状レーザー光を拡散させる拡散板４０が設けられている。
【００１７】
レーザー光発振源１から照射されたレーザー光は、それぞれ１対のシリンドリカルレンズ３，５及び４，６により、長軸方向である上下方向に、及び短軸方向である左右方向に対して分割される。これにより、この光は一方向について、従来と同様に図８に示すように、レンズ８，９，１２，１３に収束され、またこの一方向に直交する他の一方向については、図９に示すように、レンズ７により一方向に引き延ばされて被処理基板２０へと照射される。
【００１８】
即ち、一方向については収束され、他の一方向については引き延ばされて線状にされた線状レーザー光が線状レーザー光被照射体であるａ−Ｓｉが形成された被処理基板２０に照射される。
【００１９】
線状レーザー光が照射される被処理基板２０を載置したステージ１４は、線状レーザー光の短軸方向、即ちスキャン方向に移動する。このような線状レーザー光の走査により、大面積処理が可能となり高スループットでのレーザーアニールが実現される。
【００２０】
ここで、図２に線状レーザー光被照射体とその被照射体に最も近接した集光レンズ１３との間に拡散板を設けた場合の被照射体に照射される線状レーザー光の短軸方向の各位置における強度を示す。
【００２１】
同図に示すように、拡散板を設けることにより、特に、強度の強い箇所、即ち両端の領域ａ，ｂ以外の領域の不均一性を抑制することができ、ａ−ｓｉに照射された線状レーザー光をその強度は短軸方向の幅Ｗｓのいずれの位置においても均一にすることができる。
【００２２】
そのため、十分にかつ均一にレーザー光照射が行えることから、照射により多結晶化されたｐ−Ｓｉの結晶粒径は十分に大きくでき、かつ均一な結晶粒径を得ることができることから微結晶状態が膜中に存在することはなくなる。
【００２３】
このように、多結晶化が十分に且つ均一に行われるため、十分なＯＮ電流が得られるＴＦＴを得ることができる。このため、画素部においてはＴＦＴのＯＮ電流がその一部において低下することはなく、コントラスト比が低下するなどの問題は生じない。また、周辺駆動回路部においては、ＴＦＴのＯＮ抵抗が増大して動作速度が低下し誤動作などを招くことはなくなるため、特に、大画面、高精細のＬＣＤのように画素数が多くなっても、画素への書き込みも十分に行うことができるとともに、また、周辺駆動回路部におけるパルス幅が大型化等に伴い短くなっても、ＯＮ電流の低下が生じることはない。
【００２４】
なお、本実施の形態においては、線状レーザー光の短軸方向について説明したが、同様に長軸方向においても、図３に示すように、長軸方向の各位置におけるレーザー光の被照射体に供給される強度は拡散板を設けることにより均一にすることができる。それにより、上述のように、十分かつ均一な結晶粒径を得ることができる。
＜第２の実施の形態＞
以下に、被照射体と、その被照射体に最も近接した集光レンズとの間に、拡散板及びスリットを配置した場合について説明する。
【００２５】
図４に、本発明の実施形態にかかるレーザー光照射装置の構成を示す概念図である。
【００２６】
同図に示すように、被照射体２０と、その被照射体に最も近接した集光レンズ１３との間に、拡散板４０及びスリット３０を配置した構造である。
【００２７】
集光レンズ１３を通ったレーザー光はスリット３０により図３に示した長軸方向の両端の領域ａ，ｂのレーザー光強度が低下した領域を図５に示すように覆うことにより、図６に示した均一なレーザー光強度を得ることができる。それによって、そのレーザー光を被照射体のａ−Ｓｉに照射することにより、均一な結晶粒径のｐ−Ｓｉを得ることができる。
【００２８】
従って、そのｐ−ｓｉを備えたＴＦＴに用いた場合には、一様にレーザー光照射が可能なことから、被処理基板２０であるマザーガラス基板上に形成されたｐ−Ｓｉ膜が、全ての領域において均一で十分に高い移動度をもって形成されるので、このｐ−ＳｉからなるＴＦＴは、画素部にあっては十分なＯＮ電流が得られ、高精細、大画面ディスプレイにおいて、画素数が増加して画素への書き込み時間が短くなっても十分な電荷供給が可能である。また駆動回路部においても、レスポンスが高く高速動作が行えるので、大画面、高精細に対応したパルス幅の短い駆動も可能となる。
【００２９】
また、スリット３０は、被処理基板２０に十分に近接された位置に設置されている。それは、スリット３０が被処理基板２０から遠ざかるにつれレーザー光のスリットによる回折が顕著になり、この回折光成分により線状レーザー光の長軸方向の端部で低強度光成分が生じるのを防ぐためである。本実施の形態において、スリット３０は被処理基板２０から３０ｃｍ程度の距離に配置している。
【００３０】
更に、スリット３０はその開口部の大きさを可変としたスリットを用いることで、線状レーザー光の長軸方向の長さを自在に調整することができる。この場合にも、マザーガラス基板の寸法や、マザーガラス基板上のＴＦＴ基板サイズに応じて長さを調整できる。
【００３１】
なお、拡散板４０はスリット３０よりも被処理基板２０に近い側に設ける方がより均一なレーザー光を得ることができるものである。
【００３２】
以上のように、各ＴＦＴ基板において均一なアニールが可能となり、均一な移動度の高いｐ−Ｓｉが得られる。
【００３３】
【発明の効果】
上述のように、本発明によれば、線状レーザー光の短軸方向及び長軸方向のレーザー光の強度を十分かつ均一にすることができ、それを被照射体に供給することにより、均一な結晶粒径のｐ−Ｓｉを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態のレーザー光照射装置の概念図である。
【図２】本発明の第１実施形態の線状レーザー光の短軸方向の強度プロファイルである。
【図３】本発明の第１実施形態の線状レーザー光の長軸方向の強度プロファイルである。
【図４】本発明の第２実施形態のレーザー光照射装置の光学系の構成図である。
【図５】本発明の第２実施形態の光学系の構成図である。
【図６】本発明の第２実施形態の線状レーザー光の短軸方向の強度プロファイルである。
【図７】従来のレーザー光照射装置の概念図である。
【図８】従来のレーザー光照射装置の光学系の構成図である。
【図９】従来のレーザー光照射装置の光学系の構成図である。
【図１０】従来の線状レーザー光の短軸方向の強度プロファイルである。
【図１１】従来のレーザー光照射図である。
【図１２】従来のレーザー光の長軸方向の強度プロファイルである。
【符号の説明】
１                        レーザー光発振源
２，７                    反射ミラー
３，４，５，６            シリンドリカルレンズ
７，８，９，１２，１３    集光レンズ
１４                      ステージ
２０                      被処理基板
３０                      スリット
４０                      拡散板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0004353554.tif 000009
【図９】
0004353554.tif 000010
【図１０】
0004353554.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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