高繰り返しKrFエキシマレーザー光源のァニールへの適用

摘要

フラットパネルディスプレイ(FPD：Flat panel Display)製造は1980年代より急速に発展してきた。そこに使用されるレーザーァニール技術の電子デバイス材料への適用は，1975年にShtyrkovらが不純物原子の活性化を試みて以来，新しいトランジスタの製造方法として検討されてきた。特に1986年，当時のソニーの鮫島らによりガラス基板上のアモルファスSi(a-Si)薄膜をエキシマレーザーによってァニールする方法が発表され，量産技術としての可能性が強く示唆された。このレーザーァニール法は，レーザー照射により瞬時的に熱処理を施す技術であり，現在は，薄膜材料の結晶化，半導体材料中の不純物の活性化工程などで広く用いられている。最大の利点は，膨大な熱量を必要とした半導体薄膜の結晶化工程が極めて小さな熱エネルギーで達成可能であることであり，半導体製造プロセスにおける熱量の低減問題に1つの解答を与えた。さらにガラス基板上での半導体素子の形成技術は，FPDのスイッチング素子製造のニーズに強く後押しされて発展し，電子回路基板上に多数の半導体素子を配列した集積回路を製作するため，極めて優れた均一性，安定性，再現性が要求される。この要求に対してラインスキャン方式の導入により，量産技術として1990年代にエキシマレーザー発振器及び光学系を搭載したエキシマレーザーアニール(ELA:Excimer laser Anneal)装置が開発され，量産技術として飛躍的な発展を遂げた(図1)。レーザーァニール装置は，大型のガラス基板やフレキシブルディスプレイ用のブラスティック基板など，様々な材料上に半導体素子の製作が見込めることも将来への大きな魅力である。