研究開発された技術紹介

高機能ディスプレーの製造産業においては、川下企業やユーザーからポリシリコン膜のアニール工程でコストダウンの強いニーズがある。そのニーズを実現する為には、現在アニール工程で広く使われているエキシマレーザの代わりとなる、新しいアニール法の技術を開発する必要がある。このニーズを解決するために、ブルーレーザを使用した安全で高効率なアニール法を開発しようとする

低温ポリシリコン薄型パネルにおけるアモルファスシリコンの結晶化技術において、エキシマレーザに代わる次世代の高精細、低価格の結晶化技術を確立する
(新技術)
アニールに半導体ブルーレーザを光源として用い、レーザ光を連続的に照射してシリコン膜を結晶化させる
(新技術の特徴)
シリコン表面に発生する突起の高さを平均3nm程度に抑えることにより、安定したトランジスタ性能の発揮が可能となる

・レーザ光源搭載光ヘッドの開発
‐半導体ブルーレーザを用いて2つのタイプ(ファイバーアレーの1本化とファイバーアレイによるラインビームの形成)の光源ヘッドを開発した
・シリコン表面荒れの抑制
‐ブルーレーザのアニールにより、表面の微小な突起を抑制して、表面を平坦化することができた
・シリコンの結晶化
‐レーザ照射出力を調節することにより、平坦で任意の粒径を実現する結晶化プロセスを確立できた

開発した技術により、下記への応用が可能となる。
・半導体ブルーレーザを光源としたシリコン膜のアニール装置
・半導体ブルーレーザの集光およびラインビーム形成装置
・シリコン膜の結晶化のための最適仕様

・アニールプロセスの基本性能は達成されており、事業化のための開発を進めている
・プラスチック基板上にシリコンを結晶化させるための、最適アニール条件を開発している

・低温ポリシリコンの品質の向上による売上増加と生産コスト削減が同時に実現
‐結晶化の際に半導体ブルーレーザを光源としてレーザ光を連続的に照射することにより、シリコン表面に発生する
・突起の高さを平均3nm程度に抑えることが可能となる
‐絶縁膜を薄くすることができ、高いトランジスタ性能が安定して得られるため、用途拡大による売上増加へとつながる
‐突起の高さに応じて絶縁膜を形成する必要がなくなるため、低温ポリシリコン薄型パネルの生産にかかるコストを削減できる
・アニール装置の導入・維持、運転コスト低減に貢献
‐装置は小型･安価であり、安定した性能の維持が容易で、必要なメンテナンスが少ない
‐装置の維持費を低く抑えることができる上、操作の手間も少ない
・目的に合った粒径の結晶粒を持つシリコン膜のラインアップの生産が実現し、売上向上に貢献
‐エネルギーを最適化することにより、シリコン膜に形成される結晶粒の大きさを、微粒径から大粒径まで目的に応じて精細に調節することができる
‐様々な大きさの結晶粒を持つシリコン膜の生産が可能になるため、用途が拡大する

・長尺比率が高く、必要なエネルギー密度を持ち均一なビームを形成するためには、専用設計された光学系が必要となるため、経験のある大手装置メーカー等と連携して開発を進める
・従来技術であるエキシマレーザを用いた場合には困難であったプラスチック上への成膜が可能になるため、高性能なフレキシブルパネルの実現が期待される。
・精密メーカーがこの技術に興味を持ち、生産装置化を計画しており、弊社から実験装置を購入し、実用化を進めている。

光源のハイパワー化