製品・技術紹介第５/6 世代ガラス基板対応エキシマレーザアニール装置１.　はじめに現在フラットパネルディスプレイ（FPD）業界における中小型パネルは世界中に普及したスマートフォンやタブレット用途として市場が急成長しており、その高精細化がディスプレイ性能向上の鍵として各社激しい開発競争を繰り広げている。低温多結晶（LTPS）シリコン TFT はその高精細化や有機 EL（OLED）ディスプレイに欠かせない技術として、日本・韓国のみならず近年中国に大型工場が続々と建設されている。図 1　TwinVYPERTM レーザ／ LB1300 光学系当社は 2011 年に第 5・6 世代対応エキシマレーザアニール（ELA）装置を上市して以来、業界標準のシリコン薄膜の結晶化装置として、日本・中国を始め多くの LTPS FPD メーカーに採用され、FPD 業界に貢献している。 2.　特　長ディスプレイ製造現場に於いて求められているのは、均一な多結晶化とその生産性である。これらの実現のために当社の ELA 装置は以下のような特長がある。 1.　レーザ光源図 2　ELA 装置概要光源となるコヒレント社製 V Y PER TM レーザ（図 1）は 308nm の波長を持つエキシマレーザであり、1J-600Hz を発振する 2 つのユニットにより 2J-600H（1200W）のレーザ発振が可能である。パルスエネルギーの安定性は（1 σ / 3.　アニーラー 3.1.　構造 Ave.）/100 ＜ 0.45 を実現しており、ELA 工程における ELA 装置として求められる基板照射性能はビーム安定性ショットムラの軽減に役立っている。また、第 8 世代ガラスと基板上の照射位置決め精度である。装置内外に発生す基板対応を見越した 2400W の TwinVYPERTM レーザもる微小な振動は光学系やガラス基板搬送ステージに対し登場している。 μm 単位の変位として影響を及ぼす。当社装置は構造解析を用いて光学系を高剛性のフレーム上に搭載し、ステージ 2.　光学系上でのビーム振動が少ない構造を採用している。 ELA 装置に搭載されている光学系はホモジナイザにより均一なラインビームに形成される。現在主流の 750mm 光学系は、第 6 世代ガラス基板（1500 × 1850mm）を均一に 2 スキャンで照射するのに最適に設計されている。 ELA 装置は主に中小型ディスプレイ用途に使われているが、 750mm 光学系では 59 型、1300mm 光学系では 100 型までの大型ディスプレイが製作できる照射長さが確保されている。図 3　構造解析モデル（159）製品・技術紹介 3.2.　ステージ 3.5.　各種モニターシステムガラス基板を搬送するステージは、パルス毎のラインビ顧客製品の性能向上に伴い、ELA プロセスに関連するームの位置が定位置となるよう比較的低速域での速度安定パラメータについて常に状態を監視・分析できる機能が必性が求められる。リニアモーター / エアベアリング方式によ要とされる。ビーム形状の均一性を評価するビームプロファり、第６世代対応のストロークを維持しつつ速度安定性はイラー、ビーム空間安定性を管理するためのビームスタビラ ± 1% を実現している。また、エアベアリングに集塵排気機イザーが搭載されている。また、運転中のレーザパルスエ構を設け、動作中にパネルの不良要因となるパーティクルをネルギ安定性、照射雰囲気等の他、光学系部の振動状態除去する機構を搭載している。を計測する振動モニター、パルス波形の安定性を計測するパルス波形モニター等プロセス関連パラメータも常時オンライン監視、記録することが可能である。一方 ELA 装置についてはラインビームをパルス毎に基板走査する照射方法を取るため、パルス毎やビーム進行方向に現れるムラが製品パネル不良につながる問題となる。このムラ目視検査は顧客の経験に依存するところが多く、定量的かつ客観的な評価をすることを目的としてムラモニター図 4　ステージ吸塵機構（図 6）が搭載されている。現在ラインカメラタイプが開発され、300mm の広い範囲を同時計測することが可能である。 3.3.　ガラス基板試料台第 6 世代ガラス基板上に均一な照射を行うためには、ビームの焦点深度± 125μm 以内の平面度を持つ基板試料台が必要である。また広大な面積を持つ試料台の重量増加はステージ精度への負荷が増大するため、材質・構造上の工夫により最小限の重量にて面内平面度は±30μm 以下を実現している。図 6　ムラモニター 3.4.　照射雰囲気照射雰囲気は結晶化 Si 膜の各種特性に影響を与える。 3.6.　プロセス技術独自の工夫を施した局所シール機構により、750mm ラインレーザのパルス波形は Si 薄膜の溶融再結晶化現象に大ビームの全域に渡ってレーザ照射エリアの雰囲気を制御しきく係わる因子である。当社では光学的にパルス波形を伸ており、残留酸素濃度は 50ppm 以下を達成している。流ばす PEX（Pulse EXtender）によりエネルギマージンの拡体解析により最大 1300mm ビームまで対応可能である。大やムラ改善に効果があることに着目し、仕様の最適化に取り組んできた。現在では多くのユーザに使用されているが、定性的な効果のみならず、その結晶性の違いについても分析し、装置メーカーとして顧客の目指す製品作りに一歩踏み込んだ仕様提案を行っている。 PEX 無図 5　雰囲気流体解析（160） PEX 有図 7　PEX による結晶性比較日本製鋼所技報　No.66（2015.10）製品・技術紹介 4.　仕　様 ELA 装置の主要仕様を表 1 に示す。さらなる大出力レーザ・長尺ビームにも対応可能な体制を整えている。表 1　G5.5/G6 ELA 装置構成アニーラー • 高剛性フレーム構造 • リニアモーター・エアスライド方式 • 対応基板サイズ：～ 1500 x 1850mm • ステージ速度安定性：± 1% (12mms-1) • 照射雰囲気：N2 ( 酸素濃度＜ 50ppm) • ムラモニター、振動モニター光学系 • ビーム長：750 ～ 1300mm • PEX ( パルス波形調整 ) • ランダムマイクロスムージング • ビームスタビライザー • ビームプロファイラー • ラインビームパルス波形モニターレーザ • 波長：308nm • 出力：2J ～ 4J x 600Hz • エネルギー安定性：1s ＜ 0.45% (2J) • ガス寿命：1E8 ショット • パルス幅：24ns 5.　おわりに LTPS TFT は超高精細液晶ディスプレイや有機 EL ディスプレイの核となる技術としての需要が高まっている。また、競合技術として酸化物 TFT などの新素材が開発されているが、ELA 方式は最も高い電子移動度を実現する標準の技術として確立されている。当社は ELA 装置のリーディングカンパニーとして、将来の需要を見据えた第 8 世代に対応した装置開発を進めると共に、より品質・生産性の高い装置を提供すべく、装置開発とアフターサービスの充実を進めて行きたい。（161）