JP2001250790A - Laser treating method - Google Patents

Laser treating method

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JP2001250790A
JP2001250790A JP2001008132A JP2001008132A JP2001250790A JP 2001250790 A JP2001250790 A JP 2001250790A JP 2001008132 A JP2001008132 A JP 2001008132A JP 2001008132 A JP2001008132 A JP 2001008132A JP 2001250790 A JP2001250790 A JP 2001250790A
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region
laser
scanning
laser beam
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Shunpei Yamazaki
舜平 山崎
Koichiro Tanaka
幸一郎 田中
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Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To perform a laser treatment of a large area semiconductor coating with high throughput while suppressing variation in the characteristics among a plurality of semiconductor elements formed by laser annealing. SOLUTION: First and second adjacent element forming regions are formed on a substrate, the first element forming region is scanned along a first scanning path by a laser beam having linear cross-section, and the second element forming region is scanned along a second scanning path by a laser beam having linear cross-section, thus dividing the substrate into a first element substrate having the first element forming region and a second element substrate having the second element forming region. In such a laser treating method, the substrate is divided such that a region irradiated with both laser beams along the first and second scanning paths is located on the outside of the element substrates.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、非単結晶の結晶性シリ
コン膜を有する基板上に形成する薄膜トランジスタ(T
FT)等の半導体素子の作製に関わる光アニールの工程
に使用されるレーザー処理方法及びレーザー処理装置に
関する。
The present invention relates to a thin film transistor (T) formed on a substrate having a non-single-crystal crystalline silicon film.
The present invention relates to a laser processing method and a laser processing apparatus used in a photo-annealing process related to the production of a semiconductor device such as FT).

【0002】[0002]

【従来の技術】最近、絶縁基板上に、薄膜状の活性層
(活性領域ともいう)を有する絶縁ゲイト型の半導体装
置の研究がなされている。特に、薄膜状のゲイトトラン
ジスタ、いわゆる薄膜トランジスタ(TFT)が熱心に
研究されている。これらは、利用する半導体の材料・結
晶状態によって、アモルファスシリコンTFTや結晶性
シリコンTFTと言うように区別されている。結晶性シ
リコンとは言っても、単結晶ではない非単結晶のもので
ある。したがって、これらは非単結晶シリコンTFTと
総称される。
2. Description of the Related Art In recent years, studies have been made on an insulating gate type semiconductor device having a thin-film active layer (also called an active region) on an insulating substrate. In particular, a thin film gate transistor, a so-called thin film transistor (TFT), has been enthusiastically studied. These are classified into amorphous silicon TFTs and crystalline silicon TFTs depending on the material and crystal state of the semiconductor used. Although crystalline silicon is not single crystal, it is non-single crystal. Therefore, these are collectively referred to as non-single-crystal silicon TFTs.

【0003】一般にアモルファス状態の半導体の電界移
動度は小さく、したがって、高速動作が要求されるTF
Tには利用できない。また、アモルファスシリコンで
は、P型の電界移動度は著しく小さいので、Pチャネル
型のTFT(PMOSのTFT)を作製することが出来
ず、したがって、Nチャネル型TFT(NMOSのTF
T)と組み合わせて、相補型のMOS回路(CMOS)
を形成することができない。
Generally, the electric field mobility of a semiconductor in an amorphous state is small, and therefore, a TF which requires high-speed operation is required.
Not available for T. Further, in the case of amorphous silicon, the P-type electric field mobility is extremely small, so that a P-channel TFT (PMOS TFT) cannot be manufactured.
T) and complementary MOS circuit (CMOS)
Cannot be formed.

【0004】一方、結晶性半導体は、アモルファス半導
体よりも電界移動度が大きく、したがって、高速動作が
可能である。結晶性シリコンでは、NMOSのTFTだ
けでなく、PMOSのTFTも同様に得られるのでCM
OS回路を形成することが可能である。
On the other hand, a crystalline semiconductor has a higher electric field mobility than an amorphous semiconductor, and therefore can operate at high speed. In crystalline silicon, not only NMOS TFTs but also PMOS TFTs can be obtained in the same manner.
An OS circuit can be formed.

【0005】非単結晶の結晶性シリコン膜は、気相成長
法によって得られたアモルファスシリコン膜を、長時間
適切な温度(通常は600℃以上)で熱アニールする
か、レーザー等の強光を照射すること(光アニール)に
よって得られた。
A non-single-crystal crystalline silicon film is obtained by thermally annealing an amorphous silicon film obtained by a vapor deposition method at an appropriate temperature (usually 600 ° C. or higher) for a long time or by intense light such as laser. It was obtained by irradiation (light annealing).

【0006】しかしながら、絶縁基板として安価で加工
性に富むガラス基板を用いる場合、熱アニールのみで電
界移動度の十分に高い(CMOS回路を形成することが
可能な程度に高い)結晶性シリコン膜を得ることは困難
を極めた。というのは、前述のようなガラス基板は一般
に歪み点温度が低く(600℃程度)、移動度が十分に
高い結晶性シリコン膜を得るために必要な温度まで、基
板温度を高めることができないからである。
However, when an inexpensive and highly processable glass substrate is used as the insulating substrate, a crystalline silicon film having a sufficiently high electric field mobility (high enough to form a CMOS circuit) can be formed only by thermal annealing. Getting it was extremely difficult. This is because the glass substrate as described above generally has a low strain point temperature (about 600 ° C.) and cannot raise the substrate temperature to a temperature necessary to obtain a crystalline silicon film having sufficiently high mobility. It is.

【0007】一方、ガラス基板をベースにしたシリコン
膜の結晶化に光アニールを用いる場合、基板の温度をあ
まり高めることなく、シリコン膜にのみ高いエネルギー
を与えることが可能である。よって、ガラス基板をベー
スにしたシリコン膜の結晶化には、光アニールの技術が
非常に有効であると考えられる。
On the other hand, when optical annealing is used for crystallization of a silicon film based on a glass substrate, high energy can be applied only to the silicon film without increasing the temperature of the substrate so much. Therefore, it is considered that the optical annealing technique is very effective for crystallization of a silicon film based on a glass substrate.

【0008】現状では、光アニールの光源としては、エ
キシマレーザーのような大出力パルスレーザーが最も好
適である。このレーザーの最大エネルギーはアルゴンイ
オン・レーザー等の連続発振レーザーに比べ非常に大き
く、したがって、数cm2 以上の大きなスポットを用い
て、より量産性を上げることができた。しかしながら、
通常用いられる正方形もしくは長方形の形状のビームで
は、1枚の大きな面積の基板を処理するには、ビームを
上下左右に移動させる必要があり、量産性の面で依然と
して改善する余地があった。
At present, a high output pulse laser such as an excimer laser is most suitable as a light source for optical annealing. The maximum energy of this laser is much larger than that of a continuous wave laser such as an argon ion laser, and therefore, mass productivity can be further improved by using a large spot of several cm 2 or more. However,
With a commonly used square or rectangular shaped beam, it is necessary to move the beam up, down, left and right to process one large area substrate, and there is still room for improvement in terms of mass productivity.

【0009】これに関しては、ビームを線状に変形し、
ビームの長さ(線状ビーム断面の長手方向の大きさ)
を、処理すべき基板を越える長さとし、このビームを基
板に対して相対的に移動して走査することによって、大
きく改善できた。ここで走査とは、線状レーザーを線幅
方向(線状ビーム断面の長手方向と直交する方向)に移
動しながら、且つその照射領域が分断されないように、
重ねながら照射することを意味する。また、一般に線状
レーザー光を大面積に渡って照射する際には、走査経路
が平行に成るようにされている。
In this regard, the beam is deformed linearly,
Beam length (longitudinal size of linear beam cross section)
Can be greatly improved by making the length longer than the substrate to be processed and moving and scanning this beam relative to the substrate. Here, the scanning means that the linear laser is moved in the line width direction (the direction orthogonal to the longitudinal direction of the linear beam cross section) and the irradiation area is not divided.
Irradiation means overlapping. In general, when irradiating a linear laser beam over a large area, the scanning path is made parallel.

【0010】また、光アニールの前に、熱アニールを行
うことでさらに結晶性の高いシリコン膜を作製できる。
熱アニールによる方法に関しては、特開平6ー2441
04に記述されるように、ニッケル、鉄、コバルト、白
金、パラジュウム等の元素(以下、結晶化触媒元素、ま
たは、単に、触媒元素という)が、アモルファスシリコ
ンの結晶化を促進する効果を利用することにより、通常
の場合よりも低温・短時間の熱アニールにより結晶性シ
リコン膜を得ることができる。
Further, by performing thermal annealing before optical annealing, a silicon film having higher crystallinity can be manufactured.
Regarding the method by thermal annealing, see JP-A-6-2441.
As described in No. 04, elements such as nickel, iron, cobalt, platinum and palladium (hereinafter referred to as crystallization catalyst elements or simply catalyst elements) utilize the effect of promoting the crystallization of amorphous silicon. Thus, a crystalline silicon film can be obtained by thermal annealing at a lower temperature and for a shorter time than usual.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記線
状レーザーの照射は、その最大エネルギーの関係上、そ
の線状レーザービームの長さ(レーザービーム断面の長
手方向の大きさ)は、長くても20cm程度に加工する
のが限界であった。
However, due to its maximum energy, the linear laser beam is irradiated with a linear laser beam whose length (the length of the laser beam cross section in the longitudinal direction) is long. Processing was limited to about 20 cm.

【0012】それ以上の長さに加工すると、該レーザー
ビームのエネルギー密度が、例えば非結晶性シリコン膜
を結晶化するには不十分なものとなってしまった。よっ
て、大面積の基板を用い、線状レーザーの長さを越える
領域に対してレーザー処理を行う場合、レーザービーム
の走査を、上下左右に、すなわち、線幅方向と、長さ方
向の両方に、移動させる必要があった。図13に従来の
レーザービームの走査経路を模式的に示す。
If the laser beam is processed to a longer length, the energy density of the laser beam becomes insufficient for crystallizing, for example, an amorphous silicon film. Therefore, when using a large-area substrate and performing laser processing on an area that exceeds the length of the linear laser, the scanning of the laser beam is performed in the vertical and horizontal directions, that is, in both the line width direction and the length direction. Had to be moved. FIG. 13 schematically shows a conventional laser beam scanning path.

【0013】図13(A)は線状レーザービームの断面
図であり、は図13(B)は被照射面を上から見た図で
ある。図13(A)に示すように、線状レーザービーム
1の端部1aは完全な矩形となっておらず、この部分の
エネルギ密度は分散している。
FIG. 13A is a cross-sectional view of a linear laser beam, and FIG. 13B is a view of the irradiated surface viewed from above. As shown in FIG. 13A, the end 1a of the linear laser beam 1 is not a perfect rectangle, and the energy density in this portion is dispersed.

【0014】図13(B)に示すように、線状レーザー
ビーム1は2本の走査経路2、3に沿って、走査され
る。例えば、線状レーザービーム1は左側の走査経路2
に沿って下方に走査されたた後、右側の走査経路3に沿
って下方に向かって走査される。この際に、線状レーザ
ービーム1の端部1aが重なるように走査する必要があ
るが、線状レーザービーム1の端部1aをどの様に重ね
合わせるかが問題となる。図13(B)において、矩形
で示す領域4は、被照射面において線状レーザービーム
1の端部1aが重なった領域が走査された領域である。
As shown in FIG. 13B, the linear laser beam 1 is scanned along two scanning paths 2 and 3. For example, the linear laser beam 1 is scanned on the left scanning path 2
Is scanned downward along the scanning path 3, and then scanned downward along the right scanning path 3. At this time, it is necessary to perform scanning so that the end portions 1a of the linear laser beam 1 overlap. However, how to overlap the end portions 1a of the linear laser beam 1 becomes a problem. In FIG. 13B, a region 4 indicated by a rectangle is a region where the region where the end 1a of the linear laser beam 1 overlaps on the irradiated surface is scanned.

【0015】しかしながら、一般に線状レーザービーム
1の端部1aにおけるエネルギー密度を制御するのは困
難であるため、領域4およびその近傍に作製される半導
体素子は、他の部分に設けられる素子に比べ、特性のば
らつきが目立った。このため、領域4の半導体材料は半
導体素子の加工には不向きである。
However, since it is generally difficult to control the energy density at the end 1a of the linear laser beam 1, the semiconductor element manufactured in the region 4 and the vicinity thereof is smaller than the elements provided in other parts. , Characteristic variations were conspicuous. Therefore, the semiconductor material in the region 4 is not suitable for processing a semiconductor element.

【0016】上記の問題点の対策として、スリットを介
してレーザービームを照射することにより、エネルギー
密度の制御が難しい長さ方向の端部分を遮光して、レー
ザービームの端部を整形している。図14(A)は、ス
リットにより整形された線状レーザービームの断面図で
あり、は図14(B)はレーザービームの走査経路を模
式図であり、被照射面を上からみた図である。
As a countermeasure against the above-mentioned problem, a laser beam is irradiated through a slit to shield an end portion in a length direction where energy density is difficult to control, thereby shaping the end portion of the laser beam. . FIG. 14A is a cross-sectional view of a linear laser beam shaped by a slit, and FIG. 14B is a schematic view of a scanning path of the laser beam, and is a diagram of the irradiated surface viewed from above. .

【0017】図13(A)に示すように、スリットを経
ることにより、レーザービーム5の端部5aは矩形状に
整形されるため、端部5aにおけるエネルギ密度の分布
は、図13の線状レーザービーム1よりも均一になる。
As shown in FIG. 13A, the end 5a of the laser beam 5 is shaped into a rectangle by passing through the slit, so that the energy density distribution at the end 5a is linear as shown in FIG. It becomes more uniform than the laser beam 1.

【0018】図14(B)に示すように線状レーザービ
ーム5を照射する場合には、例えば線状レーザービーム
5を左側の走査経路6に沿って下方に走査した後、右側
の走査経路7に沿って下方に向かって走査するようにす
れぱよい。この際に、線状レーザービーム5の端部5a
が重なるように走査するが、レーザービーム5の端部5
aは矩形状に整形され、そのエネルギ密度分布は均一な
ため、8で示すように、線状レーザービーム5の端部5
aが接する程度に重ればよく、端部5aが重なる領域8
を縮小することができる。
As shown in FIG. 14B, when the linear laser beam 5 is irradiated, for example, the linear laser beam 5 is scanned downward along the left scanning path 6 and then to the right scanning path 7 To scan down along. At this time, the end 5a of the linear laser beam 5
Are scanned so as to overlap each other.
a is shaped in a rectangular shape, and its energy density distribution is uniform.
a may be overlapped to the extent that the end portions 5a overlap.
Can be reduced.

【0019】しかしながら、スリットを用いレーザービ
ーム5の端部5aのエネルギ密度を制御しても、依然と
して、レーザービーム5の端部5aが重なっている走査
される領域8に作製される半導体素子の特性は、他の領
域に作製された素子に比べ、その特性のばらつきが顕著
である。
However, even if the energy density of the end 5a of the laser beam 5 is controlled by using the slit, the characteristics of the semiconductor element formed in the scanned region 8 where the end 5a of the laser beam 5 overlaps still remain. Has a remarkable variation in characteristics as compared with devices manufactured in other regions.

【0020】本発明の目的は、上述の問題点を解消し
て、大面積の半導体被膜に対するレーザーアニールの工
程を、高いスループットで行い得るレーザー処理方法及
びレーザー処理装置を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a laser processing method and a laser processing apparatus capable of solving the above-mentioned problems and performing a laser annealing step on a large-area semiconductor film at a high throughput.

【0021】また本発明の他の目的は、複数の半導体素
間の特性のばらつきを抑えることを可能にする大面積の
半導体被膜に対するレーザー処理方法及びレーザー処理
装置を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a laser processing method and a laser processing apparatus for a semiconductor film having a large area, which can suppress variations in characteristics among a plurality of semiconductor elements.

【0022】[0022]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の構成の一つは、断面が線状のレーザー光を
走査して、該レーザー光の断面の長さより大きい幅を有
する半導体被膜に対してレーザー照射を行い、アニール
するに際し、レーザー光の長さ方向の端部分が重なっ
て、あるいは接して照射される領域には、半導体素子を
形成しないことを特徴とするレーザー処理方法である。
According to one aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device which scans a laser beam having a linear cross section and has a width larger than the length of the cross section of the laser beam. Laser irradiation is performed on the coating, and when annealing is performed, the semiconductor device is not formed in a region where the laser light is irradiated in contact with the end portions in the longitudinal direction of the laser light. is there.

【0023】本発明の他の構成は、基板上の半導体被膜
に対し、断面が線状のレーザー光を複数列走査しつつ照
射するに際し、前記基板上の半導体被膜は、互いに離間
した複数の素子領域を有しており、前記断面が線状のレ
ーザー光の、断面の長さ方向の端部分が重なって照射さ
れる領域が、前記半導体被膜における各々の素子領域の
外側に位置するように、前記レーザー光が走査されるこ
とを特徴とするレーザー処理方法である。
According to another configuration of the present invention, when irradiating a semiconductor film on a substrate with a laser beam having a linear cross section while scanning a plurality of rows, the semiconductor film on the substrate includes a plurality of elements separated from each other. Having a region, the cross-section of the linear laser light, the region irradiated with overlapping end portions in the longitudinal direction of the cross-section, so as to be located outside each element region in the semiconductor coating, A laser processing method, wherein the laser beam is scanned.

【0024】本発明の他の構成は、基板上の半導体被膜
に対し、断面が線状のレーザー光であって、線状レーザ
ーの断面の長さが、前記半導体被膜の素子領域の大きさ
より短いレーザー光を走査しつつ照射するに際し、前記
線状レーザー光を、スリットを通して前記半導体被膜に
照射して、当該線状レーザービームの長さ方向の端部分
を切り、該線状レーザー光を走査することで、前記素子
領域の1部分をレーザー処理してレーザー処理部分を形
成し、該素子領域のレーザー未処理部分に対し、前記レ
ーザー処理部分を走査した際のレーザー光の長さ方向の
端部と、新たに照射するスリットを通った線状レーザー
光の長さ方向の端部分が接するように、レーザー処理を
行うことを特徴とするレーザー処理方法である。
According to another configuration of the present invention, the semiconductor film on the substrate is a laser beam having a linear cross section, and the length of the cross section of the linear laser is shorter than the size of the element region of the semiconductor film. When irradiating while scanning the laser light, the linear laser light is irradiated on the semiconductor film through a slit, and the end portion in the length direction of the linear laser beam is cut, and the linear laser light is scanned. In this way, a laser-processed portion is formed by laser-processing one part of the element region, and an end of the laser beam in the length direction when the laser-processed portion is scanned with respect to a laser-unprocessed portion of the element region. And a laser processing method in which the laser processing is performed such that the end portions in the length direction of the linear laser light passing through the slit to be newly irradiated come into contact.

【0025】本発明の他の構成は、基板上の半導体被膜
に対し、断面が線状のレーザー光であって、線状レーザ
ーの断面の長さが、前記半導体被膜の素子領域の大きさ
より短いレーザー光を走査しつつ照射するに際し、スリ
ットを通して当該線状レーザービームの長さ方向の端部
分が切られた線状レーザー光を、前記半導体被膜に対
し、走査して照射することにより、前記素子領域の1部
分をレーザー処理してレーザー処理部分を形成し、該素
子領域のレーザー未処理部分に対し、前記レーザー処理
部分を走査した際のレーザー光の長さ方向の端部分と、
新たに照射するスリットを通った線状レーザー光の長さ
方向の端部分が、線状レーザーの長さ方向に10〜20
μmの範囲で重なって接するように、レーザー処理を行
うことを特徴とするレーザー処理方法である。
According to another configuration of the present invention, the semiconductor film on the substrate is a laser beam having a linear cross section, and the length of the cross section of the linear laser is shorter than the size of the element region of the semiconductor coating. When irradiating while scanning the laser light, the linear laser light whose longitudinal end portion is cut through a slit, by scanning and irradiating the semiconductor coating, the laser element, the element Forming a laser-processed portion by laser-processing one part of the region, and a laser-unprocessed portion of the element region, an end portion in the length direction of the laser beam when scanning the laser-processed portion;
The end portion in the length direction of the linear laser light passing through the slit to be newly irradiated is 10 to 20 in the length direction of the linear laser beam.
A laser processing method characterized by performing laser processing so as to overlap and contact in a range of μm.

【0026】本発明の他の構成は、基板上の半導体被膜
に対し、断面が線状のレーザー光であって、線状レーザ
ーの断面の長さが、前記半導体被膜の素子領域の大きさ
より短いレーザー光を走査しつつ照射するに際し、前記
線状レーザー光を、スリットを通して前記半導体被膜に
照射して、当該線状レーザービームの長さ方向の端部分
を切り、該線状レーザー光を走査することで、前記素子
領域の1部分をレーザー処理してレーザー処理部分を形
成し、該素子領域のレーザー未処理部分に対し、前記レ
ーザー処理部分を走査した際のレーザー光の長さ方向の
端部と、新たに照射するスリットを通った線状レーザー
光の長さ方向の端部分が接するように、レーザー処理を
行いかつ、該接する位置は、その後の工程において、半
導体素子が設けられない位置であることを特徴とするレ
ーザー処理方法である。
According to another structure of the present invention, the semiconductor film on the substrate is a laser beam having a linear cross section, and the length of the cross section of the linear laser is shorter than the size of the element region of the semiconductor film. When irradiating while scanning the laser light, the linear laser light is irradiated on the semiconductor film through a slit, and the end portion in the length direction of the linear laser beam is cut, and the linear laser light is scanned. In this way, a laser-processed portion is formed by laser-processing one part of the element region, and an end of the laser beam in the length direction when the laser-processed portion is scanned with respect to a laser-unprocessed portion of the element region. Laser processing is performed so that the end portions in the length direction of the linear laser light passing through the newly irradiated slit are in contact with each other, and the contacting position is determined in a subsequent step by a semiconductor element provided. A laser processing method which is a free position.

【0027】本発明の他の構成は、基板上の半導体被膜
に対し、断面が線状のレーザー光であって、線状レーザ
ーの断面の長さが、前記半導体被膜の素子領域の大きさ
より短いレーザー光を走査しつつ照射するに際し、スリ
ットを通して当該線状レーザービームの長さ方向の端部
分が切られた線状レーザー光を、前記半導体被膜に対
し、走査して照射することにより、前記素子領域の1部
分をレーザー処理してレーザー処理部分を形成し、該素
子領域のレーザー未処理部分に対し、前記レーザー処理
部分を走査した際のレーザー光の長さ方向の端部分と、
新たに照射するスリットを通った線状レーザー光の長さ
方向の端部分が、線状レーザーの長さ方向に10〜20
μmの範囲で重なって接するように、レーザー処理を行
い、該接する位置は、その後の工程において、半導体素
子が設けられない位置であることを特徴とするレーザー
処理方法である。
According to another configuration of the present invention, the semiconductor film on the substrate is a laser beam having a linear cross section, and the length of the cross section of the linear laser is shorter than the size of the element region of the semiconductor coating. When irradiating while scanning the laser light, the linear laser light whose longitudinal end portion is cut through a slit, by scanning and irradiating the semiconductor coating, the laser element, the element Forming a laser-processed portion by laser-processing one part of the region, and a laser-unprocessed portion of the element region, an end portion in the length direction of the laser beam when scanning the laser-processed portion;
The end portion in the length direction of the linear laser light passing through the slit to be newly irradiated is 10 to 20 in the length direction of the linear laser beam.
The laser processing method is characterized in that laser processing is performed so as to overlap and contact in a range of μm, and the contact position is a position where a semiconductor element is not provided in a subsequent step.

【0028】また、上記構成において、基板は、液晶デ
ィスプレイを構成するものであることを特徴とする。
Further, in the above structure, the substrate is characterized by constituting a liquid crystal display.

【0029】[0029]

【作用】本発明は、線状のレーザービームを走査して、
レーザービームの断面の長さより大きい幅を有する半導
体被膜に対してレーザー照射を行い、アニールするに際
し、図12に示すようなレーザービーム1、5の端部1
a、5aが重なって照射される領域には、半導体素子を
形成しないことを特徴とする。
The present invention scans a linear laser beam,
Laser irradiation is performed on the semiconductor film having a width larger than the cross-sectional length of the laser beam, and when annealing is performed, the end portions 1 of the laser beams 1 and 5 as shown in FIG.
A semiconductor element is not formed in a region irradiated with the overlapped portions a and 5a.

【0030】言い換えれば、レーザービームの長さ方向
の端部分が重なって、あるいは接して照射される領域
が、半導体被膜の素子領域(半導体素子が設けられる領
域)上に位置しないように制御して、レーザー照射を行
うことを特徴とする。
In other words, control is performed so that the region irradiated with the end portions in the longitudinal direction of the laser beam overlapping or in contact with each other is not located on the element region of the semiconductor film (the region where the semiconductor element is provided). And laser irradiation.

【0031】このようにすれば、基板がどんなに大面積
化され、被照射領域が大きくなっても、高いスループッ
トでレーザーアニールを行え、かつ、半導体素子間の特
性のばらつきを抑えることが可能となる。
By doing so, it becomes possible to perform laser annealing with high throughput and to suppress variation in characteristics between semiconductor elements, no matter how large the substrate is and the area to be irradiated becomes large. .

【0032】[0032]

【実施例】〔実施例1〕 図1〜図3は本実施例のレー
ザー照射装置の構成図であり、図1は上面図であり、図
2は図1における点線A−A’による断面図であり、図
3は図1における点線B−B’による断面図である。本
実施例のレーザー照射装置はマルチチャンバー形式の装
置であり、また多数の基板(試料)を1枚づつ連続して
処理することができる枚葉式の装置である。
Embodiment 1 FIGS. 1 to 3 are configuration diagrams of a laser irradiation apparatus of the present embodiment, FIG. 1 is a top view, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along a dotted line AA ′ in FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view taken along a dotted line BB ′ in FIG. The laser irradiation apparatus of this embodiment is a multi-chamber type apparatus, and is a single-wafer type apparatus capable of continuously processing many substrates (samples) one by one.

【0033】処理すべき基板10はカートリッジ11に
多数枚収納され、カートリッジ11ごと装置に搬入する
ようになっている。
A large number of substrates 10 to be processed are stored in a cartridge 11, and the entire cartridge 11 is carried into an apparatus.

【0034】装置内で基板10を搬送するための基板搬
送室13には、ゲイトバルブ14〜15により、カート
リッジ搬入搬出室17、加熱室18、レーザー照射室1
9がそれぞれ連結されている。基板搬送室13、カート
リッジ搬入搬出室17、加熱室18、レーザー照射室1
9は気密保持可能されており、それぞれガスや不活性ガ
ス等を供給するためのガス供給系20〜23が上部に接
続され、更に真空ポンプ25〜28が接続された排気系
29〜32が下部に接続されている。これにより、基板
搬送室13、カートリッジ搬入搬出室17、加熱室1
8、レーザー照射室19における雰囲気、圧力等が制御
可能とされている。
In the substrate transfer chamber 13 for transferring the substrate 10 in the apparatus, the cartridge loading / unloading chamber 17, the heating chamber 18, the laser irradiation chamber 1 are operated by gate valves 14 to 15.
9 are connected to each other. Substrate transfer chamber 13, cartridge loading / unloading chamber 17, heating chamber 18, laser irradiation chamber 1
A gas supply system 20 to supply gas, an inert gas or the like is connected to the upper part, and an exhaust system 29 to 32 to which vacuum pumps 25 to 28 are connected. It is connected to the. Thereby, the substrate transfer chamber 13, the cartridge loading / unloading chamber 17, the heating chamber 1
8. The atmosphere, pressure and the like in the laser irradiation chamber 19 can be controlled.

【0035】基板搬送室13には、ロボットアーム33
が設けれ、基板10を1枚づつカートリッジ搬入搬出室
17、レーザー照射室19、又は加熱室18へと移送す
ることができる。更にゲイトバルブ14側にアライメン
ト機構34が設けられており、基板10とロボットアー
ム33との位置合わせがされる。
A robot arm 33 is provided in the substrate transfer chamber 13.
Is provided, and the substrates 10 can be transferred one by one to the cartridge loading / unloading chamber 17, the laser irradiation chamber 19, or the heating chamber 18. Further, an alignment mechanism 34 is provided on the gate valve 14 side, and the substrate 10 and the robot arm 33 are aligned.

【0036】加熱室18において、エレベータ35上に
基板10を多数枚収納することが可能であり、抵抗等か
ら成る加熱手段36によって基板10を所定の温度に加
熱することができる。
In the heating chamber 18, a large number of substrates 10 can be stored on an elevator 35, and the substrate 10 can be heated to a predetermined temperature by a heating means 36 composed of a resistor or the like.

【0037】また、レーザー照射室19には、基板10
を載置するためのステージ37が設けられている。ステ
ージ37は基板10を加熱するための加熱手段を有し、
また図示しない案内機構、モータ等により、図1の紙面
内において二次元方向に水平移動自在とされ、さらに紙
面に直交する軸を中心に回転自在とされている。更にレ
ーザー照射室19の上面には、装置外部から出射された
レーザー光が入射する石英窓38が設けられている。
The laser irradiation chamber 19 contains the substrate 10
Is provided on the stage 37. The stage 37 has a heating unit for heating the substrate 10,
In addition, a guide mechanism, a motor, and the like (not shown) make it possible to move horizontally in the two-dimensional direction in the plane of FIG. 1 and to rotate about an axis perpendicular to the plane of the paper. Further, on the upper surface of the laser irradiation chamber 19, there is provided a quartz window 38 into which laser light emitted from the outside of the apparatus enters.

【0038】図2に示すように、装置外部には、レーザ
ー照射手段39が設けられ、レーザー照射手段39のレ
ーザー光の出射方向の光路41上には、ミラー40が配
置され、ミラー40により屈曲された光路41上にレー
ザー照射室19の石英窓38が設けられて、レーザー照
射手段39から出射されたレーザー光はミラー40で反
射され、石英窓38を経て、ステージ37上に配置され
た基板10に照射される。
As shown in FIG. 2, a laser irradiating means 39 is provided outside the apparatus, and a mirror 40 is disposed on an optical path 41 of the laser irradiating means 39 in a laser light emitting direction. A quartz window 38 of the laser irradiation chamber 19 is provided on the light path 41 thus formed, and the laser light emitted from the laser irradiation means 39 is reflected by the mirror 40, passes through the quartz window 38, and is placed on the stage 37. Irradiated at 10.

【0039】図4はレーザー照射手段39の概略の構成
図であり、レーザーを発振する発振器51の出射方向の
光路50上には、全反射ミラー52、53が配列され、
全反射ミラー53の反射方向の光路50上には増幅器5
4、複数のフィルタ55a〜55dから成る減衰手段5
5、レーザー光を線状に整形するための光学系56が順
次に配置されている。
FIG. 4 is a schematic structural view of the laser irradiation means 39. Total reflection mirrors 52 and 53 are arranged on an optical path 50 in the emission direction of an oscillator 51 for oscillating a laser.
An amplifier 5 is provided on the optical path 50 in the reflection direction of the total reflection mirror 53.
4. Attenuating means 5 composed of a plurality of filters 55a to 55d
5. An optical system 56 for linearly shaping the laser light is sequentially arranged.

【0040】減衰手段55はレーザーエネルギを調節す
るためのものであり、フィルタ55a〜55dは透過光
のエネルギを減衰する作用を有し、これらの透過率は互
いに異なっており、本実施例では、フィルタ55a〜5
5dの透過率をそれぞれ96%、92%、85%、77
%とする。これらのフィルタ55a〜55dは図示しな
い電磁石、モータ等の駆動手段により、光路50から独
立に挿脱自在とされている。フィルタ55a〜55dを
適宜に組み合わせることにより、透過率57〜96%範
囲のフィルタを形成することができる。例えば、透過率
96%のフィルタ55aと92%の減光フィルタ55b
とを組み合わせることで、透過率88%の減光フィルタ
を得ることができる。
The attenuating means 55 is for adjusting the laser energy, and the filters 55a to 55d have the function of attenuating the energy of the transmitted light, and their transmittances are different from each other. Filters 55a-5
The transmittance of 5d was 96%, 92%, 85%, and 77%, respectively.
%. These filters 55a to 55d can be inserted and removed independently from the optical path 50 by driving means such as an electromagnet and a motor (not shown). By appropriately combining the filters 55a to 55d, a filter having a transmittance of 57 to 96% can be formed. For example, a filter 55a having a transmittance of 96% and a neutral density filter 55b having a transmittance of 92%
By combining the above, a neutral density filter having a transmittance of 88% can be obtained.

【0041】なお、フィルタ55a〜55dは石英に酸
化ハフニウムと二酸化珪素とを層状に交互にコーティン
グしたものであり、減光フィルタ55a〜55dの透過
率はコーティングされた層数に依存する。また本実施例
では減衰手段55のフィルタ55a〜55dの枚数を4
枚としたが、この枚数に限定されるものではなく、フィ
ルタの枚数、その透過率等は、レーザーエネルギを適切
に調整することができるように決定すればよい。
The filters 55a to 55d are made by alternately coating quartz with hafnium oxide and silicon dioxide in layers, and the transmittance of the neutral density filters 55a to 55d depends on the number of coated layers. In this embodiment, the number of filters 55a to 55d of the attenuation means 55 is set to 4
The number of filters is not limited to this number, and the number of filters and the transmittance thereof may be determined so that laser energy can be appropriately adjusted.

【0042】図5、図6は光学系56の構成図であり、
図6は図5の光路50に沿った断面図に相当する。図
5、図6に示すように、光路50上には、入射方向から
順次に、シリンドリカル凹レンズ61、シリンドリカル
凸レンズ62、互いに直交する軸を有するフライアイレ
ンズ63と64、シリンドリカル凸レンズ65、66、
全反射ミラー67が配列され、全反射ミラー67の反射
方向の光路上にはシリンドリカルレンズ68が配置され
ている。
FIGS. 5 and 6 are diagrams showing the configuration of the optical system 56.
FIG. 6 corresponds to a cross-sectional view along the optical path 50 of FIG. As shown in FIGS. 5 and 6, on the optical path 50, in order from the incident direction, a cylindrical concave lens 61, a cylindrical convex lens 62, fly-eye lenses 63 and 64 having axes perpendicular to each other, cylindrical convex lenses 65 and 66,
The total reflection mirror 67 is arranged, and a cylindrical lens 68 is disposed on the optical path in the reflection direction of the total reflection mirror 67.

【0043】図4に示すレーザー照射手段39におい
て、発振器51で発振されたレーザー光は全反射ミラー
52、53でそれぞれ反射され、増幅器54に入射され
る。増幅器54においてレーザー光は増幅されて、全反
射ミラー55、56でそれぞれ反射されて、減衰手段5
5を経て、光学系56に達して、図5、図6に示すよう
にシリンドリカル凹レンズ61、シリンドリカル凸レン
ズ62、フライアイレンズ63、64を通ることによ
り、レーザー光のエネルギ分布はガウス分布型から短形
分布に変化される。さらに、シリンドリカル凸レンズ6
5、66を通過して、全反射ミラー67で反射されて、
シリンドリカルレンズ68によって集束されて、その焦
点面fにおいて線状ビーム像に結像される。この線状ビ
ーム像は図6において、紙面に垂直な方向に長手方向を
有する。
In the laser irradiation means 39 shown in FIG. 4, the laser light oscillated by the oscillator 51 is reflected by total reflection mirrors 52 and 53, respectively, and is incident on the amplifier 54. The laser light is amplified by the amplifier 54 and reflected by the total reflection mirrors 55 and 56, respectively.
5, the light reaches the optical system 56, and passes through the cylindrical concave lens 61, the cylindrical convex lens 62, and the fly-eye lenses 63 and 64 as shown in FIGS. It is changed to a shape distribution. Further, the cylindrical convex lens 6
5 and 66, reflected by the total reflection mirror 67,
The light is converged by the cylindrical lens 68 and formed into a linear beam image at the focal plane f. This linear beam image has a longitudinal direction in a direction perpendicular to the paper surface in FIG.

【0044】レーザービームの形状は光学系56に入射
する直前は3×2cm2 程度の矩形であるが、光学系56
を経ることで10〜30cm、幅0.1〜1cm程度の細
長い線状ビームに成形される。
The shape of the laser beam is a rectangle of about 3 × 2 cm 2 immediately before entering the optical system 56.
After that, it is formed into an elongated linear beam having a width of about 10 to 30 cm and a width of about 0.1 to 1 cm.

【0045】図1〜図3に示すレーザー照射装置によ
り、レーザーアニールをする場合には、先ず、ゲイトバ
ルブ14〜16を閉鎖して、基板搬送室13、レーザー
照射室19、加熱室18を窒素ガスで充満させる。
When laser annealing is performed by the laser irradiation apparatus shown in FIGS. 1 to 3, first, the gate valves 14 to 16 are closed, and the substrate transfer chamber 13, the laser irradiation chamber 19, and the heating chamber 18 are placed in a nitrogen atmosphere. Fill with gas.

【0046】次に、基板10が多数枚収納されたカート
リッジ11をカートリッジ搬入搬出室17に外部から搬
入する。カートリッジ搬入搬出室17には、図示しない
扉が設けられており、この扉を開閉させることにより、
カートリッジ11の搬入・搬出を行う。カートリッジ1
1をカートリッジ搬入搬出室17に搬入した後に、扉を
閉めて、カートリッジ搬入搬出室17を密閉状態にし
て、ガス供給系21から窒素ガスを供給して、カートリ
ッジ搬入搬出室17を窒素ガスで充満させる。なお、カ
ートリッジ搬入搬出室17は特に減圧状態とはせずに大
気圧状態とする。次にゲイトバルブ14とゲイトバルブ
15を開ける。ゲイトバルブ14は一連の工程が終了す
るまで、開放した状態としてよい。
Next, the cartridge 11 containing a large number of the substrates 10 is loaded into the cartridge loading / unloading chamber 17 from outside. A door (not shown) is provided in the cartridge loading / unloading chamber 17, and by opening and closing the door,
Carry in / out of the cartridge 11 is performed. Cartridge 1
After loading the cartridge 1 into the cartridge loading / unloading chamber 17, the door is closed, the cartridge loading / unloading chamber 17 is closed, nitrogen gas is supplied from the gas supply system 21, and the cartridge loading / unloading chamber 17 is filled with nitrogen gas. Let it. It should be noted that the cartridge loading / unloading chamber 17 is not in a depressurized state but is in an atmospheric pressure state. Next, the gate valve 14 and the gate valve 15 are opened. The gate valve 14 may be kept open until a series of steps is completed.

【0047】ロボットアーム33によって、カートリッ
ジ搬入搬出室17に設置されたカートリッジ11から基
板10を1枚ずつ取り出し、アライメント機構34に載
置して、一旦ロボットアーム33と基板10との位置合
わせをした後に、再びロボットアーム33で基板10を
取り上げ、加熱室18に移送する。加熱室18に基板1
0が移送される毎に、エレベータ35が上昇又は下降し
て、基板10が順次に積層された状態で収納される。
The substrates 10 are taken out one by one from the cartridges 11 installed in the cartridge loading / unloading chamber 17 by the robot arm 33, placed on the alignment mechanism 34, and the positions of the robot arms 33 and the substrates 10 are once aligned. Thereafter, the substrate 10 is picked up again by the robot arm 33 and transferred to the heating chamber 18. Substrate 1 in heating chamber 18
Every time 0 is transferred, the elevator 35 is raised or lowered, and the substrates 10 are stored in a state of being sequentially stacked.

【0048】加熱室18所定の枚数の基板10基板を搬
入した後に、ゲイトバルブ15を閉鎖して、加熱手段3
6により基板10が加熱される。基板10が所定の温度
に加熱されると、ゲイトバルブ15が開放され、ロボッ
トアーム33により基板10が加熱室18から基板搬送
室13に移送され、アライメント機構34上に載置さ
れ、再び位置合わせが行われる。
After a predetermined number of substrates 10 have been carried in the heating chamber 18, the gate valve 15 is closed and the heating means 3
The substrate 10 is heated by 6. When the substrate 10 is heated to a predetermined temperature, the gate valve 15 is opened, and the substrate 10 is transferred from the heating chamber 18 to the substrate transfer chamber 13 by the robot arm 33, placed on the alignment mechanism 34, and positioned again. Is performed.

【0049】ゲイトバルブ16が開けられると、ロボッ
トアーム33によりアライメント機構34上の基板10
がレーザー照射室19のステージ37に載置され、ゲイ
トバルブ15とゲイトバルブ16とが閉鎖される。ゲイ
トバルブ15は基板の搬出が行われる毎に開閉すること
が好ましい。これは、加熱室18の雰囲気により、ロボ
ットアーム33等の機械的な構成に熱的な影響が及ばな
いようにするためである。
When the gate valve 16 is opened, the substrate 10 on the alignment mechanism 34 is
Is placed on the stage 37 of the laser irradiation chamber 19, and the gate valve 15 and the gate valve 16 are closed. The gate valve 15 is preferably opened and closed each time the substrate is unloaded. This is to prevent the atmosphere of the heating chamber 18 from thermally affecting the mechanical configuration of the robot arm 33 and the like.

【0050】ゲイトバルブ16を閉鎖した後に、レーザ
ー照射手段39から線状ビームが出射され、線状レーザ
ーはミラー40、石英窓38を経て、ステージ37上の
基板10に照射される。ステージ37が回転、水平移動
することにより、所定の走査経路で線状レーザーが基板
10に照射される。なお、レーザー光を照射する間は、
ステージ37に備えられた加熱手段により基板10が加
熱室18における温度と同じ温度に加熱され、熱的な変
動が抑制されている。レーザー光の照射が終了すると、
ゲイトバルブ16が開放され、ロボットアーム33によ
り基板10がカートリッジ搬入搬出室17内のカートリ
ッジ11に収納される。こうして1枚の基板10に対す
る処理が終了する。
After closing the gate valve 16, a linear beam is emitted from the laser irradiating means 39, and the linear laser irradiates the substrate 10 on the stage 37 through the mirror 40 and the quartz window 38. When the stage 37 rotates and moves horizontally, the substrate 10 is irradiated with a linear laser along a predetermined scanning path. During irradiation with laser light,
The substrate 10 is heated to the same temperature as the temperature in the heating chamber 18 by the heating means provided on the stage 37, and thermal fluctuation is suppressed. When the laser beam irradiation is completed,
The gate valve 16 is opened, and the substrate 10 is stored in the cartridge 11 in the cartridge loading / unloading chamber 17 by the robot arm 33. Thus, the processing for one substrate 10 is completed.

【0051】1枚の基板10の処理が終了したら、ゲイ
トバルブ15が開放されて、ロボットアーム33により
次の基板10が加熱室18から取り出されて、レーザー
照射室19に移送されて、ステージ37に載置されて、
レーザー光が照射される。こうして、加熱室404に収
納されている基板10に対して、1枚づつレーザー光が
照射される。全ての工程が終了すると、処理済の基板1
0が全てカートリッジ搬入搬出室17に設置したカート
リッジ11に収納される。このカートリッジ11をカー
トリッジ搬入搬出室17から取り出して、次の工程に移
ればよい。
When the processing of one substrate 10 is completed, the gate valve 15 is opened, and the next substrate 10 is taken out of the heating chamber 18 by the robot arm 33 and transferred to the laser irradiation chamber 19, where the stage 37 Placed on the
Laser light is applied. In this manner, the substrate 10 accommodated in the heating chamber 404 is irradiated with the laser light one by one. When all processes are completed, the processed substrate 1
0 are all stored in the cartridge 11 installed in the cartridge loading / unloading chamber 17. The cartridge 11 may be taken out of the cartridge loading / unloading chamber 17 and then proceed to the next step.

【0052】加熱室18での加熱温度は、非晶質珪素膜
が結晶化する温度以下の温度とする必要がある。これ
は、基板10によって加熱室に入っている時間が異なる
からである。一般的には、加熱室18での加熱温度は2
00〜400℃程度に選択される。またこの加熱温度
は、レーザー光が照射される際における基板10の加熱
温度と同じ温度とする必要がある。
The heating temperature in the heating chamber 18 needs to be lower than the temperature at which the amorphous silicon film is crystallized. This is because the time in the heating chamber differs depending on the substrate 10. Generally, the heating temperature in the heating chamber 18 is 2
It is selected to be about 00 to 400 ° C. The heating temperature needs to be the same as the heating temperature of the substrate 10 when the laser beam is irradiated.

【0053】〔実施例2〕 本実施例では、線状レーザ
ービームの幅を越えるサイズの基板を用いて、半導体素
子を作製するための結晶性シリコン膜を作製する例を示
す。図7に結晶性シリコン膜の作製工程図を示す。
Embodiment 2 In this embodiment, an example is described in which a crystalline silicon film for manufacturing a semiconductor element is manufactured using a substrate having a size exceeding the width of a linear laser beam. FIG. 7 shows a manufacturing process diagram of the crystalline silicon film.

【0054】図7(A)に示すように、ガラス基板71
(本実施例では360mm×460mmのコーニング7
059を用いる)上に、厚さ2000Åの下地膜72と
なる酸化珪素膜と、厚さ500Åのアモルファスシリコ
ン膜73を、プラズマCVD法により連続的に成膜し
た。
As shown in FIG. 7A, the glass substrate 71
(In this embodiment, a 360 mm × 460 mm Corning 7)
059), a silicon oxide film serving as a base film 72 having a thickness of 2000 ° and an amorphous silicon film 73 having a thickness of 500 ° were continuously formed by a plasma CVD method.

【0055】そして、スピンコート法により10ppm
の酢酸ニッケル水溶液をアモルファスシリコン膜73表
面に塗布し、乾燥して、ニッケル層74を形成した。酢
酸ニッケル水溶液には界面活性剤を添加するとよりよか
った。ニッケル層74は極めて薄いので、膜状となって
いるとは限らないが、以後の工程に於ける問題はない。
Then, 10 ppm was obtained by spin coating.
Was applied to the surface of the amorphous silicon film 73 and dried to form a nickel layer 74. It was better to add a surfactant to the aqueous nickel acetate solution. Since the nickel layer 74 is extremely thin, it does not always have a film shape, but does not cause any problem in the subsequent steps.

【0056】図7(B)に示すように、550℃で4時
間熱アニールすることにより、アモルファスシリコン膜
73を結晶化させて、結晶性シリコン膜75を得る。加
熱により、ニッケル層74のニッケルが結晶の核の役割
を果たし、アモルファスシリコン膜73の結晶化を促進
させる。このため、550℃、4時間という低温(コー
ニング7059の歪み点温度以下)、短時間で結晶性シ
リコン膜75を得ることがてきる。
As shown in FIG. 7B, the amorphous silicon film 73 is crystallized by performing thermal annealing at 550 ° C. for 4 hours to obtain a crystalline silicon film 75. By the heating, nickel in the nickel layer 74 plays a role of a crystal nucleus, and promotes crystallization of the amorphous silicon film 73. Therefore, the crystalline silicon film 75 can be obtained at a low temperature of 550 ° C. for 4 hours (strain point temperature of Corning 7059 or less) and in a short time.

【0057】なお、結晶性シリコン膜75における触媒
元素の濃度は、1×1015〜1×1019原子/cm3 であ
ると好ましかった。1×1015原子/cm3 以下の濃度で
あると、結晶化を促進させる触媒効果を得ることが困難
になり、1×1019原子/cm 3 以上の高濃度では、シリ
コンに金属的性質が表れて、半導体特性が消滅してしま
うためである。本実施例において、結晶性シリコン膜7
5中の触媒元素の濃度は膜中における最小値で1×10
17〜5×1018原子/cm3 であった。なお、これらの値
は、2次イオン質量分析法(SIMS)により分析、測
定した。
The catalyst in the crystalline silicon film 75
Element concentration is 1 × 10Fifteen~ 1 × 1019Atom / cmThreeIn
I liked it. 1 × 10FifteenAtom / cmThreeAt the following concentrations
If so, it is difficult to obtain a catalytic effect that promotes crystallization
Becomes 1 × 1019Atom / cm ThreeAt higher concentrations above,
The metallic properties appear in the capacitors, and the semiconductor properties disappear.
To do so. In this embodiment, the crystalline silicon film 7
The concentration of the catalyst element in 5 was 1 × 10 at the minimum value in the film.
17~ 5 × 1018Atom / cmThreeMet. Note that these values
Is analyzed and measured by secondary ion mass spectrometry (SIMS).
Specified.

【0058】このようにして得られた結晶性シリコン膜
75の結晶性をさらに高めるために、図7(C)に示す
ように、大出力パルスレーザーであるエキシマレーザー
を該膜75に照射して、より結晶性の優れた結晶性シリ
コン膜76を形成する。
In order to further enhance the crystallinity of the crystalline silicon film 75 thus obtained, as shown in FIG. 7C, the film 75 is irradiated with an excimer laser which is a high-power pulse laser. Then, a crystalline silicon film 76 having better crystallinity is formed.

【0059】レーザーを照射する際には、図1〜6に示
す装置を使用して、KrFエキシマレーザー(波長24
8nm、パルス幅30nsec)を1mm×185mm
線状に整形し、先ず、220mJ/cm2 程度のエネル
ギーでレーザービームを照射して、次にレーザーのエネ
ルギー密度を100mJ/cm2 〜500mJ/cm 2
の範囲で、例えば370mJ/cm2 で照射する。ま
た、被照射物の1点に注目すると、2〜20ショットの
レーザー光が照射されるように、レーザービームの走査
速度、実際には、基板71を載置するステージ37の移
動速度を調節する。
When irradiating the laser, it is shown in FIGS.
Using a KrF excimer laser (wavelength 24
8 nm, pulse width 30 nsec) 1 mm x 185 mm
Shape linearly, first, 220mJ / cmTwoDegree of energy
Irradiate the laser beam with energy and then the laser energy
Lug density of 100mJ / cmTwo~ 500mJ / cm Two
In the range of, for example, 370 mJ / cmTwoIrradiation. Ma
Also, when focusing on one point of the irradiation target, 2 to 20 shots
Laser beam scanning so that laser light is irradiated
The speed, in fact, the movement of the stage 37 on which the substrate 71 is placed
Adjust the moving speed.

【0060】なお、レーザーエネルギーの220mJ/
cm2 から370mJ/cm2 への切り替えは、図4に
示すレーザー照射手段39において、発振器51の出力
を一定にした状態で、減衰手段55のフィルタ55a〜
55dを選択的に光路50に挿入・退避させることによ
り行う。 また、レーザー照射時の基板温度は200℃
とする。
The laser energy of 220 mJ /
Switching from cm 2 to 370 mJ / cm 2 is performed by using the laser irradiation means 39 shown in FIG.
This is performed by selectively inserting and retracting 55d into the optical path 50. The substrate temperature during laser irradiation is 200 ° C.
And

【0061】このように、照射エネルギを変えて、照射
する方法を多段階照射と呼ぶこととする。本実施例の場
合は2回照射するため2段階照射となる。2段階照射と
することより、1段階照射よりも結晶性シリコン膜76
の結晶性をより向上させることができる。なお、1段階
照射とする場合には、レーザーのエネルギー密度を10
0mJ/cm2 〜500mJ/cm2 の範囲で、例えば
370mJ/cm2 で照射すればよい。
The method of irradiating by changing the irradiation energy in this manner is called multi-step irradiation. In the case of this embodiment, the irradiation is performed twice, so that the irradiation is performed in two stages. With the two-step irradiation, the crystalline silicon film 76 can be formed more than in the one-step irradiation.
Can be further improved in crystallinity. In the case of one-step irradiation, the energy density of the laser should be 10
Irradiation may be performed in the range of 0 mJ / cm 2 to 500 mJ / cm 2 , for example, at 370 mJ / cm 2 .

【0062】図8(A)〜(D)に本実施例のレーザー
ビームの走査経路を示す。図8(A)〜(D)に示すよ
うに、基板80上の被照射面上には、薄膜トランジスタ
が作製される矩形状の素子作製領域81が2×2のマト
リクス状に配列されている。このため、図7(C)に示
すガラス基板71上において、素子作製領域81内の結
晶性シリコン76のみを使用して半導体素子が作製され
ることとなる。半導体素子が作製された基板80は、図
9に示すように4枚の素子基板86A〜86Dに分断さ
れる。
FIGS. 8A to 8D show the scanning path of the laser beam of this embodiment. As shown in FIGS. 8A to 8D, on a surface to be irradiated on the substrate 80, rectangular element manufacturing regions 81 in which thin film transistors are manufactured are arranged in a 2 × 2 matrix. Therefore, a semiconductor element is manufactured using only the crystalline silicon 76 in the element manufacturing area 81 on the glass substrate 71 shown in FIG. 7C. The substrate 80 on which the semiconductor element is manufactured is divided into four element substrates 86A to 86D as shown in FIG.

【0063】また、図9に示すように、半導体素子作製
後、基板80を線状レーザービームの長さ以下に分断し
てしまうことを前提とするため、図13、図14に示す
レーザービームの長さ方向の端部分が重なって照射され
る領域4又は8を素子作製領域81外部になるようにす
るために、線状レーザービーム82の長手方向の長さL
は素子作製領域81の幅Wよりも長くされる。
Also, as shown in FIG. 9, it is assumed that the substrate 80 is cut to a length equal to or less than the length of the linear laser beam after the semiconductor device is manufactured. The length L of the linear laser beam 82 in the longitudinal direction is set so that the region 4 or 8 where the end portions in the longitudinal direction are overlapped and irradiated is outside the device manufacturing region 81.
Is longer than the width W of the element manufacturing region 81.

【0064】また、2段階照射とするには、図8(A)
〜(C)に示すように、走査経路83a〜83cは素子
作製領域81それぞれに線状レーザービーム82が2回
照射されるように、平行にかつ一筆描きを描くように設
定される。なお、1段階照射であれば図8(D)に示す
ように、例えば走査経路85のように設定すればよい。
また、走査経路83a〜83c、85はそれぞれ同一基
板80上の全ての素子作製領域80に対して、一様な方
向とされている。
In order to perform two-step irradiation, FIG.
As shown in (C), the scanning paths 83a to 83c are set so as to draw a linear stroke in parallel so that the linear laser beam 82 is irradiated twice to each of the element manufacturing regions 81. In the case of one-step irradiation, for example, as shown in FIG.
Further, the scanning paths 83a to 83c and 85 have a uniform direction with respect to all the element manufacturing regions 80 on the same substrate 80.

【0065】図8(A)〜(C)又は(D)に示す走査
経路に沿って線状レーザービーム83を走査するには、
線状レーザービーム82を長手方向に概略直交する方向
に沿って、被照射面80に対して相対的に移動しながら
照射を行えばよい。実際にはレーザービーム82を移動
するのではなく、図1〜3に示すレーザー照射装置にお
いて、ステージ37を回転、水平移動することにより、
被照射面を有する基板80を移動して、線状レーザービ
ーム82が走査経路83a、83b又は83cに沿って
走査されるようにしている。
To scan the linear laser beam 83 along the scanning path shown in FIGS. 8A to 8C or 8D,
Irradiation may be performed while moving the linear laser beam 82 relative to the irradiated surface 80 along a direction substantially orthogonal to the longitudinal direction. Instead of actually moving the laser beam 82, in the laser irradiation apparatus shown in FIGS.
The substrate 80 having the surface to be irradiated is moved so that the linear laser beam 82 is scanned along the scanning path 83a, 83b or 83c.

【0066】本実施例では、線状レーザービーム82の
長さLよりも、素子作製領域81の幅Wが短いので、線
状レーザービーム82の端部が素子作製領域81を走査
することがないため、得られる結晶性シリコン膜76の
膜質を均一にすることができるため、素子作製領域81
に作製される半導体素子の特性を均一にすることができ
る。また、大面積の基板80を処理して、同じ特性を有
する半導体素子が形成された基板を1度の工程で多数生
産することができるので、スループットを向上すること
ができる。
In this embodiment, since the width W of the element forming region 81 is shorter than the length L of the linear laser beam 82, the end of the linear laser beam 82 does not scan the element forming region 81. Therefore, the film quality of the obtained crystalline silicon film 76 can be made uniform, so that the element fabrication region 81
The characteristics of the semiconductor element manufactured in the above can be made uniform. Further, by processing a large-area substrate 80, a large number of substrates on which semiconductor elements having the same characteristics are formed can be produced in one process, so that the throughput can be improved.

【0067】〔実施例3〕 本実施例において、実施例
2で得られた結晶性シリコン膜76を使用して、液晶表
示装置の画素を駆動するための薄膜トランジを作製する
工程に関して説明する。図10、図11に本実施例の薄
膜トランジスタの作製工程を示す。
[Embodiment 3] In this embodiment, a process of manufacturing a thin film transistor for driving a pixel of a liquid crystal display using the crystalline silicon film 76 obtained in Embodiment 2 will be described. 10 and 11 show a manufacturing process of the thin film transistor of this embodiment.

【0068】図10(A)に示すように、ガラス基板1
01上には、下地膜102として酸化珪素膜を3000
Åの厚さにプラズマCVD法又は減圧熱CVD法で堆積
され、下地膜102の表面には、実施例2に示す結晶化
工程に従って非晶質珪素膜が結晶化された結晶性珪素膜
103が形成されている。
As shown in FIG. 10A, the glass substrate 1
01, a silicon oxide film as a base film 102 is 3000
A crystalline silicon film 103 is deposited to a thickness of Å by a plasma CVD method or a low pressure thermal CVD method, and a crystalline silicon film 103 obtained by crystallizing an amorphous silicon film in accordance with the crystallization step described in the second embodiment is formed on the surface of the base film 102. Is formed.

【0069】次に、図10(B)に示すように、結晶性
珪素膜103を島状にエッチングして、素子作製領域1
00内の所定の位置に活性層104が多数個形成され
る。本実施例では、図8、図9に示すように、ガラス基
板101を4分割して、同一の素子基板を4枚得ること
を目的とするため、ガラス基板101上には、薄膜トラ
ンジスタが作製された矩形状の素子作製領域100が2
×2のマトリクス状に配置されている。素子作製領域1
00内の所定の位置に活性層104が多数個形成され
る。従って、結晶性珪素膜103を得る際に、素子作製
領域100内部を線状レーザービームの端部が通過しな
いようにする。
Next, as shown in FIG. 10B, the crystalline silicon film 103 is etched into an island shape to form an element formation region 1.
A large number of active layers 104 are formed at predetermined positions in the area 00. In this embodiment, as shown in FIGS. 8 and 9, a thin film transistor is formed on the glass substrate 101 in order to divide the glass substrate 101 into four and obtain four identical element substrates. Rectangular element fabrication region 100
They are arranged in a × 2 matrix. Device fabrication area 1
A large number of active layers 104 are formed at predetermined positions in the area 00. Therefore, when the crystalline silicon film 103 is obtained, the end of the linear laser beam is prevented from passing through the inside of the element manufacturing region 100.

【0070】次に、プラズマCVD法により、ゲイト絶
縁膜を構成する酸化珪素膜105を1000〜1500
Å厚さに成膜して、ゲイト電極106を構成するアルミ
ニウム膜をスパッタ法により5000Åの厚さに堆積す
る。アルミニウムには、予め、スカンジウムを0.2重
量%含有させておくと、後の加熱工程等において、ヒロ
ックやウィスカーが発生するのを抑制することができ
る。
Next, the silicon oxide film 105 constituting the gate insulating film is formed in a thickness of 1000 to 1500 by the plasma CVD method.
Then, an aluminum film constituting the gate electrode 106 is deposited to a thickness of 5000 mm by sputtering. If scandium is previously contained in aluminum in an amount of 0.2% by weight, generation of hillocks and whiskers in a subsequent heating step or the like can be suppressed.

【0071】次に、アルミニウム膜の表面を陽極酸化し
て、図示しない緻密な陽極酸化物を極薄く形成する。次
に、アルミニウム膜の表面にレジストのマスク107を
形成する。この際に、アルミニウム膜の表面に図示しな
い緻密な陽極酸化物が形成されているため、レジストの
マスク107を密着させて形成することができる。そし
て、レジストのマスク107を使用して、アルミニウム
膜をエッチングして、ゲイト電極106を形成する。
Next, the surface of the aluminum film is anodized to form a very thin dense anodic oxide (not shown). Next, a resist mask 107 is formed on the surface of the aluminum film. At this time, since a dense anodic oxide (not shown) is formed on the surface of the aluminum film, it can be formed by closely attaching the resist mask 107. Then, the aluminum film is etched using the resist mask 107 to form the gate electrode 106.

【0072】図10(C)に示すように、レジストのマ
スク107を残したまま、ゲイト電極106を陽極酸化
して、多孔質の陽極酸化物108を4000Åの厚さに
形成する。この際に、ゲイト電極106の表面にレジス
トのマスク107が密着しているため、多孔質の陽極酸
化物108はゲイト電極106の側面のみに形成され。
As shown in FIG. 10C, with the resist mask 107 left, the gate electrode 106 is anodized to form a porous anodic oxide 108 to a thickness of 4000 °. At this time, since the resist mask 107 is in close contact with the surface of the gate electrode 106, the porous anodic oxide 108 is formed only on the side surface of the gate electrode 106.

【0073】次に、図10(C)に示すように、レジス
トのマスク107を剥離した後に、ゲイト電極106を
電解溶液中で再び陽極酸化して、緻密な陽極酸化物10
9を1000Åの厚さに形成する。
Next, as shown in FIG. 10C, after the resist mask 107 is peeled off, the gate electrode 106 is anodized again in an electrolytic solution to form a dense anodic oxide 10.
9 is formed to a thickness of 1000 °.

【0074】陽極酸化物の作り分けは使用する電解溶液
を変えればよく、多孔質の陽極酸化物108を形成する
場合には、クエン酸、シュウ酸、クロム酸又は硫酸を3
〜20%含有した酸性溶液を使用すればよい。他方、緻
密な陽極酸化物109を形成する場合には、酒石酸、ほ
う酸、又は硝酸を3〜10%含有するエチレングリコー
ル溶液をPHを7程度に調整した電解溶液を使用すれば
よい。
The formation of the anodic oxide may be changed by changing the electrolytic solution to be used. When forming the porous anodic oxide 108, citric acid, oxalic acid, chromic acid or sulfuric acid is used.
An acidic solution containing 酸性 20% may be used. On the other hand, when the dense anodic oxide 109 is formed, an electrolytic solution in which an ethylene glycol solution containing tartaric acid, boric acid, or nitric acid at 3 to 10% and the pH is adjusted to about 7 may be used.

【0075】図11(A)に示すように、ゲイト電極1
06及びその周囲の多孔質の陽極酸化物108、緻密な
陽極酸化物109をマスクにして、酸化珪素膜105を
エッチングして、ゲイト絶縁膜110を形成する。
As shown in FIG. 11A, the gate electrode 1
The gate insulating film 110 is formed by etching the silicon oxide film 105 using the porous anodic oxide 106 and the surrounding porous anodic oxide 108 and the dense anodic oxide 109 as a mask.

【0076】図11(D)に示すように、多孔質の陽極
酸化物108を除去した後に、イオンドーピング法によ
り、ゲイト電極106、緻密な陽極酸化物109、及び
ゲイト絶縁膜110をマスクにして、活性層104に不
純物を注入する。本実施例では、Pチャネル型TFTを
形成するために、ドーピングガスにフォスフィン(PH
3 )を使用して、燐イオンをドーピングする。なおドー
ピングの際に、ゲイト絶縁膜110が半透過なマスクと
して機能するように、ドーズ量、加速電圧等の条件を制
御する。
As shown in FIG. 11D, after removing the porous anodic oxide 108, the gate electrode 106, the dense anodic oxide 109, and the gate insulating film 110 are masked by an ion doping method. Then, impurities are implanted into the active layer 104. In this embodiment, in order to form a P-channel TFT, phosphine (PH) is used as a doping gas.
3 ) Doping with phosphorus ions. At the time of doping, conditions such as a dose and an acceleration voltage are controlled so that the gate insulating film 110 functions as a semi-transparent mask.

【0077】ドーピングの結果、ゲイト絶縁膜110に
覆われていない領域は高濃度に燐イオンが注入されて、
ソース領域111、ドレイン領域112が形成される。
また、ゲイト絶縁膜110のみに覆われている領域に
は、低濃度に燐イオンが注入されて、低濃度不純物領域
113、114が形成される。ゲイト電極106の直下
の領域には不純物が注入されないため、チャネル領域1
15が形成される。
As a result of the doping, phosphorus ions are implanted at a high concentration in the region not covered by the gate insulating film 110,
A source region 111 and a drain region 112 are formed.
Further, low-concentration impurity regions 113 and 114 are formed by implanting low-concentration phosphorus ions into a region covered only by the gate insulating film 110. Since no impurity is implanted into the region immediately below the gate electrode 106, the channel region 1
15 are formed.

【0078】低濃度不純物領域113、114は高抵抗
領域として機能するため、オフ電流の低減に寄与する。
特に、ドレイン領域112側の低濃度不純物領域113
はLDDと呼ばれている。また、緻密な陽極酸化物10
9を十分に厚くすることにより、緻密な陽極酸化物10
9の直下の領域をオフセット領域とすることができ、オ
フ電流をより低減することができる。
Since the low-concentration impurity regions 113 and 114 function as high-resistance regions, they contribute to a reduction in off-state current.
In particular, the low concentration impurity region 113 on the drain region 112 side
Is called LDD. In addition, dense anodic oxide 10
9 is sufficiently thick so that a dense anodic oxide 10
9 can be set as the offset region, and the off-state current can be further reduced.

【0079】ドーピング工程の後に、図1〜図3に示す
レーザー照射装置において、レーザアニールを実施し
て、ドーピングされた燐イオンを活性化する。この際の
アニール条件は、レーザーのエネルギ密度は100mJ
/cm2 〜350mJ/cm2の範囲とし、例えば16
0mJ/cm2 とし、また被照射面の任意の1点に着目
した場合に、20〜40ショットの線状レーザービーム
が照射されるようにし、基板温度を200℃に保持す
る。また、1段階照射のため線状レーザービームは図8
(D)に示す走査経路85に従って走査すればよく、そ
の際に、線状レーザービームの端部が素子作製領域10
0を通過しないようにする。
After the doping step, laser annealing is performed in the laser irradiation apparatus shown in FIGS. 1 to 3 to activate the doped phosphorus ions. The annealing condition at this time is that the energy density of the laser is 100 mJ.
/ Cm 2 to 350 mJ / cm 2 , for example, 16
0 mJ / cm 2, and when focusing on an arbitrary point on the irradiated surface, a linear laser beam of 20 to 40 shots is irradiated, and the substrate temperature is kept at 200 ° C. In addition, the linear laser beam for one-stage irradiation is shown in FIG.
Scanning may be performed in accordance with the scanning path 85 shown in FIG. 9D. At this time, the end of the linear laser beam is
Do not pass through zero.

【0080】レーザーアニールの後に,熱アニールを実
施してもよい。この場合には、450℃の温度で2時間
程度加熱すればよい。
After the laser annealing, thermal annealing may be performed. In this case, heating may be performed at a temperature of 450 ° C. for about 2 hours.

【0081】図11(C)に示すように、プラズマCV
D法により、層間絶縁物116として酸化珪素膜を50
00Åの厚さに成膜する。なお、層間絶縁物116とし
て、酸化珪素膜の単層膜の代わりに、窒化珪素膜の単層
膜、又は酸化珪素膜と窒化珪素膜の積層膜を形成しても
よい。次に、公知のエッチング法によって酸化珪素膜か
ら成る層間絶縁物116をエッチングして、ソース領域
111、ドレイン領域112それぞれにコンタクトホー
ルを形成する。
As shown in FIG. 11C, the plasma CV
According to the D method, a silicon oxide film is
A film is formed to a thickness of 00 °. Note that as the interlayer insulator 116, instead of a single-layer film of a silicon oxide film, a single-layer film of a silicon nitride film or a stacked film of a silicon oxide film and a silicon nitride film may be formed. Next, a contact hole is formed in each of the source region 111 and the drain region 112 by etching the interlayer insulator 116 made of a silicon oxide film by a known etching method.

【0082】次に、アルミニウム膜を4000Åの厚さ
にスパッタリング法により成膜し、これをパターニング
して、ソース領域111、ドレイン領域112に接続さ
れる電極117118を形成し、パッシベーション膜1
19として窒化珪素膜を形成し、パッシベーション膜1
19にドレイン領域112側の電極118に対するコン
タクトホールを形成する。次にITO膜を形成してパタ
ーニングして電極に接続されるコンタクトホールに画素
電極120を形成する。
Next, an aluminum film is formed to a thickness of 4000 ° by a sputtering method, and is patterned to form an electrode 117118 connected to the source region 111 and the drain region 112.
19, a silicon nitride film is formed, and the passivation film 1 is formed.
19, a contact hole for the electrode 118 on the drain region 112 side is formed. Next, an ITO film is formed and patterned to form a pixel electrode 120 in a contact hole connected to the electrode.

【0083】以上の工程を経て、ガラス基板101上の
素子作製領域100にはLDD構造を有するTFTが作
製される。最後に、基板101を図9に示すように、素
子作製領域100ごとに分断することにより、4枚の液
晶表示装置のパネルを得ることができる。
Through the above steps, a TFT having an LDD structure is manufactured in the element manufacturing region 100 on the glass substrate 101. Lastly, as shown in FIG. 9, the substrate 101 is divided into element forming regions 100, whereby four panels of a liquid crystal display device can be obtained.

【0084】なお、本実施例では、液晶表示装置の画素
を駆動するためのNチャネル型の薄膜トランジスタの作
製工程を説明したが、1つの素子形成領域100に周辺
駆動回路を構成する薄膜トランジスタと、画素を駆動す
るための薄膜トランジスタを同時に形成するようにして
もよい。この場合は、周辺駆動回路を構成する薄膜トラ
ンジスタはNチャネル型の薄膜トランジスタとPチャネ
ル型の薄膜トランジスタから成る相補型の薄膜トランジ
スタとなるように、公知のCMOS技術を利用して、薄
膜トランジスタの導電型を制御すればよい。
In this embodiment, the manufacturing process of an N-channel thin film transistor for driving a pixel of a liquid crystal display device has been described. However, a thin film transistor forming a peripheral driving circuit and a pixel in one element formation region 100 are described. May be formed at the same time. In this case, the conductivity type of the thin film transistor is controlled by using a known CMOS technology so that the thin film transistor constituting the peripheral driver circuit is a complementary thin film transistor including an N-channel thin film transistor and a P-channel thin film transistor. I just need.

【0085】〔実施例4〕 本実施例は基板を分断しな
い場合における、レーザー光の走査経路に関するもので
ある。この場合には図13、図14に示すような線状レ
ーザービームの端部が重なっている領域4や、接してい
る領域8が素子作製領域に配置されてしまう場合があ
る。この様な場合は、図13、図14に示す領域4、8
が半導体素子がまたがらない(位置しない、近接しな
い)ように、半導体素子を配置すればよい。
[Embodiment 4] This embodiment relates to a scanning path of a laser beam when a substrate is not divided. In this case, as shown in FIGS. 13 and 14, the region 4 where the ends of the linear laser beam overlap or the region 8 in contact with the linear laser beam may be arranged in the element fabrication region. In such a case, regions 4 and 8 shown in FIGS.
The semiconductor element may be arranged so that the semiconductor element does not straddle (is not located or not approached).

【0086】例えば図10においては、薄膜トランジス
タの活性層104とこれらの領域4又は8が重ならない
ように、活性層104が形成されない領域200を線状
レーザービームの端部が通過するように、線状ビームの
長さを調節すればよい。
For example, in FIG. 10, the active layer 104 of the thin film transistor is not overlapped with these regions 4 or 8, and the line of the linear laser beam is passed through the region 200 where the active layer 104 is not formed. What is necessary is just to adjust the length of a shape beam.

【0087】なお、線状レーザービームの長さ方向の端
部分が重なって照射される部分(継ぎ目部分)を、図1
3の領域4のようにある程度重ねるか、或いは図14の
領域8のように接する程度とするかは、基板上の半導体
素子の密集度に依存する。
A portion (joint portion) where the end portions in the length direction of the linear laser beam are overlapped and irradiated is shown in FIG.
Whether they overlap to some extent as in the region 4 of FIG. 3 or contact only as in the region 8 in FIG. 14 depends on the density of the semiconductor elements on the substrate.

【0088】半導体素子の間隔がミリオーダーであれ
ば、線状レーザービームの端部の形状、即ち端部におけ
るエネルギ密度の分布は問題にならないため、図13
(A)に示すように線状レーザービーム1の端部1aを
整形せずに線状レーザービームを照射することが可能で
ある。しかし、半導体素子の間隔がミリオーダー以下に
なると、図14(A)に示すように、線状レーザービー
ムをスリットにより整形して、端部を矩形状にして、更
に図14に示すように線状レーザービームの端部が接す
るように走査する必要がある。
If the distance between the semiconductor elements is on the order of millimeters, the shape of the end of the linear laser beam, that is, the energy density distribution at the end does not matter.
As shown in (A), the linear laser beam 1 can be irradiated without shaping the end 1a. However, when the distance between the semiconductor elements is less than the millimeter order, the linear laser beam is shaped by a slit as shown in FIG. It is necessary to scan so that the ends of the shaped laser beam are in contact.

【0089】更に、半導体素子の間隔が数ミクロンオー
ダーになってしまうと、たとえ図14(B)のように線
状レーザーを走査しても、工程におけるアライメント等
精度の限界のため、レーザービーム5の端部5aが通過
した領域8に素子が形成されてしまう虞れがあり、レー
ザービーム5の端部5aが通過した領域を避けて、素子
を作製するには困難が伴う。
Further, if the distance between the semiconductor elements is on the order of several microns, even if a linear laser is scanned as shown in FIG. There is a possibility that an element may be formed in the area 8 where the end 5a of the laser beam 5 has passed, and it is difficult to manufacture the element while avoiding the area where the end 5a of the laser beam 5 has passed.

【0090】半導体素子として、例えば、液晶ディスプ
レイのパネルを作製する場合、その基板上に形成される
半導体素子としての薄膜トランジスタが設けられる間隔
は、10μm〜100μm程度となる。よって、この場
合はスリットを用いて、線状レーザービームの長さ方向
の端をカットすることで、線状レーザービームの継ぎ
目、即ちビームの端部が接するように線状レーザービー
ムを走査する。この場合、当該継ぎ目部分は10〜20
μm程度の精度で密接させておけば、精度としては充分
であり、この継ぎ目部分に半導体素子を形成することな
く、液晶ディスプレイのパネルを作製することが可能で
ある。
When a panel of a liquid crystal display is manufactured as a semiconductor element, for example, the interval between thin film transistors provided as a semiconductor element formed on the substrate is about 10 μm to 100 μm. Therefore, in this case, the linear laser beam is scanned so that the joint of the linear laser beam, that is, the end of the beam is in contact with the linear laser beam by cutting the end in the length direction using the slit. In this case, the seam portion is 10 to 20
If they are closely contacted with an accuracy of about μm, the accuracy is sufficient, and a liquid crystal display panel can be manufactured without forming a semiconductor element at the joint.

【0091】〔実施例5〕 図8に示すように実施例2
では、基板80上に素子作製領域81が2×2のマトリ
ックス状に配置されている。素子作製領域に均一にレー
ザーが照射されるためには、基板に対して素子作製領域
が対称的に配置されることが好ましく、このため、2n
×2n(nは1以上の自然数)のマトリクス状に配置す
るとよい。本実施例では、図12に示すように、より大
面積の基板を使用することより、基板90上に4×4の
素子作製領域91を配置して、1回の工程で、1枚の基
板90から同一の特性を有する半導体素子が作製された
基板を16枚得るようにしたものである。
Embodiment 5 Embodiment 2 as shown in FIG.
In the figure, the element manufacturing regions 81 are arranged in a 2 × 2 matrix on the substrate 80. In order to uniformly irradiate the laser to the element manufacturing region, the element manufacturing region is preferably arranged symmetrically with respect to the substrate.
It is preferable to arrange them in a matrix of × 2n (n is a natural number of 1 or more). In this embodiment, as shown in FIG. 12, by using a substrate having a larger area, a 4 × 4 element manufacturing region 91 is arranged on a substrate 90, and one substrate is formed in one process. From 90, 16 substrates on which semiconductor elements having the same characteristics are manufactured are obtained.

【0092】線状レーザービーム92を2段階照射する
には、例えば図12(A)、(B)のように走査光路9
3A、93Bを設定すればよい。また、線状レーザービ
ーム93が均一に照射されるように、線状レーザービー
ム92の長手方向の長さLは素子作製領域91の幅Wよ
りも長くされ、レーザービーム92の長さ方向の端部分
が重なって照射される領域が素子作製領域91外部にな
るようする。
In order to irradiate the linear laser beam 92 in two stages, for example, as shown in FIGS.
3A and 93B may be set. The length L of the linear laser beam 92 in the longitudinal direction is longer than the width W of the element manufacturing region 91 so that the linear laser beam 93 is uniformly irradiated. The region where the portions are overlapped and irradiated is set outside the element manufacturing region 91.

【0093】[0093]

【発明の効果】本発明により、大面積の半導体材料に対
するレーザーアニールの工程を、高いスループットで行
うことが可能となった。また、本発明により、大面積の
半導体被膜に対するレーザーアニール処理によって形成
された、複数の半導体素子間の、特性のばらつきを抑え
ることができた。
According to the present invention, a laser annealing step for a semiconductor material having a large area can be performed at a high throughput. Further, according to the present invention, it was possible to suppress variation in characteristics among a plurality of semiconductor elements formed by laser annealing of a large-area semiconductor film.

【0094】本発明は、線状レーザービームの幅を超え
る大面積のガラス基板上に、多数のTFTを作成する場
合に有効である。特に該基板が液晶ディスプレイを構成
するものである場合、大画面が要求されることが予想さ
れるが、本発明はその作製を可能とするものである。こ
のように、本発明は工業上有益である。
The present invention is effective when a large number of TFTs are formed on a glass substrate having a large area exceeding the width of a linear laser beam. In particular, when the substrate constitutes a liquid crystal display, a large screen is expected to be required. However, the present invention enables the production. Thus, the present invention is industrially useful.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 実施例1のレーザー照射装置の構成図であ
り、上面図である。
FIG. 1 is a configuration diagram of a laser irradiation apparatus according to a first embodiment, and is a top view.

【図2】 図1における点線A−A’による断面図であ
る。
FIG. 2 is a sectional view taken along a dotted line AA ′ in FIG.

【図3】 図1における点線B−B’による断面図であ
る。
FIG. 3 is a sectional view taken along a dotted line BB ′ in FIG. 1;

【図4】 レーザー照射手段39の構成図である。FIG. 4 is a configuration diagram of a laser irradiation unit 39.

【図5】 レンズ系の構成図である。FIG. 5 is a configuration diagram of a lens system.

【図6】 レンズ系の構成図であり、図5の光路に沿っ
た断面図である。
6 is a configuration diagram of a lens system, and is a cross-sectional view along the optical path in FIG.

【図7】 実施例2の結晶性珪素膜の形成工程の説明図
である。
FIG. 7 is an explanatory diagram of a step of forming a crystalline silicon film in Example 2.

【図8】 レーザービームの走査経路の説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram of a scanning path of a laser beam.

【図9】 基板の分断の説明図である。FIG. 9 is an explanatory view of dividing the substrate.

【図10】実施例3のTFTの作製工程の説明図であ
る。
FIG. 10 is an explanatory diagram of a manufacturing process of a TFT of Example 3.

【図11】実施例3のTFTの作製工程の説明図であ
る。
FIG. 11 is an explanatory diagram of a manufacturing process of the TFT of Example 3;

【図12】実施例5のレーザービームの走査経路の説明
図である。
FIG. 12 is an explanatory diagram of a scanning path of a laser beam according to a fifth embodiment.

【図13】従来例のレーザービーム形状と、その走査方
法の説明図である。
FIG. 13 is an explanatory diagram of a conventional laser beam shape and a scanning method thereof.

【図14】従来例のレーザービーム形状と、その走査方
法の説明図である。
FIG. 14 is an explanatory diagram of a conventional laser beam shape and a scanning method thereof.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10・・・基板 13・・・基板搬送室 17・・・カートリッジ搬入搬出室 18・・・加熱室 19・・・レーザー照射室 33・・・ロボットアーム 34・・・アライメント機構 36・・・加熱手段 37・・・ステージ 39・・・レーザー照射手段 51・・・発振器 54・・・増幅器 55・・・減衰手段 71・・・ガラス基板 73・・・非晶質珪素膜 75・・・結晶性珪素膜 76・・・結晶性珪素膜 80、90・・・基板 81、91・・・素子作製領域 82、92、・・・線状レーザービーム 83A〜83C、85、93A、93B・・・走査経路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Substrate 13 ... Substrate transfer chamber 17 ... Cartridge loading / unloading chamber 18 ... Heating chamber 19 ... Laser irradiation chamber 33 ... Robot arm 34 ... Alignment mechanism 36 ... Heating Means 37 ・ ・ ・ Stage 39 ・ ・ ・ Laser irradiation means 51 ・ ・ ・ Oscillator 54 ・ ・ ・ Amplifier 55 ・ ・ ・ Attenuation means 71 ・ ・ ・ Glass substrate 73 ・ ・ ・ Amorphous silicon film 75 ・ ・ ・ Crystallinity Silicon film 76 Crystalline silicon film 80, 90 Substrate 81, 91 Element fabrication area 82, 92 Linear laser beam 83A-83C, 85, 93A, 93B Scan Route

─────────────────────────────────────────────────────
────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成13年1月18日(2001.1.1
8)
[Submission date] January 18, 2001 (2001.1.1)
8)

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】特許請求の範囲[Correction target item name] Claims

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【特許請求の範囲】[Claims]

【手続補正2】[Procedure amendment 2]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】発明の詳細な説明[Correction target item name] Detailed description of the invention

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、非単結晶の結晶性シリ
コン膜を有する基板上に形成する薄膜トランジスタ(T
FT)等の半導体素子の作製に関わる光アニールの工程
に使用されるレーザー処理方法及びレーザー処理装置に
関する。
The present invention relates to a thin film transistor (T) formed on a substrate having a non-single-crystal crystalline silicon film.
The present invention relates to a laser processing method and a laser processing apparatus used in a photo-annealing process related to the production of a semiconductor device such as FT).

【0002】[0002]

【従来の技術】最近、絶縁基板上に、薄膜状の活性層
(活性領域ともいう)を有する絶縁ゲイト型の半導体装
置の研究がなされている。特に、薄膜状のゲイトトラン
ジスタ、いわゆる薄膜トランジスタ(TFT)が熱心に
研究されている。これらは、利用する半導体の材料・結
晶状態によって、アモルファスシリコンTFTや結晶性
シリコンTFTと言うように区別されている。結晶性シ
リコンとは言っても、単結晶ではない非単結晶のもので
ある。したがって、これらは非単結晶シリコンTFTと
総称される。
2. Description of the Related Art In recent years, studies have been made on an insulating gate type semiconductor device having a thin-film active layer (also called an active region) on an insulating substrate. In particular, a thin film gate transistor, a so-called thin film transistor (TFT), has been enthusiastically studied. These are classified into amorphous silicon TFTs and crystalline silicon TFTs depending on the material and crystal state of the semiconductor used. Although crystalline silicon is not single crystal, it is non-single crystal. Therefore, these are collectively referred to as non-single-crystal silicon TFTs.

【0003】一般にアモルファス状態の半導体の電界移
動度は小さく、したがって、高速動作が要求されるTF
Tには利用できない。また、アモルファスシリコンで
は、P型の電界移動度は著しく小さいので、Pチャネル
型のTFT(PMOSのTFT)を作製することが出来
ず、したがって、Nチャネル型TFT(NMOSのTF
T)と組み合わせて、相補型のMOS回路(CMOS)
を形成することができない。
Generally, the electric field mobility of a semiconductor in an amorphous state is small, and therefore, a TF which requires high-speed operation is required.
Not available for T. Further, in the case of amorphous silicon, the P-type electric field mobility is extremely small, so that a P-channel TFT (PMOS TFT) cannot be manufactured.
T) and complementary MOS circuit (CMOS)
Cannot be formed.

【0004】一方、結晶性半導体は、アモルファス半導
体よりも電界移動度が大きく、したがって、高速動作が
可能である。結晶性シリコンでは、NMOSのTFTだ
けでなく、PMOSのTFTも同様に得られるのでCM
OS回路を形成することが可能である。
On the other hand, a crystalline semiconductor has a higher electric field mobility than an amorphous semiconductor, and therefore can operate at high speed. In crystalline silicon, not only NMOS TFTs but also PMOS TFTs can be obtained in the same manner.
An OS circuit can be formed.

【0005】非単結晶の結晶性シリコン膜は、気相成長
法によって得られたアモルファスシリコン膜を、長時間
適切な温度(通常は600℃以上)で熱アニールする
か、レーザー等の強光を照射すること(光アニール)に
よって得られた。
A non-single-crystal crystalline silicon film is obtained by thermally annealing an amorphous silicon film obtained by a vapor deposition method at an appropriate temperature (usually 600 ° C. or higher) for a long time or by intense light such as laser. It was obtained by irradiation (light annealing).

【0006】しかしながら、絶縁基板として安価で加工
性に富むガラス基板を用いる場合、熱アニールのみで電
界移動度の十分に高い(CMOS回路を形成することが
可能な程度に高い)結晶性シリコン膜を得ることは困難
を極めた。というのは、前述のようなガラス基板は一般
に歪み点温度が低く(600℃程度)、移動度が十分に
高い結晶性シリコン膜を得るために必要な温度まで、基
板温度を高めることができないからである。
However, when an inexpensive and highly processable glass substrate is used as the insulating substrate, a crystalline silicon film having a sufficiently high electric field mobility (high enough to form a CMOS circuit) can be formed only by thermal annealing. Getting it was extremely difficult. This is because the glass substrate as described above generally has a low strain point temperature (about 600 ° C.) and cannot raise the substrate temperature to a temperature necessary to obtain a crystalline silicon film having sufficiently high mobility. It is.

【0007】一方、ガラス基板をベースにしたシリコン
膜の結晶化に光アニールを用いる場合、基板の温度をあ
まり高めることなく、シリコン膜にのみ高いエネルギー
を与えることが可能である。よって、ガラス基板をベー
スにしたシリコン膜の結晶化には、光アニールの技術が
非常に有効であると考えられる。
On the other hand, when optical annealing is used for crystallization of a silicon film based on a glass substrate, high energy can be applied only to the silicon film without increasing the temperature of the substrate so much. Therefore, it is considered that the optical annealing technique is very effective for crystallization of a silicon film based on a glass substrate.

【0008】現状では、光アニールの光源としては、エ
キシマレーザーのような大出力パルスレーザーが最も好
適である。このレーザーの最大エネルギーはアルゴンイ
オン・レーザー等の連続発振レーザーに比べ非常に大き
く、したがって、数cm2 以上の大きなスポットを用い
て、より量産性を上げることができた。しかしながら、
通常用いられる正方形もしくは長方形の形状のビームで
は、1枚の大きな面積の基板を処理するには、ビームを
上下左右に移動させる必要があり、量産性の面で依然と
して改善する余地があった。
At present, a high output pulse laser such as an excimer laser is most suitable as a light source for optical annealing. The maximum energy of this laser is much larger than that of a continuous wave laser such as an argon ion laser, and therefore, mass productivity can be further improved by using a large spot of several cm 2 or more. However,
With a commonly used square or rectangular shaped beam, it is necessary to move the beam up, down, left and right to process one large area substrate, and there is still room for improvement in terms of mass productivity.

【0009】これに関しては、ビームを線状に変形し、
ビームの長さ(線状ビーム断面の長手方向の大きさ)
を、処理すべき基板を越える長さとし、このビームを基
板に対して相対的に移動して走査することによって、大
きく改善できた。ここで走査とは、線状レーザーを線幅
方向(線状ビーム断面の長手方向と直交する方向)に移
動しながら、且つその照射領域が分断されないように、
重ねながら照射することを意味する。また、一般に線状
レーザー光を大面積に渡って照射する際には、走査経路
が平行に成るようにされている。
In this regard, the beam is deformed linearly,
Beam length (longitudinal size of linear beam cross section)
Can be greatly improved by making the length longer than the substrate to be processed and moving and scanning this beam relative to the substrate. Here, the scanning means that the linear laser is moved in the line width direction (the direction orthogonal to the longitudinal direction of the linear beam cross section) and the irradiation area is not divided.
Irradiation means overlapping. In general, when irradiating a linear laser beam over a large area, the scanning path is made parallel.

【0010】また、光アニールの前に、熱アニールを行
うことでさらに結晶性の高いシリコン膜を作製できる。
熱アニールによる方法に関しては、特開平6ー2441
04に記述されるように、ニッケル、鉄、コバルト、白
金、パラジュウム等の元素(以下、結晶化触媒元素、ま
たは、単に、触媒元素という)が、アモルファスシリコ
ンの結晶化を促進する効果を利用することにより、通常
の場合よりも低温・短時間の熱アニールにより結晶性シ
リコン膜を得ることができる。
Further, by performing thermal annealing before optical annealing, a silicon film having higher crystallinity can be manufactured.
Regarding the method by thermal annealing, see JP-A-6-2441.
As described in No. 04, elements such as nickel, iron, cobalt, platinum and palladium (hereinafter referred to as crystallization catalyst elements or simply catalyst elements) utilize the effect of promoting the crystallization of amorphous silicon. Thus, a crystalline silicon film can be obtained by thermal annealing at a lower temperature and for a shorter time than usual.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記線
状レーザーの照射は、その最大エネルギーの関係上、そ
の線状レーザービームの長さ(レーザービーム断面の長
手方向の大きさ)は、長くても20cm程度に加工する
のが限界であった。
However, due to its maximum energy, the linear laser beam is irradiated with a linear laser beam whose length (the length of the laser beam cross section in the longitudinal direction) is long. Processing was limited to about 20 cm.

【0012】それ以上の長さに加工すると、該レーザー
ビームのエネルギー密度が、例えば非結晶性シリコン膜
を結晶化するには不十分なものとなってしまった。よっ
て、大面積の基板を用い、線状レーザーの長さを越える
領域に対してレーザー処理を行う場合、レーザービーム
の走査を、上下左右に、すなわち、線幅方向と、長さ方
向の両方に、移動させる必要があった。図13に従来の
レーザービームの走査経路を模式的に示す。
If the laser beam is processed to a longer length, the energy density of the laser beam becomes insufficient for crystallizing, for example, an amorphous silicon film. Therefore, when using a large-area substrate and performing laser processing on an area that exceeds the length of the linear laser, the scanning of the laser beam is performed in the vertical and horizontal directions, that is, in both the line width direction and the length direction. Had to be moved. FIG. 13 schematically shows a conventional laser beam scanning path.

【0013】図13(A)は線状レーザービームの断面
図であり、は図13(B)は被照射面を上から見た図で
ある。図13(A)に示すように、線状レーザービーム
1の端部1aは完全な矩形となっておらず、この部分の
エネルギ密度は分散している。
FIG. 13A is a cross-sectional view of a linear laser beam, and FIG. 13B is a view of the irradiated surface viewed from above. As shown in FIG. 13A, the end 1a of the linear laser beam 1 is not a perfect rectangle, and the energy density in this portion is dispersed.

【0014】図13(B)に示すように、線状レーザー
ビーム1は2本の走査経路2、3に沿って、走査され
る。例えば、線状レーザービーム1は左側の走査経路2
に沿って下方に走査されたた後、右側の走査経路3に沿
って下方に向かって走査される。この際に、線状レーザ
ービーム1の端部1aが重なるように走査する必要があ
るが、線状レーザービーム1の端部1aをどの様に重ね
合わせるかが問題となる。図13(B)において、矩形
で示す領域4は、被照射面において線状レーザービーム
1の端部1aが重なった領域が走査された領域である。
As shown in FIG. 13B, the linear laser beam 1 is scanned along two scanning paths 2 and 3. For example, the linear laser beam 1 is scanned on the left scanning path 2
Is scanned downward along the scanning path 3, and then scanned downward along the right scanning path 3. At this time, it is necessary to perform scanning so that the end portions 1a of the linear laser beam 1 overlap. However, how to overlap the end portions 1a of the linear laser beam 1 becomes a problem. In FIG. 13B, a region 4 indicated by a rectangle is a region where the region where the end 1a of the linear laser beam 1 overlaps on the irradiated surface is scanned.

【0015】しかしながら、一般に線状レーザービーム
1の端部1aにおけるエネルギー密度を制御するのは困
難であるため、領域4およびその近傍に作製される半導
体素子は、他の部分に設けられる素子に比べ、特性のば
らつきが目立った。このため、領域4の半導体材料は半
導体素子の加工には不向きである。
However, since it is generally difficult to control the energy density at the end 1a of the linear laser beam 1, the semiconductor element manufactured in the region 4 and the vicinity thereof is smaller than the elements provided in other parts. , Characteristic variations were conspicuous. Therefore, the semiconductor material in the region 4 is not suitable for processing a semiconductor element.

【0016】上記の問題点の対策として、スリットを介
してレーザービームを照射することにより、エネルギー
密度の制御が難しい長さ方向の端部分を遮光して、レー
ザービームの端部を成形している。図14(A)は、ス
リットにより成形された線状レーザービームの断面図で
あり、は図14(B)はレーザービームの走査経路を模
式図であり、被照射面を上からみた図である。
As a countermeasure against the above problem, a laser beam is radiated through a slit to shield an end portion in a length direction in which energy density is difficult to control, thereby forming an end portion of the laser beam. . FIG. 14A is a cross-sectional view of a linear laser beam formed by a slit, and FIG. 14B is a schematic diagram of a scanning path of the laser beam, and is a diagram of a surface to be irradiated viewed from above. .

【0017】図13(A)に示すように、スリットを経
ることにより、レーザービーム5の端部5aは矩形状に
成形されるため、端部5aにおけるエネルギ密度の分布
は、図13の線状レーザービーム1よりも均一になる。
As shown in FIG. 13A, the end 5a of the laser beam 5 is formed into a rectangular shape by passing through a slit.
Due to the shaping, the energy density distribution at the end 5a becomes more uniform than the linear laser beam 1 in FIG.

【0018】図14(B)に示すように線状レーザービ
ーム5を照射する場合には、例えば線状レーザービーム
5を左側の走査経路6に沿って下方に走査した後、右側
の走査経路7に沿って下方に向かって走査するようにす
れぱよい。この際に、線状レーザービーム5の端部5a
が重なるように走査するが、レーザービーム5の端部5
aは矩形状に成形され、そのエネルギ密度分布は均一な
ため、8で示すように、線状レーザービーム5の端部5
aが接する程度に重ればよく、端部5aが重なる領域8
を縮小することができる。
As shown in FIG. 14B, when the linear laser beam 5 is irradiated, for example, the linear laser beam 5 is scanned downward along the left scanning path 6 and then to the right scanning path 7 To scan down along. At this time, the end 5a of the linear laser beam 5
Are scanned so as to overlap each other.
a is formed into a rectangular shape, since its energy density distribution uniform, as indicated by 8, the end portion 5 of the linear laser beam 5
a may be overlapped to the extent that the end portions 5a overlap.
Can be reduced.

【0019】しかしながら、スリットを用いレーザービ
ーム5の端部5aのエネルギ密度を制御しても、依然と
して、レーザービーム5の端部5aが重なっている走査
される領域8に作製される半導体素子の特性は、他の領
域に作製された素子に比べ、その特性のばらつきが顕著
である。
However, even if the energy density of the end 5a of the laser beam 5 is controlled by using the slit, the characteristics of the semiconductor element formed in the scanned region 8 where the end 5a of the laser beam 5 overlaps still remain. Has a remarkable variation in characteristics as compared with devices manufactured in other regions.

【0020】本発明の目的は、上述の問題点を解消し
て、大面積の半導体被膜に対するレーザーアニールの工
程を、高いスループットで行い得るレーザー処理方法及
びレーザー処理装置を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a laser processing method and a laser processing apparatus capable of solving the above-mentioned problems and performing a laser annealing step on a large-area semiconductor film at a high throughput.

【0021】また本発明の他の目的は、複数の半導体素
間の特性のばらつきを抑えることを可能にする大面積の
半導体被膜に対するレーザー処理方法及びレーザー処理
装置を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a laser processing method and a laser processing apparatus for a semiconductor film having a large area, which can suppress variations in characteristics among a plurality of semiconductor elements.

【0022】[0022]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の構成の一つは、お互いに接する第1及び第
2の素子形成領域を基板上に形成し、断面が線状のレー
ザー光で第1の走査経路に沿って前記第1の素子形成領
域を走査し、前記断面が線状のレーザー光で第2の走査
経路に沿って前記第2の素子形成領域を走査し、前記第
1の素子形成領域を有する第1の素子基板と、前記第2
の素子形成領域を有する第2の素子基板とに前記基板を
分断するレーザー処理方法であって、前記第1の走査経
路と第2の走査経路とによって、レーザー光が重なって
照射される領域を有し、前記重なって照射される領域
は、前記素子基板の外部になるように分断することを特
徴とするレーザー処理方法である。
Means for Solving the Problems To solve the above problems, one of the constitutions of the present invention comprises a first and a second contacting each other.
2 are formed on the substrate, and the laser
The first element forming area along a first scanning path with laser light.
Scanning the area, and performing the second scanning with the laser light having a linear cross section.
Scanning the second element formation region along a path;
A first element substrate having one element formation region;
And a second element substrate having an element formation region of
A laser processing method for dividing, wherein the first scanning process is performed.
Path and the second scanning path overlap laser light
An area to be illuminated, the area being illuminated overlapping
Is characterized in that it is divided so as to be outside the element substrate.
This is a laser processing method.

【0023】本発明の他の構成は、基板上にマトリクス
状に配列した複数の素子形成領域を形成し、前記複数の
素子形成領域が均一な特性を有するよう断面が線状のレ
ーザー光で前記基板を走査し、前記基板を少なくとも一
つは前記素子形成領域が含まれるように複数の素子基板
に分断し、前記素子基板に複数の薄膜トランジスタを形
成するレーザー処理方法であって、前記走査する方向
は、前記断面の長手方向に概略直交する方向であり、前
記断面の長手方向の長さは、前記素子形成領域の幅より
も長いことを特徴とするレーザー処理方法である。
In another embodiment of the present invention , a matrix is provided on a substrate.
Forming a plurality of element forming regions arranged in a shape,
The cross section is linear so that the element formation region has uniform characteristics.
Scanning the substrate with laser light,
One is a plurality of element substrates so as to include the element formation region.
And a plurality of thin film transistors are formed on the element substrate.
A laser processing method comprising:
Is a direction substantially perpendicular to the longitudinal direction of the cross section,
The longitudinal length of the cross section is larger than the width of the element forming region.
Is also a long laser processing method.

【0024】本発明の他の構成は、レーザー光を基板の
幅方向に長い断面となるように成形し、前記基板の長さ
方向に前記基板を移動させて前記基板の第1の領域を前
記レーザー光で走査し、前記第1の領域を走査後、前記
基板の幅方向に沿って前記レーザー光を基板に対して相
対的に移動させ、前記長さ方向とは逆の方向に前記基板
を移動させて前記基板の第2の領域に前記レーザー光を
走査するレーザー処理方法であって、前記第1の領域に
は、前記第1の素子形成領域すべてが含まれ、前記第2
の領域には、前記第2の素子形成領域すべてが含まれ、
前記レーザー光の断面の幅は、前記基板の幅よりも短
く、前記レーザー光の断面の幅は、前記第1及び第2の
素子形成領域の幅よりも長く、前記第1の素子形成領域
と前記第2の素子形成領域とは離れており、前記レーザ
ー光の断面の幅は、10〜30cmであることを特徴と
するレーザー処理方法である。
In another embodiment of the present invention, a laser beam is applied to a substrate.
Formed to have a long cross section in the width direction, and the length of the substrate
Moving the substrate in a direction to move a first region of the substrate forward.
Scan with the laser light, after scanning the first region, the
The laser light is applied to the substrate along the width direction of the substrate.
The substrate in the direction opposite to the length direction.
To move the laser light to the second region of the substrate.
A laser processing method for scanning, wherein the first area
Includes the entire first element formation region, and includes the second element formation region.
Region includes all of the second element formation region,
The cross-sectional width of the laser beam is shorter than the width of the substrate.
The width of the cross section of the laser beam is the first and the second.
The first element formation region being longer than the width of the element formation region;
And the second element formation region are separated from each other, and the laser
-The width of the cross section of the light is 10 to 30 cm
Laser processing method.

【0025】本発明の他の構成は、矩形状の基板に半導
体膜を形成し、レーザー光が前記基板の幅方向に長い断
面となるよう成形し、前記基板の長さ方向に基板を移動
させて前記半導体膜の第1の領域を走査し、前記走査
後、前記基板の幅方向に対して相対的に基板を移動さ
せ、前記長さ方向と逆の方向に基板を移動させて前記半
導体膜の第2の領域を走査し、前記半導体膜をエッチン
グして複数の活性層を形成するレーザー処理方法であっ
て、前記第1の領域を走査することによって前記第1の
領域を結晶化し、前記第2の領域を走査することによっ
て前記第2の領域を結晶化し、前記レーザー光の断面の
長さは、前記レーザー光の断面の幅よりも短く、前記第
1の領域と前記第2の領域とが重なる又は接する領域
は、前記エッチングの際に除かれ、前記レーザー光の幅
は、10〜30cmであることを特徴とするレーザー処
理方法である。
According to another structure of the present invention , a semiconductor substrate is mounted on a rectangular substrate.
A body film is formed, and the laser beam
And move the substrate in the length direction of the substrate
Scanning the first region of the semiconductor film,
After that, the substrate is moved relatively to the width direction of the substrate.
And moving the substrate in the direction opposite to the length direction to
Scanning a second region of the conductive film and etching the semiconductor film;
Laser processing method to form multiple active layers
Scanning the first area to obtain the first
Crystallizing an area and scanning the second area
To crystallize the second region,
The length is shorter than the cross-sectional width of the laser beam,
A region where the first region overlaps or touches the second region
Is removed during the etching and the width of the laser light
Is a laser processing characterized in that it is 10 to 30 cm.
It is a logical method.

【0026】本発明の他の構成は、レーザー光が基板の
幅方向に長い断面となるよう成形し、前記基板の長さ方
向に基板を移動させて前記基板の第1の領域を走査し、
前記走査後、前記幅方向に沿って前記基板を移動させ、
前記長さ方向とは逆の方向に基板を移動させて前記基板
の第2の領域を走査し、前記第1の領域と前記第2の領
域とに対応して、前記基板を少なくとも2つに分断する
レーザー処理方法であって、前記分断は、前記第1の領
域と前記第2の領域とが重なった部分又は接する部分に
沿って行われ、前記レーザー光の幅は、10〜30cm
であることを特徴とするレーザー処理方法である。
In another embodiment of the present invention, the laser light is applied to the substrate.
Formed to have a long cross section in the width direction, and
Scanning the first area of the substrate by moving the substrate in the direction
After the scanning, move the substrate along the width direction,
The substrate is moved in a direction opposite to the length direction to
Scans a second area of the first area and the second area.
Dividing the substrate into at least two parts corresponding to the area
A laser processing method, wherein the dividing is performed in the first area.
In the area where the area overlaps with or touches the second area
The width of the laser light is 10 to 30 cm
It is a laser processing method characterized by the following.

【0027】本発明の他の構成は、基板上に半導体膜を
形成し、前記半導体膜から複数の結晶性シリコンを含む
活性層を形成し、レーザー光を基板の幅方向に長い断面
となるよう成形し、前記基板の長さ方向に移動させて前
記基板の第1の領域を走査し、前記走査後、前記基板の
幅方向に前記基板を前記レーザー光に対して相対的に移
動させ、前記基板を長さ方向とは逆の方向に移動させて
前記基板の第2の領域を走査するレーザー処理方法であ
って、前記レーザー光の幅は、前記基板の幅より短く、
前記第1の領域を走査することによって前記第1の領域
に形成された前記活性 層をアニールし、前記第2の領域
を走査することによって前記第2の領域に形成された前
記活性層をアニールし、前記活性層は、前記第1の領域
と前記第2の領域とが重なる又は接する領域には形成さ
れておらず、前記レーザー光の幅は、10〜30cmで
あることを特徴とするレーザー処理方法である。
According to another structure of the present invention , a semiconductor film is formed on a substrate.
Including a plurality of crystalline silicon from the semiconductor film
Form an active layer and apply laser light to the substrate in a cross section that is long in the width direction.
And moved in the length direction of the substrate to
Scanning a first region of the substrate, and after the scanning,
The substrate is moved in the width direction relative to the laser beam.
Moving the substrate in a direction opposite to the length direction.
A laser processing method for scanning a second area of the substrate.
Thus, the width of the laser light is shorter than the width of the substrate,
Scanning the first area to obtain the first area
Annealing the active layer formed in the second region
Before being formed in the second area by scanning
Annealing the active layer, wherein the active layer is in the first region
Is formed in a region where the second region overlaps or touches the second region.
The width of the laser light is 10-30cm
There is provided a laser processing method.

【0028】本発明の他の構成は、素子形成領域を有す
る基板上に半導体膜を形成し、レーザー光を前記基板の
幅方向に長い断面となるように成形し、前記幅方向に垂
直な方向に前記半導体膜の一部分である前記素子形成領
域を第1の走査し、前記基板を前記レーザー光に対して
相対的に移動して前記一部分を第2の走査するレーザー
処理方法であって、前記レーザー光の幅は、前記基板の
幅よりも短く、前記レーザー光の幅は、前記素子形成領
域の幅よりも長く、前記レーザー光の照射エネルギー
は、前記第1の走査より第2の走査が大きく、前記レー
ザー光の幅は、10〜30cmであることを特徴とする
レーザー処理方法である。
Another structure of the present invention has an element forming region.
Forming a semiconductor film on a substrate, and applying laser light to the substrate.
Formed to have a long cross section in the width direction, and hang vertically in the width direction.
The element formation region, which is a part of the semiconductor film in a vertical direction;
Scanning the area for the first time, and moving the substrate against the laser light.
A second scanning laser that moves relative to said portion
The processing method, wherein the width of the laser beam is set to
The width of the laser beam is shorter than the width of the element formation area.
The irradiation energy of the laser light longer than the width of the region
Indicates that the second scan is larger than the first scan,
The width of the light is 10 to 30 cm
This is a laser processing method.

【0029】本発明の他の構成は、レーザー光が細長い
断面となるように成形し、矩形状の基板に前記細長い方
向と垂直な方向に前記基板を移動させて前記基板の第1
の領域を第1の走査し、前記垂直な方向とは逆の方向に
前記第1の領域を第2の走査し、前記細長い方向に前記
レーザー光に対して前記基板を相対的に移動させ、前記
垂直な方向に前記基板を移動させて前記基板の第2の領
域を第3の走査をし、前記垂直な方向とは逆の方向に前
記第2の領域を第4の走査をするレーザー処理方法であ
って、前記第2の走査は前記第1の走査より前記レーザ
ー光の照射エネルギーが大きく、前記第4の走査は前記
第3の走査より前記レーザー光の照射エネルギーが大き
く、前記レーザー光の幅は、10〜30cmであること
を特徴とするレーザー処理方法である。
In another embodiment of the invention, the laser beam is elongated.
Molded into a cross-section, and place the elongated
Moving the substrate in a direction perpendicular to the first direction,
Scans the first area in the direction opposite to the vertical direction.
Performing a second scan on the first area,
Moving the substrate relative to the laser light,
Moving the substrate in a vertical direction to a second region of the substrate;
Make a third scan through the area and move forward in a direction opposite to the vertical
The laser processing method for performing a fourth scan on the second area.
Thus, the second scan is more laser than the first scan.
-The irradiation energy of light is large, and the fourth scan is
The irradiation energy of the laser light is larger than the third scan.
The width of the laser beam is 10 to 30 cm
A laser processing method characterized by the following.

【0030】[0030]

【作用】本発明は、線状のレーザービームを走査して、
レーザービームの断面の長さより大きい幅を有する半導
体被膜に対してレーザー照射を行い、アニールするに際
し、図12に示すようなレーザービーム1、5の端部1
a、5aが重なって照射される領域には、半導体素子を
形成しないことを特徴とする。
The present invention scans a linear laser beam,
Laser irradiation is performed on the semiconductor film having a width larger than the cross-sectional length of the laser beam, and when annealing is performed, the end portions 1 of the laser beams 1 and 5 as shown in FIG.
A semiconductor element is not formed in a region irradiated with the overlapped portions a and 5a.

【0031】言い換えれば、レーザービームの長さ方向
の端部分が重なって、あるいは接して照射される領域
が、半導体被膜の素子領域(半導体素子が設けられる領
域)上に位置しないように制御して、レーザー照射を行
うことを特徴とする。
In other words, control is performed such that the region irradiated with the laser beam in the longitudinal direction overlapping or in contact with the laser beam is not located on the element region of the semiconductor film (the region where the semiconductor element is provided). And laser irradiation.

【0032】このようにすれば、基板がどんなに大面積
化され、被照射領域が大きくなっても、高いスループッ
トでレーザーアニールを行え、かつ、半導体素子間の特
性のばらつきを抑えることが可能となる。
In this way, even if the substrate is enlarged and the region to be irradiated becomes large, laser annealing can be performed at a high throughput and variation in characteristics between semiconductor elements can be suppressed. .

【0033】[0033]

【実施例】〔実施例1〕 図1〜図3は本実施例のレー
ザー照射装置の構成図であり、図1は上面図であり、図
2は図1における点線A−A’による断面図であり、図
3は図1における点線B−B’による断面図である。本
実施例のレーザー照射装置はマルチチャンバー形式の装
置であり、また多数の基板(試料)を1枚づつ連続して
処理することができる枚葉式の装置である。
Embodiment 1 FIGS. 1 to 3 are configuration diagrams of a laser irradiation apparatus of the present embodiment, FIG. 1 is a top view, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along a dotted line AA ′ in FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view taken along a dotted line BB ′ in FIG. The laser irradiation apparatus of this embodiment is a multi-chamber type apparatus, and is a single-wafer type apparatus capable of continuously processing many substrates (samples) one by one.

【0034】処理すべき基板10はカートリッジ11に
多数枚収納され、カートリッジ11ごと装置に搬入する
ようになっている。
A large number of substrates 10 to be processed are stored in a cartridge 11, and the entire cartridge 11 is carried into the apparatus.

【0035】装置内で基板10を搬送するための基板搬
送室13には、ゲイトバルブ14〜15により、カート
リッジ搬入搬出室17、加熱室18、レーザー照射室1
9がそれぞれ連結されている。基板搬送室13、カート
リッジ搬入搬出室17、加熱室18、レーザー照射室1
9は気密保持可能されており、それぞれガスや不活性ガ
ス等を供給するためのガス供給系20〜23が上部に接
続され、更に真空ポンプ25〜28が接続された排気系
29〜32が下部に接続されている。これにより、基板
搬送室13、カートリッジ搬入搬出室17、加熱室1
8、レーザー照射室19における雰囲気、圧力等が制御
可能とされている。
In a substrate transfer chamber 13 for transferring the substrate 10 in the apparatus, a cartridge loading / unloading chamber 17, a heating chamber 18, and a laser irradiation chamber 1 are operated by gate valves 14 to 15.
9 are connected to each other. Substrate transfer chamber 13, cartridge loading / unloading chamber 17, heating chamber 18, laser irradiation chamber 1
A gas supply system 20 to supply gas, an inert gas or the like is connected to the upper part, and an exhaust system 29 to 32 to which vacuum pumps 25 to 28 are connected. It is connected to the. Thereby, the substrate transfer chamber 13, the cartridge loading / unloading chamber 17, the heating chamber 1
8. The atmosphere, pressure and the like in the laser irradiation chamber 19 can be controlled.

【0036】基板搬送室13には、ロボットアーム33
が設けれ、基板10を1枚づつカートリッジ搬入搬出室
17、レーザー照射室19、又は加熱室18へと移送す
ることができる。更にゲイトバルブ14側にアライメン
ト機構34が設けられており、基板10とロボットアー
ム33との位置合わせがされる。
A robot arm 33 is provided in the substrate transfer chamber 13.
Is provided, and the substrates 10 can be transferred one by one to the cartridge loading / unloading chamber 17, the laser irradiation chamber 19, or the heating chamber 18. Further, an alignment mechanism 34 is provided on the gate valve 14 side, and the substrate 10 and the robot arm 33 are aligned.

【0037】加熱室18において、エレベータ35上に
基板10を多数枚収納することが可能であり、抵抗等か
ら成る加熱手段36によって基板10を所定の温度に加
熱することができる。
In the heating chamber 18, a large number of substrates 10 can be stored on an elevator 35, and the substrate 10 can be heated to a predetermined temperature by a heating means 36 composed of a resistor or the like.

【0038】また、レーザー照射室19には、基板10
を載置するためのステージ37が設けられている。ステ
ージ37は基板10を加熱するための加熱手段を有し、
また図示しない案内機構、モータ等により、図1の紙面
内において二次元方向に水平移動自在とされ、さらに紙
面に直交する軸を中心に回転自在とされている。更にレ
ーザー照射室19の上面には、装置外部から出射された
レーザー光が入射する石英窓38が設けられている。
The laser irradiation chamber 19 contains the substrate 10
Is provided on the stage 37. The stage 37 has a heating unit for heating the substrate 10,
In addition, a guide mechanism, a motor, and the like (not shown) make it possible to move horizontally in the two-dimensional direction in the plane of FIG. 1 and to rotate about an axis perpendicular to the plane of the paper. Further, on the upper surface of the laser irradiation chamber 19, there is provided a quartz window 38 into which laser light emitted from the outside of the apparatus enters.

【0039】図2に示すように、装置外部には、レーザ
ー照射手段39が設けられ、レーザー照射手段39のレ
ーザー光の出射方向の光路41上には、ミラー40が配
置され、ミラー40により屈曲された光路41上にレー
ザー照射室19の石英窓38が設けられて、レーザー照
射手段39から出射されたレーザー光はミラー40で反
射され、石英窓38を経て、ステージ37上に配置され
た基板10に照射される。
As shown in FIG. 2, a laser irradiating means 39 is provided outside the apparatus, and a mirror 40 is disposed on an optical path 41 of the laser irradiating means 39 in a laser beam emitting direction. A quartz window 38 of the laser irradiation chamber 19 is provided on the light path 41 thus formed, and the laser light emitted from the laser irradiation means 39 is reflected by the mirror 40, passes through the quartz window 38, and is placed on the stage 37. Irradiated at 10.

【0040】図4はレーザー照射手段39の概略の構成
図であり、レーザーを発振する発振器51の出射方向の
光路50上には、全反射ミラー52、53が配列され、
全反射ミラー53の反射方向の光路50上には増幅器5
4、複数のフィルタ55a〜55dから成る減衰手段5
5、レーザー光を線状に成形するための光学系56が順
次に配置されている。
FIG. 4 is a schematic structural view of the laser irradiation means 39. Total reflection mirrors 52 and 53 are arranged on an optical path 50 in the emission direction of an oscillator 51 for oscillating a laser.
An amplifier 5 is provided on the optical path 50 in the reflection direction of the total reflection mirror 53.
4. Attenuating means 5 composed of a plurality of filters 55a to 55d
5. An optical system 56 for forming a laser beam into a linear shape is sequentially arranged.

【0041】減衰手段55はレーザーエネルギを調節す
るためのものであり、フィルタ55a〜55dは透過光
のエネルギを減衰する作用を有し、これらの透過率は互
いに異なっており、本実施例では、フィルタ55a〜5
5dの透過率をそれぞれ96%、92%、85%、77
%とする。これらのフィルタ55a〜55dは図示しな
い電磁石、モータ等の駆動手段により、光路50から独
立に挿脱自在とされている。フィルタ55a〜55dを
適宜に組み合わせることにより、透過率57〜96%範
囲のフィルタを形成することができる。例えば、透過率
96%のフィルタ55aと92%の減光フィルタ55b
とを組み合わせることで、透過率88%の減光フィルタ
を得ることができる。
The attenuating means 55 is for adjusting the laser energy, and the filters 55a to 55d have the function of attenuating the energy of the transmitted light, and their transmittances are different from each other. Filters 55a-5
The transmittance of 5d was 96%, 92%, 85%, and 77%, respectively.
%. These filters 55a to 55d can be inserted and removed independently from the optical path 50 by driving means such as an electromagnet and a motor (not shown). By appropriately combining the filters 55a to 55d, a filter having a transmittance of 57 to 96% can be formed. For example, a filter 55a having a transmittance of 96% and a neutral density filter 55b having a transmittance of 92%
By combining the above, a neutral density filter having a transmittance of 88% can be obtained.

【0042】なお、フィルタ55a〜55dは石英に酸
化ハフニウムと二酸化珪素とを層状に交互にコーティン
グしたものであり、減光フィルタ55a〜55dの透過
率はコーティングされた層数に依存する。また本実施例
では減衰手段55のフィルタ55a〜55dの枚数を4
枚としたが、この枚数に限定されるものではなく、フィ
ルタの枚数、その透過率等は、レーザーエネルギを適切
に調整することができるように決定すればよい。
The filters 55a to 55d are made by alternately coating quartz with hafnium oxide and silicon dioxide in layers, and the transmittance of the neutral density filters 55a to 55d depends on the number of coated layers. In this embodiment, the number of filters 55a to 55d of the attenuation means 55 is set to 4
The number of filters is not limited to this number, and the number of filters and the transmittance thereof may be determined so that laser energy can be appropriately adjusted.

【0043】図5、図6は光学系56の構成図であり、
図6は図5の光路50に沿った断面図に相当する。図
5、図6に示すように、光路50上には、入射方向から
順次に、シリンドリカル凹レンズ61、シリンドリカル
凸レンズ62、互いに直交する軸を有するフライアイレ
ンズ63と64、シリンドリカル凸レンズ65、66、
全反射ミラー67が配列され、全反射ミラー67の反射
方向の光路上にはシリンドリカルレンズ68が配置され
ている。
FIGS. 5 and 6 are diagrams showing the construction of the optical system 56.
FIG. 6 corresponds to a cross-sectional view along the optical path 50 of FIG. As shown in FIGS. 5 and 6, on the optical path 50, in order from the incident direction, a cylindrical concave lens 61, a cylindrical convex lens 62, fly-eye lenses 63 and 64 having axes perpendicular to each other, cylindrical convex lenses 65 and 66,
The total reflection mirror 67 is arranged, and a cylindrical lens 68 is disposed on the optical path in the reflection direction of the total reflection mirror 67.

【0044】図4に示すレーザー照射手段39におい
て、発振器51で発振されたレーザー光は全反射ミラー
52、53でそれぞれ反射され、増幅器54に入射され
る。増幅器54においてレーザー光は増幅されて、全反
射ミラー55、56でそれぞれ反射されて、減衰手段5
5を経て、光学系56に達して、図5、図6に示すよう
にシリンドリカル凹レンズ61、シリンドリカル凸レン
ズ62、フライアイレンズ63、64を通ることによ
り、レーザー光のエネルギ分布はガウス分布型から短形
分布に変化される。さらに、シリンドリカル凸レンズ6
5、66を通過して、全反射ミラー67で反射されて、
シリンドリカルレンズ68によって集束されて、その焦
点面fにおいて線状ビーム像に結像される。この線状ビ
ーム像は図6において、紙面に垂直な方向に長手方向を
有する。
In the laser irradiation means 39 shown in FIG. 4, the laser light oscillated by the oscillator 51 is reflected by total reflection mirrors 52 and 53, respectively, and is incident on the amplifier 54. The laser light is amplified by the amplifier 54 and reflected by the total reflection mirrors 55 and 56, respectively.
5, the light reaches the optical system 56, and passes through the cylindrical concave lens 61, the cylindrical convex lens 62, and the fly-eye lenses 63 and 64 as shown in FIGS. It is changed to a shape distribution. Further, the cylindrical convex lens 6
5 and 66, reflected by the total reflection mirror 67,
The light is converged by the cylindrical lens 68 and formed into a linear beam image at the focal plane f. This linear beam image has a longitudinal direction in a direction perpendicular to the paper surface in FIG.

【0045】レーザービームの形状は光学系56に入射
する直前は3×2cm2 程度の矩形であるが、光学系56
を経ることで10〜30cm、幅0.1〜1cm程度の細
長い線状ビームに成形される。
The shape of the laser beam is a rectangle of about 3 × 2 cm 2 immediately before entering the optical system 56.
After that, it is formed into an elongated linear beam having a width of about 10 to 30 cm and a width of about 0.1 to 1 cm.

【0046】図1〜図3に示すレーザー照射装置によ
り、レーザーアニールをする場合には、先ず、ゲイトバ
ルブ14〜16を閉鎖して、基板搬送室13、レーザー
照射室19、加熱室18を窒素ガスで充満させる。
When performing laser annealing with the laser irradiation apparatus shown in FIGS. 1 to 3, first, the gate valves 14 to 16 are closed, and the substrate transfer chamber 13, the laser irradiation chamber 19, and the heating chamber 18 are nitrogen-filled. Fill with gas.

【0047】次に、基板10が多数枚収納されたカート
リッジ11をカートリッジ搬入搬出室17に外部から搬
入する。カートリッジ搬入搬出室17には、図示しない
扉が設けられており、この扉を開閉させることにより、
カートリッジ11の搬入・搬出を行う。カートリッジ1
1をカートリッジ搬入搬出室17に搬入した後に、扉を
閉めて、カートリッジ搬入搬出室17を密閉状態にし
て、ガス供給系21から窒素ガスを供給して、カートリ
ッジ搬入搬出室17を窒素ガスで充満させる。なお、カ
ートリッジ搬入搬出室17は特に減圧状態とはせずに大
気圧状態とする。次にゲイトバルブ14とゲイトバルブ
15を開ける。ゲイトバルブ14は一連の工程が終了す
るまで、開放した状態としてよい。
Next, the cartridge 11 containing a large number of the substrates 10 is loaded into the cartridge loading / unloading chamber 17 from outside. A door (not shown) is provided in the cartridge loading / unloading chamber 17, and by opening and closing the door,
Carry in / out of the cartridge 11 is performed. Cartridge 1
After loading the cartridge 1 into the cartridge loading / unloading chamber 17, the door is closed, the cartridge loading / unloading chamber 17 is closed, nitrogen gas is supplied from the gas supply system 21, and the cartridge loading / unloading chamber 17 is filled with nitrogen gas. Let it. It should be noted that the cartridge loading / unloading chamber 17 is not in a depressurized state but is in an atmospheric pressure state. Next, the gate valve 14 and the gate valve 15 are opened. The gate valve 14 may be kept open until a series of steps is completed.

【0048】ロボットアーム33によって、カートリッ
ジ搬入搬出室17に設置されたカートリッジ11から基
板10を1枚ずつ取り出し、アライメント機構34に載
置して、一旦ロボットアーム33と基板10との位置合
わせをした後に、再びロボットアーム33で基板10を
取り上げ、加熱室18に移送する。加熱室18に基板1
0が移送される毎に、エレベータ35が上昇又は下降し
て、基板10が順次に積層された状態で収納される。
The substrates 10 are taken out one by one from the cartridges 11 installed in the cartridge loading / unloading chamber 17 by the robot arm 33, placed on the alignment mechanism 34, and the positions of the robot arms 33 and the substrates 10 are once aligned. Thereafter, the substrate 10 is picked up again by the robot arm 33 and transferred to the heating chamber 18. Substrate 1 in heating chamber 18
Every time 0 is transferred, the elevator 35 is raised or lowered, and the substrates 10 are stored in a state of being sequentially stacked.

【0049】加熱室18所定の枚数の基板10基板を搬
入した後に、ゲイトバルブ15を閉鎖して、加熱手段3
6により基板10が加熱される。基板10が所定の温度
に加熱されると、ゲイトバルブ15が開放され、ロボッ
トアーム33により基板10が加熱室18から基板搬送
室13に移送され、アライメント機構34上に載置さ
れ、再び位置合わせが行われる。
After a predetermined number of substrates 10 have been carried in the heating chamber 18, the gate valve 15 is closed and the heating means 3
The substrate 10 is heated by 6. When the substrate 10 is heated to a predetermined temperature, the gate valve 15 is opened, and the substrate 10 is transferred from the heating chamber 18 to the substrate transfer chamber 13 by the robot arm 33, placed on the alignment mechanism 34, and positioned again. Is performed.

【0050】ゲイトバルブ16が開けられると、ロボッ
トアーム33によりアライメント機構34上の基板10
がレーザー照射室19のステージ37に載置され、ゲイ
トバルブ15とゲイトバルブ16とが閉鎖される。ゲイ
トバルブ15は基板の搬出が行われる毎に開閉すること
が好ましい。これは、加熱室18の雰囲気により、ロボ
ットアーム33等の機械的な構成に熱的な影響が及ばな
いようにするためである。
When the gate valve 16 is opened, the substrate 10 on the alignment mechanism 34 is
Is placed on the stage 37 of the laser irradiation chamber 19, and the gate valve 15 and the gate valve 16 are closed. The gate valve 15 is preferably opened and closed each time the substrate is unloaded. This is to prevent the atmosphere of the heating chamber 18 from thermally affecting the mechanical configuration of the robot arm 33 and the like.

【0051】ゲイトバルブ16を閉鎖した後に、レーザ
ー照射手段39から線状ビームが出射され、線状レーザ
ーはミラー40、石英窓38を経て、ステージ37上の
基板10に照射される。ステージ37が回転、水平移動
することにより、所定の走査経路で線状レーザーが基板
10に照射される。なお、レーザー光を照射する間は、
ステージ37に備えられた加熱手段により基板10が加
熱室18における温度と同じ温度に加熱され、熱的な変
動が抑制されている。レーザー光の照射が終了すると、
ゲイトバルブ16が開放され、ロボットアーム33によ
り基板10がカートリッジ搬入搬出室17内のカートリ
ッジ11に収納される。こうして1枚の基板10に対す
る処理が終了する。
After closing the gate valve 16, a linear beam is emitted from the laser irradiating means 39, and the linear laser irradiates the substrate 10 on the stage 37 through the mirror 40 and the quartz window 38. When the stage 37 rotates and moves horizontally, the substrate 10 is irradiated with a linear laser along a predetermined scanning path. During irradiation with laser light,
The substrate 10 is heated to the same temperature as the temperature in the heating chamber 18 by the heating means provided on the stage 37, and thermal fluctuation is suppressed. When the laser beam irradiation is completed,
The gate valve 16 is opened, and the substrate 10 is stored in the cartridge 11 in the cartridge loading / unloading chamber 17 by the robot arm 33. Thus, the processing for one substrate 10 is completed.

【0052】1枚の基板10の処理が終了したら、ゲイ
トバルブ15が開放されて、ロボットアーム33により
次の基板10が加熱室18から取り出されて、レーザー
照射室19に移送されて、ステージ37に載置されて、
レーザー光が照射される。こうして、加熱室404に収
納されている基板10に対して、1枚づつレーザー光が
照射される。全ての工程が終了すると、処理済の基板1
0が全てカートリッジ搬入搬出室17に設置したカート
リッジ11に収納される。このカートリッジ11をカー
トリッジ搬入搬出室17から取り出して、次の工程に移
ればよい。
When the processing of one substrate 10 is completed, the gate valve 15 is opened, and the next substrate 10 is taken out of the heating chamber 18 by the robot arm 33 and transferred to the laser irradiation chamber 19, where the stage 37 is moved. Placed on the
Laser light is applied. In this manner, the substrate 10 accommodated in the heating chamber 404 is irradiated with the laser light one by one. When all processes are completed, the processed substrate 1
0 are all stored in the cartridge 11 installed in the cartridge loading / unloading chamber 17. The cartridge 11 may be taken out of the cartridge loading / unloading chamber 17 and then proceed to the next step.

【0053】加熱室18での加熱温度は、非晶質珪素膜
が結晶化する温度以下の温度とする必要がある。これ
は、基板10によって加熱室に入っている時間が異なる
からである。一般的には、加熱室18での加熱温度は2
00〜400℃程度に選択される。またこの加熱温度
は、レーザー光が照射される際における基板10の加熱
温度と同じ温度とする必要がある。
The heating temperature in the heating chamber 18 needs to be lower than the temperature at which the amorphous silicon film is crystallized. This is because the time in the heating chamber differs depending on the substrate 10. Generally, the heating temperature in the heating chamber 18 is 2
It is selected to be about 00 to 400 ° C. The heating temperature needs to be the same as the heating temperature of the substrate 10 when the laser beam is irradiated.

【0054】〔実施例2〕 本実施例では、線状レーザ
ービームの幅を越えるサイズの基板を用いて、半導体素
子を作製するための結晶性シリコン膜を作製する例を示
す。図7に結晶性シリコン膜の作製工程図を示す。
Embodiment 2 In this embodiment, an example is described in which a crystalline silicon film for manufacturing a semiconductor element is manufactured using a substrate having a size exceeding the width of a linear laser beam. FIG. 7 shows a manufacturing process diagram of the crystalline silicon film.

【0055】図7(A)に示すように、ガラス基板71
(本実施例では360mm×460mmのコーニング7
059を用いる)上に、厚さ2000Åの下地膜72と
なる酸化珪素膜と、厚さ500Åのアモルファスシリコ
ン膜73を、プラズマCVD法により連続的に成膜し
た。
As shown in FIG. 7A, the glass substrate 71
(In this embodiment, a 360 mm × 460 mm Corning 7)
059), a silicon oxide film serving as a base film 72 having a thickness of 2000 ° and an amorphous silicon film 73 having a thickness of 500 ° were continuously formed by a plasma CVD method.

【0056】そして、スピンコート法により10ppm
の酢酸ニッケル水溶液をアモルファスシリコン膜73表
面に塗布し、乾燥して、ニッケル層74を形成した。酢
酸ニッケル水溶液には界面活性剤を添加するとよりよか
った。ニッケル層74は極めて薄いので、膜状となって
いるとは限らないが、以後の工程に於ける問題はない。
Then, 10 ppm was obtained by spin coating.
Was applied to the surface of the amorphous silicon film 73 and dried to form a nickel layer 74. It was better to add a surfactant to the aqueous nickel acetate solution. Since the nickel layer 74 is extremely thin, it does not always have a film shape, but does not cause any problem in the subsequent steps.

【0057】図7(B)に示すように、550℃で4時
間熱アニールすることにより、アモルファスシリコン膜
73を結晶化させて、結晶性シリコン膜75を得る。加
熱により、ニッケル層74のニッケルが結晶の核の役割
を果たし、アモルファスシリコン膜73の結晶化を促進
させる。このため、550℃、4時間という低温(コー
ニング7059の歪み点温度以下)、短時間で結晶性シ
リコン膜75を得ることがてきる。
As shown in FIG. 7B, the amorphous silicon film 73 is crystallized by performing thermal annealing at 550 ° C. for 4 hours to obtain a crystalline silicon film 75. By the heating, nickel in the nickel layer 74 plays a role of a crystal nucleus, and promotes crystallization of the amorphous silicon film 73. Therefore, the crystalline silicon film 75 can be obtained at a low temperature of 550 ° C. for 4 hours (strain point temperature of Corning 7059 or less) and in a short time.

【0058】なお、結晶性シリコン膜75における触媒
元素の濃度は、1×1015〜1×1019原子/cm3 であ
ると好ましかった。1×1015原子/cm3 以下の濃度で
あると、結晶化を促進させる触媒効果を得ることが困難
になり、1×1019原子/cm 3 以上の高濃度では、シリ
コンに金属的性質が表れて、半導体特性が消滅してしま
うためである。本実施例において、結晶性シリコン膜7
5中の触媒元素の濃度は膜中における最小値で1×10
17〜5×1018原子/cm3 であった。なお、これらの値
は、2次イオン質量分析法(SIMS)により分析、測
定した。
The catalyst in the crystalline silicon film 75
Element concentration is 1 × 10Fifteen~ 1 × 1019Atom / cmThreeIn
I liked it. 1 × 10FifteenAtom / cmThreeAt the following concentrations
If so, it is difficult to obtain a catalytic effect that promotes crystallization
Becomes 1 × 1019Atom / cm ThreeAt higher concentrations above,
The metallic properties appear in the capacitors, and the semiconductor properties disappear.
To do so. In this embodiment, the crystalline silicon film 7
The concentration of the catalyst element in 5 was 1 × 10 at the minimum value in the film.
17~ 5 × 1018Atom / cmThreeMet. Note that these values
Is analyzed and measured by secondary ion mass spectrometry (SIMS).
Specified.

【0059】このようにして得られた結晶性シリコン膜
75の結晶性をさらに高めるために、図7(C)に示す
ように、大出力パルスレーザーであるエキシマレーザー
を該膜75に照射して、より結晶性の優れた結晶性シリ
コン膜76を形成する。
In order to further enhance the crystallinity of the crystalline silicon film 75 thus obtained, as shown in FIG. 7C, the film 75 is irradiated with an excimer laser which is a high-power pulse laser. Then, a crystalline silicon film 76 having better crystallinity is formed.

【0060】レーザーを照射する際には、図1〜6に示
す装置を使用して、KrFエキシマレーザー(波長24
8nm、パルス幅30nsec)を1mm×185mm
線状に成形し、先ず、220mJ/cm2 程度のエネル
ギーでレーザービームを照射して、次にレーザーのエネ
ルギー密度を100mJ/cm2 〜500mJ/cm 2
の範囲で、例えば370mJ/cm2 で照射する。ま
た、被照射物の1点に注目すると、2〜20ショットの
レーザー光が照射されるように、レーザービームの走査
速度、実際には、基板71を載置するステージ37の移
動速度を調節する。
When irradiating with a laser,
Using a KrF excimer laser (wavelength 24
8 nm, pulse width 30 nsec) 1 mm x 185 mm
LinearlyMoldingFirst, 220mJ / cmTwoDegree of energy
Irradiate the laser beam with energy and then the laser energy
Lug density of 100mJ / cmTwo~ 500mJ / cm Two
In the range of, for example, 370 mJ / cmTwoIrradiation. Ma
Also, when focusing on one point of the irradiation target, 2 to 20 shots
Laser beam scanning so that laser light is irradiated
The speed, in fact, the movement of the stage 37 on which the substrate 71 is placed
Adjust the moving speed.

【0061】なお、レーザーエネルギーの220mJ/
cm2 から370mJ/cm2 への切り替えは、図4に
示すレーザー照射手段39において、発振器51の出力
を一定にした状態で、減衰手段55のフィルタ55a〜
55dを選択的に光路50に挿入・退避させることによ
り行う。 また、レーザー照射時の基板温度は200℃
とする。
The laser energy of 220 mJ /
Switching from cm 2 to 370 mJ / cm 2 is performed by using the laser irradiation means 39 shown in FIG.
This is performed by selectively inserting and retracting 55d into the optical path 50. The substrate temperature during laser irradiation is 200 ° C.
And

【0062】このように、照射エネルギを変えて、照射
する方法を多段階照射と呼ぶこととする。本実施例の場
合は2回照射するため2段階照射となる。2段階照射と
することより、1段階照射よりも結晶性シリコン膜76
の結晶性をより向上させることができる。なお、1段階
照射とする場合には、レーザーのエネルギー密度を10
0mJ/cm2 〜500mJ/cm2 の範囲で、例えば
370mJ/cm2 で照射すればよい。
The method of irradiating by changing the irradiation energy in this way is called multi-step irradiation. In the case of this embodiment, the irradiation is performed twice, so that the irradiation is performed in two stages. With the two-step irradiation, the crystalline silicon film 76 can be formed more than in the one-step irradiation.
Can be further improved in crystallinity. In the case of one-step irradiation, the energy density of the laser should be 10
Irradiation may be performed in the range of 0 mJ / cm 2 to 500 mJ / cm 2 , for example, at 370 mJ / cm 2 .

【0063】図8(A)〜(D)に本実施例のレーザー
ビームの走査経路を示す。図8(A)〜(D)に示すよ
うに、基板80上の被照射面上には、薄膜トランジスタ
が作製される矩形状の素子作製領域81が2×2のマト
リクス状に配列されている。このため、図7(C)に示
すガラス基板71上において、素子作製領域81内の結
晶性シリコン76のみを使用して半導体素子が作製され
ることとなる。半導体素子が作製された基板80は、図
9に示すように4枚の素子基板86A〜86Dに分断さ
れる。
FIGS. 8A to 8D show the scanning path of the laser beam of this embodiment. As shown in FIGS. 8A to 8D, on a surface to be irradiated on the substrate 80, rectangular element manufacturing regions 81 in which thin film transistors are manufactured are arranged in a 2 × 2 matrix. Therefore, a semiconductor element is manufactured using only the crystalline silicon 76 in the element manufacturing area 81 on the glass substrate 71 shown in FIG. 7C. The substrate 80 on which the semiconductor element is manufactured is divided into four element substrates 86A to 86D as shown in FIG.

【0064】また、図9に示すように、半導体素子作製
後、基板80を線状レーザービームの長さ以下に分断し
てしまうことを前提とするため、図13、図14に示す
レーザービームの長さ方向の端部分が重なって照射され
る領域4又は8を素子作製領域81外部になるようにす
るために、線状レーザービーム82の長手方向の長さL
は素子作製領域81の幅Wよりも長くされる。
Further, as shown in FIG. 9, it is premised that the substrate 80 is cut to a length equal to or less than the length of the linear laser beam after the semiconductor device is manufactured. The length L of the linear laser beam 82 in the longitudinal direction is set so that the region 4 or 8 where the end portions in the longitudinal direction are overlapped and irradiated is outside the device manufacturing region 81.
Is longer than the width W of the element manufacturing region 81.

【0065】また、2段階照射とするには、図8(A)
〜(C)に示すように、走査経路83a〜83cは素子
作製領域81それぞれに線状レーザービーム82が2回
照射されるように、平行にかつ一筆描きを描くように設
定される。なお、1段階照射であれば図8(D)に示す
ように、例えば走査経路85のように設定すればよい。
また、走査経路83a〜83c、85はそれぞれ同一基
板80上の全ての素子作製領域80に対して、一様な方
向とされている。
FIG. 8A shows a two-stage irradiation.
As shown in (C), the scanning paths 83a to 83c are set so as to draw a linear stroke in parallel so that the linear laser beam 82 is irradiated twice to each of the element manufacturing regions 81. In the case of one-step irradiation, for example, as shown in FIG.
Further, the scanning paths 83a to 83c and 85 have a uniform direction with respect to all the element manufacturing regions 80 on the same substrate 80.

【0066】図8(A)〜(C)又は(D)に示す走査
経路に沿って線状レーザービーム83を走査するには、
線状レーザービーム82を長手方向に概略直交する方向
に沿って、被照射面80に対して相対的に移動しながら
照射を行えばよい。実際にはレーザービーム82を移動
するのではなく、図1〜3に示すレーザー照射装置にお
いて、ステージ37を回転、水平移動することにより、
被照射面を有する基板80を移動して、線状レーザービ
ーム82が走査経路83a、83b又は83cに沿って
走査されるようにしている。
In order to scan the linear laser beam 83 along the scanning path shown in FIGS. 8A to 8C or 8D,
Irradiation may be performed while moving the linear laser beam 82 relative to the irradiated surface 80 along a direction substantially orthogonal to the longitudinal direction. Instead of actually moving the laser beam 82, in the laser irradiation apparatus shown in FIGS.
The substrate 80 having the surface to be irradiated is moved so that the linear laser beam 82 is scanned along the scanning path 83a, 83b or 83c.

【0067】本実施例では、線状レーザービーム82の
長さLよりも、素子作製領域81の幅Wが短いので、線
状レーザービーム82の端部が素子作製領域81を走査
することがないため、得られる結晶性シリコン膜76の
膜質を均一にすることができるため、素子作製領域81
に作製される半導体素子の特性を均一にすることができ
る。また、大面積の基板80を処理して、同じ特性を有
する半導体素子が形成された基板を1度の工程で多数生
産することができるので、スループットを向上すること
ができる。
In this embodiment, since the width W of the element forming region 81 is shorter than the length L of the linear laser beam 82, the end of the linear laser beam 82 does not scan the element forming region 81. Therefore, the film quality of the obtained crystalline silicon film 76 can be made uniform, so that the element fabrication region 81
The characteristics of the semiconductor element manufactured in the above can be made uniform. Further, by processing a large-area substrate 80, a large number of substrates on which semiconductor elements having the same characteristics are formed can be produced in one process, so that the throughput can be improved.

【0068】〔実施例3〕 本実施例において、実施例
2で得られた結晶性シリコン膜76を使用して、液晶表
示装置の画素を駆動するための薄膜トランジを作製する
工程に関して説明する。図10、図11に本実施例の薄
膜トランジスタの作製工程を示す。
[Embodiment 3] In this embodiment, a process of manufacturing a thin film transistor for driving a pixel of a liquid crystal display using the crystalline silicon film 76 obtained in Embodiment 2 will be described. 10 and 11 show a manufacturing process of the thin film transistor of this embodiment.

【0069】図10(A)に示すように、ガラス基板1
01上には、下地膜102として酸化珪素膜を3000
Åの厚さにプラズマCVD法又は減圧熱CVD法で堆積
され、下地膜102の表面には、実施例2に示す結晶化
工程に従って非晶質珪素膜が結晶化された結晶性珪素膜
103が形成されている。
As shown in FIG. 10A, the glass substrate 1
01, a silicon oxide film as a base film 102 is 3000
A crystalline silicon film 103 is deposited to a thickness of Å by a plasma CVD method or a low pressure thermal CVD method, and a crystalline silicon film 103 obtained by crystallizing an amorphous silicon film in accordance with the crystallization step described in the second embodiment is formed on the surface of the base film 102. Is formed.

【0070】次に、図10(B)に示すように、結晶性
珪素膜103を島状にエッチングして、素子作製領域1
00内の所定の位置に活性層104が多数個形成され
る。本実施例では、図8、図9に示すように、ガラス基
板101を4分割して、同一の素子基板を4枚得ること
を目的とするため、ガラス基板101上には、薄膜トラ
ンジスタが作製された矩形状の素子作製領域100が2
×2のマトリクス状に配置されている。素子作製領域1
00内の所定の位置に活性層104が多数個形成され
る。従って、結晶性珪素膜103を得る際に、素子作製
領域100内部を線状レーザービームの端部が通過しな
いようにする。
Next, as shown in FIG. 10B, the crystalline silicon film 103 is etched into an island shape to form an element fabrication region 1.
A large number of active layers 104 are formed at predetermined positions in the area 00. In this embodiment, as shown in FIGS. 8 and 9, a thin film transistor is formed on the glass substrate 101 in order to divide the glass substrate 101 into four and obtain four identical element substrates. Rectangular element fabrication region 100
They are arranged in a × 2 matrix. Device fabrication area 1
A large number of active layers 104 are formed at predetermined positions in the area 00. Therefore, when the crystalline silicon film 103 is obtained, the end of the linear laser beam is prevented from passing through the inside of the element manufacturing region 100.

【0071】次に、プラズマCVD法により、ゲイト絶
縁膜を構成する酸化珪素膜105を1000〜1500
Å厚さに成膜して、ゲイト電極106を構成するアルミ
ニウム膜をスパッタ法により5000Åの厚さに堆積す
る。アルミニウムには、予め、スカンジウムを0.2重
量%含有させておくと、後の加熱工程等において、ヒロ
ックやウィスカーが発生するのを抑制することができ
る。
Next, the silicon oxide film 105 constituting the gate insulating film is formed in a thickness of 1000 to 1500 by the plasma CVD method.
Then, an aluminum film constituting the gate electrode 106 is deposited to a thickness of 5000 mm by sputtering. If scandium is previously contained in aluminum in an amount of 0.2% by weight, generation of hillocks and whiskers in a subsequent heating step or the like can be suppressed.

【0072】次に、アルミニウム膜の表面を陽極酸化し
て、図示しない緻密な陽極酸化物を極薄く形成する。次
に、アルミニウム膜の表面にレジストのマスク107を
形成する。この際に、アルミニウム膜の表面に図示しな
い緻密な陽極酸化物が形成されているため、レジストの
マスク107を密着させて形成することができる。そし
て、レジストのマスク107を使用して、アルミニウム
膜をエッチングして、ゲイト電極106を形成する。
Next, the surface of the aluminum film is anodized to form a very thin dense anodic oxide (not shown). Next, a resist mask 107 is formed on the surface of the aluminum film. At this time, since a dense anodic oxide (not shown) is formed on the surface of the aluminum film, it can be formed by closely attaching the resist mask 107. Then, the aluminum film is etched using the resist mask 107 to form the gate electrode 106.

【0073】図10(C)に示すように、レジストのマ
スク107を残したまま、ゲイト電極106を陽極酸化
して、多孔質の陽極酸化物108を4000Åの厚さに
形成する。この際に、ゲイト電極106の表面にレジス
トのマスク107が密着しているため、多孔質の陽極酸
化物108はゲイト電極106の側面のみに形成され。
As shown in FIG. 10C, with the resist mask 107 left, the gate electrode 106 is anodized to form a porous anodic oxide 108 to a thickness of 4000 °. At this time, since the resist mask 107 is in close contact with the surface of the gate electrode 106, the porous anodic oxide 108 is formed only on the side surface of the gate electrode 106.

【0074】次に、図10(C)に示すように、レジス
トのマスク107を剥離した後に、ゲイト電極106を
電解溶液中で再び陽極酸化して、緻密な陽極酸化物10
9を1000Åの厚さに形成する。
Next, as shown in FIG. 10C, after the resist mask 107 is peeled off, the gate electrode 106 is anodized again in an electrolytic solution to form the dense anodic oxide 10.
9 is formed to a thickness of 1000 °.

【0075】陽極酸化物の作り分けは使用する電解溶液
を変えればよく、多孔質の陽極酸化物108を形成する
場合には、クエン酸、シュウ酸、クロム酸又は硫酸を3
〜20%含有した酸性溶液を使用すればよい。他方、緻
密な陽極酸化物109を形成する場合には、酒石酸、ほ
う酸、又は硝酸を3〜10%含有するエチレングリコー
ル溶液をPHを7程度に調整した電解溶液を使用すれば
よい。
The formation of the anodic oxide may be changed by changing the electrolytic solution to be used. When the porous anodic oxide 108 is formed, citric acid, oxalic acid, chromic acid or sulfuric acid is used.
An acidic solution containing 酸性 20% may be used. On the other hand, when the dense anodic oxide 109 is formed, an electrolytic solution in which an ethylene glycol solution containing tartaric acid, boric acid, or nitric acid at 3 to 10% and the pH is adjusted to about 7 may be used.

【0076】図11(A)に示すように、ゲイト電極1
06及びその周囲の多孔質の陽極酸化物108、緻密な
陽極酸化物109をマスクにして、酸化珪素膜105を
エッチングして、ゲイト絶縁膜110を形成する。
As shown in FIG. 11A, the gate electrode 1
The gate insulating film 110 is formed by etching the silicon oxide film 105 using the porous anodic oxide 106 and the surrounding porous anodic oxide 108 and the dense anodic oxide 109 as a mask.

【0077】図11(D)に示すように、多孔質の陽極
酸化物108を除去した後に、イオンドーピング法によ
り、ゲイト電極106、緻密な陽極酸化物109、及び
ゲイト絶縁膜110をマスクにして、活性層104に不
純物を注入する。本実施例では、Pチャネル型TFTを
形成するために、ドーピングガスにフォスフィン(PH
3 )を使用して、燐イオンをドーピングする。なおドー
ピングの際に、ゲイト絶縁膜110が半透過なマスクと
して機能するように、ドーズ量、加速電圧等の条件を制
御する。
As shown in FIG. 11D, after removing the porous anodic oxide 108, the gate electrode 106, the dense anodic oxide 109, and the gate insulating film 110 are masked by ion doping. Then, impurities are implanted into the active layer 104. In this embodiment, in order to form a P-channel TFT, phosphine (PH) is used as a doping gas.
3 ) Doping with phosphorus ions. At the time of doping, conditions such as a dose and an acceleration voltage are controlled so that the gate insulating film 110 functions as a semi-transparent mask.

【0078】ドーピングの結果、ゲイト絶縁膜110に
覆われていない領域は高濃度に燐イオンが注入されて、
ソース領域111、ドレイン領域112が形成される。
また、ゲイト絶縁膜110のみに覆われている領域に
は、低濃度に燐イオンが注入されて、低濃度不純物領域
113、114が形成される。ゲイト電極106の直下
の領域には不純物が注入されないため、チャネル領域1
15が形成される。
As a result of doping, phosphorus ions are implanted at a high concentration in the region not covered with the gate insulating film 110,
A source region 111 and a drain region 112 are formed.
Further, low-concentration impurity regions 113 and 114 are formed by implanting low-concentration phosphorus ions into a region covered only by the gate insulating film 110. Since no impurity is implanted into the region immediately below the gate electrode 106, the channel region 1
15 are formed.

【0079】低濃度不純物領域113、114は高抵抗
領域として機能するため、オフ電流の低減に寄与する。
特に、ドレイン領域112側の低濃度不純物領域113
はLDDと呼ばれている。また、緻密な陽極酸化物10
9を十分に厚くすることにより、緻密な陽極酸化物10
9の直下の領域をオフセット領域とすることができ、オ
フ電流をより低減することができる。
Since the low-concentration impurity regions 113 and 114 function as high-resistance regions, they contribute to a reduction in off-state current.
In particular, the low concentration impurity region 113 on the drain region 112 side
Is called LDD. In addition, dense anodic oxide 10
9 is sufficiently thick so that a dense anodic oxide 10
9 can be set as the offset region, and the off-state current can be further reduced.

【0080】ドーピング工程の後に、図1〜図3に示す
レーザー照射装置において、レーザアニールを実施し
て、ドーピングされた燐イオンを活性化する。この際の
アニール条件は、レーザーのエネルギ密度は100mJ
/cm2 〜350mJ/cm2の範囲とし、例えば16
0mJ/cm2 とし、また被照射面の任意の1点に着目
した場合に、20〜40ショットの線状レーザービーム
が照射されるようにし、基板温度を200℃に保持す
る。また、1段階照射のため線状レーザービームは図8
(D)に示す走査経路85に従って走査すればよく、そ
の際に、線状レーザービームの端部が素子作製領域10
0を通過しないようにする。
After the doping step, laser annealing is performed in the laser irradiation apparatus shown in FIGS. 1 to 3 to activate the doped phosphorus ions. The annealing condition at this time is that the energy density of the laser is 100 mJ.
/ Cm 2 to 350 mJ / cm 2 , for example, 16
0 mJ / cm 2, and when focusing on an arbitrary point on the irradiated surface, a linear laser beam of 20 to 40 shots is irradiated, and the substrate temperature is kept at 200 ° C. In addition, the linear laser beam for one-stage irradiation is shown in FIG.
Scanning may be performed in accordance with the scanning path 85 shown in FIG. 9D. At this time, the end of the linear laser beam is
Do not pass through zero.

【0081】レーザーアニールの後に,熱アニールを実
施してもよい。この場合には、450℃の温度で2時間
程度加熱すればよい。
After the laser annealing, thermal annealing may be performed. In this case, heating may be performed at a temperature of 450 ° C. for about 2 hours.

【0082】図11(C)に示すように、プラズマCV
D法により、層間絶縁物116として酸化珪素膜を50
00Åの厚さに成膜する。なお、層間絶縁物116とし
て、酸化珪素膜の単層膜の代わりに、窒化珪素膜の単層
膜、又は酸化珪素膜と窒化珪素膜の積層膜を形成しても
よい。次に、公知のエッチング法によって酸化珪素膜か
ら成る層間絶縁物116をエッチングして、ソース領域
111、ドレイン領域112それぞれにコンタクトホー
ルを形成する。
As shown in FIG. 11C, the plasma CV
According to the D method, a silicon oxide film is
A film is formed to a thickness of 00 °. Note that as the interlayer insulator 116, instead of a single-layer film of a silicon oxide film, a single-layer film of a silicon nitride film or a stacked film of a silicon oxide film and a silicon nitride film may be formed. Next, a contact hole is formed in each of the source region 111 and the drain region 112 by etching the interlayer insulator 116 made of a silicon oxide film by a known etching method.

【0083】次に、アルミニウム膜を4000Åの厚さ
にスパッタリング法により成膜し、これをパターニング
して、ソース領域111、ドレイン領域112に接続さ
れる電極117118を形成し、パッシベーション膜1
19として窒化珪素膜を形成し、パッシベーション膜1
19にドレイン領域112側の電極118に対するコン
タクトホールを形成する。次にITO膜を形成してパタ
ーニングして電極に接続されるコンタクトホールに画素
電極120を形成する。
Next, an aluminum film is formed to a thickness of 4000 ° by a sputtering method, and is patterned to form an electrode 117118 connected to the source region 111 and the drain region 112.
19, a silicon nitride film is formed, and the passivation film 1 is formed.
19, a contact hole for the electrode 118 on the drain region 112 side is formed. Next, an ITO film is formed and patterned to form a pixel electrode 120 in a contact hole connected to the electrode.

【0084】以上の工程を経て、ガラス基板101上の
素子作製領域100にはLDD構造を有するTFTが作
製される。最後に、基板101を図9に示すように、素
子作製領域100ごとに分断することにより、4枚の液
晶表示装置のパネルを得ることができる。
Through the above steps, a TFT having an LDD structure is manufactured in the element manufacturing region 100 on the glass substrate 101. Lastly, as shown in FIG. 9, the substrate 101 is divided into element forming regions 100, whereby four panels of a liquid crystal display device can be obtained.

【0085】なお、本実施例では、液晶表示装置の画素
を駆動するためのNチャネル型の薄膜トランジスタの作
製工程を説明したが、1つの素子作製領域100に周辺
駆動回路を構成する薄膜トランジスタと、画素を駆動す
るための薄膜トランジスタを同時に形成するようにして
もよい。この場合は、周辺駆動回路を構成する薄膜トラ
ンジスタはNチャネル型の薄膜トランジスタとPチャネ
ル型の薄膜トランジスタから成る相補型の薄膜トランジ
スタとなるように、公知のCMOS技術を利用して、薄
膜トランジスタの導電型を制御すればよい。
In this embodiment, the manufacturing process of an N-channel thin film transistor for driving a pixel of a liquid crystal display device has been described. However, a thin film transistor constituting a peripheral driving circuit and a pixel in one element manufacturing region 100 are described. May be formed at the same time. In this case, the conductivity type of the thin film transistor is controlled by using a known CMOS technology so that the thin film transistor constituting the peripheral driver circuit is a complementary thin film transistor including an N-channel thin film transistor and a P-channel thin film transistor. I just need.

【0086】〔実施例4〕 本実施例は基板を分断しな
い場合における、レーザー光の走査経路に関するもので
ある。この場合には図13、図14に示すような線状レ
ーザービームの端部が重なっている領域4や、接してい
る領域8が素子作製領域に配置されてしまう場合があ
る。この様な場合は、図13、図14に示す領域4、8
が半導体素子がまたがらない(位置しない、近接しな
い)ように、半導体素子を配置すればよい。
[Embodiment 4] This embodiment relates to a scanning path of a laser beam when a substrate is not divided. In this case, as shown in FIGS. 13 and 14, the region 4 where the ends of the linear laser beam overlap or the region 8 in contact with the linear laser beam may be arranged in the element fabrication region. In such a case, regions 4 and 8 shown in FIGS.
The semiconductor element may be arranged so that the semiconductor element does not straddle (is not located or not approached).

【0087】例えば図10においては、薄膜トランジス
タの活性層104とこれらの領域4又は8が重ならない
ように、活性層104が形成されない領域200を線状
レーザービームの端部が通過するように、線状ビームの
長さを調節すればよい。
For example, in FIG. 10, the active layer 104 of the thin film transistor is not overlapped with these regions 4 or 8 so that the linear laser beam passes through the region 200 where the active layer 104 is not formed. What is necessary is just to adjust the length of a shape beam.

【0088】なお、線状レーザービームの長さ方向の端
部分が重なって照射される部分(継ぎ目部分)を、図1
3の領域4のようにある程度重ねるか、或いは図14の
領域8のように接する程度とするかは、基板上の半導体
素子の密集度に依存する。
A portion (seam portion) where the end portions in the length direction of the linear laser beam are overlapped and irradiated is shown in FIG.
Whether they overlap to some extent as in the region 4 of FIG. 3 or contact only as in the region 8 in FIG. 14 depends on the density of the semiconductor elements on the substrate.

【0089】半導体素子の間隔がミリオーダーであれ
ば、線状レーザービームの端部の形状、即ち端部におけ
るエネルギ密度の分布は問題にならないため、図13
(A)に示すように線状レーザービーム1の端部1aを
成形せずに線状レーザービームを照射することが可能で
ある。しかし、半導体素子の間隔がミリオーダー以下に
なると、図14(A)に示すように、線状レーザービー
ムをスリットにより成形して、端部を矩形状にして、更
に図14に示すように線状レーザービームの端部が接す
るように走査する必要がある。
If the distance between the semiconductor elements is on the order of millimeters, the shape of the end of the linear laser beam, that is, the energy density distribution at the end does not matter.
As shown in (A), the end 1a of the linear laser beam 1 is
It is possible to irradiate a linear laser beam without molding . However, when the distance between the semiconductor elements becomes less than the millimeter order, as shown in FIG. 14 (A), a linear laser beam is formed by a slit, and the end is made rectangular, and further, as shown in FIG. It is necessary to scan so that the ends of the shaped laser beam are in contact.

【0090】更に、半導体素子の間隔が数ミクロンオー
ダーになってしまうと、たとえ図14(B)のように線
状レーザーを走査しても、工程におけるアライメント等
精度の限界のため、レーザービーム5の端部5aが通過
した領域8に素子が形成されてしまう虞れがあり、レー
ザービーム5の端部5aが通過した領域を避けて、素子
を作製するには困難が伴う。
Further, when the distance between the semiconductor elements is on the order of several microns, even if a linear laser is scanned as shown in FIG. There is a possibility that an element may be formed in the area 8 where the end 5a of the laser beam 5 has passed, and it is difficult to manufacture the element while avoiding the area where the end 5a of the laser beam 5 has passed.

【0091】半導体素子として、例えば、液晶ディスプ
レイのパネルを作製する場合、その基板上に形成される
半導体素子としての薄膜トランジスタが設けられる間隔
は、10μm〜100μm程度となる。よって、この場
合はスリットを用いて、線状レーザービームの長さ方向
の端をカットすることで、線状レーザービームの継ぎ
目、即ちビームの端部が接するように線状レーザービー
ムを走査する。この場合、当該継ぎ目部分は10〜20
μm程度の精度で密接させておけば、精度としては充分
であり、この継ぎ目部分に半導体素子を形成することな
く、液晶ディスプレイのパネルを作製することが可能で
ある。
In the case of manufacturing a liquid crystal display panel as a semiconductor element, for example, the interval between thin film transistors provided as a semiconductor element formed on the substrate is about 10 μm to 100 μm. Therefore, in this case, the linear laser beam is scanned so that the joint of the linear laser beam, that is, the end of the beam is in contact with the linear laser beam by cutting the end in the length direction using the slit. In this case, the seam portion is 10 to 20
If they are closely contacted with an accuracy of about μm, the accuracy is sufficient, and a liquid crystal display panel can be manufactured without forming a semiconductor element at the joint.

【0092】〔実施例5〕 図8に示すように実施例2
では、基板80上に素子作製領域81が2×2のマトリ
ックス状に配置されている。素子作製領域に均一にレー
ザーが照射されるためには、基板に対して素子作製領域
が対称的に配置されることが好ましく、このため、2n
×2n(nは1以上の自然数)のマトリクス状に配置す
るとよい。本実施例では、図12に示すように、より大
面積の基板を使用することより、基板90上に4×4の
素子作製領域91を配置して、1回の工程で、1枚の基
板90から同一の特性を有する半導体素子が作製された
基板を16枚得るようにしたものである。
Embodiment 5 Embodiment 2 as shown in FIG.
In the figure, the element manufacturing regions 81 are arranged in a 2 × 2 matrix on the substrate 80. In order to uniformly irradiate the laser to the element manufacturing region, the element manufacturing region is preferably arranged symmetrically with respect to the substrate.
It is preferable to arrange them in a matrix of × 2n (n is a natural number of 1 or more). In this embodiment, as shown in FIG. 12, by using a substrate having a larger area, a 4 × 4 element manufacturing region 91 is arranged on a substrate 90, and one substrate is formed in one process. From 90, 16 substrates on which semiconductor elements having the same characteristics are manufactured are obtained.

【0093】線状レーザービーム92を2段階照射する
には、例えば図12(A)、(B)のように走査光路9
3A、93Bを設定すればよい。また、線状レーザービ
ーム93が均一に照射されるように、線状レーザービー
ム92の長手方向の長さLは素子作製領域91の幅Wよ
りも長くされ、レーザービーム92の長さ方向の端部分
が重なって照射される領域が素子作製領域91外部にな
るようする。
To irradiate the linear laser beam 92 in two stages, for example, as shown in FIGS.
3A and 93B may be set. The length L of the linear laser beam 92 in the longitudinal direction is longer than the width W of the element manufacturing region 91 so that the linear laser beam 93 is uniformly irradiated. The region where the portions are overlapped and irradiated is set outside the element manufacturing region 91.

【0094】[0094]

【発明の効果】本発明により、大面積の半導体材料に対
するレーザーアニールの工程を、高いスループットで行
うことが可能となった。また、本発明により、大面積の
半導体被膜に対するレーザーアニール処理によって形成
された、複数の半導体素子間の、特性のばらつきを抑え
ることができた。
According to the present invention, a laser annealing step for a semiconductor material having a large area can be performed at a high throughput. Further, according to the present invention, it was possible to suppress variation in characteristics among a plurality of semiconductor elements formed by laser annealing of a large-area semiconductor film.

【0095】本発明は、線状レーザービームの幅を超え
る大面積のガラス基板上に、多数のTFTを作成する場
合に有効である。特に該基板が液晶ディスプレイを構成
するものである場合、大画面が要求されることが予想さ
れるが、本発明はその作製を可能とするものである。こ
のように、本発明は工業上有益である。
The present invention is effective when a large number of TFTs are formed on a glass substrate having a large area exceeding the width of a linear laser beam. In particular, when the substrate constitutes a liquid crystal display, a large screen is expected to be required. However, the present invention enables the production. Thus, the present invention is industrially useful.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 21/336 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H01L 21/336

Claims (21)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】お互いに接する第1及び第2の素子形成領
域を基板上に形成し、 断面が線状のレーザー光で第1の走査経路に沿って前記
第1の素子形成領域を走査し、 前記断面が線状のレーザー光で第2の走査経路に沿って
前記第2の素子形成領域を走査し、 前記第1の素子形成領域を有する第1の素子基板と、前
記第2の素子形成領域を有する第2の素子基板とに前記
基板を分断するレーザー処理方法にであって、 前記第1の走査経路と第2の走査経路によって、レーザ
ー光が重なって照射される領域を有し、 前記重なって照射される領域は、前記素子基板の外部に
なるように分断することを特徴とするレーザー処理方
法。
A first element forming region that is in contact with each other is formed on a substrate, and the first element forming region is scanned along a first scanning path with a laser beam having a linear cross section. Scanning the second element formation region along a second scanning path with a laser beam having a linear cross section; a first element substrate having the first element formation region; and the second element A laser processing method for dividing the substrate into a second element substrate having a formation region and a region where laser light is overlapped and irradiated by the first scanning path and the second scanning path. The laser processing method according to claim 1, wherein the overlapping irradiation area is divided so as to be outside the element substrate.
【請求項2】請求項1において、 前記第1の走査経路と前記第2の走査経路とは平行であ
ることを特徴とするレーザー処理方法。
2. The laser processing method according to claim 1, wherein the first scanning path and the second scanning path are parallel.
【請求項3】請求項1において、 前記第1及び第2の走査経路は、前記レーザー光の断面
の長手方向とは概略直交しており、 前記レーザー光の断面の幅は、前記素子形成領域の幅よ
り長いことを特徴とするレーザー処理方法。
3. The device according to claim 1, wherein the first and second scanning paths are substantially orthogonal to a longitudinal direction of a cross section of the laser light, and a width of the cross section of the laser light is equal to a width of the element forming region. A laser processing method characterized by being longer than the width of the laser.
【請求項4】請求項1において、 前記走査によって前記素子形成領域の珪素膜を結晶化す
ることを特徴とするレーザー処理方法。
4. The laser processing method according to claim 1, wherein said scanning crystallizes a silicon film in said element formation region.
【請求項5】請求項1において、 前記走査は、前記第1及び第2の走査経路を繰り返し通
ることにより行われ、 前記第1の走査経路と前記第2の走査経路との前記レー
ザーの照射エネルギーは、異なることを特徴とするレー
ザー処理方法。
5. The method according to claim 1, wherein the scanning is performed by repeatedly passing through the first and second scanning paths, and the laser irradiation of the first and second scanning paths is performed. A laser processing method, wherein the energy is different.
【請求項6】請求項1において、 前記走査経路は、一筆書きを書くように設定されている
ことを特徴とするレーザー処理方法。
6. The laser processing method according to claim 1, wherein the scanning path is set so as to draw a single stroke.
【請求項7】基板上にマトリクス状に配列した複数の素
子形成領域を形成し、 前記複数の素子形成領域が均一な特性を有するよう断面
が線状のレーザー光で前記基板を走査し、 前記基板を少なくとも一つは前記素子形成領域が含まれ
るように複数の素子基板に分断し、 前記素子基板に複数の薄膜トランジスタを形成するレー
ザー処理方法であって、 前記走査する方向は、前記断面の長手方向に概略直交す
る方向であり、 前記レーザー光の長手方向の長さは、前記素子形成領域
の幅よりも長いことを特徴とするレーザー処理方法。
7. A plurality of element formation regions arranged in a matrix on a substrate, and the substrate is scanned with a laser beam having a linear cross section so that the plurality of element formation regions have uniform characteristics. A laser processing method of dividing at least one substrate into a plurality of element substrates so as to include the element formation region, and forming a plurality of thin film transistors on the element substrate, wherein the scanning direction is a length of the cross section. A laser processing method, wherein the length of the laser light in the longitudinal direction is longer than the width of the element formation region.
【請求項8】請求項7において、 前記素子基板の幅は、前記レーザー光の断面の幅以下で
あることを特徴とするレーザー処理方法。
8. The laser processing method according to claim 7, wherein a width of the element substrate is equal to or smaller than a width of a cross section of the laser beam.
【請求項9】請求項7において、 前記素子形成領域に周辺駆動回路を形成することを特徴
とするレーザー処理方法。
9. The laser processing method according to claim 7, wherein a peripheral driving circuit is formed in the element formation region.
【請求項10】請求項7において、 前記分断は、前記薄膜トランジスタ形成後に行われるこ
とを特徴とするレーザー処理方法。
10. The laser processing method according to claim 7, wherein the dividing is performed after forming the thin film transistor.
【請求項11】レーザー光を基板の幅方向に長い断面と
なるように成形し、 前記基板の長さ方向に前記基板を移動させて前記基板の
第1の領域を前記レーザー光で走査し、 前記第1の領域を走査後、前記基板の幅方向に沿って前
記レーザー光を基板に対して相対的に移動させ、 前記長さ方向とは逆の方向に前記基板を移動させて前記
基板の第2の領域に前記レーザー光を走査するレーザー
処理方法であって、 前記第1の領域には、前記第1の素子形成領域すべてが
含まれ、 前記第2の領域には、前記第2の素子形成領域すべてが
含まれ、 前記レーザー光の断面の幅は、前記基板の幅よりも短
く、 前記レーザー光の断面の幅は、前記第1及び第2の素子
形成領域の幅よりも長く、 前記第1の素子形成領域と前記第2の素子形成領域とは
離れており、 前記レーザー光の断面の幅は、10〜30cmであるこ
とを特徴とするレーザー処理方法。
11. Forming a laser beam into a long cross section in the width direction of the substrate, moving the substrate in the length direction of the substrate, scanning a first region of the substrate with the laser beam, After scanning the first region, the laser light is moved relatively to the substrate along the width direction of the substrate, and the substrate is moved in a direction opposite to the length direction to move the laser light. A laser processing method for scanning a second region with the laser light, wherein the first region includes the entire first element formation region, and the second region includes the second region. All of the element formation regions are included, the width of the cross section of the laser light is shorter than the width of the substrate, the width of the cross section of the laser light is longer than the width of the first and second element formation regions, The first element formation region is separated from the second element formation region. And the width of the cross section of the laser beam, a laser processing method which is a 10 to 30 cm.
【請求項12】矩形状の基板に半導体膜を形成し、 レーザー光が前記基板の幅方向に長い断面となるよう成
形し、 前記基板の長さ方向に基板を移動させて前記半導体膜の
第1の領域を走査し、 前記走査後、前記基板の幅方向に対して相対的に基板を
移動させ、 前記長さ方向と逆の方向に基板を移動させて前記半導体
膜の第2の領域を走査し、 前記半導体膜をエッチングして複数の活性層を形成する
レーザー処理方法であって、 前記第1の領域を走査することによって前記第1の領域
を結晶化し、 前記第2の領域を走査することによって前記第2の領域
を結晶化し、 前記レーザー光の断面の長さは、前記レーザー光の断面
の幅よりも短く、 前記第1の領域と前記第2の領域とが重なる又は接する
領域は、前記エッチングの際に除かれ、 前記レーザー光の幅は、10〜30cmであることを特
徴とするレーザー処理方法。
12. A semiconductor film is formed on a rectangular substrate, a laser beam is formed so as to have a cross section that is long in the width direction of the substrate, and the substrate is moved in the longitudinal direction of the substrate to form a semiconductor film. Scanning the first area, and after the scanning, the substrate is moved relative to the width direction of the substrate, and the substrate is moved in a direction opposite to the length direction to form a second area of the semiconductor film. A laser processing method for forming a plurality of active layers by etching the semiconductor film by scanning, wherein the first area is crystallized by scanning the first area, and the second area is scanned. The second region is crystallized, the length of the cross section of the laser beam is shorter than the width of the cross section of the laser beam, and the region where the first region and the second region overlap or touch each other. Is removed during the etching, A laser processing method, wherein the width of the laser beam is 10 to 30 cm.
【請求項13】レーザー光が基板の幅方向に長い断面と
なるよう成形し、 前記基板の長さ方向に基板を移動させて前記基板の第1
の領域を走査し、 前記走査後、前記幅方向に沿って前記基板を移動させ、 前記長さ方向とは逆の方向に基板を移動させて前記基板
の第2の領域を走査し、 前記第1の領域と前記第2の領域とに対応して、前記基
板を少なくとも2つに分断するレーザー処理方法であっ
て、 前記分断は、前記第1の領域と前記第2の領域とが重な
った部分又は接する部分に沿って行われ、 前記レーザー光の幅は、10〜30cmであることを特
徴とするレーザー処理方法。
13. A laser beam is formed so as to have a long cross section in the width direction of the substrate, and the substrate is moved in the length direction of the substrate to form a first section of the substrate.
Scanning the area of the substrate, after the scanning, moving the substrate along the width direction, moving the substrate in a direction opposite to the length direction to scan a second area of the substrate, A laser processing method for dividing the substrate into at least two portions corresponding to the first region and the second region, wherein the first region and the second region overlap each other. The laser processing method is performed along a portion or a contact portion, and a width of the laser beam is 10 to 30 cm.
【請求項14】基板上に半導体膜を形成し、 前記半導体膜から複数の結晶性シリコンを含む活性層を
形成し、 レーザー光を基板の幅方向に長い断面となるよう成形
し、 前記基板の長さ方向に移動させて前記基板の第1の領域
を走査し、 前記走査後、前記基板の幅方向に前記基板を前記レーザ
ー光に対して相対的に移動させ、 前記基板を長さ方向とは逆の方向に移動させて前記基板
の第2の領域を走査するレーザー処理方法であって、 前記レーザー光の幅は、前記基板の幅より短く、 前記第1の領域を走査することによって前記第1の領域
に形成された前記活性層をアニールし、 前記第2の領域を走査することによって前記第2の領域
に形成された前記活性層をアニールし、 前記活性層は、前記第1の領域と前記第2の領域とが重
なる又は接する領域には形成されておらず、 前記レーザー光の幅は、10〜30cmであることを特
徴とするレーザー処理方法。
14. A semiconductor film is formed on a substrate, an active layer containing a plurality of crystalline silicon is formed from the semiconductor film, and a laser beam is formed to have a long cross section in a width direction of the substrate. Scanning the first region of the substrate by moving the substrate in the length direction, and after the scanning, moving the substrate relative to the laser light in the width direction of the substrate; Is a laser processing method of scanning a second region of the substrate by moving in a reverse direction, wherein a width of the laser beam is shorter than a width of the substrate, and the first region is scanned by scanning the first region. Annealing the active layer formed in the first area, annealing the active layer formed in the second area by scanning the second area, the active layer comprises: An area overlaps with the second area; Not formed in the contact region, the width of the laser beam, a laser processing method which is a 10 to 30 cm.
【請求項15】請求項11、12又は13において、 前記第1の領域と前記第2の領域とは、10〜20μm
の範囲で重なることを特徴とするレーザー処理方法。
15. The device according to claim 11, 12 or 13, wherein the first region and the second region have a thickness of 10 to 20 μm.
A laser processing method characterized by overlapping in the range of.
【請求項16】請求項11、12又は13において、 前記レーザー光は、光学系により前記基板の幅方向に長
い断面となるように成形し、 前記成形後、スリットを通過することによって前記レー
ザー光の断面の端部分を遮光することを特徴とするレー
ザー処理方法。
16. The laser beam according to claim 11, 12 or 13, wherein the laser beam is shaped by an optical system so as to have a long cross section in the width direction of the substrate, and after the shaping, passes through a slit. A laser processing method characterized in that an end portion of a cross section is shielded from light.
【請求項17】請求項12又は14において、 前記レーザー光を照射する前に、前記半導体膜を加熱す
ることを特徴とするレーザー処理方法。
17. The laser processing method according to claim 12, wherein the semiconductor film is heated before irradiating the laser light.
【請求項18】請求項14において、 前記レーザー光を照射する前に前記活性層に不純物を注
入することを特徴とするレーザー処理方法。
18. The laser processing method according to claim 14, wherein an impurity is implanted into the active layer before irradiating the laser light.
【請求項19】請求項14において、 前記基板は前記第1の領域と前記第2の領域とに対応し
て少なくとも2つに分断され、 前記分断は、前記第1の領域と前記第2の領域とが重な
る領域又は接する領域に沿って行われることを特徴とす
るレーザー処理方法。
19. The substrate according to claim 14, wherein the substrate is divided into at least two portions corresponding to the first region and the second region, and the division is performed by the first region and the second region. A laser processing method, which is performed along a region where the region overlaps or is in contact with the region.
【請求項20】素子形成領域を有する基板上に半導体膜
を形成し、 レーザー光を前記基板の幅方向に長い断面となるように
成形し、 前記幅方向に垂直な方向に前記半導体膜の一部分である
前記素子形成領域を第1の走査し、 前記基板を前記レーザー光に対して相対的に移動して前
記一部分を第2の走査するレーザー処理方法であって、 前記レーザー光の幅は、前記基板の幅よりも短く、 前記レーザー光の幅は、前記素子形成領域の幅よりも長
く、 前記レーザー光の照射エネルギーは、前記第1の走査よ
り第2の走査が大きく、 前記レーザー光の幅は、10〜30cmであることを特
徴とするレーザー処理方法。
20. A semiconductor film is formed on a substrate having an element formation region, and a laser beam is formed so as to have a long cross section in the width direction of the substrate, and a part of the semiconductor film is formed in a direction perpendicular to the width direction. A first scanning of the element forming region, and a second scanning of the part by moving the substrate relative to the laser light, wherein the width of the laser light is: The width of the laser beam is shorter than the width of the element formation region, the irradiation energy of the laser beam is larger in the second scan than in the first scan, A laser processing method, wherein the width is 10 to 30 cm.
【請求項21】レーザー光が細長い断面となるように成
形し、 矩形状の基板に前記細長い方向と垂直な方向に前記基板
を移動させて前記基板の第1の領域を第1の走査をし、 前記垂直な方向とは逆の方向に前記第1の領域を第2の
走査をし、 前記細長い方向に前記レーザー光に対して前記基板を相
対的に移動させ、 前記垂直な方向に前記基板を移動させて前記基板の第2
の領域を第3の走査をし、 前記垂直な方向とは逆の方向に前記第2の領域を第4の
走査をするレーザー処理方法であって、 前記第2の走査は前記第1の走査より前記レーザー光の
照射エネルギーが大きく、 前記第4の走査は前記第3の走査より前記レーザー光の
照射エネルギーが大きく、 前記レーザー光の幅は、10〜30であることを特徴と
するレーザー処理方法。
21. A laser beam is shaped so as to have an elongated cross section, and the substrate is moved to a rectangular substrate in a direction perpendicular to the elongated direction to perform a first scan on a first region of the substrate. Performing a second scan of the first region in a direction opposite to the perpendicular direction, relative to the laser light in the elongated direction, and moving the substrate in the perpendicular direction. To move the second
A third scanning of an area of the second area, and a fourth scanning of the second area in a direction opposite to the vertical direction, wherein the second scanning is the first scanning. The laser processing is characterized in that the irradiation energy of the laser light is larger, the irradiation energy of the laser light is larger in the fourth scan than in the third scan, and the width of the laser light is 10 to 30. Method.
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