JP2003332236A - Method and device for crystallizing semiconductor - Google Patents

Method and device for crystallizing semiconductor

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JP2003332236A JP2002143097A JP2002143097A JP2003332236A JP 2003332236 A JP2003332236 A JP 2003332236A JP 2002143097 A JP2002143097 A JP 2002143097A JP 2002143097 A JP2002143097 A JP 2002143097A JP 2003332236 A JP2003332236 A JP 2003332236A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the throughputs of a method and device for crystallizing semiconductor even when a CW solid-state laser is used. <P>SOLUTION: The device for crystallizing semiconductor is provided with a plurality of laser sources 71 and 72, a focusing optical system 73, and a synthesizing optical system 74 which leads the laser beams emitted from the laser sources 71 and 72 to the focusing optical system 73. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は半導体結晶化方法及
び装置に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a semiconductor crystallization method and apparatus.

【0002】[0002]

【従来の技術】液晶表示装置はTFTを含むアクティブ
マトリックス駆動回路を含む。また、システム液晶表示
装置は表示領域のまわりの周辺領域にTFTを含む電子
回路を含む。低温ポリSiは、液晶表示装置のTFT及
びシステム液晶表示装置の周辺領域の電子回路のTFT
を形成するのに適している。また、低温ポリSiは、有
機ELでの画素駆動用TFTや有機ELでの周辺領域の
電子回路への応用も期待されている。本発明は低温ポリ
SiでTFTを作るためにCWレーザ(連続発振レー
ザ)を用いた半導体結晶化方法及び装置に関するもので
ある。
2. Description of the Related Art A liquid crystal display device includes an active matrix driving circuit including a TFT. The system liquid crystal display device also includes an electronic circuit including a TFT in a peripheral region around the display region. Low-temperature poly-Si is a TFT of a liquid crystal display device and a TFT of an electronic circuit in a peripheral area of a system liquid crystal display device.
Suitable for forming. Further, low-temperature poly-Si is expected to be applied to a pixel driving TFT in an organic EL and an electronic circuit in a peripheral area of the organic EL. The present invention relates to a semiconductor crystallization method and apparatus using a CW laser (continuous oscillation laser) for manufacturing a TFT with low-temperature poly-Si.

【0003】低温ポリSiで液晶表示装置のTFTを形
成するために、従来はガラス基板に非晶質シリコン膜を
形成し、ガラス基板の非晶質シリコン膜にエキシマパル
スレーザを照射し、非晶質シリコンを結晶化していた。
最近、ガラス基板の非晶質シリコン膜にCW固体レーザ
を照射し、非晶質シリコンを結晶化する結晶化方法が開
発された。
In order to form a TFT of a liquid crystal display device using low temperature poly-Si, conventionally, an amorphous silicon film is formed on a glass substrate, and the amorphous silicon film on the glass substrate is irradiated with an excimer pulse laser to form an amorphous film. The crystalline silicon was crystallized.
Recently, a crystallization method has been developed in which an amorphous silicon film on a glass substrate is irradiated with a CW solid laser to crystallize the amorphous silicon.

【0004】エキシマパルスレーザによるシリコンの結
晶化では、移動度が150〜300(cm2 /Vs)程度で
あるのに対して、CWレーザによるシリコンの結晶化で
は、移動度が400〜600(cm2 /Vs)程度を実現で
き、特に、システム液晶表示装置の周辺領域の電子回路
のTFTを形成するのに有利である。
In the crystallization of silicon by the excimer pulse laser, the mobility is about 150 to 300 (cm 2 / Vs), whereas in the crystallization of silicon by the CW laser, the mobility is 400 to 600 (cm). 2 / Vs) can be realized, and it is particularly advantageous for forming a TFT of an electronic circuit in the peripheral area of the system liquid crystal display device.

【0005】シリコンの結晶化では、シリコン膜をレー
ザビームでスキャンする。この場合、シリコン膜を有す
る基板を可動ステージに搭載し、固定のレーザビームに
対してシリコン膜を動かしながらスキャニングを行う。
図10に示されるように、エキシマパルスレーザでは、
例えば、ビームスポットXが27.5cm×0.4mmのレ
ーザビームでスキャンすることができ、ビーム幅27.
5cmで、スキャン速度6mm/sでスキャニングを行う
と、エリアスキャン速度は16.5cm2 /sである。
In crystallization of silicon, the silicon film is scanned with a laser beam. In this case, a substrate having a silicon film is mounted on a movable stage, and scanning is performed while moving the silicon film with respect to a fixed laser beam.
As shown in FIG. 10, in the excimer pulse laser,
For example, it is possible to scan with a laser beam having a beam spot X of 27.5 cm × 0.4 mm, and a beam width of 27.
When scanning is performed at 5 cm and a scan speed of 6 mm / s, the area scan speed is 16.5 cm 2 / s.

【0006】一方、図11に示されるように、CW固体
レーザでは、例えば、レーザパワーが10Wで、ビーム
スポットYの幅が400μm程度で、スキャン速度50
cm/sでスキャニングを行うと、良い結晶化のできる有
効メルト幅はビームスポット400μmで150μmと
なるので、エリアスキャン速度は0.75cm2 /sであ
る。このように、CW固体レーザによる結晶化では、品
質の優れたポリシリコンを得ることができるが、スルー
プットが低いという問題があった。
On the other hand, as shown in FIG. 11, in the CW solid state laser, for example, the laser power is 10 W, the width of the beam spot Y is about 400 μm, and the scanning speed is 50.
When scanning is carried out at cm / s, the effective melt width capable of good crystallization becomes 150 μm at the beam spot of 400 μm, so that the area scan speed is 0.75 cm 2 / s. As described above, crystallization by the CW solid-state laser makes it possible to obtain high-quality polysilicon, but has a problem of low throughput.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】CW固体レーザによる
結晶化では、品質の優れたポリシリコンを得ることがで
きるが、エリアスキャン速度は低く、スループットが十
分上がらないという問題があった。
Crystallization by a CW solid-state laser makes it possible to obtain high-quality polysilicon, but it has a problem that the area scan speed is low and the throughput cannot be sufficiently increased.

【0008】本発明の目的は、CW固体レーザを使用し
た場合でもスループットを高くすることのできる半導体
結晶化方法及び装置を提供することである。
It is an object of the present invention to provide a semiconductor crystallization method and apparatus capable of increasing the throughput even when a CW solid state laser is used.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明による半導体結晶
化方法は、複数のレーザ源から出射するレーザビームを
フォーカス光学系を通して基板の半導体膜に照射し、該
半導体膜を溶融結晶化する半導体結晶化方法であって、
複数の該レーザビームは互いに重なることなく該基板上
に照射され、且つ、互いに平行に該半導体膜を走査する
ものであると共に、その溶融跡が互いに重なり合うよう
位置付けられることを特徴とする。
According to the semiconductor crystallization method of the present invention, a semiconductor crystal of a substrate is irradiated with laser beams emitted from a plurality of laser sources through a focus optical system to melt and crystallize the semiconductor film. Method,
The plurality of laser beams are irradiated onto the substrate without overlapping each other, and scan the semiconductor film in parallel with each other, and the melting traces are positioned so as to overlap each other.

【0010】また、本発明による半導体結晶化方法は、
複数のレーザ源から出射するレーザビームをフォーカス
光学系を通して基板の半導体膜に照射し、該半導体膜を
溶融結晶化する半導体結晶化方法であって、該レーザ源
から出射するレーザビームにより形成される複数のビー
ムスポットは、少なくともその一部において互いに重な
りあっていることを特徴とする。
The semiconductor crystallization method according to the present invention is
A semiconductor crystallization method of irradiating a semiconductor film of a substrate with laser beams emitted from a plurality of laser sources through a focus optical system to melt and crystallize the semiconductor films, which is formed by laser beams emitted from the laser sources. The plurality of beam spots are characterized in that they overlap each other at least at a part thereof.

【0011】また、本発明による半導体結晶化装置は、
複数のレーザ源と、フォーカス光学系と、該複数のレー
ザ源から出射するレーザビームを該フォーカス光学系に
導く合成光学系とを備え、該合成光学系は、第1のレー
ザ源の後に配置されたλ/2板と、第1及び第2のレー
ザ源の少なくとも一方の後に配置されたビームエキスパ
ンダと、第1及び第2のレーザ源を出射したレーザビー
ムを合成する偏光ビームスプリッタとからなることを特
徴とする。
Further, the semiconductor crystallization apparatus according to the present invention is
A plurality of laser sources, a focus optical system, and a combining optical system that guides laser beams emitted from the plurality of laser sources to the focus optical system are provided, and the combining optical system is disposed after the first laser source. A λ / 2 plate, a beam expander arranged after at least one of the first and second laser sources, and a polarization beam splitter for combining the laser beams emitted from the first and second laser sources. It is characterized by

【0012】これらの構成によれば、複数のレーザ源か
ら出射するレーザビームをフォーカス光学系を通して基
板の非晶質半導体に照射することで、照射されるビーム
スポットを大きくできる。ビームスポットが大きくなる
事でメルト幅が大きくなるので、品質の優れたポリシリ
コンを得るために必要なスキャン速度は一定であって
も、エリアスキャン速度は大きくなる。こうして、品質
の優れたポリシリコンを高いスループットで得ることが
できる。
According to these configurations, by irradiating the amorphous semiconductor of the substrate with the laser beams emitted from the plurality of laser sources through the focusing optical system, the beam spot to be emitted can be increased. Since the beam width increases and the melt width increases, the area scan speed increases even if the scan speed required to obtain high-quality polysilicon is constant. Thus, high quality polysilicon can be obtained with high throughput.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下本発明の実施例について図面
を参照して説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0014】図1は本発明の実施例による液晶表示装置
を示す略断面図である。液晶表示装置10は対向する一
対のガラス基板12,14の間に液晶16を挿入してな
るものである。電極及び配向膜がガラス基板12,14
に設けられることができる。一方のガラス基板12はT
FT基板であり、他方のガラス基板14はカラーフィル
タ基板である。
FIG. 1 is a schematic sectional view showing a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention. The liquid crystal display device 10 is configured by inserting a liquid crystal 16 between a pair of glass substrates 12 and 14 facing each other. The electrodes and the alignment film are glass substrates 12, 14
Can be provided. One glass substrate 12 is T
It is an FT substrate, and the other glass substrate 14 is a color filter substrate.

【0015】図2は図1のガラス基板12を示す略平面
図である。ガラス基板12は表示領域18と、表示領域
18のまわりの周辺領域20とを有する。表示領域18
は多数の画素22を含む。図2では、1つの画素22が
部分的に拡大して示されている。画素22は3原色のサ
ブ画素領域RGBを含み、各サブ画素領域RGBにはT
FT24が形成されている。周辺領域20はTFT(図
示せず)を有し、周辺領域20のTFTは表示領域18
のTFT24よりも密に配置されている。
FIG. 2 is a schematic plan view showing the glass substrate 12 of FIG. The glass substrate 12 has a display area 18 and a peripheral area 20 around the display area 18. Display area 18
Includes a large number of pixels 22. In FIG. 2, one pixel 22 is shown in a partially enlarged manner. The pixel 22 includes sub-pixel regions RGB of three primary colors, and each sub-pixel region RGB has T
The FT 24 is formed. The peripheral region 20 has a TFT (not shown), and the TFT in the peripheral region 20 is the display region 18
Are arranged more densely than the TFT 24.

【0016】図2のガラス基板12は、15型QXGA
液晶表示装置を構成するものであり、2048×153
6の画素22を有する。3原色のサブ画素領域RGBが
並ぶ方向(水平な方向)上には2048の画素が並び、
サブ画素領域RGBの数は2048×3になる。3原色
のサブ画素領域RGBが並ぶ方向(水平な方向)に対し
て垂直な方向(垂直な方向)には1536の画素が並
ぶ。後で説明する半導体結晶化においては、周辺領域2
0では各辺に平行な方向にレーザスキャンが行われ、表
示領域18では矢印Aまたは矢印Bの方向にレーザスキ
ャンが行われる。
The glass substrate 12 of FIG. 2 is a 15 type QXGA.
It constitutes a liquid crystal display device and has a size of 2048 × 153.
It has 6 pixels 22. 2048 pixels are arranged in the direction (horizontal direction) where the three primary color sub-pixel regions RGB are arranged,
The number of sub-pixel areas RGB is 2048 × 3. 1536 pixels are arranged in a direction (vertical direction) perpendicular to the direction (horizontal direction) in which the sub-pixel regions RGB of the three primary colors are arranged. In the semiconductor crystallization described later, the peripheral region 2
At 0, laser scanning is performed in the direction parallel to each side, and at the display area 18, laser scanning is performed in the direction of arrow A or arrow B.

【0017】その理由は、A,Bの方向にTFTが密に
配置されA,Bと垂直の方向にはTFTが疎に配置され
ているため、正方形に近いマザーガラスでは、A,B方
向の方がレーザスキャン回数が少くなりスループットが
高くなるからである。
The reason is that the TFTs are densely arranged in the A and B directions and the TFTs are sparsely arranged in the direction perpendicular to the A and B directions. This is because the number of laser scans is smaller and the throughput is higher.

【0018】図3は図2のガラス基板12を作るための
マザーガラス26を示す略平面図である。マザーガラス
26は複数のガラス基板12を採取するようになってい
る。図3に示す例では、1つのマザーガラス26から4
つのガラス基板12を採取するようになっているが、1
つのマザーガラス26から4つ以上のガラス基板12を
採取することもできる。
FIG. 3 is a schematic plan view showing a mother glass 26 for making the glass substrate 12 of FIG. The mother glass 26 is adapted to collect a plurality of glass substrates 12. In the example shown in FIG. 3, one mother glass 26 to 4
It is designed to collect two glass substrates 12, but 1
It is also possible to collect four or more glass substrates 12 from one mother glass 26.

【0019】図4は図2のガラス基板12のTFT24
及び周辺領域20のTFTを形成する工程を示す図であ
る。ステップS1において、ガラス基板に、絶縁膜、非
晶質シリコン膜を形成する。ステップS2において、非
晶質シリコン膜が結晶化され、ポリシリコンになる。ス
テップS3において、TFTとなるべきシリコンの部分
などの必要なシリコン部分を残し、ポリシリコンや非晶
質シリコン膜の不要部を除去して、TFT分離を行う。
ステップS4において、ゲート電極、ドレイン電極、層
間絶縁膜、コンタクトホールなどを形成する。ステップ
S5において、さらに、絶縁膜やITO膜を形成して、
ガラス基板12を完成する。ITO膜は画素22を構成
する画素電極となる。
FIG. 4 shows the TFT 24 of the glass substrate 12 of FIG.
6A and 6B are diagrams showing a process of forming a TFT in the peripheral region 20. In step S1, an insulating film and an amorphous silicon film are formed on the glass substrate. In step S2, the amorphous silicon film is crystallized to become polysilicon. In step S3, a necessary silicon portion such as a silicon portion to be a TFT is left, and unnecessary portions of the polysilicon and the amorphous silicon film are removed to perform TFT separation.
In step S4, a gate electrode, a drain electrode, an interlayer insulating film, a contact hole, etc. are formed. In step S5, an insulating film and an ITO film are further formed,
The glass substrate 12 is completed. The ITO film serves as a pixel electrode forming the pixel 22.

【0020】図5はレーザビームによって非晶質シリコ
ン膜(半導体膜)を結晶化するところを示す図である。
非晶質シリコン膜36がSiO2 等の絶縁膜を間にはさ
んでガラス基板12に形成され、ガラス基板12はXY
ステージ38の真空チャックや機械的ストッパーでXY
ステージ38に固定されている。レーザビームLBは非
晶質シリコン膜36に照射され、XYステージ38は所
定の方向に移動され、スキャンが行われる。最初に、ガ
ラス基板12の周辺領域20の非晶質シリコン36にレ
ーザビームを集光照射し、非晶質シリコンを溶融固化さ
せ、ポリシリコンに結晶化させる。それから、ガラス基
板12の表示領域18の非晶質シリコンにレーザビーム
を集光照射し、非晶質シリコンを溶融固化させ、ポリシ
リコンに結晶化させる。その理由は、交叉してレーザス
キャンを行う場合周辺領域のように強いレーザ光で結晶
化させた後に表示領域対応の弱いレーザ光で結晶化する
場合は交叉部の結晶性は強いレーザ光の場合と変わらな
いが、逆の順番では強いレーザ光による結晶化が不十分
となるためである。アモルファスでよくある程度結晶化
していると光の吸収が小さくなるためである。
FIG. 5 is a diagram showing a state where an amorphous silicon film (semiconductor film) is crystallized by a laser beam.
The amorphous silicon film 36 is formed on the glass substrate 12 with an insulating film such as SiO 2 sandwiched between the glass substrate 12 and XY.
XY with vacuum chuck and mechanical stopper of stage 38
It is fixed to the stage 38. The amorphous silicon film 36 is irradiated with the laser beam LB, the XY stage 38 is moved in a predetermined direction, and scanning is performed. First, the amorphous silicon 36 in the peripheral region 20 of the glass substrate 12 is focused and irradiated with a laser beam to melt and solidify the amorphous silicon and crystallize it into polysilicon. Then, the amorphous silicon in the display region 18 of the glass substrate 12 is focused and irradiated with a laser beam to melt and solidify the amorphous silicon and crystallize it into polysilicon. The reason is that when performing laser scanning by crossing, when crystallizing with a weak laser light corresponding to the display area after crystallizing with a strong laser light like the peripheral area, the crystallinity of the crossing part is strong This is because crystallization by intense laser light becomes insufficient in the reverse order. This is because if it is amorphous and well crystallized to some extent, light absorption becomes small.

【0021】周辺領域20のTFTは表示領域18のT
FT24よりも密に配置されているので、品質の高いポ
リシリコンが求められる。従って、周辺領域20のレー
ザスキャンは比較的に高いパワーをもったレーザビーム
で比較的に低いスキャン速度で行われ、表示領域18の
TFT24はそれほどの高い品質のポリシリコンでなく
てもよいので、比較的に出力の低いレーザビーム(ある
いはレーザビームを分割したサブビーム)で比較的に高
いスキャン速度で行われる。
The TFT in the peripheral area 20 is the TFT in the display area 18.
Since they are arranged more closely than the FT 24, high quality polysilicon is required. Therefore, the laser scanning of the peripheral region 20 is performed with a laser beam having a relatively high power at a relatively low scanning speed, and the TFT 24 in the display region 18 does not need to be polysilicon of such high quality. A relatively low-power laser beam (or a sub-beam obtained by dividing the laser beam) is used at a relatively high scanning speed.

【0022】図6は周辺領域20の半導体の結晶化に使
用されるレーザ装置70を示す図である。レーザ装置7
0は結晶化のために図5のXYステージ38とともに使
用される。レーザ装置70は、2つのレーザ源(連続発
振(CW)レーザ発振器)71,72と、共通のフォー
カス光学系73と、2つのレーザ源71,72から出射
するレーザビームLBをフォーカス光学系73に導く合
成光学系74とを備える。
FIG. 6 is a diagram showing a laser device 70 used for crystallizing the semiconductor in the peripheral region 20. Laser device 7
0 is used with the XY stage 38 of FIG. 5 for crystallization. The laser device 70 has two laser sources (continuous oscillation (CW) laser oscillators) 71 and 72, a common focus optical system 73, and a laser beam LB emitted from the two laser sources 71 and 72 to the focus optical system 73. And a synthetic optical system 74 for guiding.

【0023】フォーカス光学系73は、ほぼ半円筒体形
状のレンズ75と、このレンズ75と直交するように配
置されたほぼ半円筒体形状のレンズ76と、凸レンズ7
7とからなる。フォーカス光学系73により、レーザビ
ームLBのビームスポットは楕円形状になる。
The focus optical system 73 has a lens 75 having a substantially semi-cylindrical shape, a lens 76 having a substantially semi-cylindrical shape arranged so as to be orthogonal to the lens 75, and a convex lens 7.
It consists of 7. The focus optical system 73 causes the beam spot of the laser beam LB to have an elliptical shape.

【0024】合成光学系74は、第1のレーザ源71の
後に配置されたλ/2板78と、第2のレーザ源72の
後に配置されたビームエキスパンダ79と、第1及び第
2のレーザ源71,72を出射したレーザビームLBを
合成する偏光ビームスプリッタ80とからなる。81は
ミラーである。
The combining optical system 74 includes a λ / 2 plate 78 disposed after the first laser source 71, a beam expander 79 disposed after the second laser source 72, and first and second laser beams. The polarization beam splitter 80 is configured to combine the laser beams LB emitted from the laser sources 71 and 72. 81 is a mirror.

【0025】こうして、複数のレーザ源71,72から
出射するレーザビームLBを合成光学系74で構成し、
合成されたレーザビームLBをフォーカス光学系73を
通してガラス基板12の非晶質半導体36に照射し、非
晶質半導体36を結晶化する。ビームエキスパンダ79
はレーザビームLBの拡がり角を調整するものである。
すなわち、複数のレーザ源71,72のレーザビームL
Bの拡がり角にバラツキがあると、一方のレーザビーム
LBをフォーカス光学系73によってフォーカスを合わ
せても、他方のレーザビームLBのフォーカスが合わな
いことがあるので、ビームエキスパンダ79によってレ
ーザビームLBの拡がり角を調整することにより、2つ
のレーザビームLBのフォーカスが合うようにする。ビ
ームエキスパンダ79は他方のレーザビームLBの光路
に配置してもよい。また、2つのレーザビームの光路の
両方に配置してもよい。
In this way, the laser beam LB emitted from the plurality of laser sources 71, 72 is constituted by the combining optical system 74,
The combined laser beam LB is applied to the amorphous semiconductor 36 of the glass substrate 12 through the focus optical system 73 to crystallize the amorphous semiconductor 36. Beam expander 79
Is for adjusting the divergence angle of the laser beam LB.
That is, the laser beams L of the plurality of laser sources 71, 72
If the divergence angle of B is uneven, even if one of the laser beams LB is focused by the focus optical system 73, the other laser beam LB may not be focused, so the beam expander 79 causes the laser beam LB. The two laser beams LB are brought into focus by adjusting the divergence angle. The beam expander 79 may be arranged in the optical path of the other laser beam LB. Alternatively, they may be arranged on both optical paths of the two laser beams.

【0026】第1及び第2のレーザ源71,72から出
たレーザビームLBは縦に直線偏光した偏光であり、第
1のレーザ源71から出たレーザビームLBはλ/2板
78により偏光面が90度回転して横に直線偏光した偏
光になる。従って、第1のレーザ源71から出てλ/2
板78を通ったレーザビームLB及び第2のレーザ源7
2から出たレーザビームLBは偏光ビームスプリッタ8
0に導入され、2つのレーザビームLBはほとんど重ね
合わされて非晶質半導体36に向かう。直線偏光の変化
の様子については図7により詳細に示されている。
The laser beams LB emitted from the first and second laser sources 71 and 72 are vertically linearly polarized light, and the laser beams LB emitted from the first laser source 71 are polarized by the λ / 2 plate 78. The plane is rotated by 90 degrees and becomes a horizontally linearly polarized light. Therefore, λ / 2 is emitted from the first laser source 71.
Laser beam LB passing through plate 78 and second laser source 7
The laser beam LB emitted from 2 is the polarization beam splitter 8
0 is introduced, and the two laser beams LB are almost overlapped with each other and travel toward the amorphous semiconductor 36. The manner of change of the linearly polarized light is shown in more detail in FIG.

【0027】各レーザビームLBはフォーカス光学系7
3を通って楕円形状のビームスポットを形成する。図8
に示されるように、合成されたレーザビームLBのビー
ムスポットは個別のレーザビームLBのビームスポット
が重なり合うように形成され、まゆ形のビームスポット
BSとなる。これは、例えばミラー81のいずれかの角
度を微小にずらすことによって達成される。すなわち、
複数のレーザ源71,72から出射するレーザビームL
Bはそれぞれ楕円形状のビームスポットを形成し、該複
数の楕円形状のビームスポットは長軸方向で互いに重な
りあっている。
Each laser beam LB is focused by the focus optical system 7.
An elliptical beam spot is formed through 3. Figure 8
As shown in FIG. 5, the beam spots of the combined laser beam LB are formed so that the beam spots of the individual laser beams LB overlap with each other, forming a cocoon-shaped beam spot BS. This is achieved, for example, by slightly shifting either angle of the mirror 81. That is,
Laser beam L emitted from a plurality of laser sources 71, 72
Each of B forms an elliptical beam spot, and the plurality of elliptical beam spots overlap each other in the major axis direction.

【0028】例においては、SiO2 がプラズマCVD
でガラス基板12の上に厚さ400nmで形成され、その
上に非晶質シリコン36がプラズマCVDで100nmの
厚さに形成された。レーザはNd:YV04の固体レー
ザの連続波を用いる。一例において、単一のレーザ源を
使用した場合、レーザパワー10Wで、400μm×2
0μmのビームスポットを形成する。単一のレーザ源で
は、レーザ幅400μmで、スキャン速度50cm/sで
スキャンすると、エリアスキャン200cm2 /sを達成
できる。そして、レーザ照射幅400μmのうち、非晶
質半導体36の幅150μmのストライプ状の部分がよ
く溶融し、結晶化され、フロー型の結晶粒界を示す。こ
のフロー型の結晶粒界からなるポリシリコン領域にTF
Tを作ると、移動度が500(cm2 /Vs)の高移動度特
性を得ることができる。
In the example, SiO 2 is plasma CVD
Was formed on the glass substrate 12 to a thickness of 400 nm, and amorphous silicon 36 was formed thereon to a thickness of 100 nm by plasma CVD. The laser uses a continuous wave of Nd: YV04 solid-state laser. In one example, when using a single laser source, laser power of 10 W, 400 μm × 2
A beam spot of 0 μm is formed. With a single laser source, an area scan of 200 cm 2 / s can be achieved by scanning with a laser width of 400 μm and a scan speed of 50 cm / s. Then, of the laser irradiation width of 400 μm, the stripe-shaped portion of the amorphous semiconductor 36 having a width of 150 μm is well melted and crystallized, and exhibits a flow type grain boundary. TF is formed in the polysilicon region composed of this flow type grain boundary.
When T is made, high mobility characteristics with a mobility of 500 (cm 2 / Vs) can be obtained.

【0029】図6に示されるように2つのレーザ源7
1,72から出射して合成されたレーザビームLBのビ
ームスポットは、600μm×20μmになる。レーザ
パワー10Wで、スポット幅600μmで、スキャン速
度50cm/sでスキャンすると、レーザ照射幅600μ
mのうち、非晶質半導体36の幅350μmのストライ
プ状の部分が特によく溶融し、結晶化され、フロー型の
結晶粒界を示す領域が得られた。高品質に結晶化された
幅350μmのストライプ状の部分は単一のレーザ源を
使用した場合の高品質に結晶化された幅150μmのス
トライプ状の部分の2倍よりも大きくなった。すなわ
ち、2つのビームスポットの相互加熱により、ビームス
ポットのサイズ及び有効メルト幅(高品質に結晶化され
た幅)を拡大することができた。
Two laser sources 7 as shown in FIG.
The beam spot of the laser beam LB emitted from 1, 72 and combined is 600 μm × 20 μm. When the laser power is 10 W, the spot width is 600 μm, and the scanning speed is 50 cm / s, the laser irradiation width is 600 μm.
Of m, a stripe-shaped portion of the amorphous semiconductor 36 having a width of 350 μm was particularly well melted and crystallized, and a region showing a flow type crystal grain boundary was obtained. The high quality crystallized 350 μm wide stripes were more than twice as large as the high quality crystallized 150 μm wide stripes using a single laser source. That is, the mutual heating of the two beam spots allowed expansion of the beam spot size and the effective melt width (width of high quality crystallized).

【0030】図7はレーザ装置70の変形例を示す図で
ある。図7のレーザ装置70Aは2ユニットの光学系を
含む。各ユニットの光学系は図6のレーザ装置70と同
様の光学部材を含む。第1のユニットの光学系には図6
の光学部材を表す数字に添え字aをつけ、第2のユニッ
トの光学系には図6の光学部材を表す数字に添え字bを
つけて示した。ビームエキスパンダ79は適宜設けるこ
とができる。
FIG. 7 is a diagram showing a modification of the laser device 70. The laser device 70A of FIG. 7 includes two units of optical system. The optical system of each unit includes the same optical members as the laser device 70 of FIG. The optical system of the first unit is shown in FIG.
The subscript a is attached to the numeral representing the optical member, and the subscript b is attached to the numeral representing the optical member in FIG. 6 in the optical system of the second unit. The beam expander 79 can be provided as appropriate.

【0031】2ユニットの光学系は近接して配置され、
2ユニットの光学系で作られるビームスポットBSがス
キャン方向に対して垂直な方向及び平行な方向にずらし
て配置される。この構成においては、それぞれ350μ
mの有効メルト幅領域を、スキャンの跡が50μmの重
ねがあるように配置し、有効メルト幅は650μmとな
った。
The optical systems of the two units are arranged close to each other,
A beam spot BS formed by a two-unit optical system is arranged so as to be displaced in a direction perpendicular to the scanning direction and a direction parallel to the scanning direction. In this configuration, 350μ each
The effective melt width region of m was arranged so that the traces of the scan had an overlap of 50 μm, and the effective melt width was 650 μm.

【0032】図9は、ビームスポットの他の例を示す図
である。3つのビームスポットBSがスキャン方向に対
して垂直な方向及び平行な方向にずらして配置される。
3つのビームスポットはスキャン方向で互いにずれてい
て互いに重なることなく基板上に照射される。ただし、
3つのビームスポットは互いに平行に半導体膜を走査
し、スキャン方向で見ると3つのビームスポットは重な
り、その溶融幅(メルト幅)が互いに重なり合うように
位置づけられる。また、3つ以上のビームスポットBS
がスキャン方向に対して垂直な方向及び平行な方向にず
らして配置されることができる。
FIG. 9 is a diagram showing another example of the beam spot. The three beam spots BS are arranged so as to be displaced in a direction perpendicular to the scanning direction and a direction parallel to the scanning direction.
The three beam spots are displaced from each other in the scanning direction and are irradiated onto the substrate without overlapping each other. However,
The three beam spots scan the semiconductor film in parallel with each other, and when viewed in the scanning direction, the three beam spots are overlapped and positioned so that their melting widths (melt widths) overlap each other. Also, three or more beam spots BS
Can be displaced in a direction perpendicular to the scanning direction and a direction parallel to the scanning direction.

【0033】[0033]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
CW固体レーザを使用した場合でもスループットを高く
することができる。
As described above, according to the present invention,
Throughput can be increased even when a CW solid-state laser is used.

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

【図1】本発明の実施例による液晶表示装置を示す略断
面図である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1のガラス基板を示す略平面図である。FIG. 2 is a schematic plan view showing the glass substrate of FIG.

【図3】図2のガラス基板を作るためのマザーガラスを
示す略平面図である。
FIG. 3 is a schematic plan view showing a mother glass for making the glass substrate of FIG.

【図4】図2のガラス基板のTFT及び周辺領域のTF
Tを形成する工程を示す図である。
4 is a TFT of the glass substrate of FIG. 2 and TF of a peripheral region.
It is a figure which shows the process of forming T.

【図5】レーザビームによって半導体膜を結晶化すると
ころを示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing crystallization of a semiconductor film by a laser beam.

【図6】周辺領域の半導体の結晶化に使用されるレーザ
装置を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a laser device used for crystallizing a semiconductor in a peripheral region.

【図7】レーザ装置の変形例を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a modification of the laser device.

【図8】ビームスポットの例を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing an example of a beam spot.

【図9】ビームスポットの例を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing an example of a beam spot.

【図10】従来のエキシマパルスレーザによる結晶化方
法を説明する図である。
FIG. 10 is a diagram illustrating a crystallization method using a conventional excimer pulse laser.

【図11】従来のCWレーザによる結晶化方法を説明す
る図である。
FIG. 11 is a diagram illustrating a crystallization method using a conventional CW laser.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

12,14…ガラス基板 16…液晶 18…表示領域 20…周辺領域 22…画素 24…TFT 26…マザーガラス 30…CWレーザ発振器 36…非晶質シリコン膜 73…フォーカス光学系 74…合成光学系 78…λ/2板 79…ビームエキスパンダ 80…偏光ビームスプリッタ 12, 14 ... Glass substrate 16 ... Liquid crystal 18 ... Display area 20 ... Peripheral area 22 ... Pixel 24 ... TFT 26 ... Mother glass 30 ... CW laser oscillator 36 ... Amorphous silicon film 73 ... Focus optical system 74 ... Synthetic optical system 78 ... λ / 2 plate 79 ... Beam expander 80 ... Polarizing beam splitter

フロントページの続き (72)発明者 宇塚 達也 東京都新宿区西早稲田2丁目14番1号 株 式会社日本レーザー内 Fターム(参考) 5F052 AA02 BA02 BA07 BA11 BA13 BB02 BB04 BB07 CA10 DA02 DB03 FA00 JA01 Continued front page    (72) Inventor Tatsuya Utsuka             2-14-1, Nishiwaseda, Shinjuku-ku, Tokyo Stock             Ceremony Company Japan Laser F-term (reference) 5F052 AA02 BA02 BA07 BA11 BA13                       BB02 BB04 BB07 CA10 DA02                       DB03 FA00 JA01

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複数のレーザ源から出射するレーザビー
ムをフォーカス光学系を通して基板の半導体膜に照射
し、該半導体膜を溶融結晶化する半導体結晶化方法であ
って、 複数の該レーザビームは互いに重なることなく該基板上
に照射され、且つ、互いに平行に該半導体膜を走査する
ものであると共に、その溶融跡が互いに重なり合うよう
位置付けられることを特徴とする半導体結晶化方法。
1. A semiconductor crystallization method for irradiating a semiconductor film of a substrate with laser beams emitted from a plurality of laser sources through a focus optical system to melt and crystallize the semiconductor film, wherein the plurality of laser beams are mutually A method for crystallizing a semiconductor, characterized in that the semiconductor films are irradiated without overlapping, and the semiconductor films are scanned in parallel with each other, and melting traces thereof are positioned so as to overlap with each other.
【請求項2】 複数のレーザ源から出射するレーザビー
ムをフォーカス光学系を通して基板の半導体膜に照射
し、該半導体膜を溶融結晶化する半導体結晶化方法であ
って、 該レーザ源から出射するレーザビームにより形成される
複数のビームスポットは、少なくともその一部において
互いに重なりあっていることを特徴とする半導体結晶化
方法。
2. A semiconductor crystallization method for irradiating a semiconductor film of a substrate with laser beams emitted from a plurality of laser sources through a focus optical system to melt and crystallize the semiconductor films, the laser emitting from the laser sources. A semiconductor crystallization method, wherein a plurality of beam spots formed by a beam overlap each other at least at a part thereof.
【請求項3】 複数のレーザ源と、フォーカス光学系
と、該複数のレーザ源から出射するレーザビームを該フ
ォーカス光学系に導く合成光学系とを備え、 該合成光学系は、第1のレーザ源の後に配置されたλ/
2板と、第1及び第2のレーザ源の少なくとも一方の後
に配置されたビームエキスパンダと、第1及び第2のレ
ーザ源を出射したレーザビームを合成する偏光ビームス
プリッタとからなることを特徴とする半導体結晶化装
置。
3. A plurality of laser sources, a focus optical system, and a combining optical system for guiding a laser beam emitted from the plurality of laser sources to the focus optical system, wherein the combining optical system comprises a first laser. Λ / placed after the source
Two plates, a beam expander arranged after at least one of the first and second laser sources, and a polarization beam splitter for combining the laser beams emitted from the first and second laser sources. And a semiconductor crystallization device.
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