JP2005039250A - Device and method for laser beam irradiation and method of manufacturing semiconductor device - Google Patents

Device and method for laser beam irradiation and method of manufacturing semiconductor device Download PDF

Info

Publication number
JP2005039250A
JP2005039250A JP2004188123A JP2004188123A JP2005039250A JP 2005039250 A JP2005039250 A JP 2005039250A JP 2004188123 A JP2004188123 A JP 2004188123A JP 2004188123 A JP2004188123 A JP 2004188123A JP 2005039250 A JP2005039250 A JP 2005039250A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
laser
fundamental wave
laser beam
resonator
wave
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2004188123A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2005039250A5 (en
Inventor
Akihisa Shimomura
明久 下村
Hironobu Shoji
博信 小路
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Original Assignee
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd filed Critical Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority to JP2004188123A priority Critical patent/JP2005039250A/en
Publication of JP2005039250A publication Critical patent/JP2005039250A/en
Publication of JP2005039250A5 publication Critical patent/JP2005039250A5/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Thin Film Transistor (AREA)
  • Recrystallisation Techniques (AREA)
  • Lasers (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem that, when a laser beam having higher harmonic waves is used for crystallizing a semiconductor film, the energy conversion efficiency of the higher harmonics is lower than that of the fundamental wave and, since the laser beam transformed into the higher harmonic waves is low in energy as compared with the laser beam having the fundamental wave, it becomes difficult to increase the throughput by widening the area of the beam spot. <P>SOLUTION: The laser beam irradiation device simultaneously projects a laser beam having a fundamental wave, and another laser beam having a wave of a wavelength equal to or shorter than that of the fundamental wave, typically, the higher harmonic waves transformed from the fundamental wave. The device projects the laser beams having the fundamental wave and the wave of the wavelength equal to or shorter than that of the fundamental wave emitted from one resonator without separating the laser beams from each other. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は半導体膜の結晶化に用いられるレーザ照射装置に関する。また本発明は、レーザ照射装置を用いて半導体膜を結晶化する工程を含む半導体装置の作製方法に関する。 The present invention relates to a laser irradiation apparatus used for crystallization of a semiconductor film. The present invention also relates to a method for manufacturing a semiconductor device including a step of crystallizing a semiconductor film using a laser irradiation apparatus.

結晶性半導体膜を用いた薄膜トランジスタ(TFT)は、非晶質半導体膜を用いたTFTに比べて移動度が2桁以上高く、レーザアニール法を用いることで、安価なガラス基板上に形成することができる、という利点を有している。 A thin film transistor (TFT) using a crystalline semiconductor film has a mobility of two orders of magnitude higher than that of a TFT using an amorphous semiconductor film, and is formed over an inexpensive glass substrate by using a laser annealing method. Has the advantage of being able to.

レーザはその発振方法により、パルス発振と連続発振の2種類に大別される。パルス発振のレーザは、連続発振のレーザと比べて、単位時間あたりのレーザ光の出力エネルギー、つまり尖頭出力が3〜6桁程度高い。よって、ビームスポット(被処理物の表面において実際にレーザ光が照射される領域)を数cm角の矩形状や、長さ100mm以上の線状となるように光学系にて成形し、半導体膜へのレーザ光の照射を効率的に行い、スループットを高めることができる。 Lasers are roughly classified into two types, pulse oscillation and continuous oscillation, depending on the oscillation method. A pulsed laser has a laser beam output energy per unit time, that is, a peak output that is about 3 to 6 digits higher than that of a continuous wave laser. Therefore, the beam spot (region where the laser beam is actually irradiated on the surface of the object to be processed) is shaped by an optical system so as to be a rectangular shape of several centimeters square or a linear shape having a length of 100 mm or more, and a semiconductor film It is possible to efficiently irradiate the laser beam and increase the throughput.

ところで、半導体膜に対するレーザ光の吸収係数は半導体膜の材料及び膜厚によって異なり、数十〜数百nm厚の珪素膜をYAGレーザやYVO4レーザで結晶化させる場合、基本波よりも波長が短い第2高調波の方が、吸収係数が高いため、効率良く結晶化を行うことができる。また高調波を射出させるには、基本波を発振させ、ハーモニックジェネレータ等を通して変換している。そして、基本波と高調波とを分離している(特許文献1参照)。
特開2001−156018号公報
However, unlike a material and thickness of the absorption coefficient of the laser beam is a semiconductor film for a semiconductor film, when crystallizing the several tens to several hundreds nm thick silicon film YAG laser or a YVO 4 laser, wavelength than the fundamental wave Since the short second harmonic has a higher absorption coefficient, crystallization can be performed efficiently. In order to emit harmonics, a fundamental wave is oscillated and converted through a harmonic generator or the like. And the fundamental wave and the harmonic are separated (refer patent document 1).
JP 2001-156018 A

またレーザ結晶化以外の固体レーザの用途としては、理化学用(分光学的測定装置の光源)、光ファイバー通信用、金属加工用(レーザ溶接)などに用いられている。 In addition to laser crystallization, solid-state lasers are used for physics and chemistry (light source of spectroscopic measurement device), optical fiber communication, metal processing (laser welding) and the like.

理化学用や光ファイバー通信の場合、単一波長での使用が前提であるため、基本波と高調波を分離し、使用するのは当然である。金属加工の場合、金属は基本波を吸収するため、基本波のまま加工に用いれば良く、わざわざ高調波に変換する必要がない。そのため、市販されている固体レーザは、基本波のみ、又は基本波と高調波を分離してから射出するようになっている。 In the case of physics and chemistry and optical fiber communication, since it is premised on use at a single wavelength, it is natural to separate and use the fundamental wave and harmonics. In the case of metal processing, since the metal absorbs the fundamental wave, it may be used for the processing with the fundamental wave, and there is no need to bother converting it into a harmonic wave. For this reason, a commercially available solid-state laser emits only the fundamental wave or after separating the fundamental wave and the harmonics.

レーザ結晶化装置の分野においても、これまで基本波は固体状態の珪素を有する半導体膜には吸収されないため、レーザ結晶化に用いる場合は、固体状態の珪素を有する半導体膜に吸収される高調波を分離して、単独で用いるのが主流であった。つまり、半導体膜は固体レーザの発振波長(基本波)を吸収しないため、レーザアニールに利用する場合、波長が可視光領域から紫外光領域に当たる第2高調波や、第3高調波、あるいはそれ以上の高調波を用いる。 Even in the field of laser crystallization equipment, the fundamental wave has not been absorbed by a semiconductor film having solid-state silicon so far, and when used for laser crystallization, harmonics absorbed by a semiconductor film having silicon in a solid state are used. It was the mainstream to separate and use alone. That is, since the semiconductor film does not absorb the oscillation wavelength (fundamental wave) of the solid-state laser, when it is used for laser annealing, the second harmonic, the third harmonic, or more when the wavelength falls from the visible light region to the ultraviolet light region. The higher harmonics are used.

しかし、基本波に対する高調波のエネルギー変換効率が低いことが問題である。例えばNd:YAGレーザの場合、基本波(波長:1064nm)から第2高調波(波長:532nm)への変換効率は50%前後である。 However, the problem is that the energy conversion efficiency of harmonics with respect to the fundamental wave is low. For example, in the case of an Nd: YAG laser, the conversion efficiency from the fundamental wave (wavelength: 1064 nm) to the second harmonic (wavelength: 532 nm) is around 50%.

また、高調波に変換する非線形光学素子のレーザ光に対する耐性が著しく低いため、基本波の出力を高めることが困難である。例えば連続発振のYAGレーザは、基本波を10kW出力できるのに対し、第2高調波の出力は非線形光学素子の耐性を考慮すると10W程度しか得られない。 In addition, since the nonlinear optical element that converts to harmonics is extremely low in resistance to laser light, it is difficult to increase the output of the fundamental wave. For example, a continuous wave YAG laser can output a fundamental wave of 10 kW, whereas an output of the second harmonic can be obtained only about 10 W considering the tolerance of the nonlinear optical element.

そのため、半導体膜の結晶化に必要なエネルギー密度を得るためにはビームスポットの面積を10-3mm2程度と小さくしなければならず、スループットの面で劣ってしまう。高調波に変換されたレーザ光は、基本波の場合に比べてエネルギーが低いため、ビームスポットの面積を広げてスループットを高めることが難しい。特に連続発振のレーザは、パルス発振のレーザに比べて、単位時間あたりのレーザ光の出力が低いため、この傾向が顕著である。 Therefore, in order to obtain the energy density necessary for crystallization of the semiconductor film, the area of the beam spot must be reduced to about 10 −3 mm 2, which is inferior in terms of throughput. Since the laser light converted into the harmonic has lower energy than that of the fundamental wave, it is difficult to increase the beam spot area and increase the throughput. In particular, this tendency is remarkable in the continuous wave laser because the output of the laser beam per unit time is lower than that of the pulsed laser.

そこで本発明は、新たなレーザアニール方法を提案し、効率よく半導体膜を結晶化する方法を提供することを課題とする。さらに本発明は、新たなレーザアニール方法により形成された結晶性半導体膜を有する半導体装置の作製方法を提供することを課題とする。 Therefore, the present invention proposes a new laser annealing method and an object thereof is to provide a method for efficiently crystallizing a semiconductor film. Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device having a crystalline semiconductor film formed by a new laser annealing method.

上記課題を鑑み本発明者は、基本波と高調波を分離させずに被照射物(被処理物とも表記する)へ照射する方法を見出した。すなわち本発明は、レーザの基本波と、基本波以下の波長とを被照射物へ照射するレーザ照射装置(レーザアニール装置)であって、一つの共振器(発振器)から射出される基本波と、基本波以下の波長とを有するレーザ光を同時且つ同一照射面に照射することを特徴とする。特に本発明は、一つの共振器からの基本波と、基本波以下の波長とを分離させずに被照射物へ照射することを特徴とする。 In view of the above problems, the present inventor has found a method of irradiating an object to be irradiated (also expressed as an object to be processed) without separating the fundamental wave and the harmonic. That is, the present invention relates to a laser irradiation apparatus (laser annealing apparatus) for irradiating an irradiation object with a fundamental wave of a laser and a wavelength shorter than the fundamental wave, and a fundamental wave emitted from one resonator (oscillator). The same irradiation surface is irradiated with laser light having a wavelength equal to or lower than the fundamental wave. In particular, the present invention is characterized in that the object to be irradiated is irradiated without separating the fundamental wave from one resonator and the wavelength below the fundamental wave.

このようにエネルギーの低い高調波と、基本波とを分離させずに被照射物へ照射することにより、効率よくレーザ照射(レーザアニール)を行うことができる。つまり、基本波とを分離させずに照射するため、エネルギーの低い高調波に対して基本波を補助的に照射することができる。特に基本波は、溶融状態の珪素を有する半導体膜に吸収されやすく好ましい。すなわち、溶融状態の珪素を有する半導体膜は、固相状態、つまり珪素を有する結晶性半導体膜と比べて、基本波の吸収係数が高い。 Thus, by irradiating the irradiated object without separating the harmonic with low energy and the fundamental wave, laser irradiation (laser annealing) can be performed efficiently. In other words, since the irradiation is performed without separating the fundamental wave, the fundamental wave can be irradiated in an auxiliary manner with respect to the higher energy harmonic. In particular, the fundamental wave is preferable because it is easily absorbed by a semiconductor film containing silicon in a molten state. That is, a semiconductor film containing silicon in a molten state has a higher absorption coefficient of a fundamental wave than a solid phase state, that is, a crystalline semiconductor film containing silicon.

このような本発明を達成するためレーザ照射装置は、基本波と基本波以下の波長とを出力するレーザ共振器と、被照射物と、前記レーザ共振器からのレーザ光と、を相対的に移動させる手段と、レーザ光を線状レーザに加工する手段と、を有する。さらに線状レーザに加工する手段は、基本波及び基本波以下の波長を有するレーザ光を集光(集束)するための手段を有する。本発明において、レーザ共振器から出力されるレーザ光は、パルス発振型、及び連続発振型のいずれでもよい。 In order to achieve the present invention, a laser irradiation apparatus is configured to relatively combine a laser resonator that outputs a fundamental wave and a wavelength equal to or less than the fundamental wave, an object to be irradiated, and a laser beam from the laser resonator. Means for moving, and means for processing the laser beam into a linear laser. Further, the means for processing the linear laser has means for condensing (focusing) laser light having a fundamental wave and a wavelength equal to or less than the fundamental wave. In the present invention, the laser beam output from the laser resonator may be either a pulse oscillation type or a continuous oscillation type.

なお「線状」とは、厳密な意味で「線」を意味しているのではなく、アスペクト比の大きい長方形(もしくは長楕円形)を意味する。例えば、アスペクト比が2以上(好ましくは10〜10000)のものを線状と呼ぶが、線状が矩形状に含まれることに変わりはない。 “Linear” does not mean “line” in a strict sense, but means a rectangle (or oval) having a large aspect ratio. For example, an aspect ratio of 2 or more (preferably 10 to 10000) is called a linear shape, but the linear shape is still included in a rectangular shape.

本発明のレーザ共振器が有するレーザ媒体(媒質)は、Nd、Yb、Ti、Cr、Ho、ErなどのイオンをドープしたYAG、YLF、YVO4、Y23、ガラス、サファイヤ、フォルステライト(Forsterite)、LuAg、及びLuLiF4のいずれかの固体を利用する。このようなレーザ媒体に固体を用いるレーザを固体レーザと表記する。 The laser medium (medium) included in the laser resonator of the present invention includes YAG, YLF, YVO 4 , Y 2 O 3 , glass, sapphire, and forsterite doped with ions such as Nd, Yb, Ti, Cr, Ho, and Er. (Forsterite), LuAg, and LuLiF 4 solids are utilized. A laser using a solid as such a laser medium is referred to as a solid laser.

基本波以下の波長とは、例えば基本波の高調波であって、2倍の高調波(第2高調波)、3倍の高調波(第3高調波)、4倍の高調波(第4高調波)等がある。固体レーザの主な発振波長は、赤外領域であるため、高調波は主に可視光領域となる。すなわち基本波以下の波長は、可視光線と同程度かそれより短い波長とも表記することができる。   The wavelength below the fundamental wave is, for example, a harmonic of the fundamental wave, which is twice the harmonic (second harmonic), three times the harmonic (third harmonic), and four times the harmonic (fourth harmonic). Harmonics). Since the main oscillation wavelength of the solid-state laser is in the infrared region, the harmonics are mainly in the visible light region. That is, wavelengths below the fundamental wave can be expressed as wavelengths that are comparable to or shorter than visible light.

以下に代表的な固体レーザの第2高調波の波長を例示すると、Nd:YAGレーザ:532nm、Nd:YVO4レーザ:532nm、Nd:YLFレーザ:527nm(もしくは524nm)、Ti:サファイアレーザ:345〜550nm(波長可変)、アレキサンドライトレーザ:350〜410nm(波長可変)である。 Examples of the second harmonic wavelength of a typical solid-state laser are as follows: Nd: YAG laser: 532 nm, Nd: YVO 4 laser: 532 nm, Nd: YLF laser: 527 nm (or 524 nm), Ti: sapphire laser: 345 ˜550 nm (tunable wavelength), alexandrite laser: 350 to 410 nm (tunable wavelength).

基本波を高調波に変換するには、SHG(Second Harmonic Generation)、THG(Third Harmonic Generation)といった非線形光学素子を用いる。例えばSHGとして、非線形光学定数の比較的大きいKTP(KTiOPO4)、BBO(β−BaB24)、LBO(LiB35)、CLBO(CsLiB610)、GdYCOB(GdYCa4O(BO33)、KDP(KD2PO4)、KB5、LiNbO3、Ba2NaNb515等の結晶が用いられており、特にLBOやBBO、KDP、KTP、KB5、CLBO等を用いることで基本波から高調波への変換効率を高めることができる。 In order to convert a fundamental wave into a harmonic, a non-linear optical element such as SHG (Second Harmonic Generation) or THG (Third Harmonic Generation) is used. For example, as SHG, KTP (KTiOPO 4 ), BBO (β-BaB 2 O 4 ), LBO (LiB 3 O 5 ), CLBO (CsLiB 6 O 10 ), GdYCOB (GdYCa 4 O (BO) having relatively large nonlinear optical constants. 3 ) Crystals such as 3 ), KDP (KD 2 PO 4 ), KB 5 , LiNbO 3 , Ba 2 NaNb 5 O 15 are used, and in particular, LBO, BBO, KDP, KTP, KB5, CLBO, etc. should be used. Thus, the conversion efficiency from the fundamental wave to the harmonic can be increased.

本発明において、レーザ照射を被処理物表面に対して斜めに照射してもよい。このとき、線状に加工されたレーザ光の、被照射物表面における長径または短径の長さをW、レーザ光に対して透光性を有し、被照射物が設置される基板の厚さをdとすると、レーザ光の入射角度φが、φ≧arctan(W/2d)を満たすように照射する。このように入射角度をもって斜めにレーザ光を照射することにより、被処理物におけるレーザ光の干渉を防ぐことができ、より均一なレーザアニールを行うことができる。 In the present invention, laser irradiation may be performed obliquely with respect to the surface of the workpiece. At this time, the length of the major or minor axis of the laser beam processed into a linear shape on the surface of the object to be irradiated is W, the thickness of the substrate on which the object to be irradiated is placed, which is transparent to the laser beam. When the height is d, the laser beam is irradiated so that the incident angle φ satisfies φ ≧ arctan (W / 2d). By irradiating laser light obliquely with an incident angle in this way, interference of laser light on the object to be processed can be prevented, and more uniform laser annealing can be performed.

本発明のレーザ照射装置は、一つの共振器からの基本波と、高調波を分離させずに照射するため、共振器が一台ですむ。従って、共振器のランニングコストが少なくてすむ。また基本波を有するレーザ光と、高調波を有するレーザ光とを個別の共振器から発振して照射面でレーザ光を合わせ込む場合と比較すると光学調整が容易である。そして線状レーザへの加工を、同一光学系で行うため、光学系が簡素ですむ。もちろん、基本波と、高調波とを分離するためのレンズ等が不要となる。 Since the laser irradiation apparatus of the present invention irradiates the fundamental wave and the harmonics from one resonator without separating them, only one resonator is required. Therefore, the running cost of the resonator can be reduced. In addition, optical adjustment is easier than in the case where laser light having a fundamental wave and laser light having harmonics are oscillated from individual resonators and laser light is combined on the irradiation surface. Since the processing to the linear laser is performed by the same optical system, the optical system can be simplified. Of course, a lens or the like for separating the fundamental wave and the harmonic wave is not necessary.

基本波と、高調波とを有するレーザ光を用いてレーザアニールすると、高調波によって半導体膜が溶融し、基本波の半導体膜への吸収係数が飛躍的に高まり、基本波のレーザ光が半導体膜に吸収されやすくなると考えられている。 When laser annealing is performed using laser light having a fundamental wave and a harmonic wave, the semiconductor film is melted by the harmonic wave, and the absorption coefficient of the fundamental wave into the semiconductor film is dramatically increased. It is thought that it becomes easy to be absorbed.

そのため高調波と、基本波とを分離させずに照射することにより、アニールされる領域、つまり結晶性が良好となる領域が大きくなり、スループットの向上、及び高品質な結晶性半導体膜を得ることができる。 Therefore, by irradiating the harmonics and the fundamental wave without separating them, the region to be annealed, that is, the region where the crystallinity is good, becomes large, improving the throughput and obtaining a high-quality crystalline semiconductor film. Can do.

以上により、高機能な薄膜トランジスタ、それを有する半導体装置を、高スループット、低コストで作製することができる。 Through the above steps, a high-performance thin film transistor and a semiconductor device including the thin film transistor can be manufactured with high throughput and low cost.

本発明のレーザ照射装置は、一つの共振器からの基本波と、高調波を分離させずに照射するため共振器が一台ですむ。従って、共振器のランニングコストが少なくてすむ。また基本波を有するレーザ光と、高調波を有するレーザ光とを個別の共振器から発振して照射面でレーザ光を合わせ込む必要がないため、光学調整が容易である。そして線状レーザへの加工を、同一光学系で行うため、光学系が簡素ですむ。 Since the laser irradiation apparatus of the present invention irradiates the fundamental wave and the harmonics from one resonator without separating them, only one resonator is required. Therefore, the running cost of the resonator can be reduced. In addition, since it is not necessary to oscillate laser light having a fundamental wave and laser light having a harmonic from individual resonators and align the laser light on the irradiation surface, optical adjustment is easy. Since the processing to the linear laser is performed by the same optical system, the optical system can be simplified.

さらに本発明は、エネルギーの低い高調波と基本波とを分離させずに照射することにより、効率よくレーザ照射を行うことができ、アニールされる領域、つまり結晶性が良好となる領域が大きくなり、スループットの向上が期待できる。 Furthermore, in the present invention, laser irradiation can be performed efficiently by irradiating the harmonics having low energy and the fundamental wave without separating them, and the region to be annealed, that is, the region where the crystallinity is good becomes large. Throughput can be expected.

以上より高機能な薄膜トランジスタ、それを有する半導体装置を、高スループット、低コストで作製することができる。 As described above, a highly functional thin film transistor and a semiconductor device including the thin film transistor can be manufactured with high throughput and low cost.

以下に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。但し、本発 明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the present invention can be implemented in many different modes, and it is easy for those skilled in the art to make various changes in form and details without departing from the spirit and scope of the present invention. Understood. Therefore, the present invention is not construed as being limited to the description of this embodiment mode. Note that in all the drawings for describing the embodiments, the same portions or portions having similar functions are denoted by the same reference numerals, and repetitive description thereof is omitted.

(実施の形態1)
本実施の形態では、具体的なレーザ照射装置について説明する。
(Embodiment 1)
In this embodiment mode, a specific laser irradiation apparatus will be described.

図1には、励起源、レーザ媒体、及び非線形光学素子を有するレーザ共振器101、シリンドリカルレンズアレイを含む光学系102、第1の反射体103、第2の反射体104、基本波と、第2高調波との両波長を集束させる集光体105、被照射物106を固定するステージ107、ステージを移動させる手段であるX軸用の一軸ロボット108、及びY軸用の一軸ロボット109、を有するレーザアニール装置を示す。 FIG. 1 shows a laser resonator 101 having an excitation source, a laser medium, and a nonlinear optical element, an optical system 102 including a cylindrical lens array, a first reflector 103, a second reflector 104, a fundamental wave, A condenser 105 that focuses both wavelengths of the second harmonic, a stage 107 that fixes the irradiated object 106, a uniaxial robot 108 for the X axis that is a means for moving the stage, and a uniaxial robot 109 for the Y axis. The laser annealing apparatus which has is shown.

なお本実施の形態では、レーザ共振器が非線形光学素子を内蔵する内部変換型の場合を例示するが、非線形光学素子をレーザ共振器外に設ける外部変換型でもよい。光学系102は、シリンドリカルレンズなどで構成されたホモジナイザを含む。第1及び第2の反射体、並びに集光体105は、必要に応じて所定の位置に設ければよい。 In this embodiment, the case where the laser resonator is an internal conversion type in which a nonlinear optical element is incorporated is illustrated, but an external conversion type in which the nonlinear optical element is provided outside the laser resonator may be used. The optical system 102 includes a homogenizer configured with a cylindrical lens or the like. The first and second reflectors and the light collector 105 may be provided at predetermined positions as necessary.

また集光体105は、基本波と、第2高調波との両波長を集束する必要があるため、凹面鏡等の曲面を有する反射体を用いることができる。凹面鏡等を用いる場合、波長に依存せず、色収差無く全てのレーザ光が反射し、照射面にレーザ光を集束することができる。さらに、コストダウンもできる。また凹面鏡の代わりに、色収差を補正することができるアクロマートレンズ等を用いてもよい。なお図1において、光学系102から直接集光体105にレーザ光を入射させ、被照射物に線状レーザを照射することもできる。 In addition, since the light collector 105 needs to focus both wavelengths of the fundamental wave and the second harmonic, a reflector having a curved surface such as a concave mirror can be used. When a concave mirror or the like is used, all laser light is reflected without chromatic aberration without depending on the wavelength, and the laser light can be focused on the irradiation surface. Furthermore, the cost can be reduced. Further, instead of the concave mirror, an achromatic lens or the like that can correct chromatic aberration may be used. In FIG. 1, laser light can be directly incident on the light collector 105 from the optical system 102 to irradiate the irradiated object with a linear laser.

すなわち光学系102及び集光体105が、レーザ光を照射面において線状レーザに加工する一手段に相当する。なお、複数のシリンドリカルレンズを設置したり、凸レンズや凹レンズと組み合わせても線状レーザに加工することができる。 That is, the optical system 102 and the condenser 105 correspond to one means for processing laser light into a linear laser on the irradiation surface. Note that a linear laser can be processed even if a plurality of cylindrical lenses are installed or combined with a convex lens or a concave lens.

レーザ共振器101から、パルス発振のパワーが200〜300Wのレーザ、例えばNd:YAGレーザであって、発振波長1064nmの基本波と、発振波長532nmの第2高調波とを分離させずに射出する。なお厳密には、レーザ共振器から基本波が発振され、基本波から高調波へ変換され、両波長を有するレーザ光が射出される。このとき、基本波、及び第2高調波の周波数は1KHz、パルス幅は120ns程度とする。 A laser having a pulse oscillation power of 200 to 300 W, such as an Nd: YAG laser, emits a fundamental wave having an oscillation wavelength of 1064 nm and a second harmonic having an oscillation wavelength of 532 nm from the laser resonator 101 without separation. . Strictly speaking, a fundamental wave is oscillated from a laser resonator, converted from a fundamental wave to a harmonic, and laser light having both wavelengths is emitted. At this time, the frequency of the fundamental wave and the second harmonic is 1 KHz, and the pulse width is about 120 ns.

なおレーザ光は、安定形共振器から得られるTEM00モード(シングルモード)であることが望ましい。TEM00モードの場合、レーザ光はガウス形の強度分布を持ち、集光性に優れているため、ビームスポットの加工が容易となる。 The laser beam is preferably in a TEM 00 mode (single mode) obtained from a stable resonator. In the case of the TEM 00 mode, the laser beam has a Gaussian intensity distribution and has excellent light collecting properties, so that the beam spot can be easily processed.

光学系102により、レーザ光のビームスポット形状が加工され、被照射物106の表面(照射面)においてエネルギー分布が均一化となるように形成される。レーザ光は必要に応じて、第1の反射体103、及び第2の反射体104、反射して進行方向が変更される。そして、集光体105を介して、被照射物106に照射される。第1及び第2の反射体には、ミラーを用いることができる。 The beam spot shape of the laser beam is processed by the optical system 102 and is formed so that the energy distribution becomes uniform on the surface (irradiation surface) of the irradiation object 106. The laser light is reflected by the first reflector 103 and the second reflector 104 as necessary, and the traveling direction is changed. Then, the irradiated object 106 is irradiated through the light collector 105. A mirror can be used for the first and second reflectors.

特に、集光体105にレーザ光を透過させることによって、照射面において線状レーザ110に集光させることができる。照射面での線状レーザの形状、つまりビームスポットは、例えば長さ100mm、幅20μm程度の線状レーザ110となっている。このような線状レーザは、大面積処理を行うことができる。その結果、レーザアニール処理のスループットを向上することができる。 In particular, the laser beam can be transmitted through the condenser 105 so that the linear laser 110 can be focused on the irradiated surface. The shape of the linear laser on the irradiated surface, that is, the beam spot is, for example, the linear laser 110 having a length of about 100 mm and a width of about 20 μm. Such a linear laser can perform a large area process. As a result, the throughput of the laser annealing process can be improved.

本実施の形態では、被処理物106として半導体膜が成膜された基板を、水平面と平行になるように設置する。半導体膜は、厚さ0.7mmのガラス基板上に成膜されている。レーザ照射の際に基板が落ちないように、ステージ107には、吸着機構が設けられ、基板を固定している。吸着機構により、基板のたわみが低減するように固定することができる。さらには、所定の形状に基板を曲げるように固定した状態でレーザ処理を行うこともできる。 In this embodiment, a substrate over which a semiconductor film is formed as the object 106 is set so as to be parallel to a horizontal plane. The semiconductor film is formed on a glass substrate having a thickness of 0.7 mm. In order to prevent the substrate from falling during laser irradiation, the stage 107 is provided with an adsorption mechanism to fix the substrate. By the suction mechanism, the substrate can be fixed so as to reduce the deflection of the substrate. Further, laser processing can be performed in a state where the substrate is fixed so as to be bent into a predetermined shape.

X軸用の一軸ロボット108とY軸用の一軸ロボット109により、ステージ107は、照射面に平行な面上をXY方向に移動することができる。すなわち被照射物106とレーザ光とを相対的に移動させる一手段として、X軸用の一軸ロボット108及びY軸用の一軸ロボット109が相当する。 The stage 107 can move in the XY direction on a plane parallel to the irradiation surface by the uniaxial robot 108 for the X axis and the uniaxial robot 109 for the Y axis. In other words, the X-axis single-axis robot 108 and the Y-axis single-axis robot 109 correspond to means for relatively moving the irradiated object 106 and the laser beam.

このようなレーザ照射装置を用いて、パルス毎の基板送りピッチを1〜30μm程度としてレーザアニールを行う。本実施の形態では5μmとしてレーザアニールを行う。 Using such a laser irradiation apparatus, laser annealing is performed by setting the substrate feed pitch for each pulse to about 1 to 30 μm. In this embodiment mode, laser annealing is performed with a thickness of 5 μm.

次に、ビームスポット110の、被処理物106表面における走査経路を説明する。被処理物106である半導体膜全面にレーザ光を照射する場合、Y軸ロボット109を用いて一方向への走査を行った後、X軸ロボット108を用いて、Y軸ロボット109による走査方向に対して垂直の方向に、ビームスポット110をスライドさせる。Y軸ロボット109による走査とX軸ロボット108による走査とを順に繰り返すことで、被処理物106全面にレーザ光を照射することができる。 Next, the scanning path of the beam spot 110 on the surface of the workpiece 106 will be described. In the case of irradiating the entire surface of the semiconductor film as the workpiece 106 with laser light, after scanning in one direction using the Y-axis robot 109, the X-axis robot 108 is used to scan in the scanning direction by the Y-axis robot 109. The beam spot 110 is slid in a direction perpendicular to the direction. By repeating the scanning by the Y-axis robot 109 and the scanning by the X-axis robot 108 in order, the entire surface of the workpiece 106 can be irradiated with laser light.

レーザ光が照射され、走査方向に成長した結晶粒が形成されている領域は、結晶性に非常に優れている。そのため、この領域をTFTのチャネル形成領域に用いることで、極めて高い電気移動度や、オン電流を期待できる。しかし結晶性半導体膜のうち、そのような高い結晶性が必要とされない部分が存在する場合、レーザ光を照射しないようにしてもよい。または、走査の速度を増加させるなど、高い結晶性が得られないような条件でレーザ光の照射を行うようにしてもよい。このように、走査速度を部分的に高めることで、スループットを更に高めることができる。 A region where crystal grains that have been irradiated with laser light and grown in the scanning direction are formed has excellent crystallinity. Therefore, by using this region as a TFT channel formation region, extremely high electric mobility and on-current can be expected. However, when there is a portion of the crystalline semiconductor film that does not require such high crystallinity, the laser light may not be irradiated. Alternatively, laser light irradiation may be performed under such conditions that high crystallinity cannot be obtained, such as by increasing the scanning speed. Thus, the throughput can be further increased by partially increasing the scanning speed.

なおレーザ光の走査は、被処理物である基板を固定してレーザ光の照射位置を移動させる照射系移動型と、レーザ光の照射位置を固定して基板を移動させる被処理物移動型と、上記2つの方法を組み合わせた方法とがある。本実施の形態のレーザ照射装置は、光学系の構成が最も単純にすることができる被処理物移動型とするのが適している。しかしレーザ照射装置はこれに限定されず、光学系を工夫することで、照射系移動型としたり、被処理物移動型と照射系移動型を組み合わせることも不可能ではない。いずれの場合においても、各レーザ光、つまりビームスポットの半導体膜に対する相対的な移動方向を制御することができればよい。 The scanning of the laser beam includes an irradiation system moving type that fixes the substrate as the object to be processed and moves the irradiation position of the laser light, and an object movement type that fixes the irradiation position of the laser light and moves the substrate. And a combination of the above two methods. The laser irradiation apparatus of the present embodiment is suitably a workpiece moving type that can simplify the configuration of the optical system. However, the laser irradiation apparatus is not limited to this, and it is not impossible to make the irradiation system moving type by combining the optical system or to combine the object moving type and the irradiation system moving type. In any case, it is only necessary to control the relative movement direction of each laser beam, that is, the beam spot with respect to the semiconductor film.

以上、一つの共振器からの基本波と、高調波を分離させずに照射するため、共振器が一台ですむ。従って、共振器のランニングコストが少なくてすむ。また基本波を有するレーザ光と、高調波を有するレーザ光とを個別の共振器から発振して照射面でレーザ光を合わせ込む必要がないため、光学調整が容易である。そして線状レーザへの加工を、同一光学系で行うため、光学系が簡素ですむ。 As described above, since the fundamental wave and the harmonics from one resonator are irradiated without being separated, only one resonator is required. Therefore, the running cost of the resonator can be reduced. In addition, since it is not necessary to oscillate laser light having a fundamental wave and laser light having a harmonic from individual resonators and align the laser light on the irradiation surface, optical adjustment is easy. Since the processing to the linear laser is performed by the same optical system, the optical system can be simplified.

さらに本実施の形態は基本波を有するレーザ光と、可視光以下の波長を有するレーザ光とを合成してレーザアニールすることにより、高品質な結晶性半導体膜を得ることができる。以上の結果、高機能な薄膜トランジスタ、及びそれを有する半導体装置を、高スループット、低コストで作製することができる。 Further, in this embodiment, a high-quality crystalline semiconductor film can be obtained by combining a laser beam having a fundamental wave and a laser beam having a wavelength of visible light or less and laser annealing. As a result, a high-performance thin film transistor and a semiconductor device including the thin film transistor can be manufactured with high throughput and low cost.

本実施の形態のように、レーザ媒質が固体である固体レーザはメンテナンスフリーであり、出力も安定している。特に、パルスレーザとしてはエキシマレーザよりも高繰り返し発振が可能であることから量産性に優れていると考えられる。しかし本実施の形態で示したパルス発振のレーザに限定されず、連続発振のレーザを用いてもよい。 As in this embodiment, a solid-state laser whose laser medium is solid is maintenance-free and has a stable output. In particular, a pulse laser is considered to be excellent in mass productivity because it can oscillate at a higher repetition rate than an excimer laser. However, the invention is not limited to the pulsed laser shown in this embodiment mode, and a continuous wave laser may be used.

なおレーザ照射装置における光学系は、本実施の形態で示した構成に限定されるものではない。 Note that the optical system in the laser irradiation apparatus is not limited to the structure shown in this embodiment mode.

(実施の形態2)
本実施の形態では、連続発振のレーザを用い、被処理物表面に対して斜め方向からレーザ照射を行う場合について説明する。
(Embodiment 2)
In this embodiment, a case where a continuous wave laser is used and laser irradiation is performed on the surface of an object to be processed from an oblique direction will be described.

図2には、励起源、レーザ媒体、及び非線形光学素子を有するレーザ共振器101、シリンドリカルレンズアレイ又はディフラクティブオプティクスを含む光学系102、第1の反射体103、集光体120、被照射物106を固定するステージ107、ステージを移動させる手段であるX軸用の一軸ロボット108、及びY軸用の一軸ロボット109、を有するレーザアニール装置を示す。 FIG. 2 shows a laser resonator 101 having an excitation source, a laser medium, and a nonlinear optical element, an optical system 102 including a cylindrical lens array or diffractive optics, a first reflector 103, a condenser 120, and an irradiated object. 1 shows a laser annealing apparatus having a stage 107 for fixing 106, a uniaxial robot 108 for X axis as means for moving the stage, and a uniaxial robot 109 for Y axis.

図2において、被処理物表面に対して斜め方向からレーザを照射するために、レーザの入射角を被処理物に対して傾けているが、φ軸用の一軸ロボットを備え、ステージ107を傾けてもよい。 In FIG. 2, in order to irradiate a laser beam on the surface of the workpiece from an oblique direction, the incident angle of the laser is tilted with respect to the workpiece, but a uniaxial robot for the φ axis is provided and the stage 107 is tilted. May be.

なお本実施の形態では、レーザ共振器が非線形光学素子を内蔵する内部変換型の場合を例示するが、非線形光学素子をレーザ共振器外に設ける外部変換型でもよい。光学系102は、シリンドリカルレンズ又はディフラクティブオプティクスなどで構成されたホモジナイザを含み、レーザを分割してもよい。 In this embodiment, the case where the laser resonator is an internal conversion type in which a nonlinear optical element is incorporated is illustrated, but an external conversion type in which the nonlinear optical element is provided outside the laser resonator may be used. The optical system 102 may include a homogenizer composed of a cylindrical lens or a diffractive optics, and may divide the laser.

集光体120は、基本波と、第2高調波との両波長を集束する必要があるため、色収差の無いアクロマートレンズ等を用いることができる。また実施の形態1のように、凹面鏡等の曲面を有する反射体を用いてもよい。 The condensing body 120 needs to focus both wavelengths of the fundamental wave and the second harmonic, so that an achromatic lens or the like having no chromatic aberration can be used. Further, as in the first embodiment, a reflector having a curved surface such as a concave mirror may be used.

レーザ共振器101から、連続発振のパワーが200〜300Wのレーザ、例えばNd:YAGレーザであって、発振波長1064nmの基本波と、波長532nmの第2高調波とを分離させずに射出する。なお厳密には、レーザ共振器から基本波が発振され、基本波から高調波へ変換され、両波長を有するレーザ光を射出する。 A laser having a continuous oscillation power of 200 to 300 W, such as an Nd: YAG laser, emits a fundamental wave having an oscillation wavelength of 1064 nm and a second harmonic having a wavelength of 532 nm from the laser resonator 101 without separation. Strictly speaking, a fundamental wave is oscillated from a laser resonator, converted from a fundamental wave to a harmonic, and a laser beam having both wavelengths is emitted.

このような連続発振のレーザ照射方法では、ビームスポット110の走査速度は、数cm/s〜数百cm/s程度が適当である。本実施の形態では50cm/sとする。 In such a continuous wave laser irradiation method, the scanning speed of the beam spot 110 is suitably about several cm / s to several hundred cm / s. In this embodiment, it is 50 cm / s.

このように、本発明は連続発振のレーザを用いてもよい。そして、エネルギーの低い高調波と、基本波とを分離させずに照射することにより、効率よくレーザ照射を行うことができ、アニールされる領域、つまり結晶性が良好となる領域が大きくなり、スループットの向上が期待できる。 Thus, the present invention may use a continuous wave laser. By irradiating the harmonics with low energy and the fundamental wave without separating them, laser irradiation can be performed efficiently, and the area to be annealed, that is, the area where the crystallinity is good becomes large, and the throughput is increased. Improvement can be expected.

また本実施の形態は、レーザ光が入射角度φをもって、被照射物106に照射されることを特徴とする。この場合、線状に加工されたレーザ光の、被照射物表面における長径または短径の長さをW、前記レーザ光に対して透光性を有し、前記被照射物が設置される基板の厚さをdとすると、レーザ光の入射角度φが、φ≧arctan(W/2d)を満たすように照射する。なおレーザ光の入射角度φがφ≧arctan(W/2d)を満たすように制御する一手段として反射体103や集光体120が相当する。例えば、集光体としてシリンドリカルレンズを用いることができる。 In addition, the present embodiment is characterized in that the irradiated object 106 is irradiated with laser light at an incident angle φ. In this case, the length of the major axis or minor axis on the surface of the irradiated object of the laser light processed into a linear shape is W, the substrate is transparent to the laser light, and the substrate is provided with the irradiated object Is d so that the incident angle φ of the laser beam satisfies φ ≧ arctan (W / 2d). Note that the reflector 103 and the condenser 120 correspond to a means for controlling the incident angle φ of the laser beam to satisfy φ ≧ arctan (W / 2d). For example, a cylindrical lens can be used as the light collector.

この入射角度度φでレーザ光が入射されれば、基板の表面での反射光と、基板の裏面からの反射光とが干渉せず、一様なレーザ光の照射を行うことができる。以上の議論は、基板の屈折率を1として考えた。実際は、基板の屈折率が1.5前後のものが多く、この数値を考慮に入れると算出した角度よりも大きな計算値が得られる。しかしながら、ビームスポットのエネルギーはビームスポットの端に近づくに従い減衰があるため、この部分での干渉の影響は少なく、上記の算出値で十分に干渉減衰の効果が得られる。この議論は、極端にコヒーレント長の短いレーザに関しては、上記不等式を満たさなくても問題はないことを示している。 If the laser light is incident at this incident angle degree φ, the reflected light from the surface of the substrate and the reflected light from the back surface of the substrate do not interfere with each other, and uniform laser light irradiation can be performed. In the above discussion, the refractive index of the substrate was considered as 1. Actually, in many cases, the refractive index of the substrate is around 1.5, and if this value is taken into consideration, a calculated value larger than the calculated angle can be obtained. However, since the energy of the beam spot is attenuated as it approaches the end of the beam spot, the influence of the interference in this portion is small, and the effect of interference attenuation can be sufficiently obtained by the above calculated value. This argument indicates that there is no problem even if the above inequality is not satisfied for an extremely short coherent laser.

上記のφに対する不等式は、基板がレーザ光に対して透光性を有する場合にのみ適用される。なおガラス基板は、波長が1μm程度のYAGなどの基本波、及び第2高調波に対して透光性を有する。 The above inequality for φ is applied only when the substrate is transparent to laser light. Note that the glass substrate is transparent to a fundamental wave such as YAG having a wavelength of about 1 μm and the second harmonic.

本実施の形態のレーザ照射装置は、光学系の構成が最も単純にすることができる被処理物移動型とするのが適している。しかし実施の形態1と同様に、光学系を工夫することで、照射系移動型としたり、被処理物移動型と照射系移動型を組み合わせることも不可能ではない。いずれの場合においても、各ビームスポットの半導体膜に対する相対的な移動方向を制御することができればよい。 The laser irradiation apparatus of the present embodiment is suitably a workpiece moving type that can simplify the configuration of the optical system. However, as in the first embodiment, it is not impossible to devise an optical system so that an irradiation system movement type or a combination of an object movement type and an irradiation system movement type is possible. In any case, it is sufficient that the relative movement direction of each beam spot with respect to the semiconductor film can be controlled.

本実施の形態のレーザ照射装置は、一つの共振器からの基本波と、高調波を分離させずに照射するため、共振器が一台ですむ。従って、共振器のランニングコストが少なくてすむ。また基本波を有するレーザ光と、高調波を有するレーザ光とを個別の共振器から発振して照射面でレーザ光を合わせ込む必要がないため、光学調整が容易である。そして線状レーザへの加工を、同一光学系で行うため、光学系が簡素ですむ。 Since the laser irradiation apparatus of this embodiment irradiates the fundamental wave and harmonics from one resonator without separating them, only one resonator is required. Therefore, the running cost of the resonator can be reduced. In addition, since it is not necessary to oscillate laser light having a fundamental wave and laser light having a harmonic from individual resonators and align the laser light on the irradiation surface, optical adjustment is easy. Since the processing to the linear laser is performed by the same optical system, the optical system can be simplified.

以上により、高機能な薄膜トランジスタ、それを有する半導体装置を、高スループット、低コストで作製することができる。 Through the above steps, a high-performance thin film transistor and a semiconductor device including the thin film transistor can be manufactured with high throughput and low cost.

なおレーザ照射装置における光学系は、本実施の形態で示した構成に限定されない。また本実施の形態では、連続発振のレーザの場合で説明したが、パルス発振のレーザを用いてもよい。 Note that the optical system in the laser irradiation apparatus is not limited to the structure shown in this embodiment mode. In this embodiment mode, a continuous wave laser is described, but a pulsed laser may be used.

(実施の形態3)
本実施の形態では、レーザ照射装置の全体システムについて説明する。
(Embodiment 3)
In this embodiment, the entire system of the laser irradiation apparatus will be described.

図3にレーザ照射装置の全体システムを示す。本実施の形態では、基本波と、パルス発振の基本波以下の波長とを有するレーザ光が、レーザ共振器300から発振される。 FIG. 3 shows the entire system of the laser irradiation apparatus. In the present embodiment, laser light having a fundamental wave and a wavelength shorter than the fundamental wave of pulse oscillation is oscillated from the laser resonator 300.

レーザ共振器300から発振されたレーザ光は、基本波と非線形光学素子により第2高調波に変換されたレーザとを有し、ビームエキスパンダー301に入射する。ビームエキスパンダー301によって、入射してきたレーザ光の広がりを抑え、ビームの断面形状の大きさを調整する。 Laser light oscillated from the laser resonator 300 has a fundamental wave and a laser converted into a second harmonic by a nonlinear optical element, and is incident on the beam expander 301. The beam expander 301 suppresses the spread of the incident laser light and adjusts the size of the cross-sectional shape of the beam.

ビームエキスパンダー301から射出したレーザ光は、シリンドリカルレンズ302において、そのビームの断面形状が矩形状、楕円形状または線状になるように加工される。そして、レーザ光は、集光体に相当する凹面鏡303で反射し、線状に集光され、レーザ照射室305内の被処理物306に照射される。 The laser light emitted from the beam expander 301 is processed by the cylindrical lens 302 so that the cross-sectional shape of the beam becomes rectangular, elliptical, or linear. Then, the laser light is reflected by a concave mirror 303 corresponding to a condenser, is condensed in a linear shape, and is irradiated onto the object to be processed 306 in the laser irradiation chamber 305.

このように基本波と、高調波とを有するレーザ光により、高調波のエネルギー不足を補うことができ、効率よく結晶性の高い被照射物、例えば半導体膜を形成することができる。また基本波と、高調波とを照射することにより、照射面を大きくすることができる。 As described above, the laser beam having the fundamental wave and the harmonic can make up for the energy shortage of the harmonic and can efficiently form an irradiation object with high crystallinity, for example, a semiconductor film. Moreover, an irradiation surface can be enlarged by irradiating a fundamental wave and a harmonic.

レーザ照射室305内において、被処理物306はステージ307上に配置されており、ステージ307は3つの位置制御手段となる一軸ロボット308〜310によってその位置が制御されている。具体的には、φ軸用の一軸ロボット308により、水平面内においてステージ307を回転させることができる。水平面より傾けることができる。また、X軸用の一軸ロボット309により、ステージ307をX軸方向に移動させることができる。また、Y軸用の一軸ロボット310により、ステージ307をY軸方向に移動させることができる。またステージ307自体を傾けてもよい。各位置制御手段の動作は、中央処理装置311において制御されている。 In the laser irradiation chamber 305, the workpiece 306 is disposed on a stage 307, and the position of the stage 307 is controlled by uniaxial robots 308 to 310 serving as three position control means. Specifically, the stage 307 can be rotated in the horizontal plane by the uniaxial robot 308 for the φ axis. It can be tilted from the horizontal plane. Further, the stage 307 can be moved in the X-axis direction by the single-axis robot 309 for the X-axis. Further, the stage 307 can be moved in the Y-axis direction by the single-axis robot 310 for the Y-axis. The stage 307 itself may be tilted. The operation of each position control means is controlled by the central processing unit 311.

Y軸方向に長く伸ばされた線状のビームスポットを照射しながら被処理物をX方向に走査させることで、走査方向に沿って長く伸びた結晶粒の集まりを形成できる。走査の速度は連続発振型のレーザの場合、例えば10〜2000mm/s、好ましくは100〜1000mm/sとすれば良い。またビーム幅は、数百μm〜1mmとすればよい。これにより、走査方向と垂直方向の幅100mmの領域において、走査方向に結晶成長した結晶粒を形成することができる。またパルス発振のレーザの場合、パルス毎の基板送りピッチを1〜30μmとすればよい。 By irradiating the object to be processed in the X direction while irradiating a linear beam spot elongated in the Y-axis direction, a collection of crystal grains elongated in the scanning direction can be formed. In the case of a continuous wave laser, the scanning speed may be, for example, 10 to 2000 mm / s, preferably 100 to 1000 mm / s. The beam width may be several hundred μm to 1 mm. Thereby, crystal grains grown in the scanning direction can be formed in a region having a width of 100 mm in the direction perpendicular to the scanning direction. In the case of a pulse oscillation laser, the substrate feed pitch for each pulse may be set to 1 to 30 μm.

なお本実施の形態のように、CCD等の受光素子を用いたモニター312を設け、被処理物306の位置を正確に把握できるようにしても良い。 Note that as in this embodiment, a monitor 312 using a light receiving element such as a CCD may be provided so that the position of the workpiece 306 can be accurately grasped.

このようなレーザ照射装置のシステムを用いることにより、正確な位置制御に基づくレーザ処理を行うことができる。さらに、被処理物を水平状態、または傾けた状態にステージを固定することができ、垂直方向や斜め方向からのレーザ照射を行うことができる。またステージ自体を傾けてもよい。 By using such a laser irradiation apparatus system, laser processing based on accurate position control can be performed. Furthermore, the stage can be fixed in a horizontal state or an inclined state, and laser irradiation from a vertical direction or an oblique direction can be performed. The stage itself may be tilted.

(実施の形態4)
本実施の形態では、レーザ照射方法及び半導体装置の作製方法について説明する。
(Embodiment 4)
In this embodiment, a laser irradiation method and a method for manufacturing a semiconductor device will be described.

まず図4(A)に示すように、絶縁表面を有する基板400上に下地膜401a、401bを形成する。基板400には、例えばバリウムホウケイ酸ガラスや、アルミノホウケイ酸ガラスなどのガラス基板、石英基板、SUS基板等を用いることができる。また、PET、PES、PENに代表されるプラスチックや、アクリル等の可撓性を有する合成樹脂からなる基板は、一般的に他の基板と比較して耐熱温度が低い傾向にあるが、作製工程における処理温度に耐え得るのであれば用いることが可能である。 First, as illustrated in FIG. 4A, base films 401a and 401b are formed over a substrate 400 having an insulating surface. As the substrate 400, for example, a glass substrate such as barium borosilicate glass or alumino borosilicate glass, a quartz substrate, a SUS substrate, or the like can be used. In addition, plastics typified by PET, PES, and PEN, and substrates made of a synthetic resin having flexibility such as acrylic generally tend to have a lower heat resistant temperature than other substrates. Any material can be used as long as it can withstand the processing temperature.

下地膜401a、401bは基板400中に含まれるNaなどのアルカリ金属やアルカリ土類金属が、半導体膜中に拡散し、半導体素子の特性に悪影響を及ぼすのを防ぐために設ける。よってアルカリ金属やアルカリ土類金属の半導体膜への拡散を抑えることができる酸化珪素や、窒化珪素、窒化酸化珪素などの絶縁膜を用いて形成する。本実施の形態では、プラズマCVD法を用いて酸化窒化珪素膜を10〜200nm(好ましくは50〜100nm)、酸化窒化シリコン膜を50〜200nm(好ましくは100〜150nm)の順に積層形成する。なお下地膜401は単層であってもよい。 The base films 401a and 401b are provided to prevent alkali metal such as Na or alkaline earth metal contained in the substrate 400 from diffusing into the semiconductor film and adversely affecting the characteristics of the semiconductor element. Therefore, the insulating film is formed using an insulating film such as silicon oxide, silicon nitride, or silicon nitride oxide that can suppress diffusion of alkali metal or alkaline earth metal into the semiconductor film. In this embodiment mode, a silicon oxynitride film is stacked in a thickness of 10 to 200 nm (preferably 50 to 100 nm) and a silicon oxynitride film is stacked in order of 50 to 200 nm (preferably 100 to 150 nm) by a plasma CVD method. Note that the base film 401 may be a single layer.

ガラス基板、SUS基板またはプラスチック基板のように、アルカリ金属やアルカリ土類金属が多少なりとも含まれている基板を用いる場合、不純物の拡散を防ぐという観点から下地膜を設けることは有効であるが、石英基板など不純物の拡散がさして問題とならない場合は、必ずしも設ける必要はない。 When using a substrate that contains alkali metal or alkaline earth metal, such as a glass substrate, a SUS substrate, or a plastic substrate, it is effective to provide a base film from the viewpoint of preventing diffusion of impurities. In the case where diffusion of impurities does not cause any problem, such as a quartz substrate, it is not necessarily provided.

下地膜401b上に非晶質半導体膜402を形成する。非晶質半導体膜402の膜厚は25〜100nm(好ましくは30〜60nm)とする。また非晶質半導体は珪素だけではなくシリコンゲルマニウムも用いることができる。シリコンゲルマニウムを用いる場合、ゲルマニウムの濃度は0.01〜4.5atomic%程度であることが好ましい。 An amorphous semiconductor film 402 is formed over the base film 401b. The thickness of the amorphous semiconductor film 402 is 25 to 100 nm (preferably 30 to 60 nm). As the amorphous semiconductor, not only silicon but also silicon germanium can be used. When silicon germanium is used, the concentration of germanium is preferably about 0.01 to 4.5 atomic%.

次に図4(B)に示すように、本発明のレーザ照射装置を用いて非晶質半導体膜402にレーザ光405を照射し、結晶化を行う。 Next, as shown in FIG. 4B, crystallization is performed by irradiating the amorphous semiconductor film 402 with laser light 405 using the laser irradiation apparatus of the present invention.

本実施の形態ではレーザ光として、200Wの基本波、10Wの第2高調波、TEM00モード発振のNd:YVO4レーザを用いる。なお、レーザ光を光学系により加工することで非晶質半導体膜402の表面に形成される第1のビームスポットを、短軸20μm、長軸10mmの矩形状とする。 In this embodiment, a 200 W fundamental wave, a 10 W second harmonic, and a TEM 00 mode oscillation Nd: YVO 4 laser is used as the laser light. Note that the first beam spot formed on the surface of the amorphous semiconductor film 402 by processing laser light with an optical system is a rectangular shape having a short axis of 20 μm and a long axis of 10 mm.

そして、非晶質半導体膜402の表面において、レーザ光を図4(B)に示した矢印の方向に向かって走査する。レーザ光の照射により、走査方向に向かって連続的に成長した結晶粒が形成される。走査方向に沿って長く延びた結晶の粒を形成することで、少なくともTFTのチャネル方向には結晶粒界のほとんど存在しない結晶性半導体膜403の形成が可能となる。 Then, laser light is scanned on the surface of the amorphous semiconductor film 402 in the direction of the arrow illustrated in FIG. The crystal grains continuously grown in the scanning direction are formed by the laser light irradiation. By forming crystal grains that extend long along the scanning direction, it is possible to form a crystalline semiconductor film 403 having almost no crystal grain boundaries in at least the channel direction of the TFT.

なお、希ガスや窒素などの不活性ガス雰囲気中でレーザ光を照射するようにしてもよい。これにより、レーザ光照射による半導体表面の荒れを抑えることができ、界面準位密度のばらつきによって生じる閾値のばらつきを抑えることができる。 Note that laser light may be irradiated in an inert gas atmosphere such as a rare gas or nitrogen. Thereby, roughness of the semiconductor surface due to laser light irradiation can be suppressed, and variation in threshold value caused by variation in interface state density can be suppressed.

次に、図4(C)に示すように結晶性半導体膜403をパターニングし、島状の半導体膜406a〜406dが形成され、島状の半導体膜406a〜406dを用いてTFTに代表される各種の半導体素子が形成される。 Next, as illustrated in FIG. 4C, the crystalline semiconductor film 403 is patterned to form island-shaped semiconductor films 406a to 406d. Various islands represented by TFTs using the island-shaped semiconductor films 406a to 406d are formed. The semiconductor element is formed.

次に図示しないが、島状の半導体膜406a〜406dを覆うようにゲート絶縁膜を成膜する。ゲート絶縁膜には、例えば酸化珪素、窒化珪素または窒化酸化珪素等を用いることができる。また成膜方法は、プラズマCVD法、スパッタ法などを用いることができる。 Next, although not illustrated, a gate insulating film is formed so as to cover the island-shaped semiconductor films 406a to 406d. For the gate insulating film, for example, silicon oxide, silicon nitride, silicon nitride oxide, or the like can be used. As a film formation method, a plasma CVD method, a sputtering method, or the like can be used.

次に、ゲート絶縁膜上に導電膜を形成しパターニングすることでゲート電極を形成する。そして、ゲート電極、又はレジストを形成しパターニングしたものをマスクとして用い、島状の半導体膜406a〜406dにn型またはp型の導電性を付与する不純物を添加し、ソース領域、ドレイン領域、さらにはLDD領域等を形成する。 Next, a conductive film is formed on the gate insulating film and patterned to form a gate electrode. Then, using a gate electrode or a resist formed and patterned as a mask, an impurity imparting n-type or p-type conductivity is added to the island-shaped semiconductor films 406a to 406d, and the source region, the drain region, Forms an LDD region and the like.

上述の工程によってTFTを形成することができる。なお本発明の半導体装置の作製方法は、上述したTFTの作製工程に限定されない。本発明は、レーザ光の照射方法を用いて得られる結晶性半導体膜をTFTの活性層として用いることを特徴とする。その結果、素子間の移動度、閾値及びオン電流のばらつきを抑えることができる。 A TFT can be formed by the above-described process. Note that the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention is not limited to the above-described TFT manufacturing process. The present invention is characterized in that a crystalline semiconductor film obtained by using a laser beam irradiation method is used as an active layer of a TFT. As a result, variations in mobility, threshold value, and on-current between elements can be suppressed.

なおレーザ光は、本実施の形態で示した照射条件に限定されない。 Note that laser light is not limited to the irradiation conditions described in this embodiment mode.

また、レーザ光による結晶化の前に、触媒元素を用いた結晶化工程を設けてもよい。触媒元素としては、ニッケル(Ni)を用いているが、その以外にも、ゲルマニウム(Ge)、鉄(Fe)、パラジウム(Pd)、スズ(Sn)、鉛(Pb)、コバルト(Co)、白金(Pt)、銅(Cu)、金(Au)といった元素を用いることができる。触媒元素を用いた結晶化工程の後に、レーザ光による結晶化工程を行うと、触媒元素による結晶化の際に形成された結晶が、レーザ光の照射により溶融されずに残存し、この結晶を結晶核として結晶化が進む。よってレーザ光による結晶化工程のみの場合に比べて、より半導体膜の結晶性を高めることができ、レーザ光による結晶化後の半導体膜表面の荒れが抑えられることもできる。よって後に形成される半導体素子、代表的にはTFTの特性のばらつきがより抑えられ、オフ電流を抑えることができる。 Further, a crystallization step using a catalytic element may be provided before crystallization with laser light. Nickel (Ni) is used as the catalyst element, but besides that, germanium (Ge), iron (Fe), palladium (Pd), tin (Sn), lead (Pb), cobalt (Co), Elements such as platinum (Pt), copper (Cu), and gold (Au) can be used. When a crystallization process using a laser beam is performed after a crystallization process using a catalytic element, the crystal formed during crystallization using the catalytic element remains without being melted by the irradiation of the laser beam. Crystallization proceeds as a crystal nucleus. Therefore, the crystallinity of the semiconductor film can be further increased as compared with the case of only the crystallization process using laser light, and the roughness of the surface of the semiconductor film after crystallization using laser light can be suppressed. Accordingly, variation in characteristics of semiconductor elements formed later, typically TFTs, can be further suppressed, and off-current can be suppressed.

なお、触媒元素を添加してから加熱処理を行って結晶化を促進してから、レーザ光の照射により結晶性をより高めていてもよいし、加熱処理の工程を省略してもよい。具体的には、触媒元素を添加してから加熱処理の代わりにレーザ光を照射し、結晶性を高めるようにしてもよい。 Note that after the catalyst element is added and heat treatment is performed to promote crystallization, the crystallinity may be further increased by laser light irradiation, or the heat treatment step may be omitted. Specifically, after adding the catalyst element, laser light may be irradiated instead of the heat treatment to improve crystallinity.

なお本実施の形態では、半導体膜の結晶化に本発明のレーザ照射方法を用いた例を示したが、半導体膜にドーピングした不純物元素の活性化を行うために用いてもよい。 Note that although an example in which the laser irradiation method of the present invention is used for crystallization of a semiconductor film is described in this embodiment mode, the semiconductor film may be used to activate an impurity element doped in the semiconductor film.

本発明の半導体装置の作製方法は、集積回路や半導体表示装置の作製方法に用いることができる。特に、液晶表示装置、有機発光素子に代表される発光素子を各画素に備えた発光装置、DMD(Digital Micromirror Device)、PDP(Plasma Display Panel)、FED(Field Emission Display)等の半導体表示装置の画素部に設けられたトランジスタ等の半導体素子に用いることができる。 The method for manufacturing a semiconductor device of the present invention can be used for a method for manufacturing an integrated circuit or a semiconductor display device. In particular, a liquid crystal display device, a light emitting device including a light emitting element typified by an organic light emitting element in each pixel, a semiconductor display device such as a DMD (Digital Micromirror Device), a PDP (Plasma Display Panel), and an FED (Field Emission Display). It can be used for a semiconductor element such as a transistor provided in the pixel portion.

(実施の形態5)
本実施の形態では、レーザ照射方法を用いて作製された発光装置について説明する。
(Embodiment 5)
In this embodiment, a light-emitting device manufactured using a laser irradiation method will be described.

図5(A)には、第1の基板1210上に信号線駆動回路1200、走査線駆動回路1201、及び画素部1202が形成された発光装置を示す。 FIG. 5A illustrates a light-emitting device in which a signal line driver circuit 1200, a scan line driver circuit 1201, and a pixel portion 1202 are formed over a first substrate 1210.

図5(B)は表示装置のA−A’の断面図を示し、第1の基板1210上に、nチャネル型TFT1223とpチャネル型TFT1224とを有するCMOS回路を備えた信号線駆動回路1200を示す。nチャネル型TFT1223とpチャネル型TFT1224とは、基本波を有するレーザ光と、可視光以下の波長を有するレーザ光とを合成してレーザアニールすることにより、高品質な結晶性半導体膜を有するように形成される。信号線駆動回路1200や走査線駆動回路1201を形成するTFTは、CMOS回路、PMOS回路又はNMOS回路で形成してもよい。 5B is a cross-sectional view taken along line AA ′ of the display device. A signal line driver circuit 1200 including a CMOS circuit having an n-channel TFT 1223 and a p-channel TFT 1224 over a first substrate 1210 is shown. Show. The n-channel TFT 1223 and the p-channel TFT 1224 have a high-quality crystalline semiconductor film by synthesizing a laser beam having a fundamental wave and a laser beam having a wavelength less than or equal to visible light, and performing laser annealing. Formed. The TFTs forming the signal line driver circuit 1200 and the scanning line driver circuit 1201 may be formed of a CMOS circuit, a PMOS circuit, or an NMOS circuit.

画素部1202は、スイッチング用TFT1211及び駆動用TFT1212を有する。スイッチング用TFT1211及び駆動用TFT1212とは、基本波を有するレーザ光と、可視光以下の波長を有するレーザ光とを合成してレーザアニールすることにより、高品質な結晶性半導体膜を有するように形成される。なお、画素部1202のTFTは信号線駆動回路1200や走査線駆動回路1201と比べると、高い結晶性を有する必要がない。また画素部1202は、駆動用TFT1212の一方の電極と接続された発光素子の第1の電極1213と、スイッチング用TFT1211及び駆動用TFT1212を覆い、発光素子の第1の電極1213に相当する位置に開口部を有する絶縁物1214と、第1の電極1213上に設けられた電界発光層1215と、対向して設けられた発光素子の第2の電極1216を有する発光素子1218とを有する。なお電界発光層は、有機材料、又は無機材料を有し、電子注入層、電子輸送層、発光層、正孔輸送層、正孔注入層等を適宜組み合わせて構成される。 The pixel portion 1202 includes a switching TFT 1211 and a driving TFT 1212. The switching TFT 1211 and the driving TFT 1212 are formed so as to have a high-quality crystalline semiconductor film by synthesizing laser light having a fundamental wave and laser light having a wavelength less than or equal to visible light and laser annealing. Is done. Note that the TFT of the pixel portion 1202 does not need to have high crystallinity as compared with the signal line driver circuit 1200 and the scan line driver circuit 1201. The pixel portion 1202 covers the first electrode 1213 of the light emitting element connected to one electrode of the driving TFT 1212, the switching TFT 1211, and the driving TFT 1212, and is in a position corresponding to the first electrode 1213 of the light emitting element. An insulator 1214 having an opening, an electroluminescent layer 1215 provided over the first electrode 1213, and a light-emitting element 1218 including a second electrode 1216 of the light-emitting element provided to face each other. Note that the electroluminescent layer includes an organic material or an inorganic material, and includes an electron injection layer, an electron transport layer, a light emitting layer, a hole transport layer, a hole injection layer, and the like as appropriate.

絶縁物1214はレジスト、ポリイミド、若しくはアクリル等の有機樹脂膜、又は窒化珪素、若しくは酸化珪素等の珪素を含む無機絶縁膜で形成すればよい。ここでは、絶縁物1214として、ポジ型の感光性アクリル樹脂膜を用いて形成する。なお有機樹脂膜等を用いる場合、水分や酸素の侵入を防止するため窒化珪素または窒化酸化珪素を主成分とする絶縁膜、または水素を含むDLC膜(Diamond Like Carbon)を形成するとよい。 The insulator 1214 may be formed of an organic resin film such as a resist, polyimide, or acrylic, or an inorganic insulating film containing silicon such as silicon nitride or silicon oxide. Here, the insulator 1214 is formed using a positive photosensitive acrylic resin film. Note that in the case of using an organic resin film or the like, an insulating film containing silicon nitride or silicon nitride oxide as a main component or a DLC film containing hydrogen (Diamond Like Carbon) may be formed in order to prevent intrusion of moisture or oxygen.

なお、後に形成する電極や電界発光層の段差被覆性を良好なものとするため、絶縁物1214の上端部又は下端部に曲率を有する曲面が形成されるようにすると好ましい。例えば、絶縁物1214の材料としてポジ型の感光性アクリルを用いた場合、絶縁物1214の上端部のみに曲率半径(0.2μm〜3μm)を有する曲面を持たせるとよい。また、絶縁物1214として、感光性の光によってエッチャントに不溶解性となるネガ型、又は光によってエッチャントに溶解性となるポジ型のいずれも使用することができる。 Note that a curved surface having a curvature is preferably formed on the upper end portion or the lower end portion of the insulator 1214 in order to improve the step coverage of an electrode or an electroluminescent layer to be formed later. For example, in the case where positive photosensitive acrylic is used as a material for the insulator 1214, only the upper end portion of the insulator 1214 may have a curved surface having a curvature radius (0.2 μm to 3 μm). As the insulator 1214, either a negative type that becomes insoluble in an etchant by photosensitive light or a positive type that becomes soluble in an etchant by light can be used.

発光素子の第1の電極1213が駆動用TFT1212の第1の電極と接している構成となっているため、発光素子の第1の電極1213の少なくとも下面は、半導体膜の第1の電極領域とオーミックコンタクトのとれる材料とし、電界発光層と接する表面に仕事関数の大きい材料を用いて形成することが望ましい。例えば発光素子の第1の電極1213は、窒化チタン膜の単層としてもよいし、3層以上の積層を用いてもよい。また更に、発光素子の第1の電極1213、及び第2の電極1216として透光性を有する導電膜を用いれば両面発光型の発光素子を有する表示装置を作製することができる。 Since the first electrode 1213 of the light emitting element is in contact with the first electrode of the driving TFT 1212, at least the lower surface of the first electrode 1213 of the light emitting element is connected to the first electrode region of the semiconductor film. It is desirable to use a material having a high work function on the surface in contact with the electroluminescent layer as a material capable of forming an ohmic contact. For example, the first electrode 1213 of the light-emitting element may be a single layer of a titanium nitride film or a stack of three or more layers. Further, when a light-transmitting conductive film is used for the first electrode 1213 and the second electrode 1216 of the light-emitting element, a display device including a dual-light-emitting light-emitting element can be manufactured.

画素構成により、第1の電極及び第2の電極のいずれも陽極、又は陰極となりうる。例えば、第1の電極を陽極とし、第2の電極を陰極とする場合で具体的な電極材料について説明する。 Depending on the pixel configuration, either the first electrode or the second electrode can be an anode or a cathode. For example, specific electrode materials will be described in the case where the first electrode is an anode and the second electrode is a cathode.

陽極材料としては、仕事関数の大きい(仕事関数4.0eV以上)金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることが好ましい。陽極材料の具体例としては、ITO(indium tin oxide)、酸化インジウムに2〜20%の酸化亜鉛(ZnO)を混合したIZO(indium zinc oxide)の他、金(Au)、白金(Pt)、ニッケル(Ni)、タングステン(W)、クロム(Cr)、モリブデン(Mo)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、銅(Cu)、パラジウム(Pd)、または金属材料の窒化物(TiN)等を用いることができる。 As the anode material, it is preferable to use a metal, an alloy, an electrically conductive compound, a mixture thereof, or the like having a high work function (work function of 4.0 eV or more). Specific examples of the anode material include ITO (indium tin oxide), IZO (indium zinc oxide) in which 2 to 20% zinc oxide (ZnO) is mixed with indium oxide, gold (Au), platinum (Pt), Nickel (Ni), tungsten (W), chromium (Cr), molybdenum (Mo), iron (Fe), cobalt (Co), copper (Cu), palladium (Pd), or metal nitride (TiN), etc. Can be used.

一方、陰極材料としては、仕事関数の小さい(仕事関数3.8eV以下)金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることが好ましい。陰極材料の具体例としては、元素周期律の1族または2族に属する元素、すなわちLiやCs等のアルカリ金属、Ca、Sr等のアルカリ土類金属、およびMg、およびこれらを含む合金(Mg:Ag、Al:Li)や化合物(LiF、CsF、CaF2)の他、希土類金属を含む遷移金属を用いて形成することができる。但し、陰極は透光性を有する必要があるため、これら金属、又はこれら金属を含む合金を非常に薄く形成し、ITO等の金属(合金を含む)との積層により形成する。これら陽極、及び陰極は蒸着法、スパッタリング法等により形成することができる。 On the other hand, it is preferable to use a metal, an alloy, an electrically conductive compound, a mixture thereof, or the like having a small work function (work function of 3.8 eV or less) as the cathode material. Specific examples of the cathode material include elements belonging to Group 1 or Group 2 of the element periodic rule, that is, alkali metals such as Li and Cs, alkaline earth metals such as Ca and Sr, Mg, and alloys containing these (Mg : Ag, Al: Li) and compounds (LiF, CsF, CaF 2 ), as well as transition metals including rare earth metals. However, since the cathode needs to have translucency, these metals or an alloy containing these metals are formed very thinly, and are formed by lamination with a metal (including an alloy) such as ITO. These anode and cathode can be formed by vapor deposition, sputtering, or the like.

また、電界発光層1215として、フルカラー表示とする場合、赤色(R)、緑色(G)、青色(B)の発光を示す材料を、それぞれ蒸着マスクを用いた蒸着法、またはインクジェット法などによって選択的に形成すればよい。具体的には、HILとしてCuPcやPEDOT、HTLとしてα−NPD、ETLとしてBCPやAlq3、EILとしてBCP:LiやCaF2をそれぞれ用いる。また例えばEMLは、R、G、Bのそれぞれの発光色に対応したドーパント(Rの場合DCM等、Gの場合DMQD等)をドープしたAlq3を用いればよい。なお、上記有機化合物層の積層構造に限定されない。 Further, in the case of full-color display as the electroluminescent layer 1215, materials that emit red (R), green (G), and blue (B) light are selected by an evaporation method using an evaporation mask or an inkjet method, respectively. It may be formed automatically. Specifically, CuPc or PEDOT is used as HIL, α-NPD is used as HTL, BCP or Alq 3 is used as ETL, and BCP: Li or CaF 2 is used as EIL. Further, for example, EML may be Alq 3 doped with a dopant corresponding to each emission color of R, G, and B (DCM in the case of R, DMQD in the case of G). In addition, it is not limited to the laminated structure of the said organic compound layer.

より具体的な有機化合物層の積層構造は、赤色の発光を示す有機化合物層を形成する場合、例えば、CuPcを30nm形成し、α-NPDを60nm形成した後、同一のマスクを用いて、赤色の発光層としてDCM2及びルブレンが添加されたAlq3を40nm形成し、電子輸送層としてBCPを40nm形成し、電子注入層としてLiが添加されたBCPを1nm形成する。また、緑色の発光を示す有機化合物層を形成する場合、例えば、CuPcを30nm形成し、α―NPDを60nm形成した後、同一の蒸着マスクを用いて、緑色の発光層としてクマリン545Tが添加されたAlq3を40nm形成し、電子輸送層としてBCPを40nm形成し、電子注入層としてLiが添加されたBCPを1nm形成する。また、青色の発光を示す有機化合物層を形成する場合、例えば、CuPcを30nm形成し、α-NPDを60nm形成した後、同一のマスクを用いて発光層としてビス[2−(2−ヒドロキシフェニル)ベンゾオキサゾラト]亜鉛:Zn(PBO)2を10nm形成し、電子輸送層としてBCPを40nm形成し、電子注入層としてLiが添加されたBCPを1nm形成する。 More specifically, in the case of forming an organic compound layer that emits red light, for example, CuPc is formed to 30 nm, α-NPD is formed to 60 nm, and then the same mask is used to form red. 40 nm of Alq 3 to which DCM 2 and rubrene are added is formed as the light emitting layer, 40 nm of BCP is formed as the electron transport layer, and 1 nm of BCP to which Li is added is formed as the electron injection layer. In the case of forming an organic compound layer that emits green light, for example, CuPc is formed to 30 nm and α-NPD is formed to 60 nm, and then coumarin 545T is added as a green light emitting layer using the same vapor deposition mask. Alq 3 is formed to 40 nm, BCP is formed to 40 nm as an electron transport layer, and BCP doped with Li is formed to 1 nm as an electron injection layer. In the case of forming an organic compound layer that emits blue light, for example, CuPc is formed to 30 nm, α-NPD is formed to 60 nm, and bis [2- (2-hydroxyphenyl) is formed as the light emitting layer using the same mask. ) Benzoxazolate] Zinc: Zn (PBO) 2 is formed to 10 nm, BCP is formed to 40 nm as the electron transport layer, and BCP doped with Li is formed to 1 nm as the electron injection layer.

以上、各色の有機化合物層のうち、共通しているCuPcやα-NPDは、画素部全面に形成することができる。またマスクは、各色で共有することもでき、例えば、赤色の有機化合物層を形成後、マスクをずらして、緑色の有機化合物層、再度マスクをずらして青色の有機化合物層を形成することができる。形成する各色の有機化合物層の順序は適宜設定すればよい。 As described above, among the organic compound layers of the respective colors, common CuPc and α-NPD can be formed on the entire surface of the pixel portion. The mask can also be shared by each color. For example, after forming the red organic compound layer, the mask can be shifted to form the green organic compound layer, and the mask can be shifted again to form the blue organic compound layer. . What is necessary is just to set the order of the organic compound layer of each color to form suitably.

また白色発光の場合、カラーフィルタ、又はカラーフィルタ及び色変換層などを別途設けることによってフルカラー表示を行ってもよい。カラーフィルタや色変換層は、第2の基板に設ける。その後第1の基板と、第2の基板とを張り合わせればよい。 In the case of white light emission, full color display may be performed by separately providing a color filter or a color filter and a color conversion layer. The color filter and the color conversion layer are provided on the second substrate. After that, the first substrate and the second substrate may be attached to each other.

さらに水分や酸素等による発光素子の劣化を防止するために、発光素子の第2の電極を覆って設けられた保護膜1217を有する。本実施の形態では保護膜1217にスパッタ法(DC方式やRF方式)により得られる窒化珪素または窒化酸化珪素を主成分とする絶縁膜、または水素を含むDLC膜(Diamond Like Carbon)を使用する。 Further, in order to prevent deterioration of the light-emitting element due to moisture, oxygen, or the like, a protective film 1217 is provided to cover the second electrode of the light-emitting element. In this embodiment, an insulating film mainly containing silicon nitride or silicon nitride oxide obtained by a sputtering method (DC method or RF method) or a DLC film containing hydrogen (Diamond Like Carbon) is used for the protective film 1217.

そして、発光素子の第2の電極1216は、接続領域の絶縁物1214に設けられた開口部(コンタクト)から引き回し配線を介して、接続配線1208と接続される。接続配線1208は、異方性導電樹脂(ACF)によりフレキシブルプリント基板(FPC)1209に接続されている。そして、FPC1209を介して外部入力信号となるビデオ信号やクロック信号を受け取る。ここではFPCしか図示されていないが、このFPCにはプリント配線基板(PWB)が取り付けられていてもよい。 Then, the second electrode 1216 of the light-emitting element is connected to the connection wiring 1208 through a lead-out wiring from an opening (contact) provided in the insulator 1214 in the connection region. The connection wiring 1208 is connected to a flexible printed circuit board (FPC) 1209 by an anisotropic conductive resin (ACF). Then, a video signal and a clock signal which are external input signals are received via the FPC 1209. Although only the FPC is shown here, a printed wiring board (PWB) may be attached to the FPC.

本実施の形態では、第1の基板1210上に信号線駆動回路1200及び走査線駆動回路1201を形成したドライバ一体型の発光装置を示すが、信号線駆動回路及び走査線駆動回路はICにより形成し、SOG法やTAB法により信号線、又は走査線等と接続してもよい。 In this embodiment mode, a driver-integrated light emitting device in which the signal line driver circuit 1200 and the scan line driver circuit 1201 are formed over the first substrate 1210 is shown; however, the signal line driver circuit and the scan line driver circuit are formed using an IC. Then, it may be connected to a signal line, a scanning line, or the like by an SOG method or a TAB method.

また加圧や加熱によりACFを接着するときに、基板のフレキシブル性や加熱による軟化のため、クラックが生じないように注意する。例えば、接着領域に硬性の高い基板を補助として配置したりすればよい。 Also, when the ACF is bonded by pressurization or heating, care should be taken not to cause cracks due to the flexibility of the substrate and softening due to heating. For example, a highly rigid substrate may be disposed as an auxiliary in the adhesion region.

また第1の基板の周縁部にはシール材1205が設けられ、第2の基板1204と張り合わせられ、封止されている。シール材1205はエポキシ系樹脂を用いるのが好ましい。 In addition, a sealant 1205 is provided on a peripheral portion of the first substrate, and is bonded to the second substrate 1204 and sealed. The sealing material 1205 is preferably an epoxy resin.

第2の基板1204で封止すると、保護膜1217との間に空間が形成される。空間には、不活性ガス、例えば窒素ガスを充填したり、吸水性の高い材料を形成して、水分や酸素の侵入を防止する。本実施の形態では、透光性を有し、吸水性の高い樹脂1230を形成する。樹脂1230は透光性を有するため、発光素子からの光が第2の基板側へ射出(発光)される場合であっても、透過率を低減することなく形成することができる。 When sealed with the second substrate 1204, a space is formed between the protective film 1217 and the second substrate 1204. The space is filled with an inert gas, for example, nitrogen gas, or a material with high water absorption is formed to prevent moisture and oxygen from entering. In this embodiment, a resin 1230 having a light-transmitting property and high water absorption is formed. Since the resin 1230 has a light-transmitting property, the resin 1230 can be formed without reducing transmittance even when light from the light-emitting element is emitted (emitted) to the second substrate side.

以上のように、高機能な薄膜トランジスタ、それを有する発光装置を、高スループット、低コストで作製することができる。 As described above, a high-performance thin film transistor and a light-emitting device including the thin film transistor can be manufactured with high throughput and low cost.

(実施の形態6)
本実施の形態では、レーザ照射方法を用いて作製された液晶表示装置について説明する。
(Embodiment 6)
In this embodiment, a liquid crystal display device manufactured using a laser irradiation method will be described.

図6(A)には、第1の基板1210上に信号線駆動回路1200、走査線駆動回路1201、及び画素部1202が形成された液晶表示装置を示す。 FIG. 6A illustrates a liquid crystal display device in which a signal line driver circuit 1200, a scan line driver circuit 1201, and a pixel portion 1202 are formed over a first substrate 1210.

図6(B)は表示装置のA−A’の断面図を示し、第1の基板1210上に、nチャネル型TFT1223とpチャネル型TFT1224とを有するCMOS回路を備えた信号線駆動回路1200を示す。nチャネル型TFT1223とpチャネル型TFT1224とは、基本波を有するレーザ光と、可視光以下の波長を有するレーザ光とを合成してレーザアニールすることにより、高品質な結晶性半導体膜を有するように形成される。信号線駆動回路1200や走査線駆動回路1201を形成するTFTは、CMOS回路、PMOS回路又はNMOS回路で形成してもよい。 6B is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of the display device. A signal line driver circuit 1200 including a CMOS circuit having an n-channel TFT 1223 and a p-channel TFT 1224 over a first substrate 1210 is shown. Show. The n-channel TFT 1223 and the p-channel TFT 1224 have a high-quality crystalline semiconductor film by synthesizing a laser beam having a fundamental wave and a laser beam having a wavelength less than or equal to visible light, and performing laser annealing. Formed. The TFTs forming the signal line driver circuit 1200 and the scanning line driver circuit 1201 may be formed of a CMOS circuit, a PMOS circuit, or an NMOS circuit.

画素部1202は、スイッチング用TFT1211及び容量素子1245を有する。スイッチング用TFT1211は、基本波を有するレーザ光と、可視光以下の波長を有するレーザ光とを合成してレーザアニールすることにより、高品質な結晶性半導体膜を有するように形成される。容量素子1245は、不純物が添加された半導体膜と、ゲート電極とに挟まれたゲート絶縁膜により構成される。なお、画素部1202のTFTは信号線駆動回路1200や走査線駆動回路1201と比べると、高い結晶性を有する必要がない。スイッチング用TFT1211の一方の電極と接続された画素電極1250を有し、nチャネル型TFT1223、pチャネル型TFT1224、画素電極1250、及びスイッチング用TFT1211を覆うように絶縁物1214が設けられている。 The pixel portion 1202 includes a switching TFT 1211 and a capacitor element 1245. The switching TFT 1211 is formed to have a high-quality crystalline semiconductor film by synthesizing laser light having a fundamental wave and laser light having a wavelength shorter than or equal to visible light and laser annealing. The capacitor 1245 includes a gate insulating film sandwiched between a semiconductor film to which an impurity is added and a gate electrode. Note that the TFT of the pixel portion 1202 does not need to have high crystallinity as compared with the signal line driver circuit 1200 and the scan line driver circuit 1201. The pixel electrode 1250 connected to one electrode of the switching TFT 1211 is provided, and an insulator 1214 is provided so as to cover the n-channel TFT 1223, the p-channel TFT 1224, the pixel electrode 1250, and the switching TFT 1211.

対向基板となる第2の基板1204には、信号線駆動回路1200に相当する位置にブラックマトリクス1253が設けられ、少なくとも画素部に相当する位置にカラーフィルタ1252が設けられる。そして対向電極1251が形成された第2の基板1204に、ラビング処理を施し、第1の基板1210とスペーサ1255を介して張り合わせる。 A second substrate 1204 which is a counter substrate is provided with a black matrix 1253 at a position corresponding to the signal line driver circuit 1200 and a color filter 1252 at least at a position corresponding to a pixel portion. Then, the second substrate 1204 over which the counter electrode 1251 is formed is subjected to rubbing treatment, and is bonded to the first substrate 1210 with a spacer 1255 interposed therebetween.

第1の基板1210、及び第2の基板1204の間に液晶層を注入する。液晶層を注入する場合は、真空中で行うとよい。また第1の基板1210へ液晶層を滴下し、第2の基板1204で張り合わせてもよい。特に、大型基板になると液晶層を注入するより、滴下する方が好ましい。 A liquid crystal layer is injected between the first substrate 1210 and the second substrate 1204. In the case of injecting the liquid crystal layer, it may be performed in a vacuum. Alternatively, a liquid crystal layer may be dropped on the first substrate 1210 and attached to the second substrate 1204. In particular, for a large substrate, it is preferable to drop the liquid crystal layer rather than injecting it.

第1の基板1210と、第2の基板1204とをシール材1205を用いて接着する。第1の基板1210と、第2の基板1204とには適宜偏光板を設け、コントラストを高めるとよい。 The first substrate 1210 and the second substrate 1204 are bonded using a sealant 1205. The first substrate 1210 and the second substrate 1204 may be provided with polarizing plates as appropriate to increase contrast.

以上のように、高機能な薄膜トランジスタ、それを有する液晶表示装置を、高スループット、低コストで作製することができる。 As described above, a high-performance thin film transistor and a liquid crystal display device including the thin film transistor can be manufactured with high throughput and low cost.

(実施の形態7)
本発明を適用して作製される電子機器の一例として、デジタルカメラ、カーオーディオなどの音響再生装置、ノート型パーソナルコンピュータ、ゲーム機器、携帯情報端末(携帯電話、携帯型ゲーム機等)、家庭用ゲーム機などの記録媒体を備えた画像再生装置などが挙げられる。それら電子機器の具体例を図7に示す。
(Embodiment 7)
As an example of an electronic device manufactured by applying the present invention, a digital camera, a sound reproduction device such as a car audio, a notebook personal computer, a game device, a portable information terminal (a mobile phone, a portable game machine, etc.), a home use An image reproducing device including a recording medium such as a game machine may be used. Specific examples of these electronic devices are shown in FIGS.

図7(A)は表示装置であり、筐体2001、支持台2002、表示部2003、スピーカー部2004、ビデオ入力端子2005等を含む。表示部2003は、発光素子、又は液晶素子を有する。本発明のレーザ照射により形成された薄膜トランジスタは、表示部2003に用いることができる。さらに高スループット、低コストで作製することができため、表示装置の低コスト化を図ることができる。 FIG. 7A illustrates a display device, which includes a housing 2001, a support base 2002, a display portion 2003, a speaker portion 2004, a video input terminal 2005, and the like. The display portion 2003 includes a light-emitting element or a liquid crystal element. The thin film transistor formed by laser irradiation of the present invention can be used for the display portion 2003. Further, since the display device can be manufactured with high throughput and low cost, the cost of the display device can be reduced.

図7(B)はデジタルスチルカメラであり、本体2101、表示部2102、受像部2103、操作キー2104、外部接続ポート2105、シャッター2106等を含む。表示部2102は、発光素子、又は液晶素子を有する。本発明のレーザ照射により形成された薄膜トランジスタは、表示部2102に用いることができる。さらに高スループット、低コストで作製することができため、デジタルスチルカメラの低コスト化を図ることができる。 FIG. 7B shows a digital still camera, which includes a main body 2101, a display portion 2102, an image receiving portion 2103, operation keys 2104, an external connection port 2105, a shutter 2106, and the like. The display portion 2102 includes a light-emitting element or a liquid crystal element. The thin film transistor formed by laser irradiation of the present invention can be used for the display portion 2102. Further, since it can be manufactured with high throughput and low cost, the cost of the digital still camera can be reduced.

図7(C)はノート型パーソナルコンピュータであり、本体2201、筐体2202、表示部2203、キーボード2204、外部接続ポート2205、ポインティングマウス2206等を含む。表示部2203は、発光素子、又は液晶素子を有する。本発明のレーザ照射により形成された薄膜トランジスタは、表示部2203に用いることができる。さらに高スループット、低コストで作製することができため、ノート型パーソナルコンピュータの低コスト化を図ることができる。 FIG. 7C illustrates a laptop personal computer, which includes a main body 2201, a housing 2202, a display portion 2203, a keyboard 2204, an external connection port 2205, a pointing mouse 2206, and the like. The display portion 2203 includes a light-emitting element or a liquid crystal element. The thin film transistor formed by laser irradiation of the present invention can be used for the display portion 2203. Further, since it can be manufactured with high throughput and low cost, the cost of a notebook personal computer can be reduced.

図7(D)はモバイルコンピュータであり、本体2301、表示部2302、スイッチ2303、操作キー2304、赤外線ポート2305等を含む。表示部2302は、発光素子、又は液晶素子を有する。本発明のレーザ照射により形成された薄膜トランジスタは、表示部2302に用いることができる。さらに高スループット、低コストで作製することができため、モバイルコンピュータの低コスト化を図ることができる。 FIG. 7D illustrates a mobile computer, which includes a main body 2301, a display portion 2302, a switch 2303, operation keys 2304, an infrared port 2305, and the like. The display portion 2302 includes a light-emitting element or a liquid crystal element. The thin film transistor formed by laser irradiation of the present invention can be used for the display portion 2302. Further, since it can be manufactured with high throughput and low cost, the cost of the mobile computer can be reduced.

図7(E)は記録媒体を備えた携帯型の画像再生装置であり、本体2401、筐体2402、表示部A2403、表示部B2404、記録媒体読込部2405、操作キー2406、スピーカー部2407等を含む。表示部A2403は主として画像情報を表示し、表示部B2404は主として文字情報を表示する。表示部A2403、表示部B2404は、発光素子、又は液晶素子を有する。本発明のレーザ照射により形成された薄膜トランジスタは、表示部A2403、表示部B2404に用いることができる。さらに高スループット、低コストで作製することができため、画像再生装置の低コスト化を図ることができる。 FIG. 7E illustrates a portable image reproducing device provided with a recording medium, which includes a main body 2401, a housing 2402, a display portion A2403, a display portion B2404, a recording medium reading portion 2405, operation keys 2406, a speaker portion 2407, and the like. Including. A display portion A2403 mainly displays image information, and a display portion B2404 mainly displays character information. The display portion A 2403 and the display portion B 2404 each include a light-emitting element or a liquid crystal element. The thin film transistor formed by laser irradiation of the present invention can be used for the display portion A 2403 and the display portion B 2404. Further, since the image can be manufactured with high throughput and low cost, the cost of the image reproducing device can be reduced.

図7(F)はゴーグル型ディスプレイであり、本体2501、表示部2502、アーム部2503を含む。表示部2502は、発光素子、又は液晶素子を有する。本発明のレーザ照射により形成された薄膜トランジスタは、表示部2502に用いることができる。さらに高スループット、低コストで作製することができため、ゴーグル型ディスプレイの低コスト化を図ることができる。 FIG. 7F shows a goggle type display which includes a main body 2501, a display portion 2502, and an arm portion 2503. The display portion 2502 includes a light-emitting element or a liquid crystal element. The thin film transistor formed by laser irradiation of the present invention can be used for the display portion 2502. Furthermore, since it can be manufactured with high throughput and low cost, the cost of the goggle type display can be reduced.

図7(G)はビデオカメラであり、本体2601、表示部2602、筐体2603、外部接続ポート2604、リモコン受信部2605、受像部2606、バッテリー2607、音声入力部2608、操作キー2609等を含む。表示部2602は、発光素子、又は液晶素子を有する。本発明のレーザ照射により形成された薄膜トランジスタは、表示部2602に用いることができる。さらに高スループット、低コストで作製することができため、ビデオカメラの低コスト化を図ることができる。 FIG. 7G illustrates a video camera, which includes a main body 2601, a display portion 2602, a housing 2603, an external connection port 2604, a remote control receiving portion 2605, an image receiving portion 2606, a battery 2607, an audio input portion 2608, operation keys 2609, and the like. . The display portion 2602 includes a light-emitting element or a liquid crystal element. The thin film transistor formed by laser irradiation of the present invention can be used for the display portion 2602. In addition, since the video camera can be manufactured with high throughput and low cost, the cost of the video camera can be reduced.

図7(H)は携帯端末のうちの携帯電話機であり、本体2701、筐体2702、表示部2703、音声入力部2704、音声出力部2705、操作キー2706、外部接続ポート2707、アンテナ2708等を含む。表示部2703は、発光素子、又は液晶素子を有する。本発明のレーザ照射により形成された薄膜トランジスタは、表示部2703に用いることができる。さらに高スループット、低コストで作製することができため、携帯電話機の低コスト化を図ることができる。 FIG. 7H illustrates a mobile phone among mobile terminals, which includes a main body 2701, a housing 2702, a display portion 2703, an audio input portion 2704, an audio output portion 2705, operation keys 2706, an external connection port 2707, an antenna 2708, and the like. Including. The display portion 2703 includes a light-emitting element or a liquid crystal element. The thin film transistor formed by laser irradiation of the present invention can be used for the display portion 2703. Further, since it can be manufactured with high throughput and low cost, the cost of the mobile phone can be reduced.

上記の電子機器において、本発明のレーザ照射を行うことにより、高機能な薄膜トランジスタ、それを有する電子機器を提供することができ、さらに高スループット、低コストで作製することができる。 In the above electronic device, by performing laser irradiation of the present invention, a highly functional thin film transistor and an electronic device having the thin film transistor can be provided, and the electronic device can be manufactured with high throughput and low cost.

本実施の形態は、上記の実施の形態と自由に組み合わせることができる。 This embodiment mode can be freely combined with the above embodiment modes.

本発明のレーザ照射装置を示す図。The figure which shows the laser irradiation apparatus of this invention. 本発明のレーザ照射装置を示す図。The figure which shows the laser irradiation apparatus of this invention. 本発明のレーザ照射装置を示す図。The figure which shows the laser irradiation apparatus of this invention. 本発明のレーザ照射を用いたTFTの作製方法を示す図。4A and 4B illustrate a method for manufacturing a TFT using laser irradiation according to the present invention. 本発明のレーザ照射を用いて作製された発光装置を示す図。FIG. 6 shows a light-emitting device manufactured using laser irradiation according to the present invention. 本発明のレーザ照射を用いて作製された液晶表示装置を示す図。4A and 4B illustrate a liquid crystal display device manufactured using laser irradiation according to the present invention. 本発明のレーザ照射を用いて作製された電子機器を示す図。FIG. 14 illustrates an electronic device manufactured using laser irradiation according to the present invention.

Claims (20)

基本波と、前記基本波以下の波長とを出力するレーザ共振器と、
被照射物と前記レーザ共振器からのレーザ光とを相対的に移動させる手段と、
前記レーザ光を線状レーザに加工する手段と、
を有するレーザ照射装置であって、
前記線状レーザに加工する手段は、前記基本波及び前記基本波以下の波長を有するレーザ光を集光する手段を有することを特徴するレーザ照射装置。
A laser resonator that outputs a fundamental wave and a wavelength equal to or less than the fundamental wave; and
Means for relatively moving the object to be irradiated and the laser beam from the laser resonator;
Means for processing the laser beam into a linear laser;
A laser irradiation apparatus comprising:
The laser irradiation apparatus characterized in that the means for processing the linear laser has means for condensing laser light having the fundamental wave and a wavelength shorter than the fundamental wave.
基本波と、前記基本波以下の波長とを出力するレーザ共振器と、
被照射物と前記レーザ共振器からのレーザ光とを相対的に移動させる手段と、
前記レーザ光を線状レーザに加工する手段と、
を有するレーザ照射装置であって、
前記レーザ共振器は、励起源、レーザ媒体、及び非線形光学素子を有し、前記線状レーザに加工する手段は、前記基本波及び前記基本波以下の波長を有するレーザ光を集光する手段を有することを特徴とするレーザ照射装置。
A laser resonator that outputs a fundamental wave and a wavelength equal to or less than the fundamental wave; and
Means for relatively moving the object to be irradiated and the laser beam from the laser resonator;
Means for processing the laser beam into a linear laser;
A laser irradiation apparatus comprising:
The laser resonator includes an excitation source, a laser medium, and a nonlinear optical element, and the means for processing the linear laser includes means for condensing the fundamental wave and laser light having a wavelength equal to or less than the fundamental wave. A laser irradiation apparatus comprising:
請求項1又は2において、前記レーザ共振器はパルス発振型、又は連続発振型のレーザ共振器であることを特徴とするレーザ照射装置。 3. The laser irradiation apparatus according to claim 1, wherein the laser resonator is a pulse oscillation type or a continuous oscillation type laser resonator. 請求項1乃至3のいずれか一において、前記基本波及び前記基本波以下の波長を集光する手段は、凹面鏡、又はアクロマートレンズであることを特徴とするレーザ照射装置。 4. The laser irradiation apparatus according to claim 1, wherein the means for condensing the fundamental wave and the wavelength below the fundamental wave is a concave mirror or an achromatic lens. 請求項1乃至4のいずれか一において、前記基本波以下の波長は、前記非線形光学素子により前記基本波が変換された高調波であることを特徴とするレーザ照射装置。 5. The laser irradiation apparatus according to claim 1, wherein the wavelength equal to or shorter than the fundamental wave is a harmonic wave obtained by converting the fundamental wave by the nonlinear optical element. 請求項1乃至5のいずれか一において、前記基本波以下の波長は、前記非線形光学素子により前記基本波が変換された第2高調波であることを特徴とするレーザ照射装置。 6. The laser irradiation apparatus according to claim 1, wherein the wavelength equal to or shorter than the fundamental wave is a second harmonic wave obtained by converting the fundamental wave by the nonlinear optical element. 請求項1乃至6のいずれか一において、前記レーザ共振器は、Nd、Yb、Ti、Cr、Ho、ErイオンをドープしたYAG、YLF、YVO4、Y2O3、ガラス、サファイヤ、フォルステライト、LuAg、及びLuLiF4のいずれかの固体をレーザ媒質として有することを特徴とするレーザ照射装置。 7. The laser resonator according to claim 1, wherein the laser resonator includes YAG, YLF, YVO 4 , Y 2 O 3 , glass, sapphire, forsterite doped with Nd, Yb, Ti, Cr, Ho, and Er ions. , LuAg, and LuLiF 4 as a laser medium. 一つのレーザ共振器から射出される基本波と、前記基本波が非線形光学素子により変形された前記基本波以下の波長とを有するレーザ光を照射する方法であって、
前記基本波と、前記基本波以下の波長とを分離させずに、同時かつ同一照射面に照射することを特徴とするレーザ照射方法。
A method of irradiating a laser beam having a fundamental wave emitted from one laser resonator and a wavelength equal to or less than the fundamental wave in which the fundamental wave is deformed by a nonlinear optical element,
Irradiating the same irradiation surface at the same time without separating the fundamental wave and the wavelength below the fundamental wave.
非線形光学素子を有する一つのレーザ共振器から射出される基本波、及び前記基本波以下の波長を有するレーザ光を照射する方法であって、
前記基本波と、前記基本波以下の波長とを分離させずに、同時かつ同一照射面に照射することを特徴とするレーザ照射方法。
A method of irradiating a fundamental wave emitted from one laser resonator having a nonlinear optical element, and a laser beam having a wavelength equal to or less than the fundamental wave,
Irradiating the same irradiation surface at the same time without separating the fundamental wave and the wavelength below the fundamental wave.
請求項8又は9において、前記基本波以下の波長は、前記非線形光学素子により前記基本波が変換された高調波であることを特徴とするレーザ照射方法。 10. The laser irradiation method according to claim 8, wherein the wavelength equal to or shorter than the fundamental wave is a harmonic obtained by converting the fundamental wave by the nonlinear optical element. 請求項8乃至10のいずれか一において、前記基本波以下の波長は、前記非線形光学素子により前記基本波が変換された第2高調波であることを特徴とするレーザ照射方法。 11. The laser irradiation method according to claim 8, wherein the wavelength equal to or shorter than the fundamental wave is a second harmonic wave obtained by converting the fundamental wave by the nonlinear optical element. 請求項8乃至11のいずれか一において、
前記レーザ光を線状レーザに加工し、被照射物表面における長径または短径の長さをW、前記線状レーザ光に対して透光性を有し、前記被照射物が設置される基板の厚さをdとすると、
前記線状レーザ光の入射角度φが、
φ≧arctan(W/2d)
を満たすように照射することを特徴とするレーザ照射方法。
In any one of Claims 8 thru | or 11,
The laser beam is processed into a linear laser, the length of the major axis or minor axis on the surface of the irradiated object is W, the substrate has translucency with respect to the linear laser beam, and the irradiated object is placed on the substrate Where d is the thickness of
The incident angle φ of the linear laser beam is
φ ≧ arctan (W / 2d)
Irradiation is performed so as to satisfy the above conditions.
請求項8乃至12のいずれか一において、前記レーザ光は、Nd、Yb、Ti、Cr、Ho、ErイオンをドープしたYAG、YLF、YVO4、Y23、ガラス、サファイヤ、フォルステライト、LuAg、及びLuLiF4のいずれかの固体をレーザ媒質として発振することを特徴とするレーザ照射方法。 In any one of claims 8 to 12, wherein the laser beam is, Nd, Yb, Ti, Cr , Ho, YAG doped with Er ions, YLF, YVO 4, Y 2 O 3, glass, sapphire, forsterite, A laser irradiation method characterized by oscillating a solid of any one of LuAg and LuLiF 4 as a laser medium. 請求項8乃至13のいずれか一において、前記レーザ共振器から射出されるレーザ光は、パルス発振、又は連続発振のレーザ光であることを特徴とするレーザ照射方法。 14. The laser irradiation method according to claim 8, wherein the laser beam emitted from the laser resonator is a pulsed or continuous wave laser beam. 絶縁表面に形成された非晶質半導体膜に、一つのレーザ共振器から射出される基本波と、前記基本波が非線形光学素子により変形された前記基本波以下の波長とを有するレーザ光を照射することにより、前記非晶質半導体膜を結晶化する半導体装置の作製方法であって、
前記基本波と、前記基本波以下の波長とを分離させずに、同時かつ同一照射面に照射することを特徴とする半導体装置の作製方法。
Irradiating an amorphous semiconductor film formed on an insulating surface with a laser beam having a fundamental wave emitted from one laser resonator and a wavelength equal to or less than the fundamental wave obtained by deforming the fundamental wave by a nonlinear optical element A method of manufacturing a semiconductor device for crystallizing the amorphous semiconductor film,
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein the fundamental wave and a wavelength equal to or less than the fundamental wave are irradiated simultaneously and on the same irradiation surface without being separated.
絶縁表面に形成された非晶質半導体膜に、非線形光学素子を有する一つの共振器から射出される基本波、及び前記基本波以下の波長を有するレーザ光を照射することにより、前記非晶質半導体膜を結晶化する半導体装置の作製方法であって、
前記基本波と、前記基本波以下の波長とを分離させずに、同時かつ同一照射面に照射することを特徴とする半導体装置の作製方法。
By irradiating an amorphous semiconductor film formed on an insulating surface with a fundamental wave emitted from one resonator having a nonlinear optical element and a laser beam having a wavelength equal to or less than the fundamental wave, the amorphous semiconductor film is formed. A method for manufacturing a semiconductor device for crystallizing a semiconductor film,
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein the fundamental wave and a wavelength equal to or less than the fundamental wave are irradiated simultaneously and on the same irradiation surface without being separated.
請求項15又は16において、前記基本波以下の波長は、前記非線形光学素子により前記基本波が変換された高調波であることを特徴とする半導体装置の作製方法。 17. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 15, wherein the wavelength equal to or shorter than the fundamental wave is a harmonic wave obtained by converting the fundamental wave by the nonlinear optical element. 請求項15乃至17のいずれか一において、前記基本波以下の波長は、前記非線形光学素子により前記基本波が変換された第2高調波であることを特徴とする半導体装置の作製方法。 18. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 15, wherein the wavelength equal to or shorter than the fundamental wave is a second harmonic wave obtained by converting the fundamental wave by the nonlinear optical element. 請求項15乃至18のいずれか一において、前記レーザ光は、Nd、Yb、Ti、Cr、Ho、ErイオンをドープしたYAG、YLF、YVO4、Y23、ガラス、サファイヤ、フォルステライト、LuAg、及びLuLiF4のいずれかの固体をレーザ媒質として発振することを特徴とする半導体装置の作製方法。 In any one of claims 15 to 18, wherein the laser beam is, Nd, Yb, Ti, Cr , Ho, YAG doped with Er ions, YLF, YVO 4, Y 2 O 3, glass, sapphire, forsterite, A method for manufacturing a semiconductor device, characterized by oscillating a solid of any one of LuAg and LuLiF 4 as a laser medium. 請求項15乃至19のいずれか一において、前記レーザ共振器から射出されるレーザ光は、パルス発振、又は連続発振のレーザ光であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
20. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 15, wherein the laser light emitted from the laser resonator is a pulsed or continuous wave laser beam.
JP2004188123A 2003-06-26 2004-06-25 Device and method for laser beam irradiation and method of manufacturing semiconductor device Withdrawn JP2005039250A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004188123A JP2005039250A (en) 2003-06-26 2004-06-25 Device and method for laser beam irradiation and method of manufacturing semiconductor device

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003182650 2003-06-26
JP2004188123A JP2005039250A (en) 2003-06-26 2004-06-25 Device and method for laser beam irradiation and method of manufacturing semiconductor device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2005039250A true JP2005039250A (en) 2005-02-10
JP2005039250A5 JP2005039250A5 (en) 2007-07-12

Family

ID=34220308

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004188123A Withdrawn JP2005039250A (en) 2003-06-26 2004-06-25 Device and method for laser beam irradiation and method of manufacturing semiconductor device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2005039250A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008109753A (en) * 2006-10-24 2008-05-08 Tdk Corp Coating exfoliation method
JP2009272396A (en) * 2008-05-02 2009-11-19 Japan Atomic Energy Agency Solid-state laser apparatus
WO2019138990A1 (en) * 2018-01-09 2019-07-18 日本電気硝子株式会社 Method and apparatus for producing glass article, and glass article

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5629323A (en) * 1979-08-17 1981-03-24 Nec Corp Two-wavelength laser surface treating apparatus
JPH05104276A (en) * 1991-10-16 1993-04-27 Toshiba Corp Laser beam machine and machining method with laser beam
JP2000012484A (en) * 1998-06-25 2000-01-14 Mitsubishi Electric Corp Laser annealing system
JP2003347237A (en) * 2002-05-30 2003-12-05 Mitsubishi Electric Corp Method of manufacturing semiconductor device and manufacturing device thereof

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5629323A (en) * 1979-08-17 1981-03-24 Nec Corp Two-wavelength laser surface treating apparatus
JPH05104276A (en) * 1991-10-16 1993-04-27 Toshiba Corp Laser beam machine and machining method with laser beam
JP2000012484A (en) * 1998-06-25 2000-01-14 Mitsubishi Electric Corp Laser annealing system
JP2003347237A (en) * 2002-05-30 2003-12-05 Mitsubishi Electric Corp Method of manufacturing semiconductor device and manufacturing device thereof

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008109753A (en) * 2006-10-24 2008-05-08 Tdk Corp Coating exfoliation method
JP2009272396A (en) * 2008-05-02 2009-11-19 Japan Atomic Energy Agency Solid-state laser apparatus
WO2019138990A1 (en) * 2018-01-09 2019-07-18 日本電気硝子株式会社 Method and apparatus for producing glass article, and glass article

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20070170154A1 (en) Laser irradiation apparatus, laser irradiation method, and method for manufacturing semiconductor device
JP4515034B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
US7326630B2 (en) Method of fabricating semiconductor device utilizing laser irradiation
JP5315392B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
EP1468774B1 (en) Laser irradiation method, laser irradiation apparatus, and method for manufacturing semiconductor device
JP5063660B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
US7247527B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device, and laser irradiation apparatus
TWI390811B (en) Laser irradiation method and method for manufacturing crystalline semiconductor film
US20030031214A1 (en) Laser irradiation apparatus, laser irradiation method, and method of manufacturing a semiconductor device
TWI334156B (en) Laser irradiation method, laser irradiation apparatus, and method for manufacturing semiconductor device
JP4578877B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP4827305B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP4364674B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP4831961B2 (en) Manufacturing method and selection method of semiconductor device
JP2005039250A (en) Device and method for laser beam irradiation and method of manufacturing semiconductor device
JP2005210103A (en) Laser irradiator, laser irradiating method, and method of forming crystalline semiconductor film
JP3908153B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP4593073B2 (en) Laser irradiation device
JP4602023B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP4515088B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP4762121B2 (en) Laser irradiation method and method for manufacturing semiconductor device
JP3883952B2 (en) Laser irradiation device

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20070524

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20070524

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20090903

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100119

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100303

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20100413

A761 Written withdrawal of application

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761

Effective date: 20100524