JP2005311327A - Laser irradiating equipment and forming method of semiconductor device using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、被照射物にレーザ光を照射するレーザ照射装置および当該レーザ照射装置を用いた半導体装置の作製方法に関する。 The present invention relates to a laser irradiation apparatus for irradiating an irradiation object with laser light and a method for manufacturing a semiconductor device using the laser irradiation apparatus.
近年、基板上に薄膜トランジスタ(TFT)を製造する技術が大幅に進歩し、アクティブマトリクス型の表示装置への応用開発が進められている。特に、多結晶半導体膜を用いたTFTは、従来の非単結晶半導体膜を用いたTFTよりも電界効果移動度(モビリティともいう)が高いので、高速動作が可能である。そのため、従来基板の外部に設けられた駆動回路で行っていた画素の制御を、画素と同一の基板上に形成した駆動回路で行うことが試みられている。 In recent years, a technique for manufacturing a thin film transistor (TFT) on a substrate has greatly advanced, and application development to an active matrix display device has been advanced. In particular, a TFT using a polycrystalline semiconductor film has higher field effect mobility (also referred to as mobility) than a conventional TFT using a non-single-crystal semiconductor film, and thus can operate at high speed. For this reason, attempts have been made to control a pixel, which is conventionally performed by a drive circuit provided outside the substrate, using a drive circuit formed on the same substrate as the pixel.
半導体装置に用いる基板は、コストの面からガラス基板が有望視されている。しかし、ガラス基板は耐熱性に劣り、処理温度が高い場合に熱変形しやすい。そのため、ガラス基板上に多結晶半導体膜を用いたTFTを形成する場合は、ガラス基板の熱変形を避けるために、ガラス基板上に形成された半導体膜の結晶化にレーザアニール法が用いられる。 As a substrate used for a semiconductor device, a glass substrate is considered promising from the viewpoint of cost. However, the glass substrate is inferior in heat resistance and easily deforms by heat when the processing temperature is high. Therefore, when a TFT using a polycrystalline semiconductor film is formed on a glass substrate, a laser annealing method is used for crystallization of the semiconductor film formed on the glass substrate in order to avoid thermal deformation of the glass substrate.
レーザアニール法の特徴は輻射加熱または伝導加熱を利用するアニール法と比較して処理時間を大幅に短縮できることや、半導体膜を選択的、局所的に加熱して、基板に殆ど熱的損傷を与えないことなどが挙げられる。 The characteristics of the laser annealing method are that the processing time can be significantly shortened compared with the annealing method using radiation heating or conduction heating, and the semiconductor film is selectively and locally heated to cause almost thermal damage to the substrate. There is no such thing.
一般に、レーザアニール法を用いて半導体膜の結晶化を行う際は、光学系を用いてビームスポットの形状を線状や長方形等の形状に整形して照射する。被照射物へのレーザ光の照射は、レーザ光に対して被照射物をビームスポットの短辺方向および長辺方向の2方向へ相対的に移動することにより、被照射物へのレーザ光の照射を効率的に行うことができ、量産性を高めることができる。なお、短辺方向とは長方形のビームスポットの短辺に平行な方向を指し、長辺方向とは長方形のビームスポットの長辺に平行な方向を指す。 In general, when a semiconductor film is crystallized using a laser annealing method, an optical system is used to shape and irradiate a beam spot into a linear shape or a rectangular shape. The irradiation of the laser beam on the irradiated object is performed by moving the irradiated object relative to the laser beam in two directions, ie, the short side direction and the long side direction of the beam spot. Irradiation can be performed efficiently and mass productivity can be improved. The short side direction refers to a direction parallel to the short side of the rectangular beam spot, and the long side direction refers to a direction parallel to the long side of the rectangular beam spot.
レーザアニール法においては、被照射物に対するレーザ光の照射位置を制御することが重要になる。従来、レーザ光の照射位置を正確に制御するにあたって、被照射物に基準となるマーカーを設け、該マーカーを基にCCD(Charge Coupled Device)カメラやパソコン等を含む画像処理手段を用いて照射位置の制御を行う手法が用いられている。(例えば特許文献1)
しかし、被照射物に設けられたマーカーを基準としてCCDカメラ等を含む画像処理手段を用いて、レーザ光の照射位置を一度決定しても、レーザ光の照射を繰り返すうちにレーザ光の照射を行いたい領域に対して照射位置がずれるという問題が生じる。これは、レーザ光を照射する際にステージ等の移動装置を用いた場合、その移動装置が絶対的な精度を持っていないためである。 However, even if the irradiation position of the laser beam is determined once using an image processing means including a CCD camera or the like with reference to the marker provided on the irradiated object, the laser beam is irradiated while the laser beam irradiation is repeated. There arises a problem that the irradiation position is shifted with respect to the region to be performed. This is because when a moving device such as a stage is used when irradiating laser light, the moving device does not have absolute accuracy.
照射開始直後はこのずれはわずかであるが、ステージの移動が繰り返し行われるにつれて、徐々にそのずれが大きくなる。例えば、一辺が1メートルを超える基板にμm単位でレーザ光の照射位置を制御しようとした場合、移動によるずれが顕著に現れ大きな問題となる。 This deviation is slight immediately after the start of irradiation, but gradually increases as the stage is repeatedly moved. For example, when an attempt is made to control the irradiation position of the laser beam in units of μm on a substrate having a side longer than 1 meter, a shift due to movement appears remarkably and becomes a serious problem.
レーザ光を照射する位置がずれることによって、例えば、基板上に形成した非晶質半導体膜にレーザ光を照射して結晶化を行う場合、結晶化されない領域やレーザ光が重複して照射される領域が形成されるといった問題が生じる。このようにして形成された半導体膜を用いてTFTを作製しても、その電気特性にバラツキが生じ、信頼性が低下してしまうことが考えられる。 For example, when crystallization is performed by irradiating laser light to an amorphous semiconductor film formed on a substrate due to a shift in the position of irradiating laser light, a non-crystallized region or laser light is irradiated repeatedly. There arises a problem that a region is formed. Even when a TFT is manufactured using the semiconductor film formed in this way, it is considered that the electrical characteristics vary and the reliability is lowered.
また、非晶質半導体膜にレーザ光を照射して結晶化する際に、結晶をレーザ光の走査方向に沿って成長させるため、ある一定の速度でレーザ光に対して被照射物を相対的に2方向に移動させてレーザ光の照射を行う。この場合、レーザ光の照射位置をCCDカメラ等を含む画像処理手段を用いて2方向において制御する場合、位置の制御に時間がかかり処理速度が遅くなる。また、レーザ光に対する被照射物の移動速度が速い場合には、レーザ光の照射位置を制御するために、非常に高性能の画像処理手段が必要となってくる。 Further, when crystallization is performed by irradiating the amorphous semiconductor film with laser light, the crystal is grown along the scanning direction of the laser light. The laser beam is irradiated in two directions. In this case, when the irradiation position of the laser beam is controlled in two directions using an image processing means including a CCD camera or the like, it takes time to control the position and the processing speed is slowed down. Further, when the moving speed of the object to be irradiated with respect to the laser light is fast, a very high-performance image processing means is required to control the irradiation position of the laser light.
そこで、本発明は上記問題を鑑み、従来に比べて、レーザ光の照射位置を高精度で制御することが可能なレーザ照射装置を提供することを課題とする。また、大型基板上に形成された半導体にも高精度でレーザ光を照射することにより半導体装置を作製する方法を提供することを課題とする。 In view of the above problems, it is an object of the present invention to provide a laser irradiation apparatus capable of controlling the irradiation position of laser light with higher accuracy than in the past. It is another object of the present invention to provide a method for manufacturing a semiconductor device by irradiating a semiconductor formed over a large substrate with laser light with high accuracy.
上記の問題は、レーザ光の照射を行っている際の位置決めの回数が少ないことや、レーザ光に対する被照射物のビームスポットの短辺方向と長辺方向への移動を区別せずに同様に行うことに原因があると考えられる。 The above-mentioned problems are similarly caused by the fact that the number of times of positioning when performing laser light irradiation is small and the movement of the beam spot of the irradiated object with respect to the laser light in the short side direction and the long side direction is not distinguished. There seems to be a cause in doing.
したがって、本発明では、レーザ光の照射位置に合わせて複数のマーカーを設けて照射位置を正確に決定する機会を増やし、被照射物のビームスポットの短辺方向への移動と長辺方向への移動の役割を考え、短辺方向への移動の速度と長辺方向への移動の速度をそれぞれ別々に設定する。具体的には、被照射物にアニールを行うビームスポットの短辺方向への移動は位置を高精度で制御する必要性がないため上記長辺方向への移動よりも速い速度で行い、レーザ光を照射する位置を決定する長辺方向への移動は上記短辺方向への移動よりも遅い速度で行い、高精度でレーザ光の照射する位置を制御する。 Therefore, in the present invention, a plurality of markers are provided in accordance with the irradiation position of the laser beam to increase the chance of accurately determining the irradiation position, and the movement of the beam spot of the irradiated object in the short side direction and the long side direction are increased. Considering the role of movement, the speed of movement in the short side direction and the speed of movement in the long side direction are set separately. Specifically, the movement of the beam spot that anneals the irradiated object in the short side direction does not need to be controlled with high accuracy, so it is performed at a faster speed than the movement in the long side direction. The movement in the long side direction for determining the position to irradiate is performed at a slower speed than the movement in the short side direction, and the position to which the laser beam is irradiated is controlled with high accuracy.
なお、本発明におけるレーザアニールとは、半導体基板又は半導体膜に形成された損傷層やアモルファス層を結晶化する技術や、基板上に形成された非晶質半導体膜を結晶化させる技術、そして非単結晶半導体をアニールする技術を指している。また、半導体基板又は半導体膜の平坦化や表面改質に適用される技術も含んでいる。 The laser annealing in the present invention is a technique for crystallizing a damaged layer or an amorphous layer formed on a semiconductor substrate or semiconductor film, a technique for crystallizing an amorphous semiconductor film formed on a substrate, and non- It refers to the technology for annealing single crystal semiconductors. Moreover, the technique applied to planarization and surface modification of a semiconductor substrate or a semiconductor film is also included.
本発明のレーザ照射装置は、第1のレーザ光を射出するレーザ発振器と、第1のレーザ光を被照射物の表面において短辺と長辺を有する細長い形状のビームスポットに整形する光学系と、第1のレーザ光に対して被照射物を前記ビームスポットの長辺方向および短辺方向に相対的に移動させる手段と、第1のレーザ光に対する被照射物の前記ビームスポット長辺方向への移動を短辺方向への移動より遅い速度で行う手段と、レーザ位置決め機構(第1のレーザ光の照射位置を決めるまたは制御する機構)とを有していることを特徴としている。また、レーザ位置決め機構は、第1のレーザ光に対する被照射物の前記ビームスポット長辺方向への相対的な移動を制御する手段を有することを特徴としている。 A laser irradiation apparatus according to the present invention includes a laser oscillator that emits a first laser beam, an optical system that shapes the first laser beam into an elongated beam spot having a short side and a long side on the surface of an irradiation object. Means for moving the irradiated object relative to the first laser beam in the long side direction and the short side direction of the beam spot, and the beam spot of the irradiated object relative to the first laser beam in the long side direction. And a laser positioning mechanism (mechanism for determining or controlling the irradiation position of the first laser beam). The laser positioning mechanism is characterized by having means for controlling the relative movement of the object to be irradiated in the beam spot long side direction with respect to the first laser beam.
レーザ位置決め機構は、少なくとも第2のレーザ光を射出する第2のレーザ発振器と、第2のレーザ光を検出する検出器を備え、被照射物上に形成されたマーカーの位置を読み取って第1のレーザ光の照射位置を制御する手段を有している。レーザ位置決め機構は走査ステージと連動しており、走査ステージを動かす場合はレーザ位置決め機構によって走査ステージの移動、停止が制御される。 The laser positioning mechanism includes at least a second laser oscillator that emits the second laser light and a detector that detects the second laser light, and reads the position of the marker formed on the irradiation object to obtain the first laser beam. Means for controlling the irradiation position of the laser beam. The laser positioning mechanism is interlocked with the scanning stage. When the scanning stage is moved, movement and stop of the scanning stage are controlled by the laser positioning mechanism.
また、本明細書中で細長い形状とは、その細長い形状の第1の方向と当該第1の方向と垂直な第2の方向に対して、短辺と長辺を有していればどのような形状でもよく、長方形や線状や楕円等の形状が含まれる。本発明において、細長い形状に整形されたビームスポットの長辺方向および短辺方向とは、それぞれ、短辺に平行な方向を短辺方向とよび、長辺に平行な方向を長辺方向とよぶ。例えば、楕円の形状に整形されたビームスポットの長辺方向および短辺方向とは、楕円状の異なる2点を結んだときにその間隔が最も長くなる線分に平行な方向を長辺方向といい、その長辺方向に直角な方向に平行な方向を短辺方向という。 In addition, in this specification, an elongate shape is any shape having a short side and a long side with respect to a first direction of the elongate shape and a second direction perpendicular to the first direction. Any shape may be used, and shapes such as rectangles, lines, and ellipses are included. In the present invention, the long side direction and the short side direction of a beam spot shaped into an elongated shape are respectively referred to as a short side direction and a direction parallel to the long side as a long side direction. . For example, the long side direction and the short side direction of a beam spot shaped into an ellipse shape are defined as a long side direction that is parallel to a line segment having the longest distance between two different points of the ellipse. The direction parallel to the direction perpendicular to the long side direction is called the short side direction.
本発明のレーザ照射装置は、第1のレーザ光に対して被照射物が、長方形、線状または楕円等の細長い形状に整形されたビームスポットの短辺方向へ相対的に移動している際に、被照射物へ第1のレーザ光を照射してアニールを行うものである。被照射物への第1のレーザ光が重複して照射されたり、第1のレーザレーザ光が照射されない領域が生じたりしないように、被照射物の正確な位置に第1のレーザ光の照射を行うためにはビームスポットの長辺方向への移動を高い精度で制御する必要がある。そのため、レーザ位置決め機構は、第1のビームスポットの長辺方向への移動を制御できることを特徴としている。 In the laser irradiation apparatus of the present invention, the irradiated object moves relative to the first laser beam in the short side direction of the beam spot shaped into an elongated shape such as a rectangle, a line, or an ellipse. Further, annealing is performed by irradiating the irradiated object with the first laser beam. Irradiation of the first laser light on the exact position of the object to be irradiated is prevented so that the first laser light is not irradiated on the object to be overlapped or a region where the first laser laser light is not irradiated is generated. Therefore, it is necessary to control the movement of the beam spot in the long side direction with high accuracy. Therefore, the laser positioning mechanism is characterized in that the movement of the first beam spot in the long side direction can be controlled.
また、レーザ位置決め機構を用いてマーカーの位置を読み取る方法としては、被照射物においてマーカーが形成されている面に第2のレーザ光を照射して被照射物に形成されたマーカーを透過した第2のレーザ光を検出するものなどが挙げられる。この場合被照射物においてマーカーが形成されている面に照射するレーザ光には、被照射物上に形成されたマーカー部分は透過するがそれ以外の部分は透過しないものを用いる。例えば、ガラス基板上に半導体膜を形成した場合、マーカーは選択的に半導体膜のある部分を除去して形成されているので、ガラス基板を透過し且つ半導体膜に吸収されるレーザ光を用いるとよい。 In addition, as a method of reading the position of the marker using the laser positioning mechanism, the second laser beam is irradiated on the surface of the irradiated object where the marker is formed, and the marker formed on the irradiated object is transmitted through the first And the like that detect the second laser beam. In this case, a laser beam that irradiates the surface of the irradiated object on which the marker is formed uses a laser beam that transmits the marker part formed on the irradiated object but does not transmit the other part. For example, when a semiconductor film is formed over a glass substrate, the marker is formed by selectively removing a portion of the semiconductor film, so that when laser light that passes through the glass substrate and is absorbed by the semiconductor film is used. Good.
また、マーカーの位置の読み取りは、被照射物に形成されたマーカーを透過する場合に限られず、マーカーに反射したレーザ光を検出することによっても同様に行うことができる。ガラス基板上に半導体膜を形成した場合、ガラス基板と半導体膜とで反射率の差が大きいレーザ光を用いるとよい。 Further, the reading of the marker position is not limited to the case of passing through the marker formed on the irradiated object, and can be similarly performed by detecting the laser light reflected by the marker. In the case where a semiconductor film is formed over a glass substrate, laser light with a large difference in reflectance between the glass substrate and the semiconductor film may be used.
レーザ位置決め機構は、第1のビームスポットの長辺方向、つまり移動させる2方向のうちの1方向への被照射物の移動を制御する。この場合、被照射物の表面に形成されるマーカーの形状は、被照射物が第1のビームスポットの長辺方向に移動した際に第2のレーザ光を検出しやすい形状にするのが好ましく、例えば第1のビームスポットの短辺方向に沿ってマーカーを細長くするのがよい。 The laser positioning mechanism controls the movement of the irradiation object in the long side direction of the first beam spot, that is, in one of the two directions to be moved. In this case, it is preferable that the shape of the marker formed on the surface of the irradiated object is such that the second laser beam can be easily detected when the irradiated object moves in the long side direction of the first beam spot. For example, the marker may be elongated along the short side direction of the first beam spot.
本発明の半導体装置の作製方法は、レーザ発振器から射出されたレーザ光を走査ステージに配置された被照射物の表面において、短辺と長辺を有する細長い形状のビームスポットとなるように整形し、レーザ光を発振させながら、レーザ光に対して走査ステージをビームスポットの長辺方向および短辺方向へ相対的に移動させて被照射物をアニールし、レーザ光に対する被照射物のビームスポット長辺方向への移動を、ビームスポット短辺方向への移動より遅い速度で行い、且つ、被照射物に形成されたマーカーを検出することによって制御することを特徴としている。 In the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, laser light emitted from a laser oscillator is shaped so as to be a long and narrow beam spot having a short side and a long side on the surface of an irradiation object placed on a scanning stage. While the laser beam is oscillated, the irradiation stage is annealed by moving the scanning stage relative to the laser beam in the long side direction and the short side direction of the beam spot, and the beam spot length of the irradiation object with respect to the laser beam The movement in the side direction is performed at a speed slower than the movement in the short side direction of the beam spot, and control is performed by detecting a marker formed on the irradiated object.
本発明では、被照射物のビームスポットの短辺方向への移動と長辺方向への移動の役割を考えて、移動速度をそれぞれ別々に設定する。被照射物を第1のレーザ光に対してビームスポットの短辺方向へ相対的に移動する際は100mm/sec以上20m/sec以下の速度で行うことが好ましい。この速度は、アニールによって粒径の大きい結晶が得られる範囲であり、20m/sec以上の速度で行った場合はレーザの走査方向に沿って結晶が成長しない。また、被照射物を第1のレーザ光に対してビームスポットの長辺方向へ相対的に移動する際は、高い位置精度が要求されるため、100mm/sec未満の遅い速度で行うことが好ましい。 In the present invention, considering the role of movement of the beam spot of the irradiated object in the short side direction and the movement in the long side direction, the moving speed is set separately. When the object to be irradiated is moved relative to the first laser beam in the short side direction of the beam spot, it is preferably performed at a speed of 100 mm / sec or more and 20 m / sec or less. This speed is within a range in which a crystal having a large particle diameter can be obtained by annealing, and when it is performed at a speed of 20 m / sec or more, the crystal does not grow along the laser scanning direction. Further, when the object to be irradiated is moved relative to the first laser beam in the long side direction of the beam spot, high positional accuracy is required, and therefore, it is preferable to perform at a slow speed of less than 100 mm / sec. .
なお、レーザ光を照射してアニールを行う場合に、第1のレーザ光を固定して走査ステージ上に配置された被照射物を移動させてアニール行ってもよいし、被照射物を固定して第1のレーザ光を移動させてアニールを行ってもよい。また、第1のレーザ光と被照射物の両方を移動させてアニールを行ってもよい。 Note that when annealing is performed by irradiating laser light, the first laser light may be fixed and the irradiated object placed on the scanning stage may be moved for annealing, or the irradiated object may be fixed. Then, annealing may be performed by moving the first laser beam. Further, annealing may be performed by moving both the first laser beam and the object to be irradiated.
また、本発明において、レーザ位置決め機構を少なくとも2つ以上用いることによってレーザ光を照射する位置を高精度で制御することができる。被照射物の両端にマーカーを形成し、レーザ光を1回走査するごとに一方の端部のマーカーを読み取ることによって、走査する度に照射位置の制御を行うことが可能となる。2つ以上のレーザ位置決め機構はどのように配置してもよいが、第1のレーザ光を挟んで一直線上に配置することが好ましい。 In the present invention, the position where the laser beam is irradiated can be controlled with high accuracy by using at least two laser positioning mechanisms. By forming markers at both ends of the irradiation object and reading the marker at one end each time the laser beam is scanned once, the irradiation position can be controlled each time scanning is performed. The two or more laser positioning mechanisms may be arranged in any manner, but are preferably arranged on a straight line with the first laser beam interposed therebetween.
本発明では、第1のレーザ発振器から射出される第1のレーザ光として連続発振のレーザ光を用いることによって、走査方向に沿って長く伸びた大粒径の結晶領域が形成される。第1のレーザ発振器としてはYAGレーザ、YVO4レーザ、セラミックレーザ、GdVO4レーザ、YLFレーザ、Arレーザを用いることができる。また、10MHz以上の非常に周波数の高いパルスレーザ発振器から射出されるレーザ光も第1のレーザ光として利用できる。 In the present invention, a continuous-wave laser beam is used as the first laser beam emitted from the first laser oscillator, thereby forming a large-grain crystal region that extends long along the scanning direction. As the first laser oscillator, a YAG laser, a YVO 4 laser, a ceramic laser, a GdVO 4 laser, a YLF laser, or an Ar laser can be used. Laser light emitted from a pulse laser oscillator with a very high frequency of 10 MHz or higher can also be used as the first laser light.
本発明は、被照射物に複数のマーカーをレーザ光の照射位置に合わせて設け、レーザ位置決め機構を用いてレーザ光の照射位置を制御することによって、被照射物に均一にレーザ光を照射することができる。また、レーザ光の照射位置を1方向において高精度で制御してレーザ光を照射することにより、大型基板上に形成された半導体膜の全面を均一にアニールすることができる。 In the present invention, a plurality of markers are provided on an object to be irradiated in accordance with a laser light irradiation position, and the laser light irradiation position is controlled using a laser positioning mechanism, whereby the object is irradiated with the laser light uniformly. be able to. Further, the entire surface of the semiconductor film formed over the large substrate can be annealed uniformly by controlling the irradiation position of the laser light with high accuracy in one direction and irradiating the laser light.
本発明の実施の形態について、図面を用いて以下に説明する。但し、本発明は以下の説明に限定されず、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、本発明は以下に示す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、以下に説明する本発明の構成において、同じものを指す符号は異なる図面間で共通して用いる。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following description, and it is easily understood by those skilled in the art that modes and details can be variously changed without departing from the spirit and scope of the present invention. Therefore, the present invention should not be construed as being limited to the description of the embodiments below. Note that in the structures of the present invention described below, the same reference numerals are used in common in different drawings.
(実施の形態1)
本実施の形態では、本発明のレーザ照射装置および当該レーザ照射装置を用いた半導体装置の作製方法の一例に関して、図面を用いて説明する。
(Embodiment 1)
In this embodiment, an example of a laser irradiation apparatus of the present invention and a method for manufacturing a semiconductor device using the laser irradiation apparatus will be described with reference to drawings.
図1において、本実施の形態では、被照射物としてガラス基板106上に半導体膜105を成膜したものを用意する。ここでは、半導体膜105をガラス基板上に成膜した後、当該半導体膜105に円形状のマーカー113a、113bおよび矩形状のマーカー114をマスクパターニングあるいは高出力のレーザ光により選択的に形成する。本実施の形態では、基板106の一方の端部から他方の端部までレーザ光の照射を行う走査回数と同数の矩形状のマーカー114を基板の両端部(半導体膜105の両端部)にそれぞれ設ける構成とする。なお、基板106としては、ガラス基板の他にも透光性を有するものであればどのようなものを用いてもよく、例えばプラスチック等の基板を用いることも可能である。
In FIG. 1, in this embodiment mode, a
本実施の形態では、マーカー114は基板に形成された半導体膜105を選択的に除去して設けられる。そして、ガラス基板106は透過するが半導体膜105は透過しないレーザ光111e、112eが入射した場合、マーカー114が形成されている箇所においては、半導体膜105が除去されているので入射されたレーザ光111e、112eは、ガラス基板106を透過する。この透過したレーザ光111e、112eをそれぞれ光検出器111d、112dを用いて検出する。光検出器は光を電流に変換し測定することができ、電流値がある一定値以上流れた時に応答するものとする。
In this embodiment mode, the
一方、マーカー114のない箇所、つまり半導体膜105が成膜されている箇所においては、入射されるレーザ光は透過しないため光検出器111d、112dには検出されない。このように、レーザ光と光検出器を用いることによって、基板上の照射位置を正確に決定することができる。
On the other hand, in a portion where the
なお、ここでは検出器として光が照射された際に光を電流に変換することによってその光を検出する場合を示したが、これに限らず、光が照射されたときにその光を検出できるものであればどのような検出器を用いても良い。例えば光が照射された際に光を熱に変換することによってその光を検出する検出器などを用いてもよい。これは、光が物質に吸収されるとそのエネルギーが熱に変換されて物質の温度上昇が起こり、その結果生じる物理的変化を利用するものである。これを用いた場合、基板106を透過したレーザ光111eおよび112eがそれぞれ111dおよび112dに照射された際の温度変化により検出することができる。
In addition, although the case where the light is detected by converting the light into an electric current when the light is irradiated as a detector is shown here, the present invention is not limited to this, and the light can be detected when the light is irradiated. Any detector can be used. For example, a detector that detects light by converting the light into heat when irradiated with light may be used. In this method, when light is absorbed by a substance, the energy is converted into heat, the temperature of the substance increases, and the resulting physical change is utilized. When this is used, it can be detected by the temperature change when the
レーザ発振器101から射出したレーザ光は、ミラー102によって反射し、その進行方向をガラス基板106上に成膜された半導体膜105に対して垂直な方向に変換される。その後、レーザ光は、2枚のシリンドリカルレンズ103、104によってそれぞれ一軸方向に集光され、半導体膜105上で線状に整形される。なお、ここでは、レーザ発振器101から射出したレーザ光を第1のレーザ光とし、第1のレーザ光によって半導体膜105上に形成されるレーザ光のビームスポットを第1のビームスポットとする。
Laser light emitted from the
本実施の形態では、第1のビームスポットを線状、楕円状または長方形状に整形して用いるのが好ましい。このように、第1のビームスポットを線状、楕円状または長方形状に整形することによって、第1のレーザ光を第1のビームスポットの短辺方向に沿ってガラス基板106の端部から端部まで相対的に移動させることによって、レーザアニールを効率良く行うことができる。また、レーザ発振器101として、YAGレーザ、YVO4レーザ、セラミックレーザ、GdVO4レーザ、YLFレーザ、Arレーザ等を用いることができる。また、10MHz以上の非常に周波数の高いパルスレーザ発振器から射出されるレーザ光もレーザ光として利用できる。
In the present embodiment, it is preferable to use the first beam spot after shaping it into a linear, elliptical or rectangular shape. In this way, by shaping the first beam spot into a linear, elliptical, or rectangular shape, the first laser beam is end-to-end from the end of the
また、本実施の形態では、ガラス基板106は回転ステージ107上に設置されており、回転ステージ107はX軸方向に移動するX軸ステージ108、Y軸方向に移動するY軸ステージ109上に設置されている。半導体膜105には前述したようにパターニング等によって得られる矩形状のマーカー114が形成されている。
In this embodiment, the
第1のレーザ光を半導体膜105に照射してアニールを行う場合、第1のビームスポットの短辺方向(X軸方向)に対してガラス基板106がX軸ステージを往復して移動することにより、効率良くアニールを行うことができる。この場合、X軸方向に第1のレーザ光を半導体膜105の一方の端部から他方の端部に1回走査することによって得られる大粒径の結晶領域の幅(以後、大粒径の結晶領域が形成される幅をd1と記す)の分ずつY軸ステージをY軸方向にスライドさせる。その後、再び先ほどとは逆のX軸方向に1回移動させてアニールを行い、Y軸方向にd1だけスライドさせる、という操作を繰り返すことによって無駄なく半導体膜105全面に第1のレーザ光を照射することができる。(図2参照)
When annealing is performed by irradiating the
第1のレーザ光の照射位置は、前述したレーザ光111eまたは112eがマーカー114a〜114fを透過して光検出器111dまたは112dに検出された際に、Y軸ステージが停止することによって制御される。つまり、マーカー114a、114d、114eおよびマーカー114b、114c、114fの中心間距離を設定することによって、任意の値でY軸方向の移動を制御することができる。
The irradiation position of the first laser beam is controlled by stopping the Y-axis stage when the
この場合、それぞれマーカーの中心間距離をd1の間隔で隣り合うように設定するのが好ましい。これらのマーカー114a〜114fを基にしてY軸方向の移動を制御することによって、Y軸ステージ109もd1の間隔で移動し、半導体膜105全面へのレーザ光の照射が可能となる。なお、マーカーの間隔は、照射されるレーザ光のビームスポット径や大粒径領域が形成される幅を考慮して実施者が用途に合わせて適宜設定すればよい。
In this case, it is preferable to set the distance between the centers of the markers so as to be adjacent to each other at an interval of d 1 . By based on these
これらのマーカーにレーザ発振器111a、112aからそれぞれ射出されたレーザ光111e、112eが入射した場合、入射したレーザ光が光検出器111d、112dにより検出される。レーザ発振器111a、112aからそれぞれ射出されるレーザ光111e、112eを第2のレーザ光とし、第2のレーザ光によって形成されるレーザ光のビームスポットを第2のビームスポットとする。
When the
ここでは、前記レーザ発振器111a、112aから射出されるレーザ光には、ガラス基板には吸収されないが半導体膜には吸収される、出力が1mW以下のグリーン或いはブルーの波長のレーザ光を用いる。レーザ発振器111a、112aからそれぞれ射出したレーザ光111e、112eは、それぞれミラー111b、112bによって、ガラス基板106に垂直方向に入射され、対物レンズ111c、112cによって円状のビームスポットになるよう整形される。これら、レーザ発振器111a、ミラー111b、対物レンズ111c、光検出器111dからなる系をレーザ位置決め機構111と称する。また、同様に112a〜112dをレーザ位置決め機構112とする。
Here, as the laser light emitted from the
また、レーザ位置決め機構は少なくとも2系統用いる。これは、ガラス基板106がX軸ステージ108上でX軸方向に往復動作をするため、ガラス基板のX軸上において左右両端にそれぞれ位置を決めるための手段を設けるためである。
Further, at least two laser positioning mechanisms are used. This is because the
なお、本実施の形態においてマーカー114は矩形状としたが、これに限らず楕円状や円状としてもよい。また、位置の制御に用いる第2のビームスポットの形状も円状に限らず、楕円状や矩形状としてもよいが、Y軸方向に平行な方向の第2のビームスポットの長さは、マーカー114の幅より十分に小さくし、高い位置決め精度を保つようにする。
In the present embodiment, the
本実施の形態においては、第1のビームスポットの走査筋が均一な間隔を保ちながら照射面上において走査されることが重要であるため、マーカー114を用いて正確に位置の制御を行うのは第1のビームスポットの長辺方向、つまりY軸方向とする。そのため、マーカー114の形状はX軸方向に平行な辺をY軸方向に平行な辺より十分に長くすると、基板がY軸方向に移動した際に照射した第2のレーザ光を検出しやすくなるため好ましい。
In the present embodiment, it is important that the scanning stripe of the first beam spot is scanned on the irradiation surface while maintaining a uniform interval. Therefore, the position is accurately controlled using the
また、基板のX軸方向への移動は、レーザ光の照射によって粒径の大きい結晶が得られる100mm/sec〜20m/secの速度で行うとよい。一方、基板のY軸方向への移動は、レーザ位置決め機構がマーカーを読み取って正確に位置を制御できる速度に設定すればよく、この場合100mm/sec未満の速度で行う。 Further, the movement of the substrate in the X-axis direction is preferably performed at a speed of 100 mm / sec to 20 m / sec at which a crystal having a large particle diameter is obtained by laser light irradiation. On the other hand, the movement of the substrate in the Y-axis direction may be set at a speed at which the laser positioning mechanism can read the marker and accurately control the position. In this case, the movement is performed at a speed of less than 100 mm / sec.
第1のレーザ光を照射する開始位置を決定する際、基板の回転方向のずれを修正するために固定されたCCDカメラ110と2つのマーカー113a、113bを利用する。この手法は従来用いられる手法であり、このマーカー113a、113bを用いて、マーカーに対する基板の回転角度を修正し、照射開始位置を決定する。回転方向のずれを補正する方法としては、まず固定CCDカメラ110の下に、マーカー113aを移動させ、マーカー113aのXa、Ya座標を得る。次にマーカー113bをCCDカメラ110の下に移動させ、マーカー113bのXb、Yb座標を得る。このとき、Yb−Ya=0となるように回転ステージ107を移動させることで、ステージの回転方向のずれを補正することができる。
When determining the start position for irradiating the first laser beam, a fixed
本実施の形態では、マーカー113a、113bを用いてレーザ照射開始位置が決定した時点で、第2のレーザ光111eがマーカー114aに入射するように設定する。この場合を、図2を用いて説明する。
In this embodiment, it is set so that the
図2において、第2のレーザ光がマーカー114aに入射した場合、マーカー114aの部分は半導体膜が形成されていないためレーザ光111eが基板を透過する。透過したレーザ光は、基板の下方に設置した光検出器111dによって検出され、この検出時にY軸ステージ109は停止する。そして、Y軸ステージの停止と同時にX軸ステージの移動が開始される。
In FIG. 2, when the second laser beam is incident on the
はじめに、図2に示すQ1方向にX軸ステージが移動することによって、半導体膜105にレーザ光が照射されC1部分のアニールが行われる。この場合、第1のビームスポットを固定して基板をX軸方向に移動しているので、基板が移動する方向と基板がビームスポットにより照射される方向は逆になる。X軸ステージの一方の端から移動が始まり、基板が徐々に加速され、一定の速度に達した後に第1のレーザ光が半導体膜105に入射してアニールが行われるようにする。つまり、第1のレーザ光が半導体膜に照射されている期間は、X軸方向の移動速度は一定を保つように設定する。一定の速度でレーザ光を照射することにより、半導体膜に対するアニールが均一に行われるので、結晶化を均一に行うことができる。
First, when the X-axis stage moves in the Q1 direction shown in FIG. 2, the
第1のビームスポットが半導体膜上のC1部分を走査し終えたら、基板が徐々に減速しはじめ、他方の端にきた時点で停止する。C1部分の走査において、ステージの始動位置と停止位置を図2中、点線で示す。また、第1のビームスポットによりアニールされる方向を点線矢印で示す。 When the first beam spot finishes scanning the C1 portion on the semiconductor film, the substrate starts to decelerate gradually and stops when it reaches the other end. In the scanning of the C1 portion, the start position and the stop position of the stage are indicated by dotted lines in FIG. The direction of annealing by the first beam spot is indicated by a dotted arrow.
次に、X軸ステージの停止と同時にY軸ステージの移動が開始する。Y軸ステージは第1のビームスポットの長辺方向、つまりY軸方向(図2のP方向)に移動するが、第2のレーザ光112eがマーカー114cに入射し、基板を透過した第2のレーザ光が光検出器112dによって検出されたときにY軸ステージ109が停止する。そして、今度はQ2方向にX軸ステージ108が移動することにより、C1の時とは逆方向からC2部分のアニールが行われる。C2部分のアニールが終わりX軸ステージの停止後、Y軸ステージが先ほどと同様にP方向に移動する。マーカー114eに第2のレーザ光111eが入射した時点で、光検出器111dに検出され、Y軸ステージ109が停止する。そして再びX軸ステージがQ1方向に動き出す。
Next, the movement of the Y-axis stage starts simultaneously with the stop of the X-axis stage. The Y-axis stage moves in the long side direction of the first beam spot, that is, the Y-axis direction (P direction in FIG. 2), but the
これら一連の動作を繰り返し行うことで、大面積のガラス基板106上に成膜された半導体膜105の全面に第1のレーザ光を照射することができる。基板全面にレーザアニールを行う場合も、位置を高精度に制御するのはY軸方向の1方向だけであるため、従来行われていたCCDカメラ等の画像処理用いて2方向の位置を制御する方法よりも短時間で正確な位置を読み取り、レーザ光の照射を効率よく行うことが可能となる。
By repeating these series of operations, the entire surface of the
本実施の形態においては、アニールを行う第1のレーザ光の走査回数と同数の矩形状のマーカー114をX軸方向における基板の両端部(半導体膜の両端部)にそれぞれ設ける図2に示す構成としたが、本発明はこれに限られず、第1のレーザ光の照射位置を制御でき基板全面に均一にアニールが行えるならマーカー114をどのように配置してもよい。例えば、図9に示すように、マーカー114をそれぞれX軸方向における基板106の両端部(半導体膜105の両端部)に交互に形成してもよい。上述した第1のレーザ光の照射方法では、基板のX軸方向にたいして1回走査する毎に、読み取るマーカーが、基板(半導体膜)のX軸方向の左右端部で異なるため、マーカー114をそれぞれX軸方向の両端に交互に形成した図9に示す場合も図2と同様に位置を制御することができる。さらに、この場合マーカー114の形成数が半分で済むため、処理速度も向上する。
In this embodiment, a
また、本実施の形態においては、X軸ステージとY軸ステージの移動は非同期で行っていたが、半導体膜に第1のレーザ光を均一に照射できる場合は、X軸ステージの移動とY軸ステージの移動は同期させて行ってもよい。例えばY軸ステージが移動している間にX軸ステージが移動していてもよい。この場合、X軸ステージの加速または減速している期間にY軸ステージの移動を行えばよい。あるいは、アニール中のビームスポットの位置を微調整するために、Y軸ステージをX軸ステージと同時に動作させてもよい。X軸ステージとY軸ステージの移動を同期させて行うことによって、さらに処理時間の短縮が可能となる。 In this embodiment, the movement of the X-axis stage and the Y-axis stage is performed asynchronously. However, when the first laser beam can be uniformly irradiated on the semiconductor film, the movement of the X-axis stage and the Y-axis stage are performed. The movement of the stage may be performed in synchronization. For example, the X axis stage may be moved while the Y axis stage is moving. In this case, the Y-axis stage may be moved while the X-axis stage is accelerating or decelerating. Alternatively, the Y-axis stage may be operated simultaneously with the X-axis stage in order to finely adjust the position of the beam spot during annealing. Processing time can be further shortened by synchronizing the movement of the X-axis stage and the Y-axis stage.
また、本実施の形態では、基板が配置された走査ステージを移動させて、被照射物に第1のレーザ光を照射する構成を示したが、第1のレーザ光を移動させてレーザ光を照射してもよいし、走査ステージの移動と第1のレーザ光の移動を組み合わせて行ってもよい。 In this embodiment mode, the scanning stage on which the substrate is arranged is moved to irradiate the irradiation object with the first laser beam. However, the laser beam is moved by moving the first laser beam. Irradiation may be performed, or the movement of the scanning stage and the movement of the first laser light may be combined.
(実施の形態2)
本実施の形態では、光検出器及びレーザ光の照射位置の補正用に用意したレーザ光を光学素子を用いて複数のレーザ光に分割し、当該複数に分割されたレーザ光の透過光を利用して照射位置を制御する例を、図3〜図5を用いて説明する。なお、図1及び図2と同じものを表す場合は、同じ符号を用いる。
(Embodiment 2)
In this embodiment, the laser light prepared for correcting the irradiation position of the photodetector and the laser beam is divided into a plurality of laser beams using an optical element, and the transmitted light of the divided laser beam is used. An example of controlling the irradiation position will be described with reference to FIGS. In addition, when the same thing as FIG.1 and FIG.2 is represented, the same code | symbol is used.
ガラス基板および当該ガラス基板上に設けられた半導体膜は、実施の形態1で用いたものと同様のものを用いる。図4は図3に示すレーザ照射装置におけるガラス基板及びステージの平面図である。ガラス基板106は回転ステージ107上に設置されており、回転ステージ107はX軸方向に移動するX軸ステージ108、Y軸方向に移動するY軸ステージ109上に設置されている。半導体膜105には前述したようにパターニング等によって得られる矩形状のマーカー114が形成されている。
The glass substrate and the semiconductor film provided over the glass substrate are similar to those used in Embodiment 1. FIG. 4 is a plan view of a glass substrate and a stage in the laser irradiation apparatus shown in FIG. The
ここで例えば、矩形状のマーカー114における短辺方向の長さを5μm、長辺方向の長さを1mm程度とした場合を考える。第1のビームスポットを半導体膜に照射してアニールを行った場合、本実施の形態において1回のレーザ光の照射によって結晶化により得られる大粒径領域の幅は500μmとする。基板をX軸上で一方の端部から他方の端部まで往復して移動する際、大粒径領域が形成される幅d1(この場合500μm)の分ずつY軸ステージ109をY軸方向にスライドさせてレーザ光を照射することによって基板全面に大粒径の結晶を形成することができる。そのため、この場合図4において、マーカー114a、114d、114eそしてマーカー114b、114c、114dのそれぞれの中心間距離が500μmの間隔で隣り合うように設定する。そうすることによって、これらのマーカーを基にしてY軸ステージ109が500μmの間隔で移動すれば、基板全面に均一にレーザ光を照射することができる。
Here, for example, consider a case where the length of the
なお、本実施の形態では、大粒径領域が形成される幅d1を500μmとし、それに伴いマーカー114の間隔も500μmとしたが、マーカーの間隔は、照射されるレーザ光のスポット径や結晶化させたい範囲などを考慮して実施者が用途に合わせて適宜設定すればよく、上記の数値に限定されない。
In the present embodiment, the width d 1 in which the large particle size region is formed is 500 μm, and the interval between the
これらのマーカーにレーザ発振器311a、312aから射出されたレーザ光が入射した場合に、3分割光検出器311f、312fに検出される。レーザ発振器311a、312aからそれぞれ射出されるレーザ光を第2のレーザ光とし、第2のレーザ光によって形成されるビームスポットを第2のビームスポットとする。
When the laser beams emitted from the
レーザ発振器311a、312aから射出されるレーザ光には、それぞれガラス基板には吸収されないが半導体膜には吸収されるレーザを用いる。本実施の形態ではレーザ発振器311a、312aからそれぞれ射出される第2のレーザ光を、それぞれ光学素子311b、312bによって真っ直ぐに進む0次光と+1次の回折光と−1次の回折光とを含む3つのレーザ光に分割する。そして、コリメートレンズ311c、312cによってビームの拡がりを抑え、ミラー311d、312dによってレーザ光の進行方向をガラス基板106に対して垂直方向に変換する。なお、光学素子311b、312bとしては例えば回折格子などを用いる。
Laser beams emitted from the
その後、それぞれ3つに分割されたレーザ光は、対物レンズ311e、312eによってガラス基板106上に集光され、ガラス基板を透過したレーザ光が3分割光検出器311f、312fによって検出される。上記、レーザ発振器311a、光学素子311b、コリメートレンズ311c、ミラー311d、対物レンズ311e、3分割光検出器311fからなる系をレーザ位置決め機構311と呼ぶ。同様に、312a〜312fをレーザ位置決め機構312とする。また、レーザ位置決め機構は、少なくともX軸ステージ108上の両端に2系統用いる。これは、ガラス基板106がX軸ステージ108上で往復動作をするためである。
Thereafter, the laser beams divided into three are condensed on the
ここで、ガラス基板106上での第2のビームスポットのサイズはそれぞれ直径5μmとする。3つに分割されたレーザ光のビームスポットにおけるそれぞれのビームスポットの中心間の距離p(3つのビームスポットの間隔p)を20μm程度に設定し、図4、図5に示すようにマーカー114の長辺方向に対し、斜めの配置を取るように調整する。このとき、0次光がマーカー114の中心にあるときには±1次光のビームスポットがそれぞれマーカー114の淵に掛かるように調整する。なお、ガラス基板106上における3つのビームスポットの間隔pは、光学素子のピッチ(回折格子における溝の間隔)をd、回折格子とコリメートレンズとの間隔をl、用いるレーザ光の波長をλとし、対物レンズとコリメータの焦点距離をそれぞれf0、fcとすると
但し、
で表される。
Here, the size of the second beam spot on the
However,
It is represented by
3つのビームスポットの位置に合わせ、ガラス基板106の下側に3分割光検出器311f、312fを配置する。3分割光検出器311f、312fは3つのビームがそれぞれ分割された光検出器に入射するように配置する。
Three-divided
次に、図5を用いて、3つのビームスポットと3分割光検出器を用いた場合の位置を制御する手法について説明する。図5には3つのビームスポットがそれぞれ円で示してあり、点線で示した円の部分は半導体膜によって吸収され、光検出器に検出されない部分を示している。また、矩形状の実線はマーカー114を示しており、四角で示したのは3分割光検出器311fを表しており、分割されたそれぞれの光検出器を上から順に検出器311fa、検出器311fb、検出器311fcとした。
Next, a method for controlling the position when three beam spots and a three-divided photodetector are used will be described with reference to FIG. In FIG. 5, three beam spots are indicated by circles, and the circles indicated by dotted lines indicate portions that are absorbed by the semiconductor film and are not detected by the photodetector. A rectangular solid line indicates the
本位置決め手法において、中央の0次光が検出器311fbに検出され、かつ、その両側の±1次光が検出器311fa、検出器311fcにおいて同じ電流値を検出したとき(図5(b))に、信号が検出されてY軸ステージ109が停止するものとする。
In this positioning method, when the center zero-order light is detected by the detector 311fb, and the ± first-order lights on both sides thereof detect the same current value in the detector 311fa and the detector 311fc (FIG. 5B). Assume that the Y-
3つのビームスポットがマーカー114から左側にあるとき(図5(a))、検出器311faに検出される電流値は検出器311fcの電流値より小さくなるためY軸ステージ109は停止しない。また、3つのビームスポットがマーカー114から右側にあるとき(図5(c))、検出器311faに検出される電流値は検出器311fcの電流値より大きくなるためY軸ステージ109は停止しない。3つのビームスポットがマーカー114から外れた位置にあるとき(図5(d))、検出器311faに検出される電流値と検出器311fcに検出される電流値とが等しくなるが、検出器311fbに電流値が検出されないためY軸ステージ109は停止しない。
When the three beam spots are on the left side from the marker 114 (FIG. 5A), the current value detected by the detector 311fa is smaller than the current value of the detector 311fc, so the Y-
本手法を用いることで、マーカー114における短辺方向の中心位置を数μmの高精度で位置を制御することができる。なお、3つのビームスポットの径やマーカー114の大きさは、実施者が目的に合わせて適宜決めればよい。
By using this method, the position of the center position in the short side direction of the
本実施の形態においてマーカーは矩形状としたが、これに限らず楕円状や円状としてもよい。ただし、3つのビームスポットが前述した条件を満たさなければならない。位置を制御するのに用いる第2のビームスポット形状も円に限らず、楕円状や矩形状としてもよいが、高い位置決め精度を保つには真円が好ましい。 In the present embodiment, the marker has a rectangular shape, but is not limited to this and may have an elliptical shape or a circular shape. However, the three beam spots must satisfy the aforementioned conditions. The shape of the second beam spot used for controlling the position is not limited to a circle, and may be an ellipse or a rectangle. However, a perfect circle is preferable to maintain high positioning accuracy.
本発明においては、Y軸方向に対して第1のビームスポットが均一な間隔を保ちながら照射面上において走査されることが重要であるため、マーカーを用いて正確に位置を制御されるのは第1のビームスポットの長辺方向、つまりY軸方向とする。そのため、マーカー114の形状はX軸方向に平行な辺をY軸方向に平行な辺より長くすると、基板がY軸方向に移動した際に照射した第2のレーザ光を検出しやすくなるため好ましい。
In the present invention, since it is important that the first beam spot is scanned on the irradiation surface while maintaining a uniform interval with respect to the Y-axis direction, the position can be accurately controlled using the marker. The long side direction of the first beam spot, that is, the Y-axis direction is used. Therefore, it is preferable that the shape of the
次に、レーザ光を照射して半導体膜のアニールを行う。レーザ照射開始位置を決定する際に、基板の回転方向のずれを修正するために固定されたCCDカメラ110と2つの円状マーカー113a、113bを利用することができる。上述した実施の形態1と同様に、マーカー113a、113bの座標を得て、回転ステージ107により調整することによって、基板の回転方向のずれを補正することができる。
Next, laser light is irradiated to anneal the semiconductor film. When determining the laser irradiation start position, a fixed
レーザ照射開始位置が決定した時点で、第2のレーザ光がマーカー114aに入射するように設定し、実施の形態1と同様の方法でレーザ光の照射を行うことによって、ガラス基板106上に成膜された半導体膜105の全面を均一にアニールすることができる。また、実施の形態1の構成では、光検出器にある一定値以上の電流が流れた時点でYステージは停止してしまうが、本実施の形態では、分割された3つのビームスポットを用いることにより、さらに高精度で位置を制御することが可能となる。なお、本実施の形態では第2のレーザ光を3つに分割する例を示したが、3つに限られず第2のレーザ光を2つまたは4つ以上に分割して同様に行ってもよい。
When the laser irradiation start position is determined, the second laser beam is set to be incident on the
(実施の形態3)
本実施の形態では、光検出器及びレーザ光を基板に入射した時の反射光を利用したレーザ位置決め機構を用いてレーザ光の照射位置を決定する例を、図6及び図7を用いて説明する。
(Embodiment 3)
In this embodiment, an example in which an irradiation position of a laser beam is determined using a photodetector and a laser positioning mechanism that uses reflected light when the laser beam is incident on a substrate will be described with reference to FIGS. To do.
実施の形態1及び実施の形態2では、CCDカメラを用いて回転軸の角度調整を行ったが、本実施の形態では、レーザ光を3つに分割して得られる3つのビームスポットを有するレーザ光(3スポットレーザ)及びレーザ走査方向(X軸方向)に長く伸びたマーカーを用いて回転軸の角度調整を行う。また、ガラス基板の下方に光検出器を置く手法では、空間上の制限があるため、本実施の形態では、基板の上方に光検出器を設けることによりガラス基板及び半導体膜からの反射光の強弱を検出し位置決めを行う。 In Embodiments 1 and 2, the angle of the rotation axis is adjusted using a CCD camera. In this embodiment, a laser having three beam spots obtained by dividing a laser beam into three. The angle of the rotation axis is adjusted using light (three-spot laser) and a marker that extends long in the laser scanning direction (X-axis direction). In addition, since there is a space limitation in the method of placing a photodetector under the glass substrate, in this embodiment, by providing a photodetector above the substrate, reflected light from the glass substrate and the semiconductor film can be reduced. Detects strength and performs positioning.
図6において大面積のガラス基板606上に半導体膜605を成膜したものを用意する。本実施の形態では、半導体膜605をガラス基板606の全面に成膜した後、レーザ光の走査方向に長く伸びたマーカー614をマスクパターニングあるいは高出力のレーザ光により形成する。ここでは、レーザ光の走査回数と同数のマーカーをマスクパターニングによって設ける。
In FIG. 6, a
基板606の半導体膜605が形成されている面に対してレーザ光の照射を行った際、マーカー614が形成されている箇所は半導体膜が除去されているため、半導体膜表面と比較して反射するレーザ光の強度が異なる。例えば、波長632nmのレーザ光を照射した場合、非晶質半導体膜がガラス基板606上に55nm成膜してあるとき、反射率は約65%程度であり、非晶質半導体膜が形成されていないガラス基板では、反射率は10%程度である。
When the surface of the
反射したレーザ光を、3分割光検出器610f〜613fを用いて光が変換された電流値を検出し、電流値が特定の条件のときにY軸ステージ609が停止する。そして、電流値がある特定の条件を満たさないときには、ステージは停止しない。また、レーザ位置決め機構を同時に2系統用いて、基板の異なる2箇所において、3スポットレーザの反射光を検出することで、基板の回転方向のズレを調整する。これらのことを利用して、ビームスポットの照射位置を正確に決定する。
The reflected laser beam is detected by using the three-divided
レーザ発振器601から射出されたレーザ光は、ミラー602によって反射し、ガラス基板606上に成膜された半導体膜605に垂直な方向に入射される。入射された光は、2枚のシリンドリカルレンズ603,604によってそれぞれ一軸方向に集光され、半導体膜605上で線状に整形される。レーザ発振器601から射出したレーザ光を第1のレーザ光とし、第1のレーザ光によって形成されるビームスポットを第1のビームスポットとする。本実施の形態では第1のビームスポットを線状としたが、これに限らず楕円状やアスペクト比の大きい長方形状としてもよい。第1のビームスポットの短辺方向にガラス基板606を相対的に移動させることで、アニールを効率良く行うことができる。
The laser light emitted from the
図7は図6に示すレーザ照射装置におけるガラス基板及びステージの平面図である。両図で同じ箇所には同じ符号を用いている。ガラス基板606は回転ステージ607に載置されており、回転ステージ607はX軸方向に移動するX軸ステージ608、Y軸方向に移動するY軸ステージ609に設置されている。半導体膜605には前述したようにパターニング等によって得られる矩形状のマーカー614が形成されている。矩形状のマーカー614の形状は実施者がレーザ光のスポット等を考慮して適宜設定すればよい。
FIG. 7 is a plan view of a glass substrate and a stage in the laser irradiation apparatus shown in FIG. The same reference numerals are used for the same parts in both figures. The
また、マーカー614a、614b、614cのそれぞれの中心間距離も実施者が適宜設定すればよいが、これらのマーカーを基にしてY軸ステージ609が移動するため、第1のビームスポットによって半導体膜上に形成される大粒径領域の幅d1に設定することが好ましい。
Further, the practitioner may set the distances between the centers of the
これらのマーカーにレーザ発振器610a〜613aから射出されたレーザ光を入射させる。レーザ発振器610a〜613aから射出されるレーザ光を第2のレーザ光とし、第2のレーザ光によって形成されるビームスポットを第2のビームスポットとする。また、レーザ位置決め機構は、少なくとも4系統用いる。これは、ガラス基板606がX軸ステージ608で往復動作をするときに常に回転角度のずれを補正するためである。つまり、4つのレーザ光のうち2系統の位置決め機構がある瞬間にガラス基板上に位置できる間隔内で配置する。
Laser light emitted from the
前記レーザ発振器610a〜613aには、ガラス基板には反射効率が低く、半導体膜には反射効率の良い、出力が1mW以下のHeNeレーザ等の赤色レーザを用い、第2のレーザ光は、それぞれ光学素子610b〜613bによって真っ直ぐ進む0次光と+1次の回折光と−1次の回折光とを含む三つの波に分割され、コリメートレンズ610c〜613cによってビームの拡がりを抑え、ハーフミラー610d〜613dによってその進行方向がガラス基板606に対して垂直方向に変換される。
For the
その後レーザ光は、光学系610e〜613eによってガラス基板606上に集光される。ここで、レーザ発振器610a、光学素子610b、コリメートレンズ610c、ハーフミラー610d、対物レンズ610eおよび3分割光検出器610fからなる系をレーザ位置決め機構610と呼ぶ。また、同様に611a〜611f、612a〜612f、613a〜613fからなる系をそれぞれレーザ位置決め機構611、612、613とする。
Thereafter, the laser light is condensed on the
ここで、例えばガラス基板606上での第2のビームスポットのサイズはそれぞれ直径5μmとする。3つに分割されたレーザ光のビームスポットにおけるそれぞれのビームスポットの中心間の距離p(3つのビームスポットの間隔p)を20μm程度とし、図6、図7に示すようにマーカー614の長辺方向に対し、斜めの配置を取るように調整する。このとき、0次光がマーカー614の中心にあるときに±1次光が必ずマーカー614の淵に掛かるように調整する。
Here, for example, the size of the second beam spot on the
また、3つのビームスポットの位置に合わせ、ハーフミラー610d〜613dの直上にそれぞれ3分割光検出器610f〜613fを配置する。3分割光検出器610f〜613fは3つのビームがそれぞれ分割された光検出器に入射するように設置する。3つのビームスポットと3分割光検出器を用いた位置決めの検出手法については、実施の形態2(図5)に説明した手法を用いる。
Further, in accordance with the positions of the three beam spots, the three-divided
基板の回転方向のずれを修正するためにガラス基板上に設置した3分割光検出器610f〜613fのうち2つを同時に利用する。回転方向のずれを補正する方法としては、図5(b)の状態を2つの検出器が同時に満たすように回転及びY軸方向への移動を繰り返せばよい。例えば、図7においてP方向にY軸ステージが移動を開始し、3分割光検出器610f、611fのいずれか一方が先に図5(b)の状態を満たした場合、図7に示す、θ方向にステージを回転させ、もう一方の3分割光検出器が図5(b)の状態になる位置まで基板を回転させる。このとき回転した角度をθ1(0<θ1<π/2)、2つの3分割光検出器610f、611fの間隔をlとすると、後に図5(b)の状態を満たした3分割光検出器が図5(b)の状態になった位置からθ1/2だけ基板を逆方向に回転させて、さらにY軸ステージをl×θ1/4だけP方向に移動させることにより、マーカー614の角度のずれを補正することができる。
In order to correct the deviation in the rotation direction of the substrate, two of the three-divided
レーザ照射位置が決定した時点で、第2のレーザ光はマーカー614aに入射するように設定しておく。マーカー614には半導体膜が形成されていないため反射するレーザ光の強度は弱い。反射したレーザ光は、ハーフミラーの直上に設置した3分割光検出器610fによって検出され、特定の条件の電流値が検出された時にY軸ステージ609が停止する。
When the laser irradiation position is determined, the second laser beam is set to enter the
一方で、第1のビームスポットは図7に示すQ1方向にX軸ステージ608を用いてC1の部分を走査される。その後、Y軸ステージ609を用いてビームスポットの長辺方向、つまり図7中P方向にY軸ステージ609をスライドさせる。このとき第2のレーザ光がマーカー614bに入射し、反射したレーザ光が光検出器613fによって特定の条件を満たす電流値が検出された時に、Y軸ステージ609が停止する。
On the other hand, the first beam spot is scanned on the portion C1 using the
そして、今度はQ2方向に、X軸ステージ608を用いてC2の部分を照射する。その後、同様にY軸ステージ609をP方向に移動させるが、次のマーカー614cに第2のレーザ光が入射した時点で、3分割光検出器610fに特定の条件を満たす電流値が検出され、Y軸ステージ609が停止する。そして、X軸ステージをQ1方向に基板を移動する。
Then, the C2 portion is irradiated using the
これら一連の動作を繰り返し行うことで、大面積のガラス基板606上に成膜された半導体膜605の全面にレーザ光を照射することができる。光検出器を用いてレーザ光を感知することでステージを移動させれば、CCDカメラを用いて画像処理を行うよりも短時間で正確な位置決めを行うことができ、好ましい。また、本実施例では、レーザ位置決め機構とステージを連動させることで、ずれが起こらない構成となっている。
By repeating these series of operations, the entire surface of the
また、実施の形態1〜3では、基板が乗った走査ステージを移動させて、被照射物にレーザ光を照射する構成を示したが、本発明はこれに限られない。例えば、被照射物を固定してレーザ光を移動させてアニールを行ってもよいし、走査ステージの移動とレーザ光の移動を組み合わせて行ってもよい。 In the first to third embodiments, the configuration in which the scanning stage on which the substrate is placed is moved and the irradiated object is irradiated with the laser beam has been described, but the present invention is not limited to this. For example, the object to be irradiated may be fixed and the laser beam may be moved to perform annealing, or the movement of the scanning stage and the movement of the laser beam may be combined.
本実施例では、レーザ光の照射位置を制御するマーカーを選択的に形成することによって、結晶化させたい領域のみにアニールを行う構成に関して図8を用いて説明する。なお、上述した実施の形態と同様の箇所には、同じ記号を用いる。 In this embodiment, a structure in which annealing is performed only on a region to be crystallized by selectively forming a marker for controlling the irradiation position of laser light will be described with reference to FIG. In addition, the same symbol is used for the same location as the above-described embodiment.
上記実施の形態1〜3では、Y軸方向の位置を制御するマーカーを等間隔で配置することにより、基板全面にレーザ光を照射しアニールを行っていた。本実施例では、Y軸方向の位置を制御するマーカーの位置を選択的に形成することによって、結晶化を行いたい領域のみに選択的にレーザ光を照射する。 In the first to third embodiments, annealing is performed by irradiating the entire surface of the substrate with laser light by arranging markers for controlling the position in the Y-axis direction at equal intervals. In this embodiment, by selectively forming the position of the marker that controls the position in the Y-axis direction, only the region to be crystallized is selectively irradiated with the laser beam.
図8において、基板の両端に形成するマーカー914は実施の形態で示したような等間隔ではなく、選択的に形成されている。マーカー914によってY軸方向の位置の制御が行われており、形成されているマーカー914の長辺方向であるX軸方向に関してレーザ光の走査が行われる。つまり、マーカー914を、アニールして結晶化を行いたい位置に選択的に形成することによって、任意の場所にレーザ光を照射することができる。
In FIG. 8, the
なお、結晶化を行いたい領域は、基板に形成された半導体膜のうち、パターニング後に基板上に残される部分をあらかじめマスクにしたがって把握することができる。そして、少なくともパターニングすることで得られる部分を結晶化することが出来るようにレーザ光の走査部分を定め、走査部分にレーザ光のビームスポットがあたるようにマーカー914を配置して、半導体膜を部分的に結晶化する。つまり本実施例では、半導体膜全面にレーザ光を走査して照射するのではなく、少なくとも必要不可欠な部分が最低限結晶化できるようにレーザ光を走査する。
Note that, in the region where crystallization is desired, a portion of the semiconductor film formed over the substrate that remains on the substrate after patterning can be grasped in advance according to a mask. Then, a laser beam scanning portion is determined so that at least a portion obtained by patterning can be crystallized, and a
基板の全面でなく結晶化させたい領域のみにレーザ光の照射を選択的に行うことにより、アニールの処理効率が向上する。また、アニールを行いたい位置にあらかじめマーカーを配置しておくことによって、高精度で照射位置を制御することが可能となる。 By selectively irradiating only the region to be crystallized, not the entire surface of the substrate, the annealing processing efficiency is improved. In addition, by placing a marker in advance at a position where annealing is desired, the irradiation position can be controlled with high accuracy.
図8においては、位置の制御を、透過するレーザ光を検出する構成を示したが、実施の形態3(図7)で示したような反射で位置を制御するレーザ位置決め機構を用いてもよい。つまり、図7においてもマーカー614を選択的に形成し、結晶化を行いたい領域のみレーザ光の照射を行うことによってアニールの処理速度を向上することができる。
In FIG. 8, the configuration for detecting the transmitted laser beam is shown in the position control. However, a laser positioning mechanism that controls the position by reflection as shown in the third embodiment (FIG. 7) may be used. . That is, in FIG. 7, the annealing speed can be improved by selectively forming the
選択的にレーザ光の照射を行う場合の具体例を図10に示す。図10(A)は1つの基板から1つの半導体装置を作製する例を示しており、図10(B)は1つの基板から4つの半導体装置を作製する例を示している。図10(A)において、基板上に半導体膜701が形成されている。また、ここでは、後に形成される画素部707、信号線駆動回路702、走査線駆動回路703を点線で示している。基板の端部には、複数のマーカーが形成された領域(マーカー形成部704)が設けられている。
A specific example in the case of selectively irradiating laser light is shown in FIG. FIG. 10A illustrates an example in which one semiconductor device is manufactured from one substrate, and FIG. 10B illustrates an example in which four semiconductor devices are manufactured from one substrate. In FIG. 10A, a
この場合、マーカー形成部704は結晶化を行いたい部分のみに形成することによって、必要最小限の領域のみにレーザ光の照射を行う。図10では、画素部707、信号線駆動回路702および走査線駆動回路703の半導体膜が形成される部分に限定してレーザ光を照射することにより、処理速度を向上することができる。また、画素部707に関しても全面にレーザ光を照射するのではなく、パターニング後に基板上に半導体膜が残される部分に選択的にレーザ光を照射することができる。
In this case, the
また、図10(B)においても、基板上に形成された半導体膜708の端部にマーカー形成部706が設けられている。また、この場合、1枚の基板から複数の半導体装置を作製するが、ここでは後の工程においてスクライブライン705に沿って基板を分断することによって、4つの半導体装置を作製することができる。
Also in FIG. 10B, a
マーカー形成部706はマーカーが形成される部分であり、基板の両端に位置するように設けられている。この場合も図10(A)と同様に、マーカー形成部706を結晶化を行いたい部分(画素部、信号線駆動回路および走査線駆動回路の半導体膜が形成される部分)に設けることによって、必要最低限のレーザ光の照射でアニールを行うことができる。本発明の位置決め機構を用いることにより、大型基板において、正確に位置を制御してレーザ光の照射ができるため、同時に1枚の基板から複数の半導体装置を作製することが可能となり、より効率良く量産を行うことができる。
The
なお、本実施例は実施の形態1〜3と自由に組み合わせて実施することができる。 Note that this example can be implemented in combination with any of Embodiments 1 to 3.
上記実施の形態1〜3では、レーザ光を固定して被照射物が配置された走査ステージを移動させることによって被照射物にレーザ光を照射する方法に関して示した。本実施例では、レーザ光と被照射物が配置された走査ステージの両方を移動させることによってレーザアニールを行う例を、図15を用いて説明する。 In the first to third embodiments, the method of irradiating the irradiation object with the laser beam by moving the scanning stage on which the irradiation object is arranged while fixing the laser beam has been described. In this embodiment, an example in which laser annealing is performed by moving both the laser beam and the scanning stage on which the irradiation object is arranged will be described with reference to FIG.
図15についても図1と同様に、ガラス基板806上に半導体膜805を成膜したものを用意する。ガラス基板806は回転ステージ802上に設置されており、回転ステージ802は、X軸方向の1方向に移動する第1の走査ステージ801上に設置されている。また、半導体膜805には実施の形態1〜3と同様にパターニング等によって得られる矩形状のマーカー803が形成されている。
Similarly to FIG. 1, FIG. 15 is prepared by forming a
また、本実施例では、第2の走査ステージ804が設けられ、第2の走査ステージ804にはY軸方向に移動するレーザ発振装置807が備えられている。レーザ発振装置としては、上記実施の形態1〜3で用いたものと同様のものを用いればよい。また、レーザ発振装置として半導体レーザを用いることができる。半導体レーザは小型であるため、レーザ発振装置807を移動する場合に移動させやすいといった利点がある。
In this embodiment, a
図15において、レーザ光を半導体膜に照射してアニールを行う場合を考える。ビームスポットの短辺方向(X軸方向)にガラス基板806を移動させる際にレーザ光を半導体膜に照射することにより、アニールを行う。また、ビームスポットの長辺方向(Y軸方向)にレーザ発振装置807を移動させる際にはレーザ光の照射位置を制御するために高精度にレーザ発振装置807の移動を行う。
In FIG. 15, consider the case where annealing is performed by irradiating a semiconductor film with laser light. Annealing is performed by irradiating the semiconductor film with laser light when moving the
具体的には、X軸方向にガラス基板806を移動させて、ガラス基板806の一方の端から他方の端までレーザ光を照射した後、第2の走査ステージ804に備えられたレーザ発振装置807をY軸方向に移動させる。Y軸方向の移動はマーカーを選択的に配置することにより制御できる。その後、先ほどとは逆のX軸方向にガラス基板806を移動させてガラス基板806の一方の端から他方の端までレーザ光の照射を行い、その後Y軸方向にレーザ発振装置807を移動させる、という操作を繰り返すことによって基板全面にレーザ光を照射することができる。
Specifically, after moving the
この場合のレーザ光の照射位置は実施の形態と同様に第1の走査ステージ801の両端に配置されたレーザ位置決め機構808によって制御される。レーザ位置決め機構はレーザ発振装置807と連動しており、レーザ発振装置807の移動を制御する。また、レーザ発振装置807から射出されたレーザ光を、位置を制御するためのレーザとして兼用し、Y軸方向の位置を制御してもよいし、レーザ発振装置807に隣接して、位置決め用のレーザを別に搭載してもよい。
The irradiation position of the laser light in this case is controlled by
また、本実施例においても実施の形態と同様に、X軸方向に速い速度で移動させ、Y軸方向には遅い速度で移動させる。図15では、レーザ発振装置807は移動速度が遅いY軸方向に移動させガラス基板806をX軸方向に移動させているが、これと逆の構成を用いてもよい。また、ガラス基板806は移動させず、レーザ発振装置807をX軸方向およびY軸方向へ移動させてレーザアニールを行ってもよい。
Also, in this example, as in the embodiment, it is moved at a high speed in the X-axis direction and is moved at a low speed in the Y-axis direction. In FIG. 15, the
なお、本実施例は上記実施の形態1〜3、実施例1と自由に組み合わせて実施することができる。 Note that this embodiment can be implemented by being freely combined with the first to third embodiments and the first embodiment.
本実施例では、本発明の半導体装置の作製方法の一例について説明する。なお、本実施例では半導体装置の1つとして発光装置を例に挙げて説明するが、本発明を用いて作製することができる半導体装置はこれに限定されず、液晶表示装置やその他の半導体装置であってもよい。 In this embodiment, an example of a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention will be described. Note that in this embodiment, a light-emitting device is described as an example of one of the semiconductor devices; however, a semiconductor device that can be manufactured using the present invention is not limited thereto, and a liquid crystal display device or other semiconductor devices is used. It may be.
発光装置は、発光素子と当該発光素子に電流を供給するための手段とが、複数の各画素に備えられた半導体装置である。OLED(Organic Light Emitting Diode)等の発光素子は、電場を加えることで発生するルミネッセンス(Electro luminescence)が得られる電界発光材料を含む層(電界発光層)と、陽極層と、陰極層とを有している。電界発光層は陽極と陰極の間に設けられており、単層または積層の層で構成されている。これらの層の中に無機化合物を含んでいる場合もある。 The light emitting device is a semiconductor device in which a light emitting element and a means for supplying current to the light emitting element are provided in each of a plurality of pixels. A light emitting element such as an OLED (Organic Light Emitting Diode) has a layer (electroluminescent layer) containing an electroluminescent material from which luminescence generated by applying an electric field is obtained, an anode layer, and a cathode layer. doing. The electroluminescent layer is provided between the anode and the cathode, and is composed of a single layer or a stacked layer. In some cases, these layers contain an inorganic compound.
まず、図11(A)に示すようにTFT(薄膜トランジスタ)を形成する基板500を用意する。具体的に基板500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を用いる。また、石英基板、セラミック基板、金属基板または半導体基板の表面に絶縁膜を形成したものを用いても良い。プラスチック等の可撓性を有する合成樹脂からなる基板は、一般的に上記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。基板500の表面を、CMP法などの研磨により平坦化しておいても良い。
First, as shown in FIG. 11A, a
次いで、基板500上に酸化珪素膜、窒化珪素膜または酸化窒化珪素膜などの絶縁膜からなる下地膜501を公知の手段(スパッタ法、LPCVD法、プラズマCVD法等)により形成する。本実施例では、下地膜501として単層の下地膜を用いるが、前記絶縁膜を2層以上積層させた構造を用いても良い。
Next, a
次に、この下地膜501の上に50〜60nmの厚さの、非晶質半導体膜502をプラズマCVD法で形成する。非晶質半導体膜は含有水素量にもよるが、好ましくは400〜550℃で数時間加熱して脱水素処理を行い、含有水素量を5atom%以下として、結晶化の工程を行うことが望ましい。また、非晶質半導体膜をスパッタ法や蒸着法などの他の作製方法で形成しても良いが、膜中に含まれる酸素、窒素などの不純物元素を十分低減させておくことが望ましい。
Next, an
なお、半導体膜は珪素だけではなくシリコンゲルマニウムを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。 Note that not only silicon but also silicon germanium can be used for the semiconductor film. When silicon germanium is used, the concentration of germanium is preferably about 0.01 to 4.5 atomic%.
ここで、下地膜501と非晶質半導体膜502は、いずれもプラズマCVD法で作製されるものであり、このとき下地膜501と非晶質半導体膜502を真空中で連続して形成しても良い。下地膜501と非晶質半導体膜502との界面を大気雰囲気にさらさない工程にすることにより、界面の汚染を防ぐことが可能となり、作製されるTFTの特性バラツキを低減させることができる。
Here, the
次に、図11(B)に示すように、非晶質半導体膜502をレーザ結晶化法により結晶化させる。レーザ結晶化法は、本発明のレーザ照射装置を用いて行う。もちろん、レーザ結晶化法だけでなく、他の公知の結晶化法(RTAやファーネスアニール炉を用いた熱結晶化法、結晶化を助長する金属元素を用いた熱結晶化法等)と組み合わせて行ってもよい。
Next, as shown in FIG. 11B, the
非晶質半導体膜の結晶化に際し、連続発振が可能な固体レーザを用い、基本波の第2高調波、第3高調波または第4高調波を用いることで、大粒径の結晶を得ることができる。代表的には、Nd:YVO4レーザ(基本波1064nm)の第2高調波(532nm)や第3高調波(355nm)を用いるのが望ましい。具体的には、連続発振のYVO4レーザから射出されたレーザ光を非線形光学素子により高調波に変換し、出力10Wのレーザ光を得る。また、共振器の中にYVO4結晶と非線形光学素子を入れて、高調波を射出する方法もある。そして、好ましくは光学系により照射面にて矩形状または楕円形状のレーザ光に成形して、被処理体に照射する。このときのパワー密度は0.01〜100MW/cm2程度(好ましくは0.1〜10MW/cm2)が必要である。そして、10〜2000cm/sec程度の速度でレーザ光に対して相対的に非晶質半導体膜502を移動させて照射する。
When crystallizing an amorphous semiconductor film, a solid laser capable of continuous oscillation is used, and a crystal having a large grain size is obtained by using the second harmonic, the third harmonic, or the fourth harmonic of the fundamental wave. Can do. Typically, it is desirable to use the second harmonic (532 nm) or the third harmonic (355 nm) of an Nd: YVO 4 laser (fundamental wave 1064 nm). Specifically, laser light emitted from a continuous wave YVO 4 laser is converted into a harmonic by a non-linear optical element to obtain laser light with an output of 10 W. There is also a method of emitting harmonics by putting a YVO 4 crystal and a nonlinear optical element in a resonator. Then, it is preferably formed into a rectangular or elliptical laser beam on the irradiation surface by an optical system, and irradiated to the object to be processed. In this case, a power density of about 0.01 to 100 MW / cm 2 (preferably 0.1 to 10 MW / cm 2) is required. Then, irradiation is performed by moving the
なおレーザ照射は、連続発振の気体レーザもしくは固体レーザを用いることができる。気体レーザとして、Arレーザ、Krレーザなどがあり、固体レーザとして、YAGレーザ、YVO4レーザ、セラミックレーザ、GdVO4レーザ、YLFレーザ、YAlO3レーザ、アレキサンドライドレーザ、Ti:サファイアレーザ、Y2O3レーザなどが挙げられる。固体レーザとしては、Cr、Nd、Er、Ho、Ce、Co、Ti、Yb又はTmがドーピングされたYAG、YVO4、YLF、YAlO3、GdVO4などの結晶を使ったレーザ等も使用可能である。当該レーザの基本波はドーピングする材料によって異なり、1μm前後の基本波を有するレーザ光が得られる。基本波に対する高調波は、非線形光学素子を用いることで得ることができる。 For laser irradiation, a continuous wave gas laser or solid-state laser can be used. Examples of gas lasers include Ar laser and Kr laser, and solid-state lasers include YAG laser, YVO 4 laser, ceramic laser, GdVO 4 laser, YLF laser, YAlO 3 laser, alexandride laser, Ti: sapphire laser, Y 2 O. 3 Laser etc. are mentioned. As a solid state laser, a laser using a crystal such as YAG, YVO 4 , YLF, YAlO 3 , GdVO 4 doped with Cr, Nd, Er, Ho, Ce, Co, Ti, Yb or Tm can be used. is there. The fundamental wave of the laser differs depending on the material to be doped, and a laser beam having a fundamental wave of about 1 μm can be obtained. The harmonic with respect to the fundamental wave can be obtained by using a nonlinear optical element.
上述したレーザ結晶化によって、結晶化を行いたい部分にマーカーを形成して非晶質半導体膜に選択的にレーザ光を照射することにより、結晶性が高められた領域503が形成される。
By the laser crystallization described above, a marker is formed in a portion to be crystallized, and the amorphous semiconductor film is selectively irradiated with laser light, whereby a
次に、結晶質半導体膜503を所望の形状にパターニングして、TFTの活性層となる島状の半導体膜504〜506を形成する(図11(C))。なお、半導体膜504〜506を形成した後、TFTのしきい値を制御するために微量な不純物元素(ボロンまたはリン)のドーピングを行ってもよい。
Next, the
次に、図11(D)に示すように、半導体膜504〜506を覆って、酸化シリコンまたは窒化珪素を主成分とするゲート絶縁膜507を形成する。本実施例では、プラズマCVD法でTEOS(Tetraethyl Orthosilicate)とO2とを混合し、反応圧力40Pa、基板温度300〜400℃とし、高周波(13.56MHz)、電力密度0.5〜0.8W/cm2で放電させて、酸化シリコン膜を形成した。このようにして作製される酸化シリコン膜は、その後400〜500℃の熱アニールによりゲート絶縁膜として良好な特性を得ることができる。また窒化アルミニウムをゲート絶縁膜として用いることができる。窒化アルミニウムは熱伝導率が比較的高く、TFTで発生した熱を効果的に拡散させることができる。またアルミニウムの含まれない酸化珪素や酸化窒化珪素等を形成した後、窒化アルミニウムを積層したものをゲート絶縁膜として用いても良い。
Next, as illustrated in FIG. 11D, a
そして、図11(E)に示すように、ゲート絶縁膜507の上に導電膜を100〜500nmの厚さで成膜し、パターニングすることで、ゲート電極508〜510を形成する。
Then, as shown in FIG. 11E, a conductive film is formed to a thickness of 100 to 500 nm over the
なお、本実施例ではゲート電極をタンタル(Ta)、タングステン(W)、チタン(Ti)、モリブデン(Mo)、アルミニウム(Al)、銅(Cu)から選ばれた元素、または前記元素を主成分とする合金材料もしくは化合物材料で形成する。また、リン等の不純物元素をドーピングした多結晶シリコン膜に代表される半導体膜を用いてもよい。また単層の導電膜ではなく、複数の層からなる導電膜を積層したものであっても良い。 In this embodiment, the gate electrode is an element selected from tantalum (Ta), tungsten (W), titanium (Ti), molybdenum (Mo), aluminum (Al), and copper (Cu), or the above-described element as a main component. It is made of an alloy material or a compound material. Alternatively, a semiconductor film typified by a polycrystalline silicon film doped with an impurity element such as phosphorus may be used. Further, instead of a single conductive film, a conductive film composed of a plurality of layers may be stacked.
例えば、ゲート電極が2層の場合、第1の導電膜を窒化タンタルで形成し、第2の導電膜をタングステンとする組み合わせ、第1の導電膜を窒化タンタルで形成し、第2の導電膜をアルミニウムとする組み合わせ、第1の導電膜を窒化タンタルで形成し、第2の導電膜をCuとする組み合わせで形成することが好ましい。また、第1の導電膜及び第2の導電膜としてリン等の不純物元素をドーピングした多結晶シリコン膜に代表される半導体膜や、銀(Ag)とパラジウム(Pd)と銅(Cu)の合金(AgPdCu)を用いてもよい。 For example, when the gate electrode has two layers, the first conductive film is formed using tantalum nitride, the second conductive film is formed using tungsten, the first conductive film is formed using tantalum nitride, and the second conductive film is formed. It is preferable that the first conductive film is formed of tantalum nitride and the second conductive film is formed of Cu. Further, as the first conductive film and the second conductive film, a semiconductor film typified by a polycrystalline silicon film doped with an impurity element such as phosphorus, an alloy of silver (Ag), palladium (Pd), and copper (Cu) (AgPdCu) may be used.
また、2層構造に限定されず、例えば、タングステン膜、シリコンを含むアルミニウム膜、窒化チタン膜を順次積層した3層構造としてもよい。また、3層構造とする場合、タングステンに代えて窒化タングステンを用いてもよいし、シリコンを含むアルミニウム膜に代えてアルミニウムとチタンの合金膜を用いてもよいし、窒化チタン膜に代えてチタン膜を用いてもよい。なお、導電膜の材料によって、適宜最適なエッチングの方法や、エッチャントの種類を選択することが重要である。 The structure is not limited to the two-layer structure, and for example, a three-layer structure in which a tungsten film, an aluminum film containing silicon, and a titanium nitride film are sequentially stacked may be employed. In the case of a three-layer structure, tungsten nitride may be used instead of tungsten, an alloy film of aluminum and titanium may be used instead of an aluminum film containing silicon, or titanium instead of a titanium nitride film. A membrane may be used. Note that it is important to select an optimum etching method and etchant type depending on the material of the conductive film.
次に、n型の不純物元素を添加する工程を行い、n型の不純物領域512〜517を形成する。ここでは、フォスフィン(PH3)を用いたイオンドープ法で行った。
Next, a step of adding an n-type impurity element is performed to form n-
次に図12(A)に示すように、nチャネル型TFTが形成される領域をレジストマスク520で覆って、pチャネル型TFTが形成される領域に、p型の不純物元素を添加する工程を行い、p型の不純物領域518、519を形成した。ここではジボラン(B2H6)を用いてイオンドープ法で添加した。
Next, as shown in FIG. 12A, a step of covering the region where the n-channel TFT is formed with a resist
そして、導電型の制御を目的とし、それぞれの島状半導体層に添加された不純物元素を活性化する工程を行う。この工程はファーネスアニール炉を用いる熱アニール法で行う。その他に、レーザニール法、またはラピッドサーマルアニール法(RTA法)を適用することができる。熱アニール法では酸素濃度が1ppm以下、好ましくは0.1ppm以下の窒素雰囲気中で400〜700℃、代表的には500〜600℃で行うものであり、本実施例では500℃で4時間の熱処理を行う。ただし、ゲート電極508〜510が熱に弱い場合には、配線等を保護するため層間絶縁膜(シリコンを主成分とする)を形成した後で活性化を行うことが好ましい。
Then, for the purpose of controlling the conductivity type, a step of activating the impurity element added to each island-like semiconductor layer is performed. This step is performed by a thermal annealing method using a furnace annealing furnace. In addition, a laser neal method or a rapid thermal annealing method (RTA method) can be applied. In the thermal annealing method, the oxygen concentration is 1 ppm or less, preferably 0.1 ppm or less in a nitrogen atmosphere at 400 to 700 ° C., typically 500 to 600 ° C. In this example, the temperature is 500 ° C. for 4 hours. Heat treatment is performed. However, when the
またレーザニール法を用いる場合、結晶化の際に用いたレーザを使用することが可能である。活性化の場合は、移動速度は結晶化と同じにし、0.01〜100MW/cm2程度(好ましくは0.01〜10MW/cm2)のパワー密度が必要となる。また結晶化の際には連続発振のレーザを用い、活性化の際にはパルス発振のレーザを用いるようにしても良い。 In the case of using the laser neil method, it is possible to use a laser used for crystallization. For activation, the moving speed is required power density of the same west and crystallization, 0.01 to 100 MW / cm 2 about (preferably 0.01~10MW / cm 2). Further, a continuous wave laser may be used for crystallization, and a pulsed laser may be used for activation.
さらに、3〜100%の水素を含む雰囲気中で、300〜450℃で1〜12時間の熱処理を行い、島状半導体層を水素化する工程を行う。この工程は熱的に励起された水素により半導体層のダングリングボンドを終端する工程である。水素化の他の手段として、プラズマ水素化(プラズマにより励起された水素を用いる)を行っても良い。 Further, a heat treatment is performed at 300 to 450 ° C. for 1 to 12 hours in an atmosphere containing 3 to 100% hydrogen to perform a step of hydrogenating the island-shaped semiconductor layer. This step is a step of terminating dangling bonds in the semiconductor layer with thermally excited hydrogen. As another means of hydrogenation, plasma hydrogenation (using hydrogen excited by plasma) may be performed.
次いで、図12(B)に示すように、10〜200nmの厚さの酸化窒化シリコンからなる第1無機絶縁膜521を、CVD法を用いて形成する。なお、第1無機絶縁膜は酸化窒化シリコン膜に限定されず、後に形成される有機樹脂膜への水分の出入りを抑えることができる、窒素を含む無機の絶縁膜であれば良く、例えば窒化珪素、窒化アルミニウムまたは酸化窒化アルミニウムを用いることができる。なお、窒化アルミニウムは熱伝導率が比較的高く、TFTや発光素子などで発生した熱を効果的に拡散させることができる。 Next, as shown in FIG. 12B, a first inorganic insulating film 521 made of silicon oxynitride with a thickness of 10 to 200 nm is formed by a CVD method. Note that the first inorganic insulating film is not limited to the silicon oxynitride film, and may be any inorganic insulating film containing nitrogen that can prevent moisture from entering and leaving the organic resin film to be formed later. Aluminum nitride or aluminum oxynitride can be used. Note that aluminum nitride has a relatively high thermal conductivity, and can effectively diffuse the heat generated in a TFT, a light emitting element, or the like.
次に、第1無機絶縁膜521の上に、ポジ型の感光性有機樹脂から成る有機樹脂膜522を成膜する。本実施例ではポジ型の感光性のアクリルを用いて有機樹脂膜522を形成するが、本発明はこれに限定されない。
Next, an
本実施例では、スピンコート法によりポジ型の感光性アクリルを塗布し、焼成することで、有機樹脂膜522を形成する。なお有機樹脂膜522の膜厚は、焼成後、0.7〜5μm(さらに好ましくは2〜4μm)程度になるようにする。
In this embodiment, positive photosensitive acrylic is applied by a spin coating method, and is baked to form the
次に、フォトマスクを用いて開口部を形成したい部分を露光する。そして、TMAH(テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド)を主成分とする現像液で現像した後、基板を乾燥させ、220℃、1時間程度の焼成を行う。そして、図12(B)に示したように有機樹脂膜522に開口部が形成され、該開口部において第1無機絶縁膜521が一部露出された状態になる。
Next, the part which wants to form an opening part is exposed using a photomask. And after developing with the developing solution which has TMAH (tetramethylammonium hydroxide) as a main component, a board | substrate is dried and baking for about 1 hour at 220 degreeC is performed. Then, as shown in FIG. 12B, an opening is formed in the
なお、ポジ型の感光性アクリルは薄茶色に着色しているので、発光素子から発せられる光が基板側に向かっているときは、脱色処理を施す。この場合、焼成する前に、再び現像後の感光性アクリル全体を露光する。このときの露光は、開口部を形成するための露光に比べて、やや強い光を照射したり、照射時間を長くしたりするようにし、完全に露光が行なわれるようにする。例えば、2μmの膜厚のポジ型のアクリル樹脂を脱色するとき、超高圧水銀灯のスペクトル光であるg線(436nm)とh線(405nm)とi線(365nm)とから成る多波長光を利用する等倍投影露光装置(具体的にはCanon製のMPA)を用いる場合、60sec程度照射する。この露光により、ポジ型のアクリル樹脂が完全に脱色される。 Note that since positive photosensitive acrylic is colored light brown, a decoloring process is performed when light emitted from the light emitting element is directed toward the substrate. In this case, the entire photosensitive acrylic after development is exposed again before baking. The exposure at this time is such that a slightly stronger light is applied or the irradiation time is extended compared to the exposure for forming the opening so that the exposure is performed completely. For example, when decolorizing a positive acrylic resin with a thickness of 2 μm, multi-wavelength light consisting of g-line (436 nm), h-line (405 nm) and i-line (365 nm), which is the spectrum light of an ultra-high pressure mercury lamp, is used. When using the same magnification projection exposure apparatus (specifically, MPA manufactured by Canon), irradiation is performed for about 60 seconds. By this exposure, the positive acrylic resin is completely decolorized.
また本実施例では、現像後に220℃で焼成を行っているが、現像後にプリベークとして100℃程度の低温で焼成してから、220℃の高温で焼成するようにしても良い。 In this embodiment, baking is performed at 220 ° C. after development. However, baking may be performed at a low temperature of about 100 ° C. as a pre-bake after development and then baking at a high temperature of 220 ° C.
そして図12(C)に示すように、第1無機絶縁膜521が一部露出された該開口部と、有機樹脂膜522を覆って、RFスパッタ法を用いて窒化珪素からなる第2無機絶縁膜523を成膜する。第2無機絶縁膜523の膜厚は10〜200nm程度が望ましい。また、第2無機絶縁膜は窒化珪素膜に限定されず、有機樹脂膜522への水分の出入りを抑えることができる、窒素を含む無機の絶縁膜であれば良く、例えば酸化窒化珪素、窒化アルミニウムまたは酸化窒化アルミニウムを用いることができる。
Then, as shown in FIG. 12C, the second inorganic insulating film made of silicon nitride is formed by RF sputtering, covering the opening from which the first inorganic insulating film 521 is partially exposed and the
なお、酸化窒化珪素膜または酸化窒化アルミニウム膜は、その酸素と窒素のatomic%の割合が、そのバリア性に大きく関与している。酸素に対する窒素の割合が高ければ高いほど、バリア性が高められる。また、具体的には、窒素の割合が酸素の割合よりも高い方が望ましい。 Note that in a silicon oxynitride film or an aluminum oxynitride film, the ratio of atomic% of oxygen and nitrogen is greatly related to the barrier property. The higher the ratio of nitrogen to oxygen, the higher the barrier properties. Specifically, it is desirable that the ratio of nitrogen is higher than the ratio of oxygen.
またRFスパッタ法を用いて成膜された膜は緻密性が高く、バリア性に優れている。RFスパッタの条件は、例えば酸化窒化珪素膜を成膜する場合、Siターゲットで、N2、Ar、N2Oをガスの流量比が31:5:4となるように流し、圧力0.4Pa、電力3000Wとして成膜する。また、例えば窒化珪素膜を成膜する場合、Siターゲットで、チャンバー内のN2、Arをガスの流量比が1:1となるように流し、圧力0.8Pa、電力3000W、成膜温度を215℃として成膜する。 A film formed using an RF sputtering method has high density and excellent barrier properties. For example, when a silicon oxynitride film is formed, RF sputtering is performed by flowing N 2 , Ar, and N 2 O at a gas flow ratio of 31: 5: 4 using a Si target and a pressure of 0.4 Pa. The film is formed with an electric power of 3000 W. Further, for example, when a silicon nitride film is formed, N 2 and Ar in the chamber are flowed so that the gas flow ratio is 1: 1 with a Si target, the pressure is 0.8 Pa, the power is 3000 W, and the film formation temperature is set. The film is formed at 215 ° C.
この有機樹脂膜522と、第1無機絶縁膜521と、第2無機絶縁膜523とで、第1の層間絶縁膜が形成される。
The
次に、図12(C)に示すように、有機樹脂膜522の開口部において、レジストマスク524を形成し、ゲート絶縁膜507、第1無機絶縁膜521及び第2無機絶縁膜523に、ドライエッチング法を用いてコンタクトホールを形成する。
Next, as illustrated in FIG. 12C, a resist
このコンタクトホールの開口により、不純物領域512〜515、518、519が一部露出された状態になる。このドライエッチングの条件は、ゲート絶縁膜507、第1無機絶縁膜521及び第2無機絶縁膜523の材料によって適宜設定する。本実施例では、ゲート絶縁膜507に酸化珪素、第1無機絶縁膜521に酸化窒化珪素、第2無機絶縁膜523に窒化珪素を用いているので、まず、CF4、O2、Heをエッチングガスとして窒化珪素からなる第2無機絶縁膜523と酸化窒化珪素からなる第1無機絶縁膜521をエッチングし、その後CHF3を用いて酸化珪素からなるゲート絶縁膜507をエッチングする。
Due to the opening of the contact hole, the
なおエッチングの際に、開口部において有機樹脂膜522が露出しないようにすることが肝要である。
It is important to prevent the
次に、コンタクトホールを覆うように、第2無機絶縁膜523上に導電膜を成膜し、パターニングすることで、不純物領域512〜515、518、519に接続された配線526〜531が形成される(図12(D))。
Next, a conductive film is formed over the second inorganic insulating
なお本実施例では、第2無機絶縁膜523上に、チタン(Ti)膜を100nm、アルミニウム(Al)膜300nm、チタン(Ti)膜150nmをスパッタ法で連続して形成した3層構造の導電膜としたが本発明はこの構成に限定されない。単層の導電膜で形成しても良いし、3層以外の複数の層からなる導電膜で形成しても良い。また材料もこれに限定されない。
In this embodiment, a conductive structure having a three-layer structure in which a titanium (Ti) film, an aluminum (Al) film, 300 nm, and a titanium (Ti) film, 150 nm are continuously formed on the second inorganic insulating
例えば、チタン(Ti)膜を成膜した後、チタン(Ti)を含むアルミニウム(Al)膜を積層した導電膜を用いてもよいし、チタン(Ti)膜を成膜した後、タングステン(W)を含むアルミニウム(Al)膜を積層した導電膜を用いても良い。 For example, a conductive film in which an aluminum (Al) film containing titanium (Ti) is stacked after a titanium (Ti) film is formed may be used, or after a titanium (Ti) film is formed, tungsten (W A conductive film in which an aluminum (Al) film containing) is stacked may be used.
次に、第2無機絶縁膜523の上に、隔壁となる有機樹脂膜を成膜する。本実施例ではポジ型の感光性のアクリルを用いるが、本発明はこれに限定されない。本実施例では、スピンコート法によりポジ型の感光性アクリルを塗布し、焼成することで、有機樹脂膜を形成する。なお有機樹脂膜の膜厚は、焼成後、0.7〜5μm(さらに好ましくは2〜4μm)程度になるようにする。
Next, an organic resin film serving as a partition is formed on the second inorganic insulating
次に、フォトマスクを用いて開口部を形成したい部分を露光する。そして、TMAH(テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド)を主成分とする現像液で現像した後、基板を乾燥させ、220℃、1時間程度の焼成を行う。そして、図12(E)に示したように開口部を有する絶縁膜533が形成され、該開口部において配線529、531が一部露出された状態になる。
Next, the part which wants to form an opening part is exposed using a photomask. And after developing with the developing solution which has TMAH (tetramethylammonium hydroxide) as a main component, a board | substrate is dried and baking for about 1 hour at 220 degreeC is performed. Then, an insulating
なお、ポジ型の感光性アクリルは薄茶色に着色しているので、発光素子から発せられる光が基板側に向かっているときは、脱色処理を施す。脱色処理は有機樹脂膜522に施した脱色処理と同様に行う。
Note that since positive photosensitive acrylic is colored light brown, a decoloring process is performed when light emitted from the light emitting element is directed toward the substrate. The decoloring process is performed in the same manner as the decoloring process performed on the
絶縁膜533に感光性の有機樹脂を用いることで、開口部の断面に丸みをもたせることができるので、後に形成される電界発光層や陰極のカバレッジを良好とすることができ、発光領域が減少するシュリンクとよばれる不良を低減させることができる。
By using a photosensitive organic resin for the insulating
そして図13(A)に示すように、配線529、531が一部露出された該開口部と、絶縁膜533を覆って、RFスパッタ法を用いて窒化珪素からなる第3無機絶縁膜534を成膜する。第3無機絶縁膜534の膜厚は10〜200nm程度が望ましい。また、第3無機絶縁膜534は窒化珪素膜に限定されず、絶縁膜533への水分の出入りを抑えることができる、窒素を含む無機の絶縁膜であれば良く、例えば酸化窒化珪素、窒化アルミニウムまたは酸化窒化アルミニウムを用いることができる。
Then, as shown in FIG. 13A, a third inorganic insulating
なお、酸化窒化珪素膜または酸化窒化アルミニウム膜は、その酸素と窒素のatomic%の割合が、そのバリア性に大きく関与している。酸素に対する窒素の割合が高ければ高いほど、バリア性が高められる。また、具体的には、窒素の割合が酸素の割合よりも高い方が望ましい。 Note that in a silicon oxynitride film or an aluminum oxynitride film, the ratio of atomic% of oxygen and nitrogen is greatly related to the barrier property. The higher the ratio of nitrogen to oxygen, the higher the barrier properties. Specifically, it is desirable that the ratio of nitrogen is higher than the ratio of oxygen.
そして、絶縁膜533の開口部においてレジストマスク535を形成し、第3無機絶縁膜534に、ドライエッチング法を用いてコンタクトホールを形成する。
Then, a resist
このコンタクトホールの開口により、配線529、531が一部露出された状態になる。このドライエッチングの条件は、第3無機絶縁膜534の材料によって適宜設定する。本実施例では、第3無機絶縁膜534に窒化珪素を用いているので、CF4、O2、Heをエッチングガスとして窒化珪素からなる第3無機絶縁膜534をエッチングする。
Due to the opening of the contact hole, the
なおエッチングの際に、開口部において絶縁膜533が露出しないようにすることが肝要である。
Note that it is important that the insulating
次に、透明導電膜、例えばITO膜を110nmの厚さに形成し、パターニングを行うことで、配線531に接する画素電極540と、ダイオードで生じた電流を得るための引き出し配線541を形成する。また、酸化インジウムに2〜20%の酸化亜鉛(ZnO)を混合した透明導電膜を用いても良い。この画素電極540が発光素子の陽極となる(図13(B))。
Next, a transparent conductive film, for example, an ITO film is formed to a thickness of 110 nm, and patterning is performed to form a
次に、画素電極540上に電界発光層542を蒸着法により形成し、更に蒸着法により陰極(MgAg電極)543を形成する。このとき電界発光層542及び陰極543を形成するに先立って画素電極540に対して熱処理を施し、水分を完全に除去しておくことが望ましい。なお、本実施例ではOLEDの陰極としてMgAg電極を用いるが、仕事関数の小さい導電膜であれば公知の他の材料、例えばCa、Al、CaF、MgAg、AlLiであっても良い。
Next, an
なお陰極としてAlLiを用いた場合、窒素を含んだ第3無機絶縁膜534によって、AlLi中のLiが、第3無機絶縁膜534より基板側に入り込んでしまうのを防ぐことができる。
Note that when AlLi is used as the cathode, the third inorganic insulating
なお、電界発光層542としては、公知の材料を用いることができる。本実施例では正孔輸送層(Hole transporting layer)及び発光層(Emitting layer)でなる2層構造を電界発光層とするが、正孔注入層、電子注入層若しくは電子輸送層のいずれかを設ける場合もある。このように組み合わせは既に様々な例が報告されており、そのいずれの構成を用いても構わない。例えば、電子輸送層またはホールブロッキング層として、SAlqやCAlqなどを用いても良い。
Note that a known material can be used for the
電界発光層542の膜厚は10〜400nm(典型的には60〜150nm)、陰極543の厚さは80〜200nm(典型的には100〜150nm)とすれば良い。
The thickness of the
こうして図13(B)に示すような構造の発光装置が完成する。図13(B)において550は画素部であり、551は駆動回路部に相当する。画素部550において、画素電極540、電界発光層542、陰極543の重なっている部分552が発光素子に相当する。
Thus, a light emitting device having a structure as shown in FIG. 13B is completed. In FIG. 13B, reference numeral 550 denotes a pixel portion, and 551 corresponds to a driver circuit portion. In the pixel portion 550, a
なお、本実施例で示すTFTの構成及び具体的な作製方法はほんの一例であり、本発明はこの構成に限定されない。 Note that the structure and specific manufacturing method of the TFT shown in this embodiment are merely examples, and the present invention is not limited to this structure.
実際には図13(B)まで完成したら、さらに外気に曝されないように気密性が高く、脱ガスの少ない保護フィルム(ラミネートフィルム、紫外線硬化樹脂フィルム等)や透光性のカバー材でパッケージング(封入)することが好ましい。その際、カバー材の内部を不活性雰囲気にしたり、内部に吸湿性材料(例えば酸化バリウム)を配置したりするとOLEDの信頼性が向上する。 In actuality, when completed up to FIG. 13B, packaging is performed with a protective film (laminate film, UV curable resin film, etc.) or a translucent cover material that is highly airtight and less degassed so as not to be exposed to the outside air. (Encapsulation) is preferable. At that time, if the inside of the cover material is made an inert atmosphere or if a hygroscopic material (for example, barium oxide) is arranged inside, the reliability of the OLED is improved.
本実施例は、実施の形態1〜3、実施例1または2と自由に組み合わせることが可能である。 This example can be freely combined with Embodiment Modes 1 to 3, Example 1 or 2.
本発明の半導体装置の作製方法によって形成された半導体装置を用いた電子機器として、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ゴーグル型ディスプレイ(ヘッドマウントディスプレイ)、ナビゲーションシステム、音響再生装置(カーオーディオ、オーディオコンポ等)、コンピュータ、ゲーム機器、携帯情報端末(モバイルコンピュータ、携帯電話機、携帯型ゲーム機または電子書籍等)、記録媒体を備えた画像再生装置(具体的にはDVD(digital versatile disc)等の記録媒体を再生し、その画像を表示しうるディスプレイを備えた装置)などが挙げられる。それら電子機器の具体例を図14に示す。 As an electronic device using a semiconductor device formed by the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, a video camera, a digital camera, a goggle type display (head mounted display), a navigation system, a sound reproducing device (car audio, audio component, etc.) A recording medium such as a computer, a game machine, a portable information terminal (mobile computer, cellular phone, portable game machine, electronic book, etc.), an image reproducing device (specifically a DVD (digital versatile disc)) equipped with a recording medium And a device having a display capable of reproducing and displaying the image). Specific examples of these electronic devices are shown in FIGS.
図14(A)はテレビ受像機であり、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。上記実施の形態または実施例に示したレーザ照射装置および当該レーザ照射装置を用いた半導体装置の作製方法を表示部2003などの加工に適用することによって、テレビ受像機を作製することができる。
FIG. 14A illustrates a television receiver which includes a
図14(B)はデジタルカメラであり、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。上記実施の形態または実施例に示したレーザ照射装置および当該レーザ照射装置を用いた半導体装置の作製方法を表示部2102やその他回路などの加工に適用することによって、デジタルカメラを作製することができる。
FIG. 14B shows a digital camera, which includes a
図14(C)は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。上記実施の形態または実施例に示したレーザ照射装置および当該レーザ照射装置を用いた半導体装置の作製方法を表示部2203やその他回路などの加工に適用することによって、コンピュータを作製することができる。
FIG. 14C illustrates a computer, which includes a
図14(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。上記実施の形態または実施例に示したレーザ照射装置および当該レーザ照射装置を用いた半導体装置の作製方法を表示部2302やその他回路などの加工に適用することによって、モバイルコンピュータを作製することができる。
FIG. 14D illustrates a mobile computer, which includes a
図14(E)は記録媒体を備えた携帯型の画像再生装置(DVD再生装置など)であり、本体2401、筐体2402、表示部A2403、表示部B2404、記録媒体(DVD等)読み込み部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。上記実施の形態または実施例に示したレーザ照射装置および当該レーザ照射装置を用いた半導体装置の作製方法を表示部A2403や表示部B2404またはその他の回路などの加工に適用することによって、画像再生装置を作製することができる。なお、記録媒体を備えた画像再生装置にはゲーム機器なども含まれる。
FIG. 14E shows a portable image reproducing device (such as a DVD reproducing device) provided with a recording medium, which includes a
図14(F)はゴーグル型ディスプレイ(ヘッドマウントディスプレイ)であり、本体2501、表示部2502、アーム部2503を含む。上記実施の形態または実施例に示したレーザ照射装置および当該レーザ照射装置を用いた半導体装置の作製方法を表示部2502やその他回路などの加工に適用することによって、ゴーグル型ディスプレイを作製することができる。
FIG. 14F illustrates a goggle type display (head mounted display), which includes a main body 2501, a
図14(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、接眼部2610等を含む。上記実施の形態または実施例に示したレーザ照射装置および当該レーザ照射装置を用いた半導体装置の作製方法を表示部2602やその他回路などの加工に適用することによって、ビデオカメラを作製することができる。
FIG. 14G illustrates a video camera, which includes a main body 2601, a
図14(H)は携帯電話機であり、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。上記実施の形態または実施例に示したレーザ照射装置および当該レーザ照射装置を用いた半導体装置の作製方法を表示部2703やその他回路などの加工に適用することによって、携帯電話機を作製することができる。
FIG. 14H illustrates a mobile phone, which includes a
なお、上述した電子機器の他に、本発明を用いることによって、フロント型若しくはリア型のプロジェクターを作製してもよい。 Note that, in addition to the electronic devices described above, a front-type or rear-type projector may be manufactured by using the present invention.
以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広く、あらゆる分野の電子機器に用いることが可能である。 As described above, the applicable range of the present invention is so wide that it can be used for electronic devices in various fields.
Claims (22)
前記第1のレーザ光を被照射物の表面において短辺と長辺を有する細長い形状のビームスポットに整形する光学系と、
前記第1のレーザ光に対して前記被照射物を前記ビームスポットの長辺方向および短辺方向に相対的に移動させる手段と、
前記第1のレーザ光に対する前記被照射物の前記ビームスポット長辺方向への移動を短辺方向への移動より遅い速度で行う手段と、
レーザ位置決め機構とを有し、
前記レーザ位置決め機構は、第2のレーザ光を射出する第2のレーザ発振器と、前記第2のレーザ光を検出する光検出器とを備え、前記第1のレーザ光に対する前記被照射物の前記ビームスポット長辺方向への相対的な移動を制御する手段を有することを特徴とするレーザ照射装置。 A first laser oscillator that emits a first laser beam;
An optical system for shaping the first laser beam into an elongated beam spot having a short side and a long side on the surface of the irradiated object;
Means for moving the irradiated object relative to the first laser beam in the long side direction and the short side direction of the beam spot;
Means for moving the irradiated object with respect to the first laser light in the long-side direction of the beam spot at a slower speed than moving in the short-side direction;
A laser positioning mechanism,
The laser positioning mechanism includes a second laser oscillator that emits a second laser beam, and a photodetector that detects the second laser beam, and the object to be irradiated with respect to the first laser beam A laser irradiation apparatus comprising means for controlling relative movement in the long side direction of a beam spot.
前記第1のレーザ光を被照射物の表面において短辺と長辺を有する細長い形状のビームスポットに整形する光学系と、
前記第1のレーザ光に対して前記被照射物を前記ビームスポットの長辺方向および短辺方向に相対的に移動させる手段と、
前記第1のレーザ光に対する前記被照射物の前記ビームスポット長辺方向への移動を短辺方向への移動より遅い速度で行う手段と、
前記第1のレーザ光を照射する位置を決定するための画像処理手段と、
レーザ位置決め機構とを有し、
前記レーザ位置決め機構は、第2のレーザ光を射出する第2のレーザ発振器と、前記第2のレーザ光を検出する光検出器を備え、前記第1のレーザ光に対する前記被照射物の前記ビームスポット長辺方向への相対的な移動を制御する手段を有することを特徴とするレーザ照射装置。 A first laser oscillator that emits a first laser beam;
An optical system for shaping the first laser beam into an elongated beam spot having a short side and a long side on the surface of the irradiated object;
Means for moving the irradiated object relative to the first laser beam in the long side direction and the short side direction of the beam spot;
Means for moving the irradiated object with respect to the first laser light in the long-side direction of the beam spot at a slower speed than moving in the short-side direction;
Image processing means for determining a position to irradiate the first laser beam;
A laser positioning mechanism,
The laser positioning mechanism includes a second laser oscillator that emits a second laser beam, and a photodetector that detects the second laser beam, and the beam of the irradiation object with respect to the first laser beam. A laser irradiation apparatus comprising means for controlling relative movement in the long side direction of a spot.
前記画像処理手段はCCDカメラを有することを特徴とするレーザ照射装置。 In claim 2,
The laser irradiation apparatus, wherein the image processing means has a CCD camera.
前記レーザ位置決め機構は、前記被照射物においてマーカーが形成されている面に前記第2のレーザ光を入射させ、前記マーカーを透過した前記第2のレーザ光を前記光検出器で検出して、前記第1のレーザ光に対する前記被照射物の前記ビームスポット長辺方向への相対的な移動を制御する手段を有することを特徴とするレーザ照射装置。 In any one of Claims 1 thru | or 3,
The laser positioning mechanism causes the second laser light to be incident on a surface of the irradiated object on which a marker is formed, and detects the second laser light transmitted through the marker with the photodetector. A laser irradiation apparatus comprising: means for controlling a relative movement of the irradiation object in the long side direction of the beam spot with respect to the first laser beam.
前記レーザ位置決め機構は、前記被照射物においてマーカーが形成されている面に前記第2のレーザ光を入射させ、前記マーカーに反射された前記第2のレーザ光を前記光検出器で検出して、前記第1のレーザ光に対する前記被照射物の前記ビームスポット長辺方向への相対的な移動を制御する手段を有することを特徴とするレーザ照射装置。 In any one of Claims 1 thru | or 3,
The laser positioning mechanism causes the second laser light to be incident on a surface of the irradiated object on which a marker is formed, and detects the second laser light reflected by the marker with the photodetector. A laser irradiation apparatus comprising: means for controlling relative movement of the irradiation object in the beam spot long side direction with respect to the first laser beam.
前記レーザ位置決め機構は、
前記第2のレーザ光を複数のレーザ光に分割する光学素子と、前記複数のレーザ光を検出する分割検出器とを有することを特徴とするレーザ照射装置。 In any one of Claims 1 thru | or 5,
The laser positioning mechanism is
A laser irradiation apparatus comprising: an optical element that divides the second laser beam into a plurality of laser beams; and a split detector that detects the plurality of laser beams.
前記レーザ位置決め機構は、2つ以上備わっていることを特徴とするレーザ照射装置。 In any one of Claims 1 thru | or 6,
A laser irradiation apparatus comprising two or more laser positioning mechanisms.
前記レーザ位置決め機構は、前記被照射物上における前記第1のレーザ光を挟んで一直線上に配置していることを特徴とするレーザ照射装置。 In claim 7,
The laser irradiation apparatus is characterized in that the laser positioning mechanism is arranged on a straight line across the first laser beam on the irradiated object.
前記細長い形状のビームスポットは、長方形、線状または楕円のビームスポットであることを特徴とするレーザ照射装置。 In any one of Claims 1 thru | or 8,
2. The laser irradiation apparatus according to claim 1, wherein the elongated beam spot is a rectangular, linear or elliptical beam spot.
前記第1のレーザ発振器は、YAGレーザ、YVO4レーザ、セラミックレーザ、GdVO4レーザ、YLFレーザ、Arレーザのいずれかが用いられていることを特徴とするレーザ照射装置。 In any one of Claims 1 thru | or 9,
The laser irradiation apparatus, wherein the first laser oscillator is one of a YAG laser, a YVO 4 laser, a ceramic laser, a GdVO 4 laser, a YLF laser, and an Ar laser.
前記第1のレーザ光を発振させながら、前記第1のレーザ光に対して前記走査ステージを前記ビームスポットの長辺方向および短辺方向へ相対的に移動させて前記被照射物をアニールし、
前記第1のレーザ光に対する前記被照射物の前記ビームスポット長辺方向への移動を、
前記ビームスポット短辺方向への移動より遅い速度で行い、且つ、前記被照射物においてマーカーが形成されている面に第2のレーザ光を入射させ、前記被照射物に形成されたマーカーを透過した第2のレーザ光を光検出器で検出することによって制御することを特徴とする半導体装置の作製方法。 The first laser beam emitted from the first laser oscillator is shaped to be a long and narrow beam spot having a short side and a long side on the surface of the irradiation object arranged on the scanning stage,
While oscillating the first laser beam, the irradiation stage is annealed by moving the scanning stage relative to the first laser beam in the long side direction and the short side direction of the beam spot,
Movement of the irradiated object in the beam spot long side direction with respect to the first laser beam,
The second laser beam is incident on the surface of the irradiated object on which the marker is formed and is transmitted through the marker formed on the irradiated object. A method for manufacturing a semiconductor device, wherein the second laser beam is controlled by being detected by a photodetector.
前記第1のレーザ光を発振させながら、前記第1のレーザ光に対して前記走査ステージを前記ビームスポットの長辺方向および短辺方向へ相対的に移動させて前記被照射物をアニールし、
前記第1のレーザ光に対する前記被照射物の前記ビームスポット長辺方向への移動を、
前記ビームスポット短辺方向への移動より遅い速度で行い、
且つ、第2のレーザ発振器から第2のレーザ光を射出し、前記第2のレーザ光を光学素子によって複数のレーザ光に分割し、前記被照射物に形成されたマーカーを透過した前記複数のレーザ光を分割光検出器で検出することによって制御することを特徴とする半導体装置の作製方法。 The first laser beam emitted from the first laser oscillator is shaped to be a long and narrow beam spot having a short side and a long side on the surface of the irradiation object arranged on the scanning stage,
While oscillating the first laser beam, the irradiation stage is annealed by moving the scanning stage relative to the first laser beam in the long side direction and the short side direction of the beam spot,
Movement of the irradiated object in the beam spot long side direction with respect to the first laser beam,
Performed at a slower speed than the movement in the beam spot short side direction,
In addition, the second laser beam is emitted from the second laser oscillator, the second laser beam is divided into a plurality of laser beams by an optical element, and the plurality of the laser beams transmitted through the marker formed on the irradiated object A method for manufacturing a semiconductor device, characterized in that control is performed by detecting laser light with a split photodetector.
前記第1のレーザ光を発振させながら、前記第1のレーザ光に対して前記走査ステージを前記ビームスポットの長辺方向および短辺方向へ相対的に移動させて前記被照射物をアニールし、
前記第1のレーザ光に対する前記被照射物の前記ビームスポット長辺方向への移動を、
前記ビームスポット短辺方向への移動より遅い速度で行い、且つ、前記被照射物においてマーカーが形成されている面に第2のレーザ光を入射して、前記被照射物に形成されたマーカーに反射された第2のレーザ光を光検出器で検出することによって制御することを特徴とする半導体装置の作製方法。 The first laser beam emitted from the first laser oscillator is shaped to be a long and narrow beam spot having a short side and a long side on the surface of the irradiation object arranged on the scanning stage,
While oscillating the first laser beam, the irradiation stage is annealed by moving the scanning stage relative to the first laser beam in the long side direction and the short side direction of the beam spot,
Movement of the irradiated object in the beam spot long side direction with respect to the first laser beam,
The second laser beam is incident on the surface of the irradiated object where the marker is formed, and the marker is formed on the irradiated object. A method for manufacturing a semiconductor device, wherein the reflected second laser light is controlled by being detected by a photodetector.
前記第1のレーザ光を発振させながら、前記第1のレーザ光に対して前記走査ステージを前記ビームスポットの長辺方向および短辺方向へ相対的に移動させて前記被照射物をアニールし、
前記第1のレーザ光に対する前記被照射物の前記ビームスポット長辺方向への移動を、
前記ビームスポット短辺方向への移動より遅い速度で行い、
且つ、第2のレーザ発振器から第2のレーザ光を射出し、前記第2のレーザ光を光学素子によって複数のレーザ光に分割し、前記被照射物に形成されたマーカーに反射された前記複数のレーザ光を分割光検出器で検出することによって制御することを特徴とする半導体装置の作製方法。 The first laser beam emitted from the first laser oscillator is shaped to be a long and narrow beam spot having a short side and a long side on the surface of the irradiation object arranged on the scanning stage,
While oscillating the first laser beam, the irradiation stage is annealed by moving the scanning stage relative to the first laser beam in the long side direction and the short side direction of the beam spot,
Movement of the irradiated object in the beam spot long side direction with respect to the first laser beam,
Performed at a slower speed than the movement in the beam spot short side direction,
In addition, the second laser beam is emitted from the second laser oscillator, the second laser beam is divided into a plurality of laser beams by an optical element, and the plurality of laser beams reflected by the marker formed on the irradiated object A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: controlling the laser beam by detecting the laser beam with a split photodetector.
前記第1のレーザ光を照射する位置を、画像処理手段によって制御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 11 thru | or 14,
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein the position of irradiation with the first laser light is controlled by image processing means.
前記画像処理手段はCCDカメラを用いることを特徴とする半導体装置の作製方法。 In claim 15,
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein the image processing means uses a CCD camera.
前記第1のレーザ光を照射する位置を、
異なる2箇所でそれぞれ2つ以上の第2のレーザ発振器から第2のレーザ光を照射し、前記第2のレーザ光を光学素子によって複数のレーザ光に分割し、前記被照射物に形成されたマーカーに反射された前記複数のレーザ光を分割検出器で同時に異なる2箇所で検出することによって制御することを特徴とする半導体装置の作製方法。 In claim 14,
The position where the first laser beam is irradiated is
Two or more second laser oscillators each irradiate the second laser beam at two different locations, and the second laser beam is divided into a plurality of laser beams by an optical element and formed on the irradiated object. A method of manufacturing a semiconductor device, wherein the plurality of laser beams reflected by a marker are controlled by detecting them at two different locations simultaneously with a split detector.
前記第1のレーザ光に対する前記被照射物の前記ビームスポット長辺方向への移動を、前記ビームスポットの短辺方向に細長い形状を有するマーカーを検出することによって制御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 11 thru / or Claim 17,
The semiconductor device controls the movement of the irradiated object in the long side direction of the beam spot with respect to the first laser beam by detecting a marker having a shape elongated in the short side direction of the beam spot. Manufacturing method.
前記第1のレーザ光に対する前記被照射物の前記ビームスポット長辺方向への移動を、前記マーカーの短辺と平行になるように前記ステージを移動することによって制御することを特徴とする半導体装置の作製方法。 In claim 18,
The semiconductor device is characterized in that movement of the irradiated object in the beam spot long side direction with respect to the first laser light is controlled by moving the stage so as to be parallel to the short side of the marker. Manufacturing method.
前記第1のレーザ発振器として、YAGレーザ、YVO4レーザ、セラミックレーザ、GdVO4レーザ、YLFレーザ、Arレーザのいずれかを用いることを特徴とする半導体装置の作製方法。 In any one of claims 11 to 19,
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein any of a YAG laser, a YVO 4 laser, a ceramic laser, a GdVO 4 laser, a YLF laser, and an Ar laser is used as the first laser oscillator.
前記細長い形状のビームスポットを長方形、線状または楕円に整形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 11 to 20,
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein the elongated beam spot is shaped into a rectangle, a line, or an ellipse.
前記第1のレーザ光に対する前記被照射物の前記ビームスポット短辺方向への相対的な移動は、100mm/sec以上20m/sec以下で行い、
前記第1のレーザ光に対する前記被照射物の前記ビームスポット長辺方向への相対的な移動は、100mm/sec未満で行うことを特徴とする半導体装置の作製方法。 In any one of Claims 11 to 21,
The relative movement of the irradiated object with respect to the first laser beam in the direction of the short side of the beam spot is performed at 100 mm / sec or more and 20 m / sec or less,
The method for manufacturing a semiconductor device, characterized in that the relative movement of the irradiation object in the long-side direction of the beam spot with respect to the first laser light is performed at a rate of less than 100 mm / sec.
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