JP2006196539A - Method and device for manufacturing polycrystalline semiconductor thin film - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing a polycrystalline semiconductor thin film and a device for manufacturing a polycrystalline semiconductor thin film that can efficiently manufacture a polycrystalline semiconductor thin film having uniform and long lateral growth distance. <P>SOLUTION: The method for manufacturing a polycrystal semiconductor thin film having a laterally grown polycrystal includes a process, including a step for irradiating a first irradiation region of a semiconductor thin film with first laser beams having the amount of energy for melting and crystallizing the semiconductor thin film over the entire region in a thickness direction; and a step for irradiating a second irradiation region including the first one with second laser beams having the amount of energy for preventing the semiconductor thin film from being melted. The light axis of the first laser beams is preferably vertical to the surface of the semiconductor thin film and that of the second laser beams is preferably oblique to the surface of the semiconductor thin film. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、均一かつ長いラテラル成長距離を有し、薄膜トランジスタ等に対して好ましく適用され得る多結晶半導体薄膜の製造方法および製造装置に関する。 The present invention has a uniform and long lateral growth distance, a method and apparatus for producing a polycrystalline semiconductor thin film may be preferably applied to the thin film transistor or the like. 詳しくは、例えば、ガラス等の絶縁性基板上に形成された非晶質(アモルファス)シリコン膜や結晶性シリコン膜に対し、エネルギビームを照射して結晶化させ、または結晶性を向上させることを特徴とする多結晶半導体薄膜の製造方法および製造装置に関する。 Specifically, for example, with respect to the insulating substrate on the formed amorphous silicon film or a crystalline silicon film of glass or the like, and crystallized by irradiating an energy beam, or to improve the crystallinity method and apparatus for producing a polycrystalline semiconductor thin film characterized.

液晶やエレクトロルミネッセンス(EL)を応用した表示装置に用いられている薄膜トランジスタにおいては、非晶質もしくは多結晶のシリコンが活性層として用いられる。 In the thin film transistor used in the display device by applying the liquid crystal or electroluminescence (EL), silicon amorphous or polycrystalline is used as an active layer. このうち、多結晶シリコンの薄膜トランジスタは、電子の移動度が高いため、非晶質シリコンの薄膜トランジスタに比較し、多くの長所を有している。 Of these, the polycrystalline silicon thin film transistor has high electron mobility, compared to the amorphous silicon thin film transistors, has a number of advantages. 例えば、画素部分にスイッチング素子を形成するだけでなく、画素周辺部分に駆動回路、一部の周辺回路を一枚の基板上に形成することができる。 For example, not only forming the switching element in a pixel portion, driving circuit to the pixel peripheral portion, a portion of the peripheral circuit can be formed on a single substrate. このため、別途ドライバICや駆動回路基板を表示装置に実装する必要がなくなるので、表示装置を低価格で提供することが可能となる。 Therefore, since there is no need to separately mounted on the display device the driver IC and the driving circuit board, it is possible to provide a display device at low cost. また、その他の長所として、トランジスタの寸法を微細化できるので、画素部分に形成するスイッチング素子が小さくなり、高開口率化が図れる。 As another advantage, since the size of the transistor can miniaturization, a switching element forming the pixel portion is reduced, a high aperture ratio can be achieved. このため、高輝度、高精細な表示装置を提供することが可能となる。 Therefore, it is possible to provide high luminance, a high-definition display device.

多結晶シリコン薄膜の製造方法としては、ガラス基板にCVD法などで非晶質シリコン薄膜を形成した後、別途、非晶質シリコンを多結晶化する工程が必要である。 As a method for producing polycrystalline silicon thin film, after forming the amorphous silicon thin film by the CVD method on a glass substrate, separately, it requires a step of polycrystallizing amorphous silicon. 通常、結晶化のアニ−ル工程は、600℃以上の高温アニ−ル法によっておこなう場合、高温に耐える高価な基板を使用する必要があり、表示装置の低価格化の阻害要因となっていた。 Usually, annealing crystallization - le step, 600 ° C. or higher high-temperature annealing - if carried out by Le method, it is necessary to use an expensive substrate to withstand high temperatures, has been a disincentive for cost reduction of the display device . 近年は短パルス発振のエキシマレーザを用いて600℃以下の低温で非晶質シリコンの結晶化を行なう技術が一般化され、低価格のガラス基板に多結晶シリコントランジスタを形成した表示装置を低価格で提供できるようになっている。 Recently the technology for performing crystallization of the amorphous silicon at a low temperature of 600 ° C. or less using an excimer laser of short pulse oscillation is generalized, low-cost display device forming a polycrystalline silicon transistor to a low cost glass substrate in has to be able to provide.

レーザによる結晶化技術は、アモルファスシリコン薄膜を形成したガラス基板を400℃程度に加熱し、該ガラス基板を走査しながら、長さ200〜400mm、幅0.2〜1.0mm程度の線状レーザビームをガラス基板上に連続的に照射する方法が一般的である。 Crystallization technique by laser, a glass substrate formed with the amorphous silicon thin film is heated to about 400 ° C., while scanning the glass substrate, the length 200 to 400 mm, linear laser having a width of about 0.2~1.0mm method of continuously irradiating a beam on a glass substrate is generally used. この方法によって、粒径0.2〜0.5μm程度の結晶粒が形成される。 This method, a particle size of about 0.2~0.5μm crystal grains are formed. このときレーザを照射した部分の非晶質シリコンは、厚さ方向全域にわたって溶融するのではなく、一部の非晶質領域を残して溶融することによって、レーザ照射領域全面にわたって、いたるところに結晶核が発生し、シリコン薄膜最表層に向かって結晶が成長し、ランダムな方位の結晶粒が形成される。 Amorphous silicon at this time portion irradiated with the laser, rather than melt across the thickness direction throughout the crystal by melting, leaving a portion of the amorphous region, over the laser irradiation region over the entire surface, everywhere nuclei are generated, crystals grow toward the silicon thin film outermost layer, the random orientation of the crystal grains is formed. 上記の方法では、アモルファスシリコン薄膜のトランジスタに比べると、優れた特性のトランジスタが得られるものの、薄膜トランジスタのチャネル領域に対して結晶粒径は十分に大きいとは言えず、チャネル長方向に対して、多数の粒界が存在するため、移動度は単結晶シリコンに比べると小さく、また、トランジスタ特性のバラツキとして現れやすいという問題点があった。 In the above method, compared with the transistor of the amorphous silicon thin film, although the transistors having excellent characteristics can be obtained, the crystal grain size to the channel region of the thin film transistor can not be said to be sufficiently large, the channel length direction, since a large number of grain boundaries exist, the mobility is small compared with the single crystal silicon, also, there is a problem that tends to appear as a variation in transistor characteristics.

そこで、さらに高性能な表示装置を得るためには、多結晶シリコンの結晶粒径を大きくすること、結晶の方位を制御することが必要であり、単結晶シリコンに近い性能を得ることを目的に、近年、数多くの研究開発がなされている。 Therefore, in order to obtain a more high-performance display device is to increase the crystal grain size of the polycrystalline silicon, it is necessary to control the orientation of the crystal, in order to obtain performance close to a single crystal silicon , in recent years, it has been made a number of research and development. 特に、特許文献1にはスーパーラテラル成長と称する技術が開示されている。 In particular, technology referred to as super lateral growth in Patent Document 1 is disclosed. 特許文献1に記載の方法は、パルスレーザをシリコン薄膜に照射し、シリコン薄膜をレーザ照射領域の厚さ方向全域にわたって溶融させ、溶融部分と未溶融部分との境界から横方向、すなわち、ガラス基板に水平な方向に結晶粒の成長を制御し、針状の結晶を得るものである。 The method described in Patent Document 1, a pulse laser is irradiated to the silicon thin film to melt the silicon thin film across the thickness direction throughout the laser irradiation area, laterally from the boundary between the fused portion and the unfused portion, i.e., a glass substrate to control the growth of crystal grains in the horizontal direction, thereby obtaining a needle-like crystals.

スーパーラテラル成長は、レーザパルスを1回照射することで完了するが、1回前のレーザ照射で形成された針状結晶の一部に重複させて、順次レーザパルスを照射していくと、既に成長した結晶を引継いで、さらに長い針状の結晶が成長し、結晶の成長方向に方位の揃った大結晶が得られるといった特長を有している。 Super lateral growth is completed by irradiation with laser pulses once, with overlapping a portion of the needle-like crystals formed by laser irradiation of the previous one, As you irradiating sequentially a laser pulse, already taken over the grown crystal has a longer needle-like crystals grow, has features such as large crystals are obtained having a uniform orientation in the growth direction of the crystal.

ここで、通常のラテラル成長法およびスーパーラテラル成長法を例に説明する。 Here, conventional lateral growth method and the super lateral growth method is explained as an example. 図7は、通常のラテラル成長法によって得られる多結晶半導体薄膜の一例について説明する平面図である。 Figure 7 is a plan view illustrating an example of a polycrystalline semiconductor thin film obtained by the conventional lateral growth method.

図7(a)において、たとえば、2〜3μmの微細幅のレーザ光を半導体薄膜に照射し、溶融領域71の半導体薄膜を厚さ方向全域にわたって溶融させると、溶融領域と未溶融領域との境界からラテラル成長方向72aおよび72b、すなわち、水平方向に針状の結晶が成長し、溶融領域中央部で両側から成長した結晶が衝突し成長が終了する。 In FIG. 7 (a), for example, by irradiating a laser beam having a fine width of 2~3μm the semiconductor thin film, when melting the semiconductor thin film of the melted region 71 through the thickness direction throughout the boundary between the melted region and the unmelted area lateral growth direction 72a and 72b from, i.e., needle-like crystals grow in a horizontal direction, crystals grown from both sides are colliding growth is completed in the melt region center portion. もし、ラテラル成長距離73aおよび73bに対して、溶融領域71が2倍以上の長さを有する場合には、図7(b)に示すように、レーザ照射領域の中央部に微細結晶領域74が形成される。 If, with respect to lateral growth length 73a and 73b, when the melted region 71 has a length more than twice, as shown in FIG. 7 (b), the fine crystal region 74 in a central portion of the laser irradiation region It is formed.

一方図8は、スーパーラテラル成長法により得られる結晶の一例について説明する平面図である。 While Figure 8 is a plan view illustrating an example of a crystal obtained by the super-lateral growth method. スーパーラテラル成長法では、図8(a)〜(c)に示すように、1回前のレーザ照射で形成された針状結晶の一部に重複させるように順次レーザパルスを照射していくと、既に成長した結晶を引継いで、さらに長い針状の結晶が成長し、結晶の成長方向に方位の揃った長結晶が得られるといった特徴を有している。 Super The lateral growth method, as shown in FIG. 8 (a) ~ (c), continue to irradiating sequentially a laser pulse so as to overlap a portion of the formed acicular crystals in the laser irradiation of one time before the already taken over the grown crystal, longer needle-like crystals grow, has features such long crystal with uniform orientation in the growth direction of the crystals are obtained.

具体的には、図8(a)に示すように、たとえば、2〜3μmの微細幅のレーザ光を半導体薄膜に照射し、溶融領域81aの半導体薄膜を厚さ方向全域にわたって溶融させると、溶融領域と未溶融領域との境界からラテラル成長方向82aおよび82b、すなわち、水平方向に針状の結晶が成長し、溶融領域中央部で両側から成長した結晶が衝突し成長が終了する。 Specifically, as shown in FIG. 8 (a), for example, by irradiating a laser beam having a fine width of 2~3μm the semiconductor thin film, when melting the semiconductor thin film of the melted region 81a across the thickness direction throughout the molten region and unmelted region and the boundary from the lateral growth direction 82a and 82b, i.e., needle-like crystals grow in a horizontal direction, crystals grown from both sides are colliding growth is completed in the melt region center portion. ここで、スーパーラテラル成長法では、ラテラル成長距離83aおよび83bは約1μm程度である。 Here, the super lateral growth method, the lateral growth length 83a and 83b is approximately 1 [mu] m.

次に、図8(a)に示すように、再度2〜3μmの微細幅のレーザ光を半導体薄膜に照射し、溶融領域81bの半導体薄膜を厚さ方向全域にわたって溶融させる。 Next, as shown in FIG. 8 (a), irradiated with laser light of a fine width again 2~3μm the semiconductor thin film to melt the semiconductor thin film of the melted region 81b through the thickness direction throughout. すると、図8(b)に示すように、再び溶融領域と未溶融領域との境界から水平方向に針状の結晶が成長し、溶融領域81bの中央部で両側から成長した結晶が衝突し成長が終了する。 Then, as shown in FIG. 8 (b), again acicular crystals grow in a horizontal direction from the boundary between the melted region and the unmelted area, and crystals collide grown from both sides at the center of the melted region 81b grown There is terminated. その結果、溶融領域81bの中央部の一方では、既に成長した結晶を引継いで、さらに長い針状の結晶が成長することとなる。 As a result, one in the center of the melted region 81b, taken over the already grown crystal, longer needle-like crystals is to grow.

続いて、図8(b)に示すように、再度2〜3μmの微細幅のレーザ光を半導体薄膜に照射し、溶融領域81cの半導体薄膜を厚さ方向全域にわたって溶融させて再結晶化させる。 Subsequently, as shown in FIG. 8 (b), irradiating a laser beam having a fine width again 2~3μm the semiconductor thin film, is recrystallized by melting the semiconductor thin film of the melted region 81c through the thickness direction throughout. これらのステップを繰り返して、n−1回のレーザ光の照射を行うと、図8(c)に示すように、溶融領域81dの中央部の一方では、既に成長した結晶を引継いで、非常に長い針状の結晶が成長することとなる。 Repeat these steps, when the irradiation of the n-1 times of the laser beam, as shown in FIG. 8 (c), one in the center of the melted region 81d, taken over the already grown crystal, very long needle-like crystals is to grow.

そして、図8(c)に示すように、n回目の2〜3μmの微細幅のレーザ光を半導体薄膜に照射し、溶融領域81eの半導体薄膜を厚さ方向全域にわたって溶融させて再結晶化させると、この非常に長い針状の結晶をさらに成長させることができる。 Then, as shown in FIG. 8 (c), by irradiating a laser beam having a fine width of n th 2~3μm the semiconductor thin film, is recrystallized by melting the semiconductor thin film of the melted region 81e through the thickness direction throughout When, the very long needle-like crystals can be further grown.

他にも、例えば、特許文献2、特許文献3、特許文献4においては、少なくとも2本のレーザビームを用い、第1のレーザはアモルファスシリコンを溶融・再結晶させ、第2のレーザは、第1のレーザよりもアモルファスシリコン膜への吸収が小さく、ガラス基板を加熱・保温することを目的として照射し、第1のレーザ照射によるアモルファスシリコン膜の溶融時間を長くすることで、多結晶シリコンの結晶粒径を大きくすることを目的とした技術が開示されている。 Besides, for example, Patent Document 2, Patent Document 3, Patent Document 4, using at least two laser beams, the first laser to melt and recrystallization of the amorphous silicon, the second laser, the small absorption into the amorphous silicon film than the first laser, the heating-insulation glass substrate was irradiated for the purpose, by increasing the melting time of the first amorphous silicon film by laser irradiation, the polycrystalline silicon technology that aims to increase the crystal grain size is disclosed.

ここで、スーパーラテラル成長においては、上述した通り、図8(a)におけるラテラル成長距離83aおよび83bは約1μm程度である。 Here, in the super lateral growth, as described above, the lateral growth length 83a and 83b in FIG. 8 (a) is about 1 [mu] m. 従って、薄膜トランジスタのチャネル長方向に対して粒界をなくす、すなわち、図8(c)に示すような針状のシリコン長結晶を形成するためには、1回のレーザパルス照射で成長する結晶の長さの1/2〜2/3程度の送りピッチ、すなわち0.5〜0.7μm程度の極めて微小な送りピッチで、レーザパルス照射を繰返し行なう必要がある。 Therefore, eliminating the grain boundary to the channel length direction of the thin film transistor, i.e., to form a needle-like silicon length crystal as shown in FIG. 8 (c), the crystals grown by the laser pulse irradiation of one length of 1/2 to 2/3 of about feed pitch, i.e. in very small feed pitch of about 0.5~0.7Myuemu, it is necessary to perform repeated laser pulse irradiation.

このため、上記スーパーラテラル成長法を用いて、表示装置などに用いる基板複合体の全面にわたってシリコンを結晶化するには、極めて長い時間が必要であり、製造効率が極めて悪いという問題がある。 Therefore, by using the super lateral growth method, to crystallize the silicon over the entire surface of the substrate complexes using the display device or the like is required a very long time, a problem of very poor production efficiency.

また、2本のレーザを用い、アモルファスシリコン膜の溶融時間を長くすることによって大結晶粒を得る方法においては、結晶粒の大きさ自体は1〜2μm程度と大きくなるものの、レーザ照射領域全面にわたっていたるところに結晶核が発生し、シリコン薄膜最表層に向かって結晶が成長し、ランダムな方位の結晶粒が形成されるため、トランジスタのチャネル方向に対して多結晶シリコンの粒界が存在することとなり、電子移動度の大きな改善が望めないのが現状である。 Furthermore, using the laser two, in the method of obtaining a large crystal grains by increasing the melting time of the amorphous silicon film, although the magnitude itself of the crystal grains as large as about 1 to 2 [mu] m, over the laser irradiation region over the entire surface everywhere crystal nuclei are generated, the crystal grows toward the silicon thin film outermost layer, because the random orientation of the crystal grains is formed, the presence of grain boundaries of polycrystalline silicon with respect to the channel direction of a transistor next, at present, not be expected significant improvement in electron mobility.
特許第3204986号公報 Patent No. 3204986 Publication 特許第3213338号公報 Patent No. 3213338 Publication 特許第3221149号公報 Patent No. 3221149 Publication 特開2002−261015号公報 JP 2002-261015 JP

本発明は、上記の課題を解決し、レーザ光の照射による半導体薄膜の1回の溶融、結晶化により得られる半導体結晶のラテラル成長距離を長くして、良質の多結晶半導体領域を有する多結晶半導体薄膜を効率よく製造できる、多結晶半導体薄膜の製造方法および製造装置を提供することを目的とする。 The present invention is to solve the above problem, one of the melting of the semiconductor thin film by laser irradiation, by increasing the lateral growth length of the resulting semiconductor crystal by crystallization, polycrystalline having a polycrystalline semiconductor region of high quality a semiconductor thin film can efficiently produce, and to provide a method and apparatus for manufacturing a polycrystalline semiconductor thin film.

本発明は、ラテラル成長させた多結晶を有する多結晶半導体薄膜の製造方法であって、 The present invention is a method for producing a polycrystalline semiconductor thin film having a polycrystalline obtained by lateral growth,
半導体薄膜を厚み方向全域にわたって溶融および結晶化させ得るエネルギー量を有する第1のレーザ光を該半導体薄膜の第1照射領域に照射する工程と、該半導体薄膜を溶融させないエネルギー量を有する第2のレーザ光を、該第1照射領域を包含する第2照射領域に照射する工程と、を含む多結晶半導体薄膜の製造方法に関する。 Irradiating a first laser beam having an energy amount capable of melting and crystallizing a semiconductor thin film over the thickness direction throughout the first irradiation region of the semiconductor thin film, a second with an energy amount that does not melt the semiconductor film the laser beam, irradiating the second irradiation region includes first irradiation region, a method for producing a polycrystalline semiconductor thin film containing.

本発明においては、第1のレーザ光の光軸が半導体薄膜表面に対して垂直方向であり、かつ第2のレーザ光の光軸が半導体薄膜表面に対して斜め方向であることが好ましい。 In the present invention, it is preferable the optical axis of the first laser beam is a direction perpendicular to the semiconductor thin film surface and the optical axis of the second laser beam is oblique direction with respect to the semiconductor thin film surface.

また、第1照射領域および第2照射領域がいずれも複数の矩形をなし、第1のレーザ光がパルス放射レーザ光であり、かつ、第2のレーザ光の光軸の半導体薄膜表面に対する正射影の方向が、該第1照射領域の短辺方向となるように設定されることが好ましい。 Further, both the first irradiation region and the second irradiation region without a plurality of rectangular, a first laser beam pulsed radiation laser beam, and orthogonal projection with respect to the semiconductor thin film surface of the optical axis of the second laser beam direction is preferably set such that the short side direction of the first irradiation region.

さらに、第1のレーザ光が紫外域の範囲の波長を有し、第2のレーザ光が可視域から赤外域の範囲の波長を有することが好ましい。 Further, the first laser beam has a wavelength in the range of ultraviolet region, it is preferable that the second laser beam having a wavelength in the range from the visible range of the infrared region.

本発明はまた、ラテラル成長させた多結晶を有する多結晶半導体薄膜の製造装置であって、半導体薄膜が形成された基板を保持するための保持手段と、レーザ光照射位置の精密位置決め手段と、該半導体薄膜を厚み方向にわたって溶融および結晶化させ得るエネルギー量を有するパルス状の第1のレーザ光を放射する第1のレーザ光源と、該半導体薄膜を溶融させないエネルギー量を有する第2のレーザ光を放射する第2のレーザ光源と、該第1のレーザ光の照射領域を調整するための第1照射領域調整手段と、該第2のレーザ光の照射領域を調整するための第2照射領域調整手段と、を備える多結晶半導体薄膜の製造装置に関する。 The present invention also relates to a polycrystalline semiconductor thin film production apparatus having a polycrystalline obtained by lateral growth, and holding means for holding a substrate having a semiconductor thin film is formed, a fine positioning device of the laser light irradiation position, a first laser source for emitting a first laser beam pulsed with the amount of energy that can melt and to crystallize the semiconductor thin film over a thickness direction, a second laser beam having an energy amount that does not melt the semiconductor film a second laser source for emitting a, a first irradiation area adjusting means for adjusting the irradiation area of ​​the first laser beam, the second irradiation region for adjusting the irradiation area of ​​the second laser beam and adjusting means, apparatus for producing a polycrystalline semiconductor thin film comprising a.

本発明の多結晶半導体薄膜の製造装置は、第1のレーザ光が半導体薄膜表面に対して垂直な方向に照射され、第2のレーザ光が該半導体薄膜表面に対して斜め方向に照射されるように構成されることが好ましい。 Polycrystalline semiconductor thin film production apparatus of the present invention, the first laser beam is irradiated in a direction perpendicular to the semiconductor thin film surface, the second laser light is irradiated in an oblique direction with respect to the semiconductor thin film surface it is preferably configured to.

また、本発明の多結晶半導体薄膜の製造装置は、第1のレーザ光および第2のレーザ光が矩形の照射領域を与えるようにビーム形状を調整する手段を有し、かつ、第2のレーザ光の光軸の半導体薄膜表面に対する正射影の方向が該第1のレーザ光の照射領域の短辺方向となるように構成されることが好ましい。 Further, a polycrystalline semiconductor thin film production apparatus of the present invention comprises means for the first laser beam and the second laser beam to adjust the beam shape to provide a rectangular illumination region, and a second laser preferably the direction of the orthogonal projection to the semiconductor thin film surface of the optical axes of the light is configured such that the short side direction of the irradiation area of ​​the first laser beam.

さらに、本発明の多結晶半導体薄膜の製造装置における精密位置決め手段には移動機構が設けられ、該移動機構は、上軸と、該上軸の両端部を挟んで直交する2つの平行軸である下軸とを少なくとも有するガントリー構造として形成され、かつ、該移動機構の該上軸上に保持手段が設けられ、該移動機構を上軸方向に走査することによって、相対的に半導体薄膜上のレーザ光を走査する構成とされることが好ましい。 Furthermore, the moving mechanism is provided for precise positioning means in the polycrystalline semiconductor thin film production apparatus of the present invention, the moving mechanism is a two parallel axes perpendicular across an upper shaft, the both end portions of the upper shaft It is formed as a gantry structure having at least a lower shaft, and the retaining means on the upper shaft of the moving mechanism is provided, by scanning in the upward direction of the moving mechanism, a laser on the relatively thin semiconductor film it is preferably configured to scan the light.

本発明の多結晶半導体薄膜の製造装置においては、第1のレーザ光が紫外域の範囲の波長を有し、かつ第2のレーザ光が可視域から赤外域の範囲の波長を有することが好ましい。 Apparatus for manufacturing a polycrystalline semiconductor thin film of the present invention preferably has a wavelength in the first range of the laser beam is ultraviolet region, and a second laser beam having a wavelength in the range from the visible range of the infrared region .

本発明によれば、基板上に形成された半導体薄膜を厚み方向全域にわたって溶融、結晶化させるエネルギー量を有する第1のレーザ光と、該半導体薄膜を溶融させないエネルギー量を有する第2のレーザ光とを少なくとも照射することにより、半導体薄膜の溶融時間が長く確保され、針状結晶のラテラル成長距離の増大を図ることができる。 According to the present invention, melting the semiconductor thin film formed on the substrate through the thickness direction throughout the first laser beam having a crystallized to energy, a second laser beam having an energy amount that does not melt the semiconductor film by at least irradiating the door, melt time of the semiconductor thin film is ensured long, it is possible to increase the lateral growth length of the needle-like crystals. これにより半導体薄膜内に長い針状結晶を容易にラテラル成長させることができ、良質な多結晶半導体薄膜が形成され、均一かつ良好な半導体特性を与える多結晶半導体薄膜を効率良く製造することが可能である。 This makes it possible to easily laterally grown long needle-like crystals in the semiconductor thin film, high-quality polycrystalline semiconductor thin film is formed, a polycrystalline semiconductor thin film to provide a uniform and excellent semiconductor characteristics efficiently it can be produced it is.

本発明においては、好ましくはスリット状とされ、半導体薄膜を厚み方向全域にわたって溶融および結晶化させ得るエネルギー量を有する第1のレーザ光が照射される第1照射領域において半導体薄膜が溶融し、ラテラル成長による結晶化が引き起こされる。 In the present invention, preferably it is a slit-like, the semiconductor thin film is melted in the first irradiation region in which the first laser beam having an energy amount capable of melting and crystallizing a semiconductor thin film over a thickness direction throughout is irradiated, lateral crystallization by growth is triggered. さらに、第1照射領域を含む第2照射領域に第2のレーザ光を照射することで、半導体薄膜の溶融時間が長く確保される。 Further, by irradiating the second laser light to the second irradiation region including a first irradiation region, the melting time of the semiconductor thin film is ensured long. この場合、急冷による結晶粒の生成および微細結晶のランダム方向への成長が防止され、針状結晶のラテラル成長距離の増大を図ることができる。 In this case, the growth of the random direction of the crystal grains of the product and the fine crystals is prevented by rapid cooling, it is possible to increase the lateral growth length of the needle-like crystals.

また、第1のレーザ光を半導体薄膜表面に対して垂直な方向に照射するのに対し、第2のレーザ光を半導体薄膜表面に対して斜め方向に照射する場合には、各々のレーザ光の利用効率を最大限に向上させることができる。 Further, while irradiating the direction perpendicular to the semiconductor thin film surface of the first laser beam, when irradiated in an oblique direction of the second laser light to the semiconductor thin film surface of each of the laser beam the utilization efficiency can be improved maximally. さらに、第1のレーザ光および第2のレーザ光をいずれも矩形の照射領域を与えるレーザ光とし、第2のレーザ光の照射光軸の該半導体薄膜表面に対する正射影の方向を該第1のレーザ光の照射領域の短辺方向として、針状結晶をラテラル成長させることが好ましい。 Furthermore, both the first laser beam and the second laser beam is a laser beam providing a rectangular illumination region, the orthogonal projection direction relative to the second of the semiconductor thin film surface of the irradiation optical axis of the laser beam first as the short-side direction of the irradiation area of ​​the laser beam, it is preferable to laterally grown acicular crystals. この場合、第2のレーザ光の照射方向が半導体薄膜表面に対して斜め方向であっても矩形の照射領域内におけるラテラル成長距離を同一とすることができ、製造効率の向上と半導体特性の均一化が可能となる。 In this case, the irradiation direction of the second laser beam is a direction oblique to the surface of the semiconductor thin film can be a lateral growth distance in rectangular exposure area with the same, uniform improvement and semiconductor characteristics of the production efficiency reduction is possible. 以下に本発明の典型的な実施の形態について図を参照しながら説明する。 Referring to FIG. Will be described exemplary embodiments of the present invention are described below.

本発明において使用される第1のレーザ光は、半導体薄膜を溶融、結晶化させることが可能であれば特に限定されるものでないが、たとえば、XeClエキシマレーザ(波長308nm)、KrFエキシマレーザ(波長248nm)等に代表される各種固体レーザ等、比較的半導体薄膜に吸収されやすい波長域である紫外域の波長を有するレーザ光であることが望ましい。 First laser beam used in the present invention, melting the semiconductor thin film, although not particularly limited as long as it can be crystallized, for example, XeCl excimer laser (wavelength 308 nm), KrF excimer laser (wavelength various solid-state laser typified by 248 nm) or the like, it is desirable that the laser light having a wavelength of ultraviolet region is relatively absorbed in the semiconductor thin film tends wavelength region.

また第2のレーザ光は、第1のレーザ光より半導体薄膜における吸収率が小さく、かつ、半導体薄膜を溶融させないエネルギー量を有するレーザ光であれば特に限定されるものではないが、たとえば、炭酸ガスレーザ(波長10.6μm)等に代表される各種気体レーザ等、可視域から赤外域の範囲の波長を有するレーザ光であることが望ましい。 The second laser beam is first reduced absorption ratio in the semiconductor thin film by the laser beam, and is not particularly limited as long as the laser beam having an energy amount that does not melt the semiconductor film, for example, carbonate various gas laser typified by gas laser (wavelength 10.6 [mu] m) or the like, it is desirable that the laser light having a wavelength in the range of infrared regions.

上記のような第1のレーザ光および第2のレーザ光が採用される場合、該第1のレーザ光の照射により溶融した半導体薄膜の急冷が該第2のレーザ光の照射により防止され、より長い針状結晶をラテラル成長させることができる。 If the first laser beam and the second laser beam as described above is adopted, the quenching of the semiconductor thin film which is melted by irradiation of the first laser beam is prevented by the irradiation of the second laser beam, and more it can be laterally grown long needle-like crystals. 特に好ましい組合せとしては、第1のレーザ光としてXeClエキシマレーザ、第2のレーザ光として炭酸ガスレーザをそれぞれ用いる組合せが挙げられる。 Particularly preferred combinations, XeCl excimer laser as the first laser light, and a combination of using each carbon dioxide laser as the second laser beam.

<実施の形態1> <Embodiment 1>
図1は、本発明において製造される多結晶半導体薄膜を示す断面図である。 Figure 1 is a sectional view showing a polycrystalline semiconductor thin film produced in the present invention. 本発明においては、たとえばTFT基板となるガラス基板11の上に、好ましくは下地膜12を介して多結晶半導体薄膜13が形成される。 In the present invention, on a glass substrate 11 made of, for example, a TFT substrate, preferably a polycrystalline semiconductor thin film 13 through the underlying film 12 is formed. ここで下地膜12は、ガラス基板11からの不純物の拡散を防止するための不純物拡散防止層として形成され、無機絶縁膜、特に二酸化シリコン膜が好ましく使用される。 Here the base film 12 is formed as an impurity diffusion-preventing layer for preventing the diffusion of impurities from the glass substrate 11, an inorganic insulating film, in particular a silicon dioxide film is preferably used. なお下地膜12の形成方法としては、蒸着、スパッタ成膜、CVD等の公知の方法が好ましく採用され得る。 Note As a method of forming the base film 12, deposition, sputter deposition, a known method such as CVD can be preferably employed.

本発明における多結晶半導体薄膜13としてはアモルファスシリコン膜が形成されることが好ましい。 Preferably amorphous silicon film is formed as a polycrystalline semiconductor thin film 13 of the present invention. 本実施の形態においては、ガラス基板上に下地膜としての二酸化シリコン膜を介してアモルファスシリコン膜を形成する場合について説明する。 In the present embodiment, the case where on a glass substrate via a silicon dioxide film as a base film to form an amorphous silicon film. 該アモルファスシリコン膜はたとえばCVD法により形成することができるが、成膜方法はこれに限定されず、スパッタ、蒸着法などを用いることが可能である。 Although the amorphous silicon film can be formed for example by CVD, the film forming method is not limited to this, the sputtering, it is possible to use a vapor deposition method. 多結晶半導体薄膜13としてのアモルファスシリコン膜の厚さは、本発明の半導体薄膜が形成されてなる半導体装置が適用されるトランジスタ等において求められる特性やプロセス条件などにより様々であるが、数十nmから数百nm、特に典型的には30nmから100nm程度の範囲の膜厚が好ましく採用され得る。 The thickness of the amorphous silicon film as a polycrystalline semiconductor thin film 13 is a semiconductor device in which a semiconductor thin film of the present invention is formed is varied by the characteristics and process conditions required in a transistor or the like is applied, a few tens of nm thickness in the range several hundred nm, in particular typically 30nm is about 100nm from can be preferably employed. なお本実施の形態においては50nmとすることができる。 Note in the present embodiment may be 50nm.

この後、設定された照射領域において、アモルファスシリコン膜を厚み方向全域にわたって溶融、結晶化させ得るエネルギー量を有する第1のレーザ光と、設定された照射領域においてアモルファスシリコン膜を溶融させないエネルギー量を有する第2のレーザ光を、それぞれアモルファスシリコン膜上の設定された領域に照射する。 Thereafter, the set irradiation area, melting the amorphous silicon film over the thickness direction throughout the first laser beam having an energy amount capable of crystallizing, the amount of energy that does not melt the amorphous silicon film in the irradiated area set a second laser beam having, respectively irradiated to the set region on the amorphous silicon film. 具体的には、第1のレーザ光が照射される第1照射領域と、該第1照射領域を包含し、第2のレーザ光が照射される第2照射領域とをそれぞれ設定し、該第1照射領域に第1のレーザ光を照射するとともに、第2照射領域に第2のレーザ光を照射する。 Specifically, the first irradiation region in which the first laser light is irradiated, include first irradiation region, and a second irradiation region where the second laser beam is irradiated respectively set, said It irradiates the first laser beam 1 irradiated area is irradiated with the second laser light to the second irradiation region. 第1照射領域および第2照射領域は、レーザ光および/または半導体薄膜の走査により半導体薄膜上を移動する。 The first irradiation region and the second irradiation region is moved over the semiconductor thin film by scanning of the laser beam and / or the semiconductor thin film. これにより、シリコン針状結晶が半導体薄膜中にラテラル成長する。 Thus, the silicon needles are lateral growth in the semiconductor thin film. 本実施の形態においては、第1のレーザ光にXeClエキシマレーザ、第2のレーザ光に炭酸ガスレーザを用いる場合について説明する。 In the present embodiment, XeCl excimer laser to a first laser beam, the case of using the carbon dioxide laser to the second laser beam.

図2は、本発明の多結晶半導体薄膜の製造装置の構成を示す概略図である。 Figure 2 is a schematic diagram showing the structure of a polycrystalline semiconductor thin film production apparatus of the present invention. 図2に示す製造装置には、半導体薄膜が形成された基板を保持するための保持手段201と、該保持手段201を固定した、レーザ光照射位置の精密位置決め手段204と、半導体薄膜を厚み方向全域にわたって溶融させ得るエネルギー量を有するパルス状の第1のレーザ光を放射する第1のレーザ光源206と、半導体薄膜を溶融させないエネルギー量を有する第2のレーザ光を放射する第2のレーザ光源212と、第1のレーザ光の照射領域を調整するための第1照射領域調整手段と、第2のレーザ光の照射領域を調整するための第2照射領域調整手段と、が設けられている。 The manufacturing apparatus shown in FIG. 2, the holding means 201 for holding the substrate on which the semiconductor thin film is formed, was fixed to the holding means 201, a fine positioning device 204 of the laser light irradiation position, the thickness direction of the semiconductor thin film a second laser source for emitting a first laser light source 206 for emitting a first laser beam pulsed with the amount of energy capable of melting over the entire region, the second laser beam having an energy amount that does not melt the semiconductor film and 212, a first irradiation area adjusting means for adjusting the irradiation area of ​​the first laser beam, and the second irradiation area adjusting means for adjusting the irradiation area of ​​the second laser beam, is provided . 精密位置決め手段204は移動機構を有し、移動機構は、保持手段201が固定された上軸202と、該上軸202の両端部を挟んで直交する2つの平行軸である下軸203とを少なくとも有するガントリー構造として形成される。 Fine positioning device 204 has a moving mechanism, the moving mechanism has a shaft 202 on which the holding means 201 is fixed, and a lower shaft 203 are two parallel axes perpendicular across the two ends of the upper shaft 202 It is formed as a gantry structure having at least. 該保持手段201を上軸方向に走査することによって、ガラス基板205に形成された半導体薄膜上においてレーザ光が相対的に走査される。 By scanning upward direction the holding means 201, the laser light on the semiconductor thin film formed on the glass substrate 205 is relatively scanned.

図2に示す製造装置においては、第1のレーザ光源206としてのレーザ発振器から照射され、エキスパンダ、ホモジナイザなどの光学素子群207により適当なビームサイズに変換され、さらにレーザ光の照射領域のエネルギー分布が均一になるようビーム断面内の光強度の一様化が図られたビーム光が、第1照射領域調整手段を経てガラス基板205に形成された半導体薄膜上に第1のビーム光として照射される。 In the production apparatus shown in FIG. 2 is emitted from the laser oscillator as the first laser light source 206, expander, is converted into an appropriate beam size by the optical element group 207, such as a homogenizer, further energy of the irradiation area of ​​the laser beam distribution beam light uniformed light intensity was achieved in such a beam cross-section becomes uniform, irradiating the semiconductor thin film formed on a glass substrate 205 through the first irradiation area adjusting means as a first light beam It is.

第1照射領域調整手段としては、たとえば図2に示すような、ミラー208、フィールドレンズ209、フォトマスク210、結像レンズ211等が設けられる。 The first irradiation area adjusting means, for example as shown in FIG. 2, the mirror 208, field lens 209, the photomask 210, such as an imaging lens 211 is provided. すなわち、上記の光学素子群207から放射されたレーザ光は、ミラー208にて反射し、フィールドレンズ209、フォトマスク210を経て、複数の微細幅のスリット状エネルギビームとして形成された後、結像レンズ211で集光されることにより、ガラス基板205に形成された半導体薄膜上に第1のビーム光として照射される。 That is, the laser light emitted from the optical element group 207 is reflected by the mirror 208, field lens 209, through the photomask 210, after being formed as a slit-shaped energy beam of the plurality of fine width, imaging by being focused by the lens 211 and is irradiated as the first beam light on the semiconductor thin film formed on the glass substrate 205.

さらに、図2に示す製造装置は、第2のレーザ光源212としてのレーザ発振器、エキスパンダ、ホモジナイザなどの光学素子群213を有し、該レーザ発振器から放射され、該光学素子群213により適正なビームサイズに変換され、ビーム断面内の光強度の一様化が図られたレーザ光を、ミラー214にて反射させ、必要に応じて、フィールドレンズ215、結像レンズ216を介して、ガラス基板205上に第2のレーザ光として照射する。 Furthermore, the manufacturing apparatus shown in FIG. 2 includes a laser oscillator as a second laser light source 212, expander, the optical element group 213, such as a homogenizer, emitted from the laser oscillator, proper by the optical element group 213 is converted to the beam size, the laser light uniform of the light intensity was achieved in the beam cross section, it is reflected by the mirror 214, if necessary, the field lens 215, through the imaging lens 216, a glass substrate 205 irradiates a second laser beam on.

本発明においては、第1のレーザ光と第2のレーザ光とが異なる光軸を有することが好ましい。 In the present invention, it is preferred to have the first optical axis and the laser beam and the second laser light is different. この場合、第1のレーザ光および第2のレーザ光の干渉が防止され、レーザ光の利用効率が向上するという利点を有する。 In this case, it has the advantage that interference of the first laser beam and the second laser beam is prevented, thereby improving the utilization efficiency of the laser light. 特に、第1のレーザ光が半導体薄膜表面に対して垂直な方向に照射され、第2のレーザ光が半導体薄膜表面に対して斜め方向に照射されるように構成されることが好ましい。 In particular, the first laser beam is irradiated in a direction perpendicular to the semiconductor thin film surface, the second laser beam is preferably configured to be irradiated in an oblique direction with respect to the semiconductor thin film surface. 図2に示す製造装置においては、第1のレーザ光が半導体薄膜表面に対して垂直な方向に照射され、第2のレーザ光が半導体薄膜表面に対して斜め方向に照射される場合の構成が示されている。 In the production apparatus shown in FIG. 2, the first laser beam is irradiated in a direction perpendicular to the semiconductor thin film surface, the configuration in which the second laser light is irradiated in an oblique direction with respect to the semiconductor thin film surface It is shown.

第2のレーザ光の入射角は、第1のレーザ光を照射するための光学機器、すなわち第1のレーザ光源206、光学素子群207、ミラー208、フィールドレンズ209、フォトマスク210、結像レンズ211等と機械的に干渉せず、かつ、ガラス基板205の表面において全反射となる角度より小さくなるよう設定されれば、特に限定されるものではないが、たとえば20°〜45°程度の範囲で設定されれば良い。 Angle of incidence of the second laser beam, optics for irradiating first laser light, that is, the first laser light source 206, optical element group 207, a mirror 208, a field lens 209, a photomask 210, an imaging lens 211 or the like and without mechanical interference, and if it is set to be smaller than the angle to be totally reflected on the surface of the glass substrate 205 is not particularly limited, such as in the range of about 20 ° to 45 ° in may be set. 本実施の形態においては、第1のビーム光源206から照射される第1のビーム光の照射方向は、ガラス基板205に対して垂直の方向、すなわち入射角0°とされ、第2のビーム光源から照射される第2のビーム光の照射方向は、ガラス基板205に対して斜めの方向とされ、該第2のレーザ光の入射角は45°とされることができる。 In the present embodiment, the first irradiation direction of the light beam emitted from the first beam light source 206, the direction perpendicular to the glass substrate 205, that is, an incident angle of 0 °, a second beam light source a second irradiation direction of the light beam emitted from is a direction oblique to the glass substrate 205, the incident angle of the laser light of the second may be a 45 °.

第1のレーザ光源206および第2のレーザ光源212は、上記のような第1のレーザ光および第2のレーザ光をそれぞれ放射できるものであれば限定されないが、第1のレーザ光および/または第2のレーザ光がパルス状に照射される場合には、第1のレーザ光源206および第2のレーザ光源212としてパルス状のレーザ光を放射できるものが使用される。 The first laser source 206 and the second laser light source 212, the above-described first laser beam and the second laser light is not limited as long as it can emit respectively, the first laser beam and / or when the second laser beam is irradiated in a pulse shape, which can emit a pulsed laser beam as a first laser light source 206 and the second laser light source 212 is used.

本発明における第1のレーザ光および第2のレーザ光は、いずれも照射領域表面のエネルギー分布が実質的に均一になるように調整されることが好ましい。 The first laser beam and the second laser beam in the present invention preferably any energy distribution of the irradiated area surface is adjusted to be substantially uniform. これによりレーザ光の照射領域内の位置によるラテラル成長速度のばらつきを小さくすることができ、均一な結晶化が可能である。 This makes it possible to reduce variations in lateral growth rate due to the position of the irradiation area of ​​the laser beam, it is possible to uniform crystallization.

また、本発明における第1のレーザ光および第2のレーザ光のビーム形状としては、矩形、円系、楕円形等の種々の形状の照射領域を与えるものが採用できるが、半導体薄膜の表面方向、すなわち水平方向におけるレーザ光の照射時間のばらつきをなくすとともに、効率良く結晶化を進行させるという点で、矩形の照射領域を与えるビーム形状を有することが好ましい。 Further, as the beam shape of the first laser beam and the second laser light in the present invention, rectangles, circles based, but can be employed which provide an irradiation region of various shapes, such as oval, surface direction of the semiconductor thin film , i.e. with it eliminates variations of the irradiation time of the laser beam in the horizontal direction, in that to proceed efficiently crystallization, preferably has a beam shape that gives a rectangular irradiated region. なお本発明における矩形とは特に長方形を意味する。 Incidentally it means especially rectangles and rectangle in the present invention. 本実施の形態においては、第1のレーザ光および第2のレーザ光の照射領域がいずれも矩形とされる場合について説明する。 In the present embodiment, the case where the irradiation area of ​​the first laser beam and the second laser beam are both a rectangular.

第1のレーザ光源206から放射されたビームは、エキスパンダにより適当なビームサイズに変換され、ホモジナイザにより、ビーム断面内の光強度の一様化が図られ、フィールドレンズ209を経てフォトマスク210に照射される。 The beam emitted from the first laser light source 206 is converted into an appropriate beam size by expander, by means of a homogenizer, uniformed light intensity in the beam cross-section is achieved, the photomask 210 through the field lens 209 It is irradiated. ここでビームエキスパンダは望遠系もしくは縮小系を有する光学系であり、フォトマスク210上の照射領域の大きさを決めるものである。 Here the beam expander is an optical system having a telescopic system or a reduction system, in which determining the size of the irradiation area on the photomask 210. ホモジナイザはレンズアレーもしくはシリンドリカルレンズアレーにより構成され、ビームを分割し再合成することで、マスク上の照射領域内での光強度の一様化を図るものである。 Homogenizer is constituted by a lens array or a cylindrical lens array, it recombines it divides the beam is intended to achieve a uniform reduction of the light intensity in the irradiation area on the mask. また、フィールドレンズ209は、フォトマスク210を透過した主光線を結像面に垂直に入射させる機能を有する。 Also, the field lens 209 has a function to perpendicularly incident on the imaging plane of the principal rays through the photomask 210. フォトマスク210の開口部は、微細幅の矩形状を有する複数のスリットパターンとして構成されており、フォトマスク210を透過したレーザ光は、微細幅の矩形状を有する複数のスリット状エネルギビームとして、ガラス基板205に照射される。 Opening of the photomask 210 is configured as a plurality of slit pattern having a rectangular-shaped fine width, laser light transmitted through a photomask 210, a plurality of slit-shaped energy beam having a rectangular shaped fine width, It is irradiated to the glass substrate 205. ここで、フォトマスク210におけるスリットパターンの幅は、ガラス基板205の照射に必要なスリット状エネルギビームの幅と、結像レンズ211の結像倍率によって決定されるものであるが、スリット状エネルギビームの幅が、溶融した半導体薄膜の結晶化時におけるラテラル成長距離、すなわち生成する針状結晶の長さの2倍程度の寸法となるように調整されることが望ましい。 Here, the width of the slit pattern in the photomask 210, the width of the slit-shaped energy beam required for the irradiation of the glass substrate 205, but is to be determined by the magnification of the imaging lens 211, a slit-shaped energy beam the width, lateral growth length, i.e. be adjusted to be about twice the size of the length of the product acicular crystals of desired during the crystallization of the semiconductor thin film melted. 具体的には、本実施の形態においてアモルファスシリコン膜をラテラル成長させる場合、ラテラル成長距離は約5μm〜約20μmとなるため、スリット状エネルギビームの幅は約10μm〜約40μmとすることが望ましい。 Specifically, when the amorphous silicon film is laterally grown in this embodiment, since the lateral growth distance is about 5μm~ about 20 [mu] m, the width of the slit-shaped energy beam is preferably set to about 10μm~ about 40 [mu] m. したがって、たとえば結像レンズ211の結像倍率を1/4とした場合、フォトマスク210におけるスリットパターンの幅は約40μm〜約160μmとすることができる。 Thus, for example, when the imaging magnification of the imaging lens 211 and 1/4, the width of the slit pattern in the photomask 210 may be about 40μm~ about 160 .mu.m. 本実施の形態においては、該スリット状エネルギビームの幅を20μmとし、結像倍率が1/4である結像レンズ211を用いるため、フォトマスク210におけるスリットパターンの幅は80μmとなる。 In the present embodiment, the width of the slit-shaped energy beam and 20 [mu] m, for using the imaging lens 211 imaging magnification is 1/4, the width of the slit pattern in the photomask 210 becomes 80 [mu] m.

本実施の形態においては第2のレーザ光源212から照射される第2のレーザ光として炭酸ガスレーザ光を用いる。 In the present embodiment uses a carbon dioxide laser light as a second laser beam emitted from the second laser light source 212. 第2のレーザ光源212から放射されたビームはエキスパンダにより適当なビームサイズに変換され、ホモジナイザにより、ビーム断面内の光強度の一様化が図られる。 The beam emitted from the second laser light source 212 is converted into an appropriate beam size by expander, by means of a homogenizer, uniformed light intensity in the beam cross-section is achieved. ここでビームエキスパンダは望遠系もしくは縮小系を有する光学系であり、ホモジナイザへの入射領域の大きさを決めるものである。 Here the beam expander is an optical system having a telescopic system or a reduction system, but to determine the size of the entrance area of ​​the homogenizer. 炭酸ガスレーザの場合、干渉性が高いため、回折光学素子もしくは非球面レンズにより構成される該ホモジナイザによって、ガラス基板205上の照射領域内における光強度の一様化を図ることが好ましい。 If carbon dioxide laser, because of the high coherence, by the homogenizer constituted by a diffraction optical element or aspheric lenses, it is preferable to achieve a uniform reduction of the light intensity in the irradiation area on the glass substrate 205.

本実施の形態における第2のレーザ光としての炭酸ガスレーザ光は、アモルファスシリコン膜が溶融しない程度のエネルギー量で照射されるが、炭酸ガスレーザによる照射領域、すなわち本発明における第2照射領域は、少なくとも第1のレーザ光としてのエキシマレーザ光の照射領域、すなわち本発明における第1照射領域と同等、もしくは、該エキシマレーザ光の照射領域を包含し、該照射領域より広い領域とすることが望ましい。 The carbon dioxide laser light as a second laser beam in the present embodiment is amorphous silicon film is irradiated with energy of a degree that does not melt, the irradiation region by carbon dioxide laser, i.e. the second irradiation region in the present invention, at least irradiation area of ​​the excimer laser light as a first laser beam, i.e. equal to the first irradiation region in the present invention, or include an irradiation area of ​​the excimer laser beam, it is desirable that the wider than the irradiation area region.

本発明における第2のレーザ光はパルス状とされることが好ましい。 The second laser beam in the present invention are preferably a pulsed. この場合、半導体薄膜からの針状結晶のラテラル成長を均一な速度で進行させることができる。 In this case, it is possible to proceed lateral growth of needle-like crystals of a semiconductor thin film at a uniform rate. 本実施の形態においても、第2のレーザ光としての炭酸ガスレーザ光はパルス状とされる。 Also in this embodiment, carbon dioxide laser light of the second laser light is a pulsed. パルス状の第2のレーザ光のパルス幅は、該レーザ光のピーク強度によって変動させることができるが、たとえば数十μsから数msとされることができる。 Pulsed second pulse width of the laser light can be varied by the peak intensity of the laser beam, for example, it may be a few ms from tens .mu.s.

さらに、均一な針状結晶をラテラル成長させるため、本発明においては、第1のビーム光および第2のビーム光がともにパルス状とされることが好ましい。 Furthermore, in order to laterally grown a uniform acicular crystals, in the present invention, it is preferable that the first light beam and second light beam are both a pulsed. この場合、第2のレーザ光のパルス幅が、第1のレーザ光のパルス幅に比べて十分大きくされることが好ましい。 In this case, the pulse width of the second laser beam, it is preferred that sufficiently larger than the pulse width of the first laser beam. この場合、半導体薄膜の溶融時間が十分長く確保されるため、より長い針状結晶をラテラル成長させることが可能である。 In this case, since the melting time of the semiconductor thin film is ensured sufficiently long, it is possible to laterally grown longer needles.

本発明においては、第1のレーザ光の照射が第2のレーザ光の照射と同時に行なわれることが好ましく、また、第1のレーザ光の照射が第2のレーザ光の照射の直前または直後に行なわれることも好ましい。 In the present invention, it is preferable that the first laser light irradiation is performed simultaneously with the irradiation of the second laser light and the irradiation of the first laser light irradiation of the second laser beam before or after It is also preferably carried out. これらの場合、第1のレーザ光の照射による半導体薄膜の溶融時に、溶融部位の温度が第2のレーザ光の照射によって一定以上に保たれ、溶融した半導体薄膜の急冷が防止されることにより、より長い針状結晶をラテラル成長させることが可能である。 In these cases, at the time of melting of the semiconductor thin film by irradiation with the first laser beam, the temperature of the molten portion is kept constant over the irradiation of the second laser beam, by rapid cooling of the semiconductor thin film melt is prevented, it is possible to laterally grown longer needles.

本発明においては、フォトマスク210上に複数のスリットパターンを形成することにより、効率良くパルス状ビームの照射を行なうことができる。 In the present invention, by forming a plurality of slit pattern on the photomask 210, it is possible to perform irradiation efficiently pulsed beam. 図3は、実施の形態1において適用されるスリットパターンの形状を示す図である。 Figure 3 is a diagram showing a shape of the slit pattern to be applied in the first embodiment. 本実施の形態においては、図3に示すような開口部を有するスリットパターンを用いる。 In the present embodiment, using a slit pattern having an opening as shown in FIG. 図3におけるスリットパターンは、大きく分けて2つのスリットパターン群より構成されており、第1のスリットパターン群31は、スリットの幅方向に等間隔に複数のスリットパターンが並ぶ構成とされている。 Slit pattern in FIG. 3 is composed of two slit pattern group mainly comprises a first slit pattern group 31 has a structure in which a plurality of slit patterns are arranged at equal intervals in the width direction of the slit. 第2のスリットパターン群32は、第1のスリットパターン群31を構成する複数のスリットパターンの間隔と等しい間隔で、かつ第1のスリットパターン群31を構成する複数のスリットパターンと同様の寸法の複数のスリットパターンが並ぶ構成とされている。 The second slit pattern group 32, at intervals equal to the intervals of the plurality of slit pattern constituting the first slit pattern group 31, and the same dimensions and a plurality of slit patterns constituting the first slit pattern group 31 It has a configuration in which a plurality of slit patterns are arranged. 第2のスリットパターン群32は、第1のスリットパターン群31から、該第1のスリットパターン群31を構成する複数のスリットパターンの長さ方向に、該スリットパターンの長さ分、もしくは、該スリットパターンの長さ分よりも若干大きい距離をあけて構成される。 The second slit pattern group 32, the first slit pattern group 31, the length of the plurality of slit pattern constituting the slit pattern group 31 of the first, the length of the said slit pattern, or the constructed at a slightly greater distance than the length of the slit pattern. さらに、該第2のスリットパターン群32の各スリットパターンの幅方向における中心34は、該第1のスリットパターン群31を構成する各スリットパターンの間隔の中心35、すなわち、第1のスリットパターン群31の各スリットパターンの間に存在する遮光部の中心と、幅方向において一致する位置関係となるように構成されている。 Further, the center 34 in the width direction of the slit pattern of the second slit pattern group 32, the center 35 of the spacing of each slit pattern constituting the slit pattern group 31 of the first, i.e., the first slit pattern group and the center of the light-shielding portion that exists between the slit pattern 31, and is configured such that the positional relationship to match in the width direction. 上記構成のフォトマスクを通して、第1のレーザ光であるエキシマレーザ光をアモルファスシリコン膜に照射することで、スリットパターンの開口部33におけるアモルファスシリコン膜が溶融、結晶化されるが、この時、ガラス基板205を、スリットパターンの長さ方向である矢印36の方向に走査することで、相対的に第1のレーザ光がガラス基板205上に形成された半導体薄膜の表面において走査され、ラテラル成長によるシリコンの針状結晶を作製することができる。 Through a photomask having the above structure, by irradiating the excimer laser beam is a first laser beam to the amorphous silicon film, an amorphous silicon film is melted at the opening 33 of the slit pattern, but is crystallized, at this time, the glass the substrate 205, by scanning in the direction of arrow 36 is the length direction of the slit pattern, a relatively first laser beam is scanned on the surface of the semiconductor thin film formed on a glass substrate 205, by lateral growth it can be produced acicular crystals of silicon.

図4および図5は、実施の形態1における針状結晶のラテラル成長について説明する図である。 4 and 5 are diagrams for explaining lateral growth of needle-like crystals in the first embodiment. まず、第1のスリットパターン群31および第2のスリットパターン群32の開口部33から透過させた第1のレーザ光としてのエキシマレーザ光を用い、第1のスリットパターン群31の開口部に対応する第1照射領域41、および第2のスリットパターン群32の開口部に対応する第1照射領域42に対して1回目のパルス照射を行ない、第1照射領域41および42のアモルファスシリコン膜を溶融、結晶化させる。 First, an excimer laser beam as a first laser beam is transmitted through the first slit pattern group 31 and the second opening 33 of the slit pattern group 32, corresponding to the opening of the first slit pattern group 31 the first irradiation region 41, and the first performs pulse irradiation of the first to the irradiation region 42 corresponding to the opening of the second slit pattern group 32, melting the amorphous silicon film of the first irradiation region 41 and 42 , to crystallize. 続いて、移動機構によりガラス基板を矢印36の方向に移動させ、上記で1回目のパルス照射が行なわれた第1照射領域41と、第2のスリットパターン群32の開口部とを、スリットパターン長さ方向において一致させる。 Then, by moving the glass substrate in the direction of arrow 36 by the moving mechanism, the first pulse irradiation to the first irradiation region 41 made above, an opening of the second slit pattern group 32, the slit pattern match in the longitudinal direction. この位置で、1回目と同様の第1のレーザ光を用いた2回目のパルス照射を行ない、アモルファスシリコン膜を溶融、結晶化させる。 In this position, it performs a second pulse irradiation with the first and the same first laser beam, melting the amorphous silicon film to crystallize. すなわち、1回目のパルス照射の際に第1照射領域41においてラテラル成長させた針状結晶に対し、第1照射領域51の位置で第1のレーザ光の2回目のパルス照射がされることとなる。 That is, for the first needle-like crystals obtained by lateral growth in the first irradiation region 41 in pulse irradiation, and the second pulse irradiation of the first laser beam at the position of the first irradiation region 51 is Become. これにより、1回目のパルス照射でラテラル成長させた針状結晶の引き継がれ、長いラテラル成長距離52を有する針状結晶を得ることができる。 Thus, taken over the first needle-like crystals obtained by lateral growth in pulse irradiation, it is possible to obtain a needle-like crystals having a long lateral growth distance 52. なお本実施の形態においては、第1のレーザ光としてのエキシマレーザ光のパルス照射と同時に、すべての第1照射領域41および42を包含する矩形状の第2照射領域に第2のレーザ光としての炭酸ガスレーザ光が照射される。 Note in the present embodiment, simultaneously with the pulse irradiation of the excimer laser light as a first laser beam, all the first irradiation region 41 and 42 in a rectangular shape in the second irradiation region includes a second laser beam the carbon dioxide laser light is irradiated for.

本実施の形態においては、図3に示すスリットパターンの幅37を80μm、各スリットパターン幅の間隔38を64μmとしている。 In the present embodiment, it has a width 37 of the slit pattern shown in FIG. 3 80 [mu] m, the spacing 38 of each slit pattern width and 64 .mu.m. さらに、結像倍率1/4の結像レンズ211を用い、上記2回のパルス照射工程で、第1のレーザ光としてのエキシマレーザ光、および、第2のレーザ光としての炭酸ガスレーザ光を用いて結晶化を行なうことにより、ガラス基板上において、図5に示すラテラル成長距離52、すなわち針状結晶の長さが18μmという巨大な針状結晶を隙間なく作製することが可能となる。 Further, using the image forming lens 211 of the imaging magnification 1/4, in the above two pulse irradiation step, excimer laser light as a first laser beam, and, using a carbon dioxide laser light as a second laser beam by performing crystallization Te, on a glass substrate, the length of the lateral growth length 52, i.e. needle-like crystals is shown in Fig. 5 it is possible to produce without gaps giant needle-shaped crystals of 18 [mu] m.

ここで、本実施の形態の構成においては、第2のレーザ光としての炭酸ガスレーザを、ガラス基板に対して斜め方向に照射する。 Here, in the configuration of the present embodiment, a carbon dioxide laser as a second laser beam is irradiated in a direction oblique to the glass substrate. ホモジナイザを用いてビーム光軸に垂直な断面での強度均一化を行なった場合、ガラス基板表面におけるビームの強度分布が焦点距離の違いにより若干均一でなくなるため、上記フォトマスクによる結晶化の方向によっては、照射領域内においてラテラル成長距離が均一でなくなる可能性が生じる。 If you make the intensity uniform in cross-section perpendicular to the beam axis with a homogenizer, because the beam intensity distribution of the glass substrate surface is not somewhat uniform due to the difference in focal length, the direction of crystallization by the photomask the results may become not uniform lateral growth distance in the irradiation region. 具体的には、炭酸ガスレーザ光の照射光軸のガラス基板表面に対する正射影に対して垂直の方向をエキシマレーザ光の矩形状の照射領域の短辺とすると、該照射領域の長辺方向におけるビームの強度不均一が生じ、各スリットパターンにおけるラテラル成長距離が均一でなくなる可能性が生じる。 Specifically, when the short side of the rectangular irradiated region of the excimer laser beam direction perpendicular to the orthogonal projection with respect to the irradiation surface of the glass substrate of the optical axis of the carbon dioxide laser light, the beam in the long side direction of the irradiated region intensity nonuniformity occurs and a possibility that the lateral growth distance is not uniform is generated in each slit pattern.

このため、本実施の形態においては、炭酸ガスレーザ光の照射光軸のガラス基板表面に対する正射影に対して平行な方向をエキシマレーザ光の矩形状の照射領域の短辺とし、スリットパターン群全域においてラテラル成長距離が均一となるよう構成することが好ましい。 Therefore, in this embodiment, a direction parallel to the orthogonal projection a short side of the rectangular irradiated region of the excimer laser beam to the glass substrate surface of the irradiation optical axis of the carbon dioxide laser light, in slit pattern group entire it is preferably configured such that lateral growth distance becomes uniform.

<実施の形態2> <Embodiment 2>
図6は、実施の形態2において適用されるスリットパターンの形状を示す図である。 Figure 6 is a diagram showing a shape of the slit pattern to be applied in the second embodiment. 本実施の形態においては、たとえば図2に示されるフォトマスク210に、図6に示すような開口部を有するスリットパターンを用いる。 In the present embodiment, for example, a photomask 210 shown in FIG. 2, using a slit pattern having an opening as shown in FIG. 図6におけるスリットパターンは、大きく分けて4つのスリットパターン群より構成されており、スリットパターン群61は、スリットの幅方向に等間隔に複数のスリットパターンが並ぶ構成とされている。 Slit pattern in FIG. 6 is composed of four slit patterns groups roughly, slit pattern group 61 has a structure in which a plurality of slit patterns are arranged at equal intervals in the width direction of the slit. スリットパターン群62は、スリットパターン群61を構成する複数のスリットパターンの間隔と等しい間隔で、かつスリットパターン群61を構成する複数のスリットパターンと同様の寸法の複数のスリットパターンが並ぶ構成とされている。 Slit pattern group 62 is a an interval equal to the interval of a plurality of slit patterns, and a plurality of slit patterns of similar dimensions and a plurality of slit pattern constituting the slit pattern group 61 are arranged structure constituting the slit pattern group 61 ing. スリットパターン群62は、スリットパターン群61から、該スリットパターン群61を構成するスリットパターンの長さ方向に、該スリットパターンの長さ分、または、該スリットパターンの長さ分よりも若干大きい距離をあけて構成される。 Slit pattern group 62, the slit pattern group 61, the length of the slit pattern constituting the slit pattern group 61, the length of the said slit pattern, or slightly greater distance than the length of the said slit pattern configured by opening the. スリットパターン群63、スリットパターン群64は、スリットパターン群62とスリットパターン群63との位置関係、スリットパターン群63とスリットパターン群64との位置関係がそれぞれスリットパターン群61とスリットパターン群62との位置関係と同様になるように構成される。 Slit pattern group 63, the slit pattern group 64, the positional relationship between the slit pattern group 62 and the slit pattern group 63, the positional relationship and the slit pattern groups 61 each slit pattern 62 with the slit pattern group 63 and the slit pattern group 64 configured to be similar to the positional relationship.

本実施の形態においては、実施の形態1と同様に、ガラス基板を保持する保持手段が移動手段の上軸方向に走査されることにより、ガラス基板上に形成された半導体薄膜の表面において相対的に第1のレーザ光が走査される。 In the present embodiment, as in the first embodiment, by the holding means for holding the glass substrate is scanned in the upper direction of the moving means, relative the surface of the semiconductor thin film formed on a glass substrate the first laser beam is scanned. すなわち、スリットパターンの長さ方向である矢印65の方向に第1のレーザ光が走査されることにより針状結晶をラテラル成長させる。 That is, the needle-like crystals to lateral growth by the first laser beam is scanned in the direction of arrow 65 is the length direction of the slit pattern. 図6に示すスリットパターンにおいては、スリットパターン群61とスリットパターン群62との間、スリットパターン群62とスリットパターン群63との間、スリットパターン群63とスリットパターン群64との間のそれぞれにおける、スリットパターン幅方向のずれ量は、スリットパターン幅の約1/4から1/2に設定されている。 In the slit pattern shown in FIG. 6, between the slit pattern group 61 and the slit pattern group 62, between the slit pattern group 62 and the slit pattern group 63, in each of between the slit pattern group 63 and the slit pattern group 64 , the deviation amount of the slit pattern width direction is set to about 1/4 of the slit pattern width to 1/2.

本実施の形態においては、スリットパターン群61,62,63,64の開口部から透過させた第1のレーザ光としてのエキシマレーザ光を用い、スリットパターン群61,62,63,64の開口部に対応する第1照射領域に対して1回目のパルス照射を行ない、第1照射領域のアモルファスシリコン膜を溶融、結晶化させる。 In this embodiment, an excimer laser beam as a first laser beam is transmitted through the opening of the slit pattern group 61, 62, 63, 64, opening of the slit pattern group 61, 62, 63, 64 It performs first pulse irradiating the first irradiation area corresponding to the melting of the amorphous silicon film of the first irradiation region to crystallize. 続いて、移動機構によりガラス基板を矢印65の方向に移動させ、スリットパターン群61の開口部に対応する1回目のパルス照射がされた領域と、スリットパターン群62の開口部とを、スリットパターン長さ方向において一致させる。 Then, by moving the glass substrate in the direction of the arrow 65 by the moving mechanism, a first pulse irradiation is a region corresponding to the opening of the slit pattern group 61, and an opening of the slit pattern group 62, the slit pattern match in the longitudinal direction. この位置で、1回目と同様の第1のレーザ光を用いた2回目のパルス照射を行ない、アモルファスシリコン膜を溶融、結晶化させる。 In this position, it performs a second pulse irradiation with the first and the same first laser beam, melting the amorphous silicon film to crystallize. これにより、1回目のパルス照射でラテラル成長させた針状結晶が引き継がれる。 Thus, the first needle-like crystals obtained by lateral growth in pulse irradiation is taken over. 移動機構により上記と同様の距離だけガラス基板を矢印65の方向に移動させて3回目のパルス照射を行ない、さらに上記と同様の距離だけガラス基板を矢印65の方向に移動させて4回目のパルス照射を行なう。 The moving mechanism moves the glass substrate by the same distance and the direction of the arrow 65 performs third pulse irradiation, the fourth pulse by further moving the glass substrate by the same distance and the direction of the arrow 65 perform the irradiation. これらの操作により、1回目のパルス照射でラテラル成長させた針状結晶が、2〜4回目のパルス照射において順次引き継がれ、長いラテラル成長距離を有する針状結晶を得ることができる。 By these operations, the first needle-like crystals obtained by lateral growth in pulse irradiation, successively taken over in 2-4 th pulse irradiation, it is possible to obtain a needle-like crystals having a long lateral growth length. なお本実施の形態においては、実施の形態1と同様、第1のレーザ光としてのエキシマレーザ光のパルス照射と同時に、第1照射領域を包含する第2照射領域に第2のレーザ光としての炭酸ガスレーザ光が照射される。 Note in the present embodiment, as in the first embodiment, simultaneously with the pulse irradiation of the excimer laser light as a first laser beam, the second irradiation region encompassing first irradiation region as the second laser beam the carbon dioxide laser light is irradiated.

なお本実施の形態においては、スリットパターン群61,62,63,64を構成するスリットパターンの長さは4000μm、幅は80μm、スリットパターンの幅方向の間隔は120μm、スリットパターンの長さ方向の間隔は20μmに設定されている。 Note in the present embodiment, the length of the slit pattern constituting the slit pattern group 61, 62 4000 .mu.m, the width 80 [mu] m, the distance in the width direction of the slit pattern 120 [mu] m, the slit pattern length direction interval is set to 20μm. なお本実施の形態においては、上記した操作以外は実施の形態1と同様の操作を行ない、針状結晶をラテラル成長させることができる。 Note in the present embodiment, other than the operation described above is performed in the same manner as the first embodiment, the needle-like crystals can be laterally grown.

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。 The embodiments disclosed herein are to be considered as not restrictive but illustrative in all respects. 本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The scope of the invention is defined by the appended claims rather than by the foregoing description, and is intended to include all modifications within the meaning and range of equivalency of the claims.

本発明によれば、良質の多結晶半導体領域を有し、均一かつ良好な半導体特性を与える多結晶半導体薄膜を容易かつ効率よく製造することができるため、たとえば電子移動度の高い薄膜トランジスタ等の提供が可能となる。 According to the present invention has a polycrystalline semiconductor region of good quality, since the polycrystalline semiconductor thin film to provide a uniform and excellent semiconductor characteristics can be produced easily and efficiently, for example providing such high electron mobility thin film transistor it is possible.

本発明において製造される多結晶半導体薄膜を示す断面図である。 It is a sectional view showing a polycrystalline semiconductor thin film produced in the present invention. 本発明の多結晶半導体薄膜の製造装置の構成を示す概略図である。 The structure of the polycrystalline semiconductor thin film production apparatus of the present invention is a schematic diagram showing. 実施の形態1において適用されるスリットパターンの形状を示す図である。 It is a diagram showing a shape of the slit pattern to be applied in the first embodiment. 実施の形態1における針状結晶のラテラル成長について説明する図である。 It is a diagram illustrating a lateral growth of needle-like crystals in the first embodiment. 実施の形態1における針状結晶のラテラル成長について説明する図である。 It is a diagram illustrating a lateral growth of needle-like crystals in the first embodiment. 実施の形態2において適用されるスリットパターンの形状を示す図である。 It is a diagram showing a shape of the slit pattern to be applied in the second embodiment. 通常のラテラル成長法によって得られる多結晶半導体薄膜の一例について説明する平面図である。 Is a plan view illustrating an example of a polycrystalline semiconductor thin film obtained by the conventional lateral growth method. スーパーラテラル成長法により得られる結晶の一例について説明する平面図である。 Is a plan view illustrating an example of a crystal obtained by the super-lateral growth method.

符号の説明 DESCRIPTION OF SYMBOLS

11 ガラス基板、12 下地膜、13 多結晶半導体薄膜、201 保持手段、202 上軸、203 下軸、204 精密位置決め手段、205 ガラス基板、206 第1のレーザ光源、207,213 光学素子群、208,214 ミラー、209,215 フィールドレンズ、210 フォトマスク、211,216 結像レンズ、212 第2のレーザ光源、217,36,65 矢印、31 第1のスリットパターン群、32 第2のスリットパターン群、33 開口部、34,35 中心、37 幅、38 間隔、41,42,51 第1照射領域、52 ラテラル成長距離、61,62,63,64 スリットパターン群、71,81a,81b,81c,81d,81e 溶融領域、72a,72b,82a,82b ラテラル成長方向、73a,73b, 11 glass substrate, 12 base film, 13 a polycrystalline semiconductor thin film, 201 retaining means, 202 on shaft 203 lower shaft, 204 fine positioning device, 205 a glass substrate, 206 a first laser light source, 207, 213 optical element group, 208 , 214 mirror, 209,215 field lens, 210 a photomask, 211 and 216 image forming lens, 212 a second laser light source, 217,36,65 arrow 31 first slit pattern group, 32 a second slit pattern group , 33 opening, 34 and 35 centers, 37 width, 38 intervals, 41,42,51 first irradiation region, 52 lateral growth length, 61, 62, 63 and 64 slit pattern group, 71,81a, 81b, 81c, 81d, 81e fusion regions, 72a, 72b, 82a, 82b lateral growth direction, 73a, 73b, 3a,83b ラテラル成長距離、74 微細結晶領域。 3a, 83 b lateral growth length, 74 microcrystalline regions.

Claims (9)

  1. ラテラル成長させた多結晶を有する多結晶半導体薄膜の製造方法であって、 A method of manufacturing a polycrystalline semiconductor thin film having a polycrystalline obtained by lateral growth,
    半導体薄膜を厚み方向全域にわたって溶融および結晶化させ得るエネルギー量を有する第1のレーザ光を前記半導体薄膜の第1照射領域に照射する工程と、 Irradiating a first laser beam having an energy amount capable of melting and crystallizing a semiconductor thin film over the thickness direction throughout the first irradiation region of the semiconductor thin film,
    前記半導体薄膜を溶融させないエネルギー量を有する第2のレーザ光を、前記第1照射領域を包含する第2照射領域に照射する工程と、 Irradiating the second laser beam having an energy amount that does not melt the semiconductor film, the second irradiation region encompassing the first irradiation region,
    を含む、多結晶半導体薄膜の製造方法。 Including, method for producing polycrystalline semiconductor thin film.
  2. 前記第1のレーザ光の光軸が前記半導体薄膜表面に対して垂直方向であり、かつ前記第2のレーザ光の光軸が前記半導体薄膜表面に対して斜め方向である、請求項1に記載の多結晶半導体薄膜の製造方法。 Wherein the first optical axis of the laser beam is perpendicular to the semiconductor thin film surface and the optical axis of the second laser beam is oblique direction with respect to the semiconductor thin film surface, according to claim 1 method for producing a polycrystalline semiconductor thin film.
  3. 前記第1照射領域および前記第2照射領域がいずれも複数の矩形をなし、前記第1のレーザ光がパルス放射レーザ光であり、かつ、前記第2のレーザ光の光軸の前記半導体薄膜表面に対する正射影の方向が、前記第1照射領域の短辺方向となるように設定される、請求項1または2に記載の多結晶半導体薄膜の製造方法。 The first irradiation region and the second irradiation area are both without a plurality of rectangular, the first laser beam is a pulse emitting laser beam, and the semiconductor thin film surface of the optical axis of the second laser beam orthogonal projection directions, the first is set to be the short side direction of the irradiation region, method for producing polycrystalline semiconductor thin film according to claim 1 or 2 for.
  4. 前記第1のレーザ光が紫外域の範囲の波長を有し、前記第2のレーザ光が可視域から赤外域の範囲の波長を有する、請求項1〜3のいずれかに記載の多結晶半導体薄膜の製造方法。 Having a wavelength in the range of the first laser beam is in the ultraviolet range, the second laser beam having a wavelength in the range from the visible range of the infrared region, a polycrystalline semiconductor according to any of claims 1 to 3 method of manufacturing a thin film.
  5. ラテラル成長させた多結晶を有する多結晶半導体薄膜の製造装置であって、 A polycrystalline semiconductor thin film production apparatus having a polycrystalline obtained by lateral growth,
    半導体薄膜が形成された基板を保持するための保持手段と、レーザ光照射位置の精密位置決め手段と、前記半導体薄膜を厚み方向全域にわたって溶融および結晶化させ得るエネルギー量を有するパルス状の第1のレーザ光を放射する第1のレーザ光源と、前記半導体薄膜を溶融させないエネルギー量を有する第2のレーザ光を放射する第2のレーザ光源と、前記第1のレーザ光の照射領域を調整するための第1照射領域調整手段と、前記第2のレーザ光の照射領域を調整するための第2照射領域調整手段と、を備える、多結晶半導体薄膜の製造装置。 And holding means for holding a substrate having a semiconductor thin film is formed, a fine positioning device of the laser light irradiation position, the first pulsed with the amount of energy capable of melting and crystallizing the semiconductor thin film over the thickness direction throughout a first laser source for emitting a laser beam, a second laser source for emitting a second laser beam having an energy amount that does not melt the semiconductor film, for adjusting the irradiation area of ​​the first laser beam a first irradiation area adjusting means, and a second irradiation area adjusting means for adjusting the irradiation area of ​​the second laser light, a polycrystalline semiconductor thin film production apparatus.
  6. 前記第1のレーザ光が前記半導体薄膜表面に対して垂直な方向に照射され、前記第2のレーザ光が前記半導体薄膜表面に対して斜め方向に照射されるように構成される、請求項5に記載の多結晶半導体薄膜の製造装置。 The first laser beam is irradiated in a direction perpendicular to the semiconductor thin film surface, configured such that the second laser light is irradiated in an oblique direction with respect to the semiconductor thin film surface, according to claim 5 a polycrystalline semiconductor thin film manufacturing apparatus according to.
  7. 前記第1のレーザ光および前記第2のレーザ光が矩形の照射領域を与えるようにビーム形状を調整する手段を有し、かつ、前記第2のレーザ光の光軸の前記半導体薄膜表面に対する正射影の方向が前記第1のレーザ光の照射領域の短辺方向となるように構成される、請求項5または6に記載の多結晶半導体薄膜の製造装置。 The first laser light and the second laser beam has a means for adjusting the beam shape to provide a rectangular illumination region and positive with respect to the semiconductor thin film surface of the optical axis of the second laser beam configured so that the direction of projection is short-side direction of the irradiation area of ​​the first laser light, a polycrystalline semiconductor thin film production apparatus according to claim 5 or 6.
  8. 前記精密位置決め手段には移動機構が設けられ、前記移動機構は、上軸と、前記上軸の両端部を挟んで直交する2つの平行軸である下軸とを少なくとも有するガントリー構造として形成され、かつ、前記移動機構の前記上軸上に前記保持手段が設けられ、前記移動機構を上軸方向に走査することによって、相対的に前記半導体薄膜上のレーザ光を走査する、請求項5〜7のいずれかに記載の多結晶半導体薄膜の製造装置。 Wherein the fine positioning device moving mechanism is provided, the moving mechanism is formed an upper shaft, at least as a gantry structure and a lower shaft end portions are two parallel axis sandwiched therebetween perpendicular to said axis, and it said provided the holding means on said axis of the moving mechanism is, by scanning the moving mechanism in upward direction, the laser beam is scanned on relatively the semiconductor thin film, according to claim 5-7 polycrystalline semiconductor thin film production apparatus according to any one of.
  9. 前記第1のレーザ光は紫外域の範囲の波長を有し、かつ前記第2のレーザ光は可視域から赤外域の範囲の波長を有する、請求項5〜8のいずれかに記載の多結晶半導体薄膜の製造装置。 Has a wavelength of said first range laser light in the ultraviolet range, and the second laser beam having a wavelength in the range of infrared regions, polycrystalline according to any one of claims 5-8 the semiconductor thin film manufacturing apparatus.
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