JP2007096244A - Projection mask, laser machining method, laser machining device, and thin-film transistor element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、照射対象物にレーザ光を照射して結晶化させるときに用いられる投影マスク、レーザ加工方法およびレーザ加工装置に関し、さらに結晶化された照射対象物に形成される薄膜トランジスタ素子に関する。 The present invention relates to a projection mask, a laser processing method, and a laser processing apparatus used when crystallizing an irradiation object by irradiating it with laser light, and further relates to a thin film transistor element formed on a crystallized irradiation object.
半導体デバイスは、単結晶シリコン(Si)またはガラス基板上に成層されるシリコン薄膜に形成される。このような半導体デバイスは、イメージセンサおよびアクティブマトリクス液晶表示装置などに用いられる。液晶表示装置に用いられる半導体デバイスは、透明な基板上にたとえば薄膜トランジスタ(略称:TFT)素子の規則的なアレイが形成されることによって構成され、各TFT素子は画素コントローラとして機能している。液晶表示装置に用いられているTFT素子は、非晶質シリコン膜に形成されているけれども、電子移動度の低い非晶質シリコン膜に代えて、電子移動度の高い多結晶シリコン膜にTFT素子を形成することによって、TFT素子のスイッチング特性を向上し、消費電力が低くて応答速度が高い液晶表示装置が製造されるようになってきている。 Semiconductor devices are formed in single crystal silicon (Si) or silicon thin films deposited on glass substrates. Such semiconductor devices are used in image sensors, active matrix liquid crystal display devices, and the like. A semiconductor device used in a liquid crystal display device is configured by, for example, a regular array of thin film transistor (abbreviation: TFT) elements formed on a transparent substrate, and each TFT element functions as a pixel controller. Although the TFT element used in the liquid crystal display device is formed on an amorphous silicon film, the TFT element is formed on a polycrystalline silicon film having a high electron mobility instead of an amorphous silicon film having a low electron mobility. By forming the liquid crystal display device, a switching characteristic of the TFT element is improved, and a liquid crystal display device with low power consumption and high response speed has been manufactured.
多結晶シリコン膜は、基板上に堆積している非晶質シリコンまたは微結晶シリコン膜にエキシマレーザから発せられるレーザ光、たとえば線長が200mm以上400mm未満で、かつ線幅が0.2mm以上1.0mm未満である線状のレーザ光を照射して溶融し、凝固過程においてシリコンを結晶化(Excimer Laser Crystallization;略称:ELC)させる方法(以下、「ELC法」と称する場合がある)によって形成される。 The polycrystalline silicon film is a laser beam emitted from an excimer laser on an amorphous silicon or microcrystalline silicon film deposited on a substrate, for example, a line length of 200 mm or more and less than 400 mm, and a line width of 0.2 mm or more and 1 Formed by a method (hereinafter referred to as “ELC method”) in which silicon is crystallized (Excimer Laser Crystallization; abbreviated as ELC) in the solidification process by irradiating with a linear laser beam of less than 0.0 mm and melting. Is done.
ELC法では、レーザ光を照射した部分の半導体膜を厚み方向全域にわたって溶融するのではなく、半導体膜の一部の領域を残して溶融する。ELC法によって半導体膜を単に溶融凝固させるだけでは、未溶融領域と溶融領域との界面の全面において、至る所に結晶核が発生し、半導体膜の最表層に向かって結晶が成長して、異なる大きさでかつ異なる結晶方位を有する多数の結晶粒が形成される。したがって結晶粒径は非常に小さく、具体的には100nm以上200nm未満となる。多数の小さな結晶粒が形成されると、結晶粒同士の接触界面である結晶粒界が多数形成され、この結晶粒界が、電子を捕獲して電子移動の障壁となるので、結晶粒界が少ない、換言すれば結晶粒径が比較的大きい多結晶シリコン膜に比べて電子移動度が低くなる。 In the ELC method, the portion of the semiconductor film irradiated with the laser beam is not melted over the entire thickness direction, but is melted while leaving a partial region of the semiconductor film. When the semiconductor film is simply melted and solidified by the ELC method, crystal nuclei are generated everywhere on the entire surface of the interface between the unmelted region and the molten region, and crystals grow toward the outermost layer of the semiconductor film. A large number of crystal grains having sizes and different crystal orientations are formed. Therefore, the crystal grain size is very small, specifically, 100 nm or more and less than 200 nm. When a large number of small crystal grains are formed, a large number of crystal grain boundaries, which are contact interfaces between crystal grains, are formed, and these crystal grain boundaries capture electrons and become barriers to electron transfer. In other words, the electron mobility is lower than that of a polycrystalline silicon film having a relatively large crystal grain size.
また大きさおよび方位が異なる小さな結晶内においては、電子移動度が結晶毎にそれぞれ異なるので、換言すれば異なる動作性能を備えるTFT素子が多数形成されることになるので、各TFT素子の相互間で構造の不均一性が生じるとともに、TFTアレイにスイッチング特性の不均一性が生じる。このような不均一性が生じると、液晶表示装置において、一表示画面中に応答速度の高い画素と応答速度の低い画素とが並存するという問題が生じる。したがって液晶表示装置のさらなる性能向上のためには、スイッチング特性の均一化されたTFTアレイが形成される必要がある。TFT素子のスイッチング特性を均一化するためには、TFT素子を形成する多結晶シリコン膜の結晶化領域を広くするとともに、多結晶シリコン膜の品質を向上する、換言すれば結晶化される結晶粒径を可能な限り大きくすること、および結晶方位を制御することなどが必要とされる。そこで、単結晶シリコンに近い性能を有する多結晶シリコン膜を得るための種々の技術が提案されている。 Also, in small crystals of different sizes and orientations, the electron mobility is different for each crystal, so in other words, a large number of TFT elements having different operating performances are formed. As a result, nonuniformity of the structure occurs, and nonuniformity of the switching characteristics occurs in the TFT array. When such non-uniformity occurs, there is a problem in the liquid crystal display device that pixels with a high response speed and pixels with a low response speed coexist in one display screen. Therefore, in order to further improve the performance of the liquid crystal display device, it is necessary to form a TFT array with uniform switching characteristics. In order to make the switching characteristics of the TFT element uniform, the crystallization region of the polycrystalline silicon film forming the TFT element is widened, and the quality of the polycrystalline silicon film is improved. It is necessary to make the diameter as large as possible and to control the crystal orientation. Therefore, various techniques for obtaining a polycrystalline silicon film having performance close to that of single crystal silicon have been proposed.
図36は、第1の従来技術のレーザ加工装置1の構成を示す図である。図37は、半導体素子8の構成を示す断面図である。図38は、半導体膜17における結晶の成長過程を模式的に示す図である。第1の従来技術は、ラテラル成長法に分類されるレーザ結晶化技術であり、レーザ加工装置1によって、結晶の成長方向に方位の揃った長細状の結晶を形成する。レーザ加工装置1は、パルス状のレーザ光12を発することが可能な光源2、可変減衰器3、光源2から発せられるレーザ光12を反射してその方向を変化させる複数のミラー4、可変焦点視野レンズ5、可変焦点視野レンズ5を透過したレーザ光を所定のパターンに限定して通過させる投影マスク6、投影マスク6を通過したレーザ光を後述する半導体素子8の一表面部に結像させる結像レンズ7、半導体素子8を載置して半導体素子8を矢符11で示す方向に移動可能なステージ9、ならびに光源2の出力制御およびステージ9の矢符11で示す方向への駆動制御を行う制御部10を含んで構成される。光源2は、たとえばエキシマレーザによって実現される。光源2であるエキシマレーザから発せられたレーザ光12は、可変減衰器3、ミラー4、可変焦点視野レンズ5、投影マスク6、結像レンズ7を経由して、ステージ9に載置された半導体素子8の一表面部に照射される。
FIG. 36 is a diagram showing a configuration of the
半導体素子8は、図37に示すように、光透過性を有する透明基板15、透明基板15上に形成される下地膜16および下地膜16上に形成される半導体膜17を含む。下地膜16上の半導体膜17の延設方向、図37では矢符Aで示す方向に沿って結晶領域を形成するにあたり、まず半導体膜17の矢符Bで示す領域(以下、「領域B」と称する場合がある)以外の領域をマスキングし、エキシマレーザから発せられるレーザ光12を半導体膜17の領域Bに照射することで半導体膜17に熱を誘導する。これによって領域Bに照射されたレーザ光12のエネルギが熱エネルギに変換されて、半導体膜17の領域Bに熱を誘導することができるとともに、半導体膜17をその厚み方向にわたって溶融することができる。
As shown in FIG. 37, the
次に、領域Bが溶融されている半導体膜17を冷却することによって凝固させ、図38(1)に示すように、領域Bとそれ以外の領域との境界B1,B2から、領域Bの中心に向かうように結晶を成長させる。さらに、図38(2)に示すように、領域Bにおいて結晶が形成されていない部分が含まれるように、領域Bの一部と重畳する新たな領域Cを設定し、前記手順と同様に領域Cを溶融する。そして、領域Cで溶融されている半導体膜17を凝固させ、図38(3)に示すように、領域Cに結晶を形成する。このような手順を繰返して、所望の結晶を半導体膜17の延設方向Aに沿って段階的に成長させる。これによって、図38(4)に示すように、多結晶構造の半導体結晶を拡大させることができ、結晶粒の大きい多結晶シリコン膜を形成することができる(たとえば、特許文献1参照)。
Next, the
前述の第1の従来技術では、ステージ9の移動速度が低く、半導体膜17の結晶化に長時間を要する。この問題点を解決するために第2の従来技術がある。第2の従来技術では、マスクのスリットを複数のブロックに分割し、基板全面で結晶を成長させずに、部分的に成長させた結晶を並べるようにして多結晶シリコン膜を形成するように構成される(たとえば、特許文献2参照)。
In the first prior art described above, the moving speed of the
前述のように結晶化した半導体膜を有する基板上に形成されるTFT素子は、可能な限り実装密度を高くするために、または回路配置の都合のために必ずしも一方向に固定されて配設されるわけではなく、表示素子などのアレイ構造にも依存して配設される。したがって、TFT素子は、図38(4)に模式的に示すように、ソースSからドレインDに流れる電流の方向、換言すると矢符Jで示す電流が流れる方向と結晶の成長方向とが平行となるように配設される場合と、前記電流が流れる方向と結晶の成長方向とが垂直となるように配設される場合とがある。電流が流れる方向と結晶の成長方向とが平行である場合のTFT素子のスイッチング特性は良好であるけれども、電流が流れる方向と結晶の成長方向とが垂直である場合のTFT素子のスイッチング特性には不均一性が生じるという問題がある。 As described above, a TFT element formed on a substrate having a crystallized semiconductor film is arranged in a fixed manner in one direction in order to increase the mounting density as much as possible or for the convenience of circuit arrangement. However, it is arranged depending on the array structure such as a display element. Therefore, in the TFT element, as schematically shown in FIG. 38 (4), the direction of the current flowing from the source S to the drain D, in other words, the direction of the current indicated by the arrow J and the growth direction of the crystal are parallel. In some cases, the current flowing direction is perpendicular to the crystal growth direction. Although the switching characteristics of the TFT element are good when the current flow direction and the crystal growth direction are parallel, the switching characteristics of the TFT element when the current flow direction and the crystal growth direction are perpendicular are There is a problem that non-uniformity occurs.
この問題点を解決すべく第3の従来技術では、配列方向が第1方向および第1方向に直交する第2方向のストライプパターンの領域から成るマスクを用いて、非晶質シリコン膜が形成された基板をマスク幅の1/4だけ移動させながらレーザ光を照射する。そして一定の大きさの結晶粒を形成し、非晶質シリコン膜に形成される結晶化領域の異方性を解消するように構成される(たとえば、特許文献3参照)。 In order to solve this problem, in the third prior art, an amorphous silicon film is formed by using a mask composed of a stripe pattern region in which the arrangement direction is perpendicular to the first direction and the first direction. The laser beam is irradiated while the substrate is moved by 1/4 of the mask width. And it is comprised so that the crystal grain of a fixed size may be formed and the anisotropy of the crystallization area | region formed in an amorphous silicon film may be eliminated (for example, refer patent document 3).
しかし第3の従来技術のように、第1方向のストライプパターンを有する領域と、第2方向のストライプパターンを有する領域とが交互に配列されたマスクを用いて、基板にレーザ光を照射して結晶化させると、レーザ光の最終照射によって結晶化された領域において、予め定める第1方向に成長した結晶部分と、第1方向に直交する第2方向に成長した結晶部分との面積が同等にならない。換言すれば、非晶質シリコン膜が形成された基板を均一に結晶化させることができないという問題がある。 However, as in the third prior art, the substrate is irradiated with laser light using a mask in which regions having stripe patterns in the first direction and regions having stripe patterns in the second direction are alternately arranged. When crystallized, in the region crystallized by the final irradiation of the laser beam, the areas of the crystal part grown in the first direction set in advance and the crystal part grown in the second direction orthogonal to the first direction are equal. Don't be. In other words, there is a problem that the substrate on which the amorphous silicon film is formed cannot be uniformly crystallized.
均一に結晶化されていないシリコン基板にTFT素子を形成すると、TFT素子を流れる電流の方向と結晶の成長方向とのなす角度が0度である場合と、前記電流の方向と結晶の成長方向とのなす角度が90度である場合とで電気的特性が一致しないうえ、TFT素子のスイッチがオン(ON)状態時のドレイン電流の値が異なるので、TFT液晶ディスプレイなどのデバイスを設計するときの支障となっている。 When a TFT element is formed on a silicon substrate that is not uniformly crystallized, the angle between the direction of the current flowing through the TFT element and the growth direction of the crystal is 0 degree, and the direction of the current and the growth direction of the crystal The electrical characteristics do not match the case where the angle formed by the switch is 90 degrees, and the drain current value when the TFT element switch is on is different, so that when designing a device such as a TFT liquid crystal display, etc. It has become an obstacle.
本発明の目的は、照射対象物を均一に結晶化させることができる投影マスク、レーザ加工方法およびレーザ加工装置を提供することであり、また照射対象物に形成したときの電気的特性を均一にすることができる薄膜トランジスタ素子を提供することである。 An object of the present invention is to provide a projection mask, a laser processing method, and a laser processing apparatus capable of uniformly crystallizing an irradiation object, and to make the electrical characteristics uniform when formed on the irradiation object. It is an object of the present invention to provide a thin film transistor element that can be used.
本発明は、照射対象物を結晶化させるための光を透過する第1光透過パターンおよび第2光透過パターンが形成される投影マスクであって、
予め定める第1方向に延びる第1光透過パターンが形成される第1領域と、
第1方向に直交する第2方向に延びる第2光透過パターンが形成される第2領域と、
前記第2光透過パターンが形成される第3領域と、
前記第1光透過パターンが形成される第4領域とを含み、
前記第1〜第4領域は、第1領域、第2領域、第3領域および第4領域の順に並べて配設されることを特徴とする投影マスクである。
The present invention is a projection mask in which a first light transmission pattern and a second light transmission pattern that transmit light for crystallizing an irradiation object are formed,
A first region in which a first light transmission pattern extending in a predetermined first direction is formed;
A second region in which a second light transmission pattern extending in a second direction orthogonal to the first direction is formed;
A third region where the second light transmission pattern is formed;
A fourth region where the first light transmission pattern is formed,
The first to fourth areas are projection masks arranged in the order of a first area, a second area, a third area, and a fourth area.
また本発明は、照射対象物を結晶化させるための光を透過する第1光透過パターンおよび第2光透過パターンが形成され、これら第1および第2光透過パターンが形成される複数の領域を並べて配設する投影マスクであって、
前記複数の領域が並べられる並び方向に対して傾斜する第1傾斜方向に延びる第1光透過パターンが形成される第1領域と、
前記第1光透過パターンが形成される第2領域と、
第1傾斜方向に直交する第2傾斜方向に延びる第2光透過パターンが形成される第3領域と、
前記第2光透過パターンが形成される第4領域とを含み、
前記第1〜第4領域は、第1領域、第2領域、第3領域および第4領域の順に並べて配設されることを特徴とする投影マスクである。
According to the present invention, a first light transmission pattern and a second light transmission pattern that transmit light for crystallizing the irradiation object are formed, and a plurality of regions in which the first and second light transmission patterns are formed are formed. Projection masks arranged side by side,
A first region in which a first light transmission pattern extending in a first inclination direction inclined with respect to an arrangement direction in which the plurality of regions are arranged is formed;
A second region where the first light transmission pattern is formed;
A third region in which a second light transmission pattern extending in a second inclination direction orthogonal to the first inclination direction is formed;
A fourth region where the second light transmission pattern is formed,
The first to fourth areas are projection masks arranged in the order of a first area, a second area, a third area, and a fourth area.
また本発明は、前記第1〜第4領域は、第1領域、第3領域、第4領域および第2領域の順に並べて配設されることを特徴とする。 In the invention, it is preferable that the first to fourth regions are arranged in the order of the first region, the third region, the fourth region, and the second region.
また本発明は、照射対象物を結晶化させるための光を透過する第1光透過パターンおよび第2光透過パターンが形成される投影マスクであって、
予め定める第1方向に延びる第1光透過パターンが形成されるm(mは2以上の偶数)個の第1光透過パターン領域と、
第1方向に直交する第2方向に延びる第2光透過パターンが形成されるn(nは2以上の偶数)個の第2光透過パターン領域とを含み、
m/2個の第1光透過パターン領域、n個の第2光透過パターン領域、およびm/2個の第1光透過パターン領域の順に並べて配設されることを特徴とする投影マスクである。
Further, the present invention is a projection mask on which a first light transmission pattern and a second light transmission pattern that transmit light for crystallizing an irradiation object are formed,
M (m is an even number of 2 or more) first light transmission pattern regions in which first light transmission patterns extending in a predetermined first direction are formed;
N (where n is an even number of 2 or more) second light transmission pattern regions in which a second light transmission pattern extending in a second direction orthogonal to the first direction is formed,
A projection mask comprising m / 2 first light transmission pattern regions, n second light transmission pattern regions, and m / 2 first light transmission pattern regions arranged in this order. .
また本発明は、前記第1光透過パターン領域および第2光透過パターン領域は、n/2個の第2光透過パターン領域、m個の第1光透過パターン領域、およびn/2個の第2光透過パターン領域の順に並べて配設されることを特徴とする。 The first light transmission pattern region and the second light transmission pattern region may include n / 2 second light transmission pattern regions, m first light transmission pattern regions, and n / 2 first light transmission pattern regions. It is characterized by being arranged in the order of two light transmission pattern regions.
また本発明は、前記第1および第2光透過パターンは、各延び方向の両端部が、投影マスクの厚み方向に見て先細状に形成されることを特徴とする。 According to the present invention, the first and second light transmission patterns are formed such that both end portions in each extending direction are tapered when viewed in the thickness direction of the projection mask.
また本発明は、照射対象物である非晶質材料から成る層に、照射対象物を結晶化させるべき互いに直交する第1および第2方向に、レーザ光を照射して結晶化させるレーザ加工方法であって、
レーザ光が前記第1方向に延びるように照射対象物に照射される第1照射領域を形成する工程と、
レーザ光が前記第2方向に延びるように照射対象物に照射される第2照射領域を形成する工程と、
第1および第2照射領域を、第1照射領域、第2照射領域、第2照射領域および第1照射領域の順に並べて、前記非晶質材料を結晶化する結晶化工程とを含むことを特徴とするレーザ加工方法である。
The present invention also provides a laser processing method for irradiating a layer made of an amorphous material, which is an object to be irradiated, with a laser beam in first and second directions orthogonal to each other to crystallize the object to be crystallized. Because
Forming a first irradiation region to be irradiated on the irradiation object so that the laser light extends in the first direction;
Forming a second irradiation region to be irradiated on the irradiation object so that the laser beam extends in the second direction;
A crystallization step of crystallizing the amorphous material by arranging the first and second irradiation regions in the order of the first irradiation region, the second irradiation region, the second irradiation region, and the first irradiation region. This is a laser processing method.
また本発明は、照射対象物を、レーザ光を発する光源に対して相対移動させる移動工程をさらに含むことを特徴とする。 The invention further includes a moving step of moving the irradiation object relative to the light source that emits the laser light.
また本発明は、結晶化工程と移動工程とを繰返す繰返し工程をさらに含むことを特徴とする。 In addition, the present invention is further characterized by further including a repeating step of repeating the crystallization step and the moving step.
また本発明は、結晶化工程は、
一の発振波長のレーザ光を照射対象物に照射する第1照射段階と、
前記一の発振波長のレーザ光を照射するとともに、前記一の発振波長とは異なる他の発振波長のレーザ光を照射対象物に照射する第2照射段階とを含むことを特徴とする。
In the present invention, the crystallization step includes
A first irradiation step of irradiating an irradiation object with a laser beam having one oscillation wavelength;
And a second irradiation step of irradiating the irradiation object with a laser beam having another oscillation wavelength different from the one oscillation wavelength.
また本発明は、照射対象物である非晶質材料から成る層に、照射対象物を結晶化させるべき互いに直交する第1および第2方向に、レーザ光を照射して結晶化させるレーザ加工装置であって、
レーザ光が前記第1方向に延びるように照射対象物に照射される第1照射領域を形成し、レーザ光が前記第2方向に延びるように照射対象物に照射される第2照射領域を形成する照射領域形成手段と、
第1および第2照射領域を、第1照射領域、第2照射領域、第2照射領域および第1照射領域の順に並べて配設する配設手段とを含むことを特徴とするレーザ加工装置である。
The present invention also provides a laser processing apparatus for irradiating a layer made of an amorphous material, which is an object to be irradiated, with a laser beam in first and second directions orthogonal to each other to crystallize the object to be crystallized. Because
A first irradiation region is formed on the irradiation target so that the laser light extends in the first direction, and a second irradiation region is formed on the irradiation target so that the laser light extends in the second direction. Irradiation region forming means for
A laser processing apparatus comprising: a first irradiation region, a second irradiation region, a second irradiation region, and a disposing unit that arranges the first irradiation region in order of the first irradiation region. .
また本発明は、照射対象物である非晶質材料から成る層にレーザ光を照射して結晶化させるレーザ加工装置であって、
レーザ光を発する光源と、
前記光源から発せられるレーザ光を透過する光透過パターンであって、予め定める第1方向またはこの第1方向に直交する第2方向に延びる光透過パターンが形成される投影マスクと、
投影マスクを照射対象物に対して相対的に回動駆動可能な回動駆動手段と、
投影マスクを照射対象物に対して第1または第2方向に相対的に直線駆動可能な直線駆動手段と、
回動駆動手段および直線駆動手段を同期駆動させる制御手段とを含み、
前記制御手段は、投影マスクの光透過パターンが順次、第1方向、第2方向、第2方向および第1方向となるように段階的に制御することを特徴とするレーザ加工装置である。
Further, the present invention is a laser processing apparatus for crystallizing a layer made of an amorphous material, which is an irradiation object, by irradiating the layer with a laser beam,
A light source that emits laser light;
A light-transmitting pattern that transmits laser light emitted from the light source, and a projection mask on which a light-transmitting pattern extending in a predetermined first direction or a second direction orthogonal to the first direction is formed;
Rotation driving means capable of rotating the projection mask relative to the irradiation object;
Linear driving means capable of linearly driving the projection mask relative to the irradiation object in the first or second direction;
Control means for synchronously driving the rotation drive means and the linear drive means,
The said control means is a laser processing apparatus characterized by controlling in steps so that the light transmission pattern of a projection mask may become a 1st direction, a 2nd direction, a 2nd direction, and a 1st direction sequentially.
また本発明は、前記レーザ加工装置を用いて結晶化された照射対象物に形成されることを特徴とする薄膜トランジスタ素子である。 Further, the present invention is a thin film transistor element formed on an irradiation object crystallized using the laser processing apparatus.
本発明によれば、投影マスクは、照射対象物を結晶化させるための光を透過する第1光透過パターンであって、予め定める第1方向に延びる第1光透過パターンが形成される第1領域と、照射対象物を結晶化させるための光を透過する第2光透過パターンであって、第1方向に直交する第2方向に延びる第2光透過パターンが形成される第2領域と、前記第2光透過パターンが形成される第3領域と、前記第1光透過パターンが形成される第4領域とを含む。第1〜第4領域は、投影マスクに、第1領域、第2領域、第3領域および第4領域の順に並べて配設される。 According to the present invention, the projection mask is a first light transmission pattern that transmits light for crystallizing the irradiation object, and a first light transmission pattern that extends in a predetermined first direction is formed. A second region in which a second light transmission pattern that transmits light for crystallizing the irradiation object and a second light transmission pattern that extends in a second direction orthogonal to the first direction is formed; A third region where the second light transmission pattern is formed; and a fourth region where the first light transmission pattern is formed. The first to fourth areas are arranged on the projection mask in the order of the first area, the second area, the third area, and the fourth area.
第1〜第4領域が、前述のような順に並べて配設される投影マスクに光を照射し、投影マスクに形成される第1および第2光透過パターンを透過した光を照射対象物に照射する。具体的には、照射対象物を投影マスクの各領域の予め定める方向の寸法だけ移動させながら光を照射する。これによってレーザ光の最終照射によって結晶化された照射対象物において、第1光透過パターンの形状の光が照射されて結晶化された領域の面積と、第2光透過パターンの形状の光が照射されて結晶化された領域の面積とを同等にすることができる。したがって、照射対象物を均一に結晶化させることができる。 The first to fourth regions irradiate light onto the projection mask arranged in the order as described above, and irradiate the irradiation object with light transmitted through the first and second light transmission patterns formed on the projection mask. To do. Specifically, light is irradiated while moving the irradiation object by a dimension in a predetermined direction of each region of the projection mask. Thereby, in the irradiation object crystallized by the final irradiation of the laser light, the area of the crystallized region irradiated with the light having the shape of the first light transmission pattern and the light having the shape of the second light transmission pattern are irradiated. Thus, the area of the crystallized region can be made equal. Therefore, the irradiation object can be crystallized uniformly.
このように均一に結晶化された照射対象物に、たとえば複数の薄膜トランジスタ素子(略称:TFT素子)を形成する場合、照射対象物に対する一方のTFT素子の形成方向と他方のTFT素子の形成方向とが異なるときでも、各TFT素子の電気的特性、具体的にはスイッチング特性を同一にすることができる。換言すれば、各TFT素子のスイッチング特性を均一にすることができる。 When, for example, a plurality of thin film transistor elements (abbreviation: TFT elements) are formed on the irradiation object that is uniformly crystallized in this way, the formation direction of one TFT element and the formation direction of the other TFT element with respect to the irradiation object Even when they are different, the electrical characteristics of each TFT element, specifically, the switching characteristics can be made the same. In other words, the switching characteristics of the TFT elements can be made uniform.
また照射対象物を結晶化させる場合に、照射対象物を投影マスクの各領域の予め定める方向の寸法だけ移動させながら、投影マスクに形成される第1および第2光透過パターンを透過した光を照射対象物に照射することによって、照射対象物の同一の領域に、前記光を重畳して照射することができるので、たとえば一方向に延びる光透過パターンのみが形成される投影マスクを用いて照射対象物を結晶化させる場合に比べて、結晶粒の粒径を大きくすることができ、照射対象物の電子移動度を比較的高くすることができる。これによって、たとえば照射対象物にTFT素子を形成する場合、TFT素子のスイッチング特性をさらに向上することができる。 Further, when the irradiation object is crystallized, the light transmitted through the first and second light transmission patterns formed on the projection mask is moved while moving the irradiation object by a dimension in a predetermined direction of each region of the projection mask. By irradiating the irradiation object, it is possible to irradiate the same area of the irradiation object with the light superimposed thereon. For example, irradiation is performed using a projection mask in which only a light transmission pattern extending in one direction is formed. Compared with the case where the object is crystallized, the grain size of the crystal grains can be increased, and the electron mobility of the irradiation object can be made relatively high. Thereby, for example, when a TFT element is formed on the irradiation object, the switching characteristics of the TFT element can be further improved.
また第1および第2光透過パターンを透過した光を、照射対象物の同一の領域に重畳して照射することができるので、前記光が同一領域に重畳して照射されないなどの不具合が生じた場合でも、照射対象物をほぼ均一に結晶化することができ、たとえば照射対象物にTFT素子を形成する場合に、TFT素子のスイッチング特性が極端に劣化することを防ぐことができる。 In addition, since the light transmitted through the first and second light transmission patterns can be applied to the same region of the irradiation object, the light is not applied to the same region. Even in this case, the irradiation object can be crystallized almost uniformly. For example, when the TFT element is formed on the irradiation object, it is possible to prevent the switching characteristics of the TFT element from being extremely deteriorated.
また本発明によれば、投影マスクは、照射対象物を結晶化させるための光を透過する第1光透過パターンが形成される。投影マスクは、これら第1および第2光透過パターンが形成される複数の領域を並べて配設する。投影マスクは、複数の領域が並べられる並び方向に対して傾斜する第1傾斜方向に延びる第1光透過パターンが形成される第1領域と、前記第1光透過パターンが形成される第2領域と、第1傾斜方向に直交する第2傾斜方向に延びる第2光透過パターンが形成される第3領域と、前記第2光透過パターンが形成される第4領域とを含む。第1〜第4領域は、投影マスクに、第1領域、第2領域、第3領域および第4領域の順に並べて配設される。 According to the invention, the projection mask is formed with the first light transmission pattern that transmits light for crystallizing the irradiation object. In the projection mask, a plurality of regions in which the first and second light transmission patterns are formed are arranged side by side. The projection mask includes a first region in which a first light transmission pattern extending in a first inclination direction that is inclined with respect to an arrangement direction in which a plurality of regions are arranged, and a second region in which the first light transmission pattern is formed. And a third region in which a second light transmission pattern extending in a second inclination direction orthogonal to the first inclination direction is formed, and a fourth region in which the second light transmission pattern is formed. The first to fourth areas are arranged on the projection mask in the order of the first area, the second area, the third area, and the fourth area.
第1〜第4領域が、前述のような順に並べて配設される投影マスクに光を照射し、投影マスクに形成される第1および第2光透過パターンを透過した光を照射対象物に照射する。具体的には、照射対象物を投影マスクの各領域の並び方向の寸法だけ移動させながら光を照射する。これによって照射対象物における第1光透過パターンおよび第2光透過パターンの形状の光が照射された部分を溶融し、照射対象物を均一に結晶化させることができる。このように均一に結晶化された照射対象物に、たとえば複数の薄膜トランジスタ素子(略称:TFT素子)を形成する場合、照射対象物に対する一方のTFT素子の形成方向と他方のTFT素子の形成方向とが異なるときでも、各TFT素子の電気的特性、具体的にはスイッチング特性を同一にすることができる。換言すれば、各TFT素子のスイッチング特性を均一にすることができる。 The first to fourth regions irradiate light onto the projection mask arranged in the order as described above, and irradiate the irradiation object with light transmitted through the first and second light transmission patterns formed on the projection mask. To do. Specifically, the light is irradiated while moving the irradiation object by the dimension in the alignment direction of each region of the projection mask. As a result, the portion irradiated with the light in the shape of the first light transmission pattern and the second light transmission pattern in the irradiation object can be melted, and the irradiation object can be uniformly crystallized. When, for example, a plurality of thin film transistor elements (abbreviation: TFT elements) are formed on the irradiation object that is uniformly crystallized in this way, the formation direction of one TFT element and the formation direction of the other TFT element with respect to the irradiation object Even when they are different, the electrical characteristics of each TFT element, specifically, the switching characteristics can be made the same. In other words, the switching characteristics of the TFT elements can be made uniform.
また照射対象物を結晶化させる場合に、照射対象物を投影マスクの各領域の並び方向の寸法だけ移動させながら、投影マスクに形成される第1および第2光透過パターンを透過した光を照射対象物に照射することによって、照射対象物の同一の領域に、前記光を重畳して照射することができるので、たとえば一方向に延びる光透過パターンのみが形成される投影マスクを用いて照射対象物を結晶化させる場合に比べて、結晶粒の粒径を大きくすることができ、照射対象物の電子移動度を比較的高くすることができる。これによって、たとえば照射対象物にTFT素子を形成する場合、TFT素子のスイッチング特性をさらに向上することができる。 Further, when crystallizing the irradiation object, the light transmitted through the first and second light transmission patterns formed on the projection mask is irradiated while moving the irradiation object by the dimension in the alignment direction of each region of the projection mask. By irradiating the object, it is possible to irradiate the same light on the same area of the irradiation object, so that, for example, an irradiation object using a projection mask in which only a light transmission pattern extending in one direction is formed. Compared to the case of crystallizing an object, the crystal grain size can be increased, and the electron mobility of the irradiation object can be made relatively high. Thereby, for example, when a TFT element is formed on the irradiation object, the switching characteristics of the TFT element can be further improved.
また第1および第2光透過パターンを透過した光を、照射対象物の同一の領域に重畳して照射することができるので、前記光が同一領域に重畳して照射されないなどの不具合が生じた場合でも、照射対象物をほぼ均一に結晶化することができ、たとえば照射対象物にTFT素子を形成する場合に、TFT素子のスイッチング特性が極端に劣化することを防ぐことができる。 In addition, since the light transmitted through the first and second light transmission patterns can be applied to the same region of the irradiation object, the light is not applied to the same region. Even in this case, the irradiation object can be crystallized almost uniformly. For example, when the TFT element is formed on the irradiation object, it is possible to prevent the switching characteristics of the TFT element from being extremely deteriorated.
また本発明によれば、第1〜第4領域は、投影マスクに、第1領域、第3領域、第4領域および第2領域の順に並べて配設される。第1〜第4領域が、前述のような順に並べて配設される投影マスクに光を照射し、投影マスクに形成される第1および第2光透過パターンを透過した光を照射対象物に照射する。具体的には、照射対象物を投影マスクの各領域の並び方向の寸法だけ移動させながら光を照射する。これによって照射対象物における第1光透過パターンおよび第2光透過パターンの形状の光が照射された部分を溶融し、照射対象物を均一に結晶化させることができる。 According to the invention, the first to fourth regions are arranged on the projection mask in the order of the first region, the third region, the fourth region, and the second region. The first to fourth regions irradiate light onto the projection mask arranged in the order as described above, and irradiate the irradiation object with light transmitted through the first and second light transmission patterns formed on the projection mask. To do. Specifically, the light is irradiated while moving the irradiation object by the dimension in the alignment direction of each region of the projection mask. As a result, the portion irradiated with the light in the shape of the first light transmission pattern and the second light transmission pattern in the irradiation object can be melted, and the irradiation object can be uniformly crystallized.
このように均一に結晶化された照射対象物に、たとえば複数の薄膜トランジスタ素子(略称:TFT素子)を形成する場合、照射対象物に対する一方のTFT素子の形成方向と他方のTFT素子の形成方向とが異なるときでも、各TFT素子の電気的特性、具体的にはスイッチング特性を同一にすることができる。換言すれば、各TFT素子のスイッチング特性を均一にすることができる。 When, for example, a plurality of thin film transistor elements (abbreviation: TFT elements) are formed on the irradiation object that is uniformly crystallized in this way, the formation direction of one TFT element and the formation direction of the other TFT element with respect to the irradiation object Even when they are different, the electrical characteristics of each TFT element, specifically, the switching characteristics can be made the same. In other words, the switching characteristics of the TFT elements can be made uniform.
また照射対象物を結晶化させる場合に、照射対象物を投影マスクの各領域の並び方向の寸法だけ移動させながら、投影マスクに形成される第1および第2光透過パターンを透過した光を照射対象物に照射することによって、照射対象物の同一の領域に、前記光を重畳して照射することができるので、たとえば一方向に延びる光透過パターンのみが形成される投影マスクを用いて照射対象物を結晶化させる場合に比べて、結晶粒の粒径を大きくすることができ、照射対象物の電子移動度を比較的高くすることができる。これによって、たとえば照射対象物にTFT素子を形成する場合、TFT素子のスイッチング特性をさらに向上することができる。 Further, when crystallizing the irradiation object, the light transmitted through the first and second light transmission patterns formed on the projection mask is irradiated while moving the irradiation object by the dimension in the alignment direction of each region of the projection mask. By irradiating the object, it is possible to irradiate the same light on the same area of the irradiation object, so that, for example, an irradiation object using a projection mask in which only a light transmission pattern extending in one direction is formed. Compared to the case of crystallizing an object, the crystal grain size can be increased, and the electron mobility of the irradiation object can be made relatively high. Thereby, for example, when a TFT element is formed on the irradiation object, the switching characteristics of the TFT element can be further improved.
また第1および第2光透過パターンを透過した光を、照射対象物の同一の領域に重畳して照射することができるので、前記光が同一領域に重畳して照射されないなどの不具合が生じた場合でも、照射対象物をほぼ均一に結晶化することができ、たとえば照射対象物にTFT素子を形成する場合に、TFT素子のスイッチング特性が極端に劣化することを防ぐことができる。 In addition, since the light transmitted through the first and second light transmission patterns can be applied to the same region of the irradiation object, the light is not applied to the same region. Even in this case, the irradiation object can be crystallized almost uniformly. For example, when the TFT element is formed on the irradiation object, it is possible to prevent the switching characteristics of the TFT element from being extremely deteriorated.
また本発明によれば、投影マスクは、照射対象物を結晶化させるための光を透過する第1光透過パターンであって、予め定める第1方向に延びる第1光透過パターンが形成されるm(mは2以上の偶数)個の第1光透過パターン領域と、照射対象物を結晶化させるための光を透過する第2光透過パターンが形成されるn(nは2以上の偶数)個の第2光透過パターン領域とを含む。第1光透過パターン領域および第2光透過パターン領域は、投影マスクに、m/2個の第1光透過パターン領域、n個の第2光透過パターン領域、およびm/2個の第1光透過パターン領域の順に並べて配設される。 According to the invention, the projection mask is a first light transmission pattern that transmits light for crystallizing the irradiation object, and a first light transmission pattern that extends in a predetermined first direction is formed. (M is an even number of 2 or more) first light transmitting pattern regions and n (n is an even number of 2 or more) in which second light transmitting patterns that transmit light for crystallizing the irradiation object are formed. Of the second light transmission pattern region. The first light transmissive pattern region and the second light transmissive pattern region are formed on the projection mask with m / 2 first light transmissive pattern regions, n second light transmissive pattern regions, and m / 2 first light transmissive regions. The transparent pattern regions are arranged in the order.
m個の第1光透過パターン領域およびn個の第2光透過パターン領域が、前述のような順に並べて配設される投影マスクに光を照射し、投影マスクの各領域に形成される第1および第2光透過パターンを透過した光を照射対象物に照射する。具体的には、照射対象物を投影マスクの各領域の予め定める方向の寸法だけ移動させながら、照射対象物に光を照射する。これによってレーザ光の最終照射によって結晶化された照射対象物において、第1光透過パターンの形状の光が照射されて結晶化された領域の面積と、第2光透過パターンの形状の光が照射されて結晶化された領域の面積とを同等にすることができる。したがって、照射対象物を均一に結晶化させることができる。 The m first light transmissive pattern regions and the n second light transmissive pattern regions irradiate light onto the projection masks arranged in the order as described above, and the first light transmissive pattern regions are formed in the respective regions of the projection mask. And the light which permeate | transmitted the 2nd light transmissive pattern is irradiated to an irradiation target object. Specifically, the irradiation object is irradiated with light while moving the irradiation object by a dimension in a predetermined direction of each region of the projection mask. Thereby, in the irradiation object crystallized by the final irradiation of the laser light, the area of the crystallized region irradiated with the light having the shape of the first light transmission pattern and the light having the shape of the second light transmission pattern are irradiated. Thus, the area of the crystallized region can be made equal. Therefore, the irradiation object can be crystallized uniformly.
このように均一に結晶化された照射対象物に、たとえば複数の薄膜トランジスタ素子(略称:TFT素子)を形成する場合、照射対象物に対する一方のTFT素子の形成方向と他方のTFT素子の形成方向とが異なるときでも、各TFT素子の電気的特性、具体的にはスイッチング特性を同一にすることができる。換言すれば、各TFT素子のスイッチング特性を均一にすることができる。 When, for example, a plurality of thin film transistor elements (abbreviation: TFT elements) are formed on the irradiation object that is uniformly crystallized in this way, the formation direction of one TFT element and the formation direction of the other TFT element with respect to the irradiation object Even when they are different, the electrical characteristics of each TFT element, specifically, the switching characteristics can be made the same. In other words, the switching characteristics of the TFT elements can be made uniform.
さらに、前記の変数mおよび変数nの数を大きくする、換言すると投影マスクに設けられる第1光透過パターン領域および第2光透過パターン領域の個数を増やすことによって、照射対象物をより均一に結晶化させることができるとともに、比較的大きな結晶粒を形成することができる。このように比較的大きな結晶粒を形成し、照射対象物の電子移動度を比較的高くすることによって、たとえば照射対象物に複数のTFT素子を形成する場合、各TFT素子の電気的特性、具体的にはスイッチング特性を格段に向上することができる。 Further, by increasing the number of the variable m and the variable n, in other words, increasing the number of the first light transmission pattern regions and the second light transmission pattern regions provided in the projection mask, the irradiation object is crystallized more uniformly. And relatively large crystal grains can be formed. Thus, by forming relatively large crystal grains and relatively increasing the electron mobility of the irradiation object, for example, when forming a plurality of TFT elements on the irradiation object, the electrical characteristics of each TFT element, In particular, the switching characteristics can be remarkably improved.
また本発明によれば、第1光透過パターン領域および第2光透過パターン領域は、投影マスクに、n/2個の第2光透過パターン領域、m個の第1光透過パターン領域、およびn/2個の第2光透過パターン領域の順に並べて配設される。m個の第1光透過パターン領域およびn個の第2光透過パターン領域が、前述のような順に並べて配設される投影マスクに光を照射し、投影マスクの各領域に形成される第1および第2光透過パターンを透過した光を照射対象物に照射する。具体的には、照射対象物を投影マスクの各領域の予め定める方向の寸法だけ移動させながら、照射対象物に光を照射する。これによってレーザ光の最終照射によって結晶化された照射対象物において、第1光透過パターンの形状の光が照射されて結晶化された領域の面積と、第2光透過パターンの形状の光が照射されて結晶化された領域の面積とを同等にすることができる。したがって、照射対象物を均一に結晶化させることができる。 According to the invention, the first light transmissive pattern region and the second light transmissive pattern region are formed on the projection mask with n / 2 second light transmissive pattern regions, m first light transmissive pattern regions, and n / Two second light transmission pattern regions are arranged in this order. The m first light transmissive pattern regions and the n second light transmissive pattern regions irradiate light onto the projection masks arranged in the order as described above, and the first light transmissive pattern regions are formed in the respective regions of the projection mask. And the light which permeate | transmitted the 2nd light transmissive pattern is irradiated to an irradiation object. Specifically, the irradiation object is irradiated with light while moving the irradiation object by a dimension in a predetermined direction of each region of the projection mask. Thereby, in the irradiation object crystallized by the final irradiation of the laser light, the area of the crystallized region irradiated with the light having the shape of the first light transmission pattern and the light having the shape of the second light transmission pattern are irradiated. Thus, the area of the crystallized region can be made equal. Therefore, the irradiation object can be crystallized uniformly.
このように均一に結晶化された照射対象物に、たとえば複数の薄膜トランジスタ素子(略称:TFT素子)を形成する場合、照射対象物に対する一方のTFT素子の形成方向と他方のTFT素子の形成方向とが異なるときでも、各TFT素子の電気的特性、具体的にはスイッチング特性を同一にすることができる。換言すれば、各TFT素子のスイッチング特性を均一にすることができる。 When, for example, a plurality of thin film transistor elements (abbreviation: TFT elements) are formed on the irradiation object that is uniformly crystallized in this way, the formation direction of one TFT element and the formation direction of the other TFT element with respect to the irradiation object Even when they are different, the electrical characteristics of each TFT element, specifically, the switching characteristics can be made the same. In other words, the switching characteristics of the TFT elements can be made uniform.
さらに、前記の変数mおよび変数nの数を大きくする、換言すると投影マスクに設けられる第1光透過パターン領域および第2光透過パターン領域の個数を増やすことによって、照射対象物をより均一に結晶化させることができるとともに、比較的大きな結晶粒を形成することができる。このように比較的大きな結晶粒を形成し、照射対象物の電子移動度を比較的高くすることによって、たとえば照射対象物に複数のTFT素子を形成する場合、各TFT素子の電気的特性、具体的にはスイッチング特性を格段に向上することができる。 Further, by increasing the number of the variable m and the variable n, in other words, increasing the number of the first light transmission pattern regions and the second light transmission pattern regions provided in the projection mask, the irradiation object is crystallized more uniformly. And relatively large crystal grains can be formed. Thus, by forming relatively large crystal grains and relatively increasing the electron mobility of the irradiation object, for example, when forming a plurality of TFT elements on the irradiation object, the electrical characteristics of each TFT element, In particular, the switching characteristics can be remarkably improved.
また本発明によれば、第1および第2光透過パターンは、各延び方向の両端部が、投影マスクの厚み方向に見て先細状に形成される。したがって長方形状などのように先細状に形成されていない光透過パターンとは異なり、第1および第2光透過パターンの形状の光が照射された照射対象物の照射領域で、延び方向および照射対象物の厚み方向に垂直な方向の両端部から成長する結晶が衝突してできる突起部が、前記照射領域の延び方向の両端部にまで形成される。これによって第1および第2光透過パターンの各延び方向の両端部が先細状に形成されていない場合に比べて、照射対象物をより均一に結晶化することができる。 According to the invention, the first and second light transmission patterns are formed such that both end portions in the extending directions are tapered as viewed in the thickness direction of the projection mask. Therefore, unlike a light transmission pattern that is not formed into a tapered shape such as a rectangular shape, the extension direction and the irradiation target in the irradiation region of the irradiation target irradiated with the light in the shape of the first and second light transmission patterns Protrusions formed by collision of crystals growing from both ends in the direction perpendicular to the thickness direction of the object are formed up to both ends in the extending direction of the irradiation region. As a result, the irradiation object can be crystallized more uniformly as compared with the case where both end portions of the first and second light transmission patterns in the extending direction are not formed in a tapered shape.
したがって照射対象物に、たとえば複数のTFT素子を形成する場合、照射対象物に対する一方のTFT素子の形成方向と他方のTFT素子の形成方向とが異なるときでも、各TFT素子の電気的特性、具体的にはスイッチング特性を確実に同一にすることができる。換言すれば、複数のTFT素子のスイッチング特性を確実に均一にすることができる。 Therefore, for example, when forming a plurality of TFT elements on the irradiation object, even if the formation direction of one TFT element and the formation direction of the other TFT element with respect to the irradiation object are different, the electrical characteristics of each TFT element, In particular, the switching characteristics can be ensured to be the same. In other words, the switching characteristics of the plurality of TFT elements can be made uniform uniformly.
また本発明によれば、レーザ光が、照射対象物を結晶化させるべき第1方向に延びるように照射対象物に照射される第1照射領域を形成し、レーザ光が第1方向に直交する第2方向に延びるように照射対象物に照射される第2照射領域を形成する。結晶化工程では、第1および第2照射領域を、第1照射領域、第2照射領域、第2照射領域および第1照射領域の順に並べて、非晶質材料を結晶化する。これによってレーザ光の最終照射によって結晶化された照射対象物において、レーザ光が第1方向に延びるように照射されて結晶化された部分の面積と、レーザ光が第2方向に延びるように照射されて結晶化された部分の面積とを同等にすることができる。したがって、照射対象物である非晶質材料を均一に結晶化させることができる。 Moreover, according to this invention, the 1st irradiation area | region irradiated to an irradiation target object is formed so that a laser beam may be extended in the 1st direction which should crystallize an irradiation target object, and a laser beam is orthogonal to a 1st direction. A second irradiation region irradiated on the irradiation object is formed so as to extend in the second direction. In the crystallization step, the first and second irradiation regions are arranged in the order of the first irradiation region, the second irradiation region, the second irradiation region, and the first irradiation region to crystallize the amorphous material. Thereby, in the irradiation object crystallized by the final irradiation of the laser beam, the area of the crystallized portion irradiated with the laser beam extending in the first direction and the irradiation of the laser beam extending in the second direction are performed. Thus, the area of the crystallized portion can be made equal. Therefore, the amorphous material that is the irradiation object can be uniformly crystallized.
このように均一に結晶化された非晶質材料から成る層(以下、「非晶質材料層」と称する場合がある)に、たとえば複数の薄膜トランジスタ素子(略称:TFT素子)を形成する場合、非晶質材料層に対する一方のTFT素子の形成方向と他方のTFT素子の形成方向とが異なるときでも、各TFT素子の電気的特性、具体的にはスイッチング特性を同一にすることができる。換言すれば、各TFT素子のスイッチング特性を均一にすることができる。 For example, when a plurality of thin film transistor elements (abbreviations: TFT elements) are formed in a layer made of an amorphous material that has been uniformly crystallized in this way (hereinafter sometimes referred to as “amorphous material layer”), Even when the formation direction of one TFT element with respect to the amorphous material layer is different from the formation direction of the other TFT element, the electrical characteristics of each TFT element, specifically, the switching characteristics can be made the same. In other words, the switching characteristics of the TFT elements can be made uniform.
また本発明によれば、移動工程において、照射対象物を、レーザ光を発する光源に対して相対移動させることによって、照射対象物の所望の領域にレーザ光を照射させることができ、所望する形状になるように結晶化させることができる。 Further, according to the present invention, in the moving step, the target object can be irradiated with the laser beam by moving the target object relative to the light source that emits the laser beam. It can be crystallized to
また本発明によれば、繰返し工程において、非晶質材料から成る層に、非晶質材料を結晶化させるべき互いに直交する第1および第2方向に、レーザ光を照射して前記非晶質材料を結晶化する結晶化工程と、非晶質材料を、レーザ光を発する光源に対して相対移動させる移動工程とを繰返すことによって、照射対象物の所望の領域に所望の大きさの結晶粒を確実に形成することができる。 Further, according to the present invention, in the repetition process, the amorphous material is irradiated with laser light in the first and second directions orthogonal to each other to crystallize the amorphous material. By repeating a crystallization step of crystallizing the material and a moving step of moving the amorphous material relative to the light source that emits laser light, crystal grains of a desired size are formed in a desired region of the irradiation object. Can be reliably formed.
また本発明によれば、結晶化工程の第1照射段階において、一の発振波長のレーザ光を照射対象物に照射し、結晶化工程の第2照射段階において、前記一の発振波長とは異なる他の発振波長のレーザ光を照射対象物に照射する。前述のように第1照射段階で一の発振波長のレーザ光が照射され、溶融状態である照射対象物に対して、他の発振波長のレーザ光を照射するので、溶融状態の照射対象物の冷却速度を低下させることができる。 According to the present invention, the irradiation object is irradiated with laser light having one oscillation wavelength in the first irradiation stage of the crystallization process, and is different from the one oscillation wavelength in the second irradiation stage of the crystallization process. Irradiation target is irradiated with laser light having another oscillation wavelength. As described above, the laser beam having one oscillation wavelength is irradiated in the first irradiation stage, and the irradiation target object in the molten state is irradiated with the laser beam having the other oscillation wavelength. The cooling rate can be reduced.
これによって照射対象物を結晶化するにあたり、比較的大きな結晶粒に成長させることができる。比較的大きな結晶粒に成長させることによって、照射対象物の電子移動度を比較的高くすることができ、電子移動度の比較的高い照射対象物に薄膜トランジスタ(略称:TFT素子)を形成することによって、TFT素子の電気的特性、具体的にはスイッチング特性を向上することができる。 Thus, when the object to be irradiated is crystallized, it can be grown into relatively large crystal grains. By growing to relatively large crystal grains, the electron mobility of the irradiation object can be made relatively high, and by forming a thin film transistor (abbreviation: TFT element) on the irradiation object having a relatively high electron mobility. The electrical characteristics of the TFT element, specifically, the switching characteristics can be improved.
また本発明によれば、照射領域形成手段によって、レーザ光が、照射対象物を結晶化させるべき第1方向に延びるように照射対象物に照射される第1照射領域が形成され、レーザ光が第1方向に直交する第2方向に延びるように照射対象物に照射される第2照射領域が形成される。第1および第2照射領域は、第1照射領域、第2照射領域、第2照射領域および第1照射領域の順に、配設手段によって並べて配設される。これによってレーザ光の最終照射によって結晶化された照射対象物の第1照射領域および第2照射領域において、レーザ光が第1方向に延びるように照射されて結晶化された部分の面積と、レーザ光が第2方向に延びるように照射されて結晶化された部分の面積とを同等にすることができる。したがって、照射対象物である非晶質材料を均一に結晶化させることができる。 According to the invention, the irradiation region forming means forms the first irradiation region where the irradiation target is irradiated so that the laser beam extends in the first direction in which the irradiation target should be crystallized. A second irradiation region irradiated to the irradiation object is formed so as to extend in a second direction orthogonal to the first direction. The first and second irradiation areas are arranged by the arrangement unit in the order of the first irradiation area, the second irradiation area, the second irradiation area, and the first irradiation area. Thereby, in the first irradiation region and the second irradiation region of the irradiation object crystallized by the final irradiation of the laser beam, the area of the portion crystallized by irradiation with the laser beam extending in the first direction, and the laser The area of the crystallized portion irradiated with light so as to extend in the second direction can be made equal. Therefore, the amorphous material that is the irradiation object can be uniformly crystallized.
また、照射領域形成手段によって第1および第2照射領域を形成し、配設手段によって第1および第2照射領域を前述のように配設することによって、投影マスクを用いることなく照射対象物である非晶質材料を均一に結晶化させることができる。したがってレーザ加工装置の部品点数を削減することができる。これによってレーザ加工装置の構造を簡単化して小型化を図ることができるとともに、レーザ加工装置の製造コストの低減化を図ることができる。 Further, the first and second irradiation areas are formed by the irradiation area forming means, and the first and second irradiation areas are arranged as described above by the arranging means, so that the irradiation object can be formed without using the projection mask. A certain amorphous material can be crystallized uniformly. Therefore, the number of parts of the laser processing apparatus can be reduced. As a result, the structure of the laser processing apparatus can be simplified to reduce the size, and the manufacturing cost of the laser processing apparatus can be reduced.
また本発明によれば、投影マスクには、光源から発せられるレーザ光を透過する光透過パターンであって、予め定める第1方向またはこの第1方向に直交する第2方向に延びる光透過パターンが形成される。投影マスクは、回動駆動手段によって、照射対象物に対して相対的に回動駆動される。また前記投影マスクは、直線駆動手段によって、照射対象物に対して第1または第2方向に相対的に直線駆動される。回動駆動手段および直線駆動手段は、制御手段によって同期駆動され、投影マスクの光透過パターンが順次、第1方向、第2方向、第2方向および第1方向となるように段階的に制御される。 According to the invention, the projection mask has a light transmission pattern that transmits a laser beam emitted from a light source, and extends in a first direction that is predetermined or a second direction that is orthogonal to the first direction. It is formed. The projection mask is rotationally driven relative to the irradiation object by the rotational driving means. The projection mask is linearly driven relative to the irradiation object in the first or second direction by the linear driving means. The rotation driving means and the linear driving means are synchronously driven by the control means, and are controlled stepwise so that the light transmission pattern of the projection mask is sequentially in the first direction, the second direction, the second direction, and the first direction. The
したがって、第1方向または第2方向に延びる光透過パターンが形成される投影マスクを用いて照射対象物を結晶化させる場合でも、回動駆動手段および直線駆動手段によって、前記投影マスクを照射対象物に対して相対的に回動駆動および直線駆動させることができる。これによって光源から発せられる光は、回動駆動手段による回動駆動によって延び方向が第1方向および第2方向のいずれかの方向に変化する光透過パターンを透過させることができる。したがって、第1および第2方向に延びる各光透過パターンの形状のレーザ光を照射対象物に対して照射することができる。 Therefore, even when the irradiation target is crystallized using a projection mask on which a light transmission pattern extending in the first direction or the second direction is formed, the projection mask is irradiated with the rotation driving means and the linear driving means. Can be rotated and driven linearly. As a result, the light emitted from the light source can be transmitted through the light transmission pattern whose extending direction is changed to one of the first direction and the second direction by the rotation driving by the rotation driving means. Therefore, it is possible to irradiate the irradiation target with laser light having the shape of each light transmission pattern extending in the first and second directions.
これによって第1方向または第2方向に延びる光透過パターンが形成される投影マスクを用いた場合でも、第1方向および第2方向に延びる光透過パターンがそれぞれ形成される投影マスクを用いる場合と同様に、レーザ光の最終照射によって結晶化された照射対象物において、レーザ光が第1方向に延びるように照射されて結晶化された部分の面積と、レーザ光が第2方向に延びるように照射されて結晶化された部分の面積とを同等にすることができる。したがって、照射対象物である非晶質材料を均一に結晶化させることができる。 Thus, even when a projection mask that forms a light transmission pattern extending in the first direction or the second direction is used, it is the same as when a projection mask that forms a light transmission pattern extending in the first direction and the second direction is used. Furthermore, in the irradiation object crystallized by the final irradiation of the laser beam, the area of the crystallized portion irradiated with the laser beam extending in the first direction and the laser beam extending in the second direction are irradiated. Thus, the area of the crystallized portion can be made equal. Therefore, the amorphous material that is the irradiation object can be uniformly crystallized.
このように均一に結晶化された非晶質材料から成る層(以下、「非晶質材料層」と称する場合がある)に、たとえば複数の薄膜トランジスタ素子(略称:TFT素子)を形成する場合、非晶質材料層に対する一方のTFT素子の形成方向と他方のTFT素子の形成方向とが異なるときでも、各TFT素子の電気的特性、具体的にはスイッチング特性を同一にすることができる。換言すれば、各TFT素子のスイッチング特性を均一にすることができる。 For example, when a plurality of thin film transistor elements (abbreviations: TFT elements) are formed in a layer made of an amorphous material that has been uniformly crystallized in this way (hereinafter sometimes referred to as “amorphous material layer”), Even when the formation direction of one TFT element with respect to the amorphous material layer is different from the formation direction of the other TFT element, the electrical characteristics of each TFT element, specifically, the switching characteristics can be made the same. In other words, the switching characteristics of the TFT elements can be made uniform.
また本発明によれば、レーザ加工装置を用いて、照射対象物にレーザ光を照射することによって照射対象物を均一に結晶化し、その均一に結晶化した照射対象物に薄膜トランジスタ素子(略称:TFT素子)が形成される。したがって均一に結晶化された照射対象物に複数のTFT素子を形成する場合、照射対象物に対する一方のTFT素子の形成方向と他方のTFT素子の形成方向とが異なるときでも、各TFT素子の電気的特性、具体的にはスイッチング特性を同一にすることができる。換言すれば、各TFT素子のスイッチング特性を均一にすることができる。前述のように照射対象物に対するTFT素子の形成方向に依らず、TFT素子のスイッチング特性を均一にすることができるので、TFT素子を用いた表示装置などの設計の自由度を高めることができる。 Further, according to the present invention, the irradiation object is uniformly crystallized by irradiating the irradiation object with laser light using a laser processing apparatus, and the uniformly crystallized irradiation object is thin film transistor element (abbreviation: TFT). Element) is formed. Therefore, when a plurality of TFT elements are formed on a uniformly crystallized irradiation object, even when the formation direction of one TFT element with respect to the irradiation object is different from the formation direction of the other TFT element, Characteristics, specifically, switching characteristics can be made the same. In other words, the switching characteristics of the TFT elements can be made uniform. As described above, since the switching characteristics of the TFT element can be made uniform regardless of the direction in which the TFT element is formed with respect to the irradiation object, the degree of freedom in designing a display device using the TFT element can be increased.
以下に、本発明を実施するための複数の形態について説明する。以下の説明において、先行して説明している事項に対応する部分については同一の参照符を付し、重複する説明を省略する場合がある。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、先行して説明している部分と同様とする。 Hereinafter, a plurality of modes for carrying out the present invention will be described. In the following description, portions corresponding to the matters described in advance are denoted by the same reference numerals, and redundant description may be omitted. When only a part of the configuration is described, the other parts of the configuration are the same as the parts described in advance.
図1は、本発明の第1の実施の形態であるレーザ加工装置20の構成を示す図である。図2は、半導体素子27の構成を示す断面図である。図3は、投影マスク25を示す平面図である。本発明の第1の実施の形態であるレーザ加工方法は、レーザ加工装置20によって実施される。レーザ加工装置20は、光源21、可変減衰器22、ミラー、可変焦点視野レンズ24、投影マスク25、結像レンズ26、ステージ28および制御部29を含んで構成される。光源21は、パルス状のレーザ光を発することが可能であり、たとえば波長が308nmの塩化キセノン(XeCl)を用いたエキシマレーザ発振器によって実現される。本実施の形態では、エキシマレーザ発振器から、パルス幅が30nsであるレーザ光が発せられる。光源とエキシマレーザ発振器とは実質的に同一であるので、以下の説明では「光源21」を「エキシマレーザ発振器21」と称する場合がある。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a
可変減衰器22は、光源21から発せられたレーザ光31の透過率を設定可能に構成される。可変減衰器22で透過率を変えることによって、光源21から発せられたレーザ光31の照度を調整することができる。ミラー23は、光源21から発せられたレーザ光31を反射してその方向を変化させる。可変焦点視野レンズ24は、光源21から発せられて入射したレーザ光31を集光して焦点を調整するレンズである。投影マスク25には、照射対象物を結晶化させるための光を透過する光透過パターンが形成される。可変焦点視野レンズ24を透過したレーザ光は、投影マスク25に形成される所定の光透過パターンを透過する。結像レンズ26は、投影マスク25を透過したレーザ光を後述する半導体素子27の厚み方向一表面部に結像させる。ステージ28は、予め定める第1移動方向(図1では紙面の左右方向)Xと、第1移動方向Xおよびステージ28の厚み方向にそれぞれ垂直な方向である第2移動方向(図1では紙面に垂直な方向)Yとにそれぞれ移動可能に構成される。ステージ28上には、照射対象物である半導体素子27が載置される。
The
制御部29は、中央演算処理装置(Central Processing Unit;略称:CPU)を備えるマイクロコンピュータなどによって実現される処理回路である。制御部29には、光源21およびステージ28が電気的に接続されている。制御部29は、光源21の出力を制御、具体的には光源21から発せられるレーザ光31の発振パルス時間および周期を制御するとともに、ステージ28の第1移動方向Xおよび第2移動方向Yへの駆動制御、具体的にはステージ28上に載置される半導体素子27の位置を制御する。レーザ光の発振パルス時間および周期の制御は、制御部29が、たとえば半導体素子27の結晶化処理条件毎に予め定められる発振パルス時間および周期を関連情報として対応表を生成し、その対応表が記憶される記憶部を制御部29に設け、記憶部から読出した前記対応表の関連情報に基づく制御信号を光源21に与えることによって実現される。ステージ28の駆動制御は、予め制御部29に与えられる情報に基づいて数値制御(Numerical Control;略称:NC)を行うように構成してもよいし、半導体素子27の位置を検出する位置センサを設け、位置センサからの検出出力に応答して制御を行うように構成してもよい。
The
制御部29からの制御信号に従って光源21から発せられるレーザ光31は、図1に示すように、可変減衰器22、可変焦点視野レンズ24、投影マスク25を経由し、結像レンズ26によって半導体素子27の厚み方向一表面部に照射される。
As shown in FIG. 1, a
半導体素子27は、図2に示すように、光透過性を有する透明基板35、下地膜36および半導体膜37を含み、透明基板35上に下地膜36および半導体膜37が順次積層されて構成される。下地膜36として用いられる材料は、二酸化珪素(SiO2)、酸化窒化珪素(SiON)、窒化珪素(SiN)、窒化アルミニウム(AlN)などの誘電体材料である。下地膜36は、蒸着、イオンプレーティング、またはスパッタリングなどによって透明基板35上に積層される。下地膜36上には、半導体膜37であるアモルファスシリコン膜が積層される。半導体膜37は、プラズマエンハンスド化学気相堆積(Plasma
Enhanced Chemical Vapor Deposition;略称:PECVD)、蒸着またはスパッタリングなどによって下地膜36上に積層される。この時点で、半導体膜37は、アモルファス(非晶質)の状態である。本実施の形態では、下地膜36の膜厚は100nmであり、半導体膜37の膜厚は50nmである。
As shown in FIG. 2, the
It is laminated on the base film 36 by Enhanced Chemical Vapor Deposition (abbreviation: PECVD), vapor deposition or sputtering. At this time, the
投影マスク25は、たとえば合成石英基板(以下、単に「基板」と称する場合がある)にクロム薄膜をパターニングすることによって形成される。投影マスク25には、基板の厚み方向に貫通し、照射対象物である半導体素子27の半導体膜37を結晶化させるための光を透過する複数の第1光透過パターン25aおよび第2光透過パターン25bが形成されている。投影マスク25の第1および第2光透過パターン25a,25b以外の部分は、光を透過しない非透過部25cである。本実施の形態の投影マスク25は、図3に示すように、その厚み方向に垂直な仮想平面に投影した形状が長方形状である。
The
投影マスク25は、第1領域、第2領域、第3領域および第4領域の4つの領域に分割されている。換言すると投影マスク25は、第1領域に対応する第1ブロックBA、第2領域に対応する第2ブロックBB、第3領域に対応する第3ブロックBCおよび第4領域に対応する第4ブロックBDを含む。以下の説明では、第1領域を第1ブロックBA、第2領域を第2ブロックBB、第3領域を第3ブロックBCおよび第4領域を第4ブロックBDと称する場合がある。第1〜第4ブロックBA〜BDは、投影マスク25の厚み方向に垂直な仮想平面に投影した形状が、投影マスク25の短手方向に延びる長方形状である。第1ブロックBA、第2ブロックBB、第3ブロックBCおよび第4ブロックBDは、この順で投影マスク25の長手方向に一列に並んで設けられる。
The
第1ブロックBAおよび第4ブロックBDには、複数の第1光透過パターン25aが形成されている。図3には、理解を容易にするために、第1および第4ブロックBA,BDに形成される3つの第1光透過パターン25aを示している。第1光透過パターン25aは、投影マスク25の長手方向に沿って延びる第1軸線と、投影マスク25の短手方向に沿って延びる第2軸線とを含む平面内において、予め定める第1方向、本実施の形態では第2軸線方向に延びている。複数の第1光透過パターン25aは、投影マスク25の長手方向に間隔をあけて形成されている。本実施の形態において、第1ブロックBAの第1光透過パターン25aは、第4ブロックBDの非透過部25cに対応する位置に形成され、第4ブロックBDの第1光透過パターン25aは、第1ブロックBAの非透過部25cに対応する位置に形成されている。
A plurality of first
第3ブロックBCおよび第4ブロックBDには、複数の第2光透過パターン25bが形成されている。図3には、理解を容易にするために、第2および第3ブロックBB,BCに形成される3つの第2光透過パターン25bを示している。複数の第2光透過パターン25bは、前記第1および第2軸線を含む平面内において、予め定める第2方向、本実施の形態では第1軸線方向に延びている。複数の第2光透過パターン25bは、投影マスク25の短手方向に間隔をあけて形成されている。本実施の形態において、第2ブロックBBの第2光透過パターン25bは、第3ブロックBCの非透過部25cに対応する位置に形成され、第3ブロックBCの第2光透過パターン25bは、第2ブロックBBの非透過部25cに対応する位置に形成されている。
A plurality of second
本実施の形態の第1および第2光透過パターン25a,25bは、投影マスク25の厚み方向に見て六角形状であり、第1および第2光透過パターン25a,25bの各延び方向の両端部は、投影マスク25の厚み方向に見て先細状に形成されている。
The first and second
次にレーザ加工装置20によって、ステージ28に載置される半導体素子27の半導体膜37を結晶化する工程について、図1〜図3を参照して説明する。半導体素子27の下地膜36上の半導体膜37の延設方向、図2では矢符Eで示す方向に沿って結晶領域を形成するにあたり、まず結晶化工程において、半導体膜37の矢符Fで示す領域(以下「領域F」と称する場合がある)以外の領域をマスキングし、エキシマレーザ発振器21から発せられるレーザ光31を半導体膜37の領域Fに照射することによって半導体膜37に熱を誘導する。
Next, a step of crystallizing the
換言すると、第1照射領域を形成する工程において、レーザ光31が、半導体膜37を結晶化させるべき第1方向に延びるように半導体膜37に照射される第1照射領域を形成する。また第2照射領域を形成する工程において、レーザ光31が、半導体膜37を結晶化させるべき第1方向に直交する第2方向に延びるように半導体膜37に照射される第2照射領域を形成する。第1および第2照射領域は、前記領域Fに相当する。
In other words, in the step of forming the first irradiation region, the first irradiation region is formed in which the
このように半導体膜37の領域Fにレーザ光31を照射し、半導体膜37に熱を誘導することによって、半導体膜37に照射されたレーザ光31のエネルギが熱エネルギに変換されて、半導体膜37の領域Fに熱を誘導することができるとともに、半導体膜37をその厚み方向にわたって溶融することができる。領域Fが溶融されている半導体膜37を冷却することによって凝固させて結晶化する。さらに述べると、結晶化工程では、前記第1および第2照射領域を、第1照射領域、第2照射領域、第2照射領域および第1照射領域の順に並べて、半導体膜37を結晶化する。
In this manner, the region F of the
そして移動工程において、制御部29がステージ28を駆動制御することによって、ステージ28を第1移動方向X一方に所定の距離寸法だけ移動させる。ステージ28を移動させることによって、ステージ28上に載置される半導体素子27を、第1移動方向X一方に所定の距離寸法だけ移動させることができる。これによって、投影マスク25に形成される複数の第1および第2光透過パターン25a,25bを透過したレーザ光31が半導体素子27の半導体膜37の厚み方向一表面部に照射される新たな領域は、第1移動方向X一方に所定の距離寸法だけ移動した領域となる。前記新たな領域は、移動前の領域と一部分が重複している。ステージ28を第1移動方向X一方に移動させるときの前記所定の距離寸法は、投影マスク25の第1〜第4ブロックBA〜BDの短手方向寸法Wである。
In the moving step, the
図4は、半導体膜37に形成される結晶42の状態の一部を拡大して示す平面図である。以下の実施の形態では、ステージ28に載置される半導体素子27の半導体膜37の長手方向の参照符号として、ステージ28の第1移動方向と同一の参照符号「X」を付し、半導体膜37の短手方向の参照符号として、ステージ28の第2移動方向と同一の参照符号「Y」を付して説明する。
FIG. 4 is an enlarged plan view showing a part of the state of the
本実施の形態では、繰返し工程において、結晶化工程と移動工程とを交互に行うことによって、照射対象物である半導体膜37を結晶化する。具体的に述べると、繰返し工程では、光源21から発せられ、投影マスク25の第1および第2光透過パターン25a,25bを透過したレーザ光31を半導体膜37に対して照射し、半導体膜37の前記レーザ光31が照射された領域を結晶化する結晶化工程と、ステージ28を第1移動方向X一方に、前記第1〜第4ブロックBA〜BDの短手方向寸法Wに相当する距離寸法だけ移動させる移動工程とを交互に行う。本実施の形態では、結晶化工程を4回行い、移動工程を3回行う。
In the present embodiment, the
このような繰返し工程を行うことによって、図4に示すように半導体膜37には、第1光透過パターン25aを透過したレーザ光が照射されて結晶化された領域(以下、「第1結晶化領域」と称する場合がある)41aと、第2光透過パターン25bを透過したレーザ光が照射されて結晶化された領域(以下、「第2結晶化領域」と称する場合がある)41bとが隣接する結晶化領域41が形成される。
By performing such a repetition process, as shown in FIG. 4, the
第1結晶化領域41aは、光源21から発せられるレーザ光31の最終照射によって、第3ブロックBCに形成される第2光透過パターン25bを透過したレーザ光31が照射されて半導体膜37に形成される結晶化領域である。第1結晶化領域41aでは、第2光透過パターン25bの形状のレーザ光が照射された領域のうち、半導体膜37の短手方向Y両端部から短手方向Y中央部に向かうようにして段階的に結晶42が成長する。そして短手方向Y一方側から成長した結晶42と短手方向Y他方側から成長した結晶42とが衝突して、半導体膜37の厚み方向一方に突出する最終突起部43aが形成される。レーザ光の最終照射によって第1結晶化領域41aに形成される最終突起部43aは、半導体膜37の長手方向Xに平行に形成される。
The first
第2結晶化領域41bは、光源21から発せられるレーザ光31の最終照射によって、第4ブロックBDに形成される第1光透過パターン25aを透過したレーザ光31が照射されて半導体膜37に形成される結晶化領域である。第2結晶化領域41bでは、第1光透過パターン25aの形状のレーザ光が照射された領域のうち、半導体膜37の長手方向X両端部から長手方向X中央部に向かうようにして段階的に結晶42が成長する。そして長手方向X一方側から成長した結晶42と長手方向X他方側から成長した結晶42とが衝突して、半導体膜37の厚み方向一方に突出する最終突起部43bが形成される。レーザ光の最終照射によって第2結晶化領域41bに形成される最終突起部43bは、半導体膜37の短手方向Yに平行に形成される。最終突起部43a,43bは、後述する突起部45a,45bと区別するために、図4において実線で示している。
The
最終照射される前段階でレーザ光が照射された半導体膜37には、レーザ光が照射された部分の長手方向X一方側から成長した結晶42と長手方向X他方側から成長した結晶42とが衝突して、半導体膜37の厚み方向一方に突出する突起部45aが形成される。この突起部45aは、図4の第1結晶化領域41aに破線で示している。最終照射される前段階でレーザ光が照射された半導体膜37には、レーザ光が照射された部分の短手方向Y一方側から成長した結晶42と短手方向Y他方側から成長した結晶42とが衝突して、半導体膜37の厚み方向一方に突出する突起部45bが形成される。この突起部45bは、図4の第2結晶化領域41bに破線で示している。また図4では、前記繰返し工程によって成長した複数の結晶同士の境界部分46を示している。
The
半導体膜37において、レーザ光の最終照射によって形成される最終突起部43a,43b、最終照射の前段階におけるレーザ光の照射によって形成される突起部45a,45b、および結晶42同士の境界部分46の厚み方向寸法は、それぞれ最終突起部43a,43b、突起部45a,45bおよび境界部分46の順に小さくなっている。
In the
次に、従来の技術の投影マスク6を用いて繰返し工程を行うことによって半導体膜17に形成される結晶42の状態と、本発明の投影マスク25を用いて繰返し工程を行うことによって半導体膜37に形成される結晶42の状態とについてそれぞれ説明する。
Next, the state of the
図5は、投影マスク6を模式的に示す平面図である。投影マスク6は、第1ブロックBA、第2ブロックBB、第3ブロックBCおよび第4ブロックBDの4つの領域が、この順に並んで設けられる。第2および第4ブロックBB,BDには、複数の第1光透過パターン6aが形成されている。複数の第1光透過パターン6aは、投影マスク6の長手方向に沿って延びる第1軸線と、投影マスク6の短手方向に沿って延びる第2軸線とを含む平面内において、予め定める方向、具体的には第1軸線方向に延びている。複数の第1光透過パターン6aは、投影マスク6の長手方向に間隔をあけて形成されている。第2ブロックBBの第1光透過パターン6aは、第4ブロックBDの非透過部6cに対応する位置に形成され、第4ブロックBDの第1光透過パターン6aは、第2ブロックBBの非透過部6cに対応する位置に形成されている。
FIG. 5 is a plan view schematically showing the
第1および第3ブロックBA,BCには、複数の第2光透過パターン6bが形成されている。複数の第2光透過パターン6bは、前記第1軸線および第2軸線を含む平面内において、予め定める方向、具体的には第2軸線方向に延びている。複数の第2光透過パターン6bは、投影マスク6の短手方向に間隔をあけて形成されている。第1ブロックBAの第2光透過パターン6bは、第3ブロックBCの非透過部6cに対応する位置に形成され、第3ブロックBCの第2光透過パターン6bは、第1ブロックBAの非透過部6cに対応する位置に形成されている。
A plurality of second
次に、図5に示す投影マスク6を用いて繰返し工程を行うことによって形成される結晶42の成長過程について説明する。ここでは、繰返し工程において、4回の結晶化工程および3回の移動工程を行う場合について説明する。
Next, the growth process of the
図6は、図5に示す投影マスク6を用いて半導体膜17を結晶化させるときの結晶42の成長過程を段階的に示す図である。図6(1)は、第1回目の結晶化工程によって形成される結晶42の状態を示す図である。図6(2)は、第1回目の移動工程によってステージ9を予め定める方向に移動した後、第2回目の結晶化工程によって形成される結晶42の状態を示す図である。図6(3)は、第2回目の移動工程によってステージ9を予め定める方向に移動した後、第3回目の結晶化工程によって形成される結晶42の状態を示す図である。図6(4)は、第3回目の移動工程によってステージ9を予め定める方向に移動した後、第4回目の結晶化工程によって形成される結晶42の状態を示す図である。図7は、図6(4)のセクションIIを拡大した平面図である。
FIG. 6 is a diagram showing stepwise the growth process of the
まず第1回目の結晶化工程において、光源2から発せられ、投影マスク6の第1ブロックBAの第2光透過パターン6bを透過したレーザ光12を、ステージ9上に載置される半導体素子8の半導体膜17に照射すると、半導体膜17の前記レーザ光12が照射された領域は結晶化されて、図6(1)に示すように結晶42が形成される。そして、第1回目の移動工程において、ステージ9を、予め定める方向一方に、投影マスク6の第1〜第4ブロックBA〜BDの短手方向寸法に相当する距離寸法だけ移動させる。
First, in the first crystallization process, the
次に第2回目の結晶化工程において、第1回目の結晶化工程によって結晶42が形成された半導体膜17に対して、光源2から発せられ、投影マスク6の第2ブロックBBの第1光透過パターン6aを透過したレーザ光12を照射する。これによって、前記第1回目の結晶化工程によって結晶42が形成された半導体膜17のうち、前記レーザ光12が照射された領域は結晶化されて、図6(2)に示すように、第1回目の結晶化工程によって形成された結晶42の一部に重畳して新たな結晶42が形成される。そして、第2回目の移動工程において、ステージ9を、予め定める方向一方に、投影マスク6の第1〜第4ブロックBA〜BDの短手方向寸法に相当する距離寸法だけ移動させる。
Next, in the second crystallization process, the first light of the second block BB of the
次に第3回目の結晶化工程において、第1回目および第2回目の結晶化工程によって結晶42が形成された半導体膜17に対して、光源2から発せられ、投影マスク6の第3ブロックBCの第2光透過パターン6bを透過したレーザ光12を照射する。これによって、前記第1回目および第2回目の結晶化工程によって結晶42が形成された半導体膜17のうち、前記レーザ光12が照射された領域は結晶化されて、図6(3)に示すように、第1回目および第2回目の結晶化工程によって形成された結晶42の一部に重畳して新たな結晶42が形成される。そして、第3回目の移動工程において、ステージ9を、予め定める方向一方に、投影マスク6の第1〜第4ブロックBA〜BDの短手方向寸法に相当する距離寸法だけ移動させる。
Next, in the third crystallization step, the third film BC of the
次に第4回目の結晶化工程において、第1〜第3回目の結晶化工程によって結晶42が形成された半導体膜17に対して、光源2から発せられ、投影マスク6の第4ブロックBDの第1光透過パターン6aを透過したレーザ光12を照射する。これによって、前記第1〜第3回目の結晶化工程によって結晶42が形成された半導体膜17のうち、前記レーザ光12が照射された領域は結晶化されて、図6(4)に示すように、第1〜第3回目の結晶化工程によって形成された結晶42の一部に重畳して新たな結晶42が形成される。
Next, in the fourth crystallization process, the
前述のように、図5に示す投影マスク6を用いて4回の結晶化工程、および3回の移動工程を行うことによって、図7に示すように、半導体膜17には、第1光透過パターン6aを透過したレーザ光12が照射されて結晶化された第1結晶化領域41aと、第2光透過パターン6bを透過したレーザ光12が照射されて結晶化された第2結晶化領域41bとを含む結晶化領域41が形成される。
As described above, by performing the
半導体膜17に形成される複数の最終突起部43a,43bおよび突起部45a,45bによって包囲される領域(以下、「包囲領域」と称する場合がある)47に含まれる第1結晶化領域41aの面積と、前記包囲領域47に含まれる第2結晶化領域41bの面積との比率は、25対75となる。したがって第1結晶化領域41aの面積と、第2結晶化領域41bの面積とが同等にならない。したがって図5に示すような投影マスク6を用いて、半導体膜17を結晶化させた場合には、半導体膜17を均一に結晶化させることができない。
The first
図8は、投影マスク6Aを模式的に示す平面図である。図8に示す投影マスク6Aの第1および第2ブロックBA,BBには、複数の第2光透過パターン6bが形成されている。複数の第2光透過パターン6bは、前記第1軸線および第2軸線を含む平面内において、予め定める第1方向、具体的には第2軸線方向に延びている。複数の第2光透過パターン6bは、投影マスク6Aの短手方向に間隔をあけて形成されている。第1ブロックBAの第2光透過パターン6bは、第2ブロックBBの非透過部6cに対応する位置に形成され、第2ブロックBBの第2光透過パターン6bは、第1ブロックBAの非透過部6cに対応する位置に形成されている。
FIG. 8 is a plan view schematically showing the
図8に示す投影マスク6Aの第3および第4ブロックBC,BDには、複数の第1光透過パターン6aが形成されている。複数の第1光透過パターン6aは、前記第1軸線および第2軸線を含む平面内において、予め定める第2方向、具体的には第1軸線方向に延びている。複数の第1光透過パターン6aは、投影マスク6Aの長手方向に間隔をあけて形成されている。第3ブロックBCの第1光透過パターン6aは、第4ブロックBDの非透過部6cに対応する位置に形成され、第4ブロックBDの第1光透過パターン6aは、第3ブロックBCの非透過部6cに対応する位置に形成されている。
A plurality of first
図9は、図8に示す投影マスク6Aを用いて繰返し工程を行うことによって、半導体膜17に形成される結晶42の状態を示す平面図である。図8に示す投影マスク6Aを用いて4回の結晶化工程、および3回の移動工程を行うことによって、図9に示すように、半導体膜17には、第2光透過パターン6bを透過したレーザ光が照射されて結晶化された第2結晶化領域41bが形成される。
FIG. 9 is a plan view showing a state of the
半導体膜17に形成される複数の最終突起部43bおよび突起部45bで包囲される包囲領域47に含まれる第1結晶化領域41aの面積と、前記包囲領域47に含まれる第2結晶化領域41bの面積との比率は、0対100となる。したがって第1結晶化領域41aの面積と、第2結晶化領域41bの面積とが同等にならない。したがって図8に示すような投影マスク6Aを用いて、半導体膜17を結晶化させた場合には、半導体膜17を均一に結晶化させることができない。そこで本発明では、以下に述べる投影マスク25を用いて結晶化工程および移動工程を行うことによって、半導体膜37を均一に結晶化させるようにしている。
The area of the
図10は、投影マスク25を模式的に示す平面図である。図10に示す投影マスク25は、第1および第4ブロックBA,BDに、複数の第1光透過パターン25aが形成され、第2および第3ブロックBB,BCに、複数の第2光透過パターン25bが形成されている。投影マスク25の第1および第2光透過パターン25a,25b以外の部分は、光を透過しない非透過部25cである。図10には、理解を容易にするために、第1および第2光透過パターン25a,25bを長方形状に示している。
FIG. 10 is a plan view schematically showing the
次に、図10に示す投影マスク25を用いて繰返し工程を行うことによって形成される結晶42の成長過程について説明する。本実施の形態では、繰返し工程において、4回の結晶化工程および3回の移動工程を行う場合について説明する。
Next, the growth process of the
図11は、図10に示す投影マスク25を用いて半導体膜37を結晶化させるときの結晶42の成長過程を段階的に示す図である。図11(1)は、第1回目の結晶化工程によって形成される結晶42の状態を示す図である。図11(2)は、第1回目の移動工程によってステージ28を予め定める第1移動方向Xに移動した後、第2回目の結晶化工程によって形成される結晶42の状態を示す図である。図11(3)は、第2回目の移動工程によってステージ28を第1移動方向Xに移動した後、第3回目の結晶化工程によって形成される結晶42の状態を示す図である。図11(4)は、第3回目の移動工程によってステージ28を第1移動方向Xに移動した後、第4回目の結晶化工程によって形成される結晶42の状態を示す図である。図12は、図11(4)のセクションIVを拡大した平面図である。
FIG. 11 is a diagram showing stepwise the growth process of the
まず第1回目の結晶化工程において、光源21から発せられ、投影マスク25の第1ブロックBAの第1光透過パターン25aを透過したレーザ光31を、ステージ28上に載置される半導体素子27の半導体膜37に照射すると、半導体膜37の前記レーザ光31が照射された領域は結晶化されて、図11(1)に示すように結晶42が形成される。そして、第1回目の移動工程において、ステージ28を、予め定める第1移動方向X一方に、投影マスク25の第1〜第4ブロックBA〜BDの短手方向寸法に相当する距離寸法だけ移動させる。
First, in the first crystallization process, the
次に第2回目の結晶化工程において、第1回目の結晶化工程によって結晶42が形成された半導体膜37に対して、光源21から発せられ、投影マスク25の第2ブロックBBの第2光透過パターン25bを透過したレーザ光31を照射する。これによって、前記第1回目の結晶化工程によって結晶42が形成された半導体膜37のうち、前記レーザ光31が照射された領域は結晶化されて、図11(2)に示すように、第1回目の結晶化工程によって形成された結晶42の一部に重畳して新たな結晶42が形成される。そして、第2回目の移動工程において、ステージ28を、第1移動方向X一方に、投影マスク25の第1〜第4ブロックBA〜BDの短手方向寸法に相当する距離寸法だけ移動させる。
Next, in the second crystallization step, the second light of the second block BB of the
次に第3回目の結晶化工程において、第1回目および第2回目の結晶化工程によって結晶42が形成された半導体膜37に対して、光源21から発せられ、投影マスク25の第3ブロックBCの第2光透過パターン25bを透過したレーザ光31を照射する。これによって、前記第1回目および第2回目の結晶化工程によって結晶42が形成された半導体膜37のうち、前記レーザ光31が照射された領域は結晶化されて、図11(3)に示すように、第1回目および第2回目の結晶化工程によって形成された結晶42の一部に重畳して新たな結晶42が形成される。そして、第3回目の移動工程において、ステージ28を、第1移動方向X一方に、投影マスク25の第1〜第4ブロックBA〜BDの短手方向寸法に相当する距離寸法だけ移動させる。
Next, in the third crystallization process, the
次に第4回目の結晶化工程において、第1〜第3回目の結晶化工程によって結晶42が形成された半導体膜37に対して、光源21から発せられ、投影マスク25の第4ブロックBDの第1光透過パターン25aを透過したレーザ光31を照射する。これによって、前記第1〜第3回目の結晶化工程によって結晶42が形成された半導体膜37のうち、前記レーザ光31が照射された領域は結晶化されて、図11(4)に示すように、第1〜第3回目の結晶化工程によって形成された結晶42の一部に重畳して新たな結晶42が形成される。
Next, in the fourth crystallization process, the
前述のように、図10に示す投影マスク25を用いて4回の結晶化工程、および3回の移動工程を行うことによって、図12に示すように、半導体膜37には、第1光透過パターン25aを透過したレーザ光31が照射されて結晶化された第1結晶化領域41aと、第2光透過パターン25bを透過したレーザ光31が照射されて結晶化された第2結晶化領域41bとを含む結晶化領域41が形成される。
As described above, by performing the crystallization process four times and the movement process three times using the
第1結晶化領域41aでは、第2光透過パターン25bの形状のレーザ光が照射された領域のうち、半導体膜37の短手方向Y両端部から短手方向Y中央部に向かうようにして段階的に結晶42が成長する。そして短手方向Y一方側から成長した結晶42と短手方向Y他方側から成長した結晶42とが衝突して、半導体膜37の厚み方向一方に突出する最終突起部43aが形成される。レーザ光の最終照射によって第1結晶化領域41aに形成される最終突起部43aは、半導体膜37の長手方向Xに平行に形成される。
In the first
第2結晶化領域41bでは、第1光透過パターン25aの形状のレーザ光が照射された領域のうち、半導体膜37の長手方向X両端部から長手方向X中央部に向かうようにして段階的に結晶42が成長する。そして長手方向X一方側から成長した結晶42と長手方向X他方側から成長した結晶42とが衝突して、半導体膜37の厚み方向一方に突出する最終突起部43bが形成される。レーザ光の最終照射によって第2結晶化領域41bに形成される最終突起部43bは、半導体膜37の短手方向Yに平行に形成される。最終突起部43a,43bは、後述する突起部45a,45bと区別するために、図12において実線で示している。
In the second
最終照射される前段階でレーザ光が照射された半導体膜37には、レーザ光が照射された部分の長手方向X一方側から成長した結晶42と長手方向X他方側から成長した結晶42とが衝突して、半導体膜37の厚み方向一方に突出する突起部45aが形成される。この突起部45aは、図12の第1結晶化領域41aに破線で示している。最終照射される前段階でレーザ光が照射された半導体膜37には、レーザ光が照射された部分の短手方向Y一方側から成長した結晶42と短手方向Y他方側から成長した結晶42とが衝突して、半導体膜37の厚み方向一方に突出する突起部45bが形成される。この突起部45bは、図12の第2結晶化領域41bに破線で示している。また図12では、前記繰返し工程によって成長した複数の結晶同士の境界部分46を示している。
The
半導体膜37において、レーザ光の最終照射によって形成される最終突起部43a,43b、最終照射の前段階におけるレーザ光の照射によって形成される突起部45a,45b、および結晶42同士の境界部分46の厚み方向寸法は、それぞれ最終突起部43a,43b、突起部45a,45bおよび境界部分46の順に小さくなっている。
In the
半導体膜37に形成される複数の最終突起部43a,43bおよび突起部45a,45bによって包囲される包囲領域47に含まれる第1結晶化領域41aの面積と、前記包囲領域47に含まれる第2結晶化領域41bの面積との比率は、図12に示すように50対50となる。換言すると、第1結晶化領域41aの面積と、第2結晶化領域41bの面積とが同等になる。したがって、図10に示すような投影マスク25を用いて繰返し工程を行うことによって、半導体膜37を均一に結晶化させることができる。
The area of the
図13は、投影マスク25Aを模式的に示す平面図である。投影マスク25Aは、投影マスク25と同様に、その厚み方向に垂直な仮想平面に投影した形状が長方形状であり、第1ブロックBA、第2ブロックBB、第3ブロックBCおよび第4ブロックBDを含む。第1〜第4ブロックBA〜BDは、投影マスク25Aの厚み方向に垂直な仮想平面に投影した形状が、投影マスク25Aの短手方向に延びる長方形状である。第1ブロックBA、第2ブロックBB、第3ブロックBCおよび第4ブロックBDは、この順で投影マスク25の長手方向に一列に並んで設けられる。
FIG. 13 is a plan view schematically showing the
投影マスク25Aの第2および第3ブロックBB,BCには、複数の第1光透過パターン25aが形成されている。複数の第1光透過パターン25aは、前記第1軸線および第2軸線を含む平面内において、予め定める第2方向、具体的には第1軸線方向に延びている。複数の第1光透過パターン25aは、投影マスク25Aの長手方向に間隔をあけて形成されている。第2ブロックBBの第1光透過パターン25aは、第3ブロックBCの非透過部25cに対応する位置に形成され、第3ブロックBCの第1光透過パターン25aは、第2ブロックBBの非透過部25cに対応する位置に形成されている。
A plurality of first
投影マスク25Aの第1および第4ブロックBA,BDには、複数の第2光透過パターン25bが形成されている。複数の第2光透過パターン25bは、前記第1軸線および第2軸線を含む平面内において、予め定める第1方向、具体的には第2軸線方向に延びている。複数の第2光透過パターン25bは、投影マスク25Aの短手方向に間隔をあけて形成されている。第1ブロックBAの第2光透過パターン25bは、第4ブロックBDの非透過部25cに対応する位置に形成され、第4ブロックBDの第2光透過パターン25bは、第1ブロックBAの非透過部25cに対応する位置に形成されている。図13には、理解を容易にするために、第1および第2光透過パターン25a,25bを長方形状に示している。
A plurality of second
図14は、図13に示す投影マスク25Aを用いて繰返し工程を行うことによって、半導体膜37に形成される結晶42の状態を示す平面図である。投影マスク25Aを用いて4回の結晶化工程、および3回の移動工程を行うことによって、図14に示すように、半導体膜37には、第1光透過パターン25aを透過したレーザ光が照射されて結晶化された第1結晶化領域41aと、第2光透過パターン25bを透過したレーザ光が照射されて結晶化された第2結晶化領域41bとを含む結晶化領域41が形成される。
FIG. 14 is a plan view showing a state of the
第1結晶化領域41aでは、第1光透過パターン25aの形状のレーザ光が照射された領域のうち、半導体膜37の長手方向X両端部から長手方向X中央部に向かうようにして段階的に結晶42が成長する。そして長手方向X一方側から成長した結晶42と長手方向X他方側から成長した結晶42とが衝突して、半導体膜37の厚み方向一方に突出する最終突起部43aが形成される。レーザ光の最終照射によって第1結晶化領域41aに形成される最終突起部43aは、半導体膜37の短手方向Yに平行に形成される。
In the
第2結晶化領域41bでは、第2光透過パターン25bの形状のレーザ光が照射された領域のうち、半導体膜37の短手方向Y両端部から短手方向Y中央部に向かうようにして段階的に結晶42が成長する。そして短手方向Y一方側から成長した結晶42と短手方向Y他方側から成長した結晶42とが衝突して、半導体膜37の厚み方向一方に突出する最終突起部43bが形成される。レーザ光の最終照射によって第2結晶化領域41bに形成される最終突起部43bは、半導体膜37の長手方向Xに平行に形成される。最終突起部43a,43bは、後述する突起部45a,45bと区別するために、図14において実線で示している。
In the second
最終照射される前段階でレーザ光が照射された半導体膜37には、レーザ光が照射された部分の短手方向Y一方側から成長した結晶42と短手方向Y他方側から成長した結晶42とが衝突して、半導体膜37の厚み方向一方に突出する突起部45aが形成される。この突起部45aは、図14の第1結晶化領域41aに破線で示している。最終照射される前段階でレーザ光が照射された半導体膜37には、レーザ光が照射された部分の長手方向X一方側から成長した結晶42と長手方向X他方側から成長した結晶42とが衝突して、半導体膜37の厚み方向一方に突出する突起部45bが形成される。この突起部45bは、図14の第2結晶化領域41bに破線で示している。また図14では、前記繰返し工程によって成長した複数の結晶同士の境界部分46を示している。
The
半導体膜37において、レーザ光の最終照射によって形成される最終突起部43a,43b、最終照射の前段階におけるレーザ光の照射によって形成される突起部45a,45b、および結晶42同士の境界部分46の厚み方向寸法は、それぞれ最終突起部43a,43b、突起部45a,45bおよび境界部分46の順に小さくなっている。
In the
半導体膜37に形成される複数の最終突起部43a,43bおよび突起部45a,45bによって包囲される包囲領域47に含まれる第1結晶化領域41aの面積と、前記包囲領域47に含まれる第2結晶化領域41bの面積との比率は、図14に示すように50対50となる。換言すると、第1結晶化領域41aの面積と、第2結晶化領域41bの面積とが同等になる。したがって、図13に示すような投影マスク25Aを用いて繰返し工程を行うことによって、半導体膜37を均一に結晶化させることができる。
The area of the
図15は、結晶化された半導体膜37およびその半導体膜37に形成される薄膜トランジスタ素子50を示す平面図である。図16は、結晶化された半導体膜37およびその半導体膜37に形成される薄膜トランジスタ素子50を示す平面図である。図15および図16には、理解を容易にするために半導体膜37に形成される結晶化領域41の一部を示している。本実施の形態では、ステージ28に載置される半導体素子27の半導体膜37の長手方向の参照符号として、ステージ28の第1移動方向と同一の参照符号「X」を付し、半導体膜37の短手方向の参照符号として、ステージ28の第2移動方向と同一の参照符号「Y」を付して説明する。
FIG. 15 is a plan view showing the crystallized
前述の図10に示す投影マスク25および図13に示す投影マスク25Aを用いて繰返し工程を行うことによって、半導体膜37には、図15および図16に示すように、正方形状でかつ第1結晶化領域41aおよび第2結晶化領域41bを含む結晶化領域41が、半導体膜37の長手方向Xおよび短手方向Yに、それぞれ連続的に並んで形成される。
By repeating the process using the
図15には、前述の図10に示す投影マスク25および図13に示す投影マスク25Aを用いて繰返し工程を行うことによって結晶化領域41を形成した半導体膜37の長手方向X一方から他方に向かうにつれて、ソースS、ゲートGおよびドレインDの順に並ぶように、薄膜トランジスタ素子(以下、「TFT素子」と称する場合がある)50を形成した半導体膜37を示している。図16には、前記結晶化領域41が形成された半導体膜37の短手方向Y一方から他方に向かうにつれて、ドレインD、ゲートGおよびソースSの順に並ぶように、TFT素子50を形成した半導体膜37を示している。以下の実施の形態の説明において、半導体膜37の長手方向X一方から他方に向かうにつれて、ソースS、ゲートGおよびドレインDの順に並ぶように、半導体膜37に形成されるTFT素子50の形成方向を第1形成方向と称し、半導体膜37の短手方向Y一方から他方に向かうにつれて、ドレインD、ゲートGおよびソースSの順に並ぶように、半導体膜37に形成されるTFT素子50の形成方向を第2形成方向と称する。
In FIG. 15, the longitudinal direction X of the
前述のように本実施の形態によれば、第1または第2光透過パターン25a,25bが形成される第1〜第4ブロックBA〜BDが、図10および図13に示すように並べて配設される投影マスク25,25Aに対してレーザ光31を照射し、前記投影マスク25,25Aに形成される第1および第2光透過パターン25a,25bを透過したレーザ光31を半導体膜37に照射する。これによって半導体膜37に形成される結晶化領域41において、第1光透過パターン25aを透過したレーザ光31が照射されて結晶化された第1結晶化領域41aの面積と、第2光透過パターン25bを透過したレーザ光31が照射されて結晶化された第2結晶化領域41bの面積との比率を同等にすることができる。換言すると、半導体膜37を均一に結晶化させることができる。
As described above, according to the present embodiment, the first to fourth blocks BA to BD on which the first or second
また本実施の形態によれば、移動工程において、半導体素子27が載置されるステージ28を、レーザ光31を発する光源21に対して相対移動させることによって、照射対象物である半導体膜37の所望の領域にレーザ光31を照射させることができ、所望する形状になるように結晶化させることができる。
In addition, according to the present embodiment, in the moving process, the
また本実施の形態によれば、繰返し工程において、非晶質材料から成る層の半導体膜37に、非晶質材料を結晶化させるべき互いに直交する第1および第2方向、具体的には半導体膜37の長手方向および短手方向に、レーザ光31を照射して半導体膜37を結晶化する結晶化工程と、半導体膜37を、レーザ光31を発する光源21に対して相対移動させる移動工程とを交互に行うことによって、半導体膜37の所望の領域に所望の大きさの結晶粒を確実に形成することができる。
Further, according to the present embodiment, in the repetition process, the
また本実施の形態によれば、前述のように均一に結晶化された半導体膜37、具体的には非晶質材料から成る層に、たとえば複数のTFT素子50を形成する場合、半導体膜37に対する一方のTFT素子50の形成方向が第1形成方向、他方のTFT素子50の形成方向が第2形成方向というように、TFT素子50の形成方向が異なるときでも、各形成方向に形成される各TFT素子50のチャンネル部分に含まれる第1結晶化領域41aの面積と、第2結晶化領域41bの面積との比率を同等にすることができる。これによって半導体膜37に形成する複数のTFT素子50の電気的特性、具体的にはスイッチング特性を同一にすることができる。換言すれば、複数のTFT素子50のスイッチング特性を均一にすることができる。
Further, according to the present embodiment, when the plurality of
また半導体膜37に対するTFT素子50の形成方向に依らず、TFT素子50のスイッチング特性を均一にすることができるので、TFT素子50を用いた表示装置などの設計の自由度を高めることができる。
Further, since the switching characteristics of the
また本実施の形態によれば、第1および第2光透過パターン25a,25bは、各延び方向の両端部が、投影マスク25,25Aの厚み方向に見て先細状に形成される。したがって長方形状などのように先細状に形成されていない光透過パターンとは異なり、第1および第2光透過パターン25a,25bの形状のレーザ光が照射された半導体膜37の照射領域で、延び方向および半導体膜37の厚み方向のそれぞれに垂直な方向の両端部から成長する結晶が衝突してできる突起部41が、延び方向の両端部の先細状の部分にまで形成される。
In addition, according to the present embodiment, the first and second
これによって光透過パターンの延び方向の両端部が先細状に形成されていない場合に比べて、半導体膜37をより均一に結晶化することができる。したがって半導体膜37に複数のTFT素子50を形成する場合、半導体膜37に対する一方のTFT素子50の形成方向と他方のTFT素子50の形成方向とが異なるときでも、各形成方向に形成される各TFT素子50のチャンネル部分に含まれる第1結晶化領域41aの面積と、第2結晶化領域41bの面積との比率を同等にすることができる。これによって、半導体膜37に形成される複数のTFT素子50の電気的特性、具体的にはスイッチング特性を確実に同一にすることができる。換言すれば、複数のTFT素子50のスイッチング特性を確実に均一にすることができる。
As a result, the
また本実施の形態によれば、半導体膜37を結晶化させる場合に、半導体膜37を投影マスク25,25Aの各領域BA〜BDの短手方向寸法Wだけ移動させながら、投影マスク25,25Aに形成される第1および第2光透過パターン25a,25bを透過したレーザ光を半導体膜37に照射するので、半導体膜37の同一の領域に、前記レーザ光を重畳して照射することができる。したがって、たとえば一方向に延びる光透過パターンのみが形成される投影マスクを用いて半導体膜37を結晶化させる場合に比べて大きな粒径の結晶粒を形成することができ、半導体膜37の電子移動度を比較的高くすることができる。これによって、たとえば半導体膜37にTFT素子50を形成する場合、TFT素子50のスイッチング特性をさらに向上することができる。
Further, according to the present embodiment, when the
また第1および第2光透過パターン25a,25bを透過したレーザ光を、半導体膜37の同一の領域に重畳して照射することができるので、前記レーザ光が、光源21の異常、たとえばレーザ光の発振異常に起因して、複数回の結晶化工程のうちのいずれか1つの結晶化工程で、レーザ光が同一領域に重畳して照射されないなどの不具合が生じた場合でも、半導体膜37をほぼ均一に結晶化することができる。これによって、たとえば半導体膜37にTFT素子50を形成する場合に、TFT素子50のスイッチング特性が極端に劣化することを防ぐことができる。
In addition, since the laser light transmitted through the first and second
次に、本発明の第2の実施の形態であるレーザ加工装置およびレーザ加工方法について説明する。本実施の形態のレーザ加工装置は、前述の第1の実施の形態のレーザ加工装置20と構成が類似しており、投影マスク25に代えて他の投影マスク25Bを備えている点だけが異なるので、投影マスク25Bについて説明し、同一の構成については同一の参照符を付して説明を省略する。レーザ加工装置によって、ステージ28に載置される半導体素子27の半導体膜37を結晶化する工程は、前述の第1の実施の形態と同様であるので説明を省略する。本発明の第2の実施の形態であるレーザ加工方法は、本実施の形態のレーザ加工装置によって実施される。
Next, the laser processing apparatus and the laser processing method which are the 2nd Embodiment of this invention are demonstrated. The laser processing apparatus according to the present embodiment is similar in configuration to the
図17は、投影マスク25Bを模式的に示す平面図である。投影マスク25Bは、投影マスク25と同様に、その厚み方向に垂直な仮想平面に投影した形状が長方形状である。本実施の形態の投影マスク25Bは、予め定める第1方向に延びる第1光透過パターン25aが形成されるm(mは2以上の偶数)個の第1光透過パターン領域、および第1方向に直交する第2方向に延びる第2光透過パターン25bが形成されるn(nは2以上の偶数)個の第2光透過パターン領域を含む。さらに述べると、本実施の形態の投影マスク25Bは、m/2個の第1光透過パターン領域、n個の第2光透過パターン領域、およびm/2個の第1光透過パターン領域の順に並べて配設される。ここで、前記予め定める第1方向とは、投影マスク25Bの長手方向に沿って延びる第1軸線と、投影マスク25Bの短手方向に沿って延びる第2軸線とを含む平面内における第2軸線方向をいう。
FIG. 17 is a plan view schematically showing the
図17には、理解を容易にするために、前記変数m,nが共に「2」の場合の投影マスク25Bを示している。具体的に述べると、図17には、2個の第1光透過パターン領域および2個の第2光透過パターン領域を含み、1個の第1光透過パターン領域、2個の第2光透過パターン領域、および1個の第1光透過パターン領域の順に並べて配設される投影マスク25Bを示している。さらに述べると、投影マスク25Bは、第1光透過パターン領域に対応する第1ブロックBA、第2光透過パターン領域に対応する第2および第3ブロックBB,BC、ならびに第1光透過パターン領域に対応する第4ブロックBDに分割されている。第1〜第4ブロックBA〜BDは、投影マスク25Bの厚み方向に垂直な仮想平面に投影した形状が、投影マスク25Bの短手方向に延びる長方形状である。
FIG. 17 shows a
第1ブロックBAは、複数の第1光透過パターン25aが形成される第1パターン部分P1および第2パターン部分P2を含む。第4ブロックBDは、複数の第1光透過パターン25aが形成される第7パターン部分P7および第8パターン部分P8を含む。第1,第2,第7,第8パターン部分P1,P2,P7,P8は、投影マスク25Bの厚み方向に垂直な仮想平面に投影した形状が、投影マスク25Bの短手方向に延びる長方形状である。複数の第1光透過パターン25aは、投影マスク25Bの長手方向に間隔をあけて形成されている。第1および第4ブロックBA,BDの第1光透過パターン25a以外の部分は、光を透過しない非透過部25cである。
The first block BA includes a first pattern portion P1 and a second pattern portion P2 where a plurality of first
本実施の形態において、第1,第2,第7,第8パターン部分P1,P2,P7,P8の非透過部25cは、第1,第2,第7,第8パターン部分P1,P2,P7,P8を重ね合わせたときに、それぞれが重ならないような位置に設けられる。換言すれば、第1,第2,第7,第8パターン部分P1,P2,P7,P8の第1光透過パターン25aは、前述のように設けられる非透過部25c以外の領域に形成される。
In the present embodiment, the
第2ブロックBBは、複数の第2光透過パターン25bが形成される第3パターン部分P3および第4パターン部分P4を含む。第3ブロックBCは、複数の第2光透過パターン25bが形成される第5パターン部分P5および第6パターン部分P6を含む。第3,第4,第5,第6パターン部分P3,P4,P5,P6は、投影マスク25Bの厚み方向に垂直な仮想平面に投影した形状が、投影マスク25Bの短手方向に延びる長方形状である。複数の第2光透過パターン25bは、投影マスク25Bの短手方向に間隔をあけて形成されている。第2および第3ブロックBB,BCの第2光透過パターン25b以外の部分は、光を透過しない非透過部25cである。
The second block BB includes a third pattern portion P3 and a fourth pattern portion P4 where a plurality of second
本実施の形態において、第3,第4,第5,第6パターン部分P3,P4,P5,P6の非透過部25cは、第3,第4,第5,第6パターン部分P3,P4,P5,P6を重ね合わせたときに、それぞれが重ならないような位置に設けられる。換言すれば、第3,第4,第5,第6パターン部分P3,P4,P5,P6の第2光透過パターン25bは、前述のように設けられる非透過部25c以外の領域に形成される。
In the present embodiment, the
第1〜第4ブロックBA〜BDの短手方向寸法をWとしたとき、第1〜第8パターン部分P1〜P8の短手方向寸法は、W/2である。本実施の形態の第1および第2光透過パターン25a,25bは、第1の実施の形態と同様に、投影マスク25Bの厚み方向に見て六角形状であり、第1および第2光透過パターン25a,25bの各延び方向の両端部は、投影マスク25Bの厚み方向に見て先細状に形成されている。ただし図17には、理解を容易にするために、第1および第2光透過パターン25a,25bを長方形状に示している。
When the transverse dimension of the first to fourth blocks BA to BD is W, the transverse dimension of the first to eighth pattern portions P1 to P8 is W / 2. As in the first embodiment, the first and second
図18は、図17に示す投影マスク25Bを用いて繰返し工程を行うことによって、半導体膜37に形成される結晶化領域41の状態を示す平面図である。本実施の形態では、図17に示す投影マスク25Bを用いて繰返し工程を行うことによって、半導体膜37を結晶化させる。図18のセクションVIは、繰返し工程において、8回の結晶化工程および7回の移動工程を行うことによって形成される結晶化領域41である。本実施の形態では、ステージ28に載置される半導体素子27の半導体膜37の長手方向の参照符号として、ステージ28の第1移動方向と同一の参照符号「X」を付し、半導体膜37の短手方向の参照符号として、ステージ28の第2移動方向と同一の参照符号「Y」を付して説明する。
FIG. 18 is a plan view showing a state of the
移動工程では、制御部29がステージ28を駆動制御することによって、ステージ28を第1移動方向X一方に所定の距離寸法だけ移動させる。ステージ28を第1移動方向X一方に移動させることによって、ステージ28上に載置される半導体素子27を、第1移動方向X一方に所定の距離寸法だけ移動させることができる。これによって、投影マスク25Bに形成される複数の第1および第2光透過パターン25a,25bを透過したレーザ光31が半導体素子27の半導体膜37の厚み方向一表面部に照射される新たな領域は、第1移動方向X一方に所定の距離寸法だけ移動した領域となる。前記新たな領域は、移動前の領域と一部分が重複している。ステージ28を第1移動方向X一方に移動させるときの前記所定の距離寸法は、投影マスク25Bの第1〜第8パターン部分P1〜P8の短手方向寸法W/2である。
In the moving process, the
前述のように繰返し工程を行うことによって、半導体膜37には、第1光透過パターン25aを透過したレーザ光31が照射されて結晶化された第1結晶化領域41aと、第2光透過パターン25bを透過したレーザ光31が照射されて結晶化された第2結晶化領域41bとを含む結晶化領域41が、半導体膜37の長手方向Xまたは短手方向Yに並んで形成される。特に、繰返し工程において、8回の結晶化工程および7回の移動工程を行うことによってセクションVIに形成される第1結晶化領域41aと第2結晶化領域41bとは、半導体膜37の長手方向Xに交互に形成される。セクションVIに形成される第1結晶化領域41aと第2結晶化領域41bとの面積が同等になる。したがって、図17に示す投影マスク25Bを用いて繰返し工程を行うことによって、半導体膜37を均一に結晶化させることができる。
By repeating the process as described above, the
前述のように本実施の形態によれば、半導体膜37を結晶化させるにあたって、第1光透過パターン25aが形成されるm(mは2以上の偶数)個の第1光透過パターン領域と、第2光透過パターン25bが形成されるn(nは2以上の偶数)個の第2光透過パターン領域とを含み、m/2個の第1光透過パターン領域、n個の第2光透過パターン領域、およびm/2個の第1光透過パターン領域の順に並べて配設される投影マスクが用いられる。たとえば、変数m,nが共に「2」である場合、図17に示すように、2個の第1光透過パターン領域および2個の第2光透過パターン領域が、1個の第1光透過パターン領域、2個の第2光透過パターン領域、および1個の第1光透過パターン領域の順に並べて配設される。
As described above, according to the present embodiment, when the
前述のように複数の第1および第2光透過パターン領域が配設される投影マスク25Bにレーザ光31を照射し、投影マスク25Bの各光透過パターン領域に形成される第1および第2光透過パターン25a,25bを透過したレーザ光31を半導体膜37に照射する。具体的には、ステージ28を、各光透過パターン領域の第1〜第8パターン部分P1〜P8の短手方向寸法W/2だけ移動させながら、半導体膜37にレーザ光31を照射する。これによってレーザ光31の最終照射によって結晶化された半導体膜37において、第1結晶化領域41aの面積と、第2結晶化領域41bの面積との比率を同等にすることができる。したがって、半導体膜37を均一に結晶化させることができる。
As described above, the first and second lights formed in the respective light transmission pattern regions of the
このように均一に結晶化された半導体膜37、具体的には非晶質材料から成る層に、たとえば複数のTFT素子50を形成する場合、半導体膜37に対する一方のTFT素子50の形成方向が第1形成方向、他方のTFT素子50の形成方向が第2形成方向というように、半導体膜37に対するTFT素子50の形成方向が異なるときでも、各形成方向に形成される各TFT素子50のチャンネル部分に含まれる第1結晶化領域41aの面積と、第2結晶化領域41bの面積との比率を同等にすることができる。これによって半導体膜37に形成する複数のTFT素子50の電気的特性、具体的にはスイッチング特性を同一にすることができる。換言すれば、複数のTFT素子50のスイッチング特性を均一にすることができる。
When a plurality of
また半導体膜37に対するTFT素子50の形成方向に依らず、TFT素子50のスイッチング特性を均一にすることができるので、TFT素子50を用いた表示装置などの設計の自由度を高めることができる。
Further, since the switching characteristics of the
さらに、投影マスク25Bに設けられる第1光透過パターン領域および第2光透過パターン領域の個数を増やすことによって、結晶化工程および移動工程の工程数を増やして、半導体膜37をより均一に結晶化させることができ、かつ比較的大きな粒径の結晶粒を形成することができる。このように比較的大きな結晶粒を形成し、半導体膜37の電子移動度を比較的高くすることによって、たとえば半導体膜37に複数のTFT素子50を形成する場合、各TFT素子50の電気的特性、具体的にはスイッチング特性を格段に向上することができる。
Further, by increasing the number of first light transmission pattern regions and second light transmission pattern regions provided in the
次に、本発明の第3の実施の形態であるレーザ加工装置およびレーザ加工方法について説明する。本実施の形態のレーザ加工装置は、前述の第1の実施の形態のレーザ加工装置20と構成が類似しており、投影マスク25に代えて他の投影マスク25Cを備えている点だけが異なるので、投影マスク25Cについて説明し、同一の構成については同一の参照符を付して説明を省略する。投影マスク25Cは、第2の実施の形態の投影マスク25Bと構成が類似しているので、同一の構成については同一の参照符を付して説明を省略する。レーザ加工装置によって、ステージ28に載置される半導体素子27の半導体膜37を結晶化する工程は、前述の第1の実施の形態と同様であるので説明を省略する。本発明の第3の実施の形態であるレーザ加工方法は、本実施の形態のレーザ加工装置によって実施される。
Next, a laser processing apparatus and a laser processing method according to a third embodiment of the present invention will be described. The laser processing apparatus of the present embodiment is similar in configuration to the
図19は、投影マスク25Cを模式的に示す平面図である。投影マスク25Cは、その厚み方向に垂直な仮想平面に投影した形状が長方形状である。投影マスク25Cは、予め定める第1方向に延びる第1光透過パターン25aが形成されるm(mは2以上の偶数)個の第1光透過パターン領域、および第1方向に直交する第2方向に延びる第2光透過パターン25bが形成されるn(nは2以上の偶数)個の第2光透過パターン領域を含む。さらに述べると、本実施の形態の投影マスク25Cは、n/2個の第2光透過パターン領域、m個の第1光透過パターン領域、およびn/2個の第2光透過パターン領域の順に並べて配設される。ここで、前記予め定める第1方向とは、投影マスク25Cの長手方向に沿って延びる第1軸線と、投影マスク25Cの短手方向に沿って延びる第2軸線とを含む平面内における第2軸線方向をいう。
FIG. 19 is a plan view schematically showing the
図19には、理解を容易にするために、前記変数m,nが共に「2」の場合の投影マスク25Cを示している。具体的に述べると、図19には、2個の第1光透過パターン領域および2個の第2光透過パターン領域を含み、1個の第2光透過パターン領域、2個の第1光透過パターン領域、および1個の第2光透過パターン領域の順に並べて配設される投影マスク25Cを示している。さらに述べると、投影マスク25Cは、第2光透過パターン領域に対応する第1ブロックBA、第1光透過パターン領域に対応する第2および第3ブロックBB,BC、ならびに第2光透過パターン領域に対応する第4ブロックBDに分割されている。第1〜第4ブロックBA〜BDは、投影マスク25Cの厚み方向に垂直な仮想平面に投影した形状が、投影マスク25Cの短手方向に延びる長方形状である。
FIG. 19 shows a
第1ブロックBAは、複数の第2光透過パターン25bが形成される第1パターン部分P1および第2パターン部分P2を含む。第4ブロックBDは、複数の第2光透過パターン25bが形成される第7パターン部分P7および第8パターン部分P8を含む。第1,第2,第7,第8パターン部分P1,P2,P7,P8は、投影マスク25Cの厚み方向に垂直な仮想平面に投影した形状が、投影マスク25Cの短手方向に延びる長方形状である。複数の第2光透過パターン25bは、投影マスク25Cの短手方向に間隔をあけて形成されている。第1および第4ブロックBA,BDの第2光透過パターン25b以外の部分は、光を透過しない非透過部25cである。
The first block BA includes a first pattern portion P1 and a second pattern portion P2 where a plurality of second
本実施の形態において、第1,第2,第7,第8パターン部分P1,P2,P7,P8の非透過部25cは、第1,第2,第7,第8パターン部分P1,P2,P7,P8を重ね合わせたときに、それぞれが重ならないような位置に設けられる。換言すれば、第1,第2,第7,第8パターン部分P1,P2,P7,P8の第2光透過パターン25bは、前述のように設けられる非透過部25c以外の領域に形成される。
In the present embodiment, the
第2ブロックBBは、複数の第1光透過パターン25aが形成される第3パターン部分P3および第4パターン部分P4を含む。第3ブロックBCは、複数の第1光透過パターン25aが形成される第5パターン部分P5および第6パターン部分P6を含む。第3,第4,第5,第6パターン部分P3,P4,P5,P6は、投影マスク25Cの厚み方向に垂直な仮想平面に投影した形状が、投影マスク25Cの短手方向に延びる長方形状である。複数の第1光透過パターン25aは、投影マスク25Cの長手方向に間隔をあけて形成されている。第2および第3ブロックBB,BCの第1光透過パターン25a以外の部分は、光を透過しない非透過部25cである。
The second block BB includes a third pattern portion P3 and a fourth pattern portion P4 where a plurality of first
本実施の形態において、第3,第4,第5,第6パターン部分P3,P4,P5,P6の非透過部25cは、第3,第4,第5,第6パターン部分P3,P4,P5,P6を重ね合わせたときに、それぞれが重ならないような位置に設けられる。換言すれば、第3,第4,第5,第6パターン部分P3,P4,P5,P6の第1光透過パターン25aは、前述のように設けられる非透過部25c以外の領域に形成される。
In the present embodiment, the
第1〜第4ブロックBA〜BDの短手方向寸法をWとしたとき、第1〜第8パターン部分P1〜P8の短手方向寸法は、W/2である。本実施の形態の第1および第2光透過パターン25a,25bは、第1の実施の形態と同様に、投影マスク25Cの厚み方向に見て六角形状であり、第1および第2光透過パターン25a,25bの各延び方向の両端部は、投影マスク25Cの厚み方向に見て先細状に形成されている。ただし図19には、理解を容易にするために、第1および第2光透過パターン25a,25bを長方形状に示している。
When the transverse dimension of the first to fourth blocks BA to BD is W, the transverse dimension of the first to eighth pattern portions P1 to P8 is W / 2. As in the first embodiment, the first and second
図20は、図19に示す投影マスク25Cを用いて繰返し工程を行うことによって、半導体膜37に形成される結晶化領域41の状態を示す平面図である。本実施の形態では、図19に示す投影マスク25Cを用いて繰返し工程を行うことによって、半導体膜37を結晶化させる。図20のセクションVIIは、繰返し工程において、8回の結晶化工程および7回の移動工程を行うことによって形成される結晶化領域41である。本実施の形態では、ステージ28に載置される半導体素子27の半導体膜37の長手方向の参照符号として、ステージ28の第1移動方向と同一の参照符号「X」を付し、半導体膜37の短手方向の参照符号として、ステージ28の第2移動方向と同一の参照符号「Y」を付して説明する。
FIG. 20 is a plan view showing a state of the
移動工程では、制御部29がステージ28を駆動制御することによって、ステージ28を第1移動方向X一方に所定の距離寸法だけ移動させる。ステージ28を第1移動方向X一方に移動させることによって、ステージ28上に載置される半導体素子27を、第1移動方向X一方に所定の距離寸法だけ移動させることができる。これによって、投影マスク25Cに形成される複数の第1および第2光透過パターン25a,25bを透過したレーザ光31が半導体素子27の半導体膜37の厚み方向一表面部に照射される新たな領域は、第1移動方向X一方に所定の距離寸法だけ移動した領域となる。前記新たな領域は、移動前の領域と一部分が重複している。ステージ28を第1移動方向X一方に移動させるときの前記所定の距離寸法は、投影マスク25Cの第1〜第8パターン部分P1〜P8の短手方向寸法W/2である。
In the moving process, the
前述のように繰返し工程を行うことによって、半導体膜37には、第1光透過パターン25aを透過したレーザ光31が照射されて結晶化された第1結晶化領域41aと、第2光透過パターン25bを透過したレーザ光31が照射されて結晶化された第2結晶化領域41bとを含む結晶化領域41が、半導体膜37の長手方向Xまたは短手方向Yに並んで形成される。特に、繰返し工程において、8回の結晶化工程および7回の移動工程を行うことによってセクションVIIに形成される第1結晶化領域41aと第2結晶化領域41bとは、半導体膜37の長手方向Xに交互に形成される。セクションVIIに形成される第1結晶化領域41aと第2結晶化領域41bとの面積が同等になる。したがって、図19に示す投影マスク25Cを用いて繰返し工程を行うことによって、半導体膜37を均一に結晶化させることができる。
By repeating the process as described above, the
n/2個の第2光透過パターン領域、m個の第1光透過パターン領域およびn/2個の第2光透過パターン領域の順に並べて配設される投影マスク、本実施の形態では、1個の第2光透過パターン領域、2個の第1光透過パターン領域および1個の第2光透過パターン領域の順に並べて配設される投影マスク25Cを用いて半導体膜37を結晶化する場合でも、前述の第2の実施の形態の投影マスク25Bを用いて半導体膜37を結晶化する場合と同様の効果を得ることができる。
A projection mask arranged in the order of n / 2 second light transmission pattern regions, m first light transmission pattern regions, and n / 2 second light transmission pattern regions, in the present embodiment, 1 Even when the
次に本発明の第4の実施の形態であるレーザ加工装置およびレーザ加工方法について説明する。本実施の形態のレーザ加工装置は、前述の第1の実施の形態のレーザ加工装置20と構成が類似しており、投影マスク25に代えて他の投影マスク100を備えている点だけが異なるので、投影マスク100について説明し、同一の構成については同一の参照符を付して説明を省略する。レーザ加工装置によって、ステージ28に載置される半導体素子27の半導体膜37を結晶化する工程は、前述の第1の実施の形態と同様であるので説明を省略する。本発明の第4の実施の形態であるレーザ加工方法は、本実施の形態のレーザ加工装置によって実施される。
Next, a laser processing apparatus and a laser processing method according to the fourth embodiment of the present invention will be described. The laser processing apparatus of the present embodiment is similar in configuration to the
図21は、投影マスク100を示す平面図である。本実施の形態の投影マスク100には、基板の厚み方向に貫通し、照射対象物である半導体素子27の半導体膜37を結晶化させるための光を透過する複数の第1光透過パターン100aおよび第2光透過パターン100bが形成されている。投影マスク100の第1および第2光透過パターン100a,100b以外の部分は、光を透過しない非透過部100cである。本実施の形態の投影マスク100は、図21に示すように、その厚み方向に垂直な仮想平面に投影した形状が長方形状である。
FIG. 21 is a plan view showing the
投影マスク100は、第1の実施の形態の投影マスク25,25Aと同様に、第1領域に対応する第1ブロックBA、第2領域に対応する第2ブロックBB、第3領域に対応する第3ブロックBCおよび第4領域に対応する第4ブロックBDを含む。第1ブロックBA、第2ブロックBB、第3ブロックBCおよび第4ブロックBDは、投影マスク100の厚み方向に垂直な仮想平面に投影した形状が、投影マスク100の短手方向に延びる長方形状である。第1ブロックBA、第2ブロックBB、第3ブロックBCおよび第4ブロックBDは、この順で投影マスク100の長手方向に相当する並び方向に一列に並んで設けられる。
Similar to the projection masks 25 and 25A of the first embodiment, the
第1および第2ブロックBA,BBには、複数の第1光透過パターン100aが形成されている。図21には、理解を容易にするために、11個の第1光透過パターン100aを示している。第1光透過パターン100aは、投影マスク100の長手方向に沿って延びる第1軸線と、投影マスク100の短手方向に沿って延びる第2軸線とを含む平面内において、予め定める第1方向、本実施の形態では第1軸線と第2軸線との交点を中心として第2軸線から予め定める周方向一方に45度傾斜した方向に延びている。ここで、前記周方向一方とは、投影マスク100のレーザ光の入射側平面において、第1軸線と第2軸線との交点を中心として時計まわりに角変位する方向をいう。複数の第1光透過パターン100aは、前記平面内において、前記第1方向に直交する方向、換言すると後述する第2方向に間隔をあけて形成されている。
A plurality of first
本実施の形態において、第1ブロックBAの第1光透過パターン100aは、第2ブロックBBの非透過部100cに対応する位置に形成され、第2ブロックBBの第1光透過パターン100aは、第1ブロックBAの非透過部100cに対応する位置に形成されている。
In the present embodiment, the first
第3および第4ブロックBC,BDには、複数の第2光透過パターン100bが形成されている。図21に示す第3および第4ブロックBC,BDには、理解を容易にするために、11個の第2光透過パターン100bを示している。第2光透過パターン100bは、前記第1軸線および第2軸線を含む平面内において、予め定める第2方向、本実施の形態では第1軸線と第2軸線との交点を中心として第2軸線から予め定める周方向他方に45度傾斜した方向、換言すると前記第1方向に直交する方向に延びている。ここで、前記周方向他方とは、投影マスク100のレーザ光の入射側平面において、第1軸線と第2軸線との交点を中心として反時計まわりに角変位する方向をいう。複数の第2光透過パターン100bは、前記平面内において、前記第2方向に直交する方向、換言すると前記第1方向に間隔をあけて形成されている。
A plurality of second
本実施の形態において、第3ブロックBCの第2光透過パターン100bは、第4ブロックBDの非透過部100cに対応する位置に形成され、第4ブロックBDの第2光透過パターン100bは、第3ブロックBCの非透過部100cに対応する位置に形成されている。
In the present embodiment, the second
本実施の形態の第1および第2光透過パターン100a,100bは、投影マスク100の厚み方向に見て六角形状であり、第1および第2光透過パターン100a,100bの各延び方向の両端部は、投影マスク100の厚み方向に見て先細状に形成されている。
The first and second
図22は、投影マスク100を模式的に示す平面図である。図22に示す投影マスク100は、第1および第2ブロックBA,BBに、複数の第1光透過パターン100aが形成され、第3および第4ブロックBC,BDに、複数の第2光透過パターン100bが形成されている。投影マスク100の第1および第2光透過パターン100a,100b以外の部分は、光を透過しない非透過部100cである。図22には、理解を容易にするために、第1および第2光透過パターン100a,100bを略長方形状に示している。
FIG. 22 is a plan view schematically showing the
次に図22に示す投影マスク100を用いて繰返し工程を行うことによって形成される結晶42の成長過程について説明する。本実施の形態では、繰返し工程において、4回の結晶化工程および3回の移動工程を行う場合について説明する。
Next, the growth process of the
図23は、図22に示す投影マスク100を用いて半導体膜37を結晶化させるときの結晶42の成長過程を段階的に示す図である。図23(1)は、第1回目の結晶化工程によって形成される結晶42の状態を示す図である。図23(2)は、第1回目の移動工程によってステージ28を予め定める第1移動方向Xに移動した後、第2回目の結晶化工程によって形成される結晶42の状態を示す図である。図23(3)は、第2回目の移動工程によってステージ28を第1移動方向Xに移動した後、第3回目の結晶化工程によって形成される結晶42の状態を示す図である。図23(4)は、第3回目の移動工程によってステージ28を第1移動方向Xに移動した後、第4回目の結晶化工程によって形成される結晶42の状態を示す図である。図24は、図23(4)のセクションVIIIを拡大した平面図である。
FIG. 23 is a view showing stepwise the growth process of the
まず第1回目の結晶化工程において、光源21から発せられ、投影マスク100の第1ブロックBAの第1光透過パターン100aを透過したレーザ光31を、ステージ28上に載置される半導体素子27の半導体膜37に照射すると、半導体膜37の前記レーザ光31が照射された領域は結晶化されて、図23(1)に示すように結晶42が形成される。そして、第1回目の移動工程において、ステージ28を、予め定める第1移動方向X一方に、投影マスク100の第1〜第4ブロックBA〜BDの短手方向寸法に相当する距離寸法だけ移動させる。
First, in the first crystallization process, the
次に第2回目の結晶化工程において、第1回目の結晶化工程によって結晶42が形成された半導体膜37に対して、光源21から発せられ、投影マスク100の第2ブロックBBの第2光透過パターン100bを透過したレーザ光31を照射する。これによって、前記第1回目の結晶化工程によって結晶42が形成された半導体膜37のうち、前記レーザ光31が照射された領域は結晶化されて、図23(2)に示すように、第1回目の結晶化工程によって形成された結晶42の一部に重畳して新たな結晶42が形成される。そして、第2回目の移動工程において、ステージ28を、第1移動方向X一方に、投影マスク100の第1〜第4ブロックBA〜BDの短手方向寸法に相当する距離寸法だけ移動させる。
Next, in the second crystallization process, the second light of the second block BB of the
次に第3回目の結晶化工程において、第1回目および第2回目の結晶化工程によって結晶42が形成された半導体膜37に対して、光源21から発せられ、投影マスク100の第3ブロックBCの第2光透過パターン100bを透過したレーザ光31を照射する。これによって、前記第1回目および第2回目の結晶化工程によって結晶42が形成された半導体膜37のうち、前記レーザ光31が照射された領域は結晶化されて、図23(3)に示すように、第1回目および第2回目の結晶化工程によって形成された結晶42の一部に重畳して新たな結晶42が形成される。そして、第3回目の移動工程において、ステージ28を、第1移動方向X一方に、投影マスク100の第1〜第4ブロックBA〜BDの短手方向寸法に相当する距離寸法だけ移動させる。
Next, in the third crystallization process, the
次に第4回目の結晶化工程において、第1〜第3回目の結晶化工程によって結晶42が形成された半導体膜37に対して、光源21から発せられ、投影マスク100の第4ブロックBDの第1光透過パターン100aを透過したレーザ光31を照射する。これによって、前記第1〜第3回目の結晶化工程によって結晶42が形成された半導体膜37のうち、前記レーザ光31が照射された領域は結晶化されて、図23(4)に示すように、第1〜第3回目の結晶化工程によって形成された結晶42の一部に重畳して新たな結晶42が形成される。
Next, in the fourth crystallization process, the
前述のように、図22に示す投影マスク100を用いて4回の結晶化工程、および3回の移動工程を行うことによって、図24に示すように、半導体膜37には、第2光透過パターン100bを透過したレーザ光が照射されて結晶化された第2結晶化領域41bが形成される。
As described above, by performing the
第2結晶化領域41bでは、第2光透過パターン100bの形状のレーザ光が照射された領域のうち、半導体膜37の長手方向Xに延びる第1軸線および短手方向Yに延びる第2軸線を含む平面内において、第1軸線と第2軸線との交点を中心として第2軸線から時計まわりに角変位する方向に45度傾斜した方向(以下、本実施の形態において「第1傾斜方向」と称する場合がある)K1両端部から第1傾斜方向K1中央部に向かうようにして段階的に結晶42が成長する。そして第1傾斜方向K1一方側から成長した結晶42と第1傾斜方向K1他方側から成長した結晶42とが衝突して、半導体膜37の厚み方向一方に突出する最終突起部43bが形成される。レーザ光の最終照射によって第2結晶化領域41bに形成される最終突起部43bは、半導体膜37の厚み方向に見て、第1傾斜方向K1に直交する方向(以下、本実施の形態において「第2傾斜方向」と称する場合がある)K2に平行に形成される。最終突起部43bは、後述する突起部45bと区別するために、図24において実線で示している。
In the
最終照射される前段階でレーザ光が照射された半導体膜37には、レーザ光が照射された部分の第2傾斜方向K2一方側から成長した結晶42と第2傾斜方向K2他方側から成長した結晶42とが衝突して、半導体膜37の厚み方向一方に突出する突起部45bが形成される。この突起部45bは、図24の第2結晶化領域41bに破線で示している。また図24では、前記繰返し工程によって成長した複数の結晶同士の境界部分46を示している。半導体膜37において、レーザ光の最終照射によって形成される最終突起部43b、最終照射の前段階におけるレーザ光の照射によって形成される突起部45b、および結晶42同士の境界部分46の厚み方向寸法は、それぞれ最終突起部43b、突起部45bおよび境界部分46の順に小さくなっている。
The
図25は、結晶化された半導体膜37およびその半導体膜37に形成される薄膜トランジスタ素子50を示す平面図である。図25には、理解を容易にするために半導体膜37に形成される第2結晶化領域41bの一部を示している。本実施の形態では、ステージ28に載置される半導体素子27の半導体膜37の長手方向の参照符号として、ステージ28の第1移動方向と同一の参照符号「X」を付し、半導体膜37の短手方向の参照符号として、ステージ28の第2移動方向と同一の参照符号「Y」を付して説明する。
FIG. 25 is a plan view showing the crystallized
前述の図22に示す投影マスク100を用いて繰返し工程を行うことによって、半導体膜37には、図25に示すように、正方形状の第2結晶化領域41bが、半導体膜37の第1傾斜方向K1および第2傾斜方向K2に、それぞれ連続的に並んで形成される。
22 is repeated using the
図25には、前述の投影マスク100を用いて繰返し工程を行うことによって第1結晶化領域41aを形成した半導体膜37の長手方向X一方から他方に向かうにつれて、ソースS、ゲートGおよびドレインDの順に並ぶように、半導体膜37に形成される薄膜トランジスタ素子(以下、「TFT素子」と称する場合がある)50、ならびに第1結晶化領域41aを形成した半導体膜37の短手方向Y一方から他方に向かうにつれて、ドレインD、ゲートGおよびソースSの順に並ぶように、半導体膜37に形成されるTFT素子50を示している。
In FIG. 25, the source S, the gate G, and the drain D are moved from one side to the other in the longitudinal direction X of the
前述のように本実施の形態によれば、投影マスク100に対してレーザ光31を照射し、前記投影マスク100に形成される第1および第2光透過パターン100a,100bを透過したレーザ光31を半導体膜37に照射する。これによって第1および第2光透過パターン100a,100bの形状のレーザ光が照射された半導体膜37を溶融し、均一に結晶化させることができる。
As described above, according to the present embodiment, the
また本実施の形態によれば、移動工程において、半導体素子27が載置されるステージ28を、レーザ光31を発する光源21に対して相対移動させることによって、照射対象物である半導体膜37の所望の領域にレーザ光31を照射させることができ、所望する形状になるように結晶化させることができる。
In addition, according to the present embodiment, in the moving process, the
また本実施の形態によれば、繰返し工程において、非晶質材料から成る層の半導体膜37に、非晶質材料を結晶化させるべき互いに直交する第1および第2方向、具体的には半導体膜37の長手方向および短手方向に、レーザ光31を照射して半導体膜37を結晶化する結晶化工程と、半導体膜37を、レーザ光31を発する光源21に対して相対移動させる移動工程とを交互に行うことによって、半導体膜37の所望の領域に所望の大きさの結晶粒を確実に形成することができる。
Further, according to the present embodiment, in the repetition process, the
また本実施の形態によれば、前述のように均一に結晶化された半導体膜37、具体的には非晶質材料から成る層に、たとえば複数のTFT素子50を形成する場合、半導体膜37に対する一方のTFT素子50の形成方向が第1形成方向、他方のTFT素子50の形成方向が第2形成方向というように、TFT素子50の形成方向が異なるときでも、各形成方向に形成される各TFT素子50のチャンネル部分に含まれる結晶化領域の形状を同一にすることができる。換言すると、結晶化領域が形成される半導体膜37に対する複数のTFT素子50の形成方向が第1形成方向および第2形成方向のうち、いずれの方向であっても、結晶の成長方向に対する複数のTFT素子50のソースSからドレインDに流れる電流の方向を同一にすることができる。これによって、半導体膜37に形成する複数のTFT素子50の電気的特性、具体的にはスイッチング特性を同一にすることができる。換言すれば、複数のTFT素子50のスイッチング特性を均一にすることができる。
Further, according to the present embodiment, when the plurality of
また本実施の形態によれば、半導体膜37を結晶化させる場合に、半導体膜37を投影マスク100の各領域BA〜BDの短手方向寸法Wだけ移動させながら、投影マスク100に形成される第1および第2光透過パターン100a,100bを透過したレーザ光を半導体膜37に照射するので、半導体膜37の同一の領域に、前記レーザ光を重畳して照射することができる。したがって本実施の形態では、たとえば一方向に延びる光透過パターンのみが形成される投影マスクを用いて半導体膜37を結晶化させる場合に比べて大きな粒径の結晶粒を形成することができ、半導体膜37の電子移動度を比較的高くすることができる。これによって、たとえば半導体膜37にTFT素子50を形成する場合、TFT素子50のスイッチング特性をさらに向上することができる。
Further, according to the present embodiment, when the
また第1および第2光透過パターン100a,100bを透過したレーザ光を、半導体膜37の同一の領域に重畳して照射することができるので、前記レーザ光が、光源21の異常、たとえばレーザ光の発振異常に起因して、複数回の結晶化工程のうちのいずれか1つの結晶化工程で、レーザ光が同一領域に重畳して照射されないなどの不具合が生じた場合でも、半導体膜37をほぼ均一に結晶化することができる。これによって、たとえば半導体膜37にTFT素子50を形成する場合に、TFT素子50のスイッチング特性が極端に劣化することを防ぐことができる。
In addition, since the laser light transmitted through the first and second
また本実施の形態によれば、半導体膜37に対するTFT素子50の形成方向に依らず、TFT素子50のスイッチング特性を均一にすることができるので、TFT素子50を用いた表示装置などの設計の自由度を高めることができる。
In addition, according to the present embodiment, the switching characteristics of the
また本実施の形態によれば、第1および第2光透過パターン100a,100bは、各延び方向の両端部が、投影マスク100の厚み方向に見て先細状に形成される。したがって長方形状などのように先細状に形成されていない光透過パターンとは異なり、第1および第2光透過パターン100a,100bの形状のレーザ光が照射された半導体膜37の照射領域で、延び方向および半導体膜37の厚み方向のそれぞれに垂直な方向の両端部から成長する結晶が衝突してできる突起部41が、延び方向の両端部の先細状の部分にまで形成される。
Further, according to the present embodiment, the first and second
これによって光透過パターンの延び方向の両端部が先細状に形成されていない場合に比べて、半導体膜37をより均一に結晶化することができる。したがって半導体膜37にTFT素子50を形成する場合、半導体膜37に対する一方のTFT素子50の形成方向と他方のTFT素子50の形成方向とが異なるときでも、半導体膜37に形成される複数のTFT素子50の電気的特性、具体的にはスイッチング特性を確実に同一にすることができる。換言すれば、複数のTFT素子50のスイッチング特性を確実に均一にすることができる。
As a result, the
次に本発明の第5の実施の形態であるレーザ加工装置およびレーザ加工方法について説明する。本実施の形態のレーザ加工装置は、前述の第1の実施の形態のレーザ加工装置20と構成が類似しており、投影マスク25に代えて他の投影マスク110を備えている点だけが異なるので、投影マスク110について説明し、同一の構成については同一の参照符を付して説明を省略する。レーザ加工装置によって、ステージ28に載置される半導体素子27の半導体膜37を結晶化する工程は、前述の第1の実施の形態と同様であるので説明を省略する。本発明の第5の実施の形態であるレーザ加工方法は、本実施の形態のレーザ加工装置によって実施される。
Next, a laser processing apparatus and a laser processing method according to a fifth embodiment of the present invention will be described. The laser processing apparatus according to the present embodiment is similar in configuration to the
図26は、投影マスク110を示す平面図である。本実施の形態の投影マスク110は、第4の実施の形態の投影マスク100と構成が類似しているので、異なる点についてのみ説明し、同一の構成については同一の参照符を付して説明を省略する。投影マスク110は、その厚み方向に垂直な仮想平面に投影した形状が長方形状であり、第1ブロックBA、第2ブロックBB、第3ブロックBCおよび第4ブロックBDを含む。第1〜第4ブロックBA〜BDは、投影マスク110の厚み方向に垂直な仮想平面に投影した形状が、投影マスク110の短手方向に延びる長方形状である。第1ブロックBA、第2ブロックBB、第3ブロックBCおよび第4ブロックBDは、この順で投影マスク110の長手方向に相当する並び方向に一列に並んで設けられる。
FIG. 26 is a plan view showing the
投影マスク110の第1および第4ブロックBA,BDには、複数の第1光透過パターン100aが形成されている。第1ブロックBAの第1光透過パターン100aは、第4ブロックBDの非透過部100cに対応する位置に形成され、第4ブロックBDの第1光透過パターン100aは、第1ブロックBAの非透過部100cに対応する位置に形成されている。図26に示す第1および第4ブロックBA,BDには、理解を容易にするために、11個の第1光透過パターン100aを示している。
A plurality of first
投影マスク110の第2および第3ブロックBB,BCには、複数の第2光透過パターン100bが形成されている。第2ブロックBBの第2光透過パターン100bは、第3ブロックBCの非透過部100cに対応する位置に形成され、第3ブロックBCの第2光透過パターン100bは、第2ブロックBBの非透過部100cに対応する位置に形成されている。図26に示す第2および第3ブロックBB,BCには、理解を容易にするために、11個の第2光透過パターン100bを示している。
In the second and third blocks BB and BC of the
図27は、投影マスク110を模式的に示す平面図である。図27に示す投影マスク110は、第1および第4ブロックBA,BDに、複数の第1光透過パターン100aが形成され、第2および第3ブロックBB,BCに、複数の第2光透過パターン100bが形成されている。投影マスク110の第1および第2光透過パターン100a,100b以外の部分は、光を透過しない非透過部100cである。図27には、理解を容易にするために、第1および第2光透過パターン100a,100bを略長方形状に示している。
FIG. 27 is a plan view schematically showing the
次に図27に示す投影マスク110を用いて繰返し工程を行うことによって形成される結晶42の成長過程について説明する。本実施の形態では、繰返し工程において、4回の結晶化工程および3回の移動工程を行う場合について説明する。
Next, the growth process of the
図28は、図27に示す投影マスク110を用いて半導体膜37を結晶化させるときの結晶42の成長過程を段階的に示す図である。図28(1)は、第1回目の結晶化工程によって形成される結晶42の状態を示す図である。図28(2)は、第1回目の移動工程によってステージ28を予め定める第1移動方向Xに移動した後、第2回目の結晶化工程によって形成される結晶42の状態を示す図である。図28(3)は、第2回目の移動工程によってステージ28を第1移動方向Xに移動した後、第3回目の結晶化工程によって形成される結晶42の状態を示す図である。図28(4)は、第3回目の移動工程によってステージ28を第1移動方向Xに移動した後、第4回目の結晶化工程によって形成される結晶42の状態を示す図である。図29は、図28(4)のセクションIXを拡大した平面図である。
FIG. 28 is a diagram showing stepwise the growth process of the
まず第1回目の結晶化工程において、光源21から発せられ、投影マスク110の第1ブロックBAの第1光透過パターン100aを透過したレーザ光31を、ステージ28上に載置される半導体素子27の半導体膜37に照射すると、半導体膜37の前記レーザ光31が照射された領域は結晶化されて、図28(1)に示すように結晶42が形成される。そして、第1回目の移動工程において、ステージ28を、予め定める第1移動方向X一方に、投影マスク110の第1〜第4ブロックBA〜BDの短手方向寸法Wに相当する距離寸法だけ移動させる。
First, in the first crystallization process, the
次に第2回目の結晶化工程において、第1回目の結晶化工程によって結晶42が形成された半導体膜37に対して、光源21から発せられ、投影マスク110の第2ブロックBBの第2光透過パターン100bを透過したレーザ光31を照射する。これによって、前記第1回目の結晶化工程によって結晶42が形成された半導体膜37のうち、前記レーザ光31が照射された領域は結晶化されて、図28(2)に示すように、第1回目の結晶化工程によって形成された結晶42の一部に重畳して新たな結晶42が形成される。そして、第2回目の移動工程において、ステージ28を、第1移動方向X一方に、投影マスク110の第1〜第4ブロックBA〜BDの短手方向寸法Wに相当する距離寸法だけ移動させる。
Next, in the second crystallization step, the second light of the second block BB of the
次に第3回目の結晶化工程において、第1回目および第2回目の結晶化工程によって結晶42が形成された半導体膜37に対して、光源21から発せられ、投影マスク110の第3ブロックBCの第2光透過パターン100bを透過したレーザ光31を照射する。これによって、前記第1回目および第2回目の結晶化工程によって結晶42が形成された半導体膜37のうち、前記レーザ光31が照射された領域は結晶化されて、図28(3)に示すように、第1回目および第2回目の結晶化工程によって形成された結晶42の一部に重畳して新たな結晶42が形成される。そして、第3回目の移動工程において、ステージ28を、第1移動方向X一方に、投影マスク110の第1〜第4ブロックBA〜BDの短手方向寸法Wに相当する距離寸法だけ移動させる。
Next, in the third crystallization step, the third block BC of the
次に第4回目の結晶化工程において、第1〜第3回目の結晶化工程によって結晶42が形成された半導体膜37に対して、光源21から発せられ、投影マスク110の第4ブロックBDの第1光透過パターン100aを透過したレーザ光31を照射する。これによって、前記第1〜第3回目の結晶化工程によって結晶42が形成された半導体膜37のうち、前記レーザ光31が照射された領域は結晶化されて、図28(4)に示すように、第1〜第3回目の結晶化工程によって形成された結晶42の一部に重畳して新たな結晶42が形成される。
Next, in the fourth crystallization process, the
前述のように、図27に示す投影マスク110を用いて4回の結晶化工程、および3回の移動工程を行うことによって、図29に示すように、半導体膜37には、第1光透過パターン100aを透過したレーザ光が照射されて結晶化された第1結晶化領域41a、および第2光透過パターン100bを透過したレーザ光が照射されて結晶化された第2結晶化領域41bとを含む結晶化領域41が形成される。
As described above, by performing the crystallization process four times and the movement process three times using the
第1結晶化領域41aでは、第1光透過パターン100aの形状のレーザ光が照射された領域のうち、半導体膜37の長手方向Xに延びる第1軸線および短手方向Yに延びる第2軸線を含む平面内において、第1軸線と第2軸線との交点を中心として第1軸線から時計まわりに角変位する方向に45度傾斜した方向(以下、本実施の形態において「第1傾斜方向」と称する場合がある)K1に直交する方向(以下、本実施の形態において「第2傾斜方向」と称する場合がある)K2両端部から、第2傾斜方向K2中央部に向かうようにして段階的に結晶42が成長する。
In the
そして第2傾斜方向K2一方側から成長した結晶42と第2傾斜方向K2他方側から成長した結晶42とが衝突して、半導体膜37の厚み方向一方に突出する最終突起部43aが形成される。レーザ光の最終照射によって第1結晶化領域41aに形成される最終突起部43aは、半導体膜37の第1傾斜方向K1に平行に形成される。
Then, the
第2結晶化領域41bでは、第2光透過パターン100bの形状のレーザ光が照射された領域のうち、半導体膜37の第1傾斜方向K1両端部から第1傾斜方向K1中央部に向かうようにして段階的に結晶42が成長する。そして第1傾斜方向K1一方側から成長した結晶42と第1傾斜方向K1他方側から成長した結晶42とが衝突して、半導体膜37の厚み方向一方に突出する最終突起部43bが形成される。レーザ光の最終照射によって第2結晶化領域41bに形成される最終突起部43bは、半導体膜37の第2傾斜方向K1に平行に形成される。最終突起部43a,43bは、後述する突起部45a,45bと区別するために、図29において実線で示している。
In the
最終照射される前段階でレーザ光が照射された半導体膜37には、レーザ光が照射された部分の第1傾斜方向K1一方側から成長した結晶42と第1傾斜方向K1他方側から成長した結晶42とが衝突して、半導体膜37の厚み方向一方に突出する突起部45aが形成される。この突起部45aは、図29の第1結晶化領域41aに破線で示している。最終照射される前段階でレーザ光が照射された半導体膜37には、レーザ光が照射された部分の第2傾斜方向K2一方側から成長した結晶42と第2傾斜方向K2他方側から成長した結晶42とが衝突して、半導体膜37の厚み方向一方に突出する突起部45bが形成される。この突起部45bは、図29の第2結晶化領域41bに破線で示している。また図29では、前記繰返し工程によって成長した複数の結晶同士の境界部分46を示している。
The
半導体膜37において、レーザ光の最終照射によって形成される最終突起部43a,43b、最終照射の前段階におけるレーザ光の照射によって形成される突起部45a,45b、および結晶42同士の境界部分46の厚み方向寸法は、それぞれ最終突起部43a,43b、突起部45a,45bおよび境界部分46の順に小さくなっている。
In the
半導体膜37に形成される複数の最終突起部43a,43bおよび突起部45a,45bによって包囲される包囲領域47に含まれる第1結晶化領域41aの面積と、前記包囲領域47に含まれる第2結晶化領域41bの面積との比率は、図29に示すように50対50となる。換言すると、第1結晶化領域41aの面積と、第2結晶化領域41bの面積とが同等になる。したがって、図27に示す投影マスク110を用いて繰返し工程を行うことによって、半導体膜37を均一に結晶化させることができる。
The area of the
図30は、結晶化された半導体膜37およびその半導体膜37に形成される薄膜トランジスタ素子50を示す平面図である。図30には、理解を容易にするために、半導体膜37に形成される結晶化領域41の一部を示している。本実施の形態では、ステージ28に載置される半導体素子27の半導体膜37の長手方向の参照符号として、ステージ28の第1移動方向と同一の参照符号「X」を付し、半導体膜37の短手方向の参照符号として、ステージ28の第2移動方向と同一の参照符号「Y」を付して説明する。
FIG. 30 is a plan view showing the crystallized
前述の図27に示す投影マスク110を用いて繰返し工程を行うことによって、半導体膜37には、図30に示すように、正方形状でかつ第1結晶化領域41aおよび第2結晶化領域41bを含む結晶化領域41が、半導体膜37の第1傾斜方向K1および第2傾斜方向K2に、それぞれ連続的に並んで形成される。
By repeating the process using the
図30には、前述の投影マスク110を用いて繰返し工程を行うことによって結晶化領域41を形成した半導体膜37の長手方向X一方から他方に向かうにつれて、ソースS、ゲートGおよびドレインDの順に並ぶように、半導体膜37に形成されるTFT素子50、ならびに結晶化領域41を形成した半導体膜37の短手方向Y一方から他方に向かうにつれて、ドレインD、ゲートGおよびソースSの順に並ぶように、半導体膜37に形成されるTFT素子50を示している。
In FIG. 30, the source film S, the gate G, and the drain D are arranged in this order from one side to the other side in the longitudinal direction X of the
前述のように本実施の形態によれば、投影マスク110に対してレーザ光31を照射し、前記投影マスク110に形成される第1および第2光透過パターン100a,100bを透過したレーザ光31を半導体膜37に照射する。これによって半導体膜37に形成される結晶化領域41において、第1光透過パターン100aを透過したレーザ光31が照射されて結晶化された第1結晶化領域41aの面積と、第2光透過パターン100bを透過したレーザ光31が照射されて結晶化された第2結晶化領域41bの面積との比率を同等にすることができる。換言すると、半導体膜37を均一に結晶化することができる。
As described above, according to the present embodiment, the
また本実施の形態によれば、移動工程において、半導体素子27が載置されるステージ28を、レーザ光31を発する光源21に対して相対移動させることによって、照射対象物である半導体膜37の所望の領域にレーザ光31を照射させることができ、所望する形状になるように結晶化させることができる。
In addition, according to the present embodiment, in the moving process, the
また本実施の形態によれば、繰返し工程において、非晶質材料から成る層の半導体膜37に、非晶質材料を結晶化させるべき互いに直交する第1および第2方向、具体的には半導体膜37の長手方向および短手方向に、レーザ光31を照射して半導体膜37を結晶化する結晶化工程と、半導体膜37を、レーザ光31を発する光源21に対して相対移動させる移動工程とを交互に行うことによって、半導体膜37の所望の領域に所望の粒径の結晶粒を確実に形成することができる。
Further, according to the present embodiment, in the repetition process, the
また本実施の形態によれば、前述のように均一に結晶化された半導体膜37、具体的には非晶質材料から成る層に、たとえば複数のTFT素子50を形成する場合、半導体膜37に対する一方のTFT素子50の形成方向が第1形成方向、他方のTFT素子50の形成方向が第2形成方向というように、半導体膜37に対するTFT素子50の形成方向が異なるときでも、各形成方向に形成される各TFT素子50のチャンネル部分に含まれる第1結晶化領域41aの面積と、第2結晶化領域41bの面積との比率を同等にすることができる。これによって半導体膜37に形成する複数のTFT素子50の電気的特性、具体的にはスイッチング特性を同一にすることができる。換言すれば、複数のTFT素子50のスイッチング特性を均一にすることができる。
Further, according to the present embodiment, when the plurality of
また本実施の形態によれば、半導体膜37を結晶化させる場合に、半導体膜37を投影マスク110の各領域BA〜BDの短手方向寸法Wだけ移動させながら、投影マスク110に形成される第1および第2光透過パターン100a,100bを透過したレーザ光を半導体膜37に照射するので、半導体膜37の同一の領域に、前記レーザ光を重畳して照射することができる。したがって本実施の形態では、たとえば一方向に延びる光透過パターンのみが形成される投影マスクを用いて半導体膜37を結晶化させる場合に比べて大きな粒径の結晶粒を形成することができ、半導体膜37の電子移動度を比較的高くすることができる。これによって、たとえば半導体膜37にTFT素子50を形成する場合、TFT素子50のスイッチング特性をさらに向上することができる。
Further, according to the present embodiment, when the
また第1および第2光透過パターン100a,100bを透過したレーザ光を、半導体膜37の同一の領域に重畳して照射することができるので、前記レーザ光が、光源21の異常、たとえばレーザ光の発振異常に起因して、複数回の結晶化工程のうちのいずれか1つの結晶化工程で、レーザ光が同一領域に重畳して照射されないなどの不具合が生じた場合でも、半導体膜37をほぼ均一に結晶化することができる。これによって、たとえば半導体膜37にTFT素子50を形成する場合に、TFT素子50のスイッチング特性が極端に劣化することを防ぐことができる。
In addition, since the laser light transmitted through the first and second
また本実施の形態によれば、半導体膜37に対するTFT素子50の形成方向に依らず、TFT素子50のスイッチング特性を均一にすることができるので、TFT素子50を用いた表示装置などの設計の自由度を高めることができる。
In addition, according to the present embodiment, the switching characteristics of the
また本実施の形態によれば、第1および第2光透過パターン100a,100bは、各延び方向の両端部が、投影マスク110の厚み方向に見て先細状に形成される。したがって長方形状などのように先細状に形成されていない光透過パターンとは異なり、第1および第2光透過パターン100a,100bの形状のレーザ光が照射された半導体膜37の照射領域で、延び方向および半導体膜37の厚み方向のそれぞれに垂直な方向の両端部から成長する結晶が衝突してできる突起部41が、延び方向の両端部の先細状の部分にまで形成される。これによって光透過パターンの延び方向の両端部が先細状に形成されていない場合に比べて、半導体膜37をより均一に結晶化することができる。
Further, according to the present embodiment, the first and second
したがって半導体膜37にTFT素子50を形成する場合、半導体膜37に対する一方のTFT素子50の形成方向と他方のTFT素子50の形成方向とが異なるときでも、半導体膜37に形成される複数のTFT素子50の電気的特性、具体的にはスイッチング特性を確実に同一にすることができる。換言すれば、複数のTFT素子50のスイッチング特性を確実に均一にすることができる。
Therefore, when the
図31は、本発明の第6の実施の形態であるレーザ加工装置60の構成を示す図である。本発明の第6の実施の形態であるレーザ加工方法は、レーザ加工装置60によって実施される。レーザ加工装置60は、第1の実施の形態のレーザ加工装置20と構成が類似しているので、同一の構成については同一の参照符を付して説明を省略する。レーザ加工装置60は、第1光源61、可変減衰器22、ミラー23、可変焦点視野レンズ24、投影マスク25、結像レンズ26、第2光源62、均一照射光学系63、ステージ28および制御部29を含んで構成される。
FIG. 31 is a diagram showing a configuration of a
第1光源61は、紫外域の波長、具体的には308nmの第1レーザ光65を発することが可能なエキシマレーザ発振器によって実現される。第2光源62は、可視域から赤外域までの波長の第2レーザ光66を発することが可能なレーザ発振器によって実現される。具体的に述べると、第2光源62は、波長が534nmの第2レーザ光66を発することが可能なYAG高調波レーザ発振器、波長が1064nmの第2レーザ光66を発することが可能なYAGレーザ発振器および波長が10.6μmの第2レーザ光66を発することが可能な炭酸ガスレーザ発振器によって実現される。
The
第1レーザ光65は、第2レーザ光66に比べて、溶融状態よりも固体状態にある半導体膜37への吸収率が高い。また第1レーザ光65は、固体状態にある半導体膜37であるアモルファスシリコン膜を溶融させるに足るエネルギ量を有する。このエネルギ量は、半導体膜37の材質の種類、膜厚および結晶化領域の面積などの各条件によって変化し、一義的に定めることはできない。したがって半導体膜37の前記各条件に応じて適当なエネルギ量を有する第1レーザ光65を用いることが望ましい。具体的には、半導体膜37であるアモルファスシリコン膜を、全膜厚において融点以上の温度に加熱することができるエネルギ量を有する第1レーザ光65を用いることが推奨される。このことは、アモルファスシリコン膜に代えて他の種類の半導体膜37を結晶化する場合も同様である。
Compared with the
第2レーザ光66は、第1レーザ光65に比べて、固体状態よりも溶融状態にある半導体膜37への吸収率が高い。第2レーザ光66は、固体状態にある半導体膜37を溶融させるに足るエネルギ量未満である。このエネルギ量は、半導体膜37の材質の種類、膜厚および結晶化領域の面積などの各条件によって変化し、一義的に定めることはできない。したがって半導体膜37の前記条件に応じて適当なエネルギ量を有する第2レーザ光66を用いることが望ましい。具体的には、半導体膜37を融点以上の温度に加熱するに足るエネルギ量未満である第2レーザ光66を用いることが推奨される。このことは、アモルファスシリコン膜に代えて他の種類の半導体膜37に適用する場合も同様である。
Compared with the
制御部10からの制御信号に従って第1光源61から発せられる第1レーザ光65は、可変減衰器22、ミラー23、可変焦点視野レンズ24、投影マスク25、結像レンズ26を経由して、ステージ28上に載置される半導体素子27の半導体膜37の厚み方向一表面部に照射される。第2光源62から発せられる第2レーザ光66は、第2レーザ光を照射対象物である半導体膜37に均一に照射させるための均一照射光学系63およびミラー23を経由して、ステージ28に載置される半導体素子27の半導体膜37の厚み方向一表面部に照射される。レーザ加工装置60では、第1レーザ光65を、半導体膜37の厚み方向一表面部に対して垂直な方向から入射させることができるとともに、第2レーザ光66を、半導体膜37の厚み方向一表面部に対して斜め方向から入射させることができる。
The
第1光源61は、第1レーザ光65を発することが可能で、かつ半導体膜37を溶融することが可能であるレーザ発振器であればよく、パルス状のレーザ光を発することが可能で、波長が308nmの第1レーザ光65を発することが可能なエキシマレーザ発振器に限定されない。第1光源61は、紫外域の波長のレーザ光を発することが可能なレーザ発振器、たとえばエキシマレーザ発振器およびYAGレーザ発振器に代表される固体レーザ発振器であってもよい。第2光源を構成する発振器は、溶融状態の半導体膜37に吸収される波長の第2レーザ光66を発することができるレーザ発振器である。
The
図32は、第1レーザ光65および第2レーザ光66を発する時間と出力との関係を示すグラフである。グラフの横軸は時間を表し、グラフの縦軸は第1および第2レーザ光65,66の出力、具体的には第1および第2レーザ光65,66の単位面積あたりのエネルギ量を表す。図32に破線で示す曲線V1は、エキシマレーザ発振器などの第1光源61から発せられる第1レーザ光65の出力特性を表している。図32に実線で示す曲線V2は、炭酸ガスレーザ発振器などの第2光源62から発せられる第2レーザ光66の出力特性を表している。第1レーザ光65の出力、換言すれば単位面積あたりのエネルギ量は、たとえば200mJ/cm2以上1000mJ/cm2未満である。第2レーザ光66の出力、換言すれば単位面積あたりのエネルギ量は、たとえば100mJ/cm2以上1000mJ/cm2未満である。
FIG. 32 is a graph showing the relationship between the output time of the
本実施の形態では、図32に示すように、第2レーザ光66は、時刻t0から時刻t3にわたって第2光源62から発せられ、第1レーザ光65は、時刻t0の後の時刻t1から時刻t3より前の時刻t2にわたって第1光源61から発せられる。第1レーザ光65が発せられている時間は、第2レーザ光66が発せられている時間に比べて短く、第2レーザ光66が発せられている時間の1/100以下、具体的には第2レーザ光66が発せられている時間の1/1000程度である。さらに具体的に述べると、時刻t0から時刻t3までの時間は、たとえば100μsであり、時刻t1から時刻t2までの時間は、たとえば100nsである。
In the present embodiment, as shown in FIG. 32, the
本実施の形態では、曲線V1に示すように、第1レーザ光65の出力の立上がりおよび立下りは比較的急峻であり、時刻t1の経過後に比較的短時間で出力が最大値に到達し、その後に比較的短時間で出力を低下させるようにしている。また曲線V2に示すように、時刻t0の経過後に比較的短時間で出力が最大値に到達し、時刻t2が経過するまで出力を最大値に保持する。時刻t2の経過後の第2レーザ光66の出力の立下りは、立上がりに比べて緩やかであり、時刻t3が経過するまで徐々に出力を低下させるようにしている。第1レーザ光65および第2レーザ光66を発する時間と出力との関係は、図32のグラフに示す関係に限定されないが、図32のグラフに示す関係と同様の関係にあることが好ましい。時刻t1から時刻t3までの間において、半導体膜37であるアモルファスシリコン膜は溶融状態にある。
In the present embodiment, as shown by the curve V1, the rise and fall of the output of the
本実施の形態において、照射対象物である半導体膜37に対して時刻t0から時刻t1までの間、および時刻t2から時刻t3までの間に第2レーザ光66を照射する段階は、結晶化工程における第1照射段階に相当する。また照射対象物である半導体膜37に対して時刻t1から時刻t2までの間に、第1レーザ光65および第2レーザ光66を照射する段階は、結晶化工程における第2照射段階に相当する。
In the present embodiment, the step of irradiating the
次にレーザ加工装置60によって、ステージ28に載置される半導体素子27の半導体膜37を結晶化する工程について説明する。まず結晶化工程において、図32の曲線V1に示すようなタイミングで、具体的には時刻t1から時刻t2までの間に第1光源61から発せられる第1レーザ光65を、投影マスク25に形成される第1および第2光透過パターン25a,25bを透過して、ステージ28に載置される半導体素子27の半導体膜37の厚み方向一表面部に画される第1領域に照射する。また図32の曲線V2に示すようなタイミングで、具体的には時刻t0から時刻t3までの間に第2光源62から発せられる第2レーザ光66を、前記半導体膜37の厚み方向一表面部に照射する。第1および第2レーザ光65,66の照射によって、前記第1領域の半導体膜37を溶融し、溶融した第1領域の半導体膜37を凝固させて結晶化する。
Next, a process of crystallizing the
次に移動工程において、制御部29がステージ28を駆動制御することによって、ステージ28を第1移動方向X一方に所定の距離寸法だけ移動させる。ステージ28を第1移動方向X一方に移動させることによって、ステージ28上に載置される半導体素子27を、第1移動方向X一方に所定の距離寸法だけ移動させることができる。これによって、投影マスク25に形成される複数の第1および第2光透過パターン25a,25bを透過した第1レーザ光65が半導体素子27の半導体膜37の厚み方向一表面部に照射される新たな領域は、第1移動方向X一方に所定の距離寸法だけ移動した領域となる。前記新たな領域は、移動前の領域と一部分が重畳している。ステージ28を第1移動方向X一方に移動させるときの前記所定の距離寸法は、たとえば投影マスク25の第1〜第4ブロックBA〜BDの短手方向寸法Wである。
Next, in the moving step, the
移動工程において所定の距離寸法だけ移動した後は再度、結晶化工程において、図32の曲線V1に示すようなタイミングで第1光源61から発せられる第1レーザ光65を、投影マスク25に形成される第1および第2光透過パターン25a,25bを透過して、ステージ28に載置される半導体素子27の半導体膜37の厚み方向一表面部に画される第2領域に照射する。第2領域は、前記第1領域と一部分が重畳している。また第1回目の結晶化工程と同様に、図32の曲線V2に示すようなタイミングで第2光源62から発せられる第2レーザ光66も、前記半導体膜37の厚み方向一表面部に照射する。第1および第2レーザ光65,66の照射によって、前記第2領域の半導体膜37を溶融し、溶融した第2領域の半導体膜37を凝固させて結晶化する。さらに繰返し工程において、前記半導体膜37の結晶化される領域が所定の大きさに達するまで、前述の結晶化工程と移動工程とを交互に行う。これによって、たとえば前述の実施の形態と同様に、半導体膜37を均一に結晶化させることができる。
After moving by a predetermined distance in the moving process, the
前述のように本実施の形態によれば、レーザ加工装置60を用いて、照射対象物である半導体膜37に第1および第2レーザ光65,66を照射することによって、半導体膜37を均一に結晶化し、その均一に結晶化した半導体膜37にTFT素子50が形成される。したがって均一に結晶化された半導体膜37に複数のTFT素子50を形成する場合、半導体膜37に対する一方のTFT素子50の形成方向と他方のTFT素子50の形成方向とが異なるときでも、各形成方向に形成される各TFT素子50のチャンネル部分に含まれる第1結晶化領域41aの面積と、第2結晶化領域41bの面積との比率を同等にすることができる。
As described above, according to the present embodiment, the
これによって半導体膜37に形成する複数のTFT素子50の電気的特性、具体的にはスイッチング特性を同一にすることができる。換言すれば、複数のTFT素子50のスイッチング特性を均一にすることができる。また半導体膜37に対するTFT素子50の形成方向に依らず、TFT素子50のスイッチング特性を均一にすることができるので、TFT素子50を用いた表示装置などの設計の自由度を高めることができる。
As a result, the electrical characteristics, specifically the switching characteristics, of the plurality of
また本実施の形態によれば、溶融状態にある半導体膜37に対して、結晶化工程における第2照射段階において、第1レーザ光65に加えて第2レーザ光66を照射することによって、前記溶融状態の半導体膜37の冷却速度を低下させることができる。これによって溶融状態の半導体膜37が凝固するまでの時間を延長することができる。したがって溶融状態にある半導体膜37であるアモルファスシリコン膜が凝固することによって形成される半導体多結晶のラテラル成長の距離寸法を大幅に延ばすことができる。
Further, according to the present embodiment, the
それ故、半導体膜37を結晶化するにあたり、比較的大きな結晶粒に成長させることができる。比較的大きな結晶粒に成長させることによって、結晶化された半導体膜37の電子移動度を比較的高くすることができ、電子移動度の比較的高い半導体膜37にTFT素子50を形成することによって、TFT素子50の電気的特性、具体的にはスイッチング特性を向上することができる。
Therefore, when the
図33は、本発明の第7の実施の形態であるレーザ加工装置70の構成を示す図である。図34は、回動駆動部72によって回動される投影マスク71の回動過程を段階的に示す図である。本発明の第7の実施の形態であるレーザ加工方法は、レーザ加工装置70によって実施される。レーザ加工装置70は、第1の実施の形態のレーザ加工装置20と構成が類似しているので、同一の構成については同一の参照符を付して説明を省略する。レーザ加工装置70は、光源21、可変減衰器22、ミラー、可変焦点視野レンズ24、投影マスク71、結像レンズ26、ステージ28、制御部29、回動駆動部72および直線駆動部73を含んで構成される。本実施の形態では、ステージ28の第1移動方向Xおよび第2移動方向Yに互いに直交する方向を「Z軸方向」と称する場合がある。
FIG. 33 is a diagram showing a configuration of a
本実施の形態の投影マスク71には、複数の光透過パターン71aが形成されている。投影マスク71の光透過パターン71a以外の部分は、光を透過しない非透過部71bである。投影マスク71は、図34に示すように、その厚み方向に垂直な仮想平面に投影した形状が長方形状である。光透過パターン71aは、投影マスク71の長手方向に沿って延びる第1軸線と、投影マスク71の短手方向に沿って延びる第2軸線とを含む平面内において、予め定める方向、本実施の形態では第2軸線方向に延びている。複数の光透過パターン71aは、投影マスク71の長手方向に間隔をあけて形成されている。光透過パターン71aは、投影マスク71の厚み方向に見て六角形状であり、光透過パターン71aの延び方向である長手方向の両端部は、投影マスク71の厚み方向に見て先細状に形成されている。図34には、理解を容易にするために、光透過パターン71aを長方形状に示している。
In the
回動駆動部72は、投影マスク71を照射対象物である半導体膜37に対して相対的に回動駆動するための回動駆動機構と、回動駆動機構を駆動するための回動駆動源とを有する。回動駆動源は、たとえばモータによって実現される。本実施の形態では、投影マスク71は、第1軸線および第2軸線を含む平面の中心を通り、投影マスク71の厚み方向に延びる第3軸線であって、第1および第2軸線に直交する第3軸線まわりに、回動駆動部72によって回動駆動可能に構成される。
The
直線駆動部73は、投影マスク71を照射対象物である半導体膜37に対して、投影マスク71に形成される光透過パターン71aの長手方向または短手方向に相対的に直線駆動するための直線駆動機構と、直線駆動機構を駆動するための直線駆動源とを有する。直線駆動源は、たとえばモータによって実現される。本実施の形態では、投影マスク71は、第1軸線方向または第2軸線方向、換言すればステージ28の第2移動方向YまたはZ軸方向に、直線駆動部73によって直線駆動可能に構成される。
The
制御部29は、回動駆動部72および直線駆動部73と電気的に接続されている。制御部29は、回動駆動部72および直線駆動部73を同期駆動させるための制御信号を、回動駆動部72および直線駆動部73に与える。回動駆動部72および直線駆動部73は、制御部29から与えられる制御信号に基づいて、投影マスク71を前述のように回動駆動および直線駆動させる。本実施の形態において、回動駆動手段は回動駆動部72によって構成され、直線駆動手段は直線駆動部73によって構成される。制御手段は、制御部29によって構成される。
The
制御部29からの制御信号に従って光源21から発せられるレーザ光31は、図33に示すように、可変減衰器22、ミラー23、可変焦点視野レンズ24、投影マスク71を経由し、結像レンズ26によって半導体素子27に設けられる半導体膜37の厚み方向一表面部に照射される。
The
本実施の形態では、光源21から発せられ、投影マスク71の光透過パターン71aを透過したレーザ光31を半導体膜37に対して照射し、半導体膜37の前記レーザ光31が照射された領域を結晶化する結晶化工程を4回行うとともに、回動駆動部72によって投影マスク71を第3軸線まわりに回動させる工程を3回行う。具体的には、投影マスク71が、図34(1)に示すように、光透過パターン71aの長手方向とZ軸方向とが一致し、かつ光透過パターン71aの並び方向とステージ28の第2移動方向Yとが一致するように配設されているとき、光源21から発せられるレーザ光31を、投影マスク71を介して半導体膜37に照射する。
In the present embodiment, the
次に、回動駆動部73によって、図34(1)に示す投影マスク71を第3軸線まわりでかつ時計まわりに90度回動させて、図34(2)に示すように、光透過パターン71aの長手方向とステージ28の第2移動方向Yとが一致し、かつ光透過パターン71aの並び方向とZ軸方向とが一致するように、投影マスク71を配設する。投影マスク71が、図34(2)に示すように配設されているとき、光源21から発せられるレーザ光31を、投影マスク71を介して半導体膜37に照射する。
Next, the
次に、回動駆動部73によって、図34(2)に示す投影マスク71を第3軸線まわりでかつ時計まわりに180度回動させて、図34(3)に示すように、光透過パターン71aの長手方向とステージ28の第2移動方向Yとが一致し、かつ光透過パターン71aの並び方向とZ軸方向とが一致するように、投影マスク71を配設する。投影マスク71が、図34(3)に示すように配設されているとき、光源21から発せられるレーザ光31を、投影マスク71を介して半導体膜37に照射する。
Next, the
次に、回動駆動部73によって、図34(3)に示す投影マスク71を第3軸線まわりでかつ反時計まわりに90度回動させて、図34(4)に示すように、光透過パターン71aの長手方向とZ軸方向とが一致し、かつ光透過パターン71aの並び方向とステージ28の第2移動方向Yとが一致するように、投影マスク71を配設する。投影マスク71が、図34(4)に示すように配設されているとき、光源21から発せられるレーザ光31を、投影マスク71を介して半導体膜37に照射して、結晶化工程を終了する。
Next, the
前述のように結晶化工程と、回動駆動部72によって投影マスク71を第3軸線まわりに回動させる工程とを行うことによって、前述の第1〜第6の実施形態のようにステージ28を光源21に対して相対移動、具体的にはステージ28を第1移動方向Xおよび第2移動方向Yに移動させる場合と同様に、半導体膜37を均一に結晶化させることができる。
By performing the crystallization step and the step of rotating the
前述のように本実施の形態によれば、複数の光透過パターン71aが形成される投影マスク71は、回動駆動部72によって前記第3軸線まわりに回動駆動される。また投影マスク71は、直線駆動部73によって、第1軸線方向または第2軸線方向、換言すればステージ28の第2移動方向YまたはZ軸方向に直線駆動される。回動駆動部72および直線駆動部73は、制御部29によって同期駆動され、投影マスク71の光透過パターン71aの長手方向が順次、Z軸方向、ステージ28の第2移動方向Y、Z軸方向および前記第2移動方向Yとなるように段階的に制御される。
As described above, according to the present embodiment, the
したがって、Z軸方向に延びる光透過パターン71aが形成される投影マスク71を用いて半導体膜37を結晶化させる場合でも、回動駆動部72および直線駆動部73によって、前記投影マスク71を半導体膜37に対して相対的に回動駆動および直線駆動させることができる。これによって光源21から発せられるレーザ光は、回動駆動部72による回動駆動によって延び方向がZ軸方向および前記第2移動方向Yに変化する光透過パターン71aを透過することができる。したがって、Z軸方向および第2移動方向Yに延びる光透過パターン71aの形状のレーザ光を半導体膜37に対して照射することができる。
Therefore, even when the
これによってZ軸方向に延びる光透過パターン71aが形成される投影マスク71を用いた場合でも、前述の第1〜第3の実施の形態のように、延び方向が互いに直交する第1光透過パターン25aおよび第2光透過パターン25bが形成される投影マスク25を用いる場合と同様に、レーザ光の最終照射によって結晶化された半導体膜37において、第1結晶化領域41aの面積と、第2結晶化領域41bの面積との比率を同等にすることができる。したがって、照射対象物である半導体膜37を均一に結晶化させることができる。
Thus, even when the
このように均一に結晶化された半導体膜37、具体的には非晶質材料から成る層に、たとえば複数のTFT素子50を形成する場合、半導体膜37に対する一方のTFT素子50の形成方向が第1形成方向、他方のTFT素子50の形成方向が第2形成方向というように、TFT素子50の形成方向が異なるときでも、各形成方向に形成される各TFT素子50のチャンネル部分に含まれる第1結晶化領域41aの面積と、第2結晶化領域41bの面積との比率を同等にすることができる。これによって半導体膜37に形成する複数のTFT素子50の電気的特性、具体的にはスイッチング特性を同一にすることができる。換言すれば、複数のTFT素子50のスイッチング特性を均一にすることができる。
For example, when a plurality of
また本実施の形態によれば、半導体膜37に対するTFT素子50の形成方向に依らず、TFT素子50のスイッチング特性を均一にすることができるので、TFT素子50を用いた表示装置などの設計の自由度を高めることができる。
In addition, according to the present embodiment, the switching characteristics of the
次に、本発明の第8の実施の形態であるレーザ加工装置およびレーザ加工方法について説明する。本実施の形態のレーザ加工装置は、前述の第7の実施の形態のレーザ加工装置70と構成が類似しており、投影マスク71に代えて他の投影マスク200を備えている点だけが異なるので、投影マスク200について説明し、同一の構成については同一の参照符を付して説明を省略する。本発明の第8の実施の形態であるレーザ加工方法は、本実施の形態のレーザ加工装置によって実施される。図35は、回動駆動部72によって回動される投影マスク200の回動過程を段階的に示す図である。本実施の形態では、ステージ28の第1移動方向Xおよび第2移動方向Yに互いに直交する方向を「Z軸方向」と称する場合がある。
Next, a laser processing apparatus and a laser processing method according to an eighth embodiment of the present invention will be described. The laser processing apparatus according to the present embodiment is similar in configuration to the
本実施の形態の投影マスク200には、複数の光透過パターン200aが形成されている。投影マスク200の光透過パターン200a以外の部分は、光を透過しない非透過部200bである。投影マスク200は、図35に示すように、その厚み方向に垂直な仮想平面に投影した形状が長方形状である。光透過パターン200aは、投影マスク200の長手方向に沿って延びる第1軸線と、投影マスク200の短手方向に沿って延びる第2軸線とを含む平面内において、第1軸線と第2軸線との交点を中心として第2軸線から時計回りに角変位する方向に45度傾斜した方向(以下、「傾斜方向」と称する場合がある)に延びている。複数の光透過パターン200aは、投影マスク200の厚み方向に見て、前記傾斜方向に直交する方向に間隔をあけて形成されている。光透過パターン200aは、投影マスク200の厚み方向に見て六角形状であり、光透過パターン200aの延び方向である傾斜方向の両端部は、投影マスク200の厚み方向に見て先細状に形成されている。図35には、理解を容易にするために、光透過パターン200aを略長方形状に示している。
In the
本実施の形態では、光源21から発せられ、投影マスク200の光透過パターン200aを透過したレーザ光31を半導体膜37に対して照射し、半導体膜37の前記レーザ光31が照射された領域を結晶化する結晶化工程を4回行うとともに、回動駆動部72によって投影マスク200を、投影マスク200の厚み方向に延びる第3軸線まわりに回動させる工程を3回行う。具体的には、投影マスク200が、図35(1)に示すように、投影マスク200の長手方向とZ軸方向とが一致し、かつ投影マスク200の短手方向とステージ28の第2移動方向Yとが一致するように配設されているとき、光源21から発せられるレーザ光31を、投影マスク200を介して半導体膜37に照射する。
In the present embodiment, the
次に、回動駆動部73によって、図35(1)に示す投影マスク200を第3軸線まわりでかつ時計まわりに180度回動させて、図35(2)に示すように、投影マスク200の長手方向とZ軸方向とが一致し、かつ投影マスク200の短手方向とステージ28の第2移動方向Yとが一致するように、投影マスク200を配設する。投影マスク200が、図35(2)に示すように配設されているとき、光源21から発せられるレーザ光31を、投影マスク200を介して半導体膜37に照射する。
Next, the
次に、回動駆動部73によって、図35(2)に示す投影マスク200を第3軸線まわりでかつ反時計まわりに90度回動させて、図35(3)に示すように、投影マスク200の長手方向とステージ28の第2移動方向Yとが一致し、かつ投影マスク200の短手方向とZ軸方向とが一致するように、投影マスク200を配設する。投影マスク200が、図35(3)に示すように配設されているとき、光源21から発せられるレーザ光31を、投影マスク200を介して半導体膜37に照射する。
Next, the
次に、回動駆動部73によって、図35(3)に示す投影マスク200を第3軸線まわりでかつ時計まわりに180度回動させて、図35(4)に示すように、投影マスク200の長手方向とステージ28の第2移動方向Yとが一致し、かつ投影マスク200の短手方向とZ軸方向とが一致するように、投影マスク200を配設する。投影マスク200が、図35(4)に示すように配設されているとき、光源21から発せられるレーザ光31を、投影マスク200を介して半導体膜37に照射して、結晶化工程を終了する。
Next, the
前述のように結晶化工程と、回動駆動部72によって投影マスク200を第3軸線まわりに回動させる工程とを行うことによって、前述の第1〜第6の実施形態のようにステージ28を光源21に対して相対移動、具体的にはステージ28を第1移動方向Xおよび第2移動方向Yに移動させる場合と同様に、半導体膜37を均一に結晶化させることができる。
By performing the crystallization step and the step of rotating the
前述のように本実施の形態によれば、傾斜方向に延びる光透過パターン200aが形成される投影マスク200を用いて半導体膜37を結晶化させる場合でも、回動駆動部72および直線駆動部73によって、前記投影マスク200を半導体膜37に対して相対的に回動駆動および直線駆動させることができる。これによって光源21から発せられるレーザ光は、回動駆動部72による回動駆動によって延び方向が、傾斜方向および投影マスク200の厚み方向に見て傾斜方向に直交する方向に変化する光透過パターン200aを透過することができる。したがって、傾斜方向および前記傾斜方向に直交する方向に延びる光透過パターン200aの形状のレーザ光を半導体膜37に対して照射することができる。
As described above, according to the present embodiment, even when the
これによって傾斜方向に延びる光透過パターン200aが形成される投影マスク200を用いた場合でも、前述の第4および第5の実施の形態のように、延び方向が互いに直交する第1光透過パターン100aおよび第2光透過パターン100bが形成される投影マスク100,110を用いる場合と同様に、光透過パターン200aの形状のレーザ光が照射された半導体膜37を溶融し、均一に結晶化させることができる。
Thus, even when the
このように均一に結晶化された半導体膜37、具体的には非晶質材料から成る層に、たとえば複数のTFT素子50を形成する場合、半導体膜37に対する一方のTFT素子50の形成方向が第1形成方向、他方のTFT素子50の形成方向が第2形成方向というように、TFT素子50の形成方向が異なるときでも、各形成方向に形成される各TFT素子50のチャンネル部分に含まれる結晶化領域の形状を同一にすることができる。換言すると、結晶化領域が形成される半導体膜37に対する複数のTFT素子50の形成方向が第1形成方向および第2形成方向のうち、いずれの方向であっても、結晶の成長方向に対する複数のTFT素子50のソースSからドレインDに流れる電流の方向を同一にすることができる。これによって半導体膜37に形成する複数のTFT素子50の電気的特性、具体的にはスイッチング特性を同一にすることができる。換言すれば、複数のTFT素子50のスイッチング特性を均一にすることができる。
For example, when a plurality of
また本実施の形態によれば、半導体膜37に対するTFT素子50の形成方向に依らず、TFT素子50のスイッチング特性を均一にすることができるので、TFT素子50を用いた表示装置などの設計の自由度を高めることができる。
In addition, according to the present embodiment, the switching characteristics of the
前述の各実施の形態は、本発明の例示に過ぎず、発明の範囲内において構成を変更することができる。前述の第1〜第3の実施の形態では、第1および第2光透過パターン25a,25bが形成される一の投影マスク25を備えるレーザ加工装置20,60を用いて照射対象物である半導体膜37を結晶化する場合の構成について述べたが、複数のマスク部を含む投影マスクを備えるレーザ加工装置を用いてもよい。たとえば、第1光透過パターン25aが形成される一方のマスク部を透過したレーザ光を半導体膜37に照射するとともに、第2光透過パターン25bが形成される他方のマスク部を透過したレーザ光を半導体膜37に照射することによって、半導体膜37を結晶化するようにしてもよい。この場合でも、一の投影マスク25を用いた場合と同様に、半導体膜37を均一に結晶化することができ、半導体膜37に形成される複数のTFT素子50のスイッチング特性を均一にすることができる。
Each above-mentioned embodiment is only illustration of this invention, and can change a structure within the scope of the invention. In the first to third embodiments described above, a semiconductor that is an irradiation object using the
半導体膜37を結晶化させるにあたって、前述の第4の実施の形態では、第1および第2ブロックBA,BBに複数の第1光透過パターン100aが形成され、第3および第4ブロックBC,BDに複数の第2光透過パターン100bが形成される投影マスク100を用い、前述の第5の実施の形態では、第1および第4ブロックBA,BDに複数の第1光透過パターン100aが形成され、第2および第3ブロックBB,BCに複数の第2光透過パターン100bが形成される投影マスク110を用いた場合について述べたが、投影マスクはこれらに限らず、以下の(A)〜(D)の投影マスクを用いてもよい。
In crystallizing the
(A)第1および第2ブロックBA,BBに複数の第2光透過パターン100bが形成され、第3および第4ブロックBC,BDに複数の第1光透過パターン100aが形成される投影マスク。(B)第1および第4ブロックBA,BDに複数の第2光透過パターン100bが形成され、第2および第3ブロックBB,BCに複数の第1光透過パターン100aが形成される投影マスク。(C)第1および第3ブロックBA,BCに複数の第1光透過パターン100aが形成され、第2および第4ブロックBB,BDに複数の第2光透過パターン100bが形成される投影マスク。(D)第1および第3ブロックBA,BCに複数の第2光透過パターン100bが形成され、第2および第4ブロックBB,BDに複数の第1光透過パターン100aが形成される投影マスク。
(A) A projection mask in which a plurality of second
前記(A)〜(D)の投影マスクを用いた場合でも、前述の第4および第5の実施の形態と同様に、半導体膜37を均一に結晶化させることができ、半導体膜37に形成される複数のTFT素子50のスイッチング特性を均一にすることができる。前記(A)〜(D)の投影マスクのうち、(B)の投影マスクを用いると、半導体膜37をより均一に結晶化させることが可能となり、半導体膜37に形成される複数のTFT素子50のスイッチング特性を向上することができる。
Even when the projection masks (A) to (D) are used, the
前述の各実施の形態では、投影マスク25,25A,25B,25C,71,100,110,200を用いて照射対象物である半導体膜37を結晶化する場合について述べたが、このような構成に限らない。本発明の他の実施の形態では、照射領域形成手段である光源21および制御部29によって、光源21から発せられるレーザ光が、半導体膜37を結晶化させるべき第1方向に延びるように、半導体膜37に照射される第1照射領域を形成する。また光源21および制御部29によって、光源21から発せられるレーザ光が、第1方向に直交する第2方向に延びるように、半導体膜37に照射される第2照射領域を形成する。
In each of the above-described embodiments, the case where the
第1および第2照射領域は、配設手段である制御部29によって、第1照射領域、第2照射領域、第2照射領域および第1照射領域の順に並べて配設される。これによってレーザ光の最終照射によって結晶化された半導体膜37の第1照射領域および第2照射領域において、レーザ光が第1方向に延びるように照射されて結晶化された部分の面積と、レーザ光が第2方向に延びるように照射されて結晶化された部分の面積とを同等にすることができる。したがって、照射対象物である半導体膜37を均一に結晶化させることができる。
The first and second irradiation areas are arranged in the order of the first irradiation area, the second irradiation area, the second irradiation area, and the first irradiation area by the
照射領域形成手段によって第1および第2照射領域を形成し、配設手段によって第1および第2照射領域を前述のような順に配設することによって、前述の各実施の形態のレーザ加工装置20,60,70に設けられる投影マスク25,25A,25B,25C,71,100,110,200を用いることなく、照射対象物である半導体膜37を均一に結晶化させることができる。したがってレーザ加工装置20,60,70の部品点数を削減することができる。これによってレーザ加工装置20,60,70の構造を簡単化して小型化を図ることができるとともに、レーザ加工装置20,60,70の製造コストの低減化を図ることができる。
The first and second irradiation areas are formed by the irradiation area forming means, and the first and second irradiation areas are arranged in the order as described above by the arranging means, whereby the
また前述の第7の実施の形態では、回動駆動部72および直線駆動部73によって、投影マスク71を回動駆動および直線駆動するように構成されているが、このような構成に限定されない。本発明の他の実施の形態では、回動駆動部72によってステージ28を、投影マスク71に対して相対的に回動駆動可能、具体的にはステージ28を、ステージ28の厚み方向であるZ軸方向に延びる軸線まわりに回動駆動可能に構成してもよい。また、直線駆動部73によってステージ28を、投影マスク71に対して相対的に直線駆動可能、具体的にはステージ28を、第1移動方向Xおよび第2移動方向Yに直線駆動可能に構成してもよい。本発明の他の実施の形態における回動駆動部72および直線駆動部73は、制御部29から与えられる制御信号に基づいて、ステージ28を前述のように回動駆動および直線駆動させるようにする。このような構成であっても、前述の第7の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
In the seventh embodiment described above, the
前述の各実施の形態では、半導体膜37としてアモルファスシリコン膜を適用した場合について説明したが、これに限定されることなく、非晶質のゲルマニウムおよびそれらの合金でもよい。
In each of the above-described embodiments, the case where an amorphous silicon film is applied as the
20,60,70 レーザ加工装置
21 光源(エキシマレーザ発振器)
22 可変減衰器
23 ミラー
24 可変減焦点視野レンズ
25,25A,25B,25C,71,100,110,200 投影マスク
25a,100a 第1光透過パターン
25b,100b 第2光透過パターン
25c,71b,100c,200b 非透過部
26 結像レンズ
27 半導体素子
28 ステージ
29 制御部
31 レーザ光
35 透明基板
36 下地膜
37 半導体膜
41 結晶化領域
41a 第1結晶化領域
41b 第2結晶化領域
43a,43b 最終突起部
45a,45b 突起部
50 薄膜トランジスタ素子(TFT素子)
61 第1光源
62 第2光源
63 均一照射光学系
65 第1レーザ光
66 第2レーザ光
71a,200a 光透過パターン
72 回動駆動部
73 直線駆動部
BA 第1ブロック(第1領域)
BB 第2ブロック(第2領域)
BC 第3ブロック(第3領域)
BD 第4ブロック(第4領域)
20, 60, 70
22
61 1st
BB 2nd block (2nd area)
BC 3rd block (3rd area)
BD 4th block (4th area)
Claims (13)
予め定める第1方向に延びる第1光透過パターンが形成される第1領域と、
第1方向に直交する第2方向に延びる第2光透過パターンが形成される第2領域と、
前記第2光透過パターンが形成される第3領域と、
前記第1光透過パターンが形成される第4領域とを含み、
前記第1〜第4領域は、第1領域、第2領域、第3領域および第4領域の順に並べて配設されることを特徴とする投影マスク。 A projection mask on which a first light transmission pattern and a second light transmission pattern that transmit light for crystallizing an irradiation object are formed,
A first region in which a first light transmission pattern extending in a predetermined first direction is formed;
A second region in which a second light transmission pattern extending in a second direction orthogonal to the first direction is formed;
A third region where the second light transmission pattern is formed;
A fourth region where the first light transmission pattern is formed,
The projection mask, wherein the first to fourth areas are arranged in the order of a first area, a second area, a third area, and a fourth area.
前記複数の領域が並べられる並び方向に対して傾斜する第1傾斜方向に延びる第1光透過パターンが形成される第1領域と、
前記第1光透過パターンが形成される第2領域と、
第1傾斜方向に直交する第2傾斜方向に延びる第2光透過パターンが形成される第3領域と、
前記第2光透過パターンが形成される第4領域とを含み、
前記第1〜第4領域は、第1領域、第2領域、第3領域および第4領域の順に並べて配設されることを特徴とする投影マスク。 A projection in which a first light transmission pattern and a second light transmission pattern that transmit light for crystallizing an irradiation object are formed, and a plurality of regions in which the first and second light transmission patterns are formed are arranged side by side. A mask,
A first region in which a first light transmission pattern extending in a first inclination direction inclined with respect to an arrangement direction in which the plurality of regions are arranged is formed;
A second region where the first light transmission pattern is formed;
A third region in which a second light transmission pattern extending in a second inclination direction orthogonal to the first inclination direction is formed;
A fourth region where the second light transmission pattern is formed,
The projection mask, wherein the first to fourth areas are arranged in the order of a first area, a second area, a third area, and a fourth area.
予め定める第1方向に延びる第1光透過パターンが形成されるm(mは2以上の偶数)個の第1光透過パターン領域と、
第1方向に直交する第2方向に延びる第2光透過パターンが形成されるn(nは2以上の偶数)個の第2光透過パターン領域とを含み、
m/2個の第1光透過パターン領域、n個の第2光透過パターン領域、およびm/2個の第1光透過パターン領域の順に並べて配設されることを特徴とする投影マスク。 A projection mask on which a first light transmission pattern and a second light transmission pattern that transmit light for crystallizing an irradiation object are formed,
M (m is an even number of 2 or more) first light transmission pattern regions in which first light transmission patterns extending in a predetermined first direction are formed;
N (where n is an even number of 2 or more) second light transmission pattern regions in which a second light transmission pattern extending in a second direction orthogonal to the first direction is formed,
A projection mask, wherein m / 2 first light transmission pattern regions, n second light transmission pattern regions, and m / 2 first light transmission pattern regions are arranged in this order.
レーザ光が前記第1方向に延びるように照射対象物に照射される第1照射領域を形成する工程と、
レーザ光が前記第2方向に延びるように照射対象物に照射される第2照射領域を形成する工程と、
第1および第2照射領域を、第1照射領域、第2照射領域、第2照射領域および第1照射領域の順に並べて、前記非晶質材料を結晶化する結晶化工程とを含むことを特徴とするレーザ加工方法。 A laser processing method for irradiating a layer of an amorphous material, which is an object to be irradiated, with a laser beam in a first and second directions perpendicular to each other to crystallize the object to be crystallized,
Forming a first irradiation region to be irradiated on the irradiation object so that the laser light extends in the first direction;
Forming a second irradiation region to be irradiated on the irradiation object so that the laser beam extends in the second direction;
A crystallization step of crystallizing the amorphous material by arranging the first and second irradiation regions in the order of the first irradiation region, the second irradiation region, the second irradiation region, and the first irradiation region. A laser processing method.
一の発振波長のレーザ光を照射対象物に照射する第1照射段階と、
前記一の発振波長のレーザ光を照射するとともに、前記一の発振波長とは異なる他の発振波長のレーザ光を照射対象物に照射する第2照射段階とを含むことを特徴とする請求項7〜9のいずれか1つに記載のレーザ加工方法。 The crystallization process is
A first irradiation step of irradiating an irradiation object with a laser beam having one oscillation wavelength;
8. A second irradiation step of irradiating the object to be irradiated with a laser beam having another oscillation wavelength different from the one oscillation wavelength while irradiating the laser beam with the one oscillation wavelength. The laser processing method as described in any one of -9.
レーザ光が前記第1方向に延びるように照射対象物に照射される第1照射領域を形成し、レーザ光が前記第2方向に延びるように照射対象物に照射される第2照射領域を形成する照射領域形成手段と、
第1および第2照射領域を、第1照射領域、第2照射領域、第2照射領域および第1照射領域の順に並べて配設する配設手段とを含むことを特徴とするレーザ加工装置。 A laser processing apparatus for crystallizing a layer made of an amorphous material, which is an irradiation object, by irradiating laser light in first and second directions perpendicular to each other to crystallize the irradiation object,
A first irradiation region is formed on the irradiation target so that the laser light extends in the first direction, and a second irradiation region is formed on the irradiation target so that the laser light extends in the second direction. Irradiation region forming means for
A laser processing apparatus comprising: a first irradiation region, a second irradiation region, a second irradiation region, and a disposing unit that arranges the first irradiation region in order of the first irradiation region.
レーザ光を発する光源と、
前記光源から発せられるレーザ光を透過する光透過パターンであって、予め定める第1方向またはこの第1方向に直交する第2方向に延びる光透過パターンが形成される投影マスクと、
投影マスクを照射対象物に対して相対的に回動駆動可能な回動駆動手段と、
投影マスクを照射対象物に対して第1または第2方向に相対的に直線駆動可能な直線駆動手段と、
回動駆動手段および直線駆動手段を同期駆動させる制御手段とを含み、
前記制御手段は、投影マスクの光透過パターンが順次、第1方向、第2方向、第2方向および第1方向となるように段階的に制御することを特徴とするレーザ加工装置。 A laser processing apparatus that irradiates a layer made of an amorphous material that is an irradiation object with laser light to crystallize the layer,
A light source that emits laser light;
A light-transmitting pattern that transmits laser light emitted from the light source, and a projection mask on which a light-transmitting pattern extending in a predetermined first direction or a second direction orthogonal to the first direction is formed;
Rotation driving means capable of rotating the projection mask relative to the irradiation object;
Linear driving means capable of linearly driving the projection mask relative to the irradiation object in the first or second direction;
Control means for synchronously driving the rotation drive means and the linear drive means,
The laser processing apparatus, wherein the control means controls the light transmission pattern of the projection mask in a stepwise manner so that the light transmission pattern sequentially becomes a first direction, a second direction, a second direction, and a first direction.
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