JP2008300514A - Laser annealing method and laser annealing device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To form a polycrystalline semiconductor film having a uniform crystal grain size by generating homogeneous nucleuses in a crystallizing process for a semiconductor film. <P>SOLUTION: A photocatalyst layer 4 is formed as a base layer or a cap layer of the semiconductor film. While the photocatalyst layer 4 is irradiated with excitation light 8 having such a wavelength that it is absorbed by the photocatalyst layer 4, the semiconductor film 5 is irradiated with a laser beam 1 and the semiconductor film 5 is fused and solidified to be crystallized. In this method, the wettability of semiconductor melt is improved by the super-hydrophilic operation of the photocatalyst layer 4. Consequently, crystal nucleuses can be generated almost at the fusion point of the semiconductor film 5 on the interface between the semiconductor film 5 and photocatalyst layer 4 and then the polycrystalline semiconductor film can be formed which has the uniform crystal grain size. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、基板上に形成された半導体膜にレーザ光を照射することにより半導体膜を結晶化させるレーザアニール方法及びレーザアニール装置に関する。   The present invention relates to a laser annealing method and a laser annealing apparatus for crystallizing a semiconductor film by irradiating a semiconductor film formed on a substrate with laser light.

レーザアニールは、低融点ガラス(通常、無アルカリガラス)からなる基板上に形成された非晶質半導体膜(通常、アモルファスシリコン膜)にレーザ光を照射し、溶融、固化させて再結晶化させることにより多結晶シリコンを形成する技術である。以下、アモルファスシリコン膜をa−Si膜という。結晶化したシリコン膜はa−Si膜に比べ電気的特性に優れているため、携帯電話やデジタルスチルカメラなどの高精細な表示が要求される液晶ディスプレイを駆動するトランジスタに採用されている。   Laser annealing is performed by irradiating an amorphous semiconductor film (usually amorphous silicon film) formed on a substrate made of low-melting glass (usually non-alkali glass) with laser light to melt and solidify it for recrystallization. This is a technique for forming polycrystalline silicon. Hereinafter, the amorphous silicon film is referred to as an a-Si film. Since the crystallized silicon film has better electrical characteristics than the a-Si film, it is used for a transistor that drives a liquid crystal display such as a mobile phone or a digital still camera that requires high-definition display.

図7は、例えば薄膜トランジスタ(TFT)に使用されている、a−Si膜付きガラス基板の断面構造を示す図である(なお、このような構造は例えば、下記特許文献1に開示されている)。図7において、ガラス基板32(無アルカリガラス等)上にSiO膜33が形成され、その上にa−Si膜35が形成されている。このa−Si膜35にレーザ光31を照射して溶融させ、その後固化させることにより、a−Si膜35が結晶化し、多結晶シリコンとなる。 FIG. 7 is a diagram showing a cross-sectional structure of a glass substrate with an a-Si film used in, for example, a thin film transistor (TFT) (in addition, such a structure is disclosed in, for example, Patent Document 1 below). . In FIG. 7, a SiO 2 film 33 is formed on a glass substrate 32 (non-alkali glass or the like), and an a-Si film 35 is formed thereon. The a-Si film 35 is irradiated with a laser beam 31 to melt and then solidified, whereby the a-Si film 35 is crystallized to become polycrystalline silicon.

下記表1に示すように、例えば、SiO膜に対するシリコン融液の接触角は93度以上であり、濡れ性は悪い。また、他の半導体、例えばGe(ゲルマニウム)、InP(インジウムリン)のSiO膜に対する接触角は、前記の順に120度以上、130度以上である。このように濡れ性が悪いために、SiO膜とシリコン融液との界面エネルギーが高い。このため、上記の界面近傍では融点以下になっても結晶核が形成されず、過冷却(融点以下になっても結晶核が発生しない現象)となり、核が発生するときは、界面から離れた位置、すなわち膜内で多量の小さい核が発生することになり、均質な核を発生させることができず、結晶粒径の揃った多結晶シリコンが得られないという問題がある。なお、下記特許文献2には、濡れ性と過冷却度に関する事項が記載されている。 As shown in Table 1 below, for example, the contact angle of the silicon melt with respect to the SiO 2 film is 93 degrees or more, and the wettability is poor. Further, the contact angles of other semiconductors such as Ge (germanium) and InP (indium phosphide) with respect to the SiO 2 film are 120 degrees or more and 130 degrees or more in the above order. Because of this poor wettability, the interfacial energy between the SiO 2 film and the silicon melt is high. For this reason, crystal nuclei are not formed in the vicinity of the above-mentioned interface even when the temperature is below the melting point, resulting in supercooling (a phenomenon in which crystal nuclei are not generated even when the temperature is below the melting point). A large amount of small nuclei are generated in the position, that is, in the film, and there is a problem that homogeneous nuclei cannot be generated and polycrystalline silicon having a uniform crystal grain size cannot be obtained. The following Patent Document 2 describes matters relating to wettability and the degree of supercooling.

Figure 2008300514
Figure 2008300514

特開2001−60551号公報JP 2001-60551 A 特開2005−257244号公報JP 2005-257244 A

本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、半導体膜の結晶化プロセスにおいて均質な核を発生させることにより結晶粒径の揃った多結晶半導体膜を形成することができるレーザアニール方法及びレーザアニール装置を提供することを課題とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and a laser annealing method capable of forming a polycrystalline semiconductor film having a uniform crystal grain size by generating homogeneous nuclei in a crystallization process of a semiconductor film, and It is an object to provide a laser annealing apparatus.

上記の課題を解決するために、本発明のレーザアニール方法及びレーザアニール装置は、以下の手段を採用する。
(1)本発明は、基板の一方面側に形成された半導体膜にレーザ光を照射して前記半導体膜を溶融及び固化させることにより結晶化させるレーザアニール方法であって、前記基板の一方面側に光触媒層を形成し、該光触媒層の上に直接、前記半導体膜を形成し、前記光触媒層に吸収される波長をもつ励起光を前記光触媒層に照射しながら、前記半導体膜にレーザ光を照射して、前記半導体膜を溶融及び固化させることにより結晶化させる、ことを特徴とする。
In order to solve the above problems, the laser annealing method and laser annealing apparatus of the present invention employ the following means.
(1) The present invention is a laser annealing method for crystallization by irradiating a semiconductor film formed on one side of a substrate with laser light to melt and solidify the semiconductor film, and the one side of the substrate Forming a photocatalyst layer on the side, forming the semiconductor film directly on the photocatalyst layer, and irradiating the photocatalyst layer with excitation light having a wavelength that is absorbed by the photocatalyst layer; And crystallizing the semiconductor film by melting and solidifying the semiconductor film.

上記方法によれば、光触媒層に、この光触媒層が吸収する波長をもつ励起光を照射することにより、半導体膜と光触媒層との界面にキャリア(電子/正孔)が形成するため、半導体膜がレーザ光の照射によって溶融した際の濡れ性が改善する。すなわち、光触媒層の超親水作用によって半導体融液の濡れ性が改善する。このため、半導体膜の融点近傍で、半導体膜と光触媒層の界面で結晶核を発生させることができ、これにより結晶粒径の揃った多結晶半導体膜を形成することができる。
また、光触媒層は、半導体膜の下地層として形成されているので、結晶化プロセス以降に行なわれる処理のために光触媒層を除去する必要がない。
According to the above method, since the photocatalyst layer is irradiated with excitation light having a wavelength absorbed by the photocatalyst layer, carriers (electrons / holes) are formed at the interface between the semiconductor film and the photocatalyst layer. Improves the wettability when melted by laser light irradiation. That is, the wettability of the semiconductor melt is improved by the superhydrophilic action of the photocatalyst layer. For this reason, crystal nuclei can be generated at the interface between the semiconductor film and the photocatalytic layer in the vicinity of the melting point of the semiconductor film, whereby a polycrystalline semiconductor film having a uniform crystal grain size can be formed.
In addition, since the photocatalyst layer is formed as an underlayer of the semiconductor film, it is not necessary to remove the photocatalyst layer for processing performed after the crystallization process.

(2)また、上記(1)の方法において、前記光触媒層の吸収端波長は前記基板の吸収端波長より長く、前記基板は前記励起光を透過させる材料からなり、前記基板の他方面側から、前記基板を通して前記光触媒層に前記励起光を照射する。 (2) In the method of (1), the absorption edge wavelength of the photocatalyst layer is longer than the absorption edge wavelength of the substrate, and the substrate is made of a material that transmits the excitation light, from the other surface side of the substrate. The photocatalyst layer is irradiated with the excitation light through the substrate.

基板の一方面側(半導体膜側)から励起光を照射した場合、半導体膜によって励起光が吸収されてしまい、光触媒層に励起光を照射することができないが、上記のように励起光を透過させる材料からなる基板を用い、基板側から光触媒層に励起光を照射することにより、励起光を光触媒層に効率的かつ確実に照射することができる。   When excitation light is irradiated from one side (semiconductor film side) of the substrate, the excitation light is absorbed by the semiconductor film, and the photocatalyst layer cannot be irradiated with excitation light, but transmits the excitation light as described above. By using the substrate made of the material to be irradiated and irradiating the photocatalyst layer with excitation light from the substrate side, the photocatalyst layer can be efficiently and reliably irradiated with excitation light.

(3)また、上記(2)の方法において、前記基板の一方面を上側に向けた状態で、所定の隙間を挟んで水平方向に並べた第1ステージと第2ステージの上面からガスを吹き出して前記基板を浮上させるとともに、浮上した前記基板を前記隙間を跨いで第1ステージと第2ステージの一方から他方に向って水平方向に搬送し、該基板の搬送と並行して、前記隙間及び前記基板を通して前記基板の下面側から、前記光触媒層に前記励起光を照射しながら、前記基板の上面側から前記隙間に向って、前記励起光が照射された光触媒層に隣接する前記半導体膜にレーザ光を照射する。 (3) In the method (2), gas is blown out from the upper surfaces of the first stage and the second stage that are arranged in a horizontal direction with a predetermined gap in between with the one surface of the substrate facing upward. The substrate is levitated, and the levitated substrate is conveyed horizontally from one of the first stage and the second stage to the other across the gap, and in parallel with the conveyance of the substrate, the gap and The semiconductor film adjacent to the photocatalyst layer irradiated with the excitation light from the upper surface side of the substrate toward the gap while irradiating the photocatalyst layer with the excitation light from the lower surface side of the substrate through the substrate. Irradiate with laser light.

上記方法によれば、第1ステージと第2ステージの間に隙間が形成されているので、基板の他方面(下面)側から、前記の隙間を通して光触媒層に励起光を容易に照射することができる。   According to the above method, since the gap is formed between the first stage and the second stage, it is possible to easily irradiate the photocatalytic layer with excitation light from the other surface (lower surface) side of the substrate through the gap. it can.

(4)また、上記(2)の方法において、前記励起光を透過させる材料からなる基板ステージにより前記他方面を該基板ステージに向けた状態で前記基板を支持し、前記基板ステージ及び前記基板を通して前記基板の他方面側から前記光触媒層に前記励起光を照射しながら、前記基板の一方面側から、前記励起光が照射された光触媒層に隣接する前記半導体膜にレーザ光を照射し、該レーザ光を前記基板の面方向に走査する。 (4) In the method of (2), the substrate is supported by a substrate stage made of a material that transmits the excitation light, with the other surface facing the substrate stage, and is passed through the substrate stage and the substrate. While irradiating the photocatalyst layer with the excitation light from the other surface side of the substrate, the semiconductor film adjacent to the photocatalyst layer irradiated with the excitation light is irradiated with laser light from the one surface side of the substrate, Laser light is scanned in the surface direction of the substrate.

上記方法によれば、基板ステージが励起光を透過させる材料からなるので、基板の他方面側から、基板ステージを通して光触媒層に励起光を容易に照射することができる。   According to the above method, since the substrate stage is made of the material that transmits the excitation light, the photocatalytic layer can be easily irradiated with the excitation light from the other surface side of the substrate through the substrate stage.

(5)また、本発明は、基板の一方面側に形成された半導体膜にレーザ光を照射して前記半導体膜を溶融及び固化させることにより結晶化させるレーザアニール方法であって、前記基板の一方面側に前記半導体膜を形成し、該半導体膜の上に直接、光触媒層を形成し、前記光触媒層が吸収する波長をもつ励起光を前記光触媒層に照射しながら、前記半導体膜にレーザ光を照射して、前記半導体膜を溶融及び固化させることにより結晶化させることを特徴とする。 (5) The present invention is also a laser annealing method for crystallization by irradiating a semiconductor film formed on one side of a substrate with laser light to melt and solidify the semiconductor film, The semiconductor film is formed on one side, a photocatalyst layer is formed directly on the semiconductor film, and a laser is applied to the semiconductor film while irradiating the photocatalyst layer with excitation light having a wavelength that is absorbed by the photocatalyst layer. Crystallization is performed by irradiating light to melt and solidify the semiconductor film.

上記方法によれば、上記(1)の方法と同様に、半導体膜の融点近傍で、半導体膜と光触媒層の界面で結晶核を発生させることができ、これにより結晶粒径の揃った多結晶半導体膜を形成することができる。   According to the above method, similarly to the method (1), crystal nuclei can be generated at the interface between the semiconductor film and the photocatalytic layer in the vicinity of the melting point of the semiconductor film. A semiconductor film can be formed.

(6)また、上記(5)の方法において、前記光触媒層は前記レーザ光を透過させる材料からなり、基板ステージにより前記他方面を該基板ステージに向けた状態で前記基板を支持し、前記基板の一方面側から前記光触媒層に前記励起光を照射しながら、前記励起光が照射された光触媒層に隣接する前記半導体膜に前記基板の一方面側からレーザ光を照射し、該レーザ光を前記基板の面方向に走査する。 (6) In the method of (5), the photocatalyst layer is made of a material that transmits the laser beam, and the substrate is supported by the substrate stage with the other surface facing the substrate stage. While irradiating the photocatalyst layer with the excitation light from one side of the substrate, the semiconductor film adjacent to the photocatalyst layer irradiated with the excitation light is irradiated with laser light from the one side of the substrate, Scan in the surface direction of the substrate.

上記方法によれば、光触媒層がレーザ光を透過させる材料からなるので、通常のレーザアニールと同様に基板の一方面側から半導体膜にレーザ光を照射することができる。また、基板の一方面側から光触媒層に励起光を照射するので、基板ステージに特別な工夫を加える必要が無い。   According to the above method, since the photocatalyst layer is made of a material that transmits laser light, the semiconductor film can be irradiated with laser light from one side of the substrate in the same manner as in ordinary laser annealing. In addition, since the photocatalytic layer is irradiated with excitation light from one side of the substrate, it is not necessary to add any special device to the substrate stage.

(7)また、上記(1)〜(6)の方法において、光触媒層は、TiO、ZnO、MgO、SnO、SrTiO、WO、Bi又はFeからなる。 (7) Further, in the method of the above (1) to (6), the photocatalytic layer consists of TiO 2, ZnO 2, MgO, SnO 2, SrTiO 3, WO 3, Bi 2 O 3 or Fe 2 O 3.

このように、光触媒層として、種々の光触媒を適用することができる。特に、TiO(二酸化チタン)は、無害であり、化学的に安定であり、かつ安価に入手可能である。 Thus, various photocatalysts can be applied as the photocatalyst layer. In particular, TiO 2 (titanium dioxide) is harmless, chemically stable, and available at low cost.

(8)また、本発明は、基板の一方面側に形成された半導体膜にレーザ光を照射して前記半導体膜を溶融及び固化させることにより結晶化させるレーザアニール装置であって、処理対象となる前記基板は、一方面側に光触媒層が形成され、該光触媒層の上に直接、前記半導体膜が形成され、前記光触媒層の吸収端波長が当該基板の吸収端波長より長い、ものであり、所定の隙間を挟んで水平方向に並べた第1ステージと第2ステージとを有し該第1ステージと第2ステージの上面からガスを吹き出して前記一方面を上側に向けた前記基板を浮上させるガス浮上装置と、該ガス浮上装置により浮上した前記基板を、前記隙間を跨いで第1ステージと第2ステージの一方から他方に向って水平方向に送る水平送り装置と、前記基板の上面側から前記隙間に向って、前記半導体膜にレーザ光を照射するレーザ照射装置と、前記光触媒層に吸収される波長をもつ励起光を前記光触媒層に照射する励起光照射装置と、を備え、前記基板は前記励起光を透過させる材料からなり、前記励起光照射装置は、前記基板の下面側から前記隙間及び前記基板を通して前記光触媒層に前記励起光を照射し、前記レーザ照射装置は、前記励起光が照射された光触媒層に隣接する前記半導体膜にレーザ光を照射する。 (8) Further, the present invention is a laser annealing apparatus for crystallizing a semiconductor film formed on one side of a substrate by irradiating a laser beam to melt and solidify the semiconductor film, The substrate has a photocatalyst layer formed on one side, the semiconductor film is formed directly on the photocatalyst layer, and the absorption edge wavelength of the photocatalyst layer is longer than the absorption edge wavelength of the substrate. And a first stage and a second stage arranged in a horizontal direction with a predetermined gap interposed therebetween, and gas is blown out from the upper surfaces of the first stage and the second stage to float the substrate with the one surface facing upward A gas levitation device, a horizontal feeding device for horizontally sending the substrate levitated by the gas levitation device from one of the first stage and the second stage to the other across the gap, and an upper surface side of the substrate Before A laser irradiation device that irradiates the semiconductor film with laser light toward the gap, and an excitation light irradiation device that irradiates the photocatalyst layer with excitation light having a wavelength that is absorbed by the photocatalyst layer. The excitation light irradiation device irradiates the excitation light to the photocatalyst layer through the gap and the substrate from the lower surface side of the substrate, and the laser irradiation device transmits the excitation light. The semiconductor film adjacent to the irradiated photocatalyst layer is irradiated with laser light.

上記構成によれば、光触媒層に、この光触媒層が吸収する波長をもつ励起光を照射することにより、半導体膜と光触媒層との界面にキャリア(電子/正孔)が形成するため、半導体膜がレーザ光の照射によって溶融した際の濡れ性が改善する。すなわち、光触媒層の超親水作用によって半導体融液の濡れ性が改善する。このため、半導体膜の融点近傍で、半導体膜と光触媒層の界面で結晶核を発生させることができ、これにより結晶粒径の揃った多結晶半導体膜を形成することができる。
また、第1ステージと第2ステージの間に隙間が形成されているので、基板の他方面(下面)側から、上記の隙間を通して光触媒層に励起光を容易に照射することができる。
According to the above configuration, since the photocatalyst layer is irradiated with excitation light having a wavelength that is absorbed by the photocatalyst layer, carriers (electrons / holes) are formed at the interface between the semiconductor film and the photocatalyst layer. Improves the wettability when melted by laser light irradiation. That is, the wettability of the semiconductor melt is improved by the superhydrophilic action of the photocatalyst layer. For this reason, crystal nuclei can be generated at the interface between the semiconductor film and the photocatalytic layer in the vicinity of the melting point of the semiconductor film, whereby a polycrystalline semiconductor film having a uniform crystal grain size can be formed.
In addition, since a gap is formed between the first stage and the second stage, the photocatalyst layer can be easily irradiated with excitation light from the other surface (lower surface) side of the substrate through the gap.

(9)また、本発明は、レーザ光を基板の面方向に走査して、該基板の一方面側に形成された半導体膜にレーザ光を照射し、前記半導体膜を溶融及び固化させることにより結晶化させるレーザアニール装置であって、処理対象となる前記基板は、一方面側に光触媒層が形成され、該光触媒層の上に直接、前記半導体膜が形成され、前記光触媒層の吸収端波長が当該基板の吸収端波長より長い、ものであり、前記基板を該基板の他方面側から支持する基板ステージと、前記基板の一方面側から前記半導体膜にレーザ光を照射するレーザ照射装置と、前記光触媒層に吸収される波長をもつ励起光を前記光触媒層に照射する励起光照射装置と、を備え、前記基板及び前記基板ステージは、前記励起光を透過させる材料からなり、前記励起光照射装置は、前記基板の他方面側から前記基板ステージ及び前記基板を通して前記光触媒層に前記励起光を照射し、前記レーザ照射装置は、前記励起光が照射された光触媒層に隣接する前記半導体膜にレーザ光を照射する、ことを特徴とする。 (9) In the present invention, the laser beam is scanned in the surface direction of the substrate, the semiconductor film formed on one surface side of the substrate is irradiated with the laser beam, and the semiconductor film is melted and solidified. A laser annealing apparatus for crystallization, wherein the substrate to be processed has a photocatalyst layer formed on one side, the semiconductor film is formed directly on the photocatalyst layer, and an absorption edge wavelength of the photocatalyst layer Is longer than the absorption edge wavelength of the substrate, a substrate stage that supports the substrate from the other surface side of the substrate, and a laser irradiation device that irradiates the semiconductor film with laser light from the one surface side of the substrate; An excitation light irradiation device that irradiates the photocatalyst layer with excitation light having a wavelength that is absorbed by the photocatalyst layer, wherein the substrate and the substrate stage are made of a material that transmits the excitation light, and the excitation light Irradiation device The photocatalytic layer is irradiated with the excitation light from the other surface side of the substrate through the substrate stage and the substrate, and the laser irradiation apparatus applies laser light to the semiconductor film adjacent to the photocatalytic layer irradiated with the excitation light. It is characterized by irradiating.

上記構成によれば、上記(8)の装置と同様に、半導体膜の融点近傍で、半導体膜と光触媒層の界面で結晶核を発生させることができ、これにより結晶粒径の揃った多結晶半導体膜を形成することができる。
また、基板ステージが励起光を透過させる材料からなるので、基板の他方面側から、基板を通して光触媒層に励起光を容易に照射することができる。
According to the above configuration, similarly to the device of (8) above, crystal nuclei can be generated at the interface between the semiconductor film and the photocatalytic layer in the vicinity of the melting point of the semiconductor film. A semiconductor film can be formed.
Moreover, since the substrate stage is made of a material that transmits the excitation light, the photocatalyst layer can be easily irradiated with the excitation light from the other side of the substrate through the substrate.

(10)また、本発明は、レーザ光を基板の面方向に走査して、該基板の一方面側に形成された半導体膜にレーザ光を照射し、前記半導体膜を溶融及び固化させることにより結晶化させるレーザアニール装置であって、処理対象となる前記基板は、一方面側に半導体膜が形成され、該半導体膜の上に直接、光触媒層が形成され、該光触媒層が前記レーザ光を透過させる材料からなる、ものであり、前記基板を該基板の他方面側から支持する基板ステージと、前記基板の一方面側から前記半導体膜にレーザ光を照射するレーザ照射装置と、前記基板の一方面側から前記光触媒層に前記励起光を照射する励起光照射装置と、を備え、前記レーザ照射装置は、前記励起光が照射された光触媒層に隣接する前記半導体膜にレーザ光を照射する、ことを特徴とする。 (10) Further, the present invention scans the laser beam in the surface direction of the substrate, irradiates the semiconductor film formed on one side of the substrate with the laser beam, and melts and solidifies the semiconductor film. A laser annealing apparatus for crystallizing, wherein the substrate to be processed has a semiconductor film formed on one side, a photocatalytic layer is formed directly on the semiconductor film, and the photocatalytic layer emits the laser beam. A substrate stage that supports the substrate from the other surface side of the substrate, a laser irradiation device that irradiates the semiconductor film with laser light from the one surface side of the substrate, and An excitation light irradiation device that irradiates the photocatalyst layer with the excitation light from one side, and the laser irradiation device irradiates the semiconductor film adjacent to the photocatalyst layer irradiated with the excitation light with laser light. That And butterflies.

上記構成によれば、上記(8)の装置と同様に、半導体膜の融点近傍で、半導体膜と光触媒層の界面で結晶核を発生させることができ、これにより結晶粒径の揃った多結晶半導体膜を形成することができる。
また、基板の一方面側から光触媒層に励起光を照射するので、基板ステージに特別な工夫を加える必要が無い。
According to the above configuration, similarly to the device of (8) above, crystal nuclei can be generated at the interface between the semiconductor film and the photocatalytic layer in the vicinity of the melting point of the semiconductor film. A semiconductor film can be formed.
In addition, since the photocatalytic layer is irradiated with excitation light from one side of the substrate, it is not necessary to add any special device to the substrate stage.

本発明によれば、半導体膜の結晶化プロセスにおいて均質な核を発生させることにより結晶粒径の揃った多結晶半導体膜を形成することができる。   According to the present invention, it is possible to form a polycrystalline semiconductor film having a uniform crystal grain size by generating homogeneous nuclei in the semiconductor film crystallization process.

以下、本発明の好ましい実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the common part in each figure, and the overlapping description is abbreviate | omitted.

[第1実施形態にかかるレーザアニール方法]
図1は、本発明の第1実施形態にかかるレーザアニール方法の説明図である。
このレーザアニールは、基板2の一方面側に形成された半導体膜5にレーザ光1を照射して半導体膜5を溶融及び固化させることにより結晶化させる。以下、基板2において、半導体膜5が形成された側の面を「一方面」といい、その反対側の面を「他方面」という。
[Laser annealing method according to first embodiment]
FIG. 1 is an explanatory diagram of a laser annealing method according to the first embodiment of the present invention.
In this laser annealing, the semiconductor film 5 formed on one surface side of the substrate 2 is irradiated with the laser beam 1 to melt and solidify the semiconductor film 5 to be crystallized. Hereinafter, in the substrate 2, the surface on which the semiconductor film 5 is formed is referred to as “one surface”, and the opposite surface is referred to as “the other surface”.

図1において、基板2の一方面(図で上面)にバリア層3が形成されている。基板2は、液晶パネル用、PDPパネル用などのガラス基板である。ガラス基板は、無アルカリガラスがよく用いられるが、石英ガラス、パイレックス(登録商標)ガラス、バイコールガラス等の他のガラス基板であってもよい。バリア層3は、SiO膜などからなる。 In FIG. 1, a barrier layer 3 is formed on one surface (upper surface in the drawing) of a substrate 2. The substrate 2 is a glass substrate for a liquid crystal panel, a PDP panel, or the like. As the glass substrate, alkali-free glass is often used, but other glass substrates such as quartz glass, Pyrex (registered trademark) glass, and Vycor glass may be used. The barrier layer 3 is made of a SiO 2 film or the like.

バリア層3の上に光触媒からなる光触媒層4が形成されている。光触媒層4の形成は、CVD、PVDなどの成膜法を用いて行なうことができる。光触媒には、光を吸収することにより表面が超親水性もつ「超親水作用」がある。光触媒としては、TiO、ZnO、MgO、SnO、SrTiO、WO、Bi又はFeを用いることができるが、他の光触媒であっても良い。上記の光触媒のうち、TiO(二酸化チタン)は、無害であり、化学的に安定であり、かつ安価に入手可能である。 A photocatalyst layer 4 made of a photocatalyst is formed on the barrier layer 3. The photocatalyst layer 4 can be formed by using a film forming method such as CVD or PVD. The photocatalyst has a “superhydrophilic action” in which the surface is superhydrophilic by absorbing light. As the photocatalyst, TiO 2 , ZnO 2 , MgO, SnO 2 , SrTiO 3 , WO 3 , Bi 2 O 3 or Fe 2 O 3 can be used, but other photocatalysts may be used. Of the above photocatalysts, TiO 2 (titanium dioxide) is harmless, chemically stable, and available at low cost.

光触媒層4の上に直接、半導体膜5が形成されている。半導体膜5の形成は、CVD、PVDなどの成膜法を用いて行なうことができる。半導体膜5は、非晶質半導体膜(例えばa−Si膜)である。
以下、基板2に、バリア層3、光触媒層4及び半導体膜5が形成された構造体を、半導体膜付き基板6という。
A semiconductor film 5 is formed directly on the photocatalyst layer 4. The semiconductor film 5 can be formed using a film forming method such as CVD or PVD. The semiconductor film 5 is an amorphous semiconductor film (for example, an a-Si film).
Hereinafter, a structure in which the barrier layer 3, the photocatalytic layer 4, and the semiconductor film 5 are formed on the substrate 2 is referred to as a substrate 6 with a semiconductor film.

本実施形態のレーザアニール方法は、基板2の一方面側に、光触媒層4を形成し、この光触媒層4の上に直接、半導体膜5を形成し、光触媒層4に吸収される波長をもつ励起光8を光触媒層4に照射しながら、半導体膜5にレーザ光1を照射して、半導体膜5を溶融及び固化させることにより結晶化させる、ことを特徴とする。図1(A)は、光触媒層4に励起光8を照射しながら、半導体膜5にレーザ光1を照射している様子を示しており、図1(B)は、レーザ光1の照射によって半導体膜5が溶融及び固化し、結晶化した様子を示している。図1(B)の符号5aは、半導体膜5の結晶化した領域を示している。   In the laser annealing method of the present embodiment, a photocatalyst layer 4 is formed on one side of the substrate 2, a semiconductor film 5 is formed directly on the photocatalyst layer 4, and has a wavelength that is absorbed by the photocatalyst layer 4. While irradiating the photocatalyst layer 4 with the excitation light 8, the semiconductor film 5 is irradiated with the laser beam 1, and the semiconductor film 5 is melted and solidified to be crystallized. FIG. 1A shows a state in which the laser light 1 is irradiated to the semiconductor film 5 while irradiating the photocatalyst layer 4 with the excitation light 8, and FIG. The semiconductor film 5 is melted, solidified, and crystallized. Reference numeral 5 a in FIG. 1B indicates a crystallized region of the semiconductor film 5.

上記の「光触媒層4に吸収される波長」は、光触媒層4が例えば二酸化チタンである場合は、380nmである。なお、「光触媒層4に吸収される波長」は、光触媒層4のバンドギャップより大きいエネルギーの波長」と言い換えることもできる。   The “wavelength absorbed by the photocatalyst layer 4” is 380 nm when the photocatalyst layer 4 is, for example, titanium dioxide. In addition, the “wavelength absorbed by the photocatalyst layer 4” can be rephrased as “wavelength of energy larger than the band gap of the photocatalyst layer 4”.

上記の励起光8は、励起光照射装置9から照射される。光触媒層4が二酸化チタンである場合、上記の励起光8は紫外光であり、励起光照射装置9は、紫外線照射灯(ブラックライト)である。なお、励起光8はレーザ光であってもよく、この場合、励起光照射装置9はレーザ装置である。   The excitation light 8 is emitted from the excitation light irradiation device 9. When the photocatalyst layer 4 is titanium dioxide, the excitation light 8 is ultraviolet light, and the excitation light irradiation device 9 is an ultraviolet irradiation lamp (black light). The excitation light 8 may be laser light. In this case, the excitation light irradiation device 9 is a laser device.

図1(A)に示すように、基板2の他方面(図で下面)側から、基板2を通して光触媒層4に励起光8を照射する。このため、光触媒層4の吸収端波長は基板2の吸収端波長より長く、かつ基板2は励起光8を透過させる材料からなることが必要である。   As shown in FIG. 1A, excitation light 8 is irradiated to the photocatalyst layer 4 through the substrate 2 from the other surface (lower surface in the drawing) side of the substrate 2. For this reason, the absorption edge wavelength of the photocatalyst layer 4 is longer than the absorption edge wavelength of the substrate 2, and the substrate 2 needs to be made of a material that transmits the excitation light 8.

半導体膜5に対するレーザ光1の照射は、レーザ光1を基板2の面方向に走査することにより行なう。通常、レーザ光1の位置を固定し、基板2を面方向に移動させることにより、上記の走査を行なうが、逆に、基板2の位置を固定しレーザ光1の照射位置を基板2の面方向に移動させることにより、上記の走査を行なってもよい。   The semiconductor film 5 is irradiated with the laser beam 1 by scanning the laser beam 1 in the surface direction of the substrate 2. Normally, the scanning is performed by fixing the position of the laser beam 1 and moving the substrate 2 in the surface direction. Conversely, the position of the substrate 2 is fixed and the irradiation position of the laser beam 1 is set to the surface of the substrate 2. The scanning may be performed by moving in the direction.

レーザ光1は、通常のレーザアニールと同様に、線状ビームに成形されて半導体膜5を溶融するのに十分なエネルギー密度で半導体膜5に照射される。
レーザ光1は、連続波、パルス波のいずれでもよいが、半導体膜5の結晶粒径は、溶融及び固化した回数すなわちレーザ光1の入射回数に応じて大きくなるため、パルス波を用い、単位領域あたりのパルス光の照射回数が複数回となるようにレーザ光1を基板2の面方向に走査することにより、効率的に粒径の大きな結晶粒を得ることができる。
The laser beam 1 is irradiated to the semiconductor film 5 at an energy density sufficient to melt the semiconductor film 5 by being shaped into a linear beam, similarly to the normal laser annealing.
The laser beam 1 may be either a continuous wave or a pulse wave. However, since the crystal grain size of the semiconductor film 5 increases according to the number of times of melting and solidification, that is, the number of incidences of the laser beam 1, a pulse wave is used. By scanning the laser beam 1 in the surface direction of the substrate 2 so that the number of times of irradiation of the pulsed light per region is plural, crystal grains having a large grain size can be obtained efficiently.

本実施形態のレーザアニール方法によれば、半導体膜5にレーザ光1を照射する際に、光触媒層4に、この光触媒層4が吸収する波長をもつ励起光8を照射することにより、半導体膜5と光触媒層4との界面にキャリア(電子/正孔)が形成されるため、半導体膜5がレーザ光1の照射によって溶融した際の濡れ性が改善される。すなわち、光触媒層4の超親水作用によって半導体融液の濡れ性が改善される。このため、半導体膜5の融点近傍で、半導体膜5と光触媒層4の界面で結晶核を発生させることができ、これにより結晶粒径の揃った多結晶半導体膜5を形成することができる。
また、光触媒層4は、半導体膜5の下地層として形成されているので、結晶化プロセス以降に行なわれる処理のために光触媒層4を除去する必要がない。
According to the laser annealing method of the present embodiment, when the semiconductor film 5 is irradiated with the laser beam 1, the photocatalyst layer 4 is irradiated with the excitation light 8 having a wavelength that the photocatalyst layer 4 absorbs, whereby the semiconductor film Since carriers (electrons / holes) are formed at the interface between the photocatalyst layer 5 and the photocatalyst layer 4, the wettability when the semiconductor film 5 is melted by irradiation with the laser beam 1 is improved. That is, the wettability of the semiconductor melt is improved by the superhydrophilic action of the photocatalyst layer 4. For this reason, crystal nuclei can be generated at the interface between the semiconductor film 5 and the photocatalytic layer 4 in the vicinity of the melting point of the semiconductor film 5, thereby forming the polycrystalline semiconductor film 5 having a uniform crystal grain size.
In addition, since the photocatalyst layer 4 is formed as a base layer of the semiconductor film 5, it is not necessary to remove the photocatalyst layer 4 for processing performed after the crystallization process.

また、基板2の一方面側(半導体膜5側)から励起光8を照射した場合、半導体膜5によって励起光8が吸収されてしまい、光触媒層4に励起光8を照射することができないが、上記のように、光触媒層4の吸収端波長は基板2の吸収端波長より長くかつ基板2は励起光8を透過させる材料からなる、という条件の下で、基板2の他方面側から光触媒層4に励起光8を照射することにより、励起光8を光触媒層4に効率的かつ確実に照射することができる。なお、通常用いられる無アルカリガラス等のガラス基板は、上記の条件を満たしている。   Further, when the excitation light 8 is irradiated from one surface side (semiconductor film 5 side) of the substrate 2, the excitation light 8 is absorbed by the semiconductor film 5, and the photocatalyst layer 4 cannot be irradiated with the excitation light 8. As described above, the photocatalyst layer 4 has an absorption edge wavelength longer than the absorption edge wavelength of the substrate 2 and the substrate 2 is made of a material that transmits the excitation light 8. By irradiating the layer 4 with the excitation light 8, the excitation light 8 can be efficiently and reliably irradiated to the photocatalyst layer 4. In addition, glass substrates, such as a non-alkali glass used normally, satisfy | fill said conditions.

図2は、半導体膜35の、レーザ光の照射によって溶融及び固化し結晶化した結晶化領域35aと、レーザ光が照射されておらず結晶化していない固相領域35bを模式的に示した図である。レーザ光により融液化した半導体とその固相との濡れ性は良く、固液界面で濡れようとするため、光触媒層4を用いていない従来のレーザアニール方法では、図2に示すように、融液の固液界面近傍の部分が表面まで達し、表面の凹凸が大きくなる。なお、濡れ性が良い場合に融液が表面に達する現象を説明するものとして、特許第2710670号がある。   FIG. 2 is a diagram schematically showing a crystallized region 35a that is melted, solidified and crystallized by laser light irradiation, and a solid phase region 35b that is not irradiated with laser light and is not crystallized. It is. The semiconductor melted by the laser beam and its solid phase have good wettability, and the conventional laser annealing method that does not use the photocatalyst layer 4 does not use the photocatalyst layer 4 as shown in FIG. The portion in the vicinity of the solid-liquid interface of the liquid reaches the surface, and the surface unevenness increases. Japanese Patent No. 2,710,670 describes the phenomenon that the melt reaches the surface when the wettability is good.

これに対し、本実施形態のレーザアニール方法によれば、光触媒層4に対する半導体融液の濡れ性が良いため、光触媒層4と半導体融液との固液界面での濡れようとするエネルギーによって、上述したような融液が表面に達する現象を抑制し、表面の凹凸を小さくする効果が期待できる。   On the other hand, according to the laser annealing method of the present embodiment, the wettability of the semiconductor melt with respect to the photocatalyst layer 4 is good, so that the energy of wetting at the solid-liquid interface between the photocatalyst layer 4 and the semiconductor melt is It can be expected that the above-described phenomenon that the melt reaches the surface and the surface unevenness is reduced.

[第2実施形態にかかるレーザアニール方法]
図3は、本発明の第2実施形態にかかるレーザアニール方法の説明図である。なお、本実施形態の説明において、言及しない事項については、第1実施形態と同様である。
[Laser annealing method according to second embodiment]
FIG. 3 is an explanatory diagram of a laser annealing method according to the second embodiment of the present invention. In the description of the present embodiment, items not mentioned are the same as in the first embodiment.

本実施形態のレーザアニール方法は、基板2の一方面側に半導体膜5を形成し、半導体膜5の上に直接、光触媒層4を形成し、光触媒層4が吸収する波長をもつ励起光8を光触媒層4に照射しながら、半導体膜5にレーザ光1を照射して、半導体膜5を溶融及び固化させることにより結晶化させる、ことを特徴とする。図3(A)は、光触媒層4に励起光8を照射しながら、半導体膜5にレーザ光1を照射している様子を示しており、図3(B)は、レーザ光1の照射によって半導体膜5が溶融及び固化し、結晶化した様子を示している。図3(B)の符号5aは、半導体膜5の結晶化した領域を示している。   In the laser annealing method of this embodiment, a semiconductor film 5 is formed on one side of the substrate 2, a photocatalyst layer 4 is formed directly on the semiconductor film 5, and excitation light 8 having a wavelength that is absorbed by the photocatalyst layer 4. The semiconductor film 5 is irradiated with the laser beam 1 while the photocatalyst layer 4 is irradiated, and the semiconductor film 5 is melted and solidified to be crystallized. FIG. 3A shows a state where the semiconductor film 5 is irradiated with the laser light 1 while irradiating the photocatalyst layer 4 with the excitation light 8, and FIG. The semiconductor film 5 is melted, solidified, and crystallized. Reference numeral 5 a in FIG. 3B indicates a crystallized region of the semiconductor film 5.

上述した第1実施形態では、半導体膜5の下地層として光触媒層4を形成したが、本実施形態では、半導体膜5のキャップ層として光触媒層4を形成する。
以下、基板2に、バリア層3、半導体膜5及び光触媒層4が形成された構造体を、半導体膜付き基板7という。
In the first embodiment described above, the photocatalyst layer 4 is formed as a base layer of the semiconductor film 5, but in this embodiment, the photocatalyst layer 4 is formed as a cap layer of the semiconductor film 5.
Hereinafter, the structure in which the barrier layer 3, the semiconductor film 5, and the photocatalyst layer 4 are formed on the substrate 2 is referred to as a substrate 7 with a semiconductor film.

励起光8を基板2の他方面側から照射した場合、半導体膜5によって遮られ、光触媒層4に照射できないため、本実施形態では、基板2の一方面側から光触媒層4に励起光8を照射する。この場合、レーザ光1を半導体膜5に照射するためには、レーザ光1が光触媒層4を透過しなければならない。したがって、光触媒層4はレーザ光1を透過させる材料からなることが必要である。   When the excitation light 8 is irradiated from the other surface side of the substrate 2, it is blocked by the semiconductor film 5 and cannot be irradiated to the photocatalyst layer 4. In this embodiment, the excitation light 8 is applied to the photocatalyst layer 4 from the one surface side of the substrate 2. Irradiate. In this case, in order to irradiate the semiconductor film 5 with the laser beam 1, the laser beam 1 must pass through the photocatalyst layer 4. Therefore, the photocatalyst layer 4 needs to be made of a material that transmits the laser beam 1.

本実施形態のレーザアニール方法によれば、第1実施形態と同様に、光触媒層4の超親水作用によって半導体融液の濡れ性が改善するので、半導体膜5の融点近傍で、半導体膜5と光触媒層4の界面で結晶核を発生させることができ、これにより結晶粒径の揃った多結晶半導体膜5を形成することができる。
また、光触媒層4がレーザ光1を透過させる材料からなるので、通常のレーザアニールと同様に基板2の一方面側から半導体膜5にレーザ光1を照射することができる。
According to the laser annealing method of the present embodiment, the wettability of the semiconductor melt is improved by the superhydrophilic action of the photocatalyst layer 4 as in the first embodiment. Crystal nuclei can be generated at the interface of the photocatalyst layer 4, whereby a polycrystalline semiconductor film 5 with a uniform crystal grain size can be formed.
Further, since the photocatalyst layer 4 is made of a material that transmits the laser light 1, the semiconductor film 5 can be irradiated with the laser light 1 from the one surface side of the substrate 2 in the same manner as normal laser annealing.

以下、上述したレーザアニール方法を実施するためのレーザアニール装置の構成例について説明する。   Hereinafter, a configuration example of a laser annealing apparatus for performing the above-described laser annealing method will be described.

[第1構成例]
図4は、第1実施形態のレーザアニール方法を実施するための第1構成例にかかるレーザアニール装置10Aの概略構成を示す図である。
このレーザアニール装置10Aは、レーザ照射装置16と、ガス浮上装置12と、水平送り装置14と、励起光照射装置9とを備え、図1に示した半導体膜付き基板6を対象として、半導体膜5にレーザ光1を照射し、半導体膜5を溶融及び固化させることにより結晶化させる。
[First configuration example]
FIG. 4 is a diagram illustrating a schematic configuration of a laser annealing apparatus 10A according to a first configuration example for performing the laser annealing method of the first embodiment.
The laser annealing apparatus 10A includes a laser irradiation apparatus 16, a gas levitation apparatus 12, a horizontal feeding apparatus 14, and an excitation light irradiation apparatus 9, and the semiconductor film with the semiconductor film 6 shown in FIG. 5 is irradiated with the laser beam 1 to melt and solidify the semiconductor film 5 to be crystallized.

レーザ照射装置16は、基板2の上面側から基板2上の半導体膜5にレーザ光1を照射するための装置であり、レーザ光1を発振するレーザ発振器17と、レーザ発振器17からのレーザ光1を均一化し線状ビームに成形するビームホモジナイザ18と、ビームホモジナイザ18からのレーザ光1を基板2の方向に反射するミラー19と、ミラー19からのレーザ光1を基板2上の半導体膜5に集光する投影レンズ20とを有する。   The laser irradiation device 16 is a device for irradiating the semiconductor film 5 on the substrate 2 with the laser light 1 from the upper surface side of the substrate 2. The laser oscillator 17 that oscillates the laser light 1 and the laser light from the laser oscillator 17. Beam homogenizer 18 for uniformizing 1 into a linear beam, mirror 19 for reflecting laser beam 1 from beam homogenizer 18 in the direction of substrate 2, and semiconductor film 5 on substrate 2 for laser beam 1 from mirror 19 And a projection lens 20 for condensing the light.

上記のレーザ発振器17としては、エキシマレーザの他、YAG、YLF、YVO等の固体レーザ、半導体レーザ、COレーザが例示される。より具体的には、波長248nmや308nmのエキシマレーザ、1064nm、532nmや355nmのYAGレーザ、波長600nm〜1000nmの半導体レーザ(レーザダイオード)、波長10.6μmのCOレーザが例示される。また、上述したように、レーザ光1は、連続波、パルス波のいずれでもよい。 Examples of the laser oscillator 17 include excimer lasers, solid lasers such as YAG, YLF, and YVO 4 , semiconductor lasers, and CO 2 lasers. More specifically, an excimer laser having a wavelength of 248 nm or 308 nm, a YAG laser having a wavelength of 1064 nm, 532 nm or 355 nm, a semiconductor laser (laser diode) having a wavelength of 600 nm to 1000 nm, and a CO 2 laser having a wavelength of 10.6 μm are exemplified. Further, as described above, the laser beam 1 may be either a continuous wave or a pulse wave.

ガス浮上装置12は、所定の隙間を挟んで水平方向(図で左右方向)に並べた第1ステージ12aと第2ステージ12bとを有し、第1ステージ12aと第2ステージ12bの上面からガスを吹き出して一方面(半導体膜5が形成された面)を上側に向けた基板2を浮上させる。第1ステージ12aと第2ステージ12bの上面には、ガスを吹き出す穴が多数設けられ、その穴はガス配管(図示せず)を介してガス供給器(図示せず)に接続されている。   The gas levitation device 12 includes a first stage 12a and a second stage 12b arranged in a horizontal direction (left and right in the figure) with a predetermined gap therebetween, and gas is supplied from the upper surfaces of the first stage 12a and the second stage 12b. Is blown out to float the substrate 2 with one surface (the surface on which the semiconductor film 5 is formed) facing upward. A number of holes for blowing out gas are provided on the upper surfaces of the first stage 12a and the second stage 12b, and the holes are connected to a gas supply device (not shown) through a gas pipe (not shown).

水平送り装置14は、ガス浮上装置12により浮上した基板2を、上記の隙間を跨いで第1ステージ12aと第2ステージ12bの一方から他方に向って水平方向に送る。以下、第1ステージ12aと第2ステージ12bの一方から他方に向う水平方向を「送り方向」という。図4では、水平送り装置14のうち基板2の端部を把持する把持機構のみが示されており、把持機構移動装置(図示せず)の駆動により、把持機構が送り方向に水平移動する。   The horizontal feeding device 14 sends the substrate 2 levitated by the gas levitation device 12 in the horizontal direction from one of the first stage 12a and the second stage 12b to the other across the gap. Hereinafter, the horizontal direction from one of the first stage 12a and the second stage 12b to the other is referred to as a “feeding direction”. FIG. 4 shows only the gripping mechanism that grips the end portion of the substrate 2 in the horizontal feeding device 14, and the gripping mechanism moves horizontally in the feeding direction by driving of a gripping mechanism moving device (not shown).

励起光照射装置9は、基板2の他方面(下面)側から、上記の隙間を通して、光触媒層4に吸収される波長をもつ励起光8を光触媒層4に照射する。上述したように、励起光照射装置9は、励起光8が紫外光の場合は紫外線照射灯(ブラックライト)である。また、励起光照射装置9はレーザ装置であってもよい。   The excitation light irradiation device 9 irradiates the photocatalyst layer 4 with excitation light 8 having a wavelength absorbed by the photocatalyst layer 4 from the other surface (lower surface) side of the substrate 2 through the gap. As described above, the excitation light irradiation device 9 is an ultraviolet irradiation lamp (black light) when the excitation light 8 is ultraviolet light. Further, the excitation light irradiation device 9 may be a laser device.

光触媒層4の超親水性作用により半導体融液の濡れ性をよくするためには、半導体膜5におけるレーザ光1の照射領域が、上記の励起光8が照射されている光触媒層4に隣接していることが必要である。したがって、レーザ照射装置16は、上記の隙間に向ってレーザ光1を照射し、励起光8が照射された光触媒層4に隣接する半導体膜5にレーザ光1を照射する。   In order to improve the wettability of the semiconductor melt by the superhydrophilic action of the photocatalyst layer 4, the irradiation region of the laser beam 1 in the semiconductor film 5 is adjacent to the photocatalyst layer 4 irradiated with the excitation light 8. It is necessary to be. Therefore, the laser irradiation device 16 irradiates the laser beam 1 toward the gap, and irradiates the semiconductor film 5 adjacent to the photocatalyst layer 4 irradiated with the excitation light 8 with the laser beam 1.

上記のレーザアニール装置10Aを用い、基板2の一方面を上側に向けた状態で、ガス浮上ステージにより基板2を浮上させるとともに、浮上した基板2を上記の隙間を跨いで第1ステージ12aと第2ステージ12bの一方から他方に向って水平方向に送ることにより、基板2を搬送する。また、基板2の搬送と並行して、上記の隙間及び基板2を通して基板2の下面側から、光触媒層4に励起光8を照射しながら、基板2の上面側から隙間に向って、励起光8が照射された光触媒層4に隣接する半導体膜5にレーザ光1を照射する。   Using the laser annealing apparatus 10A, the substrate 2 is levitated by the gas levitation stage with the one surface of the substrate 2 facing upward, and the levitated substrate 2 straddles the gap between the first stage 12a and the first stage 12a. The substrate 2 is transported by sending it horizontally from one of the two stages 12b to the other. In parallel with the transport of the substrate 2, the excitation light is directed from the upper surface side of the substrate 2 toward the gap while irradiating the photocatalyst layer 4 with the excitation light 8 from the lower surface side of the substrate 2 through the gap and the substrate 2. The semiconductor film 5 adjacent to the photocatalyst layer 4 irradiated with 8 is irradiated with the laser beam 1.

このように第1構成例のレーザアニール装置10Aによれば、光触媒層4に、この光触媒層4が吸収する波長をもつ励起光8を照射することにより、光触媒層4の超親水作用によって半導体融液の濡れ性が改善する。このため、半導体膜5の融点近傍で、半導体膜5と光触媒層4の界面に結晶核を発生させることができ、これにより結晶粒径の揃った多結晶半導体膜5を形成することができる。また、基板2側から光触媒層4に励起光8を照射することにより、励起光8を光触媒層4に効率的かつ確実に照射することができる。
また、第1ステージ12aと第2ステージ12bの間に隙間が形成されているので、基板2の他方面(下面)側から、上記の隙間を通して光触媒層4に励起光8を容易に照射することができる。
As described above, according to the laser annealing apparatus 10A of the first configuration example, the photocatalyst layer 4 is irradiated with the excitation light 8 having a wavelength that is absorbed by the photocatalyst layer 4, so that the semiconductor catalyst is melted by the superhydrophilic action of the photocatalyst layer 4. Improves liquid wettability. For this reason, crystal nuclei can be generated at the interface between the semiconductor film 5 and the photocatalyst layer 4 in the vicinity of the melting point of the semiconductor film 5, thereby forming a polycrystalline semiconductor film 5 having a uniform crystal grain size. In addition, by irradiating the photocatalyst layer 4 with the excitation light 8 from the substrate 2 side, the excitation light 8 can be efficiently and surely applied to the photocatalyst layer 4.
Further, since a gap is formed between the first stage 12a and the second stage 12b, the excitation light 8 can be easily irradiated from the other surface (lower surface) side of the substrate 2 to the photocatalyst layer 4 through the gap. Can do.

[第2構成例]
図5は、第1実施形態のレーザアニール方法を実施するための第2構成例にかかるレーザアニール装置10Bの概略構成を示す図である。
このレーザアニール装置10Bは、レーザ照射装置16と、基板ステージ22と、励起光照射装置9とを備え、図1に示した半導体膜付き基板6を対象として、半導体膜5にレーザ光1を照射し、半導体膜5を溶融及び固化させることにより結晶化させる。
[Second configuration example]
FIG. 5 is a diagram showing a schematic configuration of a laser annealing apparatus 10B according to a second configuration example for implementing the laser annealing method of the first embodiment.
The laser annealing apparatus 10B includes a laser irradiation apparatus 16, a substrate stage 22, and an excitation light irradiation apparatus 9, and irradiates the semiconductor film 5 with the laser light 1 on the substrate 6 with a semiconductor film shown in FIG. Then, the semiconductor film 5 is crystallized by melting and solidifying.

この第2構成例が上述した第1構成例と異なるのは、第1構成例におけるガス浮上装置12及び水平送り装置14を、励起光8を透過させる材料からなる基板ステージ22に置き換えた点である。励起光8を透過させる材料としては、例えば、無アルカリガラス、石英ガラス等のガラス材が例示される。なお、「励起光8を透過させる材料」は、「吸収端波長が励起光8の波長より短い材料」と言い換えることもできる。   The second configuration example is different from the first configuration example described above in that the gas levitation device 12 and the horizontal feeding device 14 in the first configuration example are replaced with a substrate stage 22 made of a material that transmits the excitation light 8. is there. Examples of the material that transmits the excitation light 8 include glass materials such as non-alkali glass and quartz glass. In addition, the “material that transmits the excitation light 8” can be rephrased as “a material whose absorption edge wavelength is shorter than the wavelength of the excitation light 8”.

上記の基板ステージ22は、基板2を、基板2の他方面側から支持する。本構成例において、基板ステージ22は、基板2に対するレーザ光1の入射方向に交差する方向(図では左右方向)に移動する。この基板ステージ22の移動により、レーザ光1を基板2の面方向に走査することができる。なお、基板ステージ22の位置を固定し、レーザ光1の照射方向を移動させることにより、レーザ光1を基板2の面方向に走査するようにしてもよい。   The substrate stage 22 supports the substrate 2 from the other surface side of the substrate 2. In the present configuration example, the substrate stage 22 moves in a direction intersecting the incident direction of the laser beam 1 with respect to the substrate 2 (left and right direction in the figure). By moving the substrate stage 22, the laser beam 1 can be scanned in the surface direction of the substrate 2. The position of the substrate stage 22 may be fixed, and the laser light 1 may be scanned in the surface direction of the substrate 2 by moving the irradiation direction of the laser light 1.

本構成例のレーザアニール装置10Bを用い、基板ステージ22により他方面を基板ステージ22に向けた状態で基板2を支持し、基板ステージ22及び基板2を通して基板2の他方面側から光触媒層4に励起光8を照射しながら、基板2の一方面側から、励起光8が照射された光触媒層4に隣接する半導体膜5にレーザ光1を照射し、レーザ光1を基板2の面方向に走査する。   Using the laser annealing apparatus 10B of this configuration example, the substrate 2 is supported by the substrate stage 22 with the other surface facing the substrate stage 22, and the photocatalyst layer 4 is formed from the other surface side of the substrate 2 through the substrate stage 22 and the substrate 2. While irradiating the excitation light 8, the semiconductor film 5 adjacent to the photocatalyst layer 4 irradiated with the excitation light 8 is irradiated with the laser light 1 from one side of the substrate 2, and the laser light 1 is directed in the surface direction of the substrate 2. Scan.

本構成例のレーザアニール装置10Bによれば、第1構成例と同様に、半導体膜5の融点近傍で、半導体膜5と光触媒層4の界面に結晶核を発生させることができ、これにより結晶粒径の揃った多結晶半導体膜5を形成することができる。
また、基板ステージ22が励起光8を透過させる材料からなるので、基板2の他方面側から、基板2を通して光触媒層4に励起光8を容易に照射することができる。
According to the laser annealing apparatus 10B of this configuration example, crystal nuclei can be generated at the interface between the semiconductor film 5 and the photocatalyst layer 4 in the vicinity of the melting point of the semiconductor film 5, as in the first configuration example. A polycrystalline semiconductor film 5 having a uniform grain size can be formed.
In addition, since the substrate stage 22 is made of a material that transmits the excitation light 8, the excitation light 8 can be easily irradiated onto the photocatalyst layer 4 through the substrate 2 from the other surface side of the substrate 2.

[第3構成例]
図6は、第2実施形態のレーザアニール方法を実施するための第3構成例にかかるレーザアニール装置10Cの概略構成を示す図である。
このレーザアニール装置10Cは、レーザ照射装置16と、基板ステージ24と、励起光照射装置9とを備え、図3に示した半導体膜付き基板7を対象として、半導体膜5にレーザ光1を照射し、半導体膜5を溶融及び固化させることにより結晶化させる。
[Third configuration example]
FIG. 6 is a diagram showing a schematic configuration of a laser annealing apparatus 10C according to a third configuration example for carrying out the laser annealing method of the second embodiment.
This laser annealing apparatus 10C includes a laser irradiation apparatus 16, a substrate stage 24, and an excitation light irradiation apparatus 9, and irradiates the semiconductor film 5 with the laser beam 1 for the substrate 7 with a semiconductor film shown in FIG. Then, the semiconductor film 5 is crystallized by melting and solidifying.

レーザ照射装置16は、基板2の一方面側から前記半導体膜5にレーザ光1を照射する。レーザ照射装置16の構成は、第1構成例と同様である。
励起光照射装置9は、基板2の一方面側から、光触媒層4に吸収される波長をもつ励起光8を光触媒層4に照射する。励起光照射装置9の構成は、基板2に対する位置が異なる点を除き、第1構成例と同様である。
The laser irradiation device 16 irradiates the semiconductor film 5 with the laser beam 1 from one side of the substrate 2. The configuration of the laser irradiation device 16 is the same as that of the first configuration example.
The excitation light irradiation device 9 irradiates the photocatalyst layer 4 with excitation light 8 having a wavelength absorbed by the photocatalyst layer 4 from one surface side of the substrate 2. The configuration of the excitation light irradiation device 9 is the same as that of the first configuration example except that the position with respect to the substrate 2 is different.

本構成例の基板ステージ24は、基板2を、基板2の他方面側から支持するものである点で、第2構成例の基板ステージ22と同じであるが、励起光8を透過させる材料からなる必要がない点で、第2構成例の基板ステージ22とは異なる。   The substrate stage 24 of this configuration example is the same as the substrate stage 22 of the second configuration example in that the substrate 2 is supported from the other surface side of the substrate 2, but from a material that transmits the excitation light 8. This is different from the substrate stage 22 of the second configuration example in that it does not need to be.

本構成例の基板ステージ24は、第2構成例と同様に、基板2に対するレーザ光1の入射方向に交差する方向(図では左右方向)に移動し、この基板ステージ24の移動により、レーザ光1を基板2の面方向に走査することができるが、基板ステージ24の位置を固定し、レーザ光1の照射方向を移動させることにより、レーザ光1を基板2の面方向に走査するようにしてもよい。   Similarly to the second configuration example, the substrate stage 24 of this configuration example moves in a direction intersecting the incident direction of the laser beam 1 with respect to the substrate 2 (left and right in the drawing), and the movement of the substrate stage 24 causes the laser beam to move. 1 can be scanned in the plane direction of the substrate 2, but the position of the substrate stage 24 is fixed and the irradiation direction of the laser beam 1 is moved to scan the laser beam 1 in the plane direction of the substrate 2. May be.

本構成例のレーザアニール装置10Cを用い、基板ステージ24により他方面を基板ステージ24に向けた状態で基板2を支持し、基板2の一方面側から光触媒層4に励起光8を照射しながら、励起光8が照射された光触媒層4に隣接する半導体膜5に基板2の一方面側からレーザ光1を照射し、レーザ光1を基板2の面方向に走査する。   Using the laser annealing apparatus 10C of this configuration example, the substrate 2 is supported by the substrate stage 24 with the other surface facing the substrate stage 24, and the photocatalyst layer 4 is irradiated with the excitation light 8 from the one surface side of the substrate 2. The semiconductor film 5 adjacent to the photocatalyst layer 4 irradiated with the excitation light 8 is irradiated with the laser light 1 from the one surface side of the substrate 2, and the laser light 1 is scanned in the surface direction of the substrate 2.

本構成例のレーザアニール装置10Cによれば、第1構成例と同様に、半導体膜5の融点近傍で、半導体膜5と光触媒層4の界面に結晶核を発生させることができ、これにより結晶粒径の揃った多結晶半導体膜5を形成することができる。
また、基板2の一方面側から光触媒層4に励起光8を照射するので、基板ステージ24に特別な工夫を加える必要が無い。
According to the laser annealing apparatus 10C of this configuration example, crystal nuclei can be generated at the interface between the semiconductor film 5 and the photocatalyst layer 4 in the vicinity of the melting point of the semiconductor film 5, as in the first configuration example. A polycrystalline semiconductor film 5 having a uniform grain size can be formed.
In addition, since the photocatalyst layer 4 is irradiated with the excitation light 8 from the one surface side of the substrate 2, it is not necessary to add a special device to the substrate stage 24.

なお、第3構成例において、基板ステージ24を、第2構成例のガス浮上装置12及び水平送り装置14に置き換えて、ガス浮上装置12及び水平送り装置14により基板2を移動させてもよい。   In the third configuration example, the substrate stage 24 may be replaced with the gas levitation device 12 and the horizontal feed device 14 of the second configuration example, and the substrate 2 may be moved by the gas levitation device 12 and the horizontal feed device 14.

上記において、本発明の実施形態について説明を行ったが、上記に開示された本発明の実施の形態は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれら発明の実施の形態に限定されない。例えば、上記の実施形態では非晶質半導体膜としてa−Si膜を対象としたが、他の非晶質半導体膜(例えば非晶質シリコンゲルマニウム膜などの非晶質構造を有する化合物半導体膜)を対象としてもよい。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。   Although the embodiments of the present invention have been described above, the embodiments of the present invention disclosed above are merely examples, and the scope of the present invention is not limited to these embodiments. For example, in the above embodiment, an a-Si film is targeted as an amorphous semiconductor film, but other amorphous semiconductor films (for example, compound semiconductor films having an amorphous structure such as an amorphous silicon germanium film). May be targeted. The scope of the present invention is indicated by the description of the scope of claims, and further includes meanings equivalent to the description of the scope of claims and all modifications within the scope.

本発明の第1実施形態にかかるレーザアニール方法を説明する図である。It is a figure explaining the laser annealing method concerning 1st Embodiment of this invention. 半導体膜の、レーザ光の照射によって溶融及び固化し結晶化した結晶化領域と、レーザ光が照射されておらず結晶化していない固相領域を模式的に示した図である。It is the figure which showed typically the crystallization area | region which melted and solidified by the laser beam irradiation of the semiconductor film, and the solid phase area | region which is not irradiated with the laser beam but is not crystallized. 本発明の第2実施形態にかかるレーザアニール方法を説明する図である。It is a figure explaining the laser annealing method concerning 2nd Embodiment of this invention. 第1実施形態のレーザアニール方法を実施するための第1構成例にかかるレーザアニール装置の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the laser annealing apparatus concerning the 1st structural example for enforcing the laser annealing method of 1st Embodiment. 第1実施形態のレーザアニール方法を実施するための第2構成例にかかるレーザアニール装置の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the laser annealing apparatus concerning the 2nd structural example for enforcing the laser annealing method of 1st Embodiment. 第2実施形態のレーザアニール方法を実施するための第3構成例にかかるレーザアニール装置の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the laser annealing apparatus concerning the 3rd structural example for enforcing the laser annealing method of 2nd Embodiment. 従来のa−Si膜付きガラス基板の断面構造を示す図である。It is a figure which shows the cross-section of the conventional glass substrate with an a-Si film.

符号の説明Explanation of symbols

1 レーザ光
2 基板
3 バリア層
4 光触媒層
5 半導体膜
6,7 半導体膜付き基板
8 励起光
9 励起光照射装置
10A,10B,10C レーザアニール装置
12 ガス浮上装置
12a 第1ステージ
12b 第2ステージ
14 水平送り装置
16 レーザ照射装置
17 レーザ発振器
18 ビームホモジナイザ
19 ミラー
20 投影レンズ
22,24 基板ステージ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Laser beam 2 Substrate 3 Barrier layer 4 Photocatalyst layer 5 Semiconductor films 6 and 7 Substrate with semiconductor film 8 Excitation light 9 Excitation light irradiation apparatus 10A, 10B, 10C Laser annealing apparatus 12 Gas levitation apparatus 12a First stage 12b Second stage 14 Horizontal feed device 16 Laser irradiation device 17 Laser oscillator 18 Beam homogenizer 19 Mirror 20 Projection lenses 22 and 24 Substrate stage

Claims (10)

基板の一方面側に形成された半導体膜にレーザ光を照射して前記半導体膜を溶融及び固化させることにより結晶化させるレーザアニール方法であって、
前記基板の一方面側に光触媒層を形成し、該光触媒層の上に直接、前記半導体膜を形成し、
前記光触媒層に吸収される波長をもつ励起光を前記光触媒層に照射しながら、前記半導体膜にレーザ光を照射して、前記半導体膜を溶融及び固化させることにより結晶化させる、ことを特徴とするレーザアニール方法。
A laser annealing method for crystallization by irradiating a semiconductor film formed on one side of a substrate with laser light to melt and solidify the semiconductor film,
Forming a photocatalyst layer on one side of the substrate, forming the semiconductor film directly on the photocatalyst layer;
The semiconductor film is irradiated with laser light while irradiating the photocatalyst layer with excitation light having a wavelength absorbed by the photocatalyst layer, and the semiconductor film is melted and solidified to be crystallized. Laser annealing method.
前記光触媒層の吸収端波長は前記基板の吸収端波長より長く、前記基板は前記励起光を透過させる材料からなり、
前記基板の他方面側から、前記基板を通して前記光触媒層に前記励起光を照射する、請求項1記載のレーザアニール方法。
The absorption edge wavelength of the photocatalyst layer is longer than the absorption edge wavelength of the substrate, and the substrate is made of a material that transmits the excitation light,
The laser annealing method according to claim 1, wherein the excitation light is irradiated to the photocatalyst layer through the substrate from the other surface side of the substrate.
前記基板の一方面を上側に向けた状態で、所定の隙間を挟んで水平方向に並べた第1ステージと第2ステージの上面からガスを吹き出して前記基板を浮上させるとともに、浮上した前記基板を前記隙間を跨いで第1ステージと第2ステージの一方から他方に向って水平方向に搬送し、
該基板の搬送と並行して、前記隙間及び前記基板を通して前記基板の下面側から、前記光触媒層に前記励起光を照射しながら、前記基板の上面側から前記隙間に向って、前記励起光が照射された光触媒層に隣接する前記半導体膜にレーザ光を照射する、請求項2記載のレーザアニール方法。
With the one surface of the substrate facing upward, a gas is blown out from the upper surfaces of the first stage and the second stage arranged in a horizontal direction with a predetermined gap interposed therebetween, and the substrate that has floated is Transport across the gap in the horizontal direction from one of the first stage and the second stage toward the other,
In parallel with the transport of the substrate, the excitation light is irradiated from the upper surface side of the substrate toward the gap while irradiating the photocatalyst layer with the excitation light from the lower surface side of the substrate through the gap and the substrate. The laser annealing method according to claim 2, wherein the semiconductor film adjacent to the irradiated photocatalytic layer is irradiated with laser light.
前記励起光を透過させる材料からなる基板ステージにより前記他方面を該基板ステージに向けた状態で前記基板を支持し、
前記基板ステージ及び前記基板を通して前記基板の他方面側から前記光触媒層に前記励起光を照射しながら、前記基板の一方面側から、前記励起光が照射された光触媒層に隣接する前記半導体膜にレーザ光を照射し、該レーザ光を前記基板の面方向に走査する、請求項2記載のレーザアニール方法。
Supporting the substrate in a state in which the other surface faces the substrate stage by a substrate stage made of a material that transmits the excitation light;
While irradiating the photocatalyst layer from the other surface side of the substrate through the substrate stage and the substrate, the semiconductor film adjacent to the photocatalyst layer irradiated with the excitation light from one surface side of the substrate. The laser annealing method according to claim 2, wherein the laser beam is irradiated and the laser beam is scanned in the surface direction of the substrate.
基板の一方面側に形成された半導体膜にレーザ光を照射して前記半導体膜を溶融及び固化させることにより結晶化させるレーザアニール方法であって、
前記基板の一方面側に前記半導体膜を形成し、該半導体膜の上に直接、光触媒層を形成し、
前記光触媒層が吸収する波長をもつ励起光を前記光触媒層に照射しながら、前記半導体膜にレーザ光を照射して、前記半導体膜を溶融及び固化させることにより結晶化させる、ことを特徴とするレーザアニール方法。
A laser annealing method for crystallization by irradiating a semiconductor film formed on one side of a substrate with laser light to melt and solidify the semiconductor film,
Forming the semiconductor film on one side of the substrate, forming a photocatalytic layer directly on the semiconductor film,
While irradiating the photocatalyst layer with excitation light having a wavelength that is absorbed by the photocatalyst layer, the semiconductor film is irradiated with laser light, and the semiconductor film is melted and solidified to be crystallized. Laser annealing method.
前記光触媒層は前記レーザ光を透過させる材料からなり、
基板ステージにより前記他方面を該基板ステージに向けた状態で前記基板を支持し、
前記基板の一方面側から前記光触媒層に前記励起光を照射しながら、前記励起光が照射された光触媒層に隣接する前記半導体膜に前記基板の一方面側からレーザ光を照射し、該レーザ光を前記基板の面方向に走査する、請求項5記載のレーザアニール方法。
The photocatalytic layer is made of a material that transmits the laser beam,
The substrate is supported by the substrate stage with the other surface facing the substrate stage,
While irradiating the photocatalyst layer with the excitation light from one side of the substrate, the semiconductor film adjacent to the photocatalyst layer irradiated with the excitation light is irradiated with laser light from the one side of the substrate, and the laser The laser annealing method according to claim 5, wherein light is scanned in a surface direction of the substrate.
前記光触媒層は、TiO、ZnO、MgO、SnO、SrTiO、WO、Bi又はFeからなる、請求項1乃至6のいずれか記載のレーザアニール方法。 The laser annealing method according to claim 1, wherein the photocatalyst layer is made of TiO 2 , ZnO 2 , MgO, SnO 2 , SrTiO 3 , WO 3 , Bi 2 O 3, or Fe 2 O 3 . 基板の一方面側に形成された半導体膜にレーザ光を照射して前記半導体膜を溶融及び固化させることにより結晶化させるレーザアニール装置であって、
処理対象となる前記基板は、一方面側に光触媒層が形成され、該光触媒層の上に直接、前記半導体膜が形成され、前記光触媒層の吸収端波長が当該基板の吸収端波長より長い、ものであり、
所定の隙間を挟んで水平方向に並べた第1ステージと第2ステージとを有し該第1ステージと第2ステージの上面からガスを吹き出して前記一方面を上側に向けた前記基板を浮上させるガス浮上装置と、
該ガス浮上装置により浮上した前記基板を、前記隙間を跨いで第1ステージと第2ステージの一方から他方に向って水平方向に送る水平送り装置と、
前記基板の上面側から前記隙間に向って、前記半導体膜にレーザ光を照射するレーザ照射装置と、
前記光触媒層に吸収される波長をもつ励起光を前記光触媒層に照射する励起光照射装置と、を備え、
前記基板は前記励起光を透過させる材料からなり、前記励起光照射装置は、前記基板の下面側から前記隙間及び前記基板を通して前記光触媒層に前記励起光を照射し、前記レーザ照射装置は、前記励起光が照射された光触媒層に隣接する前記半導体膜にレーザ光を照射する、ことを特徴とするレーザアニール装置。
A laser annealing apparatus for crystallization by irradiating a semiconductor film formed on one side of a substrate with laser light to melt and solidify the semiconductor film,
The substrate to be processed has a photocatalyst layer formed on one side, the semiconductor film is formed directly on the photocatalyst layer, and the absorption edge wavelength of the photocatalyst layer is longer than the absorption edge wavelength of the substrate, Is,
A first stage and a second stage arranged in a horizontal direction across a predetermined gap are provided, and gas is blown out from the upper surfaces of the first stage and the second stage to float the substrate with the one surface facing upward. A gas levitation device;
A horizontal feeding device for sending the substrate levitated by the gas levitation device in a horizontal direction from one of the first stage and the second stage to the other across the gap;
A laser irradiation apparatus for irradiating the semiconductor film with laser light from the upper surface side of the substrate toward the gap;
An excitation light irradiation device for irradiating the photocatalyst layer with excitation light having a wavelength absorbed by the photocatalyst layer,
The substrate is made of a material that transmits the excitation light, the excitation light irradiation device irradiates the photocatalyst layer through the gap and the substrate from the lower surface side of the substrate, and the laser irradiation device A laser annealing apparatus, wherein the semiconductor film adjacent to the photocatalyst layer irradiated with excitation light is irradiated with laser light.
レーザ光を基板の面方向に走査して、該基板の一方面側に形成された半導体膜にレーザ光を照射し、前記半導体膜を溶融及び固化させることにより結晶化させるレーザアニール装置であって、
処理対象となる前記基板は、一方面側に光触媒層が形成され、該光触媒層の上に直接、前記半導体膜が形成され、前記光触媒層の吸収端波長が当該基板の吸収端波長より長い、ものであり、
前記基板を該基板の他方面側から支持する基板ステージと、
前記基板の一方面側から前記半導体膜にレーザ光を照射するレーザ照射装置と、
前記光触媒層に吸収される波長をもつ励起光を前記光触媒層に照射する励起光照射装置と、を備え、
前記基板及び前記基板ステージは、前記励起光を透過させる材料からなり、前記励起光照射装置は、前記基板の他方面側から前記基板ステージ及び前記基板を通して前記光触媒層に前記励起光を照射し、前記レーザ照射装置は、前記励起光が照射された光触媒層に隣接する前記半導体膜にレーザ光を照射する、ことを特徴とするレーザアニール装置。
A laser annealing apparatus for performing crystallization by scanning a laser beam in a surface direction of a substrate, irradiating the semiconductor film formed on one side of the substrate with the laser beam, and melting and solidifying the semiconductor film. ,
The substrate to be processed has a photocatalyst layer formed on one side, the semiconductor film is formed directly on the photocatalyst layer, and the absorption edge wavelength of the photocatalyst layer is longer than the absorption edge wavelength of the substrate, Is,
A substrate stage for supporting the substrate from the other side of the substrate;
A laser irradiation apparatus for irradiating the semiconductor film with laser light from one side of the substrate;
An excitation light irradiation device for irradiating the photocatalyst layer with excitation light having a wavelength absorbed by the photocatalyst layer,
The substrate and the substrate stage are made of a material that transmits the excitation light, and the excitation light irradiation device irradiates the excitation light to the photocatalyst layer through the substrate stage and the substrate from the other surface side of the substrate, The laser annealing apparatus irradiates the semiconductor film adjacent to the photocatalyst layer irradiated with the excitation light with a laser beam.
レーザ光を基板の面方向に走査して、該基板の一方面側に形成された半導体膜にレーザ光を照射し、前記半導体膜を溶融及び固化させることにより結晶化させるレーザアニール装置であって、
処理対象となる前記基板は、一方面側に半導体膜が形成され、該半導体膜の上に直接、光触媒層が形成され、該光触媒層が前記レーザ光を透過させる材料からなる、ものであり、
前記基板を該基板の他方面側から支持する基板ステージと、
前記基板の一方面側から前記半導体膜にレーザ光を照射するレーザ照射装置と、
前記基板の一方面側から前記光触媒層に前記励起光を照射する励起光照射装置と、を備え、
前記レーザ照射装置は、前記励起光が照射された光触媒層に隣接する前記半導体膜にレーザ光を照射する、ことを特徴とするレーザアニール装置。
A laser annealing apparatus for performing crystallization by scanning a laser beam in a surface direction of a substrate, irradiating the semiconductor film formed on one side of the substrate with the laser beam, and melting and solidifying the semiconductor film. ,
The substrate to be processed has a semiconductor film formed on one side, a photocatalytic layer is formed directly on the semiconductor film, and the photocatalytic layer is made of a material that transmits the laser beam.
A substrate stage for supporting the substrate from the other side of the substrate;
A laser irradiation apparatus for irradiating the semiconductor film with laser light from one side of the substrate;
An excitation light irradiation device for irradiating the photocatalyst layer with the excitation light from one side of the substrate,
The laser annealing apparatus irradiates the semiconductor film adjacent to the photocatalyst layer irradiated with the excitation light with a laser beam.
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