JP2014103248A - Laser processing method and laser processing apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、非単結晶半導体にラインビーム形状のパルスレーザを走査しつつ複数回のオーバーラップ照射をして非晶質膜の結晶化や結晶膜の改質を行うレーザアニール方法およびレーザアニール装置に関するものである。 The present invention relates to a laser annealing method and a laser annealing apparatus for crystallizing an amorphous film or modifying a crystal film by irradiating a non-single crystal semiconductor with a line beam shaped pulse laser and performing multiple overlap irradiations It is about.
一般的にＴＶやＰＣディスプレイで用いられている薄膜トランジスタは、アモルファス（非結晶）シリコン（以降ａ−シリコンという）により構成されているが、何らかの手段でシリコンを結晶化（以降ｐ−シリコンという）して利用することでＴＦＴとしての性能を格段に向上させることができる。現在は、低温度でのＳｉ結晶化プロセスとしてエキシマレーザアニール技術がすでに実用化されており、スマートフォン等の小型ディスプレイ向け用途で頻繁に利用されており、さらに大画面ディスプレイなどへの実用化がなされている。 Thin film transistors generally used in TVs and PC displays are composed of amorphous (non-crystalline) silicon (hereinafter referred to as a-silicon), but silicon is crystallized (hereinafter referred to as p-silicon) by some means. The performance as a TFT can be remarkably improved. At present, excimer laser annealing technology has already been put into practical use as a Si crystallization process at low temperature, and is frequently used for small displays such as smartphones, and further applied to large screen displays. ing.
このレーザアニール法では、高いパルスエネルギーを持つエキシマレーザを非単結晶半導体膜に照射することで、光エネルギーを吸収した半導体が溶融または半溶融状態になり、その後冷却され凝固する際に結晶化する仕組みである。この際には、広い領域を処理するために、例えばラインビーム形状に整形したパルスレーザを相対的に短軸方向に走査しながら照射する。通常は、非単結晶半導体膜を設置した設置台を移動させることでパルスレーザの走査が行われる。
上記パルスレーザの走査においては、非単結晶半導体膜の同一位置にパルスレーザが複数回照射（オーバーラップ照射）されるように、所定の走査ピッチでパルスレーザを走査方向に移動させている。これにより、サイズの大きい半導体膜のレーザアニール処理を可能にしている。
In this laser annealing method, a non-single crystal semiconductor film is irradiated with an excimer laser having a high pulse energy, so that the semiconductor that has absorbed the light energy is melted or semi-molten, and then crystallized when cooled and solidified. It is a mechanism. In this case, in order to process a wide area, for example, a pulse laser shaped into a line beam shape is irradiated while scanning in a relatively short axis direction. Normally, pulse laser scanning is performed by moving an installation base on which a non-single-crystal semiconductor film is installed.
In the pulse laser scanning, the pulse laser is moved in the scanning direction at a predetermined scanning pitch so that the same position of the non-single crystal semiconductor film is irradiated with the pulse laser a plurality of times (overlap irradiation). As a result, laser annealing treatment of a semiconductor film having a large size is enabled.
そして、従来のラインビームを用いたレーザアニール処理では、レーザパルスの走査方向のビーム幅を０．３５〜０．４ｍｍ程度に固定し、複数の薄膜トランジスタの性能の均一性を確保するためパルス毎の基板送り量をビーム幅の５％から８％程度に設定しており、生産効率を考慮した上でレーザの照射回数を定めている。 In the laser annealing process using the conventional line beam, the beam width in the scanning direction of the laser pulse is fixed to about 0.35 to 0.4 mm, and the uniformity of the performance of the plurality of thin film transistors is ensured for each pulse. The substrate feed amount is set to about 5% to 8% of the beam width, and the number of times of laser irradiation is determined in consideration of production efficiency.
ところで、パルスレーザのビーム断面の強度分布においては、走査方向端部で次第に強度が低くなって０になる領域を有している。特許文献１では、このような強度分布を有するパルスレーザをオーバーラップ照射した際に、異なる強度領域で複数回照射された照射領域間でトランジスタとした際の移動度に相違が生じることを課題としており（段落００１５〜００１９）、この課題を解決するため強度領域に応じて走査ピッチを所定の値以下とする方法が提案されている。特許文献１では、この方法によって移動度のバラツキが極めて小さい薄膜トランジスタを製造することができるとしている（段落００２６）。 Incidentally, the intensity distribution of the beam cross section of the pulse laser has a region where the intensity gradually decreases and becomes zero at the end in the scanning direction. In Patent Document 1, when a pulse laser having such an intensity distribution is irradiated with overlap, there is a difference in mobility when a transistor is formed between irradiation areas irradiated a plurality of times in different intensity areas. (Paragraphs 0015 to 0019), in order to solve this problem, a method of setting the scanning pitch to a predetermined value or less in accordance with the intensity region has been proposed. In Patent Document 1, it is said that a thin film transistor with extremely small mobility variation can be manufactured by this method (paragraph 0026).
上記特許文献１では、レーザビームの走査方向前方において強度が次第に低くなる強度分布に起因する課題を解決するものとしており、具体例としては１ｍｍの走査ピッチが示されている。
しかし、本願発明者らの研究によれば、特許文献１で示されるような走査ピッチでは、レーザビームの走査方向後端部において強度が次第に低下する領域（以下、スティープネス部という）に起因して半導体としての性能に影響が生じていることが明らかになった。
In the above-mentioned Patent Document 1, a problem caused by an intensity distribution in which the intensity gradually decreases in front of the laser beam in the scanning direction is solved, and a scanning pitch of 1 mm is shown as a specific example.
However, according to the research by the inventors of the present application, at the scanning pitch as shown in Patent Document 1, it is caused by a region (hereinafter referred to as a steepness portion) where the intensity gradually decreases at the rear end portion in the scanning direction of the laser beam. It has become clear that the performance as a semiconductor is affected.
すなわち、図６に示すように、パルスレーザが照射された例えばシリコン膜１０１上に、ラインビーム短軸の端部に応じてパルス照射毎にポリシリコン膜の盛り上がり部１０２が形成される。この部分はレーザ照射による半導体膜の溶融部と半導体膜が溶融するのに十分な強度を有するレーザが照射されておらず固体のままである部分の境目に相当する。この盛り上がりは、照射エネルギーの強度に比例して大きくなると考えられる。すなわち、照射エネルギーが大きくなるに従い半導体膜の膜厚方向に溶融が進み、また膜全体が溶融した後も液体となった半導体膜層の温度が増大する。この液相部分が温度低下に伴い結晶化する際に、より先行して温度が低下し始める固液界面すなわちラインビーム短軸エッジ部に液体が吸い寄せられつつ固化するため、盛り上がりが生じる。 That is, as shown in FIG. 6, a raised portion 102 of the polysilicon film is formed for each pulse irradiation on the silicon film 101 irradiated with the pulse laser in accordance with the end of the short axis of the line beam. This portion corresponds to the boundary between the melted portion of the semiconductor film by laser irradiation and the portion that remains solid without being irradiated with a laser having sufficient intensity to melt the semiconductor film. This rise is considered to increase in proportion to the intensity of irradiation energy. That is, as the irradiation energy increases, melting progresses in the film thickness direction of the semiconductor film, and the temperature of the semiconductor film layer that becomes liquid increases even after the entire film has melted. When this liquid phase part is crystallized as the temperature decreases, the liquid is solidified while being sucked to the solid-liquid interface, that is, the line beam short axis edge part, where the temperature starts to decrease more earlier, and therefore rises.
このような盛り上がり部では、レーザのエネルギー変動、ラインビーム短軸形状の変化、レーザビームに対して相対移動する半導体膜の位置の乱れなどが要因になって、盛り上がり部の高さや間隔の乱れとなって現れる。この乱れが照射ムラと認知され、半導体膜をデバイスとして利用した際に特性のバラツキになる。 In such a swelled part, the height and spacing of the swelled part are disturbed due to factors such as laser energy fluctuations, changes in the shape of the short axis of the line beam, and disturbances in the position of the semiconductor film that moves relative to the laser beam. It appears. This disturbance is recognized as irradiation unevenness, resulting in variations in characteristics when the semiconductor film is used as a device.
本発明は、上記事情を背景としてなされたものであり、ビームの走査方向端部のスティープネス部による影響を軽減して照射ムラの少ない結晶半導体膜を製造することができるレーザ処理方法およびレーザ処理装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made against the background of the above circumstances, and a laser processing method and a laser processing capable of manufacturing a crystalline semiconductor film with less irradiation unevenness by reducing the influence of the steepness portion at the end in the scanning direction of the beam An object is to provide an apparatus.
すなわち、本発明のレーザ処理方法のうち、第１の本発明は、非単結晶半導体膜上に所定のビーム断面形状を有するパルスレーザを走査しつつ所定の走査ピッチでオーバーラップ照射して結晶半導体膜とするレーザ処理方法において、
前記半導体膜へのパルスレーザの照射によって、前記半導体膜上で照射されたパルスレーザビームの走査方向後端側に形成される盛り上がり部の底辺における走査方向長さをｂとし、前記走査ピッチをｐとして、
前記走査ピッチを下記式（１）を満たす範囲に設定して前記パルスレーザのオーバーラップ照射を行うことを特徴とするレーザ処理方法。
０．７５ｂ≧ｐ≧０．２５ｂ …（１）
That is, of the laser processing methods of the present invention, the first invention of the present invention is a crystal semiconductor in which a non-single crystal semiconductor film is irradiated with overlap irradiation at a predetermined scanning pitch while scanning a pulse laser having a predetermined beam cross-sectional shape. In a laser processing method for forming a film,
The scanning direction length at the bottom of the raised portion formed on the rear end side in the scanning direction of the pulsed laser beam irradiated on the semiconductor film by the irradiation of the pulsed laser on the semiconductor film is b, and the scanning pitch is p As
A laser processing method characterized by performing overlap irradiation of the pulsed laser with the scanning pitch being set in a range satisfying the following formula (1).
0.75b ≧ p ≧ 0.25b (1)
第２の本発明のレーザ処理方法は、前記第１の本発明において、前記半導体膜へのパルスレーザの照射は、前記半導体膜上において結晶化に最適な照射エネルギー密度で行われることを特徴とする。 The laser processing method according to a second aspect of the present invention is characterized in that, in the first aspect of the present invention, the irradiation of the pulsed laser onto the semiconductor film is performed at an irradiation energy density optimum for crystallization on the semiconductor film. To do.
第３の本発明のレーザ処理方法は、前記第１または第２の本発明において、前記パルスレーザの波長が４００ｎｍ以下であることを特徴とする。 The laser processing method of the third aspect of the present invention is characterized in that, in the first or second aspect of the present invention, a wavelength of the pulse laser is 400 nm or less.
第４の本発明のレーザ処理方法は、前記第１〜第３の本発明のいずれかにおいて、前記パルスレーザのパルス半値幅が２００ｎｓ以下であることを特徴とする。 A laser processing method according to a fourth aspect of the present invention is characterized in that, in any one of the first to third aspects of the present invention, a pulse half width of the pulse laser is 200 ns or less.
第５の本発明のレーザ処理方法は、前記第１〜第４の本発明のいずれかにおいて、前記非単結晶半導体がシリコンであることを特徴とする。 A laser processing method according to a fifth aspect of the present invention is characterized in that, in any of the first to fourth aspects of the present invention, the non-single crystal semiconductor is silicon.
第６の本発明のレーザ処理方法は、前記第１〜第５の本発明のいずれかにおいて、前記走査ピッチが、５〜２０μｍであることを特徴とする。 The laser processing method of the sixth aspect of the present invention is characterized in that, in any one of the first to fifth aspects of the present invention, the scanning pitch is 5 to 20 μm.
第７の本発明のレーザ処理方法は、前記第１〜第６の本発明のいずれかにおいて、前記半導体膜へのパルスレーザの照射によって、前記半導体膜上で照射されたパルスレーザビームの走査方向後端側に形成される盛り上がり部の底辺における走査方向長さを測定し、該測定結果に基づいて前記走査ピッチを決定することを特徴とする。 A laser processing method according to a seventh aspect of the present invention is the laser processing method according to any one of the first to sixth aspects of the present invention, wherein the pulse direction of the pulse laser beam irradiated on the semiconductor film is irradiated by the pulse laser irradiation to the semiconductor film. The length in the scanning direction at the bottom of the raised portion formed on the rear end side is measured, and the scanning pitch is determined based on the measurement result.
第８の本発明のレーザ処理装置は、
所定の繰り返し周波数でパルスレーザを出力するパルス発振レーザ光源と、
前記パルスレーザのビーム断面形状を整形して非単結晶半導体膜に導く光学系と、
前記パルスレーザのエネルギー密度を調整するアテニュエータと、
前記パルスレーザを前記非単結晶半導体膜に対し所定の走査速度で相対的に走査させる走査装置と、
前記レーザ光源、前記アテニュエータおよび前記走査装置を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、半導体膜へのパルスレーザの照射によって、前記半導体膜上で照射されたパルスレーザビームの走査方向後端側に形成される盛り上がり部の底辺における走査方向長さｂを取得し、該走査方向長さに従って、前記パルスレーザの前記非単結晶半導体膜への照射に際しての走査ピッチｐが下記式（１）を満たすように、前記レーザ光源における繰り返し周波数と前記走査装置の走査速度を決定することを特徴とする。
０．７５ｂ≧ｐ≧０．２５ｂ …（１）
An eighth aspect of the laser processing apparatus of the present invention is
A pulsed laser light source that outputs a pulsed laser at a predetermined repetition rate; and
An optical system that shapes the beam cross-sectional shape of the pulse laser and guides it to a non-single-crystal semiconductor film;
An attenuator for adjusting the energy density of the pulse laser;
A scanning device that scans the pulse laser relative to the non-single-crystal semiconductor film at a predetermined scanning speed;
A controller for controlling the laser light source, the attenuator and the scanning device;
The control unit obtains the scanning direction length b at the bottom of the raised portion formed on the rear end side in the scanning direction of the pulsed laser beam irradiated on the semiconductor film by irradiation of the pulsed laser on the semiconductor film, According to the length in the scanning direction, the repetition frequency in the laser light source and the scanning speed of the scanning device are set so that the scanning pitch p upon irradiation of the non-single crystal semiconductor film with the pulse laser satisfies the following formula (1). It is characterized by determining.
0.75b ≧ p ≧ 0.25b (1)
第９の本発明のレーザ処理装置は、前記第８の本発明において、半導体膜へのパルスレーザの照射によって、前記半導体膜上で照射されたパルスレーザビームの走査方向後端側に形成される盛り上がり部の底辺における走査方向長さｂを計測する膜表面形状計測装置を備えることを特徴とする。 According to a ninth aspect of the present invention, in the eighth aspect of the present invention, the laser processing apparatus is formed on the rear end side in the scanning direction of the pulsed laser beam irradiated on the semiconductor film by irradiating the semiconductor film with the pulsed laser. A film surface shape measuring device that measures the length b in the scanning direction at the bottom of the raised portion is provided.
本願発明では、走査ピッチを適正範囲にすることで、レーザビーム断面の走査方向後端側のスティープネス部による盛り上がり部が近接して形成されることになる。ここで、走査ピッチを規定した理由を説明する。
盛り上がり部の底辺をｂとして、走査ピッチｐを小さくすることで盛り上がり部間の高低差を小さくすることができる。ｐが０．７５ｂよりも大きいと、高低差を小さくする効果が十分に得られない。また、ｐを０．２５ｂ未満にまで小さくすると、オーバーラップ回数が多くなって、生産効率が低下する。このため、走査ピッチｐに関しては、０．７５ｂ以下、０．２５ｂ以上とする。なお、同様に理由で、０．７ｂ未満、０．５ｂ以上とするのがそれぞれ望ましい。
なお、走査ピッチｐの絶対的な数値は限定されないが、例えば５〜２０μｍを例示することができる。
In the present invention, by setting the scanning pitch within an appropriate range, a rising portion due to a steepness portion on the rear end side in the scanning direction of the laser beam cross section is formed in proximity. Here, the reason for defining the scanning pitch will be described.
The height difference between the raised portions can be reduced by reducing the scanning pitch p, where b is the bottom of the raised portion. If p is larger than 0.75b, the effect of reducing the height difference cannot be sufficiently obtained. Moreover, when p is reduced to less than 0.25b, the number of overlaps increases and the production efficiency decreases. For this reason, the scanning pitch p is set to 0.75 b or less and 0.25 b or more. For the same reason, it is desirable to set it to less than 0.7b and 0.5b or more, respectively.
In addition, although the absolute numerical value of the scanning pitch p is not limited, For example, 5-20 micrometers can be illustrated.
盛り上がり部の底辺の大きさは本発明としては特に限定されるものではないが、例えば１０〜３０μｍの範囲が例示される。
盛り上がり部は、レーザビームの走査方向後端部側の照射によって半導体膜の溶融部と半導体膜が溶融するのに十分な強度を有するレーザが照射されておらず固体のままである部分の境目を起点として、半導体膜の盛り上がり高さが最大となる位置を経由してその減少傾向が収まる地点までとする。なお、盛り上がり部高さの増減傾向は、盛上がり部高さの近似線（多項式近似線など）などを用いることで明確に現すことができる。
The size of the base of the raised portion is not particularly limited as the present invention, but a range of, for example, 10 to 30 μm is exemplified.
The swelled portion is the boundary between the melted portion of the semiconductor film and the portion that remains solid without being irradiated with a laser having sufficient intensity to melt the semiconductor film by irradiation of the laser beam in the scanning direction rear end side. The starting point is a point where the decreasing tendency is settled through a position where the rising height of the semiconductor film is maximum. In addition, the increasing / decreasing tendency of the height of the raised portion can be clearly shown by using an approximate line (such as a polynomial approximate line) of the height of the raised portion.
また、盛り上がり部の底辺の大きさは、パルスレーザの走査方向後端のスティープネス部の幅の大きさが影響する。なお、スティープネス部は、ビーム強度プロファイルにおける最大強度の１０％以上９０％以下の強度を有する領域として示すことができる。本発明のパルスレーザにおける走査方向後端側のスティープネス部の幅は、例えば１００μｍ以下が例示される。スティープネス部の幅は光学部材の設計や光路上へのスリットの配置などにより調整することができる。但し、余りにスティープネス部を狭くしようとすると、ビーム強度プロファイルにおける平坦部の短軸方向端に強度が急激に増加する突部が形成されてしまう。このため、スティープネス部の幅は、例えば３０μｍ以上に調整される。 In addition, the size of the base of the rising portion is affected by the width of the steepness portion at the rear end in the scanning direction of the pulse laser. The steepness portion can be shown as a region having an intensity of 10% to 90% of the maximum intensity in the beam intensity profile. For example, the width of the steepness portion on the rear end side in the scanning direction in the pulse laser of the present invention is 100 μm or less. The width of the steepness portion can be adjusted by the design of the optical member, the arrangement of slits on the optical path, and the like. However, if the steepness portion is too narrow, a projecting portion whose strength suddenly increases is formed at the end in the minor axis direction of the flat portion in the beam intensity profile. For this reason, the width of the steepness portion is adjusted to, for example, 30 μm or more.
なお、半導体膜へのパルスレーザの照射は、前記半導体膜上において結晶化に最適な照射エネルギー密度で行うのが望ましい。結晶化に最適な照射エネルギー密度は適宜の基準で決定することができるが、例えば、複数回数Ｎ回の照射によって結晶粒径成長が飽和する照射パルスエネルギー密度Ｅと同程度の照射パルスエネルギー密度とすることができる。具体的には、Ｅ×０．９８〜Ｅ×１．０３の範囲が望ましい。最適な照射エネルギー密度は、照射回数などによって異なり、本願発明としては特定の数値に限定されるものではないが、例えば２５０〜５００ｍＪ／ｃｍ２を例示することができる。 Note that it is desirable that the pulsed laser irradiation on the semiconductor film be performed at an irradiation energy density optimum for crystallization on the semiconductor film. The irradiation energy density optimum for crystallization can be determined according to an appropriate standard. For example, the irradiation pulse energy density is approximately equal to the irradiation pulse energy density E at which the crystal grain size growth is saturated by N times of multiple times of irradiation. can do. Specifically, a range of E × 0.98 to E × 1.03 is desirable. The optimum irradiation energy density varies depending on the number of irradiations and the like, and is not limited to a specific numerical value as the invention of the present application. For example, 250 to 500 mJ / cm 2 can be exemplified.
また、本発明に用いられるパルスレーザは、特定のものに限定されないが、例えば、波長４００ｎｍ以下、半値幅２００ｎｓ以下のものが例示される。またパルスレーザの種類も特に限定されないが、例えばエキシマレーザが挙げられる。 Further, the pulse laser used in the present invention is not limited to a specific one, but for example, a laser having a wavelength of 400 nm or less and a half width of 200 ns or less is exemplified. Also, the type of pulse laser is not particularly limited, and for example, an excimer laser can be mentioned.
パルスレーザにより結晶半導体膜とされる非単結晶半導体膜は、本発明としては特定の材料に限定されないが、例えばシリコンを材料として例示することができる。本発明は、材料の如何に拘わらず効果を得ることができる。 The non-single-crystal semiconductor film that is made into a crystalline semiconductor film by a pulse laser is not limited to a specific material in the present invention, but can be exemplified by using silicon as a material, for example. The present invention can obtain an effect regardless of the material.
また、本発明のレーザ処理装置では、所定の繰り返し周波数でパルスレーザを出力する。この繰り返し周波数は本発明としては特に限定されるものではないが、例えば、１〜１２００Ｈｚの繰り返し周波数を挙げることができる。繰り返し周波数は、制御部による制御を受けてレーザ光源において設定することができる。 The laser processing apparatus of the present invention outputs a pulse laser at a predetermined repetition rate. Although this repetition frequency is not specifically limited as this invention, For example, the repetition frequency of 1-1200Hz can be mentioned. The repetition frequency can be set in the laser light source under the control of the control unit.
また、パルスレーザは、シリンドリカルレンズなどの各種光学部材を用いて適宜形状、例えば四角形状やラインビーム形状に整形される。なお、ラインビームの形状は特定のものに限定されるものではなく、短軸に対し、長軸が大きい比率を有するものであればよい。例えば、その比が１０以上のものが挙げられる。長軸側の長さ、短軸側の長さは本発明としては特定のものに限定されないが、例えば、長軸側の長さが３７０〜１３００ｍｍ、短軸側の長さが１００μｍ〜５００μｍのものが挙げられる。また、パルスレーザは、ホミジナイザ、シリンドリカルレンズなどの光学部材によって、ビーム強度プロファイルにおいて例えば最大強度の９６％以上の平坦部と、端部に位置する最大強度の１０〜９０％のスティープネス部を有するプロファイルとすることができる。 Further, the pulse laser is shaped into an appropriate shape, for example, a square shape or a line beam shape, using various optical members such as a cylindrical lens. Note that the shape of the line beam is not limited to a specific one, and any shape may be used as long as the major axis has a large ratio with respect to the minor axis. For example, the ratio is 10 or more. The length on the long axis side and the length on the short axis side are not limited to specific ones in the present invention. For example, the length on the long axis side is 370 to 1300 mm, and the length on the short axis side is 100 μm to 500 μm. Things. Further, the pulse laser has, for example, a flat portion having a maximum intensity of 96% or more in the beam intensity profile and a steepness portion having a maximum intensity of 10 to 90% at the end by an optical member such as a homogenizer or a cylindrical lens. It can be a profile.
アテニュエータは、パルスレーザ光が非単結晶半導体膜上で所定のエネルギー密度が得られるようにパルスレーザの透過率を調整するものであり、制御部による制御を受けて前記透過率を調整することができる。 The attenuator adjusts the transmittance of the pulse laser so that the pulse laser beam can obtain a predetermined energy density on the non-single-crystal semiconductor film, and can adjust the transmittance under the control of the control unit. it can.
また、パルスレーザを非単結晶半導体膜に対し相対的に走査する装置として、パルスレーザまたは非単結晶半導体膜の一方または両方を移動させる移動装置を備えることができる。パルスレーザの移動は、水平方向の移動の他、ポリゴンミラーやガルバノミラーを用いた機構により実行することができる。非単結晶半導体膜の移動は、非単結晶半導体膜を保持するステージなどを移動させる機構などにより実行することができる。
なお、走査速度は本発明としては特に限定されるものではないが、例えば、１〜１００ｍｍ／秒を例示することができる。走査装置は、制御部による制御を受けて走査速度を設定することができる。
In addition, as a device that scans the pulse laser relative to the non-single-crystal semiconductor film, a moving device that moves one or both of the pulse laser and the non-single-crystal semiconductor film can be provided. The pulse laser can be moved by a mechanism using a polygon mirror or a galvanometer mirror in addition to the horizontal movement. The movement of the non-single-crystal semiconductor film can be performed by a mechanism that moves a stage or the like that holds the non-single-crystal semiconductor film.
In addition, although a scanning speed is not specifically limited as this invention, For example, 1-100 mm / sec can be illustrated. The scanning device can set the scanning speed under the control of the control unit.
制御部では、盛り上がり部の底辺における走査方向長さを取得して走査ピッチを決定することができるが、盛り上がり部の長さは、膜表面形状計測装置により計測することができる。膜表面形状計測装置は、パルスレーザの照射を受けた半導体膜の膜表面形状を計測できるものであればよく、特定のものに限定されないが、例えば、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）、触針式表面形状測定器などを挙げることができる。制御部では、走査方向長さに基づいて走査ピッチを決定し、レーザ光源、アテニュエータおよび走査装置を制御して処理を実行する。走査ピッチは、レーザ光源の繰り返し周波数と走査装置の走査速度とによって定めるため、制御部では、これらの一方または両方を設定することで走査ピッチを設定することができる。制御部は、ＣＰＵとこれを動作させるプログラム、動作パラメータを記憶した記憶部などにより構成される。 The control unit can acquire the scanning direction length at the bottom of the raised portion and determine the scanning pitch, but the length of the raised portion can be measured by the film surface shape measuring device. The film surface shape measuring device is not limited to a specific one as long as it can measure the film surface shape of the semiconductor film that has been irradiated with the pulsed laser, and for example, an atomic force microscope (AFM), a stylus type A surface shape measuring instrument etc. can be mentioned. The control unit determines the scanning pitch based on the length in the scanning direction, and controls the laser light source, the attenuator, and the scanning device to execute processing. Since the scanning pitch is determined by the repetition frequency of the laser light source and the scanning speed of the scanning device, the control unit can set the scanning pitch by setting one or both of them. The control unit includes a CPU, a program that operates the CPU, a storage unit that stores operation parameters, and the like.
以上説明したように本発明によれば、レーザビーム断面の走査方向後端側のスティープネス部による盛り上がり部が近接して形成されることで盛り上がり部の高低差が小さくなり、照射ムラが低減される効果がある。 As described above, according to the present invention, the height difference due to the steepness portion on the rear end side in the scanning direction of the cross section of the laser beam is formed close to each other, so that the height difference of the height rises is reduced, and uneven irradiation is reduced. There is an effect.
以下に、本発明の実施形態のレーザ処理装置１を添付図面に基づいて説明する。
レーザ処理装置１は、処理室２を備えており、処理室２内にＸ−Ｙ方向に移動可能な走査装置３を備え、その上部に基台４を備えている。基台４上には、ステージとして基板配置台５が設けられている。走査装置３は、図示しないモータなどによって駆動される。
また、処理室２には、外部からパルスレーザを導入する導入窓６が設けられている。
Below, the laser processing apparatus 1 of embodiment of this invention is demonstrated based on an accompanying drawing.
The laser processing apparatus 1 includes a processing chamber 2, a scanning device 3 that can move in the X-Y direction in the processing chamber 2, and a base 4 on the top thereof. A substrate placement table 5 is provided on the base 4 as a stage. The scanning device 3 is driven by a motor (not shown).
The processing chamber 2 is provided with an introduction window 6 for introducing a pulse laser from the outside.
アニール処理時には、該基板配置台５上に半導体膜として、非単結晶半導体として非晶質のシリコン膜１０１が形成された基板１００などが設置される。シリコン膜１０１は、図示しない基板上に、例えば４０〜１００ｎｍ厚（具体的には例えば５０ｎｍ厚）で形成されている。該形成は常法により行うことができ、本発明としては半導体膜の形成方法が特に限定されるものではない。
なお、本実施形態では、非晶質膜をレーザ処理により結晶化するレーザ処理に関するものとして説明するが、本発明としてはレーザ処理の内容がこれに限定されるものではなく、例えば、非単結晶の半導体膜を単結晶化したり、結晶半導体膜の改質を行うものであってよい。
During the annealing process, a substrate 100 or the like on which an amorphous silicon film 101 is formed as a non-single-crystal semiconductor is placed on the substrate placement table 5 as a semiconductor film. The silicon film 101 is formed on a substrate (not shown) with a thickness of 40 to 100 nm (specifically, for example, 50 nm). The formation can be performed by a conventional method, and the method for forming a semiconductor film is not particularly limited in the present invention.
In the present embodiment, the description will be made on laser processing for crystallizing an amorphous film by laser processing. However, the present invention is not limited to this, for example, non-single crystal The semiconductor film may be single-crystallized or the crystalline semiconductor film may be modified.
処理室２の外部には、パルス発振レーザ光源１０が設置されている。パルス発振レーザ光源１０は、エキシマレーザ発振器で構成されており、波長４００ｎｍ以下、繰り返し発振周波数１〜１２００Ｈｚのパルスレーザを出力可能になっており、該パルス発振レーザ光源１０では、フィードバック制御によってパルスレーザの出力を所定範囲内に維持するように制御することができる。パルス発振レーザ光源１０には、制御部７が制御可能に接続されており、制御部７によってパルス発振レーザ光源１０で出力されるパルスレーザの繰り返し周波数や出力を調整することができる。
制御部は、ＣＰＵやこれを動作させるプログラムを主構成とすることができ、その他に、不揮発メモリやＲＡＭなどを備えることができる。
A pulsed laser light source 10 is installed outside the processing chamber 2. The pulsed laser light source 10 is composed of an excimer laser oscillator and can output a pulsed laser having a wavelength of 400 nm or less and a repetitive oscillation frequency of 1 to 1200 Hz. The pulsed laser light source 10 uses a pulse laser by feedback control. Can be controlled to maintain the output within a predetermined range. A controller 7 is controllably connected to the pulsed laser light source 10, and the control unit 7 can adjust the repetition frequency and output of the pulse laser output from the pulsed laser light source 10.
The control unit can have a CPU and a program for operating the CPU as main components, and can further include a nonvolatile memory, a RAM, and the like.
パルス発振レーザ光源１０でパルス発振されて出力されるパルスレーザ１５は、アテニュエータ１１でエネルギー密度が調整される。アテニュエータ１１は、制御部７に制御可能に接続されており、制御部７によってアテニュエータ１１を透過するパルスレーザ１５の透過率を調整することができる。 The energy density of the pulse laser 15 that is output after being pulsated by the pulsed laser light source 10 is adjusted by the attenuator 11. The attenuator 11 is connected to the control unit 7 in a controllable manner, and the control unit 7 can adjust the transmittance of the pulse laser 15 that passes through the attenuator 11.
アテニュエータ１１を透過したパルスレーザ１５は、光学系１２に至る。光学系１２は、ホモジナイザー１２ａ、反射ミラー１２ｂ、シリンドリカルレンズ１２ｃなどの光学部材によって構成され、パルスレーザ１５に対し、ラインビーム形状への整形や偏向、平坦部とスティープネス部とを有するビーム強度プロファイル形成などがなされ、パルスレーザ１５０として、処理室２に設けた導入窓６を通して処理室２内の非晶質シリコン膜１０１に照射される。なお、光学系１２を構成する光学部材は上記に限定されるものではなく、各種レンズ（ホモジナイザー、シリンドリカルレンズなど）、ミラー、導波部などを備えることができる。 The pulse laser 15 that has passed through the attenuator 11 reaches the optical system 12. The optical system 12 includes optical members such as a homogenizer 12a, a reflection mirror 12b, and a cylindrical lens 12c. The beam intensity profile includes shaping and deflection into a line beam shape and a flat portion and a steepness portion with respect to the pulse laser 15. The amorphous silicon film 101 in the processing chamber 2 is irradiated as a pulse laser 150 through the introduction window 6 provided in the processing chamber 2. The optical member constituting the optical system 12 is not limited to the above, and can include various lenses (such as a homogenizer and a cylindrical lens), a mirror, a waveguide unit, and the like.
次に、上記レーザ処理装置１の動作について説明する。
パルス発振レーザ光源１０において、制御部７の制御によって所定の繰り返し周波数でパルス発振されて、所定出力でパルスレーザ１５が出力される。パルスレーザ１５は、例えば、波長４００ｎｍ以下、パルス半値幅が２００ｎ秒以下のものとされる。ただし、本発明としてはこれらに限定されるものではない。
パルスレーザ１５は、制御部７により制御されるアテニュエータ１１でパルスエネルギー密度が調整される。アテニュエータ１１は所定の減衰率に設定されており、シリコン膜１０１への照射面上で結晶化に最適な照射パルスエネルギー密度が得られるように、減衰率が調整される。例えば非晶質のシリコン膜１０１を結晶化するなどの場合、その照射面上において、エネルギー密度が２５０〜５００ｍＪ／ｃｍ２となるように調整することができる。
Next, the operation of the laser processing apparatus 1 will be described.
In the pulse oscillation laser light source 10, the pulse is oscillated at a predetermined repetition frequency under the control of the control unit 7, and the pulse laser 15 is output at a predetermined output. The pulse laser 15 has, for example, a wavelength of 400 nm or less and a pulse half width of 200 nsec or less. However, the present invention is not limited to these.
In the pulse laser 15, the pulse energy density is adjusted by the attenuator 11 controlled by the control unit 7. The attenuator 11 is set to a predetermined attenuation rate, and the attenuation rate is adjusted so that an irradiation pulse energy density optimum for crystallization can be obtained on the irradiation surface of the silicon film 101. For example, when the amorphous silicon film 101 is crystallized, the energy density can be adjusted to 250 to 500 mJ / cm 2 on the irradiated surface.
アテニュエータ１１を透過したパルスレーザ１５は、光学系１２でラインビーム形状に整形され、さらに光学系１２のシリンドリカルレンズ１２ｃを経て短軸幅を集光して、処理室２に設けた導入窓６に導入される。
ラインビームは、例えば、長軸側の長さが３７０〜１３００ｍｍ、短軸側の長さが１００μｍ〜５００μｍのものに整形される。
The pulse laser 15 transmitted through the attenuator 11 is shaped into a line beam shape by the optical system 12, and further, the short axis width is condensed through the cylindrical lens 12 c of the optical system 12, and is introduced into the introduction window 6 provided in the processing chamber 2. be introduced.
For example, the line beam is shaped to have a long axis side length of 370 to 1300 mm and a short axis side length of 100 μm to 500 μm.
ラインビーム１５０は、図２に示すように、最大エネルギー強度に対し９６％以上となる平坦部１５１と、長軸方向の両端部に位置し、前記平坦部１５１よりも小さいエネルギー強度を有し、外側に向けて次第にエネルギー強度が低下するスティープネス部１５２とを有している。スティープネス部は、最大強度の１０％〜９０％の範囲の領域である。
ラインビーム１５０のシリコン膜１０１上でのスティープネス部１５２の幅は、例えば、４０〜１００μｍになっている。
As shown in FIG. 2, the line beam 150 has a flat portion 151 that is 96% or more of the maximum energy intensity, and is located at both ends in the major axis direction, and has an energy intensity smaller than that of the flat portion 151. And a steepness portion 152 in which the energy intensity gradually decreases toward the outside. The steepness portion is an area in the range of 10% to 90% of the maximum strength.
The width of the steepness portion 152 on the silicon film 101 of the line beam 150 is, for example, 40 to 100 μm.
制御部７によって制御される走査装置３で所定の走査速度でシリコン膜１０１を移動させることで、ラインビーム１５０をシリコン膜１０１に対し相対的に走査しつつシリコン膜１０１に照射することができる。この際の走査速度は、例えば１〜１００ｍｍ／秒の範囲内とする。但し、本発明としては前記走査速度が特定のものに限定されるものではない。
なお、走査速度および繰り返し周波数の決定に際しては、図３に示されるように、パルスレーザ１５の照射によってシリコン膜１０１上に形成される盛り上がり部１０２の底辺の走査方向長さをｂとして、走査ピッチｐが下記式を満たすようにする。
０．７５ｂ≧ｐ≧０．２５ｂ …（１）
By moving the silicon film 101 at a predetermined scanning speed by the scanning device 3 controlled by the control unit 7, it is possible to irradiate the silicon film 101 while scanning the line beam 150 relative to the silicon film 101. The scanning speed at this time is, for example, in the range of 1 to 100 mm / second. However, in the present invention, the scanning speed is not limited to a specific one.
In determining the scanning speed and the repetition frequency, as shown in FIG. 3, the scanning direction length of the bottom side of the raised portion 102 formed on the silicon film 101 by the irradiation of the pulse laser 15 is set to b, the scanning pitch. Let p satisfy the following formula.
0.75b ≧ p ≧ 0.25b (1)
走査ピッチは、上記（１）式の条件を満たすことが必要であって、特定の数値に限定されるものではないが、例えば５〜１５μｍの範囲を挙げることができる。
なお、盛り上がり部１０２の底辺の走査方向長さは、制御部７において予め取得しておくことで、走査ピッチを決定することができる。
The scanning pitch needs to satisfy the condition of the above formula (1) and is not limited to a specific numerical value, but can be in the range of 5 to 15 μm, for example.
Note that the scanning pitch can be determined by acquiring the length in the scanning direction of the base of the raised portion 102 in advance in the control unit 7.
盛り上がり部１０２の底辺の走査方向長さは、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）、触針式表面形状測定器などの膜表面形状計測装置２０で測定することができる。具体的には、想定されるオーバーラップ回数に応じた、結晶化に最適なエネルギー密度でレーザパルスを照射し、ビームの短軸方向端部の照射によって形成される盛り上がり部の底辺長さを測定する。測定は、予め基準として行っておくものでもよく、また、処理をしたシリコン膜において測定を行うものであってもよい。
予め測定する際には、パルスレーザをワンショットすることでも走査方向長さとして測定を行うことができる。盛り上がり部の底辺長さが得られると、走査ピッチを決定することができるが、走査ピッチの決定によって所定のビーム形状では照射回数が定まる。この照射回数における最適なエネルギー密度が盛り上がり部１０２の底辺長さを測定した際のエネルギー密度と異なることがある。この場合、照射回数の変更によって最適なエネルギー密度が変われば、変更された最適なエネルギー密度において、盛り上がり部１０２の底辺の走査方向長さを測定し、その結果に応じて走査ピッチを決定することができる。
The length in the scanning direction of the bottom of the raised portion 102 can be measured by a film surface shape measuring device 20 such as an atomic force microscope (AFM) or a stylus type surface shape measuring device. Specifically, a laser pulse is irradiated at an energy density that is optimal for crystallization according to the number of times of overlap, and the base length of the bulge formed by irradiation at the short-axis end of the beam is measured. To do. The measurement may be performed in advance as a reference, or may be performed on a treated silicon film.
When measuring in advance, the length in the scanning direction can also be measured by one shot of the pulse laser. When the base length of the raised portion is obtained, the scanning pitch can be determined, but the number of irradiations is determined for a predetermined beam shape by determining the scanning pitch. The optimum energy density at the number of times of irradiation may be different from the energy density when the bottom side length of the raised portion 102 is measured. In this case, if the optimum energy density is changed by changing the number of times of irradiation, the length in the scanning direction of the bottom of the raised portion 102 is measured at the changed optimum energy density, and the scanning pitch is determined according to the result. Can do.
適正な走査ピッチの結果、盛り上がり部１０２は、図３に示されるように近接して形成され、盛り上がり部１０２間の高低差が小さくなる。これにより仮にレーザのエネルギー変動、ラインビーム短軸形状の変化、レーザビームに対して相対移動する半導体膜の位置の乱れなどが生じても、その影響を軽微なものにすることができる。 As a result of an appropriate scanning pitch, the raised portions 102 are formed close to each other as shown in FIG. 3, and the height difference between the raised portions 102 is reduced. As a result, even if a laser energy fluctuation, a change in the shape of the short axis of the line beam, a disorder of the position of the semiconductor film moving relative to the laser beam, the influence can be minimized.
次に、実施形態に示したレーザ処理装置を用いて評価する試験を行った。試験条件は以下の通りとした。
ａ−Ｓｉ（非単結晶半導体） 膜厚：５０ｎｍ
パルス発振レーザ光源 ＬＳＸ３１５Ｃ（コヒーレント社製）
／波長３０８ｎｍ、繰り返し周波数３００Ｈｚ
ビームサイズ ３７０ｍｍ×０．４ｍｍ
レーザパルス半値幅 ５０ｎｓ
照射エネルギー密度 結晶化最適エネルギー密度：３７０ｍＪ／ｃｍ２
（半導体膜上）
盛り上がり部底辺長さｂ １８μｍ（ワンショット測定）
走査ピッチｐ １５μｍ、１０μｍ、５μｍ（１５μｍは比較例）
盛り上がり部底辺長さ測定装置 エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社製 走査型プローブ顕微鏡ユニット商品名「S-image（エスイメージ）」
Next, an evaluation test was performed using the laser processing apparatus described in the embodiment. The test conditions were as follows.
a-Si (non-single crystal semiconductor) Film thickness: 50 nm
Pulsed laser light source LSX315C (manufactured by Coherent)
/ Wavelength 308nm, repetition frequency 300Hz
Beam size 370mm × 0.4mm
Laser pulse half width 50ns
Irradiation energy density Crystallization optimum energy density: 370 mJ / cm 2
(On semiconductor film)
Swelling bottom length b 18μm (one-shot measurement)
Scanning pitch p 15 μm, 10 μm, 5 μm (15 μm is a comparative example)
Sprouting part bottom length measuring device S-Nano Technology Co., Ltd. Scanning probe microscope unit product name "S-image"
上記条件でパルスレーザを照射し、得られたポリシリコンにおける照射ムラを評価した。照射ムラは、以下の基準で評価した。
結晶シリコン膜に検査光を複数地点に照射し、それぞれ反射光を受光してカラー画像を取得し、カラー画像の色成分を検出し、検出された色成分に基づいてカラー画像をモノクロ化した。次いで、モノクロ化された画像のデータをコンボリューションして画像濃淡を強調した画像データを取得し、画像濃淡を強調した画像データを射影変換し、射影変換がされた画像データに基づいて表面ムラを評価した。モノクロ化は、検出がされた色成分のうち、主となる色成分を用いて行うことができ、主となる色成分は、光分布が他の色成分よりも相対的に大きい色成分とすることができる。
モノクロ化した画像データは、レーザのビーム方向を行、レーザの走査方向を列とする行列データで示し、コンボリューションでは、所定係数の行列をモノクロ化された画像のデータの行列に掛け合わせることによって行った。
所定係数の行列は、ビーム方向を強調するものと、スキャン方向を強調するものとをそれぞれ用いてビーム方向の画像濃淡を強調した画像データとスキャン方向の画像濃淡を強調した画像データとをそれぞれ取得した。
具体的には、以下のコンボリューションを行った。なお、所定係数の行列が下記に限定されるものではない。
Irradiation with a pulse laser was performed under the above conditions, and irradiation unevenness in the obtained polysilicon was evaluated. Irradiation unevenness was evaluated according to the following criteria.
The crystal silicon film was irradiated with inspection light at a plurality of points, each received reflected light to obtain a color image, the color component of the color image was detected, and the color image was converted to monochrome based on the detected color component. Next, convolution of the monochrome image data is performed to obtain image data in which the image density is emphasized, the image data in which the image density is emphasized is projectively converted, and surface unevenness is corrected based on the image data subjected to the projective conversion. evaluated. Monochrome can be performed using the main color components among the detected color components, and the main color components are color components having a light distribution that is relatively larger than other color components. be able to.
Monochrome image data is indicated by matrix data in which the laser beam direction is a row and the laser scanning direction is a column. In convolution, a matrix of predetermined coefficients is multiplied by a monochrome image data matrix. went.
The matrix of predetermined coefficients obtains image data that emphasizes the image density in the beam direction and image data that emphasizes the image density in the scan direction by using those that emphasize the beam direction and those that emphasize the scan direction, respectively. did.
Specifically, the following convolution was performed. Note that the matrix of the predetermined coefficients is not limited to the following.
画像の濃淡を強調した画像データに対しては、スキャン方向、ショット方向にまとまったスジが現われることを利用して、それぞれの方向の射影を求める。
具体的には下記に示す式によってショット方向、スキャン方向にそれぞれ射影変換する。
ショット方向＝（Max(Σf(x)/Nx）-Min(Σf(x)/Nx））/平均
スキャン方向＝（Max(Σf(y)/Ny）-Min(Σf(y)/Ny））/平均
ただし、ｘはショット方向の画像の位置、ｙはスキャン方向の画像の位置、ｆ（ｘ）はｘ位置における画像データ、ｆ（ｙ）はｙ位置における画像データ、Ｎｘはショット方向の画像の数、Ｎｙはスキャン方向の画像の数を示す。
For image data in which the density of the image is emphasized, projections in the respective directions are obtained using the fact that streaks gathered in the scan direction and the shot direction appear.
Specifically, projective transformation is performed in the shot direction and the scan direction according to the following expressions.
Shot direction = (Max (Σf (x) / Nx) −Min (Σf (x) / Nx)) / Average Scan direction = (Max (Σf (y) / Ny) −Min (Σf (y) / Ny)) Where x is the position of the image in the shot direction, y is the position of the image in the scan direction, f (x) is the image data at the x position, f (y) is the image data at the y position, and Nx is the image in the shot direction , Ny indicates the number of images in the scanning direction.
射影は、それぞれの方向における総和となるため、ノイズに強く、ランダムな値は相殺される。即ち、ショットムラは、ショット方向の射影の差を計算することにより、数値として表すことができる。ショットムラの強い画像は、ショット方向の射影の差が大きくなり、弱い画像は射影の差が小さくなる。同様に、スキャンムラは、スキャン方向の射影の差を計算することにより、数値として表すことができる。スキャンムラの多い画像は、スキャン方向の射影の差が大きくなり、弱い画像は射影の差が小さくなる。このように、射影の差を基に、ショットムラとスキャンムラを数値化することができる。 Since the projection is the sum in each direction, it is resistant to noise and cancels out random values. That is, the shot unevenness can be expressed as a numerical value by calculating a difference in projection in the shot direction. An image with strong shot unevenness has a large difference in projection in the shot direction, and a weak image has a small difference in projection. Similarly, the scan unevenness can be expressed as a numerical value by calculating a difference in projection in the scan direction. An image with a lot of scan unevenness has a large difference in projection in the scan direction, and a weak image has a small difference in projection. Thus, shot unevenness and scan unevenness can be quantified based on the difference in projection.
図４は、走査ピッチを変えて試験を行った場合のショットムラを数値化したグラフを示す。
比較例では、照射ムラの程度は０．２２〜０．２７という指標となった。
一方、走査ピッチ１０μｍ、５μｍは、本発明の条件式（１）を満たしており、走査ピッチ１０μｍではショットムラは０．１３〜０．１８、５μｍではショットムラは０．０８１〜０．１１という指標となり、照射ムラが著しく緩和された。
FIG. 4 shows a graph in which shot unevenness is quantified when a test is performed while changing the scanning pitch.
In the comparative example, the degree of irradiation unevenness was an index of 0.22 to 0.27.
On the other hand, the scanning pitches of 10 μm and 5 μm satisfy the conditional expression (1) of the present invention, and when the scanning pitch is 10 μm, the shot unevenness is 0.13 to 0.18, and when 5 μm, the shot unevenness is 0.081 to 0.11. Irradiation unevenness was remarkably reduced as an index.
図５の図面代用写真（倍率６倍）は、上記評価において濃淡を強調した画面を示すものである。走査ピッチ１５μｍの比較例では、ムラが目立つのに対し、走査ピッチ１０μｍ、５μｍでは、ムラが少なくなっているのが分かる。 The drawing substitute photograph (magnification 6 times) in FIG. 5 shows a screen in which shading is emphasized in the above evaluation. It can be seen that unevenness is noticeable in the comparative example with a scanning pitch of 15 μm, whereas unevenness is reduced at scanning pitches of 10 μm and 5 μm.
以上、本発明について上記実施形態に基づいて説明をしたが、本発明は上記実施形態の内容に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限りは適宜の変更が可能である。 As mentioned above, although this invention was demonstrated based on the said embodiment, this invention is not limited to the content of the said embodiment, As long as it does not deviate from the scope of the present invention, an appropriate change is possible.
１ レーザアニール装置
２ 処理室
３ 走査装置
５ 基板配置台
６ 導入窓
７ 制御部
１０ パルス発振レーザ光源
１１ アテニュエータ
１２ 光学系
２０ 膜面形状計測装置
１００ 基板
１０１ シリコン膜
１０２ 盛り上がり部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Laser annealing apparatus 2 Processing chamber 3 Scanning apparatus 5 Substrate arrangement stand 6 Introduction window 7 Control part 10 Pulse oscillation laser light source 11 Attenuator 12 Optical system 20 Film surface shape measuring apparatus 100 Substrate 101 Silicon film 102 Swelling part
Claims (9)
前記半導体膜へのパルスレーザの照射によって、前記半導体膜上で照射されたパルスレーザビームの走査方向後端側に形成される盛り上がり部の底辺における走査方向長さをｂとし、前記走査ピッチをｐとして、
前記走査ピッチを下記式（１）を満たす範囲に設定して前記パルスレーザのオーバーラップ照射を行うことを特徴とするレーザ処理方法。
０．７５ｂ≧ｐ≧０．２５ｂ …（１） In a laser processing method of forming a crystalline semiconductor film by performing overlap irradiation at a predetermined scanning pitch while scanning a pulse laser having a predetermined beam cross-sectional shape on a non-single crystal semiconductor film,
The scanning direction length at the bottom of the raised portion formed on the rear end side in the scanning direction of the pulsed laser beam irradiated on the semiconductor film by the irradiation of the pulsed laser on the semiconductor film is b, and the scanning pitch is p As
A laser processing method characterized by performing overlap irradiation of the pulsed laser with the scanning pitch being set in a range satisfying the following formula (1).
0.75b ≧ p ≧ 0.25b (1)
前記パルスレーザのビーム断面形状を整形して非単結晶半導体膜に導く光学系と、
前記パルスレーザのエネルギー密度を調整するアテニュエータと、
前記パルスレーザを前記非単結晶半導体膜に対し所定の走査速度で相対的に走査させる走査装置と、
前記レーザ光源、前記アテニュエータおよび前記走査装置を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、半導体膜へのパルスレーザの照射によって、前記半導体膜上で照射されたパルスレーザビームの走査方向後端側に形成される盛り上がり部の底辺における走査方向長さｂを取得し、該走査方向長さに従って、前記パルスレーザの前記非単結晶半導体膜への照射に際しての走査ピッチｐが下記式（１）を満たすように、前記レーザ光源における繰り返し周波数と前記走査装置の走査速度を決定することを特徴とするレーザ処理装置。
０．７５ｂ≧ｐ≧０．２５ｂ …（１） A pulsed laser light source that outputs a pulsed laser at a predetermined repetition rate; and
An optical system that shapes the beam cross-sectional shape of the pulse laser and guides it to a non-single-crystal semiconductor film;
An attenuator for adjusting the energy density of the pulse laser;
A scanning device that scans the pulse laser relative to the non-single-crystal semiconductor film at a predetermined scanning speed;
A controller for controlling the laser light source, the attenuator and the scanning device;
The control unit obtains the scanning direction length b at the bottom of the raised portion formed on the rear end side in the scanning direction of the pulsed laser beam irradiated on the semiconductor film by irradiation of the pulsed laser on the semiconductor film, According to the length in the scanning direction, the repetition frequency in the laser light source and the scanning speed of the scanning device are set so that the scanning pitch p upon irradiation of the non-single crystal semiconductor film with the pulse laser satisfies the following formula (1). The laser processing apparatus characterized by determining.
0.75b ≧ p ≧ 0.25b (1)
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