JPH09106948A - Manufacture of semiconductor and manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor and manufacture of semiconductor device

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JPH09106948A
JPH09106948A JP21206196A JP21206196A JPH09106948A JP H09106948 A JPH09106948 A JP H09106948A JP 21206196 A JP21206196 A JP 21206196A JP 21206196 A JP21206196 A JP 21206196A JP H09106948 A JPH09106948 A JP H09106948A
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substrate
silicon film
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laser
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Shunpei Yamazaki
舜平 山崎
Koichiro Tanaka
幸一郎 田中
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To make it possible to form a silicon thin film, which has a uniform crystalproperty, within the surface of a substrate by a method wherein an amorphous silicon film formed on a glass substrate is crystallized by heating and after the glass substrate is installed on a base having a convex curved surface, the glass substrate is heated at about the temperature of the distortion point of the glass substrate and thereafter, the substrate is slowly cooled. SOLUTION: A base silicon oxide film 102 is formed on a glass substrate (Corning 1737) 101 and moreover, an amorphous silicon film 103 is continuously formed thereon. The substrate 101 is subjected to thermal annealing for four hours at 550 deg.C, whereby the film 103 is crystallized. The temperature of the distortion point of the Corning 1737 substrate is 667 deg.C. After this crystallization, when the substrate is slowly cooled, the film 103 is shrinked and a recessed warpage is generated in the substrate. Accordingly, the substrate 101 is put on a base having a convex curved surface and is heated for several hours at 350 to 600 deg.C. Then, the substrate 101 is deformed into a form to extend along the base by its own weight and heat and by slowly cooling the substrate, a glass substrate, which is very flat, can be obtained.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ガラス基板上に設
けられた非単結晶の結晶性珪素膜を用いて形成される薄
膜トランジスタ(TFT)等の絶縁ゲイト型半導体装置
その他の半導体装置の作製に関わる工程で、基板の平坦
性を改善することでより均質性の高い結晶性珪素膜を得
ることを特徴とする半導体の作製方法に関するものであ
る。本発明は、ガラス基板上に形成される半導体装置の
作製に特に有用である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an insulating gate type semiconductor device such as a thin film transistor (TFT) formed by using a non-single crystalline crystalline silicon film provided on a glass substrate and other semiconductor devices. The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor, characterized in that a crystalline silicon film having higher homogeneity is obtained by improving the flatness of a substrate in the related steps. The present invention is particularly useful for manufacturing a semiconductor device formed on a glass substrate.

【0002】[0002]

【従来の技術】最近、絶縁基板上に、薄膜状の活性層
(活性領域ともいう)を有する絶縁ゲイト型電界効果ト
ランジスタ、いわゆる薄膜トランジスタ(TFT)が熱
心に研究されている。
2. Description of the Related Art Recently, an insulating gate type field effect transistor having a thin film active layer (also referred to as an active region) on an insulating substrate, that is, a so-called thin film transistor (TFT) has been earnestly studied.

【0003】これらは、利用する半導体の材料・結晶状
態によって、アモルファスシリコンTFTや結晶性シリ
コンTFTと言うように区別されている。結晶性シリコ
ンとは言っても、単結晶ではない非単結晶のものであ
る。したがって、これらは非単結晶シリコンTFTと総
称される。
These are distinguished as amorphous silicon TFTs or crystalline silicon TFTs depending on the material and crystal state of the semiconductor used. Crystalline silicon is non-single-crystal, not single-crystal. Therefore, these are collectively referred to as non-single crystal silicon TFTs.

【0004】一般に、アモルファス状態の半導体の電界
移動度は小さく、したがって、高速動作が要求されるT
FTには利用できない。また、アモルファスシリコンで
は、P型の電界移動度は著しく小さいので、Pチャネル
型のTFT(PMOSのTFT)を作製することが出来
ず、したがって、Pチャネル型のTFTとNチャネル型
TFT(NMOSのTFT)と組み合わせて、相補型の
MOS回路(CMOS)を形成することができない。
In general, a semiconductor in an amorphous state has a low electric field mobility, so that high speed operation is required.
Not available for FT. Further, in amorphous silicon, the P-type electric field mobility is extremely small, so that a P-channel type TFT (PMOS TFT) cannot be manufactured. Therefore, a P-channel type TFT and an N-channel type TFT (NMOS type) cannot be formed. It is impossible to form a complementary MOS circuit (CMOS) in combination with a TFT).

【0005】一方、結晶性半導体は、アモルファス半導
体よりも電界移動度が大きく、したがって、高速動作が
可能である。結晶性シリコンでは、NMOSのTFTだ
けでなく、PMOSのTFTも同様に得られるのでCM
OS回路を形成することが可能である。
On the other hand, a crystalline semiconductor has a larger electric field mobility than an amorphous semiconductor, and therefore can operate at high speed. With crystalline silicon, not only NMOS TFTs but also PMOS TFTs can be obtained, so CM
It is possible to form an OS circuit.

【0006】非単結晶の結晶性シリコン膜は、気相成長
法によって得られたアモルファスシリコン膜を長時間適
切な温度(通常は600℃以上)で熱アニールするか、
レーザー等の強光を照射すること(光アニール)によっ
て得られた。
For the non-single-crystal crystalline silicon film, an amorphous silicon film obtained by the vapor phase growth method is thermally annealed at an appropriate temperature (usually 600 ° C. or higher) for a long time, or
It was obtained by irradiating strong light such as a laser (light annealing).

【0007】しかしながら、絶縁基板として安価で加工
性に富むガラス基板を用いる場合、熱アニールのみで電
界移動度の十分に高い(CMOS回路を形成することが
可能な程度に高い)結晶性珪素膜を得ることは困難を極
めた。
However, when an inexpensive and highly workable glass substrate is used as an insulating substrate, a crystalline silicon film having a sufficiently high electric field mobility (high enough to form a CMOS circuit) by only thermal annealing is used. It was extremely difficult to get.

【0008】というのは、前述のようなガラス基板は一
般に歪み点温度が低く(600℃程度)、移動度が十分
に高い結晶性珪素膜を得るために必要な温度まで、基板
温度を高めると、基板が歪んでしまうためである。
The glass substrate as described above generally has a low strain point temperature (about 600 ° C.), and when the substrate temperature is raised to a temperature necessary to obtain a crystalline silicon film having sufficiently high mobility. , Because the substrate will be distorted.

【0009】一方、ガラス基板をベースにした珪素膜の
結晶化に光アニールを用いる場合、基板の温度をあまり
高めることなく、珪素膜にのみ高いエネルギーを与える
ことが可能である。よって、ガラス基板をベースにした
シリコン膜の結晶化には、光アニールの技術が非常に有
効である。
On the other hand, when optical annealing is used to crystallize a silicon film based on a glass substrate, it is possible to give high energy only to the silicon film without raising the temperature of the substrate so much. Therefore, the optical annealing technique is very effective for crystallizing the silicon film based on the glass substrate.

【0010】現在のところ、光アニールの光源として
は、エキシマレーザーのごとき大出力パルスレーザーが
最適視されている。このレーザーの最大エネルギーはア
ルゴンイオン・レーザー等の連続発振レーザーに比べ非
常に大きく、したがって、数cm2 以上の大きなスポッ
トを用いて、より量産性を上げることができた。
At present, a high-power pulse laser such as an excimer laser is optimally regarded as a light source for optical annealing. The maximum energy of this laser is much larger than that of a continuous wave laser such as an argon ion laser. Therefore, it was possible to improve the mass productivity by using a large spot of several cm 2 or more.

【0011】しかしながら、通常用いられる正方形もし
くは長方形の形状のビームでは、1枚の大きな面積の基
板を処理するには、ビームを上下左右に移動させる必要
があり、量産性の面で依然として改善する余地があっ
た。
However, in the case of a square or rectangular beam which is usually used, it is necessary to move the beam up and down and to the left and right in order to process one large area substrate, and there is still room for improvement in terms of mass productivity. was there.

【0012】これに関しては、ビームを線状に変形し、
ビームの幅を処理すべき基板を越える長さとし、このビ
ームを基板に対して相対的に走査することによって、大
きく改善できた(ここでいう走査とは、線状レーザーを
すこしずつずらして重ねながら照射することを言う)。
詳細は特開平5ー112355号公報に記されている。
In this regard, the beam is deformed linearly,
By making the width of the beam longer than the substrate to be processed, and scanning this beam relative to the substrate, it was possible to greatly improve (scanning here means that linear lasers are slightly shifted while overlapping each other). Say to irradiate).
Details are described in JP-A-5-112355.

【0013】光アニールの前に、熱アニールを行うこと
でさらに結晶性の高い3素膜を作成できる。熱アニール
による方法に関しては、特開平6ー244104号公報
に記述されるように、ニッケル、鉄、コバルト、白金、
パラジュウム等の元素(以下、結晶化触媒元素、また
は、単に、触媒元素という)がアモルファスシリコンの
結晶化を促進する効果を利用することにより、通常の場
合よりも低温・短時間の熱アニールにより結晶性珪素膜
を得ることができる。
By performing thermal annealing before the optical annealing, a tri-element film having higher crystallinity can be formed. Regarding the method by thermal annealing, as described in JP-A-6-244104, nickel, iron, cobalt, platinum,
By utilizing the effect of elements such as palladium (hereinafter referred to as crystallization catalyst element or simply catalyst element) to promote crystallization of amorphous silicon, it is possible to crystallize by thermal annealing at a lower temperature and shorter time than usual. A silicon film can be obtained.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】熱アニールと光アニー
ルを併用して形成された結晶性珪素膜を用いて、マトリ
クス状に並んだTFTを形成し、それらのしきい値電圧
の基板面内における分布を調べた。
The crystalline silicon film formed by using both thermal annealing and optical annealing is used to form TFTs arranged in a matrix, and the threshold voltages of those TFTs are formed in the plane of the substrate. I examined the distribution.

【0015】図2に、従来の方法によって形成された結
晶性珪素膜を用いたTFTのしきい値の基板面内におけ
る分布を示す。この分布は、図2に示されたようなU字
状の分布となる。更に、図4に、ガラス基板上のTFT
の配置を示す。
FIG. 2 shows the distribution of the threshold value of the TFT using the crystalline silicon film formed by the conventional method in the plane of the substrate. This distribution is a U-shaped distribution as shown in FIG. Further, in FIG. 4, the TFT on the glass substrate
The following shows the arrangement.

【0016】図2のデータは、図4に示すように、10
0mm□のコーニング1737基板上の、40×50m
mの領域に、TFTを、400×300個マトリクス状
に配置し、基板の中央部分における、端から端までの横
一列・400個のTFT(図4中点線で囲んだ部分)の
各々の場所と対応して横軸としている。
As shown in FIG. 4, the data of FIG.
40 × 50m on 0mm □ Corning 1737 substrate
In the area of m, 400 × 300 TFTs are arranged in a matrix form, and in the central portion of the substrate, each row of 400 TFTs (the portion surrounded by a dotted line in FIG. 4) in a horizontal row from end to end. The horizontal axis corresponds to.

【0017】例えば、液晶ディスプレイの画素部分を構
成する画素マトリクスが図2のようなしきい値電圧の分
布を持っていると、表示状態が不均一となり、画像不良
の原因となる。
For example, when the pixel matrix forming the pixel portion of the liquid crystal display has a threshold voltage distribution as shown in FIG. 2, the display state becomes non-uniform, which causes a defective image.

【0018】しきい値電圧が、基板面内においてこのよ
うなU字分布を示す原因を本出願人が追究した結果、該
U字分布の傾向が、レーザー照射直前の基板のそりと酷
似していることをつきとめた。
As a result of the investigation by the applicant of the cause that the threshold voltage shows such a U-shaped distribution in the plane of the substrate, the tendency of the U-shaped distribution is very similar to the warp of the substrate immediately before laser irradiation. I found out that

【0019】また、この基板のそりは、非晶質珪素膜成
膜直後のガラス基板には見られず、その後の熱処理工程
(これにより膜が固相成長を起こし、結晶化する。)
で、該熱処理終了後、基板を冷却する際に、珪素膜(ま
たは酸化珪素膜)がガラス基板よりも高い収縮をおこす
ために生じるそりであることが明らかとなった。
The warpage of this substrate is not observed in the glass substrate immediately after the amorphous silicon film is formed, and the subsequent heat treatment step (this causes the film to undergo solid phase growth and crystallize).
It was revealed that the silicon film (or the silicon oxide film) is a warp caused by a higher shrinkage than that of the glass substrate when the substrate is cooled after the heat treatment.

【0020】このそりは、基板成膜面からみて、凹に生
じる。図3に、そりが生じたガラス基板上の珪素膜に対
してレーザーアニールを行う様子を示す。
This warp is formed in a concave shape when viewed from the substrate film formation surface. FIG. 3 shows a state in which laser annealing is performed on the silicon film on the glass substrate in which warpage has occurred.

【0021】図3にみられるように、このようなそりの
ある状態でレーザーアニールを行うと、レーザーの焦点
が基板の場所々々で異なるずれ方をする。このずれが珪
素膜の結晶性の度合いを基板面内において異ならしめ、
その結果、しきい値電圧が基板面内において特定の分布
を示す原因となっていると考えられる。
As shown in FIG. 3, when laser annealing is performed in such a warped state, the focus of the laser shifts from place to place on the substrate. This deviation makes the degree of crystallinity of the silicon film different within the substrate plane,
As a result, it is considered that the threshold voltage causes the specific distribution in the substrate surface.

【0022】なお、100mm角である該基板のレーザ
ー照射直前のそりは基板中央部分と端の部分とで50μ
m程度の差であった。このそりの程度は上記熱処理工程
の温度、処理に要した時間、あるいは基板の材質等に依
存するが、だいたい20〜200μmの範囲に収まっ
た。基板の大きさが500mm角程度になると、そのそ
りは1〜2mm程度となることもある。
The warp of the 100 mm square substrate immediately before laser irradiation is 50 μm at the central portion and the end portion of the substrate.
The difference was about m. The degree of this warpage depends on the temperature of the heat treatment step, the time required for the treatment, the material of the substrate, and the like, but is generally within the range of 20 to 200 μm. When the size of the substrate is about 500 mm square, the warpage may be about 1 to 2 mm.

【0023】本発明は、被膜が形成された基板に対する
加熱、徐冷工程後において、基板の平坦性を高めること
を目的とする。
An object of the present invention is to improve the flatness of a substrate on which a film is formed after heating and gradually cooling the substrate.

【0024】本発明は、ガラス基板上に形成される結晶
性珪素膜であって、基板面内において均一な結晶性を有
する結晶性珪素膜を得る作製方法を提供することを目的
とする。
An object of the present invention is to provide a method for producing a crystalline silicon film formed on a glass substrate and having a uniform crystallinity in the plane of the substrate.

【0025】また、本発明は、ガラス基板上に形成され
る複数の結晶性シリコンTFTであって、基板面内にお
けるしきい値電圧が均一な結晶性シリコンTFTを得る
作製方法を提供することを目的とする。
The present invention also provides a method of manufacturing a plurality of crystalline silicon TFTs formed on a glass substrate, the crystalline silicon TFTs having a uniform threshold voltage in the plane of the substrate. To aim.

【0026】特に、熱アニールと、その後のレーザーア
ニール工程を有する、ガラス基板上の珪素膜結晶化工程
において、基板面内において均一な結晶性を有せしめ、
さらに、該膜を用いて、しきい値電圧が基板面内におい
て均一な結晶性シリコンTFTを得る作製方法を提供す
ることを目的とする。
In particular, in the step of crystallizing the silicon film on the glass substrate, which comprises the thermal annealing and the subsequent laser annealing step, uniform crystallinity is given within the plane of the substrate,
Further, it is an object of the present invention to provide a manufacturing method for obtaining a crystalline silicon TFT having a uniform threshold voltage in the substrate surface by using the film.

【0027】[0027]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、平坦なガラス基板上に成膜された非晶質
の珪素膜を、加熱により結晶化させ、前記ガラス基板
を、凸曲面を有する台の上に設置し、前記ガラス基板
を、該ガラス基板の歪み点付近の温度にて、所定の時間
加熱し、その後徐冷することを特徴とする半導体作製方
法である。
In order to solve the above problems, the present invention is characterized in that an amorphous silicon film formed on a flat glass substrate is crystallized by heating, and the glass substrate is It is a semiconductor manufacturing method characterized in that the glass substrate is placed on a table having a convex curved surface, the glass substrate is heated at a temperature near the strain point of the glass substrate for a predetermined time, and then gradually cooled.

【0028】また、本発明の他の構成は、平坦なガラス
基板上に成膜された非晶質の珪素膜を、加熱により結晶
化させ、前記ガラス基板を、凸曲面を有する台の上に設
置し、前記ガラス基板を、該ガラス基板の歪み点付近の
温度にて、所定の時間加熱し、その後徐冷し、その後、
前記珪素膜に対し、レーザー照射を行うこと、を特徴と
する半導体作製方法である。
Another structure of the present invention is that an amorphous silicon film formed on a flat glass substrate is crystallized by heating, and the glass substrate is placed on a table having a convex curved surface. The glass substrate is placed, heated at a temperature near the strain point of the glass substrate for a predetermined time, and then gradually cooled, and then
Laser irradiation is performed on the silicon film, which is a semiconductor manufacturing method.

【0029】上述したように、ガラス基板上に形成され
る薄膜トランジスタ等の製造工程においては、該ガラス
基板上の非晶質珪素膜を熱アニールする工程後に、該ガ
ラス基板はそり変形をおこす。
As described above, in the manufacturing process of a thin film transistor or the like formed on a glass substrate, the glass substrate is warped after the step of thermally annealing the amorphous silicon film on the glass substrate.

【0030】このようなそり変形した基板にレーザーを
照射すると、基板の場所々々でレーザー光の焦点が異な
り、その結果、結晶性が基板面内において不均一とな
る。
When a laser beam is applied to such a warped substrate, the focal point of the laser beam varies from place to place on the substrate, resulting in non-uniform crystallinity in the plane of the substrate.

【0031】そこで、本発明の1つでは、熱アニール工
程後において、ガラス基板を平坦な状態にする。その後
レーザー照射を行うことで、基板面内において均一な結
晶化を行わしめることができる。
Therefore, in one aspect of the present invention, the glass substrate is made flat after the thermal annealing process. After that, by performing laser irradiation, uniform crystallization can be performed in the plane of the substrate.

【0032】図6に本発明方法の一例を示す。本発明の
第一は、図6に示すように、珪素膜の成膜後の熱アニー
ル工程(加熱結晶化および徐冷)後のガラス基板(凹型
に変形している)の曲面と、概略対称な曲面である、凸
曲面を有する台(ステージ)の上に、凹型に変形した前
記ガラス基板を載置する。該ガラス基板の歪み点温度付
近の温度にて加熱を行って、該ガラス基板を変形させて
該台の凸曲面に従って密着させる。
FIG. 6 shows an example of the method of the present invention. The first aspect of the present invention is, as shown in FIG. 6, roughly symmetrical with the curved surface of the glass substrate (deformed into a concave shape) after the thermal annealing process (heat crystallization and slow cooling) after the silicon film is formed. The glass substrate deformed into a concave shape is placed on a stage (stage) having a convex curved surface that is a curved surface. Heating is performed at a temperature near the strain point temperature of the glass substrate to deform the glass substrate and bring them into close contact with each other according to the convex curved surface of the table.

【0033】その後徐冷する。この徐冷の際、珪素膜は
ガラス基板よりも高い収縮を示し、その結果、ガラス基
板は、凸曲面型から平坦な状態となる。
After that, it is gradually cooled. During this slow cooling, the silicon film shows a higher shrinkage than the glass substrate, and as a result, the glass substrate changes from the convex curved surface type to the flat state.

【0034】また、本発明の他の構成は、非晶質の珪素
膜が成膜された平坦なガラス基板を、凸曲面を有する台
の上に設置し、前記ガラス基板を、該ガラス基板の歪み
点付近の温度にて、所定の時間加熱し、その後徐冷する
ことを有することを特徴とする半導体作製方法である。
Further, according to another structure of the present invention, a flat glass substrate on which an amorphous silicon film is formed is placed on a table having a convex curved surface, and the glass substrate is attached to the glass substrate. It is a semiconductor manufacturing method characterized by comprising heating at a temperature near a strain point for a predetermined time and then gradually cooling.

【0035】また、本発明の他の構成は、非晶質の珪素
膜が成膜された平坦なガラス基板を、凸曲面を有する台
の上に設置し、前記ガラス基板を、該ガラス基板の歪み
点付近の温度にて、所定の時間加熱し、その後徐冷し、
その後、前記珪素膜に対し、レーザー照射を行うこと、
を特徴とする半導体作製方法である。
Further, according to another structure of the present invention, a flat glass substrate on which an amorphous silicon film is formed is placed on a table having a convex curved surface, and the glass substrate is attached to the glass substrate. Heat at a temperature near the strain point for a specified time, then slowly cool,
Then, laser irradiation is performed on the silicon film,
Is a method for manufacturing a semiconductor.

【0036】図7に本発明方法の一例を示す。他の本発
明は、非晶質珪素膜を熱アニールにより結晶化させるに
際し、ガラス基板を図7に見られるような凸曲面型の台
(ステージ)に載せ、凸曲面型に基板を変形させるよ
う、加熱処理を行うことを特徴とする。
FIG. 7 shows an example of the method of the present invention. According to another aspect of the present invention, when crystallizing an amorphous silicon film by thermal annealing, a glass substrate is placed on a convex curved surface type stage (stage) as shown in FIG. 7, and the substrate is deformed into a convex curved surface type. The heat treatment is performed.

【0037】すると、加熱処理の最中、ガラス基板は、
熱による粘性の低下と基板の自重により、前記台の凸表
面に沿う。この状態を維持したまま加熱処理が行われ、
該加熱処理終了後、基板を徐冷する。
Then, during the heat treatment, the glass substrate is
It follows the convex surface of the table due to the decrease in viscosity due to heat and the weight of the substrate. Heat treatment is performed while maintaining this state,
After completion of the heat treatment, the substrate is gradually cooled.

【0038】このとき、珪素膜はガラス基板よりも高い
収縮を示し、ガラス基板は凸曲面型から平坦な状態に戻
る。このようにして、ガラス基板の平坦化と半導体被膜
の結晶化を同時に行うことができる。
At this time, the silicon film shows a higher shrinkage than the glass substrate, and the glass substrate returns from the convex curved surface type to the flat state. In this way, the flattening of the glass substrate and the crystallization of the semiconductor film can be performed simultaneously.

【0039】上記ガラス基板平坦化処理に必要な温度
は、基板の歪み点温度の70%〜115%の範囲に入っ
ていると、基板平坦化の効果があった。
When the temperature required for the flattening treatment of the glass substrate is within the range of 70% to 115% of the strain point temperature of the substrate, the flattening effect of the substrate was obtained.

【0040】加熱温度が、基板の歪み点温度の70%よ
り低くなると、基板が全く変形しないか変形に多大な時
間を要する。一方、加熱温度が、基板の歪み点温度の1
15%より高くなると、基板の変形が激しく、冷却後に
おいて、基板の形が定まらなくなる。
When the heating temperature is lower than 70% of the strain point temperature of the substrate, the substrate is not deformed at all or requires a long time for the deformation. On the other hand, the heating temperature is 1 of the strain point temperature of the substrate.
When it is higher than 15%, the deformation of the substrate is so severe that the shape of the substrate becomes uncertain after cooling.

【0041】また、ガラス基板の平坦化と共に、非晶質
珪素膜の結晶化も同時に行う場合に、結晶性を高めるた
めには、温度は高ければ高いほど良いが、上記温度範囲
でも充分結晶性の改善が確認された。なお、これらの温
度範囲は絶対零度を基準とした場合の値である。
When the amorphous silicon film is crystallized simultaneously with the flattening of the glass substrate, the higher the temperature is, the better the crystallinity is. However, the crystallinity is sufficiently within the above temperature range. The improvement was confirmed. Note that these temperature ranges are values based on absolute zero.

【014】図8に本発明方法の一例を示す。本発明の他
の構成は、図8に示すように、珪素膜の成膜後のガラス
基板を、該基板の端部を押さえつける等により、凸曲面
を有する台(ステージ)沿わせて設置し、加熱前の状態
において、前記ガラス基板を前記凸曲面にしたがって変
形させておく。
FIG. 8 shows an example of the method of the present invention. As shown in FIG. 8, another configuration of the present invention is to install a glass substrate on which a silicon film has been formed along a table (stage) having a convex curved surface by pressing an edge of the substrate or the like, In the state before heating, the glass substrate is deformed according to the convex curved surface.

【0042】該ステージは基板の汚染を防ぐ意味で石英
で作ることが好ましい。この状態を維持したまま、該ガ
ラス基板を加熱し、この状態で該ガラス基板に成膜され
た珪素膜に対しレーザーアニールを行う。なお、このと
きの加熱温度は、室温から該ガラス基板の歪み点温度の
70%の温度までの範囲とする。
The stage is preferably made of quartz in order to prevent contamination of the substrate. While maintaining this state, the glass substrate is heated, and in this state, laser annealing is performed on the silicon film formed on the glass substrate. The heating temperature at this time is in the range from room temperature to 70% of the strain point temperature of the glass substrate.

【0043】加熱温度がガラス基板の歪み点温度の70
%を越えると、ガラス基板に熱変形が生じやすくなり、
徐冷後に、基板が平坦にもどりにくくなる。室温以下に
不必要に低温にした場合、熱が奪われ結晶化が不十分と
なる。
The heating temperature is 70 which is the strain point temperature of the glass substrate.
When it exceeds%, the glass substrate is likely to be thermally deformed,
After gradual cooling, it becomes difficult for the substrate to return to a flat surface. When the temperature is unnecessarily lowered to room temperature or lower, heat is taken and crystallization becomes insufficient.

【0044】その後、徐冷する。この徐冷の際、珪素膜
はガラス基板よりも高い収縮を示し、その結果、ガラス
基板は、凸曲面型から平坦な状態となる。
After that, it is gradually cooled. During this slow cooling, the silicon film shows a higher shrinkage than the glass substrate, and as a result, the glass substrate changes from the convex curved surface type to the flat state.

【0045】図9に基板加熱装置の例を示す。基板の加
熱方法は、図9に示すような方式で行うと、曲面を有す
る基板に対し、効率よく加熱できる。すなわち、基板下
にヒーターを有する台を設置し、該ヒーターでヘリウム
ガスを温め、さらに、加熱されたヘリウムガスを基板の
下で循環させることにより基板を所望の温度に保つこと
ができる。ここでヘリウムガスを使用するのは、熱伝導
率が大きいからである。
FIG. 9 shows an example of the substrate heating device. When the substrate is heated by the method shown in FIG. 9, a substrate having a curved surface can be efficiently heated. That is, it is possible to maintain the substrate at a desired temperature by installing a table having a heater under the substrate, warming the helium gas by the heater, and circulating the heated helium gas under the substrate. Helium gas is used here because it has a high thermal conductivity.

【015】また、本発明の他の構成は、図10に示すよ
うに、珪素膜の成膜後のガラス基板を凸のU字曲面を有
する台(ステージ)の上に押しつけることで、前記ガラ
ス基板を凸のU字曲面に湾曲させる。
Further, according to another structure of the present invention, as shown in FIG. 10, the glass substrate after the silicon film is formed is pressed onto a table (stage) having a convex U-shaped curved surface, so that the glass The substrate is curved into a convex U-shaped curved surface.

【0046】この状態を維持したまま、該ガラス基板を
加熱し、この状態で該ガラス基板に成膜された珪素膜に
対しレーザーアニールを行う。
While maintaining this state, the glass substrate is heated, and in this state, laser annealing is performed on the silicon film formed on the glass substrate.

【0047】このときの加熱温度は、室温から該ガラス
基板のひずみ点温度の70%の温度までの範囲とする。
加熱方法は図9に示した方法が好ましい。
The heating temperature at this time is from room temperature to 70% of the strain point temperature of the glass substrate.
The heating method is preferably the method shown in FIG.

【0048】加熱温度がガラス基板の歪み点温度の70
%を越えると、ガラス基板に熱変形が生じやすくなり、
徐冷後に、基板が平坦にもどりにくくなる。室温以下に
不必要に低温にした場合、熱が奪われ結晶化が不十分と
なる。
The heating temperature is 70 which is the strain point temperature of the glass substrate.
When it exceeds%, the glass substrate is likely to be thermally deformed,
After gradual cooling, it becomes difficult for the substrate to return to a flat surface. When the temperature is unnecessarily lowered to room temperature or lower, heat is taken and crystallization becomes insufficient.

【0049】なお、レーザーアニールに使用するレーザ
ービームは線状に加工されている。線状に加工するの
は、レーザー加工の効率を上げるためである。
The laser beam used for laser annealing is processed into a linear shape. The linear processing is performed to improve the efficiency of laser processing.

【0050】図11に、レーザー照射法の例を示す。図
11において、レーザービームの焦点が、常に一定の高
さであるように、台(ステージ)の高さが、基板の湾曲
の度合いに合わせて変動する。
FIG. 11 shows an example of the laser irradiation method. In FIG. 11, the height of the stage (stage) changes according to the degree of curvature of the substrate so that the focus of the laser beam is always constant.

【0051】基板の湾曲の度合いは、台の形状や、基板
の厚さ等により、予め分かるので、そのデータを基に、
台の高さを変動させることで、線状レーザービームの焦
点は、基板の湾曲の度合いに係わらず、一定のままでよ
く、光学系はそのままとし、平坦な基板を用いた場合と
実質的に同等な条件で、レーザーアニールを行うことが
できる。
The degree of curvature of the substrate can be known in advance from the shape of the table, the thickness of the substrate, etc. Therefore, based on the data,
By changing the height of the table, the focus of the linear laser beam can be kept constant regardless of the degree of curvature of the substrate, and the optical system can be left unchanged, which is substantially the same as when a flat substrate is used. Laser annealing can be performed under equivalent conditions.

【0052】すなわち、図10に示すような、U字型に
湾曲した曲面に対して、線状レーザービームを照射する
には、図11のようにレーザーを照射すれば、基板が湾
曲しているにも係わらず、均質なレーザー照射を行うこ
とができ、平坦な基板同様の、高い加工効率やレーザー
アニールの均質性が得られる。
That is, in order to irradiate a linear laser beam on a curved surface curved in a U shape as shown in FIG. 10, the substrate is curved as shown in FIG. Nevertheless, uniform laser irradiation can be performed, and high processing efficiency and homogeneity of laser annealing can be obtained similarly to a flat substrate.

【0053】これは線状レーザービームを、U字曲面に
照射する場合であるが、線状ではなく四角形状のレーザ
ービームを用い、凸曲面に対してレーザー照射を行う場
合においても、同様に実施することができる。
This is a case of irradiating a U-shaped curved surface with a linear laser beam, but the same procedure is performed when a laser beam having a rectangular shape instead of a linear shape is used to irradiate a convex curved surface. can do.

【0054】もちろん、基板の高さではなく、レンズの
調整により、レーザービームの焦点を変動させてもよ
い。しかし、レーザービームの焦点を変動させるには、
被照射面におけるレーザービームのエネルギー分布や、
焦点深度などが変化しないような光学的な工夫が必要と
される場合がある。
Of course, the focus of the laser beam may be changed by adjusting the lens instead of the height of the substrate. However, to change the focus of the laser beam,
The energy distribution of the laser beam on the irradiated surface,
There may be a case where an optical device that does not change the depth of focus is required.

【0055】その後、徐冷する。この徐冷の際、珪素膜
はガラス基板よりも高い収縮を示し、その結果、ガラス
基板は、凸のU字曲面の湾曲状態から平坦な状態とな
り、結晶性珪素膜を有する平坦な基板を得ることができ
る。
After that, it is gradually cooled. During this slow cooling, the silicon film shows a higher shrinkage than the glass substrate, and as a result, the glass substrate changes from the curved state of the convex U-shaped curved surface to the flat state, and a flat substrate having a crystalline silicon film is obtained. be able to.

【0056】本出願人は、基板上に薄膜トランジスタを
形成するためのあらゆる工程の基板形状に対する影響を
調べたところ、珪素膜の結晶化のための加熱処理前後の
基板変形が最も顕著で、その後の工程では、目立った変
形はみられなかった。よって、レーザー照射直前に基板
を極めて平坦な状態に加工しておけば、全工程終了後の
基板も、かなり平坦な状態を保つことができる。
The Applicant examined the influence of all steps for forming a thin film transistor on the substrate shape on the substrate, and found that the substrate deformation before and after the heat treatment for crystallizing the silicon film was the most prominent, and the subsequent deformation. No noticeable deformation was observed in the process. Therefore, if the substrate is processed into an extremely flat state immediately before laser irradiation, the substrate after all the steps can be kept in a considerably flat state.

【0057】したがって、本発明方法により、結晶性が
基板面内において極めて均一な結晶性珪素膜を得、ま
た、平坦な基板を得ることができる。
Therefore, according to the method of the present invention, it is possible to obtain a crystalline silicon film whose crystallinity is extremely uniform in the plane of the substrate and a flat substrate.

【0058】本発明の場合、該ガラス基板の表面の粗
さ、うねりは、厚さ1.1mm、大きさ100mm×1
00mmの基板において、およそ10μm以下で納める
ことができる。
In the case of the present invention, the roughness and waviness of the surface of the glass substrate have a thickness of 1.1 mm and a size of 100 mm × 1.
In a 00 mm substrate, it can be accommodated in about 10 μm or less.

【0059】また、基板の大きさが500mm角程度
(例えば、370×400mm2 、400×500mm
2 、550×650mm2 、の大きさ)厚さが0. 5〜
0. 7mm程度の場合、非晶質珪素膜の熱結晶化、冷却
後の基板のそりが生じる度合いは、その高低差が、1〜
2mmになることもあるが、本発明方法により、実質的
に平坦な基板とすることができる。
The size of the substrate is about 500 mm square (for example, 370 × 400 mm 2 , 400 × 500 mm).
2 , 550 x 650 mm 2 , the thickness is 0.5-
When the thickness is about 0.7 mm, the degree of height difference between the thermal crystallization of the amorphous silicon film and the warpage of the substrate after cooling is 1 to
Although it may be 2 mm, a substantially flat substrate can be obtained by the method of the present invention.

【0060】なお、ガラス基板を載置するための台が有
する凸曲面、U字型曲面は、載置されるガラス基板の大
きさ、厚さ、材質、被膜の種類や膜厚、その他種々の条
件により決定される。
The convex curved surface and the U-shaped curved surface of the table on which the glass substrate is mounted have various sizes such as the size, thickness, material of the glass substrate to be mounted, the type and thickness of the coating, and various other factors. Determined by the conditions.

【0061】基板が大面積化するほど、基板の湾曲の程
度は大きくなる。また、2次元的に湾曲することにな
る。従って、100mm×100mm程度のガラス基板
の場合には、基板が載置される台は、1方向のみに湾曲
しているU字型の凸曲面を有する形状とすればよい。こ
の場合には、台が有する逆U字型の凸曲面は、該凸曲面
上の前記ガラス基板が載置される領域において、該領域
の中央部分と、前記領域の端部の最も低い部分との高低
差が20〜200μm、好ましくは50μm程度である
ことが望ましい。
The larger the area of the substrate, the greater the degree of curvature of the substrate. In addition, it will be two-dimensionally curved. Therefore, in the case of a glass substrate having a size of about 100 mm × 100 mm, the table on which the substrate is placed may have a U-shaped convex curved surface that is curved in only one direction. In this case, the inverted U-shaped convex curved surface of the pedestal has a central portion of the convex curved surface in the region where the glass substrate is placed and a lowest portion of the end of the region. It is desirable that the difference in height is 20 to 200 μm, preferably about 50 μm.

【0062】また、基板の大きさが500mm角程度に
大面積化する場合には、ガラス基板は2方向に湾曲する
場合があるため、2方向の断面が逆U字型となるような
凸曲面を有する台を使用することが好ましい。大面積の
ガラス基板を使用する場合には、台の凸曲面上の前記ガ
ラス基板が載置される領域において、該領域の中央部分
と、前記領域の端部の最も低い部分との高低差が1〜2
mm程度であることが望ましい。
When the size of the substrate is increased to about 500 mm square, the glass substrate may be curved in two directions, so that the cross section in the two directions is an inverted U-shaped convex curved surface. It is preferable to use a table having When a large-area glass substrate is used, in the region where the glass substrate is placed on the convex curved surface of the table, there is a difference in height between the central portion of the region and the lowest portion of the end of the region. 1-2
It is preferably about mm.

【0063】本発明の作製方法に従って形成された結晶
性珪素膜を用いて、複数のTFTを形成したところ、T
FTのしきい値電圧の分布を、基板面内において極めて
均一なものとすることができる。この効果は、基板が大
面積になればなるほど大きい。
When a plurality of TFTs were formed using the crystalline silicon film formed according to the manufacturing method of the present invention, T
The distribution of the threshold voltage of the FT can be made extremely uniform in the plane of the substrate. This effect becomes larger as the area of the substrate becomes larger.

【0064】また、本発明方法を用いて、画素用や駆動
用の結晶性シリコン薄膜トランジスタをガラス基板上に
設け、この基板を用いて液晶ディスプレイを形成する
と、本発明方法によりガラス基板を極めて良好に平坦化
することができるため、セル組が容易かつ確実に行える
といった利点もある。この場合、熱結晶化後のレーザー
照射による結晶化工程が無い場合でも、基板の平坦化と
いう本発明の効果は有効となる。
Further, when a crystalline silicon thin film transistor for pixels or driving is provided on a glass substrate by using the method of the present invention and a liquid crystal display is formed by using this substrate, the glass substrate can be made extremely excellent by the method of the present invention. Since the cells can be flattened, there is also an advantage that cell assembly can be performed easily and surely. In this case, even if there is no crystallization process by laser irradiation after thermal crystallization, the effect of the present invention of flattening the substrate is effective.

【0065】[0065]

【実施例】【Example】

〔実施例1〕実施例の作製工程を図1に示す。まず、ガ
ラス基板(本実施例では400×500mm角、厚さ
0. 7mmのコーニング1737を用いる。無論、その
他のガラス基板を用いても良い。例えば、コーニング7
059、OA2 、NA45等。)101上に厚さ2000Åの
下地酸化珪素膜102と、そのさらに上に厚さ500Å
のアモルファスシリコン膜103を プラズマCVD法
により連続的に成膜した。
[Embodiment 1] FIG. 1 shows the manufacturing process of the embodiment. First, a glass substrate (in this embodiment, a Corning 1737 of 400 × 500 mm square and a thickness of 0.7 mm is used. Of course, another glass substrate may be used. For example, Corning 7
059, OA2, NA45, etc. ) 101 on the base silicon oxide film 102 having a thickness of 2000 Å, and 500 Å further on it
The amorphous silicon film 103 was continuously formed by the plasma CVD method.

【0066】そして、10ppmの酢酸ニッケル水溶液
をシリコン表面に塗布し、スピンコート法により酢酸ニ
ッケル層を形成した。酢酸ニッケル水溶液には界面活性
剤を添加するとよりよかった。酢酸ニッケル層は極めて
薄いので、膜状となっているとは限らないが、以後の工
程に於ける問題はない。(図1(A))
Then, a 10 ppm nickel acetate aqueous solution was applied to the silicon surface to form a nickel acetate layer by spin coating. It was better to add a surfactant to the nickel acetate aqueous solution. Since the nickel acetate layer is extremely thin, it is not always in the form of a film, but there is no problem in the subsequent steps. (Fig. 1 (A))

【0067】そして、当該ガラス基板を550℃で4時
間熱アニールすることにより、シリコン膜を結晶化させ
る。このとき、ニッケルが結晶の核の役割を果たし、シ
リコン膜の結晶化を促進させる。なお、コーニング17
37基板の歪み点温度は667℃であり、上記550℃
のアニール温度は歪み点温度以下である。
Then, the glass substrate is thermally annealed at 550 ° C. for 4 hours to crystallize the silicon film. At this time, nickel plays a role of a crystal nucleus and promotes crystallization of the silicon film. In addition, Corning 17
The strain point temperature of the 37 substrate is 667 ° C, which is 550 ° C above.
The annealing temperature is less than the strain point temperature.

【0068】上記熱結晶化後、該ガラス基板を徐冷する
と、珪素膜が収縮し、基板には凹型のそりが生じる。
When the glass substrate is gradually cooled after the above thermal crystallization, the silicon film shrinks and a concave warpage occurs on the substrate.

【0069】550℃、4時間という低温(コーニング
1737の歪み点温度以下)、短時間で処理できるのは
ニッケルの機能による。詳細については特開平6ー24
4104号公報に記されている。該公報では、熱アニー
ルの際の温度がガラス基板の歪み点温度を越えないよ
う、例えば550℃(歪み点温度以下)、4時間の熱ア
ニールを行うよう明記してあるが、この温度は熱結晶化
の際に、ガラス基板の著しい変形をさけるために定めた
ものである。
It is due to the function of nickel that it can be processed at a low temperature of 550 ° C. for 4 hours (below the strain point temperature of Corning 1737) and in a short time. For details, see JP-A-6-24.
4104 publication. In this publication, it is specified that the temperature at the time of thermal annealing does not exceed the strain point temperature of the glass substrate, for example, thermal annealing is performed for 4 hours at 550 ° C. (below the strain point temperature). It is defined in order to prevent the glass substrate from being significantly deformed during crystallization.

【0070】触媒元素の濃度は、1×1015〜1019
子/cm3 であると好ましかった。1×1019原子/c
3 以上の高濃度ではシリコンに金属的性質が表れて、
半導体特性が消滅してしまった。本実施例記載の珪素膜
中の触媒元素の濃度は、膜中における最小値で1×10
19〜5×1018原子/cm3 であった。なお、これらの
値は、2次イオン質量分析法(SIMS)により分析、
測定した珪素膜中の触媒元素の濃度の最小値である。
The concentration of the catalytic element was preferably 1 × 10 15 to 10 19 atoms / cm 3 . 1 × 10 19 atoms / c
At high concentration of m 3 or more, metallic properties appear in silicon,
The semiconductor characteristics have disappeared. The concentration of the catalytic element in the silicon film described in this example is 1 × 10 6 as the minimum value in the film.
It was 19 to 5 × 10 18 atoms / cm 3 . These values are analyzed by secondary ion mass spectrometry (SIMS),
It is the minimum value of the concentration of the catalytic element in the measured silicon film.

【0071】さて、上記熱結晶化工程後のガラス基板の
そりを修正する為に、図6に示すような、凸曲面を有す
る台の上に当該ガラス基板を乗せ、適当な熱(350℃
から600℃程度で数時間)を加える。凸曲面は、ガラ
ス基板のそりと概略対称な曲面を有している。
In order to correct the warp of the glass substrate after the thermal crystallization step, the glass substrate is placed on a table having a convex curved surface as shown in FIG.
To 600 ° C. for several hours). The convex curved surface has a curved surface that is substantially symmetrical to the warp of the glass substrate.

【0072】するとガラス基板は、自重と熱により前記
台に沿う形で変形する。この状態で当該ガラス基板を徐
冷していくと、基板に成膜された珪素膜が、ガラス基板
よりも高い収縮を起こすため、結果として、極めて平坦
なガラス基板を得ることができる。
Then, the glass substrate is deformed by its own weight and heat along the table. When the glass substrate is gradually cooled in this state, the silicon film formed on the substrate contracts higher than that of the glass substrate, and as a result, an extremely flat glass substrate can be obtained.

【0073】このようにして得られた結晶性珪素膜の結
晶性をさらに高めるために、大出力パルスレーザーであ
るエキシマレーザーを該膜に照射する。
In order to further enhance the crystallinity of the crystalline silicon film thus obtained, the film is irradiated with an excimer laser which is a high-power pulse laser.

【0074】レーザーアニール装置の概要を以下に示
す。図12には本実施例で使用するレーザーアニール装
置の概念図を示す。図12のレーザーアニール装置は、
マルチチャンバー方式であり、ローダー/アンローダー
室から搬入され、アライメント室にて位置決めされた基
板を、トランスファー室を介して、該トランスファー室
に設けられた基板搬送用ロボットにより、各室に運び、
基板毎に連続して処理されるものである。
The outline of the laser annealing apparatus is shown below. FIG. 12 shows a conceptual diagram of the laser annealing apparatus used in this example. The laser annealing apparatus shown in FIG.
It is a multi-chamber system, and the substrate loaded from the loader / unloader chamber and positioned in the alignment chamber is transferred to each chamber through the transfer chamber by the substrate transfer robot provided in the transfer chamber.
It is processed continuously for each substrate.

【0075】基板は、初めに熱処理室に搬入され、予備
加熱等の熱処理の後、レーザーアニール室にてレーザー
アニールが施され、その後徐冷室に運ばれて徐冷のの
ち、ローダー/アンローダー室へと移動して、外に打れ
る。
The substrate is first carried into the heat treatment chamber, subjected to heat treatment such as preheating, laser annealed in the laser annealing chamber, then transported to the slow cooling chamber and slowly cooled, and then the loader / unloader. You can move to the room and hit outside.

【0076】なお、該レーザーアニール装置のパルスご
とのエネルギーのバラツキは、3σで±3%以内に収ま
っている。
The variation in energy for each pulse of the laser annealing apparatus is within ± 3% at 3σ.

【0077】これよりもバラツキの大きいパルスレーザ
ーを用いても構わないが、焦点深度がせばまる。なお、
3σで±10%以上のものは、本発明には適さない。
A pulse laser having a larger variation than this may be used, but the depth of focus is limited. In addition,
Those having 3σ of ± 10% or more are not suitable for the present invention.

【0078】発振器としてLUMNICS社製EX74
8を用いた。発振されるレーザー光は、KrFエキシマ
レーザー(波長248nm、パルス幅25ns)であ
る。
EX74 manufactured by LUMNICS as an oscillator
8 was used. The oscillated laser light is a KrF excimer laser (wavelength 248 nm, pulse width 25 ns).

【0079】勿論、他のエキシマレーザーさらには他の
方式のレーザーを用いることもできる。ただし、パルス
発振のレーザー光を用いる必要がある。
Of course, other excimer lasers and lasers of other systems can be used. However, it is necessary to use pulsed laser light.

【0080】このレーザーアニール装置は周囲に対する
密閉性を有しており、不純物による汚染を防いでいる。
また、レーザー照射時の雰囲気制御機能を有している。
また、基板を加熱する機能も有しており、レーザー照射
時の被照射物を所望の温度に保つことができる。
This laser annealing apparatus has a hermetic sealing property with respect to the surroundings and prevents contamination by impurities.
It also has an atmosphere control function during laser irradiation.
Further, it also has a function of heating the substrate, so that the object to be irradiated can be kept at a desired temperature during laser irradiation.

【0081】発振されたレーザー光は、そのビーム形状
の変形のために、図13に示すような光学系に導入され
る。図13に光学系の例を示す。
The oscillated laser light is introduced into an optical system as shown in FIG. 13 due to the deformation of its beam shape. FIG. 13 shows an example of the optical system.

【0082】光学系に入射する直前のレーザー光のビー
ムは、3×2cm2 程度の長方形であるが、該光学系によ
って、長さ10〜30cm、幅0.01〜0.3 cm程度の細長い
ビーム(線状ビーム)に加工される。
The beam of the laser light immediately before entering the optical system is a rectangle of about 3 × 2 cm 2 , and depending on the optical system, an elongated beam (length of 10 to 30 cm, width of 0.01 to 0.3 cm) (linear shape) is used. Beam).

【0083】また、この光学系を通った後の線状レーザ
ービームの幅方向におけるエネルギー密度分布は図15
の(b)に示すような台形形状となっている。本光学系
を経たレーザー光のエネルギーは、最大で800mJ/
ショットである。
The energy density distribution in the width direction of the linear laser beam after passing through this optical system is shown in FIG.
It has a trapezoidal shape as shown in FIG. The maximum energy of the laser light that has passed through this optical system is 800 mJ /
It is a shot.

【0084】レーザー光をこのような細長いビームに加
工するのは、加工性を向上させるためである。即ち、線
状のビームが試料に照射されるとき、もし、ビームの長
さが試料の幅よりも長ければ、試料を1方向に移動させ
ることで、試料全体に対してレーザー光を照射すること
ができる。
The reason why the laser beam is processed into such an elongated beam is to improve the processability. That is, when the sample is irradiated with a linear beam, if the beam length is longer than the sample width, the sample is moved in one direction to irradiate the sample with laser light. You can

【0085】一方、ビームの長さが試料の幅よりも短い
場合でも、長方形のビームと比較すると加工の手間がか
からない。しかし、この場合、ビームを、試料に対して
相対的に、上下左右に動かす必要性が生じる。
On the other hand, even when the length of the beam is shorter than the width of the sample, it takes less time and labor than the rectangular beam. However, in this case, it is necessary to move the beam vertically and horizontally relative to the sample.

【0086】レーザー光が照射される基板(試料)のス
テージ(台)はコンピュータにより制御されており線状
レーザービームの線方向に対して直角に動くように設計
されている。また、基板の高さも変動できるようになっ
ている。
The stage of the substrate (sample) irradiated with the laser light is controlled by a computer and is designed to move at a right angle to the line direction of the linear laser beam. Also, the height of the substrate can be changed.

【0087】さらに、該ビームの線方向に対して動く機
能をステージにつけておくと、ビーム幅が試料に対して
短い場合でも、試料全体に対するレーザー加工が可能と
なる。
Furthermore, if the stage is provided with a function of moving in the line direction of the beam, laser processing can be performed on the entire sample even if the beam width is shorter than that of the sample.

【0088】レーザービームを線状レーザーに加工する
光学系の内部の光路(図13)の説明をする。
The optical path inside the optical system for processing the laser beam into a linear laser (FIG. 13) will be described.

【0089】該光学系に入射したレーザー光は、シリン
ドリカル凹レンズB、シリンドリカル凸レンズC(レン
ズB、Cを総称してビームエキスパンダと呼ぶ)、フラ
イアイレンズD、D2を通過する。
The laser light incident on the optical system passes through a cylindrical concave lens B, a cylindrical convex lens C (lenses B, C are collectively called a beam expander), and fly-eye lenses D, D2.

【0090】さらに、第1のシリンドリカルレンズとし
て、シリンドリカル凸レンズE、線状化させるビームの
線方向の均質性を良くするために設けられる第2のシリ
ンドリカルレンズとして、シリンドリカル凸レンズFを
通過し、ミラーGを介して、シリンドリカルレンズHに
よって集束され、被照射面に照射される。
Further, as a first cylindrical lens, a cylindrical convex lens E, and as a second cylindrical lens provided to improve the homogeneity of the beam to be linearized in the line direction, it passes through a cylindrical convex lens F and a mirror G. It is focused by the cylindrical lens H via the, and the surface to be irradiated is irradiated.

【0091】シリンドリカルレンズA、B間が230m
m、フライアイレンズD、D2間が230mm、フライ
アイレンズDとシリンドリカルレンズEとの間が650
mm、シリンドリカルレンズFと被照射面との間が65
0mm(それぞれ各レンズの焦点距離の和)とした。も
ちろん、これらは、状況に応じて変化させうる。シリン
ドリカルレンズHには、焦点距離が120mmの物を用
いる。
230 m between the cylindrical lenses A and B
230 mm between the fly-eye lens D and D2, and 650 between the fly-eye lens D and the cylindrical lens E.
mm, 65 between the cylindrical lens F and the illuminated surface
It was set to 0 mm (the sum of the focal lengths of the respective lenses). Of course, these can be changed depending on the situation. As the cylindrical lens H, an object having a focal length of 120 mm is used.

【0092】焦点におけるレーザービームのエネルギー
分布の形状を、レンズHを上下(J方向)に変化させる
ことで、台形状にする。
The shape of the energy distribution of the laser beam at the focus is made trapezoidal by changing the lens H up and down (J direction).

【0093】被照射面をレンズHに対して相対的に上下
させる(J方向)ことによって、被照射面上(焦点)で
のレーザービームのエネルギー分布の形状を、矩形に近
いものから台形に近いものまで変形させることができる
(図13の下図参照。これらの形をよりシャープにする
には、レーザー光路の途中にスリットを入れるとよ
い)。光学系は、本発明に必要なビームに変形できれば
どの様なものでも良い。
By moving the surface to be irradiated up and down relative to the lens H (direction J), the shape of the energy distribution of the laser beam on the surface to be irradiated (focus) is changed from a shape close to a rectangle to a shape close to a trapezoid. It can be deformed (see the lower diagram of Fig. 13. To make these shapes sharper, it is better to make a slit in the laser optical path). The optical system may be of any type as long as it can be transformed into the beam required for the present invention.

【0094】レーザービームは線状に整形され、被照射
部分でのビーム面積は125mm×1mmとする。ビー
ムの線幅は、レーザービームのエネルギー最高値の半値
幅としている。
The laser beam is shaped into a linear shape, and the beam area at the irradiated portion is 125 mm × 1 mm. The line width of the beam is the half width of the maximum energy of the laser beam.

【0095】また線状レーザービームの線幅方向のエネ
ルギープロファイル(エネルギー分布)は、図15
(b)において、L1=0.4mm、L2、L3=0.
25mmと、疑似台形状の分布を有しており、不等式
0.5L1≦L2≦L1、0.5L1≦L3≦L1を満
たしている。このとき、焦点深度を約±400μmを有
せしめることができる。
The energy profile (energy distribution) of the linear laser beam in the line width direction is shown in FIG.
In (b), L1 = 0.4 mm, L2, L3 = 0.
It has a pseudo trapezoidal distribution of 25 mm and satisfies the inequalities 0.5L1 ≦ L2 ≦ L1 and 0.5L1 ≦ L3 ≦ L1. At this time, the depth of focus can be about ± 400 μm.

【0096】この台形状分布のすその広がりの程度は、
レーザの光学系の最終レンズと照射面までの距離で変化
する。レーザー処理中、被照射物の凹凸により、レーザ
の光学系の最終レンズと照射面までの距離が変化する。
The extent of the tail of this trapezoidal distribution is
It changes depending on the distance between the final lens of the laser optical system and the irradiation surface. During the laser processing, the distance between the final lens of the optical system of the laser and the irradiation surface changes due to the unevenness of the irradiation target.

【0097】それに伴い、レーザービームの台形状分布
のすその広がりの程度が変化するが、その変化の範囲
が、前記した不等式の範囲に入っていれば、焦点深度を
約±400μm得られ、ゆえに被照射面の凹凸が±40
0μm以下であれば、均質なレーザー処理が可能とな
る。
Along with this, the extent of the spread of the trapezoidal distribution of the laser beam changes, but if the range of the change falls within the range of the above inequality, the depth of focus is about ± 400 μm, and therefore, Irregularity of the irradiated surface is ± 40
If it is 0 μm or less, a homogeneous laser treatment becomes possible.

【0098】これに対し、一般的な、エネルギー分布が
矩形のレーザービームは、焦点深度は約±200μm以
下となり、被照射面の凹凸、高低差の影響をうけ、基板
面内における結晶性が不均一になりやすい。
On the other hand, a general laser beam having a rectangular energy distribution has a depth of focus of about ± 200 μm or less, which is affected by the unevenness of the surface to be irradiated and the height difference, resulting in poor crystallinity in the substrate surface. It tends to be uniform.

【0099】試料は、ステージ(台)上に載せられてお
り、ステージを2mm/s速度で移動させることによっ
て、照射が行われる。レーザー光の照射条件は、レーザ
ー光のエネルギー密度を100〜500mJ/cm2
ここでは300mJ/cm2とし、パルス数を30パルス/
sとする。なお、ここでいうエネルギー密度とは台形状
に作られたビームの上底部分(最大値を有する部分)の
密度を指す。また、レーザー照射時の基板温度は200
℃とした。
The sample is placed on a stage (table), and irradiation is performed by moving the stage at a speed of 2 mm / s. The irradiation conditions of the laser light are such that the energy density of the laser light is 100 to 500 mJ / cm 2 ,
Here, it is set to 300 mJ / cm 2 , and the number of pulses is 30 pulses /
s. The energy density here means the density of the upper bottom portion (portion having the maximum value) of the trapezoidal beam. The substrate temperature during laser irradiation is 200
° C.

【0100】上述のような条件でレーザー照射を行なう
と、試料のある一点に着目した場合、レーザー照射は1
5段階照射になる。これは、1回のビームの通過に0.5
秒かかるので、1回のビームの走査しながらの照射によ
って、一箇所には15パルスの照射が行われるからであ
る。この場合、上記15回の照射において、最初の数回
の照射は徐々にその照射エネルギー密度が大きくなって
いく照射であって、最後の数回が徐々にエネルギー密度
が小さくなっていく照射となる。
When laser irradiation is performed under the above-mentioned conditions, if one point on the sample is focused, the laser irradiation is 1
It will be a 5-step irradiation. This is 0.5 per beam pass
This is because it takes a second, and irradiation of 15 pulses is performed at one location by one irradiation while scanning the beam. In this case, in the above 15 irradiations, the irradiation of the first several times is the irradiation whose irradiation energy density is gradually increased, and the irradiation of the last several times is the irradiation whose energy density is gradually decreased. .

【0101】この様子を図16に模式的に示す。15段
階の前半は徐々にレーザーエネルギーが上がっていき
(図16のAに注目)、後半では徐々にそれが下がって
いく(図16のBに注目)。
This state is schematically shown in FIG. The laser energy gradually increases in the first half of the fifteen stages (note A in FIG. 16), and gradually decreases in the latter half (note B in FIG. 16).

【0102】このようなレーザー光の照射を行うと、単
一のパルスレーザー光を用いて、従来、予備加熱を行う
弱いパルスレーザー光と、結晶化のための強いパルスレ
ーザー光とを用いた2段階照射と同様な効果を与えるこ
とができる。
When such laser light irradiation is performed, a single pulsed laser light is conventionally used, and a weak pulsed laser light for preheating and a strong pulsed laser light for crystallization are conventionally used. The same effect as stepwise irradiation can be provided.

【0103】すなわち、被照射領域に供給されるエネル
ギーが急激に変化することがないので、珪素膜における
急激な相変化を伴わず、表面の荒れや、内部応力の蓄積
等を防ぎ、均一な結晶性を与えることができる。
That is, since the energy supplied to the irradiated region does not change abruptly, the surface of the silicon film is not abruptly changed, surface roughness and internal stress accumulation are prevented, and a uniform crystal is formed. Can give sex.

【0104】また雰囲気制御はここでは特に行わず、大
気中で照射を行う。真空、アルゴン・ヘリウム等の不活
性ガス、水素、窒素等の雰囲気で行なってもよい。(図
1(B))
Atmosphere control is not performed here, and irradiation is performed in the atmosphere. It may be performed in a vacuum, an inert gas such as argon or helium, or an atmosphere such as hydrogen or nitrogen. (Fig. 1 (B))

【0105】次に、作製した結晶性珪素膜を基にして半
導体装置として薄膜トランジスタを作製した。薄膜トラ
ンジスタは、基板上にマトリクス状に配置した。具体的
には作製面積40×50mm2 中に400×300個の
薄膜トランジスタを作製した。以下に、作製工程を示
す。
Next, a thin film transistor was produced as a semiconductor device based on the produced crystalline silicon film. The thin film transistors were arranged in a matrix on the substrate. Specifically, 400 × 300 thin film transistors were produced in a production area of 40 × 50 mm 2 . The manufacturing process is shown below.

【0106】まず、シリコン膜をエッチングして、島状
シリコン領域105を形成した。次に、プラズマCVD
法によって厚さ1200Åの酸化珪素膜106をゲイト
絶縁膜として堆積した。プラズマCVDの原料ガスとし
ては、TEOSと酸素を用いた。成膜時の基板温度は2
50〜380℃、例えば、300℃とした。(図1
(C))
First, the silicon film was etched to form the island-shaped silicon region 105. Next, plasma CVD
A 1200 Å-thick silicon oxide film 106 was deposited as a gate insulating film by the method. TEOS and oxygen were used as source gases for plasma CVD. Substrate temperature during film formation is 2
50-380 degreeC, for example, it was 300 degreeC. (Figure 1
(C))

【0107】引き続いて、スパッタ法によって、厚さ3
000〜8000Å、例えば6000Åのアルミニウム
膜(0. 1〜2%のシリコンを含む)を堆積した。そし
て、アルミニウム膜をエッチングして、ゲイト電極10
7を形成した。(図1(C))
Subsequently, a thickness of 3 is obtained by the sputtering method.
An aluminum film (containing 0.1 to 2% of silicon) of 000 to 8000Å, for example, 6000Å was deposited. Then, the aluminum film is etched to form the gate electrode 10
7 was formed. (Fig. 1 (C))

【0108】次に、イオンドーピング法によって、シリ
コン領域にゲイト電極をマスクとして不純物(ボロン)
を注入した。ドーピングガスとして、水素で1〜10%
に希釈されたジボラン(B26 )、例えば5%のもの
を用いた。加速電圧は60〜90kV、例えば65k
V、ドーズ量は2×1015〜5×1015原子/cm2
例えば、3×1015原子/cm2 とした。イオンドーピ
ング時の基板温度は室温とした。この結果、P型の不純
物領域108(ソース)、109(ドレイン)が形成さ
れた。(図1(D))
Next, impurities (boron) are formed in the silicon region by ion doping using the gate electrode as a mask.
Was injected. Hydrogen as a doping gas 1-10%
Diborane (B 2 H 6 ) diluted to 5%, for example, 5% was used. The acceleration voltage is 60 to 90 kV, for example 65 k
V, the dose amount is 2 × 10 15 to 5 × 10 15 atoms / cm 2 ,
For example, it is set to 3 × 10 15 atoms / cm 2 . The substrate temperature during ion doping was room temperature. As a result, P-type impurity regions 108 (source) and 109 (drain) were formed. (Fig. 1 (D))

【0109】そして、ドーピングされたボロンを活性化
するために、実施例1で使用したKrFエキシマレーザ
ーを用いて光アニールを行なった。レーザーのエネルギ
ー密度は100〜350mJ/cm2 、例えば、250
mJ/cm2 とした。この照射の前に、170mJ/c
2 程度のエネルギーで照射をしておくとさらに結晶性
が上がった。
Then, in order to activate the doped boron, optical annealing was performed using the KrF excimer laser used in Example 1. The energy density of the laser is 100 to 350 mJ / cm 2 , for example, 250.
mJ / cm 2 . Before this irradiation, 170mJ / c
Irradiation with energy of about m 2 further increased the crystallinity.

【0110】レーザー照射の方法は以下のようにする。
すなわち、線状レーザービームを非照射物に対し相対的
にずらしながら照射を行う。線状レーザーをずらしてい
く方向は線状レーザーと概略直角とした。このとき、被
照射物の1点に注目すると、2〜20ショットのレーザ
ー光が照射されるようにした。また、レーザー照射時の
基板温度は200℃とした。その後、窒素雰囲気中で2
時間、450℃の熱アニールを行った。(図1(E))
The laser irradiation method is as follows.
That is, irradiation is performed while shifting the linear laser beam relative to the non-irradiated object. The direction in which the linear laser was shifted was approximately at a right angle to the linear laser. At this time, focusing on one point of the object to be irradiated, laser light of 2 to 20 shots was irradiated. The substrate temperature during laser irradiation was 200 ° C. Then, in a nitrogen atmosphere, 2
Thermal annealing was performed at 450 ° C. for an hour. (FIG. 1 (E))

【0111】続いて、厚さ6000Åの酸化珪素膜11
0を層間絶縁物としてプラズマCVD法によって形成
し、これにコンタクトホールを開孔した。そして、金属
材料、例えば、チタンとアルミニウムの多層膜によって
TFTのソース、ドレインの電極・配線111、112
を形成した。最後に、1気圧の水素雰囲気で200〜3
50℃の熱アニールを行なった。(図1(F))
Then, a silicon oxide film 11 having a thickness of 6000Å is formed.
0 was used as an interlayer insulator by a plasma CVD method, and a contact hole was opened therein. Then, the source / drain electrodes 111 and 112 of the TFT are made of a metal material, for example, a multilayer film of titanium and aluminum.
Was formed. Finally, 200 to 3 in 1 atmosphere of hydrogen atmosphere
Thermal annealing at 50 ° C. was performed. (FIG. 1 (F))

【0112】図5に、実施例によって形成された結晶性
珪素膜を用いたTFTのしきい値の基板面内における分
布を示す。図5において、図5の横軸は、図2の場合と
同様、図4に示すTFTの場所(図4において点線で囲
った部分)と対応している。
FIG. 5 shows the distribution of the threshold value of the TFT using the crystalline silicon film formed in the example in the plane of the substrate. In FIG. 5, the horizontal axis of FIG. 5 corresponds to the location of the TFT shown in FIG. 4 (the portion surrounded by the dotted line in FIG. 4), as in the case of FIG.

【0113】図5に示すように、本実施例において作製
されたTFTは、基板面内において均一なしきい値を有
しており、従来例である図2と比較すると、明らかに図
5の方が、基板面内において、均一なしきい値電圧を有
していることがわかる。
As shown in FIG. 5, the TFT manufactured in this example has a uniform threshold value in the substrate surface, which is clearly shown in FIG. However, it is found that the substrate has a uniform threshold voltage in the plane of the substrate.

【0114】〔実施例2〕実施例1では、400×50
0mm角のガラス基板101を使用したが、本実施例で
は、ガラス基板として100mm角のコーニング705
9を用いる。従って、結晶化工程後のガラス基板を平坦
化する際に、図6に示すガラス基板を載置する台の形状
を1方向に湾曲している逆U字型の凸曲面とすればよ
い。
[Embodiment 2] In Embodiment 1, 400 × 50
A 0 mm square glass substrate 101 was used, but in this embodiment, a 100 mm square Corning 705 is used as the glass substrate.
9 is used. Therefore, when flattening the glass substrate after the crystallization step, the shape of the table on which the glass substrate shown in FIG. 6 is mounted may be an inverted U-shaped convex curved surface that is curved in one direction.

【0115】逆U字型の凸曲面を有する台の上に当該ガ
ラス基板を乗せ、適当な熱(350度から600度程度
で数時間)を加えると、ガラス基板は自重と熱により前
記ステージに沿う形で変形する。この状態で当該ガラス
基板を徐冷していくと、基板に成膜された珪素膜が、ガ
ラス基板よりも高い収縮を起こすため、結果として、極
めて平坦なガラス基板を得ることができる。
When the glass substrate is placed on a table having an inverted U-shaped convex curved surface and appropriate heat is applied (at 350 to 600 degrees for several hours), the glass substrate is placed on the stage by its own weight and heat. Deforms along the shape. When the glass substrate is gradually cooled in this state, the silicon film formed on the substrate contracts higher than that of the glass substrate, and as a result, an extremely flat glass substrate can be obtained.

【0116】その後、実施例1と同様にしてTFTを作
製した。このようにして、得られたTFTのしきい値電
圧は、実施例1と同じく、ガラス基板の平坦化を行わず
に作製したTFTと比較して、しきい値電圧の分布は基
板面内において極めて均一であった。
After that, a TFT was manufactured in the same manner as in Example 1. In this way, the threshold voltage of the TFT thus obtained is similar to that of the TFT manufactured without flattening the glass substrate, as in Example 1, and the distribution of the threshold voltage is It was extremely uniform.

【0117】〔実施例3〕図1に対応させて本実施例を
説明する。まず、ガラス基板(本実施例では400×5
00mm角、厚さ0. 7mmのコーニング1737を用
いる。無論、その他のガラス基板を用いても良い。例え
ば、コーニング7059、OA2 、NA45等。)101上に
厚さ2000Åの下地酸化珪素膜102と、そのさらに
上に厚さ500Åのアモルファスシリコン膜103をプ
ラズマCVD法により連続的に成膜した。
[Embodiment 3] This embodiment will be described with reference to FIG. First, a glass substrate (400 × 5 in this embodiment)
Corning 1737 of 00 mm square and 0.7 mm thickness is used. Of course, other glass substrates may be used. For example, Corning 7059, OA2, NA45, etc. ) 101, a base silicon oxide film 102 having a thickness of 2000 Å and an amorphous silicon film 103 having a thickness of 500 Å are continuously formed thereon by a plasma CVD method.

【0118】そして、10ppmの酢酸ニッケル水溶液
をシリコン表面に塗布し、スピンコート法により酢酸ニ
ッケル層を形成した。酢酸ニッケル水溶液には界面活性
剤を添加するとよりよかった。酢酸ニッケル層は極めて
薄いので、膜状となっているとは限らないが、以後の工
程に於ける問題はない。(図1(A))
Then, a 10 ppm nickel acetate aqueous solution was applied to the silicon surface, and a nickel acetate layer was formed by spin coating. It was better to add a surfactant to the nickel acetate aqueous solution. Since the nickel acetate layer is extremely thin, it is not always in the form of a film, but there is no problem in the subsequent steps. (Fig. 1 (A))

【0119】そして、当該ガラス基板を凸型の台(基板
を載置する領域の中央部分の盛り上がりが、該領域の端
部より程度高い)上に設置し550℃で4時間熱アニー
ルすることにより、アモルファスシリコン膜を結晶化さ
せる。
Then, the glass substrate is placed on a convex table (the swelling of the central portion of the region on which the substrate is mounted is higher than the end portion of the region) and heat-annealed at 550 ° C. for 4 hours. , Crystallize the amorphous silicon film.

【0120】このとき、ガラス基板は、自重と熱によ
り、前記台に沿う形で変形する。また、このとき、ニッ
ケルが結晶の核の役割を果たし、シリコン膜の結晶化を
促進させる。なお、コーニング1737基板の歪み点温
度は667℃であり、上記550℃のアニール温度は歪
み点温度以下である。
At this time, the glass substrate is deformed by its own weight and heat along the table. Further, at this time, nickel plays a role of a crystal nucleus and promotes crystallization of the silicon film. The strain point temperature of the Corning 1737 substrate is 667 ° C., and the annealing temperature of 550 ° C. is below the strain point temperature.

【0121】550℃、4時間という低温(コーニング
1737の歪み点温度以下)、短時間で処理できるのは
ニッケルの機能による。詳細については特開平6ー24
4104号公報に記されている。前記公報では、熱アニ
ールの際の温度がガラス基板の歪み点温度を越えないよ
う、例えば550℃(歪み点温度以下)、4時間の熱ア
ニールを行うよう明記してあるが、この温度は熱結晶化
の際に、ガラス基板の著しい変形をさけるために定めた
ものである。
It is due to the function of nickel that it can be processed at a low temperature of 550 ° C. for 4 hours (below the strain point temperature of Corning 1737) and in a short time. For details, see JP-A-6-24.
4104 publication. In the above-mentioned publication, it is specified that the temperature at the time of thermal annealing does not exceed the strain point temperature of the glass substrate, for example, thermal annealing is performed for 4 hours at 550 ° C. (below the strain point temperature). It is defined in order to prevent the glass substrate from being significantly deformed during crystallization.

【0122】触媒元素の濃度は、1×1015〜1019
子/cm3 であると好ましかった。1×1019原子/c
3 以上の高濃度ではシリコンに金属的性質が表れて、
半導体特性が消滅してしまった。本実施例記載のシリコ
ン膜中の触媒元素の濃度は、膜中における最小値で1×
1017〜5×1018原子/cm3 であった。なお、これ
らの値は、2次イオン質量分析法(SIMS)により分
析、測定したシリコン膜中の触媒元素の濃度の最小値で
ある。
The concentration of the catalytic element was preferably 1 × 10 15 to 10 19 atoms / cm 3 . 1 × 10 19 atoms / c
At high concentration of m 3 or more, metallic properties appear in silicon,
The semiconductor characteristics have disappeared. The concentration of the catalytic element in the silicon film described in this example is 1 × as the minimum value in the film.
It was 10 17 to 5 × 10 18 atoms / cm 3 . In addition, these values are the minimum values of the concentration of the catalytic element in the silicon film analyzed and measured by the secondary ion mass spectrometry (SIMS).

【0123】上記熱結晶化後、当該ガラス基板を徐冷す
ると、珪素膜の収縮率がガラス基板より大きいため、ガ
ラス基板が平坦化される。
When the glass substrate is annealed after the thermal crystallization, the glass substrate is flattened because the shrinkage rate of the silicon film is larger than that of the glass substrate.

【0124】このようにして得られた結晶性珪素膜の結
晶性をさらに高めるために、大出力パルスレーザーであ
るエキシマレーザーを該膜に照射する。
In order to further enhance the crystallinity of the crystalline silicon film thus obtained, the film is irradiated with an excimer laser which is a high-power pulse laser.

【0125】本実施例ではKrFエキシマレーザー(波
長248nm、パルス幅30nsec)を線状に加工
し、使用した。ビームサイズは1×125mm2 とし
た。レーザーのエネルギー密度は100mJ/cm2
500mJ/cm2 の範囲で、例えば370mJ/cm
2 で、照射を行なった。この照射の前に、220mJ/
cm2 程度のエネルギーで照射をしておくとさらに結晶
性が上がった。
In this example, a KrF excimer laser (wavelength 248 nm, pulse width 30 nsec) was linearly processed and used. The beam size was 1 × 125 mm 2 . The energy density of the laser is 100 mJ / cm 2 ~
In the range of 500 mJ / cm 2 , for example, 370 mJ / cm
Irradiation was performed at 2 . Before this irradiation, 220 mJ /
Irradiation with energy of about cm 2 further increased the crystallinity.

【0126】レーザー照射の方法は以下のようにする。
すなわち、線状レーザービームを被照射物に対し相対的
にずらしながら照射を行う。線状レーザーをずらしてい
く方向は線状レーザーと概略直角とした。このとき、被
照射物の1点に注目すると、2〜20ショットのレーザ
ー光が照射されるようにした。また、レーザー照射時の
基板温度は200℃とした。(図1(B))
The laser irradiation method is as follows.
That is, irradiation is performed while the linear laser beam is shifted relative to the object to be irradiated. The direction in which the linear laser was shifted was approximately at a right angle to the linear laser. At this time, focusing on one point of the object to be irradiated, laser light of 2 to 20 shots was irradiated. The substrate temperature during laser irradiation was 200 ° C. (Fig. 1 (B))

【0127】その後、実施例1と同様にしてTFTを作
製した。このようにして、得られたTFTのしきい値電
圧は、実施例1と同じく、ガラス基板の平坦化を行わず
に作製したTFTと比較して、しきい値電圧の分布が、
基板面内において極めて均一化された。
After that, a TFT was manufactured in the same manner as in Example 1. In this way, the threshold voltage of the obtained TFT has a threshold voltage distribution similar to that of the TFT manufactured without flattening the glass substrate as in Example 1.
It was extremely uniformized in the plane of the substrate.

【0128】また、本実施例では、400mm×500
mm角のガラス基板101を使用したが、実施例2と同
様にガラス基板101として100mm角のコーニング
7059を用いた場合には、結晶化工程後のガラス基板
を平坦化する際に、図6に示すガラス基板を載置する台
の形状を1方向に湾曲している逆U字型の凸曲面とすれ
ばよい。
In this embodiment, 400 mm × 500.
Although the square mm glass substrate 101 was used, as in the case of Example 2, when the 100 mm square Corning 7059 was used as the glass substrate 101, when the glass substrate after the crystallization step was flattened, as shown in FIG. The shape of the table on which the glass substrate is placed may be an inverted U-shaped convex curved surface that is curved in one direction.

【0129】〔実施例4〕図1に対応させて、本実施例
を説明する。まず、ガラス基板(本実施例では400×
500mm角、厚さ0. 7mmのコーニング1737を
用いる。無論、その他のガラス基板を用いても良い。例
えば、コーニング7059、OA2 、NA45等。)101上
に厚さ2000Åの下地酸化珪素膜102と、そのさら
に上に厚さ500Åのアモルファスシリコン膜103を
プラズマCVD法により連続的に成膜した。
[Embodiment 4] This embodiment will be described with reference to FIG. First, a glass substrate (400 × in this embodiment)
Corning 1737 having a side of 500 mm and a thickness of 0.7 mm is used. Of course, other glass substrates may be used. For example, Corning 7059, OA2, NA45, etc. ) 101, a base silicon oxide film 102 having a thickness of 2000 Å and an amorphous silicon film 103 having a thickness of 500 Å are continuously formed thereon by a plasma CVD method.

【0130】そして、10ppmの酢酸ニッケル水溶液
をシリコン表面に塗布し、スピンコート法により酢酸ニ
ッケル層を形成した。酢酸ニッケル水溶液には界面活性
剤を添加するとよりよかった。酢酸ニッケル層は極めて
薄いので、膜状となっているとは限らないが、以後の工
程に於ける問題はない。(図1(A))
Then, a 10 ppm nickel acetate aqueous solution was applied to the silicon surface, and a nickel acetate layer was formed by spin coating. It was better to add a surfactant to the nickel acetate aqueous solution. Since the nickel acetate layer is extremely thin, it is not always in the form of a film, but there is no problem in the subsequent steps. (Fig. 1 (A))

【0131】そして、当該ガラス基板を550℃で4時
間熱アニールすることにより、シリコン膜を結晶化させ
る。このとき、ニッケルが結晶の核の役割を果たし、シ
リコン膜の結晶化を促進させる。なお、コーニング17
37基板の歪み点温度は667℃であり、上記550℃
のアニール温度は歪み点温度以下である。
Then, the glass substrate is thermally annealed at 550 ° C. for 4 hours to crystallize the silicon film. At this time, nickel plays a role of a crystal nucleus and promotes crystallization of the silicon film. In addition, Corning 17
The strain point temperature of the 37 substrate is 667 ° C, which is 550 ° C above.
The annealing temperature is less than the strain point temperature.

【0132】上記熱結晶化後、該ガラス基板を徐冷する
と、珪素膜が収縮し、基板には凹型のそりが生じる。
When the glass substrate is gradually cooled after the thermal crystallization, the silicon film shrinks, and a concave warpage occurs on the substrate.

【0133】550℃、4時間という低温(コーニング
1737の歪み点温度以下)、短時間で処理できるのは
ニッケルの機能による。詳細については特開平6ー24
4104号公報に記されている。前記公報では、熱アニ
ールの際の温度がガラス基板の歪み点温度を越えないよ
う、例えば550℃(歪み点温度以下)、4時間の熱ア
ニールを行うよう明記してあるが、この温度は熱結晶化
の際に、ガラス基板の著しい変形をさけるために定めた
ものである。
It is due to the function of nickel that it can be processed at a low temperature of 550 ° C. for 4 hours (below the strain point temperature of Corning 1737) and in a short time. For details, see JP-A-6-24.
4104 publication. In the above-mentioned publication, it is specified that the temperature at the time of thermal annealing does not exceed the strain point temperature of the glass substrate, for example, thermal annealing is performed for 4 hours at 550 ° C. (below the strain point temperature). It is defined in order to prevent the glass substrate from being significantly deformed during crystallization.

【0134】触媒元素の濃度は、1×1015〜1019
子/cm3 であると好ましかった。1×1019原子/c
3 以上の高濃度ではシリコンに金属的性質が表れて、
半導体特性が消滅してしまった。本実施例記載のシリコ
ン膜中の触媒元素の濃度は、膜中における最小値で1×
1017〜5×1018原子/cm3 であった。なお、これ
らの値は、2次イオン質量分析法(SIMS)により分
析、測定したシリコン膜中の触媒元素の濃度の最小値で
ある。
The concentration of the catalytic element was preferably 1 × 10 15 to 10 19 atoms / cm 3 . 1 × 10 19 atoms / c
At high concentration of m 3 or more, metallic properties appear in silicon,
The semiconductor characteristics have disappeared. The concentration of the catalytic element in the silicon film described in this example is 1 × as the minimum value in the film.
It was 10 17 to 5 × 10 18 atoms / cm 3 . In addition, these values are the minimum values of the concentration of the catalytic element in the silicon film analyzed and measured by the secondary ion mass spectrometry (SIMS).

【0135】このようにして得られた結晶性珪素膜の結
晶性をさらに高めるために、該膜を加熱しながら、大出
力パルスレーザーであるエキシマレーザーを該膜に照射
する。このとき、凹型に反ってしまったガラス基板の平
坦化も同時に行う。
In order to further enhance the crystallinity of the crystalline silicon film thus obtained, the film is irradiated with an excimer laser which is a high-power pulse laser while heating the film. At this time, the flattening of the glass substrate warped in the concave shape is also performed at the same time.

【0136】本実施例ではKrFエキシマレーザー(波
長248nm、パルス幅30nsec)を使用した。ビ
ームサイズは30×20mm2 とした。レーザーのエネ
ルギー密度は100mJ/cm2 〜500mJ/cm2
の範囲で、例えば370mJ/cm2 で、照射を行なっ
た。この照射の前に、220mJ/cm2 程度のエネル
ギーで照射をしておくとさらに結晶性が上がった。
In this example, a KrF excimer laser (wavelength 248 nm, pulse width 30 nsec) was used. The beam size was 30 × 20 mm 2 . The energy density of the laser is 100 mJ / cm 2 to 500 mJ / cm 2.
Irradiation was performed in the range of, for example, 370 mJ / cm 2 . Before this irradiation, irradiation with an energy of about 220 mJ / cm 2 further increased the crystallinity.

【0137】レーザー照射の方法は以下のようにする。
まず、当該ガラス基板を、図8に示すように、凸型の台
上にガラス基板を載置し、ガラス基板の端部を、金属等
で形成された、適当な「おさえ」により押さえつけて固
定し、基板を凸型に変形させる。
The laser irradiation method is as follows.
First, as shown in FIG. 8, the glass substrate is placed on a convex table, and the end portion of the glass substrate is fixed by being pressed by an appropriate “holding” made of metal or the like. Then, the substrate is deformed into a convex shape.

【0138】台は、図9に示すように、基板下に、加熱
されたヘリウムガスを流出、循環させる機構を有してお
り、これよって、基板を所望の温度に保つ。この状態で
レーザー処理を行う。レーザービームを前後左右に動か
し、ビームを基板上で重ねながら照射を行う。基板のあ
る一点に着目した場合、レーザー照射の回数は2〜5回
とする。
As shown in FIG. 9, the pedestal has a mechanism for flowing out and circulating the heated helium gas under the substrate, whereby the substrate is kept at a desired temperature. Laser processing is performed in this state. The laser beam is moved back and forth and left and right, and irradiation is performed while the beams are superimposed on the substrate. Focusing on one point on the substrate, the number of laser irradiations is set to 2 to 5 times.

【0139】なお、被照射基板は凸に反っているため、
レーザー焦点が常に基板上に有るよう、該ガラス基板を
レーザーに対し上下に動かす。基板の厚さや、凸面の形
状等は予め分かっているので、それらのデータに基づい
て、基板の高さを制御し、焦点を一定にしたまま、凸状
の基板表面に対して均一なアニールをすることができ
る。
Since the substrate to be irradiated is warped convexly,
The glass substrate is moved up and down with respect to the laser so that the laser focus is always on the substrate. Since the thickness of the substrate and the shape of the convex surface are known in advance, the height of the substrate is controlled based on these data, and uniform annealing is performed on the convex substrate surface while keeping the focus constant. can do.

【0140】もちろん、基板の高さを固定し、レンズを
調整して焦点を動かし、レーザービームの焦点を常に基
板上に設定するようにしてもよい。また、レーザー変位
計等を用いて、被照射面までの距離を測定し、それに基
づいて自動的に基板の高さや焦点を変化させてもよい。
Of course, the height of the substrate may be fixed, the lens may be adjusted to move the focus, and the focus of the laser beam may always be set on the substrate. Alternatively, a laser displacement meter or the like may be used to measure the distance to the irradiation surface, and the height or focus of the substrate may be automatically changed based on the distance.

【0141】また、レーザー照射時の基板温度は200
℃とした。この後、「おさえ」をはずして、徐冷する
と、珪素膜の収縮により、基板が平坦化される。(図1
(B))
The substrate temperature during laser irradiation is 200.
° C. After that, when the "holding down" is removed and the material is gradually cooled, the substrate is flattened due to the contraction of the silicon film. (Figure 1
(B))

【0142】このようにして、基板面内において結晶性
が均一な珪素膜と、該膜を有する平坦な基板を得ること
ができた。
In this way, it was possible to obtain a silicon film having uniform crystallinity in the plane of the substrate and a flat substrate having the film.

【0143】その後、実施例1と同様にしてTFTを作
製する。このようにして、得られたTFTのしきい値電
圧は、実施例1と同じく、ガラス基板の平坦化を行わず
に作製したTFTと比較して、しきい値電圧の分布が、
基板面内において極めて均一化された。
After that, a TFT is manufactured in the same manner as in Example 1. In this way, the threshold voltage of the obtained TFT has a threshold voltage distribution similar to that of the TFT manufactured without flattening the glass substrate as in Example 1.
It was extremely uniformized in the plane of the substrate.

【0144】〔実施例5〕図1に対応させて本実施例を
説明する。まず、ガラス基板(本実施例では400×5
00mm角、厚さ0. 7mmのコーニング1737を用
いる。無論、その他のガラス基板を用いても良い。例え
ば、コーニング7059、OA2 、NA45等。)101上に
厚さ2000Åの下地酸化珪素膜102と、そのさらに
上に厚さ500Åのアモルファスシリコン膜103をプ
ラズマCVD法により連続的に成膜した。
[Embodiment 5] This embodiment will be described with reference to FIG. First, a glass substrate (400 × 5 in this embodiment)
Corning 1737 of 00 mm square and 0.7 mm thickness is used. Of course, other glass substrates may be used. For example, Corning 7059, OA2, NA45, etc. ) 101, a base silicon oxide film 102 having a thickness of 2000 Å and an amorphous silicon film 103 having a thickness of 500 Å are continuously formed thereon by a plasma CVD method.

【0145】そして、10ppmの酢酸ニッケル水溶液
をシリコン表面に塗布し、スピンコート法により酢酸ニ
ッケル層を形成した。酢酸ニッケル水溶液には界面活性
剤を添加するとよりよかった。酢酸ニッケル層は極めて
薄いので、膜状となっているとは限らないが、以後の工
程に於ける問題はない。(図1(A))
Then, a 10 ppm nickel acetate aqueous solution was applied to the silicon surface, and a nickel acetate layer was formed by spin coating. It was better to add a surfactant to the nickel acetate aqueous solution. Since the nickel acetate layer is extremely thin, it is not always in the form of a film, but there is no problem in the subsequent steps. (Fig. 1 (A))

【0146】そして、当該ガラス基板を550℃で4時
間熱アニールすることにより、シリコン膜を結晶化させ
る。このとき、ニッケルが結晶の核の役割を果たし、シ
リコン膜の結晶化を促進させる。なお、コーニング17
37基板の歪み点温度は667℃であり、上記550℃
のアニール温度は歪み点温度以下である。上記熱結晶化
後、該ガラス基板を徐冷すると、珪素膜が収縮し、基板
には凹型のそりが生じる。
Then, the glass substrate is thermally annealed at 550 ° C. for 4 hours to crystallize the silicon film. At this time, nickel plays a role of a crystal nucleus and promotes crystallization of the silicon film. In addition, Corning 17
The strain point temperature of the 37 substrate is 667 ° C, which is 550 ° C above.
The annealing temperature is less than the strain point temperature. When the glass substrate is gradually cooled after the thermal crystallization, the silicon film shrinks and a concave warpage occurs on the substrate.

【0147】550℃、4時間という低温(コーニング
1737の歪み点温度以下)、短時間で処理できるのは
ニッケルの機能による。詳細については特開平6ー24
4104号公報に記されている。前記公報では、熱アニ
ールの際の温度がガラス基板の歪み点温度を越えないよ
う、例えば550℃(歪み点温度以下)、4時間の熱ア
ニールを行うよう明記してあるが、この温度は熱結晶化
の際に、ガラス基板の著しい変形をさけるために定めた
ものである。
It is due to the function of nickel that it can be processed at a low temperature of 550 ° C. for 4 hours (below the strain point temperature of Corning 1737) and in a short time. For details, see JP-A-6-24.
4104 publication. In the above-mentioned publication, it is specified that the temperature at the time of thermal annealing does not exceed the strain point temperature of the glass substrate, for example, thermal annealing is performed for 4 hours at 550 ° C. (below the strain point temperature). It is defined in order to prevent the glass substrate from being significantly deformed during crystallization.

【0148】触媒元素の濃度は、1×1015〜1019
子/cm3 であると好ましかった。1×1019原子/c
3 以上の高濃度ではシリコンに金属的性質が表れて、
半導体特性が消滅してしまった。本実施例記載のシリコ
ン膜中の触媒元素の濃度は、膜中における最小値で1×
1017〜5×1018原子/cm3 であった。なお、これ
らの値は、2次イオン質量分析法(SIMS)により分
析、測定したシリコン膜中の触媒元素の濃度の最小値で
ある。
The concentration of the catalytic element was preferably 1 × 10 15 to 10 19 atoms / cm 3 . 1 × 10 19 atoms / c
At high concentration of m 3 or more, metallic properties appear in silicon,
The semiconductor characteristics have disappeared. The concentration of the catalytic element in the silicon film described in this example is 1 × as the minimum value in the film.
It was 10 17 to 5 × 10 18 atoms / cm 3 . In addition, these values are the minimum values of the concentration of the catalytic element in the silicon film analyzed and measured by the secondary ion mass spectrometry (SIMS).

【0149】このようにして得られた結晶性珪素膜の結
晶性をさらに高めるために、該膜を加熱しながら、大出
力パルスレーザーであるエキシマレーザーを該膜に照射
する。このとき、凹型に反ってしまったガラス基板の平
坦化も同時に行う。
In order to further enhance the crystallinity of the crystalline silicon film thus obtained, the film is irradiated with an excimer laser which is a high-power pulse laser while heating the film. At this time, the flattening of the glass substrate warped in the concave shape is also performed at the same time.

【0150】レーザー照射の方法は以下のようにする。
実施例1と同様に、図12に示すレーザアニール装置を
用いた。発振器として、ここではラムダフィジック社製
3000−308を用いた。発振されるレーザー光は、
XeClエキシマレーザー(波長308nm、パルス幅
26ns)である。勿論、他のエキシマレーザーさらに
は他の方式のレーザーを用いることもできる。ただし、
パルス発振のレーザー光を用いる必要がある。
The laser irradiation method is as follows.
As in Example 1, the laser annealing apparatus shown in FIG. 12 was used. As the oscillator, here, 3000-308 manufactured by Lambda Physics was used. The laser light emitted is
It is a XeCl excimer laser (wavelength 308 nm, pulse width 26 ns). Of course, other excimer lasers or lasers of other types can be used. However,
It is necessary to use pulsed laser light.

【0151】発振されたレーザー光は、そのビーム形状
の変形のために、図14に示すような光学系に導入され
る。図14に光学系の例を示す。
The oscillated laser light is introduced into the optical system as shown in FIG. 14 because of the deformation of its beam shape. FIG. 14 shows an example of the optical system.

【0152】光学系に入射する直前のレーザー光のビー
ムは、3×2cm2 程度の長方形であるが、該光学系によ
って、長さ10〜30cm、幅0.01〜0.3 cm程度の細長い
ビーム(線状ビーム)に加工される。
The beam of the laser light immediately before entering the optical system is a rectangle of about 3 × 2 cm 2 , and depending on the optical system, an elongated beam (length of 10 to 30 cm and width of 0.01 to 0.3 cm) (linear shape) is used. Beam).

【0153】また、この光学系を通った後の線状レーザ
ービームの幅方向におけるエネルギー密度分布は図15
の(b)に示すような台形形状となっている。本光学系
を経たレーザー光のエネルギーは、最大で1000mJ
/ショットである。
The energy density distribution in the width direction of the linear laser beam after passing through this optical system is shown in FIG.
It has a trapezoidal shape as shown in FIG. The energy of the laser beam that has passed through this optical system is 1000 mJ at maximum.
/ It is a shot.

【0154】レーザー光をこのような細長いビームに加
工するのは、加工性を向上させるためである。即ち、線
状のビームが試料に照射されるとき、もし、ビームの幅
が試料の幅よりも長ければ、試料を1方向に移動させる
ことで、試料全体に対してレーザー光を照射することが
できる。
The reason why the laser beam is processed into such an elongated beam is to improve the workability. That is, when the sample is irradiated with a linear beam, if the beam width is longer than the sample width, the sample can be moved in one direction to irradiate the sample with laser light. it can.

【0155】一方、ビームの幅が試料の幅よりも短い場
合でも、長方形のビームと比較すると加工の手間がかか
らない。しかし、この場合、ビームを、試料に対して相
対的に、上下左右に動かす必要性が生じる。
On the other hand, even if the width of the beam is shorter than the width of the sample, it takes less labor than the rectangular beam. However, in this case, it is necessary to move the beam vertically and horizontally relative to the sample.

【0156】レーザー光が照射される基板(試料)のス
テージはコンピュータにより制御されており線状レーザ
ービームの線方向に対して直角方向に動くよう設計され
ている。また、基板の高さも変動できるようになってい
る。
The stage of the substrate (sample) irradiated with the laser light is controlled by a computer and is designed to move in a direction perpendicular to the line direction of the linear laser beam. Also, the height of the substrate can be changed.

【0157】さらに、該ビームの線方向に対して動く機
能をステージにつけておくと、ビーム幅が試料に対して
短い場合でも、試料全体に対するレーザー加工が可能と
なる。
Furthermore, if the stage is provided with a function of moving in the line direction of the beam, laser processing can be performed on the entire sample even if the beam width is short with respect to the sample.

【0158】レーザービームを線状レーザーに加工する
光学系の内部の光路(図14)の説明をする。レーザー
光源aから発振され、光学系に入射したレーザー光は、
まず、フライアイレンズb、cを通過する。
The optical path (FIG. 14) inside the optical system for processing the laser beam into the linear laser will be described. The laser light emitted from the laser light source a and incident on the optical system is
First, it passes through the fly-eye lenses b and c.

【0159】さらに、第1のシリンドリカルレンズとし
て、シリンドリカル凸レンズd、線状化させるビームの
線方向の均質性を良くするために設けられる第2のシリ
ンドリカルレンズとして、シリンドリカル凸レンズeを
通過し、ミラーfを介して、シリンドリカルレンズgに
よって集束され、試料に照射される。
Further, as the first cylindrical lens, a cylindrical convex lens d, and as a second cylindrical lens provided to improve the homogeneity of the beam to be linearized in the line direction, it passes through the cylindrical convex lens e and the mirror f. Then, the light is focused by the cylindrical lens g and is irradiated onto the sample.

【0160】光路長は、レーザー光源からミラーgまで
の距離が、2000mm、ミラーfから被照射面までの
距離は、440mmを有する。シリンドリカルレンズg
には、焦点距離が100mmの物を用いる。
Regarding the optical path length, the distance from the laser light source to the mirror g is 2000 mm, and the distance from the mirror f to the illuminated surface is 440 mm. Cylindrical lens g
Is used with a focal length of 100 mm.

【0161】焦点におけるレーザービームのエネルギー
分布の形状を、レンズgを上下(j方向)に変化させる
ことで、台形状にする。照射面をレンズgに対して相対
的に上下させる(j方向)ことによって、照射面上(焦
点)でのレーザービームのエネルギー分布の形状を、矩
形に近いものから台形に近いものまで変形させることが
できる。光学系は、本発明に必要なビームに変形できれ
ばどの様なものでも良い。
The shape of the energy distribution of the laser beam at the focus is made trapezoidal by changing the lens g up and down (direction j). Deforming the shape of the energy distribution of the laser beam on the irradiation surface (focus) from a shape close to a rectangle to a shape close to a trapezoid by moving the irradiation surface up and down relative to the lens g (j direction). You can The optical system may be of any type as long as it can be transformed into the beam required for the present invention.

【0162】なお光学系として、図14のようなものに
限らず、図13に示すような、レンズB、Cを具備する
ものを用いてもよい。
The optical system is not limited to the one shown in FIG. 14, but an optical system having lenses B and C as shown in FIG. 13 may be used.

【0163】レーザービームは線状に整形され、被照射
部分でのビーム面積は150mm×0.4mmとする
(ビームの線幅はエネルギーの最大値に対する半値
幅)。
The laser beam is shaped into a linear shape, and the beam area at the irradiated portion is 150 mm × 0.4 mm (the line width of the beam is the half-value width with respect to the maximum energy value).

【0164】また線状レーザービームの線幅方向のエネ
ルギープロファイル(エネルギー分布)は、図15
(b)において、L1=0.1mm、L2、L3=0.
08mmと、疑似台形状の分布を有しており、かつ不等
式0.5L1≦L2≦L1、0.5L1≦L3≦L1を
満たしている。このとき、焦点深度を約±400μmを
有せしめることができる。
The energy profile (energy distribution) of the linear laser beam in the line width direction is shown in FIG.
In (b), L1 = 0.1 mm, L2, L3 = 0.
It has a pseudo trapezoidal distribution of 08 mm and satisfies the inequalities 0.5L1 ≦ L2 ≦ L1 and 0.5L1 ≦ L3 ≦ L1. At this time, the depth of focus can be about ± 400 μm.

【0165】この台形状分布のすその広がりの程度は、
レーザの光学系の最終レンズと照射面までの距離で変化
する。レーザー処理中、被照射物の凹凸により、レーザ
の光学系の最終レンズと照射面までの距離が変化する。
The degree of spread of the trapezoidal distribution is
It changes depending on the distance between the final lens of the laser optical system and the irradiation surface. During the laser processing, the distance between the final lens of the optical system of the laser and the irradiation surface changes due to the unevenness of the irradiation target.

【0166】それに伴い、レーザービームの台形状分布
のすその広がりの程度が変化するが、その変化の範囲
が、前記した不等式の範囲に入っていれば、焦点深度を
約±400μm得られ、ゆえに被照射面の凹凸が±40
0μm以下であれば、均質なレーザー処理が可能とな
る。
Along with this, the extent of the spread of the trapezoidal distribution of the laser beam changes, but if the range of the change falls within the range of the above inequality, the depth of focus is about ± 400 μm, and therefore, Irregularity of the irradiated surface is ± 40
If it is 0 μm or less, a homogeneous laser treatment becomes possible.

【0167】一方、図15(a)に示す、一般的なエネ
ルギー分布が矩形のレーザービームにおいては、焦点深
度は約±200μm以下である。
On the other hand, in the general laser beam having a rectangular energy distribution shown in FIG. 15A, the depth of focus is about ± 200 μm or less.

【0168】まず、当該ガラス基板を、図10に示すよ
うに、U字凸型の台上にガラス基板を載置し、ガラス基
板の端部を、金属等より形成される、適当な「おさえ」
により押さえつけて固定し、基板をU字型に湾曲させ
る。
First, as shown in FIG. 10, the glass substrate is placed on a U-shaped convex table, and the end portion of the glass substrate is made of a suitable metal material such as metal. "
Press to fix and then bend the substrate into a U-shape.

【0169】台は、図9に示すように、基板下に、加熱
されたヘリウムガスを流出、循環させる機構を有してお
り、これよって、基板を所望の温度に保つ。
As shown in FIG. 9, the pedestal has a mechanism for letting out and circulating the heated helium gas under the substrate, whereby the substrate is kept at a desired temperature.

【0170】レーザー処理は、線状レーザービームを被
照射物に対し相対的にずらしながら行う。線状レーザー
をずらしていく方向は線状レーザーと概略直角とし、被
照射基板のU字曲面内に含まれる直線と線状レーザーと
を概略平行とした。
The laser processing is performed while shifting the linear laser beam relative to the object to be irradiated. The direction in which the linear laser was shifted was substantially perpendicular to the linear laser, and the straight line contained in the U-shaped curved surface of the substrate to be irradiated was approximately parallel to the linear laser.

【0171】なお、被照射基板は凸のU字状に反ってい
るため、図11に示すように、レーザー照射中、レーザ
ー焦点が常に基板上に有るよう、該ガラス基板をレーザ
ーに対し上下に動かす。
Since the substrate to be irradiated is curved in a convex U shape, as shown in FIG. 11, the glass substrate is placed above and below the laser so that the laser focus is always on the substrate during laser irradiation. move.

【0172】基板の厚さや、湾曲面の形状等は予め分か
っているので、それらのデータに基づいて、基板の高さ
を制御し、これによって焦点を一定にしたまま、U字状
の基板表面に対して均一なアニールをすることができ
る。
Since the thickness of the substrate, the shape of the curved surface, etc. are known in advance, the height of the substrate is controlled on the basis of these data, so that the U-shaped substrate surface is controlled while keeping the focus constant. The uniform annealing can be performed.

【0173】もちろん、基板の高さは固定とし、レンズ
を調整して焦点を動かし、レーザービームの焦点を常に
基板上に設定するようにしてもよい。
Of course, the height of the substrate may be fixed, the lens may be adjusted to move the focus, and the focus of the laser beam may always be set on the substrate.

【0174】また、レーザー変位計等を用いて、被照射
面までの距離を測定し、それに基づいて自動的に基板の
高さや焦点を変化させてもよい。レーザー照射時の基板
温度は200℃とした。
Further, a laser displacement meter or the like may be used to measure the distance to the irradiation surface, and the height or focus of the substrate may be automatically changed based on the distance. The substrate temperature during laser irradiation was 200 ° C.

【0175】照射されるレーザービームのエネルギー分
布が台形状であって、焦点深度を±400μm程度有し
ているので、U字凸型の台の中央部と端部での高低差
が、±400μm程度以下であれば、台や焦点を全く変
動させなくても、基板面内において均一なレーザーアニ
ールを施すことができる。
Since the energy distribution of the irradiated laser beam is trapezoidal and has a depth of focus of about ± 400 μm, the height difference between the center and the end of the U-shaped convex table is ± 400 μm. If it is not more than a certain degree, it is possible to perform uniform laser annealing in the plane of the substrate without changing the table or the focus at all.

【0176】もちろん、このような焦点深度を有するビ
ームを用いて、台や焦点を、被照射面の高低差に合わせ
て変動させることで、極めて均一なレーザーアニールを
施すことができる。
Of course, by using a beam having such a depth of focus and varying the table and the focus in accordance with the height difference of the surface to be irradiated, extremely uniform laser annealing can be performed.

【0177】前記台上のガラス基板は、2.5mm/s
の速度で、線幅方向に直角に移動する。レーザー光の照
射条件は、レーザー光のエネルギー密度を100〜50
0mJ/cm2 、ここでは400mJ/cm2 とし、パ
ルス数を200パルス/sとする。なおここでいうエネル
ギー密度とは台形状に作られたレーザービームのエネル
ギー分布の上底部分(最大値を有する部分)の密度を指
す。
The glass substrate on the table is 2.5 mm / s.
It moves at a right angle in the width direction at the speed of. The laser light irradiation conditions are such that the energy density of the laser light is 100 to 50
The pulse number is set to 0 mJ / cm 2 , here 400 mJ / cm 2 , and the pulse number is set to 200 pulses / s. The energy density here means the density of the upper bottom portion (the portion having the maximum value) of the energy distribution of the trapezoidal laser beam.

【0178】上述のような条件でレーザー照射を行なう
と、試料のある一点に着目した場合、レーザー照射は3
2段階照射になる。これは、1回のビームの通過に 0.4
秒かかるので、1回のビームの走査しながらの照射によ
って、一箇所には32パルスの照射が行われるからであ
る。この場合、上記32回の照射において、最初の数回
の照射は徐々にその照射エネルギー密度が大きくなって
いく照射であって、最後の数回が徐々にエネルギー密度
が小さくなっていく照射となる。
When laser irradiation is performed under the above-mentioned conditions, if one point on the sample is focused, the laser irradiation is 3 times.
It will be a two-stage irradiation. This is 0.4 for each pass of the beam.
This is because it takes a second, so that irradiation of 32 pulses is performed at one location by one irradiation while scanning the beam. In this case, in the above 32 times of irradiation, the irradiation of the first several times is the irradiation of which the irradiation energy density is gradually increased, and the irradiation of the last several times is the irradiation of which the energy density is gradually decreased. .

【0179】この様子を図16に模式的に示す。32段
階の前半は徐々にレーザーエネルギーが上がっていき
(図16のAに注目)、後半では徐々にそれが下がって
いく(図16のBに注目)。
This state is schematically shown in FIG. The laser energy gradually increases in the first half of the 32 stages (note A in FIG. 16), and gradually decreases in the latter half (note B in FIG. 16).

【0180】また雰囲気制御はここでは特に行わず、大
気中で照射を行う。真空、アルゴン・ヘリウム等の不活
性ガス、水素、窒素等の雰囲気で行なってもよい。
Further, the atmosphere control is not particularly performed here, and the irradiation is performed in the atmosphere. It may be performed in a vacuum, an inert gas such as argon or helium, or an atmosphere such as hydrogen or nitrogen.

【0181】この後、「おさえ」をはずして、徐冷する
と、珪素膜の収縮により、基板が平坦化される。(図1
(B))
After that, when the "holding down" is removed and the material is gradually cooled, the substrate is flattened due to the contraction of the silicon film. (Figure 1
(B))

【0182】このようにして、基板面内において結晶性
が均一な珪素膜と、該膜を有する平坦な基板を得ること
ができた。
In this way, it was possible to obtain a silicon film having uniform crystallinity in the surface of the substrate and a flat substrate having the film.

【0183】その後、実施例1と同様にしてTFTを作
製した。このようにして、得られたTFTのしきい値電
圧は、実施例1と同じく、ガラス基板の平坦化を行わず
に作製したTFTと比較して、しきい値電圧の分布が、
基板面内において極めて均一化された。
After that, a TFT was manufactured in the same manner as in Example 1. In this way, the threshold voltage of the obtained TFT has a threshold voltage distribution similar to that of the TFT manufactured without flattening the glass substrate as in Example 1.
It was extremely uniformized in the plane of the substrate.

【0184】〔実施例6〕図1に対応させて、本実施例
を説明する。まず、ガラス基板(本実施例では400×
500mm角、厚さ0. 7mmのコーニング1737を
用いる。無論、その他のガラス基板を用いても良い。例
えば、コーニング7059、OA2 、NA45等。)101上
に厚さ2000Åの下地酸化珪素膜102と、そのさら
に上に厚さ500Åのアモルファスシリコン膜103を
プラズマCVD法により連続的に成膜した。
[Embodiment 6] This embodiment will be described with reference to FIG. First, a glass substrate (400 × in this embodiment)
Corning 1737 having a side of 500 mm and a thickness of 0.7 mm is used. Of course, other glass substrates may be used. For example, Corning 7059, OA2, NA45, etc. ) 101, a base silicon oxide film 102 having a thickness of 2000 Å and an amorphous silicon film 103 having a thickness of 500 Å are continuously formed thereon by a plasma CVD method.

【0185】このようにして得られた非晶質珪素膜を結
晶化させるために、該膜を加熱しながら、大出力パルス
レーザーであるエキシマレーザーを該膜に照射する。本
実施例では、KrFエキシマレーザー(波長248n
m、パルス幅30nsec)を使用した。ビームサイズ
は30×20mm2 とした。レーザーのエネルギー密度
は100mJ/cm2 〜500mJ/cm2 の範囲で、
例えば370mJ/cm2 で、照射を行なった。この照
射の前に、220mJ/cm2 程度のエネルギーで照射
をしておくとさらに結晶性が上がった。
In order to crystallize the amorphous silicon film thus obtained, the film is irradiated with an excimer laser which is a high-power pulse laser while heating the film. In this embodiment, a KrF excimer laser (wavelength 248n
m, pulse width 30 nsec) was used. The beam size was 30 × 20 mm 2 . Range energy density of 100mJ / cm 2 ~500mJ / cm 2 laser,
Irradiation was performed at, for example, 370 mJ / cm 2 . Before this irradiation, irradiation with an energy of about 220 mJ / cm 2 further increased the crystallinity.

【0186】このとき、結晶化して徐冷後の、珪素膜の
収縮による基板のそりを防ぐために、レーザー照射の方
法は以下のようにする。まず、当該ガラス基板を、図8
に示すように、凸型の台上にガラス基板を載置し、ガラ
ス基板の端部を、金属等で形成された、適当な「おさ
え」により押さえつけて固定し、基板を凸型に変形させ
る。台は、図9に示すように、基板下に、加熱されたヘ
リウムガスを流出、循環させる機構を有しており、これ
よって、基板を所望の温度に保つ。
At this time, in order to prevent warpage of the substrate due to shrinkage of the silicon film after crystallization and gradual cooling, the laser irradiation method is as follows. First, the glass substrate is shown in FIG.
As shown in Figure 4, place the glass substrate on the convex table, press the edge of the glass substrate with a suitable “holding tool” made of metal or the like to fix it, and transform the substrate into a convex shape. . As shown in FIG. 9, the table has a mechanism for flowing and circulating heated helium gas under the substrate, thereby keeping the substrate at a desired temperature.

【0187】この状態でレーザー処理を行う。ここで
は、レーザービームを前後左右に動かし、ビームを基板
上で重ねながら照射を行う。基板のある一点に着目した
場合、レーザー照射の回数は2〜5回とする。
Laser processing is performed in this state. Here, irradiation is performed while moving the laser beam forward, backward, leftward and rightward so that the beams overlap each other on the substrate. Focusing on one point on the substrate, the number of laser irradiations is set to 2 to 5 times.

【0188】なお、被照射基板は凸に反っているため、
レーザー焦点が常に基板上に有るよう、該ガラス基板を
レーザーに対し上下に動かす。基板の厚さや、凸面の形
状等は予め分かっているので、それらのデータに基づい
て、基板の高さを制御し、焦点を一定にしたまま、凸状
の基板表面に対して均一なアニールをすることができ
る。
Since the irradiated substrate has a convex warp,
The glass substrate is moved up and down with respect to the laser so that the laser focus is always on the substrate. Since the thickness of the substrate and the shape of the convex surface are known in advance, the height of the substrate is controlled based on these data, and uniform annealing is performed on the convex substrate surface while keeping the focus constant. can do.

【0189】もちろん、基板の高さは固定とし、レンズ
を調整して焦点を動かし、レーザービームの焦点を常に
基板上に設定するようにしてもよい。また、レーザー変
位計等を用いて、被照射面までの距離を測定し、それに
基づいて自動的に基板の高さや焦点を変化させてもよ
い。
Of course, the height of the substrate may be fixed, the lens may be adjusted to move the focus, and the focus of the laser beam may always be set on the substrate. Alternatively, a laser displacement meter or the like may be used to measure the distance to the irradiation surface, and the height or focus of the substrate may be automatically changed based on the distance.

【0190】また、レーザー照射時の基板温度は200
℃とした。
The substrate temperature during laser irradiation is 200.
° C.

【0191】この後、「おさえ」をはずして、徐冷する
と、珪素膜の収縮により、基板が平坦化される。(図1
(B))
After that, when the "holding" is removed and the substrate is gradually cooled, the substrate is flattened due to the contraction of the silicon film. (Figure 1
(B))

【0192】このようにして、基板面内において結晶性
が均一な珪素膜と、該膜を有する平坦な基板を得ること
ができた。
In this way, it was possible to obtain a silicon film having uniform crystallinity in the plane of the substrate and a flat substrate having the film.

【0193】その後、実施例1と同様にしてTFTを作
製した。このようにして、得られたTFTのしきい値電
圧は、実施例1と同じく、ガラス基板の平坦化を行わず
に作製したTFTと比較して、しきい値電圧の分布が、
基板面内において極めて均一化された。
Then, a TFT was prepared in the same manner as in Example 1. In this way, the threshold voltage of the obtained TFT has a threshold voltage distribution similar to that of the TFT manufactured without flattening the glass substrate as in Example 1.
It was extremely uniformized in the plane of the substrate.

【0194】〔実施例7〕図1に対応させて、本実施例
を説明する。まず、ガラス基板(本実施例では400×
500mm角、厚さ0. 7mmのコーニング1737を
用いる。無論、その他のガラス基板を用いても良い。例
えば、コーニング7059、OA2 、NA45等。)101上
に厚さ2000Åの下地酸化珪素膜102と、そのさら
に上に厚さ500Åのアモルファスシリコン膜103を
プラズマCVD法により連続的に成膜した。
[Embodiment 7] This embodiment will be described with reference to FIG. First, a glass substrate (400 × in this embodiment)
Corning 1737 having a side of 500 mm and a thickness of 0.7 mm is used. Of course, other glass substrates may be used. For example, Corning 7059, OA2, NA45, etc. ) 101, a base silicon oxide film 102 having a thickness of 2000 Å and an amorphous silicon film 103 having a thickness of 500 Å are continuously formed thereon by a plasma CVD method.

【0195】このようにして得られた非晶質珪素膜を結
晶化させるために、該膜を加熱しながら、大出力パルス
レーザーであるエキシマレーザーを該膜に照射する。こ
のとき、凹型に反ってしまったガラス基板の平坦化も同
時に行う。本実施例では、実施例4と同じく、図14に
示す光学系を有するレーザーアニール装置を用いて、結
晶化を行った。レーザーアニールにおける種々の条件は
実施例4同一である。
In order to crystallize the amorphous silicon film thus obtained, the film is irradiated with an excimer laser which is a high-power pulse laser while heating the film. At this time, the flattening of the glass substrate warped in the concave shape is also performed at the same time. In this example, as in Example 4, crystallization was performed using a laser annealing apparatus having the optical system shown in FIG. Various conditions in the laser annealing are the same as in Example 4.

【0196】まず、当該ガラス基板を、図12に示すレ
ーザーアニール装置のレーザーアニール室内に設けられ
た、図10に示すような、U字凸型の台上にガラス基板
を載置し、ガラス基板の端部を、金属等より形成され
る、適当な「おさえ」により押さえつけて固定し、基板
をU字型に湾曲させる。
First, the glass substrate is placed on a U-shaped convex table as shown in FIG. 10, which is provided in the laser annealing chamber of the laser annealing apparatus shown in FIG. The end portion of the substrate is pressed and fixed by an appropriate “holding” made of metal or the like, and the substrate is curved into a U-shape.

【0197】台は、図9に示すように、基板下に、加熱
されたヘリウムガスを流出、循環させる機構を有してお
り、これよって、基板を所望の温度に保つ。
As shown in FIG. 9, the pedestal has a mechanism for flowing out and circulating heated helium gas under the substrate, whereby the substrate is kept at a desired temperature.

【0198】レーザー処理は、線状レーザービームを被
照射物に対し相対的にずらしながら行う。線状レーザー
をずらしていく方向は線状レーザーと概略直角とし、被
照射基板のU字曲面内に含まれる直線と線状レーザーと
を概略平行とした。
The laser processing is performed while shifting the linear laser beam relative to the object to be irradiated. The direction in which the linear laser was shifted was substantially perpendicular to the linear laser, and the straight line contained in the U-shaped curved surface of the substrate to be irradiated was approximately parallel to the linear laser.

【0199】なお、被照射基板は凸のU字状に反ってい
るため、図11に示すように、レーザー照射中、レーザ
ー焦点が常に基板上に有るよう、該ガラス基板をレーザ
ーに対し上下に動かす。
Since the substrate to be irradiated is curved in a convex U shape, the glass substrate is placed above and below the laser so that the laser focus is always on the substrate during laser irradiation, as shown in FIG. move.

【0200】基板の厚さや、湾曲面の形状等は予め分か
っているので、それらのデータに基づいて、基板の高さ
を制御し、これによって焦点を一定にしたまま、U字状
の基板表面に対して均一なアニールをすることができ
る。
Since the thickness of the substrate, the shape of the curved surface, etc. are known in advance, the height of the substrate is controlled on the basis of these data, so that the U-shaped substrate surface is controlled while keeping the focus constant. The uniform annealing can be performed.

【0201】もちろん、基板の高さは固定とし、レンズ
を調整して焦点を動かし、レーザービームの焦点を常に
基板上に設定するようにしてもよい。また、レーザー変
位計等を用いて、被照射面までの距離を測定し、それに
基づいて自動的に基板の高さや焦点を変化させてもよ
い。
Of course, the height of the substrate may be fixed, the lens may be adjusted to move the focus, and the focus of the laser beam may always be set on the substrate. Alternatively, a laser displacement meter or the like may be used to measure the distance to the irradiation surface, and the height or focus of the substrate may be automatically changed based on the distance.

【0202】照射されるレーザービームのエネルギー分
布が台形状であって、焦点深度を±400μm程度有し
ているので、U字凸型の台の中央部と端部での高低差
が、±400μm程度以下であれば、台や焦点を全く変
動させなくても、基板面内において均一なレーザーアニ
ールを施すことができる。
Since the energy distribution of the irradiated laser beam is trapezoidal and has a depth of focus of about ± 400 μm, the height difference between the central portion and the end of the U-shaped convex base is ± 400 μm. If it is not more than a certain degree, it is possible to perform uniform laser annealing in the plane of the substrate without changing the table or the focus at all.

【0203】もちろん、このような焦点深度を有するビ
ームを用いて、台や焦点を、被照射面の高低差に合わせ
て変動させることで、極めて均一なレーザーアニールを
施すことができる。
Of course, by using a beam having such a depth of focus and varying the table and the focus in accordance with the height difference of the irradiated surface, extremely uniform laser annealing can be performed.

【0204】レーザー照射時の基板温度は200℃とし
た。この後、「おさえ」をはずして、徐冷すると、珪素
膜の収縮により、基板が平坦化される。(図1(B))
The substrate temperature during laser irradiation was 200 ° C. After that, when the "holding down" is removed and the material is gradually cooled, the substrate is flattened due to the contraction of the silicon film. (Fig. 1 (B))

【0205】このようにして、基板面内において結晶性
が均一な珪素膜と、該膜を有する平坦な基板を得ること
ができた。
In this way, it was possible to obtain a silicon film having uniform crystallinity in the substrate surface and a flat substrate having the film.

【0206】その後、実施例1と同様にしてTFTを作
製した。このようにして、得られたTFTのしきい値電
圧は、実施例1と同じく、ガラス基板の平坦化を行わず
に作製したTFTと比較して、しきい値電圧の分布が、
基板面内において極めて均一化された。
After that, a TFT was manufactured in the same manner as in Example 1. In this way, the threshold voltage of the obtained TFT has a threshold voltage distribution similar to that of the TFT manufactured without flattening the glass substrate as in Example 1.
It was extremely uniformized in the plane of the substrate.

【0207】[0207]

【発明の効果】本発明により、被膜が形成された基板に
対して、加熱、冷却後の基板のそりの発生を低減でき、
平坦化することができた。
According to the present invention, it is possible to reduce the occurrence of warpage of the substrate after heating and cooling the substrate on which the film is formed,
It was possible to flatten.

【0208】本発明により、結晶性珪素膜が形成される
ガラス基板を平坦にし、レーザー照射工程後において
も、基板面内において均一、かつ高い結晶性を有する結
晶性珪素膜を得ることできる。
According to the present invention, a glass substrate on which a crystalline silicon film is formed can be flattened, and a crystalline silicon film having high crystallinity can be obtained even within the surface of the substrate even after the laser irradiation step.

【0209】またこの結晶性珪素膜を用いて、基板面内
におけるしきい値電圧が均一な、結晶性シリコンTFT
を作製することができる。
Further, by using this crystalline silicon film, a crystalline silicon TFT having a uniform threshold voltage in the plane of the substrate is obtained.
Can be produced.

【0210】本発明はガラス基板上に多数のTFTを作
製する際、ガラス基板の面積が大きい場合に、特に有効
である。
The present invention is particularly effective when a large number of TFTs are formed on a glass substrate and the area of the glass substrate is large.

【0211】また、当該ガラス基板を用いて液晶ディス
プレイを形成する際に、基板が平坦なのでセル組が容易
かつ確実に行うことができる。このように、本発明は工
業上有益な物であると思われる。
Further, when a liquid crystal display is formed using the glass substrate, since the substrate is flat, cell assembly can be performed easily and surely. As described above, the present invention is considered to be industrially useful.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 実施例の作製工程を示す図。FIG. 1 is a diagram showing a manufacturing process of an example.

【図2】 従来の方法によって形成された結晶性珪素膜
を用いたTFTのしきい値の基板面内における分布を示
す図。
FIG. 2 is a diagram showing a distribution of a threshold value of a TFT using a crystalline silicon film formed by a conventional method in a substrate surface.

【図3】 そりが生じたガラス基板上の珪素膜に対して
レーザーアニールを行う様子を示す図。
FIG. 3 is a diagram showing a state where laser annealing is performed on a silicon film on a glass substrate in which warpage has occurred.

【図4】 ガラス基板上のTFTの配置を示す図。FIG. 4 is a diagram showing an arrangement of TFTs on a glass substrate.

【図5】 実施例によって形成された結晶性珪素膜を用
いたTFTのしきい値の基板面内における分布を示す
図。
FIG. 5 is a diagram showing a distribution of a threshold value of a TFT using a crystalline silicon film formed in the example in a substrate surface.

【図6】 本発明方法の一例を示す図。FIG. 6 is a diagram showing an example of the method of the present invention.

【図7】 本発明方法の一例を示す図。FIG. 7 is a diagram showing an example of the method of the present invention.

【図8】 本発明方法の一例を示す図。FIG. 8 is a diagram showing an example of the method of the present invention.

【図9】 基板加熱装置の例を示す図。FIG. 9 is a diagram showing an example of a substrate heating apparatus.

【図10】 本発明方法の一例を示す図。FIG. 10 is a diagram showing an example of the method of the present invention.

【図11】 レーザー照射法の例を示す図。FIG. 11 is a diagram showing an example of a laser irradiation method.

【図12】 実施例で使用するレーザーアニール装置の
概念図。
FIG. 12 is a conceptual diagram of a laser annealing apparatus used in the examples.

【図13】 光学系の例を示す図。FIG. 13 is a diagram showing an example of an optical system.

【図14】 光学系の例を示す図。FIG. 14 is a diagram showing an example of an optical system.

【図15】 レーザービームのエネルギー分布を示す
図。
FIG. 15 is a diagram showing an energy distribution of a laser beam.

【図16】 線状に加工されたレーザー光の線幅方向に
おけるエネルギー密度の分布を示す図。
FIG. 16 is a diagram showing an energy density distribution of a linearly processed laser beam in the line width direction.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 ガラス基板 102 酸化珪素膜 103 アモルファスシリコン膜 105 島状シリコン領域 106 ゲイト絶縁膜 107 ゲイト電極 108 ソース領域 109 ドレイン領域 110 層間絶縁膜 111 ソース電極、配線 112 ドレイン電極、配線 101 Glass Substrate 102 Silicon Oxide Film 103 Amorphous Silicon Film 105 Island Silicon Region 106 Gate Insulating Film 107 Gate Electrode 108 Source Region 109 Drain Region 110 Interlayer Insulating Film 111 Source Electrode, Wiring 112 Drain Electrode, Wiring

Claims (25)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】平坦なガラス基板上に成膜された非晶質の
珪素膜を、加熱により結晶化させ、 前記ガラス基板を、凸曲面を有する台の上に設置し、 前記ガラス基板を、該ガラス基板の歪み点付近の温度に
て、所定の時間加熱し、 その後徐冷することを特徴とする半導体作製方法。
1. An amorphous silicon film formed on a flat glass substrate is crystallized by heating, the glass substrate is placed on a table having a convex curved surface, and the glass substrate is A method for manufacturing a semiconductor, comprising heating at a temperature near a strain point of the glass substrate for a predetermined time and then gradually cooling.
【請求項2】平坦なガラス基板上に成膜された非晶質の
珪素膜を、加熱により結晶化させ、 前記ガラス基板を、凸曲面を有する台の上に設置し、 前記ガラス基板を、該ガラス基板の歪み点付近の温度に
て、所定の時間加熱し、 その後徐冷し、 その後、前記珪素膜に対し、レーザー照射を行うこと、 を特徴とする半導体作製方法。
2. An amorphous silicon film formed on a flat glass substrate is crystallized by heating, the glass substrate is placed on a table having a convex curved surface, and the glass substrate is A method for manufacturing a semiconductor, comprising heating at a temperature near a strain point of the glass substrate for a predetermined time, then gradually cooling, and then irradiating the silicon film with a laser.
【請求項3】非晶質の珪素膜が成膜された平坦なガラス
基板を、凸曲面を有する台の上に設置し、 前記ガラス基板を、該ガラス基板の歪み点付近の温度に
て、所定の時間加熱し、 その後徐冷することを特徴とする半導体作製方法。
3. A flat glass substrate on which an amorphous silicon film is formed is placed on a table having a convex curved surface, and the glass substrate is heated at a temperature near the strain point of the glass substrate. A method for manufacturing a semiconductor, which comprises heating for a predetermined time and then gradually cooling.
【請求項4】非晶質の珪素膜が成膜された平坦なガラス
基板を、凸曲面を有する台の上に設置し、 前記ガラス基板を、該ガラス基板の歪み点付近の温度に
て、所定の時間加熱し、 その後徐冷し、 その後、前記珪素膜に対し、レーザー照射を行うこと、 を特徴とする半導体作製方法。
4. A flat glass substrate on which an amorphous silicon film is formed is placed on a table having a convex curved surface, and the glass substrate is heated at a temperature near the strain point of the glass substrate. A method for manufacturing a semiconductor, comprising heating for a predetermined time, then gradually cooling, and then performing laser irradiation on the silicon film.
【請求項5】平坦なガラス基板上に成膜された非晶質の
珪素膜を、加熱により結晶化させ、 前記ガラス基板を、逆U字型の凸曲面を有する台の上に
設置し、 前記ガラス基板を、該ガラス基板の歪み点付近の温度に
て、所定の時間加熱し、 その後徐冷することを特徴とする半導体作製方法。
5. An amorphous silicon film formed on a flat glass substrate is crystallized by heating, and the glass substrate is placed on a table having an inverted U-shaped convex curved surface, A method of manufacturing a semiconductor, comprising heating the glass substrate at a temperature near a strain point of the glass substrate for a predetermined time and then gradually cooling the glass substrate.
【請求項6】平坦なガラス基板上に成膜された非晶質の
珪素膜を、加熱により結晶化させ、 前記ガラス基板を、逆U字型の凸曲面を有する台の上に
設置し、 前記ガラス基板を、該ガラス基板の歪み点付近の温度に
て、所定の時間加熱し、 その後徐冷し、 その後、前記珪素膜に対し、レーザー照射を行うこと、 を特徴とする半導体作製方法。
6. An amorphous silicon film formed on a flat glass substrate is crystallized by heating, and the glass substrate is placed on a table having an inverted U-shaped convex curved surface, A method for manufacturing a semiconductor, comprising: heating the glass substrate at a temperature near a strain point of the glass substrate for a predetermined time, then gradually cooling, and then irradiating the silicon film with a laser.
【請求項7】非晶質の珪素膜が成膜された平坦なガラス
基板を、逆U字型の凸曲面を有する台の上に設置し、前
記ガラス基板を、該ガラス基板の歪み点付近の温度に
て、所定の時間加熱し、 その後徐冷することを有することを特徴とする半導体作
製方法。
7. A flat glass substrate on which an amorphous silicon film is formed is placed on a table having an inverted U-shaped convex curved surface, and the glass substrate is near the strain point of the glass substrate. The method for producing a semiconductor, comprising: heating at the temperature for a predetermined time and then gradually cooling.
【請求項8】非晶質の珪素膜が成膜された平坦なガラス
基板を、逆U字型の凸曲面を有する台の上に設置し、前
記ガラス基板を、該ガラス基板の歪み点付近の温度に
て、所定の時間加熱し、 その後徐冷し、 その後、前記珪素膜に対し、レーザー照射を行うこと、 を特徴とする半導体作製方法。
8. A flat glass substrate on which an amorphous silicon film is formed is placed on a table having an inverted U-shaped convex curved surface, and the glass substrate is near the strain point of the glass substrate. The method for producing a semiconductor is characterized in that the semiconductor film is heated at the temperature for a predetermined time, then gradually cooled, and then the silicon film is irradiated with a laser.
【請求項9】請求項1〜8のいずれかにおいて、ガラス
基板の歪み点付近の温度は、該ガラス基板の歪み点温度
の70%以上115%以下(絶対零度を基準とする)で
あることを特徴とする半導体作製方法。
9. The temperature in the vicinity of the strain point of the glass substrate according to claim 1, which is 70% or more and 115% or less (based on absolute zero) of the strain point temperature of the glass substrate. A method for manufacturing a semiconductor, comprising:
【請求項10】請求項1〜8のいずれかにおいて、前記
凸曲面を有する台は、石英よりなることを特徴とする半
導体作製方法。
10. The method of manufacturing a semiconductor according to claim 1, wherein the table having the convex curved surface is made of quartz.
【請求項11】請求項1〜8のいずれかにおいて、珪素
膜は、ガラス基板上に形成された酸化珪素膜上に成膜さ
れたものであることを特徴とする半導体作製方法。
11. A semiconductor manufacturing method according to claim 1, wherein the silicon film is formed on a silicon oxide film formed on a glass substrate.
【請求項12】請求項4〜8のいずれかにおいて、逆U
字型の凸曲面は、該凸曲面上の前記ガラス基板が載置さ
れる領域において、該領域の中央部分と、前記領域の端
部の最も低い部分との高低差が20〜200μmである
ことを特徴とする半導体作製方法。
12. The inverse U according to any one of claims 4 to 8.
In the area where the glass substrate is placed on the convex curved surface, the character-shaped convex curved surface has a height difference of 20 to 200 μm between the central portion of the area and the lowest portion of the end of the area. A method for manufacturing a semiconductor, comprising:
【請求項13】請求項4〜8のいずれかにおいて、逆U
字型の凸曲面は、該凸曲面上の前記ガラス基板が載置さ
れる領域において、該領域の中央部分と、前記領域の端
部の最も低い部分との高低差が約50μmであることを
特徴とする半導体作製方法。
13. The inverse U according to any one of claims 4 to 8.
In the convex curved surface of the V shape, in the region where the glass substrate is placed on the convex curved surface, the difference in height between the central portion of the region and the lowest portion of the end of the region is about 50 μm. A characteristic semiconductor manufacturing method.
【請求項14】平坦なガラス基板上に成膜された非晶質
の珪素膜を、加熱して結晶化させ、 前記ガラス基板を、凸曲面を有する台の上に、前記凸曲
面に沿わせて設置し、室温から前記ガラス基板の歪み点
温度の70%の範囲の温度に、所定の時間保持した状態
において、 結晶化された前記珪素膜に対し、レーザー照射を行い、 その後徐冷することを特徴とする半導体作製方法。
14. An amorphous silicon film formed on a flat glass substrate is heated to crystallize, and the glass substrate is placed on a table having a convex curved surface along the convex curved surface. The laser beam is applied to the crystallized silicon film in a state of being kept at a temperature in the range of room temperature to 70% of the strain point temperature of the glass substrate for a predetermined time, and then gradually cooled. A method for manufacturing a semiconductor, comprising:
【請求項15】非晶質の珪素膜が成膜された平坦なガラ
ス基板を、凸曲面を有する台の上に、前記凸曲面に沿わ
せて設置し、 室温から前記ガラス基板の歪み点温度の70%の範囲の
温度に、所定の時間保持した状態において、 前記珪素膜に対し、レーザー照射を行い、 その後徐冷することを特徴とする半導体作製方法。
15. A flat glass substrate on which an amorphous silicon film is formed is placed on a table having a convex curved surface along the convex curved surface, and the strain point temperature of the glass substrate from room temperature is set. In the state where the silicon film is held at a temperature in the range of 70% for a predetermined time, the silicon film is irradiated with laser, and then gradually cooled.
【請求項16】平坦なガラス基板上に成膜された非晶質
の珪素膜を、加熱により結晶化させ、 前記ガラス基板を、U字状の凸曲面を有する台の上に設
置し、 前記ガラス基板を、前記U字状の凸曲面を有する台に沿
うように、該ガラス基板の端を該台に押さえつけること
により該ガラス基板を凸のU字状の曲面に反らし、 この状態で前記ガラス基板の温度を、室温から前記ガラ
ス基板の歪み点温度の70%の温度の範囲にて、所定の
時間保ち、 その状態で、前記珪素膜に対し、レーザー照射を行いそ
の後徐冷すること、 を特徴とする半導体作製方法。
16. An amorphous silicon film formed on a flat glass substrate is crystallized by heating, and the glass substrate is placed on a table having a U-shaped convex curved surface, The glass substrate is warped to a convex U-shaped curved surface by pressing the end of the glass substrate against the table so that the glass substrate is along the table having the U-shaped convex curved surface. The temperature of the substrate is kept within a range of room temperature to 70% of the strain point temperature of the glass substrate for a predetermined time, and in this state, the silicon film is irradiated with laser and then gradually cooled. A characteristic semiconductor manufacturing method.
【請求項17】非晶質の珪素膜が成膜された平坦なガラ
ス基板を、U字状の凸曲面を有する台の上に設置し、 前記ガラス基板を、前記U字状の凸曲面を有する台に沿
うように、該ガラス基板の端を該台に押さえつけること
により該ガラス基板を凸のU字状の曲面に反らし、 この状態で前記ガラス基板の温度を、室温からガラス基
板の歪み点温度の70%の温度の範囲にて、所定の時間
保ち、 その状態で、前記珪素膜に対し、レーザー照射を行いそ
の後徐冷すること、 を特徴とする半導体作製方法。
17. A flat glass substrate on which an amorphous silicon film is formed is placed on a table having a U-shaped convex curved surface, and the glass substrate is provided with the U-shaped convex curved surface. The glass substrate is warped to a convex U-shaped curved surface by pressing the end of the glass substrate against the table so as to follow the table, and in this state, the temperature of the glass substrate is changed from room temperature to a strain point of the glass substrate. A semiconductor manufacturing method, characterized in that the silicon film is kept in a temperature range of 70% of the temperature for a predetermined time, and in that state, the silicon film is irradiated with laser and then gradually cooled.
【請求項18】請求項14または15において、前記ガ
ラス基板はその端部を該台に押さえつけて設置されるこ
とを特徴とする半導体作製方法。
18. The method of manufacturing a semiconductor according to claim 14, wherein the glass substrate is installed with its end pressed against the base.
【請求項19】請求項14〜17のいずれかにおいて、
前記レーザー照射は線状ビームにより行われることを特
徴とする半導体作製方法。
19. The method according to any one of claims 14 to 17,
The semiconductor manufacturing method, wherein the laser irradiation is performed by a linear beam.
【請求項20】請求項14〜17のいずれかにおいて、
前記台は、レーザービームの焦点位置に珪珪素膜表面が
位置するように、高さを変動させることを特徴とする半
導体作製方法。
20. In any one of claims 14 to 17,
A method for manufacturing a semiconductor, characterized in that the height of the pedestal is varied so that the silicon silicon film surface is located at a focal position of a laser beam.
【請求項21】請求項14〜17のいずれかにおいて、
凸曲面を有する台は、石英よりなることを特徴とする半
導体作製方法。
21. In any one of claims 14 to 17,
A semiconductor manufacturing method, wherein the table having a convex curved surface is made of quartz.
【請求項22】請求項14〜17のいずれかにおいて、
ガラス基板を所定の温度に保つ手段として、加熱された
ヘリウムガスを使用することを特徴とする半導体作製方
法。
22. In any one of claims 14 to 17,
A method for manufacturing a semiconductor, characterized in that heated helium gas is used as a means for keeping a glass substrate at a predetermined temperature.
【請求項23】請求項14〜17のいずれかにおいて、
珪素膜は、ガラス基板上に形成された酸化珪素膜上に成
膜されたものであることを特徴とする半導体作製方法。
23. In any one of claims 14 to 17,
A method of manufacturing a semiconductor, wherein the silicon film is formed on a silicon oxide film formed on a glass substrate.
【請求項24】請求項1〜23に記載のいずれかの方法
により形成された珪素膜を用いて、薄膜トランジスタを
形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。
24. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising forming a thin film transistor by using a silicon film formed by the method according to any one of claims 1 to 23.
【請求項25】請求項1〜23において、前記ガラス基
板は液晶ディスプレイを構成するものであり、前記珪素
膜を用いて、前記ガラス基板上に薄膜トランジスタを形
成することを特徴とする半導体装置の作製方法。
25. A semiconductor device according to claim 1, wherein the glass substrate constitutes a liquid crystal display, and a thin film transistor is formed on the glass substrate by using the silicon film. Method.
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