WO2012029488A1 - Laser annealing device and laser annealing method - Google Patents
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Abstract
The present invention enables uniform crystallization of a semiconductor film by means of laser annealing. The present invention comprises a pulse laser oscillating device for outputting a pulse laser beam, and an optical transmission means for transmitting the pulse laser beam outputted from the pulse laser oscillating device to irradiate onto the semiconductor film. Since the pulse laser beam, which has an effective power density on the irradiated surface of the semiconductor film calculated by the formula of effective power density (J / (sec∙cm3)) = pulse energy density (J/cm2) / pulse width (sec) × absorption coefficient of semiconductor film (cm-1), is irradiated onto the semiconductor film so as to be in a range of 3 × 1012 to 1.5 × 1012, the semiconductor film can be crystallized without inducing abnormal grain growth due to complete melting, and uniform crystals with little variation are obtained.
Description
この発明は、半導体膜にパルスレーザ光を照射してレーザアニールを行うレーザアニール装置およびレーザアニール方法に関するものである。
The present invention relates to a laser annealing apparatus and a laser annealing method for performing laser annealing by irradiating a semiconductor film with pulsed laser light.
近年、液晶ディスプレイは高解像度や、駆動フレームレートの高速化、３Ｄ化などをキーワードに、それを実現するために必要な性能の薄膜トランジスタが求められるようになっている。薄膜トランジスタの性能向上のために、レーザアニールによってシリコン半導体膜を結晶化する必要がある。
従来、レーザアニール装置は、アモルファスシリコン（ａ－Ｓｉ）を結晶化する装置であり、エキシマレーザを用いたアニール技術が用いられている。エキシマレーザはビームが低品質であるため、ビームを微小に絞ることが出来ない。そのため、光学系を組んでＸＹ方向でトップフラット型のビームに整形して用いている。一般的に用いられるエキシマレーザはＸｅＣｌ（波長３０８ｎｍ）であるため、ａ－Ｓｉへの吸収が高く、アモルファスシリコンへの浸透深さは約７ｎｍと非常に浅く、膜厚方向で温度勾配が生じる。エキシマレーザを用いたアニール技術はこの温度勾配を利用して、アモルファスシリコン膜全体を完全に溶融させないレーザ出力で膜底部に結晶成長の核を残して溶融させ、この核を基点に結晶成長を起こさせる。図８に該結晶化の模式図を示す。
すなわち、ガラス基板３０上に形成されたアモルファスシリコン膜３１に対し、パルスレーザ光４０を照射し、溶融シリコン膜３２を生成する。該溶融シリコン膜３２が再結晶化して凝固する過程で結晶化して結晶シリコン膜３３が形成される。 In recent years, liquid crystal displays have been required to have thin film transistors having the performance necessary to realize high resolution, high drive frame rate, 3D, and the like. In order to improve the performance of the thin film transistor, it is necessary to crystallize the silicon semiconductor film by laser annealing.
Conventionally, a laser annealing apparatus is an apparatus for crystallizing amorphous silicon (a-Si), and an annealing technique using an excimer laser is used. Since the excimer laser has a low quality beam, the beam cannot be narrowed down. Therefore, an optical system is assembled and shaped into a top flat beam in the XY directions. Since an excimer laser generally used is XeCl (wavelength 308 nm), the absorption into a-Si is high, the penetration depth into amorphous silicon is very shallow, about 7 nm, and a temperature gradient occurs in the film thickness direction. Annealing technology using an excimer laser uses this temperature gradient to melt the amorphous silicon film with a laser output that does not completely melt, leaving a crystal growth nucleus at the bottom of the film, and causing crystal growth from this nucleus. Let FIG. 8 shows a schematic diagram of the crystallization.
That is, theamorphous silicon film 31 formed on the glass substrate 30 is irradiated with the pulse laser beam 40 to generate the molten silicon film 32. Crystallization of the molten silicon film 32 during recrystallization and solidification forms a crystalline silicon film 33.
従来、レーザアニール装置は、アモルファスシリコン（ａ－Ｓｉ）を結晶化する装置であり、エキシマレーザを用いたアニール技術が用いられている。エキシマレーザはビームが低品質であるため、ビームを微小に絞ることが出来ない。そのため、光学系を組んでＸＹ方向でトップフラット型のビームに整形して用いている。一般的に用いられるエキシマレーザはＸｅＣｌ（波長３０８ｎｍ）であるため、ａ－Ｓｉへの吸収が高く、アモルファスシリコンへの浸透深さは約７ｎｍと非常に浅く、膜厚方向で温度勾配が生じる。エキシマレーザを用いたアニール技術はこの温度勾配を利用して、アモルファスシリコン膜全体を完全に溶融させないレーザ出力で膜底部に結晶成長の核を残して溶融させ、この核を基点に結晶成長を起こさせる。図８に該結晶化の模式図を示す。
すなわち、ガラス基板３０上に形成されたアモルファスシリコン膜３１に対し、パルスレーザ光４０を照射し、溶融シリコン膜３２を生成する。該溶融シリコン膜３２が再結晶化して凝固する過程で結晶化して結晶シリコン膜３３が形成される。 In recent years, liquid crystal displays have been required to have thin film transistors having the performance necessary to realize high resolution, high drive frame rate, 3D, and the like. In order to improve the performance of the thin film transistor, it is necessary to crystallize the silicon semiconductor film by laser annealing.
Conventionally, a laser annealing apparatus is an apparatus for crystallizing amorphous silicon (a-Si), and an annealing technique using an excimer laser is used. Since the excimer laser has a low quality beam, the beam cannot be narrowed down. Therefore, an optical system is assembled and shaped into a top flat beam in the XY directions. Since an excimer laser generally used is XeCl (wavelength 308 nm), the absorption into a-Si is high, the penetration depth into amorphous silicon is very shallow, about 7 nm, and a temperature gradient occurs in the film thickness direction. Annealing technology using an excimer laser uses this temperature gradient to melt the amorphous silicon film with a laser output that does not completely melt, leaving a crystal growth nucleus at the bottom of the film, and causing crystal growth from this nucleus. Let FIG. 8 shows a schematic diagram of the crystallization.
That is, the
他にも吸収層を用いたレーザアニール方法（特許文献１）、ＹＡＧ２倍波（波長５３２ｎｍ）を用いたレーザアニール装置（特許文献２）や連続発振レーザを用いた装置（特許文献３）も提案されている。
さらには、ムラなく均一に結晶化をするために複雑な工程を用いてレーザアニールを行う方法もあり、例えば、特許文献４では加熱ステージを用いる方法が提案されている。その他に、レーザを二回に分けて照射する方法（特許文献５、６）が提案されている。また他波長のレーザを用いて上記問題点を解決しようとした例もあり、例えば、Ｍｏ膜吸収層とレーザダイオードを用いた例（非特許文献１）が報告されている。他にはＧａＮ系青色半導体レーザを用いた方法（特許文献７）が提案されている。 In addition, a laser annealing method using an absorption layer (Patent Document 1), a laser annealing apparatus using a YAG second harmonic (wavelength 532 nm) (Patent Document 2), and an apparatus using a continuous wave laser (Patent Document 3) are also proposed. Has been.
Further, there is a method of performing laser annealing using a complicated process in order to perform uniform crystallization without unevenness. For example,Patent Document 4 proposes a method using a heating stage. In addition, a method of irradiating a laser twice (Patent Documents 5 and 6) has been proposed. In addition, there is an example in which the above-mentioned problem is attempted to be solved using a laser having another wavelength. For example, an example using a Mo film absorption layer and a laser diode (Non-Patent Document 1) has been reported. In addition, a method using a GaN blue semiconductor laser (Patent Document 7) has been proposed.
さらには、ムラなく均一に結晶化をするために複雑な工程を用いてレーザアニールを行う方法もあり、例えば、特許文献４では加熱ステージを用いる方法が提案されている。その他に、レーザを二回に分けて照射する方法（特許文献５、６）が提案されている。また他波長のレーザを用いて上記問題点を解決しようとした例もあり、例えば、Ｍｏ膜吸収層とレーザダイオードを用いた例（非特許文献１）が報告されている。他にはＧａＮ系青色半導体レーザを用いた方法（特許文献７）が提案されている。 In addition, a laser annealing method using an absorption layer (Patent Document 1), a laser annealing apparatus using a YAG second harmonic (wavelength 532 nm) (Patent Document 2), and an apparatus using a continuous wave laser (Patent Document 3) are also proposed. Has been.
Further, there is a method of performing laser annealing using a complicated process in order to perform uniform crystallization without unevenness. For example,
従来のＸｅＣｌエキシマレーザアニール装置は以上のような方法を用いるため、結晶性は良いものの瞬間的に融点まで加熱するのでアブレーションを防ぐ目的の脱水素工程やレーザ出力、フォーカスの厳密な制御が必要となる。また一度溶融させるためにビームの長軸繋ぎ合わせ部が特性劣化の問題があり、現状ではビームサイズの制約上基板サイズＧ４（７３０ｍｍ×９２０ｍｍ）までしか対応できないため大面積処理が困難であるという問題点がある。レーザアニールにおいて、レーザ出力の大小により結晶の状態が変化するので、上記の問題を鑑みて、特許文献１ではレーザ出力を変化させる方法も開示されているが、長軸繋ぎ合わせの問題を解決することはできていない。
Since the conventional XeCl excimer laser annealing apparatus uses the method described above, although it has good crystallinity, since it instantaneously heats to the melting point, a dehydrogenation process for the purpose of preventing ablation and strict control of laser output and focus are required. Become. In addition, there is a problem of deterioration of characteristics of the long-axis joint portion of the beam because it is once melted, and it is difficult to process a large area because it can only handle the substrate size G4 (730 mm × 920 mm) at present due to beam size restrictions. There is a point. In laser annealing, since the crystal state changes depending on the level of laser output, in view of the above problems, Patent Document 1 discloses a method of changing laser output, but it solves the problem of long-axis joining. I can't.
連続発振レーザを用いた特許文献３に開示される装置では、複数のレーザ光を収束化する光学系を必要とするため、レーザ発振器のそれぞれがもつエネルギーの強度にばらつきや干渉が生じ、高精度に均一化を図ることが困難になる。
また、特許文献４のように加熱ステージを用いる方法は加熱冷却に伴うタクトタイムの損失が大きく実用上適さない。また、レーザを二回に分けて照射する特許文献５、６に開示されている方法は、スループットが悪化するという問題がある。また他波長のレーザを用いて上記問題点を解決する非特許文献１に開示されるものでは、吸収層の剥離などといった工程が増えるため実用上適さない。
また、ＧａＮ系青色半導体レーザを用いた特許文献７の方法は、本質的に溶融プロセスと変わらない上、このプロセスはＧａＮ系青色半導体レーザに限られるため出力が極めて低く産業上適さない。 In the apparatus disclosed inPatent Document 3 using a continuous wave laser, an optical system for converging a plurality of laser beams is required. Therefore, variation and interference occur in the intensity of energy of each laser oscillator, resulting in high accuracy. It becomes difficult to achieve uniformization.
Further, the method using a heating stage as inPatent Document 4 is not suitable for practical use because it has a large tact time loss due to heating and cooling. Further, the methods disclosed in Patent Documents 5 and 6 that irradiate the laser in two steps have a problem that the throughput is deteriorated. Further, the one disclosed in Non-Patent Document 1 that solves the above problem using a laser with another wavelength is not suitable for practical use because the number of steps such as peeling of the absorbing layer is increased.
Further, the method of Patent Document 7 using a GaN-based blue semiconductor laser is essentially the same as a melting process, and since this process is limited to a GaN-based blue semiconductor laser, the output is extremely low and not industrially suitable.
また、特許文献４のように加熱ステージを用いる方法は加熱冷却に伴うタクトタイムの損失が大きく実用上適さない。また、レーザを二回に分けて照射する特許文献５、６に開示されている方法は、スループットが悪化するという問題がある。また他波長のレーザを用いて上記問題点を解決する非特許文献１に開示されるものでは、吸収層の剥離などといった工程が増えるため実用上適さない。
また、ＧａＮ系青色半導体レーザを用いた特許文献７の方法は、本質的に溶融プロセスと変わらない上、このプロセスはＧａＮ系青色半導体レーザに限られるため出力が極めて低く産業上適さない。 In the apparatus disclosed in
Further, the method using a heating stage as in
Further, the method of Patent Document 7 using a GaN-based blue semiconductor laser is essentially the same as a melting process, and since this process is limited to a GaN-based blue semiconductor laser, the output is extremely low and not industrially suitable.
この発明は上記のような従来のものの課題を解決するためになされたものであり、半導体膜に吸収されるレーザ光を用いて本願で示す有効パワー密度をある範囲にすることにより、複雑な工程を要することなく、大面積の半導体膜をムラなく均一に結晶化できるレーザアニール装置およびレーザアニール方法を提供することを目的とする。
The present invention has been made in order to solve the above-described problems of the prior art, and by making the effective power density shown in the present application within a certain range by using laser light absorbed by the semiconductor film, it is a complicated process. An object of the present invention is to provide a laser annealing apparatus and a laser annealing method that can uniformly crystallize a large-area semiconductor film without unevenness.
すなわち、本発明のレーザアニール装置のうち、第１の本発明は、パルスレーザ光を出力するパルスレーザ発振装置と、該パルスレーザ発振装置から出力された前記パルスレーザ光を伝送して半導体膜に照射する光伝送手段とを備え、前記パルスレーザ光は、半導体膜照射面において、下記式で算出される有効パワー密度が３×１０１２から１．５×１０１２の範囲内になるように前記半導体膜に照射されるものであることを特徴とする。
有効パワー密度（Ｊ／（秒・ｃｍ３））＝パルスエネルギー密度（Ｊ／ｃｍ２）／パルス幅（秒）×半導体膜の吸収係数（ｃｍ－１） …（式） That is, among the laser annealing apparatuses of the present invention, the first aspect of the present invention is a pulse laser oscillation apparatus that outputs a pulse laser beam, and the pulse laser beam output from the pulse laser oscillation apparatus is transmitted to the semiconductor film. The pulsed laser beam is applied so that the effective power density calculated by the following formula is in the range of 3 × 10 12 to 1.5 × 10 12 on the semiconductor film irradiation surface. The semiconductor film is irradiated.
Effective power density (J / (second · cm 3 )) = pulse energy density (J / cm 2 ) / pulse width (second) × semiconductor film absorption coefficient (cm −1 ) (formula)
有効パワー密度（Ｊ／（秒・ｃｍ３））＝パルスエネルギー密度（Ｊ／ｃｍ２）／パルス幅（秒）×半導体膜の吸収係数（ｃｍ－１） …（式） That is, among the laser annealing apparatuses of the present invention, the first aspect of the present invention is a pulse laser oscillation apparatus that outputs a pulse laser beam, and the pulse laser beam output from the pulse laser oscillation apparatus is transmitted to the semiconductor film. The pulsed laser beam is applied so that the effective power density calculated by the following formula is in the range of 3 × 10 12 to 1.5 × 10 12 on the semiconductor film irradiation surface. The semiconductor film is irradiated.
Effective power density (J / (second · cm 3 )) = pulse energy density (J / cm 2 ) / pulse width (second) × semiconductor film absorption coefficient (cm −1 ) (formula)
第２の本発明のレーザアニール装置は、連続レーザ光を出力する連続レーザ発振装置と、該連続レーザ発振装置から出力された連続レーザ光および該連続レーザ光から切り出されたパルスレーザ光を伝送して該パルスレーザ光を半導体膜に照射する光伝送手段と、前記連続レーザ光を前記伝送中に切り出して擬似的にパルス状にしてパルスレーザ光を生成するパルスレーザ光生成手段とを備え、
前記パルスレーザ光は、半導体膜照射面において、下記式で算出される有効パワー密度が３×１０１２から１．５×１０１２の範囲内になるように前記半導体膜に照射されるものであることを特徴とする。
有効パワー密度（Ｊ／（秒・ｃｍ３））＝パルスエネルギー密度（Ｊ／ｃｍ２）／パルス幅（秒）×半導体膜の吸収係数（ｃｍ－１） …（式） A laser annealing apparatus according to a second aspect of the present invention transmits a continuous laser oscillation apparatus that outputs continuous laser light, a continuous laser light output from the continuous laser oscillation apparatus, and a pulsed laser light cut out from the continuous laser light. An optical transmission means for irradiating the semiconductor film with the pulsed laser light, and a pulsed laser light generating means for generating the pulsed laser light by cutting the continuous laser light during the transmission to form a pseudo-pulse form,
The pulsed laser light is applied to the semiconductor film such that the effective power density calculated by the following formula is within the range of 3 × 10 12 to 1.5 × 10 12 on the semiconductor film irradiation surface. It is characterized by that.
Effective power density (J / (second · cm 3 )) = pulse energy density (J / cm 2 ) / pulse width (second) × semiconductor film absorption coefficient (cm −1 ) (formula)
前記パルスレーザ光は、半導体膜照射面において、下記式で算出される有効パワー密度が３×１０１２から１．５×１０１２の範囲内になるように前記半導体膜に照射されるものであることを特徴とする。
有効パワー密度（Ｊ／（秒・ｃｍ３））＝パルスエネルギー密度（Ｊ／ｃｍ２）／パルス幅（秒）×半導体膜の吸収係数（ｃｍ－１） …（式） A laser annealing apparatus according to a second aspect of the present invention transmits a continuous laser oscillation apparatus that outputs continuous laser light, a continuous laser light output from the continuous laser oscillation apparatus, and a pulsed laser light cut out from the continuous laser light. An optical transmission means for irradiating the semiconductor film with the pulsed laser light, and a pulsed laser light generating means for generating the pulsed laser light by cutting the continuous laser light during the transmission to form a pseudo-pulse form,
The pulsed laser light is applied to the semiconductor film such that the effective power density calculated by the following formula is within the range of 3 × 10 12 to 1.5 × 10 12 on the semiconductor film irradiation surface. It is characterized by that.
Effective power density (J / (second · cm 3 )) = pulse energy density (J / cm 2 ) / pulse width (second) × semiconductor film absorption coefficient (cm −1 ) (formula)
第３の本発明のレーザアニール装置は、前記第１または第２の本発明において、前記パルスレーザ光のエネルギー密度を調整するエネルギー調整手段を有し、該エネルギー調整手段は、前記式で算出される前記有効パワー密度が３×１０１２から１．５×１０１２の範囲内になるようにエネルギー密度が設定されていることを特徴とする。
A laser annealing apparatus according to a third aspect of the present invention includes, in the first or second aspect of the present invention, energy adjusting means for adjusting an energy density of the pulse laser beam, and the energy adjusting means is calculated by the above formula. The energy density is set so that the effective power density is within a range of 3 × 10 12 to 1.5 × 10 12 .
第４の本発明のレーザアニール装置は、前記第３の本発明において、前記エネルギー調整手段として、パルスレーザ光を所定の減衰率で減衰させて透過させるアテニュエータおよび前記レーザ発振装置の出力を調整する出力調整手段とを備え、該アテニュエータおよび前記出力調整手段は、前記式で算出される前記有効パワー密度が３×１０１２から１．５×１０１２の範囲内になるように前記減衰率および前記出力が設定されていることを特徴とする。
In the laser annealing apparatus of the fourth aspect of the present invention, in the third aspect of the present invention, the energy adjusting means adjusts the output of the attenuator that attenuates and transmits the pulsed laser light with a predetermined attenuation factor, and the laser oscillation apparatus. Output attenuating means, and the attenuator and the output adjusting means include the attenuation factor and the output so that the effective power density calculated by the equation falls within a range of 3 × 10 12 to 1.5 × 10 12. The output is set.
第５の本発明のレーザアニール装置は、前記第１～第４の本発明のいずれかにおいて、前記パルスレーザ光のパルス幅を調整するパルス幅調整手段を備え、該パルス幅調整手段は、前記式で算出される前記有効パワー密度が３×１０１２から１．５×１０１２の範囲内になるように前記パルスレーザ光のパルス幅を調整するものであることを特徴とする。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a laser annealing apparatus according to any one of the first to fourth aspects of the present invention, further comprising pulse width adjusting means for adjusting a pulse width of the pulsed laser light, the pulse width adjusting means comprising: The pulse width of the pulse laser beam is adjusted so that the effective power density calculated by the equation falls within a range of 3 × 10 12 to 1.5 × 10 12 .
第６の本発明のレーザアニール装置は、前記第１～第５の本発明のいずれかにおいて、前記半導体膜がシリコン半導体膜であり、前記エネルギー密度が１００～５００ｍＪ／ｃｍ２、前記パルス幅が５０～５００ｎ秒であることを特徴とする。
In the laser annealing apparatus of the sixth aspect of the present invention, in any one of the first to fifth aspects of the present invention, the semiconductor film is a silicon semiconductor film, the energy density is 100 to 500 mJ / cm 2 , and the pulse width is 50 to 500 nsec.
第７の本発明のレーザアニール方法は、パルスレーザ光を半導体膜に照射して該半導体膜のレーザアニールを行うレーザアニール方法において、前記パルスレーザ光のパルスエネルギー密度およびパルス幅を、照射面において下記式で算出される有効パワー密度が３×１０１２から１．５×１０１２の範囲内になるように設定をし、該設定がなされた前記パルスレーザ光を前記半導体膜に照射することを特徴とする。
有効パワー密度（Ｊ／（秒・ｃｍ３））＝パルスエネルギー密度（Ｊ／ｃｍ２）／パルス幅（秒）×半導体膜の吸収係数（ｃｍ－１） …（式） A laser annealing method according to a seventh aspect of the present invention is a laser annealing method for irradiating a semiconductor film with a pulsed laser beam and performing laser annealing on the semiconductor film, wherein the pulse energy density and the pulse width of the pulsed laser beam are set on the irradiated surface. The effective power density calculated by the following equation is set so as to be in the range of 3 × 10 12 to 1.5 × 10 12 , and the semiconductor laser is irradiated with the pulsed laser light with the setting. Features.
Effective power density (J / (second · cm 3 )) = pulse energy density (J / cm 2 ) / pulse width (second) × semiconductor film absorption coefficient (cm −1 ) (formula)
有効パワー密度（Ｊ／（秒・ｃｍ３））＝パルスエネルギー密度（Ｊ／ｃｍ２）／パルス幅（秒）×半導体膜の吸収係数（ｃｍ－１） …（式） A laser annealing method according to a seventh aspect of the present invention is a laser annealing method for irradiating a semiconductor film with a pulsed laser beam and performing laser annealing on the semiconductor film, wherein the pulse energy density and the pulse width of the pulsed laser beam are set on the irradiated surface. The effective power density calculated by the following equation is set so as to be in the range of 3 × 10 12 to 1.5 × 10 12 , and the semiconductor laser is irradiated with the pulsed laser light with the setting. Features.
Effective power density (J / (second · cm 3 )) = pulse energy density (J / cm 2 ) / pulse width (second) × semiconductor film absorption coefficient (cm −1 ) (formula)
本発明によれば、パルスレーザ光を適度なエネルギー密度とパルス幅と吸収係数との関係を有して半導体膜に照射して急速に加熱することで、半導体膜に、完全に溶融しない程度の熱を与えて、従来の完全溶融・再結晶化法と異なる手法で粒径のバラツキの小さな均一な結晶を得ることできる。従来方式の溶融結晶化法や加熱炉によるＳＰＣ（固相成長法）では結晶粒のばらつきは大きくなる。
次に、本発明で規定する条件について以下に説明する。 According to the present invention, the semiconductor film is irradiated with the pulsed laser beam with an appropriate energy density, pulse width, and absorption coefficient so that the semiconductor film is rapidly heated, so that the semiconductor film is not completely melted. By applying heat, it is possible to obtain uniform crystals with small variations in particle size by a method different from the conventional complete melting / recrystallization method. In the conventional melt crystallization method and SPC (solid phase growth method) using a heating furnace, the variation in crystal grains becomes large.
Next, conditions defined in the present invention will be described below.
次に、本発明で規定する条件について以下に説明する。 According to the present invention, the semiconductor film is irradiated with the pulsed laser beam with an appropriate energy density, pulse width, and absorption coefficient so that the semiconductor film is rapidly heated, so that the semiconductor film is not completely melted. By applying heat, it is possible to obtain uniform crystals with small variations in particle size by a method different from the conventional complete melting / recrystallization method. In the conventional melt crystallization method and SPC (solid phase growth method) using a heating furnace, the variation in crystal grains becomes large.
Next, conditions defined in the present invention will be described below.
有効パワー密度：３×１０１２から１．５×１０１２の範囲内
下記式で算出される有効パワー密度を適切な範囲に設定することで、半導体膜をアニールしてバラツキの小さな均一な結晶半導体膜とすることができる。有効パワー密度が下限未満であると、半導体膜を十分に加熱することができず、結晶化が不均一になりやすい。また、有効パワー密度が上限を超えると、半導体膜の溶融が生じて不均一な結晶になる。
有効パワー密度（Ｊ／（秒・ｃｍ３））＝パルスエネルギー密度（Ｊ／ｃｍ２）／パルス幅（秒）×半導体膜の吸収係数（ｃｍ－１） …（式）
なお、上記有効パワー密度は、本発明において定義するものであり、一般的な物理的性質を示すものではない。 Effective power density: within a range of 3 × 10 12 to 1.5 × 10 12 By setting the effective power density calculated by the following formula to an appropriate range, the semiconductor film is annealed to be a uniform crystal semiconductor with small variations It can be a membrane. If the effective power density is less than the lower limit, the semiconductor film cannot be sufficiently heated, and crystallization tends to be nonuniform. On the other hand, when the effective power density exceeds the upper limit, the semiconductor film is melted to form non-uniform crystals.
Effective power density (J / (second · cm 3 )) = pulse energy density (J / cm 2 ) / pulse width (second) × semiconductor film absorption coefficient (cm −1 ) (formula)
The effective power density is defined in the present invention and does not indicate general physical properties.
下記式で算出される有効パワー密度を適切な範囲に設定することで、半導体膜をアニールしてバラツキの小さな均一な結晶半導体膜とすることができる。有効パワー密度が下限未満であると、半導体膜を十分に加熱することができず、結晶化が不均一になりやすい。また、有効パワー密度が上限を超えると、半導体膜の溶融が生じて不均一な結晶になる。
有効パワー密度（Ｊ／（秒・ｃｍ３））＝パルスエネルギー密度（Ｊ／ｃｍ２）／パルス幅（秒）×半導体膜の吸収係数（ｃｍ－１） …（式）
なお、上記有効パワー密度は、本発明において定義するものであり、一般的な物理的性質を示すものではない。 Effective power density: within a range of 3 × 10 12 to 1.5 × 10 12 By setting the effective power density calculated by the following formula to an appropriate range, the semiconductor film is annealed to be a uniform crystal semiconductor with small variations It can be a membrane. If the effective power density is less than the lower limit, the semiconductor film cannot be sufficiently heated, and crystallization tends to be nonuniform. On the other hand, when the effective power density exceeds the upper limit, the semiconductor film is melted to form non-uniform crystals.
Effective power density (J / (second · cm 3 )) = pulse energy density (J / cm 2 ) / pulse width (second) × semiconductor film absorption coefficient (cm −1 ) (formula)
The effective power density is defined in the present invention and does not indicate general physical properties.
パルスレーザ光波長域
本発明においては、半導体膜に照射するパルスレーザ光の波長域が特定のものに限定されるものではない。ただし、半導体膜、特にアモルファスシリコン膜に対し、吸収のよい波長域であるパルスレーザ光によって設定してパルスレーザ光の照射を行うと、半導体膜を直接加熱させることで、効果的に加熱を行うことができ、半導体膜の上層に間接的にレーザ吸収層を設ける必要がない。また、半導体膜、特にアモルファスシリコン膜に対し吸収はあるが、透過するような波長であると、半導体膜に対する光の吸収率が、下層からの多重反射によりシリコン下層の厚みによる偏差（ばらつき）が大きく依存してしまう。これらの点で紫外域の３０８～３５８ｎｍの波長域が望ましい。 Pulsed Laser Light Wavelength Range In the present invention, the wavelength range of the pulsed laser light applied to the semiconductor film is not limited to a specific one. However, when the semiconductor film, particularly the amorphous silicon film, is irradiated with pulsed laser light that is set with pulsed laser light having a good absorption wavelength, the semiconductor film is directly heated to effectively heat the semiconductor film. It is not necessary to provide a laser absorption layer indirectly on the upper layer of the semiconductor film. In addition, although there is absorption for a semiconductor film, particularly an amorphous silicon film, if the wavelength is such that it is transmitted, the light absorptance of the semiconductor film has a deviation (variation) due to the thickness of the silicon lower layer due to multiple reflections from the lower layer. It depends heavily. In these respects, the wavelength region of 308 to 358 nm in the ultraviolet region is desirable.
本発明においては、半導体膜に照射するパルスレーザ光の波長域が特定のものに限定されるものではない。ただし、半導体膜、特にアモルファスシリコン膜に対し、吸収のよい波長域であるパルスレーザ光によって設定してパルスレーザ光の照射を行うと、半導体膜を直接加熱させることで、効果的に加熱を行うことができ、半導体膜の上層に間接的にレーザ吸収層を設ける必要がない。また、半導体膜、特にアモルファスシリコン膜に対し吸収はあるが、透過するような波長であると、半導体膜に対する光の吸収率が、下層からの多重反射によりシリコン下層の厚みによる偏差（ばらつき）が大きく依存してしまう。これらの点で紫外域の３０８～３５８ｎｍの波長域が望ましい。 Pulsed Laser Light Wavelength Range In the present invention, the wavelength range of the pulsed laser light applied to the semiconductor film is not limited to a specific one. However, when the semiconductor film, particularly the amorphous silicon film, is irradiated with pulsed laser light that is set with pulsed laser light having a good absorption wavelength, the semiconductor film is directly heated to effectively heat the semiconductor film. It is not necessary to provide a laser absorption layer indirectly on the upper layer of the semiconductor film. In addition, although there is absorption for a semiconductor film, particularly an amorphous silicon film, if the wavelength is such that it is transmitted, the light absorptance of the semiconductor film has a deviation (variation) due to the thickness of the silicon lower layer due to multiple reflections from the lower layer. It depends heavily. In these respects, the wavelength region of 308 to 358 nm in the ultraviolet region is desirable.
エネルギー密度
半導体膜に適度なエネルギー密度のパルスレーザ光を照射することにより、半導体膜は完全には溶融しない状態で変化し、微結晶が作製できる。エネルギー密度が低いと有効パワー密度が小さくなって結晶化が十分になされなかったり、結晶化が困難になる。一方、エネルギー密度が高いと、有効パワー密度が大きくなりすぎて溶融結晶が生じたり、アブレーションが生じてしまう。本発明としては、有効パワー密度が適正な範囲内に有ればエネルギー密度は特に限定されるものではないが、１００～５００ｍＪ／ｃｍ２の範囲を望ましいものとして示すことができる。 Energy density By irradiating a semiconductor film with pulsed laser light having an appropriate energy density, the semiconductor film changes in a state where it is not completely melted, and a microcrystal can be produced. If the energy density is low, the effective power density becomes small, and sufficient crystallization is not achieved or crystallization becomes difficult. On the other hand, if the energy density is high, the effective power density becomes too high, resulting in a molten crystal or ablation. In the present invention, the energy density is not particularly limited as long as the effective power density is within an appropriate range, but a range of 100 to 500 mJ / cm 2 can be shown as desirable.
半導体膜に適度なエネルギー密度のパルスレーザ光を照射することにより、半導体膜は完全には溶融しない状態で変化し、微結晶が作製できる。エネルギー密度が低いと有効パワー密度が小さくなって結晶化が十分になされなかったり、結晶化が困難になる。一方、エネルギー密度が高いと、有効パワー密度が大きくなりすぎて溶融結晶が生じたり、アブレーションが生じてしまう。本発明としては、有効パワー密度が適正な範囲内に有ればエネルギー密度は特に限定されるものではないが、１００～５００ｍＪ／ｃｍ２の範囲を望ましいものとして示すことができる。 Energy density By irradiating a semiconductor film with pulsed laser light having an appropriate energy density, the semiconductor film changes in a state where it is not completely melted, and a microcrystal can be produced. If the energy density is low, the effective power density becomes small, and sufficient crystallization is not achieved or crystallization becomes difficult. On the other hand, if the energy density is high, the effective power density becomes too high, resulting in a molten crystal or ablation. In the present invention, the energy density is not particularly limited as long as the effective power density is within an appropriate range, but a range of 100 to 500 mJ / cm 2 can be shown as desirable.
パルス幅
パルス幅は、有効パワー密度を適切にして半導体膜を適度に加熱するために重要な要素の１つであり、パルス幅が小さすぎると有効パワー密度が増大し、半導体膜が完全に溶融する温度にまで加熱され、均一な結晶化が困難になる。また、パルス幅が大きすぎると有効パワー密度が減少し、結晶化させる温度まで加熱できない場合がある。本発明としては、有効パワー密度が適正な範囲内に有ればパルス幅は特に限定されるものではないが、５０～５００ｎ秒の範囲を望ましいものとして示すことができる。 Pulse width The pulse width is one of the important factors for appropriately heating the semiconductor film with an appropriate effective power density. If the pulse width is too small, the effective power density increases and the semiconductor film is completely melted. It is heated up to a temperature that makes uniform crystallization difficult. In addition, if the pulse width is too large, the effective power density decreases, and it may not be possible to heat up to the crystallization temperature. In the present invention, the pulse width is not particularly limited as long as the effective power density is within an appropriate range, but a range of 50 to 500 nsec can be shown as desirable.
パルス幅は、有効パワー密度を適切にして半導体膜を適度に加熱するために重要な要素の１つであり、パルス幅が小さすぎると有効パワー密度が増大し、半導体膜が完全に溶融する温度にまで加熱され、均一な結晶化が困難になる。また、パルス幅が大きすぎると有効パワー密度が減少し、結晶化させる温度まで加熱できない場合がある。本発明としては、有効パワー密度が適正な範囲内に有ればパルス幅は特に限定されるものではないが、５０～５００ｎ秒の範囲を望ましいものとして示すことができる。 Pulse width The pulse width is one of the important factors for appropriately heating the semiconductor film with an appropriate effective power density. If the pulse width is too small, the effective power density increases and the semiconductor film is completely melted. It is heated up to a temperature that makes uniform crystallization difficult. In addition, if the pulse width is too large, the effective power density decreases, and it may not be possible to heat up to the crystallization temperature. In the present invention, the pulse width is not particularly limited as long as the effective power density is within an appropriate range, but a range of 50 to 500 nsec can be shown as desirable.
パルスレーザ光の照射面形状は特に限定されるものではなく、例えばスポット状、ライン状にして半導体膜に照射することができる。
ライン状にする場合、前記パルスレーザ光の短軸幅は０．５ｍｍ以下とするのが望ましい。短軸幅方向にパルスレーザ光を相対的に走査することで、半導体膜を部分的に照射・加熱しつつ大領域の結晶化処理が可能になる。但し、短軸幅が大きすぎると効率よく結晶化するために走査速度を大きくしなければならず、装置コストが増大してしまう。 The shape of the irradiation surface of the pulse laser beam is not particularly limited. For example, the semiconductor film can be irradiated in a spot shape or a line shape.
In the case of a line shape, it is desirable that the short axis width of the pulse laser beam is 0.5 mm or less. By relatively scanning the pulse laser beam in the minor axis width direction, a large area crystallization process can be performed while partially irradiating and heating the semiconductor film. However, if the minor axis width is too large, the scanning speed must be increased for efficient crystallization, resulting in an increase in apparatus cost.
ライン状にする場合、前記パルスレーザ光の短軸幅は０．５ｍｍ以下とするのが望ましい。短軸幅方向にパルスレーザ光を相対的に走査することで、半導体膜を部分的に照射・加熱しつつ大領域の結晶化処理が可能になる。但し、短軸幅が大きすぎると効率よく結晶化するために走査速度を大きくしなければならず、装置コストが増大してしまう。 The shape of the irradiation surface of the pulse laser beam is not particularly limited. For example, the semiconductor film can be irradiated in a spot shape or a line shape.
In the case of a line shape, it is desirable that the short axis width of the pulse laser beam is 0.5 mm or less. By relatively scanning the pulse laser beam in the minor axis width direction, a large area crystallization process can be performed while partially irradiating and heating the semiconductor film. However, if the minor axis width is too large, the scanning speed must be increased for efficient crystallization, resulting in an increase in apparatus cost.
前記パルスレーザ光を非晶質膜に対し相対的に走査することで、前記半導体膜を面方向に沿って結晶化させることが可能になる。該走査は、パルスレーザ側を移動させてもよく、非晶質膜側を移動させてもよく、両方を移動させるようにしてもよい。
By scanning the pulsed laser light relative to the amorphous film, the semiconductor film can be crystallized along the surface direction. In the scanning, the pulse laser side may be moved, the amorphous film side may be moved, or both may be moved.
なお、本発明は、パルスレーザ光を出力する固体レーザ光源を使用して所望の波長域のパルスレーザ光を出力でき、メンテナンス性の良好なレーザ光源によって均一結晶の作製を行うことができる。なお、パルスレーザ光は、連続レーザ光を切り出して擬似的にパルス状としたものであってもよい。切り出しは、機械的に高速回転などするシャッターや光変調器などを用いて行うことができる。
In the present invention, a solid-state laser light source that outputs pulse laser light can be used to output pulse laser light in a desired wavelength region, and a uniform crystal can be produced using a laser light source with good maintainability. Note that the pulsed laser beam may be a pseudo-pulsed laser beam cut out from the continuous laser beam. Cutting out can be performed using a mechanically rotating shutter or a light modulator.
パルスレーザ光は、適正な前記有効パワー密度によって均一な微細結晶を得るためにエネルギー調整手段によってエネルギー密度が適切に調整されて半導体膜に照射されるようにすることができる。エネルギー調整手段は、レーザ発振装置の出力を調整して所定のエネルギー密度が得られるようにしてもよく、レーザ発振装置から出力されたレーザ光の減衰率をアテニュエータで調整するなどしてエネルギー密度を調整するようにしてもよい。パルスレーザ光のエネルギー密度調整は、擬似的なパルスレーザ光を使用する場合、パルス状に切り出す前に前記エネルギー調整がなされるものであってもよい。
The pulsed laser light can be irradiated onto the semiconductor film with the energy density appropriately adjusted by the energy adjusting means in order to obtain uniform fine crystals with the appropriate effective power density. The energy adjusting means may adjust the output of the laser oscillation device to obtain a predetermined energy density, or adjust the energy density by adjusting the attenuation factor of the laser beam output from the laser oscillation device with an attenuator. You may make it adjust. The energy density of the pulse laser beam may be adjusted before the pulse laser beam is cut out in the case of using a pseudo pulse laser beam.
また、パルスレーザ光は、適正な前記有効パワー密度によって均一な微細結晶を得るためにパルス幅調整手段によってパルス幅が適切に調整されて半導体膜に照射されるようにすることができる。
パルス幅調整手段としては、パルスレーザ光を複数のビームに分割するビーム分割手段と、分割された各ビームを遅延させる遅延手段と、分割された各ビームを合成するビーム合成手段とを備えるものによって構成することができる。遅延手段における遅延量の設定によってパルス波形を適宜の形にすることができる。遅延手段は、光路長の調整によって遅延量を変更することができる。
例えば、上記ビーム分割手段で分割されたレーザを、夫々光路長の異なる光学系に導く。分割して遅延させたビームを再び単一の光路上に導くことにより、パルス時間幅を伸長させ、パルス波形を調整できる。特に分割時の強度比の調整と、分割後の夫々の光路長の設定によりパルス時間波形を適宜変更することができる。 Further, the pulse laser beam can be irradiated to the semiconductor film with the pulse width adjusted appropriately by the pulse width adjusting means in order to obtain a uniform fine crystal with the appropriate effective power density.
The pulse width adjusting means includes a beam dividing means for dividing the pulse laser beam into a plurality of beams, a delay means for delaying each divided beam, and a beam combining means for combining the divided beams. Can be configured. The pulse waveform can be formed in an appropriate shape by setting the delay amount in the delay means. The delay means can change the delay amount by adjusting the optical path length.
For example, the laser beams split by the beam splitting means are guided to optical systems having different optical path lengths. By guiding the split and delayed beam again onto a single optical path, the pulse time width can be extended and the pulse waveform can be adjusted. Particularly, the pulse time waveform can be appropriately changed by adjusting the intensity ratio at the time of division and setting the respective optical path lengths after division.
パルス幅調整手段としては、パルスレーザ光を複数のビームに分割するビーム分割手段と、分割された各ビームを遅延させる遅延手段と、分割された各ビームを合成するビーム合成手段とを備えるものによって構成することができる。遅延手段における遅延量の設定によってパルス波形を適宜の形にすることができる。遅延手段は、光路長の調整によって遅延量を変更することができる。
例えば、上記ビーム分割手段で分割されたレーザを、夫々光路長の異なる光学系に導く。分割して遅延させたビームを再び単一の光路上に導くことにより、パルス時間幅を伸長させ、パルス波形を調整できる。特に分割時の強度比の調整と、分割後の夫々の光路長の設定によりパルス時間波形を適宜変更することができる。 Further, the pulse laser beam can be irradiated to the semiconductor film with the pulse width adjusted appropriately by the pulse width adjusting means in order to obtain a uniform fine crystal with the appropriate effective power density.
The pulse width adjusting means includes a beam dividing means for dividing the pulse laser beam into a plurality of beams, a delay means for delaying each divided beam, and a beam combining means for combining the divided beams. Can be configured. The pulse waveform can be formed in an appropriate shape by setting the delay amount in the delay means. The delay means can change the delay amount by adjusting the optical path length.
For example, the laser beams split by the beam splitting means are guided to optical systems having different optical path lengths. By guiding the split and delayed beam again onto a single optical path, the pulse time width can be extended and the pulse waveform can be adjusted. Particularly, the pulse time waveform can be appropriately changed by adjusting the intensity ratio at the time of division and setting the respective optical path lengths after division.
パルス幅調整としては、複数のレーザ光源から出力されたパルスレーザ光を重ね合わせることで行うこともできる。複数のパルスレーザ光を半導体膜に照射することで、結果的に所望のパルス波形が得られる。複数のパルスレーザ光を重ね合わせる際に、パルス出力の位相を調整したり、遅延手段を介在させたりすることで所望のパルス幅に調整することができ、これら構成によってパルス幅調整手段が構成される。
The pulse width can be adjusted by superimposing pulse laser beams output from a plurality of laser light sources. By irradiating the semiconductor film with a plurality of pulsed laser beams, a desired pulse waveform can be obtained as a result. When superposing a plurality of pulse laser beams, the pulse output phase can be adjusted or a delay means can be used to adjust the pulse width to a desired pulse width. The
パルスレーザ光は、走査装置によって半導体膜に対し相対的に走査することで、半導体膜の大領域で微細で均一な結晶を得ることができる。該走査によって半導体膜に対する同一領域へのショット数が所定数、例えば１～１０となるようにパルスの周波数、パルスレーザ光の短軸幅、走査速度が設定される。
走査装置は、パルスレーザ光が導かれる光学系を移動させてパルスレーザ光を移動させるものでもよく、また、半導体膜が配置される基台を移動させるものであってもよい。 By scanning the pulsed laser light relatively with respect to the semiconductor film by a scanning device, a fine and uniform crystal can be obtained in a large area of the semiconductor film. The frequency of the pulse, the short axis width of the pulse laser beam, and the scanning speed are set so that the number of shots of the semiconductor film on the same region by the scanning is a predetermined number, for example, 1 to 10.
The scanning device may be a device that moves the optical system through which the pulse laser beam is guided to move the pulse laser beam, or a device that moves the base on which the semiconductor film is arranged.
走査装置は、パルスレーザ光が導かれる光学系を移動させてパルスレーザ光を移動させるものでもよく、また、半導体膜が配置される基台を移動させるものであってもよい。 By scanning the pulsed laser light relatively with respect to the semiconductor film by a scanning device, a fine and uniform crystal can be obtained in a large area of the semiconductor film. The frequency of the pulse, the short axis width of the pulse laser beam, and the scanning speed are set so that the number of shots of the semiconductor film on the same region by the scanning is a predetermined number, for example, 1 to 10.
The scanning device may be a device that moves the optical system through which the pulse laser beam is guided to move the pulse laser beam, or a device that moves the base on which the semiconductor film is arranged.
以上説明したように、本発明によれば、下記式で示される有効パワー密度を３×１０１２から１．５×１０１２の範囲内にして半導体膜にパルスレーザ光を照射するので、半導体膜を異常粒成長させることなく結晶化させることができ、バラツキの小さな均一な結晶を得ることができる。
As described above, according to the present invention, the semiconductor film is irradiated with pulsed laser light with an effective power density represented by the following formula within a range of 3 × 10 12 to 1.5 × 10 12. Can be crystallized without causing abnormal grain growth, and uniform crystals with small variations can be obtained.
以下に、本発明の一実施形態を説明する。
図１は、本発明のレーザアニール装置１の概略を示す図である。
レーザアニール装置１は、処理室２を備えており、該処理室２内にＸ－Ｙ方向に移動可能な走査装置３を備え、その上部に基台４を備えている。基台４上には、ステージとして基板配置台５が設けられている。アニール処理時には、該基板配置台５上に半導体膜として非晶質のシリコン膜１００などが設置される。シリコン膜１００は、図示しない基板上に５０ｎｍ厚で形成されている。該形成は常法により行うことができ、本発明としては半導体膜の形成方法が特に限定されるものではない。また、アニール対象となる半導体膜としては非晶質のものが好適であるが、本発明としては非晶質のものに限定されるものではない。結晶質のものや結晶を一部に含むものであってもよく、これらにおいても結晶の改質としてレーザアニールを適用することができる。
なお、走査装置３は、図示しないモータなどによって駆動され、該モータは後述する制御部８によって動作が制御されて走査装置３の走査速度が設定される。また、処理室２には、外部からパルスレーザ光を導入する導入窓６が設けられている。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described.
FIG. 1 is a diagram schematically showing alaser annealing apparatus 1 according to the present invention.
Thelaser annealing apparatus 1 includes a processing chamber 2, a scanning device 3 that can move in the XY direction is provided in the processing chamber 2, and a base 4 is provided above the scanning device 3. A substrate placement table 5 is provided on the base 4 as a stage. During the annealing process, an amorphous silicon film 100 or the like is placed on the substrate placement table 5 as a semiconductor film. The silicon film 100 is formed with a thickness of 50 nm on a substrate (not shown). The formation can be performed by a conventional method, and the method for forming a semiconductor film is not particularly limited in the present invention. The semiconductor film to be annealed is preferably an amorphous film, but the present invention is not limited to an amorphous film. It may be crystalline or partly containing crystals, and in these cases, laser annealing can be applied as a modification of crystals.
Thescanning device 3 is driven by a motor (not shown) or the like, and the operation of the motor is controlled by a control unit 8 described later to set the scanning speed of the scanning device 3. The processing chamber 2 is provided with an introduction window 6 for introducing pulsed laser light from the outside.
図１は、本発明のレーザアニール装置１の概略を示す図である。
レーザアニール装置１は、処理室２を備えており、該処理室２内にＸ－Ｙ方向に移動可能な走査装置３を備え、その上部に基台４を備えている。基台４上には、ステージとして基板配置台５が設けられている。アニール処理時には、該基板配置台５上に半導体膜として非晶質のシリコン膜１００などが設置される。シリコン膜１００は、図示しない基板上に５０ｎｍ厚で形成されている。該形成は常法により行うことができ、本発明としては半導体膜の形成方法が特に限定されるものではない。また、アニール対象となる半導体膜としては非晶質のものが好適であるが、本発明としては非晶質のものに限定されるものではない。結晶質のものや結晶を一部に含むものであってもよく、これらにおいても結晶の改質としてレーザアニールを適用することができる。
なお、走査装置３は、図示しないモータなどによって駆動され、該モータは後述する制御部８によって動作が制御されて走査装置３の走査速度が設定される。また、処理室２には、外部からパルスレーザ光を導入する導入窓６が設けられている。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described.
FIG. 1 is a diagram schematically showing a
The
The
処理室２の外部には、パルスレーザ発振装置１０が設置されている。該パルスレーザ発振装置１０は、エキシマレーザ発振装置で構成されている。該パルスレーザ発振装置１０には、駆動電圧を供給するレーザ電源９が接続されており、該レーザ電源９は、制御部８に制御可能に接続されている。制御部８の指令によってレーザ電源９は必要な駆動電圧をパルスレーザ発振装置１０に供給し、該パルスレーザ発振装置１０では、所定の出力でパルスレーザ光が出力される。
A pulse laser oscillation device 10 is installed outside the processing chamber 2. The pulse laser oscillator 10 is composed of an excimer laser oscillator. A laser power source 9 for supplying a driving voltage is connected to the pulse laser oscillator 10, and the laser power source 9 is connected to the control unit 8 in a controllable manner. The laser power source 9 supplies a necessary drive voltage to the pulse laser oscillation device 10 according to a command from the control unit 8, and the pulse laser oscillation device 10 outputs pulse laser light with a predetermined output.
該パルスレーザ発振装置１０においてパルス発振されて出力されるパルスレーザ光１５は、必要に応じてアテニュエータ１１でエネルギー密度が調整される。アテニュエータ１１は、前記制御部８に制御可能に接続されており、制御部８の指令によって所定の減衰率に設定される。すなわち、上記レーザ電源９、制御部８およびアテニュエータ１１は、本発明のエネルギー調整手段を構成する。該エネルギー調整手段によって、好適にはシリコン膜１００の照射面において、エネルギー密度が１００～５００ｍＪ／ｃｍ２となるように調整することができる。
アテニュエータ１１を透過したパルスレーザ光１５は、レンズ、反射ミラー、ホモジナイザーなどによって構成される光伝送手段１２でビーム整形や偏向がなされ、処理室２に設けた導入窓６を通して処理室２内のシリコン膜１００に照射される。照射の際の照射面形状は特に限定されないが、前記光伝送手段１２によって、例えばスポット状、円形状、角形状、長尺状などに整形される。 The energy density of thepulse laser beam 15 that is output after being pulsated by the pulse laser oscillator 10 is adjusted by an attenuator 11 as necessary. The attenuator 11 is connected to the control unit 8 in a controllable manner, and is set to a predetermined attenuation rate according to a command from the control unit 8. That is, the laser power source 9, the control unit 8, and the attenuator 11 constitute the energy adjusting means of the present invention. The energy adjusting means can be adjusted so that the energy density is preferably 100 to 500 mJ / cm 2 on the irradiation surface of the silicon film 100.
Thepulse laser beam 15 transmitted through the attenuator 11 is subjected to beam shaping and deflection by an optical transmission means 12 constituted by a lens, a reflection mirror, a homogenizer, and the like, and silicon in the processing chamber 2 is passed through an introduction window 6 provided in the processing chamber 2. The film 100 is irradiated. The shape of the irradiated surface at the time of irradiation is not particularly limited, but is shaped by the light transmission means 12 into, for example, a spot shape, a circular shape, a square shape, a long shape, or the like.
アテニュエータ１１を透過したパルスレーザ光１５は、レンズ、反射ミラー、ホモジナイザーなどによって構成される光伝送手段１２でビーム整形や偏向がなされ、処理室２に設けた導入窓６を通して処理室２内のシリコン膜１００に照射される。照射の際の照射面形状は特に限定されないが、前記光伝送手段１２によって、例えばスポット状、円形状、角形状、長尺状などに整形される。 The energy density of the
The
また、光伝送手段１２には、パルス幅調整手段１３を有するものであってもよい。該パルス幅調整手段１３の概略を図２に基づいて説明する。
パルス幅調整手段１３には、光路上に、ハーフミラーからなるビームスプリッタ１３０が配置されており、一部のビーム１５ａは９０度反射され、残部のビーム１５ｂは透過するように分割される。すなわち、ビームスプリッタ１３０は、本発明のビーム分割手段に相当する。また、ビームスプリッタ１３０の反射方向には入射角が４５度になるように全反射ミラー１３１が配置され、該全反射ミラー１３１の反射方向に入射角が４５度になるように全反射ミラー１３２が配置され、全反射ミラー１３２の反射方向に入射角が４５度になるように全反射ミラー１３３が配置され、全反射ミラー１３３の反射方向に入射角が４５度になるように全反射ミラー１３４が配置されている。
全反射ミラー１３４の反射方向には、前記ビームスプリッタ１３０の裏面側が位置しており、入射角４５度でビームが照射される。 Further, the optical transmission means 12 may have a pulse width adjusting means 13. An outline of the pulse width adjusting means 13 will be described with reference to FIG.
The pulsewidth adjusting unit 13 is provided with a beam splitter 130 formed of a half mirror on the optical path. A part of the beam 15a is divided by 90 degrees and the remaining beam 15b is transmitted. That is, the beam splitter 130 corresponds to the beam splitting means of the present invention. Further, a total reflection mirror 131 is arranged so that the incident angle is 45 degrees in the reflection direction of the beam splitter 130, and the total reflection mirror 132 is arranged so that the incident angle is 45 degrees in the reflection direction of the total reflection mirror 131. The total reflection mirror 133 is arranged so that the incident angle is 45 degrees in the reflection direction of the total reflection mirror 132, and the total reflection mirror 134 is arranged so that the incident angle is 45 degrees in the reflection direction of the total reflection mirror 133. Has been placed.
The back side of thebeam splitter 130 is located in the reflection direction of the total reflection mirror 134, and the beam is irradiated at an incident angle of 45 degrees.
パルス幅調整手段１３には、光路上に、ハーフミラーからなるビームスプリッタ１３０が配置されており、一部のビーム１５ａは９０度反射され、残部のビーム１５ｂは透過するように分割される。すなわち、ビームスプリッタ１３０は、本発明のビーム分割手段に相当する。また、ビームスプリッタ１３０の反射方向には入射角が４５度になるように全反射ミラー１３１が配置され、該全反射ミラー１３１の反射方向に入射角が４５度になるように全反射ミラー１３２が配置され、全反射ミラー１３２の反射方向に入射角が４５度になるように全反射ミラー１３３が配置され、全反射ミラー１３３の反射方向に入射角が４５度になるように全反射ミラー１３４が配置されている。
全反射ミラー１３４の反射方向には、前記ビームスプリッタ１３０の裏面側が位置しており、入射角４５度でビームが照射される。 Further, the optical transmission means 12 may have a pulse width adjusting means 13. An outline of the pulse width adjusting means 13 will be described with reference to FIG.
The pulse
The back side of the
ビームスプリッタ１３０で９０度反射されたビーム１５ａは、全反射ミラー１３１、１３２、１３３、１３４で順次９０度ずつ反射されることで遅延したビーム１５ｃとなってビームスプリッタ１３０の裏面側に至り、一部が９０度反射されてビーム１５ｂに遅延した形で重ね合わされ、残りのビームはビームスプリッタ１３０を透過して前記全反射、ビームスプリッタ１３０での分割が繰り返される。ビーム１５ｂ側で重ね合わされたビームは、遅延したビームが重ね合わされることでパルス波形の整形がなされ、パルス幅の調整がなされ、パルスレーザ光１５０として光路上を進行する。
なお、各全反射ミラーの位置を変えて光路長を調整することでビームの遅延量を変えることができ、これによって重ね合わされたパルスレーザ光のパルス幅を任意に変更することができる。また、分割されたパルスレーザ光の強度を個別に調整するようにしてもよい。
パルス幅調整手段によって、好適にはパルス幅を５０～５００ｎｓの範囲に設定することができる。なお、本発明としてはパルス幅調整手段を有さず、出力されたパルスレーザ光のパルス幅でシリコン膜１００に照射されるものであってもよい。 Thebeam 15a reflected by 90 degrees by the beam splitter 130 is reflected by the total reflection mirrors 131, 132, 133, and 134 sequentially by 90 degrees to form a delayed beam 15c that reaches the back surface side of the beam splitter 130. The part is reflected by 90 degrees and superimposed on the beam 15b in a delayed manner, and the remaining beam is transmitted through the beam splitter 130, and the total reflection and division by the beam splitter 130 are repeated. The beam superimposed on the beam 15 b side is shaped by the delayed beam being superimposed, the pulse waveform is shaped, the pulse width is adjusted, and the pulse laser beam 150 travels on the optical path.
Note that the amount of delay of the beam can be changed by changing the position of each total reflection mirror and adjusting the optical path length, whereby the pulse width of the superimposed pulse laser light can be arbitrarily changed. Further, the intensity of the divided pulse laser beam may be individually adjusted.
The pulse width can be preferably set in the range of 50 to 500 ns by the pulse width adjusting means. In the present invention, thesilicon film 100 may be irradiated with the pulse width of the output pulse laser beam without having the pulse width adjusting means.
なお、各全反射ミラーの位置を変えて光路長を調整することでビームの遅延量を変えることができ、これによって重ね合わされたパルスレーザ光のパルス幅を任意に変更することができる。また、分割されたパルスレーザ光の強度を個別に調整するようにしてもよい。
パルス幅調整手段によって、好適にはパルス幅を５０～５００ｎｓの範囲に設定することができる。なお、本発明としてはパルス幅調整手段を有さず、出力されたパルスレーザ光のパルス幅でシリコン膜１００に照射されるものであってもよい。 The
Note that the amount of delay of the beam can be changed by changing the position of each total reflection mirror and adjusting the optical path length, whereby the pulse width of the superimposed pulse laser light can be arbitrarily changed. Further, the intensity of the divided pulse laser beam may be individually adjusted.
The pulse width can be preferably set in the range of 50 to 500 ns by the pulse width adjusting means. In the present invention, the
パルスレーザ光１５０は、導入窓６を通して処理室２内に導入され、基板配置台５上のシリコン膜１００に照射される。この際に基板配置台５は、走査装置３によって基台４とともに移動され、パルスレーザ光１５０がシリコン膜１００上で相対的に走査されつつ照射されることになる。
この際のパルスレーザ光１５０は、結晶化に適した有効パワー密度が得られるように、パルスレーザ発振装置１０の出力、アテニュエータ１１の減衰率、パルス幅、パルスレーザ光の照射断面積が設定されており、前記式で算出される有効パワー密度が３×１０１２から１．５×１０１２の範囲内になるように設定されている。このパルスレーザ光１５０の照射によってシリコン膜１００が均一に結晶化する。なお、シリコン膜１００におけるレーザ光吸収率は、パルスレーザ光の波長によって定まるものであり、既知の情報を用いることができる。
該パルスレーザ光１５０が照射されて結晶化されたシリコン膜１００は、結晶粒径が揃った結晶性に優れたものとなる。 Thepulse laser beam 150 is introduced into the processing chamber 2 through the introduction window 6 and is irradiated onto the silicon film 100 on the substrate placement table 5. At this time, the substrate placement table 5 is moved together with the base 4 by the scanning device 3, and the pulse laser beam 150 is irradiated while being relatively scanned on the silicon film 100.
In this case, the output of the pulselaser oscillation device 10, the attenuation factor of the attenuator 11, the pulse width, and the irradiation cross-section area of the pulse laser beam are set so that the effective power density suitable for crystallization can be obtained. The effective power density calculated by the above formula is set in the range of 3 × 10 12 to 1.5 × 10 12 . The silicon film 100 is uniformly crystallized by the irradiation of the pulse laser beam 150. Note that the laser light absorption rate in the silicon film 100 is determined by the wavelength of the pulse laser light, and known information can be used.
Thesilicon film 100 that is crystallized by being irradiated with the pulsed laser light 150 has excellent crystallinity with uniform crystal grain sizes.
この際のパルスレーザ光１５０は、結晶化に適した有効パワー密度が得られるように、パルスレーザ発振装置１０の出力、アテニュエータ１１の減衰率、パルス幅、パルスレーザ光の照射断面積が設定されており、前記式で算出される有効パワー密度が３×１０１２から１．５×１０１２の範囲内になるように設定されている。このパルスレーザ光１５０の照射によってシリコン膜１００が均一に結晶化する。なお、シリコン膜１００におけるレーザ光吸収率は、パルスレーザ光の波長によって定まるものであり、既知の情報を用いることができる。
該パルスレーザ光１５０が照射されて結晶化されたシリコン膜１００は、結晶粒径が揃った結晶性に優れたものとなる。 The
In this case, the output of the pulse
The
なお、上記では、パルス幅の調整をパルスレーザ光の分割と遅延によって行うパルス幅調整手段１３で行っているが、複数のパルスレーザ発振装置で出力されたパルスレーザ光を同期をずらしてシリコン膜１００に照射することでパルス幅を調整することができる。
図３は、当該装置構成を示す図であり、以下に説明する。なお、前記実施形態と同様の構成については同一の符号を付して説明する。
レーザアニール装置は、図３に示すように、処理室２を備えており、該処理室２内にＸ－Ｙ方向に移動可能な走査装置３を備え、その上部に基台４を備えている。基台４上には、基板配置台５が設けられている。アニール処理時には、該基板配置台５上に処理対象であるシリコン膜１００が設置される。なお、走査装置３は、図示しないモータなどによって駆動され、制御部８で制御される。
処理室２外部には、パルスレーザ発振装置１０が設置されている。パルスレーザ発振装置１０でパルス発振されて出力されるパルスレーザ光１５は、必要に応じて減衰器１１でエネルギー密度が調整され、レンズ、反射ミラー、ホモジナイザーなどによって構成される光伝送手段１２でビーム整形や偏向がなされ、処理室２内のシリコン膜１００に照射される。 In the above description, the pulse width is adjusted by the pulse width adjusting means 13 which adjusts the pulse width by dividing and delaying the pulse laser light. However, the pulse laser light output from a plurality of pulse laser oscillators is shifted in synchronization and the silicon film By irradiating 100, the pulse width can be adjusted.
FIG. 3 is a diagram showing the configuration of the apparatus, which will be described below. In addition, the same code | symbol is attached | subjected and demonstrated about the structure similar to the said embodiment.
As shown in FIG. 3, the laser annealing apparatus includes aprocessing chamber 2, a scanning device 3 that can move in the XY direction, and a base 4 on the upper side. . A substrate arrangement table 5 is provided on the base 4. During the annealing process, the silicon film 100 to be processed is placed on the substrate placement table 5. The scanning device 3 is driven by a motor (not shown) or the like and controlled by the control unit 8.
Apulse laser oscillator 10 is installed outside the processing chamber 2. The pulsed laser light 15 that is output after being pulsated by the pulsed laser oscillation device 10 is adjusted in energy density by an attenuator 11 as necessary, and is beamed by an optical transmission means 12 constituted by a lens, a reflection mirror, a homogenizer, and the like. The silicon film 100 in the processing chamber 2 is irradiated with shaping and deflection.
図３は、当該装置構成を示す図であり、以下に説明する。なお、前記実施形態と同様の構成については同一の符号を付して説明する。
レーザアニール装置は、図３に示すように、処理室２を備えており、該処理室２内にＸ－Ｙ方向に移動可能な走査装置３を備え、その上部に基台４を備えている。基台４上には、基板配置台５が設けられている。アニール処理時には、該基板配置台５上に処理対象であるシリコン膜１００が設置される。なお、走査装置３は、図示しないモータなどによって駆動され、制御部８で制御される。
処理室２外部には、パルスレーザ発振装置１０が設置されている。パルスレーザ発振装置１０でパルス発振されて出力されるパルスレーザ光１５は、必要に応じて減衰器１１でエネルギー密度が調整され、レンズ、反射ミラー、ホモジナイザーなどによって構成される光伝送手段１２でビーム整形や偏向がなされ、処理室２内のシリコン膜１００に照射される。 In the above description, the pulse width is adjusted by the pulse width adjusting means 13 which adjusts the pulse width by dividing and delaying the pulse laser light. However, the pulse laser light output from a plurality of pulse laser oscillators is shifted in synchronization and the silicon film By irradiating 100, the pulse width can be adjusted.
FIG. 3 is a diagram showing the configuration of the apparatus, which will be described below. In addition, the same code | symbol is attached | subjected and demonstrated about the structure similar to the said embodiment.
As shown in FIG. 3, the laser annealing apparatus includes a
A
また、処理室２外部には、同じくパルスレーザ光２５を発生するパルスレーザ発振装置２０が設置されている。パルスレーザ発振装置２０でパルス発振されて出力されるパルスレーザ光２５は、必要に応じて減衰器２１でエネルギー密度が調整され、レンズ、反射ミラー、ホモジナイザーなどによって構成される光伝送手段２２でビーム整形や偏向がなされ、処理室２内のシリコン膜１００に照射される。
上記装置では、制御部８で装置全体が制御されており、前記パルスレーザ発振装置１０を駆動するレーザ電源９、前記パルスレーザ発振装置２０を駆動するレーザ電源１９にそれぞれ制御可能に接続され、それぞれのパルスレーザ発振装置１０、２０の出力を設定する。また、制御部８は、アテニュエータ１１、アテニュエータ２１に制御可能に接続され、それぞれの減衰率を設定する。したがって、レーザ電源９、１９、アテニュエータ１１、２１および制御部８は、本発明のエネルギー調整手段を構成する。 In addition, a pulselaser oscillation device 20 that similarly generates a pulse laser beam 25 is installed outside the processing chamber 2. The pulsed laser beam 25 that is output after being pulsated by the pulsed laser oscillation device 20 is adjusted in energy density by an attenuator 21 as necessary, and is converted into a beam by an optical transmission means 22 composed of a lens, a reflecting mirror, a homogenizer, and the like. The silicon film 100 in the processing chamber 2 is irradiated with shaping and deflection.
In the above apparatus, the entire apparatus is controlled by thecontrol unit 8, and is connected to a laser power source 9 for driving the pulse laser oscillation device 10 and a laser power source 19 for driving the pulse laser oscillation device 20, respectively. The outputs of the pulse laser oscillators 10 and 20 are set. Further, the control unit 8 is connected to the attenuator 11 and the attenuator 21 so as to be controllable, and sets the respective attenuation rates. Therefore, the laser power supplies 9 and 19, the attenuators 11 and 21, and the control unit 8 constitute the energy adjusting means of the present invention.
上記装置では、制御部８で装置全体が制御されており、前記パルスレーザ発振装置１０を駆動するレーザ電源９、前記パルスレーザ発振装置２０を駆動するレーザ電源１９にそれぞれ制御可能に接続され、それぞれのパルスレーザ発振装置１０、２０の出力を設定する。また、制御部８は、アテニュエータ１１、アテニュエータ２１に制御可能に接続され、それぞれの減衰率を設定する。したがって、レーザ電源９、１９、アテニュエータ１１、２１および制御部８は、本発明のエネルギー調整手段を構成する。 In addition, a pulse
In the above apparatus, the entire apparatus is controlled by the
上記レーザアニール装置では、図３に示すように、パルスレーザ光１５とパルスレーザ光２５とが出力され、シリコン膜１００上で複合照射される。この際のパルスレーザ光の同期をずらすことで、結果的にはシリコン膜１００に照射されるパルスレーザ光のパルス幅を調整することができる。
パルス幅が調整されたパルスレーザ光において、上記有効パワー密度が３×１０１２から１．５×１０１２の範囲内になるように設定されてシリコン膜１００に照射される。 In the laser annealing apparatus, as shown in FIG. 3,pulsed laser light 15 and pulsed laser light 25 are output and combined irradiation is performed on the silicon film 100. By shifting the synchronization of the pulse laser light at this time, the pulse width of the pulse laser light irradiated to the silicon film 100 can be adjusted as a result.
In the pulse laser beam with the adjusted pulse width, the effective power density is set to be in the range of 3 × 10 12 to 1.5 × 10 12 and is irradiated to thesilicon film 100.
パルス幅が調整されたパルスレーザ光において、上記有効パワー密度が３×１０１２から１．５×１０１２の範囲内になるように設定されてシリコン膜１００に照射される。 In the laser annealing apparatus, as shown in FIG. 3,
In the pulse laser beam with the adjusted pulse width, the effective power density is set to be in the range of 3 × 10 12 to 1.5 × 10 12 and is irradiated to the
また、上記各実施形態では、パルスレーザ発振装置から出力されたパルスレーザ光を用いるものとして説明をしたが、レーザ光連続発振装置から出力された連続レーザ光を切り出して、擬似的にパルス状としたレーザ光を用いることも可能である。
Further, in each of the above embodiments, the pulse laser beam output from the pulse laser oscillation device has been described as being used. However, the continuous laser beam output from the laser beam continuous oscillation device is cut out to be pseudo-pulsed. It is also possible to use the laser beam.
次に本発明の実施例と比較例とを比較しつつ説明する。
上記実施形態のレーザアニール装置（図１）を用いて、ガラス製の基板の表面に常法によって形成されたアモルファスシリコン薄膜５０ｎｍにパルスレーザ光を照射する実験を行なった。
該実験では、パルスレーザ光は、光伝送手段によって加工面で長方形となるように整形し、照射面においてエネルギー密度が８～４００ｍＪ／ｃｍ２、パルス幅が２０～６００ｎｓの範囲にあるように設定して基板上のアモルファスシリコンに照射した。なお、アモルファスシリコン膜の吸収係数は、吸収係数＝４πｋ／波長と定義する。
（ｋ：減衰係数 非特許文献：D. E. Aspnes and J. B. Theeten, J. Electrochem. Soc. 127, 1359 (1980)参照） Next, an example of the present invention and a comparative example will be described.
Using the laser annealing apparatus of the above embodiment (FIG. 1), an experiment was performed in which pulsed laser light was irradiated onto an amorphous silicon thin film 50 nm formed on the surface of a glass substrate by a conventional method.
In this experiment, the pulse laser beam is shaped so as to be rectangular on the processed surface by the optical transmission means, and the irradiation surface is set so that the energy density is 8 to 400 mJ / cm 2 and the pulse width is in the range of 20 to 600 ns. Then, the amorphous silicon on the substrate was irradiated. The absorption coefficient of the amorphous silicon film is defined as absorption coefficient = 4πk / wavelength.
(K: damping coefficient non-patent document: see D. E. Aspnes and J. B. Theeten, J. Electrochem. Soc. 127, 1359 (1980))
上記実施形態のレーザアニール装置（図１）を用いて、ガラス製の基板の表面に常法によって形成されたアモルファスシリコン薄膜５０ｎｍにパルスレーザ光を照射する実験を行なった。
該実験では、パルスレーザ光は、光伝送手段によって加工面で長方形となるように整形し、照射面においてエネルギー密度が８～４００ｍＪ／ｃｍ２、パルス幅が２０～６００ｎｓの範囲にあるように設定して基板上のアモルファスシリコンに照射した。なお、アモルファスシリコン膜の吸収係数は、吸収係数＝４πｋ／波長と定義する。
（ｋ：減衰係数 非特許文献：D. E. Aspnes and J. B. Theeten, J. Electrochem. Soc. 127, 1359 (1980)参照） Next, an example of the present invention and a comparative example will be described.
Using the laser annealing apparatus of the above embodiment (FIG. 1), an experiment was performed in which pulsed laser light was irradiated onto an amorphous silicon thin film 50 nm formed on the surface of a glass substrate by a conventional method.
In this experiment, the pulse laser beam is shaped so as to be rectangular on the processed surface by the optical transmission means, and the irradiation surface is set so that the energy density is 8 to 400 mJ / cm 2 and the pulse width is in the range of 20 to 600 ns. Then, the amorphous silicon on the substrate was irradiated. The absorption coefficient of the amorphous silicon film is defined as absorption coefficient = 4πk / wavelength.
(K: damping coefficient non-patent document: see D. E. Aspnes and J. B. Theeten, J. Electrochem. Soc. 127, 1359 (1980))
上記パルスレーザ光の照射によってアモルファスシリコンは加熱され、結晶シリコンへと変化した。この照射を行なった薄膜を顕微鏡とＳＥＭ写真により評価した。ＳＥＭ写真（図面代用写真）は図４～図６に示した。
なお、以下で説明する有効パワー密度は、いずれも下記式で算出した。また、算出結果を図７に示した。該図には、参考データとして従来のレーザアニールにおける有効パワー密度を記載した。図中○印は以下の実施例に相当し、×印は、以下の比較例に相当する。
有効パワー密度（Ｊ／（秒・ｃｍ３））＝パルスエネルギー密度（Ｊ／ｃｍ２）／パルス幅（秒）×半導体膜の吸収係数（ｃｍ－１） …（式） The amorphous silicon was heated by the irradiation of the pulse laser beam and changed to crystalline silicon. The irradiated thin film was evaluated with a microscope and an SEM photograph. SEM photographs (drawing substitute photographs) are shown in FIGS.
The effective power density described below was calculated using the following formula. The calculation results are shown in FIG. In this figure, the effective power density in the conventional laser annealing is described as reference data. In the figure, the ◯ marks correspond to the following examples, and the X marks correspond to the following comparative examples.
Effective power density (J / (second · cm 3 )) = pulse energy density (J / cm 2 ) / pulse width (second) × semiconductor film absorption coefficient (cm −1 ) (formula)
なお、以下で説明する有効パワー密度は、いずれも下記式で算出した。また、算出結果を図７に示した。該図には、参考データとして従来のレーザアニールにおける有効パワー密度を記載した。図中○印は以下の実施例に相当し、×印は、以下の比較例に相当する。
有効パワー密度（Ｊ／（秒・ｃｍ３））＝パルスエネルギー密度（Ｊ／ｃｍ２）／パルス幅（秒）×半導体膜の吸収係数（ｃｍ－１） …（式） The amorphous silicon was heated by the irradiation of the pulse laser beam and changed to crystalline silicon. The irradiated thin film was evaluated with a microscope and an SEM photograph. SEM photographs (drawing substitute photographs) are shown in FIGS.
The effective power density described below was calculated using the following formula. The calculation results are shown in FIG. In this figure, the effective power density in the conventional laser annealing is described as reference data. In the figure, the ◯ marks correspond to the following examples, and the X marks correspond to the following comparative examples.
Effective power density (J / (second · cm 3 )) = pulse energy density (J / cm 2 ) / pulse width (second) × semiconductor film absorption coefficient (cm −1 ) (formula)
（実施例１）
レーザ発振装置にＸｅＣｌエキシマレーザを用いて、有効パワー密度を２．０×１０１２に設定してパルスレーザ光の照射を行うと、写真１に示すように、均一でムラのない結晶ができた。
（実施例２）
レーザ発振装置にＸｅＣｌエキシマレーザを用いて、有効パワー密度を２．７×１０１２に設定してパルスレーザ光の照射を行うと、写真２に示すように、均一でムラのない結晶ができた。
（実施例３）
レーザ発振装置にＹＡＧ３倍波固体レーザを用いて、有効パワー密度を１．８×１０１２に設定してパルスレーザ光の照射を行うと、写真３に示すように、均一でムラのない結晶ができた。
（実施例４）
レーザ発振装置にＹＡＧ３倍波固体レーザを用いて、有効パワー密度を２．５×１０１２に設定してパルスレーザ光の照射を行うと、写真４に示すように、均一でムラのない結晶ができた。
（実施例５）
レーザ発振装置にＹＡＧ２倍波固体レーザを用いて、有効パワー密度を１．６×１０１２に設定してパルスレーザ光の照射を行うと、写真５に示すように、均一でムラのない結晶ができた。
（実施例６）
レーザ発振装置にＹＡＧ２倍波固体レーザを用いて、有効パワー密度を２．４×１０１２に設定してパルスレーザ光の照射を行うと、写真６に示すように、均一でムラのない結晶ができた。 Example 1
When XeCl excimer laser was used for the laser oscillation device and the effective power density was set to 2.0 × 10 12 and pulsed laser light irradiation was performed, a uniform and non-uniform crystal was formed as shown inPhoto 1. .
(Example 2)
When XeCl excimer laser was used for the laser oscillation device and the effective power density was set to 2.7 × 10 12 and irradiation with pulsed laser light was performed, a uniform and non-uniform crystal was formed as shown inPhoto 2. .
(Example 3)
When a YAG triple wave solid-state laser is used for the laser oscillation device and the effective power density is set to 1.8 × 10 12 and irradiation with pulsed laser light is performed, as shown inPhoto 3, a uniform and uniform crystal is obtained. did it.
Example 4
When a YAG triple wave solid state laser is used for the laser oscillation device and the effective power density is set to 2.5 × 10 12 and irradiation with pulsed laser light is performed, as shown inPhoto 4, a uniform and uniform crystal is obtained. did it.
(Example 5)
When a YAG double wave solid-state laser is used as the laser oscillation device and the effective power density is set to 1.6 × 10 12 and irradiation with pulsed laser light is performed, a uniform and non-uniform crystal is obtained as shown inPhoto 5. did it.
(Example 6)
When a YAG double wave solid-state laser is used for the laser oscillation device and the effective power density is set to 2.4 × 10 12 and irradiation with pulsed laser light is performed, a uniform and non-uniform crystal is obtained as shown inPhoto 6. did it.
レーザ発振装置にＸｅＣｌエキシマレーザを用いて、有効パワー密度を２．０×１０１２に設定してパルスレーザ光の照射を行うと、写真１に示すように、均一でムラのない結晶ができた。
（実施例２）
レーザ発振装置にＸｅＣｌエキシマレーザを用いて、有効パワー密度を２．７×１０１２に設定してパルスレーザ光の照射を行うと、写真２に示すように、均一でムラのない結晶ができた。
（実施例３）
レーザ発振装置にＹＡＧ３倍波固体レーザを用いて、有効パワー密度を１．８×１０１２に設定してパルスレーザ光の照射を行うと、写真３に示すように、均一でムラのない結晶ができた。
（実施例４）
レーザ発振装置にＹＡＧ３倍波固体レーザを用いて、有効パワー密度を２．５×１０１２に設定してパルスレーザ光の照射を行うと、写真４に示すように、均一でムラのない結晶ができた。
（実施例５）
レーザ発振装置にＹＡＧ２倍波固体レーザを用いて、有効パワー密度を１．６×１０１２に設定してパルスレーザ光の照射を行うと、写真５に示すように、均一でムラのない結晶ができた。
（実施例６）
レーザ発振装置にＹＡＧ２倍波固体レーザを用いて、有効パワー密度を２．４×１０１２に設定してパルスレーザ光の照射を行うと、写真６に示すように、均一でムラのない結晶ができた。 Example 1
When XeCl excimer laser was used for the laser oscillation device and the effective power density was set to 2.0 × 10 12 and pulsed laser light irradiation was performed, a uniform and non-uniform crystal was formed as shown in
(Example 2)
When XeCl excimer laser was used for the laser oscillation device and the effective power density was set to 2.7 × 10 12 and irradiation with pulsed laser light was performed, a uniform and non-uniform crystal was formed as shown in
(Example 3)
When a YAG triple wave solid-state laser is used for the laser oscillation device and the effective power density is set to 1.8 × 10 12 and irradiation with pulsed laser light is performed, as shown in
Example 4
When a YAG triple wave solid state laser is used for the laser oscillation device and the effective power density is set to 2.5 × 10 12 and irradiation with pulsed laser light is performed, as shown in
(Example 5)
When a YAG double wave solid-state laser is used as the laser oscillation device and the effective power density is set to 1.6 × 10 12 and irradiation with pulsed laser light is performed, a uniform and non-uniform crystal is obtained as shown in
(Example 6)
When a YAG double wave solid-state laser is used for the laser oscillation device and the effective power density is set to 2.4 × 10 12 and irradiation with pulsed laser light is performed, a uniform and non-uniform crystal is obtained as shown in
（比較例１）
レーザ発振装置にＸｅＣｌエキシマレーザを用いて、有効パワー密度を２．０×１０１３に設定してパルスレーザ光の照射を行うと、写真７に示すように、長軸重ねあわせ部で結晶状態の異なるムラのある結晶ができた。ＸＲＤ（Ｘ線回折）で表面解析をしたところほぼ全領域で溶融をしていた。
（比較例２）
レーザ発振装置にＸｅＣｌエキシマレーザを用いて、有効パワー密度を３．５×１０１２に設定してパルスレーザ光の照射を行うと、写真８に示すように、長軸重ねあわせ部で結晶状態の異なるムラのある結晶ができた。ＸＲＤで表面解析をしたところ表層３ｎｍほど溶融をしていた。
（比較例３）
レーザ発振装置にＹＡＧ３倍波固体レーザを用いて、有効パワー密度を３．１×１０１２に設定してパルスレーザ光の照射を行うと、写真９に示すように、長軸重ねあわせ部で結晶状態の異なるムラのある結晶ができた。ＸＲＤで表面解析をしたところ表層８ｎｍほど溶融をしていた。
（比較例４）
レーザ発振装置にＹＡＧ３倍波固体レーザを用いて、有効パワー密度を３．５×１０１２に設定してパルスレーザ光の照射を行うと、写真１０に示すように、長軸重ねあわせ部で結晶状態の異なるムラのある結晶ができた。ＸＲＤで表面解析をしたところ表層９ｎｍほど溶融をしていた。
（比較例５）
レーザ発振装置にＹＡＧ２倍波固体レーザを用いて、有効パワー密度を３．２×１０１２に設定してパルスレーザ光の照射を行うと、写真１１に示すように、長軸短軸重ねあわせ部で結晶状態の異なるムラのある結晶ができた。
（比較例６）
レーザ発振装置にＸｅＣｌエキシマレーザを用いて、有効パワー密度を１．４×１０１２に設定してパルスレーザ光の照射を行うと、写真１２に示すように、全体的にムラのある結晶となった。
（比較例７）
レーザ発振装置にＸｅＣｌエキシマレーザを用いて、有効パワー密度を１．３×１０１２に設定してパルスレーザ光の照射を行うと、写真１３に示すように、全体的にムラのある結晶となった。
（比較例８）
レーザ発振装置にＹＡＧ３倍波固体レーザを用いて、有効パワー密度を１．４×１０１２に設定してパルスレーザ光の照射を行うと、写真１４に示すように、全体的にムラのある結晶となった。
（比較例９）
レーザ発振装置にＹＡＧ３倍波固体レーザを用いて、有効パワー密度を０．９×１０１２に設定してパルスレーザ光の照射を行うと、写真１５に示すように、全体的にムラのある結晶となった。
（比較例１０）
レーザ発振装置にＹＡＧ２倍波固体レーザを用いて、有効パワー密度を０．６×１０１２に設定してパルスレーザ光の照射を行うと、写真１６に示すように、全体的にムラのある結晶となった。
（比較例１１）
レーザ発振装置にＹＡＧ２倍波固体レーザを用いて、有効パワー密度を１．４×１０１２に設定してパルスレーザ光の照射を行うと、写真１７に示すように、全体的にムラのある結晶となった。 (Comparative Example 1)
When XeCl excimer laser is used for the laser oscillation device and the effective power density is set to 2.0 × 10 13 and irradiation with pulsed laser light is performed, as shown in Photo 7, the crystallized state is observed at the long axis overlapping portion. Crystals with different irregularities were formed. When surface analysis was performed by XRD (X-ray diffraction), melting was observed in almost the entire region.
(Comparative Example 2)
When XeCl excimer laser is used as the laser oscillation device and the effective power density is set to 3.5 × 10 12 and irradiation with pulsed laser light is performed, as shown inPhoto 8, the crystallized state is observed at the long axis overlapping portion. Crystals with different irregularities were formed. When surface analysis was performed by XRD, the surface layer was melted by about 3 nm.
(Comparative Example 3)
Using a YAG triple wave solid-state laser as the laser oscillator and setting the effective power density to 3.1 × 10 12 and irradiating with pulsed laser light, as shown inPhoto 9, a crystal is formed at the long-axis overlap part. Crystals with unevenness in different states were formed. When surface analysis was performed by XRD, the surface layer was melted by about 8 nm.
(Comparative Example 4)
When using a YAG triple wave solid-state laser for the laser oscillation device and irradiating with pulsed laser light with an effective power density set to 3.5 × 10 12 , as shown inPhoto 10, a crystal is formed at the long axis overlapping portion. Crystals with unevenness in different states were formed. When surface analysis was performed by XRD, the surface layer was melted by about 9 nm.
(Comparative Example 5)
When a YAG double wave solid-state laser is used as the laser oscillation device and the effective power density is set to 3.2 × 10 12 and irradiation with pulsed laser light is performed, as shown in thephotograph 11, a long axis and a short axis overlapping portion are obtained. Thus, crystals with unevenness in different crystal states were formed.
(Comparative Example 6)
When an XeCl excimer laser is used as the laser oscillation device and the effective power density is set to 1.4 × 10 12 and irradiation with pulsed laser light is performed, as shown inPhoto 12, a crystal with unevenness is formed as a whole. It was.
(Comparative Example 7)
When an XeCl excimer laser is used as the laser oscillation device and the effective power density is set to 1.3 × 10 12 and irradiation with pulsed laser light is performed, as shown inPhoto 13, the crystal becomes uneven as a whole. It was.
(Comparative Example 8)
When a YAG triple wave solid-state laser is used as the laser oscillation device and the effective power density is set to 1.4 × 10 12 and irradiation with pulsed laser light is performed, as shown in Photo 14, the entire crystal is uneven. It became.
(Comparative Example 9)
When a YAG triple wave solid-state laser is used for the laser oscillation device and the effective power density is set to 0.9 × 10 12 and irradiation with pulsed laser light is performed, as shown inPhoto 15, a crystal having unevenness as a whole. It became.
(Comparative Example 10)
When a YAG double wave solid-state laser is used as the laser oscillation device and the effective power density is set to 0.6 × 10 12 and irradiation with pulsed laser light is performed, as shown in Photo 16, a crystal with unevenness as a whole is obtained. It became.
(Comparative Example 11)
When a YAG double wave solid state laser is used as the laser oscillation device and the effective power density is set to 1.4 × 10 12 and irradiation with pulsed laser light is performed, as shown in Photo 17, a crystal with unevenness as a whole is obtained. It became.
レーザ発振装置にＸｅＣｌエキシマレーザを用いて、有効パワー密度を２．０×１０１３に設定してパルスレーザ光の照射を行うと、写真７に示すように、長軸重ねあわせ部で結晶状態の異なるムラのある結晶ができた。ＸＲＤ（Ｘ線回折）で表面解析をしたところほぼ全領域で溶融をしていた。
（比較例２）
レーザ発振装置にＸｅＣｌエキシマレーザを用いて、有効パワー密度を３．５×１０１２に設定してパルスレーザ光の照射を行うと、写真８に示すように、長軸重ねあわせ部で結晶状態の異なるムラのある結晶ができた。ＸＲＤで表面解析をしたところ表層３ｎｍほど溶融をしていた。
（比較例３）
レーザ発振装置にＹＡＧ３倍波固体レーザを用いて、有効パワー密度を３．１×１０１２に設定してパルスレーザ光の照射を行うと、写真９に示すように、長軸重ねあわせ部で結晶状態の異なるムラのある結晶ができた。ＸＲＤで表面解析をしたところ表層８ｎｍほど溶融をしていた。
（比較例４）
レーザ発振装置にＹＡＧ３倍波固体レーザを用いて、有効パワー密度を３．５×１０１２に設定してパルスレーザ光の照射を行うと、写真１０に示すように、長軸重ねあわせ部で結晶状態の異なるムラのある結晶ができた。ＸＲＤで表面解析をしたところ表層９ｎｍほど溶融をしていた。
（比較例５）
レーザ発振装置にＹＡＧ２倍波固体レーザを用いて、有効パワー密度を３．２×１０１２に設定してパルスレーザ光の照射を行うと、写真１１に示すように、長軸短軸重ねあわせ部で結晶状態の異なるムラのある結晶ができた。
（比較例６）
レーザ発振装置にＸｅＣｌエキシマレーザを用いて、有効パワー密度を１．４×１０１２に設定してパルスレーザ光の照射を行うと、写真１２に示すように、全体的にムラのある結晶となった。
（比較例７）
レーザ発振装置にＸｅＣｌエキシマレーザを用いて、有効パワー密度を１．３×１０１２に設定してパルスレーザ光の照射を行うと、写真１３に示すように、全体的にムラのある結晶となった。
（比較例８）
レーザ発振装置にＹＡＧ３倍波固体レーザを用いて、有効パワー密度を１．４×１０１２に設定してパルスレーザ光の照射を行うと、写真１４に示すように、全体的にムラのある結晶となった。
（比較例９）
レーザ発振装置にＹＡＧ３倍波固体レーザを用いて、有効パワー密度を０．９×１０１２に設定してパルスレーザ光の照射を行うと、写真１５に示すように、全体的にムラのある結晶となった。
（比較例１０）
レーザ発振装置にＹＡＧ２倍波固体レーザを用いて、有効パワー密度を０．６×１０１２に設定してパルスレーザ光の照射を行うと、写真１６に示すように、全体的にムラのある結晶となった。
（比較例１１）
レーザ発振装置にＹＡＧ２倍波固体レーザを用いて、有効パワー密度を１．４×１０１２に設定してパルスレーザ光の照射を行うと、写真１７に示すように、全体的にムラのある結晶となった。 (Comparative Example 1)
When XeCl excimer laser is used for the laser oscillation device and the effective power density is set to 2.0 × 10 13 and irradiation with pulsed laser light is performed, as shown in Photo 7, the crystallized state is observed at the long axis overlapping portion. Crystals with different irregularities were formed. When surface analysis was performed by XRD (X-ray diffraction), melting was observed in almost the entire region.
(Comparative Example 2)
When XeCl excimer laser is used as the laser oscillation device and the effective power density is set to 3.5 × 10 12 and irradiation with pulsed laser light is performed, as shown in
(Comparative Example 3)
Using a YAG triple wave solid-state laser as the laser oscillator and setting the effective power density to 3.1 × 10 12 and irradiating with pulsed laser light, as shown in
(Comparative Example 4)
When using a YAG triple wave solid-state laser for the laser oscillation device and irradiating with pulsed laser light with an effective power density set to 3.5 × 10 12 , as shown in
(Comparative Example 5)
When a YAG double wave solid-state laser is used as the laser oscillation device and the effective power density is set to 3.2 × 10 12 and irradiation with pulsed laser light is performed, as shown in the
(Comparative Example 6)
When an XeCl excimer laser is used as the laser oscillation device and the effective power density is set to 1.4 × 10 12 and irradiation with pulsed laser light is performed, as shown in
(Comparative Example 7)
When an XeCl excimer laser is used as the laser oscillation device and the effective power density is set to 1.3 × 10 12 and irradiation with pulsed laser light is performed, as shown in
(Comparative Example 8)
When a YAG triple wave solid-state laser is used as the laser oscillation device and the effective power density is set to 1.4 × 10 12 and irradiation with pulsed laser light is performed, as shown in Photo 14, the entire crystal is uneven. It became.
(Comparative Example 9)
When a YAG triple wave solid-state laser is used for the laser oscillation device and the effective power density is set to 0.9 × 10 12 and irradiation with pulsed laser light is performed, as shown in
(Comparative Example 10)
When a YAG double wave solid-state laser is used as the laser oscillation device and the effective power density is set to 0.6 × 10 12 and irradiation with pulsed laser light is performed, as shown in Photo 16, a crystal with unevenness as a whole is obtained. It became.
(Comparative Example 11)
When a YAG double wave solid state laser is used as the laser oscillation device and the effective power density is set to 1.4 × 10 12 and irradiation with pulsed laser light is performed, as shown in Photo 17, a crystal with unevenness as a whole is obtained. It became.
以上、上記実施形態および実施例に基づいて本発明の説明を行ったが、本発明は上記説明の内容に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限りは適宜の変更が可能である。
The present invention has been described based on the above embodiments and examples. However, the present invention is not limited to the above description, and appropriate modifications can be made without departing from the scope of the present invention. is there.
１ レーザアニール装置
２ 処理室
３ 走査装置
５ 基板配置台
８ 制御部
９ レーザ電源
１０ パルスレーザ発振装置
１１ アテニュエータ
１２ 光伝送手段
１３ パルス幅調整手段
１５ パルスレーザ光
１９ レーザ電源
２０ パルスレーザ発振装置
２１ アテニュエータ
２２ 光伝送手段
２５ パルスレーザ光
１００ シリコン膜
１５０ パルスレーザ光 DESCRIPTION OFSYMBOLS 1 Laser annealing apparatus 2 Processing chamber 3 Scanning apparatus 5 Substrate arrangement table 8 Control part 9 Laser power supply 10 Pulse laser oscillation apparatus 11 Attenuator 12 Optical transmission means 13 Pulse width adjustment means 15 Pulse laser light 19 Laser power supply 20 Pulse laser oscillation apparatus 21 Attenuator 22 Optical transmission means 25 Pulse laser beam 100 Silicon film 150 Pulse laser beam
２ 処理室
３ 走査装置
５ 基板配置台
８ 制御部
９ レーザ電源
１０ パルスレーザ発振装置
１１ アテニュエータ
１２ 光伝送手段
１３ パルス幅調整手段
１５ パルスレーザ光
１９ レーザ電源
２０ パルスレーザ発振装置
２１ アテニュエータ
２２ 光伝送手段
２５ パルスレーザ光
１００ シリコン膜
１５０ パルスレーザ光 DESCRIPTION OF
Claims (7)
- パルスレーザ光を出力するパルスレーザ発振装置と、該パルスレーザ発振装置から出力された前記パルスレーザ光を伝送して半導体膜に照射する光伝送手段とを備え、
前記パルスレーザ光は、半導体膜照射面において、下記式で算出される有効パワー密度が３×１０１２から１．５×１０１２の範囲内になるように前記半導体膜に照射されるものであることを特徴とするレーザアニール装置。
有効パワー密度（Ｊ／（秒・ｃｍ３））＝パルスエネルギー密度（Ｊ／ｃｍ２）／パルス幅（秒）×半導体膜の吸収係数（ｃｍ－１） …（式） A pulse laser oscillation device that outputs a pulse laser beam; and an optical transmission unit that transmits the pulse laser beam output from the pulse laser oscillation device to irradiate the semiconductor film,
The pulsed laser light is applied to the semiconductor film such that the effective power density calculated by the following formula is within the range of 3 × 10 12 to 1.5 × 10 12 on the semiconductor film irradiation surface. A laser annealing apparatus characterized by that.
Effective power density (J / (second · cm 3 )) = pulse energy density (J / cm 2 ) / pulse width (second) × semiconductor film absorption coefficient (cm −1 ) (formula) - 連続レーザ光を出力する連続レーザ発振装置と、該連続レーザ発振装置から出力された連続レーザ光および該連続レーザ光から切り出されたパルスレーザ光を伝送して該パルスレーザ光を半導体膜に照射する光伝送手段と、前記連続レーザ光を前記伝送中に切り出して擬似的にパルス状にしてパルスレーザ光を生成するパルスレーザ光生成手段とを備え、
前記パルスレーザ光は、半導体膜照射面において、下記式で算出される有効パワー密度が３×１０１２から１．５×１０１２の範囲内になるように前記半導体膜に照射されるものであることを特徴とするレーザアニール装置。
有効パワー密度（Ｊ／（秒・ｃｍ３））＝パルスエネルギー密度（Ｊ／ｃｍ２）／パルス幅（秒）×半導体膜の吸収係数（ｃｍ－１） …（式） A continuous laser oscillation device that outputs continuous laser light, a continuous laser light output from the continuous laser oscillation device, and a pulsed laser light cut out from the continuous laser light are transmitted to irradiate the semiconductor film with the pulsed laser light Optical transmission means, and pulse laser light generation means for generating pulsed laser light by cutting out the continuous laser light during transmission and making it into a pseudo-pulse form,
The pulsed laser light is applied to the semiconductor film such that the effective power density calculated by the following formula is within the range of 3 × 10 12 to 1.5 × 10 12 on the semiconductor film irradiation surface. A laser annealing apparatus characterized by that.
Effective power density (J / (second · cm 3 )) = pulse energy density (J / cm 2 ) / pulse width (second) × semiconductor film absorption coefficient (cm −1 ) (formula) - 前記パルスレーザ光のエネルギー密度を調整するエネルギー調整手段を有し、該エネルギー調整手段は、前記式で算出される前記有効パワー密度が３×１０１２から１．５×１０１２の範囲内になるように前記エネルギー密度が設定されていることを特徴とする請求項１または２に記載のレーザアニール装置。 Energy adjusting means for adjusting the energy density of the pulsed laser beam, and the energy adjusting means has the effective power density calculated by the above formula within a range of 3 × 10 12 to 1.5 × 10 12. The laser annealing apparatus according to claim 1, wherein the energy density is set as described above.
- 前記エネルギー調整手段として、パルスレーザ光を所定の減衰率で減衰させて透過させるアテニュエータおよび前記レーザ発振装置の出力を調整する出力調整手段とを備え、該アテニュエータおよび前記出力調整手段は、前記式で算出される前記有効パワー密度が３×１０１２から１．５×１０１２の範囲内になるように前記減衰率および前記出力が設定されていることを特徴とする請求項３に記載のレーザアニール装置。 The energy adjusting means includes an attenuator that attenuates and transmits the pulsed laser light with a predetermined attenuation factor, and an output adjusting means that adjusts the output of the laser oscillation device, and the attenuator and the output adjusting means are 4. The laser annealing according to claim 3, wherein the attenuation factor and the output are set so that the calculated effective power density falls within a range of 3 × 10 12 to 1.5 × 10 12. apparatus.
- 前記パルスレーザ光のパルス幅を調整するパルス幅調整手段を備え、該パルス幅調整手段は、前記式で算出される前記有効パワー密度が３×１０１２から１．５×１０１２の範囲内になるように前記パルスレーザ光のパルス幅を調整するものであることを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載のレーザアニール装置。 Pulse width adjusting means for adjusting the pulse width of the pulsed laser light is provided, and the pulse width adjusting means has the effective power density calculated by the above formula within a range of 3 × 10 12 to 1.5 × 10 12. The laser annealing apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the pulse width of the pulsed laser beam is adjusted so that
- 前記半導体膜がシリコン半導体膜であり、前記エネルギー密度が１００～５００ｍＪ／ｃｍ２、前記パルス幅が５０～５００ｎ秒であることを特徴とする請求項１～５のいずれかに記載のレーザアニール装置。 6. The laser annealing apparatus according to claim 1, wherein the semiconductor film is a silicon semiconductor film, the energy density is 100 to 500 mJ / cm 2 , and the pulse width is 50 to 500 nsec. .
- パルスレーザ光を半導体膜に照射して該半導体膜のレーザアニールを行うレーザアニール方法において、
前記パルスレーザ光のパルスエネルギー密度およびパルス幅を、照射面において下記式で算出される有効パワー密度が３×１０１２から１．５×１０１２の範囲内になるように設定をし、該設定がなされた前記パルスレーザ光を前記半導体膜に照射することを特徴とするレーザアニール方法。
有効パワー密度（Ｊ／（秒・ｃｍ３））＝パルスエネルギー密度（Ｊ／ｃｍ２）／パルス幅（秒）×半導体膜の吸収係数（ｃｍ－１） …（式） In a laser annealing method for irradiating a semiconductor film with pulsed laser light to perform laser annealing of the semiconductor film,
The pulse energy density and the pulse width of the pulse laser beam are set so that the effective power density calculated by the following formula on the irradiation surface is within the range of 3 × 10 12 to 1.5 × 10 12 , Irradiating the semiconductor film with the pulsed laser beam subjected to the above-described process.
Effective power density (J / (second · cm 3 )) = pulse energy density (J / cm 2 ) / pulse width (second) × semiconductor film absorption coefficient (cm −1 ) (formula)
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2011
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