JP2003332258A - Laser annealing device, semiconductor device and method of manufacturing semiconductor device - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To uniformly anneal an object of annealing by using a laser with small energy of a laser beam emitted per unit time while energy of the emitted laser beam is stable. <P>SOLUTION: A rotary stage 9 so rotates that its speed becomes slow as an irradiation part 11 comes away from a center. The irradiation part 11 irradiates the object of annealing 12 on the rotary stage 9 with the laser beam while it translates from the center of the rotary stage 9 to an outer periphery of the rotary stage 9 at a constant speed. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

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、例えばボトムゲー
ト構造である多結晶シリコン薄膜トランジスタの製造な
どに適用して好適なレーザアニール装置に関する。ま
た、本発明は、例えばボトムゲート構造である多結晶シ
リコン薄膜トランジスタなどの半導体デバイス及びその
製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser annealing apparatus suitable for application in, for example, manufacturing a polycrystalline silicon thin film transistor having a bottom gate structure. The present invention also relates to a semiconductor device such as a polycrystalline silicon thin film transistor having a bottom gate structure, and a method for manufacturing the same.

【０００２】[0002]

【従来の技術】液晶ディスプレイのスイッチング素子に
広く用いられている薄膜トランジスタとして、多結晶シ
リコン（以下、ｐ−Ｓｉと称する。）によって作製され
た薄膜トランジスタ（以下、ｐ−Ｓｉ−ＴＦＴと称す
る。）が挙げられる。また、ｐ−Ｓｉ−ＴＦＴは、ガラ
スなどコストが低い基板上に作製可能であるために低コ
ストであること、駆動回路を内蔵できること、並びに微
細化しても高い駆動電流を得られることなどの理由によ
り、高精細ディスプレイ用の素子として広く応用されて
いる。2. Description of the Related Art As a thin film transistor widely used for a switching element of a liquid crystal display, a thin film transistor (hereinafter referred to as p-Si-TFT) made of polycrystalline silicon (hereinafter referred to as p-Si) is used. Can be mentioned. Further, the p-Si-TFT is low in cost because it can be manufactured on a substrate with low cost such as glass, can have a built-in drive circuit, and can obtain a high drive current even when miniaturized. Has been widely applied as an element for high-definition displays.

【０００３】近年では、基板周辺回路にデジタルアナロ
グコンバータ（ＤＡコンバータ）及びデジタルデジタル
コンバータ（ＤＤコンバータ）などを集積化させる要求
や、画素内にメモリ機能を集積化させる要求、絶縁基板
上に中央処理装置（ＣＰＵ）などの高度な機能素子を集
積化させる要求などが高まっている。また、高い駆動電
力が得られることから、ｐ−Ｓｉ−ＴＦＴを、電流駆動
方式が必須である有機ＥＬディスプレイの画素トランジ
スタへ応用することも提案されている。以上説明した要
求や提案を実現するために、ｐ−Ｓｉ−ＴＦＴにおける
電子やホールの移動度をさらに向上させ、電気特性をさ
らに良好なものとする技術が待望されている。In recent years, there has been a demand for integrating a digital-analog converter (DA converter) and a digital-digital converter (DD converter) in a peripheral circuit of a substrate, a demand for integrating a memory function in a pixel, and a central processing on an insulating substrate. There is an increasing demand for integrating highly functional devices such as devices (CPU). Further, since high driving power can be obtained, it has been proposed to apply the p-Si-TFT to a pixel transistor of an organic EL display in which a current driving method is essential. In order to realize the above-described requirements and proposals, there is a demand for a technique that further improves the mobility of electrons and holes in the p-Si-TFT and further improves the electric characteristics.

【０００４】ｐ−Ｓｉは、電子やホールの移動度が、結
晶の粒径サイズなどによって変化する。ｐ−Ｓｉは、結
晶の粒径サイズが大きくなるほど低抵抗となるために、
電子やホールの移動度が高くなる。結晶の粒径サイズが
大きいｐ−Ｓｉを使用することにより、低消費電力であ
り且つ動作が高速である薄膜トランジスタを作製するこ
とが可能となる。In p-Si, the mobility of electrons and holes changes depending on the grain size of crystals. Since p-Si has a lower resistance as the grain size of the crystal increases,
The mobility of electrons and holes becomes high. By using p-Si having a large crystal grain size, a thin film transistor with low power consumption and high operation speed can be manufactured.

【０００５】当該ｐ−Ｓｉは、基板上にアモルファスシ
リコン薄膜（以下、ａ−Ｓｉと称する。）を形成した後
に、当該ａ−Ｓｉ薄膜に対してレーザ光を照射し、アニ
ールを施すことによって製造する。The p-Si is manufactured by forming an amorphous silicon thin film (hereinafter referred to as a-Si) on a substrate, irradiating the a-Si thin film with a laser beam, and annealing the thin film. To do.

【０００６】図１０に示すように、レーザアニール装置
１００では、先ず、レーザ光源１０１が、レーザ光を射
出する。次に、ホモジナイザなどを備えるレーザ光成形
光学系１０２が、レーザ光の光軸に垂直な断面のエネル
ギー密度を平均化するとともに、当該断面を成形する。
次に、折り返しミラー１０３が、レーザ光成形光学系１
０２から射出されたレーザ光を反射して対物レンズ１０
４へ導光する。そして、対物レンズ１０４が、レーザ光
を、可動ステージ１０５に載置されたａ−Ｓｉなどのア
ニール対象物１０６に対して照射する。As shown in FIG. 10, in the laser annealing apparatus 100, first, the laser light source 101 emits laser light. Next, the laser light shaping optical system 102 including a homogenizer averages the energy density of the cross section perpendicular to the optical axis of the laser light, and shapes the cross section.
Next, the folding mirror 103 is used to form the laser beam shaping optical system 1
The objective lens 10 reflects the laser beam emitted from 02.
Guide light to 4. Then, the objective lens 104 irradiates the laser light to the annealing object 106 such as a-Si placed on the movable stage 105.

【０００７】レーザ光源１０１の例としては、エキシマ
レーザが挙げられる。エキシマレーザをレーザ光源１０
１として使用したときには、対物レンズ１０４がレーザ
光成形光学系１０２によって０．４ｍｍ×２００ｍｍの
ライン状に成形されたレーザ光をアニール対象物１０６
に対して照射するとともに、可動ステージ１０５が当該
レーザ光の単軸方向へ移動すること、又はレーザ光成形
光学系１０２が当該レーザ光をａ−Ｓｉと略同一な形状
である大面積の矩形状とすることによって、レーザアニ
ール装置１００は、ａ−Ｓｉ全面に対してレーザ光を照
射することが可能となる。An example of the laser light source 101 is an excimer laser. Excimer laser is laser light source 10
When used as 1, the laser light shaped by the objective lens 104 by the laser light shaping optical system 102 into a 0.4 mm × 200 mm line is used as the annealing object 106.
The movable stage 105 moves in the uniaxial direction of the laser beam while irradiating the laser beam, or the laser beam shaping optical system 102 causes the laser beam to have a large-area rectangular shape having substantially the same shape as a-Si. With this, the laser annealing apparatus 100 can irradiate the laser beam onto the entire surface of the a-Si.

【０００８】エキシマレーザの動作原理は以下に説明す
る通りとなる。先ず、希ガスとハロゲンガスとの混合ガ
スを通して放電を起こすことで、希ガスを励起させる。
次に、励起された希ガスがハロゲンと結合し、励起した
エキシマ分子が形成される。そして、エキシマ分子が基
底状態に戻るときに、レーザ光が発振される。なお、エ
キシマレーザは、エキシマ分子が励起したときの不安定
性などから連続発振はできず、パルス発振を行う。The operating principle of the excimer laser is as described below. First, the rare gas is excited by causing discharge through a mixed gas of the rare gas and the halogen gas.
Next, the excited rare gas combines with the halogen to form excited excimer molecules. Then, when the excimer molecule returns to the ground state, laser light is oscillated. Note that the excimer laser cannot perform continuous oscillation due to instability when excimer molecules are excited, and thus performs pulse oscillation.

【０００９】エキシマレーザは、以上説明したようにガ
スを使用しており、ＸｅやＣｌ_２などのガスが充填され
ている。エキシマレーザに充填されているガスは、化学
反応を起こすことや、不純物ガスが発生すること、少し
ずつ漏れることなどによって劣化する。The excimer laser uses a gas as described above, and is filled with a gas such as Xe or Cl ₂ . The gas filled in the excimer laser is deteriorated by causing a chemical reaction, generating an impurity gas, leaking little by little, and the like.

【００１０】また、エキシマレーザは、ガスの劣化によ
り、出射するレーザ光のエネルギーが不安定になり易
い。さらにまた、エキシマレーザは、パルス毎に出射す
るレーザ光のエネルギーがばらつく傾向がある。In the excimer laser, the energy of the emitted laser light tends to be unstable due to the deterioration of the gas. Furthermore, in the excimer laser, the energy of laser light emitted for each pulse tends to vary.

【００１１】したがって、レーザ光源としてエキシマレ
ーザを採用したときには、ａ−Ｓｉ全面に対して均一な
エネルギーのレーザ光でアニールすることが困難とな
る。ａ−Ｓｉを均一なエネルギーのレーザ光でアニール
することが困難であるため、エキシマレーザによってａ
−Ｓｉをアニールすることにより得られたｐ−Ｓｉは、
結晶粒径がばらつくこととなる。当該ｐ−ＴＦＴによっ
て作製されたｐ−Ｓｉ−ＴＦＴは、ＴＦＴ特性が位置に
よって異なる。当該ｐ−Ｓｉ−ＴＦＴを使用して表示装
置を作製したときには、例えば画像上に筋や輝点などが
現れるという問題点が生じる虞がある。Therefore, when an excimer laser is used as a laser light source, it becomes difficult to anneal the entire surface of a-Si with laser light of uniform energy. Since it is difficult to anneal a-Si with a laser beam having a uniform energy, a
P-Si obtained by annealing -Si is
The crystal grain size will vary. The p-Si-TFT produced by the p-TFT has different TFT characteristics depending on the position. When a display device is manufactured using the p-Si-TFT, there is a risk that, for example, streaks or bright spots may appear on the image.

【００１２】また、エキシマレーザは、ガスの劣化に伴
ってガスを交換する必要がある。ガスを交換するときに
は、レーザアニール装置１００を停止する。レーザアニ
ール装置１００を停止すると、停止している時間（ダウ
ンタイム）の分だけｐ−Ｓｉの生産効率が低下し、ｐ−
Ｓｉの製造プロセスのコストアップをもたらすという問
題点が生じる。In the excimer laser, it is necessary to exchange the gas as the gas deteriorates. When exchanging the gas, the laser annealing apparatus 100 is stopped. When the laser annealing apparatus 100 is stopped, the production efficiency of p-Si is reduced by the time during which the laser annealing apparatus 100 is stopped (down time), and
There is a problem that the cost of the Si manufacturing process is increased.

【００１３】[0013]

【発明が解決しようとする課題】ところで、エキシマレ
ーザに代わるレーザ光源としては、例えば半導体励起Ｙ
ＡＧレーザなどの固体レーザが挙げられる。By the way, as a laser light source which replaces the excimer laser, for example, semiconductor excitation Y
A solid-state laser such as an AG laser can be used.

【００１４】固体レーザは、レーザ媒質として固体無機
結晶を用いており、寿命が長く射出するレーザ光のエネ
ルギーが安定である。したがって、レーザアニール装置
のレーザ光源として固体レーザを採用することによっ
て、エキシマレーザを採用したときに生じる問題点が解
決されると考えられる。また、固体レーザからは、射出
したレーザ光を波長変換することによって、シリコン
（Ｓｉ）に吸収されやすい紫外線波長域のレーザ光を得
ることができる。The solid-state laser uses a solid inorganic crystal as a laser medium, and has a long life and the energy of the emitted laser light is stable. Therefore, it is considered that the problem that occurs when the excimer laser is used is solved by using the solid-state laser as the laser light source of the laser annealing apparatus. In addition, by converting the wavelength of the emitted laser light from the solid-state laser, it is possible to obtain laser light in the ultraviolet wavelength range that is easily absorbed by silicon (Si).

【００１５】固体レーザを使用してａ−Ｓｉをアニール
する方法としては、特開平２０００−７７３３３号公
報、特開平２０００−２６０７３１号公報に開示された
方法などが挙げられる。Examples of the method for annealing a-Si using a solid-state laser include the methods disclosed in Japanese Patent Laid-Open Nos. 2000-77333 and 2000-260731.

【００１６】固体レーザでは、波長変換の効率、並びに
固体無機結晶やその他の光学部品の耐久性などから、１
台の平均出力が数Ｗ〜数十Ｗとされている。また、パル
ス発振する固体レーザでは、パルス当たりのレーザ光の
エネルギーが数ｍＪとされている。In the solid-state laser, the wavelength conversion efficiency and the durability of the solid inorganic crystal and other optical parts make it
The average output of the stand is set to several W to several tens W. Further, in a pulsed solid-state laser, the energy of laser light per pulse is set to several mJ.

【００１７】一方、エキシマレーザでは、１台の平均出
力が２００Ｗとされ、また、パルス当たりのレーザ光の
エネルギーが１Ｊとされている。すなわち、固体レーザ
から射出されるレーザ光のエネルギーは、エキシマレー
ザから出力されるレーザ光のエネルギーと比較して小さ
い。On the other hand, in the excimer laser, the average output of one laser is 200 W, and the energy of the laser light per pulse is 1 J. That is, the energy of the laser light emitted from the solid-state laser is smaller than the energy of the laser light output from the excimer laser.

【００１８】したがって、固体レーザを使用して、エキ
シマレーザを使用したときと同じ処理能力を実現する方
法としては、複数の固体レーザから射出されたレーザ光
を合成して光軸に垂直な断面の光強度が均一である１つ
の小さなスポットとし、高速で走査する方法が挙げられ
る。Therefore, as a method of using the solid-state laser to realize the same processing capability as that of the excimer laser, laser beams emitted from a plurality of solid-state lasers are combined to form a cross section perpendicular to the optical axis. There is a method in which one small spot with uniform light intensity is used and scanning is performed at high speed.

【００１９】レーザ光を高速で走査する方法としては、
レーザアニール装置に、ガルバノミラー、ポリゴンミラ
ー、及び音響光学偏向素子などの偏向素子を備え、当該
偏向素子によってレーザ光を偏向しながらａ−Ｓｉに対
して照射する方法が挙げられる。As a method for scanning laser light at high speed,
A method of irradiating a-Si while deflecting the laser light by the deflection element is provided in the laser annealing apparatus, which is provided with a deflection element such as a galvanometer mirror, a polygon mirror, and an acousto-optic deflection element.

【００２０】ａ−Ｓｉは、基板上に数十ｃｍ四方のサイ
ズで形成されている。当該偏向素子は偏向角に限界があ
るため、レーザ光を、当該偏向素子によって偏向しなが
らａ−Ｓｉの全面に対して照射することは困難となる。
したがって、固体レーザ及び偏向素子を備えるレーザア
ニール装置によってａ−Ｓｉの全面を照射するために
は、可動ステージを移動方向が９０°異なる２つの方向
へ移動可能な構成とする必要が生じる。The a-Si is formed on the substrate in a size of several tens cm square. Since the deflection element has a limited deflection angle, it is difficult to irradiate the entire surface of the a-Si with the laser beam while being deflected by the deflection element.
Therefore, in order to irradiate the entire surface of a-Si with the laser annealing apparatus including the solid-state laser and the deflection element, it is necessary to make the movable stage movable in two directions which are different by 90 °.

【００２１】しかしながら、レーザアニール装置に偏向
素子を備えるときには、偏向素子の他にレーザ光の走査
距離を一定とするためのｆθレンズなどを備える必要が
生じる。すなわち、偏向素子を備えたレーザアニール装
置は、構成が複雑なものとなる。However, when the laser annealing apparatus is provided with the deflecting element, it is necessary to provide the fθ lens for keeping the scanning distance of the laser beam constant in addition to the deflecting element. That is, the laser annealing apparatus including the deflection element has a complicated structure.

【００２２】また、当該レーザアニール装置では、可動
ステージが９０°異なる２つの方向へ移動するために、
可動ステージの移動範囲が可動ステージの大きさの４倍
となる。すなわち、当該レーザアニール装置は、可動ス
テージの移動範囲が大きいために、装置全体の大きさが
大きくなってしまう。In the laser annealing apparatus, since the movable stage moves in two directions different by 90 °,
The movable range of the movable stage is four times the size of the movable stage. That is, in the laser annealing apparatus, since the moving range of the movable stage is large, the size of the entire apparatus becomes large.

【００２３】一方、レーザ光を高速で走査する方法とし
て、可動ステージを高速で移動させながら、ａ−Ｓｉに
対してレーザ光を照射する方法も挙げられる。On the other hand, as a method of scanning the laser light at high speed, there is also a method of irradiating the laser light on a-Si while moving the movable stage at high speed.

【００２４】しかしながら、可動ステージを高速で移動
させながらレーザ光を高速で照射するためには、可動ス
テージを、数十ｃｍ／ｓの高速で往復運動をさせながら
移動させる必要が生じる。したがって、可動ステージの
移動速度が速いために、可動ステージが摩耗してしま
う。すなわち、当該レーザアニール装置は、使用するに
従って、ステージが移動するときに等速で移動すること
が困難となること、及び振動が発生することなどの不都
合が多くなり、レーザ光の走査距離を一定とすることが
困難となる。However, in order to irradiate the laser beam at high speed while moving the movable stage at high speed, it is necessary to move the movable stage while reciprocating at a high speed of several tens cm / s. Therefore, since the moving speed of the movable stage is high, the movable stage is worn. That is, as the laser annealing apparatus is used, there are many inconveniences such as difficulty in moving the stage at a constant speed and vibration occurring as the stage moves, and the scanning distance of the laser light is kept constant. Becomes difficult.

【００２５】本発明は以上説明した従来の実情に鑑みて
提案されたものであり、射出されるレーザ光のエネルギ
ーが安定であるものの、単位時間当たりに射出されるレ
ーザ光のエネルギーが小さいレーザを使用して、アニー
ル対象物の全面に対してレーザ光を均一に照射すること
によって、アニール対象物をアニールすることが可能で
あるレーザアニール装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、ホールや電子の移動度が高いポリシリ
コン薄膜を備えた半導体デバイス及びその製造方法を提
供することを目的とする。The present invention has been proposed in view of the conventional circumstances described above, and provides a laser in which the energy of the emitted laser light is stable, but the energy of the emitted laser light is small per unit time. It is an object of the present invention to provide a laser annealing apparatus that can anneal an object to be annealed by uniformly irradiating the entire surface of the object to be annealed with laser light.
Another object of the present invention is to provide a semiconductor device provided with a polysilicon thin film having high mobility of holes and electrons, and a method for manufacturing the same.

【００２６】[0026]

【課題を解決するための手段】本発明に係るレーザアニ
ール装置は、レーザ光を射出するレーザ光源と、主面上
にアニール対象物を載置し、当該主面に対して直交する
回転軸を中心として回転可能とされているステージと、
上記レーザ光を上記アニール対象物に対して照射する照
射手段と、上記ステージに対する上記照射手段の相対位
置を、上記ステージの回転方向に対して直交する方向へ
移動させる移動手段とを備えることを特徴とする。A laser annealing apparatus according to the present invention includes a laser light source for emitting a laser beam, an object to be annealed on a main surface, and a rotation axis orthogonal to the main surface. A stage that is rotatable as the center,
An irradiation unit that irradiates the object to be annealed with the laser beam, and a moving unit that moves a relative position of the irradiation unit with respect to the stage in a direction orthogonal to a rotation direction of the stage. And

【００２７】本発明に係るレーザアニール装置では、上
記ステージが当該ステージの主面に対して直交する回転
軸を中心として回転した状態で、且つ上記照射手段が上
記ステージの回転方向に対して直交する方向へ移動しな
がらステージ上のアニール対象物に対してレーザ光を照
射している。In the laser annealing apparatus according to the present invention, the irradiation means is orthogonal to the rotation direction of the stage while the stage is rotated about a rotation axis orthogonal to the main surface of the stage. The laser light is applied to the annealing target on the stage while moving in the direction.

【００２８】また、本発明に係る半導体デバイスは、主
面に対して直交する回転軸を中心としてアモルファスシ
リコン薄膜を回転させるとともに、上記アモルファスシ
リコン薄膜に対するレーザ光の相対位置を上記アモルフ
ァスシリコン薄膜の回転方向に対して直交する方向へ変
化させながら、上記アモルファスシリコン薄膜に対して
レーザ光を照射することによって得られたポリシリコン
薄膜を備え、上記ポリシリコン薄膜は、結晶が同心円上
に配列していることを特徴とする。Further, in the semiconductor device according to the present invention, the amorphous silicon thin film is rotated about a rotation axis orthogonal to the main surface, and the relative position of the laser beam with respect to the amorphous silicon thin film is rotated. The amorphous silicon thin film is provided with a polysilicon thin film obtained by irradiating the amorphous silicon thin film with laser light while changing the direction orthogonal to the direction, and the polysilicon thin film has crystals arranged in concentric circles. It is characterized by

【００２９】さらに、本発明に係る半導体デバイスの製
造方法は、主面に対して直交する回転軸を中心としてア
モルファスシリコン薄膜を回転させるとともに、上記ア
モルファスシリコン薄膜に対するレーザ光の相対位置を
上記アモルファスシリコン薄膜の回転方向に対して直交
する方向へ変化させながら、上記アモルファスシリコン
薄膜に対してレーザ光を照射してアニールを施すアニー
ル工程を有することを特徴とする。Further, in the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the amorphous silicon thin film is rotated about a rotation axis orthogonal to the main surface, and the relative position of the laser beam with respect to the amorphous silicon thin film is set to the amorphous silicon. It is characterized by including an annealing step of irradiating the amorphous silicon thin film with a laser beam to perform annealing while changing the direction of the thin film in a direction orthogonal to the rotation direction of the thin film.

【００３０】[0030]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら詳細に説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

【００３１】第１の実施の形態 まず、本発明の第１の実施の形態について説明する。First Embodiment First, a first embodiment of the present invention will be described.

【００３２】図１に示すように、レーザアニール装置１
は、基準信号発生器２と、第１の固体レーザ３と、第２
の固体レーザ４と、第３の固体レーザ５と、第４の固体
レーザ６と（以下、総称するときには第１〜第４の固体
レーザ３〜６と称する。）、均一照明光学系７と、照射
部移動機構８と、回転ステージ９とを備える。As shown in FIG. 1, the laser annealing apparatus 1
Is a reference signal generator 2, a first solid-state laser 3, and a second
Solid-state laser 4, third solid-state laser 5, fourth solid-state laser 6 (hereinafter collectively referred to as first to fourth solid-state lasers 3 to 6), uniform illumination optical system 7, The irradiation unit moving mechanism 8 and the rotating stage 9 are provided.

【００３３】基準信号発生器２は、第１〜第４の固体レ
ーザ３〜６からレーザ光を射出させるためのクロック信
号を発生して、第１〜第４の固体レーザ３〜６へ供給す
る。基準信号発生器２は、第１〜第４の固体レーザ３〜
６へクロック信号を供給することにより、第１〜第４の
固体レーザ３〜６からのレーザ光の射出を制御する。The reference signal generator 2 generates a clock signal for emitting laser light from the first to fourth solid-state lasers 3 to 6 and supplies it to the first to fourth solid-state lasers 3 to 6. . The reference signal generator 2 includes first to fourth solid-state lasers 3 to.
By supplying a clock signal to 6, the emission of laser light from the first to fourth solid-state lasers 3 to 6 is controlled.

【００３４】第１〜第４の固体レーザ３〜６は、レーザ
光をパルス発振する。固体レーザは、半導体を除く結晶
やガラスなどの透明物質を母体材料とし、母体材料中に
希土類イオンや遷移金属イオンなどをドープした固体レ
ーザ材料を、光によって励起してレーザ光を出射する。
固体レーザの例としては、母体材料にガラスを用いてＮ
ｄ^３＋をドープしたガラスレーザや、ルビーにＣｒ^３＋
をドープしたルビーレーザ、イットリウムアルミニウム
ガーネット（ＹＡＧ）にＮｄ^３＋をドープしたＮｄ：Ｙ
ＡＧレーザなどが挙げられる。The first to fourth solid-state lasers 3 to 6 pulse-oscillate the laser light. A solid-state laser uses a transparent material such as a crystal or glass other than a semiconductor as a base material, and a solid-state laser material obtained by doping the base material with rare earth ions or transition metal ions is excited by light to emit laser light.
As an example of a solid-state laser, glass is used as a base material and N
Glass laser doped with d ³⁺ , Cr ^{3+ in} ruby
-Doped ruby laser, yttrium aluminum garnet (YAG) Nd ³⁺ doped Nd: Y
AG laser etc. are mentioned.

【００３５】レーザアニール装置１では、第１〜第４の
固体レーザ３〜６として、Ｑスイッチを備えるＬＤ（la
ser diode）励起Ｎｄ：ＹＡＧレーザを使用している。
ＬＤ励起Ｎｄ：ＹＡＧレーザから射出されたレーザ光
は、図示しない非線形光学結晶により波長変換されて、
波長が３５５ｎｍであり、繰り返し周波数が１０ｋＨｚ
であり、平均出力が１０Ｗであり、パルス当たりのエネ
ルギーが１ｍＪであるレーザ光とされる。当該レーザ光
は、均一照明光学系７へ入射する。In the laser annealing apparatus 1, as the first to fourth solid-state lasers 3 to 6, LDs (la) having a Q switch are used.
ser diode) pumped Nd: YAG laser is used.
The laser light emitted from the LD-excited Nd: YAG laser is wavelength-converted by a non-linear optical crystal (not shown),
Wavelength is 355nm, repetition frequency is 10kHz
And the average output is 10 W and the energy per pulse is 1 mJ. The laser light is incident on the uniform illumination optical system 7.

【００３６】均一照明光学系７は、平行光生成部１０と
照射部１１とを備える。均一照明光学系７は、コリメー
タ、ビームステアリングミラー、フライアイレンズ、及
びコリメータレンズなどにより構成されている。均一照
明光学系７は、第１〜第４のレーザ光源３〜６から射出
された各レーザ光を合成し、当該レーザ光における光軸
に対して垂直な断面の形状を成形するとともに当該断面
のエネルギーを均一化し、且つ当該レーザ光を平行光と
して、回転ステージ９上に載置されたアニール対象物１
２に対して照射する。The uniform illumination optical system 7 comprises a collimated light generation section 10 and an irradiation section 11. The uniform illumination optical system 7 is composed of a collimator, a beam steering mirror, a fly-eye lens, a collimator lens, and the like. The uniform illumination optical system 7 synthesizes the laser lights emitted from the first to fourth laser light sources 3 to 6 to shape the shape of the cross section perpendicular to the optical axis of the laser light, and Annealing target 1 placed on the rotating stage 9 with uniform energy and with the laser light as parallel light.
Irradiate 2

【００３７】平行光生成部１０は、第１〜第４のレーザ
光源３〜６から射出された各レーザ光を合成し、平行光
として射出する。射出されたレーザ光は、照射部１１へ
入射する。The parallel light generator 10 combines the laser lights emitted from the first to fourth laser light sources 3 to 6 and emits them as parallel light. The emitted laser light enters the irradiation unit 11.

【００３８】照射部１１は、ビームステアリングミラー
（図示せず。）が備えられる。照射部１１は、レーザ光
を４５°の角度で反射し、回転ステージ９上に載置され
たアニール対象物に対して照射する。また、照射部１１
は、照射部移動機構８によって、回転ステージ９におけ
る回転方向に対して直交する方向へ移動する。The irradiation unit 11 is provided with a beam steering mirror (not shown). The irradiation unit 11 reflects the laser light at an angle of 45 ° and irradiates the object to be annealed mounted on the rotary stage 9. Also, the irradiation unit 11
Is moved by the irradiation unit moving mechanism 8 in a direction orthogonal to the rotating direction of the rotating stage 9.

【００３９】アモルファスシリコン（以下、ａ−Ｓｉと
称する。）をアニールして多結晶シリコン（以下、ｐ−
Ｓｉと称する。）とするためには、レーザ光のエネルギ
ーを１パルス当たり４００ｍＪ／ｃｍ^２のとする必要が
ある。レーザアニール装置１では、レーザ光源として、
パルス当たりのエネルギーが１ｍＪである固体レーザを
４台使用しているので、本実施の形態において、均一照
明光学系７は、レーザ光の光軸に垂直な断面積を１ｍｍ
^２としている。Amorphous silicon (hereinafter referred to as a-Si) is annealed to obtain polycrystalline silicon (hereinafter referred to as p-
It is referred to as Si. ), It is necessary to set the energy of the laser beam to 400 mJ / cm ² per pulse. In the laser annealing device 1, as a laser light source,
Since four solid-state lasers each having an energy of 1 mJ per pulse are used, in the present embodiment, the uniform illumination optical system 7 has a sectional area of 1 mm perpendicular to the optical axis of the laser light.
²

【００４０】なお、均一照明光学系７は、ビームスプリ
ッタ、アテネータ、リレーレンズなどを備えていても良
い。The uniform illumination optical system 7 may include a beam splitter, an attenuator, a relay lens and the like.

【００４１】照射部移動機構８は、照射部１１を、回転
ステージ９における回転方向に対して直交する方向へ移
動させる。具体的に説明すると、照射部移動機構８は、
照射部１１を、回転ステージ９における中心及び回転ス
テージ９間を一定の速度で平行移動させる。The irradiation unit moving mechanism 8 moves the irradiation unit 11 in a direction orthogonal to the rotation direction of the rotary stage 9. Specifically, the irradiation unit moving mechanism 8 is
The irradiation unit 11 is moved in parallel between the center of the rotary stage 9 and the rotary stage 9 at a constant speed.

【００４２】回転ステージ９は、円形の主面を備えてお
り、当該主面上にａ−Ｓｉなどのアニール対象物１２を
載置する。回転ステージ９の主面は、円心を通過し且つ
主面に対して直交する回転軸を中心として回転可能とさ
れている。回転ステージ９が回転し、且つ照射部１１が
回転ステージ９における中心から回転ステージ９の外周
までの間を平行移動しながらアニール対象物１２に対し
てレーザ光を照射することによって、レーザアニール装
置１は、レーザ光を高速で走査することが容易となる。
また、レーザアニール装置１は、アニール対象物１２の
全面に対して、充分なエネルギーのレーザ光を均一に照
射することが可能となる。The rotary stage 9 has a circular main surface, and an annealing object 12 such as a-Si is placed on the main surface. The main surface of the rotary stage 9 is rotatable around a rotation axis that passes through the circle center and is orthogonal to the main surface. By rotating the rotary stage 9 and irradiating the annealing target 12 with laser light while the irradiation unit 11 translates between the center of the rotary stage 9 and the outer periphery of the rotary stage 9, the laser annealing apparatus 1 Makes it easy to scan the laser light at high speed.
Further, the laser annealing apparatus 1 can uniformly irradiate the entire surface of the annealing target 12 with the laser light having sufficient energy.

【００４３】回転ステージ９上に載置されるアニール対
象物１２の配置としては、例えば、以下に説明する配置
が挙げられる。すなわち、図２（Ａ）に示すように１枚
のアニール対象物１２を回転ステージ９の略中心部に載
置する配置が挙げられる。また、図２（Ｂ）に示すよう
に、回転ステージ９における主面を円心を通過する１本
の線によって２つの領域に分けて各領域に１枚ずつアニ
ール対象物１２を載置することで、主面上に２枚のアニ
ール対象物１２を載置する配置が挙げられる。さらに、
図２（Ｃ）に示すように、回転ステージ９における主面
を円心を通過する２本の線によって４つの領域に分けて
各領域に１枚ずつアニール対象物１２を載置すること
で、主面上に４枚のアニール対象物１２を載置する配置
が挙げられる。さらにまた、図２（Ｄ）に示すように、
回転ステージ９の主面の外周に沿って、６枚のアニール
対象物１２を、それぞれ等間隔となるように載置する配
置が挙げられる。As the arrangement of the annealing object 12 placed on the rotary stage 9, for example, the arrangement described below can be mentioned. That is, as shown in FIG. 2 (A), an arrangement is possible in which one annealing target 12 is placed substantially at the center of the rotary stage 9. Further, as shown in FIG. 2B, the main surface of the rotary stage 9 is divided into two regions by one line passing through the center of the circle, and the annealing target 12 is placed on each region one by one. Then, an arrangement is possible in which two annealing objects 12 are placed on the main surface. further,
As shown in FIG. 2C, the main surface of the rotary stage 9 is divided into four regions by two lines passing through the center of the circle, and one annealing target 12 is placed in each region, An arrangement is possible in which four annealing objects 12 are placed on the main surface. Furthermore, as shown in FIG.
An arrangement is possible in which six annealing objects 12 are placed at equal intervals along the outer circumference of the main surface of the rotary stage 9.

【００４４】また、回転ステージ９は、照射部１１の位
置に応じて回転速度が可変とされている。具体的に説明
すると、回転ステージ９は、照射部１１が円心から離間
するほど回転速度が遅くなる。以下では、回転ステージ
９の回転速度について詳細に説明する。The rotation speed of the rotary stage 9 is variable according to the position of the irradiation unit 11. More specifically, the rotation speed of the rotary stage 9 becomes slower as the irradiation unit 11 moves away from the center of the circle. The rotation speed of the rotary stage 9 will be described in detail below.

【００４５】回転ステージ９が回転しているときには、
円心から離間するに従って主面上の一点の移動速度が速
くなる。また、レーザアニール装置１では、照射部１１
が、回転ステージ９における円心から回転ステージ９の
外周までの間を一定の速度で平行移動しながら、アニー
ル対象物１２に対してレーザ光を照射ている。したがっ
て、回転ステージ９の回転速度を照射部１１の位置に拘
わらず一定とすると、照射部１１がアニール対象物１２
に対してレーザ光を照射する時間は、アニール対象物２
１の円心に近接した位置ほど長くなる。すなわち、回転
ステージ９の回転速度を一定としたときには、レーザア
ニール装置１は、アニール対象物１２の全面に対して均
一なエネルギーのレーザ光を照射することが不可能とな
り、アニール対象物１２を均一にアニールすることが不
可能となる。したがって、回転ステージ９は、照射部１
１が円心から離間するほど回転速度が遅くなるように、
回転速度が可変とされていることが好ましい。When the rotary stage 9 is rotating,
The moving speed of one point on the main surface increases as the distance from the center of the circle increases. Further, in the laser annealing apparatus 1, the irradiation unit 11
However, the annealing target 12 is irradiated with the laser light while moving in parallel at a constant speed from the center of the rotary stage 9 to the outer circumference of the rotary stage 9. Therefore, assuming that the rotation speed of the rotary stage 9 is constant regardless of the position of the irradiation unit 11, the irradiation unit 11 causes the annealing target 12 to rotate.
The time for irradiating the laser light to the annealing object 2
The position closer to the circle center of 1 becomes longer. That is, when the rotation speed of the rotary stage 9 is kept constant, the laser annealing apparatus 1 cannot irradiate the entire surface of the annealing target 12 with laser light of uniform energy, so that the annealing target 12 can be uniformly irradiated. It becomes impossible to anneal. Therefore, the rotary stage 9 includes the irradiation unit 1
The rotation speed becomes slower as 1 moves away from the center of the circle.
It is preferable that the rotation speed is variable.

【００４６】なお、レーザアニール装置１は、回転ステ
ージ９の回転速度を一定とし、且つ照射部１１の移動速
度を照射部１１が円心から離間するほど遅くすることに
よって、アニール対象物１２全面に対して均一なエネル
ギーのレーザ光を照射できる構成としても良い。In the laser annealing apparatus 1, the rotation speed of the rotary stage 9 is kept constant, and the moving speed of the irradiation unit 11 is slowed as the irradiation unit 11 moves away from the center of the circle. It may be configured to be capable of irradiating laser light having uniform energy.

【００４７】レーザアニール装置１の動作は、以下に説
明する通りとなる。The operation of the laser annealing apparatus 1 is as described below.

【００４８】先ず、基準信号発生器２がクロック信号を
発生し、第１〜第４の固体レーザ３〜６へ供給する。First, the reference signal generator 2 generates a clock signal and supplies it to the first to fourth solid state lasers 3 to 6.

【００４９】次に、第１〜第４の固体レーザ３〜６が、
供給されたクロック信号に基づいてそれぞれレーザ光を
射出する。Next, the first to fourth solid-state lasers 3 to 6 are
Laser light is emitted based on the supplied clock signal.

【００５０】また、回転ステージ９は、主面上にアニー
ル対象物１２を載置しており、照射部１１が円心から離
間するに従って回転速度が遅くなるように、回転速度を
変えながら回転している。Further, the rotary stage 9 has an annealing object 12 placed on the main surface thereof, and is rotated while changing the rotational speed so that the rotational speed becomes slower as the irradiation section 11 moves away from the center of the circle. There is.

【００５１】次に、均一照明光学系７が、第１〜第４の
固体レーザ３〜６から射出したレーザ光を合成して、当
該レーザ光における光軸に対して垂直な断面のエネルギ
ーを均一化する。また、照射部１１が、回転ステージ９
における円心から回転ステージ９の外周まで一定の速度
で平行移動しながら、回転ステージ９上のアニール対象
物１２に対してレーザ光を照射する。アニール対象物１
２は、全面に亘って充分なエネルギーのレーザ光が均一
に照射され、均一にアニールされる。Next, the uniform illumination optical system 7 synthesizes the laser lights emitted from the first to fourth solid-state lasers 3 to 6 to make the energy of the cross section of the laser lights perpendicular to the optical axis uniform. Turn into. In addition, the irradiation unit 11 uses the rotary stage 9
The object to be annealed 12 on the rotary stage 9 is irradiated with laser light while moving in parallel from the center of circle to the outer periphery of the rotary stage 9 at a constant speed. Annealing target 1
In No. 2, laser light having sufficient energy is uniformly irradiated over the entire surface and is annealed uniformly.

【００５２】以上説明したように、レーザアニール装置
１では、回転ステージ９が照射部１１が円心から離間す
るに従って回転速度が遅くなるように回転速度を変えな
がら回転している状態で、照射部１１が、回転ステージ
９における円心から回転ステージ９の外周までの間を一
定の速度で平行移動しながら、回転ステージ９上のアニ
ール対象物１２に対してレーザ光を照射している。As described above, in the laser annealing apparatus 1, the irradiation stage 11 is rotated while the rotation stage 9 is rotating while changing the rotation speed so that the rotation speed becomes slower as the irradiation part 11 moves away from the center of the circle. However, the object to be annealed 12 on the rotary stage 9 is irradiated with laser light while moving in parallel at a constant speed from the center of the rotary stage 9 to the outer periphery of the rotary stage 9.

【００５３】すなわち、レーザアニール装置１では、レ
ーザ光を高速で走査することが容易となる。したがっ
て、当該レーザアニール装置１は、射出されるレーザ光
のエネルギーが安定であるものの単位時間当たりに射出
されるレーザ光のエネルギーが小さい固体レーザをレー
ザ光源として採用したときにも、レーザ光を、光軸に垂
直な断面の面積を小さくして高速で走査することによっ
て、アニール対象物１２の全面に対してレーザ光を均一
に照射することが容易となる。すなわち、レーザアニー
ル装置１によれば、アニール対象物１２全面に対して充
分なエネルギーのレーザ光を均一に照射し、アニール対
象物１２全面を均一にアニールすることが可能となる。That is, in the laser annealing apparatus 1, it becomes easy to scan the laser light at high speed. Therefore, when the laser annealing apparatus 1 employs a solid-state laser in which the energy of the emitted laser light is stable but the energy of the laser light emitted per unit time is small as the laser light source, By reducing the area of the cross section perpendicular to the optical axis and scanning at a high speed, it becomes easy to uniformly irradiate the entire surface of the annealing target 12 with the laser light. That is, according to the laser annealing apparatus 1, it becomes possible to uniformly irradiate the entire surface of the annealing target 12 with the laser beam having sufficient energy and uniformly anneal the entire surface of the annealing target 12.

【００５４】また、レーザアニール装置１は、照射部１
１の移動速度及び回転ステージ９の回転速度を変えるこ
とにより、レーザ光を走査する速度を容易に変えること
が可能となる。Further, the laser annealing apparatus 1 includes the irradiation unit 1
By changing the moving speed of No. 1 and the rotating speed of the rotary stage 9, it becomes possible to easily change the speed of scanning the laser light.

【００５５】さらに、レーザアニール装置１は、レーザ
光を高速で走査することが容易となるために、アニール
対象物１２を載置する回転ステージ９の位置を移動させ
ることなく、アニール対象物１２の全面に対してレーザ
光を照射することが可能となる。したがって、レーザア
ニール装置１は、回転ステージ９の移動位置を確保する
必要性がなくなるために、小型化が容易となる。Further, in the laser annealing apparatus 1, since it becomes easy to scan the laser light at a high speed, the annealing target 12 can be moved without moving the position of the rotary stage 9 on which the annealing target 12 is placed. It is possible to irradiate the entire surface with laser light. Therefore, the laser annealing apparatus 1 does not need to secure the moving position of the rotary stage 9 and thus can be easily downsized.

【００５６】さらにまた、レーザアニール装置１は、レ
ーザ光を高速で走査することが容易となるために、アニ
ール対象物１２に対して照射するレーザ光の光軸に垂直
な断面を、例えば０．４ｍｍ×２００ｍｍの線状とする
必要性がなくなり、例えば１ｍｍ^２などの小さい面積と
することが可能となる。したがって、レーザアニール装
置１では、均一照明光学系７を小型化することが容易と
なる。すなわち、レーザアニール装置１は、小型化が容
易となる。Furthermore, since the laser annealing apparatus 1 can easily scan the laser light at a high speed, a cross section perpendicular to the optical axis of the laser light with which the annealing target 12 is irradiated is, for example, 0. There is no need to make a linear shape of 4 mm × 200 mm, and it is possible to make a small area such as 1 mm ² . Therefore, in the laser annealing apparatus 1, the uniform illumination optical system 7 can be easily downsized. That is, the laser annealing apparatus 1 can be easily downsized.

【００５７】さらにまた、レーザアニール装置１は、回
転ステージ９上に複数のアニール対象物１２を載置し
て、各アニール対象物１２に対して充分なエネルギーの
レーザ光を均一に照射することが可能となる。すなわ
ち、レーザアニール装置１によれば、複数のアニール対
象物１２を一度にアニールすることが可能となる。した
がって、レーザアニール装置１は、アニールによる生成
物の生産性を向上させることが可能となる。Furthermore, the laser annealing apparatus 1 can place a plurality of annealing objects 12 on the rotating stage 9 and uniformly irradiate each annealing object 12 with laser light of sufficient energy. It will be possible. That is, according to the laser annealing apparatus 1, it is possible to anneal a plurality of annealing objects 12 at once. Therefore, the laser annealing apparatus 1 can improve the productivity of products produced by annealing.

【００５８】なお、本発明を適用したレーザアニール装
置では、レーザ光源として、固体レーザの代わりに半導
体レーザを使用しても良い。In the laser annealing apparatus to which the present invention is applied, a semiconductor laser may be used as the laser light source instead of the solid-state laser.

【００５９】以上説明したレーザアニール装置１は、例
えば、ボトムゲート構造を有する薄膜トランジスタ（ボ
トムゲート型ＴＦＴ）の製造に使用される。以下では、
レーザアニール装置１を使用してボトムゲート型ＴＦＴ
の製造する方法について説明する。The laser annealing apparatus 1 described above is used, for example, for manufacturing a thin film transistor (bottom gate type TFT) having a bottom gate structure. Below,
Bottom gate type TFT using the laser annealing device 1
A method for manufacturing the above will be described.

【００６０】最初に、ボトムゲート型ＴＦＴの構成につ
いて説明する。図３に示すように、ボトムゲート型ＴＦ
Ｔ２０は、ガラス基板２１上に、ゲート電極２２、第１
のゲート絶縁膜２３、第２のゲート絶縁膜２４、チャネ
ル層２５、ストッパ２６、第１の層間絶縁膜２７、第２
の層間絶縁膜２８、配線２９、平坦化膜３０、透明電極
膜３１が積層されて構成される。First, the structure of the bottom gate type TFT will be described. As shown in FIG. 3, bottom gate type TF
T20 includes a glass substrate 21, a gate electrode 22, and a first electrode.
Gate insulating film 23, second gate insulating film 24, channel layer 25, stopper 26, first interlayer insulating film 27, second
The interlayer insulating film 28, the wiring 29, the flattening film 30, and the transparent electrode film 31 are laminated.

【００６１】また、ボトムゲート型ＴＦＴ２０の製造方
法は、以下の通りとなる。The method of manufacturing the bottom gate type TFT 20 is as follows.

【００６２】先ず、例えば膜厚が０．７ｍｍであるガラ
ス基板２１上に、例えばＭｏ薄膜を膜厚が５０〜３００
ｎｍとなるように成膜し、当該Ｍｏ薄膜に対して異方性
エッチングによってパターニングすることで、ゲート電
極２２を作製する。First, for example, a Mo thin film having a thickness of 50 to 300 is formed on the glass substrate 21 having a thickness of 0.7 mm.
The gate electrode 22 is manufactured by forming a film having a thickness of nm and patterning the Mo thin film by anisotropic etching.

【００６３】次に、ゲート電極２２上に、例えばＳｉＮ
_ｘ薄膜を膜厚が５０ｎｍとなるように成膜することによ
って、第１のゲート絶縁膜２３を形成する。Then, for example, SiN is formed on the gate electrode 22.
The first gate insulating film 23 is formed by forming the _x thin film so as to have a film thickness of 50 nm.

【００６４】次に、第１のゲート絶縁膜２３上に、例え
ば第１のＳｉＯ_２薄膜を膜厚が２００ｎｍとなるように
成膜することによって、第２のゲート絶縁膜２４を形成
する。Next, the second gate insulating film 24 is formed on the first gate insulating film 23 by forming, for example, a first SiO ₂ thin film so as to have a film thickness of 200 nm.

【００６５】次に、第２のゲート絶縁膜２４上に、チャ
ネル層２５を形成する。チャネル層２５を形成する方法
は、以下に説明する通りとなる。先ず、ＬＰＣＶＤ（Lo
w Pressure Chemical Vapor Deposition）法等によっ
て、第２のゲート絶縁膜２４上に、ａ−Ｓｉ薄膜を例え
ば膜厚が３０〜８０ｎｍとなるように成膜する。そし
て、ａ−Ｓｉ薄膜が成膜されたガラス基板２１を、回転
ステージ９上に載置する。そして、回転ステージ９が照
射部１１が円心から離間するに従って回転速度が遅くな
るように回転するとともに、照射部１１が回転ステージ
９の円心から外周へ平行移動しながらａ−Ｓｉ薄膜に対
してレーザ光を照射する。ａ−Ｓｉ薄膜は、レーザ光が
照射されることによってアニールされ、ｐ−Ｓｉ薄膜へ
変化する。また、ｐ−Ｓｉ薄膜に対するイオンドーピン
グを、最終的にストッパ２６となるＳｉＯ_２薄膜を形成
した後に行う。ＳｉＯ_２薄膜を形成した後にイオンドー
ピングを行うことにより、ソース／ドレイン領域にのみ
不純物がイオンドーピングされ、チャネル層２５とな
る。なお、最終的にストッパ２６となるＳｉＯ_２薄膜
は、Ｍｏ薄膜を異方性エッチングしたときに用いたマス
クなどを用いて、膜厚が例えば２００ｎｍとなるように
成膜される。Next, the channel layer 25 is formed on the second gate insulating film 24. The method of forming the channel layer 25 is as described below. First, LPCVD (Lo
An a-Si thin film is formed on the second gate insulating film 24 by, for example, w Pressure Chemical Vapor Deposition) so as to have a film thickness of 30 to 80 nm. Then, the glass substrate 21 on which the a-Si thin film is formed is placed on the rotary stage 9. Then, the rotary stage 9 rotates so that the rotation speed becomes slower as the irradiation unit 11 moves away from the circle center, and the irradiation unit 11 moves in parallel from the circle center of the rotary stage 9 to the outer circumference, and the laser is applied to the a-Si thin film. Irradiate with light. The a-Si thin film is annealed by being irradiated with laser light, and changes into a p-Si thin film. Ion doping is performed on the p-Si thin film after the SiO ₂ thin film that will eventually serve as the stopper 26 is formed. By performing ion doping after forming the SiO ₂ thin film, impurities are ion-doped only in the source / drain regions to form the channel layer 25. The SiO ₂ thin film that finally becomes the stopper 26 is formed to have a film thickness of, for example, 200 nm by using the mask used when anisotropically etching the Mo thin film.

【００６６】次に、チャネル層２５及びストッパ２６上
に、例えばＳｉＮ_ｘ薄膜を膜厚が３００ｎｍとなるよう
に成膜することによって、第１の層間絶縁膜２７を形成
する。Next, a first interlayer insulating film 27 is formed on the channel layer 25 and the stopper 26 by depositing, for example, a SiN _x thin film so as to have a film thickness of 300 nm.

【００６７】次に、第１の層間絶縁膜２７上に、例えば
ＳｉＯ_２薄膜を膜厚が１５０ｎｍとなるように成膜する
ことによって、第２の層間絶縁膜２８を形成する。Next, a second interlayer insulating film 28 is formed on the first interlayer insulating film 27 by depositing, for example, a SiO ₂ thin film so as to have a film thickness of 150 nm.

【００６８】次に、第１の層間絶縁膜２７及び第２の層
間絶縁膜２８にコンタクトホールを穿設し、チャネル層
２５を露呈させる。コンタクトホールは、チャネル層２
５のソース／ドレイン領域に対応する位置に穿設され
る。Next, contact holes are formed in the first interlayer insulating film 27 and the second interlayer insulating film 28 to expose the channel layer 25. The contact hole is the channel layer 2
5 are formed at positions corresponding to the source / drain regions.

【００６９】そして、コンタクトホールに、例えばＡｌ
及びＴｉを成膜することにより、配線２９を形成する。
配線２９によって、コンタクトホールを介してチャネル
層２５に形成された各トランジスタのソース／ドレイン
領域が接続され、所定のトランジスタ回路が形成され
る。Then, in the contact hole, for example, Al
The wiring 29 is formed by depositing Ti and Ti.
The wiring 29 connects the source / drain regions of the transistors formed in the channel layer 25 through the contact holes to form a predetermined transistor circuit.

【００７０】次に、例えばＨＲＣを膜厚が２〜３μｍと
なるように成膜することにより平坦化層３０を形成す
る。Next, the flattening layer 30 is formed by depositing, for example, HRC to a film thickness of 2 to 3 μm.

【００７１】次に、平坦化層３０にコンタクトホールを
穿設する。そして、例えばＩＴＯなどの透明導電材料に
よって、透明導電膜３１を形成する。透明導電膜３１
は、配線２９とボトムゲート型ＴＦＴ２０の外部に存在
する外部素子や外部配線とを接続するための導電線とな
る。Next, a contact hole is formed in the flattening layer 30. Then, the transparent conductive film 31 is formed of a transparent conductive material such as ITO. Transparent conductive film 31
Is a conductive line for connecting the wiring 29 to an external element existing outside the bottom gate TFT 20 or an external wiring.

【００７２】以上説明したように、本発明を適用したボ
トムゲート型ＴＦＴ２０の製造方法は、ａ−Ｓｉ薄膜に
対して、主面に対して直交する回転軸を中心として回転
させながらレーザ光を照射することによってアニールを
施して、ａ−Ｓｉ薄膜をｐ−Ｓｉ薄膜へ変化させる工程
を有している。As described above, according to the method of manufacturing the bottom gate type TFT 20 to which the present invention is applied, the a-Si thin film is irradiated with the laser beam while rotating about the rotation axis orthogonal to the main surface. By doing so, annealing is performed to change the a-Si thin film into a p-Si thin film.

【００７３】すなわち、本発明を適用したボトムゲート
型ＴＦＴ２０の製造方法によれば、ａ−Ｓｉ薄膜全面に
対して充分なエネルギーのレーザ光を均一に照射し、全
面が均一にアニールされたｐ−Ｓｉ薄膜を得ることが可
能となる。したがって、当該製造方法によって製造され
たｐ−Ｓｉ薄膜は、結晶が同心円上に配列しており、粒
径が充分に大きく、電子やホールの移動度が高いものと
なる。したがって、本発明を適用したボトムゲート型Ｔ
ＦＴ２０の製造方法によれば、低消費電力であり且つ動
作が高速なボトムゲート型ＴＦＴ２０を得ることが可能
となる。That is, according to the method of manufacturing the bottom gate type TFT 20 to which the present invention is applied, the p-type is obtained by uniformly irradiating the entire surface of the a-Si thin film with laser light of sufficient energy and uniformly annealing the entire surface. It is possible to obtain a Si thin film. Therefore, in the p-Si thin film manufactured by the manufacturing method, the crystals are arranged concentrically, the grain size is sufficiently large, and the mobility of electrons and holes is high. Therefore, the bottom gate type T to which the present invention is applied
According to the method of manufacturing the FT 20, it is possible to obtain the bottom gate type TFT 20 which consumes low power and operates at high speed.

【００７４】また、以上説明したように、本発明を適用
したボトムゲート型ＴＦＴ２０は、ａ−Ｓｉ薄膜の主面
に対して直交する回転軸を中心として回転しながら、当
該ａ−Ｓｉ薄膜に対してレーザ光を照射することによっ
て、全面に対して充分なエネルギーのレーザ光が均一に
照射され、全面が均一にアニールされたｐ−Ｓｉ薄膜を
得ることが可能となる。Further, as described above, the bottom gate type TFT 20 to which the present invention is applied is rotated about the rotation axis orthogonal to the main surface of the a-Si thin film while By irradiating the laser beam with the laser beam, the entire surface is uniformly irradiated with the laser beam with sufficient energy, and it is possible to obtain a p-Si thin film in which the entire surface is uniformly annealed.

【００７５】すなわち、本発明を適用したボトムゲート
型ＴＦＴ２０は、結晶が同心円上に配列しており、結晶
粒径が充分に大きく、電子やホールの移動度が高いｐ−
Ｓｉ薄膜に対して不純物がイオンドーピングされたチャ
ネル層２５を備えている。したがって、本発明を適用し
たボトムゲート型ＴＦＴ２０は、低消費電力であり且つ
動作が高速なものとなる。That is, in the bottom gate type TFT 20 to which the present invention is applied, the crystals are arranged in concentric circles, the crystal grain size is sufficiently large, and the mobility of electrons and holes is high.
The Si thin film includes a channel layer 25 in which impurities are ion-doped. Therefore, the bottom gate type TFT 20 to which the present invention is applied has low power consumption and high speed operation.

【００７６】第２の実施の形態 以下では、本発明の第２の実施の形態について、図面を
参照しながら詳細に説明する。なお、本実施の形態で
は、レーザアニール装置１と同一な要素については同一
の符号を付し、詳細な説明を省略する。 Second Embodiment Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In this embodiment, the same elements as those of the laser annealing apparatus 1 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【００７７】図４に示すように、レーザアニール装置６
０は、基準信号発生器２と、第１〜第４の固体レーザ３
〜６と、均一照明光学系７と、照射部移動機構８と、回
転ステージ９と、アニール対象物移動機構６１とを備え
る。レーザアニール装置６０においては、アニール対象
物１２は、アニール対象物移動機構６１上に載置され
る。As shown in FIG. 4, the laser annealing device 6 is used.
0 is the reference signal generator 2 and the first to fourth solid-state lasers 3
6 to 6, a uniform illumination optical system 7, an irradiation unit moving mechanism 8, a rotating stage 9, and an annealing object moving mechanism 61. In the laser annealing device 60, the annealing target 12 is placed on the annealing target moving mechanism 61.

【００７８】アニール対象物移動機構６１は、アニール
対象物１２を載置して、回転ステージ９の回転方向に対
して直交する方向へ移動させる。具体的に説明すると、
アニール対象物移動機構６１は、回転ステージ９の円心
及び外周間を移動し、照射部１１に対するアニール対象
物１２の位置を変化させる。The annealing object moving mechanism 61 places the annealing object 12 and moves it in a direction orthogonal to the rotation direction of the rotary stage 9. Specifically,
The annealing target moving mechanism 61 moves between the circle center and the outer circumference of the rotary stage 9 to change the position of the annealing target 12 with respect to the irradiation unit 11.

【００７９】レーザアニール装置６０の動作は、以下に
説明する通りとなる。The operation of the laser annealing apparatus 60 is as described below.

【００８０】先ず、基準信号発生器２がクロック信号を
発生し、第１〜第４の固体レーザ３〜６へ供給する。First, the reference signal generator 2 generates a clock signal and supplies it to the first to fourth solid-state lasers 3 to 6.

【００８１】次に、第１〜第４の固体レーザ３〜６が、
供給されたクロック信号に基づいてそれぞれレーザ光を
射出する。Next, the first to fourth solid-state lasers 3 to 6 are
Laser light is emitted based on the supplied clock signal.

【００８２】また、回転ステージ９は、主面上にアニー
ル対象物１２を載置しており、照射部１１が円心から離
間するに従って回転速度が遅くなるように、回転速度を
変えながら回転している。Further, the rotary stage 9 has the annealing object 12 placed on the main surface thereof, and is rotated while changing the rotation speed so that the rotation speed becomes slower as the irradiation unit 11 is separated from the center of the circle. There is.

【００８３】次に、図５に示すように、照射部１１が停
止しておりアニール対象物１２に対してレーザ光を照射
している状態で、アニール対象物移動機構６１が回転ス
テージ９の外周から円心まで移動する。アニール対象物
移動機構６１が回転ステージ９の外周から円心まで移動
することにより、アニール対象物１２における円心側の
半分に対して、レーザ光が照射される。Next, as shown in FIG. 5, while the irradiation unit 11 is stopped and the annealing target 12 is being irradiated with the laser beam, the annealing target moving mechanism 61 moves the outer periphery of the rotary stage 9. From to the center of the circle. By moving the annealing object moving mechanism 61 from the outer circumference of the rotary stage 9 to the circular center, the half of the annealing object 12 on the circular center side is irradiated with the laser light.

【００８４】次に、図６に示すように、アニール対象物
移動機構６１が停止している状態で、照射部１１が回転
ステージ９の円心から外周まで移動する。照射部１１が
回転ステージ９の円心から外周まで平行移動することに
より、アニール対象物１２における外周側の半分に対し
て、レーザ光が照射される。Next, as shown in FIG. 6, the irradiation unit 11 moves from the center of the rotary stage 9 to the outer circumference while the annealing object moving mechanism 61 is stopped. By the irradiation unit 11 moving in parallel from the center of the rotary stage 9 to the outer circumference, the outer half of the annealing target 12 is irradiated with the laser light.

【００８５】なお、図５及び図６では、基準信号発生器
２、第１〜第４のレーザ光源３〜６、照射部移動機構
８、平行光生成部１０の図示を省略している。5 and 6, the reference signal generator 2, the first to fourth laser light sources 3 to 6, the irradiation unit moving mechanism 8 and the parallel light generating unit 10 are not shown.

【００８６】以上説明したように、レーザアニール装置
６０によれば、アニール対象物移動機構６１を備えるこ
とにより、均一にレーザ光を照射することが困難である
回転ステージ９の円心部分を使用することなく、アニー
ル対象物１２の全面に対して均一なエネルギーのレーザ
光を均一に照射し、アニール対象物１２の全面を均一に
アニールすることが可能となる。すなわち、レーザアニ
ール装置６０によれば、アニール対象物１２をより均一
にアニールすることが可能となる。As described above, according to the laser annealing apparatus 60, by providing the annealing object moving mechanism 61, the circular center portion of the rotary stage 9 where it is difficult to uniformly irradiate the laser beam is used. It is possible to uniformly irradiate the entire surface of the annealing target 12 with the laser light of uniform energy, and uniformly anneal the entire surface of the annealing target 12. That is, according to the laser annealing apparatus 60, the annealing target 12 can be annealed more uniformly.

【００８７】第３の実施の形態 以下では、本発明の第３の実施の形態について、図面を
参照しながら詳細に説明する。なお、本実施の形態で
は、レーザアニール装置１と同一な要素については同一
の符号を付し、詳細な説明を省略する。 Third Embodiment Hereinafter, a third embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In this embodiment, the same elements as those of the laser annealing apparatus 1 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【００８８】図７に示すように、レーザアニール装置７
０は、第１の連続発振固体レーザ７１と、第２の連続発
振固体レーザ７２と、第３の連続発振固体レーザ７３
と、第４の連続発振固体レーザ７４（以下、総称すると
きには、第１〜第４の連続発振固体レーザ７１〜７４と
称する。）と、均一照明光学系７５と、光シャッタ７６
と、照射部移動機構８と、回転ステージ９とを備える。As shown in FIG. 7, the laser annealing apparatus 7 is used.
0 is the first continuous-wave solid-state laser 71, the second continuous-wave solid-state laser 72, and the third continuous-wave solid-state laser 73.
A fourth continuous-wave solid-state laser 74 (hereinafter collectively referred to as first to fourth continuous-wave solid-state lasers 71 to 74), a uniform illumination optical system 75, and an optical shutter 76.
The irradiation unit moving mechanism 8 and the rotation stage 9 are provided.

【００８９】第１〜第４の連続発振固体レーザ７１〜７
４は、レーザ光を連続発振する。レーザ光を連続発振す
る固体レーザとしては、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ、ＹＶＯ_４
にＮｄをドープしたＮｄ：ＹＶＯ_４レーザなどが挙げら
れる。First to fourth continuous wave solid state lasers 71 to 7
4 continuously oscillates the laser light. As a solid-state laser that continuously oscillates laser light, Nd: YAG laser, YVO ₄
An Nd: YVO ₄ laser in which Nd is doped is used.

【００９０】均一照明光学系７５は、平行光生成部１
０、照射部１１、並びに光シャッタ７６とから構成され
る。The uniform illumination optical system 75 includes the parallel light generator 1.
0, the irradiation unit 11, and the optical shutter 76.

【００９１】光シャッタ７６は、照射部１１からのレー
ザ光の射出を制御する。光シャッタ７６が閉まることに
よって、平行光生成部１０から射出されたレーザ光の進
行は止まる。すなわち、光シャッタ７６が閉まることに
よって、照射部１１からのレーザ光の射出を止めること
が可能となる。したがって、光シャッタ７６が閉まるこ
とにより、例えばアニール対象物１２が載置されていな
い回転ステージ９上にレーザ光が照射されて、回転ステ
ージ９が損傷することなどを防ぐことが可能となる。The optical shutter 76 controls the emission of laser light from the irradiation section 11. When the optical shutter 76 is closed, the progress of the laser light emitted from the parallel light generation unit 10 is stopped. That is, by closing the optical shutter 76, it becomes possible to stop the emission of the laser light from the irradiation unit 11. Therefore, by closing the optical shutter 76, it is possible to prevent the rotary stage 9 from being damaged, for example, by irradiating the rotary stage 9 on which the annealing target 12 is not mounted with the laser light.

【００９２】以上説明したレーザアニール装置７０の動
作は、以下に説明する通りとなる。The operation of the laser annealing apparatus 70 described above is as described below.

【００９３】先ず、第１〜第４の連続発振固体レーザ７
１〜７４が、レーザ光を連続発振する。First, the first to fourth continuous wave solid state lasers 7
1 to 74 continuously oscillate the laser light.

【００９４】次に、図示しない制御装置が、アニール対
象物１２の位置を判断する。制御装置は、アニール対象
物１２が照射部１１の下にあるときには光シャッタ７６
を開け、アニール対象物１２が照射部１１の下にないと
きには光シャッタ７６を閉める。Next, the control device (not shown) determines the position of the annealing object 12. The control device controls the optical shutter 76 when the annealing target 12 is below the irradiation unit 11.
And the optical shutter 76 is closed when the object to be annealed 12 is not under the irradiation unit 11.

【００９５】また、回転ステージ９は、主面上にアニー
ル対象物１２を載置しており、照射部１１が円心から離
間するに従って回転速度が遅くなるように、回転速度を
変えながら回転している。Further, the rotating stage 9 has the annealing object 12 placed on the main surface thereof, and is rotated while changing the rotating speed so that the rotating speed becomes slower as the irradiation unit 11 moves away from the center of the circle. There is.

【００９６】次に、均一照明光学系７５が、第１〜第４
の固体レーザ３〜６から射出したレーザ光を合成して、
当該レーザ光における光軸に対して垂直な断面のエネル
ギーを均一化する。また、光シャッタ７６が開いている
ときには、照射部１１が、回転ステージ９における円心
から回転ステージ９の外周まで、一定の速度で平行移動
しながら、回転ステージ９上のアニール対象物１２に対
して、レーザ光を照射する。アニール対象物１２は、全
面に亘って充分なエネルギーのレーザ光が均一に照射さ
れ、均一にアニールされる。Next, the uniform illumination optical system 75 has the first to fourth
Laser light emitted from the solid-state lasers 3 to 6 of
The energy of the cross section of the laser beam perpendicular to the optical axis is made uniform. When the optical shutter 76 is open, the irradiation unit 11 moves parallel to the annealing target 12 on the rotary stage 9 from the center of the rotary stage 9 to the outer periphery of the rotary stage 9 in parallel at a constant speed. , Irradiate laser light. The object 12 to be annealed is uniformly irradiated with laser light having sufficient energy over the entire surface, and is annealed uniformly.

【００９７】なお、本発明を適用したレーザアニール装
置においては、レーザ光源として、レーザ光を連続発振
する半導体レーザを使用しても良い。In the laser annealing apparatus to which the present invention is applied, a semiconductor laser that continuously oscillates laser light may be used as the laser light source.

【００９８】第４の実施の形態 以下では、本発明の第４の実施の形態について、図面を
参照しながら詳細に説明する。なお、本実施の形態で
は、レーザアニール装置１と同一な要素については同一
の符号を付し、詳細な説明を省略する。 Fourth Embodiment Hereinafter, a fourth embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In this embodiment, the same elements as those of the laser annealing apparatus 1 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【００９９】図８に示すように、レーザアニール装置８
０は、基準信号発生器８１と、固体レーザ８２及び均一
照明光学系８３が一体化した光源光学系一体化部８４
と、一体化部移動機構８５と、回転ステージ９とを備え
る。As shown in FIG. 8, the laser annealing device 8 is used.
Reference numeral 0 indicates a light source optical system integration unit 84 in which the reference signal generator 81, the solid-state laser 82 and the uniform illumination optical system 83 are integrated.
And an integrated part moving mechanism 85 and a rotary stage 9.

【０１００】基準信号発生器８１は、固体レーザ８２か
らレーザ光を射出させるためのクロック信号を発生し
て、固体レーザ８２へ供給する。基準信号発生器８１
は、クロック信号を固体レーザ８２へ供給することによ
り、固体レーザ８２からのレーザ光の射出を制御する。The reference signal generator 81 generates a clock signal for emitting laser light from the solid-state laser 82 and supplies it to the solid-state laser 82. Reference signal generator 81
Supplies a clock signal to the solid-state laser 82 to control the emission of laser light from the solid-state laser 82.

【０１０１】固体レーザ８２は、レーザ光をパルス発振
する。固体レーザ８２としては、例えば第１の実施の形
態で説明した第１〜第４の固体レーザ３〜６と同じもの
を使用できる。固体レーザ８２としては、小型で動かし
易いものを使用することが好ましい。The solid-state laser 82 pulsates the laser light. As the solid-state laser 82, for example, the same ones as the first to fourth solid-state lasers 3 to 6 described in the first embodiment can be used. As the solid-state laser 82, it is preferable to use one that is small and easy to move.

【０１０２】均一照明光学系８３は、コリメータ、ビー
ムステアリングミラー、フライアイレンズ、コリメータ
レンズなどにより構成されている。均一照明光学系８３
は、固体レーザ８２から射出されたレーザ光における光
軸に対して垂直な断面の形状を成形するとともに当該断
面のエネルギーを均一化し、且つ当該レーザ光を平行光
として、回転ステージ９上に載置されたアニール対象物
１２に対して照射する。なお、均一照明光学系８３は、
ビームスプリッタ、アテネータ、リレーレンズなどを備
えていても良い。The uniform illumination optical system 83 is composed of a collimator, a beam steering mirror, a fly-eye lens, a collimator lens and the like. Uniform illumination optical system 83
Is shaped on the cross section of the laser light emitted from the solid-state laser 82 perpendicular to the optical axis, the energy of the cross section is made uniform, and the laser light is placed on the rotary stage 9 as parallel light. The annealed object 12 thus irradiated is irradiated. The uniform illumination optical system 83
A beam splitter, an attenuator, a relay lens, etc. may be provided.

【０１０３】一体化部移動機構８５は、光源光学系一体
化部８２を、回転ステージ９の回転方向に対して直交す
る方向へ移動する。具体的に説明すると、光源光学系一
体化部８２は、一体化部移動機構８５によって、回転ス
テージ９の円心及び外周までの間を平行移動し、照射部
１１に対するアニール対象物１２の位置を変化させる。The integrated portion moving mechanism 85 moves the light source optical system integrated portion 82 in a direction orthogonal to the rotation direction of the rotary stage 9. More specifically, the light source optical system integrated section 82 is moved in parallel by the integrated section moving mechanism 85 between the circular center and the outer circumference of the rotary stage 9 to move the position of the annealing target 12 with respect to the irradiation section 11. Change.

【０１０４】以上説明したレーザアニール装置８０の動
作は、以下に説明する通りとなる。The operation of the laser annealing apparatus 80 described above is as described below.

【０１０５】先ず、基準信号発生器８１がクロック信号
を発生し、固体レーザ８２へ供給する。First, the reference signal generator 81 generates a clock signal and supplies it to the solid-state laser 82.

【０１０６】次に、固体レーザ８２が、供給されたクロ
ック信号に基づいてそれぞれレーザ光を射出する。Then, the solid-state laser 82 emits laser light based on the supplied clock signal.

【０１０７】また、回転ステージ９は、主面上にアニー
ル対象物１２を載置しており、照射部１１が円心から離
間するに従って回転速度が遅くなるように、回転速度を
変えながら回転している。Further, the rotating stage 9 has an object to be annealed 12 placed on the main surface thereof, and is rotated while changing the rotating speed so that the rotating speed becomes slower as the irradiation unit 11 moves away from the center of the circle. There is.

【０１０８】次に、均一照明光学系８３が、固体レーザ
８２から射出したレーザ光を合成して、当該レーザ光に
おける光軸に対して垂直な断面のエネルギーを均一化す
るとともに、回転ステージ９における円心から回転ステ
ージ９の外周まで、一定の速度で平行移動しながら、回
転ステージ９上のアニール対象物１２に対して、レーザ
光を照射する。アニール対象物１２は、全面に亘って充
分なエネルギーのレーザ光が均一に照射され、均一にア
ニールされる。Next, the uniform illumination optical system 83 synthesizes the laser light emitted from the solid-state laser 82 to homogenize the energy of the cross section of the laser light perpendicular to the optical axis, and at the same time, in the rotary stage 9. The annealing target 12 on the rotary stage 9 is irradiated with laser light while moving in parallel from the center of the circle to the outer periphery of the rotary stage 9 at a constant speed. The object 12 to be annealed is uniformly irradiated with laser light having sufficient energy over the entire surface, and is annealed uniformly.

【０１０９】以上説明したレーザアニール装置８０は、
固体レーザ８２と均一照明光学系８３とが一体化されて
いる。したがって、レーザアニール装置８０は、小型化
が容易となる。The laser annealing apparatus 80 described above is
The solid-state laser 82 and the uniform illumination optical system 83 are integrated. Therefore, the laser annealing apparatus 80 can be easily downsized.

【０１１０】なお、本実施の形態では、レーザアニール
装置に備える光源光学系一体化部の数を１つとしている
が、レーザアニール装置に備える光源光学系一体化部の
数は複数としても良い。In the present embodiment, the number of the light source optical system integrated parts provided in the laser annealing device is one, but the number of the light source optical system integrated parts provided in the laser annealing device may be plural.

【０１１１】また、本発明を適用したレーザアニール装
置においては、レーザ光源として半導体レーザを使用し
ても良い。In the laser annealing apparatus to which the present invention is applied, a semiconductor laser may be used as the laser light source.

【０１１２】第５の実施の形態 以下では、本発明の第５の実施の形態について、図面を
参照しながら詳細に説明する。なお、本実施の形態で
は、レーザアニール装置１と同一な要素については同一
の符号を付し、詳細な説明を省略する。 Fifth Embodiment Hereinafter, a fifth embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In this embodiment, the same elements as those of the laser annealing apparatus 1 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【０１１３】図９に示すように、レーザアニール装置９
０は、基準信号発生器９１と、第１の固体レーザ９２
と、第２の固体レーザ９３と、第３の固体レーザ９４
（以下、総称するときには、第１〜第３の固体レーザ９
２〜９４と称する。）と、第１の均一照明光学系９５
と、第２の均一照明光学系９６と、第３の均一照明光学
系９７（以下、総称するときには、第１〜第３の均一照
明光学系９５〜９７と称する。）と、回転ステージ９
と、回転ステージ移動機構９８とを備える。As shown in FIG. 9, the laser annealing apparatus 9 is used.
0 is the reference signal generator 91 and the first solid-state laser 92.
A second solid-state laser 93 and a third solid-state laser 94
(Hereinafter, when collectively referred to, first to third solid-state lasers 9
2 to 94. ) And the first uniform illumination optical system 95
A second uniform illumination optical system 96, a third uniform illumination optical system 97 (hereinafter collectively referred to as first to third uniform illumination optical systems 95 to 97), and a rotary stage 9.
And a rotary stage moving mechanism 98.

【０１１４】なお、第１〜第３の固体レーザ９２〜９４
についての詳細な説明は、第１の実施の形態における第
１〜第４の固体レーザ３〜６についての説明を援用す
る。The first to third solid state lasers 92 to 94 are used.
For the detailed description of the above, the description of the first to fourth solid-state lasers 3 to 6 in the first embodiment is cited.

【０１１５】基準信号発生器９１は、第１〜第３の固体
レーザ９２〜９４からレーザ光を射出させるためのクロ
ック信号を発生して、第１〜第３の固体レーザ９２〜９
４へ供給する。基準信号発生器９１は、クロック信号を
第１〜第３の固体レーザ９２〜９４へ供給することによ
り、第１〜第３の固体レーザ９２〜９４からのレーザ光
の射出を制御する。The reference signal generator 91 generates a clock signal for emitting a laser beam from each of the first to third solid-state lasers 92 to 94, and the first to third solid-state lasers 92 to 9 are generated.
Supply to 4. The reference signal generator 91 controls the emission of laser light from the first to third solid-state lasers 92 to 94 by supplying the clock signal to the first to third solid-state lasers 92 to 94.

【０１１６】第１〜第３の均一照明光学系９５〜９７
は、コリメータ、ビームステアリングミラー、フライア
イレンズ、コリメータレンズなどにより構成されてい
る。また、第１〜第３の均一照明光学系９５〜９７は、
ビームスプリッタ、アテネータ、リレーレンズなどを備
えていても良い。First to third uniform illumination optical systems 95 to 97
Is composed of a collimator, a beam steering mirror, a fly-eye lens, a collimator lens, and the like. In addition, the first to third uniform illumination optical systems 95 to 97,
A beam splitter, an attenuator, a relay lens, etc. may be provided.

【０１１７】第１の均一照明光学系９５は、第１の固体
レーザ９２から射出されたレーザ光における光軸に対し
て垂直な断面の形状を成形するとともに当該断面のエネ
ルギーを均一化し、且つ当該レーザ光を平行光として、
回転ステージ９上に載置されたアニール対象物１２に対
して照射する。また、第２の均一照明光学系９６は、第
２の固体レーザ９３から射出されたレーザ光における光
軸に対して垂直な断面の形状を成形するとともに当該断
面のエネルギーを均一化し、且つ当該レーザ光を平行光
として、回転ステージ９上に載置されたアニール対象物
１２に対して照射する。さらに、第３の均一照明光学系
９７は、第３の固体レーザ９４から射出されたレーザ光
における光軸に対して垂直な断面の形状を成形するとと
もに当該断面のエネルギーを均一化し、且つ当該レーザ
光を平行光として、回転ステージ９上に載置されたアニ
ール対象物１２に対して照射する。第１の均一照明光学
系９５、第２の均一照明光学系９６、及び第３の均一照
明光学系９７は、回転ステージ９の円心及び外周間に亘
って一列に並んで配列される。The first uniform illumination optical system 95 shapes the cross section of the laser beam emitted from the first solid-state laser 92 perpendicular to the optical axis, homogenizes the energy of the cross section, and Laser light is parallel light,
The annealing target 12 placed on the rotating stage 9 is irradiated. Further, the second uniform illumination optical system 96 shapes the shape of a cross section perpendicular to the optical axis of the laser light emitted from the second solid-state laser 93 and makes the energy of the cross section uniform, and The light is irradiated as parallel light to the annealing target 12 placed on the rotary stage 9. Further, the third uniform illumination optical system 97 shapes the shape of the cross section of the laser light emitted from the third solid-state laser 94 perpendicular to the optical axis, homogenizes the energy of the cross section, and The light is irradiated as parallel light to the annealing target 12 placed on the rotary stage 9. The first uniform illumination optical system 95, the second uniform illumination optical system 96, and the third uniform illumination optical system 97 are arranged side by side in a line over the circle center and the outer circumference of the rotary stage 9.

【０１１８】回転ステージ移動機構９８は、回転ステー
ジ９を、回転ステージ９の回転方向に対して直交する方
向へ移動させる。具体的に説明すると、回転ステージ移
動機構９８は、回転ステージ９を、第１〜第３の均一照
明光学系９５〜９７が配列している方向に移動させるこ
とにより、第１〜第３の均一照明光学系９５〜９７に対
するアニール対象物１２の位置を変化させる。The rotary stage moving mechanism 98 moves the rotary stage 9 in a direction orthogonal to the rotation direction of the rotary stage 9. More specifically, the rotary stage moving mechanism 98 moves the rotary stage 9 in the direction in which the first to third uniform illumination optical systems 95 to 97 are arranged, so that the first to third uniform stages are moved. The position of the annealing target 12 with respect to the illumination optical systems 95 to 97 is changed.

【０１１９】以上説明したレーザアニール装置９０の動
作は、以下に説明する通りとなる。The operation of the laser annealing apparatus 90 described above is as described below.

【０１２０】先ず、基準信号発生器９１がクロック信号
を発生し、第１〜第３の固体レーザ９２〜９４へ供給す
る。First, the reference signal generator 91 generates a clock signal and supplies it to the first to third solid state lasers 92 to 94.

【０１２１】次に、第１〜第３の固体レーザ９２〜９４
が、供給されたクロック信号に基づいてそれぞれレーザ
光を射出する。Next, the first to third solid-state lasers 92 to 94 are used.
Respectively emit laser light based on the supplied clock signal.

【０１２２】また、回転ステージ９は、主面上にアニー
ル対象物１２を載置した状態で回転している。The rotary stage 9 is rotated with the object to be annealed 12 placed on the main surface.

【０１２３】次に、第１〜第３の均一照明光学系９５〜
９７が、第１〜第３の固体レーザ９２〜９４から射出し
たレーザ光における光軸に対して垂直な断面のエネルギ
ーを均一化する。また、回転ステージ９が回転ステージ
９の回転方向に対して直交する方向へ移動した状態で、
照射部１１がアニール対象物１２に対してレーザ光を照
射する。アニール対象物１２は、全面に亘って充分なエ
ネルギーのレーザ光が均一に照射され、均一にアニール
される。Next, the first to third uniform illumination optical systems 95-
97 homogenizes the energy of the laser light emitted from the first to third solid-state lasers 92 to 94 in the cross section perpendicular to the optical axis. Further, in a state where the rotary stage 9 moves in a direction orthogonal to the rotation direction of the rotary stage 9,
The irradiation unit 11 irradiates the annealing target 12 with laser light. The object 12 to be annealed is uniformly irradiated with laser light having sufficient energy over the entire surface, and is annealed uniformly.

【０１２４】以上説明したように、レーザアニール装置
９０は、回転ステージ９が回転ステージ９の回転方向に
対して直交する方向へ移動した状態で、照射部１１がア
ニール対象物１２に対してレーザ光を照射する。したが
って、レーザアニール装置９０によれば、回転ステージ
９の主面の円心部分に対しても他の領域と同様に均一に
レーザ光を照射することが可能となる。As described above, in the laser annealing apparatus 90, the irradiation unit 11 irradiates the object to be annealed 12 with the laser light while the rotating stage 9 moves in the direction orthogonal to the rotating direction of the rotating stage 9. Irradiate. Therefore, according to the laser annealing device 90, it is possible to uniformly irradiate the central portion of the main surface of the rotary stage 9 with the laser light as in the other regions.

【０１２５】[0125]

【発明の効果】本発明に係るレーザアニール装置は、ス
テージが回転している状態で、移動手段がステージに対
する照射手段の相対位置をステージの回転方向に対して
直交する方向に変化させており、且つ照射手段がステー
ジ上のアニール対象物に対してレーザ光を照射してい
る。In the laser annealing apparatus according to the present invention, the moving means changes the relative position of the irradiation means with respect to the stage in a direction orthogonal to the rotation direction of the stage while the stage is rotating. Moreover, the irradiation means irradiates the object to be annealed on the stage with laser light.

【０１２６】すなわち、本発明に係るレーザアニール装
置では、レーザ光を高速で走査することが容易となる。
したがって、本発明に係るレーザアニール装置は、射出
されるレーザ光のエネルギーが安定であるものの単位時
間当たりに射出されるレーザ光のエネルギーが小さいレ
ーザを使用したときにも、レーザ光を、光軸に垂直な断
面の面積を小さくして走査することによって、アニール
対象物の全面に対して充分なエネルギーのレーザ光を均
一に照射することが容易となる。すなわち、本発明に係
るレーザアニール装置によれば、アニール対象物を均一
にアニールすることが容易となる。That is, in the laser annealing apparatus according to the present invention, it becomes easy to scan laser light at high speed.
Therefore, the laser annealing apparatus according to the present invention, when the energy of the emitted laser light is stable but the energy of the laser light emitted per unit time is small, uses the laser light By making the area of the cross section perpendicular to the area small and scanning, it becomes easy to uniformly irradiate the entire surface of the object to be annealed with laser light of sufficient energy. That is, according to the laser annealing apparatus of the present invention, it becomes easy to uniformly anneal the object to be annealed.

【０１２７】また、本発明に係る半導体デバイスは、ア
モルファスシリコン薄膜の主面に対して直交する回転軸
を中心として回転しながら、アモルファスシリコン薄膜
に対してレーザ光を照射することによってアニールされ
たポリシリコン薄膜を備えている。Further, the semiconductor device according to the present invention is annealed by irradiating the amorphous silicon thin film with laser light while rotating about a rotation axis orthogonal to the main surface of the amorphous silicon thin film. Equipped with a silicon thin film.

【０１２８】すなわち、当該ポリシリコン薄膜は、結晶
が同心円上に配列したものとなる。また、当該ポリシリ
コン薄膜は、全面に対して充分なエネルギーが均一に与
えられているために、結晶粒径が充分に大きく、電子や
ホールの移動度が高いものとなる。したがって、本発明
を適用した半導体デバイスは、低消費電力であり且つ動
作が高速なものとなる。That is, the polysilicon thin film has crystals arranged in concentric circles. In addition, since sufficient energy is uniformly applied to the entire surface of the polysilicon thin film, the crystal grain size is sufficiently large and the mobility of electrons and holes is high. Therefore, the semiconductor device to which the present invention is applied has low power consumption and high speed operation.

【０１２９】さらに、本発明に係る半導体デバイスの製
造方法によれば、アモルファスシリコン薄膜に対して、
主面に対して直交する回転軸を中心として回転させなが
らレーザ光を照射することによってアニールを施すアニ
ール工程を有している。Further, according to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, the amorphous silicon thin film is
It has an annealing step of performing annealing by irradiating a laser beam while rotating it about a rotation axis orthogonal to the main surface.

【０１３０】すなわち、本発明に係る半導体デバイスの
製造方法によれば、アモルファスシリコン薄膜全面に対
して充分なエネルギーのレーザ光を均一に照射すること
が可能となる。また、当該製造方法によって製造された
ポリシリコン薄膜は、結晶が同心円上に配列しており、
粒径が充分に大きく、電子やホールの移動度が高いもの
となる。したがって、本発明を適用した半導体デバイス
の製造方法によれば、低消費電力であり且つ動作が高速
な半導体デバイスを得ることが可能となる。That is, according to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, it becomes possible to uniformly irradiate the entire surface of the amorphous silicon thin film with laser light of sufficient energy. Further, in the polysilicon thin film manufactured by the manufacturing method, crystals are arranged concentrically,
The particle size is sufficiently large, and the mobility of electrons and holes is high. Therefore, according to the method of manufacturing a semiconductor device to which the present invention is applied, it is possible to obtain a semiconductor device which consumes low power and operates at high speed.

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

【図１】本発明を適用したレーザアニール装置を示す模
式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing a laser annealing apparatus to which the present invention is applied.

【図２】同レーザアニール装置のステージ上に、アニー
ル対象物を載置した状態を示す平面図である。FIG. 2 is a plan view showing a state in which an annealing object is placed on a stage of the laser annealing apparatus.

【図３】同レーザアニール装置を使用して製造されるボ
トムゲート型ＴＦＴの断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of a bottom gate type TFT manufactured using the laser annealing apparatus.

【図４】本発明を適用した他のレーザアニール装置を示
す模式図である。FIG. 4 is a schematic view showing another laser annealing apparatus to which the present invention is applied.

【図５】同レーザアニール装置において、照射部が停止
した状態でアニール対象物移動機構が移動している状態
を示す模式図である。FIG. 5 is a schematic diagram showing a state in which the annealing target moving mechanism is moving in a state where the irradiation unit is stopped in the same laser annealing apparatus.

【図６】同レーザアニール装置において、アニール対象
物移動機構が停止した状態で照射部が移動している状態
を示す模式図である。FIG. 6 is a schematic view showing a state in which the irradiation unit is moving in a state in which the annealing target moving mechanism is stopped in the same laser annealing apparatus.

【図７】本発明を適用したさらに他のレーザアニール装
置を示す模式図である。FIG. 7 is a schematic view showing still another laser annealing apparatus to which the present invention is applied.

【図８】本発明を適用したさらに他のレーザアニール装
置を示す模式図である。FIG. 8 is a schematic view showing still another laser annealing apparatus to which the present invention is applied.

【図９】本発明を適用したさらに他のレーザアニール装
置を示す模式図である。FIG. 9 is a schematic view showing still another laser annealing apparatus to which the present invention is applied.

【図１０】従来のレーザアニール装置を示す模式図であ
る。FIG. 10 is a schematic view showing a conventional laser annealing apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ レーザアニール装置、２ 基準信号発生器、３ 第
１の固体レーザ、４第２の固体レーザ、５ 第３の固体
レーザ、６ 第４の固体レーザ、７ 均一照明光学系、
８ 照射部移動機構、９ 回転ステージ、１０ 平行光
生成部、１１照射部、１２ アニール対象物DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 laser annealing apparatus, 2 reference signal generator, 3 1st solid state laser, 4 2nd solid state laser, 5 3rd solid state laser, 6 4th solid state laser, 7 uniform illumination optical system,
8 irradiation unit moving mechanism, 9 rotation stage, 10 parallel light generation unit, 11 irradiation unit, 12 annealing object

フロントページの続き Ｆターム(参考） 5F052 AA02 BA03 BA11 BA18 BB02 BB03 BB04 BB05 BB07 CA07 DA02 DB02 JA01 JA02 5F110 AA01 AA09 AA30 BB01 CC07 DD02 EE04 FF02 FF03 FF09 GG02 GG13 GG25 GG47 HJ12 HL03 HL04 HL11 NN03 NN12 NN23 NN24 NN72 PP03 PP05 QQ19 Continued front page    F-term (reference) 5F052 AA02 BA03 BA11 BA18 BB02                       BB03 BB04 BB05 BB07 CA07                       DA02 DB02 JA01 JA02                 5F110 AA01 AA09 AA30 BB01 CC07                       DD02 EE04 FF02 FF03 FF09                       GG02 GG13 GG25 GG47 HJ12                       HL03 HL04 HL11 NN03 NN12                       NN23 NN24 NN72 PP03 PP05                       QQ19

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 レーザ光を射出するレーザ光源と、 主面上にアニール対象物を載置し、当該主面に対して直
交する回転軸を中心として回転可能とされているステー
ジと、 上記レーザ光を上記アニール対象物に対して照射する照
射手段と、 上記ステージに対する上記照射手段の相対位置を、上記
ステージの回転方向に対して直交する方向へ移動させる
移動手段とを備えることを特徴とするレーザアニール装
置。1. A laser light source that emits laser light, a stage on which an object to be annealed is placed on a main surface, and the stage is rotatable about a rotation axis orthogonal to the main surface, and the laser. It is characterized by further comprising: irradiation means for irradiating the object to be annealed with light; and moving means for moving the relative position of the irradiation means with respect to the stage in a direction orthogonal to the rotation direction of the stage. Laser annealing equipment. 【請求項２】 上記レーザ光源は固体レーザであること
を特徴とする請求項１記載のレーザアニール装置。2. The laser annealing apparatus according to claim 1, wherein the laser light source is a solid-state laser. 【請求項３】 上記レーザ光源は半導体レーザであるこ
とを特徴とする請求項１記載のレーザアニール装置。3. The laser annealing apparatus according to claim 1, wherein the laser light source is a semiconductor laser. 【請求項４】 主面に対して直交する回転軸を中心とし
てアモルファスシリコン薄膜を回転させるとともに、上
記アモルファスシリコン薄膜に対するレーザ光の相対位
置を上記アモルファスシリコン薄膜の回転方向に対して
直交する方向へ変化させながら、上記アモルファスシリ
コン薄膜に対してレーザ光を照射することによって得ら
れたポリシリコン薄膜を備え、 上記ポリシリコン薄膜は、結晶が同心円上に配列してい
ることを特徴とする半導体デバイス。4. The amorphous silicon thin film is rotated about a rotation axis orthogonal to the main surface, and the relative position of the laser beam with respect to the amorphous silicon thin film is in a direction orthogonal to the rotation direction of the amorphous silicon thin film. A semiconductor device comprising: a polysilicon thin film obtained by irradiating the amorphous silicon thin film with a laser beam while varying, wherein the polysilicon thin film has crystals arranged in concentric circles. 【請求項５】 主面に対して直交する回転軸を中心とし
てアモルファスシリコン薄膜を回転させるとともに、上
記アモルファスシリコン薄膜に対するレーザ光の相対位
置を上記アモルファスシリコン薄膜の回転方向に対して
直交する方向へ変化させながら、上記アモルファスシリ
コン薄膜に対してレーザ光を照射してアニールを施すア
ニール工程を有することを特徴とする半導体デバイスの
製造方法。5. The amorphous silicon thin film is rotated about a rotation axis orthogonal to the main surface, and the relative position of the laser beam with respect to the amorphous silicon thin film is in a direction orthogonal to the rotation direction of the amorphous silicon thin film. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising an annealing step of irradiating the amorphous silicon thin film with laser light while changing the annealing.