JP4437524B2 - Program and computer-readable recording medium storing program - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体基板又は半導体膜などをレーザー光を用いて結晶化又はイオン注入後の活性化をするレーザー処理装置をコンピュータによって制御するためのソフトウェア或いはコンピュータ読み取り可能な記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
多結晶シリコン薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor:以下、ＴＦＴと記す）の活性層シリコンの形成方法として、絶縁表面を有する基板上に非晶質半導体膜を形成し、レーザーアニール法や熱アニール法などで結晶化させる技術が開発されている。
【０００３】
レーザーアニール法はガラス基板の温度をあまり上昇させず、非晶質半導体膜にのみ高いエネルギーを与えて結晶化させることができる結晶化技術として知られている。特に、波長４００ｎｍ以下の短波長光を発振するエキシマレーザーは、このレーザーアニール法の開発当初から用いられてきた代表的なレーザーである。レーザーアニール法は、レーザービームを被照射面においてスポット状や線状となるように光学系で加工し、その加工されたレーザー光で基板上の被照射面を走査すること（レーザー光の照射位置を被照射面に対して相対的に移動させる）により行う。
【０００４】
しかし、レーザーアニール法によって作製される結晶質半導体膜は複数の結晶粒が集合したもの（従来のエキシマレーザー結晶化法による結晶粒径は通常、０．１から０．５μm程度）であり、その結晶粒の位置と大きさはランダムなものであった。
結晶粒の界面（結晶粒界）は、結晶の並進対称性が崩れている領域であり、結晶欠陥などに起因して、キャリアの再結合中心や捕獲中心や結晶粒界におけるポテンシャル障壁の影響により、キャリアの電流輸送特性を低下させたり、オフリーク電流を増加させる原因になることが知られている。
ガラス基板上に作製されるＴＦＴは、素子分離のために結晶質半導体膜を島状のパターンに分離して形成しており、結晶粒の位置や大きさを指定して形成することはできなかった。そのため、結晶粒界の影響を排除して単結晶の半導体膜でチャネル形成領域を形成することはほとんど不可能である。
【０００５】
従来のエキシマレーザー結晶化法による結晶粒径と比較して、大粒径が形成できる、スーパーラテラル成長と呼ばれる現象が知られている。この現象についての詳細は非特許文献１に記されている。この場合、レーザー光の照射によって、半導体膜が完全溶融している部分と、固相半導体領域が残存している部分とが形成され、前記固相半導体領域を結晶核として結晶成長が始まる。完全溶融領域において核生成が発生するにはある程度時間が掛かるため、完全溶融領域において核生成が発生するまでの間に、前記固相半導体領域を結晶核として前記半導体膜の膜面に対する水平方向（以下、ラテラル方向と呼ぶ）に結晶が成長する。そのため、結晶粒は膜厚の数十倍もの長さに成長する。例えば、６００Åのシリコン膜厚に対して、１μmから２μmの長さのラテラル結晶成長が起こる。以下、この現象をスーパーラテラル成長と言う。
【０００６】
【非特許文献１】
“On the super lateral growth phenomenon observed in excimer laser- induced crystallization of thin Si films、James S. Im and H.J. Kim、Appl.Phys.Lett.64(17)、25 April 1996、pp2303-2305”
【０００７】
上記スーパーラテラル成長の場合、比較的大きな結晶粒が得られるが、前記スーパーラテラル成長が実現するレーザー光のエネルギー強度領域は、通常のエキシマレーザー結晶化で使用する強度よりはるかに強く、また、エネルギー強度領域の範囲も非常に狭く、また、大結晶粒の得られる位置については制御できない。さらに、大結晶粒以外の領域は無数の核生成が発生した微結晶領域、もしくは非晶質領域であり、結晶の大きさは不均一であり、結晶の表面荒れは非常に大きい。従って、半導体装置の作製に一般的に用いられるのは、０．１μmから０．５μm程度の結晶粒径が均一にできやすい照射条件である。
【０００８】
James S. Imらは、人工的に制御して、任意の場所にスーパーラテラル成長を実現させることの出来るSequential Lateral Solidification method（以下、ＳＬＳ法と言う。）を示した（非特許文献２参照）。 James S. ImらのＳＬＳ法は、パルス発振のエキシマレーザ光を、スリット状のマスクを介して、試料に照射させるものである。１ショット毎に、試料とレーザー光の相対位置をスーパーラテラル成長による結晶長さ程度（約０．７５μｍ）ずらして、結晶化を行うことで、人工的に制御したスーパーラテラル成長による結晶を連続的に形成させる方法である。
【０００９】
【非特許文献２】
“Sequential lateral solidification of thin silicon films on SiO2、Robert S. Sposili and James S. Im、Appl.Phys.Lett.69(19)、4 November 1996、pp2864-2866”
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
従来のＳＬＳ法は、人工的に制御して、任意の場所にスーパーラテラル成長した結晶粒を作製できるが、問題点がある。まず、第１点目の問題として、基板処理効率（スループット）が悪いことが上げられる。先に説明したように、ＳＬＳ法ではレーザー光ショットあたりの結晶化距離は１μｍ程度である。そのため、試料表面におけるレーザー光のビームスポットと試料基板との相対的な移動距離（送りピッチ）は、１μm以下にする必要がある。パルス発振のエキシマレーザーを用いた、通常のレーザー結晶化で使われる条件では、レーザー光ショットあたりの送りピッチは、数１０μm以上であるが、無論、そのような条件ではＳＬＳ法特有の結晶は作製できない。Ｉｍらの方法では、パルス発振のＸｅＣｌエキシマレーザーを用いてＳＬＳ法を処理しているが、パルス発振のＸｅＣｌエキシマレーザーは現在のところ最大発振周波数が３００Ｈｚである。これでは、レーザー光のスキャン方向に対して、１秒間で最大３００μｍ程度の距離の結晶化領域ができるのみである。特に、近年、低温多結晶シリコンＴＦＴを用いたパネル作製に使用される基板は、例えば６００ｍｍ×７２０ｍｍのように大型化しているため、従来のＳＬＳ法では基板１枚あたりの処理時間に膨大な時間が必要となる。基板１枚あたりの処理時間がかかるというのは時間的・コスト的な問題だけではない。例えば、レーザー結晶化前処理として、希フッ酸などで自然酸化膜を除去した後に、レーザー照射する場合を考える。基板１枚あたりの処理時間がかかるということは、基板面内で自然酸化膜を除去してからレーザー照射するまでの時間が基板面内で大きく異なるということである。基板面内において、始めにレーザー照射する領域と比較して、最後にレーザー照射する領域では自然酸化膜が再成長してしまう可能性がある。この場合、できあがった結晶中に取り込まれる、炭素、酸素、窒素元素量やホウ素などの汚染不純物量が基板面内で異なるという可能性があり、ひいては、トランジスタ特性の基板面内でのばらつき原因になる可能性がある。
【００１１】
第２点目の問題として、従来のＳＬＳ法では光学系が複雑になりやすいことがあげられる。基板表面におけるレーザー光の強度の形状をスリット状に加工するためのマスクを光学系に組み込む必要がある。通常、多結晶シリコン薄膜トランジスタに用いられる活性層シリコンの膜厚は数１００Å以上である。パルス発振エキシマレーザーを用いた場合、レーザー結晶化に必要なレーザーエネルギー密度は最低でも２００ｍＪ／ｃｍ2（典型例として、５００Åの非晶質シリコン膜に対して、３０ｎｓのパルス幅のＸｅＣｌエキシマレーザーで４００ｍＪ／ｃｍ2程度）である。ＳＬＳ法ではさらにやや強いエネルギー密度領域に最適なスーパーラテラル成長条件がある。このような強いレーザーエネルギー密度に、耐えうるスリット形状マスクの作製は困難である。メタルを材料とするマスクでは、強エネルギー密度のパルスレーザー光を照射することで、局所的に膜の温度が急激に上昇・冷却してしまい、長期間の使用によって、ピーリングや微細パターン形状が崩れたりすることが危惧される。（レジスト露光するフォトリソグラフィーには、クロムなどがハードマスク材料が使用されるが、シリコン結晶化に必要なレーザーエネルギー密度とは比較にならないほど、弱いエネルギー密度で使用されるためピーリングや微細パターン形状が崩れたりする問題はない。）以上のように、従来のＳＬＳ法では、光学系が複雑になり、装置メンテナンスを困難とする要素が存在する。
【００１２】
ところが一方では、近年、半導体膜の結晶化においてパルス発振のレーザーよりも連続発振のレーザーを用いる方が、半導体膜内に形成される結晶の粒径が大きくなることが見出された。半導体膜内の結晶粒径が大きくなると、該半導体膜を用いて形成されるＴＦＴの移動度が高くなり、結晶粒界によるＴＦＴの特性のばらつきが抑えられる。そのため、連続発振のレーザーはにわかに脚光を浴び始めている。
【００１３】
しかし、一般的に連続発振のレーザーは、パルス発振のレーザーに比べてその最大出力エネルギーが小さいため、ビームスポットのサイズが数ｍｍ2程度と小さい。そのため、１枚の大きな基板を処理するためには、基板におけるビームの照射位置を上下左右に移動させる必要があり、基板１枚あたりの処理時間が長くなる。よって、基板処理の効率が悪く、基板の処理速度の向上が重要な課題となっている。
【００１４】
本発明は上述したＳＬＳ法や連続発振のレーザーを用いて半導体膜の結晶化処理を行う場合の基板処理時間の問題点をソフトウェア技術を用いて解決することを課題とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、コンピュータを用いて、シリコンアイランド、コンタクト、配線メタルのCADマスクの組み合わせより得られる適切なレーザー照射情報をもとにレーザー処理駆動装置の最も効率的な制御法を取得し、取得したレーザー処理駆動装置の制御法をもとにレーザー処理駆動装置の制御を行うことにより、基板処理時間の短縮を図るものである。
【００１６】
具体的には、コンピュータを、シリコンアイランド、コンタクト、配線メタルのCADマスクの情報を入力する手段、該入力されたCADマスクの情報の組み合わせよりレーザー照射位置情報を抽出する手段、該抽出されたレーザー照射位置情報をもとにレーザー装置の有する駆動装置の効率的な制御法を取得するための最適化処理を行う手段（レーザー装置の有する駆動装置の最適な駆動条件を取得する手段）、最適化処理された駆動情報をもとに、レーザー装置を制御する手段として機能させるためのプログラムである。レーザー装置を制御する手段として機能させる際に特に、レーザー装置の有する以下の４つの手段を制御する手段として機能させる。被処理物に対するレーザー光の照射位置を制御する第１の手段と、レーザー光を発振する複数の第２の手段（レーザー発振装置）と、前記複数のレーザー発振装置から発振されたレーザー光の被処理物におけるビームスポットを互いに一部重ね合わせる第３の手段（光学系）と、前記複数の各第２の手段の発振を制御し、なおかつレーザー光のビームスポットがマスクの形状のデータ（パターン情報）に従って定められる位置を覆うように前記第１の手段を制御する第４の手段の４つの手段を適切に制御する。
【００１７】
本発明のレーザー装置を制御するプログラムの第１の構成は、コンピュータを、
基板上にシリコンアイランド、コンタクト、及び配線メタルを形成するためのCADマスクの情報を人間が入力する手段と、
前記入力されたシリコンアイランド、コンタクト、及び配線メタルのCADマスクの情報に基づいて、前記シリコンアイランドを前記基板上に形成する位置情報、前記シリコンアイランドの形状情報、及び前記シリコンアイランドにおけるソース・チャネル・ドレインの方向情報を自動抽出させる手段と、
前記抽出されたシリコンアイランドの位置情報、前記シリコンアイランドの形状情報、及び、前記シリコンアイランドにおけるソース・チャネル・ドレインの方向情報に基づいて、レーザー装置の最適な駆動条件を取得する手段と、
前記レーザー装置の最適な駆動条件に基づいて、前記レーザー装置を制御する手段として機能させることを特徴とするものである。
【００１８】
本発明のレーザー装置を制御するプログラムの第２の構成は、コンピュータを、
基板上にシリコンアイランド、コンタクト、及び配線メタルを形成するためのCADマスクの情報を人間が入力する手段と、
前記入力されたシリコンアイランド、コンタクト、及び配線メタルのCADマスクの情報に基づいて、前記シリコンアイランドを前記基板上に形成する位置情報、前記シリコンアイランドの形状情報、及び前記シリコンアイランドにおけるソース・チャネル・ドレインの方向情報を自動抽出させ、データベースに格納する手段と、
前記データベースに格納されたシリコンアイランドの位置情報、前記シリコンアイランドの形状情報、及び、前記シリコンアイランドにおけるソース・チャネル・ドレインの方向情報に基づいて、レーザー装置の最適な駆動条件を取得する手段と、
前記レーザー装置の最適な駆動条件に基づいて、前記レーザー装置を制御する手段として機能させることを特徴とするものである。
【００１９】
本発明のレーザー装置を制御するプログラムの第３の構成は、コンピュータを、
基板上にシリコンアイランド、コンタクト、及び配線メタルを形成するためのCADマスクの情報を人間が入力する手段と、
前記入力されたシリコンアイランド、コンタクト、及び配線メタルのＣＡＤマスクの情報に基づいて、前記シリコンアイランドを前記基板上に形成する位置情報、前記シリコンアイランドの形状情報、及び前記シリコンアイランドにおけるソース・チャネル・ドレインの方向情報を自動抽出させ、データベースに格納する手段と、
前記データベースに格納されたシリコンアイランドの位置情報、前記シリコンアイランドの形状情報、及び、前記シリコンアイランドにおけるソース・チャネル・ドレインの方向情報に基づいて、レーザー装置の有する各駆動装置の速度、駆動装置の切り替えに要する時間を考慮して、前記基板１枚当たりに要するレーザー処理時間を最小にする前記レーザー装置の最適な駆動条件を取得する手段と、
前記レーザー装置の最適な駆動条件に基づいて、前記レーザー装置を制御する手段として機能させることを特徴とするものである。
【００２０】
本発明のレーザー装置を制御するプログラムの第４の構成は、コンピュータを、基板上にシリコンアイランド、コンタクト、及び配線メタルを形成するためのCADマスクの情報を人間が入力する手段と、
前記入力されたシリコンアイランド、コンタクト、及び配線メタルのＣＡＤマスクの情報に基づいて、前記シリコンアイランドを前記基板上に形成する位置情報、前記シリコンアイランドの形状情報、及び前記シリコンアイランドにおけるソース・チャネル・ドレインの方向情報を自動抽出させ、データベースに格納する手段と、
前記データベースに格納されたシリコンアイランドの位置情報、前記シリコンアイランドの形状情報、及び、前記シリコンアイランドにおけるソース・チャネル・ドレインの方向情報に基づいて、レーザー装置の有する各駆動装置の速度、駆動装置の切り替えに要する時間、及び前記コンピュータが各駆動装置に対する駆動命令を生成してから各駆動装置が実駆動を行うまでに要する時間を考慮して、前記基板１枚当たりに要するレーザー処理時間を最小にする前記レーザー装置の最適な駆動条件を取得する手段と、
前記レーザー装置の最適な駆動条件に基づいて、前記レーザー装置を制御する手段として機能させることを特徴とするものである。
【００２１】
本発明のレーザー装置を制御するプログラムの第５の構成は、コンピュータを、基板上にシリコンアイランド、コンタクト、及び配線メタルを形成するためのCADマスクの情報を人間が入力する手段と、
前記入力されたシリコンアイランド、コンタクト、及び配線メタルのＣＡＤマスクの情報に基づいて、前記シリコンアイランドを前記基板上に形成する位置情報、前記シリコンアイランドの形状情報、及び前記シリコンアイランドにおけるソース・チャネル・ドレインの方向情報を自動抽出させ、データベースに格納する手段と、
前記データベースに格納されたシリコンアイランドの位置情報、前記シリコンアイランドの形状情報、及び、前記シリコンアイランドにおけるソース・チャネル・ドレインの方向情報に基づいて、少なくとも前記シリコンアイランドの形成される領域を含むように、前記基板上に形成された半導体膜上にレーザー光を走査する領域及び走査する方向を特定する手段と、
前記特定されたレーザー光の走査領域及び走査方向に基づいて、レーザー装置の有する各駆動装置の速度、駆動装置の切り替えに要する時間、及び前記コンピュータが各駆動装置に対する駆動命令を生成してから各駆動装置が実駆動を行うまでに要する時間を考慮して、前記基板１枚当たりに要するレーザー処理時間を最小にし、且つ前記レーザー装置の最適な駆動条件を取得する手段と、
前記レーザー装置の最適な駆動条件に基づいて、前記レーザー装置を制御する手段として機能させることを特徴とするものである。
【００２２】
また、上記第１乃至第５の構成において、
線形計画法、分枝限定法、神経回路網、及び焼きなまし法のうちのいずれかの最適化アルゴリズム、または遺伝的アルゴリズムに代表される進化論的手法を用いて、前記レーザー装置の最適な駆動条件を取得することを特徴とするものである。
【００２３】
また、本発明は、上記の特徴を有するレーザー装置を制御するプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。
【００２４】
なお、マスクのデータに従って定められる位置とは、半導体膜のうち、結晶化後にパターニングすることで得られる部分である。本発明では第４の手段において、絶縁表面に形成された半導体膜のうち、パターニング後に基板上に残される部分をマスクに従って把握する。そして、少なくともパターニングすることで得られる部分を結晶化することができるようにレーザー光の走査部分を定め、該走査部分にビームスポットがあたるように第１の手段を制御して、半導体膜を部分的に結晶化する。つまり本発明では、半導体膜全体にレーザー光を走査して照射するのではなく、少なくとも必要不可欠な部分が最低限結晶化できるようにレーザー光を走査する。上記構成により、半導体膜を結晶化させた後パターニングにより除去される部分にレーザー光を照射する時間を省くことができる。
【００２５】
また、本発明では上記構成を実現するために、半導体膜の成膜後、レーザー光による結晶化の前に、半導体膜にレーザー光でマーカーを付ける。そして該マーカーの位置を基準として、マスクをもとにレーザー光を走査する位置を定める。
【００２６】
上記構成によって、レーザー光照射にかかる時間を短縮化することができ、なおかつ基板の処理速度を向上させることができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明によって、レーザー装置を制御する際のレーザー装置の構成について図１を用いて説明する。
【００２８】
本発明のレーザー装置１００は、被処理物に対するレーザー光の照射位置を制御する第１の手段に相当するステージコントローラ１０１を有している。
【００２９】
また、本発明のレーザー装置１００は、レーザー光を発振する第２の手段に相当する複数のレーザー発振装置１０２（１０２ａ〜１０２ｄ）を有している。なお図１では４つのレーザー発振装置１０２ａ〜１０２ｄを設けて、４つのレーザー発振装置から発振されるレーザー光の被照射物におけるビームスポットを互いに一部重ね合わせて処理するレーザー装置の例について示しているが、本発明のレーザー装置１００が有するレーザー発振装置１０２はこの数に限定されない。本発明のレーザー装置１００が有するレーザー発振装置１０２の数は１つでも、複数でも良い。ただし、レーザー発振装置１０２を複数有し、それぞれのレーザー発振装置から発振されるレーザー光の被照射物におけるビームスポットを互いに一部重ね合わせることによって、基板１枚当たりの処理時間をより短縮することができる。また全てのレーザー発振装置は同じレーザーを用いており、その波長は互いに同じでも異なっていても良い。
【００３０】
レーザーは、処理の目的によって適宜変えることが可能である。本発明では、公知のレーザーを用いることができる。レーザーは、連続発振の気体レーザーもしくは固体レーザーを用いることができる。気体レーザーとして、エキシマレーザー、Ａｒレーザー、Ｋｒレーザーなどがあり、固体レーザーとして、ＹＡＧレーザー、ＹＶＯ4レーザー、ＹＬＦレーザー、ＹＡｌＯ3レーザー、ガラスレーザー、ルビーレーザー、アレキサンドライドレーザー、Ｔｉ：サファイアレーザーなどが挙げられる。固体レーザーとしては、Ｃｒ、Ｎｄ、Ｅｒ、Ｈｏ、Ｃｅ、Ｃｏ、Ｔｉ又はＴｍがドーピングされたＹＡＧ、ＹＶＯ4、ＹＬＦ、ＹＡｌＯ3などの結晶を使ったレーザーが適用される。当該レーザーの基本波はドーピングする材料によって異なり、１μｍ前後の基本波を有するレーザー光が得られる。基本波に対する高調波は、非線形光学素子を用いることで得ることができる。
【００３１】
またさらに、固体レーザーから発せられた赤外レーザー光を非線形光学素子でグリーンレーザー光に変換後、さらに別の非線形光学素子によって得られる紫外レーザー光を用いることもできる。
【００３２】
なおレーザー装置は、上記４つの手段の他に、被処理物の温度を調節する手段を備えていても良い。
【００３３】
またレーザー装置１００は、レーザー発振装置１０２ａ〜１０２ｄのそれぞれから発振されるレーザー光の、被処理物におけるビームスポットを互いに一部重ね合わせることができる第３の手段に相当する光学系１０３を有している。
【００３４】
さらにレーザー装置１００は、コンピュータ１０６によって最適制御される。コンピュータ１０６は情報抽出部１０４と最適化処理部１０５を有している。まず、基板上にシリコンアイランド、コンタクト、及び配線メタルを形成するためのCADマスクの情報をコンピュータ１０６の有する情報抽出部１０４に入力し、情報抽出部１０４は入力されたマスクの情報の組み合わせから基板上にシリコンアイランドを形成する位置情報、シリコンアイランドの形状情報、シリコンアイランドにおけるソース・チャネル・ドレインの方向情報を自動抽出する処理を行う。ここで、個々のマスク情報を組み合わせた場合の具体的なイメージの例を図２に示す。シリコンアイランドのマスク情報のみでは、シリコンアイランドにおけるソース・チャネル・ドレインの方向を抽出することができないが、図２に示すように、シリコンアイランド、ゲート電極、コンタクト、ソース・ドレイン電極のマスク情報を組み合わせることによって、シリコンアイランドにおけるソース・チャネル・ドレインの方向を抽出できる。抽出した情報の持ち方としては、データベース化した格納方法とベクトル化された情報の取得が考えられる。なお、情報抽出部に関する詳しい説明は実施例１にて後述するので、参照されたい。最適化処理部１０５は、レーザー装置の有する駆動装置（レーザー、ミラー、スリット、ステージ等）を駆動する場合に、全仕事に要する時間（基板１枚当たりに要するレーザー処理時間）をミニマイズ（最小に）する為の最適化処理を行うことで、レーザー装置の最も効率的な駆動条件（全仕事に要する時間を最小にする駆動条件）を取得し、レーザー発振装置１０２の発振を制御し、なおかつレーザー光のビームスポットがマスクのデータに従って定められる位置を覆うように、第１の手段に相当するステージコントローラ１０１を制御することができる。
【００３５】
図３（Ａ）に、各レーザー発振装置１０２ａ〜１０２ｄから発振されるレーザー光の被処理物１０７におけるビームスポットの形状の一例を示す。図３（Ａ）に示したビームスポットは楕円形状を有している。なお本発明のレーザー装置において、レーザー発振装置から発振されるレーザー光のビームスポットの形状は、楕円に限定されない。ビームスポットの形状はレーザーの種類によって異なるし、光学系により成形することもできる。例えば、ラムダ社製のＸｅＣｌエキシマレーザー（波長３０８ｎｍ、パルス幅３０ｎｓ）Ｌ３３０８から射出されたレーザー光の形状は、１０ｍｍ×３０ｍｍ（共にビームプロファイルにおける半値幅）の矩形状である。また、ＹＡＧレーザーから射出されたレーザー光の形状は、ロッド形状が円筒形であれば円状となり、スラブ型であれば矩形状となる。このようなレーザー光を光学系により、さらに成形することにより、所望の大きさのレーザー光をつくることもできる。
【００３６】
図３（Ｂ）に図３（Ａ）に示したビームスポットの長軸ｙ方向におけるレーザー光のエネルギー密度の分布を示す。ビームスポットが楕円形状であるレーザー光のエネルギー密度の分布は、楕円の中心Ｏに向かうほど高くなっている。
【００３７】
次に、図３に示したビームスポットを有する４つのレーザー光を合成したときの、ビームスポットの形状を、図４（Ａ）に示す。このビームスポットの形状を変化させる情報も図１の情報抽出部１０４において抽出された情報を基に行われる。図４（Ａ）に示すように、各レーザー光のビームスポットは、各楕円の長軸が一致し、なおかつ互いにビームスポットの一部が重なることで合成され、１つのビームスポットが形成されている。なお以下、各楕円の中心Ｏを結ぶことで得られる直線を中心軸と呼ぶ。
【００３８】
図４（Ｂ）に、図４（Ａ）に示した合成後のビームスポットの、中心軸方向におけるレーザー光のエネルギー密度の分布を示す。合成前の各ビームスポットが重なり合っている部分においてエネルギー密度が加算されるので、各楕円の中心Ｏの間においてエネルギー密度が平坦化される。
【００３９】
図４（Ｂ）から、複数のレーザー光を重ね合わせてエネルギー密度の低い部分を互いに補い合うようにすることで、複数のレーザー光を重ね合わせないで単独で用いるよりも、半導体膜の結晶性を効率良く高めることができるということがわかる。
【００４０】
本発明では、 図１の情報抽出部１０４に入力された、基板上にシリコンアイランドを形成するためのパターニングのマスクに基づいて、情報抽出部１０４で、基板上に形成された半導体膜にレーザー光を走査する部分を定める。なおレーザー光を走査する部分は、半導体膜の、結晶化後にパターニングすることで得られる部分を覆うようにする。レーザー走査方向が決まれば、アクティブマトリクス型の半導体装置を作製するために成膜された半導体の信号線駆動回路と走査線駆動回路の形成される部分に対して９０度角度を持ってレーザー走査を行うことも可能となる。情報抽出部１０４では、抽出情報を最適化処理部１０５に引き渡して、例えば効率の良いステージコントローラ１０１の制御法を取得して、基板上に形成された半導体膜のうち、少なくともパターニングすることで得られる部分を結晶化することができるように、レーザー光の走査部分を定め、該走査部分にビームスポット即ち照射位置があたるように、半導体膜を部分的に結晶化する。
【００４１】
ここで、最適化処理部１０５で行われる最適化について説明する。最適化処理部１０５で行われる最適化のスキーマを図５に示す。まず、基準入力ベクトルが制御装置に取り込まれ、制御装置は基準入力ベクトルをもとに制御動作ベクトルuを制御対象に与える。制御対象は制御動作ベクトルuに従って動作し、その結果出力ベクトルｘが出力される。出力ベクトルが設定値に達していれば、そこで最適化処理が終了するが、最適値に達していない場合には、もう一度制御装置に出力ベクトルが取り込まれ、以下出力ベクトルが最適値になるまで同様のことが繰りかえし行われる。
【００４２】
図６（Ａ）に、レーザー光の走査する部分と、マスクとの関係を示す。なお図６（Ａ）では、ビームスポットの中心軸と走査方向とがほぼ垂直になっている。図６（Ｂ）に、ビームスポットの中心軸と走査方向とが４５°の場合の、レーザー光の走査する部分と、マスクとの関係を示す。５１０は半導体膜のうち、パターニングによって得られる島状の半導体膜を示しており、これらの島状の半導体膜５１０を覆うように、レーザー光の走査部分が定められる。５１１はレーザー光の走査部分であり、島状の半導体膜５１０を覆っている。図６に示すように、本発明ではレーザー光を半導体膜全面に照射するのではなく、少なくとも必要不可欠な部分を最低限結晶化できるようにレーザー光を走査する。
【００４３】
なお、結晶化後の半導体膜をＴＦＴの活性層として用いる場合、レーザー光の走査方向は、チャネル形成領域のキャリアが移動する方向と平行になるように定めるのが望ましい。
【００４４】
図７にＴＦＴの活性層の一例を示す。図７（Ａ）ではチャネル形成領域が１つ設けられている活性層を示しており、チャネル形成領域５２０を挟むようにソース領域またはドレイン領域となる不純物領域５２１、５２２が設けられている。本発明のレーザー装置を用いて半導体膜を結晶化させるとき、レーザー光の走査方向は矢印に示すように、チャネル形成領域のキャリアが移動する方向と平行になるように、走査方向を定めるようにする。５２３はビームスポットの形状を示しており、ビームスポット５２３のうち、斜線で示した領域５２４において、良好な結晶を得るために必要なエネルギー密度を満たしている。活性層全体に、斜線で示した領域５２４のレーザー光が照射されるようにすることで、活性層の結晶性をより高めることができる。
【００４５】
また、図７（Ｂ）では、チャネル形成領域が３つ設けられている活性層を示しており、チャネル形成領域５３０を挟むように不純物領域５３３、５３４が設けられている。また、チャネル形成領域５３１を挟むように不純物領域５３４、５３５が設けられており、さらにチャネル形成領域５３２を挟むように不純物領域５３５、５３６が設けられている。そして、本発明のレーザー装置を用いて半導体膜を結晶化させるとき、レーザー光の走査方向は矢印に示すように、チャネル形成領域のキャリアが移動する方向と平行になるように、走査方向を定めるようにする。
【００４６】
なお、レーザー光の走査部分を定めるためには、半導体膜に対するマスクの位置を定めるためのマーカーを、半導体膜に形成する必要がある。図８に、アクティブマトリクス型の半導体装置を作製するために成膜された半導体膜において、マーカーを形成する位置を示す。なお、図８（Ａ）は１つの基板から１つの半導体装置を作製する例を示しており、図８（Ｂ）は１つの基板から４つの半導体装置を作製する例を示している。
【００４７】
図８（Ａ）において５４０は基板上に成膜された半導体膜であり、破線５４１が画素部、破線５４２が信号線駆動回路、破線５４３が走査線駆動回路の形成される部分に相当する。５４４はマーカーが形成される部分（マーカー形成部）であり、半導体膜の４隅に位置するように設けられている。
【００４８】
なお図８（Ａ）ではマーカー形成部５４４を４つそれぞれ４隅に設けたが、本発明はこの構成に限定されない。半導体膜におけるレーザー光の走査部分と、半導体膜のパターニングのマスクとの位置合わせをすることができるのであれば、マーカー形成部の位置及びその数は上述した形態に限定されない。
【００４９】
図８（Ｂ）において５５０は基板上に成膜された半導体膜であり、破線５５１は後の工程において基板を分断するときのスクライブラインである。図８（Ｂ）では、スクライブライン５５１に沿って基板を分断することで、４つの半導体装置を作製することができる。なお分断により得られる半導体装置の数はこれに限定されない。
【００５０】
５５２はマーカーが形成される部分（マーカー形成部）であり、半導体膜の４隅に位置するように設けられている。なお図８（Ｂ）ではマーカー形成部５５２を４つそれぞれ４隅に設けたが、本発明はこの構成に限定されない。半導体膜におけるレーザー光の走査部分と、半導体膜のパターニングのマスクとの位置合わせをすることができるのであれば、マーカー形成部の位置及びその数は上述した形態に限定されない。
【００５１】
なおマーカーはレーザーを用いて形成するのが簡便である。マーカーを形成する際に用いるレーザーは、代表的にはＹＡＧレーザー、ＣＯ2レーザー等が挙げられるが、無論この他のレーザーを用いて形成することは可能である。
【００５２】
次に、本発明を用いたレーザー装置を用いた半導体装置の生産システムについて説明する。
【００５３】
図９に生産システムの流れをフローチャートで示す。まずＣＡＤを用いて半導体装置の設計を行う。そして、設計された半導体膜のパターニングのマスクの形状に関する情報を、コンピュータ１０６が有する情報抽出部に取り込む。
【００５４】
一方、非晶質半導体膜を基板上に成膜した後、非晶質半導体膜が成膜された基板をレーザー装置に設置する。そして、レーザーを用いて半導体膜の表面にマーカーを形成する。
【００５５】
情報抽出部１０４は情報抽出部１０４に取り込まれたマスクの情報に基づき、マーカーの位置を基準にして、レーザー光の走査部分の情報（位置、形状、方向等）を決定する。その情報は、最適化処理部１０５に取り込まれて、最適化処理部１０５で効率の良い生産を行うための駆動装置の制御法（順序等）を取得する。そして形成されたマーカーを基準にして、情報抽出部１０４で抽出したレーザー光の走査部分にレーザー光を照射し、半導体膜を部分的に結晶化する。
【００５６】
そして、レーザー光を照射した後、レーザー光照射により得られた多結晶半導体膜をパターニングしてエッチングし、島状の半導体膜を形成する。以下、島状の半導体膜からＴＦＴを作製する工程が行われる。ＴＦＴの具体的な作製工程はＴＦＴの形状によって異なるが、代表的にはゲート絶縁膜を成膜し、島状の半導体膜に不純物領域を形成する。そして、ゲート絶縁膜及びゲート電極を覆うように層間絶縁膜を形成し、該層間絶縁膜にコンタクトホールを形成し、不純物領域の一部を露出させる。そして該コンタクトホールを介して不純物領域に接するように層間絶縁膜上に配線を形成する。
【００５７】
なお、比較対象のために、図１０に従来の半導体装置の生産の流れをフローチャートで示す。図１０に示すように、ＣＡＤによる半導体装置のマスク設計が行われる。一方で、基板に非晶質半導体膜を成膜され、該非晶質半導体膜が成膜された基板をレーザー装置に設置する。そして、非晶質半導体膜全体にレーザー光が照射されるように走査し、非晶質半導体膜全体を結晶化させる。そして、結晶化により得られた多結晶半導体膜にマーカーを形成し、該マーカーを基準として多結晶半導体膜をパターニングして島状の半導体膜を形成する。そして該島状の半導体膜を用いてＴＦＴを作製する。
【００５８】
このように生産システムでは、図１０に示すような従来の場合とは異なり、マーカーをレーザー光を用いて非晶質半導体膜を結晶化させる前に形成する。そして、半導体膜のパターニングのマスクの情報に従って、レーザー光を走査させる。
【００５９】
上記構成により、半導体膜を結晶化させた後パターニングにより除去される部分にレーザー光を照射する時間を省くことができるので、レーザー光照射にかかる時間を短縮化することができ、なおかつ基板の処理速度を向上させることができる。
【００６０】
このように本発明では、半導体膜全体にレーザー光を走査して照射するのではなく、少なくとも必要不可欠な部分を最低限結晶化できるようにレーザー光を走査する。上記構成により、半導体膜を結晶化させた後パターニングにより除去される部分にレーザー光を照射する時間を省くことができ、基板１枚あたりにかかる処理時間を大幅に短縮することができる。
【００６１】
また、レーザー光の軌跡の幅を変えることができるので、レーザー光の軌跡のエッジが、パターニングによって得られる半導体と重なるのを防ぐことができる。また不必要な部分にレーザー光を照射することで基板に与えられるダメージを軽減することができる。
【００６２】
【実施例】
以下、本発明の実施例について説明する。
【００６３】
（実施例１）
本実施例では、本発明の図１情報抽出部１０４について説明する。
【００６４】
図２に、シリコンアイランド、コンタクト、配線メタルの個々のCADマスク図面、及び、組み合わせた後のマスク図面を示す。本来、シリコンマスクの情報だけで、レーザー結晶化すべき位置、及び、形状情報を得ることができる。しかし、本システムでは、レーザー走査方向によるトランジスタ特性の違いも重要視する観点から、シリコンアイランドのCADマスクに加えてコンタクト、配線メタルのCADマスク図面も併せて処理することによって、シリコンアイランドのソース→チャネル→ドレイン（或いは、ドレイン→チャネル→ソース）方向情報も得ることが可能となった。
【００６５】
マスク図面の場合は、シリコンアイランド、コンタクト、配線メタルの個々のCADマスク図面の相互の配置から、シリコンアイランドの方向情報を得ることが可能となるので、シリコンアイランドの方向情報をそれぞれのシリコン層の位置、形状情報と一緒にデーターベースに格納する。
【００６６】
シリコンアイランドの位置、形状、方向情報を得る別の方法としては、CADマスク図面自体をベクトル化した情報として持たせることによって、演算処理によるシリコンアイランドの位置、形状、方向情報を得る方法もある。
【００６７】
実際の処理に関しては、半導体のドライバ部分に関しては、情報抽出部の自動抽出が、特に、有効である。しかしながら、画素部に関しては、マルチゲートタイプ等、複雑なシリコン層を形成している場合も少なくないので、画素部は、繰り返しパターンの集合体であることを活かして、１つのパターンを手動入力して、自動繰り返し情報として取り込むことが現実的である。
【００６８】
（実施例２）
本実施例では、最適化処理部が情報抽出部から得た情報を基に作業効率の良い条件を得る方法を説明する。
【００６９】
最適化処理部の目的は、シリコンアイランド、コンタクト、配線メタルのCADマスクの組み合わせから抽出されたシリコンアイランドの位置、シリコンアイランドの形状や大きさ、シリコンアイランドに於けるソース・チャネル・ドレインの方向情報を情報抽出部より取り込んで、レーザー、ミラー、スリット、ステージ等の駆動をする場合に、駆動装置の速度、異なる駆動装置への切り替えに要する時間、駆動命令生成から実駆動に要する時間等を考慮して、制御方法を最適化することにある。具体的な、最適化の方法には、線形計画法、分枝限定法、神経回路網、焼きなまし法等の最適化アルゴリズムが存在する。駆動すべき装置によって、最適なアルゴリズムが多少異なるが、このレーザーシステムに関しては、どのアルゴリズムも有効であり、このうち１つのアルゴリズムを選択すればよい。全仕事に要する時間をミニマイズする為に最適化を行うことが重要である。
【００７０】
最適化を数学的に模式化すると関数最適化問題といわれるもので、例えば、２変数の場合には、図１１に示す様に軸x1とx2によって決まる地点の高さf(x1,x2)の最小値を与える点、すなわち、一番低い谷の頂点の座標を求める問題である。
【００７１】
最適化アルゴリズムの１つとして、分枝限定法による解法の模式図を図１２に示す。分枝限定法の基本的な考え方は、まず、与えられた問題P0を、複数の部分問題（Pj,Pk,Pl,Pm等）に分解する。この与えられた問題を順次部分問題に分枝してゆく過程を表す木を分枝図と呼ぶ。そして、部分問題を何らかの方法で終端していく。この図では、部分問題Pjは許容解をもたないなどの理由で終端され、PkはPkの最適解が求まって終端されている。さらにPlでP0の最適解がみつかって処理が終了している。
【００７２】
一般的には、ボルツマンマシンに代表される様な焼きなまし法が、最適化アルゴリズムとして用いられるが、神経回路網を用いた方法を、ここでは紹介する。神経回路網には、幾つかのタイプが存在するが、Hopfield ネットワークに代表される相互結合型神経回路網が、最適化問題を扱う場合によく用いられる。相互結合型神経回路網の模式図を図１３に示す。図の○で表現されているノード間の信号のやりとりは、図１４で示されるような神経細胞に相当する演算ユニットから構成されており、ユニットの入力信号xと出力信号yの間には、図に示すような関係がある。ここで、注目ユニットに信号を出力しているn個の他のユニットから出力信号をOj(1<j<n)、それらと注目ユニットとの間の結合加重wj(1<j<n)、注目ユニットのしきい値をθとする。この解法も基本的には、図１１で示した安定な解を求めることと同等である。
【００７３】
本実施例は、実施例１と組み合わせて実施することが重要である。
【００７４】
（実施例３）
最適化処理部の演算は、レーザー、ミラー、スリット、ステージ等の駆動をする場合に、駆動装置の速度、異なる駆動装置への切り替えに要する時間、駆動命令生成から実駆動に要する時間等を十分考慮することが重要であり、ソフトウェアを構築する際には、それらの時間に対するスケールを十分把握する必要性があるので、実駆動系の処理時間に関して、説明する。
【００７５】
重要な駆動装置の一例として、レーザー照射する位置決め走査に欠かせないｘとｙ方向を移動するステージがある。このステージの移動速度は数〜数千mm/秒であるが、現実には、ステージを駆動し始めてから、一定速度に至るまでに加速期間が存在し、ステージの駆動を終了するまでに減速期間が存在する。この加速期間及び減速期間の有する加減速時間は、搬送質量、及び、移動量などから決定される。例えば、搬送質量100Kg、移動量600mm、速度1000mm/secの場合の時間見積もりは、図１５の様になり、加速時間０．２sec、最高速度時間０．４sec、減速時間０．２secとなる。加速時間、最高速度時間、減速時間を足し合わせることによって位置決め時間が得られる。
【００７６】
また、ソースドレイン方向の異なるシリコンアイランドを同一基板上に形成する場合、基板の方向を変更するために、ステージを回転させるが、ステージの回転移動速度は、数十〜数千度/秒程度であるが、加減速度パターンは、図１６の様に示される。ステージの回転においても、ステージの移動と同様に加速時間、減速時間が存在するので、加速時間、減速時間を考慮する必要がある。
【００７７】
また、駆動命令と実駆動時間を見積もることも必要となる場合がある。駆動速度が十分高速な場合に命令転送速度が顕著に現れることがあるからである。簡単な動作例として、レーザーをあてる角度（９０度）を設定し、長軸を＋６００ｍｍ移動、短軸を＋１００μｍ移動、長軸を−６００ｍｍ移動、短軸を＋１００μｍ移動という動作を繰り返す場合を図１７に示す。まず、スタートするとスタート信号が送られ、各ポートをオープンにする。各ポートをオープンにするには約数百ミリ秒の時間を要する。次にアライメント（数分の時間を要する）の後、角度を設定するコマンドを送信し、角度が９０度移動する。このコマンドを送信する速度が前述した命令転送速度にあたる。コマンド送信に要する時間は９ミリ秒以上であり、９０度移動するのに要する時間は数秒程度である。
【００７８】
本実施例は、実施例１または実施例２と組み合わせて考慮することが重要である。
【００７９】
【発明の効果】
本発明では、シリコンアイランド、コンタクト、配線メタルのCADマスクの組み合わせから抽出されたシリコンアイランドの位置、シリコンアイランドの形状や大きさ、シリコンアイランドに於けるソース・チャネル・ドレインの方向情報を基に、レーザー、ミラー、スリット、ステージ等を駆動することにより、半導体膜全体にレーザー光を走査して照射するのではなく、少なくとも必要不可欠な部分を最低限結晶化できるようにレーザー光を走査する。上記構成により、半導体膜を結晶化させた後パターニングにより除去される部分にレーザー光を照射する時間を省くことができ、基板１枚あたりにかかる処理時間を大幅に短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 レーザー装置の構造を示す図
【図２】 複数のマスクパターンの組み合わせの図
【図３】 レーザービームの形状及びエネルギー密度の分布を示す図
【図４】 レーザービームの形状及びエネルギー密度の分布を示す図
【図５】 最適化の概念を示す図
【図６】 ＴＦＴの活性層におけるレーザー光の移動方向を示す図
【図７】 ＴＦＴの活性層におけるレーザー光の移動方向を示す図
【図８】 マーカーの位置を示す図
【図９】 生産システムの流れのフローチャート
【図１０】 従来の生産システムの流れのフローチャート
【図１１】 関数最適化問題のスキーマ
【図１２】 分枝限定法による解法イメージ
【図１３】 相互結合型神経回路網のスキーマ
【図１４】 神経回路網に用いる神経細胞に相当する演算ユニット
【図１５】 長軸ステージの移動時間スキーマ
【図１６】 加減速度運転パターン例
【図１７】 動作命令のスキーマ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a software or computer-readable recording medium for controlling a laser processing apparatus for crystallizing a semiconductor substrate or a semiconductor film using laser light or activating after ion implantation by a computer.
[0002]
[Prior art]
As a method for forming an active layer silicon of a polycrystalline silicon thin film transistor (hereinafter referred to as TFT), an amorphous semiconductor film is formed on a substrate having an insulating surface and crystallized by a laser annealing method or a thermal annealing method. Technology to make it easier has been developed.
[0003]
The laser annealing method is known as a crystallization technique that does not raise the temperature of a glass substrate so much and can crystallize only an amorphous semiconductor film by applying high energy. In particular, an excimer laser that oscillates short-wavelength light having a wavelength of 400 nm or less is a typical laser that has been used since the development of this laser annealing method. In the laser annealing method, a laser beam is processed by an optical system so as to be spot-like or linear on the irradiated surface, and the irradiated surface on the substrate is scanned with the processed laser beam (the position where the laser beam is irradiated). Is moved relative to the irradiated surface).
[0004]
However, the crystalline semiconductor film produced by the laser annealing method is a collection of a plurality of crystal grains (the crystal grain size by the conventional excimer laser crystallization method is usually about 0.1 to 0.5 μm), The position and size of the crystal grains were random.
The crystal grain interface (grain boundary) is a region where the translational symmetry of the crystal is broken. Due to crystal defects, the recombination centers of carriers, trap centers, and the influence of potential barriers at the grain boundaries. It is known that the current transport characteristics of the carrier are deteriorated and the off-leakage current is increased.
A TFT fabricated on a glass substrate is formed by separating a crystalline semiconductor film into island-like patterns for element isolation, and cannot be formed by specifying the position and size of crystal grains. It was. For this reason, it is almost impossible to form a channel formation region using a single crystal semiconductor film by eliminating the influence of crystal grain boundaries.
[0005]
A phenomenon called super lateral growth is known in which a large grain size can be formed as compared with a crystal grain size obtained by a conventional excimer laser crystallization method. Details of this phenomenon are described in
[0006]
[Non-Patent Document 1]
“On the super lateral growth phenomenon observed in excimer laser- induced crystallization of thin Si films, James S. Im and HJ Kim, Appl. Phys. Lett. 64 (17), 25 April 1996, pp2303-2305”
[0007]
In the case of the super lateral growth, relatively large crystal grains can be obtained. However, the energy intensity region of the laser beam realized by the super lateral growth is much stronger than the intensity used in normal excimer laser crystallization, and the energy The range of the intensity region is very narrow, and the position where large crystal grains are obtained cannot be controlled. Further, the region other than the large crystal grains is a microcrystalline region or an amorphous region where innumerable nucleation occurs, the crystal size is nonuniform, and the surface roughness of the crystal is very large. Therefore, generally used for manufacturing a semiconductor device is an irradiation condition in which a crystal grain size of about 0.1 μm to 0.5 μm can be easily made uniform.
[0008]
James S. Im et al. Have shown a Sequential Lateral Solidification method (hereinafter referred to as SLS method) that can be controlled artificially to achieve super lateral growth in any place (refer to Non-Patent Document 2). . The SLS method of James S. Im et al. Irradiates a sample with pulsed excimer laser light through a slit-shaped mask. For each shot, the relative position between the sample and the laser beam is shifted by about the crystal length by super lateral growth (about 0.75 μm), and crystallization is performed to continuously produce crystals by artificially controlled super lateral growth. It is the method of forming.
[0009]
[Non-Patent Document 2]
“Sequential lateral solidification of thin silicon films on SiO2, Robert S. Sposili and James S. Im, Appl. Phys. Lett. 69 (19), 4 November 1996, pp2864-2866”
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
Although the conventional SLS method can be artificially controlled to produce super laterally grown crystal grains, there is a problem. First, as a first problem, the substrate processing efficiency (throughput) is poor. As described above, in the SLS method, the crystallization distance per laser beam shot is about 1 μm. Therefore, the relative movement distance (feed pitch) between the beam spot of the laser beam on the sample surface and the sample substrate needs to be 1 μm or less. Under the conditions used in normal laser crystallization using a pulsed excimer laser, the feed pitch per shot of laser light is several tens of μm or more. Of course, a crystal peculiar to the SLS method is produced under such conditions. Can not. According to the method of Im et al., The SLS method is processed using a pulsed XeCl excimer laser, but the pulsed XeCl excimer laser currently has a maximum oscillation frequency of 300 Hz. Thus, only a crystallization region having a distance of about 300 μm at maximum can be formed in one second with respect to the scanning direction of the laser beam. In particular, in recent years, substrates used for panel fabrication using low-temperature polycrystalline silicon TFTs have become larger, for example, 600 mm × 720 mm, so that the processing time per substrate in the conventional SLS method is enormous. Is required. The processing time per substrate is not only a time and cost problem. For example, as a laser crystallization pretreatment, consider the case of laser irradiation after removing the natural oxide film with dilute hydrofluoric acid or the like. The processing time per substrate means that the time from the removal of the natural oxide film within the substrate surface to the laser irradiation varies greatly within the substrate surface. In the surface of the substrate, the natural oxide film may re-grow in the region where the laser is irradiated last, compared to the region where the laser is irradiated first. In this case, the amount of contaminant impurities such as carbon, oxygen, nitrogen element and boron incorporated into the finished crystal may be different within the substrate surface, which may cause variations in transistor characteristics within the substrate surface. There is a possibility.
[0011]
The second problem is that the conventional SLS method tends to make the optical system complicated. It is necessary to incorporate a mask for processing the shape of the intensity of the laser beam on the substrate surface into a slit shape in the optical system. Usually, the film thickness of active layer silicon used for a polycrystalline silicon thin film transistor is several hundreds of inches or more. When a pulsed excimer laser is used, the laser energy density required for laser crystallization is at least 200 mJ / cm. 2 (Typically, an amorphous silicon film of 500 mm is 400 mJ / cm with an XeCl excimer laser having a pulse width of 30 ns. 2 Degree). In the SLS method, there is an optimum super lateral growth condition in a slightly stronger energy density region. It is difficult to produce a slit-shaped mask that can withstand such a strong laser energy density. In a mask made of metal, irradiation with a pulsed laser beam with high energy density causes the temperature of the film to rise and cool locally, and peeling and fine pattern shapes are destroyed by long-term use. It is feared that. (Chrome and other hard mask materials are used for resist exposure photolithography, but they are used at a weak energy density that is not comparable to the laser energy density required for silicon crystallization. As described above, in the conventional SLS method, the optical system becomes complicated, and there are elements that make it difficult to maintain the apparatus.
[0012]
However, on the other hand, in recent years, it has been found that the crystal grain size formed in a semiconductor film is larger when a continuous wave laser is used than when a pulsed laser is used for crystallization of a semiconductor film. When the crystal grain size in the semiconductor film increases, the mobility of the TFT formed using the semiconductor film increases, and variations in TFT characteristics due to crystal grain boundaries are suppressed. For this reason, continuous wave lasers are starting to attract attention.
[0013]
However, in general, a continuous wave laser has a smaller maximum output energy than a pulsed laser, so the beam spot size is several mm. 2 About small. Therefore, in order to process one large substrate, it is necessary to move the irradiation position of the beam on the substrate vertically and horizontally, and the processing time per substrate becomes long. Therefore, the efficiency of substrate processing is poor, and improvement of the substrate processing speed is an important issue.
[0014]
An object of the present invention is to solve the problem of the substrate processing time when performing the crystallization process of the semiconductor film by using the above-described SLS method or continuous wave laser using software technology.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
The present invention uses a computer to acquire and acquire the most efficient control method for a laser processing drive device based on appropriate laser irradiation information obtained from a combination of silicon island, contact, and wiring metal CAD masks. The substrate processing time is shortened by controlling the laser processing driving device based on the control method of the laser processing driving device.
[0016]
Specifically, the computer inputs means for inputting CAD mask information of silicon islands, contacts and wiring metal, means for extracting laser irradiation position information from a combination of the inputted CAD mask information, and the extracted laser A means for performing an optimization process for obtaining an efficient control method of the drive device possessed by the laser device based on the irradiation position information (a means for obtaining an optimum drive condition of the drive device possessed by the laser device), and an optimization This is a program for functioning as a means for controlling the laser device based on the processed drive information. When functioning as a means for controlling the laser device, in particular, it functions as a means for controlling the following four means of the laser device. A first means for controlling the irradiation position of the laser beam on the object to be processed, a plurality of second means (laser oscillation apparatus) for oscillating the laser beam, and a target of the laser beam emitted from the plurality of laser oscillation apparatuses. The third means (optical system) that partially superimposes the beam spots on the workpiece and the oscillation of each of the plurality of second means are controlled, and the beam spot of the laser light is mask shape data (pattern information). The four means of the fourth means for controlling the first means are appropriately controlled so as to cover the position determined in accordance with (1).
[0017]
A first configuration of a program for controlling the laser apparatus of the present invention is a computer,
Means for human input of CAD mask information for forming silicon islands, contacts and wiring metal on the substrate;
Based on the input silicon island, contact, and wiring metal CAD mask information, position information for forming the silicon island on the substrate, shape information of the silicon island, and source channel in the silicon island Means for automatically extracting drain direction information;
Based on the extracted position information of the silicon island, the shape information of the silicon island, and the direction information of the source, the channel, and the drain in the silicon island, means for acquiring an optimum driving condition of the laser device;
The laser device is made to function as a means for controlling the laser device based on an optimum driving condition of the laser device.
[0018]
The second configuration of the program for controlling the laser device of the present invention is the computer,
Means for human input of CAD mask information for forming silicon islands, contacts and wiring metal on the substrate;
Based on the input silicon island, contact, and wiring metal CAD mask information, position information for forming the silicon island on the substrate, shape information of the silicon island, and source channel in the silicon island Means for automatically extracting drain direction information and storing it in a database;
Means for acquiring optimum driving conditions of the laser device based on the position information of the silicon island stored in the database, the shape information of the silicon island, and the direction information of the source, channel, and drain in the silicon island;
The laser device is made to function as a means for controlling the laser device based on an optimum driving condition of the laser device.
[0019]
The third configuration of the program for controlling the laser apparatus of the present invention is the computer,
Means for human input of CAD mask information for forming silicon islands, contacts and wiring metal on the substrate;
Based on the inputted silicon island, contact, and wiring metal CAD mask information, position information for forming the silicon island on the substrate, shape information of the silicon island, and source channel in the silicon island Means for automatically extracting drain direction information and storing it in a database;
Based on the position information of the silicon island stored in the database, the shape information of the silicon island, and the direction information of the source, channel, and drain in the silicon island, the speed of each driving device included in the laser device, the driving device In consideration of the time required for switching, means for obtaining an optimum driving condition of the laser device that minimizes the laser processing time required per one substrate;
The laser device is made to function as a means for controlling the laser device based on an optimum driving condition of the laser device.
[0020]
According to a fourth configuration of the program for controlling the laser apparatus of the present invention, a computer inputs a CAD mask information for forming a silicon island, a contact, and a wiring metal on a substrate.
Based on the inputted silicon island, contact, and wiring metal CAD mask information, position information for forming the silicon island on the substrate, shape information of the silicon island, and source channel in the silicon island Means for automatically extracting drain direction information and storing it in a database;
Based on the position information of the silicon island stored in the database, the shape information of the silicon island, and the direction information of the source, channel, and drain in the silicon island, the speed of each driving device included in the laser device, the driving device Considering the time required for switching and the time required for each drive unit to perform actual drive after the computer generates a drive command for each drive unit, the laser processing time required for each substrate is minimized. Means for obtaining an optimum driving condition of the laser device;
The laser device is made to function as a means for controlling the laser device based on an optimum driving condition of the laser device.
[0021]
According to a fifth configuration of the program for controlling the laser apparatus of the present invention, a computer inputs a CAD mask information for forming a silicon island, a contact, and a wiring metal on a substrate.
Based on the inputted silicon island, contact, and wiring metal CAD mask information, position information for forming the silicon island on the substrate, shape information of the silicon island, and source channel in the silicon island Means for automatically extracting drain direction information and storing it in a database;
Based on the position information of the silicon island stored in the database, the shape information of the silicon island, and the direction information of the source / channel / drain in the silicon island, at least a region where the silicon island is formed is included. A means for specifying a scanning region and a scanning direction of the laser beam on the semiconductor film formed on the substrate;
Based on the specified scanning region and scanning direction of the laser beam, the speed of each driving device included in the laser device, the time required for switching the driving device, and each time after the computer generates a driving command for each driving device, In consideration of the time required for the drive device to perform actual drive, means for minimizing the laser processing time required for each substrate and obtaining the optimum drive condition of the laser device;
The laser device is made to function as a means for controlling the laser device based on an optimum driving condition of the laser device.
[0022]
In the first to fifth configurations,
The optimal driving condition of the laser apparatus is determined by using an evolutionary technique represented by an optimization algorithm of any one of linear programming, branch and bound, neural network, and annealing, or a genetic algorithm. It is characterized by acquiring.
[0023]
The present invention is also a computer-readable recording medium on which a program for controlling the laser device having the above characteristics is recorded.
[0024]
Note that the position determined in accordance with mask data refers to a portion of the semiconductor film obtained by patterning after crystallization. In the present invention, in the fourth means, a portion of the semiconductor film formed on the insulating surface remaining on the substrate after patterning is grasped according to a mask. Then, a laser beam scanning portion is determined so that at least a portion obtained by patterning can be crystallized, and the first means is controlled so that a beam spot is applied to the scanning portion, so that the semiconductor film is partially formed. Crystallize. That is, in the present invention, the laser beam is scanned so that at least an indispensable portion can be crystallized at least, instead of scanning and irradiating the entire semiconductor film with the laser beam. With the above structure, it is possible to save time for irradiating a portion of the semiconductor film which is removed by patterning after crystallization of the semiconductor film.
[0025]
In the present invention, in order to realize the above-described configuration, a marker is attached to the semiconductor film with the laser light after the semiconductor film is formed and before crystallization with the laser light. Based on the position of the marker, a position for scanning the laser beam is determined based on the mask.
[0026]
With the above structure, the time required for laser light irradiation can be shortened, and the processing speed of the substrate can be improved.
[0027]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the configuration of the laser device when the laser device is controlled according to the present invention will be described with reference to FIG.
[0028]
The laser apparatus 100 of the present invention has a
[0029]
The laser device 100 of the present invention includes a plurality of laser oscillation devices 102 (102a to 102d) corresponding to a second means for oscillating laser light. FIG. 1 shows an example of a laser apparatus provided with four
[0030]
The laser can be appropriately changed depending on the purpose of processing. In the present invention, a known laser can be used. As the laser, a continuous wave gas laser or solid laser can be used. There are excimer laser, Ar laser, Kr laser, etc. as gas laser, and YAG laser, YVO as solid laser. Four Laser, YLF laser, YAlO Three Lasers, glass lasers, ruby lasers, alexandride lasers, Ti: sapphire lasers and the like can be mentioned. Solid lasers include YAG, YVO doped with Cr, Nd, Er, Ho, Ce, Co, Ti or Tm. Four , YLF, YAlO Three Lasers using crystals such as are applied. The fundamental wave of the laser differs depending on the material to be doped, and a laser beam having a fundamental wave of about 1 μm can be obtained. The harmonic with respect to the fundamental wave can be obtained by using a nonlinear optical element.
[0031]
Furthermore, after converting infrared laser light emitted from a solid-state laser into green laser light by a nonlinear optical element, ultraviolet laser light obtained by another nonlinear optical element can also be used.
[0032]
The laser device may include means for adjusting the temperature of the object to be processed in addition to the above four means.
[0033]
In addition, the laser device 100 includes an optical system 103 corresponding to a third means that can partially overlap the beam spots of the laser beam emitted from each of the
[0034]
Further, the laser apparatus 100 is optimally controlled by the computer 106. The computer 106 has an information extraction unit 104 and an optimization processing unit 105. First, CAD mask information for forming silicon islands, contacts, and wiring metal on the substrate is input to the information extraction unit 104 of the computer 106, and the information extraction unit 104 determines the substrate from the combination of the input mask information. A process of automatically extracting position information for forming a silicon island, shape information of the silicon island, and source / channel / drain direction information in the silicon island is performed. Here, FIG. 2 shows an example of a specific image when individual mask information is combined. The source / channel / drain directions in the silicon island cannot be extracted only by the mask information of the silicon island. However, as shown in FIG. 2, the mask information of the silicon island, gate electrode, contact, and source / drain electrode is combined. Thus, the direction of the source, channel and drain in the silicon island can be extracted. As a way of holding the extracted information, a storage method in a database and acquisition of vectorized information can be considered. A detailed description of the information extraction unit will be described later in the first embodiment, so please refer to it. The optimization processing unit 105 minimizes (minimizes) the time required for all work (laser processing time per substrate) when driving a driving device (laser, mirror, slit, stage, etc.) of the laser device. ) To obtain the most efficient driving condition of the laser device (driving condition that minimizes the time required for all work), to control the oscillation of the laser oscillation device 102, and the laser The
[0035]
FIG. 3A shows an example of the shape of the beam spot on the workpiece 107 of the laser light oscillated from each of the
[0036]
FIG. 3B shows the energy density distribution of the laser beam in the major axis y direction of the beam spot shown in FIG. The energy density distribution of the laser beam having a beam spot having an elliptical shape becomes higher toward the center O of the ellipse.
[0037]
Next, FIG. 4A shows the shape of the beam spot when the four laser beams having the beam spot shown in FIG. 3 are combined. Information for changing the shape of the beam spot is also performed based on the information extracted by the information extraction unit 104 in FIG. As shown in FIG. 4A, the beam spots of the respective laser beams are synthesized by matching the major axes of the respective ellipses and overlapping a part of the beam spots to form one beam spot. . Hereinafter, a straight line obtained by connecting the centers O of the ellipses is referred to as a central axis.
[0038]
FIG. 4B shows the energy density distribution of the laser light in the central axis direction of the combined beam spot shown in FIG. Since the energy density is added at the portion where the beam spots before synthesis are overlapped, the energy density is flattened between the centers O of the ellipses.
[0039]
From FIG. 4B, by superimposing a plurality of laser beams and complementing each other with low energy density, the crystallinity of the semiconductor film can be improved rather than using a plurality of laser beams alone without being superimposed. It turns out that it can raise efficiently.
[0040]
In the present invention, based on the patterning mask for forming silicon islands on the substrate input to the information extraction unit 104 in FIG. 1, the information extraction unit 104 applies laser light to the semiconductor film formed on the substrate. The part to be scanned is defined. Note that the laser beam scanning portion covers a portion of the semiconductor film obtained by patterning after crystallization. Once the laser scanning direction is determined, laser scanning is performed at an angle of 90 degrees with respect to the portion where the semiconductor signal line driving circuit and the scanning line driving circuit are formed to form an active matrix semiconductor device. It is also possible to do this. In the information extraction unit 104, the extraction information is transferred to the optimization processing unit 105, for example, an efficient control method of the
[0041]
Here, the optimization performed by the optimization processing unit 105 will be described. FIG. 5 shows a schema for optimization performed by the optimization processing unit 105. First, a reference input vector is taken into the control device, and the control device gives a control action vector u to the control object based on the reference input vector. The controlled object operates according to the control operation vector u, and as a result, an output vector x is output. If the output vector has reached the set value, the optimization process ends there, but if it has not reached the optimal value, the output vector is taken into the controller once again, and so on until the output vector reaches the optimal value. This is repeated.
[0042]
FIG. 6A shows a relationship between a portion scanned with laser light and a mask. In FIG. 6A, the central axis of the beam spot is substantially perpendicular to the scanning direction. FIG. 6B shows a relationship between a portion where the laser beam is scanned and the mask when the central axis of the beam spot and the scanning direction are 45 °.
[0043]
Note that when the crystallized semiconductor film is used as an active layer of a TFT, it is desirable that the scanning direction of the laser light be parallel to the direction in which the carriers in the channel formation region move.
[0044]
FIG. 7 shows an example of the active layer of the TFT. FIG. 7A shows an active layer provided with one channel formation region, and
[0045]
In FIG. 7B, an active layer having three channel formation regions is shown, and the
[0046]
In order to determine the scanning portion of the laser beam, a marker for determining the position of the mask with respect to the semiconductor film needs to be formed on the semiconductor film. FIG. 8 shows a position where a marker is formed in a semiconductor film formed for manufacturing an active matrix semiconductor device. Note that FIG. 8A illustrates an example in which one semiconductor device is manufactured from one substrate, and FIG. 8B illustrates an example in which four semiconductor devices are manufactured from one substrate.
[0047]
In FIG. 8A,
[0048]
In FIG. 8A, four
[0049]
In FIG. 8B,
[0050]
[0051]
It is easy to form the marker using a laser. The laser used for forming the marker is typically a YAG laser, CO 2 A laser or the like can be mentioned, but it is of course possible to form using other lasers.
[0052]
Next, a semiconductor device production system using a laser device according to the present invention will be described.
[0053]
FIG. 9 is a flowchart showing the flow of the production system. First, a semiconductor device is designed using CAD. Then, information on the shape of the designed mask for patterning the semiconductor film is taken into an information extraction unit of the computer 106.
[0054]
On the other hand, after the amorphous semiconductor film is formed on the substrate, the substrate on which the amorphous semiconductor film is formed is set in a laser device. Then, a marker is formed on the surface of the semiconductor film using a laser.
[0055]
The information extraction unit 104 determines information (position, shape, direction, etc.) of the laser beam scanning portion based on the marker position based on the mask information captured by the information extraction unit 104. The information is taken into the optimization processing unit 105, and a control method (order, etc.) of the drive device for performing efficient production by the optimization processing unit 105 is acquired. Then, using the formed marker as a reference, a laser beam is irradiated to a scanning portion of the laser beam extracted by the information extraction unit 104 to partially crystallize the semiconductor film.
[0056]
Then, after irradiation with laser light, the polycrystalline semiconductor film obtained by laser light irradiation is patterned and etched to form an island-shaped semiconductor film. Hereinafter, a process of manufacturing a TFT from an island-shaped semiconductor film is performed. A specific manufacturing process of the TFT differs depending on the shape of the TFT, but typically, a gate insulating film is formed, and an impurity region is formed in the island-shaped semiconductor film. Then, an interlayer insulating film is formed so as to cover the gate insulating film and the gate electrode, a contact hole is formed in the interlayer insulating film, and a part of the impurity region is exposed. Then, a wiring is formed on the interlayer insulating film so as to be in contact with the impurity region through the contact hole.
[0057]
For comparison, FIG. 10 is a flowchart showing the production flow of a conventional semiconductor device. As shown in FIG. 10, a semiconductor device mask is designed by CAD. On the other hand, an amorphous semiconductor film is formed on a substrate, and the substrate on which the amorphous semiconductor film is formed is placed in a laser device. Then, scanning is performed so that the entire amorphous semiconductor film is irradiated with laser light, and the entire amorphous semiconductor film is crystallized. Then, a marker is formed on the polycrystalline semiconductor film obtained by crystallization, and the polycrystalline semiconductor film is patterned using the marker as a reference to form an island-shaped semiconductor film. Then, a TFT is manufactured using the island-shaped semiconductor film.
[0058]
Thus, in the production system, unlike the conventional case as shown in FIG. 10, the marker is formed before the amorphous semiconductor film is crystallized by using the laser beam. Then, laser light is scanned in accordance with information on the mask for patterning the semiconductor film.
[0059]
With the above structure, it is possible to reduce the time for irradiating the laser light to the portion removed by patterning after crystallization of the semiconductor film, so that the time required for the laser light irradiation can be shortened and the substrate is processed. Speed can be improved.
[0060]
Thus, in the present invention, the laser beam is scanned so that at least the indispensable part can be crystallized at least, instead of scanning and irradiating the entire semiconductor film with the laser beam. With the above structure, it is possible to omit the time for irradiating a portion of the semiconductor film that is removed by patterning after crystallization, and to significantly reduce the processing time per substrate.
[0061]
Further, since the width of the locus of the laser beam can be changed, it is possible to prevent the edge of the locus of the laser beam from overlapping with the semiconductor obtained by patterning. Moreover, the damage given to a board | substrate can be reduced by irradiating a laser beam to an unnecessary part.
[0062]
【Example】
Examples of the present invention will be described below.
[0063]
Example 1
In this embodiment, the information extracting unit 104 in FIG. 1 according to the present invention will be described.
[0064]
FIG. 2 shows individual CAD mask drawings of silicon islands, contacts, and wiring metals, and a mask drawing after combination. Originally, the position and shape information for laser crystallization can be obtained only from the information of the silicon mask. However, in this system, from the viewpoint of placing importance on the difference in transistor characteristics depending on the laser scanning direction, the silicon island source is processed by processing the contact and wiring metal CAD mask drawings in addition to the silicon island CAD mask. It is also possible to obtain channel → drain (or drain → channel → source) direction information.
[0065]
In the case of mask drawings, it is possible to obtain silicon island direction information from the mutual arrangement of individual CAD mask drawings of silicon islands, contacts, and wiring metal. Store in the database along with position and shape information.
[0066]
As another method of obtaining silicon island position, shape, and direction information, there is a method of obtaining silicon island position, shape, and direction information by calculation processing by providing the CAD mask drawing itself as vectorized information.
[0067]
Regarding actual processing, automatic extraction by an information extraction unit is particularly effective for a semiconductor driver portion. However, as for the pixel part, there are many cases where a complex silicon layer such as a multi-gate type is formed. Therefore, the pixel part manually inputs one pattern by taking advantage of an aggregate of repeated patterns. Therefore, it is realistic to capture as automatic repeat information.
[0068]
(Example 2)
In the present embodiment, a method will be described in which the optimization processing unit obtains a condition with good work efficiency based on information obtained from the information extraction unit.
[0069]
The purpose of the optimization processing unit is the location of the silicon island extracted from the combination of the silicon island, contact, and wiring metal CAD masks, the shape and size of the silicon island, and the source, channel, and drain direction information on the silicon island. Is taken from the information extraction unit, and when driving lasers, mirrors, slits, stages, etc., consider the speed of the driving device, the time required to switch to a different driving device, the time required from the generation of the drive command to the actual drive, etc. Thus, the control method is to be optimized. Specific optimization methods include optimization algorithms such as linear programming, branch and bound methods, neural networks, and annealing methods. Although the optimum algorithm differs somewhat depending on the device to be driven, any algorithm is effective for this laser system, and one of these algorithms may be selected. It is important to optimize to minimize the time required for all work.
[0070]
When optimization is mathematically modeled, it is called a function optimization problem. For example, in the case of two variables, the height f (x1, x2) of the point determined by the axes x1 and x2 as shown in FIG. This is a problem of obtaining the minimum value, that is, the coordinates of the vertex of the lowest valley.
[0071]
As one of the optimization algorithms, a schematic diagram of a solution method using a branch and bound method is shown in FIG. The basic idea of the branch and bound method is to first decompose a given problem P0 into a plurality of partial problems (Pj, Pk, Pl, Pm, etc.). A tree representing the process of sequentially branching the given problem into partial problems is called a branch diagram. Then, the subproblem is terminated in some way. In this figure, the subproblem Pj is terminated because it has no permissible solution, and Pk is terminated after the optimal solution of Pk is obtained. Furthermore, the optimal solution of P0 is found by Pl, and the processing is completed.
[0072]
In general, an annealing method such as a Boltzmann machine is used as an optimization algorithm. Here, a method using a neural network will be introduced. There are several types of neural networks, but interconnected neural networks represented by the Hopfield network are often used when dealing with optimization problems. A schematic diagram of the interconnection neural network is shown in FIG. The exchange of signals between nodes represented by circles in the figure is composed of an arithmetic unit corresponding to a nerve cell as shown in FIG. 14, and between the input signal x and the output signal y of the unit, There is a relationship as shown in the figure. Here, output signals from n other units outputting signals to the target unit are expressed as Oj (1 <j <n), the connection weight wj (1 between them and the unit of interest <j <n), let the threshold value of the unit of interest be θ. This solution is also basically equivalent to finding the stable solution shown in FIG.
[0073]
It is important that this embodiment be implemented in combination with the first embodiment.
[0074]
(Example 3)
The calculation of the optimization processing unit is sufficient for driving the laser, mirror, slit, stage, etc., speed of the driving device, time required for switching to a different driving device, time required for actual driving from generation of driving command It is important to consider, and when building software, it is necessary to fully understand the scale for these times, so the processing time of the actual drive system will be explained.
[0075]
As an example of an important driving device, there is a stage that moves in the x and y directions, which is indispensable for positioning scanning with laser irradiation. The moving speed of this stage is several to several thousand mm / sec. However, in reality, there is an acceleration period from the start of driving the stage until it reaches a constant speed, and a deceleration period until the driving of the stage is completed. Exists. The acceleration / deceleration time of the acceleration period and the deceleration period is determined from the transport mass, the movement amount, and the like. For example, the estimated time when the transfer mass is 100 kg, the moving amount is 600 mm, and the speed is 1000 mm / sec is as shown in FIG. 15, and the acceleration time is 0.2 sec, the maximum speed time is 0.4 sec, and the deceleration time is 0.2 sec. The positioning time is obtained by adding the acceleration time, the maximum speed time, and the deceleration time.
[0076]
When silicon islands with different source / drain directions are formed on the same substrate, the stage is rotated to change the direction of the substrate. The rotational movement speed of the stage is about several tens to several thousand degrees / second. However, the acceleration / deceleration pattern is as shown in FIG. Also in the rotation of the stage, there is an acceleration time and a deceleration time as in the case of moving the stage, so it is necessary to consider the acceleration time and the deceleration time.
[0077]
It may also be necessary to estimate the drive command and actual drive time. This is because when the driving speed is sufficiently high, the command transfer speed may appear remarkably. As a simple operation example, a case where an angle (90 degrees) at which the laser is applied is set, the operation of repeating the operation of moving the long axis by +600 mm, moving the short axis by +100 μm, moving the long axis by −600 mm, and moving the short axis by +100 μm is shown in FIG. Shown in First, a start signal is sent when starting, and each port is opened. It takes about several hundred milliseconds to open each port. Next, after alignment (which takes several minutes), a command for setting the angle is transmitted, and the angle moves 90 degrees. The speed at which this command is transmitted corresponds to the command transfer speed described above. The time required for command transmission is 9 milliseconds or more, and the time required for moving 90 degrees is about several seconds.
[0078]
It is important to consider this example in combination with Example 1 or Example 2.
[0079]
【The invention's effect】
In the present invention, based on the silicon island position, the shape and size of the silicon island extracted from the combination of the CAD mask of the silicon island, contact, and wiring metal, the direction information of the source, channel, and drain in the silicon island, By driving a laser, a mirror, a slit, a stage, and the like, the laser beam is scanned so that at least an indispensable part can be crystallized at least, instead of scanning and irradiating the entire semiconductor film with the laser beam. With the above structure, it is possible to omit the time for irradiating a portion of the semiconductor film that is removed by patterning after crystallization, and to significantly reduce the processing time per substrate.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing the structure of a laser device
FIG. 2 shows a combination of a plurality of mask patterns.
FIG. 3 is a diagram showing the shape and energy density distribution of a laser beam.
FIG. 4 is a diagram showing the shape and energy density distribution of a laser beam.
FIG. 5 is a diagram showing the concept of optimization.
FIG. 6 is a diagram showing the moving direction of laser light in the active layer of a TFT.
FIG. 7 is a diagram showing the moving direction of laser light in the active layer of a TFT.
FIG. 8 is a diagram showing marker positions.
FIG. 9 is a flowchart of the production system flow.
FIG. 10 is a flowchart of the flow of a conventional production system.
Fig. 11 Schema of function optimization problem
Fig. 12 Image of solution by branch and bound method
FIG. 13: Schema of interconnected neural network
FIG. 14 is an arithmetic unit corresponding to a nerve cell used in a neural network.
[Fig. 15] Long axis stage travel time schema
[Fig. 16] Acceleration / deceleration operation pattern example
FIG. 17: Operation instruction schema
Claims (8)
入力されたシリコンアイランド、コンタクトホール、及び配線メタルのＣＡＤマスクの情報に基づいて、前記シリコンアイランドを基板上に形成する位置情報、前記シリコンアイランドの形状情報、及び前記シリコンアイランドにおけるソース・チャネル・ドレインの方向情報を自動抽出し、前記抽出されたシリコンアイランドの位置情報、前記シリコンアイランドの形状情報、前記シリコンアイランドにおけるソース・チャネル・ドレインの方向情報、及び半導体膜の表面に形成されたマーカーの位置に基づいて、少なくとも前記シリコンアイランドの形成される領域を含むように、前記半導体膜上にレーザー光を走査する領域及び走査する方向を特定する手段と、
前記特定されたレーザー光の走査領域及び走査方向に基づいて、基板１枚当たりに要するレーザー処理時間を最小にするレーザー装置の駆動条件を取得する手段と、
前記レーザー装置の駆動条件に基づいて、前記レーザー装置を制御する手段として機能させるためのプログラム。Computer
Input silicon island, contact holes, and wiring on the basis of the information of the CAD mask metal, the position information for forming the silicon island on a base plate, the shape information of the silicon island, and the source channel in the silicon island the direction information of the drain is automatically extracted, the position information of the silicon island that the extracted, the shape information of the silicon island, before Symbol source channel drain direction information of the silicon island, and markers formed on the surface of the semiconductor film And a means for specifying a scanning region and a scanning direction of the laser light on the semiconductor film so as to include at least a region where the silicon island is formed , based on the position of
On the basis of the scanning region and the scanning direction of the identified laser beam, means for obtaining a driving dynamic conditions of the laser device to minimize the laser processing time required for each substrate,
Based on the driving dynamic conditions of the laser apparatus, a program to function as means for controlling the laser device.
シリコンアイランド、コンタクトホール、及び配線メタルを基板上に形成するためのＣＡＤマスクの情報を入力する手段と、
前記入力されたシリコンアイランド、コンタクトホール、及び配線メタルのＣＡＤマスクの情報に基づいて、前記シリコンアイランドを前記基板上に形成する位置情報、前記シリコンアイランドの形状情報、及び前記シリコンアイランドにおけるソース・チャネル・ドレインの方向情報を自動抽出し、前記抽出されたシリコンアイランドの位置情報、前記シリコンアイランドの形状情報、前記シリコンアイランドにおけるソース・チャネル・ドレインの方向情報、及び半導体膜の表面に形成されたマーカーの位置に基づいて、少なくとも前記シリコンアイランドの形成される領域を含むように、前記半導体膜上にレーザー光を走査する領域及び走査する方向を特定する手段と、
前記特定されたレーザー光の走査領域及び走査方向に基づいて、基板１枚当たりに要するレーザー処理時間を最小にするレーザー装置の駆動条件を取得する手段と、
前記レーザー装置の駆動条件に基づいて、前記レーザー装置を制御する手段として機能させるためのプログラム。Computer
Means for inputting CAD mask information for forming silicon islands, contact holes and wiring metal on the substrate;
Based on the inputted silicon island, contact hole, and wiring metal CAD mask information, positional information for forming the silicon island on the substrate, shape information of the silicon island, and source channel in the silicon island · drain direction information is automatically extracted, the position information of the silicon island that the extracted, the shape information of the silicon island, formed on the surface of the front Symbol source channel drain direction information of the silicon island, and a semiconductor film A means for specifying a scanning region and a scanning direction of a laser beam on the semiconductor film so as to include at least a region where the silicon island is formed based on a position of a marker ;
On the basis of the scanning region and the scanning direction of the identified laser beam, means for obtaining a driving dynamic conditions of the laser device to minimize the laser processing time required for each substrate,
Based on the driving dynamic conditions of the laser apparatus, a program to function as means for controlling the laser device.
入力されたシリコンアイランド、コンタクトホール、及び配線メタルのＣＡＤマスクの情報に基づいて、前記シリコンアイランドを基板上に形成する位置情報、前記シリコンアイランドの形状情報、及び前記シリコンアイランドにおけるソース・チャネル・ドレインの方向情報を自動抽出させ、データベースに格納し、前記データベースに格納されたシリコンアイランドの位置情報、前記シリコンアイランドの形状情報、前記シリコンアイランドにおけるソース・チャネル・ドレインの方向情報、及び半導体膜の表面に形成されたマーカーの位置に基づいて、少なくとも前記シリコンアイランドの形成される領域を含むように、前記半導体膜上にレーザー光を走査する領域及び走査する方向を特定する手段と、
前記特定されたレーザー光の走査領域及び走査方向に基づいて、レーザー装置の有する各駆動装置の速度、及び駆動装置の切り替えに要する時間を考慮して、基板１枚当たりに要するレーザー処理時間を最小にする前記レーザー装置の駆動条件を取得する手段と、
前記レーザー装置の駆動条件に基づいて、前記レーザー装置を制御する手段として機能させるためのプログラム。Computer
Input silicon island, contact holes, and wiring on the basis of the information of the CAD mask metal, the position information for forming the silicon island on a base plate, the shape information of the silicon island, and the source channel in the silicon island the direction information of the drain is automatically extracted, and stored in the database, the position information of the silicon island that is stored in the database, the shape information of the silicon island, source-channel-drain direction information before Symbol silicon island, and a semiconductor film A means for specifying a scanning region and a scanning direction of a laser beam on the semiconductor film so as to include at least a region where the silicon island is formed based on the position of a marker formed on the surface of
On the basis of the scanning region and the scanning direction of the identified laser beam, each drive having a laser device speed, and considering the time required for switching of the drive device, the laser processing time required per one board It means for obtaining a driving dynamic conditions of the laser device that minimizes,
Based on the driving dynamic conditions of the laser apparatus, a program to function as means for controlling the laser device.
シリコンアイランド、コンタクトホール、及び配線メタルを基板上に形成するためのＣＡＤマスクの情報を入力する手段と、
前記入力されたシリコンアイランド、コンタクトホール、及び配線メタルのＣＡＤマスクの情報に基づいて、前記シリコンアイランドを前記基板上に形成する位置情報、前記シリコンアイランドの形状情報、及び前記シリコンアイランドにおけるソース・チャネル・ドレインの方向情報を自動抽出させ、データベースに格納し、前記データベースに格納されたシリコンアイランドの位置情報、前記シリコンアイランドの形状情報、前記シリコンアイランドにおけるソース・チャネル・ドレインの方向情報、及び半導体膜の表面に形成されたマーカーの位置に基づいて、少なくとも前記シリコンアイランドの形成される領域を含むように、前記半導体膜上にレーザー光を走査する領域及び走査する方向を特定する手段と、
前記特定されたレーザー光の走査領域及び走査方向に基づいて、レーザー装置の有する各駆動装置の速度、及び駆動装置の切り替えに要する時間を考慮して、基板１枚当たりに要するレーザー処理時間を最小にする前記レーザー装置の駆動条件を取得する手段と、
前記レーザー装置の駆動条件に基づいて、前記レーザー装置を制御する手段として機能させるためのプログラム。Computer
Means for inputting CAD mask information for forming silicon islands, contact holes and wiring metal on the substrate;
Based on the inputted silicon island, contact hole, and wiring metal CAD mask information, positional information for forming the silicon island on the substrate, shape information of the silicon island, and source channel in the silicon island drain is automatically extracting direction information, stored in the database, the position information of the silicon island that is stored in the database, the shape information of the silicon island, source-channel-drain direction information before Symbol silicon island, and a semiconductor A means for specifying a scanning region and a scanning direction of a laser beam on the semiconductor film so as to include at least a region where the silicon island is formed based on a position of a marker formed on the surface of the film ;
On the basis of the scanning region and the scanning direction of the identified laser beam, each drive having a laser device speed, and considering the time required for switching of the drive device, the laser processing time required per one board It means for obtaining a driving dynamic conditions of the laser device that minimizes,
Based on the driving dynamic conditions of the laser apparatus, a program to function as means for controlling the laser device.
入力されたシリコンアイランド、コンタクトホール、及び配線メタルのＣＡＤマスクの情報に基づいて、前記シリコンアイランドを基板上に形成する位置情報、前記シリコンアイランドの形状情報、及び前記シリコンアイランドにおけるソース・チャネル・ドレインの方向情報を自動抽出させ、データベースに格納し、前記データベースに格納されたシリコンアイランドの位置情報、前記シリコンアイランドの形状情報、前記シリコンアイランドにおけるソース・チャネル・ドレインの方向情報、及び半導体膜の表面に形成されたマーカーの位置に基づいて、少なくとも前記シリコンアイランドの形成される領域を含むように、前記半導体膜上にレーザー光を走査する領域及び走査する方向を特定する手段と、
前記特定されたレーザー光の走査領域及び走査方向に基づいて、レーザー装置の有する各駆動装置の速度、駆動装置の切り替えに要する時間、及び前記コンピュータが各駆動装置に対する駆動命令を生成してから各駆動装置が実駆動を行うまでに要する時間を考慮して、基板１枚当たりに要するレーザー処理時間を最小にする前記レーザー装置の駆動条件を取得する手段と、
前記レーザー装置の駆動条件に基づいて、前記レーザー装置を制御する手段として機能させるためのプログラム。Computer
Input silicon island, contact holes, and wiring on the basis of the information of the CAD mask metal, the position information for forming the silicon island on a base plate, the shape information of the silicon island, and the source channel in the silicon island the direction information of the drain is automatically extracted, and stored in the database, the position information of the silicon island that is stored in the database, the shape information of the silicon island, source-channel-drain direction information before Symbol silicon island, and a semiconductor film based of the position of the formed markers on the surface, and means for specifying a direction in which at least the to include a region formed of silicon islands, region and scanning for scanning the laser beam before Symbol semiconductors film,
Based on the specified scanning region and scanning direction of the laser beam, the speed of each driving device included in the laser device, the time required for switching the driving device, and each time after the computer generates a driving command for each driving device, taking into account the time required for the driving apparatus carries out actual driving, it means for obtaining a driving dynamic conditions of the laser device to minimize the laser processing time required per one board,
Based on the driving dynamic conditions of the laser apparatus, a program to function as means for controlling the laser device.
シリコンアイランド、コンタクトホール、及び配線メタルを基板上に形成するためのＣＡＤマスクの情報を入力する手段と、
前記入力されたシリコンアイランド、コンタクトホール、及び配線メタルのＣＡＤマスクの情報に基づいて、前記シリコンアイランドを前記基板上に形成する位置情報、前記シリコンアイランドの形状情報、及び前記シリコンアイランドにおけるソース・チャネル・ドレインの方向情報を自動抽出させ、データベースに格納し、前記データベースに格納されたシリコンアイランドの位置情報、前記シリコンアイランドの形状情報、前記シリコンアイランドにおけるソース・チャネル・ドレインの方向情報、及び半導体膜の表面に形成されたマーカーの位置に基づいて、少なくとも前記シリコンアイランドの形成される領域を含むように、前記半導体膜上にレーザー光を走査する領域及び走査する方向を特定する手段と、
前記特定されたレーザー光の走査領域及び走査方向に基づいて、レーザー装置の有する各駆動装置の速度、駆動装置の切り替えに要する時間、及び前記コンピュータが各駆動装置に対する駆動命令を生成してから各駆動装置が実駆動を行うまでに要する時間を考慮して、基板１枚当たりに要するレーザー処理時間を最小にする前記レーザー装置の駆動条件を取得する手段と、
前記レーザー装置の駆動条件に基づいて、前記レーザー装置を制御する手段として機能させるためのプログラム。Computer
Means for inputting CAD mask information for forming silicon islands, contact holes and wiring metal on the substrate;
Based on the inputted silicon island, contact hole, and wiring metal CAD mask information, positional information for forming the silicon island on the substrate, shape information of the silicon island, and source channel in the silicon island drain is automatically extracting direction information, stored in the database, the position information of the silicon island that is stored in the database, the shape information of the silicon island, source-channel-drain direction information before Symbol silicon island, and a semiconductor based on the position of the marker formed on the surface of the membrane, means for identifying at least the to include a region formed of the silicon island, direction area and scanning for scanning the laser beam before Symbol semiconductors film ,
Based on the specified scanning region and scanning direction of the laser beam, the speed of each driving device included in the laser device, the time required for switching the driving device, and each time after the computer generates a driving command for each driving device, taking into account the time required for the driving apparatus carries out actual driving, it means for obtaining a driving dynamic conditions of the laser device to minimize the laser processing time required per one board,
Based on the driving dynamic conditions of the laser apparatus, a program to function as means for controlling the laser device.
線形計画法、分枝限定法、神経回路網、及び焼きなまし法のうちのいずれかの最適化アルゴリズムを用いて、前記レーザー装置の駆動条件を取得することを特徴とするプログラム。In any one of Claims 1 thru | or 6 ,
Linear programming, branch and bound method, neural networks, and using any of the optimization algorithm of simulated annealing, program and acquires the driving dynamic conditions of the laser device.
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