JP5019739B2 - Laser processing equipment - Google Patents

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Description

本発明はレーザ光の照射方法及びそれを行うためのレーザ処理装置に関する。また、前記レーザ光照射を用いた半導体装置の作製方法に関する。   The present invention relates to a laser beam irradiation method and a laser processing apparatus for performing the method. Further, the present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device using the laser beam irradiation.

従来より、レーザ光を照射することにより様々な加工を施すレーザ処理装置及びレーザ光の照射方法が知られている。   2. Description of the Related Art Conventionally, a laser processing apparatus and a laser beam irradiation method for performing various processes by irradiating a laser beam are known.

レーザ光を用いることの特徴の１つは、輻射加熱又は伝導加熱を利用する加熱処理と比較して、レーザ光が照射されそのエネルギーを吸収した領域のみを選択的に加熱することができる点にある。例えば、波長４００ｎｍ以下の紫外光を発振するエキシマレーザ発振装置を用いたレーザ処理は半導体膜を選択的且つ局所的に加熱して、ガラス基板に殆ど熱的損傷を与えずに、半導体膜の結晶化や活性化処理を実現している。   One of the features of using laser light is that only the region irradiated with laser light and absorbing the energy can be selectively heated as compared with heat treatment using radiation heating or conduction heating. is there. For example, laser processing using an excimer laser oscillation device that oscillates ultraviolet light with a wavelength of 400 nm or less selectively heats the semiconductor film locally and does not cause thermal damage to the glass substrate. Realization and activation processing are realized.

図２を用いて、レーザ光処理装置及びレーザ光の照射方法の例として、線状レーザにより大型ガラス基板上に成膜された半導体膜をレーザアニールする方法を説明する。まず基板１００１上に成膜された半導体膜１００２上に、ビームスポット１００４の長手方向の長さＬが数百μｍの線状レーザ１００３を線状ビームの幅方向（図２（Ａ）の矢印方向）に走査させる。すると半導体膜１００２において、数百μｍの領域がレーザアニールされる（図２（Ａ））。次に、線状レーザ１００３の位置をその線状レーザ１００３の長手方向の長さＬ分だけ平行移動させ（図２（Ｂ））、再び線状レーザ１００３を半導体膜１００２上で幅方向に走査させる（図２（Ｃ））。そのプロセスを数百回から数千回繰り返すことで、大型基板１００１に成膜された半導体膜１００２全面をレーザアニールすることができる。   As an example of a laser beam processing apparatus and a laser beam irradiation method, a method for laser annealing a semiconductor film formed on a large glass substrate with a linear laser will be described with reference to FIG. First, a linear laser 1003 in which the length L of the beam spot 1004 in the longitudinal direction is several hundred μm is applied to the semiconductor film 1002 formed over the substrate 1001 in the width direction of the linear beam (the arrow direction in FIG. 2A). ). Then, laser annealing is performed on a region of several hundred μm in the semiconductor film 1002 (FIG. 2A). Next, the position of the linear laser 1003 is translated by the length L in the longitudinal direction of the linear laser 1003 (FIG. 2B), and the linear laser 1003 is again scanned in the width direction on the semiconductor film 1002. (FIG. 2C). By repeating this process several hundred to several thousand times, the entire surface of the semiconductor film 1002 formed on the large substrate 1001 can be laser-annealed.

なお、図２において線状レーザを用いた例を説明したが、高調波に変換された連続発振のレーザビームを線状レーザに整形する場合、半導体膜をレーザアニールするのに十分なパワー密度を得るためには、線状レーザの線方向の長さを数百μｍと非常に短くする必要がある。そのため、大型のガラス基板、例えば１辺の長さが１ｍ程度のガラス基板、に成膜された半導体膜の全面をレーザアニールする場合、上下左右の移動ができるＸＹステージなどの移動テーブル上に基板を設け、基板を載せた移動テーブルを数百回から数千回、往復走査させる必要がある。   In addition, although the example using a linear laser was demonstrated in FIG. 2, when shaping the continuous wave laser beam converted into the harmonic into a linear laser, sufficient power density for laser annealing the semiconductor film is obtained. In order to obtain it, it is necessary to make the length of the linear laser in the line direction as very short as several hundred μm. Therefore, when laser annealing is performed on the entire surface of a semiconductor film formed on a large glass substrate, for example, a glass substrate having a side length of about 1 m, the substrate is placed on a moving table such as an XY stage that can move vertically and horizontally. It is necessary to reciprocate the moving table on which the substrate is placed several hundred to several thousand times.

なお本明細書においては、線状レーザの長い方の軸の方向を、線状レーザの長軸方向又は長手方向と呼ぶことにし、短い方の軸の方向を、線状レーザの短軸方向又は幅方向と呼ぶことにする。   In this specification, the direction of the longer axis of the linear laser is referred to as the major axis direction or the longitudinal direction of the linear laser, and the direction of the shorter axis is referred to as the minor axis direction of the linear laser or This is called the width direction.

ところで、レーザアニールを行う際に、発生する主な災害には、傷害と火災などがある。特に火災は、レーザ光が可燃物に照射されれば、レーザ光が吸収され発熱することによって発火する恐れがあるため、事前の予防措置は非常に重要である（特許文献１〜特許文献４参照）。
特開平９−１７４２６４号公報 特開平１０−２６３８６６号公報 特開２００１−１８０７９号公報 特開２００３−１２６９７７号公報 Incidentally, when laser annealing is performed, major disasters that occur include injury and fire. In particular, when a laser beam is irradiated on a combustible material, a fire may be ignited by absorbing the laser beam and generating heat. Therefore, precautions are very important (see Patent Documents 1 to 4). ).
JP-A-9-174264 JP-A-10-263866 JP 2001-18079 A JP 2003-129777 A

本発明は、レーザアニールを行う際に異常事態が発生しても災害を起こさないよう、意図しない領域にレーザ光を照射せず、安全にレーザアニールを行えるようにすることを課題とする。   An object of the present invention is to make it possible to safely perform laser annealing without irradiating an unintended region with laser light so that a disaster does not occur even when an abnormal situation occurs during laser annealing.

レーザアニールを行っている際に火災等の災害を引き起こす原因として、基体を移動させるステージ（例えばＸＹステージ）の異常停止、地震等で生じる装置の振動、異常ガスの発生、煙の発生、高熱によるミラーなどの光学系の変動などが考えられる。   Causes of fires and other disasters during laser annealing are due to abnormal stopping of the stage that moves the substrate (for example, XY stage), vibration of the equipment caused by earthquakes, generation of abnormal gas, generation of smoke, high heat Variations in the optical system such as a mirror can be considered.

レーザアニール中にステージが予期せぬ位置で異常停止した場合、本来の照射位置下方あるいは不特定箇所からの反射光等により、周囲のものが発火する恐れがあり、大変危険である。ステージが予期せぬ位置で停止する原因としては、システムの制御用コンピュータ（例えばパーソナルコンピュータ（ＰＣ））のフリーズ（異常停止）やＰＬＣとＰＣ間の通信の異常、または外部からのノイズによる電子機器の異常動作等が挙げられる。   If the stage abnormally stops at an unexpected position during laser annealing, the surroundings may be ignited by reflected light from the position below the original irradiation position or from an unspecified location, which is extremely dangerous. Possible causes for the stage to stop at an unexpected position include freeze (abnormal stop) of a system control computer (for example, a personal computer (PC)), abnormal communication between the PLC and the PC, or electronic equipment due to external noise. Abnormal operation and the like.

さらに、地震等で生じる装置の振動により、ミラーなどの光学素子が転倒したり、反射角度や入射角度が変動した場合、通常レーザ光が照射されている部分とは異なる部分にレーザ光が照射されるため、その部分から発火する恐れがある。   Furthermore, when an optical element such as a mirror falls or the reflection angle or incident angle fluctuates due to the vibration of the device caused by an earthquake or the like, the laser beam is irradiated to a part different from the part normally irradiated with the laser beam. Therefore, there is a risk of ignition from that part.

そこで本発明では、異常停止や異常動作等が起こった場合でも、火災等の災害を起こさないレーザ処理装置又はレーザ処理方法を提供することを課題とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a laser processing apparatus or a laser processing method that does not cause a disaster such as a fire even when an abnormal stop or abnormal operation occurs.

本発明は、レーザアニール中にステージが何らかの理由で異常停止した場合、ＰＣを用いて、レーザの出力を停止させるシステムと、同じくステージが異常停止しかつレーザアニール中にＰＣがフリーズ（異常停止）した場合に、そのＰＣを介さずに別系統でレーザの出力を停止させるシステムおよび地震等で生じる装置の振動でレーザの出力を停止させるシステムを統合したシステム及び装置である。   In the present invention, when the stage is abnormally stopped for some reason during laser annealing, the output of the laser is stopped using PC, and the stage is also abnormally stopped and the PC is frozen during laser annealing (abnormal stop). In this case, the system and the apparatus are integrated with a system for stopping the laser output in another system without using the PC and a system for stopping the laser output by the vibration of the apparatus caused by an earthquake or the like.

本発明は、レーザ発振器と、前記レーザ発振器に設けられた第１のインターロックと、一定の動作周期で移動する移動テーブルと、タイマと、前記タイマに設けられた第２のインターロックと、前記移動テーブルの移動を検出できるセンサとを有し、前記タイマは、前記センサが前記移動テーブルの通過を感知することで時間計測を開始し、前記移動テーブルが、前記動作周期を経過しても前記センサを通過しない場合、前記タイマに設けられた前記第２のインターロックの接点間の通電が切れることで、前記レーザ発振器の前記第１のインターロックが作動し、レーザ光が前記移動テーブル上の基板に照射されないことを特徴とするレーザ処理装置に関するものである。   The present invention includes a laser oscillator, a first interlock provided in the laser oscillator, a moving table that moves at a constant operation cycle, a timer, a second interlock provided in the timer, A sensor capable of detecting the movement of the moving table, and the timer starts measuring time when the sensor senses the passage of the moving table, and the moving table has the operation cycle even after the operation period has elapsed. When the sensor does not pass, the energization between the contacts of the second interlock provided in the timer is cut off, so that the first interlock of the laser oscillator is activated and the laser light is on the moving table. The present invention relates to a laser processing apparatus that is not irradiated with a substrate.

また本発明は、レーザ発振器と、前記レーザ発振器に設けられた第１のインターロックと、一定の動作周期で移動する移動テーブルと、タイマと、前記タイマに設けられた第２のインターロックと、前記移動テーブルの移動を検出できるセンサとを有するレーザ処理装置を用い、前記移動テーブル上に基板を設置し、レーザ光により、前記基板上に形成された半導体膜をアニールし、前記タイマは、前記センサが前記移動テーブルの通過を感知することで時間計測を開始し、前記移動テーブルが、前記動作周期を経過しても前記センサを通過しない場合、前記タイマに設けられた前記第２のインターロックの接点間の通電が切れることで、前記レーザ発振器の前記第１のインターロックが作動し、前記レーザ光が前記移動テーブル上の基板に照射されないことを特徴とするレーザ処理方法に関するものである。   The present invention also includes a laser oscillator, a first interlock provided in the laser oscillator, a moving table that moves at a constant operation cycle, a timer, and a second interlock provided in the timer. Using a laser processing apparatus having a sensor capable of detecting movement of the moving table, installing a substrate on the moving table, annealing a semiconductor film formed on the substrate with laser light, the timer The time measurement is started when the sensor senses the passage of the moving table, and when the moving table does not pass the sensor even after the operation cycle has elapsed, the second interlock provided in the timer is provided. As a result, the first interlock of the laser oscillator is activated, and the laser light is applied to the substrate on the moving table. May not Isa relates laser processing method according to claim.

また本発明は、前記基板上に下地膜を形成し、前記下地膜上に前記半導体膜を形成し、前記半導体膜に前記レーザ処理装置により形成された前記線状レーザを照射することにより、前記半導体膜を結晶化して結晶性半導体膜を形成し、前記結晶性半導体膜を用いて島状半導体膜を形成し、前記島状半導体膜上に、ゲート絶縁膜及びゲート電極を形成し、前記島状半導体膜に、一導電性を付与する不純物を添加して、ソース領域、ドレイン領域及びチャネル形成領域を形成することを特徴とする半導体装置の作製方法に関するものである。   The present invention also includes forming a base film on the substrate, forming the semiconductor film on the base film, and irradiating the semiconductor film with the linear laser formed by the laser processing apparatus. A semiconductor film is crystallized to form a crystalline semiconductor film, an island-shaped semiconductor film is formed using the crystalline semiconductor film, a gate insulating film and a gate electrode are formed on the island-shaped semiconductor film, and the island-shaped semiconductor film is formed. The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, in which a source region, a drain region, and a channel formation region are formed by adding an impurity imparting one conductivity to a planar semiconductor film.

本発明において、前記レーザ処理装置にはプログラマブル論理制御装置（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｌｏｇｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ（ＰＬＣ））が設けられている。   In the present invention, the laser processing apparatus is provided with a programmable logic controller (PLC).

プログラマブル論理制御装置（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｌｏｇｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ（以下、「ＰＬＣ」と呼ぶ））は、ＸＹステージの位置制御を行うために用いられている。ＰＬＣはＸＹステージの駆動に必要な電気信号を発生するためのドライバに、電気信号の出力の命令を出す役割を有する。ステージの動作命令は、ＰＬＣに対してコンピュータ、例えばパーソナルコンピュータ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ、以下「ＰＣ」と呼ぶ）から通信により送られる。   A programmable logic controller (programmable logic controller (hereinafter referred to as “PLC”)) is used to control the position of an XY stage. The PLC has a function of issuing an electric signal output command to a driver for generating an electric signal necessary for driving the XY stage. The operation command for the stage is sent to the PLC by communication from a computer, for example, a personal computer (hereinafter referred to as “PC”).

また、レーザ発振器の出力の制御についても、レーザ発振器自体にＰＣとの通信機能を有するものが多く、ＰＣが適用が可能である。そのため本発明ではレーザ発振器とＰＣをそれぞれ連動させて結晶化を行う方法を用いることが可能である。   As for the output control of the laser oscillator, many laser oscillators themselves have a function of communicating with a PC, and the PC can be applied. Therefore, in the present invention, it is possible to use a method of crystallizing the laser oscillator and the PC in conjunction with each other.

本発明において、前記線状レーザは、連続発振のレーザである。   In the present invention, the linear laser is a continuous wave laser.

本発明において、前記線状レーザは、周波数１０ＭＨｚ以上のパルス発振のレーザである。   In the present invention, the linear laser is a pulsed laser having a frequency of 10 MHz or more.

本発明において、前記線状レーザは、周波数８０ＭＨｚ以上のパルス発振のレーザである。   In the present invention, the linear laser is a pulsed laser having a frequency of 80 MHz or more.

本発明において、前記連続発振のレーザは、Ａｒレーザ、Ｋｒレーザ、ＣＯ２レーザ、ＹＡＧレーザ、ＹＶＯ４レーザ、ＹＬＦレーザ、ＹＡｌＯ３レーザ、ＧｄＶＯ４レーザ、Ｙ２Ｏ３レーザ、ルビーレーザ、アレキサンドライトレーザ、Ｔｉ：サファイアレーザ、ヘリウムカドミウムレーザのいずれか１つである。 In the present invention, the continuous wave laser is an Ar laser, a Kr laser, a CO 2 laser, a YAG laser, a YVO 4 laser, a YLF laser, a YAlO 3 laser, a GdVO 4 laser, a Y 2 O 3 laser, a ruby laser, or an alexandrite laser. , Ti: sapphire laser or helium cadmium laser.

本発明において、前記パルス発振レーザは、Ａｒレーザ、Ｋｒレーザ、エキシマレーザ、ＣＯ２レーザ、ＹＡＧレーザ、Ｙ２Ｏ３レーザ、ＹＶＯ４レーザ、ＹＬＦレーザ、ＹＡｌＯ３レーザ、ＧｄＶＯ４レーザ、ガラスレーザ、ルビーレーザ、アレキサンドライトレーザ、Ｔｉ：サファイアレーザ、銅蒸気レーザ、金蒸気レーザのいずれか１つである。 In the present invention, the pulsed laser is an Ar laser, a Kr laser, an excimer laser, a CO 2 laser, a YAG laser, a Y 2 O 3 laser, a YVO 4 laser, a YLF laser, a YAlO 3 laser, a GdVO 4 laser, a glass laser, One of a ruby laser, an alexandrite laser, a Ti: sapphire laser, a copper vapor laser, and a gold vapor laser.

本発明において、前記基板は、ガラス基板、石英基板、ステンレス基板、合成樹脂からなる基板のいずれか１つである。   In the present invention, the substrate is any one of a glass substrate, a quartz substrate, a stainless steel substrate, and a substrate made of a synthetic resin.

なお、ここでいう半導体装置とは、半導体特性を利用することで機能しうる装置全般を指し、電気光学装置、電気装置、半導体回路および電子機器は全て半導体装置である。   Note that the semiconductor device here refers to all devices that can function by utilizing semiconductor characteristics, and an electro-optical device, an electric device, a semiconductor circuit, and an electronic device are all semiconductor devices.

なお本発明はレーザ加工技術に関する分野において、どのようなレーザ処理装置及びレーザ照射方法にも応用することが可能である。   The present invention can be applied to any laser processing apparatus and laser irradiation method in the field related to laser processing technology.

本発明を用いることにより、レーザ処理装置のステージが異常停止した場合および地震等で生じる装置の振動が起きた場合、自動的にレーザの出力を停止させることができ、火災などの災害を防ぐことができる。さらに、ステージの動作やレーザの出力を制御するＰＣがフリーズ（異常停止）した場合も、同様の効果を得ることができる。   By using the present invention, the laser output can be automatically stopped when the stage of the laser processing apparatus stops abnormally or when vibration of the apparatus occurs due to an earthquake or the like, thereby preventing a disaster such as a fire. Can do. Further, the same effect can be obtained when the PC controlling the stage operation and the laser output freezes (abnormally stops).

本実施の形態を、図１及び図３を用いて説明する。ただし、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、本発明の主旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は本実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。   This embodiment will be described with reference to FIGS. However, the present invention can be implemented in many different modes, and those skilled in the art can easily understand that the modes and details can be variously changed without departing from the spirit and scope of the present invention. Is done. Therefore, the present invention should not be construed as being limited to the description of the embodiment modes.

図１のレーザ処理装置について説明する。なお、図中の実線は内在する各装置間の電源配線を示し、１点破線は接続配線を示す。また、矢印線はＰＣの命令系統を示す。   The laser processing apparatus of FIG. 1 will be described. In addition, the solid line in a figure shows the power supply wiring between each existing apparatus, and a dashed-dotted line shows a connection wiring. An arrow line indicates a PC command system.

まず図１において、１０１はレーザ発振器、１０２はスイッチボックス、１０３はパーソナルコンピュータ（ＰＣ）、１０４はタイマ、１０５は地震感知器、１０６は警告灯、１０７はＸＹステージ、１０８はプログラマブル論理制御装置（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｌｏｇｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ（ＰＬＣ））、１０９はセンサ、１１０は手動非常停止ボタン、１１１はインターロック、１１２は移動テーブルである。   First, in FIG. 1, 101 is a laser oscillator, 102 is a switch box, 103 is a personal computer (PC), 104 is a timer, 105 is an earthquake detector, 106 is a warning light, 107 is an XY stage, and 108 is a programmable logic controller ( Programmable logic controller (PLC), 109 is a sensor, 110 is a manual emergency stop button, 111 is an interlock, and 112 is a moving table.

レーザ発振器１０１の発振を停止するためには、発振器に内蔵もしくは発振器の電源部に付属されているインターロック１１１を用いる。インターロック１１１は、通常は通電している２点の接点が開放されたときに作動し、発振器の電源を切るあるいは、発振器に設けられているメカニカルシャッターを閉めてレーザ出力を停止させる。スイッチボックス１０２は、ＰＣ１０３との通信機能を備えたものであり、ＰＣ１０３からの命令でスイッチの開閉（ＯＮ／ＯＦＦ）を行う事ができる。タイマ１０４は、通電の制御機能を持ったもので所定の時間が経過すると通電が切れるものであり、その時限開始は、ＸＹステージ１０７に搭載された移動テーブル１１２の移動を検出できるセンサ１０９を用いると良い。地震感知器１０５はタイマ１０４と同様で通電の制御機能を持ったものであり、振動を感知すると通電が切れるものを指す。警告灯１０６は、周囲にレーザが発振中であることを知らせる役割を持つ。   In order to stop the oscillation of the laser oscillator 101, an interlock 111 built in the oscillator or attached to the power supply unit of the oscillator is used. The interlock 111 normally operates when two energized contacts are opened, and the laser output is stopped by turning off the power of the oscillator or closing the mechanical shutter provided in the oscillator. The switch box 102 is provided with a communication function with the PC 103, and can open and close (ON / OFF) the switch according to a command from the PC 103. The timer 104 has an energization control function and is deenergized when a predetermined time elapses. The time limit is started using a sensor 109 that can detect the movement of the moving table 112 mounted on the XY stage 107. And good. The seismic detector 105 is similar to the timer 104 and has an energization control function, and indicates that the energization is cut off when vibration is detected. The warning lamp 106 has a role of notifying the surroundings that the laser is oscillating.

まず、レーザアニールが開始される手順について説明する。   First, a procedure for starting laser annealing will be described.

ＰＣ１０３からステージ１０７に走査開始の命令が出されると、ステージ１０７は１本目の走査開始位置に移動する。走査開始位置にステージ１０７が移動すると、ＰＣ１０３からスイッチボックス１０２に周囲にレーザが発振中であることを知らせる警告灯１０６の点灯命令が出され、警告灯１０６が点灯する。最後に、レーザ発振器１０１にレーザの出力の命令が、ＰＣ１０３から出され、レーザは出力される。レーザ出力後、ステージ１０７は走査を開始する。   When a scan start command is issued from the PC 103 to the stage 107, the stage 107 moves to the first scan start position. When the stage 107 moves to the scanning start position, an instruction to turn on the warning lamp 106 is issued from the PC 103 to the switch box 102 to inform the surrounding that the laser is oscillating, and the warning lamp 106 is turned on. Finally, a laser output command is issued from the PC 103 to the laser oscillator 101, and the laser is output. After the laser output, the stage 107 starts scanning.

ここで図３を用いて、基板上に成膜された半導体膜を、線状レーザによってアニールする方法について説明する。まず以下のようにして、レーザ発振器２０１から射出されたレーザ光を線状レーザに加工する。すなわち、レーザ発振器２０１（図１における１０１）から射出したレーザ光はミラー２０２によって反射し、基板２１１と平行に設置した平凸レンズ２０３に入射する。このとき、平凸レンズ２０３に対し、入射するレーザ光に入射角（０°でない）を与えることで、レンズの非点収差により、照射面でのビームスポット２０５はレーザ光の入射方向のみが引き伸ばされ、線状レーザとなる。   Here, a method of annealing a semiconductor film formed on a substrate with a linear laser will be described with reference to FIG. First, the laser beam emitted from the laser oscillator 201 is processed into a linear laser as follows. That is, the laser light emitted from the laser oscillator 201 (101 in FIG. 1) is reflected by the mirror 202 and enters the plano-convex lens 203 installed in parallel with the substrate 211. At this time, by giving an incident angle (not 0 °) to the incident laser beam with respect to the plano-convex lens 203, the beam spot 205 on the irradiation surface is stretched only in the incident direction of the laser beam due to the astigmatism of the lens. It becomes a linear laser.

このとき線状レーザをより細くすることで、線状レーザのビームスポットをより長くすることができる。この線状レーザの短軸方向にビームスポットを走査することで、一度に結晶化できる領域の幅を広くできるため、生産性が良く好ましい。   At this time, the beam spot of the linear laser can be made longer by making the linear laser thinner. By scanning the beam spot in the short axis direction of the linear laser, the width of the region that can be crystallized at a time can be widened.

なお、ここで用いる光学系は上述した光学系に限らず、レーザ光を線状に成形できるものである。本実施の形態以外の光学系として、シリンドリカルレンズを複数枚、例えば２枚を組み合わせた光学系や、回折光学素子等を用いることが可能である。   Note that the optical system used here is not limited to the optical system described above, and is capable of forming laser light into a linear shape. As an optical system other than the present embodiment, it is possible to use an optical system combining a plurality of cylindrical lenses, for example, two, a diffractive optical element, or the like.

回折光学素子とは、光の回折を利用してスペクトルを得る素子で、その表面に多数の溝を形成することにより、集光レンズ機能を持つものが用いられる。   A diffractive optical element is an element that obtains a spectrum by utilizing light diffraction, and an element having a condensing lens function by forming a large number of grooves on the surface thereof.

次に線状レーザを走査させ半導体膜をレーザアニールする方法について説明する。なお基板２１１と線状レーザ及びそのビームスポット２０５の移動は、図２とほぼ同様であるので図２を参照してもよい。   Next, a method for laser annealing a semiconductor film by scanning a linear laser will be described. Note that the movement of the substrate 211, the linear laser, and its beam spot 205 is substantially the same as that in FIG. 2, and therefore FIG. 2 may be referred to.

半導体膜２１２が成膜された基板２１１は、移動テーブル２０６（図１における１１２）上に設置されており、移動テーブル２０６は４００ｍｍ／ｓｅｃ以下で移動できるＹ軸ステージ２０７及びＸ軸ステージ２０８（図１におけるＸＹステージ１０７）上に設置される。Ｙ軸ステージ２０７は線状レーザのビームスポット２０５の短軸方向に移動し、Ｘ軸ステージ２０８は線状レーザのビームスポット２０５の長軸方向に移動する。Ｙ軸ステージ２０７が実線で示した矢印の方向（往路）に移動後、Ｘ軸ステージ２０８がビームスポットの長軸方向の長さ（図２におけるＬ）に合わせて移動する。次に、Ｙ軸ステージ２０７が点線で示した矢印の方向（復路）に移動し、その後またＸ軸ステージ２０８がビームスポットの長軸方向の長さに合わせて移動する。この動作を繰り返すことで、基板全面をレーザアニールすることができる。   The substrate 211 on which the semiconductor film 212 is formed is placed on a moving table 206 (112 in FIG. 1), and the moving table 206 can move at a speed of 400 mm / sec or less and an X-axis stage 208 (see FIG. 1 on the XY stage 107). The Y-axis stage 207 moves in the short axis direction of the beam spot 205 of the linear laser, and the X-axis stage 208 moves in the long axis direction of the beam spot 205 of the linear laser. After the Y-axis stage 207 moves in the direction of the arrow indicated by the solid line (outward path), the X-axis stage 208 moves in accordance with the length of the beam spot in the long axis direction (L in FIG. 2). Next, the Y-axis stage 207 moves in the direction of the arrow indicated by the dotted line (return path), and then the X-axis stage 208 moves again in accordance with the length of the beam spot in the long axis direction. By repeating this operation, the entire surface of the substrate can be laser-annealed.

ここで、ＰＣ１０３が正常に動作中、外部からのノイズ等の予期せぬ事態でステージ１０７が異常停止した場合について説明する。   Here, a case where the stage 107 is abnormally stopped due to an unexpected situation such as external noise while the PC 103 is operating normally will be described.

ステージ１０７が異常停止すると、ステージ１０７が目標位置に移動することができないため、ＰＬＣ１０８はステージ１０７の位置制御ができない状態に陥る。このとき、ＰＣ１０３が正常に動作している場合は、ＰＬＣ１０８からＰＣ１０３に異常を表す信号が通信され、ＰＣ１０３からレーザ発振器１０１に出力を停止させる命令が送られ、レーザの出力が停止する。   If the stage 107 stops abnormally, the stage 107 cannot move to the target position, so that the PLC 108 is in a state where the position control of the stage 107 cannot be performed. At this time, if the PC 103 is operating normally, a signal indicating abnormality is communicated from the PLC 108 to the PC 103, a command for stopping the output is sent from the PC 103 to the laser oscillator 101, and the laser output is stopped.

次に、処理中にステージ１０７が異常停止し、同時にＰＣ１０３がフリーズ（異常停止）した場合、又はステージ１０７が異常停止した上、ＰＣ１０３がＰＬＣ１０８から異常を表す信号を受信できず、ＰＣ１０３からレーザの出力を停止する命令が送られなかった場合について考える。   Next, if the stage 107 abnormally stops during processing and the PC 103 freezes (abnormally stops) at the same time, or the stage 107 abnormally stops, the PC 103 cannot receive a signal indicating an abnormality from the PLC 108, and the laser from the PC 103 Consider the case where an instruction to stop output is not sent.

まず、正常なレーザアニールが行われている場合、ステージ１０７は適宜決められた速度で往復の走査を繰り返している。そのためステージ１０７に搭載された移動テーブル１１２の往復は、常に一定の周期ｔで行われる。本実施の形態では、ｔは２〜１０秒、好ましくは６秒である。   First, when normal laser annealing is performed, the stage 107 repeats reciprocating scanning at an appropriately determined speed. Therefore, the reciprocation of the moving table 112 mounted on the stage 107 is always performed at a constant cycle t. In the present embodiment, t is 2 to 10 seconds, preferably 6 seconds.

レーザの出力後、移動テーブル１１２の走査開始直前に、ＰＣ１０３からスイッチボックスにタイマ１０４の電源を投入する命令が送られる。タイマ１０４は、移動テーブル１１２とは別に固定したセンサ１０９が移動テーブル１１２の通過を感知することで時間計測が開始される。   An instruction to turn on the timer 104 is sent from the PC 103 to the switch box immediately after the laser is output and immediately before the scanning of the moving table 112 starts. The timer 104 starts measuring time when the sensor 109 fixed separately from the moving table 112 senses the passage of the moving table 112.

図８に、ステージ１０７（図２におけるＹ軸ステージ２０７及びＸ軸ステージ２０８）にセンサを１０９を設けた例を示す。なお図８において図１及び図２と同じものは同じ符号で示している。   FIG. 8 shows an example in which a sensor 109 is provided on the stage 107 (Y-axis stage 207 and X-axis stage 208 in FIG. 2). In FIG. 8, the same components as those in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals.

図８において、センサ２２２（図１における１０９）がＹ軸ステージ２０７に設けられており、遮蔽板２２１が移動テーブル２０６（図１における１１２）に設けられている。   8, a sensor 222 (109 in FIG. 1) is provided on the Y-axis stage 207, and a shielding plate 221 is provided on the moving table 206 (112 in FIG. 1).

本実施の形態では、センサ２２２としてフォト・マイクロセンサを用いる。遮蔽板２２１がフォトマイクロセンサ２２２を通過すると、光が遮蔽板２２１で遮断され、フォトマイクロセンサ２２２が移動テーブル２０６の動作を感知する。これによりフォトマイクロセンサ２２２からタイマ１０４に信号が送られ、タイマ１０４の時間計測が開始される。   In this embodiment, a photomicrosensor is used as the sensor 222. When the shielding plate 221 passes through the photomicrosensor 222, the light is blocked by the shielding plate 221, and the photomicrosensor 222 senses the operation of the moving table 206. As a result, a signal is sent from the photomicrosensor 222 to the timer 104, and the time measurement of the timer 104 is started.

ＰＣ１０３およびＰＬＣ１０８が正常な動作をしていれば、ステージ１０７が異常停止しても、ＰＣ１０３からレーザ発振器１０１へ出力の停止をする命令が出すことができる。また上述したように、ＰＬＣ１０８がステージ１０７の位置制御ができなかったとしても、ＰＣ１０３が動作していれば、ＰＣ１０３からレーザ発振器１０１に出力の停止命令を出すことができる。   If the PC 103 and the PLC 108 are operating normally, an instruction to stop the output from the PC 103 to the laser oscillator 101 can be issued even if the stage 107 stops abnormally. As described above, even if the PLC 108 cannot control the position of the stage 107, if the PC 103 is operating, an output stop command can be issued from the PC 103 to the laser oscillator 101.

ここで、レーザアニール処理中にステージ１０７が異常停止し、移動テーブル１１２の動作の周期性が損なわれた場合、例えば、レーザアニールの途中でステージ１０７が異常停止し、かつＰＣ１０３がフリーズ（異常停止）した場合を考える。   Here, when the stage 107 abnormally stops during the laser annealing process and the periodicity of the operation of the moving table 112 is impaired, for example, the stage 107 abnormally stops during the laser annealing, and the PC 103 freezes (abnormally stops). )

ステージ１０７が異常停止した上に、ＰＣ１０３がフリーズしている状況では、レーザ発振器１０１へ出力の停止命令を出すことができない。そのため、レーザの出力を停止することができなくなってしまう。   In a situation where the stage 107 is abnormally stopped and the PC 103 is frozen, an output stop command cannot be issued to the laser oscillator 101. Therefore, it becomes impossible to stop the laser output.

しかし、タイマ１０４は、ＰＣ１０３およびＰＬＣ１０８を介した通信系統とは全く別系統で動作するため、ＰＣ１０３がフリーズしていても、レーザの出力を停止することが可能である。   However, since the timer 104 operates in a completely different system from the communication system via the PC 103 and the PLC 108, the laser output can be stopped even if the PC 103 is frozen.

移動テーブル１１２が異常停止し、動作周期ｔを経過しても移動テーブル１１２がセンサ１０９を通過しない（入力信号がない）場合、周期ｔが設定されたタイマ１０４に設けられたインターロックの接点間の通電が切れることで、レーザ発振器１０１のインターロックを作動させ、レーザの出力を停止することができる。   If the moving table 112 stops abnormally and the moving table 112 does not pass the sensor 109 even after the operation cycle t has passed (no input signal), the interval between the interlock contacts provided in the timer 104 with the cycle t set As a result, the laser oscillator 101 is interlocked and the laser output can be stopped.

さらに、地震等の影響により装置が振動した場合は、地震感知器１０５により振動を感知し、レーザの出力を停止させることも可能である。すなわち、前記タイマ１０４と同じく、ＰＣ１０３からスイッチボックス１０２に地震感知器１０５の電源を投入する命令を送る。ここで、地震感知器１０５が振動を感知すると、接点間の通電を切ることでレーザ発振器１０１のインターロックを作動させ、レーザの出力を停止させることも可能である。これにより、より安全にレーザアニールを行うことができる。   Further, when the apparatus vibrates due to the influence of an earthquake or the like, it is also possible to stop the laser output by detecting the vibration with the earthquake detector 105. That is, as with the timer 104, a command for turning on the earthquake detector 105 is sent from the PC 103 to the switch box 102. Here, when the earthquake detector 105 detects vibration, it is possible to operate the interlock of the laser oscillator 101 by turning off the energization between the contacts and stop the output of the laser. Thereby, laser annealing can be performed more safely.

また、作業者が異常に気付いたときに手動で出力を停止させられる手動非常停止ボタン１１０を設けると好ましい。用いる手動非常停止ボタン１１０は、通常は導通状態で、スイッチを作用させたときに接点が開放され断絶状態になるＢ接点スイッチのものがより好ましい。   In addition, it is preferable to provide a manual emergency stop button 110 that can manually stop the output when an operator notices an abnormality. The manual emergency stop button 110 to be used is preferably a B-contact switch which is normally in a conductive state and is opened and disconnected when the switch is operated.

以上から、タイマ１０４、手動非常停止ボタン１１０、地震感知器１０５のうち一つでも正常動作していれば、異常時にレーザの出力を停止させることができる。特に、ＰＣ１０３およびＰＬＣ１０８を介した通信系統とは全く別の系統で動作するタイマ１０４を設けたため、より確実にレーザの出力を停止させることができる。従って、異常が起こった場合でもレーザの出力を安全に停止させることができ、火災などの災害を防ぐことができる。   From the above, if any one of the timer 104, the manual emergency stop button 110, and the earthquake detector 105 is operating normally, the laser output can be stopped in the event of an abnormality. In particular, since the timer 104 that operates in a completely different system from the communication system via the PC 103 and the PLC 108 is provided, the laser output can be stopped more reliably. Therefore, even when an abnormality occurs, the laser output can be safely stopped, and a disaster such as a fire can be prevented.

上述したレーザ処理装置の動作方法をフローチャートにしたものを図９に示す。なお図９においては紙面の上から下に向かって時間が経過している。まず、ＰＣ１０３からステージ１０７に走査開始の命令が送られる（ステップ１００（Ｓ１００））と、ステージ１０７が１本目の走査開始位置に移動する（ステップ１０１（Ｓ１０１））。するとスイッチボックス１０２にタイマ１０４、地震感知器１０５、警告灯１０６の電源投入命令が出され（ステップ２０１（Ｓ２０１））、各装置のスイッチがオンになる（それぞれステップ２３１（Ｓ２３１）、ステップ２２１（Ｓ２２１）、ステップ２１１（Ｓ２１１））。警告灯１０６がオンになると警告灯１０６が点灯する（ステップ２１２（Ｓ２１２））。   FIG. 9 shows a flowchart of the operation method of the laser processing apparatus described above. In FIG. 9, time has passed from the top to the bottom of the page. First, when a scan start command is sent from the PC 103 to the stage 107 (step 100 (S100)), the stage 107 moves to the first scan start position (step 101 (S101)). Then, a power-on command for the timer 104, the earthquake detector 105, and the warning lamp 106 is issued to the switch box 102 (step 201 (S201)), and the switches of the respective devices are turned on (step 231 (S231) and step 221 (respectively). S221), step 211 (S211)). When the warning lamp 106 is turned on, the warning lamp 106 is turned on (step 212 (S212)).

またステージ１０７が１本目の走査開始位置に移動（ステップ１０１（Ｓ１０１））した後、ＰＣ１０３からレーザ発振器１０１にレーザの出力命令が出され（ステップ１０２（Ｓ１０２））、レーザアニールが開始される（ステップ１０３（Ｓ１０３））。タイマ１０４はステージ１０７の周期を監視し（ステップ２３２（Ｓ２３２））、地震感知器１０５は地震等による装置の振動を監視している（ステップ２２２（Ｓ２２２））。   After the stage 107 has moved to the first scanning start position (step 101 (S101)), a laser output command is issued from the PC 103 to the laser oscillator 101 (step 102 (S102)), and laser annealing is started (step 102). Step 103 (S103)). The timer 104 monitors the period of the stage 107 (step 232 (S232)), and the earthquake detector 105 monitors the vibration of the device due to an earthquake or the like (step 222 (S222)).

ここで、ステージ１０７が異常停止した場合（ステップ４０２（Ｓ４０２））を考える。ステージ１０７の異常停止の原因として、ＰＣのフリーズ（異常停止）、地震等が考えられるが、地震の発生（ステップ４０１（Ｓ４０１））による振動でステージ１０７が異常停止したときは、地震感知器１０５が作動し（ステップ２２３（Ｓ２２３））、地震感知器１０５に設けられているインターロックの接点が開放され（ステップ２２４（Ｓ２２４））、レーザの出力が停止される（ステップ５０１（Ｓ５０１））。   Here, consider a case where the stage 107 is abnormally stopped (step 402 (S402)). Possible causes of the abnormal stop of the stage 107 include a PC freeze (abnormal stop), an earthquake, etc. When the stage 107 abnormally stops due to vibration caused by the occurrence of an earthquake (step 401 (S401)), the earthquake detector 105 Is operated (step 223 (S223)), the contact of the interlock provided in the earthquake detector 105 is opened (step 224 (S224)), and the laser output is stopped (step 501 (S501)).

また地震以外の原因でステージ１０７が異常停止した場合（ステップ４０２（Ｓ４０２））、ＰＣ１０３が正常に動作しているならば（ステップ４０３（Ｓ４０３））、ＰＣ１０３からレーザ発振器１０１に出力停止命令が出されて（ステップ４２１（Ｓ４２１））、レーザの出力が停止される（Ｓ５０１）。   If the stage 107 abnormally stops due to a cause other than an earthquake (step 402 (S402)), and if the PC 103 is operating normally (step 403 (S403)), an output stop command is issued from the PC 103 to the laser oscillator 101. Then (step 421 (S421)), the laser output is stopped (S501).

また地震が原因の場合でも、ＰＣ１０３が正常に動作しているならば、ＰＣ１０３からレーザ発振器１０１に出力停止命令を出して、レーザの出力を停止してもよい。   Even in the case of an earthquake, if the PC 103 is operating normally, an output stop command may be issued from the PC 103 to the laser oscillator 101 to stop the laser output.

地震以外の原因でステージ１０７が異常停止し（Ｓ４０２）、さらにＰＣ１０３も正常に動作していない場合（Ｓ４０３）を考える。ステージ１０７が異常停止したために、周期ｔの時限設定をしたタイマ１０４の時限が作動し（ステップ４１１（Ｓ４１１））、タイマ１０４のインターロックの接点が開放され（ステップ４１２（Ｓ４１２））、レーザの出力が停止される（Ｓ５０１）。   Consider a case where the stage 107 abnormally stops due to a cause other than an earthquake (S402) and the PC 103 is not operating normally (S403). Since the stage 107 has stopped abnormally, the timer 104, which has been set to the period t, is activated (step 411 (S411)), and the interlock contact of the timer 104 is opened (step 412 (S412)). The output is stopped (S501).

また地震が原因の場合でも、ステージ１０７が異常停止し、さらにＰＣ１０３も正常に動作していない場合、タイマ１０４の時限を作動させ、タイマ１０４のインターロックの接点を開放し、レーザの出力を停止してもよい。   If the stage 107 stops abnormally even if it is caused by an earthquake, and the PC 103 is not operating normally, the timer 104 is activated, the interlock contact of the timer 104 is opened, and the laser output is stopped. May be.

またレーザ処理装置に異常事態が発生した場合、作業者が手動非常停止ボタン１１０を押すことで（ステップ３０１（Ｓ３０１））、インターロックの接点を開放し（ステップ３０２（Ｓ３０２））、レーザの出力を停止させることが可能である（Ｓ５０１）。   If an abnormal situation occurs in the laser processing apparatus, the operator presses the manual emergency stop button 110 (step 301 (S301)) to release the interlock contact (step 302 (S302)), and the laser output. Can be stopped (S501).

以上のように、ステージ１０７が作動している間は、タイマ１０４、地震感知器１０５、警告灯１０６の複数の装置によってステージ１０７を監視しており、また必要であれば手動非常停止ボタン１１０により作業者がレーザの出力を停止させることも可能であるので、レーザ処理装置を安全に使用することができる。   As described above, while the stage 107 is operating, the stage 107 is monitored by a plurality of devices such as the timer 104, the earthquake detector 105, and the warning light 106, and if necessary, the manual emergency stop button 110 is used. Since the operator can stop the output of the laser, the laser processing apparatus can be used safely.

なお本発明は本実施の形態で述べられたものに限定されず、レーザ加工技術に関する分野において、どのようなレーザ処理装置及びレーザ照射方法にも応用することが可能である。   Note that the present invention is not limited to the one described in this embodiment mode, and can be applied to any laser processing apparatus and laser irradiation method in the field related to laser processing technology.

本実施例では本発明のレーザ処理装置を用いて半導体装置を作製する方法について、図４（Ａ）〜図４（Ｄ）、図５（Ａ）〜図５（Ｃ）図６（Ａ）〜図６（Ｃ）を用いて説明する。   In this embodiment, a method for manufacturing a semiconductor device using the laser processing apparatus of the present invention is described with reference to FIGS. 4 (A) to 4 (D), FIGS. 5 (A) to 5 (C), and FIG. This will be described with reference to FIG.

まず図４（Ａ）に示すように、基板５００上に下地膜５０１を成膜する。基板５００には、例えばバリウムホウケイ酸ガラスや、アルミノホウケイ酸ガラスなどのガラス基板、石英基板、ステンレス基板等を用いることができる。また、ＰＥＴ、ＰＥＳ、ＰＥＮに代表されるプラスチックや、アクリル等の可撓性を有する合成樹脂からなる基板を用いることも可能である。   First, as shown in FIG. 4A, a base film 501 is formed over a substrate 500. As the substrate 500, for example, a glass substrate such as barium borosilicate glass or alumino borosilicate glass, a quartz substrate, a stainless steel substrate, or the like can be used. It is also possible to use a substrate made of a plastic such as PET, PES, or PEN, or a flexible synthetic resin such as acrylic.

下地膜５０１は基板５００中に含まれるＮａなどのアルカリ金属やアルカリ土類金属が、半導体膜中に拡散し、半導体素子の特性に悪影響を及ぼすのを防ぐために設ける。よってアルカリ金属やアルカリ土類金属の半導体膜への拡散を抑えることができる酸化珪素（ＳｉＯ）や、窒化珪素（ＳｉＮ）、窒素を含む酸化珪素（ＳｉＯＮ）などの絶縁膜を用いて形成する。本実施例では、プラズマＣＶＤ法を用いて窒素を含む酸化珪素膜を１０ｎｍ〜４００ｎｍ（好ましくは５０ｎｍ〜３００ｎｍ）の膜厚になるように成膜する。   The base film 501 is provided to prevent an alkali metal such as Na or an alkaline earth metal contained in the substrate 500 from diffusing into the semiconductor film and adversely affecting the characteristics of the semiconductor element. Therefore, an insulating film such as silicon oxide (SiO), silicon nitride (SiN), or silicon oxide containing nitrogen (SiON) that can suppress diffusion of alkali metal or alkaline earth metal into the semiconductor film is used. In this embodiment, a silicon oxide film containing nitrogen is formed to a thickness of 10 nm to 400 nm (preferably 50 nm to 300 nm) by a plasma CVD method.

なお下地膜５０１は単層であっても複数の絶縁膜を積層したものであっても良い。またガラス基板、ステンレス基板またはプラスチック基板のように、アルカリ金属やアルカリ土類金属が多少なりとも含まれている基板を用いる場合、不純物の拡散を防ぐという観点から下地膜を設けることは有効であるが、石英基板など不純物の拡散がさして問題とならない場合は、必ずしも設ける必要はない。   Note that the base film 501 may be a single layer or a stack of a plurality of insulating films. In addition, when using a substrate containing an alkali metal or alkaline earth metal, such as a glass substrate, a stainless steel substrate, or a plastic substrate, it is effective to provide a base film from the viewpoint of preventing impurity diffusion. However, when diffusion of impurities does not cause any problem, such as a quartz substrate, it is not necessarily provided.

次に下地膜５０１上に半導体膜５０２を形成する。半導体膜５０２の膜厚は２５ｎｍ〜１００ｎｍ（好ましくは３０ｎｍ〜６０ｎｍ）とする。なお半導体膜５０２は、非晶質半導体であっても良いし、多結晶半導体であっても良い。また半導体は珪素だけではなくシリコンゲルマニウムも用いることができる。シリコンゲルマニウムを用いる場合、ゲルマニウムの濃度は０．０１〜４．５ａｔｏｍｉｃ％程度であることが好ましい。   Next, a semiconductor film 502 is formed over the base film 501. The thickness of the semiconductor film 502 is 25 nm to 100 nm (preferably 30 nm to 60 nm). Note that the semiconductor film 502 may be an amorphous semiconductor or a polycrystalline semiconductor. As the semiconductor, not only silicon but also silicon germanium can be used. When silicon germanium is used, the concentration of germanium is preferably about 0.01 to 4.5 atomic%.

次に図４（Ｂ）に示すように、本発明のレーザ処理装置を用いて半導体膜５０２にレーザ光（レーザビーム）５０３を照射し、結晶化を行なう。   Next, as shown in FIG. 4B, the semiconductor film 502 is irradiated with laser light (laser beam) 503 by using the laser processing apparatus of the present invention to perform crystallization.

なお、本実施例で用いるレーザ処理装置及びレーザ照射によるレーザ結晶化方法については、実施の形態で述べたのと同様である。   Note that the laser processing apparatus and the laser crystallization method by laser irradiation used in this example are the same as those described in the embodiment.

すなわち、図１に示すレーザ処理装置を用い、周期ｔで動作する移動テーブル１１２が異常停止した場合、タイマ１０４の接点間の通電が切れることにより、レーザ発振器１０１のインターロックを作動させ、レーザの出力を安全に停止させることができる。   That is, when the moving table 112 operating at the cycle t is abnormally stopped using the laser processing apparatus shown in FIG. 1, the energization between the contacts of the timer 104 is cut off, thereby operating the interlock of the laser oscillator 101 and The output can be safely stopped.

また地震感知器１０５が振動を感知してレーザ発振器のインターロックを作動させてレーザの出力を停止させることが可能である。さらに手動非常停止ボタン１１０により、手動でレーザを出力停止させることも可能である。   In addition, the seismic detector 105 can detect the vibration and operate the laser oscillator interlock to stop the laser output. Further, it is possible to manually stop the laser output by the manual emergency stop button 110.

レーザ結晶化を行なう場合、レーザ結晶化の前に、レーザに対する半導体膜５０２の耐性を高めるために、５００℃、１時間の加熱処理を該半導体膜５０２に加えてもよい。   In the case of performing laser crystallization, heat treatment for one hour at 500 ° C. may be added to the semiconductor film 502 in order to increase the resistance of the semiconductor film 502 to the laser before laser crystallization.

レーザ結晶化は、連続発振のレーザまたは発振周波数が１０ＭＨｚ以上、好ましくは８０ＭＨｚ以上のパルス発振レーザを用いることができる。   For laser crystallization, a continuous wave laser or a pulsed laser having an oscillation frequency of 10 MHz or more, preferably 80 MHz or more can be used.

具体的には、連続発振のレーザとして、Ａｒレーザ、Ｋｒレーザ、ＣＯ２レーザ、ＹＡＧレーザ、ＹＶＯ４レーザ、ＹＬＦレーザ、ＹＡｌＯ３レーザ、ＧｄＶＯ４レーザ、Ｙ２Ｏ３レーザ、ルビーレーザ、アレキサンドライトレーザ、Ｔｉ：サファイアレーザ、ヘリウムカドミウムレーザなどが挙げられる。 Specifically, as a continuous wave laser, Ar laser, Kr laser, CO 2 laser, YAG laser, YVO 4 laser, YLF laser, YAlO 3 laser, GdVO 4 laser, Y 2 O 3 laser, ruby laser, alexandrite laser Ti: sapphire laser, helium cadmium laser, and the like.

また発振周波数が１０ＭＨｚ以上、好ましくは８０ＭＨｚ以上のパルス発振させることができるのであれば、Ａｒレーザ、Ｋｒレーザ、エキシマレーザ、ＣＯ２レーザ、ＹＡＧレーザ、Ｙ２Ｏ３レーザ、ＹＶＯ４レーザ、ＹＬＦレーザ、ＹＡｌＯ３レーザ、ＧｄＶＯ４レーザ、ガラスレーザ、ルビーレーザ、アレキサンドライトレーザ、Ｔｉ：サファイアレーザ、銅蒸気レーザまたは金蒸気レーザのようなパルス発振レーザを用いることができる。 In addition, an Ar laser, a Kr laser, an excimer laser, a CO 2 laser, a YAG laser, a Y 2 O 3 laser, a YVO 4 laser, and a YLF laser can be used as long as the oscillation frequency is 10 MHz or higher, preferably 80 MHz or higher. , YAlO 3 laser, GdVO 4 laser, glass laser, ruby laser, alexandrite laser, Ti: sapphire laser, copper vapor laser or gold vapor laser can be used.

このようなパルス発振レーザは、発振周波数を増加させていくと、いずれは連続発振レーザと同等の効果を示すものである。   Such a pulsed laser has an effect equivalent to that of a continuous wave laser as the oscillation frequency is increased.

例えば連続発振が可能な固体レーザを用いる場合、第２高調波〜第４高調波のレーザ光を照射することで、大粒径の結晶を得ることができる。代表的には、ＹＡＧレーザ（基本波１０６４ｎｍ）の第２高調波（５３２ｎｍ）や第３高調波（３５５ｎｍ）を用いるのが望ましい。例えば、連続発振のＹＡＧレーザから射出されたレーザ光を非線形光学素子により高調波に変換して、半導体膜５０２に照射する。パワー密度は０．０１〜１００ＭＷ／ｃｍ２程度（好ましくは０．１〜１０ＭＷ／ｃｍ２）とすれば良い。 For example, when a solid-state laser capable of continuous oscillation is used, a crystal having a large grain size can be obtained by irradiating laser light of second to fourth harmonics. Typically, it is desirable to use the second harmonic (532 nm) or the third harmonic (355 nm) of a YAG laser (fundamental wave 1064 nm). For example, laser light emitted from a continuous wave YAG laser is converted into a harmonic by a non-linear optical element, and irradiated to the semiconductor film 502. Power density may be about 0.01 to 100 MW / cm 2 (preferably 0.1~10MW / cm 2).

上述した半導体膜５０２へのレーザ光５０３の照射により、結晶性がより高められた結晶性半導体膜５０４が形成される。   By irradiating the semiconductor film 502 with the laser light 503, a crystalline semiconductor film 504 with higher crystallinity is formed.

また、レーザ光による結晶化の前に、触媒元素を用いた結晶化工程を設けても良い。触媒元素としては、ニッケル（Ｎｉ）を用いているが、その以外にも、ゲルマニウム（Ｇｅ）、鉄（Ｆｅ）、パラジウム（Ｐｄ）、スズ（Ｓｎ）、鉛（Ｐｂ）、コバルト（Ｃｏ）、白金（Ｐｔ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）といった元素を用いることができる。   Further, a crystallization step using a catalytic element may be provided before crystallization with laser light. Nickel (Ni) is used as the catalyst element, but besides that, germanium (Ge), iron (Fe), palladium (Pd), tin (Sn), lead (Pb), cobalt (Co), Elements such as platinum (Pt), copper (Cu), and gold (Au) can be used.

触媒元素を用いた結晶化工程の後に、レーザ光による結晶化工程を行なうと、触媒元素による結晶化の際に形成された結晶が、基板により近い側においてレーザ光の照射により溶融されずに残存し、該結晶を結晶核として結晶化が進む。よってレーザ光の照射による結晶化は基板側から半導体膜の表面に向かって均一に進みやすく、レーザ光による結晶化工程のみの場合に比べて、より半導体膜の結晶性を高めることができ、レーザ光による結晶化後の半導体膜表面の荒れが抑えられる。よって後に形成される半導体素子、代表的にはＴＦＴの特性のばらつきがより抑えられる。   When a crystallization process using a laser beam is performed after a crystallization process using a catalytic element, the crystal formed during the crystallization using the catalytic element remains on the side closer to the substrate without being melted by the laser beam irradiation. Then, crystallization proceeds using the crystal as a crystal nucleus. Therefore, crystallization by laser light irradiation tends to progress uniformly from the substrate side toward the surface of the semiconductor film, and the crystallinity of the semiconductor film can be improved more than in the case of only the crystallization process by laser light. The surface roughness of the semiconductor film after crystallization by light can be suppressed. Therefore, variations in characteristics of semiconductor elements formed later, typically TFTs, can be further suppressed.

なお、触媒元素を添加し加熱処理を行なって結晶化を促進してから、レーザ光の照射により結晶性をより高めても良いし、加熱処理の工程を省略しても良い。具体的には、触媒元素を添加してから加熱処理の代わりにレーザ光を照射し、結晶性を高めるようにしても良い。   Note that after adding a catalyst element and performing heat treatment to promote crystallization, the crystallinity may be further increased by laser light irradiation, or the heat treatment step may be omitted. Specifically, after adding a catalyst element, laser light may be irradiated instead of heat treatment to improve crystallinity.

また触媒元素は、半導体膜の全面に導入してもよいし、半導体膜の一部に導入してから結晶成長させてもよい。触媒元素は半導体膜の一部に導入した場合は、導入された領域から基板に平行な方向に結晶成長が進行する。   Further, the catalyst element may be introduced over the entire surface of the semiconductor film, or may be grown after being introduced into a part of the semiconductor film. When the catalytic element is introduced into a part of the semiconductor film, crystal growth proceeds in a direction parallel to the substrate from the introduced region.

ただし触媒元素を用いて得られる結晶性半導体膜には、触媒元素（ここではニッケル）が残存している。それは膜中において一様に分布していないにしろ、平均的な濃度とすれば、１×１０１９／ｃｍ３を越える濃度で残存している。勿論、このような状態でもＴＦＴをはじめ各種半導体装置を形成することが可能であるが、ゲッタリング方法で当該元素を除去した法がより信頼性の高い半導体装置が得られる。以下に触媒元素を添加し、加熱して結晶化し、レーザ光を照射して結晶性をより向上させ、さらにゲッタリングにより結晶性がより向上した結晶性半導体膜から触媒元素を除去する方法について述べる。 However, the catalytic element (here, nickel) remains in the crystalline semiconductor film obtained using the catalytic element. Although it is not uniformly distributed in the film, it remains at a concentration exceeding 1 × 10 19 / cm 3 in terms of an average concentration. Needless to say, various semiconductor devices including TFTs can be formed even in such a state, but a semiconductor device with higher reliability can be obtained by removing the element by a gettering method. The following describes a method of adding a catalytic element, heating to crystallize, irradiating a laser beam to improve the crystallinity, and further removing the catalytic element from the crystalline semiconductor film with improved crystallinity by gettering. .

まず、半導体膜５０２の表面に、結晶化を促進する触媒作用のある金属元素
（ここでは、ニッケル）を重量換算で１〜１００ｐｐｍ含む酢酸ニッケル溶液をスピナーで添加してニッケル含有層を形成する。ニッケル含有層の形成方法以外の他の手段として、スパッタ法、蒸着法、またはプラズマ処理により極薄い膜を形成する手段を用いてもよい。また、ここでは、全面に添加する例を示したが、マスクを形成して半導体膜５０２の一部にニッケル含有層を形成してもよい。 First, a nickel-containing layer is formed on the surface of the semiconductor film 502 by adding, using a spinner, a nickel acetate solution containing 1 to 100 ppm of a metal element (here, nickel) having a catalytic action for promoting crystallization in terms of weight. As a means other than the method for forming the nickel-containing layer, a means for forming an extremely thin film by sputtering, vapor deposition, or plasma treatment may be used. Although an example in which the addition is performed on the entire surface is described here, a nickel-containing layer may be formed over part of the semiconductor film 502 by forming a mask.

次いで、加熱処理を行い、結晶化を行う。この場合、結晶化は半導体の結晶化を助長する金属元素が接した半導体膜の領域でシリサイドが形成され、それを核として結晶化が進行する。こうして、結晶構造を有す半導体膜が形成される。なお、結晶化後での半導体膜に含まれる酸素濃度は、５×１０１８／ｃｍ３以下とすることが望ましい。ここでは、脱水素化のための熱処理（５００℃、１時間）の後、結晶化のための熱処理（５５０℃〜６５０℃で４〜２４時間）を行う。また、強光の照射により結晶化を行う場合は、赤外光、可視光、または紫外光のいずれか一またはそれらの組み合わせを用いることが可能である。
なお、必要であれば、強光を照射する前に非晶質構造を有する半導体膜に含有する水素を放出させる熱処理を行ってもよい。また、熱処理と強光の照射とを同時に行って結晶化を行ってもよい。生産性を考慮すると、結晶化は強光の照射により結晶化を行うことが望ましい。 Next, heat treatment is performed to perform crystallization. In this case, crystallization is performed by forming silicide in the region of the semiconductor film in contact with the metal element that promotes crystallization of the semiconductor, and the crystallization proceeds using the silicide as a nucleus. Thus, a semiconductor film having a crystal structure is formed. Note that the concentration of oxygen contained in the semiconductor film after crystallization is preferably 5 × 10 18 / cm 3 or less. Here, after heat treatment for dehydrogenation (500 ° C., 1 hour), heat treatment for crystallization (550 ° C. to 650 ° C. for 4 to 24 hours) is performed. When crystallization is performed by irradiation with strong light, any one of infrared light, visible light, and ultraviolet light, or a combination thereof can be used.
Note that if necessary, heat treatment for releasing hydrogen contained in the semiconductor film having an amorphous structure may be performed before irradiation with strong light. In addition, crystallization may be performed by simultaneously performing heat treatment and irradiation with strong light. In consideration of productivity, it is desirable to perform crystallization by irradiation with strong light.

次いで結晶化において形成される自然酸化膜を除去する。この自然酸化膜には触媒元素（本実施例ではニッケル）が高濃度に含まれているため、除去することが好ましい。   Next, the natural oxide film formed in crystallization is removed. Since this natural oxide film contains a catalyst element (nickel in this embodiment) in a high concentration, it is preferably removed.

次に、結晶化率（膜の全体積における結晶成分の割合）を高め、結晶粒内に残される欠陥を補修するために、結晶性半導体膜に対してレーザ光を照射する。レーザ光を照射した場合、半導体膜に歪みやリッジが形成され、表面に薄い表面酸化膜（図示しない）が形成される。このレーザ光の照射は実施の形態で説明したレーザ照射装置により行えばよい。   Next, the crystalline semiconductor film is irradiated with laser light in order to increase the crystallization rate (the ratio of the crystal component in the entire volume of the film) and repair defects remaining in the crystal grains. When laser light is irradiated, distortion and ridges are formed in the semiconductor film, and a thin surface oxide film (not shown) is formed on the surface. This laser light irradiation may be performed by the laser irradiation apparatus described in the embodiment.

次いで、結晶性半導体膜の歪みを低減するための第１の熱処理（半導体膜が瞬間的に４００〜１０００℃程度にまで加熱される熱処理）を窒素雰囲気にて行い、平坦な半導体膜を得る。瞬間的に加熱する熱処理としては、強光を照射する熱処理、または加熱されたガス中に基板を投入し、数分放置した後に基板を取りだす熱処理によって加熱を行えばよい。また、この熱処理の条件によっては、歪みを低減すると同時に結晶粒内に残される欠陥を補修する、即ち結晶性の改善を行うことができる。また、この熱処理により、歪みを低減してニッケルが後のゲッタリング工程でゲッタリングされやすくなる。なお、この熱処
理における温度が結晶化での温度よりも低い場合、半導体膜が固相状態のまま、膜中にニッケルが移動することになる。 Next, a first heat treatment (heat treatment in which the semiconductor film is instantaneously heated to about 400 to 1000 ° C.) for reducing distortion of the crystalline semiconductor film is performed in a nitrogen atmosphere to obtain a flat semiconductor film. As the heat treatment for instantaneously heating, heating may be performed by heat treatment for irradiating strong light, or heat treatment for putting a substrate into a heated gas and leaving it for several minutes, and then removing the substrate. Further, depending on the conditions of this heat treatment, it is possible to reduce the distortion and repair defects left in the crystal grains, that is, improve the crystallinity. This heat treatment also reduces the strain and makes it easier for the nickel to be gettered in a later gettering step. Note that when the temperature in the heat treatment is lower than the temperature in crystallization, nickel moves into the film while the semiconductor film remains in a solid state.

次いで、結晶性半導体膜上方に希ガス元素を含む半導体膜を形成する。希ガス元素を含む半導体膜を形成する前にエッチングストッパーとなる酸化膜（バリア層と呼ばれる）を１〜１０ｎｍの膜厚で形成してもよい。バリア層は、半導体膜の歪みを低減するための熱処理で同時に形成してもよい。   Next, a semiconductor film containing a rare gas element is formed over the crystalline semiconductor film. An oxide film (referred to as a barrier layer) serving as an etching stopper may be formed with a thickness of 1 to 10 nm before forming a semiconductor film containing a rare gas element. The barrier layer may be formed at the same time by heat treatment for reducing distortion of the semiconductor film.

希ガス元素を含む半導体膜は、プラズマＣＶＤ（ＰＣＶＤ）法、またはスパッタ法にて形成し、膜厚１０ｎｍ〜３００ｎｍのゲッタリングサイトを形成する。希ガス元素としてはヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）から選ばれた一種または複数種を用いる。中でも安価なガスであるアルゴン（Ａｒ）が好ましい。   The semiconductor film containing a rare gas element is formed by a plasma CVD (PCVD) method or a sputtering method to form a gettering site having a thickness of 10 nm to 300 nm. As the rare gas element, one or more selected from helium (He), neon (Ne), argon (Ar), krypton (Kr), and xenon (Xe) are used. Among them, argon (Ar) which is an inexpensive gas is preferable.

ここではＰＣＶＤ法を用い、原料ガスとしてモノシランとアルゴンを用い、比率（モノシラン：アルゴン）を０．１：９９．９〜１：９、好ましくは、１：９９〜５：９５に制御して成膜する。また、成膜時のＲＦパワー密度は、０．００１７Ｗ／ｃｍ２〜０．４８Ｗ／ｃｍ２とすることが望ましい。ＲＦパワー密度は、高いとゲッタリング効果が得られる膜質となり、加えて成膜速度が向上する。また、成膜時の圧力は、１．３３３Ｐａ〜１３３．３２２Ｐａとすることが望ましい。圧力は、高ければ高いほど成膜速度が向上するが、圧力が高いと膜中に含まれるＡｒ濃度は減少する。また、成膜温度は３００℃〜５００℃とすることが望ましい。こうして、膜中にアルゴンを１×１０１８／ｃｍ３〜１×１０２２／ｃｍ３、好ましくは、１×１０２０／ｃｍ３〜１×１０２１／ｃｍ３の濃度で含む半導体膜をプラズマＣＶＤ法で成膜することができる。上記半導体膜の成膜条件を上記範囲内で調節することで、成膜の際、バリア層に与えるダメージを低減することができ、半導体膜の膜厚のバラツキ発生や半導体膜に穴が形成されるという不良の発生を防ぐことができる。 Here, the PCVD method is used, monosilane and argon are used as source gases, and the ratio (monosilane: argon) is controlled to 0.1: 99.9 to 1: 9, preferably 1:99 to 5:95. Film. In addition, the RF power density during film formation is desirably 0.0017 W / cm 2 to 0.48 W / cm 2 . When the RF power density is high, the film quality is such that a gettering effect can be obtained, and in addition, the film formation speed is improved. The pressure during film formation is desirably 1.333 Pa to 133.322 Pa. The higher the pressure, the higher the deposition rate. However, the higher the pressure, the lower the concentration of Ar contained in the film. Further, it is desirable that the film forming temperature be 300 ° C. to 500 ° C. Thus, plasma CVD is performed on a semiconductor film containing argon at a concentration of 1 × 10 18 / cm 3 to 1 × 10 22 / cm 3 , preferably 1 × 10 20 / cm 3 to 1 × 10 21 / cm 3 in the film. The film can be formed by the method. By adjusting the film formation conditions of the semiconductor film within the above range, damage to the barrier layer during film formation can be reduced, and variations in the film thickness of the semiconductor film and holes are formed in the semiconductor film. It is possible to prevent the occurrence of defects.

膜中に不活性気体である希ガス元素イオンを含有させる意味は二つある。一つはダングリングボンドを形成し半導体膜に歪みを与えることであり、他の一つは半導体膜の格子間に歪みを与えることである。半導体膜の格子間に歪みを与えるにはアルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）などシリコンより原子半径の大きな元素を用いた時に顕著に得られる。また、膜中に希ガス元素を含有させることにより、格子歪だけでなく、ダングリングボンドも形成させてゲッタリング作用に寄与する。   There are two meanings of including a rare gas element ion which is an inert gas in the film. One is to form a dangling bond to give distortion to the semiconductor film, and the other is to give distortion to the lattice of the semiconductor film. Distortion between the lattices of the semiconductor film can be obtained remarkably when an element having an atomic radius larger than that of silicon such as argon (Ar), krypton (Kr), or xenon (Xe) is used. Further, by containing a rare gas element in the film, not only lattice distortion but also dangling bonds are formed, contributing to the gettering action.

次いで、加熱処理を行い、結晶性半導体膜中における金属元素（ニッケル）の濃度を低減、あるいは除去するゲッタリングを行う。ゲッタリングを行う加熱処理としては、強光を照射する処理、炉を用いた熱処理、または加熱されたガスに基板を投入し、数分放置した後取りだすことによって加熱を行えばよい。ここでは、ゲッタリングを行うための第２の熱処理（半導体膜が瞬間的に４００〜１０００℃程度にまで加熱される熱処理）を窒素雰囲気にて行う。   Next, heat treatment is performed, and gettering for reducing or removing the concentration of the metal element (nickel) in the crystalline semiconductor film is performed. As the heat treatment for performing gettering, heat treatment may be performed by irradiating with strong light, heat treatment using a furnace, or by putting the substrate into a heated gas, leaving it for a few minutes, and taking it out. Here, second heat treatment for performing gettering (heat treatment in which the semiconductor film is instantaneously heated to about 400 to 1000 ° C.) is performed in a nitrogen atmosphere.

この第２の熱処理により、金属元素が希ガス元素を含む半導体膜に移動し、バリア層で覆われた結晶性半導体膜に含まれる金属元素の除去、または金属元素の濃度の低減が行われる。結晶性半導体膜に含まれる金属元素は、基板面と垂直な方向、且つ、希ガス元素を含む半導体膜に向かって移動する。   By this second heat treatment, the metal element moves to the semiconductor film containing the rare gas element, and the metal element contained in the crystalline semiconductor film covered with the barrier layer is removed or the concentration of the metal element is reduced. The metal element contained in the crystalline semiconductor film moves in a direction perpendicular to the substrate surface and toward the semiconductor film containing a rare gas element.

金属元素がゲッタリングの際に移動する距離は、結晶性半導体膜の厚さ程度の距離であればよく、比較的短時間でゲッタリングを完遂することができる。ここでは、ニッケルが結晶性半導体膜に偏析しないよう希ガス元素を含む半導体膜に移動させ、結晶性半導体膜
に含まれるニッケルがほとんど存在しない、即ち結晶性半導体膜中のニッケル濃度が１×１０１８／ｃｍ３以下、望ましくは１×１０１７／ｃｍ３以下になるように十分ゲッタリングする。なお、希ガス元素を含む半導体膜だけでなくバリア層もゲッタリングサイトとして機能する。 The distance that the metal element travels during gettering may be about the thickness of the crystalline semiconductor film, and gettering can be completed in a relatively short time. Here, nickel is transferred to a semiconductor film containing a rare gas element so as not to segregate in the crystalline semiconductor film, and the nickel contained in the crystalline semiconductor film is hardly present, that is, the nickel concentration in the crystalline semiconductor film is 1 × 10. Gettering is sufficiently performed so that the density is 18 / cm 3 or less, desirably 1 × 10 17 / cm 3 or less. Note that not only a semiconductor film containing a rare gas element but also a barrier layer functions as a gettering site.

次いで、バリア層をエッチングストッパーとして、希ガス元素を含む半導体膜のみを選択的に除去する。希ガス元素を含む半導体膜のみを選択的にエッチングする方法としては、ＣｌＦ３によるプラズマを用いないドライエッチング、或いはヒドラジンや、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド（化学式 （ＣＨ３）４ＮＯＨ）（略称ＴＭＡＨ）を含む水溶液などアルカリ溶液によるウエットエッチングで行うことができる。なお、ここでのエッチングで結晶性半導体膜にピンホールが形成されるのを防止するため、オーバーエッチング時間を少なめにする。 Next, only the semiconductor film containing a rare gas element is selectively removed using the barrier layer as an etching stopper. As a method of selectively etching only a semiconductor film containing a rare gas element, dry etching without using plasma with ClF 3 , hydrazine, tetramethylammonium hydroxide (chemical formula (CH 3 ) 4 NOH) (abbreviation TMAH) It can be performed by wet etching with an alkaline solution such as an aqueous solution containing. Note that in order to prevent the formation of pinholes in the crystalline semiconductor film by the etching here, the overetching time is reduced.

次いで、フッ酸を含むエッチャントによりバリア層を除去する。   Next, the barrier layer is removed with an etchant containing hydrofluoric acid.

また、希ガス元素を含む半導体膜の形成前に、チャンバー内のＦなどの不純物を除去するため、フラッシュ物質を使用してフラッシングする処理を行ってもよい。モノシランをフラッシュ物質として用い、ガス流量８〜１０ＳＬＭをチャンバーに５〜２０分間、好ましくは１０分〜１５分間導入し続けることでチャンバー内壁をコーティングし、基板への不純物の付着を妨げる処理（フラッシングする処理、シランフラッシュとも呼ぶ）を行う。なお、１ＳＬＭは１０００ｓｃｃｍ、即ち、０．０６ｍ３／ｈである。 Further, before the semiconductor film containing a rare gas element is formed, a flushing process may be performed using a flash substance in order to remove impurities such as F in the chamber. A process (flushing) that coats the inner wall of the chamber by using monosilane as a flash substance and continuously introduces a gas flow rate of 8 to 10 SLM into the chamber for 5 to 20 minutes, preferably 10 to 15 minutes, and prevents adhesion of impurities to the substrate. Treatment, also called silane flash). Note that 1 SLM is 1000 sccm, that is, 0.06 m 3 / h.

以上の工程で、膜中の金属元素が減少した良好な結晶性半導体膜を得ることができる。特に、このような結晶性半導体膜を用いてＴＦＴの活性層を形成する場合、ゲッタリングを行うことによりＴＦＴのオフ電流を抑えることができる。   Through the above steps, a favorable crystalline semiconductor film in which the metal element in the film is reduced can be obtained. In particular, when the active layer of a TFT is formed using such a crystalline semiconductor film, the off current of the TFT can be suppressed by performing gettering.

次に、図４（Ｃ）に示すように結晶性半導体膜５０４をエッチングすることで、島状半導体膜５０７〜５０９が形成される。この島状半導体膜５０７〜５０９は、以降の工程で形成されるＴＦＴの活性層となる。   Next, as illustrated in FIG. 4C, the crystalline semiconductor film 504 is etched, so that island-shaped semiconductor films 507 to 509 are formed. These island-like semiconductor films 507 to 509 serve as active layers of TFTs formed in the subsequent processes.

次に島状半導体膜にしきい値制御のための不純物を導入する。本実施例においてはジボラン（Ｂ２Ｈ６）をドープすることによってボロン（Ｂ）を島状半導体膜中に導入する。 Next, an impurity for threshold control is introduced into the island-shaped semiconductor film. In this embodiment, boron (B) is introduced into the island-shaped semiconductor film by doping diborane (B 2 H 6 ).

次に島状半導体膜５０７〜５０９を覆うように絶縁膜５１０を成膜する。絶縁膜５１０には、例えば酸化珪素（ＳｉＯ）、窒化珪素（ＳｉＮ）または窒素を含んだ酸化珪素（ＳｉＯＮ）等を用いることができる。また成膜方法は、プラズマＣＶＤ法、スパッタ法などを用いることができる。   Next, an insulating film 510 is formed so as to cover the island-shaped semiconductor films 507 to 509. For the insulating film 510, for example, silicon oxide (SiO), silicon nitride (SiN), silicon oxide containing nitrogen (SiON), or the like can be used. As a film formation method, a plasma CVD method, a sputtering method, or the like can be used.

次に、絶縁膜５１０上に導電膜を成膜した後、導電膜をエッチングすることで、ゲート電極５７０〜５７２を形成する。   Next, after a conductive film is formed over the insulating film 510, the conductive film is etched to form gate electrodes 570 to 572.

ゲート電極５７０〜５７２は、導電膜を単層または２層以上積層させた構造を用いて形成する。導電膜を２層以上積層させている場合は、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、アルミニウム（Ａｌ）から選ばれた元素、または前記元素を主成分とする合金材料、若しくは化合物材料を積層させてゲート電極５７０〜５７２を形成してもよい。また、リン（Ｐ）等の不純物元素をドーピングした多結晶シリコン膜に代表される半導体膜を用いてゲート電極を形成してもよい。   The gate electrodes 570 to 572 are formed using a structure in which a single conductive film or two or more conductive films are stacked. In the case where two or more conductive films are stacked, an element selected from tantalum (Ta), tungsten (W), titanium (Ti), molybdenum (Mo), and aluminum (Al), or the element as a main component The gate electrodes 570 to 572 may be formed by stacking alloy materials or compound materials to be stacked. Alternatively, the gate electrode may be formed using a semiconductor film typified by a polycrystalline silicon film doped with an impurity element such as phosphorus (P).

本実施例では、ゲート電極５７０〜５７２は以下のようにして形成される。まず第１の導電膜５１１として、例えば窒化タンタル（ＴａＮ）膜を１０〜５０ｎｍ、例えば３０ｎｍの膜厚で絶縁膜５１０上に形成する。そして第１の導電膜５１１上に第２の導電膜５１２として、例えばタングステン（Ｗ）膜を２００〜４００ｎｍ、例えば３７０ｎｍの膜厚で形成し、第１の導電膜５１１及び第２の導電膜５１２の積層膜を形成する（図４（Ｄ））。   In this embodiment, the gate electrodes 570 to 572 are formed as follows. First, as the first conductive film 511, for example, a tantalum nitride (TaN) film is formed on the insulating film 510 with a thickness of 10 to 50 nm, for example, 30 nm. Then, as the second conductive film 512, for example, a tungsten (W) film is formed with a thickness of 200 to 400 nm, for example, 370 nm, over the first conductive film 511, and the first conductive film 511 and the second conductive film 512 are formed. Is formed (FIG. 4D).

次に第１の導電膜５１１を異方性エッチングでエッチングし、上層ゲート電極５６０〜５６２を形成する（図５（Ａ））。次いで第２の導電膜５１２を等方性エッチングでエッチングし、下層ゲート電極５６３〜５６５を形成する（図５（Ｂ））。以上よりゲート電極５７０〜５７２を形成する。   Next, the first conductive film 511 is etched by anisotropic etching to form upper gate electrodes 560 to 562 (FIG. 5A). Next, the second conductive film 512 is etched by isotropic etching to form lower gate electrodes 563 to 565 (FIG. 5B). Thus, gate electrodes 570 to 572 are formed.

ゲート電極５７０〜５７２は、ゲート配線の一部として形成してもよいし、別にゲート配線を形成して、そのゲート配線にゲート電極５７０〜５７２を接続してもよい。   The gate electrodes 570 to 572 may be formed as part of the gate wiring, or another gate wiring may be formed and the gate electrodes 570 to 572 may be connected to the gate wiring.

そして、ゲート電極５７０〜５７２や、あるいはレジストを成膜して成形したものをマスクとして用い、島状半導体膜５０７〜５０９それぞれに一導電性（ｎ型またはｐ型の導電性）を付与する不純物を添加し、ソース領域、ドレイン領域、さらには低濃度不純物領域等を形成する。   An impurity imparting one conductivity (n-type or p-type conductivity) to each of the island-shaped semiconductor films 507 to 509 using the gate electrodes 570 to 572 or a resist film formed and formed as a mask. Is added to form a source region, a drain region, a low-concentration impurity region, and the like.

まず、フォスフィン（ＰＨ３）を用いて、リン（Ｐ）を、印加電圧を６０〜１２０ｋｅＶ、ドーズ量を１×１０１３〜１×１０１５ｃｍ−２として島状半導体膜中に導入する。この不純物導入の際にｎチャネル型ＴＦＴ５５０及び５５２のチャネル形成領域５２２及び５２７が形成される。 First, phosphorous (P) is introduced into the island-shaped semiconductor film using phosphine (PH 3 ) with an applied voltage of 60 to 120 keV and a dose of 1 × 10 13 to 1 × 10 15 cm −2 . When this impurity is introduced, channel formation regions 522 and 527 of n-channel TFTs 550 and 552 are formed.

またｐチャネル型ＴＦＴ５５１を作製するために、ジボラン（Ｂ２Ｈ６）を印加電圧６０〜１００ｋｅＶ、例えば８０ｋｅＶ、ドーズ量１×１０１３〜５×１０１５ｃｍ−２、例えば３×１０１５ｃｍ−２の条件で、島状半導体膜中にボロン（Ｂ）を導入する。これによりｐチャネル型ＴＦＴのソース領域又はドレイン領域５２３、またこの不純物導入の際にチャネル形成領域５２４が形成される（図５（Ｃ））。 Further, in order to manufacture the p-channel TFT 551, diborane (B 2 H 6 ) is applied with an applied voltage of 60 to 100 keV, for example, 80 keV, a dose amount of 1 × 10 13 to 5 × 10 15 cm −2 , for example, 3 × 10 15 cm −. Under the condition (2), boron (B) is introduced into the island-shaped semiconductor film. Accordingly, a source region or a drain region 523 of the p-channel TFT and a channel formation region 524 are formed when this impurity is introduced (FIG. 5C).

次に絶縁膜５１０を用いてゲート絶縁膜５８０〜５８２を形成する。   Next, gate insulating films 580 to 582 are formed using the insulating film 510.

ゲート絶縁膜５８０〜５８２形成後、ｎチャネル型ＴＦＴ５５０及び５５２なる島状半導体膜中に、フォスフィン（ＰＨ３）を用いて、印加電圧４０〜８０ｋｅＶ、例えば５０ｋｅＶ、ドーズ量１．０×１０１５〜２．５×１０１６ｃｍ−２、例えば３．０×１０１５ｃｍ−２で、リン（Ｐ）を導入する。これによりｎチャネル型ＴＦＴの低濃度不純物領域５２１及び５２６、並びにソース領域又はドレイン領域５２０、５２５が形成される（図６（Ａ））。 After the gate insulating films 580 to 582 are formed, an applied voltage of 40 to 80 keV, for example, 50 keV, and a dose amount of 1.0 × 10 15 are used in the island-shaped semiconductor films of the n-channel TFTs 550 and 552 using phosphine (PH 3 ). Phosphorus (P) is introduced at 2.5 × 10 16 cm −2 , for example, 3.0 × 10 15 cm −2 . Thus, low-concentration impurity regions 521 and 526 and source or drain regions 520 and 525 of the n-channel TFT are formed (FIG. 6A).

本実施例においては、ｎチャネル型ＴＦＴ５５０及び５５２のソース領域又はドレイン領域５２０、５２５のそれぞれには、１×１０１９〜５×１０２１ｃｍ−３の濃度でリン（Ｐ）が含まれることとなる。またｎチャネル型ＴＦＴ５５０及び５５２の低濃度不純物領域５２１及び５２６のそれぞれには、１×１０１８〜５×１０１９ｃｍ−３の濃度でリン（Ｐ）が含まれる。さらに、ｐチャネル型ＴＦＴ５５１のソース又はドレイン領域５２３には、１×１０１９〜５×１０２１ｃｍ−３の濃度でボロン（Ｂ）が含まれる。 In this embodiment, the source or drain regions 520 and 525 of the n-channel TFTs 550 and 552 each contain phosphorus (P) at a concentration of 1 × 10 19 to 5 × 10 21 cm −3. Become. Each of the low-concentration impurity regions 521 and 526 of the n-channel TFTs 550 and 552 contains phosphorus (P) at a concentration of 1 × 10 18 to 5 × 10 19 cm −3 . Further, the source or drain region 523 of the p-channel TFT 551 contains boron (B) at a concentration of 1 × 10 19 to 5 × 10 21 cm −3 .

次に島状半導体膜５０７〜５０９、ゲート絶縁膜５８０〜５８２、ゲート電極５７０〜５７２を覆って、第１層間絶縁膜５３０を形成する（図６（Ｂ））。   Next, a first interlayer insulating film 530 is formed so as to cover the island-shaped semiconductor films 507 to 509, the gate insulating films 580 to 582, and the gate electrodes 570 to 572 (FIG. 6B).

第１層間絶縁膜５３０としては、プラズマＣＶＤ法またはスパッタ法を用いて、シリコンを含む絶縁膜、例えば酸化珪素膜（ＳｉＯ）、窒化珪素膜（ＳｉＮ）、窒素を含む酸化珪素膜（ＳｉＯＮ）、またはその積層膜で形成する。勿論、第１層間絶縁膜５３０は窒素を含む酸化珪素膜や窒化珪素膜、またはその積層膜に限定されるものでなく、他のシリコンを含む絶縁膜を単層または積層構造として用いても良い。   As the first interlayer insulating film 530, an insulating film containing silicon, for example, a silicon oxide film (SiO), a silicon nitride film (SiN), a silicon oxide film containing nitrogen (SiON), using plasma CVD or sputtering, Or it forms with the laminated film. Needless to say, the first interlayer insulating film 530 is not limited to a silicon oxide film or silicon nitride film containing nitrogen, or a laminated film thereof, and other insulating films containing silicon may be used as a single layer or a laminated structure. .

本実施例では、不純物を導入した後、窒素を含む酸化珪素膜（ＳｉＯＮ膜）をプラズマＣＶＤ法により５０ｎｍ形成し、実施の形態で述べたレーザ処理装置を用いてレーザ照射方法によって不純物を活性化してもよいし、他のレーザ照射方法によって不純物を活性化してもよい。または窒素を含む酸化珪素膜形成後、窒素雰囲気中５５０℃で４時間加熱して、不純物を活性化してもよい。   In this embodiment, after introducing impurities, a silicon oxide film containing nitrogen (SiON film) is formed to a thickness of 50 nm by a plasma CVD method, and the impurities are activated by a laser irradiation method using the laser processing apparatus described in the embodiment mode. Alternatively, the impurities may be activated by other laser irradiation methods. Alternatively, after forming a silicon oxide film containing nitrogen, the impurity may be activated by heating at 550 ° C. for 4 hours in a nitrogen atmosphere.

次にプラズマＣＶＤ法により窒化珪素膜（ＳｉＮ膜）を５０ｎｍ形成し、更に窒素を含む酸化珪素膜（ＳｉＯＮ膜）を６００ｎｍ形成する。この、窒素を含む酸化珪素膜、窒化珪素膜及び窒素を含む酸化珪素膜の積層膜が第１層間絶縁膜５３０である。   Next, a silicon nitride film (SiN film) is formed with a thickness of 50 nm by plasma CVD, and a silicon oxide film (SiON film) containing nitrogen is further formed with a thickness of 600 nm. The stacked film of the silicon oxide film containing nitrogen, the silicon nitride film, and the silicon oxide film containing nitrogen is the first interlayer insulating film 530.

次に全体を４１０℃で１時間加熱し、窒化珪素膜から水素を放出させることにより水素化を行う。   Next, the whole is heated at 410 ° C. for 1 hour, and hydrogen is released by releasing hydrogen from the silicon nitride film.

次に第１層間絶縁膜５３０を覆って、平坦化膜として機能する第２層間絶縁膜５３１を形成する。   Next, a second interlayer insulating film 531 that functions as a planarization film is formed so as to cover the first interlayer insulating film 530.

第２層間絶縁膜５３１としては、感光性または非感光性の有機材料（ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、レジストまたはベンゾシクロブテン）、シロキサン、及びそれらの積層構造を用いることができる。有機材料として、ポジ型感光性有機樹脂又はネガ型感光性有機樹脂を用いることができる。   As the second interlayer insulating film 531, a photosensitive or non-photosensitive organic material (polyimide, acrylic, polyamide, polyimide amide, resist or benzocyclobutene), siloxane, and a stacked structure thereof can be used. As the organic material, a positive photosensitive organic resin or a negative photosensitive organic resin can be used.

なおシロキサンは、シリコン（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）との結合で骨格構造で構成される。置換基として、少なくとも水素を含む有機基（例えばアルキル基、芳香族炭化水素）が用いられる。置換基として、フルオロ基を用いてもよい。または置換基として、少なくとも水素を含む有機基と、フルオロ基とを用いてもよい。   Siloxane has a skeletal structure with a bond of silicon (Si) and oxygen (O). As a substituent, an organic group containing at least hydrogen (for example, an alkyl group or an aromatic hydrocarbon) is used. A fluoro group may be used as a substituent. Alternatively, an organic group containing at least hydrogen and a fluoro group may be used as a substituent.

本実施例では、第２層間絶縁膜５３１としてシロキサンをスピンコート法で形成する。   In this embodiment, siloxane is formed as the second interlayer insulating film 531 by a spin coating method.

また第２層間絶縁膜５３１上に第３層間絶縁膜を形成してもよい。第３の層間絶縁膜としては、水分や酸素などを他の絶縁膜と比較して透過させにくい膜を用いる。代表的には、スパッタ法またはＣＶＤ法により得られる窒化珪素膜、酸化珪素膜、酸素を含む窒化珪素膜（ＳｉＮＯ膜（組成比Ｎ＞Ｏ）またはＳｉＯＮ膜（組成比Ｎ＜Ｏ））、炭素を主成分とする薄膜（例えばＤＬＣ膜、ＣＮ膜）などを用いることができる。また水分や酸素などの進入が問題にならない場合は、第３層間絶縁膜を形成しなくてもよい。   A third interlayer insulating film may be formed on the second interlayer insulating film 531. As the third interlayer insulating film, a film that hardly transmits moisture, oxygen, or the like as compared with other insulating films is used. Typically, a silicon nitride film, a silicon oxide film, a silicon nitride film containing oxygen (SiNO film (composition ratio N> O) or SiON film (composition ratio N <O)) obtained by sputtering or CVD, carbon A thin film (for example, a DLC film or a CN film) whose main component is can be used. If entry of moisture, oxygen, or the like does not matter, the third interlayer insulating film need not be formed.

次に、第１層間絶縁膜５３０及び第２層間絶縁膜５３１をエッチングして、第１層間絶縁膜５３０及び第２層間絶縁膜５３１に、島状半導体膜５０７〜５０９に到達するコンタクトホールを形成する。   Next, the first interlayer insulating film 530 and the second interlayer insulating film 531 are etched to form contact holes reaching the island-shaped semiconductor films 507 to 509 in the first interlayer insulating film 530 and the second interlayer insulating film 531. To do.

第２層間絶縁膜５３１上にコンタクトホールを介して、第１の導電膜を形成し、第１の導電膜を用いて電極又は配線５４０〜５４４を形成する。   A first conductive film is formed over the second interlayer insulating film 531 through a contact hole, and electrodes or wirings 540 to 544 are formed using the first conductive film.

本実施例として、第１の導電膜は金属膜を用いる。該金属膜は、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）もしくはシリコン（Ｓｉ）の元素からなる膜又はこれらの元素を用いた合金膜を用いればよい。本実施例では、チタン膜（Ｔｉ）、窒化チタン膜（ＴｉＮ）、シリコン−アルミニウム合金膜（Ａｌ−Ｓｉ）、チタン膜（Ｔｉ）をそれぞれ６０ｎｍ、４０ｎｍ、３００ｎｍ、１００ｎｍに積層したのち、所望の形状にエッチングして電極又は配線５４０〜５４４を形成する。   In this embodiment, a metal film is used for the first conductive film. As the metal film, a film made of an element of aluminum (Al), titanium (Ti), molybdenum (Mo), tungsten (W), or silicon (Si) or an alloy film using these elements may be used. In this embodiment, a titanium film (Ti), a titanium nitride film (TiN), a silicon-aluminum alloy film (Al-Si), and a titanium film (Ti) are laminated to 60 nm, 40 nm, 300 nm, and 100 nm, respectively. Etching into a shape forms electrodes or wirings 540 to 544.

またこの電極又は配線５４０〜５４４を、ニッケル、コバルト、鉄のうち少なくとも１種の元素、及び炭素を含むアルミニウム合金膜で形成してもよい。このようなアルミニウム合金膜は、シリコンと接触してもシリコンとアルミニウムの相互拡散が防止できる。またこのようなアルミニウム合金膜は、透明導電膜、例えばインジウム錫酸化物（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ（ＩＴＯ））膜と接触しても酸化還元反応が起こらないため、両者を直接接触させることができる。さらにこのようなアルミ合金膜は、比抵抗が低く耐熱性にも優れているので、配線材料としては有用である。   Alternatively, the electrodes or wirings 540 to 544 may be formed of an aluminum alloy film containing at least one element selected from nickel, cobalt, and iron, and carbon. Such an aluminum alloy film can prevent mutual diffusion of silicon and aluminum even when it comes into contact with silicon. In addition, since such an aluminum alloy film does not cause a redox reaction even when it comes into contact with a transparent conductive film, for example, an indium tin oxide (ITO) film, they can be brought into direct contact with each other. Furthermore, such an aluminum alloy film is useful as a wiring material because of its low specific resistance and excellent heat resistance.

また電極又は配線５４０〜５４４はそれぞれ、電極と配線を同じ材料及び同じ工程で形成してもよいし、電極と配線を別々に形成してそれらを接続させてもよい。   In addition, each of the electrodes or wirings 540 to 544 may be formed using the same material and the same process as the electrodes and wirings, or may be formed by connecting the electrodes and wirings separately.

上記一連の工程によってｎチャネル型ＴＦＴ５５０及び５５２、ｐチャネル型ＴＦＴ５５１を含む半導体装置を形成することができる。またｎチャネル型ＴＦＴ５５０及びｐチャネル型ＴＦＴ５５１はＣＭＯＳ回路５５３を形成している（図６（Ｃ））。   Through the above series of steps, a semiconductor device including n-channel TFTs 550 and 552 and a p-channel TFT 551 can be formed. The n-channel TFT 550 and the p-channel TFT 551 form a CMOS circuit 553 (FIG. 6C).

なお本発明の半導体装置の作製方法は、島状半導体膜の形成以降の、上述した作製工程に限定されない。本発明のレーザ照射方法を用いて結晶化された島状半導体膜をＴＦＴの活性層として用いることで、素子間の移動度、閾値電圧及びオン電流のばらつきを抑えることができる。   Note that the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention is not limited to the manufacturing process described above after the formation of the island-shaped semiconductor film. By using an island-shaped semiconductor film crystallized by the laser irradiation method of the present invention as an active layer of a TFT, variations in mobility, threshold voltage, and on-current between elements can be suppressed.

また、本実施例は、必要であれば実施の形態のいかなる記載とも自由に組み合わせることが可能である。   In addition, this embodiment can be freely combined with any description of the embodiment mode if necessary.

本実施例において、本発明のレーザ処理装置及びそれを用いたレーザ照射方法を行うことにより、災害を防ぎ安全に半導体装置を作製することが可能である。   In this embodiment, by performing the laser processing apparatus of the present invention and the laser irradiation method using the same, it is possible to prevent a disaster and to manufacture a semiconductor device safely.

本実施例では実施例１とは別の方法でレーザ照射を停止させる方法について、図７（Ａ）〜図７（Ｂ）を用いて説明する。   In this embodiment, a method for stopping laser irradiation by a method different from that in Embodiment 1 will be described with reference to FIGS.

レーザ発振器３０１から出力された線状レーザは、移動テーブル３０３が正常に動作していれば移動テーブル３０３上の基板に照射される。   The linear laser beam output from the laser oscillator 301 is applied to the substrate on the moving table 303 if the moving table 303 is operating normally.

しかしながら移動テーブル３０３に異常が起こった場合、実施例１と同様、タイマの接点間の通電が切れる。実施例１と異なるのは、レーザ発振器３０１と移動テーブル３０３の間に、タイマに接続されている電磁シャッタ３０２が設けられており、移動テーブル３０３の異常動作時には、電磁シャッタ３０２が線状レーザの光路を遮断することにより、線状レーザを移動テーブル３０３以外の場所に照射させないことである（図７（Ａ））。   However, when an abnormality occurs in the moving table 303, the power supply between the timer contacts is cut off as in the first embodiment. The difference from the first embodiment is that an electromagnetic shutter 302 connected to a timer is provided between the laser oscillator 301 and the moving table 303. When the moving table 303 is abnormally operated, the electromagnetic shutter 302 is a linear laser. By blocking the optical path, the linear laser is not irradiated to a place other than the moving table 303 (FIG. 7A).

電磁シャッタ３０２は、エアシリンダ３０４と電磁弁３０５を有し、エアシリンダ３０４の先にはピストン・ロッド３１２で接続された、線状レーザを遮断する遮断部３１１が設けられている。エアシリンダ３０４の内部はピストン３１３によって上下で二分されており、電磁弁３０５を介して上部に圧縮空気が導入されかつ下部の気体が排気されるとピストン・ロッド３１２が下がって遮断部３１１が線状レーザを遮断する。反対にエアシリンダ３０４の下部に電磁弁３０５を介して圧縮空気が導入されかつ上部の気体が排気されるとピストン・ロッド３１２が上がるので、線状レーザは照射される（図７（Ｂ））。   The electromagnetic shutter 302 includes an air cylinder 304 and an electromagnetic valve 305, and a blocking portion 311 for blocking a linear laser connected by a piston rod 312 is provided at the tip of the air cylinder 304. The inside of the air cylinder 304 is divided into two parts by a piston 313. When compressed air is introduced into the upper part through the solenoid valve 305 and the lower gas is exhausted, the piston rod 312 is lowered and the blocking part 311 is connected to the line. Shut off the laser. On the other hand, when compressed air is introduced into the lower part of the air cylinder 304 via the electromagnetic valve 305 and the upper gas is exhausted, the piston rod 312 is raised, so that the linear laser is irradiated (FIG. 7B). .

なお、遮断部３１１が下がった状態でレーザ光を遮断できるように設置することで、圧縮空気の圧力が低下したとしても、遮断状態を保っていられるので好ましい。   Note that it is preferable to install the laser beam so that the laser beam can be blocked when the blocking unit 311 is lowered because the blocking state can be maintained even if the pressure of the compressed air decreases.

電磁弁３０５は電気的にタイマに接続されており、タイマの接点間の通電が切れると電磁弁３０５がオフ状態になり、電磁弁３０５を介して下部の圧縮空気が排気され、ピストン・ロッド３１２が下がって遮断部３１１が線状レーザを遮断する。これにより、移動テーブル３０３に異常が起こった場合でも、線状レーザが意図しない場所を照射することがなく、火災等の災害を防ぐことができる。   The solenoid valve 305 is electrically connected to the timer. When the energization between the contacts of the timer is cut off, the solenoid valve 305 is turned off, and the compressed air in the lower part is exhausted through the solenoid valve 305, and the piston rod 312 is exhausted. Is lowered and the blocking unit 311 blocks the linear laser. As a result, even if an abnormality occurs in the moving table 303, the linear laser does not irradiate an unintended place, and a disaster such as a fire can be prevented.

本発明を用いることにより、レーザ処理装置が異常事態により異常停止した場合でも、自動的にレーザの出力を停止させることができ、火災などの災害を防ぐことが可能である。また、本発明のレーザ処理装置を用いて半導体装置を作製する際にも、安全にレーザ処理装置を扱うことができるので有用である。   By using the present invention, even when the laser processing apparatus is abnormally stopped due to an abnormal situation, it is possible to automatically stop the output of the laser and prevent a disaster such as a fire. Further, when a semiconductor device is manufactured using the laser processing apparatus of the present invention, it is useful because the laser processing apparatus can be handled safely.

本発明のレーザ処理装置を示す図。The figure which shows the laser processing apparatus of this invention. 従来のレーザ処理装置を示す図。The figure which shows the conventional laser processing apparatus. 本発明のレーザ処理装置を示す図。The figure which shows the laser processing apparatus of this invention. 本発明の半導体装置の作製工程を示す図。10A and 10B illustrate a manufacturing process of a semiconductor device of the present invention. 本発明の半導体装置の作製工程を示す図。10A and 10B illustrate a manufacturing process of a semiconductor device of the present invention. 本発明の半導体装置の作製工程を示す図。10A and 10B illustrate a manufacturing process of a semiconductor device of the present invention. 本発明のレーザ処理装置を示す図。The figure which shows the laser processing apparatus of this invention. 本発明のレーザ処理装置を示す図。The figure which shows the laser processing apparatus of this invention. 本発明のレーザ処理装置の動作方法を示すフローチャート。The flowchart which shows the operation | movement method of the laser processing apparatus of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１０１ レーザ発振器
１０２ スイッチボックス
１０３ ＰＣ
１０４ タイマ
１０５ 地震感知器
１０６ 警告灯
１０７ ステージ
１０８ ＰＬＣ
１０９ センサ
１１０ 手動非常停止ボタン
１１１ インターロック
１１２ 移動テーブル 101 Laser oscillator 102 Switch box 103 PC
104 Timer 105 Earthquake detector 106 Warning light 107 Stage 108 PLC
109 Sensor 110 Manual emergency stop button 111 Interlock 112 Moving table

Claims (6)

レーザ発振器と、
前記レーザ発振器に設けられた第１のインターロックと、
一定の動作周期で移動する移動テーブルと、
前記レーザ発振器の制御及び前記移動テーブルの動作命令を行うコンピュータと、
前記移動テーブルの移動を感知するセンサと、
前記コンピュータとは別系統で動作するタイマと、
前記タイマに設けられた第２のインターロックと、を有し、
前記タイマは、前記センサが前記移動テーブルの移動を感知することにより時間計測を開始し、
前記コンピュータに異常が生じることで、前記動作周期を経過しても前記センサが前記移動テーブルの移動を感知しない場合、前記タイマに設けられた前記第２のインターロックの接点間の通電が切れることにより、前記レーザ発振器に設けられた前記第１のインターロックが作動し、前記レーザ発振器の出力を停止することを特徴とするレーザ処理装置。 A laser oscillator;
A first interlock provided in the laser oscillator;
A moving table that moves at a fixed operating cycle;
A computer for controlling the laser oscillator and operating the moving table;
A sensor for sensing movement of the moving table;
A timer that operates in a separate system from the computer ;
A second interlock provided in the timer,
The timer starts measuring time when the sensor senses movement of the moving table,
If an abnormality occurs in the computer and the sensor does not detect the movement of the moving table even after the operation period has elapsed, the power supply between the contacts of the second interlock provided in the timer is cut off. As a result, the first interlock provided in the laser oscillator is activated to stop the output of the laser oscillator. 請求項１において、
前記第１のインターロックが作動し、前記レーザ発振器の電源を切ることにより、前記レーザ発振器の出力を停止することを特徴とするレーザ処理装置。 In claim 1,
The laser processing apparatus, wherein the first interlock is activated and the laser oscillator is turned off to stop the output of the laser oscillator. レーザ発振器と、
一定の動作周期で移動する移動テーブルと、
前記レーザ発振器の制御及び前記移動テーブルの動作命令を行うコンピュータと、
前記移動テーブルの移動を感知するセンサと、
前記コンピュータとは別系統で動作するタイマと、
前記タイマに設けられたインターロックと、
前記タイマに電気的に接続された電磁シャッタと、を有し、
前記タイマは、前記センサが前記移動テーブルの移動を感知することにより時間計測を開始し、
前記コンピュータに異常が生じることで、前記動作周期を経過しても前記センサが前記移動テーブルの移動を感知しない場合、前記タイマに設けられた前記インターロックの接点間の通電が切れることにより、前記レーザ発振器から射出される前記レーザ光の光路を前記電磁シャッタによって遮断することを特徴とするレーザ処理装置。 A laser oscillator;
A moving table that moves at a fixed operating cycle;
A computer for controlling the laser oscillator and operating the moving table;
A sensor for sensing movement of the moving table;
A timer that operates in a separate system from the computer ;
An interlock provided in the timer;
An electromagnetic shutter electrically connected to the timer,
The timer starts measuring time when the sensor senses movement of the moving table,
When the sensor does not sense the movement of the moving table even after the operation cycle has elapsed due to an abnormality in the computer, the energization between the interlock contacts provided in the timer is cut off, A laser processing apparatus, wherein an optical path of the laser light emitted from a laser oscillator is blocked by the electromagnetic shutter. 請求項３において、
前記電磁シャッタは、
前記インターロックの接点間の通電が切れるとオフ状態になる電磁弁と、
前記オフ状態の電磁弁を介して空気が排気されるエアシリンダと、
前記エアシリンダの空気が排気されることにより、前記レーザ光の光路を遮断する遮断部と、を有することを特徴とするレーザ処理装置。 In claim 3,
The electromagnetic shutter is
A solenoid valve that is turned off when the energization between the interlock contacts is cut off;
An air cylinder from which air is exhausted through the solenoid valve in the off state;
A laser processing apparatus comprising: a blocking unit configured to block an optical path of the laser beam when the air in the air cylinder is exhausted. 請求項１乃至請求項４のいずれか一において、In any one of Claims 1 thru | or 4,
前記移動テーブルの動作命令を行うプログラマブル論理制御装置を有し、A programmable logic control device for operating the movement table;
前記タイマは、前記プログラマブル論理制御装置と別系統で動作を行うことを特徴とするレーザ処理装置。The laser processing apparatus, wherein the timer operates in a separate system from the programmable logic control apparatus. 請求項１乃至請求項５のいずれか一において、In any one of Claims 1 thru | or 5,
前記センサの個数は１個であり、The number of sensors is one,
前記センサは前記動作周期を感知することを特徴とするレーザ処理装置。The laser processing apparatus, wherein the sensor senses the operation cycle.
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