JP5068972B2 - Laser annealing apparatus, semiconductor film substrate, element substrate, and electro-optical device - Google Patents

Laser annealing apparatus, semiconductor film substrate, element substrate, and electro-optical device Download PDF

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本発明は、水素化非晶質半導体膜に対してレーザアニールを実施して、水素化非晶質半導体膜の少なくとも一部を結晶化させるレーザアニール装置、及びこの装置を用いるレーザアニール方法に関するものである。
本発明はまた、上記レーザアニール方法により製造された半導体膜基板、この半導体膜基板を用いて製造された素子基板、及びこの素子基板を用いた電気光学装置に関するものである。 The present invention relates to a laser annealing apparatus for performing laser annealing on a hydrogenated amorphous semiconductor film to crystallize at least a part of the hydrogenated amorphous semiconductor film, and a laser annealing method using the apparatus. It is.
The present invention also relates to a semiconductor film substrate manufactured by the laser annealing method, an element substrate manufactured using the semiconductor film substrate, and an electro-optical device using the element substrate.

ドットごとに駆動して表示等を行うエレクトロルミネッセンス（ＥＬ）装置や液晶装置等の電気光学装置では、アクティブマトリクス型の駆動方式が広く採用されている。アクティブマトリクス型では多数の画素電極がマトリクス状に配置され、これら画素電極は例えば各画素電極に対応して設けられた画素スイッチング用ＴＦＴを介して駆動される。   In an electroluminescence (EL) device or a liquid crystal device that performs display by driving dot by dot, an active matrix driving method is widely adopted. In the active matrix type, a large number of pixel electrodes are arranged in a matrix, and these pixel electrodes are driven through pixel switching TFTs provided corresponding to the pixel electrodes, for example.

上記電気光学装置では、同じ基板上に、上記の画素電極と画素スイッチング用ＴＦＴとがマトリクス状に多数形成された画素部と、この画素部を駆動する、複数の駆動回路用ＴＦＴを用いて構成された駆動回路を備えた駆動部とが設けられる場合がある。   The electro-optical device includes a pixel portion in which a large number of the pixel electrodes and pixel switching TFTs are formed in a matrix on the same substrate, and a plurality of driving circuit TFTs that drive the pixel portion. In some cases, a driving unit including the driving circuit is provided.

上記電気光学装置においては例えば、（１）画素スイッチング用ＴＦＴの活性層と駆動回路用ＴＦＴの活性層とに、いずれも多結晶シリコン膜が用いられる。この場合、はじめに非晶質シリコン膜を成膜し、この膜に対してレーザアニールを実施して、膜を結晶化させることが広く行われている。   In the electro-optical device, for example, (1) a polycrystalline silicon film is used for both the active layer of the pixel switching TFT and the active layer of the driving circuit TFT. In this case, an amorphous silicon film is first formed and laser annealing is performed on this film to crystallize the film.

また、大面積で均質な非晶質シリコン膜を成膜する技術が確立したことで、（２）画素スイッチング用ＴＦＴの活性層には非晶質シリコン膜を用い、駆動回路用ＴＦＴの活性層には多結晶シリコン膜を用いることが提案されている（特許文献１の第１頁第１７行目〜第２頁第１行目を参照）。活性層として非晶質シリコン膜を用いたＴＦＴは、画素スイッチング用ＴＦＴとしては特に問題なく機能するが、非晶質シリコン膜はキャリア移動度が低いため、駆動回路用ＴＦＴの活性層としては不適である。そのため、少なくとも駆動回路用ＴＦＴの活性層については多結晶シリコン膜を用いることが好ましい。
例えば、非晶質シリコン膜の一部をレーザアニールにより選択的に結晶化することで、画素スイッチング用ＴＦＴの活性層が非晶質シリコン膜からなり、駆動回路用ＴＦＴの活性層が多結晶シリコン膜からなる電気光学装置を提供できると考えられる。 In addition, since the technology for forming a uniform amorphous silicon film with a large area has been established, (2) an amorphous silicon film is used as the active layer of the pixel switching TFT, and the active layer of the driving circuit TFT It is proposed to use a polycrystalline silicon film (see page 1, line 17 to page 2, line 1 of Patent Document 1). A TFT using an amorphous silicon film as an active layer functions without any problem as a pixel switching TFT. However, an amorphous silicon film has low carrier mobility, and thus is not suitable as an active layer of a TFT for a driving circuit. It is. Therefore, it is preferable to use a polycrystalline silicon film at least for the active layer of the driving circuit TFT.
For example, by selectively crystallizing a part of the amorphous silicon film by laser annealing, the active layer of the pixel switching TFT is made of an amorphous silicon film, and the active layer of the driving circuit TFT is polycrystalline silicon. It is considered that an electro-optical device composed of a film can be provided.

非晶質シリコン膜と多結晶シリコン膜のいずれを用いてＴＦＴを製造する場合においても、良好な素子特性を得るには、シリコン元素においてシリコン元素同士の結合が切れた部分に水素が結合していることが必要である。特に、非晶質シリコン膜では、シリコン元素同士の結合が切れた部分が多く、より高い水素濃度が必要とされている。シランガス等の水素含有ガスを原料とするＣＶＤ法等により非晶質シリコン膜を成膜すると、充分な量の水素を含む水素化非晶質シリコン膜（水素濃度は例えば２０原子％程度）が成膜される。   In the case of manufacturing TFTs using either an amorphous silicon film or a polycrystalline silicon film, in order to obtain good device characteristics, hydrogen is bonded to the silicon element where the bond between the silicon elements is broken. It is necessary to be. In particular, an amorphous silicon film has many portions where bonds between silicon elements are broken, and a higher hydrogen concentration is required. When an amorphous silicon film is formed by a CVD method using a hydrogen-containing gas such as silane gas as a raw material, a hydrogenated amorphous silicon film containing a sufficient amount of hydrogen (hydrogen concentration is about 20 atomic%, for example) is formed. Be filmed.

しかしながら、水素化非晶質シリコン膜に対してレーザアニールによる結晶化を行うと、水素が突沸して膜表面が荒れる、水素の突沸によりシリコン膜が部分的に剥離する、水素の突沸により飛散するシリコンによりレーザアニール装置内が汚染されるなどの問題が生じる恐れがある。そのため、結晶化を行う領域については、あらかじめ水素濃度を低減させる脱水素処理を行う必要がある。   However, when crystallization is performed on a hydrogenated amorphous silicon film by laser annealing, hydrogen bumps and the film surface becomes rough, the silicon film partially peels off due to hydrogen bumping, and is scattered by hydrogen bumping. There is a possibility that problems such as contamination of the laser annealing apparatus by silicon may occur. Therefore, it is necessary to perform dehydrogenation treatment for reducing the hydrogen concentration in advance on the region to be crystallized.

脱水素方法としては、水素化非晶質シリコン膜を形成した基板全体を高温炉内に載置して、膜全体を熱アニールする方法が挙げられる。この方法では、脱水素処理にレーザアニールと異なる装置を用いる必要があり、非効率的である。また、膜全体を結晶化する場合には有効であるが、画素部は水素化非晶質シリコンのまま残し、駆動部のみを結晶化したい場合には、画素部の非晶質シリコンの水素濃度まで低下してしまうので、充分な素子特性の画素スイッチング用ＴＦＴが得られなくなる。   Examples of the dehydrogenation method include a method in which the entire substrate on which the hydrogenated amorphous silicon film is formed is placed in a high temperature furnace and the entire film is thermally annealed. This method is inefficient because it is necessary to use an apparatus different from laser annealing for dehydrogenation. In addition, it is effective when crystallizing the entire film, but when the pixel portion remains hydrogenated amorphous silicon and only the driving portion is to be crystallized, the hydrogen concentration of the amorphous silicon in the pixel portion Therefore, a pixel switching TFT having sufficient element characteristics cannot be obtained.

特許文献１では、水素化非晶質シリコン膜において駆動部の形成領域に対して選択的にレーザ光を走査しながら照射して、該領域の脱水素を行う脱水素工程と、同領域に対してさらに照射条件を変えてレーザ光を走査しながら照射して、該領域を結晶化させる結晶化工程とを順次実施する方法が提案されている（請求項１等）。特許文献１では、同一のレーザ光源を用い、レーザ光の照射エネルギーを変えて、脱水素工程と結晶化工程とを実施する方法のみが記載されている（請求項２，３等）。特許文献１では、レーザ光発振源として、各種エキシマレーザが挙げられている（請求項７，８等）。
特許文献１に記載の技術では、画素部の形成領域は充分な水素濃度の水素化非晶質シリコンのまま残し、駆動部の形成領域のみを選択的に脱水素化及び結晶化することができる。 In Patent Document 1, a hydrogenation amorphous silicon film is irradiated with a laser beam while selectively scanning a region where a drive unit is formed to dehydrogenate the region, Further, there has been proposed a method of sequentially performing a crystallization step of crystallizing the region by changing the irradiation condition and irradiating the laser beam while scanning (claim 1 and the like). Patent Document 1 describes only a method of performing the dehydrogenation step and the crystallization step by using the same laser light source and changing the irradiation energy of the laser beam (claims 2, 3 and the like). In Patent Document 1, various excimer lasers are cited as laser light oscillation sources (Claims 7 and 8).
According to the technique described in Patent Document 1, it is possible to selectively dehydrogenate and crystallize only the drive region formation region while leaving the formation region of the pixel portion as hydrogenated amorphous silicon having a sufficient hydrogen concentration. .

特許文献２には、同一のレーザ光発振源から出射されたパルスレーザ光を、折り返しミラーを用いて脱水素用のレーザ光と結晶化用のレーザ光とに分けて出射するレーザ光源と、走査方向に対して脱水素用のレーザ光が結晶化用のレーザ光に対して先行するよう基板を移動させる基板ステージとを備えたレーザアニール装置が開示されている（請求項７，図４等）。   Patent Document 2 discloses a laser light source that emits pulse laser light emitted from the same laser light oscillation source into laser light for dehydrogenation and laser light for crystallization using a folding mirror, and scanning. A laser annealing apparatus is disclosed that includes a substrate stage that moves the substrate so that the laser beam for dehydrogenation precedes the laser beam for crystallization with respect to the direction (Claim 7, FIG. 4, etc.). .

特許文献２では、レーザ光発振源としてエキシマレーザが挙げられている（請求項５等）。また、レーザ光発振源から出射されるパルスレーザ光において、結晶化にはエネルギー量が小さくて不適なビーム端部の不要光を脱水素用のレーザ光として用いることが記載されている（請求項３等）。特許文献２には、水素化非晶質シリコン膜に対して、脱水素用のレーザ光と結晶化用のレーザ光とを基板の幅以上の細長いビーム形状で照射し、基板を一方向に移動させることで、水素化非晶質シリコン膜を全面結晶化させる態様のみが記載されている（図３，図４等）。
国際公開第０１／０７８０４５号パンフレット 特開２００２−６４０６０号公報 In Patent Document 2, an excimer laser is cited as a laser light oscillation source (Claim 5 etc.). In addition, in the pulse laser beam emitted from the laser beam oscillation source, it is described that unnecessary light at the beam end, which has a small amount of energy and is not suitable for crystallization, is used as a laser beam for dehydrogenation. 3 etc.). In Patent Document 2, a hydrogenated amorphous silicon film is irradiated with a laser beam for dehydrogenation and a laser beam for crystallization in an elongated beam shape that is larger than the width of the substrate, and the substrate moves in one direction Only the mode in which the entire surface of the hydrogenated amorphous silicon film is crystallized is described (FIGS. 3, 4 and the like).
International Publication No. 01/078045 Pamphlet JP 2002-64060 A

特許文献１に記載の技術では、脱水素工程と結晶化工程とを同一のレーザ光源を用いて実施するため、１個の基板に対して、脱水素工程を完全に終了した後に結晶化工程を開始せざるを得ず、非効率的である。   In the technique described in Patent Document 1, since the dehydrogenation process and the crystallization process are performed using the same laser light source, the crystallization process is performed on a single substrate after the dehydrogenation process is completely completed. It must be started and is inefficient.

特許文献２に記載の技術では、水素化非晶質シリコン膜に対して、１個のレーザ光源から脱水素用のレーザ光と結晶化用のレーザ光とを同時に照射することができるので、１個の基板に対して、脱水素工程と結晶化工程とを並行して実施することができる。しかしながら、脱水素用のレーザ光と結晶化用のレーザ光との発振源が同一であるため、脱水素用のレーザ光の照射条件と結晶化用のレーザ光の照射条件とをそれぞれ独立に好適化することが難しい。   In the technique described in Patent Document 2, a hydrogenated amorphous silicon film can be irradiated with a laser beam for dehydrogenation and a laser beam for crystallization simultaneously from one laser light source. A dehydrogenation step and a crystallization step can be performed in parallel on a single substrate. However, since the oscillation sources of the dehydrogenation laser beam and the crystallization laser beam are the same, the irradiation conditions of the dehydrogenation laser beam and the crystallization laser beam are suitable independently. It is difficult to make.

特許文献１及び２では、基本的にはレーザ光発振源としてエキシマレーザが用いられている。エキシマレーザはパルスレーザであり、エキシマレーザをオンにしている間にもレーザ光が照射されない時間が周期的に訪れるため、緻密な膜処理が難しい。また、実質的なアニール時間が短く、パルス毎に出射エネルギー量がばらつくこともある。そのため、充分かつ均一な脱水素効果が得られにくく、高結晶化も難しい。   In Patent Documents 1 and 2, an excimer laser is basically used as a laser beam oscillation source. The excimer laser is a pulse laser, and the time during which the laser light is not irradiated periodically even while the excimer laser is turned on periodically makes it difficult to perform precise film processing. Further, the substantial annealing time is short, and the amount of emitted energy may vary from pulse to pulse. Therefore, it is difficult to obtain a sufficient and uniform dehydrogenation effect, and high crystallization is difficult.

また、ＥＬ装置や液晶装置等では、１個の基板に対して所定のパターンで多数のＴＦＴを形成するため、製造効率を考慮すれば、活性層を多結晶シリコン膜により構成するＴＦＴの素子形成領域のみを選択的に結晶化できることが好ましい。しかしながら、エキシマレーザはそれ自体の形状が大きく、形状の設計自由度も低い。そのため、特許文献１及び２に記載されているように、駆動部全体あるいは膜全体といった広範囲を処理するには向いているが、ＴＦＴの素子形成領域のみを選択的に結晶化するような精細な位置制御は難しい。   In addition, in an EL device, a liquid crystal device, and the like, a large number of TFTs are formed with a predetermined pattern on a single substrate. Therefore, in consideration of manufacturing efficiency, TFT element formation in which an active layer is formed of a polycrystalline silicon film is considered. It is preferable that only the region can be selectively crystallized. However, the excimer laser itself has a large shape and a low degree of freedom in designing the shape. Therefore, as described in Patent Documents 1 and 2, it is suitable for processing a wide area such as the entire drive unit or the entire film, but it is fine enough to selectively crystallize only the element formation region of the TFT. Position control is difficult.

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、水素化非晶質半導体膜の所定領域に対して、選択的にかつ効率的に脱水素処理と結晶化処理とを実施することができ、しかも脱水素処理の処理条件と結晶化処理の処理条件とをそれぞれ独立に好適化することが可能なレーザアニール装置を提供することを目的とするものである。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and can selectively and efficiently perform dehydrogenation treatment and crystallization treatment on a predetermined region of a hydrogenated amorphous semiconductor film, In addition, it is an object of the present invention to provide a laser annealing apparatus capable of independently optimizing the dehydrogenation treatment conditions and the crystallization treatment treatment conditions.

本発明また、上記所定領域に対して安定的に充分かつ均一な脱水素処理を行うことができ、上記所定領域を安定的に高結晶化することが可能なレーザアニール装置を提供することを目的とするものである。   Another object of the present invention is to provide a laser annealing apparatus capable of stably and sufficiently performing a dehydrogenation process on the predetermined region and capable of stably crystallizing the predetermined region. It is what.

本発明また、上記の脱水素処理と結晶化処理とを行うに際して、ＴＦＴの素子形成領域のみを選択的に結晶化するような精細な位置制御が可能なレーザアニール装置を提供することを目的とするものである。   Another object of the present invention is to provide a laser annealing apparatus capable of fine position control so as to selectively crystallize only an element formation region of a TFT when performing the above-described dehydrogenation treatment and crystallization treatment. To do.

本発明のレーザアニール装置は、水素化非晶質半導体膜に対してレーザアニールを実施して、該水素化非晶質半導体膜の少なくとも一部を結晶化させるレーザアニール装置において、
単数又は複数のレーザ光発振源を備えてなり、前記水素化非晶質半導体膜に対して、第１のレーザ光を照射して該第１のレーザ光が照射された領域の水素濃度を低減させる第１のレーザ光源と、
前記第１のレーザ光源の前記レーザ光発振源を兼ねていない単数又は複数のレーザ光発振源を備えてなり、前記水素化非晶質半導体膜の前記第１のレーザ光が照射された領域の少なくとも一部に対して、第２のレーザ光を照射して該第２のレーザ光が照射された領域を結晶化させる第２のレーザ光源と、
前記水素化非晶質半導体膜に対して、前記第１のレーザ光及び前記第２のレーザ光を同時に又は独立に相対走査する相対走査手段とを備えたことを特徴とするものである。 The laser annealing apparatus of the present invention is a laser annealing apparatus for performing laser annealing on a hydrogenated amorphous semiconductor film to crystallize at least a part of the hydrogenated amorphous semiconductor film.
A single or a plurality of laser light oscillation sources are provided, and the hydrogenated amorphous semiconductor film is irradiated with the first laser light to reduce the hydrogen concentration in the region irradiated with the first laser light. A first laser light source,
A region of the hydrogenated amorphous semiconductor film irradiated with the first laser light is provided with one or a plurality of laser light oscillation sources not serving as the laser light oscillation source of the first laser light source. A second laser light source that irradiates at least a portion with the second laser light to crystallize the region irradiated with the second laser light;
The hydrogenated amorphous semiconductor film is provided with relative scanning means for performing relative scanning of the first laser beam and the second laser beam simultaneously or independently.

本発明のレーザアニール装置においては、後記するように第１のレーザ光源と第２のレーザ光源とが互いの機能を交替する構成とすることができる。この場合、機能交替前の第１のレーザ光源のレーザ光発振源が、機能交替後の第２のレーザ光源のレーザ光発振源を兼ねることとなるが、本明細書において、「第２のレーザ光源のレーザ光発振源が第１のレーザ光源のレーザ光発振源を兼ねていない」とは、任意のタイミングで見て、第２のレーザ光源のレーザ光発振源が第１のレーザ光源のレーザ光発振源を兼ねていないことを意味する。   In the laser annealing apparatus of the present invention, as will be described later, the first laser light source and the second laser light source can be configured to interchange their functions. In this case, the laser beam oscillation source of the first laser light source before the function change also serves as the laser beam oscillation source of the second laser light source after the function change. “The laser beam oscillation source of the light source does not serve as the laser beam oscillation source of the first laser light source” means that the laser beam oscillation source of the second laser light source is the laser of the first laser light source when viewed at an arbitrary timing. This means that it does not serve as an optical oscillation source.

本発明のレーザアニール装置において、前記第１のレーザ光源及び／又は前記第２のレーザ光源は、連続波出力のレーザ光源であることが好ましい。
前記第１のレーザ光源及び前記第２のレーザ光源はいずれも、前記レーザ光発振源として半導体レーザを備えた半導体レーザ光源であることが好ましい。
前記第１のレーザ光源及び／又は前記第２のレーザ光源は、前記半導体レーザを複数備えると共に、該複数の半導体レーザからの出射光を合波する合波光学系とを備えた単数又は複数の合波半導体レーザ光源により構成することができる。 In the laser annealing apparatus of the present invention, the first laser light source and / or the second laser light source is preferably a continuous wave output laser light source.
Both the first laser light source and the second laser light source are preferably semiconductor laser light sources including a semiconductor laser as the laser light oscillation source.
The first laser light source and / or the second laser light source includes a plurality of the semiconductor lasers and a multiplexing optical system that combines the light emitted from the plurality of semiconductor lasers. A combined semiconductor laser light source can be used.

本発明のレーザアニール装置において、前記第１のレーザ光源と前記第２のレーザ光源とは、互いの相対的位置が固定されてユニット化されたユニット光源の形態で備えられており、前記相対走査手段は、該ユニット光源を相対走査するものであることが好ましい。   In the laser annealing apparatus of the present invention, the first laser light source and the second laser light source are provided in the form of a unit light source unitized with their relative positions fixed, and the relative scanning is performed. The means is preferably one that relatively scans the unit light source.

前記第１のレーザ光源と前記第２のレーザ光源とがユニット化された上記構成では、例えば、前記ユニット光源は、該ユニット光源の相対走査方向に対して常に前記第１のレーザ光源が前記第２のレーザ光源よりも先行するよう、該ユニット光源の相対走査方向に応じて、向きが制御されるものであることが好ましい。   In the above-described configuration in which the first laser light source and the second laser light source are unitized, for example, the unit light source always has the first laser light source in the relative scanning direction of the unit light source. It is preferable that the direction is controlled in accordance with the relative scanning direction of the unit light source so as to precede the second laser light source.

本明細書において、「ユニット光源の相対走査方向」は、ある任意のタイミングで見たときに基板に対してユニット光源が相対的に進んでいく方向により定義する。また、「ユニット光源の相対走査方向に対して第１のレーザ光源が第２のレーザ光源よりも先行する」とは、基板に対してユニット光源が相対的に進んでいく方向に見て、第１のレーザ光源が第２のレーザ光源よりも先行することを意味する。   In this specification, the “relative scanning direction of the unit light source” is defined by the direction in which the unit light source advances relative to the substrate when viewed at a certain arbitrary timing. In addition, “the first laser light source precedes the second laser light source in the relative scanning direction of the unit light source” means that the unit light source is relatively advanced with respect to the substrate. It means that one laser light source precedes the second laser light source.

前記第１のレーザ光源と前記第２のレーザ光源とがユニット化された上記構成では、前記第１のレーザ光源と前記第２のレーザ光源とは、互いの機能を交替可能とされており、
前記ユニット光源は、該ユニット光源の相対走査方向に対して常に前記第１のレーザ光源が前記第２のレーザ光源よりも先行するよう、該ユニット光源の相対走査方向が変わる際には、前記第１のレーザ光源及び前記第２のレーザ光源の互いの機能を交替する制御が行われるものであってもよい。 In the above-described configuration in which the first laser light source and the second laser light source are unitized, the functions of the first laser light source and the second laser light source are interchangeable.
When the relative scanning direction of the unit light source changes such that the first laser light source always precedes the second laser light source with respect to the relative scanning direction of the unit light source, Control that alternates the functions of one laser light source and the second laser light source may be performed.

本発明のレーザアニール装置において、前記第１のレーザ光源による前記第１のレーザ光の相対走査方向に対して垂直方向の照射幅が、前記第２のレーザ光源による前記第２のレーザ光の相対走査方向に対して垂直方向の照射幅よりも広いことが好ましい。   In the laser annealing apparatus of the present invention, the irradiation width in the direction perpendicular to the relative scanning direction of the first laser light by the first laser light source is relative to the second laser light by the second laser light source. It is preferably wider than the irradiation width in the direction perpendicular to the scanning direction.

本発明のレーザアニール装置において、前記水素化非晶質半導体膜に吸収される前記第１のレーザ光の単位時間単位面積あたりの吸収エネルギー密度が、前記水素化非晶質半導体膜に吸収される前記第２のレーザ光の単位時間単位面積あたりの吸収エネルギー密度よりも小さいことが好ましい。   In the laser annealing apparatus of the present invention, the absorbed energy density per unit time unit area of the first laser beam absorbed in the hydrogenated amorphous semiconductor film is absorbed in the hydrogenated amorphous semiconductor film. It is preferable that the absorbed energy density per unit time unit area of the second laser light is smaller.

本発明のレーザアニール装置において、前記相対走査手段による前記第１のレーザ光源及び前記第２のレーザ光源の相対走査を制御する走査制御手段と、前記第１のレーザ光源及び前記第２のレーザ光源に搭載された前記レーザ光発振源のオンオフを制御する電気的制御手段とを備え、
前記水素化非晶質半導体膜の所定領域に対して選択的に、前記第１のレーザ光と前記第２のレーザ光とを照射するものであることが好ましい。 In the laser annealing apparatus of the present invention, scanning control means for controlling relative scanning of the first laser light source and the second laser light source by the relative scanning means, the first laser light source, and the second laser light source. Electric control means for controlling on / off of the laser light oscillation source mounted on,
It is preferable that the first laser beam and the second laser beam are selectively irradiated to a predetermined region of the hydrogenated amorphous semiconductor film.

本発明のレーザアニール方法は、
上記の本発明のレーザアニール装置を用い、
前記水素化非晶質半導体膜に対して、前記第１のレーザ光を照射して該第１のレーザ光が照射された領域の水素濃度を低減させるレーザ照射（Ａ）と、
前記水素化非晶質半導体膜の前記第１のレーザ光が照射された領域の少なくとも一部に対して、前記第２のレーザ光を照射して該第２のレーザ光が照射された領域を結晶化させる第２のレーザ照射（Ｂ）とを実施することを特徴とするものである。 The laser annealing method of the present invention includes:
Using the above laser annealing apparatus of the present invention,
Laser irradiation (A) for irradiating the hydrogenated amorphous semiconductor film with the first laser beam to reduce the hydrogen concentration in the region irradiated with the first laser beam;
A region irradiated with the second laser beam by irradiating at least a part of the region irradiated with the first laser beam of the hydrogenated amorphous semiconductor film is formed. The second laser irradiation (B) to be crystallized is performed.

本発明のレーザアニール方法において、レーザ照射（Ａ）を実施している間に、レーザ照射（Ｂ）を開始することが好ましい。   In the laser annealing method of the present invention, it is preferable to start the laser irradiation (B) while the laser irradiation (A) is being performed.

本発明の半導体膜基板は、基板上に水素化非晶質半導体膜が形成された半導体膜基板に対して、上記の本発明のレーザアニール方法を実施して、製造されたものであることを特徴とするものである。   The semiconductor film substrate of the present invention is manufactured by performing the above-described laser annealing method of the present invention on a semiconductor film substrate having a hydrogenated amorphous semiconductor film formed on the substrate. It is a feature.

本発明の第１の素子基板は、上記の本発明の半導体膜基板を用いて製造され、前記水素化非晶質半導体膜においてレーザ照射（Ａ）及びレーザ照射（Ｂ）が実施された結晶化領域内に形成された活性層を有する半導体装置を備えたことを特徴とするものである。   A first element substrate of the present invention is manufactured using the above-described semiconductor film substrate of the present invention, and crystallized by performing laser irradiation (A) and laser irradiation (B) on the hydrogenated amorphous semiconductor film. A semiconductor device having an active layer formed in a region is provided.

本発明の第２の素子基板は、上記の本発明の半導体膜基板を用いて製造され、
前記水素化非晶質半導体膜においてレーザ照射（Ａ）及びレーザ照射（Ｂ）が実施されなかった非結晶化領域内に形成された活性層を有する第１の半導体装置と、
前記水素化非晶質半導体膜においてレーザ照射（Ａ）及びレーザ照射（Ｂ）が実施された結晶化領域内に形成された活性層を有する第２の半導体装置とを備えたことを特徴とするものである。 The second element substrate of the present invention is manufactured using the above-described semiconductor film substrate of the present invention,
A first semiconductor device having an active layer formed in a non-crystallized region where laser irradiation (A) and laser irradiation (B) were not performed in the hydrogenated amorphous semiconductor film;
And a second semiconductor device having an active layer formed in a crystallization region where laser irradiation (A) and laser irradiation (B) are performed in the hydrogenated amorphous semiconductor film. Is.

本発明の第３の素子基板は、上記の本発明の半導体膜基板を用いて製造され、画素電極と画素スイッチング用薄膜トランジスタとがマトリクス状に複数組形成された画素部と、該画素部を駆動する、複数の駆動回路用薄膜トランジスタを用いて構成された駆動回路が形成された駆動部とを備えた素子基板であって、
前記画素スイッチング用薄膜トランジスタが、前記水素化非晶質半導体膜においてレーザ照射（Ａ）及びレーザ照射（Ｂ）が実施されなかった非結晶化領域内に形成された活性層を有し、
前記駆動回路用薄膜トランジスタが、前記水素化非晶質半導体膜においてレーザ照射（Ａ）及びレーザ照射（Ｂ）が実施された結晶化領域内に形成された活性層を有すること特徴とするものである。 A third element substrate of the present invention is manufactured using the above-described semiconductor film substrate of the present invention, a pixel portion in which a plurality of pixel electrodes and pixel switching thin film transistors are formed in a matrix, and driving the pixel portion An element substrate including a driving unit formed with a driving circuit configured using a plurality of driving circuit thin film transistors,
The thin film transistor for pixel switching has an active layer formed in a non-crystallized region where laser irradiation (A) and laser irradiation (B) were not performed in the hydrogenated amorphous semiconductor film,
The thin film transistor for a drive circuit has an active layer formed in a crystallization region where laser irradiation (A) and laser irradiation (B) are performed in the hydrogenated amorphous semiconductor film. .

素子基板としては、薄膜トランジスタをスイッチング素子として備えたアクティブマトリクス基板等が挙げられる。   Examples of the element substrate include an active matrix substrate including a thin film transistor as a switching element.

本発明の電気光学装置は、上記の本発明の素子基板を備えたことを特徴とするものである。電気光学装置としては、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）装置、液晶装置、電気泳動方式表示装置、及びこれらを備えたシートコンピュータ等が挙げられる。   An electro-optical device according to the present invention includes the above-described element substrate according to the present invention. Examples of the electro-optical device include an electroluminescence (EL) device, a liquid crystal device, an electrophoretic display device, and a sheet computer including these.

本発明のレーザアニール装置は、脱水素用の第１のレーザ光源と結晶化用の第２のレーザ光源とを備えたものであるので、１個の基板に対して、水素化非晶質半導体膜に対する脱水素処理と結晶化処理とを並行して実施することができる。   Since the laser annealing apparatus of the present invention includes the first laser light source for dehydrogenation and the second laser light source for crystallization, a hydrogenated amorphous semiconductor is formed on one substrate. The dehydrogenation treatment and the crystallization treatment for the membrane can be performed in parallel.

本発明の装置を用いれば、レーザアニールによる結晶化に先立って、脱水素目的の熱アニールを実施する必要がなくなり、生産性を向上させることができる。また、脱水素処理と結晶化処理とを並行して実施することができるので、同一のレーザ光源を用い、照射エネルギーを変える２段階のレーザアニールを行って脱水素処理と結晶化処理とを行う特許文献１に記載の技術に比して、脱水素処理と結晶化処理とをより短時間で効率的に実施することができる。   By using the apparatus of the present invention, it is not necessary to perform thermal annealing for the purpose of dehydrogenation prior to crystallization by laser annealing, and productivity can be improved. Further, since the dehydrogenation treatment and the crystallization treatment can be performed in parallel, the dehydrogenation treatment and the crystallization treatment are performed by performing two-stage laser annealing using the same laser light source and changing the irradiation energy. Compared with the technique described in Patent Document 1, the dehydrogenation treatment and the crystallization treatment can be performed efficiently in a shorter time.

本発明のレーザアニール装置はさらに、水素化非晶質半導体膜に対して第１のレーザ光源及び第２のレーザ光源を同時に又は独立に走査する相対走査手段を備えたものであるので、水素化非晶質半導体膜の所定領域に対して選択的に、脱水素処理と結晶化処理とを実施することができる。   The laser annealing apparatus of the present invention further comprises relative scanning means for scanning the hydrogenated amorphous semiconductor film with the first laser light source and the second laser light source simultaneously or independently. A dehydrogenation treatment and a crystallization treatment can be selectively performed on a predetermined region of the amorphous semiconductor film.

本発明のレーザアニール装置ではさらに、結晶化用の第２のレーザ光源のレーザ光発振源が、脱水素用の第１のレーザ光源のレーザ光発振源を兼ねていないので、脱水素処理の処理条件と結晶化処理の処理条件とをそれぞれ独立に好適化することができる。   Further, in the laser annealing apparatus of the present invention, since the laser light oscillation source of the second laser light source for crystallization does not serve as the laser light oscillation source of the first laser light source for dehydrogenation, the dehydrogenation process is performed. The conditions and the treatment conditions for the crystallization treatment can be optimized independently.

本発明のレーザアニール装置において、第１のレーザ光源及び／又は第２のレーザ光源はいずれも、連続波出力のレーザ光源であることが好ましい。かかる構成では、パルス出力のレーザ光源と異なり、レーザ光源をオンにしている間は常に水素化非晶質半導体膜に対してレーザ光が連続的に照射されるので、緻密で均一な膜処理ができる。また、パルス出力のレーザ光源を用いる場合よりも実質的なアニール時間を長くすることができる。したがって、上記所定領域に対して安定的に充分かつ均一な脱水素処理を行うことができ、上記所定領域を安定的に高結晶化することができる。   In the laser annealing apparatus of the present invention, both the first laser light source and / or the second laser light source are preferably continuous wave output laser light sources. In such a configuration, unlike the laser light source with pulse output, the laser beam is continuously irradiated to the hydrogenated amorphous semiconductor film while the laser light source is turned on, so that a dense and uniform film processing is performed. it can. Also, the substantial annealing time can be made longer than when a pulsed laser light source is used. Therefore, sufficient and uniform dehydrogenation treatment can be stably performed on the predetermined region, and the predetermined region can be stably highly crystallized.

第１のレーザ光源及び第２のレーザ光源はいずれも、レーザ光発振源として半導体レーザを備えた半導体レーザ光源であることが好ましい。半導体レーザは小型であるので、レーザ光発振源としてエキシマレーザを用いるよりも、第１のレーザ光源及び第２のレーザ光源を小さくすることができ、これらの形状の設計自由度も高くすることができる。半導体レーザはオンオフの制御も容易である。そのため、活性層を多結晶シリコン膜により構成するＴＦＴの素子形成領域のみを選択的に結晶化するような精細な位置制御も可能となる。   Both the first laser light source and the second laser light source are preferably semiconductor laser light sources including a semiconductor laser as a laser light oscillation source. Since the semiconductor laser is small, the first laser light source and the second laser light source can be made smaller than using an excimer laser as a laser light oscillation source, and the design flexibility of these shapes can be increased. it can. The semiconductor laser can be easily controlled on and off. Therefore, it is possible to perform fine position control in which only the element formation region of the TFT in which the active layer is composed of the polycrystalline silicon film is selectively crystallized.

「レーザアニール装置、レーザアニール方法」
図面を参照して、本発明に係る実施形態のレーザアニール装置と、これを用いたレーザアニール方法について、説明する。 "Laser annealing equipment, laser annealing method"
A laser annealing apparatus according to an embodiment of the present invention and a laser annealing method using the same will be described with reference to the drawings.

本発明のレーザアニール装置は、水素化非晶質半導体膜に対してレーザアニールを実施して、該水素化非晶質半導体膜の少なくとも一部を結晶化させる装置である。本発明のレーザアニール装置では、水素化非晶質半導体膜の所定領域を選択的に結晶化させることもできる。   The laser annealing apparatus of the present invention is an apparatus for performing laser annealing on a hydrogenated amorphous semiconductor film to crystallize at least a part of the hydrogenated amorphous semiconductor film. In the laser annealing apparatus of the present invention, a predetermined region of the hydrogenated amorphous semiconductor film can be selectively crystallized.

アニール対象の構成半導体材料は特に制限なく、シリコン、ゲルマニウム、シリコン／ゲルマニウム等が挙げられる。本実施形態では、アニール対象が水素化非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）膜である場合を例として説明する。   The constituent semiconductor material to be annealed is not particularly limited, and examples thereof include silicon, germanium, silicon / germanium, and the like. In the present embodiment, the case where the annealing target is a hydrogenated amorphous silicon (a-Si: H) film will be described as an example.

図１はレーザアニール中の水素化非晶質シリコン膜とレーザアニール装置の主な構成要素を示す斜視図である。図２（ａ），（ｂ）はレーザ光源の内部構成を示す図である。図１中、レーザアニール対象の水素化非晶質シリコン膜に符号２０を付し、水素化非晶質シリコン膜２０においてＴＦＴ（薄膜トランジスタ）の素子形成領域に符号ＡＴＦＴを付してある。 FIG. 1 is a perspective view showing the main components of a hydrogenated amorphous silicon film and a laser annealing apparatus during laser annealing. 2A and 2B are diagrams showing the internal configuration of the laser light source. In FIG. 1, reference numeral 20 is attached to a hydrogenated amorphous silicon film to be laser annealed, and reference numeral A TFT is attached to an element formation region of a TFT (thin film transistor) in the hydrogenated amorphous silicon film 20.

本実施形態では、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）装置や液晶装置等のアクティブマトリクス型の電気光学装置に用いられるアクティブマトリクス基板（素子基板）を製造する場合を例として説明する。   In this embodiment, a case where an active matrix substrate (element substrate) used in an active matrix electro-optical device such as an electroluminescence (EL) device or a liquid crystal device is manufactured will be described as an example.

本実施形態ではまた、
マトリクス状に配置された多数の画素電極と、これら画素電極のスイッチング素子として機能する多数の画素スイッチング用ＴＦＴ（第１の半導体装置）とが形成され、表示等が行われる画素部と、
上記画素部の外側に、画素部を駆動する、多数の駆動回路用ＴＦＴ（第２の半導体装置）を用いて構成された駆動回路が形成された駆動部とが設けられるアクティブマトリクス基板を製造する場合を例として説明する。 In this embodiment,
A pixel portion in which a large number of pixel electrodes arranged in a matrix and a large number of pixel switching TFTs (first semiconductor devices) functioning as switching elements of these pixel electrodes are formed, and display is performed;
An active matrix substrate is manufactured in which a driving unit is formed on the outside of the pixel unit, and a driving unit configured to use a plurality of driving circuit TFTs (second semiconductor devices) for driving the pixel unit is formed. A case will be described as an example.

図４に基づいて、液晶装置用のアクティブマトリクス基板の回路構成例について説明する。
図示するアクティブマトリクス基板４０には、マトリクス状に配置された多数の画素電極３３と、これら画素電極３３のスイッチング素子として機能する多数の画素スイッチング用ＴＦＴ３０とが形成され、表示等が行われる画素部５０と、これを駆動する駆動部８０とが設けられている。この例では、画素部５０の１つのドットＤに対して、１個の画素電極３３と１個の画素スイッチング用ＴＦＴ３０とが形成されている。１個の画素電極３３に対して、複数のＴＦＴ３０を設けることもできる。 A circuit configuration example of an active matrix substrate for a liquid crystal device will be described with reference to FIG.
In the illustrated active matrix substrate 40, a large number of pixel electrodes 33 arranged in a matrix and a large number of pixel switching TFTs 30 functioning as switching elements of the pixel electrodes 33 are formed, and a pixel portion on which display or the like is performed 50 and a drive unit 80 for driving the same. In this example, one pixel electrode 33 and one pixel switching TFT 30 are formed for one dot D of the pixel unit 50. A plurality of TFTs 30 can be provided for one pixel electrode 33.

駆動部８０は、水平走査回路６１を含む水平走査部６０と、垂直走査回路７１を含む垂直走査部７０とから構成されている。   The driving unit 80 includes a horizontal scanning unit 60 including a horizontal scanning circuit 61 and a vertical scanning unit 70 including a vertical scanning circuit 71.

水平走査回路６１から導出された個々の信号線６２は画素部５０をなす多数の画素スイッチング用ＴＦＴ３０のドレイン電極に接続されている。信号線６２が画素スイッチング用ＴＦＴ３０のドレイン電極を兼ねる場合もある。   The individual signal lines 62 derived from the horizontal scanning circuit 61 are connected to the drain electrodes of a large number of pixel switching TFTs 30 constituting the pixel unit 50. The signal line 62 may also serve as the drain electrode of the pixel switching TFT 30.

垂直走査回路７１から多数の走査線７２が導出され、個々の走査線７２は画素部５０をなす複数の画素スイッチング用ＴＦＴ３０のゲート電極に接続されている。走査線７２が画素スイッチング用ＴＦＴ３０のゲート電極を兼ねる場合もある。各画素スイッチング用ＴＦＴ３０のソース電極に画素電極３３が接続されている。   A large number of scanning lines 72 are derived from the vertical scanning circuit 71, and each scanning line 72 is connected to the gate electrodes of a plurality of pixel switching TFTs 30 constituting the pixel unit 50. The scanning line 72 may also serve as the gate electrode of the pixel switching TFT 30. A pixel electrode 33 is connected to the source electrode of each pixel switching TFT 30.

非晶質シリコンを活性層とする場合、画素スイッチング用ＴＦＴ３０としては、Ｎ型のＴＦＴが用いられる。多結晶シリコンを活性層とする場合、画素スイッチング用ＴＦＴ３０としては、一般にＮ型のＴＦＴが用いられ、Ｐ型のＴＦＴが用いられることもある。駆動回路６１，７１は通常、Ｎ型の駆動回路用ＴＦＴとＰ型の駆動回路用ＴＦＴとのＣＭＯＳ構造を有する。   When amorphous silicon is used as the active layer, an N-type TFT is used as the pixel switching TFT 30. When polycrystalline silicon is used as the active layer, an N-type TFT is generally used as the pixel switching TFT 30, and a P-type TFT may be used. The drive circuits 61 and 71 usually have a CMOS structure of N-type drive circuit TFTs and P-type drive circuit TFTs.

本実施形態では、画素スイッチング用ＴＦＴ３０の活性層に非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）膜を用い、駆動回路６１，７１をなす駆動回路用ＴＦＴの活性層に多結晶シリコン（ｐｏｌｙ−Ｓｉ）膜を用いる場合について説明する。   In the present embodiment, an amorphous silicon (a-Si) film is used for the active layer of the pixel switching TFT 30, and a polycrystalline silicon (poly-Si) film is used for the active layer of the drive circuit TFT forming the drive circuits 61 and 71. The case of using will be described.

図１に示す本実施形態のレーザアニール装置１００は、レーザアニールによって、水素化非晶質シリコン膜２０の所定領域に対して選択的に、水素濃度を低減させる脱水素処理と結晶化処理とを実施することができる装置である。本実施形態では、所定領域が駆動部８０の形成領域全体である場合について説明する。   The laser annealing apparatus 100 of the present embodiment shown in FIG. 1 performs dehydrogenation processing and crystallization processing for selectively reducing a hydrogen concentration with respect to a predetermined region of the hydrogenated amorphous silicon film 20 by laser annealing. An apparatus that can be implemented. In the present embodiment, a case where the predetermined area is the entire formation area of the drive unit 80 will be described.

本実施形態のレーザアニール装置１００は、レーザアニール対象の水素化非晶質シリコン膜（水素化非晶質半導体膜）２０を載置するステージ１１０と、水素化非晶質シリコン膜２０に対してレーザ光Ｘ，Ｙを照射するレーザヘッド１４０（ユニット光源）と、レーザヘッド１４０を図示ｘ方向と図示ｙ方向（ｘｙ平面は、水素化非晶質シリコン膜２０の面に平行な面）に機械的に移動させて走査するレーザヘッド移動手段（相対走査手段）１５０と、装置全体の制御を行うコントローラ（制御手段）１６０とを備えている。   The laser annealing apparatus 100 according to the present embodiment includes a stage 110 on which a hydrogenated amorphous silicon film (hydrogenated amorphous semiconductor film) 20 to be laser annealed is placed, and the hydrogenated amorphous silicon film 20. Laser head 140 (unit light source) for irradiating laser beams X and Y, and laser head 140 are machined in the x direction and y direction (the xy plane is a plane parallel to the surface of hydrogenated amorphous silicon film 20). A laser head moving means (relative scanning means) 150 for moving and scanning the apparatus, and a controller (control means) 160 for controlling the entire apparatus.

レーザヘッド移動手段１５０は、基本的にはレーザヘッド１４０の走査を図示ｘ方向で実施し、あるｙ位置においてｘ方向の走査を実施した後、ｙ位置を変えてｘ方向の折り返し走査を実施するという往復走査を実施する。すなわち、ｘ方向がレーザヘッド１４０の主走査方向であり、ｙ方向がレーザヘッド１４０の副走査方向である。   The laser head moving means 150 basically performs scanning of the laser head 140 in the x direction shown in the figure, scans in the x direction at a certain y position, and then performs a return scanning in the x direction by changing the y position. The reciprocating scan is performed. That is, the x direction is the main scanning direction of the laser head 140, and the y direction is the sub scanning direction of the laser head 140.

レーザヘッド１４０は、機能の異なる第１のレーザ光源１２０と第２のレーザ光源１３０とがユニット化されたユニット光源である。レーザヘッド１４０内において、第１のレーザ光源１２０と第２のレーザ光源１３０とは、レーザヘッド１４０の主走査方向であるｘ方向に対して平行方向に離間して配置され、かつ互いの相対的位置が固定されている。   The laser head 140 is a unit light source in which the first laser light source 120 and the second laser light source 130 having different functions are unitized. In the laser head 140, the first laser light source 120 and the second laser light source 130 are arranged in parallel to the x direction that is the main scanning direction of the laser head 140, and are relative to each other. The position is fixed.

第１のレーザ光源１２０は、水素化非晶質シリコン膜２０に対して、第１のレーザ光Ｘを略矩形スポット状に照射して、第１のレーザ光Ｘが照射された領域の水素濃度を低減させるレーザ光源である。第２のレーザ光源１３０は、水素化非晶質シリコン膜２０に対して、第２のレーザ光Ｙを略矩形スポット状に照射して、第２のレーザ光Ｙが照射された領域を結晶化させるレーザ光源である。   The first laser light source 120 irradiates the hydrogenated amorphous silicon film 20 with the first laser beam X in a substantially rectangular spot shape, and the hydrogen concentration in the region irradiated with the first laser beam X It is a laser light source that reduces the above. The second laser light source 130 irradiates the hydrogenated amorphous silicon film 20 with the second laser light Y in a substantially rectangular spot shape, and crystallizes the region irradiated with the second laser light Y. This is a laser light source.

本実施形態のレーザアニール装置１００では、レーザヘッド移動手段１５０によるレーザヘッド１４０の走査によって、水素化非晶質シリコン膜２０に対する第１のレーザ光Ｘ及び第２のレーザ光Ｙの走査が同時に実施される。また、レーザヘッド１４０は、レーザヘッド１４０の走査方向に対して常に第１のレーザ光源１２０が第２のレーザ光源１３０よりも先行するよう、レーザヘッド１４０の走査方向に応じて、その向きが制御される。かかる構成によって、第２のレーザ光源１３０は、水素化非晶質シリコン膜２０の第１のレーザ光Ｘが照射された領域の少なくとも一部に対して、第２のレーザ光Ｙを照射するようになっている。   In the laser annealing apparatus 100 of the present embodiment, the scanning of the laser head 140 by the laser head moving unit 150 simultaneously scans the hydrogenated amorphous silicon film 20 with the first laser beam X and the second laser beam Y. Is done. Further, the direction of the laser head 140 is controlled according to the scanning direction of the laser head 140 so that the first laser light source 120 always precedes the second laser light source 130 with respect to the scanning direction of the laser head 140. Is done. With this configuration, the second laser light source 130 irradiates the second laser light Y to at least a part of the region irradiated with the first laser light X of the hydrogenated amorphous silicon film 20. It has become.

水素化非晶質シリコン膜２０に対して、脱水素せずにレーザアニールによる結晶化を行うと、水素が突沸して膜表面が荒れる、水素の突沸によりシリコン膜が部分的に剥離する、水素の突沸により飛散するシリコンによりレーザアニール装置内が汚染されるなどの問題が生じる恐れがある。本実施形態のレーザアニール装置１００では、第２のレーザ光Ｙの照射による結晶化に先立ち、第１のレーザ光Ｘの照射により脱水素処理が行われる。   When crystallization by laser annealing is performed on the hydrogenated amorphous silicon film 20 without dehydrogenation, hydrogen bumps and the film surface becomes rough, and the silicon film partially peels off due to hydrogen bumping. There is a possibility that problems such as contamination of the inside of the laser annealing apparatus may occur due to silicon scattered due to bumping. In the laser annealing apparatus 100 of this embodiment, prior to crystallization by irradiation with the second laser beam Y, dehydrogenation processing is performed by irradiation with the first laser beam X.

図１中、水素化非晶質シリコン膜２０において、第１のレーザ光Ｘが照射されて脱水素処理が既に実施されたが、第２のレーザ光Ｙの照射を受ける前の領域に符号ＡＨを付し、第１のレーザ光Ｘの照射による脱水素処理と第２のレーザ光Ｙの照射による結晶化処理とがいずれも実施された領域に符号ＡＣを付してある。   In FIG. 1, in the hydrogenated amorphous silicon film 20, the first laser beam X has been irradiated and the dehydrogenation treatment has already been performed, but the region before receiving the second laser beam Y is denoted by AH. The region where the dehydrogenation process by the irradiation with the first laser beam X and the crystallization process by the irradiation with the second laser beam Y are both performed is indicated by the symbol AC.

図２（ａ）に示す如く、第１のレーザ光源１２０は、１個の合波半導体レーザ光源１２１により構成されている。   As shown in FIG. 2A, the first laser light source 120 is composed of one combined semiconductor laser light source 121.

合波半導体レーザ光源１２１には、レーザ光発振源として連続波出力の１個のマルチ横モードの半導体レーザＬＤ（図示略）が内蔵された４個のＬＤパッケージ１２３（１２３Ａ〜１２３Ｄ）と、これら４個のＬＤパッケージ１２３から出射されたレーザ光Ｌ１〜Ｌ４を各々平行光束化する、ＬＤパッケージ１２３と同数のコリーメータレンズ１２４（１２４Ａ〜１２４Ｄ）とが組み込まれたＬＤユニット１２２が備えられている。   The combined semiconductor laser light source 121 includes four LD packages 123 (123A to 123D) each including a multi-transverse mode semiconductor laser LD (not shown) having a continuous wave output as a laser light oscillation source, and these There is provided an LD unit 122 in which the same number of collimator lenses 124 (124A to 124D) as laser beams L1 to L4 emitted from the four LD packages 123 are converted into parallel luminous fluxes. .

合波半導体レーザ光源１２１にはさらに、レーザ光Ｌ１〜Ｌ４を各々反射するＬＤパッケージ１２３と同数の反射ミラー１２５（１２５Ａ〜１２５Ｄ）と、
反射ミラー１２５Ａ，１２５Ｂにより反射されたレーザ光Ｌ１，Ｌ２が入射するビームスプリッタ１２６Ａと、
反射ミラー１２５Ｃ，１２５Ｄにより反射されたレーザ光Ｌ３，Ｌ４が入射するビームスプリッタ１２６Ｂとが備えられている。 The combined semiconductor laser light source 121 further includes the same number of reflecting mirrors 125 (125A to 125D) as the LD package 123 that reflects the laser beams L1 to L4, respectively.
A beam splitter 126A on which the laser beams L1 and L2 reflected by the reflection mirrors 125A and 125B are incident;
And a beam splitter 126B on which the laser beams L3 and L4 reflected by the reflection mirrors 125C and 125D are incident.

ビームスプリッタ１２６Ａ，１２６Ｂはいずれも、直角プリズムを２個接着した構成のキューブ状のビームスプリッタであり、ビームスプリッタ１２６Ｂの光入射面には、レーザ光Ｌ３，Ｌ４の偏光方向を９０°ずらす１／２波長位相差素子１２７が取り付けられている。   Each of the beam splitters 126A and 126B is a cube-shaped beam splitter in which two right angle prisms are bonded, and the polarization direction of the laser beams L3 and L4 is shifted by 90 ° on the light incident surface of the beam splitter 126B. A two-wavelength phase difference element 127 is attached.

ビームスプリッタ１２６Ａに入射したレーザ光Ｌ１，Ｌ２は各々、光出力検出用に一部がビームスプリッタ１２６Ａを透過してフォトダイオード１２９Ａ，１２９Ｂに入射し、それ以外がビームスプリッタ１２６Ａ内で反射されてビームスプリッタ１２６Ｂに入射するようになっている。   Each of the laser beams L1 and L2 incident on the beam splitter 126A passes through the beam splitter 126A and is incident on the photodiodes 129A and 129B for light output detection, and the others are reflected in the beam splitter 126A to be beams. The light enters the splitter 126B.

同様に、ビームスプリッタ１２６Ｂに入射したレーザ光Ｌ３，Ｌ４は各々、光出力検出用に一部がビームスプリッタ１２６Ｂを透過してフォトダイオード１２９Ｃ，１２９Ｄに入射し、それ以外がビームスプリッタ１２６Ｂ内で反射されるようになっている。   Similarly, part of the laser beams L3 and L4 incident on the beam splitter 126B are transmitted through the beam splitter 126B and incident on the photodiodes 129C and 129D for detecting the optical output, and the others are reflected in the beam splitter 126B. It has come to be.

合波半導体レーザ光源１２１では、ビームスプリッタ１２６Ａ，１２６Ｂ内でレーザ光Ｌ１〜Ｌ４が合波されるようになっている。本実施形態では、１／２波長位相差素子１２７によりレーザ光Ｌ３，Ｌ４の偏光方向を９０°ずらしてからビームスプリッタ１２６Ｂに入射させ、レーザ光Ｌ１とレーザ光Ｌ３とをファスト軸方向に偏光合波し、レーザ光Ｌ２とレーザ光Ｌ４とをファスト軸方向に偏光合波し、さらに偏光合波されたレーザ光Ｌ１，Ｌ３と偏光合波されたレーザ光Ｌ２，Ｌ４とをスロー軸方向に角度合波するように構成している。   In the combined semiconductor laser light source 121, the laser beams L1 to L4 are combined in the beam splitters 126A and 126B. In the present embodiment, the polarization directions of the laser beams L3 and L4 are shifted by 90 ° by the ½ wavelength phase difference element 127 and then incident on the beam splitter 126B, and the laser beams L1 and L3 are polarized in the fast axis direction. The laser beam L2 and the laser beam L4 are polarized and combined in the fast axis direction, and the polarized and combined laser beams L1 and L3 and the polarized and combined laser beams L2 and L4 are angled in the slow axis direction. It is configured to multiplex.

合波半導体レーザ光源１２１の光出射口には、マルチ横モードの半導体レーザＬＤから出射される個々の次数の高次横モード光に含まれる、光軸に対して略対称方向に伝播する２つの波面成分の干渉性を低減するために、この２つの波面成分のうち一方の波面成分の偏光方向を９０°ずらす１／２波長位相差素子１２８が設けられている。このことを図３を参照して、説明する。   Two light beams that propagate in a substantially symmetric direction with respect to the optical axis included in the individual-order high-order transverse mode light emitted from the multi-lateral-mode semiconductor laser LD are formed at the light exit of the combined semiconductor laser light source 121. In order to reduce the coherence of the wavefront component, a ½ wavelength phase difference element 128 that shifts the polarization direction of one of the two wavefront components by 90 ° is provided. This will be described with reference to FIG.

マルチ横モードの半導体レーザＬＤでは、次数の異なる複数の高次横モードが同時に発振される。図３（ａ）に示す如く、任意の１つの次数ｍの高次横モード光の近視野像ＮＦＰ（ｍ）は、次数に応じて複数のピークを持つ強度分布を有し、隣接するピーク間の位相が反転した像である。図３（ｂ）に模式的に示す如く、半導体レーザＬＤの光導波路Ｒには、光軸Ａに対して平行な２つの端面Ｅ１、Ｅ２がある。ある１つの次数の高次横モード光は、これら２つの端面Ｅ１、Ｅ２間で反射を繰り返して出射されるので、ある１つの次数の高次横モード光は概略、光軸Ａに対して略対称方向に伝播する２つの波面成分Ｗ１とＷ２とが複数重ね合わされたものとなる。   In the multi-lateral mode semiconductor laser LD, a plurality of higher-order transverse modes having different orders are oscillated simultaneously. As shown in FIG. 3A, the near-field image NFP (m) of high-order transverse mode light of any one order m has an intensity distribution having a plurality of peaks according to the order, and between adjacent peaks. It is an image in which the phase of is reversed. As schematically shown in FIG. 3B, the optical waveguide R of the semiconductor laser LD has two end faces E1 and E2 parallel to the optical axis A. Since one order of higher-order transverse mode light is emitted after being repeatedly reflected between these two end faces E1 and E2, the higher-order transverse mode light of one order is roughly approximate to the optical axis A. A plurality of two wavefront components W1 and W2 propagating in a symmetric direction are superimposed.

２つの波面成分Ｗ１とＷ２とは概略、波面成分Ｗ１が端面Ｅ１で反射されるときに波面成分Ｗ２が端面Ｅ２で反射され、波面成分Ｗ１が端面Ｅ２で反射されるとき波面成分Ｗ２が端面Ｅ１で反射される関係にある。これら２つの波面成分Ｗ１とＷ２との干渉により、上記の強度分布と位相分布を有する近視野像ＮＦＰ（ｍ）が形成されると考えられる。   The two wavefront components W1 and W2 are roughly the same. When the wavefront component W1 is reflected by the end face E1, the wavefront component W2 is reflected by the end face E2, and when the wavefront component W1 is reflected by the end face E2, the wavefront component W2 is the end face E1. It is in the relationship reflected by. It is considered that the near-field image NFP (m) having the intensity distribution and the phase distribution is formed by the interference between the two wavefront components W1 and W2.

実際には次数の異なる複数の高次横モードが同時に発振されるので、実際の近視野像ＮＦＰは、次数の異なる複数の高次横モードの近視野像ＮＦＰ（ｍ）が重なったものとなる。   Actually, since a plurality of higher-order transverse modes having different orders are simultaneously oscillated, the actual near-field image NFP is a superposition of the near-field images NFP (m) of a plurality of higher-order transverse modes having different orders. .

任意の１つの次数ｍの高次横モード光に着目すれば、上記２つの波面成分Ｗ１とＷ２は光軸Ａに対して略対称方向に伝播し、光軸Ａに対して略対称な双峰性の強度分布Ｐ１、Ｐ２を有する遠視野像ＦＦＰ（ｍ）を形成する。   If attention is paid to an arbitrary high-order transverse mode light of the order m, the two wavefront components W1 and W2 propagate in a substantially symmetric direction with respect to the optical axis A, and are substantially symmetrical with respect to the optical axis A. A far-field image FFP (m) having the intensity distributions P1 and P2 is formed.

高次横モード光は次数が異なっても、光軸Ａに対して略対称方向に伝播する上記２つの波面成分Ｗ１とＷ２とが複数重ね合わされて構成される。ただし、双峰性の光強度分布Ｐ１、Ｐ２のピーク分離角θは、半導体レーザの光導波路Ｒのストライプ幅及び屈折率分布、発振波長、高次横モードの次数等により決定され、次数が高くなる程ピーク分離角θが大きくなる傾向にある。   Even if the order of the high-order transverse mode light is different, a plurality of the two wavefront components W1 and W2 propagating in a substantially symmetrical direction with respect to the optical axis A are overlapped. However, the peak separation angle θ of the bimodal light intensity distributions P1 and P2 is determined by the stripe width and refractive index distribution of the optical waveguide R of the semiconductor laser, the oscillation wavelength, the order of the high-order transverse mode, etc. As the result, the peak separation angle θ tends to increase.

図では、双峰性の光強度分布Ｐ１、Ｐ２のピーク分離角θが最も大きい高次横モード光の遠視野像ＦＦＰ（ｍ）を実線で示し、その他の次数の高次横モード光の遠視野像ＦＦＰ（ｍ）を破線で示してある。   In the figure, the far-field image FFP (m) of the high-order transverse mode light having the largest peak separation angle θ of the bimodal light intensity distributions P1 and P2 is indicated by a solid line, and the far-field images of other orders of the high-order transverse mode light. The field image FFP (m) is indicated by a broken line.

異なる次数の高次横モード光間の干渉性は小さいが、個々の次数の高次横モード光を構成する上記２つの波面成分Ｗ１とＷ２との干渉性が大きい。そこで、本実施形態では、２つの波面成分Ｗ１とＷ２のうち一方の波面成分Ｗ２の偏光方向を９０°ずらす１／２波長位相差素子１２８を設けて、これら２つの波面成分Ｗ１とＷ２との干渉性を低減し、合波半導体レーザ光源１２１からの出射光の強度分布が均一になるように構成している。   Although the coherence between the high-order transverse mode lights of different orders is small, the coherence between the two wavefront components W1 and W2 constituting the high-order transverse mode lights of the individual orders is large. Therefore, in the present embodiment, a 1/2 wavelength phase difference element 128 that shifts the polarization direction of one of the two wavefront components W1 and W2 by 90 ° is provided, and the two wavefront components W1 and W2 are The coherence is reduced, and the intensity distribution of the emitted light from the combined semiconductor laser light source 121 is configured to be uniform.

本実施形態では、コリーメータレンズ１２４、反射ミラー１２５、ビームスプリッタ１２６Ａ，１２６Ｂ、及び１／２波長位相差素子１２７，１２８により、４個のＬＤパッケージ１２３からの出射光Ｌ１〜Ｌ４を合波する合波光学系が構成されている。本実施形態では、レーザ光Ｌ１〜Ｌ４の合波光が第１のレーザ光Ｘとなっている。   In the present embodiment, the output lights L1 to L4 from the four LD packages 123 are multiplexed by the collimator lens 124, the reflection mirror 125, the beam splitters 126A and 126B, and the ½ wavelength phase difference elements 127 and 128. A multiplexing optical system is configured. In the present embodiment, the combined light of the laser beams L1 to L4 is the first laser beam X.

同様に、図２（ｂ）に示す如く、第２のレーザ光源１３０は、１個の合波半導体レーザ光源１３１により構成されている。合波半導体レーザ光源１３１の光学系は、構成要素の符号を変えている以外は、第１のレーザ光源１２０の合波半導体レーザ光源１２１と同様であるので、説明は省略する。   Similarly, as shown in FIG. 2B, the second laser light source 130 is composed of a single combined semiconductor laser light source 131. Since the optical system of the combined semiconductor laser light source 131 is the same as the combined semiconductor laser light source 121 of the first laser light source 120 except that the reference numerals of the constituent elements are changed, description thereof is omitted.

以上説明したように、第１のレーザ光源１２０及び第２のレーザ光源１３０には、いずれもレーザ光発振源として４個の半導体レーザＬＤが搭載されている。第１のレーザ光源１２０及び第２のレーザ光源１３０に搭載されたこれらの半導体レーザＬＤの発振波長は、非晶質シリコンの吸収波長域、具体的には７００ｎｍ以下、好ましくは５００ｎｍ以下で、適宜設計することができる。かかる発振波長域の半導体レーザＬＤとしては、ＧａＮ系半導体レーザ及びＺｎＯ系半導体レーザ等が挙げられる。   As described above, each of the first laser light source 120 and the second laser light source 130 is equipped with four semiconductor lasers LD as laser light oscillation sources. The oscillation wavelength of these semiconductor lasers LD mounted on the first laser light source 120 and the second laser light source 130 is an absorption wavelength region of amorphous silicon, specifically 700 nm or less, preferably 500 nm or less. Can be designed. Examples of the semiconductor laser LD in the oscillation wavelength region include a GaN semiconductor laser and a ZnO semiconductor laser.

第１のレーザ光源１２０は、複数の合波半導体レーザ光源１２１により構成してもよい。同様に、第２のレーザ光源１３０は、複数の合波半導体レーザ光源１３１により構成してもよい。個々の合波半導体レーザ光源１２１，１３１に搭載される半導体レーザＬＤの搭載数あるいは点灯数も適宜設計できる。   The first laser light source 120 may be composed of a plurality of combined semiconductor laser light sources 121. Similarly, the second laser light source 130 may be composed of a plurality of combined semiconductor laser light sources 131. The number of mounted semiconductor lasers LD mounted on each of the combined semiconductor laser light sources 121 and 131 or the number of lighting can be designed as appropriate.

＜構成（Ｉ）＞
本実施形態では、第１のレーザ光源１２０及び第２のレーザ光源１３０は発振波長と単位時間あたりの出射エネルギー量が略同一であり、第１のレーザ光Ｘの単位時間あたりの照射面積が、第２のレーザ光Ｙの単位時間あたりの照射面積より大きい構成となっている。 <Configuration (I)>
In the present embodiment, the first laser light source 120 and the second laser light source 130 have substantially the same oscillation wavelength and the amount of emitted energy per unit time, and the irradiation area per unit time of the first laser light X is The configuration is larger than the irradiation area per unit time of the second laser beam Y.

具体的には、第１のレーザ光源１２０に搭載された複数の半導体レーザＬＤ、及び第２のレーザ光源１３０に搭載された複数の半導体レーザＬＤは、発振波長及び出力規格がすべて略同一であり、第１のレーザ光源１２０に搭載された半導体レーザＬＤの点灯数と第２のレーザ光源１３０に搭載された半導体レーザＬＤの点灯数も同一とされている。かかる構成では、第１のレーザ光源１２０から出射される第１のレーザ光Ｘの単位時間あたりの出射エネルギー量と、第２のレーザ光源１３０から出射される第２のレーザ光Ｙの単位時間あたりの出射エネルギー量とが略同一となる。   Specifically, the plurality of semiconductor lasers LD mounted on the first laser light source 120 and the plurality of semiconductor lasers LD mounted on the second laser light source 130 have substantially the same oscillation wavelength and output standard. The number of lighting of the semiconductor laser LD mounted on the first laser light source 120 and the number of lighting of the semiconductor laser LD mounted on the second laser light source 130 are also the same. In such a configuration, the amount of energy emitted per unit time of the first laser light X emitted from the first laser light source 120 and the unit time of the second laser light Y emitted from the second laser light source 130 are used. The amount of emitted energy is substantially the same.

本明細書において、第１のレーザ光源１２０及び第２のレーザ光源１３０の発振波長が「略同一である」とは、発振波長のずれが±２０ｎｍ以内であると、定義する。
本明細書において、第１のレーザ光源１２０及び第２のレーザ光源１３０の出射エネルギー量が「略同一である」とは、出射エネルギー量のずれが±５％以内であると、定義する。 In this specification, the oscillation wavelengths of the first laser light source 120 and the second laser light source 130 are “substantially the same” is defined as that the deviation of the oscillation wavelength is within ± 20 nm.
In this specification, it is defined that the emission energy amounts of the first laser light source 120 and the second laser light source 130 are “substantially the same” that the deviation of the emission energy amount is within ± 5%.

本実施形態では、上記条件において、第１のレーザ光源１２０による第１のレーザ光Ｘのｙ方向（走査方向に対して垂直方向）の照射幅Ｗ１が、第２のレーザ光源１３０による第２のレーザ光Ｙのｙ方向（走査方向に対して垂直方向）の照射幅Ｗ２よりも広い構成となっている（Ｗ１＞Ｗ２）。かかる構成によって、水素化非晶質シリコン膜２０に対する単位時間あたりの第１のレーザ光Ｘの照射面積が、水素化非晶質シリコン膜２０に対する単位時間あたりの第２のレーザＹの照射面積より大きくなるように、設計されている。   In the present embodiment, under the above conditions, the irradiation width W1 of the first laser light X from the first laser light source 120 in the y direction (perpendicular to the scanning direction) is equal to the second laser light source 130. The laser beam Y is configured to be wider than the irradiation width W2 in the y direction (perpendicular to the scanning direction) (W1> W2). With this configuration, the irradiation area of the first laser beam X per unit time with respect to the hydrogenated amorphous silicon film 20 is greater than the irradiation area of the second laser Y with respect to the hydrogenated amorphous silicon film 20 per unit time. Designed to be large.

例えば、第２のレーザ光源１３０内に絞り（図示略）を組み込むことで、第２のレーザ光Ｙの照射幅Ｗ２及び単位時間あたりの照射面積を、第１のレーザ光Ｘの照射幅Ｗ１及び単位時間あたりの照射面積より小さくすることができる。   For example, by incorporating a diaphragm (not shown) in the second laser light source 130, the irradiation width W2 of the second laser light Y and the irradiation area per unit time are set to the irradiation width W1 of the first laser light X and The irradiation area per unit time can be made smaller.

上記構成によって、レーザアニール装置１００は、水素化非晶質シリコン膜２０に吸収される第１のレーザ光Ｘの単位時間単位面積あたりの吸収エネルギー密度Ｅａ１が、水素化非晶質シリコン膜２０に吸収される第２のレーザ光Ｙの単位時間単位面積あたりの吸収エネルギー密度Ｅａ２よりも小さい構成となっている（Ｅａ１＜Ｅａ２）。   With the above configuration, the laser annealing apparatus 100 has the absorption energy density Ea1 per unit time unit area of the first laser beam X absorbed in the hydrogenated amorphous silicon film 20 in the hydrogenated amorphous silicon film 20. The absorption energy density Ea2 per unit time unit area of the second laser beam Y to be absorbed is smaller (Ea1 <Ea2).

吸収エネルギー密度Ｅａ１は、水素化非晶質シリコンが融解せず、水素化非晶質シリコン中の水素濃度が低減するが結晶化が起こらないエネルギー密度に調整され、吸収エネルギー密度Ｅａ２は、水素化非晶質シリコンが融解して結晶化が起こるエネルギー密度に調整される。第１のレーザ光Ｘの照射による水素濃度の低減レベルは特に制限なく、非晶質シリコンであれば、例えば２原子％程度に低減できることが好ましい。   The absorbed energy density Ea1 is adjusted to an energy density at which the hydrogenated amorphous silicon does not melt and the hydrogen concentration in the hydrogenated amorphous silicon is reduced but crystallization does not occur. The absorbed energy density Ea2 is hydrogenated The energy density is adjusted such that the amorphous silicon melts and crystallizes. The reduction level of the hydrogen concentration by the irradiation with the first laser beam X is not particularly limited, and it is preferable that it can be reduced to, for example, about 2 atomic% if it is amorphous silicon.

非晶質シリコンに吸収される吸収率はレーザ光の波長によって異なるので、発振波長と吸収率、単位時間あたりの照射面積から、上記吸収エネルギー密度Ｅａ１，Ｅａ２の関係になるように、第１のレーザ光源１２０及び第２のレーザ光源１３０の発振波長と出力、及びこれらの光源による単位時間あたりの照射面積を設計すればよい。   Since the absorption rate absorbed by the amorphous silicon varies depending on the wavelength of the laser light, the first absorption energy density Ea1 and Ea2 is obtained from the oscillation wavelength, the absorption rate, and the irradiation area per unit time. The oscillation wavelength and output of the laser light source 120 and the second laser light source 130 and the irradiation area per unit time by these light sources may be designed.

本実施形態では、第２のレーザ光Ｙの照射によって融解する部分の結晶性がアニールによって向上して、この部分の非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）が多結晶シリコン（ｐｏｌｙ−Ｓｉ）となる。図示するように、多結晶シリコン（ｐｏｌｙ−Ｓｉ）の生成領域の外側に、結晶粒の小さい微結晶シリコン（μｃ−Ｓｉ）が同時に生成されることがある。この場合、微結晶シリコン（μｃ−Ｓｉ）の生成領域はアニール条件等によって異なり、例えば、第２のレーザ光Ｙによる照射を直接は受けず融解はしないが、第２のレーザ光Ｙの照射エネルギーが伝わり温度が上昇する部分に、微結晶シリコン（μｃ−Ｓｉ）が生成される。   In the present embodiment, the crystallinity of the portion melted by the irradiation with the second laser beam Y is improved by annealing, and the amorphous silicon (a-Si) in this portion becomes polycrystalline silicon (poly-Si). . As shown in the drawing, microcrystalline silicon (μc-Si) having small crystal grains may be simultaneously generated outside the generation region of polycrystalline silicon (poly-Si). In this case, the generation region of microcrystalline silicon (μc-Si) varies depending on annealing conditions and the like, for example, it is not directly irradiated with the second laser beam Y and does not melt, but the irradiation energy of the second laser beam Y Microcrystalline silicon (μc-Si) is generated in the portion where the temperature is transmitted and the temperature rises.

水素化非晶質シリコン膜２０に吸収される第２のレーザ光Ｙの単位時間単位面積あたりの吸収エネルギー密度Ｅａ２が、水素化非晶質シリコン膜２０に吸収される第１のレーザ光Ｘの単位時間単位面積あたりの吸収エネルギー密度Ｅａ１よりも大きいので（Ｅａ２＞Ｅａ１）、照射幅Ｗ１とＷ２との関係がＷ１≦Ｗ２であると、第１のレーザ光Ｘによる脱水素処理が行われた領域の範囲よりも第２のレーザ光Ｙによる結晶化処理が行われる領域の範囲よりもはみ出してしまう恐れがある。   The absorption energy density Ea2 per unit time unit area of the second laser beam Y absorbed by the hydrogenated amorphous silicon film 20 is equal to that of the first laser beam X absorbed by the hydrogenated amorphous silicon film 20. Since the absorbed energy density per unit area per unit time is larger than Ea1 (Ea2> Ea1), if the relationship between the irradiation widths W1 and W2 is W1 ≦ W2, the dehydrogenation process using the first laser beam X was performed. There is a risk of protruding beyond the range of the region where the crystallization treatment by the second laser beam Y is performed.

照射幅Ｗ１とＷ２との関係をＷ１＞Ｗ２とし、微結晶シリコン（μｃ−Ｓｉ）の生成領域も含めて、第１のレーザ光Ｘによる脱水素処理が行われた領域の範囲内で結晶化が起こるようにすることで、結晶化する部分であるにもかかわらず、あらかじめ充分な脱水素が行われていない部分が生じることを安定的に抑制することができる。   The relationship between the irradiation widths W1 and W2 is W1> W2, and crystallization is performed within the range of the region where the dehydrogenation treatment by the first laser beam X is performed, including the microcrystalline silicon (μc-Si) generation region. By causing this to occur, it is possible to stably suppress the occurrence of a portion that has not been sufficiently dehydrogenated in advance despite being a portion to be crystallized.

第１のレーザ光源１２０による第１のレーザ光Ｘのｘ方向（走査方向）の照射幅Ｗ３と、第２のレーザ光源１３０による第２のレーザ光Ｙのｘ方向（走査方向）の照射幅Ｗ４との関係は特に制限なく、Ｗ３とＷ４は同一でもよいし、非同一でもよい。   The irradiation width W3 in the x direction (scanning direction) of the first laser light X from the first laser light source 120 and the irradiation width W4 in the x direction (scanning direction) of the second laser light Y from the second laser light source 130. Is not particularly limited, and W3 and W4 may be the same or non-identical.

本実施形態では、吸収エネルギー密度Ｅａ１，Ｅａ２が上記関係を満たすようにすればよいので、上記構成（Ｉ）の代わりに、下記構成（ＩＩ）又は構成（ＩＩＩ）を採用してもよい。   In the present embodiment, since the absorbed energy densities Ea1 and Ea2 only need to satisfy the above relationship, the following configuration (II) or configuration (III) may be employed instead of the configuration (I).

＜構成（ＩＩ）＞
第１のレーザ光源１２０と第２のレーザ光源１３０とはいずれも発振波長が略同一条件において、第１のレーザ光源１２０の単位時間あたりの第１のレーザ光Ｘの出射エネルギー量（出力）が、第２のレーザ光源１３０の単位時間あたりの第２のレーザ光Ｙの出射エネルギー量（出力）よりも小さい構成としてもよい。かかる構成でも、Ｅａ１＜Ｅａ２を満たす構成とすることができる。 <Configuration (II)>
Both the first laser light source 120 and the second laser light source 130 have an emission energy amount (output) of the first laser light X per unit time of the first laser light source 120 under the condition that the oscillation wavelength is substantially the same. The second laser light source 130 may have a configuration that is smaller than the amount of output energy (output) of the second laser light Y per unit time. Even this configuration can satisfy Ea1 <Ea2.

構成（ＩＩ）では、第１のレーザ光Ｘの単位時間あたりの照射面積と第２のレーザ光Ｙの単位時間あたりの照射面積とは略同一でもよく、構成（Ｉ）で説明したように、第１のレーザ光Ｘの単位時間あたりの照射面積が、第２のレーザ光Ｙの単位時間あたりの照射面積より大きい構成することが好ましい。   In the configuration (II), the irradiation area per unit time of the first laser beam X and the irradiation area per unit time of the second laser beam Y may be substantially the same. As described in the configuration (I), It is preferable that the irradiation area per unit time of the first laser beam X is larger than the irradiation area per unit time of the second laser beam Y.

例えば、第１のレーザ光源１２０及び第２のレーザ光源１３０に搭載された半導体レーザＬＤは発振波長及び出力規格がすべて略同一であり、第１のレーザ光源１２０に搭載された半導体レーザＬＤの点灯数が、第２のレーザ光源１３０に搭載された半導体レーザＬＤの点灯数より少ない構成とすれば、上記出射エネルギー量の関係とすることができる。   For example, the semiconductor lasers LD mounted on the first laser light source 120 and the second laser light source 130 have substantially the same oscillation wavelength and output standard, and the semiconductor laser LD mounted on the first laser light source 120 is turned on. If the number is configured to be smaller than the number of lighting of the semiconductor laser LD mounted on the second laser light source 130, the relationship of the emission energy amount can be obtained.

＜構成（ＩＩＩ）＞
第１のレーザ光源１２０の発振波長が、第２のレーザ光源１３０の発振波長よりも長波長である構成としてもよい。長波長光の方が水素化非晶質シリコン膜２０に吸収される吸収率が低くなる傾向にあるので、かかる構成でも、Ｅａ１＜Ｅａ２を満たすことができる。 <Configuration (III)>
The oscillation wavelength of the first laser light source 120 may be longer than the oscillation wavelength of the second laser light source 130. Since long-wavelength light tends to have a lower absorptance absorbed by the hydrogenated amorphous silicon film 20, this configuration can satisfy Ea1 <Ea2.

構成（ＩＩＩ）では、第１のレーザ光Ｘの単位時間あたりの照射面積と第２のレーザ光Ｙの単位時間あたりの照射面積とは略同一でもよく、構成（Ｉ）で説明したように、第１のレーザ光Ｘの単位時間あたりの照射面積が、第２のレーザ光Ｙの単位時間あたりの照射面積より大きい構成することが好ましい。   In the configuration (III), the irradiation area per unit time of the first laser beam X and the irradiation area per unit time of the second laser beam Y may be substantially the same. As described in the configuration (I), It is preferable that the irradiation area per unit time of the first laser beam X is larger than the irradiation area per unit time of the second laser beam Y.

本実施形態において、コントローラ（制御手段）１６０には、レーザヘッド移動手段１５０の移動を制御する走査制御部（走査制御手段）１６１と、第１のレーザ光源１２０及び第２のレーザ光源１３０に搭載された半導体レーザＬＤのオンオフを制御する電気的制御部（電気的制御手段）１６２とが備えられている。コントローラ（制御手段）１６０にはまた、製造するアクティブマトリスク基板４０の駆動部８０の形成領域の設計情報が入力され、かつ該情報が記憶される設計情報記憶部１６３が設けられている。   In the present embodiment, the controller (control unit) 160 is mounted on the scanning control unit (scanning control unit) 161 that controls the movement of the laser head moving unit 150, and the first laser light source 120 and the second laser light source 130. And an electrical control unit (electrical control means) 162 for controlling on / off of the semiconductor laser LD. The controller (control means) 160 is also provided with a design information storage unit 163 in which design information of the formation region of the drive unit 80 of the active matrix substrate 40 to be manufactured is input and the information is stored.

本実施形態では、上記構成のコントローラ１６０によって、上記設計情報に応じて、レーザヘッド１４０の走査と第１のレーザ光源１２０及び第２のレーザ光源１３０に搭載された半導体レーザＬＤのオンオフとが制御され、水素化非晶質シリコン膜２０の所定領域に対して選択的に、第１のレーザ光Ｘと第２のレーザ光Ｙとを照射できるようになっている。   In this embodiment, the controller 160 configured as described above controls scanning of the laser head 140 and on / off of the semiconductor laser LD mounted on the first laser light source 120 and the second laser light source 130 according to the design information. Thus, the first laser beam X and the second laser beam Y can be selectively irradiated to a predetermined region of the hydrogenated amorphous silicon film 20.

本実施形態のレーザアニール装置１００は、以上のように構成されている。
レーザアニール装置１００を用いることで、水素化非晶質シリコン膜２０に対して、第１のレーザ光Ｘを照射して第１のレーザ光Ｘが照射された領域の水素濃度を低減させるレーザ照射（Ａ）と、水素化非晶質シリコン膜２０の第１のレーザ光Ｘが照射された領域の少なくとも一部に対して、第２のレーザ光Ｙを照射して第２のレーザ光Ｙが照射された領域を結晶化させる第２のレーザ照射（Ｂ）とを効率よく実施することができる。 The laser annealing apparatus 100 of this embodiment is configured as described above.
By using the laser annealing apparatus 100, laser irradiation for reducing the hydrogen concentration in the region irradiated with the first laser beam X by irradiating the hydrogenated amorphous silicon film 20 with the first laser beam X is performed. (A) and at least a part of the region irradiated with the first laser beam X of the hydrogenated amorphous silicon film 20 is irradiated with the second laser beam Y, and the second laser beam Y is irradiated with the second laser beam Y. The second laser irradiation (B) for crystallizing the irradiated region can be performed efficiently.

本実施形態では、１個の基板に対して、レーザ照射（Ａ）を実施している間に、レーザ照射（Ｂ）を開始することができる。   In the present embodiment, laser irradiation (B) can be started while laser irradiation (A) is being performed on one substrate.

本実施形態のレーザアニール装置１００は、脱水素用の第１のレーザ光源１２０と結晶化用の第２のレーザ光源１３０とを備えたものであるので、１個の基板に対して、水素化非晶質シリコン膜２０に対する脱水素処理と結晶化処理とを並行して効率よく実施することができる。   Since the laser annealing apparatus 100 of this embodiment includes the first laser light source 120 for dehydrogenation and the second laser light source 130 for crystallization, hydrogenation is performed on one substrate. The dehydrogenation process and the crystallization process for the amorphous silicon film 20 can be efficiently performed in parallel.

本実施形態の装置１００を用いれば、レーザアニールによる結晶化に先立って、脱水素目的の熱アニールを実施する必要がなくなり、生産性を向上させることができる。また、脱水素処理と結晶化処理とを並行して実施することができるので、同一のレーザ光源を用い、照射エネルギーを変える２段階のレーザアニールを行って脱水素処理と結晶化処理とを行う特許文献１に記載の技術に比して、脱水素処理と結晶化処理とをより短時間で効率的に実施することができる。   By using the apparatus 100 of this embodiment, it is not necessary to perform thermal annealing for dehydrogenation prior to crystallization by laser annealing, and productivity can be improved. Further, since the dehydrogenation treatment and the crystallization treatment can be performed in parallel, the dehydrogenation treatment and the crystallization treatment are performed by performing two-stage laser annealing using the same laser light source and changing the irradiation energy. Compared with the technique described in Patent Document 1, the dehydrogenation treatment and the crystallization treatment can be performed efficiently in a shorter time.

本実施形態では、水素化非晶質シリコン膜２０に対して第１のレーザＸ及び第２のレーザ光Ｙを走査する構成としているので、水素化非晶質シリコン膜２０の所定領域に対して選択的に、脱水素処理と結晶化処理とを実施することができる。   In this embodiment, since the first laser X and the second laser beam Y are scanned with respect to the hydrogenated amorphous silicon film 20, the predetermined region of the hydrogenated amorphous silicon film 20 is scanned. Optionally, a dehydrogenation process and a crystallization process can be performed.

本実施形態では、必要最小限の領域のみを選択的に結晶化することができるので、不要な領域まで結晶化する場合に比して、１個の基板のレーザアニール処理時間を大きく短縮化することができ、レーザ光源１２０，１３０の長寿命化も図ることができる。   In this embodiment, since only the minimum necessary region can be selectively crystallized, the laser annealing time for one substrate is greatly shortened as compared with the case of crystallizing to an unnecessary region. In addition, the life of the laser light sources 120 and 130 can be extended.

本実施形態ではさらに、同一のレーザヘッド１４０内に第１のレーザ光源１２０と第２のレーザ光源１３０とを組み込み、レーザヘッド１４０内におけるこれらの互いの相対的位置を固定し、レーザヘッド１４０をレーザヘッド移動手段（相対走査手段）１５０により走査することで、水素化非晶質シリコン膜２０に対して第１のレーザＸ及び第２のレーザ光Ｙを同時に走査する構成としている。そして、レーザヘッド１４０の走査方向に対して常に第１のレーザ光源１２０が第２のレーザ光源１３０よりも先行するよう、レーザヘッド１４０の走査方向に応じて、レーザヘッド１４０の向きを制御する構成としている。   In the present embodiment, furthermore, the first laser light source 120 and the second laser light source 130 are incorporated in the same laser head 140, the relative positions of these in the laser head 140 are fixed, and the laser head 140 is mounted. By scanning with the laser head moving means (relative scanning means) 150, the first laser X and the second laser light Y are simultaneously scanned with respect to the hydrogenated amorphous silicon film 20. A configuration in which the orientation of the laser head 140 is controlled in accordance with the scanning direction of the laser head 140 so that the first laser light source 120 always precedes the second laser light source 130 with respect to the scanning direction of the laser head 140. It is said.

かかる構成では、水素化非晶質シリコン膜２０に対する第１のレーザＸ及び第２のレーザ光Ｙの走査が簡易であり、しかも第１のレーザＸの照射により脱水素処理が行われた領域に対して、連続的に第２のレーザ光Ｙによる結晶化処理を実施できるので、効率が良い。また、第１のレーザＸの照射領域と第２のレーザ光Ｙの照射領域との位置ずれも抑制できる。   In such a configuration, the scanning of the first laser X and the second laser beam Y with respect to the hydrogenated amorphous silicon film 20 is simple, and in the region where the dehydrogenation treatment is performed by the irradiation of the first laser X. On the other hand, since the crystallization process by the second laser beam Y can be continuously performed, the efficiency is good. In addition, the positional deviation between the irradiation region of the first laser X and the irradiation region of the second laser beam Y can be suppressed.

上記のように、第１のレーザ光源１２０と第２のレーザ光源１３０とは、互いの相対的位置が固定されてユニット化されたユニット光源の形態で備えられていることが好ましいが、本発明はかかる構成に制限されない。レーザ光源１２０，１３０はユニット化されていなくてもよく、レーザ光源１２０，１３０は、それぞれ独立に走査されるものであってもよい。   As described above, the first laser light source 120 and the second laser light source 130 are preferably provided in the form of a unit light source that is unitized with their relative positions fixed. Is not limited to such a configuration. The laser light sources 120 and 130 may not be unitized, and the laser light sources 120 and 130 may be scanned independently.

本実施形態のレーザアニール装置１００では、結晶化用の第２のレーザ光源１３０のレーザ光発振源が、脱水素用の第１のレーザ光源１２０のレーザ光発振源を兼ねていないので、脱水素処理の処理条件と結晶化処理の処理条件とをそれぞれ独立に好適化することができる。   In the laser annealing apparatus 100 of the present embodiment, the laser light oscillation source of the second laser light source 130 for crystallization does not serve as the laser light oscillation source of the first laser light source 120 for dehydrogenation. The treatment conditions for the treatment and the treatment conditions for the crystallization treatment can be optimized independently.

本実施形態においては、レーザヘッド１４０の走査方向に対して常に第１のレーザ光源１２０が第２のレーザ光源１３０よりも先行するよう、レーザヘッド１４０の走査方向に応じて、レーザヘッド１４０の向きが制御される構成とする代わりに、
第１のレーザ光源１２０と第２のレーザ光源１３０とは互いの機能を交替可能とされ、レーザヘッド１４０は、レーザヘッド１４０の走査方向に対して常に第１のレーザ光源１２０が第２のレーザ光源１３０よりも先行するよう、レーザヘッド１４０の走査方向が変わる際には、第１のレーザ光源１２０及び第２のレーザ光源１３０の互いの機能を交替する制御が行われる構成としてもよい。 In the present embodiment, the orientation of the laser head 140 according to the scanning direction of the laser head 140 so that the first laser light source 120 always precedes the second laser light source 130 with respect to the scanning direction of the laser head 140. Instead of having a controlled configuration,
The functions of the first laser light source 120 and the second laser light source 130 can be switched, and the laser head 140 always has the first laser light source 120 as the second laser in the scanning direction of the laser head 140. When the scanning direction of the laser head 140 changes so as to precede the light source 130, a control may be performed in which the functions of the first laser light source 120 and the second laser light source 130 are switched.

本実施形態では、吸収エネルギー密度Ｅａ１，Ｅａ２が上記関係を満たすようにすればよいので、第１のレーザ光源１２０及び第２のレーザ光源１３０は発振波長と単位時間あたりの出射エネルギー量が略同一であり、第１のレーザ光Ｘの単位時間あたりの照射面積が、第２のレーザ光Ｙの単位時間あたりの照射面積より大きい構成（Ｉ）であれば、レーザヘッド１４０の走査方向が変わる際に、絞り等の照射面積可変手段を用いて、単位時間あたりの照射面積を交替させることで、第１のレーザ光源１２０及び第２のレーザ光源１３０の互いの機能を交替することができる。   In the present embodiment, the absorption energy densities Ea1 and Ea2 only need to satisfy the above relationship, and therefore, the first laser light source 120 and the second laser light source 130 have substantially the same oscillation wavelength and the amount of emitted energy per unit time. If the irradiation area per unit time of the first laser beam X is larger than the irradiation area per unit time of the second laser beam Y (I), the scanning direction of the laser head 140 changes. In addition, the functions of the first laser light source 120 and the second laser light source 130 can be interchanged by changing the irradiation area per unit time using irradiation area variable means such as a diaphragm.

第１のレーザ光源１２０と第２のレーザ光源１３０をそれぞれ独立に走査する場合には、第１のレーザ光源１２０の走査速度を第２のレーザ光源１３０の走査速度より速めることによって、第１のレーザ光源１２０による単位時間あたりの照射面積を、第２のレーザ光源１３０による単位時間あたりの照射面積より大きくすることができる。この場合には、走査速度を交替させることで、第１のレーザ光源１２０及び第２のレーザ光源１３０の互いの機能を交替することができる。   In the case where the first laser light source 120 and the second laser light source 130 are scanned independently, the first laser light source 120 has a scanning speed higher than the scanning speed of the second laser light source 130, thereby The irradiation area per unit time by the laser light source 120 can be made larger than the irradiation area per unit time by the second laser light source 130. In this case, the functions of the first laser light source 120 and the second laser light source 130 can be changed by changing the scanning speed.

また、第１のレーザ光源１２０と第２のレーザ光源１３０とがいずれも発振波長が略同一条件において、第１のレーザ光源１２０の単位時間あたりの第１のレーザ光Ｘの出射エネルギー量（出力）が、第２のレーザ光源１３０の単位時間あたりの第２のレーザ光Ｙの出射エネルギー量（出力）よりも小さい構成（ＩＩ）であれば、
レーザヘッド１４０の走査方向が変わる際に、電気的制御部（電気的制御手段）１６２によって、第１のレーザ光源１２０及び第２のレーザ光源１３０の互いの出力を交替させるなどして、第１のレーザ光源１２０及び第２のレーザ光源１３０の互いの機能を交替させることができる。 Further, the first laser light source 120 and the second laser light source 130 both have the emission energy amount (output) of the first laser light X per unit time of the first laser light source 120 under the condition that the oscillation wavelength is substantially the same. ) Is a configuration (II) that is smaller than the emission energy amount (output) of the second laser light Y per unit time of the second laser light source 130,
When the scanning direction of the laser head 140 changes, the electrical control unit (electrical control means) 162 switches the outputs of the first laser light source 120 and the second laser light source 130 to each other. The functions of the laser light source 120 and the second laser light source 130 can be interchanged.

例えば、第１のレーザ光源１２０に搭載された半導体レーザＬＤの点灯数が、第２のレーザ光源１３０に搭載された半導体レーザＬＤの点灯数より少ない構成であれば、レーザヘッド１４０の走査方向が変わる際に、第１のレーザ光源１２０及び第２のレーザ光源１３０の半導体レーザＬＤの点灯数を交替させて、第１のレーザ光源１２０及び第２のレーザ光源１３０の互いの機能を交替させることができる。   For example, if the number of lighting of the semiconductor laser LD mounted on the first laser light source 120 is smaller than the number of lighting of the semiconductor laser LD mounted on the second laser light source 130, the scanning direction of the laser head 140 is When changing, the functions of the first laser light source 120 and the second laser light source 130 are interchanged by changing the number of lighting of the semiconductor laser LD of the first laser light source 120 and the second laser light source 130. Can do.

本実施形態のレーザアニール装置１００において、第１のレーザ光源１２０及び第２のレーザ光源１３０はいずれも、連続波出力のレーザ光源により構成している。かかる構成では、パルス出力のレーザ光源と異なり、レーザ光源をオンにしている間は常に水素化非晶質シリコン膜２０に対してレーザ光Ｘ，Ｙが連続的に照射されるので、緻密で均一な膜処理ができる。また、パルス出力のレーザ光源を用いる場合よりも実質的なアニール時間を長くすることができる。したがって、所定領域に対して安定的に充分かつ均一な脱水素処理を行うことができ、所定領域を安定的に高結晶化することができる。   In the laser annealing apparatus 100 of the present embodiment, both the first laser light source 120 and the second laser light source 130 are configured by a continuous wave output laser light source. In such a configuration, unlike the pulse output laser light source, the laser light X and Y are always continuously irradiated to the hydrogenated amorphous silicon film 20 while the laser light source is turned on. Film processing is possible. Also, the substantial annealing time can be made longer than when a pulsed laser light source is used. Therefore, a sufficient and uniform dehydrogenation treatment can be stably performed on the predetermined region, and the predetermined region can be stably highly crystallized.

本実施形態のレーザアニール装置１００において、第１のレーザ光源１２０及び第２のレーザ光源１３０はいずれも、レーザ光発振源として半導体レーザＬＤを備えた半導体レーザ光源により構成している。半導体レーザＬＤは小型であるので、レーザ光発振源としてエキシマレーザを用いるよりも、第１のレーザ光源１２０及び第２のレーザ光源１３０を小さくすることができ、これらの形状の設計自由度も高くすることができる。半導体レーザＬＤはオンオフの制御も容易である。そのため、活性層を多結晶シリコン膜により構成するＴＦＴの素子形成領域のみを選択的に結晶化するような精細な位置制御も可能となる。本実施形態では、結晶化の位置制御を高精度に実施できるので、電気光学装置のパネルデザインの変更等にも容易に対応できる。   In the laser annealing apparatus 100 of the present embodiment, both the first laser light source 120 and the second laser light source 130 are constituted by a semiconductor laser light source including a semiconductor laser LD as a laser light oscillation source. Since the semiconductor laser LD is small, the first laser light source 120 and the second laser light source 130 can be made smaller than using an excimer laser as a laser light oscillation source, and the design freedom of these shapes is also high. can do. The semiconductor laser LD can be easily controlled on and off. Therefore, it is possible to perform fine position control in which only the element formation region of the TFT in which the active layer is composed of the polycrystalline silicon film is selectively crystallized. In this embodiment, since the position control of crystallization can be performed with high accuracy, it is possible to easily cope with a change in the panel design of the electro-optical device.

本実施形態では駆動部８０のみを選択的に結晶化し、画素部５０については非晶質シリコンのまま残す場合について説明した。この場合には、画素スイッチング用ＴＦＴ３０の活性層を多結晶シリコンにより構成するよりも、画素部５０に多数形成された画素スイッチング用ＴＦＴ３０の特性のばらつきを抑制でき、均一性が高く高品位な表示特性の電気光学装置が得られる。   In the present embodiment, the case where only the driving unit 80 is selectively crystallized and the pixel unit 50 is left as amorphous silicon has been described. In this case, it is possible to suppress variations in characteristics of the pixel switching TFTs 30 formed in the pixel portion 50 more than the active layer of the pixel switching TFTs 30 made of polycrystalline silicon, and display high-quality display with high uniformity. A characteristic electro-optical device is obtained.

画素部５０についても結晶化を行い、画素スイッチング用ＴＦＴ３０の活性層を多結晶シリコンにより構成してもよい。本実施形態のレーザアニール装置１００では、画素スイッチング用ＴＦＴ３０の素子形成領域と駆動部８０とを選択的に結晶化することができる。また、駆動回路６１，７１を基板上に形成しない場合には、画素スイッチング用ＴＦＴ３０の素子形成領域のみを選択的に結晶化することも可能である。
本実施形態では、水素化非晶質シリコン膜２０の所定領域を選択的に結晶化することができるが、水素化非晶質シリコン膜２０の膜全体を結晶化することもできる。 The pixel unit 50 may also be crystallized, and the active layer of the pixel switching TFT 30 may be made of polycrystalline silicon. In the laser annealing apparatus 100 of the present embodiment, the element formation region of the pixel switching TFT 30 and the drive unit 80 can be selectively crystallized. Further, when the drive circuits 61 and 71 are not formed on the substrate, it is possible to selectively crystallize only the element formation region of the pixel switching TFT 30.
In the present embodiment, a predetermined region of the hydrogenated amorphous silicon film 20 can be selectively crystallized, but the entire film of the hydrogenated amorphous silicon film 20 can also be crystallized.

（構成変更例）
上記実施形態では、水素化非晶質シリコン膜２０に対してレーザ光Ｘ，Ｙを相対走査する相対走査手段として、レーザヘッド１４０を機械的に移動させるレーザヘッド移動手段１５０を備える場合について説明した。ステージ１１０を相対走査手段として機能する可動ステージとしてもよい。相対走査手段としては、ガルバノミラーなど、レーザヘッド１４０から出射されるレーザ光Ｘ，Ｙをそれぞれ光学的に走査するものであってもよい。相対走査手段は、これらの組み合わせであってもよい。 (Configuration change example)
In the above embodiment, the case where the laser head moving unit 150 that mechanically moves the laser head 140 is provided as a relative scanning unit that relatively scans the hydrogenated amorphous silicon film 20 with the laser beams X and Y has been described. . The stage 110 may be a movable stage that functions as a relative scanning unit. As the relative scanning unit, a laser beam X, Y emitted from the laser head 140, such as a galvanometer mirror, may be optically scanned. The relative scanning means may be a combination of these.

高出力が得られることから、第１のレーザ光源１２０及び第２のレーザ光源１３０は、半導体レーザＬＤを複数備えると共に、複数の半導体レーザＬＤからの出射光を合波する合波光学系とを備えた単数又は複数の合波半導体レーザ光源１２１，１３１により構成することが好ましい。ただし、第１のレーザ光源１２０及び／又は第２のレーザ光源１３０は、単数の半導体レーザＬＤのみを備えたものであってもよい。   Since a high output can be obtained, the first laser light source 120 and the second laser light source 130 include a plurality of semiconductor lasers LD and a multiplexing optical system that combines the light emitted from the plurality of semiconductor lasers LD. It is preferable that the light source is constituted by one or a plurality of combined semiconductor laser light sources 121 and 131 provided. However, the first laser light source 120 and / or the second laser light source 130 may include only a single semiconductor laser LD.

上記実施形態では、第１のレーザ光源１２０と第２のレーザ光源１３０とを一組備えたレーザアニール装置１００について説明した。レーザアニール装置１００は、第１のレーザ光源１２０と第２のレーザ光源１３０とを複数組備える構成としてもよい。例えば、一組の第１のレーザ光源１２０と第２のレーザ光源１３０とを内蔵したレーザヘッド１４０を複数備える構成とすることができる。   In the above embodiment, the laser annealing apparatus 100 provided with a set of the first laser light source 120 and the second laser light source 130 has been described. The laser annealing apparatus 100 may be configured to include a plurality of sets of the first laser light source 120 and the second laser light source 130. For example, a plurality of laser heads 140 each including a set of the first laser light source 120 and the second laser light source 130 may be provided.

「半導体膜基板、アクティブマトリクス基板（素子基板）」
図面を参照して、本発明に係る実施形態の半導体膜基板、及びこれを用いたアクティブマトリクス基板（素子基板）の製造方法と構成について説明する。 "Semiconductor film substrate, active matrix substrate (element substrate)"
With reference to the drawings, a semiconductor film substrate according to an embodiment of the present invention and a manufacturing method and configuration of an active matrix substrate (element substrate) using the same will be described.

本実施形態では、画素部５０にトップゲート型のＮ型又はＰ型の画素スイッチング用ＴＦＴ３０を形成し、駆動部８０にトップゲート・Ｎ型の駆動回路用ＴＦＴとトップゲート・Ｐ型の駆動回路用ＴＦＴとのＣＭＯＳ構造の駆動回路を形成する場合について説明する。   In this embodiment, a top-gate N-type or P-type pixel switching TFT 30 is formed in the pixel unit 50, and a top-gate / N-type driving circuit TFT and a top-gate / P-type driving circuit are formed in the driving unit 80. A case of forming a driving circuit having a CMOS structure with the TFT for use will be described.

本実施形態では、水素化非晶質シリコン膜において、画素スイッチング用ＴＦＴ３０の素子形成領域と駆動部８０の形成領域とを選択的に結晶化し、画素スイッチング用ＴＦＴ３０及び駆動回路用ＴＦＴをいずれもポリシリコンＴＦＴにより構成する場合について、説明する。図５は、画素スイッチング用ＴＦＴ３０の製造工程を示す工程図である。駆動回路用ＴＦＴの基本的なプロセスは、ＣＭＯＳ構造とする以外は、基本的なプロセスは画素スイッチング用ＴＦＴ３０と同様である。   In this embodiment, in the hydrogenated amorphous silicon film, the element formation region of the pixel switching TFT 30 and the formation region of the drive unit 80 are selectively crystallized, and both the pixel switching TFT 30 and the drive circuit TFT are polycrystallized. The case where it comprises with a silicon TFT is demonstrated. FIG. 5 is a process diagram showing a manufacturing process of the pixel switching TFT 30. The basic process of the drive circuit TFT is the same as that of the pixel switching TFT 30 except that the CMOS structure is used.

はじめに、図５（ａ）に示す如く、基板１０を用意し、基板１０の表面全体に、ＣＶＤ法等により水素化非晶質シリコン膜２０を成膜する。この水素化非晶質シリコン膜２０は、良好な素子特性の水素化非晶質シリコンＴＦＴを得ることが可能な充分な量の水素を含む膜（水素濃度は例えば２０原子％程度）である。   First, as shown in FIG. 5A, a substrate 10 is prepared, and a hydrogenated amorphous silicon film 20 is formed on the entire surface of the substrate 10 by a CVD method or the like. This hydrogenated amorphous silicon film 20 is a film containing a sufficient amount of hydrogen (hydrogen concentration is, for example, about 20 atomic%) from which a hydrogenated amorphous silicon TFT having good device characteristics can be obtained.

基板１０としては特に制限なく、石英ガラス基板、無アルカリガラス基板、及びプラスチック基板等が挙げられる。水素化非晶質シリコン膜２０の膜厚は特に制限なく、例えば５０ｎｍ程度が好ましい。水素化非晶質シリコン膜２０は基板１０上に直接形成するのではなく、酸化シリコンや窒化シリコン等の薄膜を介して形成してもよい。   The substrate 10 is not particularly limited, and examples thereof include a quartz glass substrate, a non-alkali glass substrate, and a plastic substrate. The thickness of the hydrogenated amorphous silicon film 20 is not particularly limited, and is preferably about 50 nm, for example. The hydrogenated amorphous silicon film 20 may not be formed directly on the substrate 10 but may be formed through a thin film such as silicon oxide or silicon nitride.

次に、図５（ｂ）に示す如く、水素化非晶質シリコン膜２０に対して、上記実施形態のレーザアニール装置１００を用いてレーザアニールを実施して、画素スイッチング用ＴＦＴ３０の素子形成領域と駆動部８０の形成領域に対して選択的に、脱水素処理と結晶化とを実施する。この工程後、画素スイッチング用ＴＦＴ３０の素子形成領域と駆動部８０の形成領域は多結晶シリコン膜となる。この工程後のシリコン膜に符号２１を付してある。   Next, as shown in FIG. 5B, laser annealing is performed on the hydrogenated amorphous silicon film 20 using the laser annealing apparatus 100 of the above embodiment, so that an element formation region of the pixel switching TFT 30 is formed. The dehydrogenation process and the crystallization are selectively performed on the formation region of the driving unit 80. After this step, the element formation region of the pixel switching TFT 30 and the formation region of the drive unit 80 become a polycrystalline silicon film. Reference numeral 21 is attached to the silicon film after this step.

次に、図５（ｃ）に示す如く、フォトリソグラフィ法により、上記シリコン膜２１をパターニングして、ＴＦＴの素子形成領域ＡＴＦＴ以外の領域を除去する。パターニング後のシリコン膜に符号２２を付してある。 Next, as shown in FIG. 5C, the silicon film 21 is patterned by photolithography to remove regions other than the TFT element formation region A TFT . The silicon film after patterning is denoted by reference numeral 22.

次に、図５（ｄ）に示す如く、ＴＦＴの素子形成領域ＡＴＦＴに、ＣＶＤ法やスパッタリング法等により、ＳｉＯ２等からなるゲート絶縁膜２４を形成する。ゲート絶縁膜２４の膜厚は特に制限なく、例えば１００ｎｍ程度が好ましい。 Next, as shown in FIG. 5D, a gate insulating film 24 made of SiO 2 or the like is formed in the TFT element formation region A TFT by a CVD method, a sputtering method or the like. The thickness of the gate insulating film 24 is not particularly limited and is preferably about 100 nm, for example.

基板１０上にシリコン膜２１が形成された図５（ｂ）の半導体膜基板、あるいは基板１０上にシリコン膜２２が形成された図５（ｃ），（ｄ）の半導体膜基板等が、本発明の半導体膜基板の実施形態である。   The semiconductor film substrate in FIG. 5B in which the silicon film 21 is formed on the substrate 10 or the semiconductor film substrate in FIGS. 5C and 5D in which the silicon film 22 is formed on the substrate 10 is the main substrate. 1 is an embodiment of a semiconductor film substrate of the invention.

次に、図５（ｅ）に示す如く、電極材料の成膜とフォトリソグラフィ法によるパターニングとを実施することにより、ゲート絶縁膜２４上にゲート電極２５を形成する。   Next, as shown in FIG. 5E, a gate electrode 25 is formed on the gate insulating film 24 by forming an electrode material and patterning by photolithography.

次に、図５（ｆ）に示す如く、ゲート電極２５をマスクとして、シリコン膜２２にドーパントをドープし、活性領域であるソース領域２３ａとドレイン領域２３ｂとを有する活性層２３を形成する。活性層２３において、ソース領域２３ａとドレイン領域２３ｂとの間の領域がチャネル領域２３ｃとなる。   Next, as shown in FIG. 5F, using the gate electrode 25 as a mask, the silicon film 22 is doped with a dopant to form an active layer 23 having a source region 23a and a drain region 23b which are active regions. In the active layer 23, a region between the source region 23a and the drain region 23b becomes a channel region 23c.

この工程において、画素スイッチング用ＴＦＴ３０では、Ｐ，Ｂ等のドーパントを用いて、Ｎ型又はＰ型の構成とする。画素スイッチング用ＴＦＴ３０のドーパントがＰの場合について図示してある。駆動部８０では、Ｐ等の５価のドーパントを用いたＮ型の構成と、Ｂ等の３価のドーパントを用いたＰ型とのＣＭＯＳ構造とする（図示略）。画素スイッチング用ＴＦＴ３０及び駆動回路用ＴＦＴの不純物ドープ量は、ポリシリコンＴＦＴに好適な量（例えば３．０×１０１５ｉｏｎｓ／ｃｍ２程度）に設定される。 In this step, the pixel switching TFT 30 has an N-type or P-type configuration using a dopant such as P or B. The case where the dopant of the pixel switching TFT 30 is P is illustrated. The drive unit 80 has an N-type configuration using a pentavalent dopant such as P and a P-type CMOS structure using a trivalent dopant such as B (not shown). The impurity doping amount of the pixel switching TFT 30 and the driving circuit TFT is set to an amount suitable for the polysilicon TFT (for example, about 3.0 × 10 15 ions / cm 2 ).

次に、図５（ｇ）に示す如く、ＴＦＴの素子形成領域ＡＴＦＴに、ＳｉＯ２やＳｉＮ等からなる層間絶縁膜２６を成膜し、さらに、ドライエッチングやウエットエッチング等のエッチングを実施して、層間絶縁膜２６に、シリコン膜２３のソース領域２３ａに通じるコンタクトホール２７ａと、ドレイン領域２３ｂに通じるコンタクトホール２７ｂとを開孔する。 Next, as shown in FIG. 5G, an interlayer insulating film 26 made of SiO 2 , SiN or the like is formed in the TFT element formation region A TFT , and further, etching such as dry etching or wet etching is performed. Then, a contact hole 27 a that communicates with the source region 23 a of the silicon film 23 and a contact hole 27 b that communicates with the drain region 23 b are opened in the interlayer insulating film 26.

さらに、層間絶縁膜２６上の所定の領域に、ソース電極２８ａとドレイン電極２８ｂとを形成する。ソース電極２８ａは、コンタクトホール２７ａを介してシリコン膜２３のソース領域２３ａに導通され、ドレイン電極２８ｂはコンタクトホール２７ｂを介してシリコン膜２３のドレイン領域２３ｂに導通される。   Further, a source electrode 28 a and a drain electrode 28 b are formed in a predetermined region on the interlayer insulating film 26. The source electrode 28a is electrically connected to the source region 23a of the silicon film 23 via the contact hole 27a, and the drain electrode 28b is electrically connected to the drain region 23b of the silicon film 23 via the contact hole 27b.

以上の工程により、画素部５０にトップゲート型のＮ型又はＰ型の画素スイッチング用ＴＦＴ３０を形成し、駆動部８０にトップゲート・Ｎ型の駆動回路用ＴＦＴとトップゲート・Ｐ型の駆動回路用ＴＦＴとのＣＭＯＳ構造の駆動回路を形成することができる。   Through the above steps, the top gate type N-type or P-type pixel switching TFT 30 is formed in the pixel unit 50, and the top gate / N type driving circuit TFT and the top gate / P type driving circuit are formed in the driving unit 80. A driving circuit having a CMOS structure with the TFT for use can be formed.

画素部５０ではさらに、画素スイッチング用ＴＦＴ３０のソース電極２８ａに導通させて画素電極３３が形成される（図示略）。
以上の工程により、本実施形態のアクティブマトリクス基板４０が製造される。 In the pixel unit 50, the pixel electrode 33 is further formed (not shown) in conduction with the source electrode 28 a of the pixel switching TFT 30.
Through the above steps, the active matrix substrate 40 of the present embodiment is manufactured.

「電気光学装置」
図面を参照して、本発明に係る実施形態の電気光学装置の構成について説明する。本発明は、ＥＬ装置や液晶装置等に適用可能であり、有機ＥＬ装置を例として説明する。図６は有機ＥＬ装置の分解斜視図である。 "Electro-optical device"
A configuration of an electro-optical device according to an embodiment of the invention will be described with reference to the drawings. The present invention can be applied to an EL device, a liquid crystal device, and the like, and an organic EL device will be described as an example. FIG. 6 is an exploded perspective view of the organic EL device.

本実施形態の有機ＥＬ装置（電気光学装置）９０は、アクティブマトリクス基板４１の上に、電流印加により赤色光（Ｒ）、緑色光（Ｇ）、青色光（Ｂ）を各々発光する発光層４２Ｒ、４２Ｇ、４２Ｂが所定のパターンで形成され、その上に、共通電極４３と封止膜４４とが順次積層されたものである。   The organic EL device (electro-optical device) 90 of the present embodiment has a light emitting layer 42R that emits red light (R), green light (G), and blue light (B) on the active matrix substrate 41 by applying current. , 42G and 42B are formed in a predetermined pattern, and the common electrode 43 and the sealing film 44 are sequentially stacked thereon.

アクティブマトリクス基板４１は、図４及び図５に示したアクティブマトリクス基板４０と類似の構成を有し、同様のプロセスにより製造されたものである。ただし、アクティブマトリクス基板４１では、１つのドットに２個の画素スイッチング用ＴＦＴ３０が形成されている。   The active matrix substrate 41 has a configuration similar to that of the active matrix substrate 40 shown in FIGS. 4 and 5 and is manufactured by the same process. However, in the active matrix substrate 41, two pixel switching TFTs 30 are formed in one dot.

封止膜４４を用いる代わりに、金属缶もしくはガラス基板等の封止部材で封止を行ってもよい。この場合には、酸化カルシウム等の乾燥剤を内包させてもよい。   Instead of using the sealing film 44, sealing may be performed with a sealing member such as a metal can or a glass substrate. In this case, a desiccant such as calcium oxide may be included.

発光層４２Ｒ、４２Ｇ、４２Ｂは、画素電極３３に対応したパターンで形成され、赤色光（Ｒ）、緑色光（Ｇ）、青色光（Ｂ）を発光する３ドットで一画素が構成されている。共通電極４３と封止膜４４とは、アクティブマトリクス基板４０の略全面に形成されている。   The light emitting layers 42R, 42G, and 42B are formed in a pattern corresponding to the pixel electrode 33, and one pixel is configured by three dots that emit red light (R), green light (G), and blue light (B). . The common electrode 43 and the sealing film 44 are formed on substantially the entire surface of the active matrix substrate 40.

有機ＥＬ装置９０では、画素電極３３と共通電極４３のうち、一方が陽極、他方が陰極として機能し、発光層４２Ｒ、４２Ｇ、４２Ｂは、陽極から注入される正孔と陰極から注入される電子の再結合エネルギーによって発光する。   In the organic EL device 90, one of the pixel electrode 33 and the common electrode 43 functions as an anode and the other functions as a cathode, and the light emitting layers 42R, 42G, and 42B have holes injected from the anode and electrons injected from the cathode. Light is emitted by the recombination energy.

発光効率を向上するために、発光層４２Ｒ、４２Ｇ、４２Ｂと陽極との間には、正孔注入層及び／又は正孔輸送層を設けることができる。発光効率を向上するために、発光層４２Ｒ、４２Ｇ、４２Ｂと陰極との間には、電子注入層及び／又は電子輸送層を設けることができる。
本実施形態の有機ＥＬ装置９０は、以上のように構成されている。 In order to improve the light emission efficiency, a hole injection layer and / or a hole transport layer can be provided between the light emitting layers 42R, 42G, and 42B and the anode. In order to improve the light emission efficiency, an electron injection layer and / or an electron transport layer can be provided between the light emitting layers 42R, 42G, and 42B and the cathode.
The organic EL device 90 of this embodiment is configured as described above.

本発明のレーザアニール装置は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を備えたアクティブマトリクス基板及び電気光学装置の製造等に好ましく適用することができる。   The laser annealing apparatus of the present invention can be preferably applied to the production of an active matrix substrate having a thin film transistor (TFT) and an electro-optical device.

本発明に係る実施形態のレーザアニール装置と、これを用いたレーザアニール方法を示す図The figure which shows the laser annealing apparatus of embodiment which concerns on this invention, and the laser annealing method using the same （ａ）は第１のレーザ光源の内部構成を示す図、（ｂ）は第２のレーザ光源の内部構成を示す図(A) is a figure which shows the internal structure of a 1st laser light source, (b) is a figure which shows the internal structure of a 2nd laser light source. （ａ），（ｂ）は、マルチ横モード光が持つ干渉性を低減する構成を説明するための図(A), (b) is a figure for demonstrating the structure which reduces the coherence which multi transverse mode light has. アクティブマトリクス基板の回路構成例を示す図The figure which shows the example of circuit composition of an active matrix substrate （ａ）〜（ｇ）は、ＴＦＴ及びこれを備えたアクティブマトリクス基板の製造方法を示す工程図(A)-(g) is process drawing which shows the manufacturing method of TFT and an active matrix substrate provided with the same 本発明に係る実施形態の有機ＥＬ装置の構成を示す図The figure which shows the structure of the organic electroluminescent apparatus of embodiment which concerns on this invention.

符号の説明Explanation of symbols

２０ 水素化非晶質シリコン膜（水素化非晶質半導体膜）
２１，２２ シリコン膜（半導体膜）
２３ 活性層
３０ 画素スイッチング用ＴＦＴ（第１の半導体装置）
４０，４１ アクティブマトリクス基板（素子基板）
５０ 画素部
６１ 水平走査回路（駆動回路）
７１ 垂直走査回路（駆動回路）
８０ 駆動部
９０ 有機ＥＬ装置（電気光学装置）
１００ レーザアニール装置
１２０ 第１のレーザ光源
１３０ 第２のレーザ光源
１２１、１３１ 合波半導体レーザ光源
１２３（１２３Ａ〜１２３Ｄ）、１３３（１３３Ａ〜１３３Ｄ） ＬＤパッケージ
１４０ レーザヘッド（ユニット光源）
１５０ レーザヘッド移動手段（相対走査手段）
１６０ コントローラ（制御手段）
１６１ 走査制御部（走査制御手段）
１６２ 電気的制御部（電気的制御手段）
ＬＤ 半導体レーザ（レーザ光発振源）
Ｘ 第１のレーザ光
Ｙ 第２のレーザ光
ＡＨ 第１のレーザ光Ｘが照射されて脱水素処理が実施されたが、第２のレーザ光Ｙの照射を受ける前の領域
ＡＣ 第１のレーザ光Ｘの照射による脱水素処理と第２のレーザ光Ｙの照射による結晶化とが実施された領域
ＡＴＦＴ ＴＦＴの素子形成領域
Ｗ１ 第１のレーザ光源による第１のレーザ光の走査方向に対して垂直方向の照射幅
Ｗ２ 第２のレーザ光源による第２のレーザ光の走査方向に対して垂直方向の照射幅 20 Hydrogenated amorphous silicon film (hydrogenated amorphous semiconductor film)
21, 22 Silicon film (semiconductor film)
23 active layer 30 pixel switching TFT (first semiconductor device)
40, 41 Active matrix substrate (element substrate)
50 pixel unit 61 horizontal scanning circuit (driving circuit)
71 Vertical scanning circuit (drive circuit)
80 Drive unit 90 Organic EL device (electro-optical device)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Laser annealing apparatus 120 1st laser light source 130 2nd laser light source 121, 131 Combined semiconductor laser light source 123 (123A-123D), 133 (133A-133D) LD package 140 Laser head (unit light source)
150 Laser head moving means (relative scanning means)
160 Controller (control means)
161 Scan control unit (scan control means)
162 Electrical control unit (electrical control means)
LD semiconductor laser (laser light source)
X 1st laser beam Y 2nd laser beam AH 1st laser beam X was irradiated and dehydrogenation processing was carried out, but before receiving irradiation of 2nd laser beam Y AC 1st laser Area where dehydrogenation treatment by irradiation with light X and crystallization by irradiation with second laser light Y are performed A TFT TFT element formation area W1 With respect to the scanning direction of the first laser light by the first laser light source Irradiation width in the vertical direction W2 Irradiation width in the direction perpendicular to the scanning direction of the second laser light by the second laser light source

Claims (12)

水素化非晶質半導体膜に対してレーザアニールを実施して、該水素化非晶質半導体膜の少なくとも一部を結晶化させるレーザアニール装置において、
単数又は複数のレーザ光発振源を備えてなり、前記水素化非晶質半導体に対して、第１のレーザ光を照射して該第１のレーザ光が照射された領域の水素濃度を低減させる第１のレーザ光源と、
前記第１のレーザ光源の前記レーザ光発振源を兼ねていない単数又は複数のレーザ光発振源を備えてなり、前記水素化非晶質半導体膜の前記第１のレーザ光が照射された領域の少なくとも一部に対して、第２のレーザ光を照射して該第２のレーザ光が照射された領域を結晶化させる第２のレーザ光源と、
前記水素化非晶質半導体膜に対して、前記第１のレーザ光及び前記第２のレーザ光を同時に又は独立に相対走査する相対走査手段とを備え、
前記第１のレーザ光源と前記第２のレーザ光源とは、互いの相対的位置が固定されてユニット化されたユニット光源の形態で備えられており、
前記相対走査手段は、該ユニット光源を相対走査するものであり、
前記第１のレーザ光源と前記第２のレーザ光源とは、互いの機能を交替可能とされており、
前記ユニット光源は、該ユニット光源の相対走査方向に対して常に前記第１のレーザ光源が前記第２のレーザ光源よりも先行するよう、該ユニット光源の相対走査方向が変わる際には、前記第１のレーザ光源及び前記第２のレーザ光源の互いの機能を交替する制御が行われるものであることを特徴とするレーザアニール装置。 In a laser annealing apparatus for performing laser annealing on a hydrogenated amorphous semiconductor film to crystallize at least a part of the hydrogenated amorphous semiconductor film,
One or a plurality of laser beam oscillation sources are provided, and the hydrogenated amorphous semiconductor is irradiated with a first laser beam to reduce the hydrogen concentration in the region irradiated with the first laser beam. A first laser light source;
A region of the hydrogenated amorphous semiconductor film irradiated with the first laser light is provided with one or a plurality of laser light oscillation sources not serving as the laser light oscillation source of the first laser light source. A second laser light source that irradiates at least a portion with the second laser light to crystallize the region irradiated with the second laser light;
A relative scanning unit that relatively scans the hydrogenated amorphous semiconductor film with the first laser beam and the second laser beam simultaneously or independently ;
The first laser light source and the second laser light source are provided in the form of a unit light source unitized with their relative positions fixed.
The relative scanning means performs relative scanning of the unit light source,
The first laser light source and the second laser light source are capable of switching their functions.
When the relative scanning direction of the unit light source changes such that the first laser light source always precedes the second laser light source with respect to the relative scanning direction of the unit light source, A laser annealing apparatus characterized in that control is performed to alternate the functions of one laser light source and the second laser light source . 前記第１のレーザ光源及び／又は前記第２のレーザ光源は、連続波出力のレーザ光源であることを特徴とする請求項１に記載のレーザアニール装置。   2. The laser annealing apparatus according to claim 1, wherein the first laser light source and / or the second laser light source is a continuous-wave output laser light source. 前記第１のレーザ光源及び前記第２のレーザ光源はいずれも、前記レーザ光発振源として半導体レーザを備えた半導体レーザ光源であることを特徴とする請求項１又は２に記載のレーザアニール装置。   3. The laser annealing apparatus according to claim 1, wherein each of the first laser light source and the second laser light source is a semiconductor laser light source including a semiconductor laser as the laser light oscillation source. 前記第１のレーザ光源及び／又は前記第２のレーザ光源は、前記半導体レーザを複数備えると共に、該複数の半導体レーザからの出射光を合波する合波光学系とを備えた単数又は複数の合波半導体レーザ光源からなることを特徴とする請求項３に記載のレーザアニール装置。   The first laser light source and / or the second laser light source includes a plurality of the semiconductor lasers and a multiplexing optical system that combines the light emitted from the plurality of semiconductor lasers. The laser annealing apparatus according to claim 3, comprising a combined semiconductor laser light source. 前記第１のレーザ光源による前記第１のレーザ光の相対走査方向に対して垂直方向の照射幅が、前記第２のレーザ光源による前記第２のレーザ光の相対走査方向に対して垂直方向の照射幅よりも広いことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のレーザアニール装置。 The irradiation width in the direction perpendicular to the relative scanning direction of the first laser light from the first laser light source is perpendicular to the relative scanning direction of the second laser light from the second laser light source. the laser annealing apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the wider than the irradiation width. 前記水素化非晶質半導体膜に吸収される前記第１のレーザ光の単位時間単位面積あたりの吸収エネルギー密度が、前記水素化非晶質半導体膜に吸収される前記第２のレーザ光の単位時間単位面積あたりの吸収エネルギー密度よりも小さいことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のレーザアニール装置。 The unit of the second laser beam absorbed in the hydrogenated amorphous semiconductor film is an absorption energy density per unit time unit area of the first laser beam absorbed in the hydrogenated amorphous semiconductor film. the laser annealing apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein the time less than the absorption energy density per unit area. 前記第１のレーザ光源と前記第２のレーザ光源とはいずれも発振波長が略同一であり、前記第１のレーザ光源の単位時間あたりの前記第１のレーザ光の出射エネルギー量が、前記第２のレーザ光源の単位時間あたりの前記第２のレーザ光の出射エネルギー量よりも小さいことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のレーザアニール装置。 Both the first laser light source and the second laser light source have substantially the same oscillation wavelength, and the emission energy amount of the first laser light per unit time of the first laser light source is the first laser light source. the laser annealing apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein the smaller than the emission energy of the second laser beam per unit time of the second laser light source. 前記第１のレーザ光源及び前記第２のレーザ光源に搭載された前記レーザ光発振源は発振波長及び出力規格がすべて略同一であり、
前記第１のレーザ光源に搭載された前記レーザ光発振源の点灯数が、前記第２のレーザ光源に搭載された前記レーザ光発振源の点灯数より少ないことを特徴とする請求項７に記載のレーザアニール装置。 The laser light oscillation sources mounted on the first laser light source and the second laser light source have substantially the same oscillation wavelength and output standard,
According to claim 7, wherein the number of lighting of the first said laser beam oscillating source mounted on the laser light source is characterized by less than the number of lit of the laser beam oscillation source mounted on the second laser light source Laser annealing equipment. 前記第１のレーザ光源と前記第２のレーザ光源とはいずれも発振波長が略同一であり、前記第１のレーザ光源から出射される前記第１のレーザ光の単位時間あたりの出射エネルギー量と、前記第２のレーザ光源から出射される前記第２のレーザ光の単位時間あたりの出射エネルギー量とが略同一であり、
前記水素化非晶質半導体膜に対する単位時間あたりの前記第１のレーザ光の照射面積が、前記水素化非晶質半導体膜に対する単位時間あたりの前記第２のレーザ光の照射面積より大きいことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のレーザアニール装置。 Both the first laser light source and the second laser light source have substantially the same oscillation wavelength, and the amount of energy emitted per unit time of the first laser light emitted from the first laser light source The amount of energy emitted per unit time of the second laser light emitted from the second laser light source is substantially the same,
The irradiation area of the first laser beam per unit time to the hydrogenated amorphous semiconductor film is larger than the irradiation area of the second laser beam per unit time to the hydrogenated amorphous semiconductor film. The laser annealing apparatus according to any one of claims 1 to 6 , wherein the apparatus is a laser annealing apparatus. 前記第１のレーザ光源の発振波長が、前記第２のレーザ光源の発振波長よりも長波長であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のレーザアニール装置。 The oscillation wavelength of the first laser light source, a laser annealing apparatus according to any one of claims 1 to 6, characterized in that a wavelength longer than the emission wavelength of the second laser light source. 前記相対走査手段による前記第１のレーザ光源及び前記第２のレーザ光源の相対走査を制御する走査制御手段と、前記第１のレーザ光源及び前記第２のレーザ光源に搭載された前記レーザ光発振源のオンオフを制御する電気的制御手段とを備え、
前記水素化非晶質半導体膜の所定領域に対して選択的に、前記第１のレーザ光と前記第２のレーザ光とを照射するものであることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載のレーザアニール装置。 Scan control means for controlling relative scanning of the first laser light source and the second laser light source by the relative scanning means, and the laser light oscillation mounted on the first laser light source and the second laser light source. Electrical control means for controlling the on / off of the source,
Alternatively for a given area of the hydrogenated amorphous semiconductor film, any of the claims 1-10, wherein the first is a laser beam irradiates a second laser beam A laser annealing apparatus according to claim 1. 前記第１のレーザ光源と前記第２のレーザ光源とを複数組備えたことを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載のレーザアニール装置。 The laser annealing apparatus according to any one of claims 1 to 11, characterized in that the wherein the first laser light source the second laser light source including a plurality of sets.
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