JPH11260754A - Method for quantifying shape of laser beam and method for adjusting the laser beam - Google Patents
Method for quantifying shape of laser beam and method for adjusting the laser beamInfo
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- JPH11260754A JPH11260754A JP10056982A JP5698298A JPH11260754A JP H11260754 A JPH11260754 A JP H11260754A JP 10056982 A JP10056982 A JP 10056982A JP 5698298 A JP5698298 A JP 5698298A JP H11260754 A JPH11260754 A JP H11260754A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザビームの形
状を定量化するレーザビームの形状定量化方法およびレ
ーザビームの調整方法に関する。The present invention relates to a laser beam shape quantification method for quantifying a laser beam shape and a laser beam adjustment method.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、画素スイッチや駆動回路に、アモ
ルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）の絶縁ゲート型の薄膜ト
ランジスタ（Thin Film Transistor）を画素スイッチに
用いた液晶ディスプレイ（Liquid Crystal Display）が
量産されている。そして、高精彩、高速などの高機能を
有する液晶ディスプレイを実現するには、電界移動度
（μＦＥ）が１ｃｍ2 ／Ｖｓ以下と低いアモルファスシ
リコンでは能力が不足であるが、アモルファスシリコン
にエキシマレーザを照射するレーザアニール法で作成し
た多結晶シリコンの薄膜トランジスタでは、実験段階で
電界移動度（μＦＥ）が１００〜２００ｃｍ2 ／Ｖｓ程
度のものが得られており、液晶ディスプレイの高精彩
化、高速化および駆動回路の組み込みなどの高機能化が
期待できる。2. Description of the Related Art In recent years, liquid crystal displays (Liquid Crystal Displays) using amorphous silicon (a-Si) insulated gate thin film transistors (Thin Film Transistors) as pixel switches for pixel switches and driving circuits have been mass-produced. . In order to realize a liquid crystal display having high functions such as high definition and high speed, the capability of an amorphous silicon having a low electric field mobility (μFE) of 1 cm 2 / Vs or less is insufficient, but an excimer laser is used for the amorphous silicon. In a polycrystalline silicon thin film transistor formed by laser annealing that irradiates, an electric field mobility (μFE) of about 100 to 200 cm 2 / Vs has been obtained in an experimental stage. Higher functionality such as the integration of drive circuits can be expected.
【０００３】ところで、エキシマレーザ法は、たとえば
ガラス基板上に直接あるいはアンダーコート層を介して
形成されたアモルファスシリコンにエキシマレーザを照
射して多結晶シリコンとする方法であり、アモルファス
シリコンの表面でのビームサイズは、たとえば長さ２０
０ｍｍ、幅０．４ｍｍで、このパルスビームを３００Ｈ
ｚで発振させ、各パルスの照射される領域を徐々に移動
させて、アモルファスシリコンを多結晶シリコンとして
いる。The excimer laser method is a method in which amorphous silicon formed on a glass substrate, for example, directly or via an undercoat layer is irradiated with an excimer laser to form polycrystalline silicon. The beam size is, for example, length 20
0 mm, width 0.4 mm, this pulse beam
Oscillation is performed at z, and the region irradiated with each pulse is gradually moved to make amorphous silicon polycrystalline silicon.
【０００４】また、多結晶シリコンの薄膜トランジスタ
の電界移動度を決定する要素は多結晶シリコンの粒径で
あるが、この粒径はレーザのフルエンスといわれるエネ
ルギー密度に大きく依存する。すなわち、フルエンスが
増大するにつれて多結晶シリコンの粒径も増大するが、
ある所定の間のフルエンスの値では多結晶シリコンの粒
径があまり変化しなくなり、このフルエンスの値を越え
てさらにフルエンスの値を増大させると再び多結晶シリ
コンの粒径が増大するが、あるフルエンスの値を境に多
結晶シリコンは微結晶粒となりこのような微結晶シリコ
ンでは所望の薄膜トランジスタ特性を得ることができな
い。A factor that determines the electric field mobility of a polycrystalline silicon thin film transistor is the particle size of the polycrystalline silicon, and this particle size largely depends on an energy density called laser fluence. That is, as the fluence increases, the grain size of the polycrystalline silicon also increases,
At a certain fluence value during a predetermined period, the grain size of the polycrystalline silicon does not change much. When the fluence value is further increased beyond this fluence value, the grain size of the polycrystalline silicon increases again. The polycrystalline silicon becomes fine crystal grains at the boundary of the above value, and the desired thin film transistor characteristics cannot be obtained with such microcrystalline silicon.
【０００５】一方、多結晶シリコンの粒径は、セコエッ
チング液でエッチングして、走査電子顕微鏡で粒径を観
察することによって求めることができ、レーザのフルエ
ンスを多結晶シリコンの粒径があまり変化しない領域の
間で選ぶことができ、この領域でレーザアニールすれ
ば、レーザの発振強度が若干変化しても多結晶シリコン
の粒径は均一になる。On the other hand, the grain size of polycrystalline silicon can be determined by etching with a Seco etching solution and observing the grain size with a scanning electron microscope. If the laser annealing is performed in this region, the grain size of the polycrystalline silicon becomes uniform even if the laser oscillation intensity slightly changes.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】そして、多結晶シリコ
ンの粒径があまり変化しないフルエンスの値の領域は、
試験研究の結果によると非常に狭く、非晶質シリコン薄
膜に照射するレーザビーム強度に分布があると、粒径が
あまり変化しない領域の部分、この領域を越える領域の
部分、あるいは、この領域より低い領域の部分と、場所
によって多結晶粒径に大幅に違いが出るおそれがある問
題を有している。The region of the fluence value where the grain size of the polycrystalline silicon does not change so much is as follows.
According to the results of test research, it is very narrow, and if there is a distribution in the laser beam intensity irradiating the amorphous silicon thin film, the part where the grain size does not change much, the part beyond this area, or from this area There is a problem that the polycrystalline grain size may be significantly different depending on the low region and the location.
【０００７】このように、部分毎に粒径が異なることを
防止するためには、非晶質シリコンの薄膜に照射するレ
ーザビームの空間的強度光分布はできるたけ均一にする
ことが必要である。しかし、従来空間的強度光分布を測
定するＣＣＤプロファイラでは、強度分解能が５％程度
しかなく、５％未満の空間的強度分布の強弱を検出でき
ず、非常に均一な空間的強度分布が要求されるレーザビ
ームの測定としては不十分である。As described above, in order to prevent the particle diameter from being different for each portion, it is necessary to make the spatial intensity light distribution of the laser beam applied to the amorphous silicon thin film as uniform as possible. . However, a conventional CCD profiler that measures the spatial intensity light distribution has an intensity resolution of only about 5%, cannot detect the intensity of the spatial intensity distribution of less than 5%, and requires a very uniform spatial intensity distribution. Measurement of the laser beam is not sufficient.
【０００８】そこで、エキシマレーザアニール法により
移動度の高い多結晶シリコンの薄膜トランジスタを製造
するに際して、アモルファスシリコンに照射するレーザ
ビームのプロファイルを精密に計測し、レーザビームの
プロファイルの均一性を向上させ、全面で特性を均一化
した薄膜トランジスタを製造し、駆動回路一体型の液晶
ディスプレイやその他の高機能の液晶ディスプレイを量
産することが望まれている。Therefore, when manufacturing a polycrystalline silicon thin film transistor having a high mobility by excimer laser annealing, the profile of a laser beam irradiated on amorphous silicon is precisely measured to improve the uniformity of the laser beam profile. It is desired to manufacture thin film transistors with uniform characteristics over the entire surface and mass-produce liquid crystal displays with integrated driving circuits and other high-performance liquid crystal displays.
【０００９】本発明は、上記問題点に鑑みなされたもの
で、レーザビームの形状を定量化するレーザビームの形
状定量化方法およびレーザビームの調整方法を提供する
ことを目的とする。The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a laser beam shape quantification method and a laser beam adjustment method for quantifying a laser beam shape.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明は、照射するレー
ザパルスエネルギーの設定値を実際に非単結晶シリコン
薄膜に照射する値の前後で変化させ、被照射物の異なる
場所にパルスエネルギーを１パルスずつ照射し、被照射
物に照射されたパルスエネルギーの各パルスの照射領域
を観察し、レーザビームの各照射領域の表面形態からレ
ーザビームのエネルギー密度の分布を割り出し、この割
り出されたレーザビームの各パルスの形状を合体させて
前記被照射物に照射するレーザビームの形状を定量化す
るものである。According to the present invention, the set value of the laser pulse energy for irradiation is changed before and after the value for actually irradiating the non-single-crystal silicon thin film, and the pulse energy is changed to a different position on the object to be irradiated. Irradiate each pulse, observe the irradiation area of each pulse of the pulse energy applied to the irradiation object, calculate the energy density distribution of the laser beam from the surface morphology of each irradiation area of the laser beam, and determine the laser The shape of the laser beam for irradiating the object to be irradiated is quantified by combining the shapes of the respective pulses of the beam.
【００１１】また、本発明は、照射するレーザパルスエ
ネルギーの設定値を計測しながら非単結晶シリコン薄膜
に実際に照射する値の前後で変化させ、被照射物の異な
る場所にパルスエネルギーを１パルスずつ照射し、被照
射物に照射されたパルスエネルギーの各パルスの照射領
域を観察し、レーザビームの各照射領域の表面形態から
レーザビームのエネルギー密度の分布を割り出し、この
割り出されたレーザビームの各パルスの形状を合体させ
て前記被照射物に照射するレーザビームの形状を定量化
するものである。Further, the present invention measures the set value of the laser pulse energy to be irradiated while changing the value before and after the value to be actually irradiated to the non-single-crystal silicon thin film so that the pulse energy is changed by one pulse to different places on the irradiation object. The irradiation area of each pulse of the pulse energy applied to the object to be irradiated is observed, and the distribution of the energy density of the laser beam is calculated from the surface morphology of each irradiation area of the laser beam. Are combined to quantify the shape of the laser beam to be irradiated on the irradiation object.
【００１２】さらに、本発明は、照射するレーザパルス
エネルギーの設定値を実際に非単結晶シリコン薄膜に照
射する値の前後で変化させ、被照射物の異なる場所にパ
ルスエネルギーを１パルスずつ照射し、被照射物に照射
されたパルスエネルギーの各パルスの照射領域を化学エ
ッチングし、この化学エッチングされた照射領域を観察
し、この化学エッチングされたレーザビームの各照射領
域からレーザビームのエネルギー密度の分布を割り出
し、この割り出されたレーザビームの各パルスの形状を
合体させて前記被照射物に照射するレーザビームの形状
を定量化するものである。Further, according to the present invention, the set value of the laser pulse energy for irradiation is changed before and after the value for actually irradiating the non-single-crystal silicon thin film, and the pulse energy is irradiated one pulse at a time to different places on the irradiation object. The irradiation area of each pulse of the pulse energy applied to the irradiation object is chemically etched, the irradiation area of the chemically etched laser beam is observed, and the energy density of the laser beam from each irradiation area of the chemically etched laser beam is observed. The distribution is determined, and the shapes of the respective pulses of the determined laser beam are combined to quantify the shape of the laser beam irradiated on the irradiation object.
【００１３】またさらに、本発明は、照射するレーザパ
ルスエネルギーの設定値を計測しながら実際に非単結晶
シリコン薄膜に照射する値の前後で変化させ、被照射物
の異なる場所にパルスエネルギーを１パルスずつ照射
し、被照射物に照射されたパルスエネルギーの各パルス
の照射領域を化学エッチングし、この化学エッチングさ
れた照射領域を観察し、この化学エッチングされたレー
ザビームの各照射領域の多結晶粒径分布からレーザビー
ムのエネルギー密度の分布を割り出し、この割り出され
たレーザビームの各パルスの形状を合体させて前記被照
射物に照射するレーザビームの形状を定量化するもので
ある。Still further, according to the present invention, while measuring the set value of the laser pulse energy to be irradiated, the pulse energy is changed before and after the value to be actually irradiated to the non-single-crystal silicon thin film, and the pulse energy is changed to 1 at different places on the irradiation object. Irradiate each pulse, chemically irradiate the irradiation area of each pulse of the pulse energy applied to the irradiation object, observe this chemically etched irradiation area, and polycrystalline each irradiation area of this chemically etched laser beam. The distribution of the energy density of the laser beam is determined from the particle size distribution, and the shapes of the pulses of the determined laser beam are combined to quantify the shape of the laser beam to be irradiated on the object.
【００１４】そして、照射するパルスレーザのエネルギ
ーの設定値を実際に照射する値の前後で変化させ、被照
射物の異なる場所に１パルスずつ照射することにより、
高さの異なるレーザビームが照射される。次に、各照射
領域を観察すると、レーザビームの各照射領域の表面形
態から、レーザビームのエネルギー密度の分布を割り出
すことができ、このエネルギー密度は等高線のように表
され、各照射領域のエネルギー密度の部分的な高低を重
ね合わせると、レーザビーム全体のプロファイルとして
表現でき、不均一性を定量化する。By changing the set value of the energy of the pulse laser to be irradiated before and after the value to be actually irradiated, and by irradiating one pulse at a time to different places on the object to be irradiated,
Laser beams having different heights are irradiated. Next, when observing each irradiation area, the distribution of the energy density of the laser beam can be determined from the surface morphology of each irradiation area of the laser beam, and this energy density is expressed as a contour line, and the energy of each irradiation area can be determined. The superimposition of the partial heights of the density can be expressed as a profile of the entire laser beam, quantifying the non-uniformity.
【００１５】また、照射するパルスエネルギーの設定値
を計測しながら変化させることにより、パルスエネルギ
ーを正確に知ることができ、定量化をより確実にする。Further, by changing the set value of the irradiation pulse energy while measuring it, the pulse energy can be accurately known, and the quantification can be more reliably performed.
【００１６】さらに、照射領域を化学エッチングし、こ
の化学エッチングされた照射領域を観察することによ
り、被照射領域の状態をより確実に知ることができる。Furthermore, by chemically etching the irradiated area and observing the chemically etched irradiated area, the state of the irradiated area can be known more reliably.
【００１７】そして、これらの方法により求めたレーザ
ビーム形状を元に、ビーム形状の不具合を改善するビー
ム形状の改善方法である。[0017] A beam shape improving method for improving the problem of the beam shape based on the laser beam shape obtained by these methods.
【００１８】[0018]
【発明の実施の形態】以下、本発明のレーザビームの形
状定量化方法の一実施の形態を図面を参照して説明す
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the method for quantifying the shape of a laser beam according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００１９】まず、図３を参照して、アクティブマトリ
クス型の液晶ディスプレイに用いる液晶表示基板１につ
いて説明する。First, a liquid crystal display substrate 1 used for an active matrix type liquid crystal display will be described with reference to FIG.
【００２０】この液晶表示基板１は、ガラス基板２上に
窒化シリコン（ＳｉＮx ）および酸化シリコン（ＳｉＯ
x ）のアンダーコート層３がプラズマＣＶＤ（Chemical
Vapor Deposition ）法により形成され、このアンダー
コート層３上にはアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ：非
晶質シリコン）をレーザアニールして形成した多結晶シ
リコンの半導体膜４が形成され、この半導体膜４は多結
晶シリコンチャネル領域５と、この多結晶シリコンチャ
ネル領域５の両側に形成されたソース領域６およびドレ
イン領域７とを有している。また、この半導体膜４上に
はゲート絶縁膜８が形成され、このゲート絶縁膜８を介
した多結晶シリコン領域５の上方に位置してゲート電極
９が形成され、このゲート電極９を覆って層間絶縁膜10
が形成され、この層間絶縁膜10上には、ＩＴＯ（Indium
Tin Oxide）の画素電極11が形成されている。そして、
ゲート絶縁膜８および層間絶縁膜10にコンタクトホール
12，13が形成され、層間絶縁膜10上にはソース領域６に
接続されたソース電極14と、ドレイン領域７および画素
電極11に接続されたドレイン電極15とが形成され、これ
らにて薄膜トランジスタ16を構成している。さらに、こ
の薄膜トランジスタ16を覆うように保護膜17が形成さ
れ、マトリクスアレイ基板18を構成している。なお、画
素電極11はマトリクス状に配設され、この画素電極11に
対応して薄膜トランジスタ16が形成されている。The liquid crystal display substrate 1 has a silicon nitride (SiN x ) and a silicon oxide (SiO 2)
x ) undercoat layer 3 is formed by plasma CVD (Chemical
A semiconductor film 4 of polycrystalline silicon is formed on the undercoat layer 3 by laser annealing amorphous silicon (a-Si: amorphous silicon). Has a polycrystalline silicon channel region 5, and a source region 6 and a drain region 7 formed on both sides of the polycrystalline silicon channel region 5. A gate insulating film 8 is formed on the semiconductor film 4, and a gate electrode 9 is formed above the polycrystalline silicon region 5 via the gate insulating film 8, and covers the gate electrode 9. Interlayer insulating film 10
Is formed on the interlayer insulating film 10 by ITO (Indium).
The pixel electrode 11 of Tin Oxide) is formed. And
Contact holes in gate insulating film 8 and interlayer insulating film 10
12 and 13 are formed. On the interlayer insulating film 10, a source electrode 14 connected to the source region 6 and a drain electrode 15 connected to the drain region 7 and the pixel electrode 11 are formed. Is composed. Further, a protective film 17 is formed so as to cover the thin film transistor 16, and forms a matrix array substrate 18. The pixel electrodes 11 are arranged in a matrix, and a thin film transistor 16 is formed corresponding to the pixel electrodes 11.
【００２１】また、ガラス基板21上に対向電極22が形成
され、これらにて対向基板23を構成している。Further, a counter electrode 22 is formed on a glass substrate 21, and these constitute a counter substrate 23.
【００２２】そして、マトリクスアレイ基板18と対向基
板23とにて液晶24を挟持して、液晶表示基板１が構成さ
れる。The liquid crystal display substrate 1 is constructed by sandwiching the liquid crystal 24 between the matrix array substrate 18 and the counter substrate 23.
【００２３】次に、この液晶表示基板１の半導体膜４の
形成方法について説明する。Next, a method for forming the semiconductor film 4 of the liquid crystal display substrate 1 will be described.
【００２４】まず、４００ｍｍ×５００ｍｍのサイズの
ガラス基板２上にアンダーコート層３を形成し、このア
ンダーコート層３上にアモルファスシリコンを５０ｎｍ
の膜厚にプラズマＣＶＤ法で成膜し、窒素雰囲気中で５
００℃で１時間の熱処理をし、膜中の水素濃度を低下さ
せ、アモルファスシリコンの膜厚をエリプソ法に求める
と、５０．５ｎｍとなる。First, an undercoat layer 3 is formed on a glass substrate 2 having a size of 400 mm × 500 mm, and 50 nm of amorphous silicon is formed on the undercoat layer 3.
Is formed by a plasma CVD method to a thickness of
Heat treatment is performed at 00 ° C. for 1 hour to reduce the hydrogen concentration in the film, and the film thickness of the amorphous silicon is determined to be 50.5 nm by the ellipsometry.
【００２５】その後、ＸｅＣｌエキシマによりレーザア
ニールするが、まず、エネルギービームであるレーザビ
ームの均一性を評価し、レーザビームの均一性を揃え
る。After that, laser annealing is performed with XeCl excimer. First, the uniformity of the laser beam, which is an energy beam, is evaluated to make the laser beam uniform.
【００２６】レーザビームの均一性を揃えるために、エ
ネルギーメータあるいはパワーメータにて計測しなが
ら、照射するパルスレーザのフルエンスなどのエネルギ
ー密度設定あるいは透過率設定を、実際にレーザアニー
ルを施す値の前後で徐々に変化して、アモルファスシリ
コン上の異なる領域に１パルスずつ照射し、各照射領域
を光学顕微鏡で観察する。In order to make the laser beam uniform, the energy density setting such as the fluence of the pulse laser to be irradiated or the transmittance setting before and after the value for actually performing laser annealing is measured while measuring with an energy meter or a power meter. And gradually irradiate different regions on the amorphous silicon one pulse at a time, and observe each irradiated region with an optical microscope.
【００２７】また、アモルファスシリコンに照射される
レーザビームの強度分布をプロットすると、強度分布は
一般的には矩形に近い形をしており、平らなプラトー領
域およびこのプラトー領域の両側に裾の強度が落ちるス
ティープス領域が形成され、プラトー領域の強度を場所
によらずほぼ等しくすることがレーザアニールに際して
要求される。When the intensity distribution of the laser beam applied to the amorphous silicon is plotted, the intensity distribution generally has a shape close to a rectangle, and has a flat plateau region and the intensity of the hem on both sides of the plateau region. Is formed, and it is required during laser annealing that the intensity of the plateau region be substantially equal regardless of the location.
【００２８】そして、このレーザビームを照射した際の
観察結果を図１を参照して説明する。The observation result when the laser beam is irradiated will be described with reference to FIG.
【００２９】図１（Ａ）は照射エネルギー密度３００ｍ
Ｊ／ｃｍ2 、図１（Ｂ）は３２０ｍＪ／ｃｍ2 、図１
（Ｃ）は３４０ｍＪ／ｃｍ2 の場合である。そして、図
１（Ａ）の場合には全体的に黄色の領域31となり、中心
部が赤色の領域32となる。また、図１（Ｂ）の場合には
全体的に黄色の領域31となり、中央部が赤色の領域32と
なり、この赤色の領域32の中心部は緑色の領域33とな
る。さらに、図１（Ｃ）の場合には緑色の領域33とな
る。FIG. 1A shows an irradiation energy density of 300 m.
J / cm 2 , FIG. 1 (B) is 320 mJ / cm 2 , FIG.
(C) is the case of 340 mJ / cm 2 . In the case of FIG. 1 (A), a yellow area 31 is formed as a whole, and a red area 32 is formed at the center. Further, in the case of FIG. 1B, the whole is a yellow region 31, the center is a red region 32, and the center of the red region 32 is a green region 33. Further, in the case of FIG.
【００３０】そして、ビーム形状を３次元的に表すと図
２に示すように、平らなプラトー領域34の内、中心部に
は最もエネルギー密度が高い領域35が形成され、このエ
ネルギー密度が高い領域35の周囲にはエネルギー密度が
中位の領域36が形成され、このエネルギー密度が中位の
領域36の周囲にはエネルギー密度の低い領域37が形成さ
れ、このエネルギー密度の低い領域37の周囲には裾の強
度が落ちるスティープス領域38が形成されることがわか
り、ビーム全体のプラトー領域34の均一性は１３％と求
められる。When the beam shape is represented three-dimensionally, as shown in FIG. 2, a region 35 having the highest energy density is formed at the center of the flat plateau region 34, and the region having the highest energy density is formed. A region 36 having a medium energy density is formed around 35, a region 37 having a low energy density is formed around the region 36 having a medium energy density, and a region 37 having a low energy density is formed around the region 37 having a low energy density. It can be seen that a steeps region 38 where the intensity of the skirt is reduced is formed, and the uniformity of the plateau region 34 of the entire beam is determined to be 13%.
【００３１】ここで、レーザビームのエネルギー密度と
多結晶シリコンの粒径との相対関係を固定したいわゆる
バースト照射状態で、レーザアニールを施した領域につ
いて調べると、バースト照射でレーザアニールを施した
領域の多結晶シリコンの粒径分布と、光学顕微鏡で観察
したモフォロジーとの間に相関関係がある。Here, the so-called burst irradiation state in which the relative relationship between the energy density of the laser beam and the grain size of the polycrystalline silicon is fixed is examined. There is a correlation between the particle size distribution of polycrystalline silicon and the morphology observed with an optical microscope.
【００３２】そして、各レーザビームの各照射領域の表
面形態から、レーザビームのエネルギー密度の分布を割
り出すことができる。すなわち、黄色みがかった表面形
態ではエネルギー密度の低い照射で粒径の小さいことを
示しており、エネルギー密度が高くなるにしたがい赤み
がかった領域が現れ、さらにエネルギー密度が高くなる
と緑がかった黄色あるいは黄色がかった緑色の領域が現
れる。さらに、エネルギー密度の高い領域を観察する
と、照射領域全体が緑がかった黄色の領域となり、高低
差がなくなる。これらは等高線から地形がわかるよう
に、各レーザビームにおけるエネルギー密度の分布、す
なわち高低を把握できる。The distribution of the energy density of the laser beam can be determined from the surface morphology of each irradiation area of each laser beam. In other words, the yellowish surface morphology indicates that the particle size is small by irradiation with low energy density, and a reddish area appears as the energy density increases, and a greenish yellow or yellowish color appears when the energy density further increases. A shaded green area appears. Further, when observing a region having a high energy density, the entire irradiation region becomes a greenish yellow region, and there is no difference in elevation. These can grasp the distribution of the energy density in each laser beam, that is, the level, so that the topography can be understood from the contour lines.
【００３３】また、このような等高線の高さは、照射時
に測定したエネルギーメータで規定でき、各照射のエネ
ルギーメータ値を各等高線として、各照射領域の部分的
な高低を合体、すなわち重ね合わせると、ビーム全体の
プロファイルとして表現できる。しかも、エネルギーメ
ータという等高線を利用することによって、プラトー領
域の不均一性を定量化できる。このビームプロファイル
を元にビーム形状を所望の形にする光学部品の調整を行
なう。The height of such contour lines can be defined by an energy meter measured at the time of irradiation. When the energy meter value of each irradiation is used as each contour line, the partial height of each irradiation region is united, that is, when the superimposition is performed. , Can be expressed as a profile of the entire beam. In addition, the non-uniformity of the plateau region can be quantified by using a contour line called an energy meter. Based on this beam profile, an optical component for adjusting the beam shape to a desired shape is adjusted.
【００３４】このようにして、レーザビームの均一性を
揃えた後に、レーザアニールする。エキシマレーザの照
射サイズは２００ｍｍ×０．４ｍｍの線状ビームとし、
ガラス基板２の半導体膜４上でのフルエンスは３５０ｍ
Ｊ／ｃｍ2 、オーバラップは９５％となるように設定し
た、レーザビームのパルスを３００Ｈｚで発振動作さ
せ、ガラス基板２を載せたＸＹステージをレーザビーム
に対して相対的に６ｍｍ／ｓで移動させた。After the uniformity of the laser beam is adjusted in this way, laser annealing is performed. The irradiation size of the excimer laser is a linear beam of 200 mm x 0.4 mm,
The fluence of the glass substrate 2 on the semiconductor film 4 is 350 m
J / cm 2 , the overlap was set to 95%, the pulse of the laser beam was oscillated at 300 Hz, and the XY stage on which the glass substrate 2 was mounted was moved at 6 mm / s relative to the laser beam. I let it.
【００３５】その後、多結晶シリコンの半導体膜４を形
成した後、フォトリソグラフィ技術などにより薄膜トラ
ンジスタ16を作製し、アクティブマトリクス型の液晶デ
ィスプレイ装置を製造することにより、薄膜トランジス
タ16の特性が向上するとともに、非常に高い歩留まりで
高品質の液晶ディスプレイを作製できる。Thereafter, after forming the semiconductor film 4 of polycrystalline silicon, the thin film transistor 16 is manufactured by a photolithography technique or the like, and an active matrix type liquid crystal display device is manufactured, whereby the characteristics of the thin film transistor 16 are improved. A high quality liquid crystal display can be manufactured with a very high yield.
【００３６】なお、上記実施の形態では、ガラス基板２
上にアンダーコート層３を設けたがアンダーコート層３
を用いずに、ガラス基板２上に半導体膜４を形成しても
同様の効果を得ることができる。In the above embodiment, the glass substrate 2
The undercoat layer 3 is provided on the
The same effect can be obtained even if the semiconductor film 4 is formed on the glass substrate 2 without using.
【００３７】また、各照射領域を化学エッチングし、こ
の化学エッチングした照射領域を観察することにより、
エネルギー密度の分布を割り出し、このエネルギー密度
に基づき多結晶シリコンの粒径を判断して、レーザビー
ムの形状を定量化してもよい。Further, by chemically etching each irradiated area and observing the chemically etched irradiated area,
The energy density distribution may be determined, and the grain size of the polycrystalline silicon may be determined based on the energy density to quantify the shape of the laser beam.
【００３８】[0038]
【発明の効果】本発明によれば、照射するパルスレーザ
のエネルギーの設定値を実際に照射する値の前後で変化
させ、被照射物の異なる場所に１パルスずつ照射するこ
とにより、高さの異なるレーザビームが照射され、各照
射領域を観察すると、レーザビームの各照射領域の表面
形態から、レーザビームのエネルギー密度の分布を割り
出すことができ、このエネルギー密度は等高線のように
表され、各照射領域のエネルギー密度の部分的な高低を
重ね合わせると、レーザビーム全体のプロファイルとし
て表現でき、レーザビームの不均一性を定量化できる。
そしてそれを元にビーム形状を所望の形に揃えるための
光学部品調整のよりどころとすることができる。According to the present invention, the set value of the energy of the pulse laser to be irradiated is changed before and after the value to be actually irradiated to irradiate different portions of the irradiation object one pulse at a time. When different laser beams are irradiated and each irradiation area is observed, the distribution of the energy density of the laser beam can be determined from the surface morphology of each irradiation area of the laser beam, and this energy density is expressed as a contour line, When the partial height of the energy density of the irradiation area is superimposed, it can be expressed as a profile of the entire laser beam, and the non-uniformity of the laser beam can be quantified.
Based on this, it can be used as a basis for adjusting optical components for adjusting the beam shape to a desired shape.
【図１】本発明の一実施の形態のレーザビームを照射し
た状態の光学顕微鏡の結果を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing a result of an optical microscope in a state where a laser beam is irradiated according to an embodiment of the present invention.
【図２】同上レーザビームの形状を３次元的に示す模式
図である。FIG. 2 is a schematic diagram three-dimensionally showing a laser beam shape according to the first embodiment;
【図３】同上アクティブマトリクス型の液晶ディスプレ
イの液晶表示装置を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing a liquid crystal display device of an active matrix type liquid crystal display according to the first embodiment.
Claims (5)
値を実際に非単結晶シリコン薄膜に照射する値の前後で
変化させ、 被照射物の異なる場所にパルスエネルギーを１パルスず
つ照射し、 被照射物に照射されたパルスエネルギーの各パルスの照
射領域を観察し、 レーザビームの各照射領域の表面形態からレーザビーム
のエネルギー密度の分布を割り出し、 この割り出されたレーザビームの各パルスの形状を合体
させて前記被照射物に照射するレーザビームの形状を定
量化することを特徴とするレーザビームの形状定量化方
法。1. A method for irradiating a pulse energy to a different portion of an object to be irradiated one pulse at a time by changing a set value of an irradiation laser pulse energy before and after a value to actually irradiate a non-single-crystal silicon thin film. Observe the irradiation area of each pulse of the pulse energy applied to the laser beam, determine the distribution of the energy density of the laser beam from the surface morphology of each irradiation area of the laser beam, and combine the shapes of the pulses of the determined laser beam. And quantifying the shape of the laser beam irradiating the object to be irradiated.
値を計測しながら非単結晶シリコン薄膜に実際に照射す
る値の前後で変化させ、 被照射物の異なる場所にパルスエネルギーを１パルスず
つ照射し、 被照射物に照射されたパルスエネルギーの各パルスの照
射領域を観察し、 レーザビームの各照射領域の表面形態からレーザビーム
のエネルギー密度の分布を割り出し、 この割り出されたレーザビームの各パルスの形状を合体
させて前記被照射物に照射するレーザビームの形状を定
量化することを特徴とするレーザビームの形状定量化方
法。2. A method for measuring a set value of laser pulse energy to be irradiated, changing the value before and after a value to be actually irradiated to the non-single-crystal silicon thin film, and irradiating pulse energy to different portions of an object to be irradiated one pulse at a time. Observing the irradiation area of each pulse of the pulse energy applied to the irradiation object, calculating the distribution of the energy density of the laser beam from the surface morphology of each irradiation area of the laser beam, A method for quantifying the shape of a laser beam, comprising quantifying the shape of a laser beam to be irradiated onto the object to be irradiated by combining the shapes.
値を実際に非単結晶シリコン薄膜に照射する値の前後で
変化させ、 被照射物の異なる場所にパルスエネルギーを１パルスず
つ照射し、 被照射物に照射されたパルスエネルギーの各パルスの照
射領域を化学エッチングし、 この化学エッチングされた照射領域を観察し、 この化学エッチングされたレーザビームの各照射領域の
多結晶粒径分布からレーザビームのエネルギー密度の分
布を割り出し、 この割り出されたレーザビームの各パルスの形状を合体
させて前記被照射物に照射するレーザビームの形状を定
量化することを特徴とするレーザビームの形状定量化方
法。3. A method for irradiating a pulse energy to a different portion of an object to be irradiated one pulse at a time by changing a set value of laser pulse energy to be applied before and after a value to actually irradiate the non-single-crystal silicon thin film. Chemically etch the irradiation area of each pulse of the pulse energy applied to the laser, observe the chemically etched irradiation area, and determine the energy of the laser beam from the polycrystalline particle size distribution of each irradiation area of the chemically etched laser beam. A method for quantifying the shape of a laser beam, comprising determining a density distribution, quantifying a shape of a laser beam to be irradiated on the irradiation object by combining shapes of the respective pulses of the determined laser beam.
値を計測しながら実際に非単結晶シリコン薄膜に照射す
る値の前後で変化させ、 被照射物の異なる場所にパルスエネルギーを１パルスず
つ照射し、 被照射物に照射されたパルスエネルギーの各パルスの照
射領域を化学エッチングし、 この化学エッチングされた照射領域を観察し、 この化学エッチングされたレーザビームの各照射領域の
多結晶粒径分布からレーザビームのエネルギー密度の分
布を割り出し、 この割り出されたレーザビームの各パルスの形状を合体
させて前記被照射物に照射するレーザビームの形状を定
量化することを特徴とするレーザビームの形状定量化方
法。4. A method of measuring a set value of laser pulse energy to be irradiated, changing the value before and after a value to be actually irradiated to a non-single-crystal silicon thin film, and irradiating pulse energy to different portions of an irradiation object one pulse at a time. The irradiation area of each pulse of the pulse energy applied to the irradiation target is chemically etched, the irradiation area of the chemically etched laser beam is observed, and the laser is obtained from the polycrystalline particle size distribution of each irradiation area of the chemically etched laser beam. Calculating the energy density distribution of the beam, quantifying the shape of the laser beam irradiated on the irradiation object by combining the shapes of the respective pulses of the determined laser beam, and quantifying the shape of the laser beam. Method.
ビームの形状定量化方法で、レーザビーム形状を定量化
し、その結果を元に、レーザビームの形状を調整するこ
とを特徴とするレーザビームの調整方法。5. A laser beam shape quantification method according to claim 1, wherein the laser beam shape is quantified, and the shape of the laser beam is adjusted based on the result. Adjustment method.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10056982A JPH11260754A (en) | 1998-03-09 | 1998-03-09 | Method for quantifying shape of laser beam and method for adjusting the laser beam |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10056982A JPH11260754A (en) | 1998-03-09 | 1998-03-09 | Method for quantifying shape of laser beam and method for adjusting the laser beam |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11260754A true JPH11260754A (en) | 1999-09-24 |
Family
ID=13042721
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10056982A Pending JPH11260754A (en) | 1998-03-09 | 1998-03-09 | Method for quantifying shape of laser beam and method for adjusting the laser beam |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11260754A (en) |
Citations (5)
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|---|---|---|---|---|
| JPH01145532A (en) * | 1987-12-02 | 1989-06-07 | Tokyo Electron Ltd | Laser heat treatment apparatus |
| JPH0899186A (en) * | 1994-09-30 | 1996-04-16 | A G Technol Kk | Laser beam machine |
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1998
- 1998-03-09 JP JP10056982A patent/JPH11260754A/en active Pending
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| JAMES S. IM, ET. AL.: ""Phase transformation mechanisms involved in excimer laser crystallization of amorphous silicon film", APPL. PHYS. LETT., vol. 63, no. 14, JPN6008015013, 4 October 1993 (1993-10-04), pages 1969 - 1971, XP009124857, ISSN: 0001188546, DOI: 10.1063/1.110617 * |
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