KR20050059322A - Process for producing polycrystalline film using laser and polycrystalline film - Google Patents

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Abstract

An object to be processed having a thin film of an amorphous material formed on the surface thereof is provided. The thin film is fused by projecting a pulse laser beam having cross- section elongated in one direction to the surface thereof and then the thin film is solidified. Crystal grains are generated continuously in the direction of the long axis within a first stripe region extending in the direction of the long axis and spaced apart by some distance from the edge and the central axis out of regions between an edge extending in the direction of the long axis and the center line of the beam incident region.

Description

레이저를 이용한 결정막의 제조방법 및 결정막{Process for producing polycrystalline film using laser and polycrystalline film}Process for producing polycrystalline film using laser and polycrystalline film

본 발명은, 결정막의 제조방법 및 결정막에 관한 것으로서, 특히 아몰퍼스막(amorphous film)에 레이저 빔을 입사시켜서 결정화시키는 결정막의 제조방법 및 제조된 결정막에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing a crystal film and a crystal film. More particularly, the present invention relates to a method for producing a crystal film and crystallized by injecting a laser beam into an amorphous film.

결정막은, 저온형 다결정 TFT 액정 디스플레이, 태양전지패널, 페이퍼형 액정 디스플레이, 유기 EL 디스플레이 등에 사용할 수 있다. The crystal film can be used for low temperature polycrystalline TFT liquid crystal displays, solar panels, paper liquid crystal displays, organic EL displays and the like.

엑시머 레이저를 아몰퍼스 실리콘 박막에 입사시켜서 용융 및 고화를 반복하고, 횡방향(박막의 면내(面內)방향)으로 액정을 성장시키는 축차적(逐次的) 횡방향 성장(SLS: Sequential Lateral Solidification)기술이 알려져 있다. 이하, 종래의 SLS기술에 대하여 설명한다.A sequential lateral solidification (SLS) technique in which an excimer laser is incident on an amorphous silicon thin film to repeat melting and solidification and grow a liquid crystal in the transverse direction (the in-plane direction of the thin film) Known. Hereinafter, the conventional SLS technology will be described.

펄스 레이저 빔의 단면(斷面)을 장척화(長尺化; 길게 만듬)한 후, 예컨대 폭 3∼30㎛, 길이 100㎛ 정도의 슬릿을 통과시킨다. 슬릿을 통과한 펄스 레이저 빔을, 슬릿을 아몰퍼스 실리콘 박막의 표면에 결상시키는 결상광학계를 통하여, 아몰퍼스 실리콘막에 입사시킨다. 이 결상광학계의 배율은, 예컨대 1/3이다. 이때, 아몰퍼스 실리콘막의 표면에 있어서의 레이저 빔의 피조사영역의 폭이 약 1∼10㎛, 길이가 약 33㎛가 된다. 피조사영역의 폭방향의 빔 강도분포는, 구형(矩形; 사각형)에 가까워진다.After lengthening the cross section of a pulsed laser beam, the slit of about 3-30 micrometers in width, and about 100 micrometers in length is made to pass. The pulsed laser beam passing through the slit is made incident on the amorphous silicon film through an imaging optical system in which the slit is formed on the surface of the amorphous silicon thin film. The magnification of this imaging optical system is, for example, 1/3. At this time, the width of the irradiated area of the laser beam on the surface of the amorphous silicon film is about 1 to 10 m and the length is about 33 m. The beam intensity distribution in the width direction of the irradiated area is close to a rectangle.

레이저 빔이 아몰퍼스 실리콘막에 입사하면, 아몰퍼스 실리콘이 용융한다. 용융한 영역의 에지(緣, edge) 근방부분의 냉각속도가 내부의 냉각속도보다도 빠르기 때문에, 에지 근방부분에서부터 고화가 시작된다. 고화한 부분이 핵이 되고, 이 핵으로부터 용융부분의 내측을 향하여 결정이 성장한다. 피조사영역이 긴 쪽의 2개의 에지로부터 결정성장이 시작되므로, 피조사영역의 폭방향의 거의 중앙에, 양측으로부터 성장하여 온 결정입자의 입계(粒界)가 형성된다. When the laser beam enters the amorphous silicon film, the amorphous silicon melts. Since the cooling rate near the edge of the molten region is faster than the cooling rate inside, the solidification starts from the edge vicinity. The solidified portion becomes a nucleus, and crystals grow from the nucleus toward the inner side of the molten portion. Since the crystal growth starts from two edges of the longer side of the irradiated region, grain boundaries of the crystal grains grown from both sides are formed at substantially the center of the width direction of the irradiated region.

펄스 레이저 빔의 피조사영역을, 그 폭방향으로, 그 폭의 약 50％만큼 이동시켜서, 2회째의 펄스 레이저 빔을 입사시킨다. 1회째의 펄스 레이저 빔 조사시의 피조사영역의 거의 중앙에 형성된 입계의 편측(片側) 영역이 재(再)용융한다. 재용융하지 않은 영역의 결정입자가 종결정이 되고, 재용융한 영역에서 결정이 성장한다.The irradiated area of the pulse laser beam is moved in the width direction by about 50% of the width to enter the second pulse laser beam. In the first pulse laser beam irradiation, one side region of the grain boundary formed almost in the center of the irradiated region is remelted. Crystal grains in the non-remelted region become seed crystals and crystals grow in the remelted region.

펄스 레이저 빔의 피조사영역을 이동시키면서, 레이저 조사를 반복함으로써, 결정을, 피조사영역의 이동방향으로 성장시킬 수 있다. By repeating the laser irradiation while moving the irradiated region of the pulsed laser beam, the crystal can be grown in the moving direction of the irradiated region.

하기 특허문헌 1∼3에, Nd:YAG 레이저의 제2고조파를 이용하여, 빔 단면을 선상(線狀)으로 정형하여, 아몰퍼스 실리콘층에 조사하고, 횡방향으로 결정을 성장시키는 기술이 개시되어 있다. 또한, 특허문헌 4 및 5에, 엑시머 레이저를 이용하여, 패턴화된 마스크를 통하여 아몰퍼스 실리콘층에 조사하고, 횡방향으로 결정을 성장시키는 기술이 개시되어 있다.Patent Literatures 1 to 3 disclose techniques for shaping a beam cross section in a linear shape using a second harmonic of an Nd: YAG laser, irradiating an amorphous silicon layer, and growing a crystal in the transverse direction. have. In addition, Patent Literatures 4 and 5 disclose a technique of irradiating an amorphous silicon layer through a patterned mask using an excimer laser to grow crystals in the transverse direction.

<특허문헌 1> 일본국 특허공개 2000-260731호 공보<Patent Document 1> Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-260731

<특허문헌 2> 일본국 특허공개 2000-286195호 공보<Patent Document 2> Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-286195

<특허문헌 3> 일본국 특허공개 2000-286211호 공보<Patent Document 3> Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-286211

<특허문헌 4> 일본국 특허공표 2000-505241호 공보<Patent Document 4> Japanese Patent Publication No. 2000-505241

<특허문헌 5> 일본국 특허공개 2001-274088호 공보<Patent Document 5> Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-274088

보다 큰 결정입자를 형성하는 기술이 요구되고 있다. 본 발명의 목적은, 횡방향으로 결정을 성장시키는 새로운 기술을 제공하는 것이다.There is a need for a technique for forming larger crystal grains. It is an object of the present invention to provide a new technique for growing crystals in the transverse direction.

도 1은, 실시예에서 사용되는 레이저 어닐링(laser annealing)장치의 개략 평면도이다. 1 is a schematic plan view of a laser annealing apparatus used in the embodiment.

도 2A는, 가공대상물의 단면도, 및 제1 실시예에서 사용되는 펄스 레이저 빔의, 가공대상물 표면에 있어서의 펄스 에너지 밀도 분포를 나타낸 그래프이고, 도 2B는, 다결정화된 가공대상물의 모식적인 평면도이다.Fig. 2A is a cross-sectional view of the workpiece and a graph showing the pulse energy density distribution on the surface of the workpiece of the pulse laser beam used in the first embodiment, and Fig. 2B is a schematic plan view of the polycrystallized workpiece. to be.

도 3은, 제1 실시예에 의한 방법으로 제작한 다결정막의 SEM사진을 스케치한 도면이다.FIG. 3 is a diagram sketching an SEM photograph of the polycrystalline film produced by the method according to the first embodiment.

도 4A는, 용융한 실리콘의 온도와 결정성장속도의 관계를 나타낸 그래프이고, 도 4B는, 온도와 핵생성율의 관계를 나타낸 그래프이다.4A is a graph showing the relationship between the temperature of molten silicon and the crystal growth rate, and FIG. 4B is a graph showing the relationship between temperature and nucleation rate.

도 5A는, 빔 단면의 폭과 결정입자의 크기의 관계를 나타낸 그래프이고, 도 5B는, 펄스 에너지 밀도 분포의 기울기(勾配)와 결정입자의 크기의 관계를 나타내 그래프이다.Fig. 5A is a graph showing the relationship between the width of the beam cross section and the size of the crystal grains, and Fig. 5B is a graph showing the relationship between the slope of the pulse energy density distribution and the size of the crystal grains.

도 6은, 펄스폭과 결정입자의 크기의 관계를 나타낸 그래프이다.6 is a graph showing the relationship between the pulse width and the size of crystal grains.

도 7은, 1개소에 2샷의 펄스 레이저 빔을 입사시키는 경우의, 레이저 빔 파형의 일례를 나타낸 그래프이다.FIG. 7 is a graph showing an example of a laser beam waveform when a two-shot pulse laser beam is incident at one location.

도 8은, 제2 실시예에 의한 다결정막의 제조방법에 있어서의 제조 도중(途中)의 박막단면을 모식화한 도면이다.8 is a diagram schematically illustrating a thin film cross section in the middle of manufacturing in the method of manufacturing a polycrystalline film according to the second embodiment.

도 9는, 제2 실시예에 의한 방법으로 제조한 다결정막의 SEM사진을 스케치한 도면이다.9 is a diagram sketching an SEM photograph of the polycrystalline film produced by the method according to the second embodiment.

도 10은, 1조사(照射)당 결정성장의 길이와, 전면(全面)을 다결정화시키기 위해서 필요한 오버랩율(率)의 관계를 나타낸 그래프이다.FIG. 10 is a graph showing the relationship between the length of crystal growth per irradiation and the overlap ratio required to polycrystallize the entire surface. FIG.

도 11은, 단결정 실리콘과 아몰퍼스 실리콘의 흡수계수의 파장의존성을 나타낸 그래프이다.11 is a graph showing wavelength dependence of absorption coefficients of single crystal silicon and amorphous silicon.

도 12A는, 제3 실시예에 의한 다결정막의 제조방법에서 사용되는 펄스 레이저 빔의 펄스 에너지 밀도 분포와 다결정화 영역의 관계를 나타낸 도면이고, 도 12B는, 제조된 다결정막의 모식적인 평면도이다.12A is a diagram showing the relationship between the pulse energy density distribution and the polycrystallization region of the pulse laser beam used in the method for producing a polycrystal film according to the third embodiment, and FIG. 12B is a schematic plan view of the produced polycrystal film.

도 13A는, 제4 실시예에 의한 다결정막의 제조방법에서 사용되는 펄스 레이저 빔의 펄스 에너지 밀도 분포와 다결정화 영역의 관계를 나타낸 도면이고, 도 13B는, 제조된 다결정막의 모식적인 평면도이다.FIG. 13A is a diagram showing the relationship between the pulse energy density distribution and the polycrystallization region of the pulse laser beam used in the method for producing a polycrystal film according to the fourth embodiment, and FIG. 13B is a schematic plan view of the produced polycrystal film.

도 14는, 제5 실시예에 의한 다결정막의 제조방법에서 이용되는 처리대상기판과 차광판의 단면도, 및 펄스 에너지 밀도의 분포를 나타낸 그래프이다.Fig. 14 is a graph showing a cross-sectional view of a process counterplate and a light shielding plate and a distribution of pulse energy densities used in the polycrystalline film production method according to the fifth embodiment.

도 15A∼도 15C는, 제5 실시예에 의한 다결정막의 제조방법으로 다결정화하는 모양을 나타내기 위한 개략도이다.15A to 15C are schematic diagrams for showing the state of polycrystallization by the method for producing a polycrystalline film according to the fifth embodiment.

도 16은, 제6 실시예에 의한 다결정막의 제조방법에서 이용되는 처리대상기판과 차광판의 단면도, 및 펄스 에너지 밀도의 분포를 나타낸 그래프이다.FIG. 16 is a graph showing a cross-sectional view of a process counterplate and a light shielding plate used in the method for manufacturing a polycrystalline film according to the sixth embodiment, and a distribution of pulse energy densities.

도 17A∼도 17C는, 제6 실시예에 의한 다결정막의 제조방법으로 다결정화하는 모양을 나타내기 위한 개략도이다.17A to 17C are schematic diagrams for showing the state of polycrystallization by the method for producing a polycrystalline film according to the sixth embodiment.

본 발명의 일관점에 의하면, ⒜ 표면 상에 아몰퍼스 재료(amorphous material)로 이루어지는 박막이 형성된 가공대상물을 준비하는 공정과, ⒝ 상기 박막의 표면에 있어서 한 방향으로 긴 빔 단면(斷面)을 가지는 펄스 레이저 빔을 이 박막에 입사시키고, 이 박막을 용융시킨 후 고화시키고, 빔 입사영역의 장축방향으로 뻗는 에지(緣, edge)와 중심선 사이의 영역 중, 이 에지 및 이 중심축으로부터 어느 거리만큼 떨어져서, 이 장축방향으로 뻗는 제1 띠 형상 영역(stripe region) 내에, 이 장축방향으로 늘어선 결정입자를 발생시키는 공정을 가지는 다결정막의 제조방법이 제공된다.According to an aspect of the present invention, there is provided a process of preparing a workpiece formed with a thin film of amorphous material on a surface of a thin film, and a beam cross section elongated in one direction on the surface of the thin film. A pulsed laser beam is incident on the thin film, the thin film is melted and solidified, and the distance between the edge and the central axis extending in the long axis direction of the beam incident region is a certain distance from this edge and the central axis. A method of producing a polycrystalline film is provided, which has a step of generating crystal grains arranged in this long axis direction apart from each other in a first stripe region extending in this long axis direction.

본 발명의 다른 관점에 의하면, ⒤ 표면 상에 아몰퍼스(amorphous) 재료로 이루어지는 박막이 형성된 가공대상물을 준비하는 공정과, ⒥ 상기 박막의 표면에 있어서 한 방향으로 긴 빔 단면(斷面)을 가지는 펄스 레이저 빔을 이 박막에 입사시키고, 이 박막을 용융시킨 후 고화시켜서 다결정화시키는 공정으로서, 빔 입사영역의 장축(長軸)방향으로 뻗는 에지(緣, edge)로부터 내측으로 어느 거리만큼 떨어진 가상선(假想線)과, 이 빔 입사영역의 중심선으로 획정되는 제1 띠 형상 영역(stripe region) 내에, 이 장축방향으로 늘어선 결정입자가 발생하고, 상기 중심선의 일방 측의 상기 제1 띠 형상 영역 내에 발생한 결정입자와, 타방의 제1 띠 형상 영역 내에 발생한 결정입자가 상호 접촉하는 조건으로 펄스 레이저 빔을 입사시키는 공정을 가지고, 펄스 레이저 빔의 펄스 에너지 밀도의 단축(短軸)방향의 기울기가, 상기 제1 띠 형상 영역의 장축방향으로 뻗는 외측의 에지에 있어서, 280 mJ/㎠/㎛ 이하인 다결정막의 제조방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a process for preparing a workpiece having a thin film made of an amorphous material on its surface, and a pulse having a beam cross section long in one direction on the surface of the thin film. A process in which a laser beam is incident on the thin film, and the thin film is melted and solidified to polycrystallize. An imaginary line separated inwardly by a distance from an edge extending in the long axis direction of the beam incident region ( And crystal grains arranged in the long axis direction in the first stripe region defined by the center line of the beam incidence region and generated in the first stripe region on one side of the center line. And a step of injecting the pulsed laser beam on condition that the crystal grains and the crystal grains generated in the other first band-shaped region contact each other. A method for producing a polycrystalline film, in which the inclination of the pulse energy density in the short axis direction extends in the major axis direction of the first band-shaped region, is 280 mJ / cm 2 / µm or less.

본 발명의 다른 관점에 의하면, ⒫ 표면 상에 아몰퍼스(amorphous) 재료로 이루어지는 박막이 형성된 가공대상물을 준비하는 공정과, ⒬ 상기 박막의 표면에 있어서 한 방향으로 긴 빔 단면(斷面)을 가지는 펄스 레이저 빔을 이 박막에 입사시키고, 이 박막을 용융시킨 후 고화시켜서 다결정화시키는 공정으로서, 펄스 레이저 빔의 펄스 에너지 밀도의 단축(短軸)방향의 기울기가, 용융한 영역의 에지에 있어서 280 mJ/㎠/㎛ 이하인 빔 프로파일의 펄스 레이저 빔을 입사시키는 공정을 가지는 다결정막의 제조방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a process for preparing a workpiece having a thin film made of an amorphous material on its surface, and a pulse having a beam cross section long in one direction on the surface of the thin film. A process in which a laser beam is incident on the thin film, the thin film is melted, and then solidified to polycrystallize, wherein the slope of the pulse energy density of the pulse laser beam in the short axis direction is 280 mJ / Provided is a method for producing a polycrystalline film having a step of injecting a pulsed laser beam having a beam profile of cm 2 / μm or less.

상술한 조건으로 펄스 레이저 빔을 조사함으로써, 큰 결정입자를 형성할 수 있다. By irradiating a pulsed laser beam on the conditions mentioned above, a large crystal grain can be formed.

도 1에, 본 발명의 실시예에서 사용되는 레이저 어닐링(laser annealing)장치의 개략도를 나타낸다. 레이저 어닐링장치는, 처리 챔버(40), 반송 챔버(82), 반출입 챔버(83, 84), 레이저 광원(71), 호모지나이저(72), CCD 카메라(88), 및 비디오 모니터(89)를 포함하여 구성된다. 처리 챔버(40)에는, 벨로스(bellows)(67), 결합부재(63, 65), 리니어 가이드 기구(64) 및 리니어 모터(66) 등을 포함하는 직동(直動)기구(60)가 설치되어 있다. 직동기구(60)는, 처리 챔버(40) 내에 배치된 스테이지(44)를 병진(竝進) 이동시킬 수 있다. 1 shows a schematic diagram of a laser annealing apparatus used in the embodiment of the present invention. The laser annealing apparatus includes a processing chamber 40, a transfer chamber 82, a carrying out chamber 83 and 84, a laser light source 71, a homogenizer 72, a CCD camera 88, and a video monitor 89. It is configured to include. The processing chamber 40 is provided with a linear motion mechanism 60 including bellows 67, coupling members 63 and 65, linear guide mechanism 64, linear motor 66, and the like. It is. The linear motion mechanism 60 can translate the stage 44 arrange | positioned in the processing chamber 40 in translation.

처리 챔버(40)와 반송 챔버(82)가 게이트 밸브(85)를 통하여 결합되고, 반송 챔버(82)와 반출입 챔버(83), 및 반송 챔버(82)와 반출입 챔버(84)가, 각각 게이트 밸브(86 및 87)를 통하여 결합되어 있다. 처리 챔버(40), 반출입 챔버(83 및 84)에는, 각각 진공펌프(91, 92 및 93)가 장착되어, 각 챔버의 내부를 진공배기할 수 있다. The processing chamber 40 and the transfer chamber 82 are coupled via the gate valve 85, and the transfer chamber 82, the carry-out chamber 83, and the transfer chamber 82 and the carry-out chamber 84 are gated, respectively. It is coupled via valves 86 and 87. The vacuum pumps 91, 92, and 93 are attached to the processing chamber 40 and the carry-in / out chambers 83 and 84, respectively, to evacuate the interior of each chamber.

반송 챔버(82) 내에는, 반송용 로봇(94)이 수용되어 있다. 반송용 로봇(94)은, 처리 챔버(40), 반출입 챔버(83 및 84)의 각 챔버 상호 간에서 처리기판을 이송한다.The conveyance robot 94 is accommodated in the conveyance chamber 82. The transfer robot 94 transfers the processing substrate between the chambers of the processing chamber 40 and the loading / unloading chambers 83 and 84.

처리 챔버(40)의 상면에, 레이저 빔 투과용 석영창(38)이 마련되어 있다. 그리고, 석영 대신에, BK7 등의 가시(可視) 광학유리를 이용하여도 좋다. 레이저 광원(71)으로부터 출력된 펄스 레이저 빔이 감쇠기(attenuator)(76)를 통하여 호모지나이저(72)에 입사한다. 호모지나이저(72)는, 레이저 빔의 단면 형상을 가늘고 긴 형상으로 함과 동시에, 그 장축방향에 관한 강도를 균일하게 한다. 호모지나이저(72)를 통과한 레이저 빔은, 빔의 단면 형상에 대응한 가늘고 긴 석영창(38)을 투과하여, 처리 챔버(40) 내의 스테이지(44) 상에 지지된 처리기판에 입사한다. 기판의 표면이 호모지나이즈 면(面)에 일치하도록, 호모지나이저(72)와 처리기판의 상대위치가 조절되어 있다.On the upper surface of the processing chamber 40, a laser window 38 for laser beam transmission is provided. And instead of quartz, you may use visible optical glass, such as BK7. The pulsed laser beam output from the laser light source 71 enters the homogenizer 72 through an attenuator 76. The homogenizer 72 makes the cross-sectional shape of a laser beam thin and elongate, and makes uniform the intensity | strength regarding the long-axis direction. The laser beam passing through the homogenizer 72 penetrates the elongated quartz window 38 corresponding to the cross-sectional shape of the beam and enters the processing substrate supported on the stage 44 in the processing chamber 40. . The relative position of the homogenizer 72 and a process board | substrate is adjusted so that the surface of a board | substrate may match the homogenize surface.

직동기구(60)에 의해서 스테이지(44)가 병진이동하는 방향은, 석영창(38)의 장척(長尺; 길이)방향으로 직교하는 방향이다. 이로써, 기판표면의 넓은 영역에 레이저 빔을 조사하여, 기판의 표면 상에 형성된 아몰퍼스 반도체막을 다결정화할 수 있다. 기판표면은 CCD 카메라(88)에 의해서 촬영되어, 처리 중인 기판표면을 비디오 모니터(89)로 관찰할 수 있다.The direction in which the stage 44 translates by the linear motion mechanism 60 is a direction orthogonal to the elongate direction of the quartz window 38. Thereby, the laser beam is irradiated to a large area of the substrate surface, so that the amorphous semiconductor film formed on the surface of the substrate can be polycrystalline. The substrate surface is photographed by the CCD camera 88, and the substrate surface being processed can be observed by the video monitor 89. FIG.

도 2 및 도 3을 참조하여, 제1 실시예에 의한 다결정막의 제조방법에 대하여 설명한다.With reference to FIG. 2 and FIG. 3, the manufacturing method of the polycrystal film by a 1st Example is demonstrated.

도 2A에, 가공대상물(1)의 단면도, 및 가공대상물(1)의 표면에 있어서의 레이저 빔의 단축(短軸)방향에 관한 펄스 에너지 밀도의 분포의 일례를 나타낸다. 가공대상물(1)은, 두께 0.7㎜의 유리기판(2), 그 표면을 덮는 두께 100㎚의 산화 실리콘막(3), 및 그 표면 상에 형성된 두께 50㎚의 아몰퍼스 실리콘막(4)으로 이루어지는 3층 구조를 가진다. 산화 실리콘막(3)은, 예컨대 화학기상(氣相)성장(CVD) 또는 스퍼터링(sputtering)으로 형성된다. 아몰퍼스 실리콘막(4)은, 예컨대 감압 CVD(LP-CVD) 또는 플라스마 여기형(勵起型) CVD(PE-CVD)로 형성된다.In FIG. 2A, an example of distribution of the pulse energy density regarding the uniaxial direction of the laser beam in the cross section of the to-be-processed object 1 and the surface of the to-be-processed object 1 is shown. The object 1 consists of a glass substrate 2 having a thickness of 0.7 mm, a silicon oxide film 3 having a thickness of 100 nm covering the surface thereof, and an amorphous silicon film 4 having a thickness of 50 nm formed on the surface thereof. It has a three-layer structure. The silicon oxide film 3 is formed by, for example, chemical vapor growth (CVD) or sputtering. The amorphous silicon film 4 is formed by, for example, reduced pressure CVD (LP-CVD) or plasma excited CVD (PE-CVD).

빔 단면의 단축(短軸)방향에 관한 펄스 에너지 밀도의 분포(5)는 가우스분포로 근사할 수 있다. 아몰퍼스 실리콘을 완전히 용융시키는 역치(threshold value)(Eth) 이상의 펄스 에너지 밀도의 레이저 빔이 입사한 영역(6) 내의 아몰퍼스 실리콘막(4)이 완전히 용융한다. 여기서 「완전히」라는 것은, 실리콘막이 전체 두께에 걸쳐서 용융하는 것을 의미한다.The distribution of pulse energy density 5 in the short axis direction of the beam cross section can be approximated by a Gaussian distribution. The amorphous silicon film 4 in the region 6 into which the laser beam with a pulse energy density equal to or greater than the threshold value Eth for completely melting the amorphous silicon is incident is completely melted. Here, "completely" means that the silicon film is melted over the entire thickness.

그것보다 외측의, 펄스 에너지 밀도가 역치(Eth)에서 Ec 사이의 영역(12)에 있어서는, 실리콘막이 부분적으로 용융한다. 여기서 「부분적으로」라는 것은, 실리콘막의 일부는 용융하지만, 아몰퍼스 상태인 채로 용융하지 않는 부분도 잔존하는 것을 의미한다. 펄스 에너지 밀도가 Ec가 되는 위치보다도 외측인 영역(9)의 아몰퍼스 실리콘막(4)은 용융하지 않는다. 용융한 실리콘이 고화할 때, 실리콘의 결정입자가 형성된다.In the region 12 where the pulse energy density is outside the threshold Eth to Ec, the silicon film partially melts. Here, "partially" means that a part of the silicon film is melted, but a part which does not melt while remaining in an amorphous state remains. The amorphous silicon film 4 in the region 9 outside the position where the pulse energy density becomes Ec does not melt. When molten silicon solidifies, crystal grains of silicon are formed.

본원 발명자는, 펄스 에너지 밀도가 역치(Eth)가 되는 위치 근방의 띠 형상 영역(7) 내에, 비교적 큰 결정입자가 형성되고, 그보다도 내측의 영역(8) 내에, 작은 미(微)결정입자가 형성되고, 영역(12) 내에 있어서는, 영역(8) 내의 결정입자의 크기와 띠 형상 영역(7) 내의 결정입자의 크기의 중간 크기의 결정입자가 랜덤하게 분포하는 것을 발견하였다. 여기서, 「결정입자의 크기」는, 그 영역 내에 분포하는 결정입자의 평균 크기를 의미한다.The present inventors found that relatively large crystal grains are formed in the band-shaped region 7 near the position where the pulse energy density becomes the threshold Eth, and smaller microcrystalline grains are formed in the region 8 inside. Was formed, and it was found that in the region 12, crystal grains having a medium size between the size of the crystal grains in the region 8 and the size of the crystal grains in the band-shaped region 7 were randomly distributed. Here, "size of crystal grains" means the average size of the crystal grains distributed in the area.

도 2B에, 펄스 레이저 빔이 조사된 영역의 모식적인 평면도를 나타낸다. 도 2B의 종방향이, 빔 입사영역의 장축방향에 대응한다. 빔 입사영역의 장축방향으로 뻗는 에지(緣, edge)(10)와 중심선(11)의 사이에, 장축방향으로 뻗는 띠 형상 영역(7)이 배치된다. 띠 형상 영역(7)은, 빔 입사영역의 에지(10)로부터 어느 간격을 떨어져서 배치되어 있다. 띠 형상 영역(7) 내에, 장축방향으로 늘어선 다수의 결정입자(13)가 형성된다.2B is a schematic plan view of the region to which the pulsed laser beam is irradiated. The longitudinal direction of FIG. 2B corresponds to the long axis direction of the beam incident region. A strip-shaped region 7 extending in the long axis direction is disposed between the edge 10 extending in the long axis direction of the beam incident region and the center line 11. The strip | belt-shaped area | region 7 is arrange | positioned at the clearance gap from the edge 10 of a beam incident area | region. In the strip | belt-shaped area | region 7, many crystal grains 13 lined in the longitudinal direction are formed.

펄스 레이저 빔의 단축(短軸)방향에 관한 강도분포는 가우스 분포로 근사된다. 단축(短軸)방향 강도분포의 반치폭(半値幅)을, 빔 폭이라 칭하기로 한다. 실제로는, 가공대상물 표면에 있어서의 빔 폭에 상당하는 영역의 양측에도, 가우스분포의 스커트 부분의 빔 성분이 조사된다. 빔 입사영역의 에지(10)는, 예컨대, 펄스 에너지 밀도의 최대치의 10％가 되는 부분이라고 정의할 수 있다. The intensity distribution in the short axis direction of the pulsed laser beam is approximated by a Gaussian distribution. The half width of the intensity distribution in the uniaxial direction is referred to as a beam width. In fact, the beam components of the skirt portion of the Gaussian distribution are also irradiated on both sides of the region corresponding to the beam width on the surface of the workpiece. The edge 10 of the beam incident region can be defined as, for example, a portion that becomes 10% of the maximum value of the pulse energy density.

도 3에, 다결정화된 실리콘막의 주사형 전자현미경 사진(SEM사진)을 스케치한 도면을 나타낸다. 입사한 펄스 레이저 빔은, Nd:YLF 레이저의 2배 고조파(파장 527㎚ 또는 524㎚)이고, 펄스폭은 100㎱이다. 가공대상물 표면에 있어서의 빔 단면의 장축방향의 길이는 5 ㎜, 빔 폭은 0.2㎜이다.3 shows a sketch of a scanning electron micrograph (SEM photograph) of a polycrystalline silicon film. The incident pulse laser beam is twice the harmonic (wavelength 527 nm or 524 nm) of the Nd: YLF laser and has a pulse width of 100 Hz. The length in the major axis direction of the beam cross section on the surface of the workpiece is 5 mm and the beam width is 0.2 mm.

가공대상물의 표면에 있어서의 펄스 에너지 밀도가 500 mJ/㎠인 2개의 펄스 레이저 빔을, 동일 개소에 동시에 조사하였다. 이 때문에, 실효적인 펄스 에너지 밀도는, 1 J/㎠가 된다. 그리고 펄스 에너지 밀도는, 펄스 에너지를, 가공대상물 표면에 있어서의 빔 단면의 면적으로 제외함으로써 계산하였다.Two pulsed laser beams with a pulse energy density of 500 mJ / cm 2 on the surface of the workpiece were irradiated simultaneously to the same location. For this reason, the effective pulse energy density is 1 J / cm 2. The pulse energy density was calculated by excluding the pulse energy from the area of the beam cross section on the surface of the workpiece.

띠 형상 영역(7) 내에, 비교적 큰 결정입자가 형성되고, 그들이 장축방향으로 늘어서 있는 것을 알 수 있다. 이들 결정입자의, 단축(短軸)방향의 길이는 1.5∼2㎛ 정도이고, 장축방향의 크기는 0.7∼1.5㎛ 정도이다. 2개의 띠 형상 영역(7) 사이의 영역(8)에, 다수의 미(微)결정입자가 형성되어 있다.In the strip | belt-shaped area | region 7, it turns out that a comparatively large crystal grain is formed and they line up in the long-axis direction. The length of these crystal grains in the short axis direction is about 1.5-2 micrometers, and the magnitude | size in the long axis direction is about 0.7-1.5 micrometers. A large number of microcrystalline particles are formed in the region 8 between the two band regions 7.

또한, 띠 형상 영역(7)보다도 외측의 영역(12) 내에는, 영역(8) 내의 미(微)결정입자보다도 크고, 띠 형상 영역(7) 내의 결정입자보다도 작은 결정입자가 랜덤하게 배치되어 있는 것을 알 수 있다. 랜덤분포영역(12)보다도 외측의 영역(9)은 아몰퍼스 상태 그대로이다. 현미경으로 관찰함으로써, 이들 영역의 경계를, 색깔의 차이로서 검출할 수 있다.In the region 12 outside the strip region 7, crystal grains larger than the microcrystalline particles in the region 8 and smaller than the crystal grains in the strip region 7 are randomly disposed. I can see that there is. The region 9 outside the random distribution region 12 remains in an amorphous state. By observing with a microscope, the boundary of these areas can be detected as a difference in color.

다음으로, 도 3에 나타낸 바와 같은 다양한 크기의 결정입자가 발생하는 기구(mechanism)에 대하여 고찰한다.Next, the mechanism by which the crystal grains of various sizes as shown in FIG. 3 generate | occur | produce is considered.

도 4A에, 실리콘결정 성장속도의 온도의존성을 나타내고, 도 4B에, 결정성장의 핵생성율의 온도의존성을 나타낸다. 도 4A의 종축은, 성장속도를 단위 「m/s」로 나타내고, 도 4B의 종축은, 핵생성율을 단위 「1/㎤ㆍs」로 나타내며, 양자의 횡축은 온도를 단위 「K」로 나타낸다. 그리고, 도 4A 및 도 4B의 그래프는, 1999년 7월 14일에 행하여진 일본 소성(塑性)가공학회 시뮬레이션 통합 시스템 분과회 제 21회 FEM 세미나의 자료집 제 22호 제27∼32쪽에 게재된 이치시마 다이지(Daiji ICHISHIMA)(스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤)에 의한 「다결정체의 동적(動的) 결정성장과정의 마이크로 해석」의 방법으로부터 얻은 것이다.4A shows the temperature dependence of the silicon crystal growth rate, and FIG. 4B shows the temperature dependence of the nucleation rate of crystal growth. The vertical axis in FIG. 4A represents the growth rate in units "m / s", the vertical axis in FIG. 4B represents the nucleation rate in units "1 / cm3 * s", and the horizontal axis in both represents the temperature in units "K". . In addition, the graphs of FIGS. 4A and 4B are published in Ichishima, published in the twenty-second page of the 22nd FEM Seminar of the 21st FEM Seminar of the Japan Society of Plastic Science and Engineering Simulation Integrated System Subcommittee on July 14, 1999. It is obtained from the method of "micro analysis of the dynamic crystal growth process of a polycrystal" by Daiji ICHISHIMA (Sumidomojugi Co., Ltd.).

도 4A에 나타낸 바와 같이, 단결정 실리콘의 융점(1683K)에 있어서 성장속도가 0이고, 온도가 저하됨에 따라서 성장속도가 빨라진다. 온도 1500K 근방에 있어서, 성장속도가 최대치를 나타낸다. 따라서, 용융하고 있는 실리콘의 온도가 낮을수록, 성장속도가 빨라진다. 그리고, 성장속도는, 고상(固相)부분과 액상(液相)부분의 계면(界面)에 있어서의 온도기울기에도 의존하고, 온도기울기가 가파르면, 성장속도가 빠르다.As shown in Fig. 4A, the growth rate is zero at the melting point 1683K of the single crystal silicon, and the growth rate increases as the temperature decreases. In the vicinity of the temperature of 1500K, the growth rate represents the maximum value. Therefore, the lower the temperature of the molten silicon, the faster the growth rate. And the growth rate depends also on the temperature gradient in the interface of a solid part and a liquid phase part, and when a temperature gradient is steep, a growth rate is fast.

도 4B에 나타낸 바와 같이, 핵생성율은, 실리콘의 융점으로부터 온도가 저하됨에 따라서 커지고, 온도 600K 근방에서 최대치를 나타낸다.As shown in Fig. 4B, the nucleation rate increases as the temperature decreases from the melting point of silicon and shows a maximum near the temperature of 600K.

도 3에 나타낸 띠 형상 영역(7)은, 핵생성율이 낮고 또한 성장속도가 빠른 적합한 온도 및 고액(固液)계면에 있어서의 적합한 온도기울기였던 영역이라고 생각할 수 있다. 띠 형상 영역(7)과 아몰퍼스 영역(9) 사이의 영역(12)은, 띠 형상 영역(7)보다도 온도가 낮기 때문에 핵생성율이 높고, 또한 고액(固液)계면에 있어서의 온도기울기가 완만하기 때문에 성장속도가 느렸던 영역이라고 생각할 수 있다. 이 영역에서는, 큰 결정으로 성장하기 전에 많은 핵이 발생하였기 때문에, 결정입자가 크게 될 수 없었다고 생각된다.The strip | belt-shaped area | region 7 shown in FIG. 3 can be considered as the area | region which was a suitable temperature gradient in the suitable temperature and solid-liquid interface with a low nucleation rate, and a rapid growth rate. The region 12 between the band-shaped region 7 and the amorphous region 9 has a lower nucleation rate than the band-shaped region 7, and has a higher temperature gradient in the solid-liquid interface. Therefore, it can be thought of as an area where growth was slow. In this region, since many nuclei were generated before growing into large crystals, it is considered that the crystal grains could not be enlarged.

미(微)결정영역(8)에 있어서는, 온도의 저하에 따라서 핵이 폭발적으로 발생하고, 성장속도보다도 핵생성이 지배적이었던 영역이라고 생각할 수 있다. 핵생성율이 급격하게 높아지는 온도까지 냉각되면, 띠 형상 영역(7) 내의 결정성장이, 새롭게 발생한 핵에 의해서 방해되어, 결정성장이 정지한다. 결정성장이 정지한 개소가, 띠 형상 영역(7)과 미(微)결정영역(8)의 경계에 상당한다고 생각할 수 있다.In the microcrystalline region 8, it can be considered that the nucleus is exploded due to the decrease in temperature, and the nucleation is more dominant than the growth rate. When cooled to a temperature at which the nucleation rate rapidly increases, crystal growth in the band-shaped region 7 is interrupted by newly generated nuclei, and crystal growth stops. It can be considered that the point where crystal growth has stopped corresponds to the boundary between the band region 7 and the microcrystalline region 8.

보다 상세하게는, 영역(12)에 있어서는, 용융한 층과 그 아래층의 계면에 발생한 핵으로부터의 결정성장(헤테로지니어스(heterogeneous) 성장)이 지배적으로 되고, 미(微)결정영역(8)에 있어서는, 용융한 층의 내부에 발생한 핵으로부터의 결정성장(호모지니어스(homogeneous) 성장)이 지배적이 된다고 생각할 수 있다. 헤테로지니어스 성장이 지배적인 영역과 호모지니어스 성장이 지배적인 영역의 경계에, 큰 결정입자가 형성된다고 생각할 수 있다.More specifically, in the region 12, crystal growth (heterogeneous growth) from the nucleus generated at the interface between the molten layer and the underlying layer is dominant, and the microcrystalline region 8 is dominant. In this case, it can be considered that crystal growth (homogeneous growth) from the nucleus generated inside the molten layer becomes dominant. It can be considered that large crystal grains are formed at the boundary between the region where heterogeneous growth is dominant and the region where homogeneous growth is dominant.

큰 결정입자를 형성하기 위해서는, 실리콘의 용융부분을, 성장속도가 빠르고 또한 핵생성율이 낮은 적합한 온도기울기 및 온도로 하는 것이 필요하다. 도 2A에 나타낸 띠 형상 영역(7) 위치에 있어서의 온도기울기가 가파르면, 적합한 온도로 유지되는 영역이 좁아져서, 큰 결정입자가 형성되기 어렵다. 큰 결정입자를 형성하기 위해서, 띠 형상 영역(7)의 근방에 있어서의 펄스 에너지 밀도 분포의 기울기를 완만하게 하는 것이 바람직하다. In order to form large crystal grains, it is necessary to make the molten part of silicon into a suitable temperature gradient and temperature with a fast growth rate and a low nucleation rate. If the temperature gradient in the band-shaped region 7 position shown in Fig. 2A is steep, the region maintained at a suitable temperature is narrowed, and large crystal grains are hardly formed. In order to form large crystal grains, it is preferable to smooth the slope of the pulse energy density distribution in the vicinity of the band-shaped region 7.

펄스 에너지 밀도 분포의 기울기를 지나치게 가파르게 하면, 핵발생율이 높아진다. 한편, 펄스 에너지 밀도 분포의 기울기를 지나치게 완만하게 하면, 성장속도가 느려진다. 따라서, 성장속도가 빠르고 또한 핵발생율이 낮은 적합한 온도 및 고액(固液)계면의 온도기울기로 하는데는, 펄스 에너지 밀도 분포의 기울기에, 지나치게 가파르거나 지나치게 완만하지 않은 적합한 범위가 있는 것이라고 생각할 수 있다. If the slope of the pulse energy density distribution is too steep, the nucleation rate increases. On the other hand, if the slope of the pulse energy density distribution is made too gentle, the growth rate is slowed. Therefore, it can be considered that there is a suitable range in which the slope of the pulse energy density distribution is not too steep or not too gentle for the proper temperature and the solid-liquid temperature gradient of the growth rate and the low nucleation rate. .

다음으로, 도 5를 참조하여, 펄스 에너지 밀도 분포의 바람직한 형상에 대하여 설명한다.Next, with reference to FIG. 5, the preferable shape of pulse energy density distribution is demonstrated.

도 5A는, 결정입자의 크기와, 가공대상물 표면에 있어서의 빔 폭과의 관계를 나타낸다. 횡축은 빔 폭을 단위 「㎛」로 나타내고, 종축은 결정입자의 크기를 단위 「㎛」로 나타낸다. 결정입자의 크기는, 일본국 특허공개 2001-297983호 공보에 개시된 결정성장 평가 프로그램을 이용하여 계산하였다.5A shows the relationship between the size of the crystal grains and the beam width on the surface of the workpiece. The horizontal axis represents the beam width in units of "μm", and the vertical axis represents the size of crystal grains in units of "μm". The crystal grain size was calculated using the crystal growth evaluation program disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2001-297983.

가공대상물은, 두께 100㎚의 산화 실리콘막, 및 그 위에 형성된 두께 50㎚의 아몰퍼스 실리콘 막이다. 펄스 레이저 빔의 파장은 527㎚, 펄스폭(반치(半値)폭)은 140㎱로 하고, 빔 입사영역 중, 펄스 에너지 밀도가 피크값의 절반이 되는 위치보다도 외측에 1㎛의 폭, 내측에 5㎛의 폭을 가지는 합계 6㎛의 폭인 영역에 대하여 시뮬레이션을 행하였다. 이것은, 피크값의 절반값이 되는 위치에 있어서 펄스 에너지 밀도 분포의 기울기가 거의 최대를 나타내고, 이 영역에서 큰 결정입자가 형성되기 때문이다.The object to be processed is a silicon oxide film having a thickness of 100 nm, and an amorphous silicon film having a thickness of 50 nm formed thereon. The pulse laser beam has a wavelength of 527 nm and a pulse width (half width) of 140 kHz. The width of the pulse laser beam is 1 占 퐉 wider and inner side than the position where the pulse energy density becomes half of the peak value in the beam incident region. The simulation was performed for a region having a total width of 6 μm with a width of 5 μm. This is because the slope of the pulse energy density distribution is almost the maximum at the position which is half the peak value, and large crystal grains are formed in this region.

빔 입사영역의 단축(短軸)방향에 관한 강도분포는 가우스분포로 하였다. 빔 단면의 폭이 5.0㎛, 8.3㎛, 16.7㎛, 및 83.0㎛의 4개의 경우 각각에 대하여, 다양한 피크 강도로 시뮬레이션을 행하고, 최대의 결정입자가 얻어진 조건 하에서의 결정입자의 크기를, 그 빔 폭일 때의 결정입자의 크기로 하였다. 빔 단면의 폭이 5.0㎛, 8.3㎛, 16.7㎛, 및 83.0㎛의 경우에 있어서, 각각 펄스 에너지 밀도의 최대치가 1100 mJ/㎠, 1400 mJ/㎠, 1500 mJ/㎠, 및 1500 mJ/㎠의 조건일 때에 최대의 결정입자가 얻어졌다.The intensity distribution in the short axis direction of the beam incidence region was set as Gaussian. For each of the four cases where the width of the beam cross section is 5.0 µm, 8.3 µm, 16.7 µm, and 83.0 µm, simulation is performed at various peak intensities, and the size of the crystal grains under the conditions in which the maximum crystal grains are obtained is determined by the width of the beam. It was set as the size of the crystal grain at the time. In the case where the widths of the beam cross sections are 5.0 μm, 8.3 μm, 16.7 μm, and 83.0 μm, the maximum pulse energy densities are 1100 mJ / cm 2, 1400 mJ / cm 2, 1500 mJ / cm 2, and 1500 mJ / cm 2, respectively. Under the conditions, the largest crystal grains were obtained.

도 5B는, 피크 강도의 절반값을 나타내는 위치에 있어서의 펄스 에너지 밀도 분포의 기울기와, 결정입자의 크기와의 관계를 나타낸다. 도 5A의 각 평가점에 대하여, 펄스 에너지 밀도 분포의 기울기를 계산하여, 도 5B의 그래프를 작성하였다.5B shows the relationship between the slope of the pulse energy density distribution and the size of crystal grains at the position representing half the peak intensity. For each evaluation point in FIG. 5A, the slope of the pulse energy density distribution was calculated to produce the graph of FIG. 5B.

도 5B에 나타낸 바와 같이, 펄스 에너지 밀도 분포의 기울기가 20 mJ/㎠/㎛로부터 증가함에 따라서, 결정입자가 서서히 커진다. 이것은, 결정성장속도가 빨라지기 때문이라고 생각할 수 있다. 그러나, 펄스 에너지 밀도 분포의 기울기가 170 mJ/㎠/㎛ 부근에서 결정입자의 크기가 최대치를 나타내고, 그보다도 기울기를 크게 하면, 결정입자는 작아진다. 이것은, 펄스 에너지 밀도의 기울기가 가파르게 되기 때문에, 고액(固液)계면에 있어서의 온도기울기도 가파르게 되어, 횡방향으로의 열확산에 의해서 냉각속도가 빨라지기 때문이라고 생각할 수 있다. 즉, 충분한 결정성장시간이 확보되지 않아, 결정이 크게 성장하기 전에, 다수의 핵이 발생하여 버리기 때문이라고 생각할 수 있다.As shown in Fig. 5B, as the slope of the pulse energy density distribution increases from 20 mJ / cm 2 / mu m, the crystal grains gradually increase. This can be considered to be because the crystal growth speed is increased. However, when the inclination of the pulse energy density distribution is around 170 mJ / cm 2 / µm, the size of the crystal grains exhibits a maximum value, and when the slope is larger than that, the crystal grains become small. This is because the slope of the pulse energy density is steep, so the temperature gradient in the solid-liquid interface is also steep, and the cooling rate is increased by thermal diffusion in the lateral direction. In other words, it can be considered that a sufficient number of nuclei are generated before sufficient crystal growth time is secured and crystals grow significantly.

도 3에 나타낸 다결정막을 제작했을 때의, 펄스 에너지 밀도가 500 mJ/㎠의 위치에 있어서의 기울기는, 13 mJ/㎠/㎛였다. 도 3에 나타낸 띠 형상 영역(7) 내의 결정입자의 단축(短軸)방향에 관한 크기는 1.5∼2㎛ 정도이고, 이것은, 도 5B에 나타낸 시뮬레이션 결과의 경향과 거의 동일하다. 그리고, 기울기를 18 mJ/㎠/㎛로 한 경우에도, 도 5B에 나타낸 시뮬레이션 결과와 거의 마찬가지의 경향이 얻어졌다. 펄스 에너지 밀도가 500 mJ/㎠의 위치에 있어서의 기울기가 10 mJ/㎠/㎛ 이상이면, 도 5B에 나타낸 시뮬레이션 결과와 거의 마찬가지의 경향이 얻어질 것이다.When the polycrystalline film shown in FIG. 3 was produced, the inclination at the position of the pulse energy density of 500 mJ / cm <2> was 13 mJ / cm <2> / micrometer. The magnitude | size with respect to the uniaxial direction of the crystal grain in the strip | belt-shaped area | region 7 shown in FIG. 3 is about 1.5-2 micrometers, and this is substantially the same as the tendency of the simulation result shown in FIG. 5B. And even when the inclination was set to 18 mJ / cm 2 / μm, almost the same tendency as the simulation result shown in FIG. 5B was obtained. If the slope at the position of the pulse energy density of 500 mJ / cm 2 is 10 mJ / cm 2 / µm or more, a trend almost similar to that of the simulation result shown in FIG. 5B will be obtained.

도 5B에 나타낸 시뮬레이션 결과로부터 판단하면, 큰 결정입자를 형성하기 위해서는, 도 2A 및 도 2B에 나타낸 띠 형상 영역(7)의 위치(보다 엄밀하게는, 띠 형상 영역(7)의 외측의 에지)에 있어서의 펄스 에너지 밀도 분포의 기울기를 280 mJ/㎠/㎛ 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, 기울기를 10 mJ/㎠/㎛ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 그리고 아몰퍼스 실리콘막의 두께를 100㎚로 하여 마찬가지의 시뮬레이션을 행한 바, 두께가 50㎚의 경우와 거의 마찬가지의 경향이 얻어졌다.Judging from the simulation result shown in FIG. 5B, in order to form large crystal grains, the position of the strip | belt-shaped area | region 7 shown to FIG. 2A and FIG. 2B (more strictly, the edge of the outer side of the strip | belt-shaped area | region 7) It is preferable to make the slope of pulse energy density distribution in 280 mJ / cm <2> / micrometer or less. Moreover, it is preferable to make inclination 10 mJ / cm <2> / micrometer or more. When the thickness of the amorphous silicon film was set to 100 nm, the same simulation was carried out, and the same tendency as in the case where the thickness was 50 nm was obtained.

또한, 제1 실시예에서는, 도 2B에 나타낸 바와 같이, 결정입자가 랜덤하게 분포하는 영역(12)에, 레이저 빔의 스커트의 비교적 강도가 높은 부분이 입사한다. 영역(12)에 비교적 강도가 높은 레이저 빔이 조사됨으로써, 이 영역의 온도가 상승한다. 이 때문에, 띠 형상 영역(7)의 온도 및 고액(固液)계면에 있어서의 온도기울기가, 큰 결정입자를 형성하기 위해서 적합한 조건을 만족하게 된다. 결정입자 증대의 충분한 효과를 얻기 위해서는, 영역(12)의 폭(W)을 15㎛ 이상으로 하는 것이 바람직하다. In addition, in the first embodiment, as shown in Fig. 2B, a relatively high intensity portion of the skirt of the laser beam enters the region 12 where the crystal grains are randomly distributed. By irradiating a laser beam with a relatively high intensity to the region 12, the temperature of this region rises. For this reason, the temperature of the strip | belt-shaped area | region 7 and the temperature gradient in solid-liquid interface satisfy | fill suitable conditions in order to form a large crystal grain. In order to obtain a sufficient effect of crystal grain growth, it is preferable that the width W of the region 12 is 15 µm or more.

다음으로, 도 6을 참조하여, 펄스폭과 결정입자의 크기의 관계에 대하여 설명한다.Next, with reference to FIG. 6, the relationship between a pulse width and the magnitude | size of a crystal grain is demonstrated.

도 6은, 결정입자의 크기와 펄스폭의 관계를 나타낸다. 횡축은 펄스폭을 단위 「㎱」로 나타내고, 종축은 결정입자의 크기를 단위 「㎛」로 나타낸다. 결정입자의 크기는, 상술한 결정성장 평가 프로그램을 이용하여 계산하였다.6 shows the relationship between the size of the crystal grains and the pulse width. The horizontal axis represents pulse width in units of "단위", and the vertical axis represents size of crystal grains in units of "μm". The size of crystal grains was calculated using the above-described crystal growth evaluation program.

가공대상물, 펄스 레이저 빔의 파장은, 도 5에서 설명한 조건과 동일하다. 또한, 가공대상물 표면에 있어서의 빔 폭은, 16.7㎛로 하였다. 시뮬레이션 방법은, 도 5에서 설명한 방법과 마찬가지이다.The wavelengths of the object to be processed and the pulsed laser beam are the same as those described in FIG. 5. In addition, the beam width in the surface of a process target was 16.7 micrometers. The simulation method is the same as the method described with reference to FIG. 5.

펄스폭을 길게 하면, 형성되는 결정입자가 커지는 것을 알 수 있다. 이것은, 펄스폭이 길어짐에 따라서 온도 저하가 완만하게 되고, 그 결과, 용융부분이 적합한 온도로 유지되는 시간이 길어지기 때문이라고 생각할 수 있다. 그렇지만, 펄스 에너지가 일정인 조건 하에서 펄스폭을 길게 하면, 펄스 레이저 빔의 피크 강도가 저하되어, 충분한 파워 밀도를 유지할 수 없게 된다. 따라서, 펄스폭의 상한은, 사용하는 레이저 광원의 출력특성에 따라서 제한된다.It can be seen that when the pulse width is increased, the crystal grains to be formed become large. This is considered to be because the temperature decreases gradually as the pulse width becomes longer, and as a result, the time for the molten portion to be maintained at a suitable temperature becomes longer. However, if the pulse width is made longer under the condition that the pulse energy is constant, the peak intensity of the pulse laser beam is lowered, so that a sufficient power density cannot be maintained. Therefore, the upper limit of pulse width is restrict | limited according to the output characteristic of the laser light source to be used.

레이저 광원으로서 엑시머 레이저를 사용하는 경우에는, 일반적으로 펄스폭이 70㎱ 이하이다. 일반적으로, Nd:YLF 레이저 등의 모든 고체 레이저에는, 펄스폭이 20∼30㎱의 것이나, 100㎱ 이상의 것이 있다. 보다 큰 결정입자를 형성하기 위해서는, 펄스폭이 100㎳ 이상의 것을 사용하는 것이 바람직하다.In the case of using an excimer laser as the laser light source, the pulse width is generally 70 Hz or less. Generally, all solid-state lasers, such as a Nd: YLF laser, have a pulse width of 20-30 microseconds, or 100 microseconds or more. In order to form larger crystal grains, it is preferable to use the thing whose pulse width is 100 Hz or more.

이상, 실리콘 용융부분의 온도상태를 바람직하게 하기 위해서는, 펄스 에너지 밀도 분포의 형상 및 펄스폭에 착안하여 고찰을 행하였지만, 펄스 레이저 빔의 입사 후, 용융부분이 완전히 고화하기 전에, 동일 위치에 재차 펄스 레이저 빔을 입사시키는 것에 의해서도, 온도상태를 제어하는 것이 가능하다.As mentioned above, in order to make the temperature state of a silicon melt part desirable, it considered and considered the shape of a pulse energy density distribution, and a pulse width, but after the incidence of a pulsed laser beam, it melts again in the same position before a melted part solidifies completely. It is also possible to control the temperature state by injecting a pulsed laser beam.

도 7에, 가공대상물에 입사시키는 레이저 빔의 파형의 일례를 나타낸다. 횡축은 경과시간을 나타내고, 종축은 레이저 빔의 강도를 나타낸다. 시각(t1)에 1샷째의 펄스 레이저 빔(S1)이 입사하고, 시각(t2)에 2샷째의 펄스 레이저 빔(S2)이 입사하다. 1샷째 및 2샷째의 펄스 레이저 빔의 펄스폭(반치(半値)폭)은, 각각 PW1 및 PW2이다. 도 7에서는, 2샷째의 펄스 레이저 빔의 피크 강도가, 1샷째의 펄스 레이저 빔의 피크 강도보다도 작은 경우를 나타내고 있지만, 양자를 동일하게 하여도 좋다.7 shows an example of a waveform of a laser beam incident on a workpiece. The horizontal axis represents elapsed time, and the vertical axis represents the intensity of the laser beam. Time (t 1) the pulsed laser beams (S1) of the first syatjjae to the incident, and the laser beam pulse (S2) of the second syatjjae is incident on the time (t 2). The pulse widths (half widths) of the pulse laser beams of the first shot and the second shot are PW1 and PW2, respectively. In FIG. 7, the case where the peak intensity of the pulse laser beam of the second shot is smaller than the peak intensity of the pulse laser beam of the first shot is shown, but both may be the same.

도 7에 나타낸 1샷째의 펄스 레이저 빔(S1)의 입사에 의해서, 아몰퍼스 실리콘막이 용융한다. 온도의 저하와 함께 핵이 발생하고, 핵으로부터 결정이 성장한다. 핵생성율이 커지는 온도까지 냉각되기 전에, 2샷째의 펄스 레이저 빔(S2)을 입사시켜서, 재가열한다. 이로써. 핵생성을 억제하여, 결정성장을 계속시킬 수 있다. 이로써, 큰 결정입자를 형성하는 것이 가능하게 된다.The amorphous silicon film melts by the incidence of the pulse laser beam S1 of the first shot shown in FIG. 7. The nucleus is generated with the temperature drop, and crystals grow from the nucleus. Before cooling to a temperature at which the nucleation rate increases, the second pulse laser beam S2 is incident and reheated. By this. By suppressing nucleation, crystal growth can be continued. This makes it possible to form large crystal grains.

예컨대, 1샷째의 입사에 의해서 용융한 부분이 완전히 고화하기 전에, 2샷째의 펄스 레이저 빔(S2)을 입사시키면 좋다. 예컨대 1샷째의 레이저 빔 입사로부터 2샷째의 레이저 빔 입사까지의 지연시간을, 300∼1500㎱ 정도로 하면 좋다. 레이저 광원으로서 모든 고체 레이저를 사용하는 경우에는, 엑시머 레이저를 사용하는 경우에 비하여, 지연시간을 용이하게 제어할 수 있다. 그리고, 후술하는 바와 같이, 일단 형성된 결정입자는, 아몰퍼스 상태인 부분보다도 용융하기 어렵다. 이 때문에, 일단 형성된 결정입자는, 2샷째의 펄스 레이저 빔(S2)의 조사에 의해서 재용융하기 어렵다.For example, the pulse laser beam S2 of the second shot may be incident before the portion melted by the first shot is completely solidified. For example, the delay time from the laser beam incident on the first shot to the laser beam incident on the second shot may be about 300 to 1500 ms. When all solid state lasers are used as the laser light source, the delay time can be easily controlled as compared with the case of using an excimer laser. And, as will be described later, the crystal grains once formed are more difficult to melt than those in an amorphous state. For this reason, the crystal grain once formed is difficult to re-melt by irradiation of the pulse laser beam S2 of the 2nd shot.

예컨대, 펄스 에너지 밀도의 피크값이 1300 mJ/㎠, 펄스폭 140㎱, 빔 폭 16.7㎛의 펄스 레이저 빔을 입사시켰을 때의 결정입자의 크기는 2.1㎛이었다. 이와 대비하여, 1샷째의 펄스 에너지 밀도의 피크값 1300 mJ/㎠, 2샷째의 펄스 에너지 밀도의 피크값 700 mJ/㎠, 지연시간 900㎱의 조건으로 다결정화를 행한 바, 결정입자의 크기는 약 4.4㎛이었다. 이와 같이, 지연시간을 설정하여 2샷의 펄스 레이저 빔을 입사시킴으로써, 결정입자를 크게 할 수 있다.For example, the size of crystal grains when a pulse laser beam having a peak value of pulse energy density of 1300 mJ / cm 2, a pulse width of 140 Hz and a beam width of 16.7 μm was incident was 2.1 μm. In contrast, polycrystallization was performed under conditions of a peak value of 1300 mJ / cm 2 of the pulse energy density of the first shot, a peak value of 700 mJ / cm 2 of the pulse energy density of the second shot, and a 900 지연 delay time. It was about 4.4 micrometers. In this way, the crystal grains can be enlarged by setting the delay time and injecting two shot pulse laser beams.

1샷째의 입사에 의해서 용융한 부분이 고화하기 전에 2샷째의 펄스 레이저 빔을 조사하는 방식을, 더블 펄스 방식이라고 칭하기로 한다. 보다 일반적으로, 용융한 실리콘이 고화하기 전에 2샷 이상의 펄스 레이저 빔을 조사하는 방식을 멀티 펄스 방식이라고 칭하기로 한다.The method of irradiating the pulse laser beam of the 2nd shot before the part melted by the incident of the 1st shot is called the double pulse system. More generally, a method of irradiating a pulsed laser beam of two or more shots before the molten silicon is solidified will be referred to as a multi-pulse method.

상기 제1 실시예에 의한 방법에서는, 레이저 빔의 강도분포를 탑 플랫(top flat)으로 하기 위한 마스크를 사용하지 않는다. 이 때문에, 레이저 빔의 에너지 이용효율을 높일 수 있다. In the method according to the first embodiment, no mask is used for making the intensity distribution of the laser beam top flat. For this reason, the energy utilization efficiency of a laser beam can be improved.

또한, 상기 제1 실시예의 방법에 의해서, 결정입자가 제1 방향으로 일렬로 늘어선 결정입자열(列)을 형성할 수 있다. 제1 방향과 직교하는 방향에 관한 결정입자의 평균 크기를 1.5㎛ 이상으로 할 수 있다.Further, by the method of the first embodiment, it is possible to form a row of crystal grains in which crystal grains are arranged in a line in the first direction. The average size of the crystal grains in the direction orthogonal to the first direction can be 1.5 µm or more.

다음으로, 상기 제1 실시예에 의한 방법으로 형성된 결정입자를, 기판면내(面內) 방향으로 더욱 확대하는 제2 실시예에 대하여 설명한다.Next, a second embodiment in which the crystal grains formed by the method according to the first embodiment is further enlarged in the in-plane direction of the substrate will be described.

도 8에, 결정성장의 모양을 모식화한 도면을 나타낸다. 도 8A∼도 8G의 각 도면은, 실리콘막의 단면을 나타내고, 도면의 횡방향이, 펄스 레이저 빔의 입사영역의 단축(短軸)방향에 상당한다.8 is a diagram schematically illustrating the state of crystal growth. 8A to 8G each show a cross section of the silicon film, and the lateral direction of the figure corresponds to the short axis direction of the incident region of the pulsed laser beam.

도 8A에 나타낸 바와 같이, 상기 제1 실시예에 의한 방법으로 펄스 레이저 빔을 입사시키면, 2개의 띠 형상 영역(7)의 위치에, 장축방향(도 8의 지면(紙面)에 수직인 방향)으로 늘어서는 다수의 결정입자가 형성된다. 2개의 띠 형상 영역(7)에 끼워진 영역(8)에는, 미(微)결정입자가 형성된다. 띠 형상 영역(7) 각각의 폭은 예컨대 4㎛이다. 도 5A 및 도 5B에 나타낸 바와 같이, 레이저 빔의 입사조건을 바람직하게 함으로써, 크기 4㎛ 정도의 결정입자를 형성하는 것은 충분히 가능하다.As shown in Fig. 8A, when the pulsed laser beam is incident by the method according to the first embodiment, the major axis direction (direction perpendicular to the surface of Fig. 8) is positioned at the positions of the two band-shaped regions 7. A large number of crystal grains lined up with each other are formed. Microcrystalline grains are formed in the region 8 sandwiched between the two band-shaped regions 7. The width of each of the strip-shaped regions 7 is, for example, 4 m. As shown in Figs. 5A and 5B, it is possible to form crystal grains having a size of about 4 m by making the incident conditions of the laser beam desirable.

도 8B에, 레이저 빔의 입사위치를 단축(短軸)방향으로 15㎛ 이동시키고, 2회째의 조사(照射)를 행한 후의 결정화 상태를 나타낸다. 예컨대, 빔 폭이 100㎛이고, 이동거리가 15㎛일 때, 오버랩율은 85％가 된다.8B shows the crystallization state after moving the incident position of a laser beam 15 micrometers to a short axis direction, and performing 2nd irradiation. For example, when the beam width is 100 m and the moving distance is 15 m, the overlap rate is 85%.

띠 형상 영역(7)을 이동방향으로 15㎛만큼 이동시킨 위치에, 결정입자가 늘어선 띠 형상 영역(20)이 형성된다. 띠 형상 영역(20)의 폭은 4㎛이다. 2개의 띠 형상 영역(20)에 끼워진 영역의 아몰퍼스 실리콘막, 미(微)결정입자, 및 작은 결정입자는 용융하지만, 후술하는 바와 같이, 띠 형상 영역(7) 내의 큰 결정입자는 용융하기 어렵다. 실제로는, 띠 형상 영역(7) 내의 결정입자는 부분적으로 용융하지만, 일부분은 결정인 채로 잔존한다. 온도가 저하됨에 따라서, 띠 형상 영역(7) 내에 잔존하는 결정입자가 종(種)결정이 되어, 결정성장이 생긴다.The strip | belt-shaped area | region 20 in which crystal grains lined is formed in the position which moved the strip | belt-shaped area | region 7 by 15 micrometers in a moving direction. The width | variety of the strip | belt-shaped area | region 20 is 4 micrometers. The amorphous silicon film, the microcrystalline particles, and the small crystal grains in the region sandwiched by the two strip region 20 are melted, but as described later, large crystal grains in the strip region 7 are difficult to melt. . In reality, the crystal grains in the strip-shaped region 7 partially melt, but some remain as crystals. As the temperature decreases, crystal grains remaining in the band region 7 become seed crystals, and crystal growth occurs.

1회째의 조사(照射)로 발생하는 결정입자의 크기와 동일 정도의 결정성장이 생긴다고 가정하면, 띠 형상 영역(7)의 양측에 성장하는 결정의 길이는, 4㎛ 정도가 된다. 이 때문에, 이동방향의 전방 측에 위치하는 띠 형상 영역(7)을 중심으로 하여, 폭 12㎛ 정도의 다결정영역(7a)이 형성된다. 띠 형상 영역(7a)과, 이동방향의 전방 측에 위치하는 띠 형상 영역(20) 사이의 미(微)결정영역(15)의 폭은 약 7㎛가 된다. 이동방향의 후방 측에 위치하는 띠 형상 영역(7) 주변의 아몰퍼스 실리콘막, 미(微)결정입자, 및 작은 결정입자는 용융하지 않기 때문에, 결정성장은 생기지 않는다.Assuming that crystal growth at the same level as that of the crystal grains generated by the first irradiation occurs, the length of crystals growing on both sides of the strip-shaped region 7 is about 4 µm. For this reason, about 12 micrometers in width, the polycrystal area | region 7a is formed centering on the strip | belt-shaped area | region 7 located in the front side of a moving direction. The width of the microcrystalline region 15 between the strip region 7a and the strip region 20 located on the front side in the moving direction is about 7 μm. Since the amorphous silicon film, the microcrystalline particles, and the small crystal grains around the strip-shaped region 7 located on the rear side in the moving direction do not melt, crystal growth does not occur.

도 8C에, 레이저 빔의 입사위치를 단축(短軸)방향으로 더욱 15㎛ 이동시키고, 3회째의 조사(照射)를 행한 후의 결정화상태를 나타낸다.8C shows the crystallization state after the incident position of the laser beam is further moved 15 占 퐉 in the short axis direction and the third irradiation is performed.

띠 형상 영역(20)을 이동방향으로 15㎛만큼 이동시킨 위치에, 결정입자가 늘어선 띠 형상 영역(21)이 형성된다. 띠 형상 영역(21)의 폭은 4㎛이다. 더욱이, 띠 형상 영역(7a) 및 이동방향의 전방 측에 위치하는 띠 형상 영역(20) 내의 결정입자를 종결정으로 하여, 결정성장이 생긴다.The strip | belt-shaped area | region 21 in which crystal grains were lined is formed in the position which moved the strip | belt-shaped area | region 20 by 15 micrometers in a moving direction. The width | variety of the strip | belt-shaped area | region 21 is 4 micrometers. Moreover, crystal growth occurs by using the crystal grains in the strip region 7a and the strip region 20 located on the front side in the moving direction as seed crystals.

띠 형상 영역(7a)으로부터, 이동방향의 후방 측을 향하여, 약 4㎛의 결정이 성장한다. 동시에, 띠 형상 영역(20)으로부터, 이동방향의 전방 측을 향하여, 약 4㎛의 결정이 성장한다. 띠 형상 영역(7a)과 띠 형상 영역(20)에 끼워진 영역(15)에 있어서는, 양측으로부터 중심을 향하여 결정성장이 생긴다. 영역(15)의 폭은, 약 7㎛이므로, 양측으로부터 각각 3.5㎛씩 성장한 시점에서, 결정입자끼리 충돌하여, 결정성장이 멈춘다.From the strip | belt-shaped area | region 7a, the crystal | crystallization of about 4 micrometers grows toward the back side of a movement direction. At the same time, from the strip | belt-shaped area | region 20, the crystal | crystallization of about 4 micrometers grows toward the front side of a movement direction. In the region 15 sandwiched between the strip region 7a and the strip region 20, crystal growth occurs from both sides toward the center. Since the width | variety of the area | region 15 is about 7 micrometers, when it grows 3.5 micrometers each from both sides, crystal grains collide with each other and crystal growth stops.

이로써, 띠 형상 영역(7a)을 포함하는 폭 19.5㎛의 띠 형상 영역(7b)이 형성되고, 띠 형상 영역(20)을 포함하는 폭 11.5㎛의 띠 형상 영역(20a)이 형성된다. 띠 형상 영역(7b 및 20a) 내에는, 장축방향으로 늘어선 다수의 결정입자가 형성되어 있다. 영역(15)의 중심선(16)을 따라서 결정 입계(粒界)가 배열된다. 그리고, 결정입자끼리 충돌하기 때문에, 중심선(16)의 위치에, 산맥 형상의 볼록부가 형성된다.Thereby, the strip | belt-shaped area | region 7b of the width | variety 19.5 micrometers containing the strip | belt-shaped area | region 7a is formed, and the strip | belt-shaped area | region 20a of the width | variety 11.5 micrometers containing the strip | belt-shaped area | region 20 is formed. In the strip | belt-shaped area | region 7b and 20a, many crystal grains lined up in the long-axis direction are formed. Crystal grain boundaries are arranged along the centerline 16 of the region 15. Since the crystal grains collide with each other, a mountain-shaped convex portion is formed at the position of the center line 16.

도 8D에, 레이저 빔의 입사위치를 단축(短軸)방향으로 더욱 15㎛ 이동시키고, 4회째의 조사(照射)를 행한 후의 결정화상태를 나타낸다.8D shows the crystallization state after the incident position of the laser beam is further moved 15 占 퐉 in the short axis direction and the fourth irradiation is performed.

띠 형상 영역(21)을 이동방향의 전방으로 15㎛만큼 이동시킨 위치에, 띠 형상 영역(22)이 형성된다. 띠 형상 영역(20a) 내의 결정입자를 종결정으로 하여, 이동방향의 전방 측에 결정이 성장하고, 띠 형상 영역(21) 내의 결정입자를 종결정으로 하여, 그 양측에 결정이 성장한다. 이로써, 폭 15㎛의 띠 형상 영역(20b), 및 폭 11.5㎛의 띠 형상 영역(21a)이 형성된다.The strip | belt-shaped area | region 22 is formed in the position which moved the strip | belt-shaped area | region 21 forward by 15 micrometers in the movement direction. Crystal grains grow in the front side of the movement direction with the crystal grains in the strip region 20a as seed crystals, and crystal grains grow in both sides with the crystal grains in the strip region 21 as seed crystals. Thereby, the strip | belt-shaped area | region 20b of width 15micrometer, and the strip | belt-shaped area | region 21a of width 11.5micrometer are formed.

도 8E∼도 8G에, 각각 레이저 빔의 입사위치를 단축(短軸)방향으로 15㎛씩 이동시키고, 5∼7회째의 조사(照射)를 행한 후의 결정화상태를 나타낸다.8E to 8G show the crystallization state after the incident positions of the laser beams are moved by 15 mu m in the short axis direction, respectively, and the fifth to seventh irradiations are performed.

제 5회째의 조사에 의해서, 새롭게 띠 형상 영역(23)이 발생함과 동시에, 띠 형상 영역(21a 및 22)이 확대되고, 띠 형상 영역(21b 및 22a)이 형성된다. 제6회째의 조사에 의해서, 띠 형상 영역(22a 및 23)이 확대되고, 띠 형상 영역(22b 및 23a)이 형성된다. 제7회째의 조사에 의해서, 띠 형상 영역(23a)이 확대되고, 띠 형상 영역(23b)가 형성된다. By the 5th irradiation, the strip | belt-shaped area | region 23 newly arises, strip | belt-shaped area | region 21a and 22 are expanded, and strip | belt-shaped area | region 21b and 22a are formed. By the 6th irradiation, strip | belt-shaped area | region 22a and 23 are expanded and strip | belt-shaped area | region 22b and 23a are formed. By the 7th irradiation, the strip | belt-shaped area | region 23a is expanded and the strip | belt-shaped area | region 23b is formed.

이와 같이, 레이저 빔의 입사위치를 단축(短軸)방향으로 이동시키면서 조사(照射)를 반복함으로써, 아몰퍼스 실리콘막의 거의 전면(全面)을 다결정화시킬 수 있다.In this way, by irradiating repeatedly while moving the incident position of the laser beam in the short axis direction, almost the entire surface of the amorphous silicon film can be polycrystalline.

도 9에, 도 8에 나타낸 방법으로 제작한 다결정막의 SEM사진을 스케치한 도면을 나타낸다. 복수의 띠 형상 영역(25)이 관찰된다. 각 띠 형상 영역(25)의 폭은 약 15㎛이고, 띠 형상 영역(25) 내에, 장축방향으로 늘어선 다수의 결정입자가 형성되어 있다. 상호 이웃하는 띠 형상 영역(25)의 경계에는, 산맥 형상의 돌기(26)가 형성되어 있다.9, the SEM photograph of the polycrystal film produced by the method shown in FIG. 8 is sketched. A plurality of strip-shaped regions 25 are observed. The width | variety of each strip | belt-shaped area | region 25 is about 15 micrometers, and many crystal grains lined in the longitudinal axis direction are formed in the strip | belt-shaped area | region 25. As shown to FIG. At the boundary between the adjacent strip | belt-shaped area | region 25, the mountainous processus | protrusion 26 is formed.

다음으로, 도 10을 참조하여, 전면(全面)을 다결정화하기 위한 조건에 대하여 설명한다. 펄스 레이저 빔의 입사위치를 이동시킬 때의 오버랩율을 작게 하면, 도 8C에 나타낸 미(微)결정영역(15)의 폭이 확대되어, 영역(15)의 양측으로부터 성장하는 결정입자끼리 충돌하기 전에, 레이저 빔의 입사영역이 영역(15)으로부터 벗어나 버린다. 또한, 오버랩율을 일정하게 유지하여도, 1조사(照射)당 결정성장의 길이가 짧아지면 마찬가지의 현상이 생긴다. 이 때문에, 1조사당 결정성장의 길이가 짧은 경우에는, 오버랩율을 높게 하지 않으면 안 된다.Next, with reference to FIG. 10, the conditions for polycrystallizing the whole surface are demonstrated. When the overlap ratio at the time of shifting the incident position of the pulse laser beam is reduced, the width of the microcrystalline region 15 shown in FIG. 8C is enlarged, and crystal grains growing from both sides of the region 15 collide with each other. Previously, the incident region of the laser beam deviates from the region 15. Even if the overlap rate is kept constant, the same phenomenon occurs when the length of crystal growth per irradiation is shortened. For this reason, when the length of crystal growth per irradiation is short, the overlap rate must be increased.

도 10에, 1조사(照射)당 결정성장의 길이와, 필요한 오버랩율의 관계를 나타낸다. 횡축은, 1조사당 결정성장의 길이를 단위 「㎛」로 나타내고, 종축은, 오버랩율을 단위 「％」로 나타낸다. 예컨대, 1조사당 결정성장의 길이가 10㎛일 때, 오버랩율을 70％ 이상으로 하면 좋다. 1조사당 결정성장의 길이를 짧아지면, 전면(全面)을 다결정화하기 위해서 필요한 오버랩율이 높아지는 것을 알 수 있다.10 shows the relationship between the length of crystal growth per irradiation and the required overlap rate. The horizontal axis represents the length of crystal growth per irradiation in units of "μm", and the vertical axis represents the overlap rate in units of "%". For example, when the length of crystal growth per irradiation is 10 µm, the overlap ratio may be 70% or more. When the length of crystal growth per irradiation is shortened, it can be seen that the overlap rate required for polycrystallizing the entire surface increases.

전면(全面)을 다결정화하기 위해서는, 도 8B에 나타낸 미(微)결정영역(15)의 양측으로부터 성장하는 결정입자끼리 충돌할 때까지, 미(微)결정영역(15)의 중심선(16)이, 레이저 빔 조사에 의한 실리콘의 용융영역 내에 들도록, 오버랩율을 설정하면 좋다.In order to polycrystallize the entire surface, the centerline 16 of the microcrystalline region 15 until crystal grains growing from both sides of the microcrystalline region 15 shown in FIG. 8B collide with each other. The overlap rate may be set so as to fall within the melting region of silicon by laser beam irradiation.

다음으로, 도 11을 참조하여, 아몰퍼스 실리콘막을 다결정화하는 경우의 레이저 빔의 바람직한 파장에 대하여 설명한다.Next, with reference to FIG. 11, the preferable wavelength of the laser beam at the time of polycrystallizing an amorphous silicon film is demonstrated.

도 11에, 아몰퍼스 실리콘과 단결정 실리콘의 광흡수계수의 파장의존성을 나타낸다. 횡축은 파장을 단위 「㎚」로 나타내고, 종축은 흡수계수를 단위 「×107cm-1」로 나타낸다. 도면 중의 ● 및 ○는, 각각 단결정 실리콘의 흡수계수 및 아몰퍼스 실리콘의 흡수계수를 나타낸다.11 shows the wavelength dependence of the light absorption coefficient of amorphous silicon and single crystal silicon. The horizontal axis represents the wavelength in units "nm", and the vertical axis represents the absorption coefficient in units "x10 7 cm -1 ". And ○ in the figure indicate the absorption coefficient of single crystal silicon and the absorption coefficient of amorphous silicon, respectively.

파장이 약 340㎚ 이상의 영역에서, 아몰퍼스 실리콘의 흡수계수가 단결정 실리콘의 흡수계수보다도 큰 것을 알 수 있다. 특히, 파장 400㎚ ∼ 600㎚ 범위에 있어서는, 아몰퍼스 실리콘의 흡수계수가 단결정 실리콘의 흡수계수보다도 한 자릿수 이상 크다. 일단 형성된 결정입자를 종결정으로 하여 결정성장을 행하는 경우에는, 결정입자를 용융시키지 않고 아몰퍼스의 영역을 용융시키는 것이 바람직하다. 실제로 형성된 결정입자가 분포하는 영역은 단결정이 아니고 다결정이다. 다결정 실리콘의 흡수계수는, 결정입자의 크기에 의존하고, 단결정과 아몰퍼스의 중간의 흡수계수가 된다. 결정입자가 커지면, 단결정의 흡수계수에 가까워지고, 결정입자가 작아지면, 아몰퍼스의 흡수계수에 가까워진다.In the region where the wavelength is about 340 nm or more, it can be seen that the absorption coefficient of amorphous silicon is larger than that of single crystal silicon. In particular, in the wavelength range of 400 nm to 600 nm, the absorption coefficient of amorphous silicon is one or more orders of magnitude larger than that of single crystal silicon. When crystal growth is performed using the crystal grains once formed as seed crystals, it is preferable to melt the amorphous region without melting the crystal grains. The region where the crystal grains actually formed is not a single crystal but polycrystalline. The absorption coefficient of the polycrystalline silicon depends on the size of the crystal grains and becomes an absorption coefficient between the single crystal and the amorphous. The larger the crystal grain, the closer the absorption coefficient of the single crystal is, and the smaller the crystal grain, the closer the amorphous absorption coefficient.

따라서, 도 2B에 나타낸 띠 형상 영역(7) 내의 큰 결정입자를 용융시키지 않고, 아몰퍼스 영역(9), 랜덤분포영역(12), 및 미(微)결정영역(8)을 우선적으로 용융시키기 위해서, 파장 340㎚ 이상의 펄스 레이저 빔을 사용하는 것이 바람직하다. 파장이 지나치게 길어지면 흡수계수가 저하되므로, 사용하는 펄스 레이저 빔의 파장을 900㎚ 이하로 하는 것이 바람직하다.Therefore, in order to preferentially melt the amorphous region 9, the random distribution region 12, and the microcrystalline region 8 without melting the large crystal grains in the band-shaped region 7 shown in FIG. 2B. It is preferable to use a pulsed laser beam with a wavelength of 340 nm or more. If the wavelength is too long, the absorption coefficient is lowered. Therefore, the wavelength of the pulsed laser beam to be used is preferably 900 nm or less.

엑시머 레이저의 파장역(약 308㎚)에 있어서는, 아몰퍼스 실리콘의 흡수계수가, 파장 340∼900㎚에 있어서의 흡수계수보다도 높다. 이 때문에, 아몰퍼스 실리콘막의 표면 근방에서만 흡수가 생겨서, 두께방향에 관하여 온도기울기가 생겨 버린다. 이에 반하여, 파장 340∼900㎚의 레이저 빔을 사용하면, 아몰퍼스 실리콘막의 비교적 깊은 영역까지 레이저 빔이 침입하여, 두께방향에 관하여 거의 균등하게 가열된다. 이 때문에, 보다 고품질의 결정을 형성할 수 있다.In the wavelength range (about 308 nm) of an excimer laser, the absorption coefficient of amorphous silicon is higher than the absorption coefficient in wavelength 340-900 nm. For this reason, absorption occurs only in the vicinity of the surface of the amorphous silicon film, and a temperature gradient occurs in the thickness direction. In contrast, when a laser beam having a wavelength of 340 to 900 nm is used, the laser beam penetrates into a relatively deep region of the amorphous silicon film, and is heated almost evenly in the thickness direction. For this reason, a crystal of higher quality can be formed.

다음으로, 도 12를 참조하여, 제3 실시예에 의한 다결정막의 제조방법에 대하여 설명한다.Next, with reference to FIG. 12, the manufacturing method of the polycrystal film by 3rd Example is demonstrated.

도 12A에, 조사하는 레이저 빔의 단축(短軸)방향에 관한 펄스 에너지 밀도 분포와 다결정화되는 영역의 관계를 나타낸다. 펄스 에너지 밀도가 가장 높은 부분이 입사하는 영역(35) 내에 미(微)결정이 형성되고, 그 양측에, 큰 결정입자가 장축방향으로 늘어선 띠 형상 영역(30A 및 30B)이 형성된다. 미(微)결정입자가 형성된 영역(35)의 폭이, 띠 형상 영역(30A 및 30B)의 각각의 폭과 거의 같아지도록, 빔 폭이 설정되어 있다.12A shows the relationship between the pulse energy density distribution and the region to be polycrystallized in the short axis direction of the laser beam to be irradiated. Microcrystals are formed in the region 35 where the portion with the highest pulse energy density is incident, and strip-shaped regions 30A and 30B in which large crystal grains are arranged in the major axis direction are formed on both sides thereof. The beam width is set so that the width | variety of the area | region 35 in which microcrystal grains were formed is substantially equal to the width | variety of each of strip | belt-shaped area | region 30A and 30B.

레이저 빔의 입사위치를, 단축(短軸)방향으로, 띠 형상 영역(30A)의 폭과 같은 거리만큼 이동시켜서 제2회째의 레이저 조사를 행한다.The second laser irradiation is performed by moving the incident position of the laser beam by a distance equal to the width of the strip-shaped region 30A in the short axis direction.

도 12B에 나타낸 바와 같이, 이미 결정입자가 형성되어 있는 띠 형상 영역(30A 및 30B)의 사이에, 큰 결정입자가 늘어선 띠 형상 영역(31A)이 형성된다. 동시에, 이동방향의 전방 측에 위치하는 띠 형상 영역(30B)의 전방 측에, 띠 형상 영역(31B)이 형성된다.12B, the strip | belt-shaped area | region 31A in which large crystal grains were lined is formed between strip | belt-shaped area | region 30A and 30B in which crystal grains are already formed. At the same time, the strip | belt-shaped area | region 31B is formed in the front side of the strip | belt-shaped area | region 30B located in the front side of a moving direction.

이와 같이, 2회의 조사에 의해서, 4개의 띠 형상 영역(30A, 31A, 30B, 및 31B)이 형성된다. 상호 이웃하는 띠 형상 영역 내의 결정입자끼리는, 상호 접촉한다. 마찬가지의 공정을 반복함으로써, 전면(全面)을 다결정화할 수 있다.Thus, four strip | belt-shaped area | regions 30A, 31A, 30B, and 31B are formed by two irradiation. The crystal grains in adjacent strip | belt-shaped area | regions mutually contact. By repeating the same process, the whole surface can be polycrystallized.

그리고, 온도조건에 따라서는, 도 12A에 나타낸 영역(35) 내에 발생한 핵으로부터 새로이 결정입자가 성장하는 것이 아니라, 양측의 띠 형상 영역(30A 및 30B) 내의 결정입자를 종결정으로 하여, 결정성장이 생기는 경우도 있을 것이다.Depending on the temperature conditions, crystal grains are not newly grown from the nucleus generated in the region 35 shown in Fig. 12A, but crystal grains are grown by using the crystal grains in both strip regions 30A and 30B as seed crystals. This may occur.

다음으로, 도 13을 참조하여, 제4 실시예에 의한 다결정막의 제조방법에 대하여 설명한다. Next, with reference to FIG. 13, the manufacturing method of the polycrystal film by a 4th Example is demonstrated.

도 13A에, 조사하는 레이저 빔의 단축(短軸)방향에 관한 펄스 에너지 밀도 분포와 다결정화되는 영역의 관계를 나타낸다. 펄스 에너지 밀도의 최고치에 대응하는 위치의 양측에, 큰 결정입자가 장축방향으로 늘어선 띠 형상 영역(36A 및 36B)이 형성된다. 빔 폭이 좁기 때문에, 띠 형상 영역(36A) 내의 핵으로부터 발생한 결정입자와, 띠 형상 영역(36B) 내의 핵으로부터 발생한 결정입자가 상호 접촉한다. 양자가 접촉한 선(38)을 따라서, 결정 입계(粒界)가 배열된다.FIG. 13A shows the relationship between the pulse energy density distribution and the region to be polycrystalline in the short axis direction of the laser beam to be irradiated. On both sides of the position corresponding to the highest value of the pulse energy density, band-shaped regions 36A and 36B in which large crystal grains are arranged in the long axis direction are formed. Since the beam width is narrow, crystal grains generated from the nucleus in the strip region 36A and crystal grains generated from the nucleus in the strip region 36B are in contact with each other. Along the lines 38 in contact with each other, crystal grain boundaries are arranged.

띠 형상 영역(36A 및 36B)의 합계의 폭만큼, 레이저 빔의 입사위치를 단축(短軸)방향으로 이동시키고, 2회째의 조사를 행한다.The incident position of the laser beam is moved in the uniaxial direction by the width of the sum of the band-shaped regions 36A and 36B, and the second irradiation is performed.

도 13B에 나타낸 바와 같이, 상호 접하는 띠 형상 영역(37A 및 37B)이 형성된다. 이동방향의 후방 측에 위치하는 띠 형상 영역(37A)이, 1회째의 조사로 형성된 이동방향의 전방 측에 위치하는 띠 형상 영역(36B)에 접한다. 마찬가지의 공정을 반복함으로써, 전면(全面)을 다결정화할 수 있다.As shown in Fig. 13B, the band-shaped regions 37A and 37B which are in contact with each other are formed. 37 A of strip | belt-shaped area | regions located in the back side of a moving direction are in contact with the strip | belt-shaped area | region 36B located in the front side of the moving direction formed by the 1st irradiation. By repeating the same process, the whole surface can be polycrystallized.

제3 및 제4 실시예에 있어서 조사하는 펄스 레이저 빔의 펄스 에너지 밀도 분포를, 제1 실시예에서 설명한 적합한 형상으로 함으로써, 큰 결정입자를 형성할 수 있다. 또한, 도 7에 나타낸 바와 같이, 동일 위치에, 2샷의 펄스 레이저 빔을 입사시킴으로써, 결정입자를 보다 크게 할 수 있다.Large crystal grains can be formed by making the pulse energy density distribution of the pulse laser beam irradiated in 3rd and 4th Example into the suitable shape demonstrated in 1st Example. As shown in Fig. 7, the crystal grains can be made larger by injecting two shot pulse laser beams at the same position.

다음으로, 도 14∼도 15C를 참조하여, 제5 실시예에 의한 다결정막의 제조방법에 대하여 설명한다.Next, with reference to FIGS. 14-15C, the manufacturing method of the polycrystal film by 5th Example is demonstrated.

도 14에, 가공대상물(1)의 레이저 빔 입사위치 근방의 단면도, 및 빔 단면의 단축(短軸)방향에 관한 펄스 에너지 밀도의 분포의 일례를 나타낸다. 일반적으로 펄스 에너지 밀도는, 펄스 에너지를 빔 단면의 면적으로 나눔으로써 구하여진다. 이 계산으로 구하여지는 펄스 에너지 밀도는, 엄밀하게는, 빔 단면 내에 있어서의 평균치이다. 빔 단면 내의 광강도가 일정하지 않기 때문에, 펄스 에너지 밀도도 일정하지 않다. 광강도분포가 가우스분포로 근사되는 경우, 펄스 에너지 밀도 분포도 가우스분포로 근사된다.14, an example of distribution of the pulse energy density regarding the sectional direction of the laser beam incidence position vicinity of the to-be-processed object 1, and the short axis direction of a beam cross section is shown. Generally, pulse energy density is calculated | required by dividing pulse energy by the area of a beam cross section. The pulse energy density determined by this calculation is strictly an average value in the beam cross section. Since the light intensity in the beam cross section is not constant, the pulse energy density is also not constant. When the light intensity distribution is approximated with a Gaussian distribution, the pulse energy density distribution is also approximated with a Gaussian distribution.

도 14에 나타낸 바와 같이, 가공대상물은, 도 2A를 참조하여 설명한 제1 실시예의 경우와 마찬가지로, 유리기판(2)의 위에 산화실리콘막(3), 및 아몰퍼스 실리콘막(4)이 적층된 적층기판이다. 펄스 레이저 빔의 입사위치가 도 14의 우측으로 이동한다.As shown in Fig. 14, the object to be processed is a laminate in which the silicon oxide film 3 and the amorphous silicon film 4 are laminated on the glass substrate 2, similarly to the case of the first embodiment described with reference to Fig. 2A. Substrate. The incident position of the pulsed laser beam moves to the right in FIG.

도 1에 나타낸 호모지나이저(72)를 통과한 레이저 빔의 일부가 차광판(18)으로 차광되고, 결상광학장치(19)를 통하여 아몰퍼스 실리콘막(4)에 입사한다. 차광판(18)은, 빔 단면의 단축(短軸)방향에 관한 펄스 에너지 밀도 분포의 스커트 부분의 광을 차광한다. 결상광학장치(19)는, 차광판(18)이 배치된 위치에 있어서의 빔 단면을, 아몰퍼스 실리콘막(4)의 표면에 결상시킨다. 결상배율은 예컨대 1배(倍)가 된다.A part of the laser beam that has passed through the homogenizer 72 shown in FIG. 1 is shielded by the light shielding plate 18 and enters the amorphous silicon film 4 through the imaging optical device 19. The light shielding plate 18 shields light of the skirt portion of the pulse energy density distribution in the short axis direction of the beam cross section. The imaging optical device 19 forms the beam cross section at the position where the light shielding plate 18 is arranged on the surface of the amorphous silicon film 4. The imaging magnification is, for example, 1 times.

차광판(18)이 배치되어 있지 않은 경우에는, 아몰퍼스 실리콘막(4)의 표면에 있어서의 펄스 레이저 빔의 단축(短軸)방향에 관한 펄스 에너지 밀도의 분포는 가우스분포로 근사된다. 즉, 펄스 에너지 밀도는, 중앙부에서 강하고, 에지에 가까워짐에 따라서 약해진다. 그리고, 펄스 에너지 밀도의 분포는 반드시 가우스분포일 필요는 없고, 일반적으로 중앙부에서 강하고, 에지에 가까워짐에 따라서 약해지는 분포이어도 좋다.When the light shielding plate 18 is not disposed, the distribution of the pulse energy density in the short axis direction of the pulse laser beam on the surface of the amorphous silicon film 4 is approximated by a Gaussian distribution. In other words, the pulse energy density is strong at the center portion and weakens as it approaches the edge. The distribution of the pulse energy density does not necessarily need to be a Gaussian distribution, but may be a distribution that is generally strong at the center portion and weakens as it approaches the edge.

펄스 레이저 빔의 입사위치의 진행방향의 후방 측의 스커트 중, 펄스 에너지 밀도가 EH 이하인 부분이 차광판(18)으로 차광되어 있고, 전방 측에 있어서는, 펄스 에너지 밀도가 EL 이하인 부분이 차광되어 있다. 펄스 에너지 밀도 EL은, EH보다도 낮다.Among the skirts on the rear side of the advancing position of the pulsed laser beam in the advancing direction, a portion having a pulse energy density of E H or less is shielded by the light shielding plate 18, and a portion having a pulse energy density of E L or less is shielded on the front side. have. Pulse energy density E L is lower than E H.

실제로는, 차광판(18)으로 차광된 빔 단면의 에지에 있어서 광강도가 바로 0이 되지는 않고, 빔 단면은 차광된 위치보다도 6㎛ 정도 외측까지 확대되어 있다. 그리고, 빔 단면의 에지는, 광강도가, 피크값의 20％가 되는 위치로 하였다.In fact, the light intensity does not immediately become zero at the edge of the beam cross section shielded by the light shielding plate 18, and the beam cross section extends to about 6 mu m outside the shielded position. And the edge of the beam cross section was made into the position where light intensity becomes 20% of a peak value.

이와 같은 펄스 에너지 밀도 분포를 가지는 펄스 레이저 빔을, 아몰퍼스 실리콘막(4)에 1샷 입사시킨다. 아몰퍼스 실리콘막(4)이 완전히 용융하는 역치 이상의 펄스 에너지 밀도의 레이저 빔이 조사된 영역이 용융한다. 펄스 에너지 밀도 EL이 이 역치 이상인 경우, 펄스 레이저 빔에 조사된 전체 영역이 용융한다. 용융한 부분이 냉각될 때에, 용융부분의 에지로부터 내부를 향하여 결정이 성장한다.A pulse laser beam having such a pulse energy density distribution is incident on the amorphous silicon film 4 by one shot. The region to which the laser beam of the pulse energy density more than the threshold which an amorphous silicon film 4 melt | dissolves completely is irradiated melt | dissolves. If the pulse energy density E L is above this threshold, the entire area irradiated to the pulsed laser beam melts. When the molten portion is cooled, crystals grow inward from the edge of the molten portion.

도 15A에 나타낸 바와 같이, 펄스 레이저 빔의 입사위치의 이동방향의 후방 측의 에지에, 빔 단면의 장축방향으로 배열한 다수의 결정입자(100a)가 형성되고, 전방 측의 에지에 다수의 결정입자(101a)가 형성된다. 결정입자(100a)가 형성된 영역과 결정입자(101a)가 형성된 영역에 끼워진 영역에는, 도 3에 나타낸 영역(8)과 마찬가지로, 미(微)결정입자가 형성된다. 성장하는 결정의 길이는, 용융부분의 온도와 고액(固液)계면에 있어서의 온도기울기에 의존한다. 후방 측의 에지에 있어서의 온도 및 온도기울기와, 전방 측의 에지에 있어서의 온도 및 온도기울기는, 상호 다르다. 이 때문에, 용융한 영역의 양측의 에지로부터 성장한 결정의 길이는, 상호 다르다.As shown in Fig. 15A, a large number of crystal grains 100a arranged in the long axis direction of the beam cross section are formed at the edge of the rear side in the moving direction of the incident position of the pulsed laser beam, and a large number of crystals are formed at the edge of the front side. Particles 101a are formed. In the region sandwiched between the region where the crystal grains 100a are formed and the region where the crystal grains 101a are formed, fine crystal grains are formed, similarly to the region 8 shown in FIG. 3. The length of the growing crystal depends on the temperature of the molten portion and the temperature gradient in the solid-liquid interface. The temperature and temperature gradient at the edge at the rear side and the temperature and temperature gradient at the edge at the front side are different from each other. For this reason, the lengths of the crystals grown from the edges on both sides of the molten region are different from each other.

후방 측의 에지에 있어서의 온도 및 온도기울기가, 결정성장에 바람직한 조건인 경우, 후방 측의 에지에 형성된 결정입자(100a)가, 전방 측의 에지에 형성된 결정입자(101a)보다도 커진다. 예컨대, 후방 측의 에지에 형성된 결정입자(100a)의 횡방향의 치수를 7∼8㎛로 할 수 있었다.When the temperature and the temperature gradient at the rear edge are preferable conditions for crystal growth, the crystal grains 100a formed at the rear edge are larger than the crystal grains 101a formed at the front edge. For example, the dimension of the lateral direction of the crystal grain 100a formed in the edge of the back side was 7-8 micrometers.

다음으로, 펄스 레이저 빔의 입사위치를 빔 단면의 단축(短軸)방향으로 이동시키고, 펄스 레이저 빔을 1샷 입사시킨다. 입사위치의 이동거리는, 새로이 조사하는 펄스 레이저 빔의 빔 단면의 후방 측의 에지가, 결정입자(100a)에 접하던가 또는 겹치는 거리가 된다. 전회(前回)의 조사시에 전방 측의 에지에 형성된 결정입자(101a)는, 금회 조사에 의해서 용융한다.Next, the incident position of the pulse laser beam is moved in the short axis direction of the beam cross section, and the pulse laser beam is incident by one shot. The moving distance of the incidence position is a distance where the edge on the rear side of the beam cross section of the newly irradiated pulse laser beam contacts or overlaps the crystal grains 100a. The crystal grains 101a formed at the edge on the front side at the time of the previous irradiation are melted by the current irradiation.

도 15B에 나타낸 바와 같이, 금회의 조사로 용융한 영역의 후방 측의 에지에 있어서는, 결정입자(100a)를 종결정으로 하여 횡방향으로 결정이 성장하여, 결정입자(100a)를 내포하는 큰 결정입자(100b)가 형성된다. 금회 조사한 펄스 레이저 빔의 빔 단면의 후방 측의 에지가 결정입자(100a)에 접하는 경우, 결정입자(100b)의 횡방향의 치수는, 결정입자(100a) 치수의 약 2배인 14∼16㎛가 된다.As shown in Fig. 15B, at the edge on the rear side of the region melted by the present irradiation, crystals grow in the transverse direction with the crystal grains 100a as the seed crystals, and thus the large crystals containing the crystal grains 100a. Particles 100b are formed. When the edge on the rear side of the beam cross section of the pulse laser beam irradiated this time is in contact with the crystal grains 100a, the dimension in the transverse direction of the crystal grains 100b is 14 to 16 µm, which is about twice the size of the crystal grains 100a. do.

펄스 레이저 빔의 입사위치를, 전회(前回)의 샷으로 조사된 영역과, 금회의 샷으로 조사되는 영역이 부분적으로 겹치도록 이동시키면서, 펄스 레이저 빔의 조사를 반복한다. 이동거리는, 새로이 조사하는 펄스 레이저 빔의 빔 단면의 후방 측의 에지가, 전회(前回)의 조사로 형성된 후방 측의 결정입자가 접하던가 또는 겹치는 거리로 한다.The irradiation of the pulsed laser beam is repeated while moving the incidence position of the pulsed laser beam so as to partially overlap the region irradiated with the previous shot and the region irradiated with the current shot. The moving distance is a distance at which the edge on the rear side of the beam cross section of the newly irradiated pulse laser beam is in contact with or overlaps with the crystal grains on the rear side formed by the previous irradiation.

도 15C에 나타낸 바와 같이, 결정입자가 횡방향으로 성장하여, 큰 결정입자(100c)가 형성된다. 도 15B의 시점에서, 빔 단면의 전방 측의 에지에 형성되어 있던 작은 결정입자(101b)는, 그 후의 펄스 레이저 빔의 조사에 의해서 용융하여, 소멸한다.As shown in Fig. 15C, crystal grains grow in the transverse direction to form large crystal grains 100c. At the time of FIG. 15B, the small crystal grains 101b formed at the edge of the front side of the beam cross section melt and disappear by irradiation of the subsequent pulse laser beam.

제5 실시예에서는, 차광판(18)으로 획정된 빔 단면의 후방 측의 에지로부터 결정이 성장한다. 제1 실시예의 경우에는, 도 3에 나타낸 바와 같이 큰 결정입자가 발생하는 띠 형상 영역(7)이 사행(蛇行)하고 있다. 제5 실시예에서는, 결정입자(100a)가 형성되는 위치가 차광판(18)에 의해서 인위적으로 결정되기 때문에, 결정입자(100a)가 늘어선 띠 형상 영역이 사행하지 않고, 거의 직선을 따른 형상이 된다. 이 때문에, 2회째의 조사시에, 빔 단면의 후방 측 에지가, 결정입자(100a)가 늘어선 띠 형상 영역에 접하도록, 용이하게 위치결정할 수 있다.In the fifth embodiment, crystals grow from the edges on the rear side of the beam cross section defined by the light shielding plate 18. In the case of the first embodiment, as shown in FIG. 3, the strip | belt-shaped area | region 7 which large crystal grain generate | occur | produces meanders. In the fifth embodiment, since the position where the crystal grains 100a are formed is artificially determined by the light shielding plate 18, the band-shaped region in which the crystal grains 100a are lined up does not meander, and the shape almost follows a straight line. . For this reason, at the time of the 2nd irradiation, it can position easily so that the back side edge of a beam cross section may contact the strip | belt-shaped area | region lined with the crystal grain 100a.

또한, 결정성장의 방향도, 빔 단면의 장축에 직교하는 방향으로 정돈된다. 다결정막에 능동소자를 형성하는 경우, 형성할 능동소자의 전류방향과, 결정성장의 방향을 평행하게 함으로써, 결정 입계(粒界)에 기인하는 캐리어 이동도(移動度)의 저하를 억제할 수 있다.The direction of crystal growth is also aligned in the direction orthogonal to the long axis of the beam cross section. In the case of forming an active element in a polycrystalline film, by decreasing the current direction of the active element to be formed and the direction of crystal growth in parallel, a decrease in carrier mobility due to grain boundaries can be suppressed. have.

상기 실시예에서는, 1샷의 펄스 레이저 빔을 입사시킬 때마다. 입사위치를 이동시켰지만, 도 7을 참조하여 설명한 바와 같이, 동일 위치에 2샷의 펄스 레이저 빔을 입사시키는 더블 펄스 방식을 채용하여도 좋고, 멀티 펄스 방식을 채용하여도 좋다. 이로써, 형성되는 결정입자를 크게 할 수 있다.In the above embodiment, each time one shot of the pulsed laser beam is incident. Although the incidence position is shifted, as described with reference to Fig. 7, the double pulse method for injecting two shot pulse laser beams into the same position may be employed, or the multi-pulse method may be adopted. Thereby, the crystal grain formed can be enlarged.

도 14에 나타낸 펄스 에너지 밀도 분포의 스커트 중 차광될 바람직한 영역, 즉 펄스 에너지 밀도 EH 및 EL의 바람직한 크기는, 차광영역의 크기(폭)를 바꾸어 복수의 평가실험을 행함으로써 구할 수 있다.Among the skirts of the pulse energy density distribution shown in FIG. 14, the preferable areas to be shielded, that is, the preferable sizes of the pulse energy densities E H and E L can be obtained by performing a plurality of evaluation experiments by changing the size (width) of the light shielding area.

이하, 실제로 행한 평가실험의 결과에 대하여 설명한다. 레이저 광원으로부터 출사된 레이저 빔을, 폭 100㎛, 길이 17㎜의 빔 단면을 가지는 장척(長尺) 빔으로 성형하였다. 이 빔 단면의 폭방향의 양측을 차광판으로 차광하여, 폭 22㎛의 단면 형상으로 하고, 이 빔 단면을 아몰퍼스 실리콘막의 표면에 결상시킨다. 그리고, 빔 단면의 폭은, 광강도분포의 반치(半値)폭이다.Hereinafter, the result of the evaluation experiment actually performed is demonstrated. The laser beam emitted from the laser light source was shape | molded into the long beam which has a beam cross section of width 100micrometer and length 17mm. Both sides of the beam cross section in the width direction are shielded by a light shielding plate to have a cross-sectional shape of width 22 µm, and the beam cross section is formed on the surface of an amorphous silicon film. The width of the beam cross section is the half width of the light intensity distribution.

레이저 광원을 2대 이용하여, 1샷째 및 2샷째의 펄스 레이저 빔의, 아몰퍼스 실리콘막 표면에 있어서의 펄스 에너지 밀도를, 각각 550 mJ/㎠ 및 500 mJ/㎠으로 하고, 지연시간을 100㎱로 한 더블 펄스 방식을 채용하였다.By using two laser light sources, the pulse energy densities on the surface of the amorphous silicon film of the first and second shot pulse laser beams were 550 mJ / cm 2 and 500 mJ / cm 2, respectively, and the delay time was 100 mW. One double pulse method was adopted.

이 조건으로, 2샷의 펄스 레이저 빔을 조사함으로써, 빔 단면의 주사방향 후방 측에 형성되는 결정입자(100a)의 폭이 3.1㎛가 되었다. 3㎛의 피치로 펄스 레이저 빔이 입사하도록, 아몰퍼스 실리콘막의 표면을 주사함으로써, 도 15C에 나타낸 바와 같이, 주사방향으로 연속적으로 결정을 성장시킬 수 있었다. 각 결정입자의 배향(配向)성을 측정한 바, 결정의 성장방향(주사방향)과 평행한 방향으로 각 결정입자의 <110> 방향이 정돈되어 있었다.Under this condition, the width of the crystal grains 100a formed on the rear side in the scanning direction of the beam cross section became 3.1 mu m by irradiating two shot pulse laser beams. By scanning the surface of the amorphous silicon film so that the pulsed laser beam was incident at a pitch of 3 mu m, crystals could be continuously grown in the scanning direction as shown in Fig. 15C. When the orientation of each crystal grain was measured, the <110> direction of each crystal grain was arranged in a direction parallel to the growth direction (scanning direction) of the crystal.

다음으로, 도 16∼도 17C를 참조하여, 제6 실시예에 의한 다결정막의 제조방향에 대하여 설명한다.Next, with reference to FIGS. 16-17C, the manufacturing direction of the polycrystal film by 6th Example is demonstrated.

도 16에 나타낸 바와 같이, 제6 실시예에서는, 펄스 레이저 빔의 입사위치의 이동방향의 전방 측에 있어서, 펄스 에너지 밀도가 EH 이하인 스커트의 부분이 차광판(18)으로 차광되고, 후방 측에 있어서, 펄스 에너지 밀도가 EL 이하인 스커트의 부분이 차광판(18)으로 차광되어 있다.As shown in Fig. 16, in the sixth embodiment, the portion of the skirt whose pulse energy density is equal to or less than E H is shielded by the light shielding plate 18 on the front side in the moving direction of the incidence position of the pulse laser beam. Therefore, the part of the skirt whose pulse energy density is EL or less is shielded by the light shielding plate 18.

도 17A에 나타낸 바와 같이, 1샷의 조사를 행하면, 빔 단면의 전방 측의 에지에 비교적 큰 결정입자(110a)가 형성되고, 후방 측의 에지에 비교적 작은 결정입자(111a)가 형성된다.As shown in Fig. 17A, when one shot is irradiated, relatively large crystal grains 110a are formed at the front edge of the beam cross section, and relatively small crystal grains 111a are formed at the rear edge.

도 17B에 나타낸 바와 같이, 펄스 레이저 빔의 입사위치를 이동시켜서 다음의 1샷의 조사를 행하면, 결정입자(110b 및 111b)가 형성된다. 비교적 큰 결정입자(110a)는 용융하기 어렵기 때문에, 다음의 조사 이후의 조사에 의해서 대부분 용융하지 않는다. 결정입자(110b)는, 용융한 영역의 전방 측의 에지로부터 후방 측(결정입자(110a) 측)을 향하여 성장한 것이다. 결정성장의 선단이 결정입자(110a)에 도달한 시점에서 성장이 정지한다.As shown in Fig. 17B, when the incidence position of the pulse laser beam is moved to perform the next one shot, crystal grains 110b and 111b are formed. Since relatively large crystal grains 110a are difficult to melt, most of them do not melt by irradiation after the next irradiation. The crystal grain 110b grows toward the rear side (the crystal grain 110a side) from the edge of the front side of the molten region. Growth stops when the tip of the crystal growth reaches the crystal grains 110a.

이때, 이미 형성되어 있는 결정입자(110a)를 종결정으로 한 횡방향의 결정성장도 생긴다. 이 때문에, 펄스 레이저 빔의 입사위치의 이동 피치는, 결정입자(110a)의 폭보다도 길게 할 수 있다.At this time, the crystal growth in the transverse direction also takes place using the crystal grains 110a already formed as seed crystals. For this reason, the movement pitch of the incident position of a pulse laser beam can be made longer than the width of the crystal grain 110a.

도 17C에 나타낸 바와 같이, 펄스 레이저 빔의 입사위치를 이동시키면서 조사를 반복하면, 비교적 큰 결정입자(110a∼110e)가 형성된다. 또한, 도 17C에 있어서는, 3회째의 조사시에, 빔 단면의 후방 측의 에지에 비교적 작은 결정입자(111c)가 형성되어 있다. 4회째 이후의 조사에 있어서는, 빔 단면의 후방 측의 에지가, 비교적 큰 결정입자(110a∼110e)의 내부에 위치하게 되므로, 후방 측의 에지 근방에는 용융부분이 생기지 않는다.As shown in Fig. 17C, when the irradiation is repeated while moving the incident position of the pulse laser beam, relatively large crystal grains 110a to 110e are formed. In addition, in FIG. 17C, relatively small crystal grains 111c are formed at the edge of the rear side of the beam cross section during the third irradiation. In the irradiation after the fourth time, since the edge on the rear side of the beam cross section is located inside the relatively large crystal grains 110a to 110e, no molten portion occurs in the vicinity of the edge on the rear side.

제6 실시예에서는, 도 17C에 나타낸 바와 같이, 예컨대 결정입자(110a)가 늘어선 띠 형상 영역과, 결정입자(110b)가 늘어선 띠 형상 영역의 사이에, 명확한 경계가 형성된다. 이 경계의 위치는, 차광판(18)으로 인위적으로 결정된다. 예컨대, 다결정화된 실리콘박막에 능동소자를 형성하는 경우, 능동소자가 결정입자의 경계를 걸치지 않도록, 결정입자의 경계를 배치시키는 것이 가능하다. 이상과 같이 하여, 도 9와 같이 띠 형상 영역으로 기판 전면(全面)을 덮는 것도 가능하다.In the sixth embodiment, as shown in Fig. 17C, for example, a clear boundary is formed between the strip region where the crystal grains 110a are lined up and the strip region where the crystal grains 110b are lined up. The position of this boundary is artificially determined by the light shielding plate 18. For example, when forming an active element in a polycrystalline silicon thin film, it is possible to arrange the boundary of the crystal grain so that the active element does not cross the boundary of the crystal grain. As described above, it is also possible to cover the entire surface of the substrate with a strip-shaped region as shown in FIG. 9.

이하, 실제로 행한 평가실험의 결과에 대하여 설명한다. 레이저 광원으로부터 출사된 레이저 빔을 성형하여, 폭 100㎛, 길이 17㎜의 빔 단면을 가지는 장척 빔으로 한다. 빔 단면의, 주사방향 전방 측의 에지를 차광판으로 차광하여, 폭 55㎛의 단면 형상으로 하고, 이 빔 단면을 아몰퍼스 실리콘막의 표면에 결상시켰다. 레이저 광원을 2대 이용하여, 1샷째 및 2샷째의 펄스 레이저 빔의, 아몰퍼스 실리콘막 표면에 있어서의 펄스 에너지 밀도를, 각각 710 mJ/㎠ 및 640 mJ/㎠로 하고, 지연시간을 200㎱로 한 더블 펄스 방식을 채용하였다.Hereinafter, the result of the evaluation experiment actually performed is demonstrated. The laser beam emitted from the laser light source is shaped to be a long beam having a beam cross section of width 100 mu m and length 17 mm. The edge of the beam cross section front side in the scanning direction was shielded by the light shielding plate, and it was set as the cross-sectional shape of width 55micrometer, and this beam cross section was imaged on the surface of an amorphous silicon film. Using two laser light sources, the pulse energy densities on the surface of the amorphous silicon film of the first and second shot pulse laser beams were 710 mJ / cm 2 and 640 mJ / cm 2, respectively, and the delay time was 200 mW. One double pulse method was adopted.

이 조건으로, 2샷의 펄스 레이저 빔을 조사함으로써, 빔 단면의, 주사방향 전방 측으로 형성되는 결정입자(110a)의 폭이 5.4㎛가 되었다. 12㎛의 피치로 펄스 레이저 빔이 입사하도록 아몰퍼스 실리콘막의 표면을 주사함으로써, 빔 단면의 길이방향으로 결정입자가 늘어선 폭 12㎛의 띠 형상 영역이 형성되었다. 상호 이웃하는 띠 형상 영역의 결정입자는, 띠 형상 영역의 경계에 있어서 상호 접촉하여, 전면(全面)을 다결정화할 수 있었다.Under these conditions, the width of the crystal grains 110a formed on the front side in the scanning direction of the cross section of the beam was 5.4 µm by irradiating two shot pulse laser beams. By scanning the surface of the amorphous silicon film so that the pulsed laser beam was incident at a pitch of 12 mu m, a band region having a width of 12 mu m in which crystal grains lined up in the longitudinal direction of the beam cross section was formed. The crystal grains of adjacent strip | belt-shaped area | regions mutually contacted in the boundary of a strip | belt-shaped area | region, and were able to polycrystallize the whole surface.

1회의 조사로 형성되는 결정입자(110a)의 폭이 5.4㎛임에도 불구하고, 최종적으로 형성되는 띠 형상 영역의 폭이 12㎛가 되는 것은, 1회의 조사로 형성된 폭 5.4㎛의 결정입자를 종결정으로 하여, 그 후의 조사에 의해서 횡방향의 결정성장이 생기기 때문이다. 이 성장과정은, 도 8A∼도 8G에서 설명한 결정성장 과정과 마찬가지이다.Although the width of the crystal grains 110a formed by one irradiation is 5.4 µm, the width of the band-shaped region finally formed is 12 µm to seed crystals having a width of 5.4 µm formed by one irradiation. This is because crystal growth in the transverse direction occurs by subsequent irradiation. This growth process is the same as the crystal growth process described with reference to Figs. 8A to 8G.

상기 제5 및 제6 실시예의 평가실험에서는, 더블 펄스 방식을 채용하였다. 이때, 1샷째의 펄스 레이저 빔이 입사하고 나서 2샷째의 펄스 레이저 빔이 입사할 때까지의 지연시간을 100∼1000㎱로 하는 것이 바람직하다. 이 적합한 지연시간은, 차광판을 이용하지 않는 경우에 비하여 약간 짧다. 이것은, 빔 단면의 양측에 있어서 광강도분포의 경사가 가파르므로, 차광판을 이용하지 않는 경우에 비하여 고화(固化)속도가 빠르기 때문이다.In the evaluation experiments of the fifth and sixth examples, the double pulse method was adopted. At this time, it is preferable to set the delay time from the incident of the 1st shot pulse laser beam to the incident of the 2nd shot pulse laser beam at 100-1000 ms. This suitable delay time is slightly shorter than when the light shielding plate is not used. This is because the inclination of the light intensity distribution is steep on both sides of the beam cross section, and thus the solidification rate is faster than when the light shielding plate is not used.

다음으로, 제7 실시예에 대하여 설명한다. 제5 및 제6 실시예에서는, 빔 단면의 폭방향에 관하여 광강도분포(또는 펄스 에너지 밀도 분포)가 비대칭이 되도록, 차광판으로 레이저 빔의 일부를 차광하였지만, 대칭이 되도록 차광하여도 좋다. 광강도분포가 대칭이 되면, 주사방향의 전방 측의 에지와 후방 측의 에지에, 거의 동일 크기의 결정입자가 형성된다. 이 때문에, 도 8A∼도 8G를 참조하여 설명한 제2 실시예, 도 12A 및 도 12B를 참조하여 설명한 제 3실시예, 또는 도 13A 및 도 13B를 참조하여 설명한 제4 실시예에 의한 방법과 마찬가지의 방법에 의해서, 아몰퍼스 실리콘막의 다결정화를 행할 수 있다.Next, a seventh embodiment will be described. In the fifth and sixth embodiments, although a part of the laser beam is shielded by the light shielding plate so that the light intensity distribution (or pulse energy density distribution) becomes asymmetric with respect to the width direction of the beam cross section, it may be shielded so as to be symmetrical. When the light intensity distribution is symmetrical, crystal grains of substantially the same size are formed at the edge on the front side and the rear side in the scanning direction. For this reason, it is similar to the method according to the second embodiment described with reference to FIGS. 8A to 8G, the third embodiment described with reference to FIGS. 12A and 12B, or the fourth embodiment described with reference to FIGS. 13A and 13B. By the method of, the amorphous silicon film can be polycrystallized.

상기 제5∼제7 실시예에서는, 차광판이 배치된 위치에 있어서의 빔 단면을 아몰퍼스 실리콘막의 표면에 결상시켰지만, 아몰퍼스 실리콘막에 근접시켜서 차광판을 배치하여도 좋다. 차광판과 아몰퍼스 실리콘막의 간격은, 예컨대 0.1㎜ 정도로 하면 좋을 것이다.In the fifth to seventh embodiments, the beam cross section at the position where the light shielding plate is disposed is formed on the surface of the amorphous silicon film, but the light shielding plate may be arranged in proximity to the amorphous silicon film. The distance between the light shielding plate and the amorphous silicon film may be, for example, about 0.1 mm.

상기 제1 및 제6 실시예에서는, 레이저 빔의 일부를 차광판으로 차광함으로써, 빔 단면의 폭방향에 관하여 비대칭인 광강도분포를 가지는 레이저 빔을 형성하였지만, 기타 광학장치에 의해서 광강도분포를 비대칭으로 하여도 좋다. 예컨대, 석영유리의 표면에 크롬(Cr) 등의 도트 패턴을 배치한 그러데이션 필터(gradation filter)를 광로 내에 배치하여도 좋다.In the first and sixth embodiments, a part of the laser beam is shielded with a light shielding plate to form a laser beam having a light intensity distribution which is asymmetrical with respect to the width direction of the beam cross section, but the light intensity distribution is asymmetrical by other optical devices. You may make it. For example, a gradation filter in which a dot pattern such as chromium (Cr) is arranged on the surface of quartz glass may be disposed in the optical path.

이상 실시예를 따라서 본 발명을 설명하였지만, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 다양한 변경, 개량, 조합 등이 가능한 것은 당업자에게 자명할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the above embodiments, the present invention is not limited thereto. For example, it will be apparent to those skilled in the art that various changes, improvements, combinations, and the like are possible.

Claims (35)

⒜ 표면 상에 아몰퍼스 재료(amorphous material)로 이루어지는 박막이 형성된 가공대상물을 준비하는 공정과,(B) preparing a workpiece formed with a thin film of amorphous material on a surface thereof; ⒝ 상기 박막의 표면에 있어서 일방향으로 긴 빔 단면(斷面)을 가지는 펄스 레이저 빔을 이 박막에 입사시키고, 이 박막을 용융시킨 후 고화시키고, 빔 입사영역의 장축방향으로 뻗는 에지(緣, edge)와 중심선 사이의 영역 중, 이 에지 및 이 중심선으로부터 어느 거리만큼 떨어져서, 그 장축방향으로 뻗는 제1 띠 형상 영역(stripe region) 내에, 그 장축방향으로 늘어선 결정입자를 발생시키는 공정을 가지는 것을 특징으로 하는 다결정막의 제조방법.펄스 a pulse laser beam having a beam cross section long in one direction on the surface of the thin film is incident on the thin film, and the thin film is melted and solidified, and an edge extending in the long axis direction of the beam incident region. And a step of generating crystal grains arranged in the long axis direction in the first stripe region extending in the long axis direction of the region between the edge and the center line by a distance from the edge and the center line. The manufacturing method of the polycrystal film made into. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 공정 ⒝의 다음에, 더욱이,After the above step VII, moreover, ⒞ 펄스 레이저 빔의 입사위치가 빔 입사영역의 단축(短軸)방향으로 이동하고, 상기 제1 띠 형상 영역 내에 발생한 결정입자는 완전하게는 용융하지 않고, 이 결정입자에 접하는 영역의 상기 박막은 용융하는 조건으로 펄스 레이저 빔을 입사시키고, 이 결정입자를 종결정(seed crystal)으로 하여, 상기 띠 형상 영역의 양측에 결정을 성장시키는 공정을 가지는 것을 특징으로 하는 다결정막의 제조방법.The incident position of the pulsed laser beam moves in the short axis direction of the beam incident region, and the crystal grains generated in the first band-shaped region do not melt completely, and the thin film in the region in contact with the crystal grains And a step of growing a crystal on both sides of the band-shaped region by injecting a pulsed laser beam under melting conditions and using the crystal grains as seed crystals. 청구항 2에 있어서, The method according to claim 2, 상기 공정 ⒞에 있어서, 펄스 레이저 빔의 입사영역의 이동방향 전방 측의 에지와 중심선 사이의 영역 중, 이 에지로부터 어느 거리만큼 떨어져서, 또한 상기 제1 띠 형상 영역으로부터도 어느 거리만큼 떨어져서, 장축(長軸)방향으로 뻗는 제2 띠 형상 영역 내에, 이 장축방향으로 늘어선 결정입자를 발생시키고,In the above process (V), the long axis is separated by a distance from this edge and a distance from the first strip-shaped region in the area between the edge on the front side in the moving direction of the incident region of the pulse laser beam and the center line. In the second band-shaped region extending in the longitudinal direction, crystal grains lined up in this major axis direction are generated, 상기 공정 ⒞의 다음에, 더욱이,After the above step VII, moreover, ⒟ 펄스 레이저 빔의 입사위치를 단축(短軸)방향으로 이동시키면서, 상기 박막에 펄스 레이저 빔을 입사시키고, 상기 제1 띠 형상 영역으로부터 상기 제2 띠 형상 영역을 향하여 성장한 결정입자와, 상기 제2 띠 형상 영역으로부터 상기 제1 띠 형상 영역을 향하여 성장한 결정입자를 접촉시키는 공정을 가지는 것을 특징으로 하는 다결정막의 제조방법.(B) crystal grains incident on the thin film while moving the incident position of the pulse laser beam in a short axis direction, and grown from the first band region to the second band region; And a step of bringing the crystal grains grown from the two-band region into contact with the first band-shaped region. 청구항 1에 있어서, The method according to claim 1, 상기 공정 ⒝의 다음에, 더욱이, After the above step VII, moreover, ⒠ 펄스 레이저 빔의 입사위치가 빔 입사영역의 단축(短軸)방향으로 이동하고, 상기 제1 띠 형상 영역 내에 발생한 결정입자는 용융하지 않고, 상기 제1 띠 형상 영역에 끼워진 영역, 및 빔 입사영역의 이동방향의 전방 측에 위치하는 제1 띠 형상 영역의 전방 측의 에지에 접하는 영역의 상기 박막이 용융하는 조건으로 펄스 레이저 빔을 입사시키고, 용융한 영역에 결정입자를 발생시키는 공정을 가지고,The incident position of the pulse laser beam moves in the short axis direction of the beam incident region, and the crystal grains generated in the first band region do not melt but are sandwiched in the first band region and the beam incident And a step of injecting a pulsed laser beam under the condition of melting the thin film in the region in contact with the edge of the front side of the first band-shaped region located on the front side of the moving direction of the region, and generating crystal grains in the molten region. , 이 공정 ⒠에 있어서, 상기 제1 띠 형상 영역에 끼워진 영역 내에 발생한 결정입자가, 그 양측의 제1 띠 형상 영역 내에 발생하고 있는 결정입자에 접촉하고, 빔 입사영역의 이동방향의 전방 측에 위치하는 제1 띠 형상 영역의 전방 측에 발생한 결정입자가, 이 제1 띠 형상 영역 내에 발생하고 있는 결정입자에 접촉하는 조건으로 펄스 레이저 빔을 입사시키는 것을 특징으로 하는 다결정막의 제조방법.In this step (b), the crystal grains generated in the region sandwiched in the first strip-shaped region are in contact with the crystal grains generated in the first strip-shaped regions on both sides, and are located on the front side of the moving direction of the beam incident region. The crystal grain which generate | occur | produced in the front side of the 1st strip | belt-shaped area | region mentioned above makes a pulse laser beam inject on the conditions which contact the crystal grain which generate | occur | produced in this 1st strip | belt-shaped area | region. 청구항 1에 있어서, The method according to claim 1, 상기 공정 ⒝의 다음에, 더욱이, After the above step VII, moreover, ⒠ 펄스 레이저 빔의 입사위치가 빔 입사영역의 단축(短軸)방향으로 이동하고, 상기 제1 띠 형상 영역 내에 발생한 결정입자는 용융하지 않고, 상기 제1 띠 형상 영역에 끼워진 영역, 및 빔 입사영역의 이동방향의 전방 측에 위치하는 제1 띠 형상 영역의 전방 측의 에지에 접하는 영역의 상기 박막이 용융하는 조건으로 펄스 레이저 빔을 입사시키고, 상기 제1 띠 형상 영역에 끼워진 용융영역 내에 있어서는, 양측의 상기 제1 띠 형상 영역 내의 결정입자를 종결정으로 하여 결정을 성장시키고, 양측으로부터 성장한 결정입자끼리를 접촉시키고, 빔 입사영역의 이동방향의 전방 측에 위치하는 제1 띠 형상 영역의 전방 측의 용융영역에 있어서는, 이 제1 띠 형상 영역 내의 결정입자를 종결정으로 하여 결정을 성장시키는 것을 특징으로 하는 다결정막의 제조방법.The incident position of the pulse laser beam moves in the short axis direction of the beam incident region, and the crystal grains generated in the first band region do not melt but are sandwiched in the first band region and the beam incident In a melting region sandwiched with the first strip-shaped region, a pulsed laser beam is incident on the condition that the thin film in the region in contact with the front-side edge of the first strip-shaped region located on the front side of the movement direction of the region melts. Crystals in both of the first band-shaped regions on both sides as seed crystals to grow crystals, contacting the crystal grains grown from both sides, and contacting the first band-shaped region on the front side in the moving direction of the beam incident region. In the melting region on the front side, crystals are grown using crystal grains in the first band-shaped region as seed crystals. Way. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 박막이 실리콘으로 형성되어 있고, 이 박막에 입사시키는 펄스 레이저 빔의 파장이 340∼900㎚인 것을 특징으로 하는 다결정막의 제조방법.The thin film is formed of silicon, and the wavelength of the pulse laser beam incident on the thin film is 340 to 900 nm. 청구항 1에 있어서, The method according to claim 1, 상기 공정 ⒝에 있어서, 펄스 레이저 빔을 1샷(shot) 입사시킨 후, 용융한 부분이 완전히 고화(固化)하기 전에, 같은 위치에 2샷째를 입사시키는 것을 특징으로 하는 다결정막의 제조방법.In the step (iii), a second shot is incident at the same position after the shot of the pulsed laser beam is made and before the molten portion is completely solidified. 청구항 1에 있어서, The method according to claim 1, 상기 공정 ⒝에서 조사되는 펄스 레이저 빔의 펄스 에너지 밀도의 단축(短軸)방향의 기울기(勾配)가, 상기 제1 띠 형상 영역의 장축방향으로 뻗는 외측의 에지에 있어서, 280 mJ/㎠/㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 다결정막의 제조방법.280 mJ / cm <2> / micrometer in the outer edge which the inclination direction of the pulse energy density of the pulse laser beam irradiated at the said process (V) extends in the long axis direction of the said 1st strip | belt-shaped area | region. The manufacturing method of the polycrystal film characterized by the following. 청구항 8에 있어서, The method according to claim 8, 상기 공정 ⒝에서 조사되는 펄스 레이저 빔의 펄스 에너지 밀도의 단축(短軸)방향의 기울기가, 상기 제1 띠 형상 영역의 장축방향으로 뻗는 외측의 에지에 있어서, 10 mJ/㎠/㎛ 이상인 것을 특징으로 하는 다결정막의 제조방법.The inclination direction of the pulse energy density of the pulsed laser beam irradiated in the step (iv) is 10 mJ / cm 2 / µm or more at the outer edge extending in the major axis direction of the first band-shaped region. The manufacturing method of the polycrystal film made into. 청구항 1에 있어서, The method according to claim 1, 상기 공정 ⒝에 있어서, 상기 제1 띠 형상 영역에 접하고, 이 제1 띠 형상 영역보다도 외측의 일부 영역에, 이 제1 띠 형상 영역 내에 형성되는 결정입자보다도 작은 결정입자가 랜덤하게 분포하는 랜덤분포영역이 형성되고, 이 랜덤분포영역과 아몰퍼스(amorphous) 영역의 경계로부터, 상기 제1 띠 형상 영역까지의 간격이 15㎛ 이상이 되도록 하는 펄스 에너지 밀도 분포를 가지는 펄스 레이저 빔을 조사하는 것을 특징으로 하는 다결정막의 제조방법.In the step (v), a random distribution in which the crystal grains smaller than the crystal grains formed in the first strip region are randomly distributed in a partial region outside the first strip region in contact with the first strip region. A region is formed, and a pulse laser beam having a pulse energy density distribution is irradiated so that an interval from the boundary between the random distribution region and the amorphous region to the first band-shaped region is 15 µm or more. A method for producing a polycrystalline film. ⒤ 표면 상에 아몰퍼스(amorphous) 재료로 이루어지는 박막이 형성된 가공대상물을 준비하는 공정과, (B) preparing a workpiece having a thin film made of an amorphous material on its surface; ⒥ 상기 박막의 표면에 있어서 일방향으로 긴 빔 단면(斷面)을 가지는 펄스 레이저 빔을 이 박막에 입사시키고, 이 박막을 용융시킨 후 고화시켜서 다결정화시키는 공정으로서, 빔 입사영역의 장축방향으로 뻗는 에지(緣, edge)로부터 내측으로 어느 거리만큼 떨어진 가상선(假想線)과, 이 빔 입사영역의 중심선으로 획정되는 제1 띠 형상 영역(stripe region) 내에, 이 장축방향으로 늘어선 결정입자가 발생하고, 상기 중심선의 일방 측의 상기 제1 띠 형상 영역 내에 발생한 결정입자와, 타방의 제1 띠 형상 영역 내에 발생한 결정입자가 상호 접촉하는 조건으로 펄스 레이저 빔을 입사시키는 공정을 가지고,A process in which a pulsed laser beam having a beam cross section long in one direction on the surface of the thin film is incident on the thin film, and the thin film is melted and solidified to polycrystallize. (緣, crystal grains arranged in the long axis direction in the imaginary line separated inward from the edge and a first stripe region defined by the center line of the beam incident region, And a step of injecting a pulsed laser beam under conditions such that crystal grains generated in the first band-shaped region on one side of the center line and crystal grains generated in the other first band-shaped region contact each other. 펄스 레이저 빔의 펄스 에너지 밀도의 단축(短軸)방향의 기울기가, 상기 제1 띠 형상 영역의 장축방향으로 뻗는 외측의 에지에 있어서, 280 mJ/㎠/㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 다결정막의 제조방법.The slope of the pulse energy density of the pulse laser beam in the short axis direction is 280 mJ / cm 2 / µm or less at an outer edge extending in the major axis direction of the first band-shaped region, wherein the polycrystalline film is produced. . 청구항 11에 있어서, The method according to claim 11, 상기 펄스 레이저 빔의 펄스 에너지 밀도의 단축(短軸)방향의 기울기가, 상기 제1 띠 형상 영역의 장축방향으로 뻗는 외측의 에지에 있어서, 10 mJ/㎠/㎛ 이상인 것을 특징으로 하는 다결정막의 제조방법.The inclination of the pulse laser beam in the short axis direction of the pulse energy density is 10 mJ / cm 2 / µm or more at the outer edge extending in the major axis direction of the first band-shaped region, wherein the polycrystalline film is produced. Way. 청구항 11에 있어서,The method according to claim 11, 상기 공정 ⒥에 있어서, 펄스 레이저 빔을 1샷 입사시킨 후, 용융한 부분이 완전히 고화하기 전에, 2샷째를 입사시키는 것을 특징으로 하는 다결정막의 제조방법.In the process (iii), a second shot is incident after the pulsed laser beam is incident on one shot and before the molten portion is completely solidified. 청구항 11에 있어서, The method according to claim 11, 상기 공정 ⒥의 다음에, 더욱이, After the above step VII, moreover, ⒦ 펄스 레이저 빔의 입사위치를 빔 입사영역의 단축(短軸)방향으로 이동시키면서, 계속해서 펄스 레이저 빔을 이 박막에 입사시키고, 이 박막을 용융시킨 후 고화시켜서 다결정화시키는 공정을 가지고,(B) moving the incidence position of the pulse laser beam in the direction of the short axis of the beam incidence region, and subsequently injecting the pulsed laser beam into the thin film, melting and solidifying the thin film; 1회(回)의 용융과 고화를 위한 펄스 레이저 빔의 입사는, 빔 입사영역의 장축방향으로 뻗는 에지로부터 내측으로 어느 거리만큼 떨어진 가상선과, 이 빔 입사영역의 중심선으로 획정되는 제2 띠 형상 영역 내에, 이 장축방향으로 늘어선 결정입자가 발생하고, 상기 중심선의 일방 측의 상기 제2 띠 형상 영역 내에 발생한 결정입자와, 타방의 제2 띠 형상 영역 내에 발생한 결정입자가 상호 접촉하고, 또한 이동방향의 후방 측의 제2 띠 형상 영역 내에 발생한 결정입자가, 이동방향의 후방 측에 이미 형성되어 있는 결정입자에 접촉하는 조건으로 행하여지는 것을 특징으로 하는 다결정막의 제조방법.Incident of the pulsed laser beam for one time melting and solidification is an imaginary line separated inwardly by a distance from an edge extending in the long axis direction of the beam incident region and a second band shape defined by the centerline of the beam incident region. In the region, crystal grains lined up in this major axis direction are generated, and crystal grains generated in the second band region on one side of the center line and crystal grains generated in the other second band region are in contact with each other and move. A method for producing a polycrystalline film, characterized in that the crystal grains generated in the second band-shaped region on the rear side in the direction are in contact with the crystal grains already formed on the rear side in the moving direction. 청구항 11에 있어서,The method according to claim 11, 상기 박막이 실리콘으로 형성되어 있고, 이 박막에 입사시키는 펄스 레이저 빔의 파장이 340∼900㎚인 것을 특징으로 하는 다결정막의 제조방법.The thin film is formed of silicon, and the wavelength of the pulse laser beam incident on the thin film is 340 to 900 nm. 청구항 11에 있어서,The method according to claim 11, 상기 공정 ⒥에 있어서, 상기 제1 띠 형상 영역에 접하고, 이 제1 띠 형상 영역보다도 외측의 일부 영역에, 이 제1 띠 형상 영역 내에 형성되는 결정입자보다도 작은 결정입자가 랜덤하게 분포하는 랜덤분포영역이 형성되고, 이 랜덤분포영역과 아몰퍼스 영역의 경계로부터, 상기 제1 띠 형상 영역까지의 간격이 15㎛ 이상이 되도록 하는 펄스 에너지 밀도 분포를 가지는 펄스 레이저 빔을 조사하는 것을 특징으로 하는 다결정막의 제조방법.In the step (v), a random distribution in which the crystal grains smaller than the crystal grains formed in the first strip region are randomly distributed in a partial region outside the first strip region in contact with the first strip region. A region is formed, and a pulse laser beam having a pulse energy density distribution is irradiated so that an interval from the boundary between the random distribution region and the amorphous region to the first band-shaped region is 15 µm or more. Manufacturing method. ⒫ 표면 상에 아몰퍼스(amorphous) 재료로 이루어지는 박막이 형성된 가공대상물을 준비하는 공정과, (B) preparing a workpiece having a thin film made of an amorphous material on its surface; ⒬ 상기 박막의 표면에 있어서 일방향으로 긴 빔 단면(斷面)을 가지는 펄스 레이저 빔을 이 박막에 입사시키고, 이 박막을 용융시킨 후 고화시켜서 다결정화시키는 공정으로서, 펄스 레이저 빔의 펄스 에너지 밀도의 단축(短軸)방향의 기울기가, 용융한 영역의 에지에 있어서 280 mJ/㎠/㎛ 이하인 빔 프로파일의 펄스 레이저 빔을 입사시키는 공정을 가지는 것을 특징으로 하는 다결정막의 제조방법.A process in which a pulse laser beam having a beam cross section long in one direction on the surface of the thin film is incident on the thin film, and the thin film is melted and solidified to polycrystallize. And a step of injecting a pulsed laser beam having a beam profile of 280 mJ / cm 2 / μm or less at the edge of the region where the inclination of the (iii) direction is at the edge of the molten region. 청구항 17에 있어서,The method according to claim 17, 상기 공정 ⒬에 있어서 입사되는 펄스 레이저 빔의 펄스 에너지 밀도의 단축(短軸)방향의 기울기가, 용융한 영역의 에지에 있어서 10 mJ/㎠/㎛ 이상인 것을 특징으로 하는 다결정막의 제조방법.The inclination direction of the pulse energy density of the pulse laser beam incident in the said process (V) is 10 mJ / cm <2> / micrometer or more in the edge of a molten area | region, The manufacturing method of the polycrystal film characterized by the above-mentioned. 청구항 17에 있어서, The method according to claim 17, 상기 박막이 실리콘으로 형성되어 있고, 이 박막에 입사시키는 펄스 레이저 빔의 파장이 340∼900㎚인 것을 특징으로 하는 다결정막의 제조방법.The thin film is formed of silicon, and the wavelength of the pulse laser beam incident on the thin film is 340 to 900 nm. 청구항 17에 있어서, The method according to claim 17, 상기 공정 ⒬에 있어서, 펄스 레이저 빔을 1샷 입사시킨 후, 용융한 부분이 완전히 고화하기 전에, 같은 위치에 2샷째를 입사시키는 것을 특징으로 하는 다결정막의 제조방법.In the step (iii), a second shot is incident at the same position after the shot of the pulse laser beam is incident and before the molten portion is completely solidified. 청구항 17에 있어서, The method according to claim 17, 상기 공정 ⒬에 있어서, 상기 제1 띠 형상 영역에 접하고, 이 제1 띠 형상 영역보다도 외측의 일부 영역에, 이 제1 띠 형상 영역 내에 형성되는 결정입자보다도 작은 결정입자가 랜덤하게 분포하는 랜덤분포영역이 형성되고, 이 랜덤분포영역과 아몰퍼스 영역의 경계로부터, 상기 제1 띠 형상 영역까지의 간격이 15㎛ 이상이 되도록 하는 펄스 에너지 밀도 분포를 가지는 펄스 레이저 빔을 조사하는 것을 특징으로 하는 다결정막의 제조방법.In the step (v), a random distribution in which the crystal grains smaller than the crystal grains formed in the first strip region are randomly distributed in a partial region outside the first strip region in contact with the first strip region. A region is formed, and a pulse laser beam having a pulse energy density distribution is irradiated so that an interval from the boundary between the random distribution region and the amorphous region to the first band-shaped region is 15 µm or more. Manufacturing method. 하지(下地)기판의 표면 상에 형성된 다결정재료로 이루어지는 다결정막으로서, 각각이 기판면내(面內)의 제1 방향으로 늘어선 복수의 결정입자로 이루어지는 복수의 결정입자 열(列)을 포함하는 것을 특징으로 하는 다결정막.A polycrystalline film made of a polycrystalline material formed on a surface of an underlying substrate, each comprising a plurality of crystal grain rows composed of a plurality of crystal grains arranged in a first direction in the substrate plane. A polycrystalline film characterized by. 청구항 22에 있어서,The method according to claim 22, 상기 결정입자 열은, 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 배열하고, 이 결정입자 열 내의 결정입자는, 인접하는 결정입자 열 내의 결정입자에 접촉하고 있는 것을 특징으로 하는 다결정막.The crystal grain rows are arranged in a second direction orthogonal to the first direction, and the crystal grains in the crystal grain rows are in contact with the crystal grains in the adjacent crystal grain rows. 청구항 22에 있어서, The method according to claim 22, 상기 결정입자 열의 폭이 일정한 것을 특징으로 하는 다결정막.A polycrystalline film, characterized in that the width of the crystal grain row is constant. 청구항 22에 있어서, The method according to claim 22, 상기 결정입자 열은, 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 복수개 배치되고, 각 결정입자 열 내의 결정입자의 상기 제2 방향의 평균 크기가 1.5㎛ 이상인 것을 특징으로 하는 다결정막.The crystal grain rows are arranged in plural in a second direction orthogonal to the first direction, and the average size of the crystal grains in each of the crystal grain rows in the second direction is 1.5 µm or more. 청구항 22에 있어서,The method according to claim 22, 상기 결정입자 열 내의 결정입자의 상기 제1 방향의 평균 크기가 0.7㎛ 이상인 것을 특징으로 하는 다결정막.An average size of the crystal grains in the crystal grain row in the first direction is 0.7 µm or more. 청구항 22에 있어서,The method according to claim 22, 상기 결정입자 열의 한쪽 에지에 접하는 영역에, 이 결정입자 열 내의 결정입자보다도 작은 결정입자가 랜덤하게 분포하는 랜덤분포영역이 형성되고, 이 랜덤분포영역의 폭이 15㎛ 이상인 것을 특징으로 하는 다결정막.In a region in contact with one edge of the column of crystal grains, a random distribution region in which the crystal grains smaller than the crystal grains in the crystal grain row are randomly distributed is formed, and the width of the random distribution region is 15 µm or more. . ⒜ 표면 상에 아몰퍼스 재료(amorphous material)로 이루어지는 박막이 형성된 가공대상물을 준비하는 공정과,(B) preparing a workpiece formed with a thin film of amorphous material on a surface thereof; ⒝ 상기 박막의 표면에 있어서 일방향으로 긴 빔 단면(斷面)을 가지고, 이 빔 단면의 단축(短軸)방향에 관한 광(光)강도분포가, 중앙부가 크고, 에지에 가까워짐에 따라서 작아지고, 비대칭인 제1 형상인 펄스 레이저 빔을, 적어도 1샷 상기 박막에 입사시키는 공정과,빔 having a beam cross section elongated in one direction on the surface of the thin film, and the light intensity distribution in the short axis direction of the beam cross section becomes larger as the center portion approaches the edge Injecting a pulsed laser beam of asymmetric first shape into the thin film, at least one shot; ⒞ 펄스 레이저 빔의 입사위치가, 상기 박막의 표면 상에 있어서, 이 펄스 레이저 빔의 빔 단면의 장축방향과 교차하는 방향으로 이동하고, 또한 전회(前回)의 샷으로 조사된 영역과 부분적으로 겹치도록, 펄스 레이저 빔의 입사위치와 상기 가공대상물의 적어도 한쪽을 이동시키는 공정과, The incident position of the pulsed laser beam moves on the surface of the thin film in a direction intersecting with the long axis direction of the beam cross section of the pulsed laser beam, and partially overlaps with the area irradiated with the previous shot. Moving the incidence position of the pulsed laser beam and at least one of the object to be processed, ⒟ 광(光)강도분포가 상기 제1 형상을 가지는 펄스 레이저 빔을, 상기 박막에, 적어도 1샷 입사시키는 공정과, At least one shot incident on the thin film of a pulse laser beam having a light intensity distribution having the first shape; ⒠ 상기 공정 ⒞와 공정 ⒟를 번갈아 반복하는 공정을 가지는 것을 특징으로 하는 다결정막의 제조방법.(B) a method of producing a polycrystalline film, characterized in that it has a step of alternately repeating step (v) and step (v). 청구항 28에 있어서,The method according to claim 28, 상기 공정 ⒝에 있어서, 빔 단면의 단축(短縮)방향에 관한 광강도분포가, 중앙부가 크고, 에지에 가까워짐에 따라서 작아지는 형상을 가지는 분포 중, 일방의 제1 스커트(skirt)의, 제1 광강도 이하의 부분이 마스크로 차광되고, 타방의 제2 스커트의 부분은 차광되어 있지 않던가, 또는 이 제2 스커트의, 이 제1 광강도보다도 낮은 제2 광강도 이하의 부분이 차광됨으로써, 상기 펄스 레이저 빔이 얻어지는 것을 특징으로 하는 다결정막의 제조방법.In the said process (V), the 1st skirt of one 1st skirt of the distribution which has a shape in which the light intensity distribution which concerns on the short axis direction of a beam cross section has a shape which becomes large as a center part becomes large and approaches an edge. The portion below the light intensity is shielded with a mask, and the portion of the other second skirt is not shielded, or the portion below the second light intensity lower than the first light intensity of the second skirt is shielded. A method for producing a polycrystalline film, characterized in that a pulsed laser beam is obtained. 청구항 29에 있어서, The method of claim 29, 상기 공정 ⒝에 있어서, 빔 단면의 상기 제1 스커트 측의 에지로부터 내측을 향하여, 어느 길이만큼 결정이 성장하여, 빔 단면의 길이방향으로 늘어서는 복수의 결정입자가 형성되고, In the step (iii), crystals grow by a certain length from the edge of the first skirt side of the beam cross section inwardly to form a plurality of crystal grains extending in the longitudinal direction of the beam cross section, 상기 공정 ⒞에 있어서, 빔 단면의 상기 제2 스커트 측이 이동방향의 전방이 되도록, 펄스 레이저 빔의 입사위치가 상기 박막 위를 상대적으로 이동하고, 그 이동거리는, 전회(前回)의 조사로 빔 단면의 상기 제1 스커트 측의 에지로부터 성장한 결정입자에, 빔 단면의 제1 스커트 측의 에지가 접하던가 또는 겹치는 거리이고,In the step (v), the incidence position of the pulse laser beam is relatively moved on the thin film so that the second skirt side of the beam cross section is forward in the moving direction, and the moving distance is the beam of the previous irradiation. The distance between the edges of the first skirt side of the beam cross section or overlapping the crystal grains grown from the edge of the first skirt side of the cross section, 상기 공정 ⒟에 있어서, 전회(前回)의 조사로 성장한 결정입자를 종결정으로 하여, 이 종결정으로부터 빔 단면의 내측을 향하여 결정을 성장시키는 것을 특징으로 하는 다결정막의 제조방법.In the step (iii), crystal grains grown by previous irradiation are used as seed crystals, and crystals are grown from the seed crystals toward the inside of the beam cross section. 청구항 29에 있어서, The method of claim 29, 상기 공정 ⒝에 있어서, 빔 단면의 상기 제1 스커트 측의 에지로부터 내측을 향하여, 어느 길이만큼 결정이 성장하여, 빔 단면의 길이방향으로 늘어서는 복수의 결정입자가 형성되고, In the step (iii), crystals grow by a certain length from the edge of the first skirt side of the beam cross section inwardly to form a plurality of crystal grains extending in the longitudinal direction of the beam cross section, 상기 공정 ⒞에 있어서, 빔 단면의 상기 제1 스커트 측이 이동방향의 전방이 되도록, 펄스 레이저 빔의 입사위치가 상기 박막 위를 상대적으로 이동하고,In the step (iii), the incidence position of the pulse laser beam is relatively moved on the thin film so that the first skirt side of the beam cross section is forward in the moving direction, 상기 공정 ⒟에서 조사되는 펄스 레이저 빔의, 상기 박막표면에 있어서의 펄스 에너지 밀도는, 전회(前回)까지의 조사로 상기 제1 스커트 측에 형성된 결정입자가 재(再)용융하지 않는 크기이고, 빔 단면의 상기 제1 스커트 측의 에지로부터 내측을 향하여, 어느 길이만큼 결정이 성장하여, 빔 단면의 길이방향으로 늘어서는 복수의 결정입자가 형성되는 것을 특징으로 하는 다결정막의 제조방법.The pulse energy density on the surface of the thin film of the pulse laser beam irradiated at the step (v) is such that the crystal grains formed on the side of the first skirt are not remelted by the previous irradiation. A method of manufacturing a polycrystalline film, characterized in that a plurality of crystal grains are formed extending from the edge of the first skirt side of the beam cross section inwardly by a certain length, and are arranged in the longitudinal direction of the beam cross section. 청구항 31에 있어서,The method according to claim 31, 상기 공정 ⒞에 있어서, 펄스 레이저 빔의 입사위치의 이동거리는, 상기 공정 ⒟에서 성장하는 결정입자가, 전회(前回)의 조사로 형성된 결정입자에 접하는 거리인 것을 특징으로 하는 다결정막의 제조방법.In the step (iv), the moving distance of the incident position of the pulse laser beam is a distance in which the crystal grains grown in the step (v) are in contact with the crystal grains formed by the previous irradiation. 청구항 28에 있어서,The method according to claim 28, 상기 박막이 실리콘으로 형성되어 있고, 이 박막에 입사시키는 펄스 레이저 빔의 파장이 340∼900㎚인 것을 특징으로 하는 다결정막의 제조방법.The thin film is formed of silicon, and the wavelength of the pulse laser beam incident on the thin film is 340 to 900 nm. ⒜ 표면 상에 아몰퍼스 재료(amorphous material)로 이루어지는 박막이 형성된 가공대상물을 준비하는 공정과,(B) preparing a workpiece formed with a thin film of amorphous material on a surface thereof; ⒝ 상기 박막의 표면에 있어서 일방향으로 긴 빔 단면을 가지고, 이 빔 단면의 단축(短軸)방향에 관한 광강도분포가, 중앙부가 크고, 에지에 가까워짐에 따라서 작아지는 형상을 가지는 분포 중, 적어도 한쪽의 제1 스커트의 부분이 마스크로 차광된 제1 형상인 펄스 레이저 빔을, 적어도 1샷 상기 박막에 입사시키는 공정과, At least one of the distributions having a beam cross section elongated in one direction on the surface of the thin film and having a shape in which the light intensity distribution in the short axis direction of the beam cross section has a large central portion and decreases as it approaches an edge; Injecting a pulsed laser beam having a first shape in which a portion of one of the first skirts is shielded by a mask to at least one shot of the thin film; ⒞ 펄스 레이저 빔의 입사위치가, 상기 박막의 표면 상에 있어서, 이 펄스 레이저 빔의 빔 단면의 장축방향과 교차하는 방향으로 이동하고, 또한 전회(前回)의 샷으로 조사된 영역과 부분적으로 겹치도록, 펄스 레이저 빔의 입사위치와 상기 가공대상물의 적어도 한쪽을 이동시키는 공정과, The incident position of the pulsed laser beam moves on the surface of the thin film in a direction intersecting with the long axis direction of the beam cross section of the pulsed laser beam, and partially overlaps with the area irradiated with the previous shot. Moving the incidence position of the pulsed laser beam and at least one of the object to be processed, ⒟ 광강도분포가 상기 제1 형상을 가지는 펄스 레이저 빔을, 상기 박막에, 적어도 1샷 입사시키는 공정과, (B) causing the light intensity distribution to inject at least one shot of the pulsed laser beam having the first shape into the thin film; ⒠ 상기 공정 ⒞와 공정 ⒟를 번갈아 반복하는 공정을 가지는 것을 특징으로 하는 다결정막의 제조방법.(B) a method of producing a polycrystalline film, characterized in that it has a step of alternately repeating step (v) and step (v). ⒜ 표면 상에 아몰퍼스 재료(amorphous material)로 이루어지는 박막이 형성된 가공대상물을 준비하는 공정과,(B) preparing a workpiece formed with a thin film of amorphous material on a surface thereof; ⒝ 상기 박막의 표면에 있어서 일방향으로 긴 빔 단면을 가지는 펄스 레이저 빔을 이 박막에 입사시키고, 이 박막을 용융시킨 후 고화시키고, 빔 입사영역의 장축방향으로 뻗는 에지와 중심선 사이의 영역 중, 이 에지 및 이 중심선으로부터 어느 거리만큼 떨어져서, 이 장축방향으로 뻗는 제1 띠 형상 영역 내에 결정입자를 발생시키고, 이 제1 띠 형상 영역에 접하여, 이 제1 띠 형상 영역보다도 외측의 일부의 영역에, 이 제1 띠 형상 영역 내에 형성되는 결정입자보다도 작은 결정입자가 랜덤하게 분포하는 랜덤분포영역을 형성하는 공정을 가지는 것을 특징으로 하는 다결정막의 제조방법.(F) a pulsed laser beam having a long beam cross section in one direction on the surface of the thin film is incident on the thin film, and the thin film is melted and solidified, and among the regions between the edge and the center line extending in the long axis direction of the beam incident region, Crystal particles are generated in the first strip-shaped region extending in the major axis direction at a certain distance away from the edge and the center line, and in contact with the first strip-shaped region, in a part of the region outside the first strip-shaped region, And a step of forming a random distribution region in which crystal grains smaller than the crystal grains formed in the first band-shaped region are randomly distributed.
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