JP2001044135A - ビームホモジェナイザーおよびレーザー照射装置およびレーザー照射方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 レーザーアニールによる縞形成を防止して、
基板全面に均一なレーザーアニールを施すことを課題と
する。 【解決手段】 エネルギー分布のエッジが垂直に近い形
状のレーザービームを用いて、レーザービームを走査す
る際に、垂直に近い形状のエッジを前にしてレーザービ
ームを走査することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本明細書で開示する発明は、
大面積にレーザービームを高い均質性で照射することが
できる技術に関する。またその応用方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ガラス等の絶縁基板上に形成され
た非晶質半導体膜や非単結晶半導体膜（単結晶でない、
多結晶、微結晶等の結晶性を有する半導体膜）に対し、
レーザーアニールを施して、結晶化させたり、結晶性を
向上させる技術が、広く研究されている。上記半導体膜
には、珪素膜がよく用いられる。ガラス基板は、従来よ
く使用されてきた石英基板と比較し、安価で加工性に富
んでおり、大面積基板を容易に作成できる利点を持って
いる。これが上記研究が行われる理由である。また、結
晶化に好んでレーザーが使用されるのは、ガラス基板の
融点が低いからである。レーザーは基板の温度をあまり
変えずに非単結晶膜にのみ高いエネルギーを与えること
ができる。

【０００３】レーザーアニールを施して形成された結晶
性珪素膜は、高い移動度を有するため、この結晶性珪素
膜を用いて薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を形成し、例え
ば、一枚のガラス基板上に、画素駆動用と駆動回路用の
ＴＦＴを作製する、モノリシック型の液晶電気光学装置
等に盛んに利用されている。該結晶性珪素膜は多くの結
晶粒からできているため、多結晶珪素膜、あるいは多結
晶半導体膜と呼ばれる。

【０００４】また、出力の大きい、エキシマレーザー等
のパルスレーザービームを、被照射面において、数ｃｍ
角の四角いスポットや、数百μｍ幅×数１０ｃｍの線状
となるように光学系にて加工し、レーザービームを走査
させて（レーザービームの照射位置を被照射面に対し相
対的に移動させて）、レーザーアニールを行う方法が、
量産性が良く、工業的に優れているため、好んで使用さ
れる。

【０００５】特に、線状レーザービームを用いると、前
後左右の走査が必要なスポット状のレーザービームを用
いた場合とは異なり、線状レーザーの線方向に直角な方
向だけの走査で被照射面全体にレーザー照射を行うこと
ができるため、高い量産性が得られる。線方向に直角な
方向に走査するのは、それが最も効率のよい走査方向で
あるからである。この高い量産性により、現在レーザー
アニールには線状レーザービームを使用することが主流
になりつつある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記線状に加工された
パルスレーザービームを走査させて、非単結晶半導体膜
に対してレーザーアニールを施すに際し、いくつかの問
題が生じている。その中でも特に深刻な問題の１つはレ
ーザーアニールが膜全面に一様に為されないことにあっ
た。線状レーザービームを使うと、ビームとビームの重
なりの部分で縞ができてしまう現象が目立ち、これらの
縞の一本一本で膜の半導体特性が著しく異なっていた。

【０００７】図１に示すのは、この縞の状態である。こ
の縞は、レーザーアニール後の珪素膜の表面を観察する
と光の反射加減によって現れる。

【０００８】図１の場合、波長が３０８ｎｍのＸeＣｌ
エキシマレーザーを紙面の左右方向に延長する線状のレ
ーザービームとし、これを紙面上から下方向に走査して
照射した場合のものである。

【０００９】図１に示すような縞状の模様が現れてしま
う珪素膜を用いて、アクティブマトリクス型の液晶ディ
スプレイを作製した場合、この縞が画面にそのまま出て
しまう不都合が生じた。

【００１０】この問題は、レーザーの照射対象である非
単結晶半導体膜の改良や、線状レーザーの走査ピッチ
（隣り合う線状レーザービームの間隔。）を細かくする
ことで、改善されつつあるがまだ不十分である。

【００１１】一般に線状レーザービームを形成する場
合、元が長方形状のビームを適当な光学系に通して線状
に加工する。前記長方形状のビームはアスペクト比が２
から５程度であるが、例えば、図２に示した光学系によ
り、アスペクト比１００以上の線状ビームに変形され
る。その際、エネルギーのビーム内分布も同時に均質化
されるように、上記光学系は設計されている。

【００１２】図２に示す装置は、レーザービーム発生装
置２０１からのレーザービーム（この状態では概略矩形
形状を有している）を２０２、２０３、２０４、２０
６、２０８で示す光学系を介して、線状ビームとして照
射する機能を有している。なお、２０５はスリット、２
０７はミラーである。

【００１３】２０２は、レーザービームを一方向に分割
する役割を果たす光学レンズであり、シリンドリカルレ
ンズ群（多シリンドリカルレンズとも称される）を用い
る。この分割された多数のビームは、シリンドリカルレ
ンズ２０６で重ね合わせ均一化される。

【００１４】この構成は、レーザービーム内の強度分布
を改善するために必要とされる。また、シリンドリカル
レンズ群２０３も上述したシリンドリカルレンズ群２０
２と同様に、レーザービームを他の方向に分割し、シリ
ンドリカルレンズ２０４、２０８によって、重ね合わせ
均一化される。

【００１５】即ち、シリンドリカルレンズ群２０２とシ
リンドリカルレンズ２０６の組み合わせは、線状レーザ
ービームの線方向における強度分布を改善する機能を有
し、シリンドリカルレンズ群２０３とシリンドリカルレ
ンズ２０４、２０８の組み合わせは、線状レーザービー
ムの幅方向における強度分布を改善する機能を有してい
る。

【００１６】ここで、幅方向に関して、シリンドリカル
レンズを２０４と２０８の２枚用いているのは、被照射
面における線状レーザービームの幅方向をより細くする
ためである。線状レーザービームの幅によっては、重ね
合わせるための光学系を１つにすることもあり、また３
つ以上とすることもある レーザービーム内のエネルギー分布を均質化する役割を
果たす光学系をビームホモジェナイザーと呼ぶ。図２に
示した光学系もビームホモジェナイザーの１つである。
エネルギー分布を一様化する方法は、元の長方形のレー
ザービームをシリンドリカルレンズ群２０２、２０３で
分割後、各々シリンドリカルレンズ２０６、２０４およ
び２０８で整形し重ね合わせて均質化するものである。

【００１７】本明細書で開示する発明は、図１に示すよ
うなレーザービームの照射による縞形成を改善し、膜全
面に均一なレーザーアニールを行うことを課題とする。

【００１８】なお、本明細書中でいうレンズとは、特別
の記載がないものに関しては球面レンズを指す。 〔発明に至る過程〕本発明人は、図２に示した光学系の
配置を変化させることにより、分割されたレーザービー
ムの照射面における重ねあわせの状態を調節し、線状レ
ーザービームのエネルギー分布を変化させた。

【００１９】そして、エネルギー分布を加工した線状レ
ーザービームにて、半導体膜のアニールを繰り返し行う
ことにより、上記の縞形成の原因が、線状レーザービー
ムの幅方向のエネルギー分布と密接に関係していること
を経験的に発見した。

【００２０】図３ａは、従来の線状レーザービームを用
いて、Ｘ₁ 〜Ｘ₁₀の範囲をレーザーアニールする際の被
照射面における幅方向のエネルギー分布を示すものであ
る。図３乃至図５において、表の縦軸はレーザービーム
のエネルギー強度を横軸はレーザービームの幅方向を示
す。

【００２１】図３ａに示すように、従来のエネルギー分
布３０１は、中心付近では均一で適当なエネルギーであ
るが、エッジ（エネルギー分布の端部特にＸ₁ 〜Ｘ₂ 、
Ｘ₉〜Ｘ₁₀を指す）の部分はガウス分布に類似した不均
一な形状を示している。ここで、適当なエネルギーと
は、被膜のレーザーアニールに必要なエネルギーであ
り、レーザーアニールの目的や被膜の膜質等によって設
定される。

【００２２】この不均一な領域とは、均一で適当なエネ
ルギーを最大エネルギーとしたときに、最大エネルギー
の９０％〜５％の領域（ボケ領域）であり、従来のエネ
ルギー分布では１００μｍ以上存在していた。

【００２３】そして、このエネルギー分布が不均一なエ
ッジの部分によって、縞模様が形成されることを見出し
た。

【００２４】線状レーザービームを走査する際に、次の
レーザービームは図３ｂの３０２に示すように、幅方向
にレーザービーム幅の１／１０〜１／２０、例えば１／
１０程ずらした位置Ｘ₂ 〜Ｘ₁₁に照射される。この走査
幅を１／１０より大きくすると特に縞が目立った。この
過程を繰り返していくことにより、被照射面はおよそ１
０〜２０回のレーザービームの照射を受けレーザーアニ
ールされる。

【００２５】ここで、図３ａのＸ₉ 〜Ｘ₁₀の部分に示す
ように、最初に不均一なエネルギー分布のレーザービー
ムを照射された部分は、後に均一で適当なエネルギーの
レーザービームが照射されても、やはり不均一にレーザ
ーアニールされる。

【００２６】本発明人は、更に実験を繰り返すことによ
り、最初の数回（レーザーのエネルギーによっても変化
するが５回程度）のレーザー照射によってレーザーアニ
ールの効果がほぼ決定されることを見出した。

【００２７】つまり、最初に均一で適当なエネルギーの
レーザー照射を同じ場所に数回照射することによって、
均一なレーザーアニールが為される。その後、該場所に
適当なエネルギー以下の不均一なエネルギー分布のレー
ザー照射をしても影響を受けにくかった。

【００２８】また、前段の法則は、エキシマーレーザー
等のパルスレーザーだけでなく、Ａｒレーザー、ＹＡＧ
レーザー等の連続レーザーにおいても成り立つ。

【００２９】

【課題を解決するための手段】本発明は、レーザービー
ムを走査する際に、被照射面における該ビームのエネル
ギー分布が垂直に近いエッジを前にして走査することを
特徴とする。

【００３０】すなわち、図４ａに示すように、被照射面
における幅方向のエネルギー分布４０１の一方のエッジ
Ｘ₁₀が垂直に近い形状であるレーザービームを、より好
ましくは、図５ａに示すように、被照射面における幅方
向のエネルギー分布５０１の両方のエッジＸ₁ 、Ｘ₁₀が
垂直に近い形状であるレーザービームを用いる。

【００３１】本明細書では、エネルギー分布のボケ領域
が１００μｍ未満の時に、そのエッジは垂直に近い形状
とみなす。ボケ領域は、５０μｍ以下が好ましい。そし
て、図４ａに示すエネルギー分布を有する線状レーザー
ビームを用いた場合であれば、図４ｂの４０２で示すよ
うに、次のレーザービームを必ず前のレーザー照射に対
して紙面右側に走査する。この場合、被照射面を移動す
る構成のレーザー照射装置を用いるときは、被照射面は
紙面左側に向かって移動することになる。

【００３２】一方、図５ａに示すエネルギー分布を有す
る線状レーザービームを用いた場合は、両側のエッジが
垂直に近い形状を有しているので、次のレーザービーム
は紙面左右どちらに走査してもよい。例えば、次のレー
ザービームを図５ｂの５０２または図５ｃの５０３で示
す位置に照射する。

【００３３】図５に示すエネルギー分布のレーザービー
ムを用いると、膜全面に常に均一で適当なエネルギーの
レーザービームが照射されるため、良好で均一なレーザ
ーアニールを行うことができる。

【００３４】また、図４に示すように、一方のエッジ
（図４ａではＸ₁₀側）が垂直に近い形状で、他方（図４
ａではＸ₁ 〜Ｘ₂ ）が不均一なエネルギー分布のレーザ
ービームをエッジが垂直な方向（紙面右方向）に向かっ
て走査することにより、図４のＸ₉ 〜Ｘ₁₀において、ま
ず図４ａに示すように均一で適当なエネルギーのレーザ
ービームが照射される。

【００３５】そして、次の図４ｂに示すレーザービーム
照射においても同じく均一で適当なエネルギーのレーザ
ービームが照射される。このようにレーザービーム照射
を走査すると、Ｘ₉ 〜Ｘ₁₀には、均一で適当なエネルギ
ーのレーザービームが次々と７〜８回照射されるため、
良好で均一なレーザーアニールが行われる。

【００３６】ここで、走査を続けていくと、図４のＸ₉
〜Ｘ₁₀の部分にも不均一なエネルギー分布（図４ａのＸ
₁ 〜Ｘ₂ に示す部分) のレーザービームが照射される
が、不均一なエネルギー分布のエネルギーは適当なエネ
ルギーより小さいため、最初の７〜８回の均一で適当な
エネルギーのレーザービーム照射による良好で均一なレ
ーザーアニールが保たれる。

【００３７】つまり、エネルギー分布が垂直に近い形状
のエッジを前にしてレーザービームを走査することによ
り、膜全面に良好で均一なレーザーアニールを施すこと
ができる。

【００３８】図４ａでは、最初のレーザービームにより
エネルギー分布が不均一な領域（Ｘ ₁ 〜Ｘ₂ の領域）が
存在するが、線状レーザービームを走査する際には、基
板の端部の一方から他の一方に走査するため、最初にレ
ーザービームを照射した基板の端部の一方だけにこの不
均一な部分が形成される。基板の端部は通常半導体素子
には利用しないため特に問題とはならない。

【００３９】

【発明の実施の形態】従来のレーザービームにおいて、
幅方向のエネルギー分布のエッジが不均一となる理由
は、図２のシリンドリカルレンズ群２０３とシリンドリ
カルレンズ２０４、２０８の収差、特に球面収差による
ものである。

【００４０】球面収差により、レンズの入射瞳の高さに
応じて透過・結像する光線の焦点距離が異なってしま
う。図６に球面収差を説明した概略図を示す。図６は、
紙面上方からレンズ６０１に、０〜４までの入射瞳の異
なる平行レーザービームを入射した際の焦点距離の誤差
を示す。

【００４１】図６に示すように、球面収差はレンズ曲面
の端部側、つまり数字の大きいレーザービームにおいて
焦点距離の誤差が大きくなり、大きな収差を受けてい
る。そして、中心付近の数字の小さいレーザービームで
は誤差は小さく、収差をほとんど受けない。

【００４２】また、シリンドリカルレンズに関しても、
断面の形状は図６に示す形状と同じであるため、同様の
球面収差が生じている。

【００４３】図７に、線状レーザービームの幅方向に関
するビームホモジェナイザーだけを抜き出した概略図を
示す。ここで、シリンドリカルレンズ群７０３は、レー
ザービームを幅方向に関して分割する役割であり、シリ
ンドリカルレンズ７０４および７０８は、分割されたレ
ーザービームを重ね合わせ均一化する役割である。

【００４４】従って、入射したレーザービームは、まず
シリンドリカルレンズ群７０３による球面収差をうけ、
更にシリンドリカルレンズ７０４による収差、７０８に
よる収差をうける。

【００４５】レーザービームを図５に示す形状のエネル
ギー分布に加工するには、理想的には、シリンドリカル
レンズ群７０３、シリンドリカルレンズ７０４およびシ
リンドリカルレンズ７０８の収差を無くせばよい。

【００４６】収差を減らす手段として、以下の２つの方
法がある。 １、複数枚のレンズからなる組合せレンズを用いる ２、非球面レンズを用いる 図８に組合せレンズの一例を示す。図８ａは、凸メニス
カスシリンドリカルレンズと平凸シリンドリカルレンズ
とを組合せたレンズである。図８ｂ乃至ｄは、組合せレ
ンズの中でも対称型レンズと呼ばれ、より収差を減らす
ことが可能である。

【００４７】図８ｂは、凸、凹、凸の構成からなるトリ
プレットタイプの対称型レンズである。図８ｃは、トリ
プレットタイプの後群一枚を接合レンズとしたもので、
テッサータイプの対称型レンズである。図８ｄは、ガウ
スタイプの対称型レンズであり、図８中で最も収差を減
らすことが可能である。

【００４８】図８ａ乃至ｄは、シリンドリカルレンズの
断面で示しているが、シリンドリカルレンズ群に応用す
るには、シリンドリカルレンズ群の夫々のシリンドリカ
ルレンズを組合せレンズとすればよい。

【００４９】図８ｅは、図８ａに示す凸メニスカスシリ
ンドリカルレンズと平凸シリンドリカルレンズとの組合
せレンズを各シリンドリカルレンズに利用した組合せシ
リンドリカルレンズ群の一例である。

【００５０】いずれかのレンズ一つに組合せレンズ或い
は非球面レンズを用いるだけでも、従来のエネルギー分
布に比べエッジの不均一は改善される。特にシリンドリ
カルレンズ７０８は、入射瞳に対して焦点距離が短いた
め収差が大きく、組合せレンズ或いは非球面レンズを用
いると不均一の改善に著しい効果があった。

【００５１】勿論、全てのレンズを組合せレンズ或いは
非球面レンズとすると、エッジがより垂直に近くなる。

【００５２】しかしながら、シリンドリカルレンズ群７
０３に組合せレンズを用いるには、シリンドリカルレン
ズ群７０３は大変小さく、通常エキシマーレーザーのレ
ーザー照射装置では、各シリンドリカルレンズのレンズ
幅は数ｍｍ程度である。そのため、組合せるレンズも小
さくなるため、組合せるレンズを精度よく研磨すること
は非常に難しく、コストも数倍になる。

【００５３】また、シリンドリカルレンズ群７０３に非
球面レンズを用いるには、上述したようにシリンドリカ
ルレンズ群７０３が大変小さいため、加工が困難であり
全てのシリンドリカルレンズを精度よく研磨することは
非常に難しかった。

【００５４】更に、大出力のエキシマーレーザーを用い
る場合では、レーザービームのエネルギーが大きいた
め、レンズに高融点の材料（例えば石英等）を使用する
必要がある。硬度の高い石英を各シリンドリカルレンズ
を均一に精度よく加工することはさらに困難であり、且
つコストもさらに高くなり産業的ではなかった。

【００５５】図４に示すエネルギー分布のレーザービー
ムを形成する方法として、図９にその光学系を示す。図
９は、線状レーザービームの幅方向に関するビームホモ
ジェナイザーだけを抜き出した概略図である。

【００５６】ここで、本明細書中で用いる用語を以下の
ように定義する。シリンドリカルレンズにおいて、入射
光が屈折することなく透過される光路を基本線と呼び、
該基本線の全てを含む平面を基本面と呼ぶ。

【００５７】図９において、レーザービームを幅方向に
分割する役割を果たす光学レンズ９０３は、シリンドリ
カルレンズ群の各シリンドリカルレンズを基本面で切断
したレンズ（半シリンドリカルレンズと称する）から構
成されている。そして、半シリンドリカルレンズを同一
の向きに数段並べた構成である。この構成を半シリンド
リカルレンズ群と称する。

【００５８】光学レンズ９０３をこのような構成とする
ことにより、図９の太線で示す光路を経て基板９０９の
エッジ９１０に照射されるレーザービームは、光学レン
ズ９０３において基本線を経ているため光学レンズ９０
３の収差をほとんど受けることがない。

【００５９】そのため、基板９０９の被照射面における
エネルギー分布のエッジ９１０では、ボケ領域が約２５
μｍと垂直に近いレーザービームを得ることができる。

【００６０】図９の他方のエッジ９１１のエネルギー分
布は、光学レンズ９０３において、大きな収差を受けて
いるため不均一なエッジとなっている。

【００６１】図１０に光学レンズ９０３の一例を示す。
図１０ａは、平凸シリンドリカルレンズを基本面にて切
断した半シリンドリカルレンズから構成される。図１０
ｂは、平凹シリンドリカルレンズを基本面にて切断した
半シリンドリカルレンズから構成される。

【００６２】図１０ｃは、凸メニスカスシリンドリカル
レンズを基本線にて切断した半シリンドリカルレンズを
同一の向きに並べた構成である。また、図１０ｄは、両
凸シリンドリカルレンズ、図１０ｅは、両凹シリンドリ
カルレンズの半シリンドリカルレンズを用いている。

【００６３】図１０で示す半シリンドリカルレンズ群
は、５つの半シリンドリカルレンズから構成されるが、
半シリンドリカルレンズの数は少なくとも２つ以上あれ
ば良い。各半シリンドリカルレンズの大きさ、入射レー
ザービームの大きさによって最適なレンズの数は異なる
が、半シリンドリカルレンズを４つ以上とすればレーザ
ービームが分割されエネルギー分布は十分均一となる。

【００６４】また、最も好ましい構成としては、光学レ
ンズ９０３にて分割されたレーザービームを重ねあわせ
均一化する光学系９０４、９０８に、組合せレンズ或い
は非球面レンズを用いて収差を減らすと、エッジ９１０
におけるボケ領域を２５μｍ以下にした、更に垂直に近
い形状のレーザービームを得ることができる。

【００６５】ただし、装置の大きさやコスト等の問題か
ら、入射瞳に対して焦点距離が短い光学系９０８のみ組
合せレンズ或いは非球面レンズを用いて収差を減らした
構成でも十分効果はあり好ましい。

【００６６】幅方向のビームホモジェナイザーに、以上
のような収差を減らした光学系を用いた線状レーザー照
射装置を図１１に示す。図１１において、レーザービー
ム発生装置１１０１から照射されたレーザービームは、
光学系１１０３、１１０８により線状に加工される。反
射ミラー１１０７は、レーザービームの向きを被処理基
板１１０９の方向へと反射する。反射ミラー１１０７は
必ずしも必要ではないが、レーザー照射装置をコンパク
トにするため設けた。

【００６７】そして、被処理基板１１０９を保持した照
射ステージ１１０５は、線状レーザービームの幅方向に
関して移動することができる。図１１で示すレーザー照
射装置では、照射ステージが移動する構造であるが、線
状レーザービームが移動する構造も可能である。

【００６８】しかしながら、線状レーザービームを移動
させるとエネルギー分布が変化しやすくなり、不均一な
レーザーアニールとなる虞がある。従って、照射ステー
ジを移動させる方が好ましい。

【００６９】線状レーザービームの走査方向は、エッジ
の一方のみが垂直なレーザービームを用いる場合は、図
４ｂに示すように垂直なエッジを前とする方向だけに限
定される。

【００７０】光学系１１０３は、レーザービームを線方
向に加工する光学系と、幅方向に分割する光学系とを含
む。また、光学系１１０８は、幅方向に分割されたレー
ザービームを同一面で重ねあわせる役割を果たす。

【００７１】また、レーザー発生装置１１０１から射出
するレーザービームの方向が、レーザー照射装置の調節
のたびに微妙に変化するため、直接レーザービームを光
学系１１０３にまっすぐに、すなわち基本面に平行な光
線として入射することが難しかった。

【００７２】そのため、図１１の反射ミラー１１０２を
レーザー発生装置の射出口に配置して、反射ミラー１１
０２の角度を調節することによりレーザービームの方向
を微調節した。その結果、光学系１１０３にレーザービ
ームをまっすぐに入射することができた。

【００７３】反射ミラー１１０２を設けずに、レーザー
発生装置１１０１の共振ミラーを微調節することによ
り、レーザービームの射出方向を調節することは可能で
あるが、この作業は煩雑であり実用的ではなかった。

【００７４】以上に、少なくとも一方のエッジが垂直な
エネルギー分布のレーザービームに加工するビームホモ
ジェナイザーと、該ビームホモジェナイザーを用いたレ
ーザー照射装置を示した。

【００７５】更に、上記のビームホモジェナイザーは、
線状だけではなくアスペクト比が１００以下の長方形ま
たは正方形にレーザービームを加工する際にも応用する
ことができる。そして、線状ではなく長方形または正方
形にレーザービームを加工する際に、縦方向および横方
向の両方に上記のビームホモジェナイザーを利用するこ
とにより、少なくとも隣り合う２辺のエッジが垂直に近
い形状であるエネルギー分布のレーザービームを得るこ
とも可能である。

【００７６】長方形または正方形のレーザービームを用
いて被照射面を走査する場合において、線状レーザービ
ームの走査方法と同様に、垂直なエッジを前に走査をす
ればよい。

【００７７】この場合、長方形または正方形のレーザー
ビームの長辺方向の長さが、基板の短辺の長さよりも長
ければ線状レーザービームと同様に一方向に走査するだ
けでレーザーアニールはすむ。

【００７８】しかし、長方形または正方形のレーザービ
ームの長辺方向の長さが、基板の短辺の長さよりも短い
場合は、長方形または正方形のレーザービームを二方向
に走査する必要があるため、均一にレーザーアニールす
るには、少なくとも隣り合う２辺のエッジが垂直なエネ
ルギー分布のレーザービームを用いる必要がある。

【００７９】従来のレーザービームの走査幅は、縞を目
立たなくするため、レーザービーム幅の１／１０〜１／
２０であったが、本発明のようなエッジが垂直に近い形
状のレーザービームを用いることにより、走査幅を大き
くすることができた。

【００８０】つまり、図４に示すエネルギー分布を有す
るレーザービームを用いる場合であれば、不均一なエッ
ジが前のレーザービームに重なる程度まで走査幅を大き
くできる。但し、走査幅を１／５以上としたときは、一
つの被照射面につきレーザービームを複数回ショット
し、次のレーザービーム照射位置に移動する。

【００８１】一方、図５に示すエネルギー分布を有する
レーザービームを用いる場合であれば、理想的にはレー
ザービーム幅まで走査幅を大きくできる。この場合は、
一つの被照射面に対して５〜２０回レーザービームをシ
ョットし、次のレーザービーム照射位置に移動する。

【００８２】このため、レーザーアニール工程のスルー
プットを大きく改善することが可能となった。特にアス
ペクト比の小さい長方形または正方形の形状のレーザー
ビームを用いると格段の効果が得られる。

【００８３】以下の実施例に、上記のレーザー照射装置
を用いたレーザーアニールを具体例を挙げて述べる。

【００８４】なお、実施例では、珪素膜のレーザーアニ
ールについて記載するが、本発明のレーザーアニールは
珪素膜に限定されるものではない。

【００８５】

【実施例】〔実施例１〕まず、レーザー照射される膜の
作製方法を示す。レーザー照射される膜は、本明細書中
で３種類である。いずれの膜に対しても、本発明は効果
的である。まず、３種類いずれの膜も、基板として、１
２７ｍｍ角のコーニング１７３７ガラス基板上に、下地
膜としての酸化珪素膜を２００ｎｍの厚さに、その上に
非晶質珪素膜を５０ｎｍの厚さに共にプラズマＣＶＤ法
にて成膜する。この膜を今後、出発膜と呼ぶ。 （膜Ａの作製手順）出発膜を、４５０℃の熱浴に１時間
さらす。本工程は非晶質珪素膜中の水素濃度を減らすた
めの工程である。膜中の水素が多すぎると膜がレーザー
エネルギーに対して耐えきれないので本工程が必要とさ
れる。

【００８６】膜内の水素の密度は１０²⁰atoms/cm³ オー
ダーが適当であある。この膜を非単結晶珪素膜Ａと呼
ぶ。 （膜Ｂの作製手順）１０ｐｐｍの酢酸ニッケル水溶液
が、スピンコート法により、出発膜上に塗布され、酢酸
ニッケル層が形成される。酢酸ニッケル水溶液には、界
面活性剤を添加するとより好ましい。酢酸ニッケル層
は、極めて薄いので、膜状となっているとは限らない
が、以後の工程において問題はない。

【００８７】次に、上記のようにして各膜が積層された
基板に、６００℃で４時間の熱アニールを施す。する
と、非晶質珪素膜が結晶化し、非単結晶珪素膜である結
晶性珪素膜Ｂが形成される。

【００８８】このとき、触媒元素であるニッケルが結晶
成長の核の役割を果たし、結晶化が促進される。６００
℃、４時間という低温、短時間で結晶化を行うことがで
きるのは、ニッケルの機能による。詳細については、特
開平６−２４４１０４号に記載されている。

【００８９】触媒元素の濃度は、１×１０¹⁵〜１０¹⁹原
子／ｃｍ³ であると好ましい。１×１０¹⁹原子／ｃｍ³
以上の高濃度では、結晶性珪素膜に金属的性質が現れ、
半導体としての特性が消滅する。本実施例において、結
晶性珪素膜中の触媒元素の濃度は、膜中における最小値
で、１×１０¹⁷〜５×１０¹⁸原子／ｃｍ³ である。これ
らの値は、２次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）により分
析、測定したものである。 （膜Ｃの作製手順）出発膜の上からさらに酸化珪素膜を
７００Åの厚さに成膜する。成膜方法はプラズマＣＶＤ
法を用いる。

【００９０】次に該酸化珪素膜の一部をフォトリソパタ
ーニング工程によって完全に開孔する。

【００９１】さらに、該開孔部に薄い酸化膜を形成する
ために酸素雰囲気中でUV光を５分間照射する。この薄い
酸化膜は、後に導入するニッケル水溶液に対する上記開
孔部の濡れ性改善のために形成されるものである。

【００９２】次に１００ｐｐｍの酢酸ニッケル水溶液
が、スピンコート法により、該膜上に塗布され、酢酸ニ
ッケルが上記開孔部分に入る。酢酸ニッケル水溶液に
は、界面活性剤を添加するとより好ましい。

【００９３】次に、６００℃で８時間の熱アニールが施
され、ニッケル導入部分から横方向に結晶が成長してゆ
く。このとき、ニッケルが果たす役割は膜Ｂと同様のも
のである。今回の条件では横成長量として４０μｍ程度
が得られる。このようにして非晶質珪素膜が結晶化し、
非単結晶珪素膜である結晶性珪素膜Ｃが形成される。そ
の後、結晶性珪素膜上の酸化珪素膜をバッファーフッ酸
を用い剥離除去する。

【００９４】このようにして得られる非単結晶珪素膜
Ａ、Ｂ、Ｃに、エキシマレーザーを用いたレーザーアニ
ールを行う。

【００９５】図１１に、本実施例におけるレーザー照射
装置を示す。図１１は、レーザー照射装置の概観であ
る。

【００９６】図１１において、レーザー照射装置は、レ
ーザービーム発生装置１１０１から照射され、反射ミラ
ー１１０２によりレーザーの進行方向を調整後、光学系
１１０３、１１０８により、断面形状が線状に加工され
る。反射ミラー１１０７は、パルスレーザービームを反
射して、被処理基板１１０９にレーザービームを照射す
る。反射ミラー１１０２の間には、レーザービームの広
がり角を抑え、かつ、ビームの大きさを調整できるビー
ムエキスパンダーを挿入してもよい。

【００９７】そして、被処理基板１１０９を保持してい
る照射ステージ１１０５は、線状レーザービームの幅方
向に移動することができる。

【００９８】本実施例における光学系１１０３、反射ミ
ラー１１０７、およびシリンドリカルレンズ１１０８は
図１２に示す構造である。

【００９９】図１２において、入射したレーザービーム
は、シリンドリカルレンズ群１２０２により線方向に分
割され、図８ｅで示す組合せシリンドリカルレンズ群１
２０３により幅方向に分割される。

【０１００】本実施例では、幅方向にレーザービームを
分割する光学レンズとして、図８ｅに示す構造を用いた
が、図８ｂ乃至ｄを組合せシリンドリカルレンズ群とし
た構成でも、非球面に加工して収差をほとんど無くした
シリンドリカルレンズ群を用いてもよい。

【０１０１】そして、トリプレットタイプの対称型レン
ズからなる光学レンズ１２０４により分割されたレーザ
ービームを重ね合わせ均一化し、スリット１２０５、シ
リンドリカルレンズ１２０６を経て、テッサータイプの
対称型レンズからなる光学レンズ１２０８によりレーザ
ービームを幅方向に関して被処理基板１２０９に重ね合
わせる。

【０１０２】本実施例では、光学レンズ１２０４、１２
０８に対称型レンズを用いたが、他の組合せレンズを用
いても、非球面レンズとして収差をほとんどなくした構
成としてもよい。

【０１０３】また、スリット１２０５は、必ずしも必要
ではなく、線状レーザービームの幅を細く調節するとき
に用いた。

【０１０４】このような装置を用いて以下のようなレー
ザービームの加工を行った。

【０１０５】レーザービーム発生装置１１０１は、ここ
では、ＸｅＣｌエキシマレーザー（波長３０８ｎｍ）を
発振するものを用いる。他に、ＫｒＦエキシマレーザー
（波長２４８ｎｍ）、ＡｒＦ（波長１９３ｎｍ）、Ｋｒ
Ｃｌ（波長２２２ｎｍ）等を用いてもよい。

【０１０６】レーザー発生装置から射出されたレーザー
ビームの幅方向の長さはおよそ１６ｍｍ程度であった。
該レーザービームを幅方向に分割する光学レンズに入射
させる。

【０１０７】幅方向に分割する光学レンズは、各レンズ
の幅が２ｍｍの合成石英からなるシリンドリカルレンズ
を７段並列に並べたシリンドリカルレンズ群に、同じく
２ｍｍ幅の合成石英からなり、凸凸面を有するシリンド
リカルレンズを７段並列に並べたシリンドリカルレンズ
群を組合せた構成１２０３を本実施例では用いた。図１
２中では、光学レンズが４段しか記載していないが、こ
れは図を簡略化したためである。

【０１０８】上記のように光学レンズ１２０３は、入射
するレーザービームの幅１６ｍｍよりも小さい１４ｍｍ
の幅しかなく、入射したレーザービームの端部は使用し
ていない。

【０１０９】入射したレーザービームの端部は不均一な
エネルギーを有しており、均一性を高めるためにレーザ
ービームの端部は使用しない方が好ましい。

【０１１０】こうして幅方向に分割されたレーザービー
ムは、光学レンズ１２０４および光学レンズ１２０８を
経て、基板上に幅３００〜１０００μｍの幅に加工され
る。レーザービームの幅は、光学レンズ１２０４と１２
０８の間の距離を調節することで変えることができる。

【０１１１】こうして加工された線状レーザービーム
は、幅方向に関して、レンズの収差をほとんど受けない
ためエネルギー分布のエッジが垂直な図５に示すような
レーザービームとなる。

【０１１２】次に、図１３に示す装置の説明をする。ロ
ード／アンロード室１３０５に、被処理基板１１０９が
多数枚、例えば２０枚収納されたカセット１３０３が配
置される。ロボットアーム１３０４により、カセット１
３０３から一枚の基板がアライメント室１３０２に移動
される。

【０１１３】アライメント室１３０２には、被処理基板
１１０９とロボットアーム１３０４との位置関係を修正
するための、アライメント機構が配置されている。アラ
イメント室１３０２は、ロード／アンロード室１３０５
と接続されている。

【０１１４】基板は、ロボットアーム１３０４によって
基板搬送室１３０１に運ばれ、さらにロボットアーム１
３０４によって、レーザー照射室１３０６に移送され
る。

【０１１５】図１１において、被処理基板１１０９上に
照射される線状レーザービームは、幅０．４ｍｍ×長さ
１３５ｍｍである。

【０１１６】被照射面におけるレーザービームのエネル
ギー密度は、１００ｍＪ／ｃｍ² 〜５００ｍＪ／ｃｍ²
の範囲で、例えば３５０ｍＪ／ｃｍ² とする。照射ステ
ージ１１０５を１．２ｍｍ／ｓで一方向に移動させなが
ら行うことで、線状レーザービームを走査させる。

【０１１７】レーザーの発振周波数は３０Ｈｚとし、被
照射物の一点に注目すると、１０ショットのレーザービ
ームが照射される。前記ショット数は５ショットから５
０ショットの範囲で適当に選ぶ。

【０１１８】レーザー照射終了後、被処理基板１１０９
はロボットアーム１３０４によって基板搬送室１３０１
に引き戻される。

【０１１９】そして、被処理基板１１０９は、ロボット
アーム１３０４によって、ロード／アンロード室１３０
５に移送され、カセット１３０３に収納される。

【０１２０】こうして、レーザーアニール工程が終了す
る。このようにして、上記工程を繰り返すことにより、
多数の基板に対して、連続的に一枚づつ処理できる。

【０１２１】本実施例は線状レーザーを用いたが、線状
から正方形状にいたるまでいずれのビーム形状を本発明
に使用しても本発明が特徴とする効果がある。

【０１２２】このレーザー照射装置を用いて、非単結晶
珪素膜Ａ、Ｂ、Ｃをレーザーアニールした結果、非単結
晶珪素膜Ａは、基板全面に均一なレーザー結晶化された
多結晶珪素膜を得ることができた。

【０１２３】また、非単結晶珪素膜Ｂ、Ｃは、基板全面
の珪素膜の結晶性がさらに促進され、高い移動度を有す
る多結晶珪素膜を得ることができた。

【０１２４】本実施例では、光学レンズ１２０４、１２
０８に対称型レンズを用いたが、他の組合せレンズを用
いても、非球面レンズとして収差をほとんどなくした構
成としてもよい。

【０１２５】本実施例では、光学レンズ１２０４および
１２０８に組合せレンズを用いて、収差を減らしたが、
光学レンズ１２０８のみを組合せレンズとし、光学レン
ズ１２０４にはシリンドリカルレンズ単体としても縞形
成を緩和することが可能であった。

【０１２６】上記レーザーアニールされた珪素膜を活性
層とするＴＦＴを作製すると、Ｎチャネル型、Ｐチャネ
ル型、いずれも作製できる。

【０１２７】また、Ｎチャネル型とＰチャネル型とを組
み合わせた構造も得ることが可能である。また、多数の
ＴＦＴを集積化して電子回路を構成することもできる。
上記非単結晶珪素膜Ａ、Ｂ、Ｃは、平坦なガラス基板に
設けられているが、非単結晶珪素膜Ａ、Ｂ、Ｃの被形成
面が配線などにより凹凸形状であっても本レーザーアニ
ールは有効である。

【０１２８】本発明の光学系を介してレーザーアニール
された半導体膜を利用して、ＴＦＴで構成される液晶デ
ィスプレイを作製した場合、個々のＴＦＴ特性のバラツ
キの少ない高画質なものが得られる。

【０１２９】以上のことは、他の実施例で示した光学系
を介してレーザーアニールされた半導体膜についてもい
える。

【０１３０】〔実施例２〕本実施例は、実施例１の光学
系を変えて、エネルギー分布の一方のエッジが垂直に近
いレーザービームを用いてレーザーアニールを行う。

【０１３１】実施例１と同様に非単結晶珪素膜Ａ、Ｂ、
Ｃを用意し、エキシマーレーザーを用いたレーザーアニ
ールを行う。

【０１３２】本実施例で使用するレーザー処理装置を図
１１に示す。図１１において、光学系１１０３を除い
て、他の構成は実施例１に準ずる。

【０１３３】本実施例における光学系１１０３、反射ミ
ラー１１０７、およびシリンドリカルレンズ１１０８は
図１４に示す構造である。

【０１３４】図１４において、シリンドリカルレンズ群
１２０２によりレーザービームを線方向に分割し、図１
０ａで示す半シリンドリカルレンズ群１４０３により幅
方向に分割する。

【０１３５】半シリンドリカルレンズ群１４０３は、レ
ンズ幅が２ｍｍの合成石英からなる半シリンドリカルレ
ンズを７段並列に並べた構成とした。図１４中では、半
シリンドリカルレンズが４段しか記載していないが、こ
れは図を簡略化したためである。

【０１３６】本実施例では、幅方向に分割する光学レン
ズとして、図１０ａに示す半シリンドリカルレンズ群を
用いたが、図１０ｂ乃至ｅに示すように他の構成の半シ
リンドリカルレンズ群を用いてもよい。

【０１３７】本実施例において、入射レーザービーム
は、半シリンドリカルレンズ群１４０３の基本面と平行
なレーザービームとした方がより効果がある。そのた
め、図１１の反射ミラー１１０２によって、レーザービ
ームの方向を微調節する。

【０１３８】そして、トリプレットタイプの対称型レン
ズからなる光学レンズ１２０４、スリット１２０５、シ
リンドリカルレンズ１２０６、テッサータイプの対称型
レンズからなる光学レンズ１２０８によりレーザービー
ムを線状に加工する。

【０１３９】こうして線状に加工されたレーザービーム
は被処理基板１２０９に照射される。被処理基板のレー
ザービーム照射部において、エッジ１４１０は、半シリ
ンドリカルレンズ群１４０３の基本面を経てエネルギー
分布を均一化しているため、垂直に近いエネルギー分布
を有している。

【０１４０】一方、エッジ１４１１においては、収差の
影響を大きく受けているため、不均一なエネルギー分布
である。

【０１４１】このように、一方のエッジ１４１０のみが
垂直に近いエネルギー分布の線状レーザービームを走査
する場合は、被処理基板を図１４の矢印で示す方向に移
動させ、エッジ１４１０を前とする向きに走査をする。

【０１４２】このレーザー照射装置を用いて非単結晶珪
素膜Ａ、Ｂ、Ｃをレーザーアニールする。レーザー照射
条件は実施例１と同じ条件にて行った。その結果、非単
結晶珪素膜Ａは、基板全面をほぼ均一にレーザー結晶化
された多結晶珪素膜を得ることができた。

【０１４３】また、非単結晶珪素膜Ｂ、Ｃは、基板全面
の珪素膜の結晶性がさらに促進され、高い移動度を有す
る多結晶珪素膜を得ることができた。

【０１４４】本実施例では、光学レンズ１２０４、１２
０８に対称型レンズを用いたが、他の組合せレンズを用
いても、非球面レンズとして収差をほとんどなくした構
成としてもよい。

【０１４５】また、光学レンズ１２０４および１２０８
に組合せレンズを用いて、収差を減らしたが、光学レン
ズ１２０８のみを組合せレンズとし、光学レンズ１２０
４にはシリンドリカルレンズ単体としても縞形成を緩和
することが可能であった。

【０１４６】〔実施例３〕本実施例では、正方形に加工
したレーザービームを用いて、非単結晶珪素膜Ａ、Ｂ、
Ｃをレーザーアニールする。

【０１４７】正方形に加工するための光学系を図１５に
示す。本実施例では、入射レーザービームの向きは、半
シリンドリカルレンズ群１５０２および１５０３の基本
面と平行であることが好ましい。

【０１４８】入射レーザービームは、半シリンドリカル
レンズ群１５０２によってＸ軸方向に分割され、半シリ
ンドリカルレンズ群１５０３によってＹ軸方向（Ｘ軸方
向とＹ軸方向は線状レーザービームで言う線方向と幅方
向に対応している）に分割される。

【０１４９】そして、分割されたレーザービームは、ト
リプレットタイプの対称型レンズからなる光学レンズ１
５０６によってＸ軸方向に関して重ね合わされ、同じく
トリプレットタイプの対称型レンズからなる光学レンズ
１５０４によってＹ軸方向に関して重ね合わされる。

【０１５０】このため、図１５上面図の太線で示す光路
を経てエッジ１５１０に照射されるレーザービームは、
半シリンドリカルレンズ群１５０２において基本線を経
ているため収差をほとんど受けることがない。同様に断
面図の太線で示す光路を経てエッジ１５１２に照射され
るレーザービームは、半シリンドリカルレンズ群１５０
３において基本線を経ているため収差をほとんど受ける
ことがない。

【０１５１】一方、エッジ１５１１および１５１３に照
射されるレーザービームは、半シリンドリカルレンズ群
１５０２，１５０３において、大きな収差を受けている
ため不均一なエネルギー分布を有する。

【０１５２】図１５においては、光学レンズ１５０４、
１５０６に組合せレンズを用いたが、非球面レンズを用
いて収差を減らしてもよい。また、光学レンズ１５０
４、１５０６をシリンドリカルレンズ単体としても従来
に比べエッジは垂直に近い形状のエネルギー分布を得ら
れる。

【０１５３】本実施例で使用するレーザー処理装置は、
照射ステージがＸ軸方向およびＹ軸方向の２方向に移動
する手段を有している。

【０１５４】以上の光学系を用いて、レーザービームを
被処理基板で１０×１０ｍｍの正方形に加工し、図１６
に示す走査方法でレーザーアニールを行う。

【０１５５】図１６ａで被処理基板１６０９に対して、
正方形のレーザービームを１６０１で示す位置から矢印
で示すようにＸ軸方向に走査する。図１６中の１５１０
乃至１５１３は、図１５におけるレーザービームのエッ
ジを示している。

【０１５６】図１６ａの矢印で示すＸ軸方向へのレーザ
ーアニールが完了すると、次のレーザー照射は、１６０
１からエッジが垂直な１５１２を前とするＹ軸方向に移
動した図１６ｂの１６０２で示す位置から矢印で示すよ
うにＸ軸方向に走査する。

【０１５７】このように走査することにより、垂直に近
い形状のエネルギー分布を有するエッジ１５１０を前と
する方向に走査をしているため、レーザーアニールされ
た領域１６０３はほぼ均一にレーザーアニールされてい
る。

【０１５８】そして、１６０２からＸ軸方向に走査する
際に、１６０２の不均一なエッジ１５１３は、１６０３
の領域と重なってレーザービームが走査されるため、不
均一なエネルギー分布のエッジ１５１３による不均一な
レーザーアニールを防止することができる。

【０１５９】このレーザー照射装置を用いて非単結晶珪
素膜Ａ、Ｂ、Ｃをレーザーアニールする。レーザー照射
条件は照射ステージの移動条件は、実施例１と同じ条件
にて行った。

【０１６０】本実施例における照射ステージの移動条件
は、一被照射面にレーザービームを５〜２０ショット、
本実施例では１０ショット照射する。そして、被照射面
をＸ軸方向に９ｍｍ移動して、次のレーザービーム照射
を行う。

【０１６１】また、一つのＸ軸方向へのレーザーアニー
ルを終了したら、Ｙ軸方向に９ｍｍ移動してＸ軸方向へ
のレーザーアニールを繰り返す。この条件で図１６に示
す走査方法でレーザーアニールを行った。

【０１６２】本実施例では、９ｍｍ間隔で移動したが、
実施例１に示すように１．２ｍｍ／ｓの速度でＸ軸方向
に走査する方法でもよい。

【０１６３】その結果、非単結晶珪素膜Ａは、基板全面
をほぼ均一にレーザー結晶化された多結晶珪素膜を得る
ことができた。

【０１６４】また、非単結晶珪素膜Ｂ、Ｃは、基板全面
の珪素膜の結晶性がさらに促進され、高い移動度を有す
る多結晶珪素膜を得ることができた。

【０１６５】〔実施例４〕本実施例では、上記実施例１
または実施例２により得られた多結晶珪素膜を利用して
ＴＦＴを作製する例を示す。

【０１６６】上記の多結晶珪素膜をパターニングするこ
とで、ＴＦＴの活性層パターンを形成する。この活性層
パターンには、チャネル形成領域高抵抗領域が形成され
る。活性層を形成後、ゲイト絶縁膜として酸化珪素膜を
プラズマＣＶＤ法により１００nmの厚さに成膜する。

【０１６７】次にチタン膜をスパッタ法により４００ n
m の厚さに成膜する。そして、このチタン膜をパターニ
ングすることにより、ゲイト電極を得る。さらに、陽極
酸化法により、チタン膜パターンの露呈した表面に陽極
酸化膜を２００nmの厚さで形成する。

【０１６８】この陽極酸化膜はゲイト電極の表面を電気
的および物理的に保護する機能を有している。また、後
の工程において、チャネル領域に隣接してオフセット領
域と称される高抵抗領域を形成するために機能する。

【０１６９】次に、ゲイト電極、およびその周囲の陽極
酸化膜をマスクとして燐のドーピングを行う。この燐
は、ソース、ドレイン領域を決定する為のドーパントと
しての役割をになう。

【０１７０】燐のドーピングを行うことで、ソース、ド
レイン領域が自己整合的に形成される。リンのドーズ量
は本実施例では、５×１０¹⁴ions／ｃｍ² のドーズをイ
オンドーピング装置を用いて導入した。次にレーザーに
より、燐を活性化させる。レーザーは実施例１で示した
方法で照射した。レーザービームのエネルギー密度は、
２００ｍＪ／ｃｍ² 程度とした。なお、本工程における
適当なエネルギー密度は、レーザーの種類や照射の方
法、半導体膜の状態により異なるので、それに合わせて
調整する。レーザーの照射により、ソースドレイン領域
のシート抵抗は１ＫΩ／□まで下がった。

【０１７１】次に、層間絶縁膜として、窒化珪素膜をプ
ラズマCVD法によって１５０nmの厚さに成膜し、更にア
クリル樹脂膜を成膜する。アクリル樹脂膜の膜厚は、最
少の部分で７００nmとなるようにする。ここで樹脂膜を
用いるのは、表面を平坦化する為である。

【０１７２】アクリル以外には、ポリイミド、ポリアミ
ド、ポリイミドアミド、エポキシ等の材料を用いること
ができる。この樹脂膜は多層膜として構成しても良い。
次に、コンタクトホールの形成を行い、ソース電極、ド
レイン電極を形成する。こうして、Ｎチャネル型ＴＦＴ
が完成する。本実施例では燐をソースドレイン領域に導
入したのでＮチャネル型ＴＦＴが作製されたが、Ｐチャ
ネル型を作製するのであれば、燐に変えてボロンをドー
ピングすればよい。

【０１７３】本発明を利用して作製されたＴＦＴを使っ
て、例えば、液晶ディスプレイを作製した場合、従来と
比較してレーザーの加工あとが目立たないものができ
た。

【０１７４】［実施例５］本発明の実施例について図１
７〜図１９を用いて説明する。ここでは、実施例１ない
し３において得られた半導体膜を利用する液晶表示装置
の画素部とその周辺に設けられる駆動回路を同時に作製
する方法について説明する。但し、説明を簡単にするた
めに、駆動回路に関しては、シフトレジスタ回路、バッ
ファ回路等の基本回路であるＣＭＯＳ回路と、サンプリ
ング回路を形成するｎチャネル型ＴＦＴとを図示するこ
ととする。

【０１７５】図１７（Ａ）において、基板３１００に
は、ガラス基板や石英基板を使用することが望ましい。
その他にもシリコン基板、金属基板またはステンレス基
板の表面に絶縁膜を形成したものを基板としても良い。
耐熱性が許せばプラスチック基板を用いることも可能で
ある。

【０１７６】そして、基板３１００のＴＦＴが形成され
る表面には、珪素（シリコン）を含む絶縁膜（本実施例
中では酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、または窒化酸
化シリコン膜の総称を指す）からなる下地膜３１０１を
プラズマＣＶＤ法やスパッタ法で１００〜４００ｎｍの
厚さに形成する。なお、本実施例中において窒化酸化シ
リコン膜とはＳｉＯxＮyで表される絶縁膜であり、珪
素、酸素、窒素を所定の割合で含む絶縁膜を指す。

【０１７７】本実施例では、下地膜３１０１として、窒
化酸化シリコン膜を２５〜１００ｎｍ、ここでは５０ｎ
ｍの厚さに、酸化シリコン膜を５０〜３００ｎｍ、ここ
では１５０ｎｍの厚さとした２層構造で形成した。下地
膜３１０１は基板からの不純物汚染を防ぐために設けら
れるものであり、石英基板を用いた場合には必ずしも設
けなくても良い。

【０１７８】次に下地膜３１０１の上に２０〜１００ｎ
ｍの厚さの、非晶質構造を含む半導体膜（本実施例では
非晶質シリコン膜（図示せず））を公知の成膜法で形成
した。なお、非晶質構造を含む半導体膜としては、非晶
質半導体膜、微結晶半導体膜があり、さらに非晶質シリ
コンゲルマニウム膜などの非晶質構造を含む化合物半導
体膜も含まれる。

【０１７９】そして、特開平７−１３０６５２号公報
（ＵＳＰ５，６４３，８２６号に対応）に記載された技
術に従って、結晶構造を含む半導体膜（本実施例では結
晶質シリコン膜）３１０２を形成した。同公報記載の技
術は、非晶質シリコン膜の結晶化に際して、結晶化を助
長する触媒元素（ニッケル、コバルト、ゲルマニウム、
錫、鉛、パラジウム、鉄、銅から選ばれた一種または複
数種の元素、代表的にはニッケル）を用いる結晶化手段
である。

【０１８０】具体的には、非晶質シリコン膜表面に触媒
元素を保持させた状態で加熱処理を行い、非晶質シリコ
ン膜を結晶質シリコン膜に変化させるものである。本実
施例では同公報の実施例１に記載された技術を用いる
が、実施例２に記載された技術を用いても良い。なお、
結晶質シリコン膜には、いわゆる単結晶シリコン膜も多
結晶シリコン膜も含まれるが、本実施例で形成される結
晶質シリコン膜は結晶粒界を有するシリコン膜である。
（図１７（Ａ））

【０１８１】非晶質シリコン膜は含有水素量にもよる
が、好ましくは４００〜５５０℃で数時間加熱して脱水
素処理を行い、含有水素量を５atom％以下として、結晶
化の工程を行うことが望ましい。また、非晶質シリコン
膜をスパッタ法や蒸着法などの他の作製方法で形成して
も良いが、膜中に含まれる酸素、窒素などの不純物元素
を十分低減させておくことが望ましい。

【０１８２】ここでは、下地膜と非晶質シリコン膜と
は、同じ成膜法で形成することが可能であるので両者を
連続形成しても良い。下地膜を形成後、一旦大気雰囲気
にさらされないようにすることで表面の汚染を防ぐこと
が可能となり、作製されるＴＦＴの特性バラツキを低減
させることができる。

【０１８３】次に、実施例１ないし３に示す方法で結晶
質シリコン膜３１０２に対してレーザーアニールを施し
て結晶性の改善された結晶質シリコン膜３１０３を形成
する。レーザー光としては、パルス発振型または連続発
振型のエキシマレーザー光が望ましいが、連続発振型の
アルゴンレーザー光でも良い。（図１７（Ｂ））

【０１８４】本実施例では、実施例２で示す光学系を用
いてパルス発振型エキシマレーザー光を線状に加工して
レーザーアニール工程を行った。レーザーアニール条件
は、励起ガスとしてＸｅＣｌガスを用い、処理温度を室
温、パルス発振周波数を３０Ｈｚとし、レーザーエネル
ギー密度を２５０〜５００mJ/cm²（代表的には３５０〜
４００mJ/cm²）とした。

【０１８５】上記条件で行われたレーザーアニール工程
は、熱結晶化後に残存した非晶質領域を完全に結晶化す
ると共に、既に結晶化された結晶質領域の欠陥等を低減
する効果を有する。そのため、本工程は光アニールによ
り半導体膜の結晶性を改善する工程、または半導体膜の
結晶化を助長する工程と呼ぶこともできる。このような
効果はレーザーアニールの条件を最適化することによっ
ても得ることが可能である。本実施例中ではこのような
条件を第１アニール条件と呼ぶことにする。

【０１８６】次に、結晶質シリコン膜３１０３上に後の
不純物添加時のために保護膜３１０４を形成した。保護
膜３１０４は１００〜２００ｎｍ（好ましくは１３０〜
１７０ｎｍ）の厚さの窒化酸化シリコン膜または酸化シ
リコン膜を用いた。この保護膜３１０４は不純物添加時
に結晶質シリコン膜が直接プラズマに曝されないように
するためと、微妙な濃度制御を可能にするための意味が
ある。

【０１８７】そして、その上にレジストマスク３１０５
を形成し、保護膜３１０４を介してｐ型を付与する不純
物元素（以下、ｐ型不純物元素という）を添加した。ｐ
型不純物元素としては、代表的には１３族に属する元
素、典型的にはボロンまたはガリウムを用いることがで
きる。この工程（チャネルドープ工程という）はＴＦＴ
のしきい値電圧を制御するための工程である。なお、こ
こではジボラン（Ｂ₂Ｈ₆）を質量分離しないでプラズマ
励起したイオンドープ法でボロンを添加した。勿論、質
量分離を行うイオンインプランテーション法を用いても
良い。

【０１８８】この工程により１×１０¹⁵〜１×１０¹⁸at
oms/cm³（代表的には５×１０¹⁶〜５×１０¹⁷atoms/c
m³）の濃度でｐ型不純物元素（本実施例ではボロン）を
含む不純物領域３１０６を形成した。なお、本実施例中
では少なくとも上記濃度範囲でｐ型不純物元素を含む不
純物領域をｐ型不純物領域（ｂ）と定義する。（図１７
（Ｃ））

【０１８９】次に、レジストマスク３１０５を除去し、
新たにレジストマスク３１０７〜３１１０を形成した。
そして、ｎ型を付与する不純物元素（以下、ｎ型不純物
元素という）を添加してｎ型を呈する不純物領域３１１
１〜３１１３を形成した。なお、ｎ型不純物元素として
は、代表的には１５族に属する元素、典型的にはリンま
たは砒素を用いることができる。（図１７（Ｄ））

【０１９０】この低濃度不純物領域３１１１〜３１１３
は、後にＣＭＯＳ回路およびサンプリング回路のｎチャ
ネル型ＴＦＴにおいて、ＬＤＤ領域として機能させるた
めの不純物領域である。なお、ここで形成された不純物
領域にはｎ型不純物元素が２×１０¹⁶〜５×１０¹⁹atom
s/cm³（代表的には５×１０¹⁷〜５×１０¹⁸atoms/cm³）
の濃度で含まれている。本実施例中では上記濃度範囲で
ｎ型不純物元素を含む不純物領域をｎ型不純物領域
（ｂ）と定義する。

【０１９１】なお、ここではフォスフィン（ＰＨ₃）を
質量分離しないでプラズマ励起したイオンドープ法でリ
ンを１×１０¹⁸atoms/cm³の濃度で添加した。勿論、質
量分離を行うイオンインプランテーション法を用いても
良い。この工程では、保護膜３１０４を介して結晶質シ
リコン膜にリンを添加した。

【０１９２】次に、保護膜３１０４を除去し、再び実施
例１ないし３に示す方法でレーザービームの照射工程を
行う。本実施例では、実施例２で示す光学系を用いてレ
ーザーアニールを行った。レーザービームとしては、パ
ルス発振型または連続発振型のエキシマレーザー光が望
ましいが、連続発振型のアルゴンレーザー光でも良い。
但し、添加された不純物元素の活性化が目的であるの
で、結晶質シリコン膜が溶融しない程度のエネルギーで
照射することが好ましい。また、保護膜３１０４をつけ
たままレーザーアニール工程を行うことも可能である。
（図１７（Ｅ））

【０１９３】本実施例では、パルス発振型エキシマレー
ザー光を線状に加工してレーザーアニール工程を行っ
た。レーザーアニール条件は、励起ガスとしてＫｒＦガ
スを用い、処理温度を室温、パルス発振周波数を３０Ｈ
ｚとし、レーザーエネルギー密度を１００〜３００mJ/c
m²（代表的には１５０〜２５０mJ/cm²）とした。

【０１９４】上記条件で行われたレーザーアニール工程
は、添加されたｎ型またはｐ型を付与する不純物元素を
活性化すると共に、不純物元素の添加時に非晶質化した
半導体膜を再結晶化する効果を有する。なお、上記条件
は半導体膜を溶融させることなく原子配列の整合性をと
り、且つ、不純物元素を活性化することが好ましい。ま
た、本工程はレーザーアニールによりｎ型またはｐ型を
付与する不純物元素を活性化する工程、半導体膜を再結
晶化する工程、またはそれらを同時に行う工程と呼ぶこ
ともできる。本実施例中ではこのような条件を第２アニ
ール条件と呼ぶことにする。

【０１９５】この工程によりｎ型不純物領域（ｂ）３１
１１〜３１１３の境界部、即ち、ｎ型不純物領域（ｂ）
の周囲に存在する真性な領域（ｐ型不純物領域（ｂ）も
実質的に真性とみなす）との接合部が明確になる。この
ことは、後にＴＦＴが完成した時点において、ＬＤＤ領
域とチャネル形成領域とが非常に良好な接合部を形成し
うることを意味する。

【０１９６】なお、このレーザービームによる不純物元
素の活性化に際して、熱処理による活性化を併用しても
構わない。熱処理による活性化を行う場合は、基板の耐
熱性を考慮して４５０〜５５０℃程度の熱処理を行えば
良い。

【０１９７】次に、結晶質シリコン膜の不要な部分を除
去して、島状の半導体膜（以下、活性層という）３１１
４〜３１１７を形成した。（図１７（Ｆ））

【０１９８】次に、活性層３１１４〜３１１７を覆って
ゲート絶縁膜３１１８を形成した。ゲート絶縁膜３１１
８は、１０〜２００ｎｍ、好ましくは５０〜１５０ｎｍ
の厚さに形成すれば良い。本実施例では、プラズマＣＶ
Ｄ法でＮ₂ＯとＳｉＨ₄を原料とした窒化酸化シリコン膜
を１１５ｎｍの厚さに形成した。（図１８（Ａ））

【０１９９】次に、ゲート配線となる導電膜を形成し
た。なお、ゲート配線は単層の導電膜で形成しても良い
が、必要に応じて二層、三層といった積層膜とすること
が好ましい。本実施例では、第１導電膜３１１９と第２
導電膜３１２０とでなる積層膜を形成した。（図１８
（Ｂ））

【０２００】ここで第１導電膜３１１９、第２導電膜３
１２０としては、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、
モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、クロム（Ｃ
ｒ）、シリコン（Ｓｉ）から選ばれた元素、または前記
元素を主成分とする導電膜（代表的には窒化タンタル
膜、窒化タングステン膜、窒化チタン膜）、または前記
元素を組み合わせた合金膜（代表的にはＭｏ−Ｗ合金、
Ｍｏ−Ｔａ合金）を用いることができる。

【０２０１】なお、第１導電膜３１１９は１０〜５０ｎ
ｍ（好ましくは２０〜３０ｎｍ）とし、第２導電膜３１
２０は２００〜４００ｎｍ（好ましくは２５０〜３５０
ｎｍ）とすれば良い。本実施例では、第１導電膜３１１
９として、５０ｎｍ厚の窒化タングステン（ＷＮ）膜
を、第２導電膜３１２０として、３５０ｎｍ厚のタング
ステン膜を用いた。

【０２０２】なお、図示しないが、第１導電膜３１１９
の下にシリコン膜を２〜２０ｎｍ程度の厚さで形成して
おくことは有効である。これによりその上に形成される
導電膜の密着性の向上と、酸化防止を図ることができ
る。

【０２０３】次に、第１導電膜３１１９と第２導電膜３
１２０とを一括でエッチングして４００ｎｍ厚のゲート
配線３１２１〜３１２４を形成した。この時、駆動回路
に形成されるゲート配線３１２２、３１２３はｎ型不純
物領域（ｂ）３１１１〜３１１３の一部とゲート絶縁膜
を介して重なるように形成した。この重なった部分が後
にＬov領域となる。なお、ゲート配線３１２４は断面で
は二つに見えるが、実際は連続的に繋がった一つのパタ
ーンから形成されている。（図１８（Ｃ））

【０２０４】次に、ゲート配線３１２１〜３１２４をマ
スクとして自己整合的にｎ型不純物元素（本実施例では
リン）を添加した。こうして形成された不純物領域３１
２５〜３１３０には前記ｎ型不純物領域（ｂ）の１／２
〜１／１０（代表的には１／３〜１／４）の濃度（但
し、前述のチャネルドープ工程で添加されたボロン濃度
よりも５〜１０倍高い濃度、代表的には１×１０¹⁶〜５
×１０¹⁸atoms/cm³、典型的には３×１０¹⁷〜３×１０
¹⁸atoms/cm³、）でリンが添加されるように調節した。
なお、本実施例中では上記濃度範囲でｎ型不純物元素を
含む不純物領域をｎ型不純物領域（ｃ）と定義する。
（図１８（Ｄ））

【０２０５】なお、この工程ではゲート配線で隠された
部分を除いて全てのｎ型不純物領域（ｂ）にも１×１０
¹⁶〜５×１０¹⁸atoms/cm³の濃度でリンが添加されてい
るが、非常に低濃度であるためｎ型不純物領域（ｂ）と
しての機能には影響を与えない。また、ｎ型不純物領域
（ｂ）３１１１〜３１１３には既にチャネルドープ工程
で１×１０¹⁵〜１×１０¹⁸atoms/cm³の濃度のボロンが
添加されているが、５〜１０倍の濃度でリンが添加され
るので、この場合もボロンはｎ型不純物領域（ｂ）の機
能には影響を与えないと考えて良い。

【０２０６】但し、厳密にはｎ型不純物領域（ｂ）３１
１１〜３１１３のうちゲート配線に重なった部分のリン
濃度が２×１０¹⁶〜５×１０¹⁹atoms/cm³のままである
のに対し、ゲート配線に重ならない部分はそれに１×１
０¹⁶〜５×１０¹⁸atoms/cm³の濃度のリンが加わってお
り、若干高い濃度でリンを含むことになる。

【０２０７】次に、ゲート配線３１２１〜３１２４をマ
スクとして自己整合的にゲート絶縁膜３１１８をエッチ
ングした。エッチングはドライエッチング法を用い、エ
ッチングガスとしてはＣＨＦ₃ガスを用いた。但し、エ
ッチングガスはこれに限定する必要はない。こうしてゲ
ート配線下にゲート絶縁膜３１３１〜３１３４が形成さ
れた。（図１８（Ｅ））

【０２０８】このように活性層を露呈させることによっ
て、次に不純物元素の添加工程を行う際に加速電圧を低
くすることができる。そのため、また必要なドーズ量が
少なくて済むのでスループットが向上する。勿論、ゲー
ト絶縁膜をエッチングしないで残し、スルードーピング
によって不純物領域を形成しても良い。

【０２０９】次に、ゲート配線を覆う形でレジストマス
ク３１３５〜３１３８を形成し、ｎ型不純物元素（本実
施例ではリン）を添加して高濃度にリンを含む不純物領
域３１３９〜３１４７を形成した。ここでも、フォスフ
ィン（ＰＨ₃）を用いたイオンドープ法（勿論、イオン
インプランテーション法でも良い）で行い、この領域の
リンの濃度は１×１０²⁰〜１×１０²¹atoms/cm³（代表
的には２×１０²⁰〜５×１０²¹atoms/cm³）とした。
（図１８（Ｆ））

【０２１０】なお、本実施例中では上記濃度範囲でｎ型
不純物元素を含む不純物領域をｎ型不純物領域（ａ）と
定義する。また、不純物領域３１３９〜３１４７が形成
された領域には既に前工程で添加されたリンまたはボロ
ンが含まれるが、十分に高い濃度でリンが添加されるこ
とになるので、前工程で添加されたリンまたはボロンの
影響は考えなくて良い。従って、本実施例中では不純物
領域３１３９〜３１４７はｎ型不純物領域（ａ）と言い
換えても構わない。

【０２１１】次に、レジストマスク３１３５〜３１３８
を除去し、新たにレジストマスク３１４８を形成した。
そして、ｐ型不純物元素（本実施例ではボロン）を添加
し、高濃度にボロンを含む不純物領域３１４９、３１５
０を形成した。ここではジボラン（Ｂ₂Ｈ₆）を用いたイ
オンドープ法（勿論、イオンインプランテーション法で
も良い）により３×１０²⁰〜３×１０²¹atoms/cm³（代
表的には５×１０²⁰〜１×１０²¹atoms/cm³）濃度でボ
ロンを添加した。なお、本実施例中では上記濃度範囲で
ｐ型不純物元素を含む不純物領域をｐ型不純物領域
（ａ）と定義する。（図１９（Ａ））

【０２１２】なお、不純物領域３１４９、３１５０の一
部（前述のｎ型不純物領域（ａ）３１３９、３１４０）
には既に１×１０²⁰〜１×１０²¹atoms/cm³の濃度でリ
ンが添加されているが、ここで添加されるボロンはその
少なくとも３倍以上の濃度で添加される。そのため、予
め形成されていたｎ型の不純物領域は完全にＰ型に反転
し、Ｐ型の不純物領域として機能する。従って、本実施
例中では不純物領域３１４９、３１５０をｐ型不純物領
域（ａ）と言い換えても構わない。

【０２１３】次に、レジストマスク３１４８を除去した
後、第１層間絶縁膜３１５１を形成した。第１層間絶縁
膜３１５１としては、珪素を含む絶縁膜、具体的には窒
化シリコン膜、酸化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜ま
たはそれらを組み合わせた積層膜で形成すれば良い。ま
た、膜厚は１００〜４００ｎｍとすれば良い。本実施例
では、プラズマＣＶＤ法でＳｉＨ₄、Ｎ₂Ｏ、ＮＨ₃を原
料ガスとし、２００ｎｍ厚の窒化酸化シリコン膜（但し
窒素濃度が２５〜５０atomic%）を用いた。

【０２１４】その後、それぞれの濃度で添加されたｎ型
またはｐ型不純物元素を活性化するために熱処理工程を
行った。この工程はファーネスアニール法、レーザーア
ニール法、またはラピッドサーマルアニール法（ＲＴＡ
法）で行うことができる。ここではファーネスアニール
法で活性化工程を行ったが、実施例１ないし３に示すレ
ーザーアニールを用いても有効である。加熱処理は、窒
素雰囲気中において３００〜６５０℃、好ましくは４０
０〜５５０℃、ここでは５５０℃、４時間の熱処理を行
った。（図１９（Ｂ））

【０２１５】この時、本実施例において非晶質シリコン
膜の結晶化に用いた触媒元素（本実施例ではニッケル）
が、矢印で示す方向に移動して、前述の図１８（Ｆ）の
工程で形成された高濃度にリンを含む領域に捕獲（ゲッ
タリング）された。これはリンによる金属元素のゲッタ
リング効果に起因する現象であり、この結果、後のチャ
ネル形成領域３１５２〜３１５６は前記触媒元素の濃度
が１×１０¹⁷atoms/cm ³以下（好ましくは１×１０¹⁶ato
ms/cm³以下）となった。

【０２１６】また逆に、触媒元素のゲッタリングサイト
となった領域（図１８（Ｆ）の工程で不純物領域３１３
９〜３１４７が形成された領域）は高濃度に触媒元素が
偏析して５×１０¹⁸atoms/cm³以上（代表的には１×１
０¹⁹〜５×１０²⁰atoms/cm³）濃度で存在するようにな
った。

【０２１７】さらに、３〜１００％の水素を含む雰囲気
中で、３００〜４５０℃で１〜１２時間の熱処理を行
い、活性層を水素化する工程を行った。この工程は熱的
に励起された水素により半導体層のダングリングボンド
を終端する工程である。水素化の他の手段として、プラ
ズマ水素化（プラズマにより励起された水素を用いる）
を行っても良い。

【０２１８】活性化工程を終えたら、第１層間絶縁膜３
１５１の上に５００ｎｍ〜１．５μm厚の第２層間絶縁
膜３１５７を形成した。本実施例では第２層間絶縁膜３
１５７として８００ｎｍ厚の酸化シリコン膜をプラズマ
ＣＶＤ法により形成した。こうして第１層間絶縁膜（窒
化酸化シリコン膜）３１５１と第２層間絶縁膜（酸化シ
リコン膜）３１５７との積層膜でなる１μm厚の層間絶
縁膜を形成した。

【０２１９】なお、第２層間絶縁膜３１５７として、ポ
リイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、
ＢＣＢ（ベンゾシクロブテン）等の有機樹脂膜を用いる
ことも可能である。

【０２２０】その後、それぞれのＴＦＴのソース領域ま
たはドレイン領域に達するコンタクトホールが形成さ
れ、ソース配線３１５８〜３１６１と、ドレイン配線３
１６２〜３１６５を形成した。なお、図示されていない
がＣＭＯＳ回路を形成するためにドレイン配線３１６
２、３１６３は同一配線として接続されている。また、
図示していないが、本実施例ではこの電極を、Ｔｉ膜を
１００ｎｍ、Ｔｉを含むアルミニウム膜３００ｎｍ、Ｔ
ｉ膜１５０ｎｍをスパッタ法で連続して形成した３層構
造の積層膜とした。

【０２２１】次に、パッシベーション膜３１６６とし
て、窒化シリコン膜、酸化シリコン膜、または窒化酸化
シリコン膜で５０〜５００ｎｍ（代表的には２００〜３
００ｎｍ）の厚さで形成した。この時、本実施例では膜
の形成に先立ってＨ₂、ＮＨ₃等水素を含むガスを用いて
プラズマ処理を行い、成膜後に熱処理を行った。この前
処理により励起された水素が第１、第２層間絶縁膜中に
供給される。この状態で熱処理を行うことで、パッシベ
ーション膜３１６６の膜質を改善するとともに、第１、
第２層間絶縁膜中に添加された水素が下層側に拡散する
ため、効果的に活性層を水素化することができた。

【０２２２】また、パッシベーション膜３１６６を形成
した後に、さらに水素化工程を行っても良い。例えば、
３〜１００％の水素を含む雰囲気中で、３００〜４５０
℃で１〜１２時間の熱処理を行うと良く、あるいはプラ
ズマ水素化法を用いても同様の効果が得られた。なお、
ここで後に画素電極とドレイン配線を接続するためのコ
ンタクトホールを形成する位置において、パッシベーシ
ョン膜３１６６に開口部を形成しておいても良い。

【０２２３】その後、有機樹脂からなる第３層間絶縁膜
３１６７を約１μmの厚さに形成した。有機樹脂として
は、ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドア
ミド、ＢＣＢ（ベンゾシクロブテン）等を使用すること
ができる。有機樹脂膜を用いることの利点は、成膜方法
が簡単である点や、比誘電率が低いので、寄生容量を低
減できる点、平坦性に優れる点などが上げられる。なお
上述した以外の有機樹脂膜や有機系SiO化合物などを用
いることもできる。ここでは、基板に塗布後、熱重合す
るタイプのポリイミドを用い、３００℃で焼成して形成
した。

【０２２４】次に、画素部となる領域において、第３層
間絶縁膜３１６７上に遮蔽膜３１６８を形成した。な
お、本実施例中では光と電磁波を遮るという意味で遮蔽
膜という文言を用いる。

【０２２５】遮蔽膜３１６８はアルミニウム（Ａｌ）、
チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）から選ばれた元素で
なる膜またはいずれかの元素を主成分とする膜で１００
〜３００ｎｍの厚さに形成した。本実施例では1wt%のチ
タンを含有させたアルミニウム膜を３１２５ｎｍの厚さ
に形成した。

【０２２６】なお、第３層間絶縁膜３１６７上に酸化シ
リコン膜等の絶縁膜を５〜５０ｎｍ形成しておくと、こ
の上に形成する遮蔽膜の密着性を高めることができた。
また、有機樹脂で形成した第３層間絶縁膜３１６７の表
面にＣＦ₄ガスを用いたプラズマ処理を施すと、表面改
質により膜上に形成する遮蔽膜の密着性を向上させるこ
とができた。

【０２２７】また、このチタンを含有させたアルミニウ
ム膜を用いて、遮蔽膜だけでなく他の接続配線を形成す
ることも可能である。例えば、駆動回路内で回路間をつ
なぐ接続配線を形成できる。但し、その場合は遮蔽膜ま
たは接続配線を形成する材料を成膜する前に、予め第３
層間絶縁膜にコンタクトホールを形成しておく必要があ
る。

【０２２８】次に、遮蔽膜３１６８の表面に陽極酸化法
またはプラズマ酸化法（本実施例では陽極酸化法）によ
り２０〜１００ｎｍ（好ましくは３０〜５０ｎｍ）の厚
さの酸化物３１６９を形成した。本実施例では遮蔽膜３
１６８としてアルミニウムを主成分とする膜を用いたた
め、陽極酸化物３１６９として酸化アルミニウム膜（ア
ルミナ膜）が形成された。

【０２２９】この陽極酸化処理に際して、まず十分にア
ルカリイオン濃度の小さい酒石酸エチレングリコール溶
液を作製した。これは１５％の酒石酸アンモニウム水溶
液とエチレングリコールとを２：８で混合した溶液であ
り、これにアンモニア水を加え、ｐＨが７±０．５とな
るように調節した。そして、この溶液中に陰極となる白
金電極を設け、遮蔽膜３１６８が形成されている基板を
溶液に浸し、遮蔽膜３１６８を陽極として、一定（数ｍ
Ａ〜数十ｍＡ）の直流電流を流した。

【０２３０】溶液中の陰極と陽極との間の電圧は陽極酸
化物の成長に従い時間と共に変化するが、定電流のまま
１００Ｖ／ｍｉｎの昇圧レートで電圧を上昇させて、到
達電圧４５Ｖに達したところで陽極酸化処理を終了させ
た。このようにして遮蔽膜３１６８の表面には厚さ約５
０ｎｍの陽極酸化物３１６９を形成することができた。
また、その結果、遮蔽膜３１６８の膜厚は９０ｎｍとな
った。なお、ここで示した陽極酸化法に係わる数値は一
例にすぎず、作製する素子の大きさ等によって当然最適
値は変化しうるものである。

【０２３１】また、ここでは陽極酸化法を用いて遮蔽膜
表面のみに絶縁膜を設ける構成としたが、絶縁膜をプラ
ズマＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法またはスパッタ法などの気相
法によって形成しても良い。その場合も膜厚は２０〜１
００ｎｍ（好ましくは３０〜５０ｎｍ）とすることが好
ましい。また、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、窒化
酸化シリコン膜、ＤＬＣ（Diamond like carbon）膜
または有機樹脂膜を用いても良い。さらに、これらを組
み合わせた積層膜を用いても良い。

【０２３２】次に、第３層間絶縁膜３１６７、パッシベ
ーション膜３１６６にドレイン配線３１６５に達するコ
ンタクトホールを形成し、画素電極３１７０を形成し
た。なお、画素電極３１７１、３１７２はそれぞれ隣接
する別の画素の画素電極である。画素電極３１７０〜３
１７２は、透過型液晶表示装置とする場合には透明導電
膜を用い、反射型の液晶表示装置とする場合には金属膜
を用いれば良い。ここでは透過型の液晶表示装置とする
ために、酸化インジウム・スズ（ＩＴＯ）膜を１１０ｎ
ｍの厚さにスパッタ法で形成した。

【０２３３】また、この時、画素電極３１７０と遮蔽膜
３１６８とが陽極酸化物３１６９を介して重なり、保持
容量（キャハ゜シタンス・ストレーシ゛）３１７３を形成した。なお、
この場合、遮蔽膜３１６８をフローティング状態（電気
的に孤立した状態）か固定電位、好ましくはコモン電位
（データとして送られる画像信号の中間電位）に設定し
ておくことが望ましい。

【０２３４】こうして同一基板上に、駆動回路と画素部
とを有したアクティブマトリクス基板が完成した。な
お、図１９（Ｃ）においては、駆動回路にはｐチャネル
型ＴＦＴ３３０１、ｎチャネル型ＴＦＴ３３０２、３３
０３が形成され、画素部にはｎチャネル型ＴＦＴでなる
画素ＴＦＴ３３０４が形成された。

【０２３５】駆動回路のｐチャネル型ＴＦＴ３３０１に
は、チャネル形成領域３２０１、ソース領域３２０２、
ドレイン領域３２０３がそれぞれｐ型不純物領域（ａ）
で形成された。但し、実際にはソース領域またはドレイ
ン領域の一部に１×１０²⁰〜１×１０²¹atoms/cm³の濃
度でリンを含む領域が存在する。また、その領域には図
１９（Ｂ）の工程でゲッタリングされた触媒元素が５×
１０¹⁸atoms/cm³以上（代表的には１×１０¹⁹〜５×１
０²⁰atoms/cm³）濃度で存在する。

【０２３６】また、ｎチャネル型ＴＦＴ３３０２には、
チャネル形成領域３２０４、ソース領域３２０５、ドレ
イン領域３２０６、そしてチャネル形成領域の片側（ド
レイン領域側）に、ゲート絶縁膜を介してゲート配線と
重なった領域（本実施例中ではこのような領域をＬov領
域という。なお、ovはoverlapの意味で付した。）３２
０７が形成された。この時、Ｌov領域３２０７は２×１
０¹⁶〜５×１０¹⁹atoms/cm³の濃度でリンを含み、且
つ、ゲート配線と全部重なるように形成された。

【０２３７】また、ｎチャネル型ＴＦＴ３３０３には、
チャネル形成領域３２０８、ソース領域３２０９、ドレ
イン領域３２１０、そしてチャネル形成領域の両側にＬ
ＤＤ領域３２１１、３２１２が形成された。なお、この
構造ではＬＤＤ領域３２１１、３２１２の一部がゲート
配線と重なるように配置されたために、ゲート絶縁膜を
介してゲート配線と重なった領域（Ｌov領域）とゲート
配線と重ならない領域（本実施例中ではこのような領域
をＬoff領域という。なお、offはoffsetの意味で付し
た。）が実現されている。

【０２３８】ここで図２０に示す断面図は図１９（Ｃ）
に示したｎチャネル型ＴＦＴ３３０３を図１９（Ｂ）の
工程まで作製した状態を示す拡大図である。ここに示す
ように、ＬＤＤ領域３２１１はさらにＬov領域３２１１
a、Ｌoff領域３２１１bに区別できる。また、前述のＬo
v領域３２１１aには２×１０¹⁶〜５×１０¹⁹atoms/cm³
の濃度でリンが含まれるが、Ｌoff領域３２１１bはその
１〜２倍（代表的には１．２〜１．５倍）の濃度でリン
が含まれる。

【０２３９】また、画素ＴＦＴ３３０４には、チャネル
形成領域３２１３、３２１４、ソース領域３２１５、ド
レイン領域３２１６、Ｌoff領域３２１７〜３２２０、
Ｌoff領域３２１８、３２１９に接したｎ型不純物領域
（ａ）３２２１が形成された。この時、ソース領域３２
１５、ドレイン領域３２１６はそれぞれｎ型不純物領域
（ａ）で形成され、Ｌoff領域３２１７〜３２２０はｎ
型不純物領域（ｃ）で形成された。

【０２４０】本実施例では、画素部および駆動回路が要
求する回路仕様に応じて各回路を形成するＴＦＴの構造
を最適化し、半導体装置の動作性能および信頼性を向上
させることができた。具体的には、ｎチャネル型ＴＦＴ
は回路仕様に応じてＬＤＤ領域の配置を異ならせ、Ｌov
領域またはＬoff領域を使い分けることによって、同一
基板上に高速動作またはホットキャリア対策を重視した
ＴＦＴ構造と低オフ電流動作を重視したＴＦＴ構造とを
実現した。

【０２４１】例えば、アクティブマトリクス型液晶表示
装置の場合、ｎチャネル型ＴＦＴ３３０２は高速動作を
重視するシフトレジスタ回路、分周波回路、信号分割回
路、レベルシフタ回路、バッファ回路などの駆動回路に
適している。即ち、チャネル形成領域の片側（ドレイン
領域側）のみにＬov領域を配置することで、できるだけ
抵抗成分を低減させつつホットキャリア対策を重視した
構造となっている。これは上記回路群の場合、ソース領
域とドレイン領域の機能が変わらず、キャリア（電子）
の移動する方向が一定だからである。但し、必要に応じ
てチャネル形成領域の両側にＬov領域を配置することも
できる。

【０２４２】また、ｎチャネル型ＴＦＴ３３０３はホッ
トキャリア対策と低オフ電流動作の双方を重視するサン
プリング回路（サンプルホールド回路）に適している。
即ち、Ｌov領域を配置することでホットキャリア対策と
し、さらにＬoff領域を配置することで低オフ電流動作
を実現した。また、サンプリング回路はソース領域とド
レイン領域の機能が反転してキャリアの移動方向が１８
０°変わるため、ゲート配線を中心に線対称となるよう
な構造としなければならない。なお、場合によってはＬ
ov領域のみとすることもありうる。

【０２４３】また、ｎチャネル型ＴＦＴ３３０４は低オ
フ電流動作を重視した画素部、サンプリング回路（サン
プルホールド回路）に適している。即ち、オフ電流値を
増加させる要因となりうるＬov領域を配置せず、Ｌoff
領域のみを配置することで低オフ電流動作を実現してい
る。また、駆動回路のＬＤＤ領域よりも低い濃度のＬＤ
Ｄ領域をＬoff領域として用いることで、多少オン電流
値が低下しても徹底的にオフ電流値を低減する対策を打
っている。さらに、ｎ型不純物領域（ａ）３２２１はオ
フ電流値を低減する上で非常に有効であることが確認さ
れている。

【０２４４】また、チャネル長３〜７μｍに対してｎチ
ャネル型ＴＦＴ３３０２のＬov領域３２０７の長さ
（幅）は０．５〜３．０μｍ、代表的には１．０〜１．
５μｍとすれば良い。また、ｎチャネル型ＴＦＴ３３０
３のＬov領域３２１１a、３２１２aの長さ（幅）は０．
５〜３．０μｍ、代表的には１．０〜１．５μｍ、Ｌof
f領域３２１１b、３２１２bの長さ（幅）は１．０〜
３．５μｍ、代表的には１．５〜２．０μｍとすれば良
い。また、画素ＴＦＴ３３０４に設けられるＬoff領域
３２１７〜３２２０の長さ（幅）は０．５〜３．５μ
ｍ、代表的には２．０〜２．５μｍとすれば良い。

【０２４５】さらに、ｐチャネル型ＴＦＴ３３０１は自
己整合（セルフアライン）的に形成され、ｎチャネル型
ＴＦＴ３３０２〜３３０４は非自己整合（ノンセルフア
ライン）的に形成されている点も本発明の特徴の一つで
ある。

【０２４６】また、本実施例では保持容量の誘電体とし
て比誘電率が７〜９と高いアルミナ膜を用いたことで、
必要な容量を形成するための面積を少なくすることを可
能とした。さらに、本実施例のように画素ＴＦＴ上に形
成される遮蔽膜を保持容量の一方の電極とすることで、
アクティブマトリクス型液晶表示装置の画像表示部の開
口率を向上させることができた。

【０２４７】なお、本発明は本実施例に示した保持容量
の構造に限定される必要はない。例えば、本出願人によ
る特願平９−３１６５６７号出願や特願平１０−２５４
０９７号出願に記載された保持容量の構造を用いること
もできる。

【０２４８】図２１に示すように、図１９（Ｃ）の状態
の基板に対し、配向膜３４０１を形成した。本実施例で
は配向膜としてポリイミド膜を用いた。また、対向基板
３４０２には、透明導電膜（対向電極）３４０３と、配
向膜３４０４とを形成した。なお、対向基板には必要に
応じてカラーフィルターや遮蔽膜を形成しても良い。

【０２４９】次に、配向膜を形成した後、ラビング処理
を施して液晶分子がある一定のプレチルト角を持って配
向するようにした。そして、画素部と、駆動回路が形成
されたアクティブマトリクス基板と対向基板とを、公知
のセル組み工程によってシール材やスペーサ（共に図示
せず）などを介して貼りあわせた。その後、両基板の間
に液晶３４０５を注入し、封止剤（図示せず）によって
完全に封止した。液晶には公知の液晶材料を用いれば良
い。このようにして図２１に示すアクティブマトリクス
型液晶表示装置が完成した。

【０２５０】次に、このアクティブマトリクス型液晶表
示装置の構成を、図２２の斜視図を用いて説明する。
尚、図２２は、図１７〜図１９の断面構造図と対応付け
るため、共通の符号を用いている。アクティブマトリク
ス基板は、ガラス基板３１００上に形成され、画素部３
６０１と、走査（ゲート）信号駆動回路３６０２と、画
像（ソース）信号駆動回路３６０３で構成される。画素
部の画素ＴＦＴ３３０４はｎチャネル型ＴＦＴであり、
周辺に設けられる駆動回路はＣＭＯＳ回路を基本として
構成されている。走査信号駆動回路３６０２と、画像信
号駆動回路３６０３はそれぞれゲート配線３１２４とソ
ース配線３１５２で画素部３６０１に接続されている。
３１６１は画素電極、３１６４は保持容量、３６０８は
対向基板である。また、ＦＰＣ３６０４が接続された外
部入出力端子３６０５から駆動回路の入出力端子までの
接続配線３６０６、３６０７が設けられている。

【０２５１】〔実施例６〕効果 本願発明を実施して形
成されたＣＭＯＳ回路や画素マトリクス回路は様々な電
気光学装置（アクティブマトリクス型液晶ディスプレ
イ、アクティブマトリクス型ＥＬディスプレイ、アクテ
ィブマトリクス型ＥＣディスプレイ）に用いることがで
きる。即ち、それら電気光学装置を表示媒体として組み
込んだ電子機器全てに本願発明を実施できる。

【０２５２】その様な電子機器としては、ビデオカメ
ラ、デジタルカメラ、プロジェクター（リア型またはフ
ロント型）、ヘッドマウントディスプレイ（ゴーグル型
ディスプレイ）、カーナビゲーション、パーソナルコン
ピュータ、携帯情報端末（モバイルコンピュータ、携帯
電話または電子書籍等）などが挙げられる。それらの一
例を図２２及び図２３に示す。

【０２５３】図２２（Ａ）はパーソナルコンピュータで
あり、本体２００１、画像入力部２００２、表示装置２
００３、キーボード２００４で構成される。本願発明を
画像入力部２００２、表示装置２００３やその他の信号
制御回路に適用することができる。

【０２５４】図２２（Ｂ）はビデオカメラであり、本体
２１０１、表示装置２１０２、音声入力部２１０３、操
作スイッチ２１０４、バッテリー２１０５、受像部２１
０６で構成される。本願発明を表示装置２１０２、音声
入力部２１０３やその他の信号制御回路に適用すること
ができる。

【０２５５】図２２（Ｃ）はモバイルコンピュータ（モ
ービルコンピュータ）であり、本体２２０１、カメラ部
２２０２、受像部２２０３、操作スイッチ２２０４、表
示装置２２０５で構成される。本願発明は表示装置２２
０５やその他の信号制御回路に適用できる。

【０２５６】図２２（Ｄ）はゴーグル型ディスプレイで
あり、本体２３０１、表示装置２３０２、アーム部２３
０３で構成される。本発明は表示装置２３０２やその他
の信号制御回路に適用することができる。

【０２５７】図２２（Ｅ）はプログラムを記録した記録
媒体（以下、記録媒体と呼ぶ）を用いるプレーヤーであ
り、本体２４０１、表示装置２４０２、スピーカ部２４
０３、記録媒体２４０４、操作スイッチ２４０５で構成
される。なお、この装置は記録媒体としてＤＶＤ（Ｄｉ
ｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）、ＣＤ等
を用い、音楽鑑賞や映画鑑賞やゲームやインターネット
を行うことができる。本発明は表示装置２４０２やその
他の信号制御回路に適用することができる。

【０２５８】図２２（Ｆ）はデジタルカメラであり、本
体２５０１、表示装置２５０２、接眼部２５０３、操作
スイッチ２５０４、受像部（図示しない）で構成され
る。本願発明を表示装置２５０２やその他の信号制御回
路に適用することができる。

【０２５９】図２３（Ａ）はフロント型プロジェクター
であり、表示装置２６０１、スクリーン２６０２で構成
される。本発明は表示装置やその他の信号制御回路に適
用することができる。

【０２６０】図２３（Ｂ）はリア型プロジェクターであ
り、本体２７０１、表示装置２７０２、ミラー２７０
３、スクリーン２７０４で構成される。本発明は表示装
置やその他の信号制御回路に適用することができる。

【０２６１】なお、図２３（Ｃ）は、図２３（Ａ）及び
図２３（Ｂ）中における表示装置２６０１、２７０２の
構造の一例を示した図である。表示装置２６０１、２７
０２は、光源光学系２８０１、ミラー２８０２、２８０
５〜２８０７、ダイクロイックミラー２８０３、２８０
４、光学レンズ２８０８、２８０９、２８１１、液晶表
示装置２８１０、投射光学系２８１２で構成される。投
射光学系２８１２は、投射レンズを備えた光学系で構成
される。本実施例は液晶表示装置２８１０を三つ使用す
る三板式の例を示したが、特に限定されず、例えば単板
式であってもよい。また、図２３（Ｃ）中において矢印
で示した光路に実施者が適宜、光学レンズや、偏光機能
を有するフィルムや、位相差を調節するためのフィル
ム、ＩＲフィルム等の光学系を設けてもよい。

【０２６２】また、図２３（Ｄ）は、図２３（Ｃ）中に
おける光源光学系２８０１の構造の一例を示した図であ
る。本実施例では、光源光学系２８０１は、光源２８１
３、２８１４、合成プリズム２８１５、コリメータレン
ズ２８１６、２８２０、レンズアレイ２８１７、２８１
８、偏光変換素子２８１９で構成される。なお、図２３
（Ｄ）に示した光源光学系は光源を２つ用いたが、光源
を３〜４つ、あるいはそれ以上用いてもよく、勿論、光
源を１つ用いてもよい。また、光源光学系に実施者が適
宜、光学レンズや、偏光機能を有するフィルムや、位相
差を調節するフィルム、ＩＲフィルム等を設けてもよ
い。

【０２６３】以上の様に、本願発明の適用範囲は極めて
広く、あらゆる分野の電子機器に適用することが可能で
ある。また、本実施例の電子機器は実施例１〜５のどの
ような組み合わせからなる構成を用いても実現すること
ができる。効果また、単板式にも使用できる。

【０２６４】

【発明の効果】本発明により、被処理基板全面に均一な
レーザーアニールを施すことが可能となった。その結
果、基板面内における半導体装置の特性を均一にするこ
とができた。

【０２６５】そして、本発明を利用して作製されたＴＦ
Ｔを使って、例えば、液晶ディスプレイを作製した場
合、従来と比較してレーザーの加工あとが目立たないも
のができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】線状レーザービームによりレーザー結晶化され
た珪素膜の写真

【図２】従来例における線状レーザービームを形成する
光学系と光路図

【図３】従来例の光学系が形成する線状レーザービーム
の幅方向のエネルギー分布図

【図４】本発明の光学系が形成する線状レーザービーム
の幅方向のエネルギー分布図

【図５】本発明の光学系が形成する線状レーザービーム
の幅方向のエネルギー分布図

【図６】球面収差の説明図

【図７】従来例における線状レーザービームを幅方向に
加工する光学系と光路図

【図８】複数からなるレンズの組合せレンズの例を示し
た図

【図９】本発明における線状レーザービームを幅方向に
加工する光学系と光路図

【図１０】半シリンドリカルレンズ群の例を示した図

【図１１】実施例におけるレーザーアニール装置の概略
図。

【図１２】本発明における線状レーザーを形成する光学
系と光路図。

【図１３】本発明におけるレーザー照射システムを示す
図。

【図１４】本発明における線状レーザーを形成する光学
系と光路図。

【図１５】本発明における正方形のレーザーを形成する
光学系と光路図。

【図１６】本発明における正方形のレーザーを走査する
方法の説明図。

【図１７】画素回路と制御回路の作製工程を示す図。

【図１８】画素回路と制御回路の作製工程を示す図。

【図１９】画素回路と制御回路の作製工程を示す図。

【図２０】ｎチャネル型ＴＦＴのＬＤＤ構造を示す図。

【図２１】アクティブマトリクス型液晶表示装置の断面
構造図。

【図２２】アクティブマトリクス型液晶表示装置の斜視
図。

【図２３】電子機器の概略図

【図２４】電子機器の概略図

【符号の説明】

２０１ レーザービーム発生装置 ２０２ レーザービーム分割のためのシリンドリカルレ
ンズ群 ２０３ レーザービーム分割のためのシリンドリカルレ
ンズ群 ２０４ レーザービーム重ね合わせのためのシリンドリ
カルレンズ ２０５ スリット ２０６ レーザービーム重ね合わせのためのシリンドリ
カルレンズ ２０７ ミラー ２０８ レーザービーム重ね合わせのためのシリンドリ
カルレンズ ３０１ 従来の線状レーザービームの幅方向のエネルギ
ー分布 ３０２ 従来の線状レーザービームの幅方向のエネルギ
ー分布 ４０１ 本発明の線状レーザービームの幅方向のエネル
ギー分布 ４０２ 本発明の線状レーザービームの幅方向のエネル
ギー分布 ５０１ 本発明の線状レーザービームの幅方向のエネル
ギー分布 ５０２ 本発明の線状レーザービームの幅方向のエネル
ギー分布 ５０３ 本発明の線状レーザービームの幅方向のエネル
ギー分布 ６０１ レンズ ７０３ レーザービームを幅方向に分割するシリンドリ
カルレンズ群 ７０４ レーザービーム重ね合わせのためのシリンドリ
カルレンズ ７０８ 線状ビームを集光するためのシリンドリカルレ
ンズ ９０３ レーザービームを幅方向に分割するシリンドリ
カルレンズ群 ９０４ レーザービーム重ね合わせのためのシリンドリ
カルレンズ ９０８ レーザービーム重ね合わせのためのシリンドリ
カルレンズ ９０９ 被処理基板 ９１０ 線状レーザービームの幅方向のエッジ ９１１ 線状レーザービームの幅方向のエッジ １１０１ レーザービーム発生装置 １１０２ 光学系に入射するレーザービームの方向を調
整する反射ミラー １１０３ 光学系 １１０５ 照射ステージ １１０７ 反射ミラー １１０８ 光学系 １１０９ 被処理基板 １２０２ レーザービーム分割のためのシリンドリカル
レンズ群 １２０３ レーザービーム分割のための組合せシリンド
リカルレンズ群 １２０４ レーザービーム重ね合わせのための光学レン
ズ １２０５ スリット １２０６ レーザービーム重ね合わせのためのシリンド
リカルレンズ １２０８ レーザービーム重ね合わせのためのシリンド
リカルレンズ １２０９ 被処理基板 １３０１ 基板搬送室 １３０２ アライメント室 １３０３ カセット １３０４ ロボットアーム １３０５ ロード／アンロード室 １３０６ レーザー照射室 １４０３ レーザービーム分割のための半シリンドリカ
ルレンズ群 １４１０ 線状レーザービームの幅方向のエッジ １４１１ 線状レーザービームの幅方向のエッジ １５０２ レーザービーム分割のための半シリンドリカ
ルレンズ群 １５０３ レーザービーム分割のための半シリンドリカ
ルレンズ群 １５０４ レーザービーム重ね合わせのための光学レン
ズ １５０６ レーザービーム重ね合わせのためのシリンド
リカルレンズ １５１０ レーザービームのＸ軸方向のエッジ １５１１ レーザービームのＸ軸方向のエッジ １５１２ レーザービームのＹ軸方向のエッジ １５１３ レーザービームのＹ軸方向のエッジ １６０１ レーザービーム照射位置 １６０２ レーザービーム照射位置 １６０３ レーザーアニールされた領域 １６０９ 被処理基板

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一方向にレーザービームを分割する役割を
   果たす光学レンズと、前記分割されたレーザービームを
   重ね合わせる光学系とを有し、 前記光学レンズは、シリンドリカルレンズを基本面にて
   切断したレンズで構成されていることを特徴とするビー
   ムホモジェナイザー。
2. 【請求項２】請求項１において、前記レーザービームを
   重ね合わせる光学系に組合せレンズ或いは非球面レンズ
   を用いていることを特徴とするビームホモジェナイザ
   ー。
3. 【請求項３】レーザービーム発生装置と、一方向にレー
   ザービームを分割する役割を果たす光学レンズと、前記
   分割されたレーザービームを重ね合わせる光学系と、移
   動可能な照射ステージとを有し、 前記光学レンズは、シリンドリカルレンズを基本面にて
   切断したレンズで構成されていることを特徴とするレー
   ザー照射装置。
4. 【請求項４】請求項３において、前記レーザービームを
   重ね合わせる光学系に組合せレンズ或いは非球面レンズ
   を用いていることを特徴とするレーザー照射装置。
5. 【請求項５】請求項３または請求項４において、前記レ
   ーザービーム発生装置と、前記光学レンズとの間に、レ
   ーザービームを前記基本面と平行な方向に調節する反射
   ミラーを有することを特徴とするレーザー照射装置。
6. 【請求項６】被照射面におけるエネルギー分布のエッジ
   の少なくとも一つが垂直に近い形状であるレーザービー
   ムを照射する方法であって、 前記垂直に近い形状のエッジを前にしてレーザービーム
   を走査することを特徴とするレーザー照射方法。
7. 【請求項７】被照射面における幅方向のエネルギー分布
   のエッジの少なくとも一方が垂直に近い形状である線状
   レーザービームを照射する方法であって、 前記垂直に近い形状のエッジを前にしてレーザービーム
   を走査することを特徴とするレーザー照射方法。
8. 【請求項８】請求項７において、前記エネルギー分布の
   他方のエッジは不均一な形状であることを特徴とするレ
   ーザー照射方法。