JP2002190454A

JP2002190454A - レーザビームの加工方法、レーザ照射装置、並びに半導体装置の作製方法

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Publication number: JP2002190454A
Application number: JP2001262877A
Authority: JP
Inventors: Koichiro Tanaka; 幸一郎田中
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 2000-09-01
Filing date: 2001-08-31
Publication date: 2002-07-05
Anticipated expiration: 2021-08-31
Also published as: JP5222450B2

Abstract

(57)【要約】【課題】非単結晶半導体膜のレーザアニールには、エ
キシマレーザがよく用いられる。YAGレーザ等の固体レ
ーザはエキシマレーザに比べてレーザ本体の保守点検が
容易であり、これがエキシマレーザの代替え品となれば
コストの低減ができる。しかしながら、従来では固体レ
ーザは比較的干渉しやすいレーザビームであるため、単
純にレーザビームを分割して合成するエネルギーの均一
化の方法が使えなかった。【解決手段】固体レーザにおけるレーザビームは偏光
面を揃えてのレーザ発振が可能である。互いに偏光方向
の独立な２つのレーザビームをλ/２板１１０で形成
し、さらに互いに光路長の異なる複数のレーザビームを
階段状石英板１０９により形成し、それらのレーザビー
ムを光学系により照射面１０８またはその近傍にて１つ
に合成することでレーザビームを均一化する。これによ
り、非常に干渉が抑えられたエネルギーの均一性の高い
レーザビームが得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はレーザビームのエネ
ルギー分布をある特定の領域で均一化する加工方法に関
する。また、レーザビームを用いた半導体膜のアニール
（以下、レーザアニールという）を行うためのレーザ照
射装置（レーザと該レーザから出力されるレーザビーム
を被処理体まで導くための光学系を含む装置）に関す
る。また、前記レーザアニールを工程に含んで作製され
た半導体装置の作製方法に関する。なお、本明細書中に
おいて、半導体装置とは、半導体特性を利用することで
機能しうる装置全般を指し、液晶表示装置やＥＬ表示装
置等の電気光学装置及び該電気光学装置を部品として含
む電子装置もその範疇にあるとする。

【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結晶性半導体膜（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）、即ち非単
結晶半導体膜に対し、レーザアニールを行い、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。

【０００３】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いる。このよう
な性質から、ガラスは大面積基板の作製に良く利用され
る。これが上記研究の行われる理由である。また、結晶
化に好んでレーザが使用されるのは、ガラス基板の融点
が低いからである。レーザは基板の温度をあまり上昇さ
せ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。

【０００４】熱による非晶質半導体膜の結晶化を行うに
は、600℃以上の加熱温度と１０時間以上、好ましくは
２０時間以上の加熱時間が必要であった。この結晶化条
件に耐える基板には、例えば、石英基板がある。しかし
ながら、石英基板は高価で加工性に乏しく、特に大面積
に加工するのは非常に困難であった。基板の大面積化は
特に生産効率を上げるためには必要不可欠な要素であ
る。近年、生産効率の向上のために基板を大面積化する
動きが著しく、新しく建設される生産工場のラインは、
基板サイズ６００ｍｍ×７２０ｍｍが標準となりつつあ
る。

【０００５】このような大面積基板に石英基板を加工す
ることは現在の技術では難しく、たとえできたとしても
高価で産業的でない。一方、大面積基板を容易に作製で
きる材料に、例えばガラスがある。ガラス基板には、例
えばコーニング7059と呼ばれているものがある。コーニ
ング7059は非常に安価で加工性に富み、大面積化も容易
である。しかしながら、コーニング7059は歪点温度が59
3℃であり、600℃以上の加熱には問題があった。

【０００６】ガラス基板の１つに、歪点温度が比較的高
いコーニング１７３７というものがある。これの歪点温
度は６６７℃と高い。コーニング１７３７に非晶質半導
体膜を成膜し、前記非晶質半導体膜の温度を６００℃と
して２０時間保持しても、作製工程に影響するほどの基
板の変形は見られなかった。これにより、前記非晶質半
導体膜は結晶化した。しかしながら、２０時間の加熱時
間は生産工程としては長すぎ、加熱温度６００℃は、コ
ストの面から考えると、少しでも低い方が好ましかっ
た。

【０００７】このような問題を解決するため、新しい結
晶化の方法が考案された。前記方法の詳細は特開平7-18
3540号公報に記載されている。ここで、前記方法を簡単
に説明する。まず、非晶質半導体膜にニッケルまたは、
パラジウム、または鉛等の元素を微量に添加する。添加
の方法は、プラズマ処理法や蒸着法、イオン注入法、ス
パッタ法、溶液塗布法等を利用すればよい。前記添加の
後、例えば550℃の窒素雰囲気に4時間、非晶質半導体膜
を置くと、特性の良好な多結晶半導体膜が得られる。結
晶化に最適な加熱温度や加熱時間等は、前記元素の添加
量や、非晶質半導体膜の状態による。

【０００８】以上、加熱による非晶質半導体膜の結晶化
方法の例を記した。一方、レーザアニールによる結晶化
は、基板の温度を余り上昇させずに、非晶質半導体膜に
のみ高いエネルギーを与えることが出来るため、歪点温
度の低いガラス基板には勿論、プラスティック基板等に
も用いることが出来る。

【０００９】レーザアニールによく用いられるレーザは
エキシマレーザ、Arレーザである。出力の大きいパルス
発振のレーザビームを被照射面において、数ｃｍ角の四
角いスポットや、例えば長さ10ｃｍ以上の線状となるよ
うに光学系にて加工し、レーザビームの照射位置を被照
射面に対し相対的に走査させてレーザアニールを行う方
法は、生産性が高く量産に優れているため、好んで使用
されている。特に、被照射面においてレーザビームの形
状が線状であるレーザビーム（以下、線状ビームと表記
する）を用いると、前後左右の走査が必要なスポット状
のレーザビームを用いた場合とは異なり、線状ビームの
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
ビームを照射することができるため、生産性が高い。線
方向に直角な方向に走査するのは、それが最も効率の良
い走査方向であるからである。この高い生産性により、
レーザアニールには大出力のレーザを適当な光学系で加
工した線状ビームを使用することが主流になりつつあ
る。

【００１０】図２に、被照射面においてレーザビームの
形状を線状に加工するための光学系の例を示す。前記光
学系は、レーザビームの形状を線状に加工するだけでな
く、同時に、被照射面におけるレーザビームのエネルギ
ーの均一化を果たすものである。一般にビームのエネル
ギーの均一化を行う光学系を、ビームホモジナイザと呼
ぶ。

【００１１】まず、図２の側面図について説明する。レ
ーザ発振器２０１から出たレーザビームは、シリンドリ
カルレンズアレイ２０２により、レーザビームの進行方
向に対し直角方向に分割される。前記直角方向を本明細
書中では、短尺方向と呼ぶことにする。図２では、４分
割となっている。これらの分割されたレーザビームは、
シリンドリカルレンズ２０４により、いったん１つのレ
ーザビームに合成される。さらにミラー２０６で反射さ
れ、その後、ダブレットシリンドリカルレンズ２０７に
より、照射面２０８にて再び１つのレーザビームに合成
される。ダブレットシリンドリカルレンズとは、２枚の
シリンドリカルレンズで構成されているレンズのことを
いう。これにより、線状ビームの短尺方向のエネルギー
の均一化が成され、かつ、短尺方向の長さが決定され
る。

【００１２】次に、図２の上面図について説明する。レ
ーザ発振器２０１から出たレーザビームは、シリンドリ
カルレンズアレイ２０３により、レーザビームの進行方
向に対し直角で、短尺方向に対し直角な方向に分割され
る。前記方向を本明細書中では、長尺方向と呼ぶことに
する。図２では、７分割となっている。その後、シリン
ドリカルレンズ２０５にて、レーザビームは照射面２０
８にて１つに合成される。これにより、線状ビームの長
さ方向のエネルギーの均一化が成され、長尺方向の長さ
が決定される。

【００１３】上記の諸レンズは、エキシマレーザに対応
するため合成石英製である。また、エキシマレーザをよ
く透過するように表面に反射防止のコーティングを行っ
ている。これにより、レンズ１つあたりのエキシマレー
ザの透過率は９９％以上になった。

【００１４】上記の光学系で加工された線状ビームをそ
の短尺方向に徐々にずらしながら重ねて照射することに
より、非単結晶半導体膜全面に対しレーザアニールを行
い、結晶化させたり、結晶性を向上させることができ
る。

【００１５】上記レーザアニールにより得られた結晶性
半導体膜は多くの結晶粒からできているため、多結晶半
導体膜と呼ばれる。多結晶半導体膜は、非晶質半導体膜
と比較し、非常に高い移動度を有する。このため、多結
晶半導体膜を利用すると、例えば、従来の非晶質半導体
膜を使って作製した半導体装置では実現できなかったモ
ノリシック型の液晶電気光学装置（一枚の基板上に、画
素駆動用と駆動回路用の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を
作製した半導体装置）の作製ができる。このように、多
結晶半導体膜は、非晶質半導体膜と比較し、非常に特性
の高い半導体膜である。

【００１６】上記で示した方法の他に、非晶質半導体膜
に対し、加熱による結晶化を行った後にレーザアニール
による結晶化を行う方法もある。この方法を行うと、加
熱またはレーザアニールのどちらかだけで結晶化を行う
場合より半導体膜としての特性が向上する場合がある。
高い特性を得るためには、加熱条件とレーザアニール条
件を最適化する必要がある。前記方法を用いて得られた
多結晶半導体膜を使い、例えば公知の方法で薄膜トラン
ジスタ（ＴＦＴ）を作製すると前記ＴＦＴの電気的特性
が大きく向上する。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】より高い電気的特性を
もつ半導体膜をより安価で作製するためには、レーザア
ニールの技術が必要不可欠となってきている。しかしな
がら、レーザ発振器の性能は、大量生産を行うにはまだ
不充分で、解決すべき課題を多く残している。前記課題
の１つにレーザアニールに用いられる装置のメンテナン
ス性が挙げられる。半導体膜のレーザアニールを行うに
は、レーザ発振器と、レーザビームのエネルギー分布を
均一化し所望の形状に加工する光学系と、半導体膜を設
置するステージと、半導体膜を搬送するロボットと、が
少なくとも必要となる。

【００１８】レーザ発振器には、よくエキシマレーザが
用いられている。エキシマレーザは紫外光を発するため
代表的な半導体膜である珪素膜に対し吸収性が非常に高
く、また大出力を有しているため生産性が高い。しかし
ながらエキシマレーザは非常に高価で装置の寿命も短
く、頻繁に部品の入れ替えを行ったり、発振に必要なガ
スを定期的に交換しなければならず、メンテナンスに多
大な時間がかかる。これによる費用の発生は莫大で、エ
キシマレーザに替わるレーザアニール装置の開発が急務
となっている。

【００１９】1990年代後半に、さまざまなレーザが新た
に開発され、あるいは改良され、レーザの需要が急速に
高まってきた。それらのレーザの中で、半導体膜のレー
ザアニール用に適していると目されているのがYAGレー
ザである。半導体膜のレーザアニールが行われはじめた
初期の段階では、YAGレーザを半導体膜の結晶化に用い
る動きもあったが、出力の安定性が悪く、出力もエキシ
マレーザと比較すると小さく、また、高調波に変換しな
ければならない等の理由で、エキシマレーザにその地位
を譲っていた。

【００２０】しかしながら、近年、急速にYAGレーザの
大出力化が進み、また、出力の安定性も高くなったこと
から、再びYAGレーザのレーザアニールへの適用が試み
られるようになった。半導体膜の結晶化に用いる場合、
半導体膜の吸収係数の関係でYAGレーザは高調波に変換
しなければならないが、変換後も十分な出力が確保でき
ている。

【００２１】YAGレーザの長所は、主にメンテナンス性
の良さ、コンパクト性、低価格にある。YAGレーザは、
固体レーザであるから、エキシマレーザのようにガスを
使わないので、励起源の劣化による交換の必要がない。
固体レーザの励起源（ロッド）の寿命は２０年以上とい
われている。また、レーザ発振に必要な部品点数がエキ
シマレーザに比べて非常に少ない。

【００２２】以上、YAGレーザの長所に関し列挙した
が、解決すべき課題も多く残している。まず、発振周波
数がエキシマレーザに比べて低いので生産性が低い。フ
ラッシュランプ励起のYAGレーザでは、ロッドの温度が
必要以上に上昇すると、熱レンズ効果が顕著になりレー
ザビームの形状が著しく悪くなる上、高周波数が得づら
いからである。その点に関しては、近年、ロッドの温度
の上昇を抑えることのできるLD励起（レーザーダイオー
ド励起）のYAGレーザが開発され、解決のめどがつい
た。

【００２３】その他の問題に、YAGレーザの干渉性が挙
げられる。一般にレーザは、干渉性に優れている。よっ
て、レーザビームを分割して合成し、均一なエネルギー
を持つビームにする方法にて線状ビームを得ると、線状
ビーム内に干渉が起こり定在波が生じる。しかしなが
ら、エキシマレーザのコヒーレント長は数十μｍとレー
ザとしては非常に短いので、干渉が起こりにくく前記定
在波も確認しづらい。

【００２４】一方、YAGレーザのコヒーレント長は１cm
前後あるので、前記定在波は非常に強いものになる。図
３にYAGレーザのビームを２分割し合成したものの内に
できる定在波を示す。CCDカメラによりエネルギー分布
を得たもので、サインカーブの模様がはっきりとみてと
れる。

【００２５】本発明の課題は、高い干渉性を有するレー
ザビームのエネルギー分布を均一化することにある。本
発明は、特にYAGレーザや、YVO₄レーザ、YLFレーザな
どの比較的コヒーレント長の長いレーザビームのエネル
ギー分布を均一化する際に有効である。

【００２６】

【課題を解決するための手段】本発明は、ビームホモジ
ナイザにより形成される線状ビームの干渉縞を低減する
方法を用いて半導体装置を作製する方法を提供する。

【００２７】レーザは、レーザビームの偏光性を揃え直
線偏光とすることが可能である。一般に、互いに偏光方
向が直交するレーザビームを合成しても干渉縞の出ない
ことが知られている。また、円偏光のレーザビームとし
てもよい。円偏光のレーザビームは、互いに円偏光の回
転方向が異なる場合、干渉することがない。このように
偏光方向が互いに独立である光は、干渉しあうことはな
い。この性質を利用すれば、本発明の目的とする効果が
得られる。

【００２８】よって、偏光方向が互いに直交するレーザ
ビームを合成して均一化すれば、干渉は起こらない。YA
Gレーザ等は直線偏光のレーザビームを射出することが
可能であるため、レーザビームを２分割し、２分割した
レーザビームの一方には何もせず、他の一方には偏光方
向を９０°回転させるために、λ/２板を挿入すれば、
互いに偏光方向の直交するレーザビームを形成できる。
しかしながら、この方法では２分割しかできないので、
均一化には不十分な場合がある。よって、本方法を他の
方法と組み合わせて分割数を増やし、十分な均一性を得
る工夫をする。

【００２９】干渉性の高いレーザを使って、エネルギー
の均一な線状ビームを得るためには、線状ビームの長尺
方向と短尺方向の両方において均一化を図ることが好ま
しい。よって、少なくとも２分割×２分割、つまり４分
割したレーザビームを１つに合成して均一な線状ビーム
を作るとよい。均一な線状ビームを形成するときにまず
重要なことは、長尺方向のエネルギー分布を均一化する
ことにある。長尺方向の均一性は、長尺方向のレーザア
ニールの均一性にそのまま反映されるからである。一
方、短尺方向の均一性は、長尺方向の均一性ほど重要で
はない。線状ビームを短尺方向に細かく重ねることで、
レーザアニールの均一性を上げることができるからであ
る。よって、線状ビームの短尺方向においての均一化
は、偏光方向が互いに直交する２つのレーザビームを合
成することで行い、線状ビームの長尺方向においての均
一化は、他の方法で均一化する。

【００３０】また、同一光源から射出したレーザビーム
でも、コヒーレント長以上の光路差をもって合成された
レーザビームには干渉が起きない。この性質を利用すれ
ば、３分割以上のレーザビームを合成しても、干渉を起
こすことなく、レーザビームを均一化することができ
る。たとえば、レーザビームに対し透過性の高い板を光
路に挿入することで、光路差を作ることができる。

【００３１】なお、本発明で使用する光学系は、非常に
収差の小さいものが要求される。レーザビームの高い干
渉性は、球面収差などにより、波状のエネルギー分布を
作り出す元となるからである。図６に、いろいろなシリ
ンドリカルレンズを通したYAGレーザのレーザビームの
エネルギー分布を示す。図中のＦは、レンズの口径に対
する焦点距離の比であり、Ｆが小さいほど球面収差が大
きくなる。

【００３２】図６(a)に、使用したＹＡＧレーザのレー
ザビームのエネルギー分布を示す。これは、ＹＡＧレー
ザのレーザビームを直接非晶質珪素膜に照射した跡の写
真である。図６(a)の写真には、目立ったエネルギーの
不均一は見られない。一方、図６(b)に、前記ＹＡＧレ
ーザのレーザビームをＦ＝７のシリンドリカルレンズに
通し、同様に非晶質珪素膜に照射した写真を示す。横方
向に縞模様がはっきりと見て取れる。これは、Ｆ＝７の
シリンドリカルレンズの球面収差により生じたエネルギ
ー分布である。図６(c)は、Ｆ＝２０のシリンドリカル
レンズを通したものであり、図６(d)は、Ｆ＝１００の
シリンドリカルレンズを通したものである。Ｆ＝７のシ
リンドリカルレンズを通したレーザビームは、球面収差
の影響を大きく受け、波状のエネルギー分布を生じてい
る。一方、Ｆ＝２０のシリンドリカルレンズを通したレ
ーザビームは、球面収差が比較的抑えられており、波状
のエネルギー分布も目立たなくなった。また、Ｆ＝１０
０のシリンドリカルレンズを通したレーザビームには、
波状のエネルギー分布は見られなかった。

【００３３】なお、本明細書中で述べているＦ値は、実
際にレーザビームがレンズを透過する範囲をレンズ径と
して算出している。よって、レンズのサイズが透過する
ビームのサイズより大きい場合は、ビームのサイズを口
径とする。

【００３４】以下、本発明の構成を列挙する。

【００３５】本明細書で開示するレーザビームの加工方
法に関する発明の構成は、レーザビームの加工方法にお
いて、前記レーザビームの進行方向に直角である第一の
方向において前記レーザビームを互いに独立である偏光
方向を有する２つのレーザビームに分割し、前記２つの
レーザビームを前記照射面またはその近傍で１つに合成
し、前記レーザビームの進行方向に直角であり、かつ、
前記第一の方向に直角な第ニの方向において前記レーザ
ビームを互いに異なる光路長を有する複数のレーザビー
ムに分割し、前記複数のレーザビームを前記照射面また
はその近傍で１つに合成することを特徴としている。

【００３６】上記構成において、前記レーザビームは互
いに独立である偏光方向を有する２つのレーザビームに
分割するために、少なくともλ/２板を用いることを特
徴としている。

【００３７】また、本明細書で開示するレーザビームの
加工方法に関する発明の他の構成は、直線偏光のレーザ
ビームの加工方法において、前記レーザビームの進行方
向に直角である第一の方向において前記レーザビームを
互いに直角である偏光方向を有する２つのレーザビーム
に分割し、前記２つのレーザビームを前記照射面または
その近傍で１つに合成し、前記レーザビームの進行方向
に直角であり、かつ、前記第一の方向に直角な第ニの方
向において前記レーザビームを互いに異なる光路長を有
する複数のレーザビームに分割し、前記複数のレーザビ
ームを前記照射面またはその近傍で１つに合成すること
を特徴としている。

【００３８】また、レーザビームの加工方法に関する発
明の他の構成は、直線偏光のレーザビームを照射面また
はその近傍において均一化する線状ビームの加工方法に
おいて、前記レーザビームの進行方向に直角である第一
の方向において前記レーザビームを互いに直角である偏
光方向を有する２つのレーザビームに分割し、前記２つ
のレーザビームを前記照射面またはその近傍で一つに合
成して、前記線状ビームの短尺方向のエネルギー分布を
均一化し、前記レーザビームの進行方向に直角であり、
かつ、前記第一の方向に直角な第ニの方向において前記
レーザビームを互いに異なる光路長を有する複数のレー
ザビームに分割し、前記複数のレーザビームを前記照射
面またはその近傍で１つに合成して、前記線状ビームの
長尺方向のエネルギー分布を均一化することを特徴とし
ている。

【００３９】上記各構成において、前記レーザビームを
互いに直角である偏光方向を有する２つのレーザビーム
に分割するために、少なくともλ/２板を用いることを
特徴としている。

【００４０】また、本明細書で開示するレーザビームの
加工方法に関する発明の他の構成は、円偏光のレーザビ
ームの加工方法において、前記レーザビームの進行方向
に直角である第一の方向において前記レーザビームを互
いに独立である円偏光を有する２つのレーザビームに分
割し、前記２つのレーザビームを前記照射面またはその
近傍で１つに合成し、前記レーザビームの進行方向に直
角であり、かつ、前記第一の方向に直角な第ニの方向に
おいて前記レーザビームを互いに異なる光路長を有する
複数のレーザビームに分割し、前記複数のレーザビーム
を前記照射面またはその近傍で１つに合成することを特
徴としている。

【００４１】また、レーザビームの加工方法に関する発
明の他の構成は、円偏光のレーザビームを照射面または
その近傍において均一化する線状ビームの加工方法にお
いて、前記レーザビームの進行方向に直角である第一の
方向において前記レーザビームを互いに独立である円偏
光を有する２つのレーザビームに分割し、前記２つのレ
ーザビームを前記照射面またはその近傍で一つに合成し
て、前記線状ビームの短尺方向のエネルギー分布を均一
化し、前記レーザビームの進行方向に直角であり、か
つ、前記第一の方向に直角な第ニの方向において前記レ
ーザビームを互いに異なる光路長を有する複数のレーザ
ビームに分割し、前記複数のレーザビームを前記照射面
またはその近傍で１つに合成して、前記線状ビームの長
尺方向のエネルギー分布を均一化することを特徴として
いる。

【００４２】上記各構成において、前記レーザビームを
互いに独立である円偏光を有する２つのレーザビームに
分割するために、少なくともλ/２板を用いることを特
徴としている。

【００４３】また、上記各構成において、前記第ニの方
向において前記レーザビームを互いに異なる光路長を有
する複数のレーザビームに分割するために、少なくとも
前記レーザビームに対して透過率の高い板を用いること
を特徴としている。

【００４４】また、上記各構成において、前記第ニの方
向において前記レーザビームを互いに異なる光路長を有
する複数のレーザビームに分割するために、少なくとも
Ｆ値が２０以上のシリンドリカルレンズを用いることを
特徴としている。

【００４５】また、上記各構成において、前記複数のレ
ーザビームを前記照射面またはその近傍で１つに合成す
るために、少なくともＦ値が２０以上のシリンドリカル
レンズを用いることを特徴としている。

【００４６】また、上記各構成において、前記レーザビ
ームとして、ＹＡＧレーザ、ＹＶＯ ₄レーザ、およびＹ
ＬＦレーザから選ばれた一種または複数種から射出され
たレーザビームを用いることを特徴している。

【００４７】また、本明細書で開示するレーザ照射装置
に関する発明の構成は、照射面またはその近傍において
均一なエネルギー分布を有するレーザビームを形成する
レーザ照射装置であって、前記レーザビームの進行方向
に直角である第一の方向において前記レーザビームを互
いに独立である偏光方向を有する２つのレーザビームに
する分割手段と、前記２つのレーザビームを前記照射面
またはその近傍で一つにする合成手段と、前記レーザビ
ームの進行方向に直角であり、かつ、前記第一の方向に
直角な第ニの方向において前記レーザビームを互いに異
なる光路長を有する複数のレーザビームにする分割手段
と、前記複数のレーザビームを前記照射面またはその近
傍で１つにする合成手段とを有することを特徴としてい
る。

【００４８】上記構成において、前記レーザビームを互
いに独立である偏光方向を有する２つのレーザビームに
する分割手段は、λ/２板を有することを特徴としてい
る。

【００４９】また、本明細書で開示するレーザ照射装置
に関する発明の他の構成は、照射面またはその近傍にお
いて均一なエネルギー分布を有するレーザビームを形成
するレーザ照射装置であって、前記レーザビームの進行
方向に直角である第一の方向において前記レーザビーム
を互いに直角である偏光方向を有する２つのレーザビー
ムにする分割手段と、前記２つのレーザビームを前記照
射面またはその近傍で一つにする合成手段と、前記レー
ザビームの進行方向に直角であり、かつ、前記第一の方
向に直角な第ニの方向において前記レーザビームを互い
に異なる光路長を有する複数のレーザビームにする分割
手段と、前記複数のレーザビームを前記照射面またはそ
の近傍で１つにする合成手段とを有することを特徴とし
ている。

【００５０】また、レーザ照射装置に関する発明の他の
構成は、照射面またはその近傍において均一なエネルギ
ー分布を有する線状ビームを形成するレーザ照射装置で
あって、前記レーザビームの進行方向に直角である第一
の方向において前記レーザビームを互いに直角である偏
光方向を有する２つのレーザビームにする分割段階と、
前記２つのレーザビームを前記照射面またはその近傍で
一つにして、前記線状ビームの短尺方向のエネルギー分
布を均一化する合成手段と、前記レーザビームの進行方
向に直角であり、かつ、前記第一の方向に直角な第ニの
方向において前記レーザビームを互いに異なる光路長を
有する複数のレーザビームにする分割手段と、前記複数
のレーザビームを前記照射面またはその近傍で１つにし
て、前記線状ビームの長尺方向のエネルギー分布を均一
化する合成手段とを有することを特徴としている。

【００５１】上記各構成において、前記レーザビームを
互いに直角である偏光方向を有する２つのレーザビーム
にする分割手段は、λ/２板を有することを特徴として
いる。

【００５２】また、本明細書で開示するレーザ照射装置
に関する発明の他の構成は、照射面またはその近傍にお
いて均一なエネルギー分布を有するレーザビームを形成
するレーザ照射装置であって、前記レーザビームの進行
方向に直角である第一の方向において前記レーザビーム
を互いに独立である円偏光を有する２つのレーザビーム
にする分割手段と、前記２つのレーザビームを前記照射
面またはその近傍で一つにする合成手段と、前記レーザ
ビームの進行方向に直角であり、かつ、前記第一の方向
に直角な第ニの方向において前記レーザビームを互いに
異なる光路長を有する複数のレーザビームにする分割手
段と、前記複数のレーザビームを前記照射面またはその
近傍で１つにする合成手段と、を有することを特徴とし
ている。

【００５３】また、レーザ照射装置に関する発明の他の
構成は、照射面またはその近傍において均一なエネルギ
ー分布を有する線状ビームを形成するレーザ照射装置で
あって、前記レーザビームの進行方向に直角である第一
の方向において前記レーザビームを互いに独立である円
偏光を有する２つのレーザビームにする分割段階と、前
記２つのレーザビームを前記照射面またはその近傍で一
つにして、前記線状ビームの短尺方向のエネルギー分布
を均一化する合成手段と、前記レーザビームの進行方向
に直角であり、かつ、前記第一の方向に直角な第ニの方
向において前記レーザビームを互いに異なる光路長を有
する複数のレーザビームにする分割手段と、前記複数の
レーザビームを前記照射面またはその近傍で１つにし
て、前記線状ビームの長尺方向のエネルギー分布を均一
化する合成手段とを有することを特徴としている。

【００５４】上記各構成において、前記レーザビームを
互いに独立である円偏光を有する２つのレーザビームに
する分割手段は、λ/２板を有することを特徴としてい
る。

【００５５】また、上記各構成において、前記レーザビ
ームを互いに異なる光路長を有する複数のレーザビーム
にする分割手段は、前記レーザビームに対して透過率の
高い板を有することを特徴としている。

【００５６】また、上記各構成において、前記レーザビ
ームを互いに異なる光路長を有する複数のレーザビーム
にする分割手段は、Ｆ値が２０以上のシリンドリカルレ
ンズを有することを特徴としている。

【００５７】また、上記各構成において、前記複数のレ
ーザビームを前記照射面またはその近傍で１つにする合
成手段は、Ｆ値が２０以上のシリンドリカルレンズを含
むことを特徴としている。

【００５８】また、上記各構成において、前記レーザビ
ームは、ＹＡＧレーザ、ＹＶＯ₄レーザ、およびＹＬＦ
レーザから選ばれた一種または複数種から発振されたレ
ーザビームであることを特徴している。

【００５９】また、本明細書で開示する半導体装置の作
製方法に関する発明の構成は、基板上にＴＦＴを設けた
半導体装置の作製方法において、レーザビームの進行方
向に直角である第一の方向において、前記レーザビーム
を互いに独立である偏光方向を有する２つのレーザビー
ムに分割し、前記２つのレーザビームを照射面またはそ
の近傍において１つに合成し、前記レーザビームの進行
方向に直角であり、かつ、前記第一の方向に直角な第ニ
の方向において前記レーザビームを互いに異なる光路長
を有する複数のレーザビームに分割し、前記複数のレー
ザビームを前記照射面またはその近傍で１つに合成し
て、前記第二の方向に平行な方向が長尺方向となる線状
ビームを形成し、非単結晶半導体膜に対し前記線状ビー
ムを相対的に移動させながら照射することを特徴として
いる。

【００６０】上記構成において、前記レーザビームを互
いに独立である偏光方向を有する２つのレーザビームに
分割するために、少なくともλ/２板を用いることを特
徴としている。

【００６１】また、上記構成において、前記レーザビー
ムを互いに異なる光路長を有する複数のレーザビームに
分割するために、少なくとも前記レーザビームに対して
透過率の高い板を用いることを特徴としている。

【００６２】また、上記構成において、前記レーザビー
ムを互いに異なる光路長を有する複数のレーザビームに
分割するために、少なくともＦ値が２０以上のシリンド
リカルレンズを用いることを特徴としている。

【００６３】また、上記構成において、前記複数のレー
ザビームを前記照射面またはその近傍で１つに合成し
て、前記第二の方向に平行な方向が長尺方向となる線状
ビームを形成するために、少なくともＦ値が２０以上の
シリンドリカルレンズを用いることを特徴としている。

【００６４】また、上記各構成において、前記レーザビ
ームとして、ＹＡＧレーザ、ＹＶＯ ₄レーザ、およびＹ
ＬＦレーザから選ばれた一種または複数種から発振され
たレーザビームを用いることを特徴としている。

【００６５】このように、本発明は、干渉性を有するレ
ーザビームのエネルギー分布において、該レーザビーム
の干渉性を低減し、エネルギー分布の均一性を著しく向
上させることを可能とする。また、本発明と固体レーザ
とを組み合わせて、半導体膜の結晶化工程に用いると、
著しいコストダウンが期待できる。また、このようにし
て得られた半導体膜を用いてＴＦＴを作製し、前記ＴＦ
Ｔを用いて作製するアクティブマトリクス型の液晶表示
装置に代表される電気光学装置ならびに半導体装置にお
いて、十分な動作特性および信頼性を実現し得る。

【００６６】

【発明の実施の形態】図１に、本発明により干渉性を低
減し、エネルギー分布の均一な線状ビームを得ることの
できる光学系を示す。

【００６７】まず、図１の上面図を説明する。レーザ発
振器１０１から射出されたレーザビームは、レーザビー
ムの進行方向に対し直角方向に階段状の光路差を作るた
めに、階段状に加工された石英板１０９に入射する。階
段状の石英板１０９は、階段の各段を介するレーザビー
ムのそれぞれに互いに光路差をつける目的で用いる。こ
のようにしてついた光路差は、使用するレーザビームの
コヒーレント長以上あることが重要である。コヒーレン
ト長以上の光路差がついたレーザビームを同一領域に照
射しても、干渉性は非常に弱いからである。

【００６８】図１では、６段の階段をもつ石英板１０９
を用いており、これにより、７種類の光路長をもつレー
ザビームが７本できる。すなわち、６本のレーザビーム
は石英板１０９を介し、他の１本は石英板１０９を介し
ていない。前記７本のレーザビームは、シリンドリカル
レンズアレイ１０３に含まれる７本のシリンドリカルレ
ンズにそれぞれ入射する。シリンドリカルレンズアレイ
１０３により、互いに光路差を持ったレーザビームは７
つに分割される。７つに分割されたレーザビームは、シ
リンドリカルレンズ１０５により、照射面１０８にて１
つに合成される。このとき、石英板１０９の作用によ
り、分割されたレーザビームの各々に十分な光路差が与
えられていれば、照射面１０８にてレーザビームが強い
干渉を起こすことはない。これにより、線状ビームの長
尺方向のエネルギーの均一化が成され、長尺方向の長さ
が決定される。

【００６９】次に、側面図に沿って説明する。レーザ発
振器１０１から射出されたレーザビームは、直線偏光の
ビームであるとする。前記レーザビームは、λ/２板１
１０に入射し、互いに偏光面が垂直である２つのレーザ
ビームに加工される。前記２つのレーザビームは、シリ
ンドリカルレンズアレイ１０２に含まれる２つのシリン
ドリカルレンズにそれぞれ入射する。シリンドリカルレ
ンズアレイ１０２により、２分割されたレーザビームは
シリンドリカルレンズ１０４と１０６により、照射面１
０８において１つに合成される。光路の途中にあるミラ
ー１０７は、照射面を水平面と一致させるためにある。
レーザビームの光路が始めから鉛直方向にあれば、ミラ
ー１０７を使う必要はない。あるいは、照射面が地面に
対し垂直であれば、ミラー１０７は必要ない。この場
合、照射対象を地面に垂直な壁に固定する手段が必要と
なる。これにより、線状ビームの短尺方向のエネルギー
の均一化が成され、短尺方向の長さが決定される。

【００７０】上記の例では、レーザ発振器から射出され
たレーザビームは直線偏光のものであるが、円偏光のレ
ーザビームを使ってもよい。円偏光のレーザビームは、
互いに円偏光の回転方向が異なる場合、干渉することが
ない。この性質を利用すれば、本発明の目的とする効果
が得られる。このように干渉性を有するレーザビームで
も偏光の状態が異なるため互いに干渉し合わない２つの
レーザビームがある。本明細書中では、これらのビーム
を偏光方向の互いに独立であるビームと呼ぶこととす
る。

【００７１】レーザ発振器１０１には、YAGレーザやYVO
₄レーザ、YLFレーザ等の偏光面を揃えられるレーザを
用いる。生産工場で使用する場合のスループットを考慮
すると、高繰り返しのパルスレーザを使う方が好まし
い。固体レーザで高繰り返しのレーザとするためには、
ロッドの温度を上昇させないことが重要である。ロッド
の温度の上昇を抑えられるレーザにLD励起の固体レーザ
がある。特に量産を考える場合、本発明のレーザビーム
のエネルギー分布を均一化する方法と、LD励起の固体レ
ーザを組み合わせると非常に有用である。なお、YAGレ
ーザやYVO₄レーザ、YLFレーザから選ばれた複数種のレ
ーザを用いると、照射面またはその近傍におけるレーザ
ビームの干渉をより低減することが可能である。

【００７２】以上の構成でなる本発明について、以下に
示す実施例によりさらに詳細な説明を行うこととする。

【００７３】

【実施例】（実施例１）本実施例においては、ガラス基
板上に非晶質珪素膜を成膜し、本発明が開示するレーザ
照射方法にて前記非晶質珪素膜を結晶化し、半導体装置
を作製する方法について述べる。

【００７４】まず、非晶質珪素膜を成膜する方法の例を
述べる。始めに５インチ角のコーニング１７３７基板を
洗浄し、基板表面のゴミを除去する。次に、前記基板上
にプラズマＣＶＤ装置により窒化酸化珪素膜を厚さ１０
０ｎｍ、さらに非晶質珪素膜を厚さ５５ｎｍ、それぞれ
成膜する。なお、本明細書中に於いて、窒化酸化珪素膜
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。非晶質珪素
膜は、水素を多く含んでいる場合があり、この場合は熱
処理等で水素の含有量を減らし、非晶質珪素膜の耐レー
ザ性を上げるようにする。この場合、たとえば、５００
℃の窒素雰囲気で１時間、非晶質珪素膜を加熱するとよ
い。

【００７５】次に、図４に本実施例で用いる光学系の詳
細を説明する。まず、上面図から説明する。レーザ発振
器１４０１はフラッシュランプ励起のYAGレーザであ
る。本実施例では、非晶質珪素膜をアニールするため、
YAGレーザから射出されるレーザビームを、非線形光学
素子を使って、非晶質珪素膜に対して吸収の大きい第二
高調波に変換する。第二高調波に変換された時点で出力
は、１パルスあたり800mJである。また、最大周波数は
３０Ｈｚである。レーザ発振器１４０１から射出される
レーザビームは、大きさφ１０mmである。このままで
は、非常に小さく加工が困難であるため、ビームエキス
パンダ１４０２により、線状ビームの長尺方向に拡大さ
れる。本実施例の場合、3.5倍の拡大率でレーザビーム
を一方向に拡大している。ビームエキスパンダ１４０２
は、収差のできるだけ抑えられているものを用いる。

【００７６】ビームエキスパンダにより、長径３５mm、
短径１０mmの楕円に加工されたレーザビームは、階段状
に加工された石英板１４０３を介し、７つの互いに光路
差をもつレーザビームに加工される。すなわち階段は６
（７−１）段ある。階段の厚さは、各段で１５mmとし
た。従って最も厚い部分で、石英板１４０３の厚さは９
０mmとなる。これにより、７つのレーザビームの光路差
は、最小で７mmとなる。これは本YAGレーザのコヒーレ
ント長とほぼ等しい。

【００７７】石英板１４０３を射出した７つのレーザビ
ームは、それぞれシリンドリカルレンズアレイ１４０５
を構成するシリンドリカルレンズに入射する。シリンド
リカルレンズアレイ１４０５により分割されたレーザビ
ームはシリンドリカルレンズ１４０６により、照射面１
４１０（側面図参照のこと。）で１つに合成される。こ
れにより、線状ビームの長尺方向に於けるエネルギーの
均一化が成される。また、線状ビームの長さが決まる。
７つのレーザビームはコヒーレント長以上の光路差を互
いに持つので、照射面１４１０に於ける干渉は非常に弱
い。ミラー１４０８は紙面垂直方向にレーザビームの進
行方向を変更するために用いる。前記ミラー１４０８に
より、線状ビームは水平面に形成され、照射対象を水平
面に設置することができる。

【００７８】次に側面図に沿って図４を説明する。レー
ザ発振器１４０１は、直線偏光の光を射出するように設
計されており、側面図において偏光方向は紙面に平行
で、レーザビームの進行方向に垂直であるとする。レー
ザビームは、ビームエキスパンダ１４０２により楕円に
加工された後、λ/2板１４０４に入射する。λ/2板１４
０４は、長方形であり、その１辺と楕円のレーザビーム
の長径が一致するように設置される。よって、λ/２板
には、レーザビームの半分だけが入射する。λ/2板１４
０４により、レーザビームの偏光方向は９０°回転す
る。これにより、レーザビームは、横偏光のものと縦偏
光のものに分かれる。横偏光のレーザビームと縦偏光の
レーザビームは、シリンドリカルレンズアレイ１４０７
を構成するシリンドリカルレンズにそれぞれ入射する。
これにより、レーザビームは２分割され、シリンドリカ
ルレンズ１４０９により照射面１４１０にて１つに合成
される。これにより、線状ビームの短尺方向に於けるエ
ネルギーの均一化が成される。また、線状ビームの短尺
方向の長さが決まる。ミラー１４０８は、照射面１４１
０を水平にするために用いる。

【００７９】次に、各レンズの具体的な仕様につき説明
する。シリンドリカルレンズアレイ１４０５は、幅５m
m、長さ３０mm、厚さ４mm、焦点距離４００mmのシリン
ドリカルレンズを７本組み合わせて形成する。シリンド
リカルレンズ１４０６は、幅６０mm、長さ３０mm、厚さ
５mm、焦点距離４８００mmである。シリンドリカルレン
ズ１４０６は、シリンドリカルレンズアレイ１４０５に
対し、４００mm後方に配置する。シリンドリカルレンズ
アレイ１４０７は、幅５mm、長さ６０mm、厚さ５mm、焦
点距離２０００mmのものを２本組み合わせて形成する。
シリンドリカルレンズアレイ１４０７は、シリンドリカ
ルレンズ１４０６に対し、４００mm後方に配置する。ミ
ラー１４０８は、シリンドリカルレンズアレイ１４０７
に対し、３６００mm後方に配置する。ミラー１４０８
は、９０°レーザビームの進行方向を変更するために用
いる。ミラー１４０８のサイズは、レーザビームが全て
入射できるよう、十分な大きさとする。本実施例の場
合、鏡面のサイズが１２０mm×１２０mmあれば十分であ
る。

【００８０】ミラー１４０８の後方に、シリンドリカル
レンズ１４０９を配置する。シリンドリカルレンズ１４
０９は、幅５０mm、長さ１３０mm、厚さ１５mm、焦点距
離４００mmである。シリンドリカルレンズ１４０９の後
方、４００mmに照射面１４１０を配置する。

【００８１】上記の光学系の構成により、照射面１４１
０には、長尺方向の長さ１２０mm、短尺方向の長さ１mm
の線状ビームができる。なお、上記に記載した光学系の
仕様及び配置はだいたいの目安であり、実際に線状ビー
ムを実施者が作製する場合、多少の誤差を考慮に入れ、
光学系の配置を行う必要がある。照射面１４１０には、
レーザビームの照射対象である上記非晶質半導体膜が設
置できるステージが設けてあり、前記ステージを一方向
に動作させることにより、前記非晶質半導体膜全面にレ
ーザビームを照射することができる。前記一方向は線状
ビームの長尺方向に対し垂直である。

【００８２】レーザビームを照射する対象である上記非
晶質半導体膜にレーザビームを照射し、前記非晶質半導
体膜を結晶化するための照射の条件を以下に記す。レー
ザビームのエネルギー密度は、照射面１４１０において
４５０ｍＪ/ｃｍ²とする。ステージの動作速度は３mm/s
の一定速度とし、レーザビームの照射時の雰囲気は大気
とする。レーザビームの発振周波数は３０Ｈｚとする。
これによりレーザビームは上記非晶質半導体膜の同一領
域に１０回照射されることとなる。以上、一連の作業に
より非晶質半導体膜は結晶化する。

【００８３】上記の工程を経て作製された多結晶珪素膜
を基に、半導体装置を作製する。半導体装置には、薄膜
トランジスタ（ＴＦＴ）、ダイオード、光センサ等があ
るが、いずれも前記多結晶珪素膜を基に作製出来る。ま
た、多結晶珪素膜のほかに、多結晶珪素ゲルマニウム膜
などの化合物半導体膜を適用しても良い。

【００８４】（実施例２）本実施例では、多結晶半導体
膜に線状ビームを照射し、前記多結晶半導体膜をアニー
ルする例を示す。

【００８５】まず、多結晶半導体膜を作製する方法を述
べる。始めに５インチ角のコーニング１７３７基板を洗
浄し、基板表面のゴミを除去する。次に、前記基板上に
プラズマＣＶＤ装置により窒化酸化珪素膜を厚さ１００
ｎｍ、さらに非晶質珪素膜を厚さ５５ｎｍ、それぞれ成
膜する。なお、本明細書中に於いて、窒化酸化珪素膜と
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。次に、特開平７
−１８３５４０号公報に記載されたような方法を利用
し、酢酸ニッケル水溶液（重量換算濃度５ｐｐｍ、体積
５ｍｌ）を前記非晶質珪素膜の表面にスピンコート法に
て塗布し、温度５００℃の窒素雰囲気で1時間、更に温
度５５０℃の窒素雰囲気で４時間加熱する。これにより
非晶質珪素膜から多結晶珪素膜に変化する。

【００８６】得られた前記多結晶珪素膜に対してレーザ
アニールを行う。レーザアニールの方法は、実施例１に
記載したものと同様とする。非晶質珪素膜に線状ビーム
を照射する場合と、多結晶珪素膜に線状ビームを照射す
る場合とでは多少の条件の違いがあるが大きくは違わな
い。最適な条件は実施者が実験を通して見いだす必要が
ある。

【００８７】上記の工程を経て作製された多結晶珪素膜
を基に、半導体装置を作製する。半導体装置には、薄膜
トランジスタ（ＴＦＴ）、ダイオード、光センサ等があ
るが、いずれも前記多結晶珪素膜を基に作製出来る。ま
た、多結晶珪素膜のほかに、多結晶珪素ゲルマニウム膜
などの化合物半導体膜を適用しても良い。

【００８８】（実施例３）本実施例では、大量生産用の
レーザ照射装置の例を図５に沿って示す。図５はレーザ
照射装置の上面図である。

【００８９】ロードアンロード室１５０１から、トラン
スファ室１５０２に設置された搬送用のロボットアーム
１５０３を使って基板を運ぶ。まず、基板は、アライメ
ント室１５０４で位置合わせがなされた後、プレヒート
室１５０５に運ばれる。ここで例えば赤外ランプヒータ
を使って基板の温度を所望の温度、例えば３００℃程度
にあらかじめ加熱しておく。その後、ゲートバルブ１５
０６を経由し、レーザ照射室１５０７に基板を設置す
る。その後、ゲートバルブ１５０６を閉める。基板の温
度を上げるのは、レーザビームのエネルギーの不足を補
うためである。特に、大面積基板を処理する際には、線
状ビームの長さを長くしなければならない場合があるの
で、このときは基板の温度を上昇させてレーザアニール
を行うとレーザエネルギーを通常必要な値よりも低く抑
えることができる。

【００９０】レーザビームは、レーザ発振器１５００を
出た後、光学系１５０９を介し、石英窓１５１０の直上
に設置した図示しないミラーで９０°下方に曲げられ、
石英窓１５１０を介し、レーザ照射室１５０７内にある
照射面にて線状ビームに加工される。レーザビームは、
照射面に設置された基板に照射される。光学系１５０９
は、前述に示したものを使用すればよい。また、それに
準ずる構成のものを使用してもよい。

【００９１】レーザビームの照射の前にレーザ照射室１
５０７の雰囲気を、真空ポンプ１５１１を使って高真空
（１０^-3Pa）程度に引く。または、真空ポンプ１５１１
とガスボンベ１５１２を使って所望の雰囲気にする。前
記雰囲気は、前述したように大気成分とするか、He、A
r、H₂、あるいはそれらの混合気体としてもよい。

【００９２】その後、レーザビームを照射しながら、移
動機構１５１３により基板を走査させることで、基板に
線状ビームを照射する。このとき、図示しない赤外線ラ
ンプを線状ビームが照射されている部分に当ててもい
い。

【００９３】レーザビームの照射が終了後は、クーリン
グ室１５０８に基板を運び、基板を徐冷したのち、アラ
イメント室１５０４を経由してロードアンロード室１５
０１に基板を帰す。これら一連の動作を繰り返すこと
で、基板を多数、レーザアニールできる。

【００９４】なお、本実施例は発明実施の形態や他の実
施例のいずれか一と組み合わせて用いることができる。

【００９５】（実施例４）本実施例ではアクティブマト
リクス基板の作製方法について図７〜１１を用いて説明
する。なお、本明細書では駆動回路と、画素ＴＦＴ及び
保持容量とを有する画素部を同一基板上に形成された基
板を、便宜上アクティブマトリクス基板と呼ぶ。

【００９６】まず、本実施例ではコーニング社の＃７０
５９ガラスや＃１７３７ガラスなどに代表されるバリウ
ムホウケイ酸ガラス、またはアルミノホウケイ酸ガラス
などのガラスからなる基板３００を用意する。あるい
は、基板３００は、石英基板やシリコン基板、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
用いても良い。あるいは、本実施例の処理温度に耐えう
る耐熱性を有するプラスチック基板を用いてもよい。

【００９７】次いで、基板３００上に酸化シリコン膜、
窒化シリコン膜または酸化窒化シリコン膜などの絶縁膜
から成る下地膜３０１を形成する。本実施例では下地膜
３０１は２層構造とするが、前記絶縁膜の単層膜または
３層以上積層させる構造を用いても良い。下地膜３０１
の一層目は、プラズマＣＶＤ法を用い、ＳｉＨ₄、Ｎ
Ｈ₃、及びＮ₂Ｏを反応ガスとして成膜される酸化窒化シ
リコン膜３０１ａとする。前記酸化窒化シリコン膜３０
１aの厚さは、１０〜２００nm（好ましくは５０〜１０
０nm）とする。本実施例では、膜厚５０ｎｍの酸化窒化
シリコン膜３０１ａ（組成比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝２７
％、Ｎ＝２４％、Ｈ＝１７％）を形成する。次いで、下
地膜３０１のニ層目は、プラズマＣＶＤ法を用い、Ｓｉ
Ｈ₄、及びＮ₂Ｏを反応ガスとして成膜される酸化窒化シ
リコン膜３０１ｂとする。前記酸化窒化シリコン膜３０
１bの厚さは５０〜２００ｎｍ（好ましくは１００〜１
５０nm）とする。本実施例では、膜厚１００ｎｍの酸化
窒化シリコン膜３０１ｂ（組成比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝５
９％、Ｎ＝７％、Ｈ＝２％）を形成する。

【００９８】次いで、下地膜上に半導体層３０４を形成
する。半導体層３０４は、非晶質構造を有する半導体膜
を公知の手段（スパッタ法、ＬＰＣＶＤ法、またはプラ
ズマＣＶＤ法等）により成膜後、本発明で示した結晶化
処理方法（レーザー結晶化法、またはニッケルなどの触
媒を用いた熱結晶化法とレーザ結晶化法を組み合わせた
方法）を行って得られる。この半導体層３０４の厚さは
２５〜８０ｎｍ（好ましくは３０〜６０ｎｍ）の厚さで
形成する。結晶質半導体膜の材料に限定はないが、好ま
しくはシリコンまたはシリコンゲルマニウム（ＳｉＧ
ｅ）合金などで形成すると良い。本実施例では、プラズ
マＣＶＤ法を用い、５５ｎｍの非晶質シリコン膜を成膜
した後、ニッケルを含む溶液を非晶質シリコン膜上に保
持させる。この非晶質シリコン膜に脱水素化処理（５０
０℃の窒素雰囲気、１時間）を行い、さらに連続的に、
熱結晶化処理（５５０℃の窒素雰囲気、４時間）を行
う。さらに得られる結晶質シリコン膜の結晶性を改善す
るため、本発明で示すレーザーアニ―ル処理法を行い結
晶質シリコン膜を形成する。そして、この結晶質シリコ
ン膜をフォトリソグラフィ法により所望の形状にパター
ニング処理し、半導体層４０２〜４０６を形成する。

【００９９】ここで必要であれば、半導体層４０２〜４
０６に対し、ＴＦＴのしきい値を制御するために、微量
な不純物元素（ボロンまたはリン）のドーピングを行な
ってもよい。前記ドーピングは、パターニングされてい
ない半導体層３０４に行っても構わない。

【０１００】次いで、半導体層４０２〜４０６を覆うゲ
ート絶縁膜４０７を形成する。ゲート絶縁膜４０７はプ
ラズマＣＶＤ法またはスパッタ法を用い、厚さを４０〜
１５０ｎｍとしてシリコンを含む絶縁膜で形成する。本
実施例では、プラズマＣＶＤ法により１１０ｎｍの厚さ
で酸化窒化シリコン膜（組成比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝５９
％、Ｎ＝７％、Ｈ＝２％）で形成する。勿論、ゲート絶
縁膜は酸化窒化シリコン膜に限定されるものでなく、他
のシリコンを含む絶縁膜を単層または積層構造として用
いても良い。

【０１０１】また、酸化シリコン膜を用いる場合には、
プラズマＣＶＤ法でＴＥＯＳ（Tetraethyl Orthosilica
te）とＯ₂とを混合し、反応圧力４０Pa、基板温度３０
０〜４００℃とし、高周波（１３．５６MHz）電力密度
０．５〜０．８W/cm²で放電させて形成することができ
る。このようにして作製される酸化シリコン膜は、その
後４００〜５００℃の熱アニールによりゲート絶縁膜と
して良好な特性を得ることができる。

【０１０２】次いで、図７（Ｃ）に示すように、ゲート
絶縁膜４０７上に膜厚２０〜１００ｎｍの第１の導電膜
４０８と、膜厚１００〜４００ｎｍの第２の導電膜４０
９とを積層形成する。本実施例では、膜厚３０ｎｍのＴ
ａＮ膜からなる第１の導電膜４０８と、膜厚３７０ｎｍ
のＷ膜からなる第２の導電膜４０９を積層形成する。Ｔ
ａＮ膜はスパッタ法で形成し、Ｔａのターゲットを用
い、窒素を含む雰囲気内でスパッタする。また、Ｗ膜
は、Ｗのターゲットを用いたスパッタ法で形成する。そ
の他に６フッ化タングステン（ＷＦ₆）を用いる熱ＣＶ
Ｄ法で形成することもできる。いずれにしてもゲート電
極として使用するためには低抵抗化を図る必要があり、
Ｗ膜の抵抗率は２０μΩｃｍ以下にすることが望まし
い。Ｗ膜は結晶粒を大きくすることで低抵抗率化を図る
ことができるが、Ｗ膜中に酸素などの不純物元素が多い
場合には結晶化が阻害され高抵抗化する。Ｗ膜の高抵抗
化を抑えるためには、高純度のＷ（純度９９．９９９９
％）のターゲットを用いるとよい。また、成膜時に気相
中からの不純物の混入がないように十分配慮してＷ膜を
形成するとよい。これらの方法により、Ｗ膜の抵抗率を
９〜２０μΩｃｍとすることができる。

【０１０３】なお、本実施例では、第１の導電膜４０８
にＴａＮ、第２の導電膜４０９にＷを使うが、特に限定
されず、いずれもＴａ、Ｗ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｃｕ、
Ｃｒ、Ｎｄから選ばれた元素、または前記元素を主成分
とする合金材料若しくは化合物材料で形成してもよい。
また、リン等の不純物元素をドーピングした多結晶シリ
コン膜に代表される半導体膜を用いてもよい。また、Ａ
ｇＰｄＣｕ合金を用いてもよい。また、第１の導電膜を
タンタル（Ｔａ）膜で形成し、第２の導電膜をＷ膜とす
る組み合わせ、第１の導電膜を窒化チタン（ＴｉＮ）膜
で形成し、第２の導電膜をＷ膜とする組み合わせ、第１
の導電膜を窒化タンタル（ＴａＮ）膜で形成し、第２の
導電膜をＡｌ膜とする組み合わせ、第１の導電膜を窒化
タンタル（ＴａＮ）膜で形成し、第２の導電膜をＣｕ膜
とする組み合わせとしてもよい。

【０１０４】次に、フォトリソグラフィ法を用いてレジ
ストからなるマスク４１０〜４１５を形成し、電極及び
配線を形成するための第１のエッチング処理を行なう。
第１のエッチング処理では第１及び第２のエッチング条
件で行なう。本実施例では第１のエッチング条件とし
て、ＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma：誘導結合型
プラズマ）エッチング法を用い、エッチング用ガスにＣ
Ｆ₄とＣｌ₂とＯ₂とを用い、それぞれのガス流量を２５s
ccm、２５sccm、１０sccmとし、１Paの圧力でコイル型
の電極に５００WのＲＦ（13.56MHz）電力を投入してプ
ラズマを生成してエッチングを行う。ここでは、松下電
器産業（株）製のＩＣＰを用いたドライエッチング装置
（Model Ｅ６４５−□ＩＣＰ）を用いてもよい。基板
側（試料ステージ）にも１５０WのＲＦ（13.56MHz）電
力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加す
る。この第１のエッチング条件によりＷ膜をエッチング
して第１の導電層の端部をテーパー形状とする。

【０１０５】この後、レジストからなるマスク４１０〜
４１５を除去せずに第２のエッチング条件に変え、エッ
チング用ガスにＣＦ₄とＣｌ₂とを用い、それぞれのガス
流量を３０sccm、３０sccmとし、１Paの圧力でコイル型
の電極に５００WのＲＦ（13.56MHz）電力を投入してプ
ラズマを生成して約３０秒程度のエッチングを行う。基
板側（試料ステージ）にも２０WのＲＦ（13.56MHz）電
力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加す
る。ＣＦ₄とＣｌ₂を混合した第２のエッチング条件では
Ｗ膜及びＴａＮ膜とも同程度にエッチングされる。な
お、ゲート絶縁膜上に残渣を残すことなくエッチングす
るためには、１０〜２０％程度の割合でエッチング時間
を増加させると良い。

【０１０６】上記第１のエッチング処理では、レジスト
からなるマスクの形状を適したものとすることにより、
基板側に印加するバイアス電圧の効果により第１の導電
層及び第２の導電層の端部がテーパー形状となる。この
テーパー部の角度は１５〜４５°となる。こうして、第
１のエッチング処理により第１の導電層と第２の導電層
から成る第１の形状の導電層４１７〜４２２（第１の導
電層４１７ａ〜４２２ａと第２の導電層４１７ｂ〜４２
２ｂ）を形成する。４１６はゲート絶縁膜であり、第１
の形状の導電層４１７〜４２２で覆われない領域は２０
〜５０nm程度エッチングされ薄くなった領域が形成され
る。

【０１０７】そして、レジストからなるマスクを除去せ
ずに第１のドーピング処理を行い、半導体層にｎ型を付
与する不純物元素を添加する。（図８（Ａ））ドーピン
グ処理はイオンドープ法、若しくはイオン注入法で行な
えば良い。イオンドープ法の条件はドーズ量を１×１０
¹³〜５×１０¹⁵atoms/cm²とし、加速電圧を６０〜１０
０ｋｅＶとして行なう。本実施例ではドーズ量を１．５
×１０¹⁵／ｃｍ²とし、加速電圧を８０ｋｅＶとして行
う。ｎ型を付与する不純物元素として１５族に属する元
素、典型的にはリン（Ｐ）または砒素（Ａｓ）を用いる
が、ここではリン（Ｐ）を用いた。この場合、導電層４
１７〜４２１がｎ型を付与する不純物元素に対するマス
クとなり、自己整合的に第１の高濃度不純物領域３０６
〜３１０が形成される。第１の高濃度不純物領域３０６
〜３１０には１×１０²⁰〜１×１０²¹atoms/cm³の濃度
範囲でｎ型を付与する不純物元素を添加する。

【０１０８】次いで、レジストからなるマスクを除去せ
ずに第２のエッチング処理を行なう。ここでは、エッチ
ングガスにＣＦ₄とＣｌ₂とＯ₂とを用い、Ｗ膜を選択的
にエッチングする。この時、第２のエッチング処理によ
り第２の導電層４２８ｂ〜４３３ｂを形成する。一方、
第１の導電層４１７ａ〜４２２ａは、ほとんどエッチン
グされず、第２の形状の導電層４２８〜４３３を形成す
る。

【０１０９】次いで、レジストからなるマスクを除去せ
ずに、図８（Ｃ）に示すように、第２のドーピング処理
を行なう。この場合、第１のドーピング処理よりもドー
ズ量を下げて、７０〜１２０ｋｅＶの高い加速電圧で、
ｎ型を付与する不純物元素を導入する。本実施例ではド
ーズ量を１．５×１０¹⁴／ｃｍ²とし、加速電圧を９０
ｋｅＶとして行ない、図８（Ｂ）で形成された第１の高
濃度不純物領域３０６〜３１０より内側の半導体層に新
たな不純物領域を形成する。第２のドーピング処理は第
２の形状の導電層４２８〜４３３をマスクとして用い、
第２の導電層４２８ｂ〜４３３ｂの下方における半導体
層にも不純物元素が導入され、新たに第２の高濃度不純
物領域４２３ａ〜４２７ａおよび低濃度不純物領域４２
３ｂ〜４２７ｂが形成される。

【０１１０】次いで、レジストからなるマスクを除去し
た後、新たにレジストからなるマスク４３４ａおよび４
３４ｂを形成して、図９（Ａ）に示すように、第３のエ
ッチング処理を行なう。エッチング用ガスにＳＦ₆およ
びＣｌ₂とを用い、ガス流量をそれぞれ５０sccm、１０s
ccmとし、１．３Ｐａの圧力でコイル型の電極に５００
ＷのＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入してプラズマ
を生成し、約３０秒のエッチング処理を行なう。基板側
（資料ステージ）には１０ＷのＲＦ（１３．５６ＭＨ
ｚ）電力を投入し、実質的には負の自己バイアス電圧を
印加する。こうして、前記第３のエッチング処理によ
り、ｐチャネル型ＴＦＴおよび画素部のＴＦＴ（画素Ｔ
ＦＴ）のＴａＮ膜をエッチングして、第３の形状の導電
層４３５〜４３８を形成する。

【０１１１】次いで、レジストからなるマスクを除去し
た後、第２の形状の導電層４２８、４３０および第２の
形状の導電層４３５〜４３８をマスクとして用い、ゲー
ト絶縁膜４１６を選択的に除去して絶縁層４３９〜４４
４を形成する。（図９（Ｂ））

【０１１２】次いで、新たにレジストからなるマスク４
４５ａ〜４４５ｃを形成して第３のドーピング処理を行
なう。この第３のドーピング処理により、ｐチャネル型
ＴＦＴの活性層となる半導体層に前記一導電型とは逆の
導電型を付与する不純物元素が添加された不純物領域４
４６、４４７を形成する。第２の導電層４３５ａ、４３
８ａを不純物元素に対するマスクとして用い、ｐ型を付
与する不純物元素を添加して自己整合的に不純物領域を
形成する。本実施例では、不純物領域４４６、４４７は
ジボラン（Ｂ₂Ｈ₆）を用いたイオンドープ法で形成す
る。（図９（Ｃ））この第３のドーピング処理の際に
は、ｎチャネル型ＴＦＴを形成する半導体層はレジスト
からなるマスク４４５ａ〜４４５ｃで覆われている。第
１のドーピング処理及び第２のドーピング処理によっ
て、不純物領域４４６、４４７にはそれぞれ異なる濃度
でリンが添加されているが、そのいずれの領域において
もｐ型を付与する不純物元素の濃度を２×１０²⁰〜２×
１０²¹atoms/cm³となるようにドーピング処理すること
により、ｐチャネル型ＴＦＴのソース領域およびドレイ
ン領域として機能するために何ら問題は生じない。本実
施例では、ｐチャネル型ＴＦＴの活性層となる半導体層
の一部が露呈しているため、不純物元素（ボロン）を添
加しやすい利点を有している。

【０１１３】以上までの工程で、それぞれの半導体層に
不純物領域が形成される。

【０１１４】次いで、レジストからなるマスク４４５ａ
〜４４５ｃを除去して第１の層間絶縁膜４６１を形成す
る。この第１の層間絶縁膜４６１としては、プラズマＣ
ＶＤ法またはスパッタ法を用い、厚さを１００〜２００
ｎｍとしてシリコンを含む絶縁膜で形成する。本実施例
では、プラズマＣＶＤ法により膜厚１５０ｎｍの酸化窒
化シリコン膜を形成する。もちろん、第１の層間絶縁膜
４６１は酸化窒化シリコン膜に限定されるものでなく、
他のシリコンを含む絶縁膜を単層または積層構造として
用いても良い。

【０１１５】次いで、図１０（Ａ）に示すように、それ
ぞれの半導体層に添加された不純物元素を活性化処理す
る工程を行なう。この活性化工程はファーネスアニール
炉を用いる熱アニール法で行なう。熱アニール法として
は、酸素濃度が１ｐｐｍ以下、好ましくは０．１ｐｐｍ
以下の窒素雰囲気中で４００〜７００℃、代表的には５
００〜５５０℃で行えばよく、本実施例では５５０℃、
４時間の熱処理で活性化処理を行った。なお、熱アニー
ル法の他に、レーザアニール法、またはラピッドサーマ
ルアニール法（ＲＴＡ法）を適用することができる。レ
ーザアニール法には、本発明が開示する方法を使っても
よい。

【０１１６】なお、本実施例では、上記活性化処理と同
時に、結晶化の際に触媒として使用したニッケルが高濃
度のリンを含む不純物領域４２３ａ、４２５ａ、４２６
ａ、４４６ａ、４４７ａを結晶化する。そのため、前記
不純物領域に前記ニッケルがゲッタリングされ、主にチ
ャネル形成領域となる半導体層中のニッケルの濃度が低
減される。このようにして作製したチャネル形成領域を
有するＴＦＴはオフ電流値が下がり、結晶性が良いこと
から高い電界効果移動度が得られ、良好な特性を達成す
ることができる。

【０１１７】また、第１の層間絶縁膜を形成する前に活
性化処理を行なっても良い。ただし、用いた配線材料が
熱に弱い場合には、本実施例のように配線等を保護する
ため層間絶縁膜（シリコンを主成分とする絶縁膜、例え
ば窒化珪素膜）を形成した後で活性化処理を行なうこと
が好ましい。

【０１１８】さらに、３〜１００％の水素を含む雰囲気
中で、３００〜５５０℃で１〜１２時間の熱処理を行
い、半導体層を水素化する工程を行なう。本実施例では
水素を約３％の含む窒素雰囲気中で４１０℃、１時間の
熱処理を行った。この工程は層間絶縁膜に含まれる水素
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）を行なっても良
い。

【０１１９】また、活性化処理としてレーザアニール法
を用いる場合には、上記水素化処理を行う前に、エキシ
マレーザやＹＡＧレーザ等のレーザビームを照射するこ
とが望ましい。

【０１２０】次いで、第１の層間絶縁膜４６１上に無機
絶縁膜材料または有機絶縁物材料から成る第２の層間絶
縁膜４６２を形成する。本実施例では、膜厚１．６μｍ
のアクリル樹脂膜を形成したが、粘度が１０〜１０００
ｃｐ、好ましくは４０〜２００ｃｐのものを用い、表面
に凸凹が形成されるものを用いる。

【０１２１】本実施例では、鏡面反射を防ぐため、表面
に凸凹が形成される第２の層間絶縁膜を形成することに
よって画素電極の表面に凸凹を形成する。また、画素電
極の表面に凹凸を持たせて光散乱性を図るため、画素電
極の下方の領域に凸部を形成してもよい。その場合、凸
部の形成は、ＴＦＴの形成と同じフォトマスクで行なう
ことができるため、工程数の増加なく形成することがで
きる。なお、この凸部は配線及びＴＦＴ部以外の画素部
領域の基板上に適宜設ければよい。こうして、凸部を覆
う絶縁膜の表面に形成された凸凹に沿って画素電極の表
面に凸凹が形成される。

【０１２２】また、第２の層間絶縁膜４６２として表面
が平坦化する膜を用いてもよい。その場合は、画素電極
を形成した後、公知のサンドブラスト法やエッチング法
等の工程を追加して表面を凹凸化させて、鏡面反射を防
ぎ、反射光を散乱させることによって白色度を増加させ
ることが好ましい。

【０１２３】そして、駆動回路５０６において、各不純
物領域とそれぞれ電気的に接続する配線４６３〜４６７
を形成する。なお、これらの配線は、膜厚５０ｎｍのＴ
ｉ膜と、膜厚５００ｎｍの合金膜（ＡｌとＴｉとの合金
膜）との積層膜をパターニングして形成する。

【０１２４】また、画素部５０７においては、画素電極
４７０、ゲート配線４６９、接続電極４６８を形成す
る。（図１０（Ｂ））この接続電極４６８によりソース
配線（４４３ｂと４４９の積層）は、画素ＴＦＴと電気
的な接続が形成される。また、ゲート配線４６９は、画
素ＴＦＴのゲート電極と電気的な接続が形成される。ま
た、画素電極４７０は、画素ＴＦＴのドレイン領域４４
２と電気的な接続が形成され、さらに保持容量を形成す
る一方の電極として機能する半導体層４５８と電気的な
接続が形成される。また、画素電極４７１としては、Ａ
ｌまたはＡｇを主成分とする膜、またはそれらの積層膜
等の反射性の優れた材料を用いることが望ましい。

【０１２５】以上の様にして、ｎチャネル型ＴＦＴ５０
１とｐチャネル型ＴＦＴ５０２からなるＣＭＯＳ回路、
及びｎチャネル型ＴＦＴ５０３を有する駆動回路５０６
と、画素ＴＦＴ５０４、保持容量５０５とを有する画素
部５０７を同一基板上に形成することができる。こうし
て、アクティブマトリクス基板が完成する。

【０１２６】駆動回路５０６のｎチャネル型ＴＦＴ５０
１はチャネル形成領域４２３ｃ、ゲート電極の一部を構
成する第１の導電層４２８ａと重なる低濃度不純物領域
４２３ｂ（ＧＯＬＤ領域）、とソース領域またはドレイ
ン領域として機能する高濃度不純物領域４２３ａを有し
ている。このｎチャネル型ＴＦＴ５０１と電極４６６で
接続してＣＭＯＳ回路を形成するｐチャネル型ＴＦＴ５
０２にはチャネル形成領域４４６ｄ、ゲート電極の外側
に形成される不純物領域４４６ｂ、４４６ｃ、ソース領
域またはドレイン領域として機能する高濃度不純物領域
４４６ａを有している。また、ｎチャネル型ＴＦＴ５０
３にはチャネル形成領域４２５ｃ、ゲート電極の一部を
構成する第１の導電層４３０ａと重なる低濃度不純物領
域４２５ｂ（ＧＯＬＤ領域）、とソース領域またはドレ
イン領域として機能する高濃度不純物領域４２５ａを有
している。

【０１２７】画素部の画素ＴＦＴ５０４にはチャネル形
成領域４２６ｃ、ゲート電極の外側に形成される低濃度
不純物領域４２６ｂ（ＬＤＤ領域）とソース領域または
ドレイン領域として機能する高濃度不純物領域４２６ａ
を有している。また、保持容量５０５の一方の電極とし
て機能する半導体層４４７ａ、４４７ｂには、それぞれ
ｐ型を付与する不純物元素が添加されている。保持容量
５０５は、絶縁膜４４４を誘電体として、電極（４３８
ａと４３８ｂの積層）と、半導体層４４７ａ〜４４７ｃ
とで形成している。

【０１２８】また、本実施例の画素構造は、ブラックマ
トリクスを用いることなく、画素電極間の隙間が遮光さ
れるように、画素電極の端部をソース配線と重なるよう
に配置形成する。

【０１２９】また、本実施例で作製するアクティブマト
リクス基板の画素部の上面図を図１１に示す。なお、図
７〜図１０に対応する部分には同じ符号を用いている。
図１０中の鎖線Ａ−Ａ’は図１１中の鎖線Ａ―Ａ’で切
断した断面図に対応している。また、図１０中の鎖線Ｂ
−Ｂ’は図１１中の鎖線Ｂ―Ｂ’で切断した断面図に対
応している。

【０１３０】なお、本実施例は実施例１乃至３のいずれ
か一と自由に組み合わせることが可能である。

【０１３１】（実施例５）本実施例では、本発明を用い
て発光装置の一例として、ＥＬ（エレクトロルミネセン
ス）表示装置を作製した例について説明する。

【０１３２】本明細書において、発光装置とは、基板上
に形成された発光素子を該基板とカバー材の間に封入し
た表示用パネルおよび該表示用パネルにＩＣを実装した
表示用モジュールを総称したものである。なお、発光素
子は、電場を加えることで発生するルミネッセンス（El
ectro Luminescence）が得られる有機化合物を含む層
（発光層）と陽極層と、陰極層とを有する。また、有機
化合物におけるルミネッセンスには、一重項励起状態か
ら基底状態に戻る際の発光（蛍光）と三重項励起状態か
ら基底状態に戻る際の発光（リン光）があり、これらの
うちどちらか、あるいは両方の発光を含む。

【０１３３】図１３は本発明のＥＬ表示装置の断面図で
ある。図１３において、基板７００上に設けられたスイ
ッチングＴＦＴ６０３は図１３のｎチャネル型ＴＦＴ５
０３を用いて形成される。したがって、構造の説明はｎ
チャネル型ＴＦＴ５０３の説明を参照すれば良い。

【０１３４】なお、本実施例ではチャネル形成領域が二
つ形成されるダブルゲート構造としているが、チャネル
形成領域が一つ形成されるシングルゲート構造もしくは
三つ形成されるトリプルゲート構造であっても良い。

【０１３５】基板７００上に設けられた駆動回路は図１
３のＣＭＯＳ回路を用いて形成される。従って、構造の
説明はｎチャネル型ＴＦＴ５０１とｐチャネル型ＴＦＴ
５０２の説明を参照すれば良い。なお、本実施例ではシ
ングルゲート構造としているが、ダブルゲート構造もし
くはトリプルゲート構造であっても良い。

【０１３６】また、配線７０１、７０３はＣＭＯＳ回路
のソース配線、７０２はドレイン配線として機能する。
また、配線７０４はソース配線７０８とスイッチングＴ
ＦＴのソース領域とを電気的に接続する配線として機能
し、配線７０５はドレイン配線７０９とスイッチングＴ
ＦＴのドレイン領域とを電気的に接続する配線として機
能する。

【０１３７】なお、電流制御ＴＦＴ６０４は図１３のｐ
チャネル型ＴＦＴ５０２を用いて形成される。従って、
構造の説明はｐチャネル型ＴＦＴ５０２の説明を参照す
れば良い。なお、本実施例ではシングルゲート構造とし
ているが、ダブルゲート構造もしくはトリプルゲート構
造であっても良い。

【０１３８】また、配線７０６は電流制御ＴＦＴのソー
ス配線（電流供給線に相当する）であり、７０７は電流
制御ＴＦＴの画素電極７１０上に重ねることで画素電極
７１０と電気的に接続する電極である。

【０１３９】なお、７１０は、透明導電膜からなる画素
電極（ＥＬ素子の陽極）である。透明導電膜としては、
酸化インジウムと酸化スズとの化合物、酸化インジウム
と酸化亜鉛との化合物、酸化亜鉛、酸化スズまたは酸化
インジウムを用いることができる。また、前記透明導電
膜にガリウムを添加したものを用いても良い。画素電極
７１０は、上記配線を形成する前に平坦な層間絶縁膜７
１１上に形成する。本実施例においては、樹脂からなる
平坦化膜７１１を用いてＴＦＴによる段差を平坦化する
ことは非常に重要である。後に形成されるＥＬ層は非常
に薄いため、段差が存在することによって発光不良を起
こす場合がある。従って、ＥＬ層をできるだけ平坦面に
形成しうるように画素電極を形成する前に平坦化してお
くことが望ましい。

【０１４０】配線７０１〜７０７を形成後、図１３に示
すようにバンク７１２を形成する。バンク７１２は１０
０〜４００ｎｍの珪素を含む絶縁膜もしくは有機樹脂膜
をパターニングして形成すれば良い。

【０１４１】なお、バンク７１２は絶縁膜であるため、
成膜時における素子の静電破壊には注意が必要である。
本実施例ではバンク７１２の材料となる絶縁膜中にカー
ボン粒子や金属粒子を添加して抵抗率を下げ、静電気の
発生を抑制する。この際、抵抗率は１×１０⁶〜１×１
０¹²Ωｍ（好ましくは１×１０⁸〜１×１０¹⁰Ωｍ）と
なるようにカーボン粒子や金属粒子の添加量を調節すれ
ば良い。

【０１４２】画素電極７１０の上にはＥＬ層７１３が形
成される。なお、図１３では一画素しか図示していない
が、本実施例ではＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色
に対応したＥＬ層を作り分けている。また、本実施例で
は蒸着法により低分子系有機ＥＬ材料を形成している。
具体的には、正孔注入層として２０ｎｍ厚の銅フタロシ
アニン（ＣｕＰｃ）膜を設け、その上に発光層として７
０ｎｍ厚のトリス−８−キノリノラトアルミニウム錯体
（Ａｌｑ₃）膜を設けた積層構造としている。Ａｌｑ₃に
キナクリドン、ペリレンもしくはＤＣＭ１といった蛍光
色素を添加することで発光色を制御することができる。

【０１４３】但し、以上の例はＥＬ層として用いること
のできる有機ＥＬ材料の一例であって、これに限定する
必要はまったくない。発光層、電荷輸送層または電荷注
入層を自由に組み合わせてＥＬ層（発光及びそのための
キャリアの移動を行わせるための層）を形成すれば良
い。例えば、本実施例では低分子系有機ＥＬ材料をＥＬ
層として用いる例を示したが、高分子系有機ＥＬ材料を
用いても良い。また、電荷輸送層や電荷注入層として炭
化珪素等の無機材料を用いることも可能である。これら
の有機ＥＬ材料や無機材料は公知の材料を用いることが
できる。

【０１４４】次に、ＥＬ層７１３の上には導電膜からな
る陰極７１４が設けられる。本実施例の場合、導電膜と
してアルミニウムとリチウムとの合金膜を用いる。勿
論、公知のＭｇＡｇ膜（マグネシウムと銀との合金膜）
を用いても良い。陰極材料としては、周期表の１族もし
くは２族に属する元素からなる導電膜もしくはそれらの
元素を添加した導電膜を用いれば良い。

【０１４５】この陰極７１４まで形成された時点でＥＬ
素子７１５が完成する。なお、ここでいうＥＬ素子７１
５は、画素電極（陽極）７１０、ＥＬ層７１３及び陰極
７１４で形成されたコンデンサを指す。

【０１４６】ＥＬ素子７１５を完全に覆うようにしてパ
ッシベーション膜７１６を設けることは有効である。パ
ッシベーション膜７１６としては、炭素膜、窒化珪素膜
もしくは窒化酸化珪素膜を含む絶縁膜からなり、該絶縁
膜を単層もしくは組み合わせた積層で用いる。

【０１４７】この際、カバレッジの良い膜をパッシベー
ション膜として用いることが好ましく、炭素膜、特にＤ
ＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）膜を用いることは
有効である。ＤＬＣ膜は室温から１００℃以下の温度範
囲で成膜可能であるため、耐熱性の低いＥＬ層７１３の
上方にも容易に成膜することができる。また、ＤＬＣ膜
は酸素に対するブロッキング効果が高く、ＥＬ層７１３
の酸化を抑制することが可能である。そのため、この後
に続く封止工程を行う間にＥＬ層７１３が酸化するとい
った問題を防止できる。

【０１４８】さらに、パッシベーション膜７１６上に封
止材７１７を設け、カバー材７１８を貼り合わせる。封
止材７１７としては紫外線硬化樹脂を用いれば良く、内
部に吸湿効果を有する物質もしくは酸化防止効果を有す
る物質を設けることは有効である。また、本実施例にお
いてカバー材７１８はガラス基板や石英基板やプラスチ
ック基板（プラスチックフィルムも含む）の両面に炭素
膜（好ましくはダイヤモンドライクカーボン膜）を形成
したものを用いる。

【０１４９】こうして図１３に示すような構造のＥＬ表
示装置が完成する。なお、バンク７１２を形成した後、
パッシベーション膜７１６を形成するまでの工程をマル
チチャンバー方式（またはインライン方式）の成膜装置
を用いて、大気解放せずに連続的に処理することは有効
である。また、さらに発展させてカバー材７１８を貼り
合わせる工程までを大気解放せずに連続的に処理するこ
とも可能である。

【０１５０】こうして、プラスチック基板を母体とする
絶縁体５０１上にｎチャネル型ＴＦＴ６０１、６０２、
スイッチングＴＦＴ（ｎチャネル型ＴＦＴ）６０３およ
び電流制御ＴＦＴ（ｎチャネル型ＴＦＴ）６０４が形成
される。ここまでの製造工程で必要としたマスク数は、
一般的なアクティブマトリクス型ＥＬ表示装置よりも少
ない。

【０１５１】即ち、ＴＦＴの製造工程が大幅に簡略化さ
れており、歩留まりの向上および製造コストの低減が実
現できる。

【０１５２】さらに、図１３を用いて説明したように、
ゲート電極に絶縁膜を介して重なる不純物領域を設ける
ことによりホットキャリア効果に起因する劣化に強いｎ
チャネル型ＴＦＴを形成することができる。そのため、
信頼性の高いＥＬ表示装置を実現できる。

【０１５３】また、本実施例では画素部と駆動回路の構
成のみ示しているが、本実施例の製造工程に従えば、そ
の他にも信号分割回路、Ｄ／Ａコンバータ、オペアン
プ、γ補正回路などの論理回路を同一の絶縁体上に形成
可能であり、さらにはメモリやマイクロプロセッサをも
形成しうる。

【０１５４】さらに、ＥＬ素子を保護するための封止
（または封入）工程まで行った後の本実施例のＥＬ発光
装置について図１４を用いて説明する。なお、必要に応
じて図１３で用いた符号を引用する。

【０１５５】図１４（Ａ）は、ＥＬ素子の封止までを行
った状態を示す上面図、図１４（Ｂ）は図１４（Ａ）を
Ｃ−Ｃ’で切断した断面図である。点線で示された８０
１はソース側駆動回路、８０６は画素部、８０７はゲー
ト側駆動回路である。また、９０１はカバー材、９０２
は第１シール材、９０３は第２シール材であり、第１シ
ール材９０２で囲まれた内側には封止材９０７が設けら
れる。

【０１５６】なお、９０４はソース側駆動回路８０１及
びゲート側駆動回路８０７に入力される信号を伝送する
ための配線であり、外部入力端子となるＦＰＣ（フレキ
シブルプリントサーキット）９０５からビデオ信号やク
ロック信号を受け取る。なお、ここではＦＰＣしか図示
されていないが、このＦＰＣにはプリント配線基盤（Ｐ
ＷＢ）が取り付けられていても良い。本明細書における
ＥＬ表示装置には、ＥＬ表示装置本体だけでなく、それ
にＦＰＣもしくはＰＷＢが取り付けられた状態をも含む
ものとする。

【０１５７】次に、断面構造について図１４（Ｂ）を用
いて説明する。基板７００の上方には画素部８０６、ゲ
ート側駆動回路８０７が形成されており、画素部８０６
は電流制御ＴＦＴ６０４とそのドレインに電気的に接続
された画素電極７１０を含む複数の画素により形成され
る。また、ゲート側駆動回路８０７はｎチャネル型ＴＦ
Ｔ６０１とｐチャネル型ＴＦＴ６０２とを組み合わせた
ＣＭＯＳ回路（図１５参照）を用いて形成される。

【０１５８】画素電極７１０はＥＬ素子の陽極として機
能する。また、画素電極７１０の両端にはバンク７１２
が形成され、画素電極７１０上にはＥＬ層７１３および
ＥＬ素子の陰極７１４が形成される。

【０１５９】陰極７１４は全画素に共通の配線としても
機能し、接続配線９０４を経由してＦＰＣ９０５に電気
的に接続されている。さらに、画素部８０６及びゲート
側駆動回路８０７に含まれる素子は全て陰極７１４およ
びパッシベーション膜５６７で覆われている。

【０１６０】また、第１シール材９０２によりカバー材
９０１が貼り合わされている。なお、カバー材９０１と
ＥＬ素子との間隔を確保するために樹脂膜からなるスペ
ーサを設けても良い。そして、第１シール材９０２の内
側には封止材９０７が充填されている。なお、第１シー
ル材９０２、封止材９０７としてはエポキシ系樹脂を用
いるのが好ましい。また、第１シール材９０２はできる
だけ水分や酸素を透過しない材料であることが望まし
い。さらに、封止材９０７の内部に吸湿効果をもつ物質
や酸化防止効果をもつ物質を含有させても良い。

【０１６１】ＥＬ素子を覆うようにして設けられた封止
材９０７はカバー材９０１を接着するための接着剤とし
ても機能する。また、本実施例ではカバー材９０１を構
成するプラスチック基板９０１aの材料としてＦＲＰ（F
iberglass-Reinforced Plastics）、ＰＶＦ（ポリビニ
ルフロライド）、マイラー、ポリエステルまたはアクリ
ルを用いることができる。

【０１６２】また、封止材９０７を用いてカバー材９０
１を接着した後、封止材９０７の側面（露呈面）を覆う
ように第２シール材９０３を設ける。第２シール材９０
３は第１シール材９０２と同じ材料を用いることができ
る。

【０１６３】以上のような構造でＥＬ素子を封止材９０
７に封入することにより、ＥＬ素子を外部から完全に遮
断することができ、外部から水分や酸素等のＥＬ層の酸
化による劣化を促す物質が侵入することを防ぐことがで
きる。従って、信頼性の高いＥＬ表示装置が得られる。

【０１６４】以上のようにして作製される発光装置にお
ける半導体膜は、照射面またはその近傍において干渉が
低減され、かつ、エネルギー分布の均一性が著しく向上
したレーザビームにより、十分な結晶化が行われてい
る。そのため、前記発光装置においても十分な動作特性
および信頼性を実現し得る。そして、このような発光装
置は、各種電子機器の表示部として用いることができ
る。

【０１６５】なお、本実施例は実施例１乃至３のいずれ
か一と自由に組み合わせることが可能である。

【０１６６】（実施例６）本実施例では、実施例４で作
製したアクティブマトリクス基板から、反射型液晶表示
装置を作製する工程を以下に説明する。説明には図１２
を用いる。

【０１６７】まず、実施例４に従い、図１０(B)の状態
のアクティブマトリクス基板を得た後、図１０(B)のア
クティブマトリクス基板上、少なくとも画素電極４７０
上に配向膜４７１を形成しラビング処理を行う。なお、
本実施例では配向膜４７１を形成する前に、アクリル樹
脂膜等の有機樹脂膜をパターニングすることによって基
板間隔を保持するための柱状のスペーサ４８０を所望の
位置に形成した。また、柱状のスペーサに代えて、球状
のスペーサを基板全面に散布してもよい。

【０１６８】次いで、対向基板４７２を用意する。次い
で、対向基板４７２上に着色層４７３、４７４、平坦化
膜４７５を形成する。赤色の着色層４７３と青色の着色
層４７４とを重ねて、遮光部を形成する。また、赤色の
着色層と緑色の着色層とを一部重ねて、遮光部を形成し
てもよい。

【０１６９】本実施例では、実施例４に示す基板を用い
ている。従って、実施例４の画素部の上面図を示す図１
１では、少なくともゲート配線４６９と画素電極４７０
の間隙と、ゲート配線４６９と接続電極４６８の間隙
と、接続電極４６８と画素電極４７０の間隙を遮光する
必要がある。本実施例では、それらの遮光すべき位置に
着色層の積層からなる遮光部が重なるように各着色層を
配置して、対向基板を貼り合わせた。

【０１７０】このように、ブラックマスク等の遮光層を
形成することなく、各画素間の隙間を着色層の積層から
なる遮光部で遮光することによって工程数の低減を可能
とした。

【０１７１】次いで、平坦化膜４７５上に透明導電膜か
らなる対向電極４７６を少なくとも画素部に形成し、対
向基板の全面に配向膜４７７を形成し、ラビング処理を
施した。

【０１７２】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シール材４７８
で貼り合わせる。シール材４７８にはフィラーが混入さ
れていて、このフィラーと柱状スペーサによって均一な
間隔を持って２枚の基板が貼り合わせられる。その後、
両基板の間に液晶材料４７９を注入し、封止剤（図示せ
ず）によって完全に封止する。液晶材料４７９には公知
の液晶材料を用いれば良い。このようにして図１２に示
す反射型液晶表示装置が完成する。そして、必要があれ
ば、アクティブマトリクス基板または対向基板を所望の
形状に分断する。さらに、対向基板のみに偏光板（図示
しない）を貼りつけた。そして、公知の技術を用いてＦ
ＰＣを貼りつけた。

【０１７３】以上のようにして作製される液晶表示装置
における半導体膜は、照射面またはその近傍において干
渉が低減され、かつ、エネルギー分布の均一性が著しく
向上したレーザビームにより、十分な結晶化が行われて
いる。そのため、前記液晶表示装置においても十分な動
作特性および信頼性を実現し得る。そして、このような
液晶表示装置は、各種電子機器の表示部として用いるこ
とができる。

【０１７４】なお、本実施例は実施例１乃至４のいずれ
か一と自由に組み合わせることが可能である。

【０１７５】（実施例７）本発明を実施して形成された
ＣＭＯＳ回路や画素部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ＥＣディスプレイ、アクティブマトリクス型ＥＬデ
ィスプレイ）に用いることが出来る。即ち、それら電気
光学装置を表示部に組み込んだ電子機器全てに適用でき
る。

【０１７６】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、カーステレオ、
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１５、図１６及び図１７に示す。

【０１７７】図１５（Ａ）はパーソナルコンピュータで
あり、本体３００１、画像入力部３００２、表示部３０
０３、キーボード３００４等を含む。本発明を画像入力
部３００２、表示部３００３やその他の信号制御回路に
適用することが出来る。

【０１７８】図１５（Ｂ）はビデオカメラであり、本体
３１０１、表示部３１０２、音声入力部３１０３、操作
スイッチ３１０４、バッテリー３１０５、受像部３１０
６等を含む。本発明を表示部３１０２やその他の信号制
御回路に適用することが出来る。

【０１７９】図１５（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３２０１、カメラ部
３２０２、受像部３２０３、操作スイッチ３２０４、表
示部３２０５等を含む。本発明は表示部３２０５やその
他の信号制御回路に適用出来る。

【０１８０】図１５（Ｄ）はゴーグル型ディスプレイで
あり、本体３３０１、表示部３３０２、アーム部３３０
３等を含む。本発明は表示部３３０２やその他の信号制
御回路に適用することが出来る。

【０１８１】図１５（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３４０１、表示部３４０２、スピーカ部３４０
３、記録媒体３４０４、操作スイッチ３４０５等を含
む。なお、このプレーヤーは記録媒体としてＤＶＤ（Ｄ
ｉｇｔｉａｌＶｅｒｓａｔｉｌｅＤｉｓｃ）、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
トを行うことが出来る。本発明は表示部３４０２やその
他の信号制御回路に適用することが出来る。

【０１８２】図１５（Ｆ）はデジタルカメラであり、本
体３５０１、表示部３５０２、接眼部３５０３、操作ス
イッチ３５０４、受像部（図示しない）等を含む。本発
明を表示部３５０２やその他の信号制御回路に適用する
ことが出来る。

【０１８３】図１６（Ａ）はフロント型プロジェクター
であり、投射装置３６０１、スクリーン３６０２等を含
む。本発明は投射装置３６０１の一部を構成する液晶表
示装置３８０８やその他の信号制御回路に適用すること
が出来る。

【０１８４】図１６（Ｂ）はリア型プロジェクターであ
り、本体３７０１、投射装置３７０２、ミラー３７０
３、スクリーン３７０４等を含む。本発明は投射装置３
７０２の一部を構成する液晶表示装置３８０８やその他
の信号制御回路に適用することが出来る。

【０１８５】なお、図１６（Ｃ）は、図１６（Ａ）及び
図１６（Ｂ）中における投射装置３６０１、３７０２の
構造の一例を示した図である。投射装置３６０１、３７
０２は、光源光学系３８０１、ミラー３８０２、３８０
４〜３８０６、ダイクロイックミラー３８０３、プリズ
ム３８０７、液晶表示装置３８０８、位相差板３８０
９、投射光学系３８１０で構成される。投射光学系３８
１０は、投射レンズを含む光学系で構成される。本実施
例は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１６（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。

【０１８６】また、図１６（Ｄ）は、図１６（Ｃ）中に
おける光源光学系３８０１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３８０１は、リフレクタ
ー３８１１、光源３８１２、レンズアレイ３８１３、３
８１４、偏光変換素子３８１５、集光レンズ３８１６で
構成される。なお、図１６（Ｄ）に示した光源光学系は
一例であって特に限定されない。例えば、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フィルム等の光
学系を設けてもよい。

【０１８７】ただし、図１６に示したプロジェクターに
おいては、透過型の電気光学装置を用いた場合を示して
おり、反射型の電気光学装置での適用例は図示していな
い。

【０１８８】図１７（Ａ）は携帯電話であり、本体３９
０１、音声出力部３９０２、音声入力部３９０３、表示
部３９０４、操作スイッチ３９０５、アンテナ３９０６
等を含む。本発明を音声出力部３９０２、音声入力部３
９０３、表示部３９０４やその他の信号制御回路に適用
することが出来る。

【０１８９】図１７（Ｂ）は携帯書籍（電子書籍）であ
り、本体４００１、表示部４００２、４００３、記憶媒
体４００４、操作スイッチ４００５、アンテナ４００６
等を含む。本発明は表示部４００２、４００３やその他
の信号回路に適用することが出来る。

【０１９０】図１７（Ｃ）はディスプレイであり、本体
４１０１、支持台４１０２、表示部４１０３等を含む。
本発明は表示部４１０３に適用することが出来る。本発
明のディスプレイは特に大画面化した場合において有利
であり、対角１０インチ以上（特に３０インチ以上）の
ディスプレイには有利である。

【０１９１】以上の様に、本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または６
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
ることが出来る

【０１９２】

【発明の効果】干渉性を有するレーザビームのエネルギ
ー分布において、従来利用してきた光学系に本発明を適
用するだけで、前記レーザビームの干渉性を低減し、該
レーザビームのエネルギー分布の均一性が著しく向上す
る効果がある。本明細書が開示する発明と干渉性の高い
YAGレーザに代表される固体レーザとを組み合わせて、
半導体膜の結晶化工程に用いると、著しいコストダウン
が期待できる。また、このようにして得られた半導体膜
を用いてＴＦＴを作製し、前記ＴＦＴを用いて作製する
アクティブマトリクス型の液晶表示装置に代表される電
気光学装置ならびに半導体装置において、十分な動作特
性および信頼性を実現し得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が開示するレーザ照射装置の例を示す
図。

【図２】従来のレーザ照射装置の例を示す図。

【図３】干渉性の高いビームによる２光波干渉の様子
を示す図。

【図４】本発明が開示するレーザ照射装置の例を示す
図。

【図５】大量生産用のレーザ照射装置の例を示す図。

【図６】シリンドリカルレンズの球面収差により生じ
る縞状のエネルギー分布を示す図。

【図７】画素ＴＦＴ、駆動回路のＴＦＴの作製工程を
示す断面図。

【図８】画素ＴＦＴ、駆動回路のＴＦＴの作製工程を
示す断面図。

【図９】画素ＴＦＴ、駆動回路のＴＦＴの作製工程を
示す断面図。

【図１０】画素ＴＦＴ、駆動回路のＴＦＴの作製工程
を示す断面図。

【図１１】画素ＴＦＴの構成を示す上面図。

【図１２】液晶パネルの構成を示す断面図。

【図１３】 EL表示装置の作製工程を示す断面図。

【図１４】 EL表示装置の作製工程を示す断面図。

【図１５】電子機器の例を示す図。

【図１６】電子機器の例を示す図。

【図１７】電子機器の例を示す図。

【符号の説明】

１０１レーザ発振器１０２シリンドリカルレンズアレイ１０３シリンドリカルレンズアレイ１０４シリンドリカルレンズ１０５シリンドリカルレンズ１０６シリンドリカルレンズ１０７ミラー１０８照射面１０９階段状石英板１１０ λ/２板２０１レーザ発振器２０２シリンドリカルレンズアレイ２０３シリンドリカルレンズアレイ２０４シリンドリカルレンズ２０５シリンドリカルレンズ２０６ミラー２０７ダブレットシリンドリカルレンズ２０８照射面１４０１レーザ発振器１４０２ビームエキスパンダ１４０３階段状石英板１４０４ λ/２板１４０５シリンドリカルレンズアレイ１４０６シリンドリカルレンズ１４０７シリンドリカルレンズアレイ１４０８ミラー１４０９シリンドリカルレンズ１４１０照射面１５００レーザ発振器１５０１ロードアンロード室１５０２トランスファ室１５０３ロボットアーム１５０４アライメント室１５０５プレヒート室１５０６ゲートバルブ１５０７レーザ照射室１５０８クーリング室１５０９光学系１５１０石英窓１５１１真空ポンプ１５１２ガスボンベ１５１３移動機構

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｌ 21/336 Ｈ０１Ｓ 3/00 Ｂ 29/786 Ｂ２３Ｋ 101:40 Ｈ０１Ｓ 3/00 Ｈ０１Ｌ 29/78 ６２７Ｇ // Ｂ２３Ｋ 101:40 Ｆターム(参考） 4E068 CB10 CD02 CD03 DA09 4M104 AA09 BB02 BB04 BB13 BB14 BB16 BB17 BB18 BB32 CC05 DD37 DD43 DD65 FF08 FF13 GG20 5F052 AA02 AA11 BA07 BA12 BA14 BB02 BB07 CA07 DA02 DB02 DB03 DB07 EA15 FA06 FA19 JA01 5F072 AB02 AB15 AB20 KK30 MM07 QQ02 YY08 5F110 AA17 BB02 BB04 CC02 DD01 DD02 DD03 DD05 DD13 DD14 DD15 DD17 EE01 EE02 EE03 EE04 EE06 EE09 EE14 EE23 EE28 EE44 EE45 FF02 FF04 FF09 FF28 FF30 FF36 GG01 GG02 GG03 GG13 GG25 GG32 GG43 GG45 GG47 HJ01 HJ04 HJ12 HJ13 HJ23 HL04 HL06 HL11 HM15 NN03 NN22 NN24 NN27 NN34 NN35 NN73 PP02 PP03 PP06 PP13 PP29 PP34 PP35 QQ04 QQ24 QQ25 QQ28

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レーザビームの加工方法において、前記
レーザビームの進行方向に直角である第一の方向におい
て前記レーザビームを互いに独立である偏光方向を有す
る２つのレーザビームに分割し、前記２つのレーザビー
ムを前記照射面またはその近傍で１つに合成し、前記レ
ーザビームの進行方向に直角であり、かつ、前記第一の
方向に直角な第ニの方向において前記レーザビームを互
いに異なる光路長を有する複数のレーザビームに分割
し、前記複数のレーザビームを前記照射面またはその近
傍で１つに合成することを特徴とするレーザビームの加
工方法。
【請求項２】直線偏光のレーザビームの加工方法にお
いて、前記レーザビームの進行方向に直角である第一の
方向において前記レーザビームを互いに直角である偏光
方向を有する２つのレーザビームに分割し、前記２つの
レーザビームを前記照射面またはその近傍で１つに合成
し、前記レーザビームの進行方向に直角であり、かつ、
前記第一の方向に直角な第ニの方向において前記レーザ
ビームを互いに異なる光路長を有する複数のレーザビー
ムに分割し、前記複数のレーザビームを前記照射面また
はその近傍で１つに合成することを特徴とするレーザビ
ームの加工方法。
【請求項３】直線偏光のレーザビームを照射面または
その近傍において均一化する線状ビームの加工方法にお
いて、前記レーザビームの進行方向に直角である第一の
方向において前記レーザビームを互いに直角である偏光
方向を有する２つのレーザビームに分割し、前記２つの
レーザビームを前記照射面またはその近傍で一つに合成
して、前記線状ビームの短尺方向のエネルギー分布を均
一化し、前記レーザビームの進行方向に直角であり、か
つ、前記第一の方向に直角な第ニの方向において前記レ
ーザビームを互いに異なる光路長を有する複数のレーザ
ビームに分割し、前記複数のレーザビームを前記照射面
またはその近傍で１つに合成して、前記線状ビームの長
尺方向のエネルギー分布を均一化することを特徴とする
レーザビームの加工方法。
【請求項４】円偏光のレーザビームの加工方法におい
て、前記レーザビームの進行方向に直角である第一の方
向において前記レーザビームを互いに独立である円偏光
を有する２つのレーザビームに分割し、前記２つのレー
ザビームを前記照射面またはその近傍で１つに合成し、
前記レーザビームの進行方向に直角であり、かつ、前記
第一の方向に直角な第ニの方向において前記レーザビー
ムを互いに異なる光路長を有する複数のレーザビームに
分割し、前記複数のレーザビームを前記照射面またはそ
の近傍で１つに合成することを特徴とするレーザビーム
の加工方法。
【請求項５】円偏光のレーザビームを照射面またはそ
の近傍において均一化する線状ビームの加工方法におい
て、前記レーザビームの進行方向に直角である第一の方
向において前記レーザビームを互いに独立である円偏光
を有する２つのレーザビームに分割し、前記２つのレー
ザビームを前記照射面またはその近傍で一つに合成し
て、前記線状ビームの短尺方向のエネルギー分布を均一
化し、前記レーザビームの進行方向に直角であり、か
つ、前記第一の方向に直角な第ニの方向において前記レ
ーザビームを互いに異なる光路長を有する複数のレーザ
ビームに分割し、前記複数のレーザビームを前記照射面
またはその近傍で１つに合成して、前記線状ビームの長
尺方向のエネルギー分布を均一化することを特徴とする
レーザビームの加工方法。
【請求項６】請求項１において、前記レーザビームは
互いに独立である偏光方向を有する２つのレーザビーム
に分割するために、少なくともλ/２板を用いることを
特徴とするレーザビームの加工方法。
【請求項７】請求項２または請求項３において、前記
レーザビームを互いに直角である偏光方向を有する２つ
のレーザビームに分割するために、少なくともλ/２板
を用いることを特徴とするレーザビームの加工方法。
【請求項８】請求項４または請求項５において、前記
レーザビームを互いに独立である円偏光を有する２つの
レーザビームに分割するために、少なくともλ/２板を
用いることを特徴とするレーザビームの加工方法。
【請求項９】請求項１乃至５のいずれか一において、
前記第ニの方向において前記レーザビームを互いに異な
る光路長を有する複数のレーザビームに分割するため
に、少なくとも前記レーザビームに対して透過率の高い
板を用いることを特徴とするレーザビームの加工方法。
【請求項１０】請求項１乃至５のいずれか一におい
て、前記第ニの方向において前記レーザビームを互いに
異なる光路長を有する複数のレーザビームに分割するた
めに、少なくともＦ値が２０以上のシリンドリカルレン
ズを用いることを特徴とするレーザビームの加工方法。
【請求項１１】請求項１または請求項２または請求項
４において、前記複数のレーザビームを前記照射面また
はその近傍で１つに合成するために、少なくともＦ値が
２０以上のシリンドリカルレンズを用いることを特徴と
するレーザビームの加工方法。
【請求項１２】請求項３または請求項５において、前
記複数のレーザビームを前記照射面またはその近傍で１
つに合成して、前記線状ビームの長尺方向のエネルギー
分布を均一化するために、少なくともＦ値が２０以上の
シリンドリカルレンズを用いることを特徴とするレーザ
ビームの加工方法。
【請求項１３】請求項１乃至１２のいずれか一におい
て、前記レーザビームとして、ＹＡＧレーザ、ＹＶＯ₄
レーザ、およびＹＬＦレーザから選ばれた一種または複
数種から射出されたレーザビームを用いることを特徴と
するレーザビームの加工方法。
【請求項１４】照射面またはその近傍において均一な
エネルギー分布を有するレーザビームを形成するレーザ
照射装置であって、前記レーザビームの進行方向に直角
である第一の方向において前記レーザビームを互いに独
立である偏光方向を有する２つのレーザビームにする分
割手段と、前記２つのレーザビームを前記照射面または
その近傍で一つにする合成手段と、前記レーザビームの
進行方向に直角であり、かつ、前記第一の方向に直角な
第ニの方向において前記レーザビームを互いに異なる光
路長を有する複数のレーザビームにする分割手段と、前
記複数のレーザビームを前記照射面またはその近傍で１
つにする合成手段と、を有することを特徴とするレーザ
照射装置。
【請求項１５】照射面またはその近傍において均一な
エネルギー分布を有するレーザビームを形成するレーザ
照射装置であって、前記レーザビームの進行方向に直角
である第一の方向において前記レーザビームを互いに直
角である偏光方向を有する２つのレーザビームにする分
割手段と、前記２つのレーザビームを前記照射面または
その近傍で一つにする合成手段と、前記レーザビームの
進行方向に直角であり、かつ、前記第一の方向に直角な
第ニの方向において前記レーザビームを互いに異なる光
路長を有する複数のレーザビームにする分割手段と、前
記複数のレーザビームを前記照射面またはその近傍で１
つにする合成手段と、を有することを特徴とするレーザ
照射装置。
【請求項１６】照射面またはその近傍において均一な
エネルギー分布を有する線状ビームを形成するレーザ照
射装置であって、前記レーザビームの進行方向に直角で
ある第一の方向において前記レーザビームを互いに直角
である偏光方向を有する２つのレーザビームにする分割
段階と、前記２つのレーザビームを前記照射面またはそ
の近傍で一つにして、前記線状ビームの短尺方向のエネ
ルギー分布を均一化する合成手段と、前記レーザビーム
の進行方向に直角であり、かつ、前記第一の方向に直角
な第ニの方向において前記レーザビームを互いに異なる
光路長を有する複数のレーザビームにする分割手段と、
前記複数のレーザビームを前記照射面またはその近傍で
１つにして、前記線状ビームの長尺方向のエネルギー分
布を均一化する合成手段と、を有することを特徴とする
レーザ照射装置。
【請求項１７】照射面またはその近傍において均一な
エネルギー分布を有するレーザビームを形成するレーザ
照射装置であって、前記レーザビームの進行方向に直角
である第一の方向において前記レーザビームを互いに独
立である円偏光を有する２つのレーザビームにする分割
手段と、前記２つのレーザビームを前記照射面またはそ
の近傍で一つにする合成手段と、前記レーザビームの進
行方向に直角であり、かつ、前記第一の方向に直角な第
ニの方向において前記レーザビームを互いに異なる光路
長を有する複数のレーザビームにする分割手段と、前記
複数のレーザビームを前記照射面またはその近傍で１つ
にする合成手段と、を有することを特徴とするレーザ照
射装置。
【請求項１８】照射面またはその近傍において均一な
エネルギー分布を有する線状ビームを形成するレーザ照
射装置であって、前記レーザビームの進行方向に直角で
ある第一の方向において前記レーザビームを互いに独立
である円偏光を有する２つのレーザビームにする分割段
階と、前記２つのレーザビームを前記照射面またはその
近傍で一つにして、前記線状ビームの短尺方向のエネル
ギー分布を均一化する合成手段と、前記レーザビームの
進行方向に直角であり、かつ、前記第一の方向に直角な
第ニの方向において前記レーザビームを互いに異なる光
路長を有する複数のレーザビームにする分割手段と、前
記複数のレーザビームを前記照射面またはその近傍で１
つにして、前記線状ビームの長尺方向のエネルギー分布
を均一化する合成手段と、を有することを特徴とするレ
ーザ照射装置。
【請求項１９】請求項１４において、前記レーザビー
ムを互いに独立である偏光方向を有する２つのレーザビ
ームにする分割手段は、λ/２板を有することを特徴と
するレーザ照射装置。
【請求項２０】請求項１５または請求項１６におい
て、前記レーザビームを互いに直角である偏光方向を有
する２つのレーザビームにする分割手段は、λ/２板を
有することを特徴とするレーザ照射装置。
【請求項２１】請求項１７または請求項１８におい
て、前記レーザビームを互いに独立である円偏光を有す
る２つのレーザビームにする分割手段は、λ/２板を有
することを特徴とするレーザ照射装置。
【請求項２２】請求項１４乃至１８のいずれか一にお
いて、前記レーザビームを互いに異なる光路長を有する
複数のレーザビームにする分割手段は、前記レーザビー
ムに対して透過率の高い板を有することを特徴とするレ
ーザ照射装置。
【請求項２３】請求項１４乃至１８のいずれか一にお
いて、前記レーザビームを互いに異なる光路長を有する
複数のレーザビームにする分割手段は、Ｆ値が２０以上
のシリンドリカルレンズを有することを特徴とするレー
ザ照射装置。
【請求項２４】請求項１４または請求項１５または請
求項１７において、前記複数のレーザビームを前記照射
面またはその近傍で１つにする合成手段は、Ｆ値が２０
以上のシリンドリカルレンズを含むことを特徴とするレ
ーザ照射装置。
【請求項２５】請求項１６または請求項１８のいずれ
か一において、前記複数のレーザビームを前記照射面ま
たはその近傍で１つにして、前記線状ビームの長尺方向
のエネルギー分布を均一化する合成手段は、Ｆ値が２０
以上のシリンドリカルレンズを有することを特徴とする
レーザ照射装置。
【請求項２６】請求項１４乃至２５のいずれか一にお
いて、前記レーザビームは、ＹＡＧレーザ、ＹＶＯ₄レ
ーザ、およびＹＬＦレーザから選ばれた一種または複数
種から発振されたレーザビームであることを特徴とする
レーザ照射装置。
【請求項２７】基板上にＴＦＴを設けた半導体装置の
作製方法において、レーザビームの進行方向に直角であ
る第一の方向において、前記レーザビームを互いに独立
である偏光方向を有する２つのレーザビームに分割し、
前記２つのレーザビームを照射面またはその近傍におい
て１つに合成し、前記レーザビームの進行方向に直角で
あり、かつ、前記第一の方向に直角な第ニの方向におい
て前記レーザビームを互いに異なる光路長を有する複数
のレーザビームに分割し、前記複数のレーザビームを前
記照射面またはその近傍で１つに合成して、前記第二の
方向に平行な方向が長尺方向となる線状ビームを形成
し、非単結晶半導体膜に対し前記線状ビームを相対的に
移動させながら照射することを特徴とする半導体装置の
作製方法。
【請求項２８】請求項２７において、前記レーザビー
ムを互いに独立である偏光方向を有する２つのレーザビ
ームに分割するために、少なくともλ/２板を用いるこ
とを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項２９】請求項２７において、前記レーザビー
ムを互いに異なる光路長を有する複数のレーザビームに
分割するために、少なくとも前記レーザビームに対して
透過率の高い板を用いることを特徴とする半導体装置の
作製方法。
【請求項３０】請求項２７において、前記レーザビー
ムを互いに異なる光路長を有する複数のレーザビームに
分割するために、少なくともＦ値が２０以上のシリンド
リカルレンズを用いることを特徴とする半導体装置の作
製方法。
【請求項３１】請求項２７において、前記複数のレー
ザビームを前記照射面またはその近傍で１つに合成し
て、前記第二の方向に平行な方向が長尺方向となる線状
ビームを形成するために、少なくともＦ値が２０以上の
シリンドリカルレンズを用いることを特徴とする半導体
装置の作製方法。
【請求項３２】請求項２７乃至請求項３１のいずれか
一において、前記レーザビームとして、ＹＡＧレーザ、
ＹＶＯ₄レーザ、およびＹＬＦレーザから選ばれた一種
または複数種から発振されたレーザビームを用いること
を特徴とする半導体装置の作製方法。