JP2003178996A - レーザー装置及びレーザー照射方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 処理の効率を高めることができる、連続発振
のレーザー装置及び該レーザー装置を用いた半導体装置
の作製方法の提供を課題とする。 【解決手段】 レーザー発振装置と、被処理物を回転さ
せる手段と、該被処理物を回転の中心に向かって、また
は中心から外側へ向かって移動させる手段と、レーザー
発振装置から出力されたレーザー光を加工し、被処理物
の移動範囲内における一定の領域に加工されたレーザー
光を照射する光学系と、を具備し、被処理物を回転させ
ながら、回転の中心に向かって、または中心から外側へ
向かって移動させることで、一定の領域と被処理物の重
なる位置を移動させることを特徴とするレーザー装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体基板又は半
導体膜などをレーザー光を用いて結晶化又はイオン注入
後の活性化をするレーザー処理装置及びレーザー照射方
法と、当該レーザー装置を用いて形成された半導体装置
及びその作製方法と、前記半導体装置を用いた電子機器
に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、基板上にＴＦＴを形成する技術が
大幅に進歩し、アクティブマトリクス型の半導体表示装
置への応用開発が進められている。特に、ポリシリコン
膜を用いたＴＦＴは、従来のアモルファスシリコン膜を
用いたＴＦＴよりも電界効果移動度（モビリティともい
う）が高いので、高速動作が可能である。そのため、従
来基板の外に設けられた駆動回路で行っていた画素の制
御を、画素と同一の基板上に形成した駆動回路で行うこ
とが可能である。

【０００３】ところで半導体装置に用いる基板は、コス
トの面から単結晶シリコン基板よりも、ガラス基板が有
望視されている。ガラス基板は耐熱性に劣り、熱変形し
やすいため、ガラス基板上にポリシリコンＴＦＴを形成
する場合には、ガラス基板の熱変形を避けるために、半
導体膜の結晶化にレーザーアニールが用いられる。

【０００４】レーザーアニールの特徴は、輻射加熱或い
は伝導加熱を利用するアニール法と比較して処理時間を
大幅に短縮できることや、半導体又は半導体膜を選択
的、局所的に加熱して、基板に殆ど熱的損傷を与えない
ことなどが上げられている。

【０００５】なお、ここでいうレーザーアニール法と
は、半導体基板又は半導体膜に形成された損傷層やアモ
ルファス層を再結晶化する技術や、基板上に形成された
非晶質半導体膜を結晶化させる技術を指している。ま
た、半導体基板又は半導体膜の平坦化や表面改質に適用
される技術も含んでいる。適用されるレーザー発振装置
は、エキシマレーザーに代表される気体レーザー発振装
置、ＹＡＧレーザーに代表される固体レーザー発振装置
であり、レーザー光の照射によって半導体の表面層を数
十ナノ〜数十マイクロ秒程度のごく短時間加熱して結晶
化させるものとして知られている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】レーザーはその発振方
法により、パルス発振と連続発振の２種類に大別され
る。パルス発振のレーザーは出力エネルギーが比較的高
いため、ビームスポットの大きさを数ｃｍ²以上として
量産性を上げることができる。特に、ビームスポットの
形状を光学系を用いて加工し、長さ１０ｃｍ以上の線状
にすると、基板へのレーザー光の照射を効率的に行うこ
とができ、量産性をさらに高めることができる。そのた
め、半導体膜の結晶化には、パルス発振のレーザーを用
いるのが主流となりつつあった。

【０００７】しかし近年、半導体膜の結晶化においてパ
ルス発振のレーザーよりも連続発振のレーザーを用いる
方が、半導体膜内に形成される結晶の粒径が大きくなる
ことが見出された。半導体膜内の結晶粒径が大きくなる
と、該半導体膜を用いて形成されるＴＦＴの移動度が高
くなり、結晶粒界によるＴＦＴの特性のばらつきが抑え
られる。そのため、連続発振のレーザーはにわかに脚光
を浴び始めている。

【０００８】しかし、一般的に連続発振のレーザーは、
パルス発振のレーザーに比べてその最大出力エネルギー
が小さいため、ビームスポットのサイズが１０^-3ｍｍ²
程度と小さい。そのため、１枚の大きな基板を処理する
ためには、基板におけるビームの照射位置を上下左右に
移動させる必要がある。

【０００９】ビームの照射位置を上下左右に移動させる
には、基板の位置を固定してビームの照射方向を変化さ
せる方法と、ビームの照射方向を固定して基板の位置を
移動させる方法と、上記２つの方法を組み合わせた方法
とがある。

【００１０】ビームの照射方向を変化させると、照射す
る位置によって基板に対するビームの照射角度が変化す
る。照射角度が変化すると、基板で反射して戻ってくる
ビームの強さや干渉の強さ等が基板の位置によって変化
するため、基板に対する処理を均一に行うことができな
くなる。例えばレーザー照射により半導体膜を結晶化さ
せる場合、基板の位置によって結晶性に差が生じたりす
る。

【００１１】一方、ビームの照射方向を固定して基板の
位置を移動させる場合、基板に対するビームの照射角度
は、基板の位置に関わらず固定されているため、上述し
た問題は回避され、さらに光学系もよりシンプルにな
る。

【００１２】しかし、基板の移動において問題となるの
が、方向転換に伴う時間のロスである。

【００１３】図２０に、ビームの照射方向を固定して基
板の位置を移動させたときの、基板上のビームの照射位
置の移動する方向を矢印で示す。一般的にレーザー光の
照射は、一定方向に照射位置を移動させた後、方向を変
えて、再び一定方向に照射位置を移動させる。このと
き、照射位置の移動速度が基板の位置によって変化する
と、基板に対する処理を均一に行うことが難しくなる。
よって、照射位置の移動速度は一定に保つことが肝要で
あり、照射位置の移動方向を転換するためには、図２０
の破線で囲んだ部分に示すように、照射位置が基板から
外れた時に行うのが一般的である。照射位置が基板から
外れた後、一旦基板の移動を停止し、基板の移動する方
向を変えて再び一定の値まで基板の移動速度を上げた後
に、レーザー光の基板への照射が行われるようにする必
要がある。したがって、必然的に基板の方向転換には所
定の時間を要することとなり、基板の処理速度を低下さ
せる原因となっていた。

【００１４】これはビームの照射方向を変化させる場合
にも生じる問題であり、ビームの照射方向を転換する際
に所定の時間を要するため、基板の処理速度を低下させ
る原因となる。

【００１５】特に、連続発振のレーザーの場合、パルス
発振のレーザーと異なりビームスポットのサイズがもと
もと小さいので、処理の効率が悪く、基板の処理速度の
向上が重要な課題となっている。

【００１６】本発明は上述した問題に鑑み、従来に比べ
て処理の効率を高めることができる、連続発振のレーザ
ー装置及び該レーザー装置を用いた半導体装置の作製方
法の提供を課題とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明のレーザー装置
は、被処理物を設置する第１の手段と、被処理物が設置
された該第１の手段の位置を、所定の直線上において移
動させる第２の手段と、該直線の延長上にその中心が存
在するように、被処理物、第１の手段及び第２の手段を
回転させる第３の手段と、第３の手段によって回転して
いる被処理物に対して、一定の位置及び一定の方向から
レーザー光を照射することができる第４の手段とを有す
る。

【００１８】本発明のレーザー装置は、一定の位置及び
一定の方向からレーザー光を照射していても、第２の手
段及び第３の手段によって、被処理物の移動方向を転換
せずに被処理物におけるレーザー光の照射位置をＸ方向
及びＹ方向へ移動させることができ、被処理物全面をレ
ーザー光で照射することができる。よって、被処理物の
移動方向の転換に伴う時間のロスが生じることはなく、
従来に比べて処理の効率を高めることができる。

【００１９】また、第４の手段により照射されたレーザ
ー光は、被処理物に対する照射角度が照射位置に関わら
ず固定されているため、被処理物内で反射して戻ってく
るビームの強さや干渉の強さ等が照射位置によって異な
ることを防ぎ、被処理物に対する処理をほぼ均一に行う
ことができる。例えばレーザー照射により半導体膜を結
晶化させる場合、半導体膜の位置によって結晶性に差が
生じるのを防ぐことができる。そして、ビームの照射方
向を変えて被処理物全体をレーザー光で照射する場合に
比べて、光学系をシンプルにすることができる。

【００２０】なお、第１の手段及び第２の手段を複数設
けることで、並行して複数の被処理物の処理を行うこと
ができる。この場合、複数の第２の手段による複数の第
１の手段の移動は、それぞれ向きの異なった直線上にお
いて行われても良い。ただし、全ての該直線の延長上に
第３の手段による回転の中心が存在する。上記構成によ
り、処理の効率をより高めることができる。

【００２１】なお、本発明のレーザー装置は、連続発振
のレーザーを前提としているが、無論パルス発振のレー
ザーを用いていても良い。

【００２２】また本発明のレーザー装置の用途は、半導
体膜の結晶化にのみに限定されない。本発明のレーザー
装置は、上述したレーザーアニール法全般に用いること
ができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明のレーザー装置の構
成について説明する。図１（Ａ）に本発明の発光装置の
側面図、図１（Ｂ）に上面図を示す。

【００２４】図１に示した本発明のレーザー装置は、被
処理物を設置する第１の手段に相当するステージ１０１
を複数有している。ここではステージが４つ設けられて
いる例について示した。ステージを複数設けて複数の被
処理物を並行して処理することで、処理の効率をより高
めることができる。各ステージ１０１上にはレーザー光
を照射する被処理物１００が設置されている。

【００２５】各ステージ１０１は、回転台１０３上に設
けられたガイドレール１０２に沿って移動可能になって
いる。なお、ガイドレール１０２に沿ってステージ１０
１を移動させたときに、ステージ１０１が直線上におい
て移動するようにガイドレールを設置するようにする。
ステージ１０１が移動した直線状の軌跡の延長上には、
回転台１０３の回転の中心１０４が存在している。

【００２６】なお、１つのガイドレール沿って、２つ以
上のステージを移動させるようにしても良い。

【００２７】ガイドレール１０２に沿ってステージ１０
１を移動させる手段が、本発明のレーザー装置が有する
第２の手段に相当する。具体的に図１では、回転体１０
３内に設けられたモーター１０５と、ガイドレール１０
２とが第２の手段に相当する。しかし本発明のレーザー
装置における第２の手段は、ステージ１０１を直線上に
おいて移動させることができれば良く、図１に示した構
成に限定されない。

【００２８】また回転体１０３は、回転体１０３用のモ
ーター（以下、回転体用モーターとする）１０６によっ
て、１０４を中心として第１の手段及び第２の手段を矢
印の方向に回転させることができる。回転の方向は設計
者が適宜設定することができる。回転体１０３と、回転
体用モーター１０６とが、本発明のレーザー装置の第３
の手段に相当する。

【００２９】そして、発振装置及びその他光学系１０７
によって、一定の位置及び一定の方向からレーザー光が
被処理物１００に照射することができる。発振装置及び
その他光学系１０７は、本発明のレーザー装置の第４の
手段に相当する。

【００３０】レーザーは、処理の目的によって適宜変え
ることが可能である。本発明のレーザー装置の第４の手
段として、公知のレーザーを用いることができる。レー
ザーは、連続発振またはパルス発振の気体レーザーもし
くは固体レーザーを用いることができる。気体レーザー
として、エキシマレーザー、Ａｒレーザー、Ｋｒレーザ
ーなどがあり、固体レーザーとして、ＹＡＧレーザー、
ＹＶＯ₄レーザー、ＹＬＦレーザー、ＹＡｌＯ₃レーザ
ー、ガラスレーザー、ルビーレーザー、アレキサンドラ
イドレーザー、Ｔｉ：サファイアレーザーまたはＹ₂Ｏ₃
レーザーなどが挙げられる。固体レーザーとしては、Ｃ
ｒ、Ｎｄ、Ｅｒ、Ｈｏ、Ｃｅ、Ｃｏ、Ｔｉ、Ｙｂ又はＴ
ｍがドーピングされたＹＡＧ、ＹＶＯ₄、ＹＬＦ、ＹＡ
ｌＯ₃などの結晶を使ったレーザーが適用される。当該
レーザーの基本波はドーピングする材料によって異な
り、１μｍ前後の基本波を有するレーザー光が得られ
る。基本波に対する高調波は、非線形光学素子を用いる
ことで得ることができる。

【００３１】またさらに、固体レーザーから発せられら
た赤外レーザー光を非線形光学素子でグリーンレーザー
光に変換後、さらに別の非線形光学素子によって得られ
る紫外レーザー光を用いることもできる。

【００３２】なお本発明のレーザー装置は、上記４つの
手段の他に、被処理物の温度を調節する手段を備えてい
ても良い。

【００３３】次に、実際にレーザー光がどのように被処
理物１００に照射されるかについて説明する。図２に、
図１に示したレーザー装置によって、被処理物１００に
レーザー光が照射される様子を示す。

【００３４】図２（Ａ）と図２（Ｂ）は、被処理物１０
０へのレーザー光照射におけるステージ１０１の経時的
な位置の変化を示している。図２（Ａ）から図２（Ｂ）
へと、ステージ１０１が白抜きの矢印で示すように、回
転体１０３の回転の中心１０４に向かって移動する。回
転体１０３は、１０４を中心に回転している。

【００３５】回転体１０３が回転することで、レーザー
光は破線で示すような軌跡１０８を描くように、回転体
１０３上に照射される。該レーザー光の軌跡１０８は、
１０４を中心として円を描いている。被処理物１００
は、該レーザー光の軌跡と重なる部分においてレーザー
光が照射される。

【００３６】なお、回転体１０３上の被処理物１００と
重ならない部分においてもレーザー光が照射されるの
で、回転体１０３はレーザー光によって変形または損傷
しないような材質で形成するのが望ましい。

【００３７】さらに、ステージ１０１は白抜きの矢印の
方向に移動しているので、被処理物１００とレーザー光
の軌跡１０８と重なる部分が時間と共にずれてゆき、最
終的には被処理物１００全面にレーザー光を照射するこ
とができる。

【００３８】図３に、図２でレーザー光が照射された被
処理物１００における、レーザー光の照射位置の移動方
向を矢印で示す。矢印の数は回転体１０３の回転数と同
じであり、回転数が増えれば増えるほど矢印の数が増え
ていく。

【００３９】照射位置の移動するスピードは、被処理物
の場所による照射時間を一定に保つために、常に等速に
保つのが望ましい。例えば半導体膜の結晶化に用いる場
合、エネルギー密度が５×１０⁴〜１．３×１０⁵（ｃｍ
²／Ｗ）のとき、照射位置の移動速度を１０〜１００ｃ
ｍ／ｓｅｃ、好ましくは２０〜５０ｃｍ／ｓｅｃに保つ
と良い。

【００４０】なお、被処理物１００全面をレーザー光で
照射しようとするならば、回転体１０３の回転速度（角
速度）と、ステージ１０１の移動速度とを適宜調整する
必要がある。回転体１０３の回転速度に対してステージ
１０１の移動速度が速すぎると被処理物全面をレーザー
光で照射できなくなる。

【００４１】また、被処理物１００の各部分におけるレ
ーザー光の適切な照射時間を考慮に入れ、回転体１０３
の回転速度とステージ１０１の移動速度とを決めること
が重要である。回転体１０３の回転速度と、ステージ１
０１の移動速度とを調整することで、被処理物１００の
各部分において複数回レーザー光を照射することも可能
である。また、ステージ１０１を一方向に移動させた
後、逆方向に移動させることで、被処理物１００に複数
回レーザー光を照射させることも可能である。

【００４２】なお、図２ではステージ１０１の移動する
方向が回転体の中心１０４に向かっているが、回転体の
中心１０４から離れる方向にステージ１０１が移動して
いても良い。

【００４３】上記構成により本発明のレーザー装置は、
一定の位置及び一定の方向からレーザー光を照射してい
ても、被処理物の移動方向を転換せずに被処理物におけ
るレーザー光の照射位置を移動させ、被処理物全面をレ
ーザー光で照射することができる。よって、被処理物の
移動方向の転換に伴う時間のロスが生じることはなく、
従来に比べて処理の効率を高めることができる。

【００４４】また、レーザー光は被処理物に対する照射
角度が照射位置に関わらず固定されているため、被処理
物で反射して戻ってくるビームの強さや干渉の強さ等が
照射位置によって異なることを防ぎ、被処理物に対する
処理をほぼ均一に行うことができる。例えばレーザー照
射により半導体膜を結晶化させる場合、被処理物の位置
によって結晶性に差が生じるのを防ぐことができる。そ
して、ビームの照射方向を変えて被処理物全体をレーザ
ー光で照射する場合に比べて、光学系をシンプルにする
ことができる。

【００４５】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。

【００４６】（実施例１）本実施例では、被処理物が設
置されているステージを回転台上において一方向に移動
させた後、逆方向に移動させ、なおかつ被処理物に２回
以上レーザー光を照射する場合について説明する。

【００４７】図４（Ａ）に、本実施例のレーザー装置が
有する回転台とステージの上面図を示す。本実施例で
は、６枚の被処理物を並行して処理することが可能な場
合について説明するが、処理する被処理物の枚数は設計
者が適宜設定することができる。

【００４８】図４（Ａ）では、被処理物を設置する第１
の手段に相当するステージ２０１が、回転台２０３上に
６つ設けられている。ステージを複数設けて複数の被処
理物を並行して処理することで、処理の効率をより高め
ることができる。各ステージ２０１上にはレーザー光を
照射する被処理物２００が設置されている。

【００４９】各ステージ２０１は、回転台２０３上に設
けられたガイドレール２０２に沿って移動可能になって
いる。なお、ガイドレール２０２に沿ってステージ２０
１を移動させたときに、ステージ２０１が直線上におい
て移動するようにガイドレールを設置する。ステージ２
０１が移動した直線状の軌跡の延長上には、回転台２０
３の回転の中心２０４が存在している。１つのガイドレ
ールに沿って、２つ以上のステージを移動させるように
しても良い。なおガイドレールは図４（Ａ）に示した形
状に限定されない。またガイドレールを設けなくとも、
ステージ２０１を直線上において移動させることができ
れば良い。

【００５０】また回転台２０３は、２０４を中心として
第１の手段であるステージ２０３及び第２の手段である
ガイドレール２０２を矢印の方向に回転させることがで
きる。回転の方向は設計者が適宜設定することができ
る。

【００５１】ステージ２０１は、ガイドレール２０２に
沿って、白抜きの矢印で示すように回転台２０３の回転
の中心２０４に向かって移動する。回転台２０３は、２
０４を中心に回転している。

【００５２】回転台２０３が回転することで、レーザー
光は破線で示したような軌跡２０８を描くように、回転
台２０３上に照射される。該レーザー光の軌跡２０８
は、２０４を中心として円を描いている。被処理物２０
０は、該レーザー光の軌跡と重なる部分においてレーザ
ー光が照射される。

【００５３】ステージ２０１は白抜きの矢印の方向に移
動しているので、被処理物２００とレーザー光の軌跡２
０８と重なる部分が時間と共にずれてゆき、最終的には
被処理物２００全面にレーザー光を照射することができ
る。そして本実施例では、回転台２０３上においてステ
ージ２０１を一方向に移動させて被処理物２００全面に
レーザー光を照射した後、ステージ２０１を逆方向に移
動させて再び被処理物２００全面にレーザー光を照射す
る。

【００５４】図４（Ｂ）に、図４でレーザー光が照射さ
れた被処理物２００における、レーザー光の照射位置の
移動方向を矢印で示す。矢印２０９は、１回目のレーザ
ー照射によるレーザー光の照射位置の移動方向であり、
同じく全ての破線の矢印も１回目のレーザー照射による
レーザー光の照射位置の移動方向を示している。矢印２
１０は、２回目のレーザー照射によるレーザー光の照射
位置の移動方向であり、同じく全ての実線の矢印も２回
目のレーザー照射によるレーザー光の照射位置の移動方
向を示している。矢印の数は回転台２０３の回転数と同
じであり、回転数が増えれば増えるほど矢印の数が増え
ていく。

【００５５】なお、被処理物２００全面をレーザー光で
照射しようとするならば、回転台２０３の回転速度と、
ステージ２０１の移動速度とを適宜調整する必要があ
る。回転台２０３の回転速度に対してステージ２０１の
移動速度が速すぎると被処理物全面をレーザー光で照射
できなくなる。

【００５６】また、被処理物２００の各部分におけるレ
ーザー光の適切な照射時間を考慮に入れ、回転台２０３
の回転速度とステージ２０１の移動速度とを決めること
が重要である。

【００５７】上記構成により、２回のレーザー照射を連
続して行うことが可能になり、処理の効率をより高める
ことが可能になる。

【００５８】（実施例２）本実施例では、レーザー照射
を複数回行う場合において、各回におけるレーザー光の
エッジの部分が重ならないようにレーザー光を照射する
場合について説明する。

【００５９】一般的にレーザー光は、エッジの部分にお
けるエネルギーが他の部分に比べて低くなっている。そ
こで本実施例では、複数回のレーザー照射において、レ
ーザー光のエッジの部分を重ねないようにすることで、
エッジの部分におけるエネルギーの低さを補うようにし
た。

【００６０】エッジを重ねないようにするためには、１
回目のレーザー照射と２回目のレーザー照射において、
ステージが移動する範囲をずらす方法がある。図５
（Ａ）に１回目のレーザー照射におけるレーザー装置の
断面図を、図５（Ｂ）に２回目のレーザー照射における
レーザー装置の断面図を示す。３０１は回転台、３０２
はガイドレール、３０３はステージ、３０４は被処理物
を示している。

【００６１】１回目のレーザー照射と、２回目のレーザ
ー照射とのそれぞれにおいて、ステージ３０３が移動し
た範囲を矢印で示している。共に同じ直線上において移
動しており、そして移動範囲の長さも同じであるが、回
転台の中心３０５とステージ３０３の移動する範囲との
距離が異なっている。

【００６２】上記方法により、１回目のレーザー照射に
おけるレーザー光のエッジと、２回目のレーザー照射に
おけるレーザー光のエッジとが重ならず、エッジの部分
におけるエネルギーの低さを補うことができる。

【００６３】本実施例は、実施例１と組み合わせて実施
することが可能である。

【００６４】（実施例３）本実施例では、レーザー照射
を複数回行う場合において、各回におけるレーザー光の
エッジの部分が重ならないようにレーザー光を照射す
る、実施例２とは異なる方法について説明する。

【００６５】本実施例では、エッジを重ねないようにす
るために、１回目のレーザー照射と２回目のレーザー照
射において、回転台におけるレーザー光の照射位置を変
える。図６に、回転台における１回目のレーザー照射と
２回目のレーザー照射における、レーザー光の軌跡を示
す。４０１は回転台、４０２は被処理物を示している。

【００６６】４０３は、１回目のレーザー照射における
レーザー光の軌跡を示しており、４０４は、２回目のレ
ーザー照射におけるレーザー光の軌跡を示している。レ
ーザー光の軌跡４０３とレーザー光の軌跡４０４は互い
に重なっており、そのエッジは互いに重なっていない。
１回目のレーザー照射においては、被処理物４０２のレ
ーザー光の軌跡４０３と重なる部分において処理がなさ
れ、２回目のレーザー照射においては、被処理物４０２
のレーザー光の軌跡４０４と重なる部分において処理が
なされる。

【００６７】上記方法により、１回目のレーザー照射に
おけるレーザー光のエッジと、２回目のレーザー照射に
おけるレーザー光のエッジとが重ならないので、エッジ
の部分におけるエネルギーの不均一さを緩和し、被処理
物への処理をほぼ均一に行うことができるようになる。

【００６８】本実施例は、実施例１または実施例２と組
み合わせて実施することが可能である。

【００６９】（実施例４）本実施例では、被処理物上に
形成された被処理膜の表面及び裏面からレーザー光を照
射するための構成について説明する。

【００７０】図７（Ａ）に本実施例のレーザー装置の側
面図を示す。図７（Ａ）に示した本発明のレーザー装置
は、被処理物４１０とステージ４１１の間に、レーザー
光を反射させるための反射体４２０が配置されている。

【００７１】ステージ４１１は、モーター４１５によっ
て回転台４１３上に設けられたガイドレール４１２に沿
って移動可能になっている。ステージ４１１が移動する
直線状の軌跡の延長上には、回転台４１３の回転の中心
が存在している。また回転台４１３は、回転台４１３用
のモーター（以下、回転台用モーターとする）４１６に
よって回転する

【００７２】そして、発振装置及びその他光学系４１
７、光学系４１８によって、一定の位置及び一定の方向
からレーザー光を被処理物４１０に照射することができ
る。

【００７３】なお本実施例では、基板の表面でレーザー
光の一部が反射し、入射したときと同じ光路を戻るいわ
ゆる戻り光が、レーザー発振装置の出力、周波数等の変
動や、ロッドの破壊などの悪影響を及ぼすのを防ぐため
に、基板対して垂直にレーザー光を入射させずに、基板
に対して斜めに入射させるようにする。この場合、レー
ザー光は指向性およびエネルギー密度の高い光であるた
め、反射光が不適切な箇所を照射するのを防ぐためダン
パーを設置して、反射光を吸収させるのが好ましい。な
お、ダンパーには冷却水が循環しており、反射光の吸収
によりダンパーの温度が上昇するのを防いでいる。

【００７４】なお、レーザー光を基板に対して斜めに入
射させなくとも、戻り光を取り除きレーザーの発振を安
定させるため、アイソレータを設置するようにしても良
い。

【００７５】図７（Ｂ）に、図７（Ａ）における被処理
物４１０と反射体４２０との位置関係を示す。

【００７６】図７（Ｂ）において、被処理物４１０は、
透光性を有する基板４２１と、その表面（薄膜または素
子が形成される側の面）に形成された絶縁膜４２２と、
非晶質半導体膜４２３が形成されている。また、透光性
基板４２１の下にはレーザー光を反射させるための反射
体４２０が配置される。

【００７７】透光性基板４２１はガラス基板、石英基
板、結晶化ガラス基板若しくはプラスチック基板が用い
られる。また、絶縁膜４２２は酸化シリコン膜や窒化酸
化シリコン膜（ＳｉＯｘＮｙ）などの珪素を含む絶縁膜
を用いれば良い。非晶質半導体膜４２３はアモルファス
シリコン膜、アモルファスシリコンゲルマニウム膜など
がありうる。

【００７８】また、反射体４２０は表面（レーザー光の
反射面）に金属膜を形成した基板であっても良いし、金
属元素でなる基板であっても良い。この場合、金属膜と
しては如何なる材料を用いても良い。代表的には、アル
ミニウム、銀、タングステン、チタン、タンタルのいず
れかの元素を含む金属膜を用いる。

【００７９】また、反射体４２０を配置する代わりに、
透光性基板４２１の裏面（表面の反対側の面）に直接上
述のような金属膜を形成し、そこでレーザー光を反射さ
せることも可能である。但し、その構成は半導体装置の
作製過程で裏面に形成した金属膜が除去されないことが
前提である。

【００８０】そして、光学系４１８（図中ではシリンド
リカルレンズのみを示す。）を経由して線状に加工され
たレーザー光が、非晶質半導体膜４２３に照射される。
このとき、非晶質半導体膜４２３に照射されるレーザー
光には、光学系４１８を通過して直接照射されるレーザ
ー光と、反射体４２０で一旦反射されて非晶質半導体膜
４２３へ照射されるレーザー光とが得られるように、光
学系４１８が設計されていることが肝要である。なお、
本明細書中では、非晶質半導体膜の表面に照射されるレ
ーザー光を第一次レーザー光と呼び、裏面に照射される
レーザー光を第二次レーザー光と呼ぶ。

【００８１】光学系４１８を通過したレーザー光は、集
光される過程で基板表面に対して４５〜９０°の入射角
を持つ。そのため、第二次レーザー光は非晶質半導体膜
４２３の裏面側にも回り込んで照射される。また、反射
体４２０の反射面に起伏部を設けてレーザー光を乱反射
させることで、第二次レーザー光をさらに効率良く得る
ことができる。

【００８２】特に、ＹＡＧレーザーの第２高調波の波長
は５３２ｎｍであり、非晶質半導体膜に照射した場合、
最も非晶質半導体膜で反射しない波長範囲（５３０ｎｍ
前後）内である。また、この波長範囲においては、非晶
質半導体膜を透過するレーザー光が十分な光量であるた
め、反射体を用いて再度、裏面側から非晶質半導体膜に
照射することにより効率よく照射できる。また、第２高
調波のレーザーエネルギーは、（既存のＹＡＧレーザー
装置における）最大値で約１．５Ｊ／ｐｕｌｓｅと大き
く、線状に加工した場合、長手方向の長さを飛躍的に長
くすることができ、一括で大面積のレーザー光照射が可
能となる。

【００８３】図７（Ｃ）に、図７（Ａ）の矢印４２５か
ら見た、被処理物４１０と反射体４２０との位置関係を
示す。本実施例では、戻り光がもときた光路をたどって
発振装置４１７に戻るのを防ぐために、基板４２１に対
する入射角が、０より大きく９０°より小さくなるよう
に保っている。より具体的には５〜３０°に保つ。

【００８４】なお、照射面に垂直な平面であって、かつ
前記長いビームの形状を長方形と見立てたときの短辺を
含む面を入射面と定義すると、前記レーザビームの入射
角度θは、前記短辺の長さがＷ、前記照射面に設置さ
れ、かつ、前記レーザビームに対して透光性を有する基
板の厚さがｄであるとき、θ≧arctan（W/2d）を満たす
のが望ましい。なお、レーザビームの軌跡が、前記入射
面上にないときは、該軌跡を該入射面に射影したものの
入射角度をθとする。この入射角度θでレーザビームが
入射されれば、基板の表面での反射光と、前記基板の裏
面からの反射光とが干渉せず、一様なレーザビームの照
射を行うことができる。以上の議論は、基板の屈折率を
１として考えた。実際は、基板の屈折率が１．５前後の
ものが多く、この数値を考慮に入れると上記議論で算出
した角度よりも大きな計算値が得られる。しかしなが
ら、ビームスポットの長手方向の両端のエネルギーは減
衰があるため、この部分での干渉の影響は少なく、上記
の算出値で十分に干渉減衰の効果が得られる。

【００８５】以上のように、本実施例によれば、レーザ
ー光を第一次レーザー光及び第二次レーザー光に分光し
て、非晶質半導体膜の表面及び裏面に照射することが可
能である。

【００８６】本実施例は、実施例１〜実施例３と組み合
わせて実施することが可能である。

【００８７】（実施例５）本実施例では、絶縁表面上に
公知の成膜法で成膜した半導体膜を、パターニングして
島状にした後、本発明のレーザー装置を用いたレーザー
アニールにより結晶化する例について説明する。

【００８８】図８（Ａ）に島状の半導体膜４５０にレー
ザー光を照射し、結晶化している様子を示す。島状の半
導体膜４５０は、非晶質構造を有しており、半導体の材
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（ＳｉＧｅ）合金などで形成すると良い。

【００８９】破線４５１は、島状の半導体膜４５０をレ
ーザーアニールにより結晶化した後、パターニングする
ことによって得られるＴＦＴの活性層の位置を示してい
る。レーザー光の照射位置４５２は、キャリアが移動す
る方向またはその逆の方向に沿うように移動させる。

【００９０】島状の半導体膜４５０においてレーザー光
が最初に照射される部分４５３の拡大図を、図８（Ｂ）
に示す。本実施例では、レーザー光の照射は、意図的に
島状の半導体膜のエッジの部分から開始する。エッジと
は、レーザー光が照射される方向から島状の半導体膜を
見たときに、半導体膜の角を有している部分を指す。

【００９１】図８（Ｂ）において、レーザー光が照射さ
れる方向から見たときの、エッジの角度θ１は、１８０
°未満にする。また、絶縁表面に対する島状の半導体膜
４５０の側面の角度θ２は、９０±１０°とし、よりの
ぞましくは９０±５°とする。

【００９２】島状の半導体膜４５０が有するエッジの部
分からレーザー光の照射を開始すると、エッジの部分か
ら（１００）面の配向を有する結晶が成長を開始する。
そして、島状の半導体膜４５０へのレーザー光の照射が
終了すると、島状の半導体膜４５０全体の（１００）面
の配向率を高めることができる。

【００９３】半導体膜の（１００）面の配向率を高める
と、活性層として用いたときにＴＦＴの移動度を高くす
ることができる。また、半導体膜の（１００）面の配向
率が高いと、その上に形成するゲート絶縁膜の膜質のバ
ラツキを少なくすることができ、それ故にＴＦＴのしき
い値電圧のバラツキを小さくすることができる。

【００９４】次に、上述した半導体膜の結晶化の方法
を、駆動回路を画素部と同じ基板上に有する、アクティ
ブマトリクス型の半導体表示装置の作製方法に応用した
例について説明する。

【００９５】図９（Ａ）に、基板５００上に画素部５０
１と、信号線駆動回路５０２と、走査線駆動回路５０３
とが備えられた、液晶パネルの上面図を示す。図９
（Ａ）において、破線で示した矢印の方向に向かって、
レーザー光の照射位置が移動する。

【００９６】図９（Ａ）の画素部５０１の一部５０４の
拡大図を図９（Ｂ）に、信号線駆動回路５０２の一部５
０５の拡大図を図９（Ｃ）に、走査線駆動回路５０３の
一部５０６の拡大図を図９（Ｄ）に示す。

【００９７】画素部５０１、信号線駆動回路５０２、走
査線駆動回路５０３のそれぞれにおいて、各ＴＦＴの活
性層となる島状の半導体膜が複数形成されている。５０
７、５０８、５０９に示す領域にレーザー光が照射さ
れ、各領域は矢印の方向に向かって移動する。

【００９８】そして島状の半導体膜のそれぞれは、エッ
ジの部分からレーザー光の照射が開始されるように、そ
の配置が定められている。

【００９９】なお、島状の半導体膜のサイズ及び形状
は、画素部５０１、信号線駆動回路５０２、走査線駆動
回路５０３のそれぞれにおいて形成されるＴＦＴの形状
に合わせて決める。また、１つの島状の半導体膜から複
数のＴＦＴの活性層を形成するようにしても良い。

【０１００】本実施例は、実施例１〜実施例４と組み合
わせて実施することが可能である。

【０１０１】（実施例６）本実施例では、本発明のレー
ザー装置において用いられるレーザー光の発振装置及び
その他光学系について説明する。

【０１０２】図１０に本実施例のレーザー装置の構造を
示す。５２０は連続発振又はパルス発振が可能なレーザ
ー光の発振装置である。発振装置５２０は、チラー５２
７によってその温度を一定に保たれるようにする。チラ
ー５２７は必ずしも設ける必要はないが、発振装置５２
０の温度を一定に保つことで、発振装置から出力される
レーザー光のエネルギーが、発振装置の温度によってば
らつくのを抑えることができる。

【０１０３】発振装置５２０から出力されたレーザー光
は、固定ミラー５２１、５２２、５２３によってその光
路を変えられて、コリメータレンズ又はシリンドリカル
レンズなどのレンズ５２４、５２５によって集光され、
ステージ５２８に設置された被処理物５２６に照射され
る。勿論、光学系の数に限定はなく、レーザー光が被処
理物に、一定の位置及び一定の角度から照射される手段
が備えられていれば良い。

【０１０４】なお、被処理物に照射されたレーザー光は
表面で反射して、再び光学系に入射することにより、レ
ーザー発振装置にダメージを与えることがあるので、レ
ーザー光は所定の角度をもって被処理物に入射させるこ
とが望ましい。

【０１０５】そして、ステージ５２８を回転台５２９上
において直線状に移動させ、回転台５２９をステージ５
２８の移動した軌跡の延長上に存在する点を中心として
回転させることによって、被処理物５２６上におけるレ
ーザー光の照射位置を移動させ、被処理物５２６全面を
処理することができる。

【０１０６】本実施例は、実施例１〜実施例５と組み合
わせて実施することが可能である。

【０１０７】（実施例７）本実施例では、本発明のレー
ザー装置において用いられるレーザー光の発振装置及び
その他光学系について説明する。

【０１０８】図１１に本実施例のレーザー装置の構造を
示す。本実施例のレーザー装置は、複数の発振装置を用
い、該複数の発振装置から発振された複数のレーザー光
を１つにまとめる。なお本実施例では３つの発振装置５
５０（５５０ａ、５５０ｂ、５５０ｃ）を用いた場合を
例に挙げて説明する。

【０１０９】各発振装置からのレーザー光の発振は、制
御装置５５２により自在に制御することができる。３つ
の発振装置５５０のうち、少なくとも１つは、出力する
レーザー光は非線形光学素子により、第２高調波や、第
３高調波、第４高調波に変換する。本実施例では、全て
の発振装置５５０から出力されるレーザー光を非線形光
学素子５５１ａ、５５１ｂ、５５１ｃにより、それぞれ
その波長を変換する。変換する波長は同じであっても、
いずれかが異なっていてもよい。

【０１１０】３つの発振装置５５０からそれぞれ出力さ
れたレーザー光は、１つに合成される。具体的に本実施
例では、それぞれのレーザー光を、各レーザー光に対応
したファイバーアレイ５５３を介して導波路５５４に入
射させ、１つのレーザー光にまとめる。薄膜偏光素子
（ＴＦＰ：Thin Film Polarizer）やその他の偏光子を
用いても行うことができる。

【０１１１】導波路５５４を経て合成されたレーザー光
を再び光ファイバ５５５へ入射させ、レーザー光が拡散
するのを低減させる。光ファイバ５５５から射出したレ
ーザー光は凸レンズ５５６により集光し、ステージ５４
０に設置された被処理物５５９へ到達する。

【０１１２】１つに合成されたレーザー光は、大出力レ
ーザーから発振されたレーザー光に相当するエネルギー
密度を有している。また、同じレーザーから発振される
レーザー光は干渉性が高いが、異なるレーザーから発振
されるレーザー光同士は干渉しないため、複数のレーザ
ーが１つにまとめられたレーザー光は、互いに補い合っ
て干渉を低減することを可能とする。また、レーザー光
を高調波に変換するために用いる非線形光学素子は、レ
ーザー光が透過するため、十分な耐熱性、耐久性が必要
とされ、大出力のレーザーであるほど、非線形光学素子
における劣化は大きい。そのため、透過するレーザー光
のエネルギーが少しでも小さければ、非線形光学素子の
寿命が延び、コストダウンに繋がる。複数の非線形光学
素子で複数のレーザー光の波長を変換した後、合成して
１つのレーザー光とするという本実施例の構成は、単数
の非線形光学素子で１つのレーザー光の波長を変換する
よりも１つの非線形光学素子にかかる負担が軽減され
る。そのため、各非線形光学素子の寿命を延ばすことが
でき、コストダウンにさせることができる。

【０１１３】そして、このようなレーザー光を光ファイ
バ、ガルバノメータ、ポリゴンメータなどの光学系を用
いて、被処理物の全面に照射することができる。

【０１１４】照射面におけるレーザー光の形状は、レー
ザーの種類によって異なるし、光学系により成形するこ
ともできる。例えば、ラムダ社製のＸｅＣｌエキシマレ
ーザー（波長３０８ｎｍ、パルス幅３０ｎｓ）Ｌ３３０
８から射出されたレーザー光の形状は、１０ｍｍ×３０
ｍｍ（共にビームプロファイルにおける半値幅）の矩形
状である。また、ＹＡＧレーザーから射出されたレーザ
ー光の形状は、ロッド形状が円筒形であれば円状とな
り、スラブ型であれば矩形状となる。このようなレーザ
ー光を光学系により、さらに成形することにより、所望
の大きさのレーザー光をつくることもできる。

【０１１５】さらに、被処理物が有する基板に対して垂
直にレーザー光を入射させる場合は、基板の表面でレー
ザー光の一部が反射し、入射したときと同じ光路を戻
る、いわゆる戻り光となるが、該戻り光はレーザーの出
力や周波数の変動や、ロッドの破壊などの悪影響を及ぼ
す。そのため、戻り光を取り除きレーザーの発振を安定
させるため、アイソレータを設置するのが好ましい。

【０１１６】一方、戻り光を防ぐため、基板に対して斜
めにレーザー光を入射させることもできる。しかしなが
ら、レーザー光は指向性およびエネルギー密度の高い光
であるため、反射光が不適切な箇所を照射するのを防ぐ
ためダンパーを設置して、反射光を吸収させるのが好ま
しい。なお、ダンパーには冷却水が循環しており、反射
光の吸収によりダンパーの温度が上昇するのを防いでい
る。

【０１１７】そして、ステージ５４０を回転台５４１上
において直線状に移動させ、回転台５４１をステージ５
４０の移動した軌跡の延長上に存在する点を中心として
回転させることによって、被処理物５５９上におけるレ
ーザー光の照射位置を移動させ、被処理物５５９全面を
処理することができる。

【０１１８】本実施例は、実施例１〜実施例５と組み合
わせて実施することが可能である。

【０１１９】（実施例８）本実施例では、本発明のレー
ザー装置において用いられるレーザー光の発振装置及び
その他光学系について説明する。

【０１２０】図１２に本実施例のレーザー装置の構造を
示す。本実施例のレーザー装置は、発振装置５７１から
発振されたレーザー光が非線形光学素子５７２により高
調波に変換され、分割手段であるミラー５７３により複
数のレーザー光に分割される。

【０１２１】それぞれのレーザー光は周期的なエネルギ
ー分布を有するレーザー光の形成手段であるミラー５７
４ａ、５７４ｂによって反射され、それぞれシリンドリ
カルレンズ５７５ａ、５７５ｂによって集光され、ステ
ージ（本実施例では図示せず）上に設置された被処理物
５６１に到達する。被処理物５６１において、複数のレ
ーザー光が合成されることで干渉が生じ、周期的なエネ
ルギー分布を有するレーザー光が形成される。シリンド
リカルレンズ５７５ａ、５７５ｂは必ずしも設置する必
要はないが、設置することで照射面においてエネルギー
密度を高めることができる。

【０１２２】なお、レーザーから射出されたレーザー光
の形状は、レーザーの種類によって異なり、ロッド形状
が円筒形であれば円状となり、スラブ型であれば矩形状
となる。

【０１２３】そして、ステージを回転台５６０上におい
て直線状に移動させ、回転台５６０をステージの移動し
た軌跡の延長上に存在する点を中心として回転させるこ
とによって、被処理物５６１上におけるレーザー光の照
射位置を移動させ、被処理物５６１全面を処理すること
ができる。

【０１２４】本実施例は、実施例１〜実施例５と組み合
わせて実施することが可能である。

【０１２５】（実施例９）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１３〜図１５を用いて
説明する。本明細書ではＣＭＯＳ回路、及び駆動回路
と、画素ＴＦＴ、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。

【０１２６】まず、本実施例では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６００を用いる。なお、基板６００として
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。
また、本実施例の処理温度に耐えうる耐熱性が有するプ
ラスチック基板を用いてもよい。

【０１２７】次いで、基板６００上に酸化珪素膜、窒化
珪素膜または酸化窒化珪素膜などの絶縁膜から成る下地
膜６０１を公知の手段（スパッタ法、ＬＰＣＶＤ法、プ
ラズマＣＶＤ法等）により形成する。本実施例では下地
膜６０１として２層構造を用いるが、前記絶縁膜の単層
膜または２層以上積層させた構造を用いても良い。

【０１２８】次いで、下地膜上に半導体層６０２〜６０
６を形成する。半導体層６０２〜６０６は公知の手段
（スパッタ法、ＬＰＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法等）に
より２５〜８０ｎｍ（好ましくは３０〜６０ｎｍ）の厚
さで半導体膜を成膜し、レーザー結晶化法により結晶化
させる。レーザー結晶化法は、本発明のレーザー装置を
用いて行うことができる。もちろん、レーザー結晶化法
だけでなく、他の公知の結晶化法（ＲＴＡやファーネス
アニール炉を用いた熱結晶化法、結晶化を助長する金属
元素を用いた熱結晶化法等）と組み合わせて行ってもよ
い。そして、得られた結晶性半導体膜を所望の形状にパ
ターニングして半導体層６０２〜６０６を形成する。前
記半導体膜としては、非晶質半導体膜や微結晶半導体
膜、結晶性半導体膜などがあり、非晶質珪素ゲルマニウ
ム膜などの非晶質構造を有する化合物半導体膜を適用し
ても良い。

【０１２９】レーザー発振装置は、パルス発振型または
連続発光型のエキシマレーザーやＹＡＧレーザー、ＹＶ
Ｏ₄レーザーを用いる。結晶化の条件は実施者が適宣選
択するものであるが、エキシマレーザーを用いる場合は
パルス発振周波数３００Hzとし、レーザーエネルギー密
度を１００〜４００mJ/cm²(代表的には２００〜３００m
J/cm²)とする。また、ＹＡＧレーザーを用いる場合には
その第２高調波を用いパルス発振周波数３０〜３００kH
zとし、レーザーエネルギー密度を３００〜６００mJ/cm
²(代表的には３５０〜５００mJ/cm²)とすると良い。そ
して幅１００〜１０００μm、例えば４００μmで線状に
集光したレーザー光を基板全面に渡って照射し、この時
の線状レーザー光の重ね合わせ率（オーバーラップ率）
を５０〜９０％として行う。

【０１３０】なおレーザーは、連続発振またはパルス発
振の気体レーザーもしくは固体レーザーを用いることが
できる。気体レーザーとして、エキシマレーザー、Ａｒ
レーザー、Ｋｒレーザーなどがあり、固体レーザーとし
て、ＹＡＧレーザー、ＹＶＯ ₄レーザー、ＹＬＦレーザ
ー、ＹＡｌＯ₃レーザー、ガラスレーザー、ルビーレー
ザー、アレキサンドライドレーザー、Ｔｉ：サファイア
レーザー、Ｙ₂Ｏ₃レーザーなどが挙げられる。固体レー
ザーとしては、Ｃｒ、Ｎｄ、Ｅｒ、Ｈｏ、Ｃｅ、Ｃｏ、
Ｔｉ、Ｙｂ又はＴｍがドーピングされたＹＡＧ、ＹＶＯ
₄、ＹＬＦ、ＹＡｌＯ₃などの結晶を使ったレーザー等も
使用可能である。当該レーザーの基本波はドーピングす
る材料によって異なり、１μｍ前後の基本波を有するレ
ーザー光が得られる。基本波に対する高調波は、非線形
光学素子を用いることで得ることができる。

【０１３１】非晶質半導体膜の結晶化に際し、大粒径に
結晶を得るためには、連続発振が可能な固体レーザーを
用い、基本波の第２高調波〜第４高調波を適用するのが
好ましい。代表的には、Ｎｄ:ＹＶＯ₄レーザー（基本波
１０６４nm）の第２高調波（５３２nm）や第３高調波
（３５５ｎｍ）を適用するのが望ましい。具体的には、
出力１０Ｗの連続発振のＹＶＯ₄レーザーから射出され
たレーザー光を非線形光学素子により高調波に変換す
る。また、共振器の中にＹＶＯ₄結晶と非線形光学素子
を入れて、高調波を射出する方法もある。そして、好ま
しくは光学系により照射面にて矩形状または楕円形状の
レーザー光に成形して、被処理体に照射する。このとき
のエネルギー密度は０．０１〜１００ＭＷ／ｃｍ²程度
（好ましくは０．１〜１０ＭＷ／ｃｍ²）が必要であ
る。そして、１０〜２０００ｃｍ／ｓ程度の速度でレー
ザー光に対して相対的に半導体膜を移動させて照射す
る。

【０１３２】続いて、フォトリソグラフィ法を用いたパ
ターニング処理によって半導体層６０２〜６０６を形成
する。

【０１３３】また、半導体層６０２〜６０６を形成した
後、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）のドーピングを行ってもよい。

【０１３４】次いで、半導体層６０２〜６０６を覆うゲ
ート絶縁膜６０７を形成する。ゲート絶縁膜６０７はプ
ラズマＣＶＤ法またはスパッタ法を用い、厚さを４０〜
１５０ｎｍとして珪素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
化窒化珪素膜（組成比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝５９％、Ｎ＝
７％、Ｈ＝２％）で形成した。勿論、ゲート絶縁膜は酸
化窒化珪素膜に限定されるものでなく、他の珪素を含む
絶縁膜を単層または積層構造として用いても良い。

【０１３５】また、酸化珪素膜を用いる場合には、プラ
ズマＣＶＤ法でＴＥＯＳ（Tetraethyl Orthosilicate）
とＯ₂とを混合し、反応圧力４０Pa、基板温度３００〜
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珪素膜は、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。

【０１３６】次いで、ゲート絶縁膜６０７上に膜厚２０
〜１００ｎｍの第１の導電膜６０８と、膜厚１００〜４
００ｎｍの第２の導電膜６０９とを積層形成する。本実
施例では、膜厚３０ｎｍのＴａＮ膜からなる第１の導電
膜６０８と、膜厚３７０ｎｍのＷ膜からなる第２の導電
膜６０９を積層形成した。ＴａＮ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
パッタ法で形成した。その他に６フッ化タングステン
（ＷＦ₆）を用いる熱ＣＶＤ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２０μΩｃ
ｍ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。従って、本実施例では、高純度のＷ（純度
９９．９９９９％）のターゲットを用いたスパッタ法
で、さらに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膜を形成することにより、抵抗率９
〜２０μΩｃｍを実現することができる。

【０１３７】なお、本実施例では、第１の導電膜６０８
をＴａＮ、第２の導電膜６０９をＷとしたが、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珪素
膜に代表される半導体膜を用いてもよい。また、ＡｇＰ
ｄＣｕ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）で形成し、第２の導電膜
をＷ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。

【０１３８】また、２層構造に限定されず、例えば、タ
ングステン膜、アルミニウムとシリコンの合金（Ａｌ−
Ｓｉ）膜、窒化チタン膜を順次積層した３層構造として
もよい。また、３層構造とする場合、タングステンに代
えて窒化タングステンを用いてもよいし、アルミニウム
とシリコンの合金（Ａｌ−Ｓｉ）膜に代えてアルミニウ
ムとチタンの合金膜（Ａｌ−Ｔｉ）を用いてもよいし、
窒化チタン膜に代えてチタン膜を用いてもよい。

【０１３９】なお、導電膜の材料によって、適宜最適な
エッチングの方法や、エッチャントの種類を選択するこ
とが重要である。

【０１４０】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６１０〜６１５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
で行う。（図１３（Ｂ））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ＣＦ₄とＣｌ₂とＯ₂とを用い、それぞれのガス
流量比を２５：２５：１０（ｓｃｃｍ）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。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。

【０１４１】この後、レジストからなるマスク６１０〜
６１５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
流量比を３０：３０（ｓｃｃｍ）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
った。基板側（試料ステージ）にも２０WのＲＦ（13.56
MHz）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。

【０１４２】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６１７〜６２２（第１の導
電層６１７ａ〜６２２ａと第２の導電層６１７ｂ〜６２
２ｂ）を形成する。６１６はゲート絶縁膜であり、第１
の形状の導電層６１７〜６２２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。

【０１４３】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う。（図１３（Ｃ））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６２８ｂ〜６３３ｂを
形成する。一方、第１の導電層６１７ａ〜６２２ａは、
ほとんどエッチングされず、第２の形状の導電層６２８
〜６３３を形成する。

【０１４４】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低濃度に添加する。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えば良
い。イオンドープ法の条件はドーズ量を１×１０¹³〜５
×１０¹⁴/cm²とし、加速電圧を４０〜８０ｋｅＶとして
行う。本実施例ではドーズ量を１．５×１０¹³／cm²と
し、加速電圧を６０ｋｅＶ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）を用いる。この場合、導電層６２８〜６３３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
合的に不純物領域６２３〜６２７が形成される。不純物
領域６２３〜６２７には１×１０¹⁸〜１×１０²⁰atoms/
cm³の濃度範囲でｎ型を付与する不純物元素を添加す
る。

【０１４５】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６３４ａ〜６３４ｃを形成
して第１のドーピング処理よりも高い加速電圧で第２の
ドーピング処理を行う。イオンドープ法の条件はドーズ
量を１×１０¹³〜１×１０¹⁵/cm²とし、加速電圧を６０
〜１２０ｋｅＶとして行う。ドーピング処理は第２の導
電層６２８ｂ〜６３２ｂを不純物元素に対するマスクと
して用い、第１の導電層のテーパー部の下方の半導体層
に不純物元素が添加されるようにドーピングする。続い
て、第２のドーピング処理より加速電圧を下げて第３の
ドーピング処理を行って図１４（Ａ）の状態を得る。イ
オンドープ法の条件はドーズ量を１×１０ ¹⁵〜１×１０
¹⁷/cm²とし、加速電圧を５０〜１００ｋｅＶとして行
う。第２のドーピング処理および第３のドーピング処理
により、第１の導電層と重なる低濃度不純物領域６３
６、６４２、６４８には１×１０¹⁸〜５×１０¹⁹ atoms
/cm³の濃度範囲でｎ型を付与する不純物元素を添加さ
れ、高濃度不純物領域６３５、６４１、６４４、６４７
には１×１０¹⁹〜５×１０²¹ atoms/cm³の濃度範囲でｎ
型を付与する不純物元素を添加される。

【０１４６】もちろん、適当な加速電圧にすることで、
第２のドーピング処理および第３のドーピング処理は１
回のドーピング処理で、低濃度不純物領域および高濃度
不純物領域を形成することも可能である。

【０１４７】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６５０ａ〜６５０
ｃを形成して第４のドーピング処理を行う。この第４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６５３、６５４、６
５９、６６０を形成する。第２の導電層６２８ａ〜６３
２ａ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６５３、６５４、
６５９、６６０はジボラン（Ｂ₂Ｈ₆）を用いたイオンド
ープ法で形成する。（図１４（Ｂ））この第４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６５０ａ〜６５０ｃで覆
われている。第１乃至３のドーピング処理によって、不
純物領域６５３、６５４と６５９、６６０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１×１０
¹⁹〜５×１０²¹atoms/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。

【０１４８】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。

【０１４９】次いで、レジストからなるマスク６５０ａ
〜６５０ｃを除去して第１の層間絶縁膜６６１を形成す
る。この第１の層間絶縁膜６６１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として珪素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
珪素膜を形成した。勿論、第１の層間絶縁膜６６１は酸
化窒化珪素膜に限定されるものでなく、他の珪素を含む
絶縁膜を単層または積層構造として用いても良い。

【０１５０】次いで、図１４（Ｃ）に示すように、活性
化処理としてレーザー照射方法を用いる。レーザーアニ
ール法を用いる場合、結晶化の際に用いたレーザーを使
用することが可能である。活性化の場合は、移動速度は
結晶化と同じにし、０．０１〜１００ＭＷ／ｃｍ²程度
（好ましくは０．０１〜１０ＭＷ／ｃｍ²）のエネルギ
ー密度が必要となる。また結晶化の際には連続発振のレ
ーザーを用い、活性化の際にはパルス発振のレーザーを
用いるようにしても良い。

【０１５１】また、第１の層間絶縁膜を形成する前に活
性化処理を行っても良い。

【０１５２】そして、加熱処理（３００〜５５０℃で１
〜１２時間の熱処理）を行うと水素化を行うことができ
る。この工程は第１の層間絶縁膜６６１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）や、３〜１００％
の水素を含む雰囲気中で３００〜６５０℃で１〜１２時
間の加熱処理を行っても良い。この場合は、第１の層間
絶縁膜の存在に関係なく半導体層を水素化することがで
きる。

【０１５３】次いで、第１の層間絶縁膜６６１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６６２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のものを用いても良
い。また、表面に凸凹が形成されるものを用いても良
い。

【０１５４】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した。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。

【０１５５】また、第２の層間絶縁膜６６２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。

【０１５６】そして、駆動回路６８６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６６４〜６６８
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。もちろ
ん、二層構造に限らず、単層構造でもよいし、三層以上
の積層構造にしてもよい。また、配線の材料としては、
ＡｌとＴｉに限らない。例えば、ＴａＮ膜上にＡｌやＣ
ｕを形成し、さらにＴｉ膜を形成した積層膜をパターニ
ングして配線を形成してもよい。（図１５）

【０１５７】また、画素部６８７においては、画素電極
６７０、ゲート配線６６９、接続電極６６８を形成す
る。この接続電極６６８によりソース配線（６４３ａと
６４３ｂ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６６９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６
７０は、画素ＴＦＴのドレイン領域６９０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６８５と電気的な接続が形成され
る。また本願では画素電極と接続電極とを同じ材料で形
成しているが、画素電極６７０としてＡｌ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
れた材料を用いても良い。

【０１５８】以上の様にして、ｎチャネル型ＴＦＴ６８
１とｐチャネル型ＴＦＴ６８２からなるＣＭＯＳ回路、
及びｎチャネル型ＴＦＴ６８３を有する駆動回路６８６
と、画素ＴＦＴ６８４、保持容量６８５とを有する画素
部６８７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。

【０１５９】駆動回路６８６のｎチャネル型ＴＦＴ６８
１はチャネル形成領域６３７、ゲート電極の一部を構成
する第１の導電層６２８ａと重なる低濃度不純物領域６
３６（ＧＯＬＤ領域）、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６５２と、を有してい
る。このｎチャネル型ＴＦＴ６８１と電極６６６で接続
してＣＭＯＳ回路を形成するｐチャネル型ＴＦＴ６８２
にはチャネル形成領域６４０、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６５３と、ｐ型
を付与する不純物元素が導入された不純物領域６５４を
有している。また、ｎチャネル型ＴＦＴ６８３にはチャ
ネル形成領域６４３、ゲート電極の一部を構成する第１
の導電層６３０ａと重なる低濃度不純物領域６４２（Ｇ
ＯＬＤ領域）、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６５６とを有している。

【０１６０】画素部の画素ＴＦＴ６８４にはチャネル形
成領域６４６、ゲート電極の外側に形成される低濃度不
純物領域６４５（ＬＤＤ領域）、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６５８とを有
している。また、保持容量６８５の一方の電極として機
能する半導体層には、ｎ型を付与する不純物元素および
ｐ型を付与する不純物元素が添加されている。保持容量
６８５は、絶縁膜６１６を誘電体として、電極（６３２
ａと６３２ｂの積層）と、半導体層とで形成している。

【０１６１】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。

【０１６２】本実施例は、実施例１〜実施例８と組み合
わせて実施することが可能である。

【０１６３】（実施例１０）本実施例では、実施例９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１
６を用いる。

【０１６４】まず、実施例９に従い、図１５の状態のア
クティブマトリクス基板を得た後、図１５のアクティブ
マトリクス基板上、少なくとも画素電極６７０上に配向
膜８６７を形成しラビング処理を行う。なお、本実施例
では配向膜８６７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８７２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。

【０１６５】次いで、対向基板８６９を用意する。次い
で、対向基板８６９上に着色層８７０、８７１、平坦化
膜８７３を形成する。赤色の着色層８７０と青色の着色
層８７１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。

【０１６６】本実施例では、実施例９に示す基板を用い
ている。従って、少なくともゲート配線６６９と画素電
極６７０の間隙と、ゲート配線６６９と接続電極６６８
の間隙と、接続電極６６８と画素電極６７０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。

【０１６７】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。

【０１６８】次いで、平坦化膜８７３上に透明導電膜か
らなる対向電極８７６を少なくとも画素部に形成し、対
向基板の全面に配向膜８７４を形成し、ラビング処理を
施した。

【０１６９】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８６８
で貼り合わせる。シール材８６８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８７５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８７５には公知
の液晶材料を用いれば良い。このようにして図１６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。

【０１７０】以上のようにして作製される液晶表示装置
はエネルギー分布が周期的または一様なレーザー光が照
射され、大粒径の結晶粒が形成された半導体膜を用いて
作製されたＴＦＴを有しており、前記液晶表示装置の動
作特性や信頼性を十分なものとなり得る。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。

【０１７１】なお、本実施例は実施例１〜実施例９と組
み合わせて実施することが可能である。

【０１７２】（実施例１１）本実施例では、実施例９で
示したアクティブマトリクス基板を作製するときのＴＦ
Ｔの作製方法を用いて、発光装置を作製する例を以下に
説明する。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ＴＦＴ等を実装し
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
（Electro 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。

【０１７３】なお、本明細書中では、発光素子において
陽極と陰極の間に形成された全ての層を有機発光層と定
義する。有機発光層には具体的に、発光層、正孔注入
層、電子注入層、正孔輸送層、電子輸送層等が含まれ
る。基本的に発光素子は、陽極層、発光層、陰極層が順
に積層された構造を有しており、この構造に加えて、陽
極層、正孔注入層、発光層、陰極層や、陽極層、正孔注
入層、発光層、電子輸送層、陰極層等の順に積層した構
造を有していることもある。

【０１７４】図１７は本実施例の発光装置の断面図であ
る。図１７において、基板７００上に設けられたスイッ
チングＴＦＴ７３３は実施例９の作製方法を用いて形成
される。

【０１７５】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。

【０１７６】基板７００上に設けられた駆動回路は実施
例９の作製方法を用いて形成される。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。

【０１７７】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。

【０１７８】なお、電流制御ＴＦＴ７３４は実施例９の
作製方法を用いて形成される。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。

【０１７９】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のドレイン領域と画素電極７１１とを電気的
に接続する電極である。

【０１８０】なお、７１１は、透明導電膜からなる画素
電極（発光素子の陽極）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
７１１は、上記配線を形成する前に平坦な層間絶縁膜７
１０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７１０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。後に形成される発光層は非常
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、発光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。

【０１８１】配線７０１〜７０７を形成後、図１７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。

【０１８２】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。

【０１８３】画素電極７１１の上には発光層７１３が形
成される。なお、図１７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
に対応した発光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発光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。

【０１８４】但し、以上の例は発光層として用いること
のできる有機発光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発光層（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発光材料を発光
層として用いる例を示したが、中分子系有機発光材料や
高分子系有機発光材料を用いても良い。なお、本明細書
中において、昇華性を有さず、かつ、分子数が２０以下
または連鎖する分子の長さが１０μｍ以下の有機発光材
料を中分子系有機発光材料とする。また、高分子系有機
発光材料を用いる例として、正孔注入層として２０ｎｍ
のポリチオフェン（ＰＥＤＯＴ）膜をスピン塗布法によ
り設け、その上に発光層として１００ｎｍ程度のパラフ
ェニレンビニレン（ＰＰＶ）膜を設けた積層構造として
も良い。なお、ＰＰＶのπ共役系高分子を用いると、赤
色から青色まで発光波長を選択できる。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。これらの有機発光材料や無機材料は公
知の材料を用いることができる。

【０１８５】次に、発光層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。

【０１８６】この陰極７１４まで形成された時点で発光
素子７１５が完成する。なお、ここでいう発光素子７１
５は、画素電極（陽極）７１１、発光層７１３及び陰極
７１４で形成されたダイオードを指す。

【０１８７】発光素子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。

【０１８８】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、耐熱性の低い発光層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、発光層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発光層７１３が酸化するとい
った問題を防止できる。

【０１８９】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。

【０１９０】こうして図１７に示すような構造の発光装
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。

【０１９１】こうして、基板７００上にｎチャネル型Ｔ
ＦＴ７３１、７３２、スイッチングＴＦＴ（ｎチャネル
型ＴＦＴ）７０３および電流制御ＴＦＴ（ｎチャネル型
ＴＦＴ）７３４が形成される。

【０１９２】さらに、図１７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、
信頼性の高い発光装置を実現できる。

【０１９３】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。

【０１９４】以上のようにして作製される発光装置はエ
ネルギー分布が周期的または一様なレーザー光が照射さ
れ、大粒径の結晶粒が形成された半導体膜を用いて作製
されたＴＦＴを有しており、前記発光装置の動作特性や
信頼性を十分なものとなり得る。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。

【０１９５】なお、本実施例は実施例１〜実施例９のい
ずれか一と組み合わせて実施することが可能である。

【０１９６】（実施例１２）本実施例では、本発明の半
導体装置の１つである発光装置の画素の、実施例１１と
は異なる構成について説明する。図１８に本実施例の発
光装置の画素の断面図を示す。

【０１９７】７５１はｎチャネル型ＴＦＴであり、７５
２はｐチャネル型ＴＦＴである。ｎチャネル型ＴＦＴ７
５１は、半導体膜７５３と、第１の絶縁膜７７０と、第
１の電極７５４、７５５と、第２の絶縁膜７７１と、第
２の電極７５６、７５７とを有している。そして、半導
体膜７５３は、第１濃度の一導電型不純物領域７５８
と、第２濃度の一導電型不純物領域７５９と、チャネル
形成領域７６０、７６１を有している。

【０１９８】第１の電極７５４、７５５とチャネル形成
領域７６０、７６１とは、それぞれ第１の絶縁膜７７０
を間に挟んで重なっている。また、第２の電極７５６、
７５７と、チャネル形成領域７６０、７６１とは、それ
ぞれ第２の絶縁膜７７１を間に挟んで重なっている。

【０１９９】ｐチャネル型ＴＦＴ７５２は、半導体膜７
８０と、第１の絶縁膜７７０と、第１の電極７８２と、
第２の絶縁膜７７１と、第２の電極７８１とを有してい
る。そして、半導体膜７８０は、第３濃度の一導電型不
純物領域７８３と、チャネル形成領域７８４を有してい
る。

【０２００】第１の電極７８２とチャネル形成領域７８
４とは、それぞれ第１の絶縁膜７７０を間に挟んで重な
っている。第２の電極７８１とチャネル形成とは、それ
ぞれ第２の絶縁膜７７１を間に挟んで重なっている。

【０２０１】そして、第１の電極７８２と第２の電極７
８１とは、配線７９０を介して電気的に接続されてい
る。

【０２０２】本発明のレーザー装置は、半導体膜７５
３、７８０の結晶化、活性化またはその他レーザーアニ
ールを用いる工程において使用することができる。

【０２０３】本実施例では、スイッチング素子として用
いるＴＦＴ（本実施例の場合ｎチャネル型ＴＦＴ７５
１）は、第１の電極に一定の電圧を印加している。第１
の電極に一定の電圧を印加することで、電極が１つの場
合に比べて閾値のばらつきを抑えることができ、なおか
つオフ電流を抑えることができる。

【０２０４】また、スイッチング素子として用いるＴＦ
Ｔよりも大きな電流を流すＴＦＴ（本実施例の場合ｐチ
ャネル型ＴＦＴ７５２）は、第１の電極と第２の電極と
を電気的に接続している。第１の電極と第２の電極に同
じ電圧を印加することで、実質的に半導体膜の膜厚を薄
くしたのと同じように空乏層が早く広がるので、サブス
レッショルド係数を小さくすることができ、オン電流を
大きくすることができる。よって、この構造のＴＦＴを
駆動回路に使用することにより、駆動電圧を低下させる
ことができる。また、オン電流を大きくすることができ
るので、ＴＦＴのサイズ（特にチャネル幅）を小さくす
ることができる。そのため集積密度を向上させることが
できる。

【０２０５】なお、本実施例は実施例１〜実施例１１の
いずれか一と組み合わせて実施することが可能である。

【０２０６】（実施例１３）本実施例では、本発明の半
導体装置の１つである発光装置の画素の、実施例１１、
実施例１２とは異なる構成について説明する。図１９に
本実施例の発光装置の画素の断面図を示す。

【０２０７】図１９において、９１１は基板、９１２は
下地となる絶縁膜（以下、下地膜という）である。基板
９１１としては透光性基板、代表的にはガラス基板、石
英基板、ガラスセラミックス基板、又は結晶化ガラス基
板を用いることができる。但し、作製プロセス中の最高
処理温度に耐えるものでなくてはならない。

【０２０８】８２０１はスイッチングＴＦＴ、８２０２
は電流制御ＴＦＴであり、それぞれｎチャネル型ＴＦ
Ｔ、ｐチャネル型ＴＦＴで形成されている。有機発光層
の発光方向が基板の下面（ＴＦＴ及び有機発光層が設け
られていない面）の場合、上記構成であることが好まし
い。しかしスイッチングＴＦＴと電流制御ＴＦＴは、ｎ
チャネル型ＴＦＴでもｐチャネル型ＴＦＴでも、どちら
でも構わない。

【０２０９】スイッチングＴＦＴ８２０１は、ソース領
域９１３、ドレイン領域９１４、ＬＤＤ領域９１５a〜
９１５d、分離領域９１６及びチャネル形成領域９１７
a、９１７bを含む活性層と、ゲート絶縁膜９１８と、ゲ
ート電極９１９a、９１９bと、第１層間絶縁膜９２０
と、ソース信号線９２１と、ドレイン配線９２２とを有
している。なお、ゲート絶縁膜９１８又は第１層間絶縁
膜９２０は基板上の全ＴＦＴに共通であっても良いし、
回路又は素子に応じて異ならせても良い。

【０２１０】また、図１９に示すスイッチングＴＦＴ８
２０１はゲート電極９１７a、９１７bが電気的に接続さ
れており、いわゆるダブルゲート構造となっている。勿
論、ダブルゲート構造だけでなく、トリプルゲート構造
などいわゆるマルチゲート構造（直列に接続された二つ
以上のチャネル形成領域を有する活性層を含む構造）で
あっても良い。

【０２１１】マルチゲート構造はオフ電流を低減する上
で極めて有効であり、スイッチングＴＦＴのオフ電流を
十分に低くすれば、それだけ電流制御ＴＦＴ８２０２の
ゲート電極に接続された保持容量が必要とする最低限の
容量を抑えることができる。即ち、保持容量の面積を小
さくすることができるので、マルチゲート構造とするこ
とは発光素子の有効発光面積を広げる上で有効である。

【０２１２】さらに、スイッチングＴＦＴ８２０１にお
いては、ＬＤＤ領域９１５a〜９１５dは、ゲート絶縁膜
９１８を介してゲート電極９１９a、９１９bと重ならな
いように設ける。このような構造はオフ電流を低減する
上で非常に効果的である。また、ＬＤＤ領域９１５a〜
９１５dの長さ（幅）は０．５〜３．５μｍ、代表的に
は２．０〜２．５μｍとすれば良い。なお、二つ以上の
ゲート電極を有するマルチゲート構造の場合、チャネル
形成領域の間に設けられた分離領域９１６（ソース領域
又はドレイン領域と同一の濃度で同一の不純物元素が添
加された領域）がオフ電流の低減に効果的である。

【０２１３】次に、電流制御ＴＦＴ８２０２は、ソース
領域９２６、ドレイン領域９２７及びチャネル形成領域
９６５を含む活性層と、ゲート絶縁膜９１８と、ゲート
電極９３０と、第１層間絶縁膜９２０と、ソース信号線
９３１並びにドレイン配線９３２を有して形成される。
本実施例において電流制御ＴＦＴ８２０２はｐチャネル
型ＴＦＴである。

【０２１４】また、スイッチングＴＦＴ８２０１のドレ
イン領域９１４は電流制御ＴＦＴ８２０２のゲート９３
０に接続されている。図示してはいないが、具体的には
電流制御ＴＦＴ８２０２のゲート電極９３０はスイッチ
ングＴＦＴ８２０１のドレイン領域９１４とドレイン配
線（接続配線とも言える）９２２を介して電気的に接続
されている。なお、ゲート電極９３０はシングルゲート
構造となっているが、マルチゲート構造であっても良
い。また、電流制御ＴＦＴ８２０２のソース信号線９３
１は電源供給線（図示せず）に接続される。

【０２１５】以上は画素内に設けられたＴＦＴの構造に
ついて説明したが、このとき同時に駆動回路も形成され
る。図１９には駆動回路を形成する基本単位となるＣＭ
ＯＳ回路が図示されている。

【０２１６】図１９においては極力動作速度を落とさな
いようにしつつホットキャリア注入を低減させる構造を
有するＴＦＴをＣＭＯＳ回路のｎチャネル型ＴＦＴ８２
０４として用いる。なお、ここでいう駆動回路として
は、ソース信号側駆動回路、ゲート信号側駆動回路を指
す。勿論、他の論理回路（レベルシフタ、Ａ／Ｄコンバ
ータ、信号分割回路等）を形成することも可能である。

【０２１７】ＣＭＯＳ回路のｎチャネル型ＴＦＴ８２０
４の活性層は、ソース領域９３５、ドレイン領域９３
６、ＬＤＤ領域９３７及びチャネル形成領域９３８を含
み、ＬＤＤ領域９３７はゲート絶縁膜９１８を介してゲ
ート電極９３９と重なっている。

【０２１８】ドレイン領域９３６側のみにＬＤＤ領域９
３７を形成しているのは、動作速度を落とさないための
配慮である。また、このｎチャネル型ＴＦＴ８２０４は
オフ電流値をあまり気にする必要はなく、それよりも動
作速度を重視した方が良い。従って、ＬＤＤ領域９３７
は完全にゲート電極に重ねてしまい、極力抵抗成分を少
なくすることが望ましい。即ち、いわゆるオフセットは
なくした方がよい。

【０２１９】また、ＣＭＯＳ回路のｐチャネル型ＴＦＴ
８２０５は、ホットキャリア注入による劣化が殆ど気に
ならないので、特にＬＤＤ領域を設けなくても良い。従
って活性層はソース領域９４０、ドレイン領域９４１及
びチャネル形成領域９６１を含み、その上にはゲート絶
縁膜９１８とゲート電極９４３が設けられる。勿論、ｎ
チャネル型ＴＦＴ８２０４と同様にＬＤＤ領域を設け、
ホットキャリア対策を講じることも可能である。

【０２２０】なお９４２、９３８、９１７ａ、９１７
ｂ、９２９はチャネル形成領域９６１〜９６５を形成す
るためのマスクである。

【０２２１】また、ｎチャネル型ＴＦＴ８２０４及びｐ
チャネル型ＴＦＴ８２０５はそれぞれソース領域上に第
１層間絶縁膜９２０を間に介して、ソース信号線９４
４、９４５を有している。また、ドレイン配線９４６に
よってｎチャネル型ＴＦＴ８２０４とｐチャネル型ＴＦ
Ｔ８２０５とのドレイン領域は互いに電気的に接続され
る。

【０２２２】本発明のレーザー装置は、活性層の結晶
化、活性化またはその他レーザーアニールを用いる工程
において使用することができる。

【０２２３】なお本実施例の構成は、実施例１〜１１と
自由に組み合わせて実施することが可能である。

【０２２４】（実施例１４）本実施例では、半導体膜を
レーザー光照射により結晶化したときに溶融した半導体
膜中に混入した不純物を、除去する例について説明す
る。以下に代表的な作製手順を簡略に図２１を用いて示
す。

【０２２５】図２１（Ａ）中、１１００は、絶縁表面を
有する基板、１１０１は下地絶縁膜、１１０２は非晶質
構造を有する半導体膜である。

【０２２６】まず、基板１１００上にブロッキング層と
して酸化シリコン膜、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なる下地絶縁膜１１０１を形
成する。ここでは下地絶縁膜１１０１として２層構造
（膜厚５０ｎｍの酸化窒化シリコン膜、膜厚１００ｎｍ
の酸化窒化シリコン膜）を用いるが、単層膜または２層
以上積層させた構造を用いても良い。ただし、ブロッキ
ング層を設ける必要がない場合には下地絶縁膜を形成し
なくともよい。（図２１（Ａ））

【０２２７】次いで、下地絶縁膜上に非晶質構造を有す
る半導体膜１１０２を公知の手段により結晶化して結晶
構造を有する半導体膜１１０４を形成する。（図２１
（Ｂ））

【０２２８】本実施例において、結晶構造を有する半導
体膜は、プラズマＣＶＤ法、減圧熱ＣＶＤ法、またはス
パッタ法で得られる非晶質構造を有する半導体膜１１０
２を、本発明のレーザー装置を用いたレーザーアニール
により結晶化を行う。

【０２２９】なおレーザー発振装置は、連続発振または
パルス発振の気体レーザーもしくは固体レーザーを用い
ることができる。気体レーザーとして、エキシマレーザ
ー、Ａｒレーザー、Ｋｒレーザーなどがあり、固体レー
ザーとして、ＹＡＧレーザー、ＹＶＯ₄レーザー、ＹＬ
Ｆレーザー、ＹＡｌＯ₃レーザー、ガラスレーザー、ル
ビーレーザー、アレキサンドライドレーザー、Ｔｉ：サ
ファイアレーザー、Ｙ₂Ｏ₃レーザーなどが挙げられる。
固体レーザーとしては、Ｃｒ、Ｎｄ、Ｅｒ、Ｈｏ、Ｃ
ｅ、Ｃｏ、Ｔｉ、Ｙｂ又はＴｍがドーピングされたＹＡ
Ｇ、ＹＶＯ₄、ＹＬＦ、ＹＡｌＯ₃などの結晶を使ったレ
ーザー等も使用可能である。当該レーザーの基本波はド
ーピングする材料によって異なり、１μｍ前後の基本波
を有するレーザー光が得られる。基本波に対する高調波
は、非線形光学素子を用いることで得ることができる。
レーザー光の照射における詳しい条件については、実施
例９の記載を参照することができる。

【０２３０】なお、結晶構造を有する半導体膜１１０４
中の酸素濃度（ＳＩＭＳ分析）は、５×１０¹⁸atoms/cm
³以下となるように形成することが望ましい。

【０２３１】次いで、結晶構造を有する半導体膜１１０
４上に珪素を主成分とするバリア層１１０５を形成す
る。なお、このバリア層１１０５は極薄いものでよく、
自然酸化膜であってもよいし、酸素を含む雰囲気下にお
いて紫外線の照射によりオゾンを発生させて酸化させる
酸化膜であってもよい。また、このバリア層１１０５と
して、炭素、即ち有機物の除去のために行われるヒドロ
洗浄と呼ばれる表面処理に使用するオゾンを含む溶液で
酸化させた酸化膜であってもよい。このバリア層１１０
５は、主にエッチングストッパーとして用いるものであ
る。また、このバリア層１１０５を形成した後、チャネ
ルドープを行い、その後、強光を照射して活性化させて
もよい。

【０２３２】次いで、バリア層１１０５上に第２の半導
体膜１１０６を形成する。（図２１（Ｃ））この第２の
半導体膜１１０６は非晶質構造を有する半導体膜であっ
てもよいし、結晶構造を有する半導体膜であってもよ
い。この第２の半導体膜１１０６の膜厚は、５〜５０ｎ
ｍ、好ましくは１０〜２０ｎｍとする。第２の半導体膜
１１０６には、酸素（ＳＩＭＳ分析での濃度が５×１０
¹⁸atoms/cm³以上、好ましくは１×１０¹⁹atoms/cm³以
上）を含有させてゲッタリング効率を向上させることが
望ましい。

【０２３３】次いで、第２の半導体膜１１０６上に希ガ
ス元素を含む第３の半導体膜（ゲッタリングサイト）１
１０７を形成する。この第３の半導体膜１１０７はプラ
ズマＣＶＤ法、減圧熱ＣＶＤ法、またはスパッタ法を用
いた非晶質構造を有する半導体膜であってもよいし、結
晶構造を有する半導体膜であってもよい。第３の半導体
膜は、成膜段階で希ガス元素を含む半導体膜であっても
よいし、希ガス元素を含んでいない半導体膜の成膜後に
希ガス元素を添加してもよい。本実施例では成膜段階で
希ガス元素を含む第３の半導体膜１１０７を形成した
後、さらに希ガス元素を選択的に添加して第３の半導体
膜１１０８を形成した例を示した。（図２１（Ｄ））ま
た、第２の半導体膜と第３の半導体膜とを大気に触れる
ことなく連続的に成膜してもよい。また、第２の半導体
膜の膜厚と第３の半導体膜の膜厚との和は３０〜２００
ｎｍ、例えば５０ｎｍとすればよい。

【０２３４】本実施例は、第２の半導体膜１１０６によ
って、第１の半導体膜１１０４と第３の半導体膜（ゲッ
タリングサイト）１１０８との間隔を空けている。ゲッ
タリングの際、半導体膜１１０４中に存在する金属等の
不純物元素は、ゲッタリングサイトの境界付近に集まり
やすい傾向があるため、本実施例のように第２の半導体
膜１１０６によって、ゲッタリングサイトの境界を第１
の半導体膜１１０４から遠ざけてゲッタリング効率を向
上させることが望ましい。加えて、第２の半導体膜１１
０６は、ゲッタリングの際、ゲッタリングサイトに含ま
れる不純物元素が拡散して第１の半導体膜の界面に達す
ることがないようにブロッキングする効果も有してい
る。また、第２の半導体膜１１０６は、希ガス元素を添
加する場合、第１の半導体膜にダメージを与えないよう
に保護する効果も有している。

【０２３５】次いで、ゲッタリングを行う。ゲッタリン
グを行う工程としては、窒素雰囲気中で４５０〜８００
℃、１〜２４時間、例えば５５０℃にて１４時間の熱処
理を行えばよい。また、熱処理に代えて強光を照射して
もよい。また、熱処理に加えて強光を照射してもよい。
また、加熱したガスを噴射して基板を加熱するようにし
ても良い。この場合、６００℃〜８００℃、より望まし
くは６５０℃〜７５０℃で１〜６０分加熱を行えば良
く。時間を短縮化することができる。このゲッタリング
により、図２１（Ｅ）中の矢印の方向に不純物元素が移
動し、バリア層１１０５で覆われた半導体膜１１０４に
含まれる不純物元素の除去、または不純物元素の濃度の
低減が行われる。ここでは、不純物元素が第１の半導体
膜１１０４に偏析しないよう全て第３の半導体膜１１０
８に移動させ、第１の半導体膜１１０４に含まれる不純
物元素がほとんど存在しない、即ち膜中の不純物元素濃
度が１×１０¹⁸atoms/cm³以下、望ましくは１×１０¹⁷a
toms/cm³以下になるように十分ゲッタリングする。

【０２３６】次いで、バリア層１１０５をエッチングス
トッパーとして、１１０６、１１０８で示した半導体膜
のみを選択的に除去した後、半導体膜１１０４を公知の
パターニング技術を用いて所望の形状の半導体層１１０
９を形成する。（図２１（Ｆ））

【０２３７】次いで、半導体層の表面をフッ酸を含むエ
ッチャントで洗浄した後、ゲート絶縁膜１１１０となる
珪素を主成分とする絶縁膜を形成する。この表面洗浄と
ゲート絶縁膜の形成は、大気にふれさせずに連続的に行
うことが望ましい。

【０２３８】次いで、ゲート絶縁膜表面を洗浄した後、
ゲート電極１１１１を形成し、半導体にｎ型を付与する
不純物元素（Ｐ、Ａｓ等）、ここではリンを適宜添加し
て、ソース領域１１１２及びドレイン領域１１１３を形
成する。添加した後、不純物元素を活性化するために加
熱処理、強光の照射、または本発明のレーザー装置を用
いたレーザー光の照射を行う。また、活性化と同時にゲ
ート絶縁膜へのプラズマダメージやゲート絶縁膜と半導
体層との界面へのプラズマダメージを回復することがで
きる。特に、室温〜３００℃の雰囲気中において、表面
または裏面からＹＡＧレーザーの第２高調波を照射して
不純物元素を活性化させることは非常に有効である。Ｙ
ＡＧレーザーはメンテナンスが少ないため好ましい活性
化手段である。

【０２３９】以降の工程は、層間絶縁膜１１１５を形成
し、水素化を行って、ソース領域、ドレイン領域に達す
るコンタクトホールを形成し、ソース電極１１１６、ド
レイン電極１１１７を形成してＴＦＴを完成させる。
（図２１（Ｇ））

【０２４０】こうして得られたＴＦＴは、少なくともチ
ャネル形成領域１１１４に含まれていた不純物元素は除
去され、且つ、希ガス元素も含有していない。

【０２４１】また、本実施例は図２１の構造に限定され
ず、必要があればチャネル形成領域とドレイン領域（ま
たはソース領域）との間にＬＤＤ領域を有する低濃度ド
レイン（ＬＤＤ：Lightly Doped Drain）構造としても
よい。この構造はチャネル形成領域と、高濃度に不純物
元素を添加して形成するソース領域またはドレイン領域
との間に低濃度に不純物元素を添加した領域を設けたも
のであり、この領域をＬＤＤ領域と呼んでいる。さらに
ゲート絶縁膜を介してＬＤＤ領域をゲート電極と重ねて
配置させた、いわゆるＧＯＬＤ（Gate Overlapped LD
D）構造としてもよい。

【０２４２】また、ここではｎチャネル型ＴＦＴを用い
て説明したが、半導体にｎ型を付与する不純物元素に代
えて、半導体にｐ型を付与する不純物元素を用いること
によってｐチャネル型ＴＦＴを形成することができるこ
とは言うまでもない。

【０２４３】また、本実施例では、ゲッタリングが終了
してから半導体膜をパターニングしているが、本実施例
はこの構成に限定されない。半導体膜のパターニングは
結晶化する前に行っても良いし、結晶化した後バリア層
を形成する前に行っても良い。また、半導体膜を、結晶
化する前、または結晶化した後でなおかつバリア層を形
成する前に、大まかにパターニングし、そして、ゲッタ
リングした後に再びパターニングを行って、ＴＦＴの活
性層を形成するようにしても良い。

【０２４４】また、ここではトップゲート型ＴＦＴを例
として説明したが、ＴＦＴ構造に関係なく本実施例を適
用することが可能であり、例えばボトムゲート型（逆ス
タガ型）ＴＦＴや順スタガ型ＴＦＴに適用することが可
能である。

【０２４５】なお本実施例の構成は、実施例１〜１３と
自由に組み合わせて実施することが可能である。

【０２４６】（実施例１５）本発明のレーザー装置によ
って形成された半導体装置を用いた電子機器として、ビ
デオカメラ、デジタルカメラ、ゴーグル型ディスプレイ
（ヘッドマウントディスプレイ）、ナビゲーションシス
テム、音響再生装置（カーオーディオ、オーディオコン
ポ等）、ノート型パーソナルコンピュータ、ゲーム機
器、携帯情報端末（モバイルコンピュータ、携帯電話、
携帯型ゲーム機または電子書籍等）、記録媒体を備えた
画像再生装置（具体的にはＤＶＤ（ｄｉｇｉｔａｌ ｖ
ｅｒｓａｔｉｌｅ ｄｉｓｃ）等の記録媒体を再生し、
その画像を表示しうるディスプレイを備えた装置）など
が挙げられる。それら電子機器の具体例を図２２に示
す。

【０２４７】図２２（Ａ）は表示装置であり、筐体２０
０１、支持台２００２、表示部２００３、スピーカー部
２００４、ビデオ入力端子２００５等を含む。本発明の
半導体装置は表示部２００３に用いることができる。半
導体装置は自発光型であるためバックライトが必要な
く、液晶ディスプレイよりも薄い表示部とすることがで
きる。なお、表示装置は、パソコン用、ＴＶ放送受信
用、広告表示用などの全ての情報表示用表示装置が含ま
れる。

【０２４８】図２２（Ｂ）はデジタルスチルカメラであ
り、本体２１０１、表示部２１０２、受像部２１０３、
操作キー２１０４、外部接続ポート２１０５、シャッタ
ー２１０６等を含む。本発明の半導体装置は表示部２１
０２及びその他回路に用いることができる。

【０２４９】図２２（Ｃ）はノート型パーソナルコンピ
ュータであり、本体２２０１、筐体２２０２、表示部２
２０３、キーボード２２０４、外部接続ポート２２０
５、ポインティングマウス２２０６等を含む。本発明の
半導体装置は表示部２２０３及びその他回路に用いるこ
とができる。

【０２５０】図２２（Ｄ）はモバイルコンピュータであ
り、本体２３０１、表示部２３０２、スイッチ２３０
３、操作キー２３０４、赤外線ポート２３０５等を含
む。本発明の半導体装置は表示部２３０２に用いること
ができる。

【０２５１】図２２（Ｅ）は記録媒体を備えた携帯型の
画像再生装置（具体的にはＤＶＤ再生装置）であり、本
体２４０１、筐体２４０２、表示部Ａ２４０３、表示部
Ｂ２４０４、記録媒体（ＤＶＤ等）読み込み部２４０
５、操作キー２４０６、スピーカー部２４０７等を含
む。表示部Ａ２４０３は主として画像情報を表示し、表
示部Ｂ２４０４は主として文字情報を表示するが、本発
明の半導体装置はこれら表示部Ａ、Ｂ２４０３、２４０
４及びその他回路に用いることができる。なお、記録媒
体を備えた画像再生装置には家庭用ゲーム機器なども含
まれる。

【０２５２】図２２（Ｆ）はゴーグル型ディスプレイ
（ヘッドマウントディスプレイ）であり、本体２５０
１、表示部２５０２、アーム部２５０３を含む。本発明
の半導体装置は表示部２５０２及びその他回路に用いる
ことができる。

【０２５３】図２２（Ｇ）はビデオカメラであり、本体
２６０１、表示部２６０２、筐体２６０３、外部接続ポ
ート２６０４、リモコン受信部２６０５、受像部２６０
６、バッテリー２６０７、音声入力部２６０８、操作キ
ー２６０９、接眼部２６１０等を含む。本発明の半導体
装置は表示部２６０２及びその他回路に用いることがで
きる。

【０２５４】ここで図２２（Ｈ）は携帯電話であり、本
体２７０１、筐体２７０２、表示部２７０３、音声入力
部２７０４、音声出力部２７０５、操作キー２７０６、
外部接続ポート２７０７、アンテナ２７０８等を含む。
本発明の半導体装置は表示部２７０３及びその他回路に
用いることができる。なお、表示部２７０３は黒色の背
景に白色の文字を表示することで携帯電話の消費電力を
抑えることができる。

【０２５５】なお、上述した電子機器の他に、フロント
型若しくはリア型のプロジェクターに用いることも可能
となる。

【０２５６】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用いることが可能であ
る。また、本実施例の電子機器は実施例１〜１４に示し
たいずれの構成の半導体装置を用いても良い。

【０２５７】（実施例１６）本実施例では、本発明のレ
ーザー装置を用いて半導体膜を結晶化例について説明す
る。

【０２５８】図２３（Ａ）中、３０００は、絶縁表面を
有する基板、３００１は基板中の不純物が半導体膜中に
入り込むのを防ぐ絶縁膜である下地膜、３００２は非晶
質構造を有する半導体膜である。

【０２５９】図２３（Ａ）において、基板３０００はガ
ラス基板、石英基板、セラミック基板などを用いること
ができる。また、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。また、本工程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。

【０２６０】まず、図２３（Ａ）に示すように基板３０
００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（ＳｉＯ_xＮ_y）等の絶縁膜から成る下地絶
縁膜３００１を形成する。代表的な一例は下地絶縁膜３
００１として２層構造から成り、ＳｉＨ₄、ＮＨ₃、及び
Ｎ₂Ｏを反応ガスとして成膜される第１酸化窒化シリコ
ン膜を３０〜１００ｎｍ、ＳｉＨ₄、及びＮ₂Ｏを反応ガ
スとして成膜される第２酸化窒化シリコン膜を３０〜１
５０ｎｍの厚さに積層形成する構造を用いることができ
る。また、第１酸化窒化シリコン膜、第２酸化窒化シリ
コン膜、窒化シリコン膜とを順次積層した３層構造を用
いてもよい。

【０２６１】次いで、下地絶縁膜３００１上に非晶質構
造を有する半導体膜３００２を形成する。半導体膜３０
０２は、シリコンを主成分とする半導体材料を用いる。
代表的には、非晶質シリコン膜又は非晶質シリコンゲル
マニウム膜などが適用され、プラズマＣＶＤ法や減圧Ｃ
ＶＤ法、或いはスパッタ法で１０〜１００nmの厚さに形
成する。後の結晶化で良質な結晶性を有する半導体膜を
得るためには、非晶質構造を有する半導体膜３００２の
膜中に含まれる酸素、窒素などの不純物濃度を５×１０
¹⁸ atoms/cm³（二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）にて
測定した原子濃度）以下に低減させておくと良い。これ
らの不純物は後の結晶化を妨害する要因となり、また、
結晶化後においても捕獲中心や再結合中心の密度を増加
させる要因となる。そのために、高純度の材料ガスを用
いることはもとより、反応室内の鏡面処理（電界研磨処
理）やオイルフリーの真空排気系を備えた超高真空対応
のＣＶＤ装置を用いることが望ましい。

【０２６２】次いで、大気中または酸素雰囲気化におい
て非晶質構造を有する半導体膜３００２を、本発明のレ
ーザー装置を用いて第１のレーザー光を照射し、結晶化
させる。本実施例では第１のレーザーとして連続発振の
ＹＶＯ₄レーザーを用いる。本実施例では、レーザー光
の出力エネルギーを２７Ｗとし、レーザーのビームスポ
ットを、長軸×短軸が５００μｍ×５０μｍの楕円形状
とし、楕円の短軸方向にレーザー光が移動するようにす
る。なお、レーザー光の出力エネルギーや、ビームスポ
ットの形状は、設計者が適宜設定することが可能であ
る。

【０２６３】なお本実施例では連続発振型のＹＶＯ₄レ
ーザーを用いるが、本実施例はこの構成に限定されな
い。例えば、レーザー発振装置は、パルス発振型または
連続発光型のエキシマレーザーやＹＡＧレーザー、ＹＶ
Ｏ₄レーザーを用いることができる。結晶化の条件は実
施者が適宣選択するものであるが、エキシマレーザーを
用いる場合はパルス発振周波数３００Hzとし、レーザー
エネルギー密度を１００〜４００mJ/cm²(代表的には２
００〜３００mJ/cm²)とする。また、ＹＡＧレーザーを
用いる場合にはその第２高調波を用いパルス発振周波数
３０〜３００kHzとし、レーザーエネルギー密度を３０
０〜６００mJ/cm²(代表的には３５０〜５００mJ/cm²)と
すると良い。そして幅１００〜１０００μm、例えば４
００μmで線状に集光したレーザー光を基板全面に渡っ
て照射し、この時の線状レーザー光の重ね合わせ率（オ
ーバーラップ率）を５０〜９０％として行う。

【０２６４】なおレーザーは、連続発振またはパルス発
振の気体レーザーもしくは固体レーザーを用いることが
できる。気体レーザーとして、エキシマレーザー、Ａｒ
レーザー、Ｋｒレーザーなどがあり、固体レーザーとし
て、ＹＡＧレーザー、ＹＶＯ ₄レーザー、ＹＬＦレーザ
ー、ＹＡｌＯ₃レーザー、ガラスレーザー、ルビーレー
ザー、アレキサンドライドレーザー、Ｔｉ：サファイア
レーザー、Ｙ₂Ｏ₃レーザーなどが挙げられる。固体レー
ザーとしては、Ｃｒ、Ｎｄ、Ｅｒ、Ｈｏ、Ｃｅ、Ｃｏ、
Ｔｉ、Ｙｂ又はＴｍがドーピングされたＹＡＧ、ＹＶＯ
₄、ＹＬＦ、ＹＡｌＯ₃などの結晶を使ったレーザー等も
使用可能である。当該レーザーの基本波はドーピングす
る材料によって異なり、１μｍ前後の基本波を有するレ
ーザー光が得られる。基本波に対する高調波は、非線形
光学素子を用いることで得ることができる。

【０２６５】非晶質半導体膜の結晶化に際し、大粒径に
結晶を得るためには、連続発振が可能な固体レーザーを
用い、基本波の第２高調波〜第４高調波を適用するのが
好ましい。代表的には、Ｎｄ:ＹＶＯ₄レーザー（基本波
１０６４nm）の第２高調波（５３２nm）や第３高調波
（３５５ｎｍ）を適用するのが望ましい。具体的には、
出力１０Ｗの連続発振のＹＶＯ₄レーザーから射出され
たレーザー光を非線形光学素子により高調波に変換す
る。また、共振器の中にＹＶＯ₄結晶と非線形光学素子
を入れて、高調波を射出する方法もある。そして、好ま
しくは光学系により照射面にて矩形状または楕円形状の
レーザー光に成形して、被処理体に照射する。このとき
のエネルギー密度は０．０１〜１００ＭＷ／ｃｍ²程度
（好ましくは０．１〜１０ＭＷ／ｃｍ²）が必要であ
る。そして、１０〜２０００ｃｍ／ｓ程度の速度でレー
ザー光に対して相対的に半導体膜を移動させて照射す
る。

【０２６６】レーザー光の照射により、非晶質構造を有
する半導体膜３００２が結晶化され、結晶性を有する半
導体膜３００３と、半導体膜３００３に接する酸化膜３
００４が形成される。なお、レーザー光の照射の際に、
半導体膜３００３の結晶粒界に沿って突起した部分（リ
ッジ）３００５が形成される。（図２３（Ｂ））

【０２６７】次いで、酸化膜３００４を除去する。本実
施例ではフッ酸系のエッチング液を用いて酸化膜３００
４を除去し、結晶性を有する半導体膜３００３の表面を
露出する。なお酸化膜３００４の除去の仕方は上述した
方法に限定されない。例えば、フッ素系ガスを用いて酸
化膜３００４を除去するようにいても良い。

【０２６８】次いで、結晶性を有する半導体膜３００３
に対してレーザー光（第２のレーザー光）を、窒素また
は真空雰囲気下で照射する（図２３（Ｃ））。なお、不
活性雰囲気下で第２のレーザー光を照射する場合、例え
ば図２４に示すように、半導体膜３００３のレーザー光
が照射される部分にのみ不活性ガスを照射するようにし
ても良い。例えば図２４（Ａ）に示すように、レーザー
発振装置及び光学系４００１から出力されたレーザー光
が、ガス吹きつけ部４００２のスリットを通過して半導
体膜３００３に照射されるようにしても良い。図２４
（Ｂ）はガス吹きつけ部４００２の拡大図であり、ガス
吹きつけ部４００２は、レーザー光が通過できるスリッ
ト４００６が設けられている。また、ガス吹きつけ部４
００２は、導管４００７を通して供給される不活性ガス
が、半導体膜３００３のレーザー光が照射される周辺に
噴射できるような開口部４００８が設けられている。開
口部４００８から噴射された不活性ガスは半導体膜３０
０３に吹き付けられる。

【０２６９】第２のレーザー光照射により、レーザー光
（第２のレーザー光）を照射した場合、第１のレーザー
光の照射により形成された凹凸の高低差（Ｐ―Ｖ値:Pea
k toValley、高さの最大値と最小値の差分）が低減、即
ち、平坦化された半導体膜３００６が形成される。（図
２３（Ｄ））ここで、凹凸のＰ―Ｖ値は、ＡＦＭ（原子
間力顕微鏡）により観察すればよい。具体的には、第１
のレーザー光の照射により形成された表面の凹凸のＰ―
Ｖ値が例えば１０ｎｍ〜３０ｎｍ程度であった場合、第
２のレーザー光の照射により表面における凸凹のＰ―Ｖ
値を５ｎｍ以下とすることができる。

【０２７０】このレーザー光（第２のレーザー光）には
波長４００nm以下のエキシマレーザー光や、ＹＡＧレー
ザーの第２高調波、第３高調波を用いる。また、上述し
た第１のレーザー光と同じレーザーを用いても良い。

【０２７１】なお、第２のレーザー光の照射は、第１の
レーザー光のエネルギー密度よりも高いが、照射前後で
結晶性はほとんど変化しない。また、粒径などの結晶状
態もほとんど変化しない。即ち、この第２のレーザー光
の照射では平坦化のみが行われていると思われる。

【０２７２】結晶性を有する半導体膜３００６が第２の
レーザー光の照射により平坦化されたメリットは非常に
大きい。具体的には、平坦性が向上したことによって、
後に形成されるゲート絶縁膜を薄くすることが可能とな
り、ＴＦＴのオン電流値を向上させることができる。ま
た、平坦性が向上したことによって、ＴＦＴを作製した
場合、リーク電流を低減することができる。

【０２７３】本実施例は、実施例１〜実施例１５と組み
合わせて実施することが可能である。

【０２７４】（実施例１７）本実施例では、本発明のレ
ーザー装置を用いたレーザーアニールにより半導体膜を
結晶化する工程を、駆動回路を画素部と同じ基板上に有
するアクティブマトリクス型の半導体表示装置の作製方
法に応用した例について説明する。

【０２７５】図２５（Ａ）に、基板６０００上に画素部
６００１と、信号線駆動回路６００２と、走査線駆動回
路６００３とが備えられた、液晶パネルの上面図を示
す。図２５（Ａ）において、破線で示した矢印の方向に
向かって、レーザー光の照射位置が移動する。

【０２７６】本発明のレーザー装置によって半導体膜に
レーザー光を照射すると、レーザー光の軌跡が完全な直
線は描かず、ゆるやかな円弧を描く。よって本発明のレ
ーザー装置を用いて半導体膜を結晶化すると、半導体膜
にレーザー光の照射跡が円弧状に形成される。なおこの
円弧は、円弧どうしで曲率半径がほぼ同じである。しか
し該半導体膜をパターニングして形成されるＴＦＴの活
性層のサイズは、該円弧の半径に比較して小さいため、
活性層１つ１つのレーザー光の照射跡が残っていたとし
ても、該照射跡はほぼ直線状になっている。

【０２７７】図２５（Ａ）の画素部６００１の一部６０
０４の拡大図を図２５（Ｂ）に、信号線駆動回路６００
２の一部６００５の拡大図を図２５（Ｃ）に、走査線駆
動回路６００３の一部６００６の拡大図を図２５（Ｄ）
に示す。

【０２７８】画素部６００１、信号線駆動回路６００
２、走査線駆動回路６００３のそれぞれにおいて、各Ｔ
ＦＴの活性層となる島状の半導体膜が複数形成されてい
る。６００７、６００８、６００９はパターニング後に
ＴＦＴの活性層となる部分である。破線６０２０はレー
ザー光の照射跡である。

【０２７９】レーザー光の照射跡６０２０は、キャリア
が移動する方向またはその逆の方向にほぼ沿うようにす
る。

【０２８０】本実施例は、実施例１〜実施例１６と組み
合わせて実施することが可能である。

【０２８１】

【発明の効果】本発明のレーザー装置は、一定の位置及
び一定の方向からレーザー光を照射していても、被処理
物の移動方向を転換せずに被処理物におけるレーザー光
の照射位置をＸ方向及びＹ方向へ移動させることがで
き、被処理物全面をレーザー光で照射することができ
る。よって、被処理物の移動方向の転換に伴う時間のロ
スが生じることはなく、従来に比べて処理の効率を高め
ることができる。

【０２８２】また、レーザー光は、被処理物に対する照
射角度が照射位置に関わらず固定されているため、被処
理物内で反射して戻ってくるビームの強さや干渉の強さ
等が照射位置によって異なることを防ぎ、被処理物に対
する処理をほぼ均一に行うことができる。例えばレーザ
ー照射により半導体膜を結晶化させる場合、半導体膜の
位置によって結晶性に差が生じるのを防ぐことができ
る。そして、ビームの照射方向を変えて被処理物全体を
レーザー光で照射する場合に比べて、光学系をシンプル
にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のレーザー装置の構造を示す図。

【図２】 本発明のレーザー装置の構造を示す図。

【図３】 被処理物においてレーザー光の照射位置の
移動する方向を示す図。

【図４】 本発明のレーザー装置の構造を示す図と、
被処理物においてレーザー光の照射位置の移動する方向
を示す図。

【図５】 レーザー光の照射される位置を示す図。

【図６】 レーザー光の照射される位置を示す図。

【図７】 本発明のレーザー装置の構造を示す図。

【図８】 レーザー光の照射される位置を示す図。

【図９】 液晶パネルにレーザー光を照射する方法を
示す図。

【図１０】 本発明のレーザー装置の構造を示す図。

【図１１】 本発明のレーザー装置の構造を示す図。

【図１２】 本発明のレーザー装置の構造を示す図。

【図１３】 本発明のレーザー装置を用いた半導体装置
の作製方法を示す図。

【図１４】 本発明のレーザー装置を用いた半導体装置
の作製方法を示す図。

【図１５】 本発明のレーザー装置を用いた半導体装置
の作製方法を示す図。

【図１６】 本発明のレーザー装置を用いた半導体装置
の作製方法を示す図。

【図１７】 本発明のレーザー装置を用いた半導体装置
の作製方法を示す図。

【図１８】 本発明のレーザー装置を用いた半導体装置
の作製方法を示す図。

【図１９】 本発明のレーザー装置を用いた半導体装置
の作製方法を示す図。

【図２０】 従来の被処理物においてレーザー光の照射
位置の移動する方向を示す図。

【図２１】 本発明のレーザー装置を用いた半導体装置
の作製方法を示す図。

【図２２】 本発明のレーザー装置で形成された半導体
装置を用いた電子機器の図。

【図２３】 本発明のレーザー装置を用いた半導体膜の
結晶化の方法を示す図。

【図２４】 本発明のレーザー装置の一実施例を示す
図。

【図２５】 液晶パネルにおけるレーザー光の軌跡を示
す図。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 志賀 愛子 神奈川県厚木市長谷398番地 株式会社半 導体エネルギー研究所内 (72)発明者 下村 明久 神奈川県厚木市長谷398番地 株式会社半 導体エネルギー研究所内 Ｆターム(参考） 5F052 AA02 AA11 AA24 BA03 BA07 BA11 BA18 BB01 BB02 BB04 BB05 BB07 CA10 DA02 DA03 DB02 DB03 DB07 EA12 EA13 EA16 FA02 FA06 FA19 FA25 HA01 JA01 JA04 5F072 AA02 AA06 AB01 AB05 KK30 MM08 MM09 YY06

Claims (21)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】レーザー発振装置と、 被処理物を回転させる手段と、 該被処理物を前記回転の中心に向かって、または前記中
   心から外側へ向かって移動させる手段と、 前記レーザー発振装置から出力されたレーザー光を加工
   し、前記被処理物の移動範囲内における一定の領域に前
   記加工されたレーザー光を照射する光学系と、を具備
   し、 前記被処理物を回転させながら、前記回転の中心に向か
   って、または前記中心から外側へ向かって移動させるこ
   とで、前記一定の領域と前記被処理物の重なる位置を移
   動させることを特徴とするレーザー装置。
2. 【請求項２】レーザー発振装置と、 被処理物を回転させる手段と、 該被処理物を前記回転の中心に向かって、または前記中
   心から外側へ向かって直線状に移動させる手段と、 前記レーザー発振装置から出力されたレーザー光を加工
   し、前記被処理物の移動範囲内における一定の領域に前
   記加工されたレーザー光を照射する光学系と、を具備
   し、 前記被処理物を回転させながら、前記回転の中心に向か
   って、または前記中心から外側へ向かって直線状に移動
   させることで、前記一定の領域と前記被処理物の重なる
   位置を移動させることを特徴とするレーザー装置。
3. 【請求項３】レーザー発振装置と、複数の被処理物を同
   一平面において回転させる手段と、 該複数の被処理物を前記回転の中心に向かって、または
   前記中心から外側へ向かって移動させる手段と、 前記レーザー発振装置から出力されたレーザー光を加工
   し、前記複数の被処理物の移動範囲内における一定の領
   域に前記加工されたレーザー光を照射する光学系と、を
   具備し、 前記複数の被処理物の前記回転の中心は全て一致してお
   り、 前記複数の被処理物を回転させながら、前記回転の中心
   に向かって、または前記中心から外側へ向かって移動さ
   せることで、前記一定の領域と前記複数の被処理物の重
   なる位置を移動させることを特徴とするレーザー装置。
4. 【請求項４】レーザー発振装置と、 複数の被処理物を同一平面において回転させる手段と、 該複数の被処理物を前記回転の中心に向かって、または
   前記中心から外側へ向かって直線状に移動させる手段
   と、 前記レーザー発振装置から出力されたレーザー光を加工
   し、前記複数の被処理物の移動範囲内における一定の領
   域に前記加工されたレーザー光を照射する光学系と、を
   具備し、 前記複数の被処理物の前記回転の中心は全て一致してお
   り、 前記複数の被処理物を回転させながら、前記回転の中心
   に向かって、または前記中心から外側へ向かって直線状
   に移動させることで、前記一定の領域と前記複数の被処
   理物の重なる位置を移動させることを特徴とするレーザ
   ー装置。
5. 【請求項５】請求項１乃至請求項４のいずれか一項にお
   いて、前記レーザー発振装置は、連続発振の固体レーザ
   ーであることを特徴とするレーザー装置。
6. 【請求項６】請求項１乃至請求項５のいずれか一項にお
   いて、前記レーザー発振装置は、連続発振のＹＡＧレー
   ザー、ＹＶＯ₄レーザー、ＹＬＦレーザー、ＹＡｌＯ₃レ
   ーザー、ガラスレーザー、ルビーレーザー、アレキサン
   ドライドレーザー、Ｔｉ：サファイアレーザーまたはＹ
   ₂Ｏ₃レーザーから選ばれた一種または複数種であること
   を特徴とするレーザー装置。
7. 【請求項７】請求項１乃至請求項６のいずれか一項にお
   いて、前記レーザー発振装置は連続発振のエキシマレー
   ザー、ＡｒレーザーまたはＫｒレーザーから選ばれた一
   種または複数種であることを特徴とするレーザー装置。
8. 【請求項８】請求項１乃至請求項７のいずれか一項にお
   いて、前記レーザー光は第２高調波であることを特徴と
   するレーザー装置。
9. 【請求項９】レーザー発振装置から出力されたレーザー
   光を光学系を用いて加工し、 被処理物を回転させながら、前記回転の中心に向かっ
   て、または前記中心から外側へ向かって移動させ、なお
   かつ前記加工されたレーザー光を前記被処理物の移動範
   囲内における一定の領域に照射することを特徴とするレ
   ーザー照射方法。
10. 【請求項１０】レーザー発振装置から出力されたレーザ
    ー光を光学系を用いて加工し、 被処理物を回転させながら、前記回転の中心に向かっ
    て、または前記中心から外側へ向かって直線状に移動さ
    せ、なおかつ前記加工されたレーザー光を前記被処理物
    の移動範囲内における一定の領域に照射することを特徴
    とするレーザー照射方法。
11. 【請求項１１】請求項９または請求項１０において、前
    記回転が一周したときの、前記一定の領域と前記被処理
    物とが重なった前記レーザー光の照射位置は、前記回転
    が開始されたときの前記レーザー光の照射位置と一部重
    なることを特徴とするレーザー照射方法。
12. 【請求項１２】レーザー発振装置から出力されたレーザ
    ー光を光学系を用いて加工し、 複数の被処理物を同一平面において回転させながら、前
    記回転の中心に向かって、または前記中心から外側へ向
    かって移動させ、なおかつ前記加工されたレーザー光を
    前記複数の被処理物の移動範囲内における一定の領域に
    照射することを特徴とするレーザー照射方法。
13. 【請求項１３】レーザー発振装置から出力されたレーザ
    ー光を光学系を用いて加工し、 複数の被処理物を同一平面において回転させながら、前
    記回転の中心に向かって、または前記中心から外側へ向
    かって直線状に移動させ、なおかつ前記加工されたレー
    ザー光を前記複数の被処理物の移動範囲内における一定
    の領域に照射することを特徴とするレーザー照射方法。
14. 【請求項１４】請求項１２または請求項１３において、
    前記回転が一周したときの、前記一定の領域と前記複数
    の被処理物とが重なった前記レーザー光の照射位置は、
    前記回転が開始されたときの前記レーザー光の照射位置
    と一部重なることを特徴とするレーザー照射方法。
15. 【請求項１５】請求項９乃至請求項１４のいずれか一項
    において、前記レーザー発振装置は、連続発振の固体レ
    ーザーであることを特徴とするレーザー照射方法。
16. 【請求項１６】請求項９乃至請求項１５のいずれか一項
    において、前記レーザー発振装置は、連続発振のＹＡＧ
    レーザー、ＹＶＯ₄レーザー、ＹＬＦレーザー、ＹＡｌ
    Ｏ₃レーザー、ガラスレーザー、ルビーレーザー、アレ
    キサンドライドレーザー、Ｔｉ：サファイアレーザーま
    たはＹ₂Ｏ₃レーザーから選ばれた一種または複数種であ
    ることを特徴とするレーザー照射方法。
17. 【請求項１７】請求項９乃至請求項１６のいずれか一項
    において、前記レーザー発振装置は連続発振のエキシマ
    レーザー、ＡｒレーザーまたはＫｒレーザーから選ばれ
    た一種または複数種であることを特徴とするレーザー照
    射方法。
18. 【請求項１８】請求項９乃至請求項１７のいずれか一項
    において、前記レーザー光は第２高調波であることを特
    徴とするレーザー照射方法。
19. 【請求項１９】請求項９乃至請求項１８のいずれか一項
    において、 前記被処理物を回転させる角速度が一定に保たれている
    ことを特徴とするレーザー照射方法。
20. 【請求項２０】請求項１９において、 前記被処理物を前記回転の中心に向かって、または前記
    中心から外側へ向かって移動させる速度が一定に保たれ
    ていることを特徴とするレーザー照射方法。
21. 【請求項２１】請求項９乃至請求項２０のいずれか一項
    において、 前記回転により形成される平面に対する前記レーザー光
    の入射角θは、前記レーザー光の入射面と前記平面の交
    線における前記レーザー光の幅をＷ、前記被処理物が形
    成されている基板の厚さをｄとすると、 θ≧ａｒｃｔａｎ（Ｗ／２ｄ） を満たすことを特徴とするレーザー照射方法。