JP2003224084A - 半導体製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 基板処理の効率を高めることができ、また半
導体膜の移動度を高めることができるレーザー結晶化法
を用いた半導体製造装置の提供を課題とする。 【解決手段】 半導体膜を成膜する成膜装置と、レーザ
ー装置とを備えたマルチチャンバー方式の半導体製造装
置であり、レーザー装置は、被処理物に対するレーザー
光の照射位置を制御する第１の手段と、レーザー光を発
振する第２の手段（レーザー発振装置）と、前記レーザ
ー光を加工または集光する第３の手段（光学系）と、前
記第２の手段の発振を制御し、なおかつ第３の手段によ
って加工されたレーザー光のビームスポットがマスクの
形状のデータ（パターン情報）に従って定められる位置
を覆うように前記第１の手段を制御する第４の手段とを
有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体膜をレーザ
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
ーザー装置を備えたマルチチャンバー方式の半導体製造
装置に関する。

【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、多結晶半導体
膜を用いたＴＦＴは、従来の非晶質半導体膜を用いたＴ
ＦＴ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】ところが近年、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り、基板１枚あたりの処理時間が長
くなる。よって、基板処理の効率が悪く、基板の処理速
度の向上が重要な課題となっている。

【０００９】本発明は上述した問題に鑑み、従来に比べ
て基板処理の効率を高めることができ、また半導体膜の
移動度を高めることができるレーザー結晶化法を用いた
半導体製造装置の提供を課題とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、半導体膜を成
膜する成膜装置と、レーザー装置とを備えたマルチチャ
ンバー方式の半導体製造装置である。そして、本発明の
半導体製造装置に備えられているレーザー装置は、被処
理物に対するレーザー光の照射位置を制御する第１の手
段と、レーザー光を発振する第２の手段（レーザー発振
装置）と、前記レーザー光を加工する第３の手段（光学
系）と、前記第２の手段の発振を制御し、なおかつ第３
の手段によって加工されたレーザー光のビームスポット
がマスクの形状のデータ（パターン情報）に従って定め
られる位置を覆うように前記第１の手段を制御する第４
の手段とを有している。

【００１１】なお、マスクのデータに従って定められる
位置とは、半導体膜のうち、結晶化後にパターニングす
ることで得られる部分である。本発明では第４の手段に
おいて、絶縁表面に形成された半導体膜のうち、パター
ニング後に基板上に残される部分をマスクに従って把握
する。そして、少なくともパターニングすることで得ら
れる部分を結晶化することができるようにレーザー光の
走査部分を定め、該走査部分にビームスポットがあたる
ように第１の手段を制御して、半導体膜を部分的に結晶
化する。つまり本発明では、半導体膜全体にレーザー光
を走査して照射するのではなく、少なくとも必要不可欠
な部分が最低限結晶化できるようにレーザー光を走査す
る。上記構成により、半導体膜を結晶化させた後パター
ニングにより除去される部分にレーザー光を照射する時
間を省くことができる。

【００１２】本発明では上記構成を実現するために、半
導体膜の成膜後、レーザー光による結晶化の前に、半導
体膜にレーザー光でマーカーを付ける。そして該マーカ
ーの位置を基準として、マスクをもとにレーザー光を走
査する位置を定める。

【００１３】なお、半導体膜を成膜する前に、基板上に
成膜された絶縁膜をパターニングし、マーカーを形成す
るようにしても良い。

【００１４】上述したように本発明では、半導体膜全体
にレーザー光を走査して照射するのではなく、少なくと
も必要不可欠な部分が最低限結晶化できるようにレーザ
ー光を走査する。上記構成により、半導体膜を結晶化さ
せた後パターニングにより除去される部分にレーザー光
を照射する時間を省くことができる。よって、レーザー
光照射にかかる時間を短縮化することができ、なおかつ
基板の処理速度を向上させることができる。

【００１５】なおレーザー光の照射は２回以上行っても
良い。レーザー光を２回照射する場合、少なくともパタ
ーニングすることで得られる部分を結晶化することがで
きるように第１のレーザー光の走査部分を定め、該走査
部分にビームスポットがあたるように第１の手段を制御
して、半導体膜を部分的に結晶化する。次に、第１の手
段を制御して走査方向を変更し、少なくともパターニン
グすることで得られる部分を結晶化することができるよ
うに再びレーザー光の走査部分を定め、前記走査部分に
第２のレーザー光を照射する。このとき、第１のレーザ
ー光の走査方向と、第２のレーザー光の走査方向とは、
９０°に近ければ近いほど望ましい。

【００１６】また、第１のレーザー光によって得られる
幾つかの結晶粒が、走査方向の異なる第２のレーザー光
により１つのより大きな結晶粒となる。これは、第１の
レーザー光の照射により特定の方向に成長した結晶粒を
種結晶とし、第２のレーザー光によって該特定の方向と
は異なる方向に結晶成長が行われるためだと考えられ
る。よって走査方向の異なる２回のレーザー光照射によ
り部分的に結晶性の高い半導体膜が得られ、該半導体膜
の結晶性がより高められた部分を用いてＴＦＴの活性層
を作製することで、移動度の高いＴＦＴを得ることがで
きる。

【００１７】またマルチチャンバー方式を用いること
で、本発明の半導体製造装置は、成膜装置において半導
体膜を成膜した後、大気にさらすことなく基板をレーザ
ー装置に搬送し、大気に曝さないように（例えば希ガ
ス、窒素等の不活性ガス雰囲気または減圧下にする）レ
ーザー光の照射を行い、半導体膜を結晶化させることが
できる。なお、マルチチャンバー方式には、搬送室を中
心にその周りにプロセス室を配置する放射状タイプと、
中央の搬送室とその両側にプロセス室を配置した線形タ
イプとがある。本発明のマルチチャンバー方式の半導体
製造装置は、放射状タイプであっても良いし、線状タイ
プであっても良い。

【００１８】本発明におけるトランジスタとしては、薄
膜トランジスタ（ＴＦＴ）、単結晶トランジスタ又は有
機物を利用したトランジスタでもよい。例えば、単結晶
トランジスタとしては、ＳＯＩ技術を用いて形成された
トランジスタとすることができる。また、薄膜トランジ
スタとしては、活性層として多結晶半導体を用いたもの
でも、非晶質半導体を用いたものでも良い。例えば、ポ
リシリコンを用いたＴＦＴや、アモルファスシリコンを
用いたＴＦＴとすることができる。

【００１９】またクリーンルーム内における分子レベル
での汚染物質、例えば空気の清浄度を高めるためのフィ
ルター内に含まれるボロン等が、レーザー光による結晶
化の際に半導体膜に混入するのを防ぐことができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明のマルチチャンバー
方式の半導体製造装置の構成について図１を用いて説明
する。

【００２１】図１において１２０１は搬送室であり、搬
送手段１２０２が備えられている。また搬送室１２０１
の周囲には複数の各処理室（チャンバー）が放射状に配
置されており、図１では処理室として、気相成膜室
（Ａ）１２０４、気相成膜室（Ｂ）１２０５、レーザー
照射室１２０６、前処理室１２０７が備えられた例が示
されている。また１２０８はストック室であり、受渡室
１２０９から受渡される基板の搬送手段１２０２へのセ
ッティング（設置）を行う場所であり、ロードロック室
とも呼ばれる。なお、ストック室１２０８は基板搬入用
と基板搬出用とで部屋が区別されていても良い。

【００２２】なお、図１では、処理室として半導体膜を
気相成長法を用いて成膜する気相成膜室（Ａ）１２０
４、気相成膜室（Ｂ）１２０５を設けているが、本発明
はこの構成に限定されない。半導体膜の成膜の方法によ
って、処理室において行われる処理の内容を、適宜変更
することが可能である。また、マーカーを形成するため
のレーザー照射室を設けるようにしても良い。

【００２３】搬送室１２０１は不活性ガス雰囲気または
減圧雰囲気に保たれており、搬送室１２０１と気相成膜
室（Ａ）１２０４、気相成膜室（Ｂ）１２０５、レーザ
ー照射室１２０６、前処理室１２０７、ストック室１２
０８との間は、それぞれゲート（弁）１２１０ａ、１２
１０ｂ、１２１０ｃ、１２１０ｄ、１２１０ｅによって
遮断されている。そして、搬送室１２０１と、各処理室
またはストック室１２０８の間における基板１２０３の
搬送は、各ゲート１２１０ａ〜ｅを介して、搬送手段１
２０２によって行われる。

【００２４】搬送室１２０１は排気ポート１２１１ａが
設けられており、排気ポート１２１１を介して、真空排
気系によって搬送室内を排気することができる。また各
処理室及びストック室１２０８にも排気ポートが設けら
れており、図１では、気相成膜室（Ａ）１２０４、気相
成膜室（Ｂ）１２０５、レーザー照射室１２０６、スト
ック室１２０８にそれぞれ排気ポート１２１１ｂ〜ｅが
設けられている。なお排気ポートは必ずしも全ての上記
処理室に設ける必要はない。本発明の半導体製造装置
は、半導体膜を例えば１０^-3ｔｏｒｒ程度の減圧下また
は不活性ガス雰囲気下で基板上に成膜し、大気にさらす
ことなく前記基板をレーザー照射室に搬送し、減圧下ま
たは不活性ガス雰囲気下において成膜した半導体膜にレ
ーザー光を照射することができれば良い。さらに、排気
ポートの他に、高純度の不活性ガスを導入するためのパ
ージラインを備えていても良い。

【００２５】本発明の半導体製造装置が有するレーザー
装置は、基板を大気と遮断するためのレーザー照射室１
２０６と、基板を載置し、該基板の位置を制御する位置
制御手段１２４２と、レーザー発振装置１２１３と、光
学系１２１４と、中央演算処理装置及びメモリ等の記憶
手段を兼ね備えたコンピューター（ＣＰＵ）とを有して
いる。図２に本発明の半導体製造装置に備えられている
レーザー装置のブロック図を示す。

【００２６】レーザー装置１２３４が有する位置制御手
段１２４２は、被処理物に対するレーザー光の照射位置
を制御する第１の手段に相当する。なお図２では位置制
御手段１２４２を用いて基板の位置を変えることで、レ
ーザー光の照射位置を移動（走査）させたり、レーザー
光の走査方向を変えたりすることができるが、本発明は
この構成に限定されない。光学系を用いてレーザー光の
照射方向を変更するようにしても良い。この場合、位置
制御手段は光学系に含まれると解釈することができる。

【００２７】また、レーザー装置１２３４が有するレー
ザー発振装置１２１３は、レーザー光を発振する第２の
手段に相当する。なお図２では１つのレーザー発振装置
１２１３を設けている例について示しているが、レーザ
ー装置１２３４が有するレーザー発振装置１２１３はこ
の数に限定されない。レーザー発振装置から出力される
各レーザー光のビームスポットを互いに重ね合わせ、１
つのビームスポットとして用いていても良い。

【００２８】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。本発明では、公知のレーザーを用
いることができる。レーザーは、パルス発振または連続
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、Ａ
ｒ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、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、Ｃ
ｏ、Ｔｉ、Ｙｂ又はＴｍがドーピングされたＹＡＧ、Ｙ
ＶＯ₄、ＹＬＦ、ＹＡｌＯ₃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。

【００２９】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。

【００３０】なおレーザー装置は、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。

【００３１】またレーザー装置１２３４が有する光学系
１２１４は、レーザー発振装置１２１３から発振される
レーザー光の、基板におけるビームスポットを加工する
ことができる第３の手段に相当する。

【００３２】なお、レーザー発振装置１２１３から発振
されるレーザー光の基板１２０３におけるビームスポッ
トの形状は、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Ｘ
ｅＣｌエキシマレーザー（波長３０８ｎｍ、パルス幅３
０ｎｓ）Ｌ３３０８から射出されたレーザー光の形状
は、１０ｍｍ×３０ｍｍ（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。

【００３３】また、複数のレーザー発振装置を用いる場
合、前記光学系を用いて各レーザー発振装置から出力さ
れるビームスポットを互いに重ね合わせて１つのビーム
スポットを形成するようにしても良い。

【００３４】さらにレーザー装置１２３４が有するコン
ピューター１２３５は、第４の手段に相当する。コンピ
ューター１２３５はレーザー発振装置１２１３の発振を
制御し、なおかつレーザー光のビームスポットがマスク
のデータに従って定められる位置を覆うように、第１の
手段に相当する位置制御手段１２４２を制御し、基板を
所定の位置に定めることができる。

【００３５】図３にレーザー照射室１２０６の詳しい構
成を示す。レーザー照射室１２０６は隔壁１２３０によ
って囲まれている。なお、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、隔壁１２３０は反射
光が不適切な箇所を照射するのを防ぐために、反射光を
吸収させる性質を有していることが好ましい。なお、隔
壁内に冷却水が循環させておき、反射光の吸収により隔
壁の温度が上昇するのを防ぐようにしても良い。

【００３６】また図３に示すように、隔壁を加熱する手
段（隔壁加熱手段）１２４０を設け、レーザー照射室内
を排気する際に、隔壁を加熱するようにしてもよい。

【００３７】そして、レーザー照射室１２０６と搬送室
１２０１との間は、ゲート１２１０ｃによって開閉が制
御されている。また、レーザー照射室１２０６は、排気
ポート１２１１ｄに接続されている排気系１２３１によ
って、減圧雰囲気に保つことができる。なお、排気ポー
ト１２１１ｄに加えて、不活性ガスを導入するためのパ
ージラインを備えていても良い。

【００３８】１２１２はステージであり、基板１２０３
が載置される。位置制御手段１２４２によってステージ
の位置を動かすことで、基板の位置を制御し、レーザー
光の照射位置を動かすことができる。図３に示すよう
に、ステージ１２１２に基板を加熱するための手段（基
板加熱手段）１２４１を設けるようにしても良い。

【００３９】隔壁１２３０に設けられている開口部１２
３２は、レーザー光を透過する窓（透過窓）１２３３で
覆われている。なお、透過窓１２３３はレーザー光を吸
収しにくい材料であることが望ましく、例えば石英等が
適している。透過窓１２３３と隔壁１２３０の間にはガ
スケット１２３６が設けられており、透過窓１２３３と
隔壁１２３０の隙間から大気がレーザー照射室内に侵入
するのを防ぐことができる。

【００４０】まず、他の処理室において半導体膜が成膜
された基板は、搬送手段１２０２によって搬送室１２０
１に搬送される。半導体膜の成膜から、レーザー光照射
の終了までは、基板は減圧雰囲気下か不活性ガス雰囲気
下において置く。そしてレーザー照射室１２０６のゲー
ト１２１０ｃを開く。

【００４１】ゲート１２１０ｃを開くときは、レーザー
照射室１２０６と搬送室１２０１を同じ減圧雰囲気下
か、不活性ガス雰囲気下に保っておく。そしてゲート１
２１０ｃを開き、搬送手段１２０２によって基板１２０
３が搬送室１２０１からレーザー照射室１２０６に搬送
され、ステージ１２１２に載置される。このとき、搬送
手段１２０２によって搬送されてきた基板１２０２を、
ステージ１２１２に載置するための他の搬送手段をレー
ザー照射室１２０６に備えておいても良い。

【００４２】そしてゲート１２１０ｃが閉じた後、レー
ザー発振装置１２１３から発振されたレーザー光が光学
系１２１４によってそのビームスポットの形状が加工さ
れ、基板１２０３に照射される。入射角θは戻り光を防
ぐために、また均一な照射を行なうために、０°より大
きく、より望ましくは５°〜３０°程度にするのが望ま
しい。

【００４３】レーザー光の照射が終了すると、再びゲー
ト１２１０ｃが開き、搬送手段１２０３によって基板が
搬送室１２０３に搬送される。

【００４４】なお、マルチチャンバーが有する処理室
は、レーザー光による半導体膜の結晶化後に行うプロセ
スを、実行するためのものであっても良い。例えば半導
体膜のエッチングを行うための処理室であっても良い
し、異なるレーザーを用いたレーザー照射室であっても
良い。

【００４５】次に、図４（Ａ）を用いて、アクティブマ
トリクス型の半導体装置を作製するために成膜された半
導体膜５００におけるレーザー光の走査方向について説
明する。図４（Ａ）では、破線５０１が画素部、破線５
０２が信号線駆動回路、破線５０３が走査線駆動回路の
形成される部分に相当する。

【００４６】図４（Ａ）では、活性層となる部分に対し
て、１回のみレーザー光をスキャンした例について示し
ており、矢印はレーザー光の走査方向を示している。図
４（Ｂ）は、画素部が形成される部分５０１におけるビ
ームスポット５０７の拡大図である。レーザー光が照射
された領域に活性層が形成される。

【００４７】次に、図５（Ａ）を用いて、走査方向を変
えてレーザー光を２回スキャンした場合の、半導体膜３
００におけるレーザー光の走査方向について説明する。
図５（Ａ）では、破線３０１が画素部、破線３０２が信
号線駆動回路、破線３０３が走査線駆動回路の形成され
る部分に相当する。

【００４８】図５（Ａ）において矢印はレーザー光の走
査方向を示している。図５（Ａ）では、走査方向の異な
る２つのレーザー光を半導体膜に照射しており、実線で
示した矢印が１回目のレーザー光の走査方向であり、破
線で示した矢印が２回目のレーザー光の走査方向を示し
ている。そして、１回目のレーザー光と２回目のレーザ
ー光が交差した領域に活性層が形成される。

【００４９】図５（Ｂ）に、１回目の走査におけるビー
ムスポット３０７の拡大図を示す。また図５（Ｃ）に、
２回目の走査におけるビームスポット３０７の拡大図を
示す。なお、図５では１回目のレーザー光の走査方向と
２回目のレーザー光の走査方向の角度がほぼ９０°にな
っているが、角度はこれに限定されない。ただし、９０
°に近ければ近いほど、レーザー光が交差している領域
における結晶粒の縦方向と横方向の比が１に近くなり、
活性層の設計がより容易になる。

【００５０】また、図４と図５において、ビームスポッ
トの中心軸と、走査方向とが垂直であっても良いし、垂
直にならないように（具体的には、ビームスポットの中
心軸と、走査方向との間に形成される鋭角θ_Aが４５°
±３５°となるようにし、より望ましくは４５°となる
ように）してもよい。ビームスポットの中心軸と、走査
する方向とが垂直の場合、最も基板の処理効率が高ま
る。一方合成後のビームスポットの中心軸と、走査する
方向とが４５°±３５°となるように、望ましくは４５
°により近い値になるように走査することで、走査する
方向とビームスポットの中心軸とが垂直になるように走
査した場合に比べて、活性層中に存在する結晶粒の数が
多くなり、結晶の方位や結晶粒に起因する特性のばらつ
きを低減することができる。

【００５１】またレーザー光は、一般的にビームスポッ
トのエッジの部分におけるエネルギー密度が他の部分よ
りも低くなっており、被処理物への処理が均一に行えな
い場合がある。よって、結晶化後に半導体膜をパターニ
ングすることで得られる島状の半導体膜に相当する部分
（図４では５０６、図５では３０６）と、レーザー光の
軌跡のエッジとが重なることのないように、レーザー光
を照射することが望ましい。

【００５２】なお、図５（Ａ）では画素部３０１、信号
線駆動回路３０２、走査線駆動回路３０３の全てにおい
てレーザー光を２回照射しているが、本発明はこの構成
に限定されない。

【００５３】そして本発明では、コンピューター１２３
５に入力される半導体膜のパターニングのマスクに従っ
て、レーザー光を走査する部分を定める。なおレーザー
光を走査する部分は、半導体膜の、結晶化後にパターニ
ングすることで得られる部分を覆うようにする。コンピ
ューター１２３５では、半導体膜のうち、少なくともパ
ターニングすることで得られる部分を結晶化することが
できるように、レーザー光の走査部分を定め、該走査部
分にビームスポット即ち照射位置があたるように、第１
の手段に相当する位置制御手段１２４２を制御して、半
導体膜を部分的に結晶化する。

【００５４】図７（Ａ）に、レーザー光の照射が１回の
場合の、レーザー光の走査する部分と、マスクとの関係
を示す。なお図７（Ａ）では、ビームスポットの中心軸
と走査方向とがほぼ垂直になっている。図７（Ｂ）に、
ビームスポットの中心軸と走査方向とが４５°の場合
の、レーザー光の走査する部分と、マスクとの関係を示
す。５１０は半導体膜のうち、パターニングに得られる
島状の半導体膜を示しており、これらの島状の半導体膜
５１０を覆うように、レーザー光の走査部分が定められ
る。５１１はレーザー光の走査部分であり、島状の半導
体膜５１０を覆っている。図７に示すように、本発明で
はレーザー光を半導体膜全面に照射するのではなく、少
なくとも必要不可欠な部分を最低限結晶化できるように
レーザー光を走査する。

【００５５】なお、結晶化後の半導体膜をＴＦＴの活性
層として用いる場合、レーザー光の走査方向は、チャネ
ル形成領域のキャリアが移動する方向と平行になるよう
に定めるのが望ましい。

【００５６】図８に、レーザー光の照射が１回の場合
の、ＴＦＴの活性層のレイアウトを一例として示す。図
８（Ａ）ではチャネル形成領域が１つ設けられている活
性層を示しており、チャネル形成領域５２０を挟むよう
にソース領域またはドレイン領域となる不純物領域５２
１、５２２が設けられている。本発明の半導体製造装置
に備えられたレーザー装置を用いて半導体膜を結晶化さ
せるとき、レーザー光の走査方向は矢印に示すように、
チャネル形成領域のキャリアが移動する方向と平行にな
るように、走査方向を定めるようにする。５２３はビー
ムスポットの形状を示しており、ビームスポット５２３
のうち、斜線で示した領域５２４において、エネルギー
密度が、良好な結晶を得るために必要である値の範囲に
入っている。活性層全体に、斜線で示した領域５２４の
レーザー光が照射されるようにすることで、活性層の結
晶性をより高めることができる。

【００５７】また、図８（Ｂ）では、チャネル形成領域
が３つ設けられている活性層を示しており、チャネル形
成領域５３０を挟むように不純物領域５３３、５４４が
設けられている。また、チャネル形成領域５３１を挟む
ように不純物領域５３４、５３５が設けられており、さ
らにチャネル形成領域５３２を挟むように不純物領域５
３５、５３６が設けられている。そして、本発明の半導
体製造装置に備えられたレーザー装置を用いて半導体膜
を結晶化させるとき、レーザー光の走査方向は矢印に示
すように、チャネル形成領域のキャリアが移動する方向
と平行になるように、走査方向を定めるようにする。な
お図８において、ビームスポットの走査は、基板側を移
動させることで行っても良いし、光学系を用いて行うよ
うにしても良いし、基板の移動と光学系とを両方用いて
行っても良い。

【００５８】次に、図９（Ａ）に、レーザー光の照射が
２回の場合の、１回目のレーザー光の走査する部分と、
マスクとの関係を示す。なお図９（Ａ）では、ビームス
ポットの中心軸と走査方向とがほぼ垂直になっている。
３１０は半導体膜のうち、パターニングに得られる島状
の半導体膜を示しており、これらの島状の半導体膜３１
０を覆うように、レーザー光の走査部分が定められる。
３１１はレーザー光の走査部分であり、島状の半導体膜
３１０を覆っている。図９（Ａ）に示すように、本発明
では１回目のレーザー光を半導体膜全面に照射するので
はなく、少なくとも必要不可欠な部分を最低限結晶化で
きるようにレーザー光を走査する。

【００５９】次に、レーザー光の照射が２回の場合の、
図９（Ａ）に示した半導体膜に対して２回目のレーザー
光を照射する場合の、レーザー光の走査する部分とマス
クとの関係を図９（Ｂ）に示す。図９（Ｂ）では、２回
目のレーザー光の走査方向は１回目のレーザー光の走査
方向と９０°異なっている。２回目のレーザー光も島状
の半導体膜となる部分３１０を覆うように、その走査部
分が定められる。３１３は２回目のレーザー光の走査部
分であり、島状の半導体膜３１０を覆っている。図９
（Ｂ）に示すように、本発明では２回目のレーザー光を
半導体膜全面に照射するのではなく、少なくとも必要不
可欠な部分を最低限結晶化できるようにレーザー光を走
査する。

【００６０】よって、島状の半導体膜となる部分３１０
には、走査方向の異なるレーザー光が２回照射されるの
で、結晶性がより高められる。また基板全面を照射する
のではなく、半導体膜のマスクによって定められた部分
が結晶化できるように必要最低限の部分にのみレーザー
光が照射されているので、１枚の基板にかかる処理時間
を抑えることができ、基板処理の効率を高めることがで
きる

【００６１】なお、図４では１回目と２回目のレーザー
光は、ともに半導体膜全面に照射されるのではなく、半
導体膜のマスクによって定められた部分が結晶化できる
ように必要最低限の部分にのみ照射されている。本発明
はこの構成に限定されず、１回目のレーザー光を半導体
膜全面に照射し、２回目のレーザー光を部分的に照射す
るようにしても良い。逆に１回目のレーザー光を部分的
に照射し、２回目のレーザー光を基板全体に照射するよ
うにしてもよい。図１０（Ａ）に半導体膜全面に１回目
のレーザー光を照射し、図１０（Ｂ）に、図１０（Ａ）
に示した半導体膜に対して２回目のレーザー光を照射し
た場合の様子を示す。３１４は１回目のレーザー光の走
査部分であり、半導体膜全面を覆っている。そして３１
５はパターニングによって得られる島状の半導体膜の形
状を示しており、１回目のレーザー光の走査部分のエッ
ジと重ならないような位置に配置されている。また３１
６は２回目のレーザー光の走査部分を示しており、パタ
ーニングによって得られる島状の半導体膜３１５を覆っ
ている。そして２回目のレーザー光は半導体膜全面に照
射されてはおらず、少なくとも島状の半導体膜３１５に
レーザー光があたるように部分的に照射されている。

【００６２】なお、結晶化後の半導体膜をＴＦＴの活性
層として用いる場合、２回のレーザー光の照射のうちの
いずれか一方において、その走査方向がチャネル形成領
域のキャリアが移動する方向と平行になるように定める
のが望ましい。

【００６３】図１１にＴＦＴの活性層の一例を示す。図
１１（Ａ）ではチャネル形成領域が１つ設けられている
活性層を示しており、チャネル形成領域３２０を挟むよ
うにソース領域またはドレイン領域となる不純物領域３
２１、３２２が設けられている。本発明の半導体製造装
置に備えられたレーザー装置を用いて半導体膜を結晶化
させるとき、１回目もしくは２回目のレーザー光の走査
方向が矢印に示すように、チャネル形成領域のキャリア
の移動する方向と平行になるように、走査方向を定める
ようにする。なお図１１において、ビームスポットの走
査は、基板側を移動させることで行っても良いし、光学
系を用いて行うようにしても良いし、基板の移動と光学
系とを両方用いて行っても良い。

【００６４】３２３は１回目のレーザー光のビームスポ
ットを示しており、実線で示した矢印の方向に走査す
る。ビームスポット３２３のうち、斜線で示した領域３
２４において、良好な結晶を得るために必要なエネルギ
ー密度を満たしている。活性層全体に、斜線で示した領
域３２４のレーザー光が照射されるようにすることで、
活性層の結晶性をより高めることができる。

【００６５】また３２５は２回目のレーザー光のビーム
スポットを示しており、破線で示した矢印の方向に走査
する。図１１（Ａ）に示すとおり１回目のレーザー光と
２回目のレーザー光の走査方向は異なっている。ビーム
スポット３２５のうち、斜線で示した領域３２６におい
て、良好な結晶を得るために必要なエネルギー密度を満
たしている。活性層全体に、斜線で示した領域３２６の
レーザー光が照射されるようにすることで、活性層の結
晶性をより高めることができる。

【００６６】また、図１１（Ｂ）では、チャネル形成領
域が３つ設けられている活性層を示しており、チャネル
形成領域３３０を挟むように不純物領域３３３、３４４
が設けられている。また、チャネル形成領域３３１を挟
むように不純物領域３３４、３３５が設けられており、
さらにチャネル形成領域３３２を挟むように不純物領域
３３５、３３６が設けられている。そして、１回目のレ
ーザー光は実線の矢印の方向に走査し、２回目のレーザ
ー光は破線の方向に走査し、１回目または２回目のレー
ザー光の走査方向が、チャネル形成領域のキャリアが移
動する方向と平行になるようにする。

【００６７】なお、１回目と２回目いずれか一方におい
て、レーザー光の走査方向とキャリアの移動する方向と
が平行になるようにすれば良いが、結晶の成長方向はエ
ネルギー密度の高いレーザー光の走査方向により強く影
響を受けるので、エネルギー密度の高いレーザー光に方
向を合わせるのがより好ましい。

【００６８】図１２を用いて、レーザー光の照射が２回
の場合の、アクティブマトリクス型の半導体装置を作製
するために成膜された半導体膜におけるレーザー光の走
査方向と、各回路における活性層のレイアウトとの関係
について説明する。

【００６９】図１２において、基板上に半導体膜８５０
が成膜されている。破線８５３で囲まれた部分は画素部
が形成される部分であり、画素部８５３に複数の活性層
となる部分８５６が設けられている。破線８５４で囲ま
れた部分は信号線駆動回路が形成される部分であり、信
号線駆動回路８５４に複数の活性層となる部分８５７が
設けられている。破線８５５で囲まれた部分は走査線駆
動回路が形成される部分であり、走査線駆動回路８５５
に複数の活性層となる部分８５８が設けられている。

【００７０】なお、各回路が有する活性層となる部分８
５６、８５７、８５８は、実際には数十μｍ単位の小さ
いサイズであるが、ここでは図を分かり易くするため
に、あえて図１２では実際のサイズよりも大きく図示し
た。各回路が有する活性層となる部分８５６、８５７、
８５８は、チャネル形成領域のキャリアが移動する方向
が２つ（第１の方向と第２の方向）に大別されるように
レイアウトされている。

【００７１】８５１は１回目のレーザー光照射により結
晶化される部分であり、全ての活性層となる部分８５
６、８５７、８５８を覆っている。そして１回目のレー
ザー光の走査方向は、第１の方向と平行になるように走
査されている。

【００７２】そして８５２は２回目のレーザー光により
結晶化される部分である。２回目のレーザー光の走査方
向は、１回目のレーザー光の走査方向とは異なってお
り、第２の方向と平行になっている。そして、２回目の
レーザー光は、全ての活性層となる部分８５６、８５
７、８５８を覆っているわけではなく、チャネル形成領
域のキャリアが移動する方向が第２の方向と平行になっ
ている活性層のみ覆っている。図１２では、複数の活性
層８５８のうち、チャネル形成領域のキャリアの移動す
る方向と２回目のレーザー光の走査方向とが平行になる
活性層のみ、２回目のレーザー光が照射されている。

【００７３】なお、レーザー光の走査部分を定めるため
には、半導体膜に対するマスクの位置を定めるためのマ
ーカーを、半導体膜に形成する必要がある。図１３に、
アクティブマトリクス型の半導体装置を作製するために
成膜された半導体膜において、マーカーを形成する位置
を示す。なお、図１３（Ａ）は１つの基板から１つの半
導体装置を作製する例を示しており、図１３（Ｂ）は１
つの基板から４つの半導体装置を作製する例を示してい
る。

【００７４】図１３（Ａ）において５４０は基板上に成
膜された半導体膜であり、破線５４１が画素部、破線５
４２が信号線駆動回路、破線５４３が走査線駆動回路の
形成される部分に相当する。５４４はマーカーが形成さ
れる部分（マーカー形成部）であり、半導体膜の４隅に
位置するように設けられている。

【００７５】なお図１３（Ａ）ではマーカー形成部５４
４を４つそれぞれ４隅に設けたが、本発明はこの構成に
限定されない。半導体膜におけるレーザー光の走査部分
と、半導体膜のパターニングのマスクとの位置合わせを
することができるのであれば、マーカー形成部の位置及
びその数は上述した形態に限定されない。

【００７６】図１３（Ｂ）において５５０は基板上に成
膜された半導体膜であり、破線５５１は後の工程におい
て基板を分断するときのスクライブラインである。図１
３（Ｂ）では、スクライブライン５５１の沿って基板を
分断することで、４つの半導体装置を作製することがで
きる。なお分断により得られる半導体装置の数はこれに
限定されない。

【００７７】５５２はマーカーが形成される部分（マー
カー形成部）であり、半導体膜の４隅に位置するように
設けられている。なお図１３（Ｂ）ではマーカー形成部
５５２を４つそれぞれ４隅に設けたが、本発明はこの構
成に限定されない。半導体膜におけるレーザー光の走査
部分と、半導体膜のパターニングのマスクとの位置合わ
せをすることができるのであれば、マーカー形成部の位
置及びその数は上述した形態に限定されない。

【００７８】なおマーカーを形成する際に用いるレーザ
ーは、代表的にはＹＡＧレーザー、ＣＯ₂レーザー等が
挙げられるが、無論この他のレーザーを用いて形成する
ことは可能である。

【００７９】次に、本発明の半導体製造装置を用いた半
導体装置の生産フローについて説明する。

【００８０】図１４に、レーザー光の照射が１回の場合
の、生産フローをフローチャートで示す。まずＣＡＤを
用いて半導体装置の設計を行う。そして、設計された半
導体膜のパターニングのマスクの形状に関する情報を、
レーザー装置が有するコンピューターに入力する。一
方、非晶質半導体膜を基板上に成膜した後、非晶質半導
体膜が成膜された基板をレーザー装置に設置する。そし
て、レーザーを用いて半導体膜の表面にマーカーを形成
する。

【００８１】コンピューターで入力されたマスクの情報
に基づき、マーカーの位置を基準にして、レーザー光の
走査部分を決定する。そして形成されたマーカーを基準
にして、レーザー光の走査部分にレーザー光を照射し、
半導体膜を部分的に結晶化する。

【００８２】そして、レーザー光を照射した後、レーザ
ー光照射により得られた多結晶半導体膜をパターニング
してエッチングし、島状の半導体膜を形成する。以下、
島状の半導体膜からＴＦＴを作製する工程が行われる。
ＴＦＴの具体的な作製工程はＴＦＴの形状によって異な
るが、代表的にはゲート絶縁膜を成膜し、島状の半導体
膜に不純物領域を形成する。そして、ゲート絶縁膜及び
ゲート電極を覆うように層間絶縁膜を形成し、該層間絶
縁膜にコンタクトホールを形成し、不純物領域の一部を
露出させる。そして該コンタクトホールを介して不純物
領域に接するように層間絶縁膜上に配線を形成する。

【００８３】次に、図１５に、レーザー光の照射が２回
の場合の、生産フローをフローチャートで示す。まずＣ
ＡＤを用いて半導体装置の設計を行う。そして、設計さ
れた半導体膜のパターニングのマスクの形状に関する情
報を、レーザー装置が有するコンピューターに入力す
る。一方、非晶質半導体膜を基板上に成膜した後、非晶
質半導体膜が成膜された基板をレーザー装置に設置す
る。そして、レーザーを用いて半導体膜の表面にマーカ
ーを形成する。

【００８４】コンピューターで入力されたマスクの情報
に基づき、マーカーの位置を基準にして、１回目及び２
回目のレーザー光の走査部分を決定する。なお、２回目
のレーザー光の走査部分は、１回目のレーザー光の走査
方向と２回目のレーザー光の走査方向との間の角度によ
って異なる。１回目のレーザー光の走査方向と２回目の
レーザー光の走査方向の角度は、予めメモリ等に記憶し
ておいても良いし、手動でその都度入力するようにして
も良い。そして形成されたマーカーを基準にして、１回
目のレーザー光の走査部分にレーザー光を照射し、半導
体膜を部分的に結晶化する。

【００８５】次に、第１の手段を用いてレーザー光の走
査方向を、定められた値だけ変更し、２回目のレーザー
光の照射を行う。そして半導体膜を部分的に結晶化させ
る。

【００８６】そして、レーザー光を照射した後、レーザ
ー光照射により得られた多結晶半導体膜をパターニング
してエッチングし、島状の半導体膜を形成する。以下、
島状の半導体膜からＴＦＴを作製する工程が行われる。
ＴＦＴの具体的な作製工程はＴＦＴの形状によって異な
るが、代表的にはゲート絶縁膜を成膜し、島状の半導体
膜に不純物領域を形成する。そして、ゲート絶縁膜及び
ゲート電極を覆うように層間絶縁膜を形成し、該層間絶
縁膜にコンタクトホールを形成し、不純物領域の一部を
露出させる。そして該コンタクトホールを介して不純物
領域に接するように層間絶縁膜上に配線を形成する。

【００８７】なお、比較対象のために、図１６に従来の
半導体装置の生産の流れをフローチャートで示す。図１
６に示すように、ＣＡＤによる半導体装置のマスク設計
が行われる。一方で、基板に非晶質半導体膜を成膜さ
れ、該非晶質半導体膜が成膜された基板をレーザー装置
に設置する。そして、非晶質半導体膜全体にレーザー光
が照射されるように走査し、非晶質半導体膜全体を結晶
化させる。そして、結晶化により得られた多結晶半導体
膜にマーカーを形成し、該マーカーを基準として多結晶
半導体膜をパターニングして島状の半導体膜を形成す
る。そして該島状の半導体膜を用いてＴＦＴを作製す
る。

【００８８】このように本発明では、図１６に示すよう
な従来の場合とは異なり、マーカーをレーザー光を用い
て非晶質半導体膜を結晶化させる前に形成する。そし
て、半導体膜のパターニングのマスクの情報に従って、
レーザー光を走査させる。

【００８９】上記構成により、半導体膜を結晶化させた
後パターニングにより除去される部分にレーザー光を照
射する時間を省くことができるので、レーザー光照射に
かかる時間を短縮化することができ、なおかつ基板の処
理速度を向上させることができる。

【００９０】なお、触媒を用いて半導体膜を結晶化させ
る工程を含んでいても良い。触媒元素を用いる場合、特
開平７−１３０６５２号公報、特開平８−７８３２９号
公報で開示された技術を用いることが望ましい。

【００９１】触媒を用いて半導体膜を結晶化させる工程
を含んでいる場合、非晶質半導体膜を成膜後にＮｉを用
いて結晶化させる工程（ＮｉＳＰＣ）を含んでいる。例
えば特開平７−１３０６５２号公報に開示されている技
術を用いる場合、重量換算で１０ｐｐｍのニッケルを含
む酢酸ニッケル塩溶液を非晶質半導体膜に塗布してニッ
ケル含有層を形成し、５００℃、１時間の脱水素工程の
後、５００〜６５０℃で４〜１２時間、例えば５５０
℃、８時間の熱処理を行い結晶化する。尚、使用可能な
触媒元素は、ニッケル（Ｎｉ）の以外にも、ゲルマニウ
ム（Ｇｅ）、鉄（Ｆｅ）、パラジウム（Ｐｄ）、スズ
（Ｓｎ）、鉛（Ｐｂ）、コバルト（Ｃｏ）、白金（Ｐ
ｔ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、といった元素を用いて
も良い。

【００９２】そして、レーザー光照射により、ＮｉＳＰ
Ｃにより結晶化された半導体膜の結晶性をさらに高め
る。レーザー光照射により得られた多結晶半導体膜は触
媒元素を含んでおり、レーザー光照射後にその触媒元素
を結晶質半導体膜から除去する工程（ゲッタリング）を
行う。ゲッタリングは特開平１０−１３５４６８号公報
または特開平１０−１３５４６９号公報等に記載された
技術を用いることができる。

【００９３】具体的には、レーザー照射後に得られる多
結晶半導体膜の一部にリンを添加し、窒素雰囲気中で５
５０〜８００℃、５〜２４時間、例えば６００℃、１２
時間の熱処理を行う。すると多結晶半導体膜のリンが添
加された領域がゲッタリングサイトとして働き、多結晶
半導体膜中に存在するリンをリンが添加された領域に偏
析させることができる。その後、多結晶半導体膜のリン
が添加された領域をパターニングにより除去すること
で、触媒元素の濃度を１×１０¹⁷atoms/cm³以下好まし
くは１×１０¹⁶atoms/cm³程度にまで低減された島状の
半導体膜を得ることができる。

【００９４】このように本発明では、半導体膜全体にレ
ーザー光を走査して照射するのではなく、少なくとも必
要不可欠な部分を最低限結晶化できるようにレーザー光
を走査する。上記構成により、半導体膜を結晶化させた
後パターニングにより除去される部分にレーザー光を照
射する時間を省くことができ、基板１枚あたりにかかる
処理時間を大幅に短縮することができる。

【００９５】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。

【００９６】（実施例１）レーザー光を照射して形成さ
れる結晶質半導体膜は、複数の結晶粒が集合して形成さ
れている。その結晶粒の位置と大きさはランダムなもの
であり、結晶粒の位置や大きさを指定して結晶質半導体
膜を形成する事は難しい。そのため前記結晶質半導体を
島状にパターニングすることで形成された活性層中に
は、結晶粒の界面（粒界）が存在することがある。

【００９７】結晶粒内と異なり、粒界には非晶質構造や
結晶欠陥などに起因する再結合中心や捕獲中心が無数に
存在している。この捕獲中心にキャリアがトラップされ
ると、粒界のポテンシャルが上昇し、キャリアに対して
障壁となるため、キャリアの電流輸送特性を低下するこ
とが知られている。よって、ＴＦＴの活性層、特にチャ
ネル形成領域中に粒界が存在すると、ＴＦＴの移動度が
著しく低下したり、また粒界において電流が流れるため
にオフ電流が増加したりと、ＴＦＴの特性に重大な影響
を及ぼす。また同じ特性が得られることを前提に作製さ
れた複数のＴＦＴにおいて、活性層中の粒界の有無によ
って特性がばらついたりする。

【００９８】半導体膜にレーザー光を照射したときに、
得られる結晶粒の位置と大きさがランダムになるのは、
以下の理由による。レーザー光の照射によって完全溶融
した液体半導体膜中に固相核生成が発生するまでには、
ある程度の時間が掛かる。そして時間の経過と共に、完
全溶融領域において無数の結晶核が発生し、該結晶核か
らそれぞれ結晶が成長する。この結晶核の発生する位置
は無作為であるため、不均一に結晶核が分布する。そし
て、互いの結晶粒がぶつかり合ったところで結晶成長が
終了するため、結晶粒の位置と大きさは、ランダムなも
のとなる。

【００９９】一方、半導体膜を完全に溶融させるのでは
なく、部分的に溶融させることで結晶質半導体膜を形成
する方法も提案されている。この場合、レーザー光の照
射によって、半導体膜が完全溶融している部分と、固相
半導体領域が残存している部分とが形成され、前記固相
半導体領域を結晶核として結晶成長が始まる。完全溶融
領域において核生成が発生するにはある程度時間が掛か
るため、完全溶融領域において核生成が発生するまでの
間に、前記固相半導体領域を結晶核として前記半導体膜
の膜面に対する水平方向（以下、ラテラル方向と呼ぶ）
に結晶が成長する。そのため、結晶粒は膜厚の数十倍も
の長さに成長する。そして、時間の経過にしたがって完
全溶融領域においても結晶化が始まり、該結晶核から成
長した結晶とぶつかり合うと、上述したラテラル方向の
結晶成長は終了する。以下、この現象をスーパーラテラ
ル成長と言う。

【０１００】上記スーパーラテラル成長の場合、比較的
大きな結晶粒が得られ、その分粒界の数が減るが、前記
スーパーラテラル成長が実現するレーザー光のエネルギ
ー領域は非常に狭く、また、大結晶粒の得られる位置に
ついては制御が困難であった。さらに、大結晶粒以外の
領域は無数の核生成が発生した微結晶領域、もしくは非
晶質領域であり、結晶の大きさは不均一であった。

【０１０１】そこで、半導体膜を完全溶融させるような
エネルギー領域のレーザー光を用い、なおかつラテラル
方向の温度勾配を制御することが出来れば、結晶粒の成
長位置および成長方向を制御することが出来るのではな
いかと考えられている。そしてこの方法を実現するため
に様々な試みがなされている。

【０１０２】例えば、コロンビア大のJames S. Im氏ら
は、任意の場所にスーパーラテラル成長を実現させるこ
との出来るSequential Lateral Solidification method
（以下、ＳＬＳ法と言う。）を示した。ＳＬＳ法は、１
ショット毎にスリット状のマスクをスーパーラテラル成
長が行われる距離程度（約０．７５μｍ）ずらして、結
晶化を行うものである。

【０１０３】本実施例では、上記ＳＬＳ法を本発明に適
用した例について説明する。

【０１０４】まず、１回目のレーザー光を半導体膜に照
射する。このとき、レーザーはパルス発振でも連続発振
でもどちらでも良い。１回目のレーザー光はマスクによ
って定められた部分にのみ照射するようにする。この１
回目のレーザー光のエネルギー密度は、半導体膜の膜厚
等によっても異なるが、マスクによって定められた部分
の結晶性を高めることができる程度であれば良い。

【０１０５】次に、走査方向を変え、マスクによって定
められた部分に２回目のレーザー光を照射する。２回目
のレーザー光はパルス発振のレーザーを用い、マスクに
よって定められた部分において、半導体膜を全厚さにわ
たって局部的に溶融させることができるようなエネルギ
ー密度で照射する。

【０１０６】図１７（Ａ）に、２回目のレーザー光照射
の１ショット目を照射した直後の、半導体膜の様子を模
式的に示す。半導体膜８０２は１回目のレーザー光照射
によって結晶性が高められた部分に相当する。そして２
回目のレーザー光の照射により、半導体膜８０２のビー
ムスポット８０１があたっている部分において、半導体
膜が全厚さにわたって局部的に溶融する。

【０１０７】このとき、半導体膜８０２のビームスポッ
トのあたっている部分においては、完全に半導体が溶融
しているが、ビームスポットのあたっていない部分は溶
融していないか、もしくは溶融していても温度がビーム
スポットのあたっている部分に比べて十分に低い。その
ため、ビームスポットの端の部分が種結晶となり、矢印
で示したようにビームスポットの端部から中心に向かっ
てラテラル方向に結晶が成長する。

【０１０８】そして時間の経過にしたがって結晶の成長
が進んでいくと、完全に溶融した部分において発生した
種結晶から生成した結晶粒とぶつかり合うか、もしくは
反対側から成長してきた結晶粒とぶつかり合うかして、
ビームスポットの中心部分８０３において結晶成長が終
了する。図１７（Ｂ）に結晶成長が終了した時点での半
導体膜の様子を模式的に示す。ビームスポットの中心部
分８０３では、他の部分に比べて微結晶が多数存在して
いたり、結晶粒どうしがぶつかり合うことで半導体膜の
表面が不規則になっていたりする。

【０１０９】次に、２回目のレーザー光照射の２ショッ
ト目を照射する。２ショット目は１ショット目のビーム
スポットから少しずらして照射する。図１７（Ｃ）に、
２ショット目を照射した直後の、半導体膜の様子を模式
的に示す。２ショット目のビームスポットは、１ショッ
ト目のビームスポットがあたっていた部分８０１から位
置がずれているが、図１７（Ｃ）では、２ショット目の
ビームスポットが１ショット目によって形成された中心
部８０３を覆う程度のずれである。

【０１１０】このとき、２ショット目のビームスポット
８０４のあたっている部分においては、完全に半導体が
溶融しているが、ビームスポットのあたっていない部分
は溶融していないか、もしくは溶融していても温度がビ
ームスポットのあたっている部分に比べて十分に低い。
そのため、ビームスポットの端の部分が種結晶となり、
矢印で示したようにビームスポットの端部から中心に向
かってラテラル方向に結晶が成長する。このとき、１シ
ョット目によって結晶化された部分８０１のうち、２シ
ョット目のビームスポットがあたっていない部分が種結
晶となり、１ショット目によって形成されたラテラル方
向に成長した結晶が、さらに走査方向に向かって成長す
る。

【０１１１】そして時間の経過にしたがって結晶の成長
が進んでいくと、完全に溶融した部分において発生した
種結晶から生成した結晶粒とぶつかり合うか、もしくは
反対側から成長してきた結晶粒とぶつかり合うかして、
２ショット目のビームスポットの中心部分８０５におい
て結晶成長が終了する。図１７（Ｄ）に結晶成長が終了
した時点での半導体膜の様子を模式的に示す。ビームス
ポットの中心部分８０５では、他の部分に比べて微結晶
が多数存在していたり、結晶粒どうしがぶつかり合うこ
とで半導体膜の表面が不規則になっていたりする。

【０１１２】以下、３ショット目以降も同様に、ビーム
スポットを走査方向に少しずつずらして照射していくこ
とで、図１７（Ｅ）に示すように走査方向と平行に結晶
が成長する。

【０１１３】上記構成により、結晶粒の位置及び大きさ
を制御しながら、部分的に結晶化を行うことができる。

【０１１４】次に、ＳＬＳ法を本発明に適用した図１７
とは異なる例について説明する。

【０１１５】まず、１回目のレーザー光を半導体膜に照
射する。このとき、レーザーはパルス発振でも連続発振
でもどちらでも良い。１回目のレーザー光はマスクによ
って定められた部分にのみ照射するようにする。この１
回目のレーザー光のエネルギー密度は、半導体膜の膜厚
等によっても異なるが、マスクによって定められた部分
の結晶性を高めることができる程度であれば良い。

【０１１６】次に、走査方向を変え、マスクによって定
められた部分に２回目のレーザー光を照射する。２回目
のレーザー光はパルス発振のレーザーを用い、マスクに
よって定められた部分において、半導体膜を全厚さにわ
たって局部的に溶融させることができるようなエネルギ
ー密度で照射する。

【０１１７】図１８（Ａ）に、２回目のレーザー光照射
の１ショット目を照射した直後の、半導体膜の様子を模
式的に示す。半導体膜８１２は１回目のレーザー光照射
によって結晶性が高められた部分に相当する。そして２
回目のレーザー光の照射により、半導体膜８１２のビー
ムスポット８１１があたっている部分において、半導体
膜が全厚さにわたって局部的に溶融する。そして、ビー
ムスポットの端の部分が種結晶となり、矢印で示したよ
うにビームスポットの端部から中心に向かってラテラル
方向に結晶が成長する。

【０１１８】そして時間の経過にしたがって結晶の成長
が進んでいくと、完全に溶融した部分において発生した
種結晶から生成した結晶粒とぶつかり合うか、もしくは
反対側から成長してきた結晶粒とぶつかり合うかして、
ビームスポットの中心部分８１３において結晶成長が終
了する。図１８（Ｂ）に結晶成長が終了した時点での半
導体膜の様子を模式的に示す。ビームスポットの中心部
分８１３では、他の部分に比べて微結晶が多数存在して
いたり、結晶粒どうしがぶつかり合うことで半導体膜の
表面が不規則になっていたりする。

【０１１９】次に、２回目のレーザー光照射の２ショッ
ト目を照射する。２ショット目は１ショット目のビーム
スポットから少しずらして照射する。図１８（Ｃ）に、
２ショット目を照射した直後の、半導体膜の様子を模式
的に示す。２ショット目のビームスポットは、１ショッ
ト目のビームスポットがあたっていた部分８１１から位
置がずれているが、図１８（Ｃ）では、２ショット目の
ビームスポットが１ショット目によって形成された中心
部８１３を覆わず、１ショット目のビームスポットがあ
たっていた部分と一部重なる程度のずれである。

【０１２０】そして、２ショット目のビームスポットの
端の部分が種結晶となり、矢印で示したようにビームス
ポットの端部から中心に向かってラテラル方向に結晶が
成長する。このとき、１ショット目によって結晶化され
た部分８１１のうち、２ショット目のビームスポットが
あたっていない部分が種結晶となり、１ショット目によ
って形成されたラテラル方向に成長した結晶が、さらに
走査方向に向かって成長する。

【０１２１】そして時間の経過にしたがって結晶の成長
が進んでいくと、完全に溶融した部分において発生した
種結晶から生成した結晶粒とぶつかり合うか、もしくは
反対側から成長してきた結晶粒とぶつかり合うかして、
２ショット目のビームスポットの中心部分８１５におい
て結晶成長が終了する。図１８（Ｄ）に結晶成長が終了
した時点での半導体膜の様子を模式的に示す。ビームス
ポットの中心部分８１５では、他の部分に比べて微結晶
が多数存在していたり、結晶粒どうしがぶつかり合うこ
とで半導体膜の表面が不規則になっていたりする。

【０１２２】以下、３ショット目以降も同様に、ビーム
スポットを走査方向に少しずつずらして照射していくこ
とで、図１８（Ｅ）に示すように走査方向と平行に結晶
が成長する。上記構成により、結晶粒の位置及び大きさ
を制御しながら、部分的に結晶化を行うことができる。

【０１２３】図１８に示した照射方法によって得られる
結晶は、ビームスポットの中心部が残されている、該中
心部においては結晶性が芳しくないので、該中心部をチ
ャネル形成領域に含まない様に、より好ましくは活性層
に含まないように、活性層がレイアウトされているのが
望ましい。

【０１２４】なお、図１７及び図１８の照射方法の両方
において、結晶粒の成長方向と、チャネル形成領域のキ
ャリアの進む方向とが平行になるように活性層がレイア
ウトされていると、チャネル形成領域に含まれる粒界が
少なくなるので、移動度が高くなり、オフ電流も抑える
ことができる。また、チャネル形成領域のキャリアの進
む方向と結晶粒の成長方向とが、平行にならないような
角度を有するように活性層がレイアウトされていると、
チャネル形成領域に含まれる粒界が多くなる。しかし複
数の活性層を比較したときに、各活性層のチャネル形成
領域に含まれる全粒界に対する、活性層どうしの粒界の
量の差の割合が小さくなり、作製されるＴＦＴの移動度
及びオフ電流値のばらつきが小さくなる。

【０１２５】なお本実施例では、２回目のレーザー光照
射においてＳＬＳ法を用いているが本実施例はこの構成
に限定されない。例えば１回目にＳＬＳ法を用いて結晶
化させた後に、２回目のレーザー光照射にパルス発振の
レーザーを用いることで、１回目のレーザー光の照射に
よって形成された結晶粒内の欠陥をなくし、より結晶性
を高めることが可能である。そして、パルス発振のレー
ザーの場合、一般的に連続発振のレーザーよりもエネル
ギー密度が高く、ビームスポットの面積を比較的広げる
ことができるので、基板一枚の処理時間を短くすること
ができ、処理効率を高めることができる。

【０１２６】なお、本実施例において、結晶核となる領
域を特定するためにレーザー光のビームスポットの形状
をマスクで整形するようにしても良い。またレーザーは
パルス発振のエキシマレーザーやＹＬＦレーザーを用い
ることができるが、レーザーの種類はこの構成に限定さ
れない。

【０１２７】（実施例２）本実施例では、複数のレーザ
ー発振装置によって形成されるビームスポットの形状に
ついて説明する。

【０１２８】図１９（Ａ）に、複数のレーザー発振装置
からそれぞれ発振されるレーザー光の被処理物における
ビームスポットの形状の一例を示す。図１９（Ａ）に示
したビームスポットは楕円形状を有している。なお本発
明の半導体製造装置に備えられたレーザー装置におい
て、レーザー発振装置から発振されるレーザー光のビー
ムスポットの形状は、楕円に限定されない。ビームスポ
ットの形状はレーザーの種類によって異なり、また光学
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）Ｌ３３０８から射出されたレーザー光の形状
は、１０ｍｍ×３０ｍｍ（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。

【０１２９】図１９（Ｂ）に図１９（Ａ）に示したビー
ムスポットの長軸ｙ方向におけるレーザー光のエネルギ
ー密度の分布を示す。ビームスポットが楕円形状である
レーザー光のエネルギー密度の分布は、楕円の中心Ｏに
向かうほど高くなっている。αは、エネルギー密度が、
所望の結晶を得るために必要とする値を超えている、長
軸ｙ方向における幅に相当する。

【０１３０】次に、図１９に示したビームスポットを有
するレーザー光を合成したときの、ビームスポットの形
状を、図２０（Ａ）に示す。なお図２０（Ａ）では４つ
のレーザー光のビームスポットを重ね合わせることで１
つのビームスポットを形成した場合について示している
が、重ね合わせるビームスポットの数はこれに限定され
ない。

【０１３１】図２０（Ａ）に示すように、各レーザー光
のビームスポットは、各楕円の長軸が一致し、なおかつ
互いにビームスポットの一部が重なることで合成され、
１つのビームスポットが形成されている。なお以下、各
楕円の中心Ｏを結ぶことで得られる直線を中心軸と呼
ぶ。

【０１３２】図２０（Ｂ）に、図２０（Ａ）に示した合
成後のビームスポットの、中心軸方向におけるレーザー
光のエネルギー密度の分布を示す。合成前の各ビームス
ポットが重なり合っている部分においてエネルギー密度
が加算される。例えば図示したように重なり合ったビー
ムのエネルギー密度ＡとＢを加算すると、ビームのエネ
ルギー密度のピーク値Ｃとほぼ等しくなり、各楕円の中
心Ｏの間においてエネルギー密度が平坦化される。な
お、ＡとＢを加算するとＣと等しくなるのが理想的だ
が、現実的には必ずしも等しい値にはならない。ＡとＢ
を加算した値とＣとの値のずれは、Ｃの値の±１０％、
より望ましくは±５％以内であると良いが、許容範囲は
設計者が適宜設定することが可能である。

【０１３３】図２０（Ｂ）から、複数のレーザー光を重
ね合わせてエネルギー密度の低い部分を互いに補い合う
ようにすることで、複数のレーザー光を重ね合わせない
で単独で用いるよりも、半導体膜の結晶性を効率良く高
めることができるということがわかる。例えば図２０
（Ｂ）の斜線で示した領域においてのみ、所望の結晶を
得るために必要なエネルギー密度の値を超えており、そ
の他の領域ではエネルギー密度が低かったと仮定する。
この場合、４つのビームスポットを重ね合わせないと、
中心軸方向の幅がαで示される斜線の領域でしか、所望
の結晶を得ることができない。しかし、ビームスポット
を図２０（Ｂ）で示したように重ね合わせることで、中
心軸方向の幅がβ（β＞４α）で示される領域において
所望の結晶を得ることができ、より効率良く半導体膜を
結晶化させることができる。

【０１３４】なお、ビームスポットが重なり合った部分
のエネルギー密度は、必ずしも各ビームスポットのエネ
ルギー密度の最高値と同じ高さでなくとも良い。例え
ば、各ビームスポットのエネルギー密度に対して±１０
％以内、より好ましくは±５％以内であっても良い。

【０１３５】また、エネルギー密度を一定にしたままレ
ーザー光の軌跡の幅を変えることができるので、レーザ
ー光の軌跡のエッジが、パターニングによって得られる
半導体と重なるのを防ぐことができる。また不必要な部
分にレーザー光を照射することで基板に与えられるダメ
ージを軽減することができる。

【０１３６】本実施例の構成は、実施例１と自由に組み
合わせて実施することが可能である。

【０１３７】（実施例３）本実施例では、本発明のマル
チチャンバー方式の半導体製造装置が有するレーザー装
置における、光学系について説明する。

【０１３８】図２１に本実施例の光学系を図示する。図
２１（Ａ）に示す光学系は、２つのシリンドリカルレン
ズ４０１、４０２を有している。そして、矢印の方向か
ら入射したレーザー光は、２つのシリンドリカルレンズ
４０１、４０２によってそのビームスポットの形状が成
形され、被処理物４０３に照射される。なお、被処理物
４０３により近いシリンドリカルレンズ４０２は、シリ
ンドリカルレンズ４０１に比べて、その焦点距離が小さ
い。なお、戻り光を防ぎ、また均一な照射を行なうため
に、レーザー光の基板への入射角度を０°より大きく、
望ましくは５〜３０°に保つのが望ましい。

【０１３９】図２１（Ｂ）に示す光学系は、ミラー４０
５と、平凸球面レンズ４０６とを有している。そして、
矢印の方向から入射したレーザー光は、ミラー４０５に
おいて反射され、平凸球面レンズ４０６においてそのビ
ームスポットの形状が成形され、被処理物４０７に照射
される。なお平凸球面レンズの曲率半径は、設計者が適
宜設定することが可能である。なお、戻り光を防ぎ、ま
た均一な照射を行なうために、レーザー光の基板への入
射角度を０°より大きく、望ましくは５〜３０°に保つ
のが望ましい。

【０１４０】図２１（Ｃ）に示す光学系は、ガルバノミ
ラー４１０、４１１と、レンズ４１２、４１３、４１４
とを有している。そして、矢印の方向から入射したレー
ザー光は、ガルバノミラー４１０、４１１において反射
され、レンズ４１２、４１３、４１４においてそのビー
ムスポットの形状が成形され、被処理物４１５に照射さ
れる。ガルバノミラー４１０、４１１の傾きを制御する
ことで、レーザー光のビームスポットを被処理物４１５
において走査することができる。なお、戻り光を防ぎ、
また均一な照射を行なうために、レーザー光の基板への
入射角度を０°より大きく、望ましくは５〜３０°に保
つのが望ましい。

【０１４１】図２１（Ｄ）は、実施例２に示したビーム
スポットを４つ合成して１つのビームスポットにする場
合の光学系を示している。図２１（Ｄ）に示す光学系
は、６つのシリンドリカルレンズ４１７〜４２２を有し
ている。矢印の方向から入射した４つのレーザー光は、
４つのシリンドリカルレンズ４１９〜４２２のそれぞれ
に入射する。そしてシリンドリカルレンズ４１９、４２
１において成形された２つのレーザー光は、シリンドリ
カルレンズ４１７において再びそのビームスポットの形
状が成形されて被処理物４２３に照射される。一方シリ
ンドリカルレンズ４２０、４２２において成形された２
つのレーザー光は、シリンドリカルレンズ４１８におい
て再びそのビームスポットの形状が成形されて被処理物
４２３に照射される。

【０１４２】被処理物４２３における各レーザー光のビ
ームスポットは、互いに一部重なることで合成されて１
つのビームスポットを形成している。

【０１４３】各レンズの焦点距離及び入射角は設計者が
適宜設定することが可能であるが、被処理物４２３に最
も近いシリンドリカルレンズ４１７、４１８の焦点距離
は、シリンドリカルレンズ４１９〜４２２の焦点距離よ
りも小さくする。例えば、被処理物４２３に最も近いシ
リンドリカルレンズ４１７、４１８の焦点距離を２０ｍ
ｍとし、シリンドリカルレンズ４１９〜４２２の焦点距
離を１５０ｍｍとする。そしてシリンドリカルレンズ４
１７、４１８から被処理物４００へのレーザー光の入射
角は、本実施例では２５°とし、シリンドリカルレンズ
４１９〜４２２からシリンドリカルレンズ４１７、４１
８へのレーザー光の入射角を１０°とするように各レン
ズを設置する。なお、戻り光を防ぎ、また均一な照射を
行なうために、レーザー光の基板への入射角度を０°よ
り大きく、望ましくは５〜３０°に保つのが望ましい。

【０１４４】図２１（Ｄ）では、４つのビームスポット
を合成する例について示しており、この場合４つのレー
ザー発振装置にそれぞれ対応するシリンドリカルレンズ
を４つと、該４つのシリンドリカルレンズに対応する２
つのシリンドリカルレンズとを有している。合成するビ
ームスポットの数はこれに限定されず、合成するビーム
スポットの数は２以上８以下であれば良い。ｎ（ｎ＝
２、４、６、８）のビームスポットを合成する場合、ｎ
のレーザー発振装置にそれぞれ対応するｎのシリンドリ
カルレンズと、該ｎのシリンドリカルレンズに対応する
ｎ／２のシリンドリカルレンズとを有している。ｎ（ｎ
＝３、５、７）のビームスポットを合成する場合、ｎの
レーザー発振装置にそれぞれ対応するｎのシリンドリカ
ルレンズと、該ｎのシリンドリカルレンズに対応する
（ｎ＋１）／２のシリンドリカルレンズとを有してい
る。

【０１４５】そして、ビームスポットを５つ以上重ね合
わせるとき、光学系を配置する場所及び干渉等を考慮す
ると、５つ目以降のレーザー光は基板の反対側から照射
するのが望ましく、基板は透過性を有していることが必
要である。

【０１４６】なお、照射面に垂直な平面であって、かつ
各ビームスポットの形状を長方形と見立てたときの短辺
を含む面または長辺を含む面のいずれか一方を入射面と
定義すると、前記レーザー光の入射角度θは、入射面に
含まれる前記短辺または前記長辺の長さがＷ、前記照射
面に設置され、かつ、前記レーザー光に対して透光性を
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、レーザー光の軌跡が、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でレーザー
光が入射されれば、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、一様なレーザー光の
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。

【０１４７】なお本発明のマルチチャンバー方式の半導
体製造装置が有するレーザー装置における、光学系は、
本実施例で示した構成に限定されない。

【０１４８】本実施例は、実施例１または２と組み合わ
せて実施することが可能である。

【０１４９】（実施例４）本実施例では、複数のレーザ
ー発振装置を用いた場合において、レーザー光照射の途
中で、レーザー光のビームスポットの大きさを変える例
について説明する。

【０１５０】本発明の半導体製造装置に備えられたレー
ザー装置は、コンピューターにおいて、入力されたマス
クの情報に基づきレーザー光を走査する部分を把握す
る。さらに本実施例では、ビームスポットの長さをマス
クの形状に合わせて変えるようにする。

【０１５１】図２２（Ａ）に、レーザー光を１回照射す
る場合の、半導体膜のパターニングのマスクの形状と、
ビームスポットの長さの関係を一例として示す。５６０
は半導体膜のパターニングのマスクの形状を示してお
り、レーザー照射による結晶化の後、該マスクに従って
半導体膜がパターニングされる。

【０１５２】５６１と５６２は、レーザー光が照射され
た部分を示している。なお５６１は、４つのレーザー発
振装置から出力されたレーザー光のビームスポットを重
ね合わせて合成することで得られるビームスポットを、
走査した部分である。一方、５６２は、２つのレーザー
発振装置から出力されたレーザー光のビームスポットを
重ね合わせて合成することで得られるビームスポット
を、走査した部分である。

【０１５３】２つのレーザー発振装置から出力されたレ
ーザー光を合成することで得られるビームスポットは、
４つのレーザー発振装置のうちの２つのレーザー発振装
置の発振を停止することで得られる。ただしこの場合、
残された２つのレーザー発振装置から出力される２つの
ビームスポットが、重なっている事が重要である。

【０１５４】図２２（Ｂ）に、レーザー光を２回照射す
る場合の、半導体膜のパターニングのマスクの形状と、
ビームスポットの長さの関係を一例として示す。３６０
は半導体膜のパターニングのマスクの形状を示してお
り、２回のレーザー光照射による結晶化の後、該マスク
に従って半導体膜がパターニングされる。

【０１５５】３６３は１回目のレーザー光が照射された
部分を示している。本実施例では１回目のレーザー光は
半導体膜全面に照射しているが、パターニング後に活性
層が得られる部分が少なくとも結晶化される様に、部分
的にレーザー光を照射するようにしてもよい。また、パ
ターニング後に活性層が得られる部分とエッジとが、重
ならないようにすることが肝要である。

【０１５６】３６１と３６２は、２回目のレーザー光が
照射された部分を示している。なお３６１は、４つのレ
ーザー発振装置から出力されたレーザー光のビームスポ
ットを重ね合わせて合成することで得られるビームスポ
ットを、走査した部分である。一方、３６２は、２つの
レーザー発振装置から出力されたレーザー光のビームス
ポットを重ね合わせて合成することで得られるビームス
ポットを、走査した部分である。

【０１５７】２つのレーザー発振装置から出力されたレ
ーザー光を合成することで得られるビームスポットは、
４つのレーザー発振装置のうちの２つのレーザー発振装
置の発振を停止することで得られる。ただしこの場合、
残された２つのレーザー発振装置から出力される２つの
ビームスポットが、重なっている事が重要である。

【０１５８】なお、１回目のレーザー光を部分的に照射
し、２回目のレーザー光照射を全面に行うようにしても
よい。

【０１５９】なお本実施例のように、レーザー光を走査
している途中でビームスポットの長さを変える場合、ビ
ームスポットを短いほうから長いほうへ変えるよりも、
長いほうから短いほうへ変えるほうがレーザー発振装置
からの出力が安定するのでより好ましい。よって、コン
ピューターにおいてマスクの形状の情報をもとに、ビー
ムスポットを長いほうから短いほうへ変えるようにレー
ザー光の走査順序を考慮したほうが良い。さらには、マ
スクの設計の段階で、レーザー光の走査順序を考慮に入
れてマスクを設計するようにしても良い。

【０１６０】上記構成により、レーザー光の軌跡の幅を
変えることができるので、レーザー光の軌跡のエッジ
が、パターニングによって得られる半導体と重なるのを
防ぐことができる。また不必要な部分にレーザー光を照
射することで基板に与えられるダメージをさらに軽減す
ることができる。

【０１６１】本実施例は、実施例１〜３と組み合わせて
実施することが可能である。

【０１６２】（実施例５）本実施例では、複数のレーザ
ー発振装置を用いた場合において、レーザー光照射の途
中で、光学系が有するシャッターによりレーザー光を遮
り、所定の部分にのみレーザー光を照射する例について
説明する。

【０１６３】本発明の半導体製造装置に備えられたレー
ザー装置は、コンピューターにおいて、入力されたマス
クの情報に基づきレーザー光を走査する部分を把握す
る。さらに本実施例では、走査するべき部分のみにレー
ザー光が照射されるようにシャッターを用いてレーザー
光を遮る。このときシャッターは、レーザー光を遮るこ
とが可能であり、なおかつ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。

【０１６４】図２３（Ａ）に、半導体膜のパターニング
のマスクの形状と、レーザー光が照射される部分の関係
を一例として示す。５７０は半導体膜のパターニングの
マスクの形状を示しており、レーザー照射による結晶化
の後、該マスクに従って半導体膜がパターニングされ
る。

【０１６５】５７１は、レーザー光が照射された部分を
示している。破線はレーザー光がシャッターで遮られて
いる部分を示しており、本実施例では結晶化させる必要
のない部分にはレーザー光が照射しないか、照射されて
いてもそのエネルギー密度が低くなるようにすることが
できる。したがって、不必要な部分にレーザー光を照射
することで基板に与えられるダメージをさらに軽減する
ことができる。

【０１６６】図２３（Ｂ）に、レーザー光を２回照射す
る場合の、半導体膜のパターニングのマスクの形状と、
レーザー光が照射される部分の関係を一例として示す。
３７０は半導体膜のパターニングのマスクの形状を示し
ており、レーザー照射による結晶化の後、該マスクに従
って半導体膜がパターニングされる。

【０１６７】３７３は１回目のレーザー光が照射された
部分を示している。本実施例では１回目のレーザー光は
半導体膜全面に照射しているが、パターニング後に活性
層が得られる部分が少なくとも結晶化される様に、部分
的にレーザー光を照射するようにしてもよい。また、パ
ターニング後に活性層が得られる部分とエッジとが、重
ならないようにすることが肝要である。

【０１６８】３７１は、２回目のレーザー光が照射され
た部分を示している。破線はレーザー光がシャッターで
遮られている部分を示しており、本実施例では結晶化さ
せる必要のない部分にはレーザー光が照射しないか、照
射されていてもそのエネルギー密度が低くなるようにす
ることができる。したがって、不必要な部分にレーザー
光を照射することで基板に与えられるダメージをさらに
軽減することができる。

【０１６９】なお、１回目のレーザー光を部分的に照射
し、２回目のレーザー光照射を全面に行うようにしても
よい。

【０１７０】次に、画素部、信号線駆動回路及び走査線
駆動回路が備えられた半導体表示装置の作製工程におい
て、シャッターを用い、画素部、信号線駆動回路及び走
査線駆動回路に１回づつ選択的にレーザー光を照射する
場合について説明する。

【０１７１】まず図６（Ａ）に示すように、信号線駆動
回路３０２及び画素部３０１に、矢印の方向に走査して
レーザー光を照射する。このとき、レーザー光は基板全
面に照射するのではなく、走査線駆動回路３０３にレー
ザー光が照射されないように、シャッターを用いてレー
ザー光を遮る。

【０１７２】次に、図６（Ｂ）に示すように、走査線駆
動回路３０３に、矢印の方向に走査してレーザー光を照
射する。このとき、信号線駆動回路３０２及び画素部３
０１にはレーザー光を照射しない。

【０１７３】次に、図３３を用いて、シャッターを用
い、画素部、信号線駆動回路及び走査線駆動回路に１回
づつ選択的にレーザー光を照射する場合の、他の例につ
いて説明する。

【０１７４】まず図３３（Ａ）に示すように、走査線駆
動回路３９３及び画素部３９１に、矢印の方向に走査し
てレーザー光を照射する。このとき、レーザー光は基板
全面に照射するのではなく、信号線駆動回路３９２にレ
ーザー光が照射されないように、シャッターを用いてレ
ーザー光を遮る。

【０１７５】次に、図３３（Ｂ）に示すように、信号線
駆動回路３９２に、矢印の方向に走査してレーザー光を
照射する。このとき、走査線駆動回路３９３及び画素部
３９１にはレーザー光を照射しない。

【０１７６】このように、シャッターを用いて選択的に
レーザー光を照射することができるので、各回路が有す
る活性層のチャネル形成領域のレイアウトに合わせて、
回路ごとにレーザー光の走査方向を変更することができ
る。そして同じ回路に２回レーザー光が照射されるのを
避けることができるので、２回目のレーザー光のエッジ
の部分とレイアウトされた活性層とが重ならないように
するための、レーザー光の経路の設定及び活性層のレイ
アウトにおける制約がなくなる。

【０１７７】次に、シャッターを用い、画素部、信号線
駆動回路及び走査線駆動回路に１回づつ選択的にレーザ
ー光を照射する場合の、大型の基板から複数のパネルを
作製する例について説明する。

【０１７８】まず図３７に示すように、各パネルの信号
線駆動回路３８２及び画素部３８１に、矢印の方向に走
査してレーザー光を照射する。このとき、レーザー光は
基板全面に照射するのではなく、走査線駆動回路３８３
にレーザー光が照射されないように、シャッターを用い
てレーザー光を遮る。

【０１７９】次に、各パネルの走査駆動回路３８３に、
矢印の方向に走査してレーザー光を照射する。このと
き、信号線駆動回路３８２及び画素部３８１にはレーザ
ー光を照射しない。なお３８５は基板３８６のスクライ
ブラインである。

【０１８０】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。

【０１８１】（実施例６）本実施例では、マーカー形成
部４６３に設けられたマーカーの一例を示す。

【０１８２】図２４（Ａ）に本実施例のマーカーの上面
図を示す。４６１、４６２は半導体膜に形成された基準
となるマーカー（以下、基準マーカーと呼ぶ）であり、
それぞれ形状が矩形である。基準マーカー４６１は、全
てその矩形の長辺が水平方向に配置されており、各基準
マーカー４６１は一定の間隔を保って垂直方向に配置さ
れている。基準マーカー４６２は全てその矩形の長辺が
垂直方向に配置されており、各基準マーカー４６２は一
定の間隔を保って水平方向に配置されている。

【０１８３】基準マーカー４６１はマスクの垂直方向の
位置を定める基準となり、基準マーカー４６２はマスク
の水平方向の位置を定める基準となっている。４６４、
４６５は半導体膜のパターニング用マスクのマーカーで
あり、それぞれ形状が矩形である。マーカー４６４はそ
の矩形の長辺が水平方向に配置されるように、なおかつ
マーカー４６５はその矩形の長辺が垂直方向に配置され
るように、半導体パターニング用のマスクの位置を定め
る。そして、マーカー４６４が定められた２つの隣り合
う基準マーカー４６１の丁度真中に位置するように、な
おかつマーカー４６５が定められた２つの隣り合う基準
マーカー４６２の丁度真中に位置するように、半導体パ
ターニング用のマスクの位置を定める。

【０１８４】図２４（Ｂ）に半導体膜に形成された基準
マーカーの斜視図を示す。基板４７１に成膜された半導
体膜４７０の一部は、レーザーによって矩形状に削られ
ており、該削られた部分が基準マーカー４６１、４６２
として機能する。

【０１８５】なお本実施例に示したマーカーはほんの一
例であり、本発明のマーカーはこれに限定されない。本
発明で用いるマーカーは、半導体膜をレーザー光で結晶
化させる前に形成することができ、なおかつレーザー光
の照射による結晶化の後にでも用いることができるもの
であれば良い。

【０１８６】本実施例は、実施例１〜５と組み合わせて
実施することが可能である。

【０１８７】（実施例７）本実施例では、半導体膜を結
晶化させる際に、レーザー光を２回照射する場合の、ア
クティブマトリクス基板の作製方法について図２５〜図
２８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。

【０１８８】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。

【０１８９】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として下地膜６０１ａ、６０１ｂの２層の下地
膜を用いるが、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（図２５（Ａ））。

【０１９０】次いで、下地膜６０１上に、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
さで非晶質半導体膜６９２を形成する（図２５
（Ｂ））。なお、本実施例では非晶質半導体膜を成膜し
ているが、微結晶半導体膜、結晶性半導体膜であっても
良い。また、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用いても良い。

【０１９１】次に、非晶質半導体膜６９２をレーザー結
晶化法により結晶化させる。レーザー結晶化法は、本発
明のレーザー照射方法を用いて行なう。具体的には、レ
ーザー装置のコンピューターに入力されたマスクの情報
に従って、非晶質半導体膜に走査方向の異なるレーザー
光を２回照射する。そしてレーザー光が２回照射された
部分を活性層として用いる。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。

【０１９２】非晶質半導体膜の結晶化に際し、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高調波を用いることで、大粒径の結晶を得ることがで
きる。代表的には、Ｎｄ:ＹＶＯ₄レーザー（基本波１０
６４nm）の第２高調波（５３２nm）や第３高調波（３５
５ｎｍ）を用いるのが望ましい。具体的には、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し、出力１０Ｗのレーザー
光を得る。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／ｃ
ｍ²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。

【０１９３】なお２回のレーザー照射は、連続発振の気
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、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、Ｔ
ｉ、Ｙｂ又はＴｍがドーピングされたＹＡＧ、ＹＶ
Ｏ₄、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。

【０１９４】上述したレーザー結晶化によって、非晶質
半導体膜に２回レーザー光が照射されて結晶性が高めら
れた領域６９３、６９４、６９５が形成される（図２５
（Ｂ））。

【０１９５】次に、部分的に結晶性が高められた結晶性
半導体膜を所望の形状にパターニングして、結晶化され
た領域６９３、６９４、６９５から島状の半導体膜６０
２〜６０６を形成する（図２５（Ｃ））。

【０１９６】また、島状の半導体膜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。

【０１９７】次いで、島状の半導体膜６０２〜６０６を
覆うゲート絶縁膜６０７を形成する。ゲート絶縁膜６０
７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。

【０１９８】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。

【０１９９】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。

【０２００】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。

【０２０１】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。

【０２０２】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。

【０２０３】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２６（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。

【０２０４】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。

【０２０５】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。

【０２０６】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２６（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。

【０２０７】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、島状の半導体膜に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４０〜８０ｋＶ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６０ｋＶ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１×１０¹⁸〜１×１０²⁰ atoms
/cm³の濃度範囲でｎ型を付与する不純物元素を添加す
る。

【０２０８】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
〜１２０ｋＶ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島状の半導
体膜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２７（Ａ）の状態を得
る。イオンドープ法の条件はドーズ量を１×１０¹⁵〜１
×１０¹⁷/cm²とし、加速電圧を５０〜１００ｋＶ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、６３８、６４１、６４
４、６４７には１×１０¹⁹〜５×１０²¹atoms/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。

【０２０９】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。

【０２１０】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
なる島状の半導体膜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不純物領域６
５３、６５４、６５９、６６０を形成する。第２の導電
層６２８ａ〜６３２ａ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
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２
７（Ｂ））この第４のドーピング処理の際には、ｎチャ
ネル型ＴＦＴを形成する島状の半導体膜はレジストから
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と６
５４、６５９と６６０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１×１０¹⁹〜５×１０ ²¹at
oms/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。

【０２１１】以上までの工程で、それぞれの島状の半導
体膜に不純物領域が形成される。

【０２１２】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。

【０２１３】次いで、図２７（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。

【０２１４】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。

【０２１５】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
により島状の半導体膜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、３〜１
００％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。

【０２１６】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。次に、第２の層間絶縁膜
６６２を形成した後、第２の層間絶縁膜６６２に接する
ように、第３の層間絶縁膜６７２を形成する。

【０２１７】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２８）

【０２１８】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６４２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
して機能する島状の半導体膜６５８と電気的な接続が形
成される。また、画素電極６７１としては、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ることが望ましい。

【０２１９】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。

【０２２０】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、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導入
された不純物領域６５１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６５４と、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導入された不純物
領域６５３を有している。また、ｎチャネル型ＴＦＴ６
８３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（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６５６と、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
導入された不純物領域６５５を有している。

【０２２１】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、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
素が導入された不純物領域６５７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島状の半導
体膜には、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（６３２ａと６３２
ｂの積層）と、島状の半導体膜とで形成している。

【０２２２】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。

【０２２３】本実施例は、実施例１〜実施例６と組み合
わせて実施することが可能である。

【０２２４】（実施例８）本実施例では、実施例７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２９
を用いる。

【０２２５】まず、実施例７に従い、図２８の状態のア
クティブマトリクス基板を得た後、図２８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。

【０２２６】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。

【０２２７】本実施例では、実施例７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。

【０２２８】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。

【０２２９】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。

【０２３０】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２９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。

【０２３１】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。

【０２３２】なお、本実施例は実施例１〜実施例７と組
み合わせて実施することが可能である。

【０２３３】（実施例９）本実施例では、実施例７で示
したアクティブマトリクス基板を作製するときのＴＦＴ
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。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 Luminescenc
e）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。

【０２３４】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。

【０２３５】なお本実施例で用いられる発光素子は、正
孔注入層、電子注入層、正孔輸送層または電子輸送層等
が、無機化合物単独で、または有機化合物に無機化合物
が混合されている材料で形成されている形態をも取り得
る。また、これらの層どうしが互いに一部混合していて
も良い。

【０２３６】図３０（Ａ）は、第３の層間絶縁膜７５０
まで形成した時点での、本実施例の発光装置の断面図で
ある。図３０（Ａ）において、基板７００上に設けられ
たスイッチングＴＦＴ７３３、電流制御ＴＦＴ７３４は
実施例７の作製方法を用いて形成される。本実施例では
スイッチングＴＦＴ７３３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
つ以上形成される構造であっても良い。また、本実施例
では電流制御ＴＦＴ７３４は、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としているが、チャネル
形成領域が二つ以上形成される構造であっても良い。

【０２３７】基板７００上に設けられた駆動回路が有す
るｎチャネル型ＴＦＴ７３１、ｐチャネル型ＴＦＴ７３
２は実施例７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。

【０２３８】第３の層間絶縁膜７５０は、発光装置の場
合、第２の層間絶縁膜７５１に含まれる水分が有機発光
層に入るのを防ぐのに効果的である。第２の層間絶縁膜
７５１が有機樹脂材料を有している場合、有機樹脂材料
は水分を多く含むため、第３の層間絶縁膜７５０を設け
ることは特に有効である。

【０２３９】実施例７の第３の層間絶縁膜を作製する工
程まで終了したら、本実施例では第３の層間絶縁膜７５
０上に画素電極７１１を形成する。

【０２４０】なお、画素電極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、配線を形成する前に平坦な第３の層
間絶縁膜７５０上に形成する。本実施例においては、樹
脂からなる第２の層間絶縁膜７５１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。

【０２４１】次に、画素電極７１１形成後、ゲート絶縁
膜７５２、第１の層間絶縁膜７５３、第２の層間絶縁膜
７５１、第３の層間絶縁膜７５０にコンタクトホールを
形成する。そして画素電極７１１を覆って第３の層間絶
縁膜７５０上に導電膜を形成し、レジスト７６０を形成
する。そしてレジスト７６０を用いて該導電膜をエッチ
ングすることで、各ＴＦＴの不純物領域とそれぞれ電気
的に接続する配線７０１〜７０７を形成する。なお、こ
れらの配線は、膜厚５０ｎｍのＴｉ膜と、膜厚５００ｎ
ｍ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Ｃｕ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３０（Ａ））

【０２４２】また、配線７０７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、７０６は電流
制御ＴＦＴの画素電極７１１上に重ねることで画素電極
７１１と電気的に接続する電極である。

【０２４３】配線７０１〜７０７を形成後、図３０
（Ｂ）に示すようにレジスト７６０を除去せず、そのま
まパッシベーション膜７１２を形成する。パッシベーシ
ョン膜７１２は、配線７０１〜７０７、第３の層間絶縁
膜７５０及びレジスト７６０を覆うように形成する。パ
ッシベーション膜７１２は、窒化珪素膜、窒化酸化珪素
膜、窒化アルミニウムもしくは窒化酸化アルミニウムを
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。そしてパッシベーション膜７１２を
エッチングして、画素電極７１１の一部を露出させる。

【０２４４】画素電極７１１の上には発光層７１３が形
成される。なお、図３０（Ｂ）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７０ｎｍ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。Ａ
ｌｑ₃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。

【０２４５】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。

【０２４６】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。

【０２４７】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。

【０２４８】発光素子７１５を完全に覆うようにして保
護膜７５４を設けても良い。保護膜７５４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。

【０２４９】この際、カバレッジの良い膜を保護膜７５
４として用いることが好ましく、炭素膜、特にＤＬＣ
（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。

【０２５０】本実施例では、発光層と７１３は全てバリ
ア性の高い炭素膜、窒化珪素、窒化酸化珪素、窒化アル
ミニウムもしくは窒化酸化アルミニウム等の無機絶縁膜
で覆われているため、水分や酸素等が発光層に入って発
光層が劣化するのをより効果的に防ぐことができる。

【０２５１】特に第３絶縁膜７５０、パッシベーション
膜７１２、保護膜７５４を、シリコンをターゲットとし
たスパッタリング法により作製される窒化珪素膜を用い
ることで、より発光層への不純物の侵入を防ぐことがで
きる。成膜条件は適宜選択すれば良いが、特に好ましく
はスパッタガスには窒素（Ｎ₂）又は窒素とアルゴンの
混合ガスを用い、高周波電力を印加してスパッタリング
を行う。基板温度は室温の状態とし、加熱手段を用いな
くても良い。既に有機絶縁膜や有機化合物層を形成した
後は、基板を加熱せずに成膜することが望ましい。但
し、吸着又は吸蔵している水分を十分除去するために、
真空中で数分〜数時間、５０〜１００℃程度で加熱して
脱水処理することは好ましい。

【０２５２】室温でシリコンをターゲットとし、１３．
５６MHzの高周波電力を印加し、窒素ガスのみ用いたス
パッタリング法で形成された窒化珪素膜は、その赤外吸
収スペクトルにおいてＮ−Ｈ結合とＳｉ−Ｈ結合の吸収
ピークが観測されず、またＳｉ−Ｏの吸収ピークも観測
されていないことが特徴的であり、膜中に酸素濃度及び
水素濃度は１原子％以下であることがわかっている。こ
のことからも、より効果的に酸素や水分などの不純物の
侵入を防ぐことができるのがわかる。

【０２５３】さらに、発光素子７１５を覆って封止材７
１７を設け、カバー材７１８を貼り合わせる。封止材７
１７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。

【０２５４】こうして図３０（Ｂ）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、保護膜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。

【０２５５】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）６０３および電流制御ＴＦＴ（ｎチャネル型
ＴＦＴ）７３４が形成される。

【０２５６】さらに、図３０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。

【０２５７】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。

【０２５８】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。

【０２５９】なお、本実施例は実施例１〜実施例７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。

【０２６０】（実施例１０）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構成について説
明する。図３１に本実施例の発光装置の画素の断面図を
示す。

【０２６１】図３１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。

【０２６２】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。

【０２６３】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。

【０２６４】また、図３１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。

【０２６５】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コンデンサが必要とする最低限
の容量を抑えることができる。即ち、コンデンサの面積
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も有効で
ある。

【０２６６】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。

【０２６７】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
９２９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。

【０２６８】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。

【０２６９】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３１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。

【０２７０】図３１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。

【０２７１】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。

【０２７２】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。

【０２７３】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９４２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。

【０２７４】なお９６１〜９６５はチャネル形成領域９
４２、９３８、９１７ａ、９１７ｂ、９２９を形成する
ためのマスクである。

【０２７５】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。

【０２７６】本発明の半導体製造装置は、半導体膜の成
膜、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。

【０２７７】図３５に、本実施例の発光装置を作製する
場合の生産フローを示す。まずＣＡＤを用いて半導体装
置の設計を行う。そして、設計された半導体膜のパター
ニングのマスクの形状に関する情報を、レーザー装置が
有するコンピューターに入力する。

【０２７８】一方、基板に形成されたマーカーに従っ
て、ゲート電極を形成する。このときゲート電極とマー
カーを同時に形成しても良い。そして、ゲート電極を覆
うようにゲート絶縁膜を形成し、ゲート絶縁膜に接する
ように非晶質半導体膜を形成する。非晶質半導体膜を基
板上に成膜した後、非晶質半導体膜が成膜された基板を
レーザー装置に設置する。

【０２７９】そして、コンピューターで入力されたマス
クの情報に基づき、マーカーの位置を基準にして、レー
ザー光の走査部分を決定する。そして形成されたマーカ
ーを基準にして、レーザー光の走査部分にレーザー光を
照射し、半導体膜を部分的に結晶化する。

【０２８０】そして、レーザー光を照射した後、レーザ
ー光照射により得られた多結晶半導体膜をパターニング
してエッチングし、島状の半導体膜を形成する。多結晶
半導体膜をパターニングするタイミングは、ＴＦＴの設
計に合わせて適宜変更が可能である。以下、島状の半導
体膜からＴＦＴを作製する工程が行われる。ＴＦＴの具
体的な作製工程はＴＦＴの形状によって異なるが、代表
的にはゲート絶縁膜を形成した後、島状の半導体膜に不
純物領域を形成する。そして、島状の半導体膜を覆うよ
うに層間絶縁膜を形成し、該層間絶縁膜にコンタクトホ
ールを形成し、不純物領域の一部を露出させる。そして
該コンタクトホールを介して不純物領域に接するように
層間絶縁膜上に配線を形成する。

【０２８１】なお、非晶質半導体膜の成膜とレーザー光
による結晶化だけではなく、ゲート絶縁膜の形成からレ
ーザー光による結晶化まで本発明の半導体製造装置を用
いて、大気に曝さずに連続して行っても良いし、これら
の他の工程を加えて連続して行っても良い。

【０２８２】なお本実施例の構成は、実施例１〜９と自
由に組み合わせて実施することが可能である。

【０２８３】（実施例１１）本発明の半導体製造装置に
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３２に示
す。

【０２８４】図３２（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。

【０２８５】図３２（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。

【０２８６】図３２（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。

【０２８７】図３２（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。

【０２８８】図３２（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。

【０２８９】図３２（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。

【０２９０】図３２（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。

【０２９１】ここで図３２（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。

【０２９２】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。

【０２９３】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１〜１０に示し
たいずれの構成の半導体装置を用いても良い。

【０２９４】（実施例１２）本実施例では、本発明の半
導体製造装置を用いて作製された発光装置の画素の構成
について説明する。図３４に本実施例の発光装置の画素
の断面図を示す。

【０２９５】１７５１はｎチャネル型ＴＦＴであり、１
７５２はｐチャネル型ＴＦＴである。ｎチャネル型ＴＦ
Ｔ１７５１は、半導体膜１７５３と、第１の絶縁膜１７
７０と、第１の電極１７５４、１７５５と、第２の絶縁
膜１７７１と、第２の電極１７５６、１７５７とを有し
ている。そして、半導体膜１７５２は、第１濃度の一導
電型不純物領域１７５８と、第２濃度の一導電型不純物
領域１７５９と、チャネル形成領域１７６０、１７６１
を有している。

【０２９６】第１の電極１７５４、１７５５とチャネル
形成領域１７６０、１７６１とは、それぞれ第１の絶縁
膜１７７０を間に挟んで重なっている。また、第２の電
極１７５６、１７５７と、チャネル形成領域１７６０、
１７６１とは、それぞれ第２の絶縁膜１７７１を間に挟
んで重なっている。

【０２９７】ｐチャネル型ＴＦＴ１７５２は、半導体膜
１７８０と、第１の絶縁膜１７７０と、第１の電極１７
８１と、第２の絶縁膜１７７１と、第２の電極１７８２
とを有している。そして、半導体膜１７８０は、第３濃
度の一導電型不純物領域１７８３と、チャネル形成領域
１７８４を有している。

【０２９８】第１の電極１７８１とチャネル形成領域１
７８４とは、それぞれ第１の絶縁膜１７７０を間に挟ん
で重なっている。第２の電極１７８２とチャネル形成と
は、それぞれ第２の絶縁膜１７７１を間に挟んで重なっ
ている。

【０２９９】そして、第１の電極１７８１と第２の電極
１７８２とは、配線１７９０を介して電気的に接続され
ている。

【０３００】本発明の半導体製造装置は、半導体膜５０
２、５３０の成膜、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。

【０３０１】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ＴＦＴ１７５
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。

【０３０２】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ＴＦＴ１７５２）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、さらに電
界効果移動度を向上させることができる。したがって、
電極が１つの場合に比べて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。

【０３０３】図３６に、本実施例の発光装置を作製する
場合の生産フローを示す。まずＣＡＤを用いて半導体装
置の設計を行う。そして、設計された半導体膜のパター
ニングのマスクの形状に関する情報を、レーザー装置が
有するコンピューターに入力する。

【０３０４】一方、基板に形成されたマーカーに従っ
て、第１の電極を形成する。このとき第１の電極とマー
カーを同時に形成しても良い。そして、第１の電極を覆
うように第１の絶縁膜を形成し、第１の絶縁膜に接する
ように非晶質半導体膜を形成する。非晶質半導体膜を基
板上に成膜した後、非晶質半導体膜が成膜された基板を
レーザー装置に設置する。

【０３０５】そして、コンピューターで入力されたマス
クの情報に基づき、マーカーの位置を基準にして、レー
ザー光の走査部分を決定する。そして形成されたマーカ
ーを基準にして、レーザー光の走査部分にレーザー光を
照射し、半導体膜を部分的に結晶化する。

【０３０６】そして、レーザー光を照射した後、第２の
絶縁膜と第２の電極とを順に形成し、レーザー光照射に
より得られた多結晶半導体膜をパターニングしてエッチ
ングし、島状の半導体膜を形成する。多結晶半導体膜を
パターニングするタイミングは、ＴＦＴの設計に合わせ
て適宜変更が可能である。以下、島状の半導体膜からＴ
ＦＴを作製する工程が行われる。ＴＦＴの具体的な作製
工程はＴＦＴの形状によって異なるが、代表的には島状
の半導体膜に不純物領域を形成する。そして、第２の絶
縁膜及び第２の電極を覆うように層間絶縁膜を形成し、
該層間絶縁膜にコンタクトホールを形成し、不純物領域
の一部を露出させる。そして該コンタクトホールを介し
て不純物領域に接するように層間絶縁膜上に配線を形成
する。

【０３０７】なお、非晶質半導体膜の成膜とレーザー光
による結晶化だけではなく、第１の絶縁膜の形成から第
２の絶縁膜の形成まで本発明の半導体製造装置を用い
て、大気に曝さずに連続して行っても良いし、これらの
他の工程を加えて連続して行っても良い。

【０３０８】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。

【０３０９】（実施例１３）本実施例では、本発明の半
導体装置を用いて駆動回路（信号線駆動回路または走査
線駆動回路）を作製し、非晶質半導体膜で形成された画
素部にＴＡＢまたはＣＯＧ等を用いて実装されている例
について説明する。

【０３１０】図３８（Ａ）に、駆動回路をＴＡＢに実装
し、該ＴＡＢを用いて画素部と、外付のコントローラ等
が形成されたプリント基板とを接続している例を示す。
ガラス基板５０００に画素部５００１が形成されてお
り、ＴＡＢ５００５を介して本発明の半導体製造装置で
作製された駆動回路５００２と接続されている。また駆
動回路５００２はＴＡＢ５００５を介して、プリント基
板５００３と接続されている。またプリント基板５００
３には外部のインターフェースと接続するための端子５
００４が設けられている。

【０３１１】図３８（Ｂ）に、駆動回路と画素部をＣＯ
Ｇで実装している例を示す。ガラス基板５１００に画素
部５１０１が形成されており、ガラス基板上に本発明の
半導体製造装置で作製された駆動回路５１０２が実装さ
れている。また基板５１００には外部のインターフェー
スと接続するための端子５１０４が設けられている。

【０３１２】このように、本発明の半導体製造装置で作
製したＴＦＴはチャネル形成領域の結晶性がより高めら
れるため、高速動作が可能であり、画素部に比べて高速
動作が要求される駆動回路を構成するのにより適してい
る。また、画素部と駆動回路を別個に作製することで、
歩留まりを高めることができる。

【０３１３】なお、本実施例は実施例１〜実施例１２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。

【０３１４】（実施例１４）本実施例では、ビームスポ
ットを重ね合わせたときの、各ビームスポットの中心間
の距離と、エネルギー密度との関係について説明する。

【０３１５】図３９に、各ビームスポットの中心軸方向
におけるエネルギー密度の分布を実線で、合成されたビ
ームスポットのエネルギー密度の分布を破線で示す。ビ
ームスポットの中心軸方向におけるエネルギー密度の値
は、一般的にガウス分布に従っている。

【０３１６】合成前のビームスポットにおいて、ピーク
値の１／ｅ²以上のエネルギー密度を満たしている中心
軸方向の距離を１としたときの、各ピーク間の距離をＸ
とする。また、合成されたビームスポットにおいて、合
成後のピーク値と、バレー値の平均値に対するピーク値
の割増分をＹとする。シミュレーションで求めたＸとＹ
の関係を、図４０に示す。なお図４０では、Ｙを百分率
で表した。

【０３１７】図４０において、エネルギー差Ｙは以下の
式１の近似式で表される。

【０３１８】

【式１】Ｙ＝６０−２９３Ｘ＋３４０Ｘ²（Ｘは２つの
解のうち大きい方とする）

【０３１９】式１に従えば、例えばエネルギー差を５％
程度にしたい場合、Ｘ≒０．５８４となるようにすれば
良いということがわかる。Ｙ＝０となるのが理想的だ
が、それではビームスポットの長さが短くなるので、ス
ループットとのバランスでＸを決定すると良い。

【０３２０】次に、Ｙの許容範囲について説明する。図
４１に、ビームスポットが楕円形状を有している場合
の、中心軸方向におけるビーム幅に対するＹＶＯ₄レー
ザーの出力（Ｗ）の分布を示す。斜線で示す領域は、良
好な結晶性を得るために必要な出力エネルギーの範囲で
あり、３．５〜６Ｗの範囲内に合成したレーザー光の出
力エネルギーが納まっていれば良いことがわかる。

【０３２１】合成後のビームスポットの出力エネルギー
の最大値と最小値が、良好な結晶性を得るために必要な
出力エネルギー範囲にぎりぎりに入るとき、良好な結晶
性が得られるエネルギー差Ｙが最大になる。よって図４
１の場合は、エネルギー差Ｙが±２６．３％となり、上
記範囲にエネルギー差Ｙが納まっていれば良好な結晶性
が得られることがわかる。

【０３２２】なお、良好な結晶性を得るために必要な出
力エネルギーの範囲は、どこまでを結晶性が良好だと判
断するかによって変わり、また出力エネルギーの分布も
ビームスポットの形状によって変わってくるので、エネ
ルギー差Ｙの許容範囲は必ずしも上記値に限定されな
い。設計者が、良好な結晶性を得るために必要な出力エ
ネルギーの範囲を適宜定め、用いるレーザーの出力エネ
ルギーの分布からエネルギー差Ｙの許容範囲を設定する
必要がある。

【０３２３】本実施例は、実施例１〜１３と組み合わせ
て実施することが可能である。

【０３２４】（実施例１５）本発明の半導体製造装置が
有するレーザー装置の一実施例について説明する。

【０３２５】図４２に本実施例のレーザー装置の構成を
示す。レーザー発振装置１５００から発振されたレーザ
ー光は、偏光子１５０７において直線偏光に変えられ、
ビームエキスパンダー１５０８に入射する。一方、レー
ザー発振装置１５０１から発振されたレーザー光は、偏
光子１５０４において直線偏光に変えられた後、偏光板
１５０６において偏光角が９０度変えられる。そして、
偏光子１５０７により、レーザー発振装置１５００から
発振されたレーザー光と共にビームエキスパンダー１５
０８に入射する。

【０３２６】なお本実施例では、レーザー発振装置１５
００と偏光子１５０７との間に、レーザー光を遮るシャ
ッター１５０２が設けられているが、必ずしも設ける必
要はない。また、レーザー発振装置１５０１と偏光子１
５０４との間に、レーザー光を遮るシャッター１５０３
を設けられているが、必ずしも設ける必要はない。

【０３２７】そして、ビームエキスパンダー１５０８に
よって、入射してきたレーザー光の広がりを抑え、なお
かつ、ビームスポットの大きさを調整することができ
る。

【０３２８】ビームエキスパンダー１５０８から出射し
たレーザー光は、シリンドリカルレンズ１５０９におい
て、ビームスポットの形状が矩形状、楕円状または線状
になるように集光される。そして、該集光されたレーザ
ー光は、ガルバノミラー１５１０において反射し、レン
ズ１５１１に入射する。入射したレーザー光はレンズ１
５１１によって再び集光され、レーザー照射室１５１３
内の基板１５１４に照射される。本実施例ではレンズ１
５１１としてＦθテレセントリックを用いた。

【０３２９】なお、ガルバノミラー１５１０の傾きは中
央処理装置１５１９で制御されており、その傾きによっ
て基板１５１４に対するレーザー光の入射角θが制御さ
れる。

【０３３０】本実施例においては、偏光子１５０４、１
５０７、ビームエキスパンダー１５０８、偏光板１５０
６、シャッター１５０２、１５０３、シリンドリカルレ
ンズ１５０９、ガルバノミラー１５１０、レンズ１５１
１が光学系に含まれる。

【０３３１】レーザー照射室１５１３内において、基板
１５１４はステージ１５１５上に載置されており、該ス
テージ１５１５は３つの位置制御手段１５１６〜１５１
８によってその位置が制御されている。具体的には、φ
方向位置制御手段１５１６により、水平面内においてス
テージ１５１５を回転させることができる。また、Ｘ方
向位置制御手段１５１７により、水平面内においてステ
ージ１５１５をＸ方向に移動させることができる。ま
た、Ｙ方向位置制御手段１５１８により、水平面内にお
いてステージ１５１５をＹ方向に移動させることができ
る。各位置制御手段の動作は、中央処理装置１５１９に
おいて制御されている。

【０３３２】上述した３つの位置制御手段及びガルバノ
ミラー１５１０の動作を制御することで、基板１５１４
においてレーザー光が照射される位置を制御することが
できる。

【０３３３】なお本実施例のように、ＣＣＤ等の受光素
子を用いたモニター１５１２を設け、基板の位置を正確
に把握できるようにしても良い。

【０３３４】本実施例は、実施例１〜１４と組み合わせ
て実施することが可能である。

【発明の効果】本発明では、半導体膜全体にレーザー光
を走査して照射するのではなく、少なくとも必要不可欠
な部分を最低限結晶化できるようにレーザー光を走査す
る。上記構成により、半導体膜を結晶化させた後パター
ニングにより除去される部分にレーザー光を照射する時
間を省くことができ、基板１枚あたりにかかる処理時間
を大幅に短縮することができる。

【０３３５】また上記構成により、クリーンルーム内の
ボロン等の、ＴＦＴの閾値に影響を与える物質や、その
他結晶性に影響を与える不純物が、レーザー光の照射の
際に半導体膜中に取り込まれてしまうのを防ぐことがで
き、ＴＦＴの移動度及び閾値特性をより向上させること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のマルチチャンバー方式の半導体製
造装置の構造を示す図。

【図２】 レーザー装置の構造を示す図。

【図３】 レーザー照射室の構造を示す図。

【図４】 被処理物においてレーザー光の移動する方
向を示す図。

【図５】 被処理物においてレーザー光の移動する方
向を示す図。

【図６】 被処理物においてレーザー光の移動する方
向を示す図。

【図７】 レーザー光の照射部分とマスクとの位置関
係を示す図。

【図８】 ＴＦＴの活性層におけるレーザー光の移動
方光を示す図。

【図９】 レーザー光の照射部分とマスクとの位置関
係を示す図。

【図１０】 レーザー光の照射部分とマスクとの位置関
係を示す図。

【図１１】 ＴＦＴの活性層におけるレーザー光の移動
方光を示す図。

【図１２】 レーザー光の照射部分と各回路のマスクと
の位置関係を示す図。

【図１３】 マーカーの位置を示す図。

【図１４】 本発明の生産フローを示す図。

【図１５】 本発明の生産フローを示す図。

【図１６】 従来の生産フローを示す図。

【図１７】 ＳＬＳ法を用いた結晶化のメカニズムを説
明する図。

【図１８】 ＳＬＳ法を用いた結晶化のメカニズムを説
明する図。

【図１９】 ビームスポットの形状及びエネルギー密度
の分布を示す図。

【図２０】 ビームスポットの形状及びエネルギー密度
の分布を示す図。

【図２１】 レーザー装置の光学系の図。

【図２２】 レーザー光の照射部分とマスクとの位置
関係を示す図。

【図２３】 レーザー光の照射部分とマスクとの位置関
係を示す図。

【図２４】 マーカーの構造を示す図。

【図２５】 本発明の半導体製造装置を用いた半導体装
置の作製方法を示す図。

【図２６】 本発明の半導体製造装置を用いた半導体装
置の作製方法を示す図。

【図２７】 本発明の半導体製造装置を用いた半導体装
置の作製方法を示す図。

【図２８】 本発明の半導体製造装置を用いた半導体装
置の作製方法を示す図。

【図２９】 本発明の半導体製造装置を用いて作製され
た液晶表示装置の図。

【図３０】 本発明の半導体製造装置を用いた発光装置
の作製方法を示す図。

【図３１】 本発明の半導体製造装置を用いた発光装置
の断面図。

【図３２】 本発明の半導体装置を用いた電子機器の
図。

【図３３】 被処理物においてレーザー光の移動する方
向を示す図。

【図３４】 本発明の半導体製造装置を用いた発光装置
の作製方法を示す図。

【図３５】 本発明の生産フローを示す図。

【図３６】 本発明の生産フローを示す図。

【図３７】 被処理物においてレーザー光の移動する方
向を示す図。

【図３８】 駆動回路をパネルに実装している図。

【図３９】 重ね合わせたビームスポットの中心軸方向
におけるエネルギー密度の分布を示す図。

【図４０】 ビームスポットの中心間の距離とエネルギ
ー差の関係を示す図。

【図４１】 ビームスポットの中心軸方向における出力
エネルギーの分布を示す図。

【図４２】 レーザー装置の一実施例を示す図。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 幸一郎 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 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 秋葉 麻衣 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 BA01 BA07 BA12 BB01 BB02 BB04 BB05 BB07 DA02 DA03 DB02 DB03 DB07 JA01 JA03 JA04 5F110 AA01 AA30 BB02 BB04 BB05 CC02 CC08 DD01 DD02 DD03 DD05 DD13 DD14 DD15 DD17 EE01 EE02 EE03 EE04 EE05 EE06 EE09 EE11 EE15 EE23 EE28 EE30 EE44 EE45 FF02 FF04 FF09 FF28 FF30 FF36 GG01 GG02 GG13 GG25 GG32 GG43 GG45 GG47 GG51 HJ01 HJ04 HJ12 HJ13 HJ23 HL01 HL02 HL03 HL04 HL06 HL11 HL12 HM13 HM15 NN03 NN04 NN22 NN24 NN27 NN35 NN71 NN72 NN73 NN78 PP01 PP02 PP03 PP04 PP05 PP06 PP07 PP24 PP29 PP31 PP34 PP35 QQ04 QQ11 QQ23 QQ24 QQ25 QQ28

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板上に半導体膜を成膜する第１チャンバ
   ーと、 前記半導体膜にレーザー光を照射する第２チャンバー
   と、 前記第１及び第２チャンバーとそれぞれ弁によって隔て
   られ、なおかつ前記基板を大気に曝さずに搬送する手段
   を有する搬送室と、 少なくとも一つのレーザー発振装置と、 当該レーザー発振装置からのレーザー光を集光する光学
   系と、 コンピューターと、が備えられた半導体製造装置であっ
   て、 前記第２チャンバーは前記基板の位置を制御する位置制
   御手段を有し、 前記コンピューターは、前記基板の置かれている位置情
   報から前記マーカーの位置を定め、なおかつ前記基板上
   に形成される素子群のパターン情報から、前記素子群の
   活性層となる領域を特定し、前記マーカーを基準として
   前記活性層となる領域を含むように前記半導体膜に対し
   てレーザー光を照射する特定の領域を定め、前記レーザ
   ー発振装置と前記位置制御手段とを同期させることで、
   前記第２チャンバーにおいて前記レーザー光を前記特定
   の領域に照射させることを特徴とする半導体製造装置。
2. 【請求項２】基板上に半導体膜を成膜する第１チャンバ
   ーと、 前記半導体膜にレーザー光を照射する第２チャンバー
   と、 前記第１及び第２チャンバーとそれぞれ弁によって隔て
   られ、なおかつ前記基板を大気に曝さずに搬送する手段
   を有する搬送室と、 少なくとも一つのレーザー発振装置と、 当該レーザー発振装置からのレーザー光を集光する光学
   系と、 コンピューターと、 前記基板上に形成される素子群のパターン情報を記憶す
   る記憶手段と、 が備えられた半導体製造装置であって、 前記第２チャンバーは前記基板の位置を制御する位置制
   御手段を有し、 前記コンピューターは、前記基板の置かれている位置情
   報から前記マーカーの位置を定め、なおかつ前記記憶手
   段に記憶されているパターン情報から、前記素子群の活
   性層となる領域を特定し、前記マーカーを基準として前
   記活性層となる領域を含むように前記半導体膜に対して
   レーザー光を照射する特定の領域を定め、前記レーザー
   発振装置と前記位置制御手段とを同期させることで、前
   記第２チャンバーにおいて前記レーザー光を前記特定の
   領域に照射させることを特徴とする半導体製造装置。
3. 【請求項３】基板上に半導体膜を成膜する第１チャンバ
   ーと、 前記半導体膜にレーザー光を照射する第２チャンバー
   と、 前記第１及び第２チャンバーとそれぞれ弁によって隔て
   られ、なおかつ前記基板を大気に曝さずに搬送する手段
   を有する搬送室と、 少なくとも一つのレーザー発振装置と、 当該レーザー発振装置からのレーザー光を集光する光学
   系と、 コンピューターと、が備えられた半導体製造装置であっ
   て、 前記第２チャンバーは前記基板の位置を互いに交差して
   いる第１の方向または第２の方向に移動させる位置制御
   手段を有し、 前記コンピューターは、前記基板の置かれている位置情
   報から前記マーカーの位置を定め、なおかつ前記基板上
   に形成される素子群のパターン情報から、前記素子群の
   活性層となる領域を特定し、前記マーカーを基準として
   前記活性層となる領域を含むように前記半導体膜に対し
   てレーザー光を照射する特定の領域を定め、前記レーザ
   ー発振装置と前記位置制御手段とを同期させることで、
   前記第２チャンバーにおいて前記レーザー光を前記特定
   の領域に照射させることを特徴とする半導体製造装置。
4. 【請求項４】基板上に半導体膜を成膜する第１チャンバ
   ーと、 前記半導体膜にレーザー光を照射する第２チャンバー
   と、 前記第１及び第２チャンバーとそれぞれ弁によって隔て
   られ、なおかつ前記基板を大気に曝さずに搬送する手段
   を有する搬送室と、 少なくとも一つのレーザー発振装置と、 当該レーザー発振装置からのレーザー光を集光する光学
   系と、 コンピューターと、が備えられた半導体製造装置であっ
   て、 前記光学系は前記基板に対する前記集光されたレーザー
   光の照射位置を制御する位置制御手段を有し、 前記コンピューターは、前記基板の置かれている位置情
   報から前記マーカーの位置を定め、なおかつ前記基板上
   に形成される素子群のパターン情報から、前記素子群の
   活性層となる領域を特定し、前記マーカーを基準として
   前記活性層となる領域を含むように前記半導体膜に対し
   てレーザー光を照射する特定の領域を定め、前記レーザ
   ー発振装置と前記位置制御手段とを同期させることで、
   前記第２チャンバーにおいて前記レーザー光を前記特定
   の領域に照射させることを特徴とする半導体製造装置。
5. 【請求項５】基板上に半導体膜を成膜する第１チャンバ
   ーと、 前記半導体膜にレーザー光を照射する第２チャンバー
   と、 前記第１及び第２チャンバーとそれぞれ弁によって隔て
   られ、なおかつ前記基板を大気に曝さずに搬送する手段
   を有する搬送室と、 少なくとも一つのレーザー発振装置と、 当該レーザー発振装置からのレーザー光を集光する光学
   系と、 コンピューターと、 前記基板上に形成される素子群のパターン情報を記憶す
   る記憶手段と、が備えられた半導体製造装置であって、 前記光学系は前記基板に対する前記集光されたレーザー
   光の照射位置を制御する位置制御手段を有し、 前記コンピューターは、前記基板の置かれている位置情
   報から前記マーカーの位置を定め、なおかつ前記記憶手
   段に記憶されているパターン情報から、前記素子群の活
   性層となる領域を特定し、前記マーカーを基準として前
   記活性層となる領域を含むように前記半導体膜に対して
   レーザー光を照射する特定の領域を定め、前記レーザー
   発振装置と前記位置制御手段とを同期させることで、前
   記第２チャンバーにおいて前記レーザー光を前記特定の
   領域に照射させることを特徴とする半導体製造装置。
6. 【請求項６】基板上に半導体膜を成膜する第１チャンバ
   ーと、 前記半導体膜にレーザー光を照射する第２チャンバー
   と、 前記第１及び第２チャンバーとそれぞれ弁によって隔て
   られ、なおかつ前記基板を大気に曝さずに搬送する手段
   を有する搬送室と、 少なくとも一つのレーザー発振装置と、 当該レーザー発振装置からのレーザー光を集光する光学
   系と、 コンピューターと、が備えられた半導体製造装置であっ
   て、 前記光学系は前記基板に対する前記集光されたレーザー
   光の照射位置を互いに交差している第１の方向または第
   ２の方向に移動させる位置制御手段を有し、 前記コンピューターは、前記基板の置かれている位置情
   報から前記マーカーの位置を定め、なおかつ前記基板上
   に形成される素子群のパターン情報から、前記素子群の
   活性層となる領域を特定し、前記マーカーを基準として
   前記活性層となる領域を含むように前記半導体膜に対し
   てレーザー光を照射する特定の領域を定め、前記レーザ
   ー発振装置と前記位置制御手段とを同期させることで、
   前記第２チャンバーにおいて前記レーザー光を前記特定
   の領域に照射させることを特徴とする半導体製造装置。
7. 【請求項７】基板上に半導体膜を成膜する第１チャンバ
   ーと、 前記半導体膜にレーザー光を照射する第２チャンバー
   と、 前記第１及び第２チャンバーとそれぞれ弁によって隔て
   られ、なおかつ前記基板を大気に曝さずに搬送する手段
   を有する搬送室と、 レーザー光を集光する光学系と、 コンピューターと、が備えられた半導体製造装置であっ
   て、 前記第２チャンバーは前記基板の位置を制御する位置制
   御手段を有し、 前記コンピューターは、前記基板の置かれている位置情
   報から前記マーカーの位置を定め、なおかつ前記基板上
   に形成される素子群のパターン情報から、前記素子群の
   活性層となる領域を特定し、前記マーカーを基準として
   前記活性層となる領域を含むように前記半導体膜に対し
   てレーザー光を照射する特定の領域を定め、前記レーザ
   ー光の発振と前記位置制御手段とを同期させることで、
   前記第２チャンバーにおいて前記レーザー光を前記特定
   の領域に照射させることを特徴とする半導体製造装置。
8. 【請求項８】基板上に半導体膜を成膜する第１チャンバ
   ーと、 前記半導体膜にレーザー光を照射する第２チャンバー
   と、 前記第１及び第２チャンバーとそれぞれ弁によって隔て
   られ、なおかつ前記基板を大気に曝さずに搬送する手段
   を有する搬送室と、 レーザー光を集光する光学系と、 コンピューターと、 前記基板上に形成される素子群のパターン情報を記憶す
   る記憶手段と、が備えられた半導体製造装置であって、 前記第２チャンバーは前記基板の位置を制御する位置制
   御手段を有し、 前記コンピューターは、前記基板の置かれている位置情
   報から前記マーカーの位置を定め、なおかつ前記記憶手
   段に記憶されているパターン情報から、前記素子群の活
   性層となる領域を特定し、前記マーカーを基準として前
   記活性層となる領域を含むように前記半導体膜に対して
   レーザー光を照射する特定の領域を定め、前記レーザー
   光の発振と前記位置制御手段とを同期させることで、前
   記第２チャンバーにおいて前記レーザー光を前記特定の
   領域に照射させることを特徴とする半導体製造装置。
9. 【請求項９】基板上に半導体膜を成膜する第１チャンバ
   ーと、 前記半導体膜にレーザー光を照射する第２チャンバー
   と、 前記第１及び第２チャンバーとそれぞれ弁によって隔て
   られ、なおかつ前記基板を大気に曝さずに搬送する手段
   を有する搬送室と、 レーザー光を集光する光学系と、 コンピューターと、が備えられた半導体製造装置であっ
   て、 前記第２チャンバーは前記基板の位置を互いに交差して
   いる第１の方向または第２の方向に移動させる位置制御
   手段を有し、 前記コンピューターは、前記基板の置かれている位置情
   報から前記マーカーの位置を定め、なおかつ前記基板上
   に形成される素子群のパターン情報から、前記素子群の
   活性層となる領域を特定し、前記マーカーを基準として
   前記活性層となる領域を含むように前記半導体膜に対し
   てレーザー光を照射する特定の領域を定め、前記レーザ
   ー光の発振と前記位置制御手段とを同期させることで、
   前記第２チャンバーにおいて前記レーザー光を前記特定
   の領域に照射させることを特徴とする半導体製造装置。
10. 【請求項１０】基板上に半導体膜を成膜する第１チャン
    バーと、 前記半導体膜にレーザー光を照射する第２チャンバー
    と、 前記第１及び第２チャンバーとそれぞれ弁によって隔て
    られ、なおかつ前記基板を大気に曝さずに搬送する手段
    を有する搬送室と、 レーザー光を集光する光学系と、 コンピューターと、が備えられた半導体製造装置であっ
    て、 前記光学系は前記基板に対する前記集光されたレーザー
    光の照射位置を制御する位置制御手段を有し、 前記コンピューターは、前記基板の置かれている位置情
    報から前記マーカーの位置を定め、なおかつ前記基板上
    に形成される素子群のパターン情報から、前記素子群の
    活性層となる領域を特定し、前記マーカーを基準として
    前記活性層となる領域を含むように前記半導体膜に対し
    てレーザー光を照射する特定の領域を定め、前記レーザ
    ー光の発振と前記位置制御手段とを同期させることで、
    前記第２チャンバーにおいて前記レーザー光を前記特定
    の領域に照射させることを特徴とする半導体製造装置。
11. 【請求項１１】基板上に半導体膜を成膜する第１チャン
    バーと、 前記半導体膜にレーザー光を照射する第２チャンバー
    と、 前記第１及び第２チャンバーとそれぞれ弁によって隔て
    られ、なおかつ前記基板を大気に曝さずに搬送する手段
    を有する搬送室と、 レーザー光を集光する光学系と、 コンピューターと、 前記基板上に形成される素子群のパターン情報を記憶す
    る記憶手段と、が備えられた半導体製造装置であって、 前記光学系は前記基板に対する前記集光されたレーザー
    光の照射位置を制御する位置制御手段を有し、 前記コンピューターは、前記基板の置かれている位置情
    報から前記マーカーの位置を定め、なおかつ前記記憶手
    段に記憶されているパターン情報から、前記素子群の活
    性層となる領域を特定し、前記マーカーを基準として前
    記活性層となる領域を含むように前記半導体膜に対して
    レーザー光を照射する特定の領域を定め、前記レーザー
    光の発振と前記位置制御手段とを同期させることで、前
    記第２チャンバーにおいて前記レーザー光を前記特定の
    領域に照射させることを特徴とする半導体製造装置。
12. 【請求項１２】基板上に半導体膜を成膜する第１チャン
    バーと、 前記半導体膜にレーザー光を照射する第２チャンバー
    と、 前記第１及び第２チャンバーとそれぞれ弁によって隔て
    られ、なおかつ前記基板を大気に曝さずに搬送する手段
    を有する搬送室と、 レーザー光を集光する光学系と、 コンピューターと、 が備えられた半導体製造装置であって、 前記光学系は前記基板に対する前記集光されたレーザー
    光の照射位置を互いに交差している第１の方向または第
    ２の方向に移動させる位置制御手段を有し、 前記コンピューターは、前記基板の置かれている位置情
    報から前記マーカーの位置を定め、なおかつ前記基板上
    に形成される素子群のパターン情報から、前記素子群の
    活性層となる領域を特定し、前記マーカーを基準として
    前記活性層となる領域を含むように前記半導体膜に対し
    てレーザー光を照射する特定の領域を定め、前記レーザ
    ー光の発振と前記位置制御手段とを同期させることで、
    前記第２チャンバーにおいて前記レーザー光を前記特定
    の領域に照射させることを特徴とする半導体製造装置。
13. 【請求項１３】請求項１乃至請求項１２のいずれか１項
    において、 前記第１及び前記第２チャンバーは減圧雰囲気下または
    不活性ガス雰囲気下に保たれていることを特徴とする半
    導体製造装置。
14. 【請求項１４】請求項１乃至請求項１３のいずれか１項
    において、前記レーザー光を前記特定の領域への照射
    は、ＳＬＳ法を用いて行われることを特徴とする半導体
    製造装置。
15. 【請求項１５】請求項１乃至請求項１４のいずれか１項
    において、前記レーザー光は連続発振であることを特徴
    とする半導体製造装置。