JP2003243321A

JP2003243321A - レーザ照射装置

Info

Publication number: JP2003243321A
Application number: JP2002349472A
Authority: JP
Inventors: Koichiro Tanaka; 幸一郎田中
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 2001-11-30
Filing date: 2002-12-02
Publication date: 2003-08-29
Anticipated expiration: 2022-12-02
Also published as: JP4549620B2

Abstract

(57)【要約】【課題】基板が設置されたステージをＸ方向やＹ方向
に移動させるレーザー照射装置は、基板が大型化した場
合、比例してフットプリント（処理に必要とされる平面
での面積）が格段に大きくなり、装置全体の巨大化を招
く問題が生じてしまう。【解決手段】本発明のレーザ照射装置は、ガルバノミ
ラーやポリゴンミラーによりレーザー光を半導体膜に照
射して走査させ、さらにレーザー光照射の際は、常に半
導体膜への入射角度θをある角度に一定に保つ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】レーザ光を用いた半導体膜の
アニール（以下、レーザアニールという）の方法および
それを行うためのレーザ照射装置（レーザと該レーザか
ら出力されるレーザ光を被処理体まで導くための光学系
を含む装置）に関する。また、前記レーザアニールを工
程に含んで作製された半導体装置の作製方法に関する。

【０００２】なお、本明細書中において半導体装置と
は、半導体特性を利用することで機能しうる装置全般を
指し、電気光学装置、発光装置、半導体回路、および電
子機器は全て半導体装置である。

【０００３】

【従来の技術】近年、絶縁表面を有する基板上に形成さ
れた半導体薄膜（厚さ数〜数百ｎｍ程度）を用いて薄膜
トランジスタ（ＴＦＴ）を構成する技術が注目されてい
る。薄膜トランジスタはＩＣや電気光学装置のような電
子デバイスに広く応用され、特に画像表示装置のスイッ
チング素子として開発が急がれている。

【０００４】ガラス等の絶縁基板上に形成された半導体
膜に対し、レーザアニールを施して、結晶化させたり、
結晶性を向上させる技術が広く研究されている。上記半
導体膜には珪素がよく用いられる。本明細書中では、半
導体膜をレーザ光で結晶化し、結晶構造を有する半導体
膜を得る手段をレーザ結晶化という。

【０００５】ガラス基板は、従来よく使用されてきた合
成石英ガラス基板と比較し、安価で加工性に富んでお
り、大面積基板を容易に作製できる利点を持っている。
これが上記研究の行われる理由である。また、結晶化に
好んでレーザが使用されるのは、ガラス基板の融点が低
いからである。レーザは基板の温度を余り上昇させず
に、半導体膜のみ高いエネルギーを与えることが出来
る。また、電熱炉を用いた加熱手段に比べて格段にスル
ープットが高い。

【０００６】結晶構造を有する半導体は多くの結晶粒か
ら出来ているため、多結晶半導体膜とも呼ばれる。レー
ザアニールを施して形成された結晶構造を有する半導体
膜は、高い移動度を有するため、この結晶質半導体膜を
用いて薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を形成すれば、１枚
のガラス基板上に、画素部用と駆動回路用のＴＦＴを作
製することができる。

【０００７】レーザー結晶化などのレーザー光の走査方
法において、基板上に成膜された半導体膜に対してレー
ザー光を照射する場合、基板の縦方向（Ｙ方向）に沿っ
て帯状に形成されたレーザービームを照射し、その照射
領域を基板に対して相対的に横方向（Ｘ方向）に移動さ
せてレーザー光を走査させている。従来のレーザー照射
装置では、固定されたレーザビームの領域に対して、基
板が設置されたステージをＸ方向（またはＹ方向）に移
動させてレーザー光を走査させる方式が多く採用されて
いる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】基板が設置されたステ
ージをＸ方向やＹ方向に移動させるレーザー照射装置
は、基板が大型化した場合、比例してフットプリント
（処理に必要とされる平面での面積）が格段に大きくな
り、装置全体の巨大化を招く問題が生じてしまう。

【０００９】大型のガラス基板サイズとしては、５９０
ｍｍ×６７０ｍｍ、６００ｍｍ×７２０ｍｍ、６５０ｍ
ｍ×８３０ｍｍが製造ラインで使用されており、将来的
には６８０ｍｍ×８８０ｍｍ、７３０ｍｍ×９２０ｍ
ｍ、またはこれら以上のサイズが使用されることになる
と推測される。

【００１０】ステージをＸ方向やＹ方向に移動させるレ
ーザー照射装置は、少なくとも基板を平面的に移動させ
る面積として、スポットビームを用いる場合、Ｘ方向に
基板サイズ２枚分のスペースと、Ｙ方向に基板サイズ２
枚分のスペースとが必要であり、線状ビームを用いる場
合、少しはスペースが抑えられるものの広いスペースが
必要である。

【００１１】また、レーザー照射装置全体の巨大化によ
って、移動速度も制限されることになる。特に、連続発
振の固体レーザーを用いる場合、０．５〜２０００ｃｍ
／ｓ程度の移動速度、例えば１００ｃｍ／ｓ程度のスピ
ードでステージ（基板が設置されたステージ）を移動さ
せれば、レーザー照射装置に大きな負担がかかるという
問題も生じる。

【００１２】一方、他の方式として、基板位置を固定
し、ガルバノミラーやポリゴンミラーを用いてレーザー
ビームを照射し、その照射領域を基板に対して相対的に
横方向（Ｘ方向）に移動させてレーザー光を走査させる
方式がある。ガルバノミラーやポリゴンミラーでレーザ
ー光を走査させる方式とすれば、基板が大型化した場合
にもフットプリントの大型化を抑えることができ、装置
全体の巨大化を避けることができる長所を有している。
加えて、軽量なミラーの振動によりレーザー光を走査さ
せるため、照射領域の移動速度を自由に設定でき、レー
ザー照射装置に大きな負担がかからないという長所も有
している。

【００１３】しかしながら、ガルバノミラーやポリゴン
ミラーによりレーザー光を走査させると、半導体膜への
入射角度が場所によって変化してしまう。半導体膜への
入射角度が変化すると、基板面のレーザービームの反射
率、半導体膜のレーザービームの吸収率などが変動す
る。従って、レーザーアニール処理としての均一性が低
下するという問題が生じていた。

【００１４】

【課題を解決するための手段】そこで、上記諸問題を解
決するため、本発明では、ガルバノミラー、ポリゴンミ
ラー、ＡＯＤ（音響光学ディフレクタ）、電気光学偏向
器（ＥＯディフレクタ）、レゾナントスキャナ、ホログ
ラムスキャナ、またはコニカルスキャナなどによりレー
ザー光を半導体膜に照射して走査させるレーザー照射装
置とし、さらにレーザー光の照射の際は、常に半導体膜
への入射角度θ（θ≠０°）をある角度に一定に保つ手
段を設けることを特徴とする。

【００１５】具体的には、ガルバノミラーやポリゴンミ
ラーの動きに合わせて、半導体膜の角度（水平面と半導
体膜面とがなす角度）を変化させ、半導体膜の主表面に
対するレーザビームの入射角度を一定とする。半導体膜
の角度（水平面と半導体膜面とがなす角度）の調節手段
は、ゴニオメータ、マニュピレータなどの角度調節手段
を設け、適宜調節すればよい。また、入射角度を測定す
るセンサを設け、入射角度を測定しながら、ガルバノミ
ラーやポリゴンミラーの動き、または角度調節手段を調
節してもよい。

【００１６】本発明により、基板の大型化に対応したレ
ーザ照射装置を小型化することができ、且つ、被照射面
に対するレーザ光の入射角度を一定に保つことができ、
均一なアニールを行うことができる。

【００１７】加えて、本発明により基板上でのレーザ光
の位置が移動しても、レーザ光のエネルギー密度が半導
体膜表面で常に一定になるため、レーザ光源と基板との
間の光路にエネルギー密度を調整するf-θレンズを設け
る必要もなくなり、f-θレンズによる光学系のコストや
レーザービームの収差などを抑えることができる。

【００１８】本明細書で開示する発明の構成は、レーザ
と、該レーザから発振するレーザ光の進行方向を変化さ
せ、被照射面におけるレーザ光の照射位置を移動させる
手段と、該手段に基づいてレーザ光の前記被照射面に対
する入射角度を一定に制御する手段とを有するレーザ照
射装置である。

【００１９】また、他の発明の構成は、レーザと、該レ
ーザから発振するレーザ光の被照射面における形状を楕
円状または矩形状にする手段と、前記レーザ光の進行方
向を変化させ、被照射面におけるレーザ光の照射位置を
第１の方向に移動させる手段と、該手段に基づいて水平
面と前記被照射面とのなす角度を制御してレーザ光の前
記被照射面に対する入射角度を一定とする手段と、前記
被照射面を有する被処理体を移動させ、被照射面におけ
るレーザ光の照射位置を第２の方向に移動させる手段
と、を有するレーザ照射装置である。

【００２０】また、他の発明の構成は、レーザと、該レ
ーザから発振するレーザ光の被照射面における形状を楕
円状または矩形状にするシリンドリカルレンズと、前記
レーザ光を集光する凸レンズと、前記レーザ光の照射位
置を第１の方向に移動させるガルバノミラーと、前記被
照射面を有する被処理体を移動させ、被照射面における
レーザ光の照射位置を第２の方向に移動させるステージ
とを有し、前記ステージは、前記レーザ光に対する前記
ガルバノミラーの角度に基づいて、水平面に対して任意
の角度に制御し、レーザ光の前記被照射面に対する入射
角度を一定とすることを特徴とするレーザ照射装置であ
る。

【００２１】また、他の発明の構成は、レーザと、該レ
ーザから発振するレーザ光の被照射面における形状を楕
円状または矩形状にするシリンドリカルレンズと、前記
レーザ光を集光する凸レンズと、前記レーザ光の照射位
置を第１の方向に移動させるポリゴンミラーと、前記被
照射面を有する被処理体を移動させ、被照射面における
レーザ光の照射位置を第２の方向に移動させるステージ
とを有し、前記ステージは、前記レーザ光に対する前記
ポリゴンミラーの角度に基づいて、水平面に対して任意
の角度に制御し、レーザ光の前記被照射面に対する入射
角度を一定とすることを特徴とするレーザ照射装置であ
る。

【００２２】また、他の発明の構成は、レーザと、該レ
ーザから発振するレーザ光の被照射面における形状を楕
円状または矩形状にするシリンドリカルレンズと、前記
レーザ光を集光する凸レンズと、前記レーザ光の照射位
置を第１の方向に移動させる第１のガルバノミラーと、
前記レーザ光の照射位置を第２の方向に移動させる第２
のガルバノミラーとを有し、前記ステージは、前記レー
ザ光に対する前記第１のガルバノミラーまたは前記第２
のガルバノミラーの角度に基づいて、水平面に対して任
意の角度に制御し、レーザ光の前記被照射面に対する入
射角度を一定とすることを特徴とするレーザ照射装置で
ある。

【００２３】また、上記構成２乃至５において、前記第
１の方向と前記第２の方向は、平面で互いに直交する方
向であることを特徴としている。

【００２４】また、上記構成３乃至５において、前記ス
テージは、被照射体を固定する手段と、被照射体の水平
面に対する角度を変更する手段とを有していることを特
徴としている。

【００２５】また、上記各構成において、前記レーザ
は、連続発振またはパルス発振の固体レーザである。代
表的には、前記レーザは、連続発振またはパルス発振の
ＹＡＧレーザ、ＹＶＯ₄レーザ、ＹＬＦレーザ、ＹＡｌ
Ｏ₃レーザ、Ｙ₂Ｏ₃レーザ、ガラスレーザ、ルビーレー
ザ、アレキサンドライドレーザ、Ｔｉ：サファイアレー
ザから選ばれた一種または複数種である。或いは、前記
レーザは連続発振またはパルス発振のエキシマレーザ、
Ａｒレーザ、Ｋｒレーザから選ばれた一種または複数種
である。

【００２６】また、上記各構成において、前記入射角度
θは、照射面に対して式１を満たす角度であることを特
徴としている。

【００２７】また、上記各構成において、前記ステージ
は、ゴニオメータ、またはマニュピレータであることを
特徴としている。

【００２８】なお、レーザから射出されたレーザ光の種
類によってレーザ光の形状は異なり、光学系によって成
形しても元の形状の影響を受けやすい。例えば、ＸｅＣ
ｌエキシマレーザから射出されたレーザ光の形状は、矩
形状であり、固体レーザから射出されたレーザ光の形状
は、ロッド形状が円筒形であれば円状となり、スラブ型
であれば矩形状である。いずれの形状においても、本発
明を適用することは可能である。

【００２９】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態について、以下
に説明する。

【００３０】（実施の形態１）本実施の形態では、レー
ザ光源１１として、連続発振のＹＶＯ₄レーザの第２高
調波を用い、且つ、１つガルバノミラーからなる走査手
段１３を用い、基板全面にレーザ光を照射するための装
置および方法について説明する。ここでは、レーザ光を
基板のＸ方向に走査する例を示す。このとき、照射面に
おけるレーザ光の形状（レーザースポット）は光学系か
らなるビーム形成手段１２により短径の長さが３〜１０
０μｍとし、長径の長さが１００μｍ以上である楕円形
状であるとする。楕円形状に代えて、短辺の長さが３〜
１００μｍとし、長辺の長さが１００μｍ以上である矩
形形状としてもよい。前記形状を矩形状または楕円状と
したのは、基板全面を効率よくレーザアニールするため
である。ここで、長径（または長辺）の長さを１００μ
ｍ以上としたのは、レーザアニールに適したエネルギー
密度を有するレーザ光であれば、実施者が長径（または
長辺）の長さを適宜決定すればよいからである。

【００３１】図１（Ａ）〜図１（Ｃ）は、基板のＸ方向
を含む面で垂直に基板を切断した場合における簡略な断
面図を示しており、被照射体（ここでは、基板１６に設
けられた非晶質構造を有する半導体膜１５）における一
方の端部を照射する状態を示した図が図１（Ａ）であ
り、次いで、被照射体における中央部を照射する状態を
示した図が図１（Ｂ）であり、次いで、被照射体におけ
るもう一方の端部を照射する状態を示した図が図１
（Ｃ）である。

【００３２】図１（Ａ）において、ガルバノミラー１３
で反射されたレーザ光１４は、基板のＸ方向における垂
線となす角度θ（θ≠０°）で非晶質構造を有する半導
体膜１５に入射する。なお、この時、レーザ光は、基板
のＹ方向に対して垂直に入射させる。即ち、図１（Ａ）
において、レーザ光の入射角度はθとなる。この時、ガ
ルバノミラー１３の角度に連動させてステージ１７を水
平面に対して角度αとなるように傾け、入射角度θに保
つ。

【００３３】なお、レーザ光１４を入射角度θで非晶質
構造を有する半導体膜１５に入射させるのは、半導体膜
や基板を透過する波長のレーザ光を用いる場合、基板に
入射するレーザ光と基板裏面からの反射光との干渉の影
響を低減するためである。加えて、半導体膜にレーザ光
を入射角度θで入射させる、即ち、斜めに照射すること
で、戻り光、すなわち基板表面からの反射光がレーザ装
置に達することが無くなるため、特にレーザ光源に固体
レーザを使う場合には有効である。

【００３４】また、入射角度θは、被照射体に入射する
ときのビーム幅をｗ、前記基板の厚さをｄとする場合、
以下の式１を満たす入射角度θで入射させればよい。

【００３５】

【式１】

【００３６】なお、ｗは、図１３に示したビーム幅を指
している。

【００３７】また、比較のため、照射面に対して垂直、
即ち、入射角度を０°としてレーザ光をアモルファスシ
リコン膜に照射した後の表面観察写真を図１４に示す。
入射角度を０°とすると、図１４に示すように波状の模
様が形成されてしまう。また、入射角度を０°とする
と、基板自体がわずかにゆがんでいる場合、基板のうね
りが原因で干渉が起こり、不均一なレーザアニールとな
ってしまう。

【００３８】上記式１を満たす入射角度θでレーザ光を
照射した場合、上記波状の模様は現れず、均一なレーザ
アニールが可能である。また、上記式１を満たす入射角
度θでレーザ光を照射した場合、基板自体がわずかにゆ
がんでいても干渉が起きず、均一なレーザアニールが可
能である。

【００３９】以上の議論は、基板の屈折率を１として考
えたものである。実際は、基板の屈折率が１．５前後の
ものが多く、この数値を考慮にい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、線状ビーム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。

【００４０】また、図１（Ｂ）においても、ガルバノミ
ラー１３で反射されたレーザ光は、基板のＸ方向におけ
る垂線となす角度θで非晶質構造を有する半導体膜１５
に入射する。なお、図１（Ｂ）においても、レーザ光の
入射角度はθとなる。この時、ガルバノミラー１３の角
度に連動させて、ステージ１７が水平面に対して平行と
なるように調節して、入射角度θとする。なお、照射領
域が楕円形や矩形である場合、入射角度θは、図１
（Ｂ）中の点線で示す照射領域の中心を通るレーザ光
と、基板の垂線とのなす角度をさしている。

【００４１】また、図１（Ｃ）においても、ガルバノミ
ラー１３で反射されたレーザ光は、基板のＸ方向におけ
る垂線となす角度θで非晶質構造を有する半導体膜１５
に入射する。なお、図１（Ｃ）においても、レーザ光の
入射角度はθとなる。この時、ガルバノミラー１３の角
度に連動させて、ステージ１７が水平面に対して角度β
となるように傾け、入射角度θとする。

【００４２】このように、入射角度が常にθとなるよう
にガルバノミラーの動きに合わせて水平面に対するステ
ージ１７の角度が変更される手段、代表的にはステージ
１７にゴニオメータが設けられている。ゴニオメータが
設けられたステージはゴニオステージとも呼ばれ、ステ
ージ上方に回転中心があり、そこを支点として回転し、
ステージ面が傾くステージである。本発明において、こ
のステージ１７の回転中心とガルバノミラーの回転中心
を合わせることが好ましい。

【００４３】上記図１（Ａ）〜図１（Ｃ）に示した状態
を順次経由することで被照射体である基板１６に設けら
れた半導体膜１５の端から端までレーザ照射領域が移動
され、基板のＸ方向に１つのライン状の軌跡を描く。こ
こでは、ガルバノメータ１３が振動することにより、ガ
ルバノメータのミラーの角度が時間変化し、基板上での
レーザ光の位置が基板のＸ方向へ移動する。ガルバノメ
ータ１３が半周期振動すると、基板の幅の端から端まで
レーザ光が移動するように調整されている。なお、パル
ス発振のレーザを用いる場合には、レーザ光の照射領域
が断続的にならないように、ガルバノメータの振動の速
度を調整する。

【００４４】また、ここでは図１（Ａ）〜図１（Ｃ）に
示した状態を順次経由する例を示したが、特に限定され
ず、図１（Ｃ）、図１（Ｂ）、図１（Ａ）の順で照射し
てもよい。経由している間は常に入射角度θとなるよう
に調節される。

【００４５】次いで、１つのライン状の軌跡を描いた
後、ステージ１７は、ある一定のピッチで基板のＹ方向
（図１紙面に対して垂直な方向）に移動させ、レーザ光
を順次照射することによって基板の全面に成膜された半
導体膜を非晶質構造から結晶構造に効率よく転換でき
る。即ち、ステージ１７は、ガルバノミラーからなる走
査手段１３とは、別の走査手段とも言える。もちろん、
同一領域を複数回照射した後、レーザ光の長径（または
長辺）の長さ分、照射領域を移動させて、再度照射する
ことも可能である。

【００４６】ここで、上記照射方法を用いて、非晶質構
造を有する半導体膜の結晶化を行う場合について説明す
る。レーザ光が非晶質構造を有する半導体膜に照射され
ると、照射された領域は溶融状態になり、時間がたつに
つれ冷却し固化する。レーザ光を移動させながら照射す
れば、次々と溶融状態である領域が形成される一方で、
時間の経過により冷却し固化する領域も存在する。つま
り、半導体膜において温度勾配が形成され、レーザ光の
移動方向に沿って結晶粒が成長し、大粒径の結晶粒が形
成される。このような結晶粒をチャネル形成領域に用い
て作製されたＴＦＴの電気的特性は向上し、さらには半
導体装置の動作特性および信頼性をも向上し得る。特に
レーザ光の移動方向には結晶粒界がほとんどないため、
この方向に平行なチャネル形成領域を有するＴＦＴを作
製することが好ましい。

【００４７】また、上記照射方法を用いれば、大面積基
板に対しても、効率よく、レーザアニールを行うことが
できる。また、このようなレーザアニールにより半導体
膜の結晶化を行うと、位置制御された大粒径の結晶粒を
有する半導体膜を形成することが可能となる。さらに前
記半導体膜を用いて作製されたＴＦＴの電気的特性は向
上し、半導体装置の動作特性および信頼性をも向上し得
る。

【００４８】ここでは、ガルバノミラーからなる走査手
段１３によってレーザ光が基板のＸ方向に走査され、且
つ、基板のＸ方向における垂線となす角度はθで一定に
保持される。また、ステージ１７は基板のＹ方向に移動
することによってレーザ光が基板のＹ方向に走査され、
基板のＹ方向における垂線となす角度は０°で一定に保
持されている。すなわち、常に入射角度θが保持された
まま、レーザ光が照射される。そして、ガルバノメータ
１３の回転による照射位置の移動とステージ１７の移動
とを繰り返すことで基板全面にレーザが照射される。な
お、図２は、基板におけるレーザ照射領域の移動方向
（基板のＸ方向）と、基板の移動方向（基板のＹ方向）
との関係を簡略に示した上面図である。図２（Ａ）に示
すようにレーザ照射領域を一方向のみに走査してもよい
し、図２（Ｂ）に示すように往復させて走査してもよ
い。

【００４９】こうして、レーザ光の入射角度θ（基板の
Ｘ方向における垂線となす角度θ、且つ、基板のＹ方向
における垂線となす角度０°）を一定に保つことがで
き、均一なアニールを行うことができる。

【００５０】加えて、基板上でのレーザ光の位置が移動
しても、レーザ光のエネルギー密度が半導体膜表面で常
に一定になるため、レーザ光源と基板との間の光路にエ
ネルギー密度を調整するf-θレンズを設ける必要もなく
なり、f-θレンズによる光学系のコストやレーザービー
ムの収差などを抑えることができる。

【００５１】なお、図１（Ａ）〜図１（Ｃ）中、ステー
ジ１７上には非晶質構造を有する半導体膜１５が設けら
れた基板１６が設置され、ここでは図示しないが吸着手
段または機械的に固定する手段によって固定されてい
る。

【００５２】また、ここでは走査手段１３としてガルバ
ノメータを用いた例を示したが、限定されず、ガルバノ
メータに代えてポリゴンミラー、ＡＯＤ（音響光学ディ
フレクタ）、電気光学偏向器（ＥＯディフレクタ）、レ
ゾナントスキャナ、ホログラムスキャナ、またはコニカ
ルスキャナなどを用いてもよい。

【００５３】また、ここでは非晶質構造を有する半導体
膜にレーザ光を照射して結晶構造を有する半導体膜を得
る結晶化に用いた例を示したが、特に限定されず、活性
化処理などで代表される様々なレーザアニール処理に適
用することができる。

【００５４】（実施の形態２）実施の形態１では、レー
ザ光が基板のＸ方向における垂線となす角度をθとし、
レーザ光を基板のＸ方向に走査する例を示したが、ここ
ではレーザ光が基板のＹ方向における垂線となす角度を
θとし、レーザ光を基板のＸ方向に走査する例を示す。

【００５５】図３（Ａ１）〜図３（Ｃ１）は、基板のＸ
方向を含む面で垂直に基板を切断した場合における簡略
な断面図を示しており、図３（Ａ２）〜図３（Ｃ２）
は、基板のＹ方向を含む面で垂直に基板を切断した場合
における簡略な側面図を示している。

【００５６】ここでも、レーザ光源２１として、連続発
振のＹＶＯ₄レーザの第２高調波を用い、１つガルバノ
ミラーからなる走査手段２３でレーザ光を基板のＸ方向
に走査する。

【００５７】光学系からなるビーム形成手段２２によっ
て、照射面におけるレーザ光の形状（レーザースポッ
ト）は短径（短辺）の長さが３〜１００μｍとし、長径
（長辺）の長さが１００μｍ以上である楕円形状（また
は矩形状）とする。

【００５８】図３（Ａ１）において、ガルバノミラー２
３で反射されたレーザ光２４は、基板のＸ方向における
垂線となす角度０°で非晶質構造を有する半導体膜２５
に入射する。また、図３（Ａ１）に対応する側面図であ
る図３（Ａ２）において、ガルバノミラー２３で反射さ
れたレーザ光２４は、基板のＹ方向における垂線となす
角度θで非晶質構造を有する半導体膜２５に入射する。
即ち、図３（Ａ１）及び図３（Ａ２）において、レーザ
光の入射角度はθとなる。この時、ガルバノミラー２３
の角度に連動させて、ステージ２７を斜めにし、入射角
度θとなるように調節する。

【００５９】実施の形態１と同様に入射角度θは、被照
射体に入射するときのビーム幅をｗ、前記基板の厚さを
ｄとする場合、上記の式１を満たす入射角度θで入射さ
せればよい。

【００６０】また、図３（Ｂ１）においても、ガルバノ
ミラー２３で反射されたレーザ光は、非晶質構造を有す
る半導体膜２５に対して垂直に入射する。また、図３
（Ｂ１）に対応する側面図である図３（Ｂ２）におい
て、ガルバノミラー２３で反射されたレーザ光２４は、
基板のＹ方向における垂線となす角度θで非晶質構造を
有する半導体膜２５に入射する。即ち、図３（Ｂ１）及
び図３（Ｂ２）において、レーザ光の入射角度はθとな
る。この時、ガルバノミラー２３の角度に連動させて、
ステージ２７が水平面に対して平行となるようにして、
入射角度θとなるように調節する。

【００６１】また、図３（Ｃ１）においても、ガルバノ
ミラー２３で反射されたレーザ光は、非晶質構造を有す
る半導体膜２５に垂直に入射する。また、図３（Ｃ１）
に対応する側面図である図３（Ｃ２）において、ガルバ
ノミラー２３で反射されたレーザ光２４は、基板のＹ方
向における垂線となす角度θで非晶質構造を有する半導
体膜２５に入射する。即ち、図３（Ｃ１）及び図３（Ｃ
２）において、レーザ光の入射角度はθとなる。この
時、ガルバノミラー２３の角度に連動させて、ステージ
２７を斜めにし、入射角度θとなるように調節する。

【００６２】このように、半導体膜２５に入射するレー
ザ光の入射角度θが常に一定となるようにガルバノミラ
ーの動きに合わせてステージ２７の水平面に対する角度
が変更される手段、代表的にはゴニオメータが設けられ
ている。本発明において、このステージ２７の回転中心
とガルバノミラーの回転中心を合わせることが好まし
い。

【００６３】上記図３（Ａ１）〜図３（Ｃ１）に示した
状態を順次経由することで被照射体である基板２６に設
けられた半導体膜２５の端から端までレーザ照射領域が
移動され、基板のＸ方向に１つのライン状の軌跡を描
く。

【００６４】また、ここでは図３（Ａ１）〜図３（Ｃ
１）に示した状態を順次経由する例を示したが、特に限
定されず、図３（Ｃ１）、図３（Ｂ１）、図３（Ａ１）
の順で照射してもよい。

【００６５】次いで、１つのライン状の軌跡を描いた
後、ステージ２７は、ある一定のピッチで基板のＹ方向
に移動させ、レーザ光を順次照射することによって基板
の全面に成膜された半導体膜を非晶質構造から結晶構造
に効率よく転換できる。

【００６６】ここでは、ガルバノミラーからなる走査手
段２３によってレーザ光が基板のＸ方向に走査され、且
つ、基板のＸ方向における垂線となす角度は０°で一定
に保持される。また、ステージ２７は基板のＹ方向に移
動することによってレーザ光が基板のＹ方向に走査さ
れ、基板のＹ方向における垂線となす角度はθで一定に
保持されている。すなわち、ガルバノメータ２３の回転
による照射位置の移動とステージ２７の移動とを繰り返
すことで基板全面にレーザが照射される。なお、図２
（Ａ）に示すようにレーザ照射領域を一方向のみに走査
してもよいし、図２（Ｂ）に示すように往復させて走査
してもよい。

【００６７】こうして、被照射面に対するレーザ光の入
射角度（基板のＸ方向における垂線となす角度０°及び
基板のＹ方向における垂線となす角度θ）を一定に保つ
ことができ、均一なアニールを行うことができる。

【００６８】加えて、基板上でのレーザ光の位置が移動
しても、レーザ光のエネルギー密度が半導体膜表面で常
に一定になるため、レーザ光源と基板との間の光路にエ
ネルギー密度を調整するf-θレンズを設ける必要もなく
なり、f-θレンズによる光学系のコストやレーザービー
ムの収差などを抑えることができる。

【００６９】なお、図３（Ａ１）〜図３（Ｃ１）中、ス
テージ２７上には非晶質構造を有する半導体膜２５が設
けられた基板２６が設置され、ここでは図示しないが吸
着手段または機械的に固定する手段によって固定されて
いる。

【００７０】また、ここでは走査手段２３としてガルバ
ノメータを用いた例を示したが、限定されず、ガルバノ
メータに代えてポリゴンミラー、ＡＯＤ（音響光学ディ
フレクタ）、電気光学偏向器（ＥＯディフレクタ）、レ
ゾナントスキャナ、ホログラムスキャナ、またはコニカ
ルスキャナなどを用いてもよい。

【００７１】また、ここでは非晶質構造を有する半導体
膜にレーザ光を照射して結晶構造を有する半導体膜を得
る結晶化に用いた例を示したが、特に限定されず、活性
化処理などで代表される様々なレーザアニール処理に適
用することができる。

【００７２】（実施の形態３）ここではポリゴンミラー
を用い、基板全面にレーザ光を照射するための装置およ
び方法について図４に説明する。なお、本実施の形態
は、実施の形態１に用いたガルバノミラーに代えてポリ
ゴンミラーを用いた以外はほぼ同一であるので異なる点
についてのみ以下に述べる。

【００７３】図４（Ａ）〜図４（Ｃ）は、基板のＸ方向
を含む面で垂直に基板を切断した場合における簡略な断
面図を示しており、被照射体（ここでは、基板３６に設
けられた非晶質構造を有する半導体膜３５）における一
方の端部を照射する状態を示した図が図４（Ａ）であ
り、次いで、被照射体における中央部を照射する状態を
示した図が図４（Ｂ）であり、次いで、被照射体におけ
るもう一方の端部を照射する状態を示した図が図４
（Ｃ）である。

【００７４】図４（Ａ）において、ポリゴンミラー３３
で反射されたレーザ光３４は、基板のＸ方向における垂
線となす角度θで非晶質構造を有する半導体膜３５に入
射する。なお、この時、レーザ光は、基板のＹ方向に対
して垂直に入射させる。即ち、図４（Ａ）において、レ
ーザ光の入射角度はθとなる。この時、ガルバノミラー
３３の角度に連動させてステージ３７を水平面に対して
角度αとなるように傾け、入射角度θに保つ。

【００７５】ポリゴンミラー３３は複数のミラーからな
り、ポリゴンミラー３３が回転することにより、ミラー
の角度が時間変化し、基板上でのレーザ光の位置が図２
（Ａ）で示した矢印の方向へ移動する。ポリゴンミラー
が回転する間、レーザ光は所定の位置で振動するが、基
板の幅の端から端までレーザ光が移動するように調整さ
れている。また、基板上でのレーザ光の位置が移動して
も、レーザ光の入射角度θ及びエネルギー密度が基板上
で常に一定になるようにステージ３７の傾きが調整され
ている。

【００７６】こうして、レーザ光の入射角度θ（基板の
Ｘ方向における垂線となす角度θ、且つ、基板のＹ方向
における垂線となす角度０°）を一定に保つことがで
き、均一なアニールを行うことができる。

【００７７】また、ここでは、レーザ光が基板のＸ方向
における垂線となす角度をθとし、レーザ光を基板のＸ
方向に走査する例を示したが、実施の形態２に示したよ
うにレーザ光が基板のＹ方向における垂線となす角度を
θとし、レーザ光を基板のＸ方向に走査してもよい。

【００７８】以上の構成でなる本発明について、以下に
示す実施例でもってさらに詳細な説明を行うこととす
る。

【００７９】（実施例）［実施例１］本実施例では、２つのガルバノミラーを用
いてレーザ照射領域を移動させるレーザ照射装置の例を
図５に示す。

【００８０】まず、レーザ発振器（レーザ光源とも呼
ぶ）４０から出射されたレーザビームは、複数のシリン
ドリカルレンズで構成される第１のビームエキスパンダ
４１などを含む光学系で照射面におけるレーザビームの
形状を楕円形とする。本実施例では、集光性がよいＹＶ
Ｏ₄レーザの第２高調波（波長５３２ｎｍ）をレーザ光
源とし、出力１０Ｗ、広がり角０．２５ｍｒａｄ、ＴＥ
Ｍ₀₀のレーザビームを用いる。

【００８１】また、レーザビームを集光させるため、複
数の球面レンズで構成される第２のビームエキスパンダ
４２と、凸レンズ４３とをレーザビームの光路に設置す
ればよい。第２のビームエキスパンダ４２は、レーザビ
ームの広がり角を小さくするために用いる。例えば、第
２のビームエキスパンダ４２の拡大率がｘ倍であるとす
ると、レーザビームの広がり角は、第２のビームエキス
パンダ４２に入射される前の１／Ｘとなり、より小さな
照射領域にレーザビームを集光させることができる。

【００８２】本実施例では、レーザ光源から出射された
レーザビームを、倍率２倍の球面レンズからなる第２の
ビームエキスパンダ４２で拡大し、次いで、８倍のシリ
ンドリカルレンズからなる第１のビームエキスパンダ４
１で一方向に拡大し、焦点距離４００ｍｍの凸レンズ４
３にて集光させる。

【００８３】次いで、上記第１のビームエキスパンダ４
１と、上記第２のビームエキスパンダ４２と、上記凸レ
ンズ４３とで構成されるビーム形成手段（光学系）を通
過したレーザビームをガルバノミラー４４ａ、４４ｂに
入射させる。ガルバノミラー４４ａ、４４ｂによってレ
ーザ光の向きが変えられて、基板４７に設けられた半導
体膜にレーザビームを照射する。本実施例では、レーザ
ビームの形状は、短径×長径が５０μｍ×４００μｍ
（１／ｅ²幅）の楕円とすることができる。

【００８４】本実施例では照射面におけるレーザビーム
の形状を楕円形とした例を示したが、特に形状は限定さ
れないことは言うまでもない。スループットを向上させ
るため照射領域の面積を拡大したい場合には、レーザビ
ームの形状を可能な限り長径（または長辺）方向に長く
することが好ましい。レーザビームを長くする方法は、
いろいろあるが、代表的には、シリンドリカルレンズを
１枚使ってレーザビームを一方向に長くする方法、或い
は２枚のシリンドリカルレンズを対にしてビームエキス
パンダを構成してレーザビームを長くする方法がある。

【００８５】また、スラブ式のロッドを使ったレーザ発
振器を用いれば、出射段階で長い長方形のレーザビーム
であるので、比較的長いレーザビームを形成することが
できる。さらにスラブ式のロッドを使ったレーザ発振器
を用い、シリンドリカルレンズからなるビームエキスパ
ンダなどを組み合わせれば、さらに長いレーザビームを
形成することができるため好ましい。

【００８６】基板のＸ方向にレーザ照射領域を移動させ
ることのできるガルバノミラー４４ａと、基板のＹ方向
にレーザ照射領域を移動させることのできるガルバノミ
ラー４４ｂとで基板上の２次元の範囲にレーザビームを
走査させることができる。楕円形状のレーザビームを非
晶質構造を有する半導体膜（代表的にはアモルファスシ
リコン膜）に対して移動速度数十ｃｍ／ｓ〜数百ｃｍ／
ｓで走査させると、走査させた方向に延びた大きな結晶
を有する結晶構造を有する半導体膜（代表的にはポリシ
リコン膜）を得ることができる。なお、走査させる方向
は、レーザーアニールの効率が最も高い方向、即ち、楕
円ビームの短径方向とすることが望ましい。

【００８７】アクティブマトリクス型の液晶表示装置な
どは１枚のガラス基板上に、画素部用と駆動回路用（ソ
ースドライバー部およびゲートドライバー部）のＴＦＴ
を作製するが、スループットの向上およびコストの低減
のため、大面積基板を用いて該大面積基板から複数の液
晶表示装置用パネルを作製することが多い。また、画素
部と駆動回路部、特に駆動回路部におけるソースドライ
バー部とゲートドライバー部とでは、チャネル形成領域
の方向（キャリアの流れる方向）が一致していない場合
が多い。レーザアニールにより一方向に向きの揃った結
晶粒を形成し、例えばソースドライバー部において結晶
粒界の少ないチャネル形成領域を形成しても、ゲートド
ライバー部におけるチャネル形成領域は、結晶粒界が多
くなり、半導体装置の動作特性および信頼性を損なう要
因となる場合がある。

【００８８】従って、それぞれのドライバー部におい
て、キャリアの流れる方向を妨げることない大粒径の結
晶粒を形成することが好ましい。つまり、ソースドライ
バー部においては、ガルバノミラーによって、ある一方
向に大粒径の結晶粒を形成し同じ方向にチャネル形成領
域を形成することでキャリアの流れを良好なものとし、
ゲートドライバー部においては、ガルバノミラーによっ
て、ある一方向に大粒径の結晶粒を形成し同じ方向にチ
ャネル形成領域を形成することでキャリアの流れを良好
なものとする。

【００８９】また、基板４７が設置されているステージ
４８は、軸が直交する２つのゴニオメータ４５ａ、４５
ｂ上に設置されている。この２つのゴニオメータ４５
ａ、４５ｂは、ガルバノミラー４４ａ、４４ｂの動きに
合わせて角度（水平面に対する基板の角度）が適宜変更
されるようにしている。２つのゴニオメータ４５ａ、４
５ｂと、ガルバノミラー４４ａ、４４ｂはコンピュータ
４６で、常にレーザビームの入射角度が一定となるよう
に制御されている。また、ここでは図示しないが、入射
角度を測定するセンサをコンピュータ４６に接続し、入
射角度を測定しながら、ガルバノミラー４４ａ、４４
ｂ、またはゴニオメータ４５ａ、４５ｂを調節してもよ
い。

【００９０】第１のゴニオメータ４５ａは、基板のＸ方
向と水平面となす角度が変更されるものであり、第２の
ゴニオメータ４５ｂは、基板のＹ方向と水平面となす角
度が変更されるものであり、基板上に設けられた半導体
膜の傾き（水平面に対する角度）を自由自在に調節する
ことができる。

【００９１】また、軸が直交する２つのゴニオメータに
代えて、自在に角度が調節できるマニュピレータを用い
てもよい。

【００９２】なお、ここでは図示しないが、基板４７は
吸着手段または機械的に固定する手段によってステージ
４８と固定されている。

【００９３】本実施例に示すレーザ照射装置とすること
によって、基板をＸ方向やＹ方向に移動させるスペース
を必要としないため、フットプリントを小さくでき、小
型のレーザ照射装置を実現することができる。また、本
実施例に示すレーザ照射装置は、ガルバノメータ４４
ａ、４４ｂのみでレーザビームを走査するため、基板を
Ｘ方向やＹ方向に移動させるレーザ照射装置に比べて、
装置にかかる負担を少なくすることができる。

【００９４】また、本実施例に示すレーザ照射装置は、
ガルバノメータ４４ａ、４４ｂとゴニオメータ４５ａ、
４５ｂとを調節することで、被照射面に対するレーザ光
の入射角度を一定に保つことができ、均一なアニールを
行うことができる。従って、レーザ光源と基板との間の
光路にエネルギー密度を調整するf-θレンズを設ける必
要もなくなり、f-θレンズによる光学系のコストやレー
ザービームの収差などを抑えることができる。

【００９５】このようなレーザ照射装置を用いて半導体
膜のアニールを行えば、該半導体膜を結晶化させたり、
結晶性を向上させて結晶性半導体膜を得たり、不純物元
素の活性化を行うことができる。

【００９６】［実施例２］本実施例では、同一基板上に
画素部（ｎチャネル型ＴＦＴ及びｐチャネル型ＴＦＴ）
と、画素部の周辺に設ける駆動回路のＴＦＴ（ｎチャネ
ル型ＴＦＴ及びｐチャネル型ＴＦＴ）を同時に作製し、
有機発光素子を有する発光装置を作製する作製方法につ
いて詳細に説明する。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、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
ればよい。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し、可撓性基
板を用いても良い。なお、本発明のレーザ照射装置をＴ
ＦＴの作製工程におけるレーザアニール処理の際に用い
れば、入射角度θを一定としたまま、エネルギー分布が
同一であるビームを照射することができ、大面積基板を
効率良くアニールすることが可能である。

【００９７】まず、厚さ０．７ｍｍの耐熱性ガラス基板
（第１の基板３００）上にプラズマＣＶＤ法により下地
絶縁膜の下層３０１として、プラズマＣＶＤ法で成膜温
度４００℃、原料ガスＳｉＨ₄、ＮＨ₃、Ｎ₂Ｏから作製
される酸化窒化シリコン膜（組成比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝
２７％、Ｎ＝２４％、Ｈ＝１７％）を５０nm（好ましく
は１０〜２００nm）形成する。次いで、表面をオゾン水
で洗浄した後、表面の酸化膜を希フッ酸（１／１００希
釈）で除去する。次いで、下地絶縁膜の上層３０２とし
て、プラズマＣＶＤ法で成膜温度４００℃、原料ガスＳ
ｉＨ₄、Ｎ₂Ｏから作製される酸化窒化シリコン膜（組成
比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝５９％、Ｎ＝７％、Ｈ＝２％）を
１００ｎｍ（好ましくは５０〜２００nm）の厚さに積層
形成し、さらに大気解放せずにプラズマＣＶＤ法で成膜
温度３００℃、成膜ガスＳｉＨ₄で非晶質構造を有する
半導体膜（ここではアモルファスシリコン膜）を５４ｎ
ｍの厚さ（好ましくは２５〜２００ｎｍ）で形成する。

【００９８】本実施例では下地絶縁膜を２層構造として
示したが、珪素を主成分とする絶縁膜の単層膜または２
層以上積層させた構造として形成しても良い。また、半
導体膜の材料に限定はないが、好ましくはシリコンまた
はシリコンゲルマニウム（Ｓｉ _XＧｅ_1-X（Ｘ＝０．００
０１〜０．０２））合金などを用い、公知の手段（スパ
ッタ法、ＬＰＣＶＤ法、またはプラズマＣＶＤ法等）に
より形成すればよい。また、プラズマＣＶＤ装置は、枚
葉式の装置でもよいし、バッチ式の装置でもよい。ま
た、同一の成膜室で大気に触れることなく下地絶縁膜と
半導体膜とを連続成膜してもよい。

【００９９】次いで、非晶質構造を有する半導体膜の表
面を洗浄した後、オゾン水で表面に約２ｎｍの極薄い酸
化膜を形成する。次いで、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
ングを行う。ここでは、ジボラン（Ｂ₂Ｈ₆）を質量分離
しないでプラズマ励起したイオンドープ法を用い、ドー
ピング条件を加速電圧１５ｋＶ、ジボランを水素で１％
に希釈したガスを流量３０ｓｃｃｍとし、ドーズ量２×
１０¹²／ｃｍ²で非晶質シリコン膜にボロンを添加す
る。

【０１００】次いで、重量換算で１０ppmのニッケルを
含む酢酸ニッケル塩溶液をスピナーで塗布した。塗布に
代えてスパッタ法でニッケル元素を全面に散布する方法
を用いてもよい。

【０１０１】次いで、加熱処理を行い結晶化させて結晶
構造を有する半導体膜を形成する。この加熱処理は、電
気炉の熱処理または強光の照射を用いればよい。電気炉
の熱処理で行う場合は、５００℃〜６５０℃で４〜２４
時間で行えばよい。ここでは脱水素化のための熱処理
（５００℃、１時間）の後、結晶化のための熱処理（５
５０℃、４時間）を行って結晶構造を有するシリコン膜
を得た。なお、ここでは炉を用いた熱処理を用いて結晶
化を行ったが、短時間での結晶化が可能なランプアニー
ル装置で結晶化を行ってもよい。

【０１０２】次いで、結晶構造を有するシリコン膜表面
の酸化膜を希フッ酸等で除去した後、大粒径な結晶を得
るため、連続発振が可能な固体レーザを用い、基本波の
第２高調波〜第４高調波を半導体膜に照射する。レーザ
光の照射は大気中、酸素雰囲気中、不活性ガス中、また
は真空中で行う。なお、大気中、または酸素雰囲気中で
行う場合、レーザー光の照射により表面に酸化膜が形成
される。代表的には、Ｎｄ:ＹＶＯ₄レーザー（基本波１
０６４nm）の第２高調波（５３２nm）や第３高調波（３
５５ｎｍ）を適用すればよい。出力１０Ｗの連続発振の
ＹＶＯ₄レーザから射出されたレーザ光を非線形光学素
子により高調波に変換する。また、共振器の中にＹＶＯ
₄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０．０１〜１
００ＭＷ／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光に対して相対的に半導体膜を移
動させて照射すればよい。

【０１０３】上記レーザ光の照射方法及び走査方法は、
実施の形態１乃至３、実施例１のいずれか一に示したレ
ーザ照射装置及び照射方法を用いて、レーザ光を半導体
膜に照射する。

【０１０４】もちろん、連続発振のＹＶＯ₄レーザーの
第２高調波を照射する前の結晶構造を有するシリコン膜
を用いてＴＦＴを作製することもできるが、レーザ光照
射後の結晶構造を有するシリコン膜のほうが結晶性が向
上しているため、ＴＦＴの電気的特性が向上するので望
ましい。例えば、上記レーザ光照射後の結晶構造を有す
るシリコン膜を用いてＴＦＴを作製すると、移動度は５
００〜６００ｃｍ²／Ｖｓ程度と極めて高い値となる。

【０１０５】なお、ここではシリコンの結晶化を助長す
る金属元素としてニッケルを用いて結晶化させた後、さ
らに連続発振のＹＶＯ₄レーザーの第２高調波を照射し
たが、特に限定されず、非晶質構造を有するシリコン膜
を成膜し、脱水素化のための熱処理を行った後、上記連
続発振のＹＶＯ₄レーザーの第２高調波を照射して結晶
構造を有するシリコン膜を得てもよい。

【０１０６】また、連続発振のレーザに代えてパルス発
振のレーザを用いることもでき、パルス発振のエキシマ
レーザを用いる場合には、実施の形態１乃至３、実施例
１のいずれか一に示したレーザ照射装置及び照射方法を
用いて、レーザーエネルギー密度を１００〜１０００mJ
/cm²(代表的には２００〜８００mJ/cm²)とするのが望ま
しい。このとき、レーザ光を５０〜９８％オーバーラッ
プさせても良い。

【０１０７】次いで、上記レーザー光の照射により形成
された酸化膜に加え、オゾン水で表面を１２０秒処理し
て合計１〜５ｎｍの酸化膜からなるバリア層を形成す
る。本実施例ではオゾン水を用いてバリア層を形成した
が、酸素雰囲気下の紫外線の照射で結晶構造を有する半
導体膜の表面を酸化する方法や酸素プラズマ処理により
結晶構造を有する半導体膜の表面を酸化する方法やプラ
ズマＣＶＤ法やスパッタ法や蒸着法などで１〜１０ｎｍ
程度の酸化膜を堆積してバリア層を形成してもよい。ま
た、バリア層を形成する前にレーザー光の照射により形
成された酸化膜を除去してもよい。

【０１０８】次いで、上記バリア層上にプラズマＣＶＤ
法またはスパッタ法でゲッタリングサイトとなるアルゴ
ン元素を含む非晶質シリコン膜を５０ｎｍ〜４００ｎ
ｍ、ここでは膜厚１５０ｎｍで形成する。本実施例で
は、スパッタ法でシリコンターゲットを用い、アルゴン
雰囲気下、圧力０．３Ｐａで成膜する。

【０１０９】その後、６５０℃に加熱された炉に入れて
３分の熱処理を行いゲッタリングして、結晶構造を有す
る半導体膜中のニッケル濃度を低減する。炉に代えてラ
ンプアニール装置を用いてもよい。

【０１１０】次いで、バリア層をエッチングストッパー
として、ゲッタリングサイトであるアルゴン元素を含む
非晶質シリコン膜を選択的に除去した後、バリア層を希
フッ酸で選択的に除去する。なお、ゲッタリングの際、
ニッケルは酸素濃度の高い領域に移動しやすい傾向があ
るため、酸化膜からなるバリア層をゲッタリング後に除
去することが望ましい。

【０１１１】次いで、得られた結晶構造を有するシリコ
ン膜（ポリシリコン膜とも呼ばれる）の表面にオゾン水
で薄い酸化膜を形成した後、レジストからなるマスクを
形成し、所望の形状にエッチング処理して島状に分離さ
れた半導体層を形成する。半導体層を形成した後、レジ
ストからなるマスクを除去する。

【０１１２】次いで、フッ酸を含むエッチャントで酸化
膜を除去すると同時にシリコン膜の表面を洗浄した後、
ゲート絶縁膜３０３となる珪素を主成分とする絶縁膜を
形成する。ここでは、プラズマＣＶＤ法により１１５ｎ
ｍの厚さで酸化窒化シリコン膜（組成比Ｓｉ＝３２％、
Ｏ＝５９％、Ｎ＝７％、Ｈ＝２％）で形成した。

【０１１３】次いで、ゲート絶縁膜上に膜厚２０〜１０
０ｎｍの第１の導電膜と、膜厚１００〜４００ｎｍの第
２の導電膜とを積層形成する。本実施例では、ゲート絶
縁膜３０３上に膜厚５０ｎｍの窒化タンタル膜、膜厚３
７０ｎｍのタングステン膜を順次積層し、以下に示す手
順でパターニングを行って各ゲート電極及び各配線を形
成する。

【０１１４】第１の導電膜及び第２の導電膜を形成する
導電性材料としてはＴａ、Ｗ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｃｕ
から選ばれた元素、または前記元素を主成分とする合金
材料もしくは化合物材料で形成する。また、第１の導電
膜及び第２の導電膜としてリン等の不純物元素をドーピ
ングした多結晶シリコン膜に代表される半導体膜や、、
ＡｇＰｄＣｕ合金を用いてもよい。また、２層構造に限
定されず、例えば、膜厚５０ｎｍのタングステン膜、膜
厚５００ｎｍのアルミニウムとシリコンの合金（Ａｌ−
Ｓｉ）膜、膜厚３０ｎｍの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、第
１の導電膜の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、第２の導電膜の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、第３の導
電膜の窒化チタン膜に代えてチタン膜を用いてもよい。
また、単層構造であってもよい。

【０１１５】上記第１の導電膜及び第２の導電膜のエッ
チング（第１のエッチング処理および第２のエッチング
処理）にはＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma：誘導
結合型プラズマ）エッチング法を用いると良い。ＩＣＰ
エッチング法を用い、エッチング条件（コイル型の電極
に印加される電力量、基板側の電極に印加される電力
量、基板側の電極温度等）を適宜調節することによって
所望のテーパー形状に膜をエッチングすることができ
る。ここでは、レジストからなるマスクを形成した後、
第１のエッチング条件として１Paの圧力でコイル型の電
極に７００WのＲＦ（13.56MHz）電力を投入し、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、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。なお、基板側の電極面積サイズは、１２．５ｃｍ×
１２．５ｃｍであり、コイル型の電極面積サイズ（ここ
ではコイルの設けられた石英円板）は、直径２５ｃｍの
円板である。この第１のエッチング条件によりＷ膜をエ
ッチングして端部をテーパー形状とする。この後、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、１
Paの圧力でコイル型の電極に５００WのＲＦ（13.56MH
z）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２０
WのＲＦ（13.56MHz）電力を投入し、実質的に負の自己
バイアス電圧を印加する。ＣＦ₄とＣｌ₂を混合した第２
のエッチング条件ではＷ膜及びＴａＮ膜とも同程度にエ
ッチングされる。なお、ここでは、第１のエッチング条
件及び第２のエッチング条件を第１のエッチング処理と
呼ぶこととする。

【０１１６】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。ここでは、第３のエ
ッチング条件として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（ｓｃｃ
ｍ）とし、１Paの圧力でコイル型の電極に５００WのＲ
Ｆ（13.56MHz）電力を投入してプラズマを生成してエッ
チングを６０秒行った。基板側（試料ステージ）にも２
０W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。この後、レジストからなる
マスクを除去せずに第４のエッチング条件に変え、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２０／２０／２０（ｓｃｃｍ）とし、１
Paの圧力でコイル型の電極に５００WのＲＦ（13.56MH
z）電力を投入してプラズマを生成して約２０秒程度の
エッチングを行った。基板側（試料ステージ）にも２０
W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。なお、ここでは、第３のエッ
チング条件及び第４のエッチング条件を第２のエッチン
グ処理と呼ぶこととする。この段階で第１の導電層３０
４ａを下層とし、第２の導電層３０４ｂを上層とするゲ
ート電極３０４および各電極３０５〜３０７が形成され
る。

【０１１７】次いで、レジストからなるマスクを除去し
た後、ゲート電極３０４〜３０７をマスクとして全面に
ドーピングする第１のドーピング処理を行う。第１のド
ーピング処理はイオンドープ法、も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．
５×１０¹⁴atoms/cm²とし、加速電圧を６０〜１００ｋ
ｅＶとして行う。ｎ型を付与する不純物元素として、典
型的にはリン（Ｐ）または砒素（Ａｓ）を用いる。自己
整合的に第１の不純物領域（ｎ^--領域）３２２〜３２５
が形成される。

【０１１８】次いで、新たにレジストからなるマスクを
形成するが、この際、スイッチングＴＦＴ４０３のオフ
電流値を下げるため、マスクは、画素部４０１のスイッ
チングＴＦＴ４０３を形成する半導体層のチャネル形成
領域及びその一部を覆って形成する。また、マスクは駆
動回路のｐチャネル型ＴＦＴ４０６を形成する半導体層
のチャネル形成領域及びその周辺の領域を保護するため
にも設けられる。加えて、マスクは、画素部４０１の電
流制御用ＴＦＴ４０４を形成する半導体層のチャネル形
成領域及びその周辺の領域を覆って形成される。

【０１１９】次いで、上記レジストからなるマスクを用
い、選択的に第２のドーピング処理を行って、ゲート電
極の一部と重なる不純物領域（ｎ^-領域）を形成する。
第２のドーピング処理はイオンドープ法、もしくはイオ
ン注入法で行えば良い。ここでは、イオンドープ法を用
い、フォスフィン（ＰＨ₃）を水素で５％に希釈したガ
スを流量３０ｓｃｃｍとし、ドーズ量を１．５×１０¹⁴
atoms/cm²とし、加速電圧を９０ｋｅＶとして行う。こ
の場合、レジストからなるマスクと第２の導電層とがｎ
型を付与する不純物元素に対するマスクとなり、第２の
不純物領域３１１、３１２が形成される。第２の不純物
領域には１×１０¹⁶〜１×１０¹⁷/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。ここでは、第２の
不純物領域と同じ濃度範囲の領域をｎ^-領域とも呼ぶ。

【０１２０】次いで、レジストからなるマスクを除去せ
ずに第３のドーピング処理を行う。第３のドーピング処
理はイオンドープ法、もしくはイオン注入法で行えば良
い。ｎ型を付与する不純物元素として、典型的にはリン
（Ｐ）または砒素（Ａｓ）を用いる。ここでは、イオン
ドープ法を用い、フォスフィン（ＰＨ₃）を水素で５％
に希釈したガスを流量４０ｓｃｃｍとし、ドーズ量を２
×１０¹⁵atoms/cm²とし、加速電圧を８０ｋｅＶとして
行う。この場合、レジストからなるマスクと第１の導電
層及び第２の導電層がｎ型を付与する不純物元素に対す
るマスクとなり、第３の不純物領域３１３、３１４、３
２６〜３２８が形成される。第３の不純物領域には１×
１０²⁰〜１×１０²¹/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。ここでは、第３の不純物領域と
同じ濃度範囲の領域をｎ⁺領域とも呼ぶ。

【０１２１】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を形成して第４の
ドーピング処理を行う。第４のドーピング処理により、
ｐチャネル型ＴＦＴを形成する半導体層を形成する半導
体層にｐ型の導電型を付与する不純物元素が添加された
第４の不純物領域３１８、３１９、３３２、３３３及び
第５の不純物領域３１６、３１７、３３０、３３１を形
成する。

【０１２２】また、第４の不純物領域３１８、３１９、
３３２、３３３には１×１０²⁰〜１×１０²¹/cm³の濃度
範囲でｐ型を付与する不純物元素が添加されるようにす
る。尚、第４の不純物領域３１８、３１９、３３２、３
３３には先の工程でリン（Ｐ）が添加された領域（ｎ^--
領域）であるが、ｐ型を付与する不純物元素の濃度がそ
の１．５〜３倍添加されていて導電型はｐ型となってい
る。ここでは、第４の不純物領域と同じ濃度範囲の領域
をｐ⁺領域とも呼ぶ。

【０１２３】また、第５の不純物領域３１６、３１７、
３３０、３３１は第２の導電層のテーパー部と重なる領
域に形成されるものであり、１×１０¹⁸〜１×１０²⁰/c
m³の濃度範囲でｐ型を付与する不純物元素が添加される
ようにする。ここでは、第５の不純物領域と同じ濃度範
囲の領域をｐ^-領域とも呼ぶ。

【０１２４】以上までの工程でそれぞれの半導体層にｎ
型またはｐ型の導電型を有する不純物領域が形成され
る。導電層３０４〜３０７はＴＦＴのゲート電極とな
る。

【０１２５】次いで、ほぼ全面を覆う絶縁膜（図示しな
い）を形成する。本実施例では、プラズマＣＶＤ法によ
り膜厚５０ｎｍの酸化シリコン膜を形成した。勿論、こ
の絶縁膜は酸化シリコン膜に限定されるものでなく、他
のシリコンを含む絶縁膜を単層または積層構造として用
いても良い。

【０１２６】次いで、それぞれの半導体層に添加された
不純物元素を活性化処理する工程を行う。この活性化工
程は、ランプ光源を用いたラピッドサーマルアニール法
（ＲＴＡ法）、或いはレーザーを照射する方法、或いは
炉を用いた熱処理、或いはこれらの方法のうち、いずれ
かと組み合わせた方法によって行う。また、レーザーを
照射して活性化処理する場合、レーザ光の照射方法及び
走査方法は、実施の形態１乃至３、実施例１のいずれか
一に示したレーザ照射装置及び照射方法を用いて、レー
ザ光を半導体膜に照射してもよい。

【０１２７】また、本実施例では、上記活性化の前に絶
縁膜を形成した例を示したが、上記活性化を行った後、
絶縁膜を形成する工程としてもよい。

【０１２８】次いで、窒化シリコン膜からなる第１の層
間絶縁膜３０８を形成して熱処理（３００〜５５０℃で
１〜１２時間の熱処理）を行い、半導体層を水素化する
工程を行う。この工程は第１の層間絶縁膜３０８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。酸化シリコン膜からなる絶縁膜（図示し
ない）の存在に関係なく半導体層を水素化することがで
きる。水素化の他の手段として、プラズマ水素化（プラ
ズマにより励起された水素を用いる）を行っても良い。

【０１２９】次いで、第１の層間絶縁膜３０８上に有機
絶縁物材料から成る第２の層間絶縁膜３０９を形成す
る。本実施例では塗布法により膜厚１．６μｍのアクリ
ル樹脂膜３０９ａを形成し、スパッタ法により２００ｎ
ｍの窒化シリコン膜３０９ｂを積層する。

【０１３０】次いで、ｐチャネル型ＴＦＴからなる電流
制御用ＴＦＴ４０４のドレイン領域に接して後で形成さ
れる接続電極に接して重なるよう画素電極３３４を形成
する。本実施例では、画素電極は有機発光素子の陽極と
して機能させ、有機発光素子の発光を画素電極に通過さ
せるため、透明導電膜とする。

【０１３１】次いで、ゲート電極またはゲート配線とな
る導電層に達するコンタクトホールと、各不純物領域に
達するコンタクトホールを形成する。本実施例では複数
のエッチング処理を順次行う。本実施例では第２の層間
絶縁膜をエッチングストッパーとして第３の層間絶縁膜
をエッチングした後、第１の層間絶縁膜をエッチングス
トッパーとして第２の層間絶縁膜をエッチングしてから
第１の層間絶縁膜をエッチングした。

【０１３２】その後、Ａｌ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗなどを用い
て電極３３５〜３４１、具体的にはソース配線、電源供
給線、引き出し電極及び接続電極などを形成する。ここ
では、これらの電極及び配線の材料は、Ｔｉ膜（膜厚１
００ｎｍ）とシリコンを含むＡｌ膜（膜厚３５０ｎｍ）
とＴｉ膜（膜厚５０ｎｍ）との積層膜を用い、パターニ
ングを行った。こうして、ソース電極及びソース配線、
接続電極、引き出し電極、電源供給線などが適宜、形成
される。なお、層間絶縁膜に覆われたゲート配線とコン
タクトを取るための引き出し電極は、ゲート配線の端部
に設けられ、他の各配線の端部にも、外部回路や外部電
源と接続するための電極が複数設けられた入出力端子部
を形成する。また、先に形成された画素電極３３４と接
して重なるよう設けられた接続電極３４１は、電流制御
用ＴＦＴ４０４のドレイン領域に接している。

【０１３３】以上の様にして、ｎチャネル型ＴＦＴ４０
５、ｐチャネル型ＴＦＴ４０６、およびこれらを相補的
に組み合わせたＣＭＯＳ回路を有する駆動回路４０２
と、１つの画素内にｎチャネル型ＴＦＴ４０３またはｐ
チャネル型ＴＦＴ４０４を複数備えた画素部４０１を形
成することができる。

【０１３４】各電極のパターニングが終了したら、レジ
ストを除去して熱処理を行い、次いで、画素電極３３４
の端部を覆うように両端にバンクとよばれる絶縁物３４
２ａ、３４２ｂを形成する。バンク３４２ａ、３４２ｂ
は珪素を含む絶縁膜もしくは樹脂膜で形成すれば良い。
ここでは、有機樹脂膜からなる絶縁膜をパターニングし
てバンク３４２ａを形成した後、スパッタ法で窒化シリ
コン膜を成膜し、パターニングしてバンク３４２ｂを形
成する。

【０１３５】次いで、両端がバンクで覆われている画素
電極３３４上にＥＬ層３４３および有機発光素子の陰極
３４４を形成する。

【０１３６】ＥＬ層３４３としては、発光層、電荷輸送
層または電荷注入層を自由に組み合わせてＥＬ層（発光
及びそのためのキャリアの移動を行わせるための層）を
形成すれば良い。例えば、低分子系有機ＥＬ材料や高分
子系有機ＥＬ材料を用いればよい。また、ＥＬ層として
一重項励起により発光（蛍光）する発光材料（シングレ
ット化合物）からなる薄膜、または三重項励起により発
光（リン光）する発光材料（トリプレット化合物）から
なる薄膜を用いることができる。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ＥＬ材料や無機材料は公知の材
料を用いることができる。

【０１３７】また、陰極３４４に用いる材料としては仕
事関数の小さい金属（代表的には周期表の１族もしくは
２族に属する金属元素）や、これらを含む合金を用いる
ことが好ましいとされている。仕事関数が小さければ小
さいほど発光効率が向上するため、中でも、陰極に用い
る材料としては、アルカリ金属の一つであるＬｉ（リチ
ウム）を含む合金材料が望ましい。なお、陰極は全画素
に共通の配線としても機能し、接続配線を経由して入力
端子部に端子電極を有している。

【０１３８】ここまでの工程が終了した段階が図６であ
る。なお、図６では、スイッチングＴＦＴ４０３と、有
機発光素子に電流を供給するＴＦＴ（電流制御用ＴＦＴ
４０４）とを示したが、該ＴＦＴのゲート電極の先には
複数のＴＦＴなどからなる様々な回路を設けてもよく、
特に限定されないことは言うまでもない。

【０１３９】次いで、陰極と、有機化合物層と、陽極と
を少なくとも有する有機発光素子を有機樹脂、保護膜、
封止基板、或いは封止缶で封入することにより、有機発
光素子を外部から完全に遮断し、外部から水分や酸素等
のＥＬ層の酸化による劣化を促す物質が侵入することを
防ぐことが好ましい。ただし、後でＦＰＣと接続する必
要のある入出力端子部には保護膜などは設けなくともよ
い。

【０１４０】次いで、異方性導電材で入出力端子部の各
電極にＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）を貼
りつける。異方性導電材は、樹脂と、表面にＡｕなどが
メッキされた数十〜数百μm径の導電性粒子とから成
り、導電性粒子により入出力端子部の各電極とＦＰＣに
形成された配線とが電気的に接続する。

【０１４１】また、必要があれば、偏光板と位相差板と
で構成される円偏光板等の光学フィルムを設けてもよい
し、ＩＣチップなどを実装させてもよい。

【０１４２】以上の工程でＦＰＣが接続されたモジュー
ル型の発光装置が完成する。

【０１４３】また、本実施例は、実施の形態１乃至３、
実施例１のいずれか一と自由に組み合わせることができ
る。

【０１４４】［実施例３］実施例２により得られるモジ
ュール型の発光装置（ＥＬモジュールとも呼ぶ）の上面
図及び断面図を示す。

【０１４５】図７（Ａ）は、ＥＬモジュールを示す上面
図、図７（Ｂ）は図７（Ａ）をＡ−Ａ’で切断した断面
図である。図７（Ａ）において、基板５００（例えば、
耐熱性ガラス等）に、下地絶縁膜５０１が設けられ、そ
の上に画素部５０２、ソース側駆動回路５０４、及びゲ
ート側駆動回路５０３を形成されている。これらの画素
部や駆動回路は、上記実施例２に従えば得ることができ
る。

【０１４６】また、５１８は有機樹脂、５１９は保護膜
であり、画素部および駆動回路部は有機樹脂５１８で覆
われ、その有機樹脂は保護膜５１９で覆われている。さ
らに、接着剤を用いてカバー材で封止してもよい。カバ
ー材は、封止基板、或いは封止缶を用い、ＥＬ層とカバ
ー材の空隙には、不活性ガスまたはシリコンオイルを封
入すればよい。

【０１４７】なお、５０８はソース側駆動回路５０４及
びゲート側駆動回路５０３に入力される信号を伝送する
ための配線であり、外部入力端子となるＦＰＣ（フレキ
シブルプリントサーキット）５０９からビデオ信号やク
ロック信号を受け取る。なお、ここではＦＰＣしか図示
されていないが、このＦＰＣにはプリント配線基盤（Ｐ
ＷＢ）が取り付けられていても良い。本明細書における
発光装置には、発光装置本体だけでなく、それにＦＰＣ
もしくはＰＷＢが取り付けられた状態をも含むものとす
る。

【０１４８】次に、断面構造について図７（Ｂ）を用い
て説明する。基板５００上に接して下地絶縁膜５０１が
設けられ、絶縁膜５０１の上方には画素部５０２、ゲー
ト側駆動回路５０３が形成されており、画素部５０２は
電流制御用ＴＦＴ５１１とそのドレインに電気的に接続
された画素電極５１２を含む複数の画素により形成され
る。また、ゲート側駆動回路５０３はｎチャネル型ＴＦ
Ｔ５１３とｐチャネル型ＴＦＴ５１４とを組み合わせた
ＣＭＯＳ回路を用いて形成される。

【０１４９】これらのＴＦＴ（５１１、５１３、５１４
を含む）は、上記実施例２のｎチャネル型ＴＦＴ、上記
実施例２のｐチャネル型ＴＦＴに従って作製すればよ
い。図７では、有機発光素子に電流を供給するＴＦＴ
（電流制御用ＴＦＴ５１１）のみを示したが、該ＴＦＴ
のゲート電極の先には複数のＴＦＴなどからなる様々な
回路を設けてもよく、特に限定されないことは言うまで
もない。

【０１５０】なお、実施例２に従って同一基板上に画素
部５０２、ソース側駆動回路５０４、及びゲート側駆動
回路５０３形成する。

【０１５１】画素電極５１２は有機発光素子（ＯＬＥ
Ｄ）の陽極として機能する。また、画素電極５１２の両
端にはバンク５１５が形成され、画素電極５１２上には
有機化合物層５１６および発光素子の陰極５１７が形成
される。

【０１５２】有機化合物層５１６としては、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有機化
合物層（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、低分子系有機化
合物材料や高分子系有機化合物材料を用いればよい。ま
た、有機化合物層５１６として一重項励起により発光
（蛍光）する発光材料（シングレット化合物）からなる
薄膜、または三重項励起により発光（リン光）する発光
材料（トリプレット化合物）からなる薄膜を用いること
ができる。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
機材料や無機材料は公知の材料を用いることができる。

【０１５３】陽極５１７は全画素に共通の配線としても
機能し、接続配線５０８を経由してＦＰＣ５０９に電気
的に接続されている。さらに、画素部５０２及びゲート
側駆動回路５０３に含まれる素子は全て陰極５１７、有
機樹脂５１８、及び保護膜５１９で覆われている。

【０１５４】なお、有機樹脂５１８としては、できるだ
け可視光に対して透明もしくは半透明な材料を用いるの
が好ましい。また、有機樹脂５１８はできるだけ水分や
酸素を透過しない材料であることが望ましい。

【０１５５】また、有機樹脂５１８を用いて発光素子を
完全に覆った後、すくなくとも図７に示すように保護膜
５１９を有機樹脂５１８の表面（露呈面）に設けること
が好ましい。また、基板５００の裏面を含む全面に保護
膜を設けてもよい。ここで、外部入力端子（ＦＰＣ）が
設けられる部分に保護膜が成膜されないように注意する
ことが必要である。マスクを用いて保護膜が成膜されな
いようにしてもよいし、ＣＶＤ装置でマスキングテープ
として用いるテフロン（登録商標）等のテープで外部入
力端子部分を覆うことで保護膜が成膜されないようにし
てもよい。保護膜５１９として、窒化珪素膜、ＤＬＣ
膜、またはＡｌＮ_XＯ_Y膜を用いればよい。

【０１５６】以上のような構造で発光素子を保護膜５１
９で封入することにより、発光素子を外部から完全に遮
断することができ、外部から水分や酸素等の有機化合物
層の酸化による劣化を促す物質が侵入することを防ぐこ
とができる。従って、信頼性の高い発光装置を得ること
ができる。

【０１５７】また、画素電極を陰極とし、有機化合物層
と陽極を積層して図７とは逆方向に発光する構成として
もよい。図８にその一例を示す。なお、上面図は同一で
あるので省略する。

【０１５８】図８に示した断面構造について以下に説明
する。基板６００上に絶縁膜６１０が設けられ、絶縁膜
６１０の上方には画素部６０２、ゲート側駆動回路６０
３が形成されており、画素部６０２は電流制御用ＴＦＴ
６１１とそのドレインに電気的に接続された画素電極６
１２を含む複数の画素により形成される。また、ゲート
側駆動回路６０３はｎチャネル型ＴＦＴ６１３とｐチャ
ネル型ＴＦＴ６１４とを組み合わせたＣＭＯＳ回路を用
いて形成される。

【０１５９】これらのＴＦＴ（６１１、６１３、６１４
を含む）は、上記実施例２のｎチャネル型ＴＦＴ、上記
実施例２のｐチャネル型ＴＦＴに従って作製すればよ
い。なお、図８では、有機発光素子に電流を供給するＴ
ＦＴ（電流制御用ＴＦＴ６１１）のみを示したが、該Ｔ
ＦＴのゲート電極の先には複数のＴＦＴなどからなる様
々な回路を設けてもよく、特に限定されないことは言う
までもない。

【０１６０】画素電極６１２は有機発光素子（ＯＬＥ
Ｄ）の陰極として機能する。また、画素電極６１２の両
端にはバンク６１５が形成され、画素電極６１２上には
有機化合物層６１６および発光素子の陽極６１７が形成
される。

【０１６１】陽極６１７は全画素に共通の配線としても
機能し、接続配線６０８を経由してＦＰＣ６０９に電気
的に接続されている。さらに、画素部６０２及びゲート
側駆動回路６０３に含まれる素子は全て陽極６１７、有
機樹脂６１８、及び保護膜６１９で覆われている。さら
に、カバー材６２０と接着剤で貼り合わせてもよい。ま
た、カバー材６２０には凹部を設け、乾燥剤６２１を設
置してもよい。

【０１６２】また、図８では、画素電極を陰極とし、有
機化合物層と陽極を積層したため、発光方向は図８に示
す矢印の方向となっている。

【０１６３】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構造に関係なく本発明を適用
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。

【０１６４】また、本実施例は、実施の形態１乃至３、
実施例１、実施例２のいずれか一と自由に組み合わせる
ことができる。

【０１６５】［実施例４］本実施例では画素電極を透光
性を有する導電膜と、反射性を有する金属材料との両方
で形成した半透過型の液晶表示装置の例を図９に示す。

【０１６６】液晶表示装置においてもＴＦＴは、上記実
施例２に従えば、画素ＴＦＴとなるｎチャネル型ＴＦＴ
を形成することができる。ＴＦＴを覆う層間絶縁膜７０
８を形成する工程までは実施例２と同様であり、ここで
は詳細な説明は、省略する。画素部においてＴＦＴのソ
ース領域またはドレイン領域と接する電極の一方を反射
性を有する金属材料で形成し、画素電極（反射部）７０
２を形成する。次いで、画素電極（反射部）７０２と一
部重なるように、透光性を有する導電膜からなる画素電
極（透過部）７０１を形成する。透光性を有する導電膜
としては、ＩＴＯ（酸化インジウム酸化スズ合金）、酸
化インジウム酸化亜鉛合金（Ｉｎ₂Ｏ₃―ＺｎＯ）、酸化
亜鉛（ＺｎＯ）等を用いればよい。

【０１６７】以上の工程で基板７００上に画素ＴＦＴが
形成される。

【０１６８】次いで、配向膜を形成しラビング処理を行
う。なお、本実施例では配向膜を形成する前に、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（図示しな
い）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。

【０１６９】次いで、支持体となる対向基板を用意す
る。この対向基板には、着色層、遮光層が各画素に対応
して配置されたカラーフィルタ（図示しない）が設けら
れている。また、駆動回路の部分にも遮光層を設けた。
このカラーフィルタと遮光層とを覆う平坦化膜（図示し
ない）を設けた。次いで、平坦化膜上に透明導電膜から
なる対向電極を画素部に形成し、対向基板の全面に配向
膜を形成し、ラビング処理を施した。

【０１７０】そして、画素部と駆動回路が形成された基
板７００と対向基板とをシール材で貼り合わせる。シー
ル材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
材料には公知の液晶材料を用いれば良い。こうして得ら
れた液晶モジュールにバックライト７０４、導光板７０
５を設け、カバー７０６で覆えば、図９にその断面図の
一部を示したようなアクティブマトリクス型液晶表示装
置が完成する。なお、カバーと液晶モジュールは接着剤
や有機樹脂を用いて貼り合わせる。また、プラスチック
基板と対向基板を貼り合わせる際、枠で囲んで有機樹脂
を枠と基板との間に充填して接着してもよい。また、半
透過型であるので偏光板７０３は、基板７００と対向基
板の両方に貼り付ける。

【０１７１】外光が十分である場合には、反射型として
駆動させるため、バックライトをオフ状態としたまま、
対向基板に設けられた対向電極と画素電極（反射部）７
０２との間の液晶を制御することによって表示を行い、
外光が不十分である場合には、バックライトをオン状態
として対向基板に設けられた対向電極と画素電極（透過
部）７０１との間の液晶を制御することによって表示を
行う。

【０１７２】ただし、用いる液晶が、ＴＮ液晶やＳＴＮ
液晶の場合、反射型と透過型とで液晶のねじれ角が変わ
るため、偏光板や位相差板を最適化する必要がある。例
えば、液晶のねじれ角の量を調節する旋光補償機構（例
えば、高分子液晶などを用いた偏光板）が別途必要とな
る。

【０１７３】また、本実施例では半透過型の液晶表示装
置の例を示したが、画素電極を全て透明導電膜で形成す
れば透過型の液晶表示装置を作製することもでき、画素
電極を反射性の高い導電膜で形成すれば反射型の液晶表
示装置を作製することもできることはいうまでもない。

【０１７４】また、本実施例は、実施の形態１乃至３、
実施例１のいずれか一と自由に組み合わせることができ
る。

【０１７５】［実施例５］本発明を実施して形成された
駆動回路や画素部は様々なモジュール（アクティブマト
リクス型液晶モジュール、アクティブマトリクス型ＥＬ
モジュール、アクティブマトリクス型ＥＣモジュール）
に用いることができる。即ち、本発明を実施することに
よって、それらを組み込んだ全ての電子機器が完成され
る。

【０１７６】その様な電子機器としては、ビデオカメ
ラ、デジタルカメラ、ヘッドマウントディスプレイ（ゴ
ーグル型ディスプレイ）、カーナビゲーション、プロジ
ェクタ、カーステレオ、パーソナルコンピュータ、携帯
情報端末（モバイルコンピュータ、携帯電話または電子
書籍等）などが挙げられる。それらの一例を図１０〜図
１２に示す。

【０１７７】図１０（Ａ）はパーソナルコンピュータで
あり、本体２００１、画像入力部２００２、表示部２０
０３、キーボード２００４等を含む。

【０１７８】図１０（Ｂ）はビデオカメラであり、本体
２１０１、表示部２１０２、音声入力部２１０３、操作
スイッチ２１０４、バッテリー２１０５、受像部２１０
６等を含む。

【０１７９】図１０（Ｃ）はモバイルコンピュータ（モ
ービルコンピュータ）であり、本体２２０１、カメラ部
２２０２、受像部２２０３、操作スイッチ２２０４、表
示部２２０５等を含む。

【０１８０】図１０（Ｄ）はゴーグル型ディスプレイで
あり、本体２３０１、表示部２３０２、アーム部２３０
３等を含む。

【０１８１】図１０（Ｅ）はプログラムを記録した記録
媒体（以下、記録媒体と呼ぶ）を用いるプレーヤーであ
り、本体２４０１、表示部２４０２、スピーカ部２４０
３、記録媒体２４０４、操作スイッチ２４０５等を含
む。なお、このプレーヤーは記録媒体としてＤＶＤ（Ｄ
ｉｇｔｉａｌＶｅｒｓａｔｉｌｅＤｉｓｃ）、ＣＤ
等を用い、音楽鑑賞や映画鑑賞やゲームやインターネッ
トを行うことができる。

【０１８２】図１０（Ｆ）はデジタルカメラであり、本
体２５０１、表示部２５０２、接眼部２５０３、操作ス
イッチ２５０４、受像部（図示しない）等を含む。

【０１８３】図１１（Ａ）はフロント型プロジェクター
であり、投射装置２６０１、スクリーン２６０２等を含
む。本発明を投射装置２６０１の一部を構成する液晶モ
ジュール２８０８に適用し、装置全体を完成させること
ができる。

【０１８４】図１１（Ｂ）はリア型プロジェクターであ
り、本体２７０１、投射装置２７０２、ミラー２７０
３、スクリーン２７０４等を含む。本発明を投射装置２
７０２の一部を構成する液晶モジュール２８０８に適用
し、装置全体を完成させることができる。

【０１８５】なお、図１１（Ｃ）は、図１１（Ａ）及び
図１１（Ｂ）中における投射装置２６０１、２７０２の
構造の一例を示した図である。投射装置２６０１、２７
０２は、光源光学系２８０１、ミラー２８０２、２８０
４〜２８０６、ダイクロイックミラー２８０３、プリズ
ム２８０７、液晶モジュール２８０８、位相差板２８０
９、投射光学系２８１０で構成される。投射光学系２８
１０は、投射レンズを含む光学系で構成される。本実施
例は三板式の例を示したが、特に限定されず、例えば単
板式であってもよい。また、図１１（Ｃ）中において矢
印で示した光路に実施者が適宜、光学レンズや、偏光機
能を有するフィルムや、位相差を調節するためのフィル
ム、ＩＲフィルム等の光学系を設けてもよい。

【０１８６】また、図１１（Ｄ）は、図１１（Ｃ）中に
おける光源光学系２８０１の構造の一例を示した図であ
る。本実施例では、光源光学系２８０１は、リフレクタ
ー２８１１、光源２８１２、レンズアレイ２８１３、２
８１４、偏光変換素子２８１５、集光レンズ２８１６で
構成される。なお、図１１（Ｄ）に示した光源光学系は
一例であって特に限定されない。例えば、光源光学系に
実施者が適宜、光学レンズや、偏光機能を有するフィル
ムや、位相差を調節するフィルム、ＩＲフィルム等の光
学系を設けてもよい。

【０１８７】ただし、図１１に示したプロジェクターに
おいては、透過型の電気光学装置を用いた場合を示して
おり、反射型の電気光学装置及びＥＬモジュールでの適
用例は図示していない。

【０１８８】図１２（Ａ）は携帯電話であり、本体２９
０１、音声出力部２９０２、音声入力部２９０３、表示
部２９０４、操作スイッチ２９０５、アンテナ２９０
６、画像入力部（ＣＣＤ、イメージセンサ等）２９０７
等を含む。

【０１８９】図１２（Ｂ）は携帯書籍（電子書籍）であ
り、本体３００１、表示部３００２、３００３、記憶媒
体３００４、操作スイッチ３００５、アンテナ３００６
等を含む。

【０１９０】図１２（Ｃ）はディスプレイであり、本体
３１０１、支持台３１０２、表示部３１０３等を含む。

【０１９１】ちなみに図１２（Ｃ）に示すディスプレイ
は中小型または大型のもの、例えば５〜２０インチの画
面サイズのものである。また、このようなサイズの表示
部を形成するためには、基板の一辺が１ｍのものを用
い、多面取りを行って量産することが好ましい。

【０１９２】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の作製方法に適用すること
が可能である。また、本実施例の電子機器は、実施の形
態１乃至３、実施例１乃至４のどのような組み合わせか
らなる構成を用いても実現することができる。

【０１９３】

【発明の効果】本発明により基板が大型化してもレーザ
照射装置の大型化を抑えることができ、且つ、被照射面
に対するレーザ光の入射角度を一定に保つことができ、
均一なアニールを行うことができる。

【０１９４】また、本発明により基板上でのレーザ光の
位置が移動しても、レーザ光のエネルギー密度が半導体
膜表面で常に一定になるため、レーザ光源と基板との間
の光路にエネルギー密度を調整するf-θレンズを設ける
必要もなくなり、f-θレンズによる光学系のコストやレ
ーザービームの収差などを抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態１を示す図。

【図２】レーザ照射領域の移動方向と、基板の移動
方向との関係を示す図。

【図３】実施の形態２を示す図。

【図４】実施の形態３を示す図。

【図５】実施例１を示す図。

【図６】断面を示す図である。（実施例２）

【図７】モジュールを示す図である。（実施例３）

【図８】モジュールを示す図である。（実施例３）

【図９】液晶表示装置の断面図を示す図である。
（実施例４）

【図１０】電子機器を示す図である。（実施例５）

【図１１】電子機器を示す図である。（実施例５）

【図１２】電子機器を示す図である。（実施例５）

【図１３】ビーム幅Ｗを示す写真図。

【図１４】比較例を示す写真図。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｌ 29/786 Ｈ０１Ｌ 29/78 ６２７Ｇ // Ｂ２３Ｋ 101:40 Ｆターム(参考） 2H045 AB13 AB54 DA02 DA04 4E068 AH00 CA01 CA03 CA05 CA09 CB08 CD05 CD08 CD13 CE01 DA09 5F052 AA02 AA17 AA24 BA01 BA02 BA07 BA12 BA18 BB01 BB02 BB05 BB09 DA01 DA02 DA03 DB02 DB03 DB07 EA16 FA06 JA01 5F110 AA17 BB02 BB04 CC02 DD01 DD02 DD03 DD05 DD15 DD17 EE01 EE02 EE03 EE04 EE06 EE09 EE14 EE23 FF04 FF30 FF35 GG01 GG02 GG25 GG32 GG43 GG45 GG47 HJ01 HJ04 HJ12 HJ13 HJ23 HL03 HL04 HL06 HL12 HM15 NN03 NN04 NN23 NN24 NN27 NN34 NN36 NN71 PP01 PP02 PP04 PP05 PP29 PP34 PP35 QQ03 QQ09 QQ23 QQ25 QQ28

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レーザと、該レーザから発振するレーザ光
の進行方向を変化させ、被照射面におけるレーザ光の照
射位置を移動させる手段と、該手段に基づいてレーザ光
の前記被照射面に対する入射角度を一定に制御する手段
とを有するレーザ照射装置。
【請求項２】レーザと、該レーザから発振するレーザ光
の被照射面における形状を楕円状または矩形状にする手
段と、前記レーザ光の進行方向を変化させ、被照射面に
おけるレーザ光の照射位置を第１の方向に移動させる手
段と、該手段に基づいて水平面と前記被照射面とのなす
角度を制御してレーザ光の前記被照射面に対する入射角
度を一定とする手段と、前記被照射面を有する被処理体
を移動させ、被照射面におけるレーザ光の照射位置を第
２の方向に移動させる手段と、を有するレーザ照射装
置。
【請求項３】レーザと、該レーザから発振するレーザ光
の被照射面における形状を楕円状または矩形状にするシ
リンドリカルレンズと、前記レーザ光を集光する凸レン
ズと、前記レーザ光の照射位置を第１の方向に移動させ
るガルバノミラーと、前記被照射面を有する被処理体を
移動させ、被照射面におけるレーザ光の照射位置を第２
の方向に移動させるステージとを有し、前記ステージ
は、前記レーザ光に対する前記ガルバノミラーの角度に
基づいて、水平面に対して任意の角度に制御し、レーザ
光の前記被照射面に対する入射角度を一定とすることを
特徴とするレーザ照射装置。
【請求項４】レーザと、該レーザから発振するレーザ光
の被照射面における形状を楕円状または矩形状にするシ
リンドリカルレンズと、前記レーザ光を集光する凸レン
ズと、前記レーザ光の照射位置を第１の方向に移動させ
るポリゴンミラーと、前記被照射面を有する被処理体を
移動させ、被照射面におけるレーザ光の照射位置を第２
の方向に移動させるステージとを有し、前記ステージ
は、前記レーザ光に対する前記ポリゴンミラーの角度に
基づいて、水平面に対して任意の角度に制御し、レーザ
光の前記被照射面に対する入射角度を一定とすることを
特徴とするレーザ照射装置。
【請求項５】レーザと、該レーザから発振するレーザ光
の被照射面における形状を楕円状または矩形状にするシ
リンドリカルレンズと、前記レーザ光を集光する凸レン
ズと、前記レーザ光の照射位置を第１の方向に移動させ
る第１のガルバノミラーと、前記レーザ光の照射位置を
第２の方向に移動させる第２のガルバノミラーとを有
し、前記ステージは、前記レーザ光に対する前記第１の
ガルバノミラーまたは前記第２のガルバノミラーの角度
に基づいて、水平面に対して任意の角度に制御し、レー
ザ光の前記被照射面に対する入射角度を一定とすること
を特徴とするレーザ照射装置。
【請求項６】請求項２乃至５のいずれか一において、前
記第１の方向と前記第２の方向は、平面で互いに直交す
る方向であることを特徴とするレーザ照射装置。
【請求項７】請求項３乃至６のいずれか一において、前
記ステージは、被照射体を固定する手段と、被照射体の
水平面に対する角度を変更する手段とを有していること
を特徴とするレーザ照射装置。
【請求項８】請求項１乃至７のいずれか一において、前
記レーザは、連続発振またはパルス発振の固体レーザで
あることを特徴とするレーザ照射装置。
【請求項９】請求項１乃至８のいずれか一において、前
記レーザは、連続発振またはパルス発振のＹＡＧレー
ザ、ＹＶＯ₄レーザ、ＹＬＦレーザ、ＹＡｌＯ₃レーザ、
Ｙ₂Ｏ₃レーザ、ガラスレーザ、ルビーレーザ、アレキサ
ンドライドレーザ、Ｔｉ：サファイアレーザから選ばれ
た一種または複数種であることを特徴とするレーザ照射
装置。
【請求項１０】請求項１乃至７のいずれか一において、
前記レーザは連続発振またはパルス発振のエキシマレー
ザ、Ａｒレーザ、Ｋｒレーザ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照射装置。
【請求項１１】請求項１乃至１０のいずれか一におい
て、前記入射角度θは、照射面に対して、θ≧ａｒｃta
ｎ（ｗ／（２×ｄ））を満たす角度であることを特徴と
するレーザ照射装置。
【請求項１２】請求項１乃至１０のいずれか一におい
て、前記ステージは、ゴニオメータ、またはマニュピレ
ータであることを特徴とするレーザ照射装置。