JP2007208180A - レーザアニール技術、半導体膜、半導体装置、及び電気光学装置 - Google Patents

レーザアニール技術、半導体膜、半導体装置、及び電気光学装置 Download PDF

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Abstract

【課題】複雑な工程を経ることなく、非単結晶半導体膜の所定領域を選択的に高結晶化する。
【解決手段】非単結晶半導体膜２０の所定領域Ａ３より離れた第１領域Ａ１に対して、溶融帯幅を略同一幅に維持してレーザアニールを実施する工程（Ａ）と、第１領域Ａ１の工程（Ａ）終了時の溶融部分の少なくとも一部を凝固させ、さらに、該凝固部分の少なくとも一部を、溶融帯幅が工程（Ａ）の溶融帯幅より幅狭となる条件で再溶融させる工程（Ｂ）と、第１領域Ａ１と所定領域Ａ３との間に位置する第２領域Ａ２に対して、溶融帯幅が、工程（Ｂ）終了時の溶融帯幅より段階的又は連続的に幅広になる条件で、レーザアニールを実施する工程（Ｃ）と、所定領域Ａ３に対して、溶融帯幅を、工程（Ｃ）終了時の溶融帯幅と略同一幅に維持して、レーザアニールを実施する工程（Ｄ）とを順次実施する。
【選択図】図１

Description

本発明は、非単結晶半導体膜にレーザ光を照射して膜の結晶性を向上させるレーザアニール技術、該技術を適用して製造される半導体膜、該半導体膜を用いた半導体装置及び電気光学装置に関するものである。
ドットごとに駆動して表示等を行うエレクトロルミネッセンス（ＥＬ）装置や液晶装置等の電気光学装置では、アクティブマトリクス型の駆動方式が広く採用されている。アクティブマトリクス型では、マトリクス状に多数配置した画素電極を、各画素電極に対応して設けられた薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等のスイッチング素子を介して駆動する。
ＴＦＴの活性層には、非晶質又は多結晶の半導体膜（通常シリコン膜）が広く使用されている。ＴＦＴの素子特性を考慮すれば、活性層をなす半導体膜は結晶性が高いことが好ましく、単結晶であることが特に好ましい。
ＴＦＴの製造においては例えば、はじめに非晶質半導体膜を成膜し、この膜にレーザ光を照射してアニールすることにより、膜の結晶性を向上させ多結晶化させるレーザアニールが行われている。しかしながら、非晶質半導体膜全面を一様にレーザアニールする技術では、結晶性の向上に限界があり、単結晶化は難しい。
ＥＬ装置や液晶装置等では、一つの基板に対して所定のパターンで多数のＴＦＴを形成するため、製造効率を考慮すれば、ＴＦＴの素子形成領域を選択的に高結晶化、特に単結晶化できることが好ましい。また、素子形成領域内に粒界が存在すると素子特性が低下するため、優れた素子特性と素子均一性を得る観点からも、高結晶化の位置を制御できることが好ましい。
特許文献１には、凹部を有する絶縁膜を形成し、この絶縁膜上に凹部の深さよりも厚い非晶質半導体膜を成膜し、熱処理により非晶質半導体膜を多結晶化させ、得られた多結晶半導体膜に対してレーザアニールを実施する技術が開示されている。特許文献１には、凹部内に生成された多結晶半導体が結晶核となって結晶成長が起こり、凹部内及びその近傍部分を選択的に略単結晶化できることが記載されている。
特許文献２には、非晶質半導体膜に第１のエキシマレーザを照射して結晶核発生数を制御し、続いて第１のエキシマレーザと同等又はそれ以上の照射エネルギーの第２のエキシマレーザを照射して結晶成長させ、多結晶化する技術が開示されている。
特開2004-228160号公報 特開平08-139331号公報
特許文献１に記載の技術は、凹部を有する絶縁膜を形成する必要があるため工程が複雑であり、製造コストや製造効率の点で好ましくない。特許文献２に記載の技術では、大粒径の結晶を成長させることができるものの、非晶質半導体膜全面を一様に処理するため、大粒径の結晶が成長する位置を制御することができない。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、複雑な工程を経ることなく、非単結晶半導体膜の所定領域を選択的に高結晶化することができ、略単結晶化することも可能な高結晶化技術を提供することを目的とするものである。
本発明はまた、上記高結晶化技術を適用することにより、結晶性が高く、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の活性層等として好適な半導体膜、これを用いたＴＦＴ等の半導体装置及び電気光学装置を提供することを目的とするものである。
本発明のレーザアニール方法は、非単結晶半導体膜に対して、連続レーザ光を部分的に照射しつつ該連続レーザ光を相対走査するレーザアニールを実施して、アニール領域の結晶性をアニール前の結晶性より向上させ、かつ、前記アニール領域内の所定領域の結晶性を、前記アニール領域内の他領域の結晶性よりも高めるレーザアニール方法であって、
前記非単結晶半導体膜の前記所定領域より離れた第１領域に対して、溶融帯幅を略同一幅に維持して前記レーザアニールを実施する工程（Ａ）と、
前記第１領域の工程（Ａ）終了時の溶融部分の少なくとも一部を凝固させ、さらに、該凝固部分の少なくとも一部を、溶融帯幅が工程（Ａ）の溶融帯幅より幅狭となる条件で再溶融させる工程（Ｂ）と、
前記非単結晶半導体膜の前記第１領域と前記所定領域との間に位置する第２領域に対して、溶融帯幅が、工程（Ｂ）終了時の溶融帯幅より段階的又は連続的に幅広になる条件で、前記レーザアニールを実施する工程（Ｃ）と、
前記非単結晶半導体膜の前記所定領域に対して、溶融帯幅を、工程（Ｃ）終了時の溶融帯幅と略同一幅に維持して、前記レーザアニールを実施する工程（Ｄ）とを有することを特徴とするものである。
本発明のレーザアニール方法においては、非単結晶半導体膜の全面をレーザアニールしてもよいし、一部のみをレーザアニールしてもよい。本明細書では、非単結晶半導体膜においてレーザアニールを行う領域のことを「アニール領域」と称している。
本発明のレーザアニール方法では、アニール領域内の上記第２領域及び所定領域の結晶性を、アニール領域内の第１領域の結晶性よりも高めることができる。
アニール対象である「非単結晶半導体膜」は、非晶質膜でも多結晶膜でもよい。非晶質膜の結晶性を向上させるとは、非晶質膜を多結晶化又は略単結晶化させることに相当する。多結晶膜の結晶性を向上させるとは、多結晶膜の平均結晶粒径を大きくする、又は多結晶膜を略単結晶化することに相当する。
本明細書において、「溶融帯幅が略同一幅である」とは、溶融帯幅のばらつきが溶融帯幅の基準値±２０％以内にあることと定義する。また、「段階的」には、一段階的と複数段階的とが含まれるものとする。
本発明のレーザアニール方法において、工程（Ｃ）は、前記第２領域に対して、溶融帯幅が、工程（Ｂ）終了時の溶融帯幅より連続的に幅広になる条件で、前記レーザアニールを実施する工程であることが好ましい。
本発明のレーザアニール方法においては例えば、前記非単結晶半導体膜に対して、前記連続レーザ光を発振する発振源、若しくは前記連続レーザ光を発振する発振源と該発振源からの出射光を導光する導光光学系からなる単数のレーザ光照射手段から、前記連続レーザ光を照射すると共に、
前記レーザ光照射手段の出力を段階的又は連続的に変化させて、工程（Ｃ）を実施することができる。
本発明のレーザアニール方法においては例えば、前記非単結晶半導体膜に対して、前記連続レーザ光を発振する発振源、若しくは前記連続レーザ光を発振する発振源と該発振源からの出射光を導光する導光光学系からなる複数のレーザ光照射手段から、前記連続レーザ光を照射すると共に、
少なくとも一部の前記レーザ光照射手段の出力を段階的又は連続的に変化させて、工程（Ｃ）を実施することができる。
本発明のレーザアニール方法において、前記連続レーザ光の発振源として、半導体レーザを用いることが好ましい。
本発明のレーザアニール方法において、任意のタイミングにおいて前記非単結晶半導体膜に照射される前記連続レーザ光の照射範囲のレーザ光相対走査方向の長さをＬとし、前記連続レーザ光の相対走査速度をＶとし、工程（Ｂ）において、前記第１領域の工程（Ａ）終了時の溶融部分の少なくとも一部を凝固させる操作の時間をｔとしたとき、式ｔ＜Ｌ／２Ｖを充足する条件で、工程（Ｂ）を実施することが好ましい。また、式ｔ＞１００ｎｓｅｃを充足する条件で、工程（Ｂ）を実施することが好ましい。
本発明のレーザアニール装置は、連続レーザ光を発振する発振源、若しくは連続レーザ光を発振する発振源と該発振源からの出射光を導光する導光光学系からなり、非単結晶半導体膜に対して前記連続レーザ光を部分的に照射する単数又は複数のレーザ光照射手段と、前記非単結晶半導体膜に対して、前記連続レーザ光を相対走査する相対走査手段とを備え、
前記非単結晶半導体膜に対してレーザアニールを実施して、アニール領域の結晶性をアニール前の結晶性より向上させ、かつ、前記アニール領域内の所定領域の結晶性を、前記アニール領域内の他領域の結晶性よりも高めるレーザアニール装置であって、
前記非単結晶半導体膜の前記所定領域より離れた第１領域に対して、溶融帯幅を略同一幅に維持して前記レーザアニールを実施するレーザ光照射制御（Ａ）と、
前記第１領域のレーザ光照射制御（Ａ）終了時の溶融部分の少なくとも一部を凝固させ、さらに、該凝固部分の少なくとも一部を、溶融帯幅がレーザ光照射制御（Ａ）時の溶融帯幅より幅狭となる条件で再溶融させるレーザ光照射制御（Ｂ）と、
前記非単結晶半導体膜の前記第１領域と前記所定領域との間に位置する第２領域に対して、溶融帯幅が、レーザ光照射制御（Ｂ）終了時の溶融帯幅より段階的又は連続的に幅広になる条件で、前記レーザアニールを実施するレーザ光照射制御（Ｃ）と、
前記非単結晶半導体膜の前記所定領域に対して、溶融帯幅を、レーザ光照射制御（Ｃ）終了時の溶融帯幅と略同一幅に維持して、前記レーザアニールを実施するレーザ光照射制御（Ｄ）とを行う制御手段を備えたことを特徴とするものである。
本発明の半導体膜は、上記の本発明のレーザアニール方法を用いて製造されたものであることを特徴とするものである。
本発明の半導体装置は、上記の本発明の半導体膜の前記所定領域に活性領域が形成された活性層を備えたことを特徴とするものである。
本発明の電気光学装置は、上記の本発明の半導体装置を備えたことを特徴とするものである。電気光学装置としては、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）装置、液晶装置、電気泳動方式表示装置、及びこれらを備えたシートコンピュータ等が挙げられる。
本発明のレーザアニール技術では、高結晶化したい所定領域の手前で、溶融部分の少なくとも一部を凝固させる工程を含む操作を実施して、高結晶化したい所定領域の手前でいったん溶融帯幅を狭め、その後再び溶融帯幅を広げ、その幅を維持して高結晶化したい所定領域をアニールする構成を採用している。
本発明によれば、レーザ光の相対走査によって相対走査方向と直交する方向に並列した複数の結晶粒の帯が成長する場合であっても、高結晶化したい所定領域の手前で、成長する結晶が淘汰されて結晶核の生成が抑えられ、高結晶化したい所定領域において、生成数が抑えられた結晶核から大きな結晶粒を成長させることができる。本発明によれば、高結晶化したい所定領域を選択的に高結晶化することができ、略単結晶化することも可能である。本発明によればまた、所定領域を安定的に高結晶化することができるので、所定領域を略均一に高結晶化することもできる。
溶融部分の凝固及び溶融帯幅の変更は、レーザ光の相対走査中にレーザ光の照射エネルギーを変えるなどして、簡易に実施することができる。したがって、本発明では、簡易な操作で、しかも非単結晶半導体膜を一回レーザアニール処理するだけで、高結晶化したい所定領域を選択的に高結晶化することができ、製造工程も容易である。
本発明のレーザアニール技術を適用することにより、結晶性が高く、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の活性層等として好適な半導体膜を低コストかつ高スループットで製造することができる。この半導体膜を用いることで、素子特性（キャリア移動度等）や素子均一性に優れたＴＦＴ等の半導体装置を低コストかつ高スループットで製造することができる。
「レーザアニール装置、レーザアニール方法」
図面を参照して、本発明に係る実施形態のレーザアニール装置と、これを用いたレーザアニール方法について、説明する。
本発明のレーザアニール装置は、非単結晶半導体膜に対して、レーザ光を部分的に照射しつつレーザ光を相対走査するレーザアニールを実施して、アニール領域の結晶性をアニール前の結晶性より向上させる装置である。本発明では、レーザ光として連続レーザ光を用い、パルスレーザ光は用いない。以下、単に「レーザ光」と言うこともあるが、すべて連続レーザ光を意味するものとする。
アニール対象の非単結晶半導体膜は、非晶質膜でも多結晶膜でもよい。その構成材料は特に制限なく、シリコン、ゲルマニウム、シリコン／ゲルマニウム等が挙げられる。
本実施形態では、非単結晶半導体膜が、非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）膜である場合を例として説明する。図１はレーザアニール中の非晶質シリコン膜とレーザアニール装置の主な構成要素を示す斜視図、図２は工程図である。
本実施形態では、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）装置や液晶装置等のアクティブマトリクス型の電気光学装置に用いられるアクティブマトリクス基板を製造する場合を例として説明する。アクティブマトリクス基板では例えば、マトリクス状に多数形成される画素電極に対応して、多数の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が所定のパターンで設けられる。ＴＦＴは各画素に単数又は複数設けられる。また、多数の画素電極が形成され表示等が行われる画素領域の周囲に、駆動回路等が形成される回路領域が配置される場合、ＴＦＴは回路領域にも形成されることがある。
本実施形態では、非晶質シリコン膜をレーザアニールして膜の結晶性を向上させ、ＴＦＴの活性層となるシリコン膜を形成する。
図中、レーザアニール対象の非晶質シリコン膜に符号２０を付し、非晶質シリコン膜２０においてＴＦＴを形成する素子形成領域に符号ＡＴＦＴを付してある。
本実施形態のレーザアニール装置１００は、レーザアニール対象の非晶質シリコン膜（非単結晶半導体膜）２０を載置するステージ１１０と、非晶質シリコン膜２０に対して、連続レーザ光Ｘを略矩形スポット状に部分的に照射する単数のレーザヘッド（レーザ光照射手段）１２０と、レーザヘッド１２０を図示ｘ方向とｙ方向（ｘｙ平面は、非晶質シリコン膜２０の面に平行な面）に機械的に移動させて、レーザ光Ｘを非晶質シリコン膜２０に対して相対走査するレーザヘッド移動手段（相対走査手段）１３０と、装置全体の制御を行うコントローラ（制御手段）１４０とを備えている。
本実施形態では、レーザヘッド１２０の走査は基本的には図示ｘ方向で実施し、あるｙ位置においてｘ方向の走査を実施した後、ｙ位置を変えて同様の操作を実施する。以下、レーザ光Ｘの主走査方向である図示ｘ方向を、レーザ光走査方向（レーザ光相対走査方向）と称す。
レーザヘッド１２０の内部には、レーザ光Ｘの発振源１２１、及び発振源１２１から出射されるレーザ光Ｘを導光する導光光学系１２２が組み込まれている。レーザ光Ｘの発振源１２１としては、連続波光を出射する半導体レーザ等を用いることが好ましい。導光光学系１２２は、レンズ、ミラー、均一なエネルギー分布を持つビームを形成するためのホモジナイザ等の１種又は複数種の光学系により構成される。発振源１２１及び導光光学系１２２の一部は、レーザヘッド１２０の外部に配置しても構わない。導光光学系１２２は必ずしも必須ではなく、必要に応じて設けられるものである。レーザアニール装置１００は、レーザ光Ｘの発振源１２１を複数備え、個々の発振源１２１からのレーザ光を独立に、もしくは、複数の発振源１２１からのレーザ光を合波して、レーザヘッド１２０から非晶質シリコン膜２０に照射するものであってもよい。
本実施形態では、相対走査手段として、レーザヘッド１２０を機械的に移動させるレーザヘッド移動手段１３０を備えている。相対走査手段としては、ガルバノミラーなど、レーザヘッド１２０から出射されるレーザ光Ｘを光学的に走査するものであってもよい。ステージ１１０を相対走査手段として機能する可動ステージとしてもよい。相対走査手段は、これらの組み合わせであってもよい。
ＴＦＴの素子特性（キャリア移動度等）を考慮すれば、ＴＦＴの活性層となるレーザアニール後のシリコン膜は結晶性が高いことが好ましく、略単結晶であることが特に好ましい。また、ＥＬ装置や液晶装置等では、一つの基板に対して所定のパターンで多数のＴＦＴを形成するため、製造効率や素子特性の均一性を考慮すれば、ＴＦＴの素子形成領域ＡＴＦＴを選択的に高結晶化、特に単結晶化できることが好ましい。
本実施形態は、アニール領域全体を一様に処理するのではなく、領域によってレーザ光Ｘの照射エネルギーを変えて、溶融部分の凝固と溶融帯幅の変更とを実施することで、アニール領域内の少なくとも素子形成領域ＡＴＦＴを含む所定領域Ａ３の結晶性を、アニール領域内の他領域の結晶性よりも高める。溶融帯幅は、図示ｙ方向（レーザ光走査方向と直交する方向）の幅である。
図３に、各工程における、レーザ光Ｘの照射エネルギー分布と膜の温度分布と溶融帯幅との関係例を示す（図示左右方向が溶融帯幅方向である。）。
［工程（Ａ）／レーザ光照射制御（Ａ）］
本実施形態のレーザアニール方法では、図１及び図２（ａ）に示す如く、非晶質シリコン膜２０の所定領域Ａ３より離れた第１領域Ａ１に対して、溶融帯幅を略同一幅に維持してレーザアニールを実施する。溶融帯幅はレーザ光Ｘの照射エネルギー分布によって決まるので、この工程では、レーザヘッド１２０の出力を略同一に維持して、レーザアニールを実施する。
この工程における図示ｙ方向（溶融帯幅方向）の照射エネルギー分布と温度分布は、例えば図３（ａ）に示すような分布となる。図示するように、レーザ光Ｘの照射箇所は、溶融帯幅方向に見た場合、中心部の温度が最も高く端部の温度が低くなる傾向にあり、膜の融点を超える温度領域のみが溶融する。この工程における、単位時間当たりの照射エネルギー（図３（ａ）のエネルギー分布の総照射エネルギー）をＥ１、溶融帯幅をＷ１とする。
図１及び図２（ａ）に示す如く、工程（Ａ）では、溶融部分の結晶性がアニールによって向上して、この部分の非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）が多結晶シリコン（ｐｏｌｙ−Ｓｉ）となる。図示するように、同時に、多結晶シリコン（ｐｏｌｙ−Ｓｉ）の生成領域の外側に、結晶粒の小さい微結晶シリコン（μｃ−Ｓｉ）が生成されることがある。この場合、微結晶シリコン（μｃ−Ｓｉ）の生成領域はアニール条件等によって異なり、例えば、溶融はしないがレーザ光Ｘが照射される非溶融部分、及び該非溶融部分のすぐ外側のレーザ光Ｘの非照射部分に、微結晶シリコン（μｃ−Ｓｉ）が生成される。
［工程（Ｂ）／レーザ光照射制御（Ｂ）］
次に、第１領域Ａ１の工程（Ａ）終了時の溶融部分の少なくとも一部を凝固させる工程（Ｂ−１）と、工程（Ｂ−１）で凝固させた部分の少なくとも一部を、溶融帯幅が工程（Ａ）の溶融帯幅より幅狭となる条件で再溶融させる工程（Ｂ−２）とからなる工程（Ｂ）を実施する。
工程（Ｂ−１）では、凝固部分が多結晶シリコン（ｐｏｌｙ−Ｓｉ）となり、工程（Ｂ−２）では、多結晶シリコン（ｐｏｌｙ−Ｓｉ）となった凝固部分の少なくとも一部が再溶融して溶融状態となる。
工程（Ｂ−１）は、レーザヘッド１２０の出力を降下させて（オフしてもよい）、単位時間当たりの照射エネルギーを工程（Ａ）の照射エネルギーＥ１からＥ２（好ましくは０又はそれに近い小さいエネルギー）に降下させることで、実施することができる。工程（Ｂ−１）における溶融帯幅をＷ２とすれば、Ｗ２は好ましくは０又はそれに近い値である。この工程において、レーザヘッド１２０の出力は、連続的に降下させてもよいし、段階的に降下させてもよい。ただし、工程（Ａ）の結晶化部分と工程（Ｂ−２）の溶融部分とを重ねる必要があるので、工程（Ｂ−１）においては、レーザヘッド１２０の出力を一段階的に降下させることが好ましい。
工程（Ｂ−２）は、工程（Ｂ−１）後にレーザヘッド１２０の出力を少し上げて、単位時間当たりの照射エネルギーを工程（Ｂ−１）の照射エネルギーＥ２からＥ３（＜Ｅ１）に少し上げることで、実施することができる。工程（Ｂ−２）の溶融帯幅をＷ３とすれば、Ｗ３はＷ２＜Ｗ３＜Ｗ１を充足する。
工程（Ｂ−１）及び工程（Ｂ−２）では、レーザヘッド１２０の走査を停止せずに、レーザヘッド１２０の連続走査を続けることができる。
レーザヘッド１２０はレーザ光走査方向ｘに対してある幅を持っているので、連続走査を実施しても、工程（Ａ）終了時点にレーザヘッド１２０による処理を受ける領域と、工程（Ｂ−２）においてレーザヘッド１２０による処理を受ける領域とは部分的に重なることとなり、工程（Ａ）終了時の溶融部分の少なくとも一部を凝固させることができる。
図１では、工程（Ｂ−１）において工程（Ａ）終了時の溶融部分の少なくとも一部を凝固させる領域のレーザ光走査方向の範囲を符号Ａｃで示し、工程（Ｂ−２）において再溶融させる領域のレーザ光走査方向の範囲を符号Ａｓで示してある。
時間効率等を考慮すれば、工程（Ｂ−１）及び工程（Ｂ−２）においてもレーザヘッド１２０の連続走査を実施することが好ましい。ただし、工程（Ｂ−１）は実質的にアニールを行わない工程であるので、この工程（Ｂ−１）ではレーザヘッド１２０の走査を一時的に停止しても構わない。
工程（Ｂ−１）及び工程（Ｂ−２）における照射エネルギー分布と温度分布は、例えば図３（ｂ）、（ｃ）に示すような分布となる。工程（Ｂ−１）において、レーザヘッド１２０をオフさせて（照射エネルギーＥ２＝０、溶融帯幅Ｗ２＝０）、第１領域Ａ１の工程（Ａ）終了時の溶融部分のうち図１に符号Ａｃで示す範囲を全体的に凝固させ、工程（Ｂ−２）において、工程（Ａ）より小さい照射エネルギーＥ３で凝固部分を再溶融させる場合について図示してある。
工程（Ｂ）終了時には、溶融帯幅が工程（Ａ）の溶融帯幅より狭められるので、成長する結晶を淘汰して結晶核の生成数を抑えることができる。
［工程（Ｃ）／レーザ光照射制御（Ｃ）］
次に、図１及び図２（ｃ）に示す如く、非晶質シリコン膜２０の上記第１領域Ａ１と所定領域Ａ３との間に位置する第２領域Ａ２に対して、溶融帯幅が、工程（Ｂ）終了時の溶融帯幅Ｗ３より連続的に幅広になる条件で、レーザアニールを実施する。
この工程では、図３（ｄ）に示す如く、レーザヘッド１２０の出力を連続的に上昇させて、レーザアニールを実施する。この工程では、単位時間当たりの照射エネルギーを工程（Ｂ）終了時の照射エネルギーＥ３からＥ４に連続的に上昇させて、溶融帯幅を工程（Ｂ）終了時のＷ３からＷ４に連続的に広くする。
［工程（Ｄ）／レーザ光照射制御（Ｄ）］
次に、図１及び図２（ｄ）に示す如く、非晶質シリコン膜２０の所定領域Ａ３に対して、溶融帯幅を、工程（Ｃ）終了時の溶融帯幅Ｗ４と略同一幅に維持して、レーザアニールを実施する。この工程では、レーザヘッド１２０の出力を略同一に維持して、レーザアニールを実施する。この工程における単位時間当たりの照射エネルギーをＥ４とする。
この工程における図示ｙ方向（溶融帯幅方向）の照射エネルギー分布と温度分布は、例えば図３（ａ）に示すような分布となる。工程（Ａ）と工程（Ｄ）のアニール条件は同一（Ｅ１＝Ｅ４、Ｗ１＝Ｗ４）でも非同一でもよく、同一であることが好ましい。図３では、工程（Ａ）と工程（Ｄ）のアニール条件が同一の場合について図示してある。
コントローラ（制御手段）１４０には、レーザヘッド移動手段１３０を制御する走査制御部１４１と、レーザヘッド１２０の出力を制御する出力制御部１４２とが備えられている。本実施形態では、かかる構成のコントローラ１４０によって、レーザヘッド１２０の走査と出力とが制御され、レーザ光照射制御（Ａ）〜（Ｄ）が行われるようになっている。
工程（Ｂ）終了時より溶融帯幅を広げる工程（Ｃ）、及び工程（Ｃ）終了時の溶融帯幅を維持してレーザアニールを実施する工程（Ｄ）では、工程（Ｂ）において、成長する結晶が淘汰されて結晶核の生成が抑えられているので、生成数が抑えられた結晶核から大きな結晶粒を成長させることができる。すなわち、本実施形態では、アニール領域内の第２領域Ａ２及び所定領域Ａ３の結晶性を、アニール領域内の第１領域Ａ１の結晶性よりも高めることができる。
本実施形態では、高結晶化したい所定領域Ａ３を選択的に高結晶化することができ、略単結晶化することも可能である。図では、第２領域Ａ２から所定領域Ａ３に渡って、単結晶（ｃ−Ｓｉ）が生成された場合について図示してある。
工程（Ｂ）の最終溶融帯幅Ｗ３を小さくする程、結晶核の生成数は抑えられるので、所定領域Ａ３をより高レベルに高結晶化することができる。工程（Ｂ）終了時の結晶核の生成数を１個とすることで、所定領域Ａ３を安定的に略単結晶化することができる。
なお、工程（Ｄ）においても、溶融はしないがレーザ光Ｘが照射される非溶融部分等については、工程（Ａ）と同様に、結晶粒の小さい微結晶シリコン（μｃ−Ｓｉ）が生成されることがある。「高結晶化したい所定領域Ａ３を略単結晶化できる」とは、微結晶シリコン（μｃ−Ｓｉ）の生成領域を除く部分を単結晶化できることを意味している。
所定領域Ａ３において微結晶シリコン（μｃ−Ｓｉ）の生成領域を除く範囲内に素子形成領域ＡＴＦＴが入るように、工程（Ａ）〜（Ｄ）を実施することで、素子形成領域ＡＴＦＴを安定的に高結晶化することができ、安定的に単結晶化することも可能である。
工程（Ｂ）の結晶淘汰による工程（Ｄ）の高結晶化効果は、工程（Ｄ）をある時間実施すれば薄れるので、工程（Ｄ）から自然に工程（Ａ）に戻る。したがって、次のＴＦＴの素子形成領域ＡＴＦＴの手前で、再び工程（Ｂ）〜（Ｄ）を実施するようにすれば、多数ある素子形成領域ＡＴＦＴを選択的に高結晶化することができ、選択的に単結晶化することも可能である。
任意のタイミングにおいて非晶質シリコン膜２０に照射されるレーザ光Ｘの照射範囲のレーザ光相対走査方向の長さをＬとし、レーザ光Ｘの相対走査速度をＶとし、工程（Ｂ）において、工程（Ａ）終了時の溶融部分の少なくとも一部を凝固させる操作の時間をｔとしたとき（ｔは工程（Ｂ−１）の時間）、式ｔ＜Ｌ／２Ｖを充足する条件で、工程（Ｂ）を実施することが好ましい。また、式ｔ＞１００ｎｓｅｃを充足する条件で、工程（Ｂ）を実施することが好ましい。
すなわち、コントローラ１４０は、式ｔ＜Ｌ／２Ｖを充足する条件で、レーザ光照射制御（Ｂ）を行うものであることが好ましい。コントローラ１４０はまた、式ｔ＞１００ｎｓｅｃを充足する条件で、レーザ光照射制御（Ｂ）を行うものであることが好ましい。
上記構成とすることで、工程（Ａ）終了時の溶融部分の少なくとも一部を凝固させる操作を含む工程（Ｂ）が安定的に実施されて、工程（Ｂ）終了時の結晶核の生成数が安定的に充分なレベル（好ましくは１個）まで低減され、工程（Ｄ）の高結晶化効果が安定的に得られ、好ましい。
工程（Ｂ−１）の時間ｔ≧Ｌ／２Ｖでは、工程（Ａ）の結晶化部分と工程（Ｂ−２）の溶融部分とを安定的に重ねることが難しくなり、工程（Ｂ）における結晶核数の制御が所望通りにできなくなる恐れがある。
また、一般に、パルスレーザ光（パルス幅：数十ｎｓｅｃ程度）でアニールする場合には、１００ｎｓｅｃ以内の照射停止で凝固が完了すると言われている。本実施形態では、連続レーザ光Ｘを用いているので、パルスレーザ光を用いるよりも、工程（Ａ）終了時の溶融部分の少なくとも一部を凝固させる工程（Ｂ−１）に時間を要すると考えられる。したがって、工程（Ｂ−１）を安定的に実施するには、工程（Ｂ−１）の時間ｔは１００ｎｓｅｃより長く設定することが好ましい。
レーザ光Ｘの照射エネルギー分布は、レーザヘッド１２０の構成によって異なる。図３では、照射エネルギー分布のピークが比較的シャープな場合について図示したが、図４に示す如く、照射エネルギー分布がブロードな場合もある。かかる場合でも、工程（Ａ）〜（Ｄ）の操作は同様である。
本実施形態では、工程（Ｃ）における溶融帯幅の変化を連続的に実施する場合について説明した。工程（Ｃ）における溶融帯幅の変化は、段階的に実施してもよい。段階的に変える場合、一段階で変えてもよいし、複数段階で変えてもよい。溶融帯幅を段階的に変化させるには、レーザヘッド１２０の出力を段階的に変化させればよい。
ただし、工程（Ｄ）の高結晶化がより制御しやすく、工程（Ｄ）の高結晶化効果がより安定的に得られることから、工程（Ｃ）において溶融帯幅を連続的に変えることがより好ましい。
領域Ａ１及び領域Ａ２のレーザ光走査方向の長さ、及び溶融帯幅Ｗ１〜Ｗ４は、工程（Ｄ）の高結晶化効果が得られるように設定され、特に制限されない。
サイズ例としては、ＴＦＴの素子形成領域ＡＴＦＴの大きさ１０μｍ×１０μｍ程度に対して、工程（Ｂ）において第１領域Ａ１の工程（Ａ）終了時の溶融部分の少なくとも一部を凝固させる範囲Ａｃのレーザ光走査方向の長さ＝１〜数μｍ程度、工程（Ｂ）において再溶融させる範囲のレーザ光走査方向の長さ＝結晶核１個分（１μｍ程度以下）、工程（Ｂ）終了時の溶融帯幅Ｗ３＝結晶核１個分（１μｍ程度以下）、領域Ａ２のレーザ光相対走査方向の長さ＝数μｍ程度が挙げられる。
本実施形態のレーザアニール技術では、高結晶化したい所定領域Ａ３の手前で、溶融部分の少なくとも一部を凝固させる工程を含む操作を実施して、高結晶化したい所定領域Ａ３の手前でいったん溶融帯幅を狭め、その後再び溶融帯幅を広げ、その幅を維持して高結晶化したい所定領域Ａ３をアニールする構成を採用している。
本実施形態によれば、高結晶化したい所定領域Ａ３の手前で、成長する結晶が淘汰されて結晶核の生成が抑えられ、高結晶化したい所定領域において、生成数が抑えられた結晶核から大きな結晶粒を成長させることができる。本実施形態によれば、高結晶化したい所定領域を選択的に高結晶化することができ、略単結晶化することも可能である。本実施形態によればまた、所定領域Ａ３を安定的に高結晶化することができるので、所定領域Ａ３を略均一に高結晶化することもできる。
本実施形態では、凝固操作によって結晶成長をいったん止め、その後結晶成長させたい部分のみを再溶融させる構成としているので、凝固させる前に結晶成長させた第１領域Ａ１と、再溶融後に結晶成長させた第２領域Ａ２とを良好に分断することができ、これら領域間の歪を緩和する効果も得られると考えられる。
本実施形態では、レーザ光Ｘの相対走査中に、レーザヘッド１２０の出力を変えてレーザ光Ｘの照射エネルギーを変えることで、溶融部分の凝固及び溶融帯幅の変更を実施する構成としている。したがって、本実施形態では、簡易な操作で、しかも非晶質シリコン膜２０を一回レーザアニール処理するだけで、高結晶化したい所定領域Ａ３を選択的に高結晶化することができ、製造工程も容易である。
本発明のレーザアニール技術を適用することにより、結晶性が高く、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の活性層等として好適な半導体膜を低コストかつ高スループットで製造することができる。
（構成変更例）
上記実施形態では、レーザヘッド１２０の出力を変化させて、工程（Ｂ）及び工程（Ｃ）を実施する場合について説明した。レーザヘッド１２０内に可変スリットや絞り等を組み込む構成とすれば、レーザヘッド１２０の出力は変化させずに、可変スリットや絞り等によりレーザ光Ｘの照射面積を変えることで、工程（Ｂ）及び工程（Ｃ）を実施することができる。レーザヘッド１２０の出力及びレーザ光Ｘの照射面積の双方を変えて、工程（Ｂ）及び工程（Ｃ）を実施することもできる。
上記実施形態では、レーザヘッド（レーザ光照射手段）１２０を単数備えたレーザアニール装置１００について説明した。レーザアニール装置１００は、レーザヘッド１２０を複数備える構成としてもよい。
この場合には、個々のレーザヘッド１２０について、上記実施形態と同様のレーザ光照射制御を実施することで、同様の操作を実施することができ、上記実施形態と同様の効果が得られる。
レーザヘッド１２０が複数ある場合には、一部のレーザヘッドの出力のみを変化させて、工程（Ｃ）を実施することもできる。図５は、３個のレーザヘッド１２０Ａ〜１２０Ｃが、図示ｙ方向（レーザ光走査方向と直交する方向）に直線上に並んでいる場合の例である。
例えば、工程（Ａ）及び工程（Ｄ）では、すべてのレーザヘッド１２０Ａ〜１２０Ｃをオン状態とし、凝固させる工程（Ｂ−１）ではすべてのレーザヘッド１２０Ａ〜１２０Ｃをオフ状態とし、再溶融させる工程（Ｂ−２）では中央のレーザヘッド１２０Ｂのみをオン状態とし、溶融帯幅を段階的又は連続的に広げる工程（Ｃ）では中央のレーザヘッド１２０Ｂの出力を維持したまま、両端のレーザヘッド１２０Ａ、１２０Ｃの出力のみを段階的又は連続的に上昇させることで、溶融部分の凝固と溶融帯幅の変更とを上記実施形態と同様に制御することができ、上記実施形態と同様の効果が得られる。
「半導体膜、半導体装置、アクティブマトリクス基板」
図面を参照して、本発明に係る実施形態の半導体膜、これを用いた半導体装置、及びこれを備えたアクティブマトリクス基板の製造方法と構成について説明する。本実施形態では、トップゲート・Ｎ型の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）と、これをスイッチング素子として備えたアクティブマトリクス基板を例として説明する。図６は、工程図（基板の厚み方向の断面図）である。
はじめに、図６（ａ）に示す如く、基板１０を用意し、基板１０の表面全体に、ＣＶＤ法等により非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）膜２０を成膜する。
基板１０としては特に制限なく、石英ガラス基板、無アルカリガラス基板、プラスチック基板等が挙げられる。基板１０の形状も制限なく、角型（例えば５５０ｍｍ×６５０ｍｍ・０.７ｍｍ厚）あるいはウエハ状（例えば１００ｍｍφ・５２５μｍ厚）等が挙げられる。非晶質シリコン膜２０の膜厚は特に制限なく、例えば５０ｎｍ程度が好ましい。非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）膜２０は基板１０上に直接形成するのではなく、酸化シリコンや窒化シリコン等の薄膜を介して形成してもよい。
次に、図６（ｂ）に示す如く、非晶質シリコン膜２０に対して、上記実施形態のレーザアニールを実施して、非晶質シリコン膜２０の結晶性を向上させる。上記実施形態のレーザアニールを実施することで、非晶質シリコン膜２０のＴＦＴの素子形成領域ＡＴＦＴを含む所定領域Ａ３を選択的に高結晶化し、略単結晶化することも可能である。
この工程後のシリコン膜に符号２１を付してある。以下、ＴＦＴの素子形成領域ＡＴＦＴを含む所定領域Ａ３が単結晶シリコン（ｃ−Ｓｉ）となり、それ以外の領域が、多結晶シリコン（ｐｏｌｙ−Ｓｉ）となる場合について説明する。なお、上記実施形態では、所定領域Ａ３に合わせて、第２領域Ａ２についても高結晶化することを述べたが、説明を簡略化するため、第２領域Ａ２については図示や説明を省略する。
次に、図６（ｃ）に示す如く、フォトリソグラフィ法により、レーザアニール後のシリコン膜２１をパターニングして、ＴＦＴの素子形成領域ＡＴＦＴ以外の領域を除去する。パターニング後のシリコン膜２２は、単結晶シリコン（ｃ−Ｓｉ）膜である。
次に、図６（ｄ）に示す如く、ＣＶＤ法やスパッタリング法等により、ＳｉＯ２等からなるゲート絶縁膜２４を形成する。ゲート絶縁膜２４の膜厚は特に制限なく、例えば１００ｎｍ程度が好ましい。
次に、図６（ｅ）に示す如く、電極材料を成膜し、フォトリソグラフィ法によるパターニングを実施することにより、ゲート絶縁膜２４上に、ゲート電極２５を形成する。
次に、図６（ｆ）に示す如く、ゲート電極２５をマスクとして、シリコン膜２２に対して、Ｐ又はＢ等のドーパントをドープし、活性領域であるソース領域２３ａとドレイン領域２３ｂとを形成する。ドーパントがＰの場合について図示してある。ドープ量は、例えば３．０×１０１５ｉｏｎｓ／ｃｍ２程度が好ましい。この工程により、ＴＦＴの活性層をなすシリコン膜２３が形成される。
次に、図６（ｇ）に示す如く、ＳｉＯ２やＳｉＮ等からなる層間絶縁膜２６を成膜し、さらに、ドライエッチングやウエットエッチング等のエッチングを実施して、層間絶縁膜２６に、シリコン膜２３のソース領域２３ａに通じるコンタクトホール２７ａと、ドレイン領域２３ｂに通じるコンタクトホール２７ｂとを開孔する。
さらに、層間絶縁膜２６上の所定の領域に、ソース電極２８ａとドレイン電極２８ｂとを形成する。ソース電極２８ａは、コンタクトホール２７ａを介してシリコン膜２３のソース領域２３ａに導通され、ドレイン電極２８ｂはコンタクトホール２７ｂを介してシリコン膜２３のドレイン領域２３ｂに導通される。
本実施形態では、レーザアニール後パターニング前のシリコン膜２１、パターニング後不純物注入前のシリコン膜２２、及び不純物注入後のシリコン膜２３のいずれも、本発明のレーザアニール技術を用いて製造された本発明の半導体膜である。
以上の工程により、本実施形態のＴＦＴ（半導体装置）３０が製造される。
次に、図６（ｈ）に示す如く、ＳｉＯ２やＳｉＮ等からなる層間絶縁膜３１を成膜し、ドライエッチングやウエットエッチング等のエッチングを実施して、層間絶縁膜３１にソース電極２８ａに通じるコンタクトホール３２を開孔する。
さらに、層間絶縁膜３１上の所定の領域に、画素電極３３を形成する。画素電極３３は、コンタクトホール３２を介してＴＦＴ３０のソース電極２８ａに導通される。
一対の画素電極３３とＴＦＴ３０のみを図示してあるが、実際には、一つの基板１０に対して、画素電極３３はマトリクス状に多数形成され、各画素電極３３に対応してＴＦＴ３０が形成される。
以上の工程により、本実施形態のアクティブマトリクス基板４０が製造される。
アクティブマトリクス基板４０の製造にあたっては、走査線や信号線等の配線が形成される。ゲート電極２５が走査線を兼ねる場合と、ゲート電極２５とは別に走査線を形成する場合がある。ドレイン電極２８ｂが信号線を兼ねる場合と、ドレイン電極２８ｂとは別に信号線を形成する場合がある。
本実施形態では、本発明のレーザアニール技術を用いているので、結晶性が高く、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の活性層として好適なシリコン膜（半導体膜）２１〜２３を製造することができる。これらのシリコン膜２１〜２３を用いて製造された本実施形態のＴＦＴ３０は、素子特性（キャリア移動度等）や素子均一性に優れたものとなる。このＴＦＴ３０を備えた本実施形態のアクティブマトリクス基板４０は、電気光学装置用として高性能なものとなる。
「電気光学装置」
図面を参照して、本発明に係る実施形態の電気光学装置の構成について説明する。本発明は、ＥＬ装置や液晶装置等に適用可能であり、有機ＥＬ装置を例として説明する。図７は有機ＥＬ装置の分解斜視図である。
本実施形態の有機ＥＬ装置（電気光学装置）５０は、上記実施形態のアクティブマトリクス基板４０の上に、電流印加により赤色光（Ｒ）、緑色光（Ｇ）、青色光（Ｂ）を各々発光する発光層４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂが所定のパターンで形成され、その上に、共通電極４２と封止膜４３とが順次積層されたものである。
封止膜４３を用いる代わりに、金属缶もしくはガラス基板等の封止部材で封止を行ってもよい。この場合には、酸化カルシウム等の乾燥剤を内包させてもよい。
発光層４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂは、画素電極３３に対応したパターンで形成され、赤色光（Ｒ）、緑色光（Ｇ）、青色光（Ｂ）を発光する３ドットで一画素が構成されている。共通電極４２と封止膜４３とは、アクティブマトリクス基板４０の略全面に形成されている。
有機ＥＬ装置５０では、画素電極３３と共通電極４２のうち、一方が陽極、他方が陰極として機能し、発光層４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂは、陽極から注入される正孔と陰極から注入される電子の再結合エネルギーによって発光する。
発光効率を向上するために、発光層４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂと陽極との間には、正孔注入層及び／又は正孔輸送層を設けることができる。発光効率を向上するために、発光層４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂと陰極との間には、電子注入層及び／又は電子輸送層を設けることができる。
本実施形態の有機ＥＬ装置（電気光学装置）５０は、上記実施形態のアクティブマトリクス基板４０を用いて構成されたものであるので、ＴＦＴ３０の素子均一性に優れており、表示品質等の電気光学特性の均一性が極めて優れたものとなる。また、本実施形態の有機ＥＬ装置５０は、個々のＴＦＴ３０の素子特性が優れるため、消費電力を低減できる、周辺回路の形成面積を低減できる、周辺回路の種類の選択自由度が高いなどの点で、従来技術より優れたものとなる。
本発明のレーザアニール技術は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）及びこれを備えた電気光学装置の製造等に好ましく適用することができる。
本発明に係る実施形態のレーザアニール装置と、これを用いたレーザアニール方法を示す図 （ａ）〜（ｄ）は、レーザアニール方法の工程図 （ａ）〜（ｄ）は、各工程におけるレーザ光Ｘの照射エネルギー分布と膜の温度分布と溶融帯幅の関係例を示す図 （ａ）〜（ｄ）は、各工程におけるレーザ光Ｘの照射エネルギー分布と膜の温度分布と溶融帯幅のその他の関係例を示す図 （ａ）〜（ｄ）は、レーザアニール方法のその他の例を示す図 （ａ）〜（ｈ）は、本発明に係る実施形態の半導体膜、これを用いた半導体装置、及びこれを備えたアクティブマトリクス基板の製造方法を示す工程図 本発明に係る実施形態の有機ＥＬ装置（電気光学装置）の構成を示す図
符号の説明
２０ 非晶質シリコン膜（非単結晶半導体膜）
２１、２２ シリコン膜（半導体膜）
２３ シリコン膜（半導体膜、活性層）
２３ａ ソース領域（活性領域）
２３ｂ ドレイン領域（活性領域）
３０ ＴＦＴ（半導体装置）
４０ アクティブマトリクス基板
５０ 有機ＥＬ装置（電気光学装置）
１００ レーザアニール装置
１２０ レーザ光照射手段
１２１ レーザ光の発振源
１２２ 導光光学系
１３０ レーザヘッド移動手段（相対走査手段）
１４０ コントローラ（制御手段）
Ｘ レーザ光
Ａ１ 第１領域
Ａ２ 第２領域
Ａ３ 所定領域
Ａｃ 工程（Ｂ）において工程（Ａ）終了時の溶融部分の少なくとも一部を凝固させる領域のレーザ光走査方向の範囲
Ａｓ 工程（Ｂ）において再溶融させる領域のレーザ光走査方向の範囲
ＡＴＦＴ 素子形成領域
Ｗ１〜Ｗ４ 溶融帯幅

Claims (17)

  1. 非単結晶半導体膜に対して、連続レーザ光を部分的に照射しつつ該連続レーザ光を相対走査するレーザアニールを実施して、アニール領域の結晶性をアニール前の結晶性より向上させ、かつ、前記アニール領域内の所定領域の結晶性を、前記アニール領域内の他領域の結晶性よりも高めるレーザアニール方法であって、
    前記非単結晶半導体膜の前記所定領域より離れた第１領域に対して、溶融帯幅を略同一幅に維持して前記レーザアニールを実施する工程（Ａ）と、
    前記第１領域の工程（Ａ）終了時の溶融部分の少なくとも一部を凝固させ、さらに、該凝固部分の少なくとも一部を、溶融帯幅が工程（Ａ）の溶融帯幅より幅狭となる条件で再溶融させる工程（Ｂ）と、
    前記非単結晶半導体膜の前記第１領域と前記所定領域との間に位置する第２領域に対して、溶融帯幅が、工程（Ｂ）終了時の溶融帯幅より段階的又は連続的に幅広になる条件で、前記レーザアニールを実施する工程（Ｃ）と、
    前記非単結晶半導体膜の前記所定領域に対して、溶融帯幅を、工程（Ｃ）終了時の溶融帯幅と略同一幅に維持して、前記レーザアニールを実施する工程（Ｄ）とを有することを特徴とするレーザアニール方法。
  2. 工程（Ｃ）は、前記第２領域に対して、溶融帯幅が、工程（Ｂ）終了時の溶融帯幅より連続的に幅広になる条件で、前記レーザアニールを実施する工程であることを特徴とする請求項１に記載のレーザアニール方法。
  3. 前記非単結晶半導体膜に対して、前記連続レーザ光を発振する発振源、若しくは前記連続レーザ光を発振する発振源と該発振源からの出射光を導光する導光光学系からなる単数のレーザ光照射手段から、前記連続レーザ光を照射すると共に、
    前記レーザ光照射手段の出力を段階的又は連続的に変化させて、工程（Ｃ）を実施することを特徴とする請求項１に記載のレーザアニール方法。
  4. 前記非単結晶半導体膜に対して、前記連続レーザ光を発振する発振源、若しくは前記連続レーザ光を発振する発振源と該発振源からの出射光を導光する導光光学系からなる複数のレーザ光照射手段から、前記連続レーザ光を照射すると共に、
    少なくとも一部の前記レーザ光照射手段の出力を段階的又は連続的に変化させて、工程（Ｃ）を実施することを特徴とする請求項１に記載のレーザアニール方法。
  5. 前記連続レーザ光の発振源として、半導体レーザを用いることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のレーザアニール方法。
  6. 任意のタイミングにおいて前記非単結晶半導体膜に照射される前記連続レーザ光の照射範囲のレーザ光相対走査方向の長さをＬとし、前記連続レーザ光の相対走査速度をＶとし、工程（Ｂ）において、前記第１領域の工程（Ａ）終了時の溶融部分の少なくとも一部を凝固させる操作の時間をｔとしたとき、式ｔ＜Ｌ／２Ｖを充足する条件で、工程（Ｂ）を実施することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のレーザアニール方法。
  7. 工程（Ｂ）において、前記第１領域の工程（Ａ）終了時の溶融部分の少なくとも一部を凝固させる操作の時間をｔとしたとき、式ｔ＞１００ｎｓｅｃを充足する条件で、工程（Ｂ）を実施することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のレーザアニール方法。
  8. 連続レーザ光を発振する発振源、若しくは連続レーザ光を発振する発振源と該発振源からの出射光を導光する導光光学系からなり、非単結晶半導体膜に対して前記連続レーザ光を部分的に照射する単数又は複数のレーザ光照射手段と、前記非単結晶半導体膜に対して、前記連続レーザ光を相対走査する相対走査手段とを備え、
    前記非単結晶半導体膜に対してレーザアニールを実施して、アニール領域の結晶性をアニール前の結晶性より向上させ、かつ、前記アニール領域内の所定領域の結晶性を、前記アニール領域内の他領域の結晶性よりも高めるレーザアニール装置であって、
    前記非単結晶半導体膜の前記所定領域より離れた第１領域に対して、溶融帯幅を略同一幅に維持して前記レーザアニールを実施するレーザ光照射制御（Ａ）と、
    前記第１領域のレーザ光照射制御（Ａ）終了時の溶融部分の少なくとも一部を凝固させ、さらに、該凝固部分の少なくとも一部を、溶融帯幅がレーザ光照射制御（Ａ）時の溶融帯幅より幅狭となる条件で再溶融させるレーザ光照射制御（Ｂ）と、
    前記非単結晶半導体膜の前記第１領域と前記所定領域との間に位置する第２領域に対して、溶融帯幅が、レーザ光照射制御（Ｂ）終了時の溶融帯幅より段階的又は連続的に幅広になる条件で、前記レーザアニールを実施するレーザ光照射制御（Ｃ）と、
    前記非単結晶半導体膜の前記所定領域に対して、溶融帯幅を、レーザ光照射制御（Ｃ）終了時の溶融帯幅と略同一幅に維持して、前記レーザアニールを実施するレーザ光照射制御（Ｄ）とを行う制御手段を備えたことを特徴とするレーザアニール装置。
  9. レーザ光照射制御（Ｃ）は、前記第２領域に対して、溶融帯幅が、レーザ光照射制御（Ｂ）終了時の溶融帯幅より連続的に幅広になる条件で、前記レーザアニールを実施する制御であることを特徴とする請求項８に記載のレーザアニール装置。
  10. 前記レーザアニール装置は、前記レーザ光照射手段を単数備えたものであり、
    前記制御手段は、前記レーザ光照射手段の出力を段階的又は連続的に変化させて、レーザ光照射制御（Ｃ）を行うものであることを特徴とする請求項８に記載のレーザアニール装置。
  11. 前記レーザアニール装置は、前記レーザ光照射手段を複数備えたものであり、
    前記制御手段は、少なくとも一部の前記レーザ光照射手段の出力を段階的又は連続的に変化させて、レーザ光照射制御（Ｃ）を行うものであることを特徴とする請求項８に記載のレーザアニール装置。
  12. 前記レーザ光照射手段が、半導体レーザを発振源とするレーザ光照射手段であることを特徴とする請求項８〜１１のいずれかに記載のレーザアニール装置。
  13. 前記制御手段は、任意のタイミングにおいて前記非単結晶半導体膜に照射される前記連続レーザ光の照射範囲のレーザ光相対走査方向の長さをＬとし、前記連続レーザ光の相対走査速度をＶとし、レーザ光照射制御（Ｂ）実施時において、前記第１領域のレーザ光照射制御（Ａ）終了時の溶融部分の少なくとも一部を凝固させる操作の時間をｔとしたとき、式ｔ＜Ｌ／２Ｖを充足する条件で、レーザ光照射制御（Ｂ）を行うものであることを特徴とする請求項８〜１２のいずれかに記載のレーザアニール装置。
  14. 前記制御手段は、レーザ光照射制御（Ｂ）実施時において、前記第１領域のレーザ光照射制御（Ａ）終了時の溶融部分の少なくとも一部を凝固させる操作の時間をｔとしたとき、式ｔ＞１００ｎｓｅｃを充足する条件で、レーザ光照射制御（Ｂ）を行うものであることを特徴とする請求項８〜１３のいずれかに記載のレーザアニール装置。
  15. 請求項１〜７のいずれかに記載のレーザアニール方法を用いて製造されたものであることを特徴とする半導体膜。
  16. 請求項１５に記載の半導体膜の前記所定領域に活性領域が形成された活性層を備えたことを特徴とする半導体装置。
  17. 請求項１６に記載の半導体装置を備えたことを特徴とする電気光学装置。
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