JP2008041920A - 平面表示装置の製造方法および平面表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
複数に分割した領域に、直交する２方向のいずれかの方向に横方向成長した半導体結晶薄膜あるいはレーザ非照射部を任意の配置で形成する。
【解決手段】
基板表面にバリア膜を介して非晶質半導体膜を形成し、全面をエキシマレーザアニールで多結晶化した後、線状に整形した連続発振レーザ光を連続配置した光スイッチを個別にＯＮ／ＯＦＦすることで任意の空間プロファイルを形成しながら第一の方向に走査し、任意の領域をラテラル成長多結晶膜とする。次いで、線状に整形した連続発振レーザ光を連続配置した光スイッチを個別にＯＮ／ＯＦＦしながら第二の方向に走査し、任意の領域をラテラル成長多結晶膜とする。この時、任意の領域にレーザを照射しなくても良い。これにより、第一の方向にラテラル成長した多結晶膜、第二の方向にラテラル成長した多結晶膜、連続発振レーザ非照射膜（エキシマレーザアニール多結晶膜）を任意の領域に形成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、絶縁基板の一主面上に形成された半導体膜をレーザ光（以下、単にレーザとも言う）でアニールする平面表示装置（Flat Panel Display Device）の製造方法及びこれにより得られる平面表示装置に係り、特に非晶質状態にあり又は粒状多結晶からなる当該半導体膜をレーザ光で照射することにより、当該半導体膜に略帯状の結晶粒を成長させ且つ拡大させる工程、これにより帯状結晶粒から成る多結晶構造に改質された当該半導体膜にアクティブ素子を形成する工程に好適な平面表示装置の製造方法、及び平面表示装置の構造を提供する。

現在、液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置などの表示装置は、ガラスや溶融石英などの基板上に絶縁膜を介して形成された非晶質シリコン膜または多結晶シリコン膜で構成された画素トランジスタ（薄膜トランジスタ）のスイッチングにより画像を生成している。このように薄膜トランジスタ（アクティブ素子）を含む画素回路が主面に形成された基板はアクティブ・マトリクス基板、あるいは単にアクティブパネルとも称される。このような基板上に画素回路の薄膜トランジスタを駆動するドライバ回路を同時に形成することが可能になれば、飛躍的な製造コスト低減および信頼性向上が期待できる。しかし、ドライバ回路を構成するトランジスタ（薄膜トランジスタ）の能動層を形成するシリコン膜が非晶質シリコンの場合、移動度に代表される薄膜トランジスタの性能が低く、高速・高機能が要求される回路の製作は困難である。

これら高速・高機能の回路を製作するためには、高移動度の薄膜トランジスタを必要とし、これを実現するためにシリコン薄膜の結晶性を改善する必要がある。この結晶性改善の手法として、従来からエキシマレーザアニールが注目を浴びている。この方法はガラスなどの絶縁基板上に絶縁膜を介して形成された非晶質シリコン膜にエキシマレーザを照射して、非晶質シリコン膜を多結晶シリコン膜に変化させることで、移動度を改善するものである。しかしながら、エキシマレーザの照射により得られる多結晶膜は、その結晶粒径が数１０〜数１００ｎｍ程度であり、表示装置の画素トランジスタを駆動するドライバ回路などに適用するには、まだ性能不足である。

この問題を解決する従来技術として、「特許文献１」には時間的に振幅変調した連続発振レーザ光を、線状あるいは矩形状に集光して、非晶質シリコン又は多結晶シリコンから成る半導体膜の表面に高速に走査しながら照射することで、当該半導体膜にレーザ光の走査方向に結晶を横方向（ラテラル）成長させ、いわゆる帯状結晶を形成する方法が開示されている。これは、基板全面をエキシマレーザアニールにより多結晶化させた後、駆動回路が形成される領域のみに、形成するトランジスタの電流経路（ソース−ドレイン方向）と一致した方向にレーザ光を走査して結晶粒を横方向成長させ、結果的に電流経路を横切る結晶粒界が存在しないようにすることで、移動度を大幅に向上させるものである。

しかしながら、上記方法にも解決すべき課題がある。すなわち、結晶が成長した方向と、その直角方向では性能が大きく異なる点である。具体的には、結晶が成長した方向と電流の流れる方向が平行な場合、移動度は400ｃｍ^２/Ｖｓ以上が得られるのに対して、結晶が成長した方向と電流の流れる方向が直交する場合、移動度は200ｃｍ^２/Ｖｓ以下しか得られない。表示装置の駆動回路を設計する際に、すべてのTFTのソース−ドレイン方向を同一に配置することができれば問題ないが、設計に対する制約が厳しく実際的ではない。すなわち、駆動回路においては、TFTのソース−ドレイン方向が互いに直交する方向に配置されても同程度の高移動度が得られる技術が必要である。

この他、「特許文献２」には液晶マスクを使用し、各画素ごとにレーザ光をＯＮ/ＯＦＦしながら基板全面にレーザを照射するレーザ描画装置が、また「特許文献３」には液晶マスクを使用するレーザ光照射装置において液晶の過渡期間にレーザ光が照射されるのを防ぐ手段が開示されている。一方、非晶質シリコン又は多結晶シリコンから成る半導体膜の表面に線状又は矩形のレーザ光を投影する特許文献１に記載の技術の改良として、このレーザ光の半導体膜の表面における投影像を、その光軸を中心に回転させる手法が「特許文献４」に開示されている。

特開２００３−１２４１３６号公報 特開２００１−２０５８４６号公報 特開２００５−１１１５０９号公報 特開２００５−２１７２１３号公報

本発明は上記従来技術を改良するものである。即ち、「特許文献１」には連続発振レーザ光を線状あるいは矩形状に整形して、多結晶シリコン薄膜が形成したガラス基板（試料，Specimen）に対して、時間的に振幅変調をかけながらビームの短軸方向に走査することで、走査方向に帯状に引き伸ばされた結晶を成長させる方法が開示されている。この方法によれば、レーザ光の走査方向に対して、帯状結晶が形成された部分とエキシマレーザでアニールされたままの部分（レーザ非照射部）が任意に配置できる。しかし、線状ビームの長手方向に対してはレーザ光を照射するか、あるいは照射しないかの選択しかできず、改質すべき半導体膜が形成された基板（試料）の主面内で互いに交差するＸ方向及びＹ方向の夫々にレーザ光を走査させても、当該半導体膜の任意の領域に対して帯状結晶を任意の方向に成長させることができなかった。

また、「特許文献２」および「特許文献３」に記載されているレーザ描画装置およびレーザ光照射装置はともにレーザ光を一方向に走査しながら照射するもので、レーザ光を上記半導体膜（これが形成された基板主面）の上記Ｘ方向及び上記Ｙ方向に夫々照射する手法は何ら考慮されていない。

一方、上記半導体膜（これが形成された基板主面）の機能領域毎に区切られた最小単位（たとえばTFT１個分）に応じて、これに投影される線状又は矩形状のレーザ光の長手寸法を調整し、このレーザ光で当該基板主面の全域を上記Ｘ方向及び上記Ｙ方向に夫々走査することで、当該半導体膜に当該Ｘ方向及び当該Ｙ方向のいずれかに沿って帯状結晶が成長した領域や、この連続発振レーザで照射されない非照射部を任意に配置できる。「特許文献４」は、この手法に好適な技術（光学系）を開示する。しかしながら、レーザ光の長手方向の寸法にもよるが、駆動回路部を処理するためには走査回数が多数必要で、スループットが極めて低下することは明白であり、現実的ではない。

本発明の目的は上記した問題点を解決し、半導体膜（これが形成された基板）に、その主面で互いに交差するＸ方向及びＹ方向のいずれかに沿って帯状結晶が成長する領域を夫々配置し、さらに帯状結晶が成長しない領域（例えば、エキシマレーザアニールのみで形成された多結晶領域）も任意に配置せしめる平面表示装置の製造方法、及びこれに好適な平面表示装置を提供することにある。

本発明である平面表示装置の製造方法は上記目的を達成するために、アニールに使用する線状のレーザ光の長手方向を空間的に振幅変調する。線状のレーザ・ビームには、連続発振されたレーザ光（ＣＷレーザ）が用いられ、その光軸に交差する断面は線状又は矩形に成形される。例えば、半導体膜に投影される線状（矩形）のレーザ光の強度をその長手方向に均一にした後、当該長手方向に任意の分布（強弱のパターン）を与え、当該レーザ光で当該半導体膜（これが形成された基板）の主面を互いに交差する複数の方向（Ｘ方向及びこれに交差するＹ方向）に夫々走査する。具体的には、半導体膜に投影される線状のレーザ・ビームは、その長手方向沿いに半導体膜に形成される機能要素（たとえばＴＦＴ１個に相当する寸法）又はその群毎に分割される。分割された線状のレーザ・ビームは、分割される前と同様に線状（矩形）を呈し、その長手方向に並んで半導体膜に投影される。これら複数の線状のレーザ・ビーム（レーザ光）は、半導体膜の主面を互いに交差する複数の方向に夫々走査される工程において、各々が投影される半導体膜の機能要素の配置に応じた光スイッチの任意のオン・オフ動作（On/Off Action）により、半導体膜の主面に投影され又は当該主面への投影が遮られる。斯様にして半導体膜の主面を複数の線状レーザ・ビームで上記Ｘ方向及び上記Ｙ方向に夫々走査することで、当該主面には形成すべき機能要素に応じて、Ｘ方向に成長した帯状結晶の領域、Y方向に成長した帯状結晶の領域、更には線状レーザ・ビームで照射されない（帯状結晶が成長しない）領域が出現する。線状レーザ・ビームで照射されない領域（以降、連続発振レーザ非照射部とも記す）は、エキシマレーザアニールで得られた通常の多結晶、又はレーザでアニールされない非晶質を呈する。

光スイッチは、これに入射したレーザ・ビーム（レーザ光）の断面に一次元又は二次元的な強度分布を生成するもので、斯様な強度分布を得たレーザ・ビームをその透過又は反射により後段の光学系へ出射する液晶セル（ＬＣＤ：Liquid Crystal Cell）に代表される。また、Texas Instruments 社の登録商標：デジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ^ＴＭ： Digital Micro- mirror Device）として知られる可動微小ミラーのアレイ（Array）や、Silicon Micro Machines社の登録商標：グレーティング光バルブ（ＧＬＶ^ＴＭ：Grating Light Valve）として知られる線状反射板の一次元配列からなる回折光バルブ（Diffractive Optical Valve）なども光スイッチとして利用できる。光スイッチで生成されるレーザ・ビーム断面の強度分布は、例えば、これに入射したレーザ・ビームの光スイッチからの出射と非出射とからなるパターンを呈する。

本発明による平面表示装置の製造方法の代表的な一例は、非晶質状態又は多結晶状態（所謂粒状多結晶状態）にある半導体膜が形成された基板の主面において「細長い断面（Elongated Cross-section）を有するレーザ光が投影される位置」を当該レーザ光の断面の長手方向に交差する方向に走査しながら当該半導体膜をレーザ光の照射によりアニールして、半導体膜に当該走査の方向に帯状に延びる単結晶領域を成長させて能動素子を形成する過程で、次の工程を備える。

第１工程：前記基板主面をその主面内の第１方向に前記レーザ光の投影位置で走査しながら、当該レーザ光の前記断面における強度をその断面の前記長手方向に並ぶ複数の要素毎に変調する。これにより、前記半導体膜の少なくとも一つの部分に前記帯状の単結晶領域を当該第１方向に成長させる。

第２工程：前記第１工程後に、前記基板をその前記主面に投影される前記レーザ光の光軸を中心に所定角度（例えば、９０度）で回転させる。

第３工程：前記第２工程後に、前記基板主面をその主面内で前記第１の方向と前記所定角度で交差する第２方向に前記レーザ光の投影位置で走査しながら、当該レーザ光の前記断面における強度を断面の前記長手方向に並ぶ複数の要素毎に変調する。これにより、前記半導体膜の前記第１工程にて前記帯状の単結晶領域が形成された前記部分以外の少なくとも一つの部分に前記帯状の単結晶領域を該第２方向に成長させる。

上記第１乃至第３工程により、前記非晶質状態又は多結晶状態にある半導体膜に、前記帯状単結晶領域が前記第１方向に成長した前記少なくとも一つの部分からなる第１の改質部分と、前記帯状単結晶領域が前記第２方向に成長した前記少なくとも一つの部分からなる第２の改質部分とを夫々配置させる。

上述したレーザ光の「細長い断面」は、例えば、線状、矩形状、楕円状、長円状、短冊状を呈し、その面内には長手方向（長軸方向）とこれに交差する短手方向（短軸方向）とが定義される。また、この「細長い断面」は、例えば、レーザ発振器で発振されたレーザ光の断面（スポット）を回折光学素子で整形することで得られる。

前記第１工程及び前記第３工程において、断面を細長く整形されたレーザ光は、液晶セルにより当該レーザ光の細長い断面の前記長手方向に並ぶ複数の要素に分割され、当該レーザ光の強度は当該要素毎に変調される。液晶セルに代えて、これに入射する前記レーザ光の前記細長い断面の前記長手方向に複数のミラーが並設された可動微小ミラー（ミラー・アレイ）を用いてもよい。前記レーザ光を可動微小ミラーに入射させ、前記複数のミラーの各々の当該レーザ光の光軸に対する傾斜角度を制御すると、当該レーザ光の細長い断面の強度は、各々のミラーに応じた前記複数の要素の一つ毎に変調される。

液晶セルに代えて、これに入射する前記レーザ光の細長い断面の前記長手方向に複数の細長い反射体が並設されて成る回折光バルブを用いてもよい。この回折光バルブは、複数の反射体からなる平面でレーザ光（入射光）を反射し、当該平面に対する当該反射体の少なくとも一つの変位で当該レーザ光を回折する。この機能により、回折光バルブに入射したレーザ光の強度は、その細長い断面の長手方向に並ぶ前記複数の要素の各々で変調される。

本発明による平面表示装置の代表的な一例は：
（１）第１方向及びこの第１方向に交差する第２方向に広がる主面を有する基板；
（２）前記主面上に前記第１方向及び前記第２方向に沿い二次元的に配置されて表示部を成し且つその各々には画像信号を取り込む画素回路が設けられた複数の画素；
（３）前記表示部にて前記第１方向に延在し且つ前記第２方向に並設されて前記画素回路に前記画像信号を供給する複数の信号線；
（４）前記表示部にて前記第２方向に延在し且つ前記第１方向に並設されて前記画素回路による前記画像信号の取り込みを制御する走査信号を伝送する複数の走査線；及び
（５）前記主面上の前記表示部の外側に配置され且つ前記複数の信号線に前記画像信号を、前記複数の走査線に前記走査信号を、夫々出力する駆動回路を備え、
（６）前記駆動回路は前記基板主面に形成された半導体膜をチャネルとする複数のアクティブ素子を有し、
（７）前記複数のアクティブ素子は、前記第１方向に帯状に成長した単結晶領域を含むチャネルを備えた少なくとも一つの第１アクティブ素子、前記第２方向に帯状に成長した単結晶領域を含むチャネルを備えた少なくとも一つの第２アクティブ素子、及び非晶質構造又は当該単結晶領域のいずれよりも小さい結晶粒からなる粒状多結晶構造のチャネルを備えた第３アクティブ素子を含む。

本発明により、設計上の必要性に応じてＴＦＴのソース−ドレイン方向をＸ方向あるいはＹ方向に設定できるだけでなく、エキシマレーザアニールの領域あるいは必要に応じて、非晶質シリコン薄膜をプリカーサ（Precursor）にすることで、非晶質シリコン薄膜領域を任意に設定することができ、スループットを低下させることなく、駆動回路の設計が容易で高性能の平面表示装置を提供することができる。

以下に本発明の実施の形態について、実施例の図面を参照して詳細に説明する。

以下、図に従って本発明を詳細に説明する。図1は本発明である平面表示装置の製造方法を実施するに好適な平面表示装置の製造装置の構成を説明する図である。本装置は、励起用ＬＤ（レーザダイオード）１と光ファイバ２で結合された連続発振レーザ光（以下、単にレーザ光とも称する）３を発生するレーザ発振器４、レーザ光３のＯＮ／ＯＦＦを行うシャッタ５、レーザ光３のエネルギを調整する透過率連続可変ＮＤフィルタ６、レーザ発振器４から出力されたレーザ光３をその振幅の時間的な変調によりパルス化又はそのエネルギの時間的な強度（振幅）変調を実現するための変調器７と偏光ビームスプリッタ８、レーザ光３のビーム径を調整するビームエキスパンダ（あるいはビームリデューサ）９、レーザ光３のビーム形状を細長い形状（例えば線状、矩形状、楕円状、長円状）に整形し且つそのエネルギ分布を当該ビーム形状の長手方向に均一にするビーム整形器１１、ビーム整形器１１で細長い断面形状に整形されたビームをその長手方向に並ぶ複数の要素（スポット）に分割し且つその各要素のエネルギ密度を調整する光スイッチ１４、光スイッチ１４を通過したレーザ光を平行光にするチューブレンズ１５、チューブレンズ１５を通過したレーザ光の一部を反射するミラー１６、ミラー１６で反射されたレーザ光をビームプロファイラ１８に結像する結像レンズ１７、ミラー１６を透過したレーザ光をステージ２１上に載置された基板２０（当該レーザで加工される表面）に投影する結像レンズ１９から構成される。

光スイッチ１４は、上述した複数の要素の各エネルギ密度を調整することで、ビーム整形器１１で細長く整形されたレーザ光３の断面の長手方向に任意の強度分布を与える。このように、ビーム断面を構成する要素に応じて、当該ビーム断面における振幅が変り又は振幅が“０”にもなるレーザ光３は空間振幅変調されたレーザ光（Spatially-amplitude-modulated Laser Light）とも呼ばれる。この強度分布は、光スイッチ１４から出射されたレーザ光３の一部が入射される上述のビームプロファイラ１８で測定され、所望の分布を示すか否かが確認される。ビームプロファイラ１８として、例えば、浜松ホトニクス株式会社製：ＬＥＰＡＳ−１２等が知られている。一方、この強度分布を示すレーザ光３のミラー１６で反射されない残り（例えば、光スイッチ１４から出射されたレーザ光３の大部分）は、その細長く整形され且つ空間振幅変調された断面状態（ビームスポット）を保ちながら、結像レンズ１９を通して上記基板２０の表面（主面とも記される）に投影される。結像レンズ１９に当該レーザ光３の縮小投影機能を持たせることにより、レーザ発振器４で連続発振されたレーザ光３の断面積（スポット・サイズ）当たりの強度を、基板２０の表面に投影される時点で概ね結像レンズ１９の縮小率の逆数の二乗倍に高められる。光スイッチ１４として、液晶パネルのように、これに入射されるレーザ光３の透過率又は反射率を上記要素毎に調整する光学素子を用いるとき、当該光学素子に入射するレーザ光３の断面積当たりの強度が小さいと、この光学素子自体の劣化も生じ難くなる。

一方、基板２０の表面における結像レンズ１９でのレーザ光３の投影位置は、基板２０の表面に投影されたレーザ光３の当該基板２０の表面で反射された成分を、上記ミラー１６と上記結像レンズ１９との間に設けられたミラー２３で反射させ、チューブレンズ２４を通して撮像素子２５に入射させる。この結像レンズ１９、ミラー２３、チューブレンズ２４、並びに撮像素子２５からなる光学系は、当該基板２０の表面に、その加工箇所と結像レンズ１９によるレーザ光３の照射位置とを合わせる（所謂レーザ光照射の「位置合わせ」）ために形成された像（例えば、アラインメントマーク）の撮像及び観察（認識）にも用いられる。この光学系による基板２０の表面情報の撮像において、結像レンズ１９には、これを透過するレーザ光３を平行化させる機能を持たせるとよい。図１に示す平面表示装置の製造装置は、以上の他に、モニタ２６、画像処理装置２７、本装置の各要素を制御する制御装置２８も備える。

次に、各部の動作・機能について詳細に説明する。連続発振レーザ光３は被照射対象である非晶質あるいは多結晶シリコン薄膜に対して吸収のある波長、即ち紫外波長から可視波長の領域（例えば、λ＝３８０〜８００ｎｍ）に発振波長を持つＣＷレーザ（連続発振レーザ）が望ましく、より具体的にはＡｒレーザあるいはＫｒレーザとその第二高調波、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ、Ｎｄ：ＹＶＯ_４レーザ、Ｎｄ：ＹＬＦレーザ等の固体レーザの第二高調波及び第三高調波などが適用可能である。更には所謂疑似ＣＷ（パルス幅：数〜数１０ピコ秒（１０^−１２秒）、繰り返し周波数：数１０〜数１００ＭＨｚ）でも良い。これらの中で、出力の大きさ及び出力の安定性を考慮すると、ＬＤ（レーザダイオード）からのレーザ光によりレーザ発振器４で励起されるＮｄ：ＹＡＧレーザの第二高調波（波長５３２ｎｍ）あるいはＮｄ：ＹＶＯ_４レーザの第二高調波（波長５３２ｎｍ）が最も望ましい。以後の説明ではＬＤで励起されたＮｄ：ＹＶＯ_４レーザの第二高調波を使用した例について説明する。

レーザ発振器４で連続発振されたレーザ光（以降、連続発振レーザ光）３はシャッタ５によりＯＮ／ＯＦＦされる。即ち、レーザ発振器４は常に一定出力でレーザ光３を発振した状態におかれ、シャッタ５は通常には閉じた状態（ＯＦＦ状態）として、レーザ光３はシャッタ５で遮られている。レーザ光３を照射する場合のみ、このシャッタ５を開く（ＯＮ状態）ことで、レーザ光３を出力させる。励起用レーザダイオード１からレーザ発振器４に入射されるレーザ光をＯＮ／ＯＦＦすることで、レーザ光３のＯＮ／ＯＦＦを行うことは可能だが、レーザ出力の安定性を確保するためには望ましくない。このほか、安全上の観点から緊急にレーザ光３の照射を停止したい場合にも、シャッタ５を閉じればよく、これにより発振器自体に悪影響を及ぼすことはない。

シャッタ５を通過したレーザ光３は出力調整に使用する透過率連続可変ＮＤフィルタ６を透過して変調器７に入射される。透過率連続可変ＮＤフィルタ６は、その透過率が指定された波長帯域にて平坦又は平坦に近いＮＤ（Neutral Density）特性を示し、これに入射する光は当該波長帯域にて特定の波長（エネルギ）が選択的に吸収されることなく、その振幅が一律に低下されて出射される。透過率連続可変ＮＤフィルタ６としてはレーザ光が透過することで偏光方向が回転しないものが望ましい。ただし、後述するように変調器７として偏光方向の影響を受けないＡＯモジュレータを採用する場合には、その限りではない。変調器７としてはＥＯモジュレータ（電気光学変調器）が最も適している。ＥＯモジュレータとして、例えば、レーザ光３が入射される結晶（電気光学結晶、圧電結晶）にドライバ（図示せず）を介して電圧を印加して駆動するポッケルス・セル（Pockels Cell）が用いられる。ポッケルス・セルは、当該結晶に電圧を印加することにより、この結晶内を伝播する光の速度にその偏光方向に応じた差（位相差）を与える。これにより、当該圧電結晶を透過するレーザ光３は、その偏光方向が回転された状態で圧電結晶から出射され、当該圧電結晶（変調器７）の次段に配置された偏光ビームスプリッタ８に入射される。偏光ビームスプリッタ８は、これに入射したレーザ光３のＰ偏光成分のみを通過させ、そのＳ偏光成分をその光軸に対して９０度偏向させることでレーザ光３のＯＮ／ＯＦＦ（あるいはパルス化）および出力の調整を行うことができる。ただし、変調器７による出力の調整は、本実施例における必須機能ではなく、単にレーザ光３のＯＮ／ＯＦＦ（あるいはパルス化）を行うことができれば目的を達することができる。

変調器７（圧電結晶）は、これから出射されるレーザ光３が上記偏光ビームスプリッタ８に対してＰ偏光で入射するように当該レーザ光３の偏光方向を回転させる電圧Ｖ１と、Ｓ偏光で入射するように当該レーザ光３の偏光方向を９０度回転させる電圧Ｖ２とが交互に印加され、あるいは当該電圧Ｖ１とＶ２との間の範囲で任意に変化する電圧が印加されることにより、偏光ビームスプリッタ８から出射されるレーザ光３を時間的に振幅変調する。なお、図１では変調器７と偏光ビームスプリッタ８を組み合わせることで説明したが、偏光ビームスプリッタの代替として各種偏光素子を用いることができる。また、図１では変調器７と偏光ビームスプリッタ８を独立した部品として示したが、各種偏光素子まで含めたものを変調器（ＥＯモジュレータ）７として市販されている場合もあり、ポッケルス・セルと偏光ビームスプリッタ８（または各種偏光素子）を組み合わせたもの全体をＥＯモジュレータと称する場合もある。

また、変調器７の他の例として、ＡＯ（音響光学）モジュレータを使用することができる。一般的にＡＯモジュレータはＥＯモジュレータと比較して、駆動周波数が低く、また回折効率も７０〜９０％とＥＯモジュレータに比べて低いが、直線偏光でないレーザ光のＯＮ／ＯＦＦ（あるいはパルス化）を行えるという独自の特徴もある。また、ＡＯモジュレータを変調器７として用いると、透過率連続可変ＮＤフィルタ６を透過する透過レーザ光の偏光方向が回転しても、何ら問題は生じない。このようにＥＯモジュレータ７（及び偏光ビームスプリッタ８）あるいはＡＯモジュレータなどの変調器を用いることにより、連続発振レーザ光から任意のタイミングで任意の波形（時間的なエネルギ変化）を有するレーザ光を得ることができる。即ち、所望の振幅変調を行うことができる。

振幅変調されたレーザ光３はビーム径を調整するためのビームエキスパンダ（Beam Expander）９でビーム径を調整され、ビーム整形器１１に入射する。ビームエキスパンダは、ビームリデューサ（Beam Reducer）に置き換えてもよい。ビーム整形器１１はレーザ光３を細長い形状のビームに整形するための光学素子である。通常、ガスレーザや固体レーザは、ガウス形のエネルギ分布を持っているため、そのままでは本発明のレーザアニールに使用することはできない。発振器出力が十分に大きければ、ビーム径を十分に広げ、中心部分の比較的均一な部分のみを切り出すことで、ほぼ均一なエネルギ分布を得ることができるが、ビームの周辺部分を捨てることになり、エネルギの大部分が無駄になる。この欠点を解決して、ガウス形の分布を均一な分布（トップフラット，図１０の整形ビームのプロファイル６２参照）に変換するために、ビーム整形器１１を用いる。図１０を参照して後述されるレーザ光のビームプロファイル６１，６２，６３，６４は、その断面の長さ方向に延びる横軸に対する当該レーザ光の強度（振幅）の変化として描かれる。

以下、図１および図１０を用いて詳細に説明する。ビーム整形器１１として回折光学素子を使用する。回折光学素子は石英などの基板にフォトエッチング工程により微細な段差を形成したもので、断面内にガウス分布のビームプロファイル６１を示すレーザ光は当該回折光学素子に入射すると、その夫々の段差部分を透過する成分（当該レーザ光の一部）毎に回折パターンを生成する。回折光学素子は、その結像面で当該レーザ光の成分毎に生じた複数の回折パターンを合成し、結果的に結像面上でビーム断面内のエネルギ強度が長手方向に均一な線状あるいは矩形状に分布したプロファイル６２を有する整形ビームが得られる。即ち、ここで用いる回折光学素子はガウス分布のレーザ光を入射することで、一方向（長手方向）に均一な分布で、かつその直角方向（短手方向）には均一あるいはガウス分布に集光されるように設計・製作されており、回折光学素子を使用した場合の長手方向の強度分布バラツキが±３％程度の均一な分布が得られる。

あるいは、ビーム整形器１１として回折光学素子の代りに、パウエルレンズとシリンドリカルレンズの組み合わせ（図示せず）を用いることができる。パウエルレンズ（Powell Lens，例えば米国特許第４８２６２９９号参照）はシリンドリカルレンズの一種で、ガウス分布のビームプロファイル６１を有するレーザ光を入射させた場合に、中心部分のエネルギ密度が高い部分は疎になるように、周辺部分のエネルギ密度が低い部分は密になるように投影面上に結像させる。その面と直角方向に対しては、パウエルレンズ単体ではエネルギ分布の変化がないままなので、シリンドリカルレンズで集光する。結果として、長手方向には均一なエネルギ分布を有し、短手方向にはガウス分布を有する線状あるいは矩形状のエネルギ分布のプロファイル６２を有するビームを形成することができる。パウエルレンズを使用した場合の長手方向の強度分布バラツキが±５％程度の均一な分布が得られる。

ビーム整形器１１の結像面に光スイッチ１４を配置することで、線状のレーザビームを光スイッチ１４に入射させる。光スイッチ１４としては液晶セルを使用することができる。図１０においては液晶セルを採用した場合を示している。ここで用いられる光スイッチ１４としての液晶セルは、その面（レーザ光３が入射する）内に並ぶ上記複数の「要素」の光透過率のパターンを任意に設定可能な光透過型のマスクとして機能する。

光スイッチ１４を通過したレーザ光３の断面（スポット）内において、後述する結像レンズ１９等の光学系で基板２０の表面の非照射領域（レーザ光３で照射させない領域）に投影され得る成分が、偏光ビームスプリッタ１０により９０度偏向されることで、当該レーザ光３はその断面にて所望のプロファイル６３を有するように成形される。所望のプロファイル６３を得て偏光ビームスプリッタ１０から出射されたレーザ光は、チューブレンズ１５により平行光に変換され、結像レンズ（投影レンズ）１９により基板２０上に当該結像レンズ１９の倍率（チューブレンズと結像レンズの焦点距離比）の逆数の大きさに縮小投影される。投影されたビームのプロファイル６４は光スイッチ１４で形成されたプロファイル６３に類似しているが、その断面内の長さは結像レンズ倍率の逆数倍となり、断面積当たりのエネルギ密度は当該結像レンズの倍率の二乗倍となる。即ち、２０倍の結像レンズを使用した場合、光スイッチ１４を通過したビーム寸法の１／２０の大きさに縮小投影され、エネルギ密度は４００倍となる。レーザ光を照射した状態で基板２０を載置したステージ２１を、線状ビーム短手方向に３００〜１０００ｍｍ／ｓの速度で定速走査することで、レーザ光が照射された部分のシリコン膜は溶融再凝固し、走査方向にラテラル成長（横方向成長）した結晶膜が得られる。

液晶セルとして０．７形ＸＧＡ（対角寸法：０．７インチ、解像度：1024画素×768画素）を使用した場合を考える。表示領域の長さはおよそ１４ｍｍ、１画素はおよそ１４ミクロン（μｍ）である。通常の液晶表示装置では１画素がＲＧＢ３画素で構成されているが、本発明ではレーザ光は単一波長であるため、ＲＧＢ３画素をまとめて１画素として取り扱っても良いし、ＲＧＢ３画素をそれぞれ単独の画素として扱っても良く、あるいは１４ミクロン角の画素で構成された液晶セルを使用しても良い。

現在市販されている連続発振ＹＶＯ_４レーザ第二高調波４の最大出力は２０Ｗ程度であり、途中の光学系での損失を考慮しても、１台の発振器で500〜1000ミクロン幅を、１走査でアニールすることができる。ビーム整形器１１で長手方向１４ｍｍ、短手方向６０ミクロンの矩形に整形し、２０倍結像レンズで縮小投影すると、基板２０上では長手方向が７００ミクロン、短手方向が３ミクロンの線状ビームが得られ、光スイッチ１４の１画素は0.7ミクロンに相当する。ここで、光スイッチ１４の２０画素を１ブロックとして同時に駆動すると、基板２０上では長手方向に１４ミクロンピッチで空間的に振幅変調をかける事ができる。すなわち、700ミクロンの領域を50分割して（14ミクロンピッチで）レーザを照射するか照射しないかを設定できることになる。

一方、必要に応じてビーム整形器１１を交換して光スイッチ１４上で矩形状の均一強度分布ビームを形成し、光スイッチ１４でアライメントマークの２０倍拡大像を形成し、チューブレンズ１５と結像レンズ１９により基板２０上に上記拡大像を１／２０に縮小したアライメントマークを形成する。アライメントマークは非晶質シリコン薄膜上にレーザ光を照射して多結晶化させることで形成する。非晶質シリコン膜と多結晶シリコン膜では可視波長、特に４５０ｎｍ〜６００ｎｍの範囲での反射率が大きく異なるため、容易にマークとして検出することができる。異物発生を考慮する必要がない場合には、高エネルギ密度で照射することでシリコン膜をアブレーションにより除去し、アライメントマークを形成することもできる。アライメントマーク形状としては「○」「＋」「Ｔ」「一｜」「＃」など、基板２０を回転させた後、およびアニール工程後の最初のレジスト工程で、露光用フォトマスクの位置合わせに使用できる形状であれば良い。アライメントマークを形成するタイミングとしては、最初の方向（図２に示すＸ方向及びＹ方向の一方）へのアニールの前でも後でもかまわない。

また、必要に応じてチューブレンズ２４、撮像素子２５、モニタ２６、画像処理装置２７により、基板２０表面の観察やアライメントマークの検出を行う。また、上記した各部品の動作や制御を制御装置２８が行うことで、全自動処理を実施することができる構成となっている。尚、図１においてアライメントマーク検出光学系（チューブレンズ２４、撮像素子２５）はアニール光学系およびアライメントマーク形成光学系と同軸で設け、結像レンズ１９を共用することで説明しているが、アライメント検出光学系を別途設けても良く、同じ効果が得られることは明らかである。

次に、図１で説明した製造装置を使用した、本発明の一実施例である平面表示装置の製造方法について説明する。

図２は本発明の１実施例である表示装置の製造方法で製造するパネル３０を示す平面図である。通常はガラスなどの絶縁基板２０上にＳｉＯ_２、ＳｉＮなどのバリア層を介して非晶質シリコン膜が形成される。前記非晶質シリコン膜は所望の領域（アライメントマークが形成される領域）を除いてエキシマレーザが照射され、多結晶シリコン膜に改質される。

大型基板２０内には数パネル〜数１００パネルが形成されるが、ここでは１パネル分だけ示している。パネル３０は画素部（表示部）３１、走査線駆動回路部３２、信号線駆動回路部３３、周辺回路部３４などから構成される。信号線駆動回路部３３はその一部を拡大して示したように、本発明によりＸ方向にラテラル成長した帯状結晶領域３５、Ｙ方向にラテラル成長した帯状結晶領域３６、連続発振レーザを照射しない領域（エキシマレーザで多結晶化したのみの領域）３７に作り分ける事とし、駆動回路部をＸ方向にＡ〜Ｆ、Ｙ方向に１〜５の座標で示す領域に分割して説明する。すなわち、図２における領域Ａ１、Ａ５、Ｂ３、Ｃ１、Ｃ５、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、Ｅ１、Ｅ５、Ｆ３をＸ方向にラテラル成長した帯状結晶領域３５に、領域Ａ２、Ａ４、Ｂ２、Ｂ４、Ｃ２、Ｃ４、Ｄ１、Ｄ５、Ｅ２、Ｅ４、Ｆ２、Ｆ４をＹ方向にラテラル成長した帯状結晶領域３６に、領域Ａ３、Ｂ１、Ｂ５、Ｃ３、Ｅ３、Ｆ１、Ｆ５を新たなレーザ照射を行わない（エキシマレーザのみを照射した）領域とする。

まず、図３に示すようにレーザを照射すべき領域を仮想的にＡ１からＦ５までの３０領域に分割して考える。図３はレーザ光を照射する前の状態を示しており、全領域はエキシマレーザアニールにより形成された多結晶領域である。レーザ光をビーム整形器１１でＹ方向が長手方向となるように線状に整形し、光スイッチ１４により特定の領域にはレーザ光を照射し、それ以外の領域にはレーザ光が照射されないように、すなわち、透過するレーザ光の偏光方向を９０度回転させて、偏光ビームスプリッタ１０で９０度偏向させることで、マスキングする。すなわち、図４におけるマスクパターン４１を形成して相対的にレーザ光をＸ方向に一定速度で走査しながら、まずＡ列にレーザ光を照射する。ここで、図４におけるマスクパターン４１、４２、４３は白抜き部分がレーザ光を透過し、黒塗り部分は遮光する状態を示している。

線状に整形されたレーザ光がＡ列を走査し終わると、光スイッチ１４はマスクパターン４１をマスクパターン４２に切り替え、Ｂ列を照射する。Ｂ列を照射し終えると、マスクパターンをマスクパターン４１に切り替え、順次マスクパターン４３、４１、４２に切り替えながらレーザを照射する。この間、基板は一定速度で走査される。マスクパターンの切り替えは、ステージ２１に設置したリニアエンコーダ、あるいはステージ２１の駆動用モータに設置したロータリエンコーダなどによりステージ２０の位置を検出して、設計位置と一致した時点で行うことで、高精度に行うことができる。これにより、図５に示すように、ハッチングで示した領域にレーザが照射され、図５におけるＸ方向にラテラル成長した帯状結晶領域３５が得られ、白抜きの領域はエキシマレーザ照射により得られた多結晶膜のまま残る。

次に、基板２０を左回り（反時計回り）に９０度回転させる（ステージ２１に回転機構がない場合には、外部で基板を回転させて、再度ステージ２１上に載置する）と、レーザ照射領域は図６に示すような配置となる。前回と同様に、レーザ光をビーム整形器１１で基板２１に対してＸ方向が長手方向となるように線状に整形し、光スイッチ１４により特定の領域にはレーザ光を照射し、それ以外の領域にはレーザ光が照射されないようにマスキングする。すなわち、図７におけるマスクパターン５１を形成して相対的にレーザ光を基板２１のＹ方向に走査し、１行目にレーザ光を照射する。ここで、図７におけるマスクパターン５１、５２、５３は図４と同様に白抜き部分がレーザ光を透過し、黒塗り部分は遮光する状態を示す。線状に整形されたレーザ光が１行目を走査し終わると、光スイッチ１４はマスクパターン５１をマスクパターン５２に切り替え、２行目を照射する。２行目を照射すると、マスクパターンをマスクパターン５３に切り替え、順次マスクパターン５２、５１に切り替えながらレーザを照射する。この間、基板２１は一定速度で走査される。これにより、図８に示すように、横向きのハッチングで示した領域にレーザが照射され、図８におけるＹ方向にラテラル成長した帯状結晶領域３６が得られ、Ｘ方向、Ｙ方向の走査時にレーザが照射されなかった領域（白抜きで表示）はエキシマレーザ照射により得られた多結晶膜のまま、あるいは非晶質シリコン薄膜を対象にした場合には非晶質膜のまま残る。レーザ照射が終了した基板を右回り（時計回り）に９０度回転することで、図９に示す各アニール領域で構成される基板が完成する。この構成は図２に示した構成と全く同じであり。目的とするレーザ処理が実施できたことになる。すなわち、駆動回路領域に、Ｘ方向に横方向成長した帯状結晶領域、Ｙ方向に横方向成長した帯状結晶領域、エキシマレーザアニールにより形成した多結晶領域を任意の配置に形成することができる。

なお、本実施例に好適なステージ２１は、図１０に示される如く、基板２０を投影光学系（結像レンズ１９）に対して直線的に動かす走査ユニット２１ａと、当該走査ユニット２１ａ上に搭載され且つ基板２０を当該投影光学系（結像レンズ１９）の光軸に対して回転させる回転ユニット２１ｂとを備える。走査ユニット２１ａは、その上に搭載される回転ユニット２１ｂを、当該回転ユニット２１ｂ上に搭載される試料台２１ｃ及びこれに仮固定された基板２０とともに直線的に動かす。走査ユニット２１ａは、これによる回転ユニット２１ｂの直線的な移動方向の一つ（以下、第１移動方向）が、投影光学系（結像レンズ１９）により試料台２１ｃに仮固定された基板２０の表面に投影されるレーザ光３のスポットの長手方向と交差するように、当該投影光学系と同じ定盤（又はその均等部材）に固定されると良い。上記走査ユニット２１ａは、上記回転ユニット２１ｂを上記第１移動方向以外に、これに交差する（望ましくは直交する）「別の移動方向（以下、第２移動方向）」にも直線的に動かす駆動機構と、この駆動機構の動作による試料台２１ｃ（基板２０）の投影光学系に対する変位を検出するエンコーダを備える。上記投影光学系又はこれを含む平面表示装置の製造装置の複数基を上記走査ユニット２１ａに対して、「上記回転ユニット２１ｂの第２移動方向」に並べ、上記レーザ光３による上記基板２０のアニール処理を一括して行うとき、当該走査ユニット２１ａの駆動機構は当該回転ユニット２１ｂを第１移動方向のみに移動させるだけでも良い。

一方、回転ユニット２１ｂは、走査ユニット２１ａにより投影光学系（結像レンズ１９）に対して上記第１移動方向又は上記第２移動方向に移動され、この移動が停止されている期間に、走査ユニット２１ａの主面（回転ユニット２１ｂの搭載面）内で所定の角度で回転する。この回転動作の中心は、走査ユニット２１ａの主面の中央に位置する軸としても、回転ユニット２１ｂ（基板２０）の一角としてもよい。

上述のように、本実施例において、基板２０と投影光学系（結像レンズ１９）との相対的な位置の走査は、投影光学系に対する基板２０の移動及び回転により行われる。しかし、この走査は、上記投影光学系又はこれを含む平面表示装置の製造装置の光学系が固定される定盤を基板２０（ステージ２１）に対して移動させ、更には回転させても行える。

上記説明では、基板２０上にバリア膜を介して成膜した非晶質シリコン薄膜にエキシマレーザを照射して多結晶化した後、帯状結晶を形成したが、非晶質シリコン薄膜の状態で実施すれば、非晶質領域、Ｘ方向に横方向成長した帯状結晶領域、Ｙ方向に横方向成長した帯状結晶領域を任意の配置に形成することができる。

上記実施例において、光スイッチ１４として液晶セルを用いた場合について説明してきたが、光スイッチ１４として、液晶セルに代えて、Texas Instruments社の登録商標：デジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ^ＴＭ）として知られる可動微小ミラーや、Silicon Micro Machines社の登録商標：グレーティング光バルブ（ＧＬＶ^ＴＭ）として知られる回折光バルブを用いても同様に、エキシマレーザアニールにより形成した多結晶領域、Ｘ方向に横方向成長した帯状結晶領域、Ｙ方向に横方向成長した帯状結晶領域を任意の構成で配置することができる。ＤＭＤ^ＴＭの詳細は、例えば特開平５−１５０１７３号公報（対応米国特許第５１４２４０５号）に、ＧＬＶ^ＴＭの詳細はJ．I．Trisnadi他によるPhotonics West 2004−Micromachining and Microfabrication Symposium（January 26，2004）のInvited Paper：“Overview and applications of Grating Light Valve^TM based optical write engines for high-speed digital imaging”に夫々記載され、これらの露光装置への応用は、特開２００４−００６４４０号公報（対応米国特許第６９６００３５号）にも記載される。これらのいずれも、入射光の強度をその断面に一次元的又は二次元的に並ぶ要素毎に変調し、当該強度（振幅）変調された光を反射光として出射する。また、これらは光ＭＥＭＳ（ＭＯＥＭＳ）の代表例としても知られる。

光スイッチ１４として、液晶セル、上記可動微小ミラー（のアレイ）、上記回折光バルブ、又はこれらの均等物を用いたとしても、本実施例で上述したレーザ発振器４からステージ２１（基板２０）に到るレーザ光３の光学系は、先述した特許文献４（特開２００５−２１７２１３号公報）に記載のそれより簡素となり、レーザ光３による基板２０の表面のアニール動作における光学条件も調整し易くなる。従って、基板２０の主面内に成長方向が互いに異なる複数の帯状結晶領域を形成するという工程が、高い再現性を以って実行できる。更に、特許文献４でアニールされるべき基板の近傍に配置されたイメージローテータ（Image Rotator）は、本発明では不要となるため、図１に示す平面表示装置の製造装置の複数基を、その投影光学系から出射されるレーザ光３の断面の長手方向に並べることも容易となる。本実施例で利用される光スイッチ１４も、平面表示装置の製造装置の光学系においてイメージローテータと同様な空間を占めるが、その配置はイメージローテータのように制限されない。このため、本発明は線状に整形された複数のレーザ光３による基板２０の一括アニールも可能とし、平面表示装置の量産工程におけるスループットを飛躍的に向上させる。

以下、本発明の別な実施例として、光スイッチ１１４としてSilicon Micro Machines社の登録商標：グレーティング光バルブ（ＧＬＶ^ＴＭ）として知られる回折光バルブを用いた場合について説明する。図1１は本実施例で説明される平面表示装置の製造装置の構成を示す図であり、図１に示された実施例１の製造装置の液晶セルで例示された光スイッチ１４が上記回折光バルブ１１４に、偏光ビームスプリッタ１０が当該回折光バルブ１１４で回折された（正反射されない）光のその後段（チューブレンズ１５）への入射を遮るフィルタ１１８に夫々置き換えられている。なお、図１１に示される製造装置において、図１に示した実施例１の製造装置と同じ部品は、図１と同じ参照番号で夫々示される。図１１に示される製造装置は、励起用ＬＤ（レーザダイオード）１と光ファイバ２で結合され且つ連続発振レーザ光（以下、単にレーザ光とも称する）３を発生するレーザ発振器４、レーザ光３のＯＮ／ＯＦＦを行うシャッタ５、レーザ光３のエネルギを調整する透過率連続可変ＮＤフィルタ６、レーザ発振器４から出力されたレーザ光３を時間的に振幅変調してパルス化あるいはエネルギの時間的な強度（振幅）変調を実現するための変調器７と偏光ビームスプリッタ８、レーザ光３のビーム径を調整するビームエキスパンダ（あるいはビームリデューサ）９、レーザ光３のビーム形状を細長い形状（例えば線状、矩形状、楕円状、長円状）且つその長手方向にフラットトップのエネルギ分布を有するビーム形状に整形するビーム整形器１１、ビーム整形器１１で細長い形状に整形されたビームの長手方向を任意の強度分布に整形する光スイッチ１１４、光スイッチ１１４を通過したレーザ光の不要部分を遮光するフィルタ１１８、フィルタ１１８を透過したレーザ光を平行光にするチューブレンズ１５、チューブレンズ１５を通過したレーザ光の一部を反射するミラー１６、ミラー１６で反射したレーザ光を結像する結像レンズ１７並びに結像されたレーザ光の強度分布を測定するビームプロファイラ１８、及びミラー１６を透過したレーザ光をステージ２１上に載置された基板２０上に縮小投影する結像レンズ１９から構成される。結像レンズ１９は、ビーム整形器１１で細長い形状に整形され、且つ光スイッチ１１４で空間振幅変調され、且つフィルタ１１８で不要なレーザ光を取り除かれたレーザ光を基板２０の表面（主面）に縮小投影する。図１１に示される製造装置は、更に結像レンズ１９により平行光に変換された基板２０表面（特に、これに形成されたアライメントマーク）の像を撮像し観察するためのチューブレンズ２４、撮像素子２５、モニタ２６、画像処理装置２７、本製造装置の各要素を制御する制御装置２８も備える。

次に、各部の動作・機能について詳細に説明する。連続発振レーザ光３は照射対象である非晶質あるいは多結晶シリコン薄膜に対して吸収のある波長、即ち紫外波長から可視波長の領域に発振波長を持つＣＷレーザ（連続発振レーザ）が望ましく、より具体的にはＡｒレーザあるいはＫｒレーザとその第二高調波、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ、Ｎｄ：ＹＶＯ_４レーザ、Ｎｄ：ＹＬＦレーザ等の固体レーザの第二高調波及び第三高調波などが適用可能である。更には所謂疑似ＣＷ（パルス幅：数〜数１０ピコ秒、繰り返し周波数：数１０〜数１００ＭＨｚ）でも良い。これらの中で、出力の大きさ及び出力の安定性を考慮すると、ＬＤ（レーザダイオード）からの光によりレーザ発振器４で励起されるＮｄ：ＹＡＧレーザの第二高調波（波長５３２ｎｍ）あるいはＮｄ：ＹＶＯ_４レーザの第二高調波（波長５３２ｎｍ）が最も望ましい。以後の説明ではＬＤで励起されたＮｄ：ＹＶＯ_４レーザの第二高調波を使用した場合について説明する。

レーザ発振器４から発振された連続発振レーザ光３はシャッタ５によりＯＮ／ＯＦＦされる。即ち、レーザ発振器４は常に一定出力でレーザ光３を発振した状態におかれ、シャッタ５は通常には閉じた状態（ＯＦＦ状態）として、レーザ光３はシャッタ５で遮られている。レーザ光３を照射する場合のみ、このシャッタ５を開く（ＯＮ状態）ことで、レーザ光３を出力させる。励起用レーザダイオード１をＯＮ／ＯＦＦすることで、レーザ光３のＯＮ／ＯＦＦを行うことは可能だが、レーザ出力の安定性を確保するためには望ましくない。このほか、安全上の観点から緊急にレーザ光３の照射を停止したい場合にも、シャッタ５を閉じればよく、これにより発振器自体に悪影響を及ぼすことはない。

シャッタ５を通過したレーザ光３は出力調整に使用する透過率連続可変ＮＤフィルタ６を透過して変調器７に入射される（その機能は実施例１で詳述された）。透過率連続可変ＮＤフィルタ６としては、これを透過するレーザ光の偏光方向を回転させないものが望ましい。ただし、後述するように変調器７として偏光方向の影響を受けないＡＯモジュレータを採用する場合には、その限りではない。変調器７としてはＥＯモジュレータが最も適している。ＥＯモジュレータとして、例えば、実施例１でも詳述したように、結晶（例えば、電気光学結晶や圧電結晶）にドライバ（図示せず）を介して電圧を印加するポッケルス・セルが用いられる。電圧が印加された当該結晶は、これを透過するレーザ光３の偏光方向を回転させ、結晶の後方に置いた偏光ビームスプリッタ８は結晶（変調器７）から出射されるレーザ光のＰ偏光成分のみを通過させ、Ｓ偏光成分を９０度偏向させる。この変調器７と偏光ビームスプリッタ８との動作の組み合わせにより、その次段（ビーム整形器１１）へ出射されるレーザ光３のＯＮ／ＯＦＦ（あるいはパルス化）およびその出力の調整が行われる。ただし、変調器７による出力の調整は、本実施例における必須機能ではなく、単にレーザ光３のＯＮ／ＯＦＦ（あるいはパルス化）を行うことができれば目的を達せられる場合もある。

ポッケルス・セルの結晶（変調器７）には、これから出射されるレーザ光３の偏光方向を、当該レーザ光３が偏光ビームスプリッタ８に対してＰ偏光で入射するように回転させる電圧Ｖ１と、Ｓ偏光で入射するように当該Ｐ偏光のレーザ光３の偏光方向に比べて９０度回転させるための電圧Ｖ２とが交互に印加され、あるいは当該電圧Ｖ１とＶ２との範囲で任意に変化する電圧を印加される。これにより偏光ビームスプリッタ８から出射されるレーザ光３は、時間的に振幅変調される。なお、図１では変調器７と偏光ビームスプリッタ８との組み合わせによるレーザ光３の時間的な振幅変調（基板２０主面へのレーザ光３投影のＯＮ／ＯＦＦ）を説明したが、偏光ビームスプリッタの代替として各種偏光素子を用いることができる。また、図１では変調器７と偏光ビームスプリッタ８を独立した部品として示したが、ポッケルス・セルとその後段に配置される各種偏光素子とを含めて一体化した市販の変調器（ＥＯモジュレータ）７を用いてもよい。ポッケルス・セルと偏光ビームスプリッタ８（または各種偏光素子）を組み合わせて成る光学部品（光学モジュール）の全体は、一般的にＥＯモジュレータとも記される。

また、変調器７の他の例として、ＡＯ（音響光学）モジュレータを使用することができる。一般的にＡＯモジュレータはＥＯモジュレータと比較して、駆動周波数が低く、また回折効率も７０〜９０％とＥＯモジュレータと比較して効率が低いが、レーザ光が直線偏光でない場合でもＯＮ／ＯＦＦ（あるいはパルス化）を行えるという利点があり、透過率連続可変ＮＤフィルタ６を透過したレーザ光の偏光方向の回転に影響されない基板２０のアニールを実現する。このようにＥＯモジュレータ７（及び偏光ビームスプリッタ８）あるいはＡＯモジュレータなどの変調器を用いることにより、連続発振レーザ光から任意のタイミングで任意の波形（時間的なエネルギ変化）を有するレーザ光を得ることができる。即ち、レーザ光３の所望の振幅変調を行うことができる。

振幅変調されたレーザ光３はビーム径を調整するためのビームエキスパンダ（あるいはビームリデューサ）９でビーム径を調整され、ビーム整形器１１に入射する。ビーム整形器１１はレーザ光３を細長い形状のビームに整形するための光学素子である。通常、ガスレーザや固体レーザは、ガウス形のエネルギ分布を持っているため、そのままでは本発明のレーザアニールに使用することはできない。発振器出力が十分に大きければ、ビーム径を十分に広げ、中心部分の比較的均一な部分のみを切り出すことで、ほぼ均一なエネルギ分布を得ることができるが、ビームの周辺部分を捨てることになり、エネルギの大部分が無駄になる。この欠点を解決して、ガウス形の分布を均一な分布（トップフラット，図１２の整形ビームのプロファイル７２参照）に変換するために、ビーム整形器１１を用いる。

ビーム整形器１１として回折光学素子を使用する。回折光学素子は石英などの基板にフォトエッチング工程により微細な段差を形成したもので、図１２に示す様にガウス分布のビームプロファイル７１を有するレーザ光１１０が回折光学素子１１１に入射すると、それぞれの段差部分を透過する当該レーザ光の各成分で形成される回折パターンが回折光学素子の結像面で合成される。その結果、レーザ光１１０は、回折光学素子１１１の結像面上で、その断面におけるエネルギ強度が長手方向に均一な線状あるいは矩形状に分布するプロファイル７２を有する整形ビームに変換される。ここで、図１２を参照して説明されるレーザ光のビームプロファイル７１，７２，７３，７４は、その断面の長さ方向に延びる横軸に対する当該レーザ光の強度（振幅）の変化として描かれる。本実施例の製造装置で用いられる回折光学素子１１１はガウス分布のレーザ光を入射することで、一方向（長手方向）に均一な分布で、かつその直交方向（短手方向）には均一あるいはガウス分布に集光されるように設計・製作されており、回折光学素子を使用した場合の長手方向の強度分布バラツキが±３％程度の均一な分布が得られる。

本実施例でも実施例１と同様に、ビーム整形器１１として回折光学素子の代りに、パウエルレンズとシリンドリカルレンズの組み合わせ（図示せず）を用いることができる。パウエルレンズはシリンドリカルレンズの一種で、ガウス分布のビームプロファイル７１を有するレーザ光を入射させた場合に、中心部分のエネルギ密度が高い部分は疎になるように、周辺部分のエネルギ密度が低い部分は密になるように投影面上に結像させる。その面と直角方向に対しては、パウエルレンズ単体ではエネルギ分布の変化がないままなので、シリンドリカルレンズで集光する。結果として、長手方向には均一なエネルギ分布を有し、短手方向にはガウス分布を有する線状あるいは矩形状のエネルギ分布のプロファイル７２を有するビームを形成することができる。パウエルレンズを使用した場合の長手方向の強度分布バラツキが±５％程度の均一な分布が得られる。

ビーム整形器１１の結像面に光スイッチ１１４を配置することで、線状のレーザビームを光スイッチ１１４に入射させる。図１２は光スイッチ１１４として、上述した回折光バルブ（ＧＬＶ^ＴＭとして知られる）を使用した場合を示している。ここで用いられる光スイッチ１１４としての回折光バルブは任意のパターンに設定可能な光反射型のマスクとして機能する。

ここで、本実施例の製造装置の光スイッチ１１４として用いられる回折光バルブの機能について、図１３、図１４を用いて説明する。回折光バルブの１画素は６枚の金属リボン１１２（反射体）で構成され、すべての金属リボン１１２が平面を形成している場合には、これに入射するレーザ光１１０を正反射して正反射光（Specular Light）１１７として出力する。このとき、レーザ光の光スイッチ１１４に対する入射角と反射角は等しく、入射角を４５度に設定すると、反射角も４５度となる。光スイッチ１１４で反射されたレーザ光（正反射光）１１７は入射光１１０に対して９０度偏向され、フィルタ１１８を通過し、その後段の光学系（チューブレンズ１５等）へ入射する。金属リボン１１２は、例えば細長い形状（例えば、矩形、短冊型）を呈する反射体であり、その複数個をその長手方向に交差する方向に並べて回折光バルブが構成される。

一方、金属リボン１１２に電圧を印加すると、上記平面に対して電圧が印加された金属リボン１１２が変位する。この現象を利用して、図１４に示すように、金属リボン１１２を１枚おきに当該平面から変位させて、光スイッチ１１４に入射するレーザ光（入射光）１１０を回折させ、回折光１１６として光スイッチ１１４から出力させる。光スイッチ１１４における入射光１１０の回折光量は金属リボン１１２の変位量により変化するため、これに拠る入射光１１０の正反射光量は連続的に変化される。このように光スイッチ１１４から出力された回折光１１６は、その次段に配置されたフィルタ１１８で遮蔽されるため、その後段の光学系（チューブレンズ１５等）に入射されない。

このように、本実施例で用いた回折光バルブも、これによる反射光の振幅変調が、これに入力される電気信号により可能なため、実施例１で述べた液晶パネルと同様に、本発明による製造装置の光スイッチ１１４として機能する。図１３及び図１４には、矩形又はこれに近い細長い形状の金属リボン１１２を、その長手方向に交差する方向（以下、並設方向）に複数枚（６枚として例示）並べて成る一画素分の回折光バルブが示される。しかし、当該並設方向に更に多くの金属リボン１１２を配置し、これらを所定数（例えば、上記６枚）毎に、並設方向に並ぶ複数の画素に分けてもよい。即ち、実施例１で記したように、ビーム整形器１１で細長い断面形状に整形されて光スイッチ１１４に入射するレーザ光１１０の断面の長手方向沿いに複数の画素に相当する金属リボン１１２（回折光バルブ）を並設し、この金属リボン１１２を所定の群（回折光バルブ）毎に図１３及び図１４に示す如く動作させる。これにより、レーザ光（入射光）１１０の細長い断面は、金属リボン１１２の群（回折光バルブ）に応じてその長手方向に並ぶ複数の要素（スポット）に分割され、フィルタ１１８を通過する当該レーザ光の断面における強度（振幅）は各要素に対応する金属リボン１１２の群（回折光バルブ）の状態により決められたプロファイルを示す。このように上記並設方向に並ぶ回折光バルブで光スイッチ１１４に複数の画素を設けることにより、フィルタ１１８から出力されるレーザ光に任意の空間プロファイルを形成することができる。

上述したフィルタ１１８は光スイッチ１１４（複数の回折光バルブ）で正反射されるレーザ光を通過させ且つ回折されるレーザ光を遮る特性を有するが、このフィルタ１１８に代えて光スイッチ１１４で回折されるレーザ光を通過させ且つ正反射されるレーザ光を遮る特性を有するフィルタを用いても良い。この場合、複数の回折光バルブの各々における金属リボン１１２への電圧印加パターンは、上記フィルタ１１８を用いたときとＯＮ／ＯＦＦが逆転する。しかし、光スイッチ１１４（複数の回折光バルブ）で回折されるレーザ光のみをフィルタから出力させても、当該レーザ光の断面に任意の空間プロファイルを形成することができる。

光スイッチ１１４として、これに入射するレーザ光１１０の断面の長手方向に１０８０画素分に相当するの回折光バルブを並設した製造装置を以下に検討する。この光スイッチ１１４における表示領域（１０８０画素分の回折光バルブが並設される領域）の長さはおよそ３４ｍｍ、１画素（当該回折光バルブの各々）はおよそ３０ミクロンの大きさである。１画素は偶数個（例えば６個）の金属リボンで構成され、当該回折光バルブに電圧が印加されない状態（通常の平面状態）では、これに入射する光を正反射するが、これに電気信号が印加された場合に金属リボンが１個おきに変形して回折格子を形成し、入射光を回折させる。即ち、回折光バルブはその並設方向（入射光１１０の断面の長手方向）に延在するおよそ３０ミクロンを１画素として、当該入射光を正反射し、又は正反射方向とは異なる方向に回折させて、正反射方向に出射される光をON／OFFする。しかも、ON／OFFの切り替えに要する時間は１マイクロ秒（１０^−６秒）以下であり、ＯＮ状態からＯＦＦ状態又はその逆に遷移する過渡状態における結晶の乱れが生じない。

現在市販されている連続発振ＹＶＯ_４レーザ第二高調波４の最大出力は２０W程度であり、途中の光学系での損失を考慮すると、１台の発振器で５００〜１０００ミクロン幅を、１走査でアニールすることができる。ビーム整形器１１１で長手方向に３４ｍｍ及び短手方向に１５０ミクロンずつ延びる矩形に整形し、５０倍結像レンズで縮小投影すると、基板２０上では長手方向が６８０ミクロン、短手方向が３ミクロンの整形ビームが得られる。回折光バルブの１画素は０．６３ミクロンに相当する。ここで、回折光バルブの１０画素を１ブロックとして同時に駆動すると、基板２０上では長手方向に６．３ミクロンのピッチで空間的に振幅変調をかける事ができる。すなわち、６８０ミクロンの領域を１０８分割して（６．３ミクロンピッチで）レーザを照射するか照射しないかを設定できることになる。

回折光バルブで、これに入射されるレーザ光の断面から基板２０へのレーザ照射に不要な部分を回折して（又は正反射して）除去し、当該レーザ照射に必要な部分を正反射（又は回折）することで、図１２に示す如く、回折光バルブ（光スイッチ１１４）に入射したレーザ光の断面に特定の強度（振幅）プロファイル７３を与える。特定のプロファイル７３に形成されたレーザ光は、チューブレンズ１５により平行光に変換され、結像レンズ１９により基板２０上に結像レンズ倍率（チューブレンズと結像レンズの焦点距離比）の逆数倍の長さ（例えば、スポット径）に縮小されたプロファイル７４を以って、基板２０の表面（主面）に投影される。即ち、５０倍のレンズを使用した場合、光スイッチ１１４で反射されたレーザ光は、その反射パターン寸法の1／５０の大きさに縮小され且つその２５００倍のエネルギ密度で縮小投影される。回折光バルブで空間的に振幅変調されたレーザ光で照射されている基板２０が載置されたステージ２１を、基板２０に投影されている当該レーザ光の線状ビーム断面の短手方向に３００〜１０００ｍｍ／ｓの速度で走査すると、基板２０の表面（主面）のレーザ光が照射された部分に形成されたシリコン膜は溶融して再凝固し、走査方向にラテラル成長した結晶膜に変化する。なお、レーザ光を５０倍の結像レンズで一度に１／５０に縮小するのが困難であれば、そのビーム寸法（ビーム径）を一旦１／１０に縮小し、次に１／５に縮小するように、２回に分けて縮小しても良い。

図２に示す平面表示装置基板を製造する場合を考える。大型基板２０内には数パネル〜数１００パネルが形成されるが、ここでは１パネル分だけ示している。パネル３０は画素部（表示部）３１、走査線駆動回路部３２、信号線駆動回路部３３、周辺回路部３４などから構成される。信号線駆動回路部３３はその一部を拡大して示したように、本発明によりＸ方向にラテラル成長した帯状結晶領域３５、Ｙ方向にラテラル成長した帯状結晶領域３６、連続発振レーザを照射しない領域（エキシマレーザで多結晶化したのみの領域）３７に作り分ける事とし、駆動回路部をＸ方向にＡ〜Ｆ、Ｙ方向に１〜５の座標で示す領域に分割して説明する。すなわち、図２における領域Ａ１、Ａ５、Ｂ３、Ｃ１、Ｃ５、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、Ｅ１、Ｅ５、Ｆ３をＸ方向にラテラル成長した帯状結晶領域３５に、領域Ａ２、Ａ４、Ｂ２、Ｂ４、Ｃ２、Ｃ４、Ｄ１、Ｄ５、Ｅ２、Ｅ４、Ｆ２、Ｆ４をＹ方向にラテラル成長した帯状結晶領域３６に、領域Ａ３、Ｂ１、Ｂ５、Ｃ３、Ｅ３、Ｆ１、Ｆ５を新たなレーザ照射を行わない（エキシマレーザのみを照射した）領域とする。

まず、図３に示すようにレーザを照射すべき領域を仮想的にＡ１からＦ５までの３０領域に分割する。図３はレーザ光を照射する前の状態を示しており、全領域はエキシマレーザアニールにより形成された多結晶領域である。レーザ光をビーム整形器１１でＹ方向が長手方向となるように線状に整形して、複数の回折光バルブからなる光スイッチ１１４により基板２０の表面の特定領域を当該レーザ光で照射し、それ以外の領域はこのレーザ光で照射されないように、回折光バルブで正反射されたレーザ光のみを基板２０に照射する。すなわち、図４におけるマスクパターン４１を形成して相対的にレーザ光をＸ方向に一定速度で走査しながら、まずＡ列にレーザ光を照射する。ここで、図４におけるマスクパターン４１、４２、４３の白抜き部分では回折光バルブで正反射されたレーザ光が基板２０に到達し、黒塗り部分では回折光バルブの回折によりレーザ光が基板２０に到達しない。

線状に整形されたレーザ光がＡ列を走査し終わると、回折光バルブはマスクパターン４１をマスクパターン４２に切り替え、Ｂ列を照射する。Ｂ列を照射し終えると、マスクパターンをマスクパターン４１に切り替え、順次マスクパターン４３、４１、４２に切り替えながらレーザを照射する。この間、基板は一定速度で走査される。マスクパターンの切り替えは、ステージ２１に設置したリニアエンコーダ、あるいはステージ２１駆動用モータに設置したロータリエンコーダなどによりステージ２１の位置を検出して、設計位置と一致した時点で行うことで、高精度に行うことができる。これにより、図５に示すように、ハッチングで示した領域にレーザが照射され、図５におけるＸ方向にラテラル成長した帯状結晶領域３５が得られ、白抜きの領域は基板２０の表面に形成された非晶質膜（アモルファス−シリコン膜）全域へのエキシマレーザ照射により得られた多結晶膜のまま残る。

次に、基板を左回り（反時計回り）に９０度回転させる（ステージ２１に回転機構がない場合には、外部で基板を回転させて、再度ステージ２１上に載置する）と、レーザ照射領域は図６に示すような配置となる。前回と同様に、レーザ光をビーム整形器１１１でＹ方向（基板２１に対してはX方向）が長手方向となるように線状に整形し、回折光バルブにより特定の領域にはレーザ光を正反射させて照射し、それ以外の領域にはレーザ光を回折させてレーザ光が照射されないようにマスキングする。すなわち、図７におけるマスクパターン５１を形成して相対的にレーザ光を基板２１のＹ方向に走査し、１行目にレーザ光を照射する。ここで、図７におけるマスクパターン５１、５２、５３は図４と同様に白抜き部分が回折光バルブで正反射されたレーザ光が基板２０に到達する状態、黒塗り部分は回折光バルブでの回折によりレーザ光が基板に到達しない状態を示している。

線状に整形されたレーザ光が１行目を走査し終わると、回折光バルブはマスクパターン５１をマスクパターン５２に切り替え、２行目を照射する。２行目を照射すると、回折光バルブはマスクパターン５３に切り替え、順次マスクパターン５２、５１に切り替えながらレーザを照射する。この間、基板は一定速度で走査される。これにより、図８に示すように、横向きのハッチングで示した領域にレーザが照射され、図８におけるＹ方向にラテラル成長した帯状結晶領域３６が得られ、Ｘ方向、Ｙ方向の走査時にレーザが照射されなかった領域（白抜きで表示）はエキシマレーザ照射により得られた多結晶膜のまま残る。レーザ照射が終了した基板を右回り（時計回り）に９０度回転することで、図９に示す各アニール領域で構成される基板が完成する。この構成は図２に示した構成と全く同じであり。目的とするレーザ処理が実施できたことになる。すなわち、駆動回路領域にエキシマレーザアニールにより形成した多結晶領域、Ｘ方向に横方向成長した帯状結晶領域、Ｙ方向に横方向成長した帯状結晶領域を任意の配置に形成することができる。

上記実施例において、光スイッチ１１４として回折光バルブを使用した場合について説明したが、基本的には液晶セルを用いた場合と同じで、エキシマレーザアニールにより形成した多結晶領域、Ｘ方向に横方向成長した帯状結晶領域、Ｙ方向に横方向成長した帯状結晶領域を任意の構成で配置することができる。

上記説明では、基板２０上にバリア膜を解して成膜した非晶質シリコン薄膜にエキシマレーザを照射して多結晶化した後、帯状結晶を形成したが、非晶質シリコン薄膜の状態で実施すれば、非晶質領域、Ｘ方向に横方向成長した帯状結晶領域、Ｙ方向に横方向成長した帯状結晶領域を任意の配置に形成することができる。

更に、グレーティング光バルブ（ＧＬＶ^ＴＭ）に代表される回折光バルブは応答速度が１マイクロ秒以下であり、液晶表示装置に比べて１０００倍以上速い特徴がある。光スイッチとして使用した場合のパターンの切り替えが早く、走査方向に対してレーザの照射領域を小さく設定することができる。

本実施例では、先述の実施例１及び実施例２に記した製造装置を用いて作成される平面表示装置の具体的な構成及びそれに好適な製造工程を説明する。

図１５には、上記平面表示装置の一例として、アクティブ・マトリクス方式で駆動される有機エレクトロルミネセンス表示装置（以下、アクティブ型の有機ＥＬ表示装置）のパネル３０における表示回路の概要が示される。上述したパネル内の表示部３１には複数の画素ＰＸ（一点鎖線で囲まれた領域）がｘ方向及び当該ｘ方向に交差するｙ方向に夫々沿って二次元的に配置される。このため、表示部３１は画素アレイとも呼ばれる。複数の画素ＰＸの各々には、ダイオードとして示された有機エレクトロルミネセンス素子（以下、有機ＥＬ素子）ＥＬと、これを駆動させる画素回路が設けられる。画素回路は、少なくともスイッチング用トランジスタ（Switching Transistor）ＴＦＴ１、容量素子ＣＰ、及び駆動用トランジスタ（Drive Transistor）ＴＦＴ２を備える。表示部３１の外側（パネル３０の周縁）には、ｘ方向に延在し且つｙ方向に沿って並設された複数の走査線ＳＬの夫々に走査信号を出力する走査線駆動回路部３２、ｙ方向に延在し且つｘ方向に沿って並設された複数の信号線ＤＬの夫々に画像信号を出力する信号線駆動回路部３３、及び電流供給線ＰＬを通して各画素の有機ＥＬ素子ＥＬに駆動電流を供給する発光電源部３４１が設けられる。なお、本実施例で論じる“ｘ方向及びｙ方向”は、実施例１や実施例２で用いた座標系の“Ｘ方向及びＹ方向”と若干異なるため、小文字で記される。

有機ＥＬ表示装置は、上記複数の画素ＰＸの各々での画素回路による有機ＥＬ素子ＥＬの発光動作により、当該表示部に画像を表示する。表示部３１で表示する画像データは、信号線駆動回路部３３から上記画像信号として信号線ＤＬを通して画素ＰＸの各々に送られる。走査線駆動回路部３２は、走査線ＳＬに順次走査信号を出力して、走査線ＳＬの各々に対応する画素ＰＸの一群（ｘ方向に並ぶ）における上記画像信号取り込みを制御する。画素回路に設けられたスイッチング用トランジスタＴＦＴ１は、その制御電極（ゲート電極）に接続された走査線ＳＬの一つに走査信号が印加されるとターン・オンされ、そのチャネルの一端に接続された信号線ＤＬの一つから画像信号を、容量素子ＣＰに取り込む。スイッチング用トランジスタＴＦＴ１の制御電極への走査信号印加が終了すると、スイッチング用トランジスタＴＦＴ１はターン・オフされる。スイッチング用トランジスタＴＦＴ１のターン・オフとともに、容量ＣＰに取り込まれた画像信号（電荷）は、駆動用トランジスタＴＦＴ２の制御電極（ゲート電極）に電圧を印加する。これにより駆動用トランジスタＴＦＴ２はターン・オンされ、その制御電極に印加された電圧に応じた電流を電流供給線ＰＬから有機ＥＬ素子ＥＬへ供給する。駆動用トランジスタＴＦＴ２を通して有機ＥＬ素子ＥＬの一端に流れ込んだ電流は、有機ＥＬ素子ＥＬを発光させて、その他端から基準電位線ＣＬ（基準電位Ｖ_ＲＥＦ、例えば、接地電位に接続される）へ流れ出る。有機ＥＬ素子ＥＬの発光は、例えばスイッチング用トランジスタＴＦＴ１の次のターン・オンにより駆動用トランジスタＴＦＴ２がターン・オフされるまで、所定の期間（１フレーム、１サブフレーム等）に亘り持続される。

平面表示装置を代表するアクティブ型の液晶表示装置は、図１５に示されるアクティブ型の有機ＥＬ表示装置のパネル３０から発光電源部３４１及び電流供給線ＰＬを、画素ＰＸの各々から有機ＥＬ素子ＥＬ及び駆動用トランジスタＴＦＴ２を削除した表示回路を有すると説明しても過言でない。液晶表示装置の画素ＰＸでは、画像信号が取り込まれる容量素子ＣＰが液晶層（誘電体層）とこれを挟んで対向する一対の電極とで構成される。アクティブ型の液晶表示装置の各画素ＰＸにおけるスイッチング用トランジスタＴＦＴ１を通した容量素子ＣＰへの画像信号の取り込みは、アクティブ型の有機ＥＬ表示装置と概ね同様に行われる。従って、図１６を参照して後述される信号線駆動回路部３３やこれと類似した走査線駆動回路部３２は、アクティブ型の液晶表示装置及び有機ＥＬ表示装置の夫々に適用され得る。

図１６は、アクティブ型の液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置（以下、アクティブ型の平面表示装置）に適用される信号線駆動回路部３３の一部を拡大して示した回路図である。信号線駆動回路部３３は、図１５に例示されたアクティブ型の平面表示装置（パネル３０）のｘ軸方向に延在する一辺沿いに複数の信号線ＤＬの各々に対応したシフトレジスタ回路ＳＲとバッファ回路ＢＦとを順次並設して構成される。この一辺には位相の異なるクロック信号を伝送する３種類のクロック信号線ＣＬＫ１〜３、ハイレベルの電圧を供給する電源線Ｖｄｄ、ロウレベルの電圧を供給する電源線Ｖｓｓ、イネーブル信号（Enable Signal）を伝送するイネーブル信号線ＯＥが夫々ｘ方向に延在して形成される。図１６に示される信号線駆動回路部３３は、特開２００６−０５８７７０号及びその対応米国特許出願公開Ｎｏ．２００６／００３８７６６Ａ１に記載される表示装置用駆動回路を、これを構成するトランジスタが本発明による製造方法及び製造装置で形成され易くなるように改善したものである。図１６において、シフトレジスタ回路ＳＲの各々は破線の枠で囲まれた領域として示され、その縦続接続（Cascade Arrangement）がｘ方向に形成される。図１６において、バッファ回路ＢＦの各々は点線の枠で囲まれた領域として示される。複数の信号線の一つＤＬ（ｎ）に対応するシフトレジスタ回路ＳＲ（ｎ）とバッファ回路ＢＦ（ｎ）とを例にあげて、夫々の構成を以下に説明する。

シフトレジスタ回路ＳＲ（ｎ）は、上記クロック信号線ＣＬＫ１〜３で伝送される互いに位相の異なる複数のクロック信号の２つを端子Ｃｉｎ（１），Ｃｉｎ（２）で受け、その入力端（Input Port）ＩＮ（ｎ）に入力された信号の位相を当該２つのクロック信号に夫々同期するようにシフトさせ、これを出力信号としてその出力端（Output Port）ＯＵＴ（ｎ）から出力する。シフトレジスタ回路の初段（First Stage）ＳＲ（１）の入力端ＩＮ（１）にはスタートパルスが、初段以外の各々ＳＲ（ｎ）の入力端ＩＮ（ｎ）…ここでの“ｎ”は２〜Ｎ（信号線ＤＬの総数）…にはその前段のシフトレジスタ回路ＳＲ（ｎ−１）からの出力信号が夫々入力される。シフトレジスタ回路（その初段も含む）の各々は、６個のトランジスタ（Ｐ型チャネルを有するＭＯＳ）Ｔ１〜Ｔ６を有する。

図１６に示されるシフトレジスタ回路ＳＲ（ｎ）において、トランジスタＴ１，Ｔ２は出力回路を成し、端子Ｃｉｎ（１）からトランジスタＴ１の一端に入力される上記クロック信号の一つのロウレベル電圧を上記出力信号として、その出力端ＯＵＴ（ｎ）に出力する。トランジスタＴ３，Ｔ４は入力回路を、トランジスタＴ５，Ｔ６はリセット回路を夫々成す。これらの入力回路及びリセット回路は、上記入力端ＩＮ（ｎ）に入力される信号（シフトレジスタ回路ＳＲ（ｎ−１）からの出力信号）を受けて当該出力回路のトランジスタＴ１，Ｔ２の各々の制御電極に所定の電圧を印加して、上記端子Ｃｉｎ（１）に入力される上記クロック信号がハイレベル電圧からロウレベル電圧に変化したとき、当該ロウレベル電圧を上記出力端ＯＵＴ（ｎ）に出力させる。換言すれば、入力端ＩＮ（ｎ）に上記信号が入力されないと、入力回路及びリセット回路はトランジスタＴ１，Ｔ２の制御電極に上記所定電圧を印加しないため、Ｃｉｎ（１）に入力されるクロック信号がロウレベル電圧に変化しても、出力回路は当該ロウレベル電圧を出力端ＯＵＴ（ｎ）に出力させない。

一方、バッファ回路ＢＦ（ｎ）はインバータを構成するトランジスタＴ７，Ｔ８、出力回路を構成するトランジスタＴ９，Ｔ１０、及び当該バッファ回路ＢＦ（ｎ）に対応する上記シフトレジスタ回路ＳＲ（ｎ）の上記出力端ＯＵＴ（ｎ）と当該トランジスタＴ９の制御電極との間に設けられるトランジスタＴ１１を有する。この出力回路は、上記イネーブル信号線ＯＥからトランジスタＴ９の一端に入力されるイネーブル信号のロウレベル電圧をバッファ回路ＢＦ（ｎ）に対応する信号線ＤＬ（ｎ）に出力する。イネーブル信号の電圧は上記複数のクロック信号よりも短い周期で変化するが、そのロウレベル電圧の出力回路から信号線ＤＬ（ｎ）への出力は、上記インバータ及びトランジスタＴ９によるトランジスタＴ９，Ｔ１０の制御電極への電圧印加により制御される。即ち、シフトレジスタ回路ＳＲ（ｎ）の出力端ＯＵＴ（ｎ）からの出力電圧（上記クロック信号のロウレベル電圧）が、インバータのトランジスタＴ７の制御電極及びトランジスタＴ１１の一端に入力されたときに限り、バッファ回路ＢＦ（ｎ）の出力回路からイネーブル信号のロウレベル電圧が信号線ＤＬ（ｎ）に出力される。図１６には、信号線駆動回路部３３の等価回路が描かれるが、走査線駆動回路部３２の等価回路も信号線ＤＬ（ｎ）を走査線ＳＬ（ｎ）に置き換えることで、同様に描かれる。また、信号線駆動回路部３３の等価回路には、シフトレジスタ回路ＳＲ（ｎ）及びバッファ回路ＢＦ（ｎ）の他に、これらに対応した信号線ＤＬ（ｎ）に出力される上記画像信号を取り込み又は保持する記憶素子（記憶回路）が含まれるが、説明の簡素化のため図示されていない。なお、バッファ回路ＢＦ（ｎ−１）に設けられた入力端ＩＮ（ｎ−１）には、これに対応するシフトレジスタ回路（図示されず）の出力信号が入力される。

図１６に示されるように、アクティブ型の平面表示装置に不可欠なシフトレジスタ回路ＳＲ及びバッファ回路ＢＦの各々には複数のトランジスタが形成され、その数対では、２つのトランジスタが各々のソース領域（又はドレイン領域）で電気的に接続される。一方、平面表示装置の精細度の向上に伴い、平面表示装置のパネル３０の周縁におけるシフトレジスタ回路ＳＲ及びバッファ回路ＢＦの各々に利用できる面積は狭くなる。さらに、シフトレジスタ回路ＳＲ及びバッファ回路ＢＦを成すトランジスタのチャネルとしてレーザ光の走査により帯状に成長させた擬似単結晶（Pseudo-Single Crystal）を用いるとき、当該レーザ光で照射される基板主面に形成された配線パターンも加熱されるため、その断線や変形も懸念される。

実施例１では、図２を参照して、基板主面を５行６列の領域に分け、この領域毎にレーザ光の走査方向を任意に設定する例を説明した。本実施例では、図１６に示されるように、トランジスタＴ１〜Ｔ６のチャネルを全てｙ方向に延在させることにより最適に構成されるシフトレジスタ回路ＳＲと、トランジスタＴ７〜Ｔ１０のチャネルをｘ方向に且つトランジスタＴ１１のチャネルをｙ方向に夫々延在させて最適に構成されるバッファ回路ＢＦとを基板上に形成するに好適なプロセスが説明される。

以下に述べるトランジスタＴ１〜Ｔ１１のいずれも、基板主面に形成された半導体の擬似単結晶（例えば、特許文献１：特開２００３−１２４１３６号公報参照）からなるチャネルと、当該チャネル上に絶縁膜を介して配置される制御電極とを有する所謂トップゲート構造を呈し、当該擬似単結晶の制御電極の両側から突き出る各々の領域は不純物のドープによりソース領域又はドレイン領域となる。

図１７は、図１６に例示されたシフトレジスタ回路ＳＲとバッファ回路ＢＦとを備えた駆動回路の形成に好適な基板主面に対するレーザ光の走査方向を説明する平面図である。図１７に示すアクティブ型の平面表示装置のパネル３０には、図１５に示された表示回路が形成され、そのＡ辺には走査線駆動回路部３２が、Ｂ辺には信号線駆動回路部３３が夫々配置される。走査線ＳＬの延在方向に並ぶ画素は３つ毎に一つの画素単位をなし、当該画素単位に属する画素ＰＸの各々は三原色（ＲＧＢ）の一つを表示する。ＸＧＡクラスの平面表示装置では、一点鎖線で囲まれた表示領域３１内に、３０７２個の画素ＰＸがｘ方向に並び、７６８個の画素ＰＸがｙ方向に並ぶ。従って、走査線駆動回路部３２からは７６８本の走査線ＳＬ（１）〜ＳＬ（７６８）が、信号線駆動回路部３３からは３０７２本の走査線ＤＬ（１）〜ＤＬ（３０７２）が、表示領域３１内へ延在する。

図１７に示されるパネル３０の主面において、図１６に示す信号線駆動回路部３３のシフトレジスタ回路ＳＲは、レーザ光がｙ方向沿いにＢ辺からＤ辺に向けて走査される領域３６０ＳＲに形成される。信号線駆動回路部３３のバッファ回路ＢＦのｘ方向に隣接する一対（例えば、ＢＦ（ｎ−１），ＢＦ（ｎ））の各々のトランジスタＴ７〜Ｔ１０は、レーザ光がｘ方向沿いにＤ辺からＡ辺に向けて走査される領域３５０ＢＦに形成され、当該一対のバッファ回路ＢＦの一方（例えば、ＢＦ（ｎ））とこれに隣接する別のバッファ回路ＢＦ（ＢＦ（ｎ＋１））の各々のトランジスタＴ１１は、レーザ光がｙ方向沿いにＢ辺からＣ辺に向けて走査される領域３６０ＢＦに形成される。レーザ光照射領域３６０ＳＲとレーザ光照射領域３５０ＢＦ並びに３６０ＢＦとの間にはレーザ光で照射されない領域が存在し、上記電源線Ｖｄｄ，Ｖｓｓはこの領域をｘ方向に（Ｂ辺沿いに）延在して、レーザ光照射に因る変形や断線を免れる。

図１７に示されるパネル３０の主面において、走査線駆動回路部３２のシフトレジスタ回路ＳＲ及びバッファ回路ＢＦの形成領域も、これらにおけるレーザ光の照射方向が９０度回転される以外、上述した信号線駆動回路部３３と同様に説明される。即ち、走査線駆動回路部３２のシフトレジスタ回路ＳＲはレーザ光がｘ方向沿いにＤ辺からＡ辺に向けて走査される領域３５０ＳＲに形成される。また、走査線駆動回路部３２のバッファ回路ＢＦは、その夫々に対応する走査線ＳＬの１本おきに、レーザ光がｙ方向沿いにＢ辺からＤ辺に向けて走査される領域３６０ＢＦに各々のトランジスタＴ７〜Ｔ１０が形成される一対（第１の対）と、レーザ光がｘ方向沿いにＤ辺からＡ辺に向けて走査される領域３５０ＢＦに各々のトランジスタＴ１１が形成される別の一対（第２の対）とが交互に配置される。第１の対のバッファ回路ＢＦの一方は、これに隣接する第２の対のバッファ回路ＢＦの一方となり、第２の対のバッファ回路ＢＦの一方は、これに隣接する第１の対のバッファ回路ＢＦの一方となる。走査線駆動回路部３２でも、レーザ光照射領域３５０ＳＲとレーザ光照射領域３５０ＢＦ並びに３６０ＢＦとを隔てるレーザ光で照射されない領域で、電源線Ｖｄｄ，Ｖｓｓがｙ方向に（Ａ辺沿いに）延在する。

信号線駆動回路部３３や走査線駆動回路部３２のトランジスタを上述の如き基板（パネル３０）主面へのレーザ光照射で形成することで、夫々のシフトレジスタ回路ＳＲ及びバッファ回路ＢＦは下記の如く構成される。パネル３０の一辺（信号線駆動回路部３３ではＢ辺）沿いに並設される複数のシフトレジスタ回路ＳＲの各々において、トランジスタＴ１〜Ｔ６の各々のチャネルは、当該一辺に交差する方向（信号線駆動回路部３３ではｙ方向）に延在する複数の帯状単結晶粒から成る擬似単結晶構造を呈し、この延在方向（信号線駆動回路部３３ではｙ方向）沿いに制御電極の両側から延在する擬似単結晶構造の各々の部分にはソース領域又はドレイン領域が形成される。この延在方向に並ぶトランジスタの第１対Ｔ１，Ｔ２、第２対Ｔ３，Ｔ６、及び第３対Ｔ５，Ｔ４には、夫々の対をなすトランジスタの一方（例えば、Ｔ１）のチャネルから他方（例えば、Ｔ２）のチャネルへ延在する一つの擬似単結晶構造が形成され、この擬似単結晶構造の当該チャネルに挟まれた部分には当該一対のトランジスタのソース領域又はドレイン領域が形成される。このように一つの擬似単結晶構造を一対のトランジスタで共有し得る長さに成長させる過程で帯状単結晶粒の成長が促進され、パネル３０の周縁の限られた領域（その一辺と表示部３１とで制限される）においてもキャリアの通過を妨げる粒界の少ないチャネルが実現される。また、上記パネル３０の一辺（信号線駆動回路部３３ではｘ方向）沿いに細長く延びるレーザ光のスポットでパネル３０（基板）の主面を当該一辺に交差する方向に走査して、上記トランジスタの第１対Ｔ１，Ｔ２、第２対Ｔ３，Ｔ６、及び第３対Ｔ５，Ｔ４のチャネルの擬似単結晶構造を形成することにより、シフトレジスタ回路ＳＲを構成するトランジスタＴ１〜Ｔ６の各々に一様な特性を高い再現性で与えられる。

上記パネル３０の一辺（信号線駆動回路部３３ではＢ辺）沿いに並設される複数のバッファ回路ＢＦは、当該一辺の延在方向（信号線駆動回路部３３ではｘ方向）に並ぶ一対におけるトランジスタＴ７〜Ｔ１１の配置が当該一辺に交差する仮想的な線（信号線駆動回路部３３では信号線ＤＬのｙ方向に沿う延伸）を軸として互いに線対称となる。例えば、バッファ回路ＢＦ（ｎ）にてＡ辺側に位置するトランジスタＴ７〜Ｔ１０はこれに隣接するバッファ回路ＢＦ（ｎ＋１）にてＣ辺側に位置し、バッファ回路ＢＦ（ｎ）にてＣ辺側に位置するトランジスタＴ１１はこれに隣接するバッファ回路ＢＦ（ｎ＋１）にてＡ辺側に位置する。バッファ回路ＢＦの各々において、トランジスタＴ７〜Ｔ１０の各々のチャネルは、当該一辺の延在方向（信号線駆動回路部３３ではｘ方向）に延在する複数の帯状単結晶粒から成る擬似単結晶構造を呈し、この延在方向（信号線駆動回路部３３ではｘ方向）沿いに制御電極の両側から延在する擬似単結晶構造の各々の部分にはソース領域又はドレイン領域が形成される。また、この延在方向に並ぶトランジスタの第１対Ｔ７，Ｔ８及び第２対Ｔ９，Ｔ１０には、夫々の対をなすトランジスタの一方（例えば、Ｔ７）のチャネルから他方（例えば、Ｔ８）のチャネルへ延在する一つの擬似単結晶構造が形成され、この擬似単結晶構造の当該チャネルに挟まれた部分には当該一対のトランジスタのソース領域又はドレイン領域が形成される。一方、トランジスタＴ１１は、上述したシフトレジスタ回路ＳＲのトランジスタＴ１〜Ｔ６と同様に構成される。

バッファ回路ＢＦの各々には、その並設方向に沿って、当該並設方向に延在するチャネルを有するトランジスタＴ７〜Ｔ１０が配置される第１領域と、当該並設方向に交差する方向に延在するチャネルを有するトランジスタＴ１１が配置される第２領域とが並ぶ。例えば、バッファ回路ＢＦ（ｎ）における第１領域と第２領域との配置に対し、これに隣接するバッファ回路ＢＦ（ｎ−１），ＢＦ（ｎ＋１）の夫々における当該配置は並設方向に反転される。このような配置で、バッファ回路ＢＦ（ｎ−１）及びバッファ回路ＢＦ（ｎ）の第１領域を互いに近づけ、バッファ回路ＢＦ（ｎ）及びバッファ回路ＢＦ（ｎ＋１）の第２領域を互いに近づけると、前者を形成するための領域３５０ＢＦ及び後者を形成するための領域３６０ＢＦの面積が小さくなる。従って、これらの領域３５０ＢＦ，３６０ＢＦに照射されるレーザ光の当該領域周辺に形成された配線パターンへの影響が殆んど無視できる。

図１８は、図１７に示した基板（パネル３０）主面へのレーザ光照射を行う工程を模式的に示す図である。上述したパネル３０はマザーガラス３００の表面上に９個形成され、以下に説明するレーザアニール工程の後、マザーガラス３００から切り出される。

投影光学系８０は、マザーガラス３００が搭載されたステージ２１（図示せず）に対して並設された製造装置（図１他参照）の複数基の投影光学系（結像レンズ１９等）からなり、これによりマザーガラス３００の表面（主面）に投影されるレーザ光のビームスポット８１とともに模式的に示される。ビームスポット８１は、実施例１及び実施例２で記したビーム整形器１１，１１１により、複数基の製造装置の各々で細長く整形されたレーザ光３を、その長手方向に並べて形成される。ビームロテータを用いる特許文献４に記載の技術に比べて、本発明による製造装置では、これを構成するビーム整形器１１，１１１や光スイッチ１４，１１４等の配置が制約されないため、複数基の製造装置の並設によりビームスポット８１を長手方向に延ばせる。ビームスポット８１の強度（振幅）分布８２ａ、８２ｂは、その短手方向（長手方向に交差する方向）に沿う横軸に対して、縦軸に沿って変化する強度として示される。ビームスポット８１の強度分布８２ａ、８２ｂは、ビームスポット８１の短手方向に、ビームスポット８１とマザーガラス３００（基板２０）との相対的な位置を走査する方向に応じて反転される。

本発明による製造方法及び製造装置では、光スイッチ１４，１１４により細長く形成されたレーザ光３の断面に、その長手方向に沿う一次元的な強度分布（オン／オフのパターン）を形成する。しかし、これに用いられる液晶セルやデジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ^ＴＭ）として知られる可動微小ミラー・アレイは、当該レーザ光３の断面に、その短手方向に沿う強度分布（濃淡のパターン）を形成することもできる。可動微小ミラー・アレイは、これに入射するレーザ光の細長い断面において、その長手方向に一次元的に並ぶ複数のミラー（反射体）を備え、当該レーザ光（入射光）の光軸に対するミラーの表面の角度を変えて、当該レーザ光の断面に上述した一次元的な強度分布を形成する。本明細書において、このレーザ光の光軸に対するミラーの表面の角度は、当該ミラーで反射されたレーザ光が可動微小ミラー・アレイの後段の光学系を通してマザーガラス３００（基板２０）の主面に投影されるときにＯＮ角と記され、当該反射されたレーザ光がマザーガラス３００（基板２０）の主面に投影されないときにＯＦＦ角と記される。本実施例に推奨される可動微小ミラー・アレイでは、上記一次元的なミラー配列（One-dimensional Arrangement of the Mirrors）の複数本が、これに入射する上記レーザ光の細長い断面の前記長手方向に交差する方向（短手方向）に並べられる。ここで、レーザ光（入射光）の細長い断面の短手方向に第１ミラー、第２ミラー、及び第３ミラーが順次並設され、この３枚のミラーで当該レーザ光３の断面の長手方向に並ぶ「要素」の一つをその後段の光学素子（例えば、図１のチューブレンズ１５）に入射させる可動微小ミラー・アレイ（光スイッチ１４）を想定する。この可動微小ミラー・アレイの第１ミラー（上記短手方向の一端に位置する）がＯＮ角で傾斜される期間において、その他のミラーはＯＮ角の傾斜とＯＦＦ角の傾斜とを繰り返す。当該期間においてＯＮ角に傾斜される時間の比率は第２ミラー（上記第１ミラーに隣接する）、第３ミラー（上記短手方向の他端に位置する）の順に小さくなる。従って、当該３枚のミラーで反射されてマザーガラス３００（基板２０）の主面に投影される当該レーザ光３の上記「要素」の強度は、第１ミラーに対応する一端から第３ミラーに対応する他端に向けて減少する。このようにして、レーザ光３の断面の長手方向に形成された照射パターン（複数の要素の各々）には、その短手方向に沿う強度のグラデーション（Gradation）が与えられる。

図１８の工程（ａ）では、図１７に示した領域３６０ＳＲ，３６０ＢＦが選択的にレーザ光で照射される。ビームスポット８１は、マザーガラス３００の主面に形成されるパネル３０のＢ辺からＤ辺に向けて走査される。マザーガラス３００は、投影光学系８０の長手方向に交差する方向（図１８の横方向）沿いにその右側から左側に移動する。ビームスポット８１の長手方向の強度分布は実施例１にて説明した如く生成されるが、その短手方向の強度分布は領域３６０ＳＲ，３６０ＢＦの特定の位置を照射するレーザ光の強度が照射開始後の一定期間で一定に、その後、減少するように調整される。また、当該位置におけるレーザ光の照射強度は、その開始から終了に掛けて徐々に減少させてもよい。この工程では、ビームスポット８１の短手方向の強度分布８２ａが、右側から左側に向けて減少するように設定されている。

図１８の工程（ｂ）では、投影光学系８０の左側に移動したマザーガラス３００を時計回りに９０度回転させた後、図１７に示した領域３５０ＳＲ，３５０ＢＦを選択的にレーザ光で照射する。ビームスポット８１は、マザーガラス３００の主面に形成されるパネル３０のＣ辺からＡ辺に向けて走査される。マザーガラス３００は、投影光学系８０の長手方向に交差する方向沿いに、上記工程（ａ）とは反対の方向、即ち投影光学系８０の左側から右側に移動する。このため、ビームスポット８１の短手方向の強度分布８２ｂも、左側から右側に向けて減少するように設定されている。

なお、本実施例では、シフトレジスタ回路ＳＲ及びバッファ回路ＢＦに含まれるトランジスタ（アクティブ素子）Ｔ１〜Ｔ１１の全てのチャネルを、帯状の単結晶領域を含む半導体膜に改質したが、その演算機能上、高速性を求められないもののチャネルは、実施例１や実施例２に倣い、斯様な改質を施さなくともよい。また、信号線駆動回路部３３に設けられる記憶素子としてのトランジスタ（図示せず）、及び表示部３１（画素ＰＸ）に設けられるトランジスタＴＦＴ１，ＴＦＴ２も、そのチャネルと成る半導体膜に帯状の単結晶領域を形成するように改質しなくてもよい。これらの改質されない半導体膜（チャネル）は、非晶質構造（Amorphous Structure）又は上述した帯状の単結晶領域より小さい結晶粒からなる粒状多結晶構造（Granular Polycrystalline Structure）を呈する。

以上に記したように、マザーガラス３００（基板２０）が搭載されるステージ２１に対して図１や図１１に示すレーザ発振器４から結像レンズ１９に到る光学系を複数基並設することで、平面表示装置のパネル３０の生産スループットは飛躍的に向上する。また、光スイッチ１４，１１４に入射光の二次元的な強度分布を生成させる機能を加えることで、投影光学系８０とマザーガラス３００（基板２０）との相対的な位置の走査方向に応じて、マザーガラス３００（基板２０）に照射されるビームスポット８１の強度分布を最適化できる。

本発明の平面表示装置の製造方法は、液晶表示装置あるいは有機EL表示装置などの平面表示装置の製造に適用することができる。

本発明を実施するに好適な平面表示装置の製造装置の構成を示す図である。 本発明の一実施例（実施例１）である平面表示装置の製造方法で製造する平面表示装置基板を説明する図である。 本発明の一実施例である平面表示装置の製造方法で製造する平面表示装置基板のレーザ照射前の状態を示す図である。 本発明の一実施例である平面表示装置の製造方法で使用する光スイッチの状態を示す図である。 本発明の一実施例である平面表示装置の製造方法で製造する平面表示装置基板の一回目のレーザ照射後の状態を示す図である。 図５で示した平面表示装置基板を９０度回転した状態を示す図である。 本発明の一実施例である平面表示装置の製造方法で使用する光スイッチの状態を示す図である。 本発明の一実施例である平面表示装置の製造方法で製造する平面表示装置基板の二回目のレーザ照射後の状態を示す図である。 図８で示した平面表示装置基板を−９０度回転した状態を示す図である。 本発明の一実施例である平面表示装置の製造方法で使用する光学系の主要部とレーザのエネルギプロファイルを示す図である。 本発明を実施するに好適な平面表示装置の製造装置の構成を示す図である。 本発明の別な実施例（実施例２）である平面表示装置の製造方法で使用する光学系の主要部とレーザのエネルギプロファイルを示す図である。 グレーティング光バルブ（ＧＬＶ^ＴＭ）として知られる回折光バルブの機能を説明する図である。 回折光バルブの機能を説明する図である。 本発明の別な実施例（実施例３）である平面表示装置の基板主面（パネル）における表示回路を概略的に示す図である。 図１５に示した表示回路の信号線駆動回路部におけるトランジスタの配置を示す図である。 図１５に示した表示回路（特に、駆動回路）の形成に好適な基板主面（パネル）のレーザアニールのパターンを示す図である。 図１７に示したパターンを有する複数のパネルが主面に形成されるマザーガラスのレーザアニール工程を説明する図である。

符号の説明

１…レーザダイオード、２…光ファイバ、３…レーザ光、４…レーザ発振器、６…透過率連続可変フィルタ、７…変調器、９…ビーム径調整器、１１…ビーム整形器、１４…光スイッチ、１５…チューブレンズ、１９…投影レンズ、２０…基板、２１…ステージ、３５…Ｘ方向にラテラル成長した領域、３６…Ｙ方向にラテラル成長した領域、６１、７１…入力ビームのプロファイル、６３、７３…光スイッチで形成されたビームのプロファイル、６４、７４…基板上に投影されたビームのプロファイル、１１４…光スイッチ（回折ライトバルブ）。

Claims (5)

1. 非晶質状態又は多結晶状態にある半導体膜が形成された基板の主面において細長い断面を有するレーザ光が投影される位置を該レーザ光の断面の長手方向に交差する方向に走査しながら該半導体膜を該レーザ光の照射によりアニールして、該半導体膜に該走査の方向に帯状に延びる単結晶領域を成長させて能動素子を形成する平面表示装置の製造方法であって、
   前記基板主面を該主面内の第１方向に前記レーザ光の投影位置で走査しながら該レーザ光の前記断面における強度を該断面の前記長手方向に並ぶ複数の要素毎に変調して、前記半導体膜の少なくとも一つの部分に前記帯状の単結晶領域を該第１方向に成長させる第１工程と、
   前記第１工程後に、前記基板をその前記主面に投影される前記レーザ光の光軸を中心に所定角度で回転させる第２工程と、
   前記第２工程後に、前記基板主面を該主面内で前記第１の方向と前記所定角度で交差する第２方向に前記レーザ光の投影位置で走査しながら該レーザ光の前記断面における強度を該断面の前記長手方向に並ぶ複数の要素毎に変調して、前記半導体膜の前記第１工程にて前記帯状の単結晶領域が形成された前記部分以外の少なくとも一つの部分に前記帯状の単結晶領域を該第２方向に成長させる第３工程とを備え、
   前記非晶質状態又は多結晶状態にある半導体膜に、前記帯状単結晶領域が前記第１方向に成長した前記少なくとも一つの部分からなる第１の改質部分と、前記帯状単結晶領域が前記第２方向に成長した前記少なくとも一つの部分からなる第２の改質部分とを夫々配置させることを特徴とする平面表示装置の製造方法。
2. 前記第１工程及び前記第３工程において、
   回折光学素子により前記レーザ光の断面を前記細長い断面に整形し、
   液晶セルにより前記レーザ光の前記細長い断面をその前記長手方向に並ぶ複数の要素に分割し且つ該要素毎に該レーザ光の強度を変調することを特徴とする請求項１に記載の平面表示装置の製造方法。
3. 前記第１工程及び前記第３工程において、
   回折光学素子により前記レーザ光の断面を前記細長い断面に整形し、
   前記レーザ光を複数のミラーが該レーザ光の前記細長い断面の前記長手方向に並設された可動微小ミラーに入射させ、且つ該レーザ光の光軸に対する該ミラーの各々の傾斜角度を制御することにより該レーザ光の該細長い断面の強度を前記複数の要素毎に変調することを特徴とする請求項１に記載の平面表示装置の製造方法。
4. 前記第１工程及び前記第３工程において、
   回折光学素子により前記レーザ光の断面を前記細長い断面に整形し、
   前記レーザ光を複数の細長い反射体が前記細長い断面の前記長手方向に並設されて成る回折光バルブに入射させ、且つ該レーザ光の該細長い断面に前記長手方向に並ぶ前記複数の要素の各々を前記複数の反射体からなる平面で反射させ又は該平面に対する該反射体の少なくとも一つの変位により回折させることにより、該要素毎の強度を変調することを特徴とする請求項１に記載の平面表示装置の製造方法。
5. 第１方向及び該第１方向に交差する第２方向に広がる主面を有する基板、
   前記主面上に前記第１方向及び前記第２方向に沿い二次元的に配置されて表示部を成し且つその各々には画像信号を取り込む画素回路が設けられた複数の画素、
   前記表示部にて前記第１方向に延在し且つ前記第２方向に並設されて前記画素回路に前記画像信号を供給する複数の信号線、
   前記表示部にて前記第２方向に延在し且つ前記第１方向に並設されて前記画素回路による前記画像信号の取り込みを制御する走査信号を伝送する複数の走査線、及び
   前記主面上の前記表示部の外側に配置され且つ前記複数の信号線に前記画像信号を、前記複数の走査線に前記走査信号を夫々出力する駆動回路を備え、
   前記駆動回路は前記基板主面に形成された半導体膜をチャネルとする複数のアクティブ素子を有し、
   前記複数のアクティブ素子は、前記第１方向に帯状に成長した単結晶領域を含むチャネルを備えた少なくとも一つの第１アクティブ素子、前記第２方向に帯状に成長した単結晶領域を含むチャネルを備えた少なくとも一つの第２アクティブ素子、及び非晶質構造又は該単結晶領域のいずれよりも小さい結晶粒からなる粒状多結晶構造のチャネルを備えた第３アクティブ素子を含むことを特徴とする平面表示装置。
   

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