JP2008071776A - レーザアニール装置、半導体膜、半導体装置、及び電気光学装置 - Google Patents

Abstract

【課題】非晶質半導体膜の所定領域を選択的にかつ効率的に高結晶化する。
【解決手段】レーザアニール装置１００は、単数又は複数のレーザ光発振源を備えてなり、非晶質半導体膜２０の所定領域Ａ１の近傍領域Ａｓｃに対して、第１のレーザ光Ｘを照射して該領域を結晶化させる第１のレーザ光源１２０と、第１のレーザ光源１２０のレーザ光発振源を兼ねていない単数又は複数のレーザ光発振源を備えてなり、非晶質半導体膜２０の第１のレーザ光Ｘが照射された領域Ａｓｃの少なくとも一部及び所定領域Ａ１に対して第２のレーザ光Ｙを照射し、第１のレーザ光Ｘの照射により生成された結晶ｓｃの少なくとも一部は融解させることなく、該結晶を起点として所定領域Ａ１に結晶を成長させる第２のレーザ光源１３０と、非晶質半導体膜２０に対して、第１のレーザ光Ｘ及び第２のレーザ光Ｙを同時に又は独立に相対走査する相対走査手段１５０とを備えたものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、非晶質半導体膜に対してレーザアニールを実施して、その所定領域の結晶性を他領域の結晶性よりも選択的に高めることが可能なレーザアニール装置、及びこの装置を用いるレーザアニール方法に関するものである。
本発明はまた、上記レーザアニール方法により製造される半導体膜、この半導体膜を用いた薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等の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多数の画素電極がマトリクス状に配置され、これら画素電極は例えば各画素電極に対応して設けられた画素スイッチング用薄膜トランジスタ（画素スイッチング用ＴＦＴ）を介して駆動される。

上記電気光学装置では、同じ基板上に、上記の画素電極と画素スイッチング用ＴＦＴとがマトリクス状に多数形成された画素部と、この画素部を駆動する、複数の駆動回路用薄膜ＴＦＴを用いて構成された駆動回路を備えた駆動部とが設けられる場合がある。

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。特に、駆動回路用ＴＦＴでは、活性層をなすシリコン膜は結晶性が高いことが好ましい。

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、１個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、非晶質シリコン膜（２）の一隅にレーザ光を照射し、次いでこのレーザ光をＹ方向へ走査することにより、非晶質半導体膜（２）の一端にＹ方向を長軸方向とする複数の帯状結晶（２０_ａ５〜２０_ａ８）を幅方向に並列形成し、次いでこれら複数の帯状結晶（２０_ａ５〜２０_ａ８）のうち１つを選択して走査開始結晶（２１_２）とし、この走査開始結晶（２１_２）からＸ方向にレーザ光を走査することを繰り返して、走査開始結晶（２１_２）を起点として基板全体に結晶（３２）をラテラル成長させるレーザアニール方法が開示されている（段落［００３２］〜［００４４］、図３〜図６、要約書を参照）。特許文献１では連続波出力のレーザ光が用いられており、レーザ光発振源として半導体レーザ等が挙げられている（請求項１及び段落［００２９］等）。
特許文献１に記載の方法によれば、走査開始結晶（２１_２）が種結晶となり、基板全体に比較的粒径の大きい結晶（３２）を成長させることができる。

本明細書では、結晶成長の起点となる結晶のことを指して「種結晶」と称している。種結晶としてはスポット状結晶や帯状結晶等が挙げられ、その形状は任意である。
特開2004-87961号公報

特許文献１では、同一のレーザ光源を用い、帯状結晶（２０_ａ５〜２０_ａ８）の形成を終了した後、基板全面で結晶（３２）をラテラル成長させる方法のみが記載されている。特許文献１には、ＴＦＴの素子形成領域等の所定領域を選択的に高結晶化する方法について記載されていない。すなわち、特許文献１に記載の方法では、１個の基板に対して、種結晶である帯状結晶（２０_ａ５〜２０_ａ８）の形成を完全に終了した後に結晶（３２）の成長を開始せざるを得ず、しかも結晶（３２）の成長は基板全面で行うため、非常に非効率的である。

特許文献１では、帯状結晶（２０_ａ５〜２０_ａ８）を使用領域（２ａ）の外側に形成することが好ましいことが記載されている（段落［００４５］及び図３〜図６等）。電気光学装置において、使用領域（２ａ）は、ＴＦＴを形成する画素部、あるいはＴＦＴを形成する画素部及び駆動部に相当する。すなわち、特許文献１には基本的には、ＴＦＴを形成する画素部、あるいはＴＦＴを形成する画素部及び駆動部の外側に種結晶を形成し、これを起点として、基板全体に結晶（３２）をラテラル成長させる方法が記載されている。

かかる方法では、走査途中にランダムに結晶核が発生するので、高結晶化には限界があり、全走査領域に渡って単結晶とすることは事実上不可能である。種結晶を起点として単結晶をラテラル成長できる範囲はせいぜい数十μｍ程度である。特に、基板サイズが大きくなれば、基板の一端にのみ形成した帯状結晶（２０_ａ５〜２０_ａ８）の種結晶としての効果が基板全体に及ぶとは到底考えられない。

特許文献１には、走査開始結晶（２１_２）の位置制御についても記載がない。走査開始結晶（２１_２）の位置を制御しなければ、ＴＦＴの素子形成領域内に粒界が存在することを良好に回避することもできない。

特許文献１には、走査開始結晶を膜上に３つ以上形成してもよいこと、走査開始結晶は使用領域（２ａ）の外側に形成されなくてもよく、例えば使用領域（２ａ）の略中央部に形成されてもよいことが記載されている（段落［００５２］，［００５３］）。しかしながら、具体的な方法については記載されていない。また、走査開始結晶（２１_２）の位置制御について記載がないので、ＴＦＴの素子形成領域内に粒界が存在することを良好に回避することはできない。

特許文献１にはまた、種結晶シリコンに対してレーザ光を照射しアニールすることが必須であることが記載されており、使用するレーザ光の波長は多結晶シリコンに吸収される波長、好ましくは４００ｎｍ以下の短波長光であることが記載されている（段落［００５６］等）。かかる短波長光では、非晶質シリコンと多結晶シリコンのいずれにおいてもレーザ光の吸収率が高く（本明細書の図４〜図６を参照）、種結晶を起点として結晶（３２）をラテラル成長させる際には、多結晶シリコンからなる種結晶が完全に融解する。

特許文献１には、走査開始結晶（２１_２）に結晶核が発生していない状態で、これを起点として連続レーザ光を走査することで、走査開始結晶（２１_２）を完全融解させて新たな結晶核を発生させ、この結晶核から溶融している領域へ走査開始結晶（２１_２）が成長することによって複数の結晶が発生することがなくなり、１つの結晶（３２）が形成されるという内容が記載されている（段落［００４０］）。しかしながら、種結晶が完全に融解すれば、その際に結晶核が多く形成されやすく、粒径の大きい結晶（３２）をラテラル成長させることは難しい。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、非晶質半導体膜の所定領域を選択的にかつ効率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レーザアニール装置を提供することを目的とするものである。
本発明はまた、上記レーザアニール装置を用いることにより、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装置は、非晶質半導体膜に対してレーザアニールを実施して、該非晶質半導体膜の所定領域の結晶性を選択的に高めることが可能なレーザアニール装置において、
単数又は複数のレーザ光発振源を備えてなり、前記非晶質半導体膜の前記所定領域の近傍領域に対して、第１のレーザ光を照射して該第１のレーザ光が照射された領域を結晶化させる第１のレーザ光源と、
前記第１のレーザ光源の前記レーザ光発振源を兼ねていない単数又は複数のレーザ光発振源を備えてなり、前記非晶質半導体膜の前記第１のレーザ光が照射された領域の少なくとも一部及び前記所定領域に対して第２のレーザ光を照射し、前記第１のレーザ光の照射により生成された結晶の少なくとも一部は融解させることなく、該結晶を起点として前記所定領域に結晶を成長させる第２のレーザ光源と、
前記非晶質半導体膜に対して、前記第１のレーザ光及び前記第２のレーザ光を同時に又は独立に相対走査する相対走査手段とを備えたことを特徴とするものである。

本発明のレーザアニール装置においては、後記するように第１のレーザ光源と第２のレーザ光源とが互いの機能を交替する構成とすることができる。この場合、機能交替前の第１のレーザ光源のレーザ光発振源が、機能交替後の第２のレーザ光源のレーザ光発振源を兼ねることとなるが、本明細書において、「第２のレーザ光源のレーザ光発振源が第１のレーザ光源のレーザ光発振源を兼ねていない」とは、任意のタイミングで見て、第２のレーザ光源のレーザ光発振源が第１のレーザ光源のレーザ光発振源を兼ねていないことを意味する。

前記非晶質半導体膜が、前記レーザアニールを実施された後に半導体装置の活性層として用いられる膜である場合、前記所定領域は、該非晶質半導体膜において前記半導体装置の活性層となる素子形成領域を含むことが好ましい。
前記第２のレーザ光源は、前記所定領域に単結晶を成長させるものであることが好ましい。

前記第２のレーザ光源は、連続波出力のレーザ光源であることが好ましい。前記第１のレーザ光源及び前記第２のレーザ光源が、連続波出力のレーザ光源であることが好ましい。
前記第１のレーザ光源及び前記第２のレーザ光源はいずれも、前記レーザ光発振源として半導体レーザを備えた半導体レーザ光源であることが好ましい。
前記第１のレーザ光源及び／又は前記第２のレーザ光源は、前記半導体レーザを複数備えると共に、該複数の半導体レーザからの出射光を合波する合波光学系とを備えた合波半導体レーザ光源により構成することができる。

本発明のレーザアニール装置において、前記第１のレーザ光源と前記第２のレーザ光源とは、該第１のレーザ光源と該第２のレーザ光源とがユニット化されたユニット光源の形態で備えられており、前記相対走査手段は、該ユニット光源を相対走査するものであることが好ましい。

前記第１のレーザ光源と前記第２のレーザ光源とがユニット化された上記構成では、例えば、前記ユニット光源は、該ユニット光源の相対走査方向に対して常に前記第１のレーザ光源が前記第２のレーザ光源よりも先行するよう、該ユニット光源の相対走査方向に応じて、向きが制御されるものであることが好ましい。

本明細書において、「ユニット光源の相対走査方向」は、あるタイミングで見たときに基板に対してユニット光源が相対的に進んでいく方向により定義する。また、「ユニット光源の相対走査方向に対して第１のレーザ光源が第２のレーザ光源よりも先行する」とは、基板に対してユニット光源が相対的に進んでいく方向に見て、第１のレーザ光源が第２のレーザ光源よりも先行することを意味する。

前記第１のレーザ光源と前記第２のレーザ光源とがユニット化された上記構成では、前記第１のレーザ光源と前記第２のレーザ光源とは、互いの機能を交替可能とされており、前記ユニット光源は、該ユニット光源の相対走査方向に対して常に前記第１のレーザ光源が前記第２のレーザ光源よりも先行するよう、該ユニット光源の相対走査方向が変わる際には、前記第１のレーザ光源及び前記第２のレーザ光源の互いの機能を交替する制御が行われるものであってもよい。

本発明のレーザアニール装置において、前記第２のレーザ光源の発振波長は、前記第１のレーザ光の照射により生成される前記結晶に吸収される前記第２のレーザ光の吸収率ａ１と、前記非晶質半導体膜の非結晶化部分に吸収される前記第２のレーザ光の吸収率ａ２とが、下記式（１）を充足する波長であることが好ましく、下記式（２）を充足する波長であることがより好ましい。
０．２≦ａ１／ａ２≦０．９・・・（１）、
０．３≦ａ１／ａ２≦０．８・・・（２）

本発明のレーザアニール装置は、前記所定領域の位置情報に基づいて、前記相対走査手段による前記第１のレーザ光源及び前記第２のレーザ光源の相対走査を制御する走査制御手段と、
前記所定領域の位置情報に基づいて、前記第１のレーザ光源及び前記第２のレーザ光源に搭載された前記レーザ光発振源のオンオフを制御する電気的制御手段とを備えたものであることが好ましい。

本発明のレーザアニール方法は、上記の本発明のレーザアニール装置を用い、
非晶質半導体膜の所定領域の近傍領域に対して、前記第１のレーザ光を照射して該第１のレーザ光が照射された領域を結晶化させるレーザ照射（Ａ）と、
前記非晶質半導体膜の前記第１のレーザ光が照射された領域の少なくとも一部及び前記所定領域に対して前記第２のレーザ光を照射し、前記第１のレーザ光の照射により生成された結晶の少なくとも一部は融解させることなく、該結晶を起点として前記所定領域に結晶を成長させるレーザ照射（Ｂ）とを実施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、レーザ照射（Ａ）を実施している間に、レーザ照射（Ｂ）を開始することが好ましい。

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。

本発明の半導体膜としては、主成分がシリコンである半導体膜が挙げられる。本明細書において、「主成分」は含量５０質量％以上の成分と定義する。ＴＦＴ用のシリコン膜ではシリコン含量９０質量％以上が好ましい。

本発明の半導体装置は、上記の本発明の半導体膜を用いて得られた活性層を備えたことを特徴とするものである。本発明の半導体装置としては、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等が挙げられる。
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装置は、非晶質半導体膜の所定領域の近傍領域に対して、第１のレーザ光を照射して第１のレーザ光が照射された領域を結晶化させる第１のレーザ光源と、非晶質半導体膜の第１のレーザ光が照射された領域の少なくとも一部及び所定領域に対して第２のレーザ光を照射し、第１のレーザ光の照射により生成された結晶の少なくとも一部は融解させることなく、該結晶を起点として所定領域に結晶を成長させる第２のレーザ光源と、非晶質半導体膜に対して、第１のレーザ光源及び第２のレーザ光源を同時に又は独立に走査する相対走査手段とを備えたものである。

本発明の装置では、第１のレーザ光の照射により所定領域の近傍領域に生成された結晶が種結晶となり、これを起点として、所定領域に選択的に結晶粒径の大きい結晶を成長させることができる。本発明の装置では、所定領域の近傍領域に種結晶を形成し、しかも種結晶の少なくとも一部は融解させない構成としているので、所定領域を結晶化する際の結晶核の生成が抑えられ、所定領域を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。

本発明の装置では、１個の基板に対して、所定領域の近傍領域への種結晶の生成と、これを起点とした所定領域への結晶成長とを並行して実施することができるので、これらの処理を効率的に実施することができる。

第１のレーザ光源及び第２のレーザ光源はいずれも、レーザ光発振源として半導体レーザを備えた半導体レーザ光源であることが好ましい。半導体レーザは小型であるので、レーザ光発振源としてエキシマレーザ等を用いるよりも、第１のレーザ光源及び第２のレーザ光源を小さくすることができ、これらの形状の設計自由度も高くすることができる。半導体レーザはオンオフの制御も容易である。そのため、ＴＦＴの素子形成領域を選択的に高結晶化するような精細な位置制御が可能となる。

本発明のレーザアニール装置を用いることにより、結晶性が高く、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、これを用いた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、非晶質半導体膜に対してレーザアニールを実施して、その所定領域の結晶性を他領域の結晶性よりも選択的に高めることが可能な装置である。アニール対象の非晶質半導体膜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、非晶質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。
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、多数の画素電極がマトリクス状に配置され、これら画素電極は各画素電極に対応して設けられた画素スイッチング用ＴＦＴを介して駆動される。画素スイッチング用ＴＦＴは各ドットに単数又は複数設けられる。

上記電気光学装置では、同じ基板上に、上記の画素電極と画素スイッチング用ＴＦＴとがマトリクス状に多数形成された画素部と、上記画素部の外側に、画素部を駆動する、多数の駆動回路用ＴＦＴを用いて構成された駆動回路が形成された駆動部とが設けられる場合がある。

本実施形態では、選択的に高結晶化する所定領域Ａ１が、ＴＦＴの素子形成領域Ａ_ＴＦＴ（＝ＴＦＴの活性層となる領域）及びその周囲近傍である場合について説明する。本実施形態は、画素スイッチング用ＴＦＴと駆動回路用ＴＦＴのいずれの製造にも適用できる。

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である。図２（ａ），（ｂ）はレーザ光源の内部構成を示す図である。図１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、ＴＦＴの素子形成領域に符号Ａ_ＴＦＴ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（非晶質半導体膜）２０を載置するステージ１１０と、非晶質シリコン膜２０に対してレーザ光Ｘ，Ｙを照射するレーザヘッド１４０（ユニット光源）と、レーザヘッド１４０を図示ｘ方向と図示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走査するレーザヘッド移動手段（相対走査手段）１５０と、装置全体の制御を行うコントローラ（制御手段）１６０とを備えている。

レーザヘッド移動手段１５０は、基本的にはレーザヘッド１４０の走査を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ｘ方向の折り返し走査を実施するという往復走査を実施する。すなわち、ｘ方向がレーザヘッド１４０の主走査方向であり、ｙ方向がレーザヘッド１４０の副走査方向である。

レーザヘッド１４０は、機能の異なる第１のレーザ光源１２０と第２のレーザ光源１３０とがユニット化されたユニット光源である。レーザヘッド１４０内において、第１のレーザ光源１２０と第２のレーザ光源１３０とは、レーザヘッド１４０の主走査方向であるｘ方向に対して平行方向に離間して配置され、かつ互いの相対的位置が固定されている。

第１のレーザ光源１２０は、非晶質シリコン膜２０の所定領域Ａ１（＝ＴＦＴの素子形成領域Ａ_ＴＦＴ及びその周囲近傍）の近傍領域Ａｓｃに対して、第１のレーザ光Ｘを略矩形スポット状に照射して第１のレーザ光Ｘが照射された領域を結晶化させて、種結晶ｓｃを生成させるレーザ光源である。

第２のレーザ光源１３０は、少なくとも非晶質シリコン膜２０の第１のレーザ光Ｘが照射されて種結晶ｓｃが生成された領域Ａｓｃ及び所定領域Ａ１に対して第２のレーザ光Ｙを略矩形スポット状に照射して、第１のレーザ光Ｘの照射により生成された種結晶ｓｃの少なくとも一部は融解させることなく、種結晶ｓｃを起点として所定領域Ａ１に結晶を成長させるレーザ光源である。

本実施形態では、あるタイミングにおける第１のレーザ光源１２０による第１のレーザ光Ｘの照射面積は、あるタイミングにおける第２のレーザ光源１３０による第２のレーザ光Ｙの照射面積より小さく設定されている。

具体的には、第１のレーザ光源１２０による第１のレーザ光Ｘのｙ方向（走査方向に対して垂直方向）の照射幅Ｗ１は、ＴＦＴの素子形成領域のｙ方向の幅Ｗ_ＴＦＴよりも狭く設定されている。第２のレーザ光源１３０による第２のレーザ光Ｙのｙ方向の照射幅Ｗ２は、ＴＦＴの素子形成領域のｙ方向の幅Ｗ_ＴＦＴよりも広く設定されている。

本実施形態では、第１のレーザ光Ｘのｙ方向の照射幅Ｗ１と種結晶ｓｃのｙ方向の幅Ｗｓｃとが略同一となるので、Ｗ１＝Ｗｓｃ＜Ｗ_ＴＦＴ＜Ｗ２の関係になる。本実施形態では、単結晶シリコン（ｃ−Ｓｉ）からなる種結晶ｓｃが生成されるよう、あるタイミングにおける第１のレーザ光源１２０による第１のレーザ光Ｘの照射面積が設定されている。

本実施形態において、第１のレーザ光Ｘの照射は、所定領域Ａ１の手前近傍領域Ａｓｃに対して、上記小さい照射面積でごく短い時間のみ実施され（レーザ光Ｘは瞬間的な照射でもよいし、短時間であれば走査されてもよい）、第２のレーザ光Ｙの照射は、少なくとも種結晶ｓｃが生成される領域Ａｓｃを含む所定領域Ａ１の手前領域Ａ２及び所定領域Ａ１に対して実施されるようになっている。

レーザ光Ｘ，Ｙのｙ方向の照射幅Ｗ１，Ｗ２は適宜設計され、特に制限されない。サイズ例としては、ＴＦＴの素子形成領域Ａ_ＴＦＴの大きさ：Ｗ_ＴＦＴ１０μｍ×２０μｍ程度に対して、Ｗ１＝１μｍ程度以下、Ｗ２＝１５μｍ程度が挙げられる。

ＴＦＴのチャネル形成領域及びその周囲近傍のみを所定領域Ａ１としてもよく、この場合、チャネル形成領域の大きさ：３μｍ×３μｍ程度に対して、Ｗ１＝１μｍ程度以下、Ｗ２＝５μｍ程度が挙げられる。

本実施形態のレーザアニール装置１００では、レーザヘッド移動手段１５０によるレーザヘッド１４０の走査によって、非晶質シリコン膜２０に対する第１のレーザ光Ｘ及び第２のレーザ光Ｙの走査が同時に実施される。また、レーザヘッド１４０は、レーザヘッド１４０の走査方向に対して常に第１のレーザ光源１２０が第２のレーザ光源１３０よりも先行するよう、レーザヘッド１４０の走査方向に応じて、その向きが制御される。

図２（ａ）に示す如く、第１のレーザ光源１２０は、１個の合波半導体レーザ光源１２１により構成されている。

合波半導体レーザ光源１２１には、レーザ光発振源として連続波出力の１個のマルチ横モードの半導体レーザＬＤ（図示略）が内蔵された４個のＬＤパッケージ１２３（１２３Ａ〜１２３Ｄ）と、これら４個のＬＤパッケージ１２３から出射されたレーザ光Ｌ１〜Ｌ４を各々平行光束化する、ＬＤパッケージ１２３と同数のコリーメータレンズ１２４（１２４Ａ〜１２４Ｄ）とが組み込まれたＬＤユニット１２２が備えられている。

合波半導体レーザ光源１２１にはさらに、レーザ光Ｌ１〜Ｌ４を各々反射するＬＤパッケージ１２３と同数の反射ミラー１２５（１２５Ａ〜１２５Ｄ）と、
反射ミラー１２５Ａ，１２５Ｂにより反射されたレーザ光Ｌ１，Ｌ２が入射するビームスプリッタ１２６Ａと、
反射ミラー１２５Ｃ，１２５Ｄにより反射されたレーザ光Ｌ３，Ｌ４が入射するビームスプリッタ１２６Ｂとが備えられている。

ビームスプリッタ１２６Ａ，１２６Ｂはいずれも、直角プリズムを２個接着した構成のキューブ状のビームスプリッタであり、ビームスプリッタ１２６Ｂの光入射面には、レーザ光Ｌ３，Ｌ４の偏光方向を９０°ずらす１／２波長位相差素子１２７が取り付けられている。

ビームスプリッタ１２６Ａに入射したレーザ光Ｌ１，Ｌ２は各々、光出力検出用に一部がビームスプリッタ１２６Ａを透過してフォトダイオード１２９Ａ，１２９Ｂに入射し、それ以外がビームスプリッタ１２６Ａ内で反射されてビームスプリッタ１２６Ｂに入射するようになっている。

同様に、ビームスプリッタ１２６Ｂに入射したレーザ光Ｌ３，Ｌ４は各々、光出力検出用に一部がビームスプリッタ１２６Ｂを透過してフォトダイオード１２９Ｃ，１２９Ｄに入射し、それ以外がビームスプリッタ１２６Ｂ内で反射されるようになっている。

合波半導体レーザ光源１２１では、ビームスプリッタ１２６Ａ，１２６Ｂ内でレーザ光Ｌ１〜Ｌ４が合波されるようになっている。本実施形態では、１／２波長位相差素子１２７によりレーザ光Ｌ３，Ｌ４の偏光方向を９０°ずらしてからビームスプリッタ１２６Ｂに入射させ、レーザ光Ｌ１とレーザ光Ｌ３とをファスト軸方向に偏光合波し、レーザ光Ｌ２とレーザ光Ｌ４とをファスト軸方向に偏光合波し、さらに偏光合波されたレーザ光Ｌ１，Ｌ３と偏光合波されたレーザ光Ｌ２，Ｌ４とをスロー軸方向に角度合波するように構成している。

合波半導体レーザ光源１２１の光出射口には、マルチ横モードの半導体レーザＬＤから出射される個々の次数の高次横モード光に含まれる、光軸に対して略対称方向に伝播する２つの波面成分の干渉性を低減するために、この２つの波面成分のうち一方の波面成分の偏光方向を９０°ずらす１／２波長位相差素子１２８が設けられている。このことを図３を参照して、説明する。

マルチ横モードの半導体レーザＬＤでは、次数の異なる複数の高次横モードが同時に発振される。図３（ａ）に示す如く、任意の１つの次数ｍの高次横モード光の近視野像ＮＦＰ（ｍ）は、次数に応じて複数のピークを持つ強度分布を有し、隣接するピーク間の位相が反転した像である。図３（ｂ）に模式的に示す如く、半導体レーザＬＤの光導波路Ｒには、光軸Ａに対して平行な２つの端面Ｅ１、Ｅ２がある。ある１つの次数の高次横モード光は、これら２つの端面Ｅ１、Ｅ２間で反射を繰り返して出射されるので、ある１つの次数の高次横モード光は概略、光軸Ａに対して略対称方向に伝播する２つの波面成分Ｗ１とＷ２とが複数重ね合わされたものとなる。

２つの波面成分Ｗ１とＷ２とは概略、波面成分Ｗ１が端面Ｅ１で反射されるときに波面成分Ｗ２が端面Ｅ２で反射され、波面成分Ｗ１が端面Ｅ２で反射されるとき波面成分Ｗ２が端面Ｅ１で反射される関係にある。これら２つの波面成分Ｗ１とＷ２との干渉により、上記の強度分布と位相分布を有する近視野像ＮＦＰ（ｍ）が形成されると考えられる。

実際には次数の異なる複数の高次横モードが同時に発振されるので、実際の近視野像ＮＦＰは、次数の異なる複数の高次横モードの近視野像ＮＦＰ（ｍ）が重なったものとなる。

任意の１つの次数ｍの高次横モード光に着目すれば、上記２つの波面成分Ｗ１とＷ２は光軸Ａに対して略対称方向に伝播し、光軸Ａに対して略対称な双峰性の強度分布Ｐ１、Ｐ２を有する遠視野像ＦＦＰ（ｍ）を形成する。

高次横モード光は次数が異なっても、光軸Ａに対して略対称方向に伝播する上記２つの波面成分Ｗ１とＷ２とが複数重ね合わされて構成される。ただし、双峰性の光強度分布Ｐ１、Ｐ２のピーク分離角θは、半導体レーザの光導波路Ｒのストライプ幅及び屈折率分布、発振波長、高次横モードの次数等により決定され、次数が高くなる程ピーク分離角θが大きくなる傾向にある。

図では、双峰性の光強度分布Ｐ１、Ｐ２のピーク分離角θが最も大きい高次横モード光の遠視野像ＦＦＰ（ｍ）を実線で示し、その他の次数の高次横モード光の遠視野像ＦＦＰ（ｍ）を破線で示してある。

異なる次数の高次横モード光間の干渉性は小さいが、個々の次数の高次横モード光を構成する上記２つの波面成分Ｗ１とＷ２との干渉性が大きい。そこで、本実施形態では、２つの波面成分Ｗ１とＷ２のうち一方の波面成分Ｗ２の偏光方向を９０°ずらす１／２波長位相差素子１２８を設けて、これら２つの波面成分Ｗ１とＷ２との干渉性を低減し、合波半導体レーザ光源１２１からの出射光の強度分布が均一になるように構成している。

本実施形態では、コリーメータレンズ１２４、反射ミラー１２５、ビームスプリッタ１２６Ａ，１２６Ｂ、及び１／２波長位相差素子１２７，１２８により、４個のＬＤパッケージ１２３からの出射光Ｌ１〜Ｌ４を合波する合波光学系が構成されている。本実施形態では、レーザ光Ｌ１〜Ｌ４の合波光が第１のレーザ光Ｘとなっている。

同様に、図２（ｂ）に示す如く、第２のレーザ光源１３０は、１個の合波半導体レーザ光源１３１により構成されている。合波半導体レーザ光源１３１の光学系は、構成要素の符号を変えている以外は、第１のレーザ光源１２０の合波半導体レーザ光源１２１と同様であるので、説明は省略する。

第１のレーザ光源１２０は、複数の合波半導体レーザ光源１２１により構成してもよい。同様に、第２のレーザ光源１３０は、複数の合波半導体レーザ光源１３１により構成してもよい。個々の合波半導体レーザ光源１２１，１３１に搭載される半導体レーザＬＤの搭載数あるいは点灯数も適宜設計できる。

本実施形態では例えば、第１のレーザ光源１２０内に絞り（図示略）を組み込むことで、第１のレーザ光Ｘの照射幅Ｗ１及びあるタイミングにおける照射面積を、第２のレーザ光Ｙの照射幅Ｗ２及びあるタイミングにおける照射面積より小さくすることができる。

本実施形態では、第２のレーザ光Ｙの照射によって第１のレーザ光Ｘの照射により生成された種結晶ｓｃの少なくとも一部を融解させないために、第２のレーザ光源１３０の発振波長は、第１のレーザ光Ｘの照射により生成される種結晶ｓｃに吸収される第２のレーザ光Ｙの吸収率ａ１と、非晶質シリコン膜２０の非結晶化部分に吸収される第２のレーザ光Ｙの吸収率ａ２とが、下記式（１）を充足する波長であることが好ましく、下記式（２）を充足する波長であることがより好ましい。
０．２≦ａ１／ａ２≦０．９・・・（１）、
０．３≦ａ１／ａ２≦０．８・・・（２）

本実施形態において、種結晶ｓｃは単結晶シリコン（ｃ−Ｓｉ）である。非晶質シリコン膜２０の膜厚ｔ（ｎｍ）＝３０、５０、１００、２００、５００、１０００における、第２のレーザ光Ｙの波長λと、ａ１／ａ２（ｃ−Ｓｉの吸収率／ａ−Ｓｉの吸収率）を図４〜図６に示す。これらのデータは、本発明者がａ−Ｓｉとｃ−Ｓｉの既知の吸収係数データを基に、各膜厚について吸収率を算出したものである。

上記式（１）、好ましくは上記式（２）を充足するように、非晶質シリコン膜２０の膜厚ｔに応じて、第２のレーザ光源１３０の発振波長を選定すればよい。

レーザアニールにより結晶化を行ってポリシリコンＴＦＴを形成する場合、非晶質シリコン膜２０の膜厚ｔは５０ｎｍ程度が最も一般的である。図４（ｂ）に示すように、ｔ＝５０ｎｍ程度では、３５０〜４５０ｎｍの間で、ａ１／ａ２が約１．０から約０．２まで大きく変化する。第２のレーザ光源１３０としては、レーザ光発振源としてＧａＮ系半導体レーザ又はＺｎＯ系半導体レーザを備えたものが好ましい。かかる半導体レーザの発振波長は３７０〜４５０ｎｍの波長域内にあり、発振波長４０５ｎｍのＧａＮ系半導体レーザ等が好ましく用いられる。

非晶質シリコン膜２０の膜厚ｔ＝５０ｎｍの条件で、第２のレーザ光源１３０のレーザ光発振源として発振波長４０５ｎｍのＧａＮ系半導体レーザを用いる場合、単結晶シリコン（ｃ−Ｓｉ）の吸収率ａ１＝約５０％、非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）の吸収率ａ２＝約９８％、ａ１／ａ２＝約０．５である。

従来のレーザアニール装置で一般に用いられているエキシマレーザは、発振波長が３５０ｎｍ未満の短波長であるので、単結晶シリコン（ｃ−Ｓｉ）の吸収率ａ１及び非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）の吸収率ａ２はいずれも高く約９８％である。この条件では、第２のレーザ光Ｙによって第１のレーザ光Ｘの照射により生成された種結晶ｓｃは完全に融解してしまう。

第１のレーザ光源１２０の発振波長としては特に制限なく、非晶質シリコンの吸収波長域、具体的には７００ｎｍ以下、好ましくは５００ｎｍ以下で、適宜設計すればよい。第１のレーザ光源１２０の発振波長は、第２のレーザ光源１３０の発振波長と同一でもよいし、非同一でもよい。

本実施形態において、非晶質シリコンに吸収される第１のレーザ光Ｘの単位時間単位面積あたりの吸収エネルギー密度Ｅａ１、種結晶ｓｃに吸収される第２のレーザ光Ｙの単位時間単位面積あたりの吸収エネルギー密度Ｅａ２、及び非晶質シリコンに吸収される第２のレーザ光Ｙの単位時間単位面積あたりの吸収エネルギー密度Ｅａ３は、第１のレーザ光Ｘの照射により種結晶ｓｃが生成され、かつ、第２のレーザ光Ｙの照射により、種結晶ｓｃの少なくとも一部は融解させることなく、種結晶ｓｃを起点として所定領域Ａ１に結晶を成長させる条件で、適宜設計できる。

本実施形態では、小さい照射面積でごく短い時間の第１のレーザ光Ｘの照射によって、所定領域Ａ１の手前近傍領域Ａｓｃに単結晶シリコン（ｃ−Ｓｉ）からなる種結晶ｓｃが生成される。種結晶ｓｃの周囲には、結晶粒の小さい微結晶シリコン（μｃ−Ｓｉ、図示略）が同時に生成されることがある。この微結晶シリコン（μｃ−Ｓｉ）は、結晶粒径が非常に小さいので、後で第２のレーザ光Ｙの照射を受ける際に、この微結晶シリコン（μｃ−Ｓｉ）の粒界部分あるいはこの微結晶シリコン（μｃ−Ｓｉ）の外側の非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）部分で吸収された熱で、容易に融解すると考えられる。

種結晶ｓｃの周縁部分についても、後で第２のレーザ光の照射を受ける際に外側からの熱で融解することがある。その場合も、結晶粒径が比較的大きい種結晶ｓｃの中央部分は、第２のレーザ光を照射しても融解させずに残すことができる。すなわち、本実施形態では、第２のレーザ光Ｙの照射により、少なくとも種結晶ｓｃの中央部分については融解させない条件で、種結晶ｓｃを起点として所定領域Ａ１に結晶を成長させる。

種結晶ｓｃの手前領域は、第２のレーザ光Ｙが走査されながら照射される。この領域では、第２のレーザ光Ｙの照射によって融解する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、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）が同時に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、第２のレーザ光Ｙによる照射を直接は受けないが、第２のレーザ光Ｙの照射エネルギーが伝わり温度が上昇する部分に、微結晶シリコン（μｃ−Ｓｉ）が生成される。

第２のレーザ光Ｙが種結晶ｓｃ上を通過し、第２のレーザ光Ｙが所定領域Ａ１に照射されると、第２のレーザ光Ｙの照射によって種結晶ｓｃを起点として所定領域Ａ１に結晶が成長する。このとき、第２のレーザ光Ｙは走査されているので、種結晶ｓｃを起点として、第２のレーザ光Ｙの走査方向に延びる結晶粒径の大きいラテラル結晶を成長させることができる。このラテラル結晶成長によって、所定領域Ａ１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、所定領域Ａ１に、単結晶（ｃ−Ｓｉ）が生成された場合について図示してある。

所定領域Ａ１を第２のレーザ光Ｙによりアニールする際に、第２のレーザ光Ｙによる照射を直接は受けないが、第２のレーザ光Ｙの照射エネルギーが伝わり温度が上昇する部分等に、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Ａ１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。

通常、ラテラル成長で単結晶成長できる長さは数十μｍ程度である。種結晶ｓｃが生成される領域Ａｓｃ〜所定領域Ａ１のｘ方向（走査方向）の全長ＬＴが、数十μｍ程度に収まるように、所定領域Ａ１の手前近傍領域Ａｓｃに種結晶ｓｃを生成するようにすれば、所定領域Ａ１全体をラテラル成長によって安定的に略単結晶化することができる。そして、ラテラル成長で単結晶成長できる長さ数十μｍ程度を超えたところから、第２のレーザ光Ｙの照射領域は多結晶シリコン（ｐｏｌｙ−Ｓｉ）が生成することとなる。

種結晶ｓｃがすべて融解する第２のレーザ光Ｙの照射条件では、種結晶ｓｃが完全に融解する際に結晶核が多く形成されやすく、結晶粒径の大きい結晶をラテラル成長させることは難しい。本実施形態では、第２のレーザ光Ｙの照射条件を、第２のレーザ光Ｙが照射されても種結晶ｓｃの少なくとも一部は融解させない条件としているので、第２のレーザ光Ｙが種結晶ｓｃを通過するときに、多結晶シリコン（ｐｏｌｙ−Ｓｉ）の結晶粒界が確実にリセットされ、所定領域Ａ１を安定的に高結晶化することができ、安定的に略単結晶化することができる。しかも、かかる構成では、単結晶シリコン（ｃ−Ｓｉ）である種結晶ｓｃの少なくとも一部はそのまま残るので、種結晶ｓｃの生成領域Ａｓｃ〜所定領域Ａ１の全体に渡って、結晶粒径の大きい単結晶を得ることができる。

図示する例では、種結晶ｓｃの手前領域、種結晶ｓｃの生成領域Ａｓｃ、及び所定領域Ａ１に対して第２のレーザ光Ｙの照射を行っているが、第２のレーザ光Ｙの照射は少なくとも種結晶ｓｃの生成領域Ａｓｃと所定領域Ａ１を含む領域に対して実施すればよい。

本実施形態において、コントローラ（制御手段）１６０には、レーザヘッド移動手段１５０の移動を制御する走査制御部（走査制御手段）１６１と、第１のレーザ光源１２０及び第２のレーザ光源１３０に搭載された半導体レーザＬＤのオンオフを制御する電気的制御部（電気的制御手段）１６２とが備えられている。コントローラ（制御手段）１６０にはまた、製造するアクティブマトリスク基板のＴＦＴの形成位置等の設計情報が入力され、かつ該情報が記憶される設計情報記憶部１６３が設けられている。

本実施形態では、上記構成のコントローラ１６０によって、上記設計情報に応じて、レーザヘッド１４０の走査と第１のレーザ光源１２０及び第２のレーザ光源１３０に搭載された半導体レーザＬＤのオンオフとが制御され、所望の領域に対して選択的に、第１のレーザ光Ｘと第２のレーザ光Ｙとを照射できるようになっている。

本実施形態のレーザアニール装置１００は、以上のように構成されている。
レーザアニール装置１００を用いることで、非晶質シリコン膜２０の所定領域Ａ１の近傍領域Ａｓｃに対して、第１のレーザ光Ｘを照射して第１のレーザ光が照射された領域を結晶化させて、種結晶ｓｃを生成するレーザ照射（Ａ）と、
非晶質シリコン膜２０の第１のレーザ光Ｘが照射された領域Ａｓｃ及び所定領域Ａ１に対して第２のレーザ光Ｙを照射し、第１のレーザ光Ｘの照射により生成された種結晶ｓｃの少なくとも一部は融解させることなく、種結晶ｓｃを起点として所定領域Ａ１に結晶を成長させるレーザ照射（Ｂ）とを効率よく実施することができる。

本実施形態では、１個の基板に対して、レーザ照射（Ａ）を実施している間に、レーザ照射（Ｂ）を開始することができる。

本実施形態のレーザアニール装置１００では、第１のレーザ光Ｘの照射により所定領域Ａ１の近傍領域Ａｓｃに生成された結晶が種結晶ｓｃとなり、これを起点として、所定領域Ａ１に選択的に結晶を成長させることができる。本実施形態の装置１００では、所定領域Ａ１の近傍領域Ａｓｃに種結晶ｓｃを生成し、しかも種結晶ｓｃの少なくとも一部は融解させない構成としているので、所定領域Ａ１を結晶化する際の結晶核の生成が抑えられ、所定領域Ａ１を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。

本実施形態のレーザアニール装置１００は、機能の異なる第１のレーザ光源１２０と第２のレーザ光源１３０とを備えたものであるので、１個の基板に対して、所定領域Ａ１の近傍領域Ａｓｃへの種結晶ｓｃの生成と、これを起点とした所定領域Ａ１への結晶成長とを並行して実施することができるので、これらの処理を効率的に実施することができる。

本実施形態では、非晶質シリコン膜２０に対して第１のレーザ光Ｘ及び第２のレーザ光Ｙを走査する構成としているので、非晶質シリコン膜２０の所望の領域に対して選択的に、第１のレーザ光Ｘの照射と第２のレーザ光Ｙの照射とを実施することができ、所定領域Ａ１を安定的に高結晶化することができ、安定的に略単結晶化することも可能である。

本実施形態ではさらに、同一のレーザヘッド１４０内に第１のレーザ光源１２０と第２のレーザ光源１３０とを組み込み、レーザヘッド１４０内におけるこれらの互いの相対的位置を固定し、レーザヘッド１４０をレーザヘッド移動手段（相対走査手段）１５０により走査することで、非晶質シリコン膜２０に対して第１のレーザ光Ｘ及び第２のレーザ光Ｙを同時に走査する構成としている。そして、レーザヘッド１４０の走査方向に対して常に第１のレーザ光源１２０が第２のレーザ光源１３０よりも先行するよう、レーザヘッド１４０の走査方向に応じて、レーザヘッド１４０の向きを制御する構成としている。

かかる構成では、非晶質シリコン膜２０に対する第１のレーザ光Ｘ及び第２のレーザ光Ｙの走査が簡易であり、しかも第１のレーザ光Ｘの照射による種結晶ｓｃの生成と、第２のレーザ光Ｙによる種結晶ｓｃを起点とする結晶成長とを連続的に実施できるので、効率が良い。また、第１のレーザ光Ｘの照射領域と第２のレーザ光Ｙの照射領域との位置ずれも抑制できる。

上記のように、第１のレーザ光源１２０と第２のレーザ光源１３０とは、互いの相対的位置が固定されてユニット化されたユニット光源の形態で備えられていることが好ましいが、本発明はかかる構成に制限されない。レーザ光源１２０，１３０はユニット化されていなくてもよく、レーザ光源１２０，１３０は、それぞれ独立に走査されるものであってもよい。

本実施形態のレーザアニール装置１００では、第２のレーザ光源１３０のレーザ光発振源が、第１のレーザ光源１２０のレーザ光発振源を兼ねていないので、これらの照射条件をそれぞれ独立に好適化することができる。

本実施形態においては、レーザヘッド１４０の走査方向に対して常に第１のレーザ光源１２０が第２のレーザ光源１３０よりも先行するよう、レーザヘッド１４０の走査方向に応じて、レーザヘッド１４０の向きが制御される構成とする代わりに、
第１のレーザ光源１２０と第２のレーザ光源１３０とは互いの機能を交替可能とされ、レーザヘッド１４０は、レーザヘッド１４０の走査方向に対して常に第１のレーザ光源１２０が第２のレーザ光源１３０よりも先行するよう、レーザヘッド１４０の走査方向が変わる際には、第１のレーザ光源１２０及び第２のレーザ光源１３０の互いの機能を交替する制御が行われる構成としてもよい。

例えば、第１のレーザ光源１２０及び第２のレーザ光源１３０は発振波長が同一条件で、単位時間あたりの出射エネルギー量及びあるタイミングにおける照射面積が異なる構成であれば、レーザヘッド１４０の走査方向が変わる際に、絞り等の照射面積可変手段を用いて照射面積を交替させ、かつ、レーザヘッド１４０の走査方向が変わる際に、電気的制御部（電気的制御手段）１６２によって、第１のレーザ光源１２０及び第２のレーザ光源１３０の半導体レーザＬＤの点灯数を交替させて、互いの出力を交替させるなどして、第１のレーザ光源１２０及び第２のレーザ光源１３０の互いの機能を交替させることができる。

本実施形態のレーザアニール装置１００において、第２のレーザ光源１３０を連続波出力のレーザ光源により構成している。かかる構成では、パルス出力のレーザ光源と異なり、第２のレーザ光源１３０をオンにしている間は常に非晶質シリコン膜２０に対して第２のレーザ光Ｙが連続的に照射されるので、緻密で均一な膜処理ができる。また、パルス出力のレーザ光源を用いる場合よりも、第２のレーザ光Ｙによる実質的なアニール時間を長くすることができる。したがって、所定領域Ａ１を安定的に高結晶化することができ、安定的に略単結晶化することも可能である。

本実施形態のレーザアニール装置１００において、第１のレーザ光源１２０についても連続波出力のレーザ光源により構成している。第１のレーザ光源１２０及び第２のレーザ光源１３０のうち、少なくとも第２のレーザ光源１３０を連続波出力のレーザ光源により構成することで、上記効果が得られる。

本実施形態のレーザアニール装置１００において、第１のレーザ光源１２０及び第２のレーザ光源１３０はいずれも、レーザ光発振源として半導体レーザＬＤを備えた半導体レーザ光源により構成している。半導体レーザＬＤは小型であるので、レーザ光発振源としてエキシマレーザを用いるよりも、第１のレーザ光源１２０及び第２のレーザ光源１３０を小さくすることができ、これらの形状の設計自由度も高くすることができる。半導体レーザＬＤはオンオフの制御も容易である。そのため、ＴＦＴの素子形成領域Ａ_ＴＦＴを選択的に高結晶化するような精細な位置制御が可能となる。

本実施形態のレーザアニール装置１００を用いることにより、結晶性が高く、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。

（構成変更例）
上記実施形態では、種結晶ｓｃのｙ方向の幅ＷｓｃがＴＦＴの素子形成領域のｙ方向の幅Ｗ_ＴＦＴよりも狭い構成について説明した（Ｗ１＝Ｗｓｃ＜Ｗ_ＴＦＴ）。本発明はかかる構成に限定されず、種結晶ｓｃのｙ方向の幅ＷｓｃはＴＦＴの素子形成領域のｙ方向の幅Ｗ_ＴＦＴと同一又はそれ以上としてもよい（Ｗｓｃ≧Ｗ_ＴＦＴ）。

例えば、図７〜図９に示すように、第１のレーザ光Ｘのｙ方向の照射幅Ｗ１はＴＦＴの素子形成領域のｙ方向の幅Ｗ_ＴＦＴよりも狭く設定して、あるタイミングにおける第１のレーザ光源１２０による第１のレーザ光Ｘの照射面積を上記実施形態と同様に小さく設定し、レーザヘッド１４０内において、第１のレーザ光源１２０をレーザヘッド１４０の走査方向と交差する方向に機械的に走査することで、種結晶ｓｃのｙ方向の幅ＷｓｃをＴＦＴの素子形成領域のｙ方向の幅Ｗ_ＴＦＴよりも広くすることができる（Ｗ１＜Ｗ_ＴＦＴ＜Ｗｓｃ）。この場合、種結晶ｓｃは帯状の多結晶シリコン（ｐｏｌｙ−Ｓｉ）となる。

ＴＦＴの素子形成領域のｙ方向の幅Ｗ_ＴＦＴよりも広い幅の帯状の種結晶ｓｃを形成する図７〜９に示す例では、第２のレーザ光源１３０は、第１のレーザ光Ｘが照射された領域の少なくとも一部及び所定領域Ａ１に対して第２のレーザ光Ｙを照射するようにすればよい。

図７〜図９は上記実施形態の図１に対応する図であり、主な構成要素を取り出し、レーザヘッド１４０内における第１のレーザ光源１２０の走査方向と、種結晶ｓｃの形状の例を示す図である。図７〜図９では、レーザヘッド１４０内における第１のレーザ光源１２０の走査方向を視認しやすくするため、レーザヘッド１４０を平面的に図示してある。第１のレーザ光源１２０の左横の矢印が、レーザヘッド１４０内における第１のレーザ光源１２０の走査方向を示している。

図７は、レーザヘッド１４０内における第１のレーザ光源１２０の走査をｙ方向に実施した場合の例である。この場合、レーザヘッド１４０のｘ方向の走査と、レーザヘッド１４０内における第１のレーザ光源１２０のｙ方向の走査とによって、ｘ方向ともｙ方向とも交差する方向に延びる帯状の種結晶ｓｃが生成される。第１のレーザ光源１２０のｘ方向位置が所定領域Ａ１のｘ方向位置にある間は、第１のレーザ光源１２０をオフとし、所定領域Ａ１内に種結晶ｓｃが生成されないようにする。この例において、図８に示す例のように、レーザヘッド１４０内において、第１のレーザ光源１２０の往復走査を行ってもよい（この場合も、第１のレーザ光源１２０のｘ方向位置が所定領域Ａ１のｘ方向位置にある間は、第１のレーザ光源１２０をオフする）。

図８は、レーザヘッド１４０内における第１のレーザ光源１２０の走査をｙ方向往復で実施した場合の例である。図示する例では、第１のレーザ光源１２０のｘ方向位置が所定領域Ａ１のｘ方向位置にある間も、第１のレーザ光Ｘを照射している。ただし、第１のレーザ光源１２０のｘ方向位置が所定領域Ａ１のｘ方向位置にあるときは、第１のレーザ光Ｘの照射位置を、少なくともＴＦＴのチャネル形成領域より外側、好ましくはＴＦＴの素子形成領域Ａ_ＴＦＴの外側とし、少なくともＴＦＴのチャネル形成領域内に種結晶ｓｃが生成されないようにしている。

図９は、種結晶ｓｃがｙ方向に延びる帯状結晶となるように、レーザヘッド１４０内における第１のレーザ光源１２０の走査を、ｘ方向ともｙ方向とも交差する方向であってｘ方向側に後退する方向に実施した場合の例である。

図７〜図９に示すように、種結晶ｓｃのｙ方向の幅ＷｓｃをＴＦＴの素子形成領域のｙ方向の幅Ｗ_ＴＦＴと同一又はそれ以上としても、種結晶ｓｃを起点として、第２のレーザ光Ｙの走査方向に延びる結晶粒径の大きい結晶をラテラル成長させることができる。このラテラル結晶成長によって、所定領域Ａ１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。

ＴＦＴの素子形成領域のｙ方向の幅Ｗ_ＴＦＴと同一又はそれ以上の幅の帯状の種結晶ｓｃを形成する場合には、ＴＦＴの素子形成領域のｙ方向の幅Ｗ_ＴＦＴよりも狭いの幅の種結晶ｓｃを形成する場合よりも、種結晶ｓｃを起点としてより大きな単結晶（ｃ−Ｓｉ）を成長させることができると考えられる。

図７〜図９に示すように、帯状の種結晶ｓｃを生成する場合には、第１のレーザ光源１２０を連続波出力のレーザ光源により構成することにより、帯状の種結晶ｓｃを形成しやすく、好適である。

上記実施形態では、非晶質シリコン膜２０に対してレーザ光Ｘ，Ｙを相対走査する相対走査手段として、レーザヘッド１４０を機械的に移動させるレーザヘッド移動手段１５０を備える場合について説明した。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。相対走査手段としては、ガルバノミラーなど、レーザヘッド１４０から出射されるレーザ光Ｘ，Ｙをそれぞれ光学的に走査するものであってもよい。相対走査手段は、これらの組み合わせであってもよい。

高出力が得られることから、第１のレーザ光源１２０及び第２のレーザ光源１３０は、半導体レーザＬＤを複数備えると共に、複数の半導体レーザＬＤからの出射光を合波する合波光学系とを備えた単数又は複数の合波半導体レーザ光源１２１，１３１により構成することが好ましい。ただし、第１のレーザ光源１２０及び／又は第２のレーザ光源１３０は、単数の半導体レーザＬＤのみを備えたものであってもよい。

上記実施形態では、第１のレーザ光源１２０と第２のレーザ光源１３０とを一組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、第１のレーザ光源１２０と第２のレーザ光源１３０とを複数組備える構成としてもよい。例えば、一組の第１のレーザ光源１２０と第２のレーザ光源１３０とを内蔵したレーザヘッド１４０を複数備える構成とすることができる。

「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、トップゲート型の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）と、これを画素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１０は、工程図（基板の厚み方向の断面図）である。

はじめに、図１０（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、及びプラスチック基板等が挙げられる。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１０（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装置１００を用いてレーザアニールを実施して、非晶質シリコン膜２０のＴＦＴの素子形成領域Ａ_ＴＦＴ及びその周囲近傍である所定領域Ａ１を選択的に高結晶化する。所定領域Ａ１を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。所定領域Ａ１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。

次に、図１０（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Ａ_ＴＦＴ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１０（ｄ）に示す如く、ＣＶＤ法やスパッタリング法等により、ＳｉＯ_２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１０（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１０（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Ｐ，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とを有する活性層２３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。活性層２３において、ソース領域２３ａとドレイン領域２３ｂとの間の領域がチャネル領域２３ｃとなる。ドープ量は、例えば３．０×１０^１５ｉｏｎｓ／ｃｍ^２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１０（ｇ）に示す如く、ＳｉＯ_２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（画素スイッチング用ＴＦＴ）３０が製造される。

次に、図１０（ｈ）に示す如く、ＳｉＯ_２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、１個の基板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、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。

液晶装置やＥＬ装置等の電気光学装置では、同じ基板上に、画素電極と画素スイッチング用ＴＦＴとがマトリクス状に多数形成された画素部と、この画素部を駆動する、複数の駆動回路用ＴＦＴを用いて構成された駆動回路を備えた駆動部とが設けられる場合がある。駆動回路は、通常、Ｎ型ＴＦＴとＰ型ＴＦＴとのＣＭＯＳ構造を有する。

本発明のレーザアニール技術では、画素スイッチング用ＴＦＴの活性層と駆動回路用ＴＦＴの活性層とを同じシリコン膜から形成することができる。本発明のレーザアニール技術では、キャリア移動度等の素子特性に優れた駆動回路用ＴＦＴを製造することができる。

「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１１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装置は、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）は第１のレーザ光源の内部構成を示す図、（ｂ）は第２のレーザ光源の内部構成を示す図 （ａ），（ｂ）は、マルチ横モード光が持つ干渉性を低減する構成を説明するための図 （ａ），（ｂ）は、第２のレーザ光Ｙの波長λと、ａ１／ａ２（ｃ−Ｓｉの吸収率／ａ−Ｓｉの吸収率）との関係を示す図 （ａ），（ｂ）は、第２のレーザ光Ｙの波長λと、ａ１／ａ２（ｃ−Ｓｉの吸収率／ａ−Ｓｉの吸収率）との関係を示す図 （ａ），（ｂ）は、第２のレーザ光Ｙの波長λと、ａ１／ａ２（ｃ−Ｓｉの吸収率／ａ−Ｓｉの吸収率）との関係を示す図 本発明に係るその他の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 本発明に係るその他の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 本発明に係るその他の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）〜（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（非晶質半導体膜）
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 第１のレーザ光源
１３０ 第２のレーザ光源
１２１、１３１ 合波半導体レーザ光源
１２３（１２３Ａ〜１２３Ｄ）、１３３（１３３Ａ〜１３３Ｄ） ＬＤパッケージ
１４０ レーザヘッド（ユニット光源）
１５０ レーザヘッド移動手段（相対走査手段）
１６０ コントローラ（制御手段）
１６１ 走査制御部（走査制御手段）
１６２ 電気的制御部（電気的制御手段）
ＬＤ 半導体レーザ（レーザ光発振源）
Ｘ 第１のレーザ光
Ｙ 第２のレーザ光
ｓｃ 種結晶
Ａ１ 所定領域
Ａｓｃ 種結晶の生成領域
Ａ_ＴＦＴ ＴＦＴの素子形成領域
Ｗ１ 第１のレーザ光の走査方向に対して垂直方向の照射幅
Ｗ２ 第２のレーザ光の走査方向に対して垂直方向の照射幅
Ｗｓｃ 種結晶のレーザ光走査方向に対して垂直方向の幅
Ｗ_ＴＦＴ ＴＦＴの素子形成領域のレーザ光走査方向に対して垂直方向の幅

Claims (24)

1. 非晶質半導体膜に対してレーザアニールを実施して、該非晶質半導体膜の所定領域の結晶性を他領域の結晶性よりも選択的に高めることが可能なレーザアニール装置において、
   単数又は複数のレーザ光発振源を備えてなり、前記非晶質半導体膜の前記所定領域の近傍領域に対して、第１のレーザ光を照射して該第１のレーザ光が照射された領域を結晶化させる第１のレーザ光源と、
   前記第１のレーザ光源の前記レーザ光発振源を兼ねていない単数又は複数のレーザ光発振源を備えてなり、前記非晶質半導体膜の前記第１のレーザ光が照射された領域の少なくとも一部及び前記所定領域に対して第２のレーザ光を照射し、前記第１のレーザ光の照射により生成された結晶の少なくとも一部は融解させることなく、該結晶を起点として前記所定領域に結晶を成長させる第２のレーザ光源と、
   前記非晶質半導体膜に対して、前記第１のレーザ光及び前記第２のレーザ光を同時に又は独立に相対走査する相対走査手段とを備えたことを特徴とするレーザアニール装置。
2. 前記非晶質半導体膜は、前記レーザアニールを実施された後に半導体装置の活性層として用いられる膜であり、
   前記所定領域は、該非晶質半導体膜において前記半導体装置の活性層となる素子形成領域を含むことを特徴とする請求項１に記載のレーザアニール装置。
3. 前記第２のレーザ光源は、前記所定領域に単結晶を成長させるものであることを特徴とする請求項１又は２に記載のレーザアニール装置。
4. 前記第２のレーザ光源が連続波出力のレーザ光源であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のレーザアニール装置。
5. 前記第１のレーザ光源が連続波出力のレーザ光源であることを特徴とする請求項４に記載のレーザアニール装置。
6. 前記第１のレーザ光源及び前記第２のレーザ光源はいずれも、前記レーザ光発振源として半導体レーザを備えた半導体レーザ光源であ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装置。
7. 前記第１のレーザ光源及び／又は前記第２のレーザ光源は、前記半導体レーザを複数備えると共に、該複数の半導体レーザからの出射光を合波する合波光学系とを備えた合波半導体レーザ光源であることを特徴とする請求項６に記載のレーザアニール装置。
8. 前記第１のレーザ光源と前記第２のレーザ光源とは、該第１のレーザ光源と該第２のレーザ光源とがユニット化されたユニット光源の形態で備えられており、
   前記相対走査手段は、該ユニット光源を相対走査するものであることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のレーザアニール装置。
9. 前記ユニット光源は、該ユニット光源の相対走査方向に対して常に前記第１のレーザ光源が前記第２のレーザ光源よりも先行するよう、該ユニット光源の相対走査方向に応じて、向きが制御される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。
10. 前記第１のレーザ光源と前記第２のレーザ光源とは、互いの機能を交替可能とされており、
    前記ユニット光源は、該ユニット光源の相対走査方向に対して常に前記第１のレーザ光源が前記第２のレーザ光源よりも先行するよう、該ユニット光源の相対走査方向が変わる際には、前記第１のレーザ光源及び前記第２のレーザ光源の互いの機能を交替する制御が行われる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. 前記非晶質半導体膜は、前記レーザアニールを実施された後に半導体装置の活性層として用いられる膜であり、
    前記第１のレーザ光の照射により生成される前記結晶の前記ユニット光源の相対走査方向に対して垂直方向の幅が、前記非晶質半導体膜において前記半導体装置の活性層となる素子形成領域の前記ユニット光源の相対走査方向に対して垂直方向の幅よりも狭いことを特徴とする請求項８〜１０のいずれかに記載のレーザアニール装置。
12. 前記非晶質半導体膜は、前記レーザアニールを実施された後に半導体装置の活性層として用いられる膜であり、
    前記第１のレーザ光の照射により生成される前記結晶の前記ユニット光源の相対走査方向に対して垂直方向の幅が、前記非晶質半導体膜において前記半導体装置の活性層となる素子形成領域の前記ユニット光源の相対走査方向に対して垂直方向の幅と同一又はそれ以上であることを特徴とする請求項８〜１０のいずれかに記載のレーザアニール装置。
13. 前記非晶質半導体膜に照射される前記第１のレーザ光の前記ユニット光源の相対走査方向に対して垂直方向の照射幅が、前記非晶質半導体膜において前記半導体装置の活性層となる素子形成領域の前記ユニット光源の相対走査方向に対して垂直方向の幅よりも狭く設定されており、
    かつ、前記第１のレーザ光源は、前記ユニット光源内において、該ユニット光源の相対走査方向と交差する方向に走査可能とされていることを特徴とする請求項１２に記載のレーザアニール装置。
14. 前記第２のレーザ光源の発振波長は、前記第１のレーザ光の照射により生成される前記結晶に吸収される前記第２のレーザ光の吸収率ａ１と、前記非晶質半導体膜の非結晶化部分に吸収される前記第２のレーザ光の吸収率ａ２とが、下記式（１）を充足する波長であることを特徴とする請求項１〜１３のいずれかに記載のレーザアニール装置。
    ０．２≦ａ１／ａ２≦０．９・・・（１）
15. 前記第２のレーザ光源の発振波長は、前記第１のレーザ光の照射により生成される前記結晶に吸収される前記第２のレーザ光の吸収率ａ１と、前記非晶質半導体膜の非結晶化部分に吸収される前記第２のレーザ光の吸収率ａ２とが、下記式（２）を充足する波長であることを特徴とする請求項１４に記載のレーザアニール装置。
    ０．３≦ａ１／ａ２≦０．８・・・（２）
16. 前記第２のレーザ光源は、前記レーザ光発振源としてＧａＮ系半導体レーザ又はＺｎＯ系半導体レーザを備えた半導体レーザ光源であることを特徴とする請求項１〜１５のいずれかに記載のレーザアニール装置。
17. 前記所定領域の位置情報に基づいて、前記相対走査手段による前記第１のレーザ光源及び前記第２のレーザ光源の相対走査を制御する走査制御手段と、
    前記所定領域の位置情報に基づいて、前記第１のレーザ光源及び前記第２のレーザ光源に搭載された前記レーザ光発振源のオンオフを制御する電気的制御手段とを備えたものであることを特徴とする請求項１〜１６のいずれかに記載のレーザアニール装置。
18. 前記第１のレーザ光源と前記第２のレーザ光源とを複数組備えたことを特徴とする請求項１〜１７のいずれかに記載のレーザアニール装置。
19. 請求項１〜１８のいずれかに記載のレーザアニール装置を用い、
    非晶質半導体膜の所定領域の近傍領域に対して、前記第１のレーザ光を照射して該第１のレーザ光が照射された領域を結晶化させるレーザ照射（Ａ）と、
    前記非晶質半導体膜の前記第１のレーザ光が照射された領域の少なくとも一部及び前記所定領域に対して前記第２のレーザ光を照射し、前記第１のレーザ光の照射により生成された結晶の少なくとも一部は融解させることなく、該結晶を起点として前記所定領域に結晶を成長させるレーザ照射（Ｂ）とを実施することを特徴とするレーザアニール方法。
20. レーザ照射（Ａ）を実施している間に、レーザ照射（Ｂ）を開始することを特徴とする請求項１９に記載のレーザアニール方法。
21. 請求項１９又は２０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。
22. 主成分がシリコンであることを特徴とする請求項２１に記載の半導体膜。
23. 請求項２１又は２２に記載の半導体膜を用いて得られた活性層を備えたことを特徴とする半導体装置。
24. 請求項２３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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