JP3945805B2 - レーザ加工方法、液晶表示装置の製造方法、レーザ加工装置、半導体デバイスの製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザ加工方法及びその装置、ａ−Ｓｉ膜を多結晶化するプロセスを有する半導体デバイス製造方法、さらには上記マスクを用いた露光装置及びディスプレイ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ｐ−ＳｉＴＦＴ液晶ディスプレイの製造工程には、液晶ディスプレイ装置のガラス基板上に薄膜（ａ−Ｓｉ膜）を形成し、この薄膜を多結晶化（多結晶シリコン膜：多結晶Ｓｉ膜）するプロセスがある。この多結晶化する方法としては、固相成長法又はエキシマレーザアニール法などが用いられる。このうち固相成長法は、ガラス基板上に形成されたａ−Ｓｉ膜を高温でアニールすることにより多結晶Ｓｉ膜を得るものであるが、高温プロセスであることからガラス基板に高価な石英ガラスを用いる必要がある。
一方、エキシマレーザアニール法は、エキシマレーザというパルス幅２０ｎｓ程度の短パルスレーザをａ−Ｓｉ膜に照射して多結晶Ｓｉ膜を得るもので、低温プロセスであることから、この方法により近年において量産化が実現している。
ｐ−ＳｉＴＦＴ液晶ディスプレイにおいては、その高性能化を実現するために、多結晶Ｓｉ膜の結晶粒径をさらに大きくしたいという要求が強まっている。具体的には、現状の方法において結晶粒径は約０．５μｍ前後であるが、これを数μｍ以上にしたいという要求が強まっている。
その理由を説明すると、半導体デバイスの性能を左右するファクタとして移動度という数値がある。この移動度は、電子の移動速度を表わすもので、結晶粒径が小さく、電子の通り道に結晶粒界が多い場合には、その移動度が低下し、半導体デバイスの高性能化は望めなくなる。このような事から多結晶Ｓｉ膜の結晶粒径の拡大が要求されている。
【０００３】
このような結晶粒径の拡大する方法としては、例えば特開昭５６−１３７５４６号公報に記載されているような屋根型のレーザビーム等を用いてワーク上を走査する方法や、特表２０００−５０５２４１公報に記載されているようなスーパーラテラル成長と呼ばれる方法がある。これらの方法は、Ｓｉ薄膜の移動すなわちガラス基板の移動に同期させて順次ライン又は屋根型パターンのレーザビームをＳｉ薄膜上に照射するものである。この方法により多結晶Ｓｉ膜の結晶粒径が拡大されることを我々も検証したが、Ｓｉ薄膜上にレーザビームを間隔を持って順次照射するために、レーザビームを照射する毎にガラス基板を移動することになり、その移動距離が０．１μｍから１．０μｍ程度の間であることが必要である。このため、大型のガラス基板、例えば３００ｍｍ×４００ｍｍのガラス基板上のＳｉ薄膜を多結晶Ｓｉ膜にする場合には、ガラス基板を０．１μｍから１．０μｍ程度の間隔で移動させなければならず、大型のガラス基板全体に多結晶Ｓｉ膜を生成するにはスループットが数時間となり非実現的なものである。
そこで、高速化の方法として例えば特願平９−２１７２１３号公報に記載されている技術がある。この方法は、図３３に示すようにレーザ光の照射領域内になるところのマスク上に複数の繰り返しパターン１を形成し、これらパターン１のピッチ分だけガラス基板を移動してレーザ光の照射領域に結晶を成長（結晶成長領域２）させてその照射領域全体を多結晶化すると共に、次に照射領域分だけガラス基板をステップ移動させてガラス基板全体を処理するものである。
【０００４】
又、上記マスクに形成される繰り返しパターンのピッチを狭くし、ガラス基板の移動なしにレーザ光の照射領域部分をパターンに沿って結晶成長させる方法もある。例えば、パターン幅２μｍでピッチμｍの繰り返しパターンが形成されたマスクを用い、長さ２μｍでその幅０．３μｍの結晶で埋め尽くされることが記載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前者の結晶粒径の拡大する方法では、スループットが数時間となり非実現的なもで生産性の低いものであるばかりでなく、図３６に示すようにレーザ光のビーム幅が例えば５μｍ以上に設定すると、そのレーザ光の照射領域における中央部の熱勾配が少なくなり、照射領域の両端部の境界部は大粒径化するものの、中央部が微結晶化してしまい、例えばこのＳｉ結晶化した上に形成するトランジスタの性能の向上を妨げるＳｉ結晶膜となってしまう。
又、後者の高速化する方法では、基板搬送系としてのガラス基板をステップ移動させるときの停止、再スタート時の減速、加速時間の影響が大きく、実際の量産ラインでのスループットには達せず、さらに高速処理が必要となる。
さらに、マスクに形成される繰り返しパターン１のピッチを狭くする方法では、実際には、隣同士のパターンからの熱影響を受け、Ｓｉ膜の横方向（膜厚方向と垂直）の成長速度が低下することで、図３４に示すようにレーザ光の照射領域の一部、例えば照射領域の中間部分が微結晶化（微結晶領域３）し、さらに繰り返しパターン１のピッチを狭くすると、図３５に示すようにレーザ光の照射領域の全面が微結晶化して電子の移動度が低下するものとなってしまう。
【０００６】
そこで本発明は、高いスループットで、多結晶Ｓｉ膜を生成するレーザ加工方法を提供することを目的とする。
又、本発明は、高いスループットで、多結晶Ｓｉ膜を生成できるレーザ加工装置を提供することを目的とする。
又、本発明は、高いスループットで、多結晶Ｓｉ膜を生成するプロセスを有する半導体デバイス製造方法を提供することを目的とする。
又、本発明は、均一かつ大粒径の多結晶Ｓｉ膜が生成された高性能のディスプレイ装置を提供すること等を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載による本発明は、複数の開口部を備えるマスク越しにパルスレーザ光を照射することにより、前記マスクの開口部に対応して分割された複数のパルスレーザ光を被加工物に照射する第1工程と、前記マスクと前記被加工物とを相対的に移動させて、さらにパルスレーザ光を照射する第2工程とを少なくとも備えるレーザ加工方法であって、前記第1工程における前記照射領域と、前記第2工程における前記照射領域とは互いに隣接または一部が重複し、かつ、隣接または一部が重複する２つの照射領域を照射したパルスレーザ光が透過した前記開口部は、相異なる開口部となるように、前記マスクと前記被加工物とを相対的に移動させながらレーザ光の照射を行なうことを特徴とするレーザ加工方法である。
なお、本発明において「開口部」とは光を透過させる部分のことをいう。従って、本発明における「マスク」は遮光部と開口部とを備えており、例えば位相シフトマスクを含む。
また、隣接または一部が重複する２つの照射領域を照射したパルスレーザ光は、隣接する前記開口部をそれぞれ透過したものであることを特徴とする前記レーザ加工方法である。
【０００８】
また、前記マスクと前記被加工物とを相対的に移動させて、前記第2工程の後にさらにパルスレーザ光を照射する第３工程とを少なくとも備えるレーザ加工方法であって、前記第２工程における前記照射領域と、前記第３工程における前記照射領域とは互いに隣接または一部が重複し、かつ、隣接または一部が重複する２つの照射領域を照射したパルスレーザ光が透過した前記開口部は、相異なる開口部となるように、前記マスクと前記被加工物とを相対的に移動させながらレーザ光の照射を行なうことを特徴とする前記レーザ加工方法である。
また、前記マスクと前記被加工物とを相対的に移動させて、前記第３工程の後にさらにパルスレーザ光を照射する第４工程とを少なくとも備えるレーザ加工方法であって、前記第３工程における前記照射領域と、前記第４工程における前記照射領域とは互いに隣接または一部が重複し、かつ、隣接または一部が重複する２つの照射領域を照射したパルスレーザ光が透過した前記開口部は、相異なる開口部となるように、前記マスクと前記被加工物とを相対的に移動させながらレーザ光の照射を行なうことを特徴とする前記レーザ加工方法である。
【０００９】
また、前記被加工物は、基板上に形成された膜であることを特徴とする前記レーザ加工方法である。
また、前記被加工物は、基板上に形成されたアモルファスシリコン膜であり、前記パルスレーザ光の照射により、このアモルファスシリコン膜の少なくとも一部をポリシリコン膜に変質させることを特徴とする前記レーザ加工方法である。
また、前記開口部は、平行に形成されたライン形状をしていることを特徴とする前記レーザ加工方法である。
前記マスクと前記被加工物とは、一定方向に等速で相対移動させることを特徴とする前記レーザ加工方法である。
前記マスクと前記被加工物とを一定方向に等速で相対移動させながら前記パルスレーザ光の出射を行なうことを特徴とする前記記載のレーザ加工方法である。
前記マスクと前記被加工物とが、相対的に等距離移動するごとに、パルスレーザを出射することを特徴とする前記レーザ加工方法である。
複数の開口部を備えるマスク越しにパルスレーザ光を照射することにより、前記マスクの開口部に対応して分割された複数のパルスレーザ光を被加工物に照射する第1工程と、前記マスクと前記被加工物とを相対的に移動させて、前記第1工程において照射された照射領域の間に、さらにパルスレーザ光を照射する第2工程とを少なくとも備えるレーザ加工方法であって、前記第1工程における前記照射領域と、前記第2工程における前記照射領域とは互いに隣接または一部が重複し、かつ、前記隣接または重複する照射領域を照射したパルスレーザ光は、異なる前記開口部を透過したものとなるように、前記マスクと前記被加工物とを相対的に移動させながらレーザ光の照射を行なうことを特徴とするレーザ加工方法である。
【００１０】
前記第2工程の後に、前記第1工程においてパルスレーザ光で同時に照射された複数の照射領域の間に、前記第2工程における前記照射領域とは互いに隣接または一部が重複するように、さらにパルスレーザ光を照射する第３工程を少なくとも備えるとともに、前記隣接または重複する照射領域を照射したパルスレーザ光は、異なる前記開口部を透過したものとなるように、前記マスクと前記被加工物とを相対的に移動させながらレーザ光の照射を行なうことを特徴とする前記レーザ加工方法である。
前記第1工程、第2工程、第3工程でそれぞれ出射されたパルスレーザ光は、連続したタイミングで出射されたレーザ光であることを特徴とする前記レーザ加工方法である。
複数の開口部を備えるマスクと被加工物とを相対的に移動させながら、このマスク越しにパルスレーザ光を照射することにより、前記マスクの開口部を透過した複数のパルスレーザ光を前記加工物に同時に照射して、この被加工物の加工を行なうレーザ加工方法において、異なるタイミングで出射され、異なる開口部を透過したパルスレーザ光による前記被加工物表面における照射領域が隣接または一部で重複するように、前記パルスレーザ光の照射タイミング又は前記マスクと前記被加工物との相対的な移動速度の少なくとも一方が調整されていることを特徴とするレーザ加工方法である。
【００１１】
離間して形成された複数の開口部を有するマスク越しにレーザ光を照射して、前記開口部に対応して互いに離間したレーザ光を基板表面に照射するレーザ加工方法において、前記基板と前記マスクとを相対的に移動させながら前記レーザ光を所定のタイミングで複数回照射することにより、異なるタイミングで照射され、かつ、異なる前記開口部を透過した少なくとも２つのレーザ光の基板表面における照射領域が、少なくとも一部で重なるようにしたことを特徴とするレーザ加工方法である。
基板上に形成されたアモルファスシリコン膜に対して、照射領域をずらしながらパルスレーザ光を複数回照射して、このアモルファスシリコン膜をポリシリコン膜に変質させるレーザ加工方法において、異なるタイミングで照射され、かつ、異なる前記開口部を透過したパルスレーザ光により照射される照射領域が隣接または一部で重なるように、前記マスクと前記アモルファスシリコン膜とを相対的に移動させながら、前記マスク越しにパルスレーザ光を複数回照射して前記変質を行なうことを特徴とするレーザ加工方法である。
複数の開口部が形成されたマスクにパルスレーザ光を照射し、複数の前記開口部をそれぞれ透過する前記パルスレーザ光を被加工物の複数箇所に同時に照射するレーザ加工方法において、前記マスクと前記被加工物を相対的に移動させながら前記パルスレーザ光を複数回照射し、前記マスクと前記被加工物との相対的な移動速度と前記パルスレーザ光の照射タイミングとの関係は、前記被加工物上における互いに隣接する各レーザ照射領域が、異なるタイミングで出射され、前記マスク上で互いに異なる位置に形成された前記開口部を透過した前記パルスレーザの照射により形成されるように設定されており、かつ、前記互いに隣接する各レーザ照射領域の境界部は少なくとも互いに接触することを特徴とするレーザ加工方法である。
【００１２】
複数の開口部を備えるマスク越しにパルスレーザ光を照射することにより、前記マスクの開口部に対応して分割された複数のパルスレーザ光を、アモルファスシリコン膜を有する被加工物に照射する第1工程と、前記マスクと前記被加工物とを相対的に移動させて、前記第1工程においてパルスレーザ光で照射された複数の照射領域のうち、隣接する少なくとも一対の照射領域の間に、少なくとも一方の前記照射領域に隣接または一部重複するように、さらにパルスレーザ光を照射する第2工程とを備え、前記少なくとも一対の照射領域の間のアモルファスシリコン膜をポリシリコン膜に改質させるレーザ加工方法であって、前記第2工程において、隣接する少なくとも一対の照射領域の間に照射される前記パルスレーザ光が透過した前記開口部と、この照射領域に隣接する前記第1工程において照射されたパルスレーザ光が透過した前記開口部とが異なる開口部となるように、前記被加工物と前記マスクとを相対的に移動させながらパルスレーザ光の照射を行なうことを特徴とするレーザ加工方法である。
また、複数の開口部を備えるマスク越しにパルスレーザ光を照射することにより、前記マスクの開口部に対応して分割された複数のパルスレーザ光を被加工物に照射する第1工程と、前記マスクと前記被加工物とを相対的に移動させて、前記第1工程においてパルスレーザ光で同時に照射された複数の照射領域のうち、隣接する少なくとも一対の照射領域の間に、さらにパルスレーザ光を照射する第2工程とを少なくとも備えるレーザ加工方法であって、前記第1工程における前記照射領域と、前記第2工程における前記照射領域とは互いに隣接または一部が重複し、かつ、前記隣接する照射領域を照射したパルスレーザ光は、異なる前記開口部を透過したものとなるように、前記マスクと前記被加工物とを相対的に移動させながらレーザ光の照射を行なうことを特徴とするレーザ加工方法である。
【００１３】
等ピッチで形成される開口パターンを備えるマスク越しにパルスレーザ光を照射することにより、前記マスクの開口パターンに対応して分割された複数のパルスレーザ光を被加工物に照射するレーザ加工方法において、各開口パターンを透過したパルスレーザ光により照射される照射領域のピッチがPであるとすると、同じ開口パターンを透過したパルスレーザ光により照射される照射領域の間隔がPよりも小さく、かつ、この照射領域が、前のタイミングで出射され隣接する開口パターンを通過した前記パルスレーザ光により照射される照射領域と隣接または重複するように、前記マスクと前記被加工物とを相対的に移動させながら前記パルスレーザを複数回照射することを特徴とするレーザ加工方法である。
また、等ピッチで形成される開口パターンを備えるマスク越しにパルスレーザ光を照射することにより、前記マスクの開口パターンに対応して分割された複数のパルスレーザ光を被加工物に照射する工程を備えるレーザ加工方法において、前記分割された複数のパルスレーザ光により照射される照射領域のピッチがPであり、各照射領域のピッチ方向の幅がWであるとすると、同じ開口部を透過したパルスレーザ光により照射される照射領域の間隔がP-W以上P以下となるように前記マスクと前記被加工物とを相対的に移動させながら前記パルスレーザを複数回照射することを特徴とするレーザ加工方法である。
【００１４】
透光基板上に成膜を行なう工程と、この膜にパルスレーザ光を照射してレーザ加工を施すことにより前記膜を変質させる工程とを備える液晶表示装置の製造方法において、
前記レーザ加工は、請求項１乃至請求項２１のいずれか記載のレーザ加工方法を用いることを特徴とする液晶表示装置の製造方法複数の開口部を備えるマスク越しにパルスレーザ光を照射することにより、前記マスクの開口部に対応して分割された複数のパルスレーザ光を被加工物に照射するレーザ加工装置において、前記パルスレーザを出力するレーザ装置と、前記マスクと前記被加工物とを相対的に移動させる移動部と、前記移動部を制御して前記マスクと前記被加工物とを相対的に移動させ、これとともに前記レーザ装置を制御して前記パルスレーザを複数回出射させる制御部とを具備し、前記制御部は、前回以前のタイミングで前記被加工物に照射された複数の照射領域と、今回のタイミングで前記被加工物に照射された複数の照射領域とが隣接または一部が重複し、かつ、前記隣接または重複する照射領域を照射したパルスレーザ光は、相異なる前記開口部を透過したものとなるように制御を行なうことを特徴とするレーザ加工装置である。
【００１５】
また、複数の開口部を備えるマスクと被加工物とを相対的に移動させる移動部と、このマスク越しにパルスレーザ光を照射するためのレーザ装置とを備え、前記マスクの開口部を透過した複数のパルスレーザ光を前記被加工物に同時に照射して、この被加工物の加工を行なうレーザ加工装置において、異なるタイミングで出射され、異なる開口部を透過したパルスレーザ光による前記被加工物表面における照射領域が隣接または一部で重複するように、前記パルスレーザ光の照射タイミング又は前記マスクと前記被加工物との相対的な移動速度の少なくとも一方が調整されていることを特徴とするレーザ加工装置である。
また、基板上に形成されたアモルファスシリコン膜に対して、パルスレーザ光をずらしながら複数回照射して、このアモルファスシリコン膜をポリシリコン膜に変質させるレーザ加工装置において、異なるタイミングで照射され、かつ、異なる前記開口部を透過したパルスレーザ光により照射される照射領域が隣接または一部で重なるように、前記マスクと前記アモルファスシリコン膜とを相対的に移動させながら、前記マスク越しにパルスレーザ光を複数回照射するように構成されていることを特徴とするレーザ加工装置である。
【００１６】
また、複数の開口部が形成されたマスクにパルスレーザを照射し、複数の前記開口部をそれぞれ透過する前記パルスレーザを被加工部の複数箇所に同時に照射するレーザ加工装置において、前記パルスレーザを出力するレーザ装置と、前記マスクと前記被加工物とを相対的に移動させる移動部と、前記移動部を制御して前記マスクと前記被加工物とを相対的に移動させ、これとともに前記レーザ装置を制御して前記パルスレーザを複数回出射させる制御部とを具備し、前記制御部は、互いに隣接する前記各レーザ照射領域に対して複数の前記開口部のうち異なる前記開口部を透過した前記パルスレーザを照射し、かつ前記互いに隣接する各レーザ照射領域の境界部が少なくとも接触するように前記マスクと前記被加工物とを相対的に移動制御するように構成されていることを特徴とするレーザ加工装置である。
また、基板上に薄膜を形成し、この薄膜上にレジストを塗布して露光処理を行ない、この後、現像、エッチング処理、前記レジストの除去を行なって半導体デバイスを製造する半導体デバイス製造方法において、 一方向に所定距離毎に移動したときのそれぞれ通過したレーザ光の前記薄膜上の各照射領域が互いに重ならない領域を有し、かつ前記照射領域が連続するような各箇所に複数のパターン開口部が形成され、かつこれらパターン開口部の幅及びピッチが前記薄膜に前記レーザ光を照射したときに熱勾配が現われる値に形成されたマスクを用い、 このマスクと前記基板とを相互に連続して移動し、これら移動に同期して前記レーザ光を前記マスクを通して前記薄膜に照射し、前記薄膜に多結晶化した部分を連続して形成することを特徴とする半導体デバイス製造方法である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
（１）以下、本発明の第１の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１はａ−Ｓｉ膜を多結晶化するプロセスを有するｐ−ＳｉＴＦＴ液晶ディスプレイの製造に適用されるレーザ加工装置の構成図である。パルスレーザ光を出力するレーザ装置としてエキシマレーザ１０が設けられている。このエキシマレーザ１０は、例えば繰り返し周波数２００〜５００Ｈｚで、かつａ−Ｓｉ膜の膜厚にも影響されるがａ−Ｓｉ膜上での照射点（加工点）でのエネルギ密度が２００〜５００Ｊ／ｃｍ２程度のパルスレーザ光を出力するものである。
このエキシマレーザ１０から出力されるパルスレーザ光の光路上には、バリアブルアッテネータ１１と、照明光学系１２と、マスク１３と、ミラー１４とが配置され、このミラー１４の反射光路上に投影レンズ１５が配置されている。このうち照明光学系１２は、ホモジナイザ及びパルスレーザ光のビーム整形の機能を有するもので、コリメートレンズ１６と、アレイレンズ群１７と、フィールドレンズ１８となどからなっている。フィールドレンズ１８は、アレイレンズ群１７との組み合わせでマスク１３上に均一なビームを形成するためのもので、このフィールドレンズ１８とアレイレンズ群１７とでホモジナイザが形成される。投影レンズ１５は、マスク１３に形成されているマスクパターンを転写するためのものである。
【００１９】
マスク１３は、微結晶領域を形成させない手法、すなわちガラス基板１が一方向に所定距離毎に移動したときの当該マスク１３に形成されたパターン開口部をそれぞれ通過したパルスレーザ光のガラス基板１における各照射領域が互いに重ならず、かつパルスレーザ光を複数ショット照射したときの照射領域が連続するような各箇所に複数のパターン開口部が形成され、かつこれらパターン開口部の幅及びピッチがガラス基板１にパルスレーザ光を照射したときの熱勾配が現われる値に形成されたものである。
具体的にマスク１３は、図２に示すように複数の平行な線状（ライン状）に形成されたパターン開口部（以下、ラインパターンと称する）１９が、当該マスクを複数の領域、例えば第１乃至第４のマスク領域Ｍ１〜Ｍ４に分割したときの各マスク領域Ｍ１〜Ｍ４の相互間で互いに重なり合わない箇所で、かつこれらラインパターン１９の幅及びピッチがガラス基板１上に形成されたａ−Ｓｉ膜における光照射領域に熱勾配が生じる値に設定されている。
例えば、これらラインパターン１９は、各マスク領域Ｍ１〜Ｍ４にそれぞれ原点Ｚ１〜Ｚ４を設けたとき、これら原点Ｚ１〜Ｚ４からそれぞれ絶対位置が異なる距離のところの各マスク領域Ｍ１〜Ｍ４内に形成されている。そのうえ、各マスク領域Ｍ１〜Ｍ４間は、ピッチＭｐの等間隔に形成されている。
【００２０】
ＸＹＺチルトステージ２０は、ａ−Ｓｉ膜が表面に形成されたガラス基板１を載置し、このガラス基板１をＸＹＺ方向に移動可能に構成されたもので、例えばガラス基板１をパルスレーザ光の繰り返し周波数に同期した搬送速度でＸ方向に連続して移動し、次にガラス基板１をＹ方向にラインビームの長さに相当する距離だけ移動し、次に再びガラス基板１をパルスレーザ光の繰り返し周波数に同期した搬送速度で−Ｘ方向に連続して移動するような、レーザビームがガラス基板１上をラスタスキャンするようにガラス基板１を移動させるものとなっている。なお、このＸＹＺチルトステージ２０は、例えば搬送速度２００〜５００ｍｍ／ｓ程度でガラス基板１を移動させるものとなっている。
なお、フォーカス変位計２１は、ガラス基板１上のａ−Ｓｉ膜上にマスクパターンが結像するようにａ−Ｓｉ膜との変位を測定し、それをＸＹＺチルトステージ２０側にフィードバックしてガラス基板１をＺ方向に上下動させて結像をとるようにしている。
次に、上記の如く構成された装置の作用について説明する。
ｐ−ＳｉＴＦＴ液晶ディスプレイの製造工程では、ガラス基板１上にａ−Ｓｉ膜の薄膜を形成し、この薄膜上にレジストを塗布して露光処理を行ない、この後、現像、エッチング処理、レジストの除去を行なうというフォト・リゾグラフィ・プロセスがあり、このプロセス中におけるガラス基板１上のａ−Ｓｉ膜を多結晶化（多結晶Ｓｉ膜）するプロセスがある。
【００２１】
このガラス基板１上のａ−Ｓｉ膜を多結晶化（多結晶Ｓｉ膜）する方法は、次の通り行われる。
エキシマレーザ１０は、例えば繰り返し周波数２００〜５００Ｈｚでパルスレーザ光を断続的に出力する。このパルスレーザ光は、バリアブルアッテネータ１１から照明光学系１２を通ってマスク１３に照射され、このマスク１３に形成されたマスクパターンを通ってミラー１４に至り、このミラー１４で反射し、投影レンズ１５によりガラス基板１上のａ−Ｓｉ膜上に照射される。
一方、ＸＹＺチルトステージ２０は、ａ−Ｓｉ膜が表面に形成されたガラス基板（透光性基板）１をパルスレーザ光の繰り返し周波数に同期した搬送速度で例えばガラス基板１をＸ方向に連続して移動し、次にガラス基板１をＹ方向にラインビームの長さに相当する距離だけ移動し、次に再びガラス基板１を−Ｘ方向に連続して、例えば搬送速度２００〜５００ｍｍ／ｓ程度で移動させる。
このようにエキシマレーザ１０から出力されたパルスレーザ光をマスク１３を通してガラス基板１上のａ−Ｓｉ膜に照射し、かつＸＹＺチルトステージ２０の動作によりガラス基板１を連続して移動させると、ガラス基板１上のａ−Ｓｉ膜は次のように多結晶化される。
【００２２】
図３は１ショット目のパルスレーザ光がａ−Ｓｉ膜上に照射されたときの照射領域を示すもので、マスク１３の第１乃至第４のマスク領域Ｍ１〜Ｍ４に形成された各ラインパターン１９を通過したパルスレーザ光がａ−Ｓｉ膜上に照射される。
次に、図４は２ショット目のパルスレーザ光がａ−Ｓｉ膜上に照射された後の照射領域を示すものである。ガラス基板１が連続してＸ方向に移動しているので、２ショット目のパルスレーザ光の光照射領域は、先の１ショット目のパルスレーザ光の光照射領域に隣接したところとなる（より厳密にいうと、
マスクに形成された８つのラインパターンに対応して８つの領域が１ショットで照射されることになるが、1ショット目で照射された８つの照射領域のうち、６つの照射領域が２ショット目で照射された８つの照射領域のうちの６つの照射領域と隣接する。以降の説明でも隣接とは同様の意味で用いる）。しかも、隣接する２つの照射領域を照射したパルスレーザ光が透過したラインパターンは相異なっている。
例えば、図４において太線で囲まれた部分の領域に着目すると、１ショット目の照射領域は、図２において第1のマスク領域M1に形成されたラインパターンを透過したパルスレーザ光により照射された領域である一方、この照射領域に隣接する２ショット目の照射領域は、第2のマスク領域M2に形成されたラインパターンを透過したパルスレーザ光により照射された領域である。
【００２３】
次に、図５は３ショット目のパルスレーザ光がａ−Ｓｉ膜上に照射された後の照射領域を示すもので、ガラス基板１が連続してＸ方向に移動しているので、３ショット目のパルスレーザ光の光照射領域は、先の２ショット目のパルスレーザ光の光照射領域に隣接したところとなる。図５において太線で囲まれた部分に着目すると、１ショット目のパルスレーザ光により照射された領域と２ショット目のパルスレーザ光により照射された領域は隣接し、２ショット目のパルスレーザ光により照射された領域と３ショット目のパルスレーザ光により照射された領域とは隣接する。しかも、この３ショット目のパルスレーザ光により照射された照射領域は、第３のマスク領域Ｍ３に形成されたラインパターンを透過したパルスレーザ光により照射された領域である。従って、隣接する２つの照射領域を照射したパルスレーザ光が透過したラインパターンは相異なったものである。
これ以降、上記同様に、図６は４ショット目のパルスレーザ光がａ−Ｓｉ膜上に照射された後の照射領域を示し、図７は５ショット目のパルスレーザ光がａ−Ｓｉ膜上に照射された後の照射領域を示す。
このようにパルスレーザ光をマスク１３を通してガラス基板１上のａ−Ｓｉ膜に照射し、かつＸＹＺチルトステージ２０の動作によりガラス基板１を連続して移動させることにより、４ショット目のパルスレーザ光のａ−Ｓｉ膜への照射により図３乃至図７において太線で囲まれた領域内のほぼ全面にパルスレーザ光が照射される。この領域内において紙面右から左へとパルスレーザ光が順次照射されるから、この方向に結晶が成長し、多結晶化（ポリシリコン化）を促進することが可能となる。
【００２４】
５ショット目のパルスレーザ光のａ−Ｓｉ膜への照射により図７において点線で囲まれた部分のほぼ全面にパルスレーザ光が照射される。
以降同様にガラス基板１をマスク１３に対して相対移動させながらパルスレーザ光の照射を行なうことにより、ガラス基板１上のａ−Ｓｉ膜は、未光照射領域が順次埋め尽くされ、最終的にガラス基板１上のａ−Ｓｉ膜のほぼ全面が多結晶化される。
このように上記第１の実施の形態においては、第１乃至第４のマスク領域Ｍ１〜Ｍ４の相互間で互いに重なり合わない箇所で、かつその幅及びピッチがガラス基板１上に形成されたａ−Ｓｉ膜における光照射領域に熱勾配が生じる値となるように設定されたラインパターン１９が形成されたマスク１３を用い、エキシマレーザ１０から出力されたパルスレーザ光をマスク１３を通してガラス基板１上のａ−Ｓｉ膜に照射し、かつＸＹＺチルトステージ２０の動作によりガラス基板１を連続して移動させるので、ＸＹＺチルトステージ２０の動作を停止することなく、ガラス基板１上のａ−Ｓｉ膜を大結晶粒径の多結晶Ｓｉ膜に生成することが可能となる。
従来技術においては、いわゆるステップアンドリピート方式で多結晶化を行なっていたため高速化を行なうことが困難であったが、本発明では、隣接する２つの照射領域を照射したパルスレーザ光が透過した開口部が、相異なる開口部となるように、前記マスクと前記被加工物とを相対的に移動させながらレーザ光の照射を行なうものであるあから、多結晶Ｓｉ膜の生成を高速処理できる。また、大結晶粒径の多結晶Ｓｉ膜の生成により電子の移動度を高めることができ、例えばこのＳｉ結晶化した上に形成するトランジスタの性能を向上させ、ｐ−ＳｉＴＦＴ液晶ディスプレイの性能をも向上できる。
【００２５】
又、ｐ−ＳｉＴＦＴ液晶ディスプレイの製造工程においてガラス基板１上のａ−Ｓｉ膜を多結晶化（多結晶Ｓｉ膜）する生産性を高めることができ、高いスループットを得ることができる。
なお、ガラス基板１全面のａ−Ｓｉ膜を多結晶化するのに、ＸＹＺチルトステージ２０によりガラス基板１をＸ方向に連続して移動し、次にガラス基板１をＹ方向に移動し、再び−Ｘ方向に連続して移動させるとき、多結晶化の作用が一時停止させることになるが、方向を変えるときにはステージ２０の加減速を余儀なくされるためこの部分の多結晶化は必ずしも好適に行なうことはできない。
なお、本実施の形態においては照射領域が隣接するようにパルスレーザ光を照射したが、照射領域の一部が重複するように（すなわち、ｎを自然数とするとｎショット目の照射領域とｎ＋１ショット目の照射領域の一部が重複するように）パルスレーザ光を照射しても良い。この場合であっても熱勾配が生じる場合もあるので多結晶化（ポリシリコン化）を行なうことが可能となる。
また、本実施例においては各マスク領域M1乃至M4に開口部が２つ設けられていたが、各マスク領域に開口部を１つ設けても良い。この場合は、図２の各領域において紙面右側のラインパターン（開口部）１９を残すとともに、ピッチMpを半分にすれば良い。そうしておいて隣接する２つの照射領域を照射したパルスレーザ光が隣接する開口部を透過したものとなるようにすれば、同様に多結晶化を行なうことが可能となる。また、各マスク領域を３つ以上にすることも可能である。
【００２６】
また、パルスレーザ光の繰り返し周波数が一定であるように制御すると、一定の搬送速度で被加工物たるガラス基板を移動させることにより好適な多結晶化を行なうことが可能となる。この場合、方向転換等に伴う加減速時を除き一定速度で被加工物を移動させれば良いので制御が簡単になるという効果を奏する。
もっとも、被加工物が相対的に等距離移動するごとにパルスレーザを照射する構成としても良い。例えば、ステージの移動距離を測定するためのレーザ干渉計を配設し、ステージが等距離移動するごとにパルスレーザ光を出射させる構成とすることも可能である。
なお、本実施の形態におけるレーザ加工方法を別の観点から表現すると、１ショット目の照射により、８つの開口部に対応して分割された８つのパルスレーザ光を被加工物に照射した後、マスクと被加工物とを相対的に移動させて、１ショット目の照射領域の間に２ショット目、３ショット目、４ショット目のパルスレーザ光を照射するということもできる。また、本実施の形態において同じタイミングで照射された照射領域間には、３ショット分のパルスレーザ光が照射されているが、その他のショット数であってもよい。
【００２７】
また、さらに本実施の形態に係るレーザ加工方法において別の表現をする。本実施の形態においてラインパターン（開口パターン）は等ピッチMｐで形成されているから、照射領域も等ピッチで形成される。例えば、図４において示されるように照射領域はピッチPである。そして各照射領域のピッチ方向の幅をWとすると、１ショット目と２ショット目との同じ開口パターンを透過した照射領域の距離はP-Wとなる（すなわち、Pよりも小さい）とともに、１ショット目で第１のマスク領域M1に形成された開口パターンを透過した照射領域と、２ショット目で第２のマスク領域M2に形成された開口パターンを透過した照射領域とが隣接する。すなわち、同じ開口パターンを透過したパルスレーザ光により照射される照射領域の間隔がPよりも小さく、かつ、この照射領域が、前のタイミングで出射され隣接する開口パターンを通過したパルスレーザ光により照射される照射領域と隣接するようにパルスレーザ光を照射するものである、ということもできる。
（２）次に、本発明の第２の実施の形態について図面を参照して説明する。本発明の第２の実施の形態におけるレーザ加工装置は、上記図１に示すマスク１３の構成を変更したものである。従って、かかるレーザ加工装置は、上記図１に示すレーザ加工装置を援用して説明する。
【００２８】
図８はかかるレーザ加工装置に用いるマスク３０の構成図である。このマスク３０は、微結晶領域を形成させない手法、すなわちガラス基板１が一方向に所定距離毎に移動したときの当該マスク３０に形成された複数の多角形のパターン開口部（以下、４角形パターン）３１をそれぞれ通過したパルスレーザ光のガラス基板１における各照射領域が互いに重ならない縦横方向（ＸＹ方向）で、かつパルスレーザ光を複数ショット照射したときの照射領域が連続するような各箇所に複数形成され、かつこれら４角形パターン３１の幅及びピッチがガラス基板１にパルスレーザ光を照射したときの熱勾配が現われる値に形成されたものである。
具体的にマスク３０は、複数の４角形パターン３１が、当該マスク３０を複数の領域、例えば第１乃至第４のマスク領域Ｍ１１〜Ｍ１４に分割したときの各マスク領域Ｍ１１〜Ｍ１４の相互間で互いに重なり合わないＸＹの両方向の箇所で、かつこれら４角形パターン３１の幅及びピッチがガラス基板１上に形成されたａ−Ｓｉ膜における光照射領域に熱勾配が生じる値となるように設定されている。例えば、これら４角形パターン３１は、各マスク領域Ｍ１１〜Ｍ１４にそれぞれ原点Ｚ１１〜Ｚ１４を設けたとき、これら原点Ｚ１１〜Ｚ１４からそれぞれ絶対位置が異なる距離のところの各マスク領域Ｍ１１〜Ｍ１４内に形成されている。そのうえ、各マスク領域Ｍ１１〜Ｍ１４間は、ピッチＭｐの等間隔に形成されている。
【００２９】
次に、上記の如く構成された装置の作用について説明する。
上記ｐ−ＳｉＴＦＴ液晶ディスプレイの製造工程においてガラス基板１上に形成されたａ−Ｓｉ膜を多結晶化する方法は、次の通り行われる。
エキシマレーザ１０は、例えば繰り返し周波数２００〜５００Ｈｚでパルスレーザ光を断続的に出力する。このパルスレーザ光は、バリアブルアッテネータ１１から照明光学系１２を通ってマスク３０に照射され、このマスク３０に形成された４角形パターン３１を通ってミラー１４に至り、このミラー１４で反射し、投影レンズ１５によりガラス基板１上のａ−Ｓｉ膜上に照射される。
一方、ＸＹＺチルトステージ２０は、ａ−Ｓｉ膜が表面に形成されたガラス基板１をパルスレーザ光の繰り返し周波数に同期した搬送速度で例えばガラス基板１をＸ方向に連続して移動し、次にガラス基板１をＹ方向にラインビームの長さに相当する距離だけ移動し、次に再びガラス基板１を−Ｘ方向に連続して、例えば搬送速度２００〜５００ｍｍ／ｓ程度で移動させる。
このようにエキシマレーザ１０から出力されたパルスレーザ光をマスク３０を通してガラス基板１上のａ−Ｓｉ膜に照射し、かつＸＹＺチルトステージ２０の動作によりガラス基板１を連続して移動させると、ガラス基板１上のａ−Ｓｉ膜は次のように多結晶化される。
【００３０】
図９は１ショット目のパルスレーザ光がａ−Ｓｉ膜上に照射されたときの多結晶化された領域を示すもので、マスク３０の第１乃至第４のマスク領域Ｍ１１〜Ｍ１４に形成された各４角形パターン３１を通過したパルスレーザ光がａ−Ｓｉ膜上に照射される。
次に、図１０は２ショット目のパルスレーザ光がａ−Ｓｉ膜上に照射されたときの多結晶化された領域を示すもので、ガラス基板１が連続してＸ方向に移動しているので、２ショット目のパルスレーザ光の光照射領域は、先の１ショット目のパルスレーザ光の光照射領域に隣接したところとなる。
なお、図１０における太線内に注目すれば、１ショット目のパルスレーザ光により照射領域Ａに隣接して２ショット目のパルスレーザ光により領域Bが照射される。
次に、図１１は３ショット目のパルスレーザ光がａ−Ｓｉ膜上に照射されたときの照射領域を示すもので、ガラス基板１が連続してＸ方向に移動しているので、３ショット目のパルスレーザ光の光照射領域は、先の２ショット目のパルスレーザ光の光照射領域に隣接したところとなる。ここでも、太線内に着目すれば、２ショット目のパルスレーザ光により照射された領域Ｂに隣接して３ショット目のパルスレーザ光により領域Cが照射される。
【００３１】
これ以降、上記同様に、図１２は４ショット目のパルスレーザ光がａ−Ｓｉ膜上に照射されたときの照射領域を示し、図１３は５ショット目のパルスレーザ光がａ−Ｓｉ膜上に照射されたときの照射領域を示す。
このようにパルスレーザ光をマスク３０を通してガラス基板１上のａ−Ｓｉ膜に照射し、かつＸＹＺチルトステージ２０の動作によりガラス基板１を連続して移動させることにより、４ショット目のパルスレーザ光のａ−Ｓｉ膜への照射により例えば第１のマスク領域Ｍ１１内が全面照射され、当該光照射領域全面のａ−Ｓｉ膜が多結晶化される。
5ショット目以降も同様にパルスレーザ光の照射を繰り返すことにより、ガラス基板１上のａ−Ｓｉ膜は、未光照射領域が順次埋め尽くされ、最終的にガラス基板１上のａ−Ｓｉ膜のほぼ全面が多結晶化される。
このように上記第２の実施の形態においては、複数の４角形パターン３１が各マスク領域Ｍ１１〜Ｍ１４の相互間で互いに重なり合わない縦横方向で、かつこれら４角形パターン３１の幅及びピッチがガラス基板１上に形成されたａ−Ｓｉ膜における光照射領域に熱勾配が生じる値、例えばａ−Ｓｉ膜上に照射される光照射領域のビーム幅がおよそ５μｍ以内でそのピッチがおよそ５μｍ以上となるように設定されたマスク３０を用い、エキシマレーザ１０から出力されたパルスレーザ光をマスク３０を通してガラス基板１上のａ−Ｓｉ膜に照射し、かつＸＹＺチルトステージ２０の動作によりガラス基板１を連続して移動させるので、上記第１の実施の形態と同様に、ＸＹＺチルトステージ２０の動作を停止することなく、ガラス基板１上のａ−Ｓｉ膜を連続して均一かつ大結晶粒径の多結晶Ｓｉ膜に生成できる。これにより、多結晶Ｓｉ膜の生成を高速処理でき、かつ大結晶粒径の多結晶Ｓｉ膜の生成により電子の移動度を高めることができ、例えばこのＳｉ結晶化した上に形成するトランジスタの性能を向上させ、ｐ−ＳｉＴＦＴ液晶ディスプレイの性能をも向上できる。
【００３２】
又、ｐ−ＳｉＴＦＴ液晶ディスプレイの製造工程においてガラス基板１上のａ−Ｓｉ膜を多結晶化（多結晶Ｓｉ膜）する生産性を高めることができ、高いスループットを得ることができる。
なお、このマスク３０を用いて、４ショットのパルスレーザ光の照射で微結晶領域がどうしても生じる場合には、４角形パターン３１の大きさをそのままで、そのピッチを４角形パターンサイズの２倍以上に設定してもよい。この場合、少なくとも未照射領域を埋めるためにパルスレーザ光の照射を６ショット以上必要となり、マスク３０上の領域も６分割する。
なお、本実施の形態は第1の実施の形態と同様に種々変形可能である。例えば、照射領域が隣接ではなく、一部重複するようにしても良い。
（３）次に、本発明の第３の実施の形態について図面を参照して説明する。本発明の第３の実施の形態におけるレーザ加工装置は、上記図１に示すマスク１３の構成を変更したものである。従って、かかるレーザ加工装置は、上記図１に示すレーザ加工装置を援用して説明する。
図１４はかかるレーザ加工装置に用いるマスク４０の構成図である。このマスク４０は、微結晶領域を形成させない手法、すなわちガラス基板１が一方向に所定距離毎に移動したときの当該マスク４０に形成された複数の点状のパターン開口部（以下、点状パターンと称する）４１及び複数のリング状のパターン開口部（以下、４角形リングパターンと称する）４２をそれぞれ通過したパルスレーザ光のガラス基板１における各照射領域が互いに重ならない縦横方向（ＸＹ方向）で、かつパルスレーザ光を複数ショット照射したときの照射領域が連続するような各箇所に複数形成され、かつこれら点状パターン４１及び４角形リングパターン４２の幅及びピッチがガラス基板１にパルスレーザ光を照射したときの熱勾配が現われる値に形成されたものである。
【００３３】
具体的にマスク４０は、例えば第１乃至第３のマスク領域Ｍ２１〜Ｍ２３に分割したときの各マスク領域Ｍ２１〜Ｍ２３の相互間で互いに重なり合わないＸＹの両方向の箇所で、かつ各点状パターン４１及び４角形リングパターン４２の幅及びピッチがガラス基板１上に形成されたａ−Ｓｉ膜における光照射領域に熱勾配が生じる値になるように設定されている。例えば、各点状パターン４１は、マスク領域Ｍ２１内にそれぞれ原点Ｚ２１から等ピッチに形成され、かつ４角形リングパターン４２は、各マスク領域Ｍ２２〜Ｍ２３の各原点Ｚ２２〜Ｚ２３からそれぞれ各点状パターン４１と同ピッチ間隔で形成されている。ただし、各マスク領域Ｍ２２〜Ｍ２３同士の各４角形リングパターン４２は、そのリング径が相互に重ならないように形成されている。
次に、上記の如く構成された装置の作用について説明する。
上記ｐ−ＳｉＴＦＴ液晶ディスプレイの製造工程においてガラス基板１上に形成されたａ−Ｓｉ膜を多結晶化する方法は、次の通り行われる。
エキシマレーザ１０は、例えば繰り返し周波数２００〜５００Ｈｚでパルスレーザ光を断続的に出力する。このパルスレーザ光は、バリアブルアッテネータ１１から照明光学系１２を通ってマスク領域Ｍ２１、M２２、M２３に形成された各パターン４１、４２を通ってミラー１４に至り、このミラー１４で反射し、投影レンズ１５によりガラス基板１上のａ−Ｓｉ膜上に照射される。
【００３４】
一方、ＸＹＺチルトステージ２０は、ａ−Ｓｉ膜が表面に形成されたガラス基板１をパルスレーザ光の繰り返し周波数に同期した搬送速度で例えばガラス基板１をＸ方向に連続して移動し、次にガラス基板１をＹ方向にラインビームの長さに相当する距離だけ移動し、次に再びガラス基板１を−Ｘ方向に連続して、例えば搬送速度２００〜５００ｍｍ／ｓ程度で移動させる。
このようにエキシマレーザ１０から出力されたパルスレーザ光をマスク４０の各パターン４１，４２を通してガラス基板１上のａ−Ｓｉ膜に照射し、かつＸＹＺチルトステージ２０の動作によりガラス基板１を連続して移動させると、ガラス基板１上のａ−Ｓｉ膜は次のように多結晶化される。
図１５は１ショット目のパルスレーザ光がａ−Ｓｉ膜上に照射されたときに点状パターン４１を透過したパルスレーザ光により照射された領域を示す図である。図１６，１７も同じ領域に着目して説明を行なう。
次に、図１６は２ショット目のパルスレーザ光がａ−Ｓｉ膜上に照射されたときの照射領域を示すもので、ガラス基板１が連続してＸ方向に移動しているので、２ショット目のパルスレーザ光の光照射領域は、先の１ショット目のパルスレーザ光の光照射領域の外周に隣接したところとなる。
【００３５】
このときも各光照射領域では、隣同士のパターン４２からの熱影響を受けることはなく、多結晶化される。
次に、図１７は３ショット目のパルスレーザ光がａ−Ｓｉ膜上に照射されたとき照射領域を示すもので、ガラス基板１が連続してＸ方向に移動しているので、３ショット目のパルスレーザ光の光照射領域は、先の２ショット目のパルスレーザ光の光照射領域の外周に隣接したところとなる。
これ以降、上記同様に、図１５乃至図１７に示すパルスレーザ光のａ−Ｓｉ膜上への照射が繰り返され、ａ−Ｓｉ膜が連続して多結晶化される。なお、ガラス基板１は、ＸＹＺチルトステージ２０の動作により連続してＸ方向に移動しているので、４ショット目以降のパルスレーザ光を照射することにより、順次未照射領域に光が照射される点は、第1または第2の実施の形態と同様である。
このようにパルスレーザ光をマスク４０を通してガラス基板１上のａ−Ｓｉ膜に照射し、かつＸＹＺチルトステージ２０の動作によりガラス基板１を連続して移動させることにより、多結晶化を行なうことが可能となる。
従って、ガラス基板１上のａ−Ｓｉ膜は、未光照射領域が順次埋め尽くされ、最終的にガラス基板１上のａ−Ｓｉ膜の全面が多結晶化される。
【００３６】
このように上記第３の実施の形態によれば、複数の点状パターン４１及び複数の４角形リングパターン４２を形成したマスク４０を用いても、上記第１及び第２の実施の形態と同様な効果を奏することができる。
（４）次に、本発明の第４の実施の形態について図面を参照して説明する。本発明の第４の実施の形態におけるレーザ加工装置は、上記図１に示すマスク１３の構成を変更したものである。従って、かかるレーザ加工装置は、上記図１に示すレーザ加工装置を援用して説明する。
図１８はかかるレーザ加工装置に用いるマスク５０の構成図である。このマスク５０は、微結晶領域を形成させない手法、すなわちガラス基板１が一方向に所定距離毎に移動したときの当該マスク５０に形成された複数の多角形状のパターン開口部（以下、４角形パターンと称する）５１をそれぞれ縦横方向（ＸＹ方向）形成し、かつこれら４角形パターン５１の幅及びピッチがガラス基板１にパルスレーザ光を照射したときの熱勾配が現われる値に形成されたものである。
具体的にマスク５０は、例えば第１乃至第３のマスク領域Ｍ３１〜Ｍ３３に分割したときの各マスク領域Ｍ３１〜Ｍ３３のＸＹの両方向の箇所で、かつ４角形パターン５１の幅及びピッチがガラス基板１上に形成されたａ−Ｓｉ膜における光照射領域に熱勾配が生じる値になるように設定されている。例えば、４角形パターン５１は、各マスク領域Ｍ３１〜Ｍ３３の各原点Ｚ３１〜Ｚ３３から中心が等距離となるようにそれぞれ等ピッチ間隔で形成されている。
【００３７】
次に、上記の如く構成された装置の作用について説明する。
上記ｐ−ＳｉＴＦＴ液晶ディスプレイの製造工程においてガラス基板１上に形成されたａ−Ｓｉ膜を多結晶化する方法は、次の通り行われる。
エキシマレーザ１０は、例えば繰り返し周波数２００〜５００Ｈｚでパルスレーザ光を断続的に出力する。このパルスレーザ光は、バリアブルアッテネータ１１から照明光学系１２を通って、マスク５０のマスク領域Ｍ３１、M３２、M３３に形成された４角形パターン５１を通って分割した状態でミラー１４に至り、このミラー１４で反射し、投影レンズ１５によりガラス基板１上のａ−Ｓｉ膜上に照射される。
一方、ＸＹＺチルトステージ２０は、ａ−Ｓｉ膜が表面に形成されたガラス基板１を一定の搬送速度で例えばガラス基板１をＸ方向に連続して移動し、次にガラス基板１をＹ方向にラインビームの長さに相当する距離だけ移動し、次に再びガラス基板１を−Ｘ方向に連続して、例えば搬送速度２００〜５００ｍｍ／ｓ程度で移動させる。
すなわち、エキシマレーザ１０から出力されたパルスレーザ光をマスク５０の第１乃至第３のマスク領域Ｍ３１〜Ｍ３３を通してガラス基板１上のａ−Ｓｉ膜に照射し、かつＸＹＺチルトステージ２０の動作によりガラス基板１を３ショット毎にＸ方向に移動させると、ガラス基板１上のａ−Ｓｉ膜は次のように多結晶化される。
【００３８】
図１９は１ショット目のパルスレーザ光がａ−Ｓｉ膜上に照射されたときの、第1のマスク領域M３１を透過したパルスレーザ光により照射された領域を示すもので、マスク５０の第１のマスク領域Ｍ３１に形成された各４角形パターン５１を通過したパルスレーザ光がａ−Ｓｉ膜上に照射される。なお、これら光照射領域の中央部分は、熱勾配が少ないために微結晶化Ｌされる可能性もある。以下、この領域に着目して説明を行なう。
次に、図２０は２ショット目のパルスレーザ光が照射されたときの照射領域Ｋ２を示すもので、２ショット目のパルスレーザ光の光照射領域は、先の１ショット目のパルスレーザ光の光照射領域の内周側に隣接したところとなる。なお、１ショット目のパルスレーザ光により照射された領域Ｋ１の内周側に隣接して２ショット目のパルスレーザ光により多結晶化された領域Ｋ２が生成される。
次に、図２１は３ショット目のパルスレーザ光がａ−Ｓｉ膜上に照射されたときの多結晶化された領域Ｋ３を示すもので、３ショット目のパルスレーザ光の光照射領域は、先の２ショット目のパルスレーザ光の光照射領域の内周側に隣接したところとなる。ここでも２ショット目のパルスレーザ光が照射された領域Ｋ２の内側に隣接して３ショット目のパルスレーザ光により領域Ｋ３が照射される。
【００３９】
これ以降、上記同様に、図１９乃至図２１に示すパルスレーザ光のａ−Ｓｉ膜上への照射が繰り返され、ａ−Ｓｉ膜が連続して多結晶化される。
なお、ガラス基板１は、ＸＹＺチルトステージ２０の動作により連続的に移動しているので、第1乃至第３の実施の形態の場合と同様に順次シリコン膜上の未照射領域が埋められる。
しかも、それを等速で行なうことができるから、ステップアンドリピートタイプの従来技術の場合と比較して高速処理が可能となる。
このように上記第４実施の形態によれば、複数の４角形パターン５１を形成したマスク５０を用いても、上記第１乃至第３の実施の形態と同様な効果を奏することが可能となる。本実施の形態も他の実施の形態と同様に種々変形可能である。
（５）次に、本発明の第５の実施の形態について図面を参照して説明する。本発明の第５の実施の形態におけるレーザ加工装置は、上記図１に示すマスク１３の構成を変更したものである。従って、かかるレーザ加工装置は、上記図１に示すレーザ加工装置を援用して説明する。
図２２はかかるレーザ加工装置に用いるマスク６０の構成図である。このマスク６０は、ガラス基板１上のａ−Ｓｉ膜にパルスレーザ光を照射して多結晶化するときの結晶の成長方向に応じた方向に複数のパターン開口部（以下、ラインパターンと称する）６１をＸ方向に形成したものである。
【００４０】
具体的にマスク６０は、複数のラインパターン６１が、当該マスクを複数の領域、例えば第１乃至第４のマスク領域Ｍ４１〜Ｍ４４に分割したときの各マスク領域Ｍ４１〜Ｍ４４の相互間で互いに重なり合わない箇所で、かつこれらラインパターン６１の幅及びピッチがガラス基板１上に形成されたａ−Ｓｉ膜における光照射領域に熱勾配が生じる値に設定されている。例えば、これらラインパターン６１は、各マスク領域Ｍ４１〜Ｍ４４にそれぞれ原点Ｚ４１〜Ｚ４４を設けたとき、これら原点Ｚ４１〜Ｚ４４からそれぞれ絶対位置が異なる距離のところの各マスク領域Ｍ４１〜Ｍ４１に形成されている。そのうえ、各マスク領域Ｍ４１〜Ｍ４１間は、ピッチＭｐの等間隔に形成されている。
次に、上記の如く構成された装置の作用について説明する。
エキシマレーザ１０は、例えば繰り返し周波数２００〜５００Ｈｚでパルスレーザ光を断続的に出力する。このパルスレーザ光は、バリアブルアッテネータ１１から照明光学系１２を通って、マスク６０に照射され、第１乃至第４のマスク領域Ｍ４１〜Ｍ４１に形成されたラインパターン６１を通ってミラー１４に至り、このミラー１４で反射し、投影レンズ１５によりガラス基板１上のａ−Ｓｉ膜上に照射される。
【００４１】
一方、ＸＹＺチルトステージ２０は、ａ−Ｓｉ膜が表面に形成されたガラス基板１をパルスレーザ光の繰り返しに同期した搬送速度で例えばガラス基板１をＸ方向に連続して移動し、次にガラス基板１をＹ方向にラインビームの長さに相当する距離だけ移動し、次に再びガラス基板１を−Ｘ方向に連続して、例えば搬送速度２００〜５００ｍｍ／ｓ程度で移動させる。
このようにエキシマレーザ１０から出力されたパルスレーザ光をマスク６０の各ラインパターン６１を通してガラス基板１上のａ−Ｓｉ膜に照射し、かつＸＹＺチルトステージ２０の動作によりガラス基板１を連続して移動させると、ガラス基板１上のａ−Ｓｉ膜は、上記第１乃至第４の実施の形態の作用と同様に、未光照射領域が順次埋め尽くされ、最終的にガラス基板１上のａ−Ｓｉ膜の全面が多結晶化される。
このときの多結晶の成長方向は、図２３に示すようにガラス基板１（ワーク）の移動方向に対して垂直方向になる。すなわち、ラインパターン６１を通ってａ−Ｓｉ膜上に照射される光照射領域は、ライン状となるので、当該光照射領域の狭いほうの幅方向の熱勾配が大きくため、この幅方向（上記ガラス基板１の移動方向に対して垂直方向）に結晶が成長する。
【００４２】
なお、例えば上記図１に示すマスク１３を用いた場合には、このマスク１３による光照射領域の狭いほうの幅方向すなわちガラス基板１の移動方向（Ｘ方向）に結晶が成長する。
このように上記第５の実施の形態によれば、Ｘ方向に複数のラインパターン６１が形成されたマスク６０を用い、ガラス基板１を連続してＸ方向に移動させるので、ガラス基板１上のａ−Ｓｉ膜は、その全面がＸ方向（ガラス基板１の移動方向）に多結晶化できる。従って、当該マスク６０又は上記図１に示すマスク１３を用いれば、ガラス基板１上に形成する多結晶化の成長方向を制御できる。
なお、この第５の実施の形態や続く第6の実施の形態も他の実施の形態と種々変形可能である。
（６）次に、本発明の第６の実施の形態について図面を参照して説明する。本発明の第６の実施の形態におけるレーザ加工装置は、上記図１に示すマスク１３の構成を変更したものである。従って、かかるレーザ加工装置は、上記図１に示すレーザ加工装置を援用して説明する。
図２４はかかるレーザ加工装置に用いるマスク７０の構成図である。このマスク７０は、ガラス基板１上のａ−Ｓｉ膜にパルスレーザ光を照射して多結晶化するときの結晶の成長方向に応じた方向に複数のパターン開口部（以下、ラインパターンと称する）７１を斜め方向、例えばＸ方向に対して４５°の方向に形成したものである。
【００４３】
具体的にマスク７は、複数のラインパターン７が、当該マスクを複数の領域、例えば第１乃至第４のマスク領域Ｍ５１〜Ｍ５４分割したときの各マスク領域Ｍ５１〜Ｍ５４の相互間で互いに重なり合わない箇所にＸ方向に対して４５°の方向で、かつこれらラインパターン７１の幅及びピッチがガラス基板１上に形成されたａ−Ｓｉ膜における光照射領域に熱勾配が生じる値に設定されている。例えば、これらラインパターン７１は、各マスク領域Ｍ５１〜Ｍ５４にそれぞれ原点Ｚ５１〜Ｚ５４を設けたとき、これら原点Ｚ５１〜Ｚ５４からそれぞれ絶対位置が異なる距離のところの各マスク領域Ｍ５１〜Ｍ５４に形成されている。そのうえ、各マスク領域Ｍ５１〜Ｍ５４間は、ピッチＭｐの等間隔に形成されている。
次に、上記の如く構成された装置の作用について説明する。
エキシマレーザ１０は、例えば繰り返し周波数２００〜５００Ｈｚでパルスレーザ光を断続的に出力する。このパルスレーザ光は、バリアブルアッテネータ１１から照明光学系１２を通って、マスク７０に照射され、第１乃至第４のマスク領域Ｍ５１〜Ｍ５４に形成されたラインパターン７１を通ってミラー１４に至り、このミラー１４で反射し、投影レンズ１５によりガラス基板１上のａ−Ｓｉ膜上に照射される。
【００４４】
一方、ＸＹＺチルトステージ２０は、ａ−Ｓｉ膜が表面に形成されたガラス基板１をパルスレーザ光の繰り返しに同期した搬送速度で例えばガラス基板１をＸ方向に連続して移動し、次にガラス基板１をＹ方向にラインビームの長さに相当する距離だけ移動し、次に再びガラス基板１を−Ｘ方向に連続して、例えば搬送速度２００〜５００ｍｍ／ｓ程度で移動させる。
このようにエキシマレーザ１０から出力されたパルスレーザ光をマスク７０の各ラインパターン７１を通してガラス基板１上のａ−Ｓｉ膜に照射し、かつＸＹＺチルトステージ２０の動作によりガラス基板１を連続して移動させると、ガラス基板１上のａ−Ｓｉ膜は、上記第１乃至第４の実施の形態の作用と同様に、未光照射領域が順次埋め尽くされ、最終的にガラス基板１上のａ−Ｓｉ膜の全面が多結晶化される。
このときの多結晶の成長方向は、図２５に示すようにＸ方向に対して４５°の方向になる。すなわち、ラインパターン７１を通ってａ−Ｓｉ膜上に照射される光照射領域は、Ｘ方向に対して４５°の方向でライン状となるので、当該光照射領域の狭いほうの幅方向の熱勾配が大きくため、この幅方向（Ｘ方向に対して４５°の方向）に結晶が成長する。
【００４５】
このように上記第６の実施の形態によれば、Ｘ方向に対して４５°の方向に複数のラインパターン７１が形成されたマスク７０を用い、ガラス基板１を連続してＸ方向に移動させるので、ガラス基板１上のａ−Ｓｉ膜は、その全面がＸ方向に対して４５°の方向に多結晶化できる。従って、当該マスク７１、上記図２２に示すマスク６０、又は上記図１に示すマスク１３を用いれば、ガラス基板１上に形成する多結晶化の成長方向を制御できる。なお、この第６の実施の形態においても上記第５と同様な効果を奏することができることは言うまでもない。
（７）次に、本発明の第７の実施の形態について図面を参照して説明する。本発明の第７の実施の形態は、上記第１乃至第６の実施の形態のうちいすれかの実施の形態におけるレーザ加工装置を適用してｐ−ＳｉＴＦＴ液晶ディスプレイを製造する方法を説明するものである。
図２６は製造過程のＴＦＴ液晶ディスプレイの一例を示す構成図である。このＴＦＴ液晶ディスプレイ８０は、複数の画素部８１と、これら画素部８１のそれぞれの周辺に形成された各画素部８１のドライバ８２及びケードアレイやＤ／Ａコンバータ等からなる周辺回路８３とからなっている。
【００４６】
このようなＴＦＴ液晶ディスプレイ８０を製造する場合、当該ＴＦＴ液晶ディスプレイ８０のガラス基板上にａ−Ｓｉ膜が形成され、このａ−Ｓｉ膜における複数の画素部８１と、ドライバ８２及び周辺回路８３とに相当する領域に多結晶Ｓｉ膜が形成される。特にドライバ８２及び周辺回路８３に相当する領域は、例えば直接メモリやＣＰＵを搭載することが予測されるので、その膜質の特質を向上させることが要求されている。
しかるに、複数の画素部８１に相当する領域に多結晶Ｓｉ膜を形成するには、上記第１乃至第６の実施の形態のうちいすれかの実施の形態におけるレーザ加工装置、例えば第１の実施の形態を適用し、エキシマレーザ１０から繰り返し出力されるパルスレーザ光を図２に示す複数のラインパターン１９が形成されたマスク１３に照射し、、このマスク１３のマスクパターンを透過したパルスレーザ光を投影レンズ１５などを通して画素部８１に相当するａ−Ｓｉ膜上に照射し、かつＸＹＺチルトステージ２０によりガラス基板をパルスレーザ光の繰り返し周波数に同期した搬送速度で例えばガラス基板１をＸ方向に連続して移動し、次にＹ方向にラインビームの長さに相当する距離だけ移動し、次に再び−Ｘ方向に連続して移動させる。これにより、画素部８１上におけるａ−Ｓｉ膜の未光照射領域が順次埋め尽くされ、最終的に画素部８１上のａ−Ｓｉ膜の全面が多結晶化される。
【００４７】
又、複数のドライバ８２及び周辺回路８３に相当する領域に多結晶Ｓｉ膜を形成するには、上記第１乃至第６の実施の形態のうちいすれかの実施の形態におけるレーザ加工装置、例えば第１の実施の形態を適用し、上記同様に、マスク１３のマスクパターンを透過したパルスレーザ光を投影レンズ１５などを通してドライバ８２及び周辺回路８３に相当するａ−Ｓｉ膜上に照射する。なお、パルスレーザ光の光照射領域を投影レンズ１５のフィールド８３として示している。
これと共に、ＸＹＺチルトステージ２０によりガラス基板をパルスレーザ光の繰り返し周波数に同期した搬送速度で、例えばガラス基板１をドライバ８２及び周辺回路８３の長手方向に沿った方向、例えばＹ方向（又はＸ方向）に連続して移動する。このようにパルスレーザ光の照射位置を走査することにより最終的にドライバ８２及び周辺回路８３上のａ−Ｓｉ膜の全面が多結晶化される。
一方、図２７は製造過程の別のＴＦＴ液晶ディスプレイの一例を示す構成図である。このＴＦＴ液晶ディスプレイ９０は、複数の画素部９１と、これら画素部９１のそれぞれの周辺に形成された複数のドライバ９２及びケードアレイやＤ／Ａコンバータ等からなる周辺回路９３とからなっている。これらドライバ９２及び周辺回路９３は、そのサイズが投影レンズ１５のフィールド８３の領域よりも小さく形成されている。
【００４８】
このようなＴＦＴ液晶ディスプレイ９０の画素部９１に相当する領域に多結晶Ｓｉ膜を形成するには、上記第１乃至第６の実施の形態のうちいすれかの実施の形態におけるレーザ加工装置、例えば第１の実施の形態を適用し、エキシマレーザ１０から繰り返し出力されるパルスレーザ光を図２に示す複数のラインパターン１９が形成されたマスク１３に照射し、このマスク１３のマスクパターンを透過したパルスレーザ光を投影レンズ１５などを通して画素部９１に相当するａ−Ｓｉ膜上に照射し、かつＸＹＺチルトステージ２０によりガラス基板をパルスレーザ光の繰り返し周波数に同期した搬送速度で例えばガラス基板１をＸ方向に連続して移動し、次にＹ方向にラインビームの長さに相当する距離だけ移動し、次に再び−Ｘ方向に連続して移動させる。これにより、画素部９１上におけるａ−Ｓｉ膜の未光照射領域が順次埋め尽くされ、最終的に画素部９１上のａ−Ｓｉ膜の全面が多結晶化される。
又、複数のドライバ９２及び周辺回路９３に相当する領域に多結晶Ｓｉ膜を形成するには、上記第１乃至第６の実施の形態のうちいすれかの実施の形態におけるレーザ加工装置、例えば第１の実施の形態を適用し、上記同様に、マスク１３のマスクパターンを透過したパルスレーザ光を投影レンズ１５などを通してドライバ９２及び周辺回路９３に相当するａ−Ｓｉ膜上に照射する。
【００４９】
これと共に、ＸＹＺチルトステージ２０によりガラス基板をパルスレーザ光の繰り返し周波数に同期した搬送速度でドライバ９２及び周辺回路９３に相当する領域がカバーされる距離だけ移動する。これにより、それぞれのドライバ９２及び周辺回路９３上のａ−Ｓｉ膜の全面が多結晶化される。
このように上記第７の実施の形態によれば、ＴＦＴ液晶ディスプレイにおける複数の画素部８１、９１と、そのドライバ８２、９２及び周辺回路８３、９３に相当する領域を多結晶化でき、特に例えば直接メモリやＣＰＵを搭載することが予測されるドライバ８２、９２及び周辺回路８３、９３に相当する領域の膜質の特質を向上させることができる。
さらに、図２７に示すＴＦＴ液晶ディスプレイ９０では、ドライバ９２及び周辺回路９３のサイズを投影レンズ１５のフィールド８３の領域よりも小さく形成したので、パルスレーザ光を照射するときのオーバラップを小さくでき、多結晶Ｓｉ膜の性能を向上させることができる。
なお、上記第７の実施の形態では、複数の画素部８１、９１と、そのドライバ８２、９２及び周辺回路８３、９３に相当する全領域を多結晶化しているが、これに限らず、例えばドライバ８２、９２及び周辺回路８３、９３の領域内におけるＣＰＵやメモリなどの半導体素子を作成する領域のみを多結晶化するようにしてもよい。
【００５０】
（８）次に、本発明の第８の実施の形態について図面を参照して説明する。
図２８はステッパ等の露光装置の概略構成図である。レーザ装置１００は、被処理体１０１を露光処理するためのレーザ光を出力するものである。このレーザ装置１００から出力されるレーザ光の光路上には、照明光学系１０２と、ミラー１０３とが配置され、このミラー１０３の反射光路上にマスク１０４と、結像レンズ系１０５とが配置されている。このうち照明光学系１０２は、レーザ装置１００から出力されたレーザ光を整形及び均一化するものである。
マスク１０４は、当該マスク１０４が一方向に所定距離毎に移動したときのそれぞれ通過したレーザ光の被処理体１０１における各照射領域が互いに重ならないように複数のパターン開口部が形成されたもので、これらパターン開口部の幅及びピッチが例えば液晶ディスプレイのガラス基板である被処理体１０１への露光処理に応じた値に設定されている。例えば、このマスク１０４は、上記図２に示すマスク１３、上記図８に示すマスク３０、上記図１４に示すマスク４０、上記図１８に示すマスク５０、上記図２２に示すマスク６０、又は上記図２４に示すマスク７０が適用できる。
【００５１】
ＸＹＺステージ１０６は、被処理体１０１を載置し、この被処理体１０１をＸＹ方向及びＺ方向に移動させるものである。
次に、上記の如く構成された装置の作用をマスク１０４に上記図２に示すマスク１３を適用した場合について説明する。
例えば、ｐ−ＳｉＴＦＴ液晶ディスプレイの製造工程では、ガラス基板上にａ−Ｓｉ膜の薄膜を形成し、この薄膜上にレジストを塗布して露光処理を行ない、この後、現像、エッチング処理、レジストの除去が行われる。当該第８の実施の形態の露光装置は、かかるプロセスの露光処理に用いられる。
レーザ装置１００から出力された１ショット目のレーザ光は、照明光学系１０２により整形及び均一化され、ミラー１０３で反射し、マスク１０４に照射される。そして、レーザ光は、マスク１０４のラインパターン１９を通過し、投影レンズ系１０５により液晶ディスプレイのガラス基板である被処理体１０１上に照射される。
図２９は１ショット目のレーザ光によるライン状の露光領域及びそのときの露光強度を示している。被処理体１０１には、その表面にレジスト膜が塗布されており、そのレジスト露光閾値よりも高い露光強度の露光領域において露光処理が行なわれる。
【００５２】
次に、ＸＹＺステージ１０６は、被処理体１０１をマスク１０４のラインパターン１９のピッチの半分に相当する距離だけ移動させる。この移動方向は、マスク１０４のラインパターン１９の長手方向に対して垂直方向である。
次に、レーザ装置１００から２ショット目のレーザ光が出力されると、このレーザ光は、照明光学系１０２により整形及び均一化され、ミラー１０３で反射し、マスク１０４のラインパターン１９を通過し、投影レンズ系１０５により液晶ディスプレイのガラス基板である被処理体１０１上に照射される。
図３０は２ショット目のレーザ光によるライン状の露光領域及びそのときの露光強度を示している。被処理体１０１には、レジスト露光閾値よりも高い露光強度の露光領域において露光処理が行なわれる。これら露光領域は、１回目の露光処理の各露光領域の間に行われる。
この結果、被処理体１０１上のレジストは、２回の露光処理により図３１に示すようなライン状のパターンが転写される。
ところで、マスクに形成された複数のラインパターンによりレジスト露光処理を行なった場合、これらラインパターンの間隔が狭くなると、投影レンズ系１０５による解像限界付近によってラインパターンを分解できなくなり、図３２に示すように露光強度が連続してレジスト露光閾値よりも高くなってしまい、ラインパターンの露光領域を呈しなくなる。このため、被処理体１０１上のレジストは、広いパターンで露光されてしまう。
【００５３】
これに対して本発明の第８の実施の形態であれば、ラインパターンの露光領域が狭くなっても、これら露光領域を分解して露光処理でき、今まで不可能であったライン状のパターンを精密かつ高分解能で転写できる。例えば、各照射領域が互いに完全に重ならない野ではなく、一部において重複部分を有するように（すなわち、各照射領域が互いに重ならない領域を有するように）マスクを形成し、レーザ加工を施し、露光を行なってもよい。この場合でも本発明の効果を得ることができる。
なお、本発明は、上記第１乃至第８の実施の形態に限定されるものでなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。
さらに、上記実施形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示されている複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出できる。例えば、実施形態に示されている全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出できる。
【００５４】
【発明の効果】
以上詳記したように本発明によれば、高いスループットで多結晶Ｓｉ膜を生成することが可能となる。
又、本発明によれば、高いスループットで、多結晶Ｓｉ膜を生成するプロセスを有する半導体デバイス製造方法の提供が可能となる。
又、本発明によれば、均一かつ大粒径の多結晶Ｓｉ膜が生成された高性能のディスプレイ装置の提供が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わるレーザ加工装置の第１の実施の形態を示す構成図。
【図２】本発明に係わるレーザ加工装置の第１の実施の形態におけるマスクの構成図。
【図３】本発明に係わるレーザ加工装置の第１の実施の形態における１ショット目の照射領域を示す図。
【図４】本発明に係わるレーザ加工装置の第１の実施の形態における２ショット目の照射領域を示す図。
【図５】本発明に係わるレーザ加工装置の第１の実施の形態における３ショット目の照射領域を示す図。
【図６】本発明に係わるレーザ加工装置の第１の実施の形態における４ショット目の照射領域を示す図。
【図７】本発明に係わるレーザ加工装置の第１の実施の形態における５ショット目の照射領域を示す図。
【図８】本発明に係わるレーザ加工装置の第２の実施の形態におけるマスクの構成図。
【図９】本発明に係わるレーザ加工装置の第２の実施の形態における１ショット目の照射領域を示す図。
【図１０】本発明に係わるレーザ加工装置の第２の実施の形態における２ショット目の照射領域を示す図。
【図１１】本発明に係わるレーザ加工装置の第２の実施の形態における３ショット目の照射領域を示す図。
【図１２】本発明に係わるレーザ加工装置の第２の実施の形態における４ショット目の照射領域を示す図。
【図１３】本発明に係わるレーザ加工装置の第２の実施の形態における５ショット目の照射領域を示す図。
【図１４】本発明に係わるレーザ加工装置の第３の実施の形態におけるマスクの構成図。
【図１５】本発明に係わるレーザ加工装置の第３の実施の形態における１ショット目の照射領域を示す図。
【図１６】本発明に係わるレーザ加工装置の第３の実施の形態における２ショット目の照射領域を示す図。
【図１７】本発明に係わるレーザ加工装置の第３の実施の形態における３ショット目の照射領域を示す図。
【図１８】本発明に係わるレーザ加工装置の第４の実施の形態におけるマスクの構成図。
【図１９】本発明に係わるレーザ加工装置の第４の実施の形態における１ショット目の照射領域を示す図。
【図２０】本発明に係わるレーザ加工装置の第４の実施の形態における２ショット目の照射領域を示す図。
【図２１】本発明に係わるレーザ加工装置の第４の実施の形態における３ショット目の照射領域を示す図。
【図２２】本発明に係わるレーザ加工装置の第５の実施の形態におけるマスクの構成図。
【図２３】本発明に係わるレーザ加工装置の第５の実施の形態におけるマスクを用いたときの多結晶の成長方向を示す図。
【図２４】本発明に係わるレーザ加工装置の第６の実施の形態におけるマスクの構成図。
【図２５】本発明に係わるレーザ加工装置の第６の実施の形態におけるマスクを用いたときの多結晶の成長方向を示す図。
【図２６】本発明に係わるレーザ加工装置を適用したＴＦＴ液晶ディスプレイの製造方法である第７の実施の形態を説明するための図。
【図２７】本発明に係わるレーザ加工装置を適用した別のＴＦＴ液晶ディスプレイの製造方法である第７の実施の形態を説明するための図。
【図２８】本発明に係わる露光装置の第８の実施の形態を示す構成図。
【図２９】本発明に係わる露光装置の第８の実施の形態における１回目の露光処理を示す摸式図。
【図３０】本発明に係わる露光装置の第８の実施の形態における２回目の露光処理を示す摸式図。
【図３１】本発明に係わる露光装置の第８の実施の形態における転写結果を示す模式図。
【図３２】従来の露光装置による転写作用を示す模式図。
【図３３】従来のＳｉ薄膜を多結晶Ｓｉ膜にする方法を示す模式図。
【図３４】従来の繰り返しパターンのピッチを狭くしてＳｉ薄膜を多結晶Ｓｉ膜にする方法を示す模式図。
【図３５】従来の繰り返しパターンのピッチをさらに狭くしてＳｉ薄膜を多結晶Ｓｉ膜にする方法を示す模式図。
【図３６】従来のレーザ光のビーム幅と微結晶生成との関係を示す模式図。
【符号の説明】
１：ガラス基板、
１０：エキシマレーザ
１１：バリアブルアッテネータ
１２：照明光学系
１３：マスク
１４：ミラー
１５：投影レンズ
１６：コリメートレンズ
１７：アレイレンズ群
１８：フィールドレンズ
１９：パターン開口部（ラインパターン）
２０：ＸＹＺチルトステージ
２１：フォーカス変位計
３０：マスク
３１：パターン開口部（４角形パターン）
４０：マスク
４１：パターン開口部（点状パターン）
４２：パターン開口部（４角形リングパターン）
６０：マスク
６１：パターン開口部（ラインパターン）
７０：マスク
７１：パターン開口部（ラインパターン）
８０，９０：ＴＦＴ液晶ディスプレイ
８１，９１：画素部
８２，９２：ドライバ
８３，９３：周辺回路
１００：レーザ装置
１０１：被処理体
１０２：照明光学系
１０３：ミラー
１０４：マスク
１０５：結像レンズ系
１０６：ＸＹＺステージ

Claims (27)

1. 複数の開口部を備えるマスク越しにパルスレーザ光を照射することにより、前記マスクの開口部に対応して分割された複数のパルスレーザ光を被加工物に照射する第１工程と、
   前記マスクと前記被加工物とを相対的に移動させて、さらにパルスレーザ光を照射する第２工程とを少なくとも備えるレーザ加工方法であって、
   前記第１工程における前記照射領域と、前記第2工程における前記照射領域とは互いに隣接または一部が重複し、かつ、隣接または一部が重複する２つの照射領域を照射したパルスレーザ光が透過した前記開口部は、相異なる開口部となるように、前記マスクと前記被加工物とを相対的に移動させながらレーザ光の照射を行なうことを特徴とするレーザ加工方法。
2. 隣接または一部が重複する２つの照射領域を照射したパルスレーザ光は、隣接する前記開口部をそれぞれ透過したものであることを特徴とする請求項１記載のレーザ加工方法。
3. 前記マスクと前記被加工物とを相対的に移動させて、前記第２工程の後にさらにパルスレーザ光を照射する第３工程とを少なくとも備えるレーザ加工方法であって、
   前記第２工程における前記照射領域と、前記第３工程における前記照射領域とは互いに隣接または一部が重複し、かつ、隣接または一部が重複する２つの照射領域を照射したパルスレーザ光が透過した前記開口部は、相異なる開口部となるように、前記マスクと前記被加工物とを相対的に移動させながらレーザ光の照射を行なうことを特徴とする請求項１記載のレーザ加工方法。
4. 前記マスクと前記被加工物とを相対的に移動させて、前記第３工程の後にさらにパルスレーザ光を照射する第４工程とを少なくとも備えるレーザ加工方法であって、
   前記第３工程における前記照射領域と、前記第４工程における前記照射領域とは互いに隣接または一部が重複し、かつ、隣接または一部が重複する２つの照射領域を照射したパルスレーザ光が透過した前記開口部は、相異なる開口部となるように、前記マスクと前記被加工物とを相対的に移動させながらレーザ光の照射を行なうことを特徴とする請求項３記載のレーザ加工方法。
5. 前記被加工物は、基板上に形成された膜であることを特徴とする請求項１乃至４記載のレーザ加工方法。
6. 前記被加工物は、基板上に形成されたアモルファスシリコン膜であり、前記パルスレーザ光の照射により、このアモルファスシリコン膜の少なくとも一部をポリシリコン膜に変質させることを特徴とする請求項１乃至請求項４のレーザ加工方法。
7. 前記開口部は、平行に形成されたライン形状をしていることを特徴とする請求項１、請求項３または請求項４のいずれか記載のレーザ加工方法。
8. 前記マスクと前記被加工物とは、一定方向に等速で相対移動させることを特徴とする請求項１記載のレーザ加工方法。
9. 前記マスクと前記被加工物とを一定方向に等速で相対移動させながら前記パルスレーザ光の出射を行なうことを特徴とする請求項１、請求項３または請求項４のいずれか記載のレーザ加工方法。
10. 前記マスクと前記被加工物とが、相対的に等距離移動するごとに、パルスレーザを出射することを特徴とする請求項１、請求項３または請求項４のいずれか記載のレーザ加工方法。
11. 複数の開口部を備えるマスク越しにパルスレーザ光を照射することにより、前記マスクの開口部に対応して分割された複数のパルスレーザ光を被加工物に照射する第１工程と、
    前記マスクと前記被加工物とを相対的に移動させて、前記第1工程において照射された照射領域の間に、さらにパルスレーザ光を照射する第２工程とを少なくとも備えるレーザ加工方法であって、
    前記第１工程における前記照射領域と、前記第２工程における前記照射領域とは互いに隣接または一部が重複し、かつ、前記隣接または重複する照射領域を照射したパルスレーザ光は、異なる前記開口部を透過したものとなるように、前記マスクと前記被加工物とを相対的に移動させながらレーザ光の照射を行なうことを特徴とするレーザ加工方法。
12. 前記第２工程の後に、前記第1工程においてパルスレーザ光で同時に照射された複数の照射領域の間に、前記第２工程における前記照射領域とは互いに隣接または一部が重複するように、さらにパルスレーザ光を照射する第３工程を少なくとも備えるとともに、
    前記隣接または重複する照射領域を照射したパルスレーザ光は、異なる前記開口部を透過したものとなるように、前記マスクと前記被加工物とを相対的に移動させながらレーザ光の照射を行なうこと
    を特徴とする請求項１０記載のレーザ加工方法。
13. 前記第１工程、第２工程、第３工程でそれぞれ出射されたパルスレーザ光は、連続したタイミングで出射されたレーザ光であることを特徴とする請求項３または請求項１１記載のレーザ加工方法。
14. 複数の開口部を備えるマスクと被加工物とを相対的に移動させながら、このマスク越しにパルスレーザ光を照射することにより、前記マスクの開口部を透過した複数のパルスレーザ光を前記加工物に同時に照射して、この被加工物の加工を行なうレーザ加工方法において、
    異なるタイミングで出射され、異なる開口部を透過したパルスレーザ光による前記被加工物表面における照射領域が隣接または一部で重複するように、前記パルスレーザ光の照射タイミング又は前記マスクと前記被加工物との相対的な移動速度の少なくとも一方が調整されていることを特徴とするレーザ加工方法。
15. 離間して形成された複数の開口部を有するマスク越しにレーザ光を照射して、前記開口部に対応して互いに離間したレーザ光を基板表面に照射するレーザ加工方法において、
    前記基板と前記マスクとを相対的に移動させながら前記レーザ光を所定のタイミングで複数回照射することにより異なるタイミングで照射され、かつ、異なる前記開口部を透過した少なくとも２つのレーザ光の基板表面における照射領域が、少なくとも一部で重なるようにしたことを特徴とするレーザ加工方法。
16. 基板上に形成されたアモルファスシリコン膜に対して、離間して形成された複数の開口部を有するマスクを介して、照射領域をずらしながらパルスレーザ光を複数回照射して、このアモルファスシリコン膜をポリシリコン膜に変質させるレーザ加工方法において、
    異なるタイミングで照射され、かつ、異なる前記開口部を透過したパルスレーザ光による照射領域が隣接または一部で重なるように、前記マスクと前記アモルファスシリコン膜とを相対的に移動させながら変質させることを特徴とするレーザ加工方法。
17. 複数の開口部が形成されたマスクにパルスレーザ光を照射し、複数の前記開口部をそれぞれ透過する前記パルスレーザ光を被加工物の複数箇所に同時に照射するレーザ加工方法において、
    前記マスクと前記被加工物を相対的に移動させながら前記パルスレーザ光を複数回照射し、
    前記マスクと前記被加工物との相対的な移動速度と前記パルスレーザ光の照射タイミングとの関係は、前記被加工物上における互いに隣接する各レーザ照射領域が、異なるタイミングで出射され、前記マスク上で互いに異なる位置に形成された前記開口部を透過した前記パルスレーザの照射により形成されるように設定されており、かつ、前記互いに隣接する各レーザ照射領域の境界部は少なくとも互いに接触することを特徴とするレーザ加工方法。
18. 複数の開口部を備えるマスク越しにパルスレーザ光を照射することにより、前記マスクの開口部に対応して分割された複数のパルスレーザ光を、アモルファスシリコン膜を有する被加工物に照射する第１工程と、
    前記マスクと前記被加工物とを相対的に移動させて、前記第1工程においてパルスレーザ光で照射された複数の照射領域のうち、隣接する少なくとも一対の照射領域の間に、少なくとも一方の前記照射領域に隣接または一部重複するように、さらにパルスレーザ光を照射する第２工程とを備え、前記少なくとも一対の照射領域の間のアモルファスシリコン膜をポリシリコン膜に改質させるレーザ加工方法であって、
    前記第２工程において、隣接する少なくとも一対の照射領域の間に照射される前記パルスレーザ光が透過した前記開口部と、この照射領域に隣接する前記第１工程において照射されたパルスレーザ光が透過した前記開口部とが異なる開口部となるように、前記被加工物と前記マスクとを相対的に移動させながらパルスレーザ光の照射を行なうことを特徴とするレーザ加工方法。
19. 複数の開口部を備えるマスク越しにパルスレーザ光を照射することにより、前記マスクの開口部に対応して分割された複数のパルスレーザ光を被加工物に照射する第１工程と、
    前記マスクと前記被加工物とを相対的に移動させて、前記第1工程においてパルスレーザ光で同時に照射された複数の照射領域のうち、隣接する少なくとも一対の照射領域の間に、さらにパルスレーザ光を照射する第２工程とを少なくとも備えるレーザ加工方法であって、
    前記第１工程における前記照射領域と、前記第2工程における前記照射領域とは互いに隣接または一部が重複し、かつ、
    前記隣接する照射領域を照射したパルスレーザ光は、異なる前記開口部を透過したものとなるように、前記マスクと前記被加工物とを相対的に移動させながらレーザ光の照射を行なうことを特徴とするレーザ加工方法。
20. 等ピッチで形成される開口パターンを備えるマスク越しにパルスレーザ光を照射することにより、前記マスクの開口パターンに対応して分割された複数のパルスレーザ光を被加工物に照射するレーザ加工方法において、
    各開口パターンを透過したパルスレーザ光により照射される照射領域のピッチがPであるとすると、同じ開口パターンを透過したパルスレーザ光により照射される照射領域の間隔がPよりも小さく、かつ、この照射領域が、前のタイミングで出射され隣接する開口パターンを通過した前記パルスレーザ光により照射される照射領域と隣接または重複するように、前記マスクと前記被加工物とを相対的に移動させながら前記パルスレーザを複数回照射することを特徴とするレーザ加工方法。
21. 等ピッチで形成される開口パターンを備えるマスク越しにパルスレーザ光を照射することにより、前記マスクの開口パターンに対応して分割された複数のパルスレーザ光を被加工物に照射する工程を備えるレーザ加工方法において、
    前記分割された複数のパルスレーザ光により照射される照射領域のピッチがPであり、各照射領域のピッチ方向の幅がWであるとすると、同じ開口部を透過したパルスレーザ光により照射される照射領域の間隔がP-W以上P以下となるように前記マスクと前記被加工物とを相対的に移動させながら前記パルスレーザを複数回照射することを特徴とするレーザ加工方法。
22. 透光基板上に成膜を行なう工程と、この膜にパルスレーザ光を照射してレーザ加工を施すことにより前記膜を変質させる工程とを備える液晶表示装置の製造方法において、
    前記レーザ加工は、請求項１乃至請求項２１のいずれか記載のレーザ加工方法を用いることを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
23. 複数の開口部を備えるマスク越しにパルスレーザ光を照射することにより、前記マスクの開口部に対応して分割された複数のパルスレーザ光を被加工物に照射するレーザ加工装置において、
    前記パルスレーザを出力するレーザ装置と、
    前記マスクと前記被加工物とを相対的に移動させる移動部と、
    前記移動部を制御して前記マスクと前記被加工物とを相対的に移動させ、これとともに前記レーザ装置を制御して前記パルスレーザを複数回出射させる制御部とを具備し、
    前記制御部は、前回以前のタイミングで前記被加工物に照射された複数の照射領域と、
    今回のタイミングで前記被加工物に照射された複数の照射領域とが隣接または一部が重複し、かつ、
    前記隣接または重複する照射領域を照射したパルスレーザ光は、相異なる前記開口部を透過したものとなるように制御を行なうこと
    を特徴とするレーザ加工装置。
24. 複数の開口部を備えるマスクと被加工物とを相対的に移動させる移動部と、
    このマスク越しにパルスレーザ光を照射するためのレーザ装置とを備え、前記マスクの開口部を透過した複数のパルスレーザ光を前記被加工物に同時に照射して、この被加工物の加工を行なうレーザ加工装置において、
    異なるタイミングで出射され、異なる開口部を透過したパルスレーザ光による前記被加工物表面における照射領域が隣接または一部で重複するように、前記パルスレーザ光の照射タイミング又は前記マスクと前記被加工物との相対的な移動速度の少なくとも一方が調整されている
    ことを特徴とするレーザ加工装置。
25. 基板上に形成されたアモルファスシリコン膜に対して、離間して形成された複数の開口部を有するマスクを介して、パルスレーザ光を相対的にずらしながら複数回照射して、このアモルファスシリコン膜をポリシリコン膜に変質させるレーザ加工装置において、
    異なるタイミングで照射され、かつ、異なる前記開口部を透過したパルスレーザ光により照射される照射領域が隣接または一部で重なるように、前記マスクと前記アモルファスシリコン膜とを相対的に移動させながら、前記マスク越しにパルスレーザ光を複数回照射するように構成されていること
    を特徴とするレーザ加工装置。
26. 複数の開口部が形成されたマスクにパルスレーザを照射し、複数の前記開口部をそれぞれ透過する前記パルスレーザを被加工部の複数箇所に同時に照射するレーザ加工装置において、
    前記パルスレーザを出力するレーザ装置と、
    前記マスクと前記被加工物とを相対的に移動させる移動部と、
    前記移動部を制御して前記マスクと前記被加工物とを相対的に移動させ、これとともに前記レーザ装置を制御して前記パルスレーザを複数回出射させる制御部とを具備し、
    前記制御部は、互いに隣接する前記各レーザ照射領域に対して複数の前記開口部のうち異なる前記開口部を透過した前記パルスレーザを照射し、かつ前記互いに隣接する各レーザ照射領域の境界部が少なくとも接触するように前記マスクと前記被加工物とを相対的に移動制御するように構成されていることを特徴とするレーザ加工装置。
27. 基板上に薄膜を形成し、この薄膜上にレジストを塗布して露光処理を行ない、この後、現像、エッチング処理、前記レジストの除去を行なって半導体デバイスを製造する半導体デバイス製造方法において、
    一方向に所定距離毎に移動したときのそれぞれ通過したレーザ光の前記薄膜上の各照射領域が互いに重ならない領域を有し、かつ前記照射領域が連続するような各箇所に複数のパターン開口部が形成され、かつこれらパターン開口部の幅及びピッチが前記薄膜に前記レーザ光を照射したときに熱勾配が現われる値に形成されたマスクを用い、
    このマスクと前記基板とを相互に連続して移動し、これら移動に同期して前記レーザ光を前記マスクを通して前記薄膜に照射し、前記薄膜に多結晶化した部分を連続して形成することを特徴とする半導体デバイス製造方法。

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