JP4408011B2 - レーザ照射装置およびレーザ照射方法、並びに半導体装置の作製方法 - Google Patents
レーザ照射装置およびレーザ照射方法、並びに半導体装置の作製方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザビームが照射される照射面の形状を特定するためのステージに関する。また、レーザビームのエネルギー分布をある特定の領域で均一化するレーザ照射装置に関する。また、エネルギー分布の均一化の方法および前記均一化を実現する光学系に関する。また、レーザビームのエネルギー分布をある特定の領域で均一化し、前記レーザビームを用いた半導体膜のアニール（以下、レーザアニールと言う。）の方法に関する。また、本発明は、レーザアニールを工程に含んで薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴという）で構成された回路を有する半導体装置を作製する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ガラス等の絶縁基板上に形成された非晶質半導体膜や結晶性半導体膜（単結晶でない、多結晶、微結晶等の結晶性を有する半導体膜）、すなわち、非単結晶半導体膜に対しレーザアニールを行い結晶化させる技術、或いは結晶性を向上させる技術が広く研究されている。
【０００３】
レーザは基板の温度をあまり変えずに非単結晶半導体膜にのみ高いエネルギーを与えることができるので、融点の低いガラス基板（一般に販売されているガラス基板のひずみ点温度は６００℃程度）に成膜された半導体膜のアニールに適している。
【０００４】
レーザアニールにより形成された結晶性半導体膜は高い移動度を有するため、この結晶性半導体膜を用いて、一枚のガラス基板上に画素駆動用と駆動回路用のＴＦＴを作製する、アクティブマトリクス型の液晶電気光学装置を作製することを可能としている。結晶性半導体膜は多くの結晶粒からできているため、多結晶半導体膜とも呼ばれる。
【０００５】
レーザアニールには、エキシマレーザ等の出力の大きいパルス発振式のレーザビームを照射面において数ｃｍ角の四角いスポットや長さ１０ｃｍ以上の線状となるように光学系にて成形し、レーザビームを走査させて（レーザビームの照射位置を照射面に対し相対的に移動させて）行う方法が、生産性が良く工業的に優れている。
【０００６】
特に、線状のレーザビーム（以下、線状ビームという）を用いると、前後左右の走査が必要なスポット状のレーザビームを用いた場合とは異なり、線状ビームの線方向に直角な方向だけの走査で照射面全体にレーザビームを照射することができるため、高い生産性が得られる。線方向に直角な方向に走査するのは、それが最も効率のよい走査方向であるからである。この高い生産性により、レーザアニールの工程には、適当な光学系で成形した線状ビームを使用することが主流になりつつある。
【０００７】
図２に、照射面においてレーザビームの形状を線状に成形する光学系の例を示す。光学系は、照射面におけるレーザビームの形状を線状に変換するだけでなく、同時に、前記レーザビームのエネルギー分布の均一化を果たすものである。一般にビームのエネルギー分布の均一化を行う光学系を、ビームホモジナイザと呼ぶ。図２に示した光学系もビームホモジナイザの一種である。
【０００８】
紫外光であるエキシマレーザを光源に使用するならば、上記光学系の母材は例えばすべて合成石英製とするとよい。なぜならば、高い透過率が得られるからである。また、コーティングは、使用するエキシマレーザの波長に対する透過率が９９％以上得られるものを使用するとよい。
【０００９】
まず、図２の側面図について説明する。ここで側面図の紙面に平行で、光軸を含む面を子午面、子午面に垂直で光軸を含む面を球欠面とする。ここで、光学系のレイアウトの都合などで、光路をミラーなどで折る必要が生じた場合、光軸の方向が変化するが、このときは子午面や球欠面も変化するとする。レーザ発振器１２０１から出たレーザビームは、シリンドリカルレンズアレイ１２０２ａと１２０２ｂにより、球欠面に垂直な方向に分割される。この構成では、シリンドリカルレンズアレイ１２０２ａに含まれるシリンドリカルレンズの数が４つなので、４分割となっている。シリンドリカルレンズアレイ１２０２ｂに含まれるシリンドリカルレンズの数も４つとする。これらの分割されたレーザビームは、シリンドリカルレンズ１２０４により、ある平面において互いに重ね合わされる。シリンドリカルレンズアレイ１２０２ａ、１２０２ｂは必ずしも２つ用いる必要はなく、１つだけ使用してもよい。２つ使う利点は、線状ビームのサイズを可変にできることと、線状ビームの幅方向の長さをより短くできることにある。
【００１０】
再び分離したレーザビームはミラー１２０７により直角に曲げられ、その後、ダブレットシリンドリカルレンズ１２０８により、照射面１２０９にて再び互いに重ね合わされる。ダブレットシリンドリカルレンズとは、２枚のシリンドリカルレンズで構成されているレンズのことをいう。これにより、線状ビームの幅方向におけるエネルギー分布の均一化が成され、線状ビームの幅方向の長さが決定される。ミラー１２０７は照射面を水平にするために設けられたものであり、必ずしも必要なものではない。
【００１１】
次に、上面図について説明する。レーザ発振器１２０１から出たレーザビームは、シリンドリカルレンズアレイ１２０３により、子午面に垂直な方向に分割される。この構成では、シリンドリカルレンズアレイ１２０３に含まれるシリンドリカルレンズは７つあるため、７分割となっている。シリンドリカルレンズアレイ１２０３は、線状ビームの線方向の長さを可変とするため、２つ用いても良い。その後、シリンドリカルレンズ１２０５にて、レーザビームは照射面１２０９にて１つに重ね合わされる。ミラー１２０７以降が破線で示されているが、その破線はミラー１２０７を配置しなかった場合の正確な光路とレンズや照射面の位置を示している。これにより、線状ビームの線方向におけるエネルギー分布の均一化が成され、線状ビームの線方向の長さが決定される。
【００１２】
線状ビームの長さＬを決定する要素は、シリンドリカルレンズアレイ１２０３に含まれるシリンドリカルレンズの幅ｄと、シリンドリカルレンズの焦点距離ｆ１と、シリンドリカルレンズ１２０５の焦点距離ｆ２とで決定される。このことを図３に沿って説明する。シリンドリカルレンズアレイ１３０１は幅ｄのシリンドリカルレンズにて構成される。シリンドリカルレンズアレイ１３０１に入射したレーザビームは焦点距離ｆ１の位置にて複数個所に集光される。その後、レーザビームは広がりながらシリンドリカルレンズ１３０２に入射する。シリンドリカルレンズ１３０２は凸レンズであるため、図中の２つの平行光束の集合をシリンドリカルレンズ１３０２の後方、距離ｆ２の位置にてそれぞれ集光させる。前記ｆ２はシリンドリカルレンズ１３０２の焦点距離にあたる。これにより、シリンドリカルレンズアレイ１３０１のそれぞれに入射したレーザビームがそれぞれ次式で導かれる長さＬの線状ビームに変換される。
【００１３】
【数１】
【００１４】
上述のように、シリンドリカルレンズアレイ１２０２ａとシリンドリカルレンズアレイ１２０２ｂとシリンドリカルレンズアレイ１２０３とがレーザビームを分割するレンズとなる。これらの分割数により、得られるレーザビームの均一性が決まる。上記の構成では、４分割×７分割なので、２８分割したことになる。
【００１５】
上記の構成により成形された線状ビームをその幅方向に徐々にずらしながら重ねて照射することにより、例えば非単結晶珪素膜全面に対しレーザアニールを行い結晶化させたり結晶性を向上させることができる。
【００１６】
エキシマレーザの射出するレーザビームの形状は一般的に長方形状であり、アスペクト比で表現すると、１〜５位の範囲に入る。レーザビームの強度は、レーザビームの中央ほど強いガウシアンの分布を示す。前記レーザビームのサイズは、図２に示した光学系により、例えば、エネルギー分布の均一な３００ｍｍ×０．４ｍｍの線状ビームに変換できる。
【００１７】
本発明者の実験によると、半導体膜に対しパルス発振の線状ビームを照射する場合、重ね合わせのピッチは線状ビームの幅方向の長さの１／１０前後が最も適当であった。すなわち、線状ビームの幅方向の長さが０.４ｍｍの場合、レーザビームが１パルス発光してから再び１パルス発光されるまでの時間に、半導体膜を線状ビームの幅方向に０.０４ｍｍずつずらしながらレーザアニールを行うとよい。これにより、半導体膜におけるレーザアニールの均一性が向上した。これまで述べた方法は線状ビームを使って半導体膜をレーザアニールするために用いられる極めて一般的なものである。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
近年レーザ発振器の大出力化により、３００ｍｍを超える長さの線状ビームの形成も可能となっている。一方、液晶表示装置の生産ラインでは、６００ｍｍ×７２０ｍｍとか１０００×１２００ｍｍといったサイズのマザーガラスの採用が計画されており、１回の走査で基板全面を処理するには長さが３００ｍｍ程度の線状ビームでは不充分となりつつある。長さ３００ｍｍの線状ビームを使って、例えば６００ｍｍ×７２０ｍｍの基板に成膜された半導体膜をアニールする場合を考えると、線状ビームの線方向と基板の短辺（長さ６００ｍｍの方）とを平行に配置し、基板の長辺の方向に基板を線状ビームに対して相対的に７２０ｍｍ走査させることで基板の半面をレーザアニールすることができる。残りの半面を同様の方法によりレーザアニールすれば、基板全面がレーザアニールされる。
【００１９】
このような方法でレーザアニールすると、基板（または線状ビーム）を２回以上走査させなくてはならないことや、基板（または線状ビーム）を前後左右に動かさねばならない点で、スループットやフットプリントに悪影響を及ぼす。また、線状ビームを使って基板の半面ずつレーザアニールすると前記半面に成膜された半導体膜は一様にレーザアニールされるが、他の半面との境界線辺りの半導体膜の一様性は失われており、この部分に半導体素子を形成することは難しい。以上のような問題点を鑑みると、線状ビームの線方向の長さは少なくとも基板の短辺の長さと同程度であることが好ましいことは明らかである。
【００２０】
しかしながら、長い線状ビームを形成するためには、光学系の光路長を長くする必要がある。例えば、長さ３００ｍｍの線状ビームを図２で説明した従来の光学系で構成するには、光路長が５０００ｍｍ程度必要となり、長さ１０００ｍｍの線状ビームになると光路長は１００００ｍｍを超えてしまう。
【００２１】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、光路長を長大化することなく、エネルギー分布の均一な線状ビームを形成することが可能な技術を提供することを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、基板を曲率（あるいは少なくとも１つの曲率）を有する形状とすることで、基板上にエネルギー分布の均一なレーザビームを形成することを特徴としている。つまり、本発明は、被照射物である基板に、レーザ光を線状に集光する光学系で用いるシリンドリカルと同等の曲率を付けることにより、線状ビームのピント位置を調整し、よりエネルギー分布の均一な線状ビームを照射することを可能とする。一辺が１０００ｍｍを越える大面積のガラス基板はたわみ易く、当該基板を固定するステージに曲率を付加する機能を持たせることで、容易に実現することができる。
【００２３】
本発明のレーザ照射用ステージに関する構成は、被照射物を載置することが可能なレーザ照射用ステージであって、被照射面を曲面とし、当該曲面は、該被照射面に入射するレーザビームの光軸の中心軸に対して直交する第１の方向であって、該レーザビームの光軸に対して凹面とすることを特徴としている。
【００２４】
本発明のレーザ照射光学系に関する構成は、ビームを一方向に広げる手段１と、一方向に広げられたビームの照射面を設置する手段２とを有し、手段２は照射面を一方向と平行な方向に曲率を有する形状とすることを特徴としている。
【００２５】
上記本発明の構成において、手段１または手段２は、シリンドリカルレンズアレイまたはシリンドリカルレンズを含むことを特徴としている。シリンドリカルレンズアレイは、レーザビームを一方向において広げたり、均一化したり、あるいはこれら両方の作用を及ぼすことができる。また、シリンドリカルレンズは、レーザビームを一方向において集光することが出来る。これら２つのレンズを組み合わせて、レーザビームを一方向において、広げ、均一化し、集光することも出来るし、直角方向に配置することで、レーザビームを直交する２方向においてそれぞれ広げ、均一化し、集光することができる。
【００２６】
本発明のレーザ照射装置に関する構成は、レーザ発振器と、レーザ発振器から射出するレーザビームの断面形状を該レーザビームの光軸に対して交差する第１の方向に広げる第１手段と、第１手段を通過したレーザビームを第１の方向に直交する第２の方向に集光する第２手段と、第２手段と通過したレーザビームの照射面において、被照射物を前記第１の方向と平行な方向に曲率を有する形状とする第３手段とを有することを特徴としている。または、前記第２手段と通過したレーザビームの照射面において、被照射物を前記第１の方向と平行な方向に曲率を有する形状とし、前記レーザビームに対し相対的に前記第２の方向に移動させる第３手段とを有することを特徴としている。また、当該曲率を有する形状は、レーザビームの光軸に対して凹面を形成する形状とすることが望ましい。
【００２７】
上記発明の構成において、第１手段に、前記第１の方向において前記レーザビームのエネルギー分布を均一化する手段が付加されていても良い。また、第２手段に、前記第２の方向において前記レーザビームのエネルギー分布を均一化する手段が付加されていても良い。
【００２８】
上記本発明の構成において、レーザ発振器は、大出力でかつ半導体膜によく吸収される波長域が好ましい。半導体膜として珪素膜を用いた場合、吸収率を考慮し、用いるレーザ発振器の射出するレーザビームの波長は６００ｎｍ以下であることが好ましい。このようなレーザビームを出すレーザ発振器には、例えば、エキシマレーザ、ＹＡＧレーザ（高調波）、ガラスレーザ（高調波）がある。
【００２９】
また、珪素膜の結晶化に適当な波長域にあるレーザ発振器として、例えば、ＹＶＯ4レーザ、ＹＬＦレーザ、ＹＡｌＯ3レーザ、ガラスレーザ、ルビーレーザ、アレキサンドライドレーザ、Ｔｉ：サファイアレーザ、Ａｒレーザ、Ｋｒレーザ、ＣＯ2レーザ、ヘリウムカドミウムレーザ、銅蒸気レーザ、金蒸気レーザ等がある。さらに、本発明はパルス発振型のレーザだけでなく、連続発振型のレーザ発振器の出力が大きくなれば、連続発振型のレーザ発振器を用いて適用することができる。
【００３０】
上記構成において、手段１または手段２は、シリンドリカルレンズアレイまたはシリンドリカルレンズを含むことを特徴としている。
【００３１】
本発明のレーザ照射方法に関する構成は、レーザ発振器から放射されたレーザビームの断面形状を該レーザビームの光軸に対して交差する第１の方向に広げ、該レーザビームを前記第１の方向と直交する前記第２の方向に集光し、該集光されたレーザビームを被処理物に照射するレーザ照射方法であって、照射面において被照射物を前記第１の方向と平行な方向に曲率を有する形状とし、当該レーザビームと被照射物を第２の方向に相対的移動させながら照射することを特徴としている。
【００３２】
上記発明の構成において、レーザ発振器から放射されたレーザビームの断面形状を該レーザビームの光軸に対して交差する第１の方向に広げ、かつ、前記レーザビームのエネルギー分布を均一化した後照射するようにしても良い。また、第１の方向に広げたレーザビームを第１の方向と直交する前記第２の方向に集光し、かつ、エネルギー分布を均一化して照射しても良い。
【００３３】
上記本発明の構成において、レーザ発振器の射出するレーザビームの波長は６００ｎｍ以下であることが好ましい。このようなレーザビームを出すレーザ発振器には、例えば、エキシマレーザ、ＹＡＧレーザ、ガラスレーザ、ＹＶＯ4レーザ、ＹＬＦレーザ、ＹＡｌＯ3レーザ、ガラスレーザ、ルビーレーザ、アレキサンドライドレーザ、Ｔｉ：サファイアレーザ、Ａｒレーザ、Ｋｒレーザ、ＣＯ2レーザ、ヘリウムカドミウムレーザ、銅蒸気レーザ、金蒸気レーザ等がある。さらに、本発明はパルス発振型のレーザだけでなく、連続発振型のレーザ発振器を適用することができる。
【００３４】
また、半導体装置の作製方法に関する発明の構成は、レーザ発振器から放射されたレーザビームの断面形状を該レーザビームの光軸に対して交差する第１の方向に広げ、該レーザビームを前記第１の方向と直交する前記第２の方向に集光し、該集光されたレーザビームを半導体層に照射するレーザ照射方法であって、照射面において前記半導体層を第１の方向と平行な方向に曲率を有する形状とし、当該レーザビームと被照射物を第２の方向に相対的移動させながら照射することを特徴としている。
【００３５】
上記発明の構成において、レーザビームと被照射物とを第２の方向に相対的移動させながら照射することにより結晶化することができる。レーザビームと被照射物とを第２の方向に相対的移動させながら照射することにより結晶性を向上させることができる。レーザビームと被照射物を前記第２の方向に相対的移動させながら照射することにより半導体層に添加した一導電型不純物元素を活性化することができる。
【００３６】
上記構成において、レーザ発振器の射出するレーザビームの波長は６００ｎｍ以下であることが好ましい。このようなレーザビームを出すレーザ発振器には、例えば、エキシマレーザ、ＹＡＧレーザ、ガラスレーザ、ＹＶＯ4レーザ、ＹＬＦレーザ、ＹＡｌＯ3レーザ、ガラスレーザ、ルビーレーザ、アレキサンドライドレーザ、Ｔｉ：サファイアレーザ、Ａｒレーザ、Ｋｒレーザ、ＣＯ2レーザ、ヘリウムカドミウムレーザ、銅蒸気レーザ、金蒸気レーザ等がある。さらに、本発明はパルス発振型のレーザだけでなく連続発振型のレーザ発振器を適用することができる。
【００３７】
本発明を適用することで、照射面において均一であってより長いレーザビーム（特に線状ビーム）を成形することが可能となる。さらに、このようなレーザビームを形成するための光学系はフットプリントの小さいレーザ照射装置であるため大型化せず、特に単位面積辺りのコストの高いクリーンルームに設置する場合に有効である。そして、このようなレーザビームを用いて作製された半導体膜の物性は一様なものとなり、ＴＦＴの電気的特性、延いては半導体装置の動作特性をも向上し、半導体装置の製造コストの低減も実現し得る。
【００３８】
なお、本発明においていう半導体装置とは、半導体特性を利用することで機能しうる装置全般を指し、電気光学装置、半導体回路および電子機器は全て半導体装置に含まれる。例えば、液晶表示装置に代表される電気光学装置およびその様な電気光学装置を部品として搭載した電子機器は半導体装置に含まれる。
【００３９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態について図５を用いて説明する。なお、以下の説明において、線状ビームの長い辺の方向を線方向と呼び、短い辺の方向を幅方向と呼ぶ。
【００４０】
図５に基板の曲率の方向と光学系との位置関係を簡単に示す。図５(ａ)において、１５０１はレーザビームを一方向に引き伸ばすための光学系であり、光学系１５０１により長く引き伸ばされたレーザビーム（図中破線の矢印ＡＢＣにて示した）は、シリンドリカルレンズ１５０２により、細く線状に成形される。基板１５０３は線状ビームの線方向に曲率を持たされており、基板の端に近付くほど、シリンドリカルレンズ１５０２に近付くようにする。つまり、曲率は基板をレーザビームの進行方向に対して負の方向、即ち曲率半径の中心が基板よりレーザ発振器側に位置するようにつけるとよい。これにより、線状ビーム１５０４は基板の曲率に沿った形状となる。今回本発明者が行ったシミュレーションでは、曲率半径は１００００〜１０００００ｍｍ程度が適当である。
【００４１】
なお、本発明では表現をわかりやすくするため、曲率半径という語で曲率を数値化しているが、緩やかな曲率であるため、必ずしも真円上に基板がある必要はない。
【００４２】
曲率半径は光学系の構成に大きく依存するため、光学系の設計と合わせて決定する必要がある。基板に曲率半径で数万ｍｍの曲率を付けた場合、基板の端と基板の中央の高低差は数ｍｍと非常に緩やかな曲面となるため、基板に全く負担をかけず曲率をつけることが可能である。基板の厚さは通常１ｍｍ程度、もしくはそれ以下で、大面積基板であればあるほど容易に曲率をつけることが可能である。曲率をつける方法は、予め曲率のついたステージに基板を配置する方法や、基板をピンで支持し、ピンの高さを基板の端に近付くに従って高くする方法などが考えられる。いずれにしても非常に容易に基板の曲率をつけることが可能である。
【００４３】
図５(ｂ)に沿って、シリンドリカルレンズ１５０２のピント位置の説明をする。図５(ｂ)は図５（ａ）の矢印の方向からみた図面である。シリンドリカルレンズ１５０２に広がりつつ入射するレーザビームのピント位置（シリンドリカルレンズ１５０２によるレーザビームの焦点の位置）の集合は曲線１５０５のように曲率をもっている。即ち、レーザビームＡやＣのように斜めからシリンドリカルレンズ１５０２に入射するものの焦点位置は、レーザビームＢのようにシリンドリカルレンズ１５０２に真直ぐに入射するものの焦点位置と比較して、ピント位置が上方に（シリンドリカルレンズ１５０２側に）ずれる。本発明はこのずれを補正するものである。このピント位置のずれは非常にエネルギー分布の均一な矩形のビームを線状ビームに変形するときも生じるため、本発明はエネルギー分布の均一なビームをただ線状ビームに成形する光学系にも適用できる。
【００４４】
このように本発明は、基板に曲率を付けることで、照射面におけるレーザビームのピントのずれを補正することが可能となる。さらに本発明は照射面における所望の形状のレーザビーム（例えば線状ビーム）を形成するための光学系の光路長を短くすることができる。そして、このような光学系を有するレーザ照射装置のフットプリントは小さくなるため、単位面積辺りの単価の非常に高いクリーンルームに設置する場合に特に有効である。
【００４５】
【実施例】
［実施例１］
図１を用いて本実施例を説明する。まず、サイズが１０００ｍｍ×１２００ｍｍ×０.７ｍｍのガラス基板を用意する。ガラス基板の片面に公知の方法（スパッタ法、プラズマＣＶＤ法、減圧ＣＶＤ法等）により絶縁膜を形成する。ガラス基板として、バリウムホウケイ酸ガラス、またはアルミノシリケートガラスなどのガラスからなる基板が挙げられる。絶縁膜として、酸化珪素膜等を用い、膜厚を２００ｎｍ程度とするとよい。絶縁膜はガラス基板から非晶質珪素膜にアルカリ金属などの半導体素子にとって有害な物質が流入しないようにブロッキング層として機能する。なお、ガラス基板の他にも石英基板やシリコン基板、プラスチック基板、金属基板、ステンレス基板、可撓性基板などを用いることができる。また、可撓性基板とは、ＰＥＴ、ＰＥＳ、ＰＥＮ、アクリルなどからなるフィルム状の基板のことであり、可撓性基板を用いて半導体装置を作製すれば、軽量化が見込まれる。可撓性基板の表面、または表面および裏面にアルミ膜（ＡｌＯＮ、ＡｌＮ、ＡｌＯなど）、炭素膜（ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）など）、ＳｉＮなどのバリア層を単層または多層にして形成すれば、耐久性などが向上するので望ましい。
【００４６】
続いて、絶縁膜上に公知の方法により非単結晶半導体膜を形成する。本実施形態では、非単結晶半導体膜として非晶質珪素膜を５５ｎｍの厚さに成膜する。なお、本発明は他の非単結晶半導体にも適用できることが容易に推測できる。例えば、非単結晶半導体膜に非晶質珪素ゲルマニウム膜などの非晶質構造を有する化合物半導体膜を使用しても良い。あるいは、後の実施例にて作製方法の例を示すが、非単結晶半導体膜に多結晶珪素膜を使用してもよい。
【００４７】
そして、非単結晶半導体膜が形成された基板を窒素雰囲気中にて４５０℃で１時間の熱処理をする。本工程は非晶質珪素膜中の水素濃度を減らすための工程である。非晶質珪素膜中の水素が多すぎると膜がレーザエネルギーに対して耐えきれないので本工程をいれる。非晶質珪素膜内の水素の濃度は１０２０/cm３程度が適当である。本工程は、ＲＴＡ（Rapid Thermal Anneal）法にてごく短時間で行うことも可能である。ＲＴＡ法は光源や、処理の方法により最適条件が大きく異なるため条件は実施者が適宜決定しなくてはならない。
【００４８】
本実施例では、例えばレーザ発振器に発振波長が３０８ｎｍのパルス発振式のＸｅＣｌエキシマレーザを使う。エキシマレーザの最大出力が１パルスあたり３Ｊ程度であると、サイズ１０００ｍｍ×０.４ｍｍの線状ビームを成形することで、非晶質珪素膜を十分に結晶化することが可能である。
【００４９】
図１に本実施例にて使用するレーザ照射装置の例を示す。レーザ発振器１１０１から射出するレーザビームは、光学系に入射する前に、ビームエキスパンダ１１０２により所望の形状に変換される。ビームエキスパンダは通常ガリレオ式の望遠鏡が用いられるが、これによりレーザビームのエネルギー密度を下げて光学系への負担を小さくする。あるいは、光学系へ入射するレーザビームの形状を最適化する役割を持たせても良い。すなわち、あまりに小さいスポットのレーザビームが光学系に入射するとレーザビームの分割数が少なくなり、エネルギー分布の均一化の程度が落ちる。一方で、あまりにスポットの大きいレーザビームが入射すると光学系の有効径を超えてしまいエネルギーをロスしてしまう。以上のことを考慮し、ビームエキスパンダの倍率を決めればよい。ビームエキスパンダは、シリンドリカルレンズにて構成してもよいし、球面レンズにて構成してもよい。レーザビームを縦横に等倍に拡大する場合は球面レンズにて構成してよいが、縦横の倍率を異なるようにするには、シリンドリカルレンズにて構成する。縦横に異なる倍率でレーザビームを拡大したい場合は、シリンドリカルレンズにて構成されるビームエキスパンダを２組使うとよい。
【００５０】
本実施例の場合、レーザ発振器から射出されるレーザビームのサイズは１３ｍｍ×３５ｍｍとする。前記サイズは典型的な大出力のエキシマレーザのものである。レーザビームのエネルギー密度を少しでも下げるため、例えば球面レンズで構成されるビームエキスパンダにて１.８倍に拡大する。すなわち、レーザビームのサイズは、２３ｍｍ×６３ｍｍとなる。本光学系において、レーザビームの光軸を含みレーザビームの幅方向の長さ（幅２３ｍｍ）と平行な面を子午面、レーザビームの光軸を含み線方向の長さ（幅６３ｍｍ）と平行な面を球欠面と定義する。なお光路中にミラーが配置された場合は、ミラーによる光軸の変更に伴い、子午面、球欠面それぞれも変
ビームエキスパンダ１１０２により所望の倍率に変換されたレーザビームはシリンドリカルレンズアレイ１１０３に入射する。シリンドリカルレンズアレイ１１０３を構成するシリンドリカルレンズは長さ６０ｍｍ、幅２ｍｍ、厚さ５ｍｍ、曲率半径４ｍｍの平凸レンズである。レーザビームは凸の面から入射させると屈折のパワーが分散化されるのでよい。なお、本明細書中において曲率半径はすべて幅方向に付けることにする。シリンドリカルレンズはアレイ状に３５個並べられ、サイズ６０ｍｍ×７０ｍｍ×５ｍｍのシリンドリカルレンズアレイ１１０３を形成する。なお、図１では簡単のため７本のシリンドリカルレンズにて図示した。シリンドリカルレンズアレイ１１０３の幅方向は球欠面と平行に配置する。これにより、レーザビームは多数に分割され、それらの各々が大きく引き伸ばされる。
【００５１】
シリンドリカルレンズアレイ１１０３を射出したレーザビームは１２０ｍｍ間を開けてシリンドリカルレンズ１１０４に入射する。シリンドリカルレンズ１１０４は、長さ６０ｍｍ、幅１５０ｍｍ、厚さ２０ｍｍ、曲率半径２１４０ｍｍの平凸レンズである。レーザビームは凸の面から入射させる。前記幅方向と球欠面とを平行に配置する。これにより、シリンドリカルレンズアレイ１１０３で分割されたレーザビームはある面にて互いに重ね合わされる。シリンドリカルレンズアレイ１１０３とシリンドリカルレンズ１１０４の組み合わせは図３で説明した光学系と同様のものである。
【００５２】
シリンドリカルレンズ１１０４を射出したレーザビームは３９５ｍｍ間を開けてシリンドリカルレンズアレイ１１０５ａに入射する。シリンドリカルレンズアレイ１１０５ａは、長さ１５０ｍｍ、幅２ｍｍ、厚さ５ｍｍ、曲率半径１００ｍｍである１６本の平凸のシリンドリカルレンズをアレイ状に並べたものである。すなわち、シリンドリカルレンズアレイ１１０５ａはサイズ１５０ｍｍ×３２ｍｍ×５ｍｍのレンズとなる。前記幅方向と子午面とは平行に配置する。引き続きシリンドリカルレンズアレイ１１０５ａを射出したレーザビームは６５ｍｍ間を開けてシリンドリカルレンズアレイ１１０５ｂに入射する。シリンドリカルレンズアレイ１１０５ｂは、長さ１５０ｍｍ、幅２ｍｍ、厚さ５ｍｍ、曲率半径８０ｍｍである１６本の平凹のシリンドリカルレンズをアレイ状に並べたものである。すなわち、シリンドリカルレンズアレイ１１０５ｂはサイズ１５０ｍｍ×３２ｍｍ×５ｍｍのレンズとなる。前記幅方向と子午面とは平行に配置する。また、シリンドリカルレンズアレイ１１０５ａにより１６分割されるレーザビームは、シリンドリカルレンズアレイ１１０５ｂの１６本のシリンドリカルレンズに、それぞれ1対１で入射するようにレンズを配置する。なお、図１では簡単のため４本ずつ２組のシリンドリカルレンズにて図示した。
【００５３】
続いて、シリンドリカルレンズアレイ１１０５ｂの後方１６００ｍｍの位置にシリンドリカルレンズ１１０６を配置する。シリンドリカルレンズ１１０６は、長さ５５０ｍｍ、幅６０ｍｍ、厚さ２０ｍｍ、曲率半径４８６ｍｍの平凸のシリンドリカルレンズである。レーザビームの入射面は平面とする。前記幅方向と子午面とは平行に配置する。これにより、シリンドリカルレンズ１１０６の後方１０００ｍｍに位置する平面にて、レーザビームはいったん幅２ｍｍ程度の線状ビームに変換される。
【００５４】
シリンドリカルレンズ１１０６の後方２０５０ｍｍの位置にダブレットシリンドリカルレンズ１１０８を配置する。本実施形態では、シリンドリカルレンズ１１０６とダブレットシリンドリカルレンズ１１０８との間に９０°折り返しミラー１１０７を設け、半導体膜が設置されるステージ１１０９が水平面とほぼ平行になるようにする。ダブレットシリンドリカルレンズ１１０８は、２枚のシリンドリカルレンズで構成されるため、レーザビームの入射面から射出面に向かって、第１面、第２面、第３面、第４面と名付けると、第１面の曲率半径１２５ｍｍ、第２面の曲率半径７７ｍｍ、第３面の曲率半径９７ｍｍ、第４面の曲率半径−２００ｍｍ、である。ここで、符号が正のものはレーザビームの射出側に、曲率半径の中心がくるものとし、符合が負のものはレーザビームの入射側に、曲率半径の中心がくるものとする。第１面と第２面との中心距離は１０ｍｍ、第２面と第３面との中心距離は５.５ｍｍ、第３面と第４面との中心距離は２０ｍｍである。ダブレットシリンドリカルレンズのサイズは、長さ１０００ｍｍ、幅７０ｍｍ、厚さ３５.５ｍｍである。幅方向と子午面とは平行に配置する。ステージ１１０９は、ダブレットシリンドリカルレンズの後方約２３８ｍｍの位置に配置する。ステージ１１０９の位置は、非常に精密に決定されなければならない。なぜならば、本光学系の焦点深度が０.５ｍｍ程度しかないからである。上記のすべての光学系は曲率半径にて定義したが、それらの数値はレンズの母材の屈折率が１.４８５６であるとしたときのものである。よって、母材の屈折率が異なれば、上記すべての数値に関し補正を考えねばならないことは言うまでもない。
【００５５】
ステージ１１０９には半導体膜が形成された基板１１１１を設置する。ステージ１１０９には、わずかに凹のシリンドリカル状に曲率が付けられ、その曲率半径は４００００ｍｍである。曲率半径の中心はレーザビームの入射側にあり、曲率の方向は球欠面と平行である。ステージ１１０９は、線状ビーム１１１０（図中斜線部分）と直角の方向に動作し、該動作中にレーザビームを照射し続けることで、半導体膜全体にレーザビームを照射する。ステージ１１０９により付けられた曲率により、基板の中央と基板の両端とで最大３ｍｍの高低差ができる。これは、線状ビームの焦点深度（通常０.５ｍｍ程度）よりも大きくステージ１１０９に曲率を与える効果は絶大であることがわかる。また、長さ１ｍ程度の辺を持ち、厚さが１ｍｍ程度の基板は極めて曲がりやすく、わずか３ｍｍ程度のたわみであれば容易に与えることが可能である。レーザビームの照射が終了後、ステージから基板を離せば与えられた基板のたわみは解消される。
【００５６】
線状ビームの照射は例えば、図１に示したステージ１１０９を矢印の方向に走査させながら行う。このとき、半導体膜上における線状ビームのエネルギー密度や、ステージの速度は、実施者が適宜決めればよい。だいたいの目安を述べると、エネルギー密度は１００ｍＪ/cm2〜１０００ｍＪ/cm2の範囲である。ステージの速度は、線状ビームの幅方向の長さが９０％程度もしくはそれ以上で互いに重なり合う範囲で適当なものを選ぶと、半導体膜において一様なレーザアニールを行える可能性が高い。最適なステージの速度は、レーザ発振器の周波数に比例すると考えてよい。図１の例は、ステージを線状ビームに対して動作させるものであるが、ステージを固定し線状ビームの方を動作させるものとしてもよい。この動作は相対的に行われれば良い。また、連続発振のレーザを用いるのであれば、０．５〜２０００ｃｍ／ｓ程度の速度でレーザビームに対して相対的にステージを動かして照射すればよい。
【００５７】
こうして、レーザアニール工程が終了する。上記工程を繰り返すことにより、多数の基板を処理できる。
【００５８】
本発明を利用すれば、エネルギー分布の極めて均一な長さ５００ｍｍを超える線状ビームを成形することができるので、大量生産のラインに組み込むのに適している。レーザ発振器は、線状ビームを線方向に伸ばしてもエネルギー密度が十分確保できる大出力のものを使う。必要な出力は線状ビームの幅方向の長さやレーザビームの波長にもよるが、１パルスあたり、１Ｊ以上はある方がよい。
【００５９】
上記の例ではレーザ発振器にエキシマレーザを用いたが、それ以外にＹＡＧレーザの高調波やガラスレーザの高調波を用いても同様な大出力が得られ、かつ珪素膜にレーザビームのエネルギーが良く吸収されるので好ましい。その他、珪素膜の結晶化に適当なレーザ発振器として、ＹＶＯ４レーザまたはＹＬＦレーザ、Ａｒレーザなどがある。ＹＶＯ４レーザまたはＹＬＦレーザを適用する場合にはその第２または第３高調波を適用する。
【００６０】
なお、本実施例では基板の全面に半導体膜が形成されている状態で、レーザビームによるアニールを行っているが、半導体膜にパターニングを行って、所望の形状としてから行っても良い。
［実施例２］
本発明を適用する場合としない場合の照射面におけるレーザビームのエネルギー分布を比較した結果について示す。
【００６１】
線状ビームの線方向の長さＬを長くするためには、（１）式からｆ２／ｆ１を大きくすればよいことがわかる（各変数は図３参照）。シリンドリカルレンズアレイに含まれるシリンドリカルレンズの幅ｄを大きくすることでも可能であるが、それではレーザビームの分割数が少なくなるため、線状ビームのエネルギー分布の均一性が損なわれるので好ましくない。また、ｆ２を大きくするとＬが大きくなるが、それではレンズと照射面との距離が増加するため、フットプリントが大きくなり不経済である。よって、線状ビームの線方向の長さＬを長くするためには、ｆ１を小さくすることが最も好ましいことが分かる。
【００６２】
図１で示す光学系を用いて照射面におけるエネルギー分布についてシミュレーションを行った。光学系の詳細は実施例１にて示した通りである。但し、ビームエキスパンダ１１０２は、第１面の曲率−２２０ｍｍ、厚さ７ｍｍの平凹レンズと、前記平凹レンズから３５３ｍｍ離れて設置された第２面の曲率４００ｍｍ、厚さ１２ｍｍの平凸レンズにより構成される。そして、ビームエキスパンダ１１０２から５０ｍｍ離れてシリンドリカルレンズアレイ１１０３を設置した。他のレンズの曲率やレンズ間の距離は実施例１に記載の通りである。なお、図１で示す光学系の構成と図２で示す光学系の構成は異なっているが、図２の構成によっても照射面において図１と同様の形状のレーザビームが得られる。
【００６３】
図１で示すレーザ発振器から照射面までの光路長が約５ｍの光学系において１１０３の曲率半径を１４ｍｍとすると、照射面において形成される線状ビームのサイズは３００ｍｍ×０.４ｍｍとなる。この線状ビームのエネルギー分布のシミュレーション結果の例を図４(ａ)に示す。縦軸がレーザビームの線方向、横軸がレーザビームの幅方向にあたり、結果を見やすくするため縦横で縮尺を変えている。以後、同様の図面は同様の規則に従って示す。図中の濃淡がレーザビームのエネルギー密度に対応する。図４(ａ)より、非常に均一なエネルギー分布が得られていることがわかる。ところが、この光学系において単純にシリンドリカルレンズアレイ１１０３（図２の構成の光学系を用いるのであれば、シリンドリカルレンズアレイ１２０３）の曲率半径を小さくして４ｍｍとし、照射面における線状ビームの線方向の長さを１０００ｍｍ程度と長くしたところ、線状ビームの線方向においてレーザビームのエネルギー分布の均一性が著しく損なわれた。（図４(ｂ)参照。）なお、線状ビームの幅方向の長さは０.４ｍｍのままである。
【００６４】
本発明者は線状ビームの線方向の長さが長く伸ばされたことによりレーザビームの広がる角度が著しく大きくなったことがエネルギーの不均一を生んだと考え、線状ビームの中央付近と線状ビームの線方向における両端では、ピントの位置が異なっているのではないかと推測した。そこで光学設計ソフトにおいて、照射面における基板の形状を平面からシリンドリカルの曲面に変換して、基板の中央と基板の両端とで基板の高さが異なるような形状を想定し、再度シミュレーションを行ったところ、線状ビームのエネルギー分布の均一性が著しく向上した。
【００６５】
基板に曲率をつけサイズ１０００ｍｍ×０.４ｍｍの線状ビームを成形した場合のシミュレーション結果を図６に示す。線状ビームのエネルギー分布が図４(ｂ)の場合と比較し、著しく改善されたことが分かる。以上のシミュレーション結果から、本発明の有効性が示された。
［実施例３］
本実施例では、実施例１または実施例２に記載した光学系とは別の光学系の例を挙げる。具体的には、線状ビームの長さを変えて、半導体膜に持たせなくてはならない曲率がどのように変化するかを説明する。
【００６６】
図１に示した光学系において、シリンドリカルレンズアレイ１１０３の焦点距離を変化させることにより、線状ビームの長さを変化させることができる。具体的に数値を列挙すると、線状ビームの長さを３００ｍｍとするときは、シリンドリカルレンズアレイ１１０３の曲率半径を１４ｍｍ、線状ビームの長さを６００ｍｍとするときは、前記曲率半径を７ｍｍとすればよい。即ち、前記曲率半径と線状ビームの長さは反比例の関係にあると考えてよい。
【００６７】
図７に線状ビームの長さを６００ｍｍとしたときの照射面における線状ビームのエネルギー分布のシミュレーション結果を示す。図７(ａ)に示すものが、半導体膜の曲率がない、即ち平面としたときのものである。図７(ｂ)に示すものが、半導体膜に曲率を与えたもので、前記半導体膜の曲率半径は実施例１に示したものと同じ４００００ｍｍとした。半導体膜に曲率を与えることにより、大きく線状ビームのエネルギー分布の均一性が向上したことが見て取れる。
【００６８】
図８に線状ビームの長さを３００ｍｍとしたときの照射面における線状ビームのエネルギー分布のシミュレーション結果を示す。図８(ａ)に示すものが、半導体膜の曲率がない、即ち照射面を平面としたときのものである。図８(ｂ)に示すものが、半導体膜に曲率を与えたもので、半導体膜の曲率半径は実施例１に示したものと同じ４００００ｍｍとした。図８(ａ)、図８(ｂ)の両者で優位差は無く、本発明は比較的長い線状ビームに適応するとよいことが分かる。
【００６９】
本実施例にて例示した長さ６００ｍｍの線状ビームの光学系は、基板のサイズが６００ｍｍ×７２０ｍｍのものに適用するとよい。このとき基板に持たせる曲率半径は実施例１に示したものと同様に４００００ｍｍとする。
【００７０】
本実施例で示した光学系を利用して、例えば実施例１で示した方法に従って、半導体膜のレーザアニールを行う。前記半導体膜を利用して例えばアクティブマトリクス型の液晶ディスプレイを作製することができる。前記作製は、実施者が所定の方法に従って行えばよい。
［実施例４］
本実施例では、実施例１乃至３に記載した光学系とは別の光学系の例を挙げる。具体的には、光学系の光路長を変えて、半導体膜に持たせなくてはならない曲率がどのように変化するかを説明する。
【００７１】
線状ビームの長さを変えずに光学系の光路長のみを変えるためには、図３におけるシリンドリカルレンズアレイ１３０１の焦点距離ｆ１とシリンドリカルレンズ１３０２の焦点距離ｆ２の比を変えずに、ｆ１とｆ２の値を変化させればよい。特に焦点距離ｆ２はシリンドリカルレンズ１３０２と照射面との距離とほぼ等しいため、光学系の光路長と強い相関がある。
【００７２】
実施例１において焦点距離ｆ２をもつシリンドリカルレンズに相当するものは、シリンドリカルレンズ１１０４である。シリンドリカルレンズ１１０４の焦点距離ｆ２は、４４００ｍｍ程度である。線状ビームの長さを変えずにｆ２を変化させ、即ち、ｆ１とｆ２の焦点距離の比を変えずにｆ２を変化させて（ただし、ｆ１とｆ２の比を変えないため、ｆ１も変化する）実施例１に示す光学系を用いてシミュレーションにより照射面におけるエネルギー分布を調べ、均一なエネルギー分布を得るための基板に持たせるべき曲率半径の範囲を決定した。このようにして得られたｆ２に対する基板に持たせるべき曲率半径の範囲を表１に、ｆ２と基板に持たせるべき曲率半径の範囲との相関のグラフを図９に示す。ただし、ｆ２の焦点距離が２２００ｍｍ、３６００ｍｍの時は、基板に持たせるべき曲率半径の範囲が比較的狭いため最適値のみ記載した。
【００７３】
【表１】
【００７４】
また、図９における２つの式は、ｆ２を変化させた時の基板に持たせるべき曲率半径の最小値の近似式
【００７５】
【数２】
【００７６】
と、最大値の近似式
【００７７】
【数３】
【００７８】
である。つまり、ｆ２に対する基板の曲率半径をこれら２つの式の範囲内にある曲率半径とすれば、基板上においてエネルギー分布が均一なレーザビームが得られる。
【００７９】
図９は、縦軸にシリンドリカルレンズ１１０４の焦点距離ｆ２の値、横軸に基板に持たせるべき曲率半径をとった。シリンドリカルレンズ１１０４は、その役割から線状ビームの線方向のエネルギー分布を均一化する集光レンズということができる。このグラフから、ｆ２が大きくなるにつれて基板に持たせるべき曲率半径が増大することが分かる。ｆ２が８８００ｍｍ即ち実施例１で示した光学系のものの２倍となったとき、前記曲率半径の最適値は１５００００ｍｍとなる。しかしながら、この位になると前記曲率半径を無限大、即ち基板を平面とした場合の線状ビームのエネルギー分布と曲率半径を１５００００ｍｍとした場合の線状ビームのエネルギー分布とは、ほとんど同じである。このとき、ｆ２が８８００ｍｍであるため、光学系の光路長は１０ｍ程度となった。
【００８０】
焦点距離ｆ２を６６００ｍｍとした場合、前記曲率半径を６００００ｍｍ程度とすると最も線状ビームのエネルギー分布が均一になる。この場合は、基板を平面とした場合とは明らかに有意差があり、本発明の効果がでる範囲となる。同様にして、焦点距離ｆ２を５５００ｍｍとした場合は、前記曲率半径を５００００ｍｍに、焦点距離ｆ２を３６００ｍｍとした場合は、前記曲率半径を２００００ｍｍに、焦点距離ｆ２を２２００ｍｍとした場合は、前記曲率半径を９０００ｍｍとすれば良かった。これ以上、焦点距離ｆ２を小さくすると線状ビームの変形が激しくなりエネルギー分布の均一性が損なわれた。また、基板に与える曲率半径も小さくなり基板への負担が増大した。曲率半径９０００ｍｍに曲げられた幅１ｍの基板の中央部分と端部分との高低差は１４ｍｍである。無論基板の材質によって、基板に与えられる曲率半径は変化するが、ガラス基板に与える曲率はこの辺りが限度であろう。
【００８１】
本実施例で示した光学系を利用して、例えば実施例１で示した方法に従って、半導体膜のレーザアニールを行う。前記半導体膜を利用して例えばアクティブマトリクス型の液晶ディスプレイを作製することができる。前記作製は、実施者が所定の方法に従って行えばよい。
［実施例５］
本実施例では、多結晶珪素膜をガラス基板上に作製する方法を示す。
【００８２】
まず、ガラス基板の一方の面に厚さ２００ｎｍの酸化珪素膜と、厚さ５０ｎｍの非晶質珪素膜を順に成膜する。成膜方法は、プラズマＣＶＤ法や、スパッタ法等にて行えばよい。その後、熱アニール法にて非晶質珪素膜を結晶化させる。熱アニールは、例えば６００℃の窒素雰囲気で非晶質珪素膜を２４時間程度の熱処理である。あるいは、ＲＴＡ法などで結晶化させてもよい。また、特開平７-１３０６５２号公報に記載の方法で、非晶質珪素膜を結晶化させてもよい。その場合の例を以下に説明する。
【００８３】
まず、ガラス基板の片面に下地膜（例えば厚さ２００ｎｍの酸化珪素膜）を、続いて非晶質半導体膜を２５〜１００ｎｍの厚さで形成する。非晶質半導体膜は非晶質珪素膜、非晶質珪素・ゲルマニウム（ａ−ＳｉＧｅ）膜、非晶質炭化珪素（ａ−ＳｉＣ）膜，非晶質珪素・スズ（ａ−ＳｉＳｎ）膜などが適用できる。これらの非晶質半導体膜は水素を前記非晶質半導体膜に含まれる全原子数の０．１〜４０%程度含有するようにして形成すると良い。例えば、非晶質珪素膜を５５nmの厚さで形成する。そして、重量換算で１０ｐｐｍの金属元素を含む溶液をスピナーで基板を回転させて塗布するスピンコート法で金属元素を含有する層を形成する。金属元素にはニッケル（Ｎｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、鉄（Ｆｅ）、パラジウム（Ｐｄ）、スズ（Ｓｎ）、鉛（Ｐｂ）、コバルト（Ｃｏ）、白金（Ｐｔ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）などを用いる。この金属元素を含有する層は、スピンコート法の他に印刷法やスプレー法、バーコーター法、或いはスパッタ法や真空蒸着法によって上記金属元素の層を１〜５ｎｍの厚さに形成しても良い。
【００８４】
結晶化の工程では、まず窒素雰囲気にて４００〜５００℃で１時間程度の熱処理を行い、非晶質珪素膜の含有水素量を前記非晶質珪素膜に含まれる全原子数の５％以下にするのが好ましい。非晶質珪素膜の含有水素量が成膜後において最初からこの値である場合にはこの熱処理は必ずしも必要でない。そして、ファーネスアニール炉を用い、５５０〜６００℃の窒素雰囲気中で１〜８時間の熱処理を行う。以上の工程により多結晶珪素膜から成る多結晶半導体膜を得ることができる。しかし、この熱アニールによって作製された多結晶半導体膜は、光学顕微鏡観察により観察すると局所的に非晶質領域が残存していることが観察されることがあり、このような場合、同様にラマン分光法では４８０ｃｍ-1にブロードなピークを持つ非晶質成分が観測される。そのため、熱アニールの後に本実施例が開示するレーザアニール法で前記多結晶半導体膜を処理してその結晶性を高めることは有効な手段として適用できる。前記結晶化の工程はＲＴＡ法にて行ってもよい。
【００８５】
本実施例で作製例を示した結晶性半導体膜は、非晶質半導体膜とは吸収係数の波長依存性が異なる。特に可視光線の領域にて両者の差は大きく、例えば、ＹＡＧレーザの第２高調波やガラスレーザの第２高調波の波長における結晶性珪素膜の吸収係数は、非晶質珪素膜のものよりも１桁小さい。よって、レーザ発振器に可視光線のものを使用するときは線状ビームのエネルギー密度を非晶質半導体膜と結晶性半導体膜とで異なるようにする方が好ましい。一方、レーザ発振器にエキシマレーザや、ＹＡＧレーザの第３高調波などを用いるときは、非晶質珪素膜と結晶性珪素膜とで吸収係数がほとんど変わらないため、レーザアニールに最適な線状ビームのエネルギー密度は両者でほとんど変わらない。
［実施例６］
本実施例ではアクティブマトリクス基板の作製方法について図１０〜図１３を用いて説明する。本明細書ではＣＭＯＳ回路、及び駆動回路と、画素ＴＦＴ、保持容量とを有する画素部を同一基板上に形成された基板を、便宜上アクティブマトリクス基板と呼ぶ。
【００８６】
まず、本実施例ではバリウムホウケイ酸ガラス、またはアルミノホウケイ酸ガラスなどのガラスからなる基板３５０を用いる。なお、基板３５０としては、石英基板やシリコン基板、金属基板またはステンレス基板の表面に絶縁膜を形成したものを用いても良い。また、本実施例の処理温度に耐えうる耐熱性が有するプラスチック基板を用いてもよい。
【００８７】
次いで、基板３５０上に酸化珪素膜、窒化珪素膜または酸化窒化珪素膜などの絶縁膜から成る下地膜３５１を形成する。本実施例では下地膜３５１として２層構造を用いるが、前記絶縁膜の単層膜または２層以上積層させた構造を用いても良い。下地膜３５１の一層目としては、プラズマＣＶＤ法を用い、ＳｉＨ4、ＮＨ3、及びＮ2Ｏを反応ガスとして成膜される酸化窒化珪素膜３５１ａを１０〜２００ｎｍ（好ましくは５０〜１００ｎｍ）形成する。本実施例では、膜厚５０ｎｍの酸化窒化珪素膜３５１ａ（組成比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝２７％、Ｎ＝２４％、Ｈ＝１７％）を形成した。次いで、下地膜３５１のニ層目としては、プラズマＣＶＤ法を用い、ＳｉＨ4、及びＮ2Ｏを反応ガスとして成膜される酸化窒化珪素膜３５１ｂを５０〜２００ｎｍ（好ましくは１００〜１５０nm）の厚さに積層形成する。本実施例では、膜厚１００ｎｍの酸化窒化珪素膜３５１ｂ（組成比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝５９％、Ｎ＝７％、Ｈ＝２％）を形成する。
【００８８】
次いで、下地膜上に半導体層４０２〜４０６を形成する。半導体層４０２〜４０６として、非晶質構造を有する半導体膜３５２を公知の手段（スパッタ法、ＬＰＣＶＤ法、またはプラズマＣＶＤ法等）により２５〜８０ｎｍ（好ましくは３０〜６０ｎｍ）の厚さで成膜し、本発明を用いてレーザ結晶化法により、結晶化を行う。レーザ結晶化法で結晶質半導体膜を作製する場合には、パルス発振型または連続発光型の固体レーザまたは気体レーザまたは金属レーザが望ましい。前記固体レーザとしては連続発振またはパルス発振のＹＡＧレーザ、ＹＶＯ4レーザ、ＹＬＦレーザ、ＹＡｌＯ3レーザ、ガラスレーザ、ルビーレーザ、アレキサンドライドレーザ、Ｔｉ：サファイアレーザ等があり、前記気体レーザとしては連続発振またはパルス発振のエキシマレーザ、Ａｒレーザ、Ｋｒレーザ、ＣＯ2レーザ等があり、金属レーザとしてはヘリウムカドミウムレーザ、銅蒸気レーザ、金蒸気レーザが挙げられる。これらのレーザを用いる場合には、レーザ発振器から放射されたレーザビームを光学系で線状に集光し半導体膜に照射する方法を用いると良い。結晶化の条件は実施者が適宣選択するものであるが、エキシマレーザを用いる場合はパルス発振周波数３００Ｈｚとし、レーザエネルギー密度を１００〜１２００mJ/cm2好ましくは１００〜７００mJ/cm2(代表的には２００〜５００mJ/cm2)とする。また、ＹＡＧレーザを用いる場合にはその第２高調波を用いパルス発振周波数１〜１００００Ｈｚ、代表的には１〜３００Ｈｚとし、レーザエネルギー密度を２００〜１８００mJ/cm2好ましくは３００〜１０００mJ/cm2(代表的には３５０〜５００mJ/cm2)とすると良い。そして幅１０〜１０００μｍ、代表的には１００〜１０００μｍ、例えば４００μｍで線状に集光したレーザ光を基板全面に渡って照射し、この時の線状ビームの重ね合わせ率（オーバーラップ率）を５０〜９８％として行ってもよい。また、連続発振のレーザ発振器をもちいるのであれば、エネルギー密度は０．０１〜１００ＭＷ／ｃｍ2程度（好ましくは０．１〜１０ＭＷ／ｃｍ2）が必要である。そして、０．５〜２０００ｃｍ／ｓ程度の速度でレーザ光に対して相対的にステージを動かして照射し、結晶性半導体膜を形成する。
【００８９】
なお、他の公知の結晶化法（ＲＴＡやファーネスアニール炉を用いた熱結晶化法、結晶化を助長する金属元素を用いた熱結晶化法等）とレーザ結晶化法とを組み合わせて結晶化を行っても良い。
【００９０】
そして、得られた結晶質半導体膜を所望の形状にパターニングして半導体層４０２〜４０６を形成する。前記半導体膜３５２としては、非晶質半導体膜や微結晶半導体膜、結晶質半導体膜などがあり、非晶質珪素ゲルマニウム膜などの非晶質構造を有する化合物半導体膜を適用しても良い。本実施例では、プラズマＣＶＤ法を用い、５５ｎｍの非晶質珪素膜を成膜する。そして、エキシマレーザにより半導体膜を結晶化させて結晶質珪素膜を形成する。続いて、フォトリソグラフィ法を用いたパターニング処理によって半導体層４０２〜４０６を形成する。
【００９１】
また、半導体層４０２〜４０６を形成した後、ＴＦＴのしきい値を制御するために微量な不純物元素（ボロンまたはリン）のドーピングを行ってもよい。
【００９２】
次いで、半導体層４０２〜４０６を覆うゲート絶縁膜４０７を形成する。ゲート絶縁膜４０７はプラズマＣＶＤ法またはスパッタ法を用い、厚さを４０〜１５０ｎｍとして珪素を含む絶縁膜で形成する。本実施例では、プラズマＣＶＤ法により１１０ｎｍの厚さで酸化窒化珪素膜（組成比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝５９％、Ｎ＝７％、Ｈ＝２％）で形成した。勿論、ゲート絶縁膜は酸化窒化珪素膜に限定されるものでなく、他の珪素を含む絶縁膜を単層または積層構造として用いても良い。
【００９３】
次いで、ゲート絶縁膜４０７上に膜厚２０〜１００ｎｍの第１の導電膜４０８と、膜厚１００〜４００ｎｍの第２の導電膜４０９とを積層形成する。本実施例では、膜厚３０ｎｍのＴａＮ膜からなる第１の導電膜４０８と、膜厚３７０ｎｍのＷ膜からなる第２の導電膜４０９を積層形成した。ＴａＮ膜はスパッタ法で形成し、Ｔａのターゲットを用い、窒素を含む雰囲気内でスパッタした。また、Ｗ膜は、Ｗのターゲットを用いたスパッタ法で形成した。その他に６フッ化タングステン（ＷＦ6）を用いる熱ＣＶＤ法で形成することもできる。いずれにしてもゲート電極として使用するためには低抵抗化を図る必要があり、Ｗ膜の抵抗率は２０μΩｃｍ以下にすることが望ましい。
【００９４】
なお、本実施例では、第１の導電膜４０８をＴａＮ、第２の導電膜４０９をＷとしたが、特に限定されず、いずれもＴａ、Ｗ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｎｄから選ばれた元素、または前記元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料で形成してもよい。また、ＡｇＰｄＣｕ合金を用いてもよい。また、第１の導電膜をタンタル（Ｔａ）膜で形成し、第２の導電膜をＷ膜とする組み合わせ、第１の導電膜を窒化チタン（ＴｉＮ）膜で形成し、第２の導電膜をＷ膜とする組み合わせ、第１の導電膜を窒化タンタル（ＴａＮ）膜で形成し、第２の導電膜をＡｌ膜とする組み合わせ、第１の導電膜を窒化タンタル（ＴａＮ）膜で形成し、第２の導電膜をＣｕ膜とする組み合わせとしてもよい。
【００９５】
次に、フォトリソグラフィ法を用いてレジストからなるマスク４１０〜４１５を形成し、電極及び配線を形成するための第１のエッチング処理を行う。第１のエッチング処理では第１及び第２のエッチング条件で行う。（図１０（Ｃ））本実施例では第１のエッチング条件として、ＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma：誘導結合型プラズマ）エッチング法を用い、エッチング用ガスにＣＦ4とＣｌ2とＯ２とを用い、それぞれのガス流量比を２５／２５／１０（ｓｃｃｍ）とし、１Ｐａの圧力でコイル型の電極に５００ＷのＲＦ（13.56MHz）電力を投入してプラズマを生成してエッチングを行った。基板側（試料ステージ）にも１５０ＷのＲＦ（13.56MHz）電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加する。この第１のエッチング条件によりＷ膜をエッチングして第１の導電層の端部をテーパー形状とする。
【００９６】
この後、レジストからなるマスク４１０〜４１５を除去せずに第２のエッチング条件に変え、エッチング用ガスにＣＦ4とＣｌ2とを用い、それぞれのガス流量比を３０／３０（ｓｃｃｍ）とし、１Ｐａの圧力でコイル型の電極に５００ＷのＲＦ（13.56MHz）電力を投入してプラズマを生成して約３０秒程度のエッチングを行った。基板側（試料ステージ）にも２０ＷのＲＦ（13.56MHz）電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加する。ＣＦ4とＣｌ2を混合した第２のエッチング条件ではＷ膜及びＴａＮ膜とも同程度にエッチングされる。なお、ゲート絶縁膜上に残渣を残すことなくエッチングするためには、１０〜２０％程度の割合でエッチング時間を増加させると良い。
【００９７】
上記第１のエッチング処理では、レジストからなるマスクの形状を適したものとすることにより、基板側に印加するバイアス電圧の効果により第１の導電層及び第２の導電層の端部がテーパー形状となる。このテーパー部の角度は１５〜４５°となる。こうして、第１のエッチング処理により第１の導電層と第２の導電層から成る第１の形状の導電層４１７〜４２２（第１の導電層４１７ａ〜４２２ａと第２の導電層４１７ｂ〜４２２ｂ）を形成する。４１６はゲート絶縁膜であり、第１の形状の導電層４１７〜４２２で覆われない領域は２０〜５０ｎｍ程度エッチングされ薄くなった領域が形成される。
【００９８】
次いで、レジストからなるマスクを除去せずに第２のエッチング処理を行う（図１０（Ｄ））。ここでは、エッチングガスにＣＦ4とＣｌ2とＯ２とを用い、Ｗ膜を選択的にエッチングする。この時、第２のエッチング処理により第２の導電層４２８ｂ〜４３３ｂを形成する。一方、第１の導電層４１７ａ〜４２２ａは、ほとんどエッチングされず、第２の形状の導電層４２８〜４３３を形成する。
【００９９】
そして、レジストからなるマスクを除去せずに第１のドーピング処理を行い、半導体層にｎ型を付与する不純物元素を低濃度に添加する。ドーピング処理はイオンドープ法、若しくはイオン注入法で行えば良い。イオンドープ法の条件はドーズ量を１×１０13〜５×１０14／ｃｍ2とし、加速電圧を４０〜８０ｋｅＶとして行う。本実施例ではドーズ量を１．５×１０１ 3／ｃｍ2とし、加速電圧を６０ｋｅＶとして行う。ｎ型を付与する不純物元素としてリン（Ｐ）を用いる。この場合、導電層４２８〜４３３がｎ型を付与する不純物元素に対するマスクとなり、自己整合的に不純物領域４２３〜４２７が形成される。不純物領域４２３〜４２７には１×１０18〜１×１０20／ｃｍ3の濃度範囲でｎ型を付与する不純物元素を添加する。
レジストからなるマスクを除去した後、新たにレジストからなるマスク４３４ａ〜４３４ｃを形成して第１のドーピング処理よりも高い加速電圧で第２のドーピング処理を行う。イオンドープ法の条件はドーズ量を１×１０13〜１×１０15／ｃｍ2とし、加速電圧を６０〜１２０ｋｅＶとして行う。ドーピング処理は第２の導電層４２８ｂ〜４３２ｂを不純物元素に対するマスクとして用い、第１の導電層のテーパー部の下方の半導体層に不純物元素が添加されるようにドーピングする。続いて、第２のドーピング処理より加速電圧を下げて第３のドーピング処理を行って図１１（Ａ）の状態を得る。イオンドープ法の条件はドーズ量を１×１０15〜１×１０17／ｃｍ2とし、加速電圧を５０〜１００ｋｅＶとして行う。第２のドーピング処理および第３のドーピング処理により、第１の導電層と重なる低濃度不純物領域４３６、４４２、４４８には１×１０18〜５×１０19／ｃｍ3の濃度範囲でｎ型を付与する不純物元素を添加され、高濃度不純物領域４３５、４３８、４４１、４４４、４４７には１×１０19〜５×１０21／ｃｍ3の濃度範囲でｎ型を付与する不純物元素を添加される。
【０１００】
もちろん、適当な加速電圧にすることで、第２のドーピング処理および第３のドーピング処理は１回のドーピング処理で、低濃度不純物領域および高濃度不純物領域を形成することも可能である。
【０１０１】
次いで、レジストからなるマスクを除去した後、新たにレジストからなるマスク４５０ａ〜４５０ｃを形成して第４のドーピング処理を行う。この第４のドーピング処理により、ｐチャネル型ＴＦＴの活性層となる半導体層に前記一導電型とは逆の導電型を付与する不純物元素が添加された不純物領域４５３〜４５６、４５９、４６０を形成する。第２の導電層４２８ａ〜４３２ａを不純物元素に対するマスクとして用い、ｐ型を付与する不純物元素を添加して自己整合的に不純物領域を形成する。本実施例では、不純物領域４５３〜４５６、４５９、４６０はジボラン（Ｂ2Ｈ6）を用いたイオンドープ法で形成する（図１１（Ｂ））。この第４のドーピング処理の際には、ｎチャネル型ＴＦＴを形成する半導体層はレジストからなるマスク４５０ａ〜４５０ｃで覆われている。第１〜３のドーピング処理によって、不純物領域４３８、４３９にはそれぞれ異なる濃度でリンが添加されているが、そのいずれの領域においてもｐ型を付与する不純物元素の濃度を１×１０19〜５×１０21／ｃｍ3となるようにドーピング処理することにより、ｐチャネル型ＴＦＴのソース領域およびドレイン領域として機能するために何ら問題は生じない。
【０１０２】
以上までの工程で、それぞれの半導体層に不純物領域が形成される。
【０１０３】
次いで、レジストからなるマスク４５０ａ〜４５０ｃを除去して第１の層間絶縁膜４６１を形成する。この第１の層間絶縁膜４６１としては、プラズマＣＶＤ法またはスパッタ法を用い、厚さを１００〜２００ｎｍとして珪素を含む絶縁膜で形成する。本実施例では、プラズマＣＶＤ法により膜厚１５０ｎｍの酸化窒化珪素膜を形成した。
【０１０４】
次いで、図１１（Ｃ）に示すように、加熱処理を行って、半導体層の結晶性の回復、それぞれの半導体層に添加された一導電型の不純物元素の活性化を行う。レーザアニール法により活性化するには、本発明で開示したレーザ照射装置を用いる。このとき用いるレーザは、連続発振またはパルス発振の固体レーザまたは気体レーザまたは金属レーザが望ましい。連続発振のレーザを用いるのであれば、レーザ光のエネルギー密度は０．０１〜１００ＭＷ／ｃｍ2程度（好ましくは０．０１〜１０ＭＷ／ｃｍ2）が必要であり、レーザ光に対して相対的に基板を０．５〜２０００ｃｍ／ｓの速度で移動させる。また、パルス発振のレーザを用いるのであれば、周波数３００Ｈｚとし、レーザエネルギー密度を５０〜１０００ｍＪ／ｃｍ2(代表的には５０〜７００ｍＪ／ｃｍ2)とするのが望ましい。このとき、レーザ光を５０〜９８％オーバーラップさせても良い。
【０１０５】
また、第１の層間絶縁膜を形成する前に加熱処理を行っても良い。ただし、用いた配線材料が熱に弱い場合には、本実施例のように配線等を保護するため層間絶縁膜（珪素を主成分とする絶縁膜、例えば窒化珪素膜）を形成した後で活性化処理を行うことが好ましい。
【０１０６】
そして、加熱処理（３００〜５５０℃で１〜１２時間の熱処理）を行うと水素化を行うことができる。この工程は第１の層間絶縁膜４６１に含まれる水素により半導体層のダングリングボンドを終端する工程である。第１の層間絶縁膜の存在に関係なく半導体層を水素化することができる。水素化の他の手段として、プラズマ水素化（プラズマにより励起された水素を用いる）や、３〜１００％の水素を含む雰囲気中で３００〜４５０℃で１〜１２時間の加熱処理を行っても良い。
【０１０７】
次いで、第１の層間絶縁膜４６１上に無機絶縁膜材料または有機絶縁物材料から成る第２の層間絶縁膜４６２を形成する。第２の層間絶縁膜４６２として表面が平坦化する膜を用いてもよい。その場合は、画素電極を形成した後、公知のサンドブラスト法やエッチング法等の工程を追加して表面を凹凸化させて、鏡面反射を防ぎ、反射光を散乱させることによって白色度を増加させることが好ましい。
【０１０８】
そして、駆動回路５０６において、各不純物領域とそれぞれ電気的に接続する配線４６４〜４６８を形成する。なお、これらの配線は、膜厚５０ｎｍのＴｉ膜と、膜厚５００ｎｍの合金膜（ＡｌとＴｉとの合金膜）との積層膜をパターニングして形成する。もちろん、二層構造に限らず、単層構造でもよいし、三層以上の積層構造にしてもよい。また、配線の材料としては、ＡｌとＴｉに限らない。例えば、ＴａＮ膜上にＡｌやＣｕを形成し、さらにＴｉ膜を形成した積層膜をパターニングして配線を形成してもよい（図１２）。
【０１０９】
また、画素部５０７においては、画素電極４７０、ゲート配線４６９、接続電極４６８を形成する。この接続電極４６８によりソース配線（４４３ａと４４３ｂの積層）は、画素ＴＦＴと電気的な接続が形成される。また、ゲート配線４６９は、画素ＴＦＴのゲート電極と電気的な接続が形成される。また、画素電極４７０は、画素ＴＦＴのドレイン領域４４２と電気的な接続が形成され、さらに保持容量を形成する一方の電極として機能する半導体層４５８と電気的な接続が形成される。また、画素電極４７１としては、ＡｌまたはＡｇを主成分とする膜、またはそれらの積層膜等の反射性の優れた材料を用いることが望ましい。
【０１１０】
以上の様にして、ｎチャネル型ＴＦＴ５０１とｐチャネル型ＴＦＴ５０２からなるＣＭＯＳ回路、及びｎチャネル型ＴＦＴ５０３を有する駆動回路５０６と、画素ＴＦＴ５０４、保持容量５０５とを有する画素部５０７を同一基板上に形成することができる。こうして、アクティブマトリクス基板が完成する。
【０１１１】
駆動回路５０６のｎチャネル型ＴＦＴ５０１はチャネル形成領域４３７、ゲート電極の一部を構成する第１の導電層４２８ａと重なる低濃度不純物領域４３６（ＧＯＬＤ領域）、ソース領域またはドレイン領域として機能する高濃度不純物領域４５２と、ｎ型を付与する不純物元素およびｐ型を付与する不純物元素が導入された不純物領域４５１を有している。このｎチャネル型ＴＦＴ５０１と電極４６６で接続してＣＭＯＳ回路を形成するｐチャネル型ＴＦＴ５０２にはチャネル形成領域４４０、ソース領域またはドレイン領域として機能する高濃度不純物領域４５４と、ｎ型を付与する不純物元素およびｐ型を付与する不純物元素が導入された不純物領域４５３を有している。また、ｎチャネル型ＴＦＴ５０３にはチャネル形成領域４４３、ゲート電極の一部を構成する第１の導電層４３０ａと重なる低濃度不純物領域４４２（ＧＯＬＤ領域）、ソース領域またはドレイン領域として機能する高濃度不純物領域４５６と、ｎ型を付与する不純物元素およびｐ型を付与する不純物元素が導入された不純物領域４５５を有している。
【０１１２】
画素部の画素ＴＦＴ５０４にはチャネル形成領域４４６、ゲート電極の外側に形成される低濃度不純物領域４４５（ＬＤＤ領域）、ソース領域またはドレイン領域として機能する高濃度不純物領域４５８と、ｎ型を付与する不純物元素およびｐ型を付与する不純物元素が導入された不純物領域４５７を有している。また、保持容量５０５の一方の電極として機能する半導体層には、ｎ型を付与する不純物元素およびｐ型を付与する不純物元素が添加されている。保持容量５０５は、絶縁膜４１６を誘電体として、電極（４３２ａと４３２ｂの積層）と、半導体層とで形成している。
【０１１３】
また、本実施例で作製するアクティブマトリクス基板の画素部の上面図を図１３に示す。なお、図１０〜図１３に対応する部分には同じ符号を用いている。図１２中の鎖線Ａ−Ａ’は図１３中の鎖線Ａ―Ａ’で切断した断面図に対応している。また、図１２中の鎖線Ｂ−Ｂ’は図１３中の鎖線Ｂ―Ｂ’で切断した断面図に対応している。
【０１１４】
なお、本実施例は実施例１乃至５のいずれか一と自由に組み合わせることが可能である。
［実施例７］
本実施例では、実施例６で作製したアクティブマトリクス基板から、反射型液晶表示装置を作製する工程を以下に説明する。説明には図１４を用いる。本実施例では本発明の記載がないが、実施例６で作製されるアクティブマトリクス基板を用いているため、本発明を適用していると言える。
【０１１５】
まず、実施例６に従い、図１２の状態のアクティブマトリクス基板を得た後、図１２のアクティブマトリクス基板上、少なくとも画素電極４７０上に配向膜５６７を形成しラビング処理を行う。なお、本実施例では配向膜５６７を形成する前に、アクリル樹脂膜等の有機樹脂膜をパターニングすることによって基板間隔を保持するための柱状のスペーサ５７２を所望の位置に形成した。また、柱状のスペーサに代えて、球状のスペーサを基板全面に散布してもよい。
【０１１６】
次いで、対向基板５６９を用意する。次いで、対向基板５６９上に着色層５７０、５７１、平坦化膜５７３を形成する。赤色の着色層５７０と青色の着色層５７１とを重ねて、遮光部を形成する。また、赤色の着色層と緑色の着色層とを一部重ねて、遮光部を形成してもよい。
【０１１７】
本実施例では、実施例６に示す基板を用いている。従って、実施例６の画素部の上面図を示す図１３では、少なくともゲート配線４６９と画素電極４７０の間隙と、ゲート配線４６９と接続電極４６８の間隙と、接続電極４６８と画素電極４７０の間隙を遮光する必要がある。本実施例では、それらの遮光すべき位置に着色層の積層からなる遮光部が重なるように各着色層を配置して、対向基板を貼り合わせた。
【０１１８】
このように、ブラックマスク等の遮光層を形成することなく、各画素間の隙間を着色層の積層からなる遮光部で遮光することによって工程数の低減を可能とした。
【０１１９】
次いで、平坦化膜５７３上に透明導電膜からなる対向電極５７６を少なくとも画素部に形成し、対向基板の全面に配向膜５７４を形成し、ラビング処理を施した。
【０１２０】
そして、画素部と駆動回路が形成されたアクティブマトリクス基板と対向基板とをシール材５６８で貼り合わせる。シール材５６８にはフィラーが混入されていて、このフィラーと柱状スペーサによって均一な間隔を持って２枚の基板が貼り合わせられる。その後、両基板の間に液晶材料５７５を注入し、封止剤（図示せず）によって完全に封止する。液晶材料５７５には公知の液晶材料を用いれば良い。このようにして図１４に示す反射型液晶表示装置が完成する。そして、必要があれば、アクティブマトリクス基板または対向基板を所望の形状に分断する。さらに、対向基板のみに偏光板（図示しない）を貼りつけた。そして、公知の技術を用いてＦＰＣを貼りつけた。
【０１２１】
以上のようにして作製される液晶表示装置は、本発明のレーザアニールを適用することにより一様に結晶化された半導体膜が用いられており、液晶表示装置の十分な信頼性を確保することが可能となる。そして、このような液晶表示装置は各種電子機器の表示部として用いることができる。
なお、本実施例は実施例１乃至６のいずれか一と自由に組み合わせることが可能である。
［実施例８］
本実施例では、本発明を用いて発光装置を作製した例について説明する。本実施例では本発明の記載がないが、実施例６で作製されるアクティブマトリクス基板を用いているため、本発明を適用していると言える。発光装置とは、基板上に形成された発光素子を該基板とカバー材の間に封入した表示用パネルおよび該表示用パネルにＩＣを実装した表示用モジュールを総称したものである。なお、発光素子は、電場を加えることで発生するルミネッセンス（Electro Luminescence）が得られる有機化合物を含む層（発光層）と陽極層と、陰極層とを有する。また、有機化合物におけるルミネッセンスには、一重項励起状態から基底状態に戻る際の発光（蛍光）と三重項励起状態から基底状態に戻る際の発光（リン光）があり、これらのうちどちらか、あるいは両方の発光を含む。
【０１２２】
なお、有機発光層とは、発光素子において陽極と陰極の間に形成された全ての層と定義する。有機発光層には具体的に、発光層、正孔注入層、電子注入層、正孔輸送層、電子輸送層等が含まれる。基本的に発光素子は、陽極層、発光層、陰極層が順に積層された構造を有しており、この構造に加えて、陽極層、正孔注入層、発光層、陰極層や、陽極層、正孔注入層、発光層、電子輸送層、陰極層等の順に積層した構造を有していることもある。
【０１２３】
図１５は本実施例の発光装置の断面図である。図１５において、基板７００上に設けられたスイッチングＴＦＴ６０３は図１２のｎチャネル型ＴＦＴ５０３を用いて形成される。したがって、構造の説明はｎチャネル型ＴＦＴ５０３の説明を参照すれば良い。
【０１２４】
なお、本実施例ではチャネル形成領域が二つ形成されるダブルゲート構造としているが、チャネル形成領域が一つ形成されるシングルゲート構造もしくは三つ形成されるトリプルゲート構造であっても良い。
【０１２５】
基板７００上に設けられた駆動回路は図１２のＣＭＯＳ回路を用いて形成される。従って、構造の説明はｎチャネル型ＴＦＴ５０１とｐチャネル型ＴＦＴ５０２の説明を参照すれば良い。
【０１２６】
また、配線７０１、７０３はＣＭＯＳ回路のソース配線、７０２はドレイン配線として機能する。また、配線７０４はソース配線７０８とスイッチングＴＦＴのソース領域とを電気的に接続する配線として機能し、配線７０５はドレイン配線７０９とスイッチングＴＦＴのドレイン領域とを電気的に接続する配線として機能する。
【０１２７】
なお、電流制御ＴＦＴ６０４は図１２のｐチャネル型ＴＦＴ５０２を用いて形成される。従って、構造の説明はｐチャネル型ＴＦＴ５０２の説明を参照すれば良い。
【０１２８】
また、配線７０６は電流制御ＴＦＴのソース配線（電流供給線に相当する）であり、７０７は電流制御ＴＦＴの画素電極７１１上に重ねることで画素電極７１１と電気的に接続する電極である。
【０１２９】
なお、７１１は、透明導電膜からなる画素電極（発光素子の陽極）である。透明導電膜としては、酸化インジウムと酸化スズとの化合物、酸化インジウムと酸化亜鉛との化合物、酸化亜鉛、酸化スズまたは酸化インジウムを用いることができる。また、前記透明導電膜にガリウムを添加したものを用いても良い。画素電極７１１は、上記配線を形成する前に平坦な層間絶縁膜７１０上に形成する。本実施例においては、樹脂からなる平坦化膜７１０を用いてＴＦＴによる段差を平坦化することは非常に重要である。後に形成される発光層は非常に薄いため、段差が存在することによって発光不良を起こす場合がある。従って、発光層をできるだけ平坦面に形成しうるように画素電極を形成する前に平坦化しておくことが望ましい。
【０１３０】
画素電極７１１を形成後、図１５に示すようにバンク７１２を形成する。バンク７１２は１００〜４００ｎｍの珪素を含む絶縁膜もしくは有機樹脂膜をパターニングして形成すれば良い。
【０１３１】
なお、バンク７１２は絶縁膜であるため、成膜時における素子の静電破壊には注意が必要である。本実施例ではバンク７１２の材料となる絶縁膜中にカーボン粒子や金属粒子を添加して抵抗率を下げ、静電気の発生を抑制する。この際、抵抗率は１×１０6〜１×１０12Ωｍ（好ましくは１×１０8〜１×１０10Ωｍ）となるようにカーボン粒子や金属粒子の添加量を調節すれば良い。
【０１３２】
画素電極７１１の上には発光層７１３が形成される。なお、図１５では一画素しか図示していないが、本実施例ではＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色に対応した発光層を作り分けている。また、本実施例では蒸着法により低分子系有機発光材料を形成している。具体的には、正孔注入層として２０ｎｍ厚の銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）膜を設け、その上に発光層として７０ｎｍ厚のトリス−８−キノリノラトアルミニウム錯体（Ａｌｑ3）膜を設けた積層構造としている。Ａｌｑ3にキナクリドン、ペリレンもしくはＤＣＭ１といった蛍光色素を添加することで発光色を制御することができる。
【０１３３】
但し、以上の例は発光層として用いることのできる有機発光材料の一例であって、これに限定する必要はまったくない。発光層、電荷輸送層または電荷注入層を自由に組み合わせて発光層（発光及びそのためのキャリアの移動を行わせるための層）を形成すれば良い。例えば、本実施例では低分子系有機発光材料を発光層として用いる例を示したが、中分子系有機発光材料や高分子系有機発光材料を用いても良い。なお、昇華性や溶解性を有さない有機化合物の凝集体、または、連鎖する分子の長さが５μｍ以下（好ましくは０．０５μｍ以下）の有機発光材料を中分子系有機発光材料とする。また、高分子系有機発光材料を用いる例として、正孔注入層として２０ｎｍのポリチオフェン（ＰＥＤＯＴ）膜をスピン塗布法により設け、その上に発光層として１００ｎｍ程度のパラフェニレンビニレン（ＰＰＶ）膜を設けた積層構造としても良い。なお、ＰＰＶのπ共役系高分子を用いると、赤色から青色まで発光波長を選択できる。また、電荷輸送層や電荷注入層として炭化珪素等の無機材料を用いることも可能である。これらの有機発光材料や無機材料は公知の材料を用いることができる。
【０１３４】
次に、発光層７１３の上には導電膜からなる陰極７１４が設けられる。本実施例の場合、導電膜としてアルミニウムとリチウムとの合金膜を用いる。勿論、公知のＭｇＡｇ膜（マグネシウムと銀との合金膜）を用いても良い。陰極材料としては、周期表の１族もしくは２族に属する元素からなる導電膜もしくはそれらの元素を添加した導電膜を用いれば良い。
【０１３５】
この陰極７１４まで形成された時点で発光素子７１５が完成する。なお、ここでいう発光素子７１５は、画素電極（陽極）７１１、発光層７１３及び陰極７１４で形成されたダイオードを指す。
【０１３６】
発光素子７１５を完全に覆うようにしてパッシベーション膜７１６を設けることは有効である。パッシベーション膜７１６としては、炭素膜、窒化珪素膜もしくは窒化酸化珪素膜を含む絶縁膜からなり、該絶縁膜を単層もしくは組み合わせた積層で用いる。
この際、カバレッジの良い膜をパッシベーション膜として用いることが好ましく、炭素膜、特にＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）膜を用いることは有効である。ＤＬＣ膜は室温から１００℃以下の温度範囲で成膜可能であるため、耐熱性の低い発光層７１３の上方にも容易に成膜することができる。また、ＤＬＣ膜は酸素に対するブロッキング効果が高く、発光層７１３の酸化を抑制することが可能である。そのため、この後に続く封止工程を行う間に発光層７１３が酸化するといった問題を防止できる。
【０１３７】
さらに、パッシベーション膜７１６上に封止材７１７を設け、カバー材７１８を貼り合わせる。封止材７１７としては紫外線硬化樹脂を用いれば良く、内部に吸湿効果を有する物質もしくは酸化防止効果を有する物質を設けることは有効である。また、カバー材７１８はガラス基板や石英基板やプラスチック基板（プラスチックフィルムも含む）の両面に炭素膜（好ましくはダイヤモンドライクカーボン膜）を形成したものを用いる。
【０１３８】
こうして図１５に示すような構造の発光装置が完成する。なお、バンク７１２を形成した後、パッシベーション膜７１６を形成するまでの工程をマルチチャンバー方式（またはインライン方式）の成膜装置を用いて、大気解放せずに連続的に処理することは有効である。また、さらに発展させてカバー材７１８を貼り合わせる工程までを大気解放せずに連続的に処理することも可能である。
【０１３９】
こうして、基板７００上にｎチャネル型ＴＦＴ６０１、６０２、スイッチングＴＦＴ（ｎチャネル型ＴＦＴ）６０３および電流制御ＴＦＴ（ｎチャネル型ＴＦＴ）６０４が形成される。
【０１４０】
さらに、図１５を用いて説明したように、ゲート電極に絶縁膜を介して重なる不純物領域を設けることによりホットキャリア効果に起因する劣化に強いｎチャネル型ＴＦＴを形成することができる。そのため、信頼性の高い発光装置を実現できる。
【０１４１】
また、本実施例では画素部と駆動回路の構成のみ示しているが、本実施例の製造工程に従えば、その他にも信号分割回路、Ｄ／Ａコンバータ、オペアンプ、γ補正回路などの論理回路を同一の絶縁体上に形成可能であり、さらにはメモリやマイクロプロセッサをも形成しうる。
【０１４２】
さらに、発光素子を保護するための封止（または封入）工程まで行った後の本実施例の発光装置について図１６を用いて説明する。なお、必要に応じて図１５で用いた符号を引用する。
【０１４３】
図１６（Ａ）は、発光素子の封止までを行った状態を示す上面図、図１６（Ｂ）は図１６（Ａ）をＣ−Ｃ’で切断した断面図である。点線で示された８０１はソース側駆動回路、８０６は画素部、８０７はゲート側駆動回路である。また、９０１はカバー材、９０２は第１シール材、９０３は第２シール材であり、第１シール材９０２で囲まれた内側には封止材９０７が設けられる。
【０１４４】
なお、９０４はソース側駆動回路８０１及びゲート側駆動回路８０７に入力される信号を伝送するための配線であり、外部入力端子となるＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）９０５からビデオ信号やクロック信号を受け取る。なお、ここではＦＰＣしか図示されていないが、このＦＰＣにはプリント配線基盤（ＰＷＢ）が取り付けられていても良い。本明細書における発光装置には、発光装置本体だけでなく、それにＦＰＣもしくはＰＷＢが取り付けられた状態をも含むものとする。
【０１４５】
次に、断面構造について図１６（Ｂ）を用いて説明する。基板７００の上方には画素部８０６、ゲート側駆動回路８０７が形成されており、画素部８０６は電流制御ＴＦＴ６０４とそのドレインに電気的に接続された画素電極７１１を含む複数の画素により形成される。また、ゲート側駆動回路８０７はｎチャネル型ＴＦＴ６０１とｐチャネル型ＴＦＴ６０２とを組み合わせたＣＭＯＳ回路（図１４参照）を用いて形成される。
【０１４６】
画素電極７１１は発光素子の陽極として機能する。また、画素電極７１１の両端にはバンク７１２が形成され、画素電極７１１上には発光層７１３および発光素子の陰極７１４が形成される。
【０１４７】
陰極７１４は全画素に共通の配線としても機能し、接続配線９０４を経由してＦＰＣ９０５に電気的に接続されている。さらに、画素部８０６及びゲート側駆動回路８０７に含まれる素子は全て陰極７１４およびパッシベーション膜５６７で覆われている。
【０１４８】
また、第１シール材９０２によりカバー材９０１が貼り合わされている。なお、カバー材９０１と発光素子との間隔を確保するために樹脂膜からなるスペーサを設けても良い。そして、第１シール材９０２の内側には封止材９０７が充填されている。なお、第１シール材９０２、封止材９０７としてはエポキシ系樹脂を用いるのが好ましい。また、第１シール材９０２はできるだけ水分や酸素を透過しない材料であることが望ましい。さらに、封止材９０７の内部に吸湿効果をもつ物質や酸化防止効果をもつ物質を含有させても良い。
【０１４９】
発光素子を覆うようにして設けられた封止材９０７はカバー材９０１を接着するための接着剤としても機能する。また、本実施例ではカバー材９０１を構成するプラスチック基板の材料としてＦＲＰ（Fiberglass-Reinforced Plastics）、ＰＶＦ（ポリビニルフロライド）、マイラー、ポリエステルまたはアクリルを用いることができる。
【０１５０】
また、封止材９０７を用いてカバー材９０１を接着した後、封止材９０７の側面（露呈面）を覆うように第２シール材９０３を設ける。第２シール材９０３は第１シール材９０２と同じ材料を用いることができる。
【０１５１】
以上のような構造で発光素子を封止材９０７に封入することにより、発光素子を外部から完全に遮断することができ、外部から水分や酸素等の発光層の酸化による劣化を促す物質が侵入することを防ぐことができる。従って、信頼性の高い発光装置が得られる。
【０１５２】
以上のようにして作製される発光装置は、本発明のレーザアニールを適用することにより一様に結晶化された半導体膜が用いられており、発光装置の十分な信頼性を確保することが可能となる。そして、このような発光装置は各種電子機器の表示部として用いることができる。
【０１５３】
なお、本実施例は実施例１乃至６のいずれか一と自由に組み合わせることが可能である。
［実施例９］
本発明を適用して、様々な電気光学装置（アクティブマトリクス型液晶表示装置、アクティブマトリクス型発光装置、アクティブマトリクス型ＥＣ表示装置）を作製することができる。即ち、それら電気光学装置を表示部に組み込んださまざまな電子機器に本発明を適用できる。
【０１５４】
その様な電子機器としては、ビデオカメラ、デジタルカメラ、プロジェクター、ヘッドマウントディスプレイ（ゴーグル型ディスプレイ）、カーナビゲーション、カーステレオ、パーソナルコンピュータ、携帯情報端末（モバイルコンピュータ、携帯電話または電子書籍等）などが挙げられる。それらの例を図１７、図１８及び図１９に示す。
【０１５５】
図１７（Ａ）はパーソナルコンピュータであり、本体３００１、画像入力部３００２、表示部３００３、キーボード３００４等を含む。本発明を表示部３００３に適用することができる。
【０１５６】
図１７（Ｂ）はビデオカメラであり、本体３１０１、表示部３１０２、音声入力部３１０３、操作スイッチ３１０４、バッテリー３１０５、受像部３１０６等を含む。本発明を表示部３１０２に適用することができる。
【０１５７】
図１７（Ｃ）はモバイルコンピュータ（モービルコンピュータ）であり、本体３２０１、カメラ部３２０２、受像部３２０３、操作スイッチ３２０４、表示部３２０５等を含む。本発明は表示部３２０５に適用できる。
【０１５８】
図１７（Ｄ）はゴーグル型ディスプレイであり、本体３３０１、表示部３３０２、アーム部３３０３等を含む。本発明は表示部３３０２に適用することができる。
【０１５９】
図１７（Ｅ）はプログラムを記録した記録媒体（以下、記録媒体と呼ぶ）を用いるプレーヤーであり、本体３４０１、表示部３４０２、スピーカ部３４０３、記録媒体３４０４、操作スイッチ３４０５等を含む。なお、このプレーヤーは記録媒体としてＤＶＤ（Ｄｉｇｔｉａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）、ＣＤ等を用い、音楽鑑賞や映画鑑賞やゲームやインターネットを行うことができる。本発明は表示部３４０２に適用することができる。
【０１６０】
図１７（Ｆ）はデジタルカメラであり、本体３５０１、表示部３５０２、接眼部３５０３、操作スイッチ３５０４、受像部（図示しない）等を含む。本発明を表示部３５０２に適用することができる。
【０１６１】
図１８（Ａ）はフロント型プロジェクターであり、投射装置３６０１、スクリーン３６０２等を含む。本発明は投射装置３６０１の一部を構成する液晶表示装置３８０８やその他の駆動回路に適用することができる。
【０１６２】
図１８（Ｂ）はリア型プロジェクターであり、本体３７０１、投射装置３７０２、ミラー３７０３、スクリーン３７０４等を含む。本発明は投射装置３７０２の一部を構成する液晶表示装置３８０８やその他の駆動回路に適用することができる。
【０１６３】
なお、図１８（Ｃ）は、図１８（Ａ）及び図１８（Ｂ）中における投射装置３６０１、３７０２の構造の一例を示した図である。投射装置３６０１、３７０２は、光源光学系３８０１、ミラー３８０２、３８０４〜３８０６、ダイクロイックミラー３８０３、プリズム３８０７、液晶表示装置３８０８、位相差板３８０９、投射光学系３８１０で構成される。投射光学系３８１０は、投射レンズを含む光学系で構成される。本実施例は三板式の例を示したが、特に限定されず、例えば単板式であってもよい。また、図１８（Ｃ）中において矢印で示した光路に実施者が適宜、光学レンズや、偏光機能を有するフィルムや、位相差を調節するためのフィルム、ＩＲフィルム等の光学系を設けてもよい。
【０１６４】
また、図１８（Ｄ）は、図１８（Ｃ）中における光源光学系３８０１の構造の一例を示した図である。本実施例では、光源光学系３８０１は、リフレクター３８１１、光源３８１２、レンズアレイ３８１３、３８１４、偏光変換素子３８１５、集光レンズ３８１６で構成される。なお、図１８（Ｄ）に示した光源光学系は一例であって特に限定されない。例えば、光源光学系に実施者が適宜、光学レンズや、偏光機能を有するフィルムや、位相差を調節するフィルム、ＩＲフィルム等の光学系を設けてもよい。
【０１６５】
ただし、図１８に示したプロジェクターにおいては、透過型の電気光学装置を用いた場合を示しており、反射型の電気光学装置及び発光装置での適用例は図示していない。
【０１６６】
図１９（Ａ）は携帯電話であり、本体３９０１、音声出力部３９０２、音声入力部３９０３、表示部３９０４、操作スイッチ３９０５、アンテナ３９０６等を含む。本発明を表示部３９０４に適用することができる。
【０１６７】
図１９（Ｂ）は携帯書籍（電子書籍）であり、本体４００１、表示部４００２、４００３、記憶媒体４００４、操作スイッチ４００５、アンテナ４００６等を含む。本発明は表示部４００２、４００３に適用することができる。
【０１６８】
図１９（Ｃ）はディスプレイであり、本体４１０１、支持台４１０２、表示部４１０３等を含む。本発明は表示部４１０３に適用することができる。本発明のディスプレイは特に大画面化した場合において有利であり、対角１０インチ以上（特に３０インチ以上）のディスプレイには有利である。
【０１６９】
以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広く、さまざま分野の電子機器に適用することが可能である。また、本実施例の電子機器は実施例１〜７または８のどのような組み合わせからなる構成を用いても実現することができる。
【０１７０】
【発明の効果】
本発明により、より出力の高いレーザ発振器を用いてより長い線状ビームを成形するときの光路長の短い光学系、延いてはフットプリントの小さいレーザ照射装置を実現することが可能となる。
【０１７１】
具体的には、本発明により、長さ３００ｍｍを超える長い線状ビームの光路長を著しく短くすることができる。特に、線状ビームの長さが１ｍ程度となる場合に、従来の方法にて線状ビームを成形すると光路長が１０ｍ程度となりフットプリントが著しく大きくなる。ところが、本発明を適用すると前記光路長はわずか半分の５ｍで済む。もちろん、従来の線状ビームや従来より短い線状ビームを形成するための光学系の光路長を、従来より短くすることも可能である。本発明は特に半導体膜のアニール工程に適用すると好ましいが、通常半導体装置の作製ラインは単位面積当たりのコストが非常に高いクリーンルームの中に設置されるため、フットプリントの低減はコスト削減に絶大な効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施の形態を説明する図。
【図２】 従来の光学系を説明する図。
【図３】 光学系を説明する図。
【図４】 線状ビームのエネルギー分布を示す図。
【図５】 線状ビームのピントの位置を示す図。
【図６】 線状ビームのエネルギー分布を示す図。
【図７】 線状ビームのエネルギー分布を示す図。
【図８】 線状ビームのエネルギー分布を示す図。
【図９】 線状ビームの線方向のエネルギー分布を均一化する集光レンズの焦点距離と照射面に与える曲率半径の関係を示す図。
【図１０】 画素ＴＦＴ、駆動回路のＴＦＴの作製工程を示す断面図。
【図１１】 画素ＴＦＴ、駆動回路のＴＦＴの作製工程を示す断面図。
【図１２】 画素ＴＦＴ、駆動回路のＴＦＴの作製工程を示す断面図。
【図１３】 画素ＴＦＴの構成を示す上面図。
【図１４】 アクティブマトリクス型液晶表示装置の作製工程を示す断面図。
【図１５】 発光装置の駆動回路及び画素部の断面図。
【図１６】 （Ａ）発光装置の上面図。
（Ｂ）発光装置の駆動回路及び画素部の断面図。
【図１７】 半導体装置の例を示す図。
【図１８】 半導体装置の例を示す図。
【図１９】 半導体装置の例を示す図。
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザビームが照射される照射面の形状を特定するためのステージに関する。また、レーザビームのエネルギー分布をある特定の領域で均一化するレーザ照射装置に関する。また、エネルギー分布の均一化の方法および前記均一化を実現する光学系に関する。また、レーザビームのエネルギー分布をある特定の領域で均一化し、前記レーザビームを用いた半導体膜のアニール（以下、レーザアニールと言う。）の方法に関する。また、本発明は、レーザアニールを工程に含んで薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴという）で構成された回路を有する半導体装置を作製する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ガラス等の絶縁基板上に形成された非晶質半導体膜や結晶性半導体膜（単結晶でない、多結晶、微結晶等の結晶性を有する半導体膜）、すなわち、非単結晶半導体膜に対しレーザアニールを行い結晶化させる技術、或いは結晶性を向上させる技術が広く研究されている。
【０００３】
レーザは基板の温度をあまり変えずに非単結晶半導体膜にのみ高いエネルギーを与えることができるので、融点の低いガラス基板（一般に販売されているガラス基板のひずみ点温度は６００℃程度）に成膜された半導体膜のアニールに適している。
【０００４】
レーザアニールにより形成された結晶性半導体膜は高い移動度を有するため、この結晶性半導体膜を用いて、一枚のガラス基板上に画素駆動用と駆動回路用のＴＦＴを作製する、アクティブマトリクス型の液晶電気光学装置を作製することを可能としている。結晶性半導体膜は多くの結晶粒からできているため、多結晶半導体膜とも呼ばれる。
【０００５】
レーザアニールには、エキシマレーザ等の出力の大きいパルス発振式のレーザビームを照射面において数ｃｍ角の四角いスポットや長さ１０ｃｍ以上の線状となるように光学系にて成形し、レーザビームを走査させて（レーザビームの照射位置を照射面に対し相対的に移動させて）行う方法が、生産性が良く工業的に優れている。
【０００６】
特に、線状のレーザビーム（以下、線状ビームという）を用いると、前後左右の走査が必要なスポット状のレーザビームを用いた場合とは異なり、線状ビームの線方向に直角な方向だけの走査で照射面全体にレーザビームを照射することができるため、高い生産性が得られる。線方向に直角な方向に走査するのは、それが最も効率のよい走査方向であるからである。この高い生産性により、レーザアニールの工程には、適当な光学系で成形した線状ビームを使用することが主流になりつつある。
【０００７】
図２に、照射面においてレーザビームの形状を線状に成形する光学系の例を示す。光学系は、照射面におけるレーザビームの形状を線状に変換するだけでなく、同時に、前記レーザビームのエネルギー分布の均一化を果たすものである。一般にビームのエネルギー分布の均一化を行う光学系を、ビームホモジナイザと呼ぶ。図２に示した光学系もビームホモジナイザの一種である。
【０００８】
紫外光であるエキシマレーザを光源に使用するならば、上記光学系の母材は例えばすべて合成石英製とするとよい。なぜならば、高い透過率が得られるからである。また、コーティングは、使用するエキシマレーザの波長に対する透過率が９９％以上得られるものを使用するとよい。
【０００９】
まず、図２の側面図について説明する。ここで側面図の紙面に平行で、光軸を含む面を子午面、子午面に垂直で光軸を含む面を球欠面とする。ここで、光学系のレイアウトの都合などで、光路をミラーなどで折る必要が生じた場合、光軸の方向が変化するが、このときは子午面や球欠面も変化するとする。レーザ発振器１２０１から出たレーザビームは、シリンドリカルレンズアレイ１２０２ａと１２０２ｂにより、球欠面に垂直な方向に分割される。この構成では、シリンドリカルレンズアレイ１２０２ａに含まれるシリンドリカルレンズの数が４つなので、４分割となっている。シリンドリカルレンズアレイ１２０２ｂに含まれるシリンドリカルレンズの数も４つとする。これらの分割されたレーザビームは、シリンドリカルレンズ１２０４により、ある平面において互いに重ね合わされる。シリンドリカルレンズアレイ１２０２ａ、１２０２ｂは必ずしも２つ用いる必要はなく、１つだけ使用してもよい。２つ使う利点は、線状ビームのサイズを可変にできることと、線状ビームの幅方向の長さをより短くできることにある。
【００１０】
再び分離したレーザビームはミラー１２０７により直角に曲げられ、その後、ダブレットシリンドリカルレンズ１２０８により、照射面１２０９にて再び互いに重ね合わされる。ダブレットシリンドリカルレンズとは、２枚のシリンドリカルレンズで構成されているレンズのことをいう。これにより、線状ビームの幅方向におけるエネルギー分布の均一化が成され、線状ビームの幅方向の長さが決定される。ミラー１２０７は照射面を水平にするために設けられたものであり、必ずしも必要なものではない。
【００１１】
次に、上面図について説明する。レーザ発振器１２０１から出たレーザビームは、シリンドリカルレンズアレイ１２０３により、子午面に垂直な方向に分割される。この構成では、シリンドリカルレンズアレイ１２０３に含まれるシリンドリカルレンズは７つあるため、７分割となっている。シリンドリカルレンズアレイ１２０３は、線状ビームの線方向の長さを可変とするため、２つ用いても良い。その後、シリンドリカルレンズ１２０５にて、レーザビームは照射面１２０９にて１つに重ね合わされる。ミラー１２０７以降が破線で示されているが、その破線はミラー１２０７を配置しなかった場合の正確な光路とレンズや照射面の位置を示している。これにより、線状ビームの線方向におけるエネルギー分布の均一化が成され、線状ビームの線方向の長さが決定される。
【００１２】
線状ビームの長さＬを決定する要素は、シリンドリカルレンズアレイ１２０３に含まれるシリンドリカルレンズの幅ｄと、シリンドリカルレンズの焦点距離ｆ１と、シリンドリカルレンズ１２０５の焦点距離ｆ２とで決定される。このことを図３に沿って説明する。シリンドリカルレンズアレイ１３０１は幅ｄのシリンドリカルレンズにて構成される。シリンドリカルレンズアレイ１３０１に入射したレーザビームは焦点距離ｆ１の位置にて複数個所に集光される。その後、レーザビームは広がりながらシリンドリカルレンズ１３０２に入射する。シリンドリカルレンズ１３０２は凸レンズであるため、図中の２つの平行光束の集合をシリンドリカルレンズ１３０２の後方、距離ｆ２の位置にてそれぞれ集光させる。前記ｆ２はシリンドリカルレンズ１３０２の焦点距離にあたる。これにより、シリンドリカルレンズアレイ１３０１のそれぞれに入射したレーザビームがそれぞれ次式で導かれる長さＬの線状ビームに変換される。
【００１３】
【数１】
上述のように、シリンドリカルレンズアレイ１２０２ａとシリンドリカルレンズアレイ１２０２ｂとシリンドリカルレンズアレイ１２０３とがレーザビームを分割するレンズとなる。これらの分割数により、得られるレーザビームの均一性が決まる。上記の構成では、４分割×７分割なので、２８分割したことになる。
【００１５】
上記の構成により成形された線状ビームをその幅方向に徐々にずらしながら重ねて照射することにより、例えば非単結晶珪素膜全面に対しレーザアニールを行い結晶化させたり結晶性を向上させることができる。
【００１６】
エキシマレーザの射出するレーザビームの形状は一般的に長方形状であり、アスペクト比で表現すると、１〜５位の範囲に入る。レーザビームの強度は、レーザビームの中央ほど強いガウシアンの分布を示す。前記レーザビームのサイズは、図２に示した光学系により、例えば、エネルギー分布の均一な３００ｍｍ×０．４ｍｍの線状ビームに変換できる。
【００１７】
本発明者の実験によると、半導体膜に対しパルス発振の線状ビームを照射する場合、重ね合わせのピッチは線状ビームの幅方向の長さの１／１０前後が最も適当であった。すなわち、線状ビームの幅方向の長さが０.４ｍｍの場合、レーザビームが１パルス発光してから再び１パルス発光されるまでの時間に、半導体膜を線状ビームの幅方向に０.０４ｍｍずつずらしながらレーザアニールを行うとよい。これにより、半導体膜におけるレーザアニールの均一性が向上した。これまで述べた方法は線状ビームを使って半導体膜をレーザアニールするために用いられる極めて一般的なものである。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
近年レーザ発振器の大出力化により、３００ｍｍを超える長さの線状ビームの形成も可能となっている。一方、液晶表示装置の生産ラインでは、６００ｍｍ×７２０ｍｍとか１０００×１２００ｍｍといったサイズのマザーガラスの採用が計画されており、１回の走査で基板全面を処理するには長さが３００ｍｍ程度の線状ビームでは不充分となりつつある。長さ３００ｍｍの線状ビームを使って、例えば６００ｍｍ×７２０ｍｍの基板に成膜された半導体膜をアニールする場合を考えると、線状ビームの線方向と基板の短辺（長さ６００ｍｍの方）とを平行に配置し、基板の長辺の方向に基板を線状ビームに対して相対的に７２０ｍｍ走査させることで基板の半面をレーザアニールすることができる。残りの半面を同様の方法によりレーザアニールすれば、基板全面がレーザアニールされる。
【００１９】
このような方法でレーザアニールすると、基板（または線状ビーム）を２回以上走査させなくてはならないことや、基板（または線状ビーム）を前後左右に動かさねばならない点で、スループットやフットプリントに悪影響を及ぼす。また、線状ビームを使って基板の半面ずつレーザアニールすると前記半面に成膜された半導体膜は一様にレーザアニールされるが、他の半面との境界線辺りの半導体膜の一様性は失われており、この部分に半導体素子を形成することは難しい。以上のような問題点を鑑みると、線状ビームの線方向の長さは少なくとも基板の短辺の長さと同程度であることが好ましいことは明らかである。
【００２０】
しかしながら、長い線状ビームを形成するためには、光学系の光路長を長くする必要がある。例えば、長さ３００ｍｍの線状ビームを図２で説明した従来の光学系で構成するには、光路長が５０００ｍｍ程度必要となり、長さ１０００ｍｍの線状ビームになると光路長は１００００ｍｍを超えてしまう。
【００２１】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、光路長を長大化することなく、エネルギー分布の均一な線状ビームを形成することが可能な技術を提供することを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、基板を曲率（あるいは少なくとも１つの曲率）を有する形状とすることで、基板上にエネルギー分布の均一なレーザビームを形成することを特徴としている。つまり、本発明は、被照射物である基板に、レーザ光を線状に集光する光学系で用いるシリンドリカルと同等の曲率を付けることにより、線状ビームのピント位置を調整し、よりエネルギー分布の均一な線状ビームを照射することを可能とする。一辺が１０００ｍｍを越える大面積のガラス基板はたわみ易く、当該基板を固定するステージに曲率を付加する機能を持たせることで、容易に実現することができる。
【００２３】
本発明のレーザ照射用ステージに関する構成は、被照射物を載置することが可能なレーザ照射用ステージであって、被照射面を曲面とし、当該曲面は、該被照射面に入射するレーザビームの光軸の中心軸に対して直交する第１の方向であって、該レーザビームの光軸に対して凹面とすることを特徴としている。
【００２４】
本発明のレーザ照射光学系に関する構成は、ビームを一方向に広げる手段１と、一方向に広げられたビームの照射面を設置する手段２とを有し、手段２は照射面を一方向と平行な方向に曲率を有する形状とすることを特徴としている。
【００２５】
上記本発明の構成において、手段１または手段２は、シリンドリカルレンズアレイまたはシリンドリカルレンズを含むことを特徴としている。シリンドリカルレンズアレイは、レーザビームを一方向において広げたり、均一化したり、あるいはこれら両方の作用を及ぼすことができる。また、シリンドリカルレンズは、レーザビームを一方向において集光することが出来る。これら２つのレンズを組み合わせて、レーザビームを一方向において、広げ、均一化し、集光することも出来るし、直角方向に配置することで、レーザビームを直交する２方向においてそれぞれ広げ、均一化し、集光することができる。
【００２６】
本発明のレーザ照射装置に関する構成は、レーザ発振器と、レーザ発振器から射出するレーザビームの断面形状を該レーザビームの光軸に対して交差する第１の方向に広げる第１手段と、第１手段を通過したレーザビームを第１の方向に直交する第２の方向に集光する第２手段と、第２手段と通過したレーザビームの照射面において、被照射物を前記第１の方向と平行な方向に曲率を有する形状とする第３手段とを有することを特徴としている。または、前記第２手段と通過したレーザビームの照射面において、被照射物を前記第１の方向と平行な方向に曲率を有する形状とし、前記レーザビームに対し相対的に前記第２の方向に移動させる第３手段とを有することを特徴としている。また、当該曲率を有する形状は、レーザビームの光軸に対して凹面を形成する形状とすることが望ましい。
【００２７】
上記発明の構成において、第１手段に、前記第１の方向において前記レーザビームのエネルギー分布を均一化する手段が付加されていても良い。また、第２手段に、前記第２の方向において前記レーザビームのエネルギー分布を均一化する手段が付加されていても良い。
【００２８】
上記本発明の構成において、レーザ発振器は、大出力でかつ半導体膜によく吸収される波長域が好ましい。半導体膜として珪素膜を用いた場合、吸収率を考慮し、用いるレーザ発振器の射出するレーザビームの波長は６００ｎｍ以下であることが好ましい。このようなレーザビームを出すレーザ発振器には、例えば、エキシマレーザ、ＹＡＧレーザ（高調波）、ガラスレーザ（高調波）がある。
【００２９】
また、珪素膜の結晶化に適当な波長域にあるレーザ発振器として、例えば、ＹＶＯ4レーザ、ＹＬＦレーザ、ＹＡｌＯ3レーザ、ガラスレーザ、ルビーレーザ、アレキサンドライドレーザ、Ｔｉ：サファイアレーザ、Ａｒレーザ、Ｋｒレーザ、ＣＯ2レーザ、ヘリウムカドミウムレーザ、銅蒸気レーザ、金蒸気レーザ等がある。さらに、本発明はパルス発振型のレーザだけでなく、連続発振型のレーザ発振器の出力が大きくなれば、連続発振型のレーザ発振器を用いて適用することができる。
【００３０】
上記構成において、手段１または手段２は、シリンドリカルレンズアレイまたはシリンドリカルレンズを含むことを特徴としている。
【００３１】
本発明のレーザ照射方法に関する構成は、レーザ発振器から放射されたレーザビームの断面形状を該レーザビームの光軸に対して交差する第１の方向に広げ、該レーザビームを前記第１の方向と直交する前記第２の方向に集光し、該集光されたレーザビームを被処理物に照射するレーザ照射方法であって、照射面において被照射物を前記第１の方向と平行な方向に曲率を有する形状とし、当該レーザビームと被照射物を第２の方向に相対的移動させながら照射することを特徴としている。
【００３２】
上記発明の構成において、レーザ発振器から放射されたレーザビームの断面形状を該レーザビームの光軸に対して交差する第１の方向に広げ、かつ、前記レーザビームのエネルギー分布を均一化した後照射するようにしても良い。また、第１の方向に広げたレーザビームを第１の方向と直交する前記第２の方向に集光し、かつ、エネルギー分布を均一化して照射しても良い。
【００３３】
上記本発明の構成において、レーザ発振器の射出するレーザビームの波長は６００ｎｍ以下であることが好ましい。このようなレーザビームを出すレーザ発振器には、例えば、エキシマレーザ、ＹＡＧレーザ、ガラスレーザ、ＹＶＯ4レーザ、ＹＬＦレーザ、ＹＡｌＯ3レーザ、ガラスレーザ、ルビーレーザ、アレキサンドライドレーザ、Ｔｉ：サファイアレーザ、Ａｒレーザ、Ｋｒレーザ、ＣＯ2レーザ、ヘリウムカドミウムレーザ、銅蒸気レーザ、金蒸気レーザ等がある。さらに、本発明はパルス発振型のレーザだけでなく、連続発振型のレーザ発振器を適用することができる。
【００３４】
また、半導体装置の作製方法に関する発明の構成は、レーザ発振器から放射されたレーザビームの断面形状を該レーザビームの光軸に対して交差する第１の方向に広げ、該レーザビームを前記第１の方向と直交する前記第２の方向に集光し、該集光されたレーザビームを半導体層に照射するレーザ照射方法であって、照射面において前記半導体層を第１の方向と平行な方向に曲率を有する形状とし、当該レーザビームと被照射物を第２の方向に相対的移動させながら照射することを特徴としている。
【００３５】
上記発明の構成において、レーザビームと被照射物とを第２の方向に相対的移動させながら照射することにより結晶化することができる。レーザビームと被照射物とを第２の方向に相対的移動させながら照射することにより結晶性を向上させることができる。レーザビームと被照射物を前記第２の方向に相対的移動させながら照射することにより半導体層に添加した一導電型不純物元素を活性化することができる。
【００３６】
上記構成において、レーザ発振器の射出するレーザビームの波長は６００ｎｍ以下であることが好ましい。このようなレーザビームを出すレーザ発振器には、例えば、エキシマレーザ、ＹＡＧレーザ、ガラスレーザ、ＹＶＯ4レーザ、ＹＬＦレーザ、ＹＡｌＯ3レーザ、ガラスレーザ、ルビーレーザ、アレキサンドライドレーザ、Ｔｉ：サファイアレーザ、Ａｒレーザ、Ｋｒレーザ、ＣＯ2レーザ、ヘリウムカドミウムレーザ、銅蒸気レーザ、金蒸気レーザ等がある。さらに、本発明はパルス発振型のレーザだけでなく連続発振型のレーザ発振器を適用することができる。
【００３７】
本発明を適用することで、照射面において均一であってより長いレーザビーム（特に線状ビーム）を成形することが可能となる。さらに、このようなレーザビームを形成するための光学系はフットプリントの小さいレーザ照射装置であるため大型化せず、特に単位面積辺りのコストの高いクリーンルームに設置する場合に有効である。そして、このようなレーザビームを用いて作製された半導体膜の物性は一様なものとなり、ＴＦＴの電気的特性、延いては半導体装置の動作特性をも向上し、半導体装置の製造コストの低減も実現し得る。
【００３８】
なお、本発明においていう半導体装置とは、半導体特性を利用することで機能しうる装置全般を指し、電気光学装置、半導体回路および電子機器は全て半導体装置に含まれる。例えば、液晶表示装置に代表される電気光学装置およびその様な電気光学装置を部品として搭載した電子機器は半導体装置に含まれる。
【００３９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態について図５を用いて説明する。なお、以下の説明において、線状ビームの長い辺の方向を線方向と呼び、短い辺の方向を幅方向と呼ぶ。
【００４０】
図５に基板の曲率の方向と光学系との位置関係を簡単に示す。図５(ａ)において、１５０１はレーザビームを一方向に引き伸ばすための光学系であり、光学系１５０１により長く引き伸ばされたレーザビーム（図中破線の矢印ＡＢＣにて示した）は、シリンドリカルレンズ１５０２により、細く線状に成形される。基板１５０３は線状ビームの線方向に曲率を持たされており、基板の端に近付くほど、シリンドリカルレンズ１５０２に近付くようにする。つまり、曲率は基板をレーザビームの進行方向に対して負の方向、即ち曲率半径の中心が基板よりレーザ発振器側に位置するようにつけるとよい。これにより、線状ビーム１５０４は基板の曲率に沿った形状となる。今回本発明者が行ったシミュレーションでは、曲率半径は１００００〜１０００００ｍｍ程度が適当である。
【００４１】
なお、本発明では表現をわかりやすくするため、曲率半径という語で曲率を数値化しているが、緩やかな曲率であるため、必ずしも真円上に基板がある必要はない。
【００４２】
曲率半径は光学系の構成に大きく依存するため、光学系の設計と合わせて決定する必要がある。基板に曲率半径で数万ｍｍの曲率を付けた場合、基板の端と基板の中央の高低差は数ｍｍと非常に緩やかな曲面となるため、基板に全く負担をかけず曲率をつけることが可能である。基板の厚さは通常１ｍｍ程度、もしくはそれ以下で、大面積基板であればあるほど容易に曲率をつけることが可能である。曲率をつける方法は、予め曲率のついたステージに基板を配置する方法や、基板をピンで支持し、ピンの高さを基板の端に近付くに従って高くする方法などが考えられる。いずれにしても非常に容易に基板の曲率をつけることが可能である。
【００４３】
図５(ｂ)に沿って、シリンドリカルレンズ１５０２のピント位置の説明をする。図５(ｂ)は図５（ａ）の矢印の方向からみた図面である。シリンドリカルレンズ１５０２に広がりつつ入射するレーザビームのピント位置（シリンドリカルレンズ１５０２によるレーザビームの焦点の位置）の集合は曲線１５０５のように曲率をもっている。即ち、レーザビームＡやＣのように斜めからシリンドリカルレンズ１５０２に入射するものの焦点位置は、レーザビームＢのようにシリンドリカルレンズ１５０２に真直ぐに入射するものの焦点位置と比較して、ピント位置が上方に（シリンドリカルレンズ１５０２側に）ずれる。本発明はこのずれを補正するものである。このピント位置のずれは非常にエネルギー分布の均一な矩形のビームを線状ビームに変形するときも生じるため、本発明はエネルギー分布の均一なビームをただ線状ビームに成形する光学系にも適用できる。
【００４４】
このように本発明は、基板に曲率を付けることで、照射面におけるレーザビームのピントのずれを補正することが可能となる。さらに本発明は照射面における所望の形状のレーザビーム（例えば線状ビーム）を形成するための光学系の光路長を短くすることができる。そして、このような光学系を有するレーザ照射装置のフットプリントは小さくなるため、単位面積辺りの単価の非常に高いクリーンルームに設置する場合に特に有効である。
【００４５】
【実施例】
［実施例１］
図１を用いて本実施例を説明する。まず、サイズが１０００ｍｍ×１２００ｍｍ×０.７ｍｍのガラス基板を用意する。ガラス基板の片面に公知の方法（スパッタ法、プラズマＣＶＤ法、減圧ＣＶＤ法等）により絶縁膜を形成する。ガラス基板として、バリウムホウケイ酸ガラス、またはアルミノシリケートガラスなどのガラスからなる基板が挙げられる。絶縁膜として、酸化珪素膜等を用い、膜厚を２００ｎｍ程度とするとよい。絶縁膜はガラス基板から非晶質珪素膜にアルカリ金属などの半導体素子にとって有害な物質が流入しないようにブロッキング層として機能する。なお、ガラス基板の他にも石英基板やシリコン基板、プラスチック基板、金属基板、ステンレス基板、可撓性基板などを用いることができる。また、可撓性基板とは、ＰＥＴ、ＰＥＳ、ＰＥＮ、アクリルなどからなるフィルム状の基板のことであり、可撓性基板を用いて半導体装置を作製すれば、軽量化が見込まれる。可撓性基板の表面、または表面および裏面にアルミ膜（ＡｌＯＮ、ＡｌＮ、ＡｌＯなど）、炭素膜（ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）など）、ＳｉＮなどのバリア層を単層または多層にして形成すれば、耐久性などが向上するので望ましい。
【００４６】
続いて、絶縁膜上に公知の方法により非単結晶半導体膜を形成する。本実施形態では、非単結晶半導体膜として非晶質珪素膜を５５ｎｍの厚さに成膜する。なお、本発明は他の非単結晶半導体にも適用できることが容易に推測できる。例えば、非単結晶半導体膜に非晶質珪素ゲルマニウム膜などの非晶質構造を有する化合物半導体膜を使用しても良い。あるいは、後の実施例にて作製方法の例を示すが、非単結晶半導体膜に多結晶珪素膜を使用してもよい。
【００４７】
そして、非単結晶半導体膜が形成された基板を窒素雰囲気中にて４５０℃で１時間の熱処理をする。本工程は非晶質珪素膜中の水素濃度を減らすための工程である。非晶質珪素膜中の水素が多すぎると膜がレーザエネルギーに対して耐えきれないので本工程をいれる。非晶質珪素膜内の水素の濃度は１０２０/cm３程度が適当である。本工程は、ＲＴＡ（Rapid Thermal Anneal）法にてごく短時間で行うことも可能である。ＲＴＡ法は光源や、処理の方法により最適条件が大きく異なるため条件は実施者が適宜決定しなくてはならない。
【００４８】
本実施例では、例えばレーザ発振器に発振波長が３０８ｎｍのパルス発振式のＸｅＣｌエキシマレーザを使う。エキシマレーザの最大出力が１パルスあたり３Ｊ程度であると、サイズ１０００ｍｍ×０.４ｍｍの線状ビームを成形することで、非晶質珪素膜を十分に結晶化することが可能である。
【００４９】
図１に本実施例にて使用するレーザ照射装置の例を示す。レーザ発振器１１０１から射出するレーザビームは、光学系に入射する前に、ビームエキスパンダ１１０２により所望の形状に変換される。ビームエキスパンダは通常ガリレオ式の望遠鏡が用いられるが、これによりレーザビームのエネルギー密度を下げて光学系への負担を小さくする。あるいは、光学系へ入射するレーザビームの形状を最適化する役割を持たせても良い。すなわち、あまりに小さいスポットのレーザビームが光学系に入射するとレーザビームの分割数が少なくなり、エネルギー分布の均一化の程度が落ちる。一方で、あまりにスポットの大きいレーザビームが入射すると光学系の有効径を超えてしまいエネルギーをロスしてしまう。以上のことを考慮し、ビームエキスパンダの倍率を決めればよい。ビームエキスパンダは、シリンドリカルレンズにて構成してもよいし、球面レンズにて構成してもよい。レーザビームを縦横に等倍に拡大する場合は球面レンズにて構成してよいが、縦横の倍率を異なるようにするには、シリンドリカルレンズにて構成する。縦横に異なる倍率でレーザビームを拡大したい場合は、シリンドリカルレンズにて構成されるビームエキスパンダを２組使うとよい。
【００５０】
本実施例の場合、レーザ発振器から射出されるレーザビームのサイズは１３ｍｍ×３５ｍｍとする。前記サイズは典型的な大出力のエキシマレーザのものである。レーザビームのエネルギー密度を少しでも下げるため、例えば球面レンズで構成されるビームエキスパンダにて１.８倍に拡大する。すなわち、レーザビームのサイズは、２３ｍｍ×６３ｍｍとなる。本光学系において、レーザビームの光軸を含みレーザビームの幅方向の長さ（幅２３ｍｍ）と平行な面を子午面、レーザビームの光軸を含み線方向の長さ（幅６３ｍｍ）と平行な面を球欠面と定義する。なお光路中にミラーが配置された場合は、ミラーによる光軸の変更に伴い、子午面、球欠面それぞれも変
ビームエキスパンダ１１０２により所望の倍率に変換されたレーザビームはシリンドリカルレンズアレイ１１０３に入射する。シリンドリカルレンズアレイ１１０３を構成するシリンドリカルレンズは長さ６０ｍｍ、幅２ｍｍ、厚さ５ｍｍ、曲率半径４ｍｍの平凸レンズである。レーザビームは凸の面から入射させると屈折のパワーが分散化されるのでよい。なお、本明細書中において曲率半径はすべて幅方向に付けることにする。シリンドリカルレンズはアレイ状に３５個並べられ、サイズ６０ｍｍ×７０ｍｍ×５ｍｍのシリンドリカルレンズアレイ１１０３を形成する。なお、図１では簡単のため７本のシリンドリカルレンズにて図示した。シリンドリカルレンズアレイ１１０３の幅方向は球欠面と平行に配置する。これにより、レーザビームは多数に分割され、それらの各々が大きく引き伸ばされる。
【００５１】
シリンドリカルレンズアレイ１１０３を射出したレーザビームは１２０ｍｍ間を開けてシリンドリカルレンズ１１０４に入射する。シリンドリカルレンズ１１０４は、長さ６０ｍｍ、幅１５０ｍｍ、厚さ２０ｍｍ、曲率半径２１４０ｍｍの平凸レンズである。レーザビームは凸の面から入射させる。前記幅方向と球欠面とを平行に配置する。これにより、シリンドリカルレンズアレイ１１０３で分割されたレーザビームはある面にて互いに重ね合わされる。シリンドリカルレンズアレイ１１０３とシリンドリカルレンズ１１０４の組み合わせは図３で説明した光学系と同様のものである。
【００５２】
シリンドリカルレンズ１１０４を射出したレーザビームは３９５ｍｍ間を開けてシリンドリカルレンズアレイ１１０５ａに入射する。シリンドリカルレンズアレイ１１０５ａは、長さ１５０ｍｍ、幅２ｍｍ、厚さ５ｍｍ、曲率半径１００ｍｍである１６本の平凸のシリンドリカルレンズをアレイ状に並べたものである。すなわち、シリンドリカルレンズアレイ１１０５ａはサイズ１５０ｍｍ×３２ｍｍ×５ｍｍのレンズとなる。前記幅方向と子午面とは平行に配置する。引き続きシリンドリカルレンズアレイ１１０５ａを射出したレーザビームは６５ｍｍ間を開けてシリンドリカルレンズアレイ１１０５ｂに入射する。シリンドリカルレンズアレイ１１０５ｂは、長さ１５０ｍｍ、幅２ｍｍ、厚さ５ｍｍ、曲率半径８０ｍｍである１６本の平凹のシリンドリカルレンズをアレイ状に並べたものである。すなわち、シリンドリカルレンズアレイ１１０５ｂはサイズ１５０ｍｍ×３２ｍｍ×５ｍｍのレンズとなる。前記幅方向と子午面とは平行に配置する。また、シリンドリカルレンズアレイ１１０５ａにより１６分割されるレーザビームは、シリンドリカルレンズアレイ１１０５ｂの１６本のシリンドリカルレンズに、それぞれ1対１で入射するようにレンズを配置する。なお、図１では簡単のため４本ずつ２組のシリンドリカルレンズにて図示した。
【００５３】
続いて、シリンドリカルレンズアレイ１１０５ｂの後方１６００ｍｍの位置にシリンドリカルレンズ１１０６を配置する。シリンドリカルレンズ１１０６は、長さ５５０ｍｍ、幅６０ｍｍ、厚さ２０ｍｍ、曲率半径４８６ｍｍの平凸のシリンドリカルレンズである。レーザビームの入射面は平面とする。前記幅方向と子午面とは平行に配置する。これにより、シリンドリカルレンズ１１０６の後方１０００ｍｍに位置する平面にて、レーザビームはいったん幅２ｍｍ程度の線状ビームに変換される。
【００５４】
シリンドリカルレンズ１１０６の後方２０５０ｍｍの位置にダブレットシリンドリカルレンズ１１０８を配置する。本実施形態では、シリンドリカルレンズ１１０６とダブレットシリンドリカルレンズ１１０８との間に９０°折り返しミラー１１０７を設け、半導体膜が設置されるステージ１１０９が水平面とほぼ平行になるようにする。ダブレットシリンドリカルレンズ１１０８は、２枚のシリンドリカルレンズで構成されるため、レーザビームの入射面から射出面に向かって、第１面、第２面、第３面、第４面と名付けると、第１面の曲率半径１２５ｍｍ、第２面の曲率半径７７ｍｍ、第３面の曲率半径９７ｍｍ、第４面の曲率半径−２００ｍｍ、である。ここで、符号が正のものはレーザビームの射出側に、曲率半径の中心がくるものとし、符合が負のものはレーザビームの入射側に、曲率半径の中心がくるものとする。第１面と第２面との中心距離は１０ｍｍ、第２面と第３面との中心距離は５.５ｍｍ、第３面と第４面との中心距離は２０ｍｍである。ダブレットシリンドリカルレンズのサイズは、長さ１０００ｍｍ、幅７０ｍｍ、厚さ３５.５ｍｍである。幅方向と子午面とは平行に配置する。ステージ１１０９は、ダブレットシリンドリカルレンズの後方約２３８ｍｍの位置に配置する。ステージ１１０９の位置は、非常に精密に決定されなければならない。なぜならば、本光学系の焦点深度が０.５ｍｍ程度しかないからである。上記のすべての光学系は曲率半径にて定義したが、それらの数値はレンズの母材の屈折率が１.４８５６であるとしたときのものである。よって、母材の屈折率が異なれば、上記すべての数値に関し補正を考えねばならないことは言うまでもない。
【００５５】
ステージ１１０９には半導体膜が形成された基板１１１１を設置する。ステージ１１０９には、わずかに凹のシリンドリカル状に曲率が付けられ、その曲率半径は４００００ｍｍである。曲率半径の中心はレーザビームの入射側にあり、曲率の方向は球欠面と平行である。ステージ１１０９は、線状ビーム１１１０（図中斜線部分）と直角の方向に動作し、該動作中にレーザビームを照射し続けることで、半導体膜全体にレーザビームを照射する。ステージ１１０９により付けられた曲率により、基板の中央と基板の両端とで最大３ｍｍの高低差ができる。これは、線状ビームの焦点深度（通常０.５ｍｍ程度）よりも大きくステージ１１０９に曲率を与える効果は絶大であることがわかる。また、長さ１ｍ程度の辺を持ち、厚さが１ｍｍ程度の基板は極めて曲がりやすく、わずか３ｍｍ程度のたわみであれば容易に与えることが可能である。レーザビームの照射が終了後、ステージから基板を離せば与えられた基板のたわみは解消される。
【００５６】
線状ビームの照射は例えば、図１に示したステージ１１０９を矢印の方向に走査させながら行う。このとき、半導体膜上における線状ビームのエネルギー密度や、ステージの速度は、実施者が適宜決めればよい。だいたいの目安を述べると、エネルギー密度は１００ｍＪ/cm2〜１０００ｍＪ/cm2の範囲である。ステージの速度は、線状ビームの幅方向の長さが９０％程度もしくはそれ以上で互いに重なり合う範囲で適当なものを選ぶと、半導体膜において一様なレーザアニールを行える可能性が高い。最適なステージの速度は、レーザ発振器の周波数に比例すると考えてよい。図１の例は、ステージを線状ビームに対して動作させるものであるが、ステージを固定し線状ビームの方を動作させるものとしてもよい。この動作は相対的に行われれば良い。また、連続発振のレーザを用いるのであれば、０．５〜２０００ｃｍ／ｓ程度の速度でレーザビームに対して相対的にステージを動かして照射すればよい。
【００５７】
こうして、レーザアニール工程が終了する。上記工程を繰り返すことにより、多数の基板を処理できる。
【００５８】
本発明を利用すれば、エネルギー分布の極めて均一な長さ５００ｍｍを超える線状ビームを成形することができるので、大量生産のラインに組み込むのに適している。レーザ発振器は、線状ビームを線方向に伸ばしてもエネルギー密度が十分確保できる大出力のものを使う。必要な出力は線状ビームの幅方向の長さやレーザビームの波長にもよるが、１パルスあたり、１Ｊ以上はある方がよい。
【００５９】
上記の例ではレーザ発振器にエキシマレーザを用いたが、それ以外にＹＡＧレーザの高調波やガラスレーザの高調波を用いても同様な大出力が得られ、かつ珪素膜にレーザビームのエネルギーが良く吸収されるので好ましい。その他、珪素膜の結晶化に適当なレーザ発振器として、ＹＶＯ４レーザまたはＹＬＦレーザ、Ａｒレーザなどがある。ＹＶＯ４レーザまたはＹＬＦレーザを適用する場合にはその第２または第３高調波を適用する。
【００６０】
なお、本実施例では基板の全面に半導体膜が形成されている状態で、レーザビームによるアニールを行っているが、半導体膜にパターニングを行って、所望の形状としてから行っても良い。
［実施例２］
本発明を適用する場合としない場合の照射面におけるレーザビームのエネルギー分布を比較した結果について示す。
【００６１】
線状ビームの線方向の長さＬを長くするためには、（１）式からｆ２／ｆ１を大きくすればよいことがわかる（各変数は図３参照）。シリンドリカルレンズアレイに含まれるシリンドリカルレンズの幅ｄを大きくすることでも可能であるが、それではレーザビームの分割数が少なくなるため、線状ビームのエネルギー分布の均一性が損なわれるので好ましくない。また、ｆ２を大きくするとＬが大きくなるが、それではレンズと照射面との距離が増加するため、フットプリントが大きくなり不経済である。よって、線状ビームの線方向の長さＬを長くするためには、ｆ１を小さくすることが最も好ましいことが分かる。
【００６２】
図１で示す光学系を用いて照射面におけるエネルギー分布についてシミュレーションを行った。光学系の詳細は実施例１にて示した通りである。但し、ビームエキスパンダ１１０２は、第１面の曲率−２２０ｍｍ、厚さ７ｍｍの平凹レンズと、前記平凹レンズから３５３ｍｍ離れて設置された第２面の曲率４００ｍｍ、厚さ１２ｍｍの平凸レンズにより構成される。そして、ビームエキスパンダ１１０２から５０ｍｍ離れてシリンドリカルレンズアレイ１１０３を設置した。他のレンズの曲率やレンズ間の距離は実施例１に記載の通りである。なお、図１で示す光学系の構成と図２で示す光学系の構成は異なっているが、図２の構成によっても照射面において図１と同様の形状のレーザビームが得られる。
【００６３】
図１で示すレーザ発振器から照射面までの光路長が約５ｍの光学系において１１０３の曲率半径を１４ｍｍとすると、照射面において形成される線状ビームのサイズは３００ｍｍ×０.４ｍｍとなる。この線状ビームのエネルギー分布のシミュレーション結果の例を図４(ａ)に示す。縦軸がレーザビームの線方向、横軸がレーザビームの幅方向にあたり、結果を見やすくするため縦横で縮尺を変えている。以後、同様の図面は同様の規則に従って示す。図中の濃淡がレーザビームのエネルギー密度に対応する。図４(ａ)より、非常に均一なエネルギー分布が得られていることがわかる。ところが、この光学系において単純にシリンドリカルレンズアレイ１１０３（図２の構成の光学系を用いるのであれば、シリンドリカルレンズアレイ１２０３）の曲率半径を小さくして４ｍｍとし、照射面における線状ビームの線方向の長さを１０００ｍｍ程度と長くしたところ、線状ビームの線方向においてレーザビームのエネルギー分布の均一性が著しく損なわれた。（図４(ｂ)参照。）なお、線状ビームの幅方向の長さは０.４ｍｍのままである。
【００６４】
本発明者は線状ビームの線方向の長さが長く伸ばされたことによりレーザビームの広がる角度が著しく大きくなったことがエネルギーの不均一を生んだと考え、線状ビームの中央付近と線状ビームの線方向における両端では、ピントの位置が異なっているのではないかと推測した。そこで光学設計ソフトにおいて、照射面における基板の形状を平面からシリンドリカルの曲面に変換して、基板の中央と基板の両端とで基板の高さが異なるような形状を想定し、再度シミュレーションを行ったところ、線状ビームのエネルギー分布の均一性が著しく向上した。
【００６５】
基板に曲率をつけサイズ１０００ｍｍ×０.４ｍｍの線状ビームを成形した場合のシミュレーション結果を図６に示す。線状ビームのエネルギー分布が図４(ｂ)の場合と比較し、著しく改善されたことが分かる。以上のシミュレーション結果から、本発明の有効性が示された。
［実施例３］
本実施例では、実施例１または実施例２に記載した光学系とは別の光学系の例を挙げる。具体的には、線状ビームの長さを変えて、半導体膜に持たせなくてはならない曲率がどのように変化するかを説明する。
【００６６】
図１に示した光学系において、シリンドリカルレンズアレイ１１０３の焦点距離を変化させることにより、線状ビームの長さを変化させることができる。具体的に数値を列挙すると、線状ビームの長さを３００ｍｍとするときは、シリンドリカルレンズアレイ１１０３の曲率半径を１４ｍｍ、線状ビームの長さを６００ｍｍとするときは、前記曲率半径を７ｍｍとすればよい。即ち、前記曲率半径と線状ビームの長さは反比例の関係にあると考えてよい。
【００６７】
図７に線状ビームの長さを６００ｍｍとしたときの照射面における線状ビームのエネルギー分布のシミュレーション結果を示す。図７(ａ)に示すものが、半導体膜の曲率がない、即ち平面としたときのものである。図７(ｂ)に示すものが、半導体膜に曲率を与えたもので、前記半導体膜の曲率半径は実施例１に示したものと同じ４００００ｍｍとした。半導体膜に曲率を与えることにより、大きく線状ビームのエネルギー分布の均一性が向上したことが見て取れる。
【００６８】
図８に線状ビームの長さを３００ｍｍとしたときの照射面における線状ビームのエネルギー分布のシミュレーション結果を示す。図８(ａ)に示すものが、半導体膜の曲率がない、即ち照射面を平面としたときのものである。図８(ｂ)に示すものが、半導体膜に曲率を与えたもので、半導体膜の曲率半径は実施例１に示したものと同じ４００００ｍｍとした。図８(ａ)、図８(ｂ)の両者で優位差は無く、本発明は比較的長い線状ビームに適応するとよいことが分かる。
【００６９】
本実施例にて例示した長さ６００ｍｍの線状ビームの光学系は、基板のサイズが６００ｍｍ×７２０ｍｍのものに適用するとよい。このとき基板に持たせる曲率半径は実施例１に示したものと同様に４００００ｍｍとする。
【００７０】
本実施例で示した光学系を利用して、例えば実施例１で示した方法に従って、半導体膜のレーザアニールを行う。前記半導体膜を利用して例えばアクティブマトリクス型の液晶ディスプレイを作製することができる。前記作製は、実施者が所定の方法に従って行えばよい。
［実施例４］
本実施例では、実施例１乃至３に記載した光学系とは別の光学系の例を挙げる。具体的には、光学系の光路長を変えて、半導体膜に持たせなくてはならない曲率がどのように変化するかを説明する。
【００７１】
線状ビームの長さを変えずに光学系の光路長のみを変えるためには、図３におけるシリンドリカルレンズアレイ１３０１の焦点距離ｆ１とシリンドリカルレンズ１３０２の焦点距離ｆ２の比を変えずに、ｆ１とｆ２の値を変化させればよい。特に焦点距離ｆ２はシリンドリカルレンズ１３０２と照射面との距離とほぼ等しいため、光学系の光路長と強い相関がある。
【００７２】
実施例１において焦点距離ｆ２をもつシリンドリカルレンズに相当するものは、シリンドリカルレンズ１１０４である。シリンドリカルレンズ１１０４の焦点距離ｆ２は、４４００ｍｍ程度である。線状ビームの長さを変えずにｆ２を変化させ、即ち、ｆ１とｆ２の焦点距離の比を変えずにｆ２を変化させて（ただし、ｆ１とｆ２の比を変えないため、ｆ１も変化する）実施例１に示す光学系を用いてシミュレーションにより照射面におけるエネルギー分布を調べ、均一なエネルギー分布を得るための基板に持たせるべき曲率半径の範囲を決定した。このようにして得られたｆ２に対する基板に持たせるべき曲率半径の範囲を表１に、ｆ２と基板に持たせるべき曲率半径の範囲との相関のグラフを図９に示す。ただし、ｆ２の焦点距離が２２００ｍｍ、３６００ｍｍの時は、基板に持たせるべき曲率半径の範囲が比較的狭いため最適値のみ記載した。
【００７３】
【表１】
また、図９における２つの式は、ｆ２を変化させた時の基板に持たせるべき曲率半径の最小値の近似式
【００７５】
【数２】
と、最大値の近似式
【００７７】
【数３】
である。つまり、ｆ２に対する基板の曲率半径をこれら２つの式の範囲内にある曲率半径とすれば、基板上においてエネルギー分布が均一なレーザビームが得られる。
【００７９】
図９は、縦軸にシリンドリカルレンズ１１０４の焦点距離ｆ２の値、横軸に基板に持たせるべき曲率半径をとった。シリンドリカルレンズ１１０４は、その役割から線状ビームの線方向のエネルギー分布を均一化する集光レンズということができる。このグラフから、ｆ２が大きくなるにつれて基板に持たせるべき曲率半径が増大することが分かる。ｆ２が８８００ｍｍ即ち実施例１で示した光学系のものの２倍となったとき、前記曲率半径の最適値は１５００００ｍｍとなる。しかしながら、この位になると前記曲率半径を無限大、即ち基板を平面とした場合の線状ビームのエネルギー分布と曲率半径を１５００００ｍｍとした場合の線状ビームのエネルギー分布とは、ほとんど同じである。このとき、ｆ２が８８００ｍｍであるため、光学系の光路長は１０ｍ程度となった。
【００８０】
焦点距離ｆ２を６６００ｍｍとした場合、前記曲率半径を６００００ｍｍ程度とすると最も線状ビームのエネルギー分布が均一になる。この場合は、基板を平面とした場合とは明らかに有意差があり、本発明の効果がでる範囲となる。同様にして、焦点距離ｆ２を５５００ｍｍとした場合は、前記曲率半径を５００００ｍｍに、焦点距離ｆ２を３６００ｍｍとした場合は、前記曲率半径を２００００ｍｍに、焦点距離ｆ２を２２００ｍｍとした場合は、前記曲率半径を９０００ｍｍとすれば良かった。これ以上、焦点距離ｆ２を小さくすると線状ビームの変形が激しくなりエネルギー分布の均一性が損なわれた。また、基板に与える曲率半径も小さくなり基板への負担が増大した。曲率半径９０００ｍｍに曲げられた幅１ｍの基板の中央部分と端部分との高低差は１４ｍｍである。無論基板の材質によって、基板に与えられる曲率半径は変化するが、ガラス基板に与える曲率はこの辺りが限度であろう。
【００８１】
本実施例で示した光学系を利用して、例えば実施例１で示した方法に従って、半導体膜のレーザアニールを行う。前記半導体膜を利用して例えばアクティブマトリクス型の液晶ディスプレイを作製することができる。前記作製は、実施者が所定の方法に従って行えばよい。
［実施例５］
本実施例では、多結晶珪素膜をガラス基板上に作製する方法を示す。
【００８２】
まず、ガラス基板の一方の面に厚さ２００ｎｍの酸化珪素膜と、厚さ５０ｎｍの非晶質珪素膜を順に成膜する。成膜方法は、プラズマＣＶＤ法や、スパッタ法等にて行えばよい。その後、熱アニール法にて非晶質珪素膜を結晶化させる。熱アニールは、例えば６００℃の窒素雰囲気で非晶質珪素膜を２４時間程度の熱処理である。あるいは、ＲＴＡ法などで結晶化させてもよい。また、特開平７-１３０６５２号公報に記載の方法で、非晶質珪素膜を結晶化させてもよい。その場合の例を以下に説明する。
【００８３】
まず、ガラス基板の片面に下地膜（例えば厚さ２００ｎｍの酸化珪素膜）を、続いて非晶質半導体膜を２５〜１００ｎｍの厚さで形成する。非晶質半導体膜は非晶質珪素膜、非晶質珪素・ゲルマニウム（ａ−ＳｉＧｅ）膜、非晶質炭化珪素（ａ−ＳｉＣ）膜，非晶質珪素・スズ（ａ−ＳｉＳｎ）膜などが適用できる。これらの非晶質半導体膜は水素を前記非晶質半導体膜に含まれる全原子数の０．１〜４０%程度含有するようにして形成すると良い。例えば、非晶質珪素膜を５５nmの厚さで形成する。そして、重量換算で１０ｐｐｍの金属元素を含む溶液をスピナーで基板を回転させて塗布するスピンコート法で金属元素を含有する層を形成する。金属元素にはニッケル（Ｎｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、鉄（Ｆｅ）、パラジウム（Ｐｄ）、スズ（Ｓｎ）、鉛（Ｐｂ）、コバルト（Ｃｏ）、白金（Ｐｔ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）などを用いる。この金属元素を含有する層は、スピンコート法の他に印刷法やスプレー法、バーコーター法、或いはスパッタ法や真空蒸着法によって上記金属元素の層を１〜５ｎｍの厚さに形成しても良い。
【００８４】
結晶化の工程では、まず窒素雰囲気にて４００〜５００℃で１時間程度の熱処理を行い、非晶質珪素膜の含有水素量を前記非晶質珪素膜に含まれる全原子数の５％以下にするのが好ましい。非晶質珪素膜の含有水素量が成膜後において最初からこの値である場合にはこの熱処理は必ずしも必要でない。そして、ファーネスアニール炉を用い、５５０〜６００℃の窒素雰囲気中で１〜８時間の熱処理を行う。以上の工程により多結晶珪素膜から成る多結晶半導体膜を得ることができる。しかし、この熱アニールによって作製された多結晶半導体膜は、光学顕微鏡観察により観察すると局所的に非晶質領域が残存していることが観察されることがあり、このような場合、同様にラマン分光法では４８０ｃｍ-1にブロードなピークを持つ非晶質成分が観測される。そのため、熱アニールの後に本実施例が開示するレーザアニール法で前記多結晶半導体膜を処理してその結晶性を高めることは有効な手段として適用できる。前記結晶化の工程はＲＴＡ法にて行ってもよい。
【００８５】
本実施例で作製例を示した結晶性半導体膜は、非晶質半導体膜とは吸収係数の波長依存性が異なる。特に可視光線の領域にて両者の差は大きく、例えば、ＹＡＧレーザの第２高調波やガラスレーザの第２高調波の波長における結晶性珪素膜の吸収係数は、非晶質珪素膜のものよりも１桁小さい。よって、レーザ発振器に可視光線のものを使用するときは線状ビームのエネルギー密度を非晶質半導体膜と結晶性半導体膜とで異なるようにする方が好ましい。一方、レーザ発振器にエキシマレーザや、ＹＡＧレーザの第３高調波などを用いるときは、非晶質珪素膜と結晶性珪素膜とで吸収係数がほとんど変わらないため、レーザアニールに最適な線状ビームのエネルギー密度は両者でほとんど変わらない。
［実施例６］
本実施例ではアクティブマトリクス基板の作製方法について図１０〜図１３を用いて説明する。本明細書ではＣＭＯＳ回路、及び駆動回路と、画素ＴＦＴ、保持容量とを有する画素部を同一基板上に形成された基板を、便宜上アクティブマトリクス基板と呼ぶ。
【００８６】
まず、本実施例ではバリウムホウケイ酸ガラス、またはアルミノホウケイ酸ガラスなどのガラスからなる基板３５０を用いる。なお、基板３５０としては、石英基板やシリコン基板、金属基板またはステンレス基板の表面に絶縁膜を形成したものを用いても良い。また、本実施例の処理温度に耐えうる耐熱性が有するプラスチック基板を用いてもよい。
【００８７】
次いで、基板３５０上に酸化珪素膜、窒化珪素膜または酸化窒化珪素膜などの絶縁膜から成る下地膜３５１を形成する。本実施例では下地膜３５１として２層構造を用いるが、前記絶縁膜の単層膜または２層以上積層させた構造を用いても良い。下地膜３５１の一層目としては、プラズマＣＶＤ法を用い、ＳｉＨ4、ＮＨ3、及びＮ2Ｏを反応ガスとして成膜される酸化窒化珪素膜３５１ａを１０〜２００ｎｍ（好ましくは５０〜１００ｎｍ）形成する。本実施例では、膜厚５０ｎｍの酸化窒化珪素膜３５１ａ（組成比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝２７％、Ｎ＝２４％、Ｈ＝１７％）を形成した。次いで、下地膜３５１のニ層目としては、プラズマＣＶＤ法を用い、ＳｉＨ4、及びＮ2Ｏを反応ガスとして成膜される酸化窒化珪素膜３５１ｂを５０〜２００ｎｍ（好ましくは１００〜１５０nm）の厚さに積層形成する。本実施例では、膜厚１００ｎｍの酸化窒化珪素膜３５１ｂ（組成比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝５９％、Ｎ＝７％、Ｈ＝２％）を形成する。
【００８８】
次いで、下地膜上に半導体層４０２〜４０６を形成する。半導体層４０２〜４０６として、非晶質構造を有する半導体膜３５２を公知の手段（スパッタ法、ＬＰＣＶＤ法、またはプラズマＣＶＤ法等）により２５〜８０ｎｍ（好ましくは３０〜６０ｎｍ）の厚さで成膜し、本発明を用いてレーザ結晶化法により、結晶化を行う。レーザ結晶化法で結晶質半導体膜を作製する場合には、パルス発振型または連続発光型の固体レーザまたは気体レーザまたは金属レーザが望ましい。前記固体レーザとしては連続発振またはパルス発振のＹＡＧレーザ、ＹＶＯ4レーザ、ＹＬＦレーザ、ＹＡｌＯ3レーザ、ガラスレーザ、ルビーレーザ、アレキサンドライドレーザ、Ｔｉ：サファイアレーザ等があり、前記気体レーザとしては連続発振またはパルス発振のエキシマレーザ、Ａｒレーザ、Ｋｒレーザ、ＣＯ2レーザ等があり、金属レーザとしてはヘリウムカドミウムレーザ、銅蒸気レーザ、金蒸気レーザが挙げられる。これらのレーザを用いる場合には、レーザ発振器から放射されたレーザビームを光学系で線状に集光し半導体膜に照射する方法を用いると良い。結晶化の条件は実施者が適宣選択するものであるが、エキシマレーザを用いる場合はパルス発振周波数３００Ｈｚとし、レーザエネルギー密度を１００〜１２００mJ/cm2好ましくは１００〜７００mJ/cm2(代表的には２００〜５００mJ/cm2)とする。また、ＹＡＧレーザを用いる場合にはその第２高調波を用いパルス発振周波数１〜１００００Ｈｚ、代表的には１〜３００Ｈｚとし、レーザエネルギー密度を２００〜１８００mJ/cm2好ましくは３００〜１０００mJ/cm2(代表的には３５０〜５００mJ/cm2)とすると良い。そして幅１０〜１０００μｍ、代表的には１００〜１０００μｍ、例えば４００μｍで線状に集光したレーザ光を基板全面に渡って照射し、この時の線状ビームの重ね合わせ率（オーバーラップ率）を５０〜９８％として行ってもよい。また、連続発振のレーザ発振器をもちいるのであれば、エネルギー密度は０．０１〜１００ＭＷ／ｃｍ2程度（好ましくは０．１〜１０ＭＷ／ｃｍ2）が必要である。そして、０．５〜２０００ｃｍ／ｓ程度の速度でレーザ光に対して相対的にステージを動かして照射し、結晶性半導体膜を形成する。
【００８９】
なお、他の公知の結晶化法（ＲＴＡやファーネスアニール炉を用いた熱結晶化法、結晶化を助長する金属元素を用いた熱結晶化法等）とレーザ結晶化法とを組み合わせて結晶化を行っても良い。
【００９０】
そして、得られた結晶質半導体膜を所望の形状にパターニングして半導体層４０２〜４０６を形成する。前記半導体膜３５２としては、非晶質半導体膜や微結晶半導体膜、結晶質半導体膜などがあり、非晶質珪素ゲルマニウム膜などの非晶質構造を有する化合物半導体膜を適用しても良い。本実施例では、プラズマＣＶＤ法を用い、５５ｎｍの非晶質珪素膜を成膜する。そして、エキシマレーザにより半導体膜を結晶化させて結晶質珪素膜を形成する。続いて、フォトリソグラフィ法を用いたパターニング処理によって半導体層４０２〜４０６を形成する。
【００９１】
また、半導体層４０２〜４０６を形成した後、ＴＦＴのしきい値を制御するために微量な不純物元素（ボロンまたはリン）のドーピングを行ってもよい。
【００９２】
次いで、半導体層４０２〜４０６を覆うゲート絶縁膜４０７を形成する。ゲート絶縁膜４０７はプラズマＣＶＤ法またはスパッタ法を用い、厚さを４０〜１５０ｎｍとして珪素を含む絶縁膜で形成する。本実施例では、プラズマＣＶＤ法により１１０ｎｍの厚さで酸化窒化珪素膜（組成比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝５９％、Ｎ＝７％、Ｈ＝２％）で形成した。勿論、ゲート絶縁膜は酸化窒化珪素膜に限定されるものでなく、他の珪素を含む絶縁膜を単層または積層構造として用いても良い。
【００９３】
次いで、ゲート絶縁膜４０７上に膜厚２０〜１００ｎｍの第１の導電膜４０８と、膜厚１００〜４００ｎｍの第２の導電膜４０９とを積層形成する。本実施例では、膜厚３０ｎｍのＴａＮ膜からなる第１の導電膜４０８と、膜厚３７０ｎｍのＷ膜からなる第２の導電膜４０９を積層形成した。ＴａＮ膜はスパッタ法で形成し、Ｔａのターゲットを用い、窒素を含む雰囲気内でスパッタした。また、Ｗ膜は、Ｗのターゲットを用いたスパッタ法で形成した。その他に６フッ化タングステン（ＷＦ6）を用いる熱ＣＶＤ法で形成することもできる。いずれにしてもゲート電極として使用するためには低抵抗化を図る必要があり、Ｗ膜の抵抗率は２０μΩｃｍ以下にすることが望ましい。
【００９４】
なお、本実施例では、第１の導電膜４０８をＴａＮ、第２の導電膜４０９をＷとしたが、特に限定されず、いずれもＴａ、Ｗ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｎｄから選ばれた元素、または前記元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料で形成してもよい。また、ＡｇＰｄＣｕ合金を用いてもよい。また、第１の導電膜をタンタル（Ｔａ）膜で形成し、第２の導電膜をＷ膜とする組み合わせ、第１の導電膜を窒化チタン（ＴｉＮ）膜で形成し、第２の導電膜をＷ膜とする組み合わせ、第１の導電膜を窒化タンタル（ＴａＮ）膜で形成し、第２の導電膜をＡｌ膜とする組み合わせ、第１の導電膜を窒化タンタル（ＴａＮ）膜で形成し、第２の導電膜をＣｕ膜とする組み合わせとしてもよい。
【００９５】
次に、フォトリソグラフィ法を用いてレジストからなるマスク４１０〜４１５を形成し、電極及び配線を形成するための第１のエッチング処理を行う。第１のエッチング処理では第１及び第２のエッチング条件で行う。（図１０（Ｃ））本実施例では第１のエッチング条件として、ＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma：誘導結合型プラズマ）エッチング法を用い、エッチング用ガスにＣＦ4とＣｌ2とＯ２とを用い、それぞれのガス流量比を２５／２５／１０（ｓｃｃｍ）とし、１Ｐａの圧力でコイル型の電極に５００ＷのＲＦ（13.56MHz）電力を投入してプラズマを生成してエッチングを行った。基板側（試料ステージ）にも１５０ＷのＲＦ（13.56MHz）電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加する。この第１のエッチング条件によりＷ膜をエッチングして第１の導電層の端部をテーパー形状とする。
【００９６】
この後、レジストからなるマスク４１０〜４１５を除去せずに第２のエッチング条件に変え、エッチング用ガスにＣＦ4とＣｌ2とを用い、それぞれのガス流量比を３０／３０（ｓｃｃｍ）とし、１Ｐａの圧力でコイル型の電極に５００ＷのＲＦ（13.56MHz）電力を投入してプラズマを生成して約３０秒程度のエッチングを行った。基板側（試料ステージ）にも２０ＷのＲＦ（13.56MHz）電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加する。ＣＦ4とＣｌ2を混合した第２のエッチング条件ではＷ膜及びＴａＮ膜とも同程度にエッチングされる。なお、ゲート絶縁膜上に残渣を残すことなくエッチングするためには、１０〜２０％程度の割合でエッチング時間を増加させると良い。
【００９７】
上記第１のエッチング処理では、レジストからなるマスクの形状を適したものとすることにより、基板側に印加するバイアス電圧の効果により第１の導電層及び第２の導電層の端部がテーパー形状となる。このテーパー部の角度は１５〜４５°となる。こうして、第１のエッチング処理により第１の導電層と第２の導電層から成る第１の形状の導電層４１７〜４２２（第１の導電層４１７ａ〜４２２ａと第２の導電層４１７ｂ〜４２２ｂ）を形成する。４１６はゲート絶縁膜であり、第１の形状の導電層４１７〜４２２で覆われない領域は２０〜５０ｎｍ程度エッチングされ薄くなった領域が形成される。
【００９８】
次いで、レジストからなるマスクを除去せずに第２のエッチング処理を行う（図１０（Ｄ））。ここでは、エッチングガスにＣＦ4とＣｌ2とＯ２とを用い、Ｗ膜を選択的にエッチングする。この時、第２のエッチング処理により第２の導電層４２８ｂ〜４３３ｂを形成する。一方、第１の導電層４１７ａ〜４２２ａは、ほとんどエッチングされず、第２の形状の導電層４２８〜４３３を形成する。
【００９９】
そして、レジストからなるマスクを除去せずに第１のドーピング処理を行い、半導体層にｎ型を付与する不純物元素を低濃度に添加する。ドーピング処理はイオンドープ法、若しくはイオン注入法で行えば良い。イオンドープ法の条件はドーズ量を１×１０13〜５×１０14／ｃｍ2とし、加速電圧を４０〜８０ｋｅＶとして行う。本実施例ではドーズ量を１．５×１０１ 3／ｃｍ2とし、加速電圧を６０ｋｅＶとして行う。ｎ型を付与する不純物元素としてリン（Ｐ）を用いる。この場合、導電層４２８〜４３３がｎ型を付与する不純物元素に対するマスクとなり、自己整合的に不純物領域４２３〜４２７が形成される。不純物領域４２３〜４２７には１×１０18〜１×１０20／ｃｍ3の濃度範囲でｎ型を付与する不純物元素を添加する。
レジストからなるマスクを除去した後、新たにレジストからなるマスク４３４ａ〜４３４ｃを形成して第１のドーピング処理よりも高い加速電圧で第２のドーピング処理を行う。イオンドープ法の条件はドーズ量を１×１０13〜１×１０15／ｃｍ2とし、加速電圧を６０〜１２０ｋｅＶとして行う。ドーピング処理は第２の導電層４２８ｂ〜４３２ｂを不純物元素に対するマスクとして用い、第１の導電層のテーパー部の下方の半導体層に不純物元素が添加されるようにドーピングする。続いて、第２のドーピング処理より加速電圧を下げて第３のドーピング処理を行って図１１（Ａ）の状態を得る。イオンドープ法の条件はドーズ量を１×１０15〜１×１０17／ｃｍ2とし、加速電圧を５０〜１００ｋｅＶとして行う。第２のドーピング処理および第３のドーピング処理により、第１の導電層と重なる低濃度不純物領域４３６、４４２、４４８には１×１０18〜５×１０19／ｃｍ3の濃度範囲でｎ型を付与する不純物元素を添加され、高濃度不純物領域４３５、４３８、４４１、４４４、４４７には１×１０19〜５×１０21／ｃｍ3の濃度範囲でｎ型を付与する不純物元素を添加される。
【０１００】
もちろん、適当な加速電圧にすることで、第２のドーピング処理および第３のドーピング処理は１回のドーピング処理で、低濃度不純物領域および高濃度不純物領域を形成することも可能である。
【０１０１】
次いで、レジストからなるマスクを除去した後、新たにレジストからなるマスク４５０ａ〜４５０ｃを形成して第４のドーピング処理を行う。この第４のドーピング処理により、ｐチャネル型ＴＦＴの活性層となる半導体層に前記一導電型とは逆の導電型を付与する不純物元素が添加された不純物領域４５３〜４５６、４５９、４６０を形成する。第２の導電層４２８ａ〜４３２ａを不純物元素に対するマスクとして用い、ｐ型を付与する不純物元素を添加して自己整合的に不純物領域を形成する。本実施例では、不純物領域４５３〜４５６、４５９、４６０はジボラン（Ｂ2Ｈ6）を用いたイオンドープ法で形成する（図１１（Ｂ））。この第４のドーピング処理の際には、ｎチャネル型ＴＦＴを形成する半導体層はレジストからなるマスク４５０ａ〜４５０ｃで覆われている。第１〜３のドーピング処理によって、不純物領域４３８、４３９にはそれぞれ異なる濃度でリンが添加されているが、そのいずれの領域においてもｐ型を付与する不純物元素の濃度を１×１０19〜５×１０21／ｃｍ3となるようにドーピング処理することにより、ｐチャネル型ＴＦＴのソース領域およびドレイン領域として機能するために何ら問題は生じない。
【０１０２】
以上までの工程で、それぞれの半導体層に不純物領域が形成される。
【０１０３】
次いで、レジストからなるマスク４５０ａ〜４５０ｃを除去して第１の層間絶縁膜４６１を形成する。この第１の層間絶縁膜４６１としては、プラズマＣＶＤ法またはスパッタ法を用い、厚さを１００〜２００ｎｍとして珪素を含む絶縁膜で形成する。本実施例では、プラズマＣＶＤ法により膜厚１５０ｎｍの酸化窒化珪素膜を形成した。
【０１０４】
次いで、図１１（Ｃ）に示すように、加熱処理を行って、半導体層の結晶性の回復、それぞれの半導体層に添加された一導電型の不純物元素の活性化を行う。レーザアニール法により活性化するには、本発明で開示したレーザ照射装置を用いる。このとき用いるレーザは、連続発振またはパルス発振の固体レーザまたは気体レーザまたは金属レーザが望ましい。連続発振のレーザを用いるのであれば、レーザ光のエネルギー密度は０．０１〜１００ＭＷ／ｃｍ2程度（好ましくは０．０１〜１０ＭＷ／ｃｍ2）が必要であり、レーザ光に対して相対的に基板を０．５〜２０００ｃｍ／ｓの速度で移動させる。また、パルス発振のレーザを用いるのであれば、周波数３００Ｈｚとし、レーザエネルギー密度を５０〜１０００ｍＪ／ｃｍ2(代表的には５０〜７００ｍＪ／ｃｍ2)とするのが望ましい。このとき、レーザ光を５０〜９８％オーバーラップさせても良い。
【０１０５】
また、第１の層間絶縁膜を形成する前に加熱処理を行っても良い。ただし、用いた配線材料が熱に弱い場合には、本実施例のように配線等を保護するため層間絶縁膜（珪素を主成分とする絶縁膜、例えば窒化珪素膜）を形成した後で活性化処理を行うことが好ましい。
【０１０６】
そして、加熱処理（３００〜５５０℃で１〜１２時間の熱処理）を行うと水素化を行うことができる。この工程は第１の層間絶縁膜４６１に含まれる水素により半導体層のダングリングボンドを終端する工程である。第１の層間絶縁膜の存在に関係なく半導体層を水素化することができる。水素化の他の手段として、プラズマ水素化（プラズマにより励起された水素を用いる）や、３〜１００％の水素を含む雰囲気中で３００〜４５０℃で１〜１２時間の加熱処理を行っても良い。
【０１０７】
次いで、第１の層間絶縁膜４６１上に無機絶縁膜材料または有機絶縁物材料から成る第２の層間絶縁膜４６２を形成する。第２の層間絶縁膜４６２として表面が平坦化する膜を用いてもよい。その場合は、画素電極を形成した後、公知のサンドブラスト法やエッチング法等の工程を追加して表面を凹凸化させて、鏡面反射を防ぎ、反射光を散乱させることによって白色度を増加させることが好ましい。
【０１０８】
そして、駆動回路５０６において、各不純物領域とそれぞれ電気的に接続する配線４６４〜４６８を形成する。なお、これらの配線は、膜厚５０ｎｍのＴｉ膜と、膜厚５００ｎｍの合金膜（ＡｌとＴｉとの合金膜）との積層膜をパターニングして形成する。もちろん、二層構造に限らず、単層構造でもよいし、三層以上の積層構造にしてもよい。また、配線の材料としては、ＡｌとＴｉに限らない。例えば、ＴａＮ膜上にＡｌやＣｕを形成し、さらにＴｉ膜を形成した積層膜をパターニングして配線を形成してもよい（図１２）。
【０１０９】
また、画素部５０７においては、画素電極４７０、ゲート配線４６９、接続電極４６８を形成する。この接続電極４６８によりソース配線（４４３ａと４４３ｂの積層）は、画素ＴＦＴと電気的な接続が形成される。また、ゲート配線４６９は、画素ＴＦＴのゲート電極と電気的な接続が形成される。また、画素電極４７０は、画素ＴＦＴのドレイン領域４４２と電気的な接続が形成され、さらに保持容量を形成する一方の電極として機能する半導体層４５８と電気的な接続が形成される。また、画素電極４７１としては、ＡｌまたはＡｇを主成分とする膜、またはそれらの積層膜等の反射性の優れた材料を用いることが望ましい。
【０１１０】
以上の様にして、ｎチャネル型ＴＦＴ５０１とｐチャネル型ＴＦＴ５０２からなるＣＭＯＳ回路、及びｎチャネル型ＴＦＴ５０３を有する駆動回路５０６と、画素ＴＦＴ５０４、保持容量５０５とを有する画素部５０７を同一基板上に形成することができる。こうして、アクティブマトリクス基板が完成する。
【０１１１】
駆動回路５０６のｎチャネル型ＴＦＴ５０１はチャネル形成領域４３７、ゲート電極の一部を構成する第１の導電層４２８ａと重なる低濃度不純物領域４３６（ＧＯＬＤ領域）、ソース領域またはドレイン領域として機能する高濃度不純物領域４５２と、ｎ型を付与する不純物元素およびｐ型を付与する不純物元素が導入された不純物領域４５１を有している。このｎチャネル型ＴＦＴ５０１と電極４６６で接続してＣＭＯＳ回路を形成するｐチャネル型ＴＦＴ５０２にはチャネル形成領域４４０、ソース領域またはドレイン領域として機能する高濃度不純物領域４５４と、ｎ型を付与する不純物元素およびｐ型を付与する不純物元素が導入された不純物領域４５３を有している。また、ｎチャネル型ＴＦＴ５０３にはチャネル形成領域４４３、ゲート電極の一部を構成する第１の導電層４３０ａと重なる低濃度不純物領域４４２（ＧＯＬＤ領域）、ソース領域またはドレイン領域として機能する高濃度不純物領域４５６と、ｎ型を付与する不純物元素およびｐ型を付与する不純物元素が導入された不純物領域４５５を有している。
【０１１２】
画素部の画素ＴＦＴ５０４にはチャネル形成領域４４６、ゲート電極の外側に形成される低濃度不純物領域４４５（ＬＤＤ領域）、ソース領域またはドレイン領域として機能する高濃度不純物領域４５８と、ｎ型を付与する不純物元素およびｐ型を付与する不純物元素が導入された不純物領域４５７を有している。また、保持容量５０５の一方の電極として機能する半導体層には、ｎ型を付与する不純物元素およびｐ型を付与する不純物元素が添加されている。保持容量５０５は、絶縁膜４１６を誘電体として、電極（４３２ａと４３２ｂの積層）と、半導体層とで形成している。
【０１１３】
また、本実施例で作製するアクティブマトリクス基板の画素部の上面図を図１３に示す。なお、図１０〜図１３に対応する部分には同じ符号を用いている。図１２中の鎖線Ａ−Ａ’は図１３中の鎖線Ａ―Ａ’で切断した断面図に対応している。また、図１２中の鎖線Ｂ−Ｂ’は図１３中の鎖線Ｂ―Ｂ’で切断した断面図に対応している。
【０１１４】
なお、本実施例は実施例１乃至５のいずれか一と自由に組み合わせることが可能である。
［実施例７］
本実施例では、実施例６で作製したアクティブマトリクス基板から、反射型液晶表示装置を作製する工程を以下に説明する。説明には図１４を用いる。本実施例では本発明の記載がないが、実施例６で作製されるアクティブマトリクス基板を用いているため、本発明を適用していると言える。
【０１１５】
まず、実施例６に従い、図１２の状態のアクティブマトリクス基板を得た後、図１２のアクティブマトリクス基板上、少なくとも画素電極４７０上に配向膜５６７を形成しラビング処理を行う。なお、本実施例では配向膜５６７を形成する前に、アクリル樹脂膜等の有機樹脂膜をパターニングすることによって基板間隔を保持するための柱状のスペーサ５７２を所望の位置に形成した。また、柱状のスペーサに代えて、球状のスペーサを基板全面に散布してもよい。
【０１１６】
次いで、対向基板５６９を用意する。次いで、対向基板５６９上に着色層５７０、５７１、平坦化膜５７３を形成する。赤色の着色層５７０と青色の着色層５７１とを重ねて、遮光部を形成する。また、赤色の着色層と緑色の着色層とを一部重ねて、遮光部を形成してもよい。
【０１１７】
本実施例では、実施例６に示す基板を用いている。従って、実施例６の画素部の上面図を示す図１３では、少なくともゲート配線４６９と画素電極４７０の間隙と、ゲート配線４６９と接続電極４６８の間隙と、接続電極４６８と画素電極４７０の間隙を遮光する必要がある。本実施例では、それらの遮光すべき位置に着色層の積層からなる遮光部が重なるように各着色層を配置して、対向基板を貼り合わせた。
【０１１８】
このように、ブラックマスク等の遮光層を形成することなく、各画素間の隙間を着色層の積層からなる遮光部で遮光することによって工程数の低減を可能とした。
【０１１９】
次いで、平坦化膜５７３上に透明導電膜からなる対向電極５７６を少なくとも画素部に形成し、対向基板の全面に配向膜５７４を形成し、ラビング処理を施した。
【０１２０】
そして、画素部と駆動回路が形成されたアクティブマトリクス基板と対向基板とをシール材５６８で貼り合わせる。シール材５６８にはフィラーが混入されていて、このフィラーと柱状スペーサによって均一な間隔を持って２枚の基板が貼り合わせられる。その後、両基板の間に液晶材料５７５を注入し、封止剤（図示せず）によって完全に封止する。液晶材料５７５には公知の液晶材料を用いれば良い。このようにして図１４に示す反射型液晶表示装置が完成する。そして、必要があれば、アクティブマトリクス基板または対向基板を所望の形状に分断する。さらに、対向基板のみに偏光板（図示しない）を貼りつけた。そして、公知の技術を用いてＦＰＣを貼りつけた。
【０１２１】
以上のようにして作製される液晶表示装置は、本発明のレーザアニールを適用することにより一様に結晶化された半導体膜が用いられており、液晶表示装置の十分な信頼性を確保することが可能となる。そして、このような液晶表示装置は各種電子機器の表示部として用いることができる。
なお、本実施例は実施例１乃至６のいずれか一と自由に組み合わせることが可能である。
［実施例８］
本実施例では、本発明を用いて発光装置を作製した例について説明する。本実施例では本発明の記載がないが、実施例６で作製されるアクティブマトリクス基板を用いているため、本発明を適用していると言える。発光装置とは、基板上に形成された発光素子を該基板とカバー材の間に封入した表示用パネルおよび該表示用パネルにＩＣを実装した表示用モジュールを総称したものである。なお、発光素子は、電場を加えることで発生するルミネッセンス（Electro Luminescence）が得られる有機化合物を含む層（発光層）と陽極層と、陰極層とを有する。また、有機化合物におけるルミネッセンスには、一重項励起状態から基底状態に戻る際の発光（蛍光）と三重項励起状態から基底状態に戻る際の発光（リン光）があり、これらのうちどちらか、あるいは両方の発光を含む。
【０１２２】
なお、有機発光層とは、発光素子において陽極と陰極の間に形成された全ての層と定義する。有機発光層には具体的に、発光層、正孔注入層、電子注入層、正孔輸送層、電子輸送層等が含まれる。基本的に発光素子は、陽極層、発光層、陰極層が順に積層された構造を有しており、この構造に加えて、陽極層、正孔注入層、発光層、陰極層や、陽極層、正孔注入層、発光層、電子輸送層、陰極層等の順に積層した構造を有していることもある。
【０１２３】
図１５は本実施例の発光装置の断面図である。図１５において、基板７００上に設けられたスイッチングＴＦＴ６０３は図１２のｎチャネル型ＴＦＴ５０３を用いて形成される。したがって、構造の説明はｎチャネル型ＴＦＴ５０３の説明を参照すれば良い。
【０１２４】
なお、本実施例ではチャネル形成領域が二つ形成されるダブルゲート構造としているが、チャネル形成領域が一つ形成されるシングルゲート構造もしくは三つ形成されるトリプルゲート構造であっても良い。
【０１２５】
基板７００上に設けられた駆動回路は図１２のＣＭＯＳ回路を用いて形成される。従って、構造の説明はｎチャネル型ＴＦＴ５０１とｐチャネル型ＴＦＴ５０２の説明を参照すれば良い。
【０１２６】
また、配線７０１、７０３はＣＭＯＳ回路のソース配線、７０２はドレイン配線として機能する。また、配線７０４はソース配線７０８とスイッチングＴＦＴのソース領域とを電気的に接続する配線として機能し、配線７０５はドレイン配線７０９とスイッチングＴＦＴのドレイン領域とを電気的に接続する配線として機能する。
【０１２７】
なお、電流制御ＴＦＴ６０４は図１２のｐチャネル型ＴＦＴ５０２を用いて形成される。従って、構造の説明はｐチャネル型ＴＦＴ５０２の説明を参照すれば良い。
【０１２８】
また、配線７０６は電流制御ＴＦＴのソース配線（電流供給線に相当する）であり、７０７は電流制御ＴＦＴの画素電極７１１上に重ねることで画素電極７１１と電気的に接続する電極である。
【０１２９】
なお、７１１は、透明導電膜からなる画素電極（発光素子の陽極）である。透明導電膜としては、酸化インジウムと酸化スズとの化合物、酸化インジウムと酸化亜鉛との化合物、酸化亜鉛、酸化スズまたは酸化インジウムを用いることができる。また、前記透明導電膜にガリウムを添加したものを用いても良い。画素電極７１１は、上記配線を形成する前に平坦な層間絶縁膜７１０上に形成する。本実施例においては、樹脂からなる平坦化膜７１０を用いてＴＦＴによる段差を平坦化することは非常に重要である。後に形成される発光層は非常に薄いため、段差が存在することによって発光不良を起こす場合がある。従って、発光層をできるだけ平坦面に形成しうるように画素電極を形成する前に平坦化しておくことが望ましい。
【０１３０】
画素電極７１１を形成後、図１５に示すようにバンク７１２を形成する。バンク７１２は１００〜４００ｎｍの珪素を含む絶縁膜もしくは有機樹脂膜をパターニングして形成すれば良い。
【０１３１】
なお、バンク７１２は絶縁膜であるため、成膜時における素子の静電破壊には注意が必要である。本実施例ではバンク７１２の材料となる絶縁膜中にカーボン粒子や金属粒子を添加して抵抗率を下げ、静電気の発生を抑制する。この際、抵抗率は１×１０6〜１×１０12Ωｍ（好ましくは１×１０8〜１×１０10Ωｍ）となるようにカーボン粒子や金属粒子の添加量を調節すれば良い。
【０１３２】
画素電極７１１の上には発光層７１３が形成される。なお、図１５では一画素しか図示していないが、本実施例ではＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色に対応した発光層を作り分けている。また、本実施例では蒸着法により低分子系有機発光材料を形成している。具体的には、正孔注入層として２０ｎｍ厚の銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）膜を設け、その上に発光層として７０ｎｍ厚のトリス−８−キノリノラトアルミニウム錯体（Ａｌｑ3）膜を設けた積層構造としている。Ａｌｑ3にキナクリドン、ペリレンもしくはＤＣＭ１といった蛍光色素を添加することで発光色を制御することができる。
【０１３３】
但し、以上の例は発光層として用いることのできる有機発光材料の一例であって、これに限定する必要はまったくない。発光層、電荷輸送層または電荷注入層を自由に組み合わせて発光層（発光及びそのためのキャリアの移動を行わせるための層）を形成すれば良い。例えば、本実施例では低分子系有機発光材料を発光層として用いる例を示したが、中分子系有機発光材料や高分子系有機発光材料を用いても良い。なお、昇華性や溶解性を有さない有機化合物の凝集体、または、連鎖する分子の長さが５μｍ以下（好ましくは０．０５μｍ以下）の有機発光材料を中分子系有機発光材料とする。また、高分子系有機発光材料を用いる例として、正孔注入層として２０ｎｍのポリチオフェン（ＰＥＤＯＴ）膜をスピン塗布法により設け、その上に発光層として１００ｎｍ程度のパラフェニレンビニレン（ＰＰＶ）膜を設けた積層構造としても良い。なお、ＰＰＶのπ共役系高分子を用いると、赤色から青色まで発光波長を選択できる。また、電荷輸送層や電荷注入層として炭化珪素等の無機材料を用いることも可能である。これらの有機発光材料や無機材料は公知の材料を用いることができる。
【０１３４】
次に、発光層７１３の上には導電膜からなる陰極７１４が設けられる。本実施例の場合、導電膜としてアルミニウムとリチウムとの合金膜を用いる。勿論、公知のＭｇＡｇ膜（マグネシウムと銀との合金膜）を用いても良い。陰極材料としては、周期表の１族もしくは２族に属する元素からなる導電膜もしくはそれらの元素を添加した導電膜を用いれば良い。
【０１３５】
この陰極７１４まで形成された時点で発光素子７１５が完成する。なお、ここでいう発光素子７１５は、画素電極（陽極）７１１、発光層７１３及び陰極７１４で形成されたダイオードを指す。
【０１３６】
発光素子７１５を完全に覆うようにしてパッシベーション膜７１６を設けることは有効である。パッシベーション膜７１６としては、炭素膜、窒化珪素膜もしくは窒化酸化珪素膜を含む絶縁膜からなり、該絶縁膜を単層もしくは組み合わせた積層で用いる。
この際、カバレッジの良い膜をパッシベーション膜として用いることが好ましく、炭素膜、特にＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）膜を用いることは有効である。ＤＬＣ膜は室温から１００℃以下の温度範囲で成膜可能であるため、耐熱性の低い発光層７１３の上方にも容易に成膜することができる。また、ＤＬＣ膜は酸素に対するブロッキング効果が高く、発光層７１３の酸化を抑制することが可能である。そのため、この後に続く封止工程を行う間に発光層７１３が酸化するといった問題を防止できる。
【０１３７】
さらに、パッシベーション膜７１６上に封止材７１７を設け、カバー材７１８を貼り合わせる。封止材７１７としては紫外線硬化樹脂を用いれば良く、内部に吸湿効果を有する物質もしくは酸化防止効果を有する物質を設けることは有効である。また、カバー材７１８はガラス基板や石英基板やプラスチック基板（プラスチックフィルムも含む）の両面に炭素膜（好ましくはダイヤモンドライクカーボン膜）を形成したものを用いる。
【０１３８】
こうして図１５に示すような構造の発光装置が完成する。なお、バンク７１２を形成した後、パッシベーション膜７１６を形成するまでの工程をマルチチャンバー方式（またはインライン方式）の成膜装置を用いて、大気解放せずに連続的に処理することは有効である。また、さらに発展させてカバー材７１８を貼り合わせる工程までを大気解放せずに連続的に処理することも可能である。
【０１３９】
こうして、基板７００上にｎチャネル型ＴＦＴ６０１、６０２、スイッチングＴＦＴ（ｎチャネル型ＴＦＴ）６０３および電流制御ＴＦＴ（ｎチャネル型ＴＦＴ）６０４が形成される。
【０１４０】
さらに、図１５を用いて説明したように、ゲート電極に絶縁膜を介して重なる不純物領域を設けることによりホットキャリア効果に起因する劣化に強いｎチャネル型ＴＦＴを形成することができる。そのため、信頼性の高い発光装置を実現できる。
【０１４１】
また、本実施例では画素部と駆動回路の構成のみ示しているが、本実施例の製造工程に従えば、その他にも信号分割回路、Ｄ／Ａコンバータ、オペアンプ、γ補正回路などの論理回路を同一の絶縁体上に形成可能であり、さらにはメモリやマイクロプロセッサをも形成しうる。
【０１４２】
さらに、発光素子を保護するための封止（または封入）工程まで行った後の本実施例の発光装置について図１６を用いて説明する。なお、必要に応じて図１５で用いた符号を引用する。
【０１４３】
図１６（Ａ）は、発光素子の封止までを行った状態を示す上面図、図１６（Ｂ）は図１６（Ａ）をＣ−Ｃ’で切断した断面図である。点線で示された８０１はソース側駆動回路、８０６は画素部、８０７はゲート側駆動回路である。また、９０１はカバー材、９０２は第１シール材、９０３は第２シール材であり、第１シール材９０２で囲まれた内側には封止材９０７が設けられる。
【０１４４】
なお、９０４はソース側駆動回路８０１及びゲート側駆動回路８０７に入力される信号を伝送するための配線であり、外部入力端子となるＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）９０５からビデオ信号やクロック信号を受け取る。なお、ここではＦＰＣしか図示されていないが、このＦＰＣにはプリント配線基盤（ＰＷＢ）が取り付けられていても良い。本明細書における発光装置には、発光装置本体だけでなく、それにＦＰＣもしくはＰＷＢが取り付けられた状態をも含むものとする。
【０１４５】
次に、断面構造について図１６（Ｂ）を用いて説明する。基板７００の上方には画素部８０６、ゲート側駆動回路８０７が形成されており、画素部８０６は電流制御ＴＦＴ６０４とそのドレインに電気的に接続された画素電極７１１を含む複数の画素により形成される。また、ゲート側駆動回路８０７はｎチャネル型ＴＦＴ６０１とｐチャネル型ＴＦＴ６０２とを組み合わせたＣＭＯＳ回路（図１４参照）を用いて形成される。
【０１４６】
画素電極７１１は発光素子の陽極として機能する。また、画素電極７１１の両端にはバンク７１２が形成され、画素電極７１１上には発光層７１３および発光素子の陰極７１４が形成される。
【０１４７】
陰極７１４は全画素に共通の配線としても機能し、接続配線９０４を経由してＦＰＣ９０５に電気的に接続されている。さらに、画素部８０６及びゲート側駆動回路８０７に含まれる素子は全て陰極７１４およびパッシベーション膜５６７で覆われている。
【０１４８】
また、第１シール材９０２によりカバー材９０１が貼り合わされている。なお、カバー材９０１と発光素子との間隔を確保するために樹脂膜からなるスペーサを設けても良い。そして、第１シール材９０２の内側には封止材９０７が充填されている。なお、第１シール材９０２、封止材９０７としてはエポキシ系樹脂を用いるのが好ましい。また、第１シール材９０２はできるだけ水分や酸素を透過しない材料であることが望ましい。さらに、封止材９０７の内部に吸湿効果をもつ物質や酸化防止効果をもつ物質を含有させても良い。
【０１４９】
発光素子を覆うようにして設けられた封止材９０７はカバー材９０１を接着するための接着剤としても機能する。また、本実施例ではカバー材９０１を構成するプラスチック基板の材料としてＦＲＰ（Fiberglass-Reinforced Plastics）、ＰＶＦ（ポリビニルフロライド）、マイラー、ポリエステルまたはアクリルを用いることができる。
【０１５０】
また、封止材９０７を用いてカバー材９０１を接着した後、封止材９０７の側面（露呈面）を覆うように第２シール材９０３を設ける。第２シール材９０３は第１シール材９０２と同じ材料を用いることができる。
【０１５１】
以上のような構造で発光素子を封止材９０７に封入することにより、発光素子を外部から完全に遮断することができ、外部から水分や酸素等の発光層の酸化による劣化を促す物質が侵入することを防ぐことができる。従って、信頼性の高い発光装置が得られる。
【０１５２】
以上のようにして作製される発光装置は、本発明のレーザアニールを適用することにより一様に結晶化された半導体膜が用いられており、発光装置の十分な信頼性を確保することが可能となる。そして、このような発光装置は各種電子機器の表示部として用いることができる。
【０１５３】
なお、本実施例は実施例１乃至６のいずれか一と自由に組み合わせることが可能である。
［実施例９］
本発明を適用して、様々な電気光学装置（アクティブマトリクス型液晶表示装置、アクティブマトリクス型発光装置、アクティブマトリクス型ＥＣ表示装置）を作製することができる。即ち、それら電気光学装置を表示部に組み込んださまざまな電子機器に本発明を適用できる。
【０１５４】
その様な電子機器としては、ビデオカメラ、デジタルカメラ、プロジェクター、ヘッドマウントディスプレイ（ゴーグル型ディスプレイ）、カーナビゲーション、カーステレオ、パーソナルコンピュータ、携帯情報端末（モバイルコンピュータ、携帯電話または電子書籍等）などが挙げられる。それらの例を図１７、図１８及び図１９に示す。
【０１５５】
図１７（Ａ）はパーソナルコンピュータであり、本体３００１、画像入力部３００２、表示部３００３、キーボード３００４等を含む。本発明を表示部３００３に適用することができる。
【０１５６】
図１７（Ｂ）はビデオカメラであり、本体３１０１、表示部３１０２、音声入力部３１０３、操作スイッチ３１０４、バッテリー３１０５、受像部３１０６等を含む。本発明を表示部３１０２に適用することができる。
【０１５７】
図１７（Ｃ）はモバイルコンピュータ（モービルコンピュータ）であり、本体３２０１、カメラ部３２０２、受像部３２０３、操作スイッチ３２０４、表示部３２０５等を含む。本発明は表示部３２０５に適用できる。
【０１５８】
図１７（Ｄ）はゴーグル型ディスプレイであり、本体３３０１、表示部３３０２、アーム部３３０３等を含む。本発明は表示部３３０２に適用することができる。
【０１５９】
図１７（Ｅ）はプログラムを記録した記録媒体（以下、記録媒体と呼ぶ）を用いるプレーヤーであり、本体３４０１、表示部３４０２、スピーカ部３４０３、記録媒体３４０４、操作スイッチ３４０５等を含む。なお、このプレーヤーは記録媒体としてＤＶＤ（Ｄｉｇｔｉａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）、ＣＤ等を用い、音楽鑑賞や映画鑑賞やゲームやインターネットを行うことができる。本発明は表示部３４０２に適用することができる。
【０１６０】
図１７（Ｆ）はデジタルカメラであり、本体３５０１、表示部３５０２、接眼部３５０３、操作スイッチ３５０４、受像部（図示しない）等を含む。本発明を表示部３５０２に適用することができる。
【０１６１】
図１８（Ａ）はフロント型プロジェクターであり、投射装置３６０１、スクリーン３６０２等を含む。本発明は投射装置３６０１の一部を構成する液晶表示装置３８０８やその他の駆動回路に適用することができる。
【０１６２】
図１８（Ｂ）はリア型プロジェクターであり、本体３７０１、投射装置３７０２、ミラー３７０３、スクリーン３７０４等を含む。本発明は投射装置３７０２の一部を構成する液晶表示装置３８０８やその他の駆動回路に適用することができる。
【０１６３】
なお、図１８（Ｃ）は、図１８（Ａ）及び図１８（Ｂ）中における投射装置３６０１、３７０２の構造の一例を示した図である。投射装置３６０１、３７０２は、光源光学系３８０１、ミラー３８０２、３８０４〜３８０６、ダイクロイックミラー３８０３、プリズム３８０７、液晶表示装置３８０８、位相差板３８０９、投射光学系３８１０で構成される。投射光学系３８１０は、投射レンズを含む光学系で構成される。本実施例は三板式の例を示したが、特に限定されず、例えば単板式であってもよい。また、図１８（Ｃ）中において矢印で示した光路に実施者が適宜、光学レンズや、偏光機能を有するフィルムや、位相差を調節するためのフィルム、ＩＲフィルム等の光学系を設けてもよい。
【０１６４】
また、図１８（Ｄ）は、図１８（Ｃ）中における光源光学系３８０１の構造の一例を示した図である。本実施例では、光源光学系３８０１は、リフレクター３８１１、光源３８１２、レンズアレイ３８１３、３８１４、偏光変換素子３８１５、集光レンズ３８１６で構成される。なお、図１８（Ｄ）に示した光源光学系は一例であって特に限定されない。例えば、光源光学系に実施者が適宜、光学レンズや、偏光機能を有するフィルムや、位相差を調節するフィルム、ＩＲフィルム等の光学系を設けてもよい。
【０１６５】
ただし、図１８に示したプロジェクターにおいては、透過型の電気光学装置を用いた場合を示しており、反射型の電気光学装置及び発光装置での適用例は図示していない。
【０１６６】
図１９（Ａ）は携帯電話であり、本体３９０１、音声出力部３９０２、音声入力部３９０３、表示部３９０４、操作スイッチ３９０５、アンテナ３９０６等を含む。本発明を表示部３９０４に適用することができる。
【０１６７】
図１９（Ｂ）は携帯書籍（電子書籍）であり、本体４００１、表示部４００２、４００３、記憶媒体４００４、操作スイッチ４００５、アンテナ４００６等を含む。本発明は表示部４００２、４００３に適用することができる。
【０１６８】
図１９（Ｃ）はディスプレイであり、本体４１０１、支持台４１０２、表示部４１０３等を含む。本発明は表示部４１０３に適用することができる。本発明のディスプレイは特に大画面化した場合において有利であり、対角１０インチ以上（特に３０インチ以上）のディスプレイには有利である。
【０１６９】
以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広く、さまざま分野の電子機器に適用することが可能である。また、本実施例の電子機器は実施例１〜７または８のどのような組み合わせからなる構成を用いても実現することができる。
【０１７０】
【発明の効果】
本発明により、より出力の高いレーザ発振器を用いてより長い線状ビームを成形するときの光路長の短い光学系、延いてはフットプリントの小さいレーザ照射装置を実現することが可能となる。
【０１７１】
具体的には、本発明により、長さ３００ｍｍを超える長い線状ビームの光路長を著しく短くすることができる。特に、線状ビームの長さが１ｍ程度となる場合に、従来の方法にて線状ビームを成形すると光路長が１０ｍ程度となりフットプリントが著しく大きくなる。ところが、本発明を適用すると前記光路長はわずか半分の５ｍで済む。もちろん、従来の線状ビームや従来より短い線状ビームを形成するための光学系の光路長を、従来より短くすることも可能である。本発明は特に半導体膜のアニール工程に適用すると好ましいが、通常半導体装置の作製ラインは単位面積当たりのコストが非常に高いクリーンルームの中に設置されるため、フットプリントの低減はコスト削減に絶大な効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施の形態を説明する図。
【図２】 従来の光学系を説明する図。
【図３】 光学系を説明する図。
【図４】 線状ビームのエネルギー分布を示す図。
【図５】 線状ビームのピントの位置を示す図。
【図６】 線状ビームのエネルギー分布を示す図。
【図７】 線状ビームのエネルギー分布を示す図。
【図８】 線状ビームのエネルギー分布を示す図。
【図９】 線状ビームの線方向のエネルギー分布を均一化する集光レンズの焦点距離と照射面に与える曲率半径の関係を示す図。
【図１０】 画素ＴＦＴ、駆動回路のＴＦＴの作製工程を示す断面図。
【図１１】 画素ＴＦＴ、駆動回路のＴＦＴの作製工程を示す断面図。
【図１２】 画素ＴＦＴ、駆動回路のＴＦＴの作製工程を示す断面図。
【図１３】 画素ＴＦＴの構成を示す上面図。
【図１４】 アクティブマトリクス型液晶表示装置の作製工程を示す断面図。
【図１５】 発光装置の駆動回路及び画素部の断面図。
【図１６】 （Ａ）発光装置の上面図。
（Ｂ）発光装置の駆動回路及び画素部の断面図。
【図１７】 半導体装置の例を示す図。
【図１８】 半導体装置の例を示す図。
【図１９】 半導体装置の例を示す図。
Claims (20)
- レーザ発振器と、
前記レーザ発振器から射出するレーザビームの断面形状を当該レーザビームの光軸に対して交差する第１の方向に広げる第１手段と、
前記第１手段を通過したレーザビームを前記第１の方向に直交する第２の方向に集光する第２手段と、
前記第１の方向と平行な方向に曲率を有するステージとを有し、
前記ステージは、前記第２手段を通過したレーザビームの光軸に対して凹面を有する形状であることを特徴とするレーザ照射装置。 - レーザ発振器と、
前記レーザ発振器から射出するレーザビームの断面形状を当該レーザビームの光軸に対して交差する第１の方向に広げる第１手段と、
前記第１手段を通過したレーザビームを前記第１の方向に直交する第２の方向に集光する第２手段と、
前記第１の方向と平行な方向に曲率を有し、
前記ステージは、前記第２手段を通過したレーザビームの光軸に対して凹面を有する形状であり、
前記第２の方向に移動させることが可能なステージとを有することを特徴とするレーザ照射装置。 - 請求項１または２において、前記第１手段に、前記第１の方向において前記レーザビームのエネルギー分布を均一化する手段が付加されていることを特徴とするレーザ照射装置。
- 請求項１乃至３のいずれか一項において、前記第２手段に、前記第２の方向において前記レーザビームのエネルギー分布を均一化する手段が付加されていることを特徴とするレーザ照射装置。
- 請求項１乃至４のいずれか一項において、前記レーザ発振器は、エキシマレーザ、ＹＡＧレーザ、ＹＶＯ４レーザ、ＹＬＦレーザ、ＹＡｌＯ３レーザまたはガラスレーザであることを特徴とするレーザ照射装置。
- 請求項１乃至５のいずれか一項において、前記第２手段を通過したレーザビームは線状ビームであり、前記線状ビームの長辺は、５００ｍｍを越えることを特徴とするレーザ照射装置。
- 請求項１乃至６のいずれか一項において、前記曲率の半径は、１００００〜１０００００ｍｍであることを特徴とするレーザ照射装置。
- レーザ発振器から放射されたレーザビームの断面形状を当該レーザビームの光軸に対して交差する第１の方向に広げ、
前記第１の方向に広げられたレーザビームを当該第１の方向と直交する第２の方向に集光し、
前記集光されたレーザビームを、前記第１の方向と平行な方向に曲率を有し且つ前記集光されたレーザビームの光軸に対して凹面を有する形状のステージ上に設置された被照射物に対し、前記第２の方向に相対的に移動させながら照射することを特徴とするレーザ照射方法。 - 請求項８において、前記第１の方向に広げられたレーザビームは、エネルギー分布が均一であることを特徴とするレーザ照射方法。
- 請求項８または９において、前記集光されたレーザビームは、エネルギー分布が均一であることを特徴とするレーザ照射方法。
- 請求項８乃至１０のいずれか一項において、前記レーザビームは、エキシマレーザ、ＹＡＧレーザ、ＹＶＯ４レーザ、ＹＬＦレーザ、ＹＡｌＯ３レーザまたはガラスレーザを光源とすることを特徴とするレーザ照射方法。
- 請求項８乃至１０のいずれか一項において、前記レーザビームは、波長が６００ｎｍ以下であることを特徴とするレーザ照射方法。
- レーザ発振器から放射されたレーザビームの断面形状を当該レーザビームの光軸に対して交差する第１の方向に広げ、
前記第１の方向に広げられたレーザビームを前記第１の方向と直交する第２の方向に集光し、
前記集光されたレーザビームを、前記第１の方向と平行な方向に曲率を有し且つ前記集光されたレーザビームの光軸に対して凹面を有する形状のステージ上に設置された半導体膜が形成された基板に対し、前記第２の方向に相対的に移動させながら照射することを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 請求項１３において、前記集光されたレーザビームを前記半導体膜が形成された基板に対し、前記第２の方向に相対的に移動させながら照射することにより結晶化することを特徴とする半導体装置の作製方法。
- 請求項１３において、前記集光されたレーザビームを前記半導体膜が形成された基板に対し、前記第２の方向に相対的に移動させながら照射することにより結晶性を向上させることを特徴とする半導体装置の作製方法。
- 請求項１３において、前記集光されたレーザビームを前記半導体膜が形成された基板に対し、前記第２の方向に相対的に移動させながら照射することにより前記半導体膜に添加した一導電型不純物元素を活性化することを特徴とする半導体装置の作製方法。
- 請求項１３乃至１６のいずれか一項において、前記レーザビームは、エキシマレーザ、ＹＡＧレーザ、ＹＶＯ４レーザ、ＹＬＦレーザ、ＹＡｌＯ３レーザまたはガラスレーザを光源とすることを特徴とする半導体装置の作製方法。
- 請求項１３乃至１６のいずれか一項において、前記レーザビームは、波長６００ｎｍ以下であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
- レーザビームを第１の方向に広げ、
前記第１の方向に広げられたレーザビームを、前記第１の方向と直交する第２の方向に集光し、
前記第１の方向と平行な方向に曲率を有し且つ前記集光されたレーザビームの光軸に対して凹面を有する形状になるように曲げた被照射物に、前記集光されたレーザービームを照射するとともに、
前記集光されたレーザービーム又は前記被照射物を、前記第２の方向と平行な方向に移動させることを特徴とするレーザ照射方法。 - レーザビームを第１の方向に広げ、
前記第１の方向に広げられたレーザビームを、前記第１の方向と直交する第２の方向に集光し、
前記第１の方向と平行な方向に曲率を有し且つ前記集光されたレーザビームの光軸に対して凹面を有する形状になるようにに曲げた半導体膜が形成された基板に、前記集光されたレーザービームを照射するとともに、
前記集光されたレーザービーム又は前記半導体膜が形成された基板を、前記第２の方向と平行な方向に移動させることを特徴とする半導体装置の作製方法。
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