JP7306860B2 - レーザ処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、レーザ処理装置に関する。

国際公開ＷＯ２０１５／１７４３４７号（特許文献１）には、被処理体にレーザ光を照射してアニール処理を行うレーザアニール装置に関する技術が記載されている。

国際公開ＷＯ２０１５／１７４３４７号

本発明者は、レーザ処理装置のステージ上に被処理体を浮上させながらその被処理体を移動させ、移動する被処理体にレーザを照射するレーザ処理装置について検討している。そのようなレーザ処理装置において、被処理体に対するレーザ処理の条件が変動するのを抑制または防止することが望まれる。

その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

一実施の形態によれば、レーザ処理装置は、表面から気体を噴出させることで基板を浮上搬送可能なステージと、前記基板にレーザ光を照射するレーザ発振器と、前記レーザ光の焦点位置と平面視において重なる位置に配置された不活性ガスを噴出するためのガス噴出口と、を有している。前記ステージの前記表面は第１の上部構造体および第２の上部構造体で構成され、前記第１の上部構造体および前記第２の上部構造体は互いに離間し、かつ対向するように配置されている。前記第１の上部構造体および前記第２の上部構造体の間の隙間と前記レーザ光の焦点位置は平面視において重なり、前記第１の上部構造体と前記第２の上部構造体との間に前記隙間を埋めるように充填部材が配置されている。

一実施の形態によれば、被処理体に対するレーザ処理の条件の変動を抑制または防止することができる。

一実施の形態におけるレーザ処理装置の模式的な構成を示す断面図である。 一実施の形態におけるレーザ処理装置の動作を説明するための平面図である。 一実施の形態におけるレーザ処理装置の要部平面図である。 一実施の形態におけるレーザ処理装置の要部断面図である。 一実施の形態におけるレーザ処理装置の要部断面図である。 第１検討例のレーザ処理装置の模式的な構成を示す断面図である。 第２検討例のレーザ処理装置の模式的な構成を示す断面図である。 第２検討例のレーザ処理装置の要部断面図である。 第２検討例のレーザ処理装置の課題を説明するための説明図である。 第２検討例のレーザ処理装置の課題を説明するための説明図である。 第２検討例のレーザ処理装置の課題を説明するための説明図である。 一実施の形態におけるレーザ処理装置の効果を説明するための説明図である。 一実施の形態におけるレーザ処理装置の効果を説明するための説明図である。 一実施の形態におけるレーザ処理装置の効果を説明するための説明図である。 液晶表示装置としての大画面テレビジョンを示す外観図である。 液晶表示装置としてのモバイル通信機器を示す外観図である。 一実施の形態における表示装置を製造する製造工程の流れを示すフローチャートである。 一実施の形態における表示装置の構成例を示す図である。 図１３に示す画素の構成例を示す図である。 薄膜トランジスタのデバイス構造を示す断面図である。 薄膜トランジスタの製造工程の流れを示すフローチャートである。 チャネル膜の形成工程の流れを説明するフローチャートである。 第１変形例のレーザ処理装置の要部平面図である。 第２変形例のレーザ処理装置のステージを示す平面図である。 第２変形例のレーザ処理装置の要部平面図である。 第２変形例のレーザ処理装置の要部断面図である。 第３変形例のレーザ処理装置の要部断面図である。 第３変形例のレーザ処理装置の要部断面図である。

以下、実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、以下の実施の形態では、特に必要なとき以外は同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。

（実施の形態１）
＜レーザ処理装置の全体構成について＞
本実施の形態におけるレーザ処理装置１の全体構成について、図１を参照して説明する。図１は、本実施の形態におけるレーザ処理装置１の模式的な構成を示す断面図である。

図１に示されるように、本実施の形態におけるレーザ処理装置１は、レーザ光発生部２１と、光減衰器２２と、光学系モジュール２３と、密閉筐体２４と、処理室２５とを備えている。

レーザ光発生部（レーザ発振器）２１は、レーザ光（例えばエキシマレーザ光）を出力するレーザ発振器（レーザ光源）から構成されており、レーザ光発生部２１の出力先には、レーザ光の出力を調整するための光減衰器（アッテネータ）２２が配置されている。光減衰器２２は、レーザ光の透過率を調整することにより、レーザ光の出力を調整する機能を有している。

光減衰器２２で出力調整されたレーザ光の進行先には、光学系モジュール２３が配置されている。光学系モジュール２３は、反射ミラー２３ａとレンズ（図示せず）などから構成されており、光減衰器２２から光学系モジュール２３に入力されたレーザ光をラインビーム状のレーザ光に成形する機能を有している。光学系モジュール２３の出力部には、レーザ光に対して透光性を有するシールウィンドウ２３ｂが設けられている。光学系モジュール２３で成形されたレーザ光は、シールウィンドウ２３ｂを介して、光学系モジュール２３から出力される。

光学系モジュール２３から出力されるレーザ光の進行先（ここでは光学系モジュール２３の下側）には、密閉筐体２４が設けられている。密閉筐体２４の内部は、密閉空間となっており、この密閉空間をレーザ光が進行するようになっている。密閉筐体２４の出力部には、レーザ光に対して透光性を有するシールウィンドウ２４ａが設けられている。

密閉筐体２４から出力されるレーザ光の進行先（ここでは密閉筐体２４の下側）には、処理室２５が配置されている。処理室２５には、密閉筐体２４の出力部に設けられているシールウィンドウ２４ａと接続するシールボックス２６が取り付けられている。シールボックス２６には、例えば、窒素ガスに代表される不活性ガスが供給されるようになっている。また、図１に示されるように、シールボックス２６の上側は、密閉筐体２４に設けられたシールウィンドウ２４ａによって封止されている一方、シールボックス２６の下側には、開口部（ガス噴出口）２７が設けられている。このため、シールボックス２６に供給された不活性ガス（例えば窒素ガス）は、開口部２７からシールボックス２６の下側に（すなわちステージ２に向かって）噴出されることになる。

シールボックス２６の下方には、ステージ２が配置されている。ステージ２は、処理室２５内において、シールボックス２６の下方に配置されている。ステージ２は、上面（表面）およびそれとは反対側の裏面（下面）を有し、その上面（表面）からガス（気体）を噴出させることで基板３を浮上搬送可能なステージである。ステージ２の上面上には、例えばガラスまたは石英から形成されている基板３が配置され得るが、この基板３は、ステージ２の上面（より特定的にはステージ２を構成する複数の上部構造体５の上面）から吹き出すガスによって、ステージ２上を浮上しながら、水平方向（具体的にはＸ方向）に搬送されるようになっている。

基板３の表面（上面）には、非晶質（アモルファス）の半導体膜が形成されており、より特定的にはアモルファスシリコン膜３ａが形成されている。シールボックス２６に設けられた開口部２７から噴出（排出）された不活性ガス（例えば窒素ガス）は、基板３の表面に形成されたアモルファスシリコン膜３ａに吹き付けられるようになっている。

基板３上に形成されている非晶質の半導体膜（ここではアモルファスシリコン膜３ａ）は、後述するように、レーザ処理装置１を用いたレーザ処理（レーザアニール処理）によって、多結晶の半導体膜（ここでは多結晶シリコン膜）に変質（変化）する。以下では、基板３の表面に形成されている非晶質の半導体膜がアモルファスシリコン膜３ａであるものとして説明する。非晶質の半導体膜（アモルファスシリコン膜３ａ）が形成された基板３を、被処理体とみなすこともできる。

ステージ２は、定盤（ベース部材）４と、複数の上部構造体（基板浮上用構造体、ステージ部材、基板浮上用ステージ部材、浮上用ユニット）５とを有している。複数の上部構造体５の上面が、ステージ２の上面を構成している。このため、複数の上部構造体５は、互いに積み重ねられているのではなく、水平方向に並んで配置されており、それら複数の上部構造体５が、ステージ２の上部を構成している。複数の上部構造体５は、定盤４上に並んで配置されて支持されている。

なお、図１には、後述する上部構造体５ａ，５ｂだけでなく、上部構造体５ａ，５ｂ以外の上部構造体５ｃも、共通の定盤４上に配置されている場合が示されているが、他の形態として、上部構造体５ｃは定盤４上には搭載せずに、上部構造体５ａ，５ｂが配置される定盤４とは別部材を用いて、上部構造体５ｃを支持することもできる。但し、そのような場合でも、上部構造体５ａ，５ｂおよび上部構造体５ａ，５ｂ間の充填部材８は、共通の定盤４上に配置することが好ましい。上部構造体５ａ，５ｂを搭載する定盤４は、例えば石材（グラナイトなど）により形成することができ、一方、上部構造体５ｃを支持する部材は、例えば金属材料により形成することができる。

各々の上部構造体５は、その上面（表面）から気体を噴出することができるにように構成されている。すなわち、上部構造体５の上面（表面）からガス（気体）を噴出し、噴出するガスによって基板３を浮上させることができる。このため、上部構造体５は、その上面（表面）からガスを噴出して基板３を浮上させるように機能する構造体（部材）、すなわち、基板浮上用の構造体である。

具体的には、上部構造体５の上面（表面）には、複数（多数）の微細な孔が存在し、その微細な孔からガスを噴出することができる。基板３がステージ２上を浮上しながら移動する際には、上部構造体５の上面（表面）が基板３の下面と対向し、上部構造体５の上面（表面）の複数（多数）の微細な孔から噴出するガス（以下、基板浮上用ガスと称する場合もある）が、基板３の下面に当たって、基板３を浮上させるように作用する。

次に、レーザ処理装置１の動作について、図１および図２を参照しながら説明する。図２は、レーザ処理装置１の動作を説明するための平面図であり、レーザ処理装置１のステージ２と、ステージ２上を浮上しながら搬送される基板３とが示されている。

図１において、レーザ光発生部（レーザ発振器）２１から出力されたレーザ光（レーザビーム）２０は、光減衰器２２で光出力が調整された後、光学系モジュール２３に入力する。光学系モジュール２３に入力したレーザ光２０は、光学系モジュール２３の内部に設けられたレンズ系によって、ラインビーム形状（長方形状）に成形される。ラインビーム形状に成形されたレーザ光２０は、例えば、光学系モジュール２３の内部に配置されている反射ミラー２３ａで反射された後、シールウィンドウ２３ｂから密閉筐体２４に入射する。密閉筐体２４に入射したレーザ光２０は、密閉筐体２４の内部空間を進行した後、シールウィンドウ２４ａから、処理室２５に設けられたシールボックス２６に入射する。そして、シールボックス２６に入射したレーザ光２０は、シールボックス２６に設けられている開口部２７を通過してステージ２に向かって進行する。ここで、シールボックス２６の開口部２７を通過してステージ２（基板３）に向かって進行するレーザ光２０を、符号２０ａを付してレーザ光２０ａと称することとする。レーザ光２０ａは、ステージ２上を浮上しながら移動している基板３（より特定的には基板３上のアモルファスシリコン膜３ａ）に照射される。アモルファスシリコン膜３ａにおけるレーザ光照射領域は、局所的に加熱され、多結晶シリコン膜（ポリシリコン膜）に変化（変質）する。

レーザ光２０ａは、Ｙ方向を長軸方向（長手方向）とするラインビーム形状に成形されている。図２と後述の図３および図２５とにおいて、レーザ光２０ａが照射され得る領域（平面領域）を、符号２０ｂを付してレーザ光照射領域２０ｂとして示してある。レーザ光照射領域２０ｂは、長軸（長辺）と短軸（短辺）とを有する長方形状であり、長軸（長辺）は短軸（短辺）よりも大きく、長軸（長辺）方向はＹ方向であり、短軸（短辺）方向はＸ方向である。すなわち、レーザ光２０ａのステージ２の表面（上面）上での平面形状は、長軸（長辺）と短軸（短辺）とを有する長方形状であり、長軸（長辺）方向はＹ方向であり、短軸（短辺）方向はＸ方向である。別の見方をすると、基板３（アモルファスシリコン膜３ａ）に照射されるレーザ光２０ａの平面形状は、長軸（長辺）と短軸（短辺）とを有する長方形状であり、長軸（長辺）方向はＹ方向であり、短軸（短辺）方向はＸ方向である。つまり、基板３（アモルファスシリコン膜３ａ）の表面上、あるいは、ステージ２の表面上での、レーザ光２０ａの平面形状は、長軸（長辺）と短軸（短辺）とを有する長方形状であり、その長軸（長辺）の方向はＹ方向である。レーザ光照射領域２０ｂの長辺の長さ（Ｙ方向の長さ）は、例えば、基板３のＹ方向の長さと同程度とすることができる。一方、レーザ光照射領域２０ｂの短辺の長さ（Ｘ方向の長さ）は、基板３のＸ方向の長さよりもかなり小さい。

ここで、Ｘ方向およびＹ方向は、互いに交差する方向であり、好ましくは、互いに直交する方向である。また、Ｘ方向およびＹ方向は、ステージ２の上面に略平行であり、従って、ステージ２上を浮上しながら移動する基板３の上面に略平行である。

基板３に対するレーザ処理を行う際には、ステージ２自体は移動せず、固定されたステージ２上を基板３が浮上しながらＸ方向に搬送される（移動する）。すなわち、図２の（ａ）の状態から、図２の（ｂ）の状態、図２の（ｃ）の状態に、順に移行する。図２の（ａ）は、基板３の移動開始前、図２の（ｂ）は、基板３の移動中、図２の（ｃ）は、基板３の移動終了時に、それぞれ対応している。ステージ２上に配置された基板３は、ステージ２の上面（すなわちステージ２を構成する複数の上部構造体５の上面）から噴出するガスによって、ステージ２から浮上することができる。そして、基板搬送用のロボットアーム（図示せず）などで基板３をつかんでＸ方向に移動させることで、ステージ２上に浮上する基板３をＸ方向へ移動させることができる。

基板３に対するレーザ処理を行う際には、ステージ２自体は移動せず、また、レーザ光２０の照射位置も移動しない。このため、ステージ２に対するレーザ光２０ａの照射位置は、固定されている。すなわち、ステージ２から見たときのレーザ光照射領域２０ｂは固定されている。しかしながら、基板３がステージ２上を浮上しながらＸ方向に移動することで、基板３（アモルファスシリコン膜３ａ）におけるレーザ光２０ａの照射位置（照射領域）は、基板３の移動とともに移動することになる。すなわち、位置が固定されたステージ２およびレーザ光２０ａに対して、基板３が移動することで、基板３（アモルファスシリコン膜３ａ）におけるレーザ光２０ａの照射位置（照射領域）が、基板３の移動とともに移動することになる。これにより、アモルファスシリコン膜３ａにおけるレーザ光照射領域を走査することができ、アモルファスシリコン膜３ａ全体にレーザ光２０ａの照射処理を施すことができる。なお、レーザ光２０は、連続的なレーザ光、あるいは、所定の周波数のパルス状のレーザ光とすることができる。

また、シールボックス２６には、不活性ガス（例えば窒素ガス）が供給されており、シールボックス２６の下部に設けられた開口部２７からその不活性ガスが噴出（排出、排気）される。そして、シールボックス２６に設けられた開口部２７から噴出された不活性ガスは、ステージ２上を浮上しながらＸ方向に移動している基板３（より特定的には基板３上のアモルファスシリコン膜３ａ）の上面に吹き付けられる。このため、シールボックス２６に設けられた開口部２７は、不活性ガスを噴出するためのガス噴出口とみなすことができる。

シールボックス２６の開口部２７から基板３上のアモルファスシリコン膜３ａに対して不活性ガスを吹き付けるのは、基板３上のアモルファスシリコン膜３ａにレーザ光を照射してアモルファスシリコン膜３ａを多結晶シリコン膜に変化させる際に、不要な反応が発生しないようにするため（例えば多結晶シリコン膜の表面に酸化シリコン膜が生成されないようにするため）である。すなわち、シールボックス２６の開口部２７から噴出された不活性ガスの雰囲気中でアモルファスシリコン膜３ａにレーザ光を照射してアモルファスシリコン膜３ａを多結晶シリコン膜に変化させるためである。

つまり、ステージ２上に基板３を浮上させてＸ方向に移動させながら、基板３の表面に形成されているアモルファスシリコン膜３ａに対して、不活性ガス（例えば窒素ガス）を吹き付けつつ、ラインビーム形状に成形されたレーザ光２０ａが照射される。その結果、基板３上に形成されているアモルファスシリコン膜３ａが局所的に加熱されることになり、それによって、アモルファスシリコン膜３ａのレーザ光照射領域を多結晶シリコン膜に変化させながら、アモルファスシリコン膜３ａにおけるレーザ光照射領域を走査することができる。このようにして、アモルファスシリコン膜３ａ全体に対してレーザ処理（レーザアニール処理）を施し、アモルファスシリコン膜３ａ全体を多結晶シリコン膜に変化させることができる。つまり、基板３上に形成されている非晶質の半導体膜（ここではアモルファスシリコン膜３ａ）を、多結晶の半導体膜（ここでは多結晶シリコン膜）に変質（変化）させることができる。

このように、レーザ処理装置１を用いてレーザ処理を行う際には、基板３をステージ２上に浮上させながら搬送し、シールボックス２６の開口部２７から不活性ガスを噴出し、基板３（アモルファスシリコン膜３ａ）にレーザ光２０ａを照射する。

＜レーザ処理装置の詳細構成について＞
次に、本実施の形態におけるレーザ処理装置１のステージ２の詳細構成について、図３～図５を参照して説明する。

図３は、本実施の形態のレーザ処理装置１の要部平面図であり、図４および図５は、本実施の形態のレーザ処理装置１の要部断面図である。図３は、本実施の形態のレーザ処理装置１が有するステージ２の一部の平面図が示されているが、図３に示されている平面領域は、上記図２の（ｂ）の領域２９にほぼ対応している。なお、図３においては、レーザ光照射領域２０ｂをハッチングを付して示してある。図４は、図３に示されるＡ１－Ａ１線の位置での断面図にほぼ対応し、図５は、図３に示されるＡ２－Ａ２線の位置での断面図にほぼ対応している。また、図４の断面図にはレーザ光２０ａを示してあるが、図５の断面図では、アモルファスシリコン膜３ａの上面全体にレーザ光２０ａが照射されているため、レーザ光２０ａの図示は省略している。

上述のように、本実施の形態のレーザ処理装置１のステージ２は、定盤４と、定盤４上に配置された複数の上部構造体５とを有している。ステージ２の上面（表面）は、複数の上部構造体５により構成されており、すなわち、複数の上部構造体５の上面（表面）がステージ２の上面を構成している。ステージ２が有する複数の上部構造体５のそれぞれは、上面（表面）からガスを噴出し、噴出するガスにより基板３を浮上させるように機能することができる。本実施の形態のレーザ処理装置１のステージ２は、更に、充填部材８も有している。

ステージ２を構成する複数の上部構造体５は、平面視においてレーザ光照射領域２０ｂを間に挟んでＸ方向に隣り合う上部構造体５ａ，５ｂを含んでいる（図２および図３参照）。上部構造体５ａと上部構造体５ｂとは、Ｘ方向において互いに離間し、かつ対向するように配置されている。従って、上部構造体５ａと上部構造体５ｂとは、Ｘ方向に所定の間隔を空けて配置されており、Ｘ方向における上部構造体５ａと上部構造体５ｂとの間には、充填部材８が配置されている。すなわち、上部構造体５ａと上部構造体５ｂとは、充填部材８を介してＸ方向に隣り合っており、上部構造体５ａと上部構造体５ｂとの互いに対向する側面間に、充填部材８が配置されている。上部構造体５ａ，５ｂと、上部構造体５ａ，５ｂ間に配置された充填部材８とは、定盤４の上面上に配置（搭載）されている。充填部材８は、上部構造体５ａまたは上部構造体５ｂにネジなどを用いて取り付けることもできる。

充填部材８は、上部構造体５ａと上部構造体５ｂとの間の隙間を塞ぐ（埋める、充填する）ための部材である。このため、充填部材８は、上部構造体５ａと上部構造体５ｂとの間の隙間を埋めるように配置されている。上部構造体５ａ，５ｂは、上部構造体５ａ，５ｂ間の充填部材８に接していることが好ましい。上部構造体５とは異なり、充填部材８は、基板３を浮上させるためのガス（基板浮上用ガス）は噴出せず、従って、基板３を浮上させるように作用する部材ではない。充填部材８を間に挟んでＸ方向に隣り合う上部構造体５ａと上部構造体５ｂとの間には、他の上部構造体５は配置されていないため、上部構造体５ａの構造と上部構造体５ｂとの間の領域では、基板３を浮上させるためのガス（基板浮上用ガス）は噴出されない。

上部構造体５ａと上部構造体５ｂとの間に、上部構造体５ａと上部構造体５ｂとの間の隙間を埋めるように、充填部材８が配置されているため、充填部材８は、シールボックス２６の開口部２７から噴出された不活性ガスが、上部構造体５ａと上部構造体５ｂとの間の隙間を、充填部材８よりも下側（下方）に流れる（流動する）のを防止するように機能することができる。すなわち、上部構造体５ａと上部構造体５ｂとの間に充填部材８が存在することで、シールボックス２６の開口部２７から噴出された不活性ガスは、充填部材８よりも下方（より特定的には充填部材８の上面よりも下方）には流動しない。

充填部材８は、例えば金属材料からなる。例えばステンレス鋼（ＳＵＳ）などを充填部材８の材料として用いることができる。また、充填部材８は、上部構造体５ａ，５ｂ間に配置できるように、例えば板状の外形を有している。このため、充填部材８は、板状の金属部材（金属板）を加工することにより形成することができる。

上部構造体５ａの構造と上部構造体５ｂの構造とは、基本的には同様であるので、ここでは、上部構造体５ａの構造について説明するが、上部構造体５ａの構造についての説明は、上部構造体５ｂの構造にも適用することができる。

上部構造体５ａは、表面側部材６とベース部（台座部）７とを有しており、ベース部７上に表面側部材６が配置されて支持されている。表面側部材６の上面（表面）が、上部構造体５ａの上面（表面）を構成し、従って、ステージ２の上面（表面）の一部を構成している。

表面側部材６は、好ましくは多孔質体（多孔質材料）からなる。多孔質体は、多数の微細な気孔（すなわち細孔）を有している。使用する多孔質体としては、多孔質カーボン、多孔質セラミックスまたは多孔質金属などを例示できる。また、表面側部材６は、板状の部材とすることができる。このため、多孔質板（多孔質体からなる板状の部材）を表面側部材６として好適に用いることができ、その場合、基板３を浮上させるためのガスが、多孔質板が有する多数の細孔を通って、多孔質板の上面から噴出することができるようになっている。この場合、多孔質板の細孔が、上部構造体５ａの上面の上述した「微細な孔」に対応する。

ベース部７は、金属材料により形成することができ、好ましくは、アルミニウムまたはアルミニウム合金により形成することができる。ベース部７は、例えば、板状の部材（金属板）を加工したものを用いることができる。また、定盤４は、平坦な上面を有しており、定盤４の上面上に、上部構造体５ａ，５ｂおよび充填部材８が配置されている。上部構造体５ａ，５ｂのそれぞれの外形形状は、例えば、略直方体とすることができる。

上部構造体５ａは、上部構造体５ａの上面（表面側部材６）から基板浮上用ガスを噴出するための構造を含んでおり、具体的には以下のような構造を含んでいる。

図４に示されるように、上部構造体５ａは、ベース部７および表面側部材６に加えて、更に、ベース部７と表面側部材６との間に配置された中間板１０を有している。中間板１０は、ベース部７よりも薄い板状の部材とすることができ、例えば、金属材料（アルミニウムなど）により形成することができる。上部構造体５ａにおいて、ベース部７上に接着層（接着材）１１ｂを介して中間板１０が接着されて固定され、また、ベース部７上に接着層（接着材）１１ａを介して表面側部材６が接着されて固定されている。上部構造体５ａにおいて、中間板１０は、ベース部７と表面側部材６との間に配置されており、表面側部材６と中間板１０との間には、空間（加圧空間）１２ａが設けられ、ベース部７と中間板１０との間には、空間（減圧空間）１２ｂが設けられている。空間１２ａは、中間板１０と表面側部材６と接着層１１ａとによって囲まれおり、また、空間１２ｂは、ベース部７と中間板１０と接着層１１ｂとによって囲まれている。

中間板１０には、複数（多数）の貫通孔１３ｂが設けられており、また、表面側部材６にも、中間板１０の貫通孔１３ｂと整合する位置に、複数（多数）の貫通孔１３ａが設けられている。表面側部材６の下面における各貫通孔１３ａ周囲と、中間板１０の上面における各貫通孔１３ｂの周囲とは、環状の接着層１１ｃを介して接着されている。このため、表面側部材６の各貫通孔１３ａと中間板１０の各貫通孔１３ｂとは、環状の接着層１１ｃ内の空間を介してつながっている。このため、多孔質体（多孔質板）からなる表面側部材６は、多孔質体自身が有する細孔に加えて、機械的に形成した複数（多数）の貫通孔１３ａも更に有している。加工性を考慮すると、好ましくは、貫通孔１３ａ（直径）は、多孔質体の細孔（直径）よりも大きい。

空間１２ａには、ベース部７に設けられた貫通孔（図示せず）などを介して加圧ガスが導入され、空間１２ａに導入された加圧ガスが、表面側部材６の複数の微細な孔（多孔質体を構成する細孔）を通って表面側部材６の上面から噴出し、噴出するガスによって基板３を浮上させるようになっている。この表面側部材６の上面から噴出するガスを、図４では上向きの矢印として模式的に示してある。表面側部材６の上面から噴出するガスは、例えば、窒素ガスに代表される不活性ガスを用いることができる。そして、空間１２ｂは、ベース部７に設けられた貫通孔（図示せず）などを介して減圧され、それによって、表面側部材６上のガスを、表面側部材６の貫通孔１３ａと、環状の接着層１１ｃ内の空間と、中間板１０の貫通孔１３ｂとを介して、空間１２ｂに吸引するようになっている。図４では、表面側部材６の上面（貫通孔１３ａ）から吸引するガスを、下向きの矢印で模式的に示してある。

このため、表面側部材６の微細な孔（ここでは多孔質体を構成する細孔）からガスを噴出して基板３を浮上させつつ、表面側部材６の貫通孔１３ａから表面側部材６上のガスを吸引して基板３を吸引している。このため、表面側部材６からのガスの噴出とガスの吸引とを調整することにより、浮上する基板３の高さ位置を高精度で制御することができる。

なお、ここでは、一例として、上部構造体５ａ，５ｂの上面からガスの噴出とガスの吸引とを行うための構造を、中間板１０、接着層１１ａ，１１ｂ，１１ｃ、空間１２ａ，１２ｂおよび貫通孔１３ａ，１３ｂなどを用いて形成した場合について説明したが、これに限定されるものではない。上部構造体５ａ，５ｂは、その上面からガス（基板浮上用ガス）の噴出とガスの吸引とを行うための構造を有していればよい。

レーザ光２０ａは、基板３（より特定的には基板３上に形成されているアモルファスシリコン膜３ａ）に照射されるが、もしも基板３およびアモルファスシリコン膜３ａが無ければ、レーザ光２０ａは、上部構造体５ａと上部構造体５ｂとの間の領域（すなわち充填部材８）に照射される。すなわち、レーザ光２０ａは、上部構造体５ａと上部構造体５ｂとの間の領域に向かって進行している。このため、基板３（アモルファスシリコン膜３ａ）におけるレーザ光照射領域２０ｂ（レーザ光２０ａが照射される領域）は、上部構造体５ａと上部構造体５ｂとの間の領域の上方（すなわち充填部材８の上方）に位置しており、平面視において、上部構造体５ａと上部構造体５ｂとの間の領域（すなわち充填部材８）と重なっている。このため、上部構造体５ａと上部構造体５ｂとの間の隙間（充填部材８）と、レーザ光２０ａの焦点位置とは、平面視において重なっている。

ガス噴出口としての開口部２７は、ステージ２の上方に配置されている。そして、ガス噴出口としての開口部２７は、レーザ光２０ａの焦点位置と平面視において重なる位置に配置されている。すなわち、開口部２７は、平面視において、レーザ光照射領域２０ｂと重なっている。平面視において、レーザ光照射領域２０ｂが開口部２７に内包されていれば、より好ましい。これは、レーザ光照射領域２０ｂ近傍を不活性ガス雰囲気とし、シールボックス２６の開口部２７から噴出（排出）された不活性ガスからなる雰囲気中で基板３（アモルファスシリコン膜３ａ）にレーザ光２０ａが照射されるようにするためである。

このため、ガス噴出口としての開口部２７は、平面視において、上部構造体５ａと上部構造体５ｂとの間の隙間（充填部材８）と重なっている。すなわち、開口部２７の少なくとも一部は、平面視において上部構造体５ａと上部構造体５ｂとの間の隙間（充填部材８）と重なっている。

また、ガス噴出口としての開口部２７は、処理室２５内においてステージ２の上方に配置されており、また、レーザ光発生部２１、光減衰器２２、光学系モジュール２３、および密閉筐体２４よりも下方（低い位置）に配置されている。

＜検討の経緯＞
図６は、本発明者が検討した第１検討例のレーザ処理装置１０１の模式的な構成を示す断面図であり、上記図１に相当するものである。

図６に示される第１検討例のレーザ処理装置１０１においては、上記基板３に相当する基板１０３は、ステージ１０２上にそのステージ１０２と接するように配置されており、ステージ１０２を移動させることによってステージ１０２と一緒に基板１０３も移動させながら、その基板１０３にレーザ光２０を照射する。すなわち、第１検討例のレーザ処理装置１０１においては、基板１０３は、ステージ１０２上を浮上して移動するのではなく、ステージ１０２上に配置されて固定されており、ステージ１０２と基板１０３とが一緒に移動するようになっている。ステージ１０２と一緒に基板１０３が移動することにより、基板１０３上に形成されているアモルファスシリコン膜１０３ａにおけるレーザ光照射領域を走査することができ、アモルファスシリコン膜１０３ａ全体を多結晶シリコン膜に変化させることができる。

しかしながら、第１検討例のレーザ処理装置１０１においては、ステージ１０２と基板１０３とを一緒に移動させる必要があるため、ある基板１０３に対するレーザ処理を行った後には、レーザ処理の終了位置まで移動しているステージ１０２を、初期位置まで戻す必要がある。そして、その後に、ステージ１０２上に次の基板１０３を配置してから、ステージ１０２と基板１０３とを一緒に移動させながらその基板１０３に対するレーザ処理を行う必要がある。この場合、レーザ処理が済んだ基板１０３をステージ１０２から降ろしてから、ステージ１０２を初期位置まで戻す動作が必要になることから、複数の基板１０３にレーザ処理を施す際には、１枚の基板１０３あたりの処理時間が長くなってしまい、スループットが低くなってしまう。

そこで、本発明者は、レーザ処理装置のステージ上に基板を浮上させながらその基板を水平方向に移動させ、移動する基板に対してレーザ光を照射することを検討している。この場合、ステージを移動させる必要がないため、複数の基板にレーザ処理を施す際には、１枚の基板あたりの処理時間を短くすることができ、スループットを向上させることができる。

図７は、本発明者が検討した第２検討例のレーザ処理装置２０１の模式的な構成を示す断面図であり、上記図１に相当するものである。図８は、第２検討例のレーザ処理装置２０１の要部断面図であり、上記図４に相当するものである。

第２検討例のレーザ処理装置２０１（図７および図８）が、本実施の形態のレーザ処理装置１（図１および図４）と相違しているのは、本実施の形態のレーザ処理装置１のステージ２（図１および図４）が上記充填部材８を有しているのに対して、第２検討例のレーザ処理装置２０１のステージ２０２（図７および図８）は、上記充填部材８に相当するものを有していないことである。すなわち、第２検討例のレーザ処理装置２０１のステージ２０２においては、上部構造体５ａと上部構造体５ｂとの間に上記充填部材８に相当するものは配置されていない。

まず、図７および図８に示される第２検討例のレーザ処理装置２０１と、本実施の形態のレーザ処理装置１（図１および図４）とにおいて、上部構造体５ａと上部構造体５ｂとが離間している理由について説明する。

第２検討例のレーザ処理装置２０１（図７および図８）および本実施の形態のレーザ処理装置１（図１および図４）においては、固定されたステージ（２，２０２）上を、基板３が浮上しながら水平方向に移動し、移動する基板３に対してレーザ光２０ａが照射される。これにより、基板３上に形成されているアモルファスシリコン膜３ａにおけるレーザ光照射領域を走査することができ、アモルファスシリコン膜３ａ全体を多結晶シリコン膜に変化させることができる。

しかしながら、第２検討例のレーザ処理装置２０１（図７および図８）および本実施の形態のレーザ処理装置１（図１および図４）においては、基板３は移動させるがステージ（２，２０２）は固定されていることに伴い、ステージ（２，２０２）から見た基板３におけるレーザ光照射位置が固定されてしまい、ステージ（２，２０２）が局所的に加熱されてしまう虞がある。

すなわち、図４および図７において、基板３およびその上のアモルファスシリコン膜３ａは、レーザ光２０ａが照射されている領域とその近傍が局所的に加熱され、従って、符号２８を付した点線で囲まれた領域（以下、基板加熱領域２８と称する）が局所的に加熱され、かなり高い温度になる。基板３を移動させながらレーザ光を照射するため、基板３およびその上のアモルファスシリコン膜３ａにおいて、基板加熱領域２８は、基板３の移動とともに移動する。しかしながら、ステージ（２，２０２）は固定されているため、ステージ（２，２０２）から見ると基板加熱領域２８の位置は移動せずに固定されている。このため、基板３に対するレーザ処理を行っている間、ステージ（２，２０２）における基板加熱領域２８の下方に位置する領域は固定されていることになる。

従って、基板３に対するレーザ処理を行っている間、ステージ（２，２０２）において、基板加熱領域２８の下方に位置する領域とその近傍では、基板加熱領域２８から伝わる熱で継続的に加熱されることになるため、基板加熱領域２８から伝わる熱が蓄積されてしまい、局所的に加熱されて局所的な温度上昇が発生してしまうことが懸念される。ステージ（２，２０２）が局所的に加熱されて局所的な温度上昇が発生してしまうと、ステージ（２，２０２）に熱歪（熱に起因した歪）が発生し、ステージ（２，２０２）が変形してしまう虞がある。

ステージ（２，２０２）が局所的に変形してしまうと、ステージ（２，２０２）上に浮上する基板３の高さ位置が変動してしまうため、基板３に対するレーザ処理の条件の変動を招く虞がある。すなわち、基板３はステージ（２，２０２）上を浮上しながら移動するため、ステージ（２，２０２）が変形してしまうと、ステージ（２，２０２）上に浮上する基板３の高さ位置が変わってしまうが、基板３の高さ位置が変わると、その基板３に照射されるレーザ光の焦点位置と基板３との間の距離も変わってしまうため、基板３に対するレーザ処理の条件が変動してしまう。

例えば、ステージ（２，２０２）が熱歪によって変形する前は、ステージ（２，２０２）上に浮上する基板３の高さ位置がレーザ光２０ａの焦点位置と一致していたとしても、もしもステージ（２，２０２）が基板加熱領域２８からの熱伝導に起因して変形してしまうと、ステージ（２，２０２）上に浮上する基板３の高さ位置が、レーザ光２０ａの焦点位置からずれてしまう。これは、ステージ（２，２０２）が熱歪によって局所的に変形する前と後とで、基板３に対するレーザ処理の条件が変動したことにつながる。

ステージ（２，２０２）が熱歪によって変形する前と後とで、基板３に対するレーザ処理の条件が変動してしまうと、レーザ処理によって基板３上に形成されたアモルファスシリコン膜３ａを多結晶シリコン膜に変えた場合の、その多結晶シリコン膜の特性の変動につながる虞がある。例えば、多結晶シリコン膜の結晶化状態が変動する虞がある。このため、１つの基板３に形成されている多結晶シリコン膜の特性の変動や、複数の基板３に形成されている多結晶シリコン膜同士の特性の変動を抑制するためには、基板加熱領域２８からの熱伝導によってステージ（２，２０２）が変形してしまうのを、抑制することが望まれる。

ここで、第１検討例（図７および図８）および本実施の形態（図１および図４）とは異なり、上部構造体５ａと上部構造体５ｂとが互いに接して一体化している構成も考えられる。しかしながら、この場合は、基板３（アモルファスシリコン膜３ａ）におけるレーザ光照射領域の直下にも、従って基板加熱領域２８の直下にも、ステージの上部構造体が存在することになり、基板加熱領域２８からステージの上部構造体に熱が伝わりやすくなってしまう。このため、基板加熱領域２８の直下に存在する上部構造体（特に表面側部材６に相当するもの）が、基板加熱領域２８からの熱伝導に起因して変形しやすくなることが懸念される。

それに対して、第１検討例（図７および図８）および本実施の形態（図１および図４）においては、ステージを構成する上部構造体５ａと上部構造体５ｂとを所定の間隔で離間させ、レーザ光２０ａの焦点位置が、平面視において、上部構造体５ａと上部構造体５ｂとの間の隙間（領域）に重なるようにしている。別の見方をすると、基板３（アモルファスシリコン膜３ａ）におけるレーザ光照射領域が、平面視において、上部構造体５ａと上部構造体５ｂとの間の隙間（領域）に重なるようにしている。これにより、基板３（アモルファスシリコン膜３ａ）に対するレーザ処理を行っている間に、基板加熱領域２８から上部構造体５ａ，５ｂ（特に上部構造体５ａ，５ｂの表面側部材６）に熱が伝わりにくくすることができる。すなわち、基板３（アモルファスシリコン膜３ａ）におけるレーザ光照射領域の直下には、上部構造体（５ａ，５ｂ）が存在しなくなるため、基板加熱領域２８から上部構造体（５ａ，５ｂ）に熱が伝わりにくくなり、上部構造体（５ａ，５ｂ）を構成する表面側部材６が、基板加熱領域２８からの熱伝導に起因して変形するリスクを低減することができる。これにより、ステージ２上を浮上しながら移動する基板３の高さ位置が変動するリスクを低減することができる。

このような理由から、第２検討例（図７および図８）および本実施の形態（図１および図４）においては、ステージ（２，２０２）を構成する上部構造体５ａと上部構造体５ｂとを離間させ、レーザ光２０ａの焦点位置が、平面視において、上部構造体５ａと上部構造体５ｂとの間の隙間（領域）に重なるようにしている。

ところで、第２検討例（図７および図８）および本実施の形態（図１および図４）においては、レーザ処理の際は、上述したように、シールボックス２６の開口部２７から基板３（アモルファスシリコン膜３ａ）に対して不活性ガスを吹き付ける。これは、基板３上のアモルファスシリコン膜３ａにレーザ光２０ａを照射してアモルファスシリコン膜３ａを多結晶シリコン膜に変化させる際に、不要な反応が発生しないようにするためである。すなわち、シールボックス２６の開口部２７から噴出された不活性ガスの雰囲気中でアモルファスシリコン膜３ａにレーザ光２０ａを照射してアモルファスシリコン膜３ａを多結晶シリコン膜に変化させるためである。

このため、第２検討例（図７および図８）および本実施の形態（図１および図４）においては、ステージ（２，２０２）上に基板３を浮上させて水平方向に移動させながら、基板３の表面に形成されているアモルファスシリコン膜３ａに対して、不活性ガス（例えば窒素ガス）を吹き付けつつ、レーザ光２０ａを照射する。これに付随して、第２検討例のレーザ処理装置２０１（図７および図８）の場合は、図９～図１１を参照して説明する次のような課題が発生することが、本発明者の検討により分かった。図９～図１１は、第２検討例のレーザ処理装置２０１の課題を説明するための説明図であり、上記図８に相当する位置での断面図が示されている。

なお、図９～図１１および後述の図１２～図１４では、シールボックス２６の開口部２７から噴出される不活性ガス（例えば窒素ガス）によって形成された不活性ガス雰囲気を、ドットのハッチングを付して模式的に示してある。また、上部構造体５ａ，５ｂを構成する表面側部材６の上面から噴出するガスを示す矢印（図４および図８における上向きの矢印）と、上部構造体５ａ，５ｂを構成する表面側部材６の上面（貫通孔１３ａ）から吸引するガスを示す矢印（図４および図８における下向きの矢印）については、図９～図１１および後述の図１２～図１４では図示を省略している。

図９に示されるように、ある基板３に対するレーザ処理（レーザ光２０ａ照射処理）を行っている間は、シールボックス２６の開口部２７から噴出される不活性ガスは、基板３（アモルファスシリコン膜３ａ）に吹き付けられ、基板３上の空間を水平方向に拡がる。このとき、シールボックス２６の開口部２７から噴出される不活性ガスは、基板３で遮蔽されることで、上部構造体５ａと上部構造体５ｂとの間の隙間には供給されない。

一方、ある基板３に対するレーザ処理が終了してから次の基板３のレーザ処理が開始するまでの間は、図１０に示されるように、上部構造体５ａと上部構造体５ｂとの間の隙間の上方に基板３が存在しない。このとき、シールボックス２６の開口部２７から噴出される不活性ガスは、ガスの進行先に基板３が存在していないことから、基板３で遮蔽されることなくステージ２に向かって進行し、上部構造体５ａと上部構造体５ｂとの間の隙間に供給される。図１０に示されるように、第２検討例の場合は、上部構造体５ａと上部構造体５ｂとの間に上記充填部材８に相当するものは配置されていないため、シールボックス２６の開口部２７から上部構造体５ａと上部構造体５ｂとの間の隙間に供給された不活性ガスは、上部構造体５ａと上部構造体５ｂとの間を下方に流れてしまう。不活性ガスは、上部構造体５ａと上部構造体５ｂとの間を下方に流れる分、上部構造体５ａ，５ｂの上面上において、水平方向（特にＸ方向）には拡がりにくくなるので、平面視において、不活性ガス雰囲気の範囲は、上部構造体５ａと上部構造体５ｂとの間の隙間とその近傍に制限されてしまい、平面視における不活性ガス雰囲気の範囲が狭くなってしまう（図１０参照）。

次の基板３がステージ２上を浮上しながら移動し、図１１に示されるように、その基板３の端部が上部構造体５ａと上部構造体５ｂとの間の隙間の上方に達すると、その基板３に対するレーザ処理（レーザ光２０ａ照射処理）が開始される。この際、その基板３の対するレーザ処理が開始されてすぐの段階（すなわち図１１のように基板３の端部付近に対してレーザ光２０ａを照射している段階）では、上述のように平面視における不活性ガス雰囲気の範囲が狭くなっていたことの影響により、レーザ光照射領域（２０ｂ）近傍の不活性ガス雰囲気が安定せずに大気成分が混入しやすい。このため、その基板３の対するレーザ処理が開始されてすぐの段階（すなわち図１１の段階）では、不活性ガスを含むが大気成分も混入している雰囲気中で基板３（アモルファスシリコン膜３ａ）にレーザ光２０ａが照射される虞がある。

図１１の状態から基板３が更に移動を続けると、上記図９の状態になり、シールボックス２６の開口部２７から噴出される不活性ガスは、基板３上を水平方向（特にＸ方向）に拡がるため、平面視における不活性ガス雰囲気の範囲は広くなり、レーザ光照射領域（２０ｂ）近傍の不活性ガス雰囲気は安定して大気成分は混入しにくくなる。このため、図９の状態では、大気成分がほとんど混入していない不活性ガス雰囲気中で基板３（アモルファスシリコン膜３ａ）にレーザ光２０ａが照射されることになる。

このため、第２検討例の場合は、基板３の端部近傍と端部から離れた位置とで、基板３（アモルファスシリコン膜３ａ）に対するレーザ処理の条件が変動してしまう虞がある。具体的には、基板３の端部近傍と端部から離れた位置とで、レーザ光２０ａが照射されたときの雰囲気（レーザ光照射領域２０ｂ近傍の雰囲気）が相違してしまい、アモルファスシリコン膜３ａが多結晶シリコン膜に変化したときの結晶化の程度が相違してしまう虞がある。例えば、基板３上のアモルファスシリコン膜３ａをレーザ処理により多結晶シリコン膜に変化させたときに、基板３の端部近傍における多結晶シリコン膜の結晶粒径と、基板３の端部から離れた位置（例えば基板３の中央付近）における多結晶シリコン膜の結晶粒径とが、相違してしまい、基板３上の多結晶シリコン膜における結晶粒径にムラが生じてしまう（不均一になってしまう）。これは、その多結晶シリコン膜を用いる素子（例えば薄膜トランジスタ素子）または装置（例えば表示装置）の信頼性の低下につながるため、防ぐことが望まれる。

また、大気成分が混入した雰囲気中でアモルファスシリコン膜３ａにレーザ光２０ａが照射されることは、アモルファスシリコン膜３ａを多結晶シリコン膜に変化させる際に、不要な反応が発生してしまうことにつながる。これは、その多結晶シリコン膜を用いる素子（例えば薄膜トランジスタ素子）または装置（例えば表示装置）の信頼性の低下につながるため、防ぐことが望まれる。

＜主要な特徴と効果について＞
次に、本実施の形態のレーザ処理装置の主要な特徴と効果について説明する。図１２～図１４は、本実施の形態のレーザ処理装置１の効果を説明するための説明図であり、上記図８に相当する位置での断面図が示されている。

本実施の形態においては、上部構造体５ａと上部構造体５ｂとを所定の間隔で離間させ、上部構造体５ａと上部構造体５ｂとの間に充填部材８を配置し、レーザ光２０ａの焦点位置（基板３におけるレーザ光照射領域）が、平面視において、上部構造体５ａと上部構造体５ｂとの間の隙間（充填部材８）に重なるようにしている。これにより、基板加熱領域２８から熱が伝わりやすい領域である、基板３のレーザ光照射領域の直下の領域には、上部構造体５ａ，５ｂではなく充填部材８が存在することになるため、上部構造体５ａ，５ｂ（特に表面側部材６）が熱歪によって変形してしまうのを、抑制または防止することができる。従って、ステージ２上を浮上しながら移動する基板３の高さ位置が変動するのを抑制または防止することができる。

上部構造体５ａ，５ｂは、その上面からガス（基板浮上用ガス）を噴出して基板３を浮上するように作用することから、上部構造体５ａ，５ｂ（特に表面側部材６）が熱歪によって変形してしまうことは、ステージ２上を浮上しながら移動する基板３の高さ位置の変動につながってしまう。それに対して、充填部材８は、その上面からガス（基板浮上用ガス）を噴出する部材ではなく、すなわち、基板３を浮上させるように作用する部材ではない。このため、充填部材８が基板加熱領域２８からの熱伝導に起因して熱歪により変形したとしても、上部構造体５ａ，５ｂ（特に表面側部材６）が熱歪によって変形した場合に比べると、基板３の高さ位置に影響を与えるリスクは小さい。このため、上部構造体５ａと上部構造体５ｂとを所定の間隔で離間させ、上部構造体５ａと上部構造体５ｂとの間に充填部材８を配置したことで、基板３を浮上させるためのガスを噴出する部材が、基板加熱領域２８からの熱伝導に起因して変形するリスクを低減することができるので、ステージ２上を浮上しながら移動する基板３の高さ位置が変動するのを抑制または防止することができる。

また、第２検討例の場合は、上部構造体５ａ，５ｂ間に上記充填部材８に相当するものを配置していないため、上記図９～図１１を参照して説明したように、上部構造体５ａと上部構造体５ｂとの間の隙間の上方に基板３が存在しないとき（図１０の段階）には、シールボックス２６の開口部２７から噴出される不活性ガスが、上部構造体５ａと上部構造体５ｂとの間を下方に流れてしまう。この場合、不活性ガスは、上部構造体５ａ，５ｂの上面上において、水平方向（特にＸ方向）には拡がりにくくなるので、平面視における不活性ガス雰囲気の範囲が狭くなってしまうことから、レーザ光照射領域（２０ｂ）近傍の不活性ガス雰囲気が安定せず、大気成分が混入した雰囲気中で基板３（アモルファスシリコン膜３ａ）にレーザ光２０ａが照射される虞がある。

本実施の形態では、図１２に示されるように、ある基板３に対するレーザ処理（レーザ光２０ａ照射処理）を行っている間は、シールボックス２６の開口部２７から噴出される不活性ガスは、基板３（アモルファスシリコン膜３ａ）に吹き付けられ、基板３上の空間を水平方向に拡がる。そして、ある基板３に対するレーザ処理が終了してから次の基板３のレーザ処理が開始するまでの間は、図１３に示されるように、上部構造体５ａと上部構造体５ｂとの間の隙間の上方に基板３が存在しないが、上部構造体５ａと上部構造体５ｂとの間には充填部材８が配置されている。このとき、図１３からも分かるように、シールボックス２６の開口部２７から噴出される不活性ガスは、ガスの進行先に基板３が存在していないことから、基板３で遮蔽されることなくステージ２に向かって進行し、従って、上部構造体５ａと上部構造体５ｂとの間の隙間に向かって進行し得るが、充填部材８によりガスの流れが制限される。すなわち、本実施の形態では、シールボックス２６の開口部２７から噴出された不活性ガスは、上部構造体５ａと上部構造体５ｂとの間を、充填部材８よりも下方（より特定的には充填部材８の上面よりも下方）に流れずに済む。このため、シールボックス２６の開口部２７から噴出された不活性ガスは、上部構造体５ａと上部構造体５ｂとの間を下方に流れずに済む分、上部構造体５ａ，５ｂの上面上において水平方向（特にＸ方向）に拡がりやすくなるので、平面視において、不活性ガス雰囲気の範囲は、上部構造体５ａ，５ｂ間の隙間からある程度離れた（Ｘ方向に離れた）位置にまで達することができる（図１３参照）。従って、平面視における不活性ガス雰囲気の範囲が広くなる。

次の基板３がステージ２上を浮上しながら移動し、図１４に示されるように、その基板３の端部が上部構造体５ａと上部構造体５ｂとの間の隙間の上方に達すると、その基板３に対するレーザ処理（レーザ光２０ａ照射処理）が開始される。この際、その基板３の対するレーザ処理が開始されてすぐの段階（すなわち図１４のように基板３の端部付近に対してレーザ光２０ａを照射している段階）でも、上述のように平面視における不活性ガス雰囲気の範囲が広くなっていたことから、レーザ光照射領域（２０ｂ）近傍の不活性ガス雰囲気は安定し、大気成分は混入しにくい。このため、その基板３の対するレーザ処理が開始されてすぐの段階（すなわち図４の段階）でも、大気成分がほとんど混入していない不活性ガス雰囲気中で基板３（アモルファスシリコン膜３ａ）にレーザ光２０ａが照射されることになる。

図１４の状態から基板３が更に移動を続けると、上記図１２の状態になり、シールボックス２６の開口部２７から噴出される不活性ガスは、基板３上を水平方向に拡がる。この段階（図１２の段階）でも、平面視における不活性ガス雰囲気の範囲は広くなっているため、レーザ光照射領域（２０ｂ）近傍の不活性ガス雰囲気は安定して大気成分は混入しにくく、大気成分がほとんど混入していない不活性ガス雰囲気中で基板３（アモルファスシリコン膜３ａ）にレーザ光２０ａが照射されることになる。

このため、本実施の形態では、基板３の端部近傍と端部から離れた位置とで、基板３（アモルファスシリコン膜３ａ）に対するレーザ処理の条件が変動してしまうのを抑制または防止することができる。具体的には、複数の基板３に対するレーザ処理を行う場合に、各基板３に対するレーザ処理が開始されてからその基板３に対するレーザ処理が終了するまでの間、大気成分がほとんど混入していない不活性ガス雰囲気中でその基板３（アモルファスシリコン膜３ａ）にレーザ光２０ａを照射することができる。このため、各基板３について、その基板３の端部近傍と端部から離れた位置とで、レーザ光２０ａが照射されたときの雰囲気（レーザ光照射領域２０ｂ近傍の雰囲気）を同じにすることができ、アモルファスシリコン膜３ａが多結晶シリコン膜に変化したときの結晶化の程度を同じ（均一）にすることができる。例えば、基板３上のアモルファスシリコン膜３ａをレーザ処理により多結晶シリコン膜に変化させたときに、基板３の端部近傍における多結晶シリコン膜の結晶粒径と、基板３の端部から離れた位置（例えば基板３の中央付近）における多結晶シリコン膜の結晶粒径とを同じにすることができ、基板３上の多結晶シリコン膜における結晶粒径を均一にすることができる。このため、その多結晶シリコン膜を用いる素子（例えば薄膜トランジスタ）または装置（例えば表示装置）の信頼性を向上させることができる。

また、本実施の形態では、大気成分が混入した雰囲気中でアモルファスシリコン膜３ａにレーザ光２０ａが照射されることを防ぐことができるため、アモルファスシリコン膜３ａを多結晶シリコン膜に変化させる際に、不要な反応が発生してしまうのを防止することができる。これにより、その多結晶シリコン膜を用いる素子（例えば薄膜トランジスタ）または装置（例えば表示装置）の信頼性を向上させることができる。

また、上部構造体５ａと上部構造体５ｂとの間に配置された充填部材８の上面は、上部構造体５ａ，５ｂの各上面（すなわち上部構造体５ａ，５ｂをそれぞれ構成する表面側部材６の上面）よりも、低いことが好ましい。その理由は、以下のようなものである。

もしも、充填部材８の上面が、上部構造体５ａ，５ｂの各上面よりも高い位置にあると、上部構造体５ａ，５ｂの各上面から充填部材８の一部が突出した状態になるため、ステージ２上を浮上しながら水平方向に移動する基板３の動きを、充填部材８が阻害してしまう虞がある。このため、充填部材８の上面の高さ位置を、上部構造体５ａ，５ｂの各上面と同じかそれよりも低くすることで、ステージ２上を浮上しながら水平方向に移動する基板３の動きを、充填部材８が阻害しないようすることができる。

そして、充填部材８の上面の高さ位置を、上部構造体５ａ，５ｂの各上面よりも低くすれば、上部構造体５ａ，５ｂ（表面側部材６）の上面と基板３の下面との間の間隔を変えずに、基板加熱領域２８から充填部材８の上面までの距離を大きくすることができる。これにより、基板加熱領域２８の下方に位置する充填部材８の上面の高さ位置を低くした分、基板加熱領域２８からステージ２に熱が伝わりにくくなるため、ステージ２が、基板加熱領域２８からの熱伝導に起因して変形するリスクを低減することができる。

すなわち、基板加熱領域２８から充填部材８に伝わった熱は、充填部材８から上部構造体５ａ，５ｂにも伝導されてしまうため、基板加熱領域２８から充填部材８へ熱が伝わりにくくすることは、上部構造体５ａ，５ｂの温度上昇を抑制し、上部構造体５ａ，５ｂ（特に表面側部材６）が変形するリスクを低下させるように作用する。このため、充填部材８の上面の高さ位置を、上部構造体５ａ，５ｂの各上面よりも低くすることで、基板加熱領域２８から充填部材８に熱が伝わりにくくすることができ、それによって、上部構造体５ａ，５ｂの温度上昇を抑制することができるため、上部構造体５ａ，５ｂ（特に表面側部材６）が変形するリスクを低下させることができる。また、充填部材８は、基板３を浮上させるためのガスを噴出する部材ではないため、充填部材８の上面の高さ位置を、上部構造体５ａ，５ｂの各上面よりも低くしても、基板３を浮上させながら移動させることに対して、悪影響は生じずに済む。

また、充填部材８の上面と上部構造体５ａ，５ｂの各上面との高さの差ｈ１は、４０ｍｍ以下（ｈ１≦４０ｍｍ）であることが好ましい。これにより、充填部材８により不活性ガスの流れを制限する効果を得やすくなる。このため、上部構造体５ａと上部構造体５ｂとの間の隙間の上方に基板３が存在しないときに、開口部２７から噴出された不活性ガスが、上部構造体５ａ，５ｂの上面上を水平方向（特にＸ方向）に拡がりやすくすることができ、平面視における不活性ガス雰囲気の範囲をより的確に広くすることができる。

また、上部構造体５ａの上面と上部構造体５ｂの上面とは、互いに同じ高さ位置にあることが好ましい。これにより、レーザ光２０ａが照射される位置での基板３の高さ位置を、所定の高さに制御しやすくなり、基板３（アモルファスシリコン膜３ａ）に対するレーザ処理の条件を所定の条件に制御しやすくなる。

また、充填部材８は、シールボックス２６の開口部２７から噴出された不活性ガスが、上部構造体５ａと上部構造体５ｂとの間を充填部材８よりも下側に流れる（流動する）のを防止するように機能する。このため、充填部材８は、上部構造体５ａ，５ｂに接することが好ましく、従って、充填部材８の側面（上部構造体５ａに対向する側の側面）と上部構造体５ａの側面（充填部材８に対向する側の側面）とが接し、かつ、充填部材８の側面（上部構造体５ｂに対向する側の側面）と上部構造体５ｂの側面（充填部材８に対向する側の側面）とが接することが好ましい。これにより、シールボックス２６の開口部２７から噴出された不活性ガスが、上部構造体５ａと上部構造体５ｂとの間を充填部材８よりも下側に流れるのを、より的確に防止することができるようになる。充填部材８が上部構造体５ａ，５ｂと接している場合は、充填部材８のＸ方向の寸法は、上部構造体５ａと上部構造体５ｂとの間の間隔（Ｘ方向の間隔）とほぼ一致している。

また、平面視において、上部構造体５ａと上部構造体５ｂとの間の領域全体にわたって充填部材８が配置されていることが好ましい。すなわち、平面視において、上部構造体５ａと上部構造体５ｂとの間におけるＹ方向に沿った位置の一部にだけ充填部材８が存在しているのではなく、上部構造体５ａと上部構造体５ｂとの間におけるＹ方向に沿った位置全体にわたって充填部材８が存在（延在）していることが好ましい。これにより、充填部材８により不活性ガスの流れを制限する効果を、上部構造体５ａと上部構造体５ｂとの間の領域全体にわたって得ることができる。このため、上部構造体５ａと上部構造体５ｂとの間の隙間の上方に基板３が存在しないときに、開口部２７から噴出された不活性ガスが、上部構造体５ａ，５ｂの上面上を水平方向（特にＸ方向）に拡がりやすくなり、平面視における不活性ガス雰囲気の範囲をより的確に広くすることができる。

また、充填部材８は、上部構造体５ａと上部構造体５ｂとの間において、Ｙ方向に延在しており、すなわち、Ｙ方向に沿って配置されている。このＹ方向は、基板３（アモルファスシリコン膜３ａ）に照射されるレーザ光２０ａの長軸方向である。すなわち、充填部材８は、上部構造体５ａと上部構造体５ｂとの間において、レーザ光２０ａ（レーザ光照射領域２０ｂ）の長軸方向に沿って配置されている。これにより、Ｘ方向に離間する上部構造体５ａと上部構造体５ｂとの間の隙間を、Ｙ方向全体にわたって充填部材８で埋めやすくなり、充填部材８により不活性ガスの流れを制限する効果をＹ方向全体にわたって的確に得ることができる。

また、シールボックス２６の開口部２７は、不活性ガスの噴出口（吹き出し口）として機能する。シールボックス２６の開口部２７から噴出された不活性ガスは、レーザ光照射領域２０ｂとその近傍に供給されるべきものである。なぜなら、シールボックス２６の開口部２７から噴出された不活性ガスは、レーザ光照射領域２０ｂとのその近傍の雰囲気を不活性ガス雰囲気とし、その不活性ガス雰囲気中で基板３（アモルファスシリコン膜３ａ）にレーザ光２０ａが照射されるようにするために用いられるからである。このため、シールボックス２６の開口部２７は、平面視において、レーザ光照射領域２０ｂと重なるようにし、従って、レーザ光２０ａの焦点位置と重なるようにする。平面視において、レーザ光照射領域２０ｂが、シールボックス２６の開口部２７に内包されていれば、更に好ましい。これにより、シールボックス２６の開口部２７からレーザ光照射領域２０ｂとその近傍に不活性ガスを供給しやすくなる。なお、シールボックス２６の開口部２７が、平面視において、レーザ光照射領域２０ｂと重なる場合は、シールボックス２６の開口部２７は、平面視において、上部構造体５ａと上部構造体５ｂとの間の隙間（充填部材８）と重なることになる。

また、ステージ２が有する複数の上部構造体５は、上部構造体５ａ，５ｂと、それ以外の上部構造体５ｃとを含んでいる。図２の場合は、Ｘ方向に隣り合う上部構造体５ａ，５ｂをＸ方向に挟むように、上部構造体５ｃが配置されており、上部構造体５ｃと上部構造体５ａとがＸ方向に隣り合い、上部構造体５ａと上部構造体５ｂとがＸ方向に隣り合い、上部構造体５ｂと上部構造体５ｃとがＸ方向に隣り合っている。

Ｘ方向に隣り合う上部構造体５ａ，５ｂ間には、上述したように充填部材８が配置されている。しかしながら、隣り合う上部構造体５ｃ，５ａ間と、隣り合う上部構造体５ｂ，５ｃ間とには、上記充填部材８に相当するものを設けても、設けなくてもよい。なぜなら、上部構造体５ａ，５ｂ間の領域は、平面視において、レーザ光照射領域２０ｂと重なっているが、上部構造体５ｃ，５ａ間の領域と、上部構造体５ｂ，５ｃ間の領域とは、平面視において、レーザ光照射領域２０ｂとは重ならずに、レーザ光照射領域２０ｂからある程度離れているからである。

すなわち、シールボックス２６の開口部２７から噴出される不活性ガスは、レーザ光照射領域２０ｂとその近傍に供給されるべきものであるため、シールボックス２６の開口部２７からレーザ光照射領域２０ｂに向かって、別の見方をすると、シールボックス２６の開口部２７から上部構造体５ａ，５ｂ間の隙間に向かって、シールボックス２６の開口部２７から不活性ガスが噴出される。このため、上部構造体５ａ，５ｂ間に充填部材８が無いと、上記図９～図１１を参照して説明した課題が発生するが、隣り合う上部構造体５ｃ，５ａ間や隣り合う上部構造体５ｂ，５ｃ間に上記充填部材８に相当するものが無くとも、上記図９～図１１を参照して説明した課題は発生せずに済む。このため、上部構造体５ａ，５ｃ間と上部構造体５ｂ，５ｃ間とに充填部材８に相当するものを設けない場合であっても、上部構造体５ａ，５ｂ間に充填部材８を設ければ、上記図９～図１１を参照して説明した課題を改善または解決することができる。また、上部構造体５ａ，５ｃ間と上部構造体５ｂ，５ｃ間とに充填部材８に相当するものを設けない場合は、ステージ２の構造をより単純にできるので、ステージ２を組み立てやすくなる。隣り合う上部構造体５ａ，５ｃ間および隣り合う上部構造体５ｂ，５ｃ間と同様に、隣り合う上部構造体５ｃ間にも、充填部材８に相当するものは設けなくともよい。

また、上部構造体５ａ，５ｂ，５ｃのそれぞれは、上面（表面）からガス（気体）を噴出し、噴出するガスによって基板３を浮上させるように作用する。但し、上部構造体５ｃのガスを噴出する機構は、上部構造体５ａ，５ｂと相違する場合もあり得る。例えば、上述したように、上部構造体５ａ，５ｂについては、上部構造体５ａ，５ｂを構成する表面側部材６の微細な孔（多孔質体を構成する細孔）からガスを噴出して基板３を浮上させつつ、表面側部材６の貫通孔１３ａから表面側部材６上のガスを吸引して基板３を吸引している。すなわち、上部構造体５ａ，５ｂでは、上面からのガスの噴出とガスの吸引との両方を行い、そのバランスを調整している。それに対して、上部構造体５ｃについては、上部構造体５ｃを構成する表面側部材（表面側部材６に相当するもの）に設けられた複数の貫通孔からガスを噴出するが、表面側部材上のガスを吸引する機構は上部構造体５ｃには設けていない。このため、上部構造体５ｃを構成する表面側部材は、多孔質体でなくともよく、例えば複数（多数）の貫通孔を形成した金属板を用いることができる。

ステージ２上に浮上する基板３の高さ位置を制御しやすいのは、上面からガスの噴出を行うがガスの吸引は行わない上部構造体５ｃではなく、上面からガスの噴出とガスの吸引との両方を行うことができる上部構造体５ａ，５ｂである。一方、ステージ２上に浮上する基板３の高さ位置を正確に制御することが望まれるのは、レーザ光照射領域２０ｂに近い領域である。このため、レーザ光照射領域２０ｂに近い上部構造体５ａ，５ｂについては、上面からガスの噴出とガスの吸引との両方を行うことができるようにすることで、レーザ光２０ａが照射される位置での基板３の高さ位置をより的確に制御して、レーザ処理条件を制御しやすくする。一方、レーザ光２０ａが照射される位置から遠い上部構造体５ｃについては、上面からガスの噴出を行うがガスの吸引は行わないようにすることで、上部構造体５ｃの構造を単純にすることができる。これにより、上部構造体５ｃを準備しやすくなるため、レーザ処理装置の製造コストを低減できる。

＜表示装置の一例＞
本実施の形態のレーザ処理装置１は、例えば、表示装置の製造工程に好適に用いることができる。

図１５は、液晶表示装置としての大画面テレビジョンを示す外観図であり、図１６は、液晶表示装置としてのモバイル通信機器を示す外観図である。図１５に示される大画面テレビジョン３１および図１６に示されるモバイル通信機器としてのスマートフォン３２は、それぞれ、本実施の形態における表示装置の一例である。

このように本実施の形態における表示装置としては、いろいろなサイズの表示装置が対象となっている。また、本実施の形態における表示装置は、液晶表示装置に限定されるものではなく、例えば、有機ＥＬ表示装置も対象となっている。

＜表示装置の製造工程＞
次に、本実施の形態における表示装置の製造工程の概要について、液晶表示装置の製造工程を例に挙げて、図１７を参照しながら簡単に説明する。図１７は、本実施の形態における表示装置を製造する製造工程の流れを示すフローチャートである。

まず、ＴＦＴガラス基板とカラーフィルタガラス基板のそれぞれを形成する。

具体的には、ガラス基板を用意し、このガラス基板に薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor：ＴＦＴ）を形成することで、ＴＦＴガラス基板（ＴＦＴが形成されたガラス基板）を得る（図１７のステップＳ１）。薄膜トランジスタ形成工程は、上記レーザ処理装置１を用いたレーザ処理も含んでおり、このガラス基板が上記基板３および後述の基板５０に対応する。

続いて、ＴＦＴガラス基板の表面に配向膜を塗布した後（図１７のステップＳ２）、ラビング処理を施す（図１７のステップＳ３）。その後、ＴＦＴガラス基板の表面にシール剤を塗布する（図１７のステップＳ４）。

一方、他のガラス基板を用意し、このガラス基板にカラーフィルタを形成することにより、カラーフィルタガラス基板（カラーフィルタが形成されたガラス基板）を得る（図１７のステップＳ５）。

続いて、カラーフィルタガラス基板の表面に配向膜を塗布した後（図１７のステップＳ６）、ラビング処理を施す（図１７のステップＳ７）。その後、カラーフィルタガラス基板の表面にスペーサを塗布する（図１７のステップＳ８）。

次に、ＴＦＴガラス基板とカラーフィルタガラス基板とを貼り合せた後（図１７のステップＳ９）、スクライブ（分断）処理を施す（図１７のステップＳ１０）。これにより、貼り合せたＴＦＴガラス基板とカラーフィルタガラス基板は、個々の液晶表示装置のサイズに切断される。

その後、シール剤とスペーサによって確保されているＴＦＴガラス基板とカラーフィルタガラス基板との間の隙間に液晶を注入した後（図１７のステップＳ１１）、その隙間を封止する（図１７のステップＳ１２）。

続いて、貼り合せたＴＦＴガラス基板とカラーフィルタガラス基板を挟むように一対の偏光板を貼り付ける（図１７のステップＳ１３）。このようにして液晶ディスプレイパネルを製造することができる。そして、液晶ディスプレイパネルに対して、駆動回路を圧着した後（図１７のステップＳ１４）、さらに、バックライトを着装する（図１７のステップＳ１５）。このようにして、液晶表示装置が完成する（図１７のステップＳ１６）。

＜表示装置の詳細な構成＞
続いて、本実施の形態における表示装置の詳細な構成について説明する。図１８は、本実施の形態における表示装置の構成例を示す図である。

図１８に示される構成例では、表示装置は、複数の画素４０がマトリクス状（行列状）に配置された画素部（画素領域）４１と、走査線駆動回路４２と、信号線駆動回路４３とを有している。画素４０は、走査線駆動回路４２と電気的に接続された配線４４（走査線）によって供給される走査信号によって、行ごとに選択状態か非選択状態かが決定される。また、走査信号によって選択されている画素４０は、信号線駆動回路４３と電気的に接続された配線４５（信号線）によって、画像信号（映像信号）が供給される。

図１９は、図１８に示す画素の構成例を示す図である。図１９に示されるように、画素４０には、画素を制御するスイッチング素子として機能する薄膜トランジスタ４６と、表示部として機能する液晶素子４７とが設けられている。例えば、液晶素子４７は、一対の電極（画素電極と対向電極）の間に液晶材料を挟んだ構造を有している。

薄膜トランジスタ４６においては、ゲート電極が配線４４（走査線）と電気的に接続され、ソース電極およびドレイン電極のいずれか一方が、配線４５Ａ（信号線）と電気的に接続され、他方が液晶素子４７の画素電極と電気的に接続されている。

＜薄膜トランジスタのデバイス構造＞
続いて、薄膜トランジスタ４６のデバイス構造について説明する。図２０は、薄膜トランジスタのデバイス構造を示す断面図である。

図２０に示される薄膜トランジスタ４６は、トップゲート型構造を有している。薄膜トランジスタ４６は、絶縁表面を有する基板５０（例えばガラス基板）上に形成されたチャネル膜５１を有している。チャネル膜５１は、多結晶の半導体膜である多結晶シリコン膜からなる。そして、基板５０上に、チャネル膜５１を覆うように、ゲート絶縁膜５２が形成されており、ゲート絶縁膜５２上にゲート電極５３が形成されている。ゲート絶縁膜５２上に、ゲート電極５３を覆うように、層間絶縁膜５４が形成されており、層間絶縁膜５４上に、ソース電極５５ａおよびドレイン電極５５ｂが形成されている。ソース電極５５ａおよびドレイン電極５５ｂのそれぞれは、層間絶縁膜５４およびゲート絶縁膜５２に設けられたスルーホールを通じて、チャネル膜５１と接している。層間絶縁膜５４、ソース電極５５ａおよびドレイン電極５５ｂを覆うように、保護膜５６が形成されている。以上のようにして、薄膜トランジスタ４６が形成されている。

また、ここでは、薄膜トランジスタ４６がトップゲート型構造を有する場合について説明したが、他の形態として、薄膜トランジスタ４６は、ボトムゲート型構造を有していてもよい。

＜薄膜トランジスタの製造工程＞
次に、薄膜トランジスタ（４６）の製造工程について説明する。図２１は、薄膜トランジスタの製造工程の流れを示すフローチャートである。

まず、例えば、ガラスからなる基板であるガラス基板（上記基板３，５０に対応）上にチャネル膜（５１）を形成する（図２１のステップＳ２１）。次に、ガラス基板（３，５０）上に、チャネル膜（５１）を覆うように、ゲート絶縁膜（５２）を形成する（図２１のステップＳ２２）。次に、ゲート絶縁膜（５２）上にゲート電極（５３）を形成する（図２１のステップＳ２３）。ゲート電極（５３）の形成後、チャネル膜（５１）にソース・ドレイン用の不純物を注入することもできる。次に、層間絶縁膜（５４）を形成する（図２１のステップＳ２４）。次に、層間絶縁膜（５４）およびゲート絶縁膜（５２）にスルーホールを形成してから、ソース電極（５５ａ）およびドレイン電極（５５ｂ）を形成する（図２１のステップＳ２５）。次に、保護膜（５６）を形成する（図２１のステップＳ２６）。以上のようにして、薄膜トランジスタを製造することができる。

＜チャネル膜の形成工程＞
ここで、チャネル膜（５１）の形成工程の詳細について説明する。図２２は、チャネル膜の形成工程の流れを説明するフローチャートである。

まず、ガラス基板（３，５０）上にアモルファスシリコン膜を形成する（図２２のステップＳ３１）。その後、アモルファスシリコン膜に対してレーザ光（２０ａ）を照射して、レーザアニール処理を施す（図２２のステップＳ３２）。これにより、アモルファスシリコン膜は加熱され、その結果、アモルファスシリコン膜から多結晶シリコン膜が形成される（図２２のステップＳ３３）。すなわち、アモルファスシリコン膜が多結晶シリコン膜に変化（変質）する。以上のようにして、多結晶シリコン膜からなるチャネル膜（５１）を形成することができる。また、レーザアニール処理の後、多結晶シリコン膜からなるチャネル膜（５１）は、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術などを用いて所定の形状にパターニングすることもできる。

チャネル膜は、電子の通り道となる機能を有することから、チャネル膜の特性が薄膜トランジスタの性能を左右することになる。アモルファスシリコンに比べて多結晶シリコンは、移動度が高いため、チャネル膜を多結晶シリコン膜で構成することより、薄膜トランジスタの性能を高めることができる。このため、本実施の形態では、チャネル膜を多結晶シリコン膜から構成している。具体的には、上述したように、アモルファスシリコン膜を形成した後、アモルファスシリコン膜に対してレーザアニール処理を施すことにより、アモルファスシリコン膜を多結晶シリコン膜に変化させている。従って、チャネル膜を多結晶シリコン膜から構成するためには、レーザアニール処理（加熱処理）が必要であり、このレーザアニール処理を実施するためには、レーザ処理装置が必要となる。本実施の形態では、このレーザアニール処理を実施するために、上述したレーザ処理装置１を用いることができる。

本実施の形態のレーザ処理装置１を用いた場合、ステージ２上に基板３を浮上させながらその基板３を水平方向に移動（搬送）させ、移動する基板３（より特定的には基板３上のアモルファスシリコン膜３ａ）に対してレーザ光２０ａを照射することで、基板３上に形成されているアモルファスシリコン膜３ａを多結晶シリコン膜に変化させる。この多結晶シリコン膜が、上述したチャネル膜（５１）に対応している。ステージ２を移動させる必要がないため、複数の基板にレーザ処理を施す際に、１枚の基板あたりの処理時間を短くすることができ、スループットを向上させることができる。

また、本実施の形態のレーザ処理装置１では、上部構造体５ａと上部構造体５ｂとを離間させ、レーザ光２０ａの焦点位置（基板３におけるレーザ光照射領域）が、平面視において、上部構造体５ａと上部構造体５ｂとの間の隙間（充填部材８）に重なるようにしていることで、上部構造体５ａ，５ｂが熱歪によって変形してしまうのを抑制または防止することができる。これにより、ステージ２上を浮上しながら移動する基板３の高さ位置が変動するのを抑制または防止することができる。また、本実施の形態のレーザ処理装置１では、上述したように、上部構造体５ａと上部構造体５ｂとの間の隙間を埋めるように充填部材８が配置されていることで、上記図９～図１１を参照して説明した課題を解決または改善することができる。

このため、本実施の形態のレーザ処理装置１を用いることで、基板３（アモルファスシリコン膜３ａ）に対するレーザ処理の条件が変動してしまうのを抑制または防止することができる。これにより、レーザ処理によって基板３上に形成されたアモルファスシリコン膜３ａを多結晶シリコン膜に変えた場合の、その多結晶シリコン膜の特性の変動を抑制または防止することができる。このため、多結晶シリコン膜からなるチャネル膜（５１）の特性が変動するのを抑制または防止することができ、それゆえ、薄膜トランジスタ（４６）の特性が変動するのを抑制または防止することができる。従って、薄膜トランジスタ（４６）を有する表示装置の性能や信頼性を向上させることができる。

＜変形例＞
次に、本実施の形態のレーザ処理装置１の第１変形例について説明する。

図２３は、本実施の形態のレーザ処理装置１の第１変形例を示す要部断面図であり、上記図４に対応するものである。

上記図４の場合は、上部構造体５ａ，５ｂと上部構造体５ａ，５ｂ間に配置された充填部材８とは、定盤４の上面上に配置されており、上部構造体５ａ，５ｂおよび充填部材８の各下面は、定盤４の上面に接していた。

それに対して、図２３（第１変形例）の場合は、充填部材８の下面は、定盤４の上面から所定の距離、離れており、上部構造体５ａ，５ｂ間に配置された充填部材８と定盤４の上面上との間には、充填部材８が存在していない所定の空間が存在している。すなわち、図４の場合と図２３の場合とで、上部構造体５ａ，５ｂおよび充填部材８の各上面の高さ位置は同じであるが、充填部材８の高さ方向（Ｚ方向）の寸法は、図４の充填部材８よりも図２３の充填部材８の方が小さく、それゆえ、充填部材８の下面の高さ位置は、図４の充填部材８の下面よりも図２３の充填部材８の下面の方が高くなっている。

図２３（第１変形例）の場合も、充填部材８は、シールボックス２６の開口部２７から噴出された不活性ガスが、上部構造体５ａと上部構造体５ｂとの間を充填部材８よりも下側に流れる（流動する）のを防止するように機能する。すなわち、図２３（第１変形例）の場合も、上部構造体５ａと上部構造体５ｂとの間に充填部材８が存在することで、シールボックス２６の開口部２７から噴出された不活性ガスは、充填部材８よりも下方（より特定的には充填部材８の上面よりも下方）には流動しない。このため、上部構造体５ａと上部構造体５ｂとの間において、充填部材８と定盤４との間に充填部材８が存在しない空間があったとしても、シールボックス２６の開口部２７から噴出された不活性ガスの流れには影響を与えないで済む。図２３（第１変形例）の場合も、充填部材８は、上部構造体５ａ，５ｂに接することが好ましく、従って、充填部材８の側面（上部構造体５ａに対向する側の側面）と上部構造体５ａの側面（充填部材８に対向する側の側面）とが接し、かつ、充填部材８の側面（上部構造体５ｂに対向する側の側面）と上部構造体５ｂの側面（充填部材８に対向する側の側面）とが接することが好ましい。

また、更なる変形例として、上部構造体５ａ，５ｂ間だけでなく、上部構造体５ａ，５ｂの下（すなわち上部構造体５ａ，５ｂと定盤４との間）にも充填部材８が存在している場合もあり得る。この場合、充填部材８は、上部構造体５ａと上部構造体５ｂとの間から、上部構造体５ａ，５ｂと定盤４との間にかけて、延在したものとなる。いずれにしても、充填部材８は、上部構造体５ａ，５ｂ間に配置された（挟まれた）部分を有している。

次に、本実施の形態のレーザ処理装置１の第２変形例について説明する。

図２４は、第２変形例のレーザ処理装置１のステージ２を示す平面図であり、図２５は、第２変形例のレーザ処理装置１の要部平面図であり、図２６は、第２変形例のレーザ処理装置１の要部断面図である。図２４には、上記図２の（ａ）に相当する平面図が示されている。図２５は、図２４の一部を拡大して示した部分拡大平面図であり、上記図３に相当している。図２５においては、レーザ光照射領域２０ｂをハッチングを付して示してある。図２６は、図２５に示されるＣ１－Ｃ１線の位置での断面図にほぼ対応している。また、図２６に示されるＣ２－Ｃ２線の位置での断面図、Ｃ３－Ｃ３線の位置での断面図、Ｃ４－Ｃ４線の位置での断面図、およびＣ５－Ｃ５線の位置での断面図は、いずれも上記図４とほぼ同様であるので、ここでは繰り返しの図示は省略する。

上記図２の場合は、上部構造体５ａ，５ｂ，５ｃのそれぞれのＹ方向の寸法は、基板３のＹ方向の寸法と同程度かそれよりも大きく、Ｘ方向に隣り合う一対の上部構造体５ａ，５ｂ上を、基板３が浮上しながらＸ方向に移動し、その移動する基板３（より特定的には基板３上のアモルファスシリコン膜３ａ）にレーザ光２０ａを照射していた。そして、Ｘ方向に隣り合う上部構造体５ａ，５ｂ間には、上記実施の形態１で説明した充填部材８が配置されていた。

それに対して、図２４～図２６（第２変形例）の場合は、上部構造体５ａ，５ｂ，５ｃのそれぞれのＹ方向の寸法は、基板３のＹ方向の寸法よりも小さい。そして、充填部材８を挟んでＸ方向に隣り合う一対の上部構造体５ａ，５ｂが、Ｙ方向に複数並んで配置されている。Ｘ方向に隣り合う上部構造体５ａ，５ｂ間には、上記充填部材８が配置されているため、一対の上部構造体５ａ，５ｂがＹ方向に複数並んでいることに対応して、上部構造体５ａ，５ｂ間の充填部材８も、Ｙ方向に複数並んでいる。つまり、図２４～図２６の場合は、上部構造体５ａと上部構造体５ｂとそれらの間の充填部材８とを１組とし、それがＹ方向に複数組並んでいる。なお、図２４～図２６の場合は、Ｙ方向に４組並んでいる場合が示されているが、Ｙ方向に並ぶ組数は、４組には限定されない。また、図２４の場合は、上部構造体５ａ，５ｂだけでなく、上部構造体５ａ，５ｂ以外の上部構造体５ｃのＹ方向の寸法も、基板３のＹ方向の寸法よりも小さいため、上部構造体５ｃもＹ方向に複数並んでいる。

上部構造体５ａ，５ｂおよび充填部材８のそれぞれの構造は、図２４～図２６の場合も、上記図３～図５を参照して説明したものと基本的には同様であるので、ここではその繰り返しの説明は省略する。

図２４～図２６（第２変形例）の場合は、個々の上部構造体５ａ，５ｂ，５ｃの寸法（平面積）を小さくすることができるため、上部構造体５ａ，５ｂ，５ｃを準備しやすくなり、ステージ２を組立やすくなる。このため、レーザ処理装置を製造しやすくなる。

また、図２４～図２６（第２変形例）の場合に、Ｙ方向に並ぶ複数の充填部材８を一体化することもできる。この場合、Ｙ方向に延在する共通の充填部材８の一方の側面側に複数の上部構造体５ａが並び、他方の側面側に複数の上部構造体５ｂが並んだ構造となる。すなわち、Ｙ方向に延在する共通の充填部材８を間に挟んで、複数組の上部構造体５ａ，５ｂが並んだ構造となる。

また、上記図２３（第１変形例）の場合の充填部材８を、図２４～図２６（第２変形例）の場合に適用することもできる。

次に、本実施の形態のレーザ処理装置１の第３変形例について説明する。充填部材８の高さ（上面の高さ位置）は、一定でない場合もあり得る。図２７および図２８は、第３変形例のレーザ処理装置１の要部断面図であり、充填部材８の高さが一定でない場合の例が示されている。なお、図２７は、上記図５に対応する断面図であり、図２８は、上記図２６に対応する断面図である。断面が図２７の場合の平面図は、上記図３とほぼ同様であり、断面が図２８の場合の平面図は、上記図２５とほぼ同様である。

図２７の場合は、上記図３～図５の場合と同様に、一対の上部構造体５ａ，５ｂ間に充填部材８が配置されている。上記図５の場合は、充填部材８の高さ（上面の高さ位置）は、Ｙ方向の位置によらずほぼ一定であったが、図２７の場合は、充填部材８の高さ（上面の高さ位置）は一定ではない。具体的には、図２７の場合は、Ｙ方向の両端部で充填部材８の高さ（上面の高さ位置）を高くし、Ｙ方向の両端部以外（すなわちＹ方向における両端部よりも内側）では、両端部よりも充填部材８の高さ（上面の高さ位置）を低くしている。なお、基板３が浮上しながらＹ方向に移動する際に、充填部材８の高さが高くなっている領域（Ｙ方向の両端部）は、平面視において、基板３とは重ならないことが好ましい。

また、図２８の場合は、上記図２５および図２６の場合と同様に、一対の上部構造体５ａ，５ｂがＹ方向に複数並んでいることに対応して、上部構造体５ａ，５ｂ間の充填部材８も、Ｙ方向に複数並んでいる。すなわち、図２８の場合も、上記図２５および図２６の場合と同様に、上部構造体５ａと上部構造体５ｂとそれらの間の充填部材８とを１組とし、それがＹ方向に複数組並んでいる。上記図２６の場合は、Ｙ方向に並ぶ複数の充填部材８の高さ（上面の高さ位置）は、Ｙ方向の位置によらずほぼ一定であったが、図２８の場合は、Ｙ方向に並ぶ複数の充填部材８の高さ（上面の高さ位置）は一定ではない。具体的には、図２８の場合は、Ｙ方向に並ぶ複数の充填部材８全体におけるＹ方向の両端部で充填部材８の高さ（上面の高さ位置）を高くし、Ｙ方向の両端部以外（すなわちＹ方向における両端部よりも内側）では、両端部よりも充填部材８の高さ（上面の高さ位置）を低くしている。なお、基板３が浮上しながらＹ方向に移動する際に、充填部材８の高さが高くなっている領域（Ｙ方向の両端部）は、平面視において、基板３とは重ならないことが好ましい。

図２７の場合および図２８の場合は、Ｙ方向の両端部で充填部材８の高さ（上面の高さ位置）が高くなっていることで、開口部２７から供給された不活性ガスのＹ方向の流れを、充填部材８の高さが高くなっている領域（Ｙ方向の両端部）で制限する効果を得られる。これにより、上部構造体５ａと上部構造体５ｂとの間の隙間の上方に基板３が存在しないときに、開口部２７から噴出された不活性ガスが、上部構造体５ａ，５ｂの上面上を水平方向（特にＸ方向）に拡がりやすくなる。

次に、本実施の形態のレーザ処理装置１の第４変形例について説明する。第４変形例は、上記図３～図５の場合、上記図２３（第１変形例）の場合、図２４～図２６（第２変形例）の場合、図２７および図２８（第３変形例）の場合のいずれにも適用することができる。

第４変形例は、充填部材８が、その上面からガスを噴出することができる構造を有している場合に対応している。充填部材８の上面から噴出するガスは、例えば、窒素ガスに代表される不活性ガスを用いることができる。

第４変形例の場合は、シールボックス２６の開口部２７から噴出された不活性ガスの流れ（下方に向かう流れ）を、充填部材８の上面から噴出するガスにより制限する効果も得られるため、上部構造体５ａと上部構造体５ｂとの間の隙間の上方に基板３が存在しないときに、開口部２７から噴出された不活性ガスが、上部構造体５ａ，５ｂの上面上を水平方向（特にＸ方向）に更に拡がりやすくなる。

一方、充填部材８が、その上面からガスを噴出することができる構造を有していない場合、すなわち、充填部材８の上面からガスが噴出されない場合には、充填部材８の上面から噴出するガスが基板３に当たることはない。これにより、充填部材８の上面から噴出するガスに影響されずに済むため、レーザ光２０ａが照射される位置での基板３の高さ位置を、上部構造体５ａ，５ｂの上面からのガスの噴出と吸引とにより、的確に制御することができる。このため、レーザ処理条件を制御しやすくなる。

以上、本発明者によってなされた発明をその実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。

１，１０１ レーザ処理装置
２，１０２，２０２ ステージ
３，１０３ 基板
３ａ，１０３ａ アモルファスシリコン膜
４ 定盤
５，５ａ，５ｂ，５ｃ 上部構造体
６ 表面側部材
７ ベース部
８ 充填部材
１０ 中間板
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ 接着層
１２ａ，１２ｂ 空間
１３ａ，１３ｂ 貫通孔
２０，２０ａ レーザ光
２０ｂ レーザ光照射領域
２１ レーザ光発生部
２２ 光減衰器
２３ 光学系モジュール
２３ａ 反射ミラー
２３ｂ シールウィンドウ
２４ 密閉筐体
２４ａ シールウィンドウ
２５ 処理室
２６ シールボックス
２７ 開口部
２８ 基板加熱領域
３１ 大画面テレビジョン
３２ スマートフォン
４０ 画素
４１ 画素部
４２ 走査線駆動回路
４３ 信号線駆動回路
４４，４５，４５Ａ 配線
４６ 薄膜トランジスタ
４７ 液晶素子
５０ 基板
５１ チャネル膜
５２ ゲート絶縁膜
５３ ゲート電極
５４ 層間絶縁膜
５５ａ ソース電極
５５ｂ ドレイン電極
５６ 保護膜

Claims (12)

1. 以下を含むレーザ処理装置：
   表面および前記表面とは反対側の裏面を有し、前記表面から気体を噴出させることで基板を浮上搬送可能なステージ；
   前記基板にレーザ光を照射するレーザ発振器；および
   前記ステージの上方であって、前記レーザ光の焦点位置と平面視において重なる位置に配置された不活性ガスを噴出するためのガス噴出口、
   ここで、前記ステージの前記表面は第１の上部構造体および第２の上部構造体で構成され、
   前記第１の上部構造体および前記第２の上部構造体は互いに離間し、かつ対向するように配置され、
   前記第１の上部構造体および前記第２の上部構造体の間の隙間と前記レーザ光の焦点位置は平面視において重なり、
   前記第１の上部構造体と前記第２の上部構造体の間に前記隙間を埋めるように充填部材が配置されている。
2. 前記ガス噴出口から噴出された前記不活性ガスは前記充填部材よりも下方に流動しない請求項１に記載のレーザ処理装置。
3. 前記充填部材の上面は前記第１の上部構造体および前記第２の上部構造体のそれぞれの上面よりも低い位置にある請求項１または２に記載のレーザ処理装置。
4. 前記第１の上部構造体および前記第２の上部構造体のそれぞれの上面の高さは、互いに同じである請求項３に記載のレーザ処理装置。
5. 前記レーザ光の前記ステージの前記表面上での平面形状は長軸と短軸を有する長方形であり、
   前記充填部材は前記長軸の方向に沿って配置されている請求項１から４のいずれか１項に記載のレーザ処理装置。
6. 前記基板はガラス基板である請求項１から５のいずれか１項に記載のレーザ処理装置。
7. 前記基板には非晶質の半導体膜が形成され、前記レーザ光の照射により前記非晶質の半導体膜は多結晶の半導体膜に変質する請求項１から６のいずれか１項に記載のレーザ処理装置。
8. 前記第１の上部構造体は、前記気体を噴出する第１の表面側部材を有し、
   前記第２の上部構造体は、前記気体を噴出する第２の表面側部材を有し、
   前記充填部材は前記気体を噴出しない請求項１から７のいずれか１項に記載のレーザ処理装置。
9. 前記第１の表面側部材および前記第２の表面側部材は、それぞれ多孔質体からなる請求項８に記載のレーザ処理装置。
10. 前記レーザ光は、前記ガス噴出口を通過して前記基板に照射される請求項１から９のいずれか１項に記載のレーザ処理装置。
11. 前記基板を前記ステージ上に浮上させながら搬送し、前記ガス噴出口から前記不活性ガスを噴出し、前記基板に前記レーザ光を照射する請求項１から１０のいずれか１項に記載のレーザ処理装置。
12. 前記ガス噴出口から噴出された前記不活性ガスからなる雰囲気中で、前記基板に前記レーザ光が照射される請求項１から１１のいずれか１項に記載のレーザ処理装置。

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