JPH11186189A - レーザー照射装置 - Google Patents

レーザー照射装置

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JPH11186189A
JPH11186189A JP9364022A JP36402297A JPH11186189A JP H11186189 A JPH11186189 A JP H11186189A JP 9364022 A JP9364022 A JP 9364022A JP 36402297 A JP36402297 A JP 36402297A JP H11186189 A JPH11186189 A JP H11186189A
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JP
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laser beam
semiconductor film
laser
linear
optical system
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Shunpei Yamazaki
舜平 山崎
Koichiro Tanaka
幸一郎 田中
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Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 レーザービームの焦点近傍の断面におけるエ
ネルギー分布の変化を抑えて、面内均一性の高い結晶化
された半導体膜を得る。 【解決手段】 パルスレーザービーム光源と、該光源
より照射されるパルスレーザービームを縦横に複数分割
した後、分割された各々のビームを線状としてから合成
させて、ビーム幅Ｗを有する線状ビームを得る光学系
と、前記線状ビームが照射される半導体膜が設けられた
基板を移動させる手段とを有し、前記半導体膜に対し線
状レーザービームを走査しながら照射するレーザー照射
装置であって、前記半導体膜表面の高低差をｒ、前記ビ
ーム幅Ｗの前記高低差ｒに対する変化量をΔ（ｒ）、前
記パルスレーザービーム光源のパルスレーザーの発振周
期の間に前記基板が移動するピッチをｘとするとき、Ｗ
／２０≦Δ（ｒ）≦ｘ≦Ｗ／５、またはΔ（ｒ）≦Ｗ／
２０≦ｘ≦Ｗ／５の条件を満たす。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本明細書で開示する発明は、
大面積の被照射面に対しレーザー光を高い均質性で照射
することができる技術に関する。本発明は特に半導体膜
のアニールに適している。
【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）に対し、レ
ーザーアニールを施して、結晶化させたり、結晶性を向
上させる技術が、広く研究されている。上記半導体膜に
は、珪素膜がよく用いられる。
【０００３】ガラス基板は、従来よく使用されてきた石
英基板と比較し、安価で加工性に富んでおり、大面積基
板を容易に作成できる利点を持っている。これが上記研
究が行われる理由である。また、結晶化に好んでレーザ
ーが使用されるのは、ガラス基板の融点が低いからであ
る。レーザーは基板の温度をあまり変えずに非単結晶膜
にのみ高いエネルギーを与え、結晶化させることができ
る。
【０００４】レーザーアニールを施して形成された結晶
性珪素膜は、高い移動度を有するため、この結晶性珪素
膜を用いて薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を形成し、例え
ば、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、モノリシック型の液晶電気光学装置
等に盛んに利用されている。該結晶性珪素膜は多くの結
晶粒を有するため、多結晶珪素膜、あるいは多結晶半導
体膜と呼ばれる。
【０００５】また、出力の大きい、エキシマレーザー等
のパルスレーザービームを、被照射面において、数ｃｍ
角の四角いスポットや、数ミリ幅×数１０ｃｍの線状と
なるように光学系にて加工し、レーザービームを走査さ
せて（レーザービームの照射位置を被照射面に対し相対
的に移動させて）、レーザーアニールを行う方法が、量
産性が良く、工業的に優れているため、好んで使用され
る。
【０００６】特に、線状レーザービームを用いると、前
後左右の走査が必要なスポット状のレーザービームを用
いた場合とは異なり、線状レーザーの線方向に直角な方
向だけの走査で被照射面全体にレーザー照射を行うこと
ができるため、高い量産性が得られる。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。この高い量産性により、現在レーザー
アニールには線状レーザービームを使用することが主流
になりつつある。
【０００７】上記線状に加工されたパルスレーザービー
ムを走査させて、非単結晶半導体膜に対してレーザーア
ニールを施すに際し、いくつかの問題が生じている。
【０００８】例えば、一般に，基板のうねり等により高
低差のある基板上に成膜された半導体被膜の表面に対
し、レーザーを照射するとき、レーザービームの焦点が
局所的にずれてしまう問題がある。
【０００９】上記問題のため、レーザーアニールが膜面
全体に一様に為されない。例えば、レーザーアニールで
線状レーザービームを用いた場合、ビームとビームの重
なりの部分で縞ができてしまう現象が目立ち、これらの
縞の一本一本で膜の半導体特性が著しく異なっていた。
【００１０】この問題は、特に大面積基板に対してレー
ザーを照射するときに深刻である。なぜならば、大面積
基板は基板の高低差が比較的大きいからである。例え
ば、６００×７２０mmの基板のうねりは１００μｍ程度
である。この数値は使用するレーザービームの特徴によ
っては大変大きなものとなる。
【００１１】具体的にレーザービームの焦点近傍がどの
ような状態になっているかを以下に示す。レーザービー
ムの焦点近傍でのレーザービームのエネルギー分布はレ
ーザービームを形成する光学系の形態により異なった挙
動をとる。
【００１２】例えば、単純にレーザービームを線状に絞
っただけのビームであれば、焦点のずれがビーム幅とエ
ネルギー密度に影響する。図１（ａ）に記載の光学系
は、単純にレーザービームを線状に絞るものである。図
１において、１００はレーザービーム、１０１、１０２
は、レーザービーム１００を線方向に拡大する系を構成
するシリンドリカルレンズ、１０３は幅方向に集光させ
るシリンドリカルレンズである。
【００１３】このような光学系は、単純にレーザービー
ムを線状に絞っただけなので、一般に、被照射面１０４
における線状レーザービームのエネルギー均質性が悪
い。このような光学系を用いるときは、線状に加工され
る前のレーザービームのエネルギーの均質性の非常に良
いものが要求される。また、焦点のずれが被照射面にお
けるエネルギー密度を変化させることから、このような
構成の光学系でレーザービームを形成することは好まし
くない。
【００１４】図１（ｂ）の光学系は、図１（ａ）の光学
系に凹シリンドリカルレンズ１０５を加えたものであ
る。レーザービームを図１（ｂ）の様にして形成すれ
ば、レーザービームは被照射面１０６近傍で平行光線で
あるから、そもそもレーザービームの焦点という概念が
なくなる。よって、焦点がずれるといった問題はそもそ
も起こらない。しかしながら、線状レザービームを形成
する直前におかれているレンズを通過するレーザービー
ムのエネルギー密度が高く、レンズの耐久性が追いつか
ない。よって、現状では、この様な光学系は実用的でな
い。また、このような光学系を用いるときは、元々のレ
ーザービーム（線状に加工される前のレーザービーム）
のエネルギーの均質性が非常に良いものである必要があ
る。
【００１５】上記の２例は、線状に加工される前の段階
のレーザービームのエネルギー均質性が非常に高いもの
が要求される。現存のレーザー発生装置では、半導体膜
をアニールするのに充分な均質性をもつものは見当たら
ない。よって、上記の構成は新たな技術開発を待つこと
となる。
【００１６】上記の２例は線状レーザービームのエネル
ギー分布の均質性が悪く、現状では半導体膜のアニール
には適さない。次に、実際に現在使われている光学系を
例に出す。
【００１７】図２（ａ）に示した構成の光学系が形成す
るレーザービームは線状のレーザービームとなる。この
光学系の構成はレーザービームを縦横に分割し、分割さ
れたレーザービームの各々を線状に加工しつつ照射面で
１つに合成するものである。この様にすることで線状レ
ーザービーム内のエネルギー分布を均質化できる。
【００１８】図２（ａ）の構成のレンズ群を介して得ら
れる線状レーザービームの焦点（合成焦点）と、該焦点
からやや離れた断面でエネルギーの分布を調べると、線
状レーザービームの幅方向のエネルギー分布が図３のよ
うになる。合成焦点から離れた断面では分割されたレー
ザービームが１つになりきれないので、分布は階段状に
なる。
【００１９】図３、a が焦点直前のもの、図３、b が焦
点のもの、図３、c が焦点直後のものであり、図２
（ｂ）の破線a 、b 、c にそれぞれ対応している。な
お、ここで言う線状レーザービームの焦点は、分割され
たレーザー光が実質的に１つになる平面を指す。一般に
線状レーザービームは、高いエネルギー密度を必要とす
るので、幅は１ｍｍ以下に設定されることが多い。よっ
て、図３a と図３c のビーム形状は概略合同になる。
【００２０】図３、a 、c に示したようなエネルギー分
布のレーザーが半導体膜に照射されると、線状レーザー
ビームの幅方向に対する中央部分が照射されたところ
と、端の部分が照射されたところではアニールの効果が
全く異なってくる。このようなレーザービームを使って
出来るだけ一様にレーザーアニールを行うために、レー
ザービームを幅方向に重ね合わせながら半導体膜に照射
することが一般に行われている。
【００２１】すなわち、端の部分が照射された半導体膜
の部分のさらに上から、線状レーザービームの幅方向に
対する中央部分のエネルギーが照射されるように、レー
ザーを重ね合わせて照射すると良かった。使用するレー
ザー発生装置はパルスレーザーであるエキシマレーザー
であるから、線状レーザービームを半導体膜上で重ね合
わせることで半導体膜全体にレーザーを照射することに
なる。
【００２２】上記レーザービームを使用して、最も一様
に半導体膜全体をアニールするためには、線状レーザー
ビームの幅Ｗに対しその１/ ２０〜１/ ５程度のピッチ
ｘで半導体膜を移動し、線状レーザービームの照射位置
を重ね合わせることが重要である。すなわち、Ｗ/ ２０
≦ｘ≦Ｗ/ ５の条件を満たしてレーザーを照射する必要
がある。
【００２３】その範囲中特に、幅Ｗの１/ １０程度のピ
ッチｘで重ね合わせると特に良かった。しかしながら、
このような条件でレーザー照射を行っても、依然として
ビームとビームの重なりの部分で縞ができてしまう現象
が目立った。
【００２４】図４に示すのは、この縞の状態である。図
に示された基板は５インチ角のものである。５インチ角
の基板で厚さ０. ７ｍｍのものの凹凸（うねり）は、２
０μｍ程度であった。この縞は、レーザーアニール後の
珪素膜の表面を観察すると光の反射加減によって現れ
る。
【００２５】図４は、Ｘe Ｃｌエキシマレーザーを紙面
の左右方向に延長する線状のレーザービームとし、これ
を紙面上から下方向に走査して照射した場合のものであ
る。
【００２６】図４の横縞は、パルスレーザーショットの
重なり具合に起因するものであると理解される。
【００２７】図４に示すような縞状の模様が現れてしま
う珪素膜を用いて薄膜トランジスタを形成し、アクティ
ブマトリクス型の液晶ディスプレイを作製した場合、こ
の縞が画面の表示にそのまま出てしまう不都合が生じ
た。
【００２８】この問題は、基板が６００×７２０ｍｍの
如き大面積で厚さが０. ７ｍｍのものとなると表面の高
低差が１００μｍ程度と大きくなり、さらに深刻にな
る。
【００２９】一般に線状レーザービームを形成する場
合、その断面が長方形状のビームを適当な光学系に通し
て線状に加工する。前記長方形状のビームはアスペクト
比が２から５程度であるが、例えば、図２に示した光学
系により、アスペクト比１００以上の線状ビームに変形
される。その際、エネルギーのビーム内分布も同時に均
質化されるように、上記光学系は設計されている。
【００３０】図２に示す装置は、発振器２０１からのレ
ーザー光（この状態では概略矩形形状を有している）を
２０２、２０３、２０４、２０６、２０８で示す光学系
を介して、線状ビームとして照射する機能を有してい
る。なお、２０５はスリット、２０７はミラーである。
【００３１】２０２はシリンドリカルレンズ群（多シリ
ンドリカルレンズとも称される）と呼ばれ、ビームを多
数に分割する機能を有する。この分割された多数のビー
ムは、最終レンズであるシリンドリカルレンズ２０６で
合成される。
【００３２】この構成は、ビーム内の強度分布の均質性
を改善するために必要とされる。また、シリンドリカル
レンズ群２０３とシリンドリカルレンズ２０４との組み
合わせも上述したシリンドリカルレンズ群２０２とシリ
ンドリカルレンズ２０６の組み合わせと同様な機能を有
する。
【００３３】即ち、シリンドリカルレンズ群２０２とシ
リンドリカルレンズ２０６の組み合わせは、線状レーザ
ービームの長手方向における強度分布の均質性を改善す
る機能を有し、シリンドリカルレンズ群２０３とシリン
ドリカルレンズ２０４の組み合わせは、線状レーザービ
ームの幅方向における強度分布の均質性を改善する機能
を有している。
【００３４】ビーム内のエネルギー分布を均質化する役
割を果たす光学系をビームホモジェナイザーと呼ぶ。図
２に示した光学系もビームホモジェナイザーの１つであ
る。エネルギー分布を一様化する方法は、元の長方形の
ビームを分割後、各々拡大し重ね合わせて均質化するも
のである。
【００３５】このような光学系を介して形成された線状
レーザービームの焦点近傍の断面におけるエネルギー分
布は、先に図３に示した通りである。この図をみればわ
かるように、レーザービームの焦点前後ではエネルギー
の分布に変化がみられる。この変化が、縞模様の形成を
助長している。
【００３６】図２に示したレンズ群の構成は、基本的な
ものであり、さらに他の光学系を配置してもよい。ま
た、同様な作用をする他のレンズに一部を置換してもよ
い。また、上記構成を全体の一部として利用してもよ
い。たとえば、図２に示すシリンドリカルレンズ群２０
２、シリンドリカルレンズ群２０３は凸レンズ群である
が、凹レンズ群もしくは、凹凸混合のレンズ群を用いて
もよい。
【００３７】ただし、凹凸混合レンズ群に代表されるよ
うな、互いに合同でないレンズ群を使用する場合は、そ
れらのレンズで加工される平行光線の、加工後の拡がり
の角度が同じであるレンズ群で構成されなければならな
い。
【００３８】さもなければ、分割したビームが再結合さ
れるとき、個々のビームが異なる大きさや形で重なり合
い、ビームの輪郭が不明瞭となる。
【００３９】また、シリンドリカルレンズではなく、他
の方法でレーザービームを分割してもよい。例えば、図
１０に示すように、図２記載のシリンドリカルレンズ群
２０３とシリンドリカルレンズ２０４とを、ほぼ同様の
作用を持つマルチフェイズプリズムに置き換えてもよ
い。この本光学系はレンズの群数を減らすことができる
ので、光量損失をおさえ、かつ、光学系の配置調整を容
易にする等のメリットがある。
【００４０】
【発明が解決しようとする課題】本明細書で開示する発
明は、図４に示すようなレーザー光の照射ムラを改善す
ることを課題とする。
【００４１】本発明は、図３に示したレーザービームの
焦点近傍の断面におけるエネルギー分布の変化を極力抑
え、レーザーによる照射ムラを抑えることができる光学
系の構成を提供する。
【００４２】図２（ａ）に示した光学系の構成を基本と
する光学系の最後尾に置かれた、集光のためのシリンド
リカルレンズ（以下、最終レンズと呼ぶ）から照射面ま
でのレーザービームの光路図を図２（ｂ）に示す。図２
（ｂ）から明らかなように、複数のビームが被照射面で
１つに合成されて線状ビームが形成される様子が見て取
れる。被照射面が合成焦点（光学系全体の焦点）の前後
にずれる、すなわち最終レンズからの距離が変化する
と、複数のレーザービームが完全に１つにならないので
エネルギー分布が変化する。図２（ａ）中の断面a 、b
、c が図３のエネルギー分布a 、b 、c に対応してい
る。
【００４３】照射する半導体膜の高低差ｒは、６００×
７２０ｍｍの基板を用いた場合、１００μｍ程度ある場
合が多い。これは該基板を平坦なステージの上においた
場合の数値である。この場合、レーザービームの合成焦
点の前後１００/ ２μｍ＝５０μｍの範囲において、焦
点のズレが半導体膜の結晶化の状態に反映されないよう
な光学系を設計する必要がある。
【００４４】基板搬送の便宜上、基板を置くステージが
３点支持（基板の堅さにより４点あるいはそれ以上の方
が好ましい場合もある）である方が好ましいのである
が、このようなステージの上に置かれた基板はそりが出
てしまい、本来基板が持っているうねり以上に基板表面
がそる。このときは、当然そのそりがあっても良好な結
晶化ができるようなレーザービームでレーザーアニール
をする必要がある。３点支持のステージに６００×７２
０ｍｍ、厚さ０. ７ｍｍの基板を置いた場合、該基板の
表面の見かけ上の高低差は１０００μｍ程度になった。
【００４５】図５に、焦点距離の異なる２つの最終レン
ズを示した。該２つの最終レンズを通るレーザービーム
の光路から、最終レンズに入射するレーザービームの、
最終レンズの母線に垂直な方向の光入射範囲の大きさＤ
と、前記最終レンズの母線と前記半導体膜との距離Ｆと
は、Ｄに対するＦの比が大きければ大きいほど、照射面
近傍でのレーザービームのエネルギー分布の変化が少な
いことがわかる。
【００４６】以下に図５を用いてその点を説明する。図
５（ａ）（ｂ）とにおいて、ｚは合成焦点近傍のビーム
断面でビーム幅がｗ* である断面から、ビーム幅がＷで
ある断面を経て、再びビーム幅がｗ* になる断面までの
距離を表している。
【００４７】Ｆ１/ Ｄ１≦Ｆ２/ Ｄ２のとき、ｚ１≦ｚ
２となり、（ｂ）のほうが合成焦点のズレに対するビー
ム幅の変化量が小さい。
【００４８】合成焦点での線状レーザービームの幅Ｗ
は、合成焦点からｚ/ ２前後にずれたところで、Δ＝Ｗ
−ｗ＊減少する。ここで、Ｄ＞＞Ｗであるので、Δ
（ｚ）≒（ｚ/ ２）×Ｄ/ Ｆと近似できる。
【００４９】なお、図３に示すが、合成焦点からｚ/ ２
前後にずれた領域でのビーム幅ｗ＊の定義は、合成焦点
でのエネルギー密度と実質的に等しいエネルギー密度を
持つ領域の幅とする。なお、本明細書においては、Δは
ビーム幅変化量と呼ぶ。また、Δを特にΔ（ｒ）と書い
たとき、高低差ｒを有する半導体膜にビームを照射した
時の、ビーム幅変化量を表すものとする。
【００５０】
【課題を解決するための手段】上記説明のように、ビー
ム幅Ｗは、合成焦点からの距離でΔだけ変化する。従
来、レーザービームの幅に対しその1/10前後のピッチｘ
で線状レーザービームを重ね合わせて照射すると、レー
ザービームの線状の照射ムラがもっとも目立たなくなる
としていた。
【００５１】しかしながら、本出願人は、ピッチｘより
もΔが大きくなるような条件でレーザーを照射するとそ
の均質性が著しく損なわれることが経験的に発見した。
【００５２】よって、Ｗ/ ２０≦ｘ≦Ｗ/ ５の条件を満
たし、ｘ≧Δの条件でレーザー照射を行うと、均質なレ
ーザーアニールを行えることを本出願人は発見した。
【００５３】本明細書で開示する発明は、ビーム幅Ｗ、
パルスレーザービーム光源の発振周期の間に被照射面が
移動するピッチ（距離）ｘ、光学系の最終レンズに入射
するレーザービームの、最終レンズの母線に垂直な方向
の光入射範囲の大きさをＤ、最終レンズの母線と前記半
導体膜との距離Ｆ、照射する半導体膜の高低差ｒ、に関
して最適な諸パラメータの組み合わせを提供し、半導体
膜に対し均質なレーザーアニールを施すことを可能とす
るものである。
【００５４】上記課題を解決するために、本明細書で開
示する発明は、パルスレーザービーム光源と、該光源よ
り照射されるパルスレーザービームを縦横に複数分割し
た後、分割された各々のビームを線状としてから合成さ
せて、ビーム幅Ｗを有する線状ビームを得る光学系と、
前記線状ビームが照射される半導体膜が設けられた基板
を移動させる手段とを有し、前記半導体膜に対し線状レ
ーザービームを走査しながら照射するレーザー照射装置
であって、前記半導体膜表面の高低差をｒ、前記ビーム
幅Ｗの前記高低差ｒに対する変化量をΔ（ｒ）、前記パ
ルスレーザービーム光源のパルスレーザーの発振周期の
間に前記基板が移動するピッチをｘとするとき、Ｗ／２
０≦Δ（ｒ）≦ｘ≦Ｗ／５の条件を満たしていることを
特徴とする半導体膜のレーザー照射装置である。
【００５５】本明細書で開示する他の発明は、パルスレ
ーザービーム光源と、該光源より照射されるパルスレー
ザービームを縦横に複数分割した後、分割された各々の
ビームを線状としてから合成させて、ビーム幅Ｗを有す
る線状ビームを得る光学系と、前記線状ビームが照射さ
れる半導体膜が設けられた基板を移動させる手段とを有
し、前記半導体膜に対し線状レーザービームを走査しな
がら照射するレーザー照射装置であって、前記半導体膜
表面の高低差をｒ、前記ビーム幅Ｗの前記高低差ｒに対
する変化量をΔ（ｒ）、前記パルスレーザービーム光源
のパルスレーザーの発振周期の間に前記基板が移動する
ピッチをｘとするとき、Δ（ｒ）≦Ｗ／２０≦ｘ≦Ｗ／
５の条件を満たしていることを特徴とするレーザー照射
装置である。
【００５６】本明細書で開示する他の発明は、パルスレ
ーザービーム光源と、該光源より照射されるパルスレー
ザービームを縦横に複数分割した後、分割された各々の
ビームを線状としてから合成させて、ビーム幅Ｗを有す
る線状ビームを得る光学系と、前記線状ビームが照射さ
れる半導体膜が設けられた基板を移動させる手段とを有
し、前記半導体膜に対し線状レーザービームを走査しな
がら照射するレーザー照射装置であって、前記半導体膜
表面の高低差をｒ、前記ビーム幅をＷ、前記光学系の最
終レンズに入射するレーザービームの、該最終レンズの
母線に垂直な方向の入射範囲の大きさをＤ、前記最終レ
ンズの母線と前記半導体膜との距離をＦ、前記パルスレ
ーザービーム光源のパルスレーザーの発振周期の間に前
記基板が移動するピッチをｘとするとき、Ｗ／２０≦ｒ
Ｄ／２Ｆ≦ｘ≦Ｗ/ ５の条件を満たしていることを特徴
とする半導体膜のレーザー照射装置である。
【００５７】本明細書で開示する他の発明は、パルスレ
ーザービーム光源と、該光源より照射されるパルスレー
ザービームを縦横に複数分割した後、分割された各々の
ビームを線状としてから合成させて、ビーム幅Ｗを有す
る線状ビームを得る光学系と、前記線状ビームが照射さ
れる半導体膜が設けられた基板を移動させる手段とを有
し、前記半導体膜に対し線状レーザービームを走査しな
がら照射するレーザー照射装置であって、前記半導体膜
表面の高低差をｒ、前記ビーム幅をＷ、前記光学系の最
終レンズに入射するレーザービームの、該最終レンズの
母線に垂直な方向の入射範囲の大きさをＤ、前記最終レ
ンズの母線と前記半導体膜との距離をＦ、前記パルスレ
ーザービーム光源のパルスレーザーの発振周期の間に前
記基板が移動するピッチをｘとするとき、ｒＤ／２Ｆ≦
Ｗ／２０≦ｘ≦Ｗ／５の条件を満たしていることを特徴
とする半導体膜のレーザー照射装置である。
【００５８】また、上記の構成は、高低差ｒ≦１０００
μｍである場合において、特に有効であり、特にｒ≦１
００μｍであると、その効果は著しい。
【００５９】また、上記の構成において、基板はの大き
さが、１００ｍｍ×１００ｍｍ〜１０００ｍｍ×１００
０ｍｍであると、レーザーアニールの面内均質性が効果
的に向上する。特に、３００ｍｍ×３００ｍｍ〜８００
ｍｍ×８００ｍｍの範囲であると、均質性向上の効果は
顕著に得られる。かかる大きさにおいて、基板の厚さは
特に１．５ｍｍ以下のものであると、効果は顕著であ
る。
【００６０】Ｗ/ ２０≦ｘ≦Ｗ/ ５の範囲の中での最適
条件は、照射する半導体膜の状態（例えば膜中の水素濃
度等）により変化する。よってＷ/ ２０≦Δ≦ｘ≦Ｗ/
５のときは、ｘの選択範囲が狭くなり、充分な均質性が
得られないこともある。
【００６１】一方、Δ≦Ｗ/ ２０≦ｘ≦Ｗ/ ５のとき
は、Ｗ/ ２０≦ｘ≦Ｗ/ ５の範囲で自由にピッチｘを選
ぶことができるので、あらゆる半導体膜に最適条件でレ
ーザーアニールすることができる。
【００６２】例えば、Δ≦Ｗ/ ２０≦ｘ≦Ｗ/ ５を満た
したレーザーで結晶化された半導体膜を用いて構成され
た薄膜トランジスタを画素のスイッチング素子として有
するアクティブマリトクス型液晶ディスプレイを作製し
た場合、画面に目立った縞模様は見られなかった。
【００６３】被照射面の高低差ｒを考慮に入れると、図
６に示すように、Δ≦Ｗ/ ５を少なくとも満たしている
と良いことが、式、Ｗ/ ２０≦Δ≦ｘ≦Ｗ/ ５からわか
る。
【００６４】また、被照射面の高低差ｒを考慮に入れる
と、Δ≦Ｗ/ ２０を少なくとも満たしているとさらに良
いことが、式、Δ≦Ｗ/ ２０≦ｘ≦Ｗ/ ５からわかる。
【００６５】上記のビーム幅変化量Δ（ｒ）は、前述し
たように、Δ（ｒ）＝（ｒ/ ２）×（Ｄ/ Ｆ）で定義さ
れる。
【００６６】なお、上記に示した条件は、半導体膜表面
の高低差の中心が、線状レーザービームの焦点にあると
きの制限である。これ以外の状況での制限は、さらに厳
しくなることがある。この位置合わせのために、ステー
ジの位置が上下に微調整できるものであることは好まし
い。
【００６７】本発明により、レーザー光線を照射し半導
体膜を結晶化また結晶性を向上させるに際し、半導体膜
の表面が、基板の凹凸、うねり等により高低差を有して
いても、基板面内において均質にレーザーアニールを行
うことができる。
【００６８】例えば、図２に示される光学系により形成
される線状レーザービーム内のエネルギー分布は、図３
に示すように、該線状レーザービームの焦点（合成焦
点）前後で変化する。
【００６９】よって、このような線状レーザービーム
を、高低差のある半導体膜に対し照射すると、線状レー
ザービーム内のエネルギーの分布の変化が該膜にそのま
ま反映され、レーザーアニールが均質に行えない。
【００７０】本発明では、レーザーの照射対象である半
導体膜の表面の起伏の状態に合わせて、線状レーザービ
ームの条件を得ることができ、より一様にレーザーアニ
ールを行うことができる。
【００７１】上記の構成は、縦横比があまり大きく無い
レーザービームを、縦横に複数分割した後、分割された
各々のビームを線状としてから合成させて、ビーム幅Ｗ
を有する線状ビームを得る光学系により加工して、縦横
比が１００以上あるような線状のレーザービームにビー
ム加工する場合に特に有効なものとなる。
【００７２】本明細書に記載のレーザー照射装置を用い
て半導体膜のレーザーアニールを行い、多結晶半導体膜
とし、該半導体膜を用いて例えばＴＦＴ液晶ディスプレ
イのようなデバイスを作製すると、個々のＴＦＴの特性
のばらつきが抑えられて、高画質なものを得ることがで
きる。
【００７３】また、本発明の装置を用いて半導体集積回
路を作製すると、同一基体上に形成される素子の特性を
そろえることができ、高い性能を有する回路を得ること
ができる。
【００７４】
【実施例】〔実施例１〕実施例の作製工程で、まず、レ
ーザー照射される膜の作製方法を示す。レーザー照射さ
れる膜は、本明細書中で３種類である。いずれの膜に対
しても、本発明は効果的である。
【００７５】まず、３種類いずれの膜も、基板として、
６００×７２０ｍｍ、厚さ０. ７ｍｍのコーニング１７
３７ガラス基板上に、下地膜としての酸化珪素膜を２０
０ｎｍの厚さに、その上に非晶質珪素膜を５０ｎｍの厚
さに共にプラズマＣＶＤ法にて成膜する。この膜を今
後、出発膜と呼ぶ。
【００７６】（膜Ａの作製手順）出発膜を、５００℃の
熱浴に１時間さらす。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。膜中の水素が多すぎると
膜がレーザーエネルギーに対して耐えきれないので本工
程が必要とされる。
【００７７】膜内の水素の密度は１０20atoms/cm3 オー
ダーが適当であある。この膜を非単結晶珪素膜Ａと呼
ぶ。
【００７８】（膜Ｂの作製手順）１０ｐｐｍの酢酸ニッ
ケル水溶液が、スピンコート法により、出発膜上に塗布
され、酢酸ニッケル層が形成される。酢酸ニッケル水溶
液には、界面活性剤を添加するとより好ましい。酢酸ニ
ッケル層は、極めて薄いので、膜状となっているとは限
らないが、以後の工程において問題はない。
【００７９】次に、上記のようにして各膜が積層された
基板に、５５０℃で４時間の熱アニールを施す。する
と、非晶質珪素膜が結晶化し、非単結晶珪素膜である結
晶性珪素膜Ｂが形成される。
【００８０】このとき、触媒元素であるニッケルが結晶
成長の核の役割を果たし、結晶化が促進される。５５０
℃、４時間という低温、短時間で結晶化を行うことがで
きるのは、ニッケルの機能による。詳細については、特
開平６−２４４１０４号に記載されている。
【００８１】触媒元素の濃度は、１×１０15〜１０19原
子／ｃｍ3 であると好ましい。１×１０19原子／ｃｍ3
以上の高濃度では、結晶性珪素膜に金属的性質が現れ、
半導体としての特性が消滅する。本実施例において、結
晶性珪素膜中の触媒元素の濃度は、膜中のおける最小値
で、１×１０17〜５×１０18原子／ｃｍ3 である。これ
らの値は、２次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）により分
析、測定したものである。
【００８２】（膜Ｃの作製手順）出発膜の上からさらに
酸化珪素膜を７００Åの厚さに成膜する。成膜方法はプ
ラズマＣＶＤ法を用いる。
【００８３】次に該酸化珪素膜の一部をフォトリソパタ
ーニング工程によって完全に開孔する。
【００８４】さらに、該開孔部に薄い酸化膜を形成する
ために酸素雰囲気中でUV光を５分間照射する。この薄い
酸化膜は、後に導入するニッケル水溶液に対する上記開
孔部の濡れ性改善のために形成されるものである。
【００８５】次に１００ｐｐｍの酢酸ニッケル水溶液
が、スピンコート法により、該膜上に塗布され、酢酸ニ
ッケルが上記開孔部分に入る。酢酸ニッケル水溶液に
は、界面活性剤を添加するとより好ましい。
【００８６】次に、６００℃で８時間の熱アニールが施
され、ニッケル導入部分から横方向に結晶が成長してゆ
く。このとき、ニッケルが果たす役割は膜Ｂと同様のも
のである。今回の条件では横成長量として４０μｍ程度
が得られる。
【００８７】このようにして非晶質珪素膜が結晶化し、
非単結晶珪素膜である結晶性珪素膜Ｃが形成される。そ
の後、結晶性珪素膜上の酸化珪素膜をバッファーフッ酸
を用い剥離除去する。
【００８８】このようにして得られる非単結晶珪素膜
Ａ、Ｂ、Ｃを結晶化させる。
【００８９】非単結晶珪素膜Ａ、Ｂ、Ｃを有する各々の
基板は、いずれも微小なうねりを有し、非単結晶半導体
膜表面における高低差は約１００μｍであった。
【００９０】次に結晶性をさらに高めるために、エキシ
マレーザーを用いてレーザーアニールを行う。
【００９１】図７に、実施例におけるレーザー照射シス
テムを示す。図７は、レーザー照射システムの概観であ
る。
【００９２】図７において、レーザー照射システムは、
レーザー発振装置２０１から照射され、2 対の反射ミラ
ー７０１によりレーザーの進行方向を調整後、光学系７
０２により、断面形状が線状に加工されたパルスレーザ
ービームを、ミラー２０７で反射させ、最終レンズであ
るシリンドリカルレンズ２０８にて集光しつつ、被照射
面を有する被処理基板７０４に照射させる機能を有して
いる。2 対の反射ミラー７０１の間には、レーザービー
ムの広がり角を抑え、かつ、ビームの大きさを調整でき
るビームエキスパンダーを挿入してもよい。
【００９３】光学系７０２、ミラー２０７、及び最終レ
ンズであるシリンドリカルレンズ２０８は図２に示した
構造に準じている。
【００９４】本実施例で使用する光学系は、図２で示し
た構成のものを用いる。この光学系を用いるのは、光学
系に入射する前のビームのエネルギー不均質を、分割後
重ね合わせることにより均質化しつつ、ビーム形状を線
状に加工することが出来るからである。
【００９５】パルスレーザー光源であるレーザー発振装
置２０１は、ここでは、ＸｅＣｌエキシマレーザー（波
長３０８ｎｍ）を発振するものを用いる。他に、ＫｒＦ
エキシマレーザー（波長２４８ｎｍ）等を用いてもよ
い。
【００９６】被処理基板７０４は、平坦な上面を有する
台（ステージ）７０５上に配置される。台７０５は、移
動機構７０３によって、線状レーザービームの線方向に
対して直角方向に真っ直ぐに移動され、被処理基板７０
４上面に対しレーザービームを走査しながら照射するこ
とを可能とする。
【００９７】線状レーザービームの長さは１５０ｍｍな
ので、６００×７２０ｍｍの基板を一度に処理できな
い。よって、４回の走査を繰り返すことで基板全面をレ
ーザーアニールする。１回の走査ごとに、台７０５は、
ビーム長（この場合１５０ｍｍ）ずつ線状レーザービー
ムの線方向にスライドする。スライドは、走査領域変更
装置７０６により行う。
【００９８】基板をスライドさせる工程を挟みつつ、こ
の動作を４度繰り返すことで、６００×７２０ｍｍ基板
の全面にレーザーを照射する。
【００９９】また、台７０５の高さは、線状レーザービ
ームの焦点が半導体膜に対して適当な位置にくる様に微
調整できると光学系の調整がより容易になる。
【０１００】上記微調整するときは、半導体膜に実際に
レーザーを１ショット打ってそのエネルギーの分布を確
認しながら調整するとよい。また、エネルギー分布測定
装置を台７０５に付けてもよい。
【０１０１】図７において、被処理基板７０４上に照射
される線状レーザービームは、幅０．５ｍｍ×長さ１５
０ｍｍとする。本ビームは図２記載のレンズ配置で形成
されている。
【０１０２】被照射面におけるレーザービームのエネル
ギー密度は、１００ｍＪ／ｃｍ2 〜５００ｍＪ／ｃｍ2
の範囲で、例えば３００ｍＪ／ｃｍ2 とする。台７０５
を１. ５ｍｍ／ｓで一方向に移動させながら行うこと
で、線状レーザービームを走査させる。レーザー光源に
おけるパルスレーザーの発振周波数は、本実施例では３
０Ｈｚとする。
【０１０３】本実施例で用いるレーザー照射装置の、Ｄ
は９０ｍｍ、Ｆは２７５ｍｍ、線状レーザービームのビ
ーム幅Ｗは５００μｍである。
【０１０４】また、被照射面である非単結晶半導体膜
は、前述のように高低差ｒを１００μｍで有している。
【０１０５】すると、Δ（ｒ）＝ｒＤ／２Ｆ＝（１００
×９０×１０3 ）／（２×２７５×１０3 ）≒１６μｍ
であり、Ｗ／５＝１００μｍ、Ｗ／２０＝２５μｍであ
るので、Δ（ｒ）≦Ｗ／２０≦ｘ≦Ｗ／５がなりたつ。
【０１０６】したがって、発振周波数の発振周期の間
に、被照射面（ステージ）の移動する距離であるピッチ
ｘは、２５μｍ≦ｘ≦１００μｍの範囲から自由に選択
し決定でき、かかる条件を満たしていれば、基板面内に
おいて均質なレーザーアニールが可能となる。
【０１０７】Δ（ｒ）は、ここでは光学系より計算によ
り求めたが、実測したΔ（ｒ）を用いてもよいことは言
うまでもない。
【０１０８】Δ（ｒ）は、状況によっては、Ｗ／２０≦
Δ（ｒ）≦ｘ≦Ｗ／５となることもある。かかる条件に
よっても基板面内において均質なレーザーアニールが可
能である。しかし、ピッチｘの範囲が狭くなる。
【０１０９】図８に示す装置の説明をする。図８に示す
装置は、図７に示す構成のレーザー照射装置を有する、
基板の連続処理を可能とする連続処理装置である。
【０１１０】ロード／アンロード室８０５に、被処理基
板７０４が多数枚、例えば２０枚収納されたカセット８
０３が配置される。ロボットアーム８０５により、カセ
ット８０３から一枚の基板がアライメント室に移動され
る。
【０１１１】アライメント室８０２には、被処理基板７
０４とロボットアーム８０４との位置関係を修正するた
めの、アライメント機構が配置されている。アライメン
ト室８０２は、ロード／アンロード室８０５と接続され
ている。
【０１１２】基板は、ロボットアーム８０４によって基
板搬送室８０１に運ばれ、さらにロボットアーム８０４
によって、レーザー照射室８０６に移送される。
【０１１３】レーザー照射室８０６には、図７に示す構
成のレーザー照射装置が配置されている。なお、図８に
おいては、光学系の記載は煩雑になるので省略してい
る。レーザー照射終了後、被処理基板７０４はロボット
アーム８０４によって基板搬送室８０２に引き戻され
る。
【０１１４】被処理基板７０４は、ロボットアーム８０
４によって、ロード／アンロード室８０５に移送され、
カセット８０３に収納される。
【０１１５】こうして、レーザーアニール工程が終了す
る。このようにして、上記工程を繰り返すことにより、
多数の基板に対して、連続的に一枚づつ処理できる。
【０１１６】本実施例によってレーザーアニールされた
半導体膜は、ムラが生じることなく、基板面内において
均質に結晶化された。
【０１１７】上記レーザーアニールされた半導体膜を活
性層とするＴＦＴを作製すると、Ｎチャネル型、Ｐチャ
ネル型、いずれも作製できる。
【０１１８】また、Ｎチャネル型とＰチャネル型とを組
み合わせた構造も得ることが可能である。また、多数の
ＴＦＴを集積化して電子回路を構成することもできる。
【０１１９】以上のことは、他の実施例で示した光学系
を介してレーザーアニールされた半導体膜についてもい
える。本発明の光学系を介してレーザーアニールされた
半導体膜を利用して、ＴＦＴで構成される５インチの液
晶ディスプレイを作製した場合、個々のＴＦＴ特性のバ
ラツキの少ない高画質なものが得られる。
【０１２０】〔実施例２〕本実施例では、実施例１にて
作製した半導体膜A 、B 、C を有する基板を、平坦なス
テージではなく、４点支持のステージに載せ、実施例１
と同様に均質なレーザーアニールをする為の装置とその
方法を記す。
【０１２１】４点支持のステージ上の６００×７２０ｍ
ｍ、厚さ０. ７ｍｍの基板を載せると、基板のうねりに
よりその表面の高低差ｒは１０００μｍ程度になる。。
このような大きな高低差を有していても、先に示した条
件をみたしていれば、高低差にほとんど影響されない、
均質なアニールを行うことができる。
【０１２２】４点支持のステージに基板を載せるとき、
ロボットアーム８０４が上下に動く。これにより、基板
をステージに残すことが出来る。
【０１２３】本実施例では、図９記載のレーザー光学系
を使用する。図９記載のレーザー光学系が作るレーザー
ビームは実施例１と同様、ビーム幅０. ５ｍｍ、ビーム
長１５０ｍｍのものである。よって、Ｗ＝５００μｍで
ある。また、Ｄは６０ｍｍ、Ｆは３２０ｍｍである。
【０１２４】すると、Δ（ｒ）＝ｒＤ／２Ｆ＝（１００
０×６０×１０3 ）／（２×３２０×１０3 ）≒９４μ
ｍであり、Ｗ／５＝１００μｍ、Ｗ／２０＝２５μｍで
あるので、Ｗ／２０≦Δ（ｒ）≦ｘ≦Ｗ／５がなりた
つ。
【０１２５】したがって、被照射面（ステージ）の移動
ピッチｘは、９４μｍ≦ｘ≦１００μｍの範囲と限定さ
れるが、かかる条件を満たしていれば、基板面内におい
て均質なレーザーアニールが可能となる。
【０１２６】Δ（ｒ）は、ここでは光学系より計算によ
り求めたが、実測したΔ（ｒ）を用いてもよいことは言
うまでもない。
【０１２７】この半導体膜は、実施例１で示したものほ
どの均質性は持っていなかったが、例えば、該半導体膜
を基に液晶ディスプレイを作製した場合、全く問題はな
かった。
【０１２８】〔実施例３〕本実施例では、実施例１、２
で示したレーザー光学系と同様の性質を持つ形状の異な
る光学系を示す。本実施例では、マルチフェイズプリズ
ムをレーザービームの幅方向の加工に使用する。
【０１２９】マルチフェイズプリズム１００１は図１０
に示してある。この光学プリズムを利用するメリットは
レンズ群の数を減らせることにある。レンズを１枚減ら
すことにより、光学系の配置調整が容易になる。また、
光量損失も抑えることができる。
【０１３０】本実施例に示した光学系の最終レンズより
先のレーザーの光路は、実施例１、２で示した光学系の
ものと全く同様である。よって、本実施例により得られ
る半導体膜の性質も、実施例１、２で示したものと同様
であった。
【０１３１】〔実施例４〕本実施例では、実施例１〜３
によって得られた、結晶化された非単結晶珪素膜を利用
してＴＦＴ（薄膜トランジスタ）を作製する例を示す。
本実施例の工程を図１１に示す。
【０１３２】図１１において、ガラス等の基板１１０１
上に下地膜として酸化珪素膜１１０２を設け、かかる基
板上に実施例１〜３によって得られた非単結晶珪素膜１
１０３を形成する。（図１１（Ａ））
【０１３３】非単結晶珪素膜１１０３をパターニングす
ることで、ＴＦＴの島状の活性層パターン１１０４を形
成する。この活性層パターンには、チャネル形成領域と
高抵抗領域が形成される。（図１１（Ａ））。
【０１３４】活性層を形成後、ゲイト絶縁膜１１０５と
して酸化珪素膜をプラズマＣＶＤ法により１００nmの厚
さに成膜する。
【０１３５】次にチタン膜をスパッタ法により４００ n
m の厚さに成膜する。そして、このチタン膜をパターニ
ングする。さらに、陽極酸化法により、チタン膜パター
ンの露呈した表面に陽極酸化膜１１１７を２００nmの厚
さで形成し、ゲイト電極１１１６を得る。
【０１３６】この陽極酸化膜はゲイト電極の表面を電気
的及び物理的に保護する機能を有している。また、後の
工程において、チャネル領域に隣接してオフセット領域
と称される高抵抗領域を形成するために機能する。
【０１３７】次に、ゲイト電極、及び、その周囲の陽極
酸化膜をマスクとして燐のドーピングを行う。この燐
は、ソース、ドレイン領域を決定する為のドーパントと
しての役割をになう。
【０１３８】燐のドーピングを行うことで、ソース領域
１１１８、チャネル形成領域１１１９、ドレイン領域１
１１０、オフセット領域１１１１、１１１２が自己整合
的に形成される。リンのドーズ量は本実施例では、５×
１０14ions／ｃｍ2 のドーズをイオンドーピング装置を
用いて導入した。次にレーザーにより、燐を活性化させ
る。レーザーは実施例１で示した方法で照射した。これ
により、基板面内において均一な活性化を行うことがで
きた。
【０１３９】レーザービームのエネルギー密度は、２０
０ｍＪ／ｃｍ2 程度とした。なお本工程における適当な
エネルギー密度は、レーザーの種類や照射の方法、半導
体膜の状態により異なるので、それに合わせて調整す
る。レーザーの照射により、ソースドレイン領域のシー
ト抵抗は１ＫΩ／□まで下がった。（図１１（Ｃ））
【０１４０】次に、層間絶縁膜として、窒化珪素膜１１
１３をプラズマCVD 法によって１５０nmの厚さに成膜
し、更にアクリル樹脂膜１１１４を成膜する。アクリル
樹脂膜の膜厚は、最少の部分で７００nmとなるようにす
る。ここで樹脂膜を用いるのは、表面を平坦化する為で
ある。
【０１４１】アクリル以外には、ポリイミド、ポリアミ
ド、ポリイミドアミド、エポキシ等の材料を用いること
ができる。この樹脂膜は多層膜として構成しても良い。
【０１４２】次に、コンタクトホールの形成を行い、ソ
ース電極１１１５、ドレイン電極１１１６を形成する。
（図１１（Ｄ））
【０１４３】こうして、Ｎチャネル型ＴＦＴが完成す
る。本実施例では燐をソースドレイン領域に導入したの
でＮチャネル型ＴＦＴが作製されたが、Ｐチャネル型を
作製するのであれば、燐に変えてボロンをドーピングす
ればよい。
【０１４４】実施例１〜３によって形成された半導体膜
を用いて作製されたＴＦＴを使って、例えば、液晶ディ
スプレイを作製した場合、従来と比較してレーザーの加
工あとが目立たないものができた。
【０１４５】
【発明の効果】本発明により、分割再結合によりレーザ
ービームを均質化したレーザービームを走査して、半導
体膜に対するレーザーアニールの面内均質性を大幅に向
上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 線状レーザービームを形成するための光学系
の例を示す図。
【図２】 従来例における線状レーザーを形成する光学
系と光路図。
【図３】 図２の光学系の焦点近傍で形成される線状レ
ーザービームの幅方向におけるエネルギー分布を示す
図。
【図４】 線状レーザーによりレーザー結晶化された珪
素の薄膜の写真。
【図５】 最終レンズの形状によるレーザー光路の違い
を示す図。
【図６】 線状レーザービームの幅Ｗと、ビーム幅変化
量Δと、ピッチｘの関係を示す図。
【図７】 実施例におけるレーザー照射装置を示す図。
【図８】 実施例における連続処理装置の図。
【図９】 実施例における線状レーザーを形成する光学
系と光路図。
【図１０】実施例における線状レーザーを形成する光学
系と光路図。
【図１１】実施例の工程を示す図。
【符号の説明】
２０１ レーザー発振装置 ２０２ レーザー光分割のためのシリンドリカルレンズ
群 ２０３ レーザー光分割のためのシリンドリカルレンズ
群 ２０４ レーザー光、再結合のためのシリンドリカルレ
ンズ ２０５ スリット ２０６ レーザー光、再結合のためのシリンドリカルレ
ンズ ２０７ ミラー ２０８ 線状ビームを集光するためのシリンドリカルレ
ンズ ７０１ 光学系７０２に入射するレーザー光の方向を調
整するミラー ７０２ 光学系 ７０３ 移動機構 ７０４ 基板 ７０５ 台 ７０６ 走査領域変更装置 ８０１ 基板搬送室 ８０２ アライメント室 ８０３ カセット ８０４ ロボットアーム ８０５ ロード／アンロード室 ８０６ レーザー照射室 １００１ マルチフェイズプリズム

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】パルスレーザービーム光源と、該光源より
    照射されるパルスレーザービームを縦横に複数分割した
    後、分割された各々のビームを線状としてから合成させ
    て、ビーム幅Ｗを有する線状ビームを得る光学系と、前
    記線状ビームが照射される半導体膜が設けられた基板を
    移動させる手段とを有し、 前記半導体膜に対し線状レーザービームを走査しながら
    照射するレーザー照射装置であって、 前記半導体膜表面の高低差をｒ、前記ビーム幅Ｗの前記
    高低差ｒに対する変化量をΔ（ｒ）、前記パルスレーザ
    ービーム光源のパルスレーザーの発振周期の間に前記基
    板が移動するピッチをｘとするとき、Ｗ／２０≦Δ
    （ｒ）≦ｘ≦Ｗ／５の条件を満たしていることを特徴と
    する半導体膜のレーザー照射装置。
  2. 【請求項２】パルスレーザービーム光源と、該光源より
    照射されるパルスレーザービームを縦横に複数分割した
    後、分割された各々のビームを線状としてから合成させ
    て、ビーム幅Ｗを有する線状ビームを得る光学系と、前
    記線状ビームが照射される半導体膜が設けられた基板を
    移動させる手段とを有し、 前記半導体膜に対し線状レーザービームを走査しながら
    照射するレーザー照射装置であって、 前記半導体膜表面の高低差をｒ、前記ビーム幅Ｗの前記
    高低差ｒに対する変化量をΔ（ｒ）、前記パルスレーザ
    ービーム光源のパルスレーザーの発振周期の間に前記基
    板が移動するピッチをｘとするとき、 Δ（ｒ）≦Ｗ／２０≦ｘ≦Ｗ／５の条件を満たしている
    ことを特徴とするレーザー照射装置。
  3. 【請求項３】パルスレーザービーム光源と、該光源より
    照射されるパルスレーザービームを縦横に複数分割した
    後、分割された各々のビームを線状としてから合成させ
    て、ビーム幅Ｗを有する線状ビームを得る光学系と、前
    記線状ビームが照射される半導体膜が設けられた基板を
    移動させる手段とを有し、 前記半導体膜に対し線状レーザービームを走査しながら
    照射するレーザー照射装置であって、 前記半導体膜表面の高低差をｒ、前記ビーム幅をＷ、前
    記光学系の最終レンズに入射するレーザービームの、該
    最終レンズの母線に垂直な方向の入射範囲の大きさを
    Ｄ、前記最終レンズの母線と前記半導体膜との距離を
    Ｆ、前記パルスレーザービーム光源のパルスレーザーの
    発振周期の間に前記基板が移動するピッチをｘとすると
    き、Ｗ／２０≦ｒＤ／２Ｆ≦ｘ≦Ｗ/ ５の条件を満たし
    ていることを特徴とする半導体膜のレーザー照射装置。
  4. 【請求項４】パルスレーザービーム光源と、該光源より
    照射されるパルスレーザービームを縦横に複数分割した
    後、分割された各々のビームを線状としてから合成させ
    て、ビーム幅Ｗを有する線状ビームを得る光学系と、前
    記線状ビームが照射される半導体膜が設けられた基板を
    移動させる手段とを有し、 前記半導体膜に対し線状レーザービームを走査しながら
    照射するレーザー照射装置であって、 前記半導体膜表面の高低差をｒ、前記ビーム幅をＷ、前
    記光学系の最終レンズに入射するレーザービームの、該
    最終レンズの母線に垂直な方向の入射範囲の大きさを
    Ｄ、前記最終レンズの母線と前記半導体膜との距離を
    Ｆ、前記パルスレーザービーム光源のパルスレーザーの
    発振周期の間に前記基板が移動するピッチをｘとすると
    き、ｒＤ／２Ｆ≦Ｗ／２０≦ｘ≦Ｗ／５の条件を満たし
    ていることを特徴とする半導体膜のレーザー照射装置。
  5. 【請求項５】請求項１乃至４において、ｒ≦１０００μ
    ｍであることを特徴とするレーザー照射装置。
  6. 【請求項６】請求項１乃至４において、ｒ≦１００μｍ
    であることを特徴とするレーザー照射装置。
  7. 【請求項７】請求項１乃至６において、基板は、１００
    ｍｍ×１００ｍｍ〜１０００ｍｍ×１０００ｍｍの大き
    さを有することを特徴とするレーザー照射装置。
  8. 【請求項８】請求項１乃至６において、基板は、３００
    ｍｍ×３００ｍｍ〜８００ｍｍ×８００ｍｍの大きさを
    有することを特徴とするレーザー照射装置。
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