WO2018092218A1 - レーザ照射装置、薄膜トランジスタおよび薄膜トランジスタの製造方法 - Google Patents

レーザ照射装置、薄膜トランジスタおよび薄膜トランジスタの製造方法 Download PDF

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laser light
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水村　通伸
伸武 野寺
吉明 松島
優数 田中
隆夫 松本
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株式会社ブイ・テクノロジー
堺ディスプレイプロダクト株式会社
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    • H01L21/268—Bombardment with radiation with high-energy radiation using electromagnetic radiation, e.g. laser radiation

Definitions

  • the present invention relates to the formation of a thin film transistor, and more particularly to a laser irradiation apparatus, a thin film transistor, and a method for manufacturing the thin film transistor for forming a polysilicon thin film by irradiating an amorphous silicon thin film on the thin film transistor with a laser beam.
  • Patent Document 1 an amorphous silicon thin film is formed in a channel region, and then the amorphous silicon thin film is irradiated with a laser beam such as an excimer laser, and laser annealing is performed. It is disclosed to perform a treatment for crystallizing a thin film. According to Patent Document 1, it is possible to make the channel region between the source and drain of a thin film transistor a polysilicon thin film with high electron mobility by performing this process, and to increase the speed of transistor operation. Are listed.
  • the channel region between the source and the drain is formed by one (one) polysilicon thin film. Therefore, the characteristics of the thin film transistor depend on one (one) polysilicon thin film.
  • the energy density of laser light such as excimer laser varies for each irradiation (shot)
  • the electron mobility of the polysilicon thin film formed using the laser light also varies. Therefore, the characteristics of the thin film transistor formed using the polysilicon thin film also depend on the variation in the energy density of the laser light.
  • the characteristics of the plurality of thin film transistors included in the glass substrate may vary.
  • An object of the present invention is to provide a laser irradiation apparatus, a thin film transistor, and a thin film transistor manufacturing method capable of suppressing variations in characteristics of a plurality of thin film transistors included in a glass substrate. is there.
  • a laser irradiation apparatus includes a light source that generates laser light and a projection that irradiates a predetermined region of an amorphous silicon thin film deposited on each of a plurality of thin film transistors on a glass substrate with the laser light.
  • a projection mask pattern provided on the projection lens and provided with a plurality of openings so that each of the plurality of thin film transistors is irradiated with the laser light.
  • the plurality of thin film transistors on the glass substrate moving in a predetermined direction are irradiated with the laser light through the projection mask pattern, and the projection mask pattern is in a line orthogonal to the moving direction.
  • the opening is provided so as not to be continuous.
  • the projection lens is a plurality of microlenses included in a microlens array capable of separating the laser light, and the projection mask pattern is orthogonal to the moving direction.
  • the openings may be provided so that the microlenses that irradiate laser light through the openings are not adjacent to each other.
  • the laser light emitted from the light source is emitted to the plurality of thin film transistors through a microlens corresponding to the row in the orthogonal direction in one irradiation.
  • the projection mask pattern may be provided with the opening so that laser light is irradiated through microlenses that are not adjacent to each other among the microlenses corresponding to the row.
  • the projection lens irradiates each of the plurality of thin film transistors with a predetermined number of laser beams, and the projection mask pattern is in the moving direction.
  • a predetermined number of openings may be provided.
  • the projection lens irradiates a predetermined region of the amorphous silicon thin film deposited between the source electrode and the drain electrode included in the thin film transistor with a laser beam.
  • a silicon thin film may be formed.
  • a thin film transistor manufacturing method includes a first step of generating laser light, and a plurality of openings in a predetermined region of an amorphous silicon thin film deposited on each of the plurality of thin film transistors on a glass substrate.
  • the projection lens is a plurality of microlenses included in a microlens array capable of separating the laser light, and orthogonal to the moving direction in the second step.
  • the laser light is irradiated through the projection mask pattern provided with the openings so that the microlenses that irradiate the laser light through the openings are not adjacent to each other. Also good.
  • the projection mask pattern may have the opening so that the laser beam is irradiated through microlenses that are not adjacent to each other among the microlenses corresponding to the row.
  • the laser light may be irradiated to the plurality of thin film transistors through a microlens corresponding to one row in the orthogonal direction in one irradiation.
  • each of the plurality of thin film transistors is provided via a projection mask pattern in which a predetermined number of openings are provided in the moving direction. Then, the predetermined number of laser beams may be irradiated.
  • a predetermined region of the amorphous silicon thin film deposited between the source electrode and the drain electrode included in the thin film transistor is irradiated with laser light.
  • a polysilicon thin film may be formed.
  • a laser irradiation apparatus a thin film transistor, and a method for manufacturing a thin film transistor capable of suppressing variations in characteristics of a plurality of thin film transistors included in a glass substrate.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a laser irradiation device 10.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example of a microlens array 13.
  • FIG. It is a schematic diagram which shows the example of the thin-film transistor 20 by which the predetermined area
  • FIG. It is a schematic diagram which shows the other example of the glass substrate 30 to which the laser irradiation apparatus 10 irradiates the laser beam 14.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing a configuration example of a projection mask pattern 15 provided on a microlens array 13. It is a figure which shows the other structural example of the laser irradiation apparatus.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a laser irradiation apparatus 10 according to the first embodiment of the present invention.
  • the laser irradiation apparatus 10 performs annealing by irradiating only a channel region formation scheduled region with laser light, for example.
  • This is an apparatus for polycrystallizing a channel region formation planned region.
  • the laser irradiation device 10 is used, for example, when forming a thin film transistor of a pixel such as a peripheral circuit of a liquid crystal display device.
  • a gate electrode made of a metal film such as Al is formed on the glass substrate 30 by sputtering.
  • a gate insulating film made of a SiN film is formed on the entire surface of the glass substrate 30 by a low temperature plasma CVD method.
  • an amorphous silicon thin film 21 is formed on the gate insulating film by, for example, plasma CVD.
  • the laser irradiation apparatus 10 illustrated in FIG. 1 irradiates a predetermined region on the gate electrode of the amorphous silicon thin film 21 with the laser beam 14 and anneals to crystallize the predetermined region into polysilicon.
  • the beam system of the laser light emitted from the laser light source 11 is expanded by the coupling optical system 12, and the luminance distribution is made uniform.
  • the laser light source 11 is, for example, an excimer laser that emits laser light having a wavelength of 308 nm or 248 nm at a predetermined repetition period.
  • the laser beam is separated into a plurality of laser beams 14 by a plurality of openings (transmission regions) of a projection mask pattern 15 (not shown) provided on the microlens array 13, and a predetermined region of the amorphous silicon thin film 21 is obtained. Is irradiated.
  • the microlens array 13 is provided with a projection mask pattern 15, and the projection mask pattern 15 irradiates a predetermined region with laser light 14.
  • a predetermined region of the amorphous silicon thin film 21 is instantaneously heated and melted, and a part of the amorphous silicon thin film 21 becomes the polysilicon thin film 22.
  • the polysilicon thin film 22 has a higher electron mobility than the amorphous silicon thin film 21 and is used in the thin film transistor 20 in a channel region that electrically connects the source 23 and the drain 24.
  • FIG. 1 an example using the microlens array 13 is shown, but the microlens array 13 is not necessarily used, and the laser light 14 may be irradiated using one projection lens. .
  • the polysilicon thin film 22 is formed using the microlens array 13 will be described as an example.
  • FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of the microlens array 13 used for annealing.
  • 20 microlenses 17 are arranged in one column (or one row) in the scanning direction.
  • the laser irradiation apparatus 1 irradiates one thin film transistor 20 with the laser beam 14 by using at least a part of the 20 microlenses 17 included in one column (or one row) of the microlens array 13.
  • the number of microlenses 17 in one row (or one row) included in the microlens array 13 is not limited to 20 and may be any number.
  • the microlens array 13 includes 20 microlenses 17 in one column (or one row), but includes, for example, 83 microlenses in one row (or one column). It is needless to say that 83 is an example, and any number is possible.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing an example of the thin film transistor 20 in which a predetermined region is annealed.
  • the thin film transistor 20 is formed by first forming a polysilicon thin film 22 and then forming a source 23 and a drain 24 at both ends of the formed polysilicon thin film 22.
  • a polysilicon thin film 22 is formed between a source 23 and a drain 24.
  • the laser irradiation apparatus 10 irradiates one thin film transistor 20 with the laser beam 14 using, for example, 20 microlenses 17 included in one column (or one row) of the microlens array 13 illustrated in FIG. That is, the laser irradiation apparatus 10 irradiates the polysilicon thin film 22 with 20 shots of laser light 14.
  • a predetermined region of the amorphous silicon thin film 21 is instantaneously heated and melted to become a polysilicon thin film 22.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing an example of the glass substrate 30 on which the laser irradiation apparatus 10 irradiates the laser beam 14.
  • the glass substrate 30 includes a plurality of pixels 31, and each of the pixels 31 includes a thin film transistor 20.
  • the thin film transistor 20 performs light transmission control in each of a plurality of pixels 31 by electrically turning on and off.
  • the amorphous silicon thin film 21 is provided on the glass substrate 30 at a predetermined interval “H”.
  • the portion of the amorphous silicon thin film 21 is a portion that becomes the thin film transistor 20.
  • the laser irradiation apparatus 10 irradiates the amorphous silicon thin film 21 with the laser beam 14.
  • the laser irradiation apparatus 10 irradiates the laser beam 14 at a predetermined cycle, moves the glass substrate 30 during a time when the laser beam 14 is not irradiated, and the laser beam 14 is applied to the next amorphous silicon thin film 21. Let it be irradiated.
  • the amorphous silicon thin film 21 is arranged on the glass substrate 30 at a predetermined interval “H” with respect to the moving direction.
  • the laser irradiation apparatus 10 irradiates the part of the amorphous silicon thin film 21 arrange
  • the laser irradiation apparatus 10 irradiates the same laser beam 14 to the plurality of amorphous silicon thin films 21 on the glass substrate using the microlens array 13.
  • the laser irradiation apparatus 10 irradiates, for example, the same laser light 14 to a plurality of amorphous silicon thin films 21 included in the region A shown in FIG.
  • the laser irradiation apparatus 10 irradiates the same laser beam 14 also to the plurality of amorphous silicon thin films 21 included in the region B shown in FIG.
  • the laser irradiation apparatus 10 irradiates the laser beam 14 using each of the 20 microlenses 17 included in one row (or one row) of the microlens array 13 shown in FIG. 2 in order to perform annealing. It is possible to do.
  • the plurality of amorphous silicon thin films 21 in the region A in FIG. 4 are first irradiated with the laser beam 14 using the first microlens 17a included in the microlens array 13 shown in FIG. Thereafter, the glass substrate 30 is moved by a predetermined interval “H”. While the glass substrate 30 is moving, the laser irradiation apparatus 10 stops the irradiation of the laser light 14. Then, after the glass substrate 30 has moved by “H”, the plurality of amorphous silicon thin films 21 in the region A are subjected to laser light 14 using the second microlens 17b included in the microlens array 13 shown in FIG. Irradiated. The laser irradiation apparatus 10 may irradiate the glass substrate 30 once stopped after the glass substrate 30 has moved by “H”, or may continue to move the glass substrate 30. May be irradiated with laser light 14.
  • the irradiation head that is, the laser light source 11, the coupling optical system 12, the microlens array 13, and the projection mask 150
  • the irradiation head 10 may move with respect to the glass substrate 30.
  • the laser irradiation apparatus 10 repeatedly executes this, and finally, the microlenses 17t (that is, the last microlens 17) of the microlens array 13 shown in FIG. ) Is used to irradiate the laser beam 14.
  • the plurality of amorphous silicon thin films 21 in the region A are irradiated with the laser beam 14 using each of the 20 microlenses 17 included in one row (or one row) of the microlens array 13 shown in FIG. Will be.
  • the laser irradiation apparatus 10 applies 20 microlenses included in one row (or one row) of the microlens array 13 shown in FIG. 2 to the plurality of amorphous silicon thin films 21 in the region B of FIG. Each of 17 is irradiated with laser light 14. However, since the position of the region B is different from that of the region A by “H” with respect to the moving direction of the glass substrate, the timing at which the laser beam 14 is irradiated is delayed by one irradiation.
  • the plurality of amorphous silicon thin films 21 in the region A are irradiated with the laser light 14 using the second microlens 17b
  • the plurality of amorphous silicon thin films 21 in the region B use the first microlens 17a.
  • Laser light 14 is irradiated.
  • the amorphous silicon thin films 21 in the region A are irradiated with the laser light 14 using the twentieth micro lens 17t (that is, the last micro lens 17)
  • the amorphous silicon thin films 21 in the region B are Laser light is irradiated using the previous nineteenth microlens 17s.
  • the plurality of amorphous silicon thin films 21 in the region B are irradiated with laser light using the twentieth microlens 17t (that is, the last microlens 17) at the timing of the next laser light irradiation. Become.
  • the last irradiated laser beam 14 differs between the plurality of amorphous silicon thin films 21 included in the region A shown in FIG. 4 and the plurality of amorphous silicon thin films 21 included in the region B.
  • the stability between pulses is about 0.5%. That is, the laser irradiation apparatus 10 causes a variation of about 0.5% in the energy density of the laser light 14 for each shot. Therefore, the electron mobility of the polysilicon thin film 22 formed by the laser irradiation apparatus 10 may vary.
  • the electron mobility of the polysilicon thin film 22 formed by irradiating the laser beam 14 is equal to the energy density of the laser beam 14 last irradiated to the polysilicon thin film 22, that is, the energy density of the last shot. Dependent.
  • the electron movement of the formed polysilicon thin film 22 is different.
  • the degrees will be different from each other.
  • the electron mobility of the formed polysilicon thin film 22 is the same in the region A. It becomes. This is the same for the plurality of amorphous silicon thin films 21 included in the region B. In the region B, the electron mobility of the formed polysilicon thin film 22 is the same. That is, on the glass substrate, the electron mobility differs between regions adjacent to each other, but the plurality of amorphous silicon thin films 21 in the same region have the same electron mobility.
  • each of the plurality of amorphous silicon thin films 21 included in the same region (for example, the region A) shown in FIG. 3 is prevented from being irradiated with the same laser beam 14. That is, at least the adjacent amorphous silicon thin films 21 are irradiated with different laser beams 14 with respect to the plurality of amorphous silicon thin films 21 included in the same region (for example, in the region A). As a result, in the same region (for example, in the region A), the laser light 14 finally irradiated to the adjacent amorphous silicon thin film 21 is also different.
  • the electron mobility of the adjacent polysilicon thin films 22 is different from each other.
  • the characteristics of adjacent thin film transistors 20 are also different in the same region (for example, in region A).
  • the characteristics of the thin film transistors 20 adjacent to each other in the entire glass substrate 30 are different from each other, and a display difference (for example, a difference in color shading) due to the difference in the characteristics does not appear “linearly”. . Therefore, the display unevenness on the liquid crystal screen does not become “streak”, and the display unevenness can be prevented from being emphasized.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining the presence or absence of display unevenness due to the adjacent thin film transistor 20 in the glass substrate 30.
  • the characteristics of the plurality of thin film transistors 20 in the region A are the same as the characteristic A
  • the characteristics of the plurality of thin film transistors 20 in the region B are the same as the characteristic B.
  • the thin film transistor 20 with the characteristic A and the thin film transistor 20 with the characteristic B collide at the “linear” boundary between the region A and the region B, and the difference in display due to the difference in the characteristic is “linear”. Will appear. For this reason, the display unevenness on the liquid crystal screen is emphasized as “streaks”.
  • FIG. 5B since the adjacent thin film transistors 20 in the same region (region A / region B) have different characteristics, the display differences due to the characteristic differences are dispersed, and the display differences due to the characteristic differences are dispersed. The difference becomes “linear” and does not appear. Therefore, display unevenness in the liquid crystal screen can be reduced.
  • the laser irradiation apparatus 10 is arranged in one column (or one row) of the microlens array 13 shown in FIG.
  • Laser light 14 is irradiated using a part of the included 20 microlenses 17.
  • the laser irradiation apparatus 10 uses five of the 20 microlenses 17 included in one row (or one row) of the microlens array 13 to emit laser light 14 to one amorphous silicon thin film 21. Irradiate.
  • the laser irradiation apparatus 10 randomly arranges some of the microlenses 17 to be used in the scanning direction. For example, the laser irradiation apparatus 10 randomly arranges, for example, five microlenses 17 that irradiate one amorphous silicon thin film 21 among the twenty microlenses 17 in the scanning direction.
  • the adjacent amorphous silicon thin film 21 is not irradiated with the same laser beam 14 in the same region (for example, in the region A) shown in FIG. Therefore, at least the adjacent amorphous silicon thin films 21 are irradiated with different laser beams 14 with respect to the plurality of amorphous silicon thin films 21 included in the same region (for example, in the region A).
  • the laser light 14 finally irradiated to the adjacent amorphous silicon thin film 21 is also different.
  • the electron mobility of the adjacent polysilicon thin films 22 is different from each other.
  • the opening (passage area) of the projection mask pattern 15 provided on the microlens array 13 has the laser light 14 from five of the twenty microlenses 17 in the scanning direction. In addition to being configured to transmit, it is configured so that openings (passage areas) do not continue in one row (or one row) orthogonal to the scanning direction.
  • FIG. 6 is a diagram showing a configuration example of the opening (passage region) of the projection mask pattern 15 in the first embodiment of the present invention.
  • the projection mask pattern 15 is provided with openings (transmission areas) so that the laser light 14 is transmitted from five of the twenty microlenses 17 in the scanning direction. Further, as shown in FIG. 6, the projection mask pattern 15 is provided with openings (passage regions) so as not to be continuous in one row (or one row) orthogonal to the scanning direction.
  • the laser beam 14 passes through the transmission region 16 and is projected onto the amorphous silicon thin film 21 on the thin film transistor 20.
  • the width of the transmission region 16 in each projection mask pattern 15 is, for example, 4 ⁇ m.
  • FIG. 6 is an example, and the opening (passage region) of the projection mask pattern 15 allows laser light 14 to pass through five of the twenty microlenses 17 in the scan direction and is orthogonal to the scan direction. What is necessary is just to arrange
  • the number of apertures (passage areas) in the scan direction is not limited to five, and may be four or six, for example.
  • the projection mask pattern 15 it is not always necessary that the projection mask pattern 15 is continuously arranged in one column (or one row) orthogonal to the scanning direction.
  • two projection mask patterns 15 may be continuous if the number is small.
  • the opening provided in the projection mask pattern 15 shown in FIG. 6 has, for example, a rectangular shape, a long side of 20 [ ⁇ m], and a short side of 10 [ ⁇ m].
  • the size of the opening of the projection mask pattern 15 is merely an example, and may be any size as long as it corresponds to the size of the microlens 17.
  • the transmission region 16 of the projection mask pattern 15 is provided so as to be orthogonal to the moving direction (scanning direction) of the glass substrate 30.
  • the transmission region 16 of the projection mask pattern 15 is not necessarily orthogonal to the movement direction (scan direction) of the glass substrate 30, and is provided in parallel (substantially parallel) to the movement direction (scan direction). It may be.
  • the laser irradiation apparatus 10 irradiates the glass substrate 30 illustrated in FIG. 2 with the laser light 14 using the projection mask pattern 15 shown in FIG.
  • the thin film transistor 20 in the region I includes five microlenses 17 in the A column, E column, I column, M column, and Q column among the microlenses 17 illustrated in FIG.
  • Laser light 14 is irradiated using the microlens 17.
  • the thin film transistor 20 in the adjacent region II uses five microlenses 17 in the D row, G row, K row, N row, and T row among the microlenses 17 illustrated in FIG. 14 is irradiated.
  • the thin film transistors 20 in the adjacent regions in the scan direction region are irradiated with the laser light 14 from the microlenses 17 in different rows. Is done. Therefore, in the glass substrate 30 illustrated in FIG. 4, the thin film transistors 20 in the adjacent regions have different characteristics in the scan direction region (that is, the region I and the region II).
  • the thin film transistors 20 in adjacent regions have different characteristics. Become.
  • the glass substrate 30 moves a predetermined distance each time the laser light 14 is irradiated by one microlens 17. As illustrated in FIG. 2, the predetermined distance is a distance “H” between the plurality of thin film transistors 20 on the glass substrate 30.
  • the laser irradiation apparatus 10 stops the irradiation of the laser beam 14 while moving the glass substrate 30 by the predetermined distance.
  • the laser irradiation apparatus 10 irradiates the laser beam 14 using the microlens 17 included in the microlens array 13.
  • the laser light 14 is irradiated to one amorphous silicon thin film 21 by five microlenses 17.
  • the source 23 and the drain 24 are formed on the thin film transistor 20 in another process.
  • the characteristics of the thin film transistors 20 adjacent to each other in the glass substrate 30 as a whole are different from each other, and display differences (for example, color shading, etc.) (Difference) does not appear "linear”. Therefore, the display unevenness on the liquid crystal screen does not become “streak”, and the display unevenness can be prevented from being emphasized.
  • the second embodiment of the present invention is an embodiment in which laser annealing is performed using one projection lens 18 instead of the microlens array 13.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration example of the laser irradiation apparatus 10 according to the second embodiment of the present invention.
  • the laser irradiation apparatus 10 according to the second embodiment of the present invention includes a laser light source 11, a coupling optical system 12, a projection mask pattern 15, and a projection lens 18.
  • the laser light source 11 and the coupling optical system 12 have the same configuration as the laser light source 11 and the coupling optical system 12 in the first embodiment of the present invention shown in FIG. Omitted.
  • the projection mask pattern has the same configuration as the projection mask pattern in the first embodiment of the present invention, detailed description is omitted.
  • Laser light passes through an opening (transmission area) of the projection mask pattern 15 (not shown), and is irradiated onto a predetermined area of the amorphous silicon thin film 21 by the projection lens 18.
  • a predetermined region of the amorphous silicon thin film 21 is instantaneously heated and melted, and a part of the amorphous silicon thin film 21 becomes the polysilicon thin film 22.
  • the laser irradiation apparatus 10 irradiates the laser beam 14 at a predetermined cycle, moves the glass substrate 30 during the time when the laser beam 14 is not irradiated, and the next amorphous silicon thin film 21.
  • the laser beam 14 is irradiated to the point.
  • the amorphous silicon thin film 21 is arranged on the glass substrate 30 at a predetermined interval “H” in the moving direction.
  • the laser irradiation apparatus 10 irradiates the part of the amorphous silicon thin film 21 arrange
  • the laser beam 14 is converted by the magnification of the optical system of the projection lens 18. That is, the pattern of the projection mask pattern 15 is converted by the magnification of the optical system of the projection lens 18, and a predetermined region on the glass substrate 30 is laser annealed.
  • the mask pattern of the projection mask pattern 15 is converted by the magnification of the optical system of the projection lens 18, and a predetermined region on the glass substrate 30 is laser-annealed.
  • a predetermined region on the glass substrate 30 is laser-annealed.
  • the magnification of the optical system of the projection lens 18 is not limited to about twice, and may be any magnification.
  • a predetermined region on the glass substrate 30 is laser-annealed according to the magnification of the optical system of the projection lens 18. For example, if the magnification of the optical system of the projection lens 18 is 4, the mask pattern of the projection mask pattern 15 is multiplied by about 1/4 (0.25), and a predetermined region of the glass substrate 30 is laser annealed. .
  • the reduced image of the projection mask pattern 15 irradiated on the glass substrate 30 is a pattern rotated 180 degrees around the optical axis of the lens of the projection lens 18.
  • the projection lens 18 forms an erect image
  • the reduced image of the projection mask pattern 15 irradiated on the glass substrate 30 is the projection mask pattern 15 as it is.
  • the characteristics of the thin film transistors 20 adjacent to each other in the entire glass substrate 30 are as follows. Different from each other, a difference in display due to the difference in the characteristics (for example, a difference in color shading) does not appear in “linear”. Therefore, the display unevenness on the liquid crystal screen does not become “streak”, and the display unevenness can be prevented from being emphasized.

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Abstract

レーザ光のエネルギ密度のばらつきに依存して、ガラス基板に含まれる複数の薄膜トランジスタの特性にばらつきが生じ、ガラス基板を液晶表示装置の液晶に用いた場合、表示むらが生じてしまうという問題がある。本発明の一実施形態におけるレーザ照射装置は、レーザ光を発生する光源と、ガラス基板上の複数の薄膜トランジスタの各々に被着されたアモルファスシリコン薄膜の所定の領域に、当該レーザ光を照射する投影レンズと、当該投影レンズ上に設けられ、当該複数の薄膜トランジスタの各々に対して当該レーザ光が照射されるように、複数の開口部が設けられた投影マスクパターンと、を備え、当該投影レンズは、所定の方向に移動する当該ガラス基板上の当該複数の薄膜トランジスタに対して、当該投影マスクパターンを介して当該レーザ光を照射し、当該投影マスクパターンは、当該移動する方向に直交する一列において、当該開口部が連続しないように設けられることを特徴とする。

Description

レーザ照射装置、薄膜トランジスタおよび薄膜トランジスタの製造方法
　本発明は、薄膜トランジスタの形成に関するものであり、特に、薄膜トランジスタ上のアモルファスシリコン薄膜にレーザ光を照射して、ポリシリコン薄膜を形成するためのレーザ照射装置、薄膜トランジスタおよび薄膜トランジスタの製造方法に関する。
　逆スタガ構造の薄膜トランジスタとして、アモルファスシリコン薄膜をチャネル領域に使用したものが存在する。ただ、アモルファスシリコン薄膜は電子移動度が小さいため、当該アモルファスシリコン薄膜をチャネル領域に使用すると、薄膜トランジスタにおける電荷の移動度が小さくなるという難点があった。
　そこで、アモルファスシリコン薄膜の所定の領域をレーザ光により瞬間的に加熱することで多結晶化し、電子移動度の高いポリシリコン薄膜を形成して、当該ポリシリコン薄膜をチャネル領域に使用する技術が存在する。
　例えば、特許文献１には、チャネル領域にアモルファスシリコン薄膜形成し、その後、このアモルファスシリコン薄膜にエキシマレーザ等のレーザ光を照射してレーザアニールすることにより、短時間での溶融凝固によって、ポリシリコン薄膜に結晶化させる処理を行うことが開示されている。特許文献１には、当該処理を行うことにより、薄膜トランジスタのソースとドレイン間のチャネル領域を、電子移動度の高いポリシリコン薄膜とすることが可能となり、トランジスタ動作の高速化が可能になる旨が記載されている。
特開２０１６－１００５３７号公報
　特許文献１に記載の薄膜トランジスタでは、ソースとドレイン間のチャネル領域が、一か所（一本）のポリシリコン薄膜により形成されている。そのため、薄膜トランジスタの特性は、一か所（一本）のポリシリコン薄膜に依存することになる。
　ここで、エキシマレーザ等のレーザ光のエネルギ密度は、その照射（ショット）ごとにばらつきが生じるため、当該レーザ光を用いて形成されるポリシリコン薄膜の電子移動度にもばらつきが生じる。そのため、当該ポリシリコン薄膜を用いて形成される薄膜トランジスタの特性も、レーザ光のエネルギ密度のばらつきに依存してしまう。
　その結果、ガラス基板に含まれる複数の薄膜トランジスタの特性には、ばらつきが生じてしまう可能性がある。
　本発明の目的は、かかる問題点に鑑みてなされたものであって、ガラス基板に含まれる複数の薄膜トランジスタの特性のばらつきを抑制可能なレーザ照射装置、薄膜トランジスタおよび薄膜トランジスタの製造方法を提供することである。
　本発明の一実施形態におけるレーザ照射装置は、レーザ光を発生する光源と、ガラス基板上の複数の薄膜トランジスタの各々に被着されたアモルファスシリコン薄膜の所定の領域に、当該レーザ光を照射する投影レンズと、当該投影レンズ上に設けられ、当該複数の薄膜トランジスタの各々に対して当該レーザ光が照射されるように、複数の開口部が設けられた投影マスクパターンと、を備え、当該投影レンズは、所定の方向に移動する当該ガラス基板上の当該複数の薄膜トランジスタに対して、当該投影マスクパターンを介して当該レーザ光を照射し、当該投影マスクパターンは、当該移動する方向に直交する一列において、当該開口部が連続しないように設けられることを特徴とする。
　本発明の一実施形態におけるレーザ照射装置において、当該投影レンズは、当該レーザ光を分離可能なマイクロレンズアレイに含まれる複数のマイクロレンズであり、当該投影マスクパターンは、当該移動する方向に直交する一列のマイクロレンズのうち、当該開口部を介してレーザ光を照射するマイクロレンズが互いに隣接しないように、当該開口部が設けられていてもよい。
　本発明の一実施形態におけるレーザ照射装置において、当該光源から照射されたレーザ光は、一回の照射において、当該直交方向の一列に対応するマイクロレンズを介して、当該複数の薄膜トランジスタに照射され、当該投影マスクパターンは、当該一列に対応するマイクロレンズのうち、互いに隣接しないマイクロレンズを介してレーザ光が照射されるように、当該開口部が設けられていてもよい。
　本発明の一実施形態におけるレーザ照射装置において、当該投影レンズは、当該複数の薄膜トランジスタの各々に対して、所定数のレーザ光を照射し、当該投影マスクパターンは、当該移動する方向に対して、所定数の開口部が設けられていてもよい。
　本発明の一実施形態におけるレーザ照射装置において、当該投影レンズは、薄膜トランジスタに含まれるソース電極とドレイン電極との間に被着されたアモルファスシリコン薄膜の所定の領域にレーザ光を照射して、ポリシリコン薄膜を形成されていてもよい。
　本発明の一実施形態における薄膜トランジスタの製造方法は、レーザ光を発生する第１のステップと、ガラス基板上の複数の薄膜トランジスタの各々に被着されたアモルファスシリコン薄膜の所定の領域に、複数の開口部を含む投影マスクパターンが設けれた投影レンズを用いて、当該レーザ光を照射する第２のステップと、当該レーザ光が照射されるごとに、当該ガラス基板を所定の方向に移動する第３のステップと、を含み、第２のステップにおいて、当該移動する方向に直交する一列において、当該開口部が連続しないように配置された当該投影マスクパターンを介して、当該レーザ光を照射することを特徴とする。
　本発明の一実施形態における薄膜トランジスタの製造方法において、当該投影レンズは、当該レーザ光を分離可能なマイクロレンズアレイに含まれる複数のマイクロレンズであり、第２のステップにおいて、当該移動する方向に直交する一列のマイクロレンズのうち、当該開口部を介してレーザ光を照射するマイクロレンズが互いに隣接しないように、当該開口部が設けられた当該投影マスクパターンを介して、当該レーザ光を照射してもよい。
　本発明の一実施形態における薄膜トランジスタの製造方法において、当該投影マスクパターンは、当該一列に対応するマイクロレンズのうち、互いに隣接しないマイクロレンズを介してレーザ光が照射されるように、当該開口部が設けられ、当該第２のステップにおいて、当該レーザ光は、一回の照射において、当該直交方向の一列に対応するマイクロレンズを介して、当該複数の薄膜トランジスタに照射されてもよい。
　本発明の一実施形態における薄膜トランジスタの製造方法において、第２のステップにおいて、当該移動する方向に対して所定数の開口部が設けられた投影マスクパターンを介して、当該複数の薄膜トランジスタの各々に対して、当該所定数のレーザ光を照射してもよい。
　本発明の一実施形態における薄膜トランジスタの製造方法において、当該第２のステップにおいて、薄膜トランジスタに含まれるソース電極とドレイン電極との間に被着されたアモルファスシリコン薄膜の所定の領域にレーザ光を照射して、ポリシリコン薄膜を形成されてもよい。
　本発明によれば、ガラス基板に含まれる複数の薄膜トランジスタの特性のばらつきを抑制可能な、レーザ照射装置、薄膜トランジスタおよび薄膜トランジスタの製造方法を提供することである。
レーザ照射装置１０の構成例を示す図である。 マイクロレンズアレイ１３の構成例を示す図である。 所定の領域がアニール化された薄膜トランジスタ２０の例を示す模式図である。 レーザ照射装置１０がレーザ光１４を照射するガラス基板３０の例を示す模式図である。 レーザ照射装置１０がレーザ光１４を照射するガラス基板３０の他の例を示す模式図である。 マイクロレンズアレイ１３に設けられた投影マスクパターン１５の構成例を示す模式図である。 レーザ照射装置１０の他の構成例を示す図である。
　以下、本発明の実施形態について、添付の図面を参照して具体的に説明する。
　（第１の実施形態）
　図１は、本発明の第１の実施形態におけるレーザ照射装置１０の構成例を示す図である。
　本発明の第１の実施形態において、レーザ照射装置１０は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）２０のような半導体装置の製造工程において、例えば、チャネル領域形成予定領域のみにレーザ光を照射してアニールし、当該チャネル領域形成予定領域を多結晶化するための装置である。
　レーザ照射装置１０は、例えば、液晶表示装置の周辺回路などの画素の薄膜トランジスタを形成する際に用いられる。このような薄膜トランジスタを形成する場合、まず、ガラス基板３０上にＡｌ等の金属膜からなるゲート電極を、スパッタによりパターン形成する。そして、低温プラズマＣＶＤ法により、ガラス基板３０上の全面にＳｉＮ膜からなるゲート絶縁膜を形成する。その後、ゲート絶縁膜上に、例えば、プラズマＣＶＤ法によりアモルファスシリコン薄膜２１を形成する。そして、図１に例示するレーザ照射装置１０により、アモルファスシリコン薄膜２１のゲート電極上の所定の領域にレーザ光１４を照射してアニールし、当該所定の領域を多結晶化してポリシリコン化する。
　図１に示すように、レーザ照射装置１０において、レーザ光源１１から出射されたレーザ光は、カップリング光学系１２によりビーム系が拡張され、輝度分布が均一化される。レーザ光源１１は、例えば、波長が３０８ｎｍや２４８ｎｍなどのレーザ光を、所定の繰り返し周期で放射するエキシマレーザである。
　その後、レーザ光は、マイクロレンズアレイ１３上に設けられた投影マスクパターン１５（図示しない）の複数の開口（透過領域）により、複数のレーザ光１４に分離され、アモルファスシリコン薄膜２１の所定の領域に照射される。マイクロレンズアレイ１３には、投影マスクパターン１５が設けられ、当該投影マスクパターン１５によって所定の領域にレーザ光１４が照射される。そして、アモルファスシリコン薄膜２１の所定の領域が瞬間加熱されて溶融し、アモルファスシリコン薄膜２１の一部がポリシリコン薄膜２２となる。
　ポリシリコン薄膜２２は、アモルファスシリコン薄膜２１に比べて電子移動度が高く、薄膜トランジスタ２０において、ソース２３とドレイン２４とを電気的に接続させるチャネル領域に用いられる。なお、図１の例では、マイクロレンズアレイ１３を用いた例を示しているが、必ずしもマイクロレンズアレイ１３を用いる必要はなく、１個の投影レンズを用いてレーザ光１４を照射してもよい。なお、実施形態１では、マイクロレンズアレイ１３を用いて、ポリシリコン薄膜２２を形成する場合を例にして説明する。
　図２は、アニール化に用いるマイクロレンズアレイ１３の構成例を示す図である。図２に示すように、マイクロレンズアレイ１３において、スキャン方向の１列（又は１行）には、２０個のマイクロレンズ１７が配置される。レーザ照射装置１は、１つの薄膜トランジスタ２０に対して、マイクロレンズアレイ１３の１列（又は１行）に含まれる２０個のマイクロレンズ１７の少なくとも一部を用いて、レーザ光１４を照射する。なお、なお、マイクロレンズアレイ１３に含まれる一列（又は一行）のマイクロレンズ１７の数は、２０個に限られず、いくつであってもよい。
　図２に示すように、マイクロレンズアレイ１３は、その一列（または一行）にマイクロレンズ１７を２０個含むが、一行（または一列）には例えば８３個含む。なお、８３個は例示であって、いくつであってもよいことは言うまでもない。
　図３は、所定の領域がアニール化された薄膜トランジスタ２０の例を示す模式図である。なお、薄膜トランジスタ２０は、最初にポリシリコン薄膜２２を形成し、その後、形成されたポリシリコン薄膜２２の両端にソース２３とドレイン２４を形成することで、作成される。
　図３に示すように、薄膜トランジスタは、ソース２３とドレイン２４との間に、ポリシリコン薄膜２２が形成されている。レーザ照射装置１０は、１つの薄膜トランジスタ２０に対して、図３に示したマイクロレンズアレイ１３の一列（または一行）に含まれる例えば２０個のマイクロレンズ１７を用いて、レーザ光１４を照射する。すなわち、レーザ照射装置１０は、ポリシリコン薄膜２２に対して、２０ショットのレーザ光１４を照射する。その結果、薄膜トランジスタ２０において、アモルファスシリコン薄膜２１の所定の領域が瞬間加熱されて溶融し、ポリシリコン薄膜２２となる。
　図４は、レーザ照射装置１０がレーザ光１４を照射するガラス基板３０の例を示す模式図である。図４に示すように、ガラス基板３０は、複数の画素３１を含み、当該画素３１の各々に薄膜トランジスタ２０を備える。薄膜トランジスタ２０は、複数に画素３１の各々における光の透過制御を、電気的にＯＮ／ＯＦＦすることにより実行するものである。図４に示すように、ガラス基板３０には、所定の間隔「Ｈ」で、アモルファスシリコン薄膜２１が設けられている。当該アモルファスシリコン薄膜２１の部分は、薄膜トランジスタ２０となる部分である。
　レーザ照射装置１０は、アモルファスシリコン薄膜２１にレーザ光１４を照射する。ここで、レーザ照射装置１０は所定の周期でレーザ光１４を照射し、レーザ光１４が照射されていない時間にガラス基板３０を移動させ、次のアモルファスシリコン薄膜２１の箇所に当該レーザ光１４が照射されるようにする。図３に示すように、ガラス基板３０は、移動方向に対して、所定の間隔「Ｈ」でアモルファスシリコン薄膜２１が配置される。そして、レーザ照射装置１０は、所定の周期で、ガラス基板３０上に配置されたアモルファスシリコン薄膜２１の部分に、レーザ光１４を照射する。
　そして、レーザ照射装置１０は、マイクロレンズアレイ１３を用いて、ガラス基板上の複数のアモルファスシリコン薄膜２１に対して、同一のレーザ光１４を照射する。レーザ照射装置１０は、例えば、図３に示す領域Ａに含まれる複数のアモルファスシリコン薄膜２１に対して、同一のレーザ光１４を照射する。また、レーザ照射装置１０は、図４に示す領域Ｂに含まれる複数のアモルファスシリコン薄膜２１に対しても、同一のレーザ光１４を照射する。
　ここで、レーザ照射装置１０は、アニール化を行うために、図２に示すマイクロレンズアレイ１３の一列（又は一行）に含まれる２０個のマイクロレンズ１７の各々を用いて、レーザ光１４を照射することが考えられる。
　この場合、図４の領域Ａにある複数のアモルファスシリコン薄膜２１は、まず、図２に示すマイクロレンズアレイ１３に含まれる第１のマイクロレンズ１７ａを用いて、レーザ光１４を照射される。その後、ガラス基板３０を所定の間隔「Ｈ」だけ移動させる。ガラス基板３０が移動している間、レーザ照射装置１０は、レーザ光１４の照射を停止する。そして、ガラス基板３０が「Ｈ」だけ移動した後、領域Ａにある複数のアモルファスシリコン薄膜２１は、図２に示すマイクロレンズアレイ１３に含まれる第２のマイクロレンズ１７ｂを用いて、レーザ光１４を照射される。なお、レーザ照射装置１０は、ガラス基板３０が「Ｈ」だけ移動した後、一旦停止した当該ガラス基板３０に対してレーザ光１４を照射してもよいし、移動し続けている当該ガラス基板３０に対してレーザ光１４を照射してもよい。
　なお、レーザ照射装置１０の照射ヘッド（すなわち、レーザ光源１１、カップリング光学系１２、マイクロレンズアレイ１３及び投影マスク１５０）が、ガラス基板３０に対して移動してもよい。
　レーザ照射装置１０は、これを繰り返し実行して、最後に、領域Ａにある複数のアモルファスシリコン薄膜２１に対して、図２に示すマイクロレンズアレイ１３のマイクロレンズ１７ｔ（すなわち、最後のマイクロレンズ１７）を用いて、レーザ光１４を照射する。その結果、領域Ａにある複数のアモルファスシリコン薄膜２１は、図２に示すマイクロレンズアレイ１３の一列（又は一行）に含まれる２０個のマイクロレンズ１７の各々を用いて、レーザ光１４を照射されることになる。
　同様にして、レーザ照射装置１０は、図４の領域Ｂにある複数のアモルファスシリコン薄膜２１に対しても、図２に示すマイクロレンズアレイ１３の一列（又は一行）に含まれる２０個のマイクロレンズ１７の各々を用いて、レーザ光１４を照射する。ただ、領域Ｂは、領域Ａに比べてガラス基板の移動方向に対して「Ｈ」だけ位置が異なるため、レーザ光１４が照射されるタイミングが、１照射分だけ遅れる。すなわち、領域Ａの複数のアモルファスシリコン薄膜２１が第２のマイクロレンズ１７ｂを用いてレーザ光１４を照射される時に、領域Ｂの複数のアモルファスシリコン薄膜２１は、第１のマイクロレンズ１７ａを用いてレーザ光１４を照射される。そして、領域Ａの複数のアモルファスシリコン薄膜２１が第２０のマイクロレンズ１７ｔ（すなわち、最後のマイクロレンズ１７）を用いてレーザ光１４を照射される時には、領域Ｂの複数のアモルファスシリコン薄膜２１は、一つ前の第１９のマイクロレンズ１７ｓを用いて、レーザ光が照射されることになる。そして、領域Ｂの複数のアモルファスシリコン薄膜２１は、次のレーザ光の照射のタイミングで、第２０のマイクロレンズ１７ｔ（すなわち、最後のマイクロレンズ１７）を用いて、レーザ光が照射されることになる。
　つまり、図４に示す領域Ａに含まれる複数のアモルファスシリコン薄膜２１と、領域Ｂに含まれる複数のアモルファスシリコン薄膜２１とは、最後に照射されるレーザ光１４が異なることになる。
　ここで、エキシマレーザにおいて、パルス間の安定性は、０．５％程度である。すなわち、レーザ照射装置１０は、１ショットごとに、そのレーザ光１４のエネルギ密度に０．５％程度のばらつきを生じさせる。そのため、レーザ照射装置１０によって形成されるポリシリコン薄膜２２の電子移動度にも、ばらつぎが生じてしまう可能性がある。そして、レーザ光１４を照射されたことにより形成されたポリシリコン薄膜２２の電子移動度は、当該ポリシリコン薄膜２２に最後に照射されたレーザ光１４のエネルギ密度、すなわち最後のショットのエネルギ密度に依存する。
　そのため、領域Ａに含まれる複数のアモルファスシリコン薄膜２１と、領域Ｂに含まれる複数のアモルファスシリコン薄膜２１とは、最後に照射されるレーザ光が異なるため、形成されるポリシリコン薄膜２２の電子移動度が互いに異なることになる。
　一方で、領域Ａに含まれる複数のアモルファスシリコン薄膜２１どうしは、最後に照射されたレーザ光１４は同じであるため、領域Ａ内においては、形成されるポリシリコン薄膜２２の電子移動度は同じとなる。これは、領域Ｂに含まれる複数のアモルファスシリコン薄膜２１どうしでも同様であり、領域Ｂ内においては、形成されるポリシリコン薄膜２２の電子移動度は同じとなる。すなわち、ガラス基板上において、互いに隣接する領域間では電子移動度が互いに異なるが、同じ領域内の複数のアモルファスシリコン薄膜２１どうしは電子移動度が同一となる。
　このことは、液晶画面において、表示むらが発生する原因となる。図４に例示するように、領域Ａと領域Ｂとの境界が“線状”であるため、互いに異なる特性の薄膜トランジスタ２０が、当該“線上”の境界において突き合うことなり、その特性の違いによる表示の違い（例えば色の濃淡などの違い）が“線”となって表れてしまう。その結果、液晶画面において表示むらが“すじ”となってしまい、無視できない程度に強調されてしまう。
　そこで、本発明の第１の実施形態では、図３に示す同一領域内（例えば領域Ａ内）に含まれる複数のアモルファスシリコン薄膜２１の各々が、同一のレーザ光１４を照射されないようにする。すなわち、同一領域内（例えば領域Ａ内）に含まれる複数のアモルファスシリコン薄膜２１について、少なくとも隣接するアモルファスシリコン薄膜２１が、互いに異なるレーザ光１４を照射されるようにする。その結果、同一領域内（例えば領域Ａ内）において、隣接するアモルファスシリコン薄膜２１に最後に照射されるレーザ光１４も異なることになる。その結果、同一領域内（例えば領域Ａ内）において、隣接するポリシリコン薄膜２２の電子移動度は、互いに異なることとなる。そうすると、同一領域内（例えば領域Ａ内）において、隣接する薄膜トランジスタ２０の特性も異なることになる。そうすると、ガラス基板３０全体において、互いに隣接する薄膜トランジスタ２０の特性は、互いに異なることになり、当該特性の違いによる表示の違い（例えば色の濃淡などの違い）が“線状”に表れることが無くなる。そのため、液晶画面において表示むらが“スジ”とならず、当該表示むらが強調されることを防止することができる。
　図５は、ガラス基板３０において隣接する薄膜トランジスタ２０による、表示むらの発生の有無を説明するための図である。図５（ａ）において、領域Ａ内の複数の薄膜トランジスタ２０の特性は特性Ａで同一であり、領域Ｂ内の複数の薄膜トランジスタ２０の特性は特性Ｂで同一である。その結果、領域Ａと領域Ｂの“線状”の境界において、特性Ａの薄膜トランジスタ２０と、特性Ｂの薄膜トランジスタ２０とが突き合うことになり、特性の違いによる表示の違いが、“線状”になって表れてしまう。そのため、液晶画面において表示むらが“スジ”となって強調されてしまう。
　一方、図５（ｂ）において、同一領域内（領域Ａ／領域Ｂ）の隣接する薄膜トランジスタ２０が、互いに異なる特性であるため、特性の違いによる表示の違いが分散され、特性の違いによる表示の違いが“線状”になって表れない。そのため、液晶画面において表示むらを低減することが可能となる。
　上述した内容を実現するために、本発明の第１の実施形態において、レーザ照射装置１０は、１つのアモルファスシリコン薄膜２１に対して、図２に示すマイクロレンズアレイ１３の一列（又は一行）に含まれる２０個のマイクロレンズ１７のうちの一部を用いて、レーザ光１４を照射する。例えば、レーザ照射装置１０は、１つのアモルファスシリコン薄膜２１に対して、マイクロレンズアレイ１３の一列（又は一行）に含まれる２０個のマイクロレンズ１７のうちの５個を用いて、レーザ光１４を照射する。
　また、本発明の第１の実施形態において、レーザ照射装置１０は、当該使用する一部のマイクロレンズ１７を、スキャン方向にランダムに配置する。例えば、レーザ照射装置１０は、２０個のマイクロレンズ１７のうち、１つのアモルファスシリコン薄膜２１に対して照射する５個のマイクロレンズ１７を、スキャン方向に例えばランダムに配置する。
　その結果、図３に示す同一領域内（例えば領域Ａ内）において、隣接するアモルファスシリコン薄膜２１は、同一のレーザ光１４を照射されなくなる。そのため、同一領域内（例えば領域Ａ内）に含まれる複数のアモルファスシリコン薄膜２１について、少なくとも隣接するアモルファスシリコン薄膜２１が、互いに異なるレーザ光１４を照射されるようにする。その結果、同一領域内（例えば領域Ａ内）において、隣接するアモルファスシリコン薄膜２１に最後に照射されるレーザ光１４も異なることになる。その結果、同一領域内（例えば領域Ａ内）において、隣接するポリシリコン薄膜２２の電子移動度は、互いに異なることとなる。
　本発明の第１の実施形態では、マイクロレンズアレイ１３上に設けられる投影マスクパターン１５の開口（通過領域）が、スキャン方向の２０個のマイクロレンズ１７のうちの５個から、レーザ光１４が透過するように構成するとともに、スキャン方向に直交する一列（また一行）において開口（通過領域）が連続しないように構成する。
　図６は、本発明の第１の実施形態における、投影マスクパターン１５の開口（通過領域）の構成例を示す図である。
　図６に示すように、投影マスクパターン１５は、スキャン方向の２０個のマイクロレンズ１７のうちの５個から、レーザ光１４が透過するように、開口（透過領域）が設けられている。また、図６に示すように、投影マスクパターン１５は、スキャン方向に直交する一列（また一行）において連続しないように、開口（通過領域）が設けられている。レーザ光１４は、当該透過領域１６を透過し、薄膜トランジスタ２０上のアモルファスシリコン薄膜２１に投射される。各投影マスクパターン１５における透過領域１６の幅は、例えば４μｍである。
　なお、図６は一例であり、投影マスクパターン１５の開口（通過領域）は、スキャン方向の２０個のマイクロレンズ１７のうちの５個からレーザ光１４が透過し、かつ、スキャン方向に直交する一列（また一行）において連続しないように配置されていればよい。
　また、投影マスクパターン１５において、スキャン方向の開口（通過領域）は、５個に限られず、例えば４個や６個などであってもよい。
　また、投影マスクパターン１５において、スキャン方向に直交する一列（また一行）において必ずしも連続しないように配置される必要はなく、例えば２つなどその数が少なければ、連続していてもよい。
　図６に示す投影マスクパターン１５に設けられる開口部は、例えば、その形状が長方形であり、長辺が２０［μｍ］であり、短辺が１０［μｍ］である。なお、投影マスクパターン１５の開口部大きさは例示であって、マイクロレンズ１７の大きさに対応していれば、どのような大きさであってもよい。
　図６の例では、ガラス基板３０の移動方向（スキャン方向）に対して、投影マスクパターン１５の透過領域１６は、直交するように設けられる。なお、投影マスクパターン１５の透過領域１６は、ガラス基板３０の移動方向（スキャン方向）に対して必ずしも直交する必要はなく、該移動方向（スキャン方向）に対して平行（略平行）に設けられていてもよい。
　レーザ照射装置１０は、図６に示す投影マスクパターン１５を用いて、図２に例示するガラス基板３０にレーザ光１４を照射する。その結果、図４に例示するガラス基板３０において、例えば領域Ｉの薄膜トランジスタ２０は、図２に例示するマイクロレンズ１７のうち、Ａ列、Ｅ列、Ｉ列、Ｍ列、Ｑ列の５個のマイクロレンズ１７を用いて、レーザ光１４が照射される。一方、その隣の領域ＩＩの薄膜トランジスタ２０は、図２に例示するマイクロレンズ１７のうち、Ｄ列、Ｇ列、Ｋ列、Ｎ列、Ｔ列の５個のマイクロレンズ１７を用いて、レーザ光１４が照射される。その結果、図４に例示するガラス基板３０において、スキャン方向の領域（すなわち、領域Ｉや領域ＩＩ）において、隣接する領域の薄膜トランジスタ２０は、互いに異なる列のマイクロレンズ１７により、レーザ光１４が照射される。そのため、図４に例示するガラス基板３０において、スキャン方向の領域（すなわち、領域Ｉや領域ＩＩ）において、隣接する領域の薄膜トランジスタ２０は、互いに異なる特性となる。
　また、スキャン方向に直交する領域（図３に例示する領域Ａや領域Ｂ）間では、上述したように、照射されるレーザ光１４が異なるため、隣接する領域の薄膜トランジスタ２０は、互いに異なる特性となる。
　その結果、ガラス基板３０全体において、隣接する薄膜トランジスタ２０は、互いに異なる特性となる。そのため、薄膜トランジスタ２０の特性の違いによる表示の違い（例えば色の濃淡などの違い）が分散され、線状に表われなくなる。そのため、液晶画面において表示むらが“スジ”とならず、当該表示むらが強調されることを防止することができる。
　本発明の第１の実施形態において、ガラス基板３０は、１つのマイクロレンズ１７によりレーザ光１４が照射されるごとに、所定の距離だけ移動する。所定の距離は、図２に例示するように、ガラス基板３０における複数の薄膜トランジスタ２０間の距離「Ｈ」である。レーザ照射装置１０は、ガラス基板３０を当該所定の距離移動させる間、レーザ光１４の照射を停止する。
　ガラス基板３０が所定の距離「Ｈ」を移動した後、レーザ照射装置１０は、マイクロレンズアレイ１３に含まれるマイクロレンズ１７を用いて、レーザ光１４を照射する。なお、本発明の第１の実施形態では、図６に示す投影マスクパターン１５を用いるため、１つのアモルファスシリコン薄膜２１に対して、５個のマイクロレンズ１７によりレーザ光１４が照射される。
　そして、ガラス基板３０の薄膜トランジスタ２０に、レーザアニールを用いてポリシリコン薄膜２２を形成した後、別の工程において、当該薄膜トランジスタ２０に、ソース２３とドレイン２４とが形成される。
　このように、本発明の第１の実施形態では、ガラス基板３０全体において、互いに隣接する薄膜トランジスタ２０の特性は、互いに異なることになり、当該特性の違いによる表示の違い（例えば色の濃淡などの違い）が“線状”に表れることが無くなる。そのため、液晶画面において表示むらが“スジ”とならず、当該表示むらが強調されることを防止することができる。
　（第２の実施形態）
　本発明の第２の実施形態は、マイクロレンズアレイ１３の代わりに、１個の投影レンズ１８を用いて、レーザアニールを行う場合の実施形態である。
　図７は、本発明の第２の実施形態におけるレーザ照射装置１０の構成例を示す図である。図７に示すように、本発明の第２の実施形態におけるレーザ照射装置１０は、レーザ光源１１と、カップリング光学系１２と、投影マスクパターン１５と、投影レンズ１８とを含む。なお、レーザ光源１１と、カップリング光学系１２とは、図１に示す本発明の第１の実施形態におけるレーザ光源１１と、カップリング光学系１２と同様の構成であるため、詳細な説明は省略される。また、投影マスクパターンは、本発明の第１の実施形態における投影マスクパターンと同様の構成であるため、詳細な説明は省略される。
　レーザ光は、投影マスクパターン１５（図示しない）の開口（透過領域）を透過し、投影レンズ１８により、アモルファスシリコン薄膜２１の所定の領域に照射される。その結果、アモルファスシリコン薄膜２１の所定の領域が瞬間加熱されて溶融し、アモルファスシリコン薄膜２１の一部がポリシリコン薄膜２２となる。
　本発明の第２の実施形態においても、レーザ照射装置１０は所定の周期でレーザ光１４を照射し、レーザ光１４が照射されていない時間にガラス基板３０を移動させ、次のアモルファスシリコン薄膜２１の箇所に当該レーザ光１４が照射されるようにする。第２の実施形態においても、図３に示すように、ガラス基板３０は、移動方向に対して、所定の間隔「Ｈ」でアモルファスシリコン薄膜２１が配置される。そして、レーザ照射装置１０は、所定の周期で、ガラス基板３０上に配置されたアモルファスシリコン薄膜２１の部分に、レーザ光１４を照射する。
　ここで、投影レンズ１８を用いる場合、レーザ光１４が、当該投影レンズ１８の光学系の倍率で換算される。すなわち、投影マスクパターン１５のパターンが、投影レンズ１８の光学系の倍率で換算され、ガラス基板３０上の所定の領域がレーザアニールされる。
　すなわち、投影マスクパターン１５のマスクパターンは、投影レンズ１８の光学系の倍率で換算され、ガラス基板３０上の所定の領域がレーザアニールされる。例えば、投影レンズ１８の光学系の倍率が約２倍であると、投影マスクパターン１５のマスクパターンは、約１／２（０．５）倍され、ガラス基板３０の所定の領域がレーザアニールされる。なお、投影レンズ１８の光学系の倍率は、約２倍に限られず、どのような倍率であってもよい。投影マスクパターン１５のマスクパターンは、投影レンズ１８の光学系の倍率に応じて、ガラス基板３０上の所定の領域がレーザアニールされる。例えば、投影レンズ１８の光学系の倍率が４倍であれば、投影マスクパターン１５のマスクパターンは、約１／４（０．２５）倍され、ガラス基板３０の所定の領域がレーザアニールされる。
　また、投影レンズ１８が倒立像を形成する場合、ガラス基板３０に照射される投影マスクパターン１５の縮小像は、投影レンズ１８のレンズの光軸を中心に１８０度回転したパターンとなる。一方、投影レンズ１８が正立像を形成する場合、ガラス基板３０に照射される投影マスクパターン１５の縮小像は、当該投影マスクパターン１５そのままとなる。
　上記のとおり、本発明の第２の実施形態では、１個の投影レンズ１８を用いて、レーザアニールを行った場合であっても、ガラス基板３０全体において、互いに隣接する薄膜トランジスタ２０の特性は、互いに異なることになり、当該特性の違いによる表示の違い（例えば色の濃淡などの違い）が“線状”に表れることが無くなる。そのため、液晶画面において表示むらが“スジ”とならず、当該表示むらが強調されることを防止することができる。
　なお、以上の説明において、「垂直」「平行」「平面」「直交」等の記載がある場合に、これらの各記載は厳密な意味ではない。すなわち、「垂直」「平行」「平面」「直交」とは、設計上や製造上等における公差や誤差が許容され、「実質的に垂直」「実質的に平行」「実質的に平面」「実質的に直交」という意味である。なお、ここでの公差や誤差とは、本発明の構成・作用・効果を逸脱しない範囲における単位のことを意味するものである。
　また、以上の説明において、外観上の寸法や大きさが「同一」「等しい」「異なる」等の記載がある場合に、これらの各記載は厳密な意味ではない。すなわち、「同一」「等しい」「異なる」とは、設計上や製造上等における公差や誤差が許容され、「実質的に同一」「実質的に等しい」「実質的に異なる」という意味である。なお、ここでの公差や誤差とは、本発明の構成・作用・効果を逸脱しない範囲における単位のことを意味するものである。
　本発明を諸図面や実施形態に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各手段、各ステップ等に含まれる機能等は論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の手段やステップ等を１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。また、上記実施の形態に示す構成を適宜組み合わせることとしてもよい。
　１０　レーザ照射装置
　１１　レーザ光源
　１２　カップリング光学系
　１３　マイクロレンズアレイ
　１４　レーザ光
　１５　投影マスクパターン
　１６　透過領域
　１７　マイクロレンズ
　１８　投影レンズ
　２０　薄膜トランジスタ
　２１　アモルファスシリコン薄膜
　２２　ポリシリコン薄膜
　２３　ソース
　２４　ドレイン
　３０　ガラス基板

Claims (10)

  1. 　レーザ光を発生する光源と、
    　ガラス基板上の複数の薄膜トランジスタの各々に被着されたアモルファスシリコン薄膜の所定の領域に、前記レーザ光を照射する投影レンズと、
    　前記投影レンズ上に設けられ、前記複数の薄膜トランジスタの各々に対して前記レーザ光が照射されるように、複数の開口部が設けられた投影マスクパターンと、を備え、
    　前記投影レンズは、所定の方向に移動する前記ガラス基板上の前記複数の薄膜トランジスタに対して、前記投影マスクパターンを介して前記レーザ光を照射し、
    　前記投影マスクパターンは、前記移動する方向に直交する一列において、前記開口部が連続しないように設けられる
    ことを特徴とするレーザ照射装置。
  2. 　前記投影レンズは、前記レーザ光を分離可能なマイクロレンズアレイに含まれる複数のマイクロレンズであり、
    　前記投影マスクパターンは、前記移動する方向に直交する一列のマイクロレンズのうち、前記開口部を介してレーザ光を照射するマイクロレンズが互いに隣接しないように、当該開口部が設けられる
    ことを特徴とする請求項１に記載のレーザ照射装置。
  3. 　前記光源から照射されたレーザ光は、一回の照射において、前記直交する一列に対応するマイクロレンズを介して、前記複数の薄膜トランジスタに照射され、
    　前記投影マスクパターンは、前記一列に対応するマイクロレンズのうち、互いに隣接しないマイクロレンズを介してレーザ光が照射されるように、前記開口部が設けられる
    ことを特徴とする請求項２に記載のレーザ照射装置。
  4. 　前記投影レンズは、前記複数の薄膜トランジスタの各々に対して、所定数のレーザ光を照射し、
    　前記投影マスクパターンは、前記移動する方向に対して、所定数の開口部が設けられる
    ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載のレーザ照射装置。
  5. 　前記投影レンズは、薄膜トランジスタに含まれるソース電極とドレイン電極との間に被着されたアモルファスシリコン薄膜の所定の領域にレーザ光を照射して、ポリシリコン薄膜を形成する
    ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のレーザ照射装置。
  6. 　レーザ光を発生する第１のステップと、
    　ガラス基板上の複数の薄膜トランジスタの各々に被着されたアモルファスシリコン薄膜の所定の領域に、複数の開口部を含む投影マスクパターンが設けれた投影レンズを用いて、前記レーザ光を照射する第２のステップと、
    　前記レーザ光が照射されるごとに、前記ガラス基板を所定の方向に移動する第３のステップと、を含み、
    　第２のステップにおいて、前記移動する方向に直交する一列において、前記開口部が連続しないように配置された前記投影マスクパターンを介して、前記レーザ光を照射する
    ことを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。
  7. 　前記投影レンズは、前記レーザ光を分離可能なマイクロレンズアレイに含まれる複数のマイクロレンズであり、
    　第２のステップにおいて、前記移動する方向に直交する一列のマイクロレンズのうち、前記開口部を介してレーザ光を照射するマイクロレンズが互いに隣接しないように、当該開口部が設けられた前記投影マスクパターンを介して、前記レーザ光を照射する
    ことを特徴とする請求項６に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
  8. 　前記投影マスクパターンは、前記一列に対応するマイクロレンズのうち、互いに隣接しないマイクロレンズを介してレーザ光が照射されるように、前記開口部が設けられ、
    　前記第２のステップにおいて、前記レーザ光は、一回の照射において、前記直交方向の一列に対応するマイクロレンズを介して、前記複数の薄膜トランジスタに照射され、
    ことを特徴とする請求項７に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
  9. 　第２のステップにおいて、前記移動する方向に対して所定数の開口部が設けられた投影マスクパターンを介して、前記複数の薄膜トランジスタの各々に対して、当該所定数のレーザ光を照射する
    ことを特徴とする請求項６乃至８のいずれかに記載の薄膜トランジスタの製造方法。
  10. 　前記第２のステップにおいて、薄膜トランジスタに含まれるソース電極とドレイン電極との間に被着されたアモルファスシリコン薄膜の所定の領域にレーザ光を照射して、ポリシリコン薄膜を形成する
    ことを特徴とする請求項６乃至９のいずれかに記載の薄膜トランジスタの製造方法。
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