WO2019065003A1 - レーザ照射装置、レーザ照射方法及び投影マスク - Google Patents

レーザ照射装置、レーザ照射方法及び投影マスク Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to the formation of thin film transistors, and more particularly to a laser irradiation apparatus, a laser irradiation method and a projection mask for forming a polysilicon thin film by irradiating an amorphous silicon thin film with a laser beam.
  • a thin film transistor having a reverse stagger structure there is one using an amorphous silicon thin film in a channel region.
  • the amorphous silicon thin film has a small electron mobility
  • using the amorphous silicon thin film for the channel region has a drawback that the mobility of the charge in the thin film transistor becomes small.
  • a polycrystalline silicon film is formed by instantaneously heating a predetermined region of an amorphous silicon thin film by laser light to form a polycrystalline silicon thin film having high electron mobility and the polysilicon thin film is used for a channel region.
  • Patent Document 1 an amorphous silicon thin film is formed on a substrate, and then the amorphous silicon thin film is irradiated with a laser beam such as an excimer laser and laser annealing is performed to melt polysilicon in a short time. It is disclosed to perform a process of crystallizing a thin film. According to Patent Document 1, by performing the process, the channel region between the source and the drain of the thin film transistor can be made to be a polysilicon thin film having high electron mobility, and it is possible to speed up the transistor operation. Have been described.
  • Patent Document 1 describes that laser light is transmitted through a plurality of microlenses included in a microlens array, and laser annealing is performed on a plurality of locations on a substrate by single laser light irradiation.
  • the shapes of the plurality of microlenses included in the microlens array may be different from one another. Therefore, the energy densities of the laser beams transmitted through the plurality of microlenses may vary with each other, and the electron mobility of the polysilicon thin film formed using the laser beams may also vary.
  • the characteristics of the thin film transistor depend on the electron transfer density, there is a problem that the variations in the energy density of the laser light passing through each of the plurality of microlenses cause the variations in the characteristics of the plurality of thin film transistors on the substrate. It occurs.
  • the object of the present invention is to provide a laser irradiation apparatus, a laser irradiation method and a projection mask capable of suppressing the dispersion of the characteristics of a plurality of thin film transistors included in a substrate. .
  • a laser irradiation apparatus includes a light source for generating laser light, a projection lens for irradiating the laser light to a predetermined region of an amorphous silicon thin film deposited on a substrate, and the projection lens. And a projection mask pattern provided with a plurality of openings so that the laser light is irradiated to a predetermined region of the amorphous silicon thin film, each of the plurality of openings being It has a transmittance based on the projection magnification of the projection lens.
  • the projection lens is a plurality of microlenses included in a microlens array capable of separating the laser light, and each of the plurality of openings is of the microlenses. It may be characterized by having a transmittance based on the projection magnification.
  • each of the plurality of openings is based on a difference between a maximum value of projection magnifications of the plurality of microlenses and a projection magnification of the microlenses. It may be characterized by having the determined transmittance.
  • the transmittance of one microlens at which the projection magnification is the maximum value among the plurality of microlenses is a predetermined transmittance
  • the plurality of micro lenses Another microlens of the lenses has a transmittance determined based on the predetermined transmittance and a difference between the maximum value and a projection magnification of the other microlens. Good.
  • each of the plurality of openings may have a size determined based on a projection magnification of each of the plurality of microlenses.
  • each of the plurality of openings is rectangular, and the length and width of the rectangular are determined based on the projection magnification of each of the plurality of microlenses. May be characterized.
  • the projection lens irradiates laser light to an amorphous silicon thin film deposited in a region corresponding to a region between a source electrode and a drain electrode included in a thin film transistor to form poly.
  • a silicon thin film may be formed.
  • a projection mask pattern including a plurality of openings is provided in a first step of generating a laser beam and a predetermined region of an amorphous silicon thin film deposited on a substrate. And a second step of irradiating the laser light using the projection lens, and a third step of moving the substrate in a predetermined direction each time the laser light is irradiated, Each of the apertures has a transmittance based on the projection magnification of the projection lens.
  • the projection lens is a plurality of microlenses included in a microlens array capable of separating the laser light, and each of the plurality of openings is the microlens. It may be characterized by having a transmittance based on the projection magnification.
  • each of the plurality of openings is based on a difference between a maximum value among projection magnifications of the plurality of microlenses and a projection magnification of the microlenses. It may be characterized by having the determined transmittance.
  • each of the plurality of openings may have a size determined based on a projection magnification of each of the plurality of microlenses.
  • the projection mask in one embodiment of the present invention is a projection mask disposed on a projection lens that emits laser light generated from a light source, and the projection mask is deposited on a substrate that moves in a predetermined direction.
  • a plurality of openings are provided so that the laser light is irradiated to a predetermined region of the amorphous silicon thin film, and each of the plurality of openings has a transmittance based on a projection magnification of the projection lens. It is characterized by
  • the projection lens is a plurality of microlenses included in a microlens array capable of separating the laser light, and each of the plurality of openings is a projection of the microlens It may be characterized by having a transmittance based on magnification.
  • each of the plurality of openings is determined based on a difference between a maximum value of projection magnifications of each of the plurality of microlenses and a projection magnification of the microlenses. It may be characterized by having a predetermined transmittance.
  • each of the plurality of openings may have a size determined based on a projection magnification of each of the plurality of microlenses.
  • FIG. 2 is a view showing an example of the configuration of a laser irradiation apparatus 10;
  • FIG. 2 is a view showing an example of the configuration of a microlens array 13; It is a schematic diagram which shows the example of the thin-film transistor 20 by which the predetermined area
  • FIG. FIG. 7 is a view showing another configuration example of the microlens array 13;
  • FIG. 7 is a table showing an example of correspondences regarding a plurality of microlenses 17 included in the microlens array 13.
  • FIG. 7 is a view showing another configuration example of the microlens array 13;
  • FIG. 2 is a view showing an example of the configuration of a microlens array 13 and a projection mask pattern 15;
  • FIG. 16 is a table showing another example of the correspondence relationship between the plurality of microlenses 17 included in the microlens array 13;
  • FIG. 16 is a table showing another example of the correspondence relationship between the plurality of microlenses 17 included in the microlens array 13;
  • FIG. FIG. 6 is a view showing another configuration example of the laser irradiation device 10;
  • FIG. 1 is a view showing an example of the arrangement of a laser irradiation apparatus 10 according to the first embodiment of the present invention.
  • the laser irradiation device 10 performs, for example, annealing treatment by irradiating the channel region formation planned region with laser light. It is an apparatus for polycrystallizing a channel region formation scheduled 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 patterned on the substrate 30 by sputtering.
  • a gate insulating film made of a SiN film is formed on the entire surface of the substrate 30 by low temperature plasma CVD.
  • an amorphous silicon thin film 21 is formed on the gate insulating film, for example, by plasma CVD. That is, the amorphous silicon thin film 21 is formed (deposited) on the entire surface of the substrate 30.
  • a silicon dioxide (SiO 2 ) film is formed on the amorphous silicon thin film 21.
  • the laser irradiation device 10 illustrated in FIG. 1 applies a laser beam 14 to a predetermined region (a region to be a channel region in the thin film transistor 20) on the gate electrode of the amorphous silicon thin film 21 to perform annealing treatment.
  • the region is polycrystallized and polysiliconized.
  • the substrate 30 is, for example, a glass substrate, but the substrate 30 is not necessarily a glass material, and may be a substrate of any material such as a resin substrate formed of a material such as a resin.
  • the beam system of the laser light 14 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 an excimer laser which emits, for example, laser light 14 having a wavelength of 308 nm or 248 nm at a predetermined repetition cycle.
  • the laser beam 14 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 amount of amorphous silicon thin film 21 is obtained. It is irradiated to the area of The microlens array 13 is provided with a projection mask pattern 15, and the projection mask pattern 15 irradiates a predetermined area with the laser light 14. Then, 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 a polysilicon thin film 22.
  • the projection mask pattern 15 may be called a projection mask.
  • the polysilicon thin film 22 has electron mobility higher than that of the amorphous silicon thin film 21 and is used in the thin film transistor 20 as a channel region for electrically connecting the source 23 and the drain 24.
  • the example using the micro lens array 13 is shown, it is not necessary to necessarily use the micro lens array 13, and the laser beam 14 may be irradiated using one projection lens. .
  • the case where the polysilicon thin film 22 is formed using the microlens array 13 will be described as an example.
  • FIG. 2 is a view showing a configuration example of the microlens array 13 used for the annealing process.
  • the microlens array 13 As shown in FIG. 2, in the microlens array 13, twenty microlenses 17 are disposed in one column (or one row) in the scanning direction.
  • the laser irradiation apparatus 1 uses at least a portion of the twenty microlenses 17 included in one column (or one row) of the microlens array 13 with respect to a predetermined region of the amorphous silicon thin film 21 to form a laser beam 14. Irradiate.
  • the number of microlenses 17 in one column (or one row) included in the microlens array 13 is not limited to 20, but may be any number.
  • the microlens array 13 includes twenty microlenses 17 in one column (or row), but includes, for example, 165 microlenses 17 in one row (or one column). Needless to say, one hundred sixty-five is an example, and any number may be used.
  • FIG. 3 is a schematic view 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 the polysilicon thin film 22 and then forming the source 23 and the drain 24 at both ends of the formed polysilicon thin film 22.
  • a polysilicon thin film 22 is formed between the source 23 and the drain 24.
  • the laser irradiation apparatus 10 uses, for example, twenty microlenses 17 included in one column (or one row) of the microlens array 13 shown in FIG. 3 with respect to a predetermined region of the amorphous silicon thin film 21. Irradiate. That is, the laser irradiation apparatus 10 irradiates 20 shots of laser light 14 to a predetermined region of the amorphous silicon thin film 21. As a result, in the region to be the thin film transistor 20, the predetermined region of the amorphous silicon thin film 21 is instantaneously heated and melted to form the polysilicon thin film 22.
  • FIG. 4 is a schematic view showing an example of the substrate 30 on which the laser irradiation apparatus 10 irradiates the laser light 14.
  • the substrate 30 is not necessarily a glass material, and may be a substrate of any material such as a resin substrate formed of a material such as a resin.
  • the 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 executes transmission control of light in each of the plurality of pixels 31 by electrically turning ON / OFF.
  • An amorphous silicon thin film 21 is provided on the entire surface of the substrate 30.
  • the predetermined region of the amorphous silicon thin film 21 is a portion to be a channel region of the thin film transistor 20.
  • the laser irradiation apparatus 10 irradiates a predetermined region (a region to be a channel region in the thin film transistor 20) of the amorphous silicon thin film 21 with the laser light.
  • the laser irradiation device 10 irradiates the laser light 14 with a predetermined cycle, moves the substrate 30 during the time when the laser light 14 is not irradiated, and the laser light 14 is moved to a predetermined region of the next amorphous silicon thin film 21.
  • the amorphous silicon thin film 21 is disposed on the entire surface of the substrate 30.
  • the laser irradiation apparatus 10 irradiates the laser light 14 to a predetermined region of the amorphous silicon thin film 21 disposed on the substrate 30 at a predetermined cycle.
  • the laser irradiation apparatus 10 irradiates the laser light 14 to a predetermined region of the amorphous silicon thin film 21 on the substrate using the microlens array 13.
  • the laser irradiation apparatus 10 irradiates, for example, the region A of the amorphous silicon thin film 21 provided (deposited) on the entire surface of the substrate 30 as shown in FIG.
  • the laser irradiation apparatus 10 also irradiates the laser beam 14 to the region B shown in FIG. 4 of the amorphous silicon thin film 21 provided (deposited) on the entire surface of the substrate 30.
  • the laser irradiation apparatus 10 irradiates the laser beam 14 using each of the twenty microlenses 17 included in one row (or one row) of the microlens array 13 shown in FIG. 2 in order to perform the annealing process. It is possible to do.
  • the region A in FIG. 4 of the amorphous silicon thin film 21 provided (deposited) on the entire surface of the substrate 30 is, first, the first micro of the row A of the microlens array 13 shown in FIG.
  • the laser beam 14 is irradiated using the lens 17.
  • the substrate 30 is moved by a predetermined interval "H".
  • the laser irradiation apparatus 10 may stop the irradiation of the laser light 14.
  • the region A of FIG. 4 in the amorphous silicon thin film 21 uses the second microlenses 17 of the B row of the microlens array 13 shown in FIG. It is irradiated with 14.
  • the laser irradiation apparatus 10 may stop the irradiation of the laser beam 14 while the substrate 30 is moving, or may irradiate the laser beam 14 to the substrate 30 which is moving continuously.
  • the irradiation head (that is, the laser light source 11, the coupling optical system 12, the microlens array 13, and the projection mask pattern 15) of the laser irradiation apparatus 10 may move relative to the substrate 30.
  • the laser irradiation apparatus 10 repeatedly executes this, and finally, with respect to the region A of FIG. 4 in the amorphous silicon thin film 21, the microlenses 17 of T rows of the microlens array 13 shown in FIG.
  • the laser beam 14 is irradiated using the micro lens 17) of
  • the region A of the amorphous silicon thin film 21 is irradiated with the laser beam 14 using each of the twenty microlenses 17 included in one row (or one row) of the microlens array 13 shown in FIG. become.
  • the laser irradiation apparatus 10 also applies to the region B in FIG. 4 of the amorphous silicon thin film 21 of the twenty microlenses 17 included in one column (or one row) of the microlens array 13 shown in FIG. Each is used to emit a laser beam 14.
  • the region B is different in position by “H” in the moving direction of the substrate 30 compared to the region A, the timing at which the laser light 14 is irradiated is delayed by one irradiation. That is, when the region A is irradiated with the laser beam 14 using the second microlens 17 in the B row in FIG. 2, the region B uses the first microlens 17 in the A row in FIG. 14 is irradiated.
  • the region A is irradiated with the laser light 14 using the twentieth microlens 17 (ie, the last microlens 17) of the T row in FIG.
  • Laser light is emitted using the lens 17.
  • the region B laser light is emitted using the micro-lenses 17 of the T-row (that is, the last micro-lenses 17) at the next irradiation timing of the laser light.
  • the projection magnification for each of the plurality of microlenses 17 is (The projection magnification of the laser beam 14 on the substrate 30) may be different.
  • the projection magnification is different, the energy density of the laser beam irradiated to the substrate 30 varies, which causes the result of the annealing process to vary.
  • the electron mobility of the polysilicon thin film formed on the substrate 30 also varies, and as a result, the characteristic of the thin film transistor 20 varies.
  • the projection magnification of each of the plurality of microlenses 17 included in the microlens array 13 is measured, and a plurality of projection magnifications among the measured projection magnifications are used.
  • the transmittance of each of the laser beams 14 of the microlenses 17 is adjusted.
  • the laser beams 14 irradiated by each of the plurality of microlenses 17 have substantially the same energy density on the substrate.
  • the electron mobility of the polysilicon thin film formed by the laser beam 14 irradiated by each of the plurality of microlenses 17 is also substantially the same, which makes it possible to reduce the variation in the characteristics of the thin film transistor 20.
  • the transmittance of the opening (transmission region) of the corresponding projection mask pattern 15 is set.
  • the other microlenses 17 may be used. Adjust the transmittance of For example, the transmittance of the other microlens 17 is set in accordance with the transmittance of the microlens 17 having the largest projection magnification being 100%.
  • the transmittance of the microlens 17 having the largest projection magnification is not necessarily 100%, and may be less than 100%.
  • FIG. 5 is a schematic view showing projection magnifications of the plurality of microlenses 17 included in the microlens array 13.
  • the projection magnification is shown by increase and decrease from the predetermined value with reference to the predetermined value.
  • the microlenses 17 have projection magnifications different from one another.
  • the projection magnification of the microlens 17a is "+ 0.001%”
  • the projection magnification of the microlens 17b is "-0.005%”.
  • each of the microlenses 17 included in the microlens array 13 has different projection magnifications.
  • the projection magnification is a projection magnification when the laser beam 14 transmitted through each of the plurality of microlenses 17 is projected onto the substrate 30.
  • FIG. 6 is a table showing the correspondence between the projection magnification of the microlens 17, the actual projection magnification, and the transmittance set to the opening of the projection mask pattern 15.
  • the transmittance of the microlens 17 k having the lowest projection magnification is set to be 100%.
  • the transmittance of the laser beam 14 from the microlens 17 K is Set “100%”.
  • the transmittance of laser light from the other microlens 17 is set to the other microlens 17 based on the projection magnification of the microlens 17 k having a transmittance of 100%.
  • the microlens 17a whose projection magnification is "-0.005" (the actual projection magnification is "0.195") is the projection magnification "0.005" of the microlens 17k (the actual projection magnification is "0. 0").
  • the transmittance is set to" 90.5% ".
  • the transmittance is set to" 91.4% ".
  • the transmittances of the other microlenses c to j are similarly set.
  • FIG. 7 is a diagram showing the state of transmittance set for each of the microlenses 17 included in the microlens array 13 based on the correspondence illustrated in FIG.
  • the microlens array 13 shown in FIG. 7A is the same as the microlens array 13 shown in FIG. As illustrated in FIG. 7A, the projection magnifications of the plurality of microlenses 17 included in the microlens array 13 are different from one another. Therefore, the transmittance of each of the plurality of microlenses 17 (the transmittance of the opening (transmission region) of the projection mask pattern 15) is shown in FIG. 7B based on the correspondence illustrated in FIG. Set
  • the transmittance is set to "96.1%”. Further, since the microlens 17 b has a projection magnification of “ ⁇ 0.005”, the transmittance is set to “90.5%”. The transmittances of the other microlenses 17 are similarly set based on the projection magnification.
  • the transmittance of each of the plurality of microlenses 17 (that is, the transmittance of the opening (transmission region) of the projection mask pattern 15) is set so that the energy density of the laser beam 14 on the substrate is substantially the same. It will be done. Specifically, the transmittance of each of the microlenses 17 is controlled so that all the microlenses 17 included in the microlens array 13 have substantially the same energy density on the substrate of the microlenses 17 with the lowest projection magnification. Is set.
  • FIG. 8 is a view for explaining the transmittance of the opening 16 of the projection mask pattern 15 in the first embodiment of the present invention.
  • the transmittance of each of the plurality of openings 16 included in the projection mask pattern 15 is set such that the laser light 14 is transmitted with the transmittance set in the corresponding microlens 17. Be done.
  • the opening 16 a corresponds to the microlens 17 a whose transmittance is set to “96.1%”, so the transmittance of the laser light 14 of the opening 16 a is set to “96.1%”. Be done.
  • the transmittance of the laser beam 14 of the opening 16 b is set to “90.5%”.
  • the transmittance of each of the plurality of openings 16 included in the projection mask pattern 15 is the transmittance set for the corresponding microlens 17.
  • the total transmittance (total value of transmittances) of the twenty openings 16 in one line of the projection mask pattern 15 is set to a predetermined value (a predetermined area). That is, the total transmittance of the openings 16 in each row of the projection mask pattern 15 illustrated in FIG. 8B is set to a predetermined value (predetermined transmittance).
  • predetermined transmittance a predetermined value
  • the total transmittance of the twenty openings 16 in one row of the projection mask pattern 15 does not necessarily have to be set to a predetermined value (predetermined transmittance), and the total transmittance of the laser beam 14 is “row May differ depending on
  • the opening (transmission region) 16 of the projection mask pattern 15 is provided to be orthogonal to the moving direction (scanning direction) of the substrate 30.
  • the opening (transmission region) 16 of the projection mask pattern 15 does not have to be orthogonal to the moving direction (scanning direction) of the substrate 30, and is parallel (substantially parallel) to the moving direction (scanning direction). May be provided.
  • the substrate 30 moves by a predetermined distance each time the laser beam 14 is irradiated to the microlens array 13.
  • the predetermined distance is the distance “H” between the plurality of thin film transistors 20 on the substrate 30.
  • the laser irradiation apparatus 10 stops the irradiation of the laser beam 14 while moving the substrate 30 by the predetermined distance.
  • the laser irradiation apparatus 10 irradiates the laser light 14 again using the microlenses 17 included in the microlens array 13.
  • the laser beam 14 is irradiated to one amorphous silicon thin film 21 by twenty microlenses 17 because the microlens array 13 shown in FIG. 2 is used.
  • the source 23 and the drain 24 are formed in the thin film transistor 20.
  • the transmittance of each of the plurality of microlenses 17 is set so that the energy density of the laser beam 14 on the substrate is substantially the same. Therefore, the variation of the projection magnification of each of the plurality of microlenses 17 is It is possible to reduce the variation in the energy density irradiated onto the substrate 30 due to the above. Since the energy density of the laser beam 14 is substantially the same, the variation in electron mobility of the polysilicon thin film formed using the laser beam 14 is reduced. As a result, variations in the characteristics of the plurality of thin film transistors on the substrate can be reduced.
  • the second embodiment of the present invention is an embodiment in which the size of the opening 16 of the projection mask pattern 15 is set based on the projection magnification of the microlens 17.
  • FIG. 9 shows the correspondence between “projection magnification of micro lens 17”, “actual projection magnification”, and “size of opening 16 of projection mask pattern 15” in the second embodiment of the present invention.
  • Is a table showing The opening 16 is substantially rectangular, and the “size of the opening 16 of the projection mask pattern 15” is indicated by the length (Y direction) and the width (X direction).
  • the openings 16 do not necessarily have to be substantially rectangular, and in that case, the “size of the openings 16 of the projection mask pattern 15” may be indicated by an area or the like.
  • each of the plurality of microlenses 17 included in the microlens array 13 has a certain variation, and the variation in the lens curvature is caused by the variation.
  • the projection magnification projection magnification of the laser beam 14 on the substrate 30
  • the projection magnification may be different for each of the plurality of microlenses 17. Therefore, if the sizes of the openings 16 of the projection mask pattern 15 are substantially the same, the range in which the laser annealing process is performed on the substrate 30 is different for each microlens 17 because the projection magnifications are different.
  • the electron mobility of the polysilicon thin film formed on the substrate 30 varies, which causes a problem that the characteristics of the thin film transistor 20 vary.
  • the projection magnification of each of the plurality of microlenses 17 included in the microlens array 13 is measured, and the opening 16 of the projection mask pattern 15 is based on the measured projection magnification. Adjust the size of As a result, the range to be subjected to the laser annealing process by the laser beam 14 transmitted through each of the plurality of microlenses 17 becomes substantially the same, whereby the variation in the characteristics of the thin film transistor 20 can be reduced.
  • the microlenses 17f having a projection magnification of “0” (actual projection magnification is “0.2”)
  • the size of the opening 16 is set to “100 ( ⁇ m)” in the vertical (Y direction) and “47.5 ( ⁇ m)” in the width (X direction). That is, based on the case where the projection magnification is a predetermined value, the “size of the opening 16 of the projection mask pattern 15” in that case is “100 ( ⁇ m)” and the width (X direction) “47 And set “5 ( ⁇ m)”.
  • the actual projection magnification is “0.2”
  • the length (Y direction) is “20 ( ⁇ m)”
  • the width (X direction) is “9.5 ( ⁇ m) on the substrate 30.
  • Laser annealing is performed in the range of
  • the transmittance of laser light from the other microlens 17 is set to the other microlens 17 based on the projection magnification of the microlens 17 k having a transmittance of 100%.
  • the microlens 17 a having a projection magnification of “ ⁇ 0.005” can be used to “size the opening 16 of the projection mask pattern 15” in the vertical direction (Y direction). Is set as “102.56 ( ⁇ m)” and the width (X direction) as “48.72 ( ⁇ m)”.
  • the microlens 17 b has a projection magnification of “ ⁇ 0.004” (actual projection magnification is “0.196”)
  • “the size of the opening 16 of the projection mask pattern 15” The direction is set to "102.04 ( ⁇ m)” and the width (X direction) to "47.98 ( ⁇ m)”.
  • “the size of the opening 16 of the projection mask pattern 15” is set for the other microlenses 17c to j.
  • each of the respective microlenses 17 has the corresponding relationship illustrated in FIG.
  • the size of the opening 16 corresponding to the micro lens 17 is adjusted.
  • the projection magnification of the microlens 17 a in FIG. 5 is “+0.001” (the actual projection magnification is “0.201”)
  • the size of the opening 16 corresponding to the microlens 17 a is The Y direction is set to "99.50 (.mu.m)" and the width (X direction) to "47.26 (.mu.m)".
  • the size of the opening 16 corresponding to the microlens 17 b is “102.56 ( ⁇ m) in the longitudinal direction (Y direction)
  • the width (X direction) is set to “48.72 ( ⁇ m)”.
  • the size of the opening 16 corresponding to the plurality of microlenses 17 included in the microlens array 13 is adjusted.
  • each of the openings 16 of the projection mask pattern 15 has a size based on the projection magnification of the corresponding microlens 17, the range to be subjected to the laser annealing process by the laser beam 14 transmitted through the microlens 17 is It becomes almost the same.
  • the laser annealing process is performed by the laser beam 14 which transmits each of the plurality of microlenses 17.
  • the ranges become substantially the same, which makes it possible to reduce variations in the characteristics of the thin film transistor 20.
  • the transmittance of each of the plurality of microlenses 17 (first embodiment) and the size of the opening 16 of the projection mask pattern 15 are determined based on the projection magnification of the microlens 17. (Second embodiment) is set.
  • FIG. 10 shows the “projection magnification of the micro lens 17”, the “actual projection magnification”, the “transmittance set in the opening of the projection mask pattern 15”, and the “projection” in the third embodiment of the present invention. It is a table
  • the relationship between “the projection magnification of the micro lens 17”, “the actual projection magnification”, and “the transmittance set to the opening of the projection mask pattern 15” is the same as the correspondence illustrated in FIG. Detailed description will be omitted as it is.
  • the relationship between “the projection magnification of the micro lens 17”, “the actual projection magnification”, and “the size of the opening 16 of the projection mask pattern 15” is the same as the correspondence illustrated in FIG. Therefore, the detailed description is omitted.
  • the transmittance to be set to the opening of the projection mask pattern 15 is set based on the projection magnification of the microlens 17 based on the correspondence illustrated in FIG.
  • the size of the opening 16 of the mask pattern 15 is also set.
  • the laser beam 14 transmitted through the projection mask pattern 15 is laser-annealed by the laser beam 14 transmitted through each of the plurality of microlenses 17 in addition to the energy density becoming substantially the same on the substrate 30. Since the ranges of the characteristics are substantially the same, variations in the characteristics of the thin film transistor 20 can be reduced.
  • each of the plurality of microlenses 17 has the corresponding relationship illustrated in FIG.
  • the size of the opening 16 corresponding to the micro lens 17 is adjusted. For example, since the projection magnification of the microlens 17 a in FIG. 5 is “+0.001” (the actual projection magnification is “0.201”), the transmittance of the laser beam 14 in the opening 16 a is “96.1%.
  • the size of the opening 16 corresponding to the microlens 17 a is “99.50 ( ⁇ m)” in the vertical (Y direction) and “47.26 (width in the X direction)”. ⁇ m) is set.
  • the transmittance of the laser beam 14 at the opening 16 b is set to “90.5%”
  • the microlens The size of the opening 16 corresponding to 17 b is set to “102.56 ( ⁇ m)” in the vertical (Y direction) and “48.72 ( ⁇ m)” in the width (X direction).
  • the transmittance of the opening 16 corresponding to the plurality of microlenses 17 included in the microlens array 13 and the size of the opening 16 are adjusted.
  • each of the openings 16 of the projection mask pattern 15 has a transmittance such that the energy density is substantially the same on the substrate 30, and has a size based on the projection magnification of the corresponding microlens 17
  • the energy density of the laser beam 14 transmitted through the micro lens 17 is substantially the same, and the ranges to be subjected to the laser annealing process are substantially the same.
  • the transmittance of each of the plurality of microlenses 17 that is, the transmittance of the opening (transmission region) of the projection mask pattern 15
  • the energy density on the substrate is set to be substantially the same
  • the size of the opening 16 of the projection mask pattern 15 is adjusted based on the projection magnification.
  • the laser beam 14 transmitted through the projection mask pattern 15 is laser-annealed by the laser beam 14 transmitted through each of the plurality of microlenses 17 in addition to the energy density becoming substantially the same on the substrate 30. Since the ranges of the characteristics are substantially the same, variations in the characteristics of the thin film transistor 20 can be reduced.
  • the fourth 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.
  • the projection magnification of the peripheral portion may be different from that of the central portion due to the influence of aberration and the like.
  • the energy density of the laser beam irradiated to the substrate 30 varies, which causes the result of the annealing process to vary.
  • the projection magnification is different, so that the range of the substrate 30 subjected to the laser annealing is the central portion or the peripheral portion of the projection lens 18. It will be different. As a result, the electron mobility of the polysilicon thin film formed on the substrate 30 varies, which causes a problem that the characteristics of the thin film transistor 20 vary.
  • uniform transmittance is realized by changing the transmittance of the opening 16 of the projection mask pattern 15 provided on a single projection lens 18. For example, when the projection magnification of the peripheral part is smaller than that of the central part in a single projection lens, the transmittance of “the opening 16 at the central part of the projection mask pattern 15” corresponding to the central part of the projection lens
  • the projection mask pattern is set by setting the transmittance of the “opening 16 at the periphery of the projection mask pattern 15” corresponding to the periphery of the projection lens lower than that of the center It becomes possible to realize uniform illumination over the entire 15.
  • the projection magnification is measured at each of the predetermined portions of the single projection lens 18, and the size of the opening 16 of the projection mask pattern 15 is adjusted based on the measured projection magnification.
  • the range to be laser-annealed by the laser beam 14 transmitted through each of the predetermined portions of the single projection lens 18 becomes substantially the same, thereby making it possible to reduce the variation in the characteristics of the thin film transistor 20. Become.
  • (1) changing the transmittance of the opening 16 of the projection mask pattern 15 and (2) adjusting the size of the opening 16 of the projection mask pattern 15 can be performed either. Either one or the other may be performed.
  • FIG. 11 is a view showing an example of the configuration of a laser irradiation apparatus 10 according to the fourth embodiment of the present invention.
  • the laser irradiation apparatus 10 in the fourth 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. It is omitted.
  • the projection mask pattern has the same configuration as the projection mask pattern in the first embodiment of the present invention, the detailed description will be omitted.
  • the laser light passes through the opening (transmission region) of the projection mask pattern 15 (not shown), and is irradiated onto a predetermined region 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 light 14 with a predetermined cycle, moves the substrate 30 during the time when the laser light 14 is not irradiated, and the next amorphous silicon thin film 21 is formed.
  • the laser beam 14 is irradiated to the portion.
  • the amorphous silicon thin film 21 is disposed at a predetermined interval “H” in the moving direction. Then, the laser irradiation apparatus 10 irradiates the portion of the amorphous silicon thin film 21 disposed on the substrate 30 with the laser light 14 at a predetermined cycle.
  • 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 (the pattern of the opening 16) is converted by the magnification of the optical system of the projection lens 18, and a predetermined region on the substrate 30 is laser annealed.
  • the mask pattern (pattern of the opening 16) 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 substrate 30 is laser annealed.
  • the magnification of the optical system of the projection lens 18 is about twice
  • the mask pattern of the projection mask pattern 15 is multiplied by about 1/2 (0.5) and the predetermined region of the 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.
  • the mask pattern of the projection mask pattern 15 is laser-annealed in a predetermined region on the substrate 30 in accordance with 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 four times, the mask pattern (pattern of the opening 16) of the projection mask pattern 15 is multiplied by about 1/4 (0.25) and The area is laser annealed.
  • the reduced image of the projection mask pattern 15 irradiated to the 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 onto the substrate 30 is the projection mask pattern 15 as it is.
  • the projection magnification of the peripheral part may be different compared to the central part under the influence of aberration etc.
  • the substrate 30 is irradiated.
  • the energy density of the laser light varies, which causes the results of the annealing process to vary.
  • the electron mobility of the polysilicon thin film formed on the substrate 30 also varies, and as a result, the characteristic of the thin film transistor 20 varies.
  • the projection magnification is measured by dividing the projection lens 18 into predetermined portions, such as the central portion and the peripheral portion of the projection lens 18, and the projection magnification is measured.
  • the transmittance of the laser beam 14 of each of the other portions is adjusted based on the portion (for example, the peripheral portion of one) of the lowest projection magnification.
  • the transmittance of the laser beam 14 the laser beams 14 irradiated by each of the predetermined portions of the projection lens 18 have substantially the same energy density on the substrate.
  • the electron mobility of the polysilicon thin film formed by the laser beam 14 irradiated by the projection lens 18 is also substantially the same, whereby the variation in the characteristics of the thin film transistor 20 can be reduced.
  • the transmittance of the other portion is adjusted in accordance with the portion where the projection magnification is the largest (that is, the lowest transmittance).
  • the transmittance of the other portion is set in accordance with the transmittance of one portion having the largest projection magnification being 100%.
  • the transmittance of one portion having the largest projection magnification is not necessarily 100%, and may be less than 100%.
  • the size of the openings 16 of the projection mask pattern 15 are substantially the same, the area to be subjected to the laser annealing process on the substrate 30 is different for each of the predetermined portions of the projection lens 18 because the projection magnifications are different. It will be different. As a result, the electron mobility of the polysilicon thin film formed on the substrate 30 varies, which causes a problem that the characteristics of the thin film transistor 20 vary.
  • the projection magnification of each of the predetermined portions of the single projection lens 18 is measured, and the size of the opening 16 of the projection mask pattern 15 is determined based on the measured projection magnification. Adjust the As a result, the range to be laser-annealed by the laser beam 14 transmitted through each of the predetermined portions of the single projection lens 18 becomes substantially the same, thereby making it possible to reduce the variation in the characteristics of the thin film transistor 20. Become.
  • the transmittance of each of the predetermined portions of the single projection lens 18 ie, the transmittance of the opening (transmission region) of the projection mask pattern 15
  • the size of the opening 16 of the projection mask pattern 15 is adjusted based on the projection magnification.
  • (1) changing the transmittance of the opening 16 of the projection mask pattern 15 and (2) adjusting the size of the opening 16 of the projection mask pattern 15 Either one or the other may be performed.

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Abstract

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、基板上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、前記アモルファスシリコン薄膜の所定の領域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、前記複数の開口部の各々は、前記投影レンズの投影倍率に基づく透過率を有することを特徴とする。

Description

レーザ照射装置、レーザ照射方法及び投影マスク
　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、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、レーザ照射方法及び投影マスクに関する。
　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、基板にアモルファスシリコン薄膜を形成し、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
　ここで、特許文献１には、レーザ光を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を透過させて、１回のレーザ光の照射により、基板上の複数個所をレーザアニールすることが記載されている。しかしながら、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の各々は、その形状が互いに異なっている場合がある。そのため、複数のマイクロレンズを透過するレーザ光のエネルギ密度は、互いにばらつきが生じる場合が生じ、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おそれがある。薄膜トランジスタの特性は電子移動密度に依存するため、複数のマイクロレンズの各々を透過するレーザ光のエネルギ密度にばらつきがあることにより、基板上の複数の薄膜トランジスタの特性にばらつきが生じてしまうという問題が生じる。
　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、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、レーザ照射方法及び投影マスク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、基板上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、前記アモルファスシリコン薄膜の所定の領域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、前記複数の開口部の各々は、前記投影レンズの投影倍率に基づく透過率を有す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、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、前記複数の開口部の各々は、前記マイクロレンズの投影倍率に基づく透過率を有することを特徴としてもよい。
　本発明の一実施形態におけるレーザ照射装置において、前記複数の開口部の各々は、前記複数のマイクロレンズの各々の投影倍率のうちの最大値と、前記マイクロレンズの投影倍率との差異に基づいて決定された透過率を有することを特徴としてもよい。
　本発明の一実施形態におけるレーザ照射装置において、前記複数のマイクロレンズのうち、前記投影倍率が最大値となる一のマイクロレンズの透過率は、予め定められた透過率であり、前記複数のマイクロレンズのうちの他のマイクロレンズは、前記予め定められた透過率と、前記最大値と前記他のマイクロレンズの投影倍率との差異に基づいて決定された透過率を有する、ことを特徴としてもよい。
　本発明の一実施形態におけるレーザ照射装置において、前記複数の開口部の各々は、前記複数のマイクロレンズの各々の投影倍率に基づいて決定された大きさであることを特徴としてもよい。
　本発明の一実施形態におけるレーザ照射装置において、前記複数の開口部の各々は長方形状であり、前記複数のマイクロレンズの各々の投影倍率に基づいて前記長方形状の長さ及び幅が決定されることを特徴としてもよい。
　本発明の一実施形態におけるレーザ照射装置において、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対応する領域に被着された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ことを特徴としてもよい。
　本発明の一実施形態におけるレーザ照射方法は、レーザ光を発生する第１のステップと、基板上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ら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、前記基板を所定の方向に移動する第３のステップと、を含み、前記複数の開口部の各々は、前記投影レンズの投影倍率に基づく透過率を有す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方法において、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、前記複数の開口部の各々は、前記マイクロレンズの投影倍率に基づく透過率を有することを特徴としてもよい。
　本発明の一実施形態におけるレーザ照射方法において、前記複数の開口部の各々は、前記複数のマイクロレンズの各々の投影倍率のうちの最大値と、前記マイクロレンズの投影倍率との差異に基づいて決定された透過率を有することを特徴としてもよい。
　本発明の一実施形態におけるレーザ照射方法において、前記複数の開口部の各々は、前記複数のマイクロレンズの各々の投影倍率に基づいて決定された大きさであることを特徴としてもよい。
　本発明の一実施形態における投影マスクは、光源から発生されたレーザ光を照射する投影レンズ上に配置される投影マスクであって、前記投影マスクは、所定の方向に移動する基板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、前記複数の開口部の各々は、前記投影レンズの投影倍率に基づく透過率を有することを特徴とする。
　本発明の一実施形態における投影マスクにおいて、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、前記複数の開口部の各々は、前記マイクロレンズの投影倍率に基づく透過率を有することを特徴としてもよい。
　本発明の一実施形態における投影マスクにおいて、前記複数の開口部の各々は、前記複数のマイクロレンズの各々の投影倍率のうちの最大値と、前記マイクロレンズの投影倍率との差異に基づいて決定された透過率を有することを特徴としてもよい。
　本発明の一実施形態における投影マスクにおいて、前記複数の開口部の各々は、前記複数のマイクロレンズの各々の投影倍率に基づいて決定された大きさであることを特徴としてもよい。
　本発明によれば、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、レーザ照射方法及び投影マスク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処理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を照射する基板３０の例を示す模式図である。 マイクロレンズアレイ１３の他の構成例を示す図である。 マイクロレンズアレイ１３に含まれる複数のマイクロレンズ１７に関する対応関係の例を示す表である。 マイクロレンズアレイ１３の他の構成例を示す図である。 マイクロレンズアレイ１３と、投影マスクパターン１５の構成例を示す図である。 マイクロレンズアレイ１３に含まれる複数のマイクロレンズ１７に関する対応関係の他の例を示す表である。 マイクロレンズアレイ１３に含まれる複数のマイクロレンズ１７に関する対応関係の他の例を示す表である。 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にレーザ光を照射してアニール処理し、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、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、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。すなわち、基板３０の全面にアモルファスシリコン薄膜２１が形成（被着）される。最後に、アモルファスシリコン薄膜２１上に二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）膜を形成する。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（薄膜トランジスタ２０においてチャネル領域となる領域）にレーザ光１４を照射してアニール処理し、当該所定の領域を多結晶化してポリシリコン化する。なお、基板３０は、例えばガラス基板であるが、基板３０は必ずしもガラス素材である必要はなく、樹脂などの素材で形成された樹脂基板など、どのような素材の基板であってもよい。
　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１４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１４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１４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）の複数の開口部（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。なお、投影マスクパターン１５は、投影マスクと呼称されてもよい。
　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、アニール処理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、アモルファスシリコン薄膜２１の所定の領域に対して、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１６５個含む。なお、１６５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処理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２０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、アモルファスシリコン薄膜２１の所定の領域に対して、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、アモルファスシリコン薄膜２１の所定の領域に対して、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となる領域において、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を照射する基板３０の例を示す模式図である。なお、基板３０は、必ずしもガラス素材である必要はなく、樹脂などの素材で形成された樹脂基板など、どのような素材の基板であってもよい。図４に示すように、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、複数の画素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。基板３０には、その全面に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の所定の領域は、薄膜トランジスタ２０のチャネル領域となる部分である。
　レーザ照射装置１０は、アモルファスシリコン薄膜２１の所定の領域（薄膜トランジスタ２０においてチャネル領域となる領域）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基板３０を移動させ、次のアモルファスシリコン薄膜２１の所定の領域に当該レーザ光１４が照射されるようにする。図４に示すように、基板３０は、その全面に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、基板３０上に配置されたアモルファスシリコン薄膜２１の所定の領域に、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、基板上のアモルファスシリコン薄膜２１の所定の領域に対して、レーザ光１４を照射する。レーザ照射装置１０は、例えば、基板３０の全面に設けられている（被着している）アモルファスシリコン薄膜２１のうち図４に示す領域Ａに対して、レーザ光１４を照射する。また、レーザ照射装置１０は、基板３０の全面に設けられている（被着している）アモルファスシリコン薄膜２１のうち図４に示す領域Ｂに対しても、レーザ光１４を照射する。
　ここで、レーザ照射装置１０は、アニール処理を行うために、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、基板３０の全面に設けられている（被着している）アモルファスシリコン薄膜２１のうち図４の領域Ａは、まず、図２に示すマイクロレンズアレイ１３のＡ列の第１のマイクロレンズ１７を用いて、レーザ光１４を照射される。その後、基板３０を所定の間隔「Ｈ」だけ移動させる。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の照射を停止してもよい。そして、基板３０が「Ｈ」だけ移動した後、アモルファスシリコン薄膜２１のうち図４の領域Ａは、図２に示すマイクロレンズアレイ１３のＢ列の第２のマイクロレンズ１７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、基板３０が移動している間レーザ光１４の照射を停止してもよいし、移動し続けている当該基板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及び投影マスクパターン１５）が、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、アモルファスシリコン薄膜２１のうち図４の領域Ａに対して、図２に示すマイクロレンズアレイ１３のＴ列のマイクロレンズ１７（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、アモルファスシリコン薄膜２１のうち領域Ａ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、アモルファスシリコン薄膜２１のうち図４の領域Ｂ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に比べて基板３０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が図２のＢ列の第２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、領域Ｂは、図２のＡ列の第１のマイクロレンズ１７を用いてレーザ光１４が照射される。そして、領域Ａが図２のＴ列の第２０のマイクロレンズ１７（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は、一つ前のＳ列のマイクロレンズ１７を用いて、レーザ光が照射されることになる。そして、領域Ｂは、次のレーザ光の照射のタイミングで、Ｔ列のマイクロレンズ１７（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。
　ここで、マイクロレンズアレイ１３に含まれる複数のマイクロレンズ１７の各々は、一定のばらつきを有しており、当該ばらつきによるレンズ曲率のばらつきが生じているため、複数のマイクロレンズ１７ごとに投影倍率（基板３０上のレーザ光１４の投影倍率）が異なる可能性があった。投影倍率が異なると、基板３０に照射されるレーザ光のエネルギ密度がばらつき、それによって、アニール処理の結果がばらつく要因となっていた。そのため、基板３０上に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、その結果として、薄膜トランジスタ２０の特性にばらつきが生じるという問題が発生していた。
　そこで、本発明の第１の実施形態では、マイクロレンズアレイ１３に含まれる複数のマイクロレンズ１７の各々の投影倍率を測定し、測定された投影倍率のうちの最低の投影倍率に基づいて、複数のマイクロレンズ１７の各々のレーザ光１４の透過率を調整する。レーザ光１４の透過率を調整することで、複数のマイクロレンズ１７の各々によって照射されるレーザ光１４は、基板上におけるエネルギ密度が略同一となる。その結果、複数のマイクロレンズ１７の各々によって照射されるレーザ光１４が形成するポリシリコン薄膜の電子移動度も、略同一となり、それにより薄膜トランジスタ２０の特性のばらつきを低減することが可能となる。
　上記のように、複数のマイクロレンズ１７の各々のレーザ光１４の透過率を調整するために、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の開口部（透過領域）の透過率を調整する。具体的には、マイクロレンズアレイ１３に含まれる複数のマイクロレンズ１７の各々の投影倍率を測定し、測定された投影倍率のうちの最低の投影倍率に基づいて、複数のマイクロレンズ１７の各々に対応する投影マスクパターン１５の開口部（透過領域）の透過率を設定する。
　マイクロレンズ１７の投影倍率が高いと透過率は低くなるところ、透過率を上げることはできないため、投影倍率が最も大きいマイクロレンズ１７（すなわち、最低の透過率）にあわせて、他のマイクロレンズ１７の透過率を調整する。例えば、投影倍率が最も大きいマイクロレンズ１７の透過率を１００％として、それに合わせて、他のマイクロレンズ１７の透過率を設定する。なお、投影倍率が最も大きいマイクロレンズ１７の透過率は、必ずしも１００％である必要はなく、１００％未満であってもよい。
　図５は、マイクロレンズアレイ１３に含まれる複数のマイクロレンズ１７の投影倍率を示す概略図である。なお、図５において、投影倍率は、所定の値を基準として、当該所定の値からの増減により示される。図５に示すように、マイクロレンズ１７は、互いに異なる投影倍率となっている。例えば、マイクロレンズ１７ａの投影倍率は「＋０．００１％」であるのに対して、マイクロレンズ１７ｂの投影倍率は「－０．００５％」である。なお、上述したように、投影倍率が「＋」になると、基板３０上でのレーザ光１４のエネルギ密度は低くなり、投影倍率が「－」になると、基板３０上でのレーザ光１４のエネルギ密度は高くなる。
　図５に例示するように、マイクロレンズアレイ１３に含まれるマイクロレンズ１７の各々は、その投影倍率が互いに異なる。なお、投影倍率は、複数のマイクロレンズ１７の各々を透過したレーザ光１４が、基板３０上に投影される場合の投影倍率である。
　図６は、マイクロレンズ１７の投影倍率と、実際の投影倍率と、投影マスクパターン１５の開口部に設定する透過率と、の対応関係を示す表である。図６に例示するように、マイクロレンズアレイ１３に含まれるマイクロレンズ１７のうち、最低の投影倍率のマイクロレンズ１７ｋの透過率が１００％となるように設定される。図６の例では、マイクロレンズ１７ｋの投影倍率が「０．００５」（実際の投影倍率は「０．２０５」）で最低であるため、当該マイクロレンズ１７Ｋからのレーザ光１４の透過率を「１００％」と設定する。
　そして、他のマイクロレンズ１７は、透過率１００％のマイクロレンズ１７ｋの投影倍率に基づいて、当該他のマイクロレンズ１７からのレーザ光の透過率が設定される。例えば、投影倍率が「－０．００５」（実際の投影倍率は「０．１９５」）であるマイクロレンズ１７ａは、マイクロレンズ１７ｋの投影倍率「０．００５」（実際の投影倍率は「０．２０５」）との差異に基づいて、透過率は「９０．５％」と設定される。また、マイクロレンズ１７ｂは、投影倍率が「－０．００４」（実際の投影倍率は「０．１９６」）であるため、マイクロレンズ１７ｋの投影倍率「０．００５」（実際の投影倍率は「０．２０５」）との差異に基づいて、透過率は「９１．４％」と設定される。他のマイクロレンズｃ乃至ｊも、同様にして、透過率が設定される。
　図６に例示する「マイクロレンズ１７の投影倍率」と、「実際の投影倍率」と、「投影マスクパターン１５の開口部に設定する透過率」と、の対応関係に基づいて、図２のマイクロレンズアレイ１３に含まれる各マイクロレンズ１７について、透過率（投影マスクパターン１５の開口部（透過領域）の透過率）が設定される。
　図７は、図６に例示する対応関係に基づいて、マイクロレンズアレイ１３に含まれるマイクロレンズ１７の各々に設定される透過率の状況を示す図である。図７（ａ）に示すマイクロレンズアレイ１３は、図７に示すマイクロレンズアレイ１３と同様である。図７（ａ）に例示するように、マイクロレンズアレイ１３に含まれる複数のマイクロレンズ１７の各々の投影倍率は互いに異なる。そこで、当該複数のマイクロレンズ１７の各々の透過率（投影マスクパターン１５の開口部（透過領域）の透過率）を、図６に例示する対応関係に基づいて、図７（ｂ）のように設定する。
　図７（ｂ）に示すように、マイクロレンズ１７ａは、投影倍率が「＋０．００１」であるため、透過率は「９６．１％」と設定される。また、マイクロレンズ１７ｂは、投影倍率が「－０．００５」であるため、透過率は「９０．５％」と設定される。他のマイクロレンズ１７についても、同様にして、投影倍率に基づいて、その透過率が設定される。
　その結果、複数のマイクロレンズ１７の各々の透過率（すなわち、投影マスクパターン１５の開口部（透過領域）の透過率）は、レーザ光１４の基板上におけるエネルギ密度が略同一となるように設定されることになる。具体的には、マイクロレンズアレイ１３に含まれる全てのマイクロレンズ１７が、最低の投影倍率のマイクロレンズ１７の基板上におけるエネルギ密度と略同一となるように、当該マイクロレンズ１７の各々の透過率が設定される。
　図８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の開口部１６の透過率を説明するための図である。図８に例示するように、投影マスクパターン１５に含まれる複数の開口部１６の各々は、対応するマイクロレンズ１７に設定された透過率でレーザ光１４を透過するように、その透過率が設定される。図８において、開口部１６ａは透過率が「９６．１％」と設定されたマイクロレンズ１７ａに対応するため、当該開口部１６ａのレーザ光１４の透過率は、「９６．１％」と設定される。また、開口部１６ｂは透過率が「９０．５％」と設定されたマイクロレンズ１７ｂに対応するため、当該開口部１６ｂのレーザ光１４の透過率は、「９０．５％」と設定される。同様にして、投影マスクパターン１５に含まれる複数の開口部１６の各々の透過率は、対応するマイクロレンズ１７に設定された透過率となる。その結果、投影マスクパターン１５を透過したレーザ光１４は、基板３０上において、エネルギ密度が略同一となる。
　なお、投影マスクパターン１５の一行において、２０個の開口部１６の総透過率（透過率の合計値）は、所定の値（所定の面積）に設定することが望ましい。すなわち、図８（ｂ）に例示する投影マスクパターン１５の各列の開口部１６の総透過率は、いずれも所定の値（所定の透過率）に設定される。その結果、投影マスクパターン１５のいずれの「行」を用いたとしても、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レーザ光１４のエネルギ密度の総和は一定になる。なお、投影マスクパターン１５の一行において、２０個の開口部１６の総透過率は、必ずしも所定の値（所定の透過率）に設定される必要はなく、レーザ光１４の総透過率が「行」によって異なってもよい。
　また、図８の例では、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の開口部（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の開口部（透過領域）１６は、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。
　ここで、本発明の第１の実施形態におけるレーザ照射装置１０の動作例について説明する。まず、基板３０は、マイクロレンズアレイ１３に対してレーザ光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、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、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。
　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を再度照射する。なお、本発明の第１の実施形態では、図２に示すマイクロレンズアレイ１３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、２０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、基板３０のアモルファスシリコン薄膜２１の所定の領域に、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。
　上記の通り、複数のマイクロレンズ１７の各々の透過率は、レーザ光１４の基板上におけるエネルギ密度が略同一となるように設定されるため、当該複数のマイクロレンズ１７の各々の投影倍率のばらつきに起因した、当該基板３０上に照射されるエネルギ密度のばらつきを低減することができる。レーザ光１４のエネルギ密度が略同一になるため、当該レーザ光１４を用いて形成されるポリシリコン薄膜の電子移動度のばらつきが低減されることになる。その結果、基板上の複数の薄膜トランジスタの特性のばらつきも低減することが可能となる。
　（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１７の投影倍率に基づいて、投影マスクパターン１５の開口部１６の大きさが設定される場合の形態である。
　図９は、本発明の第２の実施形態における、「マイクロレンズ１７の投影倍率」と、「実際の投影倍率」と、「投影マスクパターン１５の開口部１６の大きさ」と、の対応関係を示す表である。なお、開口部１６は略長方形であり、「投影マスクパターン１５の開口部１６の大きさ」は、縦（Ｙ方向）、および、幅（Ｘ方向）で示される。ただし、開口部１６は、必ずしも略長方形である必要はなく、その場合「投影マスクパターン１５の開口部１６の大きさ」は、面積等で示されてもよい。
　ここで、実施形態１でも示したように、マイクロレンズアレイ１３に含まれる複数のマイクロレンズ１７の各々は、一定のばらつきを有しており、当該ばらつきによるレンズ曲率のばらつきが生じているため、複数のマイクロレンズ１７ごとに投影倍率（基板３０上のレーザ光１４の投影倍率）が異なる可能性があった。そのため、仮に投影マスクパターン１５の開口部１６の大きさが略同一である場合、投影倍率が異なることにより、基板３０においてレーザアニール処理される範囲が、マイクロレンズ１７ごとに異なることになる。その結果、基板３０上に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ことにより、薄膜トランジスタ２０の特性にばらつきが生じるという問題が発生していた。
　そこで、本発明の第２の実施形態では、マイクロレンズアレイ１３に含まれる複数のマイクロレンズ１７の各々の投影倍率を測定し、測定された投影倍率に基づいて、投影マスクパターン１５の開口部１６の大きさを調整する。その結果、複数のマイクロレンズ１７の各々を透過するレーザ光１４によってレーザアニール処理される範囲が略同一となるため、それにより薄膜トランジスタ２０の特性のばらつきを低減することが可能となる。
　図９に例示するように、マイクロレンズアレイ１３に含まれるマイクロレンズ１７のうち、投影倍率が「０」（実際の投影倍率は「０．２」）のマイクロレンズ１７ｆについて、「投影マスクパターン１５の開口部１６の大きさ」を、縦（Ｙ方向）を「１００（μｍ）」、および、幅（Ｘ方向）を「４７．５（μｍ）」と設定する。すなわち、投影倍率が所定の値である場合を基準として、その場合の「投影マスクパターン１５の開口部１６の大きさ」を、「１００（μｍ）」、および、幅（Ｘ方向）を「４７．５（μｍ）」と設定する。その結果、実際の投影倍率が「０．２」であるから、基板３０上では、縦（Ｙ方向）が「２０（μｍ）」、および、幅（Ｘ方向）が「９．５（μｍ）」の範囲がレーザアニール処理される。
　そして、他のマイクロレンズ１７は、透過率１００％のマイクロレンズ１７ｋの投影倍率に基づいて、当該他のマイクロレンズ１７からのレーザ光の透過率が設定される。例えば、投影倍率が「－０．００５」（実際の投影倍率は「０．１９５」）であるマイクロレンズ１７ａは、「投影マスクパターン１５の開口部１６の大きさ」を、縦（Ｙ方向）を「１０２．５６（μｍ）」、および、幅（Ｘ方向）を「４８．７２（μｍ）」と設定する。また、マイクロレンズ１７ｂは、投影倍率が「－０．００４」（実際の投影倍率は「０．１９６」）であるため、「投影マスクパターン１５の開口部１６の大きさ」を、縦（Ｙ方向）を「１０２．０４（μｍ）」、および、幅（Ｘ方向）を「４７．９８（μｍ）」と設定する。他のマイクロレンズ１７ｃ乃至ｊも、同様にして、「投影マスクパターン１５の開口部１６の大きさ」が設定される。
　図５に例示するように、マイクロレンズアレイ１３に含まれる複数のマイクロレンズ１７の投影倍率は互いに異なるため、各マイクロレンズ１７の投影倍率に基づいて、図９に例示する対応関係により、当該各マイクロレンズ１７に対応する開口部１６の大きさを調整する。例えば、図５のマイクロレンズ１７ａの投影倍率は「＋０．００１」（実際の投影倍率は「０．２０１」）であるため、当該マイクロレンズ１７ａに対応する開口部１６の大きさは、縦（Ｙ方向）を「９９．５０（μｍ）」、および、幅（Ｘ方向）を「４７．２６（μｍ）」と設定される。また、図５のマイクロレンズ１７ｂの投影倍率は「－０．００５」であるため、当該マイクロレンズ１７ｂに対応する開口部１６の大きさは、縦（Ｙ方向）を「１０２．５６（μｍ）」、および、幅（Ｘ方向）を「４８．７２（μｍ）」と設定される。同様にして、マイクロレンズアレイ１３に含まれる複数のマイクロレンズ１７に対応する開口部１６の大きさが調整される。その結果、投影マスクパターン１５の開口部１６の各々は、対応するマイクロレンズ１７の投影倍率に基づいた大きさになるため、当該マイクロレンズ１７を透過したレーザ光１４によってレーザアニール処理される範囲が略同一となる。　
　上記の通り、マイクロレンズ１７の投影倍率に基づいて、投影マスクパターン１５の開口部１６の大きさが設定されるため、複数のマイクロレンズ１７の各々を透過するレーザ光１４によってレーザアニール処理される範囲が略同一となり、それにより薄膜トランジスタ２０の特性のばらつきを低減することが可能となる。
　（第３の実施形態）
　本発明の第３の実施形態は、マイクロレンズ１７の投影倍率に基づいて、複数のマイクロレンズ１７の各々の透過率（第１の実施形態）、及び、投影マスクパターン１５の開口部１６の大きさ（第２の実施形態）が設定される場合の形態である。
　図１０は、本発明の第３の実施形態における、「マイクロレンズ１７の投影倍率」と、「実際の投影倍率」と、「投影マスクパターン１５の開口部に設定する透過率」と、「投影マスクパターン１５の開口部１６の大きさ」と、の対応関係を示す表である。図１０において、「マイクロレンズ１７の投影倍率」と、「実際の投影倍率」と、「投影マスクパターン１５の開口部に設定する透過率」の関係は、図６に例示する対応関係と同様であるため、詳細な説明は省略される。また、図１０において、「マイクロレンズ１７の投影倍率」と、「実際の投影倍率」と、「投影マスクパターン１５の開口部１６の大きさ」の関係は、図９に例示する対応関係と同様であるため、詳細な説明は省略される。
　本発明の第３の実施形態では、図１０に例示する対応関係に基づいて、マイクロレンズ１７の投影倍率に基づいて、投影マスクパターン１５の開口部に設定する透過率が設定されるとともに、投影マスクパターン１５の開口部１６の大きさも設定される。その結果、その結果、（１）複数のマイクロレンズ１７の各々の透過率（すなわち、投影マスクパターン１５の開口部（透過領域）の透過率）は、レーザ光１４の基板上におけるエネルギ密度が略同一となるように設定されるとともに、（２）投影倍率に基づいて、投影マスクパターン１５の開口部１６の大きさも調整される。その結果、投影マスクパターン１５を透過したレーザ光１４は、基板３０上において、エネルギ密度が略同一となることに加えて、複数のマイクロレンズ１７の各々を透過するレーザ光１４によってレーザアニール処理される範囲が略同一となるため、薄膜トランジスタ２０の特性のばらつきを低減することが可能となる。
　図５に例示するように、マイクロレンズアレイ１３に含まれる複数のマイクロレンズ１７の投影倍率は互いに異なるため、各マイクロレンズ１７の投影倍率に基づいて、図１０に例示する対応関係により、当該各マイクロレンズ１７に対応する開口部１６の大きさを調整する。例えば、図５のマイクロレンズ１７ａの投影倍率は「＋０．００１」（実際の投影倍率は「０．２０１」）であるため、開口部１６ａのレーザ光１４の透過率は、「９６．１％」と設定されるとともに、当該マイクロレンズ１７ａに対応する開口部１６の大きさは、縦（Ｙ方向）を「９９．５０（μｍ）」、および、幅（Ｘ方向）を「４７．２６（μｍ）」と設定される。
　また、図５のマイクロレンズ１７ｂの投影倍率は「－０．００５」であるため、当該開口部１６ｂのレーザ光１４の透過率は、「９０．５％」と設定されるともに、当該マイクロレンズ１７ｂに対応する開口部１６の大きさは、縦（Ｙ方向）を「１０２．５６（μｍ）」、および、幅（Ｘ方向）を「４８．７２（μｍ）」と設定される。同様にして、マイクロレンズアレイ１３に含まれる複数のマイクロレンズ１７に対応する開口部１６の透過率、および、当該開口部１６の大きさが調整される。その結果、投影マスクパターン１５の開口部１６の各々は、基板３０上において、エネルギ密度が略同一となる透過率であり、かつ、対応するマイクロレンズ１７の投影倍率に基づいた大きさになるため、当該マイクロレンズ１７を透過したレーザ光１４のエネルギ密度が略同一になり、かつ、レーザアニール処理される範囲が略同一となる。
　上記の通り、本発明の第３の実施形態は、（１）複数のマイクロレンズ１７の各々の透過率（すなわち、投影マスクパターン１５の開口部（透過領域）の透過率）が、レーザ光１４の基板上におけるエネルギ密度が略同一となるように設定されるとともに、（２）投影倍率に基づいて、投影マスクパターン１５の開口部１６の大きさが調整される。その結果、投影マスクパターン１５を透過したレーザ光１４は、基板３０上において、エネルギ密度が略同一となることに加えて、複数のマイクロレンズ１７の各々を透過するレーザ光１４によってレーザアニール処理される範囲が略同一となるため、薄膜トランジスタ２０の特性のばらつきを低減することが可能となる。
　（第４の実施形態）
　本発明の第４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。
　単一の投影レンズにおいて、例えば、収差等の影響で、中央部に比べて周辺部の投影倍率が異なることがある。そのような場合、投影倍率が異なると、基板３０に照射されるレーザ光のエネルギ密度がばらつき、それによって、アニール処理の結果がばらつく要因となっていた。また、仮に投影マスクパターン１５の開口部１６の大きさが略同一である場合、投影倍率が異なることにより、基板３０においてレーザアニール処理される範囲が、投影レンズ１８の中央部か周辺部かにより異なることになる。その結果、基板３０上に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ことにより、薄膜トランジスタ２０の特性にばらつきが生じるという問題が発生していた。
　そこで、第４の実施形態では、単一の投影レンズ１８上に設けられる投影マスクパターン１５の開口部１６の透過率を変えることで、均一な照射を実現する。例えば、単一の投影レンズにおいて、中央部に比べて周辺部の投影倍率が少ない場合は、当該投影レンズの中央部に対応する「投影マスクパターン１５の中央部の開口部１６」の透過率を高くし、一方で、当該投影レンズの周辺部に対応する「投影マスクパターン１５の周辺部の開口部１６」の透過率を当該中央部の透過率に比べて低く設定することにより、投影マスクパターン１５全体で均一な照射を実現することが可能となる。
　また、単一の投影レンズ１８の所定の部分の各々において投影倍率を測定し、測定された投影倍率に基づいて、投影マスクパターン１５の開口部１６の大きさを調整する。その結果、単一の投影レンズ１８の所定の部分の各々を透過するレーザ光１４によってレーザアニール処理される範囲が略同一となるため、それにより薄膜トランジスタ２０の特性のばらつきを低減することが可能となる。
　なお、第４の実施形態において、（１）投影マスクパターン１５の開口部１６の透過率を変更することと、（２）投影マスクパターン１５の開口部１６の大きさを調整することは、いずれか一方のみが実施されても、いずれもが実施されてもよい。
　図１１は、本発明の第４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１１に示すように、本発明の第４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４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４の実施形態においても、図３に示すように、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、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（開口部１６のパターン）が、投影レンズ１８の光学系の倍率で換算され、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（開口部１６のパターン）は、投影レンズ１８の光学系の倍率で換算され、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、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、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（開口部１６のパターン）は、約１／４（０．２５）倍され、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、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、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。
　ここで、上述したように、投影レンズ１８において、例えば、収差等の影響で、中央部に比べて周辺部の投影倍率が異なることがあるところ、投影倍率が異なると、基板３０に照射されるレーザ光のエネルギ密度がばらつき、それによって、アニール処理の結果がばらつく要因となる。そのため、基板３０上に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、その結果として、薄膜トランジスタ２０の特性にばらつきが生じるという問題が発生していた。
　そこで、本発明の第４の実施形態では、例えば、投影レンズ１８の中央部や周辺部など、当該投影レンズ１８を所定の部分に分けて投影倍率を測定し、測定された投影倍率のうちの最低の投影倍率の部分（例えば、一の周辺部）に基づいて、他の部分（中央部や他の周辺部）の各々のレーザ光１４の透過率を調整する。レーザ光１４の透過率を調整することで、投影レンズ１８の所定の部分の各々によって照射されるレーザ光１４は、基板上におけるエネルギ密度が略同一となる。その結果、投影レンズ１８によって照射されるレーザ光１４が形成するポリシリコン薄膜の電子移動度も、略同一となり、それにより薄膜トランジスタ２０の特性のばらつきを低減することが可能となる。
　上記のように、投影レンズ１８のレーザ光１４の透過率を調整するために、本発明の第４の実施形態では、当該投影レンズ１８の所定の部分に対応する投影マスクパターン１５の開口部１６（透過領域）の透過率を調整する。具体的には、投影レンズ１８の所定の部分の各々の投影倍率を測定し、測定された投影倍率のうち最低の投影倍率（所定の部分のうちの一の部分の投影倍率）に基づいて、他の所定の部分の各々に対応する投影マスクパターン１５の開口部１６（透過領域）の透過率を設定する。
　投影レンズ１８の所定の部分において、透過率を上げることはできないため、投影倍率が最も大きい位置の部分（すなわち、最低の透過率）にあわせて、他の部分の透過率を調整する。例えば、投影倍率が最も大きい一の部分の透過率を１００％として、それに合わせて、他の部分の透過率を設定する。なお、投影倍率が最も大きい一の部分の透過率は、必ずしも１００％である必要はなく、１００％未満であってもよい。
　また、仮に投影マスクパターン１５の開口部１６の大きさが略同一である場合、投影倍率が異なることにより、基板３０においてレーザアニール処理される範囲が、投影レンズ１８の所定の部分の各々ごとに異なることになる。その結果、基板３０上に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ことにより、薄膜トランジスタ２０の特性にばらつきが生じるという問題が発生していた。
　そこで、本発明の第４の実施形態では、単一の投影レンズ１８の所定の部分の各々の投影倍率を測定し、測定された投影倍率に基づいて、投影マスクパターン１５の開口部１６の大きさを調整する。その結果、単一の投影レンズ１８の所定の部分の各々を透過するレーザ光１４によってレーザアニール処理される範囲が略同一となるため、それにより薄膜トランジスタ２０の特性のばらつきを低減することが可能となる。
　上記の通り、本発明の第４の実施形態は、（１）単一の投影レンズ１８の所定の部分の各々の透過率（すなわち、投影マスクパターン１５の開口部（透過領域）の透過率）が、レーザ光１４の基板上におけるエネルギ密度が略同一となるように設定されるとともに、（２）投影倍率に基づいて、投影マスクパターン１５の開口部１６の大きさが調整される。その結果、投影マスクパターン１５を透過したレーザ光１４は、基板３０上において、エネルギ密度が略同一となることに加えて、単一の投影レンズ１８の所定の部分の各々を透過するレーザ光１４によってレーザアニール処理される範囲が略同一となるため、薄膜トランジスタ２０の特性のばらつきを低減することが可能となる。
　なお、上述したように、第４の実施形態において、（１）投影マスクパターン１５の開口部１６の透過率を変更することと、（２）投影マスクパターン１５の開口部１６の大きさを調整することは、いずれか一方のみが実施されても、いずれもが実施されてもよい。
　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　開口部（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　基板

Claims (15)

  1. 　レーザ光を発生する光源と、
    　基板上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、前記アモルファスシリコン薄膜の所定の領域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、
    　前記複数の開口部の各々は、前記投影レンズの投影倍率に基づく透過率を有す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、
    　前記複数の開口部の各々は、前記マイクロレンズの投影倍率に基づく透過率を有する
    ことを特徴とする請求項１に記載のレーザ照射装置。
  3. 　前記複数の開口部の各々は、前記複数のマイクロレンズの各々の投影倍率のうちの最大値と、前記マイクロレンズの投影倍率との差異に基づいて決定された透過率を有する
    ことを特徴とする請求項２に記載のレーザ照射装置。
  4. 　前記複数のマイクロレンズのうち、前記投影倍率が最大値となる一のマイクロレンズの透過率は、予め定められた透過率であり、
    　前記複数のマイクロレンズのうちの他のマイクロレンズは、前記予め定められた透過率と、前記最大値と前記他のマイクロレンズの投影倍率との差異に基づいて決定された透過率を有する、
    ことを特徴とする請求項２又は３に記載のレーザ照射装置。
  5. 　前記複数の開口部の各々は、前記複数のマイクロレンズの各々の投影倍率に基づいて決定された大きさである
    ことを特徴とする請求項２乃至４のいずれか一項に記載のレーザ照射装置。
  6. 　前記複数の開口部の各々は長方形状であり、前記複数のマイクロレンズの各々の投影倍率に基づいて前記長方形状の長さ及び幅が決定される
    ことを特徴とする請求項５に記載のレーザ照射装置。
  7. 　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対応する領域に被着された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
    ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載のレーザ照射装置。
  8. 　レーザ光を発生する第１のステップと、
    　基板上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ら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、前記基板を所定の方向に移動する第３のステップと、を含み、
    　前記複数の開口部の各々は、前記投影レンズの投影倍率に基づく透過率を有する
    ことを特徴とするレーザ照射方法。
  9. 　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、
    　前記複数の開口部の各々は、前記マイクロレンズの投影倍率に基づく透過率を有する
    ことを特徴とする請求項８に記載のレーザ照射方法。
  10. 　前記複数の開口部の各々は、前記複数のマイクロレンズの各々の投影倍率のうちの最大値と、前記マイクロレンズの投影倍率との差異に基づいて決定された透過率を有する
    ことを特徴とする請求項９に記載のレーザ照射方法。
  11. 　前記複数の開口部の各々は、前記複数のマイクロレンズの各々の投影倍率に基づいて決定された大きさである
    ことを特徴とする請求項９又は１０に記載のレーザ照射方法。
  12. 　光源から発生されたレーザ光を照射する投影レンズ上に配置される投影マスクであって、
    　前記投影マスクは、
    　所定の方向に移動する基板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、
    　前記複数の開口部の各々は、前記投影レンズの投影倍率に基づく透過率を有する
    ことを特徴とする投影マスク。
  13. 　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、
    　前記複数の開口部の各々は、前記マイクロレンズの投影倍率に基づく透過率を有する
    ことを特徴とする請求項１２に記載の投影マスク。
  14. 　前記複数の開口部の各々は、前記複数のマイクロレンズの各々の投影倍率のうちの最大値と、前記マイクロレンズの投影倍率との差異に基づいて決定された透過率を有する
    ことを特徴とする請求項１３に記載の投影マスク。
  15. 　前記複数の開口部の各々は、前記複数のマイクロレンズの各々の投影倍率に基づいて決定された大きさである
    ことを特徴とする請求項１３又は１４に記載の投影マスク。
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