JP2003203877A - レーザ照射方法および半導体装置の作製方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光学系により照射面またはその近傍において
形成される線状や矩形状、面状などの形状のレーザ光の
端部は、レンズの収差などにより、エネルギー密度が徐
々に減衰している。このような領域（減衰領域）はエネ
ルギー密度の均一性が高い領域に比べてエネルギー密度
が十分でなく、しかも徐々に減衰しているため、被照射
体に対して一様なアニールを行うことはできない。 【解決手段】本発明は、複数のレーザから射出されたそ
れぞれのレーザ光を分割し、異なるレーザから発振さ
れ、かつ、異なるエネルギー分布を有するレーザ光を少
なくとも１つ含むレーザ光同士を合成して、または異な
るエネルギー分布を有するレーザ光を少なくとも１つ含
むレーザ光同士を選択しぞれぞれのレーザ光の進行方向
に対して斜めに設置された凸レンズを経て合成して、エ
ネルギー分布の均一性の優れたレーザ光を形成する方法
を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はレーザ光の照射方法
およびそれを行うためのレーザ照射装置（レーザと該レ
ーザから出力されるレーザ光を被照射体まで導くための
光学系を含む装置）に関する。また、レーザ光の照射を
工程に含んで作製された半導体装置の作製方法に関す
る。なお、ここでいう半導体装置には、液晶表示装置や
発光装置等の電気光学装置及び該電気光学装置を部品と
して含む電子装置も含まれるものとする。

【０００２】

【従来の技術】近年、ガラス等の絶縁基板上に形成され
た半導体膜に対し、レーザニールを施して、結晶化させ
たり、結晶性を向上させ結晶性半導体膜を得たり、不純
物元素の活性化を行う技術が広く研究されている。な
お、本明細書中において、結晶性半導体膜とは、結晶化
領域が存在する半導体膜のことを言い、全面が結晶化し
ている半導体膜も含む。

【０００３】エキシマレーザ等のパルスレーザ光を、照
射面における形状（レーザ光のスポット）が矩形状や線
状となるように光学系にて成形し、レーザ光を移動させ
て(あるいはレーザ光の照射位置を被照射面に対し相対
的に移動させて)アニールを行う方法が生産性が高く工
業的に優れている（例えば、特許文献１参照。）。ま
た、ここでいう「線状」は、厳密な意味で「線」を意味
しているのではなく、アスペクト比の大きい矩形（もし
くは長楕円形）を意味する。例えば、アスペクト比が１
０以上（好ましくは１００〜１００００）のもの指す
が、矩形状のレーザ光（矩形状ビーム）に含まれること
に変わりはない。なお、線状とするのは被照射体に対し
て十分なアニールを行うためのエネルギー密度を確保す
るためであり、矩形状や面状であっても被照射体に対し
て十分なアニールを行えるのであれば構わない。現状で
１５Ｊ／パルスのエキシマレーザが市販されており、将
来的には面状ビームを用いてレーザニールを行う可能性
もある。また、レーザ光のスポットは特に定義しない場
合はレーザ光の照射面におけるエネルギー分布とする。

【０００４】図１０に、照射面においてレーザ光の形状
を線状にするための光学系の構成の例を示す。この構成
は極めて一般的なものであり、あらゆる前記光学系は図
１０の構成に準じている。この構成は、レーザ光の断面
形状を線状に変換するだけでなく、同時に、照射面にお
けるレーザ光のエネルギー均一化を果たすものである。
一般にビームのエネルギーの均一化を行う光学系をビー
ムホモジナイザと呼ぶ。

【０００５】レーザ７１から出たレーザ光は、シリンド
リカルアレイレンズ７３により、レーザ光のスポットは
分割される。該方向を本明細書中では、第１の方向と呼
ぶことにする。前記第１の方向は、光学系の途中でミラ
ーが入ったとき、前記ミラーが曲げた光の方向に曲がる
ものとする。この構成では、７分割となっている。その
後、シリンドリカルレンズ７４にて、レーザ光は照射面
７９にて１つに合成される。これにより、線状ビームの
長尺方向のエネルギーの均一化と長さが決定される。

【０００６】次に、図１０の側面図について説明する。
レーザ７１から出たレーザ光のスポットは、シリンドリ
カルアレイレンズ７２ａと７２ｂにより分割される。前
記方向を本明細書中では、第２の方向と呼ぶことにす
る。前記第２の方向は、光学系の途中でミラーが入った
とき、前記ミラーが曲げた光の方向に曲がるものとす
る。この構成では、４分割となっている。これらの分割
されたレーザ光は、シリンドリカルレンズ７４により、
いったん１つのレーザ光にまとめられる。ミラー７７で
反射され、その後、ダブレットシリンドリカルレンズ７
８により、照射面７９にて再び１つのレーザ光に集光さ
れる。ダブレットシリンドリカルレンズとは、２枚のシ
リンドリカルレンズで構成されているレンズのことを言
う。これにより、線状ビームの短尺方向のエネルギー均
一化と短尺方向の長さが決定される。

【０００７】例えば、レーザ７１として、レーザの出口
で１０ｍｍ×３０ｍｍ（共にビームプロファイルにおけ
る半値幅）であるエキシマレーザを用い、図１０に示し
た構成を持つ光学系により成形すると、照射面７９にお
いてエネルギー分布の一様な１２５ｍｍ×０．４ｍｍの
線状ビームとすることができる。

【０００８】このとき、上記光学系の母材は例えば全て
石英とすれば高い透過率が得られる。また、コーティン
グは、使用するエキシマレーザの波長に対する透過率が
９９％以上得られるものを使用すると良い。

【０００９】そして、上記の構成で形成された線状ビー
ムをそのレーザ光の短尺方向に徐々にずらしながら重ね
て照射することにより、非晶質半導体の全面に対し、レ
ーザニールを施して、結晶化させたり、結晶性を向上さ
せ結晶性半導体膜を得たり、不純物元素の活性化を行う
ことができる。

【００１０】

【特許文献１】特開平８−１９５３５７号公報

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】光学系により照射面ま
たはその近傍において形成される線状や矩形状、面状の
レーザ光の端部は、レンズの収差などにより、エネルギ
ー密度が徐々に減衰している（図１１（Ａ））。本明細
書中では、レーザ光の端部においてエネルギー密度が徐
々に減衰する領域を減衰領域と呼ぶ。

【００１２】また、基板の大面積化、レーザの大出力化
に伴って、より長い線状ビームや矩形状ビーム、より大
きな面状ビームが形成されつつある。このようなレーザ
光によりアニールを行う方が効率が良いためである。し
かしながら、レーザから発振されるレーザ光の端部のエ
ネルギー密度は中心付近と比較して小さいため、光学系
によってこれまで以上に拡大すると、減衰領域がますま
す顕著化する傾向にある。

【００１３】減衰領域はエネルギー密度の均一性が高い
領域に比べてエネルギー密度が十分でなく、しかも徐々
に減衰しているため、前記減衰領域を有するレーザ光を
用いてアニールを行っても、被照射体に対して一様なア
ニールを行うことはできない（図１１（Ｂ））。また、
減衰領域を重ねて走査する方法によりアニールを行って
も、均一性が高い領域とは明らかにアニールの条件が異
なるため、やはり被照射体に対して一様にアニールする
ことができない。このように、減衰領域によりアニール
された領域と均一性が高い領域によってアニールされた
領域とを同等に扱うことはできない。

【００１４】例えば、被照射体が半導体膜である場合に
は、減衰領域によりアニールされた領域と均一性が高い
領域によってアニールされた領域とでは結晶性が異な
る。そのため、このような結晶性の異なる領域を有する
半導体膜を用いてＴＦＴを作製しても、減衰領域により
アニールされた領域で作製されるＴＦＴの電気的特性が
低下し、同一基板内におけるばらつきの要因となる。

【００１５】また、図１０で示したように、線状ビーム
を形成するための光学系は複雑なものになっている。こ
のような光学系に対して光学調整を行うのは非常に困難
である上、フットプリントが大きくなるため、装置が大
型化するという問題がある。

【００１６】さらに、被照射体に対する反射率が高いレ
ーザ光を用いると、前記レーザ光が被照射体に垂直に入
射した場合には、被照射体に入射したときと同じ光路を
戻る、いわゆる戻り光が発生する。戻り光はレーザの出
力や周波数の変動や、ロッドの破壊などの悪影響を及ぼ
す要因となる。

【００１７】そこで本発明は、従来より簡易な光学系を
用い、かつ、レーザ光の端部における減衰領域を低減さ
れた矩形状ビームを形成して、効率良くアニールを行う
ことのできるレーザ照射装置を提供することを課題とす
る。また、このようなレーザ照射装置を用いたレーザ照
射方法を提供し、前記レーザ照射方法を工程に含む半導
体装置の作製方法を提供することを課題とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明は、複数のレーザ
から射出されたそれぞれのレーザ光を分割し、異なるレ
ーザから発振され、かつ、異なるエネルギー分布を有す
るレーザ光同士を合成して、エネルギー分布の均一性の
優れたレーザ光を形成することを特徴とする。ここで、
異なるエネルギー分布とは、回転して同じ分布になるも
のも異なる分布であるとする。また、本発明は、複数の
レーザから射出されたそれぞれのレーザ光を分割し、異
なるレーザから発振され、かつ、異なる位置関係にある
レーザ光を少なくとも１つ含むレーザ光同士を合成し
て、エネルギー分布の均一性の優れたレーザ光を形成す
ることを特徴とする。また、本発明は、複数のレーザか
ら射出されたそれぞれのレーザ光を分割し、異なるレー
ザから発振され、かつ、異なるエネルギー分布を有する
レーザ光を、凸レンズに対して斜めに入射させ射出させ
た後、照射面またはその近傍において合成して、エネル
ギー分布の均一性の優れた矩形状のレーザ光を形成する
ことを特徴とする。

【００１９】異なるレーザから発振されたレーザ光を重
ね合わせても干渉しない。そのため、コヒーレント長が
数十〜数百ｍであるＹＶＯ₄レーザや、１ｃｍ若しくは
それ以上であるＹＡＧレーザなど干渉性の高いレーザを
用いてレーザ光の照射を行う場合に特に有効である。

【００２０】また、レーザ光を凸レンズに対して斜めに
入射することで、非点収差などの収差を生じさせ、照射
面またはその近傍におけるレーザ光の形状を線状とする
ことが可能となる。

【００２１】分割されたレーザ光を重ね合わせるとき
は、エネルギー分布が互いに異なるレーザ光同士を重ね
合わせるのがよい。互いに異なるエネルギー分布を有す
るレーザ光を多数重ね合わせることで、均一なレーザ光
が得られるからである。

【００２２】本明細書で開示するレーザ照射装置に関す
る発明の構成は、複数のレーザと、該複数のレーザから
発振される複数の第１のレーザ光を各々複数の第２のレ
ーザ光に分割する手段と、複数の前記第１のレーザ光の
各々において、前記第２のレーザ光から１つずつ選択し
て照射面またはその近傍において同一領域で合成する手
段と、を有することを特徴としている。

【００２３】上記構成において、前記レーザは、連続発
振またはパルス発振の固体レーザまたは気体レーザまた
は金属レーザであることを特徴としている。なお、前記
固体レーザとしては連続発振またはパルス発振のＹＡＧ
（Ｎｄ³⁺：ＹＡＧ、Ｙｂ³⁺：ＹＡＧ、Ｃｒ⁴⁺：ＹＡＧ）
レーザ、ＹＶＯ₄レーザ、ＹＬＦレーザ、ＹＡｌＯ₃レー
ザ、Ｙ₂Ｏ₃（Ｎｄ³⁺：ＹＡＧ、Ｙｂ³⁺：ＹＡＧ）レー
ザ、ガラスレーザ、ルビーレーザ、アレキサンドライド
レーザ、Ｔｉ：サファイアレーザ等があり、前記気体レ
ーザとしては連続発振またはパルス発振のエキシマレー
ザ、Ａｒレーザ、Ｋｒレーザ、CO₂レーザ等があり、前
記金属レーザとしてはヘリウムカドミウムレーザ、銅蒸
気レーザ、金蒸気レーザが挙げられる。エキシマレーザ
は通常パルス発振ではあるが、連続発振も原理的に可能
という説もある。本発明に連続発振のエキシマレーザも
適用できる。

【００２４】また、上記構成において、前記レーザ光
は、非線形光学素子により高調波に変換されていること
が望ましい。例えば、ＹＡＧレーザは、基本波として、
波長１０６５ｎｍのレーザ光を出すことで知られてい
る。このレーザ光の珪素膜に対する吸収係数は非常に低
く、このままでは半導体膜の１つである非晶質珪素膜の
結晶化を行うことは技術的に困難である。ところが、こ
のレーザ光は非線形光学素子を用いることにより、より
短波長に変換することができ、高調波として、第２高調
波（５３２ｎｍ）、第３高調波（３５５ｎｍ）、第４高
調波（２６６ｎｍ）、第５高調波（２１３ｎｍ）が挙げ
られる。これらの高調波は非晶質珪素膜に対し吸収係数
が高いので、非晶質珪素膜の結晶化に用いる事ができ
る。

【００２５】また、上記構成において、前記分割する手
段は、スリット、ミラー、プリズム、シリンドリカルレ
ンズ、シリンドリカルレンズアレイから選ばれた一種ま
たは複数種であることを特徴としている。

【００２６】また、上記構成において、前記合成する手
段は、ミラー、シリンドリカルレンズから選ばれた一種
または複数種であることを特徴としている。

【００２７】また、本明細書で開示するレーザ照射方法
に関する発明の構成は、複数のレーザから発振される複
数の第１のレーザ光を各々複数の第２のレーザ光に分割
し、複数の前記第１のレーザ光の各々において、前記第
２のレーザ光から１つずつ選択して照射面またはその近
傍において同一領域で合成することを特徴としている。

【００２８】上記構成において、前記レーザは、連続発
振またはパルス発振の固体レーザまたは気体レーザまた
は金属レーザであることを特徴としている。なお、前記
固体レーザとしては連続発振またはパルス発振のＹＡＧ
レーザ、ＹＶＯ₄レーザ、ＹＬＦレーザ、ＹＡｌＯ₃レー
ザ、Ｙ₂Ｏ₃レーザ、ガラスレーザ、ルビーレーザ、アレ
キサンドライドレーザ、Ｔｉ：サファイアレーザ等があ
り、前記気体レーザとしては連続発振またはパルス発振
のエキシマレーザ、Ａｒレーザ、Ｋｒレーザ、ＣＯ₂レ
ーザ等があり、前記金属レーザとしてはヘリウムカドミ
ウムレーザ、銅蒸気レーザ、金蒸気レーザ等が挙げられ
る。エキシマレーザは通常パルス発振ではあるが、連続
発振も原理的に可能という説もある。本発明に連続発振
のエキシマレーザも適用できる。

【００２９】また、上記構成において、前記レーザ光
は、非線形光学素子により高調波に変換されていること
が望ましい。

【００３０】また、本明細書で開示する半導体装置の作
製方法に関する発明の構成は、複数のレーザから発振さ
れる複数の第１のレーザ光を各々複数の第２のレーザ光
に分割し、複数の前記第１のレーザ光の各々において、
前記第２のレーザ光から１つずつ選択して、第３のレー
ザ光とし、前記第３のレーザ光を照射面またはその近傍
において同一領域で合成して、第４のレーザ光を形成
し、前記第４のレーザ光を半導体膜に対して相対的に移
動しながら照射することを特徴としている。

【００３１】上記構成において、前記レーザは、連続発
振またはパルス発振の固体レーザまたは気体レーザまた
は金属レーザであることを特徴としている。なお、前記
固体レーザとしては連続発振またはパルス発振のＹＡＧ
レーザ、ＹＶＯ₄レーザ、ＹＬＦレーザ、ＹＡｌＯ₃レー
ザ、Ｙ₂Ｏ₃レーザ、ガラスレーザ、ルビーレーザ、アレ
キサンドライドレーザ、Ｔｉ：サファイアレーザ等があ
り、前記気体レーザとしては連続発振またはパルス発振
のエキシマレーザ、Ａｒレーザ、Ｋｒレーザ、ＣＯ₂レ
ーザ等があり、前記金属レーザとしてはヘリウムカドミ
ウムレーザ、銅蒸気レーザ、金蒸気レーザ等が挙げられ
る。エキシマレーザは通常パルス発振ではあるが、連続
発振も原理的に可能という説もある。本発明に連続発振
のエキシマレーザも適用できる。

【００３２】また、上記構成において、前記レーザ光
は、非線形光学素子により高調波に変換されていること
が望ましい。

【００３３】また、上記構成において、前記半導体膜
は、珪素を含む膜であることが望ましい。そして、前記
半導体膜を形成する基板として、ガラス基板、石英基板
やシリコン基板、プラスチック基板、金属基板、ステン
レス基板、可撓性基板などを用いることができる。前記
ガラス基板として、バリウムホウケイ酸ガラス、または
アルミノホウケイ酸ガラスなどのガラスからなる基板が
挙げられる。また、可撓性基板とは、ＰＥＴ、ＰＥＳ、
ＰＥＮ、アクリルなどからなるフィルム状の基板のこと
であり、可撓性基板を用いて半導体装置を作製すれば、
軽量化が見込まれる。可撓性基板の表面、または表面お
よび裏面にアルミ膜（ＡｌＯＮ、ＡｌＮ、ＡｌＯな
ど）、炭素膜（ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）
など）、ＳｉＮなどのバリア層を単層または多層にして
形成すれば、耐久性などが向上するので望ましい。

【００３４】本発明は、異なるレーザから発振されたレ
ーザ光を照射面またはその近傍で合成しているため、干
渉は起こらない。また、エネルギー分布が互いに異なる
レーザ光を照射面またはその近傍において合成するのが
最も望ましいが、レーザ光のモードによって最適な合成
方法は異なるので、実施者が適宜合成方法を決定すれば
良い。例えば、ＴＥＭ₀₀モードのレーザ光では対称性が
高いので、２分割したレーザ光の左半分と右半分とを合
成すると比較的均一性の高いレーザ光を得ることができ
る。もちろん、分割数を増やした方がより均一性の高い
レーザ光を得ることができる。その他のモードでも同様
の方法で均一性の高いレーザ光を得ることができる。

【００３５】また、基板上に形成されている半導体膜に
対して、エネルギー分布の均一性の高い矩形状ビームを
照射することができるため、物性の一様な半導体膜を得
ることができる。そして、このような半導体膜を用いて
作製されたＴＦＴの電気的特性のばらつきを低減するこ
とを可能とする。そして、このようなＴＦＴから作製さ
れた半導体装置の動作特性および信頼性をも向上し得
る。

【００３６】

【発明の実施の形態】[発明の実施の形態１]本実施形態
では、複数のレーザから発振されたレーザ光を分割し、
エネルギー分布が互いに異なるレーザ光を重ね合わせる
ための光学系の例について図１および図２を用いて説明
する。

【００３７】レーザ１０１ａ、１０１ｂからそれぞれレ
ーザ光が射出される。ここで、レーザ１０１ａ、１０１
ｂとして、連続発振またはパルス発振の固体レーザまた
は気体レーザまたは金属レーザを用いる。なお、前記固
体レーザとしては、連続発振またはパルス発振のＹＡＧ
レーザ、ＹＶＯ₄レーザ、ＹＬＦレーザ、ＹＡｌＯ₃レー
ザ、Ｙ₂Ｏ₃レーザ、ガラスレーザ、ルビーレーザ、アレ
キサンドライドレーザ、Ｔｉ：サファイアレーザ等があ
り、前記気体レーザとしては連続発振またはパルス発振
のエキシマレーザ、Ａｒレーザ、Ｋｒレーザ、ＣＯ₂レ
ーザ等があり、前記金属レーザとしては連続発振または
パルス発振のヘリウムカドミウムレーザ、銅蒸気レー
ザ、金蒸気レーザ等が挙げられる。エキシマレーザは通
常パルス発振ではあるが、連続発振も原理的に可能とい
う説もある。本発明に連続発振のエキシマレーザも適用
できる。また、レーザ１０１ａ、１０１ｂから発振され
るレーザ光は非線形光学素子により高調波に変換してあ
ってもよい。

【００３８】また、１０２ａ、１０２ｂはアイソレータ
―である。被照射体に対する反射率が高いレーザ光を用
い、前記レーザ光が被照射体に垂直に入射すると、被照
射体に入射したときと同じ光路を戻る、いわゆる戻り光
が発生する。戻り光はレーザの出力や周波数の変動や、
ロッドの破壊などの悪影響を及ぼす要因となる。本実施
形態における光学系は対称的な配置となっているため、
照射面でのそれぞれの反射光が互いのレーザに対して、
戻り光と同様な悪影響を及ぼす可能性がある。そのた
め、アイソレータ―１０２ａ、１０２ｂを設置するのが
望ましい。

【００３９】そして、射出されたそれぞれのレーザ光
は、ビームエキスパンダー１０３ａ、１０４ａまたは１
０３ｂ、１０４ｂにより拡大される。なお、ビームエキ
スパンダーはレーザから射出されたレーザ光の形状が小
さい場合に特に有効なものであり、レーザ光の大きさ等
によっては用いなくてもよい。もちろん、レーザ光を一
方向のみではなく、二方向とも拡大してもよい。また、
シリンドリカルレンズ１０３ａ、１０４ａ、１０３ｂ、
１０４ｂは合成石英ガラス製とすれば、高い透過率が得
られるので望ましい。また、シリンドリカルレンズ１０
３ａ、１０４ａまたは１０３ｂ、１０４ｂの表面に施さ
れているコーティングは、使用するレーザ光の波長に対
する透過率が９９％以上得られるものを使用するのが望
ましい。

【００４０】ビームエキスパンダー１０３ａ、１０４ａ
または１０３ｂ、１０４ｂから射出されたレーザ光は、
ミラー１０５ａ、１０５ｂにより２方向に分割される。
その様子を図２を用いて説明する。図２（Ａ）および図
２（Ｂ）はレーザ光の進行方向に対して垂直な断面での
レーザ光の形状を示している。レーザ１０１ａから発振
したレーザ光は図２（Ａ）で示すように、ミラー１０５
ａにより第１のレーザ光と第２のレーザ光に分割され、
第２のレーザ光は被照射体１０８へ入射し、第１のレー
ザ光はダンパー１０７ａに吸収される。一方、レーザ１
０１ｂから発振したレーザ光は図２（Ｂ）で示すよう
に、ミラー１０５ｂにより第３のレーザ光と第４のレー
ザ光に分割され、第３のレーザ光は被照射体１０８へ入
射し、第４のレーザ光はダンパー１０７ｂに吸収され
る。

【００４１】被照射体１０８へ入射する２つのレーザ光
は、異なるレーザから発振されたものであるため合成さ
れても干渉は起こらない。また、レーザ１０１ａから発
振されたレーザ光は第２のレーザ光が被照射体へ入射
し、レーザ１０１ｂから発振されたレーザ光は第３のレ
ーザ光が被照射体へ入射しているため、照射面またはそ
の近傍において異なるエネルギー分布を有するレーザ光
が合成されるので、エネルギー分布の均一性の優れた矩
形状のレーザ光が形成される。（図２（Ｃ））

【００４２】このようにして形成されるレーザ光を照射
しながら、例えば１１０で示す方向または１１１で示す
方向に被照射体１０８に対して相対的に移動すること
で、被照射体１０８において所望の領域または全面を照
射することができる。

【００４３】このようなレーザ照射装置を用いて半導体
膜のアニールを行えば、該半導体膜を結晶化させたり、
結晶性を向上させて結晶性半導体膜を得たり、不純物元
素の活性化を行うことができる。

【００４４】また、本実施形態では、ミラーを用いてレ
ーザ光の分割をしているが、これに限らず、スリットや
プリズムやシリンドリカルレンズやシリンドリカルレン
ズアレイなどを用いることもできる。

【００４５】また、本実施形態では、２つのレーザを用
い、レーザ光の分割数を２としているが、これに限らな
い。なお、レーザは１０台程度用いるのが好ましいが、
用いるレーザの台数が少ないときは、偶数台用いて、レ
ーザ光を偶数に分割するのが望ましい。また、用いるレ
ーザは同一のものでなくても良い。

【００４６】また、本実施形態では、図２で示したよう
に、レーザ光の進行方向における垂直な面において等幅
で分割しているが、本発明はこれに限らない。

【００４７】また、本実施形態では、エネルギー分布が
互いに異なるレーザ光を照射面またはその近傍において
合成しているが、レーザ光のモードによって最適な合成
方法は異なるので、実施者が適宜合成方法を決定すれば
良い。例えば、ＴＥＭ₀₀モードのレーザ光では対称性が
高いので、２分割したレーザ光の左半分と右半分とを合
成すると比較的均一性の高いレーザ光を得ることができ
る。もちろん、分割数を増やした方がより均一性の高い
レーザ光を得ることができる。その他のモードでも同様
の方法で均一性の高いレーザ光を得ることができる。

【００４８】また、用いるレーザの波長により合成石英
ガラスの表面に施されているコーティングを適切なもの
に変えれば、さまざまなレーザに適用できる。

【００４９】また、本実施形態では、照射面における形
状が矩形状である矩形状ビームを形成しているが、形成
される形状はこれに限らない。レーザから射出されたレ
ーザ光の形状はレーザの種類によって異なり、光学系に
よって成形しても、元の形状の影響を受けやすい。例え
ば、ＸｅＣｌエキシマレーザから射出されたレーザ光の
形状は、１０ｍｍ×３０ｍｍ（共にビームプロファイル
における半値幅）の矩形状のものもあるし、固体レーザ
から射出されたレーザ光の形状は、ロッド形状が円筒形
であれば円状となり、スラブ型であれば矩形状である。
いずれの形状においても、被照射体のアニールに十分な
エネルギー密度であるのなら問題はなく、本発明を適用
することが可能である。

【００５０】[発明の実施の形態２]本実施の形態では、
３台のレーザから発振されたレーザ光を分割し、エネル
ギー分布が互いに異なるレーザ光を重ね合わせるための
光学系の例について図２１〜図２３を用いて説明する。

【００５１】レーザ１０１ａ〜１０１ｃからそれぞれレ
ーザ光が射出される。ここで、レーザ１０１ａ〜１０１
ｃとして、連続発振またはパルス発振の固体レーザまた
は気体レーザまたは金属レーザを用いる。なお、前記固
体レーザとしては、連続発振またはパルス発振のＹＡＧ
レーザ、ＹＶＯ₄レーザ、ＹＬＦレーザ、ＹＡｌＯ₃レー
ザ、Ｙ₂Ｏ₃レーザ、ガラスレーザ、ルビーレーザ、アレ
キサンドライドレーザ、Ｔｉ：サファイアレーザ等があ
り、前記気体レーザとしては連続発振またはパルス発振
のエキシマレーザ、Ａｒレーザ、Ｋｒレーザ、ＣＯ₂レ
ーザ等があり、前記金属レーザとしては連続発振または
パルス発振のヘリウムカドミウムレーザ、銅蒸気レー
ザ、金蒸気レーザ等が挙げられる。エキシマレーザは通
常パルス発振ではあるが、連続発振も原理的に可能とい
う説もある。本発明に連続発振のエキシマレーザも適用
できる。また、レーザ１０１ａ〜１０１ｃから発振され
るレーザ光は非線形光学素子により高調波に変換しても
よい。

【００５２】図示しないが、レーザ１０１ａ〜１０１ｃ
から射出されたそれぞれのレーザ光を、ビームエキスパ
ンダーにより拡大してもよい。なお、ビームエキスパン
ダーはレーザから射出されたレーザ光の形状が小さい場
合に特に有効なものである。

【００５３】レーザ１０１ａ〜１０１ｃから射出された
レーザ光は、ミラーとシリンドリカルレンズを組み合わ
せた光学系１０２ａ〜１０２ｃにより２方向に分割され
る。その様子を図２２に示す。光学系１０２ａにより、
レーザ１０１ａから発振されたレーザ光は３分割のうち
の左端のレーザ光（図２２（Ａ）における第１のレーザ
光）のみが直進し、それ以外のレーザ光はミラーにより
反射してダンパー１１０ａへ到達する。光学系１０２ｂ
により、レーザ１０１ｂから発振されたレーザ光は３分
割のうちの中央のレーザ光（図２２（Ｂ）における第２
のレーザ光）のみが直進し、それ以外のレーザ光はミラ
ーにより反射してダンパー１１０ｂへ到達する。光学系
１０２ｃにより、レーザ１０１ｃから発振されたレーザ
光は３分割のうちの右端のレーザ光（図２２（Ｃ）にお
ける第３のレーザ光）のみが直進し、それ以外のレーザ
光はミラーにより反射してダンパー１１０ｃへ到達す
る。このように、光学系１０２ａ〜１０２ｃにより直進
するレーザ光と反射するレーザ光が決定する。

【００５４】もちろん、それぞれのレーザ光をシリンド
リカルレンズアレイに入射させて分割した後、反射面を
有するスリットにより、分割された所望のレーザ光のみ
取り出すこともできる。

【００５５】そして、光学系１０２ａ〜１０２ｃにより
直進するレーザ光は、ミラー１０３ａ〜１０３ｃを経由
して、凸レンズ１０４ａ〜１０４ｃに対して斜めに入射
する。このようにすることで、非点収差などの収差によ
り焦点位置がずれ、照射面またはその近傍において矩形
状ビーム１０６を形成することができる。また、図２２
で示したように、光学系１０２ａ、１０２ｃを経たレー
ザ光は光学系１０２ｂを経たレーザ光より長軸方向の長
さが短い。そのため、光学系１０２ｂを経たレーザ光よ
りも斜めから入射させることで、長軸方向の長さが長く
なり、それぞれのレーザ光の長尺方向の長さを揃えるこ
とができる。他にも、シリンドリカルレンズ等により拡
大する方法もある。

【００５６】また、凸レンズ１０４ａ〜１０４ｃの表面
に施されているコーティングは、使用するレーザ光の波
長に対する透過率が９９％以上得られるものを使用する
のが望ましい。さらに、凸レンズは球面収差を補正した
非球面レンズとするのが望ましい。非球面レンズを用い
れば、集光性がよくなり、アスペクト比の向上やエネル
ギー密度の分布が向上する。

【００５７】凸レンズ１０４ａ〜１０４ｃを経たレーザ
光は照射面またはその近傍で合成され、矩形状ビーム１
０６が形成する（図２２（Ｄ））。このようにして形成
された矩形状ビームは異なるレーザから発振されたもの
であるため干渉しない。また、異なるエネルギー分布を
有する複数のレーザ光が照射面またはその近傍において
合成されるため、エネルギー分布の均一性の優れた矩形
状ビームが形成される。

【００５８】そして、このようにして形成される矩形状
ビームを照射しながら、例えば１０８で示す方向または
１０９で示す方向に被照射体１０５に対して相対的に移
動することで、被照射体１０５において所望の領域また
は全面を照射することができる。

【００５９】しかしながら、レーザ光の波長によって
は、被照射体１０５の表面での反射光と、被照射体１０
５が形成されている基板の裏面での反射光とで干渉して
しまう場合がある。図２３に被照射体１０５として、基
板１０上に半導体膜１１を形成する例を示す。半導体膜
１１での反射光と基板１０の裏面での反射光とが重なら
なければ、これらの光による干渉は起こらない。

【００６０】この場合、照射面に垂直な平面であって、
かつ前記長いビームの形状を長方形と見立てたときの短
辺を含む面または長辺を含む面のいずれか一方を入射面
と定義すると、前記レーザ光の入射角度θは、前記入射
面に含まれる前記短辺または前記長辺の長さがＷ、前記
照射面に設置され、かつ、前記レーザ光に対して透光性
を有する基板の厚さがｄであるとき、θ≧arctan（W/2
d）を満たすのが望ましい。ここでWは被照射体に入射す
るときのビーム長１５である。なお、レーザ光の軌跡
が、前記入射面上にないときは、該軌跡を該入射面に射
影したものの入射角度をθとする。この入射角度θでレ
ーザ光が入射されれば、基板の表面での反射光と、基板
の裏面からの反射光とが干渉せず、一様なレーザ光の照
射を行うことができる。また、被照射体に対する入射角
θをブリュースタ―角とすれば反射率が最も低くなるの
で、レーザ光を効率的に用いることができる。以上の議
論は、基板の屈折率を１として考えた。実際は、基板の
屈折率が１．５前後のものが多く、この数値を考慮に入
れると上記議論で算出した角度よりも大きな計算値が得
られる。しかしながら、線状ビームの長手方向の両端の
エネルギーは減衰があるため、この部分での干渉の影響
は少なく、上記の算出値で十分に干渉減衰の効果が得ら
れる。なお、照射面に入射するレーザ光の入射角度はす
べて、それぞれ上記式θ≧arctan（W/2d）を満たすのが
望ましい。

【００６１】また、被照射体の表面に、反射防止膜が形
成されていてもよい。

【００６２】このようなレーザ照射装置を用いて半導体
膜のアニールを行えば、該半導体膜を結晶化させたり、
結晶性を向上させて結晶性半導体膜を得たり、不純物元
素の活性化を行うことができる。

【００６３】また、本実施形態では、３つのレーザを用
い、レーザ光の分割数を３としているが、これに限らな
い。

【００６４】また、本実施形態では、図２２で示したよ
うに、レーザ光の進行方向における垂直な面において等
幅で分割しているが、本発明はこれに限らない。

【００６５】なお、レーザから射出されたレーザ光の種
類によってレーザ光の形状は異なり、光学系によって成
形しても元の形状の影響を受けやすい。例えば、ＸｅＣ
ｌエキシマレーザから射出されたレーザ光の形状は、矩
形状であり、固体レーザから射出されたレーザ光の形状
は、ロッド形状が円筒形であれば円状となり、スラブ型
であれば矩形状である。いずれの形状においても、本発
明を適用することは可能である。

【００６６】以上の構成でなる本発明について、以下に
示す実施例によりさらに詳細な説明を行うこととする。

【００６７】

【実施例】［実施例１］本実施例では、４台のレーザか
ら発振されたレーザ光を分割し、エネルギー分布が互い
に異なるレーザ光を重ね合わせるための光学系の例につ
いて図３および図４を用いて説明する。

【００６８】レーザ１３１ａ〜１３１ｄからそれぞれレ
ーザ光が射出される。ここで、レーザ１３１ａ〜１３１
ｄとして、連続発振またはパルス発振の固体レーザまた
は気体レーザまたは金属レーザを用いる。なお、前記固
体レーザとしては、連続発振またはパルス発振のＹＡＧ
レーザ、ＹＶＯ₄レーザ、ＹＬＦレーザ、ＹＡｌＯ₃レー
ザ、Ｙ₂Ｏ₃レーザ、ガラスレーザ、ルビーレーザ、アレ
キサンドライドレーザ、Ｔｉ：サファイアレーザ等があ
り、前記気体レーザとしては連続発振またはパルス発振
のエキシマレーザ、Ａｒレーザ、Ｋｒレーザ、ＣＯ₂レ
ーザ等があり、前記金属レーザとしては連続発振または
パルス発振のヘリウムカドミウムレーザ、銅蒸気レー
ザ、金蒸気レーザ等が挙げられる。エキシマレーザは通
常パルス発振ではあるが、連続発振も原理的に可能とい
う説もある。本発明に連続発振のエキシマレーザも適用
できる。また、レーザ１３１ａ〜１３１ｄから発振され
るレーザ光は非線形光学素子により高調波に変換しても
よい。

【００６９】本実施例では、連続発振のＹＶＯ₄レーザ
を用い、非線形光学素子により第２高調波に変換する。
レーザ光のビーム径は２．２５ｍｍであり、拡がり角は
０．３５ｍｒａｄとする。

【００７０】また、図示しないがアイソレータ―を設置
するのが望ましい。本実施例における光学系は対称的な
配置となっているため、照射面でのそれぞれの反射光が
互いのレーザに対して、戻り光と同様な悪影響を及ぼす
可能性があるためである。

【００７１】また、図示しないがビームエキスパンダー
を設置してレーザ光の長尺方向および短尺方向を拡大し
てもよい。ビームエキスパンダーはレーザから射出され
たレーザ光の形状が小さい場合に特に有効なものであ
る。

【００７２】レーザ１３１ａ〜１３１ｄから射出された
レーザ光は、反射面を有するスリット１３２ａ〜１３２
ｄにより２方向に分割される。ただし、スリット１３２
ａ〜１３２ｄはそれぞれのレーザ光に対して設置する位
置が異なっているため、異なる位置のレーザ光のみが直
進する。その様子を図４を用いて説明する。図４はレー
ザの進行方向に対して垂直な断面でのレーザ光の形状を
示している。図４（Ａ）はレーザ１３１ａから発振され
たレーザ光を示しており、スリット１３２ａにより第１
のレーザ光は直進し、第２〜第４のレーザ光は反射され
てダンパー１３７に吸収される。図４（Ｂ）はレーザ１
３１ｂから発振されたレーザ光を示しており、スリット
１３２ｂにより第２のレーザ光は直進し、第１、第３、
第４のレーザ光は反射されてダンパー１３７に吸収され
る。図４（Ｃ）はレーザ１３１ｃから発振されたレーザ
光を示しており、スリット１３２ｃにより第３のレーザ
光は直進し、第１、第２、第４のレーザ光は反射されて
ダンパー１３７に吸収される。図４（Ｄ）はレーザ１３
１ｄから発振されたレーザ光を示しており、スリット１
３２ｄにより第４のレーザ光は直進し、第１〜第３のレ
ーザ光は反射されてダンパー１３７に吸収される。この
ように、スリット１３２ａ〜１３２ｄは、それぞれのレ
ーザ光の異なるエネルギー分布を有するレーザ光を直進
させ、それ以外のレーザ光を反射させる役割を有してい
る。

【００７３】次いで、スリット１３２ａ〜１３２ｄを経
由したレーザ光は、プリズム１３３ａ〜１３３ｄによっ
て進行方向が曲げられる。プリズム１３３ａ〜１３３ｄ
はそれぞれのレーザ光を同じ照射位置で合成するために
設置している。

【００７４】そして、照射面に到達するレーザ光が元の
レーザ光の端部のレーザ光である場合、シリンドリカル
レンズ１３４ａ、１３４ｄによりレーザ光の長尺方向の
長さを拡大させるのが望ましい。図４で示したように、
レーザ光の両端は中央付近に比べて短いため、中央付近
と同様の長さにしておくと、照射面またはその近傍で合
成されたときに、均一性の高い矩形状ビームが得られる
ためである。本実施例では焦点距離５０ｍｍのシリンド
リカルレンズを曲率が長尺方向に平行になるように設置
した。

【００７５】以上のような構成でなる光学系により照射
面において図４（Ｅ）のように合成される。また、照射
面において形成されるレーザ光の形状をシミュレーショ
ンした結果を図５に示す。図５より、７．１ｍｍ×２
２．２ｍｍの矩形状ビームが得られることが分かる。こ
の矩形状ビームは異なるレーザから発振されたものであ
るため干渉が起こらない。また、異なるエネルギー分布
を有する複数のレーザ光が照射面において合成されてい
るため、エネルギー分布の均一性の優れた矩形状ビーム
になっている。

【００７６】そして、このようにして形成される矩形状
ビームを照射しながら、例えば１１０で示す方向または
１１１で示す方向に被照射体１０８に対して相対的に移
動することで、被照射体１０８において所望の領域また
は全面を照射することができる。

【００７７】なお、本実施例ではレーザの台数を４、分
割数を４としているが、これらに限定はない。

【００７８】このようなレーザ照射装置を用いて半導体
膜のアニールを行えば、該半導体膜を結晶化させたり、
結晶性を向上させて結晶性半導体膜を得たり、不純物元
素の活性化を行うことができる。

【００７９】［実施例２］本実施例では、３台のレーザ
から発振されたレーザ光を分割し、エネルギー分布が互
いに異なるレーザ光を重ね合わせるための光学系の例に
ついて図６を用いて説明する。

【００８０】レーザ１２１ａ〜１２１ｃからそれぞれレ
ーザ光が射出される。ここで、レーザ１２１ａ〜１２１
ｃとして、連続発振またはパルス発振の固体レーザまた
は気体レーザまたは金属レーザを用いる。なお、前記固
体レーザとしては、連続発振またはパルス発振のＹＡＧ
レーザ、ＹＶＯ₄レーザ、ＹＬＦレーザ、ＹＡｌＯ₃レー
ザ、Ｙ₂Ｏ₃レーザ、ガラスレーザ、ルビーレーザ、アレ
キサンドライドレーザ、Ｔｉ：サファイアレーザ等があ
り、前記気体レーザとしては連続発振またはパルス発振
のエキシマレーザ、Ａｒレーザ、Ｋｒレーザ、ＣＯ₂レ
ーザ等があり、前記金属レーザとしては連続発振または
パルス発振のヘリウムカドミウムレーザ、銅蒸気レー
ザ、金蒸気レーザ等が挙げられる。エキシマレーザは通
常パルス発振ではあるが、連続発振も原理的に可能とい
う説もある。本発明に連続発振のエキシマレーザも適用
できる。また、レーザ１２１ａ〜１２１ｃから発振され
るレーザ光は非線形光学素子により高調波に変換しても
よい。

【００８１】本実施例では、パルス発振のＹＡＧレーザ
を用い、非線形光学素子により第２高調波に変換して用
いる。

【００８２】そして、射出されたそれぞれのレーザ光
は、ビームエキスパンダー１２２ａ〜１２２ｃ、１２３
ａ〜１２３ｃにより拡大される。なお、ビームエキスパ
ンダーはレーザから射出されたレーザ光の形状が小さい
場合に特に有効なものであり、レーザ光の大きさ等によ
っては用いなくてもよい。また、シリンドリカルレンズ
１２２ａ〜１２２ｃ、１２３ａ〜１２３ｃは合成石英ガ
ラス製とすれば、高い透過率が得られるので望ましい。
また、シリンドリカルレンズ１２２ａ〜１２２ｃ、１２
３ａ〜１２３ｃの表面に施されているコーティングは、
使用するレーザ光の波長に対する透過率が９９％以上得
られるものを使用するのが望ましい。

【００８３】ビームエキスパンダー１２２ａ〜１２２
ｃ、１２３ａ〜１２３ｃから射出されたレーザ光は、ミ
ラーとシリンドリカルレンズを組み合わせた光学系１２
４ａ〜１２４ｃにより２方向に分割される。光学系１２
４ａにより、レーザ１２１ａから発振されたレーザ光は
３分割のうちの左のレーザ光のみが直進し、それ以外の
レーザ光はミラーにより反射してダンパー１２６へ到達
する。光学系１２４ｂにより、レーザ１２１ｂから発振
されたレーザ光は３分割のうちの中央のレーザ光のみが
直進し、それ以外のレーザ光はミラーにより反射してダ
ンパー１２６へ到達する。光学系１２４ｃにより、レー
ザ１２１ｃから発振されたレーザ光は３分割のうちの右
のレーザ光のみが直進し、それ以外のレーザ光はミラー
により反射してダンパー１２６へ到達する。このよう
に、光学系１２４ａ〜１２４ｃにより直進するレーザ光
と反射するレーザ光が決定する。

【００８４】もちろん、それぞれのレーザ光をシリンド
リカルレンズアレイに入射させて分割した後、反射面を
有するスリットにより、所望の領域のレーザ光のみ取り
出すこともできる。

【００８５】なお、図示しないが、照射面に到達するレ
ーザ光が元のレーザ光の端部のレーザ光である場合、中
央付近のレーザ光に比べて長尺方向が短いため、シリン
ドリカルレンズ等により拡大するのが望ましい。

【００８６】光学系１２４ａ〜１２４ｃを経たレーザ光
はシリンドリカルレンズ１２５により、照射面またはそ
の近傍で合成され、矩形状ビームが形成する。このよう
にして形成された矩形状ビームは異なるレーザから発振
されたものであるため干渉しない。また、異なるエネル
ギー分布を有する複数のレーザ光が照射面またはその近
傍において合成されるため、エネルギー分布の均一性の
優れた矩形状ビームが形成される。

【００８７】そして、このようにして形成される矩形状
ビームを照射しながら、例えば１１０で示す方向または
１１１で示す方向に被照射体１０８に対して相対的に移
動することで、被照射体１０８において所望の領域また
は全面を照射することができる。

【００８８】このようなレーザ照射装置を用いて半導体
膜のアニールを行えば、該半導体膜を結晶化させたり、
結晶性を向上させて結晶性半導体膜を得たり、不純物元
素の活性化を行うことができる。

【００８９】また、本実施形態では、３つのレーザを用
い、レーザ光の分割数を３としているが、これに限らな
い。

【００９０】なお、本実施例は実施例１と自由に組み合
わせることが可能である。

【００９１】［実施例３］本実施例では、２つのレーザ
から発振されたレーザ光を分割し、エネルギー分布が互
いに異なるレーザ光を重ね合わせ、複数のレーザ光を同
時に形成するための光学系の例について図７を用いて説
明する。

【００９２】レーザ１４１ａ、１４１ｂからそれぞれレ
ーザ光が射出される。ここで、レーザ１４１ａ、１４１
ｂとして、連続発振またはパルス発振の固体レーザまた
は気体レーザまたは金属レーザを用いる。なお、前記固
体レーザとしては、連続発振またはパルス発振のＹＡＧ
レーザ、ＹＶＯ₄レーザ、ＹＬＦレーザ、ＹＡｌＯ₃レー
ザ、Ｙ₂Ｏ₃レーザ、ガラスレーザ、ルビーレーザ、アレ
キサンドライドレーザ、Ｔｉ：サファイアレーザ等があ
り、前記気体レーザとしては連続発振またはパルス発振
のエキシマレーザ、Ａｒレーザ、Ｋｒレーザ、ＣＯ₂レ
ーザ等があり、前記金属レーザとしては連続発振または
パルス発振のヘリウムカドミウムレーザ、銅蒸気レー
ザ、金蒸気レーザ等が挙げられる。エキシマレーザは通
常パルス発振ではあるが、連続発振も原理的に可能とい
う説もある。本発明に連続発振のエキシマレーザも適用
できる。また、レーザ１４１ａ、１４１ｂから発振され
るレーザ光は非線形光学素子により高調波に変換しても
よい。

【００９３】本実施例では、連続発振のＹＡＧレーザを
用い、非線形光学素子により第３高調波に変換して用い
る。

【００９４】そして、射出されたそれぞれのレーザ光
は、ビームエキスパンダー１４２ａ、１４３ａまたは１
４２ｂ、１４３ｂにより拡大される。なお、ビームエキ
スパンダーはレーザから射出されたレーザ光の形状が小
さい場合に特に有効なものであり、レーザ光の大きさ等
によっては用いなくてもよい。また、シリンドリカルレ
ンズ１４２ａ、１４３ａ、１４２ｂ、１４３ｂは合成石
英ガラス製とすれば、高い透過率が得られるので望まし
い。また、シリンドリカルレンズ１４２ａ、１４３ａ、
１４２ｂ、１４３ｂの表面に施されているコーティング
は、使用するレーザ光の波長に対する透過率が９９％以
上得られるものを使用するのが望ましい。

【００９５】ビームエキスパンダー１４２、１４３から
射出されたレーザ光は、ミラーとシリンドリカルレンズ
を組み合わせた光学系１４４ａ、１４４ｂにより２方向
に分割される。光学系１４４ａにより、レーザ１４１ａ
から発振されたレーザ光は２分割のうちの左のレーザ光
が直進し、右のレーザ光はミラーにより反射する。光学
系１４４ｂにより、レーザ１４１ｂから発振されたレー
ザ光は２分割のうちの左のレーザ光が直進し、右のレー
ザ光はミラーにより反射する。このように、光学系１４
４ａ、１４４ｂにより直進するレーザ光と反射するレー
ザ光が決定する。

【００９６】光学系１４４ａ、１４４ｂにより直進する
レーザ光はシリンドリカルレンズ１４７ａにより照射面
またはその近傍で合成され、矩形状ビームが形成する。
このようにして形成された矩形状ビームは異なるレーザ
から発振されたものであるため干渉しない。また、異な
るエネルギー分布を有する複数のレーザ光が照射面また
はその近傍において合成されているため、エネルギー分
布の均一性の優れた矩形状ビームが形成される。

【００９７】一方、光学系１４４ａ、１４４ｂにより反
射するレーザ光はシリンドリカルレンズ１４６ａ、１４
６ｂ、およびシリンドリカルレンズ１４７ｂにより、照
射面またはその近傍で合成され、矩形状ビームが形成さ
れる。このようにして形成された矩形状ビームは異なる
レーザから発振されたものであるため干渉しない。ま
た、異なるエネルギー分布を有する複数のレーザ光が照
射面またはその近傍において合成されているため、エネ
ルギー分布の均一性の優れた矩形状ビームが形成され
る。

【００９８】そして、このようにして形成される複数の
矩形状ビームを照射しながら、例えば１１０で示す方向
または１１１で示す方向に被照射体１０８に対して相対
的に移動することで、被照射体１０８において所望の領
域または全面を照射することができる。また、複数の矩
形状ビームが形成されているため、スループットを向上
させることが可能となる。

【００９９】このようなレーザ照射装置を用いて半導体
膜のアニールを行えば、該半導体膜を結晶化させたり、
結晶性を向上させて結晶性半導体膜を得たり、不純物元
素の活性化を行うことができる。

【０１００】また、本実施形態では、２つのレーザを用
い、レーザ光の分割数を２としているが、これに限らな
いし、形成される矩形状ビームの数も２に限定するもの
ではない。

【０１０１】なお、本実施例は実施例１または実施例２
と自由に組み合わせることが可能である。

【０１０２】［実施例４］本実施例では、４台のレーザ
から発振されたレーザ光を分割し、エネルギー分布が互
いに異なるレーザ光を重ね合わせるための光学系の例に
ついて図８を用いて説明する。

【０１０３】レーザ１５１ａ〜１５１ｄからそれぞれレ
ーザ光が射出される。ここで、レーザ１５１ａ〜１５１
ｄとして、連続発振またはパルス発振の固体レーザまた
は気体レーザまたは金属レーザを用いる。なお、前記固
体レーザとしては、連続発振またはパルス発振のＹＡＧ
レーザ、ＹＶＯ₄レーザ、ＹＬＦレーザ、ＹＡｌＯ₃レー
ザ、Ｙ₂Ｏ₃レーザ、ガラスレーザ、ルビーレーザ、アレ
キサンドライドレーザ、Ｔｉ：サファイアレーザ等があ
り、前記気体レーザとしては連続発振またはパルス発振
のエキシマレーザ、Ａｒレーザ、Ｋｒレーザ、ＣＯ₂レ
ーザ等があり、前記金属レーザとしては連続発振または
パルス発振のヘリウムカドミウムレーザ、銅蒸気レー
ザ、金蒸気レーザ等が挙げられる。エキシマレーザは通
常パルス発振ではあるが、連続発振も原理的に可能とい
う説もある。本発明に連続発振のエキシマレーザも適用
できる。また、レーザ１５１ａ〜１５１ｃから発振され
るレーザ光は非線形光学素子により高調波に変換しても
よい。

【０１０４】本実施例では、パルス発振のＹＡＧレーザ
を用い、非線形光学素子により第２高調波に変換して用
いる。ＹＡＧレーザの第２高調波は、ガラス基板や石英
基板を透過するので、本実施例のように基板の両側から
照射するときに用いるのに好ましい。

【０１０５】そして、射出されたそれぞれのレーザ光
は、ビームエキスパンダー１５２ａ〜１５２ｄ、１５３
ａ〜１５３ｄにより拡大される。なお、ビームエキスパ
ンダーはレーザから射出されたレーザ光の形状が小さい
場合に特に有効なものであり、レーザ光の大きさ等によ
っては用いなくてもよい。また、シリンドリカルレンズ
１５２ａ〜１５２ｄ、１５３ａ〜１５３ｄは合成石英ガ
ラス製とすれば、高い透過率が得られるので望ましい。
また、シリンドリカルレンズ１５２ａ〜１５２ｄ、１５
３ａ〜１５３ｄの表面に施されているコーティングは、
使用するレーザ光の波長に対する透過率が９９％以上得
られるものを使用するのが望ましい。

【０１０６】ビームエキスパンダー１５２ａ〜１５２
ｄ、１５３ａ〜１５３ｄから射出されたレーザ光は、ミ
ラーとシリンドリカルレンズを組み合わせた光学系１５
４ａ〜１５４ｄにより２方向に分割される。光学系１５
４ａにより、レーザ１５１ａから発振されたレーザ光は
４分割のうちの最も左のレーザ光のみが直進し、それ以
外のレーザ光はミラーにより反射してダンパー１５６ａ
へ到達する。光学系１５４ｂにより、レーザ１５１ｂか
ら発振されたレーザ光は４分割のうちの左から２番目の
レーザ光のみが直進し、それ以外の領域はミラーにより
反射してダンパー１５６ａへ到達する。光学系１５４ｃ
により、レーザ１５１ｃから発振されたレーザ光は４分
割のうちの右から２番目のレーザ光のみが直進し、それ
以外のレーザ光はミラーにより反射してダンパー１５６
ｃへ到達する。光学系１５４ｄにより、レーザ１５１ｄ
から発振されたレーザ光は４分割のうちの最も右のレー
ザ光のみが直進し、それ以外のレーザ光はミラーにより
反射してダンパー１５６ｃへ到達する。このように、光
学系１５４ａ〜１５４ｄにより直進するレーザ光と反射
するレーザ光が決定する。

【０１０７】もちろん、それぞれのレーザ光をシリンド
リカルレンズアレイに入射させて分割した後、反射面を
有するスリットにより、所望の領域のレーザ光のみ取り
出すこともできる。

【０１０８】なお、図示しないが、分割された領域のう
ち端部のレーザ光は中央付近のレーザ光に比べて長尺方
向が短いため、シリンドリカルレンズ等により拡大する
のが望ましい。

【０１０９】光学系１５４ａ〜１５４ｄを経たレーザ光
はシリンドリカルレンズ１５５ａ、１５５ｃにより、照
射面またはその近傍で合成され、矩形状ビームが形成す
る。このようにして形成された矩形状ビームは異なるレ
ーザから発振されたものであるため干渉しない。また、
異なるエネルギー分布を有する複数のレーザ光が照射面
またはその近傍において合成されるため、エネルギー分
布の均一性の優れた矩形状ビームが形成される。

【０１１０】そして、このようにして形成される矩形状
ビームを照射しながら、例えば１１０で示す方向または
１１１で示す方向に被照射体１０８に対して相対的に移
動することで、被照射体１０８において所望の領域また
は全面を照射することができる。

【０１１１】基板の片側から複数のレーザ光を同じ照射
位置で合成すると、それぞれの光路長が異なり、レーザ
光が有する拡がり角によりビームが不必要に拡大してし
まい、エネルギー分布の均一性が低下することもある。
本実施例の構成では、それぞれのレーザ光の照射面まで
の光路長が等しいため、そのような問題は発生しない。

【０１１２】このようなレーザ照射装置を用いて半導体
膜のアニールを行えば、該半導体膜を結晶化させたり、
結晶性を向上させて結晶性半導体膜を得たり、不純物元
素の活性化を行うことができる。

【０１１３】また、本実施形態では、４つのレーザを用
い、レーザ光の分割数を４としているが、これに限らな
い。

【０１１４】なお、本実施例は実施例１乃至３と自由に
組み合わせることが可能である。

【０１１５】［実施例５］本実施例では、４つのレーザ
から発振されたレーザ光を分割し、エネルギー分布が互
いに異なるレーザ光を重ね合わせて合成し、基板の両側
から照射するための光学系の例について図９を用いて説
明する。

【０１１６】図９において、レーザ１０１ａ、１０１
ｂ、アイソレーター１０２ａ、１０２ｂビームエキスパ
ンダー１０３ａ、１０４ａまたは１０３ｂ、１０４ｂ、
ミラー１０５ａ、１０５ｂ、ミラー１０６ａ、１０６
ｂ、被照射体１０８、ステージ１０９で構成される光学
系は、実施形態１で説明した構成（図１）と同様であ
る。

【０１１７】本実施例では、レーザとしてＹＬＦレーザ
を用い、第２高調波に変換して用いる。ＹＬＦレーザの
第２高調波は、ガラス基板や石英基板を透過するので、
本実施例のように基板の両側から照射するときに用いる
のに好ましい。また、透過しない波長であっても、基板
を部分的にアニールすることができるため、本実施例に
用いることは可能である。

【０１１８】被照射体１０８に対して対称的に、図１と
同じ構成のレーザ１０１ｃ、１０１ｄ、アイソレーター
１０２ｃ、１０２ｄビームエキスパンダー１０３ｃ、１
０４ｃまたは１０３ｄ、１０４ｄ、ミラー１０５ｃ、１
０５ｄ、ミラー１０６ｃ、１０６ｄからなる光学系を配
置する。

【０１１９】このような構成により、基板の両側から矩
形状ビームを照射することができる。そして、このよう
にして形成される矩形状ビームを照射しながら、例えば
１１０で示す方向または１１１で示す方向に被照射体１
０８に対して相対的に移動することで、被照射体１０８
において所望の領域または全面を照射することができ
る。

【０１２０】基板の両側から照射することで、エネルギ
ー密度を高めることが可能となる。また、基板の片側か
ら複数のレーザ光を同じ照射位置で合成すると、それぞ
れの光路長が異なり、レーザ光が有する拡がり角により
ビームが不必要に拡大してしまい、エネルギー分布の均
一性が低下することもある。本実施例の構成では、それ
ぞれのレーザ光の照射面までの光路長が等しいため、そ
のような問題は発生しない。

【０１２１】このようなレーザ照射装置を用いて半導体
膜のアニールを行えば、該半導体膜を結晶化させたり、
結晶性を向上させて結晶性半導体膜を得たり、不純物元
素の活性化を行うことができる。

【０１２２】また、本実施例では、４つのレーザを用
い、レーザ光の分割数を２としているが、これに限らな
い。

【０１２３】なお、本実施例は実施例１乃至４と自由に
組み合わせることが可能である。

【０１２４】［実施例６］本実施例では、４台のレーザ
から発振されたレーザ光を分割し、エネルギー分布が互
いに異なるレーザ光を重ね合わせるための光学系の例に
ついて図４、図２４及び図２５を用いて説明する。

【０１２５】レーザ１３１ａ〜１３１ｄからそれぞれレ
ーザ光が射出される。ここで、レーザ１３１ａ〜１３１
ｄとして、連続発振またはパルス発振の固体レーザまた
は気体レーザまたは金属レーザを用いる。なお、前記固
体レーザとしては、連続発振またはパルス発振のＹＡＧ
レーザ、ＹＶＯ₄レーザ、ＹＬＦレーザ、ＹＡｌＯ₃レー
ザ、Ｙ₂Ｏ₃レーザ、ガラスレーザ、ルビーレーザ、アレ
キサンドライドレーザ、Ｔｉ：サファイアレーザ等があ
り、前記気体レーザとしては連続発振またはパルス発振
のエキシマレーザ、Ａｒレーザ、Ｋｒレーザ、ＣＯ₂レ
ーザ等があり、前記金属レーザとしては連続発振または
パルス発振のヘリウムカドミウムレーザ、銅蒸気レー
ザ、金蒸気レーザ等が挙げられる。エキシマレーザは通
常パルス発振ではあるが、連続発振も原理的に可能とい
う説もある。本発明に連続発振のエキシマレーザも適用
できる。また、レーザ１３１ａ〜１３１ｄから発振され
るレーザ光は非線形光学素子により高調波に変換しても
よい。

【０１２６】本実施例では、連続発振のＹＶＯ₄レーザ
を用い、非線形光学素子により第２高調波に変換する。
レーザ光のビーム径は２．２５ｍｍであり、拡がり角は
０．３５ｍｒａｄとする。

【０１２７】また、図示しないがアイソレータ―を設置
するのが望ましい。本実施例における光学系は対称的な
配置となっているため、照射面でのそれぞれの反射光が
互いのレーザに対して、戻り光と同様な悪影響を及ぼす
可能性があるためである。

【０１２８】また、図示しないがビームエキスパンダー
を設置してレーザ光の長尺方向および短尺方向を拡大し
てもよい。ビームエキスパンダーはレーザから射出され
たレーザ光の形状が小さい場合に特に有効なものであ
る。

【０１２９】レーザ１３１ａ〜１３１ｄから射出された
レーザ光は、反射面を有するスリット１３２ａ〜１３２
ｄにより２方向に分割される。ただし、スリット１３２
ａ〜１３２ｄはそれぞれのレーザ光に対して設置する位
置が異なっているため、異なる位置のレーザ光のみが直
進する。その様子を図４を用いて説明する。図４はレー
ザの進行方向に対して垂直な断面でのレーザ光の形状を
示している。図４（Ａ）はレーザ１３２ａから発振され
たレーザ光を示しており、スリット１３２ａにより第１
のレーザ光は直進し、第２〜第４のレーザ光は反射され
てダンパー１３５ａに吸収される。図４（Ｂ）はレーザ
１３２ｂから発振されたレーザ光を示しており、スリッ
ト１３２ｂにより第２のレーザ光は直進し、第１、第
３、第４のレーザ光は反射されてダンパー１３５ａに吸
収される。図４（Ｃ）はレーザ１３２ｃから発振された
レーザ光を示しており、スリット１３２ｃにより第３の
レーザ光は直進し、第１、第２、第４のレーザ光は反射
されてダンパー１３５ｃに吸収される。図４（Ｄ）はレ
ーザ１３２ｄから発振されたレーザ光を示しており、ス
リット１３２ｄにより第４のレーザ光は直進し、第１〜
第３のレーザ光は反射されてダンパー１３５ｃに吸収さ
れる。このように、スリット１３２ａ〜１３２ｄは、そ
れぞれのレーザ光の異なるエネルギー分布を有するレー
ザ光を直進させ、それ以外のレーザ光を反射させる役割
を有している。

【０１３０】次いで、スリット１３２ａ〜１３２ｄを経
由したレーザ光は、凸レンズ１３４ａ〜１３４ｄに対し
て斜めに入射する。このようにすることで、非点収差な
どの収差により焦点位置がずれ、照射面またはその近傍
において矩形状ビーム１０６を形成することができる。
本実施例では、凸レンズ１３４ａ、１３４ｄの曲率半径
を７ｍｍ、凸レンズ１３４ｂ、１３４ｃの曲率半径を９
ｍｍとした。図４で示したように、レーザ光の両端は中
央付近に比べて短い。そのため、曲率半径を変える事
で、元のレーザ光の端部のレーザ光の長尺方向の長さ
が、元のレーザ光の中央のレーザ光よりも拡大され、照
射面またはその近傍で合成されたときに、均一性の高い
矩形状ビームを得ることができる。他にも、照射面に到
達するレーザ光が元のレーザ光の端部のレーザ光である
場合に、シリンドリカルレンズなどによりレーザ光の長
尺方向の長さを拡大させる方法も挙げられる。

【０１３１】以上のような構成でなる光学系により照射
面において形成されるレーザ光の形状の模式図は図４
（Ｅ）のようになり、シミュレーションにより得られた
結果について図２５に示す。図２５より、１９０μｍ×
９５０μｍの矩形状ビームが得られることが分かる。こ
の矩形状ビームは異なるレーザから発振されたものであ
るため干渉が起こらない。また、異なるエネルギー分布
を有する複数のレーザ光が照射面において合成されてい
るため、エネルギー分布の均一性の優れた矩形状ビーム
になっている。

【０１３２】そして、このようにして形成される矩形状
ビームを照射しながら、例えば１０８で示す方向または
１０９で示す方向に被照射体１０５に対して相対的に移
動することで、被照射体１０５において所望の領域また
は全面を照射することができる。

【０１３３】なお、本実施例ではレーザの台数を４、分
割数を４としているが、これらに限定はない。

【０１３４】このようなレーザ照射装置を用いて半導体
膜のアニールを行えば、該半導体膜を結晶化させたり、
結晶性を向上させて結晶性半導体膜を得たり、不純物元
素の活性化を行うことができる。

【０１３５】［実施例７］本実施例ではアクティブマト
リクス基板の作製方法について図１２〜図１５を用いて
説明する。本明細書ではＣＭＯＳ回路、及び駆動回路
と、画素ＴＦＴ、保持容量とを有する画素部を同一基板
上に形成された基板を、便宜上アクティブマトリクス基
板と呼ぶ。

【０１３６】まず、本実施例ではバリウムホウケイ酸ガ
ラス、またはアルミノホウケイ酸ガラスなどのガラスか
らなる基板４００を用いる。なお、基板４００として
は、石英基板やシリコン基板、金属基板またはステンレ
ス基板の表面に絶縁膜を形成したものを用いても良い。
また、本実施例の処理温度に耐えうる耐熱性を有するプ
ラスチック基板を用いてもよいし、可撓性基板を用いて
も良い。なお、本発明はエネルギー分布が同一である矩
形状ビームを複数形成できるので、複数の矩形状ビーム
により大面積基板を効率良くアニールすることが可能で
ある。

【０１３７】次いで、基板４００上に酸化珪素膜、窒化
珪素膜または酸化窒化珪素膜などの絶縁膜から成る下地
膜４０１を公知の手段により形成する。本実施例では下
地膜４０１として２層構造を用いるが、前記絶縁膜の単
層膜または２層以上積層させた構造を用いても良い。

【０１３８】次いで、下地膜上に半導体膜を形成する。
半導体膜は公知の手段（スパッタ法、ＬＰＣＶＤ法、ま
たはプラズマＣＶＤ法等）により２５〜２００ｎｍ（好
ましくは３０〜１５０ｎｍ）の厚さで半導体膜を成膜
し、レーザ結晶化法により結晶化させる。レーザ結晶化
法は、実施例１乃至６のいずれか一、またはこれらの実
施例を自由に組み合わせて、レーザ光を半導体膜に照射
する。用いるレーザは、連続発振またはパルス発振の固
体レーザまたは気体レーザまたは金属レーザが望まし
い。なお、前記固体レーザとしては連続発振またはパル
ス発振のＹＡＧレーザ、ＹＶＯ₄レーザ、ＹＬＦレー
ザ、ＹＡｌＯ₃レーザ、Ｙ₂Ｏ₃レーザ、ガラスレーザ、
ルビーレーザ、アレキサンドライドレーザ、Ｔｉ：サフ
ァイアレーザ等があり、前記気体レーザとしては連続発
振またはパルス発振のエキシマレーザ、Ａｒレーザ、Ｋ
ｒレーザ、CO₂レーザ等があり、前記金属レーザとして
はヘリウムカドミウムレーザ、銅蒸気レーザ、金蒸気レ
ーザが挙げられる。エキシマレーザは通常パルス発振で
はあるが、連続発振も原理的に可能という説もある。本
発明に連続発振のエキシマレーザも適用できる。もちろ
ん、レーザ結晶化法だけでなく、他の公知の結晶化法
（ＲＴＡやファーネスアニール炉を用いた熱結晶化法、
結晶化を助長する金属元素を用いた熱結晶化法等）と組
み合わせて行ってもよい。前記半導体膜としては、非晶
質半導体膜や微結晶半導体膜、結晶性半導体膜などがあ
り、非晶質珪素ゲルマニウム膜などの非晶質構造を有す
る化合物半導体膜を適用しても良い。

【０１３９】本実施例では、プラズマＣＶＤ法を用い、
５０ｎｍの非晶質珪素膜を成膜し、この非晶質珪素膜に
結晶化を助長する金属元素を用いた熱結晶化法およびレ
ーザ結晶化法を行う。金属元素としてニッケルを用い、
溶液塗布法により非晶質珪素膜上に導入した後、５５０
℃で５時間の熱処理を行って第１の結晶性珪素膜を得
る。そして、出力１０Ｗの連続発振のＹＶＯ₄レーザか
ら射出されたレーザ光を非線形光学素子により第２高調
波に変換したのち、実施例１乃至６のいずれか一に示す
光学系、またはこれらの実施例を組み合わせた光学系に
より矩形状ビームを形成して照射して第２の結晶性珪素
膜を得る。前記第１の結晶性珪素膜にレーザ光を照射し
て第２の結晶性珪素膜とすることで、結晶性が向上す
る。このときのエネルギー密度は０．０１〜１００ＭＷ
／ｃｍ²程度（好ましくは０．１〜１０ＭＷ／ｃｍ²）が
必要である。そして、０．５〜２０００ｃｍ／ｓ程度の
速度でレーザ光に対して相対的にステージを動かして照
射し、結晶性珪素膜を形成する。また、パルス発振のエ
キシマレーザを用いる場合には、レーザエネルギー密度
を１００〜１０００mJ/cm²(代表的には２００〜８００m
J/cm²)とするのが望ましい。このとき、レーザ光を５０
〜９８％オーバーラップさせても良い。

【０１４０】もちろん、第１の結晶性珪素膜を用いてＴ
ＦＴを作製することもできるが、第２の結晶性珪素膜は
結晶性が向上しているため、ＴＦＴの電気的特性が向上
するので望ましい。例えば、第２の結晶性珪素膜を用い
てＴＦＴを作製すると、移動度は５００〜６００ｃｍ²
／Ｖｓ程度の高い値を得る。

【０１４１】このようにして得られた結晶性半導体膜を
フォトリソグラフィ法を用いたパターニング処理によ
り、半導体層４０２〜４０６を形成する。

【０１４２】また、半導体層４０２〜４０６を形成した
後、ＴＦＴのしきい値を制御するために微量な不純物元
素（ボロンまたはリン）のドーピングを行ってもよい。

【０１４３】次いで、半導体層４０２〜４０６を覆うゲ
ート絶縁膜４０７を形成する。ゲート絶縁膜４０７はプ
ラズマＣＶＤ法またはスパッタ法を用い、厚さを４０〜
１５０ｎｍとして珪素を含む絶縁膜で形成する。本実施
例では、プラズマＣＶＤ法により１１０ｎｍの厚さで酸
化窒化珪素膜を形成する。勿論、ゲート絶縁膜は酸化窒
化珪素膜に限定されるものでなく、他の絶縁膜を単層ま
たは積層構造として用いても良い。

【０１４４】また、酸化珪素膜を用いる場合には、プラ
ズマＣＶＤ法でＴＥＯＳ（Tetraethyl Orthosilicate）
とＯ₂とを混合し、反応圧力４０Pa、基板温度３００〜
４００℃とし、高周波（１３．５６MHz）電力密度０．
５〜０．８W/cｍ²で放電させて形成することができる。
このようにして作製される酸化珪素膜は、その後４００
〜５００℃の熱アニールによりゲート絶縁膜として良好
な特性を得ることができる。

【０１４５】次いで、ゲート絶縁膜４０７上に膜厚２０
〜１００ｎｍの第１の導電膜４０８と、膜厚１００〜４
００ｎｍの第２の導電膜４０９とを積層形成する。本実
施例では、膜厚３０ｎｍのＴａＮ膜からなる第１の導電
膜４０８と、膜厚３７０ｎｍのＷ膜からなる第２の導電
膜４０９を積層形成する。ＴａＮ膜はスパッタ法で形成
し、Ｔａのターゲットを用い、窒素を含む雰囲気内でス
パッタする。また、Ｗ膜は、Ｗのターゲットを用いたス
パッタ法で形成した。その他に６フッ化タングステン
（ＷＦ₆）を用いる熱ＣＶＤ法で形成することもでき
る。いずれにしてもゲート電極として使用するためには
低抵抗化を図る必要があり、Ｗ膜の抵抗率は２０μΩｃ
ｍ以下にすることが望ましい。

【０１４６】なお、本実施例では、第１の導電膜４０８
をＴａＮ、第２の導電膜４０９をＷとしているが、特に
限定されず、いずれもＴａ、Ｗ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｃ
ｕ、Ｃｒ、Ｎｄから選ばれた元素、または前記元素を主
成分とする合金材料若しくは化合物材料で形成してもよ
い。また、リン等の不純物元素をドーピングした多結晶
珪素膜に代表される半導体膜を用いてもよい。また、Ａ
ｇＰｄＣｕ合金を用いてもよい。

【０１４７】次に、フォトリソグラフィ法を用いてレジ
ストからなるマスク４１０〜４１５を形成し、電極及び
配線を形成するための第１のエッチング処理を行う。第
１のエッチング処理では第１及び第２のエッチング条件
で行う。（図１２（Ｂ））本実施例では第１のエッチン
グ条件として、ＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma：
誘導結合型プラズマ）エッチング法を用い、エッチング
用ガスにＣＦ₄とＣｌ₂とＯ₂とを用い、それぞれのガス
流量比を２５：２５：１０（ｓｃｃｍ）とし、１Paの圧
力でコイル型の電極に５００WのＲＦ（13.56MHz）電力
を投入してプラズマを生成してエッチングを行う。基板
側（試料ステージ）にも１５０WのＲＦ（13.56MHz）電
力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加す
る。この第１のエッチング条件によりＷ膜をエッチング
して第１の導電層の端部をテーパー形状とする。

【０１４８】この後、レジストからなるマスク４１０〜
４１５を除去せずに第２のエッチング条件に変え、エッ
チング用ガスにＣＦ₄とＣｌ₂とを用い、それぞれのガス
流量比を３０：３０（ｓｃｃｍ）とし、１Paの圧力でコ
イル型の電極に５００WのＲＦ（13.56MHz）電力を投入
してプラズマを生成して約３０秒程度のエッチングを行
う。基板側（試料ステージ）にも２０WのＲＦ（13.56MH
z）電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印
加する。ＣＦ₄とＣｌ₂を混合した第２のエッチング条件
ではＷ膜及びＴａＮ膜とも同程度にエッチングされる。
なお、ゲート絶縁膜上に残渣を残すことなくエッチング
するためには、１０〜２０％程度の割合でエッチング時
間を増加させると良い。

【０１４９】上記第１のエッチング処理では、レジスト
からなるマスクの形状を適したものとすることにより、
基板側に印加するバイアス電圧の効果により第１の導電
層及び第２の導電層の端部がテーパー形状となる。この
テーパー部の角度は１５〜４５°となる。こうして、第
１のエッチング処理により第１の導電層と第２の導電層
から成る第１の形状の導電層４１７〜４２２（第１の導
電層４１７ａ〜４２２ａと第２の導電層４１７ｂ〜４２
２ｂ）を形成する。４１６はゲート絶縁膜であり、第１
の形状の導電層４１７〜４２２で覆われない領域は２０
〜５０ｎｍ程度エッチングされ薄くなった領域が形成さ
れる。

【０１５０】次いで、レジストからなるマスクを除去せ
ずに第２のエッチング処理を行う。（図１２（Ｃ））こ
こでは、エッチングガスにＣＦ₄とＣｌ₂とＯ₂とを用
い、Ｗ膜を選択的にエッチングする。この時、第２のエ
ッチング処理により第２の導電層４２８ｂ〜４３３ｂを
形成する。一方、第１の導電層４１７ａ〜４２２ａは、
ほとんどエッチングされず、第２の形状の導電層４２８
〜４３３を形成する。

【０１５１】そして、レジストからなるマスクを除去せ
ずに第１のドーピング処理を行い、半導体層にｎ型を付
与する不純物元素を低濃度に添加する。ドーピング処理
はイオンドープ法、若しくはイオン注入法で行えば良
い。イオンドープ法の条件はドーズ量を１×１０¹³〜５
×１０¹⁴／ｃｍ²とし、加速電圧を４０〜８０ｋｅＶと
して行う。本実施例ではドーズ量を１．５×１０¹³／ｃ
ｍ²とし、加速電圧を６０ｋｅＶとして行う。ｎ型を付
与する不純物元素として１５族に属する元素、典型的に
はリン（Ｐ）または砒素（Ａｓ）を用いるが、ここでは
リン（Ｐ）を用いる。この場合、導電層４２８〜４３３
がｎ型を付与する不純物元素に対するマスクとなり、自
己整合的に不純物領域４２３〜４２７が形成される。不
純物領域４２３〜４２７には１×１０¹⁸〜１×１０²⁰／
cm³の濃度範囲でｎ型を付与する不純物元素を添加す
る。

【０１５２】レジストからなるマスクを除去した後、新
たにレジストからなるマスク４３４ａ〜４３４ｃを形成
して第１のドーピング処理よりも高い加速電圧で第２の
ドーピング処理を行う。イオンドープ法の条件はドーズ
量を１×１０¹³〜１×１０¹⁵/cm²とし、加速電圧を６０
〜１２０ｋｅＶとして行う。ドーピング処理は第２の導
電層４２８ｂ〜４３２ｂを不純物元素に対するマスクと
して用い、第１の導電層のテーパー部の下方の半導体層
に不純物元素が添加されるようにドーピングする。続い
て、第２のドーピング処理より加速電圧を下げて第３の
ドーピング処理を行って図１３（Ａ）の状態を得る。イ
オンドープ法の条件はドーズ量を１×１０¹⁵〜１×１０
¹⁷/cm²とし、加速電圧を５０〜１００ｋｅＶとして行
う。第２のドーピング処理および第３のドーピング処理
により、第１の導電層と重なる低濃度不純物領域４３
６、４４２、４４８には１×１０¹⁸〜５×１０¹⁹/cm³の
濃度範囲でｎ型を付与する不純物元素を添加され、高濃
度不純物領域４３５、４４１、４４４、４４７には１×
１０¹⁹〜５×１０²¹/cm³の濃度範囲でｎ型を付与する不
純物元素が添加される。

【０１５３】もちろん、適当な加速電圧にすることで、
第２のドーピング処理および第３のドーピング処理は１
回のドーピング処理で、低濃度不純物領域および高濃度
不純物領域を形成することも可能である。

【０１５４】次いで、レジストからなるマスクを除去し
た後、新たにレジストからなるマスク４５０ａ〜４５０
ｃを形成して第４のドーピング処理を行う。この第４の
ドーピング処理により、ｐチャネル型ＴＦＴの活性層と
なる半導体層に前記一導電型とは逆の導電型を付与する
不純物元素が添加された不純物領域４５３、４５４、４
５９、４６０を形成する。第１の導電層４２９ａ、４３
２ａを不純物元素に対するマスクとして用い、ｐ型を付
与する不純物元素を添加して自己整合的に不純物領域を
形成する。本実施例では、不純物領域４５３、４５４、
４５９、４６０はジボラン（Ｂ₂Ｈ₆）を用いたイオンド
ープ法で形成する。（図１３（Ｂ））この第４のドーピ
ング処理の際には、ｎチャネル型ＴＦＴを形成する半導
体層はレジストからなるマスク４５０ａ〜４５０ｃで覆
われている。第１乃至３のドーピング処理によって、不
純物領域４５３、４５４、４５９、４６０にはそれぞれ
異なる濃度でリンが添加されているが、そのいずれの領
域においてもｐ型を付与する不純物元素の濃度を１×１
０¹⁹〜５×１０²¹atoms/cm³となるようにドーピング処
理することにより、ｐチャネル型ＴＦＴのソース領域お
よびドレイン領域として機能するために何ら問題は生じ
ない。

【０１５５】以上までの工程で、それぞれの半導体層に
不純物領域が形成される。

【０１５６】次いで、レジストからなるマスク４５０ａ
〜４５０ｃを除去して第１の層間絶縁膜４６１を形成す
る。この第１の層間絶縁膜４６１としては、プラズマＣ
ＶＤ法またはスパッタ法を用い、厚さを１００〜２００
ｎｍとして珪素を含む絶縁膜で形成する。本実施例で
は、プラズマＣＶＤ法により膜厚１５０ｎｍの酸化窒化
珪素膜を形成した。勿論、第１の層間絶縁膜４６１は酸
化窒化珪素膜に限定されるものでなく、他の珪素を含む
絶縁膜を単層または積層構造として用いても良い。

【０１５７】次いで、図１３（Ｃ）に示すように、レー
ザ光を照射して、半導体層の結晶性の回復、それぞれの
半導体層に添加された不純物元素の活性化を行う。レー
ザ活性化は、実施例１乃至６のいずれか一、またはこれ
らの実施例を自由に組み合わせて、レーザ光を半導体膜
に照射する。用いるレーザは、連続発振またはパルス発
振の固体レーザまたは気体レーザまたは金属レーザが望
ましい。なお、前記固体レーザとしては連続発振または
パルス発振のＹＡＧレーザ、ＹＶＯ₄レーザ、ＹＬＦレ
ーザ、ＹＡｌＯ₃レーザ、Ｙ₂Ｏ₃レーザガラスレーザ、
ルビーレーザ、アレキサンドライドレーザ、Ｔｉ：サフ
ァイアレーザ等があり、前記気体レーザとしては連続発
振またはパルス発振のエキシマレーザ、Ａｒレーザ、Ｋ
ｒレーザ、CO₂レーザ等があり、前記金属レーザとして
はヘリウムカドミウムレーザ、銅蒸気レーザ、金蒸気レ
ーザが挙げられる。エキシマレーザは通常パルス発振で
はあるが、連続発振も原理的に可能という説もある。本
発明に連続発振のエキシマレーザも適用できる。このと
き、連続発振のレーザを用いるのであれば、レーザ光の
エネルギー密度は０．０１〜１００ＭＷ／ｃｍ²程度
（好ましくは０．０１〜１０ＭＷ／ｃｍ²）が必要であ
り、レーザ光に対して相対的に基板を０．５〜２０００
ｃｍ／ｓの速度で移動させる。また、パルス発振のレー
ザを用いるのであれば、レーザエネルギー密度を５０〜
１０００mJ/cm²(代表的には５０〜５００mJ/cm²)とする
のが望ましい。このとき、レーザ光を５０〜９８％オー
バーラップさせても良い。なお、レーザニール法の他
に、熱アニール法、またはラピッドサーマルアニール法
（ＲＴＡ法）などを適用することができる。

【０１５８】また、第１の層間絶縁膜を形成する前に活
性化を行っても良い。ただし、用いた配線材料が熱に弱
い場合には、本実施例のように配線等を保護するため層
間絶縁膜（珪素を主成分とする絶縁膜、例えば窒化珪素
膜）を形成した後で活性化処理を行うことが好ましい。

【０１５９】そして、熱処理（３００〜５５０℃で１〜
１２時間の熱処理）を行うと水素化を行うことができ
る。この工程は第１の層間絶縁膜４６１に含まれる水素
により半導体層のダングリングボンドを終端する工程で
ある。第１の層間絶縁膜の存在に関係なく半導体層を水
素化することができる。水素化の他の手段として、プラ
ズマ水素化（プラズマにより励起された水素を用いる）
や、３〜１００％の水素を含む雰囲気中で３００〜４５
０℃で１〜１２時間の熱処理を行っても良い。

【０１６０】次いで、第１の層間絶縁膜４６１上に無機
絶縁膜材料または有機絶縁物材料から成る第２の層間絶
縁膜４６２を形成する。本実施例では、膜厚１．６μｍ
のアクリル樹脂膜を形成したが、粘度が１０〜１０００
ｃｐ、好ましくは４０〜２００ｃｐのものを用い、表面
に凸凹が形成されるものを用いる。

【０１６１】本実施例では、鏡面反射を防ぐため、表面
に凸凹（図示しない）が形成される第２の層間絶縁膜を
形成することによって画素電極の表面に凸凹を形成し
た。また、画素電極の表面に凹凸を持たせて光散乱性を
図るため、画素電極の下方の領域に凸部を形成してもよ
い。その場合、凸部の形成は、ＴＦＴの形成と同じフォ
トマスクで行うことができるため、工程数の増加なく形
成することができる。なお、この凸部は配線及びＴＦＴ
部以外の画素部領域の基板上に適宜設ければよい。こう
して、凸部を覆う絶縁膜の表面に形成された凸凹に沿っ
て画素電極の表面に凸凹が形成される。

【０１６２】また、第２の層間絶縁膜４６２として表面
が平坦化する膜を用いてもよい。その場合は、画素電極
を形成した後、公知のサンドブラスト法やエッチング法
等の工程を追加して表面を凹凸化させて、鏡面反射を防
ぎ、反射光を散乱させることによって白色度を増加させ
ることが好ましい。

【０１６３】そして、駆動回路５０６において、各不純
物領域とそれぞれ電気的に接続する配線４６３〜４６７
を形成する。なお、これらの配線は、膜厚５０ｎｍのＴ
ｉ膜と、膜厚５００ｎｍの合金膜（ＡｌとＴｉとの合金
膜）との積層膜をパターニングして形成する。もちろ
ん、二層構造に限らず、単層構造でもよいし、三層以上
の積層構造にしてもよい。また、配線の材料としては、
ＡｌとＴｉに限らない。例えば、ＴａＮ膜上にＡｌやＣ
ｕを形成し、さらにＴｉ膜を形成した積層膜をパターニ
ングして配線を形成してもよい。（図１４）

【０１６４】また、画素部５０７においては、画素電極
４７０、ゲート配線４６９、接続電極４６８を形成す
る。この接続電極４６８によりソース配線（４３３ａと
４３３ｂの積層）は、画素ＴＦＴと電気的な接続が形成
される。また、ゲート配線４６９は、画素ＴＦＴのゲー
ト電極と電気的な接続が形成される。また、画素電極４
７０は、画素ＴＦＴのドレイン領域と電気的な接続が形
成され、さらに保持容量を形成する一方の電極として機
能する半導体層と電気的な接続が形成される。また、画
素電極４７０としては、ＡｌまたはＡｇを主成分とする
膜、またはそれらの積層膜等の反射性の優れた材料を用
いることが望ましい。

【０１６５】以上の様にして、ｎチャネル型ＴＦＴ５０
１とｐチャネル型ＴＦＴ５０２からなるＣＭＯＳ回路、
及びｎチャネル型ＴＦＴ５０３を有する駆動回路５０６
と、画素ＴＦＴ５０４、保持容量５０５とを有する画素
部５０７を同一基板上に形成することができる。こうし
て、アクティブマトリクス基板が完成する。

【０１６６】駆動回路５０６のｎチャネル型ＴＦＴ５０
１はチャネル形成領域４３７、ゲート電極の一部を構成
する第１の導電層４２８ａと重なる低濃度不純物領域４
３６（ＧＯＬＤ領域）、ソース領域またはドレイン領域
として機能する高濃度不純物領域４５２を有している。
このｎチャネル型ＴＦＴ５０１と電極４６６で接続して
ＣＭＯＳ回路を形成するｐチャネル型ＴＦＴ５０２には
チャネル形成領域４４５、ソース領域またはドレイン領
域として機能する高濃度不純物領域４５３と、低濃度不
純物領域４５４を有している。また、ｎチャネル型ＴＦ
Ｔ５０３にはチャネル形成領域４４３、ゲート電極の一
部を構成する第１の導電層４３０ａと重なる低濃度不純
物領域４４２（ＧＯＬＤ領域）、ソース領域またはドレ
イン領域として機能する高濃度不純物領域４５６を有し
ている。

【０１６７】画素部の画素ＴＦＴ５０４にはチャネル形
成領域４４６、ゲート電極の外側に形成される低濃度不
純物領域４４５（ＬＤＤ領域）、ソース領域またはドレ
イン領域として機能する高濃度不純物領域４５８を有し
ている。また、保持容量５０５の一方の電極として機能
する半導体層には、ｎ型を付与する不純物元素およびｐ
型を付与する不純物元素が添加されている。保持容量５
０５は、絶縁膜４１６を誘電体として、電極（４３２ａ
と４３２ｂの積層）と、半導体層とで形成している。

【０１６８】本実施例の画素構造は、ブラックマトリク
スを用いることなく、画素電極間の隙間が遮光されるよ
うに、画素電極の端部をソース配線と重なるように配置
形成する。

【０１６９】また、本実施例で作製するアクティブマト
リクス基板の画素部の上面図を図１５に示す。なお、図
１２〜図１５に対応する部分には同じ符号を用いてい
る。図１４中の鎖線Ａ−Ａ’は図１５中の鎖線Ａ―Ａ’
で切断した断面図に対応している。また、図１４中の鎖
線Ｂ−Ｂ’は図１５中の鎖線Ｂ―Ｂ’で切断した断面図
に対応している。

【０１７０】［実施例８］本実施例では、実施例７で作
製したアクティブマトリクス基板から、反射型液晶表示
装置を作製する工程を以下に説明する。説明には図１６
を用いる。

【０１７１】まず、実施例５に従い、図１４の状態のア
クティブマトリクス基板を得た後、図１４のアクティブ
マトリクス基板上、少なくとも画素電極４７０上に配向
膜５６７を形成しラビング処理を行う。なお、本実施例
では配向膜５６７を形成する前に、アクリル樹脂膜等の
有機樹脂膜をパターニングすることによって基板間隔を
保持するための柱状のスペーサ５７２を所望の位置に形
成した。また、柱状のスペーサに代えて、球状のスペー
サを基板全面に散布してもよい。

【０１７２】次いで、対向基板５６９を用意する。次い
で、対向基板５６９上に着色層５７０、５７１、平坦化
膜５７３を形成する。赤色の着色層５７０と青色の着色
層５７１とを重ねて、遮光部を形成する。また、赤色の
着色層と緑色の着色層とを一部重ねて、遮光部を形成し
てもよい。

【０１７３】本実施例では、実施例５に示す基板を用い
ている。従って、実施例５の画素部の上面図を示す図１
５では、少なくともゲート配線４６９と画素電極４７０
の間隙と、ゲート配線４６９と接続電極４６８の間隙
と、接続電極４６８と画素電極４７０の間隙を遮光する
必要がある。本実施例では、それらの遮光すべき位置に
着色層の積層からなる遮光部が重なるように各着色層を
配置して、対向基板を貼り合わせた。

【０１７４】このように、ブラックマトリクス等の遮光
層を形成することなく、各画素間の隙間を着色層の積層
からなる遮光部で遮光することによって工程数の低減を
可能とした。

【０１７５】次いで、平坦化膜５７３上に透明導電膜か
らなる対向電極５７６を少なくとも画素部に形成し、対
向基板の全面に配向膜５７４を形成し、ラビング処理を
施した。

【０１７６】そして、画素部と駆動回路が形成されたア
クティブマトリクス基板と対向基板とをシール材５６８
で貼り合わせる。シール材５６８にはフィラーが混入さ
れていて、このフィラーと柱状スペーサによって均一な
間隔を持って２枚の基板が貼り合わせられる。その後、
両基板の間に液晶材料５７５を注入し、封止剤（図示せ
ず）によって完全に封止する。液晶材料５７５には公知
の液晶材料を用いれば良い。このようにして図１６に示
す反射型液晶表示装置が完成する。そして、必要があれ
ば、アクティブマトリクス基板または対向基板を所望の
形状に分断する。さらに、対向基板のみに偏光板（図示
しない）を貼りつけた。そして、公知の技術を用いてＦ
ＰＣを貼りつけた。

【０１７７】以上のようにして作製される液晶表示装置
はエネルギー分布の均一なレーザ光により一様にアニー
ルされた半導体膜を用いて作製されたＴＦＴを有してお
り、前記液晶表示装置の動作特性や信頼性が十分なもの
となり得る。そして、このような液晶表示装置は各種電
子機器の表示部として用いることができる。

【０１７８】なお、本実施例は実施例１乃至７と自由に
組み合わせることが可能である。

【０１７９】［実施例９］本実施例では、実施例７で示
したアクティブマトリクス基板を作製するときのＴＦＴ
の作製方法を用いて、発光装置を作製した例について説
明する。本明細書において、発光装置とは、基板上に形
成された発光素子を該基板とカバー材の間に封入した表
示用パネルおよび該表示用パネルにＴＦＴを備えた表示
用モジュールを総称したものである。なお、発光素子
は、電場を加えることで発生するルミネッセンス（Elec
tro Luminescence）が得られる有機化合物を含む層（発
光層）と陽極層と、陰極層とを有する。また、有機化合
物におけるルミネッセンスには、一重項励起状態から基
底状態に戻る際の発光（蛍光）と三重項励起状態から基
底状態に戻る際の発光（リン光）があり、これらのうち
どちらか、あるいは両方の発光を含む。

【０１８０】なお、本明細書中では、発光素子において
陽極と陰極の間に形成された全ての層を有機発光層と定
義する。有機発光層には具体的に、発光層、正孔注入
層、電子注入層、正孔輸送層、電子輸送層等が含まれ
る。基本的に発光素子は、陽極層、発光層、陰極層が順
に積層された構造を有しており、この構造に加えて、陽
極層、正孔注入層、発光層、陰極層や、陽極層、正孔注
入層、発光層、電子輸送層、陰極層等の順に積層した構
造を有していることもある。

【０１８１】図１７は本実施例の発光装置の断面図であ
る。図１７において、基板７００上に設けられたスイッ
チングＴＦＴ６０３は図１４のｎチャネル型ＴＦＴ５０
３を用いて形成される。したがって、構造の説明はｎチ
ャネル型ＴＦＴ５０３の説明を参照すれば良い。

【０１８２】なお、本実施例ではチャネル形成領域が二
つ形成されるダブルゲート構造としているが、チャネル
形成領域が一つ形成されるシングルゲート構造もしくは
三つ形成されるトリプルゲート構造であっても良い。

【０１８３】基板７００上に設けられた駆動回路は図１
４のＣＭＯＳ回路を用いて形成される。従って、構造の
説明はｎチャネル型ＴＦＴ５０１とｐチャネル型ＴＦＴ
５０２の説明を参照すれば良い。なお、本実施例ではシ
ングルゲート構造としているが、ダブルゲート構造もし
くはトリプルゲート構造であっても良い。

【０１８４】また、配線７０１、７０３はＣＭＯＳ回路
のソース配線、７０２はドレイン配線として機能する。
また、配線７０４はソース配線７０８とスイッチングＴ
ＦＴのソース領域とを電気的に接続する配線として機能
し、配線７０５はドレイン配線７０９とスイッチングＴ
ＦＴのドレイン領域とを電気的に接続する配線として機
能する。

【０１８５】なお、電流制御ＴＦＴ６０４は図１４のｐ
チャネル型ＴＦＴ５０２を用いて形成される。従って、
構造の説明はｐチャネル型ＴＦＴ５０２の説明を参照す
れば良い。なお、本実施例ではシングルゲート構造とし
ているが、ダブルゲート構造もしくはトリプルゲート構
造であっても良い。

【０１８６】また、配線７０６は電流制御ＴＦＴ６０４
のソース配線（電流供給線に相当する）であり、７０７
は電流制御ＴＦＴ６０４のドレイン配線であり、画素電
極７１１上に重ねることで画素電極７１１と電気的に接
続する電極である。

【０１８７】なお、７１１は、透明導電膜からなる画素
電極（発光素子の陽極）である。透明導電膜としては、
酸化インジウムと酸化スズとの化合物、酸化インジウム
と酸化亜鉛との化合物、酸化亜鉛、酸化スズまたは酸化
インジウムを用いることができる。また、前記透明導電
膜にガリウムを添加したものを用いても良い。画素電極
７１１は、上記配線を形成する前に平坦な層間絶縁膜７
１０上に形成する。本実施例においては、樹脂からなる
平坦化膜７１０を用いてＴＦＴによる段差を平坦化する
ことは非常に重要である。後に形成される発光層は非常
に薄いため、段差が存在することによって発光不良を起
こす場合がある。従って、発光層をできるだけ平坦面に
形成しうるように画素電極を形成する前に平坦化してお
くことが望ましい。

【０１８８】配線７０１〜７０７を形成後、図１７に示
すようにバンク７１２を形成する。バンク７１２は１０
０〜４００ｎｍの珪素を含む絶縁膜もしくは有機樹脂膜
をパターニングして形成すれば良い。

【０１８９】なお、バンク７１２は絶縁膜であるため、
成膜時における素子の静電破壊には注意が必要である。
本実施例ではバンク７１２の材料となる絶縁膜中にカー
ボン粒子や金属粒子を添加して抵抗率を下げ、静電気の
発生を抑制する。この際、抵抗率は１×１０⁶〜１×１
０¹²Ωｍ（好ましくは１×１０⁸〜１×１０¹⁰Ωｍ）と
なるようにカーボン粒子や金属粒子の添加量を調節すれ
ば良い。

【０１９０】画素電極７１１の上には発光層７１３が形
成される。なお、図１７では一画素しか図示していない
が、本実施例ではＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色
に対応した発光層を作り分けている。また、本実施例で
は蒸着法により低分子系有機発光材料を形成している。
具体的には、正孔注入層として２０ｎｍ厚の銅フタロシ
アニン（ＣｕＰｃ）膜を設け、その上に発光層として７
０ｎｍ厚のトリス−８−キノリノラトアルミニウム錯体
（Ａｌｑ₃）膜を設けた積層構造としている。Ａｌｑ₃に
キナクリドン、ペリレンもしくはＤＣＭ１といった蛍光
色素を添加することで発光色を制御することができる。

【０１９１】但し、以上の例は発光層として用いること
のできる有機発光材料の一例であって、これに限定する
必要はまったくない。発光層、電荷輸送層または電荷注
入層を自由に組み合わせて発光層（発光及びそのための
キャリアの移動を行わせるための層）を形成すれば良
い。例えば、本実施例では低分子系有機発光材料を発光
層として用いる例を示したが、中分子系有機発光材料や
高分子系有機発光材料を用いても良い。なお、本明細書
中において、昇華性を有さず、かつ、分子数が２０以下
または連鎖する分子の長さが１０μｍ以下の有機発光材
料を中分子系有機発光材料とする。また、高分子系有機
発光材料を用いる例として、正孔注入層として２０ｎｍ
のポリチオフェン（ＰＥＤＯＴ）膜をスピン塗布法によ
り設け、その上に発光層として１００ｎｍ程度のパラフ
ェニレンビニレン（ＰＰＶ）膜を設けた積層構造として
も良い。なお、ＰＰＶのπ共役系高分子を用いると、赤
色から青色まで発光波長を選択できる。また、電荷輸送
層や電荷注入層として炭化珪素等の無機材料を用いるこ
とも可能である。これらの有機発光材料や無機材料は公
知の材料を用いることができる。

【０１９２】次に、発光層７１３の上には導電膜からな
る陰極７１４が設けられる。本実施例の場合、導電膜と
してアルミニウムとリチウムとの合金膜を用いる。勿
論、公知のＭｇＡｇ膜（マグネシウムと銀との合金膜）
を用いても良い。陰極材料としては、周期表の１族もし
くは２族に属する元素からなる導電膜もしくはそれらの
元素を添加した導電膜を用いれば良い。

【０１９３】この陰極７１４まで形成された時点で発光
素子７１５が完成する。なお、ここでいう発光素子７１
５は、画素電極（陽極）７１１、発光層７１３及び陰極
７１４で形成されたダイオードを指す。

【０１９４】発光素子７１５を完全に覆うようにしてパ
ッシベーション膜７１６を設けることは有効である。パ
ッシベーション膜７１６としては、炭素膜、窒化珪素膜
もしくは窒化酸化珪素膜を含む絶縁膜からなり、該絶縁
膜を単層もしくは組み合わせた積層で用いる。

【０１９５】この際、カバレッジの良い膜をパッシベー
ション膜として用いることが好ましく、炭素膜、特にＤ
ＬＣ膜を用いることは有効である。ＤＬＣ膜は室温から
１００℃以下の温度範囲で成膜可能であるため、耐熱性
の低い発光層７１３の上方にも容易に成膜することがで
きる。また、ＤＬＣ膜は酸素に対するブロッキング効果
が高く、発光層７１３の酸化を抑制することが可能であ
る。そのため、この後に続く封止工程を行う間に発光層
７１３が酸化するといった問題を防止できる。

【０１９６】さらに、パッシベーション膜７１６上に封
止材７１７を設け、カバー材７１８を貼り合わせる。封
止材７１７としては紫外線硬化樹脂を用いれば良く、内
部に吸湿効果を有する物質もしくは酸化防止効果を有す
る物質を設けることは有効である。また、本実施例にお
いてカバー材７１８はガラス基板や石英基板やプラスチ
ック基板（プラスチックフィルムも含む）や可撓性基板
の両面に炭素膜（好ましくはＤＬＣ膜）を形成したもの
を用いる。炭素膜以外にもアルミ膜（ＡｌＯＮ、Ａｌ
Ｎ、ＡｌＯなど）、ＳｉＮなどを用いることができる。

【０１９７】こうして図１７に示すような構造の発光装
置が完成する。なお、バンク７１２を形成した後、パッ
シベーション膜７１６を形成するまでの工程をマルチチ
ャンバー方式（またはインライン方式）の成膜装置を用
いて、大気解放せずに連続的に処理することは有効であ
る。また、さらに発展させてカバー材７１８を貼り合わ
せる工程までを大気解放せずに連続的に処理することも
可能である。

【０１９８】こうして、基板７００上にｎチャネル型Ｔ
ＦＴ６０１、ｐチャネル型ＴＦＴ６０２、スイッチング
ＴＦＴ（ｎチャネル型ＴＦＴ）６０３および電流制御Ｔ
ＦＴ（ｐチャネル型ＴＦＴ）６０４が形成される。

【０１９９】さらに、図１７を用いて説明したように、
ゲート電極に絶縁膜を介して重なる不純物領域を設ける
ことによりホットキャリア効果に起因する劣化に強いｎ
チャネル型ＴＦＴを形成することができる。そのため、
信頼性の高い発光装置を実現できる。

【０２００】また、本実施例では画素部と駆動回路の構
成のみ示しているが、本実施例の製造工程に従えば、そ
の他にも信号分割回路、Ｄ／Ａコンバータ、オペアン
プ、γ補正回路などの論理回路を同一の絶縁体上に形成
可能であり、さらにはメモリやマイクロプロセッサをも
形成しうる。

【０２０１】以上のようにして作製される発光装置はエ
ネルギー分布の均一なレーザ光により一様にアニールさ
れた半導体膜を用いて作製されたＴＦＴを有しており、
前記発光装置の動作特性や信頼性が十分なものとなり得
る。そして、このような発光装置は各種電子機器の表示
部として用いることができる。

【０２０２】なお、本実施例は実施例１乃至７と自由に
組み合わせることが可能である。

【０２０３】［実施例１０］本発明を適用して、様々な
半導体装置（アクティブマトリクス型液晶表示装置、ア
クティブマトリクス型発光装置、アクティブマトリクス
型ＥＣ表示装置）を作製することができる。即ち、それ
ら電気光学装置を表示部に組み込んだ様々な電子機器に
本発明を適用できる。

【０２０４】その様な電子機器としては、ビデオカメ
ラ、デジタルカメラ、プロジェクター、ヘッドマウント
ディスプレイ（ゴーグル型ディスプレイ）、カーナビゲ
ーション、カーステレオ、パーソナルコンピュータ、携
帯情報端末（モバイルコンピュータ、携帯電話または電
子書籍等）などが挙げられる。それらの例を図１８、図
１９及び図２０に示す。

【０２０５】図１８（Ａ）はパーソナルコンピュータで
あり、本体３００１、画像入力部３００２、表示部３０
０３、キーボード３００４等を含む。本発明により作製
された半導体装置を表示部３００３に適用することで、
本発明のパーソナルコンピュータが完成する。

【０２０６】図１８（Ｂ）はビデオカメラであり、本体
３１０１、表示部３１０２、音声入力部３１０３、操作
スイッチ３１０４、バッテリー３１０５、受像部３１０
６等を含む。本発明により作製された半導体装置を表示
部３１０２に適用することで、本発明のビデオカメラが
完成する。

【０２０７】図１８（Ｃ）はモバイルコンピュータ（モ
ービルコンピュータ）であり、本体３２０１、カメラ部
３２０２、受像部３２０３、操作スイッチ３２０４、表
示部３２０５等を含む。本発明により作製された半導体
装置を表示部３２０５に適用することで、本発明のモバ
イルコンピュータが完成する。

【０２０８】図１８（Ｄ）はゴーグル型ディスプレイで
あり、本体３３０１、表示部３３０２、アーム部３３０
３等を含む。本発明により作製された半導体装置を表示
部３３０２に適用することで、本発明のゴーグル型ディ
スプレイが完成する。

【０２０９】図１８（Ｅ）はプログラムを記録した記録
媒体（以下、記録媒体と呼ぶ）を用いるプレーヤーであ
り、本体３４０１、表示部３４０２、スピーカ部３４０
３、記録媒体３４０４、操作スイッチ３４０５等を含
む。なお、このプレーヤーは記録媒体としてＤＶＤ（Ｄ
ｉｇiｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）、ＣＤ
等を用い、音楽鑑賞や映画鑑賞やゲームやインターネッ
トを行うことができる。本発明により作製された半導体
装置を表示部３４０２に適用することで、本発明の記録
媒体が完成する。

【０２１０】図１８（Ｆ）はデジタルカメラであり、本
体３５０１、表示部３５０２、接眼部３５０３、操作ス
イッチ３５０４、受像部（図示しない）等を含む。本発
明により作製された半導体装置を表示部３５０２に適用
することで、本発明のデジタルカメラが完成する。

【０２１１】図１９（Ａ）はフロント型プロジェクター
であり、投射装置３６０１、スクリーン３６０２等を含
む。本発明により作製された半導体装置を投射装置３６
０１の一部を構成する液晶表示装置３８０８やその他の
駆動回路に適用することで、本発明のフロント型プロジ
ェクターが完成する。

【０２１２】図１９（Ｂ）はリア型プロジェクターであ
り、本体３７０１、投射装置３７０２、ミラー３７０
３、スクリーン３７０４等を含む。本発明により作製さ
れた半導体装置を投射装置３７０２の一部を構成する液
晶表示装置３８０８やその他の駆動回路に適用すること
で、本発明のリア型プロジェクターが完成する。

【０２１３】なお、図１９（Ｃ）は、図１９（Ａ）及び
図１９（Ｂ）中における投射装置３６０１、３７０２の
構造の一例を示した図である。投射装置３６０１、３７
０２は、光源光学系３８０１、ミラー３８０２、３８０
４〜３８０６、ダイクロイックミラー３８０３、プリズ
ム３８０７、液晶表示装置３８０８、位相差板３８０
９、投射光学系３８１０で構成される。投射光学系３８
１０は、投射レンズを含む光学系で構成される。本実施
例は三板式の例を示したが、特に限定されず、例えば単
板式であってもよい。また、図１９（Ｃ）中において矢
印で示した光路に実施者が適宜、光学レンズや、偏光機
能を有するフィルムや、位相差を調節するためのフィル
ム、ＩＲフィルム等の光学系を設けてもよい。

【０２１４】また、図１９（Ｄ）は、図１９（Ｃ）中に
おける光源光学系３８０１の構造の一例を示した図であ
る。本実施例では、光源光学系３８０１は、リフレクタ
ー３８１１、光源３８１２、レンズアレイ３８１３、３
８１４、偏光変換素子３８１５、集光レンズ３８１６で
構成される。なお、図１９（Ｄ）に示した光源光学系は
一例であって特に限定されない。例えば、光源光学系に
実施者が適宜、光学レンズや、偏光機能を有するフィル
ムや、位相差を調節するフィルム、ＩＲフィルム等の光
学系を設けてもよい。

【０２１５】ただし、図１９に示したプロジェクターに
おいては、透過型の電気光学装置を用いた場合を示して
おり、反射型の電気光学装置及び発光装置での適用例は
図示していない。

【０２１６】図２０（Ａ）は携帯電話であり、本体３９
０１、音声出力部３９０２、音声入力部３９０３、表示
部３９０４、操作スイッチ３９０５、アンテナ３９０６
等を含む。本発明により作製された半導体装置を表示部
３９０４に適用することで、本発明の携帯電話が完成す
る。

【０２１７】図２０（Ｂ）は携帯書籍（電子書籍）であ
り、本体４００１、表示部４００２、４００３、記憶媒
体４００４、操作スイッチ４００５、アンテナ４００６
等を含む。本発明により作製された半導体装置は表示部
４００２、４００３に適用することで、本発明の携帯書
籍が完成する。

【０２１８】図２０（Ｃ）はディスプレイであり、本体
４１０１、支持台４１０２、表示部４１０３等を含む。
本発明により作製された半導体装置を表示部４１０３に
適用することで、本発明のディスプレイが完成する。本
発明のディスプレイは特に大画面化した場合において有
利であり、対角１０インチ以上（特に３０インチ以上）
のディスプレイには有利である。

【０２１９】以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広
く、さまざまな分野の電子機器に適用することが可能で
ある。また、本実施例の電子機器は実施例１〜８または
９の組み合わせからなる構成を用いても実現することが
できる。

【０２２０】

【発明の効果】本発明の構成を採用することにより、以
下に示すような基本的有意性を得ることが出来る。 （ａ）照射面またはその近傍の平面においてエネルギー
分布の均一性の非常に優れたレーザ光を形成することを
可能とする。そのため、被照射体に対して一様にアニー
ルすることを可能とする。 （ｂ）異なるレーザから発振されたレーザ光を合成する
ため、干渉が起こらない。これは干渉性の高いレーザを
用いる場合に特に有効である。 （ｃ）スループットを向上させることを可能とする。こ
れは、大面積基板の場合に特に有効である。 （ｄ）以上の利点を満たした上で、アクティブマトリク
ス型の液晶表示装置に代表される半導体装置において、
半導体装置の動作特性および信頼性の向上を実現するこ
とができる。さらに、半導体装置の製造コストの低減を
実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の光学系の例を示す図。

【図２】 図１の光学系により分割されるレーザ光の様
子の例を示す図。

【図３】 本発明の光学系の例を示す図。

【図４】 図３の光学系により分割されるレーザ光の様
子の例を示す図。

【図５】 図３の光学系により照射面において形成され
る矩形ビームの形状の例を示す図。

【図６】 本発明の光学系の例を示す図。

【図７】 本発明の光学系の例を示す図。

【図８】 本発明の光学系の例を示す図。

【図９】 本発明の光学系の例を示す図。

【図１０】 従来の光学系の例を示す図。

【図１１】 （Ａ）従来の光学系により形成されるレー
ザ光のエネルギー密度の分布の例を示す図。 （Ｂ） 図１１（Ａ）で示すレーザ光により大面積基板
をアニールする例を示す図。

【図１２】 画素ＴＦＴ、駆動回路のＴＦＴの作製工程
を示す断面図。

【図１３】 画素ＴＦＴ、駆動回路のＴＦＴの作製工程
を示す断面図。

【図１４】 画素ＴＦＴ、駆動回路のＴＦＴの作製工程
を示す断面図。

【図１５】 画素ＴＦＴの構成を示す上面図。

【図１６】 アクティブマトリクス型液晶表示装置の断
面図。

【図１７】 発光装置の駆動回路及び画素部の断面構造
図。

【図１８】 半導体装置の例を示す図。

【図１９】 半導体装置の例を示す図。

【図２０】 半導体装置の例を示す図。

【図２１】 本発明の光学系の例を示す図。

【図２２】 図２１の光学系により分割されるレーザ光
の様子の例を示す図。

【図２３】 被照射体に対するレーザ光の入射角度θを
求めるための図。

【図２４】 本発明の光学系の例を示す図。

【図２５】 本発明により照射面において形成されるレ
ーザ光の形状の例を示す図。

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H092 MA30 MA35 5F052 AA02 BA07 BA11 BA18 BB01 BB03 BB04 BB05 BB06 BB07 CA07 DA02 DA03 DB02 DB03 DB07 EA12 FA06 JA01 JA04 5F110 AA28 AA30 BB02 BB04 CC02 DD01 DD02 DD03 DD05 DD12 DD13 DD14 DD15 DD17 EE01 EE02 EE03 EE04 EE06 EE09 EE23 EE44 EE45 FF02 FF04 FF28 FF30 FF36 GG01 GG02 GG13 GG25 GG32 GG43 GG45 GG47 HJ01 HJ04 HJ12 HJ13 HJ23 HL01 HL02 HL04 HL06 HL11 HL12 HM15 NN03 NN22 NN24 NN27 NN34 NN35 NN72 NN73 PP02 PP03 PP05 PP06 PP07 PP34 QQ11 QQ19 QQ23 QQ24 QQ25

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数のレーザから複数の第１のレーザ光を
   発振し、前記複数のレーザから発振される複数の第１の
   レーザ光のスポットを切断することで各々複数の第２の
   レーザ光のスポットに分割し、複数の前記第１のレーザ
   光のスポットの各々において、前記第２のレーザ光のス
   ポットから１つずつ選択して照射面において同一領域で
   合成することを特徴とするレーザ照射方法。
2. 【請求項２】複数のレーザから複数の第１のレーザ光を
   発振し、前記複数のレーザから発振される複数の第１の
   レーザ光のスポットを切断することで各々複数の第２の
   レーザ光のスポットに分割し、複数の前記第１のレーザ
   光のスポットの各々において、前記第２のレーザ光のス
   ポットから互いに異なるエネルギー分布を有するレーザ
   光のスポットを１つずつ選択して照射面において同一領
   域で合成することを特徴とするレーザ照射方法。
3. 【請求項３】請求項１または請求項２において、前記照
   射面において同一領域で合成されて形成されるレーザ光
   の形状は、線状であることを特徴とするレーザ照射方
   法。
4. 【請求項４】請求項１乃至３のいずれか一項において、
   前記合成する手段は、ミラー、シリンドリカルレンズか
   ら選ばれた一種または複数種であることを特徴とするレ
   ーザ照射方法。
5. 【請求項５】複数のレーザから複数の第１のレーザ光を
   発振し、該複数のレーザから発振される前記複数の第１
   のレーザ光のスポットを切断することで各々複数の第２
   のレーザ光のスポットに分割し、前記複数の第２のレー
   ザ光が凸レンズに対して斜めに入射し、前記複数の第１
   のレーザ光のスポットの各々において、前記凸レンズを
   射出し、照射面に対して斜めに入射する前記第２のレー
   ザ光のスポットから１つずつ選択して前記照射面におい
   て同一領域で合成し、前記凸レンズにより照射面におい
   て前記合成されたレーザ光の形状は線状に形成されるこ
   とを特徴とするレーザ照射方法。
6. 【請求項６】複数のレーザから複数の第１のレーザ光を
   発振し、該複数のレーザから発振される前記複数の第１
   のレーザ光のスポットを切断することで各々複数の第２
   のレーザ光のスポットに分割し、前記複数の第２のレー
   ザ光が凸レンズに対して斜めに入射し、前記複数の第１
   のレーザ光のスポットの各々において、前記凸レンズを
   射出し、照射面に対して斜めに入射する前記第２のレー
   ザ光のスポットから互いに異なるエネルギー分布を有す
   るレーザ光のスポットを１つずつ選択して前記照射面に
   おいて同一領域で合成し、前記凸レンズにより前記照射
   面において前記合成されたレーザ光の形状は線状に形成
   されることを特徴とするレーザ照射方法。
7. 【請求項７】請求項５または請求項６において、 基板上に設置された被照射体に入射する前記レーザ光の
   ビーム長をｗ、前記基板の厚さをｄとすると、前記被照
   射体に対して入射する前記レーザ光の入射角θは、 θ≧ａｒｃｔａｎ（ｗ／（２×ｄ）） を満たすことを特徴とするレーザ照射方法。
8. 【請求項８】請求項５乃至７のいずれか一項において、
   前記被照射体に対して入射する前記レーザ光の入射角θ
   がブリュ−スター角であることを特徴とするレーザ照射
   方法。
9. 【請求項９】請求項１乃至８のいずれか一項において、
   前記分割する手段は、スリット、ミラー、プリズム、シ
   リンドリカルレンズ、シリンドリカルレンズアレイから
   選ばれた一種または複数種であることを特徴とするレー
   ザ照射方法。
10. 【請求項１０】請求項１乃至９のいずれか一項におい
    て、前記合成された線状のレーザ光と被照射体を相対的
    に移動しながら照射することを特徴とするレーザ照射方
    法。
11. 【請求項１１】請求項１乃至１０のいずれか一項におい
    て、前記レーザは、連続発振またはパルス発振の固体レ
    ーザまたは気体レーザまたは金属レーザであることを特
    徴とするレーザ照射方法。
12. 【請求項１２】請求項１乃至１１のいずれか一項におい
    て、前記レーザは、連続発振またはパルス発振のＹＡＧ
    レーザ、ＹＶＯ₄レーザ、ＹＬＦレーザ、ＹＡｌＯ₃レー
    ザ、Ｙ₂Ｏ₃レーザ、ガラスレーザ、ルビーレーザ、アレ
    キサンドライドレーザ、Ｔｉ：サファイアレーザから選
    ばれた一種であることを特徴とするレーザ照射方法。
13. 【請求項１３】請求項１乃至１１のいずれか一項におい
    て、前記レーザは、Ａｒレーザ、Ｋｒレーザ、ＣＯ₂レ
    ーザから選ばれた一種であることを特徴とするレーザ照
    射方法。
14. 【請求項１４】請求項１乃至１１のいずれか一項におい
    て、前記レーザは、ヘリウムカドミウムレーザ、銅蒸気
    レーザ、金蒸気レーザから選ばれた一種であることを特
    徴とするレーザ照射方法。
15. 【請求項１５】請求項１乃至１４のいずれか一項におい
    て、前記レーザ光は、非線形光学素子により高調波に変
    換されていることを特徴とするレーザ照射方法。
16. 【請求項１６】請求項１乃至１５に記載のレーザ照射方
    法を用いて半導体膜を加熱することを特徴とする半導体
    装置の作製方法。
17. 【請求項１７】請求項１乃至１５に記載のレーザ照射方
    法を用いて半導体膜を結晶化することを特徴とする半導
    体装置の作製方法。
18. 【請求項１８】請求項１乃至１５に記載のレーザ照射方
    法を用いて半導体膜を活性化することを特徴とする半導
    体装置の作製方法。
19. 【請求項１９】請求項１乃至１５に記載のレーザ照射方
    法を用いて半導体膜を結晶化し、前記結晶化された半導
    体膜を活性化することを特徴とする半導体装置の作製方
    法。