JPH09106948A - 半導体作製方法および半導体装置の作製方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ガラス基板上に形成される結晶性珪素膜であ
って、基板面内において均一な結晶性を有せしめる。 【構成】 平坦なガラス基板上に成膜された非晶質の珪
素膜を、加熱により結晶化させ、前記ガラス基板を、凸
曲面を有する台の上に設置し、前記ガラス基板を、該ガ
ラス基板の歪み点付近の温度にて、所定の時間加熱し、
その後徐冷する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガラス基板上に設
けられた非単結晶の結晶性珪素膜を用いて形成される薄
膜トランジスタ（ＴＦＴ）等の絶縁ゲイト型半導体装置
その他の半導体装置の作製に関わる工程で、基板の平坦
性を改善することでより均質性の高い結晶性珪素膜を得
ることを特徴とする半導体の作製方法に関するものであ
る。本発明は、ガラス基板上に形成される半導体装置の
作製に特に有用である。

【０００２】

【従来の技術】最近、絶縁基板上に、薄膜状の活性層
（活性領域ともいう）を有する絶縁ゲイト型電界効果ト
ランジスタ、いわゆる薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が熱
心に研究されている。

【０００３】これらは、利用する半導体の材料・結晶状
態によって、アモルファスシリコンＴＦＴや結晶性シリ
コンＴＦＴと言うように区別されている。結晶性シリコ
ンとは言っても、単結晶ではない非単結晶のものであ
る。したがって、これらは非単結晶シリコンＴＦＴと総
称される。

【０００４】一般に、アモルファス状態の半導体の電界
移動度は小さく、したがって、高速動作が要求されるＴ
ＦＴには利用できない。また、アモルファスシリコンで
は、Ｐ型の電界移動度は著しく小さいので、Ｐチャネル
型のＴＦＴ（ＰＭＯＳのＴＦＴ）を作製することが出来
ず、したがって、Ｐチャネル型のＴＦＴとＮチャネル型
ＴＦＴ（ＮＭＯＳのＴＦＴ）と組み合わせて、相補型の
ＭＯＳ回路（ＣＭＯＳ）を形成することができない。

【０００５】一方、結晶性半導体は、アモルファス半導
体よりも電界移動度が大きく、したがって、高速動作が
可能である。結晶性シリコンでは、ＮＭＯＳのＴＦＴだ
けでなく、ＰＭＯＳのＴＦＴも同様に得られるのでＣＭ
ＯＳ回路を形成することが可能である。

【０００６】非単結晶の結晶性シリコン膜は、気相成長
法によって得られたアモルファスシリコン膜を長時間適
切な温度（通常は６００℃以上）で熱アニールするか、
レーザー等の強光を照射すること（光アニール）によっ
て得られた。

【０００７】しかしながら、絶縁基板として安価で加工
性に富むガラス基板を用いる場合、熱アニールのみで電
界移動度の十分に高い（ＣＭＯＳ回路を形成することが
可能な程度に高い）結晶性珪素膜を得ることは困難を極
めた。

【０００８】というのは、前述のようなガラス基板は一
般に歪み点温度が低く（６００℃程度）、移動度が十分
に高い結晶性珪素膜を得るために必要な温度まで、基板
温度を高めると、基板が歪んでしまうためである。

【０００９】一方、ガラス基板をベースにした珪素膜の
結晶化に光アニールを用いる場合、基板の温度をあまり
高めることなく、珪素膜にのみ高いエネルギーを与える
ことが可能である。よって、ガラス基板をベースにした
シリコン膜の結晶化には、光アニールの技術が非常に有
効である。

【００１０】現在のところ、光アニールの光源として
は、エキシマレーザーのごとき大出力パルスレーザーが
最適視されている。このレーザーの最大エネルギーはア
ルゴンイオン・レーザー等の連続発振レーザーに比べ非
常に大きく、したがって、数ｃｍ² 以上の大きなスポッ
トを用いて、より量産性を上げることができた。

【００１１】しかしながら、通常用いられる正方形もし
くは長方形の形状のビームでは、１枚の大きな面積の基
板を処理するには、ビームを上下左右に移動させる必要
があり、量産性の面で依然として改善する余地があっ
た。

【００１２】これに関しては、ビームを線状に変形し、
ビームの幅を処理すべき基板を越える長さとし、このビ
ームを基板に対して相対的に走査することによって、大
きく改善できた（ここでいう走査とは、線状レーザーを
すこしずつずらして重ねながら照射することを言う）。
詳細は特開平５ー１１２３５５号公報に記されている。

【００１３】光アニールの前に、熱アニールを行うこと
でさらに結晶性の高い３素膜を作成できる。熱アニール
による方法に関しては、特開平６ー２４４１０４号公報
に記述されるように、ニッケル、鉄、コバルト、白金、
パラジュウム等の元素（以下、結晶化触媒元素、また
は、単に、触媒元素という）がアモルファスシリコンの
結晶化を促進する効果を利用することにより、通常の場
合よりも低温・短時間の熱アニールにより結晶性珪素膜
を得ることができる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】熱アニールと光アニー
ルを併用して形成された結晶性珪素膜を用いて、マトリ
クス状に並んだＴＦＴを形成し、それらのしきい値電圧
の基板面内における分布を調べた。

【００１５】図２に、従来の方法によって形成された結
晶性珪素膜を用いたＴＦＴのしきい値の基板面内におけ
る分布を示す。この分布は、図２に示されたようなＵ字
状の分布となる。更に、図４に、ガラス基板上のＴＦＴ
の配置を示す。

【００１６】図２のデータは、図４に示すように、１０
０ｍｍ□のコーニング１７３７基板上の、４０×５０ｍ
ｍの領域に、ＴＦＴを、４００×３００個マトリクス状
に配置し、基板の中央部分における、端から端までの横
一列・４００個のＴＦＴ（図４中点線で囲んだ部分）の
各々の場所と対応して横軸としている。

【００１７】例えば、液晶ディスプレイの画素部分を構
成する画素マトリクスが図２のようなしきい値電圧の分
布を持っていると、表示状態が不均一となり、画像不良
の原因となる。

【００１８】しきい値電圧が、基板面内においてこのよ
うなＵ字分布を示す原因を本出願人が追究した結果、該
Ｕ字分布の傾向が、レーザー照射直前の基板のそりと酷
似していることをつきとめた。

【００１９】また、この基板のそりは、非晶質珪素膜成
膜直後のガラス基板には見られず、その後の熱処理工程
（これにより膜が固相成長を起こし、結晶化する。）
で、該熱処理終了後、基板を冷却する際に、珪素膜（ま
たは酸化珪素膜）がガラス基板よりも高い収縮をおこす
ために生じるそりであることが明らかとなった。

【００２０】このそりは、基板成膜面からみて、凹に生
じる。図３に、そりが生じたガラス基板上の珪素膜に対
してレーザーアニールを行う様子を示す。

【００２１】図３にみられるように、このようなそりの
ある状態でレーザーアニールを行うと、レーザーの焦点
が基板の場所々々で異なるずれ方をする。このずれが珪
素膜の結晶性の度合いを基板面内において異ならしめ、
その結果、しきい値電圧が基板面内において特定の分布
を示す原因となっていると考えられる。

【００２２】なお、１００ｍｍ角である該基板のレーザ
ー照射直前のそりは基板中央部分と端の部分とで５０μ
ｍ程度の差であった。このそりの程度は上記熱処理工程
の温度、処理に要した時間、あるいは基板の材質等に依
存するが、だいたい２０〜２００μｍの範囲に収まっ
た。基板の大きさが５００ｍｍ角程度になると、そのそ
りは１〜２ｍｍ程度となることもある。

【００２３】本発明は、被膜が形成された基板に対する
加熱、徐冷工程後において、基板の平坦性を高めること
を目的とする。

【００２４】本発明は、ガラス基板上に形成される結晶
性珪素膜であって、基板面内において均一な結晶性を有
する結晶性珪素膜を得る作製方法を提供することを目的
とする。

【００２５】また、本発明は、ガラス基板上に形成され
る複数の結晶性シリコンＴＦＴであって、基板面内にお
けるしきい値電圧が均一な結晶性シリコンＴＦＴを得る
作製方法を提供することを目的とする。

【００２６】特に、熱アニールと、その後のレーザーア
ニール工程を有する、ガラス基板上の珪素膜結晶化工程
において、基板面内において均一な結晶性を有せしめ、
さらに、該膜を用いて、しきい値電圧が基板面内におい
て均一な結晶性シリコンＴＦＴを得る作製方法を提供す
ることを目的とする。

【００２７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、平坦なガラス基板上に成膜された非晶質
の珪素膜を、加熱により結晶化させ、前記ガラス基板
を、凸曲面を有する台の上に設置し、前記ガラス基板
を、該ガラス基板の歪み点付近の温度にて、所定の時間
加熱し、その後徐冷することを特徴とする半導体作製方
法である。

【００２８】また、本発明の他の構成は、平坦なガラス
基板上に成膜された非晶質の珪素膜を、加熱により結晶
化させ、前記ガラス基板を、凸曲面を有する台の上に設
置し、前記ガラス基板を、該ガラス基板の歪み点付近の
温度にて、所定の時間加熱し、その後徐冷し、その後、
前記珪素膜に対し、レーザー照射を行うこと、を特徴と
する半導体作製方法である。

【００２９】上述したように、ガラス基板上に形成され
る薄膜トランジスタ等の製造工程においては、該ガラス
基板上の非晶質珪素膜を熱アニールする工程後に、該ガ
ラス基板はそり変形をおこす。

【００３０】このようなそり変形した基板にレーザーを
照射すると、基板の場所々々でレーザー光の焦点が異な
り、その結果、結晶性が基板面内において不均一とな
る。

【００３１】そこで、本発明の１つでは、熱アニール工
程後において、ガラス基板を平坦な状態にする。その後
レーザー照射を行うことで、基板面内において均一な結
晶化を行わしめることができる。

【００３２】図６に本発明方法の一例を示す。本発明の
第一は、図６に示すように、珪素膜の成膜後の熱アニー
ル工程（加熱結晶化および徐冷）後のガラス基板（凹型
に変形している）の曲面と、概略対称な曲面である、凸
曲面を有する台（ステージ）の上に、凹型に変形した前
記ガラス基板を載置する。該ガラス基板の歪み点温度付
近の温度にて加熱を行って、該ガラス基板を変形させて
該台の凸曲面に従って密着させる。

【００３３】その後徐冷する。この徐冷の際、珪素膜は
ガラス基板よりも高い収縮を示し、その結果、ガラス基
板は、凸曲面型から平坦な状態となる。

【００３４】また、本発明の他の構成は、非晶質の珪素
膜が成膜された平坦なガラス基板を、凸曲面を有する台
の上に設置し、前記ガラス基板を、該ガラス基板の歪み
点付近の温度にて、所定の時間加熱し、その後徐冷する
ことを有することを特徴とする半導体作製方法である。

【００３５】また、本発明の他の構成は、非晶質の珪素
膜が成膜された平坦なガラス基板を、凸曲面を有する台
の上に設置し、前記ガラス基板を、該ガラス基板の歪み
点付近の温度にて、所定の時間加熱し、その後徐冷し、
その後、前記珪素膜に対し、レーザー照射を行うこと、
を特徴とする半導体作製方法である。

【００３６】図７に本発明方法の一例を示す。他の本発
明は、非晶質珪素膜を熱アニールにより結晶化させるに
際し、ガラス基板を図７に見られるような凸曲面型の台
（ステージ）に載せ、凸曲面型に基板を変形させるよ
う、加熱処理を行うことを特徴とする。

【００３７】すると、加熱処理の最中、ガラス基板は、
熱による粘性の低下と基板の自重により、前記台の凸表
面に沿う。この状態を維持したまま加熱処理が行われ、
該加熱処理終了後、基板を徐冷する。

【００３８】このとき、珪素膜はガラス基板よりも高い
収縮を示し、ガラス基板は凸曲面型から平坦な状態に戻
る。このようにして、ガラス基板の平坦化と半導体被膜
の結晶化を同時に行うことができる。

【００３９】上記ガラス基板平坦化処理に必要な温度
は、基板の歪み点温度の７０％〜１１５％の範囲に入っ
ていると、基板平坦化の効果があった。

【００４０】加熱温度が、基板の歪み点温度の７０％よ
り低くなると、基板が全く変形しないか変形に多大な時
間を要する。一方、加熱温度が、基板の歪み点温度の１
１５％より高くなると、基板の変形が激しく、冷却後に
おいて、基板の形が定まらなくなる。

【００４１】また、ガラス基板の平坦化と共に、非晶質
珪素膜の結晶化も同時に行う場合に、結晶性を高めるた
めには、温度は高ければ高いほど良いが、上記温度範囲
でも充分結晶性の改善が確認された。なお、これらの温
度範囲は絶対零度を基準とした場合の値である。

【０１４】図８に本発明方法の一例を示す。本発明の他
の構成は、図８に示すように、珪素膜の成膜後のガラス
基板を、該基板の端部を押さえつける等により、凸曲面
を有する台（ステージ）沿わせて設置し、加熱前の状態
において、前記ガラス基板を前記凸曲面にしたがって変
形させておく。

【００４２】該ステージは基板の汚染を防ぐ意味で石英
で作ることが好ましい。この状態を維持したまま、該ガ
ラス基板を加熱し、この状態で該ガラス基板に成膜され
た珪素膜に対しレーザーアニールを行う。なお、このと
きの加熱温度は、室温から該ガラス基板の歪み点温度の
７０％の温度までの範囲とする。

【００４３】加熱温度がガラス基板の歪み点温度の７０
％を越えると、ガラス基板に熱変形が生じやすくなり、
徐冷後に、基板が平坦にもどりにくくなる。室温以下に
不必要に低温にした場合、熱が奪われ結晶化が不十分と
なる。

【００４４】その後、徐冷する。この徐冷の際、珪素膜
はガラス基板よりも高い収縮を示し、その結果、ガラス
基板は、凸曲面型から平坦な状態となる。

【００４５】図９に基板加熱装置の例を示す。基板の加
熱方法は、図９に示すような方式で行うと、曲面を有す
る基板に対し、効率よく加熱できる。すなわち、基板下
にヒーターを有する台を設置し、該ヒーターでヘリウム
ガスを温め、さらに、加熱されたヘリウムガスを基板の
下で循環させることにより基板を所望の温度に保つこと
ができる。ここでヘリウムガスを使用するのは、熱伝導
率が大きいからである。

【０１５】また、本発明の他の構成は、図１０に示すよ
うに、珪素膜の成膜後のガラス基板を凸のＵ字曲面を有
する台（ステージ）の上に押しつけることで、前記ガラ
ス基板を凸のＵ字曲面に湾曲させる。

【００４６】この状態を維持したまま、該ガラス基板を
加熱し、この状態で該ガラス基板に成膜された珪素膜に
対しレーザーアニールを行う。

【００４７】このときの加熱温度は、室温から該ガラス
基板のひずみ点温度の７０％の温度までの範囲とする。
加熱方法は図９に示した方法が好ましい。

【００４８】加熱温度がガラス基板の歪み点温度の７０
％を越えると、ガラス基板に熱変形が生じやすくなり、
徐冷後に、基板が平坦にもどりにくくなる。室温以下に
不必要に低温にした場合、熱が奪われ結晶化が不十分と
なる。

【００４９】なお、レーザーアニールに使用するレーザ
ービームは線状に加工されている。線状に加工するの
は、レーザー加工の効率を上げるためである。

【００５０】図１１に、レーザー照射法の例を示す。図
１１において、レーザービームの焦点が、常に一定の高
さであるように、台（ステージ）の高さが、基板の湾曲
の度合いに合わせて変動する。

【００５１】基板の湾曲の度合いは、台の形状や、基板
の厚さ等により、予め分かるので、そのデータを基に、
台の高さを変動させることで、線状レーザービームの焦
点は、基板の湾曲の度合いに係わらず、一定のままでよ
く、光学系はそのままとし、平坦な基板を用いた場合と
実質的に同等な条件で、レーザーアニールを行うことが
できる。

【００５２】すなわち、図１０に示すような、Ｕ字型に
湾曲した曲面に対して、線状レーザービームを照射する
には、図１１のようにレーザーを照射すれば、基板が湾
曲しているにも係わらず、均質なレーザー照射を行うこ
とができ、平坦な基板同様の、高い加工効率やレーザー
アニールの均質性が得られる。

【００５３】これは線状レーザービームを、Ｕ字曲面に
照射する場合であるが、線状ではなく四角形状のレーザ
ービームを用い、凸曲面に対してレーザー照射を行う場
合においても、同様に実施することができる。

【００５４】もちろん、基板の高さではなく、レンズの
調整により、レーザービームの焦点を変動させてもよ
い。しかし、レーザービームの焦点を変動させるには、
被照射面におけるレーザービームのエネルギー分布や、
焦点深度などが変化しないような光学的な工夫が必要と
される場合がある。

【００５５】その後、徐冷する。この徐冷の際、珪素膜
はガラス基板よりも高い収縮を示し、その結果、ガラス
基板は、凸のＵ字曲面の湾曲状態から平坦な状態とな
り、結晶性珪素膜を有する平坦な基板を得ることができ
る。

【００５６】本出願人は、基板上に薄膜トランジスタを
形成するためのあらゆる工程の基板形状に対する影響を
調べたところ、珪素膜の結晶化のための加熱処理前後の
基板変形が最も顕著で、その後の工程では、目立った変
形はみられなかった。よって、レーザー照射直前に基板
を極めて平坦な状態に加工しておけば、全工程終了後の
基板も、かなり平坦な状態を保つことができる。

【００５７】したがって、本発明方法により、結晶性が
基板面内において極めて均一な結晶性珪素膜を得、ま
た、平坦な基板を得ることができる。

【００５８】本発明の場合、該ガラス基板の表面の粗
さ、うねりは、厚さ１．１ｍｍ、大きさ１００ｍｍ×１
００ｍｍの基板において、およそ１０μｍ以下で納める
ことができる。

【００５９】また、基板の大きさが５００ｍｍ角程度
（例えば、３７０×４００ｍｍ² 、４００×５００ｍｍ
² 、５５０×６５０ｍｍ² 、の大きさ）厚さが０. ５〜
０. ７ｍｍ程度の場合、非晶質珪素膜の熱結晶化、冷却
後の基板のそりが生じる度合いは、その高低差が、１〜
２ｍｍになることもあるが、本発明方法により、実質的
に平坦な基板とすることができる。

【００６０】なお、ガラス基板を載置するための台が有
する凸曲面、Ｕ字型曲面は、載置されるガラス基板の大
きさ、厚さ、材質、被膜の種類や膜厚、その他種々の条
件により決定される。

【００６１】基板が大面積化するほど、基板の湾曲の程
度は大きくなる。また、２次元的に湾曲することにな
る。従って、１００ｍｍ×１００ｍｍ程度のガラス基板
の場合には、基板が載置される台は、１方向のみに湾曲
しているＵ字型の凸曲面を有する形状とすればよい。こ
の場合には、台が有する逆Ｕ字型の凸曲面は、該凸曲面
上の前記ガラス基板が載置される領域において、該領域
の中央部分と、前記領域の端部の最も低い部分との高低
差が２０〜２００μｍ、好ましくは５０μｍ程度である
ことが望ましい。

【００６２】また、基板の大きさが５００ｍｍ角程度に
大面積化する場合には、ガラス基板は２方向に湾曲する
場合があるため、２方向の断面が逆Ｕ字型となるような
凸曲面を有する台を使用することが好ましい。大面積の
ガラス基板を使用する場合には、台の凸曲面上の前記ガ
ラス基板が載置される領域において、該領域の中央部分
と、前記領域の端部の最も低い部分との高低差が１〜２
ｍｍ程度であることが望ましい。

【００６３】本発明の作製方法に従って形成された結晶
性珪素膜を用いて、複数のＴＦＴを形成したところ、Ｔ
ＦＴのしきい値電圧の分布を、基板面内において極めて
均一なものとすることができる。この効果は、基板が大
面積になればなるほど大きい。

【００６４】また、本発明方法を用いて、画素用や駆動
用の結晶性シリコン薄膜トランジスタをガラス基板上に
設け、この基板を用いて液晶ディスプレイを形成する
と、本発明方法によりガラス基板を極めて良好に平坦化
することができるため、セル組が容易かつ確実に行える
といった利点もある。この場合、熱結晶化後のレーザー
照射による結晶化工程が無い場合でも、基板の平坦化と
いう本発明の効果は有効となる。

【００６５】

【実施例】

〔実施例１〕実施例の作製工程を図１に示す。まず、ガ
ラス基板（本実施例では４００×５００ｍｍ角、厚さ
０. ７ｍｍのコーニング１７３７を用いる。無論、その
他のガラス基板を用いても良い。例えば、コーニング７
０５９、OA2 、NA45等。）１０１上に厚さ２０００Åの
下地酸化珪素膜１０２と、そのさらに上に厚さ５００Å
のアモルファスシリコン膜１０３を プラズマＣＶＤ法
により連続的に成膜した。

【００６６】そして、１０ｐｐｍの酢酸ニッケル水溶液
をシリコン表面に塗布し、スピンコート法により酢酸ニ
ッケル層を形成した。酢酸ニッケル水溶液には界面活性
剤を添加するとよりよかった。酢酸ニッケル層は極めて
薄いので、膜状となっているとは限らないが、以後の工
程に於ける問題はない。（図１（Ａ））

【００６７】そして、当該ガラス基板を５５０℃で４時
間熱アニールすることにより、シリコン膜を結晶化させ
る。このとき、ニッケルが結晶の核の役割を果たし、シ
リコン膜の結晶化を促進させる。なお、コーニング１７
３７基板の歪み点温度は６６７℃であり、上記５５０℃
のアニール温度は歪み点温度以下である。

【００６８】上記熱結晶化後、該ガラス基板を徐冷する
と、珪素膜が収縮し、基板には凹型のそりが生じる。

【００６９】５５０℃、４時間という低温（コーニング
１７３７の歪み点温度以下）、短時間で処理できるのは
ニッケルの機能による。詳細については特開平６ー２４
４１０４号公報に記されている。該公報では、熱アニー
ルの際の温度がガラス基板の歪み点温度を越えないよ
う、例えば５５０℃（歪み点温度以下）、４時間の熱ア
ニールを行うよう明記してあるが、この温度は熱結晶化
の際に、ガラス基板の著しい変形をさけるために定めた
ものである。

【００７０】触媒元素の濃度は、１×１０¹⁵〜１０¹⁹原
子／ｃｍ³ であると好ましかった。１×１０¹⁹原子／ｃ
ｍ³ 以上の高濃度ではシリコンに金属的性質が表れて、
半導体特性が消滅してしまった。本実施例記載の珪素膜
中の触媒元素の濃度は、膜中における最小値で１×１０
¹⁹〜５×１０¹⁸原子／ｃｍ³ であった。なお、これらの
値は、２次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）により分析、
測定した珪素膜中の触媒元素の濃度の最小値である。

【００７１】さて、上記熱結晶化工程後のガラス基板の
そりを修正する為に、図６に示すような、凸曲面を有す
る台の上に当該ガラス基板を乗せ、適当な熱（３５０℃
から６００℃程度で数時間）を加える。凸曲面は、ガラ
ス基板のそりと概略対称な曲面を有している。

【００７２】するとガラス基板は、自重と熱により前記
台に沿う形で変形する。この状態で当該ガラス基板を徐
冷していくと、基板に成膜された珪素膜が、ガラス基板
よりも高い収縮を起こすため、結果として、極めて平坦
なガラス基板を得ることができる。

【００７３】このようにして得られた結晶性珪素膜の結
晶性をさらに高めるために、大出力パルスレーザーであ
るエキシマレーザーを該膜に照射する。

【００７４】レーザーアニール装置の概要を以下に示
す。図１２には本実施例で使用するレーザーアニール装
置の概念図を示す。図１２のレーザーアニール装置は、
マルチチャンバー方式であり、ローダー／アンローダー
室から搬入され、アライメント室にて位置決めされた基
板を、トランスファー室を介して、該トランスファー室
に設けられた基板搬送用ロボットにより、各室に運び、
基板毎に連続して処理されるものである。

【００７５】基板は、初めに熱処理室に搬入され、予備
加熱等の熱処理の後、レーザーアニール室にてレーザー
アニールが施され、その後徐冷室に運ばれて徐冷のの
ち、ローダー／アンローダー室へと移動して、外に打れ
る。

【００７６】なお、該レーザーアニール装置のパルスご
とのエネルギーのバラツキは、３σで±３％以内に収ま
っている。

【００７７】これよりもバラツキの大きいパルスレーザ
ーを用いても構わないが、焦点深度がせばまる。なお、
３σで±１０％以上のものは、本発明には適さない。

【００７８】発振器としてＬＵＭＮＩＣＳ社製ＥＸ７４
８を用いた。発振されるレーザー光は、ＫｒＦエキシマ
レーザー（波長２４８ｎｍ、パルス幅２５ｎｓ）であ
る。

【００７９】勿論、他のエキシマレーザーさらには他の
方式のレーザーを用いることもできる。ただし、パルス
発振のレーザー光を用いる必要がある。

【００８０】このレーザーアニール装置は周囲に対する
密閉性を有しており、不純物による汚染を防いでいる。
また、レーザー照射時の雰囲気制御機能を有している。
また、基板を加熱する機能も有しており、レーザー照射
時の被照射物を所望の温度に保つことができる。

【００８１】発振されたレーザー光は、そのビーム形状
の変形のために、図１３に示すような光学系に導入され
る。図１３に光学系の例を示す。

【００８２】光学系に入射する直前のレーザー光のビー
ムは、３×２cm² 程度の長方形であるが、該光学系によ
って、長さ１０〜３０cm、幅0.01〜0.3 cm程度の細長い
ビーム（線状ビーム）に加工される。

【００８３】また、この光学系を通った後の線状レーザ
ービームの幅方向におけるエネルギー密度分布は図１５
の（ｂ）に示すような台形形状となっている。本光学系
を経たレーザー光のエネルギーは、最大で８００ｍＪ／
ショットである。

【００８４】レーザー光をこのような細長いビームに加
工するのは、加工性を向上させるためである。即ち、線
状のビームが試料に照射されるとき、もし、ビームの長
さが試料の幅よりも長ければ、試料を１方向に移動させ
ることで、試料全体に対してレーザー光を照射すること
ができる。

【００８５】一方、ビームの長さが試料の幅よりも短い
場合でも、長方形のビームと比較すると加工の手間がか
からない。しかし、この場合、ビームを、試料に対して
相対的に、上下左右に動かす必要性が生じる。

【００８６】レーザー光が照射される基板（試料）のス
テージ（台）はコンピュータにより制御されており線状
レーザービームの線方向に対して直角に動くように設計
されている。また、基板の高さも変動できるようになっ
ている。

【００８７】さらに、該ビームの線方向に対して動く機
能をステージにつけておくと、ビーム幅が試料に対して
短い場合でも、試料全体に対するレーザー加工が可能と
なる。

【００８８】レーザービームを線状レーザーに加工する
光学系の内部の光路（図１３）の説明をする。

【００８９】該光学系に入射したレーザー光は、シリン
ドリカル凹レンズＢ、シリンドリカル凸レンズＣ（レン
ズＢ、Ｃを総称してビームエキスパンダと呼ぶ）、フラ
イアイレンズＤ、Ｄ２を通過する。

【００９０】さらに、第１のシリンドリカルレンズとし
て、シリンドリカル凸レンズＥ、線状化させるビームの
線方向の均質性を良くするために設けられる第２のシリ
ンドリカルレンズとして、シリンドリカル凸レンズＦを
通過し、ミラーＧを介して、シリンドリカルレンズＨに
よって集束され、被照射面に照射される。

【００９１】シリンドリカルレンズＡ、Ｂ間が２３０ｍ
ｍ、フライアイレンズＤ、Ｄ２間が２３０ｍｍ、フライ
アイレンズＤとシリンドリカルレンズＥとの間が６５０
ｍｍ、シリンドリカルレンズＦと被照射面との間が６５
０ｍｍ（それぞれ各レンズの焦点距離の和）とした。も
ちろん、これらは、状況に応じて変化させうる。シリン
ドリカルレンズＨには、焦点距離が１２０ｍｍの物を用
いる。

【００９２】焦点におけるレーザービームのエネルギー
分布の形状を、レンズＨを上下（Ｊ方向）に変化させる
ことで、台形状にする。

【００９３】被照射面をレンズＨに対して相対的に上下
させる（Ｊ方向）ことによって、被照射面上（焦点）で
のレーザービームのエネルギー分布の形状を、矩形に近
いものから台形に近いものまで変形させることができる
（図１３の下図参照。これらの形をよりシャープにする
には、レーザー光路の途中にスリットを入れるとよ
い）。光学系は、本発明に必要なビームに変形できれば
どの様なものでも良い。

【００９４】レーザービームは線状に整形され、被照射
部分でのビーム面積は１２５ｍｍ×１ｍｍとする。ビー
ムの線幅は、レーザービームのエネルギー最高値の半値
幅としている。

【００９５】また線状レーザービームの線幅方向のエネ
ルギープロファイル（エネルギー分布）は、図１５
（ｂ）において、Ｌ１＝０．４ｍｍ、Ｌ２、Ｌ３＝０．
２５ｍｍと、疑似台形状の分布を有しており、不等式
０．５Ｌ１≦Ｌ２≦Ｌ１、０．５Ｌ１≦Ｌ３≦Ｌ１を満
たしている。このとき、焦点深度を約±４００μｍを有
せしめることができる。

【００９６】この台形状分布のすその広がりの程度は、
レーザの光学系の最終レンズと照射面までの距離で変化
する。レーザー処理中、被照射物の凹凸により、レーザ
の光学系の最終レンズと照射面までの距離が変化する。

【００９７】それに伴い、レーザービームの台形状分布
のすその広がりの程度が変化するが、その変化の範囲
が、前記した不等式の範囲に入っていれば、焦点深度を
約±４００μｍ得られ、ゆえに被照射面の凹凸が±４０
０μｍ以下であれば、均質なレーザー処理が可能とな
る。

【００９８】これに対し、一般的な、エネルギー分布が
矩形のレーザービームは、焦点深度は約±２００μｍ以
下となり、被照射面の凹凸、高低差の影響をうけ、基板
面内における結晶性が不均一になりやすい。

【００９９】試料は、ステージ（台）上に載せられてお
り、ステージを２ｍｍ／ｓ速度で移動させることによっ
て、照射が行われる。レーザー光の照射条件は、レーザ
ー光のエネルギー密度を１００〜５００ｍＪ／ｃｍ² 、
ここでは３００ｍＪ／ｃｍ²とし、パルス数を30パルス/
sとする。なお、ここでいうエネルギー密度とは台形状
に作られたビームの上底部分（最大値を有する部分）の
密度を指す。また、レーザー照射時の基板温度は２００
℃とした。

【０１００】上述のような条件でレーザー照射を行なう
と、試料のある一点に着目した場合、レーザー照射は１
５段階照射になる。これは、１回のビームの通過に0.5
秒かかるので、１回のビームの走査しながらの照射によ
って、一箇所には１５パルスの照射が行われるからであ
る。この場合、上記１５回の照射において、最初の数回
の照射は徐々にその照射エネルギー密度が大きくなって
いく照射であって、最後の数回が徐々にエネルギー密度
が小さくなっていく照射となる。

【０１０１】この様子を図１６に模式的に示す。１５段
階の前半は徐々にレーザーエネルギーが上がっていき
（図１６のＡに注目）、後半では徐々にそれが下がって
いく（図１６のＢに注目）。

【０１０２】このようなレーザー光の照射を行うと、単
一のパルスレーザー光を用いて、従来、予備加熱を行う
弱いパルスレーザー光と、結晶化のための強いパルスレ
ーザー光とを用いた２段階照射と同様な効果を与えるこ
とができる。

【０１０３】すなわち、被照射領域に供給されるエネル
ギーが急激に変化することがないので、珪素膜における
急激な相変化を伴わず、表面の荒れや、内部応力の蓄積
等を防ぎ、均一な結晶性を与えることができる。

【０１０４】また雰囲気制御はここでは特に行わず、大
気中で照射を行う。真空、アルゴン・ヘリウム等の不活
性ガス、水素、窒素等の雰囲気で行なってもよい。（図
１（Ｂ））

【０１０５】次に、作製した結晶性珪素膜を基にして半
導体装置として薄膜トランジスタを作製した。薄膜トラ
ンジスタは、基板上にマトリクス状に配置した。具体的
には作製面積４０×５０ｍｍ² 中に４００×３００個の
薄膜トランジスタを作製した。以下に、作製工程を示
す。

【０１０６】まず、シリコン膜をエッチングして、島状
シリコン領域１０５を形成した。次に、プラズマＣＶＤ
法によって厚さ１２００Åの酸化珪素膜１０６をゲイト
絶縁膜として堆積した。プラズマＣＶＤの原料ガスとし
ては、ＴＥＯＳと酸素を用いた。成膜時の基板温度は２
５０〜３８０℃、例えば、３００℃とした。（図１
（Ｃ））

【０１０７】引き続いて、スパッタ法によって、厚さ３
０００〜８０００Å、例えば６０００Åのアルミニウム
膜（０. １〜２％のシリコンを含む）を堆積した。そし
て、アルミニウム膜をエッチングして、ゲイト電極１０
７を形成した。（図１（Ｃ））

【０１０８】次に、イオンドーピング法によって、シリ
コン領域にゲイト電極をマスクとして不純物（ボロン）
を注入した。ドーピングガスとして、水素で１〜１０％
に希釈されたジボラン（Ｂ₂ Ｈ₆ ）、例えば５％のもの
を用いた。加速電圧は６０〜９０ｋＶ、例えば６５ｋ
Ｖ、ドーズ量は２×１０¹⁵〜５×１０¹⁵原子／ｃｍ² 、
例えば、３×１０¹⁵原子／ｃｍ² とした。イオンドーピ
ング時の基板温度は室温とした。この結果、Ｐ型の不純
物領域１０８（ソース）、１０９（ドレイン）が形成さ
れた。（図１（Ｄ））

【０１０９】そして、ドーピングされたボロンを活性化
するために、実施例１で使用したＫｒＦエキシマレーザ
ーを用いて光アニールを行なった。レーザーのエネルギ
ー密度は１００〜３５０ｍＪ／ｃｍ² 、例えば、２５０
ｍＪ／ｃｍ² とした。この照射の前に、１７０ｍＪ／ｃ
ｍ² 程度のエネルギーで照射をしておくとさらに結晶性
が上がった。

【０１１０】レーザー照射の方法は以下のようにする。
すなわち、線状レーザービームを非照射物に対し相対的
にずらしながら照射を行う。線状レーザーをずらしてい
く方向は線状レーザーと概略直角とした。このとき、被
照射物の１点に注目すると、２〜２０ショットのレーザ
ー光が照射されるようにした。また、レーザー照射時の
基板温度は２００℃とした。その後、窒素雰囲気中で２
時間、４５０℃の熱アニールを行った。（図１（Ｅ））

【０１１１】続いて、厚さ６０００Åの酸化珪素膜１１
０を層間絶縁物としてプラズマＣＶＤ法によって形成
し、これにコンタクトホールを開孔した。そして、金属
材料、例えば、チタンとアルミニウムの多層膜によって
ＴＦＴのソース、ドレインの電極・配線１１１、１１２
を形成した。最後に、１気圧の水素雰囲気で２００〜３
５０℃の熱アニールを行なった。（図１（Ｆ））

【０１１２】図５に、実施例によって形成された結晶性
珪素膜を用いたＴＦＴのしきい値の基板面内における分
布を示す。図５において、図５の横軸は、図２の場合と
同様、図４に示すＴＦＴの場所（図４において点線で囲
った部分）と対応している。

【０１１３】図５に示すように、本実施例において作製
されたＴＦＴは、基板面内において均一なしきい値を有
しており、従来例である図２と比較すると、明らかに図
５の方が、基板面内において、均一なしきい値電圧を有
していることがわかる。

【０１１４】〔実施例２〕実施例１では、４００×５０
０ｍｍ角のガラス基板１０１を使用したが、本実施例で
は、ガラス基板として１００ｍｍ角のコーニング７０５
９を用いる。従って、結晶化工程後のガラス基板を平坦
化する際に、図６に示すガラス基板を載置する台の形状
を１方向に湾曲している逆Ｕ字型の凸曲面とすればよ
い。

【０１１５】逆Ｕ字型の凸曲面を有する台の上に当該ガ
ラス基板を乗せ、適当な熱（３５０度から６００度程度
で数時間）を加えると、ガラス基板は自重と熱により前
記ステージに沿う形で変形する。この状態で当該ガラス
基板を徐冷していくと、基板に成膜された珪素膜が、ガ
ラス基板よりも高い収縮を起こすため、結果として、極
めて平坦なガラス基板を得ることができる。

【０１１６】その後、実施例１と同様にしてＴＦＴを作
製した。このようにして、得られたＴＦＴのしきい値電
圧は、実施例１と同じく、ガラス基板の平坦化を行わず
に作製したＴＦＴと比較して、しきい値電圧の分布は基
板面内において極めて均一であった。

【０１１７】〔実施例３〕図１に対応させて本実施例を
説明する。まず、ガラス基板（本実施例では４００×５
００ｍｍ角、厚さ０. ７ｍｍのコーニング１７３７を用
いる。無論、その他のガラス基板を用いても良い。例え
ば、コーニング７０５９、OA2 、NA45等。）１０１上に
厚さ２０００Åの下地酸化珪素膜１０２と、そのさらに
上に厚さ５００Åのアモルファスシリコン膜１０３をプ
ラズマＣＶＤ法により連続的に成膜した。

【０１１８】そして、１０ｐｐｍの酢酸ニッケル水溶液
をシリコン表面に塗布し、スピンコート法により酢酸ニ
ッケル層を形成した。酢酸ニッケル水溶液には界面活性
剤を添加するとよりよかった。酢酸ニッケル層は極めて
薄いので、膜状となっているとは限らないが、以後の工
程に於ける問題はない。（図１（Ａ））

【０１１９】そして、当該ガラス基板を凸型の台（基板
を載置する領域の中央部分の盛り上がりが、該領域の端
部より程度高い）上に設置し５５０℃で４時間熱アニー
ルすることにより、アモルファスシリコン膜を結晶化さ
せる。

【０１２０】このとき、ガラス基板は、自重と熱によ
り、前記台に沿う形で変形する。また、このとき、ニッ
ケルが結晶の核の役割を果たし、シリコン膜の結晶化を
促進させる。なお、コーニング１７３７基板の歪み点温
度は６６７℃であり、上記５５０℃のアニール温度は歪
み点温度以下である。

【０１２１】５５０℃、４時間という低温（コーニング
１７３７の歪み点温度以下）、短時間で処理できるのは
ニッケルの機能による。詳細については特開平６ー２４
４１０４号公報に記されている。前記公報では、熱アニ
ールの際の温度がガラス基板の歪み点温度を越えないよ
う、例えば５５０℃（歪み点温度以下）、４時間の熱ア
ニールを行うよう明記してあるが、この温度は熱結晶化
の際に、ガラス基板の著しい変形をさけるために定めた
ものである。

【０１２２】触媒元素の濃度は、１×１０¹⁵〜１０¹⁹原
子／ｃｍ³ であると好ましかった。１×１０¹⁹原子／ｃ
ｍ³ 以上の高濃度ではシリコンに金属的性質が表れて、
半導体特性が消滅してしまった。本実施例記載のシリコ
ン膜中の触媒元素の濃度は、膜中における最小値で１×
１０¹⁷〜５×１０¹⁸原子／ｃｍ³ であった。なお、これ
らの値は、２次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）により分
析、測定したシリコン膜中の触媒元素の濃度の最小値で
ある。

【０１２３】上記熱結晶化後、当該ガラス基板を徐冷す
ると、珪素膜の収縮率がガラス基板より大きいため、ガ
ラス基板が平坦化される。

【０１２４】このようにして得られた結晶性珪素膜の結
晶性をさらに高めるために、大出力パルスレーザーであ
るエキシマレーザーを該膜に照射する。

【０１２５】本実施例ではＫｒＦエキシマレーザー（波
長２４８ｎｍ、パルス幅３０ｎｓｅｃ）を線状に加工
し、使用した。ビームサイズは１×１２５ｍｍ² とし
た。レーザーのエネルギー密度は１００ｍＪ／ｃｍ² 〜
５００ｍＪ／ｃｍ² の範囲で、例えば３７０ｍＪ／ｃｍ
² で、照射を行なった。この照射の前に、２２０ｍＪ／
ｃｍ² 程度のエネルギーで照射をしておくとさらに結晶
性が上がった。

【０１２６】レーザー照射の方法は以下のようにする。
すなわち、線状レーザービームを被照射物に対し相対的
にずらしながら照射を行う。線状レーザーをずらしてい
く方向は線状レーザーと概略直角とした。このとき、被
照射物の１点に注目すると、２〜２０ショットのレーザ
ー光が照射されるようにした。また、レーザー照射時の
基板温度は２００℃とした。（図１（Ｂ））

【０１２７】その後、実施例１と同様にしてＴＦＴを作
製した。このようにして、得られたＴＦＴのしきい値電
圧は、実施例１と同じく、ガラス基板の平坦化を行わず
に作製したＴＦＴと比較して、しきい値電圧の分布が、
基板面内において極めて均一化された。

【０１２８】また、本実施例では、４００ｍｍ×５００
ｍｍ角のガラス基板１０１を使用したが、実施例２と同
様にガラス基板１０１として１００ｍｍ角のコーニング
７０５９を用いた場合には、結晶化工程後のガラス基板
を平坦化する際に、図６に示すガラス基板を載置する台
の形状を１方向に湾曲している逆Ｕ字型の凸曲面とすれ
ばよい。

【０１２９】〔実施例４〕図１に対応させて、本実施例
を説明する。まず、ガラス基板（本実施例では４００×
５００ｍｍ角、厚さ０. ７ｍｍのコーニング１７３７を
用いる。無論、その他のガラス基板を用いても良い。例
えば、コーニング７０５９、OA2 、NA45等。）１０１上
に厚さ２０００Åの下地酸化珪素膜１０２と、そのさら
に上に厚さ５００Åのアモルファスシリコン膜１０３を
プラズマＣＶＤ法により連続的に成膜した。

【０１３０】そして、１０ｐｐｍの酢酸ニッケル水溶液
をシリコン表面に塗布し、スピンコート法により酢酸ニ
ッケル層を形成した。酢酸ニッケル水溶液には界面活性
剤を添加するとよりよかった。酢酸ニッケル層は極めて
薄いので、膜状となっているとは限らないが、以後の工
程に於ける問題はない。（図１（Ａ））

【０１３１】そして、当該ガラス基板を５５０℃で４時
間熱アニールすることにより、シリコン膜を結晶化させ
る。このとき、ニッケルが結晶の核の役割を果たし、シ
リコン膜の結晶化を促進させる。なお、コーニング１７
３７基板の歪み点温度は６６７℃であり、上記５５０℃
のアニール温度は歪み点温度以下である。

【０１３２】上記熱結晶化後、該ガラス基板を徐冷する
と、珪素膜が収縮し、基板には凹型のそりが生じる。

【０１３３】５５０℃、４時間という低温（コーニング
１７３７の歪み点温度以下）、短時間で処理できるのは
ニッケルの機能による。詳細については特開平６ー２４
４１０４号公報に記されている。前記公報では、熱アニ
ールの際の温度がガラス基板の歪み点温度を越えないよ
う、例えば５５０℃（歪み点温度以下）、４時間の熱ア
ニールを行うよう明記してあるが、この温度は熱結晶化
の際に、ガラス基板の著しい変形をさけるために定めた
ものである。

【０１３４】触媒元素の濃度は、１×１０¹⁵〜１０¹⁹原
子／ｃｍ³ であると好ましかった。１×１０¹⁹原子／ｃ
ｍ³ 以上の高濃度ではシリコンに金属的性質が表れて、
半導体特性が消滅してしまった。本実施例記載のシリコ
ン膜中の触媒元素の濃度は、膜中における最小値で１×
１０¹⁷〜５×１０¹⁸原子／ｃｍ³ であった。なお、これ
らの値は、２次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）により分
析、測定したシリコン膜中の触媒元素の濃度の最小値で
ある。

【０１３５】このようにして得られた結晶性珪素膜の結
晶性をさらに高めるために、該膜を加熱しながら、大出
力パルスレーザーであるエキシマレーザーを該膜に照射
する。このとき、凹型に反ってしまったガラス基板の平
坦化も同時に行う。

【０１３６】本実施例ではＫｒＦエキシマレーザー（波
長２４８ｎｍ、パルス幅３０ｎｓｅｃ）を使用した。ビ
ームサイズは３０×２０ｍｍ² とした。レーザーのエネ
ルギー密度は１００ｍＪ／ｃｍ² 〜５００ｍＪ／ｃｍ²
の範囲で、例えば３７０ｍＪ／ｃｍ² で、照射を行なっ
た。この照射の前に、２２０ｍＪ／ｃｍ² 程度のエネル
ギーで照射をしておくとさらに結晶性が上がった。

【０１３７】レーザー照射の方法は以下のようにする。
まず、当該ガラス基板を、図８に示すように、凸型の台
上にガラス基板を載置し、ガラス基板の端部を、金属等
で形成された、適当な「おさえ」により押さえつけて固
定し、基板を凸型に変形させる。

【０１３８】台は、図９に示すように、基板下に、加熱
されたヘリウムガスを流出、循環させる機構を有してお
り、これよって、基板を所望の温度に保つ。この状態で
レーザー処理を行う。レーザービームを前後左右に動か
し、ビームを基板上で重ねながら照射を行う。基板のあ
る一点に着目した場合、レーザー照射の回数は２〜５回
とする。

【０１３９】なお、被照射基板は凸に反っているため、
レーザー焦点が常に基板上に有るよう、該ガラス基板を
レーザーに対し上下に動かす。基板の厚さや、凸面の形
状等は予め分かっているので、それらのデータに基づい
て、基板の高さを制御し、焦点を一定にしたまま、凸状
の基板表面に対して均一なアニールをすることができ
る。

【０１４０】もちろん、基板の高さを固定し、レンズを
調整して焦点を動かし、レーザービームの焦点を常に基
板上に設定するようにしてもよい。また、レーザー変位
計等を用いて、被照射面までの距離を測定し、それに基
づいて自動的に基板の高さや焦点を変化させてもよい。

【０１４１】また、レーザー照射時の基板温度は２００
℃とした。この後、「おさえ」をはずして、徐冷する
と、珪素膜の収縮により、基板が平坦化される。（図１
（Ｂ））

【０１４２】このようにして、基板面内において結晶性
が均一な珪素膜と、該膜を有する平坦な基板を得ること
ができた。

【０１４３】その後、実施例１と同様にしてＴＦＴを作
製する。このようにして、得られたＴＦＴのしきい値電
圧は、実施例１と同じく、ガラス基板の平坦化を行わず
に作製したＴＦＴと比較して、しきい値電圧の分布が、
基板面内において極めて均一化された。

【０１４４】〔実施例５〕図１に対応させて本実施例を
説明する。まず、ガラス基板（本実施例では４００×５
００ｍｍ角、厚さ０. ７ｍｍのコーニング１７３７を用
いる。無論、その他のガラス基板を用いても良い。例え
ば、コーニング７０５９、OA2 、NA45等。）１０１上に
厚さ２０００Åの下地酸化珪素膜１０２と、そのさらに
上に厚さ５００Åのアモルファスシリコン膜１０３をプ
ラズマＣＶＤ法により連続的に成膜した。

【０１４５】そして、１０ｐｐｍの酢酸ニッケル水溶液
をシリコン表面に塗布し、スピンコート法により酢酸ニ
ッケル層を形成した。酢酸ニッケル水溶液には界面活性
剤を添加するとよりよかった。酢酸ニッケル層は極めて
薄いので、膜状となっているとは限らないが、以後の工
程に於ける問題はない。（図１（Ａ））

【０１４６】そして、当該ガラス基板を５５０℃で４時
間熱アニールすることにより、シリコン膜を結晶化させ
る。このとき、ニッケルが結晶の核の役割を果たし、シ
リコン膜の結晶化を促進させる。なお、コーニング１７
３７基板の歪み点温度は６６７℃であり、上記５５０℃
のアニール温度は歪み点温度以下である。上記熱結晶化
後、該ガラス基板を徐冷すると、珪素膜が収縮し、基板
には凹型のそりが生じる。

【０１４７】５５０℃、４時間という低温（コーニング
１７３７の歪み点温度以下）、短時間で処理できるのは
ニッケルの機能による。詳細については特開平６ー２４
４１０４号公報に記されている。前記公報では、熱アニ
ールの際の温度がガラス基板の歪み点温度を越えないよ
う、例えば５５０℃（歪み点温度以下）、４時間の熱ア
ニールを行うよう明記してあるが、この温度は熱結晶化
の際に、ガラス基板の著しい変形をさけるために定めた
ものである。

【０１４８】触媒元素の濃度は、１×１０¹⁵〜１０¹⁹原
子／ｃｍ³ であると好ましかった。１×１０¹⁹原子／ｃ
ｍ³ 以上の高濃度ではシリコンに金属的性質が表れて、
半導体特性が消滅してしまった。本実施例記載のシリコ
ン膜中の触媒元素の濃度は、膜中における最小値で１×
１０¹⁷〜５×１０¹⁸原子／ｃｍ³ であった。なお、これ
らの値は、２次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）により分
析、測定したシリコン膜中の触媒元素の濃度の最小値で
ある。

【０１４９】このようにして得られた結晶性珪素膜の結
晶性をさらに高めるために、該膜を加熱しながら、大出
力パルスレーザーであるエキシマレーザーを該膜に照射
する。このとき、凹型に反ってしまったガラス基板の平
坦化も同時に行う。

【０１５０】レーザー照射の方法は以下のようにする。
実施例１と同様に、図１２に示すレーザアニール装置を
用いた。発振器として、ここではラムダフィジック社製
３０００−３０８を用いた。発振されるレーザー光は、
ＸｅＣｌエキシマレーザー（波長３０８ｎｍ、パルス幅
２６ｎｓ）である。勿論、他のエキシマレーザーさらに
は他の方式のレーザーを用いることもできる。ただし、
パルス発振のレーザー光を用いる必要がある。

【０１５１】発振されたレーザー光は、そのビーム形状
の変形のために、図１４に示すような光学系に導入され
る。図１４に光学系の例を示す。

【０１５２】光学系に入射する直前のレーザー光のビー
ムは、３×２cm² 程度の長方形であるが、該光学系によ
って、長さ１０〜３０cm、幅0.01〜0.3 cm程度の細長い
ビーム（線状ビーム）に加工される。

【０１５３】また、この光学系を通った後の線状レーザ
ービームの幅方向におけるエネルギー密度分布は図１５
の（ｂ）に示すような台形形状となっている。本光学系
を経たレーザー光のエネルギーは、最大で１０００ｍＪ
／ショットである。

【０１５４】レーザー光をこのような細長いビームに加
工するのは、加工性を向上させるためである。即ち、線
状のビームが試料に照射されるとき、もし、ビームの幅
が試料の幅よりも長ければ、試料を１方向に移動させる
ことで、試料全体に対してレーザー光を照射することが
できる。

【０１５５】一方、ビームの幅が試料の幅よりも短い場
合でも、長方形のビームと比較すると加工の手間がかか
らない。しかし、この場合、ビームを、試料に対して相
対的に、上下左右に動かす必要性が生じる。

【０１５６】レーザー光が照射される基板（試料）のス
テージはコンピュータにより制御されており線状レーザ
ービームの線方向に対して直角方向に動くよう設計され
ている。また、基板の高さも変動できるようになってい
る。

【０１５７】さらに、該ビームの線方向に対して動く機
能をステージにつけておくと、ビーム幅が試料に対して
短い場合でも、試料全体に対するレーザー加工が可能と
なる。

【０１５８】レーザービームを線状レーザーに加工する
光学系の内部の光路（図１４）の説明をする。レーザー
光源ａから発振され、光学系に入射したレーザー光は、
まず、フライアイレンズｂ、ｃを通過する。

【０１５９】さらに、第１のシリンドリカルレンズとし
て、シリンドリカル凸レンズｄ、線状化させるビームの
線方向の均質性を良くするために設けられる第２のシリ
ンドリカルレンズとして、シリンドリカル凸レンズｅを
通過し、ミラーｆを介して、シリンドリカルレンズｇに
よって集束され、試料に照射される。

【０１６０】光路長は、レーザー光源からミラーｇまで
の距離が、２０００ｍｍ、ミラーｆから被照射面までの
距離は、４４０ｍｍを有する。シリンドリカルレンズｇ
には、焦点距離が１００ｍｍの物を用いる。

【０１６１】焦点におけるレーザービームのエネルギー
分布の形状を、レンズｇを上下（ｊ方向）に変化させる
ことで、台形状にする。照射面をレンズｇに対して相対
的に上下させる（ｊ方向）ことによって、照射面上（焦
点）でのレーザービームのエネルギー分布の形状を、矩
形に近いものから台形に近いものまで変形させることが
できる。光学系は、本発明に必要なビームに変形できれ
ばどの様なものでも良い。

【０１６２】なお光学系として、図１４のようなものに
限らず、図１３に示すような、レンズＢ、Ｃを具備する
ものを用いてもよい。

【０１６３】レーザービームは線状に整形され、被照射
部分でのビーム面積は１５０ｍｍ×０．４ｍｍとする
（ビームの線幅はエネルギーの最大値に対する半値
幅）。

【０１６４】また線状レーザービームの線幅方向のエネ
ルギープロファイル（エネルギー分布）は、図１５
（ｂ）において、Ｌ１＝０．１ｍｍ、Ｌ２、Ｌ３＝０．
０８ｍｍと、疑似台形状の分布を有しており、かつ不等
式０．５Ｌ１≦Ｌ２≦Ｌ１、０．５Ｌ１≦Ｌ３≦Ｌ１を
満たしている。このとき、焦点深度を約±４００μｍを
有せしめることができる。

【０１６５】この台形状分布のすその広がりの程度は、
レーザの光学系の最終レンズと照射面までの距離で変化
する。レーザー処理中、被照射物の凹凸により、レーザ
の光学系の最終レンズと照射面までの距離が変化する。

【０１６６】それに伴い、レーザービームの台形状分布
のすその広がりの程度が変化するが、その変化の範囲
が、前記した不等式の範囲に入っていれば、焦点深度を
約±４００μｍ得られ、ゆえに被照射面の凹凸が±４０
０μｍ以下であれば、均質なレーザー処理が可能とな
る。

【０１６７】一方、図１５（ａ）に示す、一般的なエネ
ルギー分布が矩形のレーザービームにおいては、焦点深
度は約±２００μｍ以下である。

【０１６８】まず、当該ガラス基板を、図１０に示すよ
うに、Ｕ字凸型の台上にガラス基板を載置し、ガラス基
板の端部を、金属等より形成される、適当な「おさえ」
により押さえつけて固定し、基板をＵ字型に湾曲させ
る。

【０１６９】台は、図９に示すように、基板下に、加熱
されたヘリウムガスを流出、循環させる機構を有してお
り、これよって、基板を所望の温度に保つ。

【０１７０】レーザー処理は、線状レーザービームを被
照射物に対し相対的にずらしながら行う。線状レーザー
をずらしていく方向は線状レーザーと概略直角とし、被
照射基板のＵ字曲面内に含まれる直線と線状レーザーと
を概略平行とした。

【０１７１】なお、被照射基板は凸のＵ字状に反ってい
るため、図１１に示すように、レーザー照射中、レーザ
ー焦点が常に基板上に有るよう、該ガラス基板をレーザ
ーに対し上下に動かす。

【０１７２】基板の厚さや、湾曲面の形状等は予め分か
っているので、それらのデータに基づいて、基板の高さ
を制御し、これによって焦点を一定にしたまま、Ｕ字状
の基板表面に対して均一なアニールをすることができ
る。

【０１７３】もちろん、基板の高さは固定とし、レンズ
を調整して焦点を動かし、レーザービームの焦点を常に
基板上に設定するようにしてもよい。

【０１７４】また、レーザー変位計等を用いて、被照射
面までの距離を測定し、それに基づいて自動的に基板の
高さや焦点を変化させてもよい。レーザー照射時の基板
温度は２００℃とした。

【０１７５】照射されるレーザービームのエネルギー分
布が台形状であって、焦点深度を±４００μｍ程度有し
ているので、Ｕ字凸型の台の中央部と端部での高低差
が、±４００μｍ程度以下であれば、台や焦点を全く変
動させなくても、基板面内において均一なレーザーアニ
ールを施すことができる。

【０１７６】もちろん、このような焦点深度を有するビ
ームを用いて、台や焦点を、被照射面の高低差に合わせ
て変動させることで、極めて均一なレーザーアニールを
施すことができる。

【０１７７】前記台上のガラス基板は、２．５ｍｍ／ｓ
の速度で、線幅方向に直角に移動する。レーザー光の照
射条件は、レーザー光のエネルギー密度を１００〜５０
０ｍＪ／ｃｍ² 、ここでは４００ｍＪ／ｃｍ² とし、パ
ルス数を２００パルス/sとする。なおここでいうエネル
ギー密度とは台形状に作られたレーザービームのエネル
ギー分布の上底部分（最大値を有する部分）の密度を指
す。

【０１７８】上述のような条件でレーザー照射を行なう
と、試料のある一点に着目した場合、レーザー照射は３
２段階照射になる。これは、１回のビームの通過に 0.4
秒かかるので、１回のビームの走査しながらの照射によ
って、一箇所には３２パルスの照射が行われるからであ
る。この場合、上記３２回の照射において、最初の数回
の照射は徐々にその照射エネルギー密度が大きくなって
いく照射であって、最後の数回が徐々にエネルギー密度
が小さくなっていく照射となる。

【０１７９】この様子を図１６に模式的に示す。３２段
階の前半は徐々にレーザーエネルギーが上がっていき
（図１６のＡに注目）、後半では徐々にそれが下がって
いく（図１６のＢに注目）。

【０１８０】また雰囲気制御はここでは特に行わず、大
気中で照射を行う。真空、アルゴン・ヘリウム等の不活
性ガス、水素、窒素等の雰囲気で行なってもよい。

【０１８１】この後、「おさえ」をはずして、徐冷する
と、珪素膜の収縮により、基板が平坦化される。（図１
（Ｂ））

【０１８２】このようにして、基板面内において結晶性
が均一な珪素膜と、該膜を有する平坦な基板を得ること
ができた。

【０１８３】その後、実施例１と同様にしてＴＦＴを作
製した。このようにして、得られたＴＦＴのしきい値電
圧は、実施例１と同じく、ガラス基板の平坦化を行わず
に作製したＴＦＴと比較して、しきい値電圧の分布が、
基板面内において極めて均一化された。

【０１８４】〔実施例６〕図１に対応させて、本実施例
を説明する。まず、ガラス基板（本実施例では４００×
５００ｍｍ角、厚さ０. ７ｍｍのコーニング１７３７を
用いる。無論、その他のガラス基板を用いても良い。例
えば、コーニング７０５９、OA2 、NA45等。）１０１上
に厚さ２０００Åの下地酸化珪素膜１０２と、そのさら
に上に厚さ５００Åのアモルファスシリコン膜１０３を
プラズマＣＶＤ法により連続的に成膜した。

【０１８５】このようにして得られた非晶質珪素膜を結
晶化させるために、該膜を加熱しながら、大出力パルス
レーザーであるエキシマレーザーを該膜に照射する。本
実施例では、ＫｒＦエキシマレーザー（波長２４８ｎ
ｍ、パルス幅３０ｎｓｅｃ）を使用した。ビームサイズ
は３０×２０ｍｍ² とした。レーザーのエネルギー密度
は１００ｍＪ／ｃｍ² 〜５００ｍＪ／ｃｍ² の範囲で、
例えば３７０ｍＪ／ｃｍ² で、照射を行なった。この照
射の前に、２２０ｍＪ／ｃｍ² 程度のエネルギーで照射
をしておくとさらに結晶性が上がった。

【０１８６】このとき、結晶化して徐冷後の、珪素膜の
収縮による基板のそりを防ぐために、レーザー照射の方
法は以下のようにする。まず、当該ガラス基板を、図８
に示すように、凸型の台上にガラス基板を載置し、ガラ
ス基板の端部を、金属等で形成された、適当な「おさ
え」により押さえつけて固定し、基板を凸型に変形させ
る。台は、図９に示すように、基板下に、加熱されたヘ
リウムガスを流出、循環させる機構を有しており、これ
よって、基板を所望の温度に保つ。

【０１８７】この状態でレーザー処理を行う。ここで
は、レーザービームを前後左右に動かし、ビームを基板
上で重ねながら照射を行う。基板のある一点に着目した
場合、レーザー照射の回数は２〜５回とする。

【０１８８】なお、被照射基板は凸に反っているため、
レーザー焦点が常に基板上に有るよう、該ガラス基板を
レーザーに対し上下に動かす。基板の厚さや、凸面の形
状等は予め分かっているので、それらのデータに基づい
て、基板の高さを制御し、焦点を一定にしたまま、凸状
の基板表面に対して均一なアニールをすることができ
る。

【０１８９】もちろん、基板の高さは固定とし、レンズ
を調整して焦点を動かし、レーザービームの焦点を常に
基板上に設定するようにしてもよい。また、レーザー変
位計等を用いて、被照射面までの距離を測定し、それに
基づいて自動的に基板の高さや焦点を変化させてもよ
い。

【０１９０】また、レーザー照射時の基板温度は２００
℃とした。

【０１９１】この後、「おさえ」をはずして、徐冷する
と、珪素膜の収縮により、基板が平坦化される。（図１
（Ｂ））

【０１９２】このようにして、基板面内において結晶性
が均一な珪素膜と、該膜を有する平坦な基板を得ること
ができた。

【０１９３】その後、実施例１と同様にしてＴＦＴを作
製した。このようにして、得られたＴＦＴのしきい値電
圧は、実施例１と同じく、ガラス基板の平坦化を行わず
に作製したＴＦＴと比較して、しきい値電圧の分布が、
基板面内において極めて均一化された。

【０１９４】〔実施例７〕図１に対応させて、本実施例
を説明する。まず、ガラス基板（本実施例では４００×
５００ｍｍ角、厚さ０. ７ｍｍのコーニング１７３７を
用いる。無論、その他のガラス基板を用いても良い。例
えば、コーニング７０５９、OA2 、NA45等。）１０１上
に厚さ２０００Åの下地酸化珪素膜１０２と、そのさら
に上に厚さ５００Åのアモルファスシリコン膜１０３を
プラズマＣＶＤ法により連続的に成膜した。

【０１９５】このようにして得られた非晶質珪素膜を結
晶化させるために、該膜を加熱しながら、大出力パルス
レーザーであるエキシマレーザーを該膜に照射する。こ
のとき、凹型に反ってしまったガラス基板の平坦化も同
時に行う。本実施例では、実施例４と同じく、図１４に
示す光学系を有するレーザーアニール装置を用いて、結
晶化を行った。レーザーアニールにおける種々の条件は
実施例４同一である。

【０１９６】まず、当該ガラス基板を、図１２に示すレ
ーザーアニール装置のレーザーアニール室内に設けられ
た、図１０に示すような、Ｕ字凸型の台上にガラス基板
を載置し、ガラス基板の端部を、金属等より形成され
る、適当な「おさえ」により押さえつけて固定し、基板
をＵ字型に湾曲させる。

【０１９７】台は、図９に示すように、基板下に、加熱
されたヘリウムガスを流出、循環させる機構を有してお
り、これよって、基板を所望の温度に保つ。

【０１９８】レーザー処理は、線状レーザービームを被
照射物に対し相対的にずらしながら行う。線状レーザー
をずらしていく方向は線状レーザーと概略直角とし、被
照射基板のＵ字曲面内に含まれる直線と線状レーザーと
を概略平行とした。

【０１９９】なお、被照射基板は凸のＵ字状に反ってい
るため、図１１に示すように、レーザー照射中、レーザ
ー焦点が常に基板上に有るよう、該ガラス基板をレーザ
ーに対し上下に動かす。

【０２００】基板の厚さや、湾曲面の形状等は予め分か
っているので、それらのデータに基づいて、基板の高さ
を制御し、これによって焦点を一定にしたまま、Ｕ字状
の基板表面に対して均一なアニールをすることができ
る。

【０２０１】もちろん、基板の高さは固定とし、レンズ
を調整して焦点を動かし、レーザービームの焦点を常に
基板上に設定するようにしてもよい。また、レーザー変
位計等を用いて、被照射面までの距離を測定し、それに
基づいて自動的に基板の高さや焦点を変化させてもよ
い。

【０２０２】照射されるレーザービームのエネルギー分
布が台形状であって、焦点深度を±４００μｍ程度有し
ているので、Ｕ字凸型の台の中央部と端部での高低差
が、±４００μｍ程度以下であれば、台や焦点を全く変
動させなくても、基板面内において均一なレーザーアニ
ールを施すことができる。

【０２０３】もちろん、このような焦点深度を有するビ
ームを用いて、台や焦点を、被照射面の高低差に合わせ
て変動させることで、極めて均一なレーザーアニールを
施すことができる。

【０２０４】レーザー照射時の基板温度は２００℃とし
た。この後、「おさえ」をはずして、徐冷すると、珪素
膜の収縮により、基板が平坦化される。（図１（Ｂ））

【０２０５】このようにして、基板面内において結晶性
が均一な珪素膜と、該膜を有する平坦な基板を得ること
ができた。

【０２０６】その後、実施例１と同様にしてＴＦＴを作
製した。このようにして、得られたＴＦＴのしきい値電
圧は、実施例１と同じく、ガラス基板の平坦化を行わず
に作製したＴＦＴと比較して、しきい値電圧の分布が、
基板面内において極めて均一化された。

【０２０７】

【発明の効果】本発明により、被膜が形成された基板に
対して、加熱、冷却後の基板のそりの発生を低減でき、
平坦化することができた。

【０２０８】本発明により、結晶性珪素膜が形成される
ガラス基板を平坦にし、レーザー照射工程後において
も、基板面内において均一、かつ高い結晶性を有する結
晶性珪素膜を得ることできる。

【０２０９】またこの結晶性珪素膜を用いて、基板面内
におけるしきい値電圧が均一な、結晶性シリコンＴＦＴ
を作製することができる。

【０２１０】本発明はガラス基板上に多数のＴＦＴを作
製する際、ガラス基板の面積が大きい場合に、特に有効
である。

【０２１１】また、当該ガラス基板を用いて液晶ディス
プレイを形成する際に、基板が平坦なのでセル組が容易
かつ確実に行うことができる。このように、本発明は工
業上有益な物であると思われる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例の作製工程を示す図。

【図２】 従来の方法によって形成された結晶性珪素膜
を用いたＴＦＴのしきい値の基板面内における分布を示
す図。

【図３】 そりが生じたガラス基板上の珪素膜に対して
レーザーアニールを行う様子を示す図。

【図４】 ガラス基板上のＴＦＴの配置を示す図。

【図５】 実施例によって形成された結晶性珪素膜を用
いたＴＦＴのしきい値の基板面内における分布を示す
図。

【図６】 本発明方法の一例を示す図。

【図７】 本発明方法の一例を示す図。

【図８】 本発明方法の一例を示す図。

【図９】 基板加熱装置の例を示す図。

【図１０】 本発明方法の一例を示す図。

【図１１】 レーザー照射法の例を示す図。

【図１２】 実施例で使用するレーザーアニール装置の
概念図。

【図１３】 光学系の例を示す図。

【図１４】 光学系の例を示す図。

【図１５】 レーザービームのエネルギー分布を示す
図。

【図１６】 線状に加工されたレーザー光の線幅方向に
おけるエネルギー密度の分布を示す図。

【符号の説明】

１０１ ガラス基板 １０２ 酸化珪素膜 １０３ アモルファスシリコン膜 １０５ 島状シリコン領域 １０６ ゲイト絶縁膜 １０７ ゲイト電極 １０８ ソース領域 １０９ ドレイン領域 １１０ 層間絶縁膜 １１１ ソース電極、配線 １１２ ドレイン電極、配線

Claims (25)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】平坦なガラス基板上に成膜された非晶質の
   珪素膜を、加熱により結晶化させ、 前記ガラス基板を、凸曲面を有する台の上に設置し、 前記ガラス基板を、該ガラス基板の歪み点付近の温度に
   て、所定の時間加熱し、 その後徐冷することを特徴とする半導体作製方法。
2. 【請求項２】平坦なガラス基板上に成膜された非晶質の
   珪素膜を、加熱により結晶化させ、 前記ガラス基板を、凸曲面を有する台の上に設置し、 前記ガラス基板を、該ガラス基板の歪み点付近の温度に
   て、所定の時間加熱し、 その後徐冷し、 その後、前記珪素膜に対し、レーザー照射を行うこと、 を特徴とする半導体作製方法。
3. 【請求項３】非晶質の珪素膜が成膜された平坦なガラス
   基板を、凸曲面を有する台の上に設置し、 前記ガラス基板を、該ガラス基板の歪み点付近の温度に
   て、所定の時間加熱し、 その後徐冷することを特徴とする半導体作製方法。
4. 【請求項４】非晶質の珪素膜が成膜された平坦なガラス
   基板を、凸曲面を有する台の上に設置し、 前記ガラス基板を、該ガラス基板の歪み点付近の温度に
   て、所定の時間加熱し、 その後徐冷し、 その後、前記珪素膜に対し、レーザー照射を行うこと、 を特徴とする半導体作製方法。
5. 【請求項５】平坦なガラス基板上に成膜された非晶質の
   珪素膜を、加熱により結晶化させ、 前記ガラス基板を、逆Ｕ字型の凸曲面を有する台の上に
   設置し、 前記ガラス基板を、該ガラス基板の歪み点付近の温度に
   て、所定の時間加熱し、 その後徐冷することを特徴とする半導体作製方法。
6. 【請求項６】平坦なガラス基板上に成膜された非晶質の
   珪素膜を、加熱により結晶化させ、 前記ガラス基板を、逆Ｕ字型の凸曲面を有する台の上に
   設置し、 前記ガラス基板を、該ガラス基板の歪み点付近の温度に
   て、所定の時間加熱し、 その後徐冷し、 その後、前記珪素膜に対し、レーザー照射を行うこと、 を特徴とする半導体作製方法。
7. 【請求項７】非晶質の珪素膜が成膜された平坦なガラス
   基板を、逆Ｕ字型の凸曲面を有する台の上に設置し、前
   記ガラス基板を、該ガラス基板の歪み点付近の温度に
   て、所定の時間加熱し、 その後徐冷することを有することを特徴とする半導体作
   製方法。
8. 【請求項８】非晶質の珪素膜が成膜された平坦なガラス
   基板を、逆Ｕ字型の凸曲面を有する台の上に設置し、前
   記ガラス基板を、該ガラス基板の歪み点付近の温度に
   て、所定の時間加熱し、 その後徐冷し、 その後、前記珪素膜に対し、レーザー照射を行うこと、 を特徴とする半導体作製方法。
9. 【請求項９】請求項１〜８のいずれかにおいて、ガラス
   基板の歪み点付近の温度は、該ガラス基板の歪み点温度
   の７０％以上１１５％以下（絶対零度を基準とする）で
   あることを特徴とする半導体作製方法。
10. 【請求項１０】請求項１〜８のいずれかにおいて、前記
    凸曲面を有する台は、石英よりなることを特徴とする半
    導体作製方法。
11. 【請求項１１】請求項１〜８のいずれかにおいて、珪素
    膜は、ガラス基板上に形成された酸化珪素膜上に成膜さ
    れたものであることを特徴とする半導体作製方法。
12. 【請求項１２】請求項４〜８のいずれかにおいて、逆Ｕ
    字型の凸曲面は、該凸曲面上の前記ガラス基板が載置さ
    れる領域において、該領域の中央部分と、前記領域の端
    部の最も低い部分との高低差が２０〜２００μｍである
    ことを特徴とする半導体作製方法。
13. 【請求項１３】請求項４〜８のいずれかにおいて、逆Ｕ
    字型の凸曲面は、該凸曲面上の前記ガラス基板が載置さ
    れる領域において、該領域の中央部分と、前記領域の端
    部の最も低い部分との高低差が約５０μｍであることを
    特徴とする半導体作製方法。
14. 【請求項１４】平坦なガラス基板上に成膜された非晶質
    の珪素膜を、加熱して結晶化させ、 前記ガラス基板を、凸曲面を有する台の上に、前記凸曲
    面に沿わせて設置し、室温から前記ガラス基板の歪み点
    温度の７０％の範囲の温度に、所定の時間保持した状態
    において、 結晶化された前記珪素膜に対し、レーザー照射を行い、 その後徐冷することを特徴とする半導体作製方法。
15. 【請求項１５】非晶質の珪素膜が成膜された平坦なガラ
    ス基板を、凸曲面を有する台の上に、前記凸曲面に沿わ
    せて設置し、 室温から前記ガラス基板の歪み点温度の７０％の範囲の
    温度に、所定の時間保持した状態において、 前記珪素膜に対し、レーザー照射を行い、 その後徐冷することを特徴とする半導体作製方法。
16. 【請求項１６】平坦なガラス基板上に成膜された非晶質
    の珪素膜を、加熱により結晶化させ、 前記ガラス基板を、Ｕ字状の凸曲面を有する台の上に設
    置し、 前記ガラス基板を、前記Ｕ字状の凸曲面を有する台に沿
    うように、該ガラス基板の端を該台に押さえつけること
    により該ガラス基板を凸のＵ字状の曲面に反らし、 この状態で前記ガラス基板の温度を、室温から前記ガラ
    ス基板の歪み点温度の７０％の温度の範囲にて、所定の
    時間保ち、 その状態で、前記珪素膜に対し、レーザー照射を行いそ
    の後徐冷すること、 を特徴とする半導体作製方法。
17. 【請求項１７】非晶質の珪素膜が成膜された平坦なガラ
    ス基板を、Ｕ字状の凸曲面を有する台の上に設置し、 前記ガラス基板を、前記Ｕ字状の凸曲面を有する台に沿
    うように、該ガラス基板の端を該台に押さえつけること
    により該ガラス基板を凸のＵ字状の曲面に反らし、 この状態で前記ガラス基板の温度を、室温からガラス基
    板の歪み点温度の７０％の温度の範囲にて、所定の時間
    保ち、 その状態で、前記珪素膜に対し、レーザー照射を行いそ
    の後徐冷すること、 を特徴とする半導体作製方法。
18. 【請求項１８】請求項１４または１５において、前記ガ
    ラス基板はその端部を該台に押さえつけて設置されるこ
    とを特徴とする半導体作製方法。
19. 【請求項１９】請求項１４〜１７のいずれかにおいて、
    前記レーザー照射は線状ビームにより行われることを特
    徴とする半導体作製方法。
20. 【請求項２０】請求項１４〜１７のいずれかにおいて、
    前記台は、レーザービームの焦点位置に珪珪素膜表面が
    位置するように、高さを変動させることを特徴とする半
    導体作製方法。
21. 【請求項２１】請求項１４〜１７のいずれかにおいて、
    凸曲面を有する台は、石英よりなることを特徴とする半
    導体作製方法。
22. 【請求項２２】請求項１４〜１７のいずれかにおいて、
    ガラス基板を所定の温度に保つ手段として、加熱された
    ヘリウムガスを使用することを特徴とする半導体作製方
    法。
23. 【請求項２３】請求項１４〜１７のいずれかにおいて、
    珪素膜は、ガラス基板上に形成された酸化珪素膜上に成
    膜されたものであることを特徴とする半導体作製方法。
24. 【請求項２４】請求項１〜２３に記載のいずれかの方法
    により形成された珪素膜を用いて、薄膜トランジスタを
    形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。
25. 【請求項２５】請求項１〜２３において、前記ガラス基
    板は液晶ディスプレイを構成するものであり、前記珪素
    膜を用いて、前記ガラス基板上に薄膜トランジスタを形
    成することを特徴とする半導体装置の作製方法。