JPH09275081A - レーザー照射装置及びレーザー照射方法 - Google Patents

レーザー照射装置及びレーザー照射方法

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 大面積を有する珪素膜に対するレーザー光の
照射によるアニールの均一性を向上させる。 【構成】 被照射面に対して線状のビーム形状を有する
レーザー光を照射する構成において、線状ビームの長手
方向における照射エネルギー密度の分布を制御するホモ
ジナイザー１０３や１０４を構成するシリンドリカルレ
ンズの幅や数を最適化する。例えば、ホモジナイザー１
０３や１０４を構成するシリンドリカルレンズの幅を0.
1mm 〜５mmとし、さらにその数を照射面における線状レ
ーザーの長手方向の長さの５mm〜15mm当たりに１個の割
合で配置するようにする。このようにすることで、線状
レーザーの長手方向における照射エネルギー密度の均一
性を向上させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本明細書で開示する発明は、レー
ザー光の照射による半導体材料へのアニールを行う装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、非晶質珪素膜に対するレーザ
ー光の照射による結晶化の技術が知られている。また、
不純物イオンの注入によって損傷した珪素膜の結晶性の
回復や注入された不純物イオンの活性化のためにレーザ
ー光を照射する技術が知られている。
【０００３】後者の技術の代表的な例として、薄膜トラ
ンジスタのソース及びドレイン領域に対するアニールの
例を挙げることができる。これは、当該領域に対するリ
ンやボロンで代表される不純物イオンの注入の後に、当
該領域のアニールをレーザー光の照射で行うものであ
る。
【０００４】このようなレーザー光の照射によるプロセ
ス（一般にレーザープロセスと呼ばれる）は、基板に対
する熱ダメージがほとんど無いという特徴を有してい
る。
【０００５】この基板に対する熱ダメージの問題がない
という特徴は、近年その利用範囲が拡大しているアクテ
ィブマトリスク型の液晶表示装置を作製する場合に重要
となる。
【０００６】アクティブマトリクス型の液晶表示装置に
おいては、コストの問題及び大面積化の要求から基板と
してガラス基板を利用することが望まれている。
【０００７】しかし、ガラス基板は６００℃以上、ある
いは７００℃以上というような高温度での加熱処理には
耐えることができない。この問題を回避する技術として
は、上述の珪素膜の結晶化や不純物イオンの後のアニー
ルをレーザー光の照射で行う技術が有用となる。
【０００８】レーザー光の照射による方法においては、
基板としてガラス基板を用いた場合でも、ガラス基板へ
の熱ダメージはほとんどない。従って、ガラス基板を用
いても結晶性珪素膜を用いた薄膜トランジスタを作製す
ることができる。
【０００９】しかしながら、レーザープロセスには、レ
ーザー光のビーム面積が小さいため、大面積に対する処
理効率が低いという問題がある。また、レーザー光を走
査することにより、大面積を処理する方法もあるが、こ
の場合、処理効果の面内均一性が低い、等の問題があ
る。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本明細書で開示する発
明は、半導体装置の作製に利用されるレーザープロセス
において、大面積に渡り均一なアニールを施すことがで
きる技術を提供することを課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本明細書で開示する発明
を利用したレーザー照射装置の一例を図１に示す。図１
において、１０１はレーザー発振器である。レーザー発
振器１０１は、所定のガスを高周波放電によって分解
し、エキシマ状態と呼ばれる状態を作りだすことによ
り、レーザー光を発振させる。
【００１２】例えばＫｒＦエキシマレーザーは、Ｋｒと
Ｆを原料ガスとして、高周波放電によりレーザー光の発
振を行なう。
【００１３】１０２〜１０５はホモジナイザーである。
ホモジナイザーは、シリドリカルレンズの集合体で構成
されている。ホモジナイザー１０２と１０５は、レーザ
ー発振器から発振されたレーザー光の平行光線を垂直方
向において分割し、垂直方向における光学的な補正を行
なう機能を有している。
【００１４】この垂直方向における光学的な補正は、最
終的に線状に成形されるレーザービームの線の幅方向に
おけるエネルギー密度の均一化に寄与することになる。
【００１５】またホモジナイザー１０３ち１０４は、光
線を水平方向において分割し、水平方向における光学的
な補正を行なう機能を有している。
【００１６】この水平方向における光学的な補正は、最
終的に線状に成形されるレーザービームの線の長手方向
におけるエネルギー密度の均一化に寄与することにな
る。
【００１７】１０６は、水平方向におけるレーザービー
ムの収束を制御するレンズである。レンズ１０６は、線
状のレーザービームの長手方向におけるビームの収束に
寄与する。
【００１８】１０７と１０８と１１０は線状のレーザー
ビームの幅方向におけるビームの収束を制御するレンズ
系である。これらのレンズ系は、最終的に照射されるレ
ーザー光を線状なものとする機能を主に有している。な
お１０９はミラーである。ミラー１０９で反射されたレ
ーザー光がレンズ１１０を介して、最終的に被照射面１
１１に照射される。
【００１９】被照射面１１１は、例えば非晶質珪素膜の
表面や、結晶性の助長が行われる結晶性珪素膜の表面に
相当する。
【００２０】ここで重要なのは、水平方向（線状のレー
ザービームの長手方向に対応する）におけるレーザービ
ーム内の照射エネルギー密度の分布を制御するホモジナ
イザー１０３と１０４の光学パラメータの設定である。
【００２１】一般にホモジナイザー１０３と１０４の光
学パラメータの設定が適切でないと、線状のレーザービ
ームの長手方向における照射エネルギー密度にムラが発
生する。
【００２２】本明細書で開示する発明においては、この
ホモジナイザー１０３と１０４の光学パラメーターを最
適化することにより、線状ビームの長手方向において発
生する照射エネルギー密度のムラを是正することを特徴
とする。
【００２３】図３（Ａ）と図３（Ｂ）に示すのは、非晶
質珪素膜に対してレーザー光を照射して結晶性珪素膜を
得た場合における得られた結晶性珪素膜の表面を写した
写真である。
【００２４】図３（Ａ）に示すのは、図１の１０４で示
されるホモジナイザーを構成するシリンドリカルレンズ
の幅を５ｍｍとし、その数を１２個とした場合における
アニール結果を示すものである。
【００２５】また、図３（Ｂ）に示すのは、図１の１０
４で示されるホモジナイザーを構成するシリンドリカル
レンズの幅を6.5 ｍｍとし、その数を５個とした場合に
おけるアニール結果を示すものである。
【００２６】図２に図１の１０４で示されるホモジナイ
ザーの拡大図を示す。ホモジナイザー２０１は、シリン
ドリカルレンズ２０２が複数集合して構成されている。
また、ａがシリンドリカルレンズの幅である。
【００２７】ここで重要となるのは、ホジナイザーに入
射したレーザー光の幅方向におけるシリンドリカルレン
ズの数を最低でも５個以上、好ましくは１０個以上とす
ることである。上記レーザー光の幅方向は、レーザー光
が最終的に線状となるその長手方向に一致または概略一
致していることが必要である。
【００２８】また、図２に示されるシリンドリカルレン
ズ２０２の幅ａを５ｍｍ以下とすることも重要である。
この幅ａの方向もレーザー光が最終的に線状となるその
長手方向に一致または概略一致していることが必要であ
る。なお、幅ａの下限値は、0.1mm とすることが好まし
い。
【００２９】図３に示す結果を得たアニールに用いた線
状のレーザー光の長手方向の長さは、１２ｃｍである。
なお、このレーザー光の長手方向における長さを変化さ
せても、図３に示すようなアニール効果の違いは依然し
て表れてしまう。
【００３０】上記の条件を満たすことにより、図３
（Ａ）に示すように均一なアニールを施すことができ
る。
【００３１】なお、上記の条件を逸脱した場合、図３
（Ｂ）に示すように、縦方向（レーザー光の長手方向に
対応する）に伸びる縞模様が観察される。この縞模様
は、線状レーザー光の長手方向における照射エネルギー
密度のむらによるものである。
【００３２】なお、写真の水平方向に延長する縞模様
（横縞）は、線状のレーザー光を走査して（ずらしなが
ら）照射した場合に生じたむらであり、単なる照射条件
の追い込み不足によるものである。
【００３３】図３（Ａ）と（Ｂ）に示されるアニール効
果の違いは、ホモジナイザー１０４の光学的なパラメー
タの設定が適切でなかったことの違いである。
【００３４】本明細書で開示する発明の一つは、照射面
における線状レーザー光の長さをｘ(mm)とし、ホモジナ
イザーを構成するシリドリカルレンズの数をｙとして、
ｘとｙは、（４３／６００）ｘ−（１／６）≦ｙ≦（ｘ
／５）で示される数式を満足することを特徴とする。
【００３５】上記構成は、照射面における線状のレーザ
ー光の長手方向の長さをシリンドリカルレンズの数で割
った値が概略５ｍｍ〜１５ｍｍとなる条件を与えるもの
である。
【００３６】この数値範囲は、線状のレーザー光の長手
方向における照射エネルギー密度の分布が均一なものと
なる範囲として与えられる。
【００３７】本明細書で開示する他の発明の一つは、線
状のレーザー光を照射する装置であって、線状のレーザ
ー光の長手方向におけるエネルギー密度分布を制御する
ホモジナイザーを構成するシリンドリカルレンズの幅を
0.1 ｍｍ〜５ｍｍとすることを特徴とする。
【００３８】他の発明の構成は、線状のレーザー光を照
射する装置であって、線状のレーザー光の長手方向にお
ける長さ（ｍｍ）と線状のレーザー光の長手方向におけ
るエネルギー密度分布を制御するホモジナイザーを構成
するシリンドリカルレンズの数との関係が(100,7),(70
0,50),(700,140),(100,20) で示される座標で画定され
る範囲内にあることを特徴とする。
【００３９】上記の座標を図７に示す。図７に示す関係
は、最終的に照射される線状レーザーの長手方向におけ
るシリンドリカルレンズ１個あたりに対応する長さが概
略５ｍｍ〜１５ｍｍの場合に高い均一性が得られること
を示している。
【００４０】他の発明の構成は、線状のレーザー光を照
射する装置であって、線状のレーザー光の長手方向にお
ける照射エネルギー密度を制御するホモジナイザーを有
し、前記長手方向に対応する前記ホモジナイザーに入射
するレーザー光の幅（ｍｍ）と前記ホモジナイザーを構
成するシリンドリカルレンズの幅（ｍｍ）との関係が(3
0,0.1),(80,0.1),(80.5),(50,5),(30,3)で画定される範
囲内にあることを特徴とする。
【００４１】上記の座標を図８に示す。図８に示す関係
は、ホモジナイザーに入射するレーザー光の線状レーザ
ーの幅が３０ｍｍ〜８０ｍｍであること、さらにそのレ
ーザー光がホモジナイザーによって１０分割以上される
こと、さらにシリンドリカルレンズの幅が0.1mm 〜５ｍ
ｍであること、を持たす条件を示している。
【００４２】ホモジナイザーは、図２の２０１に示すよ
うな形状を有しており、２０２で示されるシリンドリカ
ルレンズが多数個集合して構成されている。
【００４３】線状のレーザー光の長手方向におけるエネ
ルギー密度分布を制御するホモジナイザーは、例えば、
図１に示す構成においては、１０３と１０４である。
【００４４】
【実施例】
〔実施例１〕本実施例は、図１に示す光学系に比較し
て、ホモジナイザーの数を半分とすることができる光学
系に関する。
【００４５】図６に本実施例の光学系を示す。図６に示
す光学系においては、発振器６０１から発振されたレー
ザー光は、レンズ６０２とレンズ６０３で構成される光
学系によって、所定のビーム形状と所定のエネルギー密
度の分布を有したレーザー光に成形される。
【００４６】そしてこのレーザー光は２つのホモジナイ
ザー６０４と６０５によってそのビーム内エネルギー密
度の分布が補正される。
【００４７】ホモジナイザー６０４は、最終的に線状に
成形されるレーザービームの幅方向におけるビーム内エ
ネルギー密度の補正を行なう役割を担っている。しか
し、線状レーザービームの幅方向の寸法は、数ｍｍ程度
であるので、このホモジナイザー６０４が果たす役割は
そう大きなものではない。
【００４８】ホモジナイザー６０５は、最終的に線状に
成形されるレーザービームの長手方向におけるビーム内
エネルギー密度の補正を行なう役割を担っている。レー
ザービームは、長手方向に１０ｃｍ以上も引き延ばされ
るので、このホモジナイザー６０５の光学パラメータの
設定は慎重に行なう必要がある。
【００４９】６０６と６０７と６０９とは、レーザービ
ームを線状に成形する役割を担っている。また６０８は
ミラーである。
【００５０】図６に示す構成においては、線状に成形さ
れたレーザービームの長手方向における照射エネルギー
密度のむらの発生を左右する主なパラメーターがホモジ
ナイザー６０５のおけるもののみであることが特徴であ
る。従って、線状レーザーの長手方向におけるアニール
むらの発生を抑えるための光学パラメータの設定が容易
であるという特徴がある。
【００５１】本実施例に示す構成においては、ホモジナ
イザー６０５を１２個のシリンドリカルレンズ（幅５ｍ
ｍ）で構成し、入射するレーザー光をおよそ１０分割す
るものとしている。
【００５２】即ち、ホモジナイザーは、内側の１０個の
シリンドリカルレンズが主に利用されるように、レーザ
ー光に対して多少の余裕をもって配置されている。
【００５３】本実施例においては、最終的に照射される
線状のレーザー光の長手方向の長さは１２ｃｍである。
【００５４】本実施例に示す構成を採用すると、線状レ
ーザー光の長手方向におけるエネルギー密度のムラを是
正することができ、均一なアニールを半導体材料に対し
て与えることができる。
【００５５】〔実施例２〕本実施例は、本明細書に開示
する発明を利用して、薄膜トランジスタを作製する場合
の例を示す。図４に本実施例に示す薄膜トランジスタの
作製工程を示す。
【００５６】まず、４０１で示されるガラス基板上に下
地膜として酸化珪素膜または酸化窒化珪素膜４０２をス
パッタ法またはプラズマＣＶＤ法により、３０００Åの
厚さに成膜する。
【００５７】次に非晶質珪素膜４０３をプラズマＣＶＤ
法または減圧熱ＣＶＤ法で５００Åの厚さに成膜する。
膜質の緻密さや後に得られる結晶性珪素膜の結晶性を考
えた場合、この非晶質珪素膜４０３の成膜手段として減
圧熱ＣＶＤ法を用いることが好ましい。
【００５８】また、レーザー光の照射によるアニール効
果を高めるために、非晶質珪素膜４０３の膜厚は、１０
００Å以下、好ましくは５００Å以下とすることが重要
となる。なお非晶質珪素膜４０３の膜厚の下限は、２０
０Å程度である。
【００５９】次に珪素の結晶化を助長する金属元素の導
入を行なう。ここでは、この珪素の結晶化を助長する金
属元素としてＮｉを利用する。Ｎｉ以外には、Ｆｅ、Ｃ
ｏ、Ｃｕ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｕ等を利用することができ
る。
【００６０】ここでは、ニッケル酢酸塩溶液を用いてＮ
ｉ元素の導入を行なう。具体的には、まず所定のＮｉ濃
度（ここでは１０ｐｐｍ（重量換算））に調整したニッ
ケル酢酸塩溶液を非晶質珪素膜４０３の表面に滴下す
る。こうして状態でニッケル酢酸塩溶液の水膜４０４が
形成される。（図４（Ａ））
【００６１】次に図示しないスピンコーターを用いてス
ピンドライを行い、余分な溶液を吹き飛ばす。さらに５
５０℃、４時間の加熱処理を行なうことにより、結晶性
珪素膜４０５を得る。（図４（Ｂ））
【００６２】結晶性珪素膜４０５を得たら、次にレーザ
ー光の照射を行う。このレーザー光の照射を行うこと
で、さらにその結晶性が向上される。ここでは、線状に
ビーム加工されたＫｒＦエキシマレーザーを走査しなが
ら照射することにより、このレーザーアニールを行な
う。
【００６３】このレーザーアニールの様子を図５に示
す。レーザービームは、図１に示すような光学系を利用
して５０２で示されるような線状の形状を有したものと
する。
【００６４】この線状のレーザー光は、基板を図５の矢
印の方向に移動させながら照射することで、線状の長手
方向に直角な方向に走査して照射される。
【００６５】図５において、５０１がレーザー光の照射
が行なわれる以前の領域であり、５０３がレーザー光の
照射がすでに行なわれた領域である。
【００６６】ここで図２に示すようなホモジナイザーを
ａで示される幅を５ｍｍ以下（下限は0.1 ｍｍ程度とす
るのが好ましい）とし、さらに入射するレーザー光を１
０以上に分割するように光学パラメータを設定する。
【００６７】このようにすることで、線状のレーザービ
ーム５０２の長手方向における照射エネルギー密度のむ
らが是正され、その方向におけるアニール効果を均一な
ものとすることができる。
【００６８】図９にホモジナイザーによる分割を９分割
とした場合の矩形波レーザービームのプロファイル例を
示す。この矩形波レーザービームのプロファイルは、線
状レーザーの幅方向のビームプロファイルに対応する。
【００６９】図１０にホモジナイザーによる分割を１８
分割とした場合の矩形波レーザービームのプロファイル
例を示す。図９と図１０を比較すれば明らかなように、
分割数を多くすることにより、レーザービームの均一性
を向上させることができる。
【００７０】なお、図１０の場合の方がエネルギー密度
が高くなっているのは、光学系を変更したことによる損
失の違いを反映したものと考えられる。
【００７１】図４（Ｃ）に示すレーザーアニールを施す
ことによって、さらに結晶性の高められた結晶性珪素膜
４０６を得る。
【００７２】次にパターニングを行い、薄膜トランジス
タの活性層となる領域４０６を形成する。（図４
（Ｄ））
【００７３】さらに活性層４０６を覆ってゲイト絶縁膜
として機能する酸化珪素膜４０７を形成する。ここでは
ゲイト絶縁膜４０７として、プラズマＣＶＤ法によって
１０００Å厚の酸化珪素膜を成膜する。
【００７４】次にゲイト電極を構成するための図示しな
いアルミニウム膜を５０００Åの厚さに成膜する。この
アルミニウム膜中には、後の工程にヒロックやウィスカ
ーが発生してしまうことを抑制するためにスカンジウム
を0.1 重量％含有させる。
【００７５】ヒロックやウィスカーは、アルミニウムの
異常成長によって形成される針状あるいは刺状の突起物
のことである。
【００７６】次に図示しないレジストマスクを配置し、
このマスクを用いて図示しないアルミニウム膜をパター
ニングする。こうして、ゲイト電極４０８を構成するた
めのパターンを形成する。ゲイト電極を構成するための
パターンを形成したら、先のレジストマスクを配置した
状態で陽極酸化膜の形成を行なう。
【００７７】ここでは、電解溶液として３％のショウ酸
を含んだ水溶液を用いる。即ち、この水溶液中におい
て、図示しないアルミニウム膜のパターンを陽極とし、
白金を陰極として電極間に電流を流し、アルミニウム膜
のパターンの露呈した表面に陽極酸化膜を形成する。
【００７８】この工程で形成される陽極酸化膜４０９
は、多孔質状（ポーラス状）を有している。またここで
は、図示しないレジストマスクが存在するためにパター
ンの側面に４０９で示されるようにこの多孔質状の陽極
酸化膜が形成される。
【００７９】この多孔質状の陽極酸化膜の膜厚は、３０
００Åとする。この多孔質状の陽極酸化膜の膜厚でもっ
てオフセットゲイト領域を形成することができる。
【００８０】次に図示しないレジストマスクを除去し、
再度の陽極酸化を行なう。この工程においては、３％の
酒石酸を含んだエチレングリコール溶液をアンモニアで
中和したものを電解溶液として用いる。
【００８１】この工程で形成される陽極酸化膜は、緻密
な膜質を有している。この工程においては印加電圧を調
整することにより、５００Å厚の緻密な陽極酸化膜４１
０を形成する。
【００８２】ここでは、多孔質状の陽極酸化膜４０９の
内部に電界溶液が侵入するので、４１０で示されるよう
にゲイト電極４０８に接する状態で緻密な膜質を有する
陽極酸化膜が形成される。
【００８３】この緻密な膜質を有する陽極酸化膜４１０
の膜厚を厚くすると、その厚さの分で後にオフセットゲ
イト領域を形成を行うことができる。しかし、ここでは
その厚さが薄いので、オフセットゲイト領域の形成に際
する寄与は無視する。
【００８４】こうして、図４（Ｄ）に示す状態を得る。
図４（Ｄ）に示す状態を得たら、ソース及びドレイン領
域を構成するための不純物イオンの注入を行なう。ここ
では、Ｎチャネル型の薄膜トランジスタを作製するため
にＰ（リン）イオンの注入を行なう。
【００８５】図４（Ｄ）の状態で不純物イオンの注入を
行なうと、４１１と４１５の領域に不純物イオンが注入
される。また４１２と４１４の領域は不純物イオンの注
入がされず、かつゲイト電極４０８からの電界効果を受
けない領域となる。この４１２と４１４の領域がオフセ
ットゲイト領域として機能する。
【００８６】そして４１３で示される領域がチャネル形
成領域となる。このようにして、図４（Ｅ）に示す状態
を得る。
【００８７】上記不純物イオンの注入が終了したら、レ
ーザー光の照射を行い、不純物イオンの注入された領域
の活性化を行なう。このレーザー光の照射も図１にその
光学系を有するレーザー照射装置を用い、図５にその照
射状態を示す方法で行なう。
【００８８】図４（Ｅ）に示す状態を得たら、層間絶縁
膜として、酸化珪素膜や窒化珪素膜、また酸化窒化珪素
膜、さらにはそれらの積層膜でもって層間絶縁膜４１６
を形成する。
【００８９】そしてコンタクトホールの形成を行い、ソ
ース電極４１７とドレイン電極４１８の形成を行なう。
このようにして図４（Ｆ）に示す薄膜トランジスタを完
成させる。
【００９０】〔実施例３〕本実施例は、実施例２に示す
構成において、ＸｅＣｌレーザー（波長３０８ｎｍ）を
用いる場合の例である。
【００９１】珪素膜に対するアニール効果を考えた場
合、波長の短いＫｒＦエキシマレーザー（波長２４８ｎ
ｍ）を用いることがより好ましい。これは、波長の短い
レーザー光の方がより珪素膜に吸収されやすいからであ
る。
【００９２】しかし、装置のメンテナンスや発振器の安
定性を考慮した場合、ＫｒＦエキシマレーザーより波長
の長いＸｅＣｌエキシマレーザーを用いる方が好まし
い。
【００９３】これは、波長が長い分（振動数は小さくな
る）、その光子エネルギー（ｈν）が小さく、光学系や
発振器に与える負担が低くなるからである。
【００９４】〔実施例４〕図７に示すところが意味する
のは、ホモジナイザーを構成するシリンドリカルレンズ
一に対応する最終的な照射面におけるレーザー光の長さ
を概略５ｍｍ〜１５ｍｍにすることが、照射密度の均一
性から見て好ましいということである。
【００９５】即ち、照射面における線状のレーザー光の
長手方向の長さをシリンドリカルレンズの数で割った値
が概略５ｍｍ〜１５ｍｍとなることが好ましいというこ
とである。
【００９６】上記の条件を満足するならば、照射面にお
ける線状のレーザー光の長さが７００ｍｍ以上でもよい
ことになる。
【００９７】本実施例は、図７で規定される条件に限定
されず、図１１に示すように、照射面における線状レー
ザー光の長手方向の長さの上限を限定しない例に関す
る。
【００９８】この場合、照射面における線状レーザー光
の長さをｘ(mm)、シリドリカルレンズの数をｙとして、
（４３／６００）ｘ−（１／６）≦ｙ≦（ｘ／５）で示
される数式を満足するｘとｙの組み合わせを選択するこ
とができる。なお、ｘは５以上、好ましくは１０以上と
する。上記数式は、図７に示される線状レーザーの長さ
とシリンドリカルレンズの数との関係から得られる。
【００９９】例えば、照射面における線状レーザー光の
長さをが１０００ｍｍであれば、シリンドリカルレンズ
の数は、７２〜２００の範囲から選択すればよい。
【０１００】逆にシリンドリカルレンズの数が１００個
のホモジナイザーを利用するのであれば、照射面におけ
る線状レーザー光の長さを５００ｍｍ〜１３９８ｍｍの
範囲から選択すればよい。即ち、照射面における線状レ
ーザー光の長さが５００ｍｍ〜１３９８ｍｍの範囲に収
まるように光学系を設計すればよい。
【０１０１】なお、上述する数式の範囲から照射面にお
ける線状レーザー光の長さと、シリドリカルレンズの数
との組を選択した場合において、シリンドリカルレンズ
の幅を0.1mm 〜５ｍｍから選択することが重要である。
【０１０２】
【発明の効果】本明細書で開示する発明を利用すること
により、半導体装置の作製に利用されるレーザープロセ
スにおいて、大面積に渡り均一なアニールを施すことが
できる技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 レーザー照射装置の光学系の概略を示す図。
【図２】 ホモジナイザーの形状を示す概略図。
【図３】 薄膜を示す写真。
【図４】 薄膜トランジスタの作製工程を示す図。
【図５】 線状のレーザー光を照射する状態を示す図。
【図６】 レーザー照射装置の光学系の概略を示す図。
【図７】 シリンドリカルレンズの数と照射面における
線状レーザーの長手方向の長さとの関係を示す図。
【図８】 シリンドリカルレンズの幅とホモジナイザー
に入射するレーザー光の幅の関係を示す図。
【図９】 ９分割されたホモジナイザーを通した矩形レ
ーザー波のビームプロファイルを示す図。
【図１０】１８分割されたホモジナイザーを通した矩形
レーザー波のビームプロファイルを示す図。
【図１１】シリンドリカルレンズの数と照射面における
線状レーザーの長手方向の長さとの関係を示す図。
【符号の説明】
１０１ レーザー発振器 １０２ ホモジナイザー １０３ ホモジナイザー １０４ ホモジナイザー １０５ ホモジナイザー １０６ レンズ １０７ レンズ １０８ レンズ １０９ ミラー １１０ レンズ １１１ 被照射面 ２０１ ホモジナイザー ２０２ シリンドリカルレンズ ６０１ レーザー発振器 ６０２ レンズ ６０３ レンズ ６０４ ホモジナイザー ６０５ ホモジナイザー ６０６ レンズ ６０７ レンズ １０８ ミラー ６０９ レンズ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 29/78 ６２７Ｆ (72)発明者 田中 幸一郎 神奈川県厚木市長谷398番地 株式会社半 導体エネルギー研究所内

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】照射面における線状レーザー光の長さをｘ
    (mm)とし、 ホモジナイザーを構成するシリドリカルレンズの数をｙ
    として、 ｘとｙは、（４３／６００）ｘ−（１／６）≦ｙ≦（ｘ
    ／５）で示される数式を満足することを特徴とするレー
    ザー照射装置。
  2. 【請求項２】線状のレーザー光を照射する装置であっ
    て、 線状のレーザー光の長手方向におけるエネルギー密度分
    布を制御するホモジナイザーを構成するシリンドリカル
    レンズの幅を0.1 ｍｍ〜５ｍｍとすることを特徴とする
    レーザー照射装置。
  3. 【請求項３】線状のレーザー光を照射する装置であっ
    て、 線状のレーザー光の長手方向における長さ（ｍｍ）を横
    軸とし、線状のレーザー光の長手方向におけるエネルギ
    ー密度分布を制御するホモジナイザーを構成するシリン
    ドリカルレンズの数を縦軸として、両者の関係が(100,
    7),(700,50),(700,140),(100,20) で示される座標で画
    定される範囲内にあることを特徴とするレーザー照射装
    置。
  4. 【請求項４】線状のレーザー光を照射する装置であっ
    て、 線状のレーザー光の長手方向における照射エネルギー密
    度を制御するホモジナイザーを有し、 前記長手方向に対応する前記ホモジナイザーに入射する
    レーザー光の幅（ｍｍ）を横軸とし、前記ホモジナイザ
    ーを構成するシリンドリカルレンズの幅（ｍｍ）を縦軸
    として、両者の関係が(30,0.1),(80,0.1),(80.5),(50,
    5),(30,3)で画定される範囲内にあることを特徴とする
    レーザー照射装置。
  5. 【請求項５】請求項１乃至請求項４において、 レーザー光の幅よりホモジナイザーの幅の方が大きいこ
    とを特徴とするレーザー照射装置。
  6. 【請求項６】請求項１乃至請求項４において、 ホモジナイザーは少なくとも２つ配置されており、 前記２つのホモジナイザーは直交して配置されているこ
    とを特徴とするレーザー照射装置。
  7. 【請求項７】線状のレーザー光を照射する方法であっ
    て、 線状のレーザー光の長手方向における照射エネルギー密
    度を制御するホモジナイザーを有し、 前記長手方向に対応する前記ホモジナイザーに入射する
    レーザー光の幅（ｍｍ）を横軸とし、前記ホモジナイザ
    ーを構成するシリンドリカルレンズの幅（ｍｍ）を縦軸
    とし、両者の関係を(30,0.1),(80,0.1),(80.5),(50,5),
    (30,3)で画定される範囲内にすることを特徴とするレー
    ザー照射方法。
  8. 【請求項８】線状のレーザー光を照射する方法であっ
    て、 線状のレーザー光の長手方向における長さ（ｍｍ）を横
    軸とし、線状のレーザー光の長手方向におけるエネルギ
    ー密度分布を制御するホモジナイザーを構成するシリン
    ドリカルレンズの数を縦軸として、両者の関係を(100,
    7),(700,50),(700,140),(100,20) で示される座標で画
    定される範囲内とすることを特徴とするレーザー照射方
    法。
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