(57)【要約】【課題】大型マザーガラスに対して、ムラのない均一なレーザアニール処理を行うことができるレーザアニール装置及びレーザアニール方法の提供。【解決手段】可視光を連続発振する複数のレーザ発振器１０１と、複数のレーザ発振器に接続された複数の光ファイバー１０２であって、それぞれの光ファイバーの一端がそれぞれのレーザ発振器に接続されている光ファイバーと、複数の光ファイバーのそれぞれの他端が配置されるファイバーアレイ１０３と、ファイバーアレイ上に配置された光ファイバーの他端の射出面から射出されたレーザ光を、非晶質シリコン半導体膜が表面に堆積している基板１０５の照射面上にて線状に整形する光学系１０４と、線状ビームと基板とを相対的に走査する機構とを有してなる。このレーザアニール装置を用いて、基板上の非晶質シリコン半導体膜をレーザアニールして結晶質シリコン半導体膜を形成する。【選択図】図１
2010118409.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可視光を連続発振する複数のレーザ発振器と、該複数のレーザ発振器に接続された複数の光ファイバーであって、それぞれの光ファイバーの一端がそれぞれのレーザ発振器に接続されている複数の光ファイバーと、該複数の光ファイバーのそれぞれの他端を配置するためのファイバーアレイと、該ファイバーアレイ上に配置された光ファイバーの他端の射出面から射出されたレーザ光を、非晶質シリコン半導体膜が表面に堆積している基板の照射面上にて線状ビームに整形する光学系と、該線状ビームと基板とを相対的に走査する機構とを有してなり、該基板上の非晶質シリコン半導体膜の全面をレーザアニールできるように構成されていることを特徴とするレーザアニール装置。
【請求項２】
請求項１記載のレーザアニール装置において、レーザ発振器が４００〜８００ｎｍの波長を有するものであることを特徴とするレーザアニール装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のレーザアニール装置において、光ファイバーがシングルモードファイバーであることを特徴とするレーザアニール装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のレーザアニール装置において、光学系が回折光学素子及びマイクロシリンドリカルレンズアレイから構成されていることを特徴とするレーザアニール装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のレーザアニール装置を用いてレーザアニールする方法であって、可視光を連続発振するレーザ発振器から発振されるレーザ光を光ファイバーを介して伝送し、ファイバーアレイ上に配置された光ファイバーの他端の射出面から射出せしめ、この射出されたレーザ光を光学系を透過せしめて、基板の照射面上にて線状ビームに整形するようにし、得られた線状ビームを基板上の非晶質シリコン半導体膜に照射してレーザアニールし、その際に、該線状ビームと基板とを相対的に走査して、基板上の非晶質シリコン半導体膜の全面をレーザアニールすることを特徴とするレーザアニール方法。
【請求項６】
可視光を連続発振する複数のレーザ発振器と、該複数のレーザ発振器に接続された複数の光ファイバーであって、それぞれの光ファイバーの一端がそれぞれのレーザ発振器に接続されている複数の光ファイバーと、該複数の光ファイバーのそれぞれの他端を配置するためのファイバーアレイと、該ファイバーアレイ上に配置された光ファイバーの他端の射出面から射出されたレーザ光を、非晶質シリコン半導体膜が表面に堆積している基板の照射面上にて線状ビームに整形する光学系と、該線状ビームと基板とを相対的に走査する機構と、該基板に設けられた少なくとも２つのアライメントマーカーに合わせて該線状ビームの照射位置を補正する機構とを有してなり、該線状ビームと基板とを該アライメントマーカーの位置に合わせて相対的に走査することで、基板上の非晶質シリコン半導体膜の所定の位置に該線状ビームを照射してレーザアニールできるように構成されていることを特徴とするレーザアニール装置。
【請求項７】
請求項６記載のレーザアニール装置において、さらに、複数のレーザ発振器の出力をそれぞれ独立に制御するための制御機構が設けられていることを特徴とするレーザアニール装置。
【請求項８】
請求項６又は７記載のレーザアニール装置において、レーザ発振器が４００〜８００ｎｍの波長を有するものであることを特徴とするレーザアニール装置。
【請求項９】
請求項６〜８のいずれか１項に記載のレーザアニール装置において、光ファイバーがシングルモードファイバーであることを特徴とするレーザアニール装置。
【請求項１０】
請求項６〜９のいずれか１項に記載のレーザアニール装置において、光学系が回折光学素子及びマイクロシリンドリカルレンズアレイから構成されていることを特徴とするレーザアニール装置。
【請求項１１】
請求６及び８〜１０のいずれか１項に記載のレーザアニール装置を用いてレーザアニールする方法であって、可視光を連続発振するレーザ発振器から発振されるレーザ光を光ファイバーを介して伝送し、ファイバーアレイ上に配置された光ファイバーの他端の射出面から射出せしめ、この射出されたレーザ光を光学系を透過せしめて、基板の照射面上にて線状ビームに整形するようにし、得られた線状ビームを基板上の非晶質シリコン半導体膜に照射してレーザアニールし、その際に、該基板に設けられた少なくとも２つのアライメントマーカーに合わせて該線状ビームの照射位置を補正し、該線状ビームと基板とを該アライメントマーカーの位置に合わせて相対的に走査して、基板上の非晶質シリコン半導体膜の所定の位置に該線状ビームを照射してレーザアニールすることを特徴とするレーザアニール方法。
【請求項１２】
請求項７記載のレーザアニール装置を用いてレーザアニールする方法であって、複数のレーザ発振器の出力をそれぞれ独立に制御し、可視光を連続発振するレーザ発振器から発振されるレーザ光を光ファイバーを介して伝送し、ファイバーアレイ上に配置された光ファイバーの他端の射出面から射出し、この射出されたレーザ光を光学系を透過せしめて、基板の照射面上にて線状ビームに整形するようにし、得られた線状ビームを基板上の非晶質シリコン半導体膜に照射してレーザアニールし、その際に、該基板に設けられたアライメントマーカーに合わせて該線状ビームの照射位置を補正し、該線状ビームと基板とを該アライメントマーカーの位置に合わせて相対的に走査して、基板上の非晶質シリコン半導体膜の所定の位置に該線状ビームを照射してレーザアニールすることを特徴とするレーザアニール方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザアニール装置及びレーザアニール方法に関し、特に非晶質シリコン半導体膜が表面に堆積している大型基板の全面又は所定の部分をレーザアニールするために使用するレーザアニール装置及びその装置を用いて行うレーザアニール方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、非晶質シリコン半導体膜に対するレーザアニール手法は、エキシマレーザに代表されるパルス発振のレーザ発振器にて行われてきた。エキシマレーザは市販のもので５００Ｗを超える大出力のものもあり、第４世代までのマザーガラス対応の高精細液晶ディスプレイの生産ラインではエキシマレーザアニールが主流となっている。
【０００３】
一方、液晶テレビの製造工程ではレーザアニール工程は生産コストの問題から使われていない。液晶テレビにおいては、ボトムゲート構造を有する非晶質シリコン半導体膜トランジスタ（薄膜トランジスタ：ＴＦＴ）が現在主流となっているが、近年、早い動きにも対応できる大型倍速液晶テレビや大型有機ＥＬテレビの開発が脚光を浴びている。３７型以上の大型テレビの普及により２ｍを超える第８世代以上の大型マザーガラスが生産コストの面から使用されつつある。
【０００４】
そのため、近年、半導体膜への吸収率が高く、かつ高い出力を比較的得やすいという点から、波長がグリーン領域の固体レーザが有望視されつつある。
【０００５】
一般に、レーザアニール法を用いて非晶質半導体膜の結晶化を行い、非単結晶の結晶性半導体膜とする際には、光学系を用いてビームスポットの形状を線状や長方形等の形状に整形してガラス基板等の被照射物に照射する。被照射物へのレーザ光の照射は、レーザ光に対して被照射物をビームスポットの短手方向および長手方向の２方向へ相対的に移動することにより、被照射物へのレーザ光の照射を効率的に行うことができ、量産性を高めることができる。また、歩留まりを良くするため、ＴＦＴ間のばらつきをできるだけ抑える必要があり、レーザアニールによる非晶質半導体膜の結晶化を基板全面において均一にすることが重要である。
【０００６】
レーザアニール法を用いて、基板上に形成された非晶質シリコン半導体膜を多結晶シリコン半導体膜にする技術は知られており、例えばレーザ発振器から発振されたレーザ光を光ファイバーで伝送し、この伝送されたレーザ光を、光ファイバーに接続された光導波路により基板へと照射する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。この場合、複数のレーザ発振器のそれぞれに光ファイバーをつなげ、この複数の光ファイバーからのレーザ光を統合し、統合後に１本の光ファイバーを介して光導波路に導き、基板へと照射し、これにより所望の出力を得ている。
【特許文献１】特開２００７−８８０５０号公報（特許請求の範囲及び図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
大型倍速液晶テレビや有機ＥＬテレビの製作工程において、コスト削減の観点から第８世代以上の大型ガラス基板（２２００ｍｍ×２４００ｍｍ以上）を使用する場合には、高出力のエキシマレーザを用いレーザアニールを行ったとしても、タクトや生産コストの面で見合わないのが実情であり、技術的なブレークスルーが切望されている。
【０００８】
また、レーザ媒体にＸｅＣｌやＡｒＦ等の気体を用いたエキシマレーザはレーザ媒体に気体を用いるため、パルス間の出力や空間モードのばらつきが生じて、得られた半導体膜の結晶性が不均一となるので、エキシマレーザを用いるアニールはＴＦＴの電気特性のばらつきの原因となるという問題がある。
【０００９】
さらに、エキシマレーザでは波長が３０８ｎｍと短いため、非晶質シリコン半導体膜（ａ−Ｓｉ膜）の表面近傍でのみレーザ光の吸収が生じ、膜厚方向の結晶性の不均一が生じる。これはボトムゲート構造を有するＴＦＴを形成する際には、ゲート絶縁膜側に非晶質膜が残るため、ソース−ドレイン間電流は非晶質膜及びゲート絶縁膜界面を流れるため、移動度の向上に繋がり難い。
【００１０】
そこで、本発明の課題は、上述の従来技術の問題点を解決することにあり、特に第８世代以上の大型マザーガラスに対して、ムラのない均一なレーザアニール処理を行うことができ、その結果、大型液晶表示装置や大型有機ＥＬ表示装置を実現することができるレーザアニール装置及びレーザアニール方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明における第１発明のレーザアニール装置は、可視光を連続発振する複数のレーザ発振器と、該複数のレーザ発振器に接続された複数の光ファイバーであって、それぞれの光ファイバーの一端がそれぞれのレーザ発振器に接続されている複数の光ファイバーと、該複数の光ファイバーのそれぞれの他端を配置するためのファイバーアレイと、該ファイバーアレイ上に配置された光ファイバーの他端の射出面から射出されたレーザ光を、非晶質シリコン半導体膜が表面に堆積している基板の照射面上にて線状ビームに整形する光学系と、該線状ビームと基板とを相対的に走査する機構とを有してなり、該基板上の非晶質シリコン半導体膜の全面をレーザアニールできるように構成されていることを特徴とする。
【００１２】
このように構成されたレーザアニール装置を用いることにより、特に第８世代以上の大型マザーガラスに対して、ムラのない均一なレーザアニール処理を行うことができるので、大型液晶表示装置や大型有機ＥＬ表示装置が実現でき、生産コストの低減につながる。勿論、それ以外の世代のマザーガラスに対しても利用可能である。
【００１３】
上記レーザ発振器として、４００〜８００ｎｍの波長を有するものを用いることが好ましい。波長が４００ｎｍ未満であると、非晶質シリコン半導体膜の表面近傍でのみレーザ光の吸収が生じ、膜厚方向の結晶性の不均一が生じ、その結果、ボトムゲート構造を有するＴＦＴを形成する際に、複雑な問題を招くという問題がある。また、波長が８００ｎｍを超えると、アモルファスシリコンへの光吸収が低下し、非効率であり、また、下層の膜との波長選択性が小さくなるため、下層膜へのダメージを与える。
【００１４】
上記第１発明のレーザアニール装置において、光ファイバーがシングルモードファイバーであることが好ましい。マルチモードファイバーであると、ファイバー中で光が複数のモードに分散されて伝播されているため、集光性が悪く照射面にて高エネルギー密度を得にくいという問題がある。
【００１５】
上記第１発明のレーザアニール装置において、光学系（光学素子）が回折光学素子及びマイクロシリンドリカルレンズアレイから構成されていることが好ましい。
【００１６】
本発明における第２発明のレーザアニール方法は、上記第１発明のレーザアニール装置を用いてレーザアニールする方法であって、可視光を連続発振するレーザ発振器から発振されるレーザ光を光ファイバーを介して伝送し、ファイバーアレイ上に配置された光ファイバーの他端の射出面から射出せしめ、この射出されたレーザ光を光学系を透過せしめて、基板の照射面上にて線状ビームに整形するようにし、得られた線状ビームを基板上の非晶質シリコン半導体膜に照射してレーザアニールし、その際に、該線状ビームと基板とを相対的に走査して、基板上の非晶質シリコン半導体膜の全面をレーザアニールすることを特徴とする。
【００１７】
このように構成されたレーザアニール方法により、特に第８世代以上の大型マザーガラスに対して、ムラのない均一なレーザアニール処理を行うことができるので、大型液晶表示装置や大型有機ＥＬ表示装置が実現でき、生産コストの低減につながる。勿論、それ以外の世代のマザーガラスに対しても利用可能である。
【００１８】
本発明における第３発明のレーザアニール装置は、可視光を連続発振する複数のレーザ発振器と、該複数のレーザ発振器に接続された複数の光ファイバーであって、それぞれの光ファイバーの一端がそれぞれのレーザ発振器に接続されている複数の光ファイバーと、該複数の光ファイバーのそれぞれの他端を配置するためのファイバーアレイと、該ファイバーアレイ上に配置された光ファイバーの他端の射出面から射出されたレーザ光を、非晶質シリコン半導体膜が表面に堆積している基板の照射面上にて線状ビームに整形する光学系と、該線状ビームと基板とを相対的に走査する機構と、該基板に設けられた少なくとも２つのアライメントマーカーに合わせて該線状ビームの照射位置を補正する機構とを有してなり、該線状ビームと基板とを該アライメントマーカーの位置に合わせて相対的に走査することで、基板上の非晶質シリコン半導体膜の所定の位置に該線状ビームを照射してレーザアニールできるように構成されていることを特徴とする。
【００１９】
上記第３発明のレーザアニール装置において、さらに、複数のレーザ発振器の出力をそれぞれ独立に制御するための制御機構が設けられていることが好ましい。
【００２０】
上記第３発明のレーザアニール装置において、レーザ発振器が４００〜８００ｎｍの波長を有するものであることが好ましく、光ファイバーがシングルモードファイバーであることが好ましく、そして光学系が回折光学素子及びマイクロシリンドリカルレンズアレイから構成されていることが好ましい。
【００２１】
本発明における第４発明のレーザアニール方法は、上記第３の発明のレーザアニール装置を用いてレーザアニールする方法であって、可視光を連続発振するレーザ発振器から発振されるレーザ光を光ファイバーを介して伝送し、ファイバーアレイ上に配置された光ファイバーの他端の射出面から射出せしめ、この射出されたレーザ光を光学系を透過せしめて、基板の照射面上にて線状ビームに整形するようにし、得られた線状ビームを基板上の非晶質シリコン半導体膜に照射してレーザアニールし、その際に、該基板に設けられた少なくとも２つのアライメントマーカーに合わせて該線状ビームの照射位置を補正し、該線状ビームと基板とを該アライメントマーカーの位置に合わせて相対的に走査して、基板上の非晶質シリコン半導体膜の所定の位置に該線状ビームを照射してレーザアニールすることを特徴とする。
【００２２】
本発明における第５発明のレーザアニール方法は、複数のレーザ発振器の出力をそれぞれ独立に制御し、可視光を連続発振するレーザ発振器から発振されるレーザ光を光ファイバーを介して伝送し、ファイバーアレイ上に配置された光ファイバーの他端の射出面から射出し、この射出されたレーザ光を光学系を透過せしめて、基板の照射面上にて線状ビームに整形するようにし、得られた線状ビームを基板上の非晶質シリコン半導体膜に照射してレーザアニールし、その際に、該基板に設けられたアライメントマーカーに合わせて該線状ビームの照射位置を補正し、該線状ビームと基板とを該アライメントマーカーの位置に合わせて相対的に走査して、基板上の非晶質シリコン半導体膜の所定の位置に該線状ビームを照射してレーザアニールすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明のレーザアニール装置及びレーザアニール方法によれば、特に第８世代以上の２ｍを超える大型マザーガラスに対して、ムラのない均一なレーザアニール処理を行うことができるという効果を奏すると共に、エキシマレーザ等のパルスレーザに比べて安定な、可視光を連続発振する複数のレーザ発振器（ＣＷレーザ発振器）を使うため、ムラが少なく、かつ均一な素子の電気特性、例えば良好なＴＦＴの電気特性が得られる。その結果、大型液晶表示装置や大型有機ＥＬ表示装置を実現することができ、コストダウンにもつながる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明に係るレーザアニール装置の第一の実施の形態によれば、可視光を連続発振する複数のレーザ発振器（ＣＷレーザ発振器）であって、４００〜８００ｎｍの波長を有するレーザ発振器と、複数のレーザ発振器に接続された複数の光ファイバーであるシングルモードファイバー（以下、特に断らない限り、シングルモードファイバーを光ファイバーと称す。）であって、それぞれの光ファイバーの一端がそれぞれのレーザ発振器に接続されて、各レーザ発振器から発振されたレーザ光をそれぞれ伝送する複数の光ファイバーと、複数の光ファイバーのそれぞれの他端を直線状に配置するためのファイバーアレイと、ファイバーアレイ上に配置された光ファイバーの他端の射出面から射出されたレーザ光を、非晶質シリコン半導体膜（ａ−Ｓｉ膜）が表面に堆積している基板の照射面上にて線状ビームに整形する光学系（光学素子）であって、回折光学素子及びマイクロシリンドリカルレンズアレイから構成されている光学系と、線状ビームと基板とを相対的に走査する機構とを有してなり、基板上の非晶質シリコン半導体膜の全面をレーザアニールできるように構成されている。
【００２５】
上記線状ビームとは、照射面におけるビーム形状が線状であるレーザ光のことである。ここでいう「線状」とは、厳密な意味で「線」を意味しているのではなく、アスペクト比が大きい矩形（例えば、アスペクト比が、好ましくは１：１００以上）を意味する。なお、線状とするのは、アニール処理を受けるａ−Ｓｉ膜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、矩形状や楕円状であっても被照射体に対して十分なアニールを行うことができるものであれば、線状という概念に入るものとする。
【００２６】
また、本発明で用いるＣＷレーザ発振器は、いわゆる面発光レーザであり、レーザ光が半導体基板面に対して垂直に出射する構造のレーザであり、例えば、励起媒体にＩｎＧａＡｓ系量子井戸式半導体を用い、励起用高出力長寿命ＩｎＧａＡｓＰ系半導体チップ全体に照射し、縦励起する手法を用いたレーザを挙げることができる。すなわち、光励起半導体を採用した全固体連続発振（ＣＷ）高出力グリーンレーザであり、例えばコヒレント社製のＴａｉｐａｎ（登録商標）等が挙げられる。
【００２７】
上記のように構成されたレーザアニール装置を用いることにより、特に第８世代以上の大型マザーガラスに対して、ａ−Ｓｉ膜の表面近傍だけではなく内部でもレーザ光の吸収が生じ、膜厚方向の結晶性を均一にし、ムラのない均一なレーザアニール処理を行うことができ、その結果、ボトムゲート構造を有するＴＦＴを形成することができるので、大型液晶表示装置や大型有機ＥＬ表示装置が実現でき、生産コストの低減につながる。
【００２８】
上記第一の実施の形態に係るレーザアニール装置について、装置全体の構成を模式的に示す図１（ａ）の平面図及び図１（ｂ）の側面図、レーザ発振器の配置例を模式的に示す図２の側面図、光学系（光学素子）の配置例を模式的に示す図３（ａ）の側面図及び照射面上で得られたビームについてのプロファイルを図３（ｂ−１）及び（ｂ−２）、並びに光学系におけるレーザ光の光路について、長軸方向及び短軸方向の光路をそれぞれ模式的に示す図４（ａ）及び（ｂ）を参照して詳細に説明する。各図中、同じ要素は、同じ符号で表示する。
【００２９】
図１（ａ）及び（ｂ）に示すレーザアニール装置１００は、ＣＷレーザ発振器１０１と、このＣＷレーザ発振器１０１から発振されたレーザ光を伝送するための、ＣＷレーザ発振器に一端が接続されている光ファイバー１０２と、この光ファイバー１０２の他端を直線状に配置するためのファイバーアレイ１０３と、光ファイバー１０２の他端の射出面から射出されたレーザ光を線状ビームに整形するための光学系１０４とを有してなるものである。図１中では、ファイバーアレイ１０３と光学系１０４とを１つに纏めて模式的に示してある。ファイバーアレイ１０３には、光ファイバーの本数と同じ数のＶ溝が直線状に切られており、この各溝内に各光ファイバー１０２の他端部分が固定されて配置される。
【００３０】
また、レーザアニール装置１００は、線状に整形されたレーザビームを照射してレーザアニールする非晶質シリコン半導体膜が表面に堆積された基板１０５（例えば、第８世代対応の２５００ｍｍ×２２００ｍｍガラス基板）を固定するための吸着ステージ１０６を載置するＸ軸、並びにファイバーアレイ１０３、レーザ光整形用の光学系１０４及び所望に応じてフォーカス機構（図示せず）を有するＺ軸が搭載されたＹ軸を備えている。本発明の場合、Ｘ軸及びＹ軸が独立に軸を持っているガントリー式ステージ１０７を用いている。Ｙ軸上に搭載されたファイバーアレイ１０３、光学系１０４、及びＺ軸は、Ｙ軸の可動子（図示せず）により搬送自在に構成されている。
【００３１】
上記レーザアニール装置には、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、基板基準当てピン１０８及び基板押し当て機構１０９が設けられており、これは、基板１０５を吸着ステージ１０６上に搬送した後の位置を簡易的に決めるための機構である。また、基板１０５は、図示していない搬送ロボットにより、レーザアニール装置１００内へ搬送され、基板昇降ピン機構１１０により吸着ステージ１０６上に載置され、上記したようにして位置決めされる。
【００３２】
また、図１（ａ）及び（ｂ）に示すＺ軸は、レーザの焦点位置を調整するためのフォーカス機構を有しているものであっても良く、このフォーカス機構としては、基板、ひいてはレーザアニール処理する膜の平坦性の程度に応じて、公知のフォーカス機構や、クローズドループのオートフォーカス機構等を設けることができる。
【００３３】
上記レーザアニール装置１００で用いるＣＷレーザ発振器１０１は、図２に示すように小出力の固体グリーンレーザ（例えば、波長５３２ｎｍ）が複数台配置され、このグリーンレーザは１台あたりの連続発振（ＣＷ）の最大出力が６〜８Ｗのものであり、それぞれにレーザ光伝送用の光ファイバーの一端が接続されている。図２では、このＣＷレーザ発振器１０１が２００台縦横に配列されている例を示す。ＣＷレーザ発振器１０１の台数は、目的とするレーザアニールにより適宜増減すればよい。
【００３４】
それぞれのＣＷレーザ発振器１０１から射出されたレーザ光は、ＣＷレーザ発振器１０１に接続された光ファイバー１０２に結合され、光ファイバー１０２中を伝送し、図１（ａ）に示すファイバーアレイ１０３に導かれる。ファイバーアレイ１０３は、図３（ａ）に示すように複数の光ファイバー１０２が一直線に配列された形状であり、この例の場合、光ファイバー１０２が２２５μｍの間隔を保つように配置されている。
【００３５】
このレーザアニール装置１００では、図３（ａ）に示すように、ＣＷレーザ発振器１０１から発振されたレーザ光は、光ファイバー１０２内を伝送し、ファイバーアレイ１０３上に直線状に配置された光ファイバー１０２の先端の射出部から射出され、この射出されたレーザ光は、光学系１０４を介して照射面上で線状ビームに整形される。このＣＷレーザ発振器１０１としては、例えば、波長：５３２ｎｍ、１ヘッドあたりのパワー：６〜８ＷのＣＷレーザ発振器をレーザアニールの目的に合わせて適宜の台数（例えば、２００台程度）用い、光ファイバー１０２としては、例えば、ＮＡ（開口数）：０．０４、コア径：２０〜３０μｍのシングルモードファイバーを、ほぼ５ｍ以上の長さで、ＣＷレーザ発振器１０１の台数と同じ本数用い、例えば２００本の場合、０．２２５ｍｍピッチで４５ｍｍ幅で、ファイバーアレイ１０３上に直線状に配置されている。図３（ｂ−１）及び（ｂ−２）に、照射面上で線状に整形されたレーザ光のプロファイルを示す。図３（ｂ−１）は長軸ビームプロファイルであり、図３（ｂ−２）は短軸ビームプロファイルである。
【００３６】
上記光学系１０４の構成を模式的に示す図４を参照すれば、上記したように、ファイバーアレイ１０３上には光ファイバーの本数と同じ数のＶ溝（ピッチ：０．２２５ｍｍ）が直線状に切られており、この各Ｖ溝内に直線状に配置された各光ファイバー１０２の先端である射出面から射出光の半角θで射出されたレーザ光は、マイクロシリンドリカルレンズアレイ１１１の各マイクロレンズを透過した後、平行光として回折光学素子（Diffractive Optics Element:以下、ＤＯＥと称す。）１１２へ入射する。本発明において用いたＤＯＥは、それぞれの光ファイバー１０２の射出面から射出され、各マイクロレンズに入射して平行光として射出されたレーザ光を、発散傾向のレーザ光として射出し、照射面となる非晶質シリコン半導体膜上で線状ビームに整形することができる機能を有するものである。
【００３７】
図４では、光ファイバーとしてコア径：ｄ＝０．０３ｍｍ、クラッド径：Ｄ＝０．２０ｍｍ、開口数：ＮＡ＝０．０４のシングルモードファイバーである光ファイバー１０２を用いた例を示す。
【００３８】
整形されて得られた線状ビームの寸法は、目的とするレーザアニールに必要なエネルギー密度の計算から、以下のようにして求めることができる。本発明におけるレーザアニールの場合、上記したように、好ましくは長手方向で４５ｍｍ、短手方向で０．０２ｍｍ程度の線状レーザビームに整形する必要がある。
【００３９】
そのために、まず、ファイバーアレイ１０３とマイクロシリンドリカルレンズアレイ１１１との距離Ｌ０を求める。この場合のＬ０は、ファイバーアレイ１０３のマイクロシリンドリカルレンズアレイ１１１側の面と光ファイバー１０２の射出端面とが面一となっている場合の距離であり、そうでない場合は、光ファイバー１０２の射出端面とマイクロシリンドリカルレンズアレイ１１１との距離である。上記マイクロシリンドリカルレンズアレイ１１１は、長軸方向にのみ曲率を持つ円筒状のレンズが、ファイバーの本数と同じ数だけ、曲率方向に連なった形状をしたものであり、光ファイバー１０２から射出したレーザ光を長軸方向にのみコリメートする作用をもつ。
【００４０】
光ファイバー１０２から射出されたレーザ光の拡がり角は以下の式で求められる。
【００４１】
ＮＡ＝ｎｓｉｎθ（式中、ｎは屈折率、θは射出光の半角である。）
【００４２】
この場合、ｎ＝１、ＮＡ＝０．０４とすると、θ＝２．２９度となる。
【００４３】
マイクロシリンドリカルレンズアレイ１１１の位置での最大ビーム径Ｗｄは以下の式で求められる。
【００４４】
Ｗｄ＝２×Ｌ０×ｔａｎθ＋ｄ
（式中、Ｌ０、θ及びｄは上記の通りである。）
【００４５】
それぞれの光ファイバー１０２から射出されたレーザ光をマイクロシリンドリカルレンズアレイ１１１の位置にて重なり合わないようにする必要がある。そのため、Ｗｄ＜ｌｄ（式中、Ｗｄは上記の通りであり、ｌｄはＤＯＥ１１２に入射したレーザ光のビーム間隔である。）を満たす必要があるので、Ｌ０が以下のように決定される。
【００４６】
Ｌ０＜（Ｗｄ−ｄ）／（２＊ｔａｎθ）
Ｌ０＜２．４３７５ｍｍ
よって、Ｌ０＝２．４ｍｍと決定した。
【００４７】
従って、このときのマイクロシリンドリカルレンズアレイ１１１を透過したレーザ光をコリメートするためには、マイクロシリンドリカルレンズアレイ１１１のそれぞれのレンズの焦点距離は２．４ｍｍとなる。
【００４８】
本例においては、光ファイバー１０２の数に合わせ、マイクロシリンドリカルレンズアレイ１１１のレンズの数は２００個とし、それぞれのマイクロシリンドリカルレンズの幅は光ファイバー１０２のピッチ間隔と同じく０．２２５ｍｍとした。
【００４９】
長軸方向においてはマイクロシリンドリカルレンズアレイ１１１から射出された複数のレーザ光はＤＯＥ１１２に入射し、照射面にてそれぞれがトップフラットとなり、さらにエッジスロープ部分が重なり合うように設計されており、重なり合ったレーザ光のプロファイルは長軸方向で４５ｍｍのトップフラットのビームとなる。
【００５０】
次に、光ファイバー１０２（又はファイバーアレイ１０３）とＤＯＥ１１２との距離（Ｌ１）及びＤＯＥ１１２と照射面間との距離（Ｌ２）について説明する。
【００５１】
短軸方向においては、光ファイバー１０２の射出端面と照射面とがほぼ等倍の関係になるように、Ｌ１及びＬ２を決定すると、Ｌ１：Ｌ２＝１：１が成り立つ。
【００５２】
よって、ＤＯＥ１１２と照射面との間の距離、つまりは作動距離を長くしたい場合には、Ｌ２＝Ｌ１となる関係を満たすようにすればよい。
【００５３】
本例においては、作動距離を２０ｍｍとし、Ｌ１＝Ｌ２＝２０ｍｍとした。
【００５４】
本発明に係るレーザアニール方法の第一の実施の形態によれば、上記第一の実施の形態に係るレーザアニール装置を用いてレーザアニールする方法であって、可視光を連続発振するレーザ発振器１０１から発振されるレーザ光を、一端がＣＷレーザ発振器１０１に接続されたシングルモードファイバーである光ファイバー１０２中を伝送せしめ、次いでファイバーアレイ１０３上に、上記したように配置された光ファイバー１０２の他端の射出面から射出光の半角θで射出せしめ、この射出されたレーザ光を、光学系１０４を構成するマイクロシリンドリカルレンズアレイ１１１の各マイクロレンズに入射せしめ、平行光として射出されたレーザ光を回折光学素子であるＤＯＥ１１２に入射させ、処理して、照射面上で所定のビーム形状（例えば、短軸が半値全幅で０．０２ｍｍ、長軸が半値全幅で４５ｍｍ程度）を有する線状ビームに整形するようにし、この整形された線状ビームを基板上の非晶質シリコン半導体膜に照射してレーザアニールを行うものであり、その際に、線状ビームと基板とを相対的に走査して、基板上の非晶質シリコン半導体膜の全面をレーザアニールする方法である。その結果、図５に示す顕微鏡写真から明らかなように、基板上の非晶質シリコン半導体膜が微結晶シリコン半導体膜になっていることが確認できた。
【００５５】
本発明のレーザアニール装置では、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、Ｘ軸及びＹ軸が独立に軸を持っているガントリー式ステージ１０７を用いているので、線状ビームと基板（例えば、ガラス基板）とを相対的に走査することで、基板全面をレーザアニールすることが可能である。例えば、線状ビームの形状が上記したような長手方向×短手方向＝４５ｍｍ×０．０２ｍｍ程度である場合、基板全面をスキャンするためには、６００ｍｍ／ｓｅｃ．で基板の長辺方向(図１中Ｙ軸方向)に線状ビームをＹ軸にて走査した後、基板の短辺方向（図１中Ｘ軸方向）に線状ビームの長軸方向の分（本例の場合、４５ｍｍ）だけＸ軸にて基板を移動せしめる。Ｘ軸の移動後、再びＹ軸にて走査することを繰り返すことにより基板全面処理を行う。Ｇ８基板１枚の全面を５分程度で処理することが可能であるので、１時間あたり、１０枚以上の基板を処理できる。
【００５６】
本発明に係るレーザアニール装置の第二の実施の形態によれば、可視光を連続発振する複数のレーザ発振器（ＣＷレーザ発振器）であって、４００〜８００ｎｍの波長を有するレーザ発振器と、複数のレーザ発振器に接続された複数の光ファイバーであるシングルモードファイバー（以下、特に断らない限り、シングルモードファイバーを光ファイバーと称す。）であって、それぞれの光ファイバーの一端がそれぞれのレーザ発振器に接続されて、各レーザ発振器から発振されたレーザ光をそれぞれ伝送する複数の光ファイバーと、複数の光ファイバーのそれぞれの他端を上記したように直線状に配置するためのファイバーアレイと、ファイバーアレイ上に配置された光ファイバーの他端の射出面から射出されたレーザ光を、非晶質シリコン半導体膜が表面に堆積している基板の照射面上にて線状ビームに整形する光学系であって、回折光学素子及びマイクロシリンドリカルレンズアレイから構成されている光学系と、線状ビームと基板とを相対的に走査する機構と、基板に設けられた少なくとも２つのアライメントマーカーに合わせて線状ビームの照射位置を補正する機構と、２つのアライメントマーカー及び照射面での線状ビームの反射光を検出するアライメントカメラと、照射面に光を照射する照明と、アライメントカメラで検出した画像から２つのアライメントマーカー間の距離を検出する画像処理装置とを有し、さらに所望により複数のレーザ発振器の出力をそれぞれ独立に制御するための制御機構を有してなり、２つのアライメントマーカー間の距離と、あらかじめ決められた２つのアライメントマーカー間の距離との差を補正し、アライメントカメラで検出した反射光から検出された線状ビームの照射位置のずれを補正し、線状ビームと基板とをアライメントマーカーの位置に合わせて相対的に走査することで、基板上の非晶質シリコン半導体膜の所定の位置に線状ビームを照射して所定の場所をレーザアニールできるように構成されている。
【００５７】
上記のレーザアニール装置において、４００〜８００ｎｍの波長の中心波長が５３２ｎｍであることが好ましい。レーザ媒体に結晶（例えば、ＹＶＯ４やＹＡＧ等）を使う場合、レーザ発振しやすい波長である１０６４ｎｍではアモルファスシリコンの吸収効率が低下するので、波長変換結晶により２倍波にすることで、中心波長５３２ｎｍを得、吸収効率を上げている。これにより、より効率よい加熱が可能となる。
【００５８】
上記第二の実施の形態に係るレーザアニール装置について、以下、図６〜８を参照して説明する。上記第一の実施の形態に係るレーザアニール装置と同じ構成要素、例えば図１〜４におけるレーザ発振器、光ファイバー、ファイバーアレイ、光学系等は同じであるので、それらの構成要素については詳細な説明を省略し、レーザ光の照射位置の補正機構を主体的に説明する。すなわち、この実施の形態では、整形されて得られた線状ビームの照射後に、レーザアニールされた領域を観測することにより、線状ビームの所望の位置からのずれを補正して所定の位置で線状ビームを照射することができるレーザアニール装置及び方法について説明する。本実施の形態では、アライメントマーカーを有する非晶質シリコン半導体膜が形成された基板を、Ｘ−Ｙステージ上に設置して、その半導体膜を線状ビームによりレーザアニールして微結晶膜とする例を示す。
【００５９】
図６は、第二の実施の形態に係るレーザアニール装置の構成を示す模式図である。図６において、ＣＷレーザ発振器６００から射出されたレーザ光６０１は光学系６０３を通って基板６０４表面の非晶質シリコン半導体膜上に照射される。そして、基板６０４表面上に照明６０５によって光が照射され、その反射光がアライメントカメラ６０６（図１（ａ）のアライメントカメラ１１３に対応する）に入射される。アライメントカメラ６０６は、レーザ光６０１の照射後の領域及びその近傍のパターンを画像信号に変換し、変換された画像信号が画像処理装置６０７に送られ、画像処理装置６０７において処理された画像信号がモニター６０８に送られる。操作者はモニター６０８を通してレーザ光の照射後の領域とその近傍のパターンとを観測することができる。
【００６０】
なお、本実施の形態において、基板６０４が設置されたＸ−Ｙステージ６０９は駆動装置６１０によって走査され、駆動装置６１０、画像処理装置６０７、及び照明６０５はコントローラ６１１によって制御される。また、アライメントカメラ６０６は固定されており、Ｘ−Ｙステージ６０９を駆動することで観測位置を変えることができる。ＣＷレーザ発振器６００と基板６０４との光路間に配置された光学系６０３は、ＣＷレーザ発振器６００から発振されたレーザ光６０１を基板６０４表面で線状ビームとなるように整形するためのものである。なお、アライメントカメラ６０６として例えばＣＣＤカメラを用いることができる。
【００６１】
次に、図７を参照して整形された線状ビームの照射位置のずれを制御する方法を説明する。まず、アライメントマーカー６１２、６１３を有する非晶質シリコン半導体膜６１４が形成された基板６０４を用意する。なお、アライメントマーカーの個数は特に限定されず、例えば少なくとも２個であればよく、レーザの照射位置を確定できればいくつ設けてもよい。図７では、２個のアライメントマーカーを例にとり説明する。
【００６２】
続いて、Ｘ−Ｙステージ６０９上に基板６０４を設置する。このとき、２つのアライメントマーカー６１２、６１３を結ぶ直線と、Ｘ−Ｙステージ６０９のＹ軸が平行になるように配置することが好ましい。次に、Ｘ−Ｙステージ６０９を移動させることによりアライメントマーカー６１２の位置をアライメントカメラ６０６で検出後、前記アライメントマーカー６１２が検出された位置から基板６０４をＹ方向に移動させ、アライメントカメラ６０６によりアライメントマーカー６１３を検出する。これにより線状ビーム６１５の照射位置を確定する。なお、上述では、２つのアライメントマーカー６１２、６１３を結ぶ直線とＸ−Ｙステージ６０９のＹ軸を平行に配置したが、そのＸ軸と平行に配置してもかまわない。このときは、Ｙ軸をＸ軸に、Ｙ軸方向をＸ軸方向に置き換えて考える。
【００６３】
次に、ＴＦＴを形成しない領域にレーザが照射される位置にあらかじめＹ軸を移動し、線状ビーム６１５を非晶質シリコン半導体膜６１４に照射しながらＸ−Ｙステージ６０９をＸ軸方向に動作させ、この半導体膜６１４をレーザアニールする。その後、レーザアニールされた領域をアライメントカメラ６０６で検出する。図７において領域６１６は線状ビーム６１５が照射された領域を示している。
【００６４】
その後、再びＸ−Ｙステージ６０９をＸ軸方向に動作させ、アライメントカメラ６０６によりアライメントマーカーを検出する。続いて、Ｘ−Ｙステージ６０９をＹ軸方向に動作させ、レーザアニールされた領域、つまり微結晶領域をアライメントカメラ６０６により検出する。アライメントカメラ６０６がアライメントマーカーを検出してから微結晶領域を検出するまでにＸ−ＹステージがＹ軸方向に動作した距離をａとする。
【００６５】
ここで、基板６０４上における線状ビーム６１５の照射位置とアライメントカメラ６０６の視野位置とを考えると、線状ビーム６１５の照射位置のＹ座標とアライメントカメラ６０６のＹ座標が等しいことが好ましい。なぜなら、アライメントカメラ６０６の位置を基準に線状ビームの基板上の照射位置が決められるため、それらの相対位置が離れていればいるほど、誤差が大きくなるためである。しかしながら、実際は、アライメントカメラ６０６のＹ座標を所望の照射位置（ここではアライメントマーカー６１２の位置）にあわせたときに、線状ビーム６１５をアライメントマーカー６１２の位置に照射することは困難である。よって、線状ビーム６１５の実際の照射位置のＹ座標は、アライメントカメラ６０６及びアライメントマーカー６１２のＹ座標とずれた位置になってしまう。つまり、線状ビーム６１５は、アライメントマーカー６１２からＹ軸方向に距離ａだけずれた位置に照射される（図７）。ここで、距離ａはＸ−Ｙステージ６０９のエンコーダにより測定した値とする。ここで、設計上では距離ａ＝０となるべきであるが、実際は装置の構造上の取り合いや周囲の環境変化などにより距離ａは０以外の値になってしまう場合が多い。そこで、基板をＹ軸方向に距離ａだけ戻すことにより線状ビーム６１５を所望の照射位置に照射することが可能となる。
【００６６】
ここで、レーザアニールされた領域をアライメントカメラ６０６で検出する方法を説明する。非晶質シリコン半導体膜上に線状ビーム６１５を照射してレーザアニールされた領域は、この半導体膜表面の状態がレーザアニールされていない領域とは異なる。そのため、この領域を簡便に検出するには、この半導体膜表面に斜めから投光し、その散乱光の量をＣＣＤカメラ等で検出すればよい。レーザアニールされた領域とされていない領域とでは、散乱光の量が異なるため、線状ビーム６１５が照射された領域と未照射の領域を判別することができる。
【００６７】
例えば、図８（ａ）に示すように、照明６０５を非晶質シリコン半導体膜６１４に斜めから投光し、アライメントカメラ６０６に基板６０４表面あるいは内部からの正反射光が入らない角度に調整する。線状ビームの照射領域は微結晶シリコン半導体膜が形成されており、未照射領域に比べて表面の凹凸が大きいため、散乱光の強度が高く、これにより照射領域を検出することができる。従って、図８（ｂ）に示すように、線状ビームの照射領域６１７と未照射領域６１８の境界を高倍率アライメントカメラにて検出することにより、より高精度に距離ａ（図７に示す距離ａ）を測定することができる。
【００６８】
本実施の形態において、線状ビームを照射してレーザアニールされた領域をアライメントカメラ等の位置検出手段により検出し、線状ビームを照射する位置を補正することで、線状ビームの照射位置のずれを少なくし、非晶質シリコン半導体膜上において高精度に線状ビームを照射することができる。また、ＴＦＴを作製する場合、ＴＦＴを形成しない領域をレーザアニールしてアライメントカメラ等により位置を検出するため、ＴＦＴの特性に影響を与えることがない。さらに、この半導体膜のＴＦＴを作製する所望の位置にのみ各々のレーザ発振器をＯＮ／ＯＦＦすることで、効率よくレーザを照射することができるため、所望の位置を均一にレーザアニールすることができ、特性のよいＴＦＴを効率よく作製することが可能である。
【００６９】
本発明に係るレーザアニール方法の第二の実施の形態によれば、上記第二の実施の形態に係るレーザアニール装置を用いてレーザアニールする方法であって、第一の実施の形態に係るレーザアニール方法とは、整形されて得られた線状ビームを基板上の非晶質シリコン半導体膜に照射してレーザアニールする際に、基板に設けられたアライメントマーカーに合わせてレーザ光の照射位置を補正し、線状ビームと基板とをアライメントマーカーの位置に合わせて相対的に走査して、基板上の非晶質シリコン半導体膜の所定の位置に線状ビームを照射してレーザアニールすることができるようにした点で異なる。すなわち、線状ビームの照射位置の補正を行って、所定の位置をレーザアニールする点で異なるだけであるので、その説明を省略する。
【００７０】
次に、上記第二の実施の形態に係るレーザアニール方法について、ボトムゲート型非晶質シリコンＴＦＴ（薄膜トランジスタ）を例にとり、その製作手順を説明する。
【００７１】
図９（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、ＴＦＴの構成を模式的に示す概略断面図及びレーザアニール前の構造を模式的に示す概略断面図である。
【００７２】
図９（ａ）に示すように、公知のＴＦＴ７０１では、まず、絶縁性の基板（例えば、厚さ０．５ｍｍのガラス基板）７０２の表面にＭｏからなるゲート電極７０３（例えば、厚さ５０ｎｍ）が形成され、このゲート電極７０３上に、例えば、ＳｉＯ２からなるゲート絶縁層７０４（例えば、厚さ１００ｎｍ）を介して、結晶性Ｓｉ層７０５が形成されている。この結晶性Ｓｉ層７０５上に非晶質Ｓｉ層７０６（例えば、厚さ５０ｎｍ）が形成され、この非晶質Ｓｉ層７０６上のＳｉＮ膜からなるエッチングストップ層７０７（例えば、厚さ１００ｎｍ）の直下部分がチャネル領域７１５とされ、このチャネル領域７１５を挟んで両側に延長するソース領域７１２及びドレイン領域７１３とが形成される。非晶質Ｓｉ層７０６のうち、エッチングストップ層７０７に被覆されない周辺部上、すなわちソース領域７１２及びドレイン領域７１３上には、ｎ＋非晶質Ｓｉ層７０８が形成され、この上に、第１〜第３の金属層７０９〜７１１によるソース電極７１６及びドレイン電極７１７が積層される。更にこれら積層構造とエッチングストップ層７０７とにわたる上面にパッシベーション膜となるＳｉＮ層７１４が形成されて、エッチングストッパータイプの逆スタガ型トランジスタが形成される。
【００７３】
そして、本例においては、ゲート電極７０３が、ソース領域７１２及びドレイン領域７１３のいずれか一方のみ、本例ではソース領域７１２側にのみ一部延在されて伝熱部とされ、この電気的及び熱的に連結された伝熱部が、伝熱部材としてゲート電極７０３の側縁部を構成している。
【００７４】
上記のように構成されるＴＦＴの製作について、以下、本発明と関連のあるレーザアニール工程を中心に、図９（ａ）及び（ｂ）を参照して説明する。
【００７５】
図９（ｂ）は、レーザアニール前の構造を模式的に示す断面図であり、厚さ０．５ｍｍの基板上に厚さ１００ｎｍのＳｉＮ層、厚さ５０ｎｍのＭｏ層、厚さ１００ｎｍのＳｉＯ２層、厚さ５０ｎｍの非晶質Ｓｉ層が形成されている。
【００７６】
図９（ａ）及び（ｂ）によれば、厚さ０．５ｍｍの基板（ガラス基板）７０２上に厚さ１００ｎｍのＳｉＮ膜を形成した後、スパッタ法により厚さ５０ｎｍのＭｏからなるゲート電極用膜を形成し、この電極用Ｍｏ膜にフォトリソグラフィ処理及びエッチング加工を施すことにより、ゲート電極７０３を形成する。次いで、このゲート電極７０３上にＣＶＤ法によりＳｉＯ２からなる厚さ１００ｎｍのゲート絶縁層７０４と、厚さ５０ｎｍの非晶質Ｓｉ層７０６とを形成する。
【００７７】
次いで、窒素雰囲気中、４９０℃、３０分で脱水素処理を行った後、上記したようなレーザアニール処理を行う。セットアップは上記したレーザアニール方法の場合と同様である。４５ｍｍ×０．０２ｍｍの整形されたＣＷレーザビーム（９６０Ｗ）を非晶質Ｓｉ層７０６に照射し、結晶化を行う。この結晶化は、ゲート電極７０３上の全域のＳｉ層を結晶化するようにする。この場合、上記したようなアライメントカメラにより基板にあらかじめ設けられたアライメントマーカーの位置を確認し、アライメントマーカーの位置に合わせてレーザ照射位置を補正すればよい。このような位置補正後、あらかじめ制御ＰＣに登録されたＴＦＴのチャネル領域７１５の位置に合わせてレーザ発振のＯＮ／ＯＦＦを制御し、走査することでチャネル領域部分のみを選択照射可能である。
【００７８】
次いで、洗浄（サイクル洗浄）処理を行った後、結晶化されたＳｉ層の上に非晶質Ｓｉ層を形成し、この非晶質Ｓｉ層上の、最終的にチャネル領域となる部分に対応させて、ＳｉＮからなる厚さ１５０ｎｍのエッチングストップ層７０７を形成する。このＳｉ層及び非晶質Ｓｉ層では、エッチングストップ層７０７の直下にチャネル領域７１５が形成され、その両側にソース領域７１２及びドレイン領域７１３が形成される。このエッチングストップ層７０７にフォトリソグラフィ処理を施す。
【００７９】
その後、エッチングストップ層７０７とその周辺の非晶質Ｓｉ層の露出部にわたって、ｎ＋非晶質Ｓｉ層（Ｎ＋＝２５ｎｍ）７０８を析出せしめ、ｎ＋非晶質Ｓｉ層と非晶質Ｓｉ層とにフォトリソグラフィ処理及びエッチング加工を施す。
【００８０】
続いて、ｎ＋非晶質Ｓｉ層７０８及びエッチングストップ層７０７にわたって、第１〜第３の金属層７０９〜７１１を形成し、エッチングストップ層７０７上の第１〜第３の金属層７０９〜７１１及びチャネル部のｎ＋非晶質Ｓｉ層７０８に対してフォトリソグラフィ処理及びエッチング加工を施す。これによって、ソース領域７１２及びドレイン領域７１３上に、第１〜第３の金属層７０９〜７１１によるソース電極７１６とドレイン電極７１７とが形成される。さらに、全面にパッシベーション膜となるＳｉＮ層７１４を形成して、逆スタガ型トランジスタを得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明によれば、第８世代以上の大型マザーガラスに対して、ムラのない均一なレーザアニール処理を行うことができるので、大型液晶表示装置や大型有機ＥＬ表示装置等を含めた表示装置の技術分野で有効に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明の一実施の形態に係るレーザアニール装置の一構成例を模式的に示す構成図であり、（ａ）はその平面図、（ｂ）はその側面図。
【図２】本発明の一実施の形態に係るレーザアニール装置で用いるＣＷレーザ発振器の配置例を模式的に示す側面図。
【図３】本発明の一実施の形態に係るレーザアニール装置で用いる光学系の配置例を模式的に示す側面図（ａ）、並びに光学系を介して整形されたレーザビームの長軸のビームプロファイルを示す波形（ｂ−１）及び短軸のビームプロファイルを示す波形（ｂ−２）。
【図４】本発明の一実施の形態に係るレーザアニール装置で用いる光学系の配置例を模式的に示す側面図。
【図５】本発明のレーザアニール方法により得られた微結晶シリコン半導体膜の表面状態を示す顕微鏡写真。
【図６】本発明の別の実施の形態に係るレーザアニール装置の構成を模式的に示す構成図。
【図７】本発明の別の実施の形態に係るレーザアニール装置の構成を模式的に示す構成図。
【図８】本発明の別の実施の形態に係るレーザアニール装置の構成を模式的に示す構成図。
【図９】本発明のレーザビーム装置を用いて製作されるＴＦＴの構成を模式的に示す概略断面図（ａ）、及びレーザアニール前の構造を模式的に示す概略断面図（ｂ）。
【符号の説明】
【００８３】
１００  レーザアニール装置            １０１  ＣＷレーザ発振器
１０２  光ファイバー                  １０３  ファイバーアレイ
１０４  光学系                        １０５  基板
１０６  吸着ステージ                  １０７  ガントリー式ステージ
１０８  基板基準当てピン              １０９  基板押し当て機構
１１０  基板昇降ピン機構              １１１  マイクロシリンドリカルレンズアレイ
１１２  回折光学素子（ＤＯＥ）        １１３  アライメントカメラ
６００  ＣＷレーザ発振器              ６０１  レーザ光
６０３  光学系                        ６０４  基板
６０５  照明                          ６０６  アライメントカメラ
６０７  画像処理装置                  ６０８  モニター
６０９  Ｘ−Ｙステージ                ６１０  駆動装置
６１１  コントローラ                  ６１２、６１３  アライメントマーカー
６１４  非晶質シリコン半導体膜        ６１５  線状ビーム
６１６  領域                          ６１７  照射領域
６１８  未照射領域                    ７０１  ＴＦＴ
７０２  基板                          ７０３  ゲート電極
７０４  ゲート絶縁層                  ７０５  結晶性Ｓｉ層
７０６  非晶質Ｓｉ層                  ７０７  エッチングストップ層
７０８  ｎ＋非晶質Ｓｉ層              ７０９〜７１１  第１〜第３の金属層
７１２  ソース領域                    ７１３  ドレイン領域
７１４  ＳｉＮ層                      ７１５  チャネル領域
７１６  ソース電極                    ７１７  ドレイン電極
【図１】
2010118409.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2010118409.tif 000009
【図９】
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【図５】
2010118409.tif 000011