(57)【要約】【課題】アモルファス薄膜を溶融加熱により結晶化させる際に、結晶薄膜の表面に突起が形成されるのを防止する。【解決手段】アモルファス薄膜４の下層に、溶融結晶化に際し、少なくとも表層側が溶融してアモルファス薄膜４が結晶化されて凝固する際の体積変化を緩和するバッファ層３を設ける。バッファ層成膜という単純な１工程を追加するだけで、結晶化した時点で既に突起の高さが十分低いものにすることができ、絶縁膜を十分薄くする。さらには突起が形成された際の研磨・エッチングなどという無駄なプロセスを導入する必要がなくなり、コンタミネーションの発生防止や歩留まりの向上、製造効率の向上などの効果が得られる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融結晶化に供するアモルファス薄膜が基板上に形成された半導体薄膜基板であって、前記アモルファス薄膜の下層に、前記溶融結晶化に際し、少なくとも表層側が溶融して前記アモルファス薄膜が結晶化されて凝固する際の体積変化を緩和するバッファ層が設けられていることを特徴とする半導体薄膜基板。
【請求項２】
前記バッファ層は、溶融時に体積膨張し、凝固時に体積収縮する材質からなることを特徴とする請求項１記載の半導体薄膜基板。
【請求項３】
前記バッファ層の下層であって、前記基板の上層に、拡散抑制層が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体薄膜基板。
【請求項４】
前記バッファ層は、拡散抑制層を兼ねることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体薄膜基板。
【請求項５】
前記バッファ層がＮｂ２Ｏ５、Ｔｉ２Ｓ、Ｌａ２Ｃ３のいずれかであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の半導体薄膜基板。
【請求項６】
アモルファス薄膜の下層にバッファ層を設けておき、前記アモルファス薄膜およびバッファ層を加熱して前記アモルファス薄膜を溶融結晶化させるとともに、前記溶融結晶化に際し、少なくとも前記バッファ層の表層側を溶融させ前記アモルファス薄膜が結晶化されて凝固する際に、その体積変化を前記バッファ層で緩和することを特徴とする半導体結晶薄膜の製造方法。
【請求項７】
前記アモルファス薄膜が結晶化されて凝固する際に、前記バッファ層が凝固して体積収縮することで前記結晶化による体積変化を緩和することを特徴とする請求項６記載の半導体結晶薄膜の製造方法。
【請求項８】
前記結晶化に際し、前記バッファ層は、下層側が非溶融状態を維持してバッファ層下層からの不純物の拡散を抑制することを特徴とする請求項６または７に記載の半導体結晶薄膜の製造方法。
【請求項９】
アモルファス薄膜を加熱して溶融結晶化させる際に、前記アモルファス薄膜の表面側に加圧を行うことを特徴とする請求項６〜８のいずれかに記載の半導体結晶薄膜の製造方法。
【請求項１０】
アモルファス薄膜を加熱して溶融結晶化させる際に、前記アモルファス薄膜の表面側を加圧することを特徴とする半導体結晶薄膜の製造方法。
【請求項１１】
前記加圧は、前記アモルファス薄膜が結晶化して凝固するまで継続することを特徴とする請求項９または１０に記載の半導体結晶薄膜の製造方法。
【請求項１２】
前記加圧は、加熱エネルギーが透過する押当て部材を前記アモルファス薄膜に押し当てることにより行い、該押圧部材を通して加熱エネルギーを前記アモルファス薄膜に照射して前記溶融結晶化を行わせることを特徴とする請求項９〜１１のいずれかに記載の半導体結晶薄膜の製造方法。
【請求項１３】
前記加熱エネルギーの照射を前記アモルファス薄膜に対し相対的に移動させるのに伴って、前記押当て部材を前記アモルファス薄膜に対し相対的に移動させることを特徴とする請求項１２記載の半導体結晶薄膜の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、アモルファス薄膜を溶融結晶化させる半導体薄膜基板および前記溶融結晶化により得られる半導体結晶薄膜の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
薄型ディスプレイパネルの画素駆動回路であるＴＦＴ（薄膜トランジスタ）を形成するバックプレーンとして、ガラス基板上に堆積した半導体薄膜（主にシリコン薄膜）が用いられる。家庭用ＴＶなどの中〜大画面液晶ディスプレイパネルでは、この半導体薄膜はアモルファス構造で用いられる。これに対し、特に携帯電話端末やデジタルカメラなどに用いられる中〜小型液晶パネルあるいは、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイでは一旦アモルファス構造で堆積させたシリコン薄膜に適当な熱処理を施し結晶化して用いている（いわゆるポリシリコンＴＦＴ）。この結晶化のプロセスとして工業化されている手段の一つがＥＬＡ（エキシマレーザ照射によるシリコン膜の溶融結晶化）技術である（非特許文献１）。
【０００３】
このＥＬＡプロセスによってシリコン薄膜を溶融・凝固を経て結晶化させる際、エキシマレーザアニールは半導体薄膜に瞬間的に大エネルギーを与えるため、液相から固相への凝固時に大きな体積膨張を伴い、凝固終端部（一般的には結晶粒界）に大きな突起が生じる（図７参照）。この突起は後工程でＴＦＴ素子を形成する際に著しく不利に作用する。
すなわち、半導体薄膜表面の突起は、ＴＦＴ（ただしトップゲート型）として素子を作製した際に高ゲート電圧による絶縁破壊を生じる起点となり非常に問題である。このため、半導体層のさらに上に堆積するゲート絶縁膜を厚くするという回避手法が実施される場合がある。
さらには、上記突起を除去する手段が提案されている。例えば特許文献１にはシリコン結晶（ポリシリコン）薄膜の表面を機械研磨して平坦化することが提案されている。あるいは平坦化の手段として、薬液によるエッチングや電解研磨、イオン打ち込みによる平坦化（特許文献２）、あるいは活性ガスによるドライエッチング（特許文献３）なども提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−１６３５８８号公報
【特許文献２】特開平８−１３９３３４号公報
【特許文献３】特開平９−２１３６３０号公報
【特許文献４】特開２０００−２９４７９３号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Ｍａｔ．Ｒｅｓ．Ｓｏｃ．Ｓｙｍｐ．Ｐｒｏｃ．７１，４３５，（１９８６），Ｔ．Ｓａｍｅｓｈｉｍａ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、前記方法のように、ゲート絶縁膜を厚くすることはＴＦＴの電気的特性（スイッチング特性など）を劣化させることに直結するため望ましい手段ではない。
また、前記したように、溶融結晶化後に表面の凹凸を機械的・化学的に削る、といったプロセスが提案あるいは実施されている。しかし、研磨により生じる砥粒カスやコンタミネーションがＴＦＴ特性低下やフォトリソグラフィー工程における歩留まり劣化をもたらすことは自明であり、やはり好ましくない。また、平坦化のためにプロセス負荷や製造時間の増大という問題が生じる。
つまるところ溶融プロセスにより形成された半導体結晶薄膜が結晶化完了時点で初めから突起（凹凸）を持たない、あるいは突起（凹凸）の程度が小さければ、上記のような突起（凹凸）の除去プロセスが不要となり、困難が解消されるのでより好適なプロセスだと言える。このような発想により提案されている手法としては、特許文献４のような「静磁場中あるいは不活性ガス中で対流を抑制しながら溶融結晶化する」というプロセスがある。ただし現実問題として磁場の分布や不活性ガスの流れを均一に制御することは難しく、目的を十分に達成可能とは言い難い。
【０００７】
本発明は、上記事情を背景としてなされたものであり、アモルファス薄膜の溶融結晶化時に生じる突起（凹凸）の高さを抑制することができる半導体薄膜基板および半導体薄膜の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
すなわち、本発明の半導体薄膜基板は、溶融結晶化に供するアモルファス薄膜が基板上に形成された半導体薄膜基板であって、前記アモルファス薄膜の下層に、前記溶融結晶化に際し、少なくとも表層側が溶融して前記アモルファス薄膜が結晶化されて凝固する際の体積変化を緩和するバッファ層が設けられていることを特徴とする。
また、本発明の半導体結晶薄膜の製造方法は、アモルファス薄膜の下層にバッファ層を設けておき、前記アモルファス薄膜およびバッファ層を加熱して前記アモルファス薄膜を溶融結晶化させるとともに、前記溶融結晶化に際し、少なくとも前記バッファ層の表層側を溶融させ前記アモルファス薄膜が結晶化されて凝固する際に、その体積変化を前記バッファ層で緩和することを特徴とする。
【０００９】
上記本発明によれば、アモルファス薄膜が凝固する際の体積変化がバッファ層によって緩和され、その結果、結晶化薄膜に突起が生じるのを大幅に抑制することができる。
【００１０】
上記バッファ層は、溶融時に体積膨張し、凝固時に体積収縮する材質からなるものが好適である。薄膜の代表材質であるシリコンは、通常は、溶融時に体積収縮し、凝固時に体積膨張するので、バッファ層との間で体積変化が相殺される。
すなわち、薄膜とバッファ層とは、溶融および凝固時の体積変化傾向が逆であることが上記体積変化の緩和に大きな効果をもたらす。
【００１１】
該バッファ層は、溶融結晶化される薄膜が凝固する際に同時に凝固して前記薄膜の体積変化を緩和するものが望ましく、凝固点が結晶化する薄膜に近いもの（例えば±１００℃程度）が望ましい。シリコンの場合、アモルファスシリコンの融点・凝固点は約１４００Ｋ、結晶シリコンでは約１７００Ｋとされる。
さらにバッファ層は、熱伝導率が、溶融結晶化される薄膜と同等かそれ以上であるのが望ましい。これら条件を満たすことで、アモルファス薄膜とバッファ層とがほぼ同じタイミングで溶融・凝固することになり、上記体積緩和（体積変化の相殺）の効果が顕著になる。
【００１２】
また、上記バッファ層は、ＴＦＴ素子の電気的特性を低下させないため、電気伝導度が低いのが望ましい。
さらに、バッファ層は、溶融される半導体材料に比べ密度（特に液相で比較して）が高いのが望ましい、これにより溶融時に半導体と混合しづらくなる。
上記種々の条件を満たすバッファ層の材質として例えば、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔｉ２Ｓ、Ｌａ２Ｃ３を例示することができる。
【００１３】
また、バッファ層の下層には、基板側から半導体膜に悪影響を及ぼす不純物成分が拡散しないように、拡散抑制層を設けることができる。該拡散抑制層としては、既知の材料を用いることができる。
また、上記バッファ層で拡散抑制層を兼ねることも可能である。バッファ効果を十分に得ようとする場合、アモルファス薄膜の溶融結晶化の際に、バッファ層の溶融が全層に至らず、下層側は非溶融状態を維持して固相であるのが望ましい。これは、液相での原子拡散速度は固体よりも遙かに大きく、拡散抑制という点では、固相が維持されていることが望ましいためである。
【００１４】
また、本発明の他の形態の半導体結晶薄膜の製造方法は、アモルファス薄膜を加熱して溶融結晶化させる際に、前記アモルファス薄膜の表面側を加圧することを特徴とする。
【００１５】
アモルファス薄膜の溶融結晶化に際し、該薄膜に加圧を行うことで、凝固時に生じる体積膨張を均等化して突起が生じるのを抑制する。この加圧は、前記したバッファ層を設けた製造方法に適用してもよい。
上記加圧は、結晶化された薄膜が凝固するまで継続するのが望ましい。これにより突起形成をより確実に抑制する。
該加圧の方法は本発明としては特に限定されないが、押当て部材を上記薄膜に押し当てることで加圧を行うことが可能である。該押当て部材をレーザなどの加熱エネルギーが透過する材料、レーザでは石英などにより構成し、該押当て部材を透過する加熱エネルギーでアモルファス薄膜の溶融結晶化を行うようにしてもよい。これにより、体積変化が明確に現れる加熱エネルギーの照射位置で加圧を実行して突起形成の抑制をより確実なものにすることができる。
【００１６】
なお、アモルファス薄膜にレーザなどの加熱エネルギーを照射して溶融結晶化させる際には、通常は、加熱エネルギーの照射をアモルファス薄膜に対し相対的に移動させて行うので、加熱エネルギーの照射の相対的な移動とともに、押当て部材を相対的に移動させることで、広い面に亘って加熱エネルギーの照射位置で加圧を実行することが可能になる。押当て部材は、薄膜に対し摺動させるのは望ましくないので、薄膜に対し離接を繰り返して摺動を伴わない相対的な移動を可能にしてもよく、また、押当て部材を薄膜に対し回転移動が可能な形状にして、回転移動によって上記相対的な移動が行えるようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明したように、本発明の半導体薄膜基板は、溶融結晶化に供するアモルファス薄膜が基板上に形成された半導体薄膜基板であって、前記アモルファス薄膜の下層に、前記溶融結晶化に際し、少なくとも表層側が溶融して前記アモルファス薄膜が結晶化されて凝固する際の体積変化を緩和するバッファ層が設けられているので、アモルファス薄膜を溶融結晶化する際に、溶融結晶化する薄膜の体積変化がバッファ層で緩和され、結晶粒界などに突起が生じるのを抑制し、良質な半導体結晶薄膜を得ることを可能にする。
【００１８】
また、本発明の半導体結晶薄膜の製造方法は、アモルファス薄膜の下層にバッファ層を設けておき、前記アモルファス薄膜およびバッファ層を加熱して前記アモルファス薄膜を溶融結晶化させるとともに、前記溶融結晶化に際し、少なくとも前記バッファ層の表層側を溶融させ前記アモルファス薄膜が結晶化されて凝固する際に、その体積変化を前記バッファ層で緩和するので、結晶粒界などに突起が生じるのを抑制して良質な半導体結晶薄膜を製造することが可能になる。
さらに他の発明の半導体結晶薄膜の製造方法は、アモルファス薄膜を加熱して溶融結晶化させる際に、前記アモルファス薄膜の表面側に加圧を行うので、上記と同様に結晶粒界などに突起が生じるのを抑制する。
【００１９】
すなわち、本発明によれば、バッファ層成膜という単純な１工程を追加するだけ、または基板表面を抑える押当て部材などの治具を処理装置に付加するだけ、あるいは両方の手段の同時適用という単純な工夫により、結晶化した時点で既に突起の高さが十分低いものにすることができ、絶縁膜を十分薄くする（すなわち高特性ＴＦＴを得る）ことが可能となる。あるいは突起の研磨・エッチングなどという無駄（工程歩留まり、タクトタイムの点で）なプロセスを導入する必要がなくなる。
【００２０】
また、薄膜を加圧する製造方法については次のような副次的効果も得られる。近年ディスプレイの薄型化の延長あるいは量産効率の向上を目指した技術革新として「ディスプレイ製造プロセスのＲｏｌｌ  ｔｏ  Ｒｏｌｌ化」あるいは「フレキシブルディスプレイ」と呼ばれる技術が開発途上にある。従来ＦＰＤの基板として広く使われているガラス平板に代わり、プラスチック樹脂板（またはシート）等の柔軟な素材を基板としてパネルを作製する技術である。この製造プロセスにおいて、ＴＦＴとなる半導体膜を熱処理（例えば結晶化）する必要がある場合に、その基板の柔軟さがレーザの焦点高さとの不一致を生じパネル面内の結晶性不均一性をもたらす。これはつまりＴＦＴ特性の面内不均一性に繋がり甚だ好ましくない。本発明のようにレーザ照射箇所を平板等で抑えながら処理することは、前述の突起防止だけでなく、基板の柔軟さ故の変形およびそれに伴う照射高さズレの防止にもなる。
以上より本発明はＴＦＴパネル製造工程において工程の簡略化やスループット向上において大きな効果をもたらすものだと言える。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態の半導体薄膜の結晶化前後を示す図である。
【図２】同じく、拡散抑制層を設けた変更例を示す図である。
【図３】同じく、バッファ層で拡散抑制層を兼ねる例を示す図である。
【図４】本発明の押当て部材を用いた他の実施形態の半導体薄膜の結晶化前後を示す図である。
【図５】同じく、他の押当て部材を用いた例の半導体薄膜の結晶化前後を示す図である。
【図６】同じく、バッファ層と押当て部材を用いた例の半導体薄膜の結晶化前後を示す図である。
【図７】従来の結晶化膜のＴＥＭ像を示す図面代用写真である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
（実施形態１）
以下に、本発明の一実施形態を図１に基づいて説明する。
アモルファス薄膜の溶融結晶化に供する半導体薄膜基板１は、基板２上にバッファ層３が形成され、その上層にアモルファスシリコン薄膜４が形成されている。
バッファ層３は、アモルファスシリコン薄膜４の溶融結晶化に際し溶融し、結晶化された薄膜の凝固に伴って同じく凝固する。
【００２３】
該半導体薄膜１にレーザ５を照射した際の挙動について以下に説明する。
該半導体薄膜１に対し、レーザ照射を行い、アモルファスシリコン薄膜４と、バッファ層３とを同時に溶融させる。レーザパルスの１ショットが終わると同時に溶融しているアモルファスシリコン薄膜４およびバッファ層３の温度が低下し始める。この時レーザ照射されて溶融した面積のすべての箇所で一様に温度低下が起こる訳ではないので、比較的温度低下が速く、凝固点に達するタイミングが早かった箇所から凝固（結晶化）が開始され、２次元的に凝固界面が進行する。凝固過程では溶融している間は一旦収縮していたシリコン膜の体積が急速に膨張へと転じる。この体積膨張のしわ寄せが結晶成長方向へと蓄積・累積され、最終的には別な結晶粒の成長界面と衝突する。
【００２４】
もしバッファ層３の無い、従来技術の膜構造であれば、このしわ寄せの逃げ場は上方の自由空間にしか存在しないため、結晶成長界面同士が衝突した箇所（結晶粒界）が激しく盛り上がってしまい、そのままの状態で凝固してしまう（突起の発生）。
【００２５】
しかし本発明のような構造であれば、シリコン膜の凝固が進行すると同時にすぐ直下の空間でバッファ層３の凝固もほぼ同時に同方向へ進行しているのである。そして、シリコン膜の凝固界面（結晶化界面）が盛り上がるのと同様のメカニズムにより、バッファ層３の凝固界面同士が衝突する部分では両側の凝固界面に同時に原子を吸い取られる形で窪み３０が生じるのである（鋳鉄でよく言われる“引け巣”に相当する）。この窪み３０の形成はすなわち上部に接触しているシリコン膜を下方向（基板のある方向）へ引き込む効果を発生することは容易に想像できる。すなわちシリコン膜およびバッファ層３の凝固界面はパネル面内のほぼ同じ場所で衝突し、シリコン膜同士の界面は盛り上がり、バッファ層３同士の界面は窪もうとするため、全体的な変形を相殺することができる。両者の体積変化量を精密に制御（主に膜厚を最適化する）してやれば、変形量を限りなくゼロに近づけることが可能である。これにより突起形成が抑制された、結晶化シリコン薄膜４ａが得られる。
【００２６】
また、図２は、バッファ層３と基板２との間に拡散抑制層６を設けた変更例である。この変更例では、アモルファスシリコン薄膜４を溶融結晶化させる際に、基板１からの不純物成分による拡散を前記拡散抑制層６で抑えて結晶化膜の汚染を防止する。該変更例でも、上記と同様にしてレーザの照射などによってアモルファスシリコン薄膜４を突起の形成を抑制しつつ溶融結晶化させることができる。
【００２７】
次に、図３は、バッファ層３で拡散抑制層を兼ねる例を示すものである。この例では、レーザをアモルファスシリコン薄膜４に照射する際に、アモルファスシリコン薄膜４の全層と、バッファ層３の表層３ａとが同時に溶融し、バッファ層の下層３ｂは非溶融状態を維持する。この下層３ｂは、固相の状態で基板２側からの拡散を抑制する。一方、バッファ層３の表層３ａは、上記と同様にシリコン膜の体積変化を緩和してシリコン膜表面に突起が生成されるのを抑制して結晶化シリコン薄膜を得る。この例のようにバッファ層の下層の非溶融状態は、バッファ層の厚みを適切にしたり、レーザのエネルギー密度を適切に調整したりすることにより得ることができる。
【００２８】
（実施形態２）
次に、他の実施形態を図４に基づいて説明する。なお、上記実施形態と同様の構成については同様の符号を付して説明する。
基板２上にアモルファスシリコン薄膜４が形成されており、該アモルファスシリコン薄膜４上に、石英製で下面平坦度を極めて高くした平板状の押当て部材１０を接触配置し、アモルファスシリコン薄膜４に押し当てて加圧する。なお、押当ては、押当て部材１０を介してさらに加圧を付加するものであってもよく、押当て部材１０の自重のみを利用するものであってもよい。
【００２９】
上記押当て部材１０の上方からレーザ５を照射し、押当て部材１０を透過したレーザ５をアモルファスシリコン薄膜４に照射する。これにより、アモルファスシリコン薄膜４は加圧された状態で溶融し、凝固の際に、この加圧によって表面突起の発生が抑制されて結晶化シリコン薄膜４ａが得られる。言い換えれば、半導体膜の凝固界面同士の衝突が突起の発生原因であるので、この突起が盛り上がってくるべき空間を予め埋めておくことで突起発生を抑制するのである。この押当て部材１０は、溶融部分に直接接触するため、溶融のために投入するエネルギー（レーザなど）を十分透過する素材であることが必要条件である。なお、押当て部材と半導体膜の間に気体分子やゴミ等が存在すると十分な効果が得られないため、少なくともレーザ照射部近傍は超高清浄度かつ真空（例えば真空チャンバーなどの内部）とするのが望ましい。平坦な表面同士を真空中で接触させて接合する技術は「真空接合」「真空接着」などと呼ばれており、この技術に従えば本発明の押当て部材と半導体膜間の密着性が真空度に依存することになるので、逆に真空度の良くない（圧力が高い）環境下では半導体膜の表面平坦性を高められないことが判る。
【００３０】
図５は、他の変更例を示すものであり、押当て部材を石英製で円柱形状を有し、表面平滑度の高い押当て部材１１に変更したものである。レーザ５は、押当て部材１１の径方向から入射され、該押当て部材１１を透過して、アモルファスシリコン薄膜４に照射されることになる。
この例では、押当て部材１１をアモルファスシリコン薄膜４上で回転移動させつつレーザ５を移動させるので、膜上の広いエリアで薄膜に押し当てを行いながら、レーザ照射による溶融加熱を行うことができる。この例でも、表面突起の抑制された結晶化シリコン薄膜４ａが得られる。なお、上記押当て部材１０でも、シリコン膜に対し離接を繰り返し行うことで、レーザとともに薄膜に対し相対的な移動を行うことができる。
【００３１】
なお、図６（ａ）（ｂ）は、上記押当て部材１０、１１を使用するとともに、半導体薄膜基板では、アモルファスシリコン薄膜４の下層にバッファ層３が設けられたものである。これらの例では、バッファ層３によって、結晶化に際しての体積緩和がなされるとともに、薄膜が溶融凝固する際に押当て部材１０、１１によって加圧がなされているので、結晶化シリコン薄膜４ａに突起が生成されるのをより効果的に抑制する。
【実施例１】
【００３２】
以下に、本発明の実施例を説明する。
ディスプレイ用ガラス基板上に拡散抑制層である酸化シリコン層を堆積した後、凹凸抑制のためのバッファ層として酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）を５０ｎｍ厚で成膜した。その上にさらにシリコン薄膜を５０ｎｍ厚で成膜した。
なお上記「拡散抑制層」と「凹凸抑制バッファ層」を別々の組成で成膜しているが、本発明の主旨としては１種類の膜が両方の層の機能を兼ね備える形態でも構わない。
成膜終了後、シリコン膜および凹凸抑制バッファ層が同時に溶融するようにレーザ照射した。結晶化後のシリコン膜表面粗さを測定して通常の方法でレーザ溶融結晶化した場合と比較したところＲａが５０ｎｍ程度から５ｎｍ以下へ著しく改善されていた。
【実施例２】
【００３３】
ガラス基板／ＳｉＯ２拡散抑制層／シリコン薄膜の３層からなる一般的なＴＦＴ向けの構造に、エキシマレーザを照射して最表面のシリコン膜を溶融結晶化させる。この時あらかじめ、溶融する半導体部分の表面に平滑に研磨済みの石英板を接触させながらレーザ照射した。レーザのビーム形状は幅０．４ｍｍ×長さ５００ｍｍのラインビーム形状であるので、シリコン膜と接触する石英板の平滑面のサイズは０．５ｍｍ×５２０ｍｍとした。なおレーザのエネルギーの大部分は石英板を透過するため、エネルギーの減衰は微量であり、特にレーザ照射条件に大きな変更を加える必要は無い。
【００３４】
レーザの照射周期（３００Ｈｚ）に合わせて石英板を半導体表面に接触・脱離させることで、半導体膜表面を擦って傷つける問題も回避できた。また、平板ではなく円筒状の石英ローラー（５０ｍｍφ×５２０ｍｍ）を半導体表面に沿って接触しながら回転移動させつつ円筒を透過させてレーザ照射した。この場合はある程度ラインビームの幅を絞る必要があり、本実施例では１５μｍ幅とした（このため若干スループットが低下した）。作製した半導体結晶膜の表面粗さを測定したところＲａが５０ｎｍ程度から８ｎｍ以下へ著しく改善されていた。
【符号の説明】
【００３５】
１    半導体薄膜基板
２    基板
３    バッファ層
４    アモルファスシリコン薄膜
４ａ  結晶化シリコン薄膜
５    レーザ
６    拡散抑制層
１０    押当て部材
１１    押当て部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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