(57)【要約】【課題】照射面においてエネルギー分布が均一なビームスポットを形成する光学素子および光照射装置の提供を課題とする。また、エネルギー分布が均一なビームスポットを用いた半導体装置の作製方法の提供を課題とする。【解決手段】複数の反射体を側壁として、多角形状の入射口および射出口を有する光学素子を構築し、前記光学素子にビームを導入することで、照射面におけるビームスポットのエネルギー分布を均一にする。また、前記反射体同士を移動可能とすることで、所望のサイズまたは形状のビームスポットを得ることができる。さらに、前記光学素子を用いた光照射装置を用いることで、半導体装置の作製における不良も低減することが可能となる。【選択図】図１
2006310802.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
照射面においてビームスポットのエネルギー分布を均一化する光学素子であって、
入射口、射出口及び複数の反射体を備え、前記入射口及び前記射出口は前記複数の反射体から形成される多角形状であり、
前記複数の反射体のそれぞれは、隣接する他の反射体に対して相対的に移動可能であり、
前記多角形状の入射口及び射出口の形状は、前記複数の反射体の移動前後で相似形となることを特徴とする光学素子。
【請求項２】
照射面においてビームスポットのエネルギー分布を均一化する光学素子であって、
入射口、射出口及び四つの反射体を備え、前記入射口及び前記射出口は前記四つの反射体から形成される矩形状であり、
前記四つの反射体のそれぞれは、隣接する他の反射体に対して相対的に移動可能であり、
前記矩形状の入射口及び射出口の形状は、前記四つの反射体の移動前後で相似形となることを特徴とする光学素子。
【請求項３】
請求項２において、
前記入射口及び前記射出口の形状は、黄金比を持つ矩形状であることを特徴とする光学素子。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一において、
前記照射面におけるビームスポットの形状は、前記入射口及び前記射出口の形状であることを特徴とする光学素子。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一において、
前記それぞれの反射体と、前記他の反射体と、が隣接する部分には鏡面加工が施されていることを特徴とする光学素子。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか一において、
前記入射口及び前記射出口の中心軸は、前記反射体の移動前後で一定であることを特徴とする光学素子。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれかにおいて、
前記入射口に入射するビームの入射角をθとした場合、
６０°＜θ＜９０°で入射する前記ビームを反射することを特徴とする光学素子。
【請求項８】
光源と、
光学素子と、
前記光学素子により形成される強度分布の均一なビームを照射面に転送する球面レンズと、を有し、
前記光学素子は、入射口、射出口及び複数の反射体を備え、前記入射口及び前記射出口は前記複数の反射体から形成される多角形状であり、
前記複数の反射体のそれぞれは、隣接する他の反射体に対して相対的に移動可能であり、
前記複数の反射体の移動前後で前記多角形状の入射口及び射出口の形状が相似形であることを特徴とする光照射装置。
【請求項９】
光源と、
光学素子と、
前記光学素子により形成される強度分布の均一なビームを照射面に転送する球面レンズと、を有し、
前記光学素子は、入射口、射出口及び四つの反射体を備え、前記入射口及び前記射出口は前記四つの反射体から形成される矩形状であり、
前記四つの反射体のそれぞれは、隣接する他の反射体に対して相対的に移動可能であり、
前記四つの反射体の移動前後で前記矩形状の入射口及び射出口の形状が相似形であることを特徴とする光照射装置。
【請求項１０】
請求項９において、
前記光学素子の入射口及び射出口の形状は、黄金比を持つ矩形状であることを特徴とする光照射装置。
【請求項１１】
請求項８乃至請求項１０のいずれか一において、
前記照射面には、前記光学素子の入射口及び射出口の形状のビームスポットが形成されることを特徴とする光照射装置。
【請求項１２】
請求項８乃至請求項１１のいずれか一において、
前記光学素子と、前記光学素子の入射口及び射出口の中心軸は、前記反射体の移動前後で一定であることを特徴とする光照射装置。
【請求項１３】
請求項８乃至請求項１２のいずれかにおいて、
前記光学素子の前記入射口に入射するビームの入射角をθとした場合、
６０°＜θ＜９０°で入射する前記ビームを反射することを特徴とする光照射装置。
【請求項１４】
請求項８乃至請求項１３のいずれか一において、
前記光学素子は光導波路であることを特徴とする光照射装置。
【請求項１５】
請求項８乃至請求項１４のいずれか一に記載の光照射装置であることを特徴とするレーザ照射装置。
【請求項１６】
請求項８乃至請求項１４のいずれか一に記載の光照射装置であることを特徴とする露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照射面におけるビームスポットのエネルギー分布をある特定の領域で均一化する光学素子及びそれを用いた光照射装置に関する。さらに、前記光照射装置を用いて形成した結晶性半導体膜を用いた半導体装置の作製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、基板上に薄膜トランジスタ（以下ＴＦＴと記す）を製造する技術が大幅に進歩し、アクティブマトリクス型表示装置への応用開発が進められている。特に、多結晶半導体膜を用いたＴＦＴは、従来の非単結晶半導体膜を用いたＴＦＴよりも電界効果移動度（モビリティともいう）が高いので、高速動作が可能である。そのため、従来基板の外に設けられた駆動回路で行っていた画素の制御を、画素と同一の基板上に形成した駆動回路で行うことが試みられている。
【０００３】
ところで、半導体装置に用いる基板は、コストの面から単結晶半導体基板よりも、ガラス基板が有望視されている。ガラス基板は、合成石英基板と比較しても、安価で、大面積基板を容易に作製できる利点を持っているが、一方で合成石英基板に比べ融点が低いという欠点を持っている。しかしながら、ガラス基板上に形成した半導体膜に対して、レーザビームを用いてレーザアニールを行った場合、前記半導体膜の温度のみを高温にすることが可能であり、ガラス基板に殆ど熱的損傷を与えることなく半導体膜の結晶化、平坦化、または表面改質をすることができる。また、電熱炉を用いた加熱手段に比べて格段にスループットが高い。そのため、ガラス基板上に形成された非単結晶半導体膜（非単結晶半導体であって、すなわち単結晶ではなく多結晶、微結晶等の結晶性を有する半導体若しくは非晶質半導体）に対し、レーザアニールを施す技術が、広く研究されている。なお、ここでいうレーザアニールとは、半導体基板又は半導体膜に形成された損傷層や非晶質層を結晶化する技術や、基板上に形成された非単結晶半導体膜を結晶化させる技術を指している。また、半導体基板又は半導体膜の平坦化や表面改質に適用される技術も含んでいる。
【０００４】
レーザアニールによって作製した結晶性半導体膜は高い移動度を有するため、アクティブマトリクス型表示装置を構成する駆動回路用のＴＦＴの活性層等にさかんに利用されている。
【０００５】
前記レーザアニールに用いるレーザビームには、エキシマレーザから発振されたレーザビームがしばしば用いられる。エキシマレーザは出力が大きく、高周波数での繰り返し照射が可能であるという利点を有し、さらにエキシマレーザから発振されるレーザビームは半導体膜としてよく用いられる珪素膜に対しての吸収係数が高いという利点を有する。そして、レーザアニールの方法としては、照射面におけるビームスポットの形状が、ある一定の領域を持つ矩形状となるように光学系にて整形し、レーザビームの照射位置を照射面に対し相対的に移動させて照射する方法が生産性が高く工業的に優れている。なお、本明細書中では、照射面におけるビームスポットの形状が矩形状になるビームを矩形状ビームと呼び、前記矩形状ビームを用いて被照射物に照射することをエリア照射と呼ぶこととする。なお、本明細書において矩形状ビームとは、照射面におけるビームスポットの形状がおおよそ矩形状であればよい。したがって、矩形状ビームの４つの内角が厳密に直角でなくともよく、多少丸みを帯びていても構わない。また、矩形状ビームの内、特にアスペクト比が高いもの（具体的にはアスペクト比が１０以上、好ましくは１００〜１００００）は線状ビームとし、本明細書の矩形状ビームとは区別する。本明細書中では、前記線状ビームを、前記線状ビームのビーム幅が長い方向に直角な方向に相対的に移動させて、被照射物に照射することをライン照射と呼ぶこととする。
【０００６】
光源から発振されるレーザビームの強度分布は一般的にガウス分布であり、均一なレーザアニールを行うためには、レーザビームの強度分布を均一化する必要がある。近年、レーザビームの強度分布の均一化の手法として、シリンドリカルレンズアレイを用いて、レーザビームを所定の方向に分割し、分割されたそれぞれのレーザビームを同一面内において重ね合わせることによってレーザビームの強度分布を均一化する手法がしばしば用いられる。このようにして形成されたビームを用いることで、大型基板に成膜された半導体膜のレーザアニールをより効率的に行うことができるようになった。
【０００７】
しかしながら、シリンドリカルレンズアレイを用いた場合、個々のシリンドリカルレンズの加工精度が問題となる。シリンドリカルレンズアレイはシリンドリカルレンズが複数個並んだものであるが、それぞれのシリンドリカルレンズの曲率半径や面精度を全く同一にすることは不可能である。よって、シリンドリカルレンズアレイにより分割された個々のレーザビームを照射面上において完全に一致させて重ねあわせることができないため、形成されるビームにおいて、強度分布が減衰する領域ができる。これは、半導体膜をレーザアニールする上で問題となり得る。このような不均一な強度分布を持つビームによりレーザアニールされた半導体膜を用いてＴＦＴを作製し、さらに該ＴＦＴを用いて液晶や有機ＥＬディスプレイを作製した場合、ディスプレイ上に縞や色むらが生じることがある。
【０００８】
また、従来の光照射装置は、被照射領域のサイズに併せて所望のサイズのビームスポットを形成できる構成とはなっていなかった。そのため、被照射領域のサイズに関わらず、一定のサイズのレーザビームを用いてレーザアニール等の処理を行っていた。したがって、被照射領域のサイズに関わらず一定の処理時間が掛かっていた。
【０００９】
なお、特許文献１には、光導波路の寸法を変えることのできるフォトリソグラフィック装置が開示されている。特許文献１に示される光導波路は、互いに関して移動可能な内壁を持つことを特徴としているが、該光導波路を形成する内壁の移動方向は光導波路の長手方向に直交する方向（静的な照射フィールドの幅方向）のみである。すなわち、第５図に示されているように、光導波路の内壁の移動前後で、長手方向に直交する方向の寸法は変化するが、長手方向の寸法自体は変わらない。したがって、光導波路の内壁の移動前後で光導波路の形状が変化している。
【特許文献１】特表平１１−５０８０９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明はこのような状況を鑑みてなされたものであり、レーザビームの強度の均一性を向上させ、照射面におけるビームスポットのエネルギー分布を均一にすることのできる技術を提供することを目的とする。さらに、ビームスポットのエネルギー分布が均一で、且つ照射面において所望のサイズのビームスポットを形成することのできる技術を提供することを目的とする。
【００１１】
また、本発明は、被照射物に合わせてビームスポットのサイズを最適化できるように、且つ相似形のビームスポットを形成することのできる技術を提供することも目的とする。
【００１２】
また、本発明はレーザビームに限らず、キセノンランプ、ハロゲンランプ、高圧水銀ランプ等の光源から射出されるビームの強度の均一性を向上させ、照射面におけるビームスポットのエネルギー分布を均一にすることのできる技術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】
【００１３】
本発明は、照射面においてより均一なエネルギー分布を持つビームスポットを得られるようにすることを特徴としている。即ち、光学素子にビームを導入することで、ビームの強度分布のばらつきを修正し、照射面においてより均一なエネルギー分布を持つビームスポットを形成することを特徴とする。また、本発明は、照射面において均一なエネルギー分布を持ち、且つ所望のサイズのビームスポットを得られるようにすることを特徴としている。なお、本明細書において、サイズとは面積、大きさ、寸法等を意味する。
【００１４】
具体的には、前記光学素子は多角形状の入射口および射出口を形成する複数の反射体を有していることを特徴とする。前記光学素子の多角形状の入射口にビームを入射し、前記ビームを前記複数の反射体によって内部に向かって反射し、前記ビームの強度分布を均一化して前記光学素子の射出口から射出することで、照射面におけるビームスポットのエネルギー分布を均一にすることができる。
【００１５】
本発明は、照射面においてビームスポットのエネルギー分布を均一化する光学素子であって、入射口、射出口及び複数の反射体を備え、前記入射口及び前記射出口は前記複数の反射体から形成される多角形状であり、前記複数の反射体のそれぞれは、隣接する他の反射体に対して相対的に移動可能であり、前記多角形状の入射口および射出口の形状は、前記複数の反射体の移動前後で相似形となることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明は、照射面においてビームスポットのエネルギー分布を均一化する光学素子であって、入射口、射出口及び四つの反射体を備え、前記入射口及び前記射出口は前記四つの反射体から形成される矩形状であり、前記四つの反射体のそれぞれは、隣接する他の反射体に対して相対的に移動可能であり、前記矩形状の入射口および射出口の形状は、前記四つの反射体の移動前後で相似形となることを特徴とする。
【００１７】
本発明が開示する光学素子において、前記照射面におけるビームスポットの形状は前記光学素子の入射口及び射出口の形状であることを特徴とする。なお、本発明において、照射面におけるビームスポットの形状は、おおよそ光学素子の入射口および射出口の形状と一致していればよく、必ずしも同一でなくともよい。例えば、ビームスポットの内角が、多少丸みを帯びていても構わない。
【００１８】
本発明が開示する光学素子において、前記光学素子の入射口および射出口の形状は、前記反射体の移動前後で相似であることを特徴とする。
【００１９】
本発明が開示する光学素子において、前記光学素子の入射口および射出口の形状は黄金比を持つ矩形状であることを特徴とする。
【００２０】
本発明が開示する光学素子において、前記光学素子は光導波路であることを特徴とする。
【００２１】
本発明が開示する光学素子において、前記反射体同士が隣接する部分には鏡面加工が施されていることを特徴とする。なお、本明細書における鏡面加工とは、反射体同士が接する部分でスライドしやすいように研磨することを示す。
【００２２】
本発明が開示する光学素子において、前記光学素子および前記光学素子の有する多角形状の入射口および射出口の中心軸は、前記反射体の移動前後で一定であることを特徴とする。なお、本明細書において、光学素子の中心軸、および光学素子の有する多角形状の入射口および射出口の中心軸とは、該光学素子を通過するビームの進行方向と平行な軸のことを示す。
【００２３】
本発明が開示する光学素子において、前記光学素子の入射口に入射するビームの入射角をθとした場合、前記入射口に入射する６０°＜θ＜９０°のビームを反射することができ、且つ照射面において、ビームスポットのエネルギー分布を均一化することを特徴とする。
【００２４】
また、本発明は、照射面においてビームスポットのエネルギー分布を均一化する光照射装置であって、光源と、光学素子と、前記光学素子により形成される強度分布の均一なビームを照射面に転送する球面レンズと、を有し、前記光学素子は、入射口、射出口及び複数の反射体を備え、前記入射口及び前記射出口は前記複数の反射体から形成される多角形状であり、前記複数の反射体のそれぞれは、隣接する他の反射体に対して相対的に移動可能であり、前記複数の反射体の移動前後で前記多角形状の入射口及び射出口の形状が相似形であることを特徴とする。
【００２５】
また、本発明は、照射面においてビームスポットのエネルギー分布を均一化する光照射装置であって、光源と、光学素子と、前記光学素子により形成される強度分布の均一なビームを照射面に転送する球面レンズと、を有し、前記光学素子は、入射口、射出口及び四つの反射体を備え、前記入射口及び射出口は前記四つの反射体から形成される矩形状であり、前記四つの反射体のそれぞれは、隣接する他の反射体と移動可能であり、前記四つの反射体の移動前後で前記矩形状の入射口及び射出口の形状が相似形であることを特徴とする。
【００２６】
また、本発明が開示する光照射装置において、前記照射面におけるビームスポットの形状は、前記光学素子の入射口および射出口の形状であることを特徴とする。
【００２７】
また、本発明が開示する光照射装置において、前記光学素子の入射口および射出口の形状は、前記反射体の移動前後で相似であることを特徴とする。
【００２８】
また、本発明が開示する光照射装置において、前記光学素子の入射口および射出口の形状は、黄金比を持つ矩形状であることを特徴とする。
【００２９】
また、本発明が開示する光照射装置において、前記光学素子は光導波路であることを特徴とする。
【００３０】
また、本発明が開示する光照射装置において、前記反射体同士が隣接する部分には鏡面加工が施されていることを特徴とする。
【００３１】
また、本発明が開示する光照射装置において、前記光学素子および前記光学素子の有する多角形状の入射口および射出口の中心軸は前記反射体の移動前後で一定であることを特徴とする。
【００３２】
また、本発明が開示する光照射装置において、前記光学素子の入射口に入射するビームの入射角をθとした場合、前記入射口に入射する６０°＜θ＜９０°のビームを反射することができ、且つ照射面において、ビームスポットのエネルギー分布を均一化することができる光学素子を有することを特徴とする。
【００３３】
また、本発明が開示する光照射装置は、レーザ照射装置または露光装置であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３４】
本発明は、強度分布が均一であるビームを形成することが可能なため、ビームのパワーのマージンを広くとることができる。図１３を用いて、マージンが広くとることができる理由を説明する。図１３（Ａ）は、強度分布が不均一なレーザビームの形状を示している。一般的に、レーザビームのパワーは常に一定ではなく、多少変化することがある。ゆえに、強度分布が不均一なレーザビームを用いてレーザアニールを行うときに、パワーが多少強まった場合、このビーム形状の各頂上部分が、結晶化に適当なエネルギーの範囲を超え、過剰なエネルギーをもってしまうため、半導体膜を照射体としてレーザアニールを行った場合には、半導体膜が蒸発してしまう恐れがある。また、反対に、パワーが弱まった場合、ビーム形状において、もともとエネルギーの低い部分が、結晶化に適当なエネルギーを下回り、エネルギー不足によって、結晶化が行えない可能性もある。一方で、図１３（Ｂ）に示すように、強度分布が均一なレーザビームの場合、多少パワーが変化したとしても、結晶化に適当なエネルギーの範囲を超えることがなく、安定して均一に結晶化を行うことができる。従って、本発明によって形成される、強度分布が均一なレーザビームを用いてレーザアニールを行った場合、レーザビームのパワーのマージンを広くとることができる。
【００３５】
さらに、上記のように強度分布が均一なレーザビームを用いてレーザアニールを行えば、照射面におけるレーザビームの強度分布が均一化できるために、基板面内の結晶性の均一性を向上させることができる。したがって、本発明をＴＦＴの量産ラインに適用すれば、電気特性のバラツキが低減するため、信頼性を高めることができ、動作特性の高いＴＦＴを効率よく生産することができる。特に、ＥＬ表示装置は他の表示装置に比べ電気特性のバラツキ等による縞や色むら等の不良が生じやすいため、上記のように強度分布が均一なレーザビームを用いてレーザアニールを行うことは非常に効果的である。
【００３６】
さらに、本発明の光照射装置はエリア照射が可能なため、被照射領域の大きさ、面積、形状によっては全面に一括で照射することができる。従って、生産性を高め、且つ均一な領域でディスプレイ等を形成できるため、ディスプレイ等の大幅な性能アップが可能となる。この特徴は、ＴＦＴの電気特性のばらつきに敏感なＥＬ表示装置に特に有効であり、縞やむらの目立たないＥＬ表示装置を作製するのに有利である。また、非単結晶半導体膜をレーザ結晶化するのに、ライン照射の場合は１０〜５０ショットの照射回数が必要であるが、エリア照射の場合は１〜１０ショットの照射回数で十分である。従って、エリア照射にすることで、ライン照射と比較して照射回数を減らすことができるため、照射装置の寿命を大幅に延ばすことができる。その結果、照射装置のメンテナンス等のランニングコストが低減でき、ＴＦＴの製造においてのコストダウンが可能となる。
【００３７】
以上の利点を満たした上で、本発明の光照射装置を用いて形成したＴＦＴをアクティブマトリクス型表示装置や、ＥＬ素子に代表される発光素子を有する表示装置に適用すると、表示装置の動作特性及び信頼性の向上を実現することができる。
【００３８】
また、本発明の光学素子は、ビームが入射する入射口および射出口のサイズを可変とすることができる。したがって、被照射領域のサイズに合わせて照射面におけるビームスポットのサイズを容易に変えることができる。
【００３９】
さらに、本発明の光学素子を用いると、入射口および射出口のサイズの変化前後で、照射面におけるビームスポットの形状の相似形を保つことができる。そのため、例えばビームの基本形状をディスプレイの黄金比を持つ矩形とした場合、被照射領域に合わせて入射口および射出口のサイズを変化させたとしても、変化前後でディスプレイの黄金比を保つことができるという効果を奏する。なお、黄金比とは、昔の人が考えた「調和的で美しい比」のことであり、矩形の長短両辺の比が１：０．６である長方形の例がよく知られている。一般的に、黄金比のような分割比を持つ形状が人間にとって一番心地よいと感じると言われており、ディスプレイ等においても黄金比に近い形状が採用されているものが多い。
【００４０】
以上のように、半導体装置の作製工程において、本発明が開示する光照射装置を用いてレーザアニール、露光等を行うことで、ビームのパワーのマージンを拡大することができ、歩留まりが上がる。さらに、被照射領域に合わせて照射面におけるビームスポットのサイズを変化させることで、スループットを向上することができ、半導体装置の製造コストを低減させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以下に示す実施の形態の記述内容に限定して解釈されるものではない。なお、以下に説明する本発明の構成において、同じものを指す符号は異なる図面間で共通して用いる。
【００４２】
（実施の形態１）
最初に、本発明が開示する光学素子を用いてビームの強度分布を均一化する方法を図１１を用いて説明する。図１１（Ａ）は、本発明の光学素子の平面図であり、図１１（Ｂ）、（Ｃ）は光学素子に入射するビームの進行方向（ｚ方向とする）に直交する２方向（ｘ方向、ｙ方向とする）の平面図で、図１１（Ｂ）はｘｚ平面図、図１１（Ｃ）はｙｚ平面図となる。なお、ｘ方向とｙ方向も直交している。
【００４３】
図１１では向かい合う２つの反射体を２組有する光学素子によるビームの強度分布の均一化の方法を説明する。向い合う２つの反射体を２組（１１０２ａと１１０２ｂ、１１０２ｃと１１０２ｄ）有する光学素子１１０２と、照射面１１０３を用意し、ビームをｚ方向に入射させる。図１１において、光学素子１１０２が存在するときのビーム１２０１ａ〜１２０１ｄを実線で、光学素子１１０２が存在しないときのビーム１３０１ａ〜１３０１ｄを破線で示す。光学素子１１０２が存在しないときＺ方向に入射するビーム１３０１ａ〜１３０１ｄは、破線で示したように、照射面１１０３の１１０３ａ〜１１０３ｅの領域に到達する。
【００４４】
一方、光学素子１１０２が存在するときには、ビーム１２０１ａ〜１２０１ｄで示すように、ビームは光学素子１１０２の反射体１１０２ａ〜１１０２ｄによって反射され、すべてのビームが照射面１１０３の１１０３ｂの領域に到達する。つまり、光学素子１１０２が存在するときには、光学素子１１０２が存在しないときに照射面１１０３ａ、１１０３ｃ〜１１０３ｅの領域に到達するビームが、すべて照射面１１０３の１１０３ｂの領域に到達する。従って、光学素子１１０２にビームを入射すると、前記光学素子内において反射を繰り返し、照射面１１０３に至る。つまり入射するビームが折りたたまれるように、同じ位置である照射面１１０３の１１０３ｂの領域に重ね合わされることになる。図１１（Ｂ）において、光学素子１１０２が存在しない場合の照射面１１０３での光の拡がり１１０３ａ〜１１０３ｃをあわせた長さをαとし、光学素子１１０２が存在する場合の照射面１１０３での光の拡がり１１０３ｂの長さをβとしたとき、（α／β）が光学素子１１０２に入射するビームの分割数に相当する。
【００４５】
同様に、図１１（Ｃ）において、光学素子１１０２が存在しない場合の照射面１１０３での光の拡がり１１０３ｄ、１１０３ｂ、１１０３ｅをあわせた長さをγとし、光学素子１１０２が存在する場合の照射面１１０３での光の拡がり１１０３ｂの長さをδとしたとき、（γ／δ）が光学素子１１０２に入射するビームの分割数に相当する。このように、光学素子１１０２に入射するレーザビームを分割し、分割されるビームを同じ位置に重ね合わせることで、重ね合わされた位置におけるビームの強度分布は均一化される。なお、上記光学素子１１０２に入射するビームの分割数に相当する（α／β）、（γ／δ）のそれぞれが整数となるように入射するビームのビーム径を調整すると、分割されるビームを同じ位置に完全に重ね合わすことができるので好ましい。しかしながら、（α／β）、（γ／δ）が完全に整数となるように入射するビームのビーム径を調整するのは現実的に難しいため、下記に示す数式（１）、（２）を満たす範囲であればよい。より好ましくは下記数式（３）、（４）の範囲であると良い。なお、下記数式（１）〜（４）において、Ｑは光学素子に入射するビームの分割数（α／β）または（γ／δ）とし、Ｚは整数とする。
【００４６】
【数１】
2006310802.tif 000003
【００４７】
【数２】
2006310802.tif 000004
【００４８】
【数３】
2006310802.tif 000005
【００４９】
【数４】
2006310802.tif 000006
【００５０】
また、より好ましくは、上記光学素子１１０２に入射するビームの分割数（α／β）、（γ／δ）のそれぞれが奇数の整数となるように入射するビームのビーム径を調整するとよい。図１２（Ａ）に、光学素子１１０２に入射するビームの分割数（α／β）が奇数の整数となる場合を示す。また、図１２（Ｂ）に、光学素子１１０２に入射するビームの分割数（α／β）が偶数の整数となる場合を示す。図１２（Ａ）の場合には、照射面１１０３において、反射されたビーム１２０１ａ、１２０１ｂの各々のビームが照射面１１０３ｂに完全に重ね合わされている。
【００５１】
一方、図１２（Ｂ）の場合には、照射面１１０３において、反射されたビーム１２０１ａ及びビーム１２０１ｂを合わせたビームが照射面１１０３ｂに重ね合わされている。したがって、各々のビームが完全に重なり合う図１２（Ａ）の場合の方が、照射面においてよりビームの強度分布を均一化できる。図１２では光学素子１１０２に入射するビームの分割数（α／β）の場合を説明したが、光学素子１１０２に入射するビームの分割数が（γ／δ）となる場合も同様であるので、ここでは省略する。
【００５２】
次に、図１を用いて、本発明の光学素子の具体的な説明を行う。本発明は照射面におけるビームスポットのエネルギー分布を均一化する光学素子に関するものである。
【００５３】
本発明が開示する光学素子は多角形状の入射口および射出口を形成する複数の反射体を有する。なお、本発明の入射口および射出口の形状は同一である。光学素子に入射したビームは、前記光学素子内においてビームの強度分布が均一化されて照射面に到達し、照射面においてエネルギー分布の均一なビームスポットを形成する。このとき、前記光学素子の入射口および射出口の形状が、照射面におけるビームスポットの形状となる。
【００５４】
また、本発明が開示する光学素子は上記光学素子の有する反射体を動かし、入射口および射出口のサイズまたは形状を変化させることができる。なお、上記光学素子の有する反射体を動かすことで変化させる入射口および射出口のサイズとは、面積、大きさ、寸法等を意味する。
【００５５】
図１（Ａ）は、本発明の光学素子の正面図であり、図１（Ｂ）は図１（Ａ）の斜視図となる。また、図１（Ｃ）は、図１（Ａ）に示した光学素子の側壁である反射体を移動させた後の正面図であり、図１（Ｄ）は図１（Ｃ）斜視図となる。
【００５６】
本実施の形態において、光学素子１００は、矩形の入射口１０３および射出口１０４を形成する、４つの矩形の反射体１０１ａ〜１０１ｄを有する。反射体としては、樹脂、ガラス、石英、セラミック等の基材の表面に誘電体多層膜をコーティングしたものを用いればよい。誘電体多層膜の材料、層数、膜厚は、所望の反射特性が得られるように適宜設計すればよい。好ましくは、６０°＜入射角θ＜９０°で入射するビームも充分に反射できるように、誘電体多層膜の材料、層数、膜厚を設計し、コーティングするとよい。誘電体多層膜の材料としては、タンタル、チタン、バナジウム、シリコン、ジルコニウム、ハフニウム、スズ、インジウム、アルミニウム、イットリウム、マグネシウム、スカンジウムの酸化物や、ナトリウム、リチウム、マグネシウム、カルシウム、バリウム、ホルミウム、ランタン、ガドリニウム、ネオジウムのフッ化物等が挙げられる。もちろん、金、銀、銅、ニッケル、ロジウム等の光沢を有する金属や、前記基材の表面に前記光沢を有する金属膜をコーティングしたものを用いても良い。前記基材の表面に誘電体多層膜や金属膜等をコーティングしたものを用いる場合には、前記誘電体多層膜や金属膜等をコーティングした面で入射したビームを反射するように、光学素子を構築する。
【００５７】
前記光学素子１００の有する４つの矩形の反射体１０１ａ〜１０１ｄは、前記入射口１０３および射出口１０４の辺となる。ビームは、図１（Ａ）の入射口１０３に紙面に対して垂直方向に入射し、光学素子１００内で強度分布が均一化され、照射面に到達する。照射面に到達したビームスポットの形状は、前記光学素子１００の入射口１０３および射出口１０４の形状となる。なお、本発明の入射口および射出口は同一形状であるため、図１（Ｂ）の射出口１０４側からの光学素子１００の正面図は、図１（Ａ）と同一となる。
【００５８】
また、前記光学素子１００において、反射体１０１ａ〜１０１ｄは移動可能であり、反射体同士が接する部分には鏡面加工を施してある。反射体同士が接する部分に鏡面加工を施すことで、光学素子の反射体同士をスライドさせ、前記反射体１０１ａ〜１０１ｄを側壁として構築した光学素子１００の入射口１０３および射出口１０４の多角形の相似形は保ったまま、入射口及び射出口のサイズを変化させることができる。なお、本明細書における鏡面加工とは、反射体同士が接する部分でスライドしやすいように研磨することを示す。本実施の形態では、反射体１０１ａと１０１ｂが接する部分１０２ａ、反射体１０１ｂと１０１ｃが接する部分１０２ｂ、反射体１０１ｃと１０１ｄが接する部分１０２ｃ、反射体１０１ｄと１０１ａが接する部分１０２ｄに鏡面加工を施している。光学素子１００に対して図１（Ｃ）、（Ｄ）に示す実線の矢印の方向に力を加え、４つの反射体１０１ａ〜１０１ｄをスライドさせ、入射口１０３および射出口１０４のサイズを変化させる。図１（Ｃ）および図１（Ｄ）は、図１（Ａ）および図１（Ｂ）の光学素子１００の反射体１０１ａ〜１０１ｄをスライドさせ、入射口１０３および射出口１０４のサイズを変化させた図である。なお、ここでは入射口を図１（Ａ）から図１（Ｃ）のように小さくする場合を示したが、光学素子１１０に対して図１（Ｃ）、（Ｄ）に示す実線の矢印の方向と逆の方向に力を加え、入射口を図１（Ｃ）から図１（Ａ）のように大きくさせても構わない。
【００５９】
上記のように、図１（Ａ）および図１（Ｂ）の反射体１０１ａ〜１０１ｄをスライドさせて形成した図１（Ｃ）および図１（Ｄ）の入射口１０５の形状は、図１（Ａ）および図１（Ｂ）の入射口１０３と相似である。なお、前記入射口１０３と射出口１０４の形状は同一であるため、図１（Ｄ）の射出口１０６の形状は図１（Ｂ）の射出口１０４と相似である。また、図１（Ａ）および図１（Ｂ）の前記光学素子１００、前記入射口１０３および前記射出口１０４の中心軸と、図１（Ｃ）および図１（Ｄ）の前記光学素子１１０、前記入射口１０５および前記射出口１０６の中心軸は、反射体１０１ａ〜１０１ｄのスライド前後で一定である。なお、光学素子１００の中心軸、および光学素子１００の入射口１０３および射出口１０４の中心軸とは、光学素子１００を通過するビームの進行方向と平行な中心軸のことを示す。また、光学素子１１０の中心軸、および光学素子１１０の入射口１０５および射出口１０６の中心軸も同様である。
【００６０】
本実施の形態で述べたように、本発明の光学素子は反射体同士を動かすことで光学素子の入射口及び射出口のサイズを可変とすることができる。本発明の光学素子を用いることで、照射面において均一なエネルギー分布を持ち、且つ所望のサイズのビームスポットを形成することができ、照射領域によってはスキャンスピードを上げることができるため、スループットが向上する。なお、本実施の形態では矩形の入射口および射出口を有する光学素子について説明したが、本発明の光学素子はこれに限らず、入射口および射出口の形状が多角形となるように形成すればよい。
【００６１】
さらに、本実施の形態で述べたように、本発明の光学素子の入射口及び射出口のサイズを変化させるための反射体の移動前後で、形成される入射口および射出口の形状は相似形である。そのため、例えば反射体の移動前の入射口および射出口の形状を黄金比を持つ矩形とした場合、反射体の移動後も入射口および射出口の形状は黄金比を持つ矩形を保つことができる。
【００６２】
なお、本実施の形態では光学素子の入射口及び射出口のサイズを変化させるための反射体の移動前後で、形成する入射口および射出口の形状が相似形となるようにしたが、本発明はこれに限らない。例えば、異なる形状の被照射領域を照射したい場合には、反射体を移動させることで形成する入射口および射出口の形状を変化させ、照射面において均一なエネルギー分布を持ち、且つ所望の形状のビームスポットを形成しても良い。この場合には、反射体の移動前後で、形成する入射口および射出口の形状が相似形とはならない。
【００６３】
なお、本実施の形態で説明した光学素子は、光ファイバー等に代表される光導波路として用いることができる。
【００６４】
（実施の形態２）
本実施の形態では、実施の形態１と入射口の形状が異なる光学素子を図２を用いて説明する。図２（Ａ）〜（Ｄ）は本実施の形態で説明する光学素子の正面図である。
【００６５】
図２（Ａ）は、三角形の入射口２０３を有する光学素子２００、図２（Ｂ）は、五角形の入射口２２３を有する光学素子２２０である。それぞれの光学素子は実施の形態１で述べた光学素子と同様に、多角形状の入射口および射出口を形成する複数の反射体を有する。なお、実施の形態１と同様、射出口は入射口と同一形状である。図２（Ａ）は、光学素子２００の三角形の入射口２０３を形成する３つの反射体２０１ａ〜２０１ｃを有し、図２（Ｂ）は光学素子２２０の五角形の入射口２２３を形成する５つの反射体２２１ａ〜２２１ｅを有する。
【００６６】
前記光学素子２００は、それぞれ反射体同士が接する部分２０２ａ〜２０２ｃに鏡面加工を施してある。実施の形態１と同様に、光学素子の有する反射体同士をスライドさせ、光学素子の入射口の多角形の相似形は保ったまま、入射口のサイズを変化させることができる。図２（Ｃ）は、光学素子２００の有する反射体２０１ａ〜２０１ｃをスライドさせ、入射口のサイズを変化させた光学素子２１０の図である。なお、光学素子２１０の入射口２１３の形状は、光学素子２００の入射口２０３の形状と相似である。また、図２（Ａ）の光学素子２００及び入射口２０３の中心軸と、図２（Ｃ）の光学素子２１０及び入射口２１３の中心軸は、反射体２０１ａ〜２０１ｃのスライド前後で一定である。
【００６７】
また、前記光学素子２２０は、それぞれ反射体同士が接する部分２２２ａ〜２２２ｅに鏡面加工を施してある。実施の形態１と同様に、光学素子の有する反射体同士をスライドさせ、光学素子の入射口の多角形の相似形は保ったまま、入射口のサイズを変化させることができる。図２（Ｄ）は、光学素子２２０の有する反射体２２１ａ〜２２１ｅをスライドさせ、入射口のサイズを変化させた光学素子２３０の図である。なお、光学素子２３０入射口２３３の形状も、光学素子２２０の入射口２２３の形状と相似である。また、図２（Ｂ）の光学素子２２０及び入射口２２３の中心軸と、図２（Ｄ）の光学素子２３０及び入射口２３３の中心軸は、反射体２２１ａ〜２２１ｅのスライド前後で一定である。
【００６８】
本実施の形態で述べたように、本発明の光学素子は反射体同士を動かすことで光学素子の入射口及び射出口のサイズを可変とすることができる。本発明の光学素子を用いることで、照射面において均一なエネルギー分布を持ち、且つ所望のサイズのビームスポットを形成することができる。その結果、照射領域によってはスキャンスピードを上げることができるため、スループットが向上する。なお、本実施の形態では三角形および五角形の入射口および射出口を有する光学素子について説明したが、本発明の光学素子はこれに限らず、入射口および射出口の形状が多角形となるように形成すればよい。
【００６９】
なお、本実施の形態では光学素子の入射口及び射出口のサイズを変化させるための反射体の移動前後で、形成する入射口および射出口の形状が相似形となるようにしたが、本発明はこれに限らない。例えば、異なる形状の被照射領域を照射したい場合には、反射体を移動させることで形成する入射口および射出口の形状を変化させ、照射面において均一なエネルギー分布を持ち、且つ所望の形状のビームスポットを形成しても良い。この場合には、反射体の移動前後で、形成する入射口および射出口の形状が相似形とはならない。
【００７０】
なお、本実施の形態で説明した光学素子は、光ファイバー等に代表される光導波路として用いることができる。
【００７１】
（実施の形態３）
本実施の形態では、光源と、上記で述べた本発明が開示する光学素子と、光源と光学素子との間および光学素子と照射面との間にそれぞれ凸球面レンズを１つずつ配置した光照射装置の光学系について説明する。
【００７２】
図３中、ビームは矢印の方向に伝搬する。図３において、光源３０１から射出されたビームは、凸球面レンズ３０２によって集光される。本実施の形態では光源としてレーザ発振器を用いたが、他にもキセノンランプ、ハロゲンランプ、高圧水銀ランプ等を用いることができる。なお、光源としてキセノンランプ、ハロゲンランプ、高圧水銀ランプを用いる場合には、ランプから射出されるビームが四方八方に散乱するため、光源に対して照射面と反対側に楕円ミラーを配置した方が良い。楕円ミラーを設けることで、より多くの光量を有効活用することができる。凸球面レンズ３０２によって集光されたビームは、本発明の光学素子３０３に入射する。前記光学素子３０３は、実施の形態１又は２で説明したように入射口および射出口が多角形となるように複数の反射体から形成されている。したがって、前記ビームは前記光学素子内で全方位から内部に向かうように反射され、前記光学素子３０３の射出口において、強度分布が均一化された多角形状のビームに整形される。本実施の形態では矩形状ビームに整形されるものとする。そして、前記光学素子３０３から射出されたビームは、凸球面レンズ３０４によって、使用目的に合わせて大きさを整形されて照射面３０５に転送し、照射面３０５に均一なエネルギー分布を持つ矩形状ビームスポットを形成する。本実施の形態では、図４（Ｂ）に示すように、レーザビームを、ガラス基板上に成膜した非単結晶半導体膜を照射面として、前記レーザビームを同位置に１〜１０ショット、好ましくは３ショット照射し、次に、矩形状ビームスポットの長辺または短辺の長さの分だけ縦方向または横方向にずらして同様に照射し、レーザアニールを行う。なお、ショット数は、実施者が作製するデバイスに基づいて最適化すればよい。
【００７３】
本発明によると、端部におけるエネルギー分布が急峻である多角形状ビームスポットを形成することが可能である。本実施の形態においては、端部におけるエネルギー分布が急峻である矩形状ビームスポットを、照射面３０５上に形成することができる。図４（Ａ）に、端部において強度分布の急峻でない従来の矩形状レーザビームによってアニールされた基板の例を示す。また、図４（Ｂ）に、端部において強度分布の急峻な本発明の矩形状レーザビームによってアニールされた基板の例を示す。図４（Ａ）において、従来の矩形状レーザビームでは、形成される矩形状ビームスポットの端部におけるエネルギー分布が急峻でないため、各矩形状ビームスポット内において均一にアニールされる領域は狭く、従って、利用可能な領域も狭くなる。一方で図４（Ｂ）に示すように、本発明の矩形状レーザビームでは、形成される矩形状ビームスポットの端部におけるエネルギー分布が急峻であるため、各々の矩形状ビームスポット内で利用可能な領域をより広くとることができる。そのため、前記レーザアニールを行った基板上にＴＦＴを作製する場合、より多くのＴＦＴを作製することができる。さらに、拡大図に示すように、前記矩形状ビームスポットの隣り合う境界部分にも、矩形状ビームスポット内と同じ間隔をもってＴＦＴを作製することができる。従って、このような基板を用いて例えば液晶パネルを作製すると、ムラのないパネルを作製することができる。
【００７４】
なお、本実施の形態では矩形状のビームスポットを形成したが、光学素子の入射口および射出口の形状を変えることによって多角形状のビームスポットを形成することができる。また、前記光学素子の有する反射体同士をスライドさせることで、相似形は保ったまま、多角形状（矩形状）のビームスポットのサイズを変えることができる。
【００７５】
また、本実施の形態では光源と、光学素子と、光源と光学素子との間および光学素子と照射面との間にそれぞれ凸球面レンズを１つずつ配置した場合を説明したが、本発明は上記構成に限らない。例えば、複数の凸球面レンズを配置する構成としても良いし、光源と光学素子との間のみ、或いは光学素子と照射面との間のみに凸球面レンズを配置する構成としても構わない。また、複数のレンズを組み合わせて凸球面レンズの機能を果たしても良い。例えば、メニスカスレンズ、両凸レンズ、メニスカスレンズの順に組み合わせることで凸球面レンズの機能を果たすことができる。
【００７６】
（実施の形態４）
本実施の形態では、光源と、ズームレンズと、凸球面レンズと、上記で述べた本発明が開示する矩形状の光学素子と、照射面とを配置した光照射装置の光学系について、図５を用いて説明する。図５（Ａ）は本実施の形態の光学系の平面図、図５（Ｂ）は図５（Ａ）の断面図を示す。また、図５（Ｃ）は反射体を移動し、光学素子の入射口及び射出口のサイズを変化させた後の断面図を示す。本実施の形態の側面図は、図５（Ａ）〜（Ｃ）で示す平面図と同じであるため、ここでは省略する。
【００７７】
図５中、ビームは矢印の方向に伝搬する。図５において、光源５００から射出されたビームは、ズームレンズ５０１によりビーム径５５０を調整された後、凸球面レンズ５０２によって集光され、光学素子５０３に入射する。ズームレンズは、ズーム機能を果たすレンズであれば良い。例えば凹レンズと凸レンズとを組み合わせ、凹レンズと凸レンズとの間の距離を変えることでズーム機能を果たしてもよい。
【００７８】
図５（Ｂ）において、光学素子５０３が存在するときのビーム５０４ａ、ビーム５０４ｂを実線で、光学素子５０３が存在しないときのビーム５１４ａ、ビーム５１４ｂを破線で示す。光学素子５０３が存在しないときのビームは、破線５１４ａ、５１４ｂで示したように、照射面５０５の５０５ａ〜５０５ｃの領域に到達する。一方、光学素子５０３が存在するときには、ビーム５０４ａ、５０４ｂで示すように、ビームは光学素子５０３の反射体５０３ａ、５０３ｂによって反射され、すべてのビームが照射面５０５の５０５ｂの領域に到達する。つまり、光学素子５０３が存在するときには、光学素子５０３が存在しないときに照射面５０５の５０５ａ、５０５ｃの領域に到達するビームが、すべて照射面５０５ｂの領域に到達する。従って、光学素子５０３にビームを入射すると、前記光学素子５０３内において反射を繰り返し、射出口に至る。つまり入射するビームが折りたたまれるように、同じ位置である照射面５０５の５０５ｂの領域に重ね合わされることになる。
【００７９】
本実施の形態において、光学素子５０３がない場合の照射面５０５での光の拡がり５０５ａ〜５０５ｃをあわせた長さをＡとし、光学素子５０３がある場合の照射面５０５での光の拡がり５０５ｂの長さをＢとしたとき、（Ａ／Ｂ）が光学素子５０３に入射するビームの分割数に相当する。本実施の形態では、ズームレンズ５０１を配置して、光学素子５０３に入射するビームの分割数に相当する（Ａ／Ｂ）が整数となるように、入射するビームのビーム径５５０を調整しているため、分割されるビームを同じ位置に完全に重ね合わせ、ビームの強度分布をより均一化することが可能となる。より好ましくは、光学素子５０３に入射するビームの分割数に相当する（Ａ／Ｂ）を奇数の整数とすると良い。なお、ここでは省略したが、本実施の形態の光学素子５０３は矩形状であるため、ビームの強度分布は側面でも同様に均一化される。
【００８０】
さらに、図５（Ｃ）には、光学素子５０３の反射体５０３ａ、５０３ｂを移動し、入射口および射出口のサイズを変化させた場合を示す。図５（Ｃ）において、光学素子５０３が存在するときのビーム５２４ａ、ビーム５２４ｂを実線で、光学素子５０３が存在しないときのビーム５３４ａ、ビーム５３４ｂを破線で示す。図５（Ｃ）のように反射体５０３ａ、５０３ｂを移動し、入射口および射出口のサイズを小さくした場合でも、ズームレンズ５０１により、光学素子５０３に入射するビームの分割数に相当する（Ａ／Ｂ）が整数となるように光学素子５０３に入射されるビームのビーム径５５０を調整することができる。その結果、光源５００から射出されるビームのビーム径に関わらず、光学素子５０３の射出口において、分割されたビームを完全に重ね合わせ、ビームの強度分布を均一化することができる。
【００８１】
なお、凸球面レンズ５０２に入射するビームは、凸球面レンズ５０２の軸に対して必ずしも対称に入射する必要はない。光学素子５０３に入射するビームの分割数に相当する（Ａ／Ｂ）が整数となるように、光学素子５０３にビームが入射されれば良い。
【００８２】
また、本実施の形態では光源と、ズームレンズと、凸球面レンズと、光学素子と、照射面とを配置した場合について説明したが、本発明は上記構成に限らない。例えば、複数の凸球面レンズを配置する構成としても良いし、光学素子と照射面との間に凸球面レンズを配置する構成としても構わない。また、複数のレンズを組み合わせて凸球面レンズの機能を果たしても良い。
【００８３】
（実施の形態５）
本実施の形態では、本発明の光学素子を有する光照射装置が露光装置である場合の光学系について、図６を用いて説明する。
【００８４】
本実施の形態で説明する露光装置は、楕円ミラーと、光源と、上記で述べた本発明が開示する光学素子と、光源と光学素子との間および光学素子と照射面との間にそれぞれ凸球面レンズを１つずつ配置する構成となっている。なお、本実施の形態では光源としてハロゲンランプを用いる場合を説明するが、光源としてレーザ発振器を用いる場合は楕円ミラーを配置する必要はない。また、光源としては、キセノンランプ、高圧水銀ランプ等を用いても構わない。
【００８５】
図６中、ビームは、矢印の方向に伝搬する。図６において、光源６０２から射出されたビームは四方八方に散乱するため、光源６０２に対して照射面６０５と反対側に楕円ミラー６０１を配置し、ビームを集光する。楕円ミラー６０１によって集光されたビームは、本発明の光学素子６０３に入射する。前記光学素子６０３は、実施の形態１又は２で説明したように入射口および射出口が多角形となるように複数の反射体から形成されている。そのため、前記ビームは前記光学素子内で全方位から内部に向かうように反射され、前記光学素子６０３の射出口において、強度分布が均一化された多角形状のビームに整形される。そして、前記光学素子６０３から射出されたビームは、凸球面レンズ６０４によって照射面に転送され、照射面６０５に均一なエネルギー分布を持つビームスポットを形成する。
【００８６】
本発明の光学素子を用いると、露光したい領域のサイズに合わせて照射面におけるビームスポットのサイズを容易に変えることができる。例えば、１０ｍｍ角の領域を露光した後に６ｍｍ角の領域を露光する場合には、入射口および射出口のサイズを変化させ、６ｍｍ角の領域にあわせてビームサイズを小さくする。ビームサイズを小さくするとビームのエネルギーは上がるので、スキャンスピードを上げることができ、１０ｍｍ角の領域の露光処理と同じエネルギーを与える露光処理を短時間で行うことが可能となり、スループットが向上する。逆に露光したい領域が広くなるときは、入射口および射出口のサイズを変化させ、ビームサイズを大きくすればよい。ビームサイズを大きくするとビームのエネルギーは低くなるが、スキャンスピードを遅くすることで対応できるため、特に問題はない。
【００８７】
また、本実施の形態では、光源６０２から射出されたビームを集光するために楕円ミラー６０１を配置した場合を説明したが、本発明は上記構成に限らない。例えば、楕円ミラーの代わりに放物面鏡を配置する構成としても良い。ただし、放物面鏡で反射されたビームは平行光となるため、ビームを集光させてから光学素子に入射させるために、光源と光学素子との間に凸球面レンズを配置する構成とする。
【００８８】
また、本実施の形態では楕円ミラーと、光源と、光学素子と、光源と光学素子との間および光学素子と照射面との間にそれぞれ凸球面レンズを１つずつ配置した場合を説明したが、本発明は上記構成に限らない。例えば、複数の凸球面レンズを配置する構成としても良いし、光源と光学素子との間のみ或いは光学素子と照射面との間のみに凸球面レンズを配置する構成としても構わない。また、複数のレンズを組み合わせて凸球面レンズの機能を果たさせても良い。具体的には、メニスカスレンズ、両凸レンズ、メニスカスレンズの順に組み合わせることで凸球面レンズの機能を果たすことができる。
【００８９】
（実施の形態６）
本実施の形態では、本発明の光照射装置がレーザ照射装置の場合に、前記レーザ照射装置を用いて結晶性半導体膜を作製し、半導体装置とするところまでを図７、図８、及び図９を用いて説明する。
【００９０】
まず、図７（Ａ）に示すように、基板７００上に下地絶縁膜７０１ａ、７０１ｂを形成する。基板７００の材料としては、ガラス基板、石英基板、結晶性ガラス基板などの絶縁性基板を用いることができる。その他にも、セラミック基板、ステンレス基板、金属基板（タンタル、タングステン、モリブデン等）、半導体基板、プラスチック基板（ポリイミド、アクリル、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリエーテルスルホン等）等を用いることができる。なお、基板７００としては、少なくともプロセス中に発生する熱に耐えうる材料を使用すればよい。本実施の形態においてはガラス基板を使用する。
【００９１】
下地絶縁膜７０１ａ、７０１ｂとしては酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜などが使用でき、これら絶縁膜を単層又は２以上の複数層で形成する。これらはスパッタ法や減圧ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法等公知の方法を用いて形成する。本実施の形態では下地絶縁膜を２層の積層構造としているが、もちろん単層でも３層以上の複数層でも構わない。本実施の形態においては１層目の下地絶縁膜７０１ａとして窒化酸化シリコン膜を５０ｎｍ、２層目の下地絶縁膜７０１ｂとして酸化窒化シリコン膜を１００ｎｍで形成した。なお、窒化酸化シリコン膜と酸化窒化シリコン膜はその窒素と酸素の割合が異なっていることを意味しており、前者の方がより窒素の含有量が高いことを示している。
【００９２】
次いで、非晶質半導体膜７０２を形成する。非晶質半導体膜７０２はシリコンまたはシリコンを主成分とする材料（例えばＳｉｘＧｅ１−ｘ等）で２５〜８０ｎｍの厚さに形成すればよい。作製方法としては、公知の方法、例えばスパッタ法、減圧ＣＶＤ法、またはプラズマＣＶＤ法等が使用できる。本実施の形態では、アモルファスシリコンにより膜厚６６ｎｍに形成する。
【００９３】
続いて、非晶質半導体膜７０２の結晶化を行う。本実施の形態においては、レーザアニールし結晶化を行う工程を説明する。
【００９４】
レーザアニールは、本発明のレーザ照射装置を用いる。光源のレーザ発振器としては、エキシマレーザ、ＹＡＧレーザ、ガラスレーザ、ＹＶＯ４レーザ、ＹＬＦレーザ、Ａｒレーザ等を用いればよい。
【００９５】
本発明のレーザ照射装置を用いて図７（Ｂ）に示すようにレーザアニールし、非晶質半導体膜７０２の結晶化を行う。より具体的には、実施の形態１〜５に記載されている光学素子および光照射装置を用いて行えばよい。例えば、エネルギー密度２００ｍＪ／ｃｍ２〜１０００ｍＪ／ｃｍ２で、ショット数１〜１０ショット、好ましくは３ショットで行えばよい。本発明のレーザ照射装置は被照射領域に合わせて所望のサイズのビームを形成できるため、被照射領域の面積が小さくエネルギー密度が過剰になったときは、光源のレーザ発振器に印加する電圧を下げることで、適正なエネルギー密度に調整する。これにより、レーザ発振器に対する負担を減らすことができるため、レーザ発振器の長寿命化が期待できる。また、レーザ発振器がガスレーザである場合は、レーザ発振のために使うガスの寿命も延ばすことができる。
【００９６】
次いで、図７（Ｃ）に示すように結晶化された非晶質半導体膜７０２を、エッチングにより所望の形状の島状の結晶性半導体膜７０３ａ〜７０３ｄに形成する。続いて、ゲート絶縁膜７０４を形成する。膜厚は１１５ｎｍ程度とし、減圧ＣＶＤ法またはプラズマＣＶＤ法、スパッタ法などでシリコンを含む絶縁膜を形成すれば良い。本実施の形態では酸化シリコン膜を形成する。この場合、酸化シリコン膜はプラズマＣＶＤ法でＴＥＯＳ（Ｔｅｔｒａｅｔｈｙｌ  Ｏｒｔｈｏ  Ｓｉｌｉｃａｔｅ）とＯ２とを混合し、反応圧力４０Ｐａ、基板温度３００〜４００℃の条件下で、高周波（１３．５６ＭＨｚ）電力密度０．５〜０．８Ｗ／ｃｍ２で放電させることで形成する。このようにして作製される酸化シリコン膜は、その後４００〜５００℃の加熱処理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。
【００９７】
本発明のレーザ照射装置を用いて半導体膜を結晶化することにより、レーザビームの強度分布の不均一性に起因する結晶性の不均一性を抑制することができ、良好で均一な特性を持つ結晶性半導体膜を得ることができる。
【００９８】
次いで、ゲート絶縁膜７０４上に第１の導電膜として膜厚３０ｎｍの窒化タンタル（ＴａＮ）膜とその上に第２の導電膜として膜厚３７０ｎｍのタングステン（Ｗ）膜を形成する。ＴａＮ膜、Ｗ膜ともにスパッタ法で形成すればよく、ＴａＮ膜はＴａのターゲットを用いて窒素雰囲気中で、Ｗ膜はＷのターゲットを用いて成膜すれば良い。ゲート電極として使用するには抵抗が低いことが要求され、特にＷ膜の抵抗率は２０μΩｃｍ以下であることが望ましいため、Ｗのターゲットは高純度（９９．９９ｗｔ％）のターゲットを用いることが望ましく、成膜時の不純物混入にも注意をはらわなければならない。こうして形成されたＷ膜の抵抗率は９〜２０μΩｃｍとすることが可能である。
【００９９】
なお、本実施の形態では第１の導電膜を膜厚３０ｎｍのＴａＮ膜、第２の導電膜を膜厚３７０ｎｍのＷ膜としたが、これに限定されない。例えば、第１の導電膜と第２の導電膜は共にＴａ、Ｗ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｃｕ、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、ＡｇＰｄＣｕ合金を用いてもよい。さらに、その組み合わせも適宜選択すればよい。膜厚は第１の導電膜が２０〜１００ｎｍ、第２の導電膜が１００〜４００ｎｍの範囲で形成すれば良い。また、本実施の形態では、２層の積層構造としたが、１層としてもよいし、もしくは３層以上の積層構造としてもよい。
【０１００】
次に、前記第１の導電膜および第２の導電膜をエッチングして電極及び配線を形成するため、フォトリソグラフィー法により露光工程を行い、レジストからなるマスク７３１を形成する。第１のエッチング処理では第１のエッチング条件と第２のエッチング条件でエッチングを行う。マスク７３１を用いて前記第１の導電膜および第２の導電膜をエッチングし、ゲート電極及び配線を形成する。エッチング条件は適宜選択すれば良い。
【０１０１】
第１のエッチング処理では、ＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ：誘導結合プラズマ）エッチング法を使用した。第１のエッチング条件として、エッチング用ガスにＣＦ４、Ｃｌ２とＯ２を用い、それぞれのガス流量を２５：２５：１０（ｓｃｃｍ）とし、１．０Ｐａの圧力でコイル型電極に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の導電膜の端部をテーパー形状とする。第１のエッチング条件でのＷ膜に対するエッチング速度は２００ｎｍ／ｍｉｎ、ＴａＮ膜に対するエッチング速度は８０ｎｍ／ｍｉｎ、でありＴａＮ膜に対するＷ膜の選択比は約２．５である。また、この第１のエッチング条件によって、Ｗ膜のテーパー角度は約２６°となる。
【０１０２】
続いて、第２のエッチング条件に移ってエッチングを行う。マスク７３１を除去せず、残したまま、エッチング用ガスにＣＦ４とＣｌ２を用い、それぞれのガス流量を３０：３０（ｓｃｃｍ）、圧力１．０Ｐａ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１５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（１３．５６ＭＨｚ）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。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。
【０１０３】
第２のエッチング条件でのＷ膜に対するエッチング速度は５９ｎｍ／ｍｉｎ、ＴａＮ膜に対するエッチング速度は６６ｎｍ／ｍｉｎである。なお、ゲート絶縁膜７０４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。この第１のエッチング処理において、電極に覆われていないゲート絶縁膜７０４は２０ｎｍ〜５０ｎｍ程度エッチングされる。
【０１０４】
上記の第１のエッチング処理においては、基板側に印加されたバイアス電圧の効果により第１の導電膜及び第２の導電膜の端部はテーパー状となる。
【０１０５】
次いで、マスク７３１を除去せずに、第２のエッチング処理を行う。第２のエッチング処理では、エッチング用のガスにＳＦ６とＣｌ２とＯ２を用い、それぞれのガス流量を２４：１２：２４（ｓｃｃｍ）とし、１．３Ｐａの圧力でコイル型の電極に７００ＷのＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入してプラズマを発生して２５秒程度エッチングを行う。基板側（試料ステージ）にも１０Ｗ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した。このエッチング条件ではＷ膜が選択的にエッチングされる。このとき第１の導電膜はほとんどエッチングされない。第１、第２のエッチング処理によって図８（Ａ）に示すように第１の導電層７０５ａ〜７０５ｄ、第２の導電層７０６ａ〜７０６ｄよりなるゲート電極が形成される。
【０１０６】
次に、マスク７３１を除去せず、図８（Ｂ）に示すように第１のドーピング処理を行う。これにより、島状の結晶性半導体膜７０３ａ〜７０３ｄにｎ型を付与する不純物が低濃度に添加される。第１のドーピング処理はイオンドープ法又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が１×１０１３〜５×１０１４ｉｏｎｓ／ｃｍ２、加速電圧が４０〜８０ｋＶで行えばよい。本実施の形態では加速電圧を５０ｋＶとして行った。ｎ型を付与する不純物元素としては１５族に属する元素を用いることができ、代表的にはリン（Ｐ）または砒素（Ａｓ）が用いられる。本実施の形態ではリン（Ｐ）を使用した。その際、第１の導電層７０５ａ〜７０５ｄをマスクとして、自己整合的に、低濃度の不純物が添加されている一対の第１の不純物領域（ｎ−−領域）７１１ａ〜７１１ｄを形成した。
【０１０７】
続いて、マスク７３１を除去する。そして新たにレジストからなるマスク７３２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、図８（Ｃ）に示すように第２のドーピング処理を行う。第２のドーピング処理もＮ型を付与する不純物を添加する。イオンドープ法の条件はドーズ量を１×１０１３〜３×１０１５ｉｏｎｓ／ｃｍ２、加速電圧を６０〜１２０ｋＶとすれば良い。本実施の形態ではドーズ量を３．０×１０１５ｉｏｎｓ／ｃｍ２とし、加速電圧を６５ｋＶとして行った。第２のドーピング処理はマスク７３２および前記マスク７３２に覆われていない第２の導電層７０６ａ、７０６ｄを不純物元素に対するマスクとして用い、第１の導電層７０５ａ、７０５ｄの下方に位置する半導体膜にも不純物元素が添加されるようにドーピングを行う。
【０１０８】
第２のドーピング処理を行うと、結晶性半導体膜７０３ａ〜７０３ｄの第１の導電層７０５ａ〜７０５ｄと重なっている部分のうち、マスク７３２に覆われておらず、且つ第２の導電層７０６ａ〜７０６ｄに重なっていない部分に、一対の第２の不純物領域（ｎ−領域）７１２ａ、７１２ｄが形成される。第２の不純物領域には１×１０１８〜５×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３の濃度範囲でｎ型を付与する不純物が添加される。また、結晶性半導体膜７０３ａ〜７０３ｄのうち、第１の導電層７０５ａ〜７０５ｄにもマスク７３２にも覆われておらず、露出している部分には１×１０１９〜５×１０２１ａｔｏｍ／ｃｍ３の範囲で高濃度にｎ型を付与する不純物が添加され、一対の第３の不純物領域（ｎ＋領域）７１３ａ、７１３ｃ、７１３ｄが形成される。また、結晶性半導体膜７０３ｂ、７０３ｃのマスク７３２に覆われ、且つ第１の導電層７０５ｂ、７０５ｃと重なっていない部分は、第１のドーピング処理で低濃度の不純物が添加され、第１の不純物領域が形成されたままなので、引き続き第１の不純物領域（ｎ−−領域）と呼ぶことにする。
【０１０９】
なお、本実施の形態では２回のドーピング処理により各不純物領域を形成したが、これに限定されることは無い。したがって、適宜条件を設定して、一回もしくは複数回のドーピングによって所望の不純物濃度を有する不純物領域を形成すれば良い。
【０１１０】
次いで、マスク７３２を除去した後、新たにレジストからなるマスク７３３を形成し、図８（Ｄ）に示すように第３のドーピング処理を行う。第３のドーピング処理により、ｐチャネル型ＴＦＴとなる半導体膜に前記第１の導電型及び前記第２の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一対の第４の不純物領域（ｐ−領域）７１４ｂ、７１４ｄ及び一対の第５の不純物領域（ｐ＋領域）７１５ｂ、７１５ｄが形成される。
【０１１１】
第３のドーピング処理では、マスク７３３に覆われておらず、且つ第１の導電層と重なっており、第２の導電層と重なっていない部分に第４の不純物領域（ｐ−領域）７１４ｂ、７１４ｄが形成される。また、マスク７３３に覆われておらず、更に第１の導電層７０５ｂ、７０５ｄとも重なっていない部分に、第５の不純物領域（ｐ＋領域）７１５ｂ、７１５ｄが形成される。ｐ型を付与する不純物元素としては、ホウ素（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）など周期律表第１３族の元素が知られている。
【０１１２】
本実施の形態では、第４の不純物領域７１４ｂ、７１４ｄ及び第５の不純物領域７１５ｂ、７１５ｄを形成するｐ型の不純物元素としてはホウ素（Ｂ）を選択し、ジボラン（Ｂ２Ｈ６）を用いたイオンドープ法で形成した。イオンドープ法の条件としては、ドーズ量を１×１０１６ｉｏｎｓ／ｃｍ２とし、加速電圧を８０ｋＶとした。
【０１１３】
なお、第３のドーピング処理の際には、ｎチャネル型ＴＦＴを形成する半導体膜はマスク７３３に覆われている。
【０１１４】
ここで、第１及び第２のドーピング処理によって、第４の不純物領域（ｐ−領域）７１４ｂ、７１４ｄ及び第５の不純物領域（ｐ＋領域）７１５ｂ、７１５ｄにはそれぞれ異なる濃度でリンが添加されている。しかし、第４の不純物領域（ｐ−領域）７１４ｂ、７１４ｄ及び第５の不純物領域（ｐ＋領域）７１５ｂ、７１５ｄのいずれの領域においても、第３のドーピング処理によって、ｐ型を付与する不純物元素の濃度が１×１０１９〜５×１０２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３となるようにドーピング処理される。そのため、第４の不純物領域（ｐ−領域）７１４ｂ、７１４ｄ及び第５の不純物領域（ｐ＋領域）７１５ｂ、７１５ｄは、ｐチャネル型ＴＦＴのソース領域及びドレイン領域として問題無く機能する。
【０１１５】
なお、本実施の形態では、第３のドーピング処理を１回のみで、第４の不純物領域（ｐ−領域）７１４ｂ、７１４ｄ及び第５の不純物領域（ｐ＋領域）７１５ｂ、７１５ｄを形成したが、これに限定はされない。ドーピング処理の条件によって適宜複数回のドーピング処理により第４の不純物領域（ｐ−領域）７１４ｂ、７１４ｄ及び第５の不純物領域（ｐ＋領域）７１５ｂ、７１５ｄを形成してもよい。
【０１１６】
これらのドーピング処理によって、第１の不純物領域（ｎ−−領域）７１１ｃ、第２の不純物領域（ｎ−領域）７１２ａ、第３の不純物領域（ｎ＋領域）７１３ａ、７１３ｃ、第４の不純物領域（ｐ−領域）７１４ｂ、７１４ｄ及び第５の不純物領域（ｐ＋領域）７１５ｂ、７１５ｄが形成される。
【０１１７】
次いで、マスク７３３を除去して図９（Ａ）に示すように、第１のパッシベーション膜７２０を形成する。この第１のパッシベーション膜７２０としてはシリコンを含む絶縁膜を１００〜２００ｎｍの厚さに形成する。成膜法としてはプラズマＣＶＤ法や、スパッタ法を用いればよい。本実施の形態では、プラズマＣＶＤ法により膜厚１００ｎｍの酸化窒化珪素膜を形成した。酸化窒化シリコン膜を用いる場合には、プラズマＣＶＤ法でＳｉＨ４、Ｎ２Ｏ、ＮＨ３から作製される酸化窒化シリコン膜、またはＳｉＨ４、Ｎ２Ｏから作製される酸化窒化シリコン膜を形成すれば良い。この場合の作製条件は反応圧力２０〜２００Ｐａ、基板温度３００〜４００℃とし、高周波（６０ＭＨｚ）電力密度０．１〜１．０Ｗ／ｃｍ２である。また、第１のパッシベーション膜７２０としてＳｉＨ４、Ｎ２Ｏ、Ｈ２から作製される酸化窒化水素化シリコン膜を適用しても良い。もちろん、第１のパッシベーション膜７２０は、本実施の形態のような酸化窒化シリコン膜の単層構造に限定されるものではなく、他のシリコンを含む絶縁膜を単層構造、もしくは積層構造として用いても良い。
【０１１８】
その後、本発明のレーザ照射装置を用いてレーザアニール法を行い、半導体膜の結晶性の回復、半導体膜に添加された不純物元素の活性化を行う。例えば、エネルギー密度１００ｍＪ／ｃｍ２〜１０００ｍＪ／ｃｍ２で、ショット数１〜１０ショット、好ましくは３ショットで行えばよい。なお、レーザアニール法の他に、熱処理法、又はラピッドサーマルアニール法（ＲＴＡ法）を適用することができる。
【０１１９】
また、第１のパッシベーション膜７２０を形成した後で熱処理を行うことで、活性化処理と同時に半導体膜の水素化も行うことができる。水素化は、第１のパッシベーション膜７２０に含まれる水素によって、半導体膜のダングリングボンドを終端するものである。
【０１２０】
また、第１のパッシベーション膜７２０を形成する前に加熱処理を行ってもよい。但し、第１の導電層７０５ａ〜７０５ｄ及び第２の導電層７０６ａ〜７０６ｄを構成する材料が熱に弱い場合には、本実施の形態のように配線などを保護するため、第１のパッシベーション膜７２０を形成した後で熱処理を行うことが望ましい。さらに、第１のパッシベーション膜７２０を形成する前に加熱処理する場合、第１のパッシベーション膜７２０がないため、当然第１のパッシベーション膜７２０に含まれる水素を利用しての水素化は行うことができない。
【０１２１】
この場合は、プラズマにより励起された水素を用いる手段（プラズマ水素化）を用いての水素化や、３〜１００ｗｔ％の水素を含む雰囲気中において、３００〜４５０℃で１〜１２時間の加熱処理による水素化を用いれば良い。
【０１２２】
次いで、第１のパッシベーション膜７２０上に、第１の層間絶縁膜７２１を形成する。第１の層間絶縁膜７２１としては、無機絶縁膜や有機絶縁膜を用いることができる。無機絶縁膜としては、ＣＶＤ法により形成された酸化シリコン膜や、ＳＯＧ（Ｓｐｉｎ  Ｏｎ  Ｇｌａｓｓ）法により塗布された酸化シリコン膜などを用いることができ、有機絶縁膜としてはポリイミド、ポリアミド、ＢＣＢ（ベンゾシクロブテン）、アクリルまたはポジ型感光性有機樹脂、ネガ型感光性有機樹脂等の膜を用いることができる。また、アクリル膜と酸化窒化シリコン膜の積層構造を用いても良い。
【０１２３】
また、層間絶縁膜は、シリコン（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）との結合で骨格構造が構成され、置換基として、少なくとも水素を含む有機基（例えばアルキル基、芳香族炭化水素）が用いられた材料で形成することができる。また、前記置換基として、フルオロ基を用いられた材料で形成しても良いし、前記置換基として少なくとも水素を含む有機基と、フルオロ基とを用いられた材料で形成しても良い。これらの材料の代表例としては、シロキサン系ポリマーが挙げられる。
【０１２４】
シロキサン系ポリマーは、その構造により、例えば、シリカガラス、アルキルシロキサンポリマー、アルキルシルセスキオキサンポリマー、水素化シルセスキオキサンポリマー、水素化アルキルシルセスキオキサンポリマーなどに分類することができる。
【０１２５】
また、Ｓｉ−Ｎ結合を有するポリマー（ポリシラザン）を含む材料で層間絶縁膜を形成してもよい。
【０１２６】
上記の材料を用いることで、膜厚を薄くしても十分な絶縁性および平坦性を有する層間絶縁膜を得ることができる。また、上記の材料は耐熱性が高いため、多層配線におけるリフロー処理にも耐えうる層間絶縁膜を得ることができる。さらに、吸湿性が低いため、脱水量の少ない層間絶縁膜を形成することができる。
【０１２７】
本実施の形態では、膜厚１．６μｍの非感光性アクリル膜を形成した。第１の層間絶縁膜７２１によって、基板上に形成されたＴＦＴによる凹凸を緩和し、平坦化することができる。とくに、第１の層間絶縁膜７２１は平坦化の意味合いが強いので、平坦化されやすい材質の絶縁膜を用いることが好ましい。
【０１２８】
その後、第１の層間絶縁膜７２１上に窒化酸化シリコン膜等からなる第２のパッシベーション膜を形成してもよい。膜厚は１０〜２００ｎｍ程度で形成すれば良く、第２のパッシベーション膜によって第１の層間絶縁膜７２１へ水分が出入りすることを抑制することができる。第２のパッシベーション膜には、他にも窒化シリコン膜、窒化アルミニウム膜、酸化窒化アルミニウム膜、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）膜やカーボンナイトライド（ＣＮ）膜も同様に使用できる。成膜法としてはプラズマＣＶＤ法や、スパッタ法を用いればよいが、ＲＦスパッタ法を用いて成膜すると、緻密性が高く、バリア性に優れた膜となる。ＲＦスパッタの条件は、例えば酸化窒化珪素膜を成膜する場合、Ｓｉターゲットで、Ｎ２、Ａｒ、Ｎ２Ｏをガスの流量比が３１：５：４となるように流し、圧力０．４Ｐａ、電力３０００Ｗとして成膜する。また、例えば窒化珪素膜を成膜する場合、Ｓｉターゲットで、チャンバー内のＮ２、Ａｒをガスの流量比が１：１となるように流し、圧力０．８Ｐａ、電力３０００Ｗ、成膜温度を２１５℃として成膜する。
【０１２９】
次いで、エッチングにより第１のパッシベーション膜７２０及び第１の層間絶縁膜７２１をエッチングする。そして、第３の不純物領域７１３ａ、７１３ｃ及び第５の不純物領域７１５ｂ、７１５ｄに達するコンタクトホールを形成する。
【０１３０】
続いて、図９（Ｂ）に示すように、各不純物領域とそれぞれ電気的に接続する配線７２２〜７２９を形成する。なお、これらの配線７２２〜７２９は、膜厚５０ｎｍのＴｉ膜と膜厚５００ｎｍの合金膜（ＡｌとＴｉ）との積層膜を用いて形成する。もちろん、２層構造に限らず、単層構造でも良いし、３層以上の積層構造にしても良い。また、配線材料としては、ＡｌとＴｉに限らない。例えばＴａＮ膜上にＡｌ膜やＣｕ膜を形成し、更にＴｉ膜を形成した積層膜を用いて配線を形成しても良い。
【０１３１】
（実施の形態７）
実施の形態１〜５に示した光照射装置を用いて、様々な電子機器を製造することができる。製造される電子機器の例としては、テレビジョン装置、ビデオカメラ、デジタルカメラ等のカメラ、ゴーグル型ディスプレイ（ヘッドマウントディスプレイ）、ナビゲーションシステム、音響再生装置（カーオーディオ、オーディオコンポ等）等が挙げられる。その他、パーソナルコンピュータ、ゲーム機器、携帯情報端末（モバイルコンピュータ、携帯電話、携帯型ゲーム機または電子書籍等）、記録媒体を備えた画像再生装置（具体的にはＤｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ（ＤＶＤ）等の記録媒体を再生し、その画像を表示しうるディスプレイを備えた装置）等も挙げられる。それらの電子機器の具体例を図１０に示す。
【０１３２】
図１０（Ａ）はテレビジョン装置であり、筐体１００１、支持台１００２、表示部１００３、スピーカー部１００４、ビデオ入力端子１００５等を含む。実施の形態１〜５に示した光照射装置は表示部１００３などの加工に用いることができ、テレビジョン装置を完成することができる。表示部１００３は、ＥＬディスプレイや、液晶ディスプレイなどの表示装置を用いることができる。なお、テレビジョン装置は、コンピュータ用、テレビ放送受信用、広告表示用などの全てのテレビジョン装置が含まれる。
【０１３３】
図１０（Ｂ）はデジタルカメラであり、本体１０１１、表示部１０１２、受像部１０１３、操作キー１０１４、外部接続ポート１０１５、シャッター１０１６等を含む。実施の形態１〜５に示した光照射装置は表示部１０１２などの加工に用いることができ、デジタルカメラを完成することができる。
【０１３４】
図１０（Ｃ）はコンピュータであり、本体１０２１、筐体１０２２、表示部１０２３、キーボード１０２４、外部接続ポート１０２５、ポインティングマウス１０２６等を含む。実施の形態１〜５に示した光照射装置は表示部１０２３などの加工に用いることができ、コンピュータを完成することができる。
【０１３５】
図１０（Ｄ）はモバイルコンピュータであり、本体１０３１、表示部１０３２、スイッチ１０３３、操作キー１０３４、赤外線ポート１０３５等を含む。実施の形態１〜５に示した光照射装置は表示部１０３２などの加工に用いることができ、モバイルコンピュータを完成することができる。
【０１３６】
図１０（Ｅ）は記録媒体を備えた画像再生装置（具体的にはＤＶＤ再生装置）であり、本体１０４１、筐体１０４２、表示部Ａ１０４３、表示部Ｂ１０４４、記録媒体（ＤＶＤ等）読み込み部１０４５、操作キー１０４６、スピーカー部１０４７等を含む。表示部Ａ１０４３は主として画像情報を表示し、表示部Ｂ１０４４は主として文字情報を表示するが、実施の形態１〜５に示した光照射装置は表示部Ａ１０４３及び表示部Ｂ１０４４などの加工に用いることができ、画像再生装置を完成することができる。なお、記録媒体を備えた画像再生装置にはゲーム機器なども含まれる。
【０１３７】
図１０（Ｆ）はゴーグル型ディスプレイ（ヘッドマウントディスプレイ）であり、本体１０５１、表示部１０５２、アーム部１０５３を含む。実施の形態１〜５に示した光照射装置は表示部１０５２などの加工に用いることができ、ゴーグル型ディスプレイを完成することができる。
【０１３８】
図１０（Ｇ）はビデオカメラであり、本体１０６１、表示部１０６２、筐体１０６３、外部接続ポート１０６４、リモコン受信部１０６５、受像部１０６６、バッテリー１０６７、音声入力部１０６８、操作キー１０６９、接眼部１０６０等を含む。実施の形態１〜５に示した光照射装置は表示部１０６２などの加工に用いることができ、ビデオカメラを完成することができる。
【０１３９】
図１０（Ｈ）は携帯電話であり、本体１０７１、筐体１０７２、表示部１０７３、音声入力部１０７４、音声出力部１０７５、操作キー１０７６、外部接続ポート１０７７、アンテナ１０７８等を含む。実施の形態１〜５に示した光照射装置は表示部１０７３などの加工に用いることができ、携帯電話を完成することができる。なお、表示部１０７３は黒色の背景に白色の文字を表示することで携帯電話の消費電流を抑えることができる。
【０１４０】
特にこれらの電子機器の表示部に用いられる表示装置には画素の駆動のためにＴＦＴを有しており、そのＴＦＴに用いられている半導体膜の結晶化に実施の形態１〜５に示した光照射装置を用いることができる。さらに電子機器の表示部に用いられている表示装置がＥＬ表示装置のように高詳細、高特性を求める場合には、実施の形態１〜５に示した光照射装置を用いて半導体膜の結晶化を行うことで、より表示むらの発生を低減させた表示部を有する電子機器を作製することができる。
【０１４１】
以上の様に、本発明の光照射装置の適用範囲は極めて広く、あらゆる分野の電子機器の製造に用いることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１４２】
【図１】本発明の光学素子の例を示す図。
【図２】本発明の光学素子の例を示す図。
【図３】本発明の光照射装置の例を示す図。
【図４】本発明の光照射装置により照射したビームスポットを示す図。
【図５】本発明の光照射装置の例を示す図。
【図６】本発明の光照射装置の例を示す図。
【図７】本発明の半導体装置を作製する方法を示す図。
【図８】本発明の半導体装置を作製する方法を示す図。
【図９】本発明の半導体装置を作製する方法を示す図。
【図１０】本発明の半導体装置の作製方法により製造した半導体装置を組み込んだ電子機器を示す図。
【図１１】光学素子によるエネルギー分布の均一化を示す図。
【図１２】光学素子によるエネルギー分布の均一化を示す図。
【図１３】ビームスポットのエネルギー分布を示す図。
【符号の説明】
【０１４３】
１００  光学素子
１０１ａ  反射体
１０１ｂ  反射体
１０１ｃ  反射体
１０１ｄ  反射体
１０２ａ  反射体１０１ａと１０１ｂが接する部分
１０２ｂ  反射体１０１ｂと１０１ｃが接する部分
１０２ｃ  反射体１０１ｃと１０１ｄが接する部分
１０２ｄ  反射体１０１ｄと１０１ａが接する部分
１０３  入射口
１０４  射出口
１０５  入射口
１０６  射出口
１１０  光学素子
２００  光学素子
２０１ａ  反射体
２０１ｂ  反射体
２０１ｃ  反射体
２０２ａ  反射体同士が接する部分
２０２ｂ  反射体同士が接する部分
２０２ｃ  反射体同士が接する部分
２０３  入射口
２１０  光学素子
２１３  入射口
２２０  光学素子
２２１ａ  反射体
２２１ｂ  反射体
２２１ｃ  反射体
２２１ｄ  反射体
２２１ｅ  反射体
２２２ａ  反射体同士が接する部分
２２２ｂ  反射体同士が接する部分
２２２ｃ  反射体同士が接する部分
２２２ｄ  反射体同士が接する部分
２２２ｅ  反射体同士が接する部分
２２３  入射口
２３０  光学素子
２３３  入射口
３０１  光源
３０２  凸球面レンズ
３０３  光学素子
３０４  凸球面レンズ
３０５  照射面
５００  光源
５０１  ズームレンズ
５０２  凸球面レンズ
５０３  光学素子
５０３ａ  反射体
５０３ｂ  反射体
５０４ａ  ビーム
５０４ｂ  ビーム
５０５  照射面
５０５ａ  照射面
５０５ｂ  照射面
５０５ｃ  照射面
５１４ａ  ビーム
５１４ｂ  ビーム
５２５ａ  照射面
５２５ｂ  照射面
５２５ｃ  照射面
５３４ａ  ビーム
５３４ｂ  ビーム
５５０  ビーム径
６０１  楕円ミラー
６０２  光源
６０３  光学素子
６０４  凸球面レンズ
６０５  照射面
７００  基板
７０１ａ  下地絶縁膜
７０１ｂ  下地絶縁膜
７０２  非晶質半導体膜
７０３ａ  結晶性半導体膜
７０３ｂ  結晶性半導体膜
７０３ｃ  結晶性半導体膜
７０３ｄ  結晶性半導体膜
７０４  ゲート絶縁膜
７０５ａ  第１の導電層
７０５ｂ  第１の導電層
７０５ｃ  第１の導電層
７０５ｄ  第１の導電層
７０６ａ  第２の導電層
７０６ｂ  第２の導電層
７０６ｃ  第２の導電層
７０６ｄ  第２の導電層
７１１ａ  第１の不純物領域
７１１ｂ  第１の不純物領域
７１１ｃ  第１の不純物領域
７１１ｄ  第１の不純物領域
７１２ａ  第２の不純物領域
７１２ｄ  第２の不純物領域
７１３ａ  第３の不純物領域
７１３ｃ  第３の不純物領域
７１３ｄ  第３の不純物領域
７１４ｂ  第４の不純物領域
７１４ｄ  第４の不純物領域
７１５ｂ  第５の不純物領域
７１５ｄ  第５の不純物領域
７２０  パッシベーション膜
７２１  層間絶縁膜
７２２  配線
７２３  配線
７２４  配線
７２５  配線
７２６  配線
７２７  配線
７２８  配線
７２９  配線
７３１  マスク
７３２  マスク
７３３  マスク
１００１  筐体
１００２  支持台
１００３  表示部
１００４  スピーカー部
１００５  ビデオ入力端子
１０１１  本体
１０１２  表示部
１０１３  受像部
１０１４  操作キー
１０１５  外部接続ポート
１０１６  シャッター
１０２１  本体
１０２２  筐体
１０２３  表示部
１０２４  キーボード
１０２５  外部接続ポート
１０２６  ポインティングマウス
１０３１  本体
１０３２  表示部
１０３３  スイッチ
１０３４  操作キー
１０３５  赤外線ポート
１０４１  本体
１０４２  筐体
１０４３  表示部Ａ
１０４４  表示部Ｂ
１０４５  部
１０４６  操作キー
１０４７  スピーカー部
１０５１  本体
１０５２  表示部
１０５３  アーム部
１０６０  接眼部
１０６１  本体
１０６２  表示部
１０６３  筐体
１０６４  外部接続ポート
１０６５  リモコン受信部
１０６６  受像部
１０６７  バッテリー
１０６８  音声入力部
１０６９  操作キー
１０７１  本体
１０７２  筐体
１０７３  表示部
１０７４  音声入力部
１０７５  音声出力部
１０７６  操作キー
１０７７  外部接続ポート
１０７８  アンテナ
１１０２  光学素子
１１０２ａ  反射体
１１０２ｂ  反射体
１１０２ｃ  反射体
１１０２ｄ  反射体
１１０３  照射面
１１０３ａ  照射面
１１０３ｂ  照射面
１１０３ｃ  照射面
１１０３ｄ  照射面
１１０３ｅ  照射面
１２０１ａ  ビーム
１２０１ｂ  ビーム
１２０１ｃ  ビーム
１２０１ｄ  ビーム
１３０１ａ  ビーム
１３０１ｂ  ビーム
１３０１ｃ  ビーム
１３０１ｄ  ビーム
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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