(57)【要約】      （修正有）【課題】  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。【解決手段】  基板上に形成した非晶質珪素膜を結晶化して結晶性珪素膜を形成し、前記結晶性珪素膜に線状レーザー光を照射して結晶性を向上させる。前記線状レーザー光はレーザー発振器１０１からレーザー光を発振し、前記レーザー光の所定方向におけるエネルギー密度分布を制御する第１のホモジナイザー１０２および第２のホモジナイザー１０３を通り、前記第１のホモジナイザー１０２および前記第２のホモジナイザー１０３を通ったレーザー光を線状に成形することにより形成され、前記所定の方向は、前記線状レーザー光の長手方向である。このようにすることで、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た線状レーザー光により、活性層となる珪素膜をアニールすることが可能となる。【選択図】  図１
2006024952.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に非晶質珪素膜を形成し、
前記非晶質珪素膜を結晶化して結晶性珪素膜を形成し、
前記結晶性珪素膜に線状レーザー光を照射して結晶性を向上させ、
前記結晶性を向上された結晶性珪素膜をパターニングして活性層を形成し、
前記活性層上にゲイト絶縁膜及びゲイト電極を形成し、
前記線状レーザー光は、
レーザー発振器からレーザー光を発振し、
前記レーザー光の所定方向におけるエネルギー密度分布を制御する第１のホモジナイザーおよび第２のホモジナイザーを通り、
前記第１のホモジナイザーおよび前記第２のホモジナイザーを通ったレーザー光を線状に成形することにより形成され、
前記所定の方向は、前記線状レーザー光の長手方向であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項２】
基板上に非晶質珪素膜を形成し、
前記非晶質珪素膜を結晶化して結晶性珪素膜を形成し、
前記結晶性珪素膜に線状レーザー光を照射して結晶性を向上させ、
前記結晶性を向上された結晶性珪素膜をパターニングして活性層を形成し、
前記活性層上にゲイト絶縁膜及びゲイト電極を形成し、
前記線状レーザー光は、
レーザー発振器からレーザー光を発振し、
前記レーザー光は、前記レーザー光の所定の方向における第１のホモジナイザーおよび第２のホモジナイザーを通り、
前記前記第１のホモジナイザーおよび前記第２のホモジナイザーを通ったレーザー光を線状に成形することにより形成され、
前記第１のホモジナイザーと前記第２のホモジナイザーは、それぞれ複数のシリンドリカルレンズを有し、
前記所定の方向は、前記線状レーザー光の長手方向であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項３】
請求項１において、
前記レーザー光は、前記第１のホモジナイザーおよび前記第２のホモジナイザーによってそれぞれ１０分割以上されることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項４】
請求項２において、
前記レーザー光は、前記第１のホモジナイザーおよび前記第２のホモジナイザーによってそれぞれ１０分割以上されることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項５】
請求項２において、
前記第１のホモジナイザーおよび前記第２のホモジナイザーは、それぞれ１０個以上のシリンドリカルレンズを有することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項６】
基板上に非晶質珪素膜を形成し、
前記非晶質珪素膜を結晶化して結晶性珪素膜を形成し、
前記結晶性珪素膜に線状レーザー光を照射して結晶性を向上させ、
前記結晶性を向上された結晶性珪素膜をパターニングして活性層を形成し、
前記活性層上にゲイト絶縁膜及びゲイト電極を形成し、
前記線状レーザー光は、
レーザー発振器からレーザー光を発振し、
前記レーザー光の第１の方向におけるエネルギー密度分布を制御する第１のホモジナイザーおよび第２のホモジナイザーを通り、
前記レーザー光の第２の方向におけるエネルギー密度分布を制御する第３のホモジナイザーおよび第４のホモジナイザーを通り、
前記第１乃至前記第４のホモジナイザーを通ったレーザー光を線状に成形することにより形成され、
前記第１の方向は、前記線状レーザー光の長手方向であり、
前記第２の方向は、前記線状レーザー光の幅方向であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項７】
基板上に非晶質珪素膜を形成し、
前記非晶質珪素膜を結晶化して結晶性珪素膜を形成し、
前記結晶性珪素膜に線状レーザー光を照射して結晶性を向上させ、
前記結晶性を向上された結晶性珪素膜をパターニングして活性層を形成し、
前記活性層上にゲイト絶縁膜及びゲイト電極を形成し、
前記線状レーザー光は、
レーザー発振器からレーザー光を発振し、
前記レーザー光は、前記レーザー光の第１の方向における第１のホモジナイザーおよび第２のホモジナイザーを通り、
前記レーザー光は、前記レーザー光の第２の方向における第３のホモジナイザーおよび第４のホモジナイザーを通り、
前記第１乃至第４のホモジナイザーを通ったレーザー光を線状に成形することにより形成され、
前記第１乃至第４のホモジナイザーは、それぞれ複数のシリンドリカルレンズを有し、
前記第１の方向は、前記線状レーザー光の長手方向であり、
前記第２の方向は、前記線状レーザー光の幅方向であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項８】
請求項６において、
前記レーザー光は、前記第１のホモジナイザーおよび前記第２のホモジナイザーによってそれぞれ１０分割以上されることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項９】
請求項７において、
前記レーザー光は、前記第１のホモジナイザーおよび前記第２のホモジナイザーによってそれぞれ１０分割以上されることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１０】
請求項７において、
前記第１のホモジナイザー及び前記第２のホモジナイザーは、それぞれが１０個以上のシリンドリカルレンズを有することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１１】
請求項２、４、５、７、９及び１０のいずれか１項において、
照射面における前記線状レーザー光の長手方向における長さをｘ（ｍｍ）とし、前記第１のホモジナイザーおよび前記第２のホモジナイザーがそれぞれ有するシリドリカルレンズの数をｙとすると、
前記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半導体装置の作製方法。
【請求項１２】
請求項２、４、５、７、９及び１０のいずれか１項において、
照射面における前記線状レーザー光の長手方向における長さを、前記第１のホモジナイザーおよび前記第２のホモジナイザーがそれぞれ有する前記シリドリカルレンズの数で割った値が、５ｍｍ〜１５ｍｍであることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１３】
請求項２、４、５、７、９及び１０のいずれか１項において、
前記第１のホモジナイザーおよび前記第２のホモジナイザーがそれぞれ有する前記シリンドリカルレンズの幅は、０．１ｍｍ〜５ｍｍであることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１４】
請求項２、４、５、７、９及び１０のいずれか１項において、
照射面における前記線状レーザー光の長手方向における長さ（ｍｍ）を横軸とし、前記第１のホモジナイザーおよび前記第２のホモジナイザーがそれぞれ有する前記シリンドリカルレンズの数を縦軸とすると、
前記横軸と縦軸の関係が（１００，７）、（７００，５０）、（７００，１４０）、（１００，２０）で示される座標で画定される領域以内にあることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１５】
請求項２、４、５、７、９及び１０のいずれか１項において、
照射面における前記線状レーザー光の長手方向における長さ（ｍｍ）を横軸とし、前記第１のホモジナイザーおよび前記第２のホモジナイザーがそれぞれ有する前記シリンドリカルレンズの幅（ｍｍ）を縦軸とすると、
前記横軸と縦軸の関係が（３０，０．１）、（８０，０．１）、（８０，５）、（５０，５）、（３０，３）で示される座標で画定される領域以内であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１６】
請求項２、４、５、７、９乃至１５のいずれか１項において、
前記シリンドリカルレンズは、凸シリンドリカルレンズであることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１７】
請求項１乃至請求項１６のいずれか１項において、
前記レーザー光は、ＫｒＦエキシマレーザー光又はＸｅＣｌエキシマレーザー光であることを特徴する半導体装置の作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。またそのような装置を用いて半導体装置を作製する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
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と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１１１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６．５ｍｍ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、ホモ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０．１ｍｍ〜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），（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。
【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（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。
【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〜５ｍｍ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。
【発明の効果】
【００４４】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
［実施の形態１］
本実施の形態は、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。
【００４６】
図６に本実施の形態の光学系を示す。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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
本実施の形態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５ｍｍ）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。
【００５３】
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。
【００５４】
本実施の形態においては、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。
【００５５】
本実施の形態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。
【００５６】
［実施の形態２］
本実施の形態は、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に本実施の形態に示す薄膜トランジスタの作製工程を示す。
【００５７】
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、３００ｎｍの厚さに成膜する。
【００５８】
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５０ｎｍ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。
【００５９】
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、１００ｎｍ以下、好ましくは５０ｎｍ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、２０ｎｍ程度である。
【００６０】
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、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｕ等を利用することができる。
【００６１】
ここでは、ニッケル酢酸塩溶液を用いてＮｉ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））
【００６２】
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５５０℃、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））
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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０．１ｍｍ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１０以上に分割するように光学パラメータを設定する。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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））
【００７４】
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１００ｎｍ厚の酸化珪素膜を成膜する。
【００７５】
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５００ｎｍ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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
この多孔質状の陽極酸化膜の膜厚は、３００ｎｍ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。
【００８１】
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。
【００８２】
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、５０ｎｍ厚の緻密な陽極酸化膜４１０を形成する。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
［実施の形態３］
本実施の形態は、実施の形態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。
【００９２】
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２４８ｎｍ）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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
［実施の形態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。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
本実施の形態は、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。
【００９９】
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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【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】
【０１０４】
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
６０８            ミラー
６０９            レンズ
【図１】
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【図２】
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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３】
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