(57)【要約】      （修正有）【課題】半導体レーザを用いる簡素簡便な方法ないし構成により、非晶質の半導体膜から所望箇所を結晶化してパターニングする技術を提供する。【解決手段】半導体レーザ装置からのレーザビームスポットを、基板上または積層体上に形成された非晶質の半導体膜上で相対的に移動させ、当該走査箇所を結晶化し、結晶に対する速度より非晶質に対するエッチング速度が早い剤を用いて、非晶質のままである領域を除去し、基板上または積層体上にパターンを形成する。【選択図】図４
2018037628.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体レーザ装置からのレーザビームスポットを、基板上または積層体上に形成された非晶質の半導体膜上で相対的に移動させ、当該走査箇所を結晶化し、
結晶に対する速度より非晶質に対するエッチング速度が早い剤を用いて、非晶質のままである領域を除去し、
基板上または積層体上にパターンを形成することを特徴とするパターニング方法。
【請求項２】
請求項１に記載のパターニング方法を用いてチャネル領域および／またはソースドレイン領域および／またはゲート電極を形成する工程を含むことを特徴とする薄膜トランジスタ作製方法。
【請求項３】
半導体によるレーザ光を発生させる半導体レーザ部と、
半導体レーザ部から出射されたレーザ光を所定形状のレーザビームスポットとして照射対象上に集光する集光部と、
基板上または積層体上に形成された、レーザビームスポットの照射対象である非晶質の半導体膜上で、レーザビームスポットを相対的に移動させる移動部と、
半導体レーザ部のレーザ光の点滅と、移動部による移動方向および移動速度と、を制御して、走査箇所を非晶質から結晶へと相変換したパターンとして形成する制御部と、
を具備したことを特徴とするパターニング装置。
【請求項４】
結晶に対する速度より非晶質に対するエッチング速度が早い剤を用いて、非晶質のままである領域を除去する非晶質除去手段と、
非晶質除去手段により非晶質が除去された後に、絶縁膜を形成する絶縁膜形成手段と、
絶縁膜形成手段により絶縁膜が形成された後に、前記半導体膜と同種または異種の、非晶質である半導体膜を形成する半導体膜形成手段と、
を具備したことを特徴とする請求項３に記載のパターニング装置。
【請求項５】
制御部によるパターンは、
半導体レーザ部の光源が一つであってラスタスキャンにより形成するようにした、または、
半導体レーザ部の光源が一列に並んだアレイ構造であって、一つのアレイ構造により、相対的に移動方向を９０度変えることにより形成するようにしたことを特徴とする請求項３または４に記載のパターニング装置
【請求項６】
照射対象上に照射されたレーザビームスポットまたは既に形成されたパターンを顕微観察するモニタ部を具備し、
制御部は、モニタ部による顕微観察に基づいて移動部を制御して、位置あわせをおこなうことを特徴とする請求項３、４または５に記載のパターニング装置。
【請求項７】
レーザビームスポットのパワー密度が１０００００Ｗ／ｃｍ２以上であることを特徴とする請求項３〜６のいずれか一つに記載のパターニング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、簡素簡便な装置構成で非晶質の半導体膜の所望箇所を効率的かつ生産性高く結晶化する方法ないし装置に関し、特に、半導体レーザを用いたパターニング方法、薄膜トランジスタ作製方法、および、パターニング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、液晶ディスプレイに応用されるように、Ｓｉ薄膜等のトランジスタの高速駆動化・高集積化（高精細化）が求められており、高キャリア移動度と均一性に関する技術開発がなされている。これらは、結晶質に依存し、単結晶化技術が開発されている。
【０００３】
たとえば、最高品質のディスプレイは、Ｓｉ薄膜をまずは非晶質として形成しておき、これを単結晶へと相変換させる方法が知られている。具体的には、大面積Ｓｉ膜上で連続的に結晶成長させる方法として、連続波レーザ結晶化法が提案されている。
【０００４】
しかしながら、薄膜トランジスタは、常に最高品質のものが要求されるのではなく、スペックに応じて、生産性の高い、詰まるところ簡便安価に製造できる技術も探求されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１０１５３０
【特許文献２】特開２００８−０９１８１１
【特許文献３】ＵＳＰａｔ．６３６８９４５
【特許文献４】特開２０１４−１７５５０８
【特許文献５】ＵＳＰａｔ．６０２８７２２
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】T. Sameshima, S. Usui, and M. Sekiya, IEEE Electron Device Lett. 7, 276 (1986).
【非特許文献２】A. Hara, F. Takeuchi, M. Takei, K. Suga, K. Yoshino, M. Chida, Y. Sano and N. Sasaki, Jpn. J. Appl. Phys. 41 (2002) L311.
【非特許文献３】T.Stulty et.al., Appl. Phys. Lett. 39(1981)498
【非特許文献４】S. Kawamura et. al., Appl. Phys. Lett. 40(1982)394
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記に鑑みてなされたものであって、半導体レーザを用いる簡素簡便な方法ないし構成により、非晶質の半導体膜から所望箇所を結晶化してパターニングする技術を提供することを目的とする。
また、フォトマスクやレジストを不要とする新たなパターニング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】
【０００８】
請求項１に記載のパターニング方法は、半導体レーザ装置からのレーザビームスポットを、基板上または積層体上に形成された非晶質の半導体膜上で相対的に移動させ、当該走査箇所を結晶化し、結晶に対する速度より非晶質に対するエッチング速度が早い剤を用いて、非晶質のままである領域を除去し、基板上または積層体上にパターンを形成することを特徴とする。
【０００９】
すなわち、請求項１に係る発明は、小型かつ安価であって、微細なレーザスポットが形成できる半導体レーザを用い、描画方式によって照射対象を連続的に結晶化していく新規なパターニング技術を提供することができる。
また、従来のパルス発振エキシマレーザや連続発振固体レーザのラインビームを用いた、全面を結晶化し、さらにフォトマスクやレジストを用いて所望箇所を残存させるパターニング技術に比して、レーザ照射箇所がパターン形成箇所のみで済むため、レーザ照射面積を大幅に減らすことができる（投入エネルギーを大幅に低減できる）。また、レジストと現像液を使わないことから使用する材料も大幅に削減することができる。
【００１０】
なお、非晶質の半導体膜は、本願では、レーザビームにより相変換して結晶性を示すようになれば特限定されず、この意味において、液体シリコン等の液体半導体やナノパウダー状の膜形態も含まれるものとする。半導体膜は、半導体層と言い換えることができる。
結晶化する、とは、生産性や要求物性の観点から、単結晶や粒界の少ない状態までの品質を求める必要は必ずしもなく、微結晶（多結晶）が得られる状態となれば良いものとする。すなわち微結晶化と言い換えることができる。非晶質でなくす、非・非晶質化と言い換えても良い。
相対的に移動する、とは、半導体レーザ装置すなわち光源側が、固定された基板または積層体に対して移動する態様のほか、基板または積層体側が、固定された光源に対して移動する態様であっても良い。
用いる半導体レーザ装置は、出力、ビームスポットの大きさ、移動速度、対象素材の厚み等を考慮し適宜選択すればよく、対象素材を再結晶化（微結晶化）できるのであれば特に限定されない。
【００１１】
請求項２に記載のトランジスタ作製方法は、請求項１に記載のパターニング方法を用いてチャネル領域および／またはソースドレイン領域および／またはゲート電極を形成する工程を含むことを特徴とする。
【００１２】
すなわち、請求項２に係る発明は、工程数を削減した生産性の高い薄膜トランジスタ製造技術を提供可能となる。
【００１３】
具体的にはたとえば、次のようにして薄膜トランジスタを得ることができる。
まず、絶縁性の基板上に、非晶質Ｓｉ膜を所定の厚さに堆積し、チャネルとソースドレインとなる領域を微結晶化によりパターニングして、後の工程でチャネルとソースドレイン領域となるＳｉアイランドを形成する。
【００１４】
続いて、ゲート絶縁膜として酸化Ｓｉ膜等を堆積した後、金属とＳｉの積層構造を堆積する。ゲート電極となる領域のＳｉ膜を結晶化により選択的にパターニングし、次に露出した部分の金属膜をエッチングしてゲート電極を完成させる。
【００１５】
続いてゲート電極形成後に露出したゲート絶縁膜を反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）法でエッチングして、ソースドレイン領域となる部分のＳｉアイランドを露出させる。不純物、または不純物を高濃度に含んだＳｉ膜を全面に堆積させ、ソースドレイン領域となる部分を選択的にレーザ照射することで、不純物を下の微結晶化Ｓｉ膜に拡散させる、または不純物を高濃度に含んだＳｉ膜を結晶化させて、ソースドレイン領域を完成させる。これらにより薄膜トランジスタを得ることができる。
【００１６】
請求項３に記載のパターニング装置は、半導体によるレーザ光を発生させる半導体レーザ部と、半導体レーザ部から出射されたレーザ光を所定形状のレーザビームスポットとして照射対象上に集光する集光部と、基板上または積層体上に形成された、レーザビームスポットの照射対象である非晶質の半導体膜上で、レーザビームスポットを相対的に移動させる移動部と、半導体レーザ部のレーザ光の点滅と、移動部による移動方向および移動速度と、を制御して、走査箇所を結晶へと相変換したパターンとして形成する制御部と、を具備したことを特徴とする。
【００１７】
すなわち、請求項３に係る発明は、小型かつ安価であって、微細なレーザスポットが形成できる半導体レーザを用い、描画方式によって照射対象を連続的に結晶化していき潜在的なパターンを形成する新規なパターニング技術を提供することができる。パターニング用露光装置ということもできる。
【００１８】
集光部は、たとえば、集光レンズにより文字通り集光させる態様とするほか、所定形状のビームスポットが形成されるのであれば、必ずしもビーム強度を高める態様でなく、たとえば、当該ビームスポット形状部分を切り抜いた遮光板等も含まれるものとする。仕様の態様により、拡散する態様も含まれるものとする。すなわち、集光部は、所定強度の所望のレーザビームスポットとして照射対象上に当たるのであれば特に限定されないものとする。ビームスポットの形状は、たとえば、円形状、長方形状、Ｖ字状とすることができる。
【００１９】
なお、相対的に移動させる、には、平面上に広がる半導体膜に垂直な方向、すなわち、積層方向（厚み方向、高さ方向）も含まれる。この場合も光源側が移動する態様のほか、基板または積層体側が移動する態様であってもよい。
【００２０】
請求項４に記載のパターニング装置は、請求項３に記載のパターニング装置において、結晶に対する速度より非晶質に対するエッチング速度が早い剤を用いて、非晶質のままである領域を除去する非晶質除去手段と、非晶質除去手段により非晶質が除去された後に、レジスト膜を形成するレジスト膜形成手段と、レジスト膜形成手段によりレジスト膜が形成された後に、前記半導体膜と同種または異種の、非晶質である半導体膜を形成する半導体膜形成手段と、を具備したことを特徴とする。
【００２１】
すなわち、請求項４に係る発明は、工程数を削減した生産性の高い薄膜トランジスタ製造装置を提供可能となる。
また、従来のパルス発振エキシマレーザや連続発振固体レーザのラインビームを用いた、全面を結晶化し、さらにフォトマスクやレジストを用いて所望箇所を残存させるパターニング技術に比して、レーザ照射箇所がパターン形成箇所のみで済むため、レーザ照射面積を大幅に減らすことができる（投入エネルギーを大幅に低減できる）。また、レジストと現像液を使わないことから使用する材料も大幅に削減することができる。
【００２２】
なお、ゲートは、後工程で適宜設けるようにすればよい。
【００２３】
請求項５に記載のパターニング装置は、請求項３または４に記載のパターニング装置において、制御部によるパターンが、半導体レーザ部の光源が一つであってラスタスキャンにより形成するようにした、または、半導体レーザ部の光源が一列に並んだアレイ構造であって、一つのアレイ構造により、相対的に移動方向を９０度変えることにより形成するようにしたことを特徴とする。
【００２４】
すなわち、請求項５に係る発明は、光源の仕様や設計に基づき、簡便にパターニングすることができる。
【００２５】
なお、ラスタスキャンは、たとえば、横方向の走査→縦方向に所定幅移動→横方向の走査→縦方向に所定幅移動、を繰り返し、対称面全体をスキャンするだけでなく、さらに、（場合により所定の処理を終えて）向きを変えて、縦方向の走査→横方向に所定幅移動→縦方向の走査→横方向に所定幅移動、を繰り返し、走査方向を９０度変えて対称面全体を（二方向から）スキャンできるようにしても良い。
また、相対的に移動方向を９０度変える、とは、アレイ光源が、固定された基板または積層体に対してたとえば横方向に移動した後、９０度向きを変えて縦方向に移動して走査する態様をいう（または、基板または積層体側が、固定されたアレイ光源に対してたとえば横移動した後、９０度台座が回転して縦方向に移動して走査する態様をいう）。
仕様の態様により、半導体レーザ部の光源が一列に並んだアレイ構造であって、直交する位置関係にある二つのアレイ構造によりパターンを形成するようにしてもよい。
【００２６】
請求項６に記載のパターニング装置は、請求項３、４または５に記載のパターニング装置において、照射対象上に照射されたレーザビームスポットまたは既に形成されたパターンを顕微観察するモニタ部を具備し、制御部は、モニタ部による顕微観察に基づいて移動部を制御して、位置あわせをおこなうことを特徴とする。
【００２７】
すなわち、請求項６に係る発明は、積層方向に積み上がっていくパターンないし表層膜等に対して、モニタリングにより焦点を適正に合わることができるとともに、微細回路を形成する際に現物をモニタリングしながら正確な原点だしないし位置あわせをして正確なパターン形成ないし回路形成が可能となる。位置あわせ機能を有することから、パターニング用アライメント露光装置ということもできる。
【００２８】
位置あわせは、焦点あわせも含む。すなわち、移動部は、高さ方向の距離調整も可能であるものとする。
モニタ部は、たとえば、画像撮像に基づく画像認識技術を採用できるが、焦点が適正な位置にあるか、ビームスポットが既に形成された下層のパターン上に位置しているか、等を判断でるのであれば、その構成は特に限定されるものではない。
【００２９】
請求項７に記載のパターニング装置は、請求項３〜６のいずれか一つに記載のパターニング装置において、レーザビームスポットのパワー密度が１０００００Ｗ／ｃｍ２以上であることを特徴とする。
【００３０】
すなわち、請求項７に係る発明は、一般的な厚さの非晶質半導体膜を相応の走査速度で結晶質へ相変換する（従来の露光機装置の光源の一般的なパワー密度はおよそ０．０１Ｗ／ｃｍ２である）。
【００３１】
なお、上限目安としては、照射対象の薄膜にアブレーションが起こるパワー密度である。これは、走査速度や膜厚や波長に依存するが、たとえば、１０００００００Ｗ／ｃｍ２とすることができる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、半導体レーザを用いる簡素簡便な方法ないし構成により、非晶質の半導体膜から所望箇所を結晶化して、生産性の高いパターニング技術を提供することができる。また、フォトマスクやレジストを不要とする新たなパターニング技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明であるパターニング装置の構成例を示した概要図である。このうち、図１ａはパターニング装置全体の構成例の模式図を、図１ｂは、露光ラインの構成模式図を示している。
【図２】Ｓｉ膜に照射されたレーザビームスポットの光学顕微鏡写真である。
【図３】半導体レーザ部１０１の照射の様子（制御の様子）を示した説明図である。
【図４】回路形成例を示した説明図である。
【図５】多結晶シリコンからなる薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の光学顕微鏡写真を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。ここでは、非晶質シリコン膜（Ｓｉ膜）上でビームスポットを移動させ、所定幅の線状の微結晶領域（多結晶領域）を形成するパターニング技術および薄膜トランジスタ作製方法を説明する。図１は、本発明のパターニング装置の概要図である。
【００３５】
パターニング装置１は、図１に示したように、露光ライン１０と、エッチングライン２０と、成膜ライン３０と、から形成される。
【００３６】
まず、露光ライン１０について説明する。
露光ライン１０は、半導体レーザ部１０１と、ビームスポット形成部１０２と、移動機構部１０３と、駆動制御部１０４と、載置台１０５と、モニタ部１０６と、を主要な構成としている。
【００３７】
載置台１０５は、非晶質のＳｉ膜（膜厚６０ｎｍ）が形成されたガラス基板Ｇを載置する。
【００３８】
半導体レーザ部１０１は、載置台１０５上の基板Ｇへ向けて線分状の半導体レーザ光を出射する（なお、線状、Ｉ字状とも表現できるが本願では線分状と称することとする）。用いた光源は、４０５ｎｍ紫外ダイオードレーザ（日亜化学社製：型番ＮＤＶ７３７５Ｅ）である。この時のダイオードレーザ駆動電流値は４００ｍＡ、Ｓｉ膜へ照射された紫外光パワーは１５０ｍｗとした。
【００３９】
ビームスポット形成部１０２は、それぞれコリメートレンズと集光レンズとして機能する二枚の凸レンズであって、半導体レーザ部１０１から出射されたレーザ光を照射対象であるＳｉ膜上に集光する。すなわち、焦点がＳｉ膜表面となるように位置調整する。図２にＳｉ膜上に形成されるレーザスポット光学顕微鏡写真を示した。図示したように、ビームスポットの形状は１〜２μｍ×１０μｍの細長い長方形（線分状）である。
【００４０】
ビームスポット形成部１０２によりレーザ光はミクロオーダーに集光され、光パワー密度は７５００００Ｗ／ｃｍ２〜１５０００００Ｗ／ｃｍ２に高まり、Ｓｉ膜を効率的に結晶化できる。すなわち、走査速度を速めることもでき、また、高価な高出力半導体レーザでなくてもコストパフォーマンスの良い半導体レーザを採用することもできる。微細なパターニングを実現できる、ともいえる。
【００４１】
ここで非晶質Ｓｉ膜を結晶相に相変換するのに必要なレーザ光のパワー密度は、Ｓｉ膜厚が６０ｎｍ、波長４０５ｎｍ、レーザ走査速度が０．０２ｍ/ｓの時には７５００００Ｗ／ｃｍ２以上が必要となるが、Ｓｉ膜厚を薄くする、又はレーザ波長を小さくする、又は走査速度を遅くした場合では、必要となるパワー密度は小さくなる。ただし、諸条件によって必要パワー密度が小さくなるとしても、従来のレジスト露光装置の０．０１Ｗ/ｃｍ2と比較するとまだ７桁も大きく、従って本発明は従来のレジスト露光機またはマスクアライナーとは明確に違うものといえる。
【００４２】
移動機構部１０３は、半導体レーザ部１０１とビームスポット形成部１０２とを収容する筐体１３１と、筐体１３１を照射対象（Ｓｉ膜ないし表層膜）に対して一定の距離を保ちながら当該照射対称面に平行に移動させる移動部１３２と、により構成される。なお、移動部１３２は、平面走査の際はＳｉ膜ないし表層膜との間で距離は一定に保つが、筐体１３１を高さ方向にも調整可能、すなわち、載置台１０５との距離も調整できるようにしている。以降では、移動部１３２を３軸移動部と適宜称することとする。３軸移動部１３２により、ビームスポットの焦点が適正な位置（主に表層）にあるように調整可能としている。
【００４３】
移動機構部１０３により、ビームスポットがＳｉ膜上を走査し、そのエネルギーにより、非晶質が微結晶に連続的に相変換される。
【００４４】
モニタ部１０６は、Ｓｉ膜に照射されたレーザビームスポットまたは既に形成されたパターンを顕微撮像し、画像処理をおこなう。画像処理結果は、駆動制御部１０４に出力される。
【００４５】
駆動制御部１０４は、半導体レーザ部１０１のレーザ光の点滅と、３軸移動部１３２による筐体１３１の移動方向および移動速度と、を制御して、走査箇所を非晶質から結晶へと相変換したパターンとして形成する。
また、駆動制御部１０４は、モニタ部１０６による顕微観察に基づいて３軸移動部１３２を制御して、焦点調整と、アライメント調整をおこなう。焦点調整は、筐体１３１を基板面垂直方向に前後させ、レーザビームスポットがシャープかつ最小になる位置を画像処理によって割り出しおこなう。アライメント調整は、既設パターンがそのまま把握できるのであれば、その画像情報を用い、また、複数方向から別途光を照射して、その印影により正確な位置把握をおこない、原点だしないし位置あわせをおこなうようにする。
【００４６】
図３に制御例の概念を示した。
制御は、Ｉ字状のビームスポットの短手方向（短手長さ：ｗ２）をｘ方向、長手方向（長手長さ：ｗ１）をｙ方向とすると、まず、筐体１３１をｘ方向に一定速度ｖ１で走査する。同時に、所定の点灯・消灯プログラムにしたがって、半導体レーザ部１０１を駆動する。
続いて、筐体１３１をｙ方向に所定間隔ずらした後、再びｘ方向に一定速度ｖ１で走査しながら半導体レーザ部１０１を駆動する（筐体１３１を予めスタート位置に引き戻してから走査しても良いし、引き戻しながら半導体レーザ部１０１を駆動しても良い）。
この動作を繰り返して、ｘ方向の走査を総て終える。
【００４７】
ｙ方向についても同様であり、筐体１３１をｙ方向に一定速度ｖ２で走査する。同時に、所定の点灯・消灯プログラムにしたがって、半導体レーザ部１０１を駆動する。
続いて、筐体１３１をｘ方向に所定間隔ずらした後、再びｙ方向に一定速度ｖ２で走査しながら半導体レーザ部１０１を駆動する（筐体１３１を予めスタート位置に引き戻してから走査しても良いし、引き戻しながら半導体レーザ部１０１を駆動しても良い）。
この動作を繰り返して、ｘ方向の走査を総て終える。
【００４８】
なお、ｘ方向の照射領域（照射線分）とｙ方向の照射領域（照射線分）とは、移動機構部１０３やモニタ部１０６などを介して駆動制御部１０４により適宜正確な位置あわせをするものとする。
また、ｘ方向の一連の走査とｙ方向の一連の走査との間に、次に説明する非晶質の除去→絶縁膜の形成→次に照射すべき半導体膜の形成、という処理をおこない、回路形成をおこなってもよい。
【００４９】
次に、エッチングライン２０を説明する。
エッチングライン２０は、露光ライン１０にて照射作業が終了した載置台１０５上の基板Ｇを引き受け、エッチングプールに浸して、非晶質のままである領域を除去する。用いるエッチング液は、微結晶に対する速度より非晶質に対するエッチング速度が早い剤であり、たとえば、フッ硝酸、もしくはＤａｓｈ液（ＣＨ３ＣＯＯＨ：ＨＮＯ３：ＨＦ：Ｉ２＝１００ｍＬ：４０ｍＬ：１０ｍＬ：５４ｍｇ）とすることができる。使用の態様により、水素プラズマや原子状水素を用いてもよい。
【００５０】
成膜ライン３０は、絶縁膜形成部３１と、半導体膜形成部３２と、により構成される。絶縁膜も半導体膜も汎用技術により形成可能であるため詳細な説明を省略するが、たとえば、ＣＶＤ装置を採用することができる。使用の態様により、装置一つで絶縁膜と半導体膜とを形成するようにしても良い。
【００５１】
パターニング装置１は、以上の構成であるので、薄膜トランジスタを形成することができる。具体的には、絶縁膜を適宜介在させながら、非晶質半導体膜を形成後、所望箇所の結晶化→非晶質部分（および絶縁膜部分）のエッチング除去、を繰り返すことで、チャネル、ソースドレイン、電極等の形成が可能となる。レジストやフォトマスクを不要とするため、生産性に優れる。
なお、図４に、回路形成例を示した。
【００５２】
また、図５に、パターニング装置１を用いた多結晶シリコンからなる薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の光学顕微鏡写真を示した。
まず１４０μｍ厚のフレキシブルガラス基板上にパシベーション膜としてＳｉＮｘ膜を反応性スパッタ堆積法により３００ｎｍ堆積した。続いて直流スパッタ堆積法によりＳｉ膜を１００ｎｍ堆積し、パターニング装置１によって、長さ２００μｍ、幅１０μｍにパターニングして、チャネル領域およびソースドレイン領域となるＳｉアイランドを形成した。ここでＳｉ膜のエッチング液はＤａｓｈ液を使った。続いてゲートＳｉＯ２膜を反応性スパッタ堆積法によって８０ｎｍ堆積し、その上にゲート電極膜として、Ｓｂ１０ｎｍとＳｉ３００ｎｍの二層積層膜を直流スパッタ法により堆積し、パターニング装置１によって、長さ２００μｍ、幅１.５μｍにパターニングして、ゲート電極となるＳｂ/Ｓｉアイランドを形成した。ここでもＳｂ/Ｓｉ積層膜のエッチング液はＤａｓｈ液を使った。続いてＲＩＥによって、ゲート電極に被覆されていないゲートＳｉＯ２膜を自己整合でエッチングしてソース／ドレイン領域のＳｉ膜を露出させた後、５−２０ｎｍ程度のＳｂ膜を堆積して、パターニング装置１によってシリコンアイランドをレーザビームスポットで走査することでＳｂをソース／ドレイン領域のＳｉ膜に拡散させて低抵抗化させた。余剰ＳｂはＨＦ水溶液により除去した。次に、ソース領域、ドレイン領域、ゲート領域との接続電極として、メタルマスクにより、それぞれの領域と接触するようにＡｌ電極を蒸着堆積した。最後に４００℃の温度でフォーミングガスアニールを行った。なお、最高プロセス温度は４００℃であった。
【００５３】
本発明は、上述の実施の形態に限定されない。
たとえば、照射対象は基板上のシリコン膜に限定されず、他の半導体、たとえば酸化チタンや酸化亜鉛を用いることもできる。半導体中にドーパントが含まれていてもよい。
基板はガラスではなく、プラスチックでもよく、極薄としたフレキシブル基板とすることもできる。
【００５４】
このほか、複数の半導体レーザをアレイ化して、これによりパターニングしてもよい。
また、ビームスポット形成部のレンズを変えたり、所定形状が開口した遮蔽板を介在させたりすることで、露光幅（回路幅）を変えることもできる。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明によれば、半導体レーザを用いて非晶質の半導体膜の所望箇所を効率的かつ簡便に結晶化することができる。また、フォトマスクやレジストを不要とする新たなパターニング方法およびその応用製品を提供することができる。
なお、高出力の半導体レーザであれば、逆に、光学系を用いてレーザスポットの幅を広げるなどして、大面積を微結晶化することもできる。
【符号の説明】
【００５６】
１        パターニング装置
１０     露光ライン
２０     エッチングライン
３０     成膜ライン
３１     絶縁膜形成部
３２     半導体膜形成部
１０１  半導体レーザ部
１０２  ビームスポット形成部
１０３  移動機構部
１０４  駆動制御部
１０５  載置台
１０６モニタ部
１３１  筐体
１３２  ３軸移動部
【図１】
2018037628.tif 000003
【図２】
2018037628.tif 000004
【図３】
2018037628.tif 000005
【図４】
2018037628.tif 000006
【図５】
2018037628.tif 000007