(57)【要約】【課題】複数のレーザビームを被処理体に照射する際に、良好な処理を行うことを可能にする。【解決手段】レーザビームを発生するレーザ光源と、前記レーザビームが入射される第１のビームスプリッタと、前記第１のビームスプリッタを通過したレーザビームが入射される第２のビームスプリッタと、前記第２のビームスプリッタから出射されたレーザビームのエネルギー密度を制御するホモジナイザと、を備えるレーザ加工装置が提供され、前記ホモジナイザから出力されたレーザビームが、ｐ偏光成分とｓ偏光成分とを含み、ｐ偏光成分とｓ偏光成分のエネルギー強度の比が前記被処理体面上で０．７４以上かつ１．２３以下であるのが望ましい。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光源から出力されたレーザビームを、ホモジナイザを介して被処理体に照射するレーザ加工装置であって、
レーザビームを発生するレーザ光源と、
前記レーザビームが入射される第１のビームスプリッタと、
前記第１のビームスプリッタを通過したレーザビームが入射される第２のビームスプリッタと、
前記第２のビームスプリッタから出射されたレーザビームのエネルギー密度を制御するホモジナイザと、を備えることを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項２】
前記ホモジナイザから出力されたレーザビームが、ｐ偏光成分とｓ偏光成分とを含み、ｐ偏光成分とｓ偏光成分のエネルギー強度の比が前記被処理体面上で０．７４以上かつ１．２３以下であることを特徴とする請求項１記載のレーザ加工装置。
【請求項３】
さらに、第３のビームスプリッタを有し、
前記第１のビームスプリッタから出射されたレーザビームが前記第３のビームスプリッタを介して前記第２のビームスプリッタに入射されることを特徴とする請求項１または２に記載のレーザ加工装置。
【請求項４】
前記レーザビームを出力する前記レーザ光源を、複数有し、前記各レーザ光から出力された複数の前記レーザビームが使用されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。
【請求項５】
前記第１のビームスプリッタは、レーザビームを複数に分割し、前記第２のビームスプリッタは、分割されたレーザビームを結合するものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。
【請求項６】
複数のレーザビームの少なくとも一方の光路上に、該光路上のレーザビームの偏光状態を変える偏光素子を有することを特徴とする請求項４または５に記載のレーザ加工装置。
【請求項７】
前記ホモジナイザから出力されたレーザビームの偏光状態を計測する偏光計測部を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。
【請求項８】
前記偏光計測部の計測結果を受け、前記計測結果に基づいて、前記レーザビームの偏光状態を制御する制御部を有することを特徴とする請求項７記載のレーザ加工装置。
【請求項９】
前記レーザ光源がエキシマレーザ光源である、請求項１〜８のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。
【請求項１０】
前記レーザ光源が固体レーザ光源である、請求項１〜９のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。
【請求項１１】
前記被処理体がアモルファスシリコン膜であり、前記レーザ加工装置が前記アモルファスシリコン膜を結晶化するための装置である、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。
【請求項１２】
以下の工程を含む半導体装置の製造方法：
（ａ）基板上にアモルファスシリコンを形成する工程；
（ｂ）前記アモルファスシリコンにレーザビームを照射し、ポリシリコンを形成する工程、
前記工程（ｂ）において、レーザ光源から出射された前記レーザビームが複数のビームスプリッタを介して前記アモルファスシリコンに照射される。
【請求項１３】
前記工程（ｂ）において、アモルファスシリコンに照射される前記レーザビームのｐ偏光成分とｓ偏光成分のエネルギー強度の比が前記アモルファスシリコン上で０．７４以上かつ１．２３以下であることを特徴とする請求項１２記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
前記ポリシリコンはＴＦＴのチャネル部となる、請求項１２または１３に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
前記ＴＦＴは液晶ディスプレイに使用され、かつ前記ＴＦＴは画素の制御に使用される、請求項１４記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１６】
前記ＴＦＴはＯＬＥＤディスプレイに使用され、かつ前記ＴＦＴは画素の制御に使用される、請求項１４記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１７】
前記基板はガラス基板またはプラスチック基板である、請求項１２〜請求項１６のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１８】
以下の工程を含む、アモルファスシリコンの結晶化方法：
（ａ）レーザ光源からレーザビームを出射する工程；
（ｂ）前記レーザビームを第１のビームスプリッタに入射する工程；
（ｃ）前記第１のビームスプリッタから出射された前記レーザビームを第２のビームスプリッタに入射する工程；
（ｄ）前記第２のビームスプリッタから出射された前記レーザビームをホモジナイザに入射し、前記レーザビームのエネルギー密度を制御する工程；
（ｅ）前記ホモジナイザから出射された前記レーザビームをアモルファスシリコンに照射し、結晶化する工程。
【請求項１９】
前記ホモジナイザから出射された前記レーザビームのｐ偏光成分とｓ偏光成分のエネルギー強度の比が前記アモルファスシリコン上で０．７４以上かつ１．２３以下であることを特徴とする請求項１８記載のアモルファスシリコンの結晶化方法。
【請求項２０】
前記レーザビームが少なくとも二つからなり、各レーザビームをアモルファスシリコン上に、交互に、または順番に一つのレーザずつ、照射することを特徴とする請求項１８または１９に記載のアモルファスシリコンの結晶化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、被処理体にレーザビームを照射して被処理体に対する加工を行う技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイ、有機ＥＬ（ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレイ等においては、画素のスイッチング用に結晶シリコン膜をチャネル領域とする薄膜トランジスタ（ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ））が用いられている。結晶膜の製造方法として、非晶質（アモルファス）のシリコンにレーザビームを照射して熱処理を行うレーザアニール法が知られている。非晶質のシリコンに比べ結晶シリコンは電子移動度が大きいため、ＴＦＴのスイッチング動作が高速になる。
【０００３】
今までのレーザアニール処理ではレーザのエネルギーのばらつきを小さくする、ラインビームの強度均一性を向上するなどにより、レーザアニール装置によるシリコン薄膜の結晶化を改善してきている。
半導体膜、特にシリコン膜を乗せるマザーガラスはコストの低減のために年々大きくなっており、レーザアニールはガラス全面を照射する方法でシリコン膜を結晶化する。そのため、ガラスが大きくなると生産する量が減ってくる。その対策で、レーザアニール装置ではラインビームを長くし、ラインビームのスキャン回数を減らすことで生産性を向上している。ラインビームが長くなるにつれ、必要なレーザのエネルギーも大きくなり、高出力のレーザが必要になっている。しかし、レーザの性能を高出力にすることによって、レーザビームにおけるエネルギーのばらつきを悪くすることはできない。そのため、レーザエネルギーのばらつきが小さいレーザを複数台使用して、各レーザから出るビームを同期し、かつ、ビームを結合することで必要なレーザエネルギーを得る方法が提案されている。
また、レーザビームを均一にするためにホモジナイザが用いられているが、レーザ光の出力源からホモジナイザまでは距離があり、結合されるレーザビームの特性の差により、照射結果が影響され、照射後のムラが発生するという問題がある。
【０００４】
特許文献１では、レーザビームのパルス形状を簡易に制御して、レーザ出力の安定性を高めることができるレーザ加工装置が提案されている。具体的には、複数の固体レーザ装置から適当な時間差及び偏光面でレーザビームＬ１１〜Ｌ２２を出射させ、各レーザビームＬ１１〜Ｌ２２を結合光学系で結合させ、ホモジナイザによって２次光源に分解し、加工面上に重畳して入射している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１７６００６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、レーザビームを照射する際に、エネルギーのバラツキだけではなく、レーザビームの偏光状態によって、処理後のシリコン薄膜の結果に大きな差が生じることが分かってきている。
従来技術では、複数のレーザビームを単純に空間的なビームを結合してラインビームを成形しているが、最適な偏光の成分が得られるものではなく、その状態によって結晶シリコンへの影響が大きくなる。
本発明者らは、鋭意研究した結果、シリコン薄膜に照射されるレーザビームの偏光を制御することにより、シリコン薄膜の結晶化を改善できることを見出し、本発明を完成するに至ったものである。
【０００７】
本発明は、上記事情を背景としてなされたものであり、被処理体に照射されるレーザ光の偏光状態を適切にして、被処理体に対する加工状態を良好にするレーザアニール加工装置、半導体装置の製造方法およびアモルファスシリコンの結晶化方法を提供することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願の一実施の形態においては、  
レーザビームを発生するレーザ光源と、前記レーザビームが入射される第１のビームスプリッタと、前記第１のビームスプリッタを通過したレーザビームが入射される第２のビームスプリッタと、前記第２のビームスプリッタから出射されたレーザビームのエネルギー密度を制御するホモジナイザと、を備えるレーザ加工装置が開示される。
その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【発明の効果】
【０００９】
前記一実施の形態によれば、少なくとも第１のビームスプリッタと、第２のビームスプリッタを通過して被処理体にレーザビームが照射される際に、エネルギーの均一化とともに被処理体上におけるレーザビームの偏光状態を適切にして、良質な加工を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態のレーザ加工装置の概略構成を示す図である。
【図２】他の実施形態のレーザ加工装置の概略構成を示す図である。
【図３】さらに他の実施形態のレーザ加工装置の概略構成を示す図である。
【図４】レーザ加工装置における偏光状態の変化を説明する図である。
【図５】さらに他の実施形態のレーザ加工装置の概略構成を示す図である。
【図６】さらに他の実施形態のレーザ加工装置の概略構成を示す図である。
【図７】偏光測定部を有するさらに他の実施形態のレーザ加工装置の概略構成を示す図である。
【図８】偏光状態の制御手順の例を示すフローチャートである。
【図９】本発明の一実施形態における半導体素子の製造過程を示すフロー図である。
【図１０】本発明の一実施形態におけるディスプレイに関し、Ａ図は、本発明のディスプレイの画素を示す図であり、Ｂ図は、同じく、ディスプレイの一部構造における概略断面を示す図である。
【図１１】本発明の液晶ディスプレイの製造過程を示すフロー図である。
【図１２】実施例における偏光比と、結晶の周期性を表す緑光の強度と、の関係を示すグラフである。
【図１３】同じく、偏光比を変えた際の結晶化後の基板表面の顕微鏡写真を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本願において、実施形態の記載は、必要に応じて、便宜上複数のセクションに分けて記載する場合もあるが、特にそうでない旨明示した場合を除き、これらは相互に独立別個のものではなく、単一の例の各部分、一方が他方の一部詳細または一部または全部の変形例等である。また、原則として、同様の部分は繰り返しを省略する。また、実施態様における各構成要素は、特にそうでない旨明示した場合、理論的にその数に限定される場合および文脈から明らかにそうでない場合を除き、必須のものではない。
【００１２】
（実施形態１）
＜＜レーザ加工装置の構成＞＞
以下に、一実施形態のレーザ加工装置１を添付図面に基づいて説明する。
レーザ加工装置１は、レーザビームを出力するレーザ光源２を有し、その光路上に第１のビームスプリッタ４が配置されており、その出射側では二つの光路が得られる。一方の光路には光学レンズ群であるコリメータ５Ａが配置され、他方の光路には光学レンズ群であるコリメータ５Ｂが配置されている。コリメータ５Ａ、５Ｂでは、入射されたレーザビームを平行光束に整形して出射する。
コリメータ５Ａ、５Ｂの出射側には第２のビームスプリッタ６が配置されており、第２のビームスプリッタ６の出射側には、ホモジナイザ７が配置されている。
ホモジナイザ７の出射側には、集光レンズ８が配置され、集光レンズ８の焦点が被処理体の表面付近に位置する。ホモジナイザ７と集光レンズ８との間の光路では、ミラー、レンズ等の適宜の光学部材を有するものであってもよい。この実施形態では、被処理体は、表面にアモルファスシリコン膜（図示しない）が形成された基板１００とする。
基板１００は、図示しないステージなどに設置される。
【００１３】
レーザ光源２は、発振の種別が特に限定されるものではなく、ガスレーザ、固体レーザ等を適宜選択することができる。ガスレーザとしては、塩素等のガスを用いるエキシマレーザが例示される。
また、この実施形態では、第１のビームスプリッタ４の出射側および第２のビームスプリッタ６の出射側ではそれぞれ二つの光路を有するものとして説明したが、これらを共通する一つの光路とするものであってもよい。
なお、第１のビームスプリッタ４と第２のビームスプリッタ６は、本実施形態では、プレート型の形状で図示されているが、キューブ型でもよく、ビームスプリッタの構造が特定のものに限定されるものではない。
【００１４】
＜＜レーザ加工装置の動作＞＞
上記レーザ加工装置１の動作について説明する。
レーザ光源２から出力された一つのレーザビーム３は、第１のビームスプリッタ４に入射され、一部は透過し、一部は反射して二つのレーザビームに分割されて第１のビームスプリッタ４から出射される。第１のビームスプリッタ４では、レーザビームの透過光と反射光では偏光状態が異なる。ビームスプリッタの面で反射するレーザビームはｓ偏光の直線偏光がｐ偏光の直線偏光より強く、ビームスプリッタの面を透過するレーザビームはｐ偏光の直線偏光がｓ偏光の直線偏光より強くなる。
第１のビームスプリッタ４における偏光状態の変化は、第１のビームスプリッタ４で用いられる光学薄膜などの材質の選定によって異なってくる。例えば、この光学薄膜の材質によって透過光と反射光の比率が変わり、出射側におけるレーザビームのｐ偏光成分、ｓ偏光成分の比率が変化する。第１のビームスプリッタ４では、求める偏光状態の変化に応じて光学薄膜の材質を選択すればよく、本発明としては特定の材質に限定されるものではない。
【００１５】
第１のビームスプリッタ４に入射されたレーザビーム３は、第１のビームスプリッタ４の特性に応じて、一部が所定の割合で反射してｓ偏光のレーザビーム３Ｒとなり、一部が所定の割合で透過してｐ偏光のレーザビーム３Ｔとしてそれぞれ出射される。
【００１６】
第１のビームスプリッタ４で反射して出射されたレーザビーム３Ｒは、コリメータ５Ａで平行光束に整形され、第１のビームスプリッタ４で透過して出射されたレーザビーム３Ｔは、コリメータ５Ｂで平行光束に整形される。コリメータ５Ａ、５Ｂを通過したレーザビーム３Ｒ、３Ｔは、第２のビームスプリッタ６に入射される。
第２のビームスプリッタ６では、レーザビーム３Ｒは第２のビームスプリッタ６の図示上方側に入射し、レーザビーム３Ｔは第２のビームスプリッタ６の図示下方側に入射し、それぞれ、一部は透過し、一部は反射して４つのレーザビームに分割されて第２のビームスプリッタ６から出射される。
【００１７】
第２のビームスプリッタ６では、レーザビームの透過、反射によって偏光状態が変化する。
第２のビームスプリッタ６における偏光状態の変化は、第２のビームスプリッタ６で用いられる光学薄膜などの材質の選定によって異なってくる。例えば、この光学薄膜の材質によって透過光と反射光の比率が変わり、出射側におけるレーザビームのｐ偏光成分、ｓ偏光成分の比率が変化する。第２のビームスプリッタ６では、求める偏光状態の変化に応じて光学薄膜の材質を選択すればよく、本発明としては特定の材質に限定されるものではない。したがって、第２のビームスプリッタ６は、偏光ビームスプリッタである。
なお、第１のビームスプリッタ４と第２のビームスプリッタ６とは、同一種類のものを用いてもよく、また、異なる種類のものを用いてもよく、したがって偏光状態の調整が異なるものであってもよい。
また、この実施形態では、ビームスプリッタで、レーザビームの反射と透過を行うものとしたが、両面側で透過のみ、または両面側で反射のみを行うものであってもよい。
【００１８】
この実施形態では、第２のビームスプリッタ６に入射されたレーザビーム３Ｒ、３Ｔは、第２のビームスプリッタ６の特性に応じて、一部が所定の割合で反射して、一部が所定の割合で透過してそれぞれ出射される。すなわち、レーザビーム３Ｒは、一部が所定の割合で反射してレーザビーム３ＲＲとなり、一部が所定の割合で透過してレーザビーム３ＲＴとなる。また、レーザビーム３Ｔは、一部が所定の割合で反射してレーザビーム３ＴＲとなり、一部が所定の割合で透過してレーザビーム３ＴＴとなる。
【００１９】
第２のビームスプリッタ６からは、ｐ偏光である、レーザビーム３ＲＲとレーザビーム３ＴＴとが同一光路上を進み、ｓ偏光である、レーザビーム３ＴＲとレーザビーム３ＲＴとが同一光路上を進むように出射される。これらのレーザビームは光路上を進み、必要に応じて設けられた、図示しない光学部材を経て集光レンズ８に入射される。この際に、ビーム断面形状を適宜の形状に整形する。ビーム断面形状としては、断面円形、方形などのスポット形状、ライン形状などにすることができるが、本発明としては、ビーム断面形状が特に限定されるものではない。この実施形態では、レーザビームの断面形状がライン状となるように整形される。
【００２０】
集光レンズ８を経たレーザビームは、基板１００上のアモルファスシリコン膜に照射される。図示しないステージまたはレーザビームをライン状のレーザビームの短軸方向に移動させてレーザビームの相対的な走査を行うことで、基板１００表面全体の結晶化処理を行う。
【００２１】
なお、各レーザビームは、同時にまたは時期をずらしてアモルファスシリコン膜に照射されるものであってもよく、また、交互に照射したり、順番に一つのレーザビームを照射したりするようにしてもよい。照射領域において偏光状態が制御された各レーザビームが照射されることでアモルファスシリコンの結晶化が良好に行われる。レーザビームと基板１００とが相対的に走査されることで、基板１００の照射面に対し、レーザビーム照射による結晶化処理が行われる。相対的な走査は、レーザビームの照射位置の移動、基板の移動の一方または両方により行うことができる。
【００２２】
この実施形態では、レーザ光源の近くに第１のビームスプリッタを設け、ホモジナイザの上流側に第２のビームスプリッタを設けることで、各レーザビームは同一光学系（テレスコープレンズ）を通過し、各レーザビームの特性が平均化されることができる。
【００２３】
なお、好適には、照射面上の同じ領域で、ｐ偏光成分とｓ偏光成分のエネルギー密度が所定の比率で照射されるようにし、その偏光比（ｐ偏光／ｓ偏光）は、０．６９以上１．３１以下とするのが望ましい。基板１００に到達したレーザビームがｐ偏光成分とｓ偏光成分の量がほぼ等しくなるようにすることで、結晶がより均一で、方向によりサイズも均等で、並びよく形成することができる。実際には、ｐ偏光成分／ｓ偏光成分が、０．７４以上かつ１．２３以下の範囲で所望の結果が得られる。
この例では、ｐ偏光、ｓ偏光は、基板１００上を基準とし、ｐ偏光は基板上の入射面に平行な方向の直線偏光をいい、ｓ偏光は入射面と垂直な方向の直線偏光をいう。なお、レーザビームの電界の振動方向を偏光方向と定義する。
上記した第１のビームスプリッタ４、第２のビームスプリッタ６では、基板１００の照射面上で上記偏光状態が得られるように、それぞれの偏光状態を設定する。
【００２４】
さらに、第１のビームスプリッタと第２のビームスプリッタを配置することで、ビームスプリッタから反射したビームは元のビームと左右が反転した状態で結合するために、ビームの対称性が改善される。その結果、ラインビームのエネルギーの均一性が向上する。
【００２５】
上記のように、単一のレーザビームを利用する場合でも、レーザビームを分割し、再度結合する方法を利用することで、照射後の結晶化ムラの改善が得られる。ビームの分割後、片方のレーザビームの偏光成分を変化させることで、ラインビームの形成後、被処理体にレーザビームを照射する際の偏光成分がｐ偏光成分とｓ偏光成分の量の差が小さくなるように設置することで、より均一な結晶が得られる。
【００２６】
特に、最適なエネルギー密度でも偏光を制御することで、ムラが少ない多結晶を得ることができるとともに、ムラが少ない多結晶シリコン膜もより広いエネルギー密度の範囲で処理を行うことが可能になる。
【００２７】
（実施形態２）
上記実施形態１では、二つのビームスプリッタを有するものとして説明したが、さらに光路上のビームスプリッタを増やして３つ以上のビームスプリッタを有するものとしてもよい。
図２は、３つのビームスプリッタをビーム進行方向に沿って配置した実施形態であり、実施形態１における第１のビームスプリッタ４と、第２のビームスプリッタ６との間の光路上に、第３のビームスプリッタ９を配置したものである。なお、実施形態１と同様の構成については同一の符号を付して、その説明を省略または簡略化する。
【００２８】
第１のビームスプリッタ４と第３のビームスプリッタ９との間の光路上には、コリメータ５Ａ、５Ｂが配置され、第３のビームスプリッタ９と第２のビームスプリッタ６との間には、コリメータ５Ｃ、５Ｄが配置されている。
【００２９】
この実施形態では、第１のビームスプリッタ４に入射されたレーザビーム３は、第１のビームスプリッタ４の特性に応じて、第１のビームスプリッタ４で反射されて出射されたレーザビーム３Ｒはコリメータ５Ａで平行光束に整形され、第１のビームスプリッタ４で反射されて出射されたレーザビーム３Ｔは、コリメータ５Ｂで平行光束に整形される。コリメータ５Ａ、５Ｂを通過したレーザビーム３Ｒ、３Ｔは、第３のビームスプリッタ９に入射される。
【００３０】
第３のビームスプリッタ９では、レーザビームの透過、反射によって偏光状態が変化し、図示上側で反射するレーザビームはｓ偏光の直線偏光が強く、図示下側で透過するレーザビームはｐ偏光の直線偏光成分が強くなる。第３のビームスプリッタ９における偏光状態の変化は、第３のビームスプリッタ９で用いられる光学薄膜などの材質の選定によって異なってくる。例えば、この光学薄膜の材質によって透過光と反射光の比率が変わり、出射側におけるレーザビームのｐ偏光成分、ｓ偏光成分の比率が変化する。第３のビームスプリッタ９では、求める偏光状態の変化に応じて光学薄膜の材質を選択すればよく、本発明としては特定の材質に限定されるものではない。したがって、第３のビームスプリッタ９は、偏光ビームスプリッタである。
なお、第１のビームスプリッタ４と第３のビームスプリッタ９とは、同一種類のものを用いてもよく、また、異なる種類のものを用いてもよい。
【００３１】
第３のビームスプリッタ９に入射されたレーザビーム３Ｒは、第３のビームスプリッタ９の特性に応じて、一部が所定の割合で反射してｐ偏光のレーザビーム３ＲＲとなり、一部が所定の割合で透過してｓ偏光のレーザビーム３ＲＴとなる。
第３のビームスプリッタ９に入射されたレーザビーム３Ｔは、第３のビームスプリッタ９の特性に応じて、一部が所定の割合で反射してｓ偏光のレーザビーム３ＴＲとなり、一部が所定の割合で透過してｐ偏光のレーザビーム３ＴＴとなる。
また、反射光と透過光の比率に基づいてｐ偏光成分とｓ偏光成分の比率を変えたい場合には、無偏光のビームスプリッタを用いることもできる。
【００３２】
第３のビームスプリッタ９からは、レーザビーム３ＲＲとレーザビーム３ＴＴとが同一光路上を進み、レーザビーム３ＴＲとレーザビーム３ＲＴとが同一光路上を進むように出射される。これらのレーザビームは、第２のビームスプリッタ６に入射される。
【００３３】
第２のビームスプリッタ６に入射された各レーザビームは、第２のビームスプリッタ６の特性に応じて、一部が所定の割合で反射し、一部が所定の割合で透過してそれぞれ出射され、反射光はｓ偏光となり、透過光はｐ偏光となる。
すなわち、レーザビーム３ＲＲは、一部が所定の割合で反射してレーザビーム３ＲＲＲとなり、一部が所定の割合で透過してレーザビーム３ＲＲＴとなる。
レーザビーム３ＴＴは、一部が所定の割合で反射してレーザビーム３ＴＴＲとなり、一部が所定の割合で透過してレーザビーム３ＴＴＴとなる。
また、レーザビーム３ＴＲは、一部が所定の割合で反射してレーザビーム３ＴＲＲとなり、一部が所定の割合で透過してレーザビーム３ＴＲＴとなる。さらに、レーザビーム３ＲＴは、一部が所定の割合で反射してレーザビーム３ＲＴＲとなり、一部が所定の割合で透過してレーザビーム３ＲＴＴとなる。
また、反射光と透過光の比率に基づいてｐ偏光成分とｓ偏光成分の比率を変えたい場合には、無偏光のビームスプリッタを用いることもできる。
【００３４】
第２のビームスプリッタ６から出射されたレーザビーム３ＲＴＴ、３ＲＲＲ、３ＴＲＴ、３ＴＴＲは、同一光路上を進み、第２のビームスプリッタ６から出射されたレーザビーム３ＲＴＲ、３ＲＲＴ、３ＴＲＲ、３ＴＴＴは、同一光路上を進み、必要に応じて設けられた、図示しない光学部材を経て集光レンズ８に入射される。
【００３５】
集光レンズ８を経たレーザビームは、基板１００上のアモルファスシリコン膜に照射される。なお、各レーザビームは、同時にまたは時期をずらして照射したり、交互に照射したり、順番に一つのレーザビームを照射する。
レーザビームと基板１００とが相対的に走査されることで、基板１００の必要面に対し、レーザビーム照射による結晶化処理が行われる。
好適には、照射面上の同じ領域で、ｐ偏光成分とｓ偏光成分のエネルギー密度が、０．７４以上かつ１．２３以下とするのが望ましい。
上記した第１のビームスプリッタ４、第３のビームスプリッタ９、第２のビームスプリッタ６では、基板１００の照射面上で上記偏光状態が得られるように、それぞれの偏光状態を設定する。
【００３６】
（実施形態３）
なお、上記実施形態１、２では、ビームスプリッタのみで偏光状態を制御するものとして説明したが、これに加えて光路上に偏光素子を配置してさらに偏光状態を制御するようにしてもよい。
図３は、この実施形態における一部構成を示すものである。
この構成では、ビームスプリッタ１０と、ビームスプリッタ１０の反射側にミラー１１が設置されており、ビームスプリッタ１０の透過側には偏光素子１２が配置されている。
【００３７】
ビームスプリッタ１０に入射されたレーザビーム３Ｃは、一部が所定の割合で反射してレーザビーム３ＣＲとなり、一部が所定の割合で透過してレーザビーム３ＣＴとなる。
レーザビーム３ＣＴは、ビームスプリッタ１０を透過して偏光素子１２に至り、偏光素子１２を通過する際に、偏光状態が変化する。レーザビーム３ＣＲは、ミラー１１で反射されて光路上を進行する。偏光素子１２の種別は特に限定されるものではない。
【００３８】
レーザビーム３ＣＲ、３ＣＴは、基板１００に照射されて表面のアモルファスシリコンを結晶化する。この際に、照射面上でレーザビームのｐ偏光成分とｓ偏光成分のエネルギー密度が、０．７４以上１．２３以下となるようにする。
この実施形態では、ビームスプリッタ１０は、第１のビームスプリッタ、第２のビームスプリッタのいずれでもよく、第１のビームスプリッタ、第２のビームスプリッタのレーザビーム進行側にそれぞれ偏光素子を配置するようにしてもよい。
すなわち、レーザ光源から出力されるレーザビームの偏光状態などによっては、複数のレーザビームの中で一部分のレーザビームのみ偏光を変化させることで偏光状態を制御するものであってもよい。
【００３９】
次に、ビームスプリッタを通過することによる偏光状態の変化の例について図４に基づいて説明する。
なお、以下ではビームスプリッタをＢ／Ｓとして記載する。
各例では、同じＢ／Ｓが使用されており、Ｂ／Ｓでは、入射されたランダム偏光のレーザビームについて、エネルギー密度で５０％が反射され、エネルギー密度で５０％が透過して出射される。この際に、ビームスプリッタの上面側で反射するレーザビームはｓ偏光成分が強くなり、ビームスプリッタの下面側で透過するレーザビームはｐ偏光成分が強くなる。ビームスプリッタはエネルギー密度が同量に（Ｒ５０％，Ｔ５０％）分割すると、偏光成分はＰ偏光７８％、Ｓ偏光５０％で透過し、Ｐ偏光２２％、Ｓ偏光５０％で反射する。
【００４０】
図４Ａの例では、光路にはＢ／Ｓが一つのみ配置されている。
すなわち、一つのレーザビームが一つのＢ／Ｓに入射し、５０％の透過光と５０％の反射光とが出射されて基板に照射される。Ｂ／Ｓには、上面側で、反射または透過するレーザビームはｐ偏光の直線偏光を有し、下面側で反射または透過するレーザビームはｓ偏光の直線偏光を有する特性を有している。
この結果、Ｂ／Ｓの上面側に入射されて反射されたレーザビームでは、基板表面上で、ｓ偏光成分が５０％、ｐ偏光成分が２２％で出射され、Ｂ／Ｓの上面側に入射されて透過したレーザビームでは、基板表面上で、ｓ偏光成分が５０％、ｐ偏光成分が７８％で出射される。したがって、偏光比（ｐ偏光成分／ｓ偏光成分）は、それぞれのレーザビームで、２２％／５０％＝０．４４、７８％／５０％＝１．５６となる。
【００４１】
図４Ｂの例では、レーザビームが第１のＢ／Ｓに入射した後、第２のＢ／Ｓに入射して、それぞれ偏光状態が調整されて、基板にレーザビームが照射される。
第１のＢ／Ｓでは、反射光Ｒは、エネルギー密度が５０％、透過光Ｔはエネルギー密度が５０％となる。
第２のＢ／Ｓでは、上面側で反射光Ｒが反射した反射光ＲＲは、ｐ偏光成分が２２％×２２％＝４．８４％となり、上面側で透過光Ｔが透過した透過光ＴＴは、ｐ偏光成分が７８％×７８％＝６０．８％となり、このレーザビームのｐ偏光成分は、基板表面上で、合計６５．６４％となる。
また、下面側で透過光Ｔが反射した反射光ＴＲは、ｐ偏光成分が７８％×２２％＝１７．１６％となり、下面側で反射光Ｒが透過した透過光ＲＴは、ｐ偏光成分が２２％×７８％＝１７．１６％となり、このレーザビームのｐ偏光成分は、基板表面上で、合計３４．３２％となる。
【００４２】
図４Ｃの例では、レーザビームが第１のＢ／Ｓに入射した後、第３のＢ／Ｓに入射して、それぞれ偏光状態が調整され、さらに第２のＢ／Ｓに入射して、それぞれ偏光状態が調整されて、基板にレーザビームが照射される。
下段（Ｃ）では、中段（Ｂ）で第２のＢ／Ｓから出射されたレーザビームを第３のＢ／Ｓを出射されたレーザビームとみなせるので、これを第２のＢ／Ｓに入射させるものとする。
【００４３】
第２のＢ／Ｓで入射したＲＲ成分は、上面側で反射した反射光ＲＲＲとなり、２２％×２２％×２２％＝１．０６％のｐ偏光成分を有する。
ＴＴ成分が上面側で反射した反射光ＴＴＲは、７８％×７８％×２２％＝１３．３８％、ＲＴ成分が上面側で透過した透過光ＲＴＴは、２２％×７８％×７８％＝１３．３８％、ＴＲ成分が上面側で透過した透過光ＴＲＴは、７８％×２２％×７８％＝１３．３８％となり、このレーザビームのｐ偏光成分は、基板表面上で、合計４１．２２％となる。
【００４４】
一方、ＲＴ成分が下面側で反射した反射光ＲＴＲは、２２％×２２％×７８％＝３．７７５％、ＴＲ成分が下面側で反射した反射光ＴＲＲは、７８％×２２％×２２％＝３．７７５％、ＲＲ成分が下面側で透過した透過光は、２２％×２２％×７８％＝３．７７５％、ＴＴ成分が下面側で透過した透過光は、７８％×７８％×７８％＝４７．４５％となり、ｐ偏光成分は、基板表面上で、合計％５８．７８％となる。
したがって、ビームスプリッタを２つの使用時では、それぞれのレーザビームの偏光比（ｐ偏光成分／ｓ偏光成分）は、６５．６４％／５０％で約１．３１、３４．３２％／５０％＝約０．６８となる。
さらに、３つを使った例では偏光比（ｐ偏光成分／ｓ偏光成分）は、４１．２２％／８０％＝約０．８２、５８．７８％／５０％＝約１．１８となる。
偏光比は、０．６９〜１．３１の範囲内にある。さらにビームスプリッタを増加させても、偏光比はこの範囲内となる。
【００４５】
（実施形態４）
なお、上記実施形態では、一つのレーザビームを分割して使用する場合について説明を行ったが、複数のレーザ光源から出力された複数のレーザビームを使用してレーザ加工を行うことも可能である。
以下に、複数のレーザ光源を用いた実施形態４を図５に基づいて説明する。なお、前記各実施形態と同様の構成については同一の符号を付してその説明を省略または簡略化する。
【００４６】
実施形態３では、二つのレーザ光源２Ａ、２Ｂを有し、それぞれレーザビーム３０、３１を出力する。レーザ光源２Ａ、２Ｂの下流側には、第１のビームスプリッタ４が配置されている。レーザ光源２Ａ、２Ｂの発振種別が特に限定されないことは前記実施形態と同様である。
第１のビームスプリッタ４の光路進行方向には、コリメータ５Ａ、５Ｂが配置され、その光路進行方向側に第２のビームスプリッタ６が配置されている。第２のビームスプリッタ６の光路進行方向側には、ホモジナイザ７、集光レンズ８が配置されて基板１００に対するレーザビーム照射が可能になっている。
【００４７】
レーザ光源２Ａ、２Ｂから出力されたレーザビーム３０、３１は、同時期に第１のビームスプリッタ４に入射され、レーザビーム３０は、所定の比率で、一部が反射して反射光３０Ｒ（ｐ偏光成分）となり、一部が透過して透過光３０Ｔ（ｓ偏光成分）となる。また、レーザビーム３１は、一部が反射して反射光３１Ｒ（ｓ偏光成分）となり、一部が透過して透過光３１Ｔ（ｐ偏光成分）となる。
レーザビーム３０Ｒ、３０Ｔ、３１Ｒ、３１Ｔは、コリメータ５Ａ、５Ｂで平行光束に整形された後、第２のビームスプリッタ６に入射される。レーザビーム３０Ｒ、３１Ｔがｐ偏光の直線偏光を有し、レーザビーム３０Ｔ、３１Ｒは、ｓ偏光の直線偏光を有している。
【００４８】
第２のビームスプリッタ６では、レーザビーム３０Ｒは、上面側で一部が反射してレーザビーム３０ＲＲ（ｐ偏光成分）となり、下面側で一部が透過してレーザビーム３０ＲＴ（ｐ偏光成分）となる。また、レーザビーム３０Ｔは、下面側一部が反射してレーザビーム３０ＴＲ（ｐ偏光成分）となり、上面側で一部が透過してレーザビーム３０ＴＴ（ｐ偏光成分）となる。
レーザビーム３１Ｒは、上面側で一部が反射してレーザビーム３１ＲＲ（ｐ偏光成分）となり、下面側で一部が透過してレーザビーム３１ＲＴ（ｓ偏光成分）となる。また、レーザビーム３１Ｔは、下面側で一部が反射してレーザビーム３１ＴＲ（ｓ偏光成分）となり、上面側で一部が透過してレーザビーム３１ＴＴ（ｐ偏光成分）となる。
レーザビーム３０ＲＲ、３０ＴＴ、３１ＲＴ、３１ＴＲは、第２のビームスプリッタ６の上面側で同一光路を進み、レーザビーム３０ＲＴ、３０ＴＲ、３１ＲＲ、３１ＴＴは、第２のビームスプリッタ６の下面側で同一光路を進む。
これらのレーザビームは、ホモジナイザ７に入射されてエネルギー密度の均一化がなされ、その後、集光レンズ８を経て基板１００のアモルファスシリコン膜に照射され、良好な結晶化がなされる。
【００４９】
この実施形態では、複数のレーザ光源から同時発振されたレーザビームを用いて基板上に照射することができる。なお、レーザ光源の数は限定されるものではなく、さらにレーザ光源を３以上にしてレーザビームを照射するものであってもよい。
レーザビームは、複数のレーザ光源の同時照射によっても、ｐ偏光成分とｓ偏光成分とが、エネルギー密度の比率で基板の照射面上で０．７４以上１．２３以下の範囲内になるようにする。
複数のレーザを用いたレーザアニール法でも、偏光の成分を制御することで、シリコン膜の結晶化の結果がより均一な結晶を作ることができるとともに、レーザエネルギー密度に対して、より、広い範囲で良い結晶が得られるようになる。
さらに、特性が異なる複数のレーザを用いる場合、ホモジナイザ側にビームスプリッタを設けることで、レーザの特性の差が被処理対に与える影響を最小限にすることができる。
【００５０】
（実施形態５）
上記実施形態では、複数のレーザ光源から出力されたレーザビームを同時期に照射するものとして説明したが、照射を交互に行うようにしてもよい。以下に、当該照射を可能にしたレーザ加工装置の実施形態５を、図６に基づいて説明する。
この実施形態では、交互に発振を行うレーザ光出力源２Ａ、２Ｂを有し、それぞれの出力源から出力されたレーザビームが同一構成の光路を通して基板１００に照射される。光路には、第１のビームスプリッタ４、コリメータ５Ａ、５Ｂ、第２のビームスプリッタ６、ホモジナイザ７、集光レンズ８を有している。この実施形態においても、第１のビームスプリッタ４、第２のビームスプリッタ６を通したレーザビームは偏光状態が前記各実施形態と同様に制御されて基板１００の照射面上で、結晶化を良好に行うことができる。
なお、この実施形態では、同一の光路上にある、同一の光学部材を利用するものであり、便宜上、図面ではそれぞれ光路を記載している。
また、この実施形態ではレーザ光源２Ａ、２Ｂが同一の光路を進むものとしたが、本発明としては、一部で光路、光学部材を異にして基板に照射するように構成するものであってもよい。ただし、各レーザビームにおいて、できるだけ共通する光学系を経るのが望ましい。
【００５１】
特に、各レーザを交互に照射するレーザアニール法においては、各レーザが被照射物に別々に照射される。すなわち各レーザビームは交わらないために、被処理体に与える影響が大きく、レーザ特性によるムラがはっきり見える。レーザ光源とレーザレーザ光源に一番近いレンズとの間にビーム結合部を設けて、レーザの特性を平均化されるようにレーザを結合することで、レーザの特性のばらつきに影響されず、被照射物の照射結果を改善することが可能である。
【００５２】
（実施形態６）
上記各実施形態においては、照射面上で適正な偏光状態で照射を行うことで、良好な結晶化を達成しており、偏光状態を制御することが重要になる。
この実施形態６では、図７に示すように、照射面上でレーザビームの一部を受けて偏光状態を計測する計測部２０を有しており、実施形態１の装置に組み込まれたものとする。
計測部２０は、レーザビームが相対的に移動する際には、レーザビームの相対的な移動に追随する構成としてもよい。例えば、レーザビームの相対的な移動に際し、基板側移動する場合、計測部２０を基板とともに移動させる。また、計測部２０を移動させず、一時的にレーザビームを受けて偏光状態を測定するようにしてもよい。
【００５３】
計測部２０の構成は、特に限定されるものではなく、偏光子、波長板、回転検光子やその他の偏光素子、光強度検出器を用いて構成することができ、既知のものを用いることができる。光強度として検出することで偏光特性を求めることができる。
なお、この実施形態では、照射面上でレーザビームを計測部２０で受けて偏光状態の測定を行うものとしたが、計測部２０の設置位置は、光路上であれば設置位置が特に限定されるものではない。例えば、最終的な偏光状態となる前にレーザビームを受けても、その後の変化を予測して、照射面上で所定の偏光状態になるように、測定位置における偏光状態を制御することが可能である。
【００５４】
計測部２０の測定結果は、モニタ付き制御部２１に接続されている。モニタ付き制御部２１は、ＣＰＵとＣＰＵ上で動作するプログラム、動作設定パラメータなどによって構成することができる。モニタ付き制御部２１は、レーザ光源２に出力されてレーザ光源の偏光状態をフィードバック制御する。モニタ付き制御部２１では、計測部２０の計測結果に基づいて、レーザ光源２を制御する。制御部２１では、予め照射面上の偏光状態とレーザ光源２の設定内容を関連付けておき、偏光状態の変化に基づいてレーザ光源２の偏光状態を制御する。モニタ付き制御部２１は、レーザ加工装置に付随して設けられるものであってもよく、また、制御線やネットワークを介してレーザ加工装置に接続されるものであってもよい。
【００５５】
レーザ光源２では、レーザ光学系の調整、レーザ電圧、レーザガスの混合比などを調整することで偏光状態を制御することができる。
また、計測結果は、モニタ付き制御部２１のモニタに表示するものとしてもよい。さらに、制御部を設けず、計測結果をモニタなどに表示し、その結果に基づいて手動走査によってレーザ光源の調整を行うようにしてもよい。
【００５６】
図８は、図７に示すレーザ加工装置において、偏光状態を制御する手順を示すフローチャートである。制御手順は、図７に示した制御部によって実行される。
レーザ光源では、予め定められた設定パラメータによってレーザビームが出力される（ステップｓ１）。レーザビームは、計測器によって偏光状態が計測され（ステップｓ２）、計測結果がモニタに表示され（ステップｓ３）、さらに、制御部において、計測値が設定値の範囲内にあるかを判定し（ステップｓ４）、範囲内であれば（ステップｓ４、ＹＥＳ）、レーザビームの発振を行って、基板に対する処理を行う（ステップｓ５）。
一方、計測によって得た計測値が設定値と異なる場合（ステップｓ４、ＮＯ）、ステップｓ１において、所望の計測状態が得られるようにレーザ出力部を制御する（ステップｓ１）。その後、上記手順を繰り返し、所望の偏光状態でレーザビームが基板に照射されるように制御する。
この実施形態では、レーザ照射前に偏光状態を制御し、所定の偏光状態が得られると、レーザ照射を行うようにすることができるが、レーザ照射中にレーザビーム一部を取り出して、偏光状態の制御を動的に行う用にしてもよい。
【００５７】
なお、上記各実施形態では、レーザ加工装置を、アモルファスシリコン膜を結晶化させる際に使用するものとして説明したが、本発明としてはこれに限定されず、
例えば、ＧａＮの結晶化、酸化物の結晶化などに利用することができる。
【００５８】
（実施形態７）
実施形態１によって製造された半導体膜は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ））等の半導体素子に用いることができる。
以下に、その一例として、薄膜トランジスタ１５０の製造方法を図９のフロー図に基づいて説明する。
基板１００の上層に、ベースコート膜１０１が形成されている。基板１００の材料には適宜材料を用いることができ、例えば、ガラス、プラスチック（アクリル樹脂）等の材料が用いられる。ベースコート膜１０１には、例えば、酸化シリコン、窒化シリコン等が用いられる。
【００５９】
ベースコート層１０１の上層には、導電膜１０２が形成され、所定のパターンでエッチング処理がされる。
その上層に、ベース絶縁膜１０３が形成され、さらに、その上層に非晶質シリコン膜１０４が形成される。
【００６０】
非晶質シリコン膜１０４には、レーザビーム照射工程によってレーザ光が照射される。
レーザビーム照射工程で非晶質シリコン膜は多結晶シリコン膜１０５となる。その後、所定形状にパターニングされる。
【００６１】
次に、多結晶シリコン膜１０５の上にゲート絶縁膜１０６が形成され、その上部に、ゲート電極１０７が形成される。
多結晶シリコン膜１０５には、一端側にリンやボロン等の不純物がドープされたソース領域１０８と、他端側が、不純物がドープされたドレイン領域１０９と、中間部分のチャネル領域１１０が形成される。
【００６２】
ゲート絶縁膜１０６上には、層間絶縁膜１１１が設けられる。次いで、ソース領域１０８に接続されたソース電極１１２とドレイン領域１０９に接続されたドレイン電極１１３が形成される。
上記のレーザビーム照射工程において、実施形態１で説明したように互いに交差する方向の偏光状態を有する複数のレーザビームが遅延時間をもって照射される。これによって、結晶粒径がほぼ均一であり、電子移動度が十分に高い良質な多結晶シリコン膜１０５が得られる。多結晶シリコン膜１０５は薄膜トランジスタ１５０のソース領域、ドレイン領域およびチャネル領域を構成していることから、薄膜トランジスタ１５０のスイッチング速度を高めることができる。
【００６３】
（実施形態８）
次に、実施形態７の薄膜トランジスタ１５０の使用例としてＴＦＴ−ＬＣＤ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ−Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）について、図１０に基づいて説明する。
図１０Ａは、ディスプレイに格子状に配列されたサブセル２００の概略構造を示すものであり、付加容量型を示している。薄膜トランジスタ１５０は、画素の駆動制御に用いられる。なお、駆動方式は特に限定されるものではなく、フレーム反転、分割駆動などの適宜の方式を選択することができる。
【００６４】
サブセル２００では、ディスプレイにマトリックス状に配列されたゲート電極線２０１とソース電極線２０２とを有しており、両者間に絶縁膜２０９が設けられている。これら電極線に薄膜トランジスタ１５０のソース電極２０４、ゲート電極２０３が電気的に接続されている。
２０５はドレイン電極であり、ソース電極２０４、ドレイン電極２０５、ゲート電極２０３間に、絶縁膜２０６を有している。
２１２は表示電極であり、２１０は、蓄積電極で、その周囲を絶縁膜２１１で覆っている。蓄積電極２１０への配線を隣のゲート電極線と兼ねて製造工程を簡略化している。
【００６５】
次に、サブセルの断面図を図１０Ｂに示す。
バックライトモジュール３００上に、偏光板３０１を介して基板３０２が配置されており、基板３０２上で、シール材３０４が格子状に配置されて画素毎に区切られた液晶領域３０５が設けられている。液晶領域３０５の下部側にＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）電極３０３が配置されている。
各画素の液晶領域３０５には、画素を駆動する薄膜トランジスタ１５０が設置され、液晶領域３０５内には、液晶が封入されている。液晶領域３０５の上側には、共通電極であるＩＴＯ電極３０７が設置され、その上方には、薄膜トランジスタ１５０上に位置するブラックマトリックス３０８とカラーフィルター３０９とが並んで配置されている。さらに、その上層にはカラーフィルター基板３１０が積層され、その上層に偏光板３１１が配置されて液晶ディスプレイ（ＴＦＴ−ＬＣＤ３２０）が構成されている。
【００６６】
（実施形態９）
次に、液晶ディスプレイの製造手順を図１１のフローチャートに基づいて説明する。
先ず、ガラス基板を用意し、洗浄をして次工程に備える。次工程では、ガラス基板上に金属膜を形成し、その上層にレジストを塗布し、パターンを形成したマスクを介して露光を行い、現像する。
その後、エッチング・剥離によりパターニングを行い、パターン検査を行う。次いで、その上層に絶縁膜を成膜する。この基板に対し、本発明に基づくレーザアニール処理を行う。さらに、保護膜、信号線形成、電極形成、スパッタリング等の工程を実施し、最終検査を行う。最終検査後に、カラーフィルターとの組み合わせなどを実施し、ＴＦＴ−ＬＣＤが完成する。
本実施形態に用いられる薄膜トランジスタ１５０は高速なスイッチング動作が可能であるため、各サブ画素の液晶に印可する電圧の高速な切り替えが可能となる。これにより、本実施形態のＴＦＴ−ＬＣＤは画像の動きに対し高速応答が可能となる。
【００６７】
なお、上記では、ＴＦＴ−ＬＣＤについて説明を行ったが、薄膜トランジスタ１５０の使用例としてはこれに限定されるものではなく、有機ＥＬ（ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレイ等の表示装置にも適用可能である。
【実施例１】
【００６８】
従来の装置でのレーザ光源とラインビームを形成する光学系の間に、偏光を変化させる光学系素子として減衰素子を配置し、Ｐ偏光成分とＳ偏光成分を図１２に示すように変化させることが出来た。減衰素子に入射される角度を変えることによって、照射面上におけるｐ偏光／ｓ偏光の比を変えてアモルファスシリコン膜に対する結晶化を行った。
得られた結晶膜に対し、結晶化の周期性を偏光光学顕微鏡によって取り込まれた画像の輝度分布を暗視野計で測定した。この例では、信号輝度が高いものを良質な結晶粒であるものとして評価した。
その結果を図１２に示した。偏光比が１に近いものほど基板の輝度が高くなっており、顕微鏡、目視ともにショットむらが減少されていることを確認した。
図１３は、顕微鏡による測定結果を示すものである。偏光比が１に近いものほど基板の輝度が上昇していることが分かる。
【００６９】
以上、本発明について上記実施形態に基づいて説明を行ったが、本発明は、上記実施形態の内容に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限りは前記実施形態に対する適宜の変更が可能である。
【符号の説明】
【００７０】
１    レーザ加工装置
２    レーザ光源
３    レーザビーム
４    第１のビームスプリッタ
５Ａ  コリメータ
５Ｂ  コリメータ
６    第２のビームスプリッタ
７    ホモジナイザ
８    集光レンズ
９    第３のビームスプリッタ
１００    基板
１０７    ゲート電極
１０８    ソース領域
１０９    ドレイン領域
１１０    チャネル領域
１１２    ソース電極
１１３    ドレイン電極
１５０    薄膜トランジスタ
２００    サブセル
３２０    ＴＦＴ−ＬＣＤ
【図１】
2018018866.tif 000003
【図２】
2018018866.tif 000004
【図３】
2018018866.tif 000005
【図４】
2018018866.tif 000006
【図５】
2018018866.tif 000007
【図６】
2018018866.tif 000008
【図７】
2018018866.tif 000009
【図８】
2018018866.tif 000010
【図９】
2018018866.tif 000011
【図１０】
2018018866.tif 000012
【図１１】
2018018866.tif 000013
【図１２】
2018018866.tif 000014
【図１３】
2018018866.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成29年12月5日(2017.12.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光源から出力されたレーザビームを、ホモジナイザを介して被処理体に照射するレーザ加工装置であって、
レーザビームを発生するレーザ光源と、
前記レーザビームが入射され、複数のレーザビームに分割されて、出射されるレーザビームのｐ偏光成分とｓ偏光成分の強さの比率が調整される第１のビームスプリッタと、
前記第１のビームスプリッタを通過した前記レーザビームが入射され、出射されるレーザビームのｐ偏光成分とｓ偏光成分の強さの比率が調整される第２のビームスプリッタと、
前記第２のビームスプリッタから出射されたレーザビームのエネルギー密度を制御するホモジナイザと、を備え、前記第１のビームスプリッタおよび第２のビームスプリッタは、第２のビームスプリッタを通過したレーザビームが、前記被処理体の照射面上の同じ領域で、ｐ偏光成分とｓ偏光成分のエネルギー密度が、偏光比（ｐ偏光／ｓ偏光）において０．６９以上１．３１以下で照射されるようにｐ偏光成分とｓ偏光成分の強さの比率を調整するものであることを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項２】
前記ホモジナイザから出力されたレーザビームが、ｐ偏光成分とｓ偏光成分とを含み、ｐ偏光成分とｓ偏光成分のエネルギー強度の比が前記被処理体面上で０．７４以上かつ１．２３以下であることを特徴とする請求項１記載のレーザ加工装置。
【請求項３】
さらに、レーザビームが入射され、出射されるレーザビームのｐ偏光成分とｓ偏光成分の強さの比率が調整される第３のビームスプリッタを有し、
前記第１のビームスプリッタから出射されたレーザビームが前記第３のビームスプリッタを介して前記第２のビームスプリッタに入射されることを特徴とする請求項１または２に記載のレーザ加工装置。
【請求項４】
前記レーザビームを出力する前記レーザ光源を、複数有し、前記各レーザ光から出力された複数の前記レーザビームが使用されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。
【請求項５】
前記第１のビームスプリッタは、レーザビームを複数に分割し、前記第２のビームスプリッタは、分割されたレーザビームを結合するものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。
【請求項６】
複数のレーザビームの少なくとも一方の光路上に、該光路上のレーザビームの偏光状態を変える偏光素子を有することを特徴とする請求項４または５に記載のレーザ加工装置。
【請求項７】
前記ホモジナイザから出力されたレーザビームの偏光状態を計測する偏光計測部を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。
【請求項８】
前記偏光計測部の計測結果を受け、前記計測結果に基づいて、前記レーザビームの偏光状態を制御する制御部を有することを特徴とする請求項７記載のレーザ加工装置。
【請求項９】
前記レーザ光源がエキシマレーザ光源である、請求項１〜８のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。
【請求項１０】
前記レーザ光源が固体レーザ光源である、請求項１〜９のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。
【請求項１１】
前記被処理体がアモルファスシリコン膜であり、前記レーザ加工装置が前記アモルファスシリコン膜を結晶化するための装置である、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。
【請求項１２】
以下の工程を含む半導体装置の製造方法：
（ａ）基板上にアモルファスシリコンを形成する工程；
（ｂ）前記アモルファスシリコンにレーザビームを照射し、ポリシリコンを形成する工程、
前記工程（ｂ）において、レーザ光源から出射された前記レーザビームが複数のビームスプリッタを介することで、出射されるレーザビームのｐ偏光成分とｓ偏光成分の強さの比率を調整して前記レーザビームのｐ偏光成分とｓ偏光成分のエネルギー強度の比が、前記アモルファスの照射面上で０．６９以上かつ１．３１以下になるようにして前記アモルファスシリコンに照射される。
【請求項１３】
前記工程（ｂ）において、アモルファスシリコンに照射される前記レーザビームのｐ偏光成分とｓ偏光成分のエネルギー強度の比が前記アモルファスシリコン上で０．７４以上かつ１．２３以下であることを特徴とする請求項１２記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
前記ポリシリコンはＴＦＴのチャネル部となる、請求項１２または１３に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
前記ＴＦＴは液晶ディスプレイに使用され、かつ前記ＴＦＴは画素の制御に使用される、請求項１４記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１６】
前記ＴＦＴはＯＬＥＤディスプレイに使用され、かつ前記ＴＦＴは画素の制御に使用される、請求項１４記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１７】
前記基板はガラス基板またはプラスチック基板である、請求項１２〜請求項１６のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１８】
以下の工程を含む、アモルファスシリコンの結晶化方法：
（ａ）レーザ光源からレーザビームを出射する工程；
（ｂ）前記レーザビームを第１のビームスプリッタに入射して、複数のレーザビームに分割し、出射されるレーザビームのｐ偏光成分とｓ偏光成分の強さの比率が調整する工程；
（ｃ）前記第１のビームスプリッタから出射された前記レーザビームを第２のビームスプリッタに入射して、出射されるレーザビームのｐ偏光成分とｓ偏光成分の強さの比率を調整する工程；
（ｄ）前記第２のビームスプリッタから出射された前記レーザビームをホモジナイザに入射し、前記レーザビームのエネルギー密度を制御する工程；
（ｅ）前記ホモジナイザから出射された前記レーザビームをアモルファスシリコンに照射し、結晶化する工程を有し、
前記ホモジナイザから出射された前記レーザビームのｐ偏光成分とｓ偏光成分のエネルギー強度の比が前記アモルファスシリコン上で０．６９以上かつ１．３１以下であることを特徴とするアモルファスシリコンの結晶化方法。
【請求項１９】
前記ホモジナイザから出射された前記レーザビームのｐ偏光成分とｓ偏光成分のエネルギー強度の比が前記アモルファスシリコン上で０．７４以上かつ１．２３以下であることを特徴とする請求項１８記載のアモルファスシリコンの結晶化方法。
【請求項２０】
前記レーザビームが少なくとも二つからなり、各レーザビームをアモルファスシリコン上に、交互に、または順番に一つのレーザずつ、照射することを特徴とする請求項１８または１９に記載のアモルファスシリコンの結晶化方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本願の一実施の形態においては、  
レーザビームを発生するレーザ光源と、
前記レーザビームが入射され、複数のレーザビームに分割されて、出射されるレーザビームのｐ偏光成分とｓ偏光成分の強さの比率が調整される第１のビームスプリッタと、
前記第１のビームスプリッタを通過した前記レーザビームが入射され、出射されるレーザビームのｐ偏光成分とｓ偏光成分の強さの比率が調整される第２のビームスプリッタと、
前記第２のビームスプリッタから出射されたレーザビームのエネルギー密度を制御するホモジナイザと、を備え、前記第１のビームスプリッタおよび第２のビームスプリッタは、第２のビームスプリッタを通過したレーザビームが、前記被処理体の照射面上の同じ領域で、ｐ偏光成分とｓ偏光成分のエネルギー密度が、偏光比（ｐ偏光／ｓ偏光）において０．６９以上１．３１以下で照射されるようにｐ偏光成分とｓ偏光成分の強さの比率を調整するものであることを特徴とするレーザ加工装置が開示される。
その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。