(57)【要約】【課題】レーザ光のエネルギ密度のばらつきに依存して、基板に含まれる複数の薄膜トランジスタの特性にばらつきが生じ、基板を液晶表示装置の液晶に用いた場合、表示むらが生じてしまうという問題がある。【解決手段】本発明の一実施形態におけるレーザ照射装置は、レーザ光を発生する光源と、基板上に被着されたアモルファスシリコン薄膜の所定の領域に、レーザ光を照射する投影レンズと、投影レンズ上に設けられ、アモルファスシリコン薄膜の所定の領域に対してレーザ光が照射されるように、複数の開口部が設けられた投影マスクパターンと、を備え、投影レンズは、所定の方向に移動する基板上のアモルファスシリコン薄膜の所定の領域に対して、投影マスクパターンを介してレーザ光を照射し、投影マスクパターンは、移動する方向に直交する一列において、少なくとも隣接する開口部の面積が互いに異なることを特徴とする。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を発生する光源と、
基板上に被着されたアモルファスシリコン薄膜の所定の領域に、前記レーザ光を照射する投影レンズと、
前記投影レンズ上に設けられ、前記アモルファスシリコン薄膜の所定の領域に対して前記レーザ光が照射されるように、複数の開口部が設けられた投影マスクパターンと、を備え、
前記投影レンズは、所定の方向に移動する前記基板上の前記アモルファスシリコン薄膜の所定の領域に対して、前記投影マスクパターンを介して前記レーザ光を照射し、
前記投影マスクパターンは、前記移動する方向に直交する一列において、少なくとも隣接する前記開口部の面積が互いに異なる
ことを特徴とするレーザ照射装置。
【請求項２】
前記投影レンズは、前記レーザ光を分離可能なマイクロレンズアレイに含まれる複数のマイクロレンズであり、
前記投影マスクパターンは、前記移動する方向に直交する一列のマイクロレンズに対応する開口部において、少なくとも隣接する前記開口部の面積が互いに異なる
ことを特徴とする請求項１に記載のレーザ照射装置。
【請求項３】
前記光源から照射されたレーザ光は、一回の照射において、前記直交する一列に対応するマイクロレンズを介して、前記アモルファスシリコン薄膜の所定の領域に照射され、
前記投影レンズは、前記移動する方向に直交する一列に含まれる前記アモルファスシリコン薄膜の所定の領域のうち、少なくとも隣接する前記所定の領域に対して、異なる照射範囲のレーザ光を照射する
ことを特徴とする請求項２に記載のレーザ照射装置。
【請求項４】
前記投影マスクパターンは、前記移動する方向の一行に対応するマイクロレンズに対応する複数の開口部の総面積が、所定の値に設定される
ことを特徴とする請求項２又は３に記載のレーザ照射装置。
【請求項５】
前記投影マスクパターンは、前記移動する方向の一行のマイクロレンズに対応する開口部において、少なくとも隣接する前記開口部の面積が互いに異なる
ことを特徴とする請求項２乃至４のいずれか一項に記載のレーザ照射装置。
【請求項６】
前記投影レンズは、薄膜トランジスタに含まれるソース電極とドレイン電極との間に対応する領域に被着されたアモルファスシリコン薄膜にレーザ光を照射して、ポリシリコン薄膜を形成する
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のレーザ照射装置。
【請求項７】
レーザ光を発生する第１のステップと、
基板上に被着されたアモルファスシリコン薄膜の所定の領域に、複数の開口部を含む投影マスクパターンが設けられた投影レンズを用いて、前記レーザ光を照射する第２のステップと、
前記レーザ光が照射されるごとに、前記基板を所定の方向に移動する第３のステップと、を含み、
第２のステップにおいて、前記移動する方向に直交する一列において少なくとも隣接する前記開口部の面積が互いに異なる前記投影マスクパターンを介して、前記レーザ光を照射する
ことを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項８】
前記投影レンズは、前記レーザ光を分離可能なマイクロレンズアレイに含まれる複数のマイクロレンズであり、
第２のステップにおいて、前記移動する方向に直交する一列のマイクロレンズに対応する開口部において、少なくとも隣接する前記開口部の面積が互いに異なる前記投影マスクパターンを介して、前記レーザ光を照射する
ことを特徴とする請求項７に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項９】
前記光源から照射されたレーザ光は、一回の照射において、前記直交する一列に対応するマイクロレンズを介して、前記アモルファスシリコン薄膜の所定の領域に照射され、
前記第２のステップにおいて、前記レーザ光は、前記移動する方向に直交する一列に含まれる前記アモルファスシリコン薄膜の所定の領域のうち、少なくとも隣接する前記所定の領域に対して、異なる照射範囲のレーザ光を照射される、
ことを特徴とする請求項７に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項１０】
第２のステップにおいて、前記移動する方向の一行に対応するマイクロレンズに対応する複数の開口部の総面積が、所定の値に設定される投影マスクパターンを介して、前記アモルファスシリコン薄膜の所定の領域に対してレーザ光を照射する
ことを特徴とする請求項７又は８のいずれかに記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項１１】
第２のステップにおいて、前記移動する方向の一行のマイクロレンズに対応する開口部において、少なくとも隣接する前記開口部の面積が互いに異なる投影マスクパターンを介して、前記アモルファスシリコン薄膜の所定の領域に対してレーザ光を照射する
ことを特徴とする請求項７乃至９のいずれか一項に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項１２】
前記第２のステップにおいて、薄膜トランジスタに含まれるソース電極とドレイン電極との間に対応する領域に被着されたアモルファスシリコン薄膜の所定の領域にレーザ光を照射して、ポリシリコン薄膜を形成する
ことを特徴とする請求項７乃至１１のいずれかに記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項１３】
光源から発生されたレーザ光を照射する投影レンズ上に配置される投影マスクであって、
前記投影マスクは、
所定の方向に移動する基板に被着されたアモルファスシリコン薄膜の所定の領域に対して前記レーザ光が照射されるように複数の開口部が設けられ、
前記複数の開口部の各々は、前記所定の方向に直交する一列において、少なくとも隣接する前記開口部の面積が互いに異なる
ことを特徴とする投影マスク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜トランジスタの形成に関するものであり、特に、アモルファスシリコン薄膜にレーザ光を照射して、ポリシリコン薄膜を形成するためのレーザ照射装置、薄膜トランジスタの製造方法及び投影マスクに関する。
【背景技術】
【０００２】
逆スタガ構造の薄膜トランジスタとして、アモルファスシリコン薄膜をチャネル領域に使用したものが存在する。ただ、アモルファスシリコン薄膜は電子移動度が小さいため、当該アモルファスシリコン薄膜をチャネル領域に使用すると、薄膜トランジスタにおける電荷の移動度が小さくなるという難点があった。
【０００３】
そこで、アモルファスシリコン薄膜の所定の領域をレーザ光により瞬間的に加熱することで多結晶化し、電子移動度の高いポリシリコン薄膜を形成して、当該ポリシリコン薄膜をチャネル領域に使用する技術が存在する。
【０００４】
例えば、特許文献１には、基板にアモルファスシリコン薄膜を形成し、その後、このアモルファスシリコン薄膜にエキシマレーザ等のレーザ光を照射してレーザアニールすることにより、短時間での溶融凝固によって、ポリシリコン薄膜に結晶化させる処理を行うことが開示されている。特許文献１には、当該処理を行うことにより、薄膜トランジスタのソースとドレイン間のチャネル領域を、電子移動度の高いポリシリコン薄膜とすることが可能となり、トランジスタ動作の高速化が可能になる旨が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１６−１００５３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の薄膜トランジスタでは、ソースとドレイン間のチャネル領域が、一か所（一本）のポリシリコン薄膜により形成されている。そのため、薄膜トランジスタの特性は、一か所（一本）のポリシリコン薄膜に依存することになる。
【０００７】
ここで、エキシマレーザ等のレーザ光のエネルギ密度は、その照射（ショット）ごとにばらつきが生じるため、当該レーザ光を用いて形成されるポリシリコン薄膜の電子移動度にもばらつきが生じる。そのため、当該ポリシリコン薄膜を用いて形成される薄膜トランジスタの特性も、レーザ光のエネルギ密度のばらつきに依存してしまう。
【０００８】
その結果、基板に含まれる複数の薄膜トランジスタの特性には、ばらつきが生じてしまう可能性がある。
【０００９】
本発明の目的は、かかる問題点に鑑みてなされたものであって、基板に含まれる複数の薄膜トランジスタの特性のばらつきを抑制可能なレーザ照射装置、薄膜トランジスタの製造方法及び投影マスクを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一実施形態におけるレーザ照射装置は、レーザ光を発生する光源と、基板上に被着されたアモルファスシリコン薄膜の所定の領域に、前記レーザ光を照射する投影レンズと、前記投影レンズ上に設けられ、前記アモルファスシリコン薄膜の所定の領域に対して前記レーザ光が照射されるように、複数の開口部が設けられた投影マスクパターンと、を備え、前記投影レンズは、所定の方向に移動する前記基板上の前記アモルファスシリコン薄膜の所定の領域に対して、前記投影マスクパターンを介して前記レーザ光を照射し、前記投影マスクパターンは、前記移動する方向に直交する一列において、少なくとも隣接する前記開口部の面積が互いに異なることを特徴とする。
【００１１】
本発明の一実施形態におけるレーザ照射装置は、前記投影レンズは、前記レーザ光を分離可能なマイクロレンズアレイに含まれる複数のマイクロレンズであり、前記投影マスクパターンは、前記移動する方向に直交する一列のマイクロレンズに対応する開口部において、少なくとも隣接する前記開口部の面積が互いに異なることを特徴としてもよい。
【００１２】
本発明の一実施形態におけるレーザ照射装置は、前記光源から照射されたレーザ光は、一回の照射において、前記直交する一列に対応するマイクロレンズを介して、前記アモルファスシリコン薄膜の所定の領域に照射され、前記投影レンズは、前記移動する方向に直交する一列に含まれる前記アモルファスシリコン薄膜の所定の領域のうち、少なくとも隣接する前記所定の領域に対して、異なる照射範囲のレーザ光を照射することを特徴としてもよい。
【００１３】
本発明の一実施形態におけるレーザ照射装置は、前記投影マスクパターンは、前記移動する方向の一行に対応するマイクロレンズに対応する複数の開口部の総面積が、所定の値に設定されることを特徴としてもよい。
【００１４】
本発明の一実施形態におけるレーザ照射装置は、前記投影マスクパターンは、前記移動する方向の一行のマイクロレンズに対応する開口部において、少なくとも隣接する前記開口部の面積が互いに異なることを特徴としてもよい。
【００１５】
本発明の一実施形態におけるレーザ照射装置は、前記投影レンズは、薄膜トランジスタに含まれるソース電極とドレイン電極との間に対応する領域に被着されたアモルファスシリコン薄膜にレーザ光を照射して、ポリシリコン薄膜を形成することを特徴としてもよい。
【００１６】
本発明の一実施形態におけるレーザ照射方法は、レーザ光を発生する第１のステップと、基板上に被着されたアモルファスシリコン薄膜の所定の領域に、複数の開口部を含む投影マスクパターンが設けられた投影レンズを用いて、前記レーザ光を照射する第２のステップと、前記レーザ光が照射されるごとに、前記基板を所定の方向に移動する第３のステップと、を含み、第２のステップにおいて、前記移動する方向に直交する一列において少なくとも隣接する前記開口部の面積が互いに異なる前記投影マスクパターンを介して、前記レーザ光を照射することを特徴とする。
【００１７】
本発明の一実施形態におけるレーザ照射方法は、前記投影レンズは、前記レーザ光を分離可能なマイクロレンズアレイに含まれる複数のマイクロレンズであり、第２のステップにおいて、前記移動する方向に直交する一列のマイクロレンズに対応する開口部において、少なくとも隣接する前記開口部の面積が互いに異なる前記投影マスクパターンを介して、前記レーザ光を照射することを特徴としてもよい。
【００１８】
本発明の一実施形態におけるレーザ照射方法は、前記光源から照射されたレーザ光は、一回の照射において、前記直交する一列に対応するマイクロレンズを介して、前記アモルファスシリコン薄膜の所定の領域に照射され、前記第２のステップにおいて、前記レーザ光は、前記移動する方向に直交する一列に含まれる前記アモルファスシリコン薄膜の所定の領域のうち、少なくとも隣接する前記所定の領域に対して、異なる照射範囲のレーザ光を照射されることを特徴としてもよい。
【００１９】
本発明の一実施形態におけるレーザ照射方法は、第２のステップにおいて、前記移動する方向の一行に対応するマイクロレンズに対応する複数の開口部の総面積が、所定の値に設定される投影マスクパターンを介して、前記アモルファスシリコン薄膜の所定の領域に対してレーザ光を照射することを特徴としてもよい。
【００２０】
本発明の一実施形態におけるレーザ照射方法は、第２のステップにおいて、前記移動する方向の一行のマイクロレンズに対応する開口部において、少なくとも隣接する前記開口部の面積が互いに異なる投影マスクパターンを介して、前記アモルファスシリコン薄膜の所定の領域に対してレーザ光を照射することを特徴としてもよい。
【００２１】
本発明の一実施形態におけるレーザ照射方法は、前記第２のステップにおいて、薄膜トランジスタに含まれるソース電極とドレイン電極との間に対応する領域に被着されたアモルファスシリコン薄膜の所定の領域にレーザ光を照射して、ポリシリコン薄膜を形成することを特徴としてもよい。
【００２２】
本発明の一実施形態における投影マスクは、光源から発生されたレーザ光を照射する投影レンズ上に配置される投影マスクであって、前記投影マスクは、所定の方向に移動する基板に被着されたアモルファスシリコン薄膜の所定の領域に対して前記レーザ光が照射されるように複数の開口部が設けられ、前記複数の開口部の各々は、前記所定の方向に直交する一列において、少なくとも隣接する前記開口部の面積が互いに異なることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、基板に含まれる複数の薄膜トランジスタの特性のばらつきを抑制可能な、レーザ照射装置、薄膜トランジスタの製造方法及び投影マスクを提供することである。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】レーザ照射装置１０の構成例を示す図である。
【図２】マイクロレンズアレイ１３の構成例を示す図である。
【図３】所定の領域がアニール処理された薄膜トランジスタ２０の例を示す模式図である。
【図４】レーザ照射装置１０がレーザ光１４を照射する基板３０の例を示す模式図である。
【図５】レーザ照射装置１０がレーザ光１４を照射する基板３０の他の例を示す模式図である。
【図６】マイクロレンズアレイ１３に設けられた投影マスクパターン１５の構成例を示す模式図である。
【図７】マイクロレンズアレイ１３に設けられた投影マスクパターン１５の他の構成例を示す模式図である。
【図８】レーザ照射装置１０の他の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態について、添付の図面を参照して具体的に説明する。
【００２６】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態におけるレーザ照射装置１０の構成例を示す図である。
【００２７】
本発明の第１の実施形態において、レーザ照射装置１０は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）２０のような半導体装置の製造工程において、例えば、チャネル領域形成予定領域にレーザ光を照射してアニール処理し、当該チャネル領域形成予定領域を多結晶化するための装置である。
【００２８】
レーザ照射装置１０は、例えば、液晶表示装置の周辺回路などの画素の薄膜トランジスタを形成する際に用いられる。このような薄膜トランジスタを形成する場合、まず、基板３０上にＡｌ等の金属膜からなるゲート電極を、スパッタによりパターン形成する。そして、低温プラズマＣＶＤ法により、基板３０上の全面にＳｉＮ膜からなるゲート絶縁膜を形成する。その後、ゲート絶縁膜上に、例えば、プラズマＣＶＤ法によりアモルファスシリコン薄膜２１を形成する。すなわち、基板３０の全面にアモルファスシリコン薄膜２１が形成（被着）される。最後に、アモルファスシリコン薄膜２１上に二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）膜を形成する。そして、図１に例示するレーザ照射装置１０により、アモルファスシリコン薄膜２１のゲート電極上の所定の領域（薄膜トランジスタ２０においてチャネル領域となる領域）にレーザ光１４を照射してアニール処理し、当該所定の領域を多結晶化してポリシリコン化する。なお、基板３０は、例えばガラス基板であるが、基板３０は必ずしもガラス素材である必要はなく、樹脂などの素材で形成された樹脂基板など、どのような素材の基板であってもよい。
【００２９】
図１に示すように、レーザ照射装置１０において、レーザ光源１１から出射されたレーザ光１４は、カップリング光学系１２によりビーム系が拡張され、輝度分布が均一化される。レーザ光源１１は、例えば、波長が３０８ｎｍや２４８ｎｍなどのレーザ光１４を、所定の繰り返し周期で放射するエキシマレーザである。
【００３０】
その後、レーザ光１４は、マイクロレンズアレイ１３上に設けられた投影マスクパターン１５（図示しない）の複数の開口部（透過領域）により、複数のレーザ光１４に分離され、アモルファスシリコン薄膜２１の所定の領域に照射される。マイクロレンズアレイ１３には、投影マスクパターン１５が設けられ、当該投影マスクパターン１５によって所定の領域にレーザ光１４が照射される。そして、アモルファスシリコン薄膜２１の所定の領域が瞬間加熱されて溶融し、アモルファスシリコン薄膜２１の一部がポリシリコン薄膜２２となる。なお、投影マスクパターン１５は、投影マスクと呼称されてもよい。
【００３１】
ポリシリコン薄膜２２は、アモルファスシリコン薄膜２１に比べて電子移動度が高く、薄膜トランジスタ２０において、ソース２３とドレイン２４とを電気的に接続させるチャネル領域に用いられる。なお、図１の例では、マイクロレンズアレイ１３を用いた例を示しているが、必ずしもマイクロレンズアレイ１３を用いる必要はなく、１個の投影レンズを用いてレーザ光１４を照射してもよい。なお、実施形態１では、マイクロレンズアレイ１３を用いて、ポリシリコン薄膜２２を形成する場合を例にして説明する。
【００３２】
図２は、アニール処理に用いるマイクロレンズアレイ１３の構成例を示す図である。図２に示すように、マイクロレンズアレイ１３において、スキャン方向の１列（又は１行）には、２０個のマイクロレンズ１７が配置される。レーザ照射装置１は、アモルファスシリコン薄膜２１の所定の領域に対して、マイクロレンズアレイ１３の１列（又は１行）に含まれる２０個のマイクロレンズ１７の少なくとも一部を用いて、レーザ光１４を照射する。なお、なお、マイクロレンズアレイ１３に含まれる一列（又は一行）のマイクロレンズ１７の数は、２０個に限られず、いくつであってもよい。
【００３３】
図２に示すように、マイクロレンズアレイ１３は、その一列（または一行）にマイクロレンズ１７を２０個含むが、一行（または一列）には例えば８３個含む。なお、８３個は例示であって、いくつであってもよいことは言うまでもない。
【００３４】
図３は、所定の領域がアニール処理された薄膜トランジスタ２０の例を示す模式図である。なお、薄膜トランジスタ２０は、最初にポリシリコン薄膜２２を形成し、その後、形成されたポリシリコン薄膜２２の両端にソース２３とドレイン２４を形成することで、作成される。
【００３５】
図３に示すように、薄膜トランジスタ２０は、ソース２３とドレイン２４との間に、ポリシリコン薄膜２２が形成されている。レーザ照射装置１０は、アモルファスシリコン薄膜２１の所定の領域に対して、図３に示したマイクロレンズアレイ１３の一列（または一行）に含まれる例えば２０個のマイクロレンズ１７を用いて、レーザ光１４を照射する。すなわち、レーザ照射装置１０は、アモルファスシリコン薄膜２１の所定の領域に対して、２０ショットのレーザ光１４を照射する。その結果、薄膜トランジスタ２０となる領域において、アモルファスシリコン薄膜２１の所定の領域が瞬間加熱されて溶融し、ポリシリコン薄膜２２となる。
【００３６】
図４は、レーザ照射装置１０がレーザ光１４を照射する基板３０の例を示す模式図である。なお、基板３０は、必ずしもガラス素材である必要はなく、樹脂などの素材で形成された樹脂基板など、どのような素材の基板であってもよい。図４に示すように、基板３０は、複数の画素３１を含み、当該画素３１の各々に薄膜トランジスタ２０を備える。薄膜トランジスタ２０は、複数の画素３１の各々における光の透過制御を、電気的にＯＮ／ＯＦＦすることにより実行するものである。基板３０には、その全面にアモルファスシリコン薄膜２１が設けられている。当該アモルファスシリコン薄膜２１の所定の領域は、薄膜トランジスタ２０のチャネル領域となる部分である。
【００３７】
レーザ照射装置１０は、アモルファスシリコン薄膜２１の所定の領域（薄膜トランジスタ２０においてチャネル領域となる領域）にレーザ光１４を照射する。ここで、レーザ照射装置１０は所定の周期でレーザ光１４を照射し、レーザ光１４が照射されていない時間に基板３０を移動させ、次のアモルファスシリコン薄膜２１の所定の領域に当該レーザ光１４が照射されるようにする。図４に示すように、基板３０は、その全面にアモルファスシリコン薄膜２１が配置される。そして、レーザ照射装置１０は、所定の周期で、基板３０上に配置されたアモルファスシリコン薄膜２１の所定の領域に、レーザ光１４を照射する。
【００３８】
そして、レーザ照射装置１０は、マイクロレンズアレイ１３を用いて、基板上のアモルファスシリコン薄膜２１の所定の領域に対して、レーザ光１４を照射する。レーザ照射装置１０は、例えば、基板３０の全面に設けられている（被着している）アモルファスシリコン薄膜２１のうち図４に示す領域Ａに対して、レーザ光１４を照射する。また、レーザ照射装置１０は、基板３０の全面に設けられている（被着している）アモルファスシリコン薄膜２１のうち図４に示す領域Ｂに対しても、レーザ光１４を照射する。
【００３９】
ここで、レーザ照射装置１０は、アニール処理を行うために、図２に示すマイクロレンズアレイ１３の一列（又は一行）に含まれる２０個のマイクロレンズ１７の各々を用いて、レーザ光１４を照射することが考えられる。
【００４０】
この場合、基板３０の全面に設けられている（被着している）アモルファスシリコン薄膜２１のうち図４の領域Ａは、まず、図２に示すマイクロレンズアレイ１３に含まれる第１のマイクロレンズ１７ａを用いて、レーザ光１４を照射される。その後、基板３０を所定の間隔「Ｈ」だけ移動させる。基板３０が移動している間、レーザ照射装置１０は、レーザ光１４の照射を停止してもよい。そして、基板３０が「Ｈ」だけ移動した後、アモルファスシリコン薄膜２１のうち図４の領域Ａは、図２に示すマイクロレンズアレイ１３に含まれる第２のマイクロレンズ１７ｂを用いて、レーザ光１４を照射される。なお、レーザ照射装置１０は、基板３０が移動している間レーザ光１４の照射を停止してもよいし、移動し続けている当該基板３０に対してレーザ光１４を照射してもよい。
【００４１】
なお、レーザ照射装置１０の照射ヘッド（すなわち、レーザ光源１１、カップリング光学系１２、マイクロレンズアレイ１３及び投影マスクパターン１５）が、基板３０に対して移動してもよい。
【００４２】
レーザ照射装置１０は、これを繰り返し実行して、最後に、アモルファスシリコン薄膜２１のうち図４の領域Ａに対して、図２に示すマイクロレンズアレイ１３のマイクロレンズ１７ｔ（すなわち、最後のマイクロレンズ１７）を用いて、レーザ光１４を照射する。その結果、アモルファスシリコン薄膜２１のうち領域Ａは、図２に示すマイクロレンズアレイ１３の一列（又は一行）に含まれる２０個のマイクロレンズ１７の各々を用いて、レーザ光１４を照射されることになる。
【００４３】
同様にして、レーザ照射装置１０は、アモルファスシリコン薄膜２１のうち図４の領域Ｂに対しても、図２に示すマイクロレンズアレイ１３の一列（又は一行）に含まれる２０個のマイクロレンズ１７の各々を用いて、レーザ光１４を照射する。ただ、領域Ｂは、領域Ａに比べて基板の移動方向に対して「Ｈ」だけ位置が異なるため、レーザ光１４が照射されるタイミングが、１照射分だけ遅れる。すなわち、領域Ａが第２のマイクロレンズ１７ｂを用いてレーザ光１４を照射される時に、領域Ｂは、第１のマイクロレンズ１７ａを用いてレーザ光１４を照射される。そして、領域Ａが第２０のマイクロレンズ１７ｔ（すなわち、最後のマイクロレンズ１７）を用いてレーザ光１４を照射される時には、領域Ｂは、一つ前の第１９のマイクロレンズ１７ｓを用いて、レーザ光が照射されることになる。そして、領域Ｂは、次のレーザ光の照射のタイミングで、第２０のマイクロレンズ１７ｔ（すなわち、最後のマイクロレンズ１７）を用いて、レーザ光が照射されることになる。
【００４４】
つまり、アモルファスシリコン薄膜２１のうち図４の領域Ａと、領域Ｂとは、最後に照射されるレーザ光１４が異なることになる。
【００４５】
ここで、エキシマレーザにおいて、パルス間の安定性は、０．５％程度である。すなわち、レーザ照射装置１０は、１ショットごとに、そのレーザ光１４のエネルギ密度に０．５％程度のばらつきを生じさせる。そのため、レーザ照射装置１０によって形成されるポリシリコン薄膜２２の電子移動度にも、ばらつぎが生じてしまう可能性がある。そして、レーザ光１４を照射されたことにより形成されたポリシリコン薄膜２２の電子移動度は、当該ポリシリコン薄膜２２に最後に照射されたレーザ光１４のエネルギ密度、すなわち最後のショットのエネルギ密度に依存する。
【００４６】
そのため、アモルファスシリコン薄膜２１の所定の領域のうち領域Ａと、領域Ｂとは、最後に照射されるレーザ光が異なるため、形成されるポリシリコン薄膜２２の電子移動度が互いに異なることになる。
【００４７】
一方で、アモルファスシリコン薄膜２１の所定の領域のうち領域Ａどうしは、最後に照射されたレーザ光１４は同じであるため、領域Ａ内においては、形成されるポリシリコン薄膜２２の電子移動度は同じとなる。これは、領域Ｂに含まれるアモルファスシリコン薄膜２１の所定の領域どうしでも同様であり、領域Ｂ内においては、形成されるポリシリコン薄膜２２の電子移動度は同じとなる。すなわち、基板上において、互いに隣接する領域間では電子移動度が互いに異なるが、同じ領域内のアモルファスシリコン薄膜２１の所定の領域どうしは電子移動度が同一となる。
【００４８】
このことは、液晶画面において、表示むらが発生する原因となる。図５（ａ）に例示するように、領域Ａと領域Ｂとの境界が“線状”であるため、互いに異なる特性の薄膜トランジスタ２０が、当該“線上”の境界において突き合うことなり、その特性の違いによる表示の違い（例えば色の濃淡などの違い）が“線”となって表れてしまう。その結果、液晶画面において表示むらが“すじ”となってしまい、無視できない程度に強調されてしまう。
【００４９】
そこで、本発明の第１の実施形態では、図４に示す同一領域内（例えば領域Ａ内）に含まれる複数のアモルファスシリコン薄膜２１の所定の領域のうち、少なくとも隣接するアモルファスシリコン薄膜２１の所定の領域が、互いに異なる照射範囲でレーザ光１４を照射されるようにする。その結果、同一領域内（例えば領域Ａ内）において、隣接するアモルファスシリコン薄膜２１の所定の領域に照射されるレーザ光１４の照射範囲が互いに異なることになる。その結果、同一領域内（例えば領域Ａ内）において、隣接するポリシリコン薄膜２２の電子移動度が、互いに異なることとなる。そうすると、同一領域内（例えば領域Ａ内）において、隣接する薄膜トランジスタ２０の特性も異なることになる。そうすると、基板３０全体において、互いに隣接する薄膜トランジスタ２０の特性は、互いに異なることになり、当該特性の違いによる表示の違い（例えば色の濃淡などの違い）が“線状”に表れることが無くなる。そのため、液晶画面において表示むらが“スジ”とならず、当該表示むらが強調されることを防止することができる。
【００５０】
図５は、基板３０において隣接する薄膜トランジスタ２０による、表示むらの発生の有無を説明するための図である。図５（ａ）において、領域Ａ内の複数の薄膜トランジスタ２０の特性は特性Ａで同一であり、領域Ｂ内の複数の薄膜トランジスタ２０の特性は特性Ｂで同一である。その結果、領域Ａと領域Ｂの“線状”の境界において、特性Ａの薄膜トランジスタ２０と、特性Ｂの薄膜トランジスタ２０とが突き合うことになり、特性の違いによる表示の違いが、“線状”になって表れてしまう。そのため、液晶画面において表示むらが“スジ”となって強調されてしまう。
【００５１】
一方、図５（ｂ）において、同一領域内（領域Ａ／領域Ｂ）の隣接する薄膜トランジスタ２０が、互いに異なる特性であるため、特性の違いによる表示の違いが分散され、特性の違いによる表示の違いが“線状”になって表れない。そのため、液晶画面において表示むらを低減することが可能となる。
【００５２】
上述した内容を実現するために、本発明の第１の実施形態において、レーザ照射装置１０は、アモルファスシリコン薄膜２１の所定の領域に対して照射されるレーザ光１４の照射範囲を、所定の領域ごとに互いに異なるものとする。
【００５３】
その結果、図３に示す同一領域内（例えば領域Ａ内）において、隣接するアモルファスシリコン薄膜２１の所定の領域に対して照射されるレーザ光１４の照射範囲が、互いに異なるものとなる。すなわち、同一領域内（例えば領域Ａ内）に含まれる複数のアモルファスシリコン薄膜２１のうち、少なくとも隣接するアモルファスシリコン薄膜２１の所定の領域に対して、互いに異なる照射範囲でレーザ光１４が照射されることになる。その結果、同一領域内（例えば領域Ａ内）において、隣接するアモルファスシリコン薄膜２１の所定の領域に最後に照射されるレーザ光１４の照射範囲も、互いに異なることになる。その結果、同一領域内（例えば領域Ａ内）において、隣接するポリシリコン薄膜２２の電子移動度は、互いに異なることとなる。
【００５４】
上記のように、レーザ光１４の照射範囲を異ならせるために、本発明の第１の実施形態では、マイクロレンズアレイ１３上に設けられる投影マスクパターン１５の開口部（通過領域）のうち、少なくとも隣接する開口部の各々が、互いに異なる形状（又は面積）となるようにする。言い換えると、投影マスクパターン１５において隣接する開口部の形状（面積、大きさ及び／又は寸法）が、互いに異なるものとなるように構成する。
【００５５】
図６は、本発明の第１の実施形態における、投影マスクパターン１５の開口部１６（通過領域）の構成例を示す図である。図６に例示する開口部１６は、投影マスクパターン１５において、図２に例示するマイクロレンズアレイ１３のＡ列に対応する領域の開口部１６の構成例である。
【００５６】
図６に示すように、投影マスクパターン１５には、レーザ光１４が透過する開口部１６（通過領域）が設けられている。レーザ光１４は、当該透過領域１６を透過し、アモルファスシリコン薄膜２１の所定の領域に投射される。図６に例示するように、本発明の第１の実施形態において、投影マスクパターン１５の一列に含まれる開口部１６（通過領域）のうち互いに隣接する開口部１６（通過領域）が、互いに異なる形状（面積、大きさ及び／又は寸法）となるように構成される。具体的には、図６に例示するように、互いに隣接する開口部１６Ａと、開口部１６Ｂとは、その形状（面積、大きさ及び／又は寸法）が互いに異なる。また、互いに隣接する開口部１６Ｂと開口部１６Ｃも、その形状（面積、大きさ及び／又は寸法）が互いに異なる。このように、投影マスクパターン１５の一列において、少なくとも隣接する開口部１６の形状（面積、大きさ及び／又は寸法）が互いに異なるように構成される。
【００５７】
図６に例示する投影マスクパターン１５に設けられる開口部１６の各々は、例えば、その形状が略長方形又は略台形であり、その長辺は約１００［μｍ］である。一方、開口部１６の幅は、少なくとも隣接する開口部１６（例えば、開口部１６Ａと開口部１６Ｂ）とで異なり、例えば２５〜５０［μｍ］の範囲で設定される。なお、投影マスクパターン１５の開口部１６の形状や面積、大きさ及び／又は寸法は例示であって、マイクロレンズ１７の大きさに対応していれば、どのような大きさであってもよい。また、開口部１６の形状も例示であって、長方形や台形に限られず、どのような形状であってもよい。
【００５８】
なお、図６の例では、開口部１６の長辺は、いずれの開口部１６においても略同一の長さであるが、当該長辺の長さは異なるものであってもよい。例えば、図６において、開口部１６Ａと開口部１６Ｂにおいて、開口部１６の長さは異なってもよい。
【００５９】
図７は、投影マスクパターン１５の構成例を示す他の図である。図７に示すように、投影マスクパターン１５は、図２に例示するマイクロレンズアレイ１３に含まれるマイクロレンズ１７の各々に対応するように開口部１６が設けられる。例えば、投影マスクパターン１５は、１行（すなわち、領域Ｉや領域Ｘ）に２０個の開口部１６が設けられる。そして、図７に例示するように、投影マスクパターン１５の一列（例えばＡ列やＢ列）において、少なくとも互いに隣接する開口部１６は、その形状（面積、大きさ及び／又は寸法）が互いに異なる。例えば、図７において、Ａ列において、互いに隣接する開口部１６である領域Ｘと領域Ｚの開口部１６の形状（面積、大きさ及び／又は寸法）は、互いに異なる。また、図７において、Ｂ列において、互いに隣接する開口部１６である領域Ｘと領域Ｚの開口部１６の形状（面積、大きさ及び／又は寸法）は、互いに異なる。このように、投影マスクパターン１５において、基板３０のスキャン方向と直交する方向に隣接する開口部１６の形状（面積、大きさ及び／又は寸法）が、互いに異なるように構成される。なお、投影マスクパターン１５において、基板３０のスキャン方向と平行な方向（すなわち、スキャン方向）に隣接する開口部１６の形状（面積、大きさ及び／又は寸法）が、互いに異なるように構成されてもよい。
【００６０】
また、図７に例示するように、投影マスクパターン１５の一行（例えば、図７の領域Ｉ）において、互いに隣接する一列（例えば、領域ＩにおけるＡ列とＢ列）の開口部１６は、その形状（面積、大きさ及び／又は寸法）が互いに異なっていてもよい。例えば、図７において、領域Ｘにおいて、Ｂ列とＣ列の開口部１６の形状（面積、大きさ及び／又は寸法）は互いに異なっていてもよい。
【００６１】
なお、投影マスクパターン１５の一行（図７の領域Ｉや領域Ｘ）において、２０個の開口部１６の総面積は、所定の値（所定の面積）に設定することが望ましい。すなわち、図７に例示する投影マスクパターン１５の領域ＩのＡ列〜Ｔ列の開口部１６の総面積や、領域ＸのＡ列〜Ｔ列の開口部１６の総面積は、いずれも所定の値（所定の面積）に設定される。その結果、投影マスクパターン１５のいずれの「行」を用いたとしても、アモルファスシリコン薄膜２１の所定の領域に照射されるレーザ光１４の照射面積の総和は一定になる。なお、投影マスクパターン１５の一行（図７の領域Ｉや領域Ｘ）において、２０個の開口部１６の総面積は、必ずしも所定の値（所定の面積）に設定される必要はなく、レーザ光１４の照射面積が「行」によって異なってもよい。
【００６２】
図７の例では、基板３０の移動方向（スキャン方向）に対して、投影マスクパターン１５の開口部（透過領域）１６は、直交するように設けられる。なお、投影マスクパターン１５の開口部（透過領域）１６は、基板３０の移動方向（スキャン方向）に対して必ずしも直交する必要はなく、該移動方向（スキャン方向）に対して平行（略平行）に設けられていてもよい。
【００６３】
レーザ照射装置１０は、図７に示す投影マスクパターン１５を用いて、図４に例示する基板３０にレーザ光１４を照射する。その結果、図４に例示する基板３０において、例えば領域Ｘのアモルファスシリコン薄膜２１の所定の領域は、図７に例示する領域ＸのＡ列〜Ｔ列によってマスクされた２０個のマイクロレンズ１７を用いて、レーザ光１４が照射される。一方、その隣の領域Ｚの薄膜トランジスタ２０は、図７に例示する領域ＸのＡ列〜Ｔ列によってマスクされた２０個のマイクロレンズ１７を用いて、レーザ光１４が照射される。その結果、図４に例示する基板３０において、スキャン方向の領域（すなわち、領域Ｉや領域ＩＩ）において、隣接する領域のアモルファスシリコン薄膜２１の所定の領域は、互いに異なる列のマイクロレンズ１７により、レーザ光１４が照射される。そのため、図４に例示する基板３０において、スキャン方向の領域（すなわち、領域Ｘや領域Ｚ）において、隣接する領域の薄膜トランジスタ２０は、互いに異なる特性となる。
【００６４】
また、スキャン方向に直交する領域（図４に例示）る領域Ａや領域Ｂ）間では、上述したように、照射されるレーザ光１４が異なるため、隣接する領域の薄膜トランジスタ２０は、互いに異なる特性となる。
【００６５】
その結果、基板３０全体において、隣接する薄膜トランジスタ２０は、互いに異なる特性となる。そのため、薄膜トランジスタ２０の特性の違いによる表示の違い（例えば色の濃淡などの違い）が分散され、線状に表われなくなる。そのため、液晶画面において表示むらが“スジ”とならず、当該表示むらが強調されることを防止することができる。
【００６６】
本発明の第１の実施形態において、基板３０は、１つのマイクロレンズ１７によりレーザ光１４が照射されるごとに、所定の距離だけ移動する。所定の距離は、図４に例示するように、基板３０における複数の薄膜トランジスタ２０間の距離「Ｈ」である。レーザ照射装置１０は、基板３０を当該所定の距離移動させる間、レーザ光１４の照射を停止する。
【００６７】
基板３０が所定の距離「Ｈ」を移動した後、レーザ照射装置１０は、マイクロレンズアレイ１３に含まれるマイクロレンズ１７を用いて、レーザ光１４を照射する。なお、本発明の第１の実施形態では、図７に示す投影マスクパターン１５を用いるため、１つのアモルファスシリコン薄膜２１に対して、互いに異なる形状（面積、大きさ及び／又は寸法）の照射範囲の２０個のマイクロレンズ１７によりレーザ光１４が照射される。
【００６８】
そして、基板３０のアモルファスシリコン薄膜２１の所定の領域に、レーザアニールを用いてポリシリコン薄膜２２を形成した後、別の工程において、当該薄膜トランジスタ２０に、ソース２３とドレイン２４とが形成される。
【００６９】
このように、本発明の第１の実施形態では、基板３０全体において、互いに隣接する薄膜トランジスタ２０の特性は、互いに異なることになり、当該特性の違いによる表示の違い（例えば色の濃淡などの違い）が“線状”に表れることが無くなる。そのため、液晶画面において表示むらが“スジ”とならず、当該表示むらが強調されることを防止することができる。
【００７０】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態は、マイクロレンズアレイ１３の代わりに、１個の投影レンズ１８を用いて、レーザアニールを行う場合の実施形態である。
【００７１】
図８は、本発明の第２の実施形態におけるレーザ照射装置１０の構成例を示す図である。図８に示すように、本発明の第２の実施形態におけるレーザ照射装置１０は、レーザ光源１１と、カップリング光学系１２と、投影マスクパターン１５と、投影レンズ１８とを含む。なお、レーザ光源１１と、カップリング光学系１２とは、図１に示す本発明の第１の実施形態におけるレーザ光源１１と、カップリング光学系１２と同様の構成であるため、詳細な説明は省略される。また、投影マスクパターンは、本発明の第１の実施形態における投影マスクパターンと同様の構成であるため、詳細な説明は省略される。
【００７２】
第２の実施形態において、投影マスクパターン１５は、例えば、図６や図７に例示する投影マスクパターン１５である。ただし、投影マスクパターン１５のマスクパターンは、投影レンズ１８の光学系の倍率で換算されるため、図６や図７に例示する投影マスクパターンの形状（面積、大きさ及び／又は寸法）とは異なるものであってもよい。レーザ光は、投影マスクパターン１５の開口部１６（透過領域）を透過し、投影レンズ１８により、アモルファスシリコン薄膜２１の所定の領域に照射される。その結果、アモルファスシリコン薄膜２１の所定の領域が瞬間加熱されて溶融し、アモルファスシリコン薄膜２１の一部がポリシリコン薄膜２２となる。
【００７３】
本発明の第２の実施形態においても、レーザ照射装置１０は所定の周期でレーザ光１４を照射し、レーザ光１４が照射されていない時間に基板３０を移動させ、次のアモルファスシリコン薄膜２１の箇所に当該レーザ光１４が照射されるようにする。第２の実施形態においても、図３に示すように、基板３０は、その全面にアモルファスシリコン薄膜２１が配置される。そして、レーザ照射装置１０は、所定の周期で、基板３０上に配置されたアモルファスシリコン薄膜２１の所定の領域に、レーザ光１４を照射する。
【００７４】
ここで、投影レンズ１８を用いる場合、レーザ光１４が、当該投影レンズ１８の光学系の倍率で換算される。すなわち、投影マスクパターン１５のパターンが、投影レンズ１８の光学系の倍率で換算され、基板３０上に形成されている（被着している）アモルファスシリコン薄膜２１の所定の領域がレーザアニールされる。
【００７５】
すなわち、投影マスクパターン１５のマスクパターンは、投影レンズ１８の光学系の倍率で換算され、基板３０上に形成されている（被着している）アモルファスシリコン薄膜２１の所定の領域がレーザアニールされる。例えば、投影レンズ１８の光学系の倍率が約２倍であると、投影マスクパターン１５のマスクパターンは、約１／２（０．５）倍され、基板３０の所定の領域がレーザアニールされる。なお、投影レンズ１８の光学系の倍率は、約２倍に限られず、どのような倍率であってもよい。投影マスクパターン１５のマスクパターンは、投影レンズ１８の光学系の倍率に応じて、基板３０上の所定の領域がレーザアニールされる。例えば、投影レンズ１８の光学系の倍率が４倍であれば、投影マスクパターン１５のマスクパターンは、約１／４（０．２５）倍され、基板３０に形成されている（被着している）アモルファスシリコン薄膜２１の所定の領域がレーザアニールされる。
【００７６】
また、投影レンズ１８が倒立像を形成する場合、基板３０に形成されている（被着している）アモルファスシリコン薄膜２１に照射される投影マスクパターン１５の縮小像は、投影レンズ１８のレンズの光軸を中心に１８０度回転したパターンとなる。一方、投影レンズ１８が正立像を形成する場合、基板３０に形成されている（被着している）アモルファスシリコン薄膜２１に照射される投影マスクパターン１５の縮小像は、当該投影マスクパターン１５そのままとなる。
【００７７】
上記のとおり、本発明の第２の実施形態では、１個の投影レンズ１８を用いて、レーザアニールを行った場合であっても、基板３０全体において、互いに隣接する薄膜トランジスタ２０の特性は、互いに異なることになり、当該特性の違いによる表示の違い（例えば色の濃淡などの違い）が“線状”に表れることが無くなる。そのため、液晶画面において表示むらが“スジ”とならず、当該表示むらが強調されることを防止することができる。
【００７８】
なお、以上の説明において、「垂直」「平行」「平面」「直交」等の記載がある場合に、これらの各記載は厳密な意味ではない。すなわち、「垂直」「平行」「平面」「直交」とは、設計上や製造上等における公差や誤差が許容され、「実質的に垂直」「実質的に平行」「実質的に平面」「実質的に直交」という意味である。なお、ここでの公差や誤差とは、本発明の構成・作用・効果を逸脱しない範囲における単位のことを意味するものである。
【００７９】
また、以上の説明において、外観上の寸法や大きさが「同一」「等しい」「異なる」等の記載がある場合に、これらの各記載は厳密な意味ではない。すなわち、「同一」「等しい」「異なる」とは、設計上や製造上等における公差や誤差が許容され、「実質的に同一」「実質的に等しい」「実質的に異なる」という意味である。なお、ここでの公差や誤差とは、本発明の構成・作用・効果を逸脱しない範囲における単位のことを意味するものである。
【００８０】
本発明を諸図面や実施形態に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各手段、各ステップ等に含まれる機能等は論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の手段やステップ等を１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。また、上記実施の形態に示す構成を適宜組み合わせることとしてもよい。
【符号の説明】
【００８１】
１０  レーザ照射装置
１１  レーザ光源
１２  カップリング光学系
１３  マイクロレンズアレイ
１４  レーザ光
１５  投影マスクパターン
１６  開口部（透過領域）
１７  マイクロレンズ
１８  投影レンズ
２０  薄膜トランジスタ
２１  アモルファスシリコン薄膜
２２  ポリシリコン薄膜
２３  ソース
２４  ドレイン
３０  基板
【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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