(57)【要約】【課題】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、レーザ照射方法及び投影マスクを提供する。【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、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、前記複数の開口部の各々は、前記投影レンズの投影倍率に基づく透過率を有することを特徴とする。【選択図】図８
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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、
前記複数の開口部の各々は、前記投影レンズの投影倍率に基づく透過率を有す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、
前記複数の開口部の各々は、前記マイクロレンズの投影倍率に基づく透過率を有する
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】
前記複数の開口部の各々は、前記複数のマイクロレンズの各々の投影倍率のうちの最大値と、前記マイクロレンズの投影倍率との差異に基づいて決定された透過率を有する
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】
前記複数のマイクロレンズのうち、前記投影倍率が最大値となる一のマイクロレンズの透過率は、予め定められた透過率であり、
前記複数のマイクロレンズのうちの他のマイクロレンズは、前記予め定められた透過率と、前記最大値と前記他のマイクロレンズの投影倍率との差異に基づいて決定された透過率を有する、
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】
前記複数の開口部の各々は、前記複数のマイクロレンズの各々の投影倍率に基づいて決定された大きさである
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】
前記複数の開口部の各々は長方形状であり、前記複数のマイクロレンズの各々の投影倍率に基づいて前記長方形状の長さ及び幅が決定される
ことを特徴とする請求項５に記載のレーザ照射装置。
【請求項７】
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６のいずれか一項に記載のレーザ照射装置。
【請求項８】
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、
前記複数の開口部の各々は、前記投影レンズの投影倍率に基づく透過率を有する
ことを特徴とするレーザ照射方法。
【請求項９】
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、
前記複数の開口部の各々は、前記マイクロレンズの投影倍率に基づく透過率を有する
ことを特徴とする請求項８に記載のレーザ照射方法。
【請求項１０】
前記複数の開口部の各々は、前記複数のマイクロレンズの各々の投影倍率のうちの最大値と、前記マイクロレンズの投影倍率との差異に基づいて決定された透過率を有する
ことを特徴とする請求項９に記載のレーザ照射方法。
【請求項１１】
前記複数の開口部の各々は、前記複数のマイクロレンズの各々の投影倍率に基づいて決定された大きさである
ことを特徴とする請求項９又は１０に記載のレーザ照射方法。
【請求項１２】
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、前記投影レンズの投影倍率に基づく透過率を有する
ことを特徴とする投影マスク。
【請求項１３】
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、
前記複数の開口部の各々は、前記マイクロレンズの投影倍率に基づく透過率を有する
ことを特徴とする請求項１２に記載の投影マスク。
【請求項１４】
前記複数の開口部の各々は、前記複数のマイクロレンズの各々の投影倍率のうちの最大値と、前記マイクロレンズの投影倍率との差異に基づいて決定された透過率を有する
ことを特徴とする請求項１３に記載の投影マスク。
【請求項１５】
前記複数の開口部の各々は、前記複数のマイクロレンズの各々の投影倍率に基づいて決定された大きさである
ことを特徴とする請求項１３又は１４に記載の投影マスク。
【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、レーザ照射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】
ここで、特許文献１には、レーザ光を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を透過させて、１回のレーザ光の照射により、基板上の複数個所をレーザアニールすることが記載されている。しかしながら、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の各々は、その形状が互いに異なっている場合がある。そのため、複数のマイクロレンズを透過するレーザ光のエネルギ密度は、互いにばらつきが生じる場合が生じ、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おそれがある。薄膜トランジスタの特性は電子移動密度に依存するため、複数のマイクロレンズの各々を透過するレーザ光のエネルギ密度にばらつきがあることにより、基板上の複数の薄膜トランジスタの特性にばらつきが生じてしまうという問題が生じる。
【０００７】
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、レーザ照射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】
【０００８】
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、前記複数の開口部の各々は、前記投影レンズの投影倍率に基づく透過率を有することを特徴とする。
【０００９】
本発明の一実施形態におけるレーザ照射装置において、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、前記複数の開口部の各々は、前記マイクロレンズの投影倍率に基づく透過率を有することを特徴としてもよい。
【００１０】
本発明の一実施形態におけるレーザ照射装置において、前記複数の開口部の各々は、前記複数のマイクロレンズの各々の投影倍率のうちの最大値と、前記マイクロレンズの投影倍率との差異に基づいて決定された透過率を有することを特徴としてもよい。
【００１１】
本発明の一実施形態におけるレーザ照射装置において、前記複数のマイクロレンズのうち、前記投影倍率が最大値となる一のマイクロレンズの透過率は、予め定められた透過率であり、前記複数のマイクロレンズのうちの他のマイクロレンズは、前記予め定められた透過率と、前記最大値と前記他のマイクロレンズの投影倍率との差異に基づいて決定された透過率を有する、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において、前記複数の開口部の各々は、前記複数のマイクロレンズの各々の投影倍率に基づいて決定された大きさであ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において、前記複数の開口部の各々は長方形状であり、前記複数のマイクロレンズの各々の投影倍率に基づいて前記長方形状の長さ及び幅が決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において、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。
【００１５】
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、前記複数の開口部の各々は、前記投影レンズの投影倍率に基づく透過率を有することを特徴とする。
【００１６】
本発明の一実施形態におけるレーザ照射方法において、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、前記複数の開口部の各々は、前記マイクロレンズの投影倍率に基づく透過率を有することを特徴としてもよい。
【００１７】
本発明の一実施形態におけるレーザ照射方法において、前記複数の開口部の各々は、前記複数のマイクロレンズの各々の投影倍率のうちの最大値と、前記マイクロレンズの投影倍率との差異に基づいて決定された透過率を有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において、前記複数の開口部の各々は、前記複数のマイクロレンズの各々の投影倍率に基づいて決定された大きさであ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、前記投影レンズの投影倍率に基づく透過率を有することを特徴とする。
【００２０】
本発明の一実施形態における投影マスクにおいて、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、前記複数の開口部の各々は、前記マイクロレンズの投影倍率に基づく透過率を有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投影マスクにおいて、前記複数の開口部の各々は、前記複数のマイクロレンズの各々の投影倍率のうちの最大値と、前記マイクロレンズの投影倍率との差異に基づいて決定された透過率を有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において、前記複数の開口部の各々は、前記複数のマイクロレンズの各々の投影倍率に基づいて決定された大きさであることを特徴としてもよい。
【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、レーザ照射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】マイクロレンズアレイ１３の他の構成例を示す図である。
【図６】マイクロレンズアレイ１３に含まれる複数のマイクロレンズ１７に関する対応関係の例を示す表である。
【図７】マイクロレンズアレイ１３の他の構成例を示す図である。
【図８】マイクロレンズアレイ１３と、投影マスクパターン１５の構成例を示す図である。
【図９】マイクロレンズアレイ１３に含まれる複数のマイクロレンズ１７に関する対応関係の他の例を示す表である。
【図１０】マイクロレンズアレイ１３に含まれる複数のマイクロレンズ１７に関する対応関係の他の例を示す表である。
【図１１】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１６５個含む。なお、１６５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のＡ列の第１のマイクロレンズ１７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のＢ列の第２のマイクロレンズ１７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Ｔ列のマイクロレンズ１７（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３０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が図２のＢ列の第２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、領域Ｂは、図２のＡ列の第１のマイクロレンズ１７を用いてレーザ光１４が照射される。そして、領域Ａが図２のＴ列の第２０のマイクロレンズ１７（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Ｓ列のマイクロレンズ１７を用いて、レーザ光が照射されることになる。そして、領域Ｂは、次のレーザ光の照射のタイミングで、Ｔ列のマイクロレンズ１７（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】
ここで、マイクロレンズアレイ１３に含まれる複数のマイクロレンズ１７の各々は、一定のばらつきを有しており、当該ばらつきによるレンズ曲率のばらつきが生じているため、複数のマイクロレンズ１７ごとに投影倍率（基板３０上のレーザ光１４の投影倍率）が異なる可能性があった。投影倍率が異なると、基板３０に照射されるレーザ光のエネルギ密度がばらつき、それによって、アニール処理の結果がばらつく要因となっていた。そのため、基板３０上に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、その結果として、薄膜トランジスタ２０の特性にばらつきが生じるという問題が発生していた。
【００４５】
そこで、本発明の第１の実施形態では、マイクロレンズアレイ１３に含まれる複数のマイクロレンズ１７の各々の投影倍率を測定し、測定された投影倍率のうちの最低の投影倍率に基づいて、複数のマイクロレンズ１７の各々のレーザ光１４の透過率を調整する。レーザ光１４の透過率を調整することで、複数のマイクロレンズ１７の各々によって照射されるレーザ光１４は、基板上におけるエネルギ密度が略同一となる。その結果、複数のマイクロレンズ１７の各々によって照射されるレーザ光１４が形成するポリシリコン薄膜の電子移動度も、略同一となり、それにより薄膜トランジスタ２０の特性のばらつきを低減することが可能となる。
【００４６】
上記のように、複数のマイクロレンズ１７の各々のレーザ光１４の透過率を調整するために、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（透過領域）の透過率を調整する。具体的には、マイクロレンズアレイ１３に含まれる複数のマイクロレンズ１７の各々の投影倍率を測定し、測定された投影倍率のうちの最低の投影倍率に基づいて、複数のマイクロレンズ１７の各々に対応する投影マスクパターン１５の開口部（透過領域）の透過率を設定する。
【００４７】
マイクロレンズ１７の投影倍率が高いと透過率は低くなるところ、透過率を上げることはできないため、投影倍率が最も大きいマイクロレンズ１７（すなわち、最低の透過率）にあわせて、他のマイクロレンズ１７の透過率を調整する。例えば、投影倍率が最も大きいマイクロレンズ１７の透過率を１００％として、それに合わせて、他のマイクロレンズ１７の透過率を設定する。なお、投影倍率が最も大きいマイクロレンズ１７の透過率は、必ずしも１００％である必要はなく、１００％未満であってもよい。
【００４８】
図５は、マイクロレンズアレイ１３に含まれる複数のマイクロレンズ１７の投影倍率を示す概略図である。なお、図５において、投影倍率は、所定の値を基準として、当該所定の値からの増減により示される。図５に示すように、マイクロレンズ１７は、互いに異なる投影倍率となっている。例えば、マイクロレンズ１７ａの投影倍率は「＋０．００１％」であるのに対して、マイクロレンズ１７ｂの投影倍率は「−０．００５％」である。なお、上述したように、投影倍率が「＋」になると、基板３０上でのレーザ光１４のエネルギ密度は低くなり、投影倍率が「−」になると、基板３０上でのレーザ光１４のエネルギ密度は高くなる。
【００４９】
図５に例示するように、マイクロレンズアレイ１３に含まれるマイクロレンズ１７の各々は、その投影倍率が互いに異なる。なお、投影倍率は、複数のマイクロレンズ１７の各々を透過したレーザ光１４が、基板３０上に投影される場合の投影倍率である。
【００５０】
図６は、マイクロレンズ１７の投影倍率と、実際の投影倍率と、投影マスクパターン１５の開口部に設定する透過率と、の対応関係を示す表である。図６に例示するように、マイクロレンズアレイ１３に含まれるマイクロレンズ１７のうち、最低の投影倍率のマイクロレンズ１７ｋの透過率が１００％となるように設定される。図６の例では、マイクロレンズ１７ｋの投影倍率が「０．００５」（実際の投影倍率は「０．２０５」）で最低であるため、当該マイクロレンズ１７Ｋからのレーザ光１４の透過率を「１００％」と設定する。
【００５１】
そして、他のマイクロレンズ１７は、透過率１００％のマイクロレンズ１７ｋの投影倍率に基づいて、当該他のマイクロレンズ１７からのレーザ光の透過率が設定される。例えば、投影倍率が「−０．００５」（実際の投影倍率は「０．１９５」）であるマイクロレンズ１７ａは、マイクロレンズ１７ｋの投影倍率「０．００５」（実際の投影倍率は「０．２０５」）との差異に基づいて、透過率は「９０．５％」と設定される。また、マイクロレンズ１７ｂは、投影倍率が「−０．００４」（実際の投影倍率は「０．１９６」）であるため、マイクロレンズ１７ｋの投影倍率「０．００５」（実際の投影倍率は「０．２０５」）との差異に基づいて、透過率は「９１．４％」と設定される。他のマイクロレンズｃ乃至ｊも、同様にして、透過率が設定される。
【００５２】
図６に例示する「マイクロレンズ１７の投影倍率」と、「実際の投影倍率」と、「投影マスクパターン１５の開口部に設定する透過率」と、の対応関係に基づいて、図２のマイクロレンズアレイ１３に含まれる各マイクロレンズ１７について、透過率（投影マスクパターン１５の開口部（透過領域）の透過率）が設定される。
【００５３】
図７は、図６に例示する対応関係に基づいて、マイクロレンズアレイ１３に含まれるマイクロレンズ１７の各々に設定される透過率の状況を示す図である。図７（ａ）に示すマイクロレンズアレイ１３は、図７に示すマイクロレンズアレイ１３と同様である。図７（ａ）に例示するように、マイクロレンズアレイ１３に含まれる複数のマイクロレンズ１７の各々の投影倍率は互いに異なる。そこで、当該複数のマイクロレンズ１７の各々の透過率（投影マスクパターン１５の開口部（透過領域）の透過率）を、図６に例示する対応関係に基づいて、図７（ｂ）のように設定する。
【００５４】
図７（ｂ）に示すように、マイクロレンズ１７ａは、投影倍率が「＋０．００１」であるため、透過率は「９６．１％」と設定される。また、マイクロレンズ１７ｂは、投影倍率が「−０．００５」であるため、透過率は「９０．５％」と設定される。他のマイクロレンズ１７についても、同様にして、投影倍率に基づいて、その透過率が設定される。
【００５５】
その結果、複数のマイクロレンズ１７の各々の透過率（すなわち、投影マスクパターン１５の開口部（透過領域）の透過率）は、レーザ光１４の基板上におけるエネルギ密度が略同一となるように設定されることになる。具体的には、マイクロレンズアレイ１３に含まれる全てのマイクロレンズ１７が、最低の投影倍率のマイクロレンズ１７の基板上におけるエネルギ密度と略同一となるように、当該マイクロレンズ１７の各々の透過率が設定される。
【００５６】
図８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の透過率を説明するための図である。図８に例示するように、投影マスクパターン１５に含まれる複数の開口部１６の各々は、対応するマイクロレンズ１７に設定された透過率でレーザ光１４を透過するように、その透過率が設定される。図８において、開口部１６ａは透過率が「９６．１％」と設定されたマイクロレンズ１７ａに対応するため、当該開口部１６ａのレーザ光１４の透過率は、「９６．１％」と設定される。また、開口部１６ｂは透過率が「９０．５％」と設定されたマイクロレンズ１７ｂに対応するため、当該開口部１６ｂのレーザ光１４の透過率は、「９０．５％」と設定される。同様にして、投影マスクパターン１５に含まれる複数の開口部１６の各々の透過率は、対応するマイクロレンズ１７に設定された透過率となる。その結果、投影マスクパターン１５を透過したレーザ光１４は、基板３０上において、エネルギ密度が略同一となる。
【００５７】
なお、投影マスクパターン１５の一行において、２０個の開口部１６の総透過率（透過率の合計値）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８（ｂ）に例示する投影マスクパターン１５の各列の開口部１６の総透過率は、いずれも所定の値（所定の透過率）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のエネルギ密度の総和は一定になる。なお、投影マスクパターン１５の一行において、２０個の開口部１６の総透過率は、必ずしも所定の値（所定の透過率）に設定される必要はなく、レーザ光１４の総透過率が「行」によって異なってもよい。
【００５８】
また、図８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。
【００５９】
ここで、本発明の第１の実施形態におけるレーザ照射装置１０の動作例について説明する。まず、基板３０は、マイクロレンズアレイ１３に対してレーザ光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、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。
【００６０】
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を再度照射する。なお、本発明の第１の実施形態では、図２に示すマイクロレンズアレイ１３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、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。
【００６１】
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。
【００６２】
上記の通り、複数のマイクロレンズ１７の各々の透過率は、レーザ光１４の基板上におけるエネルギ密度が略同一となるように設定されるため、当該複数のマイクロレンズ１７の各々の投影倍率のばらつきに起因した、当該基板３０上に照射されるエネルギ密度のばらつきを低減することができる。レーザ光１４のエネルギ密度が略同一になるため、当該レーザ光１４を用いて形成されるポリシリコン薄膜の電子移動度のばらつきが低減されることになる。その結果、基板上の複数の薄膜トランジスタの特性のばらつきも低減することが可能となる。
【００６３】
（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１７の投影倍率に基づいて、投影マスクパターン１５の開口部１６の大きさが設定される場合の形態である。
【００６４】
図９は、本発明の第２の実施形態における、「マイクロレンズ１７の投影倍率」と、「実際の投影倍率」と、「投影マスクパターン１５の開口部１６の大きさ」と、の対応関係を示す表である。なお、開口部１６は略長方形であり、「投影マスクパターン１５の開口部１６の大きさ」は、縦（Ｙ方向）、および、幅（Ｘ方向）で示される。ただし、開口部１６は、必ずしも略長方形である必要はなく、その場合「投影マスクパターン１５の開口部１６の大きさ」は、面積等で示されてもよい。
【００６５】
ここで、実施形態１でも示したように、マイクロレンズアレイ１３に含まれる複数のマイクロレンズ１７の各々は、一定のばらつきを有しており、当該ばらつきによるレンズ曲率のばらつきが生じているため、複数のマイクロレンズ１７ごとに投影倍率（基板３０上のレーザ光１４の投影倍率）が異なる可能性があった。そのため、仮に投影マスクパターン１５の開口部１６の大きさが略同一である場合、投影倍率が異なることにより、基板３０においてレーザアニール処理される範囲が、マイクロレンズ１７ごとに異なることになる。その結果、基板３０上に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ことにより、薄膜トランジスタ２０の特性にばらつきが生じるという問題が発生していた。
【００６６】
そこで、本発明の第２の実施形態では、マイクロレンズアレイ１３に含まれる複数のマイクロレンズ１７の各々の投影倍率を測定し、測定された投影倍率に基づいて、投影マスクパターン１５の開口部１６の大きさを調整する。その結果、複数のマイクロレンズ１７の各々を透過するレーザ光１４によってレーザアニール処理される範囲が略同一となるため、それにより薄膜トランジスタ２０の特性のばらつきを低減することが可能となる。
【００６７】
図９に例示するように、マイクロレンズアレイ１３に含まれるマイクロレンズ１７のうち、投影倍率が「０」（実際の投影倍率は「０．２」）のマイクロレンズ１７ｆについて、「投影マスクパターン１５の開口部１６の大きさ」を、縦（Ｙ方向）を「１００（μｍ）」、および、幅（Ｘ方向）を「４７．５（μｍ）」と設定する。すなわち、投影倍率が所定の値である場合を基準として、その場合の「投影マスクパターン１５の開口部１６の大きさ」を、「１００（μｍ）」、および、幅（Ｘ方向）を「４７．５（μｍ）」と設定する。その結果、実際の投影倍率が「０．２」であるから、基板３０上では、縦（Ｙ方向）が「２０（μｍ）」、および、幅（Ｘ方向）が「９．５（μｍ）」の範囲がレーザアニール処理される。
【００６８】
そして、他のマイクロレンズ１７は、透過率１００％のマイクロレンズ１７ｋの投影倍率に基づいて、当該他のマイクロレンズ１７からのレーザ光の透過率が設定される。例えば、投影倍率が「−０．００５」（実際の投影倍率は「０．１９５」）であるマイクロレンズ１７ａは、「投影マスクパターン１５の開口部１６の大きさ」を、縦（Ｙ方向）を「１０２．５６（μｍ）」、および、幅（Ｘ方向）を「４８．７２（μｍ）」と設定する。また、マイクロレンズ１７ｂは、投影倍率が「−０．００４」（実際の投影倍率は「０．１９６」）であるため、「投影マスクパターン１５の開口部１６の大きさ」を、縦（Ｙ方向）を「１０２．０４（μｍ）」、および、幅（Ｘ方向）を「４７．９８（μｍ）」と設定する。他のマイクロレンズ１７ｃ乃至ｊも、同様にして、「投影マスクパターン１５の開口部１６の大きさ」が設定される。
【００６９】
図５に例示するように、マイクロレンズアレイ１３に含まれる複数のマイクロレンズ１７の投影倍率は互いに異なるため、各マイクロレンズ１７の投影倍率に基づいて、図９に例示する対応関係により、当該各マイクロレンズ１７に対応する開口部１６の大きさを調整する。例えば、図５のマイクロレンズ１７ａの投影倍率は「＋０．００１」（実際の投影倍率は「０．２０１」）であるため、当該マイクロレンズ１７ａに対応する開口部１６の大きさは、縦（Ｙ方向）を「９９．５０（μｍ）」、および、幅（Ｘ方向）を「４７．２６（μｍ）」と設定される。また、図５のマイクロレンズ１７ｂの投影倍率は「−０．００５」であるため、当該マイクロレンズ１７ｂに対応する開口部１６の大きさは、縦（Ｙ方向）を「１０２．５６（μｍ）」、および、幅（Ｘ方向）を「４８．７２（μｍ）」と設定される。同様にして、マイクロレンズアレイ１３に含まれる複数のマイクロレンズ１７に対応する開口部１６の大きさが調整される。その結果、投影マスクパターン１５の開口部１６の各々は、対応するマイクロレンズ１７の投影倍率に基づいた大きさになるため、当該マイクロレンズ１７を透過したレーザ光１４によってレーザアニール処理される範囲が略同一となる。  
【００７０】
上記の通り、マイクロレンズ１７の投影倍率に基づいて、投影マスクパターン１５の開口部１６の大きさが設定されるため、複数のマイクロレンズ１７の各々を透過するレーザ光１４によってレーザアニール処理される範囲が略同一となり、それにより薄膜トランジスタ２０の特性のばらつきを低減することが可能となる。
【００７１】
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態は、マイクロレンズ１７の投影倍率に基づいて、複数のマイクロレンズ１７の各々の透過率（第１の実施形態）、及び、投影マスクパターン１５の開口部１６の大きさ（第２の実施形態）が設定される場合の形態である。
【００７２】
図１０は、本発明の第３の実施形態における、「マイクロレンズ１７の投影倍率」と、「実際の投影倍率」と、「投影マスクパターン１５の開口部に設定する透過率」と、「投影マスクパターン１５の開口部１６の大きさ」と、の対応関係を示す表である。図１０において、「マイクロレンズ１７の投影倍率」と、「実際の投影倍率」と、「投影マスクパターン１５の開口部に設定する透過率」の関係は、図６に例示する対応関係と同様であるため、詳細な説明は省略される。また、図１０において、「マイクロレンズ１７の投影倍率」と、「実際の投影倍率」と、「投影マスクパターン１５の開口部１６の大きさ」の関係は、図９に例示する対応関係と同様であるため、詳細な説明は省略される。
【００７３】
本発明の第３の実施形態では、図１０に例示する対応関係に基づいて、マイクロレンズ１７の投影倍率に基づいて、投影マスクパターン１５の開口部に設定する透過率が設定されるとともに、投影マスクパターン１５の開口部１６の大きさも設定される。その結果、その結果、（１）複数のマイクロレンズ１７の各々の透過率（すなわち、投影マスクパターン１５の開口部（透過領域）の透過率）は、レーザ光１４の基板上におけるエネルギ密度が略同一となるように設定されるとともに、（２）投影倍率に基づいて、投影マスクパターン１５の開口部１６の大きさも調整される。その結果、投影マスクパターン１５を透過したレーザ光１４は、基板３０上において、エネルギ密度が略同一となることに加えて、複数のマイクロレンズ１７の各々を透過するレーザ光１４によってレーザアニール処理される範囲が略同一となるため、薄膜トランジスタ２０の特性のばらつきを低減することが可能となる。
【００７４】
図５に例示するように、マイクロレンズアレイ１３に含まれる複数のマイクロレンズ１７の投影倍率は互いに異なるため、各マイクロレンズ１７の投影倍率に基づいて、図１０に例示する対応関係により、当該各マイクロレンズ１７に対応する開口部１６の大きさを調整する。例えば、図５のマイクロレンズ１７ａの投影倍率は「＋０．００１」（実際の投影倍率は「０．２０１」）であるため、開口部１６ａのレーザ光１４の透過率は、「９６．１％」と設定されるとともに、当該マイクロレンズ１７ａに対応する開口部１６の大きさは、縦（Ｙ方向）を「９９．５０（μｍ）」、および、幅（Ｘ方向）を「４７．２６（μｍ）」と設定される。
【００７５】
また、図５のマイクロレンズ１７ｂの投影倍率は「−０．００５」であるため、当該開口部１６ｂのレーザ光１４の透過率は、「９０．５％」と設定されるともに、当該マイクロレンズ１７ｂに対応する開口部１６の大きさは、縦（Ｙ方向）を「１０２．５６（μｍ）」、および、幅（Ｘ方向）を「４８．７２（μｍ）」と設定される。同様にして、マイクロレンズアレイ１３に含まれる複数のマイクロレンズ１７に対応する開口部１６の透過率、および、当該開口部１６の大きさが調整される。その結果、投影マスクパターン１５の開口部１６の各々は、基板３０上において、エネルギ密度が略同一となる透過率であり、かつ、対応するマイクロレンズ１７の投影倍率に基づいた大きさになるため、当該マイクロレンズ１７を透過したレーザ光１４のエネルギ密度が略同一になり、かつ、レーザアニール処理される範囲が略同一となる。
【００７６】
上記の通り、本発明の第３の実施形態は、（１）複数のマイクロレンズ１７の各々の透過率（すなわち、投影マスクパターン１５の開口部（透過領域）の透過率）が、レーザ光１４の基板上におけるエネルギ密度が略同一となるように設定されるとともに、（２）投影倍率に基づいて、投影マスクパターン１５の開口部１６の大きさが調整される。その結果、投影マスクパターン１５を透過したレーザ光１４は、基板３０上において、エネルギ密度が略同一となることに加えて、複数のマイクロレンズ１７の各々を透過するレーザ光１４によってレーザアニール処理される範囲が略同一となるため、薄膜トランジスタ２０の特性のばらつきを低減することが可能となる。
【００７７】
（第４の実施形態）
本発明の第４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。
【００７８】
単一の投影レンズにおいて、例えば、収差等の影響で、中央部に比べて周辺部の投影倍率が異なることがある。そのような場合、投影倍率が異なると、基板３０に照射されるレーザ光のエネルギ密度がばらつき、それによって、アニール処理の結果がばらつく要因となっていた。また、仮に投影マスクパターン１５の開口部１６の大きさが略同一である場合、投影倍率が異なることにより、基板３０においてレーザアニール処理される範囲が、投影レンズ１８の中央部か周辺部かにより異なることになる。その結果、基板３０上に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ことにより、薄膜トランジスタ２０の特性にばらつきが生じるという問題が発生していた。
【００７９】
そこで、第４の実施形態では、単一の投影レンズ１８上に設けられる投影マスクパターン１５の開口部１６の透過率を変えることで、均一な照射を実現する。例えば、単一の投影レンズにおいて、中央部に比べて周辺部の投影倍率が少ない場合は、当該投影レンズの中央部に対応する「投影マスクパターン１５の中央部の開口部１６」の透過率を高くし、一方で、当該投影レンズの周辺部に対応する「投影マスクパターン１５の周辺部の開口部１６」の透過率を当該中央部の透過率に比べて低く設定することにより、投影マスクパターン１５全体で均一な照射を実現することが可能となる。
【００８０】
また、単一の投影レンズ１８の所定の部分の各々において投影倍率を測定し、測定された投影倍率に基づいて、投影マスクパターン１５の開口部１６の大きさを調整する。その結果、単一の投影レンズ１８の所定の部分の各々を透過するレーザ光１４によってレーザアニール処理される範囲が略同一となるため、それにより薄膜トランジスタ２０の特性のばらつきを低減することが可能となる。
【００８１】
なお、第４の実施形態において、（１）投影マスクパターン１５の開口部１６の透過率を変更することと、（２）投影マスクパターン１５の開口部１６の大きさを調整することは、いずれか一方のみが実施されても、いずれもが実施されてもよい。
【００８２】
図１１は、本発明の第４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１１に示すように、本発明の第４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。
【００８３】
レーザ光は、投影マスクパターン１５（図示しない）の開口（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。
【００８４】
本発明の第４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４の実施形態においても、図３に示すように、基板３０は、移動方向に対して、所定の間隔「Ｈ」で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の部分に、レーザ光１４を照射する。
【００８５】
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（開口部１６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上の所定の領域がレーザアニールされる。
【００８６】
すなわち、投影マスクパターン１５のマスクパターン（開口部１６のパターン）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（開口部１６のパターン）は、約１／４（０．２５）倍され、基板３０の所定の領域がレーザアニールされる。
【００８７】
また、投影レンズ１８が倒立像を形成する場合、基板３０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。
【００８８】
ここで、上述したように、投影レンズ１８において、例えば、収差等の影響で、中央部に比べて周辺部の投影倍率が異なることがあるところ、投影倍率が異なると、基板３０に照射されるレーザ光のエネルギ密度がばらつき、それによって、アニール処理の結果がばらつく要因となる。そのため、基板３０上に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、その結果として、薄膜トランジスタ２０の特性にばらつきが生じるという問題が発生していた。
【００８９】
そこで、本発明の第４の実施形態では、例えば、投影レンズ１８の中央部や周辺部など、当該投影レンズ１８を所定の部分に分けて投影倍率を測定し、測定された投影倍率のうちの最低の投影倍率の部分（例えば、一の周辺部）に基づいて、他の部分（中央部や他の周辺部）の各々のレーザ光１４の透過率を調整する。レーザ光１４の透過率を調整することで、投影レンズ１８の所定の部分の各々によって照射されるレーザ光１４は、基板上におけるエネルギ密度が略同一となる。その結果、投影レンズ１８によって照射されるレーザ光１４が形成するポリシリコン薄膜の電子移動度も、略同一となり、それにより薄膜トランジスタ２０の特性のばらつきを低減することが可能となる。
【００９０】
上記のように、投影レンズ１８のレーザ光１４の透過率を調整するために、本発明の第４の実施形態では、当該投影レンズ１８の所定の部分に対応する投影マスクパターン１５の開口部１６（透過領域）の透過率を調整する。具体的には、投影レンズ１８の所定の部分の各々の投影倍率を測定し、測定された投影倍率のうち最低の投影倍率（所定の部分のうちの一の部分の投影倍率）に基づいて、他の所定の部分の各々に対応する投影マスクパターン１５の開口部１６（透過領域）の透過率を設定する。
【００９１】
投影レンズ１８の所定の部分において、透過率を上げることはできないため、投影倍率が最も大きい位置の部分（すなわち、最低の透過率）にあわせて、他の部分の透過率を調整する。例えば、投影倍率が最も大きい一の部分の透過率を１００％として、それに合わせて、他の部分の透過率を設定する。なお、投影倍率が最も大きい一の部分の透過率は、必ずしも１００％である必要はなく、１００％未満であってもよい。
【００９２】
また、仮に投影マスクパターン１５の開口部１６の大きさが略同一である場合、投影倍率が異なることにより、基板３０においてレーザアニール処理される範囲が、投影レンズ１８の所定の部分の各々ごとに異なることになる。その結果、基板３０上に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ことにより、薄膜トランジスタ２０の特性にばらつきが生じるという問題が発生していた。
【００９３】
そこで、本発明の第４の実施形態では、単一の投影レンズ１８の所定の部分の各々の投影倍率を測定し、測定された投影倍率に基づいて、投影マスクパターン１５の開口部１６の大きさを調整する。その結果、単一の投影レンズ１８の所定の部分の各々を透過するレーザ光１４によってレーザアニール処理される範囲が略同一となるため、それにより薄膜トランジスタ２０の特性のばらつきを低減することが可能となる。
【００９４】
上記の通り、本発明の第４の実施形態は、（１）単一の投影レンズ１８の所定の部分の各々の透過率（すなわち、投影マスクパターン１５の開口部（透過領域）の透過率）が、レーザ光１４の基板上におけるエネルギ密度が略同一となるように設定されるとともに、（２）投影倍率に基づいて、投影マスクパターン１５の開口部１６の大きさが調整される。その結果、投影マスクパターン１５を透過したレーザ光１４は、基板３０上において、エネルギ密度が略同一となることに加えて、単一の投影レンズ１８の所定の部分の各々を透過するレーザ光１４によってレーザアニール処理される範囲が略同一となるため、薄膜トランジスタ２０の特性のばらつきを低減することが可能となる。
【００９５】
なお、上述したように、第４の実施形態において、（１）投影マスクパターン１５の開口部１６の透過率を変更することと、（２）投影マスクパターン１５の開口部１６の大きさを調整することは、いずれか一方のみが実施されても、いずれもが実施されてもよい。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
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】
【００９９】
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】
2019062079.tif 000003
【図２】
2019062079.tif 000004
【図３】
2019062079.tif 000005
【図４】
2019062079.tif 000006
【図５】
2019062079.tif 000007
【図６】
2019062079.tif 000008
【図７】
2019062079.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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