(57)【要約】【課題】  レーザ照射を効率的かつ均一に行うことができる連続発振のレーザ照射装置の提供を課題とする。また、前記レーザ照射装置を用いた半導体装置の作製方法を提供することを課題とする。【解決手段】  本発明は、ガルバノミラー、ｆθレンズ光学系を用いたレーザ照射装置において、ｆθレンズの透過率変化に起因するエネルギー変化を相殺し、基板に与えられるエネルギー変動を抑制しながらレーザ光走査を行うことができるレーザ照射装置である。また本発明は、あらかじめレンズに入射するレーザ光のエネルギーを、レーザ光の偏光の分岐比を変化させる光学系とレーザ光の偏光方向に依存性のある光学系を組み合わせることによって制御し、レーザ光が入射するレンズ位置の透過率に応じて連続的に変化させる。レンズによる透過率変化を相殺するようにレーザ光のエネルギー制御を行うことによって、基板上に照射されるレーザ光のエネルギー変動の発生を防止する。【選択図】  図１
2004158837.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ発振器と、
被照射面におけるビームスポットが線状または楕円状になるように前記レーザ発振器から出力されたレーザ光を加工する第１光学系と、
前記レーザ光の偏光の分岐比を制御する第２光学系と、
偏光方向に依存する透過率を有する第３光学系と、
前記加工されたレーザ光を前記被照射面に対して偏向させる偏向手段と、
前記ビームスポットを前記被照射面上の任意の座標に結像させる第４光学系とを有することを特徴とするレーザ照射装置。
【請求項２】
レーザ発振器と、
被照射面におけるビームスポットが線状または楕円状になるように前記レーザ発振器から出力されたレーザ光を加工する第１光学系と、
前記レーザ光の偏光の分岐比を制御する第２光学系と、
偏光方向に依存する反射率を有する第３光学系と、
前記加工されたレーザ光を前記被照射面に対して偏向させる偏向手段と、
前記ビームスポットを前記被照射面上の任意の座標に結像させる第４光学系とを有することを特徴とするレーザ照射装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２において、前記レーザ光の偏光の分岐比を制御する手段は、１／２λ波長板であることを特徴とするレーザ照射装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項において、前記偏向手段はポリゴンミラーまたはガルバノミラーであることを特徴とするレーザ照射装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一項において、前記結像光学手段はｆθレンズであることを特徴とするレーザ照射装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか一項において、前記レーザ発振器は連続発振の固体レーザであることを特徴とするレーザ照射装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれか一項において、前記レーザ発振器は連続発振のＹＡＧレーザ、ＹＶＯ4レーザ、ＹＬＦレーザ、ＹＡｌＯ3レーザ、Ｙ2Ｏ3レーザ、アレキサンドライドレーザ、Ｔｉ：サファイアレーザから選ばれた一種であることを特徴とするレーザ照射装置。
【請求項８】
請求項１乃至請求項５のいずれか一項において、前記レーザ発振器は連続発振のＡｒレーザまたはＫｒレーザであることを特徴とするレーザ照射装置。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のいずれか一項において、前記レーザ発振器は高調波を出力することを特徴とするレーザ照射装置。
【請求項１０】
基板上に非晶質半導体膜を形成する工程と、
レーザ発振器から出力されたレーザ光を、前記非晶質半導体膜を被照射面として、前記被照射面におけるビームスポットが線状又は楕円状になるように加工し、
前記レーザ光の偏光の分岐比を制御し、偏光方向に依存する透過率を有する光学系に透過させ、前記透過したレーザ光を前記被照射面に対して偏向させ、
前記ビームスポットを前記被照射面上の任意の座標に結像させることにより、前記非晶質半導体膜をレーザアニールする工程とを有し、
前記偏光の分岐比を、前記被照射面に与える照射エネルギーを均一化するように変化させることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１１】
基板上に非晶質半導体膜を形成する工程と、
レーザ発振器から出力されたレーザ光を、前記非晶質半導体膜を被照射面として、前記被照射面におけるビームスポットが線状又は楕円状になるように加工し、
前記レーザ光の偏光の分岐比を制御し、偏光方向に依存する反射率を有する光学系に反射させ、前記反射したレーザ光を前記被照射面に対して偏向させ、
前記ビームスポットを前記被照射面上の任意の座標に結像させることにより、前記非晶質半導体膜をレーザアニールする工程とを有し、
前記偏光の分岐比を、前記被照射面に与える照射エネルギーを均一化するように変化させ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１０又は請求項１１において、前記レーザ光は連続発振の固体レーザから出力されたレーザ光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１０乃至請求項１２のいずれか一項において、前記レーザ光は連続発振のＹＡＧレーザ、ＹＶＯ4レーザ、ＹＬＦレーザ、ＹＡｌＯ3レーザ、Ｙ2Ｏ3レーザ、アレキサンドライドレーザ、Ｔｉ：サファイアレーザから選ばれた一種から出力されたレーザ光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１０又は請求項１１において、前記レーザ光は連続発振のＡｒレーザまたはＫｒレーザから出力されたレーザ光で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１０乃至請求項１４のいずれか一項において、前記レーザ光は高調波を照射することを特徴と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】
本発明は、半導体膜などをレーザ光を用いて結晶化又はイオン注入後の活性化をするレーザ照射装置に関する。本発明は、多結晶質あるいは多結晶質に近い状態の半導体膜にレーザ照射し、半導体膜の結晶性を向上させるレーザ照射装置に関する。さらには、前記レーザ照射装置を用いて形成した結晶性半導体膜を用いた半導体装置の作製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、基板上にＴＦＴを形成する技術が大幅に進歩し、アクティブマトリクス型の半導体表示装置への応用開発が進められている。特に、多結晶半導体膜を用いたＴＦＴは、従来の非晶質半導体膜を用いたＴＦＴよりも電界効果移動度（モビリティ）が高いので、高速動作が可能である。そのため、従来基板の外部に設けられた駆動回路で行っていた画素の制御を、画素と同一の基板上に形成した駆動回路で行う技術開発が進められている。
【０００３】
ところで半導体装置に用いる基板は、コストの面から単結晶シリコン基板よりも、ガラス基板が有望視されている。ガラス基板は耐熱性に劣り、熱変形しやすいため、ガラス基板上にポリシリコンＴＦＴを形成する場合には、ガラス基板の熱変形を避けるために、半導体膜の結晶化にレーザアニールが用いられる場合が多い。
【０００４】
レーザアニールの特徴は、輻射加熱或いは伝導加熱を利用するアニール法と比較して処理時間を大幅に短縮できることや、半導体基板又は半導体膜を選択的、局所的に加熱して、基板に殆ど熱的損傷を与えないことなどが挙げられる。
【０００５】
なお、ここでいうレーザアニール法とは、半導体基板又は半導体膜に形成されたアモルファス層を再結晶化する技術や、基板上に形成された非晶質半導体膜を結晶化させる技術を指している。また、半導体基板又は半導体膜の平坦化や表面改質に適用される技術も含んでいる。
【０００６】
レーザアニールに用いられるレーザはその発振方法により、パルス発振と連続発振の２種類に大別される。近年では、半導体膜の結晶化においてパルス発振のレーザよりも連続発振のレーザを用いるほうが、半導体膜内に形成される結晶の粒径が大きくなることが見出されている。半導体膜内の結晶粒径が大きくなると、該半導体膜を用いて形成されるＴＦＴのチャネル領域における粒界の数が減るので移動度が高くなり、より高性能のデバイスの開発に利用できる。そのため、連続発振のレーザはにわかに脚光を浴びている。
【０００７】
また、半導体または半導体膜のレーザアニールを行う際に、レーザから発振されたレーザビームを被照射面において線状または楕円状となるように光学系で加工して、ビームスポットを被照射面に対して走査させる方法が知られている。上記の方法によって基板へのレーザ光の照射を効率的に行うことができ、量産性を高めることができるため、工業的に好んで使用される（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
【特許文献１】特開平８−１９５３５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
基板上に成膜された半導体膜のレーザアニールを効率的に行うため、連続発振のレーザから射出されたビームスポットの形状を光学系を用いて加工し、線状または楕円状のビームを基板に対して走査する方式が用いられている。
【００１０】
レーザを走査させる手段としてガルバノミラーが用いられる。ミラーに入射したレーザは基板方向に偏向される。ガルバノミラーを振動させ、ガルバノミラーの振り角を制御することによって、偏向されたレーザビームを基板全面に走査させることができる。ガルバノミラーの振動のみでレーザ光を走査できる上記の構成によって、基板をステージ等で往復動作させる必要がなくなり、短時間でレーザ照射を行うことが可能になる。
【００１１】
ガルバノミラーで偏向したビームはｆθレンズで集光することで常に平面上に焦点を結ばせることが可能になる。ガルバノミラーで偏向したビームはレンズの端から中央へと走査されることで、前記平面に配置された半導体膜上を走査される。しかし、レーザ集光の手段に用いるｆθレンズの透過率はレンズの中央と端では異なるため、これをそのままレーザ結晶化に用いると半導体膜上に照射されるレーザ光のエネルギー分布に差が生じ、半導体膜全面を均一に照射ができなくなる。半導体膜にレーザ照射を行う際には、レーザ光を均一に照射することによって半導体膜の均一な処理を行う必要がある。したがって上記のレンズの透過率の差に起因するエネルギー分布差を相殺し、被照射面におけるレーザ光の照射エネルギーを均一にする手段が必要であった。
【００１２】
本発明は上述した問題に鑑み、レーザ照射を効率的かつ均一に行うことができる連続発振のレーザ照射装置の提供を課題とする。また、前記レーザ装置を用いた半導体装置の作製方法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】
【００１３】
本発明のレーザ照射装置は、レーザ発振器（第１の手段）およびレーザ発振器から射出されたレーザ光を成形する光学系（第１光学系、第２の手段）を有する。光学系によって成形されたレーザ光は、ビームを基板方向に偏向させる偏向手段（第３の手段）によって、光学系１０４を介して、被処理物上に照射される。また本装置はレーザ光を平面基板上に設けられた薄膜に、任意の位置に常に結像させることのできる第４の手段（第４光学系）を有する。さらに、本装置はレーザ光の偏光方向に対して依存性を持つ光学系と（第３光学系、第５の手段）とレーザ光の偏光の分岐比を制御する光学系（第２光学系、第６の手段）とを有する。本発明の構成では、前記第４の手段によって生じるビームのエネルギー差を相殺する目的で、前記第６の手段の動作を制御する。
【００１４】
なお、偏向とは、光ビーム断面内で光ビームに直線勾配を持つ位相変化を与えることにより起こる。例えば、入射光に対し平面鏡をθだけ回転させると、反射光は２θ偏向される。これを応用したものが、回転鏡形光偏向器や回転多面鏡であり、その一例としてガルバノミラーやポリゴンミラーがある。
【００１５】
すなわち、本発明は、ガルバノミラー、ｆθレンズ光学系を用いたレーザ照射装置において、ｆθレンズの透過率変化に起因するエネルギー変化を相殺し、基板（被照射物）に与えられるエネルギー変動を抑制しながらレーザ光走査を行うことができるレーザ照射装置である。
【００１６】
ビームの走査はガルバノミラーによって行うが、通常レンズの透過率の差によって基板中央付近が最もエネルギーが高く、中央から基板端に向かってエネルギーが低くなる。レンズの透過率は場所によって連続的に変化するため、透過したビームのエネルギーも連続的に変化する。したがって本装置では、あらかじめレンズに入射するレーザ光のエネルギーを、レーザ光の偏光の分岐比を変化させる光学系とレーザ光の偏光方向に依存性のある光学系を組み合わせることによって制御し、レーザ光が入射するレンズ位置の透過率に応じて連続的に変化させる。レンズによる透過率変化を相殺するようにレーザ光のエネルギー制御を行うことによって、基板上に照射されるレーザ光のエネルギー変動の発生を防止することができる。
【００１７】
上記構成によって、レーザ光を被処理物に高速に照射することができ、かつ基板全面を均一に結晶化することが可能になる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明のレーザ照射装置はガルバノミラー、ｆθレンズを有しており、ガルバノミラーの動作と同期させてレーザ光の偏光の分岐比を制御する１／２λ波長板と、透過率または反射率が偏光方向に依存する光学系とを用いることによって照射エネルギーを制御しながら被処理物上にレーザ照射を行うことができる。本発明のレーザ照射装置により、被照射体（半導体膜）に対するレーザアニールの工程を高いスループットを保ちながら均一に行うことが可能になる。また、半導体膜に対するレーザアニールの工程によって形成された、複数の半導体素子間の特性のバラツキを抑えることが可能になる。このように、本発明は工業上有益である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明のレーザ照射装置の構成について説明する。
【００２０】
図１に本発明のレーザ照射装置の概略を示す。本発明のレーザ照射装置１００は、レーザ光を発振する第１の手段に相当するレーザ発振器１０１を有する。なお図１では１つのレーザ発振器１０１を設けている例について示しているが、本発明のレーザ照射装置１００が有するレーザ発振器１０１はこの数に限定されない。レーザ発振器から出力される各レーザ光のビームスポットを互いに重ね合わせ、１つのビームスポットとして用いても良い。
【００２１】
レーザは、処理の目的によって適宜変えることが可能である。本発明では、公知のレーザを用いることができる。レーザは、連続発振の気体レーザもしくは固体レーザを用いることができる。気体レーザとして、Ａｒレーザ、Ｋｒレーザなどがあり、固体レーザとして、ＹＡＧレーザ、ＹＶＯ4レーザ、ＹＬＦレーザ、ＹＡｌＯ3レーザ、Ｙ2Ｏ3レーザ、アレキサンドライドレーザ、Ｔｉ：サファイアレーザなどが挙げられる。基本波に対する高調波は、非線形光学素子を用いることで得ることができる。
【００２２】
さらに、固体レーザから発せられた赤外レーザ光を非線形光学素子に用いることでグリーンレーザ光に変換後、さらに別の非線形光学素子によって得られる紫外レーザ光を用いることもできる。
【００２３】
また本発明のレーザ照射装置１００は、レーザ発振器１０１から発振されるレーザ光を成形する第２の手段に相当する光学系１０２を有する。
【００２４】
レーザ発振器１０１から発振されるレーザ光の被処理物１０７におけるビームスポットの形状は、線状または楕円形状である。なおレーザから射出されるレーザ光の形状はレーザの種類によって異なる。ＹＡＧレーザの場合、射出されるレーザ光の形状はロッド形状が円筒形であれば円状となり、スラブ形であれば矩形状となる。なお、スラブ型のレーザから射出されるレーザ光は縦横でビームの広がり角が大きく異なるため射出口からの距離によって大きくビーム形状が変わる。このようなレーザ光を光学系１０２により、成形することにより、所望の大きさの線状または楕円状のレーザ光をつくることができる。
【００２５】
また、複数のレーザ発振器を用いる場合、前記光学系を用いて各レーザ発振器から出力されるビームスポットを互いに重ねあわせて１つのビームスポットを形成するようにしても良い。
【００２６】
本発明のレーザ照射装置１００は、被処理物１０７に対するレーザ光の照射位置を決定する第３の手段に相当するガルバノミラー１０３を有する。ガルバノミラー１０３を動作させ、レーザ光の入射角度及び反射角度を変化させることで、被処理物１０７におけるレーザ光の照射位置を移動（走査）させたり、レーザ光の走査方向を変えたりすることができる。ガルバノミラーを動作させることでレーザ光を被処理物１０７全面に走査させることができる。
【００２７】
本発明のレーザ照射装置１００は、第４の手段に相当する光学系１０４を有する。光学系１０４はレーザ光のビームスポットを被処理物１０７に集光する機能を有する。光学系１０４にはｆθレンズを用いる。ｆθレンズを用いることによってビームスポットの焦点を常に基板上に結ぶことができる。なお、用いるｆθレンズにはテレセントリックｆθレンズを用いても良い。テレセントリックｆθレンズを用いることでレンズ透過後のレーザ光の被処理物１０７に対する入射角度を一定にすることができ、被処理物１０７の反射率を一定に保つことが可能になる。
【００２８】
本発明のレーザ照射装置１００は、第５の手段に相当する光学系１０５を有する。光学系１０５はレーザ光の偏光方向に依存した反射率を持つガルバノミラー、又は、偏光方向に依存した反射率及び透過率を持つビームスプリッターに相当する。
【００２９】
また、本発明のレーザ照射装置１００は、第６の手段に相当する光学系１０６を有する。光学系１０６には１／２λ波長板を用いることができる。１／２λ波長板はガルバノミラーの前方に配置する。本装置では１／２λ波長板を回転させることで偏光の分岐比を変化させ、光学系１０５にレーザ光を入射させる。光学系１０５は偏光依存性を持つため、偏光の分岐比を変化させることによって透過または反射されるレーザ光のエネルギーを制御することができる。上記の構成によって光学系１０４の透過率変化によるビームのエネルギー差を相殺することが可能になる。なお、第６の手段に相当する光学系１０６は、第５の手段に相当する光学系１０５とレーザ発振器の間にあればよい。
【００３０】
そして、本発明のレーザ照射装置を用いてレーザアニールを行うことにより良質の半導体膜を得ることができる。また、前記半導体膜を用いることによって電気特性のバラツキが低減されたＴＦＴを得ることができる。
【実施例１】
【００３１】
（
本実施例ではビームを成形する光学系とガルバノミラーの間に１／２λ波長板とビームスプリッターを配置する構成について説明する。
【００３２】
図２にレーザ照射装置の一例を示す。レーザ発振装置２０１から発振されるレーザ光が直線偏光でＰ偏光の偏向特性を持つレーザを用いる場合について説明する。レーザ発振装置２０１から射出されたレーザビームは、ビームエキスパンダー２０２やシリンドリカルレンズ２０３を用いて線状のビームに成形される。
【００３３】
成形されたビームは１／２λ波長板２０４に入射する。１／２λ波長板２０４は該波長版の法線を軸として回転させることによってレーザ光の偏光の分岐比を変化させる機能を有するため、１／２λ波長板２０４からの透過光に含まれるＰ偏光の割合を増減させることが出来る。
【００３４】
１／２λ波長板２０４を透過したレーザ光はビームスプリッター２０５に入射する。レーザ光はビームスプリッター２０５に入射し、透過光と反射光に分割される。本構成で用いるビームスプリッター２０５には、偏光依存性を有し透過率が偏光方向に対して強く依存する偏光ビームスプリッターを用いるのが良い。ここで、例えばＰ偏光に対して９８%、Ｓ偏光に対しては２%の透過率を持つ偏光ビームスプリッターを用いた場合を例に挙げる。ビームスプリッター２０５を透過するビームは主にＰ偏光で、反射されるビームは主にＳ偏光となる。ここで、１／２λ波長板２０４の光軸方向と入射光の振動方向が平行となるように１／２λ波長板２０４にレーザ光を入射させた場合、レーザ光はＰ偏光であるためビームスプリッター２０５を透過するレーザ光のエネルギー損失は最小となる。しかし１／２λ波長板２０４を回転させることで入射光の振動方向と１／２λ波長板２０４の光軸が角度θを持った場合、１／２λ波長板２０４を透過するレーザ光はＳ偏光の割合が大きくなるため、ビームスプリッター２０５で反射される割合も大きくなる。その結果ビームスプリッター２０５を透過するレーザ光のエネルギーは小さくなる。ビームスプリッター２０５に入射するレーザ光の偏光の分岐比は１／２λ波長板２０４の回転角度によって制御できるため、ビームスプリッター２０５からの透過光のエネルギーも制御することが可能になる。本装置はビームスプリッター２０５からの透過光を基板２１０へのレーザ照射に利用する。そのため、エネルギーを制御しながら基板２１０にレーザ照射することが可能になる。
【００３５】
基板２１０の上方にはガルバノミラー２０６とｆθレンズ２０７を配置する。ビームスプリッター２０５からの透過光はガルバノミラー２０６に入射する。ガルバノミラー２０６は基板方向にレーザ光を偏向させることができる。また、ガルバノミラー２０６の振り角を制御することによってレーザ光の入射角および反射角を制御することができ、レーザ光の走査をすることができる。
【００３６】
ガルバノミラー２０６によるレーザ光走査は図３のＸ軸方向に沿って行う。Ｘ軸の走査が終了後は、可動ステージ２０８で基板をＹ軸方向にビーム幅分づつ移動させ、ガルバノミラー２０６による走査を繰り返すことで基板２１０の全面を照射することができる。レーザ光の走査方法としては、線状ビームを図３（Ａ）に示すようにＸ軸を往復して走査させる方法や、図３（Ｂ）に示すように一方向に走査させる方法のどちらとしても良い。
【００３７】
ガルバノミラー２０６で偏向されたビームはｆθレンズ２０７に入射し、基板２１０に集光される。通常レンズの透過率はレーザの入射位置によって変化するため、基板２１０に与えられるレーザエネルギーも変化する。ここでガルバノミラーの動作を制御し、基板上へのレーザ走査速度を一定とした場合を例に挙げる。レンズの透過率は場所によって異なるため、透過率の変化によって走査されるレーザ光のエネルギーにも変化が生じる。基板上に走査されるレーザ光の照射エネルギー変化の一例を図４に示す。図４より基板中央付近ではレーザ強度が強く、基板端付近でレーザ強度が弱くなっていることがわかる。
【００３８】
本装置では、ガルバノミラー２０６によるビーム走査の際に、１／２λ波長板に入射するレーザ光の振動方向に対して１／２λ波長板２０４の光軸を回転させ、偏光の分岐比の制御も同時に行うことで基板２１０に与えられるレーザ光のエネルギーの制御を行う。１／２λ波長板２０４の回転角の制御はｆθレンズ２０７の透過率変化によるビームのエネルギー変化を相殺できるように、速度変化パターンを与えて連続的に行う。図４に示されたビームのエネルギー変化を相殺することのできる１／２λ波長板の回転角分布の一例を図５に示す。本装置では図５に示された分布で１／２λ波長板の回転を制御する。なお１／２λ波長板の回転角は０度以上４５度以下の範囲で行う。上記の構成で照射を行うことによって基板２１０に与えるエネルギーとアニール効率の変動を抑制しながら基板２１０全面を結晶化することができる。また、基板上に与えられる照射エネルギーの変化を抑制することができるため、レーザ照射跡に形成される結晶粒径が１０μｍ以上の領域（大粒径領域）の幅も一定とすることができる。なお、偏光の分岐比は所望の大粒径領域の幅、半導体膜の材質、膜厚等の条件に応じて制御すると良い。ここで、ｆθレンズ２０７にはテレセントリックレンズを用いてもよい。テレセントリックレンズによってレーザ光の基板２１０への入射角度を、レンズ入射位置によらず一定とすることができ、被照射物の反射率を一定とすることができる。なおガラス基板などの、レーザ光を透過する基板にレーザ照射をする場合、基板表面からの反射光と基板裏面からの反射光によって基板上に干渉縞が生じることもあるため、基板に対して斜め方向からレーザ光を入射させる構成としても良い。
【００３９】
なおビームスプリッター２０５の表面に減反射コーティング等を施し、出来るだけ透過光量を多くすることでレーザパワーの損失を低減しても良い。また、ビームスプリッター２０５からの透過光を基板の照射に利用するかわりに、反射効率の高いビームスプリッターを用い、ビームスプリッターからの反射光を基板に入射させる方式としても良い。さらに、ビームスプリッター２０５からの透過光を１／４λ波長板で円偏光のレーザ光に変換してからレーザ照射を行ってもよい。
【００４０】
また、図４に示される基板上に走査されるレーザ光の照射エネルギーの変化は一例に過ぎない。図８に示すようにエネルギー変化がうねっている場合にも、本発明を適用することができる。
【実施例２】
【００４１】
実施例１において示したレーザ光の走査をＸ軸とＹ軸ともにガルバノミラーを制御することで行う場合について説明する。
【００４２】
本装置で用いるｆθレンズの透過率は場所によって異なるため、透過率の変化によって走査されるレーザ光のエネルギーにも変化が生じる。基板上に走査されるレーザ光の照射エネルギー変化の一例を図６に示す。図６より基板の中央付近ではレーザ強度が強く、中央から基板端に向かって同心円状にレーザ強度が弱くなっていくことがわかる。したがって、レンズの透過率が高くなる基板の中央付近ではビームスプリッタ−からの透過光強度を減少させるように１／２λ波長板の回転を制御することによって基板上に与えられる照射エネルギーの変化を抑制することが可能になる。
【００４３】
図６に示されたビームのエネルギー変化を相殺することのできる１／２λ波長板の回転角分布の一例を図７に示す。本装置では図７に示された分布でレーザ走査を行う。なお１／２λ波長板の回転角は０度以上４５度以下の範囲で行う。上記の構成で照射を行うことによって、レンズの透過率変化に起因する基板の照射効率変化および基板のアニール効果変動を抑制することが可能になる。
【００４４】
基板上の半導体膜のレーザ結晶化を行う場合には、基板上に与えられる照射エネルギーの変化を抑制することによって、レーザ照射跡に形成される結晶粒径が１０μｍ以上の領域（大粒径領域）の幅も一定とすることができる。なお、偏光の分岐比は所望の大粒径領域の幅、半導体膜の材質、膜厚等の条件に応じて制御すると良い。
【００４５】
また、図６に示される基板上に走査されるレーザ光の照射エネルギーの変化は一例に過ぎない。図８に示すようにエネルギー変化がうねっている場合にも、本発明を適用することができる。
【実施例３】
【００４６】
本実施例ではビームを成形する光学系とガルバノミラーの間に１／２λ波長板を配置する構成について説明する。
【００４７】
レーザ発振器から発振されたレーザ光が直線偏向である場合について説明する。ここでＰ偏光の偏光特性を持つレーザを用いる場合について例に挙げる。
【００４８】
レーザ発振器から射出されたレーザ光は光学系によって成形される。成形されたビームは１／２λ波長板に入射する。１／２λ波長板は該波長板の法線を軸として回転させることによって入射光の偏光の分岐比を変化させる機能を有するため、入射光に含まれるＰ偏光の割合を増減させることが出来る。１／２λ波長板の光軸方向と入射光の振動方向が平行となるように１／２λ波長板にレーザ光を入射させた場合、レーザ光はＰ偏光であるため、ビームスプリッターを透過するレーザ光のエネルギー損失は最小となる。しかし１／２λ波長板を回転させることで入射光の振動方向と１／２λ波長板の光軸が角度θを持った場合、１／２λ波長板を透過したレーザ光はＳ偏光の割合が大きくなる。
【００４９】
１／２λ波長板を透過したレーザ光はガルバノミラーに入射する。ガルバノミラーは基板方向にレーザ光を偏向させることができる。また、ガルバノミラーの振り角を制御することによってレーザ光の入射角および反射角を制御することができ、レーザ光の走査をすることができる。
【００５０】
ここで、本実施例の装置ではガルバノミラーの反射率が偏光依存性を持ち反射率がレーザの偏光に依存するものを用いる。例えば波長５３２ｎｍのＮｄ：ＹＡＧレーザを光源に用いた場合、レーザ光のガルバノミラーへの入射角が基板上の全面照射が可能となる範囲において、Ｐ偏光の反射率が９８．５%、Ｓ偏光の反射率が９９．５%のミラーを用いることができる。ここで、１／２λ波長板の光軸方向と入射光の振動方向が平行となるように１／２λ波長板にレーザ光を入射させた場合、１／２λ波長板を透過するレーザ光の大部分がＰ偏光である。しかし、１／２λ波長板を回転させることで入射光の振動方向と１／２λ波長板の光軸が角度θを持つと、１／２λ波長板を透過するレーザ光はＳ偏光の割合が大きくなる。したがってガルバノミラーで反射されるレーザ光のエネルギーは、１／２λ波長板を回転させない場合に比べ大きくなる。上記の方法によって基板上に照射されるレーザ光のエネルギーを制御することができる。なお、ガルバノミラーに所望の偏光依存性を持つ誘電体多層膜等のコーティングを行い、基板上を全面照射するのに必要な回転角度において反射率が一定で、より偏光依存性を強く示すミラーを用いてもよい。
【００５１】
ガルバノミラーで反射されたレーザ光はｆθレンズで基板上に集光される。通常レンズの透過率はレーザの入射位置によって変化するため、基板上に与えられるレーザエネルギーも変化する。したがって本装置では、ガルバノミラーによるビーム走査の際に、１／２λ波長板の回転の制御も同時に行い、レーザ光のエネルギーの制御を行う。１／２λ波長板の回転はｆθレンズの透過率変化によるビームのエネルギー変化を相殺できるように、速度変化パターンを与えて連続的に行う。そのため、基板に与えるエネルギーの変動を抑制することが可能になる。上記の構成によって基板上に与えるエネルギーとアニール効率の変動を抑制しながら基板全面を結晶化することができる。本装置は波長板で入射光の偏光の分岐比を変化させることによってエネルギーを制御する構成のため、ｆθレンズ等の装置構成を換えた場合でも基板に与えられるレーザ光のエネルギー変動を相殺することが容易に可能になる。
【００５２】
なおｆθレンズにはテレセントリックレンズを用いてもよい。テレセントリックレンズによってレーザ光の基板への入射角度を、レンズ入射位置によらず一定とすることができ、被照射物の反射率を一定とすることができる。なおガラス基板などのレーザ光を透過する基板にレーザ照射をする場合、基板表面からの反射光と基板裏面からの反射光によって基板上の被照射物に干渉縞が生じることもあるため、基板に対して斜め方向からレーザ光を入射させる構成としても良い。
【実施例４】
【００５３】
本実施例では、本発明のレーザ照射装置を用いて結晶性半導体膜を作製し、半導体装置とするところまでを図１０及び図１１を参照しながら述べる。
【００５４】
まず、基板１１００上に下地絶縁膜１１０１ａ、１１０１ｂを形成する。基板の材料としては、ガラス基板、石英基板、結晶性ガラスなどの絶縁性基板や、セラミック基板、ステンレス基板、金属基板（タンタル、タングステン、モリブデン等）、半導体基板、プラスチック基板（ポリイミド、アクリル、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリエーテルスルホン等）等を用いることができるが、少なくともプロセス中に発生する熱に絶えうる材料を使用する。本実施例においてはガラス基板を使用する。
【００５５】
下地絶縁膜１１００ａ、１１００ｂとしては酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜などが使用でき、これら絶縁膜を単層又は２以上の複数層形成して形成する。これらはスパッタ法や減圧ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法等公知の方法を用いて形成する。本実施例では２層の積層構造としているが、もちろん単層でも３層以上の複数層でも構わない。本実施例においては１層目の絶縁膜１１００ａとして窒化酸化シリコン膜を５０ｎｍ、２層目の絶縁膜１１００ｂとして酸化窒化シリコン膜を１００ｎｍで形成した。なお、窒化酸化シリコン膜と酸化窒化シリコン膜はその窒素と酸素の割合が異なっていることを意味しており、前者の方がより窒素の含有量が高いことを示している。
【００５６】
次いで、非晶質半導体膜を形成する。非晶質半導体膜はシリコンまたはシリコンを主成分とする材料（例えばＳｉxＧｅ1-x等）で２５〜８０ｎｍの厚さに形成すればよい。作製方法としては、公知の方法、例えばスパッタ法、減圧ＣＶＤ法、またはプラズマＣＶＤ法等が使用できる。本実施例では、アモルファスシリコンにより膜厚６６ｎｍに形成する。
【００５７】
続いて、アモルファスシリコンの結晶化を行う。本実施例においては、レーザアニールし結晶化を行う工程を説明する。
【００５８】
レーザアニールは、本発明のレーザ照射装置を用いる。レーザ発振装置として、連続発振型の気体または固体レーザ発振装置を用いれば良い。気体レーザとしては、Ａｒレーザ、Ｋｒレーザ等があり、固体レーザとしては、ＹＡＧレーザ、ＹＶＯ4レーザ、ＹＬＦレーザ、ＹＡｌＯ3レーザ、アレキサンドライドレーザ、Ｔｉ：サファイアレーザなどが挙げられる。固体レーザのレーザ媒質である結晶には、Ｃｒ3+、Ｃｒ4+、Ｎｄ3+、Ｅｒ3+、Ｃｅ3+、Ｃｏ2+、Ｔｉ3+、Ｙｂ3+又は、Ｖ3+から選択される一種又は複数種が不純物としてドープされている。
【００５９】
本発明のレーザ照射装置を用いてレーザアニールしアモルファスシリコンの結晶化を行う。より具体的には、実施例１乃至実施例３に記載されている方法で行えばよい。本実施例では、レーザ出力１０ＷのＹＶＯ4レーザ（波長５３２ｎｍ）を用い、短軸２０μｍ、長軸７５０μｍの楕円状に加工し、被照射面へのレーザ入射角は３０°とする。レーザ光の偏光の分岐比を変化させ、レーザ光の偏光方向に依存性のある光学系を用いて、基板上に与えられる照射エネルギーを制御する。レーザ光の偏光の分岐比は、ｆθレンズの透過率変化に起因する照射エネルギーの変化を相殺するように変化させる。上記の変化を与えることによって、基板上に与えられる照射エネルギーの変化を抑制し、大粒径領域の幅を一定とすることができる。
【００６０】
また、結晶化後の半導体膜をＴＦＴの活性層として用いる場合、レーザー光の走査方向は、チャネル形成領域のキャリアが移動する方向と平行になるように定めるのが望ましい。
そこで、図９において矢印に示すように、チャネル形成領域のキャリアの移動する方向（チャネル長方向）と並行になるように、レーザ光の走査方向を定める。これによりレーザー光の走査方向に沿って結晶が成長し、結晶粒界がチャネル長方向と交差することを防ぐことができる。
【００６１】
次いで、結晶性半導体膜をエッチングにより所望の形状１１０２ａ〜１１０２ｄとする。続いて、ゲート絶縁膜１１０３を形成する。膜厚は１１５ｎｍ程度とし、減圧ＣＶＤ法またはプラズマＣＶＤ法、スパッタ法などでシリコンを含む絶縁膜を形成すれば良い。本実施例では酸化シリコン膜を形成する。この場合、プラズマＣＶＤ法でＴＥＯＳ（Ｔｅｔｒａｅｔｈｙｌ Ｏｒｔｈｏ Ｓｉｌｉｃａｔｅ）とＯ2とを混合し、反応圧力４０Ｐａ、基板温度３００〜４００℃の条件下で、高周波（１３．５６ＭＨｚ）電力密度０．５〜０．８Ｗ／ｃｍ2で放電させることで形成する。このようにして作製される酸化シリコン膜は、その後４００〜５００℃の加熱処理によりゲート絶縁膜として良好な特性を得ることができる。
【００６２】
本発明のレーザ照射装置を用いて半導体膜を結晶化することにより、良好で均一な特性を持つ結晶質半導体を得ることができる。
【００６３】
次いで、ゲート絶縁膜上に第１の導電層として膜厚３０ｎｍの窒化タンタル（ＴａＮ）とその上に第２の導電層として膜厚３７０ｎｍのタングステン（Ｗ）を形成する。ＴａＮ膜、Ｗ膜共スパッタ法で形成すればよく、ＴａＮ膜はＴａのターゲットを用いて窒素雰囲気中で、Ｗ膜はＷのターゲットを用いて成膜すれば良い。
【００６４】
なお、本実例では第１の導電層を膜厚３０ｎｍのＴａＮ、第２の導電層を膜厚３７０ｎｍのＷとしたが、これに限定されず、第１の導電層と第２の導電層は共にＴａ、Ｗ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｎｄから選ばれた元素、または前記元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料で形成してもよい。また、リン等の不純物元素をドーピングした多結晶珪素膜に代表される半導体膜を用いてもよい。また、ＡｇＰｄＣｕ合金を用いてもよい。さらに、その組み合わせも適宜選択すればよい。膜厚は第１の導電層が２０〜１００ｎｍ、第２の導電層が１００〜４００ｎｍの範囲で形成すれば良い。また、本実施例では、２層の積層構造としたが、１層としてもよいし、もしくは３層以上の積層構造としてもよい。
【００６５】
次に、前記導電層をエッチングして電極及び配線を形成するため、フォトリソグラフィーにより露光工程を経てレジストからなるマスクを形成する。第１のエッチング処理では第１のエッチング条件と第２のエッチング条件でエッチングを行う。レジストによるマスクを用い、エッチングし、ゲート電極及び配線を形成する。エッチング条件は適宜選択すれば良い。
【００６６】
本法では、ＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ：誘導結合プラズマ）エッチング法を使用する。第１のエッチング条件として、エッチング用ガスにＣＦ4、Ｃｌ2とＯ2を用い、それぞれのガス流量を２５／２５／１０（ｓｃｃｍ）とし、１．０Ｐａの圧力でコイル型電極に５００ＷのＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入してプラズマを生成してエッチングを行う。基板側（試料ステージ）にも１５０ＷのＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加する。この第１のエッチング条件によりＷ膜をエッチングして第１の導電層の端部をテーパー形状とする。第１のエッチング条件でのＷ膜に対するエッチング速度は約２００ｎｍ／ｍｉｎ、ＴａＮに対するエッチング速度は約８０ｎｍ／ｍｉｎ、でありＴａＮに対するＷの選択比は約２．５である。また、この第１のエッチング条件によって、Ｗ膜のテーパー角度は約２６°となる。
【００６７】
続いて、第２のエッチング条件に移ってエッチングを行う。レジストからなるマスクを除去せず、のこしたまま、エッチング用ガスにＣＦ4とＣｌ2を用い、それぞれのガス流量を３０／３０（ｓｃｃｍ）、圧力１．０Ｐａでコイル型の電極に５００ＷのＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入してプラズマを生成して約１５秒程度のエッチングを行う。基板側（試料ステージ）にも２０ＷのＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加する。ＣＦ4とＣｌ2を混合した第２のエッチング条件ではＷ膜及びＴａＮ膜とも同程度にエッチングされる。
【００６８】
第２のエッチング条件でのＷに対するエッチング速度は５９ｎｍ／ｍｉｎ、ＴａＮに対するエッチング速度は６６ｎｍ／ｍｉｎである。なお、ゲート絶縁膜上に残渣を残すことなくエッチングするためには、１０〜２０％程度の割合でエッチング時間を増加させると良い。この第１のエッチング処理において、電極に覆われていないゲート絶縁膜は２０ｎｍ〜５０ｎｍ程度エッチングされる。
【００６９】
上記の第１のエッチング処理においては、基板側に印加されたバイアス電圧の効果により第１の導電層及び第２の導電層の端部はテーパー状となる。
【００７０】
次いで、レジストからなるマスクを除去せずに第２のエッチング処理を行う。第２のエッチング処理では、エッチング用のガスにＳＦ6とＣｌ2とＯ2を用い、それぞれのガス流量を２４／１２／２４（ｓｃｃｍ）とし、１．３Ｐａの圧力でコイル側の電力に７００ＷのＲＦ(１３．５６ＭＨｚ)電力を投入してプラズマを発生して２５秒程度エッチングを行う。基板側（試料ステージ）にも１０ＷのＲＦ(１３．５６ＭＨｚ)電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加した。このエッチング条件ではＷ膜が選択的にエッチングされ、第２形状の導電層を形成した。このとき第１の導電層はほとんどエッチングされない。第１、第２のエッチング処理によって第１の導電層１１０４ａ〜１１０４ｄ、第２の導電層１１０５ａ〜１１０５ｄよりなるゲート電極が形成される。
【００７１】
そして、レジストからなるマスクを除去せず、第１のドーピング処理を行う。これにより、結晶性半導体層にＮ型を付与する不純物が低濃度に添加される。第１のドーピング処理はイオンドープ法又はイオン注入法で行えば良い。イオンドープ法の条件はドーズ量が１×１０13〜５×１０14ｉｏｎｓ／ｃｍ2、加速電圧が４０〜８０ｋＶで行えばよい。本実施例では加速電圧を５０ｋＶとして行った。Ｎ型を付与する不純物元素としては１５族に属する元素を用いることができ、代表的にはリン（Ｐ）または砒素（Ａｓ）が用いられる。本実施例ではリン（Ｐ）を使用した。その際、第１の導電層をマスクとして、自己整合的に低濃度の不純物が添加されている第１の不純物領域（Ｎ--領域）を形成した。
【００７２】
続き、レジストからなるマスクを除去する。そして新たにレジストからなるマスクを形成して第１のドーピング処理よりも高い加速電圧で、第２のドーピング処理を行う。第２のドーピング処理もＮ型を付与する不純物を添加する。イオンドープ法の条件はドーズ量を１×１０13〜３×１０15ｉｏｎｓ／ｃｍ2、加速電圧を６０〜１２０ｋＶとすれば良い。本実施例ではドーズ量を３．０×１０15ｉｏｎｓ／ｃｍ2とし、加速電圧を６５ｋＶとして行った。第２のドーピング処理は第２の導電層を不純物元素に対するマスクとして用い、第１の導電層の下方に位置する半導体層にも不純物元素が添加されるようにドーピングを行う。
【００７３】
第２のドーピングを行うと、結晶性半導体層の第１の導電層と重なっている部分のうち、第２の導電層に重なっていない部分もしくはマスクに覆われていない部分に、第２の不純物領域（Ｎ-領域、Ｌｏｖ領域）が形成される。第２の不純物領域には１×１０18〜５×１０19ａｔｏｍｓ／ｃｍ3の濃度範囲でＮ型を付与する不純物が添加される。また、結晶性半導体膜のうち、第１形状の導電層にもマスクにも覆われておらず、露出している部分（第３の不純物領域：Ｎ+領域）には１×１０19〜５×１０21ａｔｏｍ／ｃｍ3の範囲で高濃度にＮ型を付与する不純物が添加される。また、半導体層にはＮ+領域が存在するが、一部マスクのみに覆われている部分がある。この部分のＮ型を付与する不純物の濃度は、第１のドーピング処理で添加された不純物濃度のままであるので、引き続き第１の不純物領域（Ｎ--領域）と呼ぶことにする。
【００７４】
なお、本実施例では２回のドーピング処理により各不純物領域を形成したが、これに限定されることは無く、適宜条件を設定して、一回もしくは複数回のドーピングによって所望の不純物濃度を有する不純物領域を形成すれば良い。
【００７５】
次いで、レジストからなるマスクを除去した後、新たにレジストからなるマスクを形成し、第３のドーピング処理を行う。第３のドーピング処理により、Ｐチャネル型ＴＦＴとなる半導体層に前記第１の導電型及び前記第２の導電型とは逆の導電型を付与する不純物元素が添加された第４の不純物領域（Ｐ+領域）及び第５の不純物領域（Ｐ-領域）が形成される。
【００７６】
第３のドーピング処理では、レジストからなるマスクに覆われておらず、更に第１の導電層とも重なっていない部分に、第４の不純物領域（Ｐ+領域）が形成され、レジストからなるマスクに覆われておらず、且つ第１の導電層と重なっており、第２の導電層と重なっていない部分に第５の不純物領域（Ｐ-領域）が形成される。Ｐ型を付与する不純物元素としては、ホウ素（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）など周期律表第１３族の元素が知られている。
【００７７】
本実施例では、第４の不純物領域及び第５の不純物領域を形成するＰ型の不純物元素としてはホウ素（Ｂ）を選択し、ジボラン（Ｂ2Ｈ6）を用いたイオンドープ法で形成した。イオンドープ法の条件としては、ドーズ量を１×１０16ｉｏｎｓ／ｃｍ2とし、加速電圧を８０ｋＶとした。
【００７８】
なお、第３のドーピング処理の際には、Ｎチャネル型ＴＦＴを形成する半導体層Ａ，Ｃはレジストからなるマスクに覆われている。
【００７９】
ここで、第１及び第２のドーピング処理によって、第４の不純物領域（Ｐ+領域）及び第５の不純物領域（Ｐ-領域）にはそれぞれ異なる濃度でリンが添加されている。しかし、第４の不純物領域（Ｐ+領域）及び第５の不純物領域（Ｐ-領域）のいずれの領域においても、第３のドーピング処理によって、Ｐ型を付与する不純物元素の濃度が１×１０19〜５×１０21ａｔｏｍｓ／ｃｍ3となるようにドーピング処理される。そのため、第４の不純物領域（Ｐ+領域）及び第５の不純物領域（Ｐ-領域）は、Ｐチャネル型ＴＦＴのソース領域及びドレイン領域として問題無く機能する。
【００８０】
なお、本実施例では、第３のドーピング一回で、第４の不純物領域（Ｐ+領域）及び第５の不純物領域（Ｐ-領域）を形成したが、これに限定はされない。ドーピング処理の条件によって適宜複数回のドーピング処理により第４の不純物領域（Ｐ+領域）及び第５の不純物領域（Ｐ-領域）を形成してもよい。
【００８１】
これらのドーピング処理によって、第１の不純物領域（Ｎ--領域）１１１２ｂ、第２の不純物領域（Ｎ-領域、Ｌｏｖ領域）１１１１ｂ、第３の不純物領域（Ｎ+領域）１１１１ａ、１１１２ａ、第４の不純物領域（Ｐ+領域）１１１３ａ、１１１４ａ、及び第５の不純物領域（Ｐ-領域）１１１３ｂ、１１１４ｂが形成される。
【００８２】
次いで、レジストからなるマスクを除去して第１のパッシベーション膜１１２０を形成する。この第１のパッシベーション膜としてはシリコンを含む絶縁膜を１００〜２００ｎｍの厚さに形成する。成膜法としてはプラズマＣＶＤ法や、スパッタ法を用いればよい。本実施例では、プラズマＣＶＤ法により膜厚１００ｎｍの酸化窒化珪素膜を形成した。酸化窒化シリコン膜を用いる場合には、プラズマＣＶＤ法でＳｉＨ4、Ｎ2Ｏ、ＮＨ3から作製される酸化窒化シリコン膜、またはＳｉＨ4、Ｎ2Ｏから作製される酸化窒化シリコン膜を形成すれば良い。この場合の作製条件は反応圧力２０〜２００Ｐａ、基板温度３００〜４００℃とし、高周波（６０ＭＨｚ）電力密度０．１〜１．０Ｗ／ｃｍ2である。また、第１のパッシベーション膜としてＳｉＨ4、Ｎ2Ｏ、Ｈ2から作製される酸化窒化水素化シリコン膜を適用しても良い。もちろん、第１のパッシベーション膜１１２０は、本実施例のような酸化窒化シリコン膜の単層構造に限定されるものではなく、他のシリコンを含む絶縁膜を単層構造、もしくは積層構造として用いても良い。
【００８３】
その後、本発明のレーザ照射装置を用いてレーザアニール法を行い、半導体層の結晶性の回復、半導体層に添加された不純物元素の活性化を行う。本実施例では、レーザ出力１.８ＷのＹＶＯ4レーザ（波長５３２ｎｍ）を用い、短軸２０μｍ、長軸２５０μｍの楕円状に加工し、１２５μｍピッチで８００回スキャンし、レーザスキャン速度は２５ｃｍ／ｓｅｃとする。なお、レーザアニール法の他に、熱処理法、又はラピッドサーマルアニール法（ＲＴＡ法）を適用することができる。
【００８４】
また、第１のパッシベーション膜１１２０を形成した後で熱処理を行うことで、活性化処理と同時に半導体層の水素化も行うことができる。水素化は、第１のパッシベーション膜に含まれる水素によって、半導体層のダングリングボンドを終端するものである。
【００８５】
また、第１のパッシベーション膜１１２０を形成する前に加熱処理を行ってもよい。但し、第１の導電層１１０４ａ〜１１０４ｄ及び第２の導電層１１０５ａ〜１１０５ｄを構成する材料が熱に弱い場合には、本実施例のように配線などを保護するため、第１のパッシベーション膜１１２０を形成した後で熱処理を行うことが望ましい。さらに、この場合、第１のパッシベーション膜がないため、当然パッシベーション膜に含まれる水素を利用しての水素化は行うことができない。
【００８６】
この場合は、プラズマにより励起された水素を用いる手段（プラズマ水素化）を用いての水素化や、３〜１００％の水素を含む雰囲気中において、３００〜４５０℃で１〜１２時間の加熱処理による水素化を用いれば良い。
【００８７】
次いで、第１のパッシベーション膜１１２０上に、第１の層間絶縁膜１１２１を形成する。第１の層間絶縁膜としては、無機絶縁膜や有機絶縁膜を用いることができる。無機絶縁膜としては、ＣＶＤ法により形成された酸化シリコン膜や、ＳＯＧ（Ｓｐｉｎ  Ｏｎ  Ｇｌａｓｓ）法により塗布された酸化シリコン膜などを用いることができ、有機絶縁膜としてはポリイミド、ポリアミド、ＢＣＢ（ベンゾシクロブテン）、アクリルまたはポジ型感光性有機樹脂、ネガ型感光性有機樹脂等の膜を用いることができる。また、アクリル膜と酸化窒化シリコン膜の積層構造を用いても良い。
【００８８】
また、層間絶縁膜は、シリコン（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）との結合で骨格構造が構成され、置換基に少なくとも水素を含む材料で形成することができる。さらには、置換基にフッ素、アルキル基、または芳香族炭化水素のうち少なくとも１種を有する材料で形成することができる。これらの材料の代表例としては、シロキサン系ポリマーが挙げられる。
【００８９】
シロキサン系ポリマーは、その構造により、例えば、シリカガラス、アルキルシロキサンポリマー、アルキルシルセスキオキサンポリマー、水素化シルセスキオキサンポリマー、水素化アルキルシルセスキオキサンポリマーなどに分類することができる。
【００９０】
また、Ｓｉ−Ｎ結合を有するポリマー（ポリシラザン）を含む材料で層間絶縁膜を形成してもよい。
【００９１】
上記の材料を用いることで、膜厚を薄くしても十分な絶縁性および平坦性を有する層間絶縁膜を得ることができる。また、上記の材料は耐熱性が高いため、多層配線におけるリフロー処理にも耐えうる層間絶縁膜を得ることができる。さらに、吸湿性が低いため、脱水量の少ない層間絶縁膜を形成することができる。
【００９２】
本実施例では、膜厚１．６μｍの非感光性アクリル膜を形成した。第１の層間絶縁膜によって、基板上に形成されたＴＦＴによる凹凸を緩和し、平坦化することができる。とくに、第１の層間絶縁膜は平坦化の意味合いが強いので、平坦化されやすい材質の絶縁膜を用いることが好ましい。
【００９３】
その後、第１の層間絶縁膜上に窒化酸化シリコン膜等からなる第２のパッシベーション膜（図示せず）を形成する。膜厚は１０〜２００ｎｍ程度で形成すれば良く、第２のパッシベーション膜によって第１の層間絶縁膜へ水分が出入りすることを抑制することができる。第２のパッシベーション膜には、他にも窒化シリコン膜、窒化アルミニウム膜、酸化窒化アルミニウム膜、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）膜やカーボンナイトライド（ＣＮ）膜も同様に使用できる。
【００９４】
またＲＦスパッタ法を用いて成膜された膜は緻密性が高く、バリア性に優れている。ＲＦスパッタの条件は、例えば酸化窒化珪素膜を成膜する場合、Ｓｉターゲットで、Ｎ2、Ａｒ、Ｎ2Ｏをガスの流量比が３１：５：４となるように流し、圧力０．４Ｐａ、電力３０００Ｗとして成膜する。また、例えば窒化珪素膜を成膜する場合、Ｓｉターゲットで、チャンバー内のＮ2、Ａｒをガスの流量比が２０／２０（ｓｃｃｍ）となるように流し、圧力０．８Ｐａ、電力３０００Ｗ、成膜温度を２１５℃として成膜する。本実施例では、ＲＦスパッタ法を用いて、酸化窒化シリコン膜を７０ｎｍの膜厚で形成した。
【００９５】
次いで、エッチングにより第２のパッシベーション膜、第１の層間絶縁膜及び第１のパッシベーション膜をエッチングし、第３の不純物領域及び第４の不純物領域に達するコンタクトホールを形成する。
【００９６】
続いて、各不純物領域とそれぞれ電気的に接続する配線及び電極を形成する。なお、これらの配線は、膜厚５０ｎｍのＴｉ膜と膜厚５００ｎｍの合金膜（ＡｌとＴｉ）との積層膜をパターニングして形成する。もちろん、に２層構造に限らず、単層構造でも良いし、３層以上の積層構造にしても良い。また、配線材料としては、ＡｌとＴｉに限らない。例えばＴａＮ膜上にＡｌ膜やＣｕ膜を形成し、更にＴｉ膜を形成した積層膜をパターニングして配線を形成しても良い。
【００９７】
このように本発明のレーザ照射装置を用いて作製された半導体装置は良好で均一な特性をしめすため、様々な電子機器や特に表示装置に好適に利用することができる。また、製品の信頼性も高くなる。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】本発明のレーザ照射装置の構成を示す図。
【図２】本発明が開示するレーザ照射装置の例を示す図。
【図３】レーザ光の走査方法を示す図。
【図４】レンズの透過率変化によるビームのエネルギー変化の例を示す図。
【図５】本発明が開示する１／２λ波長板の回転角の例を示す図。
【図６】レンズの透過率変化によるビームのエネルギー変化の例を示す図。
【図７】本発明が開示する１／２λ波長板の回転角の例を示す図。
【図８】レンズの透過率変化によるビームのエネルギー変化の例を示す図。
【図９】レーザ走査方法を示す図。
【図１０】本発明が開示する半導体装置の作製方法を示す図。
【図１１】本発明が開示する半導体装置の作製方法を示す図。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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