(57)【要約】【課題】半導体装置の作製工程において、大出力レーザでレーザ照射を行うと、減衰器内で散乱されたレーザ光によって減衰器が加熱されゆがみが生じる。そのため、減衰器の減衰率が変動し、基板上を均一な照射エネルギーで処理することが困難となる。本発明は、レーザ照射を効率的かつ均一に行うことができるレーザ照射装置およびレーザ処理方法並びに半導体装置の作製方法の提供を課題とする。【解決手段】本発明は、減衰器内で発生した熱エネルギーを冷却することによって吸収し、減衰器の温度を一定に保つ。減衰率変化を防止するように減衰器の冷却を行うことによって、減衰器の機能を保護するとともに、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。前記減衰器はダンパー部分を物理的に分離して冷却するものと、前記減衰器全体を冷却するものを含む。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ発振器と、
前記レーザ発振器から射出されるレーザ光を減光させる減衰器と、
前記減衰器全体を冷却する手段と、
被照射面におけるビームスポットが線状になるように、前記レーザ発振器から出力されたレーザ光を加工する光学系と、
を有してい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、
前記レーザ発振器から射出されるレーザ光を減光させる減衰器と、
前記減衰器全体を水冷する手段と、
被照射面におけるビームスポットが線状になるように、前記レーザ発振器から出力されたレーザ光を加工する光学系と、
を有していることを特徴とするレーザ照射装置。
【請求項３】
レーザ発振器と、
前記レーザ発振器から射出されるレーザ光を減光させる減衰器と、
前記減衰器からダンパーを物理的に分離し、前記ダンパーを冷却する手段と、
被照射面におけるビームスポットが線状になるように、前記レーザ発振器から出力されたレーザ光を加工する光学系と、
を有していることを特徴とするレーザ照射装置。
【請求項４】
レーザ発振器と、
前記レーザ発振器から射出されるレーザ光を減光させる減衰器と、
前記減衰器からダンパーを物理的に分離し、前記減衰器および前記ダンパーを冷却する手段と、
被照射面におけるビームスポットが線状になるように、前記レーザ発振器から出力されたレーザ光を加工する光学系と、
を有していることを特徴とするレーザ照射装置。
【請求項５】
レーザ発振器と、
前記レーザ発振器から射出されるレーザ光を減光させる減衰器と、
前記減衰器からダンパーを物理的に分離し、前記ダンパーを水冷する手段と、
被照射面におけるビームスポットが線状になるように、前記レーザ発振器から出力されたレーザ光を加工する光学系と、
を有していることを特徴とするレーザ照射装置。
【請求項６】
レーザ発振器と、
前記レーザ発振器から射出されるレーザ光を減光させる減衰器と、
前記減衰器からダンパーを物理的に分離し、前記減衰器およびダンパーを水冷する手段と、
被照射面におけるビームスポットが線状になるように、前記レーザ発振器から出力されたレーザ光を加工する光学系と、
を有していることを特徴とするレーザ照射装置。
【請求項７】
レーザ発振器と、
前記レーザ発振器から射出されるレーザ光を減光させる減衰器と、
前記減衰器からダンパーを物理的に分離し、前記減衰器を空冷し、ダンパーを水冷する手段と、
被照射面におけるビームスポットが線状になるように、前記レーザ発振器から出力されたレーザ光を加工する光学系と、
を有してい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７のいずれか１項に記載の前記レーザ発振器は、エキシマレーザ、ＹＡＧレーザ、ガラスレーザのいずれか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７のいずれか１項に記載の前記レーザ発振器は、ＹＶＯ4レーザ、ＹＬＦレーザ、Ａｒレーザのいずれかであることを特徴とするレーザ照射装置。
【請求項１０】
レーザ発振器から射出されるレーザ光を減衰器にて減光させ、
前記減衰器全体を冷却することで照射エネルギーを一定に保ち、
被照射面におけるビームスポットが線状になるように、前記レーザ発振器から出力されたレーザ光のビームスポットを変換して、レーザ光を照射することを特徴とするレーザ処理方法。
【請求項１１】
レーザ発振器から射出されるレーザ光を減衰器にて減光させ、
前記減衰器全体を水冷することで照射エネルギーを一定に保ち、
被照射面におけるビームスポットが線状になるように、前記レーザ発振器から出力されたレーザ光のビームスポットを変換して、レーザ光を照射することを特徴とするレーザ処理方法。
【請求項１２】
レーザ発振器から射出されるレーザ光を減衰器にて減光させ、
前記減衰器により捨てられたレーザ光を、前記減衰器から物理的に分離されたダンパーに導入し、前記ダンパーを冷却することで照射エネルギーを一定に保ち、被照射面におけるビームスポットが線状になるように、前記レーザ発振器から出力されたレーザ光のビームスポットを変換して、レーザ光を照射することを特徴とするレーザ処理方法。
【請求項１３】
レーザ発振器から射出されるレーザ光を減衰器にて減光させ、
前記減衰器により捨てられたレーザ光を、前記減衰器から物理的に分離されたダンパーに導入し、前記減衰器および前記ダンパーを冷却することで照射エネルギーを一定に保ち、
被照射面におけるビームスポットが線状になるように、前記レーザ発振器から出力されたレーザ光のビームスポットを変換して、レーザ光を照射することを特徴とするレーザ処理方法。
【請求項１４】
レーザ発振器から射出されるレーザ光を減衰器にて減光させ、
前記減衰器により捨てられたレーザ光を、前記減衰器から物理的に分離されたダンパーに導入し、前記ダンパーを水冷することで照射エネルギーを一定に保ち、被照射面におけるビームスポットが線状になるように、前記レーザ発振器から出力されたレーザ光のビームスポットを変換して、レーザ光を照射することを特徴とするレーザ処理方法。
【請求項１５】
レーザ発振器から射出されるレーザ光を減衰器にて減光させ、
前記減衰器により捨てられたレーザ光を、前記減衰器から物理的に分離されたダンパーに導入し、前記減衰器および前記ダンパーを水冷することで照射エネルギーを一定に保ち、
被照射面におけるビームスポットが線状になるように、前記レーザ発振器から出力されたレーザ光のビームスポットを変換して、レーザ光を照射することを特徴とするレーザ処理方法。
【請求項１６】
レーザ発振器から射出されるレーザ光を減衰器にて減光させ、
前記減衰器により捨てられたレーザ光を、前記減衰器から物理的に分離されたダンパーに導入し、前記減衰器を空冷し、前記ダンパーを水冷することで照射エネルギーを一定に保ち、
被照射面におけるビームスポットが線状になるように、前記レーザ発振器から出力されたレーザ光のビームスポットを変換して、レーザ光を照射することを特徴とするレーザ処理方法。
【請求項１７】
請求項１０乃至１６のいずれか１項に記載の前記レーザ発振器は、エキシマレーザ、ＹＡＧレーザ、ガラスレーザのいずれかであることを特徴とするレーザ処理方法。
【請求項１８】
請求項１０乃至１６のいずれか１項に記載の前記レーザ発振器は、ＹＶＯ4レーザ、ＹＬＦレーザ、Ａｒレーザのいずれかであることを特徴とするレーザ処理方法。
【請求項１９】
基板上に非単結晶半導体膜を形成する工程と、
レーザ光を発生させる工程と、
レーザ光を減衰させる減衰手段を用いて前記レーザ光を減衰させる工程と、
前記減衰手段を冷却しながらレーザ光を発生させ、減衰率を一定に保つ工程と、前記レーザ光を被照射面において線状のビームスポットとする工程と、
前記非単結晶半導体膜が形成された前記基板を走査ステージに設置し、前記非単結晶半導体膜の表面を前記被照射面に一致させる工程と、
前記レーザ光を照射させながら、前記走査ステージを前記線状の短径方向に相対的に走査させ、前記非単結晶半導体膜をレーザアニールする工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項２０】
基板上に非単結晶半導体膜を形成する工程と、
レーザ光を発生させる工程と、
レーザ光を減衰させる減衰手段を用いて前記レーザ光を減衰させる工程と、
前記減衰手段を水冷しながらレーザ光を発生させ、減衰率を一定に保つ工程と、前記レーザ光を被照射面において線状のビームスポットとする工程と、
前記非単結晶半導体膜が形成された前記基板を走査ステージに設置し、前記非単結晶半導体膜の表面を前記被照射面に一致させる工程と、
前記レーザ光を照射させながら、前記走査ステージを前記線状の短径方向に相対的に走査させ、前記非単結晶半導体膜をレーザアニールする工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項２１】
基板上に非単結晶半導体膜を形成する工程と、
レーザ光を発生させる工程と、
レーザ光を減衰させる減衰手段を用いて前記レーザ光を減衰させる工程と、
前記減衰器により捨てられたレーザ光を、前記減衰器から物理的に分離されたダンパーに導入し、前記ダンパーを冷却しながらレーザ光を発生させ、減衰率を一定に保つ工程と、
前記レーザ光を被照射面において線状のビームスポットとする工程と、
前記非単結晶半導体膜が形成された前記基板を走査ステージに設置し、前記非単結晶半導体膜の表面を前記被照射面に一致させる工程と、
前記レーザ光を照射させながら、前記走査ステージを前記線状の短径方向に相対的に走査させ、前記非単結晶半導体膜をレーザアニールする工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項２２】
基板上に非単結晶半導体膜を形成する工程と、
レーザ光を発生させる工程と、
レーザ光を減衰させる減衰手段を用いて前記レーザ光を減衰させる工程と、
前記減衰器により捨てられたレーザ光を、前記減衰器から物理的に分離されたダンパーに導入し、前記減衰手段および前記ダンパーを冷却しながらレーザ光を発生させ、減衰率を一定に保つ工程と、
前記レーザ光を被照射面において線状のビームスポットとする工程と、
前記非単結晶半導体膜が形成された前記基板を走査ステージに設置し、前記非単結晶半導体膜の表面を前記被照射面に一致させる工程と、
前記レーザ光を照射させながら、前記走査ステージを前記線状の短径方向に相対的に走査させ、前記非単結晶半導体膜をレーザアニールする工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項２３】
基板上に非単結晶半導体膜を形成する工程と、
レーザ光を発生させる工程と、
レーザ光を減衰させる減衰手段を用いて前記レーザ光を減衰させる工程と、
前記減衰器により捨てられたレーザ光を、前記減衰器から物理的に分離されたダンパーに導入し、前記ダンパーを水冷しながらレーザ光を発生させ、減衰率を一定に保つ工程と、
前記レーザ光を被照射面において線状のビームスポットとする工程と、
前記非単結晶半導体膜が形成された前記基板を走査ステージに設置し、前記非単結晶半導体膜の表面を前記被照射面に一致させる工程と、
前記レーザ光を照射させながら、前記走査ステージを前記線状の短径方向に相対的に走査させ、前記非単結晶半導体膜をレーザアニールする工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項２４】
基板上に非単結晶半導体膜を形成する工程と、
レーザ光を発生させる工程と、
レーザ光を減衰させる減衰手段を用いて前記レーザ光を減衰させる工程と、
前記減衰器により捨てられたレーザ光を、前記減衰器から物理的に分離されたダンパーに導入し、前記減衰手段および前記ダンパーを水冷しながらレーザ光を発生させ、減衰率を一定に保つ工程と、
前記レーザ光を被照射面において線状のビームスポットとする工程と、
前記非単結晶半導体膜が形成された前記基板を走査ステージに設置し、前記非単結晶半導体膜の表面を前記被照射面に一致させる工程と、
前記レーザ光を照射させながら、前記走査ステージを前記線状の短径方向に相対的に走査させ、前記非単結晶半導体膜をレーザアニールする工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項２５】
基板上に非単結晶半導体膜を形成する工程と、
レーザ光を発生させる工程と、
レーザ光を減衰させる減衰手段を用いて前記レーザ光を減衰させる工程と、
前記減衰器により捨てられたレーザ光を、前記減衰器から物理的に分離されたダンパーに導入し、前記減衰手段を空冷し、前記ダンパーを水冷しながらレーザ光を発生させ、減衰率を一定に保つ工程と、
前記レーザ光を被照射面において線状のビームスポットとする工程と、
前記非単結晶半導体膜が形成された前記基板を走査ステージに設置し、前記非単結晶半導体膜の表面を前記被照射面に一致させる工程と、
前記レーザ光を照射させながら、前記走査ステージを前記線状の短径方向に相対的に走査させ、前記非単結晶半導体膜をレーザアニールする工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項２６】
請求項１９乃至２５のいずれか１項に記載の前記レーザ発振器は、エキシマレーザ、ＹＡＧレーザ、ガラスレーザのいずれかであることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項２７】
請求項１９乃至２５のいずれか１項に記載の前記レーザ発振器は、ＹＶＯ4レーザ、ＹＬＦレーザ、Ａｒレーザのいずれかであることを特徴とする半島体装置の作製方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体膜などをレーザ光を用いて結晶化、再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およびレーザ処理方法に関する。また、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およびレーザ処理方法に関する。また、前記レーザ処理の工程に含んで作製された半導体装置の作製方法に関する。なお、ここでいう半導体装置とは、半導体特性を利用することで機能しうる装置全般を指し、液晶表示装置や発光装置等の電気光学装置及び該電気光学装置を部品として含む電子装置も含まれるものとする。
【０００２】
【従来の技術】
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】
また、エキシマレーザ等の、出力の大きいパルス発振式のレーザビームを、被照射面において、数ｃｍ角の四角いスポットや、長さ１０ｃｍ以上の線状となるように光学系にて加工し、ビームスポットの照射位置を被照射面に対して相対的に走査させて、レーザアニールを行う方法が、量産性が良く、工業的に優れているため、好んで使用される。（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
【特許文献１】特開平８−１９５３５７号公報
【０００８】
特に、線状のビームスポットを用いると、前後左右の走査が必要な点状のビームスポットを用いた場合とは異なり、線状のビームスポットの長軸方向に直角な方向だけの走査で被照射面全体にレーザビームを照射することができるため、高い量産性が得られる。ここで線状のビームスポットとはアスペクト比が大きい長方形状のビームスポットとする。長軸方向に直角な方向に走査するのは、それが最も効率のよい走査方向であるからである。この高い量産性により、現在レーザアニールにはパルス発振のエキシマレーザのビームスポットを適当な光学系で加工した線状のビームスポットを使用することが主流になりつつある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
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、パルス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】
ここで、エキシマレーザやＹＡＧレーザに代表される、大出力のレーザ発振を行うパルス発振レーザは、パルスごとにエネルギーがある程度変動する性質を有している。さらに、パルス発振レーザは出力されるエネルギーによってそのエネルギーの変動の度合いが変化する特性を有している。特にレーザが安定に発振しにくいエネルギー領域で照射を行う場合、基板全体にわたって均一なエネルギーでレーザ処理することは困難である。
【００１１】
そこでレーザは出力が最も安定するエネルギー領域で稼動させる。その場合、前記エネルギー領域はプロセスで必要なエネルギー領域の範囲と必ずしも一致しないため、通常そのような差異は透過率可変のエネルギー減衰器を用いて補正する。したがって出力が最も安定で、かつプロセスに最適なエネルギーでレーザ照射を行うためには、レーザ光のエネルギーを透過率可変の減衰器によって調整するのが好ましい。
【００１２】
エキシマレーザと減衰器を用いたレーザ照射装置の概略を図１に示す。エキシマレーザ１０１から発振したレーザ光のエネルギーを減衰器１０２にて減衰させ、所望のエネルギーにした後、光学系１０３にて所望のレーザビーム形状（例えば３０ｃｍ×４００μｍの線状ビーム）にして、プロセスチャンバー１０４内に置かれた基板を走査しながらレーザ結晶化を行う。
【００１３】
図２に減衰器１０２の構成を示す。減衰器に入射したレーザ光は減衰素子２０１およびコンペンセータ２０２を透過する。減衰素子２０１の片面およびコンペンセータ２０２の両面には反射防止膜用のコーティングが施してあり、回転ステージ２０３および２０４でレーザ光の入射角度を調整することができる。減衰素子２０１の他の片面には光の入射角度によって透過率の変化するコーティングがなされている。すなわちレーザ光の透過率は減衰素子２０１への入射角で変動するため減衰器内で回転ステージ２０３を回転させることによって、レーザ光の減衰率を制御することができる。なお、減衰素子２０１にはレーザ光はほとんど吸収されないため、減衰素子２０１におけるレーザ光の反射光と透過光の和は１００％近くになる。よって透過率を変化させるため減衰素子２０１の角度を変えると、比較的強度の強い反射光の光路も大きく変化する。また、減衰素子２０１は入射角度変化により透過率が変化するが、それに伴い透過光の光路も変化するため、その変化を抑えるコンペンセータ２０２を用いる。原理は極めて簡単で減衰素子２０１の角度に合わせて対称にコンペンセータ２０２を動かし光路補正を行う。また、減衰器内部で反射されたレーザ光は容器２０６に設置されたダンパー２０５で散乱される。
【００１４】
上記の方法でレーザ光のエネルギーを減衰させてからレーザ照射を行えば適切なエネルギーで基板を処理できることがわかる。ところが、近年ではレーザの大出力化が著しく、従来の減衰器の構成では、減衰器が加熱されて機能しなくなってしまった。これは、減衰器内で減衰素子からの反射光の一部が熱エネルギーとして吸収されることによるものである。
【００１５】
大出力レーザを用いた場合、容器２０６の温度は上昇し、減衰器本体または減衰素子を固定している部品にゆがみが生じる。そのため、減衰素子の角度が変化し、減衰器を透過するレーザ光のエネルギーも変動してしまう。図３に減衰器の温度変動と透過率変動の一例を示す。容器２０６の温度は時間の経過とともに上昇するため、これをそのままレーザ結晶化に用いると基板上に照射されるレーザ光のエネルギー分布に差が生じ、基板上の半導体膜全面を均一に照射ができなくなる。また、複数の半導体膜を処理する場合、半導体膜間で特性を一定に保つことができなくなる。
【００１６】
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。したがって上記の減衰器の温度変動に起因する透過光のエネルギー変動を防止し、基板におけるレーザ光の照射エネルギーを適切な値で一定にする手段として、一定の減衰率でレーザ光のエネルギーを保つことのできる減衰器が必要であった。
【００１７】
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レーザ照射装置およびレーザ処理方法、並びに半導体装置の作製方法の提供を課題とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、レーザ照射装置において、レーザ光減衰器の温度変動に起因するエネルギー変動を防止し、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の照射を行うことができるレーザ照射装置を提供する。また、前記装置を使ったレーザ処理方法、並びに前記レーザ処理方法を含む半導体装置の作製方法を提供する。
【００１９】
減衰器内では減衰素子によって反射されたレーザ光がダンパーで散乱され、熱エネルギーとして減衰器に吸収される。したがって本発明では発生した熱エネルギーを冷却することによって吸収し、減衰器の温度を一定に保つ。減衰率変化を防止するように減衰器の冷却を行うことによって、減衰器の機能を保護するとともに、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。
【００２０】
上記構成によって、レーザ光を基板上の半導体膜の処理に最適なエネルギーで照射することができ、かつ基板上の半導体膜全面を均一に結晶化することが可能になる。以下に本発名を列挙する。
【００２１】
本発明で開示するレーザ照射装置に関する発明の構成は、レーザ発振器と、前記レーザ発振器から射出されるレーザ光を減光させる減衰器と、前記減衰器全体を冷却する手段と、被照射面におけるビームスポットが線状になるように、前記レーザ発振器から出力されたレーザ光を加工する光学系と、を有しているレーザ照射装置であることを特徴とする。
【００２２】
本発明で開示するレーザ照射装置に関する他の発明の構成は、レーザ発振器と、前記レーザ発振器から射出されるレーザ光を減光させる減衰器と、前記減衰器全体を水冷する手段と、被照射面におけるビームスポットが線状になるように、前記レーザ発振器から出力されたレーザ光を加工する光学系と、を有しているレーザ照射装置であることを特徴とする。
【００２３】
本発明で開示するレーザ照射装置に関する他の発明の構成は、レーザ発振器と、前記レーザ発振器から射出されるレーザ光を減光させる減衰器と、前記減衰器からダンパーを物理的に分離し、前記ダンパーを冷却する手段と、被照射面におけるビームスポットが線状になるように、前記レーザ発振器から出力されたレーザ光を加工する光学系と、を有しているレーザ照射装置であることを特徴とする。
【００２４】
本発明で開示するレーザ照射装置に関する他の発明の構成は、レーザ発振器と、前記レーザ発振器から射出されるレーザ光を減光させる減衰器と、前記減衰器からダンパーを物理的に分離し、前記減衰器および前記ダンパーを冷却する手段と、被照射面におけるビームスポットが線状になるように、前記レーザ発振器から出力されたレーザ光を加工する光学系と、を有しているレーザ照射装置であることを特徴とする。
【００２５】
本発明で開示するレーザ照射装置に関する他の発明の構成は、レーザ発振器と、前記レーザ発振器から射出されるレーザ光を減光させる減衰器と、前記減衰器からダンパーを物理的に分離し、前記ダンパーを水冷する手段と、被照射面におけるビームスポットが線状になるように、前記レーザ発振器から出力されたレーザ光を加工する光学系と、を有しているレーザ照射装置であることを特徴とする。
【００２６】
本発明で開示するレーザ照射装置に関する他の発明の構成は、レーザ発振器と、前記レーザ発振器から射出されるレーザ光を減光させる減衰器と、前記減衰器からダンパーを物理的に分離し、前記減衰器およびダンパーを水冷する手段と、被照射面におけるビームスポットが線状になるように、前記レーザ発振器から出力されたレーザ光を加工する光学系と、を有しているレーザ照射装置であることを特徴とする。
【００２７】
本発明で開示するレーザ照射装置に関する他の発明の構成は、レーザ発振器と、前記レーザ発振器から射出されるレーザ光を減光させる減衰器と、前記減衰器からダンパーを物理的に分離し、前記減衰器を空冷し、ダンパーを水冷する手段と、被照射面におけるビームスポットが線状になるように、前記レーザ発振器から出力されたレーザ光を加工する光学系と、を有しているレーザ照射装置であることを特徴とする。
【００２８】
上記発明の構成において、レーザ発振器は、エキシマレーザ、ＹＡＧレーザ、ガラスレーザ、ＹＶＯ4レーザ、ＹＬＦレーザ、Ａｒレーザのいずれかであることを特徴とする。
【００２９】
本発明で開示するレーザ処理方法に関する発明の構成は、レーザ発振器から射出されるレーザ光を減衰器にて減光させ、前記減衰器全体を冷却することで照射エネルギーを一定に保ち、被照射面におけるビームスポットが線状になるように、前記レーザ発振器から出力されたレーザ光のビームスポットを変換して、レーザ光を照射するレーザ処理方法であることを特徴とする。
【００３０】
本発明で開示するレーザ処理方法に関する発明の他の構成は、レーザ発振器から射出されるレーザ光を減衰器にて減光させ、前記減衰器全体を水冷することで照射エネルギーを一定に保ち、被照射面におけるビームスポットが線状になるように、前記レーザ発振器から出力されたレーザ光のビームスポットを変換して、レーザ光を照射するレーザ処理方法であることを特徴とする。
【００３１】
本発明で開示するレーザ処理方法に関する発明の他の構成は、レーザ発振器から射出されるレーザ光を減衰器にて減光させ、前記減衰器により捨てられたレーザ光を、前記減衰器から物理的に分離されたダンパーに導入し、前記ダンパーを冷却することで照射エネルギーを一定に保ち、被照射面におけるビームスポットが線状になるように、前記レーザ発振器から出力されたレーザ光のビームスポットを変換して、レーザ光を照射するレーザ処理方法であることを特徴とする。
【００３２】
本発明で開示するレーザ処理方法に関する発明の他の構成は、レーザ発振器から射出されるレーザ光を減衰器にて減光させ、前記減衰器により捨てられたレーザ光を、前記減衰器から物理的に分離されたダンパーに導入し、前記減衰器および前記ダンパーを冷却することで照射エネルギーを一定に保ち、被照射面におけるビームスポットが線状になるように、前記レーザ発振器から出力されたレーザ光のビームスポットを変換して、レーザ光を照射するレーザ処理方法であることを特徴とする。
【００３３】
本発明で開示するレーザ処理方法に関する発明の他の構成は、レーザ発振器から射出されるレーザ光を減衰器にて減光させ、前記減衰器により捨てられたレーザ光を、前記減衰器から物理的に分離されたダンパーに導入し、前記ダンパーを水冷することで照射エネルギーを一定に保ち、被照射面におけるビームスポットが線状になるように、前記レーザ発振器から出力されたレーザ光のビームスポットを変換して、レーザ光を照射するレーザ処理方法であることを特徴とする。
【００３４】
本発明で開示するレーザ処理方法に関する発明の他の構成は、レーザ発振器から射出されるレーザ光を減衰器にて減光させ、前記減衰器により捨てられたレーザ光を、前記減衰器から物理的に分離されたダンパーに導入し、前記減衰器および前記ダンパーを水冷することで照射エネルギーを一定に保ち、被照射面におけるビームスポットが線状になるように、前記レーザ発振器から出力されたレーザ光のビームスポットを変換して、レーザ光を照射するレーザ処理方法であることを特徴とする。
【００３５】
本発明で開示するレーザ処理方法に関する発明の他の構成は、レーザ発振器から射出されるレーザ光を減衰器にて減光させ、前記減衰器により捨てられたレーザ光を、前記減衰器から物理的に分離されたダンパーに導入し、前記減衰器を空冷し、前記ダンパーを水冷することで照射エネルギーを一定に保ち、被照射面におけるビームスポットが線状になるように、前記レーザ発振器から出力されたレーザ光のビームスポットを変換して、レーザ光を照射するレーザ処理方法であることを特徴とする。
【００３６】
上記発明の構成において、レーザ発振器は、エキシマレーザ、ＹＡＧレーザ、ガラスレーザ、ＹＶＯ4レーザ、ＹＬＦレーザ、Ａｒレーザのいずれかであることを特徴とする。
【００３７】
また、本発明で開示する半導体装置の作製方法に関する発明の構成は、半導体装置の作製方法において、基板上に非単結晶半導体膜を形成する工程と、レーザ光を発生させる工程と、レーザ光を減衰させる減衰手段を用いて前記レーザ光を減衰させる工程と、前記減衰手段を冷却しながらレーザ光を発生させ、減衰率を一定に保つ工程と、前記レーザ光を被照射面において線状のビームスポットとする工程と、前記非単結晶半導体膜が形成された前記基板を走査ステージに設置し、前記非単結晶半導体膜の表面を前記被照射面に一致させる工程と、前記レーザ光を照射させながら、前記走査ステージを前記線状の短径方向に相対的に走査させ、前記非単結晶半導体膜をレーザアニールする工程と、を有する半導体装置の作製方法であることを特徴とする。
【００３８】
本発明で開示する半導体装置の作製方法に関する発明の他の構成は、半導体装置の作製方法において、基板上に非単結晶半導体膜を形成する工程と、レーザ光を発生させる工程と、レーザ光を減衰させる減衰手段を用いて前記レーザ光を減衰させる工程と、前記減衰手段を水冷しながらレーザ光を発生させ、減衰率を一定に保つ工程と、前記レーザ光を被照射面において線状のビームスポットとする工程と、前記非単結晶半導体膜が形成された前記基板を走査ステージに設置し、前記非単結晶半導体膜の表面を前記被照射面に一致させる工程と、前記レーザ光を照射させながら、前記走査ステージを前記線状の短径方向に相対的に走査させ、前記非単結晶半導体膜をレーザアニールする工程と、を有する半導体装置の作製方法であることを特徴とする。
【００３９】
本発明で開示する半導体装置の作製方法に関する発明の他の構成は、半導体装置の作製方法において、基板上に非単結晶半導体膜を形成する工程と、レーザ光を発生させる工程と、レーザ光を減衰させる減衰手段を用いて前記レーザ光を減衰させる工程と、前記減衰器により捨てられたレーザ光を、前記減衰器から物理的に分離されたダンパーに導入し、前記ダンパーを冷却しながらレーザ光を発生させ、減衰率を一定に保つ工程と、前記レーザ光を被照射面において線状のビームスポットとする工程と、前記非単結晶半導体膜が形成された前記基板を走査ステージに設置し、前記非単結晶半導体膜の表面を前記被照射面に一致させる工程と、前記レーザ光を照射させながら、前記走査ステージを前記線状の短径方向に相対的に走査させ、前記非単結晶半導体膜をレーザアニールする工程と、を有する半導体装置の作製方法であることを特徴とする。
【００４０】
本発明で開示する半導体装置の作製方法に関する発明の他の構成は、半導体装置の作製方法において、基板上に非単結晶半導体膜を形成する工程と、レーザ光を発生させる工程と、レーザ光を減衰させる減衰手段を用いて前記レーザ光を減衰させる工程と、前記減衰器により捨てられたレーザ光を、前記減衰器から物理的に分離されたダンパーに導入し、前記減衰手段および前記ダンパーを冷却しながらレーザ光を発生させ、減衰率を一定に保つ工程と、前記レーザ光を被照射面において線状のビームスポットとする工程と、前記非単結晶半導体膜が形成された前記基板を走査ステージに設置し、前記非単結晶半導体膜の表面を前記被照射面に一致させる工程と、前記レーザ光を照射させながら、前記走査ステージを前記線状の短径方向に相対的に走査させ、前記非単結晶半導体膜をレーザアニールする工程と、を有する半導体装置の作製方法であることを特徴とする。
【００４１】
本発明で開示する半導体装置の作製方法に関する発明の他の構成は、半導体装置の作製方法において、基板上に非単結晶半導体膜を形成する工程と、レーザ光を発生させる工程と、レーザ光を減衰させる減衰手段を用いて前記レーザ光を減衰させる工程と、前記減衰器により捨てられたレーザ光を、前記減衰器から物理的に分離されたダンパーに導入し、前記ダンパーを水冷しながらレーザ光を発生させ、減衰率を一定に保つ工程と、前記レーザ光を被照射面において線状のビームスポットとする工程と、前記非単結晶半導体膜が形成された前記基板を走査ステージに設置し、前記非単結晶半導体膜の表面を前記被照射面に一致させる工程と、前記レーザ光を照射させながら、前記走査ステージを前記線状の短径方向に相対的に走査させ、前記非単結晶半導体膜をレーザアニールする工程と、を有する半導体装置の作製方法であることを特徴とする。
【００４２】
本発明で開示する半導体装置の作製方法に関する発明の他の構成は、半導体装置の作製方法において、基板上に非単結晶半導体膜を形成する工程と、レーザ光を発生させる工程と、レーザ光を減衰させる減衰手段を用いて前記レーザ光を減衰させる工程と、前記減衰器により捨てられたレーザ光を、前記減衰器から物理的に分離されたダンパーに導入し、前記減衰手段および前記ダンパーを水冷しながらレーザ光を発生させ、減衰率を一定に保つ工程と、前記レーザ光を被照射面において線状のビームスポットとする工程と、前記非単結晶半導体膜が形成された前記基板を走査ステージに設置し、前記非単結晶半導体膜の表面を前記被照射面に一致させる工程と、前記レーザ光を照射させながら、前記走査ステージを前記線状の短径方向に相対的に走査させ、前記非単結晶半導体膜をレーザアニールする工程と、を有する半導体装置の作製方法であることを特徴とする。
【００４３】
本発明で開示する半導体装置の作製方法に関する発明の他の構成は、半導体装置の作製方法において、基板上に非単結晶半導体膜を形成する工程と、レーザ光を発生させる工程と、レーザ光を減衰させる減衰手段を用いて前記レーザ光を減衰させる工程と、前記減衰器により捨てられたレーザ光を、前記減衰器から物理的に分離されたダンパーに導入し、前記減衰手段を空冷し、前記ダンパーを水冷しながらレーザ光を発生させ、減衰率を一定に保つ工程と、前記レーザ光を被照射面において線状のビームスポットとする工程と、前記非単結晶半導体膜が形成された前記基板を走査ステージに設置し、前記非単結晶半導体膜の表面を前記被照射面に一致させる工程と、前記レーザ光を照射させながら、前記走査ステージを前記線状の短径方向に相対的に走査させ、前記非単結晶半導体膜をレーザアニールする工程と、を有する半導体装置の作製方法であることを特徴とする。
【００４４】
上記発明の構成において、レーザ発振器は、エキシマレーザ、ＹＡＧレーザ、ガラスレーザ、ＹＶＯ4レーザ、ＹＬＦレーザ、Ａｒレーザのいずれかであることを特徴とする。
【００４５】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
以下、本発明のレーザ照射装置の構成について説明する。
【００４６】
本発明のレーザ照射装置は、レーザ発振器、冷却器を有する減衰器および光学系を有する。レーザ発振器は発振が安定するエネルギー領域で稼動をする。減衰器はレーザ処理に適したエネルギー範囲にエネルギーを減衰させることができる。また、本装置では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を有する。光学系によって線状ビームに成形されたレーザ光は、基板上の被処理物に照射される。基板を可動ステージで走査することによって基板全面にレーザ照射を行うことができる。
【００４７】
本発明のレーザ装置における減衰器は、減衰器の温度変化を抑制し、レーザ光の減衰率を一定に保つことができる。図４に減衰器の構成を示す。減衰器に入射したレーザ光は減衰素子３０１およびコンペンセータ３０２を透過する。減衰素子３０１の片面およびコンペンセータ３０２の両面には反射防止膜用のコーティングが施してあり、回転ステージ３０３および３０４でレーザ光の入射角度を調整することができる。減衰装置３０１の他の片面には光の入射角度によって透過率の変化するコーティングがなされている。すなわち
レーザ光の透過率は減衰素子３０１への入射角で変動するため減衰器内で回転ステージ３０３を回転させることによって、レーザ光の減衰率を制御することができる。なお、減衰素子３０１にはレーザ光はほとんど吸収されないため、減衰素子３０１におけるレーザ光の反射光と透過光の和は１００％近くになる。よって透過率を変化させるため減衰素子３０１の角度を変えると、比較的強度の強い反射光の光路も大きく変化する。また、減衰素子３０１は入射角度変化により透過率が変化するが、それに伴い透過光の光路も変化するため、その変化を抑えるコンペンセータ３０２を用いる。原理は極めて簡単で減衰素子３０１の角度に合わせて対称にコンペンセータ３０２を動かし光路補正を行う。
【００４８】
本装置ではコンペンセータ３０２の表面には反射防止コートをコーティングしているため、コンペンセータ３０２での反射は考えない。したがって、減衰素子３０１の入射面で反射されるレーザ光のみが減衰器の温度上昇に寄与をすると考えて良い。したがって減衰素子３０１の入射面から反射されるビームが到達する領域だけを減衰器の容器３０５から切り離し、ダンパー３０６を水冷し冷却する。管３０８から冷却器３０７に注入する水量は水量計３１０で調整され、冷却器内を通過した冷却水は管３０９から排出される。減衰素子３０１の入射面で反射されたレーザ光はダンパー３０６で散乱され、熱エネルギーが発生する。本装置では発生した熱エネルギーを冷却器３０７で吸収し、減衰器の温度を一定に保つことが可能になる。その結果、減衰器の温度変動に起因する、減衰器本体または減衰器内の減衰素子を固定している部品のゆがみを抑制することができ、ゆがみに起因する透過光のエネルギー変動を防止することが可能となる。また、被照射面におけるレーザ光の照射エネルギーを適切な値で一定にすることができる。なお、図４では減衰器の冷却を水冷で行う例について示しているが、本発明の装置ではこの構成に限定されない。ペルチェ素子などの冷却素子で冷却を行う構成としても良い。
【００４９】
また、減衰素子３０１およびコンペンセータ３０２にごみが付着することによる減衰器の減衰率の変動を防止するために、管３１１および管３１２から減衰素子３０１およびコンペンセータ３０２の両面に窒素等のガスを吹き付ける構成としても良い。また、減衰器を空冷で行い、減衰素子３０１およびコンペンセータ３０２を冷却しながらごみを除去する構成としても良い。
【００５０】
以下、本発明のレーザ照射装置で半導体膜の処理を行う場合について説明する。まず、基板として６００×７２０×０.７ｍｍのガラス基板（例えばＡＮ１００）を用意する。この基板は６００℃までの温度であれば充分な耐久性がある。前記ガラス基板上に下地膜として酸化珪素膜を２００ｎｍ成膜する。さらに、その上から非晶質珪素膜を５５ｎｍの厚さに成膜する。成膜は、共にスパッタ法にて行う。あるいはプラズマＣＶＤ法にて成膜してもよい。
【００５１】
上記成膜済の基板を、４５０℃の窒素雰囲気中に１時間おく。本工程は非晶質珪素膜中の水素濃度を減らすための工程である。膜中の水素が多すぎると膜がレーザエネルギーに対して耐えきれないので本工程をいれる。前記膜内の水素の濃度は１０20/cm3オーダーが適当である。ここで、１０20/cm3とは、１ｃｍ3あたりに水素原子が１０20個存在するという意味である。
【００５２】
本実施の形態では、レーザ発振器として、ＸｅＣｌエキシマレーザを使う。前記ＸｅＣｌエキシマレーザは、パルス発振レーザであり、発振波長は３０８ｎｍである。
【００５３】
レーザ発振器から射出されたレーザ光は上記の減衰器で所望のエネルギー範囲に調整され、光学系に入射する。光学系に入射する直前のレーザ光のビームは３×２ｃｍ程度の長方形であるが、光学系によって長さ８〜３０ｃｍ、幅２００〜１０００μｍ程度の細長いビーム（線状ビーム）に加工される。
【００５４】
ここで本装置の光学系について説明する。図５に光学系の一例を示す。光学系に入射したレーザ光は図５中、矢印の方向に伝播される。まず、レーザビームは球面レンズ４０１ａおよび４０１ｂにより拡大される。次にシリンドリカルレンズアレイ４０２、４０３ａ、４０３ｂを通過することによってレーザ光はそれまでのガウス分布型から矩形分布に変化する。加工されたレーザビームをシリンドリカルレンズ４０４およびダブレットシリンドリカルレンズ４０５ａ、４０５ｂを透過させることによって、被処理物上に線状ビームを集束させることができる。
【００５５】
光学系によって加工されたレーザ光の照射は例えば、被処理物をのせたステージを線状の短径方向に走査させながら行う。このとき、被照射面におけるビームスポットのエネルギー密度や、走査のスピードは、実施者が適宜決めればよい。
【００５６】
こうして、レーザアニール工程が終了する。上記工程を繰り返すことにより、多数の基板を処理できる。前記基板を利用して例えばアクティブマトリクス型の液晶ディスプレイを作製することができる。前記作製は、実施者が公知の方法に従って行えばよい。
【００５７】
上記の例では、非単結晶半導体膜には非晶質珪素膜を使ったが、本発明は他の非単結晶半導体にも適用できることが容易に推測できる。例えば、非単結晶半導体膜に非晶質珪素ゲルマニウム膜などの非晶質構造を有する化合物半導体膜を使用しても良い。あるいは、非単結晶半導体膜に多結晶珪素膜を使用してもよい。
【００５８】
（実施形態２）
次に、上記の実施の形態に記載した減衰器とは別の減衰器を用いたレーザ照射装置の例を挙げる。
【００５９】
図６にレーザ照射装置の概念図を示す。５０１がレーザ照射装置の本体である。レーザ光は発振器５０２で発振される。発振器５０２で発振されるレーザ光は、エキシマレーザである。もちろん、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り、他のエキシマレーザさらには他の方式のレーザを用いることもできる。
【００６０】
発振器５０２は、出力が最も安定するエネルギー領域で稼動させる。その場合、前記エネルギー領域はプロセスで必要なエネルギー領域の範囲と必ずしも一致しないため、そのような差異は透過率可変の減衰器５０３を用いて補正する。したがって出力が最も安定で、かつプロセスに最適なエネルギーでレーザ照射を行うためには、レーザ光のエネルギーを透過率可変の減衰器５０３によって調整するのが好ましい。
【００６１】
ここで、本発明の装置で用いる減衰器５０３の構成について図７に示す。減衰器に入射したレーザ光は減衰素子６０１およびコンペンセータ６０２を透過する。減衰素子６０１の片面およびコンペンセータ６０２の両面には反射防止膜用のコーティングが施してあり、回転ステージ６０３および６０４でレーザ光の入射角度を調整することができる。減衰装置６０１の他の片面には光の入射角度によって透過率の変化するコーティングがなされている。すなわちレーザ光の透過率は減衰素子６０１への入射角で変動するため減衰器内で回転ステージ６０３を回転させることによって、レーザ光の減衰率を制御することができる。なお、減衰素子６０１にはレーザ光はほとんど吸収されないため、減衰素子６０１におけるレーザ光の反射光と透過光の和は１００％近くになる。よって透過率を変化させるため減衰素子６０１の角度を変えると、比較的強度の強い反射光の光路も大きく変化する。また、減衰素子６０１は入射角度変化により透過率が変化するが、それに伴い透過光の光路も変化するため、その変化を抑えるコンペンセータ６０２を用いる。原理は極めて簡単で減衰素子６０１の角度に合わせて対称にコンペンセータ６０２を動かし光路補正を行う。
【００６２】
減衰器内部で反射されたレーザ光はダンパー６０５および６０６で散乱される。散乱されたレーザ光のエネルギーの一部は熱エネルギーとして容器６０７および６０８に吸収される。本装置では熱エネルギーを排出する目的で容器６０７および６０８を囲むように冷却水を流している。管６１１から冷却器６０９に注入する水量は水量計６１３で調整され、冷却器内を通過した冷却水は管６１５から排出される。同様に、管６１２から冷却器６１０に注入する水量は水量計６１４で調整され、冷却器内を通過した冷却水は管６１６から排出される。容器内部には温度センサー６１７および６１８が取りつけられており、常に容器の温度が一定となるように水量を水量計６１３および６１４で調整することができる。
【００６３】
上記の構成によって減衰器の温度を一定に保つことが可能になる。その結果、減衰器の温度上昇に起因する、減衰器本体または減衰器内の減衰素子を固定している部品のゆがみを抑制することができ、ゆがみに起因する透過光のエネルギー変動を防止することが可能になる。また、被照射面におけるレーザ光の照射エネルギーを適切な値で一定にすることができる。なお、図７では減衰器の冷却を水冷で行う例について示しているが、本発明の装置ではこの構成に限定されない。ペルチェ素子などの冷却素子で冷却を行う構成としても良い。
【００６４】
また、減衰素子６０１およびコンペンセータ６０２にごみが付着することによる減衰器の減衰率の変動を防止するために、管６１９および管６２０から減衰素子６０１およびコンペンセータ６０２の両面に窒素等のガスを吹き付ける構成としても良い。また、減衰器を空冷で行い、減衰素子６０１およびコンペンセータ６０２を冷却しながらごみを除去する構成としても良い。
【００６５】
レーザ光は上記の減衰器で所望のエネルギー範囲に調整され、光学系に入射する。レーザ光は図５に示した光学系で線状ビームに加工される。レーザ光を線状ビームに加工するのは加工性を向上させるためである。すなわち、図６において線状のビームは光学系５０４を出た後、全反射ミラー５０５を経て、基板５０７に照射される。線状ビームを照射し、基板をｘ軸方向およびｙ軸方向に移動させることで基板全体に対してレーザ光を照射することができる。従って、基板のステージ及び駆動装置５０６は構造が簡単で保守も容易である。また、被処理物をセットする際の位置合わせの操作（アライメント）も容易である。
【００６６】
レーザ光が照射される基板のステージ５０６はコンピュータにより制御されており線状のレーザ光に対して平行または直角方向に動くよう設計されている。
【００６７】
光学系を透過した線状ビームは図６のミラー５０５に入射する。ミラー５０５によって反射された線状ビームは基板５０７上に垂直方向から入射する。
【００６８】
本実施例では、レーザ発振器として、ＸｅＣｌエキシマレーザを使う。前記エキシマレーザは、パルスレーザである。前記エキシマレーザの最大エネルギーは、１パルスあたり１０００ｍＪ、発振波長は３０８ｎｍ、最大周波数は３００Ｈｚである。基板１枚をレーザ処理する間、該パルスレーザの１パルスごとのエネルギー変動は、±５％以内、好ましくは±１％以内に収まっていると、均一な結晶化が行える。
【００６９】
ここで述べているレーザ光のエネルギーの変動は、以下のように定義する。すなわち、基板１枚を照射している期間のレーザ光のエネルギーの平均値を基準とし、その期間の最小エネルギーまたは最大エネルギーと前記平均値との差を％で表したものである。
【００７０】
レーザビームの照射は例えば、図６に示した基板５０７をのせたステージを線状ビームの短径方向に走査させながら行う。このとき、被照射面におけるビームスポットのエネルギー密度や、走査のスピードは、実施者が適宜決めればよい。だいたいの目安は、エネルギー密度２００ｍＪ/cm2〜１０００ｍＪ/cm2の範囲である。走査のスピードは、線状のビームスポットの短辺方向の幅が９０％程度もしくはそれ以上で互いに重なり合う範囲で適当なものを選ぶと、均一なレーザアニールを行える可能性が高い。最適な走査スピードは、レーザ発振器の周波数に依存し、前記周波数に比例すると考えてよい。
【００７１】
こうしてレーザアニール工程が終了する。上記工程を繰り返すことにより、多数の基板を処理できる。本装置では減衰器の減衰率を一定に保つことができるため基板の均一な処理を行うことが可能であり、利用価値が高い。前記基板を利用して例えばアクティブマトリクス型の液晶ディスプレイを作製することができる。
【００７２】
【実施例】
（実施例１）
本実施例ではアクティブマトリクス基板の作製方法について図８〜１０を用いて説明する。
【００７３】
まず、本実施例ではコーニング社の＃７０５９ガラスや＃１７３７ガラスなどに代表されるバリウムホウケイ酸ガラス、またはアルミノホウケイ酸ガラスなどのガラスからなる基板７００を用いる。なお、基板７００としては、石英基板やシリコン基板、金属基板またはステンレス基板の表面に絶縁膜を形成したものを用いても良い。また、本実施例の処理温度に耐えうる耐熱性が有するプラスチック基板を用いてもよい。
【００７４】
次いで、基板７００上に酸化珪素膜、窒化珪素膜または酸化窒化珪素膜などの絶縁膜から成る下地膜７０１を形成する。本実施例では下地膜７０１として２層構造を用いるが、前記絶縁膜の単層膜または２層以上積層させた構造を用いても良い。下地膜７０１の一層目としては、プラズマＣＶＤ法を用い、ＳｉＨ4、ＮＨ3、及びＮ2Ｏを反応ガスとして成膜される酸化窒化珪素膜７０１ａを１０〜２００nm（好ましくは５０〜１００nm）形成する。本実施例では、膜厚５０ｎｍの酸化窒化珪素膜７０１ａ（組成比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝２７％、Ｎ＝２４％、Ｈ＝１７％）を形成した。次いで、下地膜７０１のニ層目としては、プラズマＣＶＤ法を用い、ＳｉＨ4、及びＮ2Ｏを反応ガスとして成膜される酸化窒化珪素膜７０１ｂを５０〜２００ｎｍ（好ましくは１００〜１５０nm）の厚さに積層形成する。本実施例では、膜厚１００ｎｍの酸化窒化珪素膜７０１ｂ（組成比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝５９％、Ｎ＝７％、Ｈ＝２％）を形成した。
【００７５】
次いで、下地膜上に半導体膜７０２を形成する。半導体膜７０２は、非晶質構造を有する半導体膜を公知の手段（スパッタ法、ＬＰＣＶＤ法、またはプラズマＣＶＤ法等）により、２５〜８０ｎｍ（好ましくは３０〜６０ｎｍ）の厚さで形成する。半導体膜の材料に限定はないが、好ましくは珪素または珪素ゲルマニウム（ＳｉＧｅ）合金などで形成すると良い。続いて、レーザ結晶化法を行なって得られた結晶質半導体膜を所望の形状にパターニングして、半導体層８０２〜８０６を形成する。もちろん、レーザ結晶化法だけでなく、他の公知の結晶化処理（ＲＴＡやファーネスアニール炉等を利用した熱結晶化法、ニッケルなどの触媒を用いた熱結晶化法等）と組み合わせて行なってもよい。
【００７６】
レーザ結晶化法において、パルス発振型または連続発光型のエキシマレーザやＹＡＧレーザ、ＹＶＯ4レーザ等を用いることができる。これらのレーザを用いる場合には、レーザ発振器から放射されたレーザビームを光学系で線状に集光し半導体膜に照射する方法を用いると良い。結晶化の条件は実施者が適宣選択するものであるが、エキシマレーザを用いる場合はパルス発振周波数３０〜３００Ｈｚとし、レーザーエネルギー密度を１００〜８００mJ/cm2(代表的には２００〜７００mJ/cm2)とする。また、ＹＡＧレーザを用いる場合にはその第２高調波を用いパルス発振周波数１〜１００００Ｈｚとし、レーザーエネルギー密度を３００〜１０００mJ/cm2(代表的には３５０〜８００mJ/cm2)とすると良い。そして幅１００〜１０００μｍ、例えば４００μｍで線状に集光したレーザビームを基板全面に渡って照射する。なお、発明実施の形態で示したように、減衰器を冷却しながらレーザアニールを行う。
【００７７】
本実施例では、プラズマＣＶＤ法を用い、５５ｎｍの非晶質珪素膜を成膜した後、本発明のレーザ照射方法を適用したレーザ結晶化法により結晶質珪素膜を形成する。そして、この結晶質珪素膜をフォトリソグラフィ法を用いたパターニング処理によって、半導体層８０２〜８０６を形成する。
【００７８】
半導体層８０２〜８０６を形成した後、ＴＦＴのしきい値を制御するために微量な不純物元素（ボロンまたはリン）のドーピングを行なってもよい。
【００７９】
次いで、半導体層８０２〜８０６を覆うゲート絶縁膜８０７を形成する。ゲート絶縁膜８０７はプラズマＣＶＤ法またはスパッタ法を用い、厚さを４０〜１５０ｎｍとして珪素を含む絶縁膜で形成する。本実施例では、プラズマＣＶＤ法により１１０ｎｍの厚さで酸化窒化珪素膜（組成比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝５９％、Ｎ＝７％、Ｈ＝２％）で形成した。もちろん、ゲート絶縁膜は酸化窒化珪素膜に限定されるものでなく、他の珪素を含む絶縁膜を単層または積層構造として用いても良い。
【００８０】
また、酸化珪素膜を用いる場合には、プラズマＣＶＤ法でＴＥＯＳ（Tetraethyl Orthosilicate）とＯ2とを混合し、反応圧力４０Pa、基板温度３００〜４００℃とし、高周波（１３．５６MHz）電力密度０．５〜０．８W/cm2で放電させて形成することができる。このようにして作製される酸化珪素膜は、その後４００〜５００℃の熱アニール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。
【００８１】
次いで、図８（Ｂ）に示すように、ゲート絶縁膜８０７上に膜厚２０〜１００ｎｍの第１の導電膜８０８と、膜厚１００〜４００ｎｍの第２の導電膜８０９とを積層形成する。本実施例では、膜厚３０ｎｍのＴａＮ膜からなる第１の導電膜８０８と、膜厚３７０ｎｍのＷ膜からなる第２の導電膜８０９を積層形成した。ＴａＮ膜はスパッタ法で形成し、Ｔａのターゲットを用い、窒素を含む雰囲気内でスパッタした。また、Ｗ膜は、Ｗのターゲットを用いたスパッタ法で形成した。その他に６フッ化タングステン（ＷＦ6）を用いる熱ＣＶＤ法で形成することもできる。いずれにしてもゲート電極として使用するためには低抵抗化を図る必要があり、Ｗ膜の抵抗率は２０μΩｃｍ以下にすることが望ましい。Ｗ膜は結晶粒を大きくすることで低抵抗率化を図ることができるが、Ｗ膜中に酸素などの不純物元素が多い場合には結晶化が阻害され高抵抗化する。従って、本実施例では、高純度のＷ（純度９９．９９９９％）のターゲットを用いたスパッタ法で、さらに成膜時に気相中からの不純物の混入がないように十分配慮してＷ膜を形成することにより、抵抗率９〜２０μΩｃｍを実現することができた。
【００８２】
なお、本実施例では、第１の導電膜８０８をＴａＮ、第２の導電膜８０９をＷとしたが、特に限定されず、いずれも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結晶質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。また、第１の導電膜をタンタル（Ｔａ）膜で形成し、第２の導電膜をＷ膜とする組み合わせ、第１の導電膜を窒化チタン（ＴｉＮ）膜で形成し、第２の導電膜をＷ膜とする組み合わせ、第１の導電膜を窒化タンタル（ＴａＮ）膜で形成し、第２の導電膜をＡｌ膜とする組み合わせ、第１の導電膜を窒化タンタル（ＴａＮ）膜で形成し、第２の導電膜をＣｕ膜とする組み合わせとしてもよい。
【００８３】
次に、フォトリソグラフィ法を用いてレジストからなるマスク８１０〜８１５を形成し、電極及び配線を形成するための第１のエッチング処理を行なう。第１のエッチング処理では第１及び第２のエッチング条件で行なう。本実施例では第１のエッチング条件として、ＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma：誘導結合型プラズマ）エッチング法を用い、エッチング用ガスにＣＦ4とＣｌ2とＯ2とを用い、それぞれのガス流量比を２５／２５／１０（ｓｃｃｍ）とし、１Paの圧力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エッチングを行った。ここでは、松下電器産業（株）製のＩＣＰを用いたドライエッチング装置（Model Ｅ６４５−□ＩＣＰ）を用いた。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。
【００８４】
この後、レジストからなるマスク８１０〜８１５を除去せずに第２のエッチング条件に変え、エッチング用ガスにＣＦ4とＣｌ2とを用い、それぞれのガス流量比を３０／３０（ｓｃｃｍ）とし、１Paの圧力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３０秒程度のエッチングを行った。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。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。
【００８５】
上記第１のエッチング処理では、レジストからなるマスクの形状を適したものとすることにより、基板側に印加するバイアス電圧の効果により第１の導電層及び第２の導電層の端部がテーパー形状となる。このテーパー部の角度は１５〜４５°となる。こうして、第１のエッチング処理により第１の導電層と第２の導電層から成る第１の形状の導電層８１７〜８２２（第１の導電層８１７ａ〜８２２ａと第２の導電層８１７ｂ〜８２２ｂ）を形成する。８１６はゲート絶縁膜であり、第１の形状の導電層８１７〜８２２で覆われない領域は２０〜５０nm程度エッチングされ薄くなった領域が形成される。
【００８６】
そして、レジストからなるマスクを除去せずに第１のドーピング処理を行い、半導体層にｎ型を付与する不純物元素を添加する。（図９（Ａ））ドーピング処理はイオンドープ法、若しくはイオン注入法で行なえば良い。イオンドープ法の条件はドーズ量を１×１０13〜５×１０15／ｃｍ2とし、加速電圧を６０〜１００ｋｅＶとして行なう。本実施例ではドーズ量を１．５×１０15／ｃｍ2とし、加速電圧を８０ｋｅＶとして行った。ｎ型を付与する不純物元素として１５族に属する元素、典型的にはリン（Ｐ）または砒素（Ａｓ）を用いるが、ここではリン（Ｐ）を用いた。この場合、導電層８１７〜８２１がｎ型を付与する不純物元素に対するマスクとなり、自己整合的に第１の高濃度不純物領域７０６〜７１０が形成される。第１の高濃度不純物領域７０６〜７１０には１×１０20〜１×１０21／ｃｍ3の濃度範囲でｎ型を付与する不純物元素を添加する。
【００８７】
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なう。ここでは、エッチングガスにＣＦ4とＣｌ2とＯ2とを用い、Ｗ膜を選択的にエッチングする。この時、第２のエッチング処理により第２の導電層８２８ｂ〜８３３ｂを形成する。一方、第１の導電層８１７ａ〜８２２ａは、ほとんどエッチングされず、第２の形状の導電層８２８〜８３３を形成する。
【００８８】
次いで、レジストからなるマスクを除去せずに、図９（Ｂ）に示すように、第２のドーピング処理を行なう。この場合、第１のドーピング処理よりもドーズ量を下げて、７０〜１２０ｋｅＶの高い加速電圧で、ｎ型を付与する不純物元素を導入する。本実施例ではドーズ量を１．５×１０14／ｃｍ2とし、加速電圧を９０ｋｅＶとして行なった。第２のドーピング処理は第２の形状の導電層８２８〜８３３をマスクとして用い、第２の導電層８２８ｂ〜８３３ｂの下方における半導体層にも不純物元素が導入され、新たに第２の高濃度不純物領域８２３ａ〜８２７ａおよび低濃度不純物領域８２３ｂ〜８２７ｂが形成される。
【００８９】
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８３４ａおよび８３４ｂを形成して、図９（Ｃ）に示すように、第３のエッチング処理を行なう。エッチング用ガスにＳＦ6およびＣｌ2とを用い、ガス流量比を５０／１０（ｓｃｃｍ）とし、１．３Ｐａの圧力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、約３０秒のエッチング処理を行なう。基板側（資料ステージ）には１０ＷのＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入し、実質的には不の自己バイアス電圧を印加する。こうして、前記大３のエッチング処理により、ｐチャネル型ＴＦＴおよび画素部のＴＦＴ（画素ＴＦＴ）のＴａＮ膜をエッチングして、第３の形状の導電層８３５〜８３８を形成する。
【００９０】
次いで、レジストからなるマスクを除去した後、第２の形状の導電層８２８、８３０および第２の形状の導電層８３５〜８３８をマスクとして用い、ゲート絶縁膜８１６を選択的に除去して絶縁層８３９〜８４４を形成する。（図１０（Ａ））
【００９１】
次いで、新たにレジストからなるマスク８４５ａ〜８４５ｃを形成して第３のドーピング処理を行なう。この第３のドーピング処理により、ｐチャネル型ＴＦＴの活性層となる半導体層に前記一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不純物領域８４６、８４７を形成する。第２の導電層８３５ａ、８３８ａを不純物元素に対するマスクとして用い、ｐ型を付与する不純物元素を添加して自己整合的に不純物領域を形成する。本実施例では、不純物領域８４６、８４７はジボラン（Ｂ2Ｈ6）を用いたイオンドープ法で形成する。（図１０（Ｂ））この第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はレジストからなるマスク８４５ａ〜８４５ｃで覆われている。第１のドーピング処理及び第２のドーピング処理によって、不純物領域８４６、８４７にはそれぞれ異なる濃度でリンが添加されているが、そのいずれの領域においてもｐ型を付与する不純物元素の濃度を２×１０20〜２×１０21／ｃｍ3となるようにドーピング処理することにより、ｐチャネル型ＴＦＴのソース領域およびドレイン領域として機能するために何ら問題は生じない。本実施例では、ｐチャネル型ＴＦＴの活性層となる半導体層の一部が露呈しているため、不純物元素（ボロン）を添加しやすい利点を有している。
【００９２】
以上までの工程で、それぞれの半導体層に不純物領域が形成される。次いで、レジストからなるマスク８４５ａ〜８４５ｃを除去して第１の層間絶縁膜４１を形成する。この第１の層間絶縁膜８６１としては、プラズマＣＶＤ法またはスパッタ法を用い、厚さを１００〜２００ｎｍとして珪素を含む絶縁膜で形成する。本実施例では、プラズマＣＶＤ法により膜厚１５０ｎｍの酸化窒化珪素膜を形成した。もちろん、第１の層間絶縁膜８６１は酸化窒化珪素膜に限定されるものでなく、他の珪素を含む絶縁膜を単層または積層構造として用いても良い。
【００９３】
次いで、図１０（Ｃ）に示すように、加熱処理を行なって、半導体層の結晶性の回復、それぞれの半導体層に添加された不純物元素の活性化を行なう。この加熱処理はファーネスアニール炉を用いる熱アニール法で行なう。熱アニール法としては、酸素濃度が１ｐｐｍ以下、好ましくは０．１ｐｐｍ以下の窒素雰囲気中で４００〜７００℃、代表的には５００〜５５０℃で行えばよく、本実施例では５５０℃、４時間の熱処理で活性化処理を行った。なお、熱アニール法の他に、レーザアニール法、また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。レーザアニール法については発明実施の形態で示した方法を採用するのが好ましい。
【００９４】
また、第１の層間絶縁膜を形成する前に加熱処理を行なっても良い。ただし、用いた配線材料が熱に弱い場合には、本実施例のように配線等を保護するため層間絶縁膜（珪素を主成分とする絶縁膜、例えば窒化珪素膜）を形成した後で活性化処理を行なうことが好ましい。
【００９５】
さらに、３〜１００％の水素を含む雰囲気中で、３００〜５５０℃で１〜１２時間の熱処理を行ない、半導体層を水素化する工程を行なう。本実施例では水素を約３％の含む窒素雰囲気中で４１０℃、１時間の熱処理を行った。この工程は層間絶縁膜に含まれる水素により半導体層のダングリングボンドを終端する工程である。水素化の他の手段として、プラズマ水素化（プラズマにより励起された水素を用いる）を行なっても良い。
【００９６】
また、活性化処理としてレーザアニール法を用いる場合には、上記水素化を行った後、エキシマレーザやＹＡＧレーザ等のレーザビームを照射することが望ましい。
【００９７】
次いで、第１の層間絶縁膜８６１上に無機絶縁膜材料または有機絶縁物材料から成る第２の層間絶縁膜８６２を形成する。本実施例では、膜厚１．６μｍのアクリル樹脂膜を形成したが、粘度が１０〜１０００ｃｐ、好ましくは４０〜２００ｃｐのものを用い、表面に凸凹が形成されるものを用いた。
【００９８】
本実施例では、鏡面反射を防ぐため、表面に凸凹が形成される第２の層間絶縁膜を形成することによって画素電極の表面に凸凹を形成した。また、画素電極の表面に凹凸を持たせて光散乱性を図るため、画素電極の下方の領域に凸部を形成してもよい。その場合、凸部の形成は、ＴＦＴの形成と同じフォトマスクで行なうことができるため、工程数の増加なく形成することができる。なお、この凸部は配線及びＴＦＴ部以外の画素部領域の基板上に適宜設ければよい。こうして、凸部を覆う絶縁膜の表面に形成された凸凹に沿って画素電極の表面に凸凹が形成される。
【００９９】
また、第２の層間絶縁膜８６２として表面が平坦化する膜を用いてもよい。その場合は、画素電極を形成した後、公知のサンドブラスト法やエッチング法等の工程を追加して表面を凹凸化させて、鏡面反射を防ぎ、反射光を散乱させることによって白色度を増加させることが好ましい。
【０１００】
そして、駆動回路９０６において、各不純物領域とそれぞれ電気的に接続する配線８６３〜８６７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との合金膜）との積層膜をパターニングして形成する。
【０１０１】
また、画素部９０７においては、画素電極８７０、ゲート配線８６９、接続電極８６８を形成する。（図１１）この接続電極８６８によりソース配線（８４３ｂと８４９の積層）は、画素ＴＦＴと電気的な接続が形成される。また、ゲート配線８６９は、画素ＴＦＴのゲート電極と電気的な接続が形成される。また、画素電極８７０は、画素ＴＦＴのドレイン領域８４２と電気的な接続が形成され、さらに保持容量を形成する一方の電極として機能する半導体層８５８と電気的な接続が形成される。また、画素電極８７０としては、ＡｌまたはＡｇを主成分とする膜、またはそれらの積層膜等の反射性の優れた材料を用いることが望ましい。
【０１０２】
以上の様にして、ｎチャネル型ＴＦＴ９０１とｐチャネル型ＴＦＴ９０２からなるＣＭＯＳ回路、及びｎチャネル型ＴＦＴ９０３を有する駆動回路９０６と、画素ＴＦＴ９０４、保持容量５０５とを有する画素部９０７を同一基板上に形成することができる。こうして、アクティブマトリクス基板が完成する。
【０１０３】
駆動回路９０６のｎチャネル型ＴＦＴ９０１はチャネル形成領域８２３ｃ、ゲート電極の一部を構成する第１の導電層８２８ａと重なる低濃度不純物領域８２３ｂ（ＧＯＬＤ領域）、とソース領域またはドレイン領域として機能する高濃度不純物領域８２３ａを有している。このｎチャネル型ＴＦＴ９０１と電極８６６で接続してＣＭＯＳ回路を形成するｐチャネル型ＴＦＴ９０２にはチャネル形成領域８４６ｄ、ゲート電極の外側に形成される不純物領域８４６ｂ、８４６ｃ、ソース領域またはドレイン領域として機能する高濃度不純物領域８４６ａを有している。また、ｎチャネル型ＴＦＴ９０３にはチャネル形成領域８２５ｃ、ゲート電極の一部を構成する第１の導電層８３０ａと重なる低濃度不純物領域８２５ｂ（ＧＯＬＤ領域）、とソース領域またはドレイン領域として機能する高濃度不純物領域８２５ａを有している。
【０１０４】
画素部の画素ＴＦＴ９０４にはチャネル形成領域８２６ｃ、ゲート電極の外側に形成される低濃度不純物領域８２６ｂ（ＬＤＤ領域）とソース領域またはドレイン領域として機能する高濃度不純物領域８２６ａを有している。また、保持容量９０５の一方の電極として機能する半導体層８４７ａ、８４７ｂには、それぞれｐ型を付与する不純物元素が添加されている。保持容量９０５は、絶縁膜８４４を誘電体として、電極（８３８ａと８３８ｂの積層）と、半導体層８４７ａ〜８４７ｃとで形成している。
【０１０５】
また、本実施例の画素構造は、ブラックマトリクスを用いることなく、画素電極間の隙間が遮光されるように、画素電極の端部をソース配線と重なるように配置形成する。
【０１０６】
また、本実施例で作製するアクティブマトリクス基板の画素部の上面図を図１２に示す。なお、図８〜図１１に対応する部分には同じ符号を用いている。図１１中の鎖線Ａ−Ａ'は図１２中の鎖線Ａ―Ａ'で切断した断面図に対応している。また、図１１中の鎖線Ｂ−Ｂ'は図１２中の鎖線Ｂ―Ｂ'で切断した断面図に対応している。
【０１０７】
（実施例２）
本実施例では、実施例１で作製したアクティブマトリクス基板から、反射型液晶表示装置を作製する工程を以下に説明する。説明には図１３を用いる。
【０１０８】
まず、実施例１に従い、図１１の状態のアクティブマトリクス基板を得た後、図１１のアクティブマトリクス基板上、少なくとも画素電極８７０上に配向膜９６７を形成しラビング処理を行なう。なお、本実施例では配向膜９６７を形成する前に、アクリル樹脂膜等の有機樹脂膜をパターニングすることによって基板間隔を保持するための柱状のスペーサ９７２を所望の位置に形成した。また、柱状のスペーサに代えて、球状のスペーサを基板全面に散布してもよい。
【０１０９】
次いで、対向基板９６９を用意する。次いで、対向基板９６９上に着色層９１１０９７１、平坦化膜９７３を形成する。赤色の着色層９７０と青色の着色層９７２とを重ねて、遮光部を形成する。また、赤色の着色層と緑色の着色層とを一部重ねて、遮光部を形成してもよい。
【０１１０】
本実施例では、実施例１に示す基板を用いている。従って、実施例１の画素部の上面図を示す図１２では、少なくともゲート配線８６９と画素電極８７０の間隙と、ゲート配線８６９と接続電極８６８の間隙と、接続電極８６８と画素電極８７０の間隙を遮光する必要がある。本実施例では、それらの遮光すべき位置に着色層の積層からなる遮光部が重なるように各着色層を配置して、対向基板を貼り合わせた。
【０１１１】
このように、ブラックマスク等の遮光層を形成することなく、各画素間の隙間を着色層の積層からなる遮光部で遮光することによって工程数の低減を可能とした。
【０１１２】
次いで、平坦化膜９７３上に透明導電膜からなる対向電極９７６を少なくとも画素部に形成し、対向基板の全面に配向膜９７４を形成し、ラビング処理を施した。
【０１１３】
そして、画素部と駆動回路が形成されたアクティブマトリクス基板と対向基板とをシール材９６８で貼り合わせる。シール材９６８にはフィラーが混入されていて、このフィラーと柱状スペーサによって均一な間隔を持って２枚の基板が貼り合わせられる。その後、両基板の間に液晶材料９７５を注入し、封止剤（図示せず）によって完全に封止する。液晶材料９７５には公知の液晶材料を用いれば良い。このようにして図１３に示す反射型液晶表示装置が完成する。そして、必要があれば、アクティブマトリクス基板または対向基板を所望の形状に分断する。さらに、対向基板のみに偏光板（図示しない）を貼りつけた。そして、公知の技術を用いてＦＰＣを貼りつけた。
【０１１４】
以上のようにして作製される液晶表示パネルは各種電子機器の表示部として用いることができる。
【０１１５】
なお、本実施例は実施例１と自由に組み合わせることが可能である。
【０１１６】
（実施例３）
本実施例では、本発明を用いて発光装置を作製した例について説明する。本明細書において、発光装置とは、基板上に形成された発光素子を該基板とカバー材の間に封入した表示用パネルおよび該表示用パネルにＩＣを実装した表示用モジュールを総称したものである。なお、発光素子は、電場を加えることで発生するルミネッセンス（Electro Luminescence）が得られる有機化合物を含む層（発光層）と陽極層と、陰極層とを有する。また、有機化合物におけるルミネッセンスには、一重項励起状態から基底状態に戻る際の発光（蛍光）と三重項励起状態から基底状態に戻る際の発光（リン光）があり、これらのうちどちらか、あるいは両方の発光を含む。
【０１１７】
図１４は本実施例の発光装置の断面図である。図１４において、基板１１００上に設けられたスイッチングＴＦＴ１００３は図１１のｎチャネル型ＴＦＴ１３０３を用いて形成される。したがって、構造の説明はｎチャネル型ＴＦＴ１３０３の説明を参照すれば良い。
【０１１８】
なお、本実施例ではチャネル形成領域が二つ形成されるダブルゲート構造としているが、チャネル形成領域が一つ形成されるシングルゲート構造もしくは三つ形成されるトリプルゲート構造であっても良い。
【０１１９】
基板１１００上に設けられた駆動回路は図１１のＣＭＯＳ回路を用いて形成される。従って、構造の説明はｎチャネル型ＴＦＴ１３０１とｐチャネル型ＴＦＴ１３０２の説明を参照すれば良い。なお、本実施例ではシングルゲート構造としているが、ダブルゲート構造もしくはトリプルゲート構造であっても良い。
【０１２０】
また、配線１１０１、１１０３はＣＭＯＳ回路のソース配線、１１０２はドレイン配線として機能する。また、配線１１０４はソース配線１１０８とスイッチングＴＦＴのソース領域とを電気的に接続する配線として機能し、配線１１０５はドレイン配線１１０９とスイッチングＴＦＴのドレイン領域とを電気的に接続する配線として機能する。
【０１２１】
なお、電流制御ＴＦＴ１００４は図１１のｐチャネル型ＴＦＴ１３０２を用いて形成される。従って、構造の説明はｐチャネル型ＴＦＴ１３０２の説明を参照すれば良い。なお、本実施例ではシングルゲート構造としているが、ダブルゲート構造もしくはトリプルゲート構造であっても良い。
【０１２２】
また、配線１１０６は電流制御ＴＦＴのソース配線（電流供給線に相当する）であり、１１０７は電流制御ＴＦＴの画素電極１１１０上に重ねることで画素電極１１１０と電気的に接続する電極である。
【０１２３】
なお、１１１０は、透明導電膜からなる画素電極（発光素子の陽極）である。透明導電膜としては、酸化インジウムと酸化スズとの化合物、酸化インジウムと酸化亜鉛との化合物、酸化亜鉛、酸化スズまたは酸化インジウムを用いることができる。また、前記透明導電膜にガリウムを添加したものを用いても良い。画素電極１１１０は、上記配線を形成する前に平坦な層間絶縁膜１１１１上に形成する。本実施例においては、樹脂からなる平坦化膜１１１１を用いてＴＦＴによる段差を平坦化することは非常に重要である。後に形成される発光層は非常に薄いため、段差が存在することによって発光不良を起こす場合がある。従って、発光層をできるだけ平坦面に形成しうるように画素電極を形成する前に平坦化しておくことが望ましい。
【０１２４】
配線１１０１〜１１０７を形成後、図１４に示すようにバンク１１１２を形成する。バンク１１１２は１００〜４００ｎｍの珪素を含む絶縁膜もしくは有機樹脂膜をパターニングして形成すれば良い。
【０１２５】
なお、バンク１１１２は絶縁膜であるため、成膜時における素子の静電破壊には注意が必要である。本実施例ではバンク１１１２の材料となる絶縁膜中にカーボン粒子や金属粒子を添加して抵抗率を下げ、静電気の発生を抑制する。この際、抵抗率は１×１０6〜１×１０12Ωｍ（好ましくは１×１０8〜１×１０10Ωｍ）となるようにカーボン粒子や金属粒子の添加量を調節すれば良い。
【０１２６】
画素電極１１１０の上には発光層１１１３が形成される。なお、図１４では一画素しか図示していないが、本実施例ではＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色に対応した発光層を作り分けている。また、本実施例では蒸着法により低分子系有機発光材料を形成している。具体的には、正孔注入層として２０ｎｍ厚の銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）膜を設け、その上に発光層として７０ｎｍ厚のトリス−８−キノリノラトアルミニウム錯体（Ａｌｑ3）膜を設けた積層構造としている。Ａｌｑ3にキナクリドン、ペリレンもしくはＤＣＭ１といった蛍光色素を添加することで発光色を制御することができる。
【０１２７】
但し、以上の例は発光層として用いることのできる有機発光材料の一例であって、これに限定する必要はまったくない。発光層、電荷輸送層または電荷注入層を自由に組み合わせて発光層（発光及びそのためのキャリアの移動を行わせるための層）を形成すれば良い。例えば、本実施例では低分子系有機発光材料を発光層として用いる例を示したが、高分子系有機発光材料を用いても良い。また、電荷輸送層や電荷注入層として炭化珪素等の無機材料を用いることも可能である。これらの有機発光材料や無機材料は公知の材料を用いることができる。
【０１２８】
次に、発光層１１１３の上には導電膜からなる陰極１１１４が設けられる。本実施例の場合、導電膜としてアルミニウムとリチウムとの合金膜を用いる。勿論、公知のＭｇＡｇ膜（マグネシウムと銀との合金膜）を用いても良い。陰極材料としては、周期表の１族もしくは２族に属する元素からなる導電膜もしくはそれらの元素を添加した導電膜を用いれば良い。
【０１２９】
この陰極１１１４まで形成された時点で発光素子１１１５が完成する。なお、ここでいう発光素子１１１５は、画素電極（陽極）１１１０、発光層１１１３及び陰極１１１４で形成されたダイオードを指す。
【０１３０】
発光素子１１１５を完全に覆うようにしてパッシベーション膜１１１６を設けることは有効である。パッシベーション膜１１１６としては、炭素膜、窒化珪素膜もしくは窒化酸化珪素膜を含む絶縁膜からなり、該絶縁膜を単層もしくは組み合わせた積層で用いる。
【０１３１】
この際、カバレッジの良い膜をパッシベーション膜として用いることが好ましく、炭素膜、特にＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）膜を用いることは有効である。ＤＬＣ膜は室温から１００℃以下の温度範囲で成膜可能であるため、耐熱性の低い発光層１１１３の上方にも容易に成膜することができる。また、ＤＬＣ膜は酸素に対するブロッキング効果が高く、発光層１１１３の酸化を抑制することが可能である。そのため、この後に続く封止工程を行う間に発光層１１１３が酸化するといった問題を防止できる。
【０１３２】
さらに、パッシベーション膜１１１６上に封止材１１１７を設け、カバー材１１１８を貼り合わせる。封止材１１１７としては紫外線硬化樹脂を用いれば良く、内部に吸湿効果を有する物質もしくは酸化防止効果を有する物質を設けることは有効である。また、本実施例においてカバー材１１１８はガラス基板や石英基板やプラスチック基板（プラスチックフィルムも含む）の両面に炭素膜（好ましくはダイヤモンドライクカーボン膜）を形成したものを用いる。
【０１３３】
こうして図１４に示すような構造の発光装置が完成する。なお、バンク１１１２を形成した後、パッシベーション膜１１１６を形成するまでの工程をマルチチャンバー方式（またはインライン方式）の成膜装置を用いて、大気解放せずに連続的に処理することは有効である。また、さらに発展させてカバー材１１１８を貼り合わせる工程までを大気解放せずに連続的に処理することも可能である。
【０１３４】
こうして、プラスチック基板を母体とする絶縁体１３０１上にｎチャネル型ＴＦＴ１００１、１００２、スイッチングＴＦＴ（ｎチャネル型ＴＦＴ）１００３および電流制御ＴＦＴ（ｎチャネル型ＴＦＴ）１００４が形成される。ここまでの製造工程で必要としたマスク数は、一般的なアクティブマトリクス型発光装置よりも少ない。即ち、ＴＦＴの製造工程が大幅に簡略化されており、歩留まりの向上および製造コストの低減が実現できる。
【０１３５】
さらに、図１４を用いて説明したように、ゲート電極に絶縁膜を介して重なる不純物領域を設けることによりホットキャリア効果に起因する劣化に強いｎチャネル型ＴＦＴを形成することができる。そのため、信頼性の高い発光装置を実現できる。
【０１３６】
また、本実施例では画素部と駆動回路の構成のみ示しているが、本実施例の製造工程に従えば、その他にも信号分割回路、Ｄ／Ａコンバータ、オペアンプ、γ補正回路などの論理回路を同一の絶縁体上に形成可能であり、さらにはメモリやマイクロプロセッサをも形成しうる。
【０１３７】
さらに、発光素子を保護するための封止（または封入）工程まで行った後の本実施例の発光装置について図１５を用いて説明する。なお、必要に応じて図１４で用いた符号を引用する。
【０１３８】
図１５（Ａ）は、発光素子の封止までを行った状態を示す上面図、図１５（Ｂ）は図１５（Ａ）をＣ−Ｃ'で切断した断面図である。点線で示された１２１５はソース側駆動回路、１２１６は画素部、１２１７はゲート側駆動回路である。また、１３０１はカバー材、１３０２は第１シール材、１３０３は第２シール材であり、第１シール材１３０２で囲まれた内側には封止材１３０７が設けられる。
【０１３９】
なお、１３０４はソース側駆動回路１２１５及びゲート側駆動回路１２１７に入力される信号を伝送するための配線であり、外部入力端子となるＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）１３０５からビデオ信号やクロック信号を受け取る。なお、ここではＦＰＣしか図示されていないが、このＦＰＣにはプリント配線基盤（ＰＷＢ）が取り付けられていても良い。本明細書における発光装置には、発光装置本体だけでなく、それにＦＰＣもしくはＰＷＢが取り付けられた状態をも含むものとする。
【０１４０】
次に、断面構造について図１５（Ｂ）を用いて説明する。基板１１００の上方には画素部１２１６、ゲート側駆動回路１２１７が形成されており、画素部１２１６は電流制御ＴＦＴ１００４とそのドレインに電気的に接続された画素電極１１１０を含む複数の画素により形成される。また、ゲート側駆動回路１２１７はｎチャネル型ＴＦＴ１００１とｐチャネル型ＴＦＴ１００２とを組み合わせたＣＭＯＳ回路（図８参照）を用いて形成される。
【０１４１】
画素電極１１１０は発光素子の陽極として機能する。また、画素電極１１１０の両端にはバンク１１１２が形成され、画素電極１１１０上には発光層１１１３および発光素子の陰極１１１４が形成される。
【０１４２】
陰極１１１４は全画素に共通の配線としても機能し、接続配線１３０４を経由してＦＰＣ１３０５に電気的に接続されている。さらに、画素部１２１６及びゲート側駆動回路１２１７に含まれる素子は全て陰極１１１４およびパッシベーション膜９６７で覆われている。
【０１４３】
また、第１シール材１３０２によりカバー材１３０１が貼り合わされている。なお、カバー材１３０１と発光素子との間隔を確保するために樹脂膜からなるスペーサを設けても良い。そして、第１シール材１３０２の内側には封止材１３０７が充填されている。なお、第１シール材１３０２、封止材１３０７としてはエポキシ系樹脂を用いるのが好ましい。また、第１シール材１３０２はできるだけ水分や酸素を透過しない材料であることが望ましい。さらに、封止材１３０７の内部に吸湿効果をもつ物質や酸化防止効果をもつ物質を含有させても良い。
【０１４４】
発光素子を覆うようにして設けられた封止材１３０７はカバー材１３０１を接着するための接着剤としても機能する。また、本実施例ではカバー材１３０１を構成するプラスチック基板１３０１aの材料としてＦＲＰ（Fiberglass-Reinforced Plastics）、ＰＶＦ（ポリビニルフロライド）、マイラー、ポリエステルまたはアクリルを用いることができる。
【０１４５】
また、封止材１３０７を用いてカバー材１３０１を接着した後、封止材１３０７の側面（露呈面）を覆うように第２シール材１３０３を設ける。第２シール材１３０３は第１シール材１３０２と同じ材料を用いることができる。
【０１４６】
以上のような構造で発光素子を封止材１３０７に封入することにより、発光素子を外部から完全に遮断することができ、外部から水分や酸素等の発光層の酸化による劣化を促す物質が侵入することを防ぐことができる。従って、信頼性の高い発光装置が得られる。
【０１４７】
なお、本実施例は実施例１または２と自由に組み合わせることが可能である。
【０１４８】
（実施例４）
本実施例では、本発明のＴＦＴ回路によるアクティブマトリクス型液晶表示装置を組み込んだ半導体装置について図１６、図１７、図１８で説明する。
【０１４９】
このような半導体装置には、携帯情報端末（電子手帳、モバイルコンピュータ、携帯電話等）、ビデオカメラ、スチルカメラ、パーソナルコンピュータ、テレビ等が挙げられる。それらの一例を図１６と図１７に示す。
【０１５０】
図１６（Ａ）は携帯電話であり、本体９００１、音声出力部９００２、音声入力部９００３、表示装置９００４、操作スイッチ９００５、アンテナ９００６から構成されている。本願発明は音声出力部９００２、音声入力部９００３、及びアクティブマトリクス基板を備えた表示装置９００４に適用することができる。
【０１５１】
図１６（Ｂ）はビデオカメラであり、本体９１０１、表示装置９１０２、音声入力部９１０３、操作スイッチ９１０４、バッテリー９１０５、受像部９１０６から成っている。本願発明は音声入力部９１０３、及びアクティブマトリクス基板を備えた表示装置９１０２、受像部９１０６に適用することができる。
【０１５２】
図１６（Ｃ）はモバイルコンピュータ或いは携帯型情報端末であり、本体９２０１、カメラ部９２０２、受像部９２０３、操作スイッチ９２０４、表示装置９２０５で構成されている。本願発明は受像部９２０３、及びアクティブマトリクス基板を備えた表示装置９２０５に適用することができる。
【０１５３】
図１６（Ｄ）はゴーグル型ディスプレイであり、本体９３０１、表示装置９３０２、アーム部９３０３で構成される。本願発明は表示装置９３０２に適用することができる。また、表示されていないが、その他の信号制御用回路に使用することもできる。
【０１５４】
図１６（Ｅ）は携帯書籍であり、本体９５０１、表示装置９５０２、９５０３、記憶媒体９５０４、操作スイッチ９５０５、アンテナ９５０６から構成されており、ミニディスク（ＭＤ）やＤＶＤに記憶されたデータや、アンテナで受信したデータを表示するものである。表示装置９５０２、９５０３は直視型の表示装置であり、本発明はこの適用することができる。
【０１５５】
図１７（Ａ）はプログラムを記録した記録媒体（以下、記録媒体と呼ぶ）を用いるプレイヤーであり、本体９７０１、表示装置９７０２、スピーカ部９７０３、記録媒体９７０４、操作スイッチ９７０５で構成される。なお、この装置は記録媒体としてＤＶＤ（Ｄｉｇｔｉａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ）、ＣＤ等を用い、音楽鑑賞や映画鑑賞やゲームやインターネットを行うことができる。
【０１５６】
図１７（Ｂ）はテレビであり本体３１０１、支持台３１０２、表示部３１０３で構成される。
【０１５７】
図１７（Ｃ）はパーソナルコンピュータであり、本体９６０１、画像入力部９６０２、表示装置９６０３、キーボード９６０４で構成される。
【０１５８】
図１８（Ａ）はフロント型プロジェクターであり、表示装置３６０１、スクリーン３６０２で構成される。本発明は表示装置やその他の信号制御回路に適用することができる。
【０１５９】
図１８（Ｂ）はリア型プロジェクターであり、本体３７０１、投射装置３７０２、ミラー３７０３、スクリーン３７０４で構成される。本発明は表示装置やその他の信号制御回路に適用することができる。
【０１６０】
なお、図１８（Ｃ）は、図１８（Ａ）及び図１８（Ｂ）中における投射装置３６０１、３７０２の構造の一例を示した図である。投射装置３６０１、３７０２は、光源光学系３８０１、ミラー３８０２、３８０４〜３８０６、ダイクロイックミラー３８０３、プリズム３８０７、液晶表示装置３８０８、位相差板３８０９、投射光学系３８１０で構成される。投射光学系３８１０は、投射レンズを含む光学系で構成される。本実施例は三板式の例を示したが、特に限定されず、例えば単板式であってもよい。また、図１８（Ｃ）中において矢印で示した光路に実施者が適宜、光学レンズや、偏光機能を有するフィルムや、位相差を調節するためのフィルム、ＩＲフィルム等の光学系を設けてもよい。
【０１６１】
また、図１８（Ｄ）は、図１８（Ｃ）中における光源光学系３８０１の構造の一例を示した図である。本実施例では、光源光学系３８０１は、リフレクター３８１１、光源３８１２、レンズアレイ３８１３、３８１４、偏光変換素子３８１５、集光レンズ３８１６で構成される。なお、図１８（Ｄ）に示した光源光学系は一例であって特に限定されない。例えば、光源光学系に実施者が適宜、光学レンズや、偏光機能を有するフィルムや、位相差を調節するフィルム、ＩＲフィルム等の光学系を設けてもよい。
【０１６２】
また、本発明はその他にも、発光型表示素子に適用することも可能である。このように、本願発明の適用範囲はきわめて広く、あらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。また、本実施例の電子機器は実施例１乃至３と自由に組み合わせることが可能である。
【０１６３】
【発明の効果】
本発明のレーザ照射装置によって、レーザ光のエネルギーを極力一定に保ちながらレーザ処理を行うことが可能である。この結果、レーザ処理工程の再現性が高まり、レーザ処理工程を経る製品のバラツキが著しく減ることが期待できる。本発明は特に、半導体デバイスのプロセスに利用される全てのレーザ処理プロセスに有効に活用できる。なぜなら、上記プロセスはレーザ光のエネルギーのマージンが狭く、わずかなエネルギーの違いが特性に大きく影響するからである。このように、本発明は工業上有益である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のレーザ照射装置の概略を示す図。
【図２】減衰器の例を示す図。
【図３】基板処理枚数に対する減衰器の温度および透過率を示す図。
【図４】本発明が開示する減衰器の例を示す図。
【図５】本発明のレーザ照射装置の構成を示す図。
【図６】本発明が開示する減衰器の例を示す図。
【図７】光学系を示す図。
【図８】画素ＴＦＴ、駆動回路のＴＦＴの作製工程を示す断面図。
【図９】画素ＴＦＴ、駆動回路のＴＦＴの作製工程を示す断面図。
【図１０】画素ＴＦＴ、駆動回路のＴＦＴの作製工程を示す断面図。
【図１１】画素ＴＦＴ、駆動回路のＴＦＴの作製工程を示す断面図。
【図１２】画素ＴＦＴの構成を示す断面図。
【図１３】アクティブマトリクス型液晶表示装置の作製工程を示す断面図。
【図１４】発光装置の駆動回路及び画素部の断面構造図。
【図１５】（A）発光装置の上面図。（B）発光装置の駆動回路及び画素部の断面構造図。
【図１６】半導体装置の一例を示す図。
【図１７】半導体装置の一例を示す図。
【図１８】半導・体装置の一例を示す図。
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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