(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を載置してＸＹ２方向に移動するためのステージと、
レーザ光を発振するレーザ発振器と、
パウエルレンズとシリンドリカルレンズの組み合わせまたは回折光学素子で構成され、前記レーザ光を細長い形状に整形するビーム整形器と、
前記細長い形状に整形されたレーザ光を平行光に変換するためのリレーレンズと、
前記平行光に変換されたレーザ光を前記細長い形状に整形された状態で前記ステージ上に載置した前記基板上に投影する位置関係に配置された結像レンズで構成され、
前記リレーレンズと前記結像レンズとの間に設けられ、前記細長い形状に整形された前記レーザ光を該レーザ光の光軸の周りに回転するイメージローテータを備え、
前記イメージローテータは、前記平行光に変換されたレーザ光を回転させ、前記結像レンズは、回転された平行光を結像させることを特徴とするレーザアニール装置。
【請求項２】
請求項１に記載のレーザアニール装置において、
前記レーザ発振器が連続発振レーザ光を発生する発振器であり、該レーザ光を細長い形状に整形する前記ビーム整形器より手前に時間変調器が設置され、前記時間変調器により時間変調された連続発振レーザ光が細長い形状に整形されることを特徴とするレーザアニール装置。
【請求項３】
１主面に非晶質シリコン膜あるいは多結晶シリコン膜が形成された基板をステージ上に載置し、前記基板上の非晶質シリコン膜あるいは多結晶シリコン膜の所望の領域に、整形されたレーザ光を照射しながら走査するレーザアニール方法であって、
前記整形されたレーザ光をリレーレンズで平行光に変換し、前記平行光に変換されたレーザ光を前記基板の移動方向に応じてその光軸の周りにイメージローテータより回転させ、前記回転された平行光であるレーザ光を結像レンズを通して所望の位置、所望の方向に結像させて照射することを特徴とするレーザアニール方法。
【請求項４】
請求項３に記載のレーザアニール方法において、
前記ステージは直交する２方向のみに移動し、前記移動方向の変更に際して前記基板は回転させないことを特徴とするレーザアニール方法。
【請求項５】
請求項３に記載のレーザアニール方法において、
１主面に非晶質シリコン膜あるいは多結晶シリコン膜が形成された前記基板に照射されるレーザ光が時間変調された連続発振レーザ光であり、かつ細長い形状に整形されたレーザ光であることを特徴とするレーザアニール方法。
【請求項６】
請求項３に記載のレーザアニール方法において、
１主面に非晶質シリコン膜あるいは多結晶シリコン膜が形成された前記基板に照射されるレーザ光がパルス発振されたレーザ光であり、かつ細長い形状に整形されたレーザ光であることを特徴とするレーザアニール方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は絶縁基板上に形成された非晶質または多結晶半導体膜に、レーザ光を照射して
膜質の改善あるいは結晶粒の拡大あるいは単結晶化を行うのに好適なレーザアニール方法
およびレーザアニール装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、液晶パネルや有機ＥＬパネルなどの表示パネルを用いたフラットパネル型表示装置が開発され、実用に供され、あるいは実用化段階にある。この種の表示装置における表示パネルは、ガラスや溶融石英などの基板上に成膜した非晶質シリコン膜または多結晶シリコン膜で形成された薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）からなる二次元配列（マトリクス配列）された多数の画素を表示領域に有し、当該画素の上記薄膜トランジスタのスイッチングによるオン・オフで画像を形成している。画素の薄膜トランジスタは、表示領域の外側に設けたドライバ回路で上記スイッチング駆動がなされる。
【０００３】
この表示パネルの基板上に画素の薄膜トランジスタを駆動するドライバ回路を同時に形成することが可能になれば、飛躍的な製造コスト低減および信頼性の向上が期待できる。しかし、薄膜トランジスタの能動層を形成するシリコン膜は結晶性が悪いため、移動度に代表される薄膜トランジスタの性能が低く、上記ドライバ回路のような高速・高機能が要求される回路の製作は困難である。
【０００４】
これら高速・高機能の回路を製作するためには、高移動度薄膜トランジスタを必要とし、これを実現するためにシリコン薄膜の結晶性を改善する必要がある。この結晶性改善の手法として、従来からエキシマレーザアニールが注目を浴びている。この方法はガラスなどの絶縁基板上に形成された非晶質シリコン膜にエキシマレーザを照射して、非晶質シリコン膜を多結晶シリコン膜に変化させることで、移動度を改善するものである。しかしながら、エキシマレーザの照射により得られた多結晶膜は、結晶粒径が数１０ｎｍ〜数１００ｎｍ程度であり、液晶パネルを駆動するドライバ回路などに適用するには性能不足である。
【０００５】
この問題を解決する方法として、特許文献１には時間変調した連続発振レーザ光を線状に集光して高速に走査しながら照射することで、走査方向に結晶を横方向成長させ、結晶粒径を増大する方法が開示されている。これは、基板全面をエキシマレーザアニールにより多結晶化させた後、駆動回路が形成される領域のみに、形成するトランジスタの電流経路（ドレイン−ソース方向:チャネルとも称する）と一致した方向にレーザ光を走査して結晶粒を成長させ、結果的に電流経路を横切る結晶粒界が存在しないようにすることで、移動度を大幅に改善するものである。
【０００６】
また、特許文献２には、レーザ光ビームスポットの長手方向と照射すべき領域の長手方向とを平行にして、レーザ光の照射効率を高めたレーザアニール技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００３−１２４１３６号公報
【特許文献２】特開平１０−２０９０６９号公報
【特許文献３】特開平１１−３５２４１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記従来技術では、基板内で複数の方向にレーザ光を走査する点については具体的な考慮がなされていなかった。即ち、通常の薄膜トランジスタパネル（ＴＦＴパネル）パネルにおいては、ドライバ回路としてドレイン（信号線）駆動回路部とゲート（走査線）駆動回路部が必要である。そのため、基板に成膜したシリコン膜に対し、上記の両駆動回路部をレーザアニールする必要がある。ドレイン駆動回路部とゲート駆動回路部とを基板の隣接する二辺に設ける場合、あるいはどちらか一方の駆動回路部だけをアニールするとしても、当該パネルの向きを９０度回転させてレーザを照射する必要がある。
【０００８】
アニール装置としては、少なくともＸＹ２方向にアニールできる機能が必要である。これに対して、特許文献２には基板を載置するステージとして、直動機構の上に回転機構を重ねることで基板を回転させ、異なる方向にレーザ光を走査できる方法が開示されている。
【０００９】
しかしながら、基板の大型化に伴い、１ｍ角以上の基板が採用されようとしている。このため、基板の回転ステージも大きさ・重量が増加し、ＸＹの各方向へのレーザ光走査の際に大きな負担となる。特に、高速に走査する場合あるいは高精度に走査する場合、大重量の回転ステージを一緒に移動することになり、ＸＹステージの大型化、高剛性化、さら
には装置全体の振動対策が必要になるばかりでなく、負荷が大きいためにＸＹステージの寿命を短くし、結果的に装置製造コストおよび運転コストを増大させる問題があった。
【００１０】
また、特許文献３にはビーム回転光学素子とホモジナイザ（ビーム整形器）を同時に光軸の廻りに回転させることで、矩形にホモジナイズされたビームを回転させる方法が開示されている。ここで、ホモジナイザは複数のシリンドリカルレンズアレイから構成された複雑な光学系であり、所望のエネルギ分布を達成するためには微妙な調整が必要である。これら、調整が終了したシリンドリカルレンズアレイは例え回転とはいえ、動かすことは望ましくない。複雑な光学系であるシリンドリカルレンズアレイで構成されたホモジナイザを回転させることなく整形されたビームを回転させる必要がある。
【００１１】
本発明の目的は、上記した従来技術の問題点を解決して、ステージの小型化・軽量化を実現し、ステージの長寿命化、さらには装置コストの低減を図り、表示パネルの製造に好適なレーザアニール方法とその装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明のレーザアニール方法およびレーザアニール装置は、基板を載置して高速走査するステージはＸＹ２方向のみに駆動し、回転ステージを設けることなく時間変調し、かつ細長い形状に整形したレーザ光を基板上で光軸の周りに回転させることを特徴とする。より具体的には、シリンドリカルレンズアレイで構成されたホモジナイザを回転させること無く、ホモジナイザを通過したビームをイメージローテータで所望の角度だけ回転させることで達成できる。さらには、構成の単純なホモジナイザについては、イメージローテータを用いることなくホモジナイザ単体を回転させることにより、基板上に照射されるビームを所望の角度だけ回転させることで達成できる。本発明の代表的な構成を下記に列挙する。
【００１３】
先ず、本発明のレーザアニール装置は、
（１）基板を載置して直交する２方向に移動するためのステージと、レーザ光を発振するレーザ発振器と、前記レーザ光を細長い形状に整形するビーム整形器と、前記細長い形状に整形されたレーザ光を前記ステージ上に載置した前記基板上に投影する位置関係に配置された結像レンズで構成され、前記細長い形状に整形された前記レーザ光を該レーザ光の光軸の周りに回転する手段を備えた。
【００１４】
（２）基板を載置して直交する２方向に移動するためのステージと、レーザ光を発振するレーザ発振器と、前記レーザ光を細長い形状に整形するビーム整形器と、前記細長い形状に整形されたレーザ光を平行光に変換するためのリレーレンズと、前記平行光に変換されたレーザ光を前記細長い形状に整形された状態で前記ステージ上に載置した前記基板上に投影する位置関係に配置された結像レンズで構成され、前記細長い形状に整形された前記レーザ光を該レーザ光の光軸の周りに回転する手段を備えた。
【００１５】
（３）上記（１）、（２）において、
前記細長い形状に整形された前記レーザ光を該レーザ光の光軸の周りに回転する手段として、前記レーザ光を線状または矩形状に整形するビーム整形器以降で且つ前記結像レンズ以前に挿入されたイメージローテータを用いた。
【００１６】
（４）上記（３）において、
前記レーザ光を線状または矩形状に整形するビーム整形器としてパウエルレンズとシリンドリカルレンズの組み合わせ、あるいはカライドスコープ、あるいは回折光学素子、あるいはマルチレンズアレイとシリンドリカルレンズの組み合わせのいずれかひとつを用いた。
【００１７】
（５）上記（１）、（２）において、
前記細長い形状に整形されたレーザ光を光軸の周りに回転する手段に、少なくともレーザ光を細長い形状に整形する前記ビーム整形器を前記レーザ光の光軸の周りに回転自在に構成した機構を用いた。
【００１８】
（６）上記（５）において、
前記レーザ光を細長い形状に整形するビーム整形器として、パウエルレンズとシリンドリカルレンズの組み合わせ、あるいはカライドスコープ、あるいは回折光学素子のいずれかひとつを用いた。
【００１９】
（７）上記（１）乃至（６）の何れかにおいて、
前記レーザ発振器が連続発振レーザ光を発生する発振器であり、該レーザ光を細長い形状に整形する前記ビーム整形器より手前に時間変調器を設置し、前記時間変調器により時間変調された連続発振レーザ光を細長い形状に整形する。
【００２０】
そして、本発明のレーザアニール方法は、
（８）１主面に非晶質シリコン膜あるいは多結晶シリコン膜が形成された基板をステージ上に載置し、前記基板上の非晶質シリコン膜あるいは多結晶シリコン膜の所望の領域に、細長い形状に整形されたレーザ光を照射しながら走査する方法であって、
前記基板上の複数の方向に前記レーザ光を走査するに際し、該基板を回転させることなく、細長い形状に整形されたレーザ光を光軸の周りに回転させ、該基板を載置した前記ステージは直行する２方向のみに移動することで所望の位置、所望の方向に前記細長い形状に整形されたレーザ光を照射する。
【００２１】
（９）上記（８）において、
１主面に非晶質シリコン膜あるいは多結晶シリコン膜が形成された前記基板に照射されるレーザ光が時間変調された連続発振レーザ光であり、かつ細長い形状に整形されたレーザ光である。
【００２２】
（１０）上記（８）において、
１主面に非晶質シリコン膜あるいは多結晶シリコン膜が形成された前記基板に照射されるレーザ光がパルス発振されたレーザ光であり、かつ細長い形状に整形されたレーザ光である。
【００２３】
なお、本発明は上記の構成および後述する実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、発明の技術思想を逸脱することなく、種々の変更が可能であることは言うまでもない。
【発明の効果】
【００２４】
上記したように、本発明のレーザアニール装置およびレーザアニール方法によれば、基板上で直交する２方向へレーザ光を走査してアニールを行う場合、基板を回転させることなく基板の移動方向を変えるだけで行うことができる。即ち、基板を載置し、高速で走査するステージとして、あるいは高精度に走査するステージとして、ＸＹ２方向のみの駆動でよく、回転ステージをＸＹステージ上に設置する必要がないため、ＸＹステージに対する負担が小さく、ステージの長寿命化、さらには装置コストの低減を図ることができる。また、基板を回転させる場合には、再度アライメントを行う必要があり、スループットを低下させることになるが、光軸を回転させる場合には、再度のアライメント行う必要がなく、スループット向上の観点からも有効である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の具体的な実施の形態について、実施例の図面を参照して詳細に説明する
。
【実施例１】
【００２６】
以下、本発明を実施例の図面に従って詳細に説明する。図１は、本発明の実施例１にかかるレーザアニール装置の光学系構成を示す図である。図１において、このレーザアニール装置は、励起用ＬＤ（レーザダイオード）１とファイバ２で結合され連続発振レーザ光３を発生するレーザ発振器４、レーザ光３のオン（ＯＮ）／オフ（ＯＦＦ）を行うシャッタ５、レーザ光３のエネルギを調整するための透過率連続可変ＮＤフィルタ６、レーザ発振器４から出力されたレーザ光３のパルス化およびエネルギの時間的な変調を実現するための電気光学モジュレータ（以後、ＥＯモジュレータと称す）７、偏光ビームスプリッタ８、レーザ光３のビーム系を調整するためのビームエキスパンダ（ビームリデューサ）９、レーザ光３を細長い形状のビームに整形するビーム整形器（ビームホモジナイザ）１０、整形されたレーザ光３を所定の寸法にするための矩形スリット１１、ビーム整形器１０で線状に整形されたビーム形状を平行光に変換するリレーレンズ１２、透過するビームを光軸の周りに回転させるイメージローテータ１３とイメージローテータ１３を格納し回転軸受け１８,１８‘などで回転自在に構成された格納容器１７、リレーレンズ１２で輸送された像をＸＹステージ１４上に載置された基板１５上に結像する結像レンズ１６から構成されている。
【００２７】
次に、各部の動作・機能について詳細に説明する。連続発振レーザ光３はアニール対象である非晶質シリコン薄膜あるいは多結晶シリコン薄膜に対して吸収のある波長（紫外波長から可視波長）が望ましい。より具体的には、ＡｒレーザあるいはＫｒレーザとその第二高調波、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ、Ｎｄ：ＹＶＯ４レーザ、Ｎｄ：ＹＬＦレーザなどの第二高調波及び第三高調波などが適用可能であるが、出力の大きさ及び安定性を考慮すると、ＬＤ（レーザダイオード）励起Ｎｄ：ＹＡＧレーザの第二高調波（波長５３２ｎｍ）あるいはＬＤ励起Ｎｄ：ＹＶＯ４レーザの第二高調波（波長５３２ｎｍ）が最も望ましい。これらの発振器から発生するレーザ光は円形でガウス形のエネルギ分布を有する。以後の説明ではＬＤ励起連続発振Ｎｄ：ＹＶＯ４レーザの第二高調波を使用した場合について説明する。
【００２８】
レーザ発振器４から発振されたレーザ光３はシャッタ５によりＯＮ／ＯＦＦされる。即ち、レーザ発振器４は常に一定出力でレーザ光３を発振した状態に置かれ、シャッタ５は通常ではＯＦＦ状態として、レーザ光３はシャッタ５で遮られている。レーザ光３を照射する場合のみ、このシャッタ５を開く（ＯＮ状態）ことで、レーザ光３を出力させる。励起用レーザダイオード１をＯＮ／ＯＦＦすることで、レーザ光３のＯＮ／ＯＦＦを行うことは可能だが、レーザ出力の安定性を確保するためには望ましくない。この他、安全上の観点からレーザ光３の照射を止めたい場合にも、シャッタ５を閉じればよい。
【００２９】
シャッタ５を通過したレーザ光３は出力調整に使用する透過率連続可変ＮＤフィルタ６を透過してＥＯモジュレータ７に入射される。ＥＯモジュレータ７はドライバ（図示せず）を介してポッケルス・セル（結晶）に電圧を印加することで結晶を透過するレーザ光３の偏光方向を回転させる。また、結晶の後方に置いた偏光ビームスプリッタ８でＰ偏光成分のみを通過させ、Ｓ偏光成分を９０度偏向させることで、レーザ光３のＯＮ／ＯＦＦを行う。
【００３０】
即ち、偏光ビームスプリッタ８に対してＰ偏光で入射するようにレーザ光３の偏光方向を回転させるための電圧Ｖ１と、Ｓ偏光で入射するようにレーザ光３の偏光方向を回転さ
せるための電圧Ｖ２を交互に印加することでレーザ光３を時間変調する。当然、電圧Ｖ１
と電圧Ｖ２の中間の任意の電圧を印加することで任意の出力に設定することもできる。な
お、図１ではＥＯモジュレータとして、ポッケルス・セル７と偏光ビームスプリッタ８を組み合わせることで説明したが、偏光ビームスプリッタの代替として各種偏光素子を用いることができる。以後の説明ではポッケルスセル７と偏光ビームスプリッタ８（または各種偏光素子）を組み合わせたものをＥＯモジュレータと称する場合もある。
【００３１】
ＥＯモジュレータの他に、ＡＯ（音響光学）モジュレータを使用することができる。一般的に、ＡＯモジュレータはＥＯモジュレータと比較して、駆動周波数が低く、また回折効率も７０％〜９０％と、ＥＯモジュレータと比較して効率が悪いが、レーザ光３が直線偏光でない場合でもＯＮ／ＯＦＦを行える特徴がある。このようにＥＯモジュレータ６あるいはＡＯモジュレータなどの変調器を用いることにより、連続発振レーザ光から任意のタイミングで任意の波形（時間的なエネルギ変化）を有する時間変調レーザ光を得ることができる。即ち、所望の時間変調を行うことができる。
【００３２】
時間変調されたレーザ光３は、ビーム径を調整するためのビームエキスパンダ（あるいはビームリデューサ）９でビーム径を調整されてビーム整形器１０に入射する。ビーム整形器１０はレーザ光３を細長い形状のビーム形状に整形するための光学素子である。ここで、細長い形状とは線状、矩形状、楕円状、あるいは長円状を意味する。通常、ガスレーザや固体レーザは、ガウス形のエネルギ分布を有する円形のビームであり、そのままでは本発明のレーザアニールに使用することはできない。発振器出力が十分に大きければ、ビーム径を十分に広げ、中心部分の比較的均一な部分のみを切り出すことで、ほぼ均一なエネルギ分布を得ることができるが、ビームの周辺部分を捨てることになり、エネルギの大部分が無駄になる。この欠点を解決して、ガウス形の分布を均一な分布（トップフラット）に変換するために、ビーム整形器（ビームホモジナイザ）１０を用いる。ビーム整形器１０とは、レーザ発振器４から出力したビームのエネルギ分布をレーザアニールに適した細長い形状のビームに変換するためのビーム整形器と定義する。
【００３３】
図２は、本発明の実施例１にかかるレーザアニール装置に採用可能なパウエルレンズ方式のホモジナイザを説明する図である。又、図３は、本発明の実施例１にかかるレーザアニール装置に採用可能なカライドスコープ方式のホモジナイザを説明する図である。図４は、本発明の実施例１にかかるレーザアニール装置に採用可能な回折光学素子方式のホモジナイザを説明する図である。図５は、本発明の実施例１にかかるレーザアニール装置に採用可能なマルチレンズアレイ方式のホモジナイザを説明する図である。
【００３４】
図１におけるビームホモジナイザ１０として、図２に示すパウエルレンズ２２とシリンドリカルレンズ２３の組み合わせ、図３に示すカライドスコープ、図４に示す回折光学素子、図５に示すマルチレンズアレイと凸レンズを組み合わせを使用することができる。
【００３５】
図２に示したものは、パウエルレンズ２２とシリンドリカルレンズ（円柱レンズ）２３で構成したビーム整形器１０である。パウエルレンズ２２はシリンドリカルレンズの一種で、図２（ａ）に示すように、ガウス分布のレーザ光２１を入射させた場合に、１軸方向に中心部分のエネルギ密度が高い部分は疎になるように、周辺部分のエネルギ密度が低い部分は密になるように投影面（図１では矩形開港スリット１１面）上に結像させる。
【００３６】
図２（ａ）に示した面と直角方向、すなわち紙面に垂直な方向に対しては、パウエルレンズ単体ではエネルギ分布の変化がないままなので、図２（ｂ）に示すように、シリンドリカルレンズ２３で集光する。結果として、長手方向（図２（ａ）に示した方向）には均一なエネルギ分布を有し、短手方向（図２（ｂ）に示した方向）にはガウス分布を有する細長い形状のビームが矩形開口スリット１１面上に形成されたことになる。必要に応じて、ビーム周辺部のエネルギ密度の変化が大きい部分、あるいは裾野部分は矩形開口スリット１１により遮光することで、立ち上がりの急なエネルギ分布を有する細長い形状のレーザ光が得られる。
【００３７】
図３に示すカライドスコープ２５は、レーザ光２１の入射側が円形、楕円形、あるいは矩形で、出射側が所望の形状（本実施例においては細長い形状）でその間が連続的に変化する筒状に形成されており、内面はレーザ光２１が多重かつ乱反射する表面状態になっている。レーザ光２１を必要に応じてレンズ２６で収束あるいは発散させながらカライドスコープ２５内に導く。レーザ光２１はカライドスコープ２５内表面で反射を繰り返し、最終的には出射口から出射口の形状に形成されて出力する。この場合、カライドスコープ２５の射出口を矩形開口スリットとして使用することができる。なお、図３においては中空形のカライドスコープを示したが、内部が透明体、例えばガラスあるいは石英などで構成されていても良い
【００３８】
図４に示す回折光学素子２８は、ガウス分布のレーザ光２１を入射することで一方向（図４（ａ）に示す方向）に均一な分布で、かつその直角方向（図４（ｂ）に示す方向）にはガウス分布に集光されるように設計されている。即ち、回折光学素子２８は石英などの基板にフォトエッチング工程により微細な段差を形成し、それぞれの段差部分を透過するレーザ光が形成する回折パターンを結像面（本実施例では矩形開口スリット１１面と一致）で合成し、結果的に結像面（矩形開口スリット１１面）上で所望のエネルギ分布が得られるように構成されている。
【００３９】
図５に示すマルチレンズアレイ方式のホモジナイザは、マルチ。レンズ・アレイ（図５ではマルチ・シリンドリカルレンズ・アレイ３１で構成）、リレーレンズ３２、シリンドリカルレンズ３３で構成されている。レーザ光２１は図５（ａ）に示されている方向に対して、マルチレンズアレイ３１に入射し、各レンズを通過したレーザ光がリレーレンズ３２で結像面（矩形開口スリット１１面）上に投影され、均一なエネルギ分布となる。
【００４０】
一方、図５（ｂ）示したように、図５（ａ）に示した面と直角方向に対しては、レーザ光２１はシリンドリカルレンズ３３で集光され、結像面（矩形開口スリット１１面）上にガウス分布のエネルギ分布が得られる。必要に応じて、投影されたビーム周辺部のエネルギ密度の変化が大きい部分、あるいは裾野部分は矩形開口スリット１１により遮光することで、立ち上がりの急なエネルギ分布が得られる。
【００４１】
このほか、エネルギが十分に大きい発振器４を用いた場合にはビーム径を十分大きく拡大し、矩形開口スリットで必要なビーム部分を切り出して使用しても良い。この場合、ビームを切り出す手段、例えば矩形、線状、楕円状、長円状などのアパーチャやスリットがビーム整形器１０となる。また、エネルギ密度の均一性を問わなければ、シリンドリカルレンズをビーム整形器１０として使用することができる。この場合、レーザ光は一方向に圧縮されただけのため、圧縮された方向をガウス型分布のまま短手方向とし、それと直交する方向についても元のビームのまま（ガウス分布）として、必要に応じてアパーチャやスリットで中心部分を切り出して使用すればよい。
【００４２】
図１に戻って、ビーム整形器１０で得られた細長い形状のビームはリレーレンズ（チューブレンズともいう）１２により平行光に変換され、イメージローテータ１３を透過した後、結像レンズ１６で基板１５上に、レーザ光が矩形開口スリット１１あるいはビーム整形器１０で整形されたビームの投影像として、ＸＹステージ１４上に載置された基板１５上に集光照射される。ただし、結像レンズ１６の焦点距離が十分に大きい場合には、リレーレンズ１２を用いず、ビーム整形器１０と結像レンズ１６の間にイメージローテータ１３を配置しても良い。リレーレンズ１２を設置する場合には、リレーレンズ１２と結像レンズ１６の距離を変化させても基板上に投影される細長い形状のビームは、大きさやエネルギ密度が変化することはないため、リレーレンズ１２と結像レンズ１６の間に観察光学系やエネルギモニタ光学系（ここでは図示せず）などを必要に応じて挿入することが可能となる。
【００４３】
イメージローテータ１３は、例えばダブプリズムと呼ばれるプリズムを使用することができる。これは、光軸を中心に回転自在に設置することにより、透過する光線をダブプリズムの回転角の２倍の角度に回転することができる。即ち、ダブプリズムを円筒型の容器１７に格納し、回転軸受け１８などで保持することで容易に回転することが可能である。ダブプリズムを４５度回転することで、透過する光線を９０度回転することができ、本実施例を例にすると、基板１５上で細長い形状のビームを光軸の廻りに９０度回転することになる。即ち、本発明アニール装置は基板上に細長い形状に整形したレーザ光を照射する場合に、細長い形状の長手方向を任意に回転することができる構成となっている。なお、図１には回転を駆動する機構を示していないが、モータなどを直結するか、あるいは歯車、ベルトなどにより回転力を伝達すればよい。
【００４４】
なお、直交する２方向以外の方向、例えば基板の外形基準に対して４５度方向にレーザ光を走査する場合には、イメージローテータ１３を２２．５度回転させて細長い形状のビームを４５度回転させ、ステージをＸ方向およびＹ方向に等速で移動することで実現できる。４５度以外の角度についても、走査する方向に細長い形状のビームの短手方向を回転させ、Ｘ方向とＹ方向の速度ベクトルの合成が走査方向となるように制御すればよい。
【００４５】
また、タブプリズムを用いる代わりに、反射ミラーを組み合わせてタブプリズムと同じ機能を達成することができる。即ち、タブプリズムによるレーザ光の屈折および反射を、反射ミラーによる反射のみで構成することで実現できる。
【実施例２】
【００４６】
次に、本発明の実施例２について説明する。図６は、本発明の実施例２にかかるレーザアニール装置の光学系構成を示す図である。なお、図１と同一部品については同一番号をつけてある。図６において、このレーザアニール装置は、励起用ＬＤ（レーザダイオード）１とファイバ２で結合された連続発振レーザ光３を発生するレーザ発振器４、レーザ光３のＯＮ／ＯＦＦを行うシャッタ５、レーザ光３のエネルギを調整するための透過率連続可変ＮＤフィルタ６、レーザ発振器４から出力されたレーザ光３のパルス化およびエネルギの時間的な変調を実現するための電気光学モジュレータ（以後、ＥＯモジュレータと称す）７、偏光ビームスプリッタ８、レーザ光３のビーム系を調整するためのビームエキスパンダ（ビームリデューサ）９、レーザ光３を細長い形状のビームに整形するビーム整形器１０、整形されたレーザ光３を所定の寸法にするための矩形スリット１１、矩形スリット１１像をＸＹステージ１４上に載置された基板１５上に結像する結像レンズ１６、およびビーム整形器１０を格納し回転軸受け６８などで回転自在の構造を有する格納容器６７から構成されている。
【００４７】
次に、図６の各部の動作・機能について詳細に説明する。連続発振レーザ光３はアニール対象である非晶質シリコン薄膜あるいは多結晶シリコン薄膜に対して吸収のある波長（紫外波長から可視波長が望ましい）、より具体的にはＡｒレーザあるいはＫｒレーザとその第二高調波、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ、Ｎｄ：ＹＶＯ４レーザ、Ｎｄ：ＹＬＦレーザの第二高調波及び第三高調波などが適用可能である。しかし、出力の大きさ及び安定性を考慮すると、ＬＤ（レーザダイオード）励起Ｎｄ：ＹＡＧレーザの第二高調波（波長５３２ｎｍ）あるいはＮｄ：ＹＶＯ４レーザの第二高調波（波長５３２ｎｍ）が最も望ましい。これらの発振器から発生するレーザ光は円形でガウス形のエネルギ分布を有する。以後の説明ではＬＤ励起連続発振Ｎｄ：ＹＶＯ４レーザの第二高調波を使用した場合について説明する。
【００４８】
レーザ発振器４から発振されたレーザ光３はシャッタ５によりＯＮ／ＯＦＦされる。即ち、レーザ発振器４は常に一定出力でレーザ光３を発振した状態に置かれ、シャッタ５は通常にはＯＦＦ状態として、レーザ光３はシャッタ５で遮られている。レーザ光３を照射する場合のみ、このシャッタ５を開く（ＯＮ状態）ことで、レーザ光３を出力させる。励起用レーザダイオード１をＯＮ／ＯＦＦすることで、レーザ光３のＯＮ／ＯＦＦを行うことは可能だが、レーザ出力の安定性を確保するためには望ましくない。このほか、安全上の観点からレーザ光３の照射を止めたい場合にも、シャッタ５を閉じればよい。
【００４９】
シャッタ５を通過したレーザ光３は出力調整に使用する透過率連続可変ＮＤフィルタ６を透過してＥＯモジュレータ７に入射される。ＥＯモジュレータ７はドライバ（図示せず）を介してポッケルス・セル（結晶）に電圧を印加することで結晶を透過するレーザ光３の偏光方向を回転させ、結晶の後方に置いた偏光ビームスプリッタ８でＰ偏光成分のみを通過、Ｓ偏光成分を９０度偏向させることでレーザ光３のＯＮ／ＯＦＦを行う。即ち、偏光ビームスプリッタ８に対してＰ偏光で入射するようにレーザ光３の偏光方向を回転させるための電圧Ｖ１と、Ｓ偏光で入射するようにレーザ光３の偏光方向を回転させるための電圧Ｖ２を交互に印加することでレーザ光３を時間変調する。当然、Ｖ１とＶ２の中間の任
意の電圧を印加することで任意の出力に設定することもできる。
【００５０】
なお、図６ではＥＯモジュレータとして、ポッケルス・セル７と偏光ビームスプリッタ８を組み合わせることで説明したが、偏光ビームスプリッタの代替として各種偏光素子を用いることができる。以後の説明ではポッケルスセル７と偏光ビームスプリッタ８（または各種偏光素子）を組み合わせたものをＥＯモジュレータと称する場合もある。
【００５１】
ＥＯモジュレータの他に、ＡＯ（音響光学）モジュレータを使用することができる。一般的にＡＯモジュレータはＥＯモジュレータと比較して、駆動周波数が低く、また回折効率も７０〜９０％とＥＯモジュレータと比較して効率が悪いが、レーザ光が直線偏光でない場合でもＯＮ／ＯＦＦを行える特徴がある。このようにＥＯモジュレータ７あるいはＡＯモジュレータなどの変調器を用いることにより、連続発振レーザ光から任意のタイミングで任意の波形（時間的なエネルギ変化）を有する時間変調レーザ光を得ることができる。即ち、所望の時間変調を行うことができる。
【００５２】
時間変調されたレーザ光３はビーム径を調整するためのビームエキスパンダ（あるいはビームリデューサ）９でビーム径を調整されてビーム整形器１０に入射する。ビーム整形器１０はレーザ光３を細長い形状のビームに整形するための光学素子である。ここで細長い形状とは、線状、矩形状、楕円状、あるいは長円状を意味する。通常、ガスレーザや固体レーザは、ガウス形のエネルギ分布を有する円形のビームであり、そのままでは本発明のレーザアニールに使用することはできない。発振器出力が十分に大きければ、ビーム径を十分に広げ、中心部分の比較的均一な部分のみを切り出すことで、ほぼ均一なエネルギ分布を得ることができるが、ビームの周辺部分を捨てることになり、エネルギの大部分が無駄になる。この欠点を解決して、ガウス形の分布を均一な分布（トップフラット）に変換するために、ビーム整形器１０を用いる。
【００５３】
なお、ビーム整形器１０として、前記図２に示したパウエルレンズとシリンドリカルレンズの組み合わせ、図３に示したカライドスコープ、図４に示した回折光学素子、図５に示したマルチレンズ（あるいはシリンドリカルレンズ）アレイとシリンドリカルレンズの組み合わせを用いることができる。このほか、エネルギが十分に大きい発振器４を用いた場合にはビーム径を十分大きく拡大し、矩形開口スリットで必要なビーム部分を切り出して使用しても良い。この場合、ビームを切り出す手段、例えば矩形、線状、楕円状、長円状などのアパーチャやスリットがビーム整形器１０となる。
【００５４】
また、エネルギ密度の均一性を問わなければ、シリンドリカルレンズをビーム整形器１０として使用することができる。この場合、レーザ光は一方向に圧縮されるだけのため、一方向を短手方向とし、それと直交する方向にはもとのビームのままのガウス分布となり、必要に応じて中心部分を切り出して使用すればよい。これらビーム整形器の中で、構成が単純で任意の形状・エネルギ分布が得られる点で、回折光学素子が最も優れている。
【００５５】
ビーム整形器１０で得られた細長い形状のビームは、結像レンズ１６によりレーザ光が矩形開口スリット１１あるいはビーム整形器１０で整形されたビームの投影像として、ステージ１４上に載置された基板１５上に集光照射される。ここで、ビーム整形器１０で細長い形状に整形されたレーザ光をリレーレンズ（あるいはチューブレンズとも言う）で平行光に変換し、その後結像レンズ１６で基板上に細長い形状のビームとして投影しても良い。この場合、リレーレンズと結像レンズの距離を変化させても基板上に投影される細長い形状のビームは、大きさやエネルギ密度が変化することはない。このため、リレーレンズを設置することで、リレーレンズと結像レンズ１６の間に観察光学系やエネルギモニタ光学系などを必要に応じて挿入することができる。
【００５６】
ビーム整形器１０は円筒形の容器６７に格納され、回転軸受け６８,６８’などで保持することで容易に回転させることが可能である。レーザ光の光軸とビーム整形器１０の回転中心を一致させて回転させることにより、通過するレーザ光を回転させることができる。
【００５７】
本実施例を例にすると、基板１５上で線状（矩形状）のビームを９０度回転するためには、格納容器６７を９０度回転させればよい。即ち、本発明にかかるアニール装置は基板上に細長い形状に整形したレーザ光を照射する場合に、細長い形状のビームの長手方向を任意に回転することができる構成となっている。なお、図６には回転を駆動する機構を示していないが、モータなどを直結するか、あるいは歯車、ベルトなどにより回転力を伝達すればよい。また、図６に示した別な実施例の説明において、細長い形状に整形したビームを回転させるために、ビーム整形器１０を容器に格納して９０度回転する場合、矩形開口スリット１１のＸ方向寸法とＹ方向寸法を切り替える必要がある。矩形開口スリット１１を使用しない場合には、その限りではない。
【００５８】
なお、直交する２方向以外の方向、例えば基板の外形に対して４５度方向にレーザ光を走査する場合には、ビーム整形器を４５度回転させて細長い形状のビームを４５度回転させ、ステージ１４をＸ方向およびＹ方向に等速で移動することで実現できる。４５度以外の角度についても、走査する方向に細長い形状のビームの短手方向を合わせ、Ｘ方向とＹ方向の速度ベクトルの合成が走査方向となるようにステージ１４の移動を制御すればよい。この場合、矩形開口スリット１１はビーム整形器１０と同じ角度だけ回転させても良いし、矩形開口スリット１１を回転させない場合には開放状態として、ビームを遮光しないよう対策するか、あるいは角度を持ったままで所望の長さに調整しても良い。あるいは、矩形開口スリット１１をビーム整形器１０と一体で所望の角度だけ回転させても良い。
【実施例３】
【００５９】
次に、前述したレーザアニール装置を用いて実施する本発明にかかるレーザアニール方法の実施例を本発明の実施例３として説明する。図１と図７に従って説明する。図７は、本発明にかかるレーザアニール方法の実施例を説明する図である。ここで使用する基板１５（図１）はガラス基板１０１の１主面に絶縁体薄膜（図示せず）を介して非晶質シリコン薄膜を形成し、エキシマレーザ光を全面走査することで多結晶シリコン薄膜１０２に結晶化させた多結晶シリコン薄膜基板を用いる。ここで、絶縁体薄膜はＳｉＯ2あるいはＳｉＮあるいはそれらの複合膜である。多結晶シリコン薄膜基板１５を搬送ロボットなどでＸＹステージ１４上に載置・固定する。
【００６０】
この多結晶シリコン薄膜基板１５に、複数箇所にアニールに使用するレーザ光、あるいは別に設けたアライメントマーク形成用のレーザ光によりアライメントマークを形成し、形成したアライメントマークを検出してアライメントを行う。アライメントマークは予めフォトエッチング工程で形成しても良いし、インクジェットなどの手法で形成しても良い。なお、アライメントマークを使用しない場合には、基板１５の端面をＸＹステージ１４に設置したピン（図示せず）などに押し当ててアライメントを行ってもよい。また、基板１５の端面をステージに設置したピン（図示せず）などに押し当ててアライメントを行い、所定の領域のレーザアニールがすべて完了した後で、アニール領域と一定関係にある位置にアライメントマークを形成してもよい。このアライメントマークは、レーザアニール工程後の最初のフォトレジスト工程（通常はシリコン薄膜のエッチング工程）における露光位置決め（フォトマスクの位置決め）に使用できればよい。それ以後のフォトレジスト工程においては、最初のフォトレジスト工程で新たに形成したアライメントマークを使用する。
【００６１】
検出されたアライメントマーク位置を基準に、設計上の座標に従ってまず図７（ａ）に示すように、ドレイン線（信号線）駆動回路部１０４にレーザ光１０３を走査・照射する。
レーザ光はＥＯモジュレータ７により任意の照射時間幅で切り出し、ビーム整形器１０により線状のエネルギ分布に整形し、矩形開口スリット１１、リレーレンズ１２、イメージローテータ１３を透過し、結像レンズ１６により細長い形状のビームとしてレーザ光１０３を多結晶シリコン薄膜１０２に照射する。このとき、ＸＹステージ１４を高速に移動することで、細長い形状のビームを長手方向と直交する方向（短手方向）へ移動し、アニールを必要とする領域を走査することができる。また、このときの細長い形状のビームは短手方向（幅方向）が１０mｍ以下に、望ましくは２mｍ〜５mｍに、長手方向はレーザ発信器出力に依存するが、連続発振出力１０Ｗの場合で数１００mｍ〜数ｍｍに整形される。
【００６２】
ここで、短手方向の寸法に下限を示したのは、より細く集光することで焦点深度が浅くなり、基板のうねりなどでデフォーカスが発生してエネルギ密度が低下し、良好なアニールが行えなくなるためである。自動焦点機構を付加するか、あるいは予め基板表面の変位を測定しておいて、常に基板表面が対物レンズ(投影レンズ)の焦点深度内に保持することで、この制限は無視することができる。走査速度はシリコン膜厚、あるいは細長い形状ビームの短手方向寸法にもよるが、３００ｍｍ／ｓ〜１０００ｍｍ／ｓの範囲が適している。なお、図７において、レーザ光１０３が移動しているように示しているが、ステージ１４（即ち、基板１５）を移動させても良い。
【００６３】
ここで、時間変調され、細長いビーム形状に整形された連続発振レーザ光を走査しながら照射した場合の、多結晶シリコン薄膜の挙動を、図８に従って説明する。図８は、細長い形状に整形したビームを照射して多結晶シリコン膜基板に帯状結晶を形成する工程を示す図である。また、図９は、形成された帯状結晶で薄膜トランジスタを形成する肯定を示す図である。図８（ａ）に示すように、細長い形状に整形したレーザ光２０１を多結晶シリコン膜２００上に走査しながら、領域２０２に照射する。適切なパワー密度で照射した場合、レーザ照射領域２０２以外の多結晶シリコン膜２００はそのまま残るが、レーザ照射領域２０２内の多結晶シリコン膜は溶融する。
【００６４】
その後、レーザ光２０１が通過することにより急速に凝固・結晶化する。この時、図８（ｂ）に示すように、照射開始部で最初に溶融した領域のシリコンから冷却・凝固が始まるが、レーザ照射領域２０２接している結晶粒たとえば２０４が種結晶となって、レーザ光の走査方向に結晶成長する。しかし、その成長速度は結晶の方位によって異なるため、最終的には最も成長速度の早い結晶方位を持つ結晶粒だけが結晶成長を続ける。
【００６５】
即ち、図８（ｂ）に示すように、成長速度の遅い結晶方位をもつ結晶粒２０５は、周囲の成長速度の早い結晶方位をもつ結晶粒２０６、２０７の成長に抑えられ、結晶成長が止まる。また、成長速度が中程度の結晶方位を持つ結晶粒２０６は成長を続けるが、さらに成長速度の大きい結晶粒２０７、２０８の成長に抑えられ、やがて結晶成長が停止する。最終的には結晶成長速度の最も大きな結晶方位を持つ結晶粒２０７、２０８が成長を続ける。
【００６６】
ただし、無限に成長するのではなく、５〜５０ミクロン程度の長さに成長すると、やがて新たに成長を開始した結晶粒に抑えられたり、複数の結晶粒に分割されたりするため、結果的に幅が０．２〜２ミクロン、長さ５〜５０ミクロンの結晶粒が得られる。これら、最後まで結晶成長が続いた結晶粒２０７、２０８、２０９、２１０、２１１、２１２は、厳密な意味では独立した結晶粒であるが、ほとんど同じ結晶方位を有しており、溶融再結晶した部分はシリコン結晶が横方向成長し、帯状の結晶粒で構成される多結晶膜となる。この多結晶膜は実効的にほぼ単結晶（擬似単結晶）と見なすことができる。しかも、このレーザアニール後における表面の凹凸は１０ｎｍ以下であり、極めて平坦な表面状態である。
【００６７】
レーザ光２０１を上記したように多結晶シリコン薄膜２００に照射することにより、レーザ光２０１を照射した領域２０２が島状（タイル状）にアニールされ、特定の結晶方位を有する結晶粒のみが成長して、厳密な意味では多結晶状態であるが、ほぼ単結晶に近い性質を有する領域が形成されたことになる。
【００６８】
図９（ａ）に示す様に、アニールの後で実施されるフォトエッチング工程により島状のシリコン薄膜領域２５０、３５１を形成し、所定領域に不純物拡散、ゲート絶縁膜形成などの工程を経て、図９（ｂ）に示す様にゲート電極２５３、ソース電極２５４、ドレイン電極２５５を形成して薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が完成する。図９（ｂ）に示したように、帯状結晶粒の粒界方向（結晶の成長方向）を電流の流れる方向と一致させることで、電流は結晶粒界を横切ることがないため、実質的に単結晶と考えて良い。この時のシリコン膜の移動度として、４００ｃｍ2／Ｖｓ以上、典型的には４５０ｃｍ2／Ｖｓが得られる。
【００６９】
なお、図７ではガラス基板として１パネル分のみ示しているが、実際には基板内に多数のパネルが形成される。図１０は、本明の別な実施例によりアニールされた領域を示す図である。図１０（ａ）に示す様に、１パネル３０２内を連続して一つのブロック３１０になるようにレーザ光１０３を照射するように示しているが、図１０（ｂ）に示す様に、ＥＯモジュレータによりレーザ光１０３のＯＮ／ＯＦＦを繰り返して、複数の照射ブロック３１１、３１１’に分割された擬似単結晶領域を形成してもよい。ただし、少なくとも、パネルとパネルの隙間部分では、結晶成長を更新するために、レーザ光がＯＦＦ状態となるか、あるいは結晶成長が生じないエネルギ密度にすることが必要である。また、図７（ａ）では１回の走査でドレイン線（信号線）駆動回路部１０４へのレーザ照射を完了させたが、照射幅（線状に整形したビームの長手方向寸法）はレーザ１０３の出力および設計上から駆動回路を形成するのに必要とする幅に依存しており、１回の走査で所定の領域全部をアニールできない場合には、必要に応じて複数回の走査を行えばよい。
【００７０】
図７に戻って、ドレイン線（信号線）駆動回路部１０４へのレーザ照射が終了すると、図１のイメージローテータ１３を格納した容器１７を４５度回転させることにより、内部に格納されているイメージローテータ１３を、レーザ光の光軸を中心にして４５度回転させる。あるいは、ビーム整形器１０を９０度回転させる。その後、設計情報に従い、ドレイン線駆動回路部１０４をアニールした方向と直交する方向（９０度回転した方向）へＸＹステージ１４を移動させる。これにより、図７（ｂ）に示すようにドレイン線（信号線）駆動回路部１０４への照射と同じ要領でゲート線（走査線）駆動回路部１０６にレーザ光１０３を走査しながら照射する。
【００７１】
図７（ｂ）では１パネル内を連続したレーザ光１０３を照射したが、ＥＯモジュレータによりレーザ光１０３のＯＮ／ＯＦＦを繰り返して、複数のブロックに分割された擬似単結晶領域を形成してもよい。また、図７（ｂ）では１回の走査でゲート線（走査線）駆動回路部１０６へのレーザ照射を完了させたが、照射幅はレーザ１０３の出力および設計上から駆動回路を形成するのに必要とする幅に依存しており、１回の走査で所定の領域全体をアニールできない場合には、必要に応じて複数回の走査を行ってもよい。
【００７２】
次に、必要に応じて図７（ｃ）に示したように、インタフェイス回路部などの周辺回路部１０７に、ドレイン線（信号線）駆動回路部１０４およびゲート線（走査線）駆動回路部１０６にレーザ光を走査したのと同じ要領で、レーザ光１０３を照射しながらステージを走査して、基板１５に対するレーザアニール処理が完了する。処理が完了した基板１５は搬送ロボット（図示せず）などにより搬出し、ついで新たな基板を搬入してアニール処理を継続する。
【００７３】
上記方法により、ガラス基板１５上に形成された多結晶膜のドレイン線駆動回路領域１０４、ゲート線駆動回路領域１０６および必要に応じてその他周辺回路領域１０７に時間変調をかけた連続発振レーザ光を細長い形状に集光して照射することができる。この照射により、シリコン膜は溶融してレーザ光の通過とともに再凝固し、レーザ光の走査方向に結晶粒が成長する。このとき形成される結晶粒は、レーザ照射条件によっても異なるが、一般的にはレーザ光の走査方向に対して５ミクロン〜５０ミクロン、レーザ光の走査方向に対して直角方向には０．２ミクロン〜２ミクロン程度の帯状結晶となる。ガラス基板上に形成するＴＦＴ（薄膜トランジスタ）のソース・ドレイン方向を結晶の成長方向と合わせることにより、高性能のトランジスタを形成することができる。なお、本実施例において、ガラス基板上に多結晶シリコン膜を形成した基板を対象にアニールする場合について説明してきたが、ガラス基板上に非晶質シリコン膜を形成した基板を対象にアニールした場合も、同じ効果があることは言うまでもない。
【００７４】
これにより、本発明のレーザアニール方法及びレーザアニール装置はＴＦＴあるいは液晶パネルや有機ＥＬを代表とする表示パネルの製造に適用することができる。液晶パネルの製造に本発明を適用する場合は、二枚の基板の一方を構成するアクティブマトリクス基板とも称する側の基板（ＴＦＴ基板）に上記実施例で説明したのレーザアニールを適用する。その結果得られたシリコン膜に駆動回路の薄膜トランジスタ等を作り込む。表示領域にはマトリクス状に形成した多数の画素を有しており、二枚の基板の他方を貼り合せ、両基板の間隙に液晶を封入して液晶パネルを得る。また、有機ＥＬパネルの場合は、ＴＦＴ基板に有する各画素に有機発光層を塗布し、この有機発光層を周囲環境から遮断する封止缶と称するガラスを好適とする絶縁部材を貼り合せる。
【００７５】
上記した実施例において、シリコン薄膜のアニールに使用するレーザとして、連続発振レーザ光を発生するレーザ発振器を用いた場合について説明してきた。しかし、本発明のレーザアニール方法およびレーザアニール装置はそれに限定させるものではない。非晶質シリコン薄膜あるいは多結晶シリコン薄膜を形成した基板にエキシマレーザ、ＬＤ励起パルスＹＡＧレーザの高調波、ＬＤ励起ＹＶＯ4レーザの高調波、ＬＤ励起ＹＬＦレーザの高調波などのパルスレーザを照射して行うアニールに適用できることは明らかである。特に、ＳＬＳ（Sequential Lateral Solidification）と呼ばれる、パルスレーザ光を線状に集光して１ミクロン以下の(典型的には０．５ミクロン程度の)微小なピッチでの照射と高精度な移動を繰り返して、あるいは一定速度で移動させながら一定繰り返しで照射しながら、レーザ光の移動方向に結晶を成長させるアニール方法にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の一実施例にかかるレーザアニール装置の光学系構成を示す図である。
【図２】本発明の一実施例にかかるレーザアニール装置に採用可能なパウエルレンズ方式のホモジナイザを説明する図である。
【図３】本発明の一実施例にかかるレーザアニール装置に採用可能なカライドスコープ方式のホモジナイザを説明する図である。
【図４】本発明の一実施例にかかるレーザアニール装置に採用可能な回折光学素子方式のホモジナイザを説明する図である。
【図５】本発明の一実施例にかかるレーザアニール装置に採用可能なマルチレンズアレイ方式のホモジナイザを説明する図である。
【図６】本発明の別な実施例にかかるレーザアニール装置の光学系構成を示す図である。
【図７】本発明にかかるレーザアニール方法の一実施例を説明する図である。
【図８】整形ビームを照射して多結晶シリコン膜基板に帯状結晶を形成する工程を示す図である。
【図９】形成された帯状結晶で薄膜トランジスタを形成する工程を示す図である。
【図１０】本明の別な実施例によりアニールされた領域を示す図である。
【符号の説明】
【００７７】
１…………レーザダイオード、２…………光ファイバ、３…………レーザ光、４…………レーザ発振器、６…………透過率連続可変フィルタ、７…………ＥＯモジュレータ、１０…………ビーム整形器、１１…………電動矩形スリット、１３…………イメージローテータ、１４…………ステージ、１５…………基板、１６…………結像レンズ、２２…………パウエルレンズ、２３…………シリンドリカルレンズ、２５…………カライドスコープ、２８…………回折光学素子、３１…………マルチレンズアレイ、１０４…………ドレイン線駆動回路部、１０６…………ゲート線駆動回路部、１０７…………周辺回路部。
【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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