(57)【要約】【課題】  ａ−Ｓｉからｐ−Ｓｉを生成する際、結晶の大粒径化が可能な熱処理方法を提供する。【解決手段】  試料Ｐに光束を照射する際、試料Ｐの表面のうちＹ軸方向に関して第１の幅Ｌ１を有する第１の領域ＡＲ１に光束を照射し、次いで、第１の領域ＡＲ１にＸ軸方向に関して接続するように、第１の幅Ｌ１より狭い第２の幅Ｌ２を有する第２の領域ＡＲ２に光束を照射した後、第２の領域ＡＲ２にＸ軸方向に関して接続するように、第２の幅Ｌ２より広い第３の幅Ｌ３を有する第３の領域ＡＲ３に光束を照射する。【選択図】        図２
2005142404.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料に光束を照射する工程を有する熱処理方法において、
前記試料の表面のうち第１の方向に関して第１の幅を有する第１の領域に前記光束を照射する第１ステップと、
前記第１の領域に前記第１の方向と交わる第２の方向に関して接続するように、前記第１の幅より狭い第２の幅を有する第２の領域に前記光束を照射する第２ステップと、
前記第２の領域に前記第２の方向に関して接続するように、前記第２の幅より広い第３の幅を有する第３の領域に前記光束を照射する第３ステップとを有することを特徴とする熱処理方法。
【請求項２】
前記第３の領域に前記第２の方向に関して接続するように、前記第３の幅より狭い第４の幅を有する第４の領域に前記光束を照射する第４ステップと、
前記第４の領域に前記第２の方向に関して接続するように、前記第４の幅より広い第５の幅を有する第５の領域に前記光束を照射する第５ステップとを有し、
前記第２の領域と前記第４の領域とは、前記第１の方向に関してずれた位置に設けられることを特徴とする請求項１記載の熱処理方法。
【請求項３】
基板上に設けられたアモルファスシリコン膜に対して光束を照射する工程を有する熱処理方法において、
前記アモルファスシリコン膜のうち第１の方向に関して第１の幅を有する第１の領域に前記光束を照射する第１ステップと、
前記第１の領域に前記第１の方向と交わる第２の方向に関して接続するように、前記第１の幅より狭い第２の幅を有する第２の領域に前記光束を照射する第２ステップと、
前記第２の領域に前記第２の方向に関して接続するように、前記第２の幅より広い第３の幅を有する第３の領域に前記光束を照射する第３ステップとを有することを特徴とする熱処理方法。
【請求項４】
前記光束を照射することにより前記アモルファスシリコン膜に複数のシリコン結晶を形成し、前記第２の幅は前記複数のシリコン結晶の結晶粒界どうしの間の距離よりも小さい値であることを特徴とする請求項３記載の熱処理方法。
【請求項５】
前記第３の領域に前記第２の方向に関して接続するように、前記第３の幅より狭い第４の幅を有する第４の領域に前記光束を照射する第４ステップと、
前記第４の領域に前記第２の方向に関して接続するように、前記第４の幅より広い第５の幅を有する第５の領域に前記光束を照射する第５ステップとを有し、
前記第２の領域と前記第４の領域とは、前記第１の方向に関してずれた位置に設けられることを特徴とする請求項３又は４記載の熱処理方法。
【請求項６】
前記光束を照射することにより前記アモルファスシリコン膜に複数のシリコン結晶を形成し、前記第２の領域と前記第４の領域とのずれ量は、前記複数のシリコン結晶の結晶粒界どうしの間の距離よりも大きい値であることを特徴とする請求項５記載の熱処理方法。
【請求項７】
前記光束が照射される前記アモルファスシリコン膜上での領域は、前記基板上に形成される画素に応じた位置に設けられることを特徴とする請求項３〜６のいずれか一項記載の熱処理方法。
【請求項８】
前記光束が照射される前記アモルファスシリコン膜上での領域は、前記基板上に形成されるスイッチング素子に応じた大きさであることを特徴とする請求項３〜７のいずれか一項記載の熱処理方法。
【請求項９】
所定のパターンを有するマスクに光束を照射し、該マスクを通過した前記光束を試料に照射する工程を有する熱処理方法において、
前記試料の表面のうち第１の方向に関して第１の幅を有する第１の領域に前記光束を照射する第１ステップと、
前記第１の領域に前記第１の方向と交わる第２の方向に関して接続するように、前記第１の幅より狭い第２の幅を有する第２の領域に前記光束を照射する第２ステップと、
前記第２の領域に前記第２の方向に関して接続するように、前記第２の幅より広い第３の幅を有する第３の領域に前記光束を照射する第３ステップとを有することを特徴とする熱処理方法。
【請求項１０】
前記第３の領域に前記第２の方向に関して接続するように、前記第３の幅より狭い第４の幅を有する第４の領域に前記光束を照射する第４ステップと、
前記第４の領域に前記第２の方向に関して接続するように、前記第４の幅より広い第５の幅を有する第５の領域に前記光束を照射する第５ステップとを有することを特徴とする請求項９記載の熱処理方法。
【請求項１１】
前記マスク上のパターンは、前記各領域に応じて互いに接続するように形成された複数の透光部を含み、
前記マスクと前記試料とを同期移動しながら前記複数の透光部のそれぞれに順次光束を照射することを特徴とする請求項９又は１０記載の熱処理方法。
【請求項１２】
前記パターンは、前記基板上に形成される画素に応じて前記マスク上に複数設けられていることを特徴とする請求項９〜１１のいずれか一項記載の熱処理方法。
【請求項１３】
前記試料は基板上に形成されたアモルファスシリコン膜を含むことを特徴とする請求項９〜１２のいずれか一項記載の熱処理方法。
【請求項１４】
所定のパターンを有するマスクを支持するマスクステージと、
試料を支持する試料ステージと、
前記マスクに光束を照射する照射装置とを備え、
前記マスクと前記試料とを移動しながら前記マスクを通過した前記光束を前記試料の表面に照射することにより、前記試料の表面のうち第１の方向に関して第１の幅を有する第１の領域に前記光束を照射し、前記第１の領域に前記第１の方向と交わる第２の方向に関して接続するように、前記第１の幅より狭い第２の幅を有する第２の領域に前記光束を照射し、前記第２の領域に前記第２の方向に関して接続するように、前記第２の幅より広い第３の幅を有する第３の領域に前記光束を照射することを特徴とする熱処理装置。
【請求項１５】
所定のパターンを有し、該パターンを通過した光束を基板上に設けられたアモルファスシリコン膜に照射してシリコン結晶を形成するために用いられるマスクにおいて、
前記パターンは、第１の方向に関して第１の幅を有する第１透光部と、
前記第１の幅より狭い第２の幅を有し、前記第１透光部に前記第１の方向と交わる第２の方向に関して接続するように設けられた第２透光部と、
前記第２の幅より広い第３の幅を有し、前記第２透光部に前記第２の方向に関して接続するように設けられた第３透光部とを有することを特徴とするマスク。
【請求項１６】
前記光束に対して所定方向に相対的に移動しながら該光束を照射され、
前記移動方向と前記第２の方向とが略一致していることを特徴とする請求項１５記載のマスク。
【請求項１７】
前記第２の幅は前記シリコン結晶の結晶粒界どうしの間の距離よりも小さい値であることを特徴とする請求項１５又は１６記載のマスク。
【請求項１８】
前記第３の幅より狭い第４の幅を有し、前記第３透光部に前記第２の方向に関して接続するように設けられた第４透光部と、
前記第４の幅より広い第５の幅を有し、前記第４透光部に前記第２の方向に関して接続するように設けられた第５透光部とを有し、
前記第２透光部と前記第４透光部とは、前記第１の方向に関してずれた位置に設けられることを特徴とする請求項１５〜１８のいずれか一項記載のマスク。
【請求項１９】
前記パターンは、基板上に形成される画素に応じて複数の位置に設けられていることを特徴とする請求項１５〜１８のいずれか一項記載のマスク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱処理方法及び熱処理装置、並びにマスクに関し、特に、アモルファスシリコンを結晶化する際に用いる熱処理方法及び熱処理装置、並びにマスクに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置の高機能化、高精細化等を目的として、従来のアモルファスシリコン薄膜トランジスタ液晶表示装置とは別の、ポリシリコン薄膜トランジスタ液晶表示装置技術が注目されている。ポリシリコン（ｐ−Ｓｉ）はアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）を多結晶化することで生成される。下記特許文献１には、ａ−Ｓｉにレーザ光束を照射し、ａ−Ｓｉからｐ−Ｓｉを生成する技術の一例が開示されている。
【特許文献１】特開２００３−４５８０３号公報
【０００３】
薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）の活性領域の寸法は例えば１μｍ以上あるため、結晶粒径が小さいと活性領域内に多数の結晶粒界（グレインバウンダリ）が存在することになる。すると、多数の結晶粒界によりキャリア（電子）の散乱等が生じて移動度が低下し、半導体デバイスの高性能化が望めなくなる。現状の方法で得られる結晶粒径は０．１μｍ程度であるため、ｐ−Ｓｉを生成するに際し、結晶の大粒径化が要求されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１に開示されているようなａ−Ｓｉに光束を照射することによってｐ−Ｓｉを生成する方法においては、まず、照射した光束のエネルギーによりａ−Ｓｉを溶融する。溶融したＳｉ（溶融Ｓｉ）は熱を放出して固化し、その際に核が生成され、この核を中心に結晶が成長して結晶化する。なお核が生成されない場合、溶融Ｓｉは再びアモルファス状態となる。ここで、核が高密度でランダムに生成されると、結晶は隣接する結晶と直ちに衝突（干渉）して互いの成長を妨げ合うため十分に成長されず、大粒径化しない。
【０００５】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、ａ−Ｓｉからｐ−Ｓｉを生成する際、結晶の大粒径化が可能な熱処理方法及び熱処理装置、並びにマスクを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するため本発明は、実施の形態に示す図１〜図１７に対応付けした以下の構成を採用している。
本発明の熱処理方法は、試料（Ｐ）に光束（ＥＬ）を照射する工程を有する熱処理方法において、試料（Ｐ）の表面のうち第１の方向（Ｙ）に関して第１の幅（Ｌ１）を有する第１の領域（ＡＲ１）に光束（ＥＬ）を照射する第１ステップと、第１の領域（ＡＲ１）に第１の方向（Ｙ）と交わる第２の方向（Ｘ）に関して接続するように、第１の幅（Ｌ１）より狭い第２の幅（Ｌ２）を有する第２の領域（ＡＲ２）に光束（ＥＬ）を照射する第２ステップと、第２の領域（ＡＲ２）に第２の方向（Ｘ）に関して接続するように、第２の幅（Ｌ２）より広い第３の幅（Ｌ３）を有する第３の領域（ＡＲ３）に光束（ＥＬ）を照射する第３ステップとを有することを特徴とする。
また本発明の熱処理方法は、基板上に設けられたアモルファスシリコン膜に対して光束（ＥＬ）を照射する工程を有する熱処理方法において、アモルファスシリコン膜のうち第１の方向（Ｙ）に関して第１の幅（Ｌ１）を有する第１の領域（ＡＲ１）に光束（ＥＬ）を照射する第１ステップと、第１の領域（ＡＲ１）に第１の方向（Ｙ）と交わる第２の方向（Ｘ）に関して接続するように、第１の幅（Ｌ１）より狭い第２の幅（Ｌ２）を有する第２の領域（ＡＲ２）に光束（ＥＬ）を照射する第２ステップと、第２の領域（ＡＲ２）に第２の方向（Ｘ）に関して接続するように、第２の幅（Ｌ２）より広い第３の幅（Ｌ３）を有する第３の領域（ＡＲ３）に光束（ＥＬ）を照射する第３ステップとを有することを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、第１ステップにおいて、第１の幅を有する第１の領域に光束を照射することにより第１の領域のアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）を溶融して核を生成することができる。そして、第２ステップにおいて、第２の方向に関して第１の領域と接続する第２の領域に光束を照射することにより、第１の領域に生成された核をよりどころとして（中心として）結晶を第２の方向に成長させることができる。ここで、第２の領域は第１の領域より狭い第２の幅を有しており、第１の領域に生成された複数の核のそれぞれから成長した複数の結晶のうち、第２の領域に接続しない結晶は光束の照射を停止されたことになるため、成長が止まる。一方、第１の領域で成長して第２の領域に接続した結晶は、第２の方向に関する成長を更に続ける。つまり、第１ステップにおいて生成された複数の核のそれぞれから成長した複数の結晶は第２ステップにおいて間引かれることになる。そのため、第２の方向に関して成長を続ける結晶に対して、第１の方向に関して隣接する結晶との離間距離が大きくなる（あるいは隣接する結晶がなくなる）ので、成長する結晶どうしが衝突（干渉）して互いの成長を妨げ合うといった不都合の発生が抑制される。そして、第３ステップにおいて、第２の領域に接続するように、つまり第２の領域で成長を続ける結晶に接続するように、第２の幅より広い第３の幅を有する第３の領域に光束を照射することにより、結晶の成長方向を第２の方向に規定しつつ、且つ第３の領域の第３の幅に応じて第１の方向にも拡がるように結晶を効率良く成長させることができる。したがって、生成するポリシリコン（ｐ−Ｓｉ）結晶を大粒径化することができる。
【０００８】
本発明の熱処理方法は、所定のパターン（Ｋ）を有するマスク（Ｍ）に光束（ＥＬ）を照射し、マスク（Ｍ）を通過した光束（ＥＬ）を試料（Ｐ）に照射する工程を有する熱処理方法において、試料（Ｐ）の表面のうち第１の方向（Ｙ）に関して第１の幅（Ｌ１）を有する第１の領域（ＡＲ１）に光束（ＥＬ）を照射する第１ステップと、第１の領域（ＡＲ１）に第１の方向（Ｙ）と交わる第２の方向（Ｘ）に関して接続するように、第１の幅（Ｌ１）より狭い第２の幅（Ｌ２）を有する第２の領域（ＡＲ２）に光束（ＥＬ）を照射する第２ステップと、第２の領域（ＡＲ２）に第２の方向（Ｘ）に関して接続するように、第２の幅（Ｌ２）より広い第３の幅（Ｌ３）を有する第３の領域（ＡＲ３）に光束（ＥＬ）を照射する第３ステップとを有することを特徴とする。
また本発明の熱処理装置（Ｓ）は、所定のパターン（Ｋ）を有するマスク（Ｍ）を支持するマスクステージ（ＭＳＴ）と、試料（Ｐ）を支持する試料ステージ（ＰＳＴ）と、マスク（Ｍ）に光束（ＥＬ）を照射する照射装置（ＩＬ）とを備え、マスク（Ｍ）と試料（Ｐ）とを移動しながらマスク（Ｍ）を通過した光束（ＥＬ）を試料（Ｐ）の表面に照射することにより、試料（Ｐ）の表面のうち第１の方向（Ｙ）に関して第１の幅（Ｌ１）を有する第１の領域（ＡＲ１）に光束（ＥＬ）を照射し、第１の領域（ＡＲ１）に第１の方向（Ｙ）と交わる第２の方向（Ｘ）に関して接続するように、第１の幅（Ｌ１）より狭い第２の幅（Ｌ２）を有する第２の領域（ＡＲ２）に光束（ＥＬ）を照射し、第２の領域（ＡＲ２）に第２の方向（Ｘ）に関して接続するように、第２の幅（Ｌ２）より広い第３の幅（Ｌ３）を有する第３の領域（ＡＲ３）に光束（ＥＬ）を照射することを特徴とする。
また本発明のマスク（Ｍ）は、所定のパターン（Ｋ）を有し、パターン（Ｋ）を通過した光束（ＥＬ）を基板上に設けられたアモルファスシリコン膜に照射してシリコン結晶を形成するために用いられるマスクにおいて、パターン（Ｋ）は、第１の方向（Ｙ）に関して第１の幅（Ｌ１）を有する第１透光部（Ｋ１）と、第１の幅（Ｌ１）より狭い第２の幅（Ｌ２）を有し、第１透光部（Ｋ１）に第１の方向（Ｙ）と交わる第２の方向（Ｘ）に関して接続するように設けられた第２透光部（Ｋ２）と、第２の幅（Ｌ２）より広い第３の幅（Ｌ３）を有し、第２透光部（Ｋ２）に第２の方向（Ｘ）に関して接続するように設けられた第３透光部（Ｋ３）とを有することを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、パターンを有するマスクを通過した光束を試料上に照射することで第１〜第３の領域に光束を容易に照射することができ、結晶を円滑に大粒径化することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によればａ−Ｓｉからｐ−Ｓｉを生成する際の結晶の大粒径化を行うことができ、良好な移動度を有し所望の性能を備えたシリコン結晶を容易に生成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の熱処理方法及び熱処理装置、並びにマスクついて説明する。本発明は、試料としてのアモルファスシリコン膜の第１の方向に関して第１の幅を有する第１の領域に光束を照射し、次いで、第１の領域に第１の方向と交わる第２の方向に関して接続するように、第１の幅より狭い第２の幅を有する第２の領域に光束を照射した後、第２の領域に第２の方向に関して接続するように、第２の幅より広い第３の幅を有する第３の領域に光束を照射することにより、大粒径のポリシリコン結晶を形成するものである。まず、図１及び図２を参照しながら本発明の原理について説明する。ここで、以下の説明において、水平面内における所定方向をＸ軸方向、水平面内においてＸ軸方向と直交する方向をＹ軸方向、Ｘ軸及びＹ軸方向に垂直な方向（すなわち鉛直方向）をＺ軸方向とする。また、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸まわりの回転（傾斜）方向をそれぞれ、θＸ、θＹ、及びθＺ方向とする。
【００１２】
図１は、照射領域ＩＡの大きさを一定に維持した状態で試料Ｐである基板上のアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）に光束を照射してポリシリコン（ｐ−Ｓｉ）結晶を成長させる様子を示す模式図である。ｐ−Ｓｉ結晶を成長させるための核は溶融状態（液相状態）のシリコン（Ｓｉ）が固相状態に変遷するときに生成されるが、図１（ａ）に示すように、Ｙ軸方向を長手方向とする幅Ｌを有する照射領域ＩＡで試料Ｐである基板上のａ−Ｓｉ膜に光束を照射することにより、ａ−Ｓｉ膜のうち照射領域ＩＡに対応する領域のａ−Ｓｉが溶融し、それが固化することで例えばＹ軸方向に並ぶように複数の核がランダムに生成される。そして、照射領域ＩＡの幅（大きさ）Ｌを維持した状態で、照射領域ＩＡと試料ＰとをＸ軸方向に相対的に移動することにより（図１では照射領域ＩＡが試料Ｐに対して＋Ｘ方向に移動している）、図１（ｂ）に示すように、前記生成された核を中心として（よりどころとして）ｐ−Ｓｉ結晶が＋Ｘ方向に成長する。図１に示す例においては、複数の核のそれぞれを中心として成長する結晶どうしが干渉し合って互いの成長を妨げる状況が生じ、図１（ｃ）に示すように、隣接する結晶どうしの間に多数の結晶粒界（グレインバウンダリ）が生成する。この場合、ｐ−Ｓｉ結晶は十分に大粒径化しない。
【００１３】
図２は、本発明の原理を説明するための模式図である。まず、図２（ａ）に示すように、Ｙ軸方向（第１の方向）に関して第１の幅Ｌ１を有する第１の照射領域ＩＡ１で試料Ｐのａ−Ｓｉ膜に光束を照射する。これにより、ａ−Ｓｉ膜のうち第１の照射領域ＩＡ１に対応する領域、つまりａ−Ｓｉ膜のうちＹ軸方向に関して第１の幅Ｌ１を有する領域（第１の領域）ＡＲ１に光束が照射されたことになり、この第１の領域ＡＲ１にＹ軸方向に並ぶように複数の核がランダムに生成される。そして、第１の照射領域ＩＡ１と試料ＰとをＸ軸方向に相対的に移動することにより、前記生成された核を中心として（よりどころとして）ｐ−Ｓｉ結晶が＋Ｘ方向に成長する。ここで、第１の領域ＡＲ１の第１の幅Ｌ１は複数の核が円滑に生成可能な程度の値に設定されている。
【００１４】
第１の照射領域ＩＡ１と試料ＰとをＸ軸方向に所定距離だけ相対的に移動（図２では第１の照射領域ＩＡ１が試料Ｐに対して＋Ｘ方向に移動している）して、第１の領域ＡＲ１にｐ−Ｓｉ結晶を成長させた後、図２（ｂ）に示すように、光束の照射領域を、第１の照射領域ＩＡ１からこの第１の照射領域ＩＡ１より小さい第２の照射領域ＩＡ２に変更し、この第２の照射領域ＩＡ２で試料Ｐ上のａ−Ｓｉ膜に光束を照射する。ここで、第２の照射領域ＩＡ２は、Ｙ軸方向に関して第１の幅Ｌ１より狭い（第１の幅Ｌ１以下である）第２の幅Ｌ２を有する。これにより、第１の領域ＡＲ１に接続するように、ａ−Ｓｉ膜のうち第２の照射領域ＩＡ２に対応する領域、つまりａ−Ｓｉ膜のうちＹ軸方向に関して第２の幅Ｌ２を有する領域（第２の領域）ＡＲ２に光束が照射されたことになる。ここで、第２の領域ＡＲ２は第１の領域ＡＲ１より狭い第２の幅Ｌ２を有しており、第１の領域ＡＲ１に生成された複数の核のそれぞれから成長した複数のｐ−Ｓｉ結晶のうち、第２の領域ＡＲ２に接続しないｐ−Ｓｉ結晶は光束の照射を停止されたことになるため、成長が停止する。一方、第１の領域ＡＲ１で成長を続け、第２の領域ＡＲ２に接続するｐ−Ｓｉ結晶はＸ軸方向に関する成長を更に続ける。図２に示す例においては、Ｙ軸方向に並んだ５つの核のそれぞれから成長した５つのｐ−Ｓｉ結晶のうち中央のｐ−Ｓｉ結晶に対して第２の領域ＡＲ２を接続するように、光束が第２の照射領域ＩＡ２で照射されるため、その中央のｐ−Ｓｉ結晶の成長が持続され、その他の４つのｐ−Ｓｉ結晶の成長は停止する。つまり、生成された複数の核のそれぞれから成長した複数のｐ−Ｓｉ結晶は間引かれたことになる。
【００１５】
第２の領域ＡＲ２に光束を照射してｐ−Ｓｉ結晶を間引いた後、図２（ｃ）に示すように、光束の照射領域を、第２の照射領域ＩＡ２からこの第２の照射領域ＩＡ２より大きい第３の照射領域ＩＡ３に徐々に変更し、この第３の照射領域ＩＡ３で試料Ｐである基板上のａ−Ｓｉ膜に光束を照射する。第３の照射領域ＩＡ３は、Ｙ軸方向に関して第２の幅Ｌ２より広い（第２の幅Ｌ２以上である）第３の幅Ｌ３を有する。なお、本実施形態においては第３の幅Ｌ３は第１の幅Ｌ１と同じ値を有している。これにより、第２の領域ＡＲ２に接続するように、ａ−Ｓｉ膜のうち第３の照射領域ＩＡ３に対応する領域、つまりａ−Ｓｉ膜のうちＹ軸方向に関して第３の幅Ｌ３を有する領域（第３の領域）ＡＲ３に光束が照射されたことになる。そして、第２の領域ＡＲ２で成長を続けているｐ−Ｓｉ結晶は、第３の領域ＡＲ３に接続するように更に成長を続ける。そして、ｐ−Ｓｉ結晶を間引いたことにより、図２（ｃ）に示すように、Ｘ軸方向に関して成長を続けるｐ−Ｓｉ結晶に対して、Ｙ軸方向に関して隣接するｐ−Ｓｉ結晶との離間距離が大きくなる（図２に示す例においては隣接するｐ−Ｓｉ結晶が無くなっている）。したがって、成長を続けるｐ−Ｓｉ結晶は、他のｐ−Ｓｉ結晶と衝突（干渉）することなく、成長方向をＸ軸方向に規定されつつ、且つＹ軸方向にも第３の照射領域ＩＡ３（第３の幅Ｌ３）に応じて拡がるように十分に成長することができる。したがって、ｐ−Ｓｉ結晶を大粒径化することができる。
【００１６】
このとき、第１の領域ＡＲ１においてランダムに生成された複数の核（ｐ−Ｓｉ結晶）を第２の領域ＡＲ２において十分に間引くことで、第３の領域ＡＲ３においてｐ−Ｓｉ結晶を第３の幅Ｌ３に応じてＹ軸方向にも拡がるように成長させることができる。つまり、第２の領域ＡＲ２には可能な限り少ない数のｐ−Ｓｉ結晶を存在させることが好ましい。更に好ましくは、第２の領域ＡＲ２に存在させるｐ−Ｓｉ結晶の数を１つにし、その１つのｐ−Ｓｉ結晶を第３の領域ＡＲ３に接続させることが好ましい。そのため、第２の領域ＡＲ２の第２の幅Ｌ２は、第１の領域ＡＲ１において複数形成されたｐ−Ｓｉ結晶の結晶粒界どうしの間の距離Ｌｐよりも小さい（距離Ｌｐ以下である）値であることが好ましい。こうすることにより、第２の領域ＡＲ２で成長するｐ−Ｓｉ結晶の数を少なくすることができる。ここで、結晶粒界どうしの間の距離Ｌｐは、ａ−Ｓｉ膜の種類や膜厚、照射する光束の光量（強度）や、光束照射時における光束と試料Ｐとの相対移動速度など、種々のプロセス条件に応じて変化する。そこで、結晶粒界どうしの間の距離Ｌｐを実験やシミュレーションなどによって予め求め、場合によっては平均化等の所定の演算処理を行い、その求めた結果に基づいて、第２の幅Ｌ２を設定すればよい。
【００１７】
なお、図２に示す実施形態においては、第１の幅Ｌ１と第３の幅Ｌ３とが同じ値を有しているが、第１の幅Ｌ１と第３の幅Ｌ３とは異なる値であってもよい。第１の幅Ｌ１は核を複数円滑に生成可能な程度の値に設定されていればよい。一方、第３の領域ＡＲ３はｐ−Ｓｉ結晶の成長領域であるため、第３の幅Ｌ３は、少なくとも第２の幅Ｌ２よりも大きく、生成しようとするｐ−Ｓｉ結晶の目標粒径（大きさ）に応じた値に設定されていればよい。また、第１の領域ＡＲ１で生成された複数のｐ−Ｓｉ結晶を可能な限り１つのｐ−Ｓｉ結晶になるまで間引くようにするために、第２の領域ＡＲ２の第２の幅Ｌ２は、例えば後述する投影光学系ＰＬの解像限界に応じて、ｐ−Ｓｉ結晶が成長可能な程度の範囲で可能な限り小さい値にすることが好ましい。
【００１８】
なお、ａ−Ｓｉ膜上の第１の領域ＡＲ１に光束を照射せずに、はじめに第２の領域ＡＲ２に光束を照射し、次いで第３の領域ＡＲ３に光束を照射する構成も考えられるが、ａ−Ｓｉ膜上において核はランダムに生成されるため、はじめに狭い第２の幅Ｌ２を有する第２の領域ＡＲ２に光束を照射する構成では、その第２の領域ＡＲ２に核が生成されない確率が高くなり、したがってｐ−Ｓｉ結晶を生成することができなくなる確率が高くなる。一方、上記実施形態のように、はじめに比較的広い第１の幅Ｌ１を有する第１の領域ＡＲ１に光束を照射して複数の核を確実に生成した後、生成された核をよりどころとして複数のｐ−Ｓｉ結晶をある程度成長させた後に、そのｐ−Ｓｉ結晶を間引くようにすることにより、ｐ−Ｓｉ結晶をより確実に生成することができる。
【００１９】
図３は、本発明の熱処理装置の一実施形態を示す概略構成図である。図３において、熱処理装置Ｓは、所定のパターンを有するマスクＭを支持するマスクステージＭＳＴと、試料Ｐを支持する試料ステージＰＳＴと、マスクステージＭＳＴに支持されているマスクＭに照射光（光束）ＥＬを照射する照射装置ＩＬと、照射光ＥＬを照射されたマスクＭのパターンの像を試料ステージＰＳＴに支持されている試料Ｐ（ａ−Ｓｉ膜）に投影する投影光学系ＰＬと、熱処理装置Ｓの動作を統括制御する制御装置ＣＯＮＴとを備えている。試料Ｐはガラス基板上にａ−Ｓｉ膜を設けたものである。なお、ガラス基板とａ−Ｓｉ膜との間に、照射光ＥＬが照射された際のガラス基板の熱損傷を防止するため酸化珪素（ＳｉＯ２）膜等の中間膜を設けてもよい。また、ａ−Ｓｉ膜は、例えば基板上に化学蒸着メッキ（ＣＶＤ）などを用いて蒸着される。また、照射装置ＩＬで試料Ｐに光束を照射して熱処理する前に、ａ−Ｓｉ膜を予備熱処理して脱水素化を行い、ａ−Ｓｉ膜に含まれている水素を除去しておくことが好ましい。こうすることにより、ｐ−Ｓｉ結晶にした際に表面が荒れて電気的特性が劣化する不都合などを防止することができる。
【００２０】
照射装置ＩＬは、光源装置１００と、光源装置１００から射出された光束を整形してマスクＭに照射する照明光学系１０１とを備えている。本実施形態において、光源装置１００はアルゴンイオンレーザ装置や水銀ランプ等の連続光を射出可能な光源装置により構成されている。本実施形態においては、光源装置１００には水銀ランプが用いられ、照射光ＥＬとしては、照明光学系１０１内に設けられている不図示の波長選択フィルタ等によって変換されたｉ線（３６５ｎｍ）が用いられる。なお、照射光ＥＬとしては、水銀ランプから射出された光束を波長選択フィルタによって変換したｇ線（４３６ｎｍ）、ｈ線（４０５ｎｍ）等であってもよい。
【００２１】
照明光学系１０１は、マスクステージＭＳＴに支持されているマスクＭを照射光（光束）ＥＬで照明するものであり、光源装置１００から射出された光束の照度を均一化するオプティカルインテグレータ、オプティカルインテグレータからの光束ＥＬを集光するコンデンサレンズ、リレーレンズ系、及び照射光ＥＬによるマスクＭ上での照明領域（照射領域）ＩＡを例えばスリット状に設定する視野絞り１０２等を有している。マスクＭ上の照明領域ＩＡは照明光学系１０１により均一な照度分布の照射光ＥＬで照明される。
【００２２】
マスクステージＭＳＴは、マスクＭを支持するものであって、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに垂直な平面内、すなわちＸＹ平面内で２次元移動可能及びθＺ方向に微小回転可能である。マスクステージＭＳＴはリニアモータ等のマスクステージ駆動装置ＭＳＴＤにより駆動される。マスクステージ駆動装置ＭＳＴＤは制御装置ＣＯＮＴにより制御される。マスクステージＭＳＴ上には移動鏡１１１が設けられている。移動鏡１１１に対向する位置にはレーザ干渉計１１２が設けられている。マスクステージＭＳＴ上のマスクＭの２次元方向の位置、及び回転角はレーザ干渉計１１２によりリアルタイムで計測され、計測結果は制御装置ＣＯＮＴに出力される。制御装置ＣＯＮＴはレーザ干渉計１１２の計測結果に基づいてマスクステージ駆動装置ＭＳＴＤを駆動することでマスクステージＭＳＴに支持されているマスクＭの位置決めを行う。
【００２３】
投影光学系ＰＬは、マスクＭのパターンを所定の投影倍率βで試料Ｐ上のａ−Ｓｉ膜に投影露光するものであって、複数の光学素子で構成されている。本実施形態において、投影光学系ＰＬは等倍系である。なお、投影光学系ＰＬは、投影倍率βが例えば１／４あるいは１／５の縮小系、及び拡大系のいずれでもよい。また、投影光学系ＰＬの倍率は方向により異なっていてもよい。
【００２４】
試料ステージＰＳＴは、試料ホルダＰＨを介して試料Ｐを保持して移動可能であって、リニアモータ等の試料ステージ駆動装置ＰＳＴＤにより駆動される。試料ステージ駆動装置ＰＳＴＤは制御装置ＣＯＮＴにより制御される。試料ステージＰＳＴは、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸方向に移動可能であるとともに、θＸ、θＹ、及びθＺ方向にも移動可能である。試料ステージＰＳＴは、試料Ｐのフォーカス位置及び傾斜角を制御して試料Ｐの表面をオートフォーカス方式、及びオートレベリング方式で投影光学系ＰＬの像面に合わせ込むとともに、試料ＰのＸ軸方向及びＹ軸方向における位置決めを行う。試料ステージＰＳＴ上には移動鏡１１３が設けられており、移動鏡１１３に対向する位置にはレーザ干渉計１１４が設けられている。試料ステージＰＳＴ上の試料Ｐの２次元方向の位置、及び回転角はレーザ干渉計１１４によりリアルタイムで計測され、計測結果は制御装置ＣＯＮＴに出力される。制御装置ＣＯＮＴはレーザ干渉計１１４の計測結果に基づいて試料ステージ駆動装置ＰＳＴＤを駆動することで試料ステージＰＳＴに支持されている試料Ｐの位置決めを行う。
【００２５】
試料ステージＰＳＴ上のうち、試料Ｐを保持する試料ホルダＰＨ以外の所定位置には、投影光学系ＰＬを介した照射光ＥＬの光強度（光量、照度）を検出する光量センサ１１６が設けられている。光量センサ１１６のディテクタ部は試料ホルダＰＨに保持された試料Ｐの表面と略同じ高さになるように設けられている。
【００２６】
試料Ｐを支持する試料ステージＰＳＴはアニール室１１５に収容されている。アニール室１１５内部は窒素ガス等の不活性ガスで満たされており、照射光ＥＬの試料Ｐ上における照度低下を防止している。更に不図示ではあるが、照射装置ＩＬ、マスクステージＭＳＴ、及び投影光学系ＰＬを含む照射光ＥＬの光路上はハウジングで覆われており、ハウジング内部も不活性ガスで満たされている。なお、アニール室１１５や前記ハウジング内部は真空状態にされてもよい。
【００２７】
図４は、マスクＭの平面図である。図４において、マスクＭは、照射光ＥＬを通過する透光部（透光パターン）Ｋと、照射光ＥＬを遮蔽する遮光部（遮光パターン）Ｃとを有している。マスクＭの基材はガラス板などの透明な光学部材により構成され、遮光部Ｃはクロム等の遮光性材料により構成されており、遮光部Ｃ以外が照射光ＥＬを通過する透光部Ｋとなっている。
【００２８】
マスクＭの透光部Ｋは、図４中、Ｙ軸方向に関して第１の幅Ｌ１を有する第１透光部Ｋ１と、第１の幅Ｌ１より狭い第２の幅Ｌ２を有し、第１透光部Ｋ１にＸ軸方向に関して接続するように設けられた第２透光部Ｋ２と、第２の幅Ｌ２より広い第３の幅Ｌ３を有し、第２透光部Ｋ２にＸ軸方向に関して接続するように設けられた第３透光部Ｋ３とを有している。第１透光部Ｋ１は平面視矩形状に形成されている。第２透光部Ｋ２も平面視矩形状に形成され、第１透光部Ｋ１の＋Ｘ側に接続されている。第３透光部Ｋ３は第２透光部Ｋ２の＋Ｘ側に接続されており、第２透光部Ｋ２に対する接続部から＋Ｘ側に向かって漸次拡がるテーパ部Ｋ３１と、テーパ部Ｋ３１の＋Ｘ側に接続し第３の幅Ｌ３を有する平面視矩形状の矩形部Ｋ３２とを有している。ここで、第２透光部Ｋ２は、第１透光部Ｋ１及び第３透光部Ｋ３それぞれのＹ軸方向ほぼ中央部に接続されている。換言すれば、第１、第２、第３透光部Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３それぞれのＹ軸方向に関する中心（図心）位置は略一致している。
【００２９】
そして、マスクＭの透光部Ｋを構成する第１、第２、第３透光部Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３のそれぞれは、試料Ｐ上において照射光ＥＬが照射される第１、第２、第３の領域ＡＲ１、ＡＲ２、ＡＲ３に応じて互いに接続するように形成されている。
【００３０】
次に、上述した構成を有するマスクＭを使ってａ−Ｓｉ膜をｐ−Ｓｉ結晶にする方法について図５〜図７を参照しながら説明する。
マスクＭがマスクステージＭＳＴに支持されるとともに、試料Ｐが試料ステージＰＳＴに支持された後、制御装置ＣＯＮＴは、照射装置ＩＬの光源装置１００を駆動し、連続光である光束を射出する。照明光学系１０１はＹ軸方向を長手方向とする平面視矩形状の照明領域ＩＡでマスクＭに照射光ＥＬを照射するようになっている。制御装置ＣＯＮＴは、マスクＭを支持するマスクステージＭＳＴと試料Ｐを支持する試料ステージＰＳＴとをＸ軸方向に関して同期移動しながら、マスクＭに照射光ＥＬを照射する。ここで、マスクＭは、第１、第２、第３透光部Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３の並び方向（つまりＸ軸方向）と同期移動方向とが一致するように、マスクステージＭＳＴに支持されている。したがって、照射光ＥＬの照明領域ＩＡに対してマスクＭを走査することにより、第１、第２、第３透光部Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３のそれぞれに順次照射光ＥＬが照射される。そして、マスクＭを支持したマスクステージＭＳＴ及び試料Ｐを支持した試料ステージＰＳＴを同期移動しながら、マスクＭの第１、第２、第３透光部Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３のそれぞれに順次照射光ＥＬを照射することで、マスクＭを通過した照射光ＥＬが試料Ｐの表面に照射される。
【００３１】
図５は、マスクＭの透光部Ｋに対する照射光ＥＬの照射開始時点（走査開始時点）における、照明領域ＩＡ、マスクＭ、及び試料Ｐの位置関係を示す模式図である。図５に示すように、走査開始時点においては、照射光ＥＬは照明領域ＩＡでマスクＭの第１透光部Ｋ１に照射される。ここで、照明領域ＩＡのＹ軸方向の幅Ｌは、マスクＭの第１透光部Ｋ１のＹ軸方向の幅Ｌ１よりも大きく、照射領域ＩＡのＸ軸方向の幅Ｈは、第１透光部Ｋ１のＸ軸方向の幅Ｈ１よりも小さい。
【００３２】
マスクＭの透光部Ｋを通過した照射光ＥＬは、マスクＭの透光部Ｋの大きさ（幅）、及び投影光学系ＰＬの投影倍率に応じた照射領域で試料Ｐに照射される。本実施形態においては、投影光学系ＰＬは等倍系であるため、マスクＭの第１透光部Ｋ１を通過した照射光ＥＬは、第１の幅Ｌ１を有する第１の照射領域ＩＡ１で試料Ｐに照射される。これにより、ａ−Ｓｉ膜のうち第１の照射領域ＩＡ１に対応する領域、つまりａ−Ｓｉ膜のうちＹ軸方向に関して第１の幅Ｌ１を有する領域（第１の領域）ＡＲ１に光束が照射されたことになり、この領域にＹ軸方向に並ぶように複数の核がランダムに生成される。そして、第１の照射領域ＩＡ１に対してマスクＭと試料Ｐとを−Ｘ方向に同期移動することにより、前記生成された核を中心として（よりどころとして）ｐ−Ｓｉ結晶が試料Ｐ上において＋Ｘ方向に成長する。
【００３３】
マスクＭと試料Ｐとを照明領域ＩＡに対して−Ｘ方向に所定速度で所定距離だけ移動することにより、図６に示すように、照射光ＥＬは、マスクＭの第２透光部Ｋ２を照射する。これにより、試料Ｐ上において第１の照射領域ＩＡ１からこの第１の照射領域ＩＡ１より小さい第２の照射領域ＩＡ２に変更され、この第２の照射領域ＩＡ２で試料Ｐ上のａ−Ｓｉ膜に照射光ＥＬが照射される。これにより、第１の領域ＡＲ１に接続するように、ａ−Ｓｉ膜のうち第２の照射領域ＩＡ２に対応する領域、つまりａ−Ｓｉ膜のうちＹ軸方向に関して第２の幅Ｌ２を有する領域（第２の領域）ＡＲ２に光束が照射されたことになる。ここで、照明領域ＩＡのＹ軸方向の幅Ｌは、マスクＭの第２透光部Ｋ２のＹ軸方向の幅Ｌ２よりも大きく、照射領域ＩＡのＸ軸方向の幅Ｈは、第２透光部Ｋ２のＸ軸方向の幅Ｈ２よりも小さい。また、第２透光部Ｋ２の第２の幅Ｌ２は、ｐ−Ｓｉ結晶の結晶粒界どうしの間の距離Ｌｐよりも小さい値となっている。
【００３４】
第２の領域ＡＲ２は第１の領域ＡＲ１より狭い第２の幅Ｌ２を有しており、第１の領域ＡＲ１に生成された複数の核のそれぞれから成長した複数のｐ−Ｓｉ結晶のうち、第２の領域ＡＲ２に接続しないｐ−Ｓｉ結晶は光束の照射を停止されたことになるため、成長が停止する。一方、第１の領域ＡＲ１で成長し、第２の領域ＡＲ２に接続するｐ−Ｓｉ結晶は、Ｘ軸方向に関する成長を更に続ける。図６に示す例においては、Ｙ軸方向に並んだ５つの核のそれぞれから成長した５つのｐ−Ｓｉ結晶のうち中央のｐ−Ｓｉ結晶に第２の領域ＡＲ２が接続するように光束が照射されるため、その中央のｐ−Ｓｉ結晶の成長が持続され、その他の４つのｐ−Ｓｉ結晶の成長は停止する。こうして、生成された複数の核のそれぞれから成長した複数のｐ−Ｓｉ結晶は間引かれたことになる。
【００３５】
更に、マスクＭと試料Ｐとを照明領域ＩＡに対して−Ｘ方向に所定速度で所定距離だけ移動することにより、図７に示すように、照射光ＥＬは、マスクＭの第３透光部Ｋ３を照射する。これにより、試料Ｐ上において第２の照射領域ＩＡ２からこの第２の照射領域ＩＡ２より大きい第３の照射領域ＩＡ３に変更され、この第３の照射領域ＩＡ３で試料Ｐ上のａ−Ｓｉ膜に照射光ＥＬが照射される。これにより、第２の領域ＡＲ２に接続するように、ａ−Ｓｉ膜のうち第３の照射領域ＩＡ３に対応する領域、つまりａ−Ｓｉ膜のうちＹ軸方向に関して第３の幅Ｌ３を有する領域（第３の領域）ＡＲ３に光束が照射されたことになる。ここで、照明領域ＩＡのＹ軸方向の幅Ｌは、マスクＭの第３透光部Ｋ３のＹ軸方向の幅Ｌ３よりも大きく、照射領域ＩＡのＸ軸方向の幅Ｈは、第３透光部Ｋ３のＸ軸方向の幅Ｈ３よりも小さい。
【００３６】
そして、第２の領域ＡＲ２で成長を続けるｐ−Ｓｉ結晶は、第３の領域ＡＲ３に接続するようにＸ軸方向に関する成長を続ける。第２の領域ＡＲ２においてｐ−Ｓｉ結晶が間引かれたことにより、Ｘ軸方向に関して成長を続けるｐ−Ｓｉ結晶に対して隣接するｐ−Ｓｉ結晶が無くなっているため、成長を続けるｐ−Ｓｉ結晶は、他のｐ−Ｓｉ結晶と衝突（干渉）することなく、成長方向をＸ軸方向に規定されつつ、且つＹ軸方向にも第３の照射領域ＩＡ３（第３の幅Ｌ３）に応じて拡がるように十分に成長することができる。したがって、ｐ−Ｓｉ結晶は大粒径化される。
【００３７】
なお、照射光ＥＬの照明領域ＩＡに対してマスクＭと試料Ｐとを同期移動する際、等速に移動してもよいし、不等速に移動してもよい。不等速に移動する場合、例えば照射光ＥＬをマスクＭの第１透光部Ｋ１に照射する際（つまり図５に示した状態）においては、例えばマスクＭ及び試料Ｐを低速で移動したり、あるいは一時的に停止することで、試料Ｐの第１の領域ＡＲ１に高い照度（光エネルギー）で照射光ＥＬを照射することができ、試料Ｐ上で核を円滑に生成することができる。そして、第２、第３透光部Ｋ２、Ｋ３に対して照射光ＥＬを走査する際には、マスクＭ及び試料Ｐを例えば等速で同期移動しつつマスクＭに照射光ＥＬを照射する。もちろん、第２、第３透光部Ｋ２、Ｋ３に対して照射光ＥＬを照射する際にも、マスクＭ及び試料Ｐを不等速で移動してもよい。更には、マスクＭと試料Ｐとのいずれか一方を等速で移動し他方を不等速で移動したり、マスクＭと試料Ｐとの移動速度をそれぞれ異ならせてもよい。
【００３８】
また、照明領域ＩＡに対してマスクＭと試料Ｐとを同期移動する場合、照射光ＥＬの照度（光量）は一定であってもよいし、照射光ＥＬの照度を変化させつつマスクＭと試料Ｐとを移動するようにしてもよい。
【００３９】
なお本実施形態においては、照射装置ＩＬは連続光を射出するように説明したが、所定の繰り返し周波数でパルスレーザ光を断続的に射出する、例えばＡｒＦエキシマレーザ光やＫｒＦエキシマレーザ光を射出する光源装置を有する構成であってもよい。また、光源装置１００から射出される光束としては、Ｆ２レーザ光（波長１５７ｎｍ）等の真空紫外光（ＶＵＶ光）などでもよい。
【００４０】
本実施形態においては、マスクＭの第２透光部Ｋ２の第２の幅Ｌ２は、ｐ−Ｓｉ結晶の結晶粒界どうしの間の距離Ｌｐよりも小さい値となっており、等倍系の投影光学系ＰＬを介して試料Ｐ上に第２透光部Ｋ２の像が投影された場合においても、試料Ｐ上での第２の照射領域ＩＡ２の幅（Ｌ２）を十分に狭くして、第１の領域ＡＲ１に生成された複数のｐ−Ｓｉ結晶を十分に間引くことができるようになっている。この場合において、投影光学系ＰＬの投影倍率βを縮小系にすることにより、例えばマスクＭの第２透光部Ｋ２の幅が大きくても、試料Ｐ上での第２の照射領域ＩＡ２の幅を、ｐ−Ｓｉ結晶を間引くのに十分な程度に狭くすることができる。
【００４１】
以下、本発明の他の実施形態について説明する。以下の説明において、上述した実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。
【００４２】
図８は、マスクＭの他の実施形態を示す平面図である。図８において、マスクＭの透光部Ｋは、第１の幅Ｌ１を有する第１透光部Ｋ１と、第１の幅Ｌ１より狭い第２の幅Ｌ２を有し、第１透光部Ｋ１の＋Ｘ側に接続するように設けられた第２透光部Ｋ２と、第２の幅Ｌ２より広い第３の幅Ｌ３を有し、第２透光部Ｋ２の＋Ｘ側に接続するように設けられた第３透光部Ｋ３と、第３の幅Ｌ３より狭い第４の幅Ｌ４を有し、第３透光部Ｋ３の＋Ｘ側に接続するように設けられた第４透光部Ｋ４と、第４の幅Ｌ４より広い第５の幅Ｌ５を有し、第４透光部Ｋ４の＋Ｘ側に接続するように設けられた第５透光部Ｋ５とを有している。本実施形態において、第２の幅Ｌ２と第４の幅Ｌ４とはほぼ同じ値を有しており、第４透光部Ｋ４は平面視矩形状に形成され、第５透光部Ｋ５は、第４透光部Ｋ４に対する接続部から＋Ｘ側に向かって漸次拡がるテーパ部と、そのテーパ部の＋Ｘ側に接続し第５の幅Ｌ５を有する平面視矩形状の矩形部とを有している。そして、第２透光部Ｋ２と第４透光部Ｋ４とは、Ｙ軸方向に関してずれた位置に設けられている。
【００４３】
図９は、図８に示したマスクＭを通過した照射光ＥＬを試料Ｐに照射してｐ−Ｓｉ結晶が生成される様子を示す模式図である。マスクＭの第１、第２、第３透光部Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３を通過した照射光ＥＬが試料Ｐに照射されることにより、上記実施形態同様、試料Ｐ上の第１の領域ＡＲ１には複数の核が生成され、その核をよりどころとして複数のｐ−Ｓｉ結晶が成長し、第２の領域ＡＲ２においてｐ−Ｓｉ結晶が間引かれる。そして、第２の領域ＡＲ２において成長を続けるｐ−Ｓｉ結晶は、第３の領域ＡＲ３に接続されて成長を更に続ける。ここで、核が生成される位置、ひいてはｐ−Ｓｉ結晶が生成される位置はランダムであるため、図９に示すように、第２透光部Ｋ２において成長を続けるｐ−Ｓｉ結晶が複数（図９では２つ）となる状況が発生する可能性がある。この場合、第３の領域ＡＲ３において成長を続けるｐ−Ｓｉ結晶も複数（２つ）となるため、ｐ−Ｓｉ結晶は十分に大粒径化されない。
【００４４】
そこで、第２透光部Ｋ２に対してｐ−Ｓｉ結晶の成長方向（Ｘ軸方向）と交わるＹ軸方向に関してずれた位置において第３の領域ＡＲ３と接続するように第４の領域ＡＲ４を設けることにより、第３の領域ＡＲ３において成長する複数（２つ）のｐ−Ｓｉ結晶を更に間引くことができる。そして、第４の領域ＡＲ４で成長を続けるｐ−Ｓｉ結晶を、その第４の領域ＡＲ４に接続する第５の領域ＡＲ５において更に成長させることにより、ｐ−Ｓｉ結晶を大粒径化することができる。この場合において、第５の領域ＡＲ５は第４の領域ＡＲ４の幅（第４の幅）Ｌ４より広い幅（第５の幅）Ｌ５を有しており、第４の領域ＡＲ４で成長を続けるｐ−Ｓｉ結晶は、他のｐ−Ｓｉ結晶と衝突（干渉）することなく、成長方向をＸ軸方向に規定されつつ、且つＹ軸方向にも第５の領域ＡＲ５の第５の幅Ｌ５に応じて拡がるように十分に成長することができる。
【００４５】
試料Ｐ上の第４、第５の領域ＡＲ４、ＡＲ５に照射光ＥＬを照射する際には、上記実施形態同様、第１、第２、第３透光部Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３に続いて、照明領域ＩＡに対して第４、第５透光部Ｋ４、Ｋ５を走査する。第４、第５透光部Ｋ４、Ｋ５のそれぞれに照射光ＥＬを順次照射することにより、試料Ｐ上の第３の領域ＡＲ３にＸ軸方向に関して接続するように、第３の幅Ｌ３より狭い第４の幅Ｌ４を有する第４の領域ＡＲ４に照射光ＥＬが照射され、第４の領域ＡＲ４にＸ軸方向に関して接続するように、第４の幅Ｌ４より広い第５の幅Ｌ５を有する第５の領域ＡＲ５に照射光ＥＬが照射される。そして、マスクＭ上の第２透光部Ｋ２と第４透光部Ｋ４とはＹ軸方向に関してずれた位置に設けられているので、試料Ｐ上における第２の領域ＡＲ２と第４の領域ＡＲ４とをＹ軸方向に関してずれた位置に設けることができ、第３の領域ＡＲ３で成長する複数のｐ−Ｓｉ結晶を第４の領域ＡＲ４で間引くことができる。
【００４６】
このとき、第２の領域ＡＲ２と第４の領域ＡＲ４との位置ずれ量は、複数のｐ−Ｓｉ結晶の結晶粒界どうしの間の距離Ｌｐよりも大きい（距離Ｌｐ以上である）値であることが好ましい。こうすることにより、第３の領域ＡＲ３で成長する複数のｐ−Ｓｉ結晶を第４の領域ＡＲ４で確実に間引くことができ、第５の領域ＡＲ５において成長させるｐ−Ｓｉ結晶を少なくする（１つにする）ことができる。したがって、第５の領域ＡＲ５において大粒径化されたｐ−Ｓｉ結晶を生成することができる。ここで、上述したように、結晶粒界どうしの間の距離Ｌｐは種々のプロセス条件に応じて変化するため、結晶粒界どうしの間の距離Ｌｐを実験やシミュレーションなどによって予め求め、その求めた結果に基づいて、第２の領域ＡＲ２と第４の領域ＡＲ４とのずれ量を設定すればよい。
【００４７】
なお、図５〜図７を参照して説明した実施形態においては、第２の領域ＡＲ２は結晶粒界どうしの間の距離Ｌｐよりも小さい値であることが好ましいが、図９を参照して説明した実施形態においては、ｐ−Ｓｉ結晶を間引く領域として、第２、第４の領域ＡＲ２、ＡＲ４が２段階で設けられているため、第２、第４の領域ＡＲ２、ＡＲ４の幅Ｌ２、Ｌ４は、必ずしも距離Ｌｐ以下でなくても複数のｐ−Ｓｉ結晶を間引くことができる。また、第２、第４の幅Ｌ２、Ｌ４は同じ値であってもよいし、互いに異なる値であってもよい。
【００４８】
なお、本実施形態においては、試料Ｐ上の第１〜第５の領域ＡＲ１〜ＡＲ５のそれぞれに照射光ＥＬを照射し、成長する複数のｐ−Ｓｉ結晶を第２、第４の領域ＡＲ２、ＡＲ４の２段階で間引く構成であるが、もちろん第５の領域ＡＲ５に接続するように、第５の幅Ｌ５より狭い第６の幅Ｌ６を有する第６の領域ＡＲ６に照射光ＥＬを照射し、その第６の領域ＡＲ６に接続するように第６の幅Ｌ６より広い第７の幅Ｌ７を有する第７の領域ＡＲ７に照射光ＥＬを照射するといったように、ｐ−Ｓｉ結晶を成長させる領域（ＡＲ３、ＡＲ５、ＡＲ７）と、ｐ−Ｓｉ結晶を間引く領域（ＡＲ２、ＡＲ４、ＡＲ６）とのそれぞれの数を任意に設定することができる。つまり、最初に核を生成するための核生成領域（ＡＲ１）に照射光ＥＬを照射する工程を有し、最後に目標粒径に応じた領域（例えばＡＲ７）に照射光ＥＬを照射する工程を有していれば、その間の工程においては、試料Ｐの表面のうちＹ軸方向に関して第１所定幅を有する第１所定領域に照射光ＥＬを照射する工程と、第１所定幅より狭い第２所定幅を有する第２所定領域に照射光ＥＬを照射する工程とのそれぞれを、第１所定領域と第２所定領域とをＸ軸方向に関して互いに接続させつつ、任意の回数だけ交互に行うことができる。
【００４９】
図１０は、マスクＭの他の実施形態を示す平面図である。図１０において、第１の幅Ｌ１を有する第１透光部Ｋ１と、第１の幅Ｌ１より狭い第２の幅Ｌ２を有する第２透光部Ｋ２とが、マスクＭ上において互いに分割して設けられている。そして、これら分割された第１、第２透光部Ｋ１、Ｋ２のそれぞれはマスクＭ上に複数所定間隔をあけて設けられている。
【００５０】
次に、図１０を参照して説明したマスクＭを使って試料Ｐのａ−Ｓｉ膜をｐ−Ｓｉ結晶にする手順を図１１を参照しながら説明する。
まず、図１１（ａ）に示すように、マスクＭの第１透光部Ｋ１に照射光ＥＬが照射される。このとき、マスクＭと試料ＰとをＸ軸方向に同期移動しながら、照明領域ＩＡで照射光ＥＬがマスクＭに照射される。マスクＭの第１透光部Ｋ１を通過した照射光ＥＬは投影光学系ＰＬを介して試料Ｐに照射される。このとき、第２透光部Ｋ２には照射光ＥＬは照射されない。これにより、試料Ｐ上において第１の幅Ｌ１を有する第１の領域ＡＲ１に照射光ＥＬが照射されたことになり、この第１の領域ＡＲ１に複数の核が生成される。そして、生成された複数の核をよりどころとして、複数のｐ−Ｓｉ結晶が成長する。
【００５１】
次いで、マスクＭが−Ｘ方向にステップ移動され、図１１（ｂ）に示すように、マスクＭの第２透光部Ｋ２に照射光ＥＬが照射される。このときも、マスクＭと試料ＰとをＸ軸方向に同期移動しながら、照明領域ＩＡで照射光ＥＬがマスクＭに照射される。マスクＭの第２透光部Ｋ２を通過した照射光ＥＬは投影光学系ＰＬを介して試料Ｐに照射される。このとき、第１透光部Ｋ１には照射光ＥＬは照射されない。これにより、試料Ｐ上において、第１の領域ＡＲ１の＋Ｘ側に接続し、第２の幅Ｌ２を有する第２の領域ＡＲ２に照射光ＥＬが照射されたことになる。そして、第２の領域ＡＲ２においては、第１の領域ＡＲ１で成長した複数のｐ−Ｓｉ結晶が間引かれる。
【００５２】
次いで、マスクＭが＋Ｘ方向にステップ移動され、図１１（ｃ）に示すように、マスクＭの第１透光部Ｋ１に照射光ＥＬが再び照射される。このときも、マスクＭと試料ＰとをＸ軸方向に同期移動しながら、照明領域ＩＡで照射光ＥＬがマスクＭに照射される。マスクＭの第１透光部Ｋ１を通過した照射光ＥＬは投影光学系ＰＬを介して試料Ｐに照射される。このとき、第２透光部Ｋ２には照射光ＥＬは照射されない。これにより、試料Ｐ上において、第２の領域ＡＲ２の＋Ｘ側に接続し、第１の幅Ｌ１を有する第３の領域ＡＲ３に照射光ＥＬが照射されたことになる。そして、第３の領域ＡＲ３においては、第２の領域ＡＲ２で成長を続けるｐ−Ｓｉ結晶が更に成長する。
【００５３】
図１２は、図１１を参照して説明した手順により試料Ｐ上に生成されたｐ−Ｓｉ結晶を示す平面図である。図１２に示すように、試料Ｐ上には、マスクＭに設けられた透光部Ｋ１、Ｋ２に応じた複数の位置にｐ−Ｓｉ結晶が生成される。このように、第１、第２、第３の領域ＡＲ１、ＡＲ２、ＡＲ３に応じて互いに接続するように形成された複数の透光部Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３を通過した照射光ＥＬを試料Ｐに照射する構成の他に、本実施形態のように、互いに分割されている第１、第２透光部Ｋ１、Ｋ２のそれぞれを通過した照射光ＥＬを試料Ｐ上でつなぎ合わせるようにしてもよい。
【００５４】
また、本実施形態においても、第３の領域ＡＲ３に接続するように、第２透光部Ｋ２を通過した照射光ＥＬを照射して第４の領域ＡＲ４を形成し、次いでこの第４の領域ＡＲ４に接続するように、第１透光部Ｋ１を通過した照射光ＥＬを照射して第５の領域ＡＲ５を形成するようにしてもよい。ここで、第４の領域ＡＲ４を形成する際に、マスクＭを、第２の領域ＡＲ２を形成した状態に対してＹ軸方向にステップ移動して照射光ＥＬを照射することで、第２の領域ＡＲ２と第４の領域ＡＲ４とをＹ軸方向に関してずれた位置に設けることができる。
【００５５】
図１３は、図４を参照して説明した透光部ＫがマスクＭ上の複数の位置に設けられている例を示す図である。本実施形態において、試料（基板）Ｐ上に形成されるｐ−Ｓｉ結晶は、液晶表示装置や有機エレクトロルミネッセンス表示装置のスイッチング素子である薄膜トランジスタの一部を構成するものであって、マスクＭ上の透光部Ｋは、試料（基板）Ｐ上に形成される画素に応じて複数の位置にマトリクス状に設けられている。
【００５６】
試料Ｐ上に照射光ＥＬを照射する場合には、上記実施形態同様、マスクＭと試料Ｐとを同期移動しながら、照射光ＥＬの照明領域ＩＡに対して透光部Ｋ（マスクＭ）を走査することにより、透光部Ｋに応じた試料Ｐ上の所定領域に照射光ＥＬが照射される。ここで、上述したように、マスクＭの複数の透光部Ｋは、試料Ｐ上に形成される画素に応じて設けられている。したがって、照射光ＥＬが照射される試料Ｐ上のａ−Ｓｉ膜上での領域（ＡＲ１〜ＡＲ３）は、試料Ｐ上に形成される画素に応じた位置に設けられることになる。
【００５７】
図１４は、液晶表示装置の一部を構成するＴＦＴ基板を示す概略平面図である。ＴＦＴ基板は、試料Ｐ上に生成されたｐ−Ｓｉ結晶を有する薄膜トランジスタＴＦＴを含んで構成される。図１４において、ＴＦＴ基板は、ガラス基板上に、マトリクス状に配置される画素に応じて設けられた画素電極ＰＸと、画素電極ＰＸのそれぞれに付随して設けられた薄膜トランジスタＴＦＴと、薄膜トランジスタＴＦＴを構成するゲート電極及びソース電極のそれぞれに接続するゲート線ＧＬ及びソース線ＳＬとを備えている。そして、薄膜トランジスタＴＦＴを構成する活性半導体層（活性領域）がｐ−Ｓｉ結晶によって形成される。したがって、試料Ｐのａ−Ｓｉ膜上において照射光ＥＬが照射される領域（ＡＲ１〜ＡＲ３）は、試料Ｐ上に形成される画素電極（画素）ＰＸに付随する薄膜トランジスタＴＦＴに対応する位置に設けられることになる。そして、ａ−Ｓｉ膜上において照射光ＥＬが照射される領域（具体的には第３の領域ＡＲ３）の大きさは、その領域がｐ−Ｓｉ結晶になることから、スイッチング素子である薄膜トランジスタＴＦＴに応じた大きさに設定される。本実施形態においては、投影光学系ＰＬは等倍系であるため、図１３に示す各透光部Ｋどうしの間の離間距離（ｒｘ、ｒｙ）と、図１４に示す各薄膜トランジスタＴＦＴどうしの間の離間距離（ｒｘ、ｒｙ）とは略同じ値となっており、各透光部Ｋの配置と各薄膜トランジスタＴＦＴの配置とは対応している。
【００５８】
次に、本発明の熱処理装置の他の実施形態について図１５及び図１６を参照しながら説明する。図１５は本実施形態に係る熱処理装置の概略斜視図、図１６は概略構成図である。図１５に示すように、本実施形態に係る熱処理装置Ｓは複数並んだ投影光学系ＰＬを有している。
図１５及び図１６において、熱処理装置Ｓは、マスクＭを支持するマスクステージＭＳＴと、試料Ｐを支持する試料ステージＰＳＴと、マスクステージＭＳＴに支持されたマスクＭに照射光ＥＬを照射する照射装置ＩＬと、照射光ＥＬを照射されたマスクＭのパターンの像を試料ステージＰＳＴに支持されている試料Ｐに投影する投影光学系ＰＬとを備えている。本実施形態において、投影光学系ＰＬは複数（５つ）の投影光学モジュールＰＬａ〜ＰＬｅを有しており、照射装置ＩＬ（照明光学系１０１）も投影光学モジュールの数及び配置に対応して複数（５つ）の照明系モジュールを有している。複数の投影光学モジュールＰＬａ〜ＰＬｅのうち、投影光学モジュールＰＬａ、ＰＬｃ、ＰＬｅと投影光学モジュールＰＬｂ、ＰＬｄとが２列に千鳥状に配列されている。
【００５９】
マスクＭを支持するマスクステージＭＳＴは移動可能に設けられており、一次元の走査露光を行うべくＸ軸方向への長いストロークと、走査方向と直交するＹ軸方向への所定距離のストロークとを有している。試料ステージＰＳＴも、マスクステージＭＳＴと同様に、一次元の走査露光を行うべくＸ軸方向に長いストロークと、走査方向と直交するＹ軸方向にステップ移動するための長いストロークとを有している。
【００６０】
図１５に示すように、マスクＭの走査方向両側（±Ｘ側）には複数のマーク（マーク群）を有するマーク形成領域２７、２８が設けられている。−Ｘ側のマーク形成領域２７にはＹ軸方向に所定間隔で並ぶ複数のマーク３０が形成されている。一方、＋Ｘ側のマーク形成領域２８にはＹ軸方向に所定間隔で並ぶ複数のマーク３１が形成されている。また、試料ステージＰＳＴの−Ｘ側の所定位置にはＹ軸方向に沿って延在する基準部材２９が設けられており、基準部材２９にはＹ軸方向に所定間隔で並ぶマーク４０が形成されている。以下の説明において、マスクＭに形成されたマーク３０及び３１を適宜「マスク側ＡＩＳマーク」と称する。また、試料ステージＰＳＴに形成されたマーク４０を適宜「試料側ＡＩＳマーク」と称する。一方、試料ステージＰＳＴの＋Ｘ側の所定位置には、Ｙ軸方向に所定間隔で並ぶ複数の光量センサ１１６が設けられている。
【００６１】
図１６に示すように、投影光学モジュールＰＬｄは、シフト調整機構５と、二組の反射屈折型光学系１０、２０と、像面調整機構６と、不図示の視野絞りと、スケーリング調整機構７とを備えている。なお、他の投影光学モジュールＰＬａ、ＰＬｂ、ＰＬｃ、ＰＬｅも投影光学モジュールＰＬｄと同様の構成である。マスクＭを透過した光束は、シフト調整機構５に入射する。シフト調整機構５は、θＹ方向に回転可能に設けられた平行平面ガラス板５Ａと、θＸ方向に回転可能に設けられた平行平面ガラス板５Ｂと有している。平行平面ガラス板５Ａはモータなどの駆動装置５ＡｄによりθＹ方向に回転し、平行平面ガラス板５Ｂはモータなどの駆動装置５ＢｄによりθＸ方向に回転する。平行平面ガラス板５ＡがθＹ方向に回転することにより試料Ｐ上におけるマスクＭのパターンの像はＸ軸方向にシフトし、平行平面ガラス板５ＢがθＸ方向に回転することにより試料Ｐ上におけるマスクＭのパターンの像はＹ軸方向にシフトする。駆動装置５Ａｄ，５Ｂｄの駆動速度及び駆動量は制御装置ＣＯＮＴによりそれぞれ独立して制御されるようになっている。駆動装置５Ａｄ，５Ｂｄのそれぞれは制御装置ＣＯＮＴの制御に基づいて、平行平面ガラス板５Ａ，５Ｂのそれぞれを所定速度で所定量（所定角度）回転する。シフト調整機構５を透過した光束は、１組目の反射屈折型光学系１０に入射する。
【００６２】
反射屈折型光学系１０は、マスクＭのパターンの中間像を形成するものであって、直角プリズム１１と、レンズ１２と、凹面鏡１３とを備えている。直角プリズム１１はθＺ方向に回転可能に設けられており、モータなどの駆動装置１１ｄによりθＺ方向に回転する。直角プリズム１１がθＺ方向に回転することにより試料Ｐ上におけるマスクＭのパターンの像はθＺ方向に回転する。すなわち、直角プリズム１１はローテーション調整機構としての機能を有している。駆動装置１１ｄの駆動速度及び駆動量は制御装置ＣＯＮＴにより制御されるようになっている。駆動装置１１ｄは制御装置ＣＯＮＴの制御に基づいて、直角プリズム１１を所定速度で所定量（所定角度）回転する。反射屈折型光学系１０により形成されるパターンの中間像位置には不図示の視野絞りが配置されている。視野絞りは、試料Ｐ上における投影領域を設定するものである。
【００６３】
反射屈折型光学系２０は、反射屈折型光学系１０と同様に、ローテーション調整機構としての直角プリズム２１と、レンズ２２と、凹面鏡２３とを備えている。直角プリズム２１もモータなどの駆動装置２１ｄの駆動によりθＺ方向に回転するようになっており、回転することで試料Ｐ上におけるマスクＭのパターンの像をθＺ方向に回転する。駆動装置２１ｄの駆動速度及び駆動量は制御装置ＣＯＮＴにより制御されるようになっており、駆動装置２１ｄは制御装置ＣＯＮＴの制御に基づいて、直角プリズム２１を所定速度で所定量（所定角度）回転する。
【００６４】
反射屈折型光学系２０から射出した光束は、スケーリング調整機構７を通り、試料Ｐ上にマスクＭのパターンの像を正立等倍で結像する。スケーリング調整機構７は、図１６に示すようにレンズをＺ軸方向に移動させたり、又は３枚のレンズ構成で例えば、凹レンズ、凸レンズ、凹レンズから構成され、凹レンズと凹レンズとの間に位置する凸レンズをＺ軸方向に移動させることにより、マスクＭのパターンの像の倍率（スケーリング）調整を行うようになっている。図１６に示す形態の場合、凸レンズは駆動装置７ｄにより移動するようになっており、駆動装置７ｄは制御装置ＣＯＮＴにより制御される。駆動装置７ｄは制御装置ＣＯＮＴの制御に基づいて、凸レンズを所定速度で所定量移動させる。なお、凸レンズは、両凸レンズでも平凸レンズでもよい。
【００６５】
二組の反射屈折型光学系１０，２０の間の光路上には、投影光学モジュールＰＬｄの結像位置及び像面の傾斜を調整する像面調整機構６が設けられている。像面調整機構６は反射屈折型光学系１０による中間像が形成される位置近傍に設けられている。すなわち、像面調整機構６はマスクＭ及び試料Ｐに対してほぼ共役な位置に設けられている。像面調整機構６は、第１光学部材６Ａと、第２光学部材６Ｂと、第１光学部材６Ａ及び第２光学部材６Ｂを非接触状態に支持する不図示のエアベアリングと、第２光学部材６Ｂに対して第１光学部材６Ａを移動する駆動装置６Ａｄ、６Ｂｄとを備えている。第１光学部材６Ａ及び第２光学部材６Ｂのそれぞれはくさび状に形成され露光光ＥＬを透過可能なガラス板であり、一対のくさび型光学部材を構成している。照射光ＥＬはこの第１光学部材６Ａ及び第２光学部材６Ｂのそれぞれを通過する。駆動装置６Ａｄ、６Ｂｄの駆動量及び駆動速度、すなわち第１光学部材６Ａと第２光学部材６Ｂとの相対的な移動量及び移動速度は制御装置ＣＯＮＴにより制御される。第２光学部材６Ｂに対して第１光学部材６ＡがＸ軸方向にスライドするように移動することにより投影光学モジュールＰＬｄの像面位置がＺ軸方向に移動し、第２光学部材６Ｂに対して第１光学部材６ＡがθＺ方向に回転することにより投影光学モジュールＰＬｄの像面が傾斜する。
【００６６】
上記シフト調整機構５、ローテーション調整機構１１、２１、スケーリング調整機構７、及び像面調整機構６により、投影光学系ＰＬの結像特性を補正する結像特性制御装置が構成されている。なお、結像特性制御装置としては、一部の光学素子（レンズ）間を密封して内部圧力を調整する機構であってもよい。
【００６７】
基準部材２９に形成された試料側ＡＩＳマーク４０のＺ軸方向における形成位置（高さ）は試料Ｐの表面（露光面）と略一致するように設定されている。また、マスク側ＡＩＳマーク３０、３１はマスクＭの特定位置（例えば中心位置）に対して所定の位置関係で設けられている。基準部材２９の下方には、試料ステージＰＳＴに埋設されるように、基準部材２９を通過した光を受光可能なＡＩＳ受光系６０が設けられている。ＡＩＳ受光系６０は、レンズ系６１と、レンズ系６１を介した光を受光するＣＣＤからなる撮像素子６２とを備えている。ＡＩＳ受光系６０（撮像素子６２）の受光結果は制御装置ＣＯＮＴに出力されるようになっている。
【００６８】
図１７は、ＡＩＳ受光系６０がＡＩＳマーク検出を行っている状態を示す図である。図１７に示すように、制御装置ＣＯＮＴは、いわゆるスルー・ザ・レンズ（ＴＴＬ）方式により、ＡＩＳ受光系６０（撮像素子６２）でマスク側ＡＩＳマーク３０（３１）と試料側ＡＩＳマーク４０とを検出し、この検出結果に基づいてマスクＭと試料ステージＰＳＴとの相対位置を求める。具体的には、制御装置ＣＯＮＴは、撮像素子６２でマスク側ＡＩＳマーク３０（３１）の像と試料側ＡＩＳマーク４０の像とが一致するようにマスクステージＭＳＴ及び試料ステージＰＳＴを移動し、照明光学系ＩＬでマスク側ＡＩＳマーク３０（３１）を照明する。マスクＭを通過した照射光ＥＬは投影光学系ＰＬを通過するとともに試料側ＡＩＳマーク４０を通過し撮像素子６２に導かれる。制御装置ＣＯＮＴは投影光学系ＰＬａ〜ＰＬｅを介してマスク側ＡＩＳマーク３０（３１）及び試料側ＡＩＳマーク４０の相対位置（位置ずれ量）を計測することにより、投影光学系ＰＬａ〜ＰＬｅの各結像特性（シフト、スケーリング、ローテーション）を計測する。制御装置ＣＯＮＴは求めた結像特性の計測結果に基づいて、投影光学系ＰＬａ〜ＰＬｅの結像特性が精度保証範囲内になるように補正量を求め、求めた補正量に基づいて上記結像特性制御装置５、６、７、１１、２１を駆動して結像特性を補正する。図１７には、マスク側ＡＩＳマーク３０と試料側ＡＩＳマーク４０とを同時に検出する状態が示されているが、マスクステージＭＳＴを移動することで、マスク側ＡＩＳマーク３１と試料側ＡＩＳマーク４０とを同時に計測することもできる。そして、マスク側ＡＩＳマーク３０、３１のそれぞれに関する計測結果に基づいて、制御装置ＣＯＮＴはマスクＭのマスクステージＭＳＴ上における所望の位置に対する置き位置ずれ（θＺ方向の位置ずれ）やマスクＭの膨張量に関する情報を求めることができ、求めた前記位置ずれやマスクＭの膨張に起因する像変化を補正するために、上記結像特性制御装置を使って投影光学系ＰＬの結像特性を調整することもできる。
【００６９】
なお、制御装置ＣＯＮＴは、試料ステージＰＳＴ上に設けられた複数の光量センサ１１６を使って、各投影光学モジュールＰＬａ〜ＰＬｅ間での照度ムラを含む照度情報を求め、求めた照度情報に基づいて照度ムラを補正することができる。なお照度ムラを補正するために、制御装置ＣＯＮＴは例えば照明光学モジュールのそれぞれに設けられている光量調整フィルタを駆動する。また、制御装置ＣＯＮＴは、照明光学系１０１及び投影光学系ＰＬを含む照射光ＥＬの光路上に配置される光学系の透過率変化、あるいは光源装置１００の光量変化を予測し、これに基づいて各投影光学モジュールＰＬａ〜ＰＬｅを通過して試料Ｐ上に照射される照射光ＥＬの光量（照度）を調整することもできる。
【００７０】
また、制御装置ＣＯＮＴは、光量センサ１１６を使って試料Ｐ（試料ステージＰＳＴ）のフォーカス調整を行うこともできる。すなわち、投影光学系ＰＬの像面と光量センサ１１６のＺ軸方向（フォーカス方向）の位置とが合致した状態において、光量センサ１１６で受光される照射光ＥＬの光量（照度）は最大値を示すので、投影光学系ＰＬを通過した照射光ＥＬを光量センサ１１６で受光しつつ試料ステージＰＳＴをＺ軸方向に移動し、最大照度が得られる光量センサ１１６のＺ軸方向の位置を検出することで、投影光学系ＰＬの像面位置を求めることができる。また、干渉計１１４で試料ステージＰＳＴの位置をモニタしつつ試料ステージＰＳＴをＸＹ方向に移動しながら、照射光ＥＬを光量センサ１１６で受光することで、マスクＭのパターン像のＸＹ方向における位置も検出することができる。
【００７１】
上記各実施形態において、試料ステージＰＳＴやマスクステージＭＳＴにリニアモータを用いる場合は、エアベアリングを用いたエア浮上型およびローレンツ力またはリアクタンス力を用いた磁気浮上型のどちらを用いてもいい。また、ステージは、ガイドに沿って移動するタイプでもいいし、ガイドを設けないガイドレスタイプでもよい。
【００７２】
ステージの駆動装置として平面モ−タを用いる場合、磁石ユニット（永久磁石）と電機子ユニットのいずれか一方をステージに接続し、磁石ユニットと電機子ユニットの他方をステージの移動面側（ベース）に設ければよい。
【００７３】
試料ステージＰＳＴの移動により発生する反力は、特開平８−１６６４７５号公報に記載されているように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。マスクステージＭＳＴの移動により発生する反力は、特開平８−３３０２２４号公報に記載されているように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。
【００７４】
以上のように、本願実施形態の熱処理装置は、本願特許請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから熱処理装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから熱処理装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの熱処理装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、熱処理装置全体としての各種精度が確保される。なお、熱処理装置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。
【００７５】
上記ｐ−Ｓｉを含む半導体デバイスは、デバイスの機能・性能設計を行うステップ、この設計ステップに基づいたマスクを製作するステップ、デバイスの基材である基板を製造するステップ、前述した実施形態の熱処理装置によりマスクのパターンを試料に露光する試料処理ステップ、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む）、検査ステップ等を経て製造される。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】光束を照射することによりａ−Ｓｉをｐ−Ｓｉにする熱処理方法の概念を示す説明図である。
【図２】本発明の熱処理方法の原理を示す説明図である。
【図３】本発明の熱処理装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【図４】本発明に係るマスクの一実施形態を示す平面図である。
【図５】本発明の熱処理方法の一実施形態を示す図である。
【図６】本発明の熱処理方法の一実施形態を示す図である。
【図７】本発明の熱処理方法の一実施形態を示す図である。
【図８】本発明に係るマスクの他の実施形態を示す平面図である。
【図９】本発明の熱処理方法の他の実施形態を示す図である。
【図１０】本発明に係るマスクの他の実施形態を示す平面図である。
【図１１】本発明の熱処理方法の他の実施形態を示す図である。
【図１２】試料上に形成されたｐ−Ｓｉ結晶を示す図である。
【図１３】本発明に係るマスクの他の実施形態を示す平面図である。
【図１４】生成されたｐ−Ｓｉを有する薄膜トランジスタの配置例を示す図である。
【図１５】本発明の熱処理装置の他の実施形態を示す概略斜視図である。
【図１６】図１５の概略構成図である。
【図１７】熱処理装置の動作の一例を示す模式図である。
【符号の説明】
【００７７】
ＡＲ１…第１の領域、ＡＲ２…第２の領域、ＡＲ３…第３の領域、ＡＲ４…第４の領域、ＡＲ５…第５の領域、Ｃ…遮光部（パターン）、ＣＯＮＴ…制御装置、
ＥＬ…照射光（光束）、ＩＬ…照射装置、Ｋ…透光部（パターン）、Ｋ１…第１透光部、
Ｋ２…第２透光部、Ｋ３…第３透光部、Ｋ４…第４透光部、Ｋ５…第５透光部、
Ｌ１…第１の幅、Ｌ２…第２の幅、Ｌ３…第３の幅、Ｌ４…第４の幅、Ｌ５…第５の幅、Ｍ…マスク、ＭＳＴ…マスクステージ、Ｐ…試料、ＰＸ…画素電極（画素）、
ＰＳＴ…試料ステージ、ＴＦＴ…薄膜トランジスタ（スイッチング素子）
【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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