(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に非晶質シリコン半導体膜を形成する工程と、非晶質シリコン半導体膜の表面に光吸収剤を塗布して光吸収剤膜を形成する工程と、光吸収剤膜に半導体発光素子からの線状のレーザー光を照射すると共に、当該線状レーザー光の走査により非晶質シリコン半導体膜を加熱してこれを結晶シリコン半導体膜とする結晶化工程と、結晶シリコン半導体膜の外表面を溶媒で洗浄することにより光吸収剤膜を除去する工程とから成り、前記結晶化工程において非晶質シリコン半導体膜の加熱部分に加えた余分な熱や溜まった熱を相変化後の結晶シリコン半導体膜を通して基板内へ放散させることにより、非晶質シリコン半導体膜の前記加熱部分の過加熱を自動的に防止するようにした非晶質シリコン半導体膜のレーザー結晶化方法。
【請求項２】
基板をガラス基板とすると共に、非晶質半導体膜をアモルファスシリコン膜とし、光吸収剤を溶剤にカーボンを分散せしめて形成した赤外線光吸収剤とし、溶媒を純水とするようにした請求項１に記載の非晶質シリコン半導体膜のレーザー結晶化方法。
【請求項３】
光吸収剤膜を形成する工程を、スピンコート装置又はメニスカスコート装置等により光吸収剤を塗布することにより光吸収剤膜を形成するようにした請求項１又は請求項２に記載の非晶質シリコン半導体膜のレーザー結晶化方法。
【請求項４】
半導体レーザー光の発振波長を４００〜１５００ｎｍとすると共に、線状レーザー光の長さを基板の短辺の長さよりも長くするようにした請求項１、請求項２又は請求項３に記載の非晶質シリコン半導体膜のレーザー結晶化方法。
【請求項５】
アモルファスシリコン膜の厚さを１５〜２００ｎｍ及び光吸収剤膜の厚さを１〜３０μｍとするようにした請求項２又は請求項３に記載の非晶質シリコン半導体膜のレーザー結晶化方法。
【請求項６】
基板上に非晶質シリコン半導体膜を形成する手段と、非晶質シリコン半導体膜の表面に光吸収剤を塗布して光吸収剤膜を形成する手段と、光吸収剤膜に半導体発光素子からの線状のレーザー光を照射すると共に、当該線状レーザー光の走査により非晶質シリコン半導体膜を加熱してこれを結晶シリコン半導体膜とする結晶化手段と、結晶シリコン半導体膜の外表面を溶媒で洗浄することにより光吸収剤膜を除去する手段とから成り、前記結晶化手段において非晶質シリコン半導体膜の加熱部分に加えた余分な熱や溜まった熱を相変化後の結晶シリコン半導体膜を通して基板内へ放散させることにより、非晶質シリコン半導体膜の前記加熱部分の過加熱を自動的に防止する構成したことを特徴とする非晶質シリコン半導体膜のレーザー結晶化装置。
【請求項７】
基板をガラス基板とすると共に、非晶質半導体膜をアモルファスシリコン膜とし、光吸収剤を溶剤にカーボンを分散せしめて形成した赤外線光吸収剤とし、溶媒を純水とするようにした請求項６に記載の非晶質シリコン半導体膜のレーザー結晶化装置。
【請求項８】
光吸収剤を塗布して光吸収剤膜を形成する手段を、スピンコート装置又はメニスカスコート装置とした請求項６又は請求項７に記載の非晶質シリコン半導体膜のレーザー結晶化装置。
【請求項９】
半導体レーザー光の発振波長を４００〜１５００ｎｍとすると共に、線状レーザー光の長さを基板の短辺の長さよりも長くするようにした請求項６又は請求項７に記載の非晶質シリコン半導体膜のレーザー結晶化装置。
【請求項１０】
アモルファスシリコン膜の厚さを１５〜２００ｎｍ及び光吸収剤膜の厚さを１〜３０μｍとするようにした請求項６又は請求項７に記載の非晶質シリコン半導体膜のレーザー結晶化装置。
【請求項１１】
請求項１に記載の非晶質シリコン半導体膜のレーザー結晶化方法又は請求項６に記載の非晶質シリコン半導体膜のレーザー結晶化装置で製造されたフラットパネルディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザー光の照射による非晶質シリコン半導体膜の結晶化方法及び装置並びに当該方法又は装置で製造されたフラットパネルディスプレイに関するものであり、特に、アモルファスシリコン膜の表面に光吸収剤の薄膜をスピンコート方式等により設けると共に、照射する半導体レーザー光のパワーを押え、アモルファスシリコン膜の相変化による熱伝導特性の大幅な変化を有効に活用して温度管理を自動的に行い、熱伝導性の低いアモルファスシリコン膜のみを主に加熱すると共に結晶シリコン膜の過加熱を防止することにより、レーザー結晶化を自動的に安定して、しかも簡便且つ安価に行えるようにした非晶質シリコン半導体膜、例えばアモルファスシリコン膜のレーザー結晶化方法及び装置並びに当該方法又は装置で製造されたフラットパネルディスプレイに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、多結晶シリコン膜を能動層として用いた薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと呼ぶ）は液晶表示装置等の分野で広く利用されており、従前からその高性能化、生産性の向上及び製造コスト引下げ等が強く要請されている。
【０００３】
而して、この種ＴＦＴの製造に於いては、従前から基板上に形成した非晶質半導体膜、例えばアモルファスシリコン膜にレーザー光を照射し、これを加熱することにより相変化を起して多結晶シリコン膜とするようにした所謂レーザー結晶化方法が広く用いられており、エキシマレーザー光をアモルファスシリコン膜にパルス照射するエキシマレーザー結晶化法やＹＡＧレーザーの２倍高調波光を照射するＹＡＧレーザー結晶化法等が広く知られている。
【０００４】
しかし、従前のエキシマレーザー光パルスを用いる結晶化方法にあっては、パルス間のエネルギーの安定性が低いためにＴＦＴ素子の品質に不揃いが生じたり、光源であるレーザー装置の設備費や維持コストが高騰する等の難点が存在する。また、後者のＹＡＧレーザー光を用いる方法には、レーザー光源の出力の点からレーザー設備の大型化が不可避となり、結果として設備費の高騰によるＴＦＴや液晶基板等の製造コストの引下げが図れないと云う問題があった。
【０００５】
一方、上述の如き問題を解決する方策として、非晶質半導体膜、例えばアモルファスシリコン膜の表面にレーザー光吸収剤や反射防止剤の薄膜を形成し、レーザー光のエネルギー利用率を高めてＹＡＧレーザー光源の小型化を図ったり、或いは半導体レーザーの使用を可能にすることにより、製品品質の安定化及び生産性の向上を図るようにした技術が開発されている(特開２００３−１６８６４６号、特開２００４−１３４５７７号等)。
【０００６】
図３及び図４は、上記レーザー光吸収剤等の薄膜を利用したレーザー結晶化方法の一例を示すものであり、図３に於いて、１１はガラス基板（無アルカリガラス）、１２はアモルファスシリコン膜（５０ｎｍ、プラズマＣＶＤ法により形成）、１３はシリコン酸化膜（１００μｍ、プラズマＣＶＤ法）、１４はＭｏ光吸収膜（２００ｎｍ、プラズマＣＶＤ法）であり、連続発振型のＹＡＧレーザー（０．５ｍｍ×４０ｍｍの帯状レーザービーム）２０を光吸収膜１４の表面に照射すると共に、ＹＡＧレーザービームでＭｏ光吸収膜１４を走査（５０ｍｍ／ｓ、雰囲気ガスＡｒ、レーザー出力９４０ｗ）することにより、アモルファスシリコン膜１２の結晶化を行うようにしたものである（特開２００３−１６８６４６号）。
【０００７】
また、図４は、レーザー光源として半導体レーザーを使用した例を示すものであり、ガラス基板１１（３００ｍｍ×３００ｍｍ、無アルカリガラス）の上に下地保護薄膜１５（２００ｎｍ、ＳｉＯ２、プラズマＣＶＤ法）、アモルファスシリコン薄膜１２（５０ｎｍ、低圧気相ＣＶＤ法）、第１絶縁膜１６（１００ｎｍ、ＳｉＯ２膜、プラズマＣＶＤ法）、光吸収膜１４（５０ｎｍ、ＴａＮ、スパツタリング法）、第二絶縁膜１７（１４０ｎｍ、ＳｉＯ２プラズマＣＶＤ法）を順に形成し、半導体レーザー１９（強度ピーク８０８ｎｍ）を基板に対向させてレンズ１８によりスポット形状のビームに集光させ（６００μｍ×３００μｍの楕円形、１８００ｗ／ｃｍ２）、これを１ｍｍ／ｓｅｃの速さで矢印方向へ走行させることにより、幅２０μｍ、長さ１００μｍの高品質な多結晶領域２１を形成するようにしたものである（特開２００４−１３４５７７号）。
【０００８】
前記図３のレーザー結晶化方法では、連続発振型のＹＡＧレーザーを使用するための高速走査が行えるうえ、光吸収膜１４を使用しているために反射レーザー光が減少してエネルギー利用率が高まり、ＴＦＴの品質やその生産性が大幅に向上する。
【０００９】
同様に、図４のレーザー結晶化方法では、前者の効用の他に、半導体レーザーを使用するため発光素子の発振波長を広範囲に亘って設定することができると共に、発光素子の組み合せにより容易にレーザー光出力を高めたり、レーザー光の集束形態を変えることができるため、結晶化が可能なアモルファスシリコン膜の厚さの範囲を大幅に拡大できるという利点がある。
【００１０】
しかし、従前の光吸収剤の薄膜を利用するレーザー結晶化方法にも解決すべき多くの問題が残されている。その中でも、光吸収剤膜の形成や除去及びレーザー結晶化の照射制御（結晶化温度制御）の点に、緊急に解決を必要とする問題が残されている。
【００１１】
即ち、従前のレーザー結晶化方法に於いては、光吸収剤膜をプラズマＣＶＤ法等により形成しているため、光吸収剤膜の形成やその厚み管理に手数が掛かるだけでなく、結晶化後の光吸収剤膜の除去にも手数がかかり、ＴＦＴの生産性や品質の向上、製造コストの削減を図る上で、光吸収剤膜の製膜やその除去が大きなネックになっている。
【００１２】
また、高品質のＴＦＴ等を得るためには、光吸収剤膜やアモルファスシリコン膜の高精度な厚み制御が必要なことは勿論であるが、仮に膜厚の制御が完全であったとしても、レーザー結晶化による結晶化を安定して行い、所定の結晶粒径の高品質な結晶シリコン膜を得るためには、レーザー光の強度や走査速度、加熱温度及び加熱範囲等を含むレーザー結晶化の処理制御をより高精度で、しかも安定して行うことが要求されることになる。
しかし、現実には、光吸収剤膜を利用した場合には、レーザー結晶化をアモルファスシリコン膜や結晶シリコン膜の部分的な過加熱等を生じることなしに安定して行うことは困難があり、結果として、ＴＦＴの品質に斑を生じたり、品質そのものが低下したりすることを防止することが出来ないと云う現状にある。
【００１３】
【特許文献１】特開２００３−１６８６４６号
【特許文献２】特開２００４−１３４５７７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、従前のＭｏやＴａＮ等の光吸収剤の薄膜を利用した非晶質シリコン半導体膜、例えばアモルファスシリコン膜のレーザー結晶化に於ける上述の如き問題、即ち、イ．光吸収剤膜の形成や結晶化後の光吸収剤膜の除去に手数が掛かり、半導体製品の品質及び生産性の向上並びに製造コストの引き下げ等が図れないこと、及びロ．光吸収剤膜を用いることにより、レーザーの照射制御の一層の高精度化が要求されることになり、現実には安定したアモルファスシリコン膜の結晶化処理を行うことが困難なこと、等の問題を解決せんとするものであり、光吸収剤膜を真空製膜等の複雑な製膜方法を用いることなしに、スピンコート装置等を用いて簡単にしかも高精度で行うと共に、半導体レーザー光による加熱と、アモルファスシリコン膜の相変化時に生ずる大幅な熱伝導特性の変化を活用した自動温度調節作用とを組み合せることにより、複雑なレーザー照射制御（加熱温度制御）を必要とすることなしに安定した自動レーザー結晶化が行え、半導体製品の品質や生産性の向上、製造コストの引き下げ等を可能とした非晶質半導体膜、例えばアモルファスシリコン膜のレーザー結晶化方法及び装置並びに当該方法又は装置で製造されたフラットパネルディスプレイを提供することを、発明の主目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本願発明者等は、永年に亘って非品質シリコン半導体膜のレーザー結晶化技術に関する研究、開発を行っており、その過程においてアモルファスシリコン膜と、これを結晶化した後の結晶シリコン膜との熱伝導特性に約１００倍の差が生じていることを知得した。
また、本願発明者等は、半導体レーザーを照射源として用い、このＬＤ光の熱エネルギーの利用効率を高めるために熱吸収剤膜を用いる場合には、熱吸収剤膜とアモルファスシリコン膜との間の密着性が真空製膜をした場合の光吸収剤膜よりも低くても、両者の間に一定の熱伝導性が確保される限り真空製膜以外の方法による光吸収剤膜、例えばスピンコート装置による製膜やメニスカスコート装置等による製膜でも、十分に適用可能なことを着想した。
更に、本願発明者等は上記着想に基づいて、スピンコート装置により各種の光吸収剤膜をガラス基板に形成したアモルファスシリコン膜の表面に形成すると共に、半導体レーザー光を用いて、前記光吸収剤膜のレーザー結晶化試験を多数実施した。
【００１６】
本願発明は、本願発明者等の上記着想およびこれに基づく各種の試験結果を基にして創作されたものであり、請求項１の方法発明は、基板上に非晶質シリコン半導体膜を形成する工程と、非晶質シリコン半導体膜の表面に光吸収剤を塗布して光吸収剤膜を形成する工程と、光吸収剤膜に半導体発光素子からの線状のレーザー光を照射すると共に、当該線状レーザー光の走査により非晶質シリコン半導体膜を加熱してこれを結晶シリコン半導体膜とする結晶化工程と、結晶シリコン半導体膜の外表面を溶媒で洗浄することにより光吸収剤膜を除去する工程とから成り、前記結晶化工程において非晶質シリコン半導体膜の加熱部分に加えた余分な熱や溜まった熱を相変化後の結晶シリコン半導体膜を通して基板内へ放散させることにより、非晶質シリコン半導体膜の前記加熱部分の過加熱を自動的に防止するようにしたことを発明の基本構成とするものである。
【００１７】
請求項２の発明は、請求項１の発明に於いて、基板をガラス基板とすると共に、非晶質半導体膜をアモルファスシリコン膜とし、光吸収剤を溶剤にカーボンを分散せしめて形成した赤外線光吸収剤とし、溶媒を純水とするようにしたものである。
【００１８】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２の発明に於いて、光吸収剤膜を形成する工程を、スピンコート装置又はメニスカスコート装置等により光吸収剤を塗布することにより光吸収剤膜を形成するようにしたものである。
【００１９】
請求項４の発明は、請求項１、請求項２又は請求項３の発明に於いて、半導体レーザー光の発振波長を４００〜１５００ｎｍとすると共に、線状レーザー光の長さを基板の短辺の長さよりも長くするようにしたものである。
【００２０】
請求項５の発明は、請求項2又は請求項３の発明に於いて、アモルファスシリコン膜の厚さを１５〜２００ｎｍ及び光吸収剤膜の厚さを１〜３０μｍとするようにしたものである。
【００２１】
請求項６の発明は、基板上に非晶質シリコン半導体膜を形成する手段と、非晶質シリコン半導体膜の表面に光吸収剤を塗布して光吸収剤膜を形成する手段と、光吸収剤膜に半導体発光素子からの線状のレーザー光を照射すると共に、当該線状レーザー光の走査により非晶質シリコン半導体膜を加熱してこれを結晶シリコン半導体膜とする結晶化手段と、結晶シリコン半導体膜の外表面を溶媒で洗浄することにより光吸収剤膜を除去する手段とから成り、前記結晶化手段において非晶質シリコン半導体膜の加熱部分に加えた余分な熱や溜まった熱を相変化後の結晶シリコン半導体膜を通して基板内へ放散させることにより、非晶質シリコン半導体膜の前記加熱部分の過加熱を自動的に防止することを発明の基本構成とするものである。
【００２２】
請求項７の発明は、請求項６の発明に於いて、基板をガラス基板とすると共に、非晶質半導体膜をアモルファスシリコン膜とし、光吸収剤を溶剤にカーボンを分散せしめて形成した赤外線光吸収剤とし、溶媒を純水とするようにしたものである。
【００２３】
請求項８の発明は、請求項６又は請求項７の発明に於いて、光吸収剤を塗布して光吸収剤膜を形成する手段を、スピンコート装置又はメニスカスコート装置としたものである。
【００２４】
請求項９の発明は、請求項６又は請求項７の発明に於いて、半導体レーザー光の発振波長を４００〜１５００ｎｍとすると共に、線状レーザー光の長さを基板の短辺の長さよりも長くするようにしたものである。
【００２５】
請求項１０の発明は、請求項６又は請求項７の発明に於いて、アモルファスシリコン膜の厚さを１５〜２００ｎｍ及び光吸収剤膜の厚さを１〜３０μｍとするようにしたものである。
【００２６】
請求項１１の発明は、請求項１に記載の非晶質シリコン半導体膜のレーザー結晶化方法又は請求項６に記載の非晶質シリコン半導体膜のレーザー結晶化装置で製造されたフラットパネルディスプレイである。
【発明の効果】
【００２７】
本発明においては、レーザー光源として半導体レーザー光（以下ＬＤ光と呼ぶ）を使用するため、光源装置の設備費及びランニングコストの大幅な引下げが図れると共に、ピーク波長を適宜に選択することにより、５０ｎｍ以下の極薄のアモルファスシリコン膜（以下ａ−Ｓｉ膜と呼ぶ）から１００ｎｍ以上の極厚のａ−Ｓｉ膜までの結晶化が可能となる。
【００２８】
また、半導体素子の発光領域は比較的小さいため、半導体素子を近接して配設すると共に光学系と有機的に組み合せすることにより、容易に線状のＬＤ光を形成することが出来る。
【００２９】
更に、本発明では、光吸収剤膜をスピンコート装置又はメニスカスコート装置等により製膜する構成としているため、従前のプラズマＣＶＤ法やその他の真空製膜法による場合に比較して製膜が簡単に行えるだけでなく、結晶化後の光吸収剤膜の除去も水洗浄等により極く簡単に行えることになり、半導体製品の製造コストの引下げや生産性の向上が可能となる。
【００３０】
加えて、本発明では、ａ−Ｓｉ膜の相変化時の熱伝導特性の変化を結晶化の自動安定化機構として活用しているため、光吸収剤膜を利用した場合においても、特殊なレーザー照射制御装置を必要とすることなしに、安定した自動レーザー結晶化を行うことができ、過加熱等による半導体製品の品質低下の発生をほぼ完全に防止することができる。
本発明は上述の通り、結晶シリコン膜半導体等の生産性や品質の大幅な向上及び製造コストの引下げを可能とする優れた実用的効用を奏するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。
図１は本発明に係るレーザー結晶化方法に於ける光吸収剤膜の形成状態を示す説明図である。また、図２は本発明に係るレーザー結晶化方法に於ける結晶シリコン膜の形成状態を示す説明図である。
尚、図１及び図２に於いて１はガラス基板、２はアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）膜、３は光吸収剤膜、４は結晶シリコン膜、５は半導体レーザー装置、６は半導体レーザー光で７は半導体レーザー光の照射ポイントである。
【００３２】
前記ガラス基板１は所謂無アルカリガラスであって、その外形寸法は任意であり、通常は横幅２〜３ｍ×縦幅２〜３ｍの外形寸法のものが使用される。尚、本実施形態に於いては、ガラス基板１として厚さ０．５ｍｍ、横幅５０ｍｍ×縦幅５０ｍｍのものが使用されている。また、ガラス基板１に替えて熱伝導性の良い石英ガラスや金属セラミック、シリコウエハ等を基板として使用することも可能である。
【００３３】
前記ａ−Ｓｉ膜２は、薄膜半導体の用途、機能に応じてその膜厚が１０〜２５０ｎｍ間に適宜に選定される。本実施形態に於いては、ａ−Ｓｉ膜２の膜厚が５０ｎｍに設定されている。
当該ａ−Ｓｉ膜２は、プラズマＣＶＤ法や低真空ＣＶＤ法、スパッター法、真空蒸着法等により形成され、その製膜方法は任意に選択可能である。
尚、本実施形態に於いては、プラズマＣＶＤ法により厚さ５０ｎｍのａ−Ｓｉ膜２がガラス基板１の上方全面に形成されている。
【００３４】
前記ａ−Ｓｉ膜２の形成に際しては、ガラス基板１の外表面に有機溶剤や純水等による洗浄が行われる。また、必要に応じて、ガラス基板１からの不純物元素の侵入を防止するための適宜の厚さの保護膜（図示省略）を形成して良いことは勿論である。
また、アモルファスシリコンに替えて、ゲルマニウムやシリコン・ゲルマニウム等を膜材として利用することも可能なことは勿論である。
【００３５】
前記光吸収膜３は、図１に示すようにスピンコート方式のコーティング装置８等を用いて、ガラス基板１上のａ−Ｓｉ膜２の表面に形成されており、その平均的な厚さは１〜５０μｍ位が最適である。尚、光吸収剤膜３の厚さは、照射されるＬＤ光の波長やエネルギー密度、光吸収剤の材質、光吸収剤膜３の形成方式、ＬＤ光の反射率等により適宜に決定されるが、本実施形態では水を含む溶剤にカーボンを分散して形成した赤外線光吸収剤をスピンコート装置等により、平均厚さ１０〜２０μｍで一様にガラス基板１上に塗布するようにしている。
【００３６】
前記光吸収剤としては、溶剤にカーボンを分散せしめた形態の赤外線光吸収剤だけでなく、インクジェット装置やスピンコート装置等を用いて適宜の膜厚さに塗布可能な光吸収剤であれば、例えばダイヤモンド状カーボンやＭｏを含有する光吸収剤であってもよい。
【００３７】
前記図１の実施形態では、光吸収剤膜３の形成にスピンコート方式のコーティング装置を利用しているが、これに替えてメニスカスコート方式やインクジェット方式のコーティング装置等を利用することも可能である。
また、インクジェット方式のコーティング装置としては、例えば本願発明者等が先に出願をしている特願２００７−５７３２９号に開示の装置を利用することが可能である。
【００３８】
前記半導体レーザー装置５は公知のものであり、本発明では単体出力が２〜５ｗ程度の半導体レーザーを用い、発振波長が４００〜１５００ｎｍのＬＤ光を出力している。
また、本実施形態に於いては、上記レーザー単体で形成した出力２ｗのレーザー光源を使用している。当該ＬＤ光の照射ポイント７における形態は線状であり、線状光源の長さは約１mmに設定されている。また、ＬＤ光の照射ポイント７における横幅（線幅）はシリンドリカルレンズ（図示省略）により細幅（約５０μｍ）に絞られており、ポイント７におけるパワー密度は約４０００ｗ／ｃｍ２であった。更に、走査速度は約１０ｍｍ／ｓであり、基板１の全面を一様に加熱して結晶化するようにしている。
【００３９】
ＬＤ光が光吸収剤膜３へ吸収されると、先ずＬＤ光を吸収した光吸収剤膜３が線状に加熱され、約１２００〜１８００℃以上に上昇する。これと同様に、光吸収剤膜３の下面側のａ−Ｓｉ膜２も線状に加熱され、約１２００〜１８００℃に達すると所謂相変化が起こり、その結晶化が進行することにより結晶シリコン膜４に変化して行く。
【００４０】
ところで、ａ−Ｓｉ膜２そのものの伝熱特性は比較的悪く、（微）結晶シリコン膜４に変化した場合の約１００倍の高い伝熱抵抗を有している。その結果、ａ−Ｓｉ膜の相変成が完了すると、この部分に加えられていた熱（或いは、この部分に溜っている余分な熱）は、各種の（微）結晶シリコン部分を通過して自動的にガラス基板１内へ侵入し、ガラス基板１に吸収されたあと放熱されて行く。
【００４１】
換言すれば、光吸収剤膜３に与えられるＬＤ光エネルギーに多少のバラツキが生じても、相変化によってａ−Ｓｉ膜２が微結晶シリコン膜４に変ることにより、余剰な熱は結晶シリコン膜４を通してガラス基板１内へ放散されて行く。このように、光吸収剤膜３に与えられたＬＤ光エネルギー（熱）は、ａ−Ｓｉ膜２の相変化が完了すれば自動的にガラス基板１内へ放散されるため、変成により形成された（微）結晶シリコン膜が過加熱されてその品質劣化を起したりすることが皆無となり、レーザー照射エネルギーや光吸収剤膜３の厚さ等に多少のバラツキがあることによって加熱温度が若干変動したとしても、所謂自動的に安定した相変化が円滑に行われることになる。
【００４２】
勿論、ＬＤ光源による照射パワー密度やその走査速度、ａ−Ｓｉ膜の厚さ等の制御は、ある程度精度よく行われる必要があるものの、ＬＤ光の照射が強きにすぎてガラス基板１の破壊温度を越えない限り、光吸収剤膜３の膜厚等に多少のバラツキ等があってａ−Ｓｉ膜２の加熱状態が変動しても、ａ−Ｓｉ膜２の結晶化は安定して自動的に達成されることになる。その結果、前記ＬＤ光源による照射パワー密度や走査速度、ａ−Ｓｉ膜２の厚さ、光吸収剤膜３の厚さ等の所謂レーザー照射条件の制御は、半導体レーザー以外の高強度レーザーを使用した従前のレーザー結晶化方法の場合のように、特に高精度なものにする必要はない。
【００４３】
尚、本発明に於いては、前記光吸収剤を２次元パターンとしてスピンコート装置、メニスカスコート装置及びインクジェット装置等のコーティング装置により塗布することにより、パターン内に結晶粒界の特異点を持たない多結晶シリコン層（ポリシリコン層）を容易に形成することが出来、単結晶ＳｉのＭＯＳＦＥＴと略同等の性能を有する高性能ＴＦＴの製作が可能となる。
【００４４】
また、本発明に係る図１及び図２では図示してないが、光吸収膜３の上下面に適宜の保護剤膜（例えばＳｉＯ２膜）を形成し、これによって結晶化時の酸化等を防止するようにしてもよい。
【００４５】
更に、本発明に係る光吸収剤膜３は、スピンコート装置等によって塗布したものであるため、純水等の溶媒でもって洗浄することにより容易にこれを除去することができ、結晶化処理等の後における光吸収剤膜３の除去工程が簡単となる。
【実施例１】
【００４６】
先ず、厚さ０．５ｍｍの無アルカリガラス基板（５０ｍｍ×５０ｍｍ）１の上面に厚さ５０ｎｍのａ−Ｓｉ膜２を真空製膜した。その後、ａ−Ｓｉ膜２の上にコーティング装置（スピンコート装置）８により溶剤にカーボンを分散せしめた光吸収剤（赤外線光吸収剤）を塗布し、平均厚さ１０μｍ程度の光吸収剤膜３を形成した。
次に、半導体レーザー装置５から横幅長さ１ｍｍの線状レーザー光を照射し（照射密度４０００ｗ／ｃｍ２）、１０ｍｍ／ｓｅｃの走査速度でａ−Ｓｉ膜２の全面をレーザー結晶化した。
これにより、ａ−Ｓｉ膜２を特別な制御を行うことなしに自動的に安定して相変化させ、微結晶シリコン膜４を得ることが出来た。
また、レーザー結晶化の完了後に基板１の表面を水洗することにより、塗布された光吸収剤膜３等は簡単に除去することができた。
【００４７】
更に、得られた（微）結晶シリコン膜４には亀裂等が全く見られず、またガラス基板１との密着性も従来品と変りないことが確認された。
【実施例２】
【００４８】
本願方法発明及び本願装置発明により、大型ガラス基板の上面に結晶シリコン半導体膜を形成すると共に、これを用いて所謂フラットパネルディスプレイの製作製造を行った。
【００４９】
本発明は上述の通り、これまで非常に厳しい照射条件の管理が必要であった高強度レーザーを用いたレーザー結晶化を、簡単な印刷工程と半導体レーザーを組み合せることで容易に実現できるため、液晶基板などの製造コストが大幅に削減でき、優れた実用的効用を有するものである。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本願発明は、液晶表示パネルのみならず、フラットパネルディスプレイに用いられる薄膜シリコン半導体のレーザー結晶化に適用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明に係るレーザー結晶化方法における光吸収剤膜の形成状態を示す説明図である。
【図２】本発明に係るレーザー結晶化方法における（微）結晶シリコン膜の形成状態を示す説明図である。
【図３】従前の光吸収剤膜を利用したアモルファスシリコン膜のレーザー結晶化方法の一例を示す説明図である。
【図４】従前の光吸収剤膜を利用したアモルファスシリコン膜のレーザー結晶化方法の他の例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００５２】
１  ガラス基板
２  アモルファスシリコン膜
３  光吸収剤膜
４  （微）結晶シリコン膜
５  半導体レーザー装置
６  半導体レーザー光
７  半導体レーザー光の照射ポイント
８  コーティング装置
１１  ガラス基板
１２  アモルファスシリコン薄膜
１３  シリコン酸化膜
１４  光吸収膜（Ｍｏ又はＴａＮ）
１５  下地保護膜（ＳｉＯ２）
１６  第１絶縁層（ＳｉＯ２）
１７  第２絶縁層（ＳｉＯ２）
１８  レンズ
１９  半導体レーザー
２０  ＹＡＧレーザー
２１  多結晶領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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