(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
照射面またはその近傍において均一なエネルギー分布を有する線状ビームを形成するレーザ照射装置であって、
レーザビームを射出するレーザ発振器と、
前記レーザビームの進行方向に直角である第１の方向において、
前記レーザビームを互いに異なる光路長を有するレーザビームにする階段状石英板と、
前記互いに異なる光路長を有する複数のレーザビームに分割する第１のシリンドリカルレンズアレイと、
前記複数のレーザビームを前記照射面またはその近傍で１つにして、前記線状ビームの長尺方向のエネルギー分布を均一化する第１の合成手段と、
前記レーザビームの進行方向に直角であり、かつ、前記第１の方向に直角な第２の方向において、
前記レーザビームを互いに異なる偏光方向を有するレーザビームにするλ／２板と、
前記互いに異なる偏光方向を有するレーザビームを２つのレーザビームに分割する第２のシリンドリカルレンズアレイと、
前記２つのレーザビームを前記照射面またはその近傍で一つにして、前記線状ビームの短尺方向のエネルギー分布を均一化する第２の合成手段と、
を有し、
前記レーザビームの進行方向に対して、前記階段状石英板、前記λ／２板、前記第２のシリンドリカルレンズアレイ、前記第１のシリンドリカルアレイの順で配置されることを特徴とするレーザ照射装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記階段状石英板の階段の段数は、前記複数のレーザビームの数より一つ少ないことを特徴とするレーザ照射装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２において、
前記レーザ発振器から出力されたレーザビームを楕円状のレーザビームにするビームエキスパンダを有し、
前記λ／２板は、長方形であり、該長方形の一辺と前記楕円状のレーザビームの直径とが一致するように配置されることを特徴とするレーザ照射装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一において、
前記第１の合成手段は、少なくともＦ値が２０以上のシリンドリカルレンズを有することを特徴とするレーザ照射装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一において、
前記２つのレーザビームは、互いに直角である偏光方向を有することを特徴とするレーザ照射装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項４のいずれか一において、
前記互いに異なる偏光方向を有するレーザビームは、直線偏光または円偏光のレーザビームであることを特徴とするレーザ照射装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれか一において、
前記第２のシリンドリカルレンズアレイは、少なくともＦ値が２０以上のシリンドリカルレンズを複数有することを特徴とするレーザ照射装置。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれか一において、
前記レーザビームは、ＹＡＧレーザ、ＹＶＯ４レーザ、およびＹＬＦレーザから選ばれた一種または複数種から発振されたレーザビームであることを特徴とするレーザ照射装置。
【請求項９】
基板上にＴＦＴを設けた半導体装置の作製方法において、
レーザビームの進行方向に直角である第１の方向において、前記レーザビームを階段状石英板に入射することで、互いに異なる光路長を有するレーザビームとし、
前記レーザビームの進行方向に直角であり、かつ前記第１の方向に直角な第２の方向において、前記レーザビームをλ／２板に入射することで、互いに異なる偏光方向を有するレーザビームとし、
前記第２の方向において、前記互いに異なる偏光方向を有するレーザビームを第１のシリンドリカルレンズアレイに入射することで、互いに異なる偏光方向を有する２つのレーザビームに分割し、
前記第１の方向において、前記互いに異なる光路長を有するレーザビームを第２のシリンドリカルレンズアレイに入射することで、互いに異なる光路長を有する複数のレーザビームに分割し、
前記２つのレーザビームを照射面またはその近傍において１つに合成し、前記複数のレーザビームを前記照射面またはその近傍で１つに合成し、前記第２の方向に平行な方向が短尺方向となり且つ前記第１の方向に平行な方向が長尺方向となる線状ビームを形成し、
非単結晶半導体膜に対し前記線状ビームを相対的に移動させながら照射することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１０】
請求項９において、
前記階段状石英板として、前記複数のレーザビームの数より一つ少ない階段の段数の石英板を用いることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１１】
請求項９又は請求項１０において、
前記レーザビームを前記階段状石英板に入射する前に、ビームエキスパンダに入射することで楕円状のレーザビームとし、
前記λ／２板は、長方形であり、該長方形の一辺と前記楕円状のレーザビームの直径とが一致するように配置されることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１２】
請求項９乃至請求項１１のいずれか一において、
前記第２のシリンドリカルレンズアレイとして、少なくともＦ値が２０以上のシリンドリカルレンズを複数用いることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１３】
請求項９乃至請求項１２のいずれか一において、
前記第１のシリンドリカルレンズアレイとして、少なくともＦ値が２０以上のシリンドリカルレンズを用いることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１４】
請求項９乃至請求項１３のいずれか一において、前記レーザビームとして、ＹＡＧレーザ、ＹＶＯ４レーザ、およびＹＬＦレーザから選ばれた一種または複数種から発振されたレーザビームを用いることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明はレーザビームのエネルギー分布をある特定の領域で均一化する加工方法に関する。また、レーザビームを用いた半導体膜のアニール（以下、レーザアニールという）を行うためのレーザ照射装置（レーザと該レーザから出力されるレーザビームを被処理体まで導くための光学系を含む装置）に関する。また、前記レーザアニールを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、本明細書中において、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ＥＬ表示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その範疇にあるとする。
【背景技術】
【０００２】  近年、ガラス等の絶縁基板上に形成された非晶質半導体膜や結晶性半導体膜（単結晶でない、多結晶、微結晶等の結晶性を有する半導体膜）、即ち非単結晶半導体膜に対し、レーザアニールを行い、結晶化させたり、結晶性を向上させる技術が、広く研究されている。上記半導体膜には、珪素膜がよく用いられる。【０００３】  ガラス基板は、従来よく使用されてきた石英基板と比較し、安価で加工性に富んでいる。このような性質から、ガラスは大面積基板の作製に良く利用される。これが上記研究の行われる理由である。また、結晶化に好んでレーザが使用されるのは、ガラス基板の融点が低いからである。レーザは基板の温度をあまり上昇させずに非単結晶膜にのみ高いエネルギーを与えることができる。【０００４】熱による非晶質半導体膜の結晶化を行うには、600℃以上の加熱温度と１０時間以上、好ましくは２０時間以上の加熱時間が必要であった。この結晶化条件に耐える基板には、例えば、石英基板がある。しかしながら、石英基板は高価で加工性に乏しく、特に大面積に加工するのは非常に困難であった。基板の大面積化は特に生産効率を上げるためには必要不可欠な要素である。近年、生産効率の向上のために基板を大面積化する動きが著しく、新しく建設される生産工場のラインは、基板サイズ６００ｍｍ×７２０ｍｍが標準となりつつある。【０００５】このような大面積基板に石英基板を加工することは現在の技術では難しく、たとえできたとしても高価で産業的でない。一方、大面積基板を容易に作製できる材料に、例えばガラスがある。ガラス基板には、例えばコーニング7059と呼ばれているものがある。コーニング7059は非常に安価で加工性に富み、大面積化も容易である。しかしながら、コーニング7059は歪点温度が593℃であり、600℃以上の加熱には問題があった。【０００６】ガラス基板の１つに、歪点温度が比較的高いコーニング１７３７というものがある。これの歪点温度は６６７℃と高い。コーニング１７３７に非晶質半導体膜を成膜し、前記非晶質半導体膜の温度を６００℃として２０時間保持しても、作製工程に影響するほどの基板の変形は見られなかった。これにより、前記非晶質半導体膜は結晶化した。しかしながら、２０時間の加熱時間は生産工程としては長すぎ、加熱温度６００℃は、コストの面から考えると、少しでも低い方が好ましかった。【０００７】このような問題を解決するため、新しい結晶化の方法が考案された。前記方法の詳細は特開平7-183540号公報に記載されている。ここで、前記方法を簡単に説明する。まず、非晶質半導体膜にニッケルまたは、パラジウム、または鉛等の元素を微量に添加する。添加の方法は、プラズマ処理法や蒸着法、イオン注入法、スパッタ法、溶液塗布法等を利用すればよい。前記添加の後、例えば550℃の窒素雰囲気に4時間、非晶質半導体膜を置くと、特性の良好な多結晶半導体膜が得られる。結晶化に最適な加熱温度や加熱時開等は、前記元素の添加量や、非晶質半導体膜の状態による。【０００８】以上、加熱による非晶質半導体膜の結晶化方法の例を記した。一方、レーザアニールによる結晶化は、基板の温度を余り上昇させずに、非晶質半導体膜にのみ高いエネルギーを与えることが出来るため、歪点温度の低いガラス基板には勿論、プラスティック基板等にも用いることが出来る。【０００９】レーザアニールによく用いられるレーザはエキシマレーザ、Arレーザである。出力の大きいパルス発振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、例えば長さ10ｃｍ以上の線状となるように光学系にて加工し、レーザビームの照射位置を被照射面に対し相対的に走査させてレーザアニールを行う方法は、生産性が高く量産に優れているため、好んで使用されている。特に、被照射面においてレーザビームの形状が線状であるレーザビーム（以下、線状ビームと表記する）を用いると、前後左右の走査が必要なスポット状のレーザビームを用いた場合とは異なり、線状ビームの線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、生産性が高い。線方向に直角な方向に走査するのは、それが最も効率の良い走査方向であるからである。この高い生産性により、レーザアニールには大出力のレーザを適当な光学系で加工した線状ビームを使用することが主流になりつつある。【００１０】  図２に、被照射面においてレーザビームの形状を線状に加工するための光学系の例を示す。前記光学系は、レーザビームの形状を線状に加工するだけでなく、同時に、被照射面におけるレーザビームのエネルギーの均一化を果たすものである。一般にビームのエネルギーの均一化を行う光学系を、ビームホモジナイザと呼ぶ。【００１１】まず、図２の側面図について説明する。レーザ発振器２０１から出たレーザビームは、シリンドリカルレンズアレイ２０２により、レーザビームの進行方向に対し直角方向に分割される。前記直角方向を本明細書中では、短尺方向と呼ぶことにする。図２では、４分割となっている。これらの分割されたレーザビームは、シリンドリカルレンズ２０４により、いったん１つのレーザビームに合成される。さらにミラー２０６で反射され、その後、ダブレットシリンドリカルレンズ２０７により、照射面２０８にて再び１つのレーザビームに合成される。ダブレットシリンドリカルレンズとは、２枚のシリンドリカルレンズで構成されているレンズのことをいう。これにより、線状ビームの短尺方向のエネルギーの均一化が成され、かつ、短尺方向の長さが決定される。【００１２】次に、図２の上面図について説明する。レーザ発振器２０１から出たレーザビームは、シリンドリカルレンズアレイ２０３により、レーザビームの進行方向に対し直角で、短尺方向に対し直角な方向に分割される。前記方向を本明細書中では、長尺方向と呼ぶことにする。図２では、７分割となっている。その後、シリンドリカルレンズ２０５にて、レーザビームは照射面２０８にて１つに合成される。これにより、線状ビームの長さ方向のエネルギーの均一化が成され、長尺方向の長さが決定される。【００１３】上記の諸レンズは、エキシマレーザに対応するため合成石英製である。また、エキシマレーザをよく透過するように表面に反射防止のコーティングを行っている。これにより、レンズ１つあたりのエキシマレーザの透過率は９９％以上になった。【００１４】上記の光学系で加工された線状ビームをその短尺方向に徐々にずらしながら重ねて照射することにより、非単結晶半導体膜全面に対しレーザアニールを行い、結晶化させたり、結晶性を向上させることができる。【００１５】上記レーザアニールにより得られた結晶性半導体膜は多くの結晶粒からできているため、多結晶半導体膜と呼ばれる。多結晶半導体膜は、非晶質半導体膜と比較し、非常に高い移動度を有する。このため、多結晶半導体膜を利用すると、例えば、従来の非晶質半導体膜を使って作製した半導体装置では実現できなかったモノリシック型の液晶電気光学装置（一枚の基板上に、画素駆動用と駆動回路用の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を作製した半導体装置）の作製ができる。このように、多結晶半導体膜は、非晶質半導体膜と比較し、非常に特性の高い半導体膜である。【００１６】上記で示した方法の他に、非晶質半導体膜に対し、加熱による結晶化を行った後にレーザアニールによる結晶化を行う方法もある。この方法を行うと、加熱またはレーザアニールのどちらかだけで結晶化を行う場合より半導体膜としての特性が向上する場合がある。高い特性を得るためには、加熱条件とレーザアニール条件を最適化する必要がある。前記方法を用いて得られた多結晶半導体膜を使い、例えば公知の方法で薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を作製すると前記ＴＦＴの電気的特性が大きく向上する。
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】より高い電気的特性をもつ半導体膜をより安価で作製するためには、レーザアニールの技術が必要不可欠となってきている。しかしながら、レーザ発振器の性能は、大量生産を行うにはまだ不充分で、解決すべき課題を多く残している。前記課題の１つにレーザアニールに用いられる装置のメンテナンス性が挙げられる。半導体膜のレーザアニールを行うには、レーザ発振器と、レーザビームのエネルギー分布を均一化し所望の形状に加工する光学系と、半導体膜を設置するステージと、半導体膜を搬送するロボットと、が少なくとも必要となる。
【００１８】レーザ発振器には、よくエキシマレーザが用いられている。エキシマレーザは紫外光を発するため代表的な半導体膜である珪素膜に対し吸収性が非常に高く、また大出力を有しているため生産性が高い。しかしながらエキシマレーザは非常に高価で装置の寿命も短く、頻繁に部品の入れ替えを行ったり、発振に必要なガスを定期的に交換しなければならず、メンテナンスに多大な時間がかかる。これによる費用の発生は莫大で、エキシマレーザに替わるレーザアニール装置の開発が急務となっている。
【００１９】1990年代後半に、さまざまなレーザが新たに開発され、あるいは改良され、レーザの需要が急速に高まってきた。それらのレーザの中で、半導体膜のレーザアニール用に適していると目されているのがYAGレーザである。半導体膜のレーザアニールが行われはじめた初期の段階では、YAGレーザを半導体膜の結晶化に用いる動きもあったが、出力の安定性が悪く、出力もエキシマレーザと比較すると小さく、また、高調波に変換しなければならない等の理由で、エキシマレーザにその地位を譲っていた。
【００２０】しかしながら、近年、急速にYAGレーザの大出力化が進み、また、出力の安定性も高くなったことから、再びYAGレーザのレーザアニールへの適用が試みられるようになった。半導体膜の結晶化に用いる場合、半導体膜の吸収係数の関係でYAGレーザは高調波に変換しなければならないが、変換後も十分な出力が確保できている。
【００２１】YAGレーザの長所は、主にメンテナンス性の良さ、コンパクト性、低価格にある。YAGレーザは、固体レーザであるから、エキシマレーザのようにガスを使わないので、励起源の劣化による交換の必要がない。固体レーザの励起源（ロッド）の寿命は２０年以上といわれている。また、レーザ発振に必要な部品点数がエキシマレーザに比べて非常に少ない。
【００２２】以上、YAGレーザの長所に関し列挙したが、解決すべき課題も多く残している。まず、発振周波数がエキシマレーザに比べて低いので生産性が低い。フラッシュランプ励起のYAGレーザでは、ロッドの温度が必要以上に上昇すると、熱レンズ効果が顕著になりレーザビームの形状が著しく悪くなる上、高周波数が得づらいからである。その点に関しては、近年、ロッドの温度の上昇を抑えることのできるLD励起（レーザーダイオード励起）のYAGレーザが開発され、解決のめどがついた。
【００２３】その他の問題に、YAGレーザの干渉性が挙げられる。一般にレーザは、干渉性に優れている。よって、レーザビームを分割して合成し、均一なエネルギーを持つビームにする方法にて線状ビームを得ると、線状ビーム内に干渉が起こり定在波が生じる。しかしながら、エキシマレーザのコヒーレント長は数十μｍとレーザとしては非常に短いので、干渉が起こりにくく前記定在波も確認しづらい。
【００２４】一方、YAGレーザのコヒーレント長は１ｃｍ前後あるので、前記定在波は非常に強いものになる。図３にYAGレーザのビームを２分割し合成したものの内にできる定在波を示す。CCDカメラによりエネルギー分布を得たもので、サインカーブの模様がはっきりとみてとれる。
【００２５】  本発明の課題は、高い干渉性を有するレーザビームのエネルギー分布を均一化することにある。本発明は、特にYAGレーザや、YVO4レーザ、ＹＬＦレーザなどの比較的コヒーレント長の長いレーザビームのエネルギー分布を均一化する際に有効である。
【課題を解決するための手段】
【００２６】本発明は、ビームホモジナイザにより形成される線状ビームの干渉縞を低減する方法を用いて半導体装置を作製する方法を提供する。
【００２７】  レーザは、レーザビームの偏光性を揃え直線偏光とすることが可能である。一般に、互いに偏光方向が直交するレーザビームを合成しても干渉縞の出ないことが知られている。また、円偏光のレーザビームとしてもよい。円偏光のレーザビームは、互いに円偏光の回転方向が異なる場合、干渉することがない。このように偏光方向が互いに独立である光は、干渉しあうことはない。この性質を利用すれば、本発明の目的とする効果が得られる。
【００２８】よって、偏光方向が互いに直交するレーザビームを合成して均一化すれば、干渉は起こらない。YAGレーザ等は直線偏光のレーザビームを射出することが可能であるため、レーザビームを２分割し、２分割したレーザビームの一方には何もせず、他の一方には偏光方向を９０°回転させるために、λ/２板を挿入すれば、互いに偏光方向の直交するレーザビームを形成できる。しかしながら、この方法では２分割しかできないので、均一化には不十分な場合がある。よって、本方法を他の方法と組み合わせて分割数を増やし、十分な均一性を得る工夫をする。
【００２９】  干渉性の高いレーザを使って、エネルギーの均一な線状ビームを得るためには、線状ビームの長尺方向と短尺方向の両方において均一化を図ることが好ましい。よって、少なくとも２分割×２分割、つまり４分割したレーザビームを１つに合成して均一な線状ビームを作るとよい。均一な線状ビームを形成するときにまず重要なことは、長尺方向のエネルギー分布を均一化することにある。長尺方向の均一性は、長尺方向のレーザアニールの均一性にそのまま反映されるからである。一方、短尺方向の均一性は、長尺方向の均一性ほど重要ではない。線状ビームを短尺方向に細かく重ねることで、レーザアニールの均一性を上げることができるからである。よって、線状ビームの短尺方向においての均一化は、偏光方向が互いに直交する２つのレーザビームを合成することで行い、線状ビームの長尺方向においての均一化は、他の方法で均一化する。
【００３０】また、同一光源から射出したレーザビームでも、コヒーレント長以上の光路差をもって合成されたレーザビームには干渉が起きない。この性質を利用すれば、３分割以上のレーザビームを合成しても、干渉を起こすことなく、レーザビームを均一化することができる。たとえば、レーザビームに対し透過性の高い板を光路に挿入することで、光路差を作ることができる。
【００３１】なお、本発明で使用する光学系は、非常に収差の小さいものが要求される。レーザビームの高い干渉性は、球面収差などにより、波状のエネルギー分布を作り出す元となるからである。図６に、いろいろなシリンドリカルレンズを通したYAGレーザのレーザビームのエネルギー分布を示す。図中のＦは、レンズの口径に対する焦点距離の比であり、Ｆが小さいほど球面収差が大きくなる。
【００３２】図６(a)に、使用したＹＡＧレーザのレーザビームのエネルギー分布を示す。これは、ＹＡＧレーザのレーザビームを直接非晶質珪素膜に照射した跡の写真である。図６(a)の写真には、目立ったエネルギーの不均一は見られない。一方、図６(b)に、前記ＹＡＧレーザのレーザビームをＦ＝７のシリンドリカルレンズに通し、同様に非晶質珪素膜に照射した写真を示す。横方向に縞模様がはっきりと見て取れる。これは、Ｆ＝７のシリンドリカルレンズの球面収差により生じたエネルギー分布である。図６(c)は、Ｆ＝２０のシリンドリカルレンズを通したものであり、図６(d)は、Ｆ＝１００のシリンドリカルレンズを通したものである。Ｆ＝７のシリンドリカルレンズを通したレーザビームは、球面収差の影響を大きく受け、波状のエネルギー分布を生じている。一方、Ｆ＝２０のシリンドリカルレンズを通したレーザビームは、球面収差が比較的抑えられており、波状のエネルギー分布も目立たなくなった。また、Ｆ＝１００のシリンドリカルレンズを通したレーザビームには、波状のエネルギー分布は見られなかった。
【００３３】なお、本明細書中で述べているＦ値は、実際にレーザビームがレンズを透過する範囲をレンズ径として算出している。よって、レンズのサイズが透過するビームのサイズより大きい場合は、ビームのサイズを口径とする。
【００３４】以下、本発明の構成を列挙する。
【００３５】  本明細書で開示するレーザビームの加工方法に関する発明の構成は、レーザビームの加工方法において、前記レーザビームの進行方向に直角である第一の方向において前記レーザビームを互いに独立である偏光方向を有する２つのレーザビームに分割し、前記２つのレーザビームを前記照射面またはその近傍で１つに合成し、前記レーザビームの進行方向に直角であり、かつ、前記第一の方向に直角な第二の方向において前記レーザビームを互いに異なる光路長を有する複数のレーザビームに分割し、前記複数のレーザビームを前記照射面またはその近傍で１つに合成することを特徴としている。
【００３６】  上記構成において、前記レーザビームは互いに独立である偏光方向を有する２つのレーザビームに分割するために、少なくともλ/２板を用いることを特徴としている。
【００３７】また、本明細書で開示するレーザビームの加工方法に関する発明の他の構成は、直線偏光のレーザビームの加工方法において、前記レーザビームの進行方向に直角である第一の方向において前記レーザビームを互いに直角である偏光方向を有する２つのレーザビームに分割し、
前記２つのレーザビームを前記照射面またはその近傍で１つに合成し、前記レーザビームの進行方向に直角であり、かつ、前記第一の方向に直角な第二の方向において前記レーザビームを互いに異なる光路長を有する複数のレーザビームに分割し、前記複数のレーザビームを前記照射面またはその近傍で１つに合成することを特徴としている。
【００３８】また、レーザビームの加工方法に関する発明の他の構成は、直線偏光のレーザビームを照射面またはその近傍において均一化する線状ビームの加工方法において、前記レーザビームの進行方向に直角である第一の方向において前記レーザビームを互いに直角である偏光方向を有する２つのレーザビームに分割し、前記２つのレーザビームを前記照射面またはその近傍で一つに合成して、前記線状ビームの短尺方向のエネルギー分布を均一化し、前記レーザビームの進行方向に直角であり、かつ、前記第一の方向に直角な第二の方向において前記レーザビームを互いに異なる光路長を有する複数のレーザビームに分割し、前記複数のレーザビームを前記照射面またはその近傍で１つに合成して、前記線状ビームの長尺方向のエネルギー分布を均一化することを特徴としている。
【００３９】  上記各構成において、前記レーザビームを互いに直角である偏光方向を有する２つのレーザビームに分割するために、少なくともλ/２板を用いることを特徴としている。
【００４０】また、本明細書で開示するレーザビームの加工方法に関する発明の他の構成は、円偏光のレーザビームの加工方法において、前記レーザビームの進行方向に直角である第一の方向において前記レーザビームを互いに独立である円偏光を有する２つのレーザビームに分割し、前記２つのレーザビームを前記照射面またはその近傍で１つに合成し、前記レーザビームの進行方向に直角であり、かつ、前記第一の方向に直角な第二の方向において前記レーザビームを互いに異なる光路長を有する複数のレーザビームに分割し、前記複数のレーザビームを前記照射面またはその近傍で１つに合成することを特徴としている。
【００４１】  また、レーザビームの加工方法に関する発明の他の構成は、円偏光のレーザビームを照射面またはその近傍において均一化する線状ビームの加工方法において、前記レーザビームの進行方向に直角である第一の方向において前記レーザビームを互いに独立である円偏光を有する２つのレーザビームに分割し、前記２つのレーザビームを前記照射面またはその近傍で一つに合成して、前記線状ビームの短尺方向のエネルギー分布を均一化し、前記レーザビームの進行方向に直角であり、かつ、前記第一の方向に直角な第二の方向において前記レーザビームを互いに異なる光路長を有する複数のレーザビームに分割し、前記複数のレーザビームを前記照射面またはその近傍で１つに合成して、前記線状ビームの長尺方向のエネルギー分布を均一化することを特徴としている。
【００４２】  上記各構成において、前記レーザビームを互いに独立である円偏光を有する２つのレーザビームに分割するために、少なくともλ/２板を用いることを特徴としている。
【００４３】  また、上記各構成において、前記第二の方向において前記レーザビームを互いに異なる光路長を有する複数のレーザビームに分割するために、少なくとも前記レーザビームに対して透過率の高い板を用いることを特徴としている。
【００４４】  また、上記各構成において、前記第二の方向において前記レーザビームを互いに異なる光路長を有する複数のレーザビームに分割するために、少なくともＦ値が２０以上のシリンドリカルレンズを用いることを特徴としている。
【００４５】  また、上記各構成において、前記複数のレーザビームを前記照射面またはその近傍で１つに合成するために、少なくともＦ値が２０以上のシリンドリカルレンズを用いることを特徴としている。
【００４６】  また、上記各構成において、前記レーザビームとして、ＹＡＧレーザ、ＹＶＯ４レーザ、およびＹＬＦレーザから選ばれた一種または複数種から射出されたレーザビームを用いることを特徴している。
【００４７】  また、本明細書で開示するレーザ照射装置に関する発明の構成は、照射面またはその近傍において均一なエネルギー分布を有するレーザビームを形成するレーザ照射装置であって、前記レーザビームの進行方向に直角である第一の方向において前記レーザビームを互いに独立である偏光方向を有する２つのレーザビームにする分割手段と、前記２つのレーザビームを前記照射面またはその近傍で一つにする合成手段と、前記レーザビームの進行方向に直角であり、かつ、前記第一の方向に直角な第二の方向において前記レーザビームを互いに異なる光路長を有する複数のレーザビームにする分割手段と、前記複数のレーザビームを前記照射面またはその近傍で１つにする合成手段とを有することを特徴としている。
【００４８】  上記構成において、前記レーザビームを互いに独立である偏光方向を有する２つのレーザビームにする分割手段は、λ/２板を有することを特徴としている。
【００４９】  また、本明細書で開示するレーザ照射装置に関する発明の他の構成は、照射面またはその近傍において均一なエネルギー分布を有するレーザビームを形成するレーザ照射装置であって、前記レーザビームの進行方向に直角である第一の方向において前記レーザビームを互いに直角である偏光方向を有する２つのレーザビームにする分割手段と、前記２つのレーザビームを前記照射面またはその近傍で一つにする合成手段と、前記レーザビームの進行方向に直角であり、かつ、前記第一の方向に直角な第二の方向において前記レーザビームを互いに異なる光路長を有する複数のレーザビームにする分割手段と、前記複数のレーザビームを前記照射面またはその近傍で１つにする合成手段とを有することを特徴としている。
【００５０】  また、レーザ照射装置に関する発明の他の構成は、照射面またはその近傍において均一なエネルギー分布を有する線状ビームを形成するレーザ照射装置であって、前記レーザビ−ムの進行方向に直角である第一の方向において前記レーザビームを互いに直角である偏光方向を有する２つのレーザビームにする分割段階と、前記２つのレーザビームを前記照射面またはその近傍で一つにして、前記線状ビームの短尺方向のエネルギー分布を均一化する合成手段と、前記レーザビームの進行方向に直角であり、かつ、前記第一の方向に直角な第二の方向において前記レーザビームを互いに異なる光路長を有する複数のレーザビームにする分割手段と、前記複数のレーザビームを前記照射面またはその近傍で１つにして、前記線状ビームの長尺方向のエネルギー分布を均一化する合成手段とを有することを特徴としている。
【００５１】  上記各構成において、前記レーザビームを互いに直角である偏光方向を有する２つのレーザビームにする分割手段は、λ/２板を有することを特徴としている。
【００５２】  また、本明細書で開示するレーザ照射装置に関する発明の他の構成は、照射面またはその近傍において均一なエネルギー分布を有するレーザビームを形成するレーザ照射装置であって、前記レーザビームの進行方向に直角である第一の方向において前記レーザビームを互いに独立である円偏光を有する２つのレーザビームにする分割手段と、前記２つのレーザビームを前記照射面またはその近傍で一つにする合成手段と、前記レーザビームの進行方向に直角であり、かつ、前記第一の方向に直角な第二の方向において前記レーザビームを互いに異なる光路長を有する複数のレーザビームにする分割手段と、
前記複数のレーザビームを前記照射面またはその近傍で１つにする合成手段と、を有することを特徴としている。
【００５３】  また、レーザ照射装置に関する発明の他の構成は、照射面またはその近傍において均一なエネルギー分布を有する線状ビームを形成するレーザ照射装置であって、前記レーザビームの進行方向に直角である第一の方向において前記レーザビームを互いに独立である円偏光を有する２つのレーザビームにする分割段階と、前記２つのレーザビームを前記照射面またはその近傍で一つにして、前記線状ビームの短尺方向のエネルギー分布を均一化する合成手段と、前記レーザビームの進行方向に直角であり、かつ、前記第一の方向に直角な第二の方向において前記レーザビームを互いに異なる光路長を有する複数のレーザビームにする分割手段と、前記複数のレーザビームを前記照射面またはその近傍で１つにして、前記線状ビームの長尺方向のエネルギー分布を均一化する合成手段とを有することを特徴としている。
【００５４】  上記各構成において、前記レーザビームを互いに独立である円偏光を有する２つのレーザビームにする分割手段は、λ/２板を有することを特徴としている。
【００５５】  また、上記各構成において、前記レーザビームを互いに異なる光路長を有する複数のレーザビームにする分割手段は、前記レーザビームに対して透過率の高い板を有することを特徴としている。
【００５６】  また、上記各構成において、前記レーザビームを互いに異なる光路長を有する複数のレーザビームにする分割手段は、Ｆ値が２０以上のシリンドリカルレンズを有することを特徴としている。
【００５７】  また、上記各構成において、前記複数のレーザビームを前記照射面またはその近傍で１つにする合成手段は、Ｆ値が２０以上のシリンドリカルレンズを含むことを特徴としている。
【００５８】  また、上記各構成において、前記レーザビームは、ＹＡＧレーザ、ＹＶＯ４レーザ、およびＹＬＦレーザから選ばれた一種または複数種から発振されたレーザビームであることを特徴している。
【００５９】  また、本明細書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、基板上にＴＦＴを設けた半導体装置の作製方法において、レーザビームの進行方向に直角である第一の方向において、前記レーザビームを互いに独立である偏光方向を有する２つのレーザビームに分割し、前記２つのレーザビームを照射面またはその近傍において１つに合成し、前記レーザビームの進行方向に直角であり、かつ、前記第一の方向に直角な第二の方向において前記レーザビームを互いに異なる光路長を有する複数のレーザビームに分割し、前記複数のレーザビームを前記照射面またはその近傍で１つに合成して、前記第二の方向に平行な方向が長尺方向となる線状ビームを形成し、非単結晶半導体膜に対し前記線状ビームを相対的に移動させながら照射することを特徴としている。
【００６０】  上記構成において、前記レーザビームを互いに独立である偏光方向を有する２つのレーザビームに分割するために、少なくともλ/２板を用いることを特徴としている。
【００６１】  また、上記構成において、前記レーザビームを互いに異なる光路長を有する複数のレーザビームに分割するために、少なくとも前記レーザビームに対して透過率の高い板を用いることを特徴としている。
【００６２】  また、上記構成において、前記レーザビームを互いに異なる光路長を有する複数のレーザビームに分割するために、少なくともＦ値が２０以上のシリンドリカルレンズを用いることを特徴としている。
【００６３】  また、上記構成において、前記複数のレーザビームを前記照射面またはその近傍で１つに合成して、前記第二の方向に平行な方向が長尺方向となる線状ビームを形成するために、少なくともＦ値が２０以上のシリンドリカルレンズを用いることを特徴としている。
【００６４】  また、上記各構成において、前記レーザビームとして、ＹＡＧレーザ、ＹＶＯ４レーザ、およびＹＬＦレーザから選ばれた一種または複数種から発振されたレーザビームを用いることを特徴としている。
【００６５】  このように、本発明は、干渉性を有するレーザビームのエネルギー分布において、該レーザビームの干渉性を低減し、エネルギー分布の均一性を著しく向上させることを可能とする。また、本発明と固体レーザとを組み合わせて、半導体膜の結晶化工程に用いると、著しいコストダウンが期待できる。また、このようにして得られた半導体膜を用いてＴＦＴを作製し、前記ＴＦＴを用いて作製するアクティブマトリクス型の液晶表示装置に代表される電気光学装置ならびに半導体装置において、十分な動作特性および信頼性を実現し得る。
【発明を実施するための形態】
【００６６】  図１に、本発明により干渉性を低減し、エネルギー分布の均一な線状ビームを得ることのできる光学系を示す。
【００６７】まず、図１の上面図を説明する。レーザ発振器１０１から射出されたレーザビームは、レーザビームの進行方向に対し直角方向に階段状の光路差を作るために、階段状に加工された石英板１０９に入射する。階段状の石英板１０９は、階段の各段を介するレーザビームのそれぞれに互いに光路差をつける目的で用いる。このようにしてついた光路差は、使用するレーザビームのコヒーレント長以上あることが重要である。コヒーレント長以上の光路差がついたレーザビームを同一領域に照射しても、干渉性は非常に弱いからである。
【００６８】図１では、６段の階段をもつ石英板１０９を用いており、これにより、７種類の光路長をもつレーザビームが７本できる。すなわち、６本のレーザビームは石英板１０９を介し、他の１本は石英板１０９を介していない。前記７本のレーザビームは、シリンドリカルレンズアレイ１０３に含まれる７本のシリンドリカルレンズにそれぞれ入射する。シリンドリカルレンズアレイ１０３により、互いに光路差を持ったレーザビームは７つに分割される。７つに分割されたレーザビームは、シリンドリカルレンズ１０５により、照射面１０８にて１つに合成される。このとき、石英板１０９の作用により、分割されたレーザビームの各々に十分な光路差が与えられていれば、照射面１０８にてレーザビームが強い干渉を起こすことはない。これにより、線状ビームの長尺方向のエネルギーの均一化が成され、長尺方向の長さが決定される。
【００６９】次に、側面図に沿って説明する。レーザ発振器１０１から射出されたレーザビームは、直線偏光のビームであるとする。前記レーザビームは、λ/２板１１０に入射し、互いに偏光面が垂直である２つのレーザビームに加工される。前記２つのレーザビームは、シリンドリカルレンズアレイ１０２に含まれる２つのシリンドリカルレンズにそれぞれ入射する。シリンドリカルレンズアレイ１０２により、２分割されたレーザビームはシリンドリカルレンズ１０４と１０６により、照射面１０８において１つに合成される。光路の途中にあるミラー１０７は、照射面を水平面と一致させるためにある。レーザビームの光路が始めから鉛直方向にあれば、ミラー１０７を使う必要はない。あるいは、照射面が地面に対し垂直であれば、ミラー１０７は必要ない。この場合、照射対象を地面に垂直な壁に固定する手段が必要となる。これにより、線状ビームの短尺方向のエネルギーの均一化が成され、短尺方向の長さが決定される。
【００７０】上記の例では、レーザ発振器から射出されたレーザビームは直線偏光のものであるが、円偏光のレーザビームを使ってもよい。円偏光のレーザビームは、互いに円偏光の回転方向が異なる場合、干渉することがない。この性質を利用すれば、本発明の目的とする効果が得られる。このように干渉性を有するレーザビームでも偏光の状態が異なるため互いに干渉し合わない２つのレーザビームがある。本明細書中では、これらのビームを偏光方向の互いに独立であるビームと呼ぶこととする。
【００７１】レーザ発振器１０１には、YAGレーザやYVO4レーザ、YLFレーザ等の偏光面を揃えられるレーザを用いる。生産工場で使用する場合のスループットを考慮すると、高繰り返しのパルスレーザを使う方が好ましい。固体レーザで高繰り返しのレーザとするためには、ロッドの温度を上昇させないことが重要である。ロッドの温度の上昇を抑えられるレーザにLD励起の固体レーザがある。特に量産を考える場合、本発明のレーザビームのエネルギー分布を均一化する方法と、LD励起の固体レーザを組み合わせると非常に有用である。なお、YAGレーザやYVO4レーザ、YLFレーザから選ばれた複数種のレーザを用いると、照射面またはその近傍におけるレーザビームの干渉をより低減することが可能である。
【００７２】  以上の構成でなる本発明について、以下に示す実施例によりさらに詳細な説明を行うこととする。
【実施例】
【００７３】（実施例１）
本実施例においては、ガラス基板上に非晶質珪素膜を成摸し、本発明が開示するレーザ照射方法にて前記非晶質珪素膜を結晶化し、半導体装置を作製する方法について述べる。【００７４】まず、非晶質珪素膜を成膜する方法の例を述べる。始めに５インチ角のコーニング１７３７基板を洗浄し、基板表面のゴミを除去する。次に、前記基板上にプラズマＣＶＤ装置により窒化酸化珪素膜を厚さ１００ｎｍ、さらに非晶質珪素膜を厚さ５５ｎｍ、それぞれ成摸する。なお、本明細書中に於いて、窒化酸化珪素膜とはＳｉＯｘＮｙで表される絶縁膜であり、珪素、酸素、窒素を所定の割合で含む絶縁膜を指す。非晶質珪素膜は、水素を多く含んでいる場合があり、この場合は熱処理等で水素の含有量を減らし、非晶質珪素膜の耐レーザ性を上げるようにする。この場合、たとえば、５００℃の窒素雰囲気で１時間、非晶質珪素膜を加熱するとよい。【００７５】次に、図４に本実施例で用いる光学系の詳細を説明する。まず、上面図から説明する。レーザ発振器１４０１はフラッシュランプ励起のYAGレーザである。本実施例では、非晶質珪素膜をアニールするため、YAGレーザから射出されるレーザビームを、非線形光学素子を使って、非晶質珪素膜に対して吸収の大きい第二高調波に変換する。第二高調波に変換された時点で出力は、１パルスあたり800mJである。また、最大周波数は３０Ｈｚである。レーザ発振器１４０１から射出されるレーザビームは、大きさφ１０mmである。このままでは、非常に小さく加工が困難であるため、ビームエキスパンダ１４０２により、線状ビームの長尺方向に拡大される。本実施例の場合、3.5倍の拡大率でレーザビームを一方向に拡大している。ビームエキスパンダ１４０２は、収差のできるだけ抑えられているものを用いる。【００７６】ビームエキスパンダにより、長径３５mm、短径１０mmの楕円に加工されたレーザビームは、階段状に加工された石英板１４０３を介し、７つの互いに光路差をもつレーザビームに加工される。すなわち階段は６（７−１）段ある。階段の厚さは、各段で１５mmとした。従って最も厚い部分で  石英板１４０３の厚さは９０mmとなる。これにより、７つのレーザビームの光路差は、最小で７mmとなる。これは本YAGレーザのコヒーレント長とほぼ等しい。【００７７】石英板１４０３を射出した７つのレーザビームは、それぞれシリンドリカルレンズアレイ１４０５を構成するシリンドリカルレンズに入射する。シリンドリカルレンズアレイ１４０５により分割されたレーザビームはシリンドリカルレンズ１４０６により、照射面１４１０（側面図参照のこと。）で１つに合成される。これにより、線状ビームの長尺方向に於けるエネルギーの均一化が成される。また、線状ビームの長さが決まる。７つのレーザビームはコヒーレント長以上の光路差を互いに持つので、照射面１４１０に於ける干渉は非常に弱い。ミラー１４０８は紙面垂直方向にレーザビームの進行方向を変更するために用いる。前記ミラー１４０８により、線状ビームは水平面に形成され、照射対象を水平面に設置することができる。【００７８】次に側面図に沿って図４を説明する。レーザ発振器１４０１は、直線偏光の光を射出するように設計されており、側面図において偏光方向は紙面に平行で、レーザビームの進行方向に垂直であるとする。レーザビームは、ビームエキスパンダ１４０２により楕円に加工された後、λ/2板１４０４に入射する。λ/2板１４０４は、長方形であり、その１辺と楕円のレーザビームの長径が一致するように設置される。よって、λ/2板には、レーザビームの半分だけが入射する。λ/2板１４０４により、レーザビームの偏光方向は９０°回転する。これにより、レーザビームは、横偏光のものと縦偏光のものに分かれる。横偏光のレーザビームと縦偏光のレーザビームは、シリンドリカルレンズアレイ１４０７を構成するシリンドリカルレンズにそれぞれ入射する。これにより、レーザビームは２分割され、シリンドリカルレンズ１４０９により照射面１４１０にて１つに合成される。これにより、線状ビームの短尺方向に於けるエネルギーの均一化が成される。また、線状ビームの短尺方向の長さが決まる。ミラー１４０８は、照射面１４１０を水平にするために用いる。【００７９】次に、各レンズの具体的な仕様につき説明する。シリンドリカルレンズアレイ１４０５は、幅５mm、長さ３０mm、厚さ４mm、焦点距離４００mmのシリンドリカルレンズを７本組み合わせて形成する。シリンドリカルレンズ１４０６は、幅６０mm、長さ３０mm、厚さ５mm、焦点距離４８００mmである。シリンドリカルレンズ１４０６は、シリンドリカルレンズアレイ１４０５に対し、４００mm後方に配置する。シリンドリカルレンズアレイ１４０７は、幅５mm、長さ６０mm、厚さ５mm、焦点距離２０００mmのものを２本組み合わせて形成する。シリンドリカルレンズアレイ１４０７は、シリンドリカルレンズ１４０６に対し、４００mm後方に配置する。ミラー１４０８は、シリンドリカルレンズアレイ１４０７に対し、３６００mm後方に配置する。ミラー１４０８は、９０°レーザビームの進行方向を変更するために用いる。ミラー１４０８のサイズは、レーザビームが全て入射できるよう、十分な大きさとする。本実施例の場合、鏡面のサイズが１２０mm×１２０mmあれば十分である。【００８０】ミラー１４０８の後方に、シリンドリカルレンズ１４０９を配置する。シリンドリカルレンズ１４０９は、幅５０mm、長さ１３０mm、厚さ１５mm、焦点距離４００mmである。シリンドリカルレンズ１４０９の後方、４００mmに照射面１４１０を配置する。【００８１】上記の光学系の構成により、照射面１４１０には、長尺方向の長さ１２０mm、短尺方向の長さ１mmの線状ビームができる。なお、上記に記載した光学系の仕様及び配置はだいたいの目安であり、実際に線状ビームを実施者が作製する場合、多少の誤差を考慮に入れ、光学系の配置を行う必要がある。照射面１４１０には、レーザビームの照射対象である上記非晶質半導体膜が設置できるステージが設けてあり、前記ステージを一方向に動作させることにより、前記非晶質半導体膜全面にレーザビームを照射することができる。前記一方向は線状ビームの長尺方向に対し垂直である。【００８２】レーザビームを照射する対象である上記非晶質半導体膜にレーザビームを照射し、前記非晶質半導体膜を結晶化するための照射の条件を以下に記す。レーザビームのエネルギー密度は、照射面１４１０において４５０ｍＪ/ｃｍ2とする。ステージの動作速度は３mm/ｓの一定速度とし、レーザビームの照射時の雰囲気は大気とする。レーザビームの発振周波数は３０Ｈｚとする。これによりレーザビームは上記非晶質半導体膜の同一領域に１０回照射されることとなる。以上、一連の作業により非晶質半導体膜は結晶化する。【００８３】上記の工程を経て作製された多結晶珪素膜を基に、半導体装置を作製する。半導体装置には、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）、ダイオード、光センサ等があるが、いずれも前記多結晶珪素膜を基に作製出来る。また、多結晶珪素膜のほかに、多結晶珪素ゲルマニウム膜などの化合物半導体膜を適用しても良い。【００８４】（実施例２）
本実施例では、多結晶半導体膜に線状ビームを照射し、前記多結晶半導体膜をアニールする例を示す。【００８５】まず、多結晶半導体膜を作製する方法を述べる。始めに５インチ角のコーニング１７３７基板を洗浄し、基板表面のゴミを除去する。次に、前記基板上にプラズマＣＶＤ装置により窒化酸化珪素膜を厚さ１００ｎｍ、さらに非晶質珪素膜を厚さ５５ｎｍ、それぞれ成膜する。なお、本明細書中に於いて、窒化酸化珪素膜とはＳｉＯｘＮｙで表される絶縁膜であり、珪素、酸素、窒素を所定の割合で含む絶縁膜を指す。次に、特開平７−１８３５４０号公報に記載されたような方法を利用し、酢酸ニッケル水溶液（重量換算濃度５ｐｐｍ、体積５ｍｌ）を前記非晶質珪素膜の表面にスピンコート法にて塗布し、温度５００℃の窒素雰囲気で1時間、更に温度５５０℃の窒素雰囲気で４時間加熱する。これにより非晶質珪素膜から多結晶珪素膜に変化する。【００８６】得られた前記多結晶珪素膜に対してレーザアニールを行う。レーザアニールの方法は、実施例１に記載したものと同様とする。非晶質珪素膜に線状ビームを照射する場合と、多結晶珪素膜に線状ビームを照射する場合とでは多少の条件の違いがあるが大きくは違わない。最適な条件は実施者が実験を通して見いだす必要がある。【００８７】上記の工程を経て作製された多結晶珪素膜を基に、半導体装置を作製する。半導体装置には、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）、ダイオード、光センサ等があるが、いずれも前記多結晶珪素膜を基に作製出来る。また、多結晶珪素膜のほかに、多結晶珪素ゲルマニウム膜などの化合物半導体膜を適用しても良い。【００８８】（実施例３）
本実施例では、大量生産用のレーザ照射装置の例を図５に沿って示す。図５はレーザ照射装置の上面図である。【００８９】ロードアンロード室１５０１から、トランスファ室１５０２に設置された搬送用のロボットアーム１５０３を使って基板を運ぶ。まず、基板は、アライメント室１５０４で位置合わせがなされた後、プレヒート室１５０５に運ばれる。ここで例えば赤外ランプヒータを使って基板の温度を所望の温度、例えば３００℃程度にあらかじめ加熱しておく。その後、ゲートバルブ１５０６を経由し、レーザ照射室１５０７に基板を設置する。その後、ゲートバルブ１５０６を閉める。基板の温度を上げるのは、レーザビームのエネルギーの不足を補うためである。特に、大面積基板を処理する際には、線状ビームの長さを長くしなければならない場合があるので、このときは基板の温度を上昇させてレーザアニールを行うとレーザエネルギーを通常必要な値よりも低く抑えることができる。【００９０】レーザビームは、レーザ発振器１５００を出た後、光学系１５０９を介し、石英窓１５１０の直上に設置した図示しないミラーで９０°下方に曲げられ、石英窓１５１０を介し、レーザ照射室１５０７内にある照射面にて線状ビームに加工される。レーザビームは、照射面に設置された基板に照射される。光学系１５０９は、前述に示したものを使用すればよい。また、それに準ずる構成のものを使用してもよい。【００９１】レーザビームの照射の前にレーザ照射室１５０７の雰囲気を、真空ポンプ１５１１を使って高真空（１０-3Pa）程度に引く。または、真空ポンプ１５１１とガスボンベ１５１２を使って所望の雰囲気にする。前記雰囲気は、前述したように大気成分とするか、He、Ar、H2、あるいはそれらの混合気体としてもよい。【００９２】その後、レーザビームを照射しながら、移動機構１５１３により基板を走査させることで、基板に線状ビームを照射する。このとき、図示しない赤外線ランプを線状ビームが照射されている部分に当ててもいい。【００９３】レーザビームの照射が終了後は、クーリング室１５０８に基板を運び、基板を徐冷したのち、アライメント室１５０４を経由してロードアンロード室１５０１に基板を帰す。これら一連の動作を繰り返すことで、基板を多数、レーザアニールできる。【００９４】  なお、本実施例は発明実施の形態や他の実施例のいずれか一と組み合わせて用いることができる。【００９５】（実施例４）
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７〜１１を用いて説明する。なお、本明細書では駆動回路と、画素ＴＦＴ及び保持容量とを有する画素部を同一基板上に形成された基板を、便宜上アクティブマトリクス基板と呼ぶ。【００９６】  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３００を用意する。あるいは、基板３００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。あるいは、本実施例の処理温度に耐えうる耐熱性を有するプラスチック基板を用いてもよい。【００９７】  次いで、基板３００上に酸化シリコン膜、窒化シリコン膜または酸化窒化シリコン膜などの絶縁膜から成る下地膜３０１を形成する。本実施例では下地膜３０１は２層構造とするが、前記絶縁膜の単層膜または３層以上積層させる構造を用いても良い。下地膜３０１の一層目は、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シリコン膜３０１ａとする。前記酸化窒化シリコン膜３０１ａの厚さは、１０〜２００nm（好ましくは５０〜１００nm）とする。本実施例では、膜厚５０ｎｍの酸化窒化シリコン膜３０１ａ（組成比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝２７％、Ｎ＝２４％、Ｈ＝１７％）を形成する。次いで、下地膜３０１の二層目は、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シリコン膜３０１ｂとする。前記酸化窒化シリコン膜３０１ｂの厚さは５０〜２００ｎｍ（好ましくは１００〜１５０nm）とする。本実施例では、膜厚１００ｎｍの酸化窒化シリコン膜３０１ｂ（組成比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝５９％、Ｎ＝７％、Ｈ＝２％）を形成する。【００９８】  次いで、下地膜上に半導体層３０４を形成する。半導体層３０４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）により成膜後、本発明で示した結晶化処理方法（レーザー結晶化法、またはニッケルなどの触媒を用いた熱結晶化法とレーザ結晶化法を組み合わせた方法）を行って得られる。この半導体層３０４の厚さは２５〜８０ｎｍ（好ましくは３０〜６０ｎｍ）の厚さで形成する。結晶質半導体膜の材料に限定はないが、好ましくはシリコンまたはシリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）合金などで形成すると良い。本実施例では、プラズマＣＶＤ法を用い、５５ｎｍの非晶質シリコン膜を成膜した後、ニッケルを含む溶液を非晶質シリコン膜上に保持させる。この非晶質シリコン膜に脱水素化処理（５００℃の窒素雰囲気、１時間）を行い、さらに連続的に、熱結晶化処理（５５０℃の窒素雰囲気、４時間）を行う。さらに得られる結晶質シリコン膜の結晶性を改善するため、本発明で示すレーザーアニール処理法を行い結晶質シリコン膜を形成する。そして、この結晶質シリコン膜をフォトリソグラフィ法により所望の形状にパターニング処理し、半導体層４０２〜４０６を形成する。【００９９】  ここで必要であれば、半導体層４０２〜４０６に対し、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��ーピングを行なってもよい。前記ドーピングは、パターニングされていない半導体層３０４に行っても構わない。【０１００】  次いで、半導体層４０２〜４０６を覆うゲート絶縁膜４０７を形成する。ゲート絶縁膜４０７はプラズマＣＶＤ法またはスパッタ法を用い、厚さを４０〜１５０ｎｍとしてシリコン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の厚さで酸化窒化シリコン膜（組成比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝５９％、Ｎ＝７％、Ｈ＝２％）で形成する。勿論、ゲート絶縁膜は酸化窒化シリコン膜に限定されるものでなく、他のシリコン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。【０１０１】  また、酸化シリコン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シリコン膜は、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。【０１０２】  次いで、図７（Ｃ）に示すように、ゲート絶縁膜４０７上に膜厚２０〜１００ｎｍの第１の導電膜４０８と、膜厚１００〜４００ｎｍの第２の導電膜４０９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４０８と、膜厚３７０ｎｍのＷ膜からなる第２の導電膜４０９を積層形成する。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する。また、Ｗ膜は、Ｗのターゲットを用いたスパッタ法で形成する。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。Ｗ膜の高抵抗化を抑えるためには、高純度のＷ（純度９９．９９９９％）のターゲットを用いるとよい。また、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膜を形成するとよい。これらの方法により、Ｗ膜の抵抗率を９〜２０μΩｃｍとすることができる。【０１０３】  なお、本実施例では、第１の導電膜４０８にＴａＮ、第２の導電膜４０９にＷを使うが、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多結晶シリコン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。【０１０４】  次に、フォトリソグラ��ィ法を用いてレジストからなるマスク４１０〜４１５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を２５sccm、２５sccm、１０sccm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う。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）を用いてもよい。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。【０１０５】  この後、レジストからなるマスク４１０〜４１５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を３０sccm、３０sccm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う。基板側（試料ステージ）にも２０WのＲＦ（13.56MHz）電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加する。ＣＦ4とＣｌ2を混合した第２のエッチング条件ではＷ膜及びＴａＮ膜とも同程度にエッチングされる。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。【０１０６】  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４１７〜４２２（第１の導電層４１７ａ〜４２２ａと第２の導電層４１７ｂ〜４２２ｂ）を形成する。４１６はゲート絶縁膜であり、第１の形状の導電層４１７〜４２２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。【０１０７】  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８（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１×１０13〜５×１０15atoms/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として行う。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４１７〜４２１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３０６〜３１０が形成される。第１の高濃度不純物領域３０６〜３１０には１×１０20〜１×１０21atoms/cm3の濃度範囲でｎ型を付与する不純物元素を添加する。【０１０８】  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４２８ｂ〜４３３ｂを形成する。一方、第１の導電層４１７ａ〜４２２ａは、ほとんどエッチングされず、第２の形状の導電層４２８〜４３３を形成する。【０１０９】  次いで、レジストからなるマスクを除去せずに、図８（Ｃ）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として行ない、図８（Ｂ）で形成された第１の高濃度不純物領域３０６〜３１０より内側の半導体層に新たな不純物領域を形成する。第２のドーピング処理は第２の形状の導電層４２８〜４３３をマスクとして用い、第２の導電層４２８ｂ〜４３３ｂ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４２３ａ〜４２７ａおよび低濃度不純物領域４２３ｂ〜４２７ｂが形成される。【０１１０】  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４３４ａおよび４３４ｂを形成して、図９（Ａ）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、ガス流量をそれぞれ５０sccm、１０scan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、実質的には負の自己バイアス電圧を印加する。こうして、前記第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４３５〜４３８を形成する。【０１１１】  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４２８、４３０および第２の形状の導電層４３５〜４３８をマスクとして用い、ゲート絶縁膜４１６を選択的に除去して絶縁層４３９〜４４４を形成する。（図９（Ｂ））【０１１２】  次いで、新たにレジストからなるマスク４４５ａ〜４４５ｃ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４４６、４４７を形成する。第２の導電層４３５ａ、４３８ａ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４４６、４４７はジボラン（Ｂ2Ｈ6）を用いたイオンドープ法で形成する。（図９（Ｃ））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４４５ａ〜４４５ｃ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４４６、４４７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��純物元素の濃度を２×１０20〜２×１０21atoms/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。【０１１３】  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。【０１１４】  次いで、レジストからなるマスク４４５ａ〜４４５ｃを除去して第１の層間絶縁膜４６１を形成する。この第１の層間絶縁膜４６１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としてシリコン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の酸化窒化シリコン膜を形成する。もちろん、第１の層間絶縁膜４６１は酸化窒化シリコン膜に限定されるものでなく、他のシリコン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。【０１１５】  次いで、図１０（Ａ）に示すように、それぞれの半導体層に添加された不純物元素を活性化処理する工程を行なう。この活性化工程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は、本発明が開示する方法を使ってもよい。【０１１６】  なお、本実施例では、上記活性化処理と同時に、結晶化の際に触媒として使用したニッケルが高濃度のリンを含む不純物領域４２３ａ、４２５ａ、４２６ａ、４４６ａ、４４７ａを結晶化する。そのため、前記不純物領域に前記ニッケルがゲッタリングされ、主にチャネル形成領域となる半導体層中のニッケルの濃度が低減される。このようにして作製したチャネル形成領域を有するＴＦＴはオフ電流値が下がり、結晶性が良いことから高い電界効果移動度が得られ、良好な特性を達成することができる。【０１１７】  また、第１の層間絶縁膜を形成する前に活性化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（シリコン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。【０１１８】  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。【０１１９】  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、上記水素化処理を行う前に、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。【０１２０】  次いで、第１の層��絶縁膜４６１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４６２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る。【０１２１】  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する。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。【０１２２】  また、第２の層間絶縁膜４６２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。【０１２３】  そして、駆動回路５０６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４６３〜４６７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。【０１２４】  また、画素部５０７においては、画素電極４７０、ゲート配線４６９、接続電極４６８を形成する。（図１０（Ｂ））この接続電極４６８によりソース配線（４４３ｂと４４９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４６９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４７０は、画素ＴＦＴのドレイン領域４４２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４５８と電気的な接続が形成される。また、画素電極４７１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。【０１２５】  以上の様にして、ｎチャネル型ＴＦＴ５０１とｐチャネル型ＴＦＴ５０２からなるＣＭＯＳ回路、及びｎチャネル型ＴＦＴ５０３を有する駆動回路５０６と、画素ＴＦＴ５０４、保持容量５０５とを有する画素部５０７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。【０１２６】  駆動回路５０６のｎチャネル型ＴＦＴ５０１はチャネル形成領域４２３ｃ、ゲート電極の一部を構成する第１の導電層４２８ａと重なる低濃度不純物領域４２３ｂ（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４２３ａを有している。このｎチャネル型ＴＦＴ５０１と電極４６６で接続してＣＭＯＳ回路を形成するｐチャネル型ＴＦＴ５０２にはチャネル形成領域４４６ｄ、ゲート電極の外側に形成される不純物領域４４６ｂ、４４６ｃ、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４４６ａを有している。また、ｎチャネル型ＴＦＴ５０３にはチャネル形成領域４２５ｃ、ゲート電極の一部を構成する第１の導電層４３０ａと重なる低濃度不純物領域４２５ｂ（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４２５ａを有している。【０１２７】  画素部の画素ＴＦＴ５０４にはチャネル形成領域４２６ｃ、ゲート電極の外側に形成される低濃度不純物領域４２６ｂ（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４２６ａを有している。また、保持容量５０５の一方の電極として機能する半導体層４４７ａ、４４７ｂ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５０５は、絶縁膜４４４を誘電体として、電極（４３８ａと４３８ｂの積層）と、半導体層４４７ａ〜４４７ｃとで形成している。【０１２８】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。【０１２９】  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１１に示す。なお、図７〜図１０に対応する部分には同じ符号を用いている。図１０中の鎖線Ａ−Ａ’は図１１中の鎖線Ａ−Ａ’で切断した断面図に対応している。また、図１０中の鎖線Ｂ−Ｂ’は図１１中の鎖線Ｂ−Ｂ’で切断した断面図に対応している。【０１３０】  なお、本実施例は実施例１乃至３のいずれか一と自由に組み合わせることが可能である。【０１３１】（実施例５）
本実施例では、本発明を用いて発光装置の一例として、ＥＬ（エレクトロルミネセンス）表示装置を作製した例について説明する。【０１３２】  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。【０１３３】  図１３は本発明のＥＬ表示装置の断面図である。図１３において、基板７００上に設けられたスイッチングＴＦＴ６０３は図１３のｎチャネル型ＴＦＴ５０３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ＴＦＴ５０３の説明を参照すれば良い。【０１３４】  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。【０１３５】  基板７００上に設けられた駆動回路は図１３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ＴＦＴ５０１とｐチャネル型ＴＦＴ５０２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。【０１３６】  また、配線７０１、７０３はＣＭＯＳ回路のソース配線、７０２はドレイン配線として機能する。また、配線７０４はソース配線７０８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７０５はドレイン配線７０９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綜として機能する。【０１３７】  なお、電流制御ＴＦＴ６０４は図１３のｐチャネル型ＴＦＴ５０２を用いて形成される。従って、構造の説明はｐチャネル型ＴＦＴ５０２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。【０１３８】  また、配線７０６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、７０７は電流制御ＴＦＴの画素電極７１０上に重ねることで画素電極７１０と電気的に接続する電極である。【０１３９】  なお、７１０は、透明導電膜からなる画素電極（ＥＬ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７１０は、上記配線を形成する前に平坦な層間絶縁膜７１１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７１１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ＥＬ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、ＥＬ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。【０１４０】  配線７０１〜７０７を形成後、図１３に示すようにバンク７１２を形成する。バンク７１２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。【０１４１】  なお、バンク７１２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７１２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。【０１４２】  画素電極７１０の上にはＥＬ層７１３が形成される。なお、図１３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ＥＬ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ＥＬ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。【０１４３】  但し、以上の例はＥＬ層として用いることのできる有機ＥＬ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ＥＬ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ＥＬ材料をＥＬ層として用いる例を示したが、高分子系有機ＥＬ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ＥＬ材料や無機材料は公知の材料を用いることができる。【０１４４】  次に、ＥＬ層７１３の上には導電膜からなる陰極７１４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。【０１４５】  この陰極７１４まで形成された時点でＥＬ素子７１５が完成する。なお、ここでいうＥＬ素子７１５は、画素電極（陽極）７１０、ＥＬ層７１３及び陰極７１４で形成されたコンデンサを指す。【０１４６】  ＥＬ素子７１５を完全に覆うようにしてパッシベーション膜７１６を設けることは有効である。パッシベーション膜７１６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。【０１４７】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ＥＬ層７１３の上方にも容易に成膜すること��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、ＥＬ層７１３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ＥＬ層７１３が酸化するといった問題を防止できる。【０１４８】  さらに、パッシベーション膜７１６上に封止材７１７を設け、カバー材７１８を貼り合わせる。封止材７１７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７１８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。【０１４９】  こうして図１３に示すような構造のＥＬ表示装置が完成する。なお、バンク７１２を形成した後、パッシベーション膜７１６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７１８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。【０１５０】  こうして、プラスチック基板を母体とする絶縁体５０１上にｎチャネル型ＴＦＴ６０１、６０２、スイッチングＴＦＴ（ｎチャネル型ＴＦＴ）６０３および電流制御ＴＦＴ（ｎチャネル型ＴＦＴ）６０４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ＥＬ表示装置よりも少ない。【０１５１】  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。【０１５２】  さらに、図１３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ＥＬ表示装置を実現できる。【０１５３】  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。【０１５４】  さらに、ＥＬ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ＥＬ発光装置について図１４を用いて説明する。なお、必要に応じて図１３で用いた符号を引用する。【０１５５】  図１４（Ａ）は、ＥＬ素子の封止までを行った状態を示す上面図、図１４（Ｂ）は図１４（Ａ）をＣ−Ｃ’で切断した断面図である。点線で示された８０１はソース側駆動回路、８０６は画素部、８０７はゲート側駆動回路である。また、９０１はカバー材、９０２は第１シール材、９０３は第２シール材であり、第１シール材９０２で囲まれた内側には封止材９０７が設けられる。【０１５６】  なお、９０４はソース側駆動回路８０１及びゲート側駆動回路８０７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）９０５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ＥＬ表示装置には、ＥＬ表示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。【０１５７】  次に、断面構造について図１４（Ｂ）を用いて説明する。基板７００の上方には画素部８０６、ゲート側駆動回路８０７が形成されており、画素部８０６は電流制御ＴＦＴ６０４とそのドレインに電気的に接続された画素電極７１０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８０７はｎチャネル型ＴＦＴ６０１とｐチャネル型ＴＦＴ６０２とを組み合わせたＣＭＯＳ回路（図１５参照）を用いて形成される。【０１５８】  画素電極７１０はＥＬ素子の陽極として機能する。また、画素電極７１０の両端にはバンク７１２が形成され、画素電極７１０上にはＥＬ層７１３およびＥＬ素子の陰極７１４が形成される。【０１５９】  陰極７１４は全画素に共通の配線としても機能し、接続配線９０４を経由してＦＰＣ９０５に電気的に接続されている。さらに、画素部８０６及びゲート側駆動回路８０７に含まれる素子は全て陰極７１４およびパッシベーション膜５６７で覆われている。【０１６０】  また、第１シール材９０２によりカバー材９０１が貼り合わされている。なお、カバー材９０１とＥＬ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９０２の内側には封止材９０７が充填されている。なお、第１シール材９０２、封止材９０７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９０２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９０７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。【０１６１】  ＥＬ素子を覆うようにして設けられた封止材９０７はカバー材９０１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９０１を構成するプラスチック基板９０１ａ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。【０１６２】  また、封止材９０７を用いてカバー材９０１を接着した後、封止材９０７の側面（露呈面）を覆うように第２シール材９０３を設ける。第２シール材９０３は第１シール材９０２と同じ材料を用いることができる。【０１６３】  以上のような構造でＥＬ素子を封止材９０７に封入することにより、ＥＬ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ＥＬ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ＥＬ表示装置が得られる。【０１６４】  以上のようにして作製される発光装置における半導体膜は、照射面またはその近傍において干渉が低減され、かつ、エネルギー分布の均一性が著しく向上したレーザビームにより、十分な結晶化が行われている。そのため、前記発光装置においても十分な動作特性および信頼性を実現し得る。そして、このような発光装置は、各種電子機器の表示部として用いることができる。【０１６５】  なお、本実施例は実施例１乃至３のいずれか一と自由に組み合わせることが可能である。【０１６６】（実施例６）
本実施例では、実施例４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１２を用いる。【０１６７】  まず、実施例４に従い、図１０(B)の状態のアクティブマトリクス基板を得た後、図１０(B)のアクティブマトリクス基板上、少なくとも画素電極４７０上に配向膜４７１を形成しラビング処理を行う。なお、本実施例では配向膜４７１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４８０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。【０１６８】  次いで、対向基板４７２を用意する。次いで、対向基板４７２上に着色層４７３、４７４、平坦化膜４７５を形成する。赤色の着色層４７３と青色の着色層４７４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。【０１６９】  本実施例では、実施例４に示す基板を用いている。従って、実施例４の画素部の上面図を示す図１１では、少なくともゲート配線４６９と画素電極４７０の間隙と、ゲート配線４６９と接続電極４６８の間隙と、接続電極４６８と画素電極４７０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。【０１７０】  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。【０１７１】  次いで、平坦化膜４７５上に透明導電膜からなる対向電極４７６を少なくとも画素部に形成し、対向基板の全面に配向膜４７７を形成し、ラビング処理を施した。【０１７２】  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４７８で貼り合わせる。シール材４７８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４７９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４７９には公知の液晶材料を用いれば良い。このようにして図１２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。【０１７３】  以上のようにして作製される液晶表示装置における半導体膜は、照射面またはその近傍において干渉が低減され、かつ、エネルギー分布の均一性が著しく向上したレーザビームにより、十分な結晶化が行われている。そのため、前記液晶表示装置においても十分な動作特性および信頼性を実現し得る。そして、このような液晶表示装置は、各種電子機器の表示部として用いることができる。【０１７４】  なお、本実施例は実施例１乃至４のいずれか一と自由に組み合わせることが可能である。【０１７５】（実施例７）
本発明を実施して形成されたＣＭＯＳ回路や画素部は様々な電気光学装置（アクティブマトリクス型液晶ディスプレイ、アクティブマトリクス型ＥＣディスプレイ、アクティブマトリクス型ＥＬディスプレイ）に用いることが出来る。即ち、それら電気光学装置を表示部に組み込んだ電子機器全てに適用できる。【０１７６】  その様な電子機器としては、ビデオカメラ、デジタルカメラ、プロジェクター（リア型またはフロント型）、ヘッドマウントディスプレイ（ゴーグル型ディスプレイ）、カーナビゲーション、カーステレオ、パーソナルコンピュータ、携帯情報端末（モバイルコンピュータ、携帯電話または電子書籍等）などが挙げられる。それらの一例を図１５、図１６及び図１７に示す。【０１７７】  図１５（Ａ）はパーソナルコンピュータであり、本体３００１、画像入力部３００２、表示部３００３、キーボード３００４等を含む。本発明を画像入力部３００２、表示部３００３やその他の信号制御回路に適用することが出来る。【０１７８】  図１５（Ｂ）はビデオカメラであり、本体３１０１、表示部３１０２、音声入力部３１０３、操作スイッチ３１０４、バッテリー３１０５、受像部３１０６等を含む。本発明を表示部３１０２やその他の信号制御回路に適用することが出来る。【０１７９】  図１５（Ｃ）はモバイルコンピュータ（モービルコンピュータ）であり、本体３２０１、カメラ部３２０２、受像部３２０３、操作スイッチ３２０４、表示部３２０５等を含む。本発明は表示部３２０５やその他の信号制御回路に適用出来る。【０１８０】  図１５（Ｄ）はゴーグル型ディスプレイであり、本体３３０１、表示部３３０２、アーム部３３０３等を含む。本発明は表示部３３０２やその他の信号制御回路に適用することが出来る。【０１８１】  図１５（Ｅ）はプログラムを記録した記録媒体（以下、記録媒体と呼ぶ）を用いるプレーヤーであり、本体３４０１、表示部３４０２、スピーカ部３４０３、記録媒体３４０４、操作スイッチ３４０５等を含む。なお、このプレーヤーは記録媒体として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出来る。本発明は表示部３４０２やその他の信号制御回路に適用することが出来る。【０１８２】  図１５（Ｆ）はデジタルカメラであり、本体３５０１、表示部３５０２、接眼部３５０３、操作スイッチ３５０４、受像部（図示しない）等を含む。本発明を表示部３５０２やその他の信号制御回路に適用することが出来る。【０１８３】  図１６（Ａ）はフロント型プロジェクターであり、投射装置３６０１、スクリーン３６０２等を含む。本発明は投射装置３６０１の一部を構成する液晶表示装置３８０８やその他の信号制御回路に適用することが出来る。【０１８４】  図１６（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等を含む。本発明は投射装置３７０２の一部を構成する液晶表示装置３８０８やその他の信号制御回路に適用することが出来る。【０１８５】  なお、図１６（Ｃ）は、図１６（Ａ）及び図１６（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１６（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。【０１８６】  また、図１６（Ｄ）は、図１６（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１６（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。【０１８７】  ただし、図１６に示したプロジェクターにおいては、透過型の電気光学装置を用いた場合を示しており、反射型の電気光学装置での適用例は図示していない。【０１８８】  図１７（Ａ）は携帯電話であり、本体３９０１、音声出力部３９０２、音声入力部３９０３、表示部３９０４、操作スイッチ３９０５、アンテナ３９０６等を含む。本発明を音声出力部３９０２、音声入力部３９０３、表示部３９０４やその他の信号制御回路に適用することが出来る。【０１８９】  図１７（Ｂ）は携帯書籍（電子書籍）であり、本体４００１、表示部４００２、４００３、記憶媒体４００４、操作スイッチ４００５、アンテナ４００６等を含む。本発明は表示部４００２、４００３やその他の信号回路に適用することが出来る。【０１９０】  図１７（Ｃ）はディスプレイであり、本体４１０１、支持台４１０２、表示部４１０３等を含む。本発明は表示部４１０３に適用することが出来る。本発明のディスプレイは特に大画面化した場合において有利であり、対角１０インチ以上（特に３０インチ以上）のディスプレイには有利である。【０１９１】  以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広く、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１〜５または６のどのような組み合わせからなる構成を用いても実現することが出来る
【発明の効果】
【０１９２】  干渉性を有するレーザビームのエネルギー分布において、従来利用してきた光学系に本発明を適用するだけで、前記レーザビームの干渉性を低減し、該レーザビームのエネルギー分布の均一性が著しく向上する効果がある。本明細書が開示する発明と干渉性の高いYAGレーザに代表される固体レーザとを組み合わせて、半導体膜の結晶化工程に用いると、著しいコストダウンが期待できる。また、このようにして得られた半導体膜を用いてＴＦＴを作製し、前記ＴＦＴを用いて作製するアクティブマトリクス型の液晶表示装置に代表される電気光学装置ならびに半導体装置において、十分な動作特性および信頼性を実現し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が開示するレーザ照射装置の例を示す図。
【図２】従来のレーザ照射装置の例を示す図。
【図３】干渉性の高いビームによる２光波干渉の様子を示す図。
【図４】本発明が開示するレーザ照射装置の例を示す図。
【図５】大量生産用のレーザ照射装置の例を示す図。
【図６】シリンドリカルレンズの球面収差により生じる結状のエネルギー分布を示す図。
【図７】画素ＴＦＴ、駆動回路のＴＦＴの作製工程を示す断面図。
【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の構成を示す上面図。
【図１２】液晶パネルの構成を示す断面図。
【図１３】ＥＬ表示装置の作製工程を示す断面図。
【図１４】ＥＬ表示装置の作製工程を示す断面図。
【図１５】電子機器の例を示す図。
【図１６】電子機器の例を示す図。
【図１７】電子機器の例を示す図。
【符号の説明】１０１  レーザ発振器
１０２  シリンドリカルレンズアレイ
１０３  シリンドリカルレンズアレイ
１０４  シリンドリカルレンズ
１０５  シリンドリカルレンズ
１０６  シリンドリカルレンズ
１０７  ミラー
１０８  照射面
１０９  階段状石英板
１１０  λ/２板
２０１  レーザ発振器
２０２  シリンドリカルレンズアレイ
２０３  シリンドリカルレンズアレイ
２０４  シリンドリカルレンズ
２０５  シリンドリカルレンズ
２０６  ミラー
２０７  ダブレットシリンドリカルレンズ
２０８  照射面
１４０１  レーザ発振器
１４０２  ビームエキスパンダ
１４０３  階段状石英板
１４０４  λ/２板
１４０５  シリンドリカルレンズアレイ
１４０６  シリンドリカルレンズ
１４０７  シリンドリカルレンズアレイ
１４０８  ミラー
１４０９  シリンドリカルレンズ
１４１０  照射面
１５００  レーザ発振器
１５０１  ロードアンロード室
１５０２  トランスファ室
１５０３  ロボットアーム
１５０４  アライメント室
１５０５  プレヒート室
１５０６  ゲートバルブ
１５０７  レーザ照射室
１５０８  クーリング室
１５０９  光学系
１５１０  石英窓
１５１１  真空ポンプ
１５１２  ガスボンベ
１５１３  移動機構
【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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