(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザービームを発生するレーザー発生装置と、
ビームホモジナイザーと、
一方向に移動可能なステージと、を有するレーザー照射装置であって、
前記ビームホモジナイザーは、
（２ｎ＋１）個の第１のシリンドリカルレンズでなる第１のシリンドリカルレンズ群と、
Ｎ（ｎ−１）個の第２のシリンドリカルレンズでなる第２のシリンドリカルレンズ群と、
第３のシリンドリカルレンズと、
（ｎ’−１）個の第４のシリンドリカルレンズでなる第３のシリンドリカルレンズ群と、が光路上に前記レーザー装置の出射側から順次に配置され、
前記第３のシリンドリカルレンズ群において、
前記（ｎ’−１）個の第４のシリンドリカルレンズそれぞれの主点はｄ／（ｎ’−１）の間隔でずれており、
前記（ｎ’−１）個の第４のシリンドリカルレンズの主平面は、同一の平面を形成し、
前記（ｎ’−１）個の第４のシリンドリカルレンズそれぞれの主点を前記平面に垂直な平面に正射影した像は、同一直線上にｄ／（ｎ’−１）の間隔で並ぶ（ｎ’−１）個の点であり、
前記（ｎ’−１）個の第４のシリンドリカルレンズを通過したレーザービームはそれぞれ位相がずれており、
前記位相がずれたレーザービームを合成することにより、被照射面における干渉じまの強度を均一にし、
λを前記レーザービームの波長とし、ｆを前記第３のシリンドリカルレンズ群を構成する１つのシリンドリカルレンズの焦点距離とし、Ｌを前記第１のシリンドリカルレンズ群を構成する１つのシリンドリカルレンズの幅とした場合、前記ｄはｄ＝λｆ／Ｌで示され、
前記Ｎは自然数であり、前記ｎは３以上の整数であり、前記ｎ’は３≦ｎ’≦ｎを満たす整数であることを特徴とするレーザー照射装置。
【請求項２】
レーザービームを発生するレーザー発生装置と、
ビームホモジナイザーと、
一方向に移動可能なステージと、を有するレーザー照射装置であって、
前記ビームホモジナイザーは、
（２ｎ）個の第１のシリンドリカルレンズでなる第１のシリンドリカルレンズ群と、
Ｎ（ｎ−１）個の第２のシリンドリカルレンズでなる第２のシリンドリカルレンズ群と、
第３のシリンドリカルレンズと、
（ｎ’−１）個の第４のシリンドリカルレンズでなる第３のシリンドリカルレンズ群と、
が光路上に前記レーザー装置の出射側から順次に配置され、
前記第３のシリンドリカルレンズ群において、
前記（ｎ’−１）個の第４のシリンドリカルレンズそれぞれの主点はｄ／（ｎ’−１）の間隔でずれており、
前記（ｎ’−１）個の第４のシリンドリカルレンズの主平面は、同一の平面を形成し、
前記（ｎ’−１）個の第４のシリンドリカルレンズそれぞれの主点を前記平面に垂直な平面に正射影した像は、同一直線上にｄ／（ｎ’−１）の間隔で並ぶ（ｎ’−１）個の点であり、
前記（ｎ’−１）個の第４のシリンドリカルレンズを通過したレーザービームはそれぞれ位相がずれており、
前記位相がずれたレーザービームを合成することにより、被照射面における干渉じまの強度を均一にし、
λを前記レーザービームの波長とし、ｆを前記第３のシリンドリカルレンズ群を構成する１つのシリンドリカルレンズの焦点距離とし、Ｌを前記第１のシリンドリカルレンズ群を構成する１つのシリンドリカルレンズの幅とした場合、前記ｄはｄ＝λｆ／Ｌで示され、
前記Ｎは自然数であり、前記ｎは３以上の整数であり、前記ｎ’は３≦ｎ’≦ｎを満たす整数であることを特徴とするレーザー照射装置。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記レーザー発生装置はＮｄ：ＹＡＧレーザービームまたはＮｄ：ＹＶＯ４レーザービームを発生することを特徴とするレーザー照射装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本明細書で開示する発明は、レーザー光を大面積に均質に照射するための技術に関する。またその応用に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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）、すなわち、非単結晶半導体膜に対し、レーザーアニールを施して、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おり、大面積基板を容易に作製できる利点がある。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ーが使用されるのは、ガラス基板の融点が低いからである。レーザーは基板の温度をあまり変え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】
レーザーアニールを施して形成された結晶性珪素膜は、高い移動度を有するため、この結晶性珪素膜を用いて薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が作製されている。
例えば、一枚のガラス基板上に、画素駆動用と駆動回路用のＴＦＴを作製する、モノリシック型の液晶電気光学装置等に盛んに利用されている。該結晶性珪素膜は多くの結晶粒からできているため、多結晶珪素膜、あるいは多結晶半導体膜と呼ばれる。
【０００５】
また、出力の大きい、エキシマレーザー等のパルスレーザービームを、被照射面において、数cm角の矩形や、幅数mm×長さ１０cm以上の線状となるように光学系にて加工し、レーザービームを走査させて（レーザービームの照射位置を被照射面に対し相対的に移動させて）、レーザーアニールを行う方法が、量産性が良く、工業的に優れているため、好んで使用される。
【０００６】
特に、線状レーザービームを用いると、前後左右の走査が必要なスポット状のレーザービームを用いた場合とは異なり、線状レーザー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ー照射を行うことができるため、高い量産性が得られる。線方向に直角な方向に走査するのは、それが最も効率のよい走査方向であるからである。この高い量産性により、現在レーザーアニールにはエキシマレーザービームを適当な光学系で加工した線状レーザービームを使用することが主流になりつつある。
【０００７】
最近では、Ａｒレーザー等の連続発振レーザーで、出力のより高いものが開発されてきている。半導体膜のアニールにＡｒレーザーを使用し、よい結果がでたとの報告もある。この場合は、Ａｒレーザーの出力が十分でないため照射面はスポット状である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
結晶化に広く用いられるレーザーには、気体レーザーとしてエキシマレーザーが知られ、固体レーザーとして、Ｎｄ：ＹＡＧレーザーや、Ｎｄ：ＹＶＯ4レーザーやアルゴンレーザーが知られている。
【０００９】
連続発振アルゴンレーザーは波長５００nm前後に波長をもつため、アルゴンレーザーの珪素膜に対する吸収係数は、１０5/cm程度である。他方、エキシマレーザーは４００nm以下の紫外光であるため、吸収係数が１０6/cm程度と、アルゴンレーザーに比べて１桁高い。このためアルゴンレーザーでは、珪素膜を１００nm透過した時点で強度が１／ｅ（ｅは自然対数。）に減衰し、エキシマレーザーでは、珪素膜を１０nm透過した時点で強度が１／e に減衰した。
【００１０】
一般に、ＴＦＴの分野では、多結晶珪素膜の厚さは５０nm前後が適当とされている。珪素膜が５０nmより厚いとオフ特性が悪くなる傾向にあり、薄いと信頼性に影響する。膜厚５０nmの珪素膜にアルゴンレーザーを照射した場合、レーザー光の半分以上が珪素膜を透過し、ガラス基板に吸収されてしまい、ガラス基板を必要以上に加熱してしまう。実際、コーニング１７３７基板上に酸化珪素膜２００nmと、珪素膜５０nmとを順に成膜しアルゴンレーザーで結晶化を試みたが、珪素膜が十分結晶化しないうちにガラスが変形してしまった。
【００１１】
一方、エキシマレーザーを照射した場合、５０nmの珪素膜にエネルギーの殆どが吸収され、レーザー光の殆どを珪素膜の結晶化に使うことができる。このように、珪素膜の結晶化にエキシマレーザーを使用する利点は、珪素膜のエキシマレーザーに対する吸収係数の高さにある。
【００１２】
図２４（Ａ）に示した図は、従来のパルス発振エキシマレーザーを走査させながら照射した珪素膜を、上から見た図である。パルス発振エキシマレーザーの走査方向に平行な断面（線分EFを含む珪素膜に垂直な面）で該珪素膜を切った断面図が、図２４（Ｂ）であり、前記断面に垂直かつ珪素膜に垂直な面（線分ＧＨを含む珪素膜に垂直な面）で該珪素膜を切った断面図が図２４（Ｃ）である。
【００１３】
図２４（Ｂ）をみてわかるとおり、パルスレーザーの照射跡は珪素膜厚と同じオーダーの起伏を発生させる。一方、図２４（Ｃ）が示す起伏は図２４（Ｂ）の起伏と比較して非常に小さいが、周期的な起伏が現れている。これは、後述するように、ビームホモジナイザーによって、整形された線状ビームの干渉によるものである。
【００１４】
線状ビーム内のエネルギー分布（光強度）を均質化する役割を果たす光学系をビームホモジナイザーと呼んでいる。図２５にビームホモジナイザーの１例を示す。
【００１５】
光路上には、エキシマレーザーの光源であるレーザー装置１１の出射側から、シリンドリカルレンズ群（多シリンドリカルレンズやシリンドリカルレンズアレイともいう）１２、１３、シリンドリカルレンズ１４、スリット１５、シリンドリカルレンズ１６、ミラ−１７が順次に配置され、ミラ−１７の反射方向の光路上には、シリンドリカルレンズ１８が配置されている。
【００１６】
シリンドリカルレンズ１２は、ビームを複数に所定の一方向（側面図で紙面垂直な方向）に分割し、シリンドリカルレンズ１６において、この方向に分割されたビームが合成される。他方、シリンドリカルレンズ群１３もビームを所定の一方向（側面図において、紙面に平行な方向）に複数に分割し、シリンドリカルレンズ１４において、シリンドリカルレンズ群１３の分割方向に分かれたビームを合成する。
【００１７】
よって、発振器を出射したレーザービームはシリンドリカルレンズ群１２、１３により、２次元的に分割され、シリンドリカルレンズ１４に入射し、複数のビームに所定の方向（側面図で紙面垂直な方向）に合成され、一方向（紙面に平行な方向）に分割されてた複数のビームとなってスリット１５を通過し、シリンドリカルレンズ１６によって再び１本のビームになるように集光される。集光されたビームはミラ−１７により反射され、シリンドリカルレンズ１８により集光されて、線状ビーム１９（側面図で紙面に垂直な方向に長手方向を持つ）として、照射される。
【００１８】
図２５のホモジナイザーでは、シリンドリカルレンズ群１２、１３ではビームを分割する方向が直交し、シリンドリカルレンズ１４と１６がビームを集光する方向は互いに直交している。シリンドリカルレンズ群１２によるとシリンドリカルレンズ１６の組合せにより、線状レーザービーム１９の長手方向の強度分布が均一化され、シリンドリカルレンズ群１３とシリンドリカルレンズ１４との組み合わせにより、線状レーザービーム１９の幅方向の強度分布が均一化されるすなわち、ビームを２次元的に分割し再び重ね合わせることで、線状ビームのエネルギーを均一にしている。
【００１９】
よって、シリンドリカルレンズ群１２や１３でビームを分割する数が多くなるほど、エネルギーの分布が均一になるように思える。しかしながら、分割の細かさにかかわらず、珪素膜には線状レーザービームの照射跡であるしま模様ができてしまった。図２４（Ａ）に示すように、しま模様は、線状レーザービームの長手方向（または線状ビームの走査方向、ＧＨの方向）に直交するように無数に現れ、図２４（Ｃ）に示すように、珪素膜に周期的にピークが現れる。しま模様の原因は、ビームホモジナイザーに入射する前のビームか、ビームホモジナイザーの光学系のいずれかと予想される。
【００２０】
そこで本発明人は、しま模様の原因を突き止めるべく簡単な実験を行った。ビームホモジナイザーに矩形状のレーザービームが入射する前に、レーザービームを回転させることにより上記縦しまがどう変化するかを調べた。しま模様は全く変化しないという結果であった。しま模様の原因はビームホモジナイザーに入射する前のビームではなく、ビームホモジナイザーにあることが判明した。ビームホモジナイザーは単一波長の位相の揃ったビーム（レーザーは位相を揃えて強度を得るものであるから、当然位相は揃った光である。）を分割し再び重ね合わせることでエネルギーを均一にしているため、しま模様は光を重ね合わせたときの光の干渉じまであると説明できる。
【００２１】
本発明は、上述したようなレーザー光のように位相の揃ったビームの干渉の問題を解消し、線状レーザー光の長手方向のエネルギー分布を均一することを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
［発明に至る過程］  図２５のビームホモジナイザーによって形成される線状レーザービーム１９の光干渉じまの様子を図２６に模式的に示す。図２６において、縦軸はレーザー強度Ｉを表している。図に示すように線状レーザービーム３０１には周期的にレーザー強度にピーク３０２が現れている。このピーク３０２が干渉じまである。
【００２３】
ピーク３０２が発生するのは、ホモジナイザーのシリンドリカルレンズ群１２及び１３で分割されたビームがシリンドリカルレンズ１４及び１６で合成される時に、ビームが干渉し、ビーム内に定常波を形成することに起因する。すなわち、分割したレーザービームを被照射面の同一領域に重なるようにしているために、周期的に大きなピーク３０２が発生すると考えられる。
【００２４】
図２６に示すように、図２５のホモジナイザーでは線状ビーム１９の長手方向で１周期ごとに波が３個が形成される。波の数ｎ（１周期の干渉じまの明線の数といってもよい）とシリンドリカルレンズ群１２のレンズ数ｓとは、以下の関係式を満たす。
【００２５】
ｎ＝（ｓ−１）÷２  （ｓは奇数）
【００２６】
ｎ＝ｓ÷２          （ｓは偶数）
【００２７】
図２５のホモジナイザーでは、シリンドリカルレンズ群１２のレンズ数は、ｓ＝７（奇数）であり、ｎ＝３となる。
【００２８】
本発明人は、線状レーザービームのある時間における線状ビームの長手方向の波の形状と、レンズ数ｓとの関係をコンピュータで計算した。図２７に計算結果を示す。図２７（Ａ）はｓ＝７、ｎ＝３の場合であり、図２７（Ｂ）はｓ＝８、ｎ＝４の場合である。
【００２９】
図２７において、横軸は線状レーザービームの長手方向の位相（位置）を示し、縦軸は波の振幅を示す。振幅（縦軸の値）の２乗が光の強度（同位相の光が強め合う度合い）となる。ｄは波の１周期の長さであり、干渉じまの最も明るい明線間の間隔である。図２７（Ａ）の波を干渉させたものが図２６に対応し、ｄは最も強度の高いピーク３０２の間隔となる。
【００３０】
図２７は、コンピューターシュミレーションの結果であり、実際の線状レーザービームではシュミレーションほど光強度の強弱が明確にはならない。これは、光学系の微妙なズレ、光学部材の材質、加工誤差、さらには半導体膜中で熱伝導によるエネルギーの分散等に起因するものと推測される。実際のレーザー光の強度の強弱は図２４に示したとおりである。
【００３１】
ところで、図２５において、シリンドリカルレンズ１６を破線２０により２つに分割し、側面図において紙面に垂直な方向に光軸（主点）をずらすと、シリンドリカルレンズ１６の上半分のシリンドリカルレンズ１６ａを通ったビームと、下半分のシリンドリカルレンズ１６ｂを通ったビームが、照射面上で適当にずれて重なり合うために、干渉じまのパターンが変化する。即ち線状ビームの長手方向の強度（エネルギー）分布が変化する。この現象をうまく利用すると、波の重ね合わせの原理から、分割されたシリンドリカルレンズ１６ａと１６ｂのずらす距離を最適化することにより、光強度を平均化することができる。
【００３２】
本発明はこの現象を利用して、ビームホモジナイザーを設計した。そのため、ビームホモジナイザーのパラメータを変化させて、線状ビームの波形の変化をコンピュータでシュミレーションした。図２８、図２９にシュミレーション結果を示す。図２８、図２９のグラフは、図２７と同様に、ある時間の線状レーザービームの長手方向の位相と光強度の関係を示す。図２８は、図２５のホモジナイザーのシリンドリカルレンズ群１２のレンズ数ｓが７の場合であり、図２９はレンズ数ｓが９の場合である。
【００３３】
以下、図２８を用いて、ｓ＝７の場合を考察する。ｓ＝７の場合に、長手方向の強度分布が平均化するには、波の位相が半周期（ｄ／２）ずれた波を重ね合わせるとよいことが判った。
【００３４】
図２８（Ｂ）に示す波は図２８（Ａ）と位相が半周期ずれた波である。図２８（Ａ）の波と図２８（Ｂ）の波を重ね合わさせると、図２８（Ｃ）に示す波形となる。パターンが得られる。
【００３５】
図２８（Ｃ）の波は振幅の変動が平均化され、かつ波の周期ｄ' が図２８（Ａ）の波の周期ｄよりも小さくなっている。図２８（Ａ）、図２８（Ｃ）の波の振幅を二乗した値を比較すれば、図２８（Ｃ）では長手方向の位置における光の強度変動が小さくなり、平均化されていることが理解できる。
【００３６】
次に、図２９を用いて、ｓ＝９の場合を考察する。ｓ＝９の場合には、線状ビームの長手方向の強度が最も平均化されるは、位相が１／３周期（ｄ／３）ずれた３つの波を重ね合わせるとよいことが判った。
【００３７】
図２９（Ａ）の波の位相を１／３周期ずつずらしたのが図２９（Ｂ）、図２９（Ｃ）の波である。これら図２９（Ａ）〜図２９（Ｃ）に示す波を重ね合わせた合成波を図２９（Ｄ）に示す。
【００３８】
図２８（Ｃ）の合成波と同様に、図２９（Ｄ）の波は振幅の変動が平均化され、かつ波の周期ｄ' が図２９（Ａ）の波の周期ｄよりも小さくなっている。図２９（Ａ）、図２９（Ｄ）の波の振幅を二乗した値を比較すれば、図２９（Ｄ）の波は長手方向の位置における光の強度変動が小さくなり、平均化されていることが理解できる。さらに、図２９（Ｄ）の波は、図２８（Ｃ）よりも長手方向のエネルギー分布が平均化されている。
【００３９】
図２８（Ｃ）、図２９（Ｄ）のような波形を形成するには、ちょうど、図２８（Ａ）と図２８（Ｂ）の関係のように、同時間で波の位相（位置）をｄ／Ｍ（ｄは周期、Ｍは自然数）でずらしたＭ本のビームを重ね合わせると良いことが分かる。
【００４０】
図２５に示した従来のビームホモジナイザーでは、シリンドリカルレンズ群１２とシリンドリカルレンズ１６の組み合わせを通ってできるレーザービームは、シリンドリカルレンズ群１３によって分割される。
【００４１】
よって、シリンドリカルレンズ群１３によって分割されたそれぞれのレーザービームの位相をずらし、かつ同じ照射位置に重ね合わされるようにすれば、図２８（Ｃ）や図２９（Ｄ）に示すよう長手方向のエネルギー分布が均一な線状レーザービームを形成できる。
【００４２】
図２５において、シリンドリカルレンズ１６を２分割したシリンドリカルレンズ１６ａを透過したビームと、シリンドリカルレンズ１６ｂを透過したビームは、シリンドリカルレンズ１６ａ、１６ｂの位置を互いにずらすことで、ちょうど、図２８（Ａ）の波と図２８（Ｂ）の波の関係と同じく、線状ビーム１９の長手方向（側面図において紙面に垂直な方向）に位相をずらすことができる。従って位相のずれを最適化することにより、これらビームを重ね合わせたビームは、図２８（Ｃ）の波と同様に、長手方向の強度分布が平均化することが可能になる。
【００４３】
本明細書で開示する発明は、位相のずれを最適化するために、ビームホモジナイザーの最適な諸パラメータの組み合わせを提供するものである。
【００４４】
本発明のビームホモジナイザーは、１本のビームを第１の方向に（２ｎ+ １）本のビームに分割する第１の分割用光学レンズと、１本のビームを前記第１の方向と垂直な第２の方向にＮ（ｎ−１）本のビームに分割する第２の分割用光学レンズと、前記第２の方向に集光して、前記第２の方向に分割された複数のビームを合成する第１の合成用レンズと、前記第１の方向に集光して、前記第１の方向に分割された複数のビームを合成する第２の合成用レンズと、を含み、
前記第２の合成用レンズは、（ｎ' −１）個のシリンドリカルレンズでなり、
前記（ｎ' −１）個のシリンドリカルレンズのそれぞれの主点を前記第２の方向に直交する平面に正射影した像は、同一直線上にｄ／（ｎ' −１）の間隔で並んだ（ｎ' −１）個の点となり、
前記ｄは、前記前記第２の合成用レンズの１つのシリンドリカルレンズを透過したビームが照射面で形成する干渉じまのピークの間隔であり、
前記Ｎは自然数であり、前記ｎは３以上の整数であり、前記ｎ' は３≦ｎ' ≦ｎを満たす整数であることを特徴とする。
【００４５】
図２８、図２９を用いて説明したように、複数の線状ビームの長手方向の位相を所定の大きさずらして、合成することで、線状ビームの被照射面での干渉じまの強度が均一にすることができる。
【００４６】
本発明のビームホモジナイザーにおいてミラーを挿入すると、光路の方向が変わるため、シリンドリカルレンズが光ビームを分割する方向や、集光する方向も変更されるが、本発明ではミラーによる方向の変更は無視し、ミラーがない場合を想定している。
【００４７】
本発明において、第２の合成用レンズにおいて、複数のビームの位相をずらし、かつ複数のビームが同じ領域に照射されるよう集光している。このため第２の合成用レンズにおいて、各シリンドリカルレンズの主点をｄ／（ｎ' −１）づつ光軸に垂直な方向にずらしている。
【００４８】
また、本発明の第１の分割用レンズは、互いに光軸が平行な（２ｎ＋１）個のシリンドリカルレンズを列状（アレイ状）に連結したシリンドリカルレンズ群で構成される。さらに、ここでは第１の分割用のシリンドリカルレンズ群において奇数（２ｎ＋１）本にビームを分割するようにしたが、偶数（２ｎ）本に分割してもよい。この場合には、互いに光軸が平行な２ｎ個のシリンドリカルレンズを列状に連結すればよい。
【００４９】
また、本発明の第２の分割用レンズは、互いに光軸が平行なＮ（ｎ−１）個のシリンドリカルレンズを列状に連結したシリンドリカルレンズ群で構成すればよい。第１の合成用レンズはシリンドリカルレンズを用いることができる。
【００５０】
本発明のホモジナイザーはコヒーレントなビームを線状に整形した場合に顕著な効果を示し、線状ビームの長手方向の光強度を平均化することができる。コヒーレント光の光源としては気体レーザーや固体レーザーなどのレーザー装置が用いられる。連続発光型のアルゴンレーザー装置やパルス発振型のエキシマレーザー装置を用いることができる。
【００５１】
気体レーザーとしてエキシマレーザーが挙げられる。エキシマレーザーはパルス発振型のレーザーとして広く認識されているが、最近、連続発光エキシマレーザー発振装置が開発された。連続発光させるために、マイクロ波を使用して発振ガスの励起を促進している。
【００５２】
ギガヘルツオーダーのマイクロ波を発振ガスに照射することで、発振の律速となっている反応を促進させることで、エキシマレーザーを連続発光させることが可能となった。珪素膜への吸収係数の高いエキシマレーザーは、連続発光のものが実用化されるることで、ますます半導体膜の結晶化に重要なものとなる。連続発光のエキシマレーザーを使えば、パルスレーザーの照射跡をなくすことができるため、レーザー照射処理の効果が非常に均質化できる。
【００５３】
エキシマレーザとして、例えばＫｒＦレーザー（波長２４８nm）、ＸｅＣｌエキシマレーザー（波長３０８nm）、ＸｅＦレーザー（波長３５１nm、３５３nm）、ＡｒＦエキシマレーザー（波長１９３nm）、ＸｅＦレーザー（波長４８３nm）等を用いればよい。
【００５４】
固体レーザーとしてパルス発振型のＮｄ：ＹＡＧレーザーやＮｄ：ＹＶＯ4レーザーを使用することができる。特にレーザーダイオード励起方式のパルス発振型レーザー装置を使用すると高出力と高いパルス発振周波数が得られる。Ｎｄ：ＹＡＧレーザーやＮｄ：ＹＶＯ4レーザーの基本周波数は１０６４nmであるが、基本周波数だけでなく、その第２高調波（５３２nm）、第３高調波（３５４.７nm）、第４高調波（２６６nm）のいずれかを使用することができる。
【００５５】
【実施形態】
図を用いて、以下に本発明の実施形態を説明する。
【００５６】
図１、図２に、本実施形態のビームホモジナイザーの光学系を示す。本実施形態ではホモジナイザーの各レンズにシリンドリカルレンズを用いている。図１（Ａ）は上面図であり、図１（Ｂ）は側面図であり、図２は斜視図である。
【００５７】
レーザー発生手段２０１の出射側から、ビームを分割するためのシリンドリカルレンズ群２０２、２０３、分割されたビームを重ね合わせるためのシリドリカルレンズ２０４、シリンドリカルレンズ群２０６が順次配置されている。さらに、シリンドリカルレンズ２０４とシリンドリカルレンズ群２０６の間には、光路上にスリット２０５が配置され、合成用のシリンドリカルレンズ群２０６の透過側には、光路上にミラー２０７、シリンドリカルレンズ２０８が順次に配置されている。なお、説明の都合上、図２ではミラー２０７を省略した。
【００５８】
シリンドリカルレンズ群２０２は、互いに光軸が平行な（２ｎ＋１）個のシリンドリカルレンズでなり、１本のビームを（２ｎ＋１）本のビームに分割する方向は、側面図で紙面に垂直な方向（第１の方向）とした。
【００５９】
シリンドリカルレンズ群２０３はＮ（ｎ−１）個のシリンドリカルレンズでなり、入射した１本のビームをＮ（ｎ−１）本のビームに分割する方向は、上面図で紙面に垂直な方向（第２の方向）とした。
【００６０】
合成用のシリンドリカルレンズ２０４は分割用のシリンドリカルレンズ群２０３と対になっており、上面図で紙面に垂直な方向に分割されたビームを集光するレンズである。シリンドリカルレンズ群２０３を構成するシリンドリカルレンズと、シリンドリカルレンズ２０４の母線は平行である。
【００６１】
合成用のシリンドリカルレンズ群２０６は、光軸が互いに平行な（ｎ' −１）個のシリンドリカルレンズでなり、シリンドリカルレンズ群２０２と対になっており、側面図で紙面に垂直な方向に分割されたビームを集光するためのレンズである。シリンドリカルレンズ群２０２と２０６を構成しているシリンドリカルレンズは互いに母線が平行になっている。
【００６２】
なお、図１、図２には、Ｎ＝２、ｎ＝３、ｎ' ＝３とした場合の光学系が図示されている。シリンドリカルレンズ群２０２のレンズ数（２ｎ＋１）は７、シリンドリカルレンズ群２０３のレンズ数Ｎ（ｎ−１）は４となり、シリンドリカルレンズ群２０６のレンズ数（ｎ' −１）は２となる。
【００６３】
シリンドリカルレンズ２０６群の構成を図３に示す。図３（Ａ）は斜視図であり、図３（Ｂ）は上面図である。図３に示すように、シリンドリカルレンズ群２０６はシリンドリカルレンズ２０６ａと２０６ｂでなり、レンズ２０６ａ、レンズ２０６ｂの主点が所定の長さ△Ｄ＝ｄ／２だけ互いにずらされている。
【００６４】
より詳細には、図３（Ｂ）に示すように、各シリンドリカルレンズ２０６ａ、２０６ｂの主平面１００ａと１００ｂは同一平面をなし、各レンズの主点１０１ａ、１０１ｂをこれら主平面がつくる平面（または各レンズの母線）と直交する平面に正射影した像が、同一直線上にあって、間隔△Ｄ並ぶ点になる。この正射影した像は紙面上の主点１０１ａ、１０１ｂにあたる。あるいは、シリンドリカルレンズ群２０６の構成は、各レンズの後焦点１０３ａ、１０３ｂを主平面がつくる平面（または各レンズの母線）と直交する平面に正射影した像が、同一直線上にあって、間隔△Ｄ並ぶ点になっている。あるいは、各レンズの光軸１０２ａ、１０２ｂが主平面がつくる平面と直交する平面に正射影した像が間隔△Ｄの平行線になっている。
【００６５】
なお、図３では、シリンドリカルレンズ２０６ａ、２０６ｂとも主平面（主点）がレンズ内に１つしかないレンズとしたが、厳密には主平面が２つになるが、本明細書では、像側主平面、物体側主平面のいずれか一方を考慮するものと考えている。
【００６６】
ｄは、図２７〜図２９で説明したように、長手方向の波の周期であり、シリンドリカルレンズ群２０６を構成するシリンドリカルレンズ（２０６ａまたは２０６ｂ）を透過したビームが、被照射面で形成する干渉じまの周期である。
【００６７】
干渉じまの周期ｄを計測するには、シリンドリカルレンズ群２０６において、一つのシリンドリカルレンズ２０６ａだけを残し、他のシリンドリカルレンズを２０６ｂに光が通らない状態で、線状レーザービームを直接観察して、周期を実測すればよい。また、その線状レーザービームによるアニール効果により、間接的に計測できる。例えば、図２４を用いて説明したように、線状レーザを照射した珪素膜のには縦じまが現れ、この縦じまの間隔を計測してもよい。また、後に示すように簡単な計算式から求めることもできる。
【００６８】
以下、シリンドリカルレンズ群２０６において、シリンドリカルレンズのずれ△Ｄの最適値を求める方法を説明する。
【００６９】
本実施形態では、シリンドリカルレンズ群２０２のレンズ数が７（２ｎ＋１）個で、ｎ＝３なので、シリンドリカルレンズ群２０３のシリンドリカルレンズ数は（ｎ−１）の整数倍（Ｎ（ｎ−１））、すなわち偶数個あればよい。このとき△Ｄはｄ/ ２とすればよい。
【００７０】
図２を用いて、本実施形態の効果を説明する。レーザー発生装置２０１からのレーザービームはシリンドリカルレンズ群２０２において、７本のビームに分割される。ここでは、簡単化のため１本のビームを追跡する。シリンドリカルレンズ群２０２を透過したビームはシリンドリカルレンズ群２０３で４つに分割される。４本のビームはシリンドリカルレンズ２０４において、１本のビームに合成されるように集光され、スリット２０５で線状に整形され、シリンドリカルレンズ群２０６に入射する。
【００７１】
シリンドリカルレンズ群２０６において、スリット２０５の長手方向の位相が△Ｄ（ｄ／２）ずらされた２本のビームとして出射し、シリンドリカルレンズ２０８で集光されて線状ビーム２１０として照射される。
【００７２】
ここで、照射面に照射されるビームのうち、シリンドリカルレンズ２０６ａを透過した線状ビームを２１１ａとし、シリンドリカルレンズ２０６ｂを透過した線状ビームを２１１ｂとする。線状ビーム２１１ａ、２１１ｂの干渉じまを白黒の濃淡で模式的に示した。黒が明線である。このような強い干渉じまのある線状ビーム２１１ａまたは２１１ｂを幅方向に走査しながら照射すると、図２４に示したように、線状ビームの光強度の違いによるしま模様が現れる。
【００７３】
そこで、本実施形態では、線状ビーム２１１ａと２１１ｂを長手方向にｄ／２だけずらすことで、強度が高い部分（黒い部分）と低い部分（白い部分）とが互いに重なるようにすることにより、線状ビーム２１０のように干渉じまをなくす、あるいは不明瞭にしている。
【００７４】
ここで、シリンドリカルレンズ群２０２のレンズ数が９である場合は、ｎ＝４なので、シリンドリカルレンズ群２０３が３（ｎ−１に相当）の整数倍、例えば６個あれば、線状ビーム２１０の長手方向のエネルギー分布を均一にすることができる。この場合には、シリンドリカルレンズ群２０６のレンズ数は２よりも３のほうが、よりエネルギーを均一にすることできるため、シリンドリカルレンズ群２０６の代わりに、図４に示すような３つのシリンドリカルレンズでなるシリンドリカルレンズ群２２０を用いればよい。
【００７５】
図４に示すように、シリンドリカルレンズ群２２０において、シリンドリカルレンズ２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃの主点を正射影した点の間隔は△Ｄはｄ/ ３とすればよい。
【００７６】
しかしながら、シリンドリカルレンズを３つ組み合わせるのは構造が複雑になるため高価になり、さらに光学系のアライメントがより困難になってくるので、２つのシリンドリカルレンズで構成してもよい。
【００７７】
以上の考察及び計算から、シリンドリカルレンズ群２０２のシリンドリカルレンズ数が奇数である場合、シリンドリカルレンズ群２０６のレンズ数（ｎ’- １）とし、該（ｎ’- １）個のシリンドリカルレンズの主点を順次にｄ/ （ｎ’- １）ずらせばよいことが判る。ここで、ｎ’は３≦ｎ' ≦ｎを満たす整数であり、シリンドリカルレンズ群２０３のレンズ数はＮ（ｎ’−１）個（Ｎは自然数）、即ちシリンドリカルレンズ群２０６のレンズ数の整数倍であるとよかった。
【００７８】
このようにすることで、シリンドリカルレンズ群２０３で分割されるレーザービームのそれぞれの位相をずらして、重ね合わせることで、線状ビーム内での長手方向の光強度が均一化することができる。
【００７９】
図１や図２に示したビームホモジナイザーの構成は、基本的なものであり、さらに他の光学系を配置してもよい。また光学部材の一部を同様な作用をする他の光学部材に置換してもよい。また、図示の光学系を全体の一部として利用してもよい。
【００８０】
たとえば、図１に示すシリンドリカルレンズ群２０２、シリンドリカルレンズ群２０３は凸レンズでなるレンズアレイであるが、凹レンズ群もしくは、凹凸混合のレンズアレイを用いてもよい。例えば図７に示すような凹型凸型を複合したシリンドリカルレンズアレイを用いることができる。
【００８１】
またシリンドリカルレンズ群２０３とシリンドリカルレンズ２０４を図８に示すマルチフェイズレンズ２３１に置き換えてもよい。図９に置き換えた場合の光学系を示す。図９において、図１と同じ符号は同じ部材を示す。
【００８２】
ただし、凹凸混合レンズ群に代表されるような、互いに合同でないレンズ群を使用する場合は、それらのレンズで加工される平行光線の、加工後の拡がりの角度が同じであるレンズ群で構成されたほうがよい。
【００８３】
さもなければ、分割したビームが再結合されるとき、個々のビームが異なる大きさや形で重なり合い、ビームの輪郭が不明瞭となる。
【００８４】
本実施形態は、縦横比があまり大きくない、矩形状のレーザービームを縦横比が１００以上あるような線状のレーザービームに加工する場合に特に有効なものとなる。
【００８５】
また、シリンドリカルレンズ群２０２のレンズ数を偶数（２ｎ）とすることもできる。他の条件は奇数（２ｎ＋１）の場合と同じでよい。だだしシリンドリカルレンズ群２０２のレンズ数が奇数であるほうが著しい効果が得られる。なお、シリンドリカルレンズ群２０２のレンズ数が偶数個であっても、シリンドリカルレンズ群２０３に奇数本のビームが入射していれば、シリンドリカルレンズ群２０２は奇数個のレンズで構成されていると考えてよいことは言うまでもない。
【００８６】
シリンドリカルレンズ群２０２のレンズ数が奇数であると、照射面での線状ビームの長手方向の波形を図２８（Ａ）や図２９（Ｄ）に示したような正弦波とすることが可能となり、長手方向のエネルギーをより均一化できる。
【００８７】
シリンドリカルレンズ群２０２のレンズ数が２個または３個の場合は、図２５に示すような従来のホモジナイザーでも、正弦波とすることができるが、ビームの分割数が小さいため、照射面でのエネルギーが均一なビームが得られにくい。よって、本発明では、シリンドリカルレンズレンズ群のレンズ数を少なくとも６以上とすることが好ましい。
【００８８】
シリンドリカルレンズ群２０２のレンズ数が偶数個では奇数個の場合ほど光強度が分散されたビームは得られない。しかしながら、分割していないシリンドリカルレンズを用いた従来の光学系と比較すれば、エネルギーの平均化には格段の効果がある。
【００８９】
ところで、ｄは図２７で示したように、干渉じまの周期で定義されるため、上述したように、干渉じまの周期を実測することで値が得られるが、ｄを計算でも求めることもできる。
【００９０】
レーザ装置２０１発生されるレーザー光の波長λと、シリンドリカルレンズ群２０６の１つのシリンドリカルレンズの焦点距離ｆと、シリンドリカルレンズ群２０２を構成するシリンドリカルレンズ幅Ｌを用いて、ｄ＝λｆ／Ｌの式で算出できる。
【００９１】
また、上記の説明から明らかなように、干渉じまの周期ｄは線状レーザービーム中で一定である方が好ましい。即ち、図２７に示すような一定の周期で干渉じまが線状ビームの長手方向に沿って現れるものであることが好ましい。
【００９２】
しかしながら、図１のビームホモジナイザーにおいては、ある特別な場合を除いて、線状ビーム２１０の干渉じまの周期は一様にはならない。なぜならば、線状ビーム２１０は球面波を線状に合成しているからである。（図１０（Ａ）参照。球面波を直線で切ると、同位相同士の間隔は一定でない）もし、干渉のピーク間隔をほぼ一定にしたいならば、平面波を線状に合成すればよい。（平面波を斜めに直線で切ると、同位相同士の間隔は一定となるこのような光波を形成する光学系を図１０（Ｂ）に示す。
【００９３】
図１０（Ｂ）が図１０（Ａ）と異なる点は、ビーム入射側のシリンドリカルレンズ群２０２が分割したレーザービームが、後続のシリンドリカルレンズ群２０６によりすべて平行光線に加工されるか否かである。
【００９４】
図１０（Ｂ）のような光学系は、前方の分割用のシリンドリカルレンズ群２０２と後方の合成用のシリンドリカルレンズ群２０６間の距離を適当に選ぶことにより簡単に得られる。図１０（Ｂ）の様にすれば、シリンドリカルレンズ群で分割されたどのビームもシリンドリカルレンズ群２０６により平面波に加工される。本光学系により加工されたビームを使用すると該縦しまの間隔はほぼ一定となる。このような配置の光学系が本発明に最も適当である。
【００９５】
しかしながら、球面波を合成した線状ビームであっても、球面波の曲率半径が十分大きいので、実質的には、平行光線と見なすことができるので、本発明を適用できる。ただし、球面波を合成する場合には、干渉じまの周期ｄは、線状ビーム全体の平均値で定義する。
【００９６】
上述したように、本明細書で開示する発明を利用することで、線状レーザービームの長手方向のエネルギー分布は飛躍的に均質化される。特に、シリンドリカルレンズ群２０２を構成するレンズ数が奇数個である場合は、線状レーザービームの長手方向の波形を正弦波状（図２８（Ｃ）、図２９（Ｄ）参照）に整形することが可能となるため、本発明が最も効果的に作用する。
【００９７】
しかしながら、長手方向のエネルギーの分布を完全に一定にすることは非常に困難である。レーザービームの照射条件により、エネルギー分布の変動がより強調される場合もある。
【００９８】
このようなときはレーザービームの走査方向を微調整すると改善される。前記微調整は、該線状レーザービームを、該ビームの線方向と直交しかつ該線状レーザービームが形成する面を含む方向より該平面内で角度ｙだけずれた方向に走査させながらレーザー処理することで行う。この角度ｙは、｜tan y ｜≦0.1 の範囲で見つけることができる。（但し、｜tan y ｜≠０）
【００９９】
本発の記載の光学系を介して半導体膜のレーザーアニールを行い、多結晶半導体膜とし、例えばＴＦＴ液晶ディスプレイのようなデバイスを作製すると、個々のＴＦＴの特性のばらつきが抑えられて、高画質なものを得ることができる。また本発明のレーザーアニールは半導体結晶化だけでなく、半導体膜の導電型を制御するためにドーピングしたリン、ボロンなどの不純物を活性化させるために用いることができる。
【０１００】
半導体集積回路の作製に際するレーザーアニールに本明細書で開示する発明を利用すると、同一基体上に形成される素子の特性をそろえることができ、高い性能を有する回路を得ることができる。
【０１０１】
【実施例】
図を用いて、本発明の実施例を説明する。
【０１０２】
〔実施例１〕
実施例の作製工程で、まず、レーザー照射される膜の作製方法を示す。レーザーが照射される膜は、本明細書中で３種類の非晶質珪素膜である。いずれの膜に対しても、本発明は効果的である。
【０１０３】
まず、３種類いずれの非晶質珪素膜も、基板として、１２７mm角のコーニング１７３７ガラス基板上に下地膜として２００nmの厚の酸化珪素膜上にプラズマＣＶＤ法にて成膜された膜である。これら非晶質珪素膜の厚さは５０nmとする。以降、この非晶質珪素膜を出発膜と呼ぶ。
【０１０４】
（膜Ａの作製手順）
出発膜を、４５０℃の熱アニールに１時間さらす。本工程は非晶質珪素膜中の水素濃度を減らすための工程である。膜中の水素が多すぎると膜がレーザーエネルギーに対して耐えきれないので本工程が必要とされる。膜内の水素の密度は１０20atoms/cm3 オーダーが適当である。この膜を非単結晶珪素膜Ａと呼ぶ。
【０１０５】
（膜Ｂの作製手順）
１０ppm の酢酸ニッケル水溶液が、スピンコート法により、出発膜上に塗布され、酢酸ニッケル層が形成される。酢酸ニッケル水溶液には、界面活性剤を添加するとより好ましい。酢酸ニッケル層は極めて薄いので、膜状となっているとは限らないが、以後の工程において問題はない。
【０１０６】
次に、６００℃で４時間の熱アニールを施す。すると、非晶質珪素膜が結晶化し、非単結晶珪素膜である結晶性珪素膜Ｂが形成されるこのとき、触媒元素であるニッケルが結晶成長の核の役割を果たし、結晶化が促進される。６００℃、４時間という低温、短時間で結晶化を行うことができるのは、ニッケルの作用による。詳細については、特開平６−２４４１０４号に記載されている。
【０１０７】
触媒元素の濃度は１×１０15〜１０19原子／cm3 であると好ましい。１×１０19原子／cm3 以上の高濃度では、結晶性珪素膜に金属的性質が現れ、半導体としての特性が失われる。本実施例において、結晶性珪素膜中の触媒元素の濃度は、膜中のおける最小値で、１×１０17〜５×１０18原子／cm3 である。これらの値は、２次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）により分析、測定したものである。
【０１０８】
（膜Ｃの作製手順）
出発膜の上に酸化珪素膜を７０nmの厚さに成膜する。成膜方法はプラズマＣＶＤ法を用いる。
【０１０９】
次に該酸化珪素膜の一部をフォトリソパターニング工程によって完全に開孔する。
【０１１０】
さらに、該開孔部に薄い酸化膜を形成するために酸素雰囲気中でUV光を５分間照射する。この薄い酸化膜は、後に導入するニッケル水溶液に対する上記開孔部の濡れ性改善のために形成されるものである。
【０１１１】
次に１００ppm の酢酸ニッケル水溶液が、スピンコート法により、該膜上に塗布され、酢酸ニッケルが上記開孔部分に入る。酢酸ニッケル水溶液には、界面活性剤を添加するとより好ましい。
【０１１２】
次に、６００℃で８時間の熱アニールが施され、ニッケル導入部分から横方向に結晶が成長してゆく。このとき、ニッケルが果たす役割は膜Ｂと同様のものである。今回の条件では結晶成長する距離は４０μm 程度である。
【０１１３】
このようにして非晶質珪素膜が結晶化し、非単結晶珪素膜である結晶性珪素膜Ｃが形成される。その後、結晶性珪素膜上の酸化珪素膜をバッファーフッ酸を用い剥離除去する。
【０１１４】
このようにして得られる非単結晶珪素膜Ａ、Ｂ、Ｃを結晶化させる。
【０１１５】
次に結晶性をさらに高めるために、エキシマレーザーを用いてレーザーアニールを行う。
【０１１６】
図５に、実施例におけるレーザー照射システムを示す。図５は、レーザー照射システムの概観である。
【０１１７】
図５において、レーザー照射システムは、レーザー装置２０１から照射され、2 対の反射ミラー９０１によりレーザーの進行方向を調整後、本発明が開示するビームホモジナイザー９０２により、断面形状が線状に加工されたパルスレーザービームを、ミラー２０７で反射させ、シリンドリカルレンズ２０８にて集光しつつ、被処理基板９０４に照射させる機能を有している。2 対の反射ミラー９０１の間には、レーザービームの広がり角を抑え、かつ、ビームの大きさを調整できるビームエキスパンダーを挿入してもよい。
【０１１８】
光学系９０２は図１に示すシリンドリカルレンズ群２０２からシリンドリカルレンズ群２０６に至る光路上の光学系であり、ミラー２０７及びシリンドリカルレンズ２０８も図１に示した構造に準じている。本発明で使用する線状レーザービームはすべて図１記載の光学系に準じたものを使用している。図１のようなタイプのレンズ群の役割を以下に記述する。
【０１１９】
本実施例で使用するビームホモジナイザーにおいて、シリンドリカルレンズ群２０２のレンズ数を本実施例では、７（２ｎ＋１にあたる。）個とするので、図１に示す構造においてシリンドリカルレンズ群２０６のレンズ数は２（ｎ−１にあたる）となる。
【０１２０】
図３にシリンドリカルレンズ群２０６の構成図を示す。以下、シリンドリカルレンズ群２０６を構成するシリンドリカルレンズ２０６ａと２０６ｂの主点間の間隔△Ｄを決定する方法を記載する。
【０１２１】
本実施例の場合、シリンドリカルレンズ群２０６中任意に選んだ１つのレンズ２０６ａと、図１中のシリンドリカルレンズ群２０６以外のレンズとを介して形成される線状レーザービーム内に分布する光干渉じまの周期は０. １mmであった。この値が発明で利用されるパラメータｄにあたる。
【０１２２】
上述したように、式ｄ／（ｎ−１）から算出される距離をシリンドリカルレンズ２０６ａと２０６ｂの主点をずらす距離とすることによって、線状ビームの長手方向のエネルギー分布を最も均一化することができる。
【０１２３】
ここで該式にｄ、ｎの値を代入する。本実施例ではｎ＝３なので、求める距離は０. ０５mmとなる。波の重ね合わせの原理により、前記距離は、０. １５mm、０. ２５mm、０. ３mm、・・・と０. １mm間隔で変えても効果は同様であることは、言うまでもないが、この間隔を広くとればとるほど線状ビームの長手方向の有効に使える長さは短くなることになる。
【０１２４】
すなわち、シリンドリカルレンズ２０６ａと２０６ｂの主点を光軸に直交する方向に互いにずらし合うと、線状レーザービーム２１０の長手方向の両端はずらした距離分ぼけてしまう。（図２参照。両端が白い部分がぼけた部分を示している）線状レーザービームの長手方向の両端が照射される部分を素子領域とすることは容易であるため、多少のぼけは全く処理に影響しない。他方、幅方向の両端は全くぼけることがないため、素子領域にうたれても悪影響はない。
【０１２５】
本実施例ではｎ＝３なので、これにより、レーザービームを縦方向（線状ビームの幅方向）に分割する数は（３−１）の倍数で決まる。本実施例の場合は、Ｎ＝４とし、８分割とした。また、レーザービームを横方向（線状ビームの長手方向）に分割する数は（２×３＋１）＝７である。レーザ装置２０１から出射したビームを縦方向（線状レーザービームの幅方向）に８分割、横方向（線状レーザービームの長手方向）に７分割している。
【０１２６】
線状レーザービーム２１０は、５６（７×８）分割されたビームを一つに合成したものとなっている。このようにすることにより、ビームのエネルギー分布を平均化している。
【０１２７】
ビームの縦横の長さの比はレンズ群の構造上、可変であるが、レンズの大きさ、焦点距離の組合せにより、造りやすいビーム形状は制限される。なお、本光学系においてビームの長辺の長さを変えることはできない。
【０１２８】
レーザー発振装置２０１は、ここでは、ＸｅＣｌエキシマレーザー（波長３０８nm）を発振するものを用いる。他に、ＫｒＦエキシマレーザー（波長２４８nm）等を用いてもよい。
【０１２９】
被処理基板９０４は、ステージ９０５上に配置される。ステージ９０５は移動機構９０３によって、一軸方向に移動可能とされている。実際の処理では、ステージ９０５を線状レーザービームの線幅方向に対して垂直方向（線状レーザービームを含む平面を含む。）に平行に移動する。
【０１３０】
図６は図５のレーザー照射装置を備えたレーザーアニール装置の構成図である。ロード／アンロード室９１５に、被処理基板９０４が多数枚、例えば２０枚収納されたカセット９１３が配置される。ロボットアーム９１４により、カセット９１３から一枚の基板がアライメント室９１２に移動される。
【０１３１】
アライメント室９１２には、被処理基板９０４とロボットアーム９１４との位置関係を修正するための、アライメント機構が設けられている。アライメント室９１２は、ロード／アンロード室９１５と連結されている。
【０１３２】
基板は、ロボットアーム９１４によって基板搬送室９１１に運ばれ、さらにロボットアーム９１４によって、レーザー照射室９１６に移送される。
【０１３３】
図５において、被処理基板９０４上に照射される線状レーザービームは、幅０．４mm×長さ１３５mmとする。
【０１３４】
被照射面におけるレーザービームのエネルギー密度は、１００mJ/cm2〜５００mJ/cm2の範囲で、例えば３００mJ/cm2とする。ステージ９０５を１. ２mm／ｓで一方向に移動させながら行うことで、線状レーザービームを走査させる。レーザーの発振周波数は３０Ｈｚとし、被照射物の一点に注目すると、１０ショットのレーザービームが照射される。前記ショット数は５ショットから５０ショットの範囲で適当に選ぶ。
【０１３５】
レーザー照射終了後、被処理基板９０４はロボットアーム９１４によって基板搬送室９１２に引き戻される。
【０１３６】
被処理基板９０４は、ロボットアーム９１４によって、ロード／アンロード室９１５に移送され、カセット９１３に収納される。
【０１３７】
こうして、レーザーアニール工程が終了する。このようにして、上記工程を繰り返すことにより、多数の基板に対して、連続的に一枚づつ処理できる。
【０１３８】
本実施例は線状レーザーを用いたが、線状から正方形状にいたるまでいずれのビーム形状を本発明に使用しても本発明が特徴とする効果がある。
【０１３９】
上記レーザーアニールされた半導体膜を活性層とするＴＦＴを作製すると、Ｎチャネル型、Ｐチャネル型、いずれも作製できる。
【０１４０】
また、Ｎチャネル型とＰチャネル型とを組み合わせた構造も得ることが可能である。また、多数のＴＦＴを集積化して電子回路を構成することもできる。
【０１４１】
以上のことは、他の実施例で示した光学系を介してレーザーアニールされた半導体膜についてもいえる。本発明の光学系を介してレーザーアニールされた半導体膜を利用して、ＴＦＴで構成される液晶ディスプレイを作製した場合、個々のＴＦＴ特性のバラツキの少ない高画質なものが得られる。
【０１４２】
〔実施例２〕  実施例１にて、しま模様が上手く消えない場合は、光学系の配置が適当でない為であるか、線状レーザービームの重ね合わさり様が不適当かである。このときは、走査方向変更装置９０６により基板の走査方向を微調整し、干渉じまがより目立たない走査方向を選べばよい。
【０１４３】
即ち、線状レーザー光の幅方向に対して、少し角度をもたせて、レーザー光が走査されて照射されるようにするとよい。
【０１４４】
〔実施例３〕  実施例１にて、図１に記載の光学系の配置を採用したときの、干渉じまのピッチｄは計算で容易に導出できる。本実施例ではその計算方法を図１１、図１２を用いて説明する。
【０１４５】
まず、シリンドリカルレンズ群２０６の分割されたレンズを互いにずらさない状態を想定する。便宜上、この状態にあるシリンドリカルレンズ群２０６をシリンドリカルレンズ１２０６と呼ぶことにする。
【０１４６】
図１１に示す光学系は、図１に示すシリンドリカルレンズ群２０２とシリンドリカルレンズ１２０６の断面を示したものと考えて良い。
【０１４７】
図１１の光学系の配置を採用した場合、シリンドリカルレンズ１２０６によって合成されるビームはそれぞれ平面波といってよい。
【０１４８】
この場合、シリンドリカルレンズ群２０２を構成するレンズ中、中央のレンズに隣接する２つのレンズ１２０１を介してシリンドリカルレンズ１２０６に入射したレーザー光の光束は、照射面１２０４に角度αで交差する。
【０１４９】
ここでレーザーの波面１２０５は直線であるから、該波面の波長λ間隔で引かれた直線は照射面１２０４を間隔βで切る。（図１２参照。）
【０１５０】
前記角度αと間隔βとの関係式は波長λを使って表現できる。すなわち、β＝λ/ sin αと表現できる。
【０１５１】
２つのレンズ１２０１は間隔βの定常波を照射面１２０４に形成する。また、２つのレンズ１２０２は間隔β/ ２の定常波を照射面１２０４に形成する。さらに、２つのレンズ１２０３は間隔β/ ３の定常波を照射面１２０４に形成する。これら定常波が、照射面１２０４で合成され、図２８（Ｃ）や図２９（Ｄ）に示したような定常波が形成される。よって、βは、図２８、図２９で示すように、長手方向の波の周期ｄに一致する。このことは簡単な計算により解る。
【０１５２】
また、シリンドリカルレンズ１２０６の位置を、シリンドリカルレンズ群２０２に対して、矢印１２０７で示すレンズ１２０６の主平面に平行な方向（光軸に垂直な方向）に沿って動かしても、周期ｄが変化しないことも、簡単な計算によりわかる。このことは、シリンドリカルレンズ１２０６をシリンドリカルレンズ群２０６の状態に戻すときに、分割したシリンドリカルレンズ１２０６それぞれを、矢印１２０７で示す方向に動かしても、本発明の本質に全く影響を及ぼさないことを示唆する。
【０１５３】
また、この場合、シリンドリカルレンズ１２０６の焦点距離ｆ、シリンドリカルレンズ群２０２のレンズ１つ当たりの幅Ｌとすると、tan α＝Ｌ／ｆが成立する。
【０１５４】
また、αの角度は十分に小さいから、tan α≒sin αが成立する。よって、β≒λｆ／Ｌが成立する。上述したように、一般に、β＝ｄであるから、ｄ≒λｆ／Ｌとなる。
【０１５５】
従って、シリンドリカルレンズ１２０６の焦点距離ｆ、シリンドリカルレンズ群２０２のレンズ１つ当たりの幅Ｌ、レーザー光の波長λが判れば、線状レーザーの干渉じまの周期ｄを実測しなくても、計算で求めることができる。
【０１５６】
なお、図１０（Ａ）に示す配置の光学系を採用した場合、シリンドリカルレンズ群２０６を通過したビームは球面波となり、上述した数式は完全には成立しない。この場合は、計算機を用いた数値計算により、ｄを算出する。
【０１５７】
この場合でも、シリンドリカルレンズ群２０６の焦点距離ｆとシリンドリカルレンズ群２０２の焦点距離との和がシリンドリカルレンズ群２０６とシリンドリカルレンズ群２０２との間隔に近ければ、上述した数式により求めたｄを利用することができる。
【０１５８】
〔実施例４〕  上述した実施例ではパルス発振型のエキシマレーザーを用いたが、本実施例では連続発光エキシマレーザーを用いる。連続発光型の場合はパルス発振型と比べて線状レーザーの走査速度が遅くなるため、基板にレーザ光の熱が伝わりやすくなる。そのため、歪み点温度が高い石英基板を基板に使用することが望まれる。石英基板は珪素膜の融点温度に加熱されても全く変形、変質しない。よって、ビームサイズを広げることができる。
【０１５９】
本実施例では、１０００Ｗの連続発光エキシマレーザを線状ビーム（サイズ１２５mm×０．４mm）に加工し使用する例を示す。図１３に本実施例のビームホモジナイザーの構成を示す。図１３のビームホモジナイザーは図１においてスリット２０５を省略したものに相当する。シリンドリカルレンズ群４０７はシリンドリカルレンズ群２０２に、シリンドリカルレンズ群４０８はシリンドリカルレンズ群２０３に、シリンドリカルレンズ４０９はシリンドリカルレンズ２０４にシリンドリカルレンズ群４１０はシリンドリカルレンズ群２０６に対応する。
【０１６０】
上記の光学部材はすべて石英製である。石英は、エキシマレーザーの波長域の透過率が十分高いために使用された。また、使用するエキシマレーザーの波長（本明細書では2 ４８nm）にあわせ適当なコーティングを光学系表面に施した。これにより、レンズ単体で透過率９９％以上が得られた。また、レンズの耐久性も増した。
【０１６１】
なお、上記レンズは全て幅方向に曲率を有し、すべて球面レンズであった。レンズの材質は合成石英で、透過光の波長２４８nmで透過率９９％以上が得られるように、ＡＲコート処理を施した。
【０１６２】
実施例１と同様に、シリンドリカルレンズ群４０７とシリンドリカルレンズ群４１０の組み合わせは、線状レーザービームの長手方向における強度分布を均一にする機能を有し、シリンドリカルレンズ群４０８とシリンドリカルレンズ４０９の組み合わせは、線状レーザービームの幅方向における強度分布を均一にする機能を有している。
【０１６３】
シリンドリカルレンズ群４０８とシリンドリカルレンズ４０９の組み合わせにより、いったんビーム幅ｗのビームが形成される。ミラー４１１を介して、さらに、ダブレットシリンドリカルレンズ４１２を配置することにより、より細い（ビーム幅ｗよりも細い）線状レーザービームを得ることができる。
【０１６４】
図１３に示す装置は、レーザー装置４０６からの出射したレーザー光をシリンドリカルレンズ４０７、４０８、４０９、４１０、４１２で示す光学系を介して、線状ビーム４０５として照射する機能を有している。ステージ４１３は１方向に動作する１軸ステージである。これを走査させることで、ステージ４１３上に置かれた基板にレーザを照射する。
【０１６５】
なお、レーザー装置４０６から出射されるレーザービームのサイズは、もともと直径０．３mm円ビームであるが、これを図示しない２組のビームエキスパンダーを使って概略１０×３５mmの楕円に広げる。４１１はミラーである。
【０１６６】
図１３の光学系で形成される線状レーザービームのエネルギー分布は、その幅方向の断面をみると、矩形状の分布を示した。すなわち、エネルギー密度について非常に均質性の高い線状レーザービームを得ることができた。
【０１６７】
このとき、シリンドリカルレンズ群４０７は、焦点距離４１mm、幅５mm、長さ３０mm、中心厚５mmのシリンドリカルレンズを７本使用した。シリンドリカルレンズ群４０８は焦点距離２５０mm、幅２mm、長さ６０mm、中心厚５mmのシリンドリカルレンズを４本使用した。シリンドリカルレンズ４０９は、焦点距離２００mm、、幅３０mm、長さ１２０mm、中心厚１０mmのシリンドリカルレンズを使用した。シリンドリカルレンズ群は４１０は、焦点距離１０２２mm、幅１８０mm、長さ２０mm、中心厚３５mmのシリンドリカルレンズ２つを使用した。
【０１６８】
ダブレットシリンドリカルレンズ４１２は幅９０mm、長さ１６０mm、中心厚１６mmのシリンドリカルレンズを２枚組にし、合成焦点距離を２２０mmとしたものを使用した。
【０１６９】
また、シリンドリカルレンズ群４０７は、光路に沿って、照射面から、２１００mmレーザー装置寄りに配置した。シリンドリカルレンズ群４０８は、光路に沿って照射面から、１９８０mmレーザー装置４０６寄りに配置した。シリンドリカルレンズ４０９は光路に沿って照射面から、１５８０mmレーザー装置４０６寄りに配置した。
【０１７０】
シリンドリカルレンズ４１０は、レーザーの光路に沿って照射面から、１０２０mmレーザー装置４０６寄りに配置した。ダブレットシリンドリカルレンズ４１２は光路に沿って照射面から、２７５mmレーザー寄りに配置した。上記の数字はだいたいの目安であり、レンズの作成精度などによった。
【０１７１】
上記サイズに加工された線状の連続発光エキシマレーザビームを、図１４で示すような方法で走査させることで、珪素膜全面を結晶化させる。該線状レーザビームの長辺の長さは珪素膜短辺の長さ以上であるから、１度の走査で基板全面が結晶化できる。図１４中、基板は４０１、ソースドライバー領域は４０２、ゲートドライバー領域は４０３、画素は４０４である。図１４をみればわかるように、線状レーザビーム４０５を１方向に１度走査するだけで、珪素膜全体が結晶化される。
【０１７２】
走査のスピードは、実施者が適宜決めればよいが、目安は、０．５〜１００mm／ｓの範囲で選ぶ。このとき走査スピードが所望のスピードに達するまで、照射前に１軸ステージ４１３を助走させる必要がある。
【０１７３】
〔実施例５〕  液晶パネルを量産する場合、１枚の基板上に複数のパネルを形成し工程終了後、基板を切断する方法が、一般に行われている。
本実施例では、このような多面取りの基板に対し、連続発光エキシマレーザ発振装置を光源とする、線状レーザビームを照射する例を示す。本実施例中、多面取り基板のサイズは、６００mm×７２０mmとする。
【０１７４】
多面取りの基板に対し線状レーザを照射する方法は様々考えられるが、本実施例では、代表的なものを挙げて説明する。
【０１７５】
本実施例で用いる方法を図１５に示す。連続発光エキシマレーザ発振装置１３０１から出射されたレーザ光は光学系１３０２、ミラ−１３０３を介することにより、照射面（基板１３０６）で線状レーザビーム１３０４となる。光学系１３０２には、先の実施例で示したもの、例えば、図１３に示したものを使う。
【０１７６】
本実施例で、基板１３０６上には、５×６枚、つまり３０枚の３．５インチ液晶パネルが形成される。多面取り基板のサイズは６００mm×７２０mmであることから、１枚のパネルがしめる領域は１２０mm×１２０mmの正方形となる。図１５は簡単のため４つの液晶パネルのみ図示する。その内の１つの、ソースドライバーとなる領域１３０７、ゲートドライバーとなる領域１３０８、画素となる領域１３０９を図示する。
【０１７７】
図１３に示した光学系で形成される線状レーザビーム長さは、１２５mmであるので、１枚のパネルの占める領域（１２０mm角の正方形）１辺の長さよりも長い。よって、線状レーザビームを１方向に１回走査するだけで、パネル１列分の領域を処理できる。多面取り基板１３０６上には、パネルが６行５列でならんでいることから、５回の走査で基板全面をレーザ照射できる。基板の走査には、直交する２方向に移動自在なＸＹステージ１３０５を動かすことで行う。基板の走査方向は、例えば、図１５中の点線の矢印で示す方向とする。
【０１７８】
〔実施例６〕  本実施例では、多面取りの基板に対し、連続発光エキシマレーザ発振装置を光源とする、線状レーザビームを照射する他の例を示す。本実施例中、多面取り基板のサイズは、６００mm×７２０mmとする。
【０１７９】
本実施例で用いる方法を図１６に示す。連続発光エキシマレーザ発振装置１４０１から出射されたレーザ光は光学系１４０２、ミラ−１４０３を介することにより、照射面（基板１４０６）で線状レーザビーム１４０４となる。光学系１４０２には、先の実施例で示したもの、例えば、図１３に示したものを使う。
【０１８０】
本実施例で、基板１４０６上には、１０×１２枚、つまり１２０枚の２．６インチ液晶パネルが形成される。多面取り基板のサイズは６００mm×７２０mmであることから、１枚のパネルがしめる領域は６０mm×６０mmの正方形となる。図１６は簡単のため４つの液晶パネルのみ図示する。その内の１つの、ソースドライバーとなる領域１４０７、ゲートドライバーとなる領域１４０８、画素となる領域１４０９を図示する。
【０１８１】
図１３に示した光学系で形成される線状レーザビーム長さは、１２５mmであるので、上記４枚のパネルを２行２列に並べたときの（１２０mm角の正方形）１辺の長さよりも長い。よって、線状レーザビームを１方向に１回走査するだけで、パネル２列分の領域を処理できる。
【０１８２】
多面取り基板１４０６上には、パネルが１２行１０列でならんでいることから、５回の走査で基板全面をレーザ照射できる。基板の走査には、直交する２方向に移動自在なＸＹステージ１４０５を動かすことで行う。基板の走査方向は、例えば、図１６中の点線の矢印で示す方向とする。
【０１８３】
線状レーザビームの長さが長くなればなるほど、パネルが小さくなればなるほど、線状レーザビームの１回の走査でレーザ照射できるパネルの列の本数は増える。線状レーザビームの長さとパネルサイズによっては、パネル３列分、またはそれ以上を線状レーザビーム１回の走査でレーザ照射することができる。
【０１８４】
上記の実施例では、エキシマレーザーを用いた例を述べたが、パルス発振型のＹＡＧレーザーやＹＶＯ4レーザーを使用することが可能であり、特にレーザーダイオード励起方式のレーザー装置を使用すると高出力と高いパルス発振周波数が得られる。
【０１８５】
〔実施例７〕  本実施例では、実施例１で得られた結晶性珪素膜を利用してＴＦＴ（薄膜トランジスタ）を作製する例を示す。本実施例の工程を図１７〜図１９に示す。
【０１８６】
まず、基板として石英基板７０１を用意する。石英基板を使用するのは、結晶化の手段として連続発光型のエキシマレーザーを用いるためである。その上に２００nm厚の酸化珪素膜（下地膜とも呼ぶ）７０２と厚さ５５nmの非晶質珪素膜７０３ａとを大気解放しないまま連続的に成膜した。（図１７（Ａ））こうすることで非晶質珪素膜７０３ａの下表面に大気中に含まれるボロン等の不純物が吸着することを防ぐことができる。
【０１８７】
なお、本実施例では非晶質半導体膜として、非晶質珪素（アモルファスシリコン）膜を用いたが、他の半導体膜であっても構わない。非晶質シリコンゲルマニウム膜でも良い。また、下地膜及び半導体膜の形成手段としては、ＰＣＶＤ法、ＬＰＣＶＤ法またはスパッタ法等を用いることができる。この後、水素濃度が高い場合は水素濃度低減するための加熱処理を行うとよい。
【０１８８】
次に、非晶質珪素膜７０３ａの結晶化を行う。実施例４で示したレーザー照射方法を用いてレーザー結晶化を行った。こうしてレーザー照射を行って結晶化させ、結晶質珪素（ポリシリコン）膜からなる領域７０４ａを形成した。（図１７（Ｂ））
【０１８９】
また、他の方法としてパルス発振型のＹＡＧレーザーやＹＶＯ4レーザーを使用する方法がある。特にレーザーダイオード励起方式のレーザー装置を使用すると高出力と高いパルス発振周波数が得られる。結晶化のためのレーザーアニールにはこれら固体レーザのの第２高調波（５３２nm）、第３高調波（３５４.７nm）、第４高調波（２６６nm）のいずれかを使用し、例えばレーザーパルス発振周波数１〜２００００Ｈｚ（好ましくは１０〜１００００Ｈｚ）、レーザーエネルギー密度を２００〜６００mJ/cm2（代表的には３００〜５００mJ/cm2）とする。そして、線状ビームを基板全面に渡って照射し、この時の線状ビームの重ね合わせ率（オーバーラップ率）を８０〜９０％として行う。第２高調波を使うと、半導体層の内部にも均一に熱が伝わり、照射エネルギー範囲が多少ばらついても結晶化が可能となる。それにより、加工マージンがとれるため結晶化のばらつきが少なくなる。また、パルス周波数が高いのでスループットが向上する。
【０１９０】
そして、形成された結晶質珪素（ポリシリコン）膜をパターニングして、ＴＦＴの半導体層７０４ｂを形成した。（図１７（Ｃ））
【０１９１】
なお、半導体層７０４ｂを形成する前後に、結晶質珪素膜に対してＴＦＴのしきい値電圧を制御するための不純物元素（リンまたはボロン）を添加しても良い。この工程はＮＴＦＴまたはＰＴＦＴのみに行っても良いし、双方に行っても良い。
【０１９２】
次に、スパッタ法またはプラズマＣＶＤ法により絶縁膜７０５を形成し、スパッタ法により第１の導電膜７０６ａ、第２の導電膜７０６ｂを積層形成する。（図１７（Ｄ））
【０１９３】
この絶縁膜７０５は、ＴＦＴのゲート絶縁膜として機能することになる絶縁膜であり、膜厚は５０〜２００nmとする。本実施例では、シリコン酸化物をターゲットとして用いたスパッタ法により１００nm厚の酸化珪素膜を形成した。また、酸化珪素膜のみでなく酸化珪素膜の上に窒化珪素膜を設けた積層構造とすることもできるし、酸化珪素膜に窒素を添加した酸化窒化珪素膜を形成してもよい。
【０１９４】
なお、本実施例では非晶質珪素膜のレーザ結晶化を行った後、パターニングを行いゲート絶縁膜を形成した例を示したが、特に工程順序は限定されず、非晶質珪素膜とゲート絶縁膜をスパッタ法にて連続成膜した後、レーザ結晶化を行いパターニングを施す工程としてもよい。スパッタ法にて連続成膜した場合、良好な界面特性が得られる。
【０１９５】
また、第１の導電膜７０６ａは、Ｔa 、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗから選ばれた元素を主成分とする導電材料を用いる。第１の導電膜７０６ａの厚さは５〜５０nm、好ましくは１０〜２５nmで形成すれば良い。一方、第２の導電膜７０７ａは、Ａｌ、Ｃｕ、Ｓｉを主成分とする導電材料を用いる。第２の導電膜７０７ａは１００〜１０００nm、好ましくは２００〜４００nmで形成すれば良い。第２の導電膜７０７ａは、ゲート配線またはゲートバスラインの配線抵抗を下げるために設けられている。
【０１９６】
次いで、パターニングによって第２の導電膜７０７ａの不要な部分を除去して、配線部にゲートバスラインの一部となる電極７０７ｂを形成した後、レジストマスク７０８ａ〜ｄを形成する。レジストマスク７０８ａはＰＴＦＴを覆い、レジストマスク７０８ｂはドライバー回路のＮＴＦＴのチャネル形成領域を覆うようにして形成する。また、レジストマスク７０８ｃは電極７０７ｂを覆い、レジストマスク７０８ｄは画素マトリクス回路のチャネル形成領域を覆うようにして形成する。その後、レジストマスク７０８ａ〜ｄをマスクとしてｎ型を付与する不純物元素の添加を行い、不純物領域７１０、７１１を形成した。（図１８（Ａ））
【０１９７】
本実施例ではｎ型を付与する不純物元素としてリンを用い、フォスフィン（ＰＨ3 ）を用いたイオンドープ法で行った。この工程ではゲート絶縁膜７０５と第１の導電膜７０６ａを通してその下の半導体層７０４ｂにリンを添加するために、加速電圧は８０ｋｅＶとして、高めに設定した。半導体層、７０４ｂに添加されるリンの濃度は、１×１０16〜１×１０19atoms/cm3 の範囲にするのが好ましく、ここでは１×１０18atoms/cm3 とした。そして、半導体層にリンが添加された領域７１０、７１１が形成された。ここで形成されたリンが添加された領域の一部は、ＬＤＤ領域として機能する。また、マスクで覆われてリンが添加されなかった領域（結晶質珪素膜からなる領域７０９、７１２）の一部は、チャネル形成領域として機能する。
【０１９８】
なお、リンの添加工程は、質量分離を行うイオンインプランテーション法を用いても良いし、質量分離を行わないプラズマドーピング法を用いても良い。また、加速電圧やドーズ量の条件等は実施者が最適値を設定すれば良い。
【０１９９】
次いで、レジストマスク７０８ａ〜ｄを除去した後、必要があれば活性化処理を行う。そして、第３の導電膜７１３ａをスパッタ法により成膜形成した。（図１８（Ｂ））第３の導電膜７１３ａは、Ｔa 、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗから選ばれた元素を主成分とする導電材料を用いる。また、第３の導電膜７１３ａの厚さは１００〜１０００nm、好ましくは２００〜５００nmとした。
【０２００】
次いで、レジストマスク７１４ａ〜ｄを新たに形成してパターニングを行いＰＴＦＴのゲート電極７０６ｂ、７１３ｂの形成、及び配線７０６ｃ、７１３ｃの形成を行った後、マスク７１４ａ〜ｄをそのまま用いてｐ型を付与する不純物元素を添加してＰＴＦＴのソース領域、ドレイン領域を形成する。（図１８（Ｃ））ここではボロンをその不純物元素として、ジボラン（Ｂ2 Ｈ6 ）を用いてイオンドープ法で添加した。ここでも加速電圧を８０ｋｅＶとして、２×１０20atoms/cm3 の濃度にボロンを添加した。
【０２０１】
次いで、レジストマスク７１４ａ〜ｄを除去して、新たにレジストマスク７１８ａ〜ｅを形成した後、レジストマスク７１８ａ〜ｅをマスクとしてエッチングを行いＮＴＦＴのゲート配線７０６ｄ、７１３ｄ、画素マトリクス回路のＴＦＴのゲート配線７０６ｅ、７１３ｅ、保持容量の上部配線７０６ｆ、７１３ｆを形成する。（図１８（Ｄ））
【０２０２】
次いで、レジストマスク７１８ａ〜ｅを除去し、新たにレジストマスク７１９を形成した後、ＮＴＦＴのソース領域、ドレイン領域にｎ型を付与する不純物元素を添加して不純物領域７２０〜７２５を形成する。（図１９（Ａ））ここでは、フォスフィン（ＰＨ3 ）を用いたイオンドープ法で行った。不純物領域７２０〜７２５に添加されたリンの濃度は、先のｎ型を付与する不純物元素を添加する工程と比較して高濃度であり、１×１０19〜１×１０21atoms/cm3 とするのが好ましく、ここでは１×１０20atoms/cm3 とした。
【０２０３】
その後、レジストマスク７１９を除去した後、５０nmの厚さの窒化珪素膜からなる保護膜７２７を形成して図１９（Ｂ）の状態が得られる。
【０２０４】
次いで、添加されたｎ型またはｐ型を付与する不純物元素を活性化するための活性化処理を行う。この工程は、電気加熱炉を用いた熱アニール法や、前述のエキシマレーザやＹＡＧレーザーやＹＶＯ4レーザーを用いたレーザアニール法や、ハロゲンランプを用いたラピットサーマルアニール法（ＲＴＡ法）で行えば良い。加熱処理する場合は、３００〜７００℃、好ましくは３５０〜５５０℃、本実施例では窒素雰囲気において４５０℃、２時間の熱処理を行った。
【０２０５】
ＹＡＧレーザーやＹＶＯ4レーザーを用いる場合には、その基本波（１０６４nm）、第２高調波（５３２ｎｍ）、第３高調波（３５４．７ｎｍ）、第４高調波（２６６ｎｍ）のいずれかを使用し、例えばレーザーパルス発振周波数１〜２００００Ｈｚ（好ましくは１０〜１００００Ｈｚ）、レーザーエネルギー密度を２００〜６００mJ/cm2（代表的には３００〜５００mJ/cm2）とする。そして、線状ビームを基板全面に渡って照射し、この時の線状ビームの重ね合わせ率（オーバーラップ率）を８０〜９０％として行う。また、パルス周波数が高いのでスループットが向上する。
【０２０６】
次いで、第１の層間絶縁膜７３０を形成した後、コンタクトホールを形成し、ソース電極及びドレイン電極７３１〜７３５等を公知の技術により形成する。
【０２０７】
その後、パッシベーション膜７３６を形成する。パッシベーション膜７３６としては、窒化珪素膜、酸化窒化珪素膜、窒化酸化珪素膜、またはこれらの絶縁膜と酸化珪素膜との積層膜を用いることができる。本実施例では３００nm厚の窒化珪素膜をパッシベーション膜として用いた。
【０２０８】
なお、本実施例では窒化珪素膜を形成する前処理として、アンモニアガスを用いたプラズマ処理を行い、そのままパッシベーション膜７３６を形成する。この前処理によりプラズマで活性化した（励起した）水素がパッシベーション膜７３６によって閉じこめられるため、ＴＦＴの活性層（半導体層）の水素終端を促進させることができる。
【０２０９】
さらに、水素を含むガスに加えて亜酸化窒素ガスを加えると、発生した水分によって被処理体の表面が洗浄され、特に大気中に含まれるボロン等による汚染を効果的に防ぐことができる。
【０２１０】
パッシベーション膜７３６を形成したら、第２層間絶縁膜７３７として１μｍ厚のアクリル膜を形成した後、パターニングしてコンタクトホールを形成し、ＩＴＯ膜でなる画素電極７３８を形成した。こうして図１９（Ｃ）に示すような構造のＡＭ−ＬＣＤが完成する。
【０２１１】
以上の工程で、ドライバー回路のＮＴＦＴにはチャネル形成領域７０９、不純物領域７２０、７２１、ＬＤＤ領域７２８が形成された。不純物領域７２０はソース領域として、不純物領域７２１はドレイン領域となった。また、画素マトリクス回路のＮＴＦＴには、チャネル形成領域７１２、不純物領域７２２〜７２５、ＬＤＤ領域７２９が形成された。ここで、ＬＤＤ領域７２８、７２９は、ゲート電極と重なる領域（ＧＯＬＤ領域）と、ゲート電極と重ならない領域（ＬＤＤ領域）がそれぞれ形成された。
【０２１２】
一方、ｐチャネル型ＴＦＴは、チャネル形成領域７１７、不純物領域７１５、７１６が形成された。そして、不純物領域７１５はソース領域として、不純物領域７１６はドレイン領域となった。
【０２１３】
上記方法によって形成された半導体膜を用いて作製されたＴＦＴを使って、例えば、液晶ディスプレイを作製した場合、従来と比較してレーザの加工あとが目立たないものができた。これは、本発明によりＴＦＴの特性のバラツキ、特に移動度のバラツキが抑えられたことによる。
【０２１４】
図２０（Ａ）はアクティブマトリクス型液晶表示装置の回路構成の一例を示す。本実施例のアクティブマトリクス型液晶表示装置は、ソース信号線側ドライバー回路５０１、ゲート信号線側ドライバー回路（Ａ）５０７、ゲート信号線側ドライバー回路（Ｂ）５１１、プリチャージ回路５１２、画素マトリクス回路５０６を有している。
【０２１５】
ソース信号線側ドライバー回路５０１はシフトレジスタ回路５０２、レベルシフタ回路５０３、バッファ回路５０４、サンプリング回路５０５を備えている。
【０２１６】
また、ゲート信号線側ドライバー回路（Ａ）５０７は、シフトレジスタ回路５０８、レベルシフタ回路５０９、バッファ回路５１０を備えている。ゲート信号線側ドライバー回路（Ｂ）５１１も同様な構成である。
【０２１７】
また、本発明は、ＮＴＦＴの駆動電圧を考慮して、ＬＤＤ領域の長さを同一基板上で異ならしめることが容易であり、それぞれの回路を構成するＴＦＴに対して、最適な形状を同一工程で作り込むこともできる。
【０２１８】
また、図２０（Ｂ）は画素マトリクス回路の上面図を示し、ＴＦＴ部分のＡ−Ａ' 断面構造と配線部のＢ−Ｂ' 断面構造は、図１９（Ｃ）と対応しているため、一部は同一の符号で示した。図２０（Ｂ）中、６０１は半導体層、６０２はゲート電極、６０３は容量線を示している。本実施例において、ゲート電極とゲート配線は、第１の導電層と第３の導電層とから形成され、ゲートバスラインは、第１の導電層と第２の導電層と第３の導電層とから形成されたクラッド構造を有している。
【０２１９】
また、図２１（Ａ）は、ドライバー回路を構成する一部となるＣＭＯＳ回路の上面図を示し、図１９（Ｃ）と対応している。６１０はＰＴＦＴのソース電極、６１１はドレイン電極、６１２はＮＴＦＴのソース電極、６１３、６１４はゲート配線である。また、本実施例ではＮＴＦＴとＰＴＦＴの活性層が直接接し、ドレイン電極を共有しているが、特にこの構造に限定されず、図２１（Ｂ）に示すような構造（活性層が完全に分離した構造）としてもよい。なお、図２１中の６２０はＰＴＦＴのソース電極、６２１はドレイン電極、６２２はＮＴＦＴのソース電極、６２３、６２４はゲート配線である。
【０２２０】
本実施例でトップゲート型のＴＦＴを作製する工程を説明したが、逆スタガー型のＴＦＴを作製するのに、本発明のレーザー照射装置を用いることができるのはいうまでもない。
【０２２１】
本発明のレーザ照射装置は、珪素膜の結晶化や結晶性を向上するためのレーザーアニール処理、活性層に添加されてドーパントを活性化するためのレーザー活性化処理に用いることができる。
【０２２２】
〔実施例８〕  本発明は従来のＭＯＳＦＥＴ上に層間絶縁膜を形成し、その上にＴＦＴを形成する際に用いることも可能である。即ち、半導体回路上に反射型ＡＭ−ＬＣＤが形成された三次元構造の半導体装置を実現することも可能である。
【０２２３】
また、前記半導体回路はＳＩＭＯＸ、Ｓｍａｒｔ−Ｃｕｔ（SOITEC社の登録商標）、ＥＬＴＲＡＮ（キャノン株式会社の登録商標）などのＳＯＩ基板上に形成されたものであっても良い。
【０２２４】
なお、本実施例を実施するにあたって、実施例１〜７のいずれの構成を組み合わせても構わない。
【０２２５】
〔実施例９〕  本実施例では、実施例７に示した作製工程で基板上にＴＦＴを形成し、実際にＡＭ−ＬＣＤを作製した場合について説明する。
【０２２６】
図１９（Ｃ）の状態が得られたら、画素電極７３８上に配向膜を８０nmの厚さに形成する。次に、対向基板としてガラス基板上にカラーフィルタ、透明電極（対向電極）、配向膜を形成したものを準備し、それぞれの配向膜に対してラビング処理を行い、シール材（封止材）を用いてＴＦＴが形成された基板と対向基板とを貼り合わせる。そして、その間に液晶材料を保持させる。このセル組み工程は公知の手段を用いれば良いので詳細な説明は省略する。
【０２２７】
液晶材料としては、例えばＴＮ液晶、ＰＤＬＣ、強誘電性液晶、反強誘電性液晶、強誘電性液晶と反強誘電性液晶の混合物が挙げられる。例えば、1998, SID,“Characteristics and Driving Scheme of Polymer-Stabilized Monostable FLCD Exhibiting Fast Response Time and High Contrast Ratio with Gray-Scale Capability" by H. Furue et al. や、1997, SID DIGEST, 841,“A Full-Color Thresholdless Antiferroelectric LCD Exhibiting Wide Viewing Angle with Fast Response Time" by T. Yoshida et al.や、1996, J. Mater. Chem. 6(4), 671-673, "Thresholdless antiferroelectricity in liquid crystals and its application to displays" by S. Inui et al.や、米国特許第5594569 号に開示された液晶を用いることが可能である。
【０２２８】
ある温度域において反強誘電相を示す液晶を反強誘電性液晶という。反強誘電性液晶を有する混合液晶には、電場に対して透過率が連続的に変化する電気光学応答特性を示す、無しきい値反強誘電性混合液晶と呼ばれるものがある。この無しきい値反強誘電性混合液晶は、Ｖ字型の電気光学応答特性を示すものがあり、その駆動電圧が約±２．５Ｖ程度（セル厚約１μｍ〜２μｍ）のものも見出されている。
【０２２９】
ここで、Ｖ字型の電気光学応答を示す無しきい値反強誘電性混合液晶の印加電圧に対する光透過率の特性を示す例を図２３に示す。図２３に示すグラフの縦軸は透過率（任意単位）、横軸は印加電圧である。なお、液晶表示装置の入射側の偏光板の透過軸は、液晶表示装置のラビング方向にほぼ一致する無しきい値反強誘電性混合液晶のスメクティック層の法線方向とほぼ平行に設定されている。また、出射側の偏光板の透過軸は、入射側の偏光板の透過軸に対してほぼ直角（クロスニコル）に設定されている。
【０２３０】
図２３に示されるように、このような無しきい値反強誘電性混合液晶を用いると、低電圧駆動かつ階調表示が可能となることがわかる。
【０２３１】
このような低電圧駆動の無しきい値反強誘電性混合液晶をアナログドライバを有する液晶表示装置に用いた場合には、画像信号のサンプリング回路の電源電圧を、例えば、５Ｖ〜８Ｖ程度に抑えることが可能となる。よって、ドライバの動作電源電圧を下げることができ、液晶表示装置の低消費電力化および高信頼性が実現できる。
【０２３２】
また、このような低電圧駆動の無しきい値反強誘電性混合液晶をデジタルドライバを有する液晶表示装置に用いた場合にも、Ｄ／Ａ変換回路の出力電圧を下げることができるので、Ｄ／Ａ変換回路の動作電源電圧を下げることができ、ドライバの動作電源電圧を低くすることができる。よって、液晶表示装置の低消費電力化および高信頼性が実現できる。
【０２３３】
よって、このような低電圧駆動の無しきい値反強誘電性混合液晶を用いることは、比較的ＬＤＤ領域（低濃度不純物領域）の幅が小さなＴＦＴ（例えば０ｎｍ〜５００ｎｍまたは０ｎｍ〜２００ｎｍ）を用いる場合においても有効である。
【０２３４】
また、一般に、無しきい値反強誘電性混合液晶は自発分極が大きく、液晶自体の誘電率が高い。このため、無しきい値反強誘電性混合液晶を液晶表示装置に用いる場合には、画素に比較的大きな保持容量が必要となってくる。よって、自発分極が小さな無しきい値反強誘電性混合液晶を用いるのが好ましい。また、液晶表示装置の駆動方法を線順次駆動とすることにより、画素への階調電圧の書き込み期間（ピクセルフィードピリオド）を長くし、保持容量が小くてもそれを補うようにしてもよい。
【０２３５】
なお、このような無しきい値反強誘電性混合液晶を用いることによって低電圧駆動が実現されるので、液晶表示装置の低消費電力が実現される。
【０２３６】
なお、図２３に示すような電気光学特性を有する液晶であれば、いかなるものも本明細書に記載の液晶表示装置の表示媒体として用いることができる。
【０２３７】
次に、以上のようにして作製したＡＭ−ＬＣＤの外観を図２２に示す。図２２に示すようにアクティブマトリクス基板と対向基板とが対向し、これらの基板間に液晶が挟まれている。アクティブマトリクス基板は基板６３０上に形成された画素マトリクス回路６３１、走査線駆動回路６３２、信号線駆動回路６３３を有する。
【０２３８】
走査線駆動回路６３２、信号線駆動回路６３３はそれぞれ走査線６４１、信号線６４２によって画素マトリクス回路６３１に接続されている。これら駆動回路６３２、６３３はＣＭＯＳ回路で主に構成されている。
【０２３９】
画素マトリクス回路６３１の行ごとに走査線６４１が形成され、列ごとに信号線６４２が形成されている。走査線６４１、信号線６４２の交差部近傍には、画素マトリクス回路のＴＦＴ６４０が形成されている。画素マトリクス回路のＴＦＴ６４０のゲート電極は走査線６４１に接続され、ソースは信号線６４２に接続されている。さらに、ドレインには画素電極６４３、保持容量６４４が接続されている。
【０２４０】
対向基板６５０は基板全面にＩＴＯ膜等の透明導電膜が形成されている。透明導電膜は画素マトリクス回路６３１の画素電極６４３に対する対向電極であり、画素電極、対向電極間に形成された電界によって液晶材料が駆動される。対向基板６５０には必要に応じて配向膜や、ブラックマスクや、カラーフィルターが形成されている。
【０２４１】
アクティブマトリクス基板側の基板にはＦＰＣ６３４を取り付ける面を利用してＩＣチップ６３５、６３６が取り付けられている。これらのＩＣチップ６３５、６３６はビデオ信号の処理回路、タイミングパルス発生回路、γ補正回路、メモリ回路、演算回路などの回路をシリコン基板上に形成して構成される。
【０２４２】
さらに、本実施例では液晶表示装置を例に挙げて説明しているが、アクティブマトリクス型の表示装置であればＥＬ（エレクトロルミネッセンス）表示装置やＥＣ（エレクトロクロミックス）表示装置に本願発明を適用することも可能である。
【０２４３】
〔実施例１０〕
本実施例では、本願発明を用いてＥＬ（エレクトロルミネッセンス）表示装置を作製した例について説明する。なお、図３０（Ａ）は本願発明のＥＬ表示装置の上面図であり、図３０（Ｂ）はその断面図である。
【０２４４】
図３０（Ａ）において、３００１は基板、３００２は画素部、３００３はソース側駆動回路、３００４はゲート側駆動回路であり、それぞれの駆動回路は配線３００５を経てＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）３００６に至り、外部機器へと接続される。
【０２４５】
このとき、画素部３００２、ソース側駆動回路３００３及びゲート側駆動回路３００４を囲むようにして第１シール材３１０１、カバー材３１０２、充填材３１０３及び第２シール材３１０４が設けられている。
【０２４６】
また、図３０（Ｂ）は図３０（Ａ）をＡ−Ａ’で切断した断面図に相当し、基板３００１の上にソース側駆動回路３００３に含まれる駆動ＴＦＴ（但し、ここではｎチャネル型ＴＦＴとｐチャネル型ＴＦＴを図示している。）３２０１及び画素部３００２に含まれる画素ＴＦＴ（但し、ここではＥＬ素子への電流を制御するＴＦＴを図示している。）３２０２が形成されている。
【０２４７】
駆動ＴＦＴ３２０１及び画素ＴＦＴ３２０２の上には樹脂材料でなる層間絶縁膜（平坦化膜）３３０１が形成され、その上に画素ＴＦＴ３２０２のドレインと電気的に接続する画素電極（陰極）３３０２が形成される。画素電極３３０２としては遮光性を有する導電膜（代表的にはアルミニウム、銅もしくは銀を主成分とする導電膜またはそれらと他の導電膜との積層膜）を用いることができる。本実施例ではアルミニウム合金を画素電極として用いる。
【０２４８】
そして、画素電極３３０２の上には絶縁膜３３０３が形成され、絶縁膜３３０３は画素電極３３０２の上に開口部が形成されている。この開口部において、画素電極３３０２の上にはＥＬ（エレクトロルミネッセンス）層３３０４が形成される。ＥＬ層３３０４は公知の有機ＥＬ材料または無機ＥＬ材料を用いることができる。また、有機ＥＬ材料には低分子系（モノマー系）材料と高分子系（ポリマー系）材料があるがどちらを用いても良い。
【０２４９】
ＥＬ層３３０４の形成方法は公知の技術を用いれば良い。また、ＥＬ層の構造は正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層または電子注入層を自由に組み合わせて積層構造または単層構造とすれば良い。
【０２５０】
ＥＬ層３３０４の上には透明導電膜からなる陽極３３０５が形成される。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または酸化インジウムと酸化亜鉛との化合物を用いることができる。また、陽極３３０５とＥＬ層３３０４の界面に存在する水分や酸素は極力排除しておくことが望ましい。従って、真空中で両者を連続成膜するか、ＥＬ層３３０４を窒素または希ガス雰囲気で形成し、酸素や水分に触れさせないまま陽極３３０５を形成するといった工夫が必要である。本実施例ではマルチチャンバー方式（クラスターツール方式）の成膜装置を用いることで上述のような成膜を可能とする。
【０２５１】
そして陽極３３０５は３３０６で示される領域において配線３００５に電気的に接続される。配線３００５は陽極３３０５に所定の電圧を与えるための配線であり、導電性材料３３０７を介してＦＰＣ３００６に電気的に接続される。
【０２５２】
以上のようにして、画素電極（陰極）３３０２、ＥＬ層３３０４及び陽極３３０５からなるＥＬ素子が形成される。このＥＬ素子は、第１シール材３１０１及び第１シール材３１０１によって基板３００１に貼り合わされたカバー材３１０２で囲まれ、充填材３１０３により封入されている。
【０２５３】
カバー材３１０２としては、ガラス板、ＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒｇｌａｓｓ−Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ  Ｐｌａｓｔｉｃｓ）板、ＰＶＦ（ポリビニルフルオライド）フィルム、マイラーフィルム、ポリエステルフィルムまたはアクリルフィルムを用いることができる。本実施例の場合、ＥＬ素子からの光の放射方向がカバー材３１０２の方へ向かうため透光性材料を用いる。
【０２５４】
但し、ＥＬ素子からの光の放射方向がカバー材とは反対側に向かう場合には透光性材料を用いる必要はなく、金属板（代表的にはステンレス板）、セラミックス板、またはアルミニウムホイルをＰＶＦフィルムやマイラーフィルムで挟んだ構造のシートを用いることができる。
【０２５５】
また、充填材３１０３としては紫外線硬化樹脂または熱硬化樹脂を用いることができ、ＰＶＣ（ポリビニルクロライド）、アクリル、ポリイミド、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ＰＶＢ（ポリビニルブチラル）またはＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）を用いることができる。この充填材３１０３の内部に吸湿性物質（好ましくは酸化バリウム）を設けておくとＥＬ素子の劣化を抑制できる。なお、本実施例ではＥＬ素子からの光が充填材３１０３を通過できるように、透明な材料を用いる。
【０２５６】
また、充填材３１０３の中にスペーサを含有させてもよい。このとき、スペーサを酸化バリウムで形成すればスペーサ自体に吸湿性をもたせることが可能である。また、スペーサを設けた場合、スペーサからの圧力を緩和するバッファ層として陽極３３０５上に樹脂膜を設けることも有効である。
【０２５７】
また、配線３００５は導電性材料３３０７を介してＦＰＣ３００６に電気的に接続される。配線３００５は画素部３００２、ソース側駆動回路３００３及びゲート側駆動回路３００４に送られる信号をＦＰＣ３００６に伝え、ＦＰＣ３００６により外部機器と電気的に接続される。
【０２５８】
また、本実施例では第１シール材３１０１の露呈部及びＦＰＣ３００６の一部を覆うように第２シール材３１０４を設け、ＥＬ素子を徹底的に外気から遮断する構造となっている。こうして図３０（Ｂ）の断面構造を有するＥＬ表示装置となる。
【０２５９】
〔実施例１１〕
本実施例では、実施例１０に示したＥＬ表示装置の画素部に用いることができる画素構造の例を図３１（Ａ）〜（Ｃ）に示す。なお、本実施例において、３４０１はスイッチング用ＴＦＴ３４０２のソース配線、３４０３はスイッチング用ＴＦＴ３４０２のゲート配線、３４０４は電流制御用ＴＦＴ、３４０５はコンデンサ、３４０６、３４０８は電流供給線、３４０７はＥＬ素子とする。
【０２６０】
図３１（Ａ）は、二つの画素間で電流供給線３４０６を共通とした場合の例である。即ち、二つの画素が電流供給線３４０６を中心に線対称となるように形成されている点に特徴がある。この場合、電源供給線の本数を減らすことができるため、画素部をさらに高精細化することができる。
【０２６１】
また、図３１（Ｂ）は、電流供給線３４０８をゲート配線３４０３と平行に設けた場合の例である。なお、図３１（Ｂ）では電流供給線３４０８とゲート配線３４０３とが重ならないように設けた構造となっているが、両者が異なる層に形成される配線であれば、絶縁膜を介して重なるように設けることもできる。この場合、電源供給線３４０８とゲート配線３４０３とで専有面積を共有させることができるため、画素部をさらに高精細化することができる。
【０２６２】
また、図３１（Ｃ）は、図３１（Ｂ）の構造と同様に電流供給線３４０８をゲート配線３４０３と平行に設け、さらに、二つの画素を電流供給線３４０８を中心に線対称となるように形成する点に特徴がある。また、電流供給線３４０８をゲート配線３４０３a及び３４０３bのいずれか一方と重なるように設けることも有効である。この場合、電源供給線の本数を減らすことができるため、画素部をさらに高精細化することができる。
【０２６３】
〔実施例１２〕  本願発明を実施して作製されたＣＭＯＳ回路や画素マトリクス回路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ＥＬディスプレイ、アクティブマトリクス型ＥＣディスプレイ）に用いることができる。即ち、それら電気光学装置を表示媒体として組み込んだ電子機器全ての作製工程に本願発明を実施できる。
【０２６４】
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３２、図３３及び図３４に示す。
【０２６５】
図３２（Ａ）はパーソナルコンピュータであり、本体２００１、画像入力部２００２、表示部２００３、キーボード２００４等を含む。本発明を画像入力部２００２、表示部２００３やその他の信号制御回路に適用することができる。
【０２６６】
図３２（Ｂ）はビデオカメラであり、本体２１０１、表示部２１０２、音声入力部２１０３、操作スイッチ２１０４、バッテリー２１０５、受像部２１０６等を含む。本発明を表示部２１０２やその他の信号制御回路に適用することができる。
【０２６７】
図３２（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２２０１、カメラ部２２０２、受像部２２０３、操作スイッチ２２０４、表示部２２０５等を含む。本発明は表示部２２０５やその他の信号制御回路に適用できる。
【０２６８】
図３２（Ｄ）はゴーグル型ディスプレイであり、本体２３０１、表示部２３０２、アーム部２３０３等を含む。本発明は表示部２３０２やその他の信号制御回路に適用することができる。
【０２６９】
図３２（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２４０１、表示部２４０２、スピーカ部２４０３、記録媒体２４０４、操作スイッチ２４０５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できる。
本発明は表示部２４０２やその他の信号制御回路に適用することができる。
【０２７０】
図３２（Ｆ）はデジタルカメラであり、本体２５０１、表示部２５０２、接眼部２５０３、操作スイッチ２５０４、受像部（図示しない）等を含む。本願発明を表示部２５０２やその他の信号制御回路に適用することができる。
【０２７１】
図３３（Ａ）はフロント型プロジェクターであり、投射装置２６０１、スクリーン２６０２等を含む。本発明は投射装置２６０１の一部を構成する液晶表示装置２８０８やその他の信号制御回路に適用することができる。
【０２７２】
図３３（Ｂ）はリア型プロジェクターであり、本体２７０１、投射装置２７０２、ミラー２７０３、スクリーン２７０４等を含む。本発明は投射装置２７０２の一部を構成する液晶表示装置２８０８やその他の信号制御回路に適用することができる。
【０２７３】
なお、図３３（Ｃ）は、図３３（Ａ）及び図３３（Ｂ）中における投射装置２６０１、２７０２の構造の一例を示した図である。投射装置２６０１、２７０２は、光源光学系２８０１、ミラー２８０２、２８０４〜２８０６、ダイクロイックミラー２８０３、プリズム２８０７、液晶表示装置２８０８、位相差板２８０９、投射光学系２８１０で構成される。投射光学系２８１０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３３（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。
【０２７４】
また、図３３（Ｄ）は、図３３（Ｃ）中における光源光学系２８０１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２８０１は、リフレクター２８１１、光源２８１２、レンズアレイ２８１３、２８１４、偏光変換素子２８１５、集光レンズ２８１６で構成される。なお、図３３（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。
【０２７５】
ただし、図３３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及びＥＬ表示装置での適用例は図示していない。
【０２７６】
図３４（Ａ）は携帯電話であり、本体２９０１、音声出力部２９０２、音声入力部２９０３、表示部２９０４、操作スイッチ２９０５、アンテナ２９０６等を含む。本願発明を音声出力部２９０２、音声入力部２９０３、表示部２９０４やその他の信号制御回路に適用することができる。
【０２７７】
図３４（Ｂ）は携帯書籍（電子書籍）であり、本体３００１、表示部３００２、３００３、記憶媒体３００４、操作スイッチ３００５、アンテナ３００６等を含む。本発明は表示部３００２、３００３やその他の信号回路に適用することができる。
【０２７８】
図３４（Ｃ）はディスプレイであり、本体３１０１、支持台３１０２、表示部３１０３等を含む。本発明は表示部３１０３に適用することができる。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。
【０２７９】
【発明の効果】
本発明により、コヒーレントな光を線状ビームに加工するレーザー照射装置において、線状ビームの照射面での光強度が分散され、レーザービームによるレーザアニールの効果の面内均質性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明のビームホモジナイザーの構成図。
【図２】  本発明のビームホモジナイザーの構成図。
【図３】  本発明のシリンドリカルレンズ群の構成図。
【図４】  本発明のシリンドリカルレンズ群の構成図。
【図５】  実施例１のレーザー照射システムを示す図。
【図６】  実施例１のレーザーアニール装置の上面図。
【図７】  本発明のシリンドリカルレンズ群の変形例。
【図８】  本発明のシリンドリカルレンズ群の変形例。
【図９】  本発明のマルチフェイズレンズを用いたビームホモジナイザーの構成図。
【図１０】本発明の平面波をつくる光学系配置と球面波をつくる光学系配置の違いを示す図。
【図１１】実施例３の干渉じまのピッチｄを計算で求めるために必要なパラメータを示す図。
【図１２】実施例３の干渉じまのピッチｄを計算で求めるために必要なパラメータを示す図。
【図１３】実施例４の線状レーザーを形成する光学系。
【図１４】実施例４の線状レーザの走査方法を示す図。
【図１５】実施例５の多面取り基板に対するレーザ照射の様子を示す図。
【図１６】実施例６の多面取り基板に対するレーザ照射の様子を示す図。
【図１７】実施例７のＡＭ−ＬＣＤの作製工程を示す図。
【図１８】実施例７のＡＭ−ＬＣＤの作製工程を示す図。
【図１９】実施例７のＡＭ−ＬＣＤの作製工程を示す図。
【図２０】実施例７の画素マトリクス回路の上面図および回路配置を示す図。
【図２１】実施例７のＣＭＯＳ回路の上面図を示す図。
【図２２】実施例９のＡＭ−ＬＣＤの外観を示す図。
【図２３】実施例９のＶ字型の電気光学応答を示す無しきい値反強誘電性混合液晶の印加電圧に対する光透過率の特性図。
【図２４】  従来の線状ビームを照射した珪素膜の模式図。
【図２５】  ビームホモジナイザーの構成図。
【図２６】  線状ビームの強度分布。
【図２７】  線状ビームの長手方向の強度分布のシュミレーション結果。
【図２８】  線状ビームの長手方向の強度分布のシュミレーション結果。
【図２９】  線状ビームの長手方向の強度分布のシュミレーション結果。
【図３０】  実施例１０のＥＬ表示装置の上面図（Ａ）及び断面図（Ｂ）。
【図３１】  実施例１１のＥＬ表示装置の画素部の等価回路図。
【図３２】  実施例１２の電子機器の説明図。
【図３３】  実施例１２のプロジェクターの説明図。
【図３４】  実施例１２の電子機器の説明図。
【符号の説明】
２０１  レーザー装置
２０２  シリンドリカルレンズ群
２０３  シリンドリカルレンズ群
２０４  シリンドリカルレンズ
２０５  スリット
２０６  シリンドリカルレンズ群
２０７  ミラー
２０８  シリンドリカルレンズ
２１０  線状レーザービーム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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