(57)【要約】【課題】巨大結晶を安定して作製する、レーザ照射装置、レーザ照射方法を提供する。【解決手段】本発明のレーザ照射装置３０は、第1レーザ照射手段１０と、第２レーザ照射手段２０と、被照射物８０に対して、第1照射領域２および第２照射領域２２からなる一組の照射領域を相対的に移動させる移動手段１８とを備え、第２照射領域２は、第１照射領域２と重複する部分を含む重複部２２ｂと、一組の照射領域の相対移動方向における重複部２２ｂよりも先頭側において、第１照射領域２と重複しない未重複部２２ａとを有している。【選択図】図１
2009032952.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１レーザ光を出力するとともに、前記第１レーザ光を被照射物上に導いて、前記被照射物上に第1照射領域を形成する第1レーザ照射手段と、
第２レーザ光を出力するとともに、前記第２レーザ光を前記被照射物上に導いて、前記被照射物上に第２照射領域を形成する第２レーザ照射手段と、
前記被照射物に対して、前記第1照射領域、および、前記第２照射領域からなる一組の照射領域を相対的に移動させる移動手段とを備え、
前記第２照射領域は、前記第１照射領域と重複する部分を含む重複部と、前記一組の照射領域の相対移動方向における前記重複部よりも先頭側において、前記第１照射領域と重複する部分を含まない未重複部とを有しているレーザ照射装置。
【請求項２】
前記未重複部の前記相対移動方向における長さをＬ、前記移動手段による前記一組の照射領域の相対移動速度をＶ、および、
前記第２レーザ光の照射による前記被照射物の温度上昇の時定数をＴとするとき、パラメータ値（Ｌ／Ｖ）が、
Ｌ／Ｖ≧（１／３）・Ｔ
なる関係を満たすように構成されている、請求項１に記載のレーザ照射装置。
【請求項３】
前記パラメータ値（Ｌ／Ｖ）が、
Ｌ／Ｖ≧Ｔ
なる関係を満たすように構成されている、請求項２に記載のレーザ照射装置。
【請求項４】
前記第２レーザ光は、
ｆ≧１／Ｔなる周波数のパルスレーザ光、または、ＣＷレーザ光である、請求項１〜３のいずれかに記載のレーザ照射装置。
【請求項５】
前記第２レーザ光の照射による前記被照射物の温度上昇の時定数Ｔは、
前記被照射物の、前記第２レーザ光の波長に対する吸収係数をα（ｍ−１）、
前記被照射物において、前記第２レーザ光を吸収する部分の密度をρ（ｋｇ／ｍ３）、
前記被照射物において、前記第２レーザ光を吸収する部分の比熱をC（Ｊ／（ｋｇ・Ｋ））、
前記被照射物の前記第２レーザ光を吸収する部分から熱放出される際の熱通過率を
ｈｅｆｆ（Ｗ／（ｍ２・Ｋ））、
とするとき、
Ｔ＝（ρ・C）／（α・ｈｅｆｆ）
で与えられる、請求項１〜４のいずれかに記載のレーザ照射装置。
【請求項６】
前記被照射物が、被処理層と加熱層とを含み、
前記第２レーザ光が、前記加熱層に吸収される波長域のレーザ光である、請求項１〜５のいずれかに記載のレーザ照射装置。
【請求項７】
前記被照射物がシリコン系絶縁物を含み、
前記第２レーザ光が炭酸ガスレーザ光であるとき、
前記時定数Ｔは、Ｔ＝２０ｍｓで与えられる、請求項１〜６のいずれかに記載のレーザ照射装置。
【請求項８】
前記第１レーザ照射手段は、
開口部と遮光部とからなるパターンが形成されたマスク群と、
前記マスク群の前記開口部を通過した前記第１レーザ光を、前記被照射物上に結像する結像光学系とを含み、
前記第１照射領域は、前記第２照射領域の未重複部から後方側に続いて、前記マスク群のパターンが前記被照射物上に投影されたものである、請求項１〜７のいずれかに記載のレーザ照射装置。
【請求項９】
前記第１レーザ照射手段は、
開口部と遮光部とからなるスリットパターンが形成された第１〜第ｎマスクが、第１マスク、第２マスク、…、第ｎマスク（ｎは２以上の整数）の順に設けられたマスク群と、
前記マスク群の前記第１〜第ｎマスクにおける前記開口部を通過した前記第１レーザ光を、前記被照射物上に結像する結像光学系とを含み、
前記第１照射領域は、前記第２照射領域の未重複部から後方側に続いて、前記第１マスク〜第ｎマスクのスリットパターンが前記被照射物上に投影されたものである、請求項１〜７のいずれかに記載のレーザ照射装置。
【請求項１０】
前記マスク群の第ｋマスク（ｋは、１≦ｋ≦ｎ−１を満たす整数）を介した前記第１レーザ光の照射により、前記被照射物上に第１−（ｋ）照射領域を形成し、
その後、前記移動手段により前記一組の照射領域を相対的に移動させ、前記マスク群の第ｋ＋１マスクを介した前記第１レーザ光の照射により、前記第１−（ｋ）照射領域と部分的に重なる第１−（ｋ＋１）照射領域を前記被照射物上に形成するように、
前記第１レーザ光の照射タイミングと前記移動手段の移動とを制御する制御手段をさらに備えた、請求項９に記載のレーザ照射装置。
【請求項１１】
前記マスク群の開口部は長尺状の形状をなし、
前記制御手段による、前記第１レーザ光の照射タイミングと前記移動手段の移動との制御動作によって、
前記開口部の短辺方向に、前記第１−１〜第１−ｎ照射領域が順次重なってなる最終照射領域が形成されるように、前記マスク群の前記第１〜第ｎマスクの各々における前記開口部が配置されている、請求項１０に記載のレーザ照射装置。
【請求項１２】
前記制御手段は、前記第１レーザ光の照射タイミングを含むタイミングで、前記第２レーザ光を前記被照射物上に照射するように、前記第２レーザ光の照射タイミングを制御する、請求項１０または１１に記載のレーザ照射装置。
【請求項１３】
第１レーザ光を出力するとともに、前記第１レーザ光を被照射物上に導く第１レーザ照射手段と、
第２レーザ光を出力するとともに、前記第２レーザ光を前記被照射物上に導く第２レーザ照射手段とを用い、
前記第２レーザ光の照射による前記被照射物の温度上昇の時定数をＴとするとき、
前記被照射物上の１処理領域に対して、前記時定数Ｔ以下の繰返し周期で間欠的に、または、連続的に、前記第２レーザ光を照射する予備加熱ステップと、
前記予備加熱ステップの後、前記１処理領域に対して、前記第１レーザ光を照射する実処理ステップと、
を含む、レーザ照射方法。
【請求項１４】
前記予備加熱ステップの時間Ｔ１を、Ｔ１≧（１／３）・Ｔとした、請求項１３に記載のレーザ照射方法。
【請求項１５】
前記予備加熱ステップの時間Ｔ１を、Ｔ１≧Ｔとした、請求項１４に記載のレーザ照射方法。
【請求項１６】
前記実処理ステップは、前記１処理領域に対して、前記第１レーザ光の照射と同時に、前記第２レーザ光を照射するステップである、請求項１３〜１５のいずれかに記載のレーザ照射方法。
【請求項１７】
前記第２レーザ光の照射による前記被照射物の温度上昇の時定数Ｔは、
前記被照射物の、前記第２レーザ光の波長に対する吸収係数をα（ｍ−１）、
前記被照射物において、前記第２レーザ光を吸収する部分の密度をρ（ｋｇ／ｍ３）、
前記被照射物において、前記第２レーザ光を吸収する部分の比熱をC（Ｊ／（ｋｇ・Ｋ））、
前記被照射物の前記第２レーザ光を吸収する部分から熱放出される際の熱通過率を
ｈｅｆｆ（Ｗ／（ｍ２・Ｋ））、
とするとき、
Ｔ＝（ρ・C）／（α・ｈｅｆｆ）
で与えられる、請求項１３〜１６のいずれかに記載のレーザ照射方法。
【請求項１８】
前記被照射物が、被処理層と加熱層とを含み、
前記第２レーザ光が、前記加熱層に吸収される波長域のレーザ光である、請求項１３〜１７のいずれかに記載のレーザ照射方法。
【請求項１９】
前記被照射物がシリコン系絶縁物を含み、
前記第２レーザ光が炭酸ガスレーザ光であるとき、
前記時定数Ｔは、Ｔ＝２０ｍｓで与えられる、請求項１３〜１８のいずれかに記載のレーザ照射方法。
【請求項２０】
前記１処理領域を、前記被照射物上で順次ずらしながら、前記予備加熱ステップと実処理ステップとからなる一単位のレーザ照射方法が繰返される、請求項１３〜１９のいずれかに記載のレーザ照射方法。
【請求項２１】
前記１処理領域を順次重複させながら、前記一単位のレーザ照射方法が繰返される、請求項２０に記載のレーザ照射方法。
【請求項２２】
前記被照射物が非結晶材料を含み、
請求項１〜１２のいずれかに記載のレーザ照射装置、または、請求項１３〜２１のいずれかに記載のレーザ照射方法を用いて前記非結晶材料を結晶化させてなる結晶粒の集合からなる結晶材料。
【請求項２３】
前記被照射物が非結晶材料を含み、
請求項１０または１１に記載のレーザ照射装置、または、請求項２０または２１に記載のレーザ照射方法を用いて前記非結晶材料を結晶化させてなる、針状または角状の結晶粒の集合からなる結晶材料。
【請求項２４】
前記針状結晶粒の長辺の長さが１０μｍ以上である、請求項２３に記載の結晶材料。
【請求項２５】
前記針状結晶は、前記針状結晶の成長方向に沿って切断した断面の形状が、
２つの突起部に挟まれた領域を一単位とし、前記一単位の中に、前記一方の突起部から見て順に一定の間隔で、前記突起部よりも高さの低い微小な凸部が複数個配列される形状をなしている、請求項２４に記載の結晶材料。
【請求項２６】
前記角状結晶粒の一辺の長さが１０μｍ以上である、請求項２３に記載の結晶材料。
【請求項２７】
前記角状結晶は、前記角状結晶の各辺のうち少なくとも一辺に沿って切断した断面の形状が、
２つの突起部に挟まれた領域を一単位とし、前記一単位の中に、前記一方の突起部から見て順に一定の間隔で、前記突起部よりも高さの低い微小な凸部が複数個配列される形状をなしている、請求項２６に記載の結晶材料。
【請求項２８】
請求項２６または２７に記載の角状結晶粒の内部にチャネル領域が配置されるトランジスタを含む機能素子。
【請求項２９】
請求項１０または１１に記載のレーザ照射装置、または、請求項２０または２１に記載のレーザ照射方法を用いて製造され、
２つの突起部に挟まれた１０μｍ以上の領域を一単位とし、
前記一単位の中に、前記一方の突起部から見て順に一定の間隔で、前記突起部よりも高さの低い微小な凸部が複数個配列される断面形状を有する結晶粒に対して、
前記断面に沿う方向がキャリアの移動方向と一致するように、チャネル領域を配置したトランジスタを含む機能素子。
【請求項３０】
請求項１〜１２のいずれかに記載のレーザ照射装置、または、請求項１３〜２１のいずれかに記載のレーザ照射方法を用いて、アニール処理、除去加工処理、成膜処理、焼成処理、転写処理のうちのいずれかの処理、または、前記各処理のいくつかが複合された処理を施されてなる機能素子。
【請求項３１】
２つの突起部に挟まれた１０μｍ以上の領域を一単位とし、
前記一単位の中に、前記一方の突起部から見て順に一定の間隔で、前記突起部よりも高さの低い微小な凸部が複数個配列される断面形状を有する結晶粒に対して、
前記断面に沿う方向がキャリアの移動方向と一致するように、チャネル領域を配置したトランジスタを含む機能素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アニール処理、除去加工処理、成膜処理、焼成処理、転写処理等のレーザ照射処理を、安定かつ効率的に行なう、レーザ照射装置、レーザ照射方法、並びに、これらのレーザ照射装置、方法を用いて作製される、結晶材料および機能素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
デバイスの製造工程においては、アニール処理、除去加工処理、成膜処理、焼成処理、転写処理等、さまざまな態様のレーザ照射処理が利用されている。このうち、アニール処理は、ガラス基板上に機能回路を集積するＳＯＧ（Ｓｙｓｔｅｍ  ｏｎ  Ｇｌａｓｓ）技術の根幹となる、多結晶Ｓｉ薄膜の作製方法として特に注目度が高い。
【０００３】
レーザ照射（アニール処理）による多結晶Ｓｉ薄膜の作製方法についても種々の方式があるが、巨大結晶を作製可能なＳＬＳ（Ｓｅｑｕｅｎｔｉａｌ  Ｌａｔｅｒａｌ  Ｓｏｌｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ）方式が有望視されており、その一様式が特許文献１に開示されている。ＳＬＳ方式とは、非結晶Ｓｉ薄膜に、マスクのスリットを介して第１レーザ光を照射し横方向の結晶成長を起こさせ、さらに、この横方向成長した結晶を、順次、引継ぎながら巨大結晶を作製する方式である。
【０００４】
図２２は、特許文献１に記載されている形態のマスク群１０１を示しており、横長の長尺状スリット（開口部）（スリット幅：ＳＷ０）と遮光部とからなるスリットパターンが形成された第１〜第ｎのマスク（マスク長さ：ｍ）が、第１マスク１０１−１，第２マスク１０１−２，…，第ｎマスク１０１−ｎ（図２２の例では、ｎ＝４）の順に設けられている。
【０００５】
また、このマスク群１０１では、各マスクのスリットが、１０１−１ａ，１０１−２ａ，１０１−３ａ，１０１−４ａのように階段状に配置され（段差δ０）、さらに、このような階段状のスリットグループが、１０１ａ，１０１ｂ，…といった具合に、上下方向に複数組整列されている。そして、上記マスク群１０１のスリットを介して、第１レーザ光が基板（非結晶Ｓｉ薄膜）に照射され、第１照射領域１０２が形成される。
【０００６】
図２３（Ｉ）（ａ）〜（ｆ）は、第１照射領域１０２（マスク群１０１および第１レーザ光）を、Ｘ方向にマスク長さｍずつ順次相対移動させた場合の、基板（非結晶Ｓｉ薄膜）８０上のレーザ照射パターンを示している（図２３（Ｉ）では、一つスリットグループ１０１ａ（図２２）による照射パターン１０２ａのみを示している）。ここで、この第１レーザ光の照射は、第１照射領域１０２（マスク群１０１および第１レーザ光）を、マスク長さｍだけ移動させる毎に、このタイミングと同期して行なわれている。
【０００７】
図２３（II）（ａ）〜（ｆ）は、上記のレーザ照射（図２３（Ｉ）（ａ）〜（ｆ））によって形成される結晶を示しており、例えば、図２３（Ｉ）（ａ）と図２３（II）（ａ）を参照して、スリット１０１−１ａ〜１０１−４ａ（図２２）を介した第１レーザ光の照射１０２−１ａ〜１０２−４ａによって、結晶１０３−１ａ〜１０３−４ａが形成される。なお、図２３（II）における各結晶内の縦線は、結晶成長方向（スリット幅ＳＷ０の方向）に沿ってできる結晶粒界を模式的に示したものであり、スリットの両端部（上下端）に対応する位置から各々中央に向けて成長（この成長のことを、横方向成長という）した結晶同士は、スリットの中央に対応する位置で衝突し、リッジ（突起）１０４−１ａ〜１０４−４ａが形成される。
【０００８】
また、上記のように、第１照射領域１０２（マスク群１０１および第１レーザ光）を、Ｘ方向にマスク長さｍずつ順次相対移動させることにより、ＳＬＳ方式による引継ぎ結晶が作製される。その過程については、被照射物８０上のＡライン（図２３（Ｉ）、図２３（II）参照）に着目すると理解しやすい。
【０００９】
すなわち、この被照射物８０上のＡラインにおいて、図２３（Ｉ）（ｂ）のタイミングで施される第１レーザ光照射１０２−１ａによって形成された結晶１０３−１ａ（図２３（II）（ｂ））が、続く図２３（Ｉ）（ｃ）〜（ｅ）のレーザ照射１０２−２ａ，１０２−３ａ，１０２−４ａにより、結晶１０３−１ａ〜１０３−２ａ〜１０３−３ａ〜１０３−４ａといった具合に、δ０（階段状スリットの段差）ずつ位置をずらしながら順次上方向に引継がれ（図２３（II）（ｃ）〜（ｅ））、最終結晶１０３ａ（図２３（II）（ｅ））が作製される。この引継ぎ過程では、前の結晶のリッジが次の照射で消去され、最終的にはリッジ１０４−４ａだけが残る。
【００１０】
なお、上記の「前の結晶のリッジが次の照射で消去され」は、厳密には、「前の結晶のリッジが、次の照射によって、その高さが非常に低くなり（微小凸部となり）」という意味であり、Ａラインにおける結晶１０３ａの断面形状は、図２９（ａ）に示すような形状となる。また、（図２３には示していないが）、スリットグループ１０１ａによる結晶１０３ａの横には、スリットグループ１０１ｂによる結晶１０３ｂが配置されるため、ＳＬＳ方式による引継ぎ結晶は、図２９（ｂ）に示すように、「２つの突起部（リッジ）１０４−４ａ，１０４−４ｂに挟まれた領域を一単位とし、一単位の中に、一方の突起部（リッジ１０４−４ａ）から見て順に一定の間隔δ０で、突起部（リッジ１０４−４ａ）よりも高さの低い微小な凸部（１０４−３ａ，１０４−２ａ，１０４−１ａ）が複数個配列される」ものと言い換えることができる。
【００１１】
上記のように、ＳＬＳ方式では、横方向成長した結晶を順次引継ぐことにより、巨大な（長い）針状結晶を作製することが可能である。
【００１２】
次に、ＳＬＳ方式の改良技術について説明する。ＳＬＳ方式の最終結晶１０３ａ（図２３（II）（ｅ））を一層大きく（長く）するには、マスク群１０１（図２２）のスリット幅ＳＷ０と段差δ０を大きくするとともに、スリット幅を大きくした分だけ、１回のレーザ照射によって結晶成長する距離を伸ばす必要がある。このように結晶成長距離を伸ばす場合には、特許文献２や特許文献３に開示されているように、スリットを介した第１レーザ光の照射と併せて、第２レーザ光を基板（非結晶Ｓｉ薄膜）に照射する構成が有効である。
【００１３】
例えば、図２４（ａ）に示すように、大きなスリット幅ＳＷ１（＞ＳＷ０）、かつ、大きな段差δ１（＞δ０）をもつマスク群１１１を用い、このマスク群１１１のスリットを介して、第１レーザ光を基板（非結晶Ｓｉ薄膜）８０に照射する（第１照射領域１１２）。併せて、この第１レーザ光の照射領域１１２を包含するように、第２レーザ光の照射(第２照射領域１２２)を行なう。この構成によれば、第２レーザ光の照射１２２による基板（非結晶Ｓｉ薄膜）８０の加熱効果によって、第１レーザ光の照射による結晶成長距離を長くすることができる。
【特許文献１】特開２００３−５１４４５号公報
【特許文献２】特開２００４−２０７６９１号公報
【特許文献３】特開２００６−１３０５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
特許文献１のＳＬＳ技術に、特許文献２，３の改良技術（第２レーザ光を付与する方式）を加えた従来の構成（図２４）では、第２レーザ光の照射履歴の影響により、引継ぎ結晶を作製する過程で温度変化が生じ、さらに、この温度変化によって結晶長が変化するために、所望の巨大な（長い）引継ぎ結晶を作製できないという課題があった。この課題について、以下に詳述する。
【００１５】
図２５（Ｉ）（ａ）〜（ｆ）は、一組の照射領域（第１照射領域１１２と、第２照射領域１２２：図２４（ｂ））を、Ｘ方向にマスク長さｍずつ順次相対移動させた場合の、基板（非結晶Ｓｉ薄膜）８０上の、レーザ照射パターン１１２、１２２を示している（図２５（Ｉ）では、第１レーザ光の照射パターン１１２のうち、一つのスリットグループ１１１ａ（図２４（ａ））による照射パターン１１２ａのみを示している）。
【００１６】
ここで、第１レーザ光と第２レーザ光の照射は、一組の照射領域（第１照射領域１１２と、第２照射領域１２２：図２４（ｂ））をマスク長さｍだけ相対移動させる毎に、このタイミングと同期して行われる。例えば、図２５（Ｉ）（ｂ）〜（ｅ）の各照射パターンは、それぞれ、図２５（II）（ｂ）〜（ｅ）の各タイミングチャートにおいて丸印で示すタイミングでの、第１レーザ光と第２レーザ光の照射によるものである。
【００１７】
次に、基板（非結晶Ｓｉ薄膜）８０上のＡライン（図２５（Ｉ））に着目し、このＡライン上で順次施されるレーザ照射に基づいて，上述の課題を説明する。
【００１８】
基板（非結晶Ｓｉ薄膜）８０上のＡラインにおいて、図２５（Ｉ）（ｂ）（図２５（II）（ｂ））のタイミングで施される第１レーザ光照射１１２−１ａ、続く図２５（Ｉ）（ｃ）（図２５（II）（ｃ））のタイミングで施される第１レーザ光照射１１２−２ａ、続く図２５（Ｉ）（ｄ）（図２５（II）（ｄ））のタイミングで施される第１レーザ光照射１１２−３ａ、続く図２５（Ｉ）（ｅ）（図２５（II）（ｅ））のタイミングで施される第１レーザ光照射１１２−４ａの、Ａライン上の各第１レーザ光照射は、その順に、結晶１１３−１ａ（図２６（II）（ｂ）），１１３−２ａ（図２６（II）（ｃ）），１１３−３ａ（図２６（II）（ｄ）），１１３−４ａ（図２６（II）（ｅ））を形成し、これらの結晶の順次引継ぎにより、最終結晶１１３ａ（図２６（II）（ｅ））が作製される。
【００１９】
図２５（III）（ｂ）〜（ｅ）は、基板（非結晶Ｓｉ薄膜）８０上のＡラインにおける、順次の第１レーザ光照射（１１２−１ａ，１１２−２ａ，１１２−３ａ，１１２−４ａ）の各々について、該第１レーザ光照射部（Ａライン上）での、それ以前の第２レーザ光の照射履歴を表している。すなわち、マスク群１１１（図２４（ａ））における、進行方向後方側のマスクスリットによる第１レーザ光照射ほど（１１２−１ａ，１１２−２ａ，１１２−３ａ，１１２−４ａの順）、該第１レーザ光照射部における、それ以前の第２レーザ光の照射回数が多くなっている。例えば、図２５（Ｉ）（ｅ）（図２５（II）（ｅ））のタイミングで、マスクスリット１１１−４ａを介して施される第１レーザ光照射１１２−４ａ（図２５（III）（ｅ））では、該第１レーザ光照射部（Ａライン）に、それ以前の図２５（Ｉ）（ｂ）〜（ｄ）（図２５（II）（ｂ）〜（ｄ））のタイミングで第２レーザ光が照射されていることにより、既に、３回の第２レーザ光照射履歴がある。
【００２０】
図２５（IV）（ｂ）〜（ｅ）は、図２５（III）（ｂ）〜（ｅ）と対応させて、各第１レーザ光照射（図中の丸印）までの、第２レーザ光の照射履歴によるＡラインの温度上昇を示している。この図２５（IV）を参照して分かるように、Ａラインにおける第１レーザ光照射１１２−１ａ（図２５（Ｉ）（ｂ）），１１２−２ａ（図２５（Ｉ）（ｃ）），１１２−３ａ（図２５（Ｉ）（ｄ）），１１２−４ａ（図２５（Ｉ）（ｅ））の順に、第２レーザ光の照射履歴により基板（非結晶Ｓｉ薄膜）８０の温度が高くなった状態で、第１レーザ光の照射が行なわれている。その結果、図２６（II）のＡラインに示すように、上記各照射部に対応する結晶１１３−１ａ（図２６（II）（ｂ）），１１３−２ａ（図２６（II）（ｃ）），１１３−３ａ（図２６（II）（ｄ）），１１３−４ａ（図２６（II）（ｅ））は、その順に結晶長が長くなっている。
【００２１】
ここで、第２レーザ光の照射履歴（照射回数）の多い、結晶１１３−３ａ（図２６（II）（ｄ））と１１３−４ａ（図２６（II）（ｅ））については、スリットの両端部（上下端）に対応する位置から各々中央に向けて成長（横方向成長）した結晶同士が、スリットの中央に対応する位置で衝突し、リッジ１１４−３ａ，１１４−４ａが形成されている。
【００２２】
一方、第２レーザ光の照射履歴（照射回数）の少ない、結晶１１３−１ａ（図２６（II）（ｂ））と１１３−２ａ（図２６（II）（ｃ））については、スリットの両端部（上下端）に対応する位置から中央に向けて成長（横方向成長）する２つの結晶の成長距離がスリット幅ＳＷ１の１／２に至らず、その結果、これら結晶の間には微粒が生じる（領域１１５−１ａ，１１５−２ａ）。各結晶内の縦線は、結晶成長方向（スリット幅ＳＷ１の方向）に沿ってできる結晶粒界を示しており、この横方向成長の結晶と上記微粒が生じる領域１１５−１ａ，１１５−２ａとの間には、リッジ１１４−１ａ，１１４−２ａが生じる。
【００２３】
したがって、このようにして作製される最終結晶１１３ａ（（図２６（II）（ｅ））は、「結晶１１３−１ａ〜１１３−２ａ〜１１３−３ａ〜１１３−４ａの順に、前の結晶のリッジを次の照射で消去しながら、順次結晶を引継ぐという本来のＳＬＳ結晶」とはならず、微粒やリッジが多数含まれた、非常に結晶品質の低いものとなる。すなわち、この最終結晶１１３ａは図３０（ｂ）に示すような断面形状となり、「突起部（リッジ１１４−４ａ）から見て順に一定の間隔δ１で、突起部（リッジ１１４−４ａ）よりも高さの低い微小な凸部１１４−３ａ，１１４−２ａ，１１４−１ａが配列される」本来のＳＬＳ結晶（図３０（ａ））のようにはなっていない。
【００２４】
なお、上記の課題に対し、結晶１１３−１ａ，１１３−２ａ，１１３−３ａ，１１３−４ａのうち、最も結晶長の短い１１３−１ａに見合うように、スリット幅ＳＷ１を狭くするという考え方もあるが、このようにすると、本来、もっと長く結晶成長し得る結晶１１３−４ａ等が、上記スリット幅により結晶成長を規制されてしまうことになり、この場合にはリッジ（スリットの両端部に対応する位置から各々中央に向けて成長した結晶同士がスリットの中央に対応する位置で衝突してできる突起）が高くなるという新たな問題が生じる。この場合の最終結晶１１３ａは、本来のＳＬＳ結晶（図３０（ａ））とは異なり、図３０（ｃ）に示すように、１１４−１ａ，１１４−２ａ，１１４−３ａの順に突起高さが高くなったような断面形状となる。また、リッジ１１４−４ａの高さが非常に高くなる。なお、このようにリッジや凸部の高さの高い結晶は、この上部への絶縁膜の被覆性が悪くなったり、電界集中が起こりやすくなるなどの理由で、トランジスタへの適用が困難である。
【００２５】
したがって、特許文献１のＳＬＳ技術に、特許文献２，３の改良技術（第２レーザ光を付与する方式）を加えた従来の構成（図２４）では、第２レーザ光の照射履歴の影響により、引継ぎ結晶を作製する過程で温度変化が生じ、さらに、この温度変化によって結晶長が変化するために、所望の巨大な（長い）引継ぎ結晶を作製できないという課題があった。なお、特許文献３には、基板（非結晶Ｓｉ薄膜）の温度分布を事前に把握しておき、マスク群の中にこの温度分布に応じた異なる幅のスリットを適宜に配置する構成について開示されている。
【００２６】
しかし、この手法を上記課題の解決に採用する場合には、第２レーザ光の照射履歴による温度変化（図２５（IV））を正確に把握した上で、厳密に設計されたマスク群を用いることになるので、上記温度変化（およびその測定）の再現性等を考慮すると、照射条件やマスク設計は非常にマージンの少ないものとなり、量産に適合しないという課題がある。また、図２７のようなマスク群２１１を用い、図２８（II）に示す如くに想定通りの引継ぎ結晶を作製できたとしても、第２レーザ光の照射履歴が少ない場合の結晶成長距離が短いために（例えば、第１レーザ光照射２１２−１ａによる結晶２１３−１ａ参照）、最終結晶（引継ぎ結晶）の長さが不十分となるといった課題が残る。
【００２７】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、巨大結晶を安定して作製する、レーザ照射装置、レーザ照射方法、並びに、これらのレーザ照射装置、方法を用いて作製される、結晶材料、機能素子を提供することを主目的とする。
【００２８】
なお、巨大結晶を安定して作製するという上記の目的は、第２レーザ光を適切に付与することにより、第１レーザ光によるアニール処理を、安定かつ効率的に行なう結果として達成されるものである。したがって、本発明は、さらに上位概念として、アニール処理、除去加工処理、成膜処理、焼成処理、転写処理等のレーザ照射処理を、安定かつ効率的に行なう、レーザ照射装置、レーザ照射方法、並びに、これらのレーザ照射装置、方法を用いて作製される機能素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２９】
上記目的を達成する本発明のレーザ照射装置は、第１レーザ光を出力するとともに、第１レーザ光を被照射物上に導いて、被照射物上に第１照射領域を形成する第１レーザ照射手段と、第２レーザ光を出力するとともに、第２レーザ光を被照射物上に導いて、被照射物上に第２照射領域を形成する第２レーザ照射手段と、被照射物に対して、第１照射領域、および、第２照射領域からなる一組の照射領域を相対的に移動させる移動手段とを備える。第２照射領域は、第１照射領域と重複する部分を含む重複部と、一組の照射領域の相対移動方向における重複部よりも先頭側において、第１照射領域と重複する部分を含まない未重複部とを有している。
【００３０】
本発明のレーザ照射装置の一実施形態においては、未重複部の相対移動方向における長さＬ、移動手段による一組の照射領域の相対移動速度をＶ、および、第２レーザ光の照射による被照射物の温度上昇の時定数をＴとするとき、パラメータ値（Ｌ／Ｖ）が、
Ｌ／Ｖ≧（１／３）・Ｔ
なる関係を満たすように構成されている。このパラメータ値（Ｌ／Ｖ）は、Ｌ／Ｖ≧Ｔなる関係を満たすことが好ましい。
【００３１】
本発明のレーザ照射装置の一実施形態においては、第２レーザ光は、ｆ≧１／Ｔなる周波数のパルスレーザ光、または、ＣＷレーザ光である。第２レーザ光の照射による被照射物の温度上昇の時定数Ｔは、被照射物の、第２レーザ光の波長に対する吸収係数をα（ｍ−１）、被照射物において、第２レーザ光を吸収する部分の密度をρ（ｋｇ／ｍ３）、被照射物において、第２レーザ光を吸収する部分の比熱をC（Ｊ／（ｋｇ・Ｋ））、被照射物の第２レーザ光を吸収する部分から熱放出される際の熱通過率をｈｅｆｆ（Ｗ／（ｍ２・Ｋ））、とするとき、
Ｔ＝（ρ・C）／（α・ｈｅｆｆ）
で与えられる。
【００３２】
本発明のレーザ照射装置において、被処理層と加熱層とを含む被照射物に対して、加熱層に吸収される波長域のレーザ光を第２レーザ光として照射することができる。また、被照射物がシリコン系絶縁物を含み、第２レーザ光が炭酸ガスレーザ光であるとき、時定数Ｔは、Ｔ＝２０ｍｓで与えられる。
【００３３】
本発明の一実施形態においては、第１レーザ照射手段は、開口部と遮光部とからなるパターンが形成されたマスク群と、マスク群の開口部を通過した第１レーザ光を、被照射物上に結像する結像光学系とを含み、第１照射領域は、第２照射領域の未重複部から後方側に続いて、マスク群のパターンが被照射物上に投影されたものである。
【００３４】
また、第１レーザ照射手段として、開口部と遮光部とからなるスリットパターンが形成された第１〜第ｎマスクが、第１マスク、第２マスク、…、第ｎマスク（ｎは２以上の整数）の順に設けられたマスク群と、マスク群の第１〜第ｎマスクにおける開口部を通過した第１レーザ光を、被照射物上に結像する結像光学系とを含み、第１照射領域は、第２照射領域の未重複部から後方側に続いて、第１マスク〜第ｎマスクのスリットパターンが被照射物上に投影されたものを用いることができる。
【００３５】
本発明のレーザ照射装置には、マスク群の第ｋマスク（ｋは、１≦ｋ≦ｎ−１を満たす整数）を介した第１レーザ光の照射により、被照射物上に第１−（ｋ）照射領域を形成し、その後、移動手段により一組の照射領域を相対的に移動させ、マスク群の第ｋ＋１マスクを介した第１レーザ光の照射により、第１−（ｋ）照射領域と部分的に重なる第１−（ｋ＋１）照射領域を被照射物上に形成するように、第１レーザ光の照射タイミングと、移動手段の移動とを制御する制御手段をさらに備えたものが含まれる。
【００３６】
このレーザ照射装置の一実施形態においては、マスク群の開口部は長尺状の形状をなし、制御手段による、第１レーザ光の照射タイミングと移動手段の移動との制御動作によって、開口部の短辺方向に、第１−１〜第１−ｎ照射領域が順次重なってなる最終照射領域が形成されるように、マスク群の第１〜第ｎマスクの各々における開口部が配置されている。また、制御手段は、たとえば、第１レーザ光の照射タイミングを含むタイミングで、第２レーザ光を被照射物上に照射するように、第２レーザ光の照射タイミングを制御する。
【００３７】
本発明のレーザ照射方法は、第１レーザ光を出力するとともに、第１レーザ光を被照射物上に導く第１レーザ照射手段と、第２レーザ光を出力するとともに、第２レーザ光を被照射物上に導く第２レーザ照射手段とを用い、第２レーザ光の照射による被照射物の温度上昇の時定数をＴとするとき、被照射物上の１処理領域に対して、時定数Ｔ以下の繰返し周期で間欠的に、または、連続的に、第２レーザ光を照射する予備加熱ステップと、予備加熱ステップの後、１処理領域に対して、第１レーザ光を照射する実処理ステップとを含む。
【００３８】
予備加熱ステップの時間Ｔ１は、Ｔ１≧（１／３）・Ｔとなるように設定することができ、Ｔ１≧Ｔとなるように設定することが好ましい。実処理ステップとして、１処理領域に対して、第１レーザ光の照射と同時に、第２レーザ光を照射するステップを用いることができる。
【００３９】
第２レーザ光の照射による被照射物の温度上昇の時定数Ｔは、被照射物の、第２レーザ光の波長に対する吸収係数をα（ｍ−１）、被照射物において、第２レーザ光を吸収する部分の密度をρ（ｋｇ／ｍ３）、被照射物において、第２レーザ光を吸収する部分の比熱をC（Ｊ／（ｋｇ・Ｋ））、被照射物の第２レーザ光を吸収する部分から熱放出される際の熱通過率をｈｅｆｆ（Ｗ／（ｍ２・Ｋ））とするとき、
Ｔ＝（ρ・C）／（α・ｈｅｆｆ）
で与えられる。
【００４０】
本発明のレーザ照射方法においては、１処理領域を、被照射物上で順次ずらしながら、予備加熱ステップと実処理ステップとからなる一単位のレーザ照射方法を繰返して行なうことができ、特に、１処理領域を順次重複させながら、一単位のレーザ照射方法を繰返すことが好ましい。
【００４１】
本発明には、被照射物が非結晶材料を含み、上記本発明のレーザ照射装置またはレーザ照射方法を用いて非結晶材料を結晶化させてなる結晶粒の集合からなる結晶材料が含まれる。この結晶材料において、針状結晶粒の長辺の長さが１０μｍ以上であることが好ましい。また、針状結晶は、針状結晶の成長方向に沿って切断した断面の形状が、２つの突起部に挟まれた領域を一単位とし、一単位の中に、一方の突起部から見て順に一定の間隔で、突起部よりも高さの低い微小な凸部が複数個配列される形状をなしていることが好ましい。
【００４２】
本発明の上記結晶材料において、角状結晶粒の一辺の長さが１０μｍ以上である。この角状結晶は、角状結晶の各辺のうち少なくとも一辺に沿って切断した断面の形状が、２つの突起部に挟まれた領域を一単位とし、一単位の中に、一方の突起部から見て順に一定の間隔で、突起部よりも高さの低い微小な凸部が複数個配列される形状をなしている。
【００４３】
また、本発明は、上記角状結晶粒の内部にチャネル領域が配置されるトランジスタを含む機能素子を含む。さらに、本発明には、２つの突起部に挟まれた１０μｍ以上の領域を一単位とし、一単位の中に、一方の突起部から見て順に一定の間隔で、突起部よりも高さの低い微小な凸部が複数個配列される断面形状を有する結晶粒の内部に、断面に沿う方向がキャリアの移動方向と一致するように、チャネル領域を配置したトランジスタを含む機能素子が含まれる。このような機能素子は、上記本発明のレーザ照射装置を用いて製造することができる。
【００４４】
また、上記レーザ照射装置または上記レーザ照射方法を用いて、アニール処理、除去加工処理、成膜処理、焼成処理、転写処理のうちのいずれかの処理、または、各処理のいくつかが複合された処理を施されてなる機能素子も、本発明に包含される。
【発明の効果】
【００４５】
本発明のレーザ照射装置、レーザ照射方法によれば、一組の照射領域（第１レーザ光による第１照射領域、および、第２レーザ光による第２照射領域）の相対移動方向における先頭側において、第２照射領域に、第１照射領域と重複しない未重複部を設けているので、被照射物上の所定位置に第１レーザ光による実処理を施すのに先立って、第２レーザ光により該所定位置を予備加熱することができる。その結果、第１レーザ光による実処理が、第２レーザ光による予備加熱によって安定的かつ効率的にアシストされるので、第１レーザ光による被照射物の処理を、安定かつ効率的に行なうことができる。
【００４６】
このような本発明のレーザ照射装置、レーザ照射方法を、非結晶Ｓｉ薄膜の再結晶化に適用すると、巨大結晶を安定して作製することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４７】
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態に係るレーザ照射装置３０の構成を、図１を参照して説明する。レーザ照射装置３０は、第１レーザ光Ｌ１を出力するとともに、第１レーザ光Ｌ１を被照射物８０上に導いて、被照射物８０上に第１照射領域２を形成する第１レーザ照射手段１０と、第２レーザ光Ｌ２を出力するとともに、第２レーザ光Ｌ２を被照射物８０上に導いて、被照射物８０上に第２照射領域２２を形成する第２レーザ照射手段２０と、被照射物８０に対して、第１照射領域２、および、第２照射領域２２からなる一組の照射領域を相対的に移動させる移動手段（一般的には、被照射物８０を搭載した水冷ステージ）１８と、第１レーザ照射手段１０による第１レーザ光Ｌ１の出射タイミング、第２レーザ照射手段２０による第２レーザ光Ｌ２の出射タイミング、および、移動手段１８の移動とを制御する制御手段１９とから構成されている。
【００４８】
次に、第１レーザ照射手段１０の詳細な構成について説明する。第１レーザ照射手段１０は、さらに、第１レーザ発振機６と、その後段に配置され、レーザ光のサイズ、形状や均一性を所望のものとするための第１光学系７（レンズやホモジナイザを適宜に組み合わせた構成）と、第１マスク群１と、第１マスク群１の開口部を通過した第１レーザ光Ｌ１を、被照射物８０上に結像する結像光学系８とからなっている。ここで、第１レーザ照射手段１０における上記第１マスク群１は、大きなスリット幅ＳＷ１（＞ＳＷ０）、かつ、大きな段差δ１（＞δ０）をもつ従来のマスク群１１１（図２４（ａ））と同じものである。
【００４９】
すなわち、マスク群１には、図２（ａ）に示すように、横長の長尺状スリット（開口部）（スリット幅ＳＷ１）と遮光部とからなるスリットパターンが形成された第１〜第ｎのマスク（マスク長さ：ｍ）が、第１マスク１−１，第２マスク１−２，…，第ｎマスク１−ｎ（図２の例では、ｎ＝４）の順に設けられている。なお、（図示では、紙面の関係上、横長のイメージを表せていないが）、スリット幅ＳＷ１は１０μｍ程度のオーダで、マスク長さＬは数１００μｍ〜１ｍｍ程度のオーダのものである。
【００５０】
また、このマスク群１では、各マスクのスリットが、１−１ａ，１−２ａ，１−３ａ，１−４ａのように階段状に配置され（段差δ１）、さらに、このような階段状のスリットグループが、１ａ，１ｂ，…といった具合に、上下方向に複数組整列されている。なお、スリット１−１ａ，１−２ａ，…の間の各段差δ１はスリット幅ＳＷ１の１／２よりも小さくなされている。
【００５１】
上記マスク群１の第１〜第ｎマスクを介した第１レーザ光Ｌ１の照射によって、図２（ｂ）に示すように、第１−１〜第１−ｎの照射領域（照射領域２−１〜２−ｎ：２−１ａ〜２−４ａ，２−１ｂ〜２−４ｂ，…）が被照射物８０上に形成される。なお、現実には、図１に示すように、結像光学系８によりマスク群１のスリットが被照射物８０上に縮小投影される場合が多いが、本明細書では、説明の便宜上、被照射物８０上に等倍でスリットが投影されるものとして発明内容を説明する。
【００５２】
次に、第２レーザ照射手段２０の詳細について説明する。第２レーザ照射手段２０は、第２レーザ発振機２６と、その後段に配置され、レーザ光のサイズ、形状や均一性を所望のものとするための第２光学系２７（レンズやホモジナイザを適宜に組み合わせた構成）とからなっている。
【００５３】
第２レーザ照射手段２０（第２レーザ発振機２６，第２光学系２７）により被照射物８０上に導かれる第２レーザ光Ｌ２は、図２（ｂ）に示すように、被照射物８０上に第２照射領域２２を形成し、この第２照射領域２２は、第１レーザ照射手段１０による第１照射領域２（第１−１〜第１−ｎの照射領域２−１〜２−ｎ：２−１ａ〜２−４ａ，２−１ｂ〜２−４ｂ，…）と重複する重複部２２ｂと、第１照射領域２とは重複しない未重複部２２ａとからなる。この未重複部２２ａは、第２照射領域２２内において、移動手段１８による一組の照射領域（第１照射領域２と第２照射領域２２）の相対移動方向Ｘにおける先頭側に設けられている。
【００５４】
この未重複部２２ａの相対移動方向Ｘにおける長さＬは、好ましくは、一組の照射領域の相対移動速度Ｖと、第２レーザ光Ｌ２の照射による被照射物８０の温度上昇の時定数Ｔとに基づき、
Ｌ／Ｖ≧（１／３）・Ｔ                                              （１）
なる関係を満たすように設定される。
【００５５】
ここで、（１）式の左辺のパラメータ値（Ｌ／Ｖ）は、一組の照射領域（第１照射領域２と第２照射領域２２）がＸ方向に相対移動するときに、第１照射領域２の先頭部（第１−１の照射領域２−１）が被照射物８０上の所定位置に到達するまでに、先行して、第２照射領域２２（第２レーザ光L２）による該所定位置の予備加熱が行われる時間を意味している。
【００５６】
さらに好ましくは、上記のパラメータ値（Ｌ／Ｖ）は、
Ｌ／Ｖ≧Ｔ                                                          （２）
を満たすように設定される（上記（１）、（２）式の規定の意味合いについては、後記の補足説明３参照）。
【００５７】
上記（１）、（２）式のいずれかの設定によって、第１照射領域２の先頭部（第１−１の照射領域２−１）が被照射物８０上の所定位置に到達するまでに、該所定位置は、先行する第２照射領域２２（第２レーザ光L２）による予備加熱によって、熱平衡（または、それに近い）状態に達する。そして、この熱平衡（または、それに近い）状態となった該所定位置に対して、第１照射領域２（第１レーザ光L１）による処理（実処理）が施される。なお、上記の所定位置は、例えば、後述する、被照射物８０上のＡラインに相当する。
【００５８】
また、上記（１）、（２）式における、第２レーザ光Ｌ２の照射による被照射物８０の温度上昇の時定数Ｔは、被照射物８０の第２レーザ光Ｌ２の波長に対する吸収係数をα（ｍ−１）、被照射物８０において第２レーザ光Ｌ２を吸収する部分の密度をρ（ｋｇ／ｍ３）、被照射物８０において第２レーザ光Ｌ２を吸収する部分の比熱をC（Ｊ／（ｋｇ・Ｋ））、被照射物８０の第２レーザ光Ｌ２を吸収する部分から熱放出される際の熱通過率をｈｅｆｆ（Ｗ／（ｍ２・Ｋ））とするとき、
Ｔ＝（ρ・C）／（α・ｈｅｆｆ）                                        （３）
で与えられる（この時定数Ｔの導出については、後記の補足説明１参照）。
【００５９】
被照射物８０が後述のようにシリコン系絶縁物（ＳｉＯ２等）を含み、第２レーザ光Ｌ２が炭酸ガスレーザ光であるときには、概ね、ρ=２５００ｋｇ／ｍ３，C=１０００Ｊ／ｋｇ／Ｋ，α＝１．２×１０５m−１，ｈｅｆｆ=１０００Ｗ／（ｍ２・Ｋ）（一般的な水冷ステージにおける熱通通過率）なる値となるから、時定数Ｔは約２０ｍｓとなる。なお、この（３）式の計算による時定数Ｔの妥当性は実験でも確認している（後記の補足説明２参照）。
【００６０】
本実施形態では、上記（１）式を満たす条件の一例として、Ｌ＝３ｍｍ，Ｖ＝３００ｍｍ／ｓを選定する。なお、図２（ｂ）では、上記未重複部２２ａの長さＬ＝３ｍｍに対して、マスク長さｍ＝1ｍｍ（後述）を想定し、Ｌ＝３×ｍとして例示している。
【００６１】
本実施形態のレーザ照射装置３０では、図２４（ｂ）に示す従来技術と対比して、上記の未重複部２２ａ（図２（ｂ））を設けている点に特徴があり、この構成により、従来技術の課題であった「第２レーザ光Ｌ２の照射履歴の影響による、引継ぎ結晶の作製過程での温度変化」が抑えられ、また、その状態で第１レーザ光Ｌ１を照射することによって、巨大結晶を安定して作製することができる。
【００６２】
以下では、非結晶Ｓｉ薄膜を溶融・再結晶化して巨大結晶を作製する場合における、レーザ照射装置３０のより具体的な構成と、このレーザ照射装置３０を用いたレーザ照射方法について説明する。なお、本実施形態における被照射物８０は、上記用途における最良の形態として、被処理層と加熱層とを含む構成とする。具体的には、図３に示すように、ガラス基板８３とその上に積層されたシリコン系絶縁物（ＳｉＯ２，ＳｉＯＮ，ＳｉＮ等）８２の組を加熱層とし、この加熱層の上に積層された非結晶Ｓｉ薄膜８１を被処理層とする。
【００６３】
上記被照射物８０の構成（組成）に応じ、第１レーザ照射手段１０（第１レーザ光Ｌ１）には、被処理層（非結晶Ｓｉ薄膜８１）に吸収される波長域のレーザ、例えば、エキシマレーザや、高調波（２次、３次）ＹＡＧレーザ等を用いる。また、第２レーザ照射手段２０（第２レーザ光Ｌ２）には、上記加熱層８２，８３に吸収される波長域のレーザとして、上記した炭酸ガスレーザ（波長１０．６μｍ）を用いる。
【００６４】
上記の構成においては、第１レーザ光Ｌ１が被処理層（非結晶Ｓｉ薄膜８１）に吸収され、また、第２レーザ光Ｌ２が、被処理層（非結晶Ｓｉ薄膜８１）を透過して加熱層８２，８３に吸収される。したがって、第１レーザ光Ｌ１と第２レーザ光Ｌ２を被照射物８０に照射すると、第２レーザ光Ｌ２の照射２２による加熱層８２，８３の加熱効果によって、第１レーザ光Ｌ１の照射による被処理層（非結晶Ｓｉ薄膜８１）の溶融・再結晶化がアシストされる。
【００６５】
次に、レーザ照射装置３０によって被照射物８０上に形成されるレーザ照射パターンと、各レーザ光（第１レーザ光Ｌ１、第２レーザ光Ｌ２）の照射タイミングについて説明する。
【００６６】
図４（Ｉ）（ａ）〜（ｉ）は、一組の照射領域（第１レーザ照射手段１０による第１照射領域２と、第２レーザ照射手段２０による第２照射領域２２：図２（ｂ））を、Ｘ方向にマスク長さｍずつ順次相対移動させた場合の、被照射物８０上の照射パターン２、２２を示している（図４（Ｉ）では、第１レーザ光Ｌ１の照射パターン２のうち、一つのスリットグループ１ａ（図２（ａ））による照射パターン２ａのみを示している）。
【００６７】
ここで、第１レーザ光Ｌ１と第２レーザ光Ｌ２の各照射は、上記一組の照射領域をマスク長さｍだけ相対移動させる毎に、このタイミングと同期して行われており、すなわち、マスク長さｍ、移動手段１８による一組の照射領域の相対移動速度Ｖに対し、
ｆ＝Ｖ／ｍ                                                          （４）
なる周波数ｆで、パルス的に第１レーザ光Ｌ１と第２レーザ光Ｌ２の照射が行われている。
例えば、図４（Ｉ）（ｂ）〜（ｈ）の各照射パターンは、それぞれ、図４（II）（ｂ）〜（ｈ）の各タイミングチャートにおいて丸印で示すタイミングでの、第１レーザ光Ｌ１と第２レーザ光Ｌ２の照射によるものである。なお、第１レーザ光Ｌ１のパルス幅（例えば数１０ｎｓのオーダ）は、第２レーザ光Ｌ２のパルス幅（例えば数１０〜数１００μｓのオーダ）に比して短く、周波数ｆで繰り返される第１レーザ光Ｌ１と第２レーザ光Ｌ２のパルス照射の各回においては、第２レーザ光Ｌ２のパルス立下りの直前（数μｓ前）に、第１レーザ光Ｌ１のパルス照射が行われる。なお、上記のような、移動手段１８の移動と、これに同期した各レーザ光（第１レーザ光Ｌ１、第２レーザ光Ｌ２）の照射タイミングの制御は、制御手段１９によって行われている。
【００６８】
また、上記（４）式の周波数ｆは、
ｆ≧１／Ｔ                                                          （５）
なる関係も満たすように設定されている（Ｔは、第２レーザ光Ｌ２の照射による被照射物８０の温度上昇の時定数＝２０ｍｓ）。上記（４），（５）式を満たす条件の一例として、本実施形態では、ｆ＝３００Ｈｚ，Ｖ＝３００ｍｍ／ｓ，ｍ＝1ｍｍを選定する。
【００６９】
次に、上記のレーザ照射（図４（Ｉ）（ａ）〜（ｉ））によって形成される結晶について説明する。
【００７０】
図５（II）（ａ）〜（ｉ）は、上記のレーザ照射（図４（Ｉ）（ａ）〜（ｉ）：同じ図を図５（Ｉ）（ａ）〜（ｉ）に転記）によって形成される結晶を示しており、例えば、図４（Ｉ）（ｅ）と図５（II）（ｅ）を参照して、スリット１−１ａ〜１−４ａ（図２（ａ））を介した第１レーザ光Ｌ１の照射２−１ａ〜２−４ａと、第２レーザ光Ｌ２の照射２２によって、結晶３−１ａ〜３−４ａが形成される。なお、図５（II）における各結晶内の縦線は、結晶成長方向（スリット幅ＳＷ１の方向）に沿ってできる結晶粒界を模式的に示したものであり、スリットの両端部（上下端）に対応する位置から各々中央に向けて成長（横方向成長）した結晶同士は、スリットの中央に対応する位置で衝突し、リッジ（突起）４−１ａ〜４−４ａが形成される。
【００７１】
また、上記のように、一組の照射領域（第１レーザ照射手段１０による第１照射領域２と、第２レーザ照射手段２０による第２照射領域２２：図２（ｂ））を、Ｘ方向にマスク長さｍずつ順次相対移動させることにより（図４（Ｉ）（ａ）〜（ｉ））、ＳＬＳ方式による引継ぎ結晶（最終結晶３ａ）が作製される。その過程について、被照射物８０上のＡライン（図４（Ｉ）、図５（II）参照）に着目して説明する。
【００７２】
この、被照射物８０上のＡラインにおいて、図４（Ｉ）（ｅ）（図４（II）（ｅ））のタイミングで施される第１レーザ光照射２−１ａ、続く図４（Ｉ）（ｆ）（図４（II）（ｆ））のタイミングで施される第１レーザ光照射２−２ａ、続く図４（Ｉ）（ｇ）（図４（II）（ｇ））のタイミングで施される第１レーザ光照射２−３ａ、続く図４（Ｉ）（ｈ）（図４（II）（ｈ））のタイミングで施される第１レーザ光照射２−４ａの、Ａライン上における順次の各第１レーザ光照射は、その順に、結晶３−１ａ（図５（II）（ｅ）），３−２ａ（図５（II）（ｆ）），３−３ａ（図５（II）（ｇ）），３−４ａ（図５（II）（ｈ））を形成し、これらの結晶のＡライン上での順次の引継ぎにより、最終結晶３ａ（図５（II）（ｈ））が作製される。
【００７３】
ここで、本実施形態では、未重複部２２ａ（図２（ｂ））をもつ第２レーザ光Ｌ２の照射２２によって、予め、被照射物８０上のＡラインを、高温で、かつ熱平衡に近い温度状態としておき、この温度状態で、Ａラインに順次の第１レーザ光照射２（２−１ａ，２−２ａ，２−３ａ，２−４ａ）が行われるようにしている（詳細は後述する）。このため、引継ぎ結晶（３−１ａ〜３−２ａ〜３−３ａ〜３−４ａ）を作製する過程での順次の第１レーザ光照射において、従来技術（図２６）のように結晶長が変化するようなことがなく、また、その結晶長を長くすることができる。
【００７４】
すなわち、被照射物８０上のＡラインにおいて、第２レーザ光Ｌ２の照射２２による加熱層８２，８３の加熱効果が安定的に最大限に発揮され、この加熱効果によって、第１レーザ光Ｌ１の照射による被処理層（非結晶Ｓｉ薄膜８１）の溶融・再結晶化が、安定的に最大限にアシストされる。その結果、結晶３−１ａ〜３−４ａの結晶成長距離を長くすることができる（第１レーザ光Ｌ１照射終了後の溶融Ｓｉの凝固過程において、下方向への熱移動が抑制され、また、溶融Ｓｉの冷却速度を遅くできるので、横方向（水平方向）の結晶成長距離を長くすることができる）。また、結晶３−１ａ〜３−４ａの間で、結晶長の変化が起こらないようにすることができる。
【００７５】
つまり、従来技術のように、「スリットの両端部に対応する位置から中央に向けて成長（横方向成長）する２つの結晶の成長距離がスリット幅ＳＷ１の１／２に至らず、その結果、これら結晶の間で微粒が生じる」（図２６、図３０（ｂ））ということや、「最も結晶長の短い結晶に見合うようにスリット幅を狭くした場合に、本来もっと長く結晶成長し得る結晶が、上記スリット幅により結晶成長を規制されてしまうことになり、リッジが高くなる」（図３０（ｃ））というようなことが起こらず、大きなスリット幅ＳＷ１のマスク群１を用いても、それに応じた長さ（ＳＷ１／２）の結晶成長を安定して実現できる。その結果、結晶３−１ａ〜３−２ａ〜３−３ａ〜３−４ａといった具合に、δ１（階段状スリットにおける段差）ずつ位置をずらしながら、順次上方向に確実に結晶が引継がれて（図５（II）（ｅ）〜（ｈ））、最終結晶３ａが作製される。そして、この引継ぎ過程では、前の結晶のリッジが次の照射で確実に消去され、最終的にはリッジ４−４ａだけが残る。
【００７６】
なお、上記の「前の結晶のリッジが次の照射で消去され」は、厳密には、「前の結晶のリッジが、次の照射によって、その高さが非常に低くなり（微小凸部となり）」という意味であり、Ａラインにおける結晶３ａの断面形状は、図２１（ａ）に示すような形状となる。また、（図５には示していないが）、スリットグループ１ａによる結晶３ａの横には、スリットグループ１ｂによる結晶３ｂが配置されるため、上記引継ぎ結晶は、図２１（ｂ）に示すように、「２つの突起部（リッジ）４−４ａ，４−４ｂに挟まれた領域を一単位とし、一単位の中に、一方の突起部（リッジ４−４ａ）から見て順に一定の間隔δ１で、突起部（リッジ４−４ａ）よりも高さの低い微小な凸部が複数個配列される（４−３ａ，４−２ａ，４−１ａ）」もの（本来のＳＬＳ結晶）となる。
【００７７】
上記のように、本実施形態では、大きなスリット幅ＳＷ１のマスク群１を用いながらも、「結晶３−１ａ〜３−２ａ〜３−３ａ〜３−４ａの順に、前の結晶のリッジを次の照射で消去しながら、順次結晶を引継ぐという本来のＳＬＳ結晶」を作製できる。以下では、その理由について、上記Ａラインにおける順次の第１レーザ光照射、および、第２レーザ光照射の過程に基づいて説明する。
【００７８】
図４（III）（ｅ）〜（ｈ）は、最終結晶３ａ（図５（II）（ｈ））を作製するための、上記Ａラインにおける順次の第１レーザ光照射（２−１ａ，２−２ａ，２−３ａ，２−４ａ）の各々について、該第１レーザ光照射部（被照射物８０上のＡライン）での、それ以前の第２レーザ光Ｌ２の照射履歴を表している。マスク群１（図２（ａ））における、進行方向後方側のマスクスリットによる第１レーザ光照射ほど（２−１ａ，２−２ａ，２−３ａ，２−４ａの順に向かうほど）、第１レーザ光照射部における、それ以前の第２レーザ光Ｌ２の照射回数が多くなっており、この傾向は、先述の従来技術（図２５）と同様である。
【００７９】
しかし、本実施形態のレーザ照射装置３０では、第２照射領域２２に、第１照射領域２と重複しない未重複部２２ａ（Ｌ＝３×ｍ）を設けているので、被照射物８０上のＡラインには、図４（Ｉ）（ｅ）のタイミングでの第１レーザ光照射２−１ａ（第１照射領域２の先頭部における照射）の前に、既に、３回の第２レーザ光照射が施されている（図４（Ｉ）（ｂ）〜（ｄ）のタイミングでの第２レーザ光照射）。すなわち、Ａラインにおける順次の第１レーザ光照射（２−１ａ，２−２ａ，２−３ａ，２−４ａ）の各々について、該第１レーザ光照射部（被照射物８０上のＡライン）での第２レーザ光Ｌ２の照射履歴が、従来技術（図２５）の場合よりも３回上乗せされている。
【００８０】
具体的には、本実施形態のＡラインにおける順次の第１レーザ光照射２−１ａ，２−２ａ，２−３ａ，２−４ａでは、各々、該第１レーザ光照射部（Ａライン）での第２レーザ光Ｌ２の照射履歴が３回、４回、５回、６回となっている。一方、従来技術（図２５）のＡラインにおける順次の第１レーザ光照射１１２−１ａ，１１２−２ａ，１１２−３ａ，１１２−４ａでは、各々、第１レーザ光照射部（Ａライン上）での第２レーザ光の照射履歴が０回、１回、２回、３回となっている。
【００８１】
図６（ａ）は、横軸：時間、縦軸：温度として、被照射物８０上のＡラインにおける、第２レーザ光Ｌ２の照射履歴（照射回数）に伴う温度上昇（加熱層８２，８３からの熱伝導による非結晶Ｓｉ薄膜（被処理層）８１の温度上昇）を実線で示し、また、最終結晶３ａを作製するための、Ａラインにおける順次の第１レーザ光照射２−１ａ，２−２ａ，２−３ａ，２−４ａの各タイミングを丸印で示している。また、図６（ｂ）では、同様に、被照射物８０上のＡラインにおける、第２レーザ光の照射履歴（照射回数）に伴う温度上昇を実線で示し、従来技術（図２５）において最終結晶１１３ａを作製するための、Ａラインにおける順次の第１レーザ光照射１１２−１ａ，１１２−２ａ，１１２−３ａ，１１２−４ａの各タイミングを丸印で示している。
【００８２】
なお、上記の「第２レーザ光Ｌ２の照射履歴（照射回数）に伴う温度上昇を示す実線」は、後述の（６）式（補足説明１）に基づくシミュレーション結果であり、（イ）「第２レーザ光Ｌ２がｆ≧１／Ｔなる周波数ｆのパルスレーザ光（（５）式）であるために、１パルスの照射終了から次のパルスの照射開始までの間に十分な放熱が行われず、その結果、第２レーザ光Ｌ２の繰返し照射毎に熱蓄積されていく、すなわち、第２レーザ光Ｌ２の照射回数の増加に伴って温度上昇する」という性質、および、（ロ）「被照射物８０上のＡラインは、第２レーザ光Ｌ２の照射回数の増加に伴って温度上昇するが、時定数Ｔに至る照射回数になると所定の温度に漸近する（熱平衡状態に到達する）」という性質をもつ。
【００８３】
図６（ａ）と（ｂ）を比較して、被照射物８０のＡラインにおける順次の第１レーザ光照射の間において、第２レーザ光Ｌ２の照射履歴によるＡラインの温度変化は、本実施形態（図６（ａ））の方が従来技術（図６（ｂ））よりも小さく、また、その温度の値は、本実施形態（図６（ａ））の方が従来技術（図６（ｂ））よりも大きくなっている。これは、本実施形態の各第１レーザ光照射においては、第２レーザ光Ｌ２の照射履歴が、従来技術の場合よりも３回上乗せされており、そのことにより、熱平衡に近い温度状態で、第１レーザ光照射が行われている結果である。
【００８４】
したがって、本実施形態においては、最終結晶３ａを作製するための、被照射物８０のＡラインにおける順次の第１レーザ光照射２−１ａ，２−２ａ，２−３ａ，２−４ａを、Ａラインの温度が高温で、かつ、その温度変化が少ない状態で行なうことができる。その結果、図５（II）のＡラインに示すように、上記各照射部に対応する結晶３−１ａ（図５（II）（ｅ）），３−２ａ（図５（II）（ｆ）），３−３ａ（図５（II）（ｇ）），３−４ａ（図５（II）（ｈ））の各々を、その結晶成長距離が長く、かつ、各結晶の間での結晶長変化が小さいものとすることができる。つまり、大きなスリット幅ＳＷ１のマスク群１を用いても、それに応じた長さ（ＳＷ１／２）の結晶成長を、安定して実現することができる。
【００８５】
上記のようにして作製される最終結晶３ａ（図５（II）（ｈ））は、大きなスリット幅ＳＷ１を用いながらも、「結晶３−１ａ〜３−２ａ〜３−３ａ〜３−４ａの順に、前の結晶のリッジを次の照射で消去しながら、順次結晶を引継ぐという本来のＳＬＳ結晶（図２１に断面形状を示したような結晶）」となり、すなわち、巨大結晶（長い針状結晶）を安定して作製することができ、本発明の主目的を達成できる。
＜補足説明１．図６（ａ），（ｂ）のシミュレーションについて＞
図６（ａ），（ｂ）に示した温度シミュレーションについて補足する。本シミュレーションは、第２レーザ光を被照射物に照射したときの、一次元（被照射物の厚み方向）の熱収支を表す、下記（６）式に基づいている。
【００８６】
（ρ・Ｃ・ｄａ）・（ｄθ／ｄｔ）＝Ｗ−ｈｅｆｆ・（θ―θｗ）        （６）
ここで、
θ：被照射物８０の温度、
θｗ：被照射物８０から熱放出される領域（例えば、移動手段１８の最下面）の温度、
ｔ：時間、
ρ：被照射物８０において、第２レーザ光を吸収する部分（加熱層）の密度、
Ｃ：被照射物８０において、第２レーザ光を吸収する部分（加熱層）の比熱、
ｄａ：被照射物８０において、第２レーザ光を吸収する深さ
（＝１／α、αは、被照射物８０において、第２レーザ光を吸収する部分（加熱層）の吸収係数）
Ｗ：第２レーザ光の照射パワー密度、
ｈｅｆｆ：被照射物８０の第２レーザ光を吸収する部分（加熱層）から熱放出される際の熱通過率
である。
【００８７】
上記（６）式を、Ｗが一定の条件の元で解くと、被照射物８０の温度θは下記（７）式のように表される。
θ＝｛（Ｗ／ｈｅｆｆ）＋（θｗ―θｏ）｝・｛１−ｅｘｐ（−ｔ／Ｔ）｝＋θｏ（７）
ここで、Ｔ：時定数、θｏ：初期温度である。
時定数Ｔは、
Ｔ＝（ρ・C）／（α・ｈｅｆｆ）                                        （８）
で表される。
【００８８】
図６のシミュレーションは、例えば、以下のような手順で行われる。すなわち、ケースＡ：第２レーザ光Ｌ２のパルス照射がなされている期間（Ｗ＝W）と、ケースＢ：第２レーザ光Ｌ２のパルス照射がなされていない期間（Ｗ＝０）とで、各々別個に（７）式の計算を行なう。その際、ケースＡの計算においては、その初期温度θ０に直前のケースBの最終温度θを代入し、また、ケースBの計算においては、その初期温度θｏに直前のケースＡの最終温度θを代入する。そして、これらの計算を周波数ｆに応じて繰り返す（なお、上記方法に限らず、（６）式を直接、差分法によって解くものでもよい）。
【００８９】
上記した（イ），（ロ）の性質は、このシミュレーション結果により導かれるものであるが、この傾向は、上記（７）式の、｛１−ｅｘｐ（−ｔ／Ｔ）｝の項からも類推できる。
＜補足説明２．レーザ照射装置３０における時定数Ｔについて＞
以下では、実際に作製した結晶の結晶長に基づき、「被照射物がシリコン系絶縁物を含み、第２レーザ光が炭酸ガスレーザ光であるとき」（レーザ照射装置３０の構成）において、「第２レーザ光の照射による被照射物の温度上昇の時定数Ｔ」が、Ｔ＝２０ｍｓであることを確認した実験結果について説明する。
【００９０】
図７（ａ）は、図６（ａ）に示した「第２レーザ光Ｌ２の照射履歴（照射回数）に伴う温度上昇（シミュレーション）」のグラフ上に、各照射履歴（横軸）の状態で第１レーザ光Ｌ１を照射して形成された結晶の結晶長（測定結果）を◆プロットで示したものである。
【００９１】
なお、第２レーザ光Ｌ２の周波数はｆ＝３００Hzで、シミュレーション（点線）では、第２レーザ光Ｌ２の照射による被照射物８０の温度上昇の時定数ＴをＴ＝２０ｍｓとしている。また、温度上昇のシミュレーション結果と、結晶長の測定結果とを対比しやすいように、シミュレーションの縦軸スケールは適宜に調整している。この図７（ａ）から、温度シミュレーションの結果と結晶長の測定結果とは符合しており、シミュレーションに用いた時定数Ｔ＝２０ｍｓの妥当性を確認できる。
【００９２】
また、図７（ｂ）は、第２レーザ光の周波数ｆを５０Hz（＝１／Ｔ＝１／（２０ｍｓ））として、図７（ａ）と同様に、温度シミュレーションの結果と結晶長の測定結果とを対比したグラフである（周波数ｆ以外の条件は図７（ａ）と同じである）。この図７（ｂ）においては、シミュレーションの結果と符合して、第２レーザ光の照射履歴（照射回数）に伴う結晶長の変化が小さくなっており（熱蓄積が小さくなっており）、このことからも、時定数Ｔ＝２０ｍｓの妥当性を確認できる。さらに、図７（ａ）と図７（ｂ）を比較して、第２レーザ光の照射による熱蓄積を利用する本実施形態においては、（５）式の要件（ｆ≧１／Ｔ）を満たすことが必要で、特に、ｆ＞１／Ｔを満たすこと（図７（ａ）の場合）が望ましいことが分かる。
＜補足説明３．（１），（２）式の規定の意味合いについて＞
図８（ａ），（ｂ）は、各々、図７（ａ）と同じグラフの中に、上記（１），（２）式を満たす条件（第２照射領域２２によるＡラインの予備加熱時間）での、Ａラインにおける順次の第１レーザ光照射のタイミングを丸印で示したものである。また、図８（ｃ）は、比較のために、従来技術（図２５）における、Ａラインにおける順次の第１レーザ光照射のタイミングを丸印で示したものである。
【００９３】
（１）式を満たす図８（ａ）は、Ａラインにおける順次の各第１レーザ光照射において、従来技術（図８（ｃ））に比べて１．５μｍ長い、４．５μｍの最小結晶長（第１レーザ光照射２−１ａにおける結晶長）を確保でき、９μｍ幅のスリットを用いることができるレベルである。但し、順次の各第１レーザ光照射の間での結晶長変化は、まだ十分に小さいとは言えない。
【００９４】
（２）式を満たす図８（ｂ）は、Ａラインにおける順次の各第１レーザ光照射において、従来技術（図８（ｃ））に比べて３．５μｍ長い、６．５μｍの最小結晶長（第１レーザ光照射２−１ａにおける結晶長）を確保でき、１３μｍ幅のスリットを用いることができるレベルである。更に、第２レーザ光の照射履歴による温度上昇が熱平衡に到達した状態で、各第１レーザ光照射が行われているため、結晶長の変化もほとんどない。すなわち、上記の最低結晶長（６．５μｍ）に見合うように１３μｍ幅のスリットを用いた場合にも、結晶成長がこのスリット幅に規制されてリッジが高くなるような恐れもない。
【００９５】
［第２実施形態］
上記の第１実施形態（レーザ照射装置３０）は、一組の照射領域をマスク長さｍだけ相対移動させる毎に、このタイミングと同期して、パルス状の第２レーザ光Ｌ２を照射するものであったが、第２レーザ光Ｌ２の照射はパルス照射に限らずＣＷ照射であってもよい。この第２実施形態では、第２レーザ光Ｌ２の照射をＣＷ照射としたレーザ照射方法について説明する。なお、このレーザ照射方法は、第２レーザ光Ｌ２の照射をＣＷ照射とした以外は第１実施形態のレーザ照射方法と同じであり、また、本実施形態に用いるレーザ照射装置もレーザ照射装置３０（図１，図２）と同じものであるので、第１実施形態と共通する内容については説明を省略する。
【００９６】
まず、本実施形態によって被照射物８０上に形成されるレーザ照射パターンと、各レーザ光（第１レーザ光Ｌ１、第２レーザ光Ｌ２）の照射タイミングについて説明する。図９（Ｉ）（ａ）〜（ｉ）は、一組の照射領域（第１レーザ照射手段１０による第１照射領域２と、第２レーザ照射手段２０による第２照射領域２２：図２（ｂ））を、Ｘ方向にマスク長さｍずつ順次相対移動させた場合の、被照射物８０上の照射パターン２、２２を示している（図９（Ｉ）では、第１レーザ光Ｌ１の照射パターン２のうち、一つのスリットグループ１ａ（図２（ａ））による照射パターン２ａのみを示している）。
【００９７】
ここで、第１レーザ光Ｌ１の照射は、上記一組の照射領域をマスク長さｍだけ相対移動させる毎に、このタイミングと同期して行われており、すなわち、マスク長さｍ、移動手段１８による一組の照射領域の相対移動速度Ｖに対し、
ｆ＝Ｖ／ｍ                                                          （９）
なる周波数ｆで、パルス的に第１レーザ光Ｌ１の照射が行われている。
【００９８】
一方、第２レーザ光Ｌ２の照射は、上記タイミングとの同期をとらずに、連続的に行われている（CW照射されている）。この点が第１実施形態との相違点である。図９（Ｉ）（ｂ）〜（ｈ）の各照射パターンは、それぞれ、図９（II）（ｂ）〜（ｈ）の各タイミングチャートにおいて丸印で示すタイミングでの、第１レーザ光と第２レーザ光の照射によるものである。
【００９９】
図９（III）（ｅ）〜（ｈ）は、第１実施形態の図４（III）と同様の様式で、被照射物８０のＡライン上における順次の第１レーザ光照射（２−１ａ，２−２ａ，２−３ａ，２−４ａ）の各々について、該第１レーザ光照射部（被照射物８０上のＡライン）での、それ以前の第２レーザ光Ｌ２の照射履歴（照射時間）を表している。すなわち、本実施形態においては、図４（Ｉ）（ｂ）の時刻から図４（Ｉ）（ｈ）の時刻まで、連続的に、第２レーザ光Ｌ２が被照射物８０上のＡラインに照射されており、この期間内において、Ａラインに、順次、第１レーザ光が照射される。
【０１００】
なお、本実施形態においても、第１実施形態（レーザ照射装置３０）と同様に、第２照射領域２２に、第１照射領域２と重複しない未重複部２２ａ（Ｌ＝３×ｍ）を設けているので、被照射物８０上のＡラインには、図９（Ｉ）（ｅ）のタイミングでの第１レーザ光照射２−１ａ（第１照射領域２の先頭部における照射）の前に、（Ｌ／Ｖ）なる時間の間、連続的に第２レーザ光照射が施されている（図９（Ｉ）（ｂ）〜図９（Ｉ）（ｄ）の期間における第２レーザ光照射）。
【０１０１】
図１０（ｂ）は、横軸：時間、縦軸：温度として、第２レーザ光Ｌ２の照射履歴（照射時間）に伴う、被照射物８０上のＡラインの温度上昇を実線で示し、また、最終結晶３ａを作製するための、Ａラインにおける順次の第１レーザ光照射２−１ａ，２−２ａ，２−３ａ，２−４ａの各タイミングを丸印で示している。なお、「第２レーザ光Ｌ２の照射履歴（照射時間）に伴う温度上昇を示す実線」は、第１実施形態の図６と同様、先述の（６）式に基づくシミュレーション結果であり、「被照射物８０上のＡラインは、第２レーザ光Ｌ２の照射時間の増加に伴って温度上昇するが、時定数Ｔに至ると所定の温度に漸近する（熱平衡状態に到達する）」という性質をもつ。また、図１０（ａ）は、第１実施形態の図６（ａ）を転記したものである。
【０１０２】
本実施形態の図１０（ｂ）を参照して、Ａラインにおける順次の第１レーザ光照射２−１ａ，２−２ａ，２−３ａ，２−４ａの間において、第２レーザ光Ｌ２の照射履歴（照射時間）によるＡラインの温度変化、および、その温度の値は、第１実施形態（図１０（ａ））と同様のものとなっている。
【０１０３】
すなわち、本実施形態においても、未重複部２２ａ（図２（ｂ））をもつ第２レーザ光Ｌ２の照射２２によって、被照射物８０上のＡラインを、高温で、かつ熱平衡に近い温度状態としておき、この温度状態で、Ａラインに順次の第１レーザ光照射２（２−１ａ，２−２ａ，２−３ａ，２−４ａ）が行われるようになっている。このため、第１実施形態と同様に、大きなスリット幅ＳＷ１を用いながらも、「結晶３−１ａ〜３−２ａ〜３−３ａ〜３−４ａの順に、前の結晶のリッジを次の照射で消去しながら、順次結晶を引継ぐという本来のＳＬＳ結晶」を作製でき、すなわち、巨大結晶を安定して作製することができ、本発明の主目的を達成できる。
【０１０４】
さらに、本実施形態の場合には、第２レーザ光をＣＷレーザとしているので、図１１に示す如くに、パルスレーザの場合よりも、同等のエネルギ（パワー積分値）を得るために必要なパワーが低くて済む。すなわち、第１実施形態と同等の処理を行なう際のパワーが、パルスレーザを用いる場合に比べて低くて済むといった効果がある。
【０１０５】
［第１、第２実施形態の変形例１］
第１実施形態（レーザ照射装置３０）は、一組の照射領域（第１レーザ照射手段１０による第１照射領域２と、第２レーザ照射手段２０による第２照射領域２２：図２（ｂ））を、Ｘ方向にマスク長さｍずつ順次相対移動させることにより、この移動方向（Ｘ方向）と直交する方向（上方向）に、順次、第１照射領域（２−１ａ，２−２ａ，２−３ａ，２−４ａ）を重ね、引継ぎ結晶を作製するものであった。しかし、上記の各第１照射領域を重ねる方向はこの方向に限らず、Ｘ方向と平行でもよく、また、斜め方向等の任意の方向でもよい。
【０１０６】
本変形例１では、一組の照射領域の相対移動方向（Ｘ方向）と平行方向に、各第１照射領域を重ねる場合に用いる第１マスク群４１について説明する。この第１マスク群４１以外の構成は第１、第２実施形態と同じであるので、先の実施形態と共通する内容については説明を省略する。
【０１０７】
第１マスク群４１は、図１２（ａ）に示すように、縦長の長尺状スリット（開口部）（スリット幅ＳＷ１）と遮光部とからなるスリットパターンが形成された第１〜第ｎのマスク（マスク長さ：ｍ）が、第１マスク４１−１，第２マスク４１−２，…，第ｎマスク４１−ｎ（図１２の例では、ｎ＝４）の順に設けられて構成されており、この第１〜第ｎマスクの各々を介した第１レーザ光Ｌ１の照射によって、被照射物８０上に、第１−１〜第１−ｎの照射領域（照射領域４２−１〜４２−ｎ）が形成される。
【０１０８】
さらに、このマスク群４１では、各マスクのスリットが、４１−１ａ，４１−２ａ，…，のように、各マスク端部からの距離を順次δ１ずつずらしてなる縦スリットグループを構成しており（縦スリットグループ４１ａ）、このような縦スリットグループが、４１ａ，４１ｂ，…といった具合に、左右方向に複数組整列されている。
【０１０９】
また、第２レーザ照射手段２０により被照射物８０上に導かれる第２レーザ光Ｌ２は、第１実施形態と同様、図１２（ｂ）に示すように、被照射物８０上に第２照射領域２２を形成し、この第２照射領域２２は、第１レーザ照射手段１０による第１照射領域４２（第１−１〜第１−ｎの照射領域４２−１〜４２−ｎ）と重複する重複部２２ｂと、第１照射領域４２とは重複しない未重複部２２ａとからなる。この未重複部２２ａは、第２照射領域２２内において、移動手段１８による一組の照射領域（第１照射領域４２と第２照射領域２２）の相対移動方向Ｘにおける先頭側に設けられている。
【０１１０】
図１３（Ｉ）（ａ）〜（ｉ）は、一組の照射領域（第１レーザ照射手段１０による第１照射領域４２と、第２レーザ照射手段２０による第２照射領域２２：図１２（ｂ））を、Ｘ方向にマスク長さｍずつ順次相対移動させた場合の、被照射物８０上の照射パターン４２、２２を示している（図１３（Ｉ）では、第１レーザ光Ｌ１の照射パターン４２のうち、一つのスリットグループ４１ａ（図１２（ａ））による照射パターン４２ａのみを示している）。
【０１１１】
図１３（II）（ａ）〜（ｉ）は、上記のレーザ照射（図１３（Ｉ）（ａ）〜（ｉ））によって形成される結晶を示しており、例えば、図１３（Ｉ）（ｅ）と図１３（II）（ｅ）を参照して、スリット４１−１ａ〜４１−４ａ（図１２（ａ））を介した第１レーザ光Ｌ１の照射４２−１ａ〜４２−４ａと、第２レーザ光Ｌ２の照射２２によって、結晶４３−１ａ〜４３−４ａが形成される。なお、図１３（II）における各結晶内の横線は、結晶成長方向（スリット幅ＳＷ１の方向）に沿ってできる結晶粒界を模式的に示したものであり、スリットの両端部（左右端）に対応する位置から各々中央に向けて成長（横方向成長）した結晶同士は、スリットの中央に対応する位置で衝突し、リッジ（突起）４４−１ａ〜４４−４ａが形成される。
【０１１２】
また、上記のように、一組の照射領域（第１レーザ照射手段１０による第１照射領域４２と、第２レーザ照射手段２０による第２照射領域２２：図１２（ｂ））を、Ｘ方向にマスク長さｍずつ順次相対移動させることにより（図１３（Ｉ）（ａ）〜（ｉ））、ＳＬＳ方式による引継ぎ結晶（最終結晶４３ａ）が作製される。その過程について、被照射物８０上のＡ領域（図１３（Ｉ）（II）参照）に着目して説明する。
【０１１３】
この、被照射物８０上のＡ領域において、図１３（Ｉ）（ｅ）のタイミングで施される第１レーザ光照射４２−１ａ、続く図１３（Ｉ）（ｆ）のタイミングで施される第１レーザ光照射４２−２ａ、続く図１３（Ｉ）（ｇ）のタイミングで施される第１レーザ光照射４２−３ａ、続く図１３（Ｉ）（ｈ）のタイミングで施される第１レーザ光照射４２−４ａの、Ａ領域における順次の各第１レーザ光照射は、その順に、結晶４３−１ａ（図１３（II）（ｅ）），４３−２ａ（図１３（II）（ｆ）），４３−３ａ（図１３（II）（ｇ）），４３−４ａ（図１３（II）（ｈ））を形成し、Ａ領域における、これらの結晶のＸ方向の順次の引継ぎにより、最終結晶４３ａ（図１３（II）（ｈ））が作製される。
【０１１４】
本変形例でも、第１実施形態と同様、未重複部２２ａ（図１２（ｂ））をもつ第２レーザ光Ｌ２の照射２２によって、予め、被照射物８０上のＡ領域を、高温で、かつ熱平衡に近い温度状態としておき、この温度状態で、Ａ領域に順次の第１レーザ光照射４２（４２−１ａ，４２−２ａ，４２−３ａ，４２−４ａ）が行われるようになっている。
【０１１５】
このため、第１実施形態と同様に、大きなスリット幅ＳＷ１を用いながらも、「結晶４３−１ａ〜４３−２ａ〜４３−３ａ〜４３−４ａの順に、前の結晶のリッジを次の照射で消去しながら、順次結晶を引継ぐという本来のＳＬＳ結晶」を作製できる。なお、本変形例１の最終結晶４３ａは、第１実施形態の最終結晶３ａと比べて、結晶成長の方向が異なるのみで、結晶長、結晶幅や均質性は全く同じである。
【０１１６】
［第１、第２実施形態の変形例２］
第１実施形態（レーザ照射装置３０）は、一組の照射領域を、Ｘ方向にマスク長さｍずつ順次相対移動させることにより、この移動方向（Ｘ方向）と直交する方向（上方向）に、引継ぎ結晶を作製するものであった。また、変形例１では、この移動方向と平行方向（Ｘ方向）に、引継ぎ結晶を作製するものであった。
【０１１７】
したがって、第１実施形態の方法で、上方向に成長した最終結晶３ａを作製し、その後、この最終結晶３ａを種結晶として、変形例１の方法によってＸ方向に結晶成長させれば、角型結晶を作製することも可能である。このような場合には、図１４（ａ）に示すように、第１実施形態の第１マスク群１（図２（ａ））の横に、変形例１のマスク群４１（図１２（ａ））を配置したマスク群５１を用いればよい。
【０１１８】
本変形例においても、第２レーザ照射手段２０により被照射物８０上に導かれる第２レーザ光Ｌ２は、第１実施形態と同様、図１４（ｂ）に示すように、被照射物８０上に第２照射領域２２を形成し、この第２照射領域２２は、第１レーザ照射手段１０による第１照射領域５２と重複する重複部２２ｂと、第１照射領域５２とは重複しない未重複部２２ａとからなる。上記の未重複部２２ａは、第２照射領域２２内において、移動手段１８による一組の照射領域（第１照射領域５２と第２照射領域２２）の相対移動方向Ｘにおける先頭側に設けられている。このマスク群５１を用いて作製される最終結晶は、上方向に成長した縦長結晶（第１実施形態の最終結晶３ａ）を、Ｘ方向に引き伸ばしたものであるため、角型結晶となる。
【０１１９】
本変形例でも、第１実施形態と同様、未重複部２２ａ（図１４（ｂ））をもつ第２レーザ光Ｌ２の照射２２によって、予め、被照射物８０上の所定領域を、高温で、かつ熱平衡に近い温度状態としておき、この温度状態で、該所定領域に順次の第１レーザ光照射５２が行われるようになっている。このため、第１実施形態と同様に、大きなスリット幅ＳＷ１を用いながらも、「前の結晶のリッジを次の照射で消去しながら、順次結晶を引継ぐという本来のＳＬＳ結晶」を作製できる。なお、このＳＬＳ結晶は、上方向の順次の引継ぎ成長に続いて、Ｘ方向の順次の引継ぎ成長がなされたもので、角型結晶である。
【０１２０】
［第１、第２実施形態の変形例３］
上記の変形例２では、第１実施形態の第１マスク群１の横に、変形例１の第１マスク群４１を配置したマスク群５１を用いた場合について説明したが、図１５に示すように、マスク群１の各マスク１−１，１−２，…，と、マスク群４１の各マスク４１−１，４１−２，…，とが、１−１，４１−１，１−２，４１−２，…といった具合に交互に配置されたマスク群６１を用いても、変形例２と同様の角型結晶を作製することができる。
【０１２１】
このマスク群６１を用いた場合には、直交する２方向の結晶成長が交互に繰り返されて、順次、角型結晶が拡大される。この最終結晶（角型結晶）は、変形例２と同様のものであるが、徐々に結晶が拡大されるため、変形例２の場合よりも結晶品質が良好である。
【０１２２】
［第３実施形態］
上記したように、第１、第２実施形態、および、変形例１によれば、針状の巨大結晶を作製することができる。また、変形例２、３によれば、角型の巨大結晶を作製することができる。
【０１２３】
本発明における上記の各実施形態、および、各変形例においては、第１実施形態の説明中で記載したように、１回の第１レーザ光照射による結晶長を６．５μｍ以上とすることもできるから、その順次引継ぎにより、１０μｍ〜数１０μｍ長の針状結晶や、１０μｍ〜数１０μｍ角の角型結晶を作製することも可能である。
【０１２４】
図１６および図１７は、それぞれ、第１実施形態の手法により作製した１０μｍ長の針状結晶、および、変形例２の手法で作製した１０μｍ角の角型結晶のＳＥＭ写真である。
【０１２５】
ここで、１０μｍ長の針状結晶（図１６）は、その成長方向（結晶粒界）に沿って切断した断面の形状が、２つの突起部（リッジ）に挟まれた領域（１０μｍ）を一単位とし、この一単位の中に、一方の突起部（リッジ）から見て順に一定の間隔で、前記突起部（リッジ）よりも高さの低い微小な凸部が複数個配列される形状（図２１（ｂ））をなしている。この１０μｍ長（２つの突起部（リッジ）に挟まれた領域の長さが１０μｍ）の針状結晶を用いると、図１６の写真中に示す如くに、チャネル（数μｍサイズ）がリッジや結晶粒界を横切らないようにトランジスタを配置することが可能となる。このようにして作製されるトランジスタは、高移動度で特性バラツキの小さいものとなり、スイッチング特性に優れた機能素子として非常に有用である。なお、上記の「結晶粒界を横切らないようなトランジスタ配置」とは、結晶成長方向（結晶粒界）に沿う方向がキャリアの移動方向と一致するようなトランジスタ配置のことを意味する。
【０１２６】
また、１０μｍ角の角型結晶（図１７）は、その各辺に沿って切断した断面の形状が、２つの突起部に挟まれた領域（１０μｍ）を一単位とし、この一単位の中に、一方の突起部から見て順に一定の間隔で、前記突起部よりも高さの低い微小な凸部が複数個配列される形状（図２１（ｂ））をなしている。なお、前記断面形状（図２１（ｂ））は、角型結晶の各辺のうち、最後段のマスクのスリット（最終ショット）による結晶成長方向に沿って切断した断面において、明確に現れる。
【０１２７】
この１０μｍ角（角型結晶の各辺における、２つの突起部に挟まれた領域の長さが１０μｍ）の角型結晶を用いると、図１７の写真中に示す如くに、チャネル（数μｍサイズ）がリッジや結晶粒界を横切らないようにトランジスタを配置することが可能となる。このようにして作製されるトランジスタは、高移動度で特性バラツキの小さいものとなり、スイッチング特性に優れた機能素子として非常に有用である。なお、トランジスタの配置は、キャリアの移動方向が、角型結晶の各辺に沿う方向と一致するようにすることが好ましいが、図１７中に示すように、斜めとなっていてもよい。
【０１２８】
上記のような巨大結晶を用いて作製されるトランジスタは、高移動度で特性バラツキの小さいものとなり、スイッチング特性に優れた機能素子として非常に有用である。特に、１０μｍ角以上の角型結晶を用いる場合には、トランジスタの配置方向が如何なるものであっても、その角型結晶粒の内部にチャネル領域を配置することができるので、トランジスタ設計の自由度が広がるといった効果もある。
【０１２９】
上記の第１〜第３実施形態では、第２レーザ光Ｌ２に炭酸ガスレーザを用い、この炭酸ガスレーザによって加熱層（ガラス基板８３とその上に積層されたシリコン系絶縁物８２の組）を加熱する場合について説明したが、この構成には限らず、例えば、第２レーザ光に高調波（２次）ＹＡＧレーザを用い、被処理層（被照射物）を直接的に加熱するものであってもよい。
【０１３０】
また、被処理層を非結晶Ｓｉ薄膜とし、第１レーザ光Ｌ１として、エキシマレーザや高調波（２次、３次）ＹＡＧレーザ等を用いる場合について説明したが、被処理層には非結晶Ｓｉ薄膜以外の非晶質材料や結晶材料を用いることも可能であり、それに応じて、適宜に第１レーザ光を選択すればよい。
【０１３１】
また、第１レーザ光による被処理層（被照射物）の処理を、非結晶材料の結晶化処理（アニール処理）とする場合について説明してきたが、この用途に限らず、除去加工処理、成膜処理、焼成処理、転写処理等、如何なる用途に用いられるものであってもよい。要は、第１レーザ光による被処理層（被照射物）の実処理の前に、被処理層（被照射物）が第２レーザ光によって直接的、または、間接的に予備加熱され、第１レーザ光による被処理層（被照射物）の実処理が効果的にアシストされるようになっていればよい。
【０１３２】
以下の第４実施形態では、レーザ照射装置３０を、上記第１〜第３実施形態とは異なる用途のレーザ処理に用いる例について説明する。
【０１３３】
［第４実施形態］
本実施形態では、被照射物８０にパターニング除去加工を施すレーザ照射方法について説明する。なお、本実施形態に用いるレーザ照射装置では、使用するレーザ種と第１マスク群のパターン形状とが第１実施形態のレーザ照射装置３０と異なるが、基本構成はレーザ照射装置３０（図１）と同じであるので、装置構成の説明と図面は省略する。
【０１３４】
本実施形態における被照射物８０は、例えば、ガラス基板上に成膜されたＩＴＯ等の透明導電膜であって（加熱層は特に設けない）、この被照射物８０を図１８に示す形状にパターニング除去加工する。
【０１３５】
この用途の場合、第１レーザ照射手段１０（第１レーザ光Ｌ１）には、被照射物８０を加工（エッチング）する目的により、被照射物（透明導電膜）８０に強く吸収される波長域のレーザ、例えば、エキシマレーザや、３次ＹＡＧレーザ（ＴＨＧ）等を用いる。また、第２レーザ照射手段２０（第２レーザ光Ｌ２）には、被照射物（透明導電膜）８０を予備加熱する目的により、被照射物（透明導電膜）８０への吸収が比較的少ない波長域のレーザ、例えばＹＡＧ基本波レーザ等を用いる。
【０１３６】
第１レーザ照射手段１０における第１マスク群７１には、図１８の加工パターンに応じ、例えば、その繰返しの1周期分のパターンに相当する、図１９（ａ）に示すようなパターン形状のマスク群（マスク長さ：ｍ）を用いる。この第１マスク群７１を介した第１レーザ光Ｌ１の照射によって、図１９（ｂ）に示すように、被照射物８０上にマスク群７１のパターン形状が投影され、第１照射領域７２が形成される。
【０１３７】
第２レーザ照射手段２０により被照射物８０上に導かれる第２レーザ光Ｌ２は、図１９（ｂ）に示すように、被照射物８０上に第２照射領域２２を形成し、この第２照射領域２２は、第１レーザ照射手段１０による第１照射領域７２と重複する重複部２２ｂと、第１照射領域７２とは重複しない未重複部２２ａとからなる。
【０１３８】
上記の未重複部２２ａは、第２照射領域２２内において、移動手段１８による一組の照射領域（第１照射領域７２と第２照射領域２２）の相対移動方向Ｘにおける先頭側に設けられている。この未重複部２２ａの相対移動方向Ｘにおける長さＬは、第１実施形態と同様、好ましくは、上記（１）または（２）式を満たすように設定される。
【０１３９】
上記の構成において、一組の照射領域（第１レーザ照射手段１０による第１照射領域７２と、第２レーザ照射手段２０による第２照射領域２２：図１９（ｂ））を、Ｘ方向にマスク長さｍずつ順次相対移動させ、このタイミングと同期して、被照射物８０への第１レーザ光Ｌ１と第２レーザ光Ｌ２の各照射が行われる。その結果、被照射物８０には、第１照射領域７２のパターン形状が繰り返された様式での除去加工が施され、最終的に、図１８に示す形状にパターニング除去加工される。
【０１４０】
ここで、本実施形態においては、第１実施形態と同様、一組の照射領域（第１照射領域７２と第２照射領域２２）がＸ方向に相対移動するときに、第１照射領域７２が被照射物８０上の所定位置に到達するまでに、先行して、第２照射領域２２（第２レーザ光L２）による該所定位置の予備加熱が行われるようになっている。したがって、第２照射領域２２（第２レーザ光L２）の予備加熱の効果により、第１照射領域７２（第１レーザ光Ｌ１）による実処理（除去加工処理）での加工閾値が低くなり、低エネルギの第１レーザ光Ｌ１にて加工を行なうことができる。このように、除去加工時のエネルギを小さくできることにより、レーザ加工時に問題となるデブリや、加工エッジ部の隆起等を抑えることが可能になる。つまり、上記問題の生じない良好な加工を低エネルギで行なうことができる。したがって、除去加工処理を、安定かつ効率的に行なうことができ、本発明の目的を達成できる。
【０１４１】
なお、上記では、第１マスク群７１を、図１８の加工パターンに応じ、その繰返しの1周期分のパターンに相当する形状とする例について説明したが、図２０に示すマスク群７２のように、必要な加工パターンを全て含んだパターン形状としてもよい。このようにすると、上記の繰返しパターンに限らず複雑なパターン形状の加工も可能となる。但し、この場合には、マスク群７２が大面積となるので、図示のように、第１レーザ光Ｌ１に対してマスク群７２を相対移動させる構成等が必要となることもある。
【０１４２】
上記の第１〜第３実施形態、および、第４実施形態で説明したように、本発明によるレーザ照射装置、レーザ照射方法によれば、一組の照射領域（第１レーザ光による第１照射領域、および、第２レーザ光による第２照射領域）の相対移動方向における先頭側において、第２照射領域に、第１照射領域と重複しない未重複部を設けているので、被照射物上の所定位置に第１レーザ光による実処理を施すのに先立って、第２レーザ光により該所定位置を予備加熱することができる。その結果、第１レーザ光による実処理が、第２レーザ光による予備加熱によって安定的かつ効率的にアシストされるので、第１レーザ光による被照射物の処理を、安定かつ効率的に行なうことができる。
【０１４３】
このような本発明の作用効果は、上記のアニール処理、除去加工処理の他、焼成処理、成膜処理、転写処理等、如何なる態様のレーザ処理にも適用可能である。例えば、焼成処理においては、ペースト材料を上記予備加熱の段階で乾燥させ、その後の実処理で本焼成する等の処理に適用可能である。また、成膜処理においては、被処理物を上記予備加熱して表面反応が起こりやすい状態とさせておき、その後の実処理でレーザＣＶＤを行なう等の処理に適用可能である。また、転写処理においては、被処理物を上記予備加熱して表面反応が起こりやすい状態とさせておき、その後、レーザ転写処理を行なう等の処理に適用可能である。
【０１４４】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【０１４５】
【図１】本発明の第１実施形態に係るレーザ照射装置３０の構成図である。
【図２】（ａ）は、本発明の第１実施形態に係るレーザ照射装置３０における第１マスク群１の構成図、（ｂ）は、本発明の第１実施形態に係るレーザ照射装置３０における第１照射領域２と第２照射領域２２の位置関係を説明する図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る被照射物８０の構造図である。
【図４】（Ｉ）は、本発明の第１実施形態に係るレーザ照射装置３０によって、被照射物８０上に形成される照射パターンを説明する図、（II）は、本発明の第１実施形態に係るレーザ照射装置３０における、第１レーザ光Ｌ１と第２レーザ光Ｌ２の照射タイミングを示すタイミングチャート、（III）は、Ａラインにおける順次の第１レーザ光照射の各々について、該第１レーザ光照射部での第２レーザ光Ｌ２の照射履歴を表すタイミングチャートである。
【図５】（Ｉ）は、図４（Ｉ）を転記した図であって、本発明の第１実施形態に係るレーザ照射装置３０によって、被照射物８０上に形成される照射パターンを説明する図、（II）は、（Ｉ）に示したレーザ照射によって、被照射物８０上に形成される結晶を説明する図である。
【図６】（ａ）は、横軸：時間、縦軸：温度として、被照射物８０上のＡラインにおける、第２レーザ光Ｌ２の照射履歴（照射回数）に伴う温度上昇を実線で示し、また、本発明の第１実施形態において最終結晶３−ａを作製するための、該Ａラインにおける順次の第１レーザ光照射２−１−ａ，２−２−ａ，２−３−ａ，２−４−ａの各タイミングを丸印で示したグラフ、（ｂ）は、被照射物８０上のＡラインにおける、第２レーザ光の照射履歴（照射回数）に伴う温度上昇を実線で示し、従来技術（図２６）において最終結晶１１３−ａを作製するための、該Ａラインにおける順次の第１レーザ光照射１１２−１−ａ，１１２−２−ａ，１１２−３−ａ，１１２−４−ａの各タイミングを丸印で示したグラフである。
【図７】温度シミュレーションの結果と結晶長の測定結果とを対比したグラフであり、（ａ）は、第２レーザ光Ｌ２の周波数をｆ＝３００Hzとした場合、（ｂ）は、第２レーザ光の周波数ｆを５０Hzとした場合の結果である。
【図８】（ａ），（ｂ）は、各々、図７（ａ）と同じグラフの中に、（１），（２）式を満たす条件での、Ａラインにおける順次の第１レーザ光照射のタイミングを丸印で示したグラフで、（ｃ）は、比較のために、従来技術における、Ａラインにおける順次の第１レーザ光照射のタイミングを丸印で示したグラフである。
【図９】（Ｉ）は、本発明の第２実施形態に係るレーザ照射装置によって、被照射物８０上に形成される照射パターンを説明する図、（II）は、本発明の第２実施形態に係るレーザ照射装置における、第１レーザ光Ｌ１と第２レーザ光Ｌ２の照射タイミングを示すタイミングチャート、（III）は、Ａラインにおける順次の第１レーザ光照射の各々について、該第１レーザ光照射部での第２レーザ光Ｌ２の照射履歴を表すタイミングチャートである。
【図１０】（ａ）は、第１実施形態の図６（ａ）を転記したグラフ、（ｂ）は、横軸：時間、縦軸：温度として、第２レーザ光Ｌ２の照射履歴（照射時間）に伴う、被照射物８０上のＡラインの温度上昇を実線で示し、また、本発明の第２実施形態において最終結晶３−ａを作製するための、該Ａラインにおける順次の第１レーザ光照射２−１ａ，２−２ａ，２−３ａ，２−４ａの各タイミングを丸印で示したグラフである。
【図１１】第２レーザ光をＣＷレーザとした場合と、パルスレーザとした場合との相違を説明するグラフである。
【図１２】（ａ）は、本発明の第１、第２実施形態の変形例１における第１マスク群４１の構成図、（ｂ）は、本発明の第１、第２実施形態の変形例１における第１照射領域４２と第２照射領域２２の位置関係を説明する図である。
【図１３】（Ｉ）は、本発明の第１、第２実施形態の変形例１におけるレーザ照射装置によって、被照射物８０上に形成される照射パターンを説明する図、（II）は、（Ｉ）のレーザ照射によって、被照射物８０上に形成される結晶を説明する図である。
【図１４】（ａ）は、本発明の第１、第２実施形態の変形例２に係るレーザ照射装置におけるマスク群５１の構成図、（ｂ）は、本発明の第１、第２実施形態の変形例２に係るレーザ照射装置における第１照射領域５２と第２照射領域２２の位置関係を説明する図である。
【図１５】本発明の第１、第２実施形態の変形例３に係るレーザ照射装置におけるマスク群６１の構成図である。
【図１６】本発明の第１実施形態の手法によって作製された、本発明の第３実施形態に係る針状結晶のＳＥＭ写真で、併せて、そこに作製されるトランジスタの配置を示している。
【図１７】本発明の第１、第２実施形態の変形例２の手法によって作製された、本発明の第３実施形態に係る角型結晶のＳＥＭ写真で、併せて、そこに作製されるトランジスタの配置を示している。
【図１８】本発明の第４実施形態における、被照射物８０上の加工パターンを説明する図である。
【図１９】（ａ）は、本発明の第４実施形態に係るレーザ照射装置におけるマスク群７１の構成図、（ｂ）は、本発明の第４実施形態に係るレーザ照射装置における第１照射領域７２と第２照射領域２２の位置関係を説明する図である。
【図２０】本発明の第４実施形態に係る、他のマスク群７２を採用した場合のレーザ照射装置の構成図である。
【図２１】（ａ）は、本発明の第１実施形態に係るレーザ照射装置３０によって作製される結晶３ａの断面図、（ｂ）は、本発明の第１実施形態に係るレーザ照射装置３０によって作製される結晶３ａ，３ｂの断面図である。
【図２２】従来技術におけるマスク群１０１の構成図である。
【図２３】（Ｉ）は、従来技術によって、被照射物８０上に形成される照射パターンを説明する図、（II）は、（Ｉ）のレーザ照射によって、被照射物８０上に形成される結晶を説明する図である。
【図２４】（ａ）は、従来のＳＬＳ改良技術におけるマスク群１１１の構成図、（ｂ）は、従来のＳＬＳ改良技術におけるにおける第１照射領域１１２と第２照射領域１２２の位置関係を説明する図である。
【図２５】（Ｉ）は、従来のＳＬＳ改良技術によって、被照射物８０上に形成される照射パターンを説明する図、（II）は、従来のＳＬＳ改良技術における、第１レーザ光と第２レーザ光の照射タイミングを示すタイミングチャート、（III）は、従来のＳＬＳ改良技術におけるＡラインにおける順次の第１レーザ光照射の各々について、該第１レーザ光照射部での第２レーザ光の照射履歴を表すタイミングチャート、（IV）は、従来のＳＬＳ改良技術におけるＡラインにおける順次の各第１レーザ光照射について、該第１レーザ光照射までの、第２レーザ光の照射履歴によるＡラインの温度上昇を示すグラフである。
【図２６】（Ｉ）は、図２５（Ｉ）を転記した図であって、従来のＳＬＳ改良技術によって、被照射物８０上に形成される照射パターンを説明する図、（II）は、（Ｉ）のレーザ照射によって、被照射物８０上に形成される結晶を説明する図である。
【図２７】他のＳＬＳ改良技術におけるマスク群２１１の構成図である。
【図２８】（Ｉ）は、他のＳＬＳ改良技術によって、被照射物８０上に形成される照射パターンを説明する図、（II）は、他のＳＬＳ改良技術によって、被照射物８０上に形成される結晶を説明する図である。
【図２９】（ａ）は、ＳＬＳ方式による引継ぎ結晶１０３ａの断面図、（ｂ）は、ＳＬＳ方式による引継ぎ結晶１０３ａ，１０３ｂの断面図である。
【図３０】（ａ）は、本来のＳＬＳ方式による引継ぎ結晶の断面図、（ｂ）は、従来のＳＬＳ改良技術の課題を説明する、結晶１１３ａの断面図、（ｃ）は、従来のＳＬＳ改良技術の別の課題を説明する、結晶１１３ａの断面図である。
【符号の説明】
【０１４６】
１  第１マスク群、１ａ，１ｂ  スリットグループ、２  第１照射領域、８  結像光学系、１０  第１レーザ照射手段、１８  移動手段、１９  制御手段、２０  第２レーザ照射手段、２２  第２照射領域、２２ａ  未重複部、２２ｂ  重複部、３０  レーザ照射装置、８０  被照射物。
【図２】
2009032952.tif 000003
【図３】
2009032952.tif 000004
【図４】
2009032952.tif 000005
【図６】
2009032952.tif 000006
【図７】
2009032952.tif 000007
【図８】
2009032952.tif 000008
【図９】
2009032952.tif 000009
【図１０】
2009032952.tif 000010
【図１１】
2009032952.tif 000011
【図１２】
2009032952.tif 000012
【図１５】
2009032952.tif 000013
【図１９】
2009032952.tif 000014
【図２１】
2009032952.tif 000015
【図２２】
2009032952.tif 000016
【図２４】
2009032952.tif 000017
【図２５】
2009032952.tif 000018
【図２７】
2009032952.tif 000019
【図２９】
2009032952.tif 000020
【図３０】
2009032952.tif 000021
【図１】
2009032952.tif 000022
【図５】
2009032952.tif 000023
【図１３】
2009032952.tif 000024
【図１４】
2009032952.tif 000025
【図１６】
2009032952.tif 000026
【図１７】
2009032952.tif 000027
【図１８】
2009032952.tif 000028
【図２０】
2009032952.tif 000029
【図２３】
2009032952.tif 000030
【図２６】
2009032952.tif 000031
【図２８】
2009032952.tif 000032