(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
単一のメルト加熱源または複数のメルト加熱源を用い、前記メルト加熱源から発生するエネルギーを楕円ミラーにより結晶性材料の表面に集めて、該結晶性材料の所定の領域を溶融させ、溶融している該領域を該結晶性材料に沿って連続的に移動させ、該結晶性材料の所望の範囲を再結晶化させる再結晶化材料の製法であって、前記結晶性材料が薄膜半導体であり、かつ、前記楕円ミラーの断面形状が楕円に特定の曲率のくぼみを有するものであり、該曲率をもつ円を外挿するばあい、該円の中心が該楕円の一方の焦点と一致し、前記メルト加熱源が該楕円ミラーに干渉しないように設けられており、前記結晶性材料の溶融している領域の大きさが一定になるように、および／または前記再結晶化材料の結晶品質が均一になるように制御する再結晶化材料の製法。
【請求項２】
単一のメルト加熱源または複数のメルト加熱源を用い、前記メルト加熱源から発生するエネルギーを楕円ミラーにより結晶性材料の表面に集めて、該結晶性材料の所定の領域を溶融させ、溶融している該領域を該結晶性材料に沿って連続的に移動させ、該結晶性材料の所望の範囲を再結晶化させる再結晶化材料の製法であって、前記楕円ミラーの断面形状が楕円に特定の曲率のくぼみを有するものであり、該曲率をもつ円を外挿するばあい、該円の中心が該楕円の一方の焦点と一致し、前記メルト加熱源が該楕円ミラーに干渉しないように設けられており、前記結晶性材料の溶融している領域の温度が一定になるように、および／または前記再結晶化材料の結晶品質が均一になるように、前記結晶性材料における溶融している領域またはその近傍の温度を４μｍ以上の波長の赤外線に対して感度を有する非接触式の温度測定器により測定して制御する再結晶化材料の製法。
【請求項３】
前記結晶性材料をチャンバー内で再結晶化させる請求項１または２記載の再結晶化材料の製法。
【請求項４】
前記チャンバーが石英チャンバーである請求項３記載の再結晶化材料の製法。
【請求項５】
単一のメルト加熱源または複数のメルト加熱源を用い、前記結晶性材料の所定の領域を溶融させる請求項１ないし４のいずれかに記載の再結晶化材料の製法。
【請求項６】
前記結晶性材料の全体を、ベース加熱源を用いて、前記結晶性材料の融点以下の温度に加熱しながら、前記結晶性材料の所定の領域を溶融させる請求項１ないし５のいずれかに記載の再結晶化材料の製法。
【請求項７】
前記結晶性材料をピン状の治具を用いて支持する請求項１ないし６のいずれかに記載の再結晶化材料の製法。
【請求項８】
前記結晶性材料を石英ピンを用いて支持する請求項７記載の再結晶化材料の製法。
【請求項９】
前記結晶性材料を石英ピンおよび石英リングを用いて支持する請求項８記載の再結晶化材料の製法。
【請求項１０】
前記ベース加熱源が、２組の実質的に面平行に配置された複数の柱状の加熱源を、一方の組の複数の柱状の加熱源と他方の組の複数の柱状の加熱源とが実質的に直行するように配置して構成される請求項６ないし９のいずれかに記載の再結晶化材料の製法。
【請求項１１】
前記結晶性材料が薄膜半導体である請求項２に記載の再結晶化材料の製法。
【請求項１２】
前記薄膜半導体が絶縁体基板上または半導体基板上に設けられている請求項１１記載の再結晶化材料の製法。
【請求項１３】
前記薄膜半導体が絶縁膜の間に挟まれている請求項１１または１２記載の再結晶化材料の製法。
【請求項１４】
前記半導体基板がシリコン基板である請求項１１ないし１３のいずれかに記載の再結晶化材料の製法。
【請求項１５】
前記絶縁膜がそれぞれシリコン酸化膜またはシリコンチッ化膜、もしくはその組み合わせで構成されている請求項１３記載の再結晶化材料の製法。
【請求項１６】
前記薄膜半導体がシリコン半導体である請求項１１ないし１５のいずれかに記載の再結晶化材料の製法。
【請求項１７】
前記結晶性材料の表面において、溶融している領域の形状が帯状または円状である請求項１ないし１６のいずれかに記載の再結晶化材料の製法。
【請求項１８】
前記結晶性材料の表面において、溶融している領域の形状が帯状であるばあいはその幅を、円状であるばあいはその直径を計測し、この計測値に基づき、前記結晶性材料の溶融している領域の大きさが一定になるように、および／または前記再結晶化材料の結晶品質が均一になるように制御する請求項１７記載の再結晶化材料の製法。
【請求項１９】
前記結晶性材料の表面において、溶融している領域の形状が帯状であるばあいはその幅を、円状であるばあいはその直径を光学的にモニタして計測する請求項１８記載の再結晶化材料の製法。
【請求項２０】
前記結晶性材料の表面において、溶融している領域の形状が帯状であるばあいはその幅を、円状であるばあいはその直径を１または２以上のＣＣＤカメラを用いて光学的にモニタして計測する請求項１８または１９記載の再結晶化材料の製法。
【請求項２１】
前記結晶性材料の表面において、溶融している領域の形状が帯状であるばあいはその幅を、円状であるばあいはその直径を前記結晶性材料における溶融している部分と溶融していない部分との光の反射率の差に基づき計測する請求項１９または２０記載の再結晶化材料の製法。
【請求項２２】
メルト加熱源またはベース加熱源の出力を調節することにより、前記結晶性材料の溶融している領域の大きさが一定になるように、または前記結晶性材料の溶融している領域の温度が一定になるように、および／または前記再結晶化材料の結晶品質が均一になるように制御する請求項１ないし２１のいずれかに記載の再結晶化材料の製法。
【請求項２３】
メルト加熱源と結晶性材料薄膜との距離を調節することにより、前記結晶性材料の溶融している領域の大きさが一定になるように、または前記結晶性材料の溶融している領域の温度が一定になるように、および／または前記再結晶化材料の結晶品質が均一になるように制御する請求項１ないし２２のいずれかに記載の再結晶化材料の製法。
【請求項２４】
メルト加熱源の走査速度を調節することにより、前記結晶性材料の溶融している領域の大きさが一定になるように、または前記結晶性材料の溶融している領域の温度が一定になるように、および／または前記再結晶化材料の結晶品質が均一になるように制御する請求項１ないし２３のいずれかに記載の再結晶化材料の製法。
【請求項２５】
ＰＩＤ制御により、メルト加熱源またはベース加熱源の出力を調節するか、メルト加熱源と結晶性材料との距離を調節するか、またはメルト加熱源の走査速度を調節することにより、前記結晶性材料の溶融している領域の大きさが一定になるように、または前記結晶性材料の溶融している領域の温度が一定になるように、および／または前記再結晶化材料の結晶品質が均一になるように制御する請求項２２ないし２４のいずれかに記載の再結晶化材料の製法。
【請求項２６】
前記結晶性材料の表面において、溶融している領域の形状が帯状であるばあいその幅の設定値を１〜１０ｍｍの範囲内とし、円状であるばあいその直径の設定値を２０〜１００μｍの範囲内とし、該幅または該直径の実測値が該設定値の８０〜１２０％の範囲内になるように制御する請求項２２ないし２５のいずれかに記載の再結晶化材料の製法。
【請求項２７】
前記メルト加熱源がハロゲンランプである請求項５ないし２６のいずれかに記載の再結晶化材料の製法。 
【請求項２８】
前記メルト加熱源が柱状である請求項２７記載の再結晶化材料の製法。
【請求項２９】
前記メルト加熱源が円柱状である請求項２７または２８記載の再結晶化材料の製法。
【請求項３０】
前記楕円ミラーの断面形状が楕円に特定の曲率のくぼみを有するものであり、該曲率をもつ円を外挿するばあい、該円の中心が該楕円の一方の焦点と一致し、該楕円の短軸の長さをＡとし、該楕円の長軸の長さをＢとし、該円の半径をＲ1とするばあい、Ｒ1が、式：Ｒ1＝Ａ2／Ｂで表わされる請求項２７記載の再結晶化材料の製法。
【請求項３１】
前記メルト加熱源が円柱状であり、前記楕円ミラーの断面形状が楕円に特定の曲率のくぼみを有するものであり、該曲率をもつ円を外挿するばあい、該円の中心が該楕円の一方の焦点と一致し、該楕円の短軸の長さをＡとし、該楕円の長軸の長さをＢとし、前記メルト加熱源の底面の半径をＲ2とするばあい、前記楕円の長軸の長さＢが、式：｛（Ａ2／Ｒ2）＋Ｒ2｝／２≦Ｂ≦Ａ2／Ｒ2で表わされる請求項３０記載の再結晶化材料の製法。
【請求項３２】
前記メルト加熱源がカーボン、タングステンまたはタンタルの柱状体からなり、該メルト加熱源を前記結晶性材料の表面に接近させることにより、前記結晶性材料の所定の領域を溶融させる請求項５ないし２６のいずれかに記載の再結晶化材料の製法。 
【請求項３３】
結晶性材料の所定の領域を溶融させ、溶融している該領域を該結晶性材料に沿って連続的に移動させ、該結晶性材料の所望の範囲を再結晶化させて再結晶化材料を製造するための装置であって、該結晶性材料にエネルギーを供給して所定の領域を溶融させるメルト加熱源、該メルト加熱源から発生するエネルギーを結晶性材料の表面に集める楕円ミラー、ならびに該溶融している領域の大きさが一定になるように、および／または再結晶化材料の結晶品質が均一になるように制御する制御手段からなり、該楕円ミラーが断面形状が楕円に特定の曲率のくぼみを有するものであり、該曲率をもつ円を外挿するばあい、該円の中心が該楕円の一方の焦点と一致し、前記メルト加熱源が干渉しないように設けられている再結晶化材料の製造装置。
【請求項３４】
前記制御手段が、結晶性材料の溶融している領域の大きさを測定する測定手段、および該測定値が予め決められた設定値に近づくように前記メルト加熱源から結晶性材料へ供給されるエネルギー量を調節する調節手段からなる請求項３３記載の再結晶化材料の製造装置。
【請求項３５】
前記制御手段が、結晶性材料の溶融している領域の温度を測定する測定手段、および該測定値が予め決められた設定値に近づくように前記メルト加熱源から結晶性材料へ供給されるエネルギー量を調整する調節手段からなる請求項３３記載の再結晶化材料の製造装置。
【請求項３６】
楕円ミラーと加熱源とを用いる加熱方法であって、前記楕円ミラーの断面形状が楕円に特定の曲率のくぼみを有するものであり、該曲率をもつ円を外挿するばあい、該円の中心が該楕円の一方の焦点と一致し、前記加熱源が該楕円ミラーに干渉しないようにして設けられている加熱方法。
【請求項３７】
前記楕円ミラーの断面形状が楕円に特定の曲率のくぼみを有するものであり、該曲率をもつ円を外挿するばあい、該円の中心が該楕円の一方の焦点と一致し、該楕円の短軸の長さをＡとし、該楕円の長軸の長さをＢとし、該円の半径をＲ1とするばあい、Ｒ1が、式：Ｒ1＝Ａ2／Ｂで表わされる請求項３６記載の加熱方法。
【請求項３８】
前記加熱源が円柱状であり、前記楕円ミラーの断面形状が楕円に特定の曲率のくぼみを有するものであり、該曲率をもつ円を外挿するばあい、該円の中心が該楕円の一方の焦点と一致し、該楕円の短軸の長さをＡとし、該楕円の長軸の長さをＢとし、前記加熱源の底面の半径をＲ2とするばあい、前記楕円の長軸の長さＢが、式：｛（Ａ2／Ｒ2）＋Ｒ2｝／２≦Ｂ≦Ａ2／Ｒ2で表わされる請求項３６記載の加熱方法。
【請求項３９】
前記加熱源が円柱状であり、前記楕円ミラーの断面形状が楕円に特定の曲率のくぼみを有するものであり、該曲率をもつ円を外挿するばあい、該円の中心が該楕円の一方の焦点と一致し、該楕円の短軸の長さをＡとし、該楕円の長軸の長さをＢとし、該円の半径をＲ1とし、該加熱源の底面の半径をＲ2とするばあい、該円の半径Ｒ1が、式：Ｒ1＝Ａ2／Ｂで表わされ、前記楕円の長軸の長さＢが、式：｛（Ａ2／Ｒ2）＋Ｒ2｝／２≦Ｂ≦Ａ2／Ｒ2で表わされる請求項３６記載の加熱方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、再結晶化材料の製法およびその装置に関する。また、本発明は、ＬＳＩデバイスや太陽電池などに用いられる再結晶化材料である薄膜半導体の製法およびその装置に関する。また、本発明は、ＳＯＩ構造の前記薄膜半導体の製法およびその装置に関する。
【０００２】
さらに、本発明は、被加熱処理材料の加熱方法に関する。
【０００３】
【従来の技術】
結晶性材料を再結晶化させることによりうる再結晶化材料の例として、ＬＳＩデバイスや太陽電池などに用いられる薄膜半導体があげられる。このような薄膜半導体は、通常、適宜の条件により溶融し再結晶化させて、その結晶粒のサイズを拡大させる工程を通して製造される。前記薄膜半導体は基板上に設けられていることが多く、また絶縁膜により被覆またはサンドイッチされていることが多い。
【０００４】
図１３に、このような薄膜半導体の一例の部分断面図を示す。図１３において、１３２は基板、１３３は第一の絶縁膜、１３４は薄膜半導体材料、１３５は第二の絶縁膜、１３１は基板１３２と第一の絶縁膜１３３と薄膜半導体材料１３４と第二の絶縁膜１３５とからなる積層体を示す。
【０００５】
このような積層体が加熱処理されることにより、薄膜半導体材料が再結晶化されて、薄膜半導体層を有する積層体が製造される。
【０００６】
図１４に薄膜半導体材料を再結晶化させるための従来の装置およびその装置を用いる再結晶化の方法の説明図を示す。図１４において、１４１は基板と第一の絶縁膜と薄膜半導体材料と第二の絶縁膜とから構成される積層体（ただし、図１４においては図面の単純化のために、薄膜半導体材料のみを示す。なお積層体１４１における薄膜半導体は、符号１４２、１４３および１４４で示される部分からなる）、１４２は前記薄膜半導体材料における再結晶化された部分、１４３は前記薄膜半導体材料における加熱処理により溶融している部分、１４４は前記薄膜半導体材料における溶融処理されていない部分、１４５は積層体１４１を支持するためのサセプタ、１４６は前記薄膜半導体材料に熱エネルギーを供給するためのメルト加熱源、１４７はメルト加熱源から発生するエネルギーを積層体１４１の所望の領域に集めるための楕円ミラー、１４８は楕円ミラー１４７により積層体１４１にエネルギーが集められている状態を説明するための補助線（破線）、１４９は前記薄膜半導体材料の全体をこの薄膜半導体材料の溶融温度以下の適宜の温度に加熱するためのベース加熱源、１５０はメルト加熱源１４６および楕円ミラー１４７の走査方向を示すための矢印を示す。なお、積層体１４１およびサセプタ１４５は、雰囲気の制御、不純物やゴミなどの混入の防止、熱の閉じ込めなどのために、チャンバー内に収められる（チャンバーは図１４には図示せず）。
【０００７】
前記従来の方法によれば、このような装置を用いて、まず、サセプタ１４５に支持された積層体１４１がベース加熱源１４９により薄膜半導体材料の溶融温度以下の適宜の温度に加熱される。つぎに、メルト加熱源１４６を、例えば加熱させて赤外光を発生させることにより、このメルト加熱源からエネルギーを発生させ、このエネルギーを楕円ミラー１４７により、積層体１４１の所定の領域に集めることにより、前記薄膜半導体材料の所定の領域を溶融させる。つづいて、メルト加熱源１４６および楕円ミラー１４７を所定の走査速度で矢印１５０の方向に平行移動させることにより、溶融される前記領域を前記薄膜半導体材料に沿って連続的に移動させることができる。このようにして、連続的に薄膜半導体材料の所定の領域を溶融し、順次固化させることにより、先に固化した部分をシードにして再結晶化が順次進むので、薄膜半導体材料の厚さや走査速度などにもよるが、この再結晶化により結晶粒のサイズが数ｍｍ〜数ｃｍの結晶がえられる。
【０００８】
しかしながら、溶融させる前記の領域が広いばあい、基板の溶融もしくは絶縁膜の剥離が発生する傾向がある。そのために、メルト加熱源１４６から発生するエネルギーを集める積層体１４１における前記所定の領域を狭くする必要性がある（たとえば、図１４に例示されているように、帯状の領域にエネルギーを集めるばあい、この帯状の領域の幅を数ｍｍと狭くする必要がある）。また、前記薄膜半導体材料の厚さは、通常数μｍ〜数十μｍと薄いものである。そのために、薄膜半導体材料における溶融される前記領域の温度を一定に保つことが非常に困難である。また、エネルギーを集める前記積層体における前記所定の範囲は、積層体に沿って（前記薄膜半導体材料に沿って）連続的に移動させる必要性がある。そのために、薄膜半導体材料における溶融される前記領域の温度を連続的に測定することも非常に困難である。
【０００９】
前記従来の方法によれば、メルト加熱源１４６とベース加熱源１４９とのエネルギー出力値の制御はオープンループ制御、すなわち予めエネルギー出力値を設定しておき、この設定出力値に基づきエネルギーを供給し続ける方法により、前記薄膜半導体材料を連続的に溶融させていた。しかしながら、このような方法によれば、たとえば前記サセプタとこの薄膜半導体材料との接触状態が全体的に均一でないばあい（接触していないところと接触しているところとが存在するばあい）、雰囲気温度が不安定なばあい（処理の過程を通して雰囲気温度が一定しないばあいなど）などのために基板１３２（図１３に示す）の温度が不安定になるとき；電源からの供給電力が不安定であるばあい、制御信号が不安定になるばあいなどのために、走査中にメルト加熱源１４６および／またはベース加熱源１４９のエネルギー出力変動がおこるとき；または装置の機械的精度、装置または外部からの振動などのために、走査中にメルト加熱源１４６と薄膜半導体材料１４４との距離に変動が生じるばあいなどがあり、そのようなばあい薄膜半導体材料における溶融される前記領域の温度が一定にならないという問題があった。
【００１０】
このような問題が生じると、えられる薄膜半導体の転位群、双晶、転位、亜粒界などの結晶欠陥密度が大きくなるなど結晶品質が不均一になりやすい。
【００１１】
また、薄膜半導体材料における溶融されている前記領域の温度が低すぎると、充分に溶融させることができず、一方前記領域の温度が高すぎると、たとえば図１３に例示するような積層体１３１において、えられる薄膜半導体材料１３４が絶縁膜１３３または１３５から剥離してしまうばあいがある。
【００１２】
このような方法によりえられる薄膜半導体は、外観や結晶性などに問題が生じやすく、また製品になりうる面積が狭く、歩留まりに問題がある。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、結晶性材料を再結晶化させることにより、結晶品質の均一な再結晶化材料を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、単一のメルト加熱源または複数のメルト加熱源を用い、前記メルト加熱源から発生するエネルギーを楕円ミラーにより結晶性材料の表面に集めて、該結晶性材料の所定の領域を溶融させ、溶融している該領域を該結晶性材料に沿って連続的に移動させ、該結晶性材料の所望の範囲を再結晶化させる再結晶化材料の製法であって、前記結晶性材料が薄膜半導体であり、かつ、前記楕円ミラーの断面形状が楕円に特定の曲率のくぼみを有するものであり、該曲率をもつ円を外挿するばあい、該円の中心が該楕円の一方の焦点と一致し、前記メルト加熱源が該楕円ミラーに干渉しないように設けられており、前記結晶性材料の溶融している領域の大きさが一定になるように、および／または前記再結晶化材料の結晶品質が均一になるように制御する再結晶化材料の製法に関する。
【００１５】
また、本発明は、単一のメルト加熱源または複数のメルト加熱源を用い、前記メルト加熱源から発生するエネルギーを楕円ミラーにより結晶性材料の表面に集めて、該結晶性材料の所定の領域を溶融させ、溶融している該領域を該結晶性材料に沿って連続的に移動させ、該結晶性材料の所望の範囲を再結晶化させる再結晶化材料の製法であって、前記楕円ミラーの断面形状が楕円に特定の曲率のくぼみを有するものであり、該曲率をもつ円を外挿するばあい、該円の中心が該楕円の一方の焦点と一致し、前記メルト加熱源が該楕円ミラーに干渉しないように設けられており、前記結晶性材料の溶融している領域の温度が一定になるように、および／または前記再結晶化材料の結晶品質が均一になるように、前記結晶性材料における溶融している領域またはその近傍の温度を４μｍ以上の波長の赤外線に対して感度を有する非接触式の温度測定器により測定して制御する再結晶化材料の製法に関する。
【００１６】
また、本発明は、結晶性材料の所定の領域を溶融させ、溶融している該領域を該結晶性材料に沿って連続的に移動させ、該結晶性材料の所望の範囲を再結晶化させて再結晶化材料を製造するための装置であって、該結晶性材料にエネルギーを供給して所定の領域を溶融させるメルト加熱源、該メルト加熱源から発生するエネルギーを結晶性材料の表面に集める楕円ミラー、ならびに該溶融している領域の大きさが一定になるように、および／または再結晶化材料の結晶品質が均一になるように制御する制御手段からなり、該楕円ミラーが断面形状が楕円に特定の曲率のくぼみを有するものであり、該曲率をもつ円を外挿するばあい、該円の中心が該楕円の一方の焦点と一致し、前記メルト加熱源が干渉しないように設けられている再結晶化材料の製造装置に関する。
【００１７】
前記制御手段が、結晶性材料の溶融している領域の大きさを測定する測定手段、および該測定値が予め決められた設定値に近づくように前記メルト加熱源から結晶性材料へ供給されるエネルギー量を調節する調節手段からなることが好ましい。
【００１８】
また、前記制御手段が、結晶性材料の溶融している領域の温度を測定する測定手段、および該測定値が予め決められた設定値に近づくように前記メルト加熱源から結晶性材料へ供給されるエネルギー量を調整する調節手段からなることが好ましい。
【００１９】
また、本発明は、楕円ミラーと加熱源とを用いる加熱方法であって、前記楕円ミラーの断面形状が楕円に特定の曲率のくぼみを有するものであり、該曲率をもつ円を外挿するばあい、該円の中心が該楕円の一方の焦点と一致し、前記加熱源が該楕円ミラーに干渉しないようにして設けられている加熱方法に関する。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の再結晶化材料の製法および製造装置によれば、結晶性材料の表面にエネルギーを供給し、該エネルギーにより溶融している該結晶性材料における領域の大きさまたは温度を測定し、この測定値に基づいて該結晶性材料に供給されるエネルギーの量を調節しながら、エネルギーが供給されている領域を該結晶性材料の表面に沿って連続的に移動させることによって、該エネルギーにより溶融している該結晶性材料における領域を、均一な状態で該結晶性材料に沿って連続的に移動させて、該結晶性材料の所望の範囲を再結晶化させることができるので、結晶品質が均一な再結晶化材料をうることができる。
【００２１】
また、前記の結晶性材料に供給されるエネルギーの量を調節する方法または手段としては、エネルギー発生源への供給電力などを制御してエネルギー量を調節する方法または手段、エネルギー発生源と前記結晶化材料との距離を制御してエネルギー量を調節する方法または手段、エネルギー発生源の走査速度（移動速度）を制御してエネルギー量を調節する方法または手段などがあげられる。
【００２２】
また、前記結晶性材料は結晶を含む材料であっても、アモルファスの材料であってもよく、本発明の製法により再結晶化（アモルファスの材料のばあいは結晶化。本明細書においては、記載の単純化のため、アモルファスの材料の結晶化の概念を含めて「再結晶化」という用語を用いる）されて、結晶を有する再結晶化材料になりうるものであればよい。
【００２３】
本発明に供する前記結晶性材料の厚さは、適宜選択しうるものであるが、たとえば前記結晶性材料として、薄膜半導体が用いられるばあい、この薄膜半導体の厚さは一般に０．１〜６０μｍ程度のものである。
【００２４】
また、前記結晶性材料の表面において前記エネルギーにより溶融している領域の形状（以下、「溶融している領域の表面形状」ということもある）は、供給されるエネルギーの発生源（以下、「メルト加熱源」ということもある）の形状により異なるが、通常、帯状または円状である。前記の溶融している領域の表面形状が、帯状であるばあいや円状であるばあいは、この溶融している領域の表面形状の測定や大きさの見積りが容易である。また、帯状や円状の形状のほかに、たとえば半円状など様々な形状が考えられる。前記溶融している領域の表面形状を帯状にするばあいは、メルト加熱源として、たとえば楕円ミラーによりメルト加熱源から発生するたとえば光などのエネルギーを所望の領域に集める方法、カーボンストリップヒータを用いる方法などを用いるとよく、前記溶融している領域の表面形状を円状にするばあいは、メルト加熱源として、たとえばレーザ光や電子ビームなどのエネルギー線を用いる方法などを用いるとよい。
【００２５】
本発明において、溶融している領域の大きさが一定になるように、および／または再結晶化材料の結晶品質が均一になるように制御する制御手段としては、たとえば、結晶材料の溶融している領域の大きさを測定する測定手段と前記測定値が予め決められた設定値に近づくように前記メルト加熱源から結晶性材料へ供給されるエネルギー量を調節する調節手段の組合せ、および結晶材料の溶融している領域の温度を測定する測定手段と前記測定値が予め決められた設定値に近づくように前記メルト加熱源から結晶性材料へ供給されるエネルギー量を調節する調節手段との組合せなどがあげられる。
【００２６】
また、前記溶融している領域の表面形状が帯状であるばあい、再結晶化材料の外観をすぐれたものにし、結晶品質を均一にする点から、その帯状に溶融している領域の表面形状の幅が０．１〜１０ｍｍの範囲、なかんずく１〜３ｍｍの範囲にあることが好ましい。前記の領域の幅が、前記の範囲より広いと、溶融している領域の大きさや温度を好適に制御できないばあいや前記結晶性材料が基板とともに用いられるときは基板が溶融するばあいや前記結晶性材料が絶縁膜とともに用いられるときは絶縁膜と結晶性材料とが剥離するばあいなどがあり、一方前記の範囲より狭いと溶融させることができないばあいや充分に溶融させることができないばあいがある。
【００２７】
また、前記溶融している領域の表面形状が円状であるばあい、再結晶化材料の外観をすぐれたものにし、結晶品質を均一にする点から、その円状に溶融している領域の表面形状の直径が数μｍ〜数ｃｍの範囲にあることが好ましく、一般に２０〜１００μｍの範囲に制御されることが多い。前記の領域の直径が、前記の範囲より大きいと、溶融している領域の大きさや温度を好適に制御できないばあいや前記結晶性材料が基板とともに用いられるときは基板が溶融するばあいや前記結晶性材料が絶縁膜とともに用いられるときは絶縁膜と結晶性材料とが剥離するばあいなどがあり、一方前記の範囲より小さいと溶融させることができないばあいや充分に溶融させることができないばあいがある。
【００２８】
また、溶融している領域の表面形状の大きさが走査中（前記メルト加熱源の移動中）の間、一定になるようにして、再結晶化材料の結晶品質が均一になるように制御する方法のばあい、走査中における前記溶融している領域の表面形状の幅または直径は、予め適宜の設定値に設定される。走査中における前記溶融している領域の表面形状の幅または直径の実測値は再結晶化材料の結晶品質の均一化の点から、設定値の８０〜１２０％、さらには設定値の９５〜１１５％に制御されていることが好ましい。
【００２９】
前記溶融している領域の表面形状が帯状であるばあい、この帯状の形状の領域を進行方向に対して直交させ、結晶性材料に沿って連続的に移動させる方法などにより、前記結晶性材料の所望の範囲を再結晶化させる。また、前記結晶性材料における領域の形状が円状であるばあい、この円状の領域を前記結晶性材料の所望の範囲をもれなく、該結晶性材料に沿って連続的に移動させる方法などにより、前記結晶性材料の所望の範囲を再結晶化させる。
【００３０】
また、前記のメルト加熱源は単一のものでもよいが、複数のメルト加熱源を用いることにより、前記結晶性材料の複数の領域を同時に再結晶化させていくこともでき、この方法によれば、再結晶化に要する時間の短縮化が図れる。
【００３１】
前記結晶性材料としては、前述のように結晶構造を含む材料またはアモルファスの材料があげられ、このような結晶性材料は、本発明の製法により溶融させ再結晶化または結晶化させることにより、均一な結晶品質の結晶構造を有する再結晶化材料または結晶化材料になりうる。
【００３２】
前記結晶性材料としては、たとえばシリコン、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、Ｇｅ、ＣｄＳ、ＣｄＴｅ、ＣｕＩｎＳｅ2などの半導体材料、Ｃ、Ｆｅ、Ａｌなどの導電性材料、ＳｉＯ2、Ｓｉ3Ｎ4、Ａｌ2Ｏ3、ＢＮなどの絶縁性材料などをあげることができる。前記結晶性材料であるシリコン、ＧａＡｓなどの半導体材料はＬＳＩデバイス、太陽電池などの半導体デバイスに利用されうるものであり、これらの結晶性材料からなる本発明の製法により製造される再結晶化材料を用いることにより、高性能のＬＳＩデバイスや太陽電池をうることができる。また、前記結晶性材料の形状としては、薄膜状などの板状、粉末状、粒状、球状、円柱状、角柱状などがあげられ、材料コストが低い点、取り扱い易い点などから、板状のものが有利である。また、ＬＳＩデバイス、太陽電池などの半導体デバイスへの利用の点から、前記結晶性材料である薄膜半導体がシリコン半導体であることが好ましい。
【００３３】
前記結晶性材料が薄膜半導体材料であるばあい、耐熱性の点から、この薄膜半導体材料が絶縁体基板上に設けられているものが好ましい。また、前記絶縁体基板の熱膨張係数と前記薄膜半導体材料の熱膨張係数とに大きな差があるばあい、この絶縁体基板とこの薄膜半導体材料との間に大きな応力が発生するという問題点がある。この問題点を解消するために、半導体基板の材料と薄膜半導体材料とを同一素材または同種の素材のものにすることが好ましく、たとえば薄膜半導体材料がシリコン半導体材料であるばあい、前記半導体基板がシリコン基板であることが好ましい。前記半導体材料の熱膨張係数と前記薄膜半導体材料の熱膨張係数とは同程度になるので、加熱処理時にこの半導体基板とこの薄膜半導体との間に発生する応力が小さくなるという点で有利である。
【００３４】
また、溶融時の薄膜半導体材料の凝集を防止するという点から、絶縁膜の間に挟まれた前記薄膜半導体材料が絶縁体基板上または半導体基板上に設けられている構造を有するものであることが好ましい。なお、薄膜半導体材料のほかの結晶性材料のばあいも同様の理由で、絶縁膜の間に挟まれた構造にして再結晶化処理されるのが好ましい。
【００３５】
また、耐熱性、断熱性、光などのエネルギーの透過性の点から、前記絶縁膜がそれぞれシリコン酸化膜またはシリコンチッ化膜、もしくはその組み合わせで構成されることが好ましい。
【００３６】
つぎに、本発明における再結晶化材料の製法および装置の例を、その実施形態に基づいて説明する。
【００３７】
まず、前記結晶性材料におけるエネルギーにより溶融している領域の大きさを測定し、この測定値に基づいて該結晶性材料の所定の領域に供給するエネルギー量を制御しながら、エネルギーが供給されている該所定の領域を該結晶性材料の表面に沿って連続的に移動させることによって、該結晶性材料における該エネルギーにより溶融している領域を、その領域の大きさを一定の状態にして、該結晶性材料に沿って連続的に移動させる再結晶化材料の製法およびその装置についての一実施態様（Ａ）を図面を用いて説明する。
【００３８】
図１は前記実施態様（Ａ）についての説明図であり、この図は前記結晶性材料における前記エネルギーにより溶融している領域の大きさを測定手段として光学的な組合せ、たとえばＣＣＤカメラと線幅測定器を用いて測定するものであり、また、供給エネルギー量の調節手段として、ＰＩＤ制御器と電力供給器を組合せたものが用いられ、前記結晶性材料として薄膜半導体材料を用いる例についての説明図である。
【００３９】
図１において、１は結晶性材料である薄膜半導体材料を含む積層体、２は基板、３は第一の絶縁膜、４は薄膜半導体材料における再結晶化された部分、５は薄膜半導体材料における加熱処理により溶融している部分、６は薄膜半導体材料における溶融処理されていない部分、７は第二の絶縁膜、８は石英チャンバー、９はベース加熱源、１０はメルト加熱源、１１は楕円ミラー、１２は支持体、１３は覗き孔、１４はフィルタ、１５はレンズ、１６はミラー、１７はＣＣＤカメラ、１８は線幅測定器、１９はＰＩＤ制御器、２０は電力供給器、２１はＣＲＴ、２２はＣＲＴに映されている薄膜半導体材料における再結晶化された部分の映像、２３はＣＲＴに映されている薄膜半導体材料における加熱処理により溶融している部分の映像、２４はＣＲＴに映されている薄膜半導体材料における溶融処理されていない部分の映像、２５はメルト加熱源１０から発生するエネルギーを楕円ミラー１１により積層体１にエネルギーが集められている状態を説明するための補助線（破線）、２６は薄膜半導体材料における再結晶化された部分と加熱処理により溶融している部分と溶融処理されていない部分とをＣＣＤカメラ１７によりモニタしている状態を説明するための補助線（一点鎖線）、２７は支持体１２およびミラー１６などの走査方向を示すための矢印を示す。なお、図１において、１〜１５の符号で示させる部分はそれぞれ断面図である。また、この方法において、結晶性材料として薄膜半導体材料を用い、この薄膜半導体材料を積層体構造にして加熱溶融処理に供しているが、前述の結晶性材料であればいずれも用いることができ、また積層構造にせず、単独で加熱溶融処理に供されてもよい。
【００４０】
まず、積層体１が石英チャンバー８の内部に収められ、そののち石英チャンバー８内をＮ2雰囲気などの不活性ガス雰囲気にする。積層体１を石英チャンバー８の内部に収めることなしに、また石英チャンバー８内を不活性ガス雰囲気にすることなしに、前記加熱処理をすることも可能であるが、そのばあい結晶のさらなる高純度化、熱の閉じ込めなどの効果が期待できないこともある。
【００４１】
本発明において用いるチャンバーとしては、前述のように石英チャンバーが好適に用いられるが、そのほかにステンレススチール製のチャンバーを用いてもよい。このようなステンレススチール製のチャンバーを用いるばあい、加熱手段としては、このチャンバー内に加熱装置を設ける方法などがあげられ、結晶性材料における溶融している領域の大きさや温度を測定する手段としては、このチャンバーに観察用またはモニタ用の窓を設けることにより、この窓から前記領域の大きさや温度を測定する方法などがあげられる。前記の窓は石英などの材料により封じられていることが好ましい。
【００４２】
また、本発明においては、大面積を均一に加熱させるために用いてきた従来のサセプタを用いる必要がない（従来のサセプタによれば、前述のように、結晶性材料とこのサセプタとが接触している部分と接触している部分とが生じることがあり、そのようなばあい逆に均一加熱が阻害されることがある）。前記従来のサセプタは、一般にその素材としてカーボンなどが用いられたものであり、熱容量が非常に高い。そのために、前記従来のサセプタ上で結晶性材料を加熱処理するばあい、昇降温に非常に時間がかかるという問題点があった。すなわち、本発明の方法によれば、前記従来のサセプタを用いないでもよいので、結晶性材料の昇降温を短時間で行なうことができる。
【００４３】
前記結晶性材料は図２に示すように、石英リング３０ｂに取付けられた石英ピン３０ａにより支持されることが、耐熱性の向上、断熱性の向上、不純物による汚染性の低減などの点で好ましい。図２においては、円板状の結晶性材料４ａが石英ピンにより支持されている状態を示しているが、結晶性材料の形状にかかわらず同様にして石英ピンにより支持することができる。また、石英リングや石英ピンの形状および石英ピンの数は適宜選択すればよい。また、前記結晶性材料を石英ピンの代りにアルミナ、ＳｉＣなどからなるピンにより支持する方法もあげることができる。
【００４４】
また、積層体１の全体を、石英チャンバー８の下部よりベース加熱源９により加熱されることが、結晶性材料にかかる熱的ストレスを低減する、すなわち溶融部と非溶融部（すでに固化した部分および未溶融の部分）との温度差を小さくする点で好ましい。このとき、積層体１のベース加熱源による加熱温度は結晶性材料である薄膜半導体材料の融点以下である。また、この加熱温度は結晶性材料の種類により、適宜選択されるものであるが、たとえば、結晶性材料がシリコン材料であるばあい、この結晶性材料にかかる前記熱的ストレスを充分に低減する点、メルト加熱源の出力値を低減する点から、１１００℃以上であり、１４００℃以下であることが通常である。
【００４５】
ベース加熱源９としては、ＩＲハロゲンランプ、カーボンヒータ、ＲＦ加熱装置などがあげられ、その構造としては、たとえば柱状の複数の加熱源が実質的に面平行に配置された構造；２組の実質的に面平行に配置された複数の柱状の加熱源を、一方の組の複数の柱状の加熱源と他方の組の複数の柱状の加熱源とが実質的に直行するように配置されている構造（図３にそのベース加熱源９ａの構造の一例を示す）；複数の加熱源を同心円状に組み合わせた構造（図４にそのベース加熱源９ｂの構造の一例を示す）など種々の構造があげられ、加熱効率の点から、前記の２組の実質的に面平行に配置された複数の柱状の加熱源を、一方の組の複数の柱状の加熱源と他方の組の複数の柱状の加熱源とが実質的に直行するように配置されている構造がとくに好ましい。
【００４６】
つぎに、メルト加熱源１０に電力供給源２０により電力を供給することにより、熱エネルギー、光エネルギー、電子エネルギーなどのエネルギーを発生させ、このエネルギーを楕円ミラー１１により絶縁膜７を介して結晶性材料の表面に集めて、結晶性材料である薄膜半導体材料の所定の領域を部分的に溶融させる。なお、図１においては、絶縁膜７を用いているために、絶縁膜７を介して結晶性材料である薄膜半導体材料を加熱しているものであるが、いうまでもなく、絶縁膜７を介さずにこの結晶性材料である薄膜半導体材料を加熱しても再結晶化は可能である。
【００４７】
メルト加熱源１０としては、ハロゲンランプ、カーボンストリップヒータ、レーザ光、電子ビームなどがあげられる。また、前記メルト加熱源が柱状であるばあい、前記溶融している領域の表面形状を帯状にすることができる。また、前記メルト加熱源がレーザ光や電子ビームなどのエネルギー線を発生させる装置であるばあい、前記溶融している領域の表面形状を円状にすることができる。
【００４８】
また、前記楕円ミラーの楕円形状が楕円に特定の曲率のくぼみを有するものであり、該曲率をもつ円を外挿するばあい、該円の中心が該楕円の一方の焦点（ミラー側の焦点）と一致し、該楕円ミラーに干渉しないように、すなわち接触しないように設けられたものであることが好ましい。このような形状の楕円ミラーの断面形状の例を図５に示す。図５において、１１ａは楕円ミラー、１０ａはメルト加熱源、２８ａは弦の形状のくぼみ部２８を円周の一部とする円を外挿したばあいの円の円形形状を説明するための補助線、２９は楕円の長軸を示すための楕円形状の補助線、Ａは楕円の短軸の長さ、Ｂは楕円の長軸の長さ、Ｆは楕円の中心から焦点までの長さを示す。
【００４９】
また、前記メルト加熱源が柱状、なかでも円柱状であることが結晶性材料におけるエネルギーが集められる領域を帯状にしやすい、すなわち前記溶融している領域の表面形状を帯状にしやすい点で好ましい。
【００５０】
また、前記楕円ミラーの断面形状が、楕円に特定の曲率のくぼみを有するものであり、該曲率をもつ円を外挿するばあい、該円の中心が該楕円の一方の焦点（ミラー側の焦点）と一致し、該楕円の短軸の長さをＡとし、該楕円の長軸の長さをＢとし、該円の半径をＲ1とするばあい、Ｒ1が、式：Ｒ1＝Ａ2／Ｂで表わされることが好ましい。
【００５１】
メルト加熱源の中心は集光性の点から、楕円ミラーの焦点（または焦点付近）にあることが好ましい。このようにメルト加熱源を配置するとき、前記くぼみを有さない楕円ミラーのばあい、逆方向反射面（図１５に示すように楕円の短軸と平行に楕円の焦点１６１を通る直線１６２を引いたばあい、この直線１６２を境にして楕円の中心より遠い側の楕円周の部分１６０で示される部分（図１５に破線示す）をいう。以下、同じ）は集光（またはエネルギーの集中）にはほとんど寄与しない。これは、メルト加熱源から逆方向反射面の距離が近すぎるためである。そのため逆方向反射面にたとえば図５に示すようなくぼみを設け、後方に放射された光を光源に戻すことにより前方に放射する２次光源を（元の光源の位置に）作ることにより、このような現象は抑制される。また、前記くぼみは前記のような曲率を有するものであることが好ましく、そのような曲率を有し、前記楕円の焦点を中心とする円の半径Ｒ1は、式：Ｒ1＝Ａ2／Ｂで表わされる。
【００５２】
また、前記メルト加熱源が円柱状であり、前記楕円ミラーの断面形状が楕円に特定の曲率のくぼみを有するものであり、該曲率をもつ円を外挿するばあい、該円の中心が該楕円の一方の焦点と一致し、該楕円の短軸の長さをＡとし、楕円の長軸の長さをＢとし、前記メルト加熱源の半径をＲ2とするばあい、前記楕円の長軸の長さＢが、式：｛（Ａ2／Ｒ2）＋Ｒ2｝／２≦Ｂ≦Ａ2／Ｒ2で表わされることが好ましい。
【００５３】
楕円の焦点位置に半径Ｒ2のメルト加熱源を配置するばあい、通常の楕円では、Ｒ2が、式：Ｒ2≧Ｂ−Ｆ＝Ｂ−（Ｂ2−Ａ2）1/2（ここで、Ｆは楕円の中心から焦点までの距離）で表わされるときに幾何学的干渉、すなわち接触または重なり合いがおこる。しかしながら、前記逆方向反射面に前記くぼみを設けることによりこの条件は除去される。したがって本発明において、とくに集光性に効果がある状態をＢについて解いて表示したのが、式：｛（Ａ2／Ｒ2）＋Ｒ2｝／２≦Ｂ≦Ａ2／Ｒ2（ここで、Ｒ2≦Ａ2／Ｂでなければならない）であり、前記Ａ、ＢおよびＲ2がこの式により示される範囲にあるときにとくに集光性の効果がある。
【００５４】
つぎに、前記薄膜半導体におけるこの部分的に溶融している領域の大きさをＣＣＤカメラ１７により、支持体１２および楕円ミラー１１に付けられた覗き孔１３に設けられたフィルタ１４ならびにレンズ１５、およびミラー１６を用いて観測する。なお、図１において、メルト加熱源１０は柱状なので前記薄膜半導体材料における溶融している領域の表面形状は帯状になる。したがって、ＣＣＤカメラ１７を用いて、この帯状の幅を測定することにより、前記溶融している領域の大きさを測定することができる。なお、前記溶融している領域の大きさの設定値は予め適宜の値に決めておき、後述するＰＩＤ制御器により、この溶融している領域の大きさがこの設定値に近づくように制御される。
【００５５】
レンズ１５の倍率は、溶融している領域の大きさとＣＣＤカメラ１７の解像度との関係により適宜選択すればよい。たとえば、前記溶融している領域の表面形状が帯状であり、２／３インチ（８．８ｍｍ）サイズで水平解像度が５７０のＣＣＤ素子を内蔵した市販のＣＣＤカメラを用い、この帯状の幅を２ｍｍ±１０％程度に制御するばあいを考えると、通常１００μｍ程度の解像度が必要であり、このＣＣＤカメラ自体の解像度は１５μｍ（８．８ｍｍ／５７０＝１５μｍ）であるので、レンズ倍率は０．１５倍（１５μｍ／１００μｍ＝０．１５）以上である必要がある。一方、溶融している領域の表面形状の幅を測定する必要があるので、その幅以上の視野が必要となる。この視野は前記の溶融している領域の表面形状の幅の１２０％程度以上にするのが通常であるので、そのばあい、レンズ倍率は３．７倍（８．８ｍｍ／（２ｍｍ×１．２０）＝３．７）以下である必要がある。
【００５６】
また、フィルタ１４は光の強度を下げるために設けられる。
【００５７】
また、ミラー１６の表面には適宜のコーティング処理を施し、溶融している領域から輻射される赤外線をＣＣＤカメラに向けて反射させないようにしておくことが好ましい。このような処理を施すことにより、輻射熱、すなわち赤外線からＣＣＤカメラを保護することができる。
【００５８】
前記薄膜半導体材料における部分的に溶融している領域と固体の領域との光の反射率が異なり、そのためにＣＣＤカメラ１７により、この部分的に溶融している領域を観察することができる。なお、図１において、前記薄膜半導体材料は絶縁膜７により覆われているが、光のほとんどは絶縁膜を透過するために、この部分的に溶融している領域を観察することができる。ＣＣＤカメラ１７により観察された部分的に溶融している領域は、固体の領域とともにＣＲＴ２１に映しだされ、線幅測定器１８により画像信号の処理が行なわれ、前記溶融している領域の表面形状の幅が計測される。計測された前記溶融している領域の表面形状の幅のデータは、ＰＩＤ制御器１９に送られ、予め設定されていた溶融している領域の表面形状の幅の設定値と比較することにより、メルト加熱源１０の出力値を校正するための制御値が演算される。この演算に用いられるＰＩＤ制御としては、たとえばＰ制御、Ｉ制御、Ｄ制御、Ｐ−Ｉ制御、そのほか制御可能な全ての組み合わせが考えられる。なお、ＣＣＤカメラ１７からの信号を直接に線幅測定機１８で受け、ＣＲＴ２１を使用せずに前記溶融している領域の表面形状の幅を計測してもよい。メルト加熱源１０の出力値を校正するための制御値は電力供給器２１に送られ、メルト加熱源１０の校正された出力値に応じた電力がメルト加熱源１０に供給される。
【００５９】
なお、前記溶融している領域の幅の計測は１箇所において行なわれてもよいが、複数の箇所において行ない、その平均値などをに基づいて、前記の制御を行なってもよい。図６に複数（３個）の覗き孔１３ａを有する支持体１２ａの斜視図を示す。それぞれの覗き孔にフィルタ、ミラーおよびＣＣＤカメラを備えることにより、複数の箇所において、前記溶融している領域の幅の計測を行ないうる。なお、図６中１０ｂはメルト加熱源、１１ｂは楕円ミラーを示す。
【００６０】
このようにして、前記溶融している領域の幅を、予め設定されていた溶融している領域の幅の設定値に校正させる制御を続けながら、メルト加熱源１０、楕円ミラー１１、フィルタ１４、レンズ１５およびミラー１６とともに支持体１２を矢印２７の示す走査方向に移動させることにより、基板２の温度が不安定であるばあいであっても、走査中にベース加熱源９のエネルギー出力変動がおこるばあいであっても、走査中にメルト加熱源１０と積層体１との距離に変動が生じるばあいであっても結晶品質の均一な再結晶化材料である薄膜半導体をうることができる。
【００６１】
本発明において、「結晶品質」とは、転位群、双晶、転位、亜粒界などの結晶欠陥密度または面方位の揃い方のことをいい、「結晶品質が均一」とは、結晶欠陥密度が小さいこと、または面方位の揃い方が均一であることをいう。
【００６２】
また、図１では、メルト加熱源１０、楕円ミラー１１、フィルタ１４、レンズ１５およびミラー１６とともに支持体１２を矢印２７の示す走査方向に移動させているが、積層体１を移動させる方法によっても同様の効果があることは明らかである。
【００６３】
また、前記の実施態様（Ａ）のほかに、前記結晶性材料における前記エネルギーにより溶融する領域の大きさを前記光学的測定手段によって測定し、この測定値に基づいて、ＰＩＤ制御器の演算値により、メルト加熱源１０と積層体１との距離を逐次調節する供給エネルギー量調節手段を用いながら、熱エネルギーが供給される該所定の範囲を該結晶性材料の表面に沿って連続的に移動させることによって、該結晶性材料における該熱エネルギーにより溶融する領域を、その領域の大きさを一定の状態にして、該結晶性材料に沿って連続的に移動させる方法（実施態様（Ａ−２））を用いることによっても目的とする再結晶化材料を製造することができる。
【００６４】
実施態様（Ａ−２）において、メルト加熱源１０と積層体１との距離を調節する方法（手段）としては、たとえば駆動モータ、エアシリンダなどを用い、結晶性材料またはメルト加熱源を上下させればよい。
【００６５】
また、前記結晶性材料における前記エネルギーにより溶融する領域の大きさを前記光学的測定手段によって測定し、この測定値に基づいて、ＰＩＤ制御器の演算値により、支持体１２の走査速度（メルト加熱源１０、楕円ミラー１１、フィルタ１４、レンズ１５およびミラー１６もともに走査される）を逐次調節する供給エネルギー量調節手段を用いながら、該エネルギーが供給される該所定の範囲を該結晶性材料の表面に沿って連続的に移動させることによって、該結晶性材料における該熱エネルギーにより溶融する領域を、その領域の大きさを一定の状態にして、該結晶性材料に沿って連続的に移動させる方法（実施態様（Ａ−３））を用いることによっても目的とする再結晶化材料を製造することができる。
【００６６】
前記実施態様（Ａ−３）において、前記走査速度を調節する方法（手段）としては、たとえばＡＣサーボモータなどを用い、モータ回転数を制御器を用いて制御すればよい。
【００６７】
また、メルト加熱源１０、楕円ミラー１１、支持体１２、覗き孔１３、フィルタ１４、レンズ１５、ミラー１６、ＣＣＤカメラ１７、線幅測定器１８、ＰＩＤ制御器１９、電力供給器２０およびＣＲＴ２１からなる装置の複数セットを用いて、結晶性材料の複数の箇所を同時に加熱溶融処理して、再結晶化させることも省時間化の点で好ましい。図７に、結晶性材料の複数の箇所を同時に加熱溶融する方法の説明図を示す。図７において、符号は図１の符号と同様である。
【００６８】
つぎに、前記結晶性材料における前記エネルギーにより溶融している領域の温度を測定し、この測定値に基づいて該結晶性材料の所定の領域に供給するエネルギー量を制御しながら、エネルギーが供給される該所定の領域を該結晶性材料の表面に沿って連続的に移動させることによって、該結晶性材料における該エネルギーにより溶融する領域を、その領域の温度を一定の状態にして、該結晶性材料に沿って連続的に移動させる方法を用いる再結晶化材料の製法およびその装置についての一実施態様（Ｂ）を図面を用いて説明する。
【００６９】
図８は前記実施態様（Ｂ）についての説明図であり、この図によれば、前記結晶性材料におけるエネルギーにより溶融している領域の温度が、前記結晶性材料の溶融している領域のエネルギー供給面と反対側の表面の温度を４μｍ以上の波長の赤外線に対して感度を有する非接触式の温度測定器を測定手段として用いて測定し、この測定値をもとにして供給エネルギー量調節手段をへて制御されている。前記のようにして温度を測定される部分は、エネルギー供給面の表面からでも反対側の表面からでもよく、また、溶融している領域の近傍であってもよいが、本実施態様では、エネルギー供給面と反対側の表面から溶融している部分の温度を測定している。温度測定手段としては、たとえば分光フィルタと長波長パイロメータとの組合せがあげられる。また供給エネルギー量調節手段としては、たとえばＰＩＤ制御器と電力供給器との組合せがあげられる。
【００７０】
図８において、３１は結晶性材料である薄膜半導体材料を含む積層体、３２は基板、３３は第一の絶縁膜、３４は薄膜半導体材料における再結晶化された部分、３５は薄膜半導体材料における加熱処理により溶融している部分、３６は薄膜半導体材料における溶融処理されていない部分、３７は第二の絶縁膜、３８は石英チャンバー、３９はベース加熱源、４０はメルト加熱源、４１は楕円ミラー、４２は支持体、４３は石英チャンバーの下部孔、４４は分光フィルタを組み合わせたもの、４６は長波長パイロメータ、４７はＰＩＤ制御器、４８は電力供給器、４９はメルト加熱源４０から発生するエネルギーを楕円ミラー４１により積層体３１にエネルギーが集められている状態を説明するための補助線（破線）、５０は積層体３１の走査方向を示すための矢印を示す。なお、図８において、３１〜４６の符号で示させる部分はそれぞれ断面図である。
【００７１】
図８において、積層体、ベース加熱源、メルト加熱源、楕円ミラーならびに支持体の材質や構造、ＰＩＤ制御器および電力供給器は実施態様（Ａ）のものと同様でよい。
【００７２】
まず、石英チャンバー３８内に積層体３１を前記実施態様（Ａ）と同様の方法で設置し、ベース加熱源３９により前記実施態様（Ａ）と同様の方法により積層体３１を加熱する。石英チャンバー３８は下部孔４３を有し、下部孔４３にはパイロメータを熱から保護し、散乱光をカットし、測定感度を上げるために分光フィルタ４４とＮＤフィルタ４５とが設けられている。また、下部孔４３には長波長パイロメータ４６が取り付けられており、分光フィルタ４４およびＮＤフィルタ４５を介して、前記薄膜半導体材料における加熱処理により溶融している部分３５の温度を積層体３１のエネルギーが供給される面に対して反対側の表面から測定できるようになっている。
【００７３】
長波長パイロメータ４６は、４μｍ以上の波長の赤外線に対して感度を有するものである。石英は０．２μｍより長く４μｍより短い波長の赤外線を透過させるが、０．２μｍ以下の波長の赤外線および４μｍ以上の波長の赤外線を吸収する。メルト加熱源４０およびベース加熱源３９は石英チャンバーの外部に設置されており、これらの加熱源から発生する０．２μｍ以下の波長の赤外線および４μｍ以上の波長の赤外線はこの石英チャンバーにより吸収される。また、メルト加熱源４０およびベース加熱源３９のほかの外乱光による０．２μｍ以下および４μｍ以上の波長の光もこの石英チャンバーにより吸収される。そのために、この石英チャンバー内で、前記薄膜半導体材料における加熱処理により溶融している部分３５の温度を４μｍ以上の波長の赤外線に対して感度を有する長波長パイロメータ４６で測定することにより、メルト加熱源４０ならびにベース加熱源３９から発生する赤外線、および外乱光からの赤外線がノイズとなることがないので、正確に薄膜半導体材料における加熱処理により溶融している部分３５の温度を測定することができる。
【００７４】
つぎに、メルト加熱源４０に電力を供給し、積層体３１の前記薄膜半導体材料を部分的に加熱溶融させる。そして、この薄膜半導体材料における加熱処理により溶融している部分３５の温度を積層体３１のエネルギーが供給される面に対して反対側の表面から測定し、この計測値がＰＩＤ制御器４７に送られる。前記薄膜半導体材料における加熱処理により溶融している部分３５の設定温度は予め適宜の温度に決められており、ＰＩＤ制御器４７により、前記の計測値とこの設定温度を比較して、メルト加熱源４０の出力値を校正するための制御値が演算される。この制御値が電力供給器４８に送られ、メルト加熱源４０の校正される出力値に応じた電力がメルト加熱源４０に供給される。
【００７５】
このようにして、前記溶融している領域の温度を、予め設定されていた溶融している領域の温度の設定値に校正させる制御を続けながら、積層体３１を矢印５０の示す走査方向に移動させることにより、基板３２の温度が不安定であるばあいであっても、走査中にベース加熱源３９のエネルギー出力変動がおこるばあいであっても、走査中にメルト加熱源４０と積層体３１との距離に変動が生じるばあいであっても結晶品質の均一な再結晶化材料である薄膜半導体をうることができる。
【００７６】
このときの前記溶融している領域の温度（またはその近傍の温度）の設定値は、結晶性材料の種類により異なり適宜選択すればよいが、たとえば結晶性材料がシリコン材料であるばあい、通常１４００〜１５００℃程度であればよい。また、そのときの設定値に対する実測値の制御範囲は−１〜＋１℃程度であることが好ましい。
【００７７】
また、積層体３１を固定させ、ベース加熱源３９、メルト加熱源４０、楕円ミラー４１、支持体４２、石英チャンバー３８および長波長パイロメータ４６などからなる装置全体を移動させることによっても目的とする再結晶化材料を製造することができる。
【００７８】
また、前記の実施態様（Ｂ）のほかに、前記結晶性材料における前記エネルギーにより溶融している温度を前記測定手段を用いて測定し、この測定値に基づいて、ＰＩＤ制御器の演算値により、メルト加熱源４０と積層体３１との距離を逐次調節する供給エネルギー量調節手段を用いながら、該エネルギーが供給される該所定の範囲を該結晶性材料の表面に沿って連続的に移動させることによって、該結晶性材料における該エネルギーにより溶融している領域をその領域の温度を一定の状態にして、該結晶性材料に沿って連続的に移動させる調節手段（実施態様（Ｂ−２））を用いることによっても目的とする再結晶化材料を製造することができる。
【００７９】
メルト加熱源４０と積層体３１との距離を調節しながら、エネルギーが供給される該所定の範囲を該結晶性材料の表面に沿って連続的に移動させる方法（手段）としては前記実施態様（Ａ−２）と同様の調節方法（手段）があげられる。
【００８０】
また、前記結晶性材料における前記エネルギーにより溶融している領域の温度を前記測定手段を用いて測定し、この測定値に基づいて、ＰＩＤ制御器の演算値により、積層体３１の走査速度を逐次調節する供給エネルギー量調節手段を用いながら、該エネルギーが供給される該所定の範囲を該結晶性材料の表面に沿って連続的に移動させることによって、該結晶性材料における該エネルギーにより溶融している領域を、その領域の温度を一定の状態にして、該結晶性材料に沿って連続的に移動させる方法（手段）（実施態様（Ｂ−３））を用いることによっても目的とする再結晶化材料を製造することができる。
【００８１】
積層体３１の走査速度を逐次調節しながら、エネルギーが供給される該所定の範囲を該結晶性材料の表面に沿って連続的に移動させる調節方法（手段）としては、前記実施態様（Ａ−２）と同様の方法（手段）があげられる。
【００８２】
つぎに、前記結晶性材料における前記エネルギーにより溶融している領域の大きさを測定し、この測定値に基づいて該結晶性材料の表面の所定の領域に供給するエネルギー量を一定の値に制御しながら、エネルギーが供給される該所定の領域を該結晶性材料の表面に沿って連続的に移動させることによって、該結晶性材料における該エネルギーにより溶融している領域を、その領域の大きさを一定の状態にして、該結晶性材料に沿って連続的に移動させる方法を用いる再結晶化材料の製法およびその装置についての別の実施態様（Ｃ）を図面を用いて説明する。
【００８３】
図９は前記の実施態様（Ｃ）の製法およびその装置の説明図であり、この図は前記結晶性材料における前記エネルギーにより溶融している前記結晶性材料における領域の大きさをＣＣＤカメラと線幅測定器を測定手段として用いて測定し、結晶性材料として半導体半導体材料を用いた例についての説明図である。
【００８４】
図９において、５１は結晶性材料である薄膜半導体材料を含む積層体、５２は基板、５３は第一の絶縁膜、５４は薄膜半導体材料における再結晶化された部分、５５は薄膜半導体材料における加熱処理により溶融している部分、５６は薄膜半導体材料における溶融処理されていない部分、５７は第二の絶縁膜、５８は石英チャンバー、５９はベース加熱源、６０はメルト加熱源、６４はフィルタ、６５はレンズ、６６はミラー、６７はＣＣＤカメラ、６８は線幅測定器、６９はＰＩＤ制御器、７０は電力供給器、７１はＣＲＴ、７２はＣＲＴに映されている薄膜半導体材料における再結晶化された部分の映像、７３はＣＲＴに映されている薄膜半導体材料における加熱処理により溶融している部分の映像、７４はＣＲＴに映されている薄膜半導体材料における溶融処理されていない部分の映像、７６は薄膜半導体材料における再結晶化された部分と加熱処理により溶融している部分と溶融処理されていない部分とをＣＣＤカメラ６７によりモニタしている状態を説明するための補助線（一点鎖線）、７７は積層体５１の走査方向を示すための矢印を示す。なお、積層体、基板、第一の絶縁膜、第二の絶縁膜、石英チャンバー、ベース加熱源、フィルタ、レンズ、ミラー、ＣＣＤカメラ、線幅測定器、ＰＩＤ制御器、電力供給器およびＣＲＴは実施態様（Ａ）のものと同様でよい。
【００８５】
本実施態様においては、図９に示されるように、メルト加熱源６０を積層体５１の近傍に設けることにより薄膜半導体材料を部分的に加熱溶融させる。そのために、実施態様（Ａ）において用いる楕円ミラーなどを必要としない。
【００８６】
メルト加熱源６０としては、カーボン、タングステンなどの高融点材料の柱状物が好ましい。また、積層体５１とメルト加熱源６０との距離は数ｍｍ程度であることが好ましい。なお、メルト加熱源６０は石英チャンバー５８内に設置される。
【００８７】
このようにして、前記溶融している領域の表面形状の幅を、予め設定されていた溶融している領域の表面形状の幅の設定値に校正させる制御を続けながら、積層体５１を走査方向７７の方向に移動させる調節手段を用いることにより、前記結晶性材料を再結晶化させる。また、積層体５１を固定させ、メルト加熱源１０、ＣＣＤカメラ６７、ミラー６６、レンズ６５、フィルタ６４などを移動させる調節手段を用いることによっても目的とする再結晶材料を製造することができる。
【００８８】
前記結晶性材料における前記エネルギーにより溶融している領域の大きさを前記測定手段を用いて測定し、この測定値に基づいて、ＰＩＤ制御器の演算値により、電力供給器７０からメルト加熱源６０に供給する電力量を校正ながら、エネルギーが供給される該所定の範囲を該結晶性材料の表面に沿って連続的に移動させる調節手段を用いることによって、該エネルギーにより溶融している該結晶性材料における領域を、その領域の幅を一定な状態にして、該結晶性材料に沿って連続的に移動させて、目的とする再結晶化材料を製造することができる。なお、薄膜半導体材料における加熱処理により溶融している部分５５の大きさを前記測定手段を用いて測定して、この測定値によりメルト加熱源６０に供給する電力を校正する調節手段としては、実施態様（Ａ）と同様の調節手段があげられる。
【００８９】
また、前記の実施態様（Ｃ）のほかに、前記結晶性材料における前記エネルギーにより溶融している領域の大きさを前記測定手段を用いて測定し、この測定値に基づいて、ＰＩＤ制御器の演算値により、メルト加熱源６０と積層体５１との距離を逐次調節する供給エネルギー量調節手段を用いながら、エネルギーが供給される該所定の範囲を該結晶性材料の表面に沿って連続的に移動させることによって、該結晶性材料における該エネルギーにより溶融している領域を、その領域の大きさを一定の状態にして、該結晶性材料に沿って連続的に移動させる調節手段（実施態様（Ｃ−２））を用いることによっても目的とする再結晶化材料を製造することができる。
【００９０】
メルト加熱源６０と積層体５１との距離を逐次調節しながら、エネルギーが供給される該所定の領域を該結晶性材料の表面に沿って連続的に移動させる調節手段としては、前記実施態様（Ａ−２）と同様の調節手段があげられる。
【００９１】
また、前記結晶性材料における前記エネルギーにより溶融している領域の大きさを前記測定手段を用いて測定し、この測定値に基づいて、ＰＩＤ制御器の演算値により、積層体５１の走査速度を逐次調節しながら、該エネルギーが供給される該所定の範囲を該結晶性材料の表面に沿って連続的に移動させる調節手段を用いることによって、該結晶性材料における該エネルギーにより溶融している領域を、その領域の大きさを一定の状態にして、該結晶性材料に沿って連続的に移動させる調節手段（実施態様（Ｃ−３））を用いることによっても目的とする再結晶化材料を製造することができる。
【００９２】
積層体５１の走査速度を逐次調節しながら、エネルギーが供給される該所定の範囲を該結晶性材料の表面に沿って連続的に移動させる調節手段としては、前記実施態様（Ａ−３）と同様の調節手段があげられる。
【００９３】
つぎに、前記結晶性材料における前記エネルギーにより溶融している領域の大きさを測定し、この測定値に基づいて該結晶性材料の表面の所定の領域に供給するエネルギー量を一定の値に制御しながら、エネルギーが供給される該所定の領域を該結晶性材料の表面に沿って連続的に移動させることによって、該結晶性材料における該エネルギーにより溶融している領域を、その領域の大きさを一定の状態にして、該結晶性材料に沿って連続的に移動させる方法を用いる再結晶化材料の製法およびその装置についてのさらに別の実施態様（Ｄ）を図面を用いて説明する。
【００９４】
図１０は前記の実施態様（Ｄ）の製法およびその装置の説明図であり、この図は前記結晶性材料をメルト加熱源としてレーザ光線を用いて溶融し、該溶融している領域の大きさを光学的手段であるＣＣＤカメラと画像処理装置を用いて測定し、結晶性材料として薄膜半導体材料を用いた例についての説明図である。
【００９５】
図１０において、８１は基板と第一の絶縁膜と薄膜半導体材料と第二の絶縁膜とから構成される積層体（ただし、図１０においては図面の単純のために、薄膜半導体材料のみを示す。なお、積層体８１における薄膜半導体材料は、符号８４、８５および８６で示される部分からなる）、８４は薄膜半導体材料における再結晶化された部分、８５は薄膜半導体材料における加熱処理により溶融している部分、８６は薄膜半導体材料における溶融処理されていない部分、８８は石英チャンバー、８９はベース加熱源、９４はフィルタ、９５はレンズ、９７はＣＣＤカメラ、９８は画像処理装置、９９はＰＩＤ制御器、１００は電力供給器、１０１はＣＲＴ、１０２はＣＲＴに映されている薄膜半導体材料における再結晶化された部分の映像、１０３はＣＲＴに映されている薄膜半導体材料における加熱処理により溶融している部分の映像、１０４はＣＲＴに映されている薄膜半導体材料における溶融処理されていない部分の映像、１０６は薄膜半導体材料における再結晶化された部分と加熱処理により溶融している部分と溶融処理されていない部分とをＣＣＤカメラ９７によりモニタしている状態を説明するための補助線（一点鎖線）、１０７はレーザ光線の走査方向を示すための矢印、１１０はレーザ装置、１１１は第一の移動ステージ、１１２は第一の移動ステージに固定されているミラー、１１３は第二の移動ステージ、１１４は第二の移動ステージに固定されているミラーボックス、１１５はミラーボックスに設置されているハーフミラー、１１６は第一の移動ステージの可動方向、１１７は第二の移動ステージの可動方向、１１８はレーザ光線を示す。なお、積層体、石英チャンバー、ベース加熱源、フィルタ、レンズ、ミラー、ＣＣＤカメラ、ＰＩＤ制御器、電力供給器およびＣＲＴは実施態様（Ａ）のものと同様でよい。
【００９６】
まず、石英チャンバー８８内に積層体８１を前記実施態様（Ａ）と同様の方法で設置し、ベース加熱源８９により前記実施態様（Ａ）と同様の方法により薄膜半導体材料８１を加熱する。
【００９７】
つぎに、レーザ装置１１０に電力供給器１００により電力を供給し、レーザ光線１１８を発生させる。レーザ光線１１８はミラー１１２およびハーフミラー１１５により反射され、積層体８１の表面を照射して、積層体８１を部分的に溶融させる。薄膜半導体材料における加熱処理により溶融している部分８５をＣＣＤカメラ９７により、ハーフミラー１１５を介して観察する。なお、前記薄膜半導体における部分的に溶融している領域と固化している領域との光の反射率が異なり、そのためにＣＣＤカメラ９７により、この部分的に溶融している領域を観察することができる。ＣＣＤカメラ９７により観察された部分的に溶融している領域は、固化している領域とともにＣＲＴ１０１に映しだされ、画像処理装置９８により画像信号の処理が行なわれ、前記溶融している領域の表面形状の直径（積層体８１におけるレーザ光線１１８により溶融している円形の領域の直径）が計測される。計測された前記溶融している領域の表面形状の直径のデータは、ＰＩＤ制御器９９に送られ、予め設定されていた溶融する領域の表面形状の直径の設定値と比較することにより、レーザ装置１１０への電力の供給量を校正するための制御値が演算される。この演算に用いられるＰＩＤ制御としては、実施態様（Ａ）と同様の組み合わせが考えられる。
【００９８】
なお、ＣＣＤカメラ９７からの信号を直接に画像処理装置９８（信号処理装置）で受け、ＣＲＴ１０１を使用せずに前記溶融している領域の直径を計測してもよい。
【００９９】
レーザ装置１１０への電力の供給量を校正するための制御値は電力供給器１００に送られ、レーザ装置１１０の校正される出力値に応じた電力がレーザ装置１１０に供給される。
【０１００】
このようにして、前記溶融している領域の直径を、予め設定されていた溶融する領域の表面形状の直径の設定値に校正させる調節手段による制御を続けながら、レーザ光線１１８の照射位置を積層体８１の表面に沿って適宜移動させることによって、たとえばレーザ光線１１８の照射中にベース加熱源８９のエネルギー出力変動がおこるばあいであっても結晶品質の均一な再結晶化材料である薄膜半導体をうることができる。前記レーザ光線１１８の照射位置の移動は積層体８１の所望の範囲を再結晶化できるように適宜の方法で行なえばよい。
【０１０１】
なお、レーザ光線１１８の照射位置の移動は、第一の移動ステージ１１１を第二の移動ステージ１１３とともに可動方向１１６に移動させること、および第二の移動ステージ１１３を可動方向１１７に移動させることによって行なうことができる。ここで、第二の移動ステージ１１３は第一の移動ステージ１１１の上に可動方向１１７に可動できるようにして設置されており、ミラーボックス１１５は第二の移動ステージ１１３に固定されており、レーザ装置１１０とレンズ９５とフィルタ９４とはミラーボックス１１５に固定されている。
【０１０２】
また、前記の実施態様（Ｄ）のほかに、前記結晶性材料における前記エネルギーにより溶融している領域の直径を前記測定手段を用いて測定し、この測定値に基づいて、ＰＩＤ制御器の演算値により、レーザ光線１１８の照射位置の移動速度を逐次調節しながら、レーザ光線１１８の照射位置を該結晶性材料の表面に沿って連続的に移動させるエネルギー量調節手段を用いることによって、該結晶性材料におけるレーザ光線１１８により溶融している領域を、一定の状態で該結晶性材料に沿って連続的に移動させる調節手段（実施態様（Ｄ−２））を用いることによっても目的とする再結晶化材料を製造することができる。
【０１０３】
実施態様（Ｄ−２）において、レーザ光線１１８の照射位置の移動速度を逐次調節するためには、たとえば第一の可動ステージおよび／または第二の可動ステージの動作速度を適宜制御する調節手段を用いればよい。
【０１０４】
また、レーザ光線１１８の照射位置を、積層体８１を適宜の方向に適宜の速度で移動させることにより移動させる調節手段を用いてもよい。
【０１０５】
本発明の再結晶化材料の製法は、つぎの加熱方法を適用したものである。すなわち、そのような加熱方法としては、楕円ミラーとメルト加熱源とを用いる加熱方法であって、前記楕円ミラーの断面形状が楕円に特定の曲率のくぼみを有するものであり、該曲率をもつ円を外挿するばあい、該円の中心が該楕円の一方の焦点と一致し、前記メルト加熱源が該楕円ミラーに干渉しないようにして設けられている加熱方法があげられる。
【０１０６】
また、前記加熱方法において、前記楕円ミラーの断面形状が楕円に特定の曲率のくぼみを有するものであり、該曲率をもつ円を外挿するばあい、該円の中心が該楕円の一方の焦点と一致し、該楕円の短軸の長さをＡとし、該楕円の長軸の長さをＢとし、該円の半径をＲ1とするばあい、Ｒ1が、式：Ｒ1＝Ａ2／Ｂで表わされることが好ましい。
【０１０７】
また、前記加熱方法において、前記メルト加熱源が円柱状であり、前記楕円ミラーの断面形状が楕円に特定の曲率のくぼみを有するものであり、該曲率をもつ円を外挿するばあい、該円の中心が該楕円の一方の焦点と一致し、該楕円の短軸の長さをＡとし、該楕円の長軸の長さをＢとし、前記メルト加熱源の底面の半径をＲ2とするばあい、前記楕円の長軸の長さＢが、式：｛（Ａ2／Ｒ2）＋Ｒ2｝／２≦Ｂ≦Ａ2／Ｒ2で表わされることが好ましい。
【０１０８】
また、前記加熱方法において、前記メルト加熱源が円柱状であり、前記楕円ミラーの断面形状が楕円に特定の曲率のくぼみを有するものであり、該曲率をもつ円を外挿するばあい、該円の中心が該楕円の一方の焦点と一致し、該楕円の短軸の長さをＡとし、該楕円の長軸の長さをＢとし、該円の半径をＲ1とし、該メルト加熱源の底面の半径をＲ2とするばあい、該円の半径Ｒ1が、式：Ｒ1＝Ａ2／Ｂで表わされ、前記楕円の長軸の長さＢが、式：｛（Ａ2／Ｒ2）＋Ｒ2｝／２≦Ｂ≦Ａ2／Ｒ2で表わされることが好ましい。
【０１０９】
本発明の再結晶化材料の製法は、本発明における前記加熱方法の具体的な実施態様である。
【０１１０】
つぎに本発明の実施の形態の例をあげて、本発明をさらに詳細に説明する。
【０１１１】
［実施の形態１］
実施態様（Ａ）に基づく実施の形態の例について、図１〜４に従って説明する。
【０１１２】
基板２を厚さ数百μｍから数ｍｍまでのシリコン基板とし、第一の絶縁膜３を熱酸化法またはＬＰ−ＣＶＤ法によって形成された厚さ１μｍ程度の酸化膜とし、薄膜半導体材料４を厚さ数μｍ程度のポリシリコン膜とし、第二の絶縁膜５を厚さ１〜２μｍ程度の前記第一の絶縁膜と同様の酸化膜もしくはその酸化膜の上に厚さ３００オングストローム程度のたとえばシリコンチッ化膜をＬＰ−ＣＶＤ法などにより設けたものとして、積層体１を構成した。前記第二の絶縁膜は薄膜半導体材料４の溶融時の凝集を防止するために設けられる。
【０１１３】
つぎに、積層体１を図２に示される様な石英ピン３０付き石英リング３１で３点支持し、図１に示される様に石英チャンバー８内に設置した。
【０１１４】
つぎに、積層体１を石英チャンバー８の外部から、ベース加熱源９により１１００〜１４００℃に加熱した。このベース加熱源９は図３または図４に示される形状のものを用いた。また、積層体１がサセプタを用いないで石英チャンバー８内に設置されているために急速に昇温することができた。
【０１１５】
再結晶化処理に用いる装置は、メルト加熱源１０としてハロゲン赤外線ランプを用い、楕円ミラー１１として金メッキ層を有する楕円ミラーを用い、フィルタ１４としてＮＤフィルタを組み合わせたものを用い、レンズ１５として倍率が０．１５〜３．７倍のレンズを用い、ミラー１６として赤外光を透過させ可視光のみを反射させるようにコーティング処理されたミラーを用い、ＣＣＤカメラとして市販の解像度が５７０のＣＣＤカメラを用い、線幅測定器１８、ＰＩＤ制御器１９、電力供給器２０およびＣＲＴ２１を設置したものを用いた。
【０１１６】
薄膜半導体材料における再結晶化される部分５の幅の設定値を１〜３ｍｍとし、その実測値が設定値の±５〜±２０％になるように制御して、走査速度を０．１〜５．０ｍｍ／ｓｅｃとし、実施態様（Ａ）の方法に従い再結晶化処理を行なった。
【０１１７】
前記の条件の範囲において、再結晶化させた薄膜半導体の結晶品質は充分に均一なものであった。
【０１１８】
また、同様の装置を用い、同様の設定値にして、実施態様（Ａ−１）および実施態様（Ａ−２）の方法に従い再結晶化処理を行なったところ、再結晶化させた薄膜半導体の結晶品質は充分に均一なものであった。
【０１１９】
また、図７に示す様に、同様の装置を複数セット用い再結晶化処理を行なうことにより、再結晶化処理の時間短縮を図ることができる
［実施の形態２］
実施態様（Ｂ）に基づく実施の形態の例について、図８に従って説明する。
【０１２０】
実施の形態１と同様の方法で作製した積層体３１を実施の形態１と同様の石英ピン付き石英リングで３点支持し、図８に示される様に石英チャンバー３８内に設置した。
【０１２１】
つぎに、積層体３１を石英チャンバー３８の外部から、実施の形態１と同様のベース加熱源３９により１１００〜１４００℃に加熱した。
【０１２２】
再結晶化処理に用いる装置は、メルト加熱源４０としてハロゲン赤外線ランプを用い、楕円ミラー４１として金メッキ層を有する楕円ミラーを用い、分光フィルタ４４してＢａＦ2を用い、長波長パイロメータとして４μｍ以上の波長の赤外線に対して感度を有する長波長パイロメータを用い、ＰＩＤ制御器４７、電力供給器４８を設置したものを用いた。
【０１２３】
薄膜半導体材料における再結晶化される部分３５の温度の設定値を１４１０〜１４１５℃とし、その実測値が設定値の±０．１℃〜±２℃になるように制御して、実施態様（Ｂ）の方法に従い再結晶化処理を行なった。
【０１２４】
前記の条件において、再結晶化させた薄膜半導体の結晶品質は充分に均一なものであった。
【０１２５】
また、同様の装置を用い、同様の設定値にして、実施態様（Ｂ−１）および実施態様（Ｂ−２）の方法に従い再結晶化処理を行なったところ、再結晶化させた薄膜半導体の結晶品質は充分に均一なものであった。
【０１２６】
［実施の形態３］
実施態様（Ｃ）に基づく実施の形態の例について、図９に従って説明する。
【０１２７】
実施の形態１と同様の方法で作製した積層体５１を実施の形態１と同様の石英ピン付き石英リングで３点支持し、図９に示される様に石英チャンバー５８内に設置した。
【０１２８】
つぎに、積層体５１を石英チャンバー５８の外部から、実施の形態１と同様のベース加熱源５９により１１００〜１４００℃に加熱した。
【０１２９】
再結晶化処理に用いる装置は、メルト加熱源６０として柱状のカーボンまたは柱状のタングステンを用い、フィルタ６４としてＮＤフィルタを組み合わせたものを用い、レンズ６５として倍率が０．１５〜３．７倍のレンズを用い、ミラー６６として赤外光を透過させ可視光のみを反射させるようにコーティング処理されたミラーを用い、ＣＣＤカメラとして市販の解像度が５７０のＣＣＤカメラ６７を用い、線幅測定器６８、ＰＩＤ制御器６９、電力供給器７０およびＣＲＴ７１を設置したものを用いた。
【０１３０】
薄膜半導体材料における再結晶化される部分５５の幅の設定値を１〜３ｍｍとし、その実測値が設定値の±５％〜±２０％になるように制御して、実施態様（Ｃ）の方法に従い再結晶化処理を行なった。
【０１３１】
前記の条件において、再結晶化させた薄膜半導体の結晶品質は充分に均一なものであった。
【０１３２】
また、同様の装置を用い、同様の設定値にして、実施態様（Ｃ−１）および実施態様（Ｃ−２）の方法に従い再結晶化処理を行なったところ、再結晶化させた薄膜半導体の結晶品質は充分に均一なものであった。
【０１３３】
［実施の形態４］
実施態様（Ｄ）に基づく実施の形態の例について、図１０に従って説明する。
【０１３４】
実施の形態１で用いた薄膜半導体材料と同様の薄膜半導体材料８１を実施の形態１と同様の石英ピン付き石英リングで３点支持し、図１０に示される様に石英チャンバー８８内に設置した。
【０１３５】
つぎに、薄膜半導体材料８１を石英チャンバー８８の外部から、実施の形態１と同様のベース加熱源８９により４００〜６００℃に加熱した。
【０１３６】
再結晶化処理に用いる装置は、レーザ装置１１０としてＣＷアルゴンレーザを用い、フィルタ９４としてＮＤフィルタを組み合わせたものを用い、レンズ９５として倍率が０．１５〜３．７倍のレンズを用い、ＣＣＤカメラとして市販の解像度が５７０のＣＣＤカメラ９７を用い、さらに第一の移動ステージ１１１、第一の移動ステージに固定されているミラー１１２、第二の移動ステージ１１３、第二の移動ステージに固定されているミラーボックス１１４、ミラーボックスに設置されているハーフミラー１１５、画像処理装置９８、ＰＩＤ制御器９９、電力供給器１００およびＣＲＴ１０１を設置したものを用いた。
【０１３７】
薄膜半導体材料における再結晶化される部分８５の直径の設定値を２０〜１００μｍとし、その実測値が設定値の±５〜±２０％になるように制御して、走査速度５〜２５ｃｍ／ｓｅｃで、実施態様（Ｄ）の方法に従い再結晶化処理を行なった。
【０１３８】
前記の条件において、再結晶化させた薄膜半導体の結晶品質は充分に均一なものであった。
【０１３９】
また、同様の装置を用い、同様の設定値にして、実施態様（Ｄ−１）の方法に従い再結晶化処理を行なったところ、再結晶化させた薄膜半導体の結晶品質は充分に均一なものであった。
【０１４０】
［実施の形態５］
実施の形態１において用いた楕円ミラーに特定のくぼみ部を設けることによる集光性の改良の程度を評価した。
【０１４１】
くぼみ部を有する楕円ミラーの断面形状を図５に示す。この楕円ミラーは実施態様（Ａ）で説明したように、くぼみ部２８を有し、このくぼみ部と補助線２８とにより表わされる円の中心が楕円の焦点と一致しているものである。また、前記楕円ミラーの断面形状における楕円の短軸の長さをＡとし、楕円の長軸の長さをＢとし、前記円形のくぼみの円形形状の半径をＲ1とするばあい、前記円形のくぼみの半径Ｒ1が、式：Ｒ1＝Ａ2／Ｂで表わされ、さらに、前記メルト加熱源の半径をＲ2とするばあい、前記楕円の長軸の長さＢが、式：｛（Ａ2／Ｒ2）＋Ｒ2｝／２≦Ｂ≦Ａ2／Ｒ2で表わされるものであることにより集光性が改良される。
【０１４２】
楕円の短軸の長さＡを２４．２ｍｍとし、楕円の長軸の長さＢを６５ｍｍとしたばあいの前記くぼみの有無により生じる集光性の違いを評価した。なお、前記円形のくぼみの中心は楕円の一方の焦点に一致させた。また、楕円形ミラーの材質は実施の形態１のものと同様にした。
【０１４３】
図１１に楕円ミラー１２３により、メルト加熱源１２２の光が焦点面１２１上の焦点１２０（楕円ミラー側と反対側の焦点）に集められている様子の説明図を示す。
【０１４４】
図１２に焦点面での焦点からの距離（横軸）とその距離の場所での照度（縦軸）との関係図を示す。なお、図１２中、焦点面での照度は、（測定場所での光線本数）／（総光線本数）の値を求め、焦点におけるこの値を１．０として換算したもの（Ａｒｂｉｔｒａｒｙ  Ｕｎｉｔ）である。
【０１４５】
【発明の効果】
本発明によれば、結晶性材料の所定の領域を溶融して該溶融する領域を該結晶性材料に沿って連続的に移動させ、該結晶性材料の所望の範囲を再結晶化させる再結晶化材料の製法であって、前記結晶性材料の溶融している領域の大きさが一定になるように、および／または前記再結晶化材料の結晶品質が均一になるように制御されているので、結晶品質が均一な再結晶化材料をうることができる。
【０１４６】
また、本発明によれば、結晶性材料の所定の領域を溶融して該溶融する領域を該結晶性材料に沿って連続的に移動させ、該結晶性材料の所望の範囲を再結晶化させる再結晶化材料の製法であって、前記結晶性材料の溶融している領域の温度が一定になるように、および／または前記再結晶化材料の結晶品質が均一になるように、前記結晶性材料における溶融している領域の温度を４μｍ以上の波長の赤外線に対して感度を有する非接触式の温度測定器により測定して制御されているので、結晶品質が均一な再結晶化材料をうることができる。
【０１４７】
また、本発明によれば、前記結晶性材料をチャンバー内で再結晶化させることにより、雰囲気ガスを制御しえ、不純物やゴミの混入の防止でき、熱を閉じ込めることができる。
【０１４８】
本発明によれば、前記チャンバーが石英チャンバーであることにより、このチャンバーの外部から前記結晶性材料にエネルギーを容易に供給しえ、また、前記結晶性材料における溶触している領域の大きさまたは温度をこのチャンバーの外部から容易に測定できる。
【０１４９】
また、本発明によれば、単一のメルト加熱源または複数のメルト加熱源を用い、前記結晶性材料の所定の領域を溶融させるばあい、省時間化できるという効果を奏する。
【０１５０】
また、本発明によれば、前記結晶性材料の全体を、ベース加熱源を用いて、前記結晶性材料の融点以下の温度に加熱しながら、前記結晶性材料の所定の領域を溶融させることにより、結晶性材料の加熱時に結晶性材料全体の温度差を低くすることができ、結晶性材料にかかる熱的ストレスを小さくすることができる。
【０１５１】
また、本発明によれば、石英ピンをサセプタとして用いて、ベース加熱源により前記結晶性材料の全体を前記結晶性材料の融点以下の温度に加熱することにより、結晶性材料の昇降温の時間を短縮化できる。
【０１５２】
また、本発明によれば、前記結晶性材料を石英ピンまたは石英ピンと石英リングを用いて支持することにより、断熱や不純物による汚染を防ぐことができる。
【０１５３】
また、本発明によれば、前記ベース加熱源が、２組の実質的に面平行に配置された複数の柱状の加熱源を、一方の組の複数の柱状の加熱源と他方の組の複数の柱状の加熱源とが実質的に直行するように配置して構成されることにより、より効率的に該ベース加熱源によりベース加熱を行なうことができる。
【０１５４】
また、本発明によれば、前記結晶性材料が薄膜半導体であることにより、ＬＳＩデバイス、太陽電池などの半導体デバイスに好適に用いることができる高精度の薄膜半導体を容易にうることができる。
【０１５５】
また、本発明によれば、前記薄膜半導体が絶縁体基板上または半導体基板上に設けられていることにより、この薄膜半導体を直接支持して再結晶化処理を行なうことができるので、この処理中に薄膜半導体を傷つけにくく、高精度の薄膜半導体を容易にうることができる。
【０１５６】
また、本発明によれば、前記薄膜半導体が絶縁膜の間に挟まれていることにより、結晶性材料の凝集を防ぐことができ、また不純物の混入を防止することができる。
【０１５７】
また、本発明によれば、前記半導体基板と薄膜半導体が同一材料であることにより、この絶縁体基板またはこの半導体基板と結晶性材料である薄膜半導体との熱膨張係数が近くなるために、薄膜半導体に加わる熱的ストレスを小さくすることができる。
【０１５８】
また、本発明によれば、前記絶縁膜がそれぞれシリコン酸化膜またはシリコンチッ化膜、もしくはその組み合わせで構成されていることにより、これら絶縁膜の耐熱性、断熱性、およびエネルギーの透過性がよいので、好適な条件下で再結晶化処理を行ないうる。
【０１５９】
また、本発明によれば、前記薄膜半導体がシリコン半導体であることにより、この絶縁体基板またはこの半導体基板と結晶性材料である薄膜半導体との熱膨張係数が近くなるために、薄膜半導体に加わる熱的ストレスを小さくすることができる。
【０１６０】
また、本発明によれば、前記結晶性材料の表面において溶融している領域の形状を帯状または円状にすることができ、このばあい、この溶融している領域を単純に平行移動させることなどにより所望の範囲を容易に再結晶化させることができる。
【０１６１】
また、本発明によれば、前記結晶性材料の溶融している領域の表面形状が帯状であるばあいはその幅を、表面形状が円状であるばあいはその直径を計測し、この計測値に基づき、前記結晶性材料の溶融している領域の大きさが一定になるように、および／または前記再結晶化材料の結晶品質が均一になるように制御されていることにより、結晶品質が均一な再結晶化材料をうることができる。
【０１６２】
また、本発明によれば、前記結晶性材料の溶融している領域の表面形状が帯状であるばあいはその幅を、表面形状が円状であるばあいはその直径を光学的にモニタして計測することにより、この計測値に基づき、前記結晶性材料の溶融している領域の大きさが一定になるように、および／または前記再結晶化材料の結晶品質が均一になるように制御されていることにより、結晶品質が均一な再結晶化材料をうることができる。
【０１６３】
また、本発明によれば、前記結晶性材料の溶融している領域の表面形状が帯状であるばあいはその幅を、表面形状が円状であるばあいはその直径を１または２以上のＣＣＤカメラを用いて光学的にモニタして計測することにより、この計測値に基づき、前記結晶性材料の溶融している領域の大きさが一定になるように、および／または前記再結晶化材料の結晶品質が均一になるように制御されていることにより、結晶品質が均一な再結晶化材料をうることができる。
【０１６４】
また、本発明によれば、前記結晶性材料の溶融している領域の表面形状が帯状であるばあいはその幅を、表面形状が円状であるばあいはその直径を前記結晶性材料における溶融している部分と溶融していない部分との光の反射率の差に基づき計測することにより、この計測値に基づき、前記結晶性材料の溶融している領域の大きさが一定になるように、および／または前記再結晶化材料の結晶品質が均一になるように制御されていることにより、結晶品質が均一な再結晶化材料をうることができる。
【０１６５】
また、本発明によれば、メルト加熱源またはベース加熱源の出力を調節することにより、前記結晶性材料の溶融している領域の大きさが一定になるように、または前記結晶性材料の溶融している領域の温度が一定になるように、および／または前記再結晶化材料の結晶品質が均一になるように制御することにより、結晶品質が均一な再結晶化材料をうることができる。
【０１６６】
また、本発明によれば、メルト加熱源と結晶性材料薄膜との間隔を調節することにより、前記結晶性材料の溶融している領域の大きさが一定になるように、および／または前記結晶性材料の溶融している領域の温度が一定になるように、または前記再結晶化材料の結晶品質が均一になるように制御することにより、結晶品質が均一な再結晶化材料をうることができる。
【０１６７】
また、本発明によれば、メルト加熱源の走査速度を調節することにより、前記結晶性材料の溶融している領域の大きさが一定になるように、または前記結晶性材料の溶融している領域の温度が一定になるように、および／または前記再結晶化材料の結晶品質が均一になるように制御することにより、結晶品質が均一な再結晶化材料をうることができる。
【０１６８】
また、本発明によれば、ＰＩＤ制御により、メルト加熱源またはベース加熱源の出力を調節するか、メルト加熱源と結晶性材料との間隔を調節するか、またはメルト加熱源の走査速度を調節することにより、前記結晶性材料の溶融している領域の大きさが一定になるように、または前記結晶性材料の溶融している領域の温度が一定になるように、および／または前記再結晶化材料の結晶品質が均一になるように制御することにより、結晶品質が均一な再結晶化材料をうることができる。
【０１６９】
また、本発明によれば、前記結晶性材料の溶融している領域の表面形状が帯状であるばあいその幅の設定値を、１〜１０ｍｍの範囲内とし、また表面形状が円状であるばあいその直径の設定値を２０〜１００μｍの範囲内とし、該幅または該直径の実測値が該設定値の８０〜１２０％の範囲内になるように制御することにより、結晶品質がさらに均一な再結晶化材料をうることができる。
【０１７０】
また、本発明によれば、メルト加熱源から発生するエネルギーを楕円ミラーにより前記結晶性材料の表面に集めて、前記所定の領域を溶融させることにより、結晶品質が均一な再結晶化材料をうることができる。
【０１７１】
また、本発明によれば、前記メルト加熱源がハロゲンランプであることにより、容易に結晶品質が均一な再結晶化材料をうることができる。
【０１７２】
また、本発明によれば、前記楕円ミラーの断面形状が楕円に特定の曲率のくぼみを有するものであり、該曲率をもつ円を外挿するばあい、該円の中心が該楕円の一方の焦点と一致し、前記メルト加熱源が該楕円ミラーに干渉しないように設けられていることにより、エネルギーを好適に所望の範囲に集めることができる。
【０１７３】
また、本発明によれば、前記メルト加熱源が柱状であることにより、メルト加熱源の単純な走査により、容易に結晶品質が均一な再結晶化材料をうることができる。
【０１７４】
また、本発明によれば、前記メルト加熱源が円柱状であることにより、好適にエネルギーを所望の範囲に集めることができ、メルト加熱源の単純な走査により、容易に結晶品質が均一な再結晶化材料をうることができる。
【０１７５】
また、本発明によれば、前記楕円ミラーの断面形状が楕円に特定の曲率のくぼみを有するものであり、該曲率をもつ円を外挿するばあい、該円の中心が該楕円の一方の焦点と一致し、該楕円の短軸の長さをＡとし、該楕円の長軸の長さをＢとし、該円の半径をＲ1とするばあい、Ｒ1が、式：Ｒ1＝Ａ2／Ｂで表わされることにより、エネルギーをさらに好適に所望の範囲に集めることができる。
【０１７６】
また、本発明によれば、前記メルト加熱源が円柱状であり、前記楕円ミラーの断面形状が楕円に特定の曲率のくぼみを有するものであり、該曲率をもつ円を外挿するばあい、該円の中心が該楕円の一方の焦点と一致し、該楕円の短軸の長さをＡとし、該楕円の長軸の長さをＢとし、前記メルト加熱源の底面の半径をＲ2とするばあい、前記楕円の長軸の長さＢが、式：｛（Ａ2／Ｒ2）＋Ｒ2｝／２≦Ｂ≦Ａ2／Ｒ2で表わされることにより、エネルギーをさらに好適に所望の範囲に集めることができる。
【０１７７】
また、本発明によれば、前記メルト加熱源がカーボン、タングステンまたはタンタルの柱状体からなり、該メルト加熱源を前記結晶性材料の表面に接近させ、前記結晶性材料の所定の領域を溶融させることにより、容易に結晶品質が均一な再結晶化材料をうることができる。
【０１７８】
また、本発明によれば、前記メルト加熱源がエネルギー線発生装置であり、エネルギー線を前記結晶性材料の表面に照射することにより、前記結晶性材料の所定の領域を溶融させることにより、低い溶融温度で容易に結晶品質が均一な再結晶化材料をうることができる。
【０１７９】
また、本発明によれば、前記エネルギー線がレーザ光線または電子線であることにより、低い溶融温度で、さらに容易に結晶品質が均一な再結晶化材料をうることができる。
【０１８０】
また、本発明によれば、結晶性材料の所定の領域を溶融させ、溶融している該領域を該結晶性材料に沿って連続的に移動させ、該結晶性材料の所望の範囲を再結晶化させて再結晶化材料を製造するための装置であって、該結晶性材料にエネルギーを供給して所定の領域を溶融させるメルト加熱源、ならびに該溶融している領域の大きさが一定になるように、および／または再結晶化材料の結晶品質が均一になるように制御する制御手段からなる再結晶化材料の製造装置を用いることにより、結晶品質が均一な再結晶化材料をうることができる。
【０１８１】
また、本発明によれば、前記制御手段が、結晶性材料の溶融している領域の大きさを測定する測定手段、および該測定値が予め決められた設定値に近づくように前記メルト加熱源から結晶性材料へ供給されるエネルギー量を調節する調節手段からなる再結晶化材料の製造装置を用いることにより、結晶品質が均一な再結晶化材料をうることができる。
【０１８２】
また、本発明によれば、前記制御手段が、結晶性材料の溶融している領域の温度を測定する測定手段、および該測定値が予め決められた設定値に近づくように前記メルト加熱源から結晶性材料へ供給されるエネルギー量を調整する調節手段からなる再結晶化材料の製造装置を用いることにより、結晶品質が均一な再結晶化材料をうることができる。
【０１８３】
また、本発明の加熱方法によれば、楕円ミラーと加熱源とを用いる加熱方法であって、前記楕円ミラーの断面形状が楕円に特定の曲率のくぼみを有するものであり、該曲率をもつ円を外挿するばあい、該円の中心が該楕円の一方の焦点と一致し、前記加熱源が該楕円ミラーに干渉しないようにして設けられているのでエネルギーを所望の範囲に好適に集めることができる。
【０１８４】
また、本発明の加熱方法によれば、前記楕円ミラーの断面形状が楕円に特定の曲率のくぼみを有するものであり、該曲率をもつ円を外挿するばあい、該円の中心が該楕円の一方の焦点と一致し、該楕円の短軸の長さをＡとし、該楕円の長軸の長さをＢとし、該円の半径をＲ1とするばあい、Ｒ1が、式：Ｒ1＝Ａ2／Ｂで表わされるので、さらに、エネルギーを所望の範囲に好適に集めることができる。
【０１８５】
また、本発明の加熱方法によれば、前記加熱源が円柱状であり、前記楕円ミラーの断面形状が楕円に特定の曲率のくぼみを有するものであり、該曲率をもつ円を外挿するばあい、該円の中心が該楕円の一方の焦点と一致し、該楕円の短軸の長さをＡとし、該楕円の長軸の長さをＢとし、前記加熱源の底面の半径をＲ2とするばあい、前記楕円の長軸の長さＢが、式：｛（Ａ2／Ｒ2）＋Ｒ2｝／２≦Ｂ≦Ａ2／Ｒ2で表わされるので、さらに、エネルギーを所望の範囲に好適に集めることができる。
【０１８６】
また、本発明の加熱方法によれば、前記加熱源が円柱状であり、前記楕円ミラーの断面形状が楕円に特定の曲率のくぼみを有するものであり、該曲率をもつ円を外挿するばあい、該円の中心が該楕円の一方の焦点と一致し、該楕円の短軸の長さをＡとし、該楕円の長軸の長さをＢとし、該円の半径をＲ1とし、該加熱源の底面の半径をＲ2とするばあい、該円の半径Ｒ1が、式：Ｒ1＝Ａ2／Ｂで表わされ、前記楕円の長軸の長さＢが、式：｛（Ａ2／Ｒ2）＋Ｒ2｝／２≦Ｂ≦Ａ2／Ｒ2で表わされるので、さらに、エネルギーを所望の範囲に好適に集めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の再結晶化材料の製法の一実施態様（Ａ）の説明図である。
【図２】  円形の結晶性材料が石英ピンにより支持されている状態を示す斜視図である。
【図３】  ベース加熱源の構造の一例を示す斜視図である。
【図４】  ベース加熱源の構造のほかの一例を示す斜視図である。
【図５】  楕円ミラーおよびメルト加熱源の断面図である。
【図６】  楕円ミラーおよびメルト加熱源の支持体の斜視図である。
【図７】  複数のメルト加熱源を用いる再結晶化材料の製法の一実施態様の説明図である。
【図８】  本発明の再結晶化材料の製法のほかの一実施態様（Ｂ）の説明図である。
【図９】  本発明の再結晶化材料の製法のほかの一実施態様（Ｃ）の説明図である。
【図１０】  本発明の再結晶化材料の製法のほかの一実施態様（Ｄ）の説明図である。
【図１１】  楕円ミラーにより、メルト加熱源の光が焦点面上の焦点（楕円ミラー側と反対側の焦点）に集められている様子の説明図である。
【図１２】  焦点面での焦点からの距離（横軸）とその距離の場所での照度（縦軸）との関係図である。
【図１３】  再結晶化材料の積層体を示す斜視図である。
【図１４】  従来の再結晶化材料の製法の説明図である。
【図１５】  従来の楕円ミラーの断面形状の不具合を説明するための説明図である。
【符号の説明】
１、３１、５１、８１  積層体、２、３２、５２  基板、３、３３、５３  第一の絶縁膜、４ａ  結晶性材料、５、３５、５５、８５  薄膜半導体材料における溶融している部分、７、３７、５７  第二の絶縁膜、８、３８、５８、８８  石英チャンバー、９、９ａ、９ｂ、３９、５９、８９  ベース加熱源、１０、１０ａ、４０、６０、１２２  メルト加熱源、１１、１１ａ、１１ｂ、４１、１２３  楕円ミラー、１７、６７、９７  ＣＣＤカメラ、１８、６８  線幅測定器、１９、４７、６９、９９  ＰＩＤ制御器、２０、４８、７０、１００  電力供給器、２８  くぼみ部、３０ａ  石英ピン、３０ｂ  石英リング、４６  長波長パイロメータ、９８  画像処理装置、１１０  レーザ装置、１１８  レーザ光線。
【図１】
0003841866.tif 000002
【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】
0003841866.tif 000014
【図１４】
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【図１５】
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