JP2007219535A - 露光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高いスループットで、均一かつ大粒径の多結晶Ｓｉ膜を生成する。
【解決手段】第１乃至第４のマスク領域Ｍ_１〜Ｍ_４の相互間で互いに重なり合わない箇所
で、かつその幅及びピッチがガラス基板１上に形成されたａ−Ｓｉ膜における光照射領域
に熱勾配が生じる値、例えばａ−Ｓｉ膜上に照射される光照射領域のビーム幅がおよそ５
μｍ以内でそのピッチＭｐが１μｍ以上となるように設定されたラインパターン１９が形
成されたマスク１３を用い、エキシマレーザ１０から出力されたパルスレーザ光をマスク
１３を通してガラス基板１上のａ−Ｓｉ膜に照射し、かつＸＹＺチルトステージ２０の動
作によりガラス基板１を連続して移動させる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、レーザ加工方法及びその装置、ａ−Ｓｉ膜を多結晶化するプロセスを有する
半導体デバイス製造方法、さらには上記マスクを用いた露光装置及びディスプレイ装置に
関する。

ｐ−ＳｉＴＦＴ液晶ディスプレイの製造工程には、液晶ディスプレイ装置のガラス基板
上に薄膜（ａ−Ｓｉ膜）を形成し、この薄膜を多結晶化（多結晶シリコン膜：多結晶Ｓｉ
膜）するプロセスがある。この多結晶化する方法としては、固相成長法又はエキシマレー
ザアニール法などが用いられる。このうち固相成長法は、ガラス基板上に形成されたａ−
Ｓｉ膜を高温でアニールすることにより多結晶Ｓｉ膜を得るものであるが、高温プロセス
であることからガラス基板に高価な石英ガラスを用いる必要がある。
一方、エキシマレーザアニール法は、エキシマレーザというパルス幅２０ｎｓ程度の短
パルスレーザをａ−Ｓｉ膜に照射して多結晶Ｓｉ膜を得るもので、低温プロセスであるこ
とから、この方法により近年において量産化が実現している。
ｐ−ＳｉＴＦＴ液晶ディスプレイにおいては、その高性能化を実現するために、多結晶
Ｓｉ膜の結晶粒径をさらに大きくしたいという要求が強まっている。具体的には、現状の
方法において結晶粒径は約０．５μｍ前後であるが、これを数μｍ以上にしたいという要
求が強まっている。
その理由を説明すると、半導体デバイスの性能を左右するファクタとして移動度という
数値がある。この移動度は、電子の移動速度を表わすもので、結晶粒径が小さく、電子の
通り道に結晶粒界が多い場合には、その移動度が低下し、半導体デバイスの高性能化は望
めなくなる。このような事から多結晶Ｓｉ膜の結晶粒径の拡大が要求されている。

このような結晶粒径の拡大する方法としては、例えば特開昭５６−１３７５４６号公報
に記載されているような屋根型のレーザビーム等を用いてワーク上を走査する方法や、特
表２０００−５０５２４１公報に記載されているようなスーパーラテラル成長と呼ばれる
方法がある。これらの方法は、Ｓｉ薄膜の移動すなわちガラス基板の移動に同期させて順
次ライン又は屋根型パターンのレーザビームをＳｉ薄膜上に照射するものである。この方
法により多結晶Ｓｉ膜の結晶粒径が拡大されることを我々も検証したが、Ｓｉ薄膜上にレ
ーザビームを間隔を持って順次照射するために、レーザビームを照射する毎にガラス基板
を移動することになり、その移動距離が０．１μｍから１．０μｍ程度の間であることが
必要である。このため、大型のガラス基板、例えば３００ｍｍ×４００ｍｍのガラス基板
上のＳｉ薄膜を多結晶Ｓｉ膜にする場合には、ガラス基板を０．１μｍから１．０μｍ程
度の間隔で移動させなければならず、大型のガラス基板全体に多結晶Ｓｉ膜を生成するに
はスループットが数時間となり非実現的なものである。
そこで、高速化の方法として例えば特願平９−２１７２１３号公報に記載されている技
術がある。この方法は、図３３に示すようにレーザ光の照射領域内になるところのマスク
上に複数の繰り返しパターン１を形成し、これらパターン１のピッチ分だけガラス基板を
移動してレーザ光の照射領域に結晶を成長（結晶成長領域２）させてその照射領域全体を
多結晶化すると共に、次に照射領域分だけガラス基板をステップ移動させてガラス基板全
体を処理するものである。

又、上記マスクに形成される繰り返しパターンのピッチを狭くし、ガラス基板の移動な
しにレーザ光の照射領域部分をパターンに沿って結晶成長させる方法もある。例えば、パ
ターン幅２μｍでピッチμｍの繰り返しパターンが形成されたマスクを用い、長さ２μｍ
でその幅０．３μｍの結晶で埋め尽くされることが記載されている。
特開昭５６−１３７５４６号公報 特表２０００−５０５２４１公報

しかしながら、前者の結晶粒径の拡大する方法では、スループットが数時間となり非実
現的なもで生産性の低いものであるばかりでなく、図３６に示すようにレーザ光のビーム
幅が例えば５μｍ以上に設定すると、そのレーザ光の照射領域における中央部の熱勾配が
少なくなり、照射領域の両端部の境界部は大粒径化するものの、中央部が微結晶化してし
まい、例えばこのＳｉ結晶化した上に形成するトランジスタの性能の向上を妨げるＳｉ結
晶膜となってしまう。
又、後者の高速化する方法では、基板搬送系としてのガラス基板をステップ移動させる
ときの停止、再スタート時の減速、加速時間の影響が大きく、実際の量産ラインでのスル
ープットには達せず、さらに高速処理が必要となる。
さらに、マスクに形成される繰り返しパターン１のピッチを狭くする方法では、実際に
は、隣同士のパターンからの熱影響を受け、Ｓｉ膜の横方向（膜厚方向と垂直）の成長速
度が低下することで、図３４に示すようにレーザ光の照射領域の一部、例えば照射領域の
中間部分が微結晶化（微結晶領域３）し、さらに繰り返しパターン１のピッチを狭くする
と、図３５に示すようにレーザ光の照射領域の全面が微結晶化して電子の移動度が低下す
るものとなってしまう。
そこで本発明は、高いスループットで、均一かつ大粒径の多結晶Ｓｉ膜を生成するマス
クを応用した露光装置を提供することを目的とする。

本発明は、被処理体に対してマスクを通してレーザ光を照射してこの照射領域内を露光
処理する露光装置において、 前記レーザ光を出力するレーザ装置と、 一方向に所定距
離毎に移動したときのそれぞれ通過した前記レーザ光の前記被処理体における前記各照射
領域が互いに重ならない領域を有するように複数のパターン開口部が形成され、かつこれ
らパターン開口部の幅及びピッチが前記被処理体への露光処理に応じた値に設定されたマ
スクと、 前記レーザ装置から出力された前記レーザ光を整形及び均一化して前記マスク
を通して前記被処理体に照射するための照明光学系と、前記マスクと前記被処理体とを相
対的に連続して移動させる移動手段と、を具備したことを特徴とする露光装置である。

本発明によれば、高いスループットで、均一かつ大粒径の多結晶Ｓｉ膜を生成するマス
クを応用し、マスクパターンを精密かつ高分解能で転写できる露光装置の提供を可能とす
る。

（１）以下、本発明の第１の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１はａ−Ｓｉ膜を多結晶化するプロセスを有するｐ−ＳｉＴＦＴ液晶ディスプレイの
製造に適用されるレーザ加工装置の構成図である。パルスレーザ光を出力するレーザ装置
としてエキシマレーザ１０が設けられている。このエキシマレーザ１０は、例えば繰り返
し周波数２００〜５００Ｈｚで、かつａ−Ｓｉ膜の膜厚にも影響されるがａ−Ｓｉ膜上で
の照射点（加工点）でのエネルギ密度が２００〜５００Ｊ／ｃｍ^２程度のパルスレーザ光
を出力するものである。
このエキシマレーザ１０から出力されるパルスレーザ光の光路上には、バリアブルアッ
テネータ１１と、照明光学系１２と、マスク１３と、ミラー１４とが配置され、このミラ
ー１４の反射光路上に投影レンズ１５が配置されている。このうち照明光学系１２は、ホ
モジナイザ及びパルスレーザ光のビーム整形の機能を有するもので、コリメートレンズ１
６と、アレイレンズ群１７と、フィールドレンズ１８となどからなっている。フィールド
レンズ１８は、アレイレンズ群１７との組み合わせでマスク１３上に均一なビームを形成
するためのもので、このフィールドレンズ１８とアレイレンズ群１７とでホモジナイザが
形成される。投影レンズ１５は、マスク１３に形成されているマスクパターンを転写する
ためのものである。

マスク１３は、微結晶領域を形成させない手法、すなわちガラス基板１が一方向に所定
距離毎に移動したときの当該マスク１３に形成されたパターン開口部をそれぞれ通過した
パルスレーザ光のガラス基板１における各照射領域が互いに重ならず、かつパルスレーザ
光を複数ショット照射したときの照射領域が連続するような各箇所に複数のパターン開口
部が形成され、かつこれらパターン開口部の幅及びピッチがガラス基板１にパルスレーザ
光を照射したときの熱勾配が現われる値に形成されたものである。
具体的にマスク１３は、図２に示すように複数の平行な線状（ライン状）に形成された
パターン開口部（以下、ラインパターンと称する）１９が、当該マスクを複数の領域、例
えば第１乃至第４のマスク領域Ｍ_１〜Ｍ_４に分割したときの各マスク領域Ｍ_１〜Ｍ_４の相
互間で互いに重なり合わない箇所で、かつこれらラインパターン１９の幅及びピッチがガ
ラス基板１上に形成されたａ−Ｓｉ膜における光照射領域に熱勾配が生じる値に設定され
ている。
例えば、これらラインパターン１９は、各マスク領域Ｍ_１〜Ｍ_４にそれぞれ原点Ｚ１〜Ｚ
４を設けたとき、これら原点Ｚ１〜Ｚ４からそれぞれ絶対位置が異なる距離のところの各
マスク領域Ｍ_１〜Ｍ_４内に形成されている。そのうえ、各マスク領域Ｍ_１〜Ｍ_４間は、ピ
ッチＭｐの等間隔に形成されている。

ＸＹＺチルトステージ２０は、ａ−Ｓｉ膜が表面に形成されたガラス基板１を載置し、
このガラス基板１をＸＹＺ方向に移動可能に構成されたもので、例えばガラス基板１をパ
ルスレーザ光の繰り返し周波数に同期した搬送速度でＸ方向に連続して移動し、次にガラ
ス基板１をＹ方向にラインビームの長さに相当する距離だけ移動し、次に再びガラス基板
１をパルスレーザ光の繰り返し周波数に同期した搬送速度で−Ｘ方向に連続して移動する
ような、レーザビームがガラス基板１上をラスタスキャンするようにガラス基板１を移動
させるものとなっている。
なお、このＸＹＺチルトステージ２０は、例えば搬送速度２００〜５００ｍｍ／ｓ程度で
ガラス基板１を移動させるものとなっている。
なお、フォーカス変位計２１は、ガラス基板１上のａ−Ｓｉ膜上にマスクパターンが結
像するようにａ−Ｓｉ膜との変位を測定し、それをＸＹＺチルトステージ２０側にフィー
ドバックしてガラス基板１をＺ方向に上下動させて結像をとるようにしている。

次に、上記の如く構成された装置の作用について説明する。
ｐ−ＳｉＴＦＴ液晶ディスプレイの製造工程では、ガラス基板１上にａ−Ｓｉ膜の薄膜
を形成し、この薄膜上にレジストを塗布して露光処理を行ない、この後、現像、エッチン
グ処理、レジストの除去を行なうというフォト・リゾグラフィ・プロセスがあり、このプ
ロセス中におけるガラス基板１上のａ−Ｓｉ膜を多結晶化（多結晶Ｓｉ膜）するプロセス
がある。
このガラス基板１上のａ−Ｓｉ膜を多結晶化（多結晶Ｓｉ膜）する方法は、次の通り行
われる。
エキシマレーザ１０は、例えば繰り返し周波数２００〜５００Ｈｚでパルスレーザ光を
断続的に出力する。このパルスレーザ光は、バリアブルアッテネータ１１から照明光学系
１２を通ってマスク１３に照射され、このマスク１３に形成されたマスクパターンを通っ
てミラー１４に至り、このミラー１４で反射し、投影レンズ１５によりガラス基板１上の
ａ−Ｓｉ膜上に照射される。
一方、ＸＹＺチルトステージ２０は、ａ−Ｓｉ膜が表面に形成されたガラス基板（透光
性基板）１をパルスレーザ光の繰り返し周波数に同期した搬送速度で例えばガラス基板１
をＸ方向に連続して移動し、次にガラス基板１をＹ方向にラインビームの長さに相当する
距離だけ移動し、次に再びガラス基板１を−Ｘ方向に連続して、例えば搬送速度２００〜
５００ｍｍ／ｓ程度で移動させる。
このようにエキシマレーザ１０から出力されたパルスレーザ光をマスク１３を通してガ
ラス基板１上のａ−Ｓｉ膜に照射し、かつＸＹＺチルトステージ２０の動作によりガラス
基板１を連続して移動させると、ガラス基板１上のａ−Ｓｉ膜は次のように多結晶化され
る。

図３は１ショット目のパルスレーザ光がａ−Ｓｉ膜上に照射されたときの照射領域を示
すもので、マスク１３の第１乃至第４のマスク領域Ｍ_１〜Ｍ_４に形成された各ラインパタ
ーン１９を通過したパルスレーザ光がａ−Ｓｉ膜上に照射される。
次に、図４は２ショット目のパルスレーザ光がａ−Ｓｉ膜上に照射された後の照射領域
を示すものである。ガラス基板１が連続してＸ方向に移動しているので、２ショット目の
パルスレーザ光の光照射領域は、先の１ショット目のパルスレーザ光の光照射領域に隣接
したところとなる（より厳密にいうと、マスクに形成された８つのラインパターンに対応
して８つの領域が１ショットで照射されることになるが、1ショット目で照射された８つ
の照射領域のうち、６つの照射領域が２ショット目で照射された８つの照射領域のうちの
６つの照射領域と隣接する。以降の説明でも隣接とは同様の意味で用いる）。しかも、隣
接する２つの照射領域を照射したパルスレーザ光が透過したラインパターンは相異なって
いる。
例えば、図４において太線で囲まれた部分の領域に着目すると、１ショット目の照射領
域は、図２において第1のマスク領域Ｍ_１に形成されたラインパターンを透過したパルス
レーザ光により照射された領域である一方、この照射領域に隣接する２ショット目の照射
領域は、第2のマスク領域Ｍ_２に形成されたラインパターンを透過したパルスレーザ光に
より照射された領域である。

次に、図５は３ショット目のパルスレーザ光がａ−Ｓｉ膜上に照射された後の照射領域
を示すもので、ガラス基板１が連続してＸ方向に移動しているので、３ショット目のパル
スレーザ光の光照射領域は、先の２ショット目のパルスレーザ光の光照射領域に隣接した
ところとなる。図５において太線で囲まれた部分に着目すると、１ショット目のパルスレ
ーザ光により照射された領域と２ショット目のパルスレーザ光により照射された領域は隣
接し、２ショット目のパルスレーザ光により照射された領域と３ショット目のパルスレー
ザ光により照射された領域とは隣接する。しかも、この３ショット目のパルスレーザ光に
より照射された照射領域は、第３のマスク領域Ｍ３に形成されたラインパターンを透過し
たパルスレーザ光により照射された領域である。従って、隣接する２つの照射領域を照射
したパルスレーザ光が透過したラインパターンは相異なったものである。
これ以降、上記同様に、図６は４ショット目のパルスレーザ光がａ−Ｓｉ膜上に照射さ
れた後の照射領域を示し、図７は５ショット目のパルスレーザ光がａ−Ｓｉ膜上に照射さ
れた後の照射領域を示す。
このようにパルスレーザ光をマスク１３を通してガラス基板１上のａ−Ｓｉ膜に照射し
、かつＸＹＺチルトステージ２０の動作によりガラス基板１を連続して移動させることに
より、４ショット目のパルスレーザ光のａ−Ｓｉ膜への照射により図３乃至図７において
太線で囲まれた領域内のほぼ全面にパルスレーザ光が照射される。この領域内において紙
面右から左へとパルスレーザ光が順次照射されるから、この方向に結晶が成長し、多結晶
化（ポリシリコン化）を促進することが可能となる。

５ショット目のパルスレーザ光のａ−Ｓｉ膜への照射により図７において点線で囲まれ
た部分のほぼ全面にパルスレーザ光が照射される。
以降同様にガラス基板１をマスク１３に対して相対移動させながらパルスレーザ光の照
射を行なうことにより、ガラス基板１上のａ−Ｓｉ膜は、未光照射領域が順次埋め尽くさ
れ、最終的にガラス基板１上のａ−Ｓｉ膜のほぼ全面が多結晶化される。
このように上記第１の実施の形態においては、第１乃至第４のマスク領域Ｍ_１〜Ｍ_４の
相互間で互いに重なり合わない箇所で、かつその幅及びピッチがガラス基板１上に形成さ
れたａ−Ｓｉ膜における光照射領域に熱勾配が生じる値となるように設定されたラインパ
ターン１９が形成されたマスク１３を用い、エキシマレーザ１０から出力されたパルスレ
ーザ光をマスク１３を通してガラス基板１上のａ−Ｓｉ膜に照射し、かつＸＹＺチルトス
テージ２０の動作によりガラス基板１を連続して移動させるので、ＸＹＺチルトステージ
２０の動作を停止することなく、ガラス基板１上のａ−Ｓｉ膜を大結晶粒径の多結晶Ｓｉ
膜に生成することが可能となる。
従来技術においては、いわゆるステップアンドリピート方式で多結晶化を行なっていた
ため高速化を行なうことが困難であったが、本発明では、隣接する２つの照射領域を照射
したパルスレーザ光が透過した開口部が、相異なる開口部となるように、前記マスクと前
記被加工物とを相対的に移動させながらレーザ光の照射を行なうものであるあから、多結
晶Ｓｉ膜の生成を高速処理できる。また、大結晶粒径の多結晶Ｓｉ膜の生成により電子の
移動度を高めることができ、例えばこのＳｉ結晶化した上に形成するトランジスタの性能
を向上させ、ｐ−ＳｉＴＦＴ液晶ディスプレイの性能をも向上できる。

又、ｐ−ＳｉＴＦＴ液晶ディスプレイの製造工程においてガラス基板１上のａ−Ｓｉ膜
を多結晶化（多結晶Ｓｉ膜）する生産性を高めることができ、高いスループットを得るこ
とができる。
なお、ガラス基板１全面のａ−Ｓｉ膜を多結晶化するのに、ＸＹＺチルトステージ２０
によりガラス基板１をＸ方向に連続して移動し、次にガラス基板１をＹ方向に移動し、再
び−Ｘ方向に連続して移動させるとき、多結晶化の作用が一時停止させることになるが、
方向を変えるときにはステージ２０の加減速を余儀なくされるためこの部分の多結晶化は
必ずしも好適に行なうことはできない。
なお、本実施の形態においては照射領域が隣接するようにパルスレーザ光を照射したが、
照射領域の一部が重複するように（すなわち、ｎを自然数とするとｎショット目の照射領
域とｎ＋１ショット目の照射領域の一部が重複するように）パルスレーザ光を照射しても
良い。この場合であっても熱勾配が生じる場合もあるので多結晶化（ポリシリコン化）を
行なうことが可能となる。
また、本実施例においては各マスク領域Ｍ_１乃至Ｍ_４に開口部が２つ設けられていたが
、各マスク領域に開口部を１つ設けても良い。この場合は、図２の各領域において紙面右
側のラインパターン（開口部）１９を残すとともに、ピッチMpを半分にすれば良い。そう
しておいて隣接する２つの照射領域を照射したパルスレーザ光が隣接する開口部を透過し
たものとなるようにすれば、同様に多結晶化を行なうことが可能となる。また、各マスク
領域を３つ以上にすることも可能である。

また、パルスレーザ光の繰り返し周波数が一定であるように制御すると、一定の搬送速
度で被加工物たるガラス基板を移動させることにより好適な多結晶化を行なうことが可能
となる。この場合、方向転換等に伴う加減速時を除き一定速度で被加工物を移動させれば
良いので制御が簡単になるという効果を奏する。
もっとも、被加工物が相対的に等距離移動するごとにパルスレーザを照射する構成とし
ても良い。例えば、ステージの移動距離を測定するためのレーザ干渉計を配設し、ステー
ジが等距離移動するごとにパルスレーザ光を出射させる構成とすることも可能である。
なお、本実施の形態におけるレーザ加工方法を別の観点から表現すると、１ショット目
の照射により、８つの開口部に対応して分割された８つのパルスレーザ光を被加工物に照
射した後、マスクと被加工物とを相対的に移動させて、１ショット目の照射領域の間に２
ショット目、３ショット目、４ショット目のパルスレーザ光を照射するということもでき
る。また、本実施の形態において同じタイミングで照射された照射領域間には、３ショッ
ト分のパルスレーザ光が照射されているが、その他のショット数であってもよい。

また、さらに本実施の形態に係るレーザ加工方法において別の表現をする。本実施の形
態においてラインパターン（開口パターン）は等ピッチMｐで形成されているから、照射
領域も等ピッチで形成される。例えば、図４において示されるように照射領域はピッチP
である。そして各照射領域のピッチ方向の幅をWとすると、１ショット目と２ショット目
との同じ開口パターンを透過した照射領域の距離はP-Wとなる（すなわち、Pよりも小さい
）とともに、１ショット目で第１のマスク領域Ｍ_１に形成された開口パターンを透過した
照射領域と、２ショット目で第２のマスク領域Ｍ_２に形成された開口パターンを透過した
照射領域とが隣接する。
すなわち、同じ開口パターンを透過したパルスレーザ光により照射される照射領域の間
隔がPよりも小さく、かつ、この照射領域が、前のタイミングで出射され隣接する開口パ
ターンを通過したパルスレーザ光により照射される照射領域と隣接するようにパルスレー
ザ光を照射するものである、ということもできる。
（２）次に、本発明の第２の実施の形態について図面を参照して説明する。本発明の第２
の実施の形態におけるレーザ加工装置は、上記図１に示すマスク１３の構成を変更したも
のである。従って、かかるレーザ加工装置は、上記図１に示すレーザ加工装置を援用して
説明する。

図８はかかるレーザ加工装置に用いるマスク３０の構成図である。このマスク３０は、
微結晶領域を形成させない手法、すなわちガラス基板１が一方向に所定距離毎に移動した
ときの当該マスク３０に形成された複数の多角形のパターン開口部（以下、４角形パター
ン）３１をそれぞれ通過したパルスレーザ光のガラス基板１における各照射領域が互いに
重ならない縦横方向（ＸＹ方向）で、かつパルスレーザ光を複数ショット照射したときの
照射領域が連続するような各箇所に複数形成され、かつこれら４角形パターン３１の幅及
びピッチがガラス基板１にパルスレーザ光を照射したときの熱勾配が現われる値に形成さ
れたものである。
具体的にマスク３０は、複数の４角形パターン３１が、当該マスク３０を複数の領域、
例えば第１乃至第４のマスク領域Ｍ_１１〜Ｍ_１４に分割したときの各マスク領域Ｍ_１１〜
Ｍ_１４の相互間で互いに重なり合わないＸＹの両方向の箇所で、かつこれら４角形パター
ン３１の幅及びピッチがガラス基板１上に形成されたａ−Ｓｉ膜における光照射領域に熱
勾配が生じる値となるように設定されている。例えば、これら４角形パターン３１は、各
マスク領域Ｍ_１１〜Ｍ_１４にそれぞれ原点Ｚ１１〜Ｚ１４を設けたとき、これら原点Ｚ１
１〜Ｚ１４からそれぞれ絶対位置が異なる距離のところの各マスク領域Ｍ_１１〜Ｍ_１４内
に形成されている。そのうえ、各マスク領域Ｍ_１１〜Ｍ_１４間は、ピッチＭｐの等間隔に
形成されている。

次に、上記の如く構成された装置の作用について説明する。
上記ｐ−ＳｉＴＦＴ液晶ディスプレイの製造工程においてガラス基板１上に形成された
ａ−Ｓｉ膜を多結晶化する方法は、次の通り行われる。
エキシマレーザ１０は、例えば繰り返し周波数２００〜５００Ｈｚでパルスレーザ光を
断続的に出力する。このパルスレーザ光は、バリアブルアッテネータ１１から照明光学系
１２を通ってマスク３０に照射され、このマスク３０に形成された４角形パターン３１を
通ってミラー１４に至り、このミラー１４で反射し、投影レンズ１５によりガラス基板１
上のａ−Ｓｉ膜上に照射される。
一方、ＸＹＺチルトステージ２０は、ａ−Ｓｉ膜が表面に形成されたガラス基板１をパ
ルスレーザ光の繰り返し周波数に同期した搬送速度で例えばガラス基板１をＸ方向に連続
して移動し、次にガラス基板１をＹ方向にラインビームの長さに相当する距離だけ移動し
、次に再びガラス基板１を−Ｘ方向に連続して、例えば搬送速度２００〜５００ｍｍ／ｓ
程度で移動させる。
このようにエキシマレーザ１０から出力されたパルスレーザ光をマスク３０を通してガ
ラス基板１上のａ−Ｓｉ膜に照射し、かつＸＹＺチルトステージ２０の動作によりガラス
基板１を連続して移動させると、ガラス基板１上のａ−Ｓｉ膜は次のように多結晶化され
る。

図９は１ショット目のパルスレーザ光がａ−Ｓｉ膜上に照射されたときの多結晶化され
た領域を示すもので、マスク３０の第１乃至第４のマスク領域Ｍ_１１〜Ｍ_１４に形成され
た各４角形パターン３１を通過したパルスレーザ光がａ−Ｓｉ膜上に照射される。
次に、図１０は２ショット目のパルスレーザ光がａ−Ｓｉ膜上に照射されたときの多結
晶化された領域を示すもので、ガラス基板１が連続してＸ方向に移動しているので、２シ
ョット目のパルスレーザ光の光照射領域は、先の１ショット目のパルスレーザ光の光照射
領域に隣接したところとなる。
なお、図１０における太線内に注目すれば、１ショット目のパルスレーザ光により照射領
域Ａに隣接して２ショット目のパルスレーザ光により領域Bが照射される。
次に、図１１は３ショット目のパルスレーザ光がａ−Ｓｉ膜上に照射されたときの照射
領域を示すもので、ガラス基板１が連続してＸ方向に移動しているので、３ショット目の
パルスレーザ光の光照射領域は、先の２ショット目のパルスレーザ光の光照射領域に隣接
したところとなる。ここでも、太線内に着目すれば、２ショット目のパルスレーザ光によ
り照射された領域Ｂに隣接して３ショット目のパルスレーザ光により領域Cが照射される
。

これ以降、上記同様に、図１２は４ショット目のパルスレーザ光がａ−Ｓｉ膜上に照射
されたときの照射領域を示し、図１３は５ショット目のパルスレーザ光がａ−Ｓｉ膜上に
照射されたときの照射領域を示す。
このようにパルスレーザ光をマスク３０を通してガラス基板１上のａ−Ｓｉ膜に照射し
、かつＸＹＺチルトステージ２０の動作によりガラス基板１を連続して移動させることに
より、４ショット目のパルスレーザ光のａ−Ｓｉ膜への照射により例えば第１のマスク領
域Ｍ_１１内が全面照射され、当該光照射領域全面のａ−Ｓｉ膜が多結晶化される。
５ショット目以降も同様にパルスレーザ光の照射を繰り返すことにより、ガラス基板１
上のａ−Ｓｉ膜は、未光照射領域が順次埋め尽くされ、最終的にガラス基板１上のａ−Ｓ
ｉ膜のほぼ全面が多結晶化される。
このように上記第２の実施の形態においては、複数の４角形パターン３１が各マスク領
域Ｍ_１１〜Ｍ_１４の相互間で互いに重なり合わない縦横方向で、かつこれら４角形パター
ン３１の幅及びピッチがガラス基板１上に形成されたａ−Ｓｉ膜における光照射領域に熱
勾配が生じる値、例えばａ−Ｓｉ膜上に照射される光照射領域のビーム幅がおよそ５μｍ
以内でそのピッチがおよそ５μｍ以上となるように設定されたマスク３０を用い、エキシ
マレーザ１０から出力されたパルスレーザ光をマスク３０を通してガラス基板１上のａ−
Ｓｉ膜に照射し、かつＸＹＺチルトステージ２０の動作によりガラス基板１を連続して移
動させるので、上記第１の実施の形態と同様に、ＸＹＺチルトステージ２０の動作を停止
することなく、ガラス基板１上のａ−Ｓｉ膜を連続して均一かつ大結晶粒径の多結晶Ｓｉ
膜に生成できる。これにより、多結晶Ｓｉ膜の生成を高速処理でき、かつ大結晶粒径の多
結晶Ｓｉ膜の生成により電子の移動度を高めることができ、例えばこのＳｉ結晶化した上
に形成するトランジスタの性能を向上させ、ｐ−ＳｉＴＦＴ液晶ディスプレイの性能をも
向上できる。
又、ｐ−ＳｉＴＦＴ液晶ディスプレイの製造工程においてガラス基板１上のａ−Ｓｉ膜
を多結晶化（多結晶Ｓｉ膜）する生産性を高めることができ、高いスループットを得るこ
とができる。
なお、このマスク３０を用いて、４ショットのパルスレーザ光の照射で微結晶領域がど
うしても生じる場合には、４角形パターン３１の大きさをそのままで、そのピッチを４角
形パターンサイズの２倍以上に設定してもよい。この場合、少なくとも未照射領域を埋め
るためにパルスレーザ光の照射を６ショット以上必要となり、マスク３０上の領域も６分
割する。
なお、本実施の形態は第1の実施の形態と同様に種々変形可能である。例えば、照射領
域が隣接ではなく、一部重複するようにしても良い。

（３）次に、本発明の第３の実施の形態について図面を参照して説明する。本発明の第３
の実施の形態におけるレーザ加工装置は、上記図１に示すマスク１３の構成を変更したも
のである。従って、かかるレーザ加工装置は、上記図１に示すレーザ加工装置を援用して
説明する。
図１４はかかるレーザ加工装置に用いるマスク４０の構成図である。このマスク４０は
、微結晶領域を形成させない手法、すなわちガラス基板１が一方向に所定距離毎に移動し
たときの当該マスク４０に形成された複数の点状のパターン開口部（以下、点状パターン
と称する）４１及び複数のリング状のパターン開口部（以下、４角形リングパターンと称
する）４２をそれぞれ通過したパルスレーザ光のガラス基板１における各照射領域が互い
に重ならない縦横方向（ＸＹ方向）で、かつパルスレーザ光を複数ショット照射したとき
の照射領域が連続するような各箇所に複数形成され、かつこれら点状パターン４１及び４
角形リングパターン４２の幅及びピッチがガラス基板１にパルスレーザ光を照射したとき
の熱勾配が現われる値に形成されたものである。
具体的にマスク４０は、例えば第１乃至第３のマスク領域Ｍ_２１〜Ｍ_２３に分割したと
きの各マスク領域Ｍ_２１〜Ｍ_２３の相互間で互いに重なり合わないＸＹの両方向の箇所で
、かつ各点状パターン４１及び４角形リングパターン４２の幅及びピッチがガラス基板１
上に形成されたａ−Ｓｉ膜における光照射領域に熱勾配が生じる値になるように設定され
ている。例えば、各点状パターン４１は、マスク領域Ｍ_２１内にそれぞれ原点Ｚ２１から
等ピッチに形成され、かつ４角形リングパターン４２は、各マスク領域Ｍ_２２〜Ｍ_２３の
各原点Ｚ２２〜Ｚ２３からそれぞれ各点状パターン４１と同ピッチ間隔で形成されている
。ただし、各マスク領域Ｍ_２２〜Ｍ_２３同士の各４角形リングパターン４２は、そのリン
グ径が相互に重ならないように形成されている。

次に、上記の如く構成された装置の作用について説明する。
上記ｐ−ＳｉＴＦＴ液晶ディスプレイの製造工程においてガラス基板１上に形成された
ａ−Ｓｉ膜を多結晶化する方法は、次の通り行われる。
エキシマレーザ１０は、例えば繰り返し周波数２００〜５００Ｈｚでパルスレーザ光を
断続的に出力する。このパルスレーザ光は、バリアブルアッテネータ１１から照明光学系
１２を通ってマスク領域Ｍ_２１、Ｍ_２２、Ｍ_２３に形成された各パターン４１、４２を通
ってミラー１４に至り、このミラー１４で反射し、投影レンズ１５によりガラス基板１上
のａ−Ｓｉ膜上に照射される。

一方、ＸＹＺチルトステージ２０は、ａ−Ｓｉ膜が表面に形成されたガラス基板１をパ
ルスレーザ光の繰り返し周波数に同期した搬送速度で例えばガラス基板１をＸ方向に連続
して移動し、次にガラス基板１をＹ方向にラインビームの長さに相当する距離だけ移動し
、次に再びガラス基板１を−Ｘ方向に連続して、例えば搬送速度２００〜５００ｍｍ／ｓ
程度で移動させる。
このようにエキシマレーザ１０から出力されたパルスレーザ光をマスク４０の各パター
ン４１，４２を通してガラス基板１上のａ−Ｓｉ膜に照射し、かつＸＹＺチルトステージ
２０の動作によりガラス基板１を連続して移動させると、ガラス基板１上のａ−Ｓｉ膜は
次のように多結晶化される。
図１５は１ショット目のパルスレーザ光がａ−Ｓｉ膜上に照射されたときに点状パター
ン４１を透過したパルスレーザ光により照射された領域を示す図である。図１６，１７も
同じ領域に着目して説明を行なう。
次に、図１６は２ショット目のパルスレーザ光がａ−Ｓｉ膜上に照射されたときの照射
領域を示すもので、ガラス基板１が連続してＸ方向に移動しているので、２ショット目の
パルスレーザ光の光照射領域は、先の１ショット目のパルスレーザ光の光照射領域の外周
に隣接したところとなる。このときも各光照射領域では、隣同士のパターン４２からの熱
影響を受けることはなく、多結晶化される。

次に、図１７は３ショット目のパルスレーザ光がａ−Ｓｉ膜上に照射されたとき照射領
域を示すもので、ガラス基板１が連続してＸ方向に移動しているので、３ショット目のパ
ルスレーザ光の光照射領域は、先の２ショット目のパルスレーザ光の光照射領域の外周に
隣接したところとなる。
これ以降、上記同様に、図１５乃至図１７に示すパルスレーザ光のａ−Ｓｉ膜上への照
射が繰り返され、ａ−Ｓｉ膜が連続して多結晶化される。なお、ガラス基板１は、ＸＹＺ
チルトステージ２０の動作により連続してＸ方向に移動しているので、４ショット目以降
のパルスレーザ光を照射することにより、順次未照射領域に光が照射される点は、第1ま
たは第2の実施の形態と同様である。
このようにパルスレーザ光をマスク４０を通してガラス基板１上のａ−Ｓｉ膜に照射し
、かつＸＹＺチルトステージ２０の動作によりガラス基板１を連続して移動させることに
より、多結晶化を行なうことが可能となる。
従って、ガラス基板１上のａ−Ｓｉ膜は、未光照射領域が順次埋め尽くされ、最終的に
ガラス基板１上のａ−Ｓｉ膜の全面が多結晶化される。
このように上記第３の実施の形態によれば、複数の点状パターン４１及び複数の４角形
リングパターン４２を形成したマスク４０を用いても、上記第１及び第２の実施の形態と
同様な効果を奏することができる。

（４）次に、本発明の第４の実施の形態について図面を参照して説明する。本発明の第４
の実施の形態におけるレーザ加工装置は、上記図１に示すマスク１３の構成を変更したも
のである。従って、かかるレーザ加工装置は、上記図１に示すレーザ加工装置を援用して
説明する。
図１８はかかるレーザ加工装置に用いるマスク５０の構成図である。このマスク５０は
、微結晶領域を形成させない手法、すなわちガラス基板１が一方向に所定距離毎に移動し
たときの当該マスク５０に形成された複数の多角形状のパターン開口部（以下、４角形パ
ターンと称する）５１をそれぞれ縦横方向（ＸＹ方向）形成し、かつこれら４角形パター
ン５１の幅及びピッチがガラス基板１にパルスレーザ光を照射したときの熱勾配が現われ
る値に形成されたものである。
具体的にマスク５０は、例えば第１乃至第３のマスク領域Ｍ_３１〜Ｍ３３に分割したと
きの各マスク領域Ｍ_３１〜Ｍ３３のＸＹの両方向の箇所で、かつ４角形パターン５１の幅
及びピッチがガラス基板１上に形成されたａ−Ｓｉ膜における光照射領域に熱勾配が生じ
る値になるように設定されている。例えば、４角形パターン５１は、各マスク領域Ｍ_３１
〜Ｍ３３の各原点Ｚ_３１〜Ｚ３３から中心が等距離となるようにそれぞれ等ピッチ間隔で
形成されている。

次に、上記の如く構成された装置の作用について説明する。
上記ｐ−ＳｉＴＦＴ液晶ディスプレイの製造工程においてガラス基板１上に形成された
ａ−Ｓｉ膜を多結晶化する方法は、次の通り行われる。
エキシマレーザ１０は、例えば繰り返し周波数２００〜５００Ｈｚでパルスレーザ光を
断続的に出力する。このパルスレーザ光は、バリアブルアッテネータ１１から照明光学系
１２を通って、マスク５０のマスク領域Ｍ_３１、Ｍ_３２、Ｍ_３３に形成された４角形パタ
ーン５１を通って分割した状態でミラー１４に至り、このミラー１４で反射し、投影レン
ズ１５によりガラス基板１上のａ−Ｓｉ膜上に照射される。
一方、ＸＹＺチルトステージ２０は、ａ−Ｓｉ膜が表面に形成されたガラス基板１を一
定の搬送速度で例えばガラス基板１をＸ方向に連続して移動し、次にガラス基板１をＹ方
向にラインビームの長さに相当する距離だけ移動し、次に再びガラス基板１を−Ｘ方向に
連続して、例えば搬送速度２００〜５００ｍｍ／ｓ程度で移動させる。
すなわち、エキシマレーザ１０から出力されたパルスレーザ光をマスク５０の第１乃至
第３のマスク領域Ｍ_３１〜Ｍ_３３を通してガラス基板１上のａ−Ｓｉ膜に照射し、かつＸ
ＹＺチルトステージ２０の動作によりガラス基板１を３ショット毎にＸ方向に移動させる
と、ガラス基板１上のａ−Ｓｉ膜は次のように多結晶化される。

図１９は１ショット目のパルスレーザ光がａ−Ｓｉ膜上に照射されたときの、第1のマ
スク領域M_３１を透過したパルスレーザ光により照射された領域を示すもので、マスク５
０の第１のマスク領域Ｍ_３１に形成された各４角形パターン５１を通過したパルスレーザ
光がａ−Ｓｉ膜上に照射される。なお、これら光照射領域の中央部分は、熱勾配が少ない
ために微結晶化Ｌされる可能性もある。以下、この領域に着目して説明を行なう。
次に、図２０は２ショット目のパルスレーザ光が照射されたときの照射領域Ｋ_２を示す
もので、２ショット目のパルスレーザ光の光照射領域は、先の１ショット目のパルスレー
ザ光の光照射領域の内周側に隣接したところとなる。なお、１ショット目のパルスレーザ
光により照射された領域Ｋ_１の内周側に隣接して２ショット目のパルスレーザ光により多
結晶化された領域Ｋ_２が生成される。
次に、図２１は３ショット目のパルスレーザ光がａ−Ｓｉ膜上に照射されたときの多結
晶化された領域Ｋ_３を示すもので、３ショット目のパルスレーザ光の光照射領域は、先の
２ショット目のパルスレーザ光の光照射領域の内周側に隣接したところとなる。ここでも
２ショット目のパルスレーザ光が照射された領域Ｋ_２の内側に隣接して３ショット目のパ
ルスレーザ光により領域Ｋ_３が照射される。

これ以降、上記同様に、図１９乃至図２１に示すパルスレーザ光のａ−Ｓｉ膜上への照
射が繰り返され、ａ−Ｓｉ膜が連続して多結晶化される。
なお、ガラス基板１は、ＸＹＺチルトステージ２０の動作により連続的に移動している
ので、第1乃至第３の実施の形態の場合と同様に順次シリコン膜上の未照射領域が埋めら
れる。
しかも、それを等速で行なうことができるから、ステップアンドリピートタイプの従来
技術の場合と比較して高速処理が可能となる。
このように上記第４実施の形態によれば、複数の４角形パターン５１を形成したマスク
５０を用いても、上記第１乃至第３の実施の形態と同様な効果を奏することが可能となる
。本実施の形態も他の実施の形態と同様に種々変形可能である。

（５）次に、本発明の第５の実施の形態について図面を参照して説明する。本発明の第５
の実施の形態におけるレーザ加工装置は、上記図１に示すマスク１３の構成を変更したも
のである。従って、かかるレーザ加工装置は、上記図１に示すレーザ加工装置を援用して
説明する。
図２２はかかるレーザ加工装置に用いるマスク６０の構成図である。このマスク６０は
、ガラス基板１上のａ−Ｓｉ膜にパルスレーザ光を照射して多結晶化するときの結晶の成
長方向に応じた方向に複数のパターン開口部（以下、ラインパターンと称する）６１をＸ
方向に形成したものである。
具体的にマスク６０は、複数のラインパターン６１が、当該マスクを複数の領域、例え
ば第１乃至第４のマスク領域Ｍ_４１〜Ｍ_４４に分割したときの各マスク領域Ｍ_４１〜Ｍ_４
４の相互間で互いに重なり合わない箇所で、かつこれらラインパターン６１の幅及びピッ
チがガラス基板１上に形成されたａ−Ｓｉ膜における光照射領域に熱勾配が生じる値に設
定されている。例えば、これらラインパターン６１は、各マスク領域Ｍ_４１〜Ｍ_４４にそ
れぞれ原点Ｚ_４１〜Ｚ_４４を設けたとき、これら原点Ｚ_４１〜Ｚ_４４からそれぞれ絶対位
置が異なる距離のところの各マスク領域Ｍ_４１〜Ｍ_４４に形成されている。そのうえ、各
マスク領域Ｍ_４１〜Ｍ_４４間は、ピッチＭｐの等間隔に形成されている。
次に、上記の如く構成された装置の作用について説明する。
エキシマレーザ１０は、例えば繰り返し周波数２００〜５００Ｈｚでパルスレーザ光を
断続的に出力する。このパルスレーザ光は、バリアブルアッテネータ１１から照明光学系
１２を通って、マスク６０に照射され、第１乃至第４のマスク領域Ｍ_４１〜Ｍ_４４に形成
されたラインパターン６１を通ってミラー１４に至り、このミラー１４で反射し、投影レ
ンズ１５によりガラス基板１上のａ−Ｓｉ膜上に照射される。

一方、ＸＹＺチルトステージ２０は、ａ−Ｓｉ膜が表面に形成されたガラス基板１をパ
ルスレーザ光の繰り返しに同期した搬送速度で例えばガラス基板１をＸ方向に連続して移
動し、次にガラス基板１をＹ方向にラインビームの長さに相当する距離だけ移動し、次に
再びガラス基板１を−Ｘ方向に連続して、例えば搬送速度２００〜５００ｍｍ／ｓ程度で
移動させる。
このようにエキシマレーザ１０から出力されたパルスレーザ光をマスク６０の各ライン
パターン６１を通してガラス基板１上のａ−Ｓｉ膜に照射し、かつＸＹＺチルトステージ
２０の動作によりガラス基板１を連続して移動させると、ガラス基板１上のａ−Ｓｉ膜は
、上記第１乃至第４の実施の形態の作用と同様に、未光照射領域が順次埋め尽くされ、最
終的にガラス基板１上のａ−Ｓｉ膜の全面が多結晶化される。
このときの多結晶の成長方向は、図２３に示すようにガラス基板１（ワーク）の移動方
向に対して垂直方向になる。すなわち、ラインパターン６１を通ってａ−Ｓｉ膜上に照射
される光照射領域は、ライン状となるので、当該光照射領域の狭いほうの幅方向の熱勾配
が大きくため、この幅方向（上記ガラス基板１の移動方向に対して垂直方向）に結晶が成
長する。
なお、例えば上記図１に示すマスク１３を用いた場合には、このマスク１３による光照
射領域の狭いほうの幅方向すなわちガラス基板１の移動方向（Ｘ方向）に結晶が成長する
。
このように上記第５の実施の形態によれば、Ｘ方向に複数のラインパターン６１が形成
されたマスク６０を用い、ガラス基板１を連続してＸ方向に移動させるので、ガラス基板
１上のａ−Ｓｉ膜は、その全面がＸ方向（ガラス基板１の移動方向）に多結晶化できる。
従って、当該マスク６０又は上記図１に示すマスク１３を用いれば、ガラス基板１上に形
成する多結晶化の成長方向を制御できる。
なお、この第５の実施の形態や続く第6の実施の形態も他の実施の形態と種々変形可能で
ある。

（６）次に、本発明の第６の実施の形態について図面を参照して説明する。本発明の第６
の実施の形態におけるレーザ加工装置は、上記図１に示すマスク１３の構成を変更したも
のである。従って、かかるレーザ加工装置は、上記図１に示すレーザ加工装置を援用して
説明する。
図２４はかかるレーザ加工装置に用いるマスク７０の構成図である。このマスク７０は
、ガラス基板１上のａ−Ｓｉ膜にパルスレーザ光を照射して多結晶化するときの結晶の成
長方向に応じた方向に複数のパターン開口部（以下、ラインパターンと称する）７１を斜
め方向、例えばＸ方向に対して４５°の方向に形成したものである。
具体的にマスク７は、複数のラインパターン７が、当該マスクを複数の領域、例えば第
１乃至第４のマスク領域Ｍ_５１〜Ｍ_５４分割したときの各マスク領域Ｍ_５１〜Ｍ_５４の相
互間で互いに重なり合わない箇所にＸ方向に対して４５°の方向で、かつこれらラインパ
ターン７１の幅及びピッチがガラス基板１上に形成されたａ−Ｓｉ膜における光照射領域
に熱勾配が生じる値に設定されている。例えば、これらラインパターン７１は、各マスク
領域Ｍ_５１〜Ｍ_５４にそれぞれ原点Ｚ_５１〜Ｚ_５４を設けたとき、これら原点Ｚ_５１〜Ｚ
_５４からそれぞれ絶対位置が異なる距離のところの各マスク領域Ｍ_５１〜Ｍ_５４に形成さ
れている。そのうえ、各マスク領域Ｍ_５１〜Ｍ_５４間は、ピッチＭｐの等間隔に形成され
ている。

次に、上記の如く構成された装置の作用について説明する。
エキシマレーザ１０は、例えば繰り返し周波数２００〜５００Ｈｚでパルスレーザ光を
断続的に出力する。このパルスレーザ光は、バリアブルアッテネータ１１から照明光学系
１２を通って、マスク７０に照射され、第１乃至第４のマスク領域Ｍ_５１〜Ｍ_５４に形成
されたラインパターン７１を通ってミラー１４に至り、このミラー１４で反射し、投影レ
ンズ１５によりガラス基板１上のａ−Ｓｉ膜上に照射される。

一方、ＸＹＺチルトステージ２０は、ａ−Ｓｉ膜が表面に形成されたガラス基板１をパ
ルスレーザ光の繰り返しに同期した搬送速度で例えばガラス基板１をＸ方向に連続して移
動し、次にガラス基板１をＹ方向にラインビームの長さに相当する距離だけ移動し、次に
再びガラス基板１を−Ｘ方向に連続して、例えば搬送速度２００〜５００ｍｍ／ｓ程度で
移動させる。
このようにエキシマレーザ１０から出力されたパルスレーザ光をマスク７０の各ライン
パターン７１を通してガラス基板１上のａ−Ｓｉ膜に照射し、かつＸＹＺチルトステージ
２０の動作によりガラス基板１を連続して移動させると、ガラス基板１上のａ−Ｓｉ膜は
、上記第１乃至第４の実施の形態の作用と同様に、未光照射領域が順次埋め尽くされ、最
終的にガラス基板１上のａ−Ｓｉ膜の全面が多結晶化される。
このときの多結晶の成長方向は、図２５に示すようにＸ方向に対して４５°の方向にな
る。すなわち、ラインパターン７１を通ってａ−Ｓｉ膜上に照射される光照射領域は、Ｘ
方向に対して４５°の方向でライン状となるので、当該光照射領域の狭いほうの幅方向の
熱勾配が大きくため、この幅方向（Ｘ方向に対して４５°の方向）に結晶が成長する。
このように上記第６の実施の形態によれば、Ｘ方向に対して４５°の方向に複数のライ
ンパターン７１が形成されたマスク７０を用い、ガラス基板１を連続してＸ方向に移動さ
せるので、ガラス基板１上のａ−Ｓｉ膜は、その全面がＸ方向に対して４５°の方向に多
結晶化できる。従って、当該マスク７１、上記図２２に示すマスク６０、又は上記図１に
示すマスク１３を用いれば、ガラス基板１上に形成する多結晶化の成長方向を制御できる
。なお、この第６の実施の形態においても上記第５と同様な効果を奏することができるこ
とは言うまでもない。

（７）次に、本発明の第７の実施の形態について図面を参照して説明する。本発明の第７
の実施の形態は、上記第１乃至第６の実施の形態のうちいすれかの実施の形態におけるレ
ーザ加工装置を適用してｐ−ＳｉＴＦＴ液晶ディスプレイを製造する方法を説明するもの
である。
図２６は製造過程のＴＦＴ液晶ディスプレイの一例を示す構成図である。このＴＦＴ液
晶ディスプレイ８０は、複数の画素部８１と、これら画素部８１のそれぞれの周辺に形成
された各画素部８１のドライバ８２及びケードアレイやＤ／Ａコンバータ等からなる周辺
回路８３とからなっている。

このようなＴＦＴ液晶ディスプレイ８０を製造する場合、当該ＴＦＴ液晶ディスプレイ
８０のガラス基板上にａ−Ｓｉ膜が形成され、このａ−Ｓｉ膜における複数の画素部８１
と、ドライバ８２及び周辺回路８３とに相当する領域に多結晶Ｓｉ膜が形成される。特に
ドライバ８２及び周辺回路８３に相当する領域は、例えば直接メモリやＣＰＵを搭載する
ことが予測されるので、その膜質の特質を向上させることが要求されている。
しかるに、複数の画素部８１に相当する領域に多結晶Ｓｉ膜を形成するには、上記第１
乃至第６の実施の形態のうちいすれかの実施の形態におけるレーザ加工装置、例えば第１
の実施の形態を適用し、エキシマレーザ１０から繰り返し出力されるパルスレーザ光を図
２に示す複数のラインパターン１９が形成されたマスク１３に照射し、、このマスク１３
のマスクパターンを透過したパルスレーザ光を投影レンズ１５などを通して画素部８１に
相当するａ−Ｓｉ膜上に照射し、かつＸＹＺチルトステージ２０によりガラス基板をパル
スレーザ光の繰り返し周波数に同期した搬送速度で例えばガラス基板１をＸ方向に連続し
て移動し、次にＹ方向にラインビームの長さに相当する距離だけ移動し、次に再び−Ｘ方
向に連続して移動させる。これにより、画素部８１上におけるａ−Ｓｉ膜の未光照射領域
が順次埋め尽くされ、最終的に画素部８１上のａ−Ｓｉ膜の全面が多結晶化される。

又、複数のドライバ８２及び周辺回路８３に相当する領域に多結晶Ｓｉ膜を形成するに
は、上記第１乃至第６の実施の形態のうちいすれかの実施の形態におけるレーザ加工装置
、例えば第１の実施の形態を適用し、上記同様に、マスク１３のマスクパターンを透過し
たパルスレーザ光を投影レンズ１５などを通してドライバ８２及び周辺回路８３に相当す
るａ−Ｓｉ膜上に照射する。なお、パルスレーザ光の光照射領域を投影レンズ１５のフィ
ールド８３として示している。
これと共に、ＸＹＺチルトステージ２０によりガラス基板をパルスレーザ光の繰り返し
周波数に同期した搬送速度で、例えばガラス基板１をドライバ８２及び周辺回路８３の長
手方向に沿った方向、例えばＹ方向（又はＸ方向）に連続して移動する。このようにパル
スレーザ光の照射位置を走査することにより最終的にドライバ８２及び周辺回路８３上の
ａ−Ｓｉ膜の全面が多結晶化される。
一方、図２７は製造過程の別のＴＦＴ液晶ディスプレイの一例を示す構成図である。こ
のＴＦＴ液晶ディスプレイ９０は、複数の画素部９１と、これら画素部９１のそれぞれの
周辺に形成された複数のドライバ９２及びケードアレイやＤ／Ａコンバータ等からなる周
辺回路９３とからなっている。これらドライバ９２及び周辺回路９３は、そのサイズが投
影レンズ１５のフィールド８３の領域よりも小さく形成されている。

このようなＴＦＴ液晶ディスプレイ９０の画素部９１に相当する領域に多結晶Ｓｉ膜を
形成するには、上記第１乃至第６の実施の形態のうちいすれかの実施の形態におけるレー
ザ加工装置、例えば第１の実施の形態を適用し、エキシマレーザ１０から繰り返し出力さ
れるパルスレーザ光を図２に示す複数のラインパターン１９が形成されたマスク１３に照
射し、このマスク１３のマスクパターンを透過したパルスレーザ光を投影レンズ１５など
を通して画素部９１に相当するａ−Ｓｉ膜上に照射し、かつＸＹＺチルトステージ２０に
よりガラス基板をパルスレーザ光の繰り返し周波数に同期した搬送速度で例えばガラス基
板１をＸ方向に連続して移動し、次にＹ方向にラインビームの長さに相当する距離だけ移
動し、次に再び−Ｘ方向に連続して移動させる。これにより、画素部９１上におけるａ−
Ｓｉ膜の未光照射領域が順次埋め尽くされ、最終的に画素部９１上のａ−Ｓｉ膜の全面が
多結晶化される。
又、複数のドライバ９２及び周辺回路９３に相当する領域に多結晶Ｓｉ膜を形成するに
は、上記第１乃至第６の実施の形態のうちいすれかの実施の形態におけるレーザ加工装置
、例えば第１の実施の形態を適用し、上記同様に、マスク１３のマスクパターンを透過し
たパルスレーザ光を投影レンズ１５などを通してドライバ９２及び周辺回路９３に相当す
るａ−Ｓｉ膜上に照射する。

これと共に、ＸＹＺチルトステージ２０によりガラス基板をパルスレーザ光の繰り返し
周波数に同期した搬送速度でドライバ９２及び周辺回路９３に相当する領域がカバーされ
る距離だけ移動する。これにより、それぞれのドライバ９２及び周辺回路９３上のａ−Ｓ
ｉ膜の全面が多結晶化される。
このように上記第７の実施の形態によれば、ＴＦＴ液晶ディスプレイにおける複数の画
素部８１、９１と、そのドライバ８２、９２及び周辺回路８３、９３に相当する領域を多
結晶化でき、特に例えば直接メモリやＣＰＵを搭載することが予測されるドライバ８２、
９２及び周辺回路８３、９３に相当する領域の膜質の特質を向上させることができる。
さらに、図２７に示すＴＦＴ液晶ディスプレイ９０では、ドライバ９２及び周辺回路９
３のサイズを投影レンズ１５のフィールド８３の領域よりも小さく形成したので、パルス
レーザ光を照射するときのオーバラップを小さくでき、多結晶Ｓｉ膜の性能を向上させる
ことができる。
なお、上記第７の実施の形態では、複数の画素部８１、９１と、そのドライバ８２、９
２及び周辺回路８３、９３に相当する全領域を多結晶化しているが、これに限らず、例え
ばドライバ８２、９２及び周辺回路８３、９３の領域内におけるＣＰＵやメモリなどの半
導体素子を作成する領域のみを多結晶化するようにしてもよい。

（８）次に、本発明の第８の実施の形態について図面を参照して説明する。
図２８はステッパ等の露光装置の概略構成図である。レーザ装置１００は、被処理体１
０１を露光処理するためのレーザ光を出力するものである。このレーザ装置１００から出
力されるレーザ光の光路上には、照明光学系１０２と、ミラー１０３とが配置され、この
ミラー１０３の反射光路上にマスク１０４と、結像レンズ系１０５とが配置されている。
このうち照明光学系１０２は、レーザ装置１００から出力されたレーザ光を整形及び均一
化するものである。
マスク１０４は、当該マスク１０４が一方向に所定距離毎に移動したときのそれぞれ通
過したレーザ光の被処理体１０１における各照射領域が互いに重ならないように複数のパ
ターン開口部が形成されたもので、これらパターン開口部の幅及びピッチが例えば液晶デ
ィスプレイのガラス基板である被処理体１０１への露光処理に応じた値に設定されている
。例えば、このマスク１０４は、上記図２に示すマスク１３、上記図８に示すマスク３０
、上記図１４に示すマスク４０、上記図１８に示すマスク５０、上記図２２に示すマスク
６０、又は上記図２４に示すマスク７０が適用できる。
ＸＹＺステージ１０６は、被処理体１０１を載置し、この被処理体１０１をＸＹ方向及
びＺ方向に移動させるものである。

次に、上記の如く構成された装置の作用をマスク１０４に上記図２に示すマスク１３を
適用した場合について説明する。
例えば、ｐ−ＳｉＴＦＴ液晶ディスプレイの製造工程では、ガラス基板上にａ−Ｓｉ膜
の薄膜を形成し、この薄膜上にレジストを塗布して露光処理を行ない、この後、現像、エ
ッチング処理、レジストの除去が行われる。当該第８の実施の形態の露光装置は、かかる
プロセスの露光処理に用いられる。
レーザ装置１００から出力された１ショット目のレーザ光は、照明光学系１０２により
整形及び均一化され、ミラー１０３で反射し、マスク１０４に照射される。そして、レー
ザ光は、マスク１０４のラインパターン１９を通過し、投影レンズ系１０５により液晶デ
ィスプレイのガラス基板である被処理体１０１上に照射される。
図２９は１ショット目のレーザ光によるライン状の露光領域及びそのときの露光強度を
示している。被処理体１０１には、その表面にレジスト膜が塗布されており、そのレジス
ト露光閾値よりも高い露光強度の露光領域において露光処理が行なわれる。

次に、ＸＹＺステージ１０６は、被処理体１０１をマスク１０４のラインパターン１９
のピッチの半分に相当する距離だけ移動させる。この移動方向は、マスク１０４のライン
パターン１９の長手方向に対して垂直方向である。
次に、レーザ装置１００から２ショット目のレーザ光が出力されると、このレーザ光は
、照明光学系１０２により整形及び均一化され、ミラー１０３で反射し、マスク１０４の
ラインパターン１９を通過し、投影レンズ系１０５により液晶ディスプレイのガラス基板
である被処理体１０１上に照射される。
図３０は２ショット目のレーザ光によるライン状の露光領域及びそのときの露光強度を
示している。被処理体１０１には、レジスト露光閾値よりも高い露光強度の露光領域にお
いて露光処理が行なわれる。これら露光領域は、１回目の露光処理の各露光領域の間に行
われる。
この結果、被処理体１０１上のレジストは、２回の露光処理により図３１に示すような
ライン状のパターンが転写される。

ところで、マスクに形成された複数のラインパターンによりレジスト露光処理を行なっ
た場合、これらラインパターンの間隔が狭くなると、投影レンズ系１０５による解像限界
付近によってラインパターンを分解できなくなり、図_３２に示すように露光強度が連続し
てレジスト露光閾値よりも高くなってしまい、ラインパターンの露光領域を呈しなくなる
。このため、被処理体１０１上のレジストは、広いパターンで露光されてしまう。
これに対して本発明の第８の実施の形態であれば、ラインパターンの露光領域が狭くな
っても、これら露光領域を分解して露光処理でき、今まで不可能であったライン状のパタ
ーンを精密かつ高分解能で転写できる。例えば、各照射領域が互いに完全に重ならないの
ではなく、一部において重複部分を有するように（すなわち、各照射領域が互いに重なら
ない領域を有するように）マスクを形成し、レーザ加工を施し、露光を行なってもよい。
この場合でも本発明の効果を得ることができる。
なお、本発明は、上記第１乃至第８の実施の形態に限定されるものでなく、実施段階で
はその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。
さらに、上記実施形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示されている複数の
構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出できる。例えば、実施形態に
示されている全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする
課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合
には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出できる。

本発明に係わるレーザ加工装置の第１の実施の形態を示す構成図。 本発明に係わるレーザ加工装置の第１の実施の形態におけるマスクの構成図。 本発明に係わるレーザ加工装置の第１の実施の形態における１ショット目の照射領域を示す図。 本発明に係わるレーザ加工装置の第１の実施の形態における２ショット目の照射領域を示す図。 本発明に係わるレーザ加工装置の第１の実施の形態における３ショット目の照射領域を示す図。 本発明に係わるレーザ加工装置の第１の実施の形態における４ショット目の照射領域を示す図。 本発明に係わるレーザ加工装置の第１の実施の形態における５ショット目の照射領域を示す図。 本発明に係わるレーザ加工装置の第２の実施の形態におけるマスクの構成図。 本発明に係わるレーザ加工装置の第２の実施の形態における１ショット目の照射領域を示す図。 本発明に係わるレーザ加工装置の第２の実施の形態における２ショット目の照射領域を示す図。 本発明に係わるレーザ加工装置の第２の実施の形態における３ショット目の照射領域を示す図。 本発明に係わるレーザ加工装置の第２の実施の形態における４ショット目の照射領域を示す図。 本発明に係わるレーザ加工装置の第２の実施の形態における５ショット目の照射領域を示す図。 本発明に係わるレーザ加工装置の第３の実施の形態におけるマスクの構成図。 本発明に係わるレーザ加工装置の第３の実施の形態における１ショット目の照射領域を示す図。 本発明に係わるレーザ加工装置の第３の実施の形態における２ショット目の照射領域を示す図。 本発明に係わるレーザ加工装置の第３の実施の形態における３ショット目の照射領域を示す図。 本発明に係わるレーザ加工装置の第４の実施の形態におけるマスクの構成図。 本発明に係わるレーザ加工装置の第４の実施の形態における１ショット目の照射領域を示す図。 本発明に係わるレーザ加工装置の第４の実施の形態における２ショット目の照射領域を示す図。 本発明に係わるレーザ加工装置の第４の実施の形態における３ショット目の照射領域を示す図。 本発明に係わるレーザ加工装置の第５の実施の形態におけるマスクの構成図。 本発明に係わるレーザ加工装置の第５の実施の形態におけるマスクを用いたときの多結晶の成長方向を示す図。 本発明に係わるレーザ加工装置の第６の実施の形態におけるマスクの構成図。 本発明に係わるレーザ加工装置の第６の実施の形態におけるマスクを用いたときの多結晶の成長方向を示す図。 本発明に係わるレーザ加工装置を適用したＴＦＴ液晶ディスプレイの製造方法である第７の実施の形態を説明するための図。 本発明に係わるレーザ加工装置を適用した別のＴＦＴ液晶ディスプレイの製造方法である第７の実施の形態を説明するための図。 本発明に係わる露光装置の第８の実施の形態を示す構成図。 本発明に係わる露光装置の第８の実施の形態における１回目の露光処理を示す摸式図。 本発明に係わる露光装置の第８の実施の形態における２回目の露光処理を示す摸式図。 本発明に係わる露光装置の第８の実施の形態における転写結果を示す模式図。 従来の露光装置による転写作用を示す模式図。 従来のＳｉ薄膜を多結晶Ｓｉ膜にする方法を示す模式図。 従来の繰り返しパターンのピッチを狭くしてＳｉ薄膜を多結晶Ｓｉ膜にする方法を示す模式図。 従来の繰り返しパターンのピッチをさらに狭くしてＳｉ薄膜を多結晶Ｓｉ膜にする方法を示す模式図。 従来のレーザ光のビーム幅と微結晶生成との関係を示す模式図。

符号の説明

１：ガラス基板、
１０：エキシマレーザ
１１：バリアブルアッテネータ
１２：照明光学系
１３：マスク
１４：ミラー
１５：投影レンズ
１６：コリメートレンズ
１７：アレイレンズ群
１８：フィールドレンズ
１９：パターン開口部（ラインパターン）
２０：ＸＹＺチルトステージ
２１：フォーカス変位計
３０：マスク
３１：パターン開口部（４角形パターン）
４０：マスク
４１：パターン開口部（点状パターン）
４２：パターン開口部（４角形リングパターン）
６０：マスク
６１：パターン開口部（ラインパターン）
７０：マスク
７１：パターン開口部（ラインパターン）
８０，９０：ＴＦＴ液晶ディスプレイ
８１，９１：画素部
８２，９２：ドライバ
８３，９３：周辺回路
１００：レーザ装置
１０１：被処理体
１０２：照明光学系
１０３：ミラー
１０４：マスク
１０５：結像レンズ系
１０６：ＸＹＺステージ

Claims (1)

1. 被処理体に対してマスクを通してレーザ光を照射してこの照射領域内を露光処理する露
   光装置において、
   前記レーザ光を出力するレーザ装置と、
   一方向に所定距離毎に移動したときのそれぞれ通過した前記レーザ光の前記被処理体に
   おける前記各照射領域が互いに重ならない領域を有するように複数のパターン開口部が形
   成され、かつこれらパターン開口部の幅及びピッチが前記被処理体への露光処理に応じた
   値に設定されたマスクと、
   前記レーザ装置から出力された前記レーザ光を整形及び均一化して前記マスクを通して
   前記被処理体に照射するための照明光学系と、
   前記マスクと前記被処理体とを相対的に連続して移動させる移動手段と、
   を具備したことを特徴とする露光装置。

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