JP3973882B2 - レーザ照射装置およびレーザ照射方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はレーザ光の照射方法およびそれを行うためのレーザ照射装置（レーザと該レーザから出力されるレーザ光を被照射体まで導くための光学系を含む装置）に関する。また、レーザ光の照射を工程に含んで作製された半導体装置の作製方法に関する。なお、ここでいう半導体装置には、液晶表示装置や発光装置等の電気光学装置及び該電気光学装置を部品として含む電子装置も含まれるものとする。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ガラス等の絶縁基板上に形成された半導体膜に対しレーザアニールを施して、結晶化させたり、結晶性を向上させて、結晶性半導体膜を得る技術が広く研究されている。なお、本明細書中において、結晶性半導体膜とは、結晶化領域が存在する半導体膜のことを言い、全面が結晶化している半導体膜も含む。
【０００３】
ガラス基板は、合成石英ガラス基板と比較し、安価で、大面積基板を容易に作製できる利点を持っている。また、結晶化に好んでレーザが使用されるのは、ガラス基板の融点が低いからである。レーザは基板の温度を余り上昇させずに、半導体膜に高いエネルギーを与えることができる。また、電熱炉を用いた熱処理に比べて格段にスループットが高い。
【０００４】
レーザ光の照射により形成された結晶性半導体膜は、高い移動度を有するため、この結晶性半導体膜を用いて薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を形成し、例えば、１枚のガラス基板上に、画素部用、または画素部用と駆動回路用のＴＦＴを作製するアクティブマトリクス型の液晶表示装置等に利用されている。
【０００５】
また、出力の大きい、エキシマレーザ等のパルスレーザビームを照射面における形状が、数ｃｍ角の四角いスポットや、長さ１０ｃｍ以上の線状または矩形状となるように光学系にて加工し、レーザビームを走査させて(あるいはレーザビームの照射位置を照射面に対し相対的に移動させて)、レーザアニールを行う方法は、生産性が高く工業的に優れているため、好んで使用されている。
【０００６】
特に、線状ビームを用いると、照射面において前後左右の走査が必要なスポット状のレーザビームを用いた場合とは異なり、線状ビームの線方向に直角な方向だけの走査で被照射面全体にレーザビームを照射することができるため、生産性が高い。線方向に直角な方向に走査するのは、それが最も効率の良い走査方向であるからである。この高い生産性により、現在のレーザアニールには、パルス発振エキシマレーザのレーザビームを適当な光学系で加工して、照射面における形状が線状である線状ビームを使用することが主流になりつつある。
【０００７】
図６に、特開２００１−２４４２１３に開示されている照射面におけるレーザビームの形状を線状に加工するための光学系の構成の例を示す。まず、図６の側面図について説明する。レーザ発振器１０１から出たレーザビームは、ある拡がり角を持って直進し、シリンドリカルレンズ１０４とシリンドリカルレンズ１０５により、平行光となり、ミラー１０６により照射面１０７にて集光する。図６で示す光学系は、拡がり角の変化に影響を受けやすい為、これを制御する必要があり、拡がり角の変動に影響を受けない平行なビームを作る光学系がある方が好ましい。完全に平行なビームを作るのは不可能であるが、ビームの広がりをより小さく抑えることは可能である。前記光学系をビームコリメータと言う。図６においては、シリンドリカルレンズ１０４とシリンドリカルレンズ１０５がビームコリメータとして機能している。また、ミラー１０６の形状は曲率の異なる放物面ミラーが集まったものであり、１度焦点にて集光した後、照射面に達する。ここでは、放物面ミラーの数は４とした。個々の放物面は曲率が異なるため、焦点も異なっている。これらの放物面ミラー１０６ａ〜１０６ｄにより、線状ビームの幅方向のエネルギーの均一化が図られ、長さが決定される。
【０００８】
次に、図６の上面図について説明する。レーザ発振器１０１から出たレーザビームは、シリンドリカルアレイレンズ１０２により、レーザビームの進行方向に対し直角方向に分割される。前記方向を本明細書中では、横方向と呼ぶことにする。前記横方向は、光学系の途中でミラーが入ったとき、前記ミラーが曲げた光の方向に曲がるものとする。この構成では４分割となっている。これらの分割されたレーザビームはシリンドリカルレンズ１０３により照射面１０７で１つのビームにまとめられる。
【０００９】
レーザ光が透過するレンズは使用するに従って劣化が生じて使用できなくなるが、ミラーはレンズと違ってレーザ光が透過するのではなく、レーザ光がミラーの表面で反射するため、劣化は表面だけにとどまる。そのため、長い期間使用しても、ミラーの表面のコーティングをし直せば、再度使用が可能となり、経済的である。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図６で示す光学系により照射面上において形成されるエネルギー密度の分布は図７のようになった。これは、それぞれのミラーにおけるレンズの収差や照射面までの光路長の差により、エネルギー密度が連続的に変化するためである。そして、それぞれのミラーにおけるこのような偏りのあるエネルギー密度の分布が照射面において合成されるので、その偏りが著しいものとなっている。
【００１１】
被照射体に対して一様なレーザアニールを行うには、照射面におけるエネルギー密度の分布が均一であることが望ましい。例えば、被照射体として半導体膜を用いる場合、照射面におけるエネルギー密度が均一であるならば、半導体膜に対して均一なアニールを行うことができ、半導体膜の物性を均一なものとする。そして、このような半導体膜を用いてＴＦＴを作製すると、その電気的特性のばらつきは低減され、このようなＴＦＴを用いて半導体装置を作製すると、その動作特性や信頼性が向上する。
【００１２】
そこで本発明は、照射面におけるエネルギー密度の分布が均一なレーザ光を形成するためのレーザ照射装置およびそれを用いるレーザ照射方法を提供することを課題とする。また、このようなレーザ照射方法により、半導体膜の結晶化や不純物元素の活性化を行って得られた半導体膜を用いて半導体装置を作製する方法を提供することを課題とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、照射面におけるエネルギー密度の分布の偏りの異なるレーザ光を重畳することで、均一なエネルギー密度の分布を有するレーザ光を形成する。
【００１４】
本明細書で開示するレーザ照射装置に関する発明の構成は、レーザと、凹面を有し、かつ、前記レーザから射出されるレーザ光のエネルギー密度を一方向において均一化する２つ以上のミラーと、を有するレーザ照射装置であって、第１のミラーの焦点位置は、該第１のミラーと照射面の間にあり、第２のミラーの焦点位置は、該第２のミラーと前記照射面の間になく、該照射面の後方にあることを特徴としている。
【００１５】
上記構成において、前記レーザは、連続発振またはパルス発振の固体レーザまたは気体レーザまたは金属レーザであることを特徴としている。なお、前記固体レーザとしては連続発振またはパルス発振のＹＡＧレーザ、ＹＶＯ4レーザ、ＹＬＦレーザ、ＹＡｌＯ3レーザ、ガラスレーザ、ルビーレーザ、アレキサンドライドレーザ、Ｔｉ：サファイアレーザ等があり、前記気体レーザとしては連続発振またはパルス発振のエキシマレーザ、Ａｒレーザ、Ｋｒレーザ、ＣＯ2レーザ等があり、前記金属レーザとしてはヘリウムカドミウムレーザ、銅蒸気レーザ、金蒸気レーザが挙げられる。
【００１６】
また、上記構成において、前記レーザ光は、非線形光学素子により高調波に変換されていることが望ましい。例えば、ＹＡＧレーザは、基本波として、波長１０６４ｎｍのレーザ光を出すことで知られている。このレーザ光の珪素膜に対する吸収係数は非常に低く、このままでは半導体膜の１つである非晶質珪素膜の結晶化を行うことは技術的に困難である。ところが、このレーザ光は非線形光学素子を用いることにより、より短波長に変換することができ、高調波として、第２高調波（５３２ｎｍ）、第３高調波（３５５ｎｍ）が望ましい。これらの高調波は非晶質珪素膜に対し吸収係数が高いので、非晶質珪素膜の結晶化に用いる事ができる。
【００１７】
本明細書で開示するレーザ照射方法に関する発明の構成は、凹面を有する第１のミラーと第２のミラーにより、被照射体またはその近傍におけるエネルギー密度の分布が一方向において均一化されたレーザ光を前記被照射体に照射するレーザ照射方法であって、前記第１のミラーの焦点位置は、該第１のミラーと前記被照射体の間にあり、前記第２のミラーの焦点位置は、該第２のミラーと前記被照射体の間になく、該被照射体の後方にあることを特徴としている。
【００１８】
また、本明細書で開示するレーザ照射方法に関する発明の他の構成は、凹面を有する第１のミラーおよび第２のミラーにより、第１のレーザ光を第２のレーザ光および第３のレーザ光に分割し、前記第１のミラーにより前記第２のレーザ光を集光した後被照射体を照射し、前記第２のミラーにより前記第３のレーザ光を集光せずに前記被照射体の同一領域を照射することを特徴としている。
【００１９】
上記構成において、前記レーザ光は、連続発振またはパルス発振の固体レーザまたは気体レーザまたは金属レーザから射出されたものであることを特徴としている。また、前記レーザ光は、非線形光学素子により高調波に変換されていることが望ましい。
【００２０】
本明細書で開示する半導体装置の作製方法に関する発明の構成は、凹面を有する第１のミラーと第２のミラーにより、半導体膜またはその近傍におけるエネルギー密度の分布が一方向において均一化されたレーザ光を前記半導体膜に照射する半導体装置の作製方法であって、前記第１のミラーの焦点位置は、該第１のミラーと前記半導体膜の間にあり、前記第２のミラーの焦点位置は、該第２のミラーと前記半導体膜の間になく、該半導体膜の後方にあることを特徴としている。
【００２１】
また、本明細書で開示する半導体装置の作製方法に関する発明の他の構成は、凹面を有する第１のミラーおよび第２のミラーにより、第１のレーザ光を第２のレーザ光および第３のレーザ光に分割し、前記第１のミラーにより前記第２のレーザ光を集光した後半導体膜を照射し、前記第２のミラーにより前記第３のレーザ光を集光せずに前記半導体膜の同一領域を照射することを特徴としている。
【００２２】
上記構成において、前記レーザ光は、連続発振またはパルス発振の固体レーザまたは気体レーザまたは金属レーザから射出されたものであることを特徴としている。また、前記レーザ光は、非線形光学素子により高調波に変換されていることが望ましい。
【００２３】
また、上記構成において、前記半導体膜を形成するための基板は、ガラス基板、石英基板、プラスチック基板、金属基板、可撓性基板などを用いることができる。前記ガラス基板として、バリウムホウケイ酸ガラス、またはアルミノホウケイ酸ガラスなどのガラスからなる基板が挙げられる。また、可撓性基板とは、ＰＥＴ、ＰＥＳ、ＰＥＮ、アクリルなどからなるフィルム状の基板のことであり、可撓性基板を用いて半導体装置を作製すれば、軽量化が見込まれる。可撓性基板の表面、または表面および裏面にアルミ膜（ＡｌＯＮ、ＡｌＮ、ＡｌＯなど）、炭素膜（ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）など）、ＳｉＮなどのバリア層を単層または多層にして形成すれば、耐久性などが向上するので望ましい。
【００２４】
【発明の実施の形態】
［実施の形態１］
本発明の一実施形態を図１を用いて説明する。
【００２５】
図１（Ａ）においてレーザ光は、連続発振またはパルス発振の固体レーザまたは気体レーザまたは金属レーザから射出されている。なお、前記固体レーザとしては連続発振またはパルス発振のＹＡＧレーザ、ＹＶＯ4レーザ、ＹＬＦレーザ、ＹＡｌＯ3レーザ、ガラスレーザ、ルビーレーザ、アレキサンドライドレーザ、Ｔｉ：サファイアレーザ等があり、前記気体レーザとしては連続発振またはパルス発振のエキシマレーザ、Ａｒレーザ、Ｋｒレーザ、ＣＯ2レーザ等があり、前記金属レーザとしてはヘリウムカドミウムレーザ、銅蒸気レーザ、金蒸気レーザが挙げられる。また、レーザ光は高調波に変換されていることが望ましい。さらに、このようなレーザ光をビームコリメータ等により平行光としておくのが望ましい。なお、平行光がミラー１０によって反射すれば、集光位置はそれぞれのミラーの焦点位置に一致し、拡散光がミラー１０によって反射すれば集光位置はそれぞれのミラーの焦点位置からずれる。
【００２６】
そして、レーザ光は複数のミラーから構成されるミラー１０を経て照射面１０７に到達する。ミラー１０は凹型のミラー１０ａと凹型のミラー１０ｂから構成されている。ミラー１０ａの焦点位置１１ａはミラー１０ａと照射面１０７の間、つまり照射面１０７より前方にあり、ミラー１０ｂの焦点位置１１ｂはミラー１０ｂと照射面１０７の間ではなく、照射面１０７より後方にある。また、ミラー１０ａとミラー１０ｂの曲面は同一放物面の一部からなるものであっても良いし、異なる放物面からなるものであってもよい。また、楕円の一部であってもよい。
【００２７】
ミラー１０ａにより反射されるレーザ光は、ミラー１０ａの焦点位置１１ａが照射面１０７より前方にあるため、焦点位置にて集光した後、広がって照射面１０７に到達する。このとき、照射面１０７におけるｚ軸方向のエネルギー密度の分布は図１（Ｂ）のようになる。
【００２８】
ミラー１０ｂにより反射されるレーザ光は、ミラー１０ｂの焦点位置１１ｂが照射面１０７より後方にあるため、集光しながら照射面１０７に到達する。このとき、照射面１０７におけるｚ軸方向のエネルギー密度の分布は図１（Ｃ）のようになる。
【００２９】
照射面１０７において、ミラー１０ａ、１０ｂを経たそれぞれのレーザ光が重畳される。重畳されたレーザ光のｚ軸方向のエネルギー密度の分布は図１（Ｄ）のように均一なものとなる。
【００３０】
このようにして形成されるエネルギー密度が均一なレーザ光を用いて、被照射体に対してレーザアニールを行えば、均一なアニールを行うことができる。例えば、被照射体として半導体膜を用いる場合、照射面におけるエネルギー密度が均一であるならば、半導体膜に対して均一なアニールを行うことができ、半導体膜の物性を均一なものとする。そして、このような半導体膜を用いてＴＦＴを作製すると、その電気的特性のばらつきは低減され、このようなＴＦＴを用いて半導体装置を作製すると、その動作特性や信頼性が向上する。
【００３１】
なお、本実施形態において、複数のミラーから構成されるミラーは２つのミラーとしているが、複数であるならその数に限定はない。焦点位置が照射面より前方にあるミラーと後方にあるミラーとが反射するレーザ光のエネルギー量が等しいことが望ましい。また、それぞれのミラーの端部は接していてもよいし、離れていてもよい。さらに、それぞれのミラーにマイクロメーター等を設置して、ｘ軸方向やｚ軸方向に微調整を行うことができるようにしておくことが望ましい。
【００３２】
［実施の形態２］
本実施形態では、本発明を線状ビームを形成する光学系の中で用いる形態について図２を用いて説明する。
【００３３】
図２の側面図について説明する。レーザ１０１から射出されたレーザ光は、ある拡がり角を持って直進し、シリンドリカルレンズ１０４とシリンドリカルレンズ１０５により、ビームウエストの位置をミラー１０付近に移動させ、ミラー１０により照射面１０７にて集光する。ここで、レーザ１０１は、連続発振またはパルス発振の固体レーザまたは気体レーザまたは金属レーザであり、高調波に変換されていることが望ましい。図２で示す光学系は、拡がり角の変化に影響を受けやすい為、これを制御する必要があり、ビームコリメータが必要となる。図２においては、シリンドリカルレンズ１０４とシリンドリカルレンズ１０５がビームコリメータとして機能している。また、ミラー１０の形状は曲率の異なる放物面ミラーが集まったものであり、１度焦点にて集光した後、照射面に到達するためのミラー１０ａと、集光しながら照射面に到達するためのミラー１０ｂとにより構成されている。ここでは、放物面ミラーの数は２としている。ミラー１０についての詳細は実施の形態１で説明した通りである。なお、本明細書中においては、放物線または楕円を表す式におけるＸ 2 の係数を曲率αとする。
【００３４】
次に、図２の上面図について説明する。レーザ１０１から射出されたレーザ光は、シリンドリカルアレイレンズ１０２により、レーザ光の進行方向に対し直角方向に分割される。前記方向を本明細書中では、横方向と呼ぶことにする。前記横方向は、光学系の途中でミラーが入ったとき、前記ミラーが曲げた光の方向に曲がるものとする。この構成では４分割となっている。これらの分割されたレーザ光はシリンドリカルレンズ１０３により照射面１０７で１つのレーザ光にまとめられる。
【００３５】
このようにして、長軸方向および短軸方向に均一化がなされた線状ビームが形成される。
【００３６】
このようなエネルギー密度が均一な線状ビームを用いて、被照射体に対してレーザアニールを行えば、均一なアニールを行うことができる。例えば、被照射体として半導体膜を用いる場合、照射面におけるエネルギー密度が均一であるならば、半導体膜に対して均一なアニールを行うことができ、半導体膜の物性を均一なものとする。そして、このような半導体膜を用いてＴＦＴを作製すると、その電気的特性のばらつきは低減され、このようなＴＦＴを用いて半導体装置を作製すると、その動作特性や信頼性が向上する。
【００３７】
なお、本実施形態において、複数のミラーから構成されるミラーは２つのミラーとしているが、複数であるならその数に限定はない。また、それぞれのミラーの端部は接していてもよいし、離れていてもよい。
【００３８】
［実施の形態３］
本発明の一実施形態を図３を用いて説明する。ここでは複数のミラーから構成されるミラー１２の形状について説明する。
【００３９】
図３（Ａ）においてレーザ光は、実施の形態１と同様に、連続発振またはパルス発振の固体レーザまたは気体レーザまたは金属レーザから射出されている。また、レーザ光は高調波に変換されていることが望ましい。さらに、このようなレーザ光をビームコリメータ等により平行光としておくのが望ましい。
【００４０】
そして、レーザ光は複数のミラーから構成されるミラー１２を経て照射面１０７に到達する。ミラー１２は凹型のミラー１２ａと凹型のミラー１２ｂから構成されている。ミラー１２ａの焦点距離はミラー１２ｂと照射面１０７の間とし、ミラー１２ｂの焦点距離はミラー１２ａと照射面１０７の間になく、照射面１０７の後方にあるものにする。そのためのミラー１２ａ、１２ｂの形状を決定する方法について説明する。
【００４１】
まず、本実施形態では、照射面１０７において、ｚ軸方向の長さが０．４ｍｍのレーザ光を形成するものとし、照射面１０７をｘ＝−３、７５．３≦ｚ≦７５．７とする。また、ミラー１２ａは、
【００４２】
【数１】
【００４３】
を満たす放物線におけるｘ＝１１９からの一部であるとする。ここで、照射面１０７が決まっているので、照射面１０７の端部と（１）式における焦点とを結ぶ直線と（１）式を満たす放物線との交点より、（１）式におけるｘの範囲は、１１９≦ｘ≦１３５．６７の部分となる。なお、（１）式の放物線の焦点は（０、７５）であり、照射面より前方にある。
【００４４】
次にミラー１２ｂの形状を決定する。ミラー１２ｂの曲率はミラー１２ａの曲率が同じであるか、大きいとする。これは、ミラー１２ｂによって反射されるレーザ光がミラー１２ａによって遮られず、かつ、ミラー１２ｂの焦点位置を照射面１０７の後方に形成するためである。この条件を満たせば、ミラー１２ｂの形状は多数存在するが、ここでは、ミラー１２ｂに対する放物線を、
【００４５】
【数２】
【００４６】
とした。また、ｘ軸はレーザ光がもれなく照射面に照射するためにミラー１２ａの端点と一致させる。また、ミラー１２ｂのｘ軸における幅はミラー１２ａのｘ軸における幅と同じ幅、つまり、１３５．６７≦ｘ≦１５２．３４とした。これは、照射面において異なるエネルギー密度の分布を有するレーザ光を重畳するため、それぞれのレーザ光のエネルギー量が等しい方が均一化しやすいためである。そして、（２）式の放物線の焦点と、（２）式の放物線におけるｘ＝１３５．６７、１５２．３４でのｚ軸の値ｚ＝６１．５６、７７．６２とそれぞれ直線で結び、ｚ軸に平行で、かつ、両端部がこれらの直線上にある照射面の長さと同じ長さの線分を求める。
【００４７】
そして、得られた線分が照射面に一致するように（２）式の放物線をｘ軸方向およびｚ軸方向に移動して、新たな放物線を決定する。これは光学シミュレーションのソフトを用いれば容易に決定することができる。このとき得られた放物線は、
【００４８】
【数３】
【００４９】
であり、この放物線の１３５．６７≦ｘ≦１５２．３４の範囲をミラー１２ｂに用いれば、ミラー１２ｂの形状を決定することができる。なお、（３）式の放物線の焦点は（−６．２、７４．８７５）であり、照射面より後方にあることは明らかである。
【００５０】
このようにして、照射面より前方に焦点位置があるミラー１２ａと後方に焦点位置があるミラー１２ｂの形状を決定することができた。
【００５１】
照射面１０７において、ミラー１２ａ、１２ｂを経たそれぞれのレーザ光の照射面におけるエネルギー密度の分布は図３（Ｂ）、図３（Ｃ）で示すような偏りのあるレーザ光である。しかしながら、重畳されたレーザ光のｚ軸方向のエネルギー密度の分布は図３（Ｄ）で示すように均一なものとなる。
【００５２】
このようにして形成されるエネルギー密度が均一なレーザ光を用いて、被照射体に対してレーザアニールを行えば、均一なアニールを行うことができる。例えば、被照射体として半導体膜を用いる場合、照射面におけるエネルギー密度が均一であるならば、半導体膜に対して均一なアニールを行うことができ、半導体膜の物性を均一なものとする。そして、このような半導体膜を用いてＴＦＴを作製すると、その電気的特性のばらつきは低減され、このようなＴＦＴを用いて半導体装置を作製すると、その動作特性や信頼性が向上する。
【００５３】
なお、本実施形態は実施形態２と組み合わせることが可能である。
【００５４】
［実施の形態４］
本発明の一実施形態を図４を用いて説明する。ここでは複数のミラーから構成されるミラー１３の形状について説明する。
【００５５】
図４（Ａ）においてレーザ光は、実施の形態１と同様に、連続発振またはパルス発振の固体レーザまたは気体レーザまたは金属レーザから射出されている。また、レーザ光は高調波に変換されていることが望ましい。さらに、このようなレーザ光をビームコリメータ等により平行光としておくのが望ましい。
【００５６】
そして、レーザ光は複数のミラーから構成されるミラー１３を経て照射面１０７に到達する。ミラー１３は凹型のミラー１３ａ〜１３ｄから構成されている。ミラー１３ａ、１３ｂの焦点距離はミラー１３ａ、１３ｂと照射面１０７の間、つまり照射面１０７の前方にあり、ミラー１３ｃ、１３ｄの焦点距離はミラー１３ｃ、１３ｄと照射面１０７の間になく、照射面１０７の後方にあるものにする。そのためのミラー１３ａ〜１３ｄの形状を決定する方法について説明する。
【００５７】
まず、本実施形態では、照射面１０７において、ｚ軸方向の長さが０．４ｍｍのレーザ光を形成するものとし、照射面１０７をｘ＝−３、７５．３≦ｚ≦７５．７とする。また、ミラー１３ａは、
【００５８】
【数４】
【００５９】
を満たす放物線におけるｘ＝１１９からの一部であるとする。ここで、照射面１０７が決まっているので、照射面１０７の端部と（４）式における焦点とを結ぶ直線と（１）式を満たす放物線との交点より、（４）式におけるｘの範囲は、１１９≦ｘ≦１３５．６７の部分となる。なお、（４）式の放物線の焦点は（０、７３．８）であり、照射面より前方にある。
【００６０】
次にミラー１３ｂの形状を決定する。ミラー１３ｂの曲率はミラー１３ａの曲率が同じであるか、大きいとする。これは、照射面１０７までの距離がミラー１３ａより遠くなるためである。この条件を満たす、ミラー１３ｂの形状は多数存在するが、ここでは、ミラー１３ｂに対する放物線の曲率をミラー１３ａと同じにし、照射面が一致するようにｚ軸方向のみに移動させて、ミラー１３ｂの形状を決定すると、
【００６１】
【数５】
【００６２】
となる。ミラー１３ｂのｘ軸はレーザ光がもれなく照射面に照射するためにミラー１３ａの端点と一致させる。また、ミラー１３ｂのｘ軸における幅は、照射面と（５）式から１２７≦ｘ≦１３５．６７となる。
【００６３】
次にミラー１３ｃ、ミラー１３ｄの形状を決定する。ミラー１３ｃ、ミラー１３ｄの焦点距離はミラー１３ｃ、１３ｄと照射面１０７の距離までより長いものとする。そして、その形状は実施の形態３にしたがって求めればよい。ただし、ミラー１３ａ、１３ｂとミラー１３ｃ、１３ｄとが反射するレーザ光のエネルギー量を等しくするため、ｘ軸におけるミラー１３ａ、１３ｂの幅とミラー１３ｃ、１３ｄの幅を等しくする。これは、照射面において異なるエネルギー密度の分布を有するレーザ光を重畳するため、それぞれのレーザ光のエネルギー量が等しい方が均一化しやすいためである。
【００６４】
実施の形態３にしたがって、ミラー１３ｃ、ミラー１３ｄの形状を求めると、
【数６】
【００６５】
【数７】
【００６６】
のようになる。
【００６７】
このようにして、照射面より前方に焦点位置があるミラー１３ａ、１３ｂと後方に焦点位置があるミラー１３ｃ、１３ｄの形状を決定することができた。
【００６８】
照射面１０７において、ミラー１３ａ、１３ｂを経たそれぞれのレーザ光の照射面におけるエネルギー密度の分布は図４（Ｂ）のようになり、ミラー１３ｃ、１３ｄを経たそれぞれのレーザ光の照射面におけるエネルギー密度の分布は図４（Ｃ）のようになる。これらのレーザ光が照射面において重畳され、そのエネルギー密度の分布は図４（Ｄ）で示す様にｚ軸方向に均一なものとなる。
【００６９】
このようにして形成されるエネルギー密度が均一なレーザ光を用いて、被照射体に対してレーザアニールを行えば、均一なアニールを行うことができる。例えば、被照射体として半導体膜を用いる場合、照射面におけるエネルギー密度が均一であるならば、半導体膜に対して均一なアニールを行うことができ、半導体膜の物性を均一なものとする。そして、このような半導体膜を用いてＴＦＴを作製すると、その電気的特性のばらつきは低減され、このようなＴＦＴを用いて半導体装置を作製すると、その動作特性や信頼性が向上する。
【００７０】
［実施の形態５］
本発明の一実施形態を図５を用いて説明する。ここでは複数のミラーから構成されるミラー１４の形状について説明する。
【００７１】
図５（Ａ）においてレーザ光は、実施の形態１乃至４と同様に、連続発振またはパルス発振の固体レーザまたは気体レーザまたは金属レーザから射出されている。また、レーザ光は高調波に変換されていることが望ましい。さらに、このようなレーザ光をビームコリメータ等により平行光としておくのが望ましい。
【００７２】
そして、レーザ光は複数のミラーから構成されるミラー１４を経て照射面１０７に到達する。ミラー１４は凹型のミラー１４ａ〜１４ｃから構成されている。ミラー１４ａ、１４ｂの焦点距離はミラー１４ａ、１４ｂと照射面１０７の間にあり、ミラー１４ｃの焦点距離はミラー１４ｃと照射面１０７の間になく、照射面１０７の後方にあるものにする。そのためのミラー１４ａ〜１４ｃの形状を決定する方法について説明する。
【００７３】
まず、本実施形態では、照射面１０７において、ｚ軸方向の長さが０．４ｍｍのレーザ光を形成するものとし、照射面１０７をｘ＝−３、７５．３≦ｚ≦７５．７とする。ここで、ミラー１４ａ、１４ｂの形状はミラー１３ａ、１３ｂと同じ形状とした。すなわち、ミラー１４ａ、１４ｂは、
【００７４】
【数８】
【００７５】
【数９】
【００７６】
とする。
【００７７】
次にミラー１４ｃの形状を決定する。ミラー１４ｃの焦点距離はミラー１４ｃと照射面１０７の距離までより長いものとする。そして、その形状は実施の形態３にしたがって求めればよい。ただし、ミラー１４ａ、１４ｂとミラー１４ｃとが反射するレーザ光のエネルギー量を等しくするため、ｘ軸におけるミラー１４ａ、１４ｂの幅とミラー１４ｃの幅を等しくする。これは、照射面において異なるエネルギー密度の分布を有するレーザ光を重畳するため、それぞれのレーザ光のエネルギー量が等しい方が均一化しやすいためである。
【００７８】
実施の形態３にしたがって、ミラー１４ｃの形状を求めると、
【数１０】
【００７９】
のようになる。
【００８０】
このようにして、照射面より前方に焦点位置があるミラー１４ａ、１４ｂと後方に焦点位置があるミラー１４ｃの形状を決定することができた。
【００８１】
照射面１０７において、ミラー１４ａ〜１４ｃを経たそれぞれのレーザ光が重畳される。ミラー１４ａ、１４ｂの照射面におけるエネルギー密度の分布は図５（Ｂ）のようになっており、ミラー１４ｃの照射面におけるエネルギー密度の分布は図５（Ｃ）のようになっている。そして、重畳されたレーザ光のｚ軸方向のエネルギー密度の分布は図５（Ｄ）で示す様に均一なものとなる。
【００８２】
このようにして形成されるエネルギー密度が均一なレーザ光を用いて、被照射体に対してレーザアニールを行えば、均一なアニールを行うことができる。例えば、被照射体として半導体膜を用いる場合、照射面におけるエネルギー密度が均一であるならば、半導体膜に対して均一なアニールを行うことができ、半導体膜の物性を均一なものとする。そして、このような半導体膜を用いてＴＦＴを作製すると、その電気的特性のばらつきは低減され、このようなＴＦＴを用いて半導体装置を作製すると、その動作特性や信頼性が向上する。
【００８３】
【実施例】
［実施例１］
本実施例ではアクティブマトリクス基板の作製方法について図８〜図１１を用いて説明する。本明細書ではＣＭＯＳ回路、及び駆動回路と、画素ＴＦＴ、保持容量とを有する画素部を同一基板上に形成された基板を、便宜上アクティブマトリクス基板と呼ぶ。
【００８４】
まず、本実施例ではバリウムホウケイ酸ガラス、またはアルミノホウケイ酸ガラスなどのガラスからなる基板４００を用いる。なお、基板４００としては、石英基板やシリコン基板、金属基板またはステンレス基板の表面に絶縁膜を形成したものを用いても良い。また、本実施例の処理温度に耐えうる耐熱性が有するプラスチック基板を用いてもよいし、可撓性基板を用いても良い。なお、本発明はエネルギー分布が同一である線状ビームを容易に形成できるので、複数の線状ビームにより大面積基板を効率良くアニールすることが可能である。
【００８５】
次いで、基板４００上に酸化珪素膜、窒化珪素膜または酸化窒化珪素膜などの絶縁膜から成る下地膜４０１を公知の手段により形成する。本実施例では下地膜４０１として２層構造を用いるが、前記絶縁膜の単層膜または２層以上積層させた構造を用いても良い。
【００８６】
次いで、下地膜上に半導体膜を形成する。半導体膜は公知の手段（スパッタ法、ＬＰＣＶＤ法、またはプラズマＣＶＤ法等）により２５〜２００ｎｍ（好ましくは３０〜１５０ｎｍ）の厚さで半導体膜を成膜し、レーザ結晶化法により結晶化させる。レーザ結晶化法は、実施形態１乃至５のいずれか一、またはこれらの実施形態を自由に組み合わせて、レーザ光を半導体膜に照射する。用いるレーザは、連続発振またはパルス発振の固体レーザまたは気体レーザまたは金属レーザが望ましい。なお、前記固体レーザとしては連続発振またはパルス発振のＹＡＧレーザ、ＹＶＯ4レーザ、ＹＬＦレーザ、ＹＡｌＯ3レーザ、ガラスレーザ、ルビーレーザ、アレキサンドライドレーザ、Ｔｉ：サファイアレーザ等があり、前記気体レーザとしては連続発振またはパルス発振のエキシマレーザ、Ａｒレーザ、Ｋｒレーザ、CO2レーザ等があり、前記金属レーザとしては連続発振またはパルス発振のヘリウムカドミウムレーザ、銅蒸気レーザ、金蒸気レーザが挙げられる。もちろん、レーザ結晶化法だけでなく、他の公知の結晶化法（ＲＴＡやファーネスアニール炉を用いた熱結晶化法、結晶化を助長する金属元素を用いた熱結晶化法等）と組み合わせて行ってもよい。前記半導体膜としては、非晶質半導体膜や微結晶半導体膜、結晶性半導体膜などがあり、非晶質珪素ゲルマニウム膜、非晶質シリコンカーバイト膜などの非晶質構造を有する化合物半導体膜を適用しても良い。
【００８７】
本実施例では、プラズマＣＶＤ法を用い、５０ｎｍの非晶質珪素膜を成膜し、この非晶質珪素膜に結晶化を助長する金属元素を用いた熱結晶化法およびレーザ結晶化法を行う。金属元素としてニッケルを用い、溶液塗布法により非晶質珪素膜上に導入した後、５５０℃で５時間の熱処理を行って第１の結晶性珪素膜を得る。そして、実施形態１にしたがってレーザアニールを行い、第２の結晶性珪素膜を得る。前記第１の結晶性珪素膜にレーザ光を照射して第２の結晶性珪素膜とすることで、結晶性が向上する。パルス発振のエキシマレーザを用いる場合には、周波数３００Ｈｚとし、レーザーエネルギー密度を１００〜１０００mJ/cm2(代表的には２００〜８００mJ/cm2)とするのが望ましい。このとき、レーザ光を５０〜９８％オーバーラップさせても良い。
【００８８】
もちろん、第１の結晶性珪素膜を用いてＴＦＴを作製することもできるが、第２の結晶性珪素膜は結晶性が向上しているため、ＴＦＴの電気的特性が向上するので望ましい。例えば、第２の結晶性珪素膜を用いてＴＦＴを作製すると、移動度は５００〜６００ｃｍ2／Ｖｓ程度と著しく高い値が得られる。
【００８９】
このようにして得られた結晶性半導体膜をフォトリソグラフィ法を用いたパターニング処理により、半導体層４０２〜４０６を形成する。
【００９０】
また、半導体層４０２〜４０６を形成した後、ＴＦＴのしきい値を制御するために微量な不純物元素（ボロンまたはリン）のドーピングを行ってもよい。
【００９１】
次いで、半導体層４０２〜４０６を覆うゲート絶縁膜４０７を形成する。ゲート絶縁膜４０７はプラズマＣＶＤ法またはスパッタ法を用い、厚さを４０〜１５０ｎｍとして珪素を含む絶縁膜で形成する。本実施例では、プラズマＣＶＤ法により１１０ｎｍの厚さで酸化窒化珪素膜を形成する。勿論、ゲート絶縁膜は酸化窒化珪素膜に限定されるものでなく、他の絶縁膜を単層または積層構造として用いても良い。
【００９２】
また、酸化珪素膜を用いる場合には、プラズマＣＶＤ法でＴＥＯＳ（Tetraethyl Orthosilicate）とＯ2とを混合し、反応圧力４０Pa、基板温度３００〜４００℃とし、高周波（１３．５６MHz）電力密度０．５〜０．８W/cｍ2で放電させて形成することができる。このようにして作製される酸化珪素膜は、その後４００〜５００℃の熱アニールによりゲート絶縁膜として良好な特性を得ることができる。
【００９３】
次いで、ゲート絶縁膜４０７上に膜厚２０〜１００ｎｍの第１の導電膜４０８と、膜厚１００〜４００ｎｍの第２の導電膜４０９とを積層形成する。本実施例では、膜厚３０ｎｍのＴａＮ膜からなる第１の導電膜４０８と、膜厚３７０ｎｍのＷ膜からなる第２の導電膜４０９を積層形成する。ＴａＮ膜はスパッタ法で形成し、Ｔａのターゲットを用い、窒素を含む雰囲気内でスパッタする。また、Ｗ膜は、Ｗのターゲットを用いたスパッタ法で形成した。その他に６フッ化タングステン（ＷＦ6）を用いる熱ＣＶＤ法で形成することもできる。いずれにしてもゲート電極として使用するためには低抵抗化を図る必要があり、Ｗ膜の抵抗率は２０μΩｃｍ以下にすることが望ましい。
【００９４】
なお、本実施例では、第１の導電膜４０８をＴａＮ、第２の導電膜４０９をＷとしているが、特に限定されず、いずれもＴａ、Ｗ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｎｄから選ばれた元素、または前記元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料で形成してもよい。また、リン等の不純物元素をドーピングした多結晶珪素膜に代表される半導体膜を用いてもよい。また、ＡｇＰｄＣｕ合金を用いてもよい。
【００９５】
次に、フォトリソグラフィ法を用いてレジストからなるマスク４１０〜４１５を形成し、電極及び配線を形成するための第１のエッチング処理を行う。第１のエッチング処理では第１及び第２のエッチング条件で行う。（図８（Ｂ））本実施例では第１のエッチング条件として、ＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma：誘導結合型プラズマ）エッチング法を用い、エッチング用ガスにＣＦ4とＣｌ2とＯ2とを用い、それぞれのガス流量比を２５：２５：１０（ｓｃｃｍ）とし、１Paの圧力でコイル型の電極に５００WのＲＦ（13.56MHz）電力を投入してプラズマを生成してエッチングを行う。基板側（試料ステージ）にも１５０WのＲＦ（13.56MHz）電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加する。この第１のエッチング条件によりＷ膜をエッチングして第１の導電層の端部をテーパー形状とする。
【００９６】
この後、レジストからなるマスク４１０〜４１５を除去せずに第２のエッチング条件に変え、エッチング用ガスにＣＦ4とＣｌ2とを用い、それぞれのガス流量比を３０：３０（ｓｃｃｍ）とし、１Paの圧力でコイル型の電極に５００WのＲＦ（13.56MHz）電力を投入してプラズマを生成して約３０秒程度のエッチングを行う。基板側（試料ステージ）にも２０WのＲＦ（13.56MHz）電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加する。ＣＦ4とＣｌ2を混合した第２のエッチング条件ではＷ膜及びＴａＮ膜とも同程度にエッチングされる。なお、ゲート絶縁膜上に残渣を残すことなくエッチングするためには、１０〜２０％程度の割合でエッチング時間を増加させると良い。
【００９７】
上記第１のエッチング処理では、レジストからなるマスクの形状を適したものとすることにより、基板側に印加するバイアス電圧の効果により第１の導電層及び第２の導電層の端部がテーパー形状となる。このテーパー部の角度は１５〜４５°となる。こうして、第１のエッチング処理により第１の導電層と第２の導電層から成る第１の形状の導電層４１７〜４２２（第１の導電層４１７ａ〜４２２ａと第２の導電層４１７ｂ〜４２２ｂ）を形成する。４１６はゲート絶縁膜であり、第１の形状の導電層４１７〜４２２で覆われない領域は２０〜５０ｎｍ程度エッチングされ薄くなった領域が形成される。
【００９８】
次いで、レジストからなるマスクを除去せずに第２のエッチング処理を行う。（図８（Ｃ））ここでは、エッチングガスにＣＦ4とＣｌ2とＯ2とを用い、Ｗ膜を選択的にエッチングする。この時、第２のエッチング処理により第２の導電層４２８ｂ〜４３３ｂを形成する。一方、第１の導電層４１７ａ〜４２２ａは、ほとんどエッチングされず、第２の形状の導電層４２８〜４３３を形成する。
【００９９】
そして、レジストからなるマスクを除去せずに第１のドーピング処理を行い、半導体層にｎ型を付与する不純物元素を低濃度に添加する。ドーピング処理はイオンドープ法、若しくはイオン注入法で行えば良い。イオンドープ法の条件はドーズ量を１×１０13〜５×１０14／ｃｍ2とし、加速電圧を４０〜８０ｋｅＶとして行う。本実施例ではドーズ量を１．５×１０13／ｃｍ2とし、加速電圧を６０ｋｅＶとして行う。ｎ型を付与する不純物元素として１５族に属する元素、典型的にはリン（Ｐ）または砒素（Ａｓ）を用いるが、ここではリン（Ｐ）を用いる。この場合、導電層４２８〜４３３がｎ型を付与する不純物元素に対するマスクとなり、自己整合的に不純物領域４２３〜４２７が形成される。不純物領域４２３〜４２７には１×１０18〜１×１０20／cm3の濃度範囲でｎ型を付与する不純物元素を添加する。
【０１００】
レジストからなるマスクを除去した後、新たにレジストからなるマスク４３４ａ〜４３４ｃを形成して第１のドーピング処理よりも高い加速電圧で第２のドーピング処理を行う。イオンドープ法の条件はドーズ量を１×１０13〜１×１０15/cm2とし、加速電圧を６０〜１２０ｋｅＶとして行う。ドーピング処理は第２の導電層４２８ｂ〜４３０ｂ、４３２ｂを不純物元素に対するマスクとして用い、第１の導電層のテーパー部の下方の半導体層に不純物元素が添加されるようにドーピングする。続いて、第２のドーピング処理より加速電圧を下げて第３のドーピング処理を行って図９（Ａ）の状態を得る。イオンドープ法の条件はドーズ量を１×１０15〜１×１０17/cm2とし、加速電圧を５０〜１００ｋｅＶとして行う。第２のドーピング処理および第３のドーピング処理により、第１の導電層と重なる低濃度不純物領域４３６、４４２、４４８には１×１０18〜５×１０19/cm3の濃度範囲でｎ型を付与する不純物元素を添加され、高濃度不純物領域４３５、４４１、４４４、４４７には１×１０19〜５×１０21/cm3の濃度範囲でｎ型を付与する不純物元素を添加される。
【０１０１】
もちろん、適当な加速電圧にすることで、第２のドーピング処理および第３のドーピング処理は１回のドーピング処理で、低濃度不純物領域および高濃度不純物領域を形成することも可能である。
【０１０２】
次いで、レジストからなるマスクを除去した後、新たにレジストからなるマスク４５０ａ〜４５０ｃを形成して第４のドーピング処理を行う。この第４のドーピング処理により、ｐチャネル型ＴＦＴの活性層となる半導体層に前記一導電型とは逆の導電型を付与する不純物元素が添加された不純物領域４５３、４５４、４５９、４６０を形成する。第２の導電層４２９ａ、４３２ａを不純物元素に対するマスクとして用い、ｐ型を付与する不純物元素を添加して自己整合的に不純物領域を形成する。本実施例では、不純物領域４５３、４５４、４５９、４６０はジボラン（Ｂ2Ｈ6）を用いたイオンドープ法で形成する。（図９（Ｂ））この第４のドーピング処理の際には、ｎチャネル型ＴＦＴを形成する半導体層はレジストからなるマスク４５０ａ〜４５０ｃで覆われている。第１乃至３のドーピング処理によって、不純物領域４４７、４４８にはそれぞれ異なる濃度でリンが添加されているが、そのいずれの領域においてもｐ型を付与する不純物元素の濃度を１×１０19〜５×１０21atoms/cm3となるようにドーピング処理することにより、ｐチャネル型ＴＦＴのソース領域およびドレイン領域として機能するために何ら問題は生じない。
【０１０３】
以上までの工程で、それぞれの半導体層に不純物領域が形成される。
【０１０４】
次いで、レジストからなるマスク４５０ａ〜４５０ｃを除去して第１の層間絶縁膜４６１を形成する。この第１の層間絶縁膜４６１としては、プラズマＣＶＤ法またはスパッタ法を用い、厚さを１００〜２００ｎｍとして珪素を含む絶縁膜で形成する。本実施例では、プラズマＣＶＤ法により膜厚１５０ｎｍの酸化窒化珪素膜を形成した。勿論、第１の層間絶縁膜４６１は酸化窒化珪素膜に限定されるものでなく、他の珪素を含む絶縁膜を単層または積層構造として用いても良い。
【０１０５】
次いで、レーザ光を照射して、半導体層の結晶性の回復、それぞれの半導体層に添加された不純物元素の活性化を行う。レーザ活性化は、実施形態１乃至５のいずれか一またはこれらの実施形態の組み合わせて、レーザ光を半導体膜に照射する。用いるレーザは、連続発振またはパルス発振の固体レーザまたは気体レーザまたは金属レーザが望ましい。なお、前記固体レーザとしては連続発振またはパルス発振のＹＡＧレーザ、ＹＶＯ4レーザ、ＹＬＦレーザ、ＹＡｌＯ3レーザ、ガラスレーザ、ルビーレーザ、アレキサンドライドレーザ、Ｔｉ：サファイアレーザ等があり、前記気体レーザとしては連続発振またはパルス発振のエキシマレーザ（エキシマレーザの連続発振は開発可能との説もあるが、まだ実用化していない）、Ａｒレーザ、Ｋｒレーザ、CO2レーザ等があり、前記金属レーザとしては連続発振またはパルス発振のヘリウムカドミウムレーザ、銅蒸気レーザ、金蒸気レーザが挙げられる。このとき、連続発振のレーザを用いるのであれば、レーザ光のエネルギー密度は０．０１〜１００ＭＷ／ｃｍ2程度（好ましくは０．０１〜１０ＭＷ／ｃｍ2）が必要であり、レーザ光に対して相対的に基板を０．５〜２０００ｃｍ／ｓの速度で移動させる。また、パルス発振のレーザを用いるのであれば、レーザーエネルギー密度を５０〜１０００mJ/cm2(代表的には５０〜５００mJ/cm2)とするのが望ましい。このとき、レーザ光を５０〜９８％オーバーラップさせても良い。なお、レーザアニール法の他に、熱アニール法、またはラピッドサーマルアニール法（ＲＴＡ法）などを適用することができる。
【０１０６】
また、第１の層間絶縁膜を形成する前に活性化を行っても良い。ただし、用いた配線材料が熱に弱い場合には、本実施例のように配線等を保護するため層間絶縁膜（珪素を主成分とする絶縁膜、例えば窒化珪素膜）を形成した後で活性化処理を行うことが好ましい。
【０１０７】
そして、熱処理（３００〜５５０℃で１〜１２時間の熱処理）を行うと水素化を行うことができる。この工程は第１の層間絶縁膜４６１に含まれる水素により半導体層のダングリングボンドを終端する工程である。第１の層間絶縁膜の存在に関係なく半導体層を水素化することができる。水素化の他の手段として、プラズマ水素化（プラズマにより励起された水素を用いる）や、３〜１００％の水素を含む雰囲気中で３００〜４５０℃で１〜１２時間の熱処理を行っても良い。
【０１０８】
次いで、第１の層間絶縁膜４６１上に無機絶縁膜材料または有機絶縁物材料から成る第２の層間絶縁膜４６２を形成する。本実施例では、膜厚１．６μｍのアクリル樹脂膜を形成したが、粘度が１０〜１０００ｃｐ、好ましくは４０〜２００ｃｐのものを用い、表面に凸凹が形成されるものを用いる。
【０１０９】
本実施例では、鏡面反射を防ぐため、表面に凸凹が形成される第２の層間絶縁膜を形成することによって画素電極の表面に凸凹を形成した。また、画素電極の表面に凹凸を持たせて光散乱性を図るため、画素電極の下方の領域に凸部を形成してもよい。その場合、凸部の形成は、ＴＦＴの形成と同じフォトマスクで行うことができるため、工程数の増加なく形成することができる。なお、この凸部は配線及びＴＦＴ部以外の画素部領域の基板上に適宜設ければよい。こうして、凸部を覆う絶縁膜の表面に形成された凸凹に沿って画素電極の表面に凸凹が形成される。
【０１１０】
また、第２の層間絶縁膜４６２として表面が平坦化する膜を用いてもよい。その場合は、画素電極を形成した後、公知のサンドブラスト法やエッチング法等の工程を追加して表面を凹凸化させて、鏡面反射を防ぎ、反射光を散乱させることによって白色度を増加させることが好ましい。
【０１１１】
そして、駆動回路５０６において、各不純物領域とそれぞれ電気的に接続する配線４６３〜４６７を形成する。なお、これらの配線は、膜厚５０ｎｍのＴｉ膜と、膜厚５００ｎｍの合金膜（ＡｌとＴｉとの合金膜）との積層膜をパターニングして形成する。もちろん、二層構造に限らず、単層構造でもよいし、三層以上の積層構造にしてもよい。また、配線の材料としては、ＡｌとＴｉに限らない。例えば、ＴａＮ膜上にＡｌやＣｕを形成し、さらにＴｉ膜を形成した積層膜をパターニングして配線を形成してもよい。（図１０）
【０１１２】
また、画素部５０７においては、画素電極４７０、ゲート配線４６９、接続電極４６８を形成する。この接続電極４６８によりソース配線（４３３ａと４３３ｂの積層）は、画素ＴＦＴと電気的な接続が形成される。また、ゲート配線４６９は、画素ＴＦＴのゲート電極と電気的な接続が形成される。また、画素電極４７０は、画素ＴＦＴのドレイン領域４４２と電気的な接続が形成され、さらに保持容量を形成する一方の電極として機能する半導体層４５９と電気的な接続が形成される。また、画素電極４７０としては、ＡｌまたはＡｇを主成分とする膜、またはそれらの積層膜等の反射性の優れた材料を用いることが望ましい。
【０１１３】
以上の様にして、ｎチャネル型ＴＦＴ５０１とｐチャネル型ＴＦＴ５０２からなるＣＭＯＳ回路、及びｎチャネル型ＴＦＴ５０３を有する駆動回路５０６と、画素ＴＦＴ５０４、保持容量５０５とを有する画素部５０７を同一基板上に形成することができる。こうして、アクティブマトリクス基板が完成する。
【０１１４】
駆動回路５０６のｎチャネル型ＴＦＴ５０１はチャネル形成領域４３７、ゲート電極の一部を構成する第１の導電層４２８ａと重なる低濃度不純物領域４３６（ＧＯＬＤ領域）、ソース領域またはドレイン領域として機能する高濃度不純物領域４５２を有している。このｎチャネル型ＴＦＴ５０１と電極４６６で接続してＣＭＯＳ回路を形成するｐチャネル型ＴＦＴ５０２にはチャネル形成領域４４０、ソース領域またはドレイン領域として機能する高濃度不純物領域４５３と、ｎ型を付与する不純物元素およびｐ型を付与する不純物元素が導入された不純物領域４５４を有している。また、ｎチャネル型ＴＦＴ５０３にはチャネル形成領域４４３、ゲート電極の一部を構成する第１の導電層４３０ａと重なる低濃度不純物領域４４２（ＧＯＬＤ領域）、ソース領域またはドレイン領域として機能する高濃度不純物領域４５６を有している。
【０１１５】
画素部の画素ＴＦＴ５０４にはチャネル形成領域４４６、ゲート電極の外側に形成される低濃度不純物領域４４５（ＬＤＤ領域）、ソース領域またはドレイン領域として機能する高濃度不純物領域４５８を有している。また、保持容量５０５の一方の電極として機能する半導体層には、ｎ型を付与する不純物元素およびｐ型を付与する不純物元素が添加されている。保持容量５０５は、絶縁膜４１６を誘電体として、電極（４３２ａと４３２ｂの積層）と、半導体層とで形成している。
【０１１６】
本実施例の画素構造は、ブラックマトリクスを用いることなく、画素電極間の隙間が遮光されるように、画素電極の端部をソース配線と重なるように配置形成する。
【０１１７】
また、本実施例で作製するアクティブマトリクス基板の画素部の上面図を図１１に示す。なお、図８〜図１１に対応する部分には同じ符号を用いている。図１０中の鎖線Ａ−Ａ’は図１１中の鎖線Ａ―Ａ’で切断した断面図に対応している。また、図１０中の鎖線Ｂ−Ｂ’は図１１中の鎖線Ｂ―Ｂ’で切断した断面図に対応している。
【０１１８】
［実施例２］
本実施例では、実施例１で作製したアクティブマトリクス基板から、反射型液晶表示装置を作製する工程を以下に説明する。説明には図１２を用いる。
【０１１９】
まず、実施例１に従い、図１０の状態のアクティブマトリクス基板を得た後、図１０のアクティブマトリクス基板上、少なくとも画素電極４７０上に配向膜５６７を形成しラビング処理を行う。なお、本実施例では配向膜５６７を形成する前に、アクリル樹脂膜等の有機樹脂膜をパターニングすることによって基板間隔を保持するための柱状のスペーサ５７２を所望の位置に形成した。また、柱状のスペーサに代えて、球状のスペーサを基板全面に散布してもよい。
【０１２０】
次いで、対向基板５６９を用意する。次いで、対向基板５６９上に着色層５７０、５７１、平坦化膜５７３を形成する。赤色の着色層５７０と青色の着色層５７１とを重ねて、遮光部を形成する。また、赤色の着色層と緑色の着色層とを一部重ねて、遮光部を形成してもよい。
【０１２１】
本実施形態では、実施例１に示す基板を用いている。従って、実施例１の画素部の上面図を示す図１１では、少なくともゲート配線４６９と画素電極４７０の間隙と、ゲート配線４６９と接続電極４６８の間隙と、接続電極４６８と画素電極４７０の間隙を遮光する必要がある。本実施例では、それらの遮光すべき位置に着色層の積層からなる遮光部が重なるように各着色層を配置して、対向基板を貼り合わせた。
【０１２２】
このように、ブラックマスク等の遮光層を形成することなく、各画素間の隙間を着色層の積層からなる遮光部で遮光することによって工程数の低減を可能とした。
【０１２３】
次いで、平坦化膜５７３上に透明導電膜からなる対向電極５７６を少なくとも画素部に形成し、対向基板の全面に配向膜５７４を形成し、ラビング処理を施した。
【０１２４】
そして、画素部と駆動回路が形成されたアクティブマトリクス基板と対向基板とをシール材５６８で貼り合わせる。シール材５６８にはフィラーが混入されていて、このフィラーと柱状スペーサによって均一な間隔を持って２枚の基板が貼り合わせられる。その後、両基板の間に液晶材料５７５を注入し、封止剤（図示せず）によって完全に封止する。液晶材料５７５には公知の液晶材料を用いれば良い。このようにして図１２に示す反射型液晶表示装置が完成する。そして、必要があれば、アクティブマトリクス基板または対向基板を所望の形状に分断する。さらに、対向基板のみに偏光板（図示しない）を貼りつけた。そして、公知の技術を用いてＦＰＣを貼りつけた。
【０１２５】
以上のようにして作製される液晶表示装置はエネルギー分布の均一化が非常に容易であるレーザ光が照射されているため一様にアニールされた半導体膜を用いて作製されたＴＦＴを有しており、前記液晶表示装置の動作特性や信頼性を十分なものとなり得る。そして、このような液晶表示装置は各種電子機器の表示部として用いることができる。
【０１２６】
なお、本実施例は実施形態１乃至５と自由に組み合わせることが可能である。
【０１２７】
［実施例３］
本実施例では、実施例１で示したアクティブマトリクス基板を作製するときのＴＦＴの作製方法を用いて、発光装置を作製した例について説明する。本明細書において、発光装置とは、基板上に形成された発光素子を該基板とカバー材の間に封入した表示用パネルおよび該表示用パネルにＴＦＴを備えた表示用モジュールを総称したものである。なお、発光素子は、電場を加えることで発生するルミネッセンス（Electro Luminescence）が得られる有機化合物を含む層（発光層）と陽極層と、陰極層とを有する。また、有機化合物におけるルミネッセンスには、一重項励起状態から基底状態に戻る際の発光（蛍光）と三重項励起状態から基底状態に戻る際の発光（リン光）があり、これらのうちどちらか、あるいは両方の発光を含む。
【０１２８】
なお、本明細書中では、発光素子において陽極と陰極の間に形成された全ての層を有機発光層と定義する。有機発光層には具体的に、発光層、正孔注入層、電子注入層、正孔輸送層、電子輸送層等が含まれる。基本的に発光素子は、陽極層、発光層、陰極層が順に積層された構造を有しており、この構造に加えて、陽極層、正孔注入層、発光層、陰極層や、陽極層、正孔注入層、発光層、電子輸送層、陰極層等の順に積層した構造を有していることもある。
【０１２９】
図１３は本実施例の発光装置の断面図である。図１３において、基板７００上に設けられたスイッチングＴＦＴ６０３は図１０のｎチャネル型ＴＦＴ５０３を用いて形成される。したがって、構造の説明はｎチャネル型ＴＦＴ５０３の説明を参照すれば良い。
【０１３０】
なお、本実施例ではチャネル形成領域が二つ形成されるダブルゲート構造としているが、チャネル形成領域が一つ形成されるシングルゲート構造もしくは三つ形成されるトリプルゲート構造であっても良い。
【０１３１】
基板７００上に設けられた駆動回路は図１０のＣＭＯＳ回路を用いて形成される。従って、構造の説明はｎチャネル型ＴＦＴ５０１とｐチャネル型ＴＦＴ５０２の説明を参照すれば良い。なお、本実施例ではシングルゲート構造としているが、ダブルゲート構造もしくはトリプルゲート構造であっても良い。
【０１３２】
また、配線７０１、７０３はＣＭＯＳ回路のソース配線、７０２はドレイン配線として機能する。また、配線７０４はソース配線７０８とスイッチングＴＦＴのソース領域とを電気的に接続する配線として機能し、配線７０５はドレイン配線７０９とスイッチングＴＦＴのドレイン領域とを電気的に接続する配線として機能する。
【０１３３】
なお、電流制御ＴＦＴ６０４は図１０のｐチャネル型ＴＦＴ５０２を用いて形成される。従って、構造の説明はｐチャネル型ＴＦＴ５０２の説明を参照すれば良い。なお、本実施例ではシングルゲート構造としているが、ダブルゲート構造もしくはトリプルゲート構造であっても良い。
【０１３４】
また、配線７０６は電流制御ＴＦＴのソース配線（電流供給線に相当する）であり、７０７は電流制御ＴＦＴの画素電極７１１を上に重ねることで画素電極７１１と電気的に接続する電極である。
【０１３５】
なお、７１１は、透明導電膜からなる画素電極（発光素子の陽極）である。透明導電膜としては、酸化インジウムと酸化スズとの化合物、酸化インジウムと酸化亜鉛との化合物、酸化亜鉛、酸化スズまたは酸化インジウムを用いることができる。また、前記透明導電膜にガリウムを添加したものを用いても良い。画素電極７１１は、上記配線を形成する前に平坦な層間絶縁膜７１０上に形成する。本実施例においては、樹脂からなる平坦化膜７１０を用いてＴＦＴによる段差を平坦化することは非常に重要である。後に形成される発光層は非常に薄いため、段差が存在することによって発光不良を起こす場合がある。従って、発光層をできるだけ平坦面に形成しうるように画素電極を形成する前に平坦化しておくことが望ましい。
【０１３６】
配線７０１〜７０７を形成後、図１３に示すようにバンク７１２を形成する。バンク７１２は１００〜４００ｎｍの珪素を含む絶縁膜もしくは有機樹脂膜をパターニングして形成すれば良い。
【０１３７】
なお、バンク７１２は絶縁膜であるため、成膜時における素子の静電破壊には注意が必要である。本実施例ではバンク７１２の材料となる絶縁膜中にカーボン粒子や金属粒子を添加して抵抗率を下げ、静電気の発生を抑制する。この際、抵抗率は１×１０6〜１×１０12Ωｍ（好ましくは１×１０8〜１×１０10Ωｍ）となるようにカーボン粒子や金属粒子の添加量を調節すれば良い。
【０１３８】
画素電極７１１の上には発光層７１３が形成される。なお、図１３では一画素しか図示していないが、本実施例ではＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色に対応した発光層を作り分けている。また、本実施例では蒸着法により低分子系有機発光材料を形成している。具体的には、正孔注入層として２０ｎｍ厚の銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）膜を設け、その上に発光層として７０ｎｍ厚のトリス−８−キノリノラトアルミニウム錯体（Ａｌｑ3）膜を設けた積層構造としている。Ａｌｑ3にキナクリドン、ペリレンもしくはＤＣＭ１といった蛍光色素を添加することで発光色を制御することができる。
【０１３９】
但し、以上の例は発光層として用いることのできる有機発光材料の一例であって、これに限定する必要はまったくない。発光層、電荷輸送層または電荷注入層を自由に組み合わせて発光層（発光及びそのためのキャリアの移動を行わせるための層）を形成すれば良い。例えば、本実施例では低分子系有機発光材料を発光層として用いる例を示したが、中分子系有機発光材料や高分子系有機発光材料を用いても良い。なお、本明細書中において、昇華性を有さず、かつ、分子数が２０以下または連鎖する分子の長さが１０μｍ以下の有機発光材料を中分子系有機発光材料とする。また、高分子系有機発光材料を用いる例として、正孔注入層として２０ｎｍのポリチオフェン（ＰＥＤＯＴ）膜をスピン塗布法により設け、その上に発光層として１００ｎｍ程度のパラフェニレンビニレン（ＰＰＶ）膜を設けた積層構造としても良い。なお、ＰＰＶのπ共役系高分子を用いると、赤色から青色まで発光波長を選択できる。また、電荷輸送層や電荷注入層として炭化珪素等の無機材料を用いることも可能である。これらの有機発光材料や無機材料は公知の材料を用いることができる。
【０１４０】
次に、発光層７１３の上には導電膜からなる陰極７１４が設けられる。本実施例の場合、導電膜としてアルミニウムとリチウムとの合金膜を用いる。勿論、公知のＭｇＡｇ膜（マグネシウムと銀との合金膜）を用いても良い。陰極材料としては、周期表の１族もしくは２族に属する元素からなる導電膜もしくはそれらの元素を添加した導電膜を用いれば良い。
【０１４１】
この陰極７１４まで形成された時点で発光素子７１５が完成する。なお、ここでいう発光素子７１５は、画素電極（陽極）７１１、発光層７１３及び陰極７１４で形成されたダイオードを指す。
【０１４２】
発光素子７１５を完全に覆うようにしてパッシベーション膜７１６を設けることは有効である。パッシベーション膜７１６としては、炭素膜、窒化珪素膜もしくは窒化酸化珪素膜を含む絶縁膜からなり、該絶縁膜を単層もしくは組み合わせた積層で用いる。
【０１４３】
この際、カバレッジの良い膜をパッシベーション膜として用いることが好ましく、炭素膜、特にＤＬＣ膜を用いることは有効である。ＤＬＣ膜は室温から１００℃以下の温度範囲で成膜可能であるため、耐熱性の低い発光層７１３の上方にも容易に成膜することができる。また、ＤＬＣ膜は酸素に対するブロッキング効果が高く、発光層７１３の酸化を抑制することが可能である。そのため、この後に続く封止工程を行う間に発光層７１３が酸化するといった問題を防止できる。
【０１４４】
さらに、パッシベーション膜７１６上に封止材７１７を設け、カバー材７１８を貼り合わせる。封止材７１７としては紫外線硬化樹脂を用いれば良く、内部に吸湿効果を有する物質もしくは酸化防止効果を有する物質を設けることは有効である。また、本実施例においてカバー材７１８はガラス基板や石英基板やプラスチック基板（プラスチックフィルムも含む）や可撓性基板の両面に炭素膜（好ましくはＤＬＣ膜）を形成したものを用いる。炭素膜以外にもアルミ膜（ＡｌＯＮ、ＡｌＮ、ＡｌＯなど）、ＳｉＮなどを用いることができる。
【０１４５】
こうして図１３に示すような構造の発光装置が完成する。なお、バンク７１２を形成した後、パッシベーション膜７１６を形成するまでの工程をマルチチャンバー方式（またはインライン方式）の成膜装置を用いて、大気解放せずに連続的に処理することは有効である。また、さらに発展させてカバー材７１８を貼り合わせる工程までを大気解放せずに連続的に処理することも可能である。
【０１４６】
こうして、基板７００上にｎチャネル型ＴＦＴ６０１、ｐチャネル型ＴＦＴ６０２、スイッチングＴＦＴ（ｎチャネル型ＴＦＴ）６０３および電流制御ＴＦＴ（ｐチャネル型ＴＦＴ）６０４が形成される。
【０１４７】
さらに、図１３を用いて説明したように、ゲート電極に絶縁膜を介して重なる不純物領域を設けることによりホットキャリア効果に起因する劣化に強いｎチャネル型ＴＦＴを形成することができる。そのため、信頼性の高い発光装置を実現できる。
【０１４８】
また、本実施例では画素部と駆動回路の構成のみ示しているが、本実施例の製造工程に従えば、その他にも信号分割回路、Ｄ／Ａコンバータ、オペアンプ、γ補正回路などの論理回路を同一の絶縁体上に形成可能であり、さらにはメモリやマイクロプロセッサをも形成しうる。
【０１４９】
以上のようにして作製される発光装置はエネルギー分布の均一化が非常に容易であるレーザ光が照射されているため一様にアニールされた半導体膜を用いて作製されたＴＦＴを有しており、前記発光装置の動作特性や信頼性を十分なものとなり得る。そして、このような発光装置は各種電子機器の表示部として用いることができる。
【０１５０】
なお、本実施例は実施形態１乃至５と自由に組み合わせることが可能である。
【０１５１】
［実施例４］
本発明を適用して、様々な半導体装置（アクティブマトリクス型液晶表示装置、アクティブマトリクス型発光装置、アクティブマトリクス型ＥＣ表示装置）を作製することができる。即ち、それら電気光学装置を表示部に組み込んだ様々な電子機器に本発明を適用できる。
【０１５２】
その様な電子機器としては、ビデオカメラ、デジタルカメラ、プロジェクター、ヘッドマウントディスプレイ（ゴーグル型ディスプレイ）、カーナビゲーション、カーステレオ、パーソナルコンピュータ、携帯情報端末（モバイルコンピュータ、携帯電話または電子書籍等）などが挙げられる。それらの例を図１４、図１５及び図１６に示す。
【０１５３】
図１４（Ａ）はパーソナルコンピュータであり、本体３００１、画像入力部３００２、表示部３００３、キーボード３００４等を含む。本発明により作製された半導体装置を表示部３００３に適用することで、本発明のパーソナルコンピュータが完成する。
【０１５４】
図１４（Ｂ）はビデオカメラであり、本体３１０１、表示部３１０２、音声入力部３１０３、操作スイッチ３１０４、バッテリー３１０５、受像部３１０６等を含む。本発明により作製された半導体装置を表示部３１０２に適用することで、本発明のビデオカメラが完成する。
【０１５５】
図１４（Ｃ）はモバイルコンピュータ（モービルコンピュータ）であり、本体３２０１、カメラ部３２０２、受像部３２０３、操作スイッチ３２０４、表示部３２０５等を含む。本発明により作製された半導体装置を表示部３２０５に適用することで、本発明のモバイルコンピュータが完成する。
【０１５６】
図１４（Ｄ）はゴーグル型ディスプレイであり、本体３３０１、表示部３３０２、アーム部３３０３等を含む。表示部３３０２は基板として可撓性基板を用いており、表示部３３０２を湾曲させてゴーグル型ディスプレイを作製している。また軽量で薄いゴーグル型ディスプレイを実現している。本発明により作製される半導体装置を表示部３３０２に適用することで、本発明のゴーグル型ディスプレイが完成する。
【０１５７】
図１４（Ｅ）はプログラムを記録した記録媒体（以下、記録媒体と呼ぶ）を用いるプレーヤーであり、本体３４０１、表示部３４０２、スピーカ部３４０３、記録媒体３４０４、操作スイッチ３４０５等を含む。なお、このプレーヤーは記録媒体としてＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）、ＣＤ等を用い、音楽鑑賞や映画鑑賞やゲームやインターネットを行うことができる。本発明により作製された半導体装置を表示部３４０２に適用することで、本発明の記録媒体が完成する。
【０１５８】
図１４（Ｆ）はデジタルカメラであり、本体３５０１、表示部３５０２、接眼部３５０３、操作スイッチ３５０４、受像部（図示しない）等を含む。本発明により作製された半導体装置を表示部３５０２に適用することで、本発明のデジタルカメラが完成する。
【０１５９】
図１５（Ａ）はフロント型プロジェクターであり、投射装置３６０１、スクリーン３６０２等を含む。本発明により作製された半導体装置を投射装置３６０１の一部を構成する液晶表示装置３８０８やその他の駆動回路に適用することで、本発明のフロント型プロジェクターが完成する。
【０１６０】
図１５（Ｂ）はリア型プロジェクターであり、本体３７０１、投射装置３７０２、ミラー３７０３、スクリーン３７０４等を含む。本発明により作製された半導体装置を投射装置３７０２の一部を構成する液晶表示装置３８０８やその他の駆動回路に適用することで、本発明のリア型プロジェクターが完成する。
【０１６１】
なお、図１５（Ｃ）は、図１５（Ａ）及び図１５（Ｂ）中における投射装置３６０１、３７０２の構造の一例を示した図である。投射装置３６０１、３７０２は、光源光学系３８０１、ミラー３８０２、３８０４〜３８０６、ダイクロイックミラー３８０３、プリズム３８０７、液晶表示装置３８０８、位相差板３８０９、投射光学系３８１０で構成される。投射光学系３８１０は、投射レンズを含む光学系で構成される。本実施例は三板式の例を示したが、特に限定されず、例えば単板式であってもよい。また、図１５（Ｃ）中において矢印で示した光路に実施者が適宜、光学レンズや、偏光機能を有するフィルムや、位相差を調節するためのフィルム、ＩＲフィルム等の光学系を設けてもよい。
【０１６２】
また、図１５（Ｄ）は、図１５（Ｃ）中における光源光学系３８０１の構造の一例を示した図である。本実施例では、光源光学系３８０１は、リフレクター３８１１、光源３８１２、レンズアレイ３８１３、３８１４、偏光変換素子３８１５、集光レンズ３８１６で構成される。なお、図１５（Ｄ）に示した光源光学系は一例であって特に限定されない。例えば、光源光学系に実施者が適宜、光学レンズや、偏光機能を有するフィルムや、位相差を調節するフィルム、ＩＲフィルム等の光学系を設けてもよい。
【０１６３】
ただし、図１５に示したプロジェクターにおいては、透過型の電気光学装置を用いた場合を示しており、反射型の電気光学装置及び発光装置での適用例は図示していない。
【０１６４】
図１６（Ａ）は携帯電話であり、本体３９０１、音声出力部３９０２、音声入力部３９０３、表示部３９０４、操作スイッチ３９０５、アンテナ３９０６等を含む。本発明により作製された半導体装置を表示部３９０４に適用することで、本発明の携帯電話が完成する。
【０１６５】
図１６（Ｂ）は携帯書籍（電子書籍）であり、本体４００１、表示部４００２、４００３、記憶媒体４００４、操作スイッチ４００５、アンテナ４００６等を含む。本発明により作製された半導体装置は表示部４００２、４００３に適用することで、本発明の携帯書籍が完成する。携帯書籍を文庫本と同程度の大きさにすることもでき、持ち運びを容易にしている。
【０１６６】
図１６（Ｃ）はディスプレイであり、本体４１０１、支持台４１０２、表示部４１０３等を含む。表示部４１０３は可撓性基板を用いて作製されており、軽量で薄いディスプレイを実現できる。また、表示部４１０３を湾曲させることも可能である。本発明により作製される半導体装置を表示部４１０３に適用することで、本発明のディスプレイが完成する。本発明のディスプレイは特に大画面化した場合において有利であり、対角１０インチ以上（特に３０インチ以上）のディスプレイには有利である。
【０１６７】
以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広く、さまざまな分野の電子機器に適用することが可能である。また、本実施例の電子機器は実施形態１〜５および実施例１、２または１、３の組み合わせからなる構成を用いても実現することができる。
【０１６８】
【発明の効果】
本発明のレーザ照射装置を用いることで、照射面におけるレーザ光のエネルギー密度の均一性を向上することができる。
【０１６９】
更に、レーザ光が透過するレンズは使用するに従って劣化が生じるが、ミラーはレンズと違ってレーザ光が透過するのではなく、ミラーの表面で反射するため、劣化は表面だけにとどまる。そのため、長い期間使用しても、ミラーの表面のコーティングをし直せば、再度使用が可能となり、非常に経済的である。また、放物面ミラーはレンズのような球面収差が生じないため、光学系として用いるのに有効である。さらに、ミラーをマイクロメーター等によって可動式のものにすれば、微調整も可能となる。
【０１７０】
以上の利点を満たした上で、レーザ照射方法およびそれを行うレーザ照射装置において、効率よくレーザ光の照射を行うことができる。また、アクティブマトリクス型の液晶表示装置に代表される半導体装置において、半導体装置の動作特性および信頼性の向上を実現することができる。さらに、半導体装置の製造コストの低減を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明が開示するレーザ照射装置の例を示す図。
【図２】 本発明が開示するレーザ照射装置の例を示す図。
【図３】 本発明が開示するレーザ照射装置の例を示す図。
【図４】 本発明が開示するレーザ照射装置の例を示す図。
【図５】 本発明が開示するレーザ照射装置の例を示す図。
【図６】 特開２００１−２４４２１３に開示されている光学系の例を示す図。
【図７】 図６で示す光学系により照射面において形成されるレーザ光のエネルギー分布の例を示す図。
【図８】 画素ＴＦＴ、駆動回路のＴＦＴの作製工程を示す断面図。
【図９】 画素ＴＦＴ、駆動回路のＴＦＴの作製工程を示す断面図。
【図１０】 画素ＴＦＴ、駆動回路のＴＦＴの作製工程を示す断面図。
【図１１】 画素ＴＦＴの構成を示す上面図。
【図１２】 アクティブマトリクス型液晶表示装置の断面図。
【図１３】 発光装置の駆動回路及び画素部の断面構造図。
【図１４】 半導体装置の例を示す図。
【図１５】 半導体装置の例を示す図。
【図１６】 半導体装置の例を示す図。
【符号の説明】
１０ ミラー
１０ａ、１０ｂ ミラー
１１ａ、１１ｂ 焦点位置
１２、１３、１４ ミラー
１２ａ、１２ｂ、１３ａ〜１３ｄ、１４ａ〜１４ｃ ミラー
１０１ レーザ
１０２ シリンドリカルアレイレンズ
１０３ シリンドリカルレンズ
１０４ シリンドリカルレンズ
１０５ シリンドリカルレンズ
１０６ ミラー
１０６ａ〜１０６ｄ ミラー
１０７ 照射面
【発明の属する技術分野】
本発明はレーザ光の照射方法およびそれを行うためのレーザ照射装置（レーザと該レーザから出力されるレーザ光を被照射体まで導くための光学系を含む装置）に関する。また、レーザ光の照射を工程に含んで作製された半導体装置の作製方法に関する。なお、ここでいう半導体装置には、液晶表示装置や発光装置等の電気光学装置及び該電気光学装置を部品として含む電子装置も含まれるものとする。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ガラス等の絶縁基板上に形成された半導体膜に対しレーザアニールを施して、結晶化させたり、結晶性を向上させて、結晶性半導体膜を得る技術が広く研究されている。なお、本明細書中において、結晶性半導体膜とは、結晶化領域が存在する半導体膜のことを言い、全面が結晶化している半導体膜も含む。
【０００３】
ガラス基板は、合成石英ガラス基板と比較し、安価で、大面積基板を容易に作製できる利点を持っている。また、結晶化に好んでレーザが使用されるのは、ガラス基板の融点が低いからである。レーザは基板の温度を余り上昇させずに、半導体膜に高いエネルギーを与えることができる。また、電熱炉を用いた熱処理に比べて格段にスループットが高い。
【０００４】
レーザ光の照射により形成された結晶性半導体膜は、高い移動度を有するため、この結晶性半導体膜を用いて薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を形成し、例えば、１枚のガラス基板上に、画素部用、または画素部用と駆動回路用のＴＦＴを作製するアクティブマトリクス型の液晶表示装置等に利用されている。
【０００５】
また、出力の大きい、エキシマレーザ等のパルスレーザビームを照射面における形状が、数ｃｍ角の四角いスポットや、長さ１０ｃｍ以上の線状または矩形状となるように光学系にて加工し、レーザビームを走査させて(あるいはレーザビームの照射位置を照射面に対し相対的に移動させて)、レーザアニールを行う方法は、生産性が高く工業的に優れているため、好んで使用されている。
【０００６】
特に、線状ビームを用いると、照射面において前後左右の走査が必要なスポット状のレーザビームを用いた場合とは異なり、線状ビームの線方向に直角な方向だけの走査で被照射面全体にレーザビームを照射することができるため、生産性が高い。線方向に直角な方向に走査するのは、それが最も効率の良い走査方向であるからである。この高い生産性により、現在のレーザアニールには、パルス発振エキシマレーザのレーザビームを適当な光学系で加工して、照射面における形状が線状である線状ビームを使用することが主流になりつつある。
【０００７】
図６に、特開２００１−２４４２１３に開示されている照射面におけるレーザビームの形状を線状に加工するための光学系の構成の例を示す。まず、図６の側面図について説明する。レーザ発振器１０１から出たレーザビームは、ある拡がり角を持って直進し、シリンドリカルレンズ１０４とシリンドリカルレンズ１０５により、平行光となり、ミラー１０６により照射面１０７にて集光する。図６で示す光学系は、拡がり角の変化に影響を受けやすい為、これを制御する必要があり、拡がり角の変動に影響を受けない平行なビームを作る光学系がある方が好ましい。完全に平行なビームを作るのは不可能であるが、ビームの広がりをより小さく抑えることは可能である。前記光学系をビームコリメータと言う。図６においては、シリンドリカルレンズ１０４とシリンドリカルレンズ１０５がビームコリメータとして機能している。また、ミラー１０６の形状は曲率の異なる放物面ミラーが集まったものであり、１度焦点にて集光した後、照射面に達する。ここでは、放物面ミラーの数は４とした。個々の放物面は曲率が異なるため、焦点も異なっている。これらの放物面ミラー１０６ａ〜１０６ｄにより、線状ビームの幅方向のエネルギーの均一化が図られ、長さが決定される。
【０００８】
次に、図６の上面図について説明する。レーザ発振器１０１から出たレーザビームは、シリンドリカルアレイレンズ１０２により、レーザビームの進行方向に対し直角方向に分割される。前記方向を本明細書中では、横方向と呼ぶことにする。前記横方向は、光学系の途中でミラーが入ったとき、前記ミラーが曲げた光の方向に曲がるものとする。この構成では４分割となっている。これらの分割されたレーザビームはシリンドリカルレンズ１０３により照射面１０７で１つのビームにまとめられる。
【０００９】
レーザ光が透過するレンズは使用するに従って劣化が生じて使用できなくなるが、ミラーはレンズと違ってレーザ光が透過するのではなく、レーザ光がミラーの表面で反射するため、劣化は表面だけにとどまる。そのため、長い期間使用しても、ミラーの表面のコーティングをし直せば、再度使用が可能となり、経済的である。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図６で示す光学系により照射面上において形成されるエネルギー密度の分布は図７のようになった。これは、それぞれのミラーにおけるレンズの収差や照射面までの光路長の差により、エネルギー密度が連続的に変化するためである。そして、それぞれのミラーにおけるこのような偏りのあるエネルギー密度の分布が照射面において合成されるので、その偏りが著しいものとなっている。
【００１１】
被照射体に対して一様なレーザアニールを行うには、照射面におけるエネルギー密度の分布が均一であることが望ましい。例えば、被照射体として半導体膜を用いる場合、照射面におけるエネルギー密度が均一であるならば、半導体膜に対して均一なアニールを行うことができ、半導体膜の物性を均一なものとする。そして、このような半導体膜を用いてＴＦＴを作製すると、その電気的特性のばらつきは低減され、このようなＴＦＴを用いて半導体装置を作製すると、その動作特性や信頼性が向上する。
【００１２】
そこで本発明は、照射面におけるエネルギー密度の分布が均一なレーザ光を形成するためのレーザ照射装置およびそれを用いるレーザ照射方法を提供することを課題とする。また、このようなレーザ照射方法により、半導体膜の結晶化や不純物元素の活性化を行って得られた半導体膜を用いて半導体装置を作製する方法を提供することを課題とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、照射面におけるエネルギー密度の分布の偏りの異なるレーザ光を重畳することで、均一なエネルギー密度の分布を有するレーザ光を形成する。
【００１４】
本明細書で開示するレーザ照射装置に関する発明の構成は、レーザと、凹面を有し、かつ、前記レーザから射出されるレーザ光のエネルギー密度を一方向において均一化する２つ以上のミラーと、を有するレーザ照射装置であって、第１のミラーの焦点位置は、該第１のミラーと照射面の間にあり、第２のミラーの焦点位置は、該第２のミラーと前記照射面の間になく、該照射面の後方にあることを特徴としている。
【００１５】
上記構成において、前記レーザは、連続発振またはパルス発振の固体レーザまたは気体レーザまたは金属レーザであることを特徴としている。なお、前記固体レーザとしては連続発振またはパルス発振のＹＡＧレーザ、ＹＶＯ4レーザ、ＹＬＦレーザ、ＹＡｌＯ3レーザ、ガラスレーザ、ルビーレーザ、アレキサンドライドレーザ、Ｔｉ：サファイアレーザ等があり、前記気体レーザとしては連続発振またはパルス発振のエキシマレーザ、Ａｒレーザ、Ｋｒレーザ、ＣＯ2レーザ等があり、前記金属レーザとしてはヘリウムカドミウムレーザ、銅蒸気レーザ、金蒸気レーザが挙げられる。
【００１６】
また、上記構成において、前記レーザ光は、非線形光学素子により高調波に変換されていることが望ましい。例えば、ＹＡＧレーザは、基本波として、波長１０６４ｎｍのレーザ光を出すことで知られている。このレーザ光の珪素膜に対する吸収係数は非常に低く、このままでは半導体膜の１つである非晶質珪素膜の結晶化を行うことは技術的に困難である。ところが、このレーザ光は非線形光学素子を用いることにより、より短波長に変換することができ、高調波として、第２高調波（５３２ｎｍ）、第３高調波（３５５ｎｍ）が望ましい。これらの高調波は非晶質珪素膜に対し吸収係数が高いので、非晶質珪素膜の結晶化に用いる事ができる。
【００１７】
本明細書で開示するレーザ照射方法に関する発明の構成は、凹面を有する第１のミラーと第２のミラーにより、被照射体またはその近傍におけるエネルギー密度の分布が一方向において均一化されたレーザ光を前記被照射体に照射するレーザ照射方法であって、前記第１のミラーの焦点位置は、該第１のミラーと前記被照射体の間にあり、前記第２のミラーの焦点位置は、該第２のミラーと前記被照射体の間になく、該被照射体の後方にあることを特徴としている。
【００１８】
また、本明細書で開示するレーザ照射方法に関する発明の他の構成は、凹面を有する第１のミラーおよび第２のミラーにより、第１のレーザ光を第２のレーザ光および第３のレーザ光に分割し、前記第１のミラーにより前記第２のレーザ光を集光した後被照射体を照射し、前記第２のミラーにより前記第３のレーザ光を集光せずに前記被照射体の同一領域を照射することを特徴としている。
【００１９】
上記構成において、前記レーザ光は、連続発振またはパルス発振の固体レーザまたは気体レーザまたは金属レーザから射出されたものであることを特徴としている。また、前記レーザ光は、非線形光学素子により高調波に変換されていることが望ましい。
【００２０】
本明細書で開示する半導体装置の作製方法に関する発明の構成は、凹面を有する第１のミラーと第２のミラーにより、半導体膜またはその近傍におけるエネルギー密度の分布が一方向において均一化されたレーザ光を前記半導体膜に照射する半導体装置の作製方法であって、前記第１のミラーの焦点位置は、該第１のミラーと前記半導体膜の間にあり、前記第２のミラーの焦点位置は、該第２のミラーと前記半導体膜の間になく、該半導体膜の後方にあることを特徴としている。
【００２１】
また、本明細書で開示する半導体装置の作製方法に関する発明の他の構成は、凹面を有する第１のミラーおよび第２のミラーにより、第１のレーザ光を第２のレーザ光および第３のレーザ光に分割し、前記第１のミラーにより前記第２のレーザ光を集光した後半導体膜を照射し、前記第２のミラーにより前記第３のレーザ光を集光せずに前記半導体膜の同一領域を照射することを特徴としている。
【００２２】
上記構成において、前記レーザ光は、連続発振またはパルス発振の固体レーザまたは気体レーザまたは金属レーザから射出されたものであることを特徴としている。また、前記レーザ光は、非線形光学素子により高調波に変換されていることが望ましい。
【００２３】
また、上記構成において、前記半導体膜を形成するための基板は、ガラス基板、石英基板、プラスチック基板、金属基板、可撓性基板などを用いることができる。前記ガラス基板として、バリウムホウケイ酸ガラス、またはアルミノホウケイ酸ガラスなどのガラスからなる基板が挙げられる。また、可撓性基板とは、ＰＥＴ、ＰＥＳ、ＰＥＮ、アクリルなどからなるフィルム状の基板のことであり、可撓性基板を用いて半導体装置を作製すれば、軽量化が見込まれる。可撓性基板の表面、または表面および裏面にアルミ膜（ＡｌＯＮ、ＡｌＮ、ＡｌＯなど）、炭素膜（ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）など）、ＳｉＮなどのバリア層を単層または多層にして形成すれば、耐久性などが向上するので望ましい。
【００２４】
【発明の実施の形態】
［実施の形態１］
本発明の一実施形態を図１を用いて説明する。
【００２５】
図１（Ａ）においてレーザ光は、連続発振またはパルス発振の固体レーザまたは気体レーザまたは金属レーザから射出されている。なお、前記固体レーザとしては連続発振またはパルス発振のＹＡＧレーザ、ＹＶＯ4レーザ、ＹＬＦレーザ、ＹＡｌＯ3レーザ、ガラスレーザ、ルビーレーザ、アレキサンドライドレーザ、Ｔｉ：サファイアレーザ等があり、前記気体レーザとしては連続発振またはパルス発振のエキシマレーザ、Ａｒレーザ、Ｋｒレーザ、ＣＯ2レーザ等があり、前記金属レーザとしてはヘリウムカドミウムレーザ、銅蒸気レーザ、金蒸気レーザが挙げられる。また、レーザ光は高調波に変換されていることが望ましい。さらに、このようなレーザ光をビームコリメータ等により平行光としておくのが望ましい。なお、平行光がミラー１０によって反射すれば、集光位置はそれぞれのミラーの焦点位置に一致し、拡散光がミラー１０によって反射すれば集光位置はそれぞれのミラーの焦点位置からずれる。
【００２６】
そして、レーザ光は複数のミラーから構成されるミラー１０を経て照射面１０７に到達する。ミラー１０は凹型のミラー１０ａと凹型のミラー１０ｂから構成されている。ミラー１０ａの焦点位置１１ａはミラー１０ａと照射面１０７の間、つまり照射面１０７より前方にあり、ミラー１０ｂの焦点位置１１ｂはミラー１０ｂと照射面１０７の間ではなく、照射面１０７より後方にある。また、ミラー１０ａとミラー１０ｂの曲面は同一放物面の一部からなるものであっても良いし、異なる放物面からなるものであってもよい。また、楕円の一部であってもよい。
【００２７】
ミラー１０ａにより反射されるレーザ光は、ミラー１０ａの焦点位置１１ａが照射面１０７より前方にあるため、焦点位置にて集光した後、広がって照射面１０７に到達する。このとき、照射面１０７におけるｚ軸方向のエネルギー密度の分布は図１（Ｂ）のようになる。
【００２８】
ミラー１０ｂにより反射されるレーザ光は、ミラー１０ｂの焦点位置１１ｂが照射面１０７より後方にあるため、集光しながら照射面１０７に到達する。このとき、照射面１０７におけるｚ軸方向のエネルギー密度の分布は図１（Ｃ）のようになる。
【００２９】
照射面１０７において、ミラー１０ａ、１０ｂを経たそれぞれのレーザ光が重畳される。重畳されたレーザ光のｚ軸方向のエネルギー密度の分布は図１（Ｄ）のように均一なものとなる。
【００３０】
このようにして形成されるエネルギー密度が均一なレーザ光を用いて、被照射体に対してレーザアニールを行えば、均一なアニールを行うことができる。例えば、被照射体として半導体膜を用いる場合、照射面におけるエネルギー密度が均一であるならば、半導体膜に対して均一なアニールを行うことができ、半導体膜の物性を均一なものとする。そして、このような半導体膜を用いてＴＦＴを作製すると、その電気的特性のばらつきは低減され、このようなＴＦＴを用いて半導体装置を作製すると、その動作特性や信頼性が向上する。
【００３１】
なお、本実施形態において、複数のミラーから構成されるミラーは２つのミラーとしているが、複数であるならその数に限定はない。焦点位置が照射面より前方にあるミラーと後方にあるミラーとが反射するレーザ光のエネルギー量が等しいことが望ましい。また、それぞれのミラーの端部は接していてもよいし、離れていてもよい。さらに、それぞれのミラーにマイクロメーター等を設置して、ｘ軸方向やｚ軸方向に微調整を行うことができるようにしておくことが望ましい。
【００３２】
［実施の形態２］
本実施形態では、本発明を線状ビームを形成する光学系の中で用いる形態について図２を用いて説明する。
【００３３】
図２の側面図について説明する。レーザ１０１から射出されたレーザ光は、ある拡がり角を持って直進し、シリンドリカルレンズ１０４とシリンドリカルレンズ１０５により、ビームウエストの位置をミラー１０付近に移動させ、ミラー１０により照射面１０７にて集光する。ここで、レーザ１０１は、連続発振またはパルス発振の固体レーザまたは気体レーザまたは金属レーザであり、高調波に変換されていることが望ましい。図２で示す光学系は、拡がり角の変化に影響を受けやすい為、これを制御する必要があり、ビームコリメータが必要となる。図２においては、シリンドリカルレンズ１０４とシリンドリカルレンズ１０５がビームコリメータとして機能している。また、ミラー１０の形状は曲率の異なる放物面ミラーが集まったものであり、１度焦点にて集光した後、照射面に到達するためのミラー１０ａと、集光しながら照射面に到達するためのミラー１０ｂとにより構成されている。ここでは、放物面ミラーの数は２としている。ミラー１０についての詳細は実施の形態１で説明した通りである。なお、本明細書中においては、放物線または楕円を表す式におけるＸ 2 の係数を曲率αとする。
【００３４】
次に、図２の上面図について説明する。レーザ１０１から射出されたレーザ光は、シリンドリカルアレイレンズ１０２により、レーザ光の進行方向に対し直角方向に分割される。前記方向を本明細書中では、横方向と呼ぶことにする。前記横方向は、光学系の途中でミラーが入ったとき、前記ミラーが曲げた光の方向に曲がるものとする。この構成では４分割となっている。これらの分割されたレーザ光はシリンドリカルレンズ１０３により照射面１０７で１つのレーザ光にまとめられる。
【００３５】
このようにして、長軸方向および短軸方向に均一化がなされた線状ビームが形成される。
【００３６】
このようなエネルギー密度が均一な線状ビームを用いて、被照射体に対してレーザアニールを行えば、均一なアニールを行うことができる。例えば、被照射体として半導体膜を用いる場合、照射面におけるエネルギー密度が均一であるならば、半導体膜に対して均一なアニールを行うことができ、半導体膜の物性を均一なものとする。そして、このような半導体膜を用いてＴＦＴを作製すると、その電気的特性のばらつきは低減され、このようなＴＦＴを用いて半導体装置を作製すると、その動作特性や信頼性が向上する。
【００３７】
なお、本実施形態において、複数のミラーから構成されるミラーは２つのミラーとしているが、複数であるならその数に限定はない。また、それぞれのミラーの端部は接していてもよいし、離れていてもよい。
【００３８】
［実施の形態３］
本発明の一実施形態を図３を用いて説明する。ここでは複数のミラーから構成されるミラー１２の形状について説明する。
【００３９】
図３（Ａ）においてレーザ光は、実施の形態１と同様に、連続発振またはパルス発振の固体レーザまたは気体レーザまたは金属レーザから射出されている。また、レーザ光は高調波に変換されていることが望ましい。さらに、このようなレーザ光をビームコリメータ等により平行光としておくのが望ましい。
【００４０】
そして、レーザ光は複数のミラーから構成されるミラー１２を経て照射面１０７に到達する。ミラー１２は凹型のミラー１２ａと凹型のミラー１２ｂから構成されている。ミラー１２ａの焦点距離はミラー１２ｂと照射面１０７の間とし、ミラー１２ｂの焦点距離はミラー１２ａと照射面１０７の間になく、照射面１０７の後方にあるものにする。そのためのミラー１２ａ、１２ｂの形状を決定する方法について説明する。
【００４１】
まず、本実施形態では、照射面１０７において、ｚ軸方向の長さが０．４ｍｍのレーザ光を形成するものとし、照射面１０７をｘ＝−３、７５．３≦ｚ≦７５．７とする。また、ミラー１２ａは、
【００４２】
【数１】
を満たす放物線におけるｘ＝１１９からの一部であるとする。ここで、照射面１０７が決まっているので、照射面１０７の端部と（１）式における焦点とを結ぶ直線と（１）式を満たす放物線との交点より、（１）式におけるｘの範囲は、１１９≦ｘ≦１３５．６７の部分となる。なお、（１）式の放物線の焦点は（０、７５）であり、照射面より前方にある。
【００４４】
次にミラー１２ｂの形状を決定する。ミラー１２ｂの曲率はミラー１２ａの曲率が同じであるか、大きいとする。これは、ミラー１２ｂによって反射されるレーザ光がミラー１２ａによって遮られず、かつ、ミラー１２ｂの焦点位置を照射面１０７の後方に形成するためである。この条件を満たせば、ミラー１２ｂの形状は多数存在するが、ここでは、ミラー１２ｂに対する放物線を、
【００４５】
【数２】
とした。また、ｘ軸はレーザ光がもれなく照射面に照射するためにミラー１２ａの端点と一致させる。また、ミラー１２ｂのｘ軸における幅はミラー１２ａのｘ軸における幅と同じ幅、つまり、１３５．６７≦ｘ≦１５２．３４とした。これは、照射面において異なるエネルギー密度の分布を有するレーザ光を重畳するため、それぞれのレーザ光のエネルギー量が等しい方が均一化しやすいためである。そして、（２）式の放物線の焦点と、（２）式の放物線におけるｘ＝１３５．６７、１５２．３４でのｚ軸の値ｚ＝６１．５６、７７．６２とそれぞれ直線で結び、ｚ軸に平行で、かつ、両端部がこれらの直線上にある照射面の長さと同じ長さの線分を求める。
【００４７】
そして、得られた線分が照射面に一致するように（２）式の放物線をｘ軸方向およびｚ軸方向に移動して、新たな放物線を決定する。これは光学シミュレーションのソフトを用いれば容易に決定することができる。このとき得られた放物線は、
【００４８】
【数３】
であり、この放物線の１３５．６７≦ｘ≦１５２．３４の範囲をミラー１２ｂに用いれば、ミラー１２ｂの形状を決定することができる。なお、（３）式の放物線の焦点は（−６．２、７４．８７５）であり、照射面より後方にあることは明らかである。
【００５０】
このようにして、照射面より前方に焦点位置があるミラー１２ａと後方に焦点位置があるミラー１２ｂの形状を決定することができた。
【００５１】
照射面１０７において、ミラー１２ａ、１２ｂを経たそれぞれのレーザ光の照射面におけるエネルギー密度の分布は図３（Ｂ）、図３（Ｃ）で示すような偏りのあるレーザ光である。しかしながら、重畳されたレーザ光のｚ軸方向のエネルギー密度の分布は図３（Ｄ）で示すように均一なものとなる。
【００５２】
このようにして形成されるエネルギー密度が均一なレーザ光を用いて、被照射体に対してレーザアニールを行えば、均一なアニールを行うことができる。例えば、被照射体として半導体膜を用いる場合、照射面におけるエネルギー密度が均一であるならば、半導体膜に対して均一なアニールを行うことができ、半導体膜の物性を均一なものとする。そして、このような半導体膜を用いてＴＦＴを作製すると、その電気的特性のばらつきは低減され、このようなＴＦＴを用いて半導体装置を作製すると、その動作特性や信頼性が向上する。
【００５３】
なお、本実施形態は実施形態２と組み合わせることが可能である。
【００５４】
［実施の形態４］
本発明の一実施形態を図４を用いて説明する。ここでは複数のミラーから構成されるミラー１３の形状について説明する。
【００５５】
図４（Ａ）においてレーザ光は、実施の形態１と同様に、連続発振またはパルス発振の固体レーザまたは気体レーザまたは金属レーザから射出されている。また、レーザ光は高調波に変換されていることが望ましい。さらに、このようなレーザ光をビームコリメータ等により平行光としておくのが望ましい。
【００５６】
そして、レーザ光は複数のミラーから構成されるミラー１３を経て照射面１０７に到達する。ミラー１３は凹型のミラー１３ａ〜１３ｄから構成されている。ミラー１３ａ、１３ｂの焦点距離はミラー１３ａ、１３ｂと照射面１０７の間、つまり照射面１０７の前方にあり、ミラー１３ｃ、１３ｄの焦点距離はミラー１３ｃ、１３ｄと照射面１０７の間になく、照射面１０７の後方にあるものにする。そのためのミラー１３ａ〜１３ｄの形状を決定する方法について説明する。
【００５７】
まず、本実施形態では、照射面１０７において、ｚ軸方向の長さが０．４ｍｍのレーザ光を形成するものとし、照射面１０７をｘ＝−３、７５．３≦ｚ≦７５．７とする。また、ミラー１３ａは、
【００５８】
【数４】
を満たす放物線におけるｘ＝１１９からの一部であるとする。ここで、照射面１０７が決まっているので、照射面１０７の端部と（４）式における焦点とを結ぶ直線と（１）式を満たす放物線との交点より、（４）式におけるｘの範囲は、１１９≦ｘ≦１３５．６７の部分となる。なお、（４）式の放物線の焦点は（０、７３．８）であり、照射面より前方にある。
【００６０】
次にミラー１３ｂの形状を決定する。ミラー１３ｂの曲率はミラー１３ａの曲率が同じであるか、大きいとする。これは、照射面１０７までの距離がミラー１３ａより遠くなるためである。この条件を満たす、ミラー１３ｂの形状は多数存在するが、ここでは、ミラー１３ｂに対する放物線の曲率をミラー１３ａと同じにし、照射面が一致するようにｚ軸方向のみに移動させて、ミラー１３ｂの形状を決定すると、
【００６１】
【数５】
となる。ミラー１３ｂのｘ軸はレーザ光がもれなく照射面に照射するためにミラー１３ａの端点と一致させる。また、ミラー１３ｂのｘ軸における幅は、照射面と（５）式から１２７≦ｘ≦１３５．６７となる。
【００６３】
次にミラー１３ｃ、ミラー１３ｄの形状を決定する。ミラー１３ｃ、ミラー１３ｄの焦点距離はミラー１３ｃ、１３ｄと照射面１０７の距離までより長いものとする。そして、その形状は実施の形態３にしたがって求めればよい。ただし、ミラー１３ａ、１３ｂとミラー１３ｃ、１３ｄとが反射するレーザ光のエネルギー量を等しくするため、ｘ軸におけるミラー１３ａ、１３ｂの幅とミラー１３ｃ、１３ｄの幅を等しくする。これは、照射面において異なるエネルギー密度の分布を有するレーザ光を重畳するため、それぞれのレーザ光のエネルギー量が等しい方が均一化しやすいためである。
【００６４】
実施の形態３にしたがって、ミラー１３ｃ、ミラー１３ｄの形状を求めると、
【数６】
【数７】
のようになる。
【００６７】
このようにして、照射面より前方に焦点位置があるミラー１３ａ、１３ｂと後方に焦点位置があるミラー１３ｃ、１３ｄの形状を決定することができた。
【００６８】
照射面１０７において、ミラー１３ａ、１３ｂを経たそれぞれのレーザ光の照射面におけるエネルギー密度の分布は図４（Ｂ）のようになり、ミラー１３ｃ、１３ｄを経たそれぞれのレーザ光の照射面におけるエネルギー密度の分布は図４（Ｃ）のようになる。これらのレーザ光が照射面において重畳され、そのエネルギー密度の分布は図４（Ｄ）で示す様にｚ軸方向に均一なものとなる。
【００６９】
このようにして形成されるエネルギー密度が均一なレーザ光を用いて、被照射体に対してレーザアニールを行えば、均一なアニールを行うことができる。例えば、被照射体として半導体膜を用いる場合、照射面におけるエネルギー密度が均一であるならば、半導体膜に対して均一なアニールを行うことができ、半導体膜の物性を均一なものとする。そして、このような半導体膜を用いてＴＦＴを作製すると、その電気的特性のばらつきは低減され、このようなＴＦＴを用いて半導体装置を作製すると、その動作特性や信頼性が向上する。
【００７０】
［実施の形態５］
本発明の一実施形態を図５を用いて説明する。ここでは複数のミラーから構成されるミラー１４の形状について説明する。
【００７１】
図５（Ａ）においてレーザ光は、実施の形態１乃至４と同様に、連続発振またはパルス発振の固体レーザまたは気体レーザまたは金属レーザから射出されている。また、レーザ光は高調波に変換されていることが望ましい。さらに、このようなレーザ光をビームコリメータ等により平行光としておくのが望ましい。
【００７２】
そして、レーザ光は複数のミラーから構成されるミラー１４を経て照射面１０７に到達する。ミラー１４は凹型のミラー１４ａ〜１４ｃから構成されている。ミラー１４ａ、１４ｂの焦点距離はミラー１４ａ、１４ｂと照射面１０７の間にあり、ミラー１４ｃの焦点距離はミラー１４ｃと照射面１０７の間になく、照射面１０７の後方にあるものにする。そのためのミラー１４ａ〜１４ｃの形状を決定する方法について説明する。
【００７３】
まず、本実施形態では、照射面１０７において、ｚ軸方向の長さが０．４ｍｍのレーザ光を形成するものとし、照射面１０７をｘ＝−３、７５．３≦ｚ≦７５．７とする。ここで、ミラー１４ａ、１４ｂの形状はミラー１３ａ、１３ｂと同じ形状とした。すなわち、ミラー１４ａ、１４ｂは、
【００７４】
【数８】
【数９】
とする。
【００７７】
次にミラー１４ｃの形状を決定する。ミラー１４ｃの焦点距離はミラー１４ｃと照射面１０７の距離までより長いものとする。そして、その形状は実施の形態３にしたがって求めればよい。ただし、ミラー１４ａ、１４ｂとミラー１４ｃとが反射するレーザ光のエネルギー量を等しくするため、ｘ軸におけるミラー１４ａ、１４ｂの幅とミラー１４ｃの幅を等しくする。これは、照射面において異なるエネルギー密度の分布を有するレーザ光を重畳するため、それぞれのレーザ光のエネルギー量が等しい方が均一化しやすいためである。
【００７８】
実施の形態３にしたがって、ミラー１４ｃの形状を求めると、
【数１０】
のようになる。
【００８０】
このようにして、照射面より前方に焦点位置があるミラー１４ａ、１４ｂと後方に焦点位置があるミラー１４ｃの形状を決定することができた。
【００８１】
照射面１０７において、ミラー１４ａ〜１４ｃを経たそれぞれのレーザ光が重畳される。ミラー１４ａ、１４ｂの照射面におけるエネルギー密度の分布は図５（Ｂ）のようになっており、ミラー１４ｃの照射面におけるエネルギー密度の分布は図５（Ｃ）のようになっている。そして、重畳されたレーザ光のｚ軸方向のエネルギー密度の分布は図５（Ｄ）で示す様に均一なものとなる。
【００８２】
このようにして形成されるエネルギー密度が均一なレーザ光を用いて、被照射体に対してレーザアニールを行えば、均一なアニールを行うことができる。例えば、被照射体として半導体膜を用いる場合、照射面におけるエネルギー密度が均一であるならば、半導体膜に対して均一なアニールを行うことができ、半導体膜の物性を均一なものとする。そして、このような半導体膜を用いてＴＦＴを作製すると、その電気的特性のばらつきは低減され、このようなＴＦＴを用いて半導体装置を作製すると、その動作特性や信頼性が向上する。
【００８３】
【実施例】
［実施例１］
本実施例ではアクティブマトリクス基板の作製方法について図８〜図１１を用いて説明する。本明細書ではＣＭＯＳ回路、及び駆動回路と、画素ＴＦＴ、保持容量とを有する画素部を同一基板上に形成された基板を、便宜上アクティブマトリクス基板と呼ぶ。
【００８４】
まず、本実施例ではバリウムホウケイ酸ガラス、またはアルミノホウケイ酸ガラスなどのガラスからなる基板４００を用いる。なお、基板４００としては、石英基板やシリコン基板、金属基板またはステンレス基板の表面に絶縁膜を形成したものを用いても良い。また、本実施例の処理温度に耐えうる耐熱性が有するプラスチック基板を用いてもよいし、可撓性基板を用いても良い。なお、本発明はエネルギー分布が同一である線状ビームを容易に形成できるので、複数の線状ビームにより大面積基板を効率良くアニールすることが可能である。
【００８５】
次いで、基板４００上に酸化珪素膜、窒化珪素膜または酸化窒化珪素膜などの絶縁膜から成る下地膜４０１を公知の手段により形成する。本実施例では下地膜４０１として２層構造を用いるが、前記絶縁膜の単層膜または２層以上積層させた構造を用いても良い。
【００８６】
次いで、下地膜上に半導体膜を形成する。半導体膜は公知の手段（スパッタ法、ＬＰＣＶＤ法、またはプラズマＣＶＤ法等）により２５〜２００ｎｍ（好ましくは３０〜１５０ｎｍ）の厚さで半導体膜を成膜し、レーザ結晶化法により結晶化させる。レーザ結晶化法は、実施形態１乃至５のいずれか一、またはこれらの実施形態を自由に組み合わせて、レーザ光を半導体膜に照射する。用いるレーザは、連続発振またはパルス発振の固体レーザまたは気体レーザまたは金属レーザが望ましい。なお、前記固体レーザとしては連続発振またはパルス発振のＹＡＧレーザ、ＹＶＯ4レーザ、ＹＬＦレーザ、ＹＡｌＯ3レーザ、ガラスレーザ、ルビーレーザ、アレキサンドライドレーザ、Ｔｉ：サファイアレーザ等があり、前記気体レーザとしては連続発振またはパルス発振のエキシマレーザ、Ａｒレーザ、Ｋｒレーザ、CO2レーザ等があり、前記金属レーザとしては連続発振またはパルス発振のヘリウムカドミウムレーザ、銅蒸気レーザ、金蒸気レーザが挙げられる。もちろん、レーザ結晶化法だけでなく、他の公知の結晶化法（ＲＴＡやファーネスアニール炉を用いた熱結晶化法、結晶化を助長する金属元素を用いた熱結晶化法等）と組み合わせて行ってもよい。前記半導体膜としては、非晶質半導体膜や微結晶半導体膜、結晶性半導体膜などがあり、非晶質珪素ゲルマニウム膜、非晶質シリコンカーバイト膜などの非晶質構造を有する化合物半導体膜を適用しても良い。
【００８７】
本実施例では、プラズマＣＶＤ法を用い、５０ｎｍの非晶質珪素膜を成膜し、この非晶質珪素膜に結晶化を助長する金属元素を用いた熱結晶化法およびレーザ結晶化法を行う。金属元素としてニッケルを用い、溶液塗布法により非晶質珪素膜上に導入した後、５５０℃で５時間の熱処理を行って第１の結晶性珪素膜を得る。そして、実施形態１にしたがってレーザアニールを行い、第２の結晶性珪素膜を得る。前記第１の結晶性珪素膜にレーザ光を照射して第２の結晶性珪素膜とすることで、結晶性が向上する。パルス発振のエキシマレーザを用いる場合には、周波数３００Ｈｚとし、レーザーエネルギー密度を１００〜１０００mJ/cm2(代表的には２００〜８００mJ/cm2)とするのが望ましい。このとき、レーザ光を５０〜９８％オーバーラップさせても良い。
【００８８】
もちろん、第１の結晶性珪素膜を用いてＴＦＴを作製することもできるが、第２の結晶性珪素膜は結晶性が向上しているため、ＴＦＴの電気的特性が向上するので望ましい。例えば、第２の結晶性珪素膜を用いてＴＦＴを作製すると、移動度は５００〜６００ｃｍ2／Ｖｓ程度と著しく高い値が得られる。
【００８９】
このようにして得られた結晶性半導体膜をフォトリソグラフィ法を用いたパターニング処理により、半導体層４０２〜４０６を形成する。
【００９０】
また、半導体層４０２〜４０６を形成した後、ＴＦＴのしきい値を制御するために微量な不純物元素（ボロンまたはリン）のドーピングを行ってもよい。
【００９１】
次いで、半導体層４０２〜４０６を覆うゲート絶縁膜４０７を形成する。ゲート絶縁膜４０７はプラズマＣＶＤ法またはスパッタ法を用い、厚さを４０〜１５０ｎｍとして珪素を含む絶縁膜で形成する。本実施例では、プラズマＣＶＤ法により１１０ｎｍの厚さで酸化窒化珪素膜を形成する。勿論、ゲート絶縁膜は酸化窒化珪素膜に限定されるものでなく、他の絶縁膜を単層または積層構造として用いても良い。
【００９２】
また、酸化珪素膜を用いる場合には、プラズマＣＶＤ法でＴＥＯＳ（Tetraethyl Orthosilicate）とＯ2とを混合し、反応圧力４０Pa、基板温度３００〜４００℃とし、高周波（１３．５６MHz）電力密度０．５〜０．８W/cｍ2で放電させて形成することができる。このようにして作製される酸化珪素膜は、その後４００〜５００℃の熱アニールによりゲート絶縁膜として良好な特性を得ることができる。
【００９３】
次いで、ゲート絶縁膜４０７上に膜厚２０〜１００ｎｍの第１の導電膜４０８と、膜厚１００〜４００ｎｍの第２の導電膜４０９とを積層形成する。本実施例では、膜厚３０ｎｍのＴａＮ膜からなる第１の導電膜４０８と、膜厚３７０ｎｍのＷ膜からなる第２の導電膜４０９を積層形成する。ＴａＮ膜はスパッタ法で形成し、Ｔａのターゲットを用い、窒素を含む雰囲気内でスパッタする。また、Ｗ膜は、Ｗのターゲットを用いたスパッタ法で形成した。その他に６フッ化タングステン（ＷＦ6）を用いる熱ＣＶＤ法で形成することもできる。いずれにしてもゲート電極として使用するためには低抵抗化を図る必要があり、Ｗ膜の抵抗率は２０μΩｃｍ以下にすることが望ましい。
【００９４】
なお、本実施例では、第１の導電膜４０８をＴａＮ、第２の導電膜４０９をＷとしているが、特に限定されず、いずれもＴａ、Ｗ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｎｄから選ばれた元素、または前記元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料で形成してもよい。また、リン等の不純物元素をドーピングした多結晶珪素膜に代表される半導体膜を用いてもよい。また、ＡｇＰｄＣｕ合金を用いてもよい。
【００９５】
次に、フォトリソグラフィ法を用いてレジストからなるマスク４１０〜４１５を形成し、電極及び配線を形成するための第１のエッチング処理を行う。第１のエッチング処理では第１及び第２のエッチング条件で行う。（図８（Ｂ））本実施例では第１のエッチング条件として、ＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma：誘導結合型プラズマ）エッチング法を用い、エッチング用ガスにＣＦ4とＣｌ2とＯ2とを用い、それぞれのガス流量比を２５：２５：１０（ｓｃｃｍ）とし、１Paの圧力でコイル型の電極に５００WのＲＦ（13.56MHz）電力を投入してプラズマを生成してエッチングを行う。基板側（試料ステージ）にも１５０WのＲＦ（13.56MHz）電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加する。この第１のエッチング条件によりＷ膜をエッチングして第１の導電層の端部をテーパー形状とする。
【００９６】
この後、レジストからなるマスク４１０〜４１５を除去せずに第２のエッチング条件に変え、エッチング用ガスにＣＦ4とＣｌ2とを用い、それぞれのガス流量比を３０：３０（ｓｃｃｍ）とし、１Paの圧力でコイル型の電極に５００WのＲＦ（13.56MHz）電力を投入してプラズマを生成して約３０秒程度のエッチングを行う。基板側（試料ステージ）にも２０WのＲＦ（13.56MHz）電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加する。ＣＦ4とＣｌ2を混合した第２のエッチング条件ではＷ膜及びＴａＮ膜とも同程度にエッチングされる。なお、ゲート絶縁膜上に残渣を残すことなくエッチングするためには、１０〜２０％程度の割合でエッチング時間を増加させると良い。
【００９７】
上記第１のエッチング処理では、レジストからなるマスクの形状を適したものとすることにより、基板側に印加するバイアス電圧の効果により第１の導電層及び第２の導電層の端部がテーパー形状となる。このテーパー部の角度は１５〜４５°となる。こうして、第１のエッチング処理により第１の導電層と第２の導電層から成る第１の形状の導電層４１７〜４２２（第１の導電層４１７ａ〜４２２ａと第２の導電層４１７ｂ〜４２２ｂ）を形成する。４１６はゲート絶縁膜であり、第１の形状の導電層４１７〜４２２で覆われない領域は２０〜５０ｎｍ程度エッチングされ薄くなった領域が形成される。
【００９８】
次いで、レジストからなるマスクを除去せずに第２のエッチング処理を行う。（図８（Ｃ））ここでは、エッチングガスにＣＦ4とＣｌ2とＯ2とを用い、Ｗ膜を選択的にエッチングする。この時、第２のエッチング処理により第２の導電層４２８ｂ〜４３３ｂを形成する。一方、第１の導電層４１７ａ〜４２２ａは、ほとんどエッチングされず、第２の形状の導電層４２８〜４３３を形成する。
【００９９】
そして、レジストからなるマスクを除去せずに第１のドーピング処理を行い、半導体層にｎ型を付与する不純物元素を低濃度に添加する。ドーピング処理はイオンドープ法、若しくはイオン注入法で行えば良い。イオンドープ法の条件はドーズ量を１×１０13〜５×１０14／ｃｍ2とし、加速電圧を４０〜８０ｋｅＶとして行う。本実施例ではドーズ量を１．５×１０13／ｃｍ2とし、加速電圧を６０ｋｅＶとして行う。ｎ型を付与する不純物元素として１５族に属する元素、典型的にはリン（Ｐ）または砒素（Ａｓ）を用いるが、ここではリン（Ｐ）を用いる。この場合、導電層４２８〜４３３がｎ型を付与する不純物元素に対するマスクとなり、自己整合的に不純物領域４２３〜４２７が形成される。不純物領域４２３〜４２７には１×１０18〜１×１０20／cm3の濃度範囲でｎ型を付与する不純物元素を添加する。
【０１００】
レジストからなるマスクを除去した後、新たにレジストからなるマスク４３４ａ〜４３４ｃを形成して第１のドーピング処理よりも高い加速電圧で第２のドーピング処理を行う。イオンドープ法の条件はドーズ量を１×１０13〜１×１０15/cm2とし、加速電圧を６０〜１２０ｋｅＶとして行う。ドーピング処理は第２の導電層４２８ｂ〜４３０ｂ、４３２ｂを不純物元素に対するマスクとして用い、第１の導電層のテーパー部の下方の半導体層に不純物元素が添加されるようにドーピングする。続いて、第２のドーピング処理より加速電圧を下げて第３のドーピング処理を行って図９（Ａ）の状態を得る。イオンドープ法の条件はドーズ量を１×１０15〜１×１０17/cm2とし、加速電圧を５０〜１００ｋｅＶとして行う。第２のドーピング処理および第３のドーピング処理により、第１の導電層と重なる低濃度不純物領域４３６、４４２、４４８には１×１０18〜５×１０19/cm3の濃度範囲でｎ型を付与する不純物元素を添加され、高濃度不純物領域４３５、４４１、４４４、４４７には１×１０19〜５×１０21/cm3の濃度範囲でｎ型を付与する不純物元素を添加される。
【０１０１】
もちろん、適当な加速電圧にすることで、第２のドーピング処理および第３のドーピング処理は１回のドーピング処理で、低濃度不純物領域および高濃度不純物領域を形成することも可能である。
【０１０２】
次いで、レジストからなるマスクを除去した後、新たにレジストからなるマスク４５０ａ〜４５０ｃを形成して第４のドーピング処理を行う。この第４のドーピング処理により、ｐチャネル型ＴＦＴの活性層となる半導体層に前記一導電型とは逆の導電型を付与する不純物元素が添加された不純物領域４５３、４５４、４５９、４６０を形成する。第２の導電層４２９ａ、４３２ａを不純物元素に対するマスクとして用い、ｐ型を付与する不純物元素を添加して自己整合的に不純物領域を形成する。本実施例では、不純物領域４５３、４５４、４５９、４６０はジボラン（Ｂ2Ｈ6）を用いたイオンドープ法で形成する。（図９（Ｂ））この第４のドーピング処理の際には、ｎチャネル型ＴＦＴを形成する半導体層はレジストからなるマスク４５０ａ〜４５０ｃで覆われている。第１乃至３のドーピング処理によって、不純物領域４４７、４４８にはそれぞれ異なる濃度でリンが添加されているが、そのいずれの領域においてもｐ型を付与する不純物元素の濃度を１×１０19〜５×１０21atoms/cm3となるようにドーピング処理することにより、ｐチャネル型ＴＦＴのソース領域およびドレイン領域として機能するために何ら問題は生じない。
【０１０３】
以上までの工程で、それぞれの半導体層に不純物領域が形成される。
【０１０４】
次いで、レジストからなるマスク４５０ａ〜４５０ｃを除去して第１の層間絶縁膜４６１を形成する。この第１の層間絶縁膜４６１としては、プラズマＣＶＤ法またはスパッタ法を用い、厚さを１００〜２００ｎｍとして珪素を含む絶縁膜で形成する。本実施例では、プラズマＣＶＤ法により膜厚１５０ｎｍの酸化窒化珪素膜を形成した。勿論、第１の層間絶縁膜４６１は酸化窒化珪素膜に限定されるものでなく、他の珪素を含む絶縁膜を単層または積層構造として用いても良い。
【０１０５】
次いで、レーザ光を照射して、半導体層の結晶性の回復、それぞれの半導体層に添加された不純物元素の活性化を行う。レーザ活性化は、実施形態１乃至５のいずれか一またはこれらの実施形態の組み合わせて、レーザ光を半導体膜に照射する。用いるレーザは、連続発振またはパルス発振の固体レーザまたは気体レーザまたは金属レーザが望ましい。なお、前記固体レーザとしては連続発振またはパルス発振のＹＡＧレーザ、ＹＶＯ4レーザ、ＹＬＦレーザ、ＹＡｌＯ3レーザ、ガラスレーザ、ルビーレーザ、アレキサンドライドレーザ、Ｔｉ：サファイアレーザ等があり、前記気体レーザとしては連続発振またはパルス発振のエキシマレーザ（エキシマレーザの連続発振は開発可能との説もあるが、まだ実用化していない）、Ａｒレーザ、Ｋｒレーザ、CO2レーザ等があり、前記金属レーザとしては連続発振またはパルス発振のヘリウムカドミウムレーザ、銅蒸気レーザ、金蒸気レーザが挙げられる。このとき、連続発振のレーザを用いるのであれば、レーザ光のエネルギー密度は０．０１〜１００ＭＷ／ｃｍ2程度（好ましくは０．０１〜１０ＭＷ／ｃｍ2）が必要であり、レーザ光に対して相対的に基板を０．５〜２０００ｃｍ／ｓの速度で移動させる。また、パルス発振のレーザを用いるのであれば、レーザーエネルギー密度を５０〜１０００mJ/cm2(代表的には５０〜５００mJ/cm2)とするのが望ましい。このとき、レーザ光を５０〜９８％オーバーラップさせても良い。なお、レーザアニール法の他に、熱アニール法、またはラピッドサーマルアニール法（ＲＴＡ法）などを適用することができる。
【０１０６】
また、第１の層間絶縁膜を形成する前に活性化を行っても良い。ただし、用いた配線材料が熱に弱い場合には、本実施例のように配線等を保護するため層間絶縁膜（珪素を主成分とする絶縁膜、例えば窒化珪素膜）を形成した後で活性化処理を行うことが好ましい。
【０１０７】
そして、熱処理（３００〜５５０℃で１〜１２時間の熱処理）を行うと水素化を行うことができる。この工程は第１の層間絶縁膜４６１に含まれる水素により半導体層のダングリングボンドを終端する工程である。第１の層間絶縁膜の存在に関係なく半導体層を水素化することができる。水素化の他の手段として、プラズマ水素化（プラズマにより励起された水素を用いる）や、３〜１００％の水素を含む雰囲気中で３００〜４５０℃で１〜１２時間の熱処理を行っても良い。
【０１０８】
次いで、第１の層間絶縁膜４６１上に無機絶縁膜材料または有機絶縁物材料から成る第２の層間絶縁膜４６２を形成する。本実施例では、膜厚１．６μｍのアクリル樹脂膜を形成したが、粘度が１０〜１０００ｃｐ、好ましくは４０〜２００ｃｐのものを用い、表面に凸凹が形成されるものを用いる。
【０１０９】
本実施例では、鏡面反射を防ぐため、表面に凸凹が形成される第２の層間絶縁膜を形成することによって画素電極の表面に凸凹を形成した。また、画素電極の表面に凹凸を持たせて光散乱性を図るため、画素電極の下方の領域に凸部を形成してもよい。その場合、凸部の形成は、ＴＦＴの形成と同じフォトマスクで行うことができるため、工程数の増加なく形成することができる。なお、この凸部は配線及びＴＦＴ部以外の画素部領域の基板上に適宜設ければよい。こうして、凸部を覆う絶縁膜の表面に形成された凸凹に沿って画素電極の表面に凸凹が形成される。
【０１１０】
また、第２の層間絶縁膜４６２として表面が平坦化する膜を用いてもよい。その場合は、画素電極を形成した後、公知のサンドブラスト法やエッチング法等の工程を追加して表面を凹凸化させて、鏡面反射を防ぎ、反射光を散乱させることによって白色度を増加させることが好ましい。
【０１１１】
そして、駆動回路５０６において、各不純物領域とそれぞれ電気的に接続する配線４６３〜４６７を形成する。なお、これらの配線は、膜厚５０ｎｍのＴｉ膜と、膜厚５００ｎｍの合金膜（ＡｌとＴｉとの合金膜）との積層膜をパターニングして形成する。もちろん、二層構造に限らず、単層構造でもよいし、三層以上の積層構造にしてもよい。また、配線の材料としては、ＡｌとＴｉに限らない。例えば、ＴａＮ膜上にＡｌやＣｕを形成し、さらにＴｉ膜を形成した積層膜をパターニングして配線を形成してもよい。（図１０）
【０１１２】
また、画素部５０７においては、画素電極４７０、ゲート配線４６９、接続電極４６８を形成する。この接続電極４６８によりソース配線（４３３ａと４３３ｂの積層）は、画素ＴＦＴと電気的な接続が形成される。また、ゲート配線４６９は、画素ＴＦＴのゲート電極と電気的な接続が形成される。また、画素電極４７０は、画素ＴＦＴのドレイン領域４４２と電気的な接続が形成され、さらに保持容量を形成する一方の電極として機能する半導体層４５９と電気的な接続が形成される。また、画素電極４７０としては、ＡｌまたはＡｇを主成分とする膜、またはそれらの積層膜等の反射性の優れた材料を用いることが望ましい。
【０１１３】
以上の様にして、ｎチャネル型ＴＦＴ５０１とｐチャネル型ＴＦＴ５０２からなるＣＭＯＳ回路、及びｎチャネル型ＴＦＴ５０３を有する駆動回路５０６と、画素ＴＦＴ５０４、保持容量５０５とを有する画素部５０７を同一基板上に形成することができる。こうして、アクティブマトリクス基板が完成する。
【０１１４】
駆動回路５０６のｎチャネル型ＴＦＴ５０１はチャネル形成領域４３７、ゲート電極の一部を構成する第１の導電層４２８ａと重なる低濃度不純物領域４３６（ＧＯＬＤ領域）、ソース領域またはドレイン領域として機能する高濃度不純物領域４５２を有している。このｎチャネル型ＴＦＴ５０１と電極４６６で接続してＣＭＯＳ回路を形成するｐチャネル型ＴＦＴ５０２にはチャネル形成領域４４０、ソース領域またはドレイン領域として機能する高濃度不純物領域４５３と、ｎ型を付与する不純物元素およびｐ型を付与する不純物元素が導入された不純物領域４５４を有している。また、ｎチャネル型ＴＦＴ５０３にはチャネル形成領域４４３、ゲート電極の一部を構成する第１の導電層４３０ａと重なる低濃度不純物領域４４２（ＧＯＬＤ領域）、ソース領域またはドレイン領域として機能する高濃度不純物領域４５６を有している。
【０１１５】
画素部の画素ＴＦＴ５０４にはチャネル形成領域４４６、ゲート電極の外側に形成される低濃度不純物領域４４５（ＬＤＤ領域）、ソース領域またはドレイン領域として機能する高濃度不純物領域４５８を有している。また、保持容量５０５の一方の電極として機能する半導体層には、ｎ型を付与する不純物元素およびｐ型を付与する不純物元素が添加されている。保持容量５０５は、絶縁膜４１６を誘電体として、電極（４３２ａと４３２ｂの積層）と、半導体層とで形成している。
【０１１６】
本実施例の画素構造は、ブラックマトリクスを用いることなく、画素電極間の隙間が遮光されるように、画素電極の端部をソース配線と重なるように配置形成する。
【０１１７】
また、本実施例で作製するアクティブマトリクス基板の画素部の上面図を図１１に示す。なお、図８〜図１１に対応する部分には同じ符号を用いている。図１０中の鎖線Ａ−Ａ’は図１１中の鎖線Ａ―Ａ’で切断した断面図に対応している。また、図１０中の鎖線Ｂ−Ｂ’は図１１中の鎖線Ｂ―Ｂ’で切断した断面図に対応している。
【０１１８】
［実施例２］
本実施例では、実施例１で作製したアクティブマトリクス基板から、反射型液晶表示装置を作製する工程を以下に説明する。説明には図１２を用いる。
【０１１９】
まず、実施例１に従い、図１０の状態のアクティブマトリクス基板を得た後、図１０のアクティブマトリクス基板上、少なくとも画素電極４７０上に配向膜５６７を形成しラビング処理を行う。なお、本実施例では配向膜５６７を形成する前に、アクリル樹脂膜等の有機樹脂膜をパターニングすることによって基板間隔を保持するための柱状のスペーサ５７２を所望の位置に形成した。また、柱状のスペーサに代えて、球状のスペーサを基板全面に散布してもよい。
【０１２０】
次いで、対向基板５６９を用意する。次いで、対向基板５６９上に着色層５７０、５７１、平坦化膜５７３を形成する。赤色の着色層５７０と青色の着色層５７１とを重ねて、遮光部を形成する。また、赤色の着色層と緑色の着色層とを一部重ねて、遮光部を形成してもよい。
【０１２１】
本実施形態では、実施例１に示す基板を用いている。従って、実施例１の画素部の上面図を示す図１１では、少なくともゲート配線４６９と画素電極４７０の間隙と、ゲート配線４６９と接続電極４６８の間隙と、接続電極４６８と画素電極４７０の間隙を遮光する必要がある。本実施例では、それらの遮光すべき位置に着色層の積層からなる遮光部が重なるように各着色層を配置して、対向基板を貼り合わせた。
【０１２２】
このように、ブラックマスク等の遮光層を形成することなく、各画素間の隙間を着色層の積層からなる遮光部で遮光することによって工程数の低減を可能とした。
【０１２３】
次いで、平坦化膜５７３上に透明導電膜からなる対向電極５７６を少なくとも画素部に形成し、対向基板の全面に配向膜５７４を形成し、ラビング処理を施した。
【０１２４】
そして、画素部と駆動回路が形成されたアクティブマトリクス基板と対向基板とをシール材５６８で貼り合わせる。シール材５６８にはフィラーが混入されていて、このフィラーと柱状スペーサによって均一な間隔を持って２枚の基板が貼り合わせられる。その後、両基板の間に液晶材料５７５を注入し、封止剤（図示せず）によって完全に封止する。液晶材料５７５には公知の液晶材料を用いれば良い。このようにして図１２に示す反射型液晶表示装置が完成する。そして、必要があれば、アクティブマトリクス基板または対向基板を所望の形状に分断する。さらに、対向基板のみに偏光板（図示しない）を貼りつけた。そして、公知の技術を用いてＦＰＣを貼りつけた。
【０１２５】
以上のようにして作製される液晶表示装置はエネルギー分布の均一化が非常に容易であるレーザ光が照射されているため一様にアニールされた半導体膜を用いて作製されたＴＦＴを有しており、前記液晶表示装置の動作特性や信頼性を十分なものとなり得る。そして、このような液晶表示装置は各種電子機器の表示部として用いることができる。
【０１２６】
なお、本実施例は実施形態１乃至５と自由に組み合わせることが可能である。
【０１２７】
［実施例３］
本実施例では、実施例１で示したアクティブマトリクス基板を作製するときのＴＦＴの作製方法を用いて、発光装置を作製した例について説明する。本明細書において、発光装置とは、基板上に形成された発光素子を該基板とカバー材の間に封入した表示用パネルおよび該表示用パネルにＴＦＴを備えた表示用モジュールを総称したものである。なお、発光素子は、電場を加えることで発生するルミネッセンス（Electro Luminescence）が得られる有機化合物を含む層（発光層）と陽極層と、陰極層とを有する。また、有機化合物におけるルミネッセンスには、一重項励起状態から基底状態に戻る際の発光（蛍光）と三重項励起状態から基底状態に戻る際の発光（リン光）があり、これらのうちどちらか、あるいは両方の発光を含む。
【０１２８】
なお、本明細書中では、発光素子において陽極と陰極の間に形成された全ての層を有機発光層と定義する。有機発光層には具体的に、発光層、正孔注入層、電子注入層、正孔輸送層、電子輸送層等が含まれる。基本的に発光素子は、陽極層、発光層、陰極層が順に積層された構造を有しており、この構造に加えて、陽極層、正孔注入層、発光層、陰極層や、陽極層、正孔注入層、発光層、電子輸送層、陰極層等の順に積層した構造を有していることもある。
【０１２９】
図１３は本実施例の発光装置の断面図である。図１３において、基板７００上に設けられたスイッチングＴＦＴ６０３は図１０のｎチャネル型ＴＦＴ５０３を用いて形成される。したがって、構造の説明はｎチャネル型ＴＦＴ５０３の説明を参照すれば良い。
【０１３０】
なお、本実施例ではチャネル形成領域が二つ形成されるダブルゲート構造としているが、チャネル形成領域が一つ形成されるシングルゲート構造もしくは三つ形成されるトリプルゲート構造であっても良い。
【０１３１】
基板７００上に設けられた駆動回路は図１０のＣＭＯＳ回路を用いて形成される。従って、構造の説明はｎチャネル型ＴＦＴ５０１とｐチャネル型ＴＦＴ５０２の説明を参照すれば良い。なお、本実施例ではシングルゲート構造としているが、ダブルゲート構造もしくはトリプルゲート構造であっても良い。
【０１３２】
また、配線７０１、７０３はＣＭＯＳ回路のソース配線、７０２はドレイン配線として機能する。また、配線７０４はソース配線７０８とスイッチングＴＦＴのソース領域とを電気的に接続する配線として機能し、配線７０５はドレイン配線７０９とスイッチングＴＦＴのドレイン領域とを電気的に接続する配線として機能する。
【０１３３】
なお、電流制御ＴＦＴ６０４は図１０のｐチャネル型ＴＦＴ５０２を用いて形成される。従って、構造の説明はｐチャネル型ＴＦＴ５０２の説明を参照すれば良い。なお、本実施例ではシングルゲート構造としているが、ダブルゲート構造もしくはトリプルゲート構造であっても良い。
【０１３４】
また、配線７０６は電流制御ＴＦＴのソース配線（電流供給線に相当する）であり、７０７は電流制御ＴＦＴの画素電極７１１を上に重ねることで画素電極７１１と電気的に接続する電極である。
【０１３５】
なお、７１１は、透明導電膜からなる画素電極（発光素子の陽極）である。透明導電膜としては、酸化インジウムと酸化スズとの化合物、酸化インジウムと酸化亜鉛との化合物、酸化亜鉛、酸化スズまたは酸化インジウムを用いることができる。また、前記透明導電膜にガリウムを添加したものを用いても良い。画素電極７１１は、上記配線を形成する前に平坦な層間絶縁膜７１０上に形成する。本実施例においては、樹脂からなる平坦化膜７１０を用いてＴＦＴによる段差を平坦化することは非常に重要である。後に形成される発光層は非常に薄いため、段差が存在することによって発光不良を起こす場合がある。従って、発光層をできるだけ平坦面に形成しうるように画素電極を形成する前に平坦化しておくことが望ましい。
【０１３６】
配線７０１〜７０７を形成後、図１３に示すようにバンク７１２を形成する。バンク７１２は１００〜４００ｎｍの珪素を含む絶縁膜もしくは有機樹脂膜をパターニングして形成すれば良い。
【０１３７】
なお、バンク７１２は絶縁膜であるため、成膜時における素子の静電破壊には注意が必要である。本実施例ではバンク７１２の材料となる絶縁膜中にカーボン粒子や金属粒子を添加して抵抗率を下げ、静電気の発生を抑制する。この際、抵抗率は１×１０6〜１×１０12Ωｍ（好ましくは１×１０8〜１×１０10Ωｍ）となるようにカーボン粒子や金属粒子の添加量を調節すれば良い。
【０１３８】
画素電極７１１の上には発光層７１３が形成される。なお、図１３では一画素しか図示していないが、本実施例ではＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色に対応した発光層を作り分けている。また、本実施例では蒸着法により低分子系有機発光材料を形成している。具体的には、正孔注入層として２０ｎｍ厚の銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）膜を設け、その上に発光層として７０ｎｍ厚のトリス−８−キノリノラトアルミニウム錯体（Ａｌｑ3）膜を設けた積層構造としている。Ａｌｑ3にキナクリドン、ペリレンもしくはＤＣＭ１といった蛍光色素を添加することで発光色を制御することができる。
【０１３９】
但し、以上の例は発光層として用いることのできる有機発光材料の一例であって、これに限定する必要はまったくない。発光層、電荷輸送層または電荷注入層を自由に組み合わせて発光層（発光及びそのためのキャリアの移動を行わせるための層）を形成すれば良い。例えば、本実施例では低分子系有機発光材料を発光層として用いる例を示したが、中分子系有機発光材料や高分子系有機発光材料を用いても良い。なお、本明細書中において、昇華性を有さず、かつ、分子数が２０以下または連鎖する分子の長さが１０μｍ以下の有機発光材料を中分子系有機発光材料とする。また、高分子系有機発光材料を用いる例として、正孔注入層として２０ｎｍのポリチオフェン（ＰＥＤＯＴ）膜をスピン塗布法により設け、その上に発光層として１００ｎｍ程度のパラフェニレンビニレン（ＰＰＶ）膜を設けた積層構造としても良い。なお、ＰＰＶのπ共役系高分子を用いると、赤色から青色まで発光波長を選択できる。また、電荷輸送層や電荷注入層として炭化珪素等の無機材料を用いることも可能である。これらの有機発光材料や無機材料は公知の材料を用いることができる。
【０１４０】
次に、発光層７１３の上には導電膜からなる陰極７１４が設けられる。本実施例の場合、導電膜としてアルミニウムとリチウムとの合金膜を用いる。勿論、公知のＭｇＡｇ膜（マグネシウムと銀との合金膜）を用いても良い。陰極材料としては、周期表の１族もしくは２族に属する元素からなる導電膜もしくはそれらの元素を添加した導電膜を用いれば良い。
【０１４１】
この陰極７１４まで形成された時点で発光素子７１５が完成する。なお、ここでいう発光素子７１５は、画素電極（陽極）７１１、発光層７１３及び陰極７１４で形成されたダイオードを指す。
【０１４２】
発光素子７１５を完全に覆うようにしてパッシベーション膜７１６を設けることは有効である。パッシベーション膜７１６としては、炭素膜、窒化珪素膜もしくは窒化酸化珪素膜を含む絶縁膜からなり、該絶縁膜を単層もしくは組み合わせた積層で用いる。
【０１４３】
この際、カバレッジの良い膜をパッシベーション膜として用いることが好ましく、炭素膜、特にＤＬＣ膜を用いることは有効である。ＤＬＣ膜は室温から１００℃以下の温度範囲で成膜可能であるため、耐熱性の低い発光層７１３の上方にも容易に成膜することができる。また、ＤＬＣ膜は酸素に対するブロッキング効果が高く、発光層７１３の酸化を抑制することが可能である。そのため、この後に続く封止工程を行う間に発光層７１３が酸化するといった問題を防止できる。
【０１４４】
さらに、パッシベーション膜７１６上に封止材７１７を設け、カバー材７１８を貼り合わせる。封止材７１７としては紫外線硬化樹脂を用いれば良く、内部に吸湿効果を有する物質もしくは酸化防止効果を有する物質を設けることは有効である。また、本実施例においてカバー材７１８はガラス基板や石英基板やプラスチック基板（プラスチックフィルムも含む）や可撓性基板の両面に炭素膜（好ましくはＤＬＣ膜）を形成したものを用いる。炭素膜以外にもアルミ膜（ＡｌＯＮ、ＡｌＮ、ＡｌＯなど）、ＳｉＮなどを用いることができる。
【０１４５】
こうして図１３に示すような構造の発光装置が完成する。なお、バンク７１２を形成した後、パッシベーション膜７１６を形成するまでの工程をマルチチャンバー方式（またはインライン方式）の成膜装置を用いて、大気解放せずに連続的に処理することは有効である。また、さらに発展させてカバー材７１８を貼り合わせる工程までを大気解放せずに連続的に処理することも可能である。
【０１４６】
こうして、基板７００上にｎチャネル型ＴＦＴ６０１、ｐチャネル型ＴＦＴ６０２、スイッチングＴＦＴ（ｎチャネル型ＴＦＴ）６０３および電流制御ＴＦＴ（ｐチャネル型ＴＦＴ）６０４が形成される。
【０１４７】
さらに、図１３を用いて説明したように、ゲート電極に絶縁膜を介して重なる不純物領域を設けることによりホットキャリア効果に起因する劣化に強いｎチャネル型ＴＦＴを形成することができる。そのため、信頼性の高い発光装置を実現できる。
【０１４８】
また、本実施例では画素部と駆動回路の構成のみ示しているが、本実施例の製造工程に従えば、その他にも信号分割回路、Ｄ／Ａコンバータ、オペアンプ、γ補正回路などの論理回路を同一の絶縁体上に形成可能であり、さらにはメモリやマイクロプロセッサをも形成しうる。
【０１４９】
以上のようにして作製される発光装置はエネルギー分布の均一化が非常に容易であるレーザ光が照射されているため一様にアニールされた半導体膜を用いて作製されたＴＦＴを有しており、前記発光装置の動作特性や信頼性を十分なものとなり得る。そして、このような発光装置は各種電子機器の表示部として用いることができる。
【０１５０】
なお、本実施例は実施形態１乃至５と自由に組み合わせることが可能である。
【０１５１】
［実施例４］
本発明を適用して、様々な半導体装置（アクティブマトリクス型液晶表示装置、アクティブマトリクス型発光装置、アクティブマトリクス型ＥＣ表示装置）を作製することができる。即ち、それら電気光学装置を表示部に組み込んだ様々な電子機器に本発明を適用できる。
【０１５２】
その様な電子機器としては、ビデオカメラ、デジタルカメラ、プロジェクター、ヘッドマウントディスプレイ（ゴーグル型ディスプレイ）、カーナビゲーション、カーステレオ、パーソナルコンピュータ、携帯情報端末（モバイルコンピュータ、携帯電話または電子書籍等）などが挙げられる。それらの例を図１４、図１５及び図１６に示す。
【０１５３】
図１４（Ａ）はパーソナルコンピュータであり、本体３００１、画像入力部３００２、表示部３００３、キーボード３００４等を含む。本発明により作製された半導体装置を表示部３００３に適用することで、本発明のパーソナルコンピュータが完成する。
【０１５４】
図１４（Ｂ）はビデオカメラであり、本体３１０１、表示部３１０２、音声入力部３１０３、操作スイッチ３１０４、バッテリー３１０５、受像部３１０６等を含む。本発明により作製された半導体装置を表示部３１０２に適用することで、本発明のビデオカメラが完成する。
【０１５５】
図１４（Ｃ）はモバイルコンピュータ（モービルコンピュータ）であり、本体３２０１、カメラ部３２０２、受像部３２０３、操作スイッチ３２０４、表示部３２０５等を含む。本発明により作製された半導体装置を表示部３２０５に適用することで、本発明のモバイルコンピュータが完成する。
【０１５６】
図１４（Ｄ）はゴーグル型ディスプレイであり、本体３３０１、表示部３３０２、アーム部３３０３等を含む。表示部３３０２は基板として可撓性基板を用いており、表示部３３０２を湾曲させてゴーグル型ディスプレイを作製している。また軽量で薄いゴーグル型ディスプレイを実現している。本発明により作製される半導体装置を表示部３３０２に適用することで、本発明のゴーグル型ディスプレイが完成する。
【０１５７】
図１４（Ｅ）はプログラムを記録した記録媒体（以下、記録媒体と呼ぶ）を用いるプレーヤーであり、本体３４０１、表示部３４０２、スピーカ部３４０３、記録媒体３４０４、操作スイッチ３４０５等を含む。なお、このプレーヤーは記録媒体としてＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）、ＣＤ等を用い、音楽鑑賞や映画鑑賞やゲームやインターネットを行うことができる。本発明により作製された半導体装置を表示部３４０２に適用することで、本発明の記録媒体が完成する。
【０１５８】
図１４（Ｆ）はデジタルカメラであり、本体３５０１、表示部３５０２、接眼部３５０３、操作スイッチ３５０４、受像部（図示しない）等を含む。本発明により作製された半導体装置を表示部３５０２に適用することで、本発明のデジタルカメラが完成する。
【０１５９】
図１５（Ａ）はフロント型プロジェクターであり、投射装置３６０１、スクリーン３６０２等を含む。本発明により作製された半導体装置を投射装置３６０１の一部を構成する液晶表示装置３８０８やその他の駆動回路に適用することで、本発明のフロント型プロジェクターが完成する。
【０１６０】
図１５（Ｂ）はリア型プロジェクターであり、本体３７０１、投射装置３７０２、ミラー３７０３、スクリーン３７０４等を含む。本発明により作製された半導体装置を投射装置３７０２の一部を構成する液晶表示装置３８０８やその他の駆動回路に適用することで、本発明のリア型プロジェクターが完成する。
【０１６１】
なお、図１５（Ｃ）は、図１５（Ａ）及び図１５（Ｂ）中における投射装置３６０１、３７０２の構造の一例を示した図である。投射装置３６０１、３７０２は、光源光学系３８０１、ミラー３８０２、３８０４〜３８０６、ダイクロイックミラー３８０３、プリズム３８０７、液晶表示装置３８０８、位相差板３８０９、投射光学系３８１０で構成される。投射光学系３８１０は、投射レンズを含む光学系で構成される。本実施例は三板式の例を示したが、特に限定されず、例えば単板式であってもよい。また、図１５（Ｃ）中において矢印で示した光路に実施者が適宜、光学レンズや、偏光機能を有するフィルムや、位相差を調節するためのフィルム、ＩＲフィルム等の光学系を設けてもよい。
【０１６２】
また、図１５（Ｄ）は、図１５（Ｃ）中における光源光学系３８０１の構造の一例を示した図である。本実施例では、光源光学系３８０１は、リフレクター３８１１、光源３８１２、レンズアレイ３８１３、３８１４、偏光変換素子３８１５、集光レンズ３８１６で構成される。なお、図１５（Ｄ）に示した光源光学系は一例であって特に限定されない。例えば、光源光学系に実施者が適宜、光学レンズや、偏光機能を有するフィルムや、位相差を調節するフィルム、ＩＲフィルム等の光学系を設けてもよい。
【０１６３】
ただし、図１５に示したプロジェクターにおいては、透過型の電気光学装置を用いた場合を示しており、反射型の電気光学装置及び発光装置での適用例は図示していない。
【０１６４】
図１６（Ａ）は携帯電話であり、本体３９０１、音声出力部３９０２、音声入力部３９０３、表示部３９０４、操作スイッチ３９０５、アンテナ３９０６等を含む。本発明により作製された半導体装置を表示部３９０４に適用することで、本発明の携帯電話が完成する。
【０１６５】
図１６（Ｂ）は携帯書籍（電子書籍）であり、本体４００１、表示部４００２、４００３、記憶媒体４００４、操作スイッチ４００５、アンテナ４００６等を含む。本発明により作製された半導体装置は表示部４００２、４００３に適用することで、本発明の携帯書籍が完成する。携帯書籍を文庫本と同程度の大きさにすることもでき、持ち運びを容易にしている。
【０１６６】
図１６（Ｃ）はディスプレイであり、本体４１０１、支持台４１０２、表示部４１０３等を含む。表示部４１０３は可撓性基板を用いて作製されており、軽量で薄いディスプレイを実現できる。また、表示部４１０３を湾曲させることも可能である。本発明により作製される半導体装置を表示部４１０３に適用することで、本発明のディスプレイが完成する。本発明のディスプレイは特に大画面化した場合において有利であり、対角１０インチ以上（特に３０インチ以上）のディスプレイには有利である。
【０１６７】
以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広く、さまざまな分野の電子機器に適用することが可能である。また、本実施例の電子機器は実施形態１〜５および実施例１、２または１、３の組み合わせからなる構成を用いても実現することができる。
【０１６８】
【発明の効果】
本発明のレーザ照射装置を用いることで、照射面におけるレーザ光のエネルギー密度の均一性を向上することができる。
【０１６９】
更に、レーザ光が透過するレンズは使用するに従って劣化が生じるが、ミラーはレンズと違ってレーザ光が透過するのではなく、ミラーの表面で反射するため、劣化は表面だけにとどまる。そのため、長い期間使用しても、ミラーの表面のコーティングをし直せば、再度使用が可能となり、非常に経済的である。また、放物面ミラーはレンズのような球面収差が生じないため、光学系として用いるのに有効である。さらに、ミラーをマイクロメーター等によって可動式のものにすれば、微調整も可能となる。
【０１７０】
以上の利点を満たした上で、レーザ照射方法およびそれを行うレーザ照射装置において、効率よくレーザ光の照射を行うことができる。また、アクティブマトリクス型の液晶表示装置に代表される半導体装置において、半導体装置の動作特性および信頼性の向上を実現することができる。さらに、半導体装置の製造コストの低減を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明が開示するレーザ照射装置の例を示す図。
【図２】 本発明が開示するレーザ照射装置の例を示す図。
【図３】 本発明が開示するレーザ照射装置の例を示す図。
【図４】 本発明が開示するレーザ照射装置の例を示す図。
【図５】 本発明が開示するレーザ照射装置の例を示す図。
【図６】 特開２００１−２４４２１３に開示されている光学系の例を示す図。
【図７】 図６で示す光学系により照射面において形成されるレーザ光のエネルギー分布の例を示す図。
【図８】 画素ＴＦＴ、駆動回路のＴＦＴの作製工程を示す断面図。
【図９】 画素ＴＦＴ、駆動回路のＴＦＴの作製工程を示す断面図。
【図１０】 画素ＴＦＴ、駆動回路のＴＦＴの作製工程を示す断面図。
【図１１】 画素ＴＦＴの構成を示す上面図。
【図１２】 アクティブマトリクス型液晶表示装置の断面図。
【図１３】 発光装置の駆動回路及び画素部の断面構造図。
【図１４】 半導体装置の例を示す図。
【図１５】 半導体装置の例を示す図。
【図１６】 半導体装置の例を示す図。
【符号の説明】
１０ ミラー
１０ａ、１０ｂ ミラー
１１ａ、１１ｂ 焦点位置
１２、１３、１４ ミラー
１２ａ、１２ｂ、１３ａ〜１３ｄ、１４ａ〜１４ｃ ミラー
１０１ レーザ
１０２ シリンドリカルアレイレンズ
１０３ シリンドリカルレンズ
１０４ シリンドリカルレンズ
１０５ シリンドリカルレンズ
１０６ ミラー
１０６ａ〜１０６ｄ ミラー
１０７ 照射面
Claims (12)
- レーザと、
凹面を有する複数のミラーと、
前記複数のミラーで反射されたレーザ光の照射面を有する物が支持されるステージと、を有するレーザ照射装置であって、
前記複数のミラーは、
集光位置が前記照射面と前記複数のミラーとの間にある、単数または複数のミラーで構成された第１のミラー部と、
集光位置が、前記照射面を基準とし、前記複数のミラーの反対側にある、単数または複数のミラーで構成された第２のミラー部と、を有し、
前記第１及び第２のミラー部によって反射されたレーザ光は、前記照射面において重畳され、
前記照射面において重畳されたレーザ光のエネルギー密度の分布は均一であることを特徴とするレーザ照射装置。 - レーザと、
凹面を有する複数のミラーと、
前記複数のミラーで反射されたレーザ光の照射面を有する物が支持されるステージと、を有するレーザ照射装置であって、
前記複数のミラーは、
集光位置が前記照射面と前記複数のミラーとの間にある、単数または複数のミラーで構成された第１のミラー部と、
集光位置が、前記照射面を基準とし、前記複数のミラーの反対側にある、単数または複数のミラーで構成された第２のミラー部と、を有し、
前記第１のミラー部に含まれる少なくとも一つのミラーと、前記第２のミラー部に含まれる少なくとも一つのミラーの曲率はそれぞれ異なっており、
前記第１及び第２のミラー部によって反射されたレーザ光は、前記照射面において重畳され、
前記照射面において重畳されたレーザ光のエネルギー密度の分布は均一であることを特徴とするレーザ照射装置。 - レーザと、
凹面を有する複数のミラーと、
前記複数のミラーで反射されたレーザ光の照射面を有する物が支持されるステージと、を有するレーザ照射装置であって、
前記複数のミラーは、
集光位置が前記照射面と前記複数のミラーとの間にある、単数または複数のミラーで構成された第１のミラー部と、
集光位置が、前記照射面を基準とし、前記複数のミラーの反対側にある、単数または複数のミラーで構成された第２のミラー部と、を有し、
前記複数のミラーの曲率を表現するαは、当該ミラーが照射面に近いほど小さく、
前記第１のミラー部に含まれる少なくとも一つのミラーと、前記第２のミラー部に含まれる少なくとも一つのミラーの曲率はそれぞれ異なっており、
前記第１及び第２のミラー部によって反射されたレーザ光は、前記照射面において重畳され、
前記照射面において重畳されたレーザ光のエネルギー密度の分布は均一であることを特徴とするレーザ照射装置。 - レーザと、
凹面を有する複数のミラーと、
前記複数のミラーで反射されたレーザ光の照射面を有する物が支持されるステージと、を有するレーザ照射装置であって、
前記複数のミラーは、
集光位置が前記照射面と前記複数のミラーとの間にある、単数または複数のミラーで構成された第１のミラー部と、
集光位置が、前記照射面を基準とし、前記複数のミラーの反対側にある、単数または複数のミラーで構成された第２のミラー部と、を有し、
前記第１のミラー部によって反射されるレーザ光のエネルギー量と、前記第２のミラー部によって反射されるレーザ光のエネルギー量は等しく、
前記第１及び第２のミラー部によって反射されたレーザ光は、前記照射面において重畳され、
前記照射面において重畳されたレーザ光のエネルギー密度の分布は均一であることを特徴とするレーザ照射装置。 - レーザと、
凹面を有する複数のミラーと、
前記複数のミラーで反射されたレーザ光の照射面を有する物が支持されるステージと、を有するレーザ照射装置であって、
前記複数のミラーは、
集光位置が前記照射面と前記複数のミラーとの間にある、単数または複数のミラーで構成された第１のミラー部と、
集光位置が、前記照射面を基準とし、前記複数のミラーの反対側にある、単数または複数のミラーで構成された第２のミラー部と、を有し、
前記第１のミラー部に含まれる少なくとも一つのミラーと、前記第２のミラー部に含まれる少なくとも一つのミラーの曲率はそれぞれ異なっており、
前記第１のミラー部によって反射されるレーザ光のエネルギー量と、前記第２のミラー部によって反射されるレーザ光のエネルギー量は等しく、
前記第１及び第２のミラー部によって反射されたレーザ光は、前記照射面において重畳され、
前記照射面において重畳されたレーザ光のエネルギー密度の分布は均一であることを特徴とするレーザ照射装置。 - レーザと、
凹面を有する複数のミラーと、
前記複数のミラーで反射されたレーザ光の照射面を有する物が支持されるステージと、を有するレーザ照射装置であって、
前記複数のミラーは、
集光位置が前記照射面と前記複数のミラーとの間にある、単数または複数のミラーで構成された第１のミラー部と、
集光位置が、前記照射面を基準とし、前記複数のミラーの反対側にある、単数または複数のミラーで構成された第２のミラー部と、を有し、
前記複数のミラーの曲率を表現するαは、当該ミラーが照射面に近いほど小さく、
前記第１のミラー部に含まれる少なくとも一つのミラーと、前記第２のミラー部に含まれる少なくとも一つのミラーの曲率はそれぞれ異なっており、
前記第１のミラー部によって反射されるレーザ光のエネルギー量と、前記第２のミラー部によって反射されるレーザ光のエネルギー量は等しく、
前記第１及び第２のミラー部によって反射されたレーザ光は、前記照射面において重畳され、
前記照射面において重畳されたレーザ光のエネルギー密度の分布は均一であることを特徴とするレーザ照射装置。 - 請求項１乃至６のいずれか一項において、
前記第１及び第２のミラー部に入射されるレーザ光の進行方向に対して垂直な方向における、前記第１及び第２のミラー部の幅が同じであることを特徴とするレーザ照射装置。 - 請求項１乃至７のいずれか一項において、
前記第１及び第２のミラー部に含まれるミラーが各々単数である場合、それぞれのミラーの一方の端点が一致していることを特徴とするレーザ照射装置。 - 請求項１乃至８のいずれか一項において、
前記レーザ光は、照射面における形状が線状または矩形状であることを特徴とするレーザ照射装置。 - 凹面を有する複数のミラーによりレーザ光を複数のレーザ光に分割し、前記複数のレーザ光を照射面に照射するレーザ照射方法であって、
前記複数のミラーは、第１及び第２のミラー部に分けられており、
前記第１のミラー部は、前記照射面と前記複数のミラーとの間において前記レーザ光を集光し、
前記第２のミラー部は、前記照射面を基準とし、前記複数のミラーの反対側において前記レーザ光を集光し、
前記第１及び第２のミラー部によって反射されたレーザ光を、前記照射面において重畳させ、
前記照射面において重畳されたレーザ光のエネルギー密度の分布は均一であることを特徴とするレーザ照射方法。 - 凹面を有する複数のミラーによりレーザ光を複数のレーザ光に分割し、前記複数のレーザ光を照射面に照射するレーザ照射方法であって、
前記複数のミラーは、第１及び第２のミラー部に分けられており、
前記第１のミラー部は、前記照射面と前記複数のミラーとの間において前記レーザ光を集光し、
前記第２のミラー部は、前記照射面を基準とし、前記複数のミラーの反対側において前記レーザ光を集光し、
前記第１のミラー部によって反射されるレーザ光のエネルギー量と、前記第２のミラー部によって反射されるレーザ光のエネルギー量は等しく、
前記第１及び第２のミラー部によって反射されたレーザ光を、前記照射面において重畳させ、
前記照射面において重畳されたレーザ光のエネルギー密度の分布は均一であることを特徴とするレーザ照射方法。 - 請求項１０又は１１において、
前記レーザ光は、照射面における形状が線状または矩形状であることを特徴とするレーザ照射方法。
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