JP5238167B2

JP5238167B2 - レーザ照射装置及び半導体装置の作製方法

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Publication number: JP5238167B2
Application number: JP2007034581A
Authority: JP
Inventors: 幸一郎田中; 智昭森若
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 2007-02-15
Filing date: 2007-02-15
Publication date: 2013-07-17
Anticipated expiration: 2021-08-27
Also published as: JP2007189240A

Description

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。

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、結晶性を向上させ結晶性半導体膜を得たり、不純物元素の活性化を行う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。

エキシマレーザ等のパルスレーザ光を、照射面において、数ｃｍ角の四角いスポットや、長さ１００ｍｍ以上の線状となるように光学系にて成形し、レーザ光を移動させて(あるいはレーザ光の照射位置を被照射面に対し相対的に移動させて)アニールを行う方法が生産性が高く工業的に優れている。また、ここでいう「線状」は、厳密な意味で「線」を意味しているのではなく、アスペクト比の大きい長方形（もしくは長楕円形）を意味する。例えば、アスペクト比が１０以上（好ましくは１００〜１００００）のもの指す。なお、線状とするのは被照射体に対して十分なアニールを行うためのエネルギー密度を確保するためであって、矩形状であっても被照射体に対して十分なアニールを行えるのであれば構わない。

図２７に、照射面においてレーザ光の断面形状を線状に加工するための光学系の構成の例を示す。この構成は極めて一般的なものであり、あらゆる前記光学系は図２７の構成に準じている。この構成は、レーザ光の断面形状を線状に変換するだけでなく、同時に、照射面におけるレーザ光のエネルギー均一化を果たすものである。一般にビームのエネルギーの均一化を行う光学系をビームホモジナイザと呼ぶ。

レーザ１０１から出たレーザ光は、シリンドリカルアレイレンズ１０３により、レーザ光の進行方向に対して直角方向に分割される。該方向を本明細書中では、第１の方向と呼ぶことにする。前記第１の方向は、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、７分割となっている。その後、シリンドリカルレンズ１０４にて、レーザ光は照射面１０９にて1つに合成される。これにより、線状ビームの長尺方向のエネルギーの均一化と長さが決定される。

次に、図２７の側面図について説明する。レーザ１０１から出たレーザ光は、シリンドリカルアレイレンズ１０２ａと１０２ｂにより、レーザ光の進行方向および前記第１の方向に直角方向に分割される。前記方向を本明細書中では、第２の方向と呼ぶことにする。前記第２の方向は、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、シリンドリカルアレイレンズ１０４により、いったん１つのレーザ光にまとめられる。ミラー１０７で反射され、その後、ダブレットシリンドリカルレンズ１０８により、照射面１０９にて再び１つのレーザ光に集光される。ダブレットシリンドリカルレンズとは、２枚のシリンドリカルレンズで構成されているレンズのことを言う。これにより、線状ビームの短尺方向のエネルギー均一化と短尺方向の長さが決定される。

例えば、レーザ１０１として、レーザの出口で１０ｍｍ×３０ｍｍ（共にビームプロファイルにおける半値幅）であるエキシマレーザを用い、図２７に示した構成を持つ光学系により成形すると、照射面１０９においてエネルギー分布の一様な１２５ｍｍ×０．４ｍｍの線状ビームとすることができる。

このとき、上記光学系の母材は例えば全て石英とすれば高い透過率が得られる。また、コーティングは、使用するエキシマレーザの波長に対する透過率が９９％以上得られるものを使用すると良い。

そして、上記の構成で形成された線状ビームをそのレーザ光の短尺方向に徐々にずらしながら重ねて照射することにより、非晶質半導体の全面に対し、レーザアニールを施して、結晶化させたり、結晶性を向上させ結晶性半導体膜を得たり、不純物元素の活性化を行うことができる。

また、用いる基板の大面積化はますます進んでいる。１枚の基板から１つの液晶表示装置用パネルなどの半導体装置を作製するより、１枚の大面積基板を用いて複数の液晶表示装置用パネルなどの半導体装置を作製する方が、スループットが高く、コストの低減が実現できるためである。大面積基板として、例えば６００ｍｍ×７２０ｍｍの基板、円形の１２インチ（直径約３００ｍｍ）の基板等が使用されるようになっている。さらに、将来的には一辺が１０００ｍｍを越える基板も用いられるものと考えられる。

しかしながら、長尺方向の長さが従来より長い、例えば３００ｍｍの線状ビームを成形する光学系の光路長は５０００ｍｍにもなる。このような光路長の長い光学系に対して光学調整を行うのは非常に困難であり、フットプリントが大きくなるため、装置が大型化するという問題がある。

そこで、用いるレンズを焦点距離の短いレンズに変えてレンズ間の距離を変更するなど光学系の一部を変更し、長尺方向の長さが３００ｍｍの線状ビームを形成する光学系の光路長を、例えば２４００ｍｍとする。しかしながら、この光学系により形成される線状ビームは、照射面において長尺方向の両端の集光位置がずれている。

ここで、光路長を短くすることで、照射面における長尺方向の両端の集光位置がずれる原因について説明する。レンズに対して斜めに入射する光は垂直に入射する光に比べて光路長が長くなる。また、斜めに入射する光の入射角度が大きいほど、垂直に入射する光との光路差は大きくなる。このような入射位置や入射角度による光路長の差が集光位置のずれとなり、照射面においてレーザ光の端に行くにつれて像がぼける、つまり図２８で示すような、像が曲面上に形成される像面湾曲が生じる。このような線状ビームを用いて被照射体に対してアニールを行っても、一様なアニールを行うことはできない。

また、基板が大面積化する中で、長尺方向の長さが１０００ｍｍ程度の線状ビームの形成が急務となっている。例えば、大面積基板に対してアニールを行う場合、長尺方向の長さが３００ｍｍの線状ビームを用いると、前記線状ビームを前記大面積基板に対して相対的に一方向に移動しながら照射する１回の走査だけでは、前記大面積基板の全面をアニールすることはできず、少なくとも２方向への移動や複数回の照射が必要となり、スループットが低下する。その結果、レーザ光の走査の仕方によっては、アニールが複数回行われる領域や、アニールが行われない領域が形成されることもあり、一様なアニールが行われない可能性が高い。そこで、長尺方向の長さが大面積基板に対して一方向に移動するだけで全面をアニールできる長さ、例えば、１０００ｍｍの線状ビームに成形する光学系を考案したところ、照射面における長尺方向の両端の集光位置がずれてしまう。

長尺方向の長いレーザ光を成形することで、照射面における長尺方向の両端の集光位置がずれる原因も、光路長を短くしたときの原因と同様に、入射位置や入射角度による光路長の差が集光位置のずれとなり、像面湾曲が生じるためである。一様なアニールを行うために長尺方向の長さを長くしても、このように長尺方向の両端の集光位置のずれた線状ビームであれば、一様なアニールを行うことはできない。

そこで本発明は、光路長の短いレーザ照射装置を提供し、また、矩形状ビーム、特に線状ビームの長尺方向の両端における集光位置のずれの解消されたレーザ照射装置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装置を用いたレーザ照射方法を提供し、前記レーザ照射方法を工程に含む半導体装置の作製方法を提供することを課題とする。

レーザ光のレンズに対する入射角度や入射位置によって集光位置が異なる像面湾曲は、非点収差が補正されるほど低減される。そこで、本発明は、図１のように凹レンズを挿入して、レーザ光の光路長を制御し、集光位置を照射面に一致させて、前記照射面上に像を形成することを特徴とする。もちろん、本発明は、凹レンズに限定されず、負のパワーを有する光学素子であればよいし、曲率が長尺方向に平行な方向のみについているシリンドリカルレンズとしてもよい。また、凸シリンドリカルレンズと凹レンズの組み合わせ、または、凸シリンドリカルレンズと凹シリンドリカルレンズの組み合わせとすることもできる。他にも、本発明には、トロイダルレンズやCrossed Cylindrical Lensなどを用いることもできる。

なお、凸シリンドリカルレンズとは、正のパワーを有するシリンドリカルレンズであり、凹シリンドリカルレンズとは負のパワーを有するシリンドリカルレンズのことである。また、Crossed Cylindrical Lensとは、レンズの第１面の曲率と第２面の曲率とが垂直に形成されているシリンドリカルレンズのことであり、以後クロスドシリンドリカルレンズと表記する。

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、該レーザから射出されたレーザ光の進行方向に対して直角方向である第１の方向において、前記レーザ光を均一なエネルギー分布を有するレーザ光とする第１形成手段と、前記レーザ光の照射面までの光路長を制御して、前記レーザ光の集光位置を前記照射面上またはその近傍の平面上とする第２形成手段と、前記レーザ光の進行方向および前記第１の方向に対して直角方向である第２の方向において、前記レーザ光を均一なエネルギー分布を有するレーザ光とする第３形成手段とを有することを特徴としている。

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レーザ等が挙げられる。

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１０６５ｎｍ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）、第４高調波（２６６ｎｍ）、第５高調波（２１３ｎｍ）が挙げられる。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。

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構成は、レーザ光の進行方向に対して直角方向である第１の方向において、前記レーザ光を均一なエネルギー分布を有するレーザ光とし、前記レーザ光の照射面までの光路長を制御して、前記レーザ光の集光位置を前記照射面上またはその近傍の平面上とし、前記レーザ光の進行方向および前記第１の方向に対して直角方向である第２の方向において、前記レーザ光を均一なエネルギー分布を有するレーザ光とし、前記レーザ光を被照射体に対して相対的に移動しながら照射することを特徴としている。

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。

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構成は、レーザ光の進行方向に対して直角方向である第１の方向において、前記レーザ光を均一なエネルギー分布を有するレーザ光とし、前記レーザ光の照射面までの光路長を制御して、前記レーザ光の集光位置を前記照射面上またはその近傍の平面上とし、前記レーザ光の進行方向および前記第１の方向に対して直角方向である第２の方向において、前記レーザ光を均一なエネルギー分布を有するレーザ光とし、前記レーザ光を半導体膜に対して相対的に移動しながら照射することを特徴としている。

また、上記構成において、前記半導体膜は、珪素を含む膜であることを特徴としている。

本発明は、光学系の光路長を短くして、光学調整を容易に行うために非常に有効である。また、大面積基板の長さに相当する長さのレーザ光を形成する場合においても非常に有効である。効率よく一様なアニールを行うために、大面積基板
に対してレーザ光を相対的に一方向に１回の移動で照射することが急務となっている一方で、レーザ光の長尺方向の長さが長いほど、レンズに対する入射位置や入射角度に差が生じ、像面湾曲が生じ易いためである。一様なアニールを行うことは、被照射体の性質を一様なものとするために大変重要なことである。例えば、前記被照射体が、半導体膜であるならば、一様にアニールされた半導体膜の膜質は一様ものとなり、このような半導体膜を用いて作製されたＴＦＴの電気的特性のばらつきを低減することを可能とする。そして、このようなＴＦＴから作製された半導体装置の動作特性および信頼性をも向上し得る。

本発明の構成を採用することにより、以下に示すような基本的有意性を得ることが出来る。（ａ）照射面またはその近傍の平面においてエネルギー分布が一様であるレーザ光を形成することを可能とする。さらに、長尺方向における長さが従来より長いレーザ光を形成することを可能とする。これは、大面積基板の場合に特に有効である。（ｂ）スループットを向上させることを可能とする。（ｃ）光路長の短い光学系とすることが可能となる。そのため、光学調整が行い易く、フットプリントを抑えることが可能となり、装置の小型化が実現できる。また単位面積辺りのコストが非常に高いクリーンルームに設置しても、コストを抑えることが可能となる。（ｄ）以上の利点を満たした上で、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。

本実施形態では、光路長が２８２１．７ｍｍと短い場合においても、集光位置のずれを修正する方法を図６および図７を用いて説明する。ここでは、レーザから射出されたレーザ光を長さ３００ｍｍの線状ビームに成形するための光学系について説明するが、本発明は線状ビームの長さを３００ｍｍに限定するものではなく、３００ｍｍよりも長い場合にも短い場合についても同様に適用できる。また、光路長も上記に限るものではない。

なお、本明細書において、レンズの配置についての説明は、レーザ光の進行方向を前方としている。また、レンズはレーザ光の入射側を第１面、射出側を第２面とし、第１面の曲率半径をＲ₁、第２面の曲率半径をＲ₂で表す。そして、用いる曲率半径の符号は、曲率中心がレンズからみてレーザ光の入射側にあるときは負、射出側にあるときは正とし、平面の場合は∞とする。さらに、用いるレンズはすべて合成石英ガラス製（屈折率１．４８５６３４）とするが、これに限らない。また、用いるレーザの波長により合成石英ガラスの表面に施されているコーティングを適切なものに変えれば、さまざまなレーザに適用できる。

図４ａに長尺方向を垂直から見た光学系を、図４ｂに短尺方向を垂直から見た光学系を示す。

レーザ１３０１から射出されたレーザ光は、ビームエキスパンダーによって長尺方向および短尺方向ともにそれぞれ約２倍に拡大される。なお、ビームエキスパンダーはレーザから射出されたレーザ光の形状が小さい場合に特に有効なものであり、レーザ光の大きさ等によっては用いなくてもよい。

そして、ビームエキスパンダーから射出されたレーザ光は、第１形成手段であるシリンドリカルレンズアレイ１４０３ａ、１４０３ｂ、シリンドリカルレンズ１４０４に入射する。これら３つのレンズは曲率が長尺方向に平行になるよう配置されている。さらに、第２形成手段であるトロイダルレンズ１５０６ｂを設置する。なお、曲率半径は、１３０００〜１８０００にとるのが望ましい。これらのレンズにより、レーザ光は長尺方向にエネルギー均一化される。

シリンドリカルレンズ１４０４から射出されたレーザ光は、第３形成手段であるシリンドリカルレンズアレイ１４０５ａ、１４０５ｂを透過し、シリンドリカルレンズ１４０６ａ、トロイダルレンズ１５０６ｂに入射する。これらのレンズにより、レーザ光は短尺方向にエネルギー分布が均一化されると同時に短尺方向に縮められる。

このような光学系により形成される照射面１３０８における線状ビームのエネルギー分布のシミュレーション結果を図７に表す。図７において、横軸は短尺方向の長さ、縦軸は長尺方向の長さを示している。図７より、線状ビームの長尺方向における中央付近と両端とは同じ幅になっている。これは、照射面において集光位置が一致していることに相当する。つまり、エネルギー分布の均一性が良好であることがわかる。

このようなレーザ照射装置を用いて半導体膜のアニールを行えば、該半導体膜を結晶化させたり、結晶性を向上させて結晶性半導体膜を得たり、不純物元素の活性化を行うことができる。

また、本実施形態では、第３形成手段として、トロイダルレンズを用いているが、これに限らず、第１面の曲率半径が負であるレンズ、または、第２面の曲率半径が正であるレンズであればよいし、これらの曲率が長尺方向に平行な方向のみについているシリンドリカルレンズとしてもよい。他にも、凹レンズやクロスドシリンドリカルレンズなどを用いることもできる。

また、本実施形態において、照射面に最も近い位置のレンズを変更したり、新たにレンズを挿入することで、レーザ光の両端における集光位置のずれを修正しているが、この位置に限定しないのはもちろんである。

なお、本実施形態では、照射面における形状が線状であるレーザ光を形成しているが、本発明は線状に限らない。例えば、図６において、シリンドリカルレンズアレイ１４０３ａ、１４０３ｂやシリンドリカルレンズアレイ１４０５ａ、１４０５ｂにより長尺方向および短尺方向への拡大機能を持たせているが、シリンドリカルレンズアレイ１４０３ｂ、シリンドリカルレンズアレイ１４０５ｂを除去することで、レーザ光の拡大が行われないため、図６で示す光学系により形成されるレーザ光よりアスペクト比の小さいレーザ光が形成される。また、レーザから射出されたレーザの種類によって異なるので、光学系によって成形しても、元の形状の影響を受けやすい。例えば、ＸｅＣｌエキシマレーザ（波長３０８ｎｍ、パルス幅３０ｎｓ）射出されたレーザ光の形状は、１０ｍｍ×３０ｍｍ（共にビームプロファイルにおける半値幅）の矩形状であり、固体レーザから射出さ
れたレーザ光の形状は、ロッド形状が円筒形であれば円状となり、スラブ型であれば矩形状である。いずれの形状においても、被照射体のアニールに十分なエネルギー密度であるのなら問題はなく、本発明を適用することが可能である。

以上の構成でなる本発明について、以下に示す実施例によりさらに詳細な説明を行うこととする。

本実施例では、レーザ光を線状に成形する光学系の光路長を小さくした場合に本発明を適用した例を示す。なお、レンズの配置についての説明は、レーザ光の進行方向を前方としている。

まず、長尺方向の長さ３００ｍｍの線状ビームをつくるための、光路長が５０６５．２ｍｍである光学系を記す。長尺方向を垂直から見た光学系を図２ａに、短尺方向を垂直から見た光学系を図２ｂに示す。

レーザ１３０１から射出されたレーザ光は、半径５０ｍｍ、厚さ７ｍｍ、Ｒ₁＝-２２０ｍｍ、Ｒ₂＝∞の球面レンズ１３０２ａと１３０２ａから４００ｍｍの位置にある半径５０ｍｍ、厚さ７ｍｍ、Ｒ₁＝∞、Ｒ₂＝−４００ｍｍの球面レンズ１３０２ｂによって、長尺方向および短尺方向ともに約２倍に拡大される。このようにレーザ光の大きさを拡大する作用を持つこの２つレンズ１３０２ａ、１３０２ｂをビームエキスパンダーと呼ぶ。なお、レーザからビームエキスパンダーの後に位置するレンズの手前までに、光路を折るために複数のミラーを置く場合が多い。

ビームエキスパンダーから射出されたレーザ光は、ビームエキスパンダーの前方５０ｍｍに配置されたシリンドリカルレンズアレイ１３０３ａに入射後、８８ｍｍ前方のシリンドリカルレンズアレイ１３０３ｂを通過し、さらに前方１２０ｍｍに配置したシリンドリカルレンズ１３０４に入射する。シリンドリカルレンズアレイ１３０３ａは、長さ６０ｍｍ、幅２ｍｍ、厚さ５ｍｍ、Ｒ₁＝２８ｍｍ、Ｒ₂＝∞のシリンドリカルレンズを４０本、配置したものである。シリンドリカルレンズアレイ１３０３ｂは、長さ６０ｍｍ、幅２ｍｍ、厚さ５ｍｍ、Ｒ₁＝−１３．３３ｍｍ、Ｒ₂＝∞のシリンドリカルレンズを４０本、配置したものである。シリンドリカルレンズ１３０４は、長さ１５０ｍｍ、幅６０ｍｍ、厚さ２０ｍｍ、Ｒ₁＝２１４０ｍｍ、Ｒ₂＝∞のシリンドリカルレンズである。シリンドリカルレンズアレイ１３０３ａ、１３０３ｂ、シリンドリカルレンズ１３０４はともに曲率が長尺方向に平行になるよう配置する。これら３つのレンズによって、レーザ光の長尺方向においてエネルギーの均一化がなされる。

シリンドリカルレンズ１３０４から射出されたレーザ光は、シリンドリカルレンズ１３０４の前方３９５ｍｍのシリンドリカルレンズアレイ１３０５ａに入射後、６５ｍｍ前方のシリンドリカルレンズアレイ１３０５ｂを通過し、さらに１６００ｍｍ前方のシリンドリカルレンズ１３０６に入射する。シリンドリカルレンズアレイ１３０５ａは、長さ１５０ｍｍ、幅２ｍｍ、厚さ５ｍｍ、Ｒ₁＝１００ｍｍ、Ｒ₂＝∞のシリンドリカルレンズを１６本、配置したものである。シリンドリカルレンズアレイ１３０５ｂは、長さ１５０ｍｍ、幅２ｍｍ、厚さ５ｍｍ、Ｒ₁＝∞、Ｒ₂＝８０ｍｍのシリンドリカルレンズを１６本、配置したものである。シリンドリカルレンズ１３０６は、長さ９００ｍｍ、幅６０ｍｍ、厚さ２０ｍｍ、Ｒ₁＝∞、Ｒ₂＝−４８６ｍｍのシリンドリカルレンズである。シリンドリカルレンズアレイ１３０５ａ、１３０５ｂ、シリンドリカルレンズ１３０６はすべて曲率が短尺方向に平行になるよう配置する。これら３つのレンズによって、レーザ光は短尺方向にエネルギー均一化されると同時に幅が縮められ、シリンドリカルレンズ１３０６の前方８００ｍｍに幅２ｍｍの線状ビームが成形される。

前述の幅２ｍｍの線状ビームをさらに短尺方向に縮めるために、シリンドリカルレンズ１３０６の前方２０５０ｍｍに、ダブレットシリンドリカルレンズ１３０７を配置する。ダブレットシリンドリカルレンズ1307は、２枚のシリンドリカルレンズ１３０７ａ、１３０７ｂから構成される。シリンドリカルレンズ１３０７ａは長さ４００ｍｍ、幅７０ｍｍ、厚さ１０ｍｍ、Ｒ₁＝１２５ｍｍ、Ｒ₂＝７７ｍｍのシリンドリカルレンズである。シリンドリカルレンズ１３０７ｂは長さ４００ｍｍ、幅７０ｍｍ、厚さ１０ｍｍ、Ｒ₁＝９７ｍｍ、Ｒ₂＝−２００ｍｍのシリンドリカルレンズである。また、シリンドリカルレンズ１３０７ａと１３０７ｂには５．５ｍｍの間隔を持たせる。シリンドリカルレンズ１３０５ａ、１３０５ｂはともに曲率が短尺方向に平行になるよう配置する。

このような光学系により形成されるレーザ光のシミュレーション結果を図３に表す。図３において、横軸は短尺方向の長さ、縦軸は長尺方向の長さを示している。図３より、ダブレットシリンドリカルレンズ１３０７の前方２３７．７ｍｍの平面上に長さ３００ｍｍ、幅０．４ｍｍの線状ビームが形成され、その線状ビームの長尺方向における中央付近と両端とは同じ幅になっている。これは、照射面において集光位置が一致していることに相当する。つまり、エネルギー分布の均一性が良好であることがわかる。

次に、上記に説明した光路長５０６５．２ｍｍの光学系を２４００ｍｍに短縮し、長さ３００ｍｍの線状ビームに成形する光学系を記す。長尺方向を垂直から見た光学系を図４ａに、短尺方向を垂直から見た光学系を図４ｂに示す。

レーザ１３０１から射出されたレーザ光は、ビームエキスパンダー（半径５０ｍｍ、厚さ７ｍｍ、Ｒ₁＝−２２０ｍｍ、Ｒ₂＝∞の球面レンズ１３０２ａと１３０２ａから４００ｍｍの位置にある半径５０ｍｍ、厚さ７ｍｍ、Ｒ₁＝∞、Ｒ₂＝−４００ｍｍの球面レンズ１３０３ｂ）によって長尺方向および短尺方向ともにそれぞれ約２倍に拡大される。

ビームエキスパンダーから射出されたレーザ光は、ビームエキスパンダーの前方５０ｍｍに配置されたシリンドリカルレンズアレイ１４０３ａに入射後、４１ｍｍ前方のシリンドリカルレンズアレイ１４０３ｂを通過し、さらに前方１２０ｍｍに配置したシリンドリカルレンズ１４０４に入射する。シリンドリカルレンズアレイ１４０３ａは、長さ１５０ｍｍ、幅２ｍｍ、厚さ５ｍｍ、Ｒ₁＝１１．５ｍｍ、Ｒ₂＝∞シリンドリカルレンズを４０本、配置したものである。シリンドリカルレンズアレイ１４０３ｂは、長さ１５０ｍｍ、幅２ｍｍ、厚さ５ｍｍ、Ｒ₁＝−１１ｍｍ、Ｒ₂＝∞のシリンドリカルレンズを４０本、配置したものである。シリンドリカルレンズ１４０４は、長さ１５０ｍｍ、幅６０ｍｍ、厚さ２０ｍｍ、Ｒ₁＝１０７８ｍｍ、Ｒ₂＝∞のシリンドリカルレンズである。シリンドリカルレンズアレイ１４０３ａ、１４０３ｂ、シリンドリカルレンズ１４０４はともに曲率が長尺方向に平行になるよう配置する。これら３つのレンズによって、レーザ光は長尺方向にエネルギー均一化される。

シリンドリカルレンズ１４０４から射出されたレーザ光は、シリンドリカルレンズ１４０４の前方８７０ｍｍのシリンドリカルレンズアレイ１４０５ａに入射後、７０ｍｍ前方のシリンドリカルレンズアレイ１４０５ｂに通過し、さらに前方１０００ｍｍにあるダブレットシリンドリカルレンズ１４０６に入射する。シリンドリカルレンズアレイ１４０５ａは、長さ４００ｍｍ、幅２ｍｍ、厚さ５ｍｍ、Ｒ₁＝１００ｍｍ、Ｒ₂＝∞のシリンドリカルレンズを１６本、配置したものである。シリンドリカルレンズアレイ１４０５ｂは、長さ４００ｍｍ、幅２ｍｍ、厚さ５ｍｍ、Ｒ₁＝∞、Ｒ₂＝８０ｍｍのシリンドリカルレンズを１６本、配置したものである。ダブレットシリンドリカルレンズ1406は、２枚のシリンドリカルレンズ１４０６ａ、１４０６ｂから構成される。シリンドリカルレンズ１４０６ａは長さ４００ｍｍ、幅７０ｍｍ、厚さ１０ｍｍ、Ｒ₁＝１２５ｍｍ、Ｒ₂＝７７ｍｍのシリンドリカルレンズである。シリンドリカルレンズ１４０６ｂは長さ
４００ｍｍ、幅７０ｍｍ、厚さ１０ｍｍ、Ｒ₁＝９７ｍｍ、Ｒ₂＝−２００ｍｍのシリンドリカルレンズである。また、シリンドリカルレンズ１４０６ａと１４０６ｂには５．５ｍｍの間隔を持たせる。シリンドリカルレンズ１４０６ａ、１４０６ｂはともに曲率が短尺方向に平行になるよう配置する。

シリンドリカルレンズアレイ１４０５ａ、１４０５ｂ、ダブレットシリンドリカルレンズ１４０６によって、レーザ光は短尺方向にエネルギー分布が均一化されると同時に短尺方向に縮められる。

このような光学系により形成される照射面１３０８におけるレーザ光のシミュレーション結果は図５のようになる。図５において、横軸は短尺方向の長さ、縦軸は長尺方向の長さを示している。図５より、ダブレットシリンドリカルレンズ１４０６の前方１９１．２ｍｍの照射面１３０８に、長さ３００ｍｍ、幅０．４ｍｍの線状ビームが形成され、その線状ビームの長尺方向における両端は中央付近に比べて広がっている。これは、照射面において集光位置がずれていることに相当する。つまり、エネルギー分布の均一性が悪くなっているのがわかる。

これを解消するための方法について、図６を用いて説明する。長尺方向を垂直から見た光学系を図６ａに、短尺方向を垂直から見た光学系を図６ｂに示す。図４におけるダブレットシリンドリカルレンズ１４０６を構成するうちのシリンドリカルレンズ１４０６ｂの代わりに、該シリンドリカルレンズ１４０６ｂ第２面の長尺方向に曲率をつけたレンズ１５０６ｂを設置する。１５０６ｂのようにレンズの一面において、長尺方向と短尺方向とで曲率が異なるレンズをトロイダルレンズという。ただし、曲率半径は１５０００ｍｍで曲率中心がレーザ光の射出側にとる。なお、曲率半径は、１３０００〜１８０００にとるのが望ましい。

このような光学系により形成されるレーザ光のシミュレーション結果を図７に表す。図７において、横軸は短尺方向の長さ、縦軸は長尺方向の長さを示している。図７より、トロイダルレンズの前方１９１．２ｍｍに配置した照射面１３０８上に長尺方向における中央付近と両端とは同じ幅の線状ビームが形成されることがわかる。これは、照射面において集光位置が一致していることに相当する。つまり、エネルギー分布の均一性が良好であることがわかる。

実施例１では、ダブレットシリンドリカルレンズの第２レンズ１４０６ｂをトロイダルレンズにすることによって集光位置のずれを解消したが、本実施例では、ダブレットシリンドリカルレンズ１４０６の形状を変えずに、新たにシリンドリカルレンズを一枚追加することによって集光位置のずれを解消する方法について図９を用いて説明する。なお、長尺方向を垂直から見た光学系を図９ａに、短尺方向を垂直から見た光学系を図９ｂに示す。

実施例１で示した光学系（図４ａ、ｂ）におけるダブレットシリンドリカルレンズ１４０６の前方４０ｍｍにシリンドリカルレンズ１５０７を追加する。シリンドリカルレンズ１５０７は、長さ４００ｍｍ、幅７０ｍｍ、厚さ２０ｍｍ、Ｒ₁＝∞、Ｒ₂＝７０００ｍｍであり、Ｒ₂ は４０００〜１００００にするのが望ましい。シリンドリカルレンズ１５０７は、曲率が長尺方向に平行になるように配置する。（図９）図１０にシリンドリカルレンズ１５０７の前方１３７．５ｍｍに配置した平面１５０８に照射された線状ビームのエネルギー分布のシミュレーション結果を表す。図１０において、横軸は短尺方向の長さ、縦軸は長尺方向の長さを示している。図１０より、線状ビームの長尺方向における中央付近と両端とは同じ幅になっている。これは、照射面において集光位置が一致していることに相当する。つまり、エネルギー分布の均一性が良好であることがわかる。

本実施例では、照射面において長尺方向の長さが１０００ｍｍである線状ビームを成形するための光学系の例を示す。線状ビームの長尺方向を垂直から見た光学系を図１１ａに、短尺方向を垂直から見た光学系を図１１ｂに示す。

シリンドリカルレンズアレイ１００３は、長さ１５０ｍｍ、幅２ｍｍ、厚さ５ｍｍ、Ｒ₁＝４ｍｍ、Ｒ₂＝∞のシリンドリカルレンズを４０本、配置したものである。シリンドリカルレンズ１００４は、長さ１５０ｍｍ、幅４５０ｍｍ、厚さ１５ｍｍ、Ｒ₁＝２１４０ｍｍ、Ｒ₂＝∞のシリンドリカルレンズである。シリンドリカルレンズアレイ１００３とシリンドリカルレンズ１００４はともに曲率が長尺方向に平行になるよう配置する。

ビームエキスパンダーから射出されたレーザ光は、レンズ１００２ｂの前方５０ｍｍのシリンドリカルレンズアレイ１００３に入射して、レーザ光は分割され、１５ｍｍ前方のシリンドリカルレンズ１００４によって前記レーザ光が合成され、照射面１３０８において長尺方向においてエネルギー分布の均一化がなされる。このようにレーザ光のエネルギー分布を均一化するシリンドリカルレンズアレイとシリンドリカルレンズの組み合わせをビームホモジナイザという。また、これら２つのレンズの曲率の組み合わせにより、線状ビームの長さが決定される。

シリンドリカルレンズ１００４から射出されたレーザ光は、シリンドリカルレンズ１００４の前方３９５ｍｍのシリンドリカルレンズアレイ１００５ａに入射後、６５ｍｍ前方のシリンドリカルレンズアレイ１００５ｂを通過し、さらに１６００ｍｍ前方のシリンドリカルレンズ１００６に入射する。シリンドリカルレンズアレイ１００５ａは、長さ９００ｍｍ、幅２ｍｍ、厚さ５ｍｍ、Ｒ₁＝１００ｍｍ、Ｒ₂＝∞のシリンドリカルレンズを１６本、配置したものである。シリンドリカルレンズアレイ１００５ｂは、長さ９００ｍｍ、幅２ｍｍ、厚さ５ｍｍ、Ｒ₁＝∞、Ｒ₂＝８０ｍｍのシリンドリカルレンズを１６本、配置したものである。シリンドリカルレンズ１３０６は、長さ９００ｍｍ、幅６０ｍｍ、厚さ２０ｍｍ、Ｒ₁＝∞、Ｒ₂＝−４８６ｍｍのシリンドリカルレンズである。シリンドリカルレンズアレイ１００５ａ、１００５ｂ、シリンドリカルレン１００６はすべて曲率が短尺方向に平行になるよう配置する。これら３つのレンズによって、レーザ光は短尺方向においてエネルギーの均一化がなされると同時に短尺方向における長さが縮められ、シリンドリカルレンズ１３０６の前方１０００ｍｍに幅２ｍｍの線状ビームがつくられる。

シリンドリカルレンズ１００６の前方２０５０ｍｍに、クロスドシリンドリカルレンズCrossed Cylindrical Lens１００７を配置する。クロスドシリンドリカルレンズ１００７の第一面は短尺方向に曲率を持ち（Ｒ₁＝９５ｍｍ）、上記した短尺方向の長さが２ｍｍである線状ビームをさらに短尺方向へ縮める作用を持つ。クロスドシリンドリカルレンズ１００７の第２面には、長尺方向にＲ₂＝７５００ｍｍの曲率を持たせる。なお、Ｒ₂は７０００〜８０００ｍｍにするのが望ましい。クロスドシリンドリカルレンズ１００７は、第一面の曲率が短尺方向に平行になるように配置し、そのサイズは、長尺方向の長さ９００ｍｍ、短尺方向の長さ６０ｍｍ、厚さ３０ｍｍとする。

図１２にレンズ１００７の第２面に曲率を持たせた（線状ビームの長尺方向に曲率を持たせることに相当）ときに得られる線状ビームのエネルギー分布のシミュレーション結果を、図１３に第２面に曲率を持たせないときに得られる線状ビームのエネルギー分布のシミュレーション結果を表す。図１２、図１３において、横軸は短尺方向の長さ、縦軸は長尺方向の長さを示している。図１２は、クロスドシリンドリカルレンズ１００７の前方２２４ｍｍの照射面１３０８に長さ１０００ｍｍ、幅０．４ｍｍの線状ビームであり、その線状ビームの長尺方向における中央付近と両端とは同じ幅になっているが、図１３は、長尺方向における両端は中央付近に比べて広がっていることがわかる。これは、図１２では照射面において集光位置が一致してエネルギー分布の均一性が良好であるが、図１３は照射面において集光位置がずれていてエネルギー分布が不均一であることを意味する。両者を比較すると、本発明を用いた光学系を用いることにより、長さ1０００ｍｍクラスのエネルギー分布が均一な線状ビームが得られることがわかる。

本実施例では実施例３とは異なる光学系を用いて長尺方向の長さが１０００ｍｍの線状ビームを形成する例について説明する。なお、本実施例の長尺方向を垂直から見た光学系を図１４ａに、短尺方向を垂直から見た光学系を図１４ｂに示す。ただし、実施例１で示したレーザ１３０１、ビームエキスパンダー１３０２ａ、１３０２ｂ、シリンドリカルアレイレンズ１００３、シリンドリカルレンズアレイ１００５ａ、１００５ｂ、シリンドリカルレンズ１３０６については、実施例３と配置および形状とも同一であるため、説明は省略する。

レーザ１３０１から射出されたレーザ光は、ビームエキスパンダー１３０２ａ、１３０２ｂによって長尺、短尺方向ともに約２倍に拡大され、該ビームエキスパンダーから射出したレーザ光は、ビームエキスパンダーの前方５０ｍｍに配置されたシリンドリカルレンズアレイ１００３に入射後、１５ｍｍ前方のシリンドリカルレンズ１１０４に入射する。シリンドリカルレンズ１１０４は、長さ１５０ｍｍ、幅６０ｍｍ、厚さ２０ｍｍ、Ｒ₁＝２１４０ｍｍ、Ｒ₂＝∞のシリンドリカルレンズである。シリンドリカルレンズアレイ１１０３、シリンドリカルレンズ１１０４はともに曲率が長尺方向に平行になるよう配置する。これら２つのレンズによって、レーザ光は長尺方向にエネルギー均一化される。

シリンドリカルレンズ１１０４から射出されたレーザ光は、シリンドリカルレンズ１００４の前方３９５ｍｍのシリンドリカルレンズアレイ１００５ａに入射後、６５ｍｍ前方のシリンドリカルレンズアレイ１００５ｂを通過し、さらに１６００ｍｍ前方のシリンドリカルレンズ１００６に入射する。シリンドリカルレンズアレイ１００５ａ、１００５ｂ、シリンドリカルレンズ１００６はすべて曲率が短尺方向に平行になるよう配置する。これら３つのレンズによって、レーザ光は短尺方向にエネルギー均一化されると同時に幅が縮められ、シリンドリカルレンズ１００６の前方１０００ｍｍに短尺方向の長さ２ｍｍの線状ビームがつくられる。

上記した短尺方向の長さ２ｍｍの線状ビームをさらに短尺方向において縮めるために、シリンドリカルレンズ１００６の前方２０５０ｍｍに、シリンドリカルレンズ１１０７を配置する。シリンドリカルレンズ１１０７は長さ９００ｍｍ、幅６０ｍｍ、厚さ３０ｍｍ、Ｒ₁＝９５ｍｍ、Ｒ₂＝∞のシリンドリカルレンズであり、曲率が短尺方向に平行になるように配置する。シリンドリカルレンズ１１０７の前方２２４ｍｍの平面1３０８まで何も存在しない場合、平面上につくられる線状ビームのシミュレーション結果を図１３に示す。図１３は、線状ビームの長尺方向における両端は中央付近に比べて広がっている。これは、照射面において集光位置が一致していることに相当する。つまり、エネルギー分布の不均一性が見られることがわかる。

そこで、レーザ光の両端での集光位置のずれを解消するために、シリンドリカルレンズ１１０７の前方４４ｍｍにシリンドリカルレンズ１１０８を配置する。シリンドリカルレンズ１１０８は、長さ６０ｍｍ、幅９００ｍｍ、厚さ３０ｍｍ、Ｒ₁＝∞、Ｒ₂＝７０００ｍｍのシリンドリカルレンズであり、曲率が長尺方向に平行になるよう配置する。Ｒ₂は７０００〜８０００ｍｍにするのが望ましい。このような光学系により形成されるレーザ光のシミュレーション結果を図１５に示す。図１５において、横軸は短尺方向の長さ、縦軸は長尺方向の長さを示している。図１５は、シリンドリカルレンズ１１０８の前方１６０ｍｍの照射面１３０８に長さ１０００ｍｍ、幅０．４ｍｍの線状ビームであり、その線状ビームの長尺方向における中央付近と両端とは同じ幅になっている。これは、照射面において集光位置が一致していることに相当する。つまり、エネルギー分布の均一性が良好であることがわかる。

本実施例では、実施例４で示したシリンドリカルレンズ１１０８とは形状が異なるシリンドリカルレンズを加えて集光位置のずれを解消する方法について説明する。本実施例の長尺方向を垂直から見た光学系を図１６ａに、短尺方向を垂直から見た光学系を図１６ｂに示す。

実施例３で示した光学系（図１４）のうち、シリンドリカルレンズ１１０８をシリンドリカルレンズ１２０８に置きかえたのが図１６である。シリンドリカルレンズ１２０８は、長さ６０ｍｍ、幅９００ｍｍ、厚さ３０ｍｍ、Ｒ₁＝-８０００ｍｍ、Ｒ₂＝∞のシリンドリカルレンズであり、曲率が長尺方向に平行になるように配置する。Ｒ₁は―８０００〜−７０００にするのが望ましい。このような光学系により形成されるレーザ光のシミュレーション結果を図１７に示す。図１７において、横軸は短尺方向の長さ、縦軸は長尺方向の長さを示している。図１７は、シリンドリカルレンズ１２０８の前方１６０ｍｍの照射面１３０８に長さ１０００ｍｍ、幅０．４ｍｍの線状ビームであり、その線状ビームの長尺方向における中央付近と両端とは同じ幅になっている。これは、照射面において集光位置が一致していることに相当する。つまり、エネルギー分布の均一性が良好であることがわかる。

本実施例では、大面積基板にレーザアニールを行う場合について説明する。

図２９（Ａ）に示すように、アクティブマトリクス型の液晶表示装置などは１枚のガラス基板上に、画素部用と駆動回路用（ソースドライバー部およびゲートドライバー部）のＴＦＴを作製する場合があるが、スループットの向上のため、大面積基板を用いて該大面積基板から複数の液晶表示装置用パネルを作製することが多い。そこで、本実施例は、長尺方向の長さが従来より長い線状ビームを形成し、大面積基板に対して相対的に移動させながら照射する方法について説明する。

まず、実施例１乃至５のいずれか一にしたがって、長尺方向の長さが従来より長く、照射面またはその近傍の平面におけるエネルギー分布が均一な線状ビームを形成する。そして、前記線状ビームを大面積基板に対して相対的に移動させながら照射する。このとき、前記線状ビームの長尺方向の長さが従来より長いため、レーザ光は大面積基板に対して一方向への移動するだけで前記大面積基板の全面にアニールを行うことができ、従来の少なくとも２方向への移動や複数回の照射を必要としないため、スループットが著しく向上する。また、レーザ光の照射が複数回行われる領域や、レーザ光の照射が行われない領域が形成されることがなく、全面に一様なアニールを行うことが実現できる。

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１８〜図２１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。

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。なお、本発明は長尺方向が従来より長く、エネルギー分布が均一な線状ビームを用いてアニールを行うことができるため、大面積基板を用いることが可能である。

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。

次いで、下地膜上に半導体層４０２〜４０６を形成する。半導体層４０２〜４０６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２５〜８０ｎｍ（好ましくは３０〜６０ｎｍ）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、実施例１乃至５のいずれか一を適用して、レーザから射出されたレーザ光を半導体膜に照射する。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。そして、得られた結晶質半導体膜を所望の形状にパターニングして半導体層４０２〜４０６を形成する。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、結晶質半導体膜などがあり、非晶質珪素ゲルマニウム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。

本実施例では、プラズマＣＶＤ法を用い、５５ｎｍの非晶質珪素膜を成膜する。そして、この非晶質珪素膜に脱水素化（５００℃、１時間）を行った後、出力１０Ｗの連続発振のＹＶＯ₄レーザから射出されたレーザ光を非線形光学素子により第２高調波に変換したのち、実施例１乃至５のいずれか一に示す光学系より矩形状ビームを形成して照射する。このときのエネルギー密度は０．０１〜１００ＭＷ／ｃｍ²程度（好ましくは０．１〜１０ＭＷ／ｃｍ²）が必要である。そして、１０〜２０００ｃｍ／ｓ程度の速度でレーザ光に対して相対的にステージを動かして照射し、結晶性珪素膜を形成する。そして、フォトリソグラフィ法を用いたパターニング処理によって半導体層４０２〜４０６を形成する。

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。

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（組成比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝５９％、Ｎ＝７％、Ｈ＝２％）で形成した。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。

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。

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。

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。

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１８（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。

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。

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。

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１８（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。

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。

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〜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１９（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、４３８、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。

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。

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４５３〜４５６、４５９、４６０を形成する。第２の導電層４２８ａ〜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４５３〜４５６、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１９（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４３８、４３９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。

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。

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。

次いで、図１９（Ｃ）に示すように、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。このとき、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１０〜２０００ｃｍ／ｓの速度で移動させる。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。

また、第１の層間絶縁膜を形成する前に加熱処理を行っても良い。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。

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。

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。

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。

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。

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４６４〜４６８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２０）

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（４４３ａと４４３ｂ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４５８と電気的な接続が形成される。また、画素電極４７１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。

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。

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４５１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４５４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４５３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４５５を有している。

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４５７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。

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。

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２１に示す。なお、図１８〜図２１に対応する部分には同じ符号を用いている。図２０中の鎖線Ａ−Ａ’は図２１中の鎖線Ａ―Ａ’で切断した断面図に対応している。また、図２０中の鎖線Ｂ−Ｂ’は図２１中の鎖線Ｂ―Ｂ’で切断した断面図に対応している。

本実施例では、実施例７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２２を用いる。

まず、実施例７に従い、図２０の状態のアクティブマトリクス基板を得た後、図２０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。

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。

本実施例では、実施例７に示す基板を用いている。従って、実施例７の画素部の上面図を示す図２１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。

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。

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。

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２２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。

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が一様な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。

なお、本実施例は実施例１乃至７と自由に組み合わせることが可能である。

本実施例では、実施例７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。

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。

図２３は本実施例の発光装置の断面図である。図２３において、基板７００上に設けられたスイッチングＴＦＴ６０３は図２０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。

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。

基板７００上に設けられた駆動回路は図２０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。

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。

なお、電流制御ＴＦＴ６０４は図２０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。

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。

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。

配線７０１〜７０７を形成後、図２３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。

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。

画素電極７１１の上には発光層７１３が形成される。なお、図２３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。

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。

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。

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。

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。

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（ダイヤモンドライクカーボン）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。

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）の両面に炭素膜（好ましくはダイヤモンドライクカーボン膜）を形成したものを用いる。

こうして図２３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。

こうして、基板７００上にｎチャネル型ＴＦＴ６０１、６０２、スイッチングＴＦＴ（ｎチャネル型ＴＦＴ）６０３および電流制御ＴＦＴ（ｎチャネル型ＴＦＴ）６０４が形成される。

さらに、図２３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。

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。

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が一様な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。

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。

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２４、図２５及び図２６に示す。

図２４（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。本発明を表示部３００３に適用することができる。

図２４（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。本発明を表示部３１０２に適用することができる。

図２４（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。本発明は表示部３２０５に適用できる。

図２４（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。本発明は表示部３３０２に適用することができる。

図２４（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（ＤｉｇｔｉａｌＶｅｒｓａｔｉｌｅＤｉｓｃ）、ＣＤ等を用い、音楽鑑賞や映画鑑賞やゲームやインターネットを行うことができる。本発明は表示部３４０２に適用することができる。

図２４（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。本発明を表示部３５０２に適用することができる。

図２５（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。本発明は投射装置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ができる。

図２５（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。本発明は投射装置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ができる。

なお、図２５（Ｃ）は、図２５（Ａ）及び図２５（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２５（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。

また、図２５（Ｄ）は、図２５（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２５（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。

ただし、図２５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。

図２６（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。本発明を表示部３９０４に適用することができる。

図２６（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。本発明は表示部４００２、４００３に適用することができる。

図２６（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。本発明は表示部４１０３に適用することができる。本発明のディスプレイは特に大画面化した場合において有利であり、対角１０インチ以上（特に３０インチ以上）のディスプレイには有利である。

以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広く、さまざま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例１〜７または８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。

凹レンズにより像面湾曲が解消される例を示す図。長尺方向の長さ３００ｍｍの線状ビームを形成するための光路長が約５０００ｍｍの光学系の例を示す図。図２で示す光学系により照射面に形成されるレーザ光のエネルギー分布の例を示す図。長尺方向の長さ３００ｍｍの線状ビームを形成するための光路長が約２４００ｍｍの光学系の例を示す図。図４で示す光学系により照射面に形成されるレーザ光のエネルギー分布の例を示す図。トロイダルレンズを用い長尺方向の長さ３００ｍｍの線状ビームを形成するための光路長が約２４００ｍｍの光学系の例を示す図。図６で示す光学系により照射面に形成されるレーザ光のエネルギー分布の例を示す図。矩形状ビームを形成するための光学系の例を示す図。長尺方向の長さ３００ｍｍの線状ビームを形成するための光学系の例を示す図。図９で示す光学系により照射面に形成されるレーザ光のエネルギー分布の例を示す図。長尺方向の長さ１０００ｍｍの線状ビームを形成するための光学系の例を示す図。図１１で示す光学系においてレンズ１００７の第２面に曲率を持たせた場合の照射面に形成されるレーザ光のエネルギー分布の例を示す図。図１１で示す光学系においてレンズ１００７の第２面に曲率を持たせない場合の照射面に形成されるレーザ光のエネルギー分布の例を示す図。長尺方向の長さ１０００ｍｍの線状ビームを形成するための光学系の例を示す図。図１４で示す光学系により照射面に形成されるレーザ光のエネルギー分布の例を示す図。長尺方向の長さ１０００ｍｍの線状ビームを形成するための光学系の例を示す図。図１６で示す光学系により照射面に形成されるレーザ光のエネルギー分布の例を示す図。画素ＴＦＴ、駆動回路のＴＦＴの作製工程を示す断面図。画素ＴＦＴ、駆動回路のＴＦＴの作製工程を示す断面図。画素ＴＦＴ、駆動回路のＴＦＴの作製工程を示す断面図。画素ＴＦＴの構成を示す上面図。アクティブマトリクス型液晶表示装置の断面図。発光装置の駆動回路及び画素部の断面構造図。半導体装置の例を示す図。半導体装置の例を示す図。半導体装置の例を示す図。従来の光学系の例を示す図。像面湾曲が形成される例を示す図。大面積基板に本発明を適用する例を示す図。

Claims

レーザと、
前記レーザから射出されたレーザ光を短尺方向と３００ｍｍ以上の長尺方向とを有する線状ビームに形成する手段と、を有し、
前記線状ビームに形成する手段は、
前記長尺方向において、前記レーザ光を均一なエネルギー分布を有するレーザ光とする第１形成手段と、
前記短尺方向において、前記レーザ光の幅を縮め、均一なエネルギー分布を有するレーザ光とする第２形成手段と、
前記長尺方向において、前記レーザ光の光路長を制御して、照射面上に集光位置を一致させ像を前記照射面に形成する凹シリンドリカルレンズと、を有し、
前記凹シリンドリカルレンズは、前記長尺方向に平行な方向に曲率を有し、前記照射面に最も近いレンズであることを特徴とするレーザ照射装置。
レーザと、
前記レーザから射出されたレーザ光を短尺方向と３００ｍｍ以上の長尺方向とを有する線状ビームに形成する手段と、を有し、
前記線状ビームに形成する手段は、
前記長尺方向において、前記レーザ光を複数のレーザ光にする第１分割手段と、
前記長尺方向において、前記複数のレーザ光を合成する第１合成手段と、
前記短尺方向において、前記レーザ光を複数のレーザ光にする第２分割手段と、
前記短尺方向において、前記複数のレーザ光を合成し、幅を縮める第２合成手段と、
前記長尺方向において、前記レーザ光の光路長を制御して、照射面上に集光位置を一致させ像を前記照射面に形成する凹シリンドリカルレンズと、を有し、
前記凹シリンドリカルレンズは、前記長尺方向に平行な方向に曲率を有し、前記照射面に最も近いレンズであることを特徴とするレーザ照射装置。
レーザと、
前記レーザから射出されたレーザ光を短尺方向と３００ｍｍ以上の長尺方向とを有する線状ビームに形成する手段と、を有し、
前記線状ビームに形成する手段は、
前記長尺方向において、前記レーザ光を複数のレーザ光にするシリンドリカルレンズアレイ１と、
前記長尺方向において、前記複数のレーザ光を合成するシリンドリカルレンズと、
前記短尺方向において、前記レーザ光を複数のレーザ光にするシリンドリカルレンズアレイ２と、
前記短尺方向において、前記複数のレーザ光を合成し、幅を縮める凸シリンドリカルレンズと、
前記長尺方向において、前記レーザ光の光路長を制御して、照射面上に集光位置を一致させ像を前記照射面に形成する凹シリンドリカルレンズと、を有し、
前記凸シリンドリカルレンズは、前記短尺方向に平行な方向に曲率を有し、
前記凹シリンドリカルレンズは、前記長尺方向に平行な方向に曲率を有し、前記照射面に最も近いレンズであることを特徴とするレーザ照射装置。
レーザと、
前記レーザから射出されたレーザ光を短尺方向と３００ｍｍ以上の長尺方向とを有する線状ビームに形成する手段と、を有し、
前記線状ビームに形成する手段は、
前記長尺方向において、前記レーザ光を複数のレーザ光にする第１分割手段と、
前記長尺方向において、前記複数のレーザ光を合成する第１合成手段と、
前記短尺方向において、前記レーザ光を複数のレーザ光にする第２分割手段と、
前記短尺方向において、前記複数のレーザ光を合成し、幅を縮め、かつ、前記長尺方向において、前記レーザ光の光路長を制御して、照射面上に集光位置を一致させ像を前記照射面に形成する、トロイダルレンズまたはクロスドシリンドリカルレンズと、を有し、
前記トロイダルレンズまたは前記クロスドシリンドリカルレンズは、前記短尺方向に正のパワーを有し、前記長尺方向に負のパワーを有し、前記照射面に最も近いレンズであることを特徴とするレーザ照射装置。
レーザと、
前記レーザから射出されたレーザ光を短尺方向と３００ｍｍ以上の長尺方向とを有する線状ビームに形成する手段と、を有し、
前記線状ビームに形成する手段は、
前記長尺方向において、前記レーザ光を複数のレーザ光にするシリンドリカルレンズアレイ１と、
前記長尺方向において、前記複数のレーザ光を合成するシリンドリカルレンズと、
前記短尺方向において、前記レーザ光を複数のレーザ光にするシリンドリカルレンズアレイ２と、
前記短尺方向において、前記複数のレーザ光を合成し、幅を縮め、かつ、前記長尺方向において、前記レーザ光の光路長を制御して、照射面上に集光位置を一致させ像を前記照射面に形成する、トロイダルレンズまたはクロスドシリンドリカルレンズと、を有し、
前記トロイダルレンズまたは前記クロスドシリンドリカルレンズは、前記短尺方向に正のパワーを有し、前記長尺方向に負のパワーを有し、前記照射面に最も近いレンズであることを特徴とするレーザ照射装置。
請求項１乃至５のいずれか一項において、
前記長尺方向は、前記レーザから射出された前記レーザ光の進行方向に対して直角方向であり、
前記短尺方向は、前記レーザ光の進行方向および前記長尺方向に対して直角方向であることを特徴とするレーザ照射装置。
長尺方向において、レーザ光を３００ｍｍ以上の均一なエネルギー分布を有するレーザ光とし、
短尺方向において、前記レーザ光の幅を縮め、均一なエネルギー分布を有するレーザ光とし、
前記長尺方向において、凹シリンドリカルレンズにより前記レーザ光の光路長を制御して、照射面上に集光位置を一致させ像を前記照射面に形成し、
前記レーザ光を半導体膜に対して短尺方向に相対的に移動しながら照射し、
前記凹シリンドリカルレンズは、前記長尺方向に平行な方向に曲率を有し、前記照射面に最も近いレンズであることを特徴とする半導体装置の作製方法。
長尺方向において、レーザ光を複数のレーザ光に分割し、
前記長尺方向において、前記複数のレーザ光を合成して３００ｍｍ以上とし、
短尺方向において、前記レーザ光を複数のレーザ光に分割し、
前記短尺方向において、前記複数のレーザ光を合成し、幅を縮め、
前記長尺方向において、凹シリンドリカルレンズにより前記レーザ光の光路長を制御して、照射面上に集光位置を一致させ像を前記照射面に形成し、
前記レーザ光を半導体膜に対して短尺方向に相対的に移動しながら照射し、
前記凹シリンドリカルレンズは、前記長尺方向に平行な方向に曲率を有し、前記照射面に最も近いレンズであることを特徴とする半導体装置の作製方法。
長尺方向において、レーザ光をシリンドリカルレンズアレイ１により複数のレーザ光に分割し、
前記長尺方向において、前記複数のレーザ光をシリンドリカルレンズにより合成して３００ｍｍ以上とし、
短尺方向において、前記レーザ光をシリンドリカルレンズアレイ２により複数のレーザ光に分割し、
前記短尺方向において、前記複数のレーザ光を凸シリンドリカルレンズにより合成し、幅を縮め、
前記長尺方向において、凹シリンドリカルレンズにより前記レーザ光の光路長を制御して、照射面上に集光位置を一致させ像を前記照射面に形成し、
前記レーザ光を半導体膜に対して短尺方向に相対的に移動しながら照射し、
前記凸シリンドリカルレンズは、前記短尺方向に平行な方向に曲率を有し、
前記凹シリンドリカルレンズは、前記長尺方向に平行な方向に曲率を有し、前記照射面に最も近いレンズであることを特徴とする半導体装置の作製方法。
長尺方向において、レーザ光を複数のレーザ光に分割し、
前記長尺方向において、前記複数のレーザ光を合成して３００ｍｍ以上とし、
短尺方向において、前記レーザ光を複数のレーザ光に分割し、
トロイダルレンズまたはクロスドシリンドリカルレンズにより、前記短尺方向において前記複数のレーザ光を合成し、幅を縮め、かつ、前記長尺方向において前記レーザ光の光路長を制御して、照射面上に集光位置を一致させ像を前記照射面に形成し、
前記レーザ光を半導体膜に対して短尺方向に相対的に移動しながら照射し、
前記トロイダルレンズまたは前記クロスドシリンドリカルレンズは、前記短尺方向に正のパワーを有し、前記長尺方向に負のパワーを有し、前記照射面に最も近いレンズであることを特徴とする半導体装置の作製方法。
長尺方向において、レーザ光をシリンドリカルレンズアレイ１により複数のレーザ光に分割し、
前記長尺方向において、前記複数のレーザ光をシリンドリカルレンズにより合成して３００ｍｍ以上とし、
短尺方向において、前記レーザ光をシリンドリカルレンズアレイ２により複数のレーザ光に分割し、
トロイダルレンズまたはクロスドシリンドリカルレンズにより、前記短尺方向において前記複数のレーザ光を合成し、幅を縮め、かつ、前記長尺方向において前記レーザ光の光路長を制御して、照射面上に集光位置を一致させ像を前記照射面に形成し、
前記レーザ光を半導体膜に対して短尺方向に相対的に移動しながら照射し、
前記トロイダルレンズまたは前記クロスドシリンドリカルレンズは、前記短尺方向に正のパワーを有し、前記長尺方向に負のパワーを有し、前記照射面に最も近いレンズであることを特徴とする半導体装置の作製方法。
請求項７乃至１１のいずれか一項において、
前記長尺方向は、前記レーザから射出された前記レーザ光の進行方向に対して直角方向であり、
前記短尺方向は、前記レーザ光の進行方向および前記長尺方向に対して直角方向であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
請求項７乃至１２のいずれか一項において、
前記半導体膜は、珪素を含む膜であることを特徴とする半導体装置の作製方法。