特許 6803189 レーザ照射装置及び半導体装置の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6803189

(24)【登録日】2020年12月2日

(45)【発行日】2020年12月23日

(54)【発明の名称】レーザ照射装置及び半導体装置の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/268 20060101AFI20201214BHJP

   H01L 21/20 20060101ALI20201214BHJP

   H01L 21/336 20060101ALI20201214BHJP

   H01L 29/786 20060101ALI20201214BHJP

   H01L 51/50 20060101ALI20201214BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/268 J

   H01L21/20

   H01L29/78 627G

   H05B33/14 A

【請求項の数】18

【全頁数】22

(21)【出願番号】特願2016-197789(P2016-197789)

(22)【出願日】2016年10月6日

(65)【公開番号】特開2018-60927(P2018-60927A)

(43)【公開日】2018年4月12日

【審査請求日】2019年7月3日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004215

【氏名又は名称】株式会社日本製鋼所

(74)【代理人】

【識別番号】100103894

【弁理士】

【氏名又は名称】家入 健

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 大介

(72)【発明者】

【氏名】小田嶋 保

(72)【発明者】

【氏名】清水 良

(72)【発明者】

【氏名】町田 政志

(72)【発明者】

【氏名】松島 達郎

【審査官】 桑原 清

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０００−３４３２５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−２７７７７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−０５３０２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−０１３２２７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／２６８

Ｈ０１Ｌ ２１／２０

Ｈ０１Ｌ ２１／３３６

Ｈ０１Ｌ ２９／７８６

Ｈ０１Ｌ ５１／５０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

レーザ光を被照射体に照射する光学系モジュールと、
前記レーザ光が通過する第１のスリットが形成され、前記光学系モジュール側に曲がっている第１の遮断板と、
前記光学系モジュールと前記第１の遮断板との間に配置された反射光受光部材と、
を有し、
前記反射光受光部材は、前記レーザ光のうち前記第１の遮断板で反射された第１の反射光を受光することが可能なレーザ照射装置。

【請求項2】

前記第１のスリットを通過した前記レーザ光が通過する第２のスリットが形成された第２の遮断板をさらに備え、
前記反射光受光部材は、前記レーザ光のうち、前記第２の遮断板で反射された第２の反射光を受光することが可能な請求項１に記載のレーザ照射装置。

【請求項3】

前記反射光受光部材は、
前記被照射体を照射した前記レーザ光が、前記被照射体で反射した第３の反射光を受光する、
請求項１または２に記載のレーザ照射装置。

【請求項4】

前記反射光受光部材における前記第１の反射光及び前記第３の反射光を受光する部分において、前記第１の反射光の入射角は、前記第３の反射光の入射角と異なる、
請求項３に記載のレーザ照射装置。

【請求項5】

前記反射光受光部材は、
冷却液が流れる冷却液流路を有する冷却ジャケットを備える、
請求項１〜４のいずれか一つに記載のレーザ照射装置。

【請求項6】

前記反射光受光部材は、
前記光学系モジュール側に設けられ、空気を含んだ断熱空気層を有する、
請求項１〜５のいずれか一つに記載のレーザ照射装置。

【請求項7】

前記反射光受光部材は、
前記第１の遮断板側に設けられ、熱を吸収する熱吸収素子を有する、
請求項１〜６のいずれか一つに記載のレーザ照射装置。

【請求項8】

前記熱吸収素子の前記第１の遮断板側の面には、熱を吸収する熱吸収膜を複数層含む多層熱吸収膜が形成されている、
請求項７に記載のレーザ照射装置。

【請求項9】

前記多層熱吸収膜は、
前記第１の反射光の入射角に対して所定の耐性を有する、
請求項８に記載のレーザ照射装置。

【請求項10】

前記熱吸収素子の前記第１の遮断板側の面には、フロスト処理が施されている、
請求項７に記載のレーザ照射装置。

【請求項11】

前記熱吸収素子の前記光学系モジュール側の面には、熱を吸収する熱吸収膜を複数層含む多層熱吸収膜が形成されている、
請求項７〜１０のいずれか一項に記載のレーザ照射装置。

【請求項12】

前記熱吸収素子の前記第１の遮断板側の面に形成された熱を吸収する熱吸収膜を複数層含む多層熱吸収膜の吸収率は、
前記熱吸収素子の前記光学系モジュール側の面に形成された前記多層熱吸収膜の吸収率よりも小さい、
請求項７に記載のレーザ照射装置。

【請求項13】

前記第１の遮断板の前記光学系モジュール側の面には、反射ミラーが設けられている、
請求項１〜１２のいずれか一つに記載のレーザ照射装置。

【請求項14】

前記反射ミラーに施される反射膜は、前記レーザ光の入射角に対して所定の耐性を有する、
請求項１３に記載のレーザ照射装置。

【請求項15】

前記第１の遮断板は、水平な部分と、前記水平な部分から前記光学系モジュール側に傾斜した部分とを含み、
前記第１の反射光は、前記第１の遮断板に対して照射された前記レーザ光が前記傾斜した部分で反射した反射光を含む、
請求項１〜１４のいずれか一つに記載のレーザ照射装置。

【請求項16】

（Ａ）光学系モジュールからレーザ光を、半導体を含む膜が形成された基板に向けて出射させる工程と、
（Ｂ）前記レーザ光が通過する第１のスリットが形成され、前記光学系モジュール側に曲がっている第１の遮断板を設け、前記第１のスリット及び前記第１の遮断板に対して照射された前記レーザ光のうち、前記第１のスリットに対して照射された前記レーザ光について、前記第１のスリットを通過させる工程と、
（Ｃ）前記第１のスリット及び前記第１の遮断板に対して照射された前記レーザ光のうち、前記第１の遮断板に対して照射された前記レーザ光を、前記第１の遮断板で遮断する工程と、
（Ｄ）前記光学系モジュールと前記第１の遮断板との間に反射光受光部材を配置させ、前記第１の遮断板に対して照射された前記レーザ光が前記第１の遮断板で反射した第１の反射光を前記反射光受光部材に受光させる工程と、
（Ｅ）前記第１のスリット及び前記第１の遮断板に対して照射された前記レーザ光のうち、前記第１のスリットを通過させた前記レーザ光を、前記基板に照射する工程と、
を含む半導体装置の製造方法。

【請求項17】

（Ｆ）前記第１のスリットを通過させた前記レーザ光が通過する第２のスリットが形成された第２の遮断板を設け、前記第２のスリット及び前記第２の遮断板に対して照射された前記レーザ光のうち、前記第２のスリットに対して照射された前記レーザ光について、前記第２のスリットを通過させる工程と、
（Ｇ）前記第２のスリット及び前記第２の遮断板に対して照射された前記レーザ光のうち、前記第２の遮断板に対して照射された前記レーザ光を、前記第２の遮断板で遮断する工程と、
（Ｈ）前記第２の遮断板に対して照射された前記レーザ光が前記第２の遮断板で反射した第２の反射光を前記反射光受光部材に受光させる工程と、をさらに含む、
請求項１６に記載の半導体装置の製造方法。

【請求項18】

（Ｉ）前記基板を照射した前記レーザ光が、前記基板で反射した第３の反射光を前記反射光受光部材に受光させる工程と、をさらに含む、
請求項１６または１７に記載の半導体装置の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はレーザ照射装置及び半導体装置の製造方法に関し、例えば、基板上の非晶質膜にレーザ光を照射し、レーザアニール処理を行うレーザ照射装置及び半導体装置の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

シリコン基板やガラス基板などに形成された非晶質膜にレーザ光を照射し、非晶質膜を結晶化させるレーザアニール装置が知られている。特許文献１及び２には、スリットを通過させることによって、レーザ光の光軸に直交する断面において、強度が減少する端部を遮断し、一様な強度のレーザ光を照射光として用いるレーザアニール装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第５７１７１４６号公報

【特許文献2】特許第５９０７５３０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１及び２に開示されたレーザアニール装置では、レーザ光の光軸に直交する断面の端部は、スリットを通過せず、スリットを形成する遮蔽部で遮断される。これにより、遮蔽部で遮断されたレーザ光は、遮蔽部により反射することが考えられる。

【0005】

遮蔽部により反射した反射光が、レーザアニール装置の光学系モジュールに到達し、光学系モジュールの温度を上昇させる等の悪影響を及ぼすことが考えられる。その場合には、光学系モジュールの筐体が、熱応力により変形し、光学系モジュールに設けられた各光学素子に位置ずれを引き起こす。これにより、非晶質膜を結晶化するレーザ光に照射ムラが発生し、安定した結晶化処理を行うことができないことが考えられる。

【0006】

また、スリットを通過したレーザ光が、非晶質膜または基板により反射した反射光も、スリットを逆方向に進み、光学系モジュールに到達する。これにより、遮蔽部による反射光と同様の照射ムラが発生することが考えられる。

【0007】

その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

【課題を解決するための手段】

【0008】

一実施の形態にかかるレーザ照射装置は、レーザ光を被照射体に照射する光学系モジュールと、前記レーザ光が通過する第１のスリットが形成された第１の遮断板と、前記光学系モジュールと前記第１の遮断板との間に配置された反射光受光部材と、を有し、前記反射光受光部材は、前記レーザ光のうち、前記第１の遮断板で反射された第１の反射光を受光することが可能である。

【0009】

一実施の形態にかかる半導体装置の製造方法は、（Ａ）光学系モジュールからレーザ光を、半導体を含む膜が形成された基板に向けて出射させる工程と、（Ｂ）前記レーザ光が通過する第１のスリットが形成された第１の遮断板を設け、前記第１のスリット及び前記第１の遮断板に対して照射された前記レーザ光のうち、前記第１のスリットに対して照射された前記レーザ光について、前記第１のスリットを通過させる工程と、（Ｃ）前記第１のスリット及び前記第１の遮断板に対して照射された前記レーザ光のうち、前記第１の遮断板に対して照射された前記レーザ光を、前記第１の遮断板で遮断する工程と、（Ｄ）前記光学系モジュールと前記第１の遮断板との間に反射光受光部材を配置させ、前記第１の遮断板に対して照射された前記レーザ光が前記第１の遮断板で反射した第１の反射光を前記反射光受光部材に受光させる工程と、（Ｅ）前記第１のスリット及び前記第１の遮断板に対して照射された前記レーザ光のうち、前記第１のスリットを通過させた前記レーザ光で、前記基板を照射させる工程と、を含む。

【発明の効果】

【0010】

前記一実施の形態によれば、照射ムラを抑制し、安定した結晶化処理を行うレーザ照射装置及び半導体装置の製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】実施形態１に係るレーザ照射装置を例示した断面図である。

【図2】実施形態１に係るレーザ照射装置の要部を例示した断面図である。

【図3】図２に示すレーザ照射装置の要部の切断線Ａ−Ａにおける断面図である。

【図4】図２に示すレーザ照射装置の要部の切断線Ｂ−Ｂにおける断面図である。

【図5】実施形態１に係るレーザ照射装置のレーザ光とスリットとの関係を例示した斜視図である。

【図6】実施形態１に係るレーザ照射装置を用いたレーザ照射方法を例示したフローチャート図である。

【図7】比較例に係るレーザ照射装置を例示した断面図である。

【図8】基板に照射されたレーザ光の基板上の形状を例示した拡大図である。

【図9】実施形態２に係るレーザ照射装置の要部を例示した断面図である。

【図10】実施形態２に係る反射光受光部材を例示した断面図である。

【図11】図１０に示す反射光受光部材の切断線Ｃ−Ｃにおける断面図である。

【図12】実施形態３に係るレーザ照射装置の要部を例示した断面図である。

【図13】実施形態３に係る反射光受光部材を例示した断面図である。

【図14】実施形態３に係る熱吸収素子を例示した断面図である。

【図15】実施形態４に係る半導体装置の製造方法を例示した断面図である。

【図16】有機ＥＬディスプレイの概要を説明するための断面図であり、有機ＥＬディスプレイの画素回路を簡略化して示している。

【発明を実施するための形態】

【0012】

（実施形態１）
実施形態１に係るレーザ照射装置を説明する。本実施形態に係るレーザ照射装置は、レーザ光を被照射体に照射する装置である。被照射体は、例えば、非晶質膜等の半導体を含む膜が形成された基板である。この場合には、レーザ照射装置は、非晶質膜にレーザ光を照射して結晶化させるレーザアニール処理を行う。例えば、レーザ光として、エキシマレーザを用いてレーザアニール処理する場合には、レーザ照射装置は、エキシマレーザアニール（ＥＬＡ：Ｅｘｃｉｍｅｒ Ｌａｓｅｒ Ａｎｎｅａｌ）装置として用いられる。

【0013】

まず、レーザ照射装置の構成を説明する。図１は、実施形態１に係るレーザ照射装置を例示した断面図である。図２は、実施形態１に係るレーザ照射装置の要部を例示した断面図である。図３は、図２に示すレーザ照射装置の要部の切断線Ａ−Ａにおける断面図である。図４は、図２に示すレーザ照射装置の要部の切断線Ｂ−Ｂにおける断面図である。図５は、実施形態１に係るレーザ照射装置のレーザ光とスリットとの関係を例示した斜視図である。

【0014】

図１に示すように、レーザ照射装置１は、光源１０、光学系モジュール２０、密閉部３０、処理室４０を有している。処理室４０は、例えば、水平な土台４８上に設けられている。処理室４０の上方に密閉部３０が設けられ、密閉部３０の上方に光学系モジュール２０が設けられている。光学系モジュール２０は、光源１０から放出されるレーザ光Ｌ１を受光することが可能な位置に設けられている。

【0015】

ここで、レーザ照射装置１を説明するために、ＸＹＺ直交座標軸を導入する。土台４８の上面に直交する方向をＺ軸方向とし、上方を＋Ｚ軸方向、下方を−Ｚ軸方向とする。光源１０と光学系モジュール２０とを結ぶ方向をＸ軸方向とし、光源１０から光学系モジュール２０に向かう方向を＋Ｘ軸方向、逆方向を−Ｘ軸方向とする。Ｘ軸方向及びＺ軸方向に直交する方向をＹ軸方向とし、一方を＋Ｙ軸方向、逆方向を−Ｙ軸方向とする。

【0016】

図１に示すように、光源１０は、レーザ光Ｌ１を放出する。光源１０は、例えば、エキシマレーザ光源であり、中心波長３０８ｎｍのエキシマレーザのレーザ光Ｌ１を放出する。また、光源１０は、パルス状のレーザ光Ｌ１を放出する。光源１０は、レーザ光Ｌ１を光学系モジュール２０に向けて出射する。レーザ光Ｌ１は、例えば、＋Ｘ軸方向に進み、光学系モジュール２０に入射する。なお、必要に応じて、光源１０と、光学系モジュール２０との間のレーザ光Ｌ１の光路上に、エネルギー密度を調整するアテニュエータ等の光学素子を配置してもよい。

【0017】

図１〜４に示すように、光学系モジュール２０は、外形を構成する光学系筐体２１、ミラー２２、レンズ等の光学素子、及び、封止窓２３を含んでいる。光学系筐体２１は、例えば、アルミニウム等の材料で構成された箱状の部材である。光学系モジュール２０の各光学素子は、光学系筐体２１の内部にホルダ等で保持されている。このような各光学素子により、光学系モジュール２０は、光源１０から放出されたレーザ光Ｌ１の照射方向、光量等を調整する。封止窓２３は、光学系筐体２１の一部、例えば、光学系筐体２１の下面に設けられている。レーザ光Ｌ１は、光学系モジュール２０で調整された後に、封止窓２３から密閉部３０に向けて出射される。このようにして、光学系モジュール２０は、レーザ光Ｌ１を被照射体に照射する。

【0018】

図５に示すように、レーザ光Ｌ１は、光学系モジュール２０において、ラインビーム状となっている。すなわち、レーザ光Ｌ１の光軸Ｃ１に直交する断面は、一方向に延びた細長い線状となっている。例えば、ミラー２２で反射されたレーザ光Ｌ１の光軸に直交する断面は、Ｙ軸方向に延びた線状となっている。

【0019】

図２〜４に示すように、密閉部３０は、密閉筐体３１、遮断板５１、反射光受光部材６１、封止窓３３、ガス入口３４、ガス出口３５を有している。図が煩雑にならないように、図３では、ガス入口３４、ガス出口３５を省略し、図４では、反射光受光部材６１、封止窓３３、ガス入口３４、ガス出口３５を省略している。なお、説明を明確にするため、各図面は、適宜、簡略化されている。

【0020】

密閉筐体３１は、内部が空洞の箱状の部材である。密閉筐体３１の内部に、遮断板５１、反射光受光部材６１が配置されている。密閉筐体３１の所定の側面には、ガス入口３４及びガス出口３５が設けられている。ガス入口３４及びガス出口３５は、例えば、密閉筐体３１における対向する側面に設けられている。例えば、ガス出口３５は、ガス入口３４よりも上方に設けられている。ガス入口３４からは、ガス３７、例えば、窒素等の不活性ガスが導入される。ガス入口３４から密閉筐体３１の内部に導入されたガス３７は、ガス出口３５から排出される。ガス３７は、密閉筐体３１の内部に連続的に供給されることが望ましい。また、ガス３７は、密閉筐体３１の外部に連続的に排出されるのが望ましい。ガス３７の流量は、密閉筐体３１の内部を常時換気された状態になるように、所定の流量に制御される。

【0021】

図２〜５に示すように、遮断板５１は、光学系モジュール２０の封止窓２３から出射したレーザ光Ｌ１が、処理室４０に到達する光路上に配置されている。遮断板５１は、例えば、複数の部材を含んでいる。遮断板５１は、例えば、遮断板５１ａ及び遮断板５１ｂを含んでいる。遮断板５１ａ及び遮断板５１ｂは、一方向、例えばＹ軸方向に延びた板状の部材となっている。遮断板５１ａ及び遮断板５１ｂは、板面をＺ軸方向に向けて配置されている。遮断板５１ａ及び遮断板５１ｂは、Ｙ軸方向に間隔を空けて並んで配置されている。したがって、遮断板５１ａ及び遮断板５１ｂの間には、スリット５４が形成されている。各遮断板５１ａ及び５１ｂは、＋Ｙ軸方向及び−Ｙ軸方向に図示しないモータで可動であり、スリット５４の幅（遮断板５１ａと遮断板５１ｂとの間の長さ）は、適宜設定可能である。レーザ光Ｌ１は、スリット５４を通過する。このように、遮断板５１には、レーザ光Ｌ１が通過するスリット５４が形成されている。

【0022】

レーザ光Ｌ１のＹ軸方向における両端部は、遮断板５１ａ及び遮断板５１ｂに遮断される。遮断板５１ａ及び遮断板５１ｂに遮断されたレーザ光Ｌ１の端部は、遮断板５１ａ及び遮断板５１ｂで反射し、反射光Ｒ１となる。このように、スリット５４及び遮断板５１に対して照射されたレーザ光Ｌ１のうち、遮断板５１で遮断されたレーザ光Ｌ１が、遮断板５１で反射する。

【0023】

遮断板５１の光学系モジュール２０側の面に、反射ミラー５７が設けられてもよい。これにより、遮断板５１に遮断されたレーザ光Ｌ１が、遮断板５１に吸収されることを抑制することができる。よって、遮断板５１の温度が上昇することにより、遮断板５１の近傍の雰囲気が乱れることを抑制することができる。反射ミラー５７に施される反射膜は、レーザ光Ｌ１の入射角度に対して所定の耐性を有する仕様に処理されていることが望ましい。一般的に、反射膜には、レーザ光Ｌ１の入射角度によって反射率が極端に変化するものから、レーザ光Ｌ１の入射角によっても反射率があまり変化しないものまである。本実施形態では、被照射体に対してレーザ照射を実施する際に想定しうるレーザ光Ｌ１の入射角の変化に対して、反射率が所定の範囲内に収まる反射膜を用いる。

【0024】

反射光受光部材６１は、遮断板５１と、光学系モジュール２０との間に配置されている。例えば、反射光受光部材６１は、光学系モジュール２０の外側に、光学系モジュール２０との間に間隔を有するように配置されている。反射光受光部材６１は、例えば、板状の部材である。反射光受光部材６１は、板面をＺ軸方向に向けて配置されている。反射光受光部材６１は、遮断板５１で遮断されたレーザ光Ｌ１が遮断板５１で反射された反射光Ｒ１を受光することが可能なように配置されている。例えば、レーザ光Ｌ１の入射角と、反射光Ｒ１の反射角とを考慮して、反射光受光部材６１を、反射光Ｒ１の光路上に配置する。なお、反射光受光部材６１を、光学系モジュール２０との間に断熱材を介して間隔をあけて取り付けてもよい。これにより、反射光受光部材６１と光学系モジュール２０との間の断熱性を保つことができる。

【0025】

封止窓３３は、密閉筐体３１の一部、例えば、密閉筐体３１の下面に設けられている。光学系モジュール２０の封止窓２３から出射したレーザ光Ｌ１は、遮断板５１の間のスリット５４を通る。そして、スリット５４を通ったレーザ光Ｌ１は、封止窓３３から処理室４０に向けて出射する。

【0026】

図１に示すように、処理室４０は、ガスボックス４１、遮断板５２、基板ステージ４５、基台４６、走査装置４７を有している。例えば、処理室４０において、基板ステージ４５上に載置された基板Ｍ１にレーザ光Ｌ１が照射され、基板Ｍ１上の非晶質膜を結晶化するレーザアニール処理が行われる。基板ステージ４５は、フロートタイプステージ、すなわち、被照射体である基板Ｍ１を浮上させながら搬送するステージでもよい。

【0027】

図２及び図３に示すように、ガスボックス４１は、箱状の部材であって、内部は空洞となっている。ガスボックス４１は、基板ステージ４５の上方であって、密閉部３０における封止窓３３の下方に配置されている。ガスボックス４１の上面には、導入窓４２が設けられている。導入窓４２は、封止窓３３に対向するように配置されている。また、ガスボックス４１の下面には、照射窓４３が設けられている。照射窓４３は、基板Ｍ１上の非晶質膜に対向するように配置されている。

【0028】

ガスボックス４１の所定の側面には、ガス入口４４が設けられている。ガスボックス４１には、ガス入口４４から、所定のガス３７、例えば、窒素等の不活性ガスが供給される。ガスボックス４１に供給されたガス３７は、ガスボックス４１の内部を充填した後、照射窓４３から排出される。

【0029】

遮断板５２は、密閉部３０の封止窓３３から出射したレーザ光Ｌ１が、基板Ｍ１上の非晶質膜に到達する光路上に配置されている。遮断板５２は、例えば、ガスボックス４１の内部において、照射窓４３を覆うように配置されている。

【0030】

図３及び図５に示すように、遮断板５２は、例えば、複数の部材を含んでいる。遮断板５２は、例えば、遮断板５２ａ及び遮断板５２ｂを含んでいる。遮断板５２ａ及び遮断板５２ｂは、一方向に延びた板状の部材である。遮断板５２ａ及び遮断板５２ｂは、板面をＺ軸方向に向け、延びた方向をＹ方向にして配置されている。遮断板５２ａ及び遮断板５２ｂは、Ｙ軸方向に間隔を空けて並んで配置されている。したがって、遮断板５２ａ及び遮断板５２ｂの間には、スリット５５が形成されている。各遮断板５２ａ及び５２ｂは、＋Ｙ軸方向及び−Ｙ軸方向に図示しないモータで可動であり、スリット５５の幅（遮断板５２ａと遮断板５２ｂとの間の長さ）は、適宜設定可能である。レーザ光Ｌ１は、スリット５５を通過する。このように、遮断板５２には、スリット５４を通過したレーザ光Ｌ１が通過するスリット５５が形成されている。

【0031】

レーザ光Ｌ１のＹ軸方向における両端部は、遮断板５２ａ及び遮断板５２ｂに遮断される。遮断板５２ａ及び遮断板５２ｂに遮断されたレーザ光Ｌ１の端部は、遮断板５２ａ及び遮断板５２ｂで反射し、反射光Ｒ２となる。このように、スリット５５及び遮断板５２に対して照射されたレーザ光Ｌ１のうち、遮断板５２で遮断されたレーザ光Ｌ１が、遮断板５２で反射する。

【0032】

反射光受光部材６１は、スリット５５及び遮断板５２に対して照射されたレーザ光Ｌ１のうち、遮断板５２で遮断されたレーザ光Ｌ１が遮断板５２で反射された反射光Ｒ２を受光することが可能なように配置されている。

【0033】

遮断板５２の光学系モジュール２０側の面に、反射ミラー５７が設けられてもよい。これにより、遮断板５２に遮断されたレーザ光Ｌ１が、遮断板５２に吸収されることを抑制することができる。よって、遮断板５２の温度が上昇することにより、遮断板５２の近傍の雰囲気が乱れることを抑制することができる。反射ミラー５７に含まれる反射膜は、レーザ光Ｌ１の入射角度に対し、所定の耐性を有する仕様に処理されることが望ましい。

【0034】

遮断板５２の間のスリット５５を通ったレーザ光Ｌ１は、照射窓４３から出射し、基板Ｍ１上の非晶質膜を照射する。

【0035】

基板Ｍ１は、基板ステージ４５上に載置されている。基板Ｍ１は、例えば、シリコン基板等の半導体基板、または、石英基板等である。なお、基板Ｍ１は、半導体基板及び石英基板に限らない。基板Ｍ１上には、非晶質膜等の半導体を含む膜が形成されている。非晶質膜は、例えば、アモルファスシリコン（ａＳｉ）を含んでいる。基板Ｍ１上の非晶質膜をレーザ光Ｌ１によって照射することにより、結晶化させる。結晶化させることにより、基板Ｍ１上には、例えば、ポリシリコン（ｐｏｌｙＳｉ）を含む結晶質膜が形成される。

【0036】

基板Ｍ１上の非晶質膜を照射したレーザ光Ｌ１は、非晶質膜または基板Ｍ１で反射し、反射光Ｒ３となる。反射光受光部材６１は、非晶質膜または基板Ｍ１を照射したレーザ光Ｌ１が非晶質膜または基板Ｍ１で反射した反射光Ｒ３を受光することが可能なように配置されている。

【0037】

図１に示すように、基板ステージ４５は、走査装置４７上に、例えば、基台４６を介して載置されている。基板ステージ４５は、走査装置４７により、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に移動可能となっている。レーザアニール処理を行う際には、基板ステージ４５を、走査装置４７の走査により、例えば、−Ｘ軸方向の搬送方向４９に搬送させる。

【0038】

次に、実施形態１に係るレーザ照射装置１を用いたレーザ照射方法を説明する。
図６は、実施形態１に係るレーザ照射装置を用いたレーザ照射方法を例示したフローチャート図である。

【0039】

図６のステップＳ１１に示すように、まず、光学系モジュール２０からレーザ光Ｌ１を出射させる。光源１０から放出されたレーザ光Ｌ１の照射方向、光量等を光学系モジュール２０において調整し、密閉部３０に対してレーザ光Ｌ１を出射させる。例えば、被照射体が、非晶質膜等の半導体を含む膜が形成された基板Ｍ１の場合には、光学系モジュールからレーザ光を、基板Ｍ１に向けて出射させる。

【0040】

次に、図６のステップＳ１２に示すように、レーザ光Ｌ１を、遮断板５１に形成されたスリットを通過させる。すなわち、レーザ光Ｌ１が通過するスリット５４が形成された遮断板５１を設け、スリット５４及び遮断板５１に対して照射されたレーザ光Ｌ１のうち、スリット５４に対して照射されたレーザ光Ｌ１について、スリット５４を通過させる。また、スリット５５が形成された遮断板５２を設け、スリット５４を通過し、スリット５５及び遮断板５２に対して照射されたレーザ光Ｌ１のうち、スリット５５に対して照射されたレーザ光Ｌ１について、スリット５５を通過させる。

【0041】

次に、図６のステップＳ１３に示すように、スリット５４及び遮断板５１に対して照射されたレーザ光Ｌ１のうち、遮断板５１に対して照射されたレーザ光Ｌ１を遮断板５１で遮断する。また、スリット５５及び遮断板５２に対して照射されたレーザ光Ｌ１のうち、遮断板５２に対して照射されたレーザ光Ｌ１を、遮断板５２で遮断する。これにより、レーザ光Ｌ１の光軸に直交する断面において、端部を遮断し、端部以外の部分を被照射体の照射に用いる。

【0042】

次に、図６のステップＳ１４に示すように、レーザ光Ｌ１が遮断板５１で反射した反射光Ｒ１を反射光受光部材６１に受光させる。すなわち、光学系モジュール２０と遮断板５１との間に反射光受光部材６１を配置し、遮断板５１に対して照射されたレーザ光Ｌ１が遮断板５１で反射した反射光Ｒ１を、反射光受光部材６１に受光させる。また、遮断板５２に対して照射されたレーザ光Ｌ１が遮断板５２で反射した反射光Ｒ２を、反射光受光部材６１に受光させる。

【0043】

次に、図６のステップＳ１５に示すように、レーザ光Ｌ１で被照射体を照射する。すなわち、スリット５４及び遮断板５１に対して照射されたレーザ光Ｌ１のうち、スリット５４を通過させたレーザ光Ｌ１で、被照射体を照射する。被照射体が、非晶質膜等の半導体を含む膜が形成された基板の場合には、非晶質膜に対してレーザ光Ｌ１を照射する。具体的には、基板Ｍ１の搬送方向４９、例えば、−Ｘ軸方向に基板Ｍ１を搬送しながら、基板Ｍ１に形成された非晶質膜に対してレーザ光Ｌ１を照射する。また、基板Ｍ１を照射したレーザ光Ｌ１が、基板Ｍ１で反射した反射光Ｒ３を反射光受光部材６１に受光させる。

【0044】

このようにして、実施形態１に係るレーザ照射装置１を用いて、レーザ照射をすることができる。

【0045】

次に、実施形態１に係るレーザ照射装置１の効果を説明する。
本実施形態のレーザ照射装置１は、反射光受光部材６１を有している。反射光受光部材６１は、遮断板５１により反射した反射光Ｒ１、遮断板５２により反射した反射光Ｒ２及び被照射体により反射した反射光Ｒ３を受光するように配置されている。よって、反射光Ｒ１〜Ｒ３が、光学系モジュール２０に到達することを抑制することができる。特に、遮断板５１により反射した反射光Ｒ１が、光学系モジュール２０の内部に進入し、各光学素子のホルダに到達することによって、各光学素子が位置ズレを発生することを抑制することができる。よって、反射光Ｒ１〜Ｒ３の照射による光学系モジュールの温度の上昇を抑制することができ、光学系モジュールの筐体の変形を抑制する。これにより、光学系モジュールに設けられた各光学素子の位置ずれを抑制し、レーザ光の照射ムラを抑制することができる。

【0046】

また、反射光Ｒ１〜Ｒ３が、一つの反射光受光部材６１に到達するようにしている。よって、光学系モジュール２０との間に温度勾配を発生させる要因を、例えば、反射光受光部材６１だけに限定し、光学系モジュール２０の温度上昇を抑制する対策を容易にすることができる。

【0047】

反射光受光部材６１は、光学系モジュール２０に直接取り付けず、光学系モジュール２０との間に間隔を有するように配置されている。これにより、反射光受光部材６１と光学系モジュール２０との間の断熱性を向上させることができる。また、反射光受光部材６１を、光学系モジュール２０に断熱材を介して間隔を有するように取り付ける。これによっても、反射光受光部材６１と光学系モジュール２０との間の断熱性を向上させることができる。

【0048】

反射光受光部材６１をガスボックス４１の上方に設けられた封止窓３３よりも上方へ配置している。よって、反射光Ｒ１〜Ｒ３を受光して仮に反射光受光部材６１の近傍の温度が上昇しても、反射光受光部材６１と、基板Ｍ１との間には、ガスボックス４１が配置されているので、基板Ｍ１の近傍の雰囲気が乱れることを抑制することができる。よって、雰囲気の乱れによる照射ムラを抑制することができる。

【0049】

遮断板５１及び５２の光学系モジュール２０側の面に、反射ミラー５７を設けることにより、遮断板５１及び５２によるレーザ光Ｌ１の吸収を抑制することができる。これにより、遮断板５１及び５２の温度が上昇することにより、遮断板５１及び５２の近傍の雰囲気が乱れることを抑制することができる。よって、雰囲気の乱れによる照射ムラを抑制することができる。少なくとも、光学系モジュール２０に近い遮断板５１に反射ミラー５７を設けることにより、雰囲気の乱れによる照射ムラを抑制することができる。

【0050】

密閉筐体３１の内部を常時換気された状態になるように、ガス３７の流量を制御している。これにより、密閉筐体３１の内部の雰囲気における温度上昇を抑制することができる。よって、レーザ光Ｌ１が通過する雰囲気の温度勾配により、流体密度が変化し、屈折率が変動することを抑制し、照射ムラを抑制することができる。

【0051】

（比較例）
次に、比較例について説明し、その後、比較例と、実施形態１とを対比させて、レーザ光の長軸に対する反射光の熱の影響を抑制する効果を説明する。

【0052】

図７は、比較例に係るレーザ照射装置を例示した断面図である。図７に示すように、比較例に係るレーザ照射装置１０１は、反射光受光部材６１を有していない。したがって、遮断板５１により反射した反射光Ｒ１、遮断板５２により反射した反射光Ｒ２及び被照射体により反射した反射光Ｒ３は、光学系モジュール２０に到達する。特に、遮断板５１により反射した反射光Ｒ１は、封止窓２３から光学系モジュール２０の内部に進入し、各光学素子のホルダに到達する。よって、反射光Ｒ１〜Ｒ３の熱が光学系モジュール及び各光学素子のホルダに伝わり、これらの温度を上昇させる。これにより、光学系筐体２１及び光学系素子のホルダが変形し、光学系モジュール２０に設けられた各光学素子に位置ずれを発生させる。

【0053】

（レーザ光Ｌ１の基板Ｍ１上の形状）
図８は、基板Ｍ１に照射されたレーザ光Ｌ１の基板Ｍ１上の形状を例示した拡大図である。図８に示すように、反射光受光部材の形態としては、比較例では、反射光受光部材を有しておらず、実施形態１では、反射光受光部材の本体部のみとなっている。なお、実施形態２については後述する。

【0054】

基板Ｍ１上のレーザ光Ｌ１の形状において、比較例のレーザ照射直後では、０μｍ程度の誤差範囲内の傾斜となっている。しかしながら、比較例のレーザ照射後７時間以上経過では、２５０μｍ程度の傾斜となり、レーザ照射に照射ムラが発生するほど大きく傾斜するようになる。

【0055】

一方、基板Ｍ１上のレーザ光Ｌ１の形状において、実施形態１のレーザ照射直後では、０μｍ程度の誤差範囲内の傾斜となっている。実施形態１のレーザ照射後７時間以上経過では、５０μｍ程度の傾斜となり、レーザ照射における照射ムラが許容範囲内となる程度の傾斜となる。

【0056】

このように、実施形態１では、反射光受光部材６１を設けることにより、反射光Ｒ１〜Ｒ３の照射による光学系モジュール２０の温度の上昇を抑制することができ、光学系モジュール２０に設けられた各光学素子の位置ずれを抑制することができる。よって、レーザ光Ｌ１の照射ムラを抑制することができる。

【0057】

（実施形態２）
次に、実施形態２に係るレーザ照射装置を説明する。図９は、実施形態２に係るレーザ照射装置の要部を例示した断面図である。図１０は、実施形態２に係る反射光受光部材を例示した断面図である。図１１は、図１０に示す反射光受光部材の切断線Ｃ−Ｃにおける断面図である。

【0058】

図９〜図１１に示すように、本実施形態のレーザ照射装置２においても、反射光受光部材６２は、遮断板５１と、光学系モジュール２０との間に設けられている。例えば、反射光受光部材６２は、光学系モジュール２０に、断熱材５８を介して間隔を有するように取付けられている。反射光受光部材６２は、例えば、板状の部材である。反射光受光部材６２は、板面をＺ軸方向に向けて配置されている。なお、反射光受光部材６２を、光学系モジュール２０に断熱材５８を介して取り付けず、光学系モジュール２０の外側に、光学系モジュール２０との間に間隔を有するように配置してもよい。これにより、反射光受光部材６０と光学系モジュール２０との間の断熱性を保つことができる。

【0059】

反射光受光部材６２は、本体部６２ａ及び空気を含んだ断熱空気層６２ｂを有している。本体部６２ａは、反射光Ｒ１、反射光Ｒ２及び反射光Ｒ３を受光するように配置されている。断熱空気層６２ｂは、本体部６２ａの光学系モジュール２０側に設けられている。例えば、本体部６２ａ及び断熱空気層６２ｂは、反射光受光部材６２の板面方向に積層されている。断熱空気層６２ｂには、吸気口（図示せず）及び排気口（図示せず）が設けられている。吸気口から所定のガス、例えば、空気を供給し、排気口から廃棄することにより、断熱空気層６２ｂの内部を排気することができる。

【0060】

このような構成とすることにより、本体部６２ａが反射光を受光することにより発生した熱が光学系モジュール２０に伝わることを抑制することができる。なお、断熱空気層６２ｂは、反射光受光部材６２と光学系モジュール２０との間の断熱性を向上させることができれば、空気以外のガスを供給及び排出してもよいし、断熱空気層６２ｂの内部の圧力を変化させてもよい。

【0061】

反射光受光部材６２の本体部６２ａには、冷却液が流れる冷却液流路６２ｃが設けられている。したがって、反射光受光部材６２は、冷却液が流れる冷却液流路６２ｃを有した冷却ジャケットを備えている。冷却液流路６２ｃは、例えば、本体部６２ａの内部において、板面に平行な面内で蛇行するように配置されている。冷却液流路６２ｃを流れる冷却液の入口及び出口は、本体部６２ａの側面に設けられている。これにより、冷却液流路６２ｃの入口から供給された冷却液が、冷却液流路６２ｃを一巡して、冷却液流路６２ｃの出口から排出する。冷却液は、所定の温度に温度調整されている。

【0062】

実施形態２に係るレーザ照射装置２におけるその他の構成は、実施形態１と同様であるので、説明を省略する。

【0063】

実施形態２に係るレーザ照射装置２を用いたレーザ照射方法は、実施形態１に係るレーザ照射装置１を用いたレーザ照射方法において、反射光受光部材６１の代わりに反射光受光部材６２を用いる。そして、反射光受光部材６２における断熱空気層６２ｂに空気等を供給及び排出するとともに、冷却液流路６２ｃに冷却液を供給及び排出する。それ以外については実施形態１と同様であるので説明を省略する。

【0064】

次に、実施形態２に係るレーザ照射装置の効果を説明する。
本実施形態のレーザ照射装置２の反射光受光部材６２は、冷却ジャケットを備えている。すなわち、本体部６２ａに、冷却液が流れる冷却液流路６２ｃを有している。したがって、受光した反射光Ｒ１〜Ｒ３による熱で、反射光受光部材６２の温度が上昇することを抑制することができる。これにより、反射光受光部材６２からの放射熱により、光学系モジュール２０の温度が上昇することを抑制することができる。

【0065】

図８に示すように、反射光受光部材の形態としては、実施形態２では、冷却ジャケット（本体部６２ａ及び冷却液流路６２ｃ）、並びに、断熱空気層６２ｂを有している。基板Ｍ１上のレーザ光Ｌ１の形状において、実施形態２のレーザ照射直後では、０μｍ程度の誤差範囲内の傾斜となっている。実施形態２のレーザ照射後７時間以上経過では、１０μｍ以下の傾斜に抑制することができ、レーザ照射における照射ムラを許容範囲内に抑制することができる。

【0066】

このように、実施形態２では、反射光受光部材６２により、反射光Ｒ１〜Ｒ３の照射による光学系モジュールの温度の上昇を抑制することができ、光学系モジュールに設けられた各光学素子に位置ずれを抑制し、レーザ光の照射ムラを抑制することができる。

【0067】

断熱空気層６２ｂの内部を排気することができる。このような構成により、本体部６２ａが反射光を受光することにより発生した熱を、光学系モジュール２０に伝わることを抑制することができる。また、断熱空気層６２ｂは、本体部６２ａと光学系モジュール２０との間の断熱の機能を有している。これにより、冷却液流路６２ｃの冷却液が光学系モジュール２０よりも低温の場合にも、光学系モジュール２０の温度の低下を抑制し、熱応力により、光学素子の位置ずれの発生を抑制することができる。

【0068】

さらに、反射光Ｒ１〜Ｒ３が、ひとつの反射光受光部材６２に到達するようにしている。よって、冷却液により冷却する箇所を反射光受光部材６２に限定することができるので、光学系モジュール２０の温度上昇を抑制する対策を容易にすることができる。その他の効果は、実施形態１の効果と同様であるので、説明を省略する。

【0069】

（実施形態３）
次に、実施形態３に係るレーザ照射装置を説明する。図１２は、実施形態３に係るレーザ照射装置の要部を例示した断面図である。図１３は、実施形態３に係る反射光受光部材を例示した断面図である。図１４は、実施形態３に係る熱吸収素子を例示した断面図である。

【0070】

図１２〜１４に示すように、本実施形態のレーザ照射装置３において、反射光受光部材６３は、冷却ジャケット（本体部６３ａ及び冷却液流路６３ｃ）、断熱空気層６３ｂの他に、熱吸収素子６３ｄを有している。また、本実施形態のレーザ照射装置３の遮断板７１は、光学系モジュール２０側に曲がっている。

【0071】

熱吸収素子６３ｄは、反射光受光部材６３の、遮断板７１側に設けられている。熱吸収素子６３ｄは、反射光Ｒ１、反射光Ｒ２及び反射光Ｒ３を受光するように配置されている。熱吸収素子６３ｄは、板状の部材となっている。熱吸収素子６３ｄは、板面をＺ軸方向に向けて本体部６３ａに取付けられている。よって、熱吸収素子６３ｄの一方の板面は、遮断板７１側を向き、他方の板面は、光学系モジュール２０側を向いている。

【0072】

熱吸収素子６３ｄは、レーザ光Ｌ１及び反射光Ｒ１〜Ｒ３の波長、例えば、エキシマレーザの波長に適合した熱を吸収する部材となっている。例えば、熱吸収素子６３ｄは、熱を吸収する熱吸収膜を複数層コーティングした部材である。熱吸収膜の厚さ、コーティングする層数等を調整することにより、吸収するレーザ光Ｌ１の波長に適合させることができる。

【0073】

図１４に示すように、熱吸収素子６３ｄの遮断板７１側の面には、熱を吸収する熱吸収膜を複数層コーティングした多層熱吸収膜５９ａが形成されている。多層熱吸収膜５９ａは、反射光Ｒ１〜Ｒ３の入射角に対して所定の耐性を有する仕様に処理されていることが望ましい。一般的に、多層熱吸収膜には、反射光Ｒ１〜Ｒ３の入射角によって熱吸収率が極端に変化するものから、反射光Ｒ１〜Ｒ３の入射角によっても熱吸収率があまり変化しないものまであるが、本実施形態では、反射光Ｒ１〜Ｒ３の入射角の変化に対して、熱の吸収率が所定の範囲内に収まる多層熱吸収膜を用いる。熱吸収素子６３ｄにおける遮断板７１側の多層熱吸収膜５９ａの熱吸収率を、例えば、５０％とする。

【0074】

一方、熱吸収素子６３ｄの光学系モジュール２０側の面にも、多層熱吸収膜５９ｂが形成されている。例えば、多層熱吸収膜５９ｂの熱吸収率は９８％である。このように、熱吸収素子６３ｄの遮断板７１側の面に形成された多層熱吸収膜５９ａの吸収率は、熱吸収素子６３ｄの光学系モジュール２０側の面に形成された多層熱吸収膜５９ｂの吸収率よりも小さくなっている。このような構成とすることにより、熱吸収素子６３ｄが吸収する熱を本体部６３ａ側に伝熱しやすくすることができるので、熱吸収素子６３ｄの劣化を抑制し、熱吸収素子６３ｄを長寿命化することができる。

【0075】

また、熱吸収素子６３ｄの遮断板７１側の面には、フロスト処理が施されていてもよい。これにより、反射光Ｒ１〜Ｒ３の熱による多層熱吸収膜５９ａ及び５９ｂの劣化を抑制することができる。

【0076】

本実施形態のレーザ照射装置３の遮断板７１は、光学系モジュール２０側に曲がっている。例えば、遮断板７１は、水平部７２と、傾斜部７３とを含んでいる。

【0077】

水平部７２は、板面がＺ軸方向を向いた水平な部分である。遮断板７１を密閉部３０内に配置する際に、水平部７２により固定することができるとともに、水平部７２の位置を微調整することによって、レーザ光Ｌ１の光軸に対する位置調整を容易にすることができる。

【0078】

傾斜部７３は、水平部７２から光学系モジュール２０側に傾斜した部分である。光学系モジュール２０から出射したレーザ光Ｌ１は、傾斜部７３におけるスリット５４及び傾斜部７３に対して照射される。そして、傾斜部７３に照射されたレーザ光Ｌ１が傾斜部７３により反射した反射光Ｒ１は熱吸収素子６３ｄに受光されるように遮断板７１は配置されている。

【0079】

このように、反射光Ｒ１は、遮断板７１に対して照射されたレーザ光Ｌ１が、傾斜した傾斜部７３で反射した反射光を含んでいる。反射光受光部材６３における反射光Ｒ１、反射光Ｒ２及び反射光Ｒ３を受光する部分において、反射光Ｒ１の入射角は、反射光Ｒ２及び反射光Ｒ３の入射角と異なっている。傾斜部７３におけるスリット５４を通過したレーザ光Ｌ１は、封止窓３３から処理室４０に向けて出射する。

【0080】

実施形態３に係るレーザ照射装置３におけるその他の構成は、実施形態１及び２と同様であるので、説明を省略する。

【0081】

実施形態３に係るレーザ照射装置３を用いたレーザ照射方法は、実施形態１に係るレーザ照射装置１を用いたレーザ照射方法において、反射光受光部材６１の代わりに反射光受光部材６３を用い、遮断板５１の代わりに遮断板７１を用いること以外は、同様であるので説明を省略する。

【0082】

次に、本実施形態のレーザ照射装置３の効果を説明する。
本実施形態の反射光受光部材６３は、熱吸収素子６３ｄを有している。したがって、反射光Ｒ１〜Ｒ３による熱を熱吸収素子６３ｄに吸収させることができる。これにより、反射光受光部材６３からの放射熱により、光学系モジュール２０の温度の上昇を抑制することができる。また、熱吸収素子６３ｄが吸収した熱を、冷却液流路６３ｃを流れる冷却液により冷却することができる。よって、反射光受光部材６３からの放射熱を低減させ、光学系モジュール２０の温度の上昇をさらに抑制することができる。これにより、光学系モジュールに設けられた各光学素子に位置ずれを抑制し、レーザ光の照射ムラを抑制することができる。

【0083】

多層熱吸収膜５９ａは、反射光Ｒ１〜Ｒ３の入射角に対して所定の耐性を有する仕様に処理されている。よって、反射光Ｒ１〜Ｒ３の入射角にかかわりなく、反射光Ｒ１〜Ｒ３による熱を吸収することができる。

【0084】

多層熱吸収膜５９ａの吸収率を、多層熱吸収膜５９ｂの吸収率よりも小さくしている。これにより、熱吸収素子６３ｄの耐久性を向上させ、長寿命化することができる。

【0085】

遮断板７１を光学系モジュール２０側に曲げている。これにより、反射光受光部材６３において、遮断板７１により反射した反射光Ｒ１を受光する箇所を、反射光Ｒ２及びＲ３を受光する箇所に近づけることができる。場合によっては、同じ個所に受光させることができる。よって、冷却する箇所を小さくまとめることができ、冷却を容易にすることができる。また、受光する箇所を小さくまとめることができるので、熱吸収素子６３ｄを小さくすることができる。その他の効果は、実施形態１及び２と同様であるので、説明を省略する。

【0086】

（実施形態４：半導体装置の製造方法）
次に、上記で説明したレーザ照射装置を用いた半導体装置の製造方法について説明する。本実施の形態では、レーザ照射装置を、レーザアニール装置として用いることで、基板上に形成した非晶質膜にレーザ光を照射して非晶質膜を結晶化させることができる。例えば、半導体装置はＴＦＴ（Thin Film transistor）を備える半導体装置であり、この場合はアモルファスシリコン膜にレーザ光を照射して結晶化させてポリシリコン膜を形成することができる。

【0087】

図１５（ａ）〜（ｅ）は、実施形態４に係る半導体装置の製造方法を例示した断面図である。上記で説明した本実施形態にかかるレーザ照射装置は、ＴＦＴアレイ基板の製造に好適である。以下、ＴＦＴを有する半導体装置の製造方法について説明する。

【0088】

まず、図１５（ａ）に示すように、ガラス基板２０１上に、ゲート電極２０２を形成する。ゲート電極２０２は、例えば、アルミニウムなどを含む金属薄膜を用いることができる。次に、図１５（ｂ）に示すように、ゲート電極２０２の上に、ゲート絶縁膜２０３を形成する。ゲート絶縁膜２０３は、ゲート電極２０２を覆うように形成される。その後、図１５（ｃ）に示すように、ゲート絶縁膜２０３の上に、アモルファスシリコン膜２０４を形成する。アモルファスシリコン膜２０４は、ゲート絶縁膜２０３を介して、ゲート電極２０２と重複するように配置されている。

【0089】

ゲート絶縁膜２０３は、窒化シリコン膜（ＳｉＮ_ｘ）、酸化シリコン膜（ＳｉＯ_２膜）、又はこれらの積層膜等などである。具体的には、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法により、ゲート絶縁膜２０３とアモルファスシリコン膜２０４とを連続成膜する。

【0090】

そして、図１５（ｄ）に示すように、上記実施形態１〜３で説明したレーザ照射装置を用いてアモルファスシリコン膜２０４にレーザ光を照射してアモルファスシリコン膜２０４を結晶化させて、ポリシリコン膜２０５を形成する。これにより、シリコンが結晶化したポリシリコン膜２０５がゲート絶縁膜２０３上に形成される。

【0091】

このとき、上記で説明した実施形態１〜３に係るレーザ照射装置を用いたレーザ照射方法を適用することで、光学系モジュール２０の温度上昇を抑制し、レーザ光Ｌ１の照射ムラを抑制することができる。よって、均一に結晶化されたポリシリコン膜２０５を形成することができる。

【0092】

その後、図１５（ｅ）に示すように、ポリシリコン膜２０５の上に層間絶縁膜２０６、ソース電極２０７ａ、及びドレイン電極２０７ｂを形成する。層間絶縁膜２０６、ソース電極２０７ａ、及びドレイン電極２０７ｂは、一般的なフォトリソグラフィー法や成膜法を用いて形成することができる。

【0093】

上記で説明した半導体装置の製造方法を用いることで、ＴＦＴを備える半導体装置を製造することができる。なお、これ以降の製造工程については、最終的に製造するデバイスによって異なるので説明を省略する。

【0094】

（有機ＥＬディスプレイ）
次に、ＴＦＴを備える半導体装置を用いたデバイスの一例として、有機ＥＬディスプレイについて説明する。図１６は、有機ＥＬディスプレイの概要を説明するための断面図であり、有機ＥＬディスプレイの画素回路を簡略化して示している。図１６に示す有機ＥＬディスプレイ３００は、各画素ＰＸにＴＦＴが配置されたアクティブマトリクス型の表示装置である。

【0095】

有機ＥＬディスプレイ３００は、基板３１０、ＴＦＴ層３１１、有機層３１２、カラーフィルタ層３１３、及び封止基板３１４を備えている。図１６では、封止基板３１４側が視認側となるトップエミッション方式の有機ＥＬディスプレイを示している。なお、以下の説明は、有機ＥＬディスプレイの一構成例を示すものであり、本実施の形態は、以下に説明される構成に限られるものではない。例えば、本実施の形態にかかる半導体装置は、ボトムエミッション方式の有機ＥＬディスプレイに用いられていてもよい。

【0096】

基板３１０は、ガラス基板又は金属基板である。基板３１０の上には、ＴＦＴ層３１１が設けられている。ＴＦＴ層３１１は、各画素ＰＸに配置されたＴＦＴ３１１ａを有している。さらに、ＴＦＴ層３１１は、ＴＦＴ３１１ａに接続される配線等を有している。ＴＦＴ３１１ａ、及び配線等が画素回路を構成する。なお、ＴＦＴ層３１１は、図１６で説明したＴＦＴに対応しており、ゲート電極２０２、ゲート絶縁膜２０３、ポリシリコン膜２０５、層間絶縁膜２０６、ソース電極２０７ａ、及びドレイン電極２０７ｂを有する。

【0097】

ＴＦＴ層３１１の上には、有機層３１２が設けられている。有機層３１２は、画素ＰＸごとに配置された有機ＥＬ発光素子３１２ａを有している。有機ＥＬ発光素子３１２ａは、例えば、陽極、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層、及び陰極が積層された積層構造を有している。トップエミッション方式の場合、陽極は金属電極であり、陰極はＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の透明導電膜である。さらに、有機層３１２には、画素ＰＸ間において、有機ＥＬ発光素子３１２ａを分離するための隔壁３１２ｂが設けられている。

【0098】

有機層３１２の上には、カラーフィルタ層３１３が設けられている。カラーフィルタ層３１３は、カラー表示を行うためのカラーフィルタ３１３ａが設けられている。すなわち、各画素ＰＸには、Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）、又はＢ（青色）に着色された樹脂層がカラーフィルタ３１３ａとして設けられている。有機層３１２から放出された白色光は、カラーフィルタ３１３ａを通過すると、ＲＧＢの色の光に変換される。なお、有機層３１２に、ＲＧＢの各色を発光する有機ＥＬ発光素子が設けられている３色方式の場合、カラーフィルタ層３１３を省略してもよい。

【0099】

カラーフィルタ層３１３の上には、封止基板３１４が設けられている。封止基板３１４は、ガラス基板などの透明基板であり、有機層３１２の有機ＥＬ発光素子の劣化を防ぐために設けられている。

【0100】

有機層３１２の有機ＥＬ発光素子３１２ａに流れる電流は、画素回路に供給される表示信号によって変化する。よって、表示画像に応じた表示信号を各画素ＰＸに供給することで、各画素ＰＸでの発光量を制御することができる。これにより、所望の画像を表示することができる。

【0101】

なお、上記では、ＴＦＴを備える半導体装置を用いたデバイスの一例として、有機ＥＬディスプレイについて説明したが、ＴＦＴを備える半導体装置は、例えば液晶ディスプレイであってもよい。また、上記では、本実施の形態にかかるレーザ照射装置をレーザアニール装置に適用した場合について説明した。しかし、本実施の形態にかかるレーザ照射装置は、レーザアニール装置以外の装置にも適用することができる。

【0102】

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

【0103】

また、実施形態３における遮断板７１を、実施形態１のレーザ照射装置１に適用する等、各実施形態における構成を各実施形態間で、適宜交換してもよい。

【符号の説明】

【0104】

１、１０１ レーザ照射装置
１０ 光源
２０ 光学系モジュール
２１ 光学系筐体
２２ ミラー
２３ 封止窓
３０ 密閉部
３１ 密閉筐体
３３ 封止窓
３４ ガス入口
３５ ガス出口
３７ ガス
４０ 処理室
４１ ガスボックス
４２ 導入窓
４３ 照射窓
４４ ガス入口
４５ 基板ステージ
４６ 基台
４７ 走査装置
４８ 土台
４９ 搬送方向
５１、５１ａ、５１ｂ 遮断板
５２、５２ａ、５２ｂ 遮断板
５４ スリット
５５ スリット
５７ 反射ミラー
５８ 断熱材
５９ａ、５９ｂ 多層熱吸収膜
６１、６２、６３ 反射光受光部材
６２ａ、６３ａ 本体部
６２ｂ、６３ｂ 断熱空気層
６２ｃ、６３ｃ 冷却液流路
６３ｄ 熱吸収素子
７１ 遮断板
７２ 水平部
７３ 傾斜部
２０１ ガラス基板
２０２ ゲート電極
２０３ ゲート絶縁膜
２０４ アモルファスシリコン膜
２０５ ポリシリコン膜
２０６ 層間絶縁膜
２０７ａ ソース電極
２０７ｂ ドレイン電極
３００ 有機ＥＬディスプレイ
３１０ 基板
３１１ ＴＦＴ層
３１１ａ ＴＦＴ
３１２ 有機層
３１２ａ 有機ＥＬ発光素子
３１２ｂ 隔壁
３１３ カラーフィルタ層
３１３ａ カラーフィルタ
３１４ 封止基板
Ｃ１ 光軸
Ｌ１ レーザ光
Ｍ１ 基板
Ｒ１ 反射光
Ｒ２ 反射光
Ｒ３ 反射光

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】