特許 7120833 レーザ処理装置

(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】

(24)【登録日】2022-08-08

(45)【発行日】2022-08-17

(54)【発明の名称】レーザ処理装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/20 20060101AFI20220809BHJP

   H01L 21/268 20060101ALI20220809BHJP

【ＦＩ】

H01L21/20

H01L21/268 J

H01L21/268 T

H01L21/268 G

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2018130422

(22)【出願日】2018-07-10

(65)【公開番号】P2020009934

(43)【公開日】2020-01-16

【審査請求日】2021-01-25

(73)【特許権者】

【識別番号】521476506

【氏名又は名称】ＪＳＷアクティナシステム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002066

【氏名又は名称】弁理士法人筒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】鄭 石煥

(72)【発明者】

【氏名】町田 政志

【審査官】桑原 清

(56)【参考文献】

【文献】特開２０００－２７７４２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－２３１６２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－２３８８９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－１０２３０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－２０４９１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－２０４９１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－０３２８４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１５／１７４３４７（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／２０

Ｈ０１Ｌ ２１／２６８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

以下を含むレーザ処理装置：
レーザ光を照射するレーザ発振器；
前記レーザ光が照射される基板を搬送するための搬送ステージ；
前記搬送ステージの上方に配置された測定器；および
前記測定器から出力された値に基づいて前記レーザ光のエネルギーを制御可能な制御部、
ここで、前記基板の上面に前記レーザ光が透過可能な部材が載せられ、
前記測定器は、前記レーザ光が前記部材によって反射された反射光のエネルギーを測定し、
前記搬送ステージは、前記基板を浮上して搬送可能である。

【請求項2】

以下を含むレーザ処理装置：
レーザ光を照射するレーザ発振器；
前記レーザ光が照射される基板を搬送するための搬送ステージ；および
前記搬送ステージの上方に配置された反射鏡、
ここで、前記基板の上面に前記レーザ光が透過可能な部材が載せられ、
前記反射鏡は、前記部材で反射された前記レーザ光を前記基板に向って反射し、
前記反射鏡によって反射された前記レーザ光は、前記レーザ光が前記基板に照射された第１位置よりも、前記搬送ステージの搬送方向において後ろ側となる第２位置に照射される。

【請求項3】

請求項１または２に記載のレーザ処理装置において、
前記基板の上面には非晶質の半導体膜が形成され、
前記レーザ光を照射することにより、前記非晶質の半導体膜が多結晶の半導体膜に変質する、レーザ処理装置。

【請求項4】

請求項１または２に記載のレーザ処理装置において、
前記部材は、ガラスまたは石英を主成分とする、レーザ処理装置。

【請求項5】

請求項１または２に記載のレーザ処理装置において、
前記部材は、前記基板の前記上面全体を覆うように配置されている、レーザ処理装置。

【請求項6】

請求項１または２に記載のレーザ処理装置において、
前記部材と前記基板とは、静電気によって固定される、レーザ処理装置。

【請求項7】

請求項１または２に記載のレーザ処理装置において、
前記基板と前記部材との間に隙間が形成され、
前記隙間に不活性ガスが充填されている、レーザ処理装置。

【請求項8】

請求項１または２に記載のレーザ処理装置において、
前記搬送ステージは、移動可能であり、
前記基板は、前記搬送ステージ上に固定される、レーザ処理装置。

【請求項9】

請求項２に記載のレーザ処理装置において、
前記搬送ステージは、前記基板を浮上して搬送可能である、レーザ処理装置。

【請求項10】

以下を含むレーザ処理装置：
レーザ光を照射するレーザ発振器；
前記レーザ光が照射される基板を搬送するための搬送ステージ；および
前記基板の上方に配置され、かつ、上下方向に変位可能に構成された吸着部、
ここで、前記基板と前記吸着部との間に前記レーザ光が透過可能な部材が載せられ、
前記吸着部は、前記部材を吸着することが可能であり、
前記吸着部は、前記基板と前記部材とを密着させる状態あるいは前記基板と前記部材との間に隙間が存在する状態のいずれかが実現されるように、前記部材を吸着して変位可能に構成されており、
前記基板の上面には非晶質の半導体膜が形成され、
前記レーザ光を照射することにより、前記非晶質の半導体膜が多結晶の半導体膜に変質する。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、パネルの製造技術およびレーザ処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特開２０１２－５４６０３号公報（特許文献１）および特開２０１６－１６２８５６号公報（特許文献２）には、レーザ光を照射する照射部と被処理体との間に存在するガス雰囲気に関する技術が記載されている。

【0003】

特開２０１１－２０４９１２号公報（特許文献３）には、被処理体で反射した反射光を反射ミラーによって再び被処理体に入射させる技術が記載されている。

【0004】

特開２０１１－２０４９１３号公報（特許文献４）には、被処理体で反射した反射光のパワーに基づいて、照射部から被処理体に入射させるレーザ光の出力を制御する技術が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１２－５４６０３号公報

【文献】特開２０１６－１６２８５６号公報

【文献】特開２０１１－２０４９１２号公報

【文献】特開２０１１－２０４９１３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

近年では、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイなどの表示装置に使用される基板の大型化が進んでいる。これに伴って、基板に形成されている非晶質膜を結晶膜に変化させるためのレーザアニール処理を施すレーザアニール装置の大型化も進んでいる。この場合、基板の大型化に起因して、レーザ光を照射する照射部と基板との間の雰囲気を安定化させることが困難になってきており、雰囲気の不安定性に基づく結晶膜の劣化（ムラ）が問題点として顕在化してきている。したがって、基板の大型化が進んでも、基板に形成される結晶膜の品質を向上させるためは、雰囲気を安定化させることが望まれている。

【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】

一実施の形態におけるパネルの製造方法では、レーザ光が透過可能な部材を介して、非晶質の半導体膜にレーザ光を照射することにより、多結晶の半導体膜を形成する。

【発明の効果】

【0009】

一実施の形態によれば、結晶膜の品質を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】液晶表示装置としての大画面テレビジョンを示す外観図である。

【図2】液晶表示装置としてのモバイル通信機器を示す外観図である。

【図3】実施の形態１における表示装置を製造する製造工程の流れを示すフローチャートである。

【図4】実施の形態１における表示装置の構成例を示す図である。

【図5】図４に示す画素の構成例を示す図である。

【図6】薄膜トランジスタのデバイス構造を示す断面図である。

【図7】薄膜トランジスタの製造工程の流れを示すフローチャートである。

【図8】チャネル膜の形成工程の流れを説明するフローチャートである。

【図9】関連技術におけるレーザ処理装置の模式的な構成を示す図である。

【図10】実施の形態１におけるレーザ処理装置の模式的な構成を示す図である。

【図11】変形例１におけるレーザ処理装置の模式的な構成を示す図である。

【図12】変形例１におけるレーザ処理装置に特有の動作を説明するフローチャートである。

【図13】変形例２におけるレーザ処理装置の模式的な構成を示す図である。

【図14】変形例３におけるレーザ処理装置で使用する搬送ステージの模式的な外観構成を示す図である。

【図15】変形例３における搬送ステージを使用したレーザ処理装置を模式的に示す図である。

【図16】アモルファスシリコン膜をポリシリコン膜に変化させる際に生じる現象を説明する図である。

【図17】アモルファスシリコン膜をポリシリコン膜に変化させる際に生じる現象を説明する図である。

【図18】アモルファスシリコン膜をポリシリコン膜に変化させる際に生じる現象を説明する図である。

【図19】実施の形態２におけるレーザ処理装置の模式的な構成を示す図である。

【図20】実施の形態２における「基板構造体」の構成を示す平面図である。

【図21】図２０のＡ－Ａ線で切断した断面図である。

【図22】「基板構造体」の製造工程を示す断面図である。

【図23】図２２に続く「基板構造体」の製造工程を示す断面図である。

【図24】図２３に続く「基板構造体」の製造工程を示す断面図である。

【図25】図２４に続く「基板構造体」の製造工程を示す断面図である。

【図26】実施の形態２の変形例１におけるレーザ処理装置の構成を示す図である。

【図27】実施の形態２の変形例２におけるレーザ処理装置の構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。

【0012】

また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよい。

【0013】

さらに、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。

【0014】

同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうではないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。

【0015】

また、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。なお、図面をわかりやすくするために平面図であってもハッチングを付す場合がある。

【0016】

（実施の形態１）
＜表示装置の一例＞
図１は、液晶表示装置としての大画面テレビジョンを示す外観図である。図１において、液晶表示装置としての大画面テレビジョン１００は、本実施の形態１における表示装置の一例となる。一方、図２は、液晶表示装置としてのモバイル通信機器を示す外観図である。図２においては、モバイル通信機器の一例として、スマートフォン２００が示されており、このスマートフォンも本実施の形態１における表示装置の他の一例となる。

【0017】

このように本実施の形態１における表示装置としては、大きなサイズの大画面テレビジョン１００から小さなサイズのスマートフォン２００といった幅広いサイズの表示装置が対象となっている。さらに、本実施の形態１における表示装置は、液晶表示装置に限定されるものではなく、例えば、有機ＥＬ表示装置も対象となっている。

【0018】

＜表示装置の製造工程＞
次に、本実施の形態１における表示装置の製造工程の概要について、液晶表示装置の製造工程を例に挙げて簡単に説明する。

【0019】

図３は、本実施の形態１における表示装置を製造する製造工程の流れを示すフローチャートである。

【0020】

まず、ＴＦＴガラス基板とカラーフィルタガラス基板のそれぞれを形成する。具体的には、ガラス基板を用意し、このガラス基板に対して、洗浄技術、フォトリソグラフィ技術、エッチング技術およびアッシング技術を繰り返し使用することにより、ガラス基板に薄膜トランジスタを形成する。これにより、ガラス基板の表面に薄膜トランジスタを形成したＴＦＴガラス基板を得ることができる（Ｓ１０１）。

【0021】

続いて、ＴＦＴガラス基板の表面に、例えば、ポリイミド膜からなる配向膜を塗布する（Ｓ１０２）。

【0022】

その後、配向膜を形成したＴＦＴガラス基板の表面をラビングする（Ｓ１０３）。これにより、所定方向に揃った微細な傷を有する配向膜をＴＦＴガラス基板の表面に形成することができる。その後、ＴＦＴガラス基板の表面にシール剤を塗布する（Ｓ１０４）。

【0023】

一方、他のガラス基板を用意し、このガラス基板に対して、ブラックマトリックスを形成した後、顔料分散法、染色法、電着法あるいは印刷法などを使用することにより、ガラス基板にカラーフィルタを形成する。これにより、ガラス基板の表面にカラーフィルタを形成したカラーフィルタガラス基板を得ることができる（Ｓ１０５）。

【0024】

続いて、カラーフィルタガラス基板の表面に、例えば、ポリイミド膜からなる配向膜を塗布する（Ｓ１０６）。その後、配向膜を形成したカラーフィルタガラス基板の表面をラビングする（Ｓ１０７）。これにより、所定方向に揃った微細な傷を有する配向膜をカラーフィルタガラス基板の表面に形成することができる。その後、カラーフィルタガラス基板の表面にスペーサを塗布する（Ｓ１０８）。

【0025】

次に、シール剤を塗布したＴＦＴガラス基板と、スペーサを塗布したカラーフィルタガラス基板とを貼り合せた後（Ｓ１０９）、貼り合せたＴＦＴガラス基板とカラーフィルタガラス基板に対してスクライブ（分断）する（Ｓ１１０）。これにより、貼り合せたＴＦＴガラス基板とカラーフィルタガラス基板は、個々の液晶表示装置のサイズに切断されることになる。

【0026】

その後、シール剤とスペーサによって確保されているＴＦＴガラス基板とカラーフィルタガラス基板との間の隙間に液晶を注入する（Ｓ１１１）。そして、液晶を注入した隙間（空間）を封止する（Ｓ１１２）。

【0027】

続いて、貼り合せたＴＦＴガラス基板とカラーフィルタガラス基板を挟むように一対の偏光板を貼り付ける（Ｓ１１３）。このようにして液晶ディスプレイパネルを製造することができる。そして、製造された液晶ディスプレイパネルに対して、液晶ディスプレイパネルを駆動するための駆動回路を圧着した後（Ｓ１１４）、さらに、液晶ディスプレイパネルにバックライトを着装する（Ｓ１１５）。このようにして、液晶表示装置が完成する（Ｓ１１６）。以上のようにして、本実施の形態１における表示装置を製造できる。

【0028】

＜表示装置の詳細な構成＞
続いて、本実施の形態１における表示装置の詳細な構成について説明する。

【0029】

図４は、本実施の形態１における表示装置の構成例を示す図である。図４に示すように、本実施の形態１における表示装置は、複数の画素１０がマトリクス状（行列状）に配置された画素部１１を有している。そして、本実施の形態１における表示装置は、画素部１１を構成する複数の画素１０を駆動する回路として、走査線駆動回路１２と信号線駆動回路１３とを有している。画素１０は、走査線駆動回路１２と電気的に接続された配線１４（走査線）によって供給される走査信号によって、行ごとに選択状態か非選択状態かが決定される。また、走査信号によって選択されている画素１０は、信号線駆動回路１３と電気的に接続された配線１５（信号線）によって、画像信号（映像信号）が供給される。

【0030】

ここで、図４においては、複数の画素がマトリクス状に配置されているストライプ配置の例を示しているが、これに限定されるものではなく、例えば、複数の画素１０に対して、デルタ配置やベイヤ配置を採用することもできる。

【0031】

さらに、画素部１１における表示方式は、プログレッシブ方式やインターレース方式などを使用することができる。カラー表示する際に画素１０で制御する色要素としては、ＲＧＢ（赤緑青）の三色に限定されるものではなく、例えば、ＲＧＢＷ（赤緑青白）や、ＲＧＢにイエロー、シアン、マゼンダなどを一色以上追加する構成も可能である。このとき、色要素のドット毎に表示領域のサイズ（大きさ）が異なっていてもよい。なお、本実施の形態１における表示装置は、カラー表示の表示装置に限定されるものではなく、モノクロ表示の表示装置にも適用することができる。

【0032】

次に、図５は、図４に示す画素の構成例を示す図である。図５に示すように、画素１０には、スイッチング素子として機能する薄膜トランジスタ１６と、表示部として機能する液晶素子１７とが設けられている。例えば、液晶素子１７は、一対の電極（画素電極と対向電極）の間に液晶材料を挟んだ構造をしている。

【0033】

薄膜トランジスタ１６においては、ゲート電極が配線１４（走査線）と電気的に接続されている。一方、ソース電極およびドレイン電極のいずれか一方が、配線１５Ａ（信号線）と電気的に接続されているとともに、ソース電極およびドレイン電極の他方が液晶素子１７の画素電極と電気的に接続されている。

【0034】

このように表示装置を構成するパネルは、複数の画素領域（複数の画素）を有し、複数の画素領域のそれぞれには、薄膜トランジスタが形成されている。

【0035】

＜薄膜トランジスタのデバイス構造＞
続いて、薄膜トランジスタ１６のデバイス構造について説明する。

【0036】

図６は、薄膜トランジスタのデバイス構造を示す断面図である。図６に示す薄膜トランジスタ１６は、ボトムゲート型の構造をしている。図６に示すように、薄膜トランジスタ１６は、絶縁表面を有する基板２０上に形成されたゲート電極２１を有する。そして、このゲート電極２１を覆い、かつ、基板２０上に、例えば、酸化シリコン膜からなるゲート絶縁膜２２が形成されている。さらに、このゲート絶縁膜２２上には、多結晶の半導体膜であるポリシリコン膜からなるチャネル膜２３が形成されており、このチャネル膜２３と接触するようにソース電極２４Ａとドレイン電極２４Ｂとが形成されている。そして、図６に示すように、チャネル膜２３とソース電極２４Ａとドレイン電極２４Ｂとを覆うように、保護膜２５が形成されている。以上のようにして、薄膜トランジスタ１６が形成されている。

【0037】

＜薄膜トランジスタの製造工程＞
次に、薄膜トランジスタの製造工程について説明する。

【0038】

図７は、薄膜トランジスタの製造工程の流れを示すフローチャートである。

【0039】

まず、例えば、ガラスや石英からなる基板上にゲート電極を形成する（Ｓ２０１）。ゲート電極の材料は、例えば、モリブデン、チタン、クロム、タンタル、タングステン、アルミニウム、銅、ネオジム、スカンジウムなどの金属材料やこれらの金属材料を主成分とする合金材料を使用することができる。

【0040】

次に、ゲート電極上にゲート絶縁膜を形成する（Ｓ２０２）。ゲート絶縁膜は、例えば、酸化シリコン膜から形成され、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法を使用することにより形成することができる。

【0041】

そして、ゲート絶縁膜上にチャネル膜を形成する（Ｓ２０３）。このチャネル膜は、例えば、ポリシリコン膜から形成することができる。

【0042】

続いて、チャネル膜上にソース電極およびドレイン電極を形成する（Ｓ２０４）。ソース電極およびドレイン電極の材料としては、例えば、アルミニウム、クロム、タンタル、チタン、モリブデン、タングステンなどを使用することができる。

【0043】

その後、チャネル膜、ソース電極およびドレイン電極を覆うように保護膜を形成する（Ｓ２０５）。この保護膜は、例えば、酸化シリコン膜から形成することができる。

【0044】

以上のようにして、薄膜トランジスタを製造することができる。

【0045】

＜＜チャネル膜の形成工程＞＞
ここで、チャネル膜の形成工程の詳細について説明する。

【0046】

図８は、チャネル膜の形成工程の流れを説明するフローチャートである。

【0047】

図８に示すように、チャネル膜の形成工程においては、まず、ゲート絶縁膜上にアモルファスシリコン膜を形成する（Ｓ３０１）。その後、アモルファスシリコン膜に対してレーザ光を照射して、レーザアニール処理を施す（Ｓ３０２）。これにより、アモルファスシリコン膜は、加熱される。この結果、アモルファスシリコン膜からポリシリコン膜が形成される（Ｓ３０３）。以上のようにして、ポリシリコン膜からなるチャネル膜を形成することができるが、以下では、チャネル膜をアモルファスシリコン膜から構成するのではなく、ポリシリコン膜から構成する有用性について説明する。

【0048】

チャネル膜は、電子の通り道となる機能を有することから、チャネル膜の特性が薄膜トランジスタの性能を左右することになる。このとき、チャネル膜をアモルファスシリコン膜から形成すると、経時変化に伴って、アモルファスシリコン膜中に不均一な結晶粒が形成されて、チャネル膜の不均一性が生じる結果、移動度の劣化に代表される薄膜トランジスタの経時劣化が顕在化する。すなわち、チャネル膜をアモルファスシリコン膜から形成する場合、アモルファスシリコン膜の経時劣化に起因して、長期間にわたって薄膜トランジスタの特性を維持することが困難となるのである。

【0049】

これに対し、チャネル膜をポリシリコン膜から形成する場合、ポリシリコン膜中には、整った結晶配列が形成されているため、ポリシリコン膜は、アモルファスシリコン膜に比べて、経時劣化が生じにくい。つまり、長期間にわたって薄膜トランジスタの特性を維持する観点からは、アモルファスシリコン膜よりも経時劣化が生じにくいポリシリコン膜をチャネル膜として使用することが望ましいのである。

【0050】

以上のことから、本実施の形態１では、チャネル膜をポリシリコン膜から構成している。具体的には、上述したように、アモルファスシリコン膜を形成した後、アモルファスシリコン膜に対してレーザアニール処理を施すことにより、アモルファスシリコン膜をポリシリコン膜に変化させている。したがって、チャネル膜をポリシリコン膜から構成するためには、レーザアニール処理（加熱処理）が必要であり、このレーザアニール処理を実施するためには、レーザ処理装置が必要となる。

【0051】

本実施の形態１における技術的思想は、レーザ処理装置に関する工夫であり、以下では、まず、関連技術におけるレーザ処理装置について説明した後、関連技術に存在する改善の余地について説明する。その後、関連技術に存在する改善の余地に対する工夫を施した本実施の形態１における技術的思想について説明する。

【0052】

＜関連技術におけるレーザ処理装置＞
図９は、関連技術におけるレーザ処理装置の模式的な構成を示す図である。

【0053】

ここで、本明細書でいう「関連技術」は、新規に発明者が見出した課題を有する技術であって、公知である従来技術ではないが、新規な技術的思想の前提技術（未公知技術）を意図して記載された技術である。

【0054】

図９において、関連技術におけるレーザ処理装置５００は、レーザ光発生部５０１と、光減衰器５０２と、光学系モジュール５０３と、密閉筐体５０４と、処理室５０５とを備えている。レーザ光発生部５０１は、レーザ光を出力するレーザ発振器から構成されており、レーザ光発生部５０１の出力先には、レーザ光の出力を調整するための光減衰器（アッテネータ）５０２が配置されている。光減衰器５０２は、レーザ光の透過率を調整することにより、レーザ光の出力を調整する機能を有している。

【0055】

次に、光減衰器５０２で出力調整されたレーザ光の進行先には、光学系モジュールが配置されている。この光学系モジュールは、反射ミラー５０３Ａとレンズ（図示せず）などから構成されており、光減衰器５０２から光学系モジュール５０３に入力されたレーザ光をラインビーム状のレーザ光に成形する機能を有している。そして、光学系モジュール５０３の出力部には、レーザ光に対して透光性を有するシールウィンドウ５０３Ｂが設けられており、このシールウィンドウ５０３Ｂを介して、光学系モジュール５０３で成形されたレーザ光は、光学系モジュール５０３から出力される。

【0056】

続いて、光学系モジュール５０３から出力されるレーザ光の進行先には、密閉筐体５０４が設けられている。この密閉筐体５０４の内部は、密閉空間となっており、この密閉空間をレーザ光が進行するようになっている。そして、密閉筐体５０４の出力部には、レーザ光に対して透光性を有するシールウィンドウ５０４Ａが設けられている。

【0057】

そして、密閉筐体５０４から出力されるレーザ光の進行先には、処理室５０５が配置されている。この処理室５０５には、密閉筐体５０４の出力部に設けられているシールウィンドウ５０４Ａと接続するシールボックス５０５Ａが取り付けられている。このシールボックス５０５Ａには、例えば、窒素ガスに代表される不活性ガスが供給されるようになっている。このとき、図９に示すように、シールボックス５０５Ａの上側は、密閉筐体５０４に設けられたシールウィンドウ５０４Ａによって封止されている一方、シールボックス５０５Ａの下側には、開口部ＯＰが設けられている、したがって、シールボックス５０５Ａに供給された窒素ガスは、開口部ＯＰを介してシールボックス５０５Ａの下側に排出されることになる。ここで、図９に示すように、シールボックス５０５Ａに設けられた開口部ＯＰの下方には、搬送ステージ１が配置されており、この搬送ステージ１上には、例えば、ガラスや石英から形成されている基板２が配置される。この基板２の表面（上面）には、アモルファスシリコン膜３Ａが形成されており、シールボックス５０５Ａに設けられた開口部ＯＰから排出された窒素ガスは、基板２の表面に形成されたアモルファスシリコン膜３Ａに吹き付けられるようになっている。なお、基板２が搭載された搬送ステージ１は、例えば、図９の矢印の方向に移動可能なように構成されており、搬送ステージ１上に配置されている基板２を矢印の方向に搬送可能になっている。

【0058】

＜関連技術におけるレーザ処理装置の動作＞
以上のようにして、関連技術におけるレーザ処理装置５００が構成されており、以下に、関連技術におけるレーザ処理装置５００の動作について、図９を参照しながら説明する。

【0059】

図９において、レーザ光発生部５０１から出力されたレーザ光は、光減衰器５０２で光出力が調整された後、光学系モジュール５０３に入力する。光学系モジュール５０３では、内部に設けられたレンズ系によって、光学系モジュール５０３に入力したレーザ光がラインビーム形状に成形される。ラインビーム形状に成形されたレーザ光は、例えば、光学系モジュール５０３の内部に配置されている反射ミラー５０３Ａで反射された後、シールウィンドウ５０３Ｂから密閉筐体５０４に入射する。密閉筐体５０４に入射したレーザ光は、密閉筐体５０４の内部空間を進行した後、シールウィンドウ５０４Ａから処理室５０５に設けられたシールボックス５０５Ａに入射する。そして、シールボックス５０５Ａに入射したレーザ光は、シールボックス５０５Ａに設けられている開口部ＯＰを介して、搬送ステージ１上に配置されている基板２に照射される。詳細には、レーザ光は、基板２の表面に形成されているアモルファスシリコン膜３Ａに照射される。このとき、シールボックス５０５Ａには、窒素ガスが供給されており、シールボックス５０５Ａの下部に設けられた開口部ＯＰから窒素ガスが排気される。そして、シールボックス５０５Ａに設けられた開口部ＯＰから排出された窒素ガスは、搬送ステージ１上に配置されている基板２に吹き付けられる。詳細には、基板２の表面に形成されているアモルファスシリコン膜３Ａに対して、窒素ガスが吹き付けられる。このようにして、関連技術におけるレーザ処理装置５００では、基板２の表面に形成されているアモルファスシリコン膜３Ａに対して、窒素ガスを吹き付けながら、ラインビーム形状に成形されたレーザ光が照射される。詳細には、搬送ステージ１を矢印の方向に移動させながら、基板２の表面に形成されているアモルファスシリコン膜３Ａに対して、窒素ガスを吹き付けつつ、ラインビーム形状に成形されたレーザ光が照射される。この結果、基板２の表面に形成されているアモルファスシリコン膜３Ａが局所的に加熱されることになり、これによって、アモルファスシリコン膜３Ａのレーザ光照射領域をポリシリコン膜に変化させながら、アモルファスシリコン膜３Ａにおけるレーザ光照射領域を走査することができる。このようにして、関連技術によれば、アモルファスシリコン膜３Ａの全体をポリシリコン膜に変化させることができる。

【0060】

＜改善の検討＞
レーザ処理装置は、液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置に代表される高性能の表示装置に使用される薄膜トランジスタ（選択トランジスタ、スイッチングトランジスタ）の特性を向上するために使用されている。具体的に、レーザ処理装置は、薄膜トランジスタのチャネル膜を、経時劣化の生じやすいアモルファスシリコン膜ではなく、経時劣化の生じにくいポリシリコン膜から構成するために使用される。すなわち、レーザ処理装置は、アモルファスシリコン膜に対して、レーザアニール処理を施すことにより、アモルファスシリコン膜をポリシリコン膜に変化させるために使用される。

【0061】

ここで、レーザ処理装置を使用したレーザアニール処理は、マザーガラスの状態で実施されるが、近年では、製造コストを削減するために、１枚のマザーガラスから取得できるパネルの個数を増加させることが行なわれている。このことから、表示装置の製造工程で使用されるマザーガラスの大型化が進んでいる。このことは、マザーガラスの状態でレーザアニール処理を実施するレーザ処理装置も大型化する必要があることを意味する。

【0062】

この点に関し、従来技術では、レーザ処理装置の処理室全体を真空状態にして、レーザアニール処理を実施していたが、マザーガラスの大型化に伴うレーザ処理装置の大型化によって、処理室全体を真空状態にする「真空タイプ」のレーザ処理装置では、レーザ処理装置の重量化や生産性の低下（処理室の真空引きに要する時間の増大）を招くことから、代替装置の検討が必要とされている。

【0063】

そこで、例えば、上述した関連技術におけるレーザ処理装置（図９参照）のように、シールボックス５０５Ａを設けて、シールボックス５０５Ａに供給されている窒素ガスを基板２の表面に形成されているアモルファスシリコン膜３Ａに局所的に吹き付けながら、アモルファスシリコン膜３Ａに局所的にレーザ光を照射するレーザ処理装置が検討されている。このようなレーザ処理装置によれば、窒素ガスを吹き付けたアモルファスシリコン膜３Ａの領域上の雰囲気が局所的に酸素濃度の低い雰囲気（真空状態に近い雰囲気）となる。すなわち、関連技術におけるレーザ処理装置によれば、シールボックス５０５Ａを使用することにより、レーザ光照射領域の上方の雰囲気だけを酸素濃度の低い雰囲気（真空状態に近い雰囲気）にすることができるため、「真空タイプ」のレーザ処理装置よりも、レーザ処理装置の軽量化および生産性の向上を図ることができる。

【0064】

ただし、本発明者の検討によると、さらなるマザーガラスの大型化に伴って、関連技術におけるレーザ処理装置においても、改善の余地が存在することが明らかとなった。すなわち、マザーガラスのサイズが大きくなると、マザーガラスの全面に対してレーザ光を走査する時間も長くなる。この対策として、ラインビーム形状自体の長さを長くすることによって、走査時間を短縮することが考えられるが、この場合、ラインビーム形状自体の長さが長くなることによって、レーザ光をラインビーム形状に成形するための光学系モジュール５０３も大型化することになる。さらには、局所雰囲気を安定化させるためのシールボックス５０５Ａやシールウィンドウ５０４Ａも大きくなる。そして、シールボックス５０５Ａが大きくなると、シールボックス５０５Ａから窒素ガスを吹き付けることによって形成される局所雰囲気の安定性を維持することが困難となる。この結果、本発明者の検討によると、局所雰囲気の不安定性に起因して、ポリシリコン膜の均一性の低下が顕在化することが判明した。このように、マザーガラスのさらなる大型化が進むと、関連技術におけるレーザ処理装置では、薄膜トランジスタのチャネル膜として使用されるポリシリコン膜の均一性低下によって、薄膜トランジスタの特性向上を図ることが難しくなるのである。

【0065】

そこで、本実施の形態１では、マザーガラスの大型化に伴って、関連技術におけるレーザ処理装置で顕在化する薄膜トランジスタの特性低下という改善の余地に対する工夫を施している。以下では、この工夫を施した本実施の形態１における技術的思想について、図面を参照しながら説明することにする。

【0066】

＜実施の形態１におけるレーザ処理装置の構成＞
図１０は、本実施の形態１におけるレーザ処理装置の模式的な構成を示す図である。

【0067】

図１０において、本実施の形態１におけるレーザ処理装置１０００は、レーザ光発生部５０１と、光減衰器５０２と、光学系モジュール５０３と、処理室５０５とを備えている。

【0068】

レーザ光発生部５０１は、レーザ光を出力するレーザ発振器から構成されており、レーザ光発生部５０１の出力先には、レーザ光の出力を調整するための光減衰器（アッテネータ）５０２が配置されている。光減衰器５０２は、レーザ光の透過率を調整することにより、レーザ光の出力を調整する機能を有している。

【0069】

次に、光減衰器５０２で出力調整されたレーザ光の進行先には、光学系モジュールが配置されている。この光学系モジュールは、反射ミラー５０３Ａとレンズ（図示せず）などから構成されており、光減衰器５０２から光学系モジュール５０３に入力されたレーザ光をラインビーム状のレーザ光に成形する機能を有している。そして、光学系モジュール５０３の出力部には、開口部５０３Ｃが設けられており、この開口部５０３Ｃを介して、光学系モジュール５０３で成形されたレーザ光は、光学系モジュール５０３から出力される。

【0070】

そして、光学系モジュール５０３から出力されるレーザ光の進行先には、処理室５０５が配置されている。ここで、図９に示すように、処理室５０５には、搬送ステージ１が配置されており、この搬送ステージ１上には、例えば、ガラスや石英から形成されている基板２が配置される。この基板２の表面（上面）には、非晶質の半導体膜が形成されている。具体的に、基板２の表面には、アモルファスシリコン膜３Ａが形成されている。このアモルファスシリコン膜３Ａ上には、透光性部材４が配置されている。この透光性部材４は、レーザ光に対して透光性を有しており、例えば、ガラスまたは石英を主成分とする材料から構成されている。特に、透光性部材４は、基板２と同じサイズのマザーガラスから構成することができる。この透光性部材４は、基板２の上面全体を覆うように配置される。そして、透光性部材４と基板２とは、例えば、静電気によって固定される。

【0071】

本明細書では、基板２と、基板２上に形成されているアモルファスシリコン膜３Ａと、透光性部材４とを合わせて「基板構造体５０」と呼ぶことにする。

【0072】

「基板構造体５０」が搭載された搬送ステージ１は、例えば、図９の矢印の方向に移動可能なように構成されており、搬送ステージ１上に配置されている基板構造体５０を矢印の方向に搬送可能になっている。

【0073】

＜実施の形態１におけるレーザ処理装置の動作＞
以上のようにして、本実施の形態１におけるレーザ処理装置１０００が構成されており、以下に、本実施の形態１におけるレーザ処理装置１０００の動作について、図１０を参照しながら説明する。

【0074】

まず、上面に非晶質の半導体膜であるアモルファスシリコン膜３Ａが形成された基板２上に、レーザ光が透過可能な透光性部材４が配置される。その後、レーザ光発生部５０１において、レーザ光を発生させる。

【0075】

次に、図１０において、レーザ光発生部５０１から出力されたレーザ光は、光減衰器５０２で光出力が調整された後、光学系モジュール５０３に入力する。光学系モジュール５０３では、内部に設けられたレンズ系によって、光学系モジュール５０３に入力したレーザ光がラインビーム形状に成形される。ラインビーム形状に成形されたレーザ光は、例えば、光学系モジュール５０３の内部に配置されている反射ミラー５０３Ａで反射された後、開口部５０３Ｃから処理室５０５に入射する。処理室５０５に入射したレーザ光は、処理室５０５の内部空間を進行した後、搬送ステージ１上に配置されている「基板構造体５０」に照射される。詳細には、レーザ光は、「基板構造体５０」の一部を構成する透光性部材４を介して、基板２の表面に形成されているアモルファスシリコン膜３Ａに照射される。このようにして、本実施の形態１におけるレーザ処理装置１０００では、基板２の表面に形成されているアモルファスシリコン膜３Ａに対して、ラインビーム形状に成形されたレーザ光が透光性部材４を介して照射される。詳細には、搬送ステージ１を矢印の方向に移動させながら、基板２の表面に形成されているアモルファスシリコン膜３Ａに対して、ラインビーム形状に成形されたレーザ光が透光性部材４を介して照射される。この結果、基板２の表面に形成されているアモルファスシリコン膜３Ａが局所的に加熱されることになり、これによって、アモルファスシリコン膜３Ａのレーザ光照射領域をポリシリコン膜に変化させながら、アモルファスシリコン膜３Ａにおけるレーザ光照射領域を走査することができる。このようにして、本実施の形態１におけるレーザ処理装置１０００によれば、アモルファスシリコン膜３Ａの全体をポリシリコン膜に変化させることができる。

【0076】

＜実施の形態１における特徴＞
続いて、本実施の形態１における特徴点について説明する。

【0077】

本実施の形態１における特徴点は、例えば、図１０に示すように、上面に非晶質の半導体膜であるアモルファスシリコン膜３Ａが形成された基板２上に、レーザ光に対して透光性を有する透光性部材４を配置した状態で、アモルファスシリコン膜３Ａに対してレーザ光を照射する点にある。これにより、アモルファスシリコン膜３Ａの上面は、透光性部材４で覆われて、透光性部材４と密着するため、アモルファスシリコン膜３Ａの上方の雰囲気の不安定性（ゆらぎ）の影響を受けることがなくなる。この結果、本実施の形態１における特徴点によれば、レーザ光を照射して、アモルファスシリコン膜３Ａをポリシリコン膜に変化させる際、雰囲気の不安定性に起因するポリシリコン膜の均一性低下（結晶粒のばらつき）を抑制することができる。すなわち、本実施の形態１における特徴点によれば、薄膜トランジスタのチャネル膜として使用されるポリシリコン膜の均一性低下を抑制できる結果、薄膜トランジスタの特性向上を図ることができる。

【0078】

このように、本実施の形態１における特徴点は、アモルファスシリコン膜３Ａ上に透光性部材４を配置する点にある。つまり、本実施の形態１では、アモルファスシリコン膜３Ａ上に透光性部材４を配置することにより、アモルファスシリコン膜３Ａの上方の雰囲気が不安定になっても、不安定な雰囲気とアモルファスシリコン膜３Ａとの接触が透光性部材４によって遮断される。このことから、本実施の形態１によれば、雰囲気の影響を受けることなく、アモルファスシリコン膜３Ａをポリシリコン膜に変化させる際のポリシリコン膜の均一性を向上することができる。

【0079】

本実施の形態１における基本思想は、アモルファスシリコン膜３Ａの上方の雰囲気の不安定性を抑制するように雰囲気を制御する思想ではなく、発想の転換を図って、アモルファスシリコン膜３Ａ上に部材を配置することで、不安定な雰囲気とアモルファスシリコン膜３Ａとの直接接触を遮断する思想である。このような本実施の形態１における基本思想によれば、雰囲気を制御するという困難性を回避しながらも、不安定な雰囲気に起因するポリシリコン膜の均一性の低下（結晶粒のばらつき）を抑制できる点で非常に優れた思想ということができる。そして、本実施の形態１では、不安定な雰囲気とアモルファスシリコン膜３Ａとの直接接触を抑制する観点から、アモルファスシリコン膜３Ａ上に部材を配置する一方、アモルファスシリコン膜３Ａにレーザ光を照射する必要があることから、部材をレーザ光に対して透光性を有する透光性部材４から構成している。すなわち、本実施の形態１において、アモルファスシリコン膜３Ａ上に透光性部材４を配置する技術的意義は、アモルファスシリコン膜３Ａへのレーザ光の照射を確保しながら、アモルファスシリコン膜３Ａと不安定な雰囲気との直接接触を遮断することにある。このようにして、本実施の形態１における特徴点によれば、雰囲気の不安定性に影響を受けることなく、アモルファスシリコン膜３Ａから均一性の高いポリシリコン膜を形成できるため、ポリシリコン膜をチャネル膜とする薄膜トランジスタの特性向上を図ることができ、これによって、表示装置の性能向上を図ることができる。

【0080】

例えば、図９に示す関連技術におけるレーザ処理装置５００では、上面にアモルファスシリコン膜３Ａが形成された基板２の上方にシールボックス５０５Ａを設けて、このシールボックス５０５Ａに供給する窒素ガスをシールボックス５０５Ａから基板２に向かって吹き付けている。これにより、関連技術におけるレーザ処理装置５００では、窒素ガスの吹き付けで生じる低酸素濃度の局所雰囲気を基板２上に形成しながら、この局所雰囲気に曝されているアモルファスシリコン膜３Ａの部分にレーザ光を照射することにより、アモルファスシリコン膜３Ａを均一性のあるポリシリコン膜に変化させている。

【0081】

ところが、このように構成されている関連技術におけるレーザ処理装置５００では、基板２の大型化に伴って、シールボックス５０５Ａも大型化する必要があるが、シールボックス５０５Ａが大型化すると、シールボックス５０５Ａから吹き付ける窒素ガスによって生じる局所雰囲気を安定化（均一化）させることが困難となる。つまり、基板２の上方に形成される局所雰囲気の不安定性（不均一性）が増大するのである。

【0082】

この点に関し、大型化したシールボックス５０５Ａからの窒素ガスの基板２への吹き付けで生じる局所雰囲気の不安定性を抑制するように制御することは困難である。なぜなら、シールボックス５０５Ａの大型化に伴って、シールボックス５０５Ａに下部に設けられている開口部ＯＰ全体から均一な窒素ガスの吹き付けを行なうことは難しく、窒素ガスの吹き付けで生じる局所雰囲気の安定性を高めるためには、非常に高い技術的困難性（ハードル）が存在するからである。

【0083】

そこで、本実施の形態１では、あえて非常に高い技術的困難性を伴う局所雰囲気の制御を行なうのではなく、発想の転換を図って、アモルファスシリコン膜３Ａの表面から不安定な雰囲気の影響を遮断する思想に基づき、アモルファスシリコン膜３Ａ上に透光性部材４を配置している。すなわち、本実施の形態１における技術的思想は、不安定な雰囲気とアモルファスシリコン膜３Ａとの直接接触に起因して、ポリシリコン膜の均一性低下（結晶粒のばらつき）が生じることを考慮して、それならば、制御の困難な局所雰囲気をあえて形成することなく、不安定な雰囲気とアモルファスシリコン膜３Ａとの直接接触を遮断すればよいという方向性に基づいてなされている。具体的に、この技術的思想は、アモルファスシリコン膜３Ａ上に透光性部材４を配置した状態で、アモルファスシリコン膜３Ａにレーザ光を照射するという構成（特徴点）によって具現化されている。

【0084】

このような本実施の形態１におけるレーザ処理装置１０００を使用して、薄膜トランジスタを含むパネル（表示装置）の製造工程を実現することにより、ポリシリコン膜をチャネル膜とする薄膜トランジスタの特性向上を図ることができ、これによって、表示装置の性能向上を図ることができる。

【0085】

さらに、本実施の形態１では、関連技術で採用している「局所雰囲気タイプ」のレーザ処理装置５００の構成（図９参照）から離れることによって、以下に示す利点も得ることができる。具体的に、本実施の形態１におけるレーザ処理装置１０００では、窒素ガスを基板２に吹き付けるためのシールボックス５０５Ａが不要となる結果、密閉筐体５０４も不要となり、装置全体の簡素化および小型化を図ることができる。

【0086】

そして、シールボックス５０５Ａが不要となるため、シールボックス５０５Ａの定期交換に代表されるメンテナンス作業も不要となる。この結果、本実施の形態１におけるレーザ処理装置１０００では、表示装置の生産性向上やレーザ処理装置１０００自体のコスト削減を図ることができる。

【0087】

また、レーザ処理装置１０００の処理室５０５に「基板構造体５０」を搬入あるいは搬出する際においては、処理室５０５を開放する必要がある。この場合、外部から空気が入り込んで処理室５０５の内部の雰囲気が乱される。しかしながら、本実施の形態１におけるレーザ処理装置１０００では、処理室５０５の内部の雰囲気が乱される場合であっても、アモルファスシリコン膜３Ａ上に雰囲気の接触を遮断する透光性部材４が配置されているため、雰囲気の乱れに関係なく、雰囲気が安定するまでの待ち時間を確保しなくても、レーザ処理装置１０００を稼働させることができる。これにより、レーザ処理装置１０００を使用したパネルの製造方法によれば、スループットを向上できる。

【0088】

さらには、本実施の形態１におけるレーザ処理装置１０００では、アモルファスシリコン膜３Ａ上に透光性部材４が配置されているため、アモルファスシリコン膜３Ａ上に異物（パーティクル）が付着することも防止できる。すなわち、透光性部材４は、本来、不安定な雰囲気とアモルファスシリコン膜３Ａとの直接接触を遮断しながら、アモルファスシリコン膜３Ａにレーザ光を照射するために設けられているが、上述したように、透光性部材４には、例えば、レーザ処理装置１０００に起因する異物のアモルファスシリコン膜３Ａへの付着を抑制するという付随的な機能も有していることになる。

【0089】

本実施の形態１におけるレーザ処理装置１０００を使用して、アモルファスシリコン膜３Ａに対するレーザアニール処理を実施した後は、基板２から透光性部材４を取り外すことから、レーザ処理装置１０００に起因する異物が、その後のパネルの製造工程に悪影響を及ぼすことを防止できる。これにより、本実施の形態１におけるレーザ処理装置１０００を使用したパネルの製造方法によれば、完成品である表示装置の歩留り向上を図ることができる。

【0090】

なお、透光性部材４としては、例えば、何も処理されていないマザーガラスを使用することができる。これにより、透光性部材４を新たに製造する必要がなくなる利点が得られる。ただし、透光性部材４は、マザーガラスから構成する場合に限定されず、レーザ光に対して透光性を有する部材から幅広く構成することができる。

【0091】

＜さらなる工夫点＞
次に、さらなる工夫点について説明する。本実施の形態１におけるレーザ処理装置１０００では、例えば、図１０に示すように、シールボックスが不要となるため、シールボックスが配置されていた「基板構造体５０」の上方空間に空きスペース５１０が形成される。そこで、この空きスペース５１０を有効活用することが望まれる。

【0092】

ここで、本実施の形態１では、アモルファスシリコン膜３Ａ上に透光性部材４を配置しているため、不安定な雰囲気とアモルファスシリコン膜３Ａとの直接接触に起因して、ポリシリコン膜の均一性低下（結晶粒のばらつき）が生じること効果的に抑制できる。

【0093】

一方、透光性部材４を介して、アモルファスシリコン膜３Ａにレーザ光を照射するため、透光性部材４でのレーザ光の反射が生じる。このことは、本実施の形態１では、レーザ光のエネルギーをアモルファスシリコン膜３Ａの加熱に使用する観点から、さらなる改善の余地が存在することを意味している。すなわち、透光性部材４でのレーザ光の反射によって、アモルファスシリコン膜３Ａの加熱に使用されるレーザ光のエネルギーが減少することになる。そこで、透光性部材４での反射光を有効活用することも望まれる。

【0094】

以上のことから、空きスペース５１０を有効活用する観点と、透光性部材４での反射光を有効活用する観点とを考慮して、以下に示す変形例１～変形例２が想到されている。

【0095】

＜＜変形例１＞＞
図１１は、本変形例１におけるレーザ処理装置の模式的な構成を示す図である。

【0096】

本変形例１におけるレーザ処理装置１０００の構成（図１１参照）は、実施の形態１におけるレーザ処理装置１０００の構成（図１０参照）とほぼ同様の構成をしているため、相違点を中心に説明することにする。

【0097】

図１１において、本変形例１におけるレーザ処理装置１０００では、不要なシールボックスを除去することにより生まれた空きスペースに、「基板構造体５０」によるレーザ光の反射光のエネルギーを測定する測定器５０６が配置されている。すなわち、搬送ステージ１の上方に測定器５０６が配置されている。そして、この測定器５０６は、測定器５０６から出力された値に基づいてレーザ光のエネルギーを制御可能な制御部５０７と電気的に接続されている。この制御部５０７は、例えば、レーザ処理装置１０００の内部に設けることもできるが、これに限らず、レーザ処理装置１０００の外部に設けるように構成されていてもよい。図１１に示すように、この制御部５０７は、光減衰器５０２と接続されており、光減衰器５０２でのレーザ光の透過率を調整することにより、レーザ光の出力を制御可能に構成されている。

【0098】

本変形例１におけるレーザ処理装置１０００は、上記のように構成されており、以下に、本変形例１におけるレーザ処理装置１０００に特有の動作について、図面を参照しながら説明する。図１２は、本変形例１におけるレーザ処理装置に特有の動作を説明するフローチャートである。まず、図１１において、上面に非晶質の半導体膜であるアモルファスシリコン膜３Ａが形成された基板２上に、レーザ光が透過可能な透光性部材４が配置される。その後、レーザ光発生部５０１において、レーザ光を発生させる（レーザ発振）（Ｓ４０１）。次に、図１１において、レーザ光発生部５０１から出力されたレーザ光は、光減衰器５０２に入射する。このとき、光減衰器５０２と電気的に接続されている制御部５０７によって、予め光減衰器５０２におけるレーザ光の透過率が設定されている。すなわち、制御部５０７によって、光減衰器５０２から出力されるレーザ光のエネルギーが所定範囲に設定されている（Ｓ４０２）。その後、光減衰器５０２で光出力が調整されたレーザ光は、光学系モジュール５０３に入力する。光学系モジュール５０３では、内部に設けられたレンズ系によって、光学系モジュール５０３に入力したレーザ光がラインビーム形状に成形される。ラインビーム形状に成形されたレーザ光は、例えば、光学系モジュール５０３の内部に配置されている反射ミラー５０３Ａで反射された後、開口部５０３Ｃから処理室５０５に入射する。処理室５０５に入射したレーザ光は、処理室５０５の内部空間を進行した後、搬送ステージ１上に配置されている「基板構造体５０」に照射される（Ｓ４０３）。詳細には、レーザ光は、「基板構造体５０」の一部を構成する透光性部材４を介して、基板２の表面に形成されているアモルファスシリコン膜３Ａに照射される。

【0099】

ここで、レーザ光の一部は、「基板構造体５０」によって反射される。この「基板構造体５０」で反射された反射光は、シールボックスを除去することにより生まれた空きスペースに配置されている測定器５０６に入射する。そして、測定器５０６では、反射光のエネルギーが測定される（Ｓ４０４）。次に、測定器５０６からは、反射光のエネルギーに対応したデータ（値）が制御部５０７に出力される。このとき、測定器５０６からのデータ（値）を入力した制御部５０７は、このデータが所定範囲内に入っているかを判定する（Ｓ４０５）。ここで、測定器５０６から出力されたデータが所定範囲内に入っている場合には、制御部５０７は、設定通りのエネルギーを有するレーザ光が「基板構造体５０」に照射されていると判断して、「基板構造体５０」へのレーザ光の照射を継続する（Ｓ４０６）。一方、測定器５０６から出力されたデータが所定範囲から外れている場合、制御部５０７は、設定通りのエネルギーを有するレーザ光が「基板構造体５０」に照射されていないと判断して（Ｓ４０５）、光減衰器５０２でのレーザ光の透過率の設定を新たに変更する。具体的に、測定器５０６から出力されたデータが所定範囲の上限値を上回っている場合、制御部５０７は、光減衰器５０２でのレーザ光の透過率が小さくなるように設定を変更する。一方、測定器５０６から出力されたデータが所定範囲の下限値を下回っている場合、制御部５０７は、光減衰器５０２でのレーザ光の透過率が大きくなるように設定を変更する。このようにして、本変形例１によれば、空きスペースを有効活用しながら、透光性部材４での反射光も有効活用することができる。具体的に、本変形例１によれば、空きスペースに測定器５０６を設け、かつ、測定器５０６からの出力に基づいて、光減衰器５０２でのレーザ光の透過率を制御する制御部５０７を設けることにより、設定通りのエネルギーを有するレーザ光を「基板構造体５０」に照射することができる。

【0100】

＜＜変形例２＞＞
続いて、実施の形態１における変形例２について説明する。

【0101】

図１３は、本変形例２におけるレーザ処理装置の模式的な構成を示す図である。

【0102】

本変形例２におけるレーザ処理装置１０００の構成（図１３参照）は、実施の形態１におけるレーザ処理装置１０００の構成（図１０参照）とほぼ同様の構成をしているため、相違点を中心に説明することにする。

【0103】

図１３において、本変形例２におけるレーザ処理装置１０００では、不要なシールボックスを除去することにより生まれた空きスペースに、「基板構造体５０」によるレーザ光の反射光をさらに「基板構造体５０」に向って反射する反射鏡５０８が配置されている。すなわち、搬送ステージ１の上方に反射鏡５０８が配置されている。この反射鏡５０８は、反射鏡５０８によって反射されたレーザ光により「基板構造体５０」を予備加熱することが可能な角度で配置されている。具体的には、図１３に示すように、反射鏡５０８で反射されたレーザ光が、レーザ光が「基板構造体５０」に照射された位置Ｌ１よりも、搬送ステージ１の搬送方向（矢印方向）において後ろ側となる位置Ｌ２に照射されるように、反射鏡５０８の角度と位置が調整されている。

【0104】

本変形例２におけるレーザ処理装置１０００は、上記のように構成されており、以下に、本変形例２におけるレーザ処理装置１０００の動作について、図面を参照しながら説明する。まず、図１３において、上面に非晶質の半導体膜であるアモルファスシリコン膜３Ａが形成された基板２上に、レーザ光が透過可能な透光性部材４が配置される。その後、レーザ光発生部５０１において、レーザ光を発生させる。次に、図１３において、レーザ光発生部５０１から出力されたレーザ光は、光減衰器５０２に入射する。その後、光減衰器５０２で光出力が調整されたレーザ光は、光学系モジュール５０３に入力する。光学系モジュール５０３では、内部に設けられたレンズ系によって、光学系モジュール５０３に入力したレーザ光がラインビーム形状に成形される。ラインビーム形状に成形されたレーザ光は、例えば、光学系モジュール５０３の内部に配置されている反射ミラー５０３Ａで反射された後、開口部５０３Ｃから処理室５０５に入射する。処理室５０５に入射したレーザ光は、処理室５０５の内部空間を進行した後、搬送ステージ１上に配置されている「基板構造体５０」の位置Ｒ１に照射される。詳細には、レーザ光は、「基板構造体５０」の一部を構成する透光性部材４を介して、基板２の表面に形成されているアモルファスシリコン膜３Ａの位置Ｒ１に照射される。これにより、アモルファスシリコン膜３Ａの位置Ｒ１においては、アモルファスシリコン膜３Ａが加熱されて、アモルファスシリコン膜３Ａがポリシリコン膜に変化する。ここで、図１３に示すように、アモルファスシリコン膜３Ａの位置Ｒ１に照射されたレーザ光の一部は、「基板構造体５０」によって反射され、反射鏡５０８に入射する。そして、反射鏡５０８で反射した反射光（レーザ光）は、搬送ステージ１上に配置されている「基板構造体５０」の位置Ｒ２に照射される。この結果、基板２の表面に形成されているアモルファスシリコン膜３Ａの位置Ｒ２に存在する部分が予備加熱される。すなわち、位置Ｒ２に照射されるレーザ光（反射光）の強度は、位置Ｒ１に照射されるレーザ光の強度よりも小さいことから、アモルファスシリコン膜３Ａの位置Ｒ２においては、アモルファスシリコン膜３Ａをポリシリコン膜に変化させるため必要な加熱量よりも小さな加熱量が加えられることになる（予備加熱）。

【0105】

その後、図１３において、「基板構造体５０」が配置されている搬送ステージ１を矢印方向に移動させると、位置Ｒ２で予備加熱されているアモルファスシリコン膜３Ａの部分が、位置Ｒ１に移動して、レーザ光が照射されることになる。この結果、位置Ｒ２で予備加熱されているアモルファスシリコン膜３Ａの部分は、移動した位置Ｒ１において、充分な加熱が加えられることにより、ポリシリコン膜に変化する。

【0106】

このように、本変形例２でも、空きスペースを有効活用しながら、「基板構造体５０」での反射光も有効活用することができる。具体的に、本変形例２では、「基板構造体５０」で反射したレーザ光（反射光）を反射鏡５０８で「基板構造体５０」に再照射して予備加熱するように構成しているため、良い結晶を得るために必要なレーザ光のエネルギー密度を低減することができる。この結果、余ったレーザ光のエネルギー密度によって、より幅の広いラインビームを形成することができるため、処理速度を向上することができる。すなわち、本変形例２におけるレーザ処理装置１０００によれば、スループットを向上することができる。

【0107】

＜＜変形例３＞＞
本変形例３では、搬送ステージに対する工夫点について説明する。

【0108】

図１４は、本変形例３におけるレーザ処理装置で使用する搬送ステージの模式的な外観構成を示す図である。図１４に示すように、本変形例３における搬送ステージ６００は、複数の「基板構造体５０」を配置できる大きな平面サイズを有しており、搬送ステージ６００上に配置される「基板構造体５０」は、固定された搬送ステージ６００上において、浮上しながら搬送される。

【0109】

例えば、図１０に示す実施の形態１における搬送ステージ１は、１枚の「基板構造体５０」を配置できる程度の平面サイズを有しており、搬送ステージ１自体は、搬送ステージ１上に搭載された「基板構造体５０」とともに矢印方向に移動可能に構成されている。これにより、「基板構造体５０」を搭載した搬送ステージ１が矢印方向に移動して、「基板構造体５０」の全面にラインビーム形状に成形されたレーザ光を走査することができる。

【0110】

一方、図１４に示す本変形例３における搬送ステージ６００は、図１０に示す実施の形態１における搬送ステージ１とは異なり、固定されている。そして、固定されている搬送ステージ６００上に複数の「基板構造体５０」（図１４では、４枚の「基板構造体５０」が図示されている）が配置されており、この複数の「基板構造体５０」は、搬送ステージ６００上を浮上しながら、例えば、図１４の矢印方向に移動可能に構成されている。そして、図１４において、ラインビーム形状に成形されたレーザ光６０が示されており、このレーザ光６０が照射される位置を、搬送ステージ６００上を浮上しながら搬送されている複数の「基板構造体５０」が通り過ぎる際に、「基板構造体５０」の一部を構成するアモルファスシリコン膜にレーザ光６０が照射される。これにより、浮上しながら搬送されている複数の「基板構造体５０」に対して、レーザ光６０を走査することができる。

【0111】

実施の形態１における搬送ステージ１を使用した場合には、レーザ処理装置に１枚の「基板構造体５０」しか搬入されていないため、「基板構造体５０」を入れ替える際には、レーザアニール処理を実施することができない。これに対し、本変形例３における搬送ステージ６００を使用する場合には、レーザ処理装置に複数の「基板構造体５０」が同時に搬入されているため、同時に搬入されている複数の「基板構造体５０」に対して、連続してレーザアニール処理を実施することができる。この結果、本変形例３における搬送ステージ６００を使用したレーザ処理装置によれば、実施の形態１における搬送ステージ１を使用したレーザ処理装置よりもスループットを向上することができる。

【0112】

図１５は、本変形例３における搬送ステージを使用したレーザ処理装置を模式的に示す図である。図１５に示すように、本変形例３における搬送ステージ６００を使用したレーザ処理装置１０００では、搬送ステージ６００の表面から吹き出すガスによって、「基板構造体５０」は、搬送ステージ６００上を浮上しながら、矢印方向に搬送されるように構成されている。これにより、搬送ステージ６００上を浮上しながら、矢印方向に搬送される「基板構造体５０」に対して、レーザ光を照射することができる。

【0113】

（実施の形態２）
＜レーザ処理に関する知見＞
まず、レーザ光をアモルファスシリコン膜に照射することにより、アモルファスシリコン膜をポリシリコン膜に変化させる際に生じる現象について説明する。

【0114】

図１６には、基板２上に形成されたアモルファスシリコン膜３Ａに対して、レーザ光（矢印）を照射する様子が示されている。この場合、アモルファスシリコン膜３Ａに対して、レーザ光が照射されることにより、アモルファスシリコン膜３Ａは、レーザ光のエネルギーを吸収して加熱される。この結果、アモルファスシリコン膜３Ａは、ポリシリコン膜に変化する。ここで、例えば、レーザ光は、複数回のパルスとして、アモルファスシリコン膜３Ａに照射される。このとき、図１７には、例えば、初めの数回のパルスがアモルファスシリコン膜３Ａに照射されてポリシリコン膜３Ｂが形成されている状態が模式的に示されている。図１７において、初めの数回のパルスを照射した段階では、ポリシリコン膜３Ｂの表面に、周期性の少ない微細な突起７０Ａが形成されている。すなわち、アモルファスシリコン膜３Ａにレーザ光を照射すると、レーザ光の干渉効果によって、光の強め合うところで、結晶粒がよく成長する結果、光の強め合う位置に対応して、ポリシリコン膜３Ｂの表面に微細な突起７０Ａが形成される。つまり、アモルファスシリコン膜３Ａからポリシリコン膜３Ｂに変化する際、ポリシリコン膜３Ｂの表面には、微細な突起７０Ａが形成され、この微細な突起７０Ａは、結晶粒の粒界に沿って形成される。この点に関し、初めの数回のパルスを照射した段階では、微細な突起７０Ａの形成位置の周期性は低く、したがって、微細な突起７０Ａが結晶粒の粒界を規定することを考慮すると、初めの数回のパルスを照射した段階では、ポリシリコン膜３Ｂに形成される結晶粒の均一性が低いことを意味する。これは、初めの数回のパルスを照射した段階では、光の強め合う位置の周期性が明確に顕在化しないからであると考えられている。

【0115】

ところが、照射するパルスの数を増大させると、光の強め合う位置の周期性が明確化され、例えば、図１８に示すように、突起７０Ｂの形成位置の周期性は高くなる。すなわち、照射するパルスの数を増大させると、ポリシリコン膜３Ｂの表面に成長する突起Ｂの周期性が高くなり、これによって、ポリシリコン膜３Ｂを構成する結晶粒の均一性が向上する。

【0116】

このような現象から、アモルファスシリコン膜３Ａに対して、光パルスを照射すると、アモルファスシリコン膜３Ａは、ポリシリコン膜３Ｂに変化するとともに、ポリシリコン膜３Ｂの表面に突起が形成されることがわかる。そして、突起が微細な突起７０Ａから突起７０Ｂに成長することによって、ポリシリコン膜３Ｂを構成する結晶粒の均一性が高まることがわかる。つまり、突起のサイズと結晶粒の均一性とは一定の相関関係があることが想定される。さらに、照射するパルスの数を増大させると、光の強め合う位置が明確化される結果、突起が周期性の低い微細な突起７０Ａから周期性の高い突起７０Ｂに成長することがわかる。このような知見に基づくと、ポリシリコン膜３Ｂを構成する結晶粒の均一性を向上する観点からは、照射するパルスの数を複数回にすることが望ましい。

【0117】

ここで、前記実施の形態１では、例えば、図１０に示すように、基板２上に形成されているアモルファスシリコン膜３Ａと透光性部材４とが密着している。このことは、前記実施の形態１における「基板構造体５０」の構成では、アモルファスシリコン膜３Ａと透光性部材４とが密着しているため、アモルファスシリコン膜３Ａをポリシリコン膜に変化させる際に形成される突起が成長しにくくなることを意味している。さらに、突起が成長しにくくなるということは、上述した知見を考慮すると、ポリシリコン膜を構成する結晶粒の均一性を向上することが難しくなることを意味する。そして、ポリシリコン膜を構成する結晶粒の均一性を向上することが難しくなるということは、このポリシリコン膜をチャネル膜として使用する薄膜トランジスタの電流駆動力を向上できなくなることを意味する。なぜなら、ポリシリコン膜を構成する結晶粒の均一性が低下するということは、ポリシリコン膜での移動度が低下することを意味し、これによって、薄膜トランジスタの電流駆動力が低下することを意味するからである。したがって、前記実施の形態１における「基板構造体５０」の構成では、薄膜トランジスタの特性向上を図る観点から最善の構成とは言えないとも考えられる。

【0118】

ただし、前記実施の形態１における「基板構造体５０」の構成でも、薄膜トランジスタの移動度の向上がそれほど要求されない用途においては、充分に有効な技術的思想となる。具体的には、表示装置として、大画面テレビジョンを想定する場合には、前記実施の形態１における技術的思想は有効である。なぜなら、大画面テレビジョンでは、薄膜トランジスタのサイズがそれほど小さくならないため、薄膜トランジスタのゲート幅を容易に大きく設計することが可能となる結果、薄膜トランジスタのチャネル膜の移動度を大きくしなくても、ゲート幅を大きくすることによって、薄膜トランジスタの電流駆動力の向上を図ることができるからである。

【0119】

これに対し、サイズの小さなスマートフォンを想定すると、前記実施の形態１における技術的思想に対して、さらなる工夫が必要とされる。なぜなら、サイズの小さなスマートフォンにおいては、薄膜トランジスタのサイズを小さくする必要があることから、薄膜トランジスタのゲート幅を容易に大きく設計することが困難となるからである。つまり、スマートフォンに形成される薄膜トランジスタの電流駆動力を向上するためには、ゲート幅を大きくする手段を採用することが困難となる結果、薄膜トランジスタのチャネル膜を構成するポリシリコン膜の移動度を向上させる必要があるからである。すなわち、スマートフォンに形成される薄膜トランジスタの電流駆動力を向上するためには、ポリシリコン膜を構成する結晶粒の均一性をできるだけ向上させて、移動度の向上を図る必要がある。

【0120】

そこて、例えば、スマートフォンなどの小型モバイル通信機器用途は、前記実施の形態１における技術的思想をさらに改善する必要がある。以下では、前記実施の形態１における技術的思想に基づき、さらにポリシリコン膜を構成する結晶粒の均一性を高める工夫を施した本実施の形態２における技術的思想について、図面を参照しながら説明する。

【0121】

＜実施の形態２における特徴＞
図１９は、本実施の形態２におけるレーザ処理装置の模式的な構成を示す図である。

【0122】

本実施の形態２におけるレーザ処理装置１０００の構成（図１９参照）は、前記実施の形態１におけるレーザ処理装置１０００の構成（図１０参照）とほぼ同様の構成をしているため、相違点を中心に説明することにする。

【0123】

本実施の形態２における特徴点は、例えば、図１９に示すように、基板２上に形成されたアモルファスシリコン膜３Ａと、アモルファスシリコン膜３Ａの上方に配置される透光性部材４との間に隙間５を設ける点にある。つまり、本実施の形態２における特徴点は、基板２と、この基板２上に形成されたアモルファスシリコン膜３Ａと、隙間５を介してアモルファスシリコン膜３Ａの上方に配置された透光性部材４とから「基板構造体５０」を構成する点にある。これにより、本実施の形態２によれば、アモルファスシリコン膜３Ａをポリシリコン膜に変化させる際に形成される突起を隙間５に成長させることができる。つまり、本実施の形態２では、アモルファスシリコン膜３Ａと透光性部材４との間に隙間５を設けることにより、この隙間５が突起の成長スペースとなる。この結果、本実施の形態２によれば、突起が成長しやすくなるため、ポリシリコン膜を構成する結晶粒の均一性を向上することができることになる。そして、ポリシリコン膜を構成する結晶粒の均一性を向上することが容易になるということは、このポリシリコン膜をチャネル膜として使用する薄膜トランジスタの電流駆動力を向上できることを意味する。なぜなら、ポリシリコン膜を構成する結晶粒の均一性が向上するということは、ポリシリコン膜での移動度が向上することを意味し、これによって、薄膜トランジスタの電流駆動力を向上できることを意味するからである。したがって、本実施の形態２における隙間５を有する「基板構造体５０」の構成によれば、薄膜トランジスタの特性向上を図ることができる。特に、上述したように、スマートフォンに代表される小型モバイル通信機器では、薄膜トランジスタのチャネル膜の移動度を向上させることが薄膜トランジスタの特性向上を実現する上で重要である。この点に関し、本実施の形態２における「基板構造体５０」を使用したレーザ処理装置１０００によって、レーザアニール工程（レーザ処理工程）を実施することにより、薄膜トランジスタのチャネル膜であるポリシリコン膜の結晶粒の均一性を向上できることから、ポリシリコン膜の移動度を向上できる。この結果、本実施の形態２によれば、特に、小型モバイル通信機器（表示装置）に使用される薄膜トランジスタの特性向上を通じて、表示装置の性能向上を図ることができる。

【0124】

ここで、図１９において、アモルファスシリコン膜３Ａと透光性部材４との間に形成される隙間５の高さＬ（アモルファスシリコン膜３Ａと透光性部材４との間の間隔）は、アモルファスシリコン膜３Ａの膜厚よりも広いことが望ましい。なぜなら、隙間５の高さＬがアモルファスシリコン膜３Ａの膜厚と同程度以下になると、この隙間５におけるレーザ光の多重反射に起因する不所望な干渉が生じやすくなり、この干渉が、突起の周期性を乱す原因となるからである。一方、隙間５の高さＬが、アモルファスシリコン膜３Ａの膜厚よりも充分に広くなりと、明確な干渉が起こりにくくなり、突起の周期性を乱す干渉が生じにくくなるため、アモルファスシリコン膜３Ａと透光性部材４との間に形成される隙間５の高さＬは、アモルファスシリコン膜３Ａの膜厚よりも広いことが望ましいのである。

【0125】

＜具体的な「基板構造体５０」の構成例＞
次に、本実施の形態２における「基板構造体５０」の構成例について説明する。

【0126】

図２０は、本実施の形態２における「基板構造体５０」の模式的な構成を示す平面図である。図２０に示すように、本実施の形態２における「基板構造体５０」では、平面形状が矩形形状の透光性部材４の下層に網目状の突起部６が形成されており、この網目状の突起部６によって、基板２は、複数のパネル領域７に区画されている。

【0127】

図２１は、図２０のＡ－Ａ線で切断した断面図である。図２１において、基板２上には、アモルファスシリコン膜３Ａが形成されており、このアモルファスシリコン膜３Ａ上には、複数の突起部６が形成されている。そして、複数の突起部６で支持されるようにして、アモルファスシリコン膜３Ａの上方に透光性部材４が配置されている。ここで、アモルファスシリコン膜３Ａが形成された基板２と透光性部材４と複数の突起部６で囲まれるように複数の隙間５が形成されており、この隙間５には、例えば、窒素ガスに代表される不活性ガスが充填されている。特に、この不活性ガスに静電気処理がなされている場合には、この静電気処理がなされた不活性ガスによって、アモルファスシリコン膜３Ａが形成された基板２と透光性部材４とが複数の突起部６に固定される。ただし、これに限らず、例えば、剥離可能な接着材を使用して、アモルファスシリコン膜３Ａが形成された基板２と透光性部材４とが複数の突起部６に固定することもできる。

【0128】

以上のようにして、本実施の形態２における「基板構造体５０」が構成されている。

【0129】

＜「基板構造体５０」の製造方法＞
本実施の形態２における「基板構造体５０」は、上記のように構成されており、以下に、その製造方法について図面を参照しながら説明する。

【0130】

まず、図２２に示すように、基板２上に非晶質の半導体膜であるアモルファスシリコン膜３Ａを形成する。次に、図２３に示すように、上面に非晶質の半導体膜であるアモルファスシリコン膜３Ａが形成された基板２上に、複数の突起部６を形成する。具体的に、複数の突起部６は、アモルファスシリコン膜３Ａ上にレジスト膜を塗布した後、このレジスト膜に対して露光・現像処理を施すことにより形成することができる。続いて、図２４および図２５に示すように、例えば、窒素ガスに代表される不活性ガス８の雰囲気中で、複数の突起部６を介して、アモルファスシリコン膜３Ａが形成された基板２上に、レーザ光が透過可能な透光性部材を載せる。このとき、不活性ガスに静電気処理が施されている場合には、静電気力によって、透光性部材４は、複数の突起部６に固定される。

【0131】

このようにして、本実施の形態２における「基板構造体５０」を製造した後、この「基板構造体５０」を、例えば、図１９に示すレーザ処理装置１０００の処理室５０５に搬入する。そして、図１９に示すように、透光性部材４の下方に形成されている隙間５を介して、アモルファスシリコン膜３Ａに対してレーザ光を照射することにより、アモルファスシリコン膜をポリシリコン膜に変化させる。このとき、本実施の形態２における「基板構造体５０」では、図２５に示すように、透光性部材４とアモルファスシリコン膜３Ａとの間に隙間５が存在するため、隙間５に充分な突起が形成することが可能となる。このことから、本実施の形態２によれば、ポリシリコン膜を構成する結晶粒の均一性を向上できる。

【0132】

＜変形例１＞
続いて、実施の形態２における変形例１について説明する。

【0133】

図２６は、本変形例１におけるレーザ処理装置の模式的な構成を示す図である。

【0134】

本変形例１におけるレーザ処理装置１０００の構成（図２６参照）は、実施の形態２におけるレーザ処理装置１０００の構成（図１９参照）とほぼ同様の構成をしているため、相違点を中心に説明することにする。

【0135】

図２６において、本変形例１におけるレーザ処理装置１０００は、「基板構造体５０」の上方に設けられた吸着部８００を有する。この吸着部８００は、上下方向に吸着部８００を変位可能に構成する変位機構８０１と、「基板構造体５０」の透光性部材４を吸着する吸着機構８０２とから構成されている。

【0136】

この吸着部８００は、吸着部８００を制御する制御部８０３と電気的に接続されている。また、制御部８０３は、ポンプ８０４と吸着部８００との間に設けられたバルブ８０５と電気的に接続されている。制御部８０３は、吸着部８００の変位機構８０１を制御可能に構成されているとともに、バルブ８０５の開度を制御可能に構成されている。

【0137】

本変形例１におけるレーザ処理装置１０００は、上記のように構成されており、以下に、本変形例１におけるレーザ処理装置１０００の動作について、図面を参照しながら説明する。まず、図２６において、制御部８０３は、バルブ８０５の開度を調整する。これにより、バルブ８０５を介してポンプ８０４と接続されている吸着部８００の吸着機構８０２からの吸着圧力が調整されて、吸着部８００に「基板構造体５０」の透光性部材４が吸着する。次に、制御部８０３は、吸着部８００の変位機構８０１を制御する。これにより、「基板構造体５０」の透光性部材４が吸着している吸着部８００が上下方向に変位する。この結果、アモルファスシリコン膜３Ａが形成された基板２と透光性部材４との間の隙間５の高さが調整される。以上のようにして、制御部８０３による吸着部８００とバルブ８０５との制御によって、アモルファスシリコン膜３Ａが形成された基板２と透光性部材４との間の隙間５の高さが所望の値に設定される。

【0138】

その後、レーザ光発生部５０１において、レーザ光を発生させる。

【0139】

次に、図２６において、レーザ光発生部５０１から出力されたレーザ光は、光減衰器５０２で光出力が調整された後、光学系モジュール５０３に入力する。光学系モジュール５０３では、内部に設けられたレンズ系によって、光学系モジュール５０３に入力したレーザ光がラインビーム形状に成形される。ラインビーム形状に成形されたレーザ光は、例えば、光学系モジュール５０３の内部に配置されている反射ミラー５０３Ａで反射された後、開口部５０３Ｃから処理室５０５に入射する。処理室５０５に入射したレーザ光は、処理室５０５の内部空間を進行した後、搬送ステージ１上に配置されている「基板構造体５０」に照射される。詳細には、レーザ光は、「基板構造体５０」の一部を構成する透光性部材４と隙間５を介して、基板２の表面に形成されているアモルファスシリコン膜３Ａに照射される。このようにして、本変形例１におけるレーザ処理装置１０００では、基板２の表面に形成されているアモルファスシリコン膜３Ａに対して、ラインビーム形状に成形されたレーザ光が透光性部材４と隙間５とを介して照射される。詳細には、搬送ステージ１を矢印の方向に移動させながら、基板２の表面に形成されているアモルファスシリコン膜３Ａに対して、ラインビーム形状に成形されたレーザ光が透光性部材４と隙間５とを介して照射される。この結果、基板２の表面に形成されているアモルファスシリコン膜３Ａが局所的に加熱されることになり、これによって、アモルファスシリコン膜３Ａのレーザ光照射領域をポリシリコン膜に変化させながら、アモルファスシリコン膜３Ａにおけるレーザ光照射領域を走査することができる。このようにして、本変形例１におけるレーザ処理装置１０００によれば、アモルファスシリコン膜３Ａの全体をポリシリコン膜に変化させることができる。このとき、本変形例１においても、図２６に示すように、透光性部材４とアモルファスシリコン膜３Ａとの間に隙間５が存在するため、隙間５に充分な突起が形成することが可能となる。このことから、本変形例１においても、ポリシリコン膜を構成する結晶粒の均一性を向上できる。

【0140】

＜＜変形例１の有用性＞＞
上述したように、本変形例１の構成によれば、アモルファスシリコン膜３Ａが形成された基板２と透光性部材４との間の隙間の高さを変化させることができる。

【0141】

ここで、実施の形態２の「＜レーザ処理に関する知見＞」の欄で説明したように、アモルファスシリコン膜３Ａをポリシリコン膜３Ｂに変化させる際、表面に突起が形成され、この突起のサイズとポリシリコン膜３Ｂを構成する結晶粒のサイズとは相関関係がある。例えば、突起のサイズが大きく成長すればするほど、ポリシリコン膜３Ｂを構成する結晶粒のサイズは大きくなる。したがって、例えば、本変形例１における吸着部８００を設けることにより、アモルファスシリコン膜３Ａが形成された基板２と透光性部材４との間の隙間の高さを変化させることができるということは、ポリシリコン膜３Ｂを構成する結晶粒のサイズを調整できることを意味する。例えば、本変形例１の吸着部８００の構成を採用すれば、隙間５を無くして、アモルファスシリコン膜３Ａが形成された基板２と透光性部材４とを密着させることもできる一方、隙間５を大きくすることもできる。

【0142】

実際に、隙間５を無くした場合には、ポリシリコン膜３Ｂを構成する結晶粒のサイズは、数ｎｍ以上数十ｎｍ以下程度にすることができる。一方、例えば、隙間５の高さをアモルファスシリコン膜３Ａの膜厚よりも広くし、かつ、隙間５に不活性ガスを充填した場合、ポリシリコン膜３Ｂを構成する結晶粒のサイズは、数百ｎｍのサイズまで大きくできる。

【0143】

＜変形例２＞
次に、実施の形態２における変形例２について説明する。

【0144】

図２７は、本変形例２におけるレーザ処理装置の模式的な構成を示す図である。

【0145】

本変形例２におけるレーザ処理装置１０００の構成（図２７参照）は、実施の形態２におけるレーザ処理装置１０００の構成（図１９参照）とほぼ同様の構成をしているため、相違点を中心に説明することにする。

【0146】

図２７において、本変形例２におけるレーザ処理装置１０００の搬送ステージ１上に配置される「基板構造体５０」は、アモルファスシリコン膜３Ａが形成された基板２と透光性部材４との間に隙間５が設けられている、そして、本変形例２においては、この隙間５に、例えば、窒素ガスに代表される不活性ガス８が流されている。このように隙間５に一定流量の不活性ガス８を流すことにより、隙間５を設けた場合においても、アモルファスシリコン膜３Ａ上の隙間５内の雰囲気を均一にすることができるため、アモルファスシリコン膜３Ａ上の雰囲気の不均一性に起因するポリシリコン膜の特性低下を抑制できる。

【0147】

以上、本発明者によってなされた発明をその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言うまでもない。

【符号の説明】

【0148】

１ 搬送ステージ
２ 基板
３Ａ アモルファスシリコン膜
３Ｂ ポリシリコン膜
４ 透光性部材
５ 隙間
５０ 基板構造体
７０Ａ 微細な突起
７０Ｂ 突起
５０６ 測定器
５０７ 制御部
５０８ 反射鏡
８００ 吸着部
８０１ 変位機構
８０２ 吸着機構
８０３ 制御部
８０４ ポンプ
８０５ バルブ
１０００ レーザ処理装置

【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】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】