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WO2018109912A1 - レーザーアニール装置、レーザーアニール方法及びマスク - Google Patents

レーザーアニール装置、レーザーアニール方法及びマスク Download PDF

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WO2018109912A1
WO2018109912A1 PCT/JP2016/087432 JP2016087432W WO2018109912A1 WO 2018109912 A1 WO2018109912 A1 WO 2018109912A1 JP 2016087432 W JP2016087432 W JP 2016087432W WO 2018109912 A1 WO2018109912 A1 WO 2018109912A1
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WO
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openings
laser light
opening
row
irradiation
Prior art date
Application number
PCT/JP2016/087432
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English (en)
French (fr)
Inventor
吉明 松島
剛史 宇野
祐太 菅原
康太 今西
伸武 野寺
隆夫 松本
Original Assignee
堺ディスプレイプロダクト株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 堺ディスプレイプロダクト株式会社 filed Critical 堺ディスプレイプロダクト株式会社
Priority to PCT/JP2016/087432 priority Critical patent/WO2018109912A1/ja
Priority to US16/468,802 priority patent/US11004682B2/en
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Definitions

  • the present invention relates to a laser annealing apparatus, a laser annealing method, and a mask.
  • a TFT (Thin Film Transistor) type liquid crystal display is obtained by bonding a TFT substrate and a color filter substrate having R (red), G (green), and B (blue) colors with a necessary gap therebetween.
  • An image can be displayed by injecting liquid crystal between the substrate and the color filter substrate and controlling the light transmittance of the liquid crystal molecules for each pixel.
  • data lines and scanning lines are arranged in a grid pattern in the vertical and horizontal directions, and pixels are formed at locations where the data lines and the scanning lines intersect.
  • the pixel includes a pixel electrode, a counter electrode, and a liquid crystal layer interposed between the pixel electrode and the counter electrode.
  • a drive circuit configured by TFTs and driving data lines and scanning lines is formed around a display region including a plurality of pixels.
  • amorphous silicon (amorphous, a-Si) TFTs using silicon semiconductors, low-temperature polysilicon TFTs in which the semiconductor layer is polysilicon (polycrystalline, p-Si), etc. are being developed. Yes.
  • the a-Si TFT has a high resistance and a small leakage current (leakage current).
  • the p-Si TFT has a significantly higher electron mobility than the a-Si TFT.
  • a polysilicon layer can be formed by annealing the amorphous silicon layer by irradiating it with laser light.
  • a laser annealing apparatus that forms laser light emitted from a laser light source into a parallel beam by a lens group, and irradiates the formed parallel beam onto a substrate through a mask having an opening and a microlens array.
  • a predetermined number of openings are disposed in the mask along the scanning direction of the substrate, and each time the substrate is moved by the pixel pitch, laser light is irradiated to perform scanning in one cycle.
  • a required portion (irradiation region) of the substrate can be irradiated with laser light as many times as the number of openings (see Patent Document 1).
  • FIG. 11 is a schematic view showing a state of an irradiation region of laser light by a conventional laser annealing apparatus.
  • the upper diagram shows a mask
  • the lower diagram shows an irradiation area irradiated with laser light.
  • the mask has a plurality of openings arranged in a matrix in a scanning direction (also referred to as a row direction) and a direction orthogonal to the scanning direction (also referred to as a column direction). For example, laser light is irradiated while moving the mask along the scanning direction.
  • FIG. 12 is a schematic diagram showing factors that cause variation in crystal state by a conventional laser annealing apparatus.
  • a mask having openings of 2 rows ⁇ 1 column is considered for simplicity.
  • FIG. 12 schematically shows how the mask moves in the scanning direction with time (time t1, t2, t3, t4).
  • Racer light is irradiated to required portions (S1, S2, S3) on the surface of the substrate on which the silicon film is formed. Pay attention to the irradiation areas S1 to S3.
  • the irradiation region S1 is irradiated with laser light at times t1 and t2.
  • the irradiation region S2 is irradiated with laser light at times t2 and t3
  • the irradiation region S3 is irradiated with laser light at times t3 and t4.
  • the amount of laser light irradiation can vary with each irradiation. For this reason, the irradiation amount at each time varies, and as a result, the mobility in the irradiation regions S1 to S3 (that is, the irradiation region for each column) varies, resulting in scan unevenness.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a laser annealing apparatus, a laser annealing method, and a mask constituting the laser annealing apparatus that can reduce scan unevenness.
  • a laser annealing apparatus includes a mask in which a plurality of openings are arranged in a matrix in a row direction parallel to a scan direction and a column direction orthogonal to the scan direction.
  • a laser annealing apparatus for moving at least one of the plurality of openings along a direction parallel to the scanning direction and irradiating a plurality of predetermined regions of the substrate with the laser light through the openings, wherein all of the plurality of openings or Some of the openings are configured such that a partial region of the predetermined region is irradiated with a laser beam, and the plurality of openings includes an opening group of one row arranged in the row direction.
  • Equal number of times of irradiation, and the position or shape of at least two openings of the opening groups aligned in the column direction are configured differently.
  • a laser annealing method is a laser annealing method using a laser annealing apparatus according to an embodiment of the present invention, wherein at least one of the substrate and the mask is in a direction parallel to the scanning direction. Then, the substrate is irradiated with laser light through the plurality of openings.
  • a plurality of openings are arranged in a matrix in a row direction parallel to the scan direction and in a column direction orthogonal to the scan direction, and laser light is transmitted through the openings to the substrate.
  • the plurality of openings include a predetermined region irradiated with laser light through the opening group of one row arranged in the row direction and laser light through the opening group of other rows arranged in the row direction.
  • the number of times of irradiation with laser light in the partial region having the same occupied area is the same, and the positions or shapes of at least two openings in the group of openings arranged in the column direction are different from the predetermined area irradiated with It is constituted as follows.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of the configuration of the laser annealing apparatus 100 of the present embodiment.
  • the laser annealing apparatus 100 includes a laser light source 70 that emits laser light, an optical system 60 that includes a lens group for shaping the laser light emitted from the laser light source 70 into a parallel beam, an opening described below, and A mask (light shielding plate) 30 having a mask portion 40 in which microlenses are arranged in an array is provided.
  • the parallel beam formed by the optical system 60 is partially irradiated to a required portion of the substrate 10 through the opening provided in the mask unit 40 and the microlens.
  • the substrate 10 is transported at a constant speed by a drive mechanism (not shown).
  • the laser light source 70 irradiates laser light at time intervals at which the irradiation position of the substrate 10 reaches a position corresponding to the opening.
  • the laser annealing apparatus 100 may have a configuration in which the substrate 10 is fixed and the mask 30 is moved instead of the configuration in which the substrate 10 is moved. Below, the example which moves the board
  • FIG. 2 is a schematic plan view showing an example of the configuration of the mask 30 of the present embodiment.
  • a rectangular mask portion 40 is formed on the mask 30.
  • the dimension of the mask unit 40 in the direction parallel to the scanning direction (also referred to as the row direction) is W, and the dimension of the direction perpendicular to the scanning direction (also referred to as the column direction) is L.
  • the mask unit 40 is provided with microlenses 21 in an array at equal intervals in a matrix in a direction parallel to the scan direction and in a direction perpendicular to the scan direction.
  • the dimension W in the row direction of the mask unit 40 can be, for example, about 5 mm, and the dimension L in the column direction can be about 37 mm, but each dimension is not limited to these numerical values.
  • a predetermined number (20 in the example of FIG. 2) of microlenses 21 are arranged at equal intervals in a direction (row direction) parallel to the scanning direction. Since one micro lens 21 corresponds to one opening, 20 openings are formed in the mask 30 at equal intervals in the direction parallel to the scanning direction (row direction).
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing the positional relationship between the opening 50 and the microlens 21 of the present embodiment.
  • FIG. 3 shows the positional relationship between the opening 50 and the microlens 21 in a front view, and shows the position of the opening 50 in a plan view on the basis of the position of the microlens 21 corresponding to the opening 50.
  • the mask unit 40 includes a plurality of openings 50 and microlenses (lenses) 21.
  • the microlens 21 is formed on the transparent substrate 20 corresponding to the opening 50, and the transparent substrate 20 and the mask 30 are integrated.
  • the opening 50 is arranged so that the center of the microlens 21 having a circular shape in plan view coincides with the center of the rectangular opening 50.
  • the mask 30 and the incident surface of the microlens 21 are spaced apart by an appropriate length.
  • the maximum size (circular diameter in plan view) of the microlens 21 can be, for example, about 150 ⁇ m to 400 ⁇ m, but is not limited to these numerical values.
  • the plurality of formed microlenses 21 is also referred to as a microlens array.
  • the laser light that has passed through the opening 50 is collected by the microlens 21, and the collected laser light is A required portion on the substrate 10 is partially irradiated corresponding to each of the plurality of openings 50 (that is, the microlenses 21).
  • FIG. 4A, 4B, and 4C are schematic views showing an example of scanning of the substrate 10 by the laser annealing apparatus 100 of the present embodiment.
  • FIG. 4A shows a state in which the mask 30 is set at a predetermined position, and shows a state before the movement of the substrate 10 in the scanning direction is started.
  • the laser annealing apparatus 100 moves the substrate 10 at a constant speed in the scanning direction from the state shown in FIG. 4A.
  • the laser light source 70 irradiates laser light at time intervals at which the irradiation position of the substrate 10 reaches a position corresponding to the opening 50. For example, in the case of the opening 50 illustrated in FIG. 2, the same portion (irradiation region) of the substrate 10 is irradiated with laser light 20 times.
  • FIG. 4A shows a state in which the mask 30 is set at a predetermined position, and shows a state before the movement of the substrate 10 in the scanning direction is started.
  • the laser annealing apparatus 100 moves the substrate 10
  • FIG. 4B shows a state in which the substrate 10 is moved at a constant speed and moved to the final position in the scanning direction (by the distance Z).
  • the substrate 10 By moving the substrate 10 to the state shown in FIG. 4B, it is possible to partially irradiate a laser beam to a required portion within the irradiation region S of the substrate 10 as shown in FIG. 4C.
  • the mask 30 In the state shown in FIG. 4C, the mask 30 is moved by a distance L in the direction orthogonal to the scanning direction, and the substrate 10 is moved in the scanning direction in the same manner as shown in FIGS. 4A and 4B, thereby increasing the irradiation region S. be able to.
  • the size of the substrate 10 and the size of the mask 30 are shown to be approximately the same, but the size of the substrate 10 is actually much larger than that in FIG. 4.
  • FIG. 5 is a schematic view showing a first example of the opening of the mask portion 40 of the present embodiment.
  • 15 openings represented by reference numerals 1 to 15
  • three openings represented by reference numerals M1 to M3
  • a mask having openings arranged in a matrix of 15 rows ⁇ 3 columns and having openings arranged therein will be described.
  • the three rectangular shapes on the right side are predetermined regions on the substrate 10 that are irradiated with laser light through the opening groups in each row (in the example of FIG.
  • the predetermined area is composed of partial areas A, B, and C.
  • the partial area A is a partial area that occupies the same area among the three predetermined areas. Similarly to the partial area A, the partial areas B and C have the same occupied area in the three predetermined areas.
  • the number of openings is not limited to 15 rows ⁇ 3 columns. Further, in the present embodiment, for the sake of simplicity, the size of the opening and the size of the corresponding irradiation region (partial region) are described, but actually, the laser light is collected by the microlens 21. Therefore, the size of the opening is larger than the size of the irradiation area.
  • each opening is configured such that a laser beam is irradiated to a partial area of a plurality of predetermined areas of the substrate. That is, the laser beam is irradiated to a partial region that is a part of the predetermined region through the opening.
  • all of the matrix-shaped openings may be configured to irradiate a partial region of the predetermined region with laser light, or one of the matrix-shaped openings.
  • the opening of the part may be configured to irradiate a partial region of the predetermined region with laser light.
  • the matrix-shaped openings are irradiated with laser light through a predetermined region irradiated with laser light through the opening group of one row arranged in the row direction, and through opening groups of other rows arranged in the row direction.
  • the number of times of laser beam irradiation in the partial region that occupies the same region is equal to the predetermined region.
  • the other rows can be M2 and M3.
  • each predetermined area is composed of three partial areas A, B, and C, and assuming that the number of times of irradiation in the predetermined area is N, irradiation in each partial area A, B, and C is performed.
  • the number of times is N. That is, each of the three partial regions A, B, and C is irradiated N times through the opening group of one row. Similarly, each of the three partial regions A, B, and C is irradiated N times through the opening groups in the other rows.
  • the matrix-shaped openings are configured so that the positions or shapes of at least two openings in the group of openings arranged in the column direction are different.
  • the shape and size of the plurality of openings arranged in the row direction are the same. For this reason, the variation in the irradiation amount between the irradiation regions in different columns becomes more significant than the irradiation amount between the irradiation regions in the column direction, which causes scanning unevenness.
  • the variation in the irradiation amount between the irradiation regions along the column direction is different.
  • the opening group arranged in the row direction will be described.
  • the three partial areas A, B, and C on the left side, the center, and the right side of the predetermined area through the openings of the columns 1 to 5 are 5 with respect to the left partial area A.
  • Irradiation is performed once.
  • five irradiations are performed on the central partial region B through the openings in the rows 6 to 10.
  • irradiation is performed five times on the right partial region C through the openings in the rows 11 to 15.
  • the entire surface of the predetermined region is irradiated five times.
  • the three partial areas A, B, and C on the left side, the center, and the right side of the predetermined area pass through the openings in the columns 1 to 5 to the right partial area C.
  • five irradiations are performed.
  • five irradiations are performed on the left partial area A through the openings in the rows 6 to 10.
  • five irradiations are performed on the central partial region B through the openings in the rows 11 to 15.
  • the entire surface of the predetermined region is irradiated five times.
  • the laser beam can be irradiated to the irradiation area along the column direction of the substrate only five times in the same manner.
  • irradiation shots is performed on the left partial area A in the predetermined area through the opening of the row M1.
  • irradiation is performed on the right partial region C of the predetermined region through the opening of the row M2.
  • irradiation is performed on the partial region B at the center of the predetermined region through the opening of the row M3.
  • columns 2-5 In this way, by changing the positions of the plurality of openings arranged in the column direction, it is possible to irradiate laser light to different partial regions at the same timing with respect to the plurality of predetermined regions arranged in the column direction.
  • irradiation is performed on a partial region B in the center of the predetermined region through the opening of row M1.
  • irradiation is performed on the left partial area A in the predetermined area through the opening of the row M2.
  • irradiation is performed on the partial region C on the right side of the predetermined region through the opening of the row M3.
  • columns 7-10 In this way, by changing the positions of the plurality of openings arranged in the column direction, it is possible to irradiate laser light to different partial regions at the same timing with respect to the plurality of predetermined regions arranged in the column direction. The same applies to the openings in the rows 11 to 15.
  • the variation in the irradiation amount among the irradiation regions along the column direction can be reduced. As a result, scan unevenness can be reduced.
  • the positions of at least two openings in the group of openings arranged in the column direction are displaced along the row direction.
  • the positions of at least two openings in the group of openings arranged in the column direction are displaced along the row direction.
  • the position of the opening in row M1 and the position of the opening in row M2 are displaced along a direction (row direction) parallel to the scan direction. .
  • the position of the partial region irradiated with the laser light can be changed at the same timing in the irradiation region in the column direction.
  • the shift is performed in the row direction (that is, the direction parallel to the scanning direction). Therefore, it is possible to vary the irradiation amount between irradiation regions along the column direction, and as a result, it is possible to reduce scan unevenness.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing a second example of the opening of the mask unit 40 of the present embodiment.
  • the second embodiment shown in FIG. 6 differs from the first embodiment shown in FIG. 5 in the arrangement order of the openings.
  • irradiation shots is performed on the left partial area A in the predetermined area through the opening of the row M1.
  • irradiation is performed on the partial region B at the center of the predetermined region through the opening of the row M2.
  • irradiation is performed on the partial region C on the right side of the predetermined region through the opening of the row M3.
  • irradiation is performed on the partial region B in the center of the predetermined region through the opening of the row M1.
  • irradiation is performed on the right partial region C of the predetermined region through the opening of the row M2.
  • irradiation is performed on the left partial area A in the predetermined area through the opening of the row M3.
  • the irradiation region along the column direction of the substrate can be irradiated with the same laser beam five times.
  • the variation in the irradiation amount among the irradiation regions along the column direction is made closer to the variation in the irradiation amount between the irradiation regions in the different columns. As a result, scan unevenness can be reduced.
  • the position of the partial region irradiated with the laser light at the same timing in the irradiation region in the column direction can be shifted in the row direction (that is, the direction parallel to the scan direction), so that it is aligned with the column direction. Irradiation amounts between irradiation regions can be varied, and as a result, scan unevenness can be reduced.
  • FIG. 7 is a schematic diagram showing a third example of the opening of the mask unit 40 of the present embodiment.
  • the positions of all the openings arranged in the column direction are displaced along a direction (row direction) parallel to the scan direction, but the present invention is not limited to this.
  • the position and shape of any of the plurality of openings in the opening group arranged in the row direction may be the same.
  • the positions of some of the openings arranged in the column direction do not have to be displaced along a direction (row direction) parallel to the scan direction.
  • FIG. 7 the positions of some of the openings arranged in the column direction do not have to be displaced along a direction (row direction) parallel to the scan direction.
  • FIG. 8 is a schematic diagram showing another example of the opening group arranged in the row direction of the mask unit 40 of the present embodiment.
  • the example in FIG. 8 shows an example of six types of opening groups arranged in the row direction indicated by symbols P1 to P6.
  • Reference P1 is the same as the opening group in the row M1 in FIG.
  • the opening group arranged in the row direction shown in FIGS. 5 to 7 is obtained by changing the arrangement order of the opening group of P1.
  • the opening group indicated by reference numeral P2 includes openings having different sizes (openings having different shapes).
  • the partial area is not equal to the three divided areas of the predetermined area, but the number of times of irradiation in each partial area is 5 times. Become. That is, the number of times of irradiation in the predetermined region irradiated with the laser light through the opening group indicated by the symbol P2 is five.
  • the opening group indicated by symbol P3 includes an opening that irradiates the entire surface of the predetermined region and an opening that does not irradiate the entire surface of the predetermined region (that is, no opening).
  • the number of times of irradiation in a predetermined region irradiated with the laser light through the opening group indicated by reference numeral P3 is five.
  • the opening group indicated by the reference symbol P4 includes an opening that irradiates the entire surface of the predetermined region, and an opening that irradiates a partial region obtained by dividing the predetermined region into two and three (including non-uniform ones). .
  • the number of times of irradiation in the predetermined region irradiated with the laser light through the opening group indicated by the symbol P4 is five.
  • the partial area is a three-divided area of a predetermined area and is equal.
  • the positions of the openings in different rows are displaced in the row direction.
  • the number of times of irradiation in each partial region irradiated with the laser light through the opening group indicated by reference numeral P5 is 5 times. That is, the number of times of irradiation in the predetermined region irradiated with the laser light through the opening group indicated by reference numeral P5 is five.
  • the opening group indicated by reference numeral P6 includes an opening that irradiates the entire predetermined area and an opening that irradiates a partial area obtained by dividing the predetermined area into two to five equal parts.
  • the number of times of irradiation in a predetermined region irradiated with laser light through the opening group indicated by reference numeral P6 is five.
  • At least two of the openings arranged in the column direction can have different shapes.
  • the shape of the partial area irradiated with the laser light at the same timing can be made different, and the irradiation amount between the irradiation areas along the column direction can be varied. As a result, scan unevenness can be reduced.
  • a plurality of openings constituting one opening group arranged in the row direction (in the example of FIG. 8, any one of the opening groups indicated by reference numerals P1 to P6)
  • a combination in which the positions are displaced along the row direction may be used (for example, symbols P1, P2, and P6).
  • the plurality of openings constituting one opening group arranged in the row direction may be a combination whose positions are displaced along the column direction (for example, reference numeral P5).
  • the plurality of openings constituting one opening group arranged in the row direction may be a combination including at least an opening capable of irradiating the entire region with a laser beam and an unopened portion blocking the laser beam (for example, Symbols P3 and P4).
  • the number of times of laser light irradiation in the entire predetermined area is the same, and the position of the partial area occupying the predetermined area can be appropriately changed. As a result, scan unevenness can be reduced.
  • the number of times of laser light irradiation over the entire predetermined area is the same (for example, 5 times), but is not limited to this.
  • the number of times of irradiation in at least two partial regions of the plurality of partial regions constituting the region may be different.
  • FIG. 9 is a schematic diagram showing a fourth example of the opening of the mask unit 40 of the present embodiment.
  • the three rectangles on the right side of the drawing are the substrate 10 to which the laser beam is irradiated through the opening group in each row (in the example of FIG. 9, five openings 1 to 5).
  • the upper predetermined area (irradiation area) is represented.
  • the predetermined area (irradiation area) is a central partial area D, two partial areas E arranged with the partial area D in between, and two partial areas F arranged with the partial area E in between. It consists of two partial areas.
  • the partial area D is a partial area that occupies the same area among the three predetermined areas. Similarly to the partial area D, the partial areas E and F have the same occupied area in the three predetermined areas.
  • the partial region D of the predetermined region is irradiated five times (shot) through the openings of the columns 1 to 5, and the partial region E is irradiated twice. (Shot) is performed, and one irradiation (shot) is performed on the partial region F.
  • the partial area D of the predetermined area is irradiated five times (shot) through the openings of the columns 1 to 5, and the partial area E is irradiated twice (shot).
  • the partial region F is irradiated once (shot).
  • the partial region D of the predetermined region is irradiated five times (shot) through the openings in the columns 1 to 5, and the partial region E is irradiated twice (shot).
  • the partial region F is irradiated once (shot).
  • the matrix-shaped openings are formed through the predetermined region irradiated with the laser light through the opening group of one row arranged in the row direction and the opening group of other rows arranged in the row direction.
  • the number of times of laser light irradiation is equal in a partial region that occupies the same region with a predetermined region irradiated with laser light.
  • the positions or shapes of the plurality of openings arranged in the column direction are different.
  • the number of times of irradiation in at least two partial areas among the plurality of partial areas constituting the predetermined area is different.
  • the partial areas are arranged along the direction perpendicular to the scanning direction.
  • the present invention is not limited to this, and the partial areas are arranged along the direction parallel to the scanning direction. It may be a configuration.
  • the amount of laser light irradiation can be varied according to the position of the partial region in the irradiation region (predetermined region), and characteristics such as electron mobility can be brought into a desired state. Become.
  • FIG. 10 is a flowchart showing an example of a laser annealing method using the laser annealing apparatus 100 of the present embodiment.
  • the laser annealing apparatus 100 is referred to as an apparatus 100 for the sake of simplicity.
  • the apparatus 100 sets the mask 30 at a predetermined position (S11), and moves the substrate 10 at a constant speed in the scanning direction (S12).
  • the laser light source 70 irradiates laser light at time intervals when the irradiation position of the substrate 10 reaches a position corresponding to the opening 50 of the mask 30 (S13).
  • the apparatus 100 determines whether or not the substrate 10 has been moved to the final position in the scanning direction (S14). If the substrate 10 has not been moved to the final position (NO in S14), the processing from step S12 is repeated. When the substrate 10 is moved to the final position in the scanning direction (YES in S14), the apparatus 100 determines whether or not the laser light irradiation of a predetermined area of the substrate 10 is completed (S15).
  • the apparatus 100 moves the mask 30 by a predetermined distance (a dimension L in the lateral direction of the mask 30) in a direction orthogonal to the scanning direction. (S16), the process after step S12 is repeated. In the process of step S16, the substrate 10 may be moved instead of the mask 30.
  • the apparatus 100 ends the process.
  • the configuration is such that the substrate 10 is moved (conveyed) in the scanning direction.
  • the configuration is not limited to this, and the mask 10 (including the optical system 60 is included) with the substrate 10 fixed. May be moved in the scanning direction.
  • the variation in the laser finish that occurs every scan is reduced, so that scan unevenness can be reduced.
  • each opening region of the opening 50 is rectangular, but the shape of the opening region is not limited to a rectangular shape, and may be, for example, an elliptical shape. Further, circular or rectangular cutouts may be provided at the four corners of the rectangular opening region. Thereby, the irradiation amount of the laser light near the four corners of the opening region can be slightly increased, and the shape of the region irradiated with the laser light can be made rectangular.
  • This embodiment can be applied not only to a TFT using a silicon semiconductor but also to a TFT using an oxide semiconductor.
  • the laser annealing apparatus includes a mask in which a plurality of openings are arranged in a matrix in a row direction parallel to the scan direction and a column direction orthogonal to the scan direction, and at least one of the mask and the substrate Is moved along a direction parallel to the scanning direction, and a laser annealing apparatus for irradiating a plurality of predetermined regions of the substrate with laser light through the opening, all or part of the plurality of openings
  • the openings are configured so that a partial region of the predetermined region is irradiated with laser light, and the plurality of openings are arranged through the opening group in one row aligned in the row direction.
  • the area occupied by the laser light in the partial region is the same.
  • Irradiation Number equal and the position or shape of at least two openings of the opening groups aligned in the column direction are configured differently.
  • the laser annealing method according to the present embodiment is a laser annealing method using the laser annealing apparatus according to the present embodiment, and moves at least one of the substrate and the mask along a direction parallel to the scanning direction.
  • the substrate is irradiated with laser light through the plurality of openings.
  • a plurality of openings are arranged in a matrix in a row direction parallel to the scan direction and in a column direction orthogonal to the scan direction, and laser light is transmitted through the openings to a plurality of substrates.
  • a mask that irradiates a predetermined region, wherein all or a part of the plurality of openings are configured to irradiate a partial region of the predetermined region with laser light The plurality of openings are irradiated with laser light through a predetermined region irradiated with laser light through the opening group of one row arranged in the row direction and through the opening group of other rows arranged in the row direction.
  • the number of times of laser light irradiation in the partial region with the same occupied region is the same and the position or shape of at least two of the openings arranged in the column direction is different from the predetermined area. It is configured.
  • All or some of the plurality of openings are configured such that the laser beam is irradiated to some partial areas of the plurality of predetermined areas of the substrate. That is, the laser beam is irradiated to a partial region that is a part of the predetermined region through the opening.
  • the plurality of openings are irradiated with laser light through a predetermined region irradiated with the laser light through the opening group of one row arranged in the row direction and the opening group of other rows arranged in the row direction. Between the predetermined areas, the number of times of laser light irradiation is equal in the partial areas that occupy the same area.
  • the opening group refers to a plurality of openings arranged in one row direction.
  • the partial area having the same occupied area refers to a partial area having the same occupied area in each of the two predetermined areas.
  • each predetermined area is composed of three partial areas A, B, and C, and N is the number of times of irradiation in the predetermined area
  • the number of times of irradiation in each of the partial areas A, B, and C is N. That is, each of the three partial regions A, B, and C is irradiated N times through the opening group of one row. Similarly, each of the three partial regions A, B, and C is irradiated N times through the opening groups in the other rows.
  • the plurality of openings are configured such that positions or shapes of at least two openings in the group of openings arranged in the row direction are different.
  • the shape and size of the plurality of openings arranged in the column direction are the same. For this reason, the variation in the irradiation amount between the irradiation regions in different rows becomes more conspicuous than the irradiation amount between the irradiation regions in the row direction, which causes scan unevenness.
  • By varying the position or shape of at least two openings in the group of openings arranged in the column direction variations in irradiation amount between irradiation regions along the column direction can be reduced between irradiation regions in different columns. It is possible to approach the variation in irradiation amount, and as a result, it is possible to reduce scan unevenness.
  • the shape of at least two openings in the group of openings arranged in the row direction is different.
  • the shape of the partial area irradiated with the laser light at the same timing can be made different, and the irradiation amount between the irradiation areas along the column direction can be varied. As a result, scan unevenness can be reduced.
  • the positions of at least two openings in the group of openings arranged in the column direction are displaced along the row direction.
  • the positions of at least two openings in the opening group arranged in the column direction are displaced along the row direction.
  • the positions of at least two openings in the group of openings arranged in the column direction are displaced along the row direction.
  • the position of the partial region irradiated with the laser light at the same timing in the irradiation region in the column direction can be shifted in the row direction (that is, the direction parallel to the scan direction). Therefore, it is possible to vary the irradiation amount between the irradiation regions, and as a result, it is possible to reduce scan unevenness.
  • the arbitrary opening group arranged in the row direction is a combination of openings whose positions are displaced along the row direction, and the positions are displaced along the column direction. Or a combination including at least an opening that can irradiate the entire region with laser light and an unopened portion that blocks the laser light.
  • an arbitrary opening group arranged in the row direction has a combination of openings whose positions are displaced along the row direction, and the positions are displaced along the column direction.
  • One of a combination of openings, or a combination including at least an opening capable of irradiating the entire predetermined region with laser light and an unopened portion blocking the laser light is included.
  • the plurality of openings constituting one opening group arranged in the row direction may be a combination whose positions are displaced along the row direction.
  • the plurality of openings constituting one opening group arranged in the row direction may be a combination whose positions are displaced along the column direction.
  • the plurality of openings constituting one opening group arranged in the row direction may be a combination including at least an opening that can irradiate the entire region with laser light and an unopened portion that blocks the laser light.
  • the number of times of laser light irradiation in the entire predetermined region is the same, and the position of the partial region occupying the predetermined region is appropriately changed. As a result, scan unevenness can be reduced.

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Abstract

スキャンムラを低減することができるレーザーアニール装置、レーザーアニール方法及びマスクを提供する。　複数の開口部の全部又は一部の開口部は、所定領域の一部の部分領域にレーザー光が照射されるように構成してあり、複数の開口部は、前記行方向に並ぶ一の行の開口部群を介してレーザー光が照射された所定領域と、前記行方向に並ぶ他の行の開口部群を介してレーザー光が照射された所定領域との間で、占有する領域が同一の部分領域におけるレーザー光の照射回数が等しく、かつ前記列方向に並ぶ開口部群のうち少なくとも二つの開口部の位置又は形状が異なるように構成してある。

Description

レーザーアニール装置、レーザーアニール方法及びマスク
　本発明は、レーザーアニール装置、レーザーアニール方法及びマスクに関する。
　ＴＦＴ（Thin Film Transistor：薄膜トランジスタ）方式の液晶ディスプレイは、ＴＦＴ基板とＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の色を有するカラーフィルタ基板とを所要の隙間を設けて貼り合わせ、ＴＦＴ基板とカラーフィルタ基板との間に液晶を注入し、液晶分子による光の透過率を画素毎に制御することにより、映像を表示することができる。
　ＴＦＴ基板には、データ線及び走査線が縦横方向に格子状に配線され、データ線と走査線とが交差する箇所に画素を形成してある。画素は、画素電極、対向電極、および画素電極と対向電極との間に介在する液晶層によって構成される。また、複数の画素で構成される表示領域の周囲には、ＴＦＴで構成されデータ線及び走査線を駆動する駆動回路を形成してある。
　ＴＦＴとしては、例えば、シリコン半導体を用いたアモルファスシリコン（非晶質、a-Si）ＴＦＴ、半導体層をポリシリコン（多結晶、ｐ－Si）とした低温ポリシリコンＴＦＴなどの開発が行われている。ａ－ＳｉＴＦＴは、抵抗が高く漏れ電流（リーク電流）が小さい。また、ｐ－ＳｉＴＦＴは、ａ－ＳｉＴＦＴに比べて電子の移動度が格段に大きい。
　アモルファスシリコン層にレーザー光を照射してアニール処理をすることによりポリシリコン層にすることができる。例えば、レーザー光源から出射されたレーザー光をレンズ群により平行ビームに成形し、成形した平行ビームを開口部が形成されたマスク及びマイクロレンズアレイを介して基板に照射するレーザーアニール装置がある。このようなレーザーアニール装置では、マスクには基板のスキャン方向に沿って所定数の開口部が配置され、基板を画素のピッチだけ移動させる都度、レーザー光を照射することにより、１サイクルのスキャンで基板の所要箇所（照射領域）には開口部の数に等しい回数だけレーザー光を照射することができる（特許文献１参照）。
特許第５４７０５１９号公報
　図１１は従来のレーザーアニール装置によるレーザー光の照射領域の状態を示す模式図である。図１１において、上段の図はマスクを示し、下段の図はレーザー光が照射された照射領域を示す。上段の図に示すように、マスクには、スキャン方向（行方向とも称する）及びスキャン方向と直交する方向（列方向とも称する）に行列状に複数に開口部が配置されている。例えば、マスクをスキャン方向に沿って移動させながらレーザー光を照射する。そうすると、下段の図に示すように、基板上の照射領域では、列ごとのレーザー光の照射量が異なるため、列ごとの結晶状態がばらつき、結果として、例えば、電子の移動度がばらつき、スキャンムラとして認識されるという問題がある。
　図１２は従来のレーザーアニール装置による結晶状態のばらつきが生じる要因を示す模式図である。図１２では、簡便のため２行×１列の開口部を有するマスクを考える。図１２では、時間の経過（時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４）とともにマスクがスキャン方向に移動する様子を模式的に示している。シリコン膜が形成された基板表面の所要箇所（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３）にレーサー光が照射される。照射領域Ｓ１～Ｓ３に注目する。照射領域Ｓ１は、時刻ｔ１、ｔ２にてレーザー光が照射される。同様に、照射領域Ｓ２は、時刻ｔ２、ｔ３にてレーザー光が照射され、照射領域Ｓ３は、時刻ｔ３、ｔ４にてレーザー光が照射される。レーザー光の照射量は、照射する都度変動し得る。このため、時刻毎の照射量がばらつき、結果として、照射領域Ｓ１～Ｓ３（すなわち、列ごとの照射領域）における移動度がばらつき、スキャンムラが生じることになる。
　本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、スキャンムラを低減することができるレーザーアニール装置、レーザーアニール方法及び前記レーザーアニール装置を構成するマスクを提供することを目的とする。
　本発明の実施の形態に係るレーザーアニール装置は、スキャン方向と平行な行方向及び該スキャン方向と直交する列方向に行列状に複数の開口部が配置されたマスクを備え、該マスク及び基板の少なくとも一方を前記スキャン方向と平行な方向に沿って移動させ、前記開口部を介してレーザー光を前記基板の複数の所定領域に照射するレーザーアニール装置であって、前記複数の開口部の全部又は一部の開口部は、前記所定領域の一部の部分領域にレーザー光が照射されるように構成してあり、前記複数の開口部は、前記行方向に並ぶ一の行の開口部群を介してレーザー光が照射された所定領域と、前記行方向に並ぶ他の行の開口部群を介してレーザー光が照射された所定領域との間で、占有する領域が同一の部分領域におけるレーザー光の照射回数が等しく、かつ前記列方向に並ぶ開口部群のうち少なくとも二つの開口部の位置又は形状が異なるように構成してある。
　本発明の実施の形態に係るレーザーアニール方法は、本発明の実施の形態に係るレーザーアニール装置を用いるレーザーアニール方法であって、前記基板及び前記マスクの少なくとも一方を前記スキャン方向と平行な方向に沿って移動させ、前記複数の開口部を介してレーザー光を前記基板に照射する。
　本発明の実施の形態に係るマスクは、スキャン方向と平行な行方向及び該スキャン方向と直交する列方向に行列状に複数の開口部が配置され、該開口部を介してレーザー光が基板の複数の所定領域に照射されるマスクであって、前記複数の開口部の全部又は一部の開口部は、前記所定領域の一部の部分領域にレーザー光が照射されるように構成してあり、前記複数の開口部は、前記行方向に並ぶ一の行の開口部群を介してレーザー光が照射された所定領域と、前記行方向に並ぶ他の行の開口部群を介してレーザー光が照射された所定領域との間で、占有する領域が同一の部分領域におけるレーザー光の照射回数が等しく、かつ前記列方向に並ぶ開口部群のうち少なくとも二つの開口部の位置又は形状が異なるように構成してある。
　本発明によれば、スキャンムラを低減することができる。
本実施の形態のレーザーアニール装置の構成の一例を示す模式図である。 本実施の形態のマスクの構成の一例を示す平面視の模式図である。 本実施の形態の開口部及びマイクロレンズの位置関係を示す模式図である。 本実施の形態のレーザーアニール装置による基板のスキャンの一例を示す模式図である。 本実施の形態のレーザーアニール装置による基板のスキャンの一例を示す模式図である。 本実施の形態のレーザーアニール装置による基板のスキャンの一例を示す模式図である。 本実施の形態のマスク部の開口部の第１実施例を示す模式図である。 本実施の形態のマスク部の開口部の第２実施例を示す模式図である。 本実施の形態のマスク部の開口部の第３実施例を示す模式図である。 本実施の形態のマスク部の行方向に並ぶ開口部群の他の例を示す模式図である。 本実施の形態のマスク部の開口部の第４実施例を示す模式図である。 本実施の形態のレーザーアニール装置を用いたレーザーアニール方法の一例を示すフローチャートである。 従来のレーザーアニール装置によるレーザー光の照射領域の状態を示す模式図である。 従来のレーザーアニール装置による結晶状態のばらつきが生じる要因を示す模式図である。
　以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は本実施の形態のレーザーアニール装置１００の構成の一例を示す模式図である。本実施の形態のレーザーアニール装置１００は、レーザー光を出射するレーザー光源７０、レーザー光源７０から出射されたレーザー光を平行ビームに成形するためのレンズ群を含む光学系６０、後述の開口部及びマイクロレンズがアレイ状に配置されたマスク部４０を有するマスク（遮光板）３０などを備える。光学系６０で成形された平行ビームは、マスク部４０に設けられた開口部及びマイクロレンズを介して基板１０の所要箇所に部分的に照射される。また、基板１０は不図示の駆動機構により一定の速度で搬送される。レーザー光源７０は、基板１０の照射位置が開口部に対応する位置に到達する時間間隔でレーザー光を照射する。なお、レーザーアニール装置１００は、基板１０を移動させる構成に代えて、基板１０を固定しておき、マスク３０を移動させる構成であってもよい。以下では、基板１０を移動させる例について説明する。
　図２は本実施の形態のマスク３０の構成の一例を示す平面視の模式図である。マスク３０には、矩形状のマスク部４０を形成してある。マスク部４０のスキャン方向と平行な方向（行方向とも称する）の寸法をＷとし、スキャン方向と直交する方向（列方向とも称する）の寸法をＬとする。マスク部４０には、スキャン方向と平行な方向及びスキャン方向と直交する方向に行列状に等間隔でアレイ状にマイクロレンズ２１が設けられている。
　マスク部４０の行方向の寸法Ｗは、例えば、約５ｍｍとすることができ、列方向の寸法Ｌは、約３７ｍｍとすることができるが、各寸法はこれらの数値に限定されない。マイクロレンズ２１は、スキャン方向と平行な方向（行方向）に所定個数（図２の例では２０個）等間隔で並べてある。１個のマイクロレンズ２１には、１個の開口部が対応するので、マスク３０には、スキャン方向と平行な方向（行方向）に２０個等間隔で開口部を形成してある。
　図３は本実施の形態の開口部５０及びマイクロレンズ２１の位置関係を示す模式図である。図３は正面視での開口部５０及びマイクロレンズ２１の位置関係を示すとともに、平面視で開口部５０の位置を当該開口部５０に対応するマイクロレンズ２１の位置を基準にして示す。図３に示すように、マスク部４０は、複数の開口部５０及びマイクロレンズ（レンズ）２１を有する。なお、マイクロレンズ２１は、開口部５０に対応して透明基板２０上に形成されており、透明基板２０とマスク３０とは一体的になっている。また、平面視が円形のマイクロレンズ２１の中心と矩形状の開口部５０の中心とが一致するように開口部５０を配置してある。また、マスク３０とマイクロレンズ２１の入射面とは、適長離隔して配置されている。マイクロレンズ２１の最大サイズ（平面視の円形の直径）は、例えば、１５０μｍ～４００μｍ程度とすることができるが、これらの数値に限定されない。複数形成されたマイクロレンズ２１をマイクロレンズアレイとも称する。
　前述の光学系６０で成形された平行ビームがマスク部４０の開口部５０に照射されると、開口部５０を通過したレーザー光は、マイクロレンズ２１で集光され、集光されたレーザー光が、複数の開口部５０（すなわち、マイクロレンズ２１）それぞれに対応して基板１０上の所要箇所に部分的に照射される。
　図４Ａ、図４Ｂ及び図４Ｃは本実施の形態のレーザーアニール装置１００による基板１０のスキャンの一例を示す模式図である。図４Ａは、マスク３０が所定位置にセットされた状態を示し、基板１０のスキャン方向の移動が開始される前の状態を示す。レーザーアニール装置１００は、図４Ａに示す状態から、基板１０をスキャン方向に一定の速度で移動させる。レーザー光源７０は、基板１０の照射位置が開口部５０に対応する位置に到達する時間間隔でレーザー光を照射する。例えば、図２に例示した開口部５０の場合、基板１０の同じ個所（照射領域）には、２０回レーザー光が照射されることになる。図４Ｂは、基板１０を一定の速度で移動させて、スキャン方向の最終位置まで（距離Ｚだけ）移動した状態を示す。基板１０を図４Ｂに示す状態まで移動させることにより、図４Ｃに示すように、基板１０の照射領域Ｓの範囲内の所要箇所にレーザー光を部分照射することができる。図４Ｃに示す状態で、マスク３０をスキャン方向と直交する方向に距離Ｌだけ移動させ、図４Ａ及び図４Ｂに示す場合と同様に基板１０をスキャン方向に移動させることにより、照射領域Ｓを増やすことができる。なお、図４では、基板１０のサイズとマスク３０のサイズを同程度に図示しているが、実際は基板１０のサイズは、図４の場合よりも遥かに大きい。
　次に、本実施の形態のマスク３０のマスク部４０の詳細について説明する。図５は本実施の形態のマスク部４０の開口部の第１実施例を示す模式図である。以下の説明では、便宜上、スキャン方向と平行な行方向に１５個（符号１～１５で表す）の開口部が並び、スキャン方向と直交する列方向に３個（符号Ｍ１～Ｍ３で表す）の開口部が並んだ、１５行×３列の行列状の開口部が配置されたマスクについて説明する。図中、右側の３つの矩形状は、各行の開口部群（図５の例では、符号１～１５の１５個の開口部）を介してレーザー光が照射される基板１０上の所定領域（照射領域）を表す。また、所定領域（照射領域）は、部分領域Ａ、Ｂ、Ｃで構成されている。部分領域Ａは、三つの所定領域において、占有する領域が同一である部分領域である。部分領域Ｂ、Ｃについても部分領域Ａと同様に三つの所定領域において、占有する領域が同一である。
　なお、開口部の数は、１５行×３列に限定されるものではない。また、本実施の形態では、簡便のため、開口部の大きさと対応する照射領域（部分領域）の大きさとは同等に記載しているが、実際には、レーザー光がマイクロレンズ２１により集光されるので、開口部のサイズは照射領域のサイズよりも大きい。
　図５に示すように、各開口部は、基板の複数の所定領域の一部の部分領域にレーザー光が照射されるように構成してある。すなわち、レーザー光は、開口部を介して所定領域の一部である部分領域に照射される。なお、図５に示すように、行列状の開口部のすべてが所定領域の一部の部分領域にレーザー光が照射されるように構成されていてもよく、あるいは、行列状の開口部の一部の開口部が所定領域の一部の部分領域にレーザー光が照射されるように構成されていてもよい。
　行列状の開口部は、行方向に並ぶ一の行の開口部群を介してレーザー光が照射された所定領域と、行方向に並ぶ他の行の開口部群を介してレーザー光が照射された所定領域との間で、占有する領域が同一の部分領域におけるレーザー光の照射回数が等しくなるように構成してある。図５において、一の行をＭ１とすると、他の行は、Ｍ２、Ｍ３とすることができる。
　例えば、図５のように、各所定領域が３つの部分領域Ａ、Ｂ、Ｃで構成されるとし、所定領域での照射回数をＮとすると、それぞれの部分領域Ａ、Ｂ、Ｃでの照射回数はＮとなる。すなわち、一の行の開口部群を介して、３つの部分領域Ａ、Ｂ、Ｃそれぞれにレーザー光がＮ回照射される。同様に他の行の開口部群を介して、３つの部分領域Ａ、Ｂ、Ｃそれぞれにレーザー光がＮ回照射される。これにより、基板の列方向に沿った照射領域には、それぞれ同じＮ回だけレーザー光を照射することができる。
　また、行列状の開口部は、列方向に並ぶ開口部群のうち少なくとも二つの開口部の位置又は形状が異なるように構成してある。
　従来のレーザーアニール装置では、列方向に並ぶ複数の開口部の形状及び大きさは同じであった。このため、列方向に沿った照射領域それぞれの間での照射量よりも、異なる列の照射領域間での照射量のばらつきが顕著になり、スキャンムラの要因となっていた。
　本実施の形態では、列方向に並ぶ開口部群のうち少なくとも二つの開口部の位置又は形状を異ならせることにより、列方向に沿った照射領域それぞれの間での照射量のばらつきを、異なる列の照射領域間での照射量のばらつきに近づけることができ、結果としてスキャンムラを低減することができる。
　図５に示す例で、具体的に説明する。まず、行方向に並ぶ開口部群について説明する。図５の行Ｍ１に注目すると、列１～５の開口部を介して、所定領域の左側、中央及び右側の３つの部分領域Ａ、Ｂ、Ｃの内、左側の部分領域Ａに対して５回の照射（ショット）が行われる。また、列６～１０の開口部を介して、中央の部分領域Ｂに対して５回の照射（ショット）が行われる。同様に、列１１～１５の開口部を介して、右側の部分領域Ｃに対して５回の照射（ショット）が行われる。これにより、所定領域全面には５回の照射が行われる。
　同様に、図５の行Ｍ２に注目すると、列１～５の開口部を介して、所定領域の左側、中央及び右側の３つの部分領域Ａ、Ｂ、Ｃの内、右側の部分領域Ｃに対して５回の照射（ショット）が行われる。また、列６～１０の開口部を介して、左側の部分領域Ａに対して５回の照射（ショット）が行われる。同様に、列１１～１５の開口部を介して、中央の部分領域Ｂに対して５回の照射（ショット）が行われる。これにより、所定領域全面には５回の照射が行われる。行Ｍ３についても同様である。これにより、基板の列方向に沿った照射領域には、それぞれ同じ５回だけレーザー光を照射することができる。
　次に、列方向に並ぶ開口部群について説明する。図５の列１に注目すると、行Ｍ１の開口部を介して、所定領域の内、左側の部分領域Ａに対して照射（ショット）が行われる。また、行Ｍ２の開口部を介して、所定領域の内、右側の部分領域Ｃに対して照射が行われる。同様に、行Ｍ３の開口部を介して、所定領域の内、中央の部分領域Ｂに対して照射が行われる。列２～５についても同様である。このように、列方向に並ぶ複数の開口部の位置を異ならせることにより、列方向に並ぶ複数の所定領域に対して同じタイミングでそれぞれ異なる部分領域にレーザー光を照射することができる。
　同様に、図５の列６に注目すると、行Ｍ１の開口部を介して、所定領域の内、中央の部分領域Ｂに対して照射（ショット）が行われる。また、行Ｍ２の開口部を介して、所定領域の内、左側の部分領域Ａに対して照射が行われる。同様に、行Ｍ３の開口部を介して、所定領域の内、右側の部分領域Ｃに対して照射が行われる。列７～１０についても同様である。このように、列方向に並ぶ複数の開口部の位置を異ならせることにより、列方向に並ぶ複数の所定領域に対して同じタイミングでそれぞれ異なる部分領域にレーザー光を照射することができる。なお、列１１～１５の開口部も同様である。このように、列方向に並ぶ複数の開口部の位置を異ならせることにより、列方向に沿った照射領域それぞれの間での照射量のばらつきを、異なる列の照射領域間での照射量のばらつきに近づけることができ、結果としてスキャンムラを低減することができる。
　また、列方向に並ぶ開口部群のうち少なくとも二つの開口部の位置が行方向に沿って変位している。例えば、図５の例では、列１の開口部のうち、行Ｍ１の開口部の位置と行Ｍ２の開口部の位置は、スキャン方向と平行な方向（行方向）に沿って変位している。行Ｍ１の開口部と行Ｍ３の開口部についても同様であり、行Ｍ２の開口部と行Ｍ３の開口部についても同様である。
　これにより、列方向の照射領域の中で、同じタイミングでレーザー光が照射される部分領域の位置を変えることができる、図５の例では行方向（すなわち、スキャン方向と平行な方向）にシフトさせることができるので、列方向に沿った照射領域間での照射量をばらつかせることができ、結果としてスキャンムラを低減することができる。
　図６は本実施の形態のマスク部４０の開口部の第２実施例を示す模式図である。図６の第２実施例では、図５に示す第１実施例と比べて、開口部の並び順が異なる。図６の列１に注目すると、行Ｍ１の開口部を介して、所定領域の内、左側の部分領域Ａに対して照射（ショット）が行われる。また、行Ｍ２の開口部を介して、所定領域の内、中央の部分領域Ｂに対して照射が行われる。同様に、行Ｍ３の開口部を介して、所定領域の内、右側の部分領域Ｃに対して照射が行われる。
　また、図６の列２に注目すると、行Ｍ１の開口部を介して、所定領域の内、中央の部分領域Ｂに対して照射が行われる。また、行Ｍ２の開口部を介して、所定領域の内、右側の部分領域Ｃに対して照射が行われる。同様に、行Ｍ３の開口部を介して、所定領域の内、左側の部分領域Ａに対して照射が行われる。
　図６に示す第２実施例においても、第１実施例と同様に、基板の列方向に沿った照射領域には、それぞれ同じ５回だけレーザー光を照射することができる。また、列方向に並ぶ複数の開口部の位置を異ならせることにより、列方向に沿った照射領域それぞれの間での照射量のばらつきを、異なる列の照射領域間での照射量のばらつきに近づけることができ、結果としてスキャンムラを低減することができる。
　また、列方向の照射領域の中で、同じタイミングでレーザー光が照射される部分領域の位置を行方向（すなわち、スキャン方向と平行な方向）にシフトさせることができるので、列方向に沿った照射領域間での照射量をばらつかせることができ、結果としてスキャンムラを低減することができる。
　図７は本実施の形態のマスク部４０の開口部の第３実施例を示す模式図である。前述の第１実施例及び第２実施例では、列方向に並ぶすべての開口部の位置が、スキャン方向と平行な方向（行方向）に沿って変位していたが、これに限定されない。列方向に並ぶ開口部群のうちのいずれか複数の開口部の位置及び形状が同じであってもよい。例えば、図７に示すように、列方向に並ぶ開口部群のうちの一部の開口部の位置がスキャン方向と平行な方向（行方向）に沿って変位していなくてもよい。図７において、列１の開口部に注目すると、行Ｍ２の開口部の位置と、行Ｍ３の開口部の位置とは、スキャン方向と平行な方向（行方向）に沿って変位していない（太線で囲んだ箇所）。列２、４～６、８、９、１２、１３、１５についても同様である。図７に示す第３実施例によっても、第１実施例及び第２実施例と同様の作用効果を奏する。
　図８は本実施の形態のマスク部４０の行方向に並ぶ開口部群の他の例を示す模式図である。図８の例では、符号Ｐ１～Ｐ６で示す６種類の行方向に並ぶ開口部群の例を示す。符号Ｐ１は、図５の行Ｍ１の開口部群と同じものである。また、図５～図７に示す行方向に並ぶ開口部群は、符号Ｐ１の開口部群の並び順を変えたものである。
　図５～図７の例で示したように、３行×１５列の開口部を構成する場合には、符号Ｐ１～Ｐ６の開口部群の中から３つの任意の行（例えば、Ｐ１、Ｐ２及びＰ３の組み合わせ、Ｐ３、Ｐ４及びＰ５の組み合わせ、あるいはＰ１、Ｐ４及びＰ６の組み合わせなど）の組み合わせを用いることができる。
　図８に示すように、符号Ｐ２で示す開口部群は、大きさの異なる開口部（形状の異なる開口部）を含んでいる。符号Ｐ２で示す開口部群を介してレーザー光が照射される所定領域では、部分領域が所定領域の３分割の領域でなく均等ではないが、各部分領域での照射回数はいずれも５回となる。すなわち、符号Ｐ２で示す開口部群を介してレーザー光が照射される所定領域での照射回数は５回となる。
　符号Ｐ３で示す開口部群は、所定領域の全面が照射される開口部と、所定領域の全面が照射されない開口部（すなわち、開口なし）とで構成される。符号Ｐ３で示す開口部群を介してレーザー光が照射される所定領域での照射回数は５回となる。
　符号Ｐ４で示す開口部群は、所定領域の全面が照射される開口部と、所定領域を二分割及び三分割（均等でないものも含む）した部分領域が照射される開口部とで構成される。符号Ｐ４で示す開口部群を介してレーザー光が照射される所定領域での照射回数は５回となる。
　符号Ｐ５で示す開口部群は、部分領域が所定領域の３分割の領域であって均等である。また、符号Ｐ５で示す開口部群は、異なる列での開口部の位置が、列方向に変位している。符号Ｐ５で示す開口部群を介してレーザー光が照射される各部分領域での照射回数はいずれも５回となる。すなわち、符号Ｐ５で示す開口部群を介してレーザー光が照射される所定領域での照射回数は５回となる。
　符号Ｐ６で示す開口部群は、所定領域の全面が照射される開口部と、所定領域を２等分～５等分した部分領域が照射される開口部とで構成される。符号Ｐ６で示す開口部群を介してレーザー光が照射される所定領域での照射回数は５回となる。
　図８の例で示すように、列方向に並ぶ複数の開口部のうち少なくとも二つの開口部の形状が異なるようにすることができる。これにより、列方向の照射領域の中で、同じタイミングでレーザー光が照射される部分領域の形状を異ならせることができ、列方向に沿った照射領域間での照射量をばらつかせることができ、結果としてスキャンムラを低減することができる。
　また、図８の例で示すように、行方向に並ぶ一の開口部群（図８の例では、符号Ｐ１～Ｐ６で示す開口部群の任意の一つ）を構成する複数の開口部は、位置が行方向に沿って変位してする組み合わせでもよい（例えば、符号Ｐ１、Ｐ２、Ｐ６）。
　また、行方向に並ぶ一の開口部群を構成する複数の開口部は、位置が列方向に沿って変位している組み合わせでもよい（例えば、符号Ｐ５）。
　また、行方向に並ぶ一の開口部群を構成する複数の開口部は、所定領域全体にレーザー光を照射可能な開口部とレーザー光を遮る未開口部とを少なくとも含む組み合わせでもよい（例えば、符号Ｐ３、Ｐ４）。
　上述のような複数の開口部の組み合わせが異なる開口部群を列方向に複数並べることにより（例えば、Ｐ１、Ｐ２及びＰ３の組み合わせ、Ｐ３、Ｐ４及びＰ５の組み合わせ、あるいはＰ１、Ｐ４及びＰ６の組み合わせなど）、所定領域全体におけるレーザー光の照射回数が同一であって、所定領域に占める部分領域の位置を適宜変えることができ、結果としてスキャンムラを低減することができる。
　上述の図５～図８に示すマスク部の開口部の例では、所定領域全面のレーザー光の照射回数は同じ（例えば、５回）であったが、これに限定されるものではなく、所定領域を構成する複数の部分領域のうちの少なくとも二つの部分領域での照射回数が異なっていてもよい。
　図９は本実施の形態のマスク部４０の開口部の第４実施例を示す模式図である。第４実施例では、図中、右側の３つの矩形は、各行の開口部群（図９の例では、符号１～５の５個の開口部）を介してレーザー光が照射される基板１０上の所定領域（照射領域）を表す。また、所定領域（照射領域）は、中央の部分領域Ｄ、部分領域Ｄを間にして配置された二つの部分領域Ｅ、さらに部分領域Ｅを間にして配置された二つの部分領域Ｆの５つの部分領域で構成されている。部分領域Ｄは、三つの所定領域において、占有する領域が同一である部分領域である。部分領域Ｅ、Ｆについても部分領域Ｄと同様に三つの所定領域において、占有する領域が同一である。
　図９の行Ｍ１に注目すると、列１～５の開口部を介して、所定領域の部分領域Ｄに対して５回の照射（ショット）が行われ、部分領域Ｅに対して２回の照射（ショット）が行われ、部分領域Ｆに対して１回の照射（ショット）が行われる。
　行Ｍ２に注目すると、列１～５の開口部を介して、所定領域の部分領域Ｄに対して５回の照射（ショット）が行われ、部分領域Ｅに対して２回の照射（ショット）が行われ、部分領域Ｆに対して１回の照射（ショット）が行われる。
　行Ｍ３に注目すると、列１～５の開口部を介して、所定領域の部分領域Ｄに対して５回の照射（ショット）が行われ、部分領域Ｅに対して２回の照射（ショット）が行われ、部分領域Ｆに対して１回の照射（ショット）が行われる。
　上述のように、行列状の開口部は、行方向に並ぶ一の行の開口部群を介してレーザー光が照射された所定領域と、行方向に並ぶ他の行の開口部群を介してレーザー光が照射された所定領域との間で、占有する領域が同一の部分領域におけるレーザー光の照射回数が等しくなるように構成してある。また、列方向に並ぶ複数の開口部の位置又は形状が異なる。さらに、所定領域を構成する複数の部分領域のうち、少なくとも二つの部分領域での照射回数は異なる。なお、図９の例では、部分領域がスキャン方向と垂直な方向に沿って並んだ構成であるが、これに限定されるものではなく、部分領域がスキャン方向と平行な方向に沿って並んだ構成であってもよい。
　上述の構成により、照射領域（所定領域）内の部分領域の位置に応じて、レーザー光の照射量を異ならせることができ、電子の移動度などの特性を所望の状態にすることが可能となる。
　次に、本実施の形態のレーザーアニール装置１００を用いたレーザーアニール方法について説明する。図１０は本実施の形態のレーザーアニール装置１００を用いたレーザーアニール方法の一例を示すフローチャートである。以下、簡便のため、レーザーアニール装置１００を装置１００と称する。装置１００は、マスク３０を所定位置にセットし（Ｓ１１）、基板１０をスキャン方向に一定の速度で移動させる（Ｓ１２）。レーザー光源７０は、基板１０の照射位置がマスク３０の開口部５０に対応する位置に到達する時間間隔でレーザー光を照射する（Ｓ１３）。
　装置１００は、スキャン方向の最終位置まで基板１０を移動したか否かを判定し（Ｓ１４）、最終位置まで基板１０を移動していない場合（Ｓ１４でＮＯ）、ステップＳ１２以降の処理を繰り返す。スキャン方向の最終位置まで基板１０を移動した場合（Ｓ１４でＹＥＳ）、装置１００は、基板１０の所定エリアのレーザー光照射が完了したか否かを判定する（Ｓ１５）。
　基板１０の所定エリアのレーザー光照射が完了していない場合（Ｓ１５でＮＯ）、装置１００は、マスク３０をスキャン方向と直交する方向に所定距離（マスク３０の横方向の寸法Ｌ）だけ移動し（Ｓ１６）、ステップＳ１２以降の処理を繰り返す。なお、ステップＳ１６の処理において、マスク３０の代わりに基板１０を移動させてもよい。基板１０の所定エリアのレーザー光照射が完了した場合（Ｓ１５でＹＥＳ）、装置１００は、処理を終了する。なお、図１０の例では、基板１０をスキャン方向へ移動（搬送）させる構成であったが、これに限定されるものではなく、基板１０を固定しておき、マスク３０（光学系６０を含めてもよい）をスキャン方向に移動させるようにしてもよい。
　本実施の形態によれば、スキャン毎に発生していたレーザー仕上がりのばらつきが軽減するので、スキャンムラを低減することができる。
　上述の実施の形態では、マスクに、３行×１５列の行列状の開口部が配置された例を用いて説明したが、マスクの開口部の数は、これに限定されるものではない。
　上述の実施の形態では、開口部５０の各開口領域の形状は矩形状であったが、開口領域の形状は矩形状に限定されるものではなく、例えば、楕円状であってもよい。また、矩形状の開口領域の四隅に円形状又は矩形状の切り欠きを設けてもよい。これにより、開口領域の四隅近傍のレーザー光の照射量を若干増やすことができ、レーザー光が照射される領域の形状を矩形状にすることができる。
　本実施の形態は、シリコン半導体を用いたＴＦＴだけでなく、酸化物半導体を用いたＴＦＴにも適用することができる。
　本実施の形態に係るレーザーアニール装置は、スキャン方向と平行な行方向及び該スキャン方向と直交する列方向に行列状に複数の開口部が配置されたマスクを備え、該マスク及び基板の少なくとも一方を前記スキャン方向と平行な方向に沿って移動させ、前記開口部を介してレーザー光を前記基板の複数の所定領域に照射するレーザーアニール装置であって、前記複数の開口部の全部又は一部の開口部は、前記所定領域の一部の部分領域にレーザー光が照射されるように構成してあり、前記複数の開口部は、前記行方向に並ぶ一の行の開口部群を介してレーザー光が照射された所定領域と、前記行方向に並ぶ他の行の開口部群を介してレーザー光が照射された所定領域との間で、占有する領域が同一の部分領域におけるレーザー光の照射回数が等しく、かつ前記列方向に並ぶ開口部群のうち少なくとも二つの開口部の位置又は形状が異なるように構成してある。
　本実施の形態に係るレーザーアニール方法は、本実施の形態に係るレーザーアニール装置を用いるレーザーアニール方法であって、前記基板及び前記マスクの少なくとも一方を前記スキャン方向と平行な方向に沿って移動させ、前記複数の開口部を介してレーザー光を前記基板に照射する。
　本実施の形態に係るマスクは、スキャン方向と平行な行方向及び該スキャン方向と直交する列方向に行列状に複数の開口部が配置され、該開口部を介してレーザー光が基板の複数の所定領域に照射されるマスクであって、前記複数の開口部の全部又は一部の開口部は、前記所定領域の一部の部分領域にレーザー光が照射されるように構成してあり、前記複数の開口部は、前記行方向に並ぶ一の行の開口部群を介してレーザー光が照射された所定領域と、前記行方向に並ぶ他の行の開口部群を介してレーザー光が照射された所定領域との間で、占有する領域が同一の部分領域におけるレーザー光の照射回数が等しく、かつ前記列方向に並ぶ開口部群のうち少なくとも二つの開口部の位置又は形状が異なるように構成してある。
　複数の開口部の全部又は一部の開口部は、基板の複数の所定領域の一部の部分領域にレーザー光が照射されるように構成してある。すなわち、レーザー光は、開口部を介して所定領域の一部である部分領域に照射される。
　複数の開口部は、行方向に並ぶ一の行の開口部群を介してレーザー光が照射された所定領域と、行方向に並ぶ他の行の開口部群を介してレーザー光が照射された所定領域との間で、占有する領域が同一の部分領域におけるレーザー光の照射回数が等しくなるように構成してある。開口部群は、一つの行方向に並ぶ複数の開口部を指す。占有する領域が同一の部分領域とは、二つの所定領域それぞれにおいて占有される領域が同一である部分領域を指す。例えば、各所定領域が３つの部分領域Ａ、Ｂ、Ｃで構成されるとし、所定領域での照射回数をＮとすると、それぞれの部分領域Ａ、Ｂ、Ｃでの照射回数はＮとなる。すなわち、一の行の開口部群を介して、３つの部分領域Ａ、Ｂ、Ｃそれぞれにレーザー光がＮ回照射される。同様に他の行の開口部群を介して、３つの部分領域Ａ、Ｂ、Ｃそれぞれにレーザー光がＮ回照射される。これにより、基板の列方向に沿った照射領域には、それぞれ同じＮ回だけレーザー光を照射することができる。
　複数の開口部は、列方向に並ぶ開口部群のうち少なくとも二つの開口部の位置又は形状が異なるように構成してある。従来のレーザーアニール装置では、列方向に並ぶ複数の開口部の形状及び大きさは同じであった。このため、列方向に沿った照射領域それぞれの間での照射量よりも、異なる列での照射領域間での照射量のばらつきが顕著になり、スキャンムラの要因となっていた。列方向に並ぶ開口部群のうち少なくとも二つの開口部の位置又は形状を異ならせることにより、列方向に沿った照射領域それぞれの間での照射量のばらつきを、異なる列の照射領域間での照射量のばらつきに近づけることができ、結果としてスキャンムラを低減することができる。
　また、列方向に並ぶ開口部群のうち少なくとも二つの開口部の形状が異なる。これにより、列方向の照射領域の中で、同じタイミングでレーザー光が照射される部分領域の形状を異ならせることができ、列方向に沿った照射領域間での照射量をばらつかせることができ、結果としてスキャンムラを低減することができる。
　本実施の形態に係るレーザーアニール装置は、前記列方向に並ぶ開口部群のうち少なくとも二つの開口部の位置が前記行方向に沿って変位している。
　本実施の形態に係るマスクは、前記列方向に並ぶ開口部群のうち少なくとも二つの開口部の位置が前記行方向に沿って変位している。
　列方向に並ぶ開口部群のうち少なくとも二つの開口部の位置が行方向に沿って変位している。これにより、列方向の照射領域の中で、同じタイミングでレーザー光が照射される部分領域の位置を行方向（すなわち、スキャン方向と平行な方向）にシフトさせることができるので、列方向に沿った照射領域間での照射量をばらつかせることができ、結果としてスキャンムラを低減することができる。
　本実施の形態に係るレーザーアニール装置は、前記行方向に並ぶ任意の開口部群は、位置が前記行方向に沿って変位している開口部の組み合わせ、位置が前記列方向に沿って変位している開口部の組み合わせ、又は前記所定領域全体にレーザー光を照射可能な開口部とレーザー光を遮る未開口部とを少なくとも含む組み合わせのいずれか一つを含む。
　本実施の形態に係るマスクは、前記行方向に並ぶ任意の開口部群は、位置が前記行方向に沿って変位している開口部の組み合わせ、位置が前記列方向に沿って変位している開口部の組み合わせ、又は前記所定領域全体にレーザー光を照射可能な開口部とレーザー光を遮る未開口部とを少なくとも含む組み合わせのいずれか一つを含む。
　行方向に並ぶ一の開口部群を構成する複数の開口部は、位置が行方向に沿って変位してする組み合わせでもよい。また、行方向に並ぶ一の開口部群を構成する複数の開口部は、位置が列方向に沿って変位している組み合わせでもよい。また、行方向に並ぶ一の開口部群を構成する複数の開口部は、所定領域全体にレーザー光を照射可能な開口部とレーザー光を遮る未開口部とを少なくとも含む組み合わせでもよい。
　上述のような複数の開口部の組み合わせが異なる開口部群を列方向に複数並べることにより、所定領域全体におけるレーザー光の照射回数が同一であって、所定領域に占める部分領域の位置を適宜変えることができ、結果としてスキャンムラを低減することができる。
　また、上述の各実施例において記載されている構成は、お互いに組み合わせることが可能であり、組み合わせをすることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
　１０　基板
　２１　マイクロレンズ
　３０　マスク
　４０　マスク部
　５０　開口部

Claims (7)

  1. 　スキャン方向と平行な行方向及び該スキャン方向と直交する列方向に行列状に複数の開口部が配置されたマスクを備え、該マスク及び基板の少なくとも一方を前記スキャン方向と平行な方向に沿って移動させ、前記開口部を介してレーザー光を前記基板の複数の所定領域に照射するレーザーアニール装置であって、
    　前記複数の開口部の全部又は一部の開口部は、前記所定領域の一部の部分領域にレーザー光が照射されるように構成してあり、
    　前記複数の開口部は、
    　前記行方向に並ぶ一の行の開口部群を介してレーザー光が照射された所定領域と、前記行方向に並ぶ他の行の開口部群を介してレーザー光が照射された所定領域との間で、占有する領域が同一の部分領域におけるレーザー光の照射回数が等しく、かつ
    　前記列方向に並ぶ開口部群のうち少なくとも二つの開口部の位置又は形状が異なるように構成してあるレーザーアニール装置。
  2. 　前記列方向に並ぶ開口部群のうち少なくとも二つの開口部の位置が前記行方向に沿って変位している請求項１に記載のレーザーアニール装置。
  3. 　前記行方向に並ぶ任意の開口部群は、
    　位置が前記行方向に沿って変位している開口部の組み合わせ、
    　位置が前記列方向に沿って変位している開口部の組み合わせ、又は
    　前記所定領域全体にレーザー光を照射可能な開口部とレーザー光を遮る未開口部とを少なくとも含む組み合わせのいずれか一つを含む請求項１又は請求項２に記載のレーザーアニール装置。
  4. 　請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のレーザーアニール装置を用いるレーザーアニール方法であって、
    　前記基板及び前記マスクの少なくとも一方を前記スキャン方向と平行な方向に沿って移動させ、
    　前記複数の開口部を介してレーザー光を前記基板に照射するレーザーアニール方法。
  5. 　スキャン方向と平行な行方向及び該スキャン方向と直交する列方向に行列状に複数の開口部が配置され、該開口部を介してレーザー光が基板の複数の所定領域に照射されるマスクであって、
    　前記複数の開口部の全部又は一部の開口部は、前記所定領域の一部の部分領域にレーザー光が照射されるように構成してあり、
    　前記複数の開口部は、
    　前記行方向に並ぶ一の行の開口部群を介してレーザー光が照射された所定領域と、前記行方向に並ぶ他の行の開口部群を介してレーザー光が照射された所定領域との間で、占有する領域が同一の部分領域におけるレーザー光の照射回数が等しく、かつ
    　前記列方向に並ぶ開口部群のうち少なくとも二つの開口部の位置又は形状が異なるように構成してあるマスク。
  6. 　前記列方向に並ぶ開口部群のうち少なくとも二つの開口部の位置が前記行方向に沿って変位している請求項５に記載のマスク。
  7. 　前記行方向に並ぶ任意の開口部群は、
    　位置が前記行方向に沿って変位している開口部の組み合わせ、
    　位置が前記列方向に沿って変位している開口部の組み合わせ、又は
    　前記所定領域全体にレーザー光を照射可能な開口部とレーザー光を遮る未開口部とを少なくとも含む組み合わせのいずれか一つを含む請求項５又は請求項６に記載のマスク。
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