一种光照设备，包括具有相位调制区的光调制元件（１），其中相位调制区具有至少一个用于调制光束的基本图案；照射系统（２），其用光束照射光调制元件的相位调制区；以及图像形成光学系统（３），使在照射目标表面上具有光强分布的光束落到照射目标物体（４）上，其中所述光强分布具有基于由所述相位调制元件相位调制的光束而形成的倒峰形图案。所述基本图案的尺寸不大于对光调制元件转换的图像形成光学系统的点扩展函数范围。设计所述相位调制区，使得照射目标表面上光复振幅分布中的相位分布在沿横向某一线段上为锯齿状分布。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种光照设备，结晶设备，结晶方法和装置，并涉及例如通过用具有预定光强分布的激光束照射非单晶半导体膜而产生结晶半导体膜的技术。
技术介绍
传统上，使用非晶硅或多晶硅形成薄膜晶体管(TFT)，其可用作在例如液晶显示器(LCD)中选择显示像素的开关元件等。多晶硅与非晶硅相比具有更高的电子或空穴迁移率。从而，与使用非晶硅形成晶体管的情形相比，当使用多晶硅形成晶体管时，开关速度以及由此的显示响应速度更高。另外，外围LSI可包括薄膜晶体管。此外，具有减小任何其他部件的设计余量的优点。而且，当显示器中结合有诸如驱动电路或DAC的外围电路时，这些外围电路可以工作于更高速度下。由于例如在形成TFT晶体管时，多晶硅包括多个晶粒的聚合(aggregation)，晶粒边界不适宜地出现在沟道区中，该晶粒边界起到势垒的作用，因而与单晶硅相比，电子或空穴的迁移率下降。此外，使用多晶硅形成的众多薄膜晶体管中的每一个，具有形成在沟道部分中的不同数量的晶粒边界，这种差异是不均匀的，从而导致在液晶显示器的情形中显示器产生不均匀问题。由此，最近提出了一种产生具有较大颗粒尺寸的结晶硅的结晶方法，其能形成至少一个沟道区，以便提高电子或空穴的迁移率，并减小沟道部分中晶粒边界数量的不均匀性。作为这种结晶方法，传统上已知一种相位控制准分子激光退火(ELA)方法，其利用，穿过近似平行于非单晶半导体膜(多晶半导体膜或非单晶半导体膜)的移相器的准分子激光束照射该非单晶半导体膜，产生结晶半导体膜。在例如日本表面科学学会期刊(Journal ofThe Surface Science Society of Japan，Vol.21，No.5，pp.278-287，2000)中披露了该相位控制ELA方法的细节。在相位控制ELA方法中，用激光束照射非单晶半导体膜，其中该激光束在非单晶半导体膜的照射表面上具有包含至少一个倒峰图案(其中在中心处光强最小，且朝向边缘处光强突然增大的图案)的光强分布，其中与移相器的相移部分或线相应的某一点处的光强低于周围的光强。结果，根据照射目标区域中的光强分布，在熔化区中产生温度梯度，在与光强最小的点一致的首先凝固的部分或者未熔化的部分处形成晶核，晶体从晶核开始沿横向方向朝向外围生长(下文中将称之为“横向生长”)，从而产生具有大颗粒尺寸的单晶粒。另外，M.Jyumonji等人在“Arrays of Large Si Grains Grown atRoom Temperature for x-Si TFTs”(SID04 Digest，pp.434，2004)中披露，通过用具有由移相器的相位跃变所产生的倒峰形状的光强分布的光束，照射非单晶半导体膜，设定晶体生长起点的位置。在该参考文献披露的技术中，通过将360°相位分成n个跃变得到的多个相位跃变，形成具有倒峰形状的光强分布。此时，每个跃变的相位差为360°/n。此外，该参考文献指出，通过适当地设定跃变数n并适当设定每个跃变的相位差，可调节具有倒峰形状的光强分布中底部峰(倒峰点)处的光强。在多个相位跃变中，随着跃变数n增大，每个跃变的相位差减小，且底部峰处的光强变浅(大)。另外，通过选择具有适当相位差的跃变，可以将底部峰处的光强调节成接近晶体生长开始强度。图24A至24C表示由具有0相位区100a和90°相位区100b这两个相位跃变的移相器获得的光强分布的模拟结果，这些相位区之间的相位差为90°。当使用具有90°相位差的两个相位跃变时，在图像形成光学系统的聚焦位置处形成的具有倒峰形状的光强分布关于与每条相移线100c相应的每个峰线101(用虚线表示且穿过聚焦位置处光强分布的倒峰点的垂线)是对称的，如图24B所示。相反，如图24A和24C所示，在垂直方向稍稍偏离图像形成光学系统聚焦位置的散焦位置处，所形成的具有倒峰形状的光强分布的对称性(关于峰值线101对称)大大下降，并且每个底部光束的位置沿横向发生偏移(移动)。通常，当使用具有小于180°相位差的两个相位跃变时，在垂直方向远离聚焦位置的散焦位置处光强分布的对称性大大下降。此外，由于对称性的下降反向依赖于图24A中所示的光强分布与图24C中所示的光强分布之间的散焦方向，因而聚焦深度变浅(窄)。在远离图像形成光学系统的散焦位置处，底部峰的移动方向处于相位跃变的相位超前侧(图中从下侧凹进的部分)，在接近图像形成光学系统的散焦位置处其处于相位跃变的相位延迟侧(图中朝下侧突出的部分)。保持在图像形成光学系统的聚焦位置处的经过处理的基片中，不可避免地存在板厚度偏差，其作为散焦因子。即，由于在用作例如液晶显示器的玻璃基片上存在给定大小的板厚度分布，不可避免地会发生这种散焦。如下参照图26定义本专利技术所用的术语“相位”。考虑紧靠移相器后面的入射平面波的波前。将沿光传播方向漂移的那部分波前定义为“相位超前”侧区域。将朝向光源漂移的那部分波前定义为“相位延迟”侧区域。如图26所示，移相器的一个表面上具有一突起或厚部分和一凹进或薄部分。这些部分在跃变部分处彼此接壤。伸出或突起部分处于相位超前侧区域，凹进或缩回部分处于相位延迟侧区域。相位的这种定义方法也适用于不具有突起部分或缩回部分的其他移相器。可使用比所用聚焦光学系统具有更低分辨率的精细图案来控制相位。在此情形中，对于成像场中形成的波前采用相同的相位定义足以满足需要。对于任何移相器而言，如果相位超前则其具有正值。例如，+90°意味着相位超前，-90°意味着相位延迟。由于在两个相位跃变中相位超前表面与相位延迟表面交替地重复出现，底部峰的漂移方向交替地反向。结果，以不规则的间隔形成底部峰位置，从而也以不规则的间隔形成晶体生长开始位置(晶粒位置)，导致晶粒的形状和尺寸不规则。此外，通常，在底部峰的两侧形成的峰中，由于散焦，处于一侧的峰的光强上升和增大，而处于另一侧的峰的光强下降和减小。结果，上升峰与另一上升峰接触，而下降峰与另一下降峰接触，且通过协同作用放大了光强的改变。随着相位跃变的间距变小，该现象变得很显著，并且当光强分布被转换成温度时该现象得到进一步加强。图25A至25C表示由具有90°相位差的四个相位跃变的移相器110得到的光强分布的模拟结果。当使用具有90°相位差的四个相位跃变时，在图像形成光学系统的聚焦位置处形成的具有倒峰形状的光强分布，关于与每条相移线110c相应的每个峰线101(用虚线表示并且通过聚焦位置处光强分布的倒峰值点的垂直线)对称，如图25B所示。相反，在垂直方向稍稍偏离图像形成光学系统的聚焦位置的散焦位置处，如图25A和25C所示，所形成的具有倒峰形状的光强分布的对称性大大降低，并且底部峰的位置发生漂移。然而，通常，在多个相位跃变的情形中，由于相位超前方向朝向相同方向(在附图中为从左侧向右侧的方向)，与两个相位跃变的情形不同，其底部峰漂移方向也朝向相同方向(在附图中为从右侧向左侧的方向)(在本例中，考虑散焦量，即局部地固定玻璃的板厚度分布)。从而，在多个相位跃变中，以相等的间隔形成底部峰位置，从而也以相等的间隔形成晶体生长起始位置(晶粒位置)，导致晶粒的形状和尺寸是均匀的。另外，由于光强上升和增大的峰值与光强下降和减小的峰值接触，抵消(消除)了光强的改变。此外，本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种光照设备，其特征在于包括：光调制元件，其具有至少一个单位相位调制区，其中该单位相位调制区具有至少一个用于调制光束的基本图案；照射系统，其用光束照射该光调制元件的该单位相位调制区；以及图像形成光学系统，其使得在照射目标表面上具有光强分布的光束落在照射目标物体上，其中该光强分布具有基于由所述相位调制元件相位调制的光束而形成的倒峰形图案，其中所述单位相位调制区的基本图案的尺寸不大于对光调制元件转换的图像形成光学系统的点扩展函数范围，并且设计所述单位相位调制区，使得照射目标表面上光复振幅分布中的相位分布为沿某一横向线段的锯齿状分布。
【技术特征摘要】
JP 2004-9-2 255539/2004;JP 2005-3-24 085917/20051.一种光照设备，其特征在于包括光调制元件，其具有至少一个单位相位调制区，其中该单位相位调制区具有至少一个用于调制光束的基本图案；照射系统，其用光束照射该光调制元件的该单位相位调制区；以及图像形成光学系统，其使得在照射目标表面上具有光强分布的光束落在照射目标物体上，其中该光强分布具有基于由所述相位调制元件相位调制的光束而形成的倒峰形图案，其中所述单位相位调制区的基本图案的尺寸不大于对光调制元件转换的图像形成光学系统的点扩展函数范围，并且设计所述单位相位调制区，使得照射目标表面上光复振幅分布中的相位分布为沿某一横向线段的锯齿状分布。2.根据权利要求1所述的光照设备，其特征在于设计所述单位相位调制区，使得在与相位分布的锯齿状分布中的跃变部分相应的区域之外，光复振幅分布中沿所述线段的振幅分布基本上是恒定的。3.根据权利要求1所述的光照设备，其特征在于设计所述单位相位调制区，使得光复振幅分布中的振幅分布随着距所述线段的距离而增大。4.根据权利要求1到3其中任何一个所述的光照设备，其特征在于所述单位相位调制区包括具有至少三种相位调制值的区域。5.根据权利要求1到3其中任何一个所述的光照设备，其特征在于所述照射系统用沿着包括所述线段的表面的内侧倾斜的照射光，照射所述单...
【专利技术属性】
技术研发人员：松村正清，谷口幸夫，
申请(专利权)人：株式会社液晶先端技术开发中心，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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