CN110326087A - 激光照射装置、薄膜晶体管的制造方法、程序及投影掩模 - Google Patents

激光照射装置、薄膜晶体管的制造方法、程序及投影掩模 Download PDF

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Abstract

本发明的一实施方式提供一种激光照射装置，其特征在于，包括：光源，其产生激光；投影透镜，其向粘附于薄膜晶体管的非晶硅薄膜的规定的区域照射所述激光；投影掩模图案，其配置于所述投影透镜，并由规定的投影图案使所述激光透射，所述投影掩模图案除包括与所述规定的区域对应的透射区域，还包括辅助图案，该辅助图案设于该透射区域的周边，并使所述激光透射。

Description

激光照射装置、薄膜晶体管的制造方法、程序及投影掩模
技术领域
本发明涉及薄膜晶体管的形成，尤其涉及用于对薄膜晶体管上的非晶硅薄膜照射激光而形成多晶硅薄膜的激光照射装置、薄膜晶体管的制造方法及程序。
背景技术
作为反参差结构的薄膜晶体管，存在有将非晶硅薄膜用于沟道区域的薄膜晶体管。不过，非晶硅薄膜由于电子迁移率小，因此如果将该非晶硅薄膜用于沟道区域，则存在有薄膜晶体管中的电荷的迁移率变小的难点。
因此，存在如下技术：通过利用激光将非晶硅薄膜的规定的区域瞬间加热而实现多晶体化，形成电子迁移率高的多晶硅薄膜，并将该多晶硅薄膜用于沟道区域。
例如，专利文献1公开了如下内容：通过在沟道区域形成非晶硅薄膜，然后，向该非晶硅薄膜照射准分子激光器等的激光来进行激光退火，由此，通过短时间的熔融凝固来进行使多晶硅薄膜晶体化的处理。专利文献1记载了如下内容：通过进行该处理，能够将薄膜晶体管的源极与漏极间的沟道区域作为电子迁移率较高的多晶硅薄膜，从而能够实现薄膜晶体管动作的高速化。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2016-100537号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
在专利文献1记载的薄膜晶体管中，虽然向源极与漏极间的沟道区域照射激光实现激光退火化，但存在所照射的激光的强度不恒定而多晶硅晶体的晶体化的程度在该沟道区域内产生偏差的情况。特别是在激光经由投影掩模照射的情况下，照射到沟道区域的激光的强度因该投影掩模的形状而存在不恒定的情况，其结果是，沟道区域中的晶体化的程度产生偏差。
因此，所形成的多晶硅薄膜的特性存在不均匀的情况，由此包含于基板的各个薄膜晶体管的特性可能产生偏差。其结果是，在使用基板制成的液晶体中产生显示不均这样的问题。
本发明鉴于上述问题点而完成，其目的在于提供能够降低照射到沟道区域的激光的特性的偏差，并抑制包含于基板的多个薄膜晶体管的特性的波动的激光照射装置、薄膜晶体管的制造方法、程序及投影掩模。
用于解决技术问题的技术方案
本发明的一实施方式中的激光照射装置的特征在于，具有：光源，其产生激光；投影透镜，其向粘附于薄膜晶体管的非晶硅薄膜的规定的区域照射激光；投影掩模图案，其配置于投影透镜，并由规定的投影图案使激光透射，投影掩模图案不仅包括与规定的区域对应的透射区域，还包括辅助图案，该辅助图案设于该透射区域的周边，并使所述激光透射。
在本发明的一实施方式中的激光照射装置中，可作为特征的是：投影透镜为多个微透镜，多个该微透镜包含于能够对激光进行分离的微透镜阵列，包含于投影掩模图案的多个掩模分别与各个多个微透镜对应。
在本发明的一实施方式中的激光照射装置中，可作为特征的是：投影掩模图案不仅包括大致长方形的透射区域，还包括大致长方形的辅助图案，该辅助图案沿着该透射区域的长边方向或短边方向设置，且宽度比该透射区域窄。
在本发明的一实施方式中的激光照射装置中，可作为特征的是：投影掩模图案不仅包括沿着大致长方形的透射区域的长边方向设置的第一辅助图案，还包括沿着该透射区域的短边方向设置的第二辅助图案。
在本发明的一实施方式中的激光照射装置中，可作为特征的是：投影掩模图案的辅助图案的宽度或大小基于激光的规定的区域中的能量来决定。
在本发明的一实施方式中的激光照射装置中，可作为特征的是：投影掩模图案在透射区域的长边方向或短边方向上，在该透射区域内的边缘区域设有遮挡激光的多个遮光部分。
在本发明的一实施方式中的激光照射装置中，可作为特征的是：投影掩模图案在透射区域的长边方向及短边方向上，在该透射区域内的边缘区域设有遮挡激光的多个遮光部分，且所设置的该遮光部分的密度在该长边方向的边缘区域处与在该短边方向的边缘区域处不同。
在本发明的一实施方式中的激光照射装置中，可作为特征的是：投影掩模图案的、设于透射区域内的遮光部分的密度根据激光的规定的区域中的能量来决定。
本发明的一实施方式中的薄膜晶体管的制造方法的特征在于，包括：产生步骤，在该步骤中产生激光；透射步骤，在该透射步骤中配置于投影透镜并由规定的投影图案使激光透射；以及照射步骤，在该照射步骤中向粘附于薄膜晶体管的非晶硅薄膜的规定的区域照射透射过规定的投影图案的激光，在透射步骤中，不仅经由与规定的区域对应的透射区域而使激光透射，还经由设于该透射区域的周边的辅助图案而使激光透射。
本发明的一实施方式中的程序使计算机执行：产生功能，在该功能中用于产生激光；透射功能，在该功能中用于配置于投影透镜并由规定的投影图案使激光透射；以及照射功能，在该功能中用于向粘附于薄膜晶体管的非晶硅薄膜的规定的区域照射透射过规定的投影图案的激光，在透射功能中，不仅经由与规定的区域对应的透射区域而使激光透射，还经由设于该透射区域的周边的辅助图案而使激光透射。
本发明的一实施方式中的投影掩模为被配置于照射激光的投影透镜的投影掩模，其特征在于，包括：第一掩模图案，其由规定的投影图案使所述激光透射到粘附于薄膜晶体管的非晶硅薄膜的规定的区域；以及除与所述规定的区域对应的第一掩模图案以外的第二掩模图案，其设于该第一掩模图案的周边，并使所述激光透射。
在本发明的一实施方式中的投影掩模中，可作为特征的是：所述投影透镜为多个微透镜，多个该微透镜包含于能够对所述激光进行分离的微透镜阵列，包含于所述第一掩模图案的多个掩模分别与各个多个所述微透镜对应。
在本发明的一实施方式中的投影掩模中，可作为特征的是：所述第二掩模图案不仅包括大致长方形的所述透射区域，还包括大致长方形的辅助图案，该辅助图案沿着该透射区域的长边方向或短边方向设置，且宽度比该透射区域窄。
在本发明的一实施方式中的投影掩模中，可作为特征的是：所述第二掩模图案不仅包括沿着大致长方形的所述透射区域的长边方向设置的图案，还包括沿着该透射区域的短边方向设置的图案。
在本发明的一实施方式中的第十一技术方案的投影掩模中，其特征在于：所述第二掩模图案的宽度或大小根据所述激光的所述规定的区域中的能量来决定。
在本发明的一实施方式中的投影掩模中，可作为特征的是：所述第二掩模图案在所述透射区域的长边方向或短边方向上，在该透射区域内的边缘区域设有遮挡所述激光的多个遮光部分。
在本发明的一实施方式中的投影掩模中，可作为特征的是：所述第二掩模图案在所述透射区域的长边方向及短边方向上，在该透射区域内的边缘区域设有遮挡所述激光的多个遮光部分，且所设置的该遮光部分的密度在该长边方向的边缘区域处与在该短边方向的边缘区域处不同。
在本发明的一实施方式中的投影掩模中，可作为特征的是：所述第二掩模图案的、设于所述透射区域内的所述遮光部分的密度根据所述激光的所述规定的区域中的能量来决定。
发明效果
根据本发明，提供能够降低照射到沟道区域的激光的特性偏差，并抑制包含于基板的多个薄膜晶体管的特性的波动的激光照射装置、薄膜晶体管的制造方法、程序及投影掩模。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式中的激光照射装置的结构例的图。
图2是表示本发明的第一实施方式中的规定的区域被进行了退火处理的薄膜晶体管的例子的图。
图3是表示本发明的第一实施方式中的激光照射装置照射激光的基板的例子的图。
图4是表示本发明的第一实施方式中的微透镜阵列的结构例的图。
图5是表示包含于投影掩模图案的投影掩模的结构例的图。
图6是表示规定区域中的激光的能量的状况的曲线图。
图7是表示本发明的第一实施方式中的包含于投影掩模图案的投影掩模150的结构例的图。
图8是表示本发明的第一实施方式中的规定的区域中的激光的能量的状况的曲线图。
图9是表示本发明的第一实施方式中的在透射区域的宽度方向上设置辅助图案时的投影掩模的结构例的图。
图10是表示本发明的第二实施方式中的投影掩模的结构例的图。
图11是表示本发明的第三实施方式中的投影掩模的结构例的图。
图12是表示本发明的第四实施方式中的激光照射装置的结构例的图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行具体说明。
(第一实施方式)
图1是表示本发明的第一实施方式中的激光照射装置10的结构例的图。
在本发明的第一实施方式中，激光照射装置10是用于在薄膜晶体管(TFT)20那样的半导体装置的制造工序中，例如向沟道区域形成预定区域照射激光进行退火，从而将该沟道区域形成预定区域进行多晶体化的装置。
激光照射装置10例如在形成液晶显示装置的周边电路等的像素的薄膜晶体管时使用。在形成这样的薄膜晶体管的情况下，首先，在基板30上通过溅射而图案形成由Al等的金属膜构成的栅电极。并且，通过低温等离子体CVD法，在基板30上的整个面形成由SiN膜构成的栅极绝缘膜。然后，在栅极绝缘膜上，例如通过等离子体CVD法形成非晶硅薄膜。即，在基板30的整个面形成(粘附)有非晶硅薄膜。最后，在非晶硅薄膜上形成二氧化硅(SiO2)膜。并且，通过图1例示的激光照射装置10，向非晶硅薄膜的栅电极上的规定的区域(在薄膜晶体管中成为沟道区域的区域)照射激光14进行退火处理，从而对该规定的区域进行多晶体化而实现多晶硅化。另外，基板30例如是玻璃基板，但基板30不必一定是玻璃原料，也可是由树脂等原料形成的树脂基板等任何原料的基板。
如图1所示，在激光照射装置10中，从激光源11射出的激光通过耦合光学系统12扩张光束直径，从而亮度分布被均匀化。激光源11例如是以规定的反复周期放射波长为308nm或248nm等的激光的准分子激光器。并且，波长不限于这些例子，可以为任意波长。
然后，激光透射设置于微透镜阵列13上的投影掩模图案15的多个开口(透射区域)而分离成多个激光14，并照射到覆膜在基板30上的非晶硅薄膜的规定的区域。在微透镜阵列13设有投影掩模图案15，通过该投影掩模图案15而向规定的区域照射激光14。并且，非晶硅薄膜的规定的区域被瞬间加热而熔融，非晶硅薄膜成为多晶硅薄膜。
多晶硅薄膜的电子迁移率比非晶硅薄膜的电子迁移率高，在薄膜晶体管中，被用于使源极与漏极电连接的沟道区域。另外，在图1的例子中，示出了使用了微透镜阵列13的例子，但不必一定使用微透镜阵列13，也可使用一个投影透镜来照射激光14。另外，在第一实施方式中，以使用微透镜阵列13形成多晶硅薄膜的情况为例进行说明。
图2是表示规定的区域被退火处理了的薄膜晶体管20的例子的图。需要说明的是，通过最先形成有多晶硅薄膜22，然后在所形成的多晶硅薄膜22的两端形成源极23与漏极24，从而制成薄膜晶体管20。
图2所示的薄膜晶体管进行退火处理的结果是：在源极23与漏极24之间形成一个多晶硅薄膜22。另外，图1例示的激光照射装置10使用包含于微透镜阵列13的一列(或一行)的例如二十个微透镜17，向一个薄膜晶体管20照射激光14。即，激光照射装置10向一个薄膜晶体管20照射二十发激光14。其结果是，在薄膜晶体管20中，非晶硅薄膜21的规定的区域被瞬间加热而熔融，从而成为多晶硅薄膜22。并且，激光照射装置10的包含于微透镜阵列13的一列(或一行)的微透镜的数量不限定为二十个，只要是多个，则可以是任意个。
图3是表示图1例示的激光照射装置10在照射了激光14后的基板30的例子的图。如图3所示，基板30包含多个像素，且每一个像素中都具有薄膜晶体管20。薄膜晶体管20通过电气性地通电/断电来执行多个像素各自中的光的透射控制。如图3所示，在基板30中以规定的间隔“H”设有薄膜晶体管20。因此，图1例示的激光照射装置10需要以规定的间隔“H”向覆膜于基板30上的非晶硅薄膜照射激光。另外，非晶硅薄膜21的规定的区域被退火处理，从而成为薄膜晶体管20的一部分。
图1例示的激光照射装置10向覆膜于基板30的非晶硅薄膜的规定的区域照射激光14。在这里，激光照射装置10以规定的周期照射激光14，且在未照射激光14的时间内使基板30移动，以便向下一个非晶硅薄膜的规定的区域照射该激光14。如图3所示，被退火处理而成为薄膜晶体管20的规定的区域在基板30上，以规定的间隔“H”相对于移动方向配置。激光照射装置10以规定的周期向覆膜于基板30的非晶硅薄膜的规定的区域照射激光14。
图4是表示微透镜阵列13的结构例的图。如图4所示，图1例示的激光照射装置10依次使用包含于微透镜阵列13的多个微透镜17，向覆膜于基板30的非晶硅薄膜的规定的区域照射激光14，从而将该规定的区域作为多晶硅薄膜。如图4所示，包含于微透镜阵列13的一列(或一行)的微透镜17的个数为二十个。而且，使用二十个微透镜17(即包含于一列的微透镜17的各个微透镜)向一个规定的区域照射激光。另外，包含于微透镜阵列13的一列(或一行)的微透镜17并不限定为二十个，也可为任意个。另外，包含于微透镜阵列13的一行(或一列)的微透镜13的个数并不限定为图4例示的八十三个，也可为任意个。
图1例示的激光照射装置10首先使用包含于微透镜阵列13的第一微透镜17(例如，图4例示的微透镜阵列的T列的微透镜17)，向图3例示的基板30的区域A的规定的区域照射激光14。然后，使基板30移动规定的间隔“H”。在基板30进行移动的期间，激光照射装置10停止照射激光14。并且，激光照射装置10在基板30移动了“H”之后，使用包含于微透镜阵列13的第一微透镜17(即，图4例示的微透镜阵列的T列的微透镜17)向图3例示的基板30的区域B的规定的区域照射激光14。在这种情况下，图4的区域A的规定的区域通过在微透镜阵列13中与第一微透镜17相邻的第二微透镜17(即，图4例示的微透镜阵列的S列的微透镜17)照射激光14。像这样，包含于基板30的规定的区域通过相当于微透镜阵列13的一列(或一行)的多个微透镜17中的各个微透镜来照射激光14。
并且，在基板30移动了“H”之后，激光照射装置10既可向暂时停止的该基板30照射激光14，也可向继续移动的该基板30照射激光14。另外，激光照射装置10也可在基板30移动的期间继续照射激光14。
图5是包含于投影掩模图案15的投影掩模150的结构例。投影掩模150与包含于图4例示的微透镜阵列13的微透镜17对应。在图5的例子中，投影掩模150包括透射区域151和遮光区域152。激光14透射投影掩模150的透射区域151照射到薄膜晶体管20的沟道区域。投影掩模150的透射区域151的宽度(短边的长度)约为50“μm”。并且，宽的长度只不过为例示，也可为任意长度。另外，投影掩模150的长边的长度例如约为100“μm”。并且，关于长边的长度，只不过为例示，也可以为任意长度。
另外，图4例示的微透镜阵列13将投影掩模150例如缩小到五分之一进行照射。其结果是，透射投影掩模150的激光14在沟道区域缩小到约10“μm”的宽度、约20“μm”的长度。并且，微透镜阵列13的缩小率并不限定为五分之一，也可为任意比例。
并且，投影掩模图案15的图5例示的投影掩模150至少由微透镜17的个数量排列形成。
图6是表示使用图5例示的投影掩模150照射激光的情况下该激光的能量在沟道区域中的状况的曲线图。图6的曲线图表示基板30的规定的区域中的与平行于投影掩模15的短边的直线X-X’相对应的位置的激光的照射能量的状态。在图6的曲线图中，横轴为位置，纵轴为该位置的激光的照射能量(沟道区域的照射能量)。另外，图6的例子只不过是一个例子，自不必说沟道区域的激光的照射能量的状况根据激光的能量、投影掩模150的大小等而变化。
如图6所示，可以看出沟道区域中通过投影掩模150的周边部分(边缘部分)的激光的能量与通过其他部位的激光的能量相比变高。当激光的照射能量高时，非晶硅薄膜进行晶体化的速度变快。因此，沟道区域的周边部分(边缘部分)的晶体化(非晶硅的晶体化)的速度与其他部分相比提早。换言之，沟道区域的周边部分(边缘部分)比其他部分早晶体化。
因此，多晶硅晶体的晶体化的程度在该沟道区域内产生偏差，所形成的多晶硅薄膜的特性变得不均匀，包含于基板的各个薄膜晶体管的特性产生偏差。其结果是，使用基板制作而成的液晶体存在产生显示不均这样的问题。
因此，本发明的第一实施方式的投影掩模150在透射区域151的两端设置其他透射区域(辅助图案)。
图7是表示在设有辅助图案153情况下投影掩模150的结构例的示意图。如图7所示，辅助图案153例如是沿着透射区域151的长边(长度方向)的狭缝。另外，辅助图案153的形状并不限定为狭缝形状，也可为任意形状，能够对应投影掩模150的形状而采用合适的形状。
辅助图案153的长度(长边)与透射区域151相同，而其宽度例如是透射区域151的十分之一左右。例如，如果透射区域151的宽度(短边的长度)约为50[μm]，则辅助图案153的宽度(短边的长度)约为5[μm]。另外，辅助图案153的宽度(短边的长度)只要是能够降低通过透射区域151的边缘部分的激光在基板30上的照射能量的长度，则可以是任意长度，并不限定为透射区域151的十分之一的长度。
图8是表示使用设置了辅助图案153的投影掩模150照射激光时激光的能量在沟道区域中的状况的曲线图。图8的曲线图表示基板30的规定的区域中的与平行于投影掩模15的短边的直线X-X’相对应的位置的、激光的照射能量的状态。在图8的曲线图中，横轴为位置，纵轴为该位置的激光的照射能量(沟道区域的照射能量)。并且，图8的例子只不过是一个例子，与图6相同，该激光的能量在沟道区域的状况根据激光照射时的能量、投影掩模150的大小等而变化。
如图8所示，可以看出沟道区域中通过设置了辅助图案153的投影掩模150的激光的能量与通过其他部位的激光的能量相比，也形成相同程度的能量。即，通过设置了辅助图案153的投影掩模150的激光的能量与图6的情况不同，投影掩模150的边缘部分与其他部分相比没有变大。即，通过使用设置了辅助图案153的投影掩模150，照射到沟道区域的激光的能量被均匀化。其结果是，能够向沟道区域照射均匀能量的激光，从而多晶硅晶体的晶体化程度被均匀化。因此，能够抑制包含于基板的多个薄膜晶体管的特性的波动。
另外，辅助图案153也能够设置于透射区域151的宽度方向(短边方向)上。
图9是表示在透射区域151的宽度方向上也设置了辅助图案153时投影掩模150的结构例的图。如果不设置辅助图案153，则在透射区域151的宽度方向上，通过了该透射区域151的边缘区域的激光14的能量也比通过了其他区域的激光14的能量高。因此，沟道区域的周边部分(边缘部分)的晶体化(非晶硅的晶体化)的速度比其他部分快。像这样，通过沟道区域的周边部分(边缘部分)比其他部分早晶体化，多晶硅晶体的晶体化的程度在该沟道区域内产生偏差。
因此，如图9所示，在投影掩模150中，在透射区域151的宽度方向上也设置辅助图案153，消除激光的能量在沟道区域中的偏差，从而照射均匀能量的激光。其结果是，多晶硅晶体的晶体化的程度被均匀化，能够抑制包含于基板的多个薄膜晶体管的特性的波动。
接下来，使用激光照射装置10对制成图2例示的薄膜晶体管20的方法进行说明。
首先，图1例示的激光照射装置10经由包括图7或图9例示的投影掩模150的投影掩模图案15，使用包含于微透镜阵列13的微透镜17，向基板30上的规定的区域照射激光14。其结果是，覆膜于基板30的非晶硅薄膜被瞬间加热而熔融，形成为多晶硅薄膜。
基板30每次被一个微透镜17照射激光14时移动规定的距离。如图3例示的那样，规定的距离为基板30中的多个薄膜晶体管20之间的距离“H”。在使基板30移动该规定的距离的期间，激光照射装置10停止照射激光14。
基板30在移动了规定的距离“H”之后，激光照射装置10使用包含于微透镜阵列13的其他微透镜17，向由一个微透镜17照射了的规定的区域再次照射激光14。其结果是，覆膜于基板30的非晶硅薄膜再次被瞬间加热而熔融，形成为多晶硅薄膜。
重复上述工序，并经由图7或图9例示的投影掩模图案15，例如依次使用二十个微透镜17中的各个微透镜，分别向基板30上的规定的区域照射二十发发激光14。其结果是，在覆膜于基板30的非晶硅薄膜的规定的区域形成有多晶硅薄膜。
之后，在其他工序中，形成源极23与漏极24，从而形成薄膜晶体管。
如上所述，在本发明的第一实施方式中，在投影掩模中，通过在透射区域的周边设置辅助图案，能够消除激光的能量在沟道区域中的偏差。因此，多晶硅晶体的晶体化的程度被均匀化，从而能够抑制包含于基板的多个薄膜晶体管的特性的波动。其结果是，能够防止在使用基板制成的液晶体上产生显示不均。
(第二实施方式)
本发明的第二实施方式通过在投影掩模的周边区域(边缘区域)设置多个遮光部分来遮挡通过该周边区域的激光的一部分。由此，投影掩模150的周边区域的激光的能量降低，能够使整个沟道区域中的激光的能量均匀化。
由于第二实施方式的激光照射装置的结构例与图1例示的第一实施方式的激光照射装置10相同，因此省略详细说明。
如果不设置遮光部分照射激光，则如图6所示，在沟道区域，通过透射区域151的边缘区域的激光的能量变大，而成为该边缘区域的晶体化的速度加快的原因。因此，在第二实施方式中，在投影掩模150的透射区域151的边缘区域设置遮挡激光的遮光部分，并调整通过该边缘区域的激光的量(大小)。并且，设置遮光部分的区域不限定为透射区域151的边缘区域，只要是激光的量(大小)比其他区域大的区域，就可以设置在任意区域。
图10是表示第二实施方式中的投影掩模150的结构例的图。
如图10例示的那样，在投影掩模150的周边区域(边缘区域)设有多个遮光部分154。在图10的例子中，遮光部分154排列设置于透射区域151的宽度方向的边缘区域(区域α)及长度方向的边缘区域(区域β)。在图10的例子中，例如，在区域α中，彼此隔开约1[μm]的间隔配置四列。另外，在区域β中，彼此隔开约2[μm]的间隔配置两列。另外，这些遮光部分154的配置只不过为例示，也可被任意配置。
遮光部分154例如一边是约1[μm]的四边形。另外，遮光部分154不限定是约1[μm]的四边形，只要是小于微透镜阵列的分辨率，可以是任意大小、任意形状。
另外，设置于投影掩模150的遮光部分154的数量也可由激光的透射率来决定。在图10的例子中，透射区域151的宽度方向的边缘区域(区域α)的遮光部分154的数量比长度方向的边缘区域(区域β)的遮光部分154的数量多。换言之，透射区域151的宽度方向的遮光部分154的密度比长度方向的边缘区域的该通过部分154的密度大。这样一来，能够根据激光14的能量在沟道区域的偏差来调整遮光部分154的数量(密度)。
另外，在图10的例子中，在透射区域151的整个边缘区域设置了遮光部分154，但例如既可只在长度方向的边缘区域(区域β)设置该遮光部分154，相反地，也可只在宽度方向的边缘区域(区域α)设置该遮光部分154。
如上所述，在本发明的第二实施方式中，通过在投影掩模的透射区域设置遮光部分，能够遮挡通过该透射区域的激光的一部分。其结果是，能够调整照射到基板上的规定的区域的激光的能量。因此，例如，通过在激光的照射能量比其他大的部分设置遮光部分，能够在规定的整个区域使激光的能量均匀化。因此，多晶硅晶体的晶体化的程度被均匀化，从而能够抑制包含于基板的多个薄膜晶体管的特性的波动。其结果是，能够防止在使用基板制成的液晶体上产生显示不均。
(第三实施方式)
本发明的第三实施方式通过在投影掩模设置辅助图案且在透射部分的内部也设置遮光部分，从而使沟道区域中的激光的能量均匀化。
由于第三实施方式的激光照射装置的结构例与图1例示的第一实施方式的激光照射装置10相同，因此省略详细说明。
图11是表示第三实施方式的投影掩模150的结构例的图。
如图11的(a)所示，投影掩模150沿着透射区域151的长边方向设置辅助图案153，且在该透射区域151的宽度方向的边缘区域(区域α)设置遮光部分154。
关于透射区域151的长边方向，由于设置了辅助图案153，因此如图8所示，能够使沟道区域的激光的能量均匀化。
关于透射区域151的宽度方向，由于在边缘区域(区域α)设置了遮光部分154，因此能够调整激光14通过的量(大小)，从而能够降低沟道区域中该激光14的能量。
如上所述，通过利用图11的(a)例示的投影掩模150照射激光，能够向规定的区域照射能量均匀的激光，从而使多晶硅晶体的晶体化的程度均匀化。因此，能够抑制包含于基板的多个薄膜晶体管的特性的波动。
另外，如图11的(b)所示，投影掩模150也可沿着透射区域151的宽度方向设置辅助图案153，且在该透射区域151的长边方向的边缘区域(区域β)设置遮光部分154。
关于透射区域151的宽度方向，由于设置了辅助图案153，因此如图8例示的那样，能够使沟道区域中的激光14的能量均匀化。
关于透射区域151的长边方向，由于在边缘区域(区域β)设置有遮光部分154，因此能够调整激光通过的量(大小)，从而能够降低沟道区域中的该激光的能量。
如上所述，通过使用图11的(b)例示的投影掩模150照射激光，能够向规定的区域照射均匀能量的激光，从而使多晶硅晶体的晶体化的程度均匀化。因此，能够抑制包含于基板的多个薄膜晶体管的特性波动。
另外，如图11的(c)所示，投影掩模150也可沿着透射区域151的宽度方向及长边方向设置辅助图案153，且还在该透射区域151的长边方向的边缘区域(区域β)设置遮光部分154。
关于透射区域151的宽度方向及长边方向，由于设置了辅助图案153，因此如图8例示的那样，能够使规定的区域中的激光14的能量均匀化。
关于透射区域151的长边方向，由于在边缘区域(区域β)设置有遮光部分154，因此能够调整激光14通过的量(大小)，从而能够降低规定的区域中的该激光14的能量。
在这里，遮光部分154根据其大小、数量而能够对激光14的能量进行微调整。在图11的(c)的例子中，关于长边方向，由于设置了辅助图案153及遮光部分154，因此，通过辅助图案153将激光14的照射能量调大之后，再适当地设置遮光部分154，能够对该激光14的能量进行微调整，从而能够进一步提高规定区域中的激光14的能量的均匀化。
另外，如图11的(d)所示，投影掩模150也可以沿着透射区域151的宽度方向及长边方向设置辅助图案153，且在该透射区域151的宽度方向的边缘区域(区域α)设置遮光部分154。
关于透射区域151的宽度方向及长边方向，由于设置了辅助图案153，因此如图8例示的那样，能够使规定区域中的激光14的能量均匀化。
关于透射区域151的宽度方向，由于边缘区域(区域α)设置了遮光部分154，因此能够调整激光14通过的量(大小)，从而能够降低规定的区域中的该激光14的能量。
在图11的(d)中，关于宽度方向，由于设置了辅助图案153及遮光部分154，因此，通过辅助图案153将激光14的照射的能量调大之后，进而适当地设置遮光部分154，能够对该激光14的能量进行微调整，从而能够进一步提高规定的区域中的激光14的能量的均匀化。
并且，如图11的(e)所示，投影掩模150也可以沿着透射区域151的宽度方向及长边方向设置辅助图案153，且在该透射区域151的宽度方向及长边方向的边缘区域(区域α及区域β)设置遮光部分154。
关于透射区域151的宽度方向及长边方向，由于设置了辅助图案153，因此如图8例示的那样，能够使规定区域中的激光14的能量均匀化。
关于透射区域151的宽度方向及长边方向，由于在边缘区域(区域α及区域β)设置有遮光部分154，因此能够调整激光14通过的量(大小)，从而能够降低规定的区域中的该激光14的能量。
并且，在图11的(e)中，关于宽度方向及长边方向，由于设置了辅助图案153及遮光部分154，因此通过辅助图案153将激光14的照射的能量调大之后，进而适当地设置遮光部分154，能够对该激光14的能量进行微调整，从而能够进一步提高规定的区域中的激光14的能量的均匀化。
如上所述，本发明的第三实施方式通过在投影掩模设置辅助图案，并且在透射部分的内部设置遮光部分，使规定的区域中的激光的能量均匀化。因此，多晶硅晶体的晶体化的程度被均匀化，能够抑制包含于基板的多个薄膜晶体管的特性的波动。其结果是，能够防止在使用基板30制成的液晶体产生显示不均。
(第四实施方式)
本发明的第四实施方式为使用一个投影透镜代替包含多个微透镜的微透镜阵列进行激光退火的情况的实施方式。
图12是表示本发明的第四实施方式中的激光照射装置10的结构例的图。如图12所示，本发明的第四实施方式中的激光照射装置10包括激光源11、耦合光学系统12、投影掩模图案15以及投影透镜18。另外，由于激光源11和耦合光学系统12是与图1所示的本发明的第一实施方式中的激光源11和耦合光学系统相同的结构，因此省略详细说明。
激光透射投影掩模图案15的多个开口(透射区域)，并通过投影透镜18照射到覆膜于基板30上的非晶硅薄膜的规定的区域。其结果是，非晶硅薄膜的规定的区域被瞬间加热而熔融，从而非晶硅薄膜的一部分形成为多晶硅薄膜。
在这里，如图7例示的那样，第四实施方式中包含于投影掩模图案15的投影掩模是在透射区域151的周边设置了辅助图案153的投影掩模150。这样一来，关于透射区域151的长边方向，由于设置了辅助图案153，因此如图8例示的那样，能够使规定的区域中的激光14的能量均匀化。
在第四实施方式中，包含于投影掩模图案15的投影掩模150也可是在其周边区域(边缘区域)设置了多个遮光部分154的投影掩模。例如，在图10的例子中，遮光部分154在透射区域151的宽度方向的边缘区域(区域α)及长度方向的边缘区域(区域β)排列设置。其结果是，能够调整照射到沟道区域的激光14。因此，例如，通过在激光14的照射能量比其他大的部分设置遮光部分154，能够在规定的整个区域使激光14的能量均匀化。
另外，在第四实施方式中，包含于投影掩模图案15的投影掩模150也可是图11的(a)至(e)例示的投影掩模150。这样一来，通过在投影掩模150设置辅助图案153，并且在透射部分151的内部设置遮光部分154，能够使规定的区域中的激光14的能量均匀化。
在本发明的第四实施方式中，图12例示的激光照射装置10也以规定的周期照射激光14，且在未照射激光14的期间使基板30移动，以便向下一个非晶硅薄膜21的部位照射该激光14。如图3所示，在第二实施方式中，基板30也相对于移动方向以规定的间隔“H”配置有薄膜晶体管20。因此，激光照射装置10以规定的周期向覆膜于基板30的非晶硅薄膜的规定的区域照射激光14。
在这里，在使用投影透镜18的情况下，激光14以该投影透镜18的光学系统的倍率换算。即，投影掩模图案15的图案以投影透镜18的光学系统的倍率换算，从而基板30上的规定的区域被激光退火。由于投影透镜18的光学系统的倍率约为两倍，因此，投影掩模图案15的掩模图案成约为1/2(0.5)倍，从而基板30的规定的区域被激光退火。并且，投影透镜18的光学系统的倍率并不限定为约两倍，也可为任意的倍率。投影掩模图案15的掩模图案根据投影透镜18的光学系统的倍率，对基板30上的规定的区域进行激光退火。例如，如果投影透镜18的光学系统的倍率为四倍，则投影掩模图案15的掩模图案约为1/4(0.25)倍，从而基板30的规定的区域被激光退火。
另外，在投影透镜18形成倒立像的情况下，照射到基板30的投影掩模图案15的缩小像成为以投影透镜18的透镜的光轴为中心旋转了180度的图案。另一方面，在投影透镜18形成正立像的情况下，照射到基板30的投影掩模图案15的缩小像保持该投影掩模图案15的原样。在图10的例子中，由于使用了形成正立像的投影透镜18，因此投影掩模图案15的图案在基板30上原样缩小。
如上所述，在本发明的第四实施方式中，在使用投影透镜18的情况下，包含于投影掩模图案15的投影掩模150可使用：在透射区域151的周边设置了辅助图案153的投影掩模；在周边区域(边缘区域)设置了多个遮光部分154的投影掩模；以及兼有以上两者的投影掩模。因此，即使在使用投影透镜18的情况下，也能够将规定的区域中的激光14的能量均匀化。因此，多晶硅晶体的晶体化的程度被均匀化，从而能够抑制包含于基板30的多个薄膜晶体管的特性的波动。其结果是，能够防止在使用基板30制成的液晶体产生显示不均。
需要说明的是，在以上的说明中，在记载有“垂直”、“平行”、“平面”等的情况下，这些各个记载都不是严格意义上的。即，所谓的“垂直”、“平行”、“平面”是指容许设计上或制造上等的公差或误差，而非“实质上的垂直”、“实质上的平行”、“实质上的平面”这样的意思。需要说明的是，此处的公差或误差是指不脱离本发明的结构、作用、效果的范围内的单位。
需要说明的是，在以上的说明中，当外观上的尺寸或大小记载有“相同”、“相等”、“不同”等时，这些各个记载都不是严格意义上的。即，所谓的“相同”、“相等”、“不同”是指容许设计上或制造上等的公差或误差，而非“实质上的相同”、“实质上的相等”、“实质上的不同”这样的意思。需要说明的是，此处的公差或误差是指不脱离本发明的结构、作用、效果的范围内的单位。
虽然基于各附图和实施方式对本发明进行了说明，但应当注意如果是本领域的技术人员，则容易基于本公开进行各种变形或修正。因此，应注意上述的变形或修正包含于本发明的范围内。例如，能够在逻辑上不矛盾地将包含于各机构装置、各步骤等的功能等进行再配置，且能够将多个机构、步骤等组合成一个或分割。另外，也可适当地组合上述实施方式所示的结构。
附图标记说明
10 激光照射装置
11 激光源
12 耦合光学系统
13 微透镜阵列
14 激光
15 投影掩模图案
150 投影掩模
151 透射区域
152 遮光区域
153 辅助图案
154 遮光部分
17 微透镜
18 投影透镜
20 薄膜晶体管
22 多晶硅薄膜
23 源极
24 漏极
30 基板

Claims (18)

1.一种激光照射装置，其特征在于，包括：
光源，其产生激光；
投影透镜，其向粘附于薄膜晶体管的非晶硅薄膜的规定的区域照射所述激光；以及
投影掩模图案，其配置于所述投影透镜，并由规定的投影图案使所述激光透射，
所述投影掩模图案不仅包括与所述规定的区域对应的透射区域，还包括辅助图案，该辅助图案设于所述透射区域的周边，并使所述激光透射。
2.根据权利要求1所述的激光照射装置，其特征在于，
所述投影透镜为多个微透镜，多个所述微透镜包含于能够对所述激光进行分离的微透镜阵列，
包含于所述投影掩模图案的多个所述掩模分别与各个多个所述微透镜对应。
3.根据权利要求1或2所述的激光照射装置，其特征在于，
所述投影掩模图案不仅包括大致长方形的所述透射区域，还包括大致长方形的辅助图案，所述辅助图案沿着所述透射区域的长边方向或短边方向设置，且宽度比所述透射区域窄。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的激光照射装置，其特征在于，
所述投影掩模图案不仅包括第一辅助图案，还包括第二辅助图案，所述第一辅助图案沿着大致长方形的所述透射区域的长边方向设置，所述第二辅助图案沿着所述透射区域的短边方向设置。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的激光照射装置，其特征在于，
所述投影掩模图案的、所述辅助图案的宽度或大小基于所述激光的所述规定的区域中的能量来决定。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的激光照射装置，其特征在于，
所述投影掩模图案在所述透射区域的长边方向或短边方向上，在所述透射区域内的边缘区域设有遮挡所述激光的多个遮光部分。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的激光照射装置，其特征在于，
所述投影掩模图案在所述透射区域的长边方向及短边方向上，在所述透射区域内的边缘区域设有遮挡所述激光的多个遮光部分，且所设置的所述遮光部分的密度在所述长边方向的边缘区域与所述短边方向的边缘区域不同。
8.根据权利要求6或7所述的激光照射装置，其特征在于，
所述投影掩模图案的、设于所述透射区域内的所述遮光部分的密度根据所述激光的所述规定的区域中的能量来决定。
9.一种薄膜晶体管的制造方法，其特征在于，包括：
产生步骤，在该步骤中，产生激光；
透射步骤，在该步骤中，配置于投影透镜，并由规定的投影图案使所述激光透射；以及
照射步骤，在该步骤中，向粘附于薄膜晶体管的非晶硅薄膜的规定的区域照射透射过所述规定的投影图案的所述激光，
在所述透射步骤中，不仅经由与所述规定的区域对应的透射区域而使所述激光透射，还经由设于所述透射区域的周边的辅助图案而使所述激光透射。
10.一种程序，其特征在于，使计算机执行如下功能：
产生功能，在该功能中，产生激光；
透射功能，在该功能中，配置于投影透镜，并由规定的投影图案使所述激光透射；以及
照射功能，在该功能中，向粘附于薄膜晶体管的非晶硅薄膜的规定的区域照射透射过所述规定的投影图案的所述激光，
在所述透射功能中，不仅经由与所述规定的区域对应的透射区域而使所述激光透射，还经由设于所述透射区域的周边的辅助图案而使所述激光透射。
11.一种投影掩模，其被配置于照射激光的投影透镜，其特征在于，包括：
第一掩模图案，该第一掩模图案由规定的投影图案而使所述激光透射到粘附于薄膜晶体管的非晶硅薄膜的规定的区域；以及
除与所述规定的区域对应的第一掩模图案以外的第二掩模图案，该第二掩模图案设于所述第一掩模图案的周边，并使所述激光透射。
12.根据权利要求11所述的投影掩模，其特征在于，
所述投影透镜为多个微透镜，多个所述微透镜包含于能够对所述激光进行分离的微透镜阵列，
包含于所述第一掩模图案的多个掩模分别与各个多个所述微透镜对应。
13.根据权利要求11或12所述的投影掩模，其特征在于，
所述第二掩模图案不仅包括大致长方形的所述透射区域，还包括大致长方形的辅助图案，所述辅助图案沿着所述透射区域的长边方向或短边方向设置，且宽度比所述透射区域窄。
14.根据权利要求11至13中任一项所述的投影掩模，其特征在于，
所述第二掩模图案不仅包括沿着大致长方形的所述透射区域的长边方向设置的图案，还包括沿着所述透射区域的短边方向设置的图案。
15.根据权利要求11至14中任一项所述的投影掩模，其特征在于，
所述第二掩模图案的宽度或大小基于所述激光的所述规定的区域中的能量来决定。
16.根据权利要求11至15中任一项所述的投影掩模，其特征在于，
所述第二掩模图案在所述透射区域的长边方向或短边方向上，在所述透射区域内的边缘区域设有遮挡所述激光的多个遮光部分。
17.根据权利要求11至16中任一项所述的投影掩模，其特征在于，
所述第二掩模图案在所述透射区域的长边方向及短边方向上，在所述透射区域内的边缘区域设有遮挡所述激光的多个遮光部分，且所设置的所述遮光部分的密度在所述长边方向的边缘区域处与在所述短边方向的边缘区域处不同。
18.根据权利要求16或17所述的投影掩模，其特征在于，
所述第二掩模图案的、设于所述透射区域内的所述遮光部分的密度根据所述激光的所述规定的区域中的能量来决定。
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