CN111052310A - 激光照射装置、激光照射方法及投影掩模 - Google Patents

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Abstract

本发明的一实施方式的激光照射装置的特征在于，具备：光源，其产生激光；投影透镜，其向被覆于基板上的非晶硅薄膜的规定的区域照射所述激光；及投影掩模图案，其设置在所述投影透镜上，并设有多个开口部以对于所述非晶硅薄膜的规定的区域照射所述激光，所述多个开口部分别具有基于所述投影透镜的投影倍率的透过率。

Description

激光照射装置、激光照射方法及投影掩模
技术领域
本发明涉及薄膜晶体管的形成，特别是涉及向非晶硅薄膜照射激光而用于形成多晶硅薄膜的激光照射装置、激光照射方法及投影掩模。
背景技术
作为反向交错结构的薄膜晶体管，存在将非晶硅薄膜使用于沟道区域的薄膜晶体管。但是，非晶硅薄膜由于电子迁移率小，因此如果将该非晶硅薄膜使用于沟道区域，则存在薄膜晶体管中的电荷的迁移率减小这样的难点。
因此，存在如下的技术：将非晶硅薄膜的规定的区域通过激光进行瞬间加热而进行多晶体化，形成电子迁移率高的多晶硅薄膜，将该多晶硅薄膜使用于沟道区域。
例如，专利文献1公开了在基板上形成非晶硅薄膜，然后，对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，进行通过短时间内的熔融凝固而使多晶硅薄膜晶体化的处理的技术。专利文献1记载了通过进行该处理而能够使薄膜晶体管的源极与漏极之间的沟道区域成为电子迁移率高的多晶硅薄膜，从而能够实现晶体管动作的高速化的内容。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2016-100537号公报
发明内容
发明概要
发明要解决的课题
在此，专利文献1记载了使激光透过微型透镜阵列所包含的多个微型透镜，通过一次的激光的照射，对基板上的多个部位进行激光退火的技术。然而，微型透镜阵列所包含的多个微型透镜的各个微型透镜存在其形状互不相同的情况。因此，会产生透过多个微型透镜的激光的能量密度产生相互偏颇的情况，使用该激光形成的多晶硅薄膜的电子迁移率也可能会产生偏颇。薄膜晶体管的特性依赖于电子迁移密度，因此，由于透过多个微型透镜的各个微型透镜的激光的能量密度存在偏颇而会产生基板上的多个薄膜晶体管的特性产生偏颇的问题。
本发明的目的鉴于上述的问题点而作出的，提供能够抑制基板所包含的多个薄膜晶体管的特性的偏颇的激光照射装置、激光照射方法及投影掩模。
用于解决课题的方案
本发明的一实施方式的激光照射装置的特征在于，具备：光源，其产生激光；投影透镜，其向被覆于基板上的非晶硅薄膜的规定的区域照射所述激光；及投影掩模图案，其设置在所述投影透镜上，并设有多个开口部以对于所述非晶硅薄膜的规定的区域照射所述激光，所述多个开口部分别具有基于所述投影透镜的投影倍率的透过率。
在本发明的一实施方式的激光照射装置中，其特征在于也可以在于，所述投影透镜是能够分离所述激光的微型透镜阵列所包含的多个微型透镜，所述多个开口部分别具有基于所述微型透镜的投影倍率的透过率。
在本发明的一实施方式的激光照射装置中，其特征在于也可以在于，所述多个开口部分别具有基于所述多个微型透镜的各自的投影倍率中的最大值与所述微型透镜的投影倍率的差异而决定的透过率。
在本发明的一实施方式的激光照射装置中，其特征在于也可以在于，所述多个微型透镜中的所述投影倍率成为最大值的一个微型透镜的透过率是预先确定的透过率，所述多个微型透镜中的其他的微型透镜具有基于所述预先确定的透过率、及所述最大值与所述其他的微型透镜的投影倍率的差异而决定的透过率。
在本发明的一实施方式的激光照射装置中，其特征在于也可以在于，所述多个开口部分别为基于所述多个微型透镜的各自的投影倍率而决定的大小。
在本发明的一实施方式的激光照射装置中，其特征在于也可以在于，所述多个开口部分别为长方形形状，基于所述多个微型透镜的各自的投影倍率来决定所述长方形形状的长度及宽度。
在本发明的一实施方式的激光照射装置中，其特征在于也可以在于，所述投影透镜向被覆在对应于薄膜晶体管所包含的源极电极与漏极电极之间的区域的非晶硅薄膜照射激光，从而形成多晶硅薄膜。
本发明的一实施方式的激光照射方法的特征在于，包括：产生激光的第一步骤；使用设有包含多个开口部的投影掩模图案的投影透镜，向被覆于基板上的非晶硅薄膜的规定的区域照射所述激光的第二步骤；及每当照射所述激光时，使所述基板沿规定的方向移动的第三步骤，所述多个开口部分别具有基于所述投影透镜的投影倍率的透过率。
在本发明的一实施方式的激光照射方法中，其特征在于也可以在于，所述投影透镜是能够分离所述激光的微型透镜阵列所包含的多个微型透镜，所述多个开口部分别具有基于所述微型透镜的投影倍率的透过率。
在本发明的一实施方式的激光照射方法中，其特征在于也可以在于，所述多个开口部分别具有基于所述多个微型透镜的各自的投影倍率中的最大值与所述微型透镜的投影倍率的差异而决定的透过率。
在本发明的一实施方式的激光照射方法中，其特征在于也可以在于，所述多个开口部分别为基于所述多个微型透镜的各自的投影倍率而决定的大小。
本发明的一实施方式的投影掩模配置在照射从光源产生的激光的投影透镜上，其特征在于，所述投影掩模设有多个开口部，以对于被覆于沿规定的方向移动的基板的非晶硅薄膜的规定的区域照射所述激光，所述多个开口部分别具有基于所述投影透镜的投影倍率的透过率。
在本发明的一实施方式的投影掩模中，其特征在于也可以在于，所述投影透镜是能够分离所述激光的微型透镜阵列所包含的多个微型透镜，所述多个开口部分别具有基于所述微型透镜的投影倍率的透过率。
在本发明的一实施方式的投影掩模中，其特征在于也可以在于，所述多个开口部分别具有基于所述多个微型透镜的各自的投影倍率中的最大值与所述微型透镜的投影倍率的差异而决定的透过率。
在本发明的一实施方式的投影掩模中，其特征在于也可以在于，所述多个开口部分别为基于所述多个微型透镜的各自的投影倍率而决定的大小。
发明效果
根据本发明，提供能够抑制基板所包含的多个薄膜晶体管的特性的偏颇的激光照射装置、激光照射方法及投影掩模。
附图说明
图1是表示激光照射装置10的结构例的图。
图2是表示微型透镜阵列13的结构例的图。
图3是表示规定的区域被进行了退火处理的薄膜晶体管20的例子的示意图。
图4是表示激光照射装置10照射激光14的基板30的例子的示意图。
图5是表示微型透镜阵列13的另一结构例的图。
图6是表示与微型透镜阵列13所包含的多个微型透镜17相关的对应关系的例子的表。
图7是表示微型透镜阵列13的另一结构例的图。
图8是表示微型透镜阵列13和投影掩模图案15的结构例的图。
图9是表示与微型透镜阵列13所包含的多个微型透镜17相关的对应关系的另一例的表。
图10是表示与微型透镜阵列13所包含的多个微型透镜17相关的对应关系的另一例的表。
图11是表示激光照射装置10的另一结构例的图。
具体实施方式
以下，关于本发明的实施方式，参照附图进行具体说明。
(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而进行退火处理，用于使该沟道区域形成预定区域多晶体化的装置。
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上将由Al等的金属膜构成的栅电极通过溅射进行图案形成。并且，通过低温等离子体CVD法，在基板30上的整面形成由SiN膜构成的栅极绝缘膜。然后，在栅极绝缘膜上，通过例如等离子体CVD法形成非晶硅薄膜21。即，在基板30的整面形成(被覆)非晶硅薄膜21。最后，在非晶硅薄膜21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21的栅电极上的规定的区域(在薄膜晶体管20中成为沟道区域的区域)照射激光14进行退火处理，对该规定的区域进行多晶体化而进行多晶硅化。需要说明的是，基板30例如为玻璃基板，但是基板30未必非要为玻璃原料，可以是由树脂等原料形成的树脂基板等任意的原料的基板。
如图1所示，在激光照射装置10中，从激光源11射出的激光14通过耦合光学系统12扩张光束直径，实现亮度分布的均匀化。激光源11例如是将波长为308nm或248nm等的激光14以规定的反复周期放射的准分子激光器。
然后，激光14通过在设置于微型透镜阵列13上的投影掩模图案15(未图示)的多个开口部(透过区域)分离成多个激光14，向非晶硅薄膜21的规定的区域照射。在微型透镜阵列13设置投影掩模图案15，通过该投影掩模图案15向规定的区域照射激光14。并且，非晶硅薄膜21的规定的区域被瞬间加热而熔融，非晶硅薄膜21的一部分成为多晶硅薄膜22。需要说明的是，投影掩模图案15也可以称为投影掩模。
多晶硅薄膜22与非晶硅薄膜21相比电子迁移率高，在薄膜晶体管20中，在使源极23与漏极24电连接的沟道区域使用。需要说明的是，在图1的例子中，示出使用了微型透镜阵列13的例子，但是未必非要使用微型透镜阵列13，也可以使用一个投影透镜来照射激光14。需要说明的是，在实施方式1中，以使用微型透镜阵列13形成多晶硅薄膜22的情况为例进行说明。
图2是表示退火处理使用的微型透镜阵列13的结构例的图。如图2所示，在微型透镜阵列13中，在扫描方向的一列(或一行)配置二十个微型透镜17。激光照射装置1使用微型透镜阵列13的一列(或一行)所包含的二十个微型透镜17的至少一部分，对于非晶硅薄膜21的规定的区域照射激光14。需要说明的是，微型透镜阵列13包含的一列(或一行)的微型透镜17的个数并不局限于二十个，可以为任意个。
如图2所示，微型透镜阵列13在其一列(或一行)包含二十个微型透镜17，但是在一行(或一列)包含例如165个。需要说明的是，165个为例示，可以为任意个的情况不言自明。
图3是表示规定的区域被进行了退火处理的薄膜晶体管20的例子的示意图。需要说明的是，首先形成多晶硅薄膜22，然后，在所形成出的多晶硅薄膜22的两端形成源极23和漏极24，由此制成薄膜晶体管20。
如图3所示，薄膜晶体管20在源极23与漏极24之间形成多晶硅薄膜22。激光照射装置10使用图3所示的微型透镜阵列13的一列(或一行)所包含的例如二十个微型透镜17，对于非晶硅薄膜21的规定的区域照射激光14。即，激光照射装置10对于非晶硅薄膜21的规定的区域照射二十发射的激光14。其结果是，在成为薄膜晶体管20的区域中，非晶硅薄膜21的规定的区域被瞬间加热而熔融，成为多晶硅薄膜22。
图4是表示激光照射装置10照射激光14的基板30的例子的示意图。需要说明的是，基板30未必非要为玻璃原料，可以为由树脂等原料形成的树脂基板等任意原料的基板。如图4所示，基板30包含多个像素31，在该像素31的各个像素31具备薄膜晶体管20。薄膜晶体管20通过电气性地进行接电/切断(ON/OFF)来执行多个像素31的各自的光的透过控制。在基板30的整面设置有非晶硅薄膜21。该非晶硅薄膜21的规定的区域是薄膜晶体管20的成为沟道区域的部分。
激光照射装置10向非晶硅薄膜21的规定的区域(在薄膜晶体管20中成为沟道区域的区域)照射激光14。在此，激光照射装置10以规定的周期照射激光14，在未照射激光14的时间使基板30移动，从而向下一非晶硅薄膜21的规定的区域照射该激光14。如图4所示，基板30在其整面配置非晶硅薄膜21。并且，激光照射装置10以规定的周期向配置于基板30上的非晶硅薄膜21的规定的区域照射激光14。
并且，激光照射装置10使用微型透镜阵列13，对于基板上的非晶硅薄膜21的规定的区域照射激光14。激光照射装置10例如对于基板30的整面所设置(被覆)的非晶硅薄膜21中的图4所示的区域A照射激光14。而且，激光照射装置10对于基板30的整面所设置(被覆)的非晶硅薄膜21中的图4所示的区域B也照射激光14。
在此，激光照射装置10为了进行退火处理，可考虑使用图2所示的微型透镜阵列13的一列(或一行)所包含的二十个微型透镜17的各个微型透镜17照射激光14的情况。
在这种情况下，基板30的整面所设置(被覆)的非晶硅薄膜21中的图4的区域A首先使用图2所示的微型透镜阵列13的A列的第一微型透镜17被照射激光14。然后，使基板30移动规定的间隔“H”。在基板30移动的期间，激光照射装置10可以停止激光14的照射。并且，在基板30移动了“H”之后，非晶硅薄膜21中的图4的区域A使用图2所示的微型透镜阵列13的B列的第二微型透镜17被照射激光14。需要说明的是，激光照射装置10可以在基板30移动的期间停止激光14的照射，也可以对于持续移动的该基板30照射激光14。
需要说明的是，激光照射装置10的照射头(即，激光源11、耦合光学系统12、微型透镜阵列13及投影掩模图案15)可以相对于基板30移动。
激光照射装置10将其反复执行，最后，对于非晶硅薄膜21中的图4的区域A，使用图2所示的微型透镜阵列13的T列的微型透镜17(即，最后的微型透镜17)，照射激光14。其结果是，非晶硅薄膜21中的区域A使用图2所示的微型透镜阵列13的一列(或一行)所包含的二十个微型透镜17的各个微型透镜17被照射激光14。
同样，激光照射装置10对于非晶硅薄膜21中的图4的区域B，也使用图2所示的微型透镜阵列13的一列(或一行)包含的二十个微型透镜17的各个微型透镜17，照射激光14。但是，区域B与区域A相比相对于基板的移动方向而位置相差“H”，因此照射激光14的时机延迟1照射量。即，在区域A使用图2的B列的第二微型透镜17被照射激光14时，区域B使用图2的A列的第一微型透镜17被照射激光14。并且，在区域A使用图2的T列的第二十微型透镜17(即，最后的微型透镜17)被照射激光14时，区域B使用前一个的S列的微型透镜17被照射激光。并且，区域B在下一激光的照射的时机，使用T列的微型透镜17(即，最后的微型透镜17)被照射激光。
在此，微型透镜阵列13包所含的多个微型透镜17分别具有一定的偏颇，产生由于该偏颇引起的透镜曲率的偏颇，因此按照多个微型透镜17的各个微型透镜17而投影倍率(基板30上的激光14的投影倍率)可能会不同。当投影倍率不同时，向基板30照射的激光的能量密度产生偏颇，由此，成为退火处理的结果偏颇的主要原因。因此，形成在基板30上的多晶硅薄膜的电子迁移率也会产生偏颇，其结果是，产生薄膜晶体管20的特性产生偏颇的问题。
因此，在本发明的第一实施方式中，测定微型透镜阵列13所包含的多个微型透镜17的各个投影倍率，基于测定出的投影倍率中的最低的投影倍率，调整多个微型透镜17的各自的激光14的透过率。通过调整激光14的透过率，由多个微型透镜17的各个微型透镜17照射的激光14的基板上的能量密度大致相同。其结果是，通过多个微型透镜17的各个微型透镜17照射的激光14形成的多晶硅薄膜的电子迁移率也大致相同，由此能够降低薄膜晶体管20的特性的偏颇。
如上所述，为了调整多个微型透镜17的各自的激光14的透过率，在本发明的第一实施方式中，调整设置在微型透镜阵列13上的投影掩模图案15的开口部(透过区域)的透过率。具体而言，测定微型透镜阵列13所包含的多个微型透镜17的各自的投影倍率，基于测定出的投影倍率中的最低的投影倍率，设定与多个微型透镜17的各个微型透镜17对应的投影掩模图案15的开口部(透过区域)的透过率。
如果微型透镜17的投影倍率高，则在透过率降低时，无法提高透过率，因此对应于投影倍率最大的微型透镜17(即，最低的透过率)来调整其他的微型透镜17的透过率。例如，将投影倍率最大的微型透镜17的透过率设为100％，对应于此，设定其他的微型透镜17的透过率。需要说明的是，投影倍率最大的微型透镜17的透过率未必非要为100％，可以小于100％。
图5是表示微型透镜阵列13所包含的多个微型透镜17的投影倍率的概略图。需要说明的是，在图5中，投影倍率以规定的值为基准，通过从该规定的值的增减表示。如图5所示，微型透镜17成为互不相同的投影倍率。例如，微型透镜17a的投影倍率为“+0.001％”，相对于此，微型透镜17b的投影倍率为“-0.005％”。需要说明的是，如上所述，当投影倍率成为“+”时，基板30上的激光14的能量密度降低，当投影倍率成为“-”时，基板30上的激光14的能量密度升高。
如图5例示那样，微型透镜阵列13所包含的微型透镜17的各自的投影倍率互不相同。需要说明的是，投影倍率是透过了多个微型透镜17的各个微型透镜17的激光14投影到基板30上的情况的投影倍率。
图6是表示微型透镜17的投影倍率、实际的投影倍率、在投影掩模图案15的开口部设定的透过率的对应关系的表。如图6例示那样，微型透镜阵列13所包含的微型透镜17中的最低的投影倍率的微型透镜17k的透过率设定成为100％。在图6的例子中，微型透镜17k的投影倍率为“0.005”(实际的投影倍率为“0.205”)最低，因此将来自该微型透镜17K的激光14的透过率设定为“100％”。
并且，其他的微型透镜17基于透过率100％的微型透镜17k的投影倍率来设定来自该其他的微型透镜17的激光的透过率。例如，投影倍率为“-0.005”(实际的投影倍率为“0.195”)的微型透镜17a基于与微型透镜17k的投影倍率“0.005”(实际的投影倍率为“0.205”)的差异，将透过率设定为“90.5％”。而且，微型透镜17b由于投影倍率为“-0.004”(实际的投影倍率为“0.196”)，因此基于与微型透镜17k的投影倍率“0.005”(实际的投影倍率为“0.205”)的差异，将透过率设定为“91.4％”。其他的微型透镜c至j也同样地设定透过率。
基于图6例示的“微型透镜17的投影倍率”、“实际的投影倍率”、“在投影掩模图案15的开口部设定的透过率”的对应关系，对于图2的微型透镜阵列13所包含的各微型透镜17，设定透过率(投影掩模图案15的开口部(透过区域)的透过率)。
图7是表示基于图6例示的对应关系而对于微型透镜阵列13所包含的微型透镜17分别设定的透过率的状况的图。图7(a)所示的微型透镜阵列13与图7所示的微型透镜阵列13同样。如图7(a)例示那样，微型透镜阵列13所包含的多个微型透镜17的各自的投影倍率互不相同。因此，该多个微型透镜17的各自的透过率(投影掩模图案15的开口部(透过区域)的透过率)基于图6例示的对应关系如图7(b)那样设定。
如图7(b)所示，微型透镜17a由于投影倍率为“+0.001”，因此将透过率设定为“96.1％”。而且，微型透镜17b由于投影倍率为“-0.005”，因此将透过率设定为“90.5％”。关于其他的微型透镜17，也同样地基于投影倍率来设定其透过率。
其结果是，多个微型透镜17的各自的透过率(即，投影掩模图案15的开口部(透过区域)的透过率)以激光14的基板上的能量密度大致相同的方式设定。具体而言，微型透镜阵列13所包含的全部的微型透镜17以最低的投影倍率的微型透镜17的基板上的能量密度成为大致相同的方式设定该微型透镜17的各自的透过率。
图8是用于说明本发明的第一实施方式的投影掩模图案15的开口部16的透过率的图。如图8例示那样，投影掩模图案15所包含的多个开口部16的各个开口部16以使激光14以对应的微型透镜17设定的透过率透过的方式设定其透过率。在图8中，开口部16a对应于透过率设定为“96.1％”的微型透镜17a，因此该开口部16a的激光14的透过率设定为“96.1％”。而且，开口部16b对应于透过率设定为“90.5％”的微型透镜17b，因此该开口部16b的激光14的透过率设定为“90.5％”。同样，投影掩模图案15所包含的多个开口部16的各自的透过率成为对应的微型透镜17设定的透过率。其结果是，透过了投影掩模图案15的激光14在基板30上能量密度大致相同。
需要说明的是，在投影掩模图案15的一行中，二十个开口部16的总透过率(透过率的合计值)优选设定为规定的值(规定的面积)。即，图8(b)例示的投影掩模图案15的各列的开口部16的总透过率都设定为规定的值(规定的透过率)。其结果是，无论使用投影掩模图案15的哪一“行”，向非晶硅薄膜21的规定的区域照射的激光14的能量密度的总和都恒定。需要说明的是，在投影掩模图案15的一行中，二十个开口部16的总透过率未必非要设定为规定的值(规定的透过率)，激光14的总透过率可以根据“行”而不同。
另外，在图8的例子中，投影掩模图案15的开口部(透过区域)16以与基板30的移动方向(扫描方向)正交的方式设置。需要说明的是，投影掩模图案15的开口部(透过区域)16未必非要与基板30的移动方向(扫描方向)正交，也可以与该移动方向(扫描方向)平行(大致平行)地设置。
在此，说明本发明的第一实施方式的激光照射装置10的动作例。首先，基板30每当对于微型透镜阵列13照射激光14时，移动规定的距离。规定的距离是基板30的多个薄膜晶体管20之间的距离“H”。激光照射装置10在使基板30移动该规定的距离期间，停止激光14的照射。
在基板30移动了规定的距离“H”之后，激光照射装置10使用微型透镜阵列13所包含的微型透镜17，再次照射激光14。需要说明的是，在本发明的第一实施方式中，使用图2所示的微型透镜阵列13，对于一个非晶硅薄膜21，通过二十个微型透镜17照射激光14。
并且，在基板30的非晶硅薄膜21的规定的区域使用激光退火形成了多晶硅薄膜22之后，在另外的工序中，在该薄膜晶体管20形成源极23和漏极24。
如上所述，多个微型透镜17的各自的透过率以激光14的基板上的能量密度成为大致相同的方式设定，因此能够降低以该多个微型透镜17的各自的投影倍率的偏颇为起因的、照射到该基板30上的能量密度的偏颇。由于激光14的能量密度大致相同，因此能降低使用该激光14形成的多晶硅薄膜的电子迁移率的偏颇。其结果是，基板上的多个薄膜晶体管的特性的偏颇也能够降低。
(第二实施方式)
本发明的第二实施方式是基于微型透镜17的投影倍率来设定投影掩模图案15的开口部16的大小的情况的方式。
图9是表示本发明的第二实施方式的“微型透镜17的投影倍率”、“实际的投影倍率”、“投影掩模图案15的开口部16的大小”的对应关系的表。需要说明的是，开口部16为大致长方形，“投影掩模图案15的开口部16的大小”由长度(Y方向)及宽度(X方向)表示。但是，开口部16未必非要为大致长方形，该情况的“投影掩模图案15的开口部16的大小”也可以由面积等表示。
在此，也如实施方式1所示，微型透镜阵列13所包含的多个微型透镜17分别具有一定的偏颇，产生该偏颇引起的透镜曲率的偏颇，因此按照多个微型透镜17的各个微型透镜17而投影倍率(基板30上的激光14的投影倍率)可能会不同。因此，假设投影掩模图案15的开口部16的大小大致相同的情况下，由于投影倍率不同而基板30中被进行激光退火处理的范围按照各微型透镜17而不同。其结果是，形成在基板30上的多晶硅薄膜的电子迁移率也会产生偏颇，由此产生薄膜晶体管20的特性产生偏颇这样的问题。
因此，在本发明的第二实施方式中，测定微型透镜阵列13所包含的多个微型透镜17的各自的投影倍率，基于测定的投影倍率，来调整投影掩模图案15的开口部16的大小。其结果是，利用透过多个微型透镜17的各个微型透镜17的激光14进行激光退火处理的范围大致相同，由此能够降低薄膜晶体管20的特性的偏颇。
如图9例示那样，对于微型透镜阵列13包含的微型透镜17中的投影倍率为“0”(实际的投影倍率为“0.2”)的微型透镜17f，将“投影掩模图案15的开口部16的大小”的长度(Y方向)设定为“100(μm)”及宽度(X方向)设定为“47.5(μm)”。即，以投影倍率为规定的值的情况为基准，将该情况的“投影掩模图案15的开口部16的大小”设定为“100(μm)”及宽度(X方向)设定为“47.5(μm)”。其结果是，由于实际的投影倍率为“0.2”，因此在基板30上，长度(Y方向)为“20(μm)”及宽度(X方向)为“9.5(μm)”的范围被进行激光退火处理。
并且，其他的微型透镜17基于透过率100％的微型透镜17k的投影倍率来设定来自该其他的微型透镜17的激光的透过率。例如，投影倍率为“-0.005”(实际的投影倍率为“0.195”)的微型透镜17a将“投影掩模图案15的开口部16的大小”的长度(Y方向)设定为“102.56(μm)”及宽度(X方向)设定为“48.72(μm)”。而且，微型透镜17b由于投影倍率为“-0.004”(实际的投影倍率为“0.196”)，因此将“投影掩模图案15的开口部16的大小”的长度(Y方向)设定为“102.04(μm)”及宽度(X方向)设定为“47.98(μm)”。其他的微型透镜17c至j也同样地设定“投影掩模图案15的开口部16的大小”。
如图5例示那样，微型透镜阵列13所包含的多个微型透镜17的投影倍率互不相同，因此基于各微型透镜17的投影倍率，通过图9例示的对应关系，来调整与该各微型透镜17对应的开口部16的大小。例如，图5的微型透镜17a的投影倍率为“+0.001”(实际的投影倍率为“0.201”)，因此与该微型透镜17a对应的开口部16的大小将长度(Y方向)设定为“99.50(μm)”及宽度(X方向)设定为“47.26(μm)”。而且，图5的微型透镜17b的投影倍率为“-0.005”，因此与该微型透镜17b对应的开口部16的大小将长度(Y方向)设定为“102.56(μm)”及将宽度(X方向)设定为“48.72(μm)”。同样，调整与微型透镜阵列13所包含的多个微型透镜17对应的开口部16的大小。其结果是，投影掩模图案15的开口部16分别成为基于对应的微型透镜17的投影倍率的大小，因此利用透过了该微型透镜17的激光14进行激光退火处理的范围大致相同。
如上所述，基于微型透镜17的投影倍率来设定投影掩模图案15的开口部16的大小，因此利用透过多个微型透镜17的各个微型透镜17的激光14进行激光退火处理的范围大致相同，由此能够降低薄膜晶体管20的特性的偏颇。
(第三实施方式)
本发明的第三实施方式是基于微型透镜17的投影倍率来设定多个微型透镜17的各自的透过率(第一实施方式)及投影掩模图案15的开口部16的大小(第二实施方式)的情况的方式。
图10是表示本发明的第三实施方式的“微型透镜17的投影倍率”、“实际的投影倍率”、“在投影掩模图案15的开口部设定的透过率”、“投影掩模图案15的开口部16的大小”的对应关系的表。在图10中，“微型透镜17的投影倍率”、“实际的投影倍率”、“在投影掩模图案15的开口部设定的透过率”的关系与图6例示的对应关系同样，因此省略详细的说明。而且，在图10中，“微型透镜17的投影倍率”、“实际的投影倍率”、“投影掩模图案15的开口部16的大小”的关系与图9例示的对应关系同样，因此省略详细的说明。
在本发明的第三实施方式中，基于图10例示的对应关系，基于微型透镜17的投影倍率，设定在投影掩模图案15的开口部设定的透过率，并且也设定投影掩模图案15的开口部16的大小。其结果是，(1)多个微型透镜17的各自的透过率(即，投影掩模图案15的开口部(透过区域)的透过率)以激光14的基板上的能量密度成为大致相同的方式设定，并且基于(2)投影倍率也调整投影掩模图案15的开口部16的大小。其结果是，透过了投影掩模图案15的激光14在基板30上，除了能量密度大致相同之外，利用透过多个微型透镜17的各个微型透镜17的激光14进行激光退火处理的范围大致相同，因此能够降低薄膜晶体管20的特性的偏颇。
如图5例示那样，微型透镜阵列13所包含的多个微型透镜17的投影倍率互不相同，因此基于各微型透镜17的投影倍率，通过图10例示的对应关系，来调整与该各微型透镜17对应的开口部16的大小。例如，图5的微型透镜17a的投影倍率为“+0.001”(实际的投影倍率为“0.201”)，因此开口部16a的激光14的透过率设定为“96.1％”，并且与该微型透镜17a对应的开口部16的大小将长度(Y方向)设定为“99.50(μm)”及将宽度(X方向)设定为“47.26(μm)”。
另外，图5的微型透镜17b的投影倍率为“-0.005”，因此该开口部16b的激光14的透过率设定为“90.5％”，并且与该微型透镜17b对应的开口部16的大小将长度(Y方向)设定为“102.56(μm)”及将宽度(X方向)设定为“48.72(μm)”。同样，调整与微型透镜阵列13所包含的多个微型透镜17对应的开口部16的透过率、及该开口部16的大小。其结果是，投影掩模图案15的开口部16分别在基板30上为能量密度大致相同的透过率且基于对应的微型透镜17的投影倍率的大小，因此透过了该微型透镜17的激光14的能量密度大致相同且被进行激光退火处理的范围大致相同。
如上所述，本发明的第三实施方式中，(1)多个微型透镜17的各自的透过率(即，投影掩模图案15的开口部(透过区域)的透过率)以激光14的基板上的能量密度成为大致相同的方式设定，并且，(2)基于投影倍率来调整投影掩模图案15的开口部16的大小。其结果是，透过了投影掩模图案15的激光14在基板30上，除了能量密度大致相同之外，利用透过多个微型透镜17的各个微型透镜17的激光14进行激光退火处理的范围大致相同，因此能够降低薄膜晶体管20的特性的偏颇。
(第四实施方式)
本发明的第四实施方式是取代微型透镜阵列13而使用一个投影透镜18进行激光退火的情况的实施方式。
在单一的投影透镜中，例如，由于像差等的影响而存在与中央部相比周边部的投影倍率不同的情况。在这样的情况下，如果投影倍率不同，则向基板30照射的激光的能量密度偏颇，由此，成为退火处理的结果偏颇的要因。而且，假设投影掩模图案15的开口部16的大小大致相同的情况下，由于投影倍率不同而基板30中被进行激光退火处理的范围根据投影透镜18的中央部或周边部而不同。其结果是，在基板30上形成的多晶硅薄膜的电子迁移率也产生偏颇，由此产生薄膜晶体管20的特性产生偏颇的问题。
因此，在第四实施方式中，通过改变在单一的投影透镜18上设置的投影掩模图案15的开口部16的透过率，来实现均匀的照射。例如，在单一的投影透镜中，在周边部的投影倍率比中央部少的情况下，提高与该投影透镜的中央部对应的“投影掩模图案15的中央部的开口部16”的透过率，另一方面，通过将与该投影透镜的周边部对应的“投影掩模图案15的周边部的开口部16”的透过率设定得比该中央部的透过率低，在投影掩模图案15整体能够实现均匀的照射。
另外，在单一的投影透镜18的规定的部分分别测定投影倍率，基于测定的投影倍率来调整投影掩模图案15的开口部16的大小。其结果是，利用透过单一的投影透镜18的规定的部分的各个部分的激光14进行激光退火处理的范围大致相同，由此能够降低薄膜晶体管20的特性的偏颇。
需要说明的是，在第四实施方式中，(1)变更投影掩模图案15的开口部16的透过率的情况和(2)调整投影掩模图案15的开口部16的大小的情况可以仅实施任一方，也可以都实施。
图11是表示本发明的第四实施方式的激光照射装置10的结构例的图。如图11所示，本发明的第四实施方式的激光照射装置10包括激光源11、耦合光学系统12、投影掩模图案15、投影透镜18。需要说明的是，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12同样的结构，因此省略详细的说明。而且，投影掩模图案是与本发明的第一实施方式中的投影掩模图案同样的结构，因此省略详细的说明。
激光透过投影掩模图案15(未图示)的开口(透过区域)，由投影透镜18向非晶硅薄膜21的规定的区域照射。其结果是，非晶硅薄膜21的规定的区域被瞬间加热而熔融，非晶硅薄膜21的一部分成为多晶硅薄膜22。
在本发明的第四实施方式中，也是激光照射装置10以规定的周期照射激光14，在未照射激光14的时间使基板30移动，向下一非晶硅薄膜21的部位照射该激光14。在第四实施方式中，也是如图3所示，基板30相对于移动方向以规定的间隔“H”配置非晶硅薄膜21。并且，激光照射装置10以规定的周期向配置于基板30上的非晶硅薄膜21的部分照射激光14。
在此，在使用投影透镜18的情况下，激光14以该投影透镜18的光学系统的倍率被换算。即，投影掩模图案15的图案(开口部16的图案)以投影透镜18的光学系统的倍率被换算，对基板30上的规定的区域进行激光退火。
即，投影掩模图案15的掩模图案(开口部16的图案)以投影透镜18的光学系统的倍率被换算，在基板30上的规定的区域被激光退火。例如，当投影透镜18的光学系统的倍率为约2倍时，投影掩模图案15的掩模图案为约1/2(0.5)倍，基板30的规定的区域被激光退火。需要说明的是，投影透镜18的光学系统的倍率并不局限于约2倍，可以为任意的倍率。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4倍，则投影掩模图案15的掩模图案(开口部16的图案)为约1/4(0.25)倍，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，向基板30照射的投影掩模图案15的缩小像成为以投影透镜18的透镜的光轴为中心而旋转了180度的图案。另一方面，在投影透镜18形成正立像的情况下，向基板30照射的投影掩模图案15的缩小像仍为该投影掩模图案15。
在此，如上所述，在投影透镜18中，例如，由于像差等的影响而存在与中央部相比而周边部的投影倍率不同的情况时，如果投影倍率不同，则向基板30照射的激光的能量密度偏颇，由此，成为退火处理的结果偏颇的主要原因。因此，在基板30上形成的多晶硅薄膜的电子迁移率也产生偏颇，其结果是，产生薄膜晶体管20的特性产生偏颇的问题。
因此，在本发明的第四实施方式中，例如投影透镜18的中央部或周边部等，将该投影透镜18分成规定的部分来测定投影倍率，基于测定的投影倍率中的最低的投影倍率的部分(例如，一周边部)，来调整其他的部分(中央部或其他的周边部)的各自的激光14的透过率。通过调整激光14的透过率而通过投影透镜18的规定的部分的各个部分照射的激光14在基板上的能量密度大致相同。其结果是，通过投影透镜18照射的激光14形成的多晶硅薄膜的电子迁移率也大致相同，由此能够降低薄膜晶体管20的特性的偏颇。
如上所述，为了调整投影透镜18的激光14的透过率，在本发明的第四实施方式中，调整与该投影透镜18的规定的部分对应的投影掩模图案15的开口部16(透过区域)的透过率。具体而言，测定投影透镜18的规定的部分的各自的投影倍率，基于测定的投影倍率中的最低的投影倍率(规定的部分中的一个部分的投影倍率)，设定与其他的规定的部分分别对应的投影掩模图案15的开口部16(透过区域)的透过率。
在投影透镜18的规定的部分，无法提高透过率，因此对应于投影倍率最大的位置的部分(即，最低的透过率)来调整其他的部分的透过率。例如，使投影倍率最大的一个部分的透过率为100％，对应于此，设定其他的部分的透过率。需要说明的是，投影倍率最大的一个部分的透过率未必非要为100％，可以小于100％。
另外，假设投影掩模图案15的开口部16的大小大致相同的情况下，由于投影倍率不同而基板30中被进行激光退火处理的范围按照投影透镜18的规定的部分的各个部分而不同。其结果是，在基板30上形成的多晶硅薄膜的电子迁移率也产生偏颇，由此产生薄膜晶体管20的特性产生偏颇的问题。
因此，在本发明的第四实施方式中，测定单一的投影透镜18的规定的部分的各自的投影倍率，基于测定的投影倍率来调整投影掩模图案15的开口部16的大小。其结果是，利用透过单一的投影透镜18的规定的部分的各个部分的激光14进行激光退火处理的范围大致相同，由此能够降低薄膜晶体管20的特性的偏颇。
如上所述，本发明的第四实施方式中，(1)单一的投影透镜18的规定的部分的各自的透过率(即，投影掩模图案15的开口部(透过区域)的透过率)以激光14的基板上的能量密度大致相同的方式设定，并且，(2)基于投影倍率，调整投影掩模图案15的开口部16的大小。其结果是，透过了投影掩模图案15的激光14除了在基板30上能量密度大致相同之外，利用透过单一的投影透镜18的规定的部分的各个部分的激光14进行激光退火处理的范围大致相同，因此能够降低薄膜晶体管20的特性的偏颇。
需要说明的是，如上所述，在第四实施方式中，(1)变更投影掩模图案15的开口部16的透过率的情况和(2)调整投影掩模图案15的开口部16的大小的情况可以仅实施任一方，也可以都实施。
需要说明的是，在以上的说明中，存在“垂直”、“平行”、“平面”、“正交”等记载的情况下，这些各记载不是严格的意思。即，“垂直”、“平行”、“平面”、“正交”容许设计上、制造上等的公差、误差，是“实质上垂直”、“实质上平行”、“实质上平面”、“实质上正交”这样的意思。需要说明的是，在此的公差、误差是不脱离本发明的结构、作用、效果的范围内的单位的公差、误差。
另外，在以上的说明中，存在外观上的尺寸、大小为“相同”、“相等”、“不同”等记载的情况下，这些各记载不是严格的意思。即，“相同”、“相等”、“不同”容许设计上、制造上等的公差、误差，是“实质上相同”、“实质上相等”、“实质上不同”这样的意思。需要说明的是，在此的公差、误差是不脱离本发明的结构、作用、效果的范围的单位的公差、误差。
请注意的是，虽然基于各附图、实施方式而说明了本发明，但是本领域技术人员基于本公开能够容易地进行各种变形、修正。因此，请留意的是这些变形、修正也包含于本发明的范围。例如，各方案、各步骤等包含的功能等可以逻辑上不矛盾地再配置，可以将多个方案、步骤等组合成一个，或者分割。而且，可以将上述实施方式所示的结构适当组合。
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 微型透镜阵列
14 激光
15 投影掩模图案
16 开口部(透过区域)
17 微型透镜
18 投影透镜
20 薄膜晶体管
21 非晶硅薄膜
22 多晶硅薄膜
23 源极
24 漏极
30 基板

Claims (15)

1.一种激光照射装置，其特征在于，具备：
光源，其产生激光；
投影透镜，其向被覆于基板上的非晶硅薄膜的规定的区域照射所述激光；及
投影掩模图案，其设置在所述投影透镜上，并设有多个开口部以对于所述非晶硅薄膜的规定的区域照射所述激光，
所述多个开口部分别具有基于所述投影透镜的投影倍率的透过率。
2.根据权利要求1所述的激光照射装置，其特征在于，
所述投影透镜是能够分离所述激光的微型透镜阵列所包含的多个微型透镜，
所述多个开口部分别具有基于所述微型透镜的投影倍率的透过率。
3.根据权利要求2所述的激光照射装置，其特征在于，
所述多个开口部分别具有基于所述多个微型透镜的各自的投影倍率中的最大值与所述微型透镜的投影倍率的差异而决定的透过率。
4.根据权利要求2或3所述的激光照射装置，其特征在于，
所述多个微型透镜中的所述投影倍率成为最大值的一个微型透镜的透过率是预先确定的透过率，
所述多个微型透镜中的其他的微型透镜具有基于所述预先确定的透过率、及所述最大值与所述其他的微型透镜的投影倍率的差异而决定的透过率。
5.根据权利要求2～4中任一项所述的激光照射装置，其特征在于，
所述多个开口部分别为基于所述多个微型透镜的各自的投影倍率而决定的大小。
6.根据权利要求5所述的激光照射装置，其特征在于，
所述多个开口部分别为长方形形状，基于所述多个微型透镜的各自的投影倍率来决定所述长方形形状的长度及宽度。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的激光照射装置，其特征在于，
所述投影透镜向被覆在对应于薄膜晶体管所包含的源极电极与漏极电极之间的区域的非晶硅薄膜照射激光，从而形成多晶硅薄膜。
8.一种激光照射方法，其特征在于，包括：
产生激光的第一步骤；
使用设有包含多个开口部的投影掩模图案的投影透镜，向被覆于基板上的非晶硅薄膜的规定的区域照射所述激光的第二步骤；及
每当照射所述激光时，使所述基板沿规定的方向移动的第三步骤，
所述多个开口部分别具有基于所述投影透镜的投影倍率的透过率。
9.根据权利要求8所述的激光照射方法，其特征在于，
所述投影透镜是能够分离所述激光的微型透镜阵列所包含的多个微型透镜，
所述多个开口部分别具有基于所述微型透镜的投影倍率的透过率。
10.根据权利要求9所述的激光照射方法，其特征在于，
所述多个开口部分别具有基于所述多个微型透镜的各自的投影倍率中的最大值与所述微型透镜的投影倍率的差异而决定的透过率。
11.根据权利要求9或10所述的激光照射方法，其特征在于，
所述多个开口部分别为基于所述多个微型透镜的各自的投影倍率而决定的大小。
12.一种投影掩模，其配置在照射从光源产生的激光的投影透镜上，其特征在于，
所述投影掩模设有多个开口部，以对于被覆于沿规定的方向移动的基板的非晶硅薄膜的规定的区域照射所述激光，
所述多个开口部分别具有基于所述投影透镜的投影倍率的透过率。
13.根据权利要求12所述的投影掩模，其特征在于，
所述投影透镜是能够分离所述激光的微型透镜阵列所包含的多个微型透镜，
所述多个开口部分别具有基于所述微型透镜的投影倍率的透过率。
14.根据权利要求13所述的投影掩模，其特征在于，
所述多个开口部分别具有基于所述多个微型透镜的各自的投影倍率中的最大值与所述微型透镜的投影倍率的差异而决定的透过率。
15.根据权利要求13或14所述的投影掩模，其特征在于，
所述多个开口部分别为基于所述多个微型透镜的各自的投影倍率而决定的大小。
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