CN1955786B - 相位调制元件及其制造方法、结晶化装置及结晶化方法 - Google Patents

相位调制元件及其制造方法、结晶化装置及结晶化方法 Download PDF

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Abstract

一种对入射光进行相位调制的移相器(1)，设置有玻璃基板这样的透光性基板(2)和在此透光性基板(2)的激光入射面上对入射光进行相位调制的例如凹凸图形的相位调制部(3)，在相位移相器(1)的上述激光入射面或出射面上设置对此相位调制部(3)的光强度分布减少的周边部光进行遮蔽的遮光部(4)，以便对入射激光的照射面内周边部的光进行遮蔽。

Description

相位调制元件及其制造方法、结晶化装置及结晶化方法
技术领域
本发明涉及一种能够进行均匀结晶化等退火处理的相位调制元件、相位调制元件的制造方法、结晶化装置及结晶化方法。
背景技术
薄膜半导体技术是一种用于在绝缘基板上形成薄膜晶体管(TFT：Thin Film Transistor)、密接传感器、光电转换元件等半导体元件的重要的技术。薄膜晶体管是一种MOS(MIS)结构的场效应晶体管，还可以应用在液晶显示器件这种平板显示器中(例如，参照“表面科学Vol.21，No.5，p.278-p.287”)。
液晶显示器件一般具有薄、轻、低耗电且容易进行彩色显示这样的特点。由于具有这些特点，所以正广泛地将液晶显示器件用作个人计算机或各种便携式信息终端的显示器。液晶显示器件是有源矩阵型的情况下，薄膜晶体管可作为像素开关元件使用。
此薄膜晶体管的有源层(载流子移动层)，例如由硅半导体薄膜形成。硅半导体薄膜分为非晶硅(amorphous硅：a-Si)及具有微细晶相的多晶质硅(非单晶的结晶硅)。多晶质硅主要是多晶硅(Poly-Si)。众所周知，微晶硅(μc-Si)也作为多晶质硅。作为硅以外的半导体薄膜材料，可列举出例如SiGe、SiO、CdSe、Te、CdS等。
在多晶质硅上形成薄膜晶体管时的有源层内的载流子迁移率，是在非晶硅上形成薄膜晶体管时的载流子迁移率的10倍到100倍左右大小。此载流子迁移率特性在作为用于在多晶质硅薄膜上形成TFT结构的开关元件的半导体薄膜材料时是一种非常优良的特性。近年来，使用多晶质硅作为有源层的薄膜晶体管，由于工作的高速性而受到关注。由于工作的高速性，这种薄膜晶体管例如作为能构成多米诺电路及CMOS传输门这样的逻辑电路的开关元件而受到关注。在构成液晶显示器件及有机电致显示器件的驱动电路、多路转换器、EPROM、EEPROM、CCD及RAM等时需要这种逻辑电路。
在此，说明形成多晶质硅的半导体薄膜的现有的代表性工艺。用此工艺处理的被处理基板的结构如下。最初准备玻璃等绝缘基板。作为下部涂层(或者缓冲层)，例如在此绝缘基板上形成氧化硅膜(SiO2)。并且，作为半导体薄膜，在下部涂层上形成厚约50nm左右的非晶硅膜(a-Si)。此后，为了降低非晶硅膜中的氢浓度，进行脱氢处理。接着，在非晶硅膜上，形成例如氧化硅膜(SiO2)作为覆盖膜，然后构成被处理基板。接着，利用受激准分子激光器结晶法等进行上述非晶硅膜的熔融再结晶。具体地，通过对非晶硅膜照射受激准分子激光，使此被照射区域的非晶硅膜变化成结晶硅膜。
现在，将这样制造的多晶质硅的半导体薄膜作为n沟道型或p沟道型薄膜晶体管的有源层(沟道区域)而进行使用。此时，薄膜晶体管的场效应迁移率(场效应所引起的电子或空穴的迁移率)，n沟道型晶体管为100～150cm2/V·sec左右，p沟道型晶体管为100cm2/V·sec。通过使用这样的薄膜晶体管，信号线驱动电路及扫描线驱动电路这样的驱动电路能够与像素开关元件一起形成在同一基板上。因此，能够获得驱动电路一体化的显示器件。结果，能够降低显示器件的制造成本。
同时，越是能够在显示器件的基板上使将数字影像数据转换成模拟影像信号的DA转换器和处理数字影像数据的门阵列等信号处理电路一体化，在绝缘基板上形成的薄膜晶体管的电气性能就越不好。此时，在薄膜晶体管中，需要现在的2倍到5倍的电流驱动能力。此外，此薄膜晶体管中，场效应迁移率也需要在300cm2/V·sec左右以上。为了显示器件的高功能化及高附加值化，需要进一步提高薄膜晶体管的电气性能。例如，为了具有存储功能而在各像素上附加由薄膜晶体管构成的静态存储器时，对此薄膜晶体管要求与使用单晶半导体的情况相同的电气性能。为此，重要之处在于提高半导体薄膜的特性。
作为提高半导体薄膜性能的策略，例如，可考虑使半导体薄膜的结晶性接近单晶体。实际上，如果在绝缘基板上使半导体薄膜整体成为单晶化，作为下一世代LSI，能够获得与使用正在研讨的SOI基板的器件相同的特性。已在10年以前进行了作为三维器件研究方案的这种尝试。但是，还没有确立半导体薄膜整体的单晶化技术。即使到现在，也只期待半导体薄膜中的半导体粒子是单晶体。
过去，在非晶半导体薄膜的结晶化中，提出了一种增大地生长单晶体的半导体粒子的技术(例如，参照“表面科学Vol.21，No.5，p.278-p.287”)。作为松村等竭力持续研究的成果，在“表面科学Vol.21，No.5，p.278-p.287”中进行了发表。在此文献中，公开了一种使用对入射光进行相位调制的移相器对非晶半导体薄膜照射空间地强度调制的受激准分子激光。并且在此文献中，公开了一种对非晶硅薄膜的被受光区域进行熔融再结晶，转换成多晶质硅薄膜的相位调制受激准分子激光结晶法。常规的激光结晶法的激光光束可采用使用称为光束均质器的光学系统(均质光学系统)，使硅薄膜平面上的受激准分子激光强度平均(均匀)的光束(例如，参照“平板显示器96p.174-p176”)。相对于此，“表面科学Vol.21，No.5，p.278-p.287”的相位调制受激准分子激光结晶法的激光光束通过移相器，使硅薄膜平面上的受激准分子激光强度具有强弱，在硅薄膜内产生对应于此光强度分布的温度梯度。在平行于硅薄膜平面的横方向中，此温度梯度从低温部分向高温部分可促进单晶硅粒子的生长。其结果，相比于上述“平板显示器96p.174-p176”的激光结晶法，此相位调制受激准分子激光结晶法能够使结晶区域的大单晶硅粒子生长为大粒径。此相位调制受激准分子激光结晶法，能够在非晶硅膜上晶体生长单晶硅粒子为可制造(容纳)1个或多个例如薄膜晶体管这样的有源元件的约几微米粒径的晶粒。由此，由于在如此晶体生长的此单晶硅粒子内形成薄膜晶体管，因此能够获得满足上述要求的电气性能的薄膜晶体管。
“表面科学Vol.21，No.5，p.278-p.287”的相位调制受激准分子激光结晶法是一种能够在预定位置形成大粒径的单晶硅粒子的有效的技术。本发明者们正专心进行此技术的工业化的研究开发。
众所周知，从激光光源射出的激光的面内光强度分布显示出在光轴附近的光强度最高、在周边方向变低的分布。因此，一般在结晶化装置中，可设置使激光的二维平面内的面内光强度分布均匀的光学系统(均化(homogenize)光学系统)。
但是，使用均质光学系统进行受激准分子激光强度的平均化，在照射区域的周边部，光照射强度依然低下。利用这种光束照射区域进行结晶的情况，存在由于其照射强度的不同而结晶粒径的尺寸在中央部和周边部会产生不同的这种问题。
并且，在上述光照射强度下降的周边部的照射区域，在照射强度变得过低的区域，硅膜没有达到熔融温度，会导致环状地残留非结晶区域。
判断为在这样的照射区域内进行多次照射的情况下，即使使邻接的各照射区域间的光照射强度下降部重合，由于不能充分地进行重复照射区域结晶部，会导致在此区域形成薄膜晶体管的沟道区域时薄膜晶体管的特性劣化。因此，在使基板整体结晶的情况下，要求对通过反复照射形成的邻接的各照射区域间进行致密照射。
发明内容
为了解决上述问题而进行本发明，其目的在于，提供一种能够提高照射区域内的晶粒尺寸的均匀性的移相器、移相器的制造方法及激光退火装置。
为了实现上述目的，本发明按如下方式进行。
本发明的一个实施方式的相位调制元件，具有透光性基板和设置在此透光性基板上的对入射光进行相位调制的凹凸图形，在上述透光性基板的入射面侧及出射面侧的至少一个侧面上，具备对入射到上述凹凸图形的预定的周边部及上述透光性基板的周边部的上述入射光进行遮蔽的遮光体。
优选上述遮光体是反射体、吸收体、散射体及或薄膜中的至少一种。优选上述遮光体为铝、铝合金及铬中的至少一种。并且优选上述铝合金为Al-Si合金。
上述薄膜的膜厚优选在30至2000的范围内。此外，在上述遮光体为铝的情况下，上述薄膜的膜厚优选在50至2000nm的范围内。此外，在上述遮光体为Al-Si膜的情况下，上述薄膜的膜厚优选在80至2000nm的范围内。
根据本发明的另一个实施方式，一种具有透光性基板和在此透光性基板上对入射光进行相位调制的调制部的相位调制元件的制造方法，包括在上述透光性基板上设置对射向上述透光性基板的上述入射光的照射面内周边部的光进行遮蔽的遮光装置。
根据本发明的再一个实施方式，一种具有透光性基板和在此透光性基板上对入射光进行相位调制的凹凸图形的相位调制元件的制造方法，在上述透光性基板的入射面或出射面形成在上述凹凸图形的预定的周边部及上述透光性基板的外周部对入射光具有遮光性的遮光体。
优选在上述遮光体的中央部以湿蚀法形成通孔部。上述遮光体优选为环状遮光体。
根据本发明的再一个实施方式的结晶化装置，将来自激光光源的激光通过均质光学系统、相位调制元件及成像光学透镜系统照射被设置在支持台上的被处理基板，使照射面结晶；该结晶化装置包括在从上述均质光学系统的出射面到成像光学透镜系统的入射面的光路中设置的用于遮蔽上述均质光学系统射出光的周边部光的遮光装置。
根据本发明的再一个实施方式的结晶化装置，将来自激光光源的激光通过均质光学系统、相位调制元件及成像光学透镜系统照射被设置在支持台上的被处理基板，使照射面结晶；该结晶化装置包括在透光性基板上设置的相位调制部以及在从上述均质光学系统的出射面到成像光学透镜系统的入射面的光路中设置并遮蔽射向上述相位调制元件的上述入射光引起的照射面内的周边部的光的遮光装置。
根据本发明的再一个实施方式的结晶化装置，将来自激光光源的激光通过均质光学系统、相位调制元件及成像光学透镜系统照射被设置在支持台上的被处理基板，使照射面结晶；该结晶化装置包括在上述均质光学系统的出射面和成像光学透镜系统之间的光路中设置且遮蔽上述均质光学系统的出射面的光强度下降的周边部的光的遮光装置。
根据本发明的再一个实施方式的结晶化方法，将来自激光光源的激光通过均质光学系统、相位调制元件及成像光学透镜系统照射被设置在支持台上的被处理基板，使照射面结晶；该结晶化方法还包括在上述均质光学系统的出射面和成像光学透镜系统入射面之间的光路中形成遮蔽了在上述均质光学系统的出射面中上述激光的光强度下降的周边部的光的激光的工序。
优选上述遮光体的开口的上述凹凸图形的周期方向的长度，是为了形成由上述凹凸图形形成的三角波的一个周期而所需的上述凹凸图形的周期的整数倍。
优选由上述遮光体进行遮光且由上述凹凸图形进行了相位调制的入射光的光强度分布是上述入射光端部的强度为最小的这种结构的三角波。
优选上述凹凸图形对上述入射光的光强度赋予周期的空间分布。
根据本发明，能够使照射区域内的晶粒尺寸均匀化。此外，由于能够正确地规定照射区域，所以在进行多次照射时能够致密排列并形成照射区域。
在随后的说明书中将阐述本发明的优点，并且从说明书中本发明的优点将局部变得明显、或者通过本发明的实践可以了解本发明的优点。利用此后具体提出的各辅助方法和组合能够实现并获得本发明的优点。
附图说明
引入且构成说明书的一部分的附图与用于解释本发明原理的以上给出的一般性描述和以下给出的各实施例的详细描述一起将说明本发明的各实施例。
图1A是用于说明根据本发明的移相器的实施方式的图。
图1B是用于说明根据本发明的移相器的实施方式的图。
图1C是用于说明根据本发明的移相器的实施方式的图。
图1D是用于说明根据本发明的移相器的实施方式的图。
图2A是用于说明根据本发明的移相器的另一个实施方式的图。
图2B是用于说明根据本发明的移相器的另一个实施方式的图。
图2C是用于说明根据本发明的移相器的另一个实施方式的图。
图2D是用于说明根据本发明的移相器的另一个实施方式的图。
图3A是用于说明图1A～1D或图2A～图2D的移相器的特性的图。
图3B是用于说明图1A～1D或图2A～图2D的移相器的特性的图。
图4是用于按工序顺序说明图1A～图1D的移相器的制造方法的流程图。
图5A是用于按工序顺序说明图1A～图1D的移相器的相移的制造方法的图。
图5B是用于按工序顺序说明图1A～图1D的移相器的相移的制造方法的图。
图5C是用于按工序顺序说明图1A～图1D的移相器的相移的制造方法的图。
图5D是用于按工序顺序说明图1A～图1D的移相器的相移的制造方法的图。
图6A是用于按工序顺序说明图1A～图1D的移相器的制造方法的剖面图。
图6B是用于按工序顺序说明图1A～图1D的移相器的制造方法的剖面图。
图6C是用于按工序顺序说明图1A～图1D的移相器的制造方法的剖面图。
图6D是用于按工序顺序说明图1A～图1D的移相器的制造方法的剖面图。
图6E是用于按工序顺序说明图1A～图1D的移相器的制造方法的剖面图。
图6F是用于按工序顺序说明图1A～图1D的移相器的制造方法的剖面图。
图7是用于说明本发明的结晶化装置的实施方式的剖面图。
图8A是用于说明照明系统的结构的结构图。
图8B是用于说明照明系统的结构的结构图。
图9A是用于说明图1A～图1D及图2A～图2D的另一个实施方式的图。
图9B是用于说明图1A～图1D及图2A～图2D的另一个实施方式的图。
图9C是用于说明图1A～图1D及图2A～图2D的另一个实施方式的图。
图9D是用于说明图1A～图1D及图2A～图2D的另一个实施方式的图。
图10A是用于说明图1A～图1D、图2A～图2D及图9A～9D的另一个实施方式的图。
图10B是用于说明图1A～图1D、图2A～图2D及图9A～9D的另一个实施方式的图。
图10C是用于说明图1A～图1D、图2A～图2D及图9A～9D的另一个实施方式的图。
图10D是用于说明图1A～图1D、图2A～图2D及图9A～9D的另一个实施方式的图。
图11A是表示光强度分布为逆峰值图形时的每1次发射(shot：闪光)的光强度分布和对应于此光强度分布的部分通过SEM观察的晶体生长状态的示意图的图。
图11B是表示光强度分布为顺峰值图形时的每1次发射的光强度分布和对应于此光强度分布部分通过SEM观察的晶体生长状态的示意图的图。
具体实施方式
接着，参照图1A～图1D、图2A～图2D，说明本发明的相位调制元件例如移相器的实施方式。移相器1具有：对入射光具有透光性的透光性基板2，例如合成石英基板；在此透光性基板2上设置且用于使上述入射光衍射、折射、干涉来调制入射光的相位的相位调制部3；用于遮蔽此相位调制部3中预定的照射面内周边部光的遮光体，例如遮光部4。上述入射光是激光，例如是脉冲激光。
相位调制部3是进行用于使入射光衍射、折射、干涉来调制入射光的相位的处理的区域，例如是凹凸图形。例如，此凹凸图形是线与间隔(line and space)和占空(duty)调制型。相位调制部3在透光性基板2例如合成石英基板的一个面上设置有阶差(高度差)，利用此凹5凸6产生入射激光10的衍射、折射、干涉，对此结果入射的激光强度赋予空间分布例如周期的空间分布。凹凸图形的阶差按如下方式设计。入射激光10的波长为λ、基板2的折射率为n时，由于具有θ的相位差，凹凸的阶差t由t＝λθ/2π(n-1)计算出。
例如，具有180°的相位差时，由t＝λ/2(n-1)计算出。此凹凸图形能够通过例如蚀刻基板2来形成。
在透光性基板的入射面侧及出射面侧的至少一个面设置遮光体。例如，遮光部4设置在基板2的入射面上。遮光体可以是相对于入射光具有反射、吸收、散射的至少一种特性的抑制透光量的例如反射体、吸收体、散射体。此外，遮光体的实施方式也可以是薄膜。例如，上述薄膜是金属膜。例如，此金属膜可以是铝膜、铝合金膜、及铬膜中的至少一种膜。
金属膜的膜厚例如铬膜时为30至2000nm的范围内最佳，铝膜时为50至2000nm的范围内最佳，铝合金膜例如Al-Si膜时为80至2000nm的范围内最佳。在透光性基板2的至少一个面侧例如形成有凹凸图形的表面上设置遮光部4。
接着，说明上述结构的移相器1和入射激光10的关系。作为入射至移相器1的入射激光10的例子是通过均质光学系统进行均匀化处理的激光。图1A是表示由均质光学系统均匀化的入射激光10的光强度分布13的概况图。并且，各位置处的光强度用纵线14的长度表示。图1A表示入射激光10由光强度均匀的激光15和周边部光11构成。此周边部光11是入射激光10的光强度为不均匀的区域。图1A示出了即使使用均质光学系统在入射激光10的剖面内也并不是进行完全的光强度均匀化。此说明书中，所谓周边部11是在激光10的照射面内光强度实质上下降了的区域。图1A图示出通过遮光部4遮蔽周边部光11的例子。虽然遮光部14的遮光区域是光强度实质上下降的区域，但由于还包含超过可结晶的阈值12′的部分，所以实际上也包含可结晶的区域。
图1A是用虚线表示从移相器1的侧面看的剖面图、入射激光10的光强度分布13与照射激光20的光强度分布21的位置关系。在此，照射激光20意味着用遮光体遮蔽周围的光并且通过相移进行相位调制的、照射被处理基板的激光。
并且，在图1B中，示出了从上面看移相器1的平面图。记载了没有用遮光部4遮光的照射区域12，此意味着照射激光进行照射的区域。为了通过反复照射在基板整体上形成致密的结晶，优选遮光部4的开口部的形状为方形或多角形。例如，此方形为正方形。
所谓“反复照射”是在使比照射区域12大的基板整体结晶化的情况下，通过顺序移动被结晶基板来改变被结晶基板上的照射位置来执行结晶工序。此照射法能够照射例如顺序入射到被结晶基板上的激光10，以使后面的激光10与前面的激光照射区域12的周边部相邻接。对于前后的激光10的照射位置，其它照射法既可以多次同一位置地进行照射，也可以部分重合地进行照射。
例如，移相器1的透光性基板2由合成石英基板形成，在此合成石英基板的一个面例如入射面上，设置例如改变入射激光10的相位的凹凸图形的相位调制部3。
与作为入射激光10的均匀部分的照射区域12相对应的光强度分布根据相移的效果具有具备连续的剖面三角形状的强度分布的良好的光强度分布。
例如，移相器1形成的光强度分布21具有图1A所示的逆峰值图形状的光强度分布。所谓逆峰值图形是指在光强度分布21的端部强度变为最大的结构的三角波。
利用遮光部4能够去除与作为周边不均匀部分的周边部光11相对应的光强度分布区域。在不具备遮光部4的情况下，通过照射来自此周边部光11部分的激光10形成非单晶半导体膜。此非单晶半导体膜和由作为均匀部分的照射区域12所结晶的单晶半导体膜22的晶粒比较，其粒径、取向性完全不同。由此，形成晶体管时的晶体管的电气性能也劣化。
在此，所谓单晶半导体膜22并不意味着完全地跨整个表面进行单晶化，而意味着通过结晶形成的晶粒的粒径增大，使取向性某种程度地一致，相比于在非单晶半导体膜22上形成的TFT，此单晶半导体膜22是一种电气性能良好的半导体膜。
详细地说明此实施方式的相位调制元件例如移相器1。移相器1是在合成石英基板的相位调制部3的凹凸图形5、6的形成面上形成图1A所示的遮蔽周边部的光的遮光体例如遮光部4的例子。如图1B所示，上述遮光部4具有使光强度分布均匀的照射区域12的光透过的方形通孔(透孔)。入射激光10入射到移相器1，变成光强度分布均匀的激光15或其一部分被相位调制的照射激光20。此照射激光20照射非单晶半导体膜使其结晶。如图1D所示，形成连续的结晶区域的情况，在前后处于照射关系的邻接的照射面的结合部，此移相器1能够形成图1C所示的连续的三角形状的光强度分布。为了形成连续的三角形状，遮光部4的开口的凹凸图形的周期方向的长度必须具有为了形成三角波的一个周期所需的凹凸图形的周期的整数倍的长度。
接着，参照图2A～图2D，说明遮蔽上述周边部光11的光的另一个实施方式。对于与图1A～图1D相同的部分赋予相同的符号，省略其详细的说明。
如图2A所示，此实施方式的移相器1在与图1A相反侧的面即透光性基板2例如合成石英基板的背面(出射面)上形成遮光部4。如图2B所示，上述遮光部4具有使光强度分布均匀的激光15或其一部分透过的方形通孔。此实施方式的移相器1入射图2A所示的入射激光10，接受相位调制。在已进行相位调制的入射激光10之内，光强度分布均匀的激光15或其一部分透过移相器1，形成照射区域12。
与图1A～图1D相同，此移相器1在处于前后照射关系的邻接的照射面的结合部，显示出如图2C所示的连续的三角形状的光强度分布，形成如图2D所示的连续的结晶区域。
图1A～图1D及图2A～图2D的两个实施方式都需要在对应于移相器的凹凸图形的部分精度优良地形成遮光部4。并且，如图1C、图1D、图2C、图2D所示，能够获得良好的光强度分布21连续，不会产生不一致点的光学特性。这些实施方式的移相器1在使大的基板整体结晶的情况下，能够使处于前后照射关系的邻接的照射面重合，容易形成结晶区域。由于这些实施方式的移相器1仅透过照射区域12的激光10照射非单晶半导体膜，所以能够提高晶粒的均匀性。换言之，由于透过移相器1的激光10能够使多晶区域为O或变窄，所以如图1D、2D所示，能够连续地跨宽范围均匀地形成规定大的结晶区域。并且，不产生不一致点地连续形成具有良好的晶粒粒径、取向性、电特性的单晶型半导体膜，以使图1C、图2C所示的光强度分布连续。
在此，遮光部4必须按预定的凹凸图形形成。在此，所谓预定是指如图1B、图2B所示的光强度分布在处于前后照射关系的邻接的照射面的交界处没有产生不一致点、三角形状的强度分布连续连接。即，这意味着在凹凸图形上或在对应凹凸图形的相反面上按照设计形成遮光部4。具体地，遮光部4必须具有为了形成连续的三角形状的三角波的一个周期所需的凹凸图形的周期的整数倍的开口。
由此形成有遮光部4的移相器1能够获得在顺序照射的照射面的邻接部分的光强度分布20没有不连续点地连接的效果。
接着，参照图3，说明具有上述特征的遮光体的具体例子。图3示出了遮断其透过具有用于结晶化能量的激光10的遮光部4，改变铝膜、铬膜、Al-Si膜3种膜厚时的遮光部4的遮光性。利用通过透过此遮光部4的激光10照射的非单晶半导体膜的结晶性(利用透过型电子显微镜TEM，由占整体的结晶区域的面积比来测量)评价遮光性。其结果，由图3可判定出，遮光体4为铝膜50nm、铬膜30nm、Al-Si膜80nm时，结晶性表现为0，在这些膜厚以上表现出良好的遮光性。
在上述实施方式中，虽然记载了具有遮光性的薄膜的遮光装置，但遮光性并不需要完全的遮光，也可以是光减弱到不会引起结晶的程度。
根据此实施方式，利用移相器1的遮光部4来规定照射区域12的情况与未利用遮光部4来进行规定的情况相比，虽然被结晶基板上的照射区域变窄，但由于提高了此照射区域的能量的均匀性，所以仍能够提高照射区域中的晶粒的均匀性。此外，使被结晶基板整体结晶的情况下，能够对于每一脉冲激光照射，在非单晶半导体膜表面上正确地定位相邻的照射区域，分别进行照射，能够致密地排列形成照射区域。并且，由于对应于照射区域的光强度分布21变得明确，所以容易进行重合照射区域并进行处理。
即，根据本发明，即使在更大的基板上，也能够对非单晶半导体膜致密排列并照射均匀性高的照射区域。
上述实施方式获得的晶粒均匀的效果能够改善薄膜晶体管(场效应晶体管)的特性的偏差，使由此薄膜晶体管形成的半导体电路、集成电路等半导体器件及电子器件高性能化。并且，上述实施方式是能够适用于装有薄膜晶体管的液晶显示器件和信息处理器件等电子器件的制造技术的有效技术。
而且，在上述实施方式中，虽然作为激光退火装置的例子说明了结晶化装置的例子，但并不限于此结晶化装置，例如，也可以适用于用于活性化的退火装置中。此外，移相器1不限于结晶化装置，也可以适用于用于活性化的退火装置和曝光装置中。
并且，在上述实施方式中，作为上述遮光装置，说明了在透光性基板上形成具有遮光性的薄膜的例子，但也可以是任意的对射向移相器1的入射激光10的周边部光11向被处理基板入射进行遮蔽的装置。例如，也可以在与透光性基板的上述低强度部分相当的部分中形成发射面加工例如微凹凸面加工、粗糙化加工等来使入射光散射。
并且，在上述实施方式中，虽然说明了在移相器1的入射面形成相位调制面的例子，但也可以在出射面上形成相位调制面。
接着，参照图4、图5A～图5D，图6A～图6F，说明移相器1的制造方法的实施方式。对于与图1A～图1D、图2A～图2D、图3相同的部分赋予相同的符号，并省略其详细的说明。此实施方式是一种具有透光性基板2和在透光性基板2上对入射光进行相位调制的调制部的移相器的制造方法，其中该制造方法是一种在透光性基板2的入射光路或出射光路上设置对射向透光性基板2的入射光的照射面内周边部的光进行遮蔽的遮光装置的方法。在此，如图1A所说明，所谓“照射面内周边部”是相对于上述入射光的照射面内中央部的光强度均匀的区域、光强度下降的部分。图4是用于说明移相器1的制造工序的流程图(工序1：ST1)。图5A～图5D是用于按工序顺序说明移相器的制造方法的剖面图。
首先，说明具有对入射光进行相位调制的相位调制部3例如凹凸图形的形成工序(图4的工序2)的常规移相器的制造工序。在图5A～图5D中，示出了详细的凹凸图形的形成工序。如图5D所示，利用凹凸图形形成工序形成的移相器由透光性基板2和此透光性基板2上的透光性膜38形成。此凹凸图形也可以是占空型调制型或由相互平行的1个或多个条纹构成的线与间隔型的凹凸图形36。
例如，透光性基板2由玻璃、石英、合成石英等制成。透光性膜38由与透光性基板2的材料相同的材料制成。
作为用于相位调制此入射激光10的装置，在透光性基板2上形成预定的凹凸图形。设定凹凸图形36的阶差，以便相对于在激光退火处理中使用的XeCl受激准分子激光等的波长具有例如90°的相位差。
接着，具体说明具有凹凸图形36的移相器的制造实例。最初，如图5A所示，制备透光性基板2例如5英寸对角的方型合成石英基板。在透光性基板2上，为了形成相位调制器3，利用等离子体CVD法形成非晶硅膜37，以覆盖透光性基板2的一个表面。考虑到上述相位差，例如，非晶硅膜37的厚度为75nm。
形成上述膜之后，进行相位调制图形例如线&间隔的光刻后，利用化学干法蚀刻(CDE)法在透光性基板2上构图非晶硅膜37，如图5B所示，残留非晶硅膜37的一部分。
进行构图之后，通过退火处理加热非晶硅膜37。在此退火处理中，例如，在1050℃下对非晶硅膜37进行60分钟的湿法氧化，使其变为图5C所示的厚约150nm的作为透光性膜的氧化硅膜38。如此，制造出图5D所示的移相器。虽然图5D记载了以矩形划分的部分作为氧化硅膜38的凸部，但不限于此，也可以例如以矩形划分的部分作为凹部。此情况，未图示的矩形的周边是氧化硅膜38。
上述方法利用非晶硅膜37相对于作为透光性基板2例如石英获取大的选择比，形成具有良好的阶差形状的凹凸图形。根据此方法，由于非晶硅膜37与作为透光性基板2的石英的蚀刻选择比大，即使非晶硅膜37的膜厚分布在透光性基板2上集中在±5％以内，伴随于此的相位差的分布也能集中在±5％以内。
此外，形成凹凸图形的方法不限于此种方法，也可以直接蚀刻处理透光性基板2，形成凹凸图形。此情况下，需要一种具有在形成所希望的阶差形状时停止蚀刻的再现性好的蚀刻特性、及跨整个表面的蚀刻速度均匀的蚀刻方法。
接着，使用图4、图6A～图6F，说明带遮光体的移相器1的制造方法。使用图5A～图5D说明的移相器的透光性基板2是相对于入射的激光10具有透光性的材料例如合成石英基板。此合成石英基板的表面上形成使入射激光10的相位移相的凹凸图形(图4的工序2)。为去除污染等对移相器进行RCA清洗(图4工序3)。RCA清洗是利用SC-1处理(85℃的NH3/H2O2/H2O的混合溶液处理)，SC-2处理(85℃的HCl/H2O2/H2O混合溶液处理)的连续处理而进行的清洗方法。虽然RCA清洗是一种有效去除被清洗物的表面污染物质(微粒、油脂成分、金属污染物等)的清洗方法，但处理液的温度不限定于85℃。此外，前处理也不限定于RCA清洗，也可以是具有被清洗物的清洗能力的清洗方法。
图6A～图6F是用于按工序顺序说明制造通过上述方法制造的移相器中带遮光体的移相器1的制造方法的剖面图。图6A中，示出了按图5A～图5D所示的方法制造后，进行了RCA清洗的移相器的剖面图。图6B是在移相器的凹凸图形上设置遮光装置的图。例如，此遮光装置在移相器上例如进行金属薄膜的成膜(图4的工序4)。使用成膜法，例如溅射法、蒸镀法或CVD法，形成作为相对于合成石英制成的透光性基板2具有高的蚀刻选择比，且相对于入射的激光10具有遮光性的膜，例如铝膜、铝合金膜、铬膜或其它金属膜等。
此外，在此所谓的遮光装置的遮光并不仅意味完全100％地遮蔽入射光，也可以根据图3所示的特性来选择并减弱入射光，使入射光的某一固定量透过。即，在不完全遮光，照射降低了入射光的光强度的激光10，被结晶基板例如非晶硅膜不熔融而没有结晶的情况下，由于不会发生后述的不完全结晶，所以具有与完全遮光的情况相同的效果。因此，在此所述的遮光并不仅意味完全遮光，还包含使光减弱到不引起结晶的程度的意义。例如，说明在基板2上成膜Al-Si膜的例子。
作为Al-Si膜的成膜工序，记载了例如利用溅射法成膜时的成膜工序。首先，向安装了作为靶的Al-Si板的DC磁控溅射器中搬入、安装作为被处理基板的透光性基板2例如合成石英基板，将气体例如氩气的流量设定在100sccm，将压力设定例如为3豪乇(mtorr)。对此合成石英基板，通过DC磁控溅射方式，如图6B所示，在基板2的整个表面上形成膜厚300nm的膜。
如图6C所示，在形成作为遮光部4的Al-Si膜后，接着执行抗蚀剂涂覆工序(图4的工序5)。在上述Al-Si膜上，如图6C的剖面图所示，例如采用旋涂法涂覆形成抗蚀剂膜39。执行用于在Al-Si膜中形成所希望的遮光区域的曝光工序6。例如，曝光工序6在曝光机中进行定位，设置合成石英基板。曝光用掩膜具有上述凹凸图形的预定的周边部及相对于入射光在合成石英基板的周边部遮蔽光的遮光部，曝光用掩膜是一种用于在除上述周边部外的中央部形成通孔部的遮光体形成用的掩膜。即，曝光工序6位置对准上述通孔部对抗蚀剂膜39进行曝光。
利用曝光工序(图4的工序6)、显影工序(图4的工序7)形成去除不需要的上述通孔部的抗蚀剂膜39的图6D所示的抗蚀剂膜39的图形。其结果，在去除抗蚀剂膜的通孔部中露出Al-Si膜。
将抗蚀剂膜39的图形作为掩膜，执行用于去除露出的Al-Si膜的蚀刻工序(图4的工序8)，例如反应性的等离子体蚀刻和湿法蚀刻(湿法蚀刻)工序。例如，对图6A所示的移相器，使用选择比高的湿法蚀刻液。由此，不对在移相器表面上形成的相位转移用的凹凸图形36造成损伤，仅蚀刻去除Al-Si膜的露出部分，能够形成遮光部4(图6E)。
使用碘·碘化钾水溶液进行Al-Si膜的湿法蚀刻。虽然此溶液对铬膜显示出强蚀刻性，但对于合成石英几乎不会产生蚀刻。因此，相对于合成石英具有高选择比地蚀刻Al-Si膜。此外，湿法蚀刻液并不是限定于碘·碘化钾水溶液，也可以采用Al-Si膜相对于合成石英及相移用的凹凸图形具有选择比的蚀刻液。
此外，在使用Al-Si膜以外的其它金属膜、半导体膜、绝缘体膜等作为遮光体的情况下，由于使用相对于合成石英基板及相移用的凹凸图形36具有选择比的蚀刻液，所以能够形成良好的遮光体。
上文记载了湿法蚀刻，下面将记载通过干法蚀刻例如反应性等离子体蚀刻去除Al-Si膜的情况。将带有已形成抗蚀剂图形的Al-Si膜的移相器搬入平行平板RF反应性离子蚀刻装置中，供给以氯气为原料的蚀刻气体，例如60sccm的二氯甲烷气体和40sccm的氧的混合气体，将压力设定为例如10mtorr，对其进行反应性离子蚀刻处理。利用此蚀刻工艺形成移相器1。作为金属膜的等离子体蚀刻气体，不限于以氯类气体为原料的蚀刻气体，也可以利用其它的蚀刻气体进行等离子体蚀刻。进行了以上的湿法蚀刻或干法蚀刻的遮光体，具有例如中央部为透光部的环状形态。
此后，执行抗蚀剂剥离工序9。如图6F所示，进行抗蚀剂膜39的剥离及清洗(图4的工序9)。由此，能够制造出形成了遮光部4的带有遮光体的移相器1。
接着，参照图7、图8A、及图8B，说明使用移相器1的结晶化装置的实施方式。对于与图1A至图6F相同的部分赋予相同符号进行说明。此实施方式的结晶化装置是一种使来自激光光源的激光通过均质光学系统及移相器照射被设置在支持台上的被结晶基板45而使照射面进行结晶的装置；上述移相器是在上述透光性基板的入射光路中设置有在透光性基板上设置的相位调制部、以及在上述透光性基板上设置且遮蔽入射光的照射面内周边部的光的遮光部。
结晶化装置41由照明系统42、设置在此照明系统42的光轴上的相位调制元件例如移相器1、成像光学透镜系统44、支持被结晶基板45的支持台46构成。
照明系统42由图8A所示的光学系统中的例如光源51和均质光学系统52构成。光源51具备射出波长例如308nm的脉冲激光的XeCl受激准分子激光光源。再有，作为光源51，除上述实例之外，优选例如射出波长248nm的脉冲激光的KrF受激准分子激光器，射出波长193nm的脉冲光的ArF激光器等受激准分子激光器。光源51还可以是YAG激光光源。光源51也可以使用设置再被结晶基板45上的输出将非单晶半导体膜45C例如非晶硅膜熔融的能量的其它合适的光源。在从光源51射出的激光的光轴上，设置均质光学系统52。
均质光学系统52是在来自光源51的激光的光轴上设置例如光束扩展器52A、第1复眼透镜52B、第1聚光光学系统52C、第2复眼透镜52D、第2聚光光学系统52E的均质光学系统。均质光学系统52是对从光源51射出的激光在光束的剖面内进行光强度均化处理的均质光学系统。
即，在照明系统42中，从光源51入射的激光，通过光束扩展器52A成型后，入射到第1复眼透镜52B。在此第1复眼透镜52B的后侧焦点面处形成多个光源，来自这些多个光源的光束通过第1聚光光学系统52C，重叠地照明第2复眼透镜52D的入射面。其结果，在第2复眼透镜52D的后侧焦点面，形成比第1复眼透镜52B的后侧焦点面更多的多个光源。来自在第2复眼透镜52D的后侧焦点面形成的多个光源的光束，通过第2聚光光学系统52E，入射到移相器1，进行重叠照明。
即，均质光学系统52的第1复眼透镜52B及第1聚光光学系统52C构成第1均质器，第2复眼透镜52D及第2聚光光学系统52E构成第2均质器，进行与移相器1上的面内各位置的光强度有关的均匀化。如此，照明系统42形成具有基本上均匀的光强度分布的激光10，此激光10如图1A所示照射移相器1。
虽然在此成为问题的是利用均质光学系统52来实现关于来自光源51的激光的光强度的均匀化处理，但并不是进行图1A所示的完全的均匀化处理。尽管在图8B中示出了照射移相器1的照射面b的激光强度分布13，但激光强度分布13的周边部光11与激光10的强度均匀的中央部15相比，光强度下降。此激光强度分布13的周边部光11的光强度的下降是由于如上所述的粒径、取向性不同并形成晶体管的情况下，从而导致电性能劣化。
此实施方式的特征在于，如上所述，通过遮蔽使电性能劣化的周边部光11，使其不会入射到成像光学透镜系统44，能够实现结晶区域中形成的晶粒的均匀化，能够提高在此结晶区域形成的晶体管的电特性的均匀性。作为遮蔽上述周边部光11而不会使其入射到成像光学透镜系统44的装置，在从均质光学系统52的出射部到成像光学透镜系统44的入射面间的光路上设置遮光装置。最佳例子是在移像器1的入射侧面上、出射侧面上的至少一个侧面上形成遮光体。
相位调制元件例如移相器1是相位调制来自均质光学系统52的射出光、射出逆峰值图形状的光强度最小分布的激光光束的光学元件。逆峰值图形状的光强度分布的横轴是位置(被照射面的位置)，纵轴是光强度(能量)。在得到逆峰值图形状的光强度分布的光学系统中，具有在透光性基板2例如石英玻璃上形成的凹凸图形。此图形中，存在例如线与间隔图形和面积调制图形例如占空调制型图形。
此实施方式的移相器1的阶差本身是重复周期性形成的光学元件。相移图形的宽度例如是25μm。相位差并不一定是90°，只要是能够对激光实现强弱的相位差即可。
由移相器1进行相位调制的照射光20通过成像光学透镜系统44，入射到被结晶基板45。在此，成像光学透镜系统44将被结晶基板45与移相器1的图形面光学共轭地配置。换言之，修正支持台46的位置高度，以便使被结晶基板45与移相器1的图形面设定为光学共轭面(成像光学透镜系统44的像面)。成像光学透镜系统44在正透镜组44A和正透镜组44B之间配备有孔径光阑44C。成像光学透镜系统44是将移相器1的影像等倍放大或缩小例如缩小到1/5后在被结晶基板45上成像的光学透镜。
孔径光阑44C具有开口部(透光部)尺寸不同的多个孔径光阑，以便可以不利用使正透镜组44A和正透镜44B的特性劣化的周边部的光。
此外，被结晶基板45是图7所示的叠层结构。在例如作为液晶显示板用玻璃板的玻璃基板45A之上通过化学气相生长法(CVD)或溅射法形成作为基底绝缘层45B的氧化硅层。在此基底绝缘层45B上，形成非单晶半导体膜45C例如非晶硅膜，作为用于形成薄膜晶体管的被结晶对象层。在此非单晶半导体膜45C上，还顺序形成具有储热效果的氧化硅层45D作为覆盖膜。形成基底绝缘层45B，例如膜厚为200～1000nm的SiO2。基底绝缘层45B直接接触非单晶半导体膜45C例如非晶硅膜和玻璃基板45A，防止从此玻璃基板45A中析出的Na等异物混入到非晶硅膜45C中。并且基底绝缘层45B防止非晶硅膜45C的结晶工序时的熔融温度直接传热到玻璃基板45A，利用上述熔融温度的储热效果有助于大粒径的结晶化。
非晶硅膜45C是经过光照射来结晶化处理的膜，膜厚例如选择在30～250nm。覆盖膜45D在结晶工序时积聚非晶硅膜45C熔融时产生的热，非晶硅膜45C的被照射区域熔融之后，会对激光被遮断时急速地降温进行控制，此储热作用有助于形成大粒径的结晶区域。此覆盖膜45D是绝缘膜例如氧化硅膜(SiO2)，膜厚是100～400nm，例如200nm。
形成覆盖膜之后，为了降低非晶硅膜中的氢浓度，进行500℃、2小时的退火。
接着，参照图7、图8A及图8B，说明结晶化工艺。从光源51例如激光光源射出的脉冲激光入射到均质光学系统52，在激光的光束孔径内执行光强度的均匀化。
激光是波长308nm的XeCl受激准分子激光，1次发射的脉冲持续时间是30nsec。上述条件下，对移相器1照射脉冲激光时，生成例如周期性变化、逆峰值图形状的光强度分布。
由于入射到移相器1的激光即均质光学系统52的射出光存在如图8B所示的周边部光11，所以在例如移相器1中设置遮蔽此周边部光11的装置。
此逆峰值图形状的光强度分布优选输出从最小光强度到最大光强度使非晶硅层45C熔融的激光光强度。穿过移相器1的照射光通过成像光学透镜系统44照射到被结晶基板45的非晶硅膜45C上。
照射被结晶基板45的激光透过覆盖膜的氧化硅层45D，被非晶硅膜45C吸收。其结果，加热、熔融非晶硅膜45C的被照射区域。此熔融时的热被蓄积在氧化硅层45B、45D上。
结束脉冲激光的照射时，被照射区域高速地降温，但由于蓄积在覆盖膜45D及基底绝缘层45B的氧化硅膜中的热，降温速度会变得非常缓慢。此时，被照射区域的降温，按照由移相器1生成的逆峰值图形状的光强度分布，从低光强度部起降温、凝固，凝固位置向高光强度部顺序横向移动，顺序进行晶体生长。
换言之，被照射区域内熔融区域中的凝固位置顺序从低温侧向高温侧逐渐移动。即，从晶体生长开始位置向晶体生长结束位置横向地进行晶体生长。如此，利用1个脉冲中的激光结束结晶化工序。如此晶体生长的结晶化区域，对于形成1个或多个薄膜晶体管足够大。
结晶化装置41通过预先存储的程序，自动地对下一非晶硅膜45C的结晶区域照射脉冲激光，形成结晶区域。向下一个结晶位置的移动，可以相对地移动被结晶基板45和光源51例如移动样品支持台46，来进行位置选择。
被结晶区域被选择、位置对准结束时，射出下一个脉冲激光。通过重复这样的激光的发射，能够进行被结晶基板45的宽范围的结晶。如此，结束了结晶化工序。
为了遮蔽周边部光11，在上述实施方式中，说明了在移相器1的入射面、出射面设置直接遮光部4的实施方式，但遮光装置也可以在均质器52的出射面和成像光学系统44的入射面间的光路上的任意位置处遮蔽周边部光11。遮光装置不限于设置在移相器1的入射面侧、出射面侧、即在均质器52的出射面和成像光学系统44的入射面间的光路中的一个位置，也可以设置在多个位置。例如，可以如图9A所示，设置在移相器1的光路例如入射到入射光路的激光10。此实施方式是在从均质光学系统例如均质器52的出射面到成像光学透镜系统44的入射面之间，设置至少一个遮光体25作为遮光装置的例子。此遮光体25是具有例如方形形状通孔27的环状遮光体25。对于与图1A至图8B相同的部分赋予相同的符号，省略其重复的详细说明。在图9A中示出了利用遮光体25遮蔽从均质器52射入的脉冲激光10的光强度下降了的周边部光11、透过通孔27的激光10入射到移相器1的状态。图9B是表示由移相器1规定的照射区域12的平面图。
此情况下，如图9C、9D所示，在被结晶基板45中不会形成呈现出未充分结晶的照射光区域，能够只邻接、连续地形成或重合地形成仅良好的结晶区域22。
在上述实施方式中，记载了光强度分布21是逆峰值图形的情况。接着，参照图10A～图10D，说明光强度分布21为顺峰值图形的实施方式。对于与图1A～图1D相同的部分赋予相同符号，省略其详细的说明。
如图10A及图10C所示，所谓顺峰值图形是指在照射激光20的光强度分布21的端部强度变为最小这样结构的三角波。在图10C中，顺峰值图形的光强度分布21的邻接的部分的光强度为最小。在这2个光强度分布中，进行结晶化实验，评价其晶粒的均匀性时，确定出光强度分布21的顺峰值图形优于逆峰值图形。
使用图11A、图11B，说明其理由。图11A是表示光强度分布21为逆峰值图形时的每1次发射的光强度分布(图11A的上部)，和对应于此光强度分布的部分的通过SEM观察的晶体生长状态的示意图(图11A的下部)的图。在此示意图中示出了晶粒32和晶体生长方向30。在光强度分布21的中央部附近，按照由移相器1生成的逆峰值图形状的光强度分布，从低的光强度部开始降温、凝固，凝固位置向高的光强度部顺序横向移动、进行晶体生长，致密地形成晶粒32。
但是，端部26的部分成为最大的光强度，但被遮光体的开口的端部遮光，所以光强度急剧下降。因此，观察到以端部26位为起点生长的晶粒34比晶粒32小一些。
再有，即使存在晶粒34，也能够通过跨整个面地实现致密性晶体生长。这是因为执行了遮蔽使结晶性劣化或不使晶体生长的周边部光11，用方形形状邻接、致密地照射工序。
并且，顺峰值图形的晶体生长状态在图11B中示出。图11B是表示光强度分布21为顺峰值图形时的每1次发射的光强度分布(图11B的上部)，和对应于此光强度分布的部分的通过SEM观察的晶体生长状态的示意图(图11B的下部)的图。在端部26的部分未发现晶粒34的生长，在中央部生长的晶粒32在端部26处也能观察到。认为这是由于在端部26处的光强度分布最小，不会产生光强度的急剧下降，即使在端部26中也产生与中央部一样的晶体生长结构(生长机理)。
因此，相比于逆峰值图形状的光强度分布，顺峰值图形状的光强度分布的晶粒的均匀性更优良。
上面记载了遮光体开口精度正确的情况。但是，在此精度有偏差时，使用上也没有障碍。
上述实施方式中说明的遮光体并不仅限于在移相器1的入射面或出射面设置的薄膜，也可以是与作为相位调制元件的移相器1具有固定的间隔，例如插入间隔件28等或使用固定间隔保持器具并保持的遮光体。
而且，根据上述实施方式，不仅形成了均匀尺寸的结晶区域，而且在此结晶区域的周边几乎不产生非结晶区域。并且，在如此形成的结晶区域中形成薄膜晶体管时，能够跨宽范围形成均匀特性的薄膜晶体管。其结果，例如在构成摄像元件和显示器件例如有源矩阵型液晶显示器件时，能够均匀地制造几十万个以上的薄膜晶体管的特性，能够进行均匀的显示。
对于本领域普通技术人员，将易于发现附加优点并进行修改。因此，属于本发明的较宽方面的本发明将不限于在此展示和描述的具体详细且代表性的实施例。因此，在不脱离由权利要求及其等同含义所限定的本发明的基本概念的精神和范围之内，可以进行各种修改。

Claims (16)

1.一种相位调制元件，具有透光性基板和设置在此透光性基板上并对具有光强度均匀的区域和光强度下降的区域的入射光进行相位调制的凹凸图形，其中，
在上述透光性基板的入射面侧及出射面侧的至少一侧面上，具备遮光体，该遮光体在上述凹凸图形及上述透光性基板的上述入射光的照射面内光强度下降的周边部光的照射区域且设置有上述凹凸图形的周期的整数倍的开口，对上述周边部光进行遮蔽。
2.根据权利要求1所述的相位调制元件，上述遮光体是反射体、吸收体、散射体及薄膜中的至少一种。
3.根据权利要求1或2所述的相位调制元件，上述遮光体为铝、铝合金及铬中的至少一种。
4.根据权利要求3所述的相位调制元件，上述铝合金为Al-Si合金。
5.根据权利要求1所述的相位调制元件，上述遮光体的膜厚在30至2000nm的范围内。
6.根据权利要求1所述的相位调制元件，在上述遮光体为铝的情况下，上述遮光体的膜厚在50至2000nm的范围内。
7.根据权利要求1所述的相位调制元件，在上述遮光体为Al-Si膜的情况下，上述遮光体的膜厚在80至2000nm的范围内。
8.根据权利要求1所述的相位调制元件，上述遮光体的开口的上述凹凸图形的周期方向的长度是为了形成由上述凹凸图形所形成的三角波的一个周期而所需的上述凹凸图形的周期的整数倍。
9.根据权利要求1所述的相位调制元件，由上述遮光体遮光且由上述凹凸图形进行了相位调制的入射光的光强度分布，是被构成为上述入射光的端部的强度最小的三角波。
10.根据权利要求1所述的相位调制元件，上述凹凸图形对上述入射光的光强度赋予周期的空间分布。
11.一种相位调制元件的制造方法，该相位调制元件具有透光性基板和在此透光性基板上对具有光强度均匀的区域和光强度下降的区域的入射光进行相位调制的凹凸图形，其中该相位调制元件的制造方法包括以下步骤：
在上述透光性基板上，设置遮光装置，该遮光装置在射向上述透光性基板的上述入射光的照射面内光强度下降的周边部光的照射区域且设置有上述凹凸图形的周期的整数倍的开口，对上述周边部光进行遮蔽。
12.一种相位调制元件的制造方法，该相位调制元件具有透光性基板和在此透光性基板上对具有光强度均匀的区域和光强度下降的区域的入射光进行相位调制的凹凸图形，其中该相位调制元件的制造方法包括以下步骤：
在上述透光性基板的入射面或出射面形成遮光体，该遮光体在上述凹凸图形及上述透光性基板的上述入射光的照射面内光强度下降的周边部光的照射区域且设置有上述凹凸图形的周期的整数倍的开口，对上述周边部光具有遮光性。
13.根据权利要求12所述的相位调制元件的制造方法，包括通过湿蚀法在上述遮光体的中央部形成通孔部的步骤。
14.一种结晶化装置，其中来自激光光源的激光通过均质光学系统、具有透光性基板和设置在此透光性基板上并对具有光强度均匀的区域和光强度下降的区域的入射光进行相位调制的凹凸图形的相位调制元件及成像光学透镜系统照射被设置在支持台上的被处理基板，以使照射面结晶，其中：
上述相位调制元件具备：遮光装置，该遮光装置设置在从上述均质光学系统的出射面到成像光学透镜系统的入射面的光路中，在来自上述均质光学系统的具有光强度均匀的区域和光强度下降的区域的出射光的在上述凹凸图形及上述透光性基板的照射面内光强度下降的周边部光的照射区域且设置有上述凹凸图形的周期的整数倍的开口，用于对上述周边部光进行遮蔽。
15.根据权利要求14所述的结晶化装置，上述遮光装置为环状遮光体。
16.一种结晶化方法，其中来自激光光源的激光通过均质光学系统、具有透光性基板和设置在此透光性基板上并对具有光强度均匀的区域和光强度下降的区域的入射光进行相位调制的凹凸图形的相位调制元件、及成像光学透镜系统照射被设置在支持台上的被处理基板，以使照射面结晶，其中，
上述相位调制元件具备设置在来自上述均质光学系统的具有光强度均匀的区域和光强度下降的区域的出射光的在上述凹凸图形及上述透光性基板的照射面内、且设置有上述凹凸图形的周期的整数倍的开口的遮光装置，
该结晶化方法包括形成通过上述遮光装置遮蔽了上述出射光的光强度下降的周边部光的激光的步骤。
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