JP2004193229A

JP2004193229A - Crystallizing device and method

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Publication number: JP2004193229A
Application number: JP2002357254A
Authority: JP
Inventors: Masakiyo Matsumura; 正清松村; Yukio Taniguchi; 幸夫谷口
Original assignee: Advanced LCD Technologies Development Center Co Ltd
Current assignee: Advanced LCD Technologies Development Center Co Ltd
Priority date: 2002-12-09
Filing date: 2002-12-09
Publication date: 2004-07-08

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a crystallizing device which generates a crystalline nucleus at a desired position to some extent and realizes sufficient lateral growth from the crystalline nucleus to produce a crystallized semiconductor film having a large grain size. <P>SOLUTION: The crystallizing device is provided with an illumination system (2) to illuminate a phase shifter (1) by radiating light having a predetermined optical strength distribution against the semiconductor film (3) through the phase shifter. The phase shifter is provided with a first phase shift line extending linearly in a predetermined direction, and a second phase shift line meandering in the predetermined direction. Alternatively, the phase shifter is provided with a first phase shift line meandering with a first deflection width in a predetermined direction, and a second phase shift line meandering with a second deflection width in the predetermined direction. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、結晶化装置および結晶化方法に関する。特に、本発明は、位相シフターを用いて位相変調されたレーザ光を多結晶半導体膜または非晶質半導体膜に照射して結晶化半導体膜を生成する装置および方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、たとえば液晶表示装置（Ｌｉｑｕｉｄ−Ｃｒｙｓｔａｌ−Ｄｉｓｐｌａｙ：ＬＣＤ）の画素に印加する電圧を制御するスイッチング素子などに用いられる薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ−Ｆｉｌｍ−Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：ＴＦＴ）の材料は、非晶質シリコン（ａｍｏｒｐｈｏｕｓ−Ｓｉｌｉｃｏｎ）と多結晶シリコン（ｐｏｌｙ−Ｓｉｌｉｃｏｎ）とに大別される。
【０００３】
多結晶シリコンは、非晶質シリコンよりも電子移動度が高い。したがって、多結晶シリコンを用いてトランジスタを形成した場合、非晶質シリコンを用いる場合よりも、スイッチング速度が速くなり、ひいてはディスプレイの応答が速くなる。また、周辺ＬＳＩを薄膜トランジスタで構成することが可能になる。さらに、他の部品の設計マージンを減らせるなどの利点がある。また、ディスプレイ本体以外にドライバ回路やＤＡＣなどの周辺回路をディスプレイに組み入れる場合に、それらの周辺回路をより高速に動作させることができる。
【０００４】
多結晶シリコンは結晶粒の集合からなるが、結晶シリコンに比べると電子移動度が低い。また、多結晶シリコンを用いて形成した小型のトランジスタでは、チャネル部における結晶粒界数のバラツキが問題となる。そこで、最近、電子移動度を向上させ且つチャネル部における結晶粒界数のバラツキを少なくするために、大粒径の単結晶シリコンを生成する結晶化方法が提案されている。
【０００５】
従来、この種の結晶化方法として、多結晶半導体膜または非晶質半導体膜と平行に近接させた位相シフターにエキシマレーザ光を照射して結晶化半導体膜を生成する「位相制御ＥＬＡ（ＥｘｃｉｍｅｒＬａｓｅｒＡｎｎｅａｌｉｎｇ）」が知られている。位相制御ＥＬＡの詳細は、たとえば「表面科学Ｖｏｌ．２１，Ｎｏ．５，ｐｐ．２７８−２８７，２０００」に開示されている。
【０００６】
位相制御ＥＬＡでは、位相シフターの位相シフト部に対応する点において光強度がほぼ０の逆ピークパターン（中心において光強度がほぼ０で周囲に向かって光強度が急激に増大するパターン）の光強度分布を発生させ、この逆ピークパターンの光強度分布を有する光を多結晶半導体膜または非晶質半導体膜に照射する。その結果、光強度分布に応じて溶融領域に温度勾配が生じ、光強度がほぼ０の点に対応して最初に凝固する部分に結晶核が形成され、その結晶核から周囲に向かって結晶が横方向に成長（ラテラル成長）することにより大粒径の単結晶粒が生成される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来技術において一般に用いられる位相シフターは、いわゆるライン型の位相シフターであって、一方向に沿って交互に繰り返される２つの矩形状の領域で構成され、この２つの領域の間にはπ（１８０度）の位相差が付与されている。図１０は、ライン型の位相シフターの構成および作用を説明する図である。また、図１１は、ライン型の位相シフターを用いて得られる光強度分布を示す図である。
【０００８】
ライン型の位相シフターを用いた場合、図１０（ａ）に示すように、たとえば１８０度の位相差を有する２つの領域１０１ａと１０１ｂとの間の直線状の境界線１０１ｃが位相シフト部を構成することになる。したがって、図１１に示すように、位相シフト部（境界線）１０１ｃに対応する線１０２上において光強度がほぼ０で且つ線１０２と直交する方向に周囲に向かって一次元的に光強度が増加するような逆ピークパターンの光強度分布が形成される。
【０００９】
この場合、図１０（ｂ）に示すように、位相シフト部に対応する線１０２に沿って温度分布が最も低くなるとともに、位相シフト部に対応する線１０２と直交する方向に沿って温度勾配（図中矢印で示す）が発生する。すなわち、図１０（ｃ）に示すように、位相シフト部に対応する線１０２上で結晶核１０３が発生し、その結晶核１０３から位相シフト部に対応する線１０２と直交する方向に沿って結晶化が進行する。
【００１０】
なお、図１０（ｃ）において、曲線１０４は結晶の粒界を示しており、これらの結晶粒界１０４によって規定された領域に結晶が形成される。その結果、結晶核１０３は位相シフト部に対応する線１０２上に発生するものの、線１０２上のどこに結晶核１０３が発生するかは不定である。換言すると、ライン型の位相シフターを用いた場合、結晶核１０３の発生位置を制御することは不可能であり、ひいては結晶の形成領域を二次元的に制御することは不可能である。
【００１１】
また、ライン型の位相シフターを用いて得られる光強度分布では、図１１に示すように、２つの隣接した逆ピークパターン部の間の中間部における光強度分布は不規則なうねり（光強度の増大と減少とを繰り返すような波状分布）を伴うのが一般的である。この場合、逆ピークパターン部の光強度分布において傾斜の大きい位置に結晶核１０３ａが発生することが望ましいが、中間部のうねりにおいて光強度の低い位置に（すなわち望まない位置に）結晶核１０３ｂが発生することがある。また、望ましい位置に結晶核が発生したとしても、結晶核から周囲に向かって開始したラテラル成長が、逆ピークパターン部と中間部との境界において光強度が減少する部分で停止してしまい、大きな結晶の成長が妨げられる。
【００１２】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、ある程度所望の位置に結晶核を発生させることができるとともに、結晶核からの十分なラテラル成長を実現して大粒径の結晶化半導体膜を生成することのできる結晶化装置および結晶化方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明の第１形態では、位相シフターを照明する照明系を備え、前記位相シフターを介して所定の光強度分布を有する光を多結晶半導体膜または非晶質半導体膜に照射して結晶化半導体膜を生成する結晶化装置において、
前記位相シフターは、所定の方向に沿って直線状に延びる第１位相シフト線と、前記所定の方向に沿って蛇行する第２位相シフト線とを有することを特徴とする結晶化装置を提供する。
【００１４】
本発明の第２形態では、位相シフターを照明する照明系を備え、前記位相シフターを介して所定の光強度分布を有する光を多結晶半導体膜または非晶質半導体膜に照射して結晶化半導体膜を生成する結晶化装置において、
前記位相シフターは、所定の方向に沿って第１のふれ幅で蛇行する第１位相シフト線と、前記所定の方向に沿って前記第１のふれ幅よりも実質的に大きい第２のふれ幅で蛇行する第２位相シフト線とを有することを特徴とする結晶化装置を提供する。
【００１５】
第１形態および第２形態の好ましい態様によれば、前記第１位相シフト線および前記第２位相シフト線の一方の側の領域と他方の側の領域とが約１８０度の位相差を有する。
【００１６】
本発明の第３形態では、位相シフターを照明する照明系を備え、前記位相シフターを介して所定の光強度分布を有する光を多結晶半導体膜または非晶質半導体膜に照射して結晶化半導体膜を生成する結晶化装置において、
前記位相シフターは、所定の方向に沿って直線状に延びる第１位相シフト線と、前記所定の方向に沿って蛇行する第２位相シフト線と、直線状に延びて前記第１位相シフト線と交差する第３位相シフト線とを有することを特徴とする結晶化装置を提供する。
【００１７】
第３形態の好ましい態様によれば、前記第１位相シフト線および前記第２位相シフト線の一方の側の領域と他方の側の領域とが約１８０度の位相差を有し、前記第３位相シフト線の一方の側の領域と他方の側の領域とが約１８０度の位相差を有する。また、前記第１位相シフト線と前記第３位相シフト線とはほぼ直交することが好ましい。
【００１８】
第１形態〜第３形態の好ましい態様によれば、前記多結晶半導体膜または前記非晶質半導体膜と前記位相シフターとは互いにほぼ平行に且つ近接して配置されている。この場合、前記第２位相シフト線のふれ幅Ｗは、光の波長をλとし、前記多結晶半導体膜または前記非晶質半導体膜と前記位相シフターとの間隔をＤとするとき、Ｗ＞０．６×（λＤ／２）^１／２の条件を満足することが好ましい。
【００１９】
また、第１形態〜第３形態の好ましい態様によれば、前記多結晶半導体膜または前記非晶質半導体膜と前記位相シフターとの間の光路中に配置された結像光学系をさらに備え、前記多結晶半導体膜または前記非晶質半導体膜は、前記位相シフターと光学的に共役な面から前記結像光学系の光軸に沿って所定距離だけ離れて設定されている。
【００２０】
さらに、第１形態〜第３形態の好ましい態様によれば、前記多結晶半導体膜または前記非晶質半導体膜と前記位相シフターとの間の光路中に配置された結像光学系をさらに備え、前記多結晶半導体膜または前記非晶質半導体膜は、前記位相シフターと光学的にほぼ共役な面に設定され、前記結像光学系の像側開口数は、前記所定の光強度分布を発生させるための所要の値に設定されている。この場合、前記第２位相シフト線のふれ幅Ｗは、光の波長をλとし、前記結像光学系の像側開口数をＮＡとするとき、Ｗ＞０．３０５×λ／ＮＡの条件を満足することが好ましい。
【００２１】
本発明の第４形態では、位相シフターを照明し、前記位相シフターを介して所定の光強度分布を有する光を多結晶半導体膜または非晶質半導体膜に照射して結晶化半導体膜を生成する結晶化方法において、
所定の方向に沿って直線状に延びる第１位相シフト線と、前記所定の方向に沿って蛇行する第２位相シフト線とを有する位相シフターを用いることを特徴とする結晶化方法を提供する。
【００２２】
本発明の第５形態では、位相シフターを照明し、前記位相シフターを介して所定の光強度分布を有する光を多結晶半導体膜または非晶質半導体膜に照射して結晶化半導体膜を生成する結晶化方法において、
所定の方向に沿って第１のふれ幅で蛇行する第１位相シフト線と、前記所定の方向に沿って前記第１のふれ幅よりも実質的に大きい第２のふれ幅で蛇行する第２位相シフト線とを有する位相シフターを用いることを特徴とする結晶化方法を提供する。
【００２３】
本発明の第６形態では、位相シフターを照明し、前記位相シフターを介して所定の光強度分布を有する光を多結晶半導体膜または非晶質半導体膜に照射して結晶化半導体膜を生成する結晶化方法において、
所定の方向に沿って直線状に延びる第１位相シフト線と、前記所定の方向に沿って蛇行する第２位相シフト線と、直線状に延びて前記第１位相シフト線と交差する第３位相シフト線とを有する位相シフターを用いることを特徴とする結晶化方法を提供する。
【００２４】
第４形態〜第６形態の好ましい態様によれば、前記多結晶半導体膜または前記非晶質半導体膜と前記位相シフターとを互いにほぼ平行に且つ近接して配置する。あるいは、前記多結晶半導体膜または前記非晶質半導体膜と前記位相シフターとの間の光路中に結像光学系を配置し、前記多結晶半導体膜または前記非晶質半導体膜の表面を前記位相シフターと光学的に共役な面から前記結像光学系の光軸に沿って所定距離だけ離れて設定する。あるいは、前記多結晶半導体膜または前記非晶質半導体膜と前記位相シフターとの間の光路中に結像光学系を配置し、前記結像光学系の像側開口数を前記所定の光強度分布を発生させるための所要の値に設定し、前記結像光学系を介して前記位相シフターと光学的に共役な位置に前記多結晶半導体膜または前記非晶質半導体膜を設定する。
【００２５】
本発明の第７形態では、所定の方向に沿って直線状に延びる第１位相シフト線と、前記所定の方向に沿って蛇行する第２位相シフト線とを有することを特徴とする位相シフターを提供する。
【００２６】
本発明の第８形態では、所定の方向に沿って第１のふれ幅で蛇行する第１位相シフト線と、前記所定の方向に沿って前記第１のふれ幅よりも実質的に大きい第２のふれ幅で蛇行する第２位相シフト線とを有することを特徴とする位相シフターを提供する。
【００２７】
第７形態および第８形態の好ましい態様によれば、前記第１位相シフト線および前記第２位相シフト線の一方の側の領域と他方の側の領域とが約１８０度の位相差を有する。
【００２８】
本発明の第９形態では、所定の方向に沿って直線状に延びる第１位相シフト線と、前記所定の方向に沿って蛇行する第２位相シフト線と、直線状に延びて前記第１位相シフト線と交差する第３位相シフト線とを有することを特徴とする位相シフターを提供する。
【００２９】
第９形態の好ましい態様によれば、前記第１位相シフト線および前記第２位相シフト線の一方の側の領域と他方の側の領域とが約１８０度の位相差を有し、前記第３位相シフト線の一方の側の領域と他方の側の領域とが約１８０度の位相差を有する。また、前記第１位相シフト線と前記第３位相シフト線とはほぼ直交することが好ましい。
【００３０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を、添付図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の第１実施形態にかかる結晶化装置の構成を概略的に示す図である。第１実施形態の結晶化装置は、位相シフター１を照明する照明系２を備えている。照明系２は、たとえば２４８ｎｍの波長を有する光を供給するＫｒＦエキシマレーザ光源２ａを備えている。なお、光源２ａとして、ＸｅＣｌエキシマレーザ光源のような他の適当な光源を用いることもできる。光源２ａから供給されたレーザ光は、ビームエキスパンダ２ｂを介して拡大された後、第１フライアイレンズ２ｃに入射する。
【００３１】
こうして、第１フライアイレンズ２ｃの後側焦点面には複数の光源が形成され、これらの複数の光源からの光束は第１コンデンサー光学系２ｄを介して、第２フライアイレンズ２ｅの入射面を重畳的に照明する。その結果、第２フライアイレンズ２ｅの後側焦点面には、第１フライアイレンズ２ｃの後側焦点面よりも多くの複数の光源が形成される。第２フライアイレンズ２ｅの後側焦点面に形成された複数の光源からの光束は、第２コンデンサー光学系２ｆを介して、位相シフター１を重畳的に照明する。
【００３２】
ここで、第１フライアイレンズ２ｃおよび第１コンデンサー光学系２ｄは第１ホモジナイザを構成し、この第１ホモジナイザにより位相シフター１上での入射角度に関する均一化が図られる。また、第２フライアイレンズ２ｅおよび第２コンデンサー光学系２ｆは第２ホモジナイザを構成し、この第２ホモジナイザにより位相シフター１上での面内位置に関する均一化が図られる。したがって、照明系２はほぼ均一な光強度分布を有する光を位相シフター１に照射する。
【００３３】
位相シフター１を介したレーザ光は、位相シフター１と平行に且つ近接して配置された被処理基板３に照射される。ここで、被処理基板３は、たとえば液晶ディスプレイ用板ガラスの上に化学気相成長法により下地膜および非晶質シリコン膜を形成することにより得られる。換言すれば、位相シフター１は、非晶質半導体膜と対向するように設定されている。被処理基板３は、真空チャックや静電チャックなどにより基板ステージ４上において所定の位置に保持されている。
【００３４】
図２は、第１実施形態における位相シフターの基本単位部分の構成および作用を概略的に示す図である。また、図３は、第１実施形態において図２の位相シフターを用いて被処理基板上で得られる光強度分布を模式的に示す図である。図２を参照すると、位相シフター１の基本単位部分１０は、図中鉛直方向に沿って直線状に延びる第１位相シフト線１１ａと、図中鉛直方向に沿って蛇行する第２位相シフト線１１ｂとを有し、第１位相シフト線１１ａおよび第２位相シフト線１１ｂの図中左側の領域１２ａと図中右側の領域１２ｂとが１８０度の位相差を有するように構成されている。
【００３５】
すなわち、第１領域１２ａの透過光を基準として、第２領域１２ｂの透過光には１８０度の位相差が付与されるように構成されている。具体的には、たとえば位相シフター１が２４８ｎｍの波長を有する光に対して１．５の屈折率を有する石英ガラスで形成されている場合、第１領域１２ａと第２領域１２ｂとの間には２４８ｎｍの段差が付与されている。位相シフター１は、必要に応じて、基本単位部分１０を一次元的にあるいは二次元的に配置することにより構成されている。また、位相シフター１では、その位相シフト面（凹凸パターン）が被処理基板３と対向する面に形成されている。
【００３６】
位相シフター１と被処理基板３とが密着配置されている場合、被処理基板３上には、位相シフト線１１ａおよび１１ｂに対応する部分においてのみ光強度の低い光強度分布が形成されることになる。しかしながら、第１実施形態では位相シフター１と被処理基板３とが近接配置されているので、いわゆるデフォーカス効果（ボケ効果）により、図３に示すように、位相シフト線１１ａおよび１１ｂに対応する線領域１３ａおよび１３ｂにおいて光強度が最も低く、線領域１３ａおよび１３ｂと直交する方向に沿って光強度が急激に増大する逆ピークパターンの光強度分布が形成される。
【００３７】
なお、図３において、参照符号Ａ−Ａで示す光強度分布は図２（ａ）の線Ａ−Ａで示す方向（第１位相シフト線１１ａと直交する方向）に対応する方向に沿った光強度分布を示し、参照符号Ｂ−Ｂで示す光強度分布は図２（ａ）の線Ｂ−Ｂで示す方向（第２位相シフト線１１ｂと直交する方向）に対応する方向に沿った光強度分布を示している。図３に示すように、蛇行する第２位相シフト線１１ｂに対応する線領域１３ｂにおける光強度は、直線状の第１位相シフト線１１ａに対応する線領域１３ａにおける光強度よりも実質的に高くなっている。これは、第２位相シフト線１１ｂの蛇行とデフォーカス効果（ボケ効果）との相乗効果により、ふれ幅Ｗ（図２（ａ）を参照）の範囲の光強度分布が平均化され、逆ピークの光強度が高く（浅く）なるからである。
【００３８】
すなわち、第２位相シフト線１１ｂの蛇行のふれ幅Ｗが大きくなるほど、第２位相シフト線１１ｂに対応する線領域１３ｂにおける光強度は高くなる。また、線領域１３ａと線領域１３ｂとの境目では光強度が平均化され、高い値から低い値に向かって滑らかに変化する。こうして、被処理基板３上の光強度分布では、第１位相シフト線１１ａに対応する線領域１３ａにおいて光強度が最も低く、光強度の変化勾配が周辺よりも低い谷線が第１位相シフト線１１ａに対応する線領域１３ａから第２位相シフト線１１ｂに対応する線領域１３ｂに向かって形成される。したがって、第１実施形態では、光強度の最も低い領域、すなわち直線状の第１位相シフト線１１ａに対応する線領域１３ａ上に結晶核１４が発生する。
【００３９】
また、第１位相シフト線１１ａから第２位相シフト線１１ｂに向かって形成される谷線における光強度分布は不規則なうねり（光強度の増大と減少とを繰り返すような波状分布）を伴うことがないので、結晶核１４から谷線に沿って開始したラテラル成長が途中で停止することなく、大粒径の単結晶１５が生成される。こうして、いわゆる近接法（デフォーカス法）にしたがう第１実施形態では、直線状の位相シフト線と蛇行する位相シフト線との組み合わせにより、ある程度所望の位置に結晶核を発生させることができるとともに、結晶核からの十分なラテラル成長を実現して大粒径の結晶化半導体膜を生成することができる。
【００４０】
図４は、第１実施形態の第１変形例にかかる位相シフターの構成および作用を概略的に示す図である。図４の第１変形例にかかる位相シフターは第１実施形態の位相シフターと類似の構成を有するが、第１位相シフト線１１ａが直線状ではなく第２位相シフト線１１ｂのふれ幅Ｗよりも実質的に小さいふれ幅で蛇行している点が第１実施形態と基本的に相違している。以下、第１実施形態との相違点に着目して、図４の第１変形例を説明する。
【００４１】
図４を参照すると、第１変形例にかかる位相シフター１の基本単位部分１０ａは、図中鉛直方向に沿って比較的小さなふれ幅で蛇行する第１位相シフト線１１ａと、図中鉛直方向に沿って比較的大きなふれ幅Ｗで蛇行する第２位相シフト線１１ｂとを有し、第１位相シフト線１１ａおよび第２位相シフト線１１ｂの図中左側の領域１２ａと図中右側の領域１２ｂとが１８０度の位相差を有するように構成されている。この場合、上述したように蛇行のふれ幅が大きくなるほど位相シフト線に対応する線領域における光強度は高くなるので、第２位相シフト線１１ｂに対応する線領域１３ｂにおける光強度の方が第１位相シフト線１１ａに対応する線領域１３ａにおける光強度よりも実質的に高くなる。
【００４２】
その結果、被処理基板３上の光強度分布では、第１位相シフト線１１ａに対応する線領域１３ａにおいて光強度が最も低く、光強度の変化勾配が周辺よりも低い谷線が第１位相シフト線１１ａに対応する線領域１３ａから第２位相シフト線１１ｂに対応する線領域１３ｂに向かって形成される。したがって、図４の第１変形例においても第１実施形態と同様に、第１位相シフト線１１ａに対応する線領域１３ａ上に結晶核１４が発生し、結晶核１４から谷線に沿って開始したラテラル成長が途中で停止することなく、大粒径の単結晶１５が生成される。すなわち、図４の第１変形例では、大きいふれ幅で蛇行する位相シフト線と小さいふれ幅で蛇行する位相シフト線との組み合わせにより（蛇行する位相シフト線のふれ幅の変調により）、ある程度所望の位置に結晶核を発生させることができるとともに、結晶核からの十分なラテラル成長を実現して大粒径の結晶化半導体膜を生成することができる。
【００４３】
図５は、第１実施形態の第２変形例にかかる位相シフターの構成および作用を概略的に示す図である。図５の第２変形例にかかる位相シフターは第１実施形態の位相シフターと類似の構成を有するが、第１位相シフト線１１ａと直交する直線状の第３位相シフト線１１ｃが付設されている点が第１実施形態と基本的に相違している。以下、第１実施形態との相違点に着目して、図５の第２変形例を説明する。
【００４４】
図５を参照すると、第２変形例にかかる位相シフター１の基本単位部分１０ｂは、図中鉛直方向に沿って直線状に延びる第１位相シフト線１１ａと、図中鉛直方向に沿って蛇行する第２位相シフト線１１ｂと、図中水平方向に沿って直線状に延びて第１位相シフト線１１ａと交差する第３位相シフト線１１ｃとを有する。そして、第１位相シフト線１１ａおよび第２位相シフト線１１ｂの図中左側の領域（１２ａ，１２ｃ）と図中右側の領域（１２ｂ，１２ｄ）とが１８０度の位相差を有し、第３位相シフト線１１ｃの図中上側の領域（１２ａ，１２ｂ）と図中下側の領域（１２ｃ，１２ｄ）とが１８０度の位相差を有するように構成されている。この場合、第１位相シフト線１１ａと第３位相シフト線１１ｃとの交点１１ｄが位相シフト部を構成することになる。
【００４５】
その結果、被処理基板３上の光強度分布では、位相シフト部１１ｄに対応する領域１３ｄにおいて光強度が最も低くなり、光強度の変化勾配が周辺よりも低い谷線が第１位相シフト線１１ａに対応する線領域１３ａから第２位相シフト線１１ｂに対応する線領域１３ｂに向かって形成される。したがって、図５の第２変形例では、位相シフト部１１ｄに対応する領域１３ｄに結晶核１４が発生し、結晶核１４から谷線に沿って開始したラテラル成長が途中で停止することなく、大粒径の単結晶１５が生成される。すなわち、図５の第２変形例では、第１位相シフト線１１ａと直交する直線状の第３位相シフト線１１ｃの付設により、第１実施形態および図４の第１変形例の場合よりも正確に所望の位置に結晶核１４を発生させることができる。
【００４６】
図６は、第１実施形態およびその変形例において蛇行する第２位相シフト線に必要なふれ幅Ｗの大きさを説明するための図である。図６を参照すると、位相シフターにより被処理基板上に形成される光強度分布において、直線状の位相シフト線を中心として位相シフト線と直交する方向に沿って得られる逆ピークパターンの半値幅Ｌは、次の式（１）で表わされる。なお、式（１）において、λは光の波長であり、Ｄは位相シフターと被処理基板との間隔である。
Ｌ＝１．２×（λＤ／２）^１／２（１）
【００４７】
蛇行する第２位相シフト線１１ｂに対応する線領域１３ｂにおける光強度を上述の光強度平均化効果により所要の大きさまで高めるには、第２位相シフト線１１ｂのふれ幅Ｗが半値幅Ｌよりも大きいこと、すなわち次の条件式（２）を満足することが好ましい。
Ｗ＞１．２×（λＤ／２）^１／２（２）
【００４８】
ただし、第２位相シフト線１１ｂのふれ幅Ｗが、条件式（２）における不等号の右側の値に係数０．５を乗じて得られる次の条件式（３）を満足することにより、本発明の光強度平均化効果を十分に得ることができる。
Ｗ＞０．６×（λＤ／２）^１／２（３）
【００４９】
図７は、本発明の第２実施形態にかかる結晶化装置の構成を概略的に示す図である。第２実施形態は第１実施形態と類似の構成を有するが、第２実施形態では位相シフター１と被処理基板３との間の光路中に結像光学系５を備えている点が第１実施形態と基本的に相違している。以下、第１実施形態との相違点に着目して、第２実施形態を説明する。なお、図７では、図面の明瞭化のために、照明系２の内部構成の図示を省略している。
【００５０】
第２実施形態では、図７に示すように、被処理基板３は位相シフター１と光学的に共役な面（結像光学系５の像面）から光軸に沿って所定距離だけ離れて設定されている。なお、結像光学系５（および後述の結像光学系６）は、屈折型の光学系であってもよいし、反射型の光学系であってもよいし、屈折反射型の光学系であってもよい。いわゆる投影デフォーカス法にしたがう第２実施形態においても、位相シフター１を用いて、第１実施形態と同じ所望の光強度分布を被処理基板３上に形成し、ある程度所望の位置に結晶核を発生させることができるとともに、結晶核からの十分なラテラル成長を実現して大粒径の結晶化半導体膜を生成することができる。
【００５１】
ところで、第１実施形態では被処理基板３におけるアブレーションに起因して位相シフター１が汚染され、ひいては良好な結晶化が妨げられることがある。これに対して、第２実施形態では、位相シフター１と被処理基板３との間に結像光学系５が介在し且つ被処理基板３と結像光学系５との間隔も比較的大きく確保されているので、被処理基板３におけるアブレーションの影響を受けることなく良好な結晶化を実現することができる。
【００５２】
また、第２実施形態では、位相シフター１と被処理基板３との間に設定すべき間隔が非常に小さい（たとえば数μｍ〜数百μｍ）ので、位相シフター１と被処理基板３との間の狭い光路中に位置検出のための検出光を導入することが困難であり、ひいては位相シフター１と被処理基板３との間隔を調整することが困難である。これに対して、第２実施形態では、被処理基板３と結像光学系５との間隔が比較的大きく確保されているので、その間の光路中に位置検出のための検出光を導入して、被処理基板３と結像光学系５との位置関係を調整することが容易である。
【００５３】
図８は、本発明の第３実施形態にかかる結晶化装置の構成を概略的に示す図である。第３実施形態は第２実施形態と類似の構成を有するが、第３実施形態では結像光学系６を介して位相シフター１と被処理基板３とが光学的に共役に配置されている点が第２実施形態と基本的に相違している。以下、第２実施形態との相違点に着目して、第３実施形態を説明する。なお、図８においても、図面の明瞭化のために、照明系２の内部構成の図示を省略している。
【００５４】
第３実施形態では、結像光学系６は、その瞳（射出瞳）に配置された開口絞り６ａを備えている。開口絞り６ａは、開口部（光透過部）の大きさの異なる複数の開口絞りを有し、これらの複数の開口絞りは光路に対して交換可能に構成されている。あるいは、開口絞り６ａは、開口部の大きさを連続的に変化させることのできる虹彩絞りを有する。いずれにしても、開口絞り６ａの開口部の大きさ（ひいては結像光学系６の像側開口数）は、被処理基板３の半導体膜上において所定の光強度分布を発生させるように設定されている。
【００５５】
いわゆる投影ＮＡ法にしたがう第３実施形態においても第１実施形態および第２実施形態と同様に、位相シフター１を用いて所望の光強度分布を被処理基板３上に形成し、ある程度所望の位置に結晶核を発生させることができるとともに、結晶核からの十分なラテラル成長を実現して大粒径の結晶化半導体膜を生成することができる。また、第３実施形態においても第２実施形態と同様に、被処理基板３におけるアブレーションの影響を受けることなく良好な結晶化を実現することができるとともに、被処理基板３と結像光学系６との位置関係を調整することが容易である。
【００５６】
ところで、投影ＮＡ法にしたがう第３実施形態では、結像光学系６の像側開口数ＮＡを小さく設定することにより被処理基板上においてボケ効果が得られるが、解像度の低下によるボケ量Ｂは次の式（４）で表わされる。
Ｂ＝０．６１×λ／ＮＡ（４）
【００５７】
なお、式（４）における定数０．６１は、完全コヒーレント照明の場合に得られる光強度分布において中心から最初に０になるまでの距離（半径）である。実際の光学系では、完全なコヒーレント照明にはならないので、この定数の値は異なってくるが概ね１程度の値である。蛇行する第２位相シフト線１１ｂに対応する線領域１３ｂにおける光強度を上述のボケ効果により所要の大きさまで高めるには、第２位相シフト線１１ｂのふれ幅Ｗがボケ量Ｂよりも大きいこと、すなわち次の条件式（５）を満足することが好ましい。
Ｗ＞０．６１×λ／ＮＡ（５）
【００５８】
ただし、第２位相シフト線１１ｂのふれ幅Ｗが、条件式（５）における不等号の右側の値に係数０．５を乗じて得られる次の条件式（６）を満足することにより、本発明のボケ効果を十分に得ることができる。
Ｗ＞０．３０５×λ／ＮＡ（６）
【００５９】
なお、上述の第２実施形態および第３実施形態では、第１実施形態の位相シフターだけでなく、図４の第１変形例にかかる位相シフターや図５の第２変形例にかかる位相シフターを用いることもできる。
【００６０】
また、上述の各実施形態および各変形例では、蛇行する位相シフト線として、ジグザグ状に蛇行する位相シフト線を例示している。しかしながら、これに限定されることなく、蛇行する位相シフト線について、たとえば正弦曲線状に蛇行する位相シフト線や、全体的にジグザグ状または正弦曲線状に蛇行する形態を有する階段状の位相シフト線など、様々な変形例が可能である。
【００６１】
なお、上述の各実施形態において、光強度分布は設計の段階でも計算できるが、実際の被処理面（被露光面）での光強度分布を観察して確認しておくことが望ましい。そのためには、被処理面を光学系で拡大し、ＣＣＤなどの撮像素子で入力すれば良い。使用光が紫外線の場合は、光学系が制約を受けるため、被処理面に蛍光板を設けて可視光に変換しても良い。
【００６２】
図９は、各実施形態の結晶化装置を用いて電子デバイスを作製する工程を示す工程断面図である。図９（ａ）に示すように、絶縁基板８０（例えば、アルカリガラス、石英ガラス、プラスチック、ポリイミドなど）の上に、下地膜８１（例えば、膜厚５０ｎｍのＳｉＮおよび膜厚１００ｎｍのＳｉＯ_２積層膜など）および非晶質半導体膜８２（例えば、膜厚５０ｎｍ〜２００ｎｍ程度のＳｉ，Ｇｅ，ＳｉＧｅなど）を、化学気相成長法やスパッタ法などを用いて成膜することにより、被処理基板３を準備する。そして、各実施形態の結晶化装置を用いて、非晶質半導体膜８２の表面の一部もしくは全部に、レーザ光８３（例えば、ＫｒＦエキシマレーザ光やＸｅＣｌエキシマレーザ光など）を照射する。
【００６３】
こうして、図９（ｂ）に示すように、大粒径の結晶を有する多結晶半導体膜または単結晶化半導体膜８４が生成される。次に、図９（ｃ）に示すように、フォトリソグラフィ技術を用いて多結晶半導体膜または単結晶化半導体膜８４を島状の半導体膜８５に加工し、ゲート絶縁膜８６として膜厚２０ｎｍ〜１００ｎｍのＳｉＯ_２膜を化学気相成長法やスパッタ法などを用いて成膜する。さらに、図９（ｄ）に示すように、ゲート電極８７（例えば、シリサイドやＭｏＷなど）を形成し、ゲート電極８７をマスクにして不純物イオン８８（Ｎチャネルトランジスタの場合にはリン、Ｐチャネルトランジスタの場合にはホウ素）を注入する。その後、窒素雰囲気でアニール処理（例えば、４５０°Ｃで１時間）を行い、不純物を活性化する。次に、図９（ｅ）に示すように、層間絶縁膜８９を成膜してコンタクト穴をあけ、チャネル９０でつながるソース９１およびドレイン９２に接続するソース電極９３およびドレイン電極９４を形成する。
【００６４】
以上の工程において、図９（ａ）および（ｂ）に示す工程で生成された多結晶半導体膜または単結晶化半導体膜８４の大粒径結晶の位置に合わせて、チャネル９０を形成する。以上の工程により、多結晶トランジスタまたは単結晶化半導体トランジスタを形成することができる。こうして製造された多結晶トランジスタまたは単結晶化トランジスタは、液晶ディスプレイやＥＬ（エレクトロルミネッセンス）ディスプレイなどの駆動回路や、メモリ（ＳＲＡＭやＤＲＡＭ）やＣＰＵなどの集積回路などに適用可能である。
【００６５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、直線状の位相シフト線と蛇行する位相シフト線との組み合わせにより、あるいは大きいふれ幅で蛇行する位相シフト線と小さいふれ幅で蛇行する位相シフト線との組み合わせにより（蛇行する位相シフト線のふれ幅の変調により）、ある程度所望の位置に結晶核を発生させることができるとともに、結晶核からの十分なラテラル成長を実現して大粒径の結晶化半導体膜を生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる結晶化装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】第１実施形態における位相シフターの基本単位部分の構成および作用を概略的に示す図である。
【図３】第１実施形態において図２の位相シフターを用いて被処理基板上で得られる光強度分布を模式的に示す図である。
【図４】第１実施形態の第１変形例にかかる位相シフターの構成および作用を概略的に示す図である。
【図５】第１実施形態の第２変形例にかかる位相シフターの構成および作用を概略的に示す図である。
【図６】第１実施形態およびその変形例において蛇行する第２位相シフト線に必要なふれ幅Ｗの大きさを説明するための図である。
【図７】本発明の第２実施形態にかかる結晶化装置の構成を概略的に示す図である。
【図８】本発明の第３実施形態にかかる結晶化装置の構成を概略的に示す図である。
【図９】各実施形態の結晶化装置を用いて電子デバイスを作製する工程を示す工程断面図である。
【図１０】ライン型の位相シフターの構成および作用を説明する図である。
【図１１】ライン型の位相シフターを用いて得られる光強度分布を示す図である。
【符号の説明】
１位相シフター
２照明系
２ａＫｒＦエキシマレーザ光源
２ｂビームエキスパンダ
２ｃ，２ｅフライアイレンズ
２ｄ，２ｆコンデンサー光学系
３被処理基板
４基板ステージ
５，６結像光学系
６ａ開口絞り[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a crystallization apparatus and a crystallization method. In particular, the present invention relates to an apparatus and a method for generating a crystallized semiconductor film by irradiating a polycrystalline semiconductor film or an amorphous semiconductor film with laser light whose phase has been modulated using a phase shifter.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, for example, a thin-film transistor (TFT) used for a switching element for controlling a voltage applied to a pixel of a liquid crystal display (LCD) is made of amorphous silicon (amorphous TFT). -Silicon) and poly-silicon.
[0003]
Polycrystalline silicon has a higher electron mobility than amorphous silicon. Therefore, when a transistor is formed using polycrystalline silicon, the switching speed is faster than that when amorphous silicon is used, and the response of the display is faster. Further, it becomes possible to configure the peripheral LSI with a thin film transistor. Further, there is an advantage that the design margin of other components can be reduced. Further, when peripheral circuits such as a driver circuit and a DAC other than the display main body are incorporated in the display, the peripheral circuits can be operated at higher speed.
[0004]
Polycrystalline silicon is composed of a collection of crystal grains, but has lower electron mobility than crystalline silicon. Further, in a small transistor formed using polycrystalline silicon, variation in the number of crystal grain boundaries in a channel portion poses a problem. Therefore, recently, in order to improve the electron mobility and reduce the variation in the number of crystal grain boundaries in the channel portion, a crystallization method for producing single crystal silicon having a large grain size has been proposed.
[0005]
Conventionally, as a crystallization method of this kind, a phase shifter that is brought close to and in parallel with a polycrystalline semiconductor film or an amorphous semiconductor film by excimer laser light to generate a crystallized semiconductor film is referred to as a “phase control ELA (Excimer Laser)”. Annealing) "is known. Details of the phase control ELA are disclosed in, for example, "Surface Science Vol. 21, No. 5, pp. 278-287, 2000".
[0006]
In the phase control ELA, a light intensity of a reverse peak pattern in which the light intensity is almost 0 at a point corresponding to the phase shift portion of the phase shifter (a pattern in which the light intensity is almost 0 at the center and the light intensity sharply increases toward the periphery). A distribution is generated, and light having the light intensity distribution of the reverse peak pattern is irradiated to the polycrystalline semiconductor film or the amorphous semiconductor film. As a result, a temperature gradient is generated in the melting region according to the light intensity distribution, and a crystal nucleus is formed at a portion where solidification is first performed corresponding to a point where the light intensity is substantially zero, and crystals are formed from the crystal nucleus toward the periphery. By growing laterally (lateral growth), large single crystal grains are generated.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
Incidentally, a phase shifter generally used in the prior art is a so-called line type phase shifter, and is constituted by two rectangular regions alternately repeated along one direction, and a π is provided between the two regions. (180 degrees). FIG. 10 is a diagram illustrating the configuration and operation of a line-type phase shifter. FIG. 11 is a diagram showing a light intensity distribution obtained using a line-type phase shifter.
[0008]
When a line type phase shifter is used, as shown in FIG. 10A, a linear boundary line 101c between two regions 101a and 101b having a phase difference of, for example, 180 degrees constitutes a phase shift unit. Will do. Therefore, as shown in FIG. 11, the light intensity is substantially zero on the line 102 corresponding to the phase shift portion (boundary line) 101c and increases one-dimensionally toward the periphery in a direction orthogonal to the line 102. A light intensity distribution having a reverse peak pattern as shown in FIG.
[0009]
In this case, as shown in FIG. 10B, the temperature distribution becomes lowest along the line 102 corresponding to the phase shift portion, and the temperature gradient ( (Indicated by an arrow in the figure) occurs. That is, as shown in FIG. 10C, a crystal nucleus 103 is generated on the line 102 corresponding to the phase shift portion, and the crystal nucleus 103 is formed from the crystal nucleus 103 along a direction orthogonal to the line 102 corresponding to the phase shift portion. Progress.
[0010]
In FIG. 10C, a curve 104 indicates a crystal grain boundary, and a crystal is formed in a region defined by the crystal grain boundary 104. As a result, although the crystal nucleus 103 is generated on the line 102 corresponding to the phase shift portion, it is uncertain where on the line 102 the crystal nucleus 103 is generated. In other words, when a line-type phase shifter is used, it is impossible to control the generation position of the crystal nucleus 103, and it is impossible to control the crystal formation region two-dimensionally.
[0011]
Further, in the light intensity distribution obtained by using the line type phase shifter, as shown in FIG. 11, the light intensity distribution at an intermediate portion between two adjacent reverse peak pattern portions has an irregular undulation (light intensity change). (A wave-like distribution that repeats an increase and a decrease). In this case, it is desirable that the crystal nucleus 103a be generated at a position where the inclination is large in the light intensity distribution of the reverse peak pattern portion, but the crystal nucleus 103b is formed at a position where the light intensity is low (that is, at an undesired position) in the undulation in the middle part. May occur. Further, even if a crystal nucleus is generated at a desired position, lateral growth started from the crystal nucleus toward the periphery stops at a portion where the light intensity decreases at the boundary between the reverse peak pattern portion and the intermediate portion, and is large. Crystal growth is hindered.
[0012]
The present invention has been made in view of the above-described problems, and can generate a crystal nucleus at a desired position to some extent, realize sufficient lateral growth from the crystal nucleus, and form a crystallized semiconductor having a large grain size. It is an object to provide a crystallization apparatus and a crystallization method capable of forming a film.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
According to a first aspect of the present invention, there is provided an illumination system for illuminating a phase shifter, wherein light having a predetermined light intensity distribution is transmitted through the phase shifter to a polycrystalline semiconductor film or an amorphous semiconductor. In a crystallization apparatus that irradiates a film to generate a crystallized semiconductor film,
The phase shifter has a first phase shift line extending linearly in a predetermined direction, and a second phase shift line meandering in the predetermined direction. .
[0014]
According to a second aspect of the present invention, there is provided an illumination system for illuminating a phase shifter, and a polycrystalline semiconductor film or an amorphous semiconductor film is irradiated with light having a predetermined light intensity distribution through the phase shifter to form a crystallized semiconductor. In a crystallizer for producing a film,
The phase shifter has a first phase shift line meandering at a first displacement width along a predetermined direction, and a second displacement width substantially larger than the first displacement width along the predetermined direction. And a second phase shift line meandering in the crystallization apparatus.
[0015]
According to a preferred mode of the first mode and the second mode, a region on one side and a region on the other side of the first phase shift line and the second phase shift line have a phase difference of about 180 degrees.
[0016]
According to a third aspect of the present invention, there is provided an illumination system for illuminating a phase shifter, and a polycrystalline semiconductor film or an amorphous semiconductor film is irradiated with light having a predetermined light intensity distribution through the phase shifter to form a crystallized semiconductor. In a crystallizer for producing a film,
The phase shifter includes a first phase shift line extending linearly along a predetermined direction, a second phase shift line meandering along the predetermined direction, and the first phase shift line extending linearly. A crystallization apparatus having a third phase shift line intersecting therewith.
[0017]
According to a preferred mode of the third mode, a region on one side of the first phase shift line and the second phase shift line and a region on the other side have a phase difference of about 180 degrees, and the third phase shift line has a phase difference of about 180 degrees. The region on one side of the phase shift line and the region on the other side have a phase difference of about 180 degrees. Preferably, the first phase shift line and the third phase shift line are substantially orthogonal.
[0018]
According to a preferred embodiment of the first to third embodiments, the polycrystalline semiconductor film or the amorphous semiconductor film and the phase shifter are arranged substantially parallel to and close to each other. In this case, the deflection width W of the second phase shift line is W> 0, where λ is the wavelength of light, and D is the distance between the polycrystalline semiconductor film or the amorphous semiconductor film and the phase shifter. It is preferable to satisfy the condition of 0.6 × (λD / 2) ^1/2 .
[0019]
According to a preferred embodiment of the first to third embodiments, the apparatus further comprises an imaging optical system arranged in an optical path between the polycrystalline semiconductor film or the amorphous semiconductor film and the phase shifter, The polycrystalline semiconductor film or the amorphous semiconductor film is set at a predetermined distance from a plane optically conjugate with the phase shifter along the optical axis of the imaging optical system.
[0020]
Furthermore, according to a preferred embodiment of the first to third embodiments, the apparatus further comprises an imaging optical system arranged in an optical path between the polycrystalline semiconductor film or the amorphous semiconductor film and the phase shifter, The polycrystalline semiconductor film or the amorphous semiconductor film is set on a plane optically substantially conjugate with the phase shifter, and the image-side numerical aperture of the imaging optical system generates the predetermined light intensity distribution. Is set to the required value. In this case, the deflection width W of the second phase shift line is represented by the following condition: W> 0.305 × λ / NA, where λ is the wavelength of light and NA is the image-side numerical aperture of the imaging optical system. It is preferable to satisfy.
[0021]
In the fourth embodiment of the present invention, a crystallized semiconductor film is generated by illuminating a phase shifter and irradiating light having a predetermined light intensity distribution to the polycrystalline semiconductor film or the amorphous semiconductor film via the phase shifter. In the crystallization method,
A crystallization method comprising using a phase shifter having a first phase shift line extending linearly in a predetermined direction and a second phase shift line meandering in the predetermined direction.
[0022]
In the fifth embodiment of the present invention, a crystallized semiconductor film is generated by illuminating a phase shifter and irradiating light having a predetermined light intensity distribution to the polycrystalline semiconductor film or the amorphous semiconductor film via the phase shifter. In the crystallization method,
A first phase shift line meandering at a first deflection width along a predetermined direction, and a second phase shift line meandering at a second deflection width substantially larger than the first deflection width along the predetermined direction. A crystallization method characterized by using a phase shifter having a phase shift line.
[0023]
In a sixth embodiment of the present invention, a crystallized semiconductor film is generated by illuminating a phase shifter and irradiating light having a predetermined light intensity distribution to the polycrystalline semiconductor film or the amorphous semiconductor film via the phase shifter. In the crystallization method,
A first phase shift line extending linearly along a predetermined direction, a second phase shift line meandering along the predetermined direction, and a third phase extending linearly and intersecting the first phase shift line A crystallization method characterized by using a phase shifter having a shift line.
[0024]
According to a preferred embodiment of the fourth to sixth embodiments, the polycrystalline semiconductor film or the amorphous semiconductor film and the phase shifter are arranged substantially parallel to and close to each other. Alternatively, an imaging optical system is arranged in an optical path between the polycrystalline semiconductor film or the amorphous semiconductor film and the phase shifter, and the surface of the polycrystalline semiconductor film or the amorphous semiconductor film is phase-shifted. It is set at a predetermined distance from the plane optically conjugate with the shifter along the optical axis of the imaging optical system. Alternatively, an imaging optical system is arranged in an optical path between the polycrystalline semiconductor film or the amorphous semiconductor film and the phase shifter, and the image-side numerical aperture of the imaging optical system is adjusted to the predetermined light intensity distribution. , And the polycrystalline semiconductor film or the amorphous semiconductor film is set at a position optically conjugate with the phase shifter via the imaging optical system.
[0025]
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a phase shifter having a first phase shift line extending linearly in a predetermined direction and a second phase shift line meandering in the predetermined direction. provide.
[0026]
In an eighth aspect of the present invention, a first phase shift line meandering at a first deflection width along a predetermined direction and a second phase shift line substantially larger than the first deflection width along the predetermined direction are provided. And a second phase shift line meandering at the runout width.
[0027]
According to a preferred mode of the seventh mode and the eighth mode, a region on one side and a region on the other side of the first phase shift line and the second phase shift line have a phase difference of about 180 degrees.
[0028]
In a ninth aspect of the present invention, a first phase shift line extending linearly along a predetermined direction, a second phase shift line meandering along the predetermined direction, and the first phase shift line extending linearly. A phase shifter comprising: a shift line and a third phase shift line intersecting the shift line.
[0029]
According to a preferred embodiment of the ninth aspect, the first phase shift line and the second phase shift line have a phase difference of about 180 degrees between one side region and the other side region, The region on one side of the phase shift line and the region on the other side have a phase difference of about 180 degrees. Preferably, the first phase shift line and the third phase shift line are substantially orthogonal.
[0030]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of a crystallization apparatus according to the first embodiment of the present invention. The crystallization apparatus according to the first embodiment includes an illumination system 2 that illuminates a phase shifter 1. The illumination system 2 includes a KrF excimer laser light source 2a that supplies light having a wavelength of, for example, 248 nm. Note that another appropriate light source such as a XeCl excimer laser light source can be used as the light source 2a. The laser light supplied from the light source 2a is expanded via the beam expander 2b, and then enters the first fly-eye lens 2c.
[0031]
In this manner, a plurality of light sources are formed on the rear focal plane of the first fly-eye lens 2c, and light beams from these plurality of light sources pass through the first condenser optical system 2d and are incident on the second fly-eye lens 2e. Are superimposedly illuminated. As a result, more light sources are formed on the rear focal plane of the second fly-eye lens 2e than on the rear focal plane of the first fly-eye lens 2c. Light beams from a plurality of light sources formed on the rear focal plane of the second fly-eye lens 2e illuminate the phase shifter 1 in a superimposed manner via the second condenser optical system 2f.
[0032]
Here, the first fly-eye lens 2c and the first condenser optical system 2d constitute a first homogenizer, and the first homogenizer makes the incident angle on the phase shifter 1 uniform. Further, the second fly-eye lens 2e and the second condenser optical system 2f constitute a second homogenizer, and the second homogenizer achieves uniformity in an in-plane position on the phase shifter 1. Therefore, the illumination system 2 irradiates the phase shifter 1 with light having a substantially uniform light intensity distribution.
[0033]
The laser light having passed through the phase shifter 1 is applied to a substrate 3 to be processed, which is arranged in parallel with and close to the phase shifter 1. Here, the substrate 3 to be processed is obtained, for example, by forming a base film and an amorphous silicon film on a glass plate for a liquid crystal display by a chemical vapor deposition method. In other words, the phase shifter 1 is set so as to face the amorphous semiconductor film. The substrate 3 to be processed is held at a predetermined position on the substrate stage 4 by a vacuum chuck, an electrostatic chuck, or the like.
[0034]
FIG. 2 is a diagram schematically showing the configuration and operation of a basic unit of the phase shifter according to the first embodiment. FIG. 3 is a diagram schematically showing a light intensity distribution obtained on a substrate to be processed using the phase shifter of FIG. 2 in the first embodiment. Referring to FIG. 2, the basic unit portion 10 of the phase shifter 1 includes a first phase shift line 11a extending linearly in the vertical direction in the figure and a second phase shift line 11b meandering in the vertical direction in the figure. The first and second phase shift lines 11a and 11b are configured such that the left region 12a and the right region 12b in the figure have a phase difference of 180 degrees.
[0035]
That is, the transmission light of the second region 12b is configured to have a phase difference of 180 degrees with respect to the transmission light of the first region 12a. Specifically, for example, when the phase shifter 1 is formed of quartz glass having a refractive index of 1.5 with respect to light having a wavelength of 248 nm, there is a gap between the first region 12a and the second region 12b. A step of 248 nm is provided. The phase shifter 1 is configured by arranging the basic unit portions 10 one-dimensionally or two-dimensionally as necessary. In the phase shifter 1, the phase shift surface (concavo-convex pattern) is formed on the surface facing the substrate 3 to be processed.
[0036]
When the phase shifter 1 and the substrate to be processed 3 are disposed in close contact with each other, a light intensity distribution having a low light intensity is formed on the substrate to be processed 3 only at portions corresponding to the phase shift lines 11a and 11b. Become. However, in the first embodiment, since the phase shifter 1 and the substrate to be processed 3 are disposed close to each other, the phase shifters 1 and 11b correspond to the phase shift lines 11a and 11b as shown in FIG. 3 due to a so-called defocus effect (blurring effect). The light intensity distribution is formed in a reverse peak pattern in which the light intensity is the lowest in the line regions 13a and 13b and the light intensity sharply increases along the direction orthogonal to the line regions 13a and 13b.
[0037]
Note that, in FIG. 3, the light intensity distribution indicated by the reference numeral AA is a light along a direction corresponding to a direction indicated by a line AA in FIG. 2A (a direction orthogonal to the first phase shift line 11a). FIG. 2B shows an intensity distribution, and the light intensity distribution indicated by reference numeral BB is a light intensity along a direction corresponding to a direction indicated by a line BB in FIG. 2A (a direction orthogonal to the second phase shift line 11b). The distribution is shown. As shown in FIG. 3, the light intensity in the line region 13b corresponding to the meandering second phase shift line 11b is substantially higher than the light intensity in the line region 13a corresponding to the linear first phase shift line 11a. Has become. This is because, due to the synergistic effect of the meandering of the second phase shift line 11b and the defocus effect (blur effect), the light intensity distribution in the range of the fluctuation width W (see FIG. 2A) is averaged, and the reverse peak This is because the light intensity becomes high (shallow).
[0038]
In other words, the light intensity in the line region 13b corresponding to the second phase shift line 11b increases as the meandering width W of the second phase shift line 11b increases. Further, the light intensity is averaged at the boundary between the line area 13a and the line area 13b, and changes smoothly from a high value to a low value. Thus, in the light intensity distribution on the substrate 3 to be processed, the valley line in which the light intensity is the lowest in the line region 13a corresponding to the first phase shift line 11a and the change gradient of the light intensity is lower than the periphery is the first phase shift line. It is formed from the line region 13a corresponding to 11a to the line region 13b corresponding to the second phase shift line 11b. Therefore, in the first embodiment, the crystal nuclei 14 are generated in the region having the lowest light intensity, that is, the line region 13a corresponding to the linear first phase shift line 11a.
[0039]
Further, the light intensity distribution in the valley formed from the first phase shift line 11a to the second phase shift line 11b is accompanied by irregular undulations (wavelike distribution in which the light intensity repeatedly increases and decreases). Therefore, the single crystal 15 having a large grain size is generated without stopping the lateral growth started from the crystal nucleus 14 along the valley line. Thus, in the first embodiment according to the so-called proximity method (defocus method), the crystal nuclei can be generated at a desired position to some extent by the combination of the linear phase shift line and the meandering phase shift line, Sufficient lateral growth from crystal nuclei can be realized to produce a crystallized semiconductor film with a large grain size.
[0040]
FIG. 4 is a diagram schematically illustrating a configuration and an operation of a phase shifter according to a first modification of the first embodiment. The phase shifter according to the first modified example of FIG. 4 has a configuration similar to that of the phase shifter of the first embodiment, but the first phase shift line 11a is not linear but larger than the deflection width W of the second phase shift line 11b. The point of meandering with a substantially small deflection width is basically different from the first embodiment. Hereinafter, the first modified example of FIG. 4 will be described, focusing on differences from the first embodiment.
[0041]
Referring to FIG. 4, the basic unit portion 10a of the phase shifter 1 according to the first modification includes a first phase shift line 11a meandering with a relatively small deflection width along the vertical direction in the figure, and a vertical direction in the figure. A second phase shift line 11b meandering along a relatively large deflection width W along the left and right regions 12a and 12b of the first and second phase shift lines 11a and 11b. Are configured to have a phase difference of 180 degrees. In this case, as described above, the light intensity in the line region corresponding to the phase shift line increases as the meandering deflection width increases, so that the light intensity in the line region 13b corresponding to the second phase shift line 11b is higher than the first. The light intensity is substantially higher than the light intensity in the line region 13a corresponding to the phase shift line 11a.
[0042]
As a result, in the light intensity distribution on the substrate 3 to be processed, the valley line in which the light intensity is the lowest in the line region 13a corresponding to the first phase shift line 11a and the change gradient of the light intensity is lower than the periphery is the first phase shift. It is formed from the line region 13a corresponding to the line 11a to the line region 13b corresponding to the second phase shift line 11b. Therefore, similarly to the first embodiment, crystal nuclei 14 are generated on the line region 13a corresponding to the first phase shift line 11a in the first modified example of FIG. The single crystal 15 having a large grain size is produced without stopping the lateral growth. That is, in the first modified example of FIG. 4, the combination of a phase shift line meandering with a large deflection width and a phase shift line meandering with a small deflection width (due to modulation of the deflection width of the meandering phase shift line) allows a certain degree of desiredness. Can be generated at the position, and sufficient lateral growth from the crystal nucleus can be realized to produce a crystallized semiconductor film having a large grain size.
[0043]
FIG. 5 is a diagram schematically illustrating a configuration and an operation of a phase shifter according to a second modification of the first embodiment. The phase shifter according to the second modified example of FIG. 5 has a configuration similar to the phase shifter of the first embodiment, but is provided with a linear third phase shift line 11c orthogonal to the first phase shift line 11a. This is basically different from the first embodiment. Hereinafter, the second modified example of FIG. 5 will be described, focusing on differences from the first embodiment.
[0044]
Referring to FIG. 5, the basic unit portion 10b of the phase shifter 1 according to the second modification example has a first phase shift line 11a extending linearly along the vertical direction in the figure and meandering along the vertical direction in the figure. It has a second phase shift line 11b and a third phase shift line 11c extending linearly along the horizontal direction in the figure and intersecting with the first phase shift line 11a. The left and right regions (12a, 12c) of the first phase shift line 11a and the second phase shift line 11b and the right regions (12b, 12d) of the figure have a phase difference of 180 degrees. The upper region (12a, 12b) and the lower region (12c, 12d) of the phase shift line 11c in the figure have a phase difference of 180 degrees. In this case, an intersection 11d of the first phase shift line 11a and the third phase shift line 11c constitutes a phase shift unit.
[0045]
As a result, in the light intensity distribution on the substrate 3 to be processed, the light intensity is the lowest in the region 13d corresponding to the phase shift portion 11d, and the valley line in which the change gradient of the light intensity is lower than the periphery is the first phase shift line 11a. Is formed from the line region 13a corresponding to the second phase shift line 11b to the line region 13b corresponding to the second phase shift line 11b. Therefore, in the second modified example of FIG. 5, the crystal nucleus 14 is generated in the region 13d corresponding to the phase shift portion 11d, and the lateral growth started along the valley line from the crystal nucleus 14 does not stop on the way. A single crystal 15 having a grain size is generated. That is, in the second modified example of FIG. 5, the addition of the linear third phase shift line 11c orthogonal to the first phase shift line 11a makes the operation more accurate than in the first embodiment and the first modified example of FIG. The crystal nucleus 14 can be generated at a desired position at the same time.
[0046]
FIG. 6 is a diagram for explaining the magnitude of the deflection width W required for the meandering second phase shift line in the first embodiment and its modification. Referring to FIG. 6, in the light intensity distribution formed on the substrate to be processed by the phase shifter, the half width L of the inverse peak pattern obtained along the direction orthogonal to the phase shift line with the linear phase shift line as the center. Is represented by the following equation (1). In Equation (1), λ is the wavelength of light, and D is the distance between the phase shifter and the substrate to be processed.
L = 1.2 × (λD / 2) ^1/2 (1)
[0047]
In order to increase the light intensity in the line region 13b corresponding to the meandering second phase shift line 11b to a required magnitude by the light intensity averaging effect, the deflection width W of the second phase shift line 11b is larger than the half width L. It is preferable to be large, that is, to satisfy the following conditional expression (2).
W> 1.2 × (λD / 2) ^1/2 (2)
[0048]
However, when the deflection width W of the second phase shift line 11b satisfies the following conditional expression (3) obtained by multiplying the value on the right side of the inequality sign in conditional expression (2) by a coefficient 0.5, the present invention is realized. Can be sufficiently obtained.
W> 0.6 × (λD / 2) ^1/2 (3)
[0049]
FIG. 7 is a diagram schematically showing a configuration of a crystallization apparatus according to the second embodiment of the present invention. The second embodiment has a configuration similar to that of the first embodiment. However, the second embodiment is different from the first embodiment in that an imaging optical system 5 is provided in an optical path between the phase shifter 1 and the substrate 3 to be processed. This is basically different from the embodiment. Hereinafter, the second embodiment will be described focusing on the differences from the first embodiment. In FIG. 7, illustration of the internal configuration of the illumination system 2 is omitted for clarity of the drawing.
[0050]
In the second embodiment, as shown in FIG. 7, the processing target substrate 3 is set at a predetermined distance along the optical axis from a plane optically conjugate to the phase shifter 1 (the image plane of the imaging optical system 5). Have been. The imaging optical system 5 (and the imaging optical system 6 described later) may be a refraction type optical system, a reflection type optical system, or a refraction / reflection type optical system. There may be. Also in the second embodiment according to the so-called projection defocus method, the same desired light intensity distribution as in the first embodiment is formed on the substrate 3 using the phase shifter 1, and crystal nuclei are formed at desired positions to some extent. The crystallized semiconductor film having a large grain size can be generated by realizing sufficient lateral growth from a crystal nucleus.
[0051]
By the way, in the first embodiment, the phase shifter 1 may be contaminated due to the ablation in the substrate 3 to be processed, which may prevent good crystallization. On the other hand, in the second embodiment, the imaging optical system 5 is interposed between the phase shifter 1 and the substrate 3 to be processed, and the distance between the substrate 3 and the imaging optical system 5 is relatively large. Therefore, good crystallization can be realized without being affected by ablation in the substrate 3 to be processed.
[0052]
Further, in the second embodiment, the interval to be set between the phase shifter 1 and the substrate 3 is very small (for example, several μm to several hundred μm). It is difficult to introduce detection light for position detection into a narrow optical path, and thus it is difficult to adjust the distance between the phase shifter 1 and the substrate 3 to be processed. On the other hand, in the second embodiment, since the distance between the processing target substrate 3 and the imaging optical system 5 is relatively large, detection light for position detection is introduced into the optical path therebetween. It is easy to adjust the positional relationship between the processing target substrate 3 and the imaging optical system 5.
[0053]
FIG. 8 is a diagram schematically showing a configuration of a crystallization apparatus according to the third embodiment of the present invention. The third embodiment has a configuration similar to that of the second embodiment. However, in the third embodiment, the phase shifter 1 and the substrate 3 to be processed are arranged optically conjugate via the imaging optical system 6. Is basically different from the second embodiment. Hereinafter, the third embodiment will be described focusing on the differences from the second embodiment. In FIG. 8, the illustration of the internal configuration of the illumination system 2 is omitted for the sake of clarity.
[0054]
In the third embodiment, the imaging optical system 6 includes an aperture stop 6a arranged on its pupil (exit pupil). The aperture stop 6a has a plurality of aperture stops having different sizes of apertures (light transmitting portions), and the plurality of aperture stops are configured to be exchangeable with respect to an optical path. Alternatively, the aperture stop 6a has an iris stop capable of continuously changing the size of the opening. In any case, the size of the aperture of the aperture stop 6a (and thus the image-side numerical aperture of the imaging optical system 6) is set so as to generate a predetermined light intensity distribution on the semiconductor film of the substrate 3 to be processed. ing.
[0055]
In the third embodiment according to the so-called projection NA method, similarly to the first and second embodiments, a desired light intensity distribution is formed on the processing target substrate 3 using the phase shifter 1, and a desired position is determined to a certain extent. Crystal nuclei can be generated at the same time, and sufficient lateral growth from the crystal nuclei can be realized to produce a crystallized semiconductor film having a large grain size. Also in the third embodiment, similarly to the second embodiment, good crystallization can be realized without being affected by ablation in the substrate 3, and the substrate 3 and the imaging optical system 6 can be realized. It is easy to adjust the positional relationship with.
[0056]
By the way, in the third embodiment according to the projection NA method, the blurring effect can be obtained on the substrate to be processed by setting the image-side numerical aperture NA of the imaging optical system 6 to be small. It is expressed by the following equation (4).
B = 0.61 × λ / NA (4)
[0057]
Note that the constant 0.61 in Expression (4) is a distance (radius) from the center to the first zero in the light intensity distribution obtained in the case of perfect coherent illumination. In an actual optical system, perfect coherent illumination is not obtained, so that the value of this constant varies but is approximately 1 value. In order to increase the light intensity in the line region 13b corresponding to the meandering second phase shift line 11b to a required size by the above-described blur effect, the deflection width W of the second phase shift line 11b must be larger than the blur amount B; That is, it is preferable to satisfy the following conditional expression (5).
W> 0.61 × λ / NA (5)
[0058]
However, when the deflection width W of the second phase shift line 11b satisfies the following conditional expression (6) obtained by multiplying the value on the right side of the inequality sign in conditional expression (5) by a coefficient 0.5, the present invention is realized. Can be sufficiently obtained.
W> 0.305 × λ / NA (6)
[0059]
In the second and third embodiments, not only the phase shifter according to the first embodiment but also the phase shifter according to the first modification in FIG. 4 and the phase shifter according to the second modification in FIG. It can also be used.
[0060]
In each of the above embodiments and modifications, the zigzag phase shift line is illustrated as the zigzag phase shift line. However, the present invention is not limited to this. For the meandering phase shift line, for example, a sinusoidal meandering phase shift line, or a stepwise phase shift line having a zigzag or sinusoidal meandering overall form For example, various modifications are possible.
[0061]
In each of the above embodiments, the light intensity distribution can be calculated at the design stage, but it is desirable to observe and confirm the actual light intensity distribution on the surface to be processed (exposed surface). For this purpose, the surface to be processed may be enlarged by an optical system and input by an image pickup device such as a CCD. When the used light is ultraviolet light, the optical system is restricted, so that a fluorescent plate may be provided on the surface to be processed to convert the light into visible light.
[0062]
FIG. 9 is a process cross-sectional view illustrating a process of manufacturing an electronic device using the crystallization apparatus of each embodiment. As shown in FIG. 9A, a base film 81 (for example, a 50-nm-thick SiN film and a 100-nm-thick SiO ₂ layer) is formed on an insulating substrate 80 (for example, alkali glass, quartz glass, plastic, polyimide, or the like). A film to be processed is formed by forming a film and the like and an amorphous semiconductor film 82 (for example, Si, Ge, SiGe or the like having a thickness of about 50 to 200 nm) by a chemical vapor deposition method, a sputtering method, or the like. Prepare 3 Then, a laser beam 83 (for example, a KrF excimer laser beam, a XeCl excimer laser beam, or the like) is irradiated to part or all of the surface of the amorphous semiconductor film 82 using the crystallization apparatus of each embodiment.
[0063]
Thus, as shown in FIG. 9B, a polycrystalline semiconductor film or a single-crystallized semiconductor film 84 having a crystal with a large grain size is generated. Next, as shown in FIG. 9C, the polycrystalline semiconductor film or the single-crystallized semiconductor film 84 is processed into an island-shaped semiconductor film 85 by using a photolithography technique. An SiO ₂ film having a thickness of 100 nm is formed by a chemical vapor deposition method, a sputtering method, or the like. Further, as shown in FIG. 9D, a gate electrode 87 (for example, silicide or MoW) is formed, and impurity ions 88 (phosphorus and P-channel transistors in the case of an N-channel transistor) are formed using the gate electrode 87 as a mask. In this case, boron is implanted. Thereafter, annealing is performed in a nitrogen atmosphere (for example, at 450 ° C. for one hour) to activate the impurities. Next, as shown in FIG. 9E, an interlayer insulating film 89 is formed, a contact hole is formed, and a source electrode 93 and a drain electrode 94 connected to a source 91 and a drain 92 connected by a channel 90 are formed.
[0064]
In the above steps, the channel 90 is formed in accordance with the position of the large grain crystal of the polycrystalline semiconductor film or the single crystallized semiconductor film 84 generated in the steps shown in FIGS. 9A and 9B. Through the above steps, a polycrystalline transistor or a single-crystal semiconductor transistor can be formed. The polycrystalline transistor or the single-crystallized transistor thus manufactured can be applied to a driving circuit such as a liquid crystal display or an EL (electroluminescence) display, or an integrated circuit such as a memory (SRAM or DRAM) or a CPU.
[0065]
【The invention's effect】
As described above, in the present invention, a combination of a linear phase shift line and a meandering phase shift line, or a combination of a phase shift line meandering with a large deflection width and a phase shift line meandering with a small deflection width is used. (By modulation of the deviation width of the meandering phase shift line), a crystal nucleus can be generated at a desired position to some extent, and sufficient lateral growth from the crystal nucleus can be realized to form a crystallized semiconductor film having a large grain size. Can be generated.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of a crystallization apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram schematically showing a configuration and an operation of a basic unit portion of a phase shifter according to the first embodiment.
FIG. 3 is a diagram schematically showing a light intensity distribution obtained on a substrate to be processed using the phase shifter of FIG. 2 in the first embodiment.
FIG. 4 is a diagram schematically showing a configuration and an operation of a phase shifter according to a first modification of the first embodiment.
FIG. 5 is a diagram schematically showing a configuration and an operation of a phase shifter according to a second modification of the first embodiment.
FIG. 6 is a diagram for explaining a magnitude of a deflection width W required for a meandering second phase shift line in the first embodiment and its modification.
FIG. 7 is a diagram schematically showing a configuration of a crystallization apparatus according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram schematically showing a configuration of a crystallization apparatus according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a process cross-sectional view illustrating a process of manufacturing an electronic device using the crystallization apparatus of each embodiment.
FIG. 10 is a diagram illustrating the configuration and operation of a line type phase shifter.
FIG. 11 is a diagram showing a light intensity distribution obtained by using a line type phase shifter.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Phase shifter 2 Illumination system 2a KrF excimer laser light source 2b Beam expander 2c, 2e Fly-eye lens 2d, 2f Condenser optical system 3 Substrate to be processed 4 Substrate stage 5, 6 Imaging optical system 6a Aperture stop

Claims

A crystallization apparatus that includes an illumination system that illuminates a phase shifter and irradiates a polycrystalline semiconductor film or an amorphous semiconductor film with light having a predetermined light intensity distribution through the phase shifter to generate a crystallized semiconductor film. ,
A crystallization apparatus, wherein the phase shifter has a first phase shift line extending linearly in a predetermined direction, and a second phase shift line meandering in the predetermined direction.

A crystallization apparatus that includes an illumination system that illuminates a phase shifter and irradiates a polycrystalline semiconductor film or an amorphous semiconductor film with light having a predetermined light intensity distribution through the phase shifter to generate a crystallized semiconductor film. ,
The phase shifter has a first phase shift line meandering at a first displacement width along a predetermined direction, and a second displacement width substantially larger than the first displacement width along the predetermined direction. And a second phase shift line meandering.

3. The crystallization according to claim 1, wherein a region on one side and a region on the other side of the first phase shift line and the second phase shift line have a phase difference of about 180 degrees. apparatus.

A crystallization apparatus that includes an illumination system that illuminates a phase shifter and irradiates a polycrystalline semiconductor film or an amorphous semiconductor film with light having a predetermined light intensity distribution through the phase shifter to generate a crystallized semiconductor film. ,
The phase shifter includes a first phase shift line extending linearly along a predetermined direction, a second phase shift line meandering along the predetermined direction, and the first phase shift line extending linearly. And a third phase shift line intersecting therewith.

An area on one side of the first phase shift line and the area on the other side of the second phase shift line has a phase difference of about 180 degrees, and an area on one side of the third phase shift line is 5. The crystallization apparatus according to claim 4, wherein the region on the other side has a phase difference of about 180 degrees.

The crystallization apparatus according to claim 4, wherein the first phase shift line and the third phase shift line are substantially orthogonal to each other.

7. The crystallization method according to claim 1, wherein the polycrystalline semiconductor film or the amorphous semiconductor film and the phase shifter are arranged substantially in parallel and close to each other. apparatus.

When the deflection width W of the second phase shift line is λ, the wavelength of light is λ, and the interval between the polycrystalline semiconductor film or the amorphous semiconductor film and the phase shifter is D,
W> 0.6 × (λD / 2) ^1/2
The crystallization apparatus according to claim 7, wherein the following condition is satisfied.

An imaging optical system further arranged in an optical path between the polycrystalline semiconductor film or the amorphous semiconductor film and the phase shifter,
The polycrystalline semiconductor film or the amorphous semiconductor film is set at a predetermined distance from an optically conjugate plane with the phase shifter along an optical axis of the imaging optical system. The crystallization apparatus according to any one of claims 1 to 6.

An imaging optical system further arranged in an optical path between the polycrystalline semiconductor film or the amorphous semiconductor film and the phase shifter,
The polycrystalline semiconductor film or the amorphous semiconductor film is set to a plane optically substantially conjugate with the phase shifter,
7. The crystal according to claim 1, wherein an image-side numerical aperture of the imaging optical system is set to a required value for generating the predetermined light intensity distribution. Device.

When the wavelength W of light is λ and the image-side numerical aperture of the imaging optical system is NA, the deflection width W of the second phase shift line is
W> 0.305 × λ / NA
The crystallization apparatus according to claim 10, wherein the following condition is satisfied.

A crystallization method of illuminating a phase shifter and irradiating a polycrystalline semiconductor film or an amorphous semiconductor film with light having a predetermined light intensity distribution through the phase shifter to generate a crystallized semiconductor film,
A crystallization method, comprising using a phase shifter having a first phase shift line extending linearly in a predetermined direction and a second phase shift line meandering in the predetermined direction.

A crystallization method of illuminating a phase shifter and irradiating a polycrystalline semiconductor film or an amorphous semiconductor film with light having a predetermined light intensity distribution through the phase shifter to generate a crystallized semiconductor film,
A first phase shift line meandering at a first deflection width along a predetermined direction, and a second phase shift line meandering at a second deflection width substantially larger than the first deflection width along the predetermined direction. A crystallization method using a phase shifter having a phase shift line.

A crystallization method of illuminating a phase shifter and irradiating a polycrystalline semiconductor film or an amorphous semiconductor film with light having a predetermined light intensity distribution through the phase shifter to generate a crystallized semiconductor film,
A first phase shift line extending linearly along a predetermined direction, a second phase shift line meandering along the predetermined direction, and a third phase extending linearly and intersecting the first phase shift line A crystallization method using a phase shifter having a shift line.

The crystallization method according to any one of claims 12 to 14, wherein the polycrystalline semiconductor film or the amorphous semiconductor film and the phase shifter are arranged substantially in parallel and close to each other.

Placing an imaging optical system in the optical path between the polycrystalline semiconductor film or the amorphous semiconductor film and the phase shifter,
The surface of the polycrystalline semiconductor film or the amorphous semiconductor film is set at a predetermined distance from a plane optically conjugate with the phase shifter along an optical axis of the imaging optical system. Item 15. The crystallization method according to any one of Items 12 to 14.

Placing an imaging optical system in the optical path between the polycrystalline semiconductor film or the amorphous semiconductor film and the phase shifter,
The image-side numerical aperture of the imaging optical system is set to a required value for generating the predetermined light intensity distribution,
The method according to any one of claims 12 to 14, wherein the polycrystalline semiconductor film or the amorphous semiconductor film is set at a position optically conjugate with the phase shifter through the imaging optical system. The crystallization method as described above.

A phase shifter comprising: a first phase shift line extending linearly in a predetermined direction; and a second phase shift line meandering in the predetermined direction.

A first phase shift line meandering at a first deflection width along a predetermined direction; and a second phase shift line meandering at a second deflection width substantially larger than the first deflection width along the predetermined direction. A phase shifter comprising: a phase shift line.

20. The phase shifter according to claim 18, wherein a region on one side and a region on the other side of the first phase shift line and the second phase shift line have a phase difference of about 180 degrees. .

A first phase shift line extending linearly along a predetermined direction, a second phase shift line meandering along the predetermined direction, and a third phase extending linearly and intersecting the first phase shift line And a shift line.

An area on one side of the first phase shift line and the area on the other side of the second phase shift line has a phase difference of about 180 degrees, and an area on one side of the third phase shift line is 22. The phase shifter of claim 21, wherein the region on the other side has a phase difference of about 180 degrees.

23. The phase shifter according to claim 21, wherein the first phase shift line and the third phase shift line are substantially orthogonal to each other.