JP2005268764A - 光照射装置、光照射方法、結晶化装置、結晶化方法、デバイス、および光変調素子 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 入射光束の位相を変調するための光変調素子(1)と、光変調素子を介した光束に基づいてV字型の光強度分布を所定面に形成するための結像光学系(3)とを備えている。光変調素子は、結像光学系の像空間において複素振幅分布の位相値の二次微分値がV字型の光強度分布の底部分でほぼ0になるような複素振幅透過率分布を有する。光変調素子の複素振幅透過率分布は、結像光学系の点像分布範囲以下の寸法の位相変調を有する。
【選択図】 図1
Description
表面科学Vol.21, No.5, pp.278-287, 2000
I≒(4−4A)|D−0.5|2+A
ただし、A≒ cos2(θ/2)
この光変調素子からの変調された光束を被照射面で前記V字型の光強度分布を有するようにして被照射面に照射させるための結像光学系とを具備し、
前記光変調素子は、前記結像光学系の像空間において複素振幅分布の位相値の二次微分値が前記V字型の光強度分布の底部分でほぼ0になるような複素振幅透過率分布を有する、光照射装置を提供する。
(δ2/δx2)arg(∫T(X,Y)dXdY)≒0
(δ2/δy2)arg(∫T(X,Y)dXdY)≒0
の条件を満足することが好ましい。
前記結像光学系の像空間において複素振幅分布の位相値の二次微分値が前記V字型の光強度分布の底部分でほぼ0になるような位置に前記被照射面を位置決めして光照射する光照射方法を提供する。
互いに異なる固定位相値を有する少なくとも3種類の位相領域を備え、その占有面積率が所定のパターンにしたがって変化している光変調素子を提供する。
U(x,y)≒∫T(X,Y)dXdY (1)
Ud(x,y)=U(x,y)*Z(x,y) (2)
式(2)において、*はコンボリューション(convolution:畳み込み積分)を表す演算記号である。U(x,y)は、上述したように、フォーカス位置(焦点位置)での複素振幅分布である。
Z(x,y)= exp{ik(x2+y2)/2d} (3)
ただし、k=2π/λ
式(3)において、kは波数であり、dはデフォーカス量である。dの符号は、結像光学系から離れる方向のデフォーカス量を正とし、結像光学系に近づく方向のデフォーカス量を負とする。
U(x,y)=U0e0i+U1e+θ0i+U1e-θ0i
=U0+U1(cosθ0+isinθ0)+U1(cosθ0−isinθ0)
=U0+2U1cosθ0
I≒{2Dcosθ+(1−2D)}2 (4)
式(4)において、θは、符号が異なり且つ絶対値が等しい2つの変調用位相値の絶対値である。Dは、互いに同じパターンにしたがって変化する2つの変調位相領域の占有面積率である。基準位相領域に対する変調位相領域の占有面積率Dは、0〜0.5の値をとる。
(δ2/δx2)arg(∫T(X,Y)dXdY)≒0 (5)
(δ2/δy2)arg(∫T(X,Y)dXdY)≒0 (6)
t=λφ/2π(n−1)
である。この式において、λは、入射光の波長であり、φは、ラジアンで表した位相値であり、nは段差を形成する材料の屈折率である。これらの屈折率を有する材料や入射光の波長を適宜選択することにより段差tを求めることができる。これらの定数は、PECVD、LPCVD等で所望する屈折率の材料を成膜したり、エッチングして形成することができる。
2 照明系
2a KrF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 結像光学系
3c 開口絞り
4 被処理基板
5 基板ステージ
Claims (17)
- 入射光束の位相を変調して、最小光強度の底部分を有するV字型の光強度分布を得るための光変調素子と、
この光変調素子からの変調された光束を被照射面で前記V字型の光強度分布を有するようにして被照射面に照射させるための結像光学系とを具備し、
前記光変調素子は、前記結像光学系の像空間において複素振幅分布の位相値の二次微分値が前記V字型の光強度分布の底部分でほぼ0になるような複素振幅透過率分布を有する、光照射装置。 - 前記光変調素子の面内座標を(X,Y)とし、前記光変調素子の複素振幅透過率分布をT(X,Y)とし、前記結像光学系の像面の面内座標を(x,y)とし、前記像面上の点(x,y)に対応する前記光変調素子上の点を中心とした前記結像光学系の点像分布範囲内における積分記号を∫とし、位相値を得る関数をargとするとき、
(δ2/δx2)arg(∫T(X,Y)dXdY)≒0
(δ2/δy2)arg(∫T(X,Y)dXdY)≒0
の条件を満足する請求項1に記載の光照射装置。 - 前記光変調素子の複素振幅透過率分布は、前記結像光学系の点像分布範囲以下の寸法の位相変調単位を有する請求項1または2に記載の光照射装置。
- 前記光変調素子は、互いに異なる固定位相値を有する少なくとも3種類の位相領域を有し、その占有面積率が所定のパターンにしたがって変化している請求項1乃至3のいずれか1項に記載の光照射装置。
- 前記光変調素子は、前記少なくとも3種類の位相領域として、基準となる0度の基準位相値を有する基準位相領域と、正の値の変調用位相である第1変調位相値を有する第1変調位相領域と、前記第1変調位相値と絶対値のほぼ等しい負の値の変調用位相である第2変調位相値を有する第2変調位相領域とを備えている請求項1乃至4のいずれか1項に記載の光照射装置。
- 前記基準位相領域に対する前記第1変調位相領域の占有面積率が変化するパターンと、前記基準位相領域に対する前記第2変調位相領域の占有面積率が変化するパターンとがほぼ同じである請求項5に記載の光照射装置。
- 入射光束を変調する光変調素子と、この変調された光束を最小光強度の底部分を有するV字型の光強度分布を得るようにして被照射面に照射させる結像光学系とを有する光照射方法であって、
前記結像光学系の像空間において複素振幅分布の位相値の二次微分値が前記V字型の光強度分布の底部分でほぼ0になるような位置に前記被照射面を位置決めして光照射する光照射方法。 - 請求項1乃至6のいずれか1項に記載の光照射装置と、前記結像光学系の結像面に前記被照射面を有する非単結晶半導体膜を備えた被処理基板を保持するためのステージとを備えている結晶化装置。
- 請求項1乃至6のいずれか1項に記載の光照射装置または請求項7に記載の光照射方法を用いて、前記被照射面に設定された非単結晶半導体膜を有する被処理基板に前記V字型の光強度分布を有する光を照射して結晶化半導体膜を生成する結晶化方法。
- 請求項8に記載の結晶化装置または請求項9に記載の結晶化方法を用いて製造されたことを特徴とするデバイス。
- 被照射面でV字型の光強度分布を有するように入射光束の位相を変調する光変調素子であって、
互いに異なる固定位相値を有する少なくとも3種類の位相領域を備え、その占有面積率が所定のパターンにしたがって変化している光変調素子。 - 前記少なくとも3種類の位相領域として、基準となる0度の基準位相値を有する基準位相領域と、正の値の変調用位相である第1変調位相値を有する第1変調位相領域と、前記第1変調位相値と絶対値のほぼ等しい負の値の変調用位相である第2変調位相値を有する第2変調位相領域とを備えている請求項11に記載の光変調素子。
- 前記基準位相領域に対する前記第1変調位相領域の占有面積率が変化するパターンと、前記基準位相領域に対する前記第2変調位相領域の占有面積率が変化するパターンとがほぼ同じである請求項12に記載の光変調素子。
- 入射光束の位相を変調して、最小光強度の底部分を有するV字型の光強度分布を得るための光変調素子と、
この光変調素子からの変調された光束を被照射面で前記V字型の光強度分布を得るようにして被照射面に照射させるための結像光学系とを具備し、
前記光変調素子は、
前記入射光束に対して透光性の基板と、
この透光性の基板に設けられた位相の基準となる基準領域と、
この基準領域に対して180度以外の正の変調位相値を有する第1変調位相領域と、
前記基準領域に対して180度以外の負の変調位相値を有する第2変調位相領域とが設けられた基板を有し、
前記正負の変調位相値の絶対値は等しく、
前記第1変調位相領域および第2変調位相領域は、隣合って配列され、形状が同一で順次大又は小に面積が変化して配列されたものである光照射装置。 - 前記第1変調位相領域は、前記透光性の基板に設けられた順次大又は小に面積が変化して配列された矩形状の凹領域と、
前記第2変調位相領域は、前記透光性の基板に設けられた順次大又は小に面積が前記第1変調位相領域と同一パターンで変化して配列された矩形状の凸領域とからなる請求項14に記載の光照射装置。 - 被照射面でV字型の光強度分布を有するように入射光束の位相を変調する光変調素子であって、
前記入射光束に対して透光性の基板と、
この透光性の基板に設けられた位相の基準となる基準領域と、
この基準領域に対して180度以外の正の変調位相値を有する第1変調位相領域と、
前記基準領域に対して180度以外の負の変調位相値を有する第2変調位相領域とが設けられた基板を有し、
前記正負の位相値の絶対値は等しく、
前記第1変調位相領域および第2変調位相領域は、隣合って配列され、形状が同一で順次大又は小に面積が変化して配列されたものである光変調素子。 - 前記第1変調位相領域は、前記透光性の基板に設けられた順次大又は小に面積が変化して配列された矩形状の凹領域と、
前記第2変調位相領域は、前記透光性の基板に設けられた順次大又は小に面積が前記第1変調位相領域と同一パターンで変化して配列された矩形状の凸領域とからなる請求項16に記載の光変調素子。
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