TW201832367A - 雷射照射裝置、薄膜電晶體的製造方法、電腦可讀取記錄媒體及投射遮罩 - Google Patents

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Abstract

一種雷射照射裝置，包含：光源，用以產生雷射光；投射透鏡，對沈積在薄膜電晶體上的非晶形矽薄膜的指定區域照射雷射光；及投射遮罩圖案，設置在投射透鏡上，且以指定的投射圖案使雷射光穿透，其中投射遮罩圖案除了對應於指定區域的穿透區域之外，還包含設置於穿透區域的周邊，使雷射光穿透的輔助圖案。

Description

雷射照射裝置、薄膜電晶體的製造方法、電腦可讀取記錄媒體及投射遮罩
本發明係關於一種薄膜電晶體的形成，特別是關於一種雷射照射裝置、薄膜電晶體的製造方法及電腦可讀取記錄媒體，其中對薄膜電晶體上的非晶形矽薄膜照射雷射光，以形成多晶矽薄膜。
作為反交錯結構的薄膜電晶體，存在有將非晶形矽薄膜使用於通道區域者。然而，由於非晶形矽薄膜的電子移動度小，因此當將該非晶形矽薄膜使用於通道區域時，則具有薄膜電晶體中之電荷的移動度變小的困難。
在此，存在有藉由雷射光對非晶形矽薄膜的指定區域瞬間加熱使其多結晶化，以形成電子移動度高的多晶矽薄膜，並將該多晶矽薄膜使用於通道區域的技術。
例如，在專利文獻1中，揭露在通道區域形成非晶形矽薄膜，之後，藉由對此非晶形矽薄膜照射準分子雷射等的雷射光，進行雷射退火，並藉由短時間的熔融凝固，進行使多晶矽薄膜結晶化的處理。在專利文獻1中記載：藉由進行該處理，可以使薄膜電晶體的源極與汲極間的通道區域成為電子移動度高的多晶矽薄膜，可以使電晶體動作高速化。 [先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本專利公開公報第2016-100537號
[本發明欲解決之問題]
在專利文獻1中所記載之薄膜電晶體中，對源極與汲極間的通道區域照射雷射光進行雷射退火化，然而所照射的雷射光的強度不恆定，造成該通道區域内中多晶矽結晶的結晶化的程度有產生偏差情況。特別是，在透過投射遮罩照射雷射光的情況下，根據該投射遮罩的形狀，有照射在通道區域的雷射光的強度不恆定的情況，其結果，通道區域中之結晶化的程度將產生偏差。
因此，有形成的多晶矽薄膜的特性不均一的情況，因此基板所包含的各個薄膜電晶體的特性有產生偏差的可能性。其結果，使用基板製造的液晶中，將發生顯示不均勻的問題。
本發明的目的係有鑑於上述問題點，而提供一種雷射照射裝置、薄膜電晶體的製造方法及電腦可讀取記錄媒體，其可以降低照射於通道區域的雷射光的特性的偏差，並可以抑制基板所包含的複數個薄膜電晶體的特性的變動。 [解決問題的方法]
在本發明的一實施形態中之雷射照射裝置具備：光源，用以產生雷射光；投射透鏡，對沈積在薄膜電晶體上的非晶形矽薄膜的指定區域照射雷射光；及投射遮罩圖案，其配置在投射透鏡上，以指定的投射圖案使雷射光穿透，其中投射遮罩圖案係除了對應於指定區域的穿透區域之外，還包含輔助圖案，其設置於該穿透區域的周邊，並使雷射光穿透。
在本發明的一實施形態中之雷射照射裝置中，投射透鏡可以是能夠分離雷射光的微透鏡陣列所包含的複數個微透鏡，而投射遮罩圖案所包含的複數個遮罩的各個可以是對應於複數個微透鏡的各個。
本發明的一實施形態中之雷射照射裝置中，投射遮罩圖案可以是除了略長方形的穿透區域之外，還包含沿著該穿透區域的長邊方向或短邊方向設置且具有比該穿透區域更窄的寬度的略長方形的輔助圖案。
在本發明的一實施形態中之雷射照射裝置中，投射遮罩圖案可以是除了沿著略長方形的穿透區域的長邊方向的第一輔助圖案之外，還包含沿著該穿透區域的短邊方向所設置的第二輔助圖案。
在本發明的一實施形態中之雷射照射裝置中，投射遮罩圖案可以是基於雷射光的指定區域中之能量，而決定輔助圖案的寬度或大小。
在本發明的一實施形態中之雷射照射裝置中，投射遮罩圖案可以是在穿透區域的長邊方向或短邊方向上，在該穿透區域内的邊緣區域上設置複數個遮光部分，以對雷射光進行遮光。
在本發明的一實施形態中之雷射照射裝置中，投射遮罩圖案可以是在穿透區域的長邊方向及短邊方向上，在該穿透區域内的邊緣區域上設置複數個遮光部分，以對雷射光進行遮光，且在該長邊方向的邊緣區域與該短邊方向的邊緣區域中，所設置的該遮光部分的密度不同。
在本發明的一實施形態中之雷射照射裝置中，投射遮罩圖案可以是依據雷射光的指定區域中之能量，決定設置於穿透區域内的遮光部分的密度。
在本發明的一實施形態中之薄膜電晶體的製造方法包含：產生步驟，用以產生雷射光；穿透步驟，以配置在投射透鏡上，指定的投射圖案使上述雷射光穿透；及照射步驟，對沈積在薄膜電晶體上的非晶形矽薄膜的指定區域，照射穿透指定的投射圖案的雷射光，其中，在穿透步驟中，除了對應於指定區域的穿透區域之外，透過設置於該穿透區域的周邊的輔助圖案，使雷射光穿透。
在本發明的一實施形態中之電腦可讀取記錄媒體係記錄有程式，該程式使電腦執行薄膜電晶體的製造方法，包含：產生功能，用以產生雷射光；穿透功能，以配置在投射透鏡上，指定的投射圖案使上述雷射光穿透；及照射功能，對沈積在薄膜電晶體上的非晶形矽薄膜的指定區域，照射穿透上述指定的投射圖案的上述雷射光，其中在上述穿透功能中，除了對應於上述指定區域的穿透區域之外，透過設置於該穿透區域的周邊的輔助圖案，使上述雷射光穿透。
在本發明的一實施形態中之投射遮罩係配置在照射雷射光之投射透鏡上的投射遮罩，具有：第一遮罩圖案，對沈積在薄膜電晶體上的非晶形矽薄膜的指定區域，以指定的投射圖案使上述雷射光穿透；及第二遮罩圖案，除了對應於上述指定區域的第一遮罩圖案之外，設置於該第一遮罩圖案的周邊上，使上述雷射光穿透。
在本發明的一實施形態中之投射遮罩中，上述投射透鏡可以是能夠分離上述雷射光的微透鏡陣列所包含的複數個微透鏡，上述第一遮罩圖案所包含的複數個遮罩的各個對應於上述複數個微透鏡的各個。
在本發明的一實施形態中之投射遮罩中，上述第二遮罩圖案可以是除了略長方形的上述穿透區域之外，還包含沿著該穿透區域的長邊方向或短邊方向設置且具有比該穿透區域更窄的寬度的略長方形的輔助圖案。
在本發明的一實施形態中之投射遮罩中，第二遮罩圖案可以是除了沿著略長方形的上述穿透區域的長邊方向的圖案之外，還包含沿著該穿透區域的短邊方向所設置的圖案。
在本發明的一實施形態中之投射遮罩中，上述第二遮罩圖案可以基於上述雷射光的上述指定區域中之能量，決定寬度或大小。
在本發明的一實施形態中之投射遮罩中，上述第二遮罩圖案可以是在上述穿透區域的長邊方向或短邊方向上，在該穿透區域内的邊緣區域上設置複數個遮光部分，以對上述雷射光進行遮光。
在本發明的一實施形態中之投射遮罩中，上述第二遮罩圖案可以是在上述穿透區域的長邊方向及短邊方向上，在該穿透區域内的邊緣區域上設置複數個遮光部分，以對上述雷射光進行遮光，在該長邊方向的邊緣區域與該短邊方向的邊緣區域中，所設置的該遮光部分的密度不同。
在本發明的一實施形態中之投射遮罩中，上述第二遮罩圖案可以是依據上述雷射光的上述指定區域中之能量，決定設置於上述穿透區域内的上述遮光部分的密度。 [發明之效果]
依照本發明，提供一種雷射照射裝置、薄膜電晶體的製造方法及電腦可讀取記錄媒體，其可以降低照射於通道區域的雷射光的特性的偏差，並可以抑制基板所包含的複數個薄膜電晶體的特性的變動。
以下，參考添付的圖式具體說明本發明的實施形態。
（第一實施形態） 圖1係顯示本發明的第一實施形態中之雷射照射裝置10的結構例的圖。
在本發明的第一實施形態中，雷射照射裝置10係用以在如薄膜電晶體（TFT）20之半導體裝置的製程中，例如，對通道區域形成預定區域照射雷射光進行退火，以使該通道區域形成預定區域多結晶化的裝置。
雷射照射裝置10係在形成例如，液晶顯示裝置之周邊電路等的像素的薄膜電晶體時使用。在形成此種薄膜電晶體的情況下，首先，藉由濺鍍在基板30上形成由Al等金屬膜所結構之閘極電極的圖案。接著，藉由低溫電漿CVD法，在基板30上之全表面上形成由SiN膜所構成的閘極絶緣膜。之後，在閘極絶緣膜上，例如，藉由電漿CVD法形成非晶形矽薄膜。亦即，非晶形矽薄膜形成（沈積）在基板30的全表面上。最後，在非晶形矽薄膜上形成二氧化矽（SiO2）膜。接著，藉由圖1所示之雷射照射裝置10，在非晶形矽薄膜的閘極電極上的指定區域（成為薄膜電晶體中之通道區域的區域）照射雷射光14進行退處理火，使該指定區域多結晶化，以使其多晶矽化。此外，基板30為例如，玻璃基板，然而基板30並非必需為玻璃材質，也可以是由樹脂等材質所形成的樹脂基板等，可以是任何材質的基板。
如圖1所示，在雷射照射裝置10中，從雷射光源11射出的雷射光係藉由耦合光學系統12使其束系統擴張，並使亮度分佈均勻。雷射光源11係，例如準分子雷射，其以指定的重複週期照射波長為308nm或248nm等的雷射光。此外，波長並不限於上述例子，可以是任何波長。
之後，雷射光穿透設置於微透鏡陣列13上的投射遮罩圖案15的複數個開口（穿透區域），而被分離成複數的雷射光14，並被照射至成膜在基板30上的非晶形矽薄膜的指定區域上。在微透鏡陣列13上設置有投射遮罩圖案15，藉由該投射遮罩圖案15向指定區域照射雷射光14。接著，非晶形矽薄膜的指定區域被瞬間加熱而熔化，使非晶形矽薄膜成為多晶矽薄膜。
多晶矽薄膜比起非晶形矽薄膜，其電子移動度高，在薄膜電晶體中，被使用在將源極與汲極電性連接的通道區域中。此外，雖然在圖1的例子中顯示使用微透鏡陣列13的例子，然而使用微透鏡陣列13並非必需，也可以使用一個投射透鏡照射雷射光14。此外，在第一實施形態中，以使用微透鏡陣列13形成多晶矽薄膜的情況作為例子進行說明。
圖2係顯示指定區域被退火處理的薄膜電晶體20的例子的圖。此外，薄膜電晶體20係依下述般地製成：即首先形成多晶矽薄膜22，之後，在形成的多晶矽薄膜22的兩端形成源極23與汲極24。
在圖2所示之薄膜電晶體中，退火處理的結果，在源極23與汲極24之間形成一條多晶矽薄膜22。此外，圖1所例示之雷射照射裝置10對一個薄膜電晶體20，使用微透鏡陣列13的一列（或一行）所包含的例如20個微透鏡17，照射雷射光14。亦即，雷射照射裝置10對一個薄膜電晶體20，照射20照射（shot）的雷射光14。其結果，在薄膜電晶體20中，非晶形矽薄膜21的指定區域被瞬間加熱而熔化，成為多晶矽薄膜22。此外，雷射照射裝置10中，微透鏡陣列13的一列（或一行）所包含的微透鏡的數量並不限於20，只要是複數即可，可以是任意數量。
圖3係顯示以圖1所例示之雷射照射裝置10照射雷射光14之後的基板30的例子的圖。如圖3所示，基板30包含複數個像素，該像素的各個具備薄膜電晶體20。薄膜電晶體20藉由進行電性開啟／關閉（ON／OFF），執行複數像素的各個中之光的穿透控制。如圖3所示，在基板30上，以指定的間隔「H」，設置有薄膜電晶體20。因此，圖1所例示之雷射照射裝置10必需以指定的間隔「H」對成膜在基板30上的非晶形矽薄膜照射雷射光。此外，非晶形矽薄膜21的指定區域係被退火處理而成為薄膜電晶體20的部分。
圖1所例示之雷射照射裝置10對係成膜在基板30上的非晶形矽薄膜的指定區域照射雷射光14。在此，雷射照射裝置10は以指定的週期照射雷射光14，並在沒有照射雷射光14的時間移動基板30，以使該雷射光14照射至下一個非晶形矽薄膜的指定區域。如圖3所示，被退火處理而成為薄膜電晶體20的指定區域係在基板30中，對於移動方向，以指定的間隔「H」配置。雷射照射裝置10以指定的週期，對成膜在基板30上的非晶形矽薄膜的指定區域照射雷射光14。
圖4係顯示微透鏡陣列13之結構例的圖。如圖4所示，圖1所例示之雷射照射裝置10依序使用微透鏡陣列13所包含的複數個微透鏡17，對成膜在基板30上的非晶形矽薄膜的指定區域照射雷射光14，以使該指定區域成為多晶矽薄膜。如圖4所例示般，微透鏡陣列13的一列（或一行）所包含的微透鏡17的數量為20個。而且，使用20個微透鏡17（亦即，一列所包含的微透鏡17的各個），對一個指定區域照射雷射光。此外，微透鏡陣列13的一列（或一行）所包含的微透鏡17並不限於20個，可以是任何數量。又，微透鏡陣列13的一行（或一列）所包含的微透鏡13的數量不限於圖4所例示的83個，可以是任何數量。
首先，圖1所例示之雷射照射裝置10使用微透鏡陣列13所包含的第一微透鏡17（例如，圖4所例示之微透鏡陣列的T列的微透鏡17），對圖3所例示之基板30的區域A的指定區域照射雷射光14。之後，使基板30僅移動指定的間隔「H」。在基板30移動的期間，雷射照射裝置10停止雷射光14的照射。接著，在基板30僅移動「H」之後，雷射照射裝置10使用微透鏡陣列13所包含的第一微透鏡17（亦即，圖4所例示之微透鏡陣列的T列的微透鏡17），對圖3所例示之基板30的區域B的指定區域，照射雷射光14。在此情況下，圖4的區域A的指定區域係藉由微透鏡陣列13中與第一微透鏡17隣接的第二微透鏡17（亦即，圖4所例示之微透鏡陣列的S列的微透鏡17），被照射雷射光14。如此，基板30所包含的指定區域係藉由相當於微透鏡陣列13的一列（或一行）的複數個微透鏡17的各個，被照射雷射光14。
此外，雷射照射裝置10在基板30僅移動「H」之後，可以對一旦停止的該基板30照射雷射光14，也可以對持續移動的該基板30照射雷射光14。又，雷射照射裝置10在基板30移動的期間也可以持續照射雷射光14。
圖5係投射遮罩圖案15所包含的投射遮罩150之結構例。投射遮罩150對應於圖4所例示之微透鏡陣列13所包含的微透鏡17。在圖5的例子中，投射遮罩150包含穿透區域151與遮光區域152。雷射光14穿透投射遮罩150的穿透區域151，照射到薄膜電晶體20的通道區域。投射遮罩150的穿透區域151其寬度（短邊的長度）約50［μm］。此外，寬度的長度僅為例示，其可以是任意的長度。又，投射遮罩150的長邊的長度為，例如，約100［μm］。此外，針對長邊的長度，也僅為例示，其可以是任意的長度。
又，圖4所例示之微透鏡陣列13係將投射遮罩150縮小成例如5分之1而照射。其結果，穿透投射遮罩150的雷射光14在通道區域被縮小成約10［μm］的寬度，約20［μm］的長度。此外，微透鏡陣列13的縮小率不限於5分之1，可以是任意的縮小比例。
此外，投射遮罩圖案15係將圖5所例示之投射遮罩150僅排列至少微透鏡17的所需個數而形成。
圖6係顯示使用圖5所例示之投射遮罩150照射雷射光的情況的通道區域中的該雷射光的能量的狀況的圖。圖6的圖顯示基板30的指定區域中之，對應於平行於投射遮罩15的短邊的直線X－X’之位置的，雷射光的照射能量的狀態。在圖6的圖中，横軸為位置，縱軸為該位置中之雷射光的照射能量（通道區域中之照射能量）。此外，圖6的例子僅為一例，當然雷射光的能量或投射遮罩150的大小等會依據通道區域中之雷射光的照射能量的狀況而產生產生變化。
如圖6所示，可以理解在通道區域中，通過投射遮罩150的周邊部分（邊緣部分）的雷射光的能量比起通過其他地方的雷射光的能量變高。雷射光的照射能量高的話，則非晶形矽薄膜結晶化的速度變快。因此，通道區域的周邊部分（邊緣部分）之結晶化（非晶形矽之結晶化）的速度比起其他部分變快。換言之，通道區域的周邊部分（邊緣部分）比其他部分更快結晶化。
因此，多晶矽結晶之結晶化的程度在該通道區域内產生偏差，形成的多晶矽薄膜的特性不均一，且基板所包含的各個薄膜電晶體的特性產生偏差。其結果，使用基板所製造的液晶中，產生顯示不均勻的問題。
在此，本發明的第一實施形態的投射遮罩150中，在穿透區域151的兩端設置其他的穿透區域（輔助圖案）。
圖7係顯示設置有輔助圖案153之情況之投射遮罩150之結構例的示意圖。如圖7所示，輔助圖案153係，例如，沿著穿透區域151的長邊（長度方向）形成的細的狹縫。此外，輔助圖案153的形狀不限於細的狹縫形狀，可以是任意的形狀，可以依據投射遮罩150的形狀選擇適合的形狀。
輔助圖案153的長度（長邊）與穿透區域151相同，其寬度例如為穿透區域151的1／10左右。例如，穿透區域151的寬度（短邊的長度）為約50［μm］的話，則輔助圖案153的寬度（短邊的長度）為約5［μm］。此外，輔助圖案153的寬度（短邊的長度）只要是可以降低通過穿透區域151的邊緣部分的雷射光的基板30上之照射能量的長度的話，可以是任意的長度，並不限於穿透區域151的10分之1的長度。
圖8係顯示使用設置有輔助圖案153的投射遮罩150照射雷射光的情況的，通道區域中之雷射光的能量的狀況的圖。圖8的圖係顯示基板30的指定區域中之，對應於平行於投射遮罩15之短邊的直線X－X’的位置的，雷射光的照射能量的狀態。在圖8的圖中，横軸為位置，縱軸為於該位置之雷射光的照射能量（於通道區域的照射能量）。此外，圖8的例子僅為一例，與圖6同様地，當然會依據照射雷射光時的能量或投射遮罩150的大小等，通道區域中之該雷射光的能量的狀況會產生變化。
如圖8所示，可以理解在通道區域中，通過設置有輔助圖案153的投射遮罩150的雷射光的能量比起通過其他地方的雷射光的能量，成為相同程度的能量。亦即，通過設置有輔助圖案153的投射遮罩150的雷射光的能量與圖6的情況不同，投射遮罩150的邊緣部分比起其他部分不會變大。亦即，藉由使用設置有輔助圖案153的投射遮罩150，照射在通道區域上的雷射光的能量被均一化。其結果，可以對通道區域照射均一的能量的雷射光，多晶矽結晶之結晶化的程度被均一化。因此，可以抑制基板所包含的複數個薄膜電晶體的特性的變動。
此外，可以也在穿透區域151的寬度方向（短邊方向）上設置輔助圖案153。
圖9係顯示在穿透區域151的寬度方向上也設置有輔助圖案153的情況之，投射遮罩150的結構例的圖。沒有設置輔助圖案153的話，在穿透區域151的寬度方向上，通過該穿透區域151的邊緣區域的雷射光14的能量比起通過其他區域的雷射光14的能量變高。因此，通道區域的周邊部分（邊緣部分）之結晶化（非晶形矽之結晶化）的速度比起其他部分變快。如此，由於通道區域的周邊部分（邊緣部分）比其他部分更快結晶化，使得多晶矽結晶之結晶化的程度在該通道區域内產生偏差。
在此，如圖9所示，投射遮罩150中，在穿透區域151的寬度方向上也設置輔助圖案153，消除通道區域中之雷射光的能量的偏差，照射均一的能量的雷射光。其結果，多晶矽結晶之結晶化的程度被均一化，可以抑制基板所包含的複數個薄膜電晶體的特性的變動。
接著，說明使用雷射照射裝置10製造圖2所例示之薄膜電晶體20的方法。
首先，圖1所例示之雷射照射裝置10透過包含圖7或圖9所例示之投射遮罩150的投射遮罩圖案15，使用微透鏡陣列13所包含的微透鏡17，將雷射光14照射到基板30上的指定區域。其結果，成膜在基板30上的非晶形矽薄膜被瞬間加熱而熔化，而成為多晶矽薄膜。
基板30在每次藉由一個微透鏡17被照射雷射光14時，僅移動指定的距離。指定的距離係如圖3所例示般，為基板30中之複數個薄膜電晶體20間的距離「H」。雷射照射裝置10在使基板30移動該指定的距離的期間，停止雷射光14的照射。
在基板30移動指定的距離「H」之後，雷射照射裝置10使用微透鏡陣列13所包含的其他微透鏡17，對於以一個微透鏡17照射了的指定區域再度照射雷射光14。其結果，成膜在基板30上的非晶形矽薄膜再一次被瞬間加熱而熔化，成為多晶矽薄膜。
重覆上述工序，透過圖7或圖9所例示之投射遮罩圖案15，依序使用例如20個微透鏡17的各個，對基板30上的指定區域的各個照射20照射的雷射光14。其結果，在成膜在基板30上的非晶形矽薄膜的指定區域上，形成多晶矽薄膜。
之後，在別的工序中，形成源極23與汲極24，而形成薄膜電晶體。
如上所述，在本發明的第一實施形態中，在投射遮罩中，藉由在穿透區域的周邊設置輔助圖案，可以消除通道區域中之雷射光的能量的偏差。因此，多晶矽結晶之結晶化的程度成為均一，而可以抑制基板所包含的複數個薄膜電晶體的特性的變動。其結果，使用基板所製造的液晶，可以防止顯示不均勻的發生。
（第二實施形態） 本發明的第二實施形態中，藉由在投射遮罩的周邊區域（邊緣區域）上設置複數個遮光部分，對通過該周邊區域的雷射光的一部分進行遮光。藉此，由於投射遮罩150的周邊區域之雷射光的能量被降低，因此可以在通道區域整個中使雷射光的能量均一化。
由於第二實施形態中之雷射照射裝置之結構例與圖1所例示之第一實施形態中之雷射照射裝置10相同，因此省略詳細的說明。
不設置遮光部分而照射雷射光的話，則如圖6所例示般，在通道區域中，通過穿透區域151的邊緣區域的雷射光的能量變大，成為該邊緣區域的結晶化的速度加快的原因。在此，在第二實施形態中，在投射遮罩150的穿透區域151的邊緣區域上，設置對雷射光進行遮光的遮光部分，而調整通過該邊緣區域的雷射光的量（大小）。此外，設置遮光部分並不限於穿透區域151的邊緣區域，只要是比起其他區域雷射光的量（大小）大的區域，可以設置於任意的區域。
圖10係顯示第二實施形態中之投射遮罩150之結構例的圖。
如圖10所例示般，投射遮罩150係在其周邊區域（邊緣區域）上設置有複數個遮光部分154。在圖10的例子中，遮光部分154係排列並設置在穿透區域151的寬度方向的邊緣區域（區域α）及長度方向的邊緣區域（區域β）上。在圖10的例子中，例如，在區域α中，互相隔著約1［μm］的間隔，配置成4列。又，在區域β中，互相隔著約2［μm］的間隔，配置成2列。此外，這些遮光部分154的配置僅為例示，可以做任意的配置。
又，遮光部分154為例如一邊為約1［μm］的四角形。此外，遮光部分154並限於約1［μm］的四角形，只要是小於微透鏡陣列的解析度，可以是任意的大小或形狀。
又，設置於投射遮罩150上的遮光部分154的數量可以基於雷射光的穿透率來決定。在圖10的例子中，穿透區域151的寬度方向的邊緣區域（區域α）的遮光部分154的數量比長度方向的邊緣區域（區域β）的數量多。換言之，穿透區域151的寬度方向的遮光部分154的密度比長度方向的邊緣區域的該通過部分154的密度更大。如此，可以依據通道區域中之雷射光14的能量的偏差，調整遮光部分154的數量（密度）。
又，在圖10的例子中，在整個穿透區域151的邊緣區域上設置有遮光部分154，然而可以例如，僅在長度方向的邊緣區域（區域β）上設置該遮光部分154，反之，也可以僅設置於寬度方向的邊緣區域（區域α）上。
如上所述，在本發明的第二實施形態中，藉由在投射遮罩的穿透區域上設置遮光部分，可以對通過該穿透區域的雷射光的一部分進行遮光。其結果，可以調整照射到基板上的指定區域的雷射光的能量。因此，例如，藉由在雷射光的照射的能量比其他部分大的部分設置遮光部分，可以使整個指定區域中雷射光的能量均一化。因此，多晶矽結晶之結晶化的程度被均一化，可以抑制基板所包含的複數個薄膜電晶體的特性的變動。其結果，可以防止使用基板所製造的液晶中顯示不均勻的發生。
（第三實施形態） 本發明的第三實施形態中，藉由在投射遮罩上設置輔助圖案的同時，在穿透部分内也設置遮光部分，以使通道區域中之雷射光的能量均一化。
由於第三實施形態中之雷射照射裝置之結構例與圖1所例示之第一實施形態中之雷射照射裝置10相同，因此省略詳細的說明。
圖11係顯示第三實施形態中之投射遮罩150之結構例的圖。
如圖11（a）所示，投射遮罩150中，在沿著穿透區域151的長邊方向設置輔助圖案153的同時，在該穿透區域151的寬度方向的邊緣區域（區域α）上設置遮光部分154。
針對穿透區域151的長邊方向，由於設置輔助圖案153，因此可以如圖8所例示般使通道區域中之雷射光的能量均一化。
針對穿透區域151的寬度方向，由於在邊緣區域（區域α）上設置遮光部分154，因此可以調整雷射光14通過的量（大小），而可以降低通道區域中之該雷射光14的能量。
如上所述，藉由使用圖11（a）所例示之投射遮罩150照射雷射光，可以對指定區域照射均一的能量的雷射光，而多晶矽結晶之結晶化的程度被均一化。因此，可以抑制基板所包含的複數個薄膜電晶體的特性的變動。
又，如圖11（b）所示，投射遮罩150中，在沿著穿透區域151的寬度方向設置輔助圖案153的同時，可以在該穿透區域151的長邊方向的邊緣區域（區域β）上設置遮光部分154。
針對穿透區域151的寬度方向，由於輔助圖案153，因此可以如圖8所例示般使通道區域中之雷射光14的能量均一化。
又，針對穿透區域151的長邊方向，由於在邊緣區域（區域β）上設置有遮光部分154，因此可以調整雷射光通過的量（大小），而可以降低通道區域中之該雷射光的能量。
如上所述，藉由使用圖11（b）所例示之投射遮罩150照射雷射光，可以對指定區域照射均一的能量的雷射光，而多晶矽結晶之結晶化的程度被均一化。因此，可以抑制基板所包含的複數個薄膜電晶體的特性的變動。
又，如圖11（c）所示，投射遮罩150中，沿著穿透區域151的寬度方向及長邊方向設置輔助圖案153的同時，可以更在該穿透區域151的長邊方向的邊緣區域（區域β）上設置遮光部分154。
針對穿透區域151的寬度方向及長邊方向，由於設置有輔助圖案153，因此可以如圖8所例示般使指定區域中之雷射光14的能量均一化。
又，針對穿透區域151的長邊方向，由於在邊緣區域（區域β）上設置有遮光部分154，因此可以調整雷射光14通過的量（大小），而可以降低指定區域中之該雷射光14的能量。
在此，可以藉由遮光部分154的大小或數量，微調雷射光14的能量。在圖11（c）的例子中，針對長邊方向，由於設置有輔助圖案153及遮光部分154，藉由輔助圖案153將雷射光14的照射的能量向上調整之後，進一步藉由適當設置遮光部分154，可以微調該雷射光14的能量，因此可以更加提升指定區域中之雷射光14的能量的均一化。
又，如圖11（d）所示，在投射遮罩150中，在沿著穿透區域151的寬度方向及長邊方向設置輔助圖案153的同時，可以進一步在該穿透區域151的寬度方向的邊緣區域（區域α）上設置遮光部分154。
針對穿透區域151的寬度方向及長邊方向，由於設置有輔助圖案153，因此可以如圖8所例示般使指定區域中之雷射光14的能量均一化。
又，針對穿透區域151的寬度方向，由於在邊緣區域（區域α）上設置有遮光部分154，因此可以調整雷射光14通過的量（大小），而可以降低指定區域中之該雷射光14的能量。
接著，在圖11（d）中，針對寬度方向，由於設置有輔助圖案153及遮光部分154，藉由輔助圖案153將雷射光14的照射的能量向上調整之後，進一步藉由適當設置遮光部分154，可以微調該雷射光14的能量，因此可以更加提升指定區域中之雷射光14的能量的均一化。
進一步，如圖11（e）所示，在投射遮罩150中，沿著穿透區域151的寬度方向及長邊方向設置輔助圖案153的同時，可以進一步在該穿透區域151的寬度方向及長邊方向的邊緣區域（區域α及區域β）上設置遮光部分154。
針對穿透區域151的寬度方向及長邊方向，由於設置有輔助圖案153，因此可以如圖8所例示般使指定區域中之雷射光14的能量均一化。
又，針對穿透區域151的寬度方向及長邊方向，由於在邊緣區域（區域α及區域β）上設置有遮光部分154，因此可以調整雷射光14通過的量（大小），而可以降低指定區域中之該雷射光14的能量。
接著，在圖11（e）中，針對寬度方向及長邊方向，由於設置有輔助圖案153及遮光部分154，因此藉由輔助圖案153將雷射光14的照射的能量向上調整之後，進一步藉由適當設置遮光部分154，可以微調該雷射光14的能量，而可以更加提升指定區域中之雷射光14的能量的均一化。
如上所述，在本發明的第三實施形態中，藉由在投射遮罩上設置輔助圖案的同時，也在穿透部分内設置遮光部分，以使指定區域中之雷射光的能量均一化。因此，多晶矽結晶之結晶化的程度被均一化，而可以抑制基板所包含的複數個薄膜電晶體的特性的變動。其結果，使用基板30製造的液晶上，可以防止顯示不均勻的發生。
（第四實施形態） 本發明的第四實施形態係使用1個投射透鏡取代包含複數個微透鏡的微透鏡陣列來進行雷射退火的情況的實施形態。
圖12係顯示本發明的第四實施形態中之雷射照射裝置10之結構例的圖。如圖12所示，本發明的第四實施形態中之雷射照射裝置10包含雷射光源11、耦合光學系統12、投射遮罩圖案15、及投射透鏡18。此外，雷射光源11與耦合光學系統12係與圖1所示之本發明的第一實施形態中之雷射光源11與耦合光學系統12為相同的結構，因此省略詳細的說明。
雷射光穿透投射遮罩圖案15之複數個開口（穿透區域），藉由投射透鏡18，照射在成膜在基板30上的非晶形矽薄膜的指定區域上。其結果，非晶形矽薄膜的指定區域被瞬間加熱而熔化，非晶形矽薄膜的一部分成為多晶矽薄膜。
在此，在第四實施形態中，投射遮罩圖案15所包含的投射遮罩係如圖7所例示般，在穿透區域151的周邊上設置有輔助圖案153的投射遮罩150。如此，針對穿透區域151的長邊方向，由於設置有輔助圖案153，因此可以如圖8所例示般，使指定區域中之雷射光14的能量均一化。
又，在第四實施形態中，投射遮罩圖案15所包含的投射遮罩150也可以是在其周邊區域（邊緣區域）上設置有複數個遮光部分154者。例如，在圖10的例子中，遮光部分154被排列並設置在穿透區域151的寬度方向的邊緣區域（區域α）及長度方向的邊緣區域（區域β）上。其結果，可以調整照射到通道區域上的雷射光14。因此，例如，藉由在雷射光14的照射的能量比其他部分大的部分上設置遮光部分154，對於整個指定區域可以使雷射光14的能量均一化。
又，在第四實施形態中，投射遮罩圖案15所包含的投射遮罩150也可以是如圖11（a）至（e）所例示之投射遮罩150。如此，藉由在投射遮罩150上設置輔助圖案153的同時也在穿透部分151内設置遮光部分154，可以使指定區域中之雷射光14的能量均一化。
在本發明的第四實施形態中，如圖12所例示之雷射照射裝置10也是以指定的週期照射雷射光14，並在沒有照射雷射光14的時間移動基板30，以使該雷射光14照射在下一個非晶形矽薄膜21的地方。在第二實施形態中也是如圖3所示，在基板30中，對於移動方向，以指定的間隔「H」配置薄膜電晶體20。在此，雷射照射裝置10係以指定的週期，對成膜在基板30上的非晶形矽薄膜的指定區域照射雷射光14。
在此，在使用投射透鏡18的情況下，雷射光14以該投射透鏡18的光學系統的倍率換算。亦即，投射遮罩圖案15的圖案以投射透鏡18的光學系統的倍率換算，將基板30上的指定區域雷射退火。由於投射透鏡18的光學系統的倍率為約2倍，因此投射遮罩圖案15的遮罩圖案以約1/2（0.5）倍使基板30上的指定區域雷射退火。又，投射透鏡18的光學系統的倍率不限於約2倍，可以是任何倍率。投射遮罩圖案15的遮罩圖案依據投射透鏡18的光學系統的倍率，將基板30上的指定區域雷射退火。例如，投射透鏡18的光學系統的倍率為4倍的話，投射遮罩圖案15的遮罩圖案以約1/4（0.25）倍使基板30上的指定區域雷射退火。
此外，投射透鏡18形成倒立像的情況，照射於基板30的投射遮罩圖案15的縮小像為以投射透鏡18的透鏡光軸為中心旋轉180度的樣式。另一方面，投射透鏡18形成正立像的情況，照射於基板30的投射遮罩圖案15的縮小像為該投射遮罩圖案15的原樣。在圖10的例子中，由於使用形成正立像的投射透鏡18，因此投射遮罩圖案15的圖案以其原樣被縮小在基板30上。
如上所述，在本發明的第四實施形態中，在使用投射透鏡18的情況下，投射遮罩圖案15所包含的投射遮罩150可以使用在穿透區域151的周邊設置有輔助圖案153者、在周邊區域（邊緣區域）上設置有複數個遮光部分154者、或是雙方兼備者。因此，即使是使用投射透鏡18的情況，也可以使指定區域中之雷射光14的能量均一化。因此，多晶矽結晶之結晶化的程度被均一化，而可以抑制基板30所包含的複數個薄膜電晶體的特性的變動。其結果，使用基板30製造的液晶上，可以防止顯示不均勻的發生。
此外，在以上的說明中，在有「垂直」、「平行」、「平面」等記載的情況下，該等記載不具有嚴格的意義。亦即，所謂「垂直」、「平行」、「平面」的意思是指，容許在設計上或製造上等的公差或誤差，為「實質上垂直」、「實質上平行」、「實質上平面」的意思。此外，在此所述之公差或誤差的意思是指，不偏離本發明之結構、作用、效果的範圍內之單位。
又，在以上的說明中，在外觀上的尺寸或大小有「同一」、「相等」、「不同」等記載的情況下，該等記載不具有嚴格的意義。亦即，「同一」、「相等」、「不同」的意思是指，容許在設計上或製造上等之公差或誤差，為「實質上同一」、「實質上相等」、「實質上不同」。此外，在此所述之公差或誤差的意思是指，不偏離本發明之結構、作用、效果的範圍內之單位。
雖然在此基於各圖式或實施形態說明了本發明，然而本行業人士應注意，基於本揭示而進行各種變形或修正是容易的。因此，應留意該等變形或修正包含在本發明的範圍之內。例如，各裝置、各步驟等中所包含的功能等可以以在邏輯上不矛盾的方式再配置，可以將複數裝置或步驟等組合成一個，或是分割。又，也可以適當地組合上述實施形態中所示之結構。
10‧‧‧雷射照射裝置
11‧‧‧雷射光源
12‧‧‧耦合光學系統
13‧‧‧微透鏡陣列
14‧‧‧雷射光
15‧‧‧投射遮罩圖案
150‧‧‧投射遮罩
151‧‧‧穿透區域
152‧‧‧遮光區域
153‧‧‧輔助圖案
154‧‧‧遮光部分
17‧‧‧微透鏡
18‧‧‧投射透鏡
20‧‧‧薄膜電晶體
22‧‧‧多晶矽薄膜
23‧‧‧源極
24‧‧‧汲極
30‧‧‧基板
圖1係顯示本發明之第一實施形態中之雷射照射裝置之結構例的圖； 圖2係顯示本發明之第一實施形態中之指定區域被退火處理的薄膜電晶體的例子的圖； 圖3係顯示以本發明之第一實施形態中之雷射照射裝置照射雷射光之基板的例子的圖； 圖4係顯示本發明之第一實施形態中之微透鏡陣列之結構例的圖； 圖5係顯示投射遮罩圖案所包含的投射遮罩的結構例的圖； 圖6係顯示指定區域中之雷射光的能量之狀況的圖； 圖7係顯示本發明之第一實施形態中之投射遮罩圖案所包含的投射遮罩150之結構例的圖； 圖8係顯示本發明之第一實施形態中之指定區域中之雷射光的能量之狀況的圖； 圖9係顯示本發明之第一實施形態中之在穿透區域的寬度方向上設置輔助圖案的情況中之投射遮罩的結構例的圖； 圖10係顯示本發明之第二實施形態中之投射遮罩的結構例的圖； 圖11係顯示本發明之第三實施形態中之投射遮罩的結構例的圖；及 圖12係顯示本發明之第四實施形態中之雷射照射裝置之結構例的圖。

Claims (18)

  1. 一種雷射照射裝置，包括： 光源，用以產生雷射光； 投射透鏡，對沈積在薄膜電晶體上的非晶形矽薄膜的指定區域照射上述雷射光；以及 投射遮罩圖案，配置於上述投射透鏡上，以指定的投射圖案使上述雷射光穿透； 其中，上述投射遮罩圖案除了對應於上述指定區域的穿透區域之外，還包括設置於該穿透區域的周邊，使上述雷射光穿透的輔助圖案。
  2. 如請求項1所述之雷射照射裝置，其中上述投射透鏡係能夠分離上述雷射光的微透鏡陣列所包括的複數個微透鏡，且 上述投射遮罩圖案所包括的上述複數個遮罩的各個係對應於上述複數個微透鏡的各個。
  3. 如請求項1所述之雷射照射裝置，其中上述投射遮罩圖案係除了略長方形的上述穿透區域之外，還包括沿著該穿透區域的長邊方向或短邊方向設置且具有比該穿透區域更窄的寬度的略長方形的輔助圖案。
  4. 如請求項1所述之雷射照射裝置，其中上述投射遮罩圖案係除了沿著略長方形的上述穿透區域的長邊方向的第一輔助圖案之外，還包括沿著該穿透區域的短邊方向設置的第二輔助圖案。
  5. 如請求項1所述之雷射照射裝置，其中上述投射遮罩圖案係基於上述雷射光的上述指定區域中之能量，而決定上述輔助圖案的寬度或大小。
  6. 如請求項1所述之雷射照射裝置，其中上述投射遮罩圖案係在上述穿透區域的長邊方向或短邊方向上，在該穿透區域内的邊緣區域上設置複數個遮光部分，以對上述雷射光進行遮光。
  7. 如請求項1所述之雷射照射裝置，其中上述投射遮罩圖案係在上述穿透區域的長邊方向及短邊方向上，在該穿透區域内的邊緣區域上設置複數個遮光部分，以對上述雷射光進行遮光，並且在該長邊方向的邊緣區域與該短邊方向的邊緣區域之中，所設置的該遮光部分的密度不同。
  8. 如請求項6或7所述之雷射照射裝置，其中上述投射遮罩圖案係依據上述雷射光的上述指定區域中之能量，決定設置於上述穿透區域内的上述遮光部分的密度。
  9. 一種薄膜電晶體的製造方法，包括： 產生步驟，用以產生雷射光； 穿透步驟，以配置在投射透鏡上，指定的投射圖案使上述雷射光穿透；及 照射步驟，對沈積在薄膜電晶體上的非晶形矽薄膜的指定區域，照射穿透上述指定的投射圖案的上述雷射光， 其中，在上述穿透步驟中，除了對應於上述指定區域的穿透區域之外，透過設置於該穿透區域的周邊的輔助圖案，使上述雷射光穿透。
  10. 一種電腦可讀取記錄媒體，其記錄有程式，該程式使電腦執行薄膜電晶體的製造方法，包括： 產生功能，用以產生雷射光； 穿透功能，以配置在投射透鏡上，指定的投射圖案使上述雷射光穿透；及 照射功能，對沈積在薄膜電晶體上的非晶形矽薄膜的指定區域，照射穿透上述指定的投射圖案的上述雷射光， 其中在上述穿透功能中，除了對應於上述指定區域的穿透區域之外，透過設置於該穿透區域的周邊的輔助圖案，使上述雷射光穿透。
  11. 一種投射遮罩，係配置在用以照射雷射光之投射透鏡上的投射遮罩，包括： 第一遮罩圖案，對沈積在薄膜電晶體上的非晶形矽薄膜的指定區域，以指定的投射圖案使上述雷射光穿透；以及 第二遮罩圖案，除了對應於上述指定區域的第一遮罩圖案之外，設置於該第一遮罩圖案的周邊，使上述雷射光穿透。
  12. 如請求項11所述之投射遮罩，其中上述投射透鏡係能夠分離上述雷射光的微透鏡陣列所包括的複數個微透鏡，且 上述第一遮罩圖案所包括的複數個遮罩的各個係對應於上述複數個微透鏡的各個。
  13. 如請求項11所述之投射遮罩，其中上述第二遮罩圖案係除了略長方形的上述穿透區域之外，還包含沿著該穿透區域的長邊方向或短邊方向設置且具有比該穿透區域更窄的寬度的略長方形的輔助圖案。
  14. 如請求項11所述之投射遮罩，其中第二遮罩圖案係除了沿著略長方形的上述穿透區域的長邊方向的圖案之外，還包含沿著該穿透區域的短邊方向所設置的圖案。
  15. 如請求項11所述之投射遮罩，其中上述第二遮罩圖案係基於上述雷射光的上述指定區域中之能量，而決定寬度或大小。
  16. 如請求項11所述之投射遮罩，其中上述第二遮罩圖案係在上述在穿透區域的長邊方向或短邊方向上，在該穿透區域内的邊緣區域上設置複數個遮光部分，以對上述雷射光進行遮光。
  17. 如請求項11所述之投射遮罩，其中上述第二遮罩圖案係在上述穿透區域的長邊方向及短邊方向上，在該穿透區域内的邊緣區域上設置複數個遮光部分，以對上述雷射光進行遮光，而且在該長邊方向的邊緣區域與該短邊方向的邊緣區域中，所設置的該遮光部分的密度不同。
  18. 如請求項16或17所述之投射遮罩，其中上述第二遮罩圖案係依據上述雷射光的上述指定區域中之能量，而決定設置於上述穿透區域内的上述遮光部分的密度。
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