專利名稱：結(jié)晶設(shè)備、結(jié)晶方法、器件、光學(xué)調(diào)制元件和顯示裝置的制作方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及一種結(jié)晶設(shè)備、結(jié)晶方法、器件、光學(xué)調(diào)制元件和顯示裝置，特別是涉及一種通過用具有預(yù)定光強分布的激光照射非單晶物質(zhì)如非單晶半導(dǎo)體膜而產(chǎn)生結(jié)晶半導(dǎo)體膜的技術(shù)。
用于選擇例如液晶顯示器(LCD)中的顯示像素的開關(guān)元件等的薄膜晶體管(TFT)已經(jīng)常規(guī)地通過使用非晶硅或多晶硅形成。
多晶硅具有比非晶硅更高的電子或空穴遷移性。因此，當(dāng)通過使用多晶硅形成晶體管時，開關(guān)速度以及顯示響應(yīng)速度變得比使用非晶硅形成的晶體管的情況更高。此外，外圍LSI可以包括薄膜晶體管。此外，有減少任何其他元件的設(shè)計余量的優(yōu)點。而且，當(dāng)在顯示器中安裝外圍電路如驅(qū)動電路或DAC時，這些外圍電路可以以更高速度操作。
由于多晶硅包括晶粒的聚集體，當(dāng)例如在這種多晶硅中形成TFT晶體管時，在溝道區(qū)中存在晶粒邊界，這種晶粒邊界用作阻擋器，并且與單晶硅相比電子或空穴的遷移性減小了。另外，通過使用多晶硅形成的很多薄膜晶體管的每個都具有形成在溝道區(qū)中的不同數(shù)量的晶粒邊界，并且這種差別變得不規(guī)則，在液晶顯示器的情況下導(dǎo)致顯示不均勻的問題。這樣，近年來已經(jīng)有人提出了一種產(chǎn)生具有大粒度晶粒的結(jié)晶硅的結(jié)晶方法，能形成至少一個溝道區(qū)，以便提高電子或空穴的遷移性并減少溝道部分中的晶粒邊界的數(shù)量的不規(guī)則性。
作為這種類型的結(jié)晶方法，有常規(guī)公知的一種“相位控制ELA(準(zhǔn)分子激光退火)法”，該方法通過用準(zhǔn)分子激光照射與多晶半導(dǎo)體膜或非單晶半導(dǎo)體膜大致平行的移相器而產(chǎn)生結(jié)晶半導(dǎo)體膜。相位控制ELA法的詳細(xì)說明在如下文獻(xiàn)中被公開例如Journal of The SurfaceScience Society of Japan，第21卷、第5號第278-287頁，2000年。
在相位控制ELA法中，產(chǎn)生具有反向山峰圖形(其中光強在中心最小和光強朝向周邊(側(cè)邊)急劇增加的圖形)的光強分布，其中在對應(yīng)于移相器的移相部分的點上的光強低于周邊部分的光強，并且用反向山峰形狀的這種光強分布的光照射非單晶半導(dǎo)體膜(多晶半導(dǎo)體膜或非晶半導(dǎo)體膜)。結(jié)果是，在根據(jù)照射目標(biāo)區(qū)中的光強分布的熔合區(qū)中產(chǎn)生溫度梯度，在首先固化的部分，或根據(jù)光強最小的點不熔化的部分上形成晶核，并且在橫向方向朝向周邊從晶核開始進(jìn)行晶體生長(這將被稱為“橫向生長”或“在橫向方向上的生長”)，由此產(chǎn)生具有大粒度的單晶顆粒。
此外，由H.Ogawa等人在IDW’03 Proceedings of the 10thInternational display Workshops第323頁中提出的“利用相位調(diào)制的準(zhǔn)分子退火方法的大Si顆粒的生長(Growth of Large Si Grain at RoomTemperature by Phase-Modulated Excimer Annealing Method)”發(fā)布了一種結(jié)晶方法，其通過用具有V形光強分布的光照射非單晶半導(dǎo)體膜而產(chǎn)生晶粒，其中所述光強分布可以通過移相器和圖像形成光學(xué)系統(tǒng)來獲得。此外，這種公知的參考文獻(xiàn)公開了希望獲得一種用于照射非單晶半導(dǎo)體膜的光強分布，從而在光強最大值被標(biāo)準(zhǔn)化為1.0時，在0.5-1.0的強度范圍內(nèi)的V形中改變。
在這種公知的參考文獻(xiàn)中公開的結(jié)晶方法中，使用脈沖振蕩型激光源如準(zhǔn)分子激光源，并且其每個典型的脈沖光發(fā)射時間是20-30nsec(納秒)。設(shè)置這個時間是為了獲得通過在極短時間內(nèi)在一部分半導(dǎo)體如硅上集中光發(fā)射能量而熔化半導(dǎo)體所需的大光強。結(jié)果是，可以在每個脈沖光發(fā)射時間內(nèi)用相同光強分布(V形)照射半導(dǎo)體。
現(xiàn)在將在下面參照圖18A-18D(圖18C和18D是表示涉及根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)當(dāng)用具有V形光強分布的光束在固定時間內(nèi)照射a-Si層時獲得的a-Si(非晶硅)層內(nèi)的溫度分布變化的計算結(jié)果)介紹由于在最新的公知參考文獻(xiàn)中公開的現(xiàn)有技術(shù)中，用相同V形光強分布照射半導(dǎo)體所產(chǎn)生的缺陷。在計算這個溫度分布的情況下，采用在如下文獻(xiàn)中所述的計算方法由Mitsuru Nakata等人提出的“一種新的成核位置控制準(zhǔn)分子激光結(jié)晶方法(A new Nucleation-Site-ControlExcimer-Laser-Crystallization Method)”，Jpn.J.Apple.Phys.第40(2001)卷Pt.1，No.5A，3049p，并且這里引證這篇參考文獻(xiàn)供參考。而且，在計算溫度分布的情況下，忽視了在熔化/固化a-Si時吸收/產(chǎn)生的潛在熱量的影響。作為計算條件，假設(shè)層結(jié)構(gòu)從光入射一側(cè)依次包括厚度為200nm的SiO2層、厚度為200nm的a-Si層和具有無限厚度的SiO2層。假設(shè)在具有如圖18A所示的V形的單位光強分布(表示包括在圖中連續(xù)形成的多個V形單位光強分布的光強分布中的一個山脈形狀單位強度部分)中最大光強為1.0×1011W/cm2，并且每個脈沖光發(fā)射時間是20nsec，如圖18B所示。此外，假設(shè)a-Si具有24W/mK的導(dǎo)熱率、861J/KKg的比熱和2340Kg/m3的密度。此外，假設(shè)SiO2具有1.5W/mK的導(dǎo)熱率、1000J/KKg的比熱和2300Kg/m3的密度。
參見圖18C，其中示出了在脈沖光發(fā)射期間溫度分布的變化，可以理解到溫度分布保持V形(表示在圖中連續(xù)形成的V形光強分布的人字形部分)并在施加具有V形光強分布的光束的期間經(jīng)20nsec時間之后實現(xiàn)了溫度增加。然而，參見圖18D，其中示出了在脈沖光發(fā)射之后的溫度分布的變化，可以認(rèn)識到在終止脈沖光發(fā)射之后隨著時間流逝溫度逐漸降低，并且隨著時間變化，V形溫度分布中的高溫區(qū)(峰值部分)的溫度梯度變平坦。這種現(xiàn)象的原因是a-Si層中的面內(nèi)方向的熱擴散。
圖19是示意性地表示通過圖18C中所示的溫度分布的變化而涉及的a-Si的結(jié)晶狀態(tài)的進(jìn)展的示意圖。在通過圖18C所示溫度分布的變化而涉及的硅的結(jié)晶中，如圖19所示，在a-Si的整個光接收區(qū)一次被熔化和中斷激光入射時，在溫度最低的部分即V形溫度分布(也是光強分布)的底部發(fā)生部分結(jié)晶。之后，借助于V形溫度分布中的溫度梯度的熱量，利用這個結(jié)晶部分作為晶核而使晶體在橫向方向上進(jìn)行生長。然而，當(dāng)晶體生長處于最后階段和達(dá)到V形溫度分布(也就是光強分布)的高溫區(qū)(峰值附近)時，由于預(yù)先的熱擴散而使高溫區(qū)中的溫度梯度處于平坦?fàn)顟B(tài)(溫度分布變圓的狀態(tài))。
因此，在達(dá)到高溫區(qū)之前終止主要希望的晶體生長，在V形溫度分布中的高溫區(qū)中產(chǎn)生不希望的晶核，并且這個高溫區(qū)被多晶結(jié)晶。結(jié)果是，在晶體生長的最后階段熱擴散的影響不能實現(xiàn)從晶核開始的充分晶體生長，因此不能進(jìn)行具有大粒度晶粒的結(jié)晶半導(dǎo)體的產(chǎn)生。在這種情況下，“具有大粒度的晶?！币馕吨哂性诰ЯＶ锌赏耆纬梢粋€TFT的溝道區(qū)的尺寸的晶粒。此外，在這種情況下，例如定位精度的余量變窄了。
盡管在上述計算中不考慮潛在熱量的影響，但是在固液界面處由于在固化期間產(chǎn)生的潛在熱量而使溫度增加。這種現(xiàn)象在如下文獻(xiàn)中被引入由Masakiyo Matsumura提出的“利用準(zhǔn)分子激光形成具有大晶粒的Si薄膜(formation of an Si thin film with a huge crystal grainusing an excimer laser)”，Journal of The Surface Science Society ofJapan，第21卷、第5號、第278頁，2000年。從在這篇參考文獻(xiàn)中引入的結(jié)果分析，可推測到當(dāng)高溫區(qū)中的溫度梯度如圖19所示那樣平坦化時，溫度分布受到潛在熱量的影響并且如圖20所示。在這種情況下，可以認(rèn)為進(jìn)一步廣泛地發(fā)生了由于潛在熱量的反射的影響而使溫度梯度平坦化，并且從首先開始結(jié)晶的晶核進(jìn)行的晶體生長變短(獲得在橫向方向上短的晶粒)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)晶設(shè)備、結(jié)晶方法、器件、光學(xué)調(diào)制元件以及顯示裝置，其能實現(xiàn)從晶核開始的充分晶體生長和由此產(chǎn)生具有大粒度的結(jié)晶物質(zhì)同時抑制在晶體生長的最后階段熱擴散或潛在熱量的發(fā)射的影響。
本發(fā)明的第一方面提供一種結(jié)晶設(shè)備，包括第一光學(xué)調(diào)制元件，其用光束照射非單晶物質(zhì)，由此使非單晶物質(zhì)熔化，其中所述光束將具有通過調(diào)制入射的第一光束的強度而得到的在非單晶物質(zhì)上的第一光強分布；第二光學(xué)調(diào)制元件，其用光束照射非單晶物質(zhì)，由此熔化非單晶物質(zhì)，其中所述光束將具有通過調(diào)制入射的第二光束的強度而得到的在非單晶物質(zhì)上的基本上不同于第一光強分布的第二光強分布；和照明系統(tǒng)，其使具有第二光強分布的光束在通過照射具有第一光強分布的光束而部分地熔化非單晶物質(zhì)期間，進(jìn)入非單晶物質(zhì)的熔化部分。
本發(fā)明的第二方面提供一種結(jié)晶設(shè)備，包括第一光學(xué)調(diào)制元件，其用第一光束照射非單晶物質(zhì)，由此使非單晶物質(zhì)熔化，其中所述光束將具有通過調(diào)制入射的第一光束的強度而得到的在非單晶物質(zhì)上的光強分布，該光強分布具有相鄰的至少兩個V形單位強度分布，以便在其間限定人字形單位光強分布；第二光學(xué)調(diào)制元件，其用第二光束照射非單晶物質(zhì)，由此熔化非單晶物質(zhì)，其中所述光束將具有通過調(diào)制入射的第二光束的強度而得到的在非單晶物質(zhì)上的第二光強分布；和照明系統(tǒng)，在從照射第一光束開始經(jīng)過預(yù)定時間之后，該照明系統(tǒng)用第二光束照射被第一光束熔化的一部分非單晶物質(zhì)。
在第一和第二方面中，照明系統(tǒng)可以具有提供照明光束的光源、分割從光源提供的光束的光束分裂器、將一個光束從光束分裂器引到第一光學(xué)調(diào)制元件的第一光學(xué)系統(tǒng)以及具有比第一光學(xué)系統(tǒng)更長的光學(xué)路徑長度并將另一光束從光束分裂器引到第二光學(xué)調(diào)制元件的第二光學(xué)系統(tǒng)。
此外，在這些方面中，優(yōu)選地，第一光學(xué)調(diào)制元件和第二光學(xué)調(diào)制元件是共用光學(xué)調(diào)制元件，并且照明系統(tǒng)使具有第一角分布的第一光束進(jìn)入共用光學(xué)調(diào)制元件，然后使具有基本上不同于第一角分布的第二角分布的第二光束進(jìn)入共用光學(xué)調(diào)制元件。在這種情況下，照明系統(tǒng)優(yōu)選具有提供照明光束的光源；分割從光源供給的光束的光束分裂器；使來自光束分裂器的一個光束成形并將這個光束引到預(yù)定位置的第一成形光學(xué)系統(tǒng)；具有比第一成形光學(xué)系統(tǒng)更長的光學(xué)路徑長度、使來自光束分裂器的另一個光束成形并將這個光束引到該預(yù)定位置的第二成形光學(xué)系統(tǒng)；設(shè)置在該預(yù)定位置上并將通過第一成形光學(xué)系統(tǒng)傳輸?shù)墓馐墓鈱W(xué)路徑和通過第二成形光學(xué)系統(tǒng)傳輸?shù)墓馐墓鈱W(xué)路徑組合起來的光學(xué)路徑組合元件；和設(shè)置在光學(xué)路徑組合元件和共用光學(xué)調(diào)制元件之間的共用照明光學(xué)系統(tǒng)。
此外，在這些方面中，優(yōu)選地，第一光學(xué)調(diào)制元件和第二光學(xué)調(diào)制元件是共用光學(xué)調(diào)制元件，照明系統(tǒng)使具有第一偏振狀態(tài)的第一光束進(jìn)入共用光學(xué)調(diào)制元件，然后使具有基本上不同于第一偏振狀態(tài)的第二偏振狀態(tài)的第二光束進(jìn)入共用光學(xué)調(diào)制元件。在這種情況下，照明系統(tǒng)優(yōu)選具有提供照明光束的光源；分割從光源供給的光束的偏振光束分裂器；將被光束分裂器反射的S偏振光束引導(dǎo)到預(yù)定位置的第一光學(xué)系統(tǒng)；具有比第一光學(xué)系統(tǒng)更長的光學(xué)路徑長度并將通過光束分裂器傳輸?shù)腜偏振光束引導(dǎo)到預(yù)定位置的第二光學(xué)系統(tǒng)；設(shè)置在預(yù)定位置上并將通過第一光學(xué)系統(tǒng)傳輸?shù)腟偏振光束的光學(xué)路徑和通過第二光學(xué)系統(tǒng)傳輸?shù)腜偏振光束的光學(xué)路徑組合起來的光學(xué)路徑組合元件；和設(shè)置在光學(xué)路徑組合元件和共用光學(xué)調(diào)制元件之間的共用照明光學(xué)系統(tǒng)。此外，在這種情況下，優(yōu)選共用光學(xué)調(diào)制元件包括圖形區(qū)，在該圖形區(qū)中用于具有第一偏振狀態(tài)的第一光束的傳輸系數(shù)基本上不同于具有第二偏振狀態(tài)的第二光束的傳輸系數(shù)。
而且，在這些方面中，優(yōu)選地，進(jìn)一步提供一種設(shè)置在第一和第二光學(xué)調(diào)制元件與非單晶半導(dǎo)體之間的共用圖像形成光學(xué)系統(tǒng)。
本發(fā)明的第三方面提供一種結(jié)晶方法，其通過用具有預(yù)定光強分布的光束照射非單晶物質(zhì)而產(chǎn)生結(jié)晶物質(zhì)，該方法包括第一照射步驟，用具有第一光強分布的第一光束照射非單晶物質(zhì)；和第二照射步驟，在非單晶物質(zhì)被第一照射步驟熔化的時間內(nèi)，用具有基本上不同于第一光強分布的第二光強分布的光束照射非單晶物質(zhì)的熔化部分。
本發(fā)明的第四方面提供一種結(jié)晶方法，其通過用具有預(yù)定光強分布的光束照射非單晶物質(zhì)而產(chǎn)生結(jié)晶物質(zhì)，該方法包括首先，用第一光束照射非單晶物質(zhì)，所述第一光束將具有在非單晶物質(zhì)上的光強分布，該光強分布具有相鄰的至少兩個V形單位強度分布，以便在其間限定人字形單位光強分布；和其次，在從第一照射步驟開始經(jīng)過預(yù)定時間之后，根據(jù)人字形單位光強分布的頂點，用具有第二光強分布的光束照射形成到非單晶物質(zhì)上的高溫區(qū)，以便補償非單晶物質(zhì)的高溫區(qū)中溫度梯度隨著時間而產(chǎn)生的平坦化。
在第三和第四方面中，優(yōu)選地，在第一照射步驟中用通過第一光學(xué)調(diào)制元件進(jìn)行了相位調(diào)制的光束照射非單晶半導(dǎo)體，并且用通過具有與第一光學(xué)調(diào)制元件不同的特性的第二光學(xué)調(diào)制元件進(jìn)行了相位調(diào)制的光束照射非單晶半導(dǎo)體?；蛘?，在第一照射步驟中，優(yōu)選使第一光束進(jìn)入共用光學(xué)調(diào)制元件并用通過共用光學(xué)調(diào)制元件進(jìn)行了相位調(diào)制的光束照射非單晶半導(dǎo)體，并且使具有不同于第一光束的特性的第二光束進(jìn)入共用光學(xué)調(diào)制元件，用通過共用光學(xué)調(diào)制元件進(jìn)行了相位調(diào)制的光束照射非單晶半導(dǎo)體。
根據(jù)本發(fā)明的第五方面，提供一種使用第一或第二方面的結(jié)晶設(shè)備或者第三或第四方面的結(jié)晶方法制造的器件。
根據(jù)本發(fā)明的第六方面，提供一種光學(xué)調(diào)制元件，它包括其中傳輸系數(shù)根據(jù)入射光束的偏振狀態(tài)而不同的圖形區(qū)以及調(diào)相區(qū)。
應(yīng)該注意的是，在本說明書中，為了表述的目的，使用術(shù)語“非單晶”表示處于熔化狀態(tài)的非單晶。
利用根據(jù)上述方面的技術(shù)，可以相對于熱擴散或潛在熱量發(fā)射的影響，補償隨著時間變化產(chǎn)生的溫度梯度的平坦化，例如V形溫度分布的高溫區(qū)，并且甚至在結(jié)晶生長的最后階段也確實地保持了高溫區(qū)中的所需溫度梯度。結(jié)果是，可以實現(xiàn)從晶核開始的充分晶體生長，并產(chǎn)生大粒度的晶粒，同時抑制了在晶體生長最后階段熱擴散或潛在熱量發(fā)射的影響。


圖1是表示根據(jù)本發(fā)明第一實施例的結(jié)晶設(shè)備的示意圖；圖2是表示圖1所示的第一照明光學(xué)系統(tǒng)和第二照明光學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的示意圖；圖3A和3B是分別表示第一實施例中的第一光學(xué)調(diào)制元件的相位圖形以及通過使用第一光學(xué)調(diào)制元件在被處理襯底上形成的光強分布的示意圖；圖4A和4B是分別表示第一實施例中的第二光學(xué)調(diào)制元件的相位圖形以及通過使用第二光學(xué)調(diào)制元件在被處理襯底上形成的光強分布的示意圖；圖5A和5B是分別表示第一實施例中的光源的脈沖光輻射特性以及進(jìn)入第一光學(xué)調(diào)制元件的第一脈沖光和進(jìn)入第二光學(xué)調(diào)制元件中的第二脈沖光之間的臨時關(guān)系的示意圖；圖6是表示在第一實施例中結(jié)晶如何進(jìn)行的示意圖；圖7表示根據(jù)本發(fā)明第二實施例的結(jié)晶設(shè)備的結(jié)構(gòu)的示意圖；圖8A和8B分別是表示圖7所示的第一照明光學(xué)系統(tǒng)和第二照明光學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的示意圖；圖9A和9B分別是表示第二實施例中的共用光學(xué)調(diào)制元件和被處理襯底之間的位置關(guān)系以及共用光學(xué)調(diào)制元件的相位圖形的示意圖；圖10是表示當(dāng)使第一脈沖光進(jìn)入第二實施例中的共用光學(xué)調(diào)制元件時在被處理襯底上形成的光強分布的示意圖；圖11是表示當(dāng)使第二脈沖光進(jìn)入第二實施例中的共用光學(xué)調(diào)制元件時在被處理襯底上形成的光強分布的示意圖；圖12是表示根據(jù)本發(fā)明第三實施例的結(jié)晶設(shè)備的結(jié)構(gòu)的示意圖；圖13A、13B和13C是分別表示第三實施例中的共用光學(xué)調(diào)制元件的相位圖形、導(dǎo)電膜圖形、和共用光學(xué)調(diào)制元件的示意圖；圖14是表示當(dāng)使第一脈沖光進(jìn)入第三實施例中的共用光學(xué)調(diào)制元件時在被處理襯底上形成的光強分布的示意圖；圖15是表示當(dāng)使第二脈沖光進(jìn)入第三實施例中的共用光學(xué)調(diào)制元件時在被處理襯底上形成的光強分布的示意圖；圖16A和16B是分別表示第一脈沖光和第二脈沖光之間的時間關(guān)系的不同修改例的示意圖；圖17A-17E是表示使用根據(jù)本實施例的結(jié)晶設(shè)備制造電子裝置的工藝的工藝剖面圖；圖18A-18D是表示根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)當(dāng)用具有V形光強分布的光束在固定時間內(nèi)照射a-Si時獲得的溫度分布變化的計算結(jié)果的示意圖；圖19是表示涉及圖18D中所示的溫度分布變化的a-Si的結(jié)晶的進(jìn)行狀態(tài)的示意圖；和圖20是表示當(dāng)受到潛在熱量影響時現(xiàn)有技術(shù)的不便的示意圖。
具體實施例方式
下面將參照附圖介紹根據(jù)本發(fā)明的實施例。
圖1是表示根據(jù)本發(fā)明第一實施例的結(jié)晶設(shè)備的結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖2是表示第一照明光學(xué)系統(tǒng)和第二照明光學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的示意圖。
參見圖1，根據(jù)第一實施例的結(jié)晶設(shè)備包括各調(diào)制入射光束的相位的第一光學(xué)調(diào)制元件1和第二光學(xué)調(diào)制元件2；照明系統(tǒng)3；圖像形成光學(xué)系統(tǒng)4；和其上安裝被處理襯底5的襯底臺6。
下面詳細(xì)介紹第一光學(xué)調(diào)制元件1和第二光學(xué)調(diào)制元件2的結(jié)構(gòu)和效果。照明系統(tǒng)3包括作為輸出使被處理襯底5的非單晶半導(dǎo)體熔化的能量光的光源的KrF準(zhǔn)分子激光源31，它提供波長例如為248nm的脈沖激光。作為光源31，還可以使用任何其它合適的光源，如具有發(fā)射使結(jié)晶處理目標(biāo)或非單晶半導(dǎo)體熔化的能量光線的性能的XeCl準(zhǔn)分子激光源或YAG激光源。從光源32發(fā)射的激光進(jìn)入光束分裂器32，通過該光束分裂器將激光分成兩個部分。
被光束分裂器32反射的一部分激光(第一激光)經(jīng)過第一照明光學(xué)系統(tǒng)33被引導(dǎo)到第一光學(xué)調(diào)制元件1。通過光束分裂器32傳輸?shù)牧硪徊糠旨す?第二激光)經(jīng)延遲光學(xué)系統(tǒng)34、一對反射鏡35和36以及第二照明光學(xué)系統(tǒng)37被引導(dǎo)到第二光學(xué)調(diào)制元件2，其中延遲光學(xué)系統(tǒng)34包括例如多個反射部件并具有相對長的光學(xué)路徑，第二照明光學(xué)系統(tǒng)37具有與第一照明光學(xué)系統(tǒng)33相同的結(jié)構(gòu)。因此，從光束分裂器32到第二光學(xué)調(diào)制元件2的光學(xué)路徑長度設(shè)置成比從光束分裂器32到第一光學(xué)調(diào)制元件1的光學(xué)路徑長度長預(yù)定距離。這個預(yù)定距離是對應(yīng)于在通過第一光學(xué)調(diào)制元件1照射的被處理襯底5的非單晶半導(dǎo)體被部分地熔化的期間通過第二光學(xué)調(diào)制元件2進(jìn)行照射的時序的距離。非單晶半導(dǎo)體的部分熔化意味著光強分布的至少最大值在利用脈沖方式通過第一光學(xué)調(diào)制元件1照射的非單晶半導(dǎo)體的溫度下降過程中熔化的期間。
從光源31發(fā)射出并進(jìn)入第一照明光學(xué)系統(tǒng)33(或第二照明光學(xué)系統(tǒng)37)的光束通過光束擴張器3a擴張，然后進(jìn)入第一蠅眼透鏡3b，如圖2所示。通過這種方式，多個小光源形成在第一蠅眼透鏡3b的后聚焦表面上，并且來自多個小光源的光通量按照重疊方式照射到第二蠅眼透鏡3d的入射表面上。結(jié)果是，在第二蠅眼透鏡3d的后聚焦表面上形成比第一蠅眼透鏡3b的后聚焦表面上的更小的光源。
來自形成在第二蠅眼透鏡3d的后聚焦表面上的多個小光源的光通量按照重疊方式通過第二聚光光學(xué)系統(tǒng)3e照射第一光學(xué)調(diào)制元件1(或第二光學(xué)調(diào)制元件2)。這里，第一蠅眼透鏡3b和第一聚光光學(xué)系統(tǒng)3c構(gòu)成第一均化器。第一均化器使從光源31提供的激光相對于第一光學(xué)調(diào)制元件1(或第二光學(xué)調(diào)制元件2)上的入射角而均勻化。
第二蠅眼透鏡3d和第二聚光光學(xué)系統(tǒng)3e構(gòu)成第二均化器。第二均化器使被第一均化器均勻化的具有入射角的激光相對于在第一光學(xué)調(diào)制元件1(或第二光學(xué)調(diào)制元件2)上的每個面內(nèi)位置上的光強而均勻化。通過這種方式，照明系統(tǒng)3用具有基本上均勻化的光強分布的激光照射各個第一光學(xué)調(diào)制元件1和第二光學(xué)調(diào)制元件2。在上述說明中，應(yīng)該理解到，照明系統(tǒng)3使具有預(yù)定光發(fā)射時間的第一脈沖光進(jìn)入第一光學(xué)調(diào)制元件1，然后在從第一脈沖光開始入射到第一光學(xué)調(diào)制元件1上的預(yù)定時間(對應(yīng)于預(yù)定距離)之后，使具有與第一脈沖光相同的光發(fā)射時間的第二脈沖光進(jìn)入第二光學(xué)調(diào)制元件2。該預(yù)定距離是對應(yīng)于在通過第一光學(xué)調(diào)制元件1照射的被處理襯底5的非單晶半導(dǎo)體被部分地熔化的期間通過第二光學(xué)調(diào)制元件2進(jìn)行照射的時序的距離。
通過第一光學(xué)調(diào)制元件1進(jìn)行調(diào)相的第一激光通過光束分裂器7傳輸，然后經(jīng)圖像形成光學(xué)系統(tǒng)4進(jìn)入被處理襯底5中。另一方面，通過第二光學(xué)調(diào)制元件2進(jìn)行了相位調(diào)制的第二激光被光束分裂器7反射，然后通過圖像形成光學(xué)系統(tǒng)4進(jìn)入被處理襯底5。這里，在圖像形成光學(xué)系統(tǒng)4中，第一光學(xué)調(diào)制元件1和第二光學(xué)調(diào)制元件2的圖形表面與被處理襯底5(精確地說是非單晶半導(dǎo)體層的上表面)按照光學(xué)共軛關(guān)系設(shè)置。換言之，被處理襯底5設(shè)置到與第一光學(xué)調(diào)制元件1和第二光學(xué)調(diào)制元件2的圖形表面光學(xué)地共軛的表面(圖像形成光學(xué)系統(tǒng)4的圖像表面)。
圖像形成光學(xué)系統(tǒng)4包括在前部正透鏡組件4a和后部正透鏡組件4b之間的孔徑光闌組件4c?？讖焦怅@組件4c包括具有不同尺寸的孔徑部分(光傳輸部分)的多個孔徑光闌。實際上，使用一個被選光闌。這樣，多個孔徑光闌4c可以相對于光學(xué)路徑而替換?；蛘撸鰹榭讖焦怅@4c，可以使用能連續(xù)改變孔徑部分的尺寸的可變光闌。在任何情況下，孔徑光闌4c的孔徑部分的尺寸(因此圖像形成光學(xué)系統(tǒng)4的圖像側(cè)數(shù)值孔徑NA)設(shè)置成可以在被處理襯底5的半導(dǎo)體層上產(chǎn)生所需光強分布，這將在后面說明。這種圖像形成光學(xué)系統(tǒng)4可以是折射型光學(xué)系統(tǒng)、反射型光學(xué)系統(tǒng)或折射/反射型光學(xué)系統(tǒng)。
被處理襯底5在如下工藝中被結(jié)晶其中形成通過第一光學(xué)調(diào)制元件1進(jìn)行相位調(diào)制的第一激光的圖像并進(jìn)行熔融和固化。例如利用化學(xué)汽相淀積(CVD)通過在例如液晶顯示器玻璃板襯底上依次形成下膜、非晶硅膜(半導(dǎo)體層)和覆蓋膜而獲得被處理襯底5。下絕緣膜由絕緣材料形成，例如SiO2，并避免外來粒子例如玻璃襯底中的Na混合到非晶硅膜中，在非晶硅膜與玻璃襯底直接接觸時將發(fā)生這種現(xiàn)象，并防止非晶硅膜的熔化溫度直接傳輸?shù)讲Ａбr底上。非晶硅膜是要結(jié)晶的半導(dǎo)體膜，并且這是非單晶膜、非晶半導(dǎo)體膜或多晶半導(dǎo)體。
非單晶膜不限于半導(dǎo)體膜，還可以是由非單晶材料如非單晶金屬形成的膜。優(yōu)選形成絕緣膜，例如SiO2膜作為非晶硅膜上的覆蓋膜。通過進(jìn)入非晶硅膜的一部分光束加熱覆蓋膜，并在加熱時儲存溫度。如果不提供覆蓋膜，在中斷光束入射時，盡管光束高溫部分的溫度在非晶硅膜的照射目標(biāo)表面上相對快速地降低，但熱儲存效果也減輕了這種溫度下降梯度并便于大粒度的橫向晶體生長。被處理襯底5被真空吸盤或靜電吸盤設(shè)置并保持在襯底臺6上的預(yù)定位置上。
圖3A是表示第一實施例中的第一光學(xué)調(diào)制元件1的相位圖形的示意圖，圖3B是表示通過使用第一光學(xué)調(diào)制元件而在被處理襯底上形成第一激光的光強分布的示意圖。如圖3A所示，第一實施例中的第一光學(xué)調(diào)制元件1在橫向方向(平行于橫截面A的方向)的一個周期中具有參考相位值為0度的參考相位區(qū)(用圖中的空白部分表示)1a以及調(diào)相值為90度的每個矩形調(diào)相區(qū)(由圖中的陰影部分表示)1b。這里，調(diào)相區(qū)1b根據(jù)1.0μm的間距在垂直和水平方向設(shè)置成矩陣形式(圖像形成光學(xué)系統(tǒng)4的圖像表面上的減少值，涉及光學(xué)調(diào)制元件的尺寸由圖像表面減少值等表示)。
此外，調(diào)相區(qū)1b相對于包括一個相位區(qū)的1.0μm×1.0μm的單位單元(被虛線包圍的區(qū)域)的面積共享比(效率)1c在橫向方向上(沿著橫截面A)在0％和50％之間變化。具體地說，相位圖形的重復(fù)單位區(qū)域1d的兩側(cè)上的調(diào)相區(qū)1b的面積共享比是50％(最大面積共享比)，而在重復(fù)單位區(qū)域1d的中心的調(diào)相區(qū)1b的面積共享比是0％(最小面積共享比)，并且這些比之間的調(diào)相區(qū)1b的面積共享比按照28％、18％、11％和5％的順序變化。1.0μm×1.0μm的單位單元1c具有不大于圖像形成光學(xué)系統(tǒng)4的點擴散函數(shù)范圍的尺寸。
當(dāng)使用根據(jù)第一實施例的第一光學(xué)調(diào)制元件1時，如圖3B所示，根據(jù)單位區(qū)域1d，在設(shè)置在圖像形成光學(xué)系統(tǒng)4的圖像表面位置上的被處理襯底5的表面上形成山脈形狀的單位光強分布(在相鄰的V形單位光強的最小峰值部分之間的光強分布)。即，形成山脈形的單位光強分布，其中根據(jù)調(diào)相區(qū)1b的面積共享比為50％的橫截面A的位置的光強最小，并且根據(jù)調(diào)相區(qū)1b的面積共享比為0％的橫截面A的位置的光強最大。實際上，第一光學(xué)調(diào)制元件1具有在橫向方向上設(shè)置的多個相位圖形，如圖3A所示。結(jié)果是，在照射目標(biāo)表面上的橫向方向上形成如圖3B所示的多個人字形(即，V形)單位光強分布，因此將照射表面上的光強分布定義為多個V形光強分布。圖3B表示在沿著橫截面A的方向上連續(xù)形成的多個V形光強分布當(dāng)中，對應(yīng)于相位圖形的重復(fù)單位區(qū)域1d的一個人字形或山脈形光強分布。
圖4A和4B分別是表示第一實施例的第二光學(xué)調(diào)制元件1的相位圖形和使用第二光學(xué)調(diào)制元件2在被處理襯底5上形成的光強分布的示意圖。如圖4A所示，根據(jù)第一實施例的第二光學(xué)調(diào)制元件2具有參考相位值為0度的參考相位區(qū)(用圖中的空白部分表示)2a以及調(diào)相值為180度的每個矩形(本例中為正方形)調(diào)相區(qū)(由圖中的陰影部分表示)2b。這里，調(diào)相區(qū)2b根據(jù)1.0μm的間距(圖像表面減少值)在垂直和水平方向設(shè)置。
調(diào)相區(qū)2b相對于包括一個相位區(qū)的1.0μm×1.0μm的單位單元(被虛線包圍的正方形區(qū)域)2c的面積共享比(效率)沿著圖中的水平方向(沿著橫截面A)在0％和50％之間變化。具體地說，相位圖形的重復(fù)單位區(qū)域2d的兩側(cè)上的調(diào)相區(qū)2b的面積共享比是50％，而在重復(fù)單位區(qū)域2d的中心的調(diào)相區(qū)2b的面積共享比是0％，并且這些比之間的調(diào)相區(qū)2b的面積共享比按照50％、50％、28％和11％的順序變化。1.0μm×1.0μm的單位單元2c具有不大于圖像形成光學(xué)系統(tǒng)4的點擴散函數(shù)范圍的尺寸。
當(dāng)使用根據(jù)第一實施例的第二光學(xué)調(diào)制元件2時，如圖4B所示，根據(jù)相位圖形的單位區(qū)域2d，在設(shè)置在圖像形成光學(xué)系統(tǒng)4的圖像表面位置上的被處理襯底5的表面(照射目標(biāo)表面)上形成具有山峰形狀的單位光強分布。這個單位光強分布具有中心山峰的形狀，其中根據(jù)調(diào)相區(qū)2b的面積共享比為0％的橫截面A的位置的光強最大，并且根據(jù)調(diào)相區(qū)2b的面積共享比為50％的橫截面A的位置的光強基本為0。
比較圖3B和4B所示的光強分布，可以理解到，通過使用第二光學(xué)調(diào)制元件2形成的具有中心山峰形狀的光強分布的梯度大于通過使用第一光學(xué)調(diào)制元件1形成的V形的人字形光強分布的梯度。這些圖中所示的光強分布是在如下假設(shè)基礎(chǔ)上計算的光的波長λ為248nm、圖像形成光學(xué)系統(tǒng)4的圖像側(cè)數(shù)值孔徑NA為0.13，和圖像形成光學(xué)系統(tǒng)4的值σ(相干系數(shù))為0.5。根據(jù)第三實施例的光強分布的計算假定為具有相同條件。
圖5A和5B分別是表示第一實施例中的光源的脈沖光發(fā)射特性和進(jìn)入第一光學(xué)調(diào)制元件中的第一脈沖光和進(jìn)入第二光學(xué)調(diào)制元件的第二脈沖光之間的臨時關(guān)系。在第一實施例中，如圖5A所示，從光源31發(fā)射的脈沖光的光發(fā)射周期設(shè)置為20nsec。此外，從第一光束分裂器32到第一光學(xué)調(diào)制元件1的第一激光的光學(xué)路徑長度與從光束分裂器32到第二光學(xué)調(diào)制元件2的第二激光的光學(xué)路徑之間的光學(xué)路徑長度差設(shè)置成對應(yīng)于延遲時間40nsec(從第二光束分裂器7到第一光學(xué)調(diào)制元件1的距離設(shè)置為等于從第二光束分裂器7到第二光學(xué)調(diào)制元件2的距離)。對應(yīng)于延遲時間40nsec＝40×10-9sec的光學(xué)路徑長度差可以通過下列表達(dá)式(1)來計算。關(guān)于延遲時間的設(shè)置，合適地選擇直到熔化部分(這部分被稱為最大值熔化部分，并且它是對應(yīng)人字形光強分布的頂點的區(qū)域)保持下來而沒有在照射目標(biāo)表面上結(jié)晶的周期的周期，其中通過利用至少第一光學(xué)調(diào)制元件1形成的光強分布使照射目標(biāo)表面熔化和結(jié)晶。
(光學(xué)路徑長度差)＝(光速)×(延遲時間)＝(3.0×108m/sec)×(40×10-9sec)＝12m (1)。
通過這種方式，按照如下方式確定包括多個反射部件的延遲光學(xué)系統(tǒng)34的內(nèi)部結(jié)構(gòu)從光束分裂器32到第一光學(xué)調(diào)制元件1的光學(xué)路徑長度與從光束分裂器32到第二光學(xué)調(diào)制元件2的光學(xué)路徑之間的光學(xué)路徑長度差變?yōu)榇蠹s12m(盡管在圖1中，光束分裂器32和第一光學(xué)調(diào)制元件1之間的距離明顯不同于光束分裂器32和第二光學(xué)調(diào)制元件2之間的距離(不包括延遲光學(xué)系統(tǒng)34的距離)，這些距離設(shè)置為彼此相等)。希望通過提供相對多的彎曲光學(xué)路徑來減小延遲光學(xué)系統(tǒng)34的尺寸。
這樣，在第一實施例中，如圖5B所示，具有20nsec的光發(fā)射時間的第一脈沖光進(jìn)入第一光學(xué)調(diào)制元件1，然后在從第一脈沖光入射到第一光學(xué)調(diào)制元件1上開始經(jīng)過40nsec之后，具有與第一脈沖光相同的20nsec光發(fā)射時間的第二脈沖光進(jìn)入第二光學(xué)調(diào)制元件2。為了便于理解，假設(shè)在其它實施例中，與第一實施例相同，光源的脈沖光發(fā)射特性以及第一脈沖光和第二脈沖光之間的臨時關(guān)系滿足圖5B所示的條件。
圖6是表示第一實施例中的結(jié)晶的進(jìn)行狀態(tài)的示意圖。在第一實施例中，如圖6所示，通過使第一脈沖光進(jìn)入第一光學(xué)調(diào)制元件1，由此在被處理襯底5的表面上形成對應(yīng)于V形光強分布的V形溫度分布，從而用V形光強分布(第一光強分布)照射被處理襯底5的表面。而且，在V形溫度分布中的高溫區(qū)(峰頂部分)中的溫度梯度由于溫度下降而降低到不大于熔點之前，在通過第一脈沖光獲得的人字形光強分布中的最大溫度部分及其附近被不低于熔點的溫度的光圖形照射。即，使第二脈沖光進(jìn)入第二光調(diào)制元件2，并在部分地熔化被處理襯底5上的非單晶半導(dǎo)體的時間內(nèi)，用具有中心山峰形狀(第二光強分布)的光強分布照射被處理襯底5的表面。
結(jié)果是，通過添加對應(yīng)于具有中心山峰形狀的第二光強分布的溫度分布，可以相對于熱擴散或潛在熱量發(fā)射的影響補償(校正)V形溫度分布中的高溫區(qū)中的溫度梯度的平坦化，并且甚至在晶體生長的最后階段也能確實地保持高溫區(qū)中的所需溫度梯度。圖6表示了這個狀態(tài)。就是說，在其中的(a)中示出了通過第一光學(xué)調(diào)制元件1而在非單晶半導(dǎo)體上形成的第一光強分布。(b)示出了在光照射之前非單晶半導(dǎo)體5的溫度分布，其中整個表面表示常溫并且半導(dǎo)體處于固態(tài)。
然后，在具有如(a)中所示的光強分布的脈沖狀光束(第一激光)進(jìn)入非單晶半導(dǎo)體層5中時，在這個半導(dǎo)體層5的照射目標(biāo)表面上形成不低于熔點并示于(c)中的溫度分布。即，具有不低于熔點的溫度的照射目標(biāo)表面被熔化，同時保持該溫度分布(液體狀態(tài))。當(dāng)終止脈沖狀光束照射時間時，開始呈現(xiàn)溫度下降狀態(tài)。在溫度下降過程中，如(d)所示，當(dāng)經(jīng)過部分熔點時，從存在于光強分布中的最小值部分中的晶核開始進(jìn)行晶體生長。這個狀態(tài)示于(e)中。另外，當(dāng)溫度下降如(f)那樣進(jìn)行時，晶體生長在水平方向進(jìn)行，并且獲得(g)中所示的狀態(tài)。在這個部分熔化區(qū)部分地保持的狀態(tài)下，用具有第二光強分布的(h)中所示的光強分布的光束同軸地照射非單晶半導(dǎo)體5。即，用具有等于或高于第二光強分布的熔點的最大值并示于圖6(h)中的光束(第二激光束)照射對應(yīng)于第一光強分布的最大值的非單晶半導(dǎo)體5的照射目標(biāo)部分中的熔化部分。換言之，用(f)中所示的光束照射非單晶半導(dǎo)體5，并證實等于或高于(g)中所示的液態(tài)部分中的熔點的高溫。結(jié)果是，甚至在(i)中所示的人字形光強分布的頂部也在水平方向進(jìn)行晶體生長。
因此，在第一實施例中，由于甚至在晶體生長的最后階段也確實地保持了V形溫度分布的高溫區(qū)中的所需溫度梯度，因此在達(dá)到高溫區(qū)之前不終止晶體生長，和不在高溫區(qū)中結(jié)晶的情況下實現(xiàn)了充分長的晶體的橫向生長。就是說，在第一實施例中，在晶體生長的最后階段可以抑制熱擴散或潛在熱量發(fā)射的影響，并且可以實現(xiàn)從晶核開始的充分的晶體生長，由此產(chǎn)生具有大粒度的結(jié)晶半導(dǎo)體。結(jié)果是，可以拓寬例如定位精度的余量。
在第一實施例中，來自一個光源31的光束被光束分裂器32分成兩個光束。然而，本發(fā)明不限于此，也可以采用如下結(jié)構(gòu)其中來自第一光源的光束被引導(dǎo)到第一光學(xué)調(diào)制元件1，和來自第二光源的光束被引導(dǎo)到第二光學(xué)調(diào)制元件2，并且從兩個光源發(fā)射脈沖光的時序可以偏移。
在第一實施例中，共用圖像形成光學(xué)系統(tǒng)4設(shè)置在第一光學(xué)調(diào)制元件1和第二光學(xué)調(diào)制元件2與被處理襯底5之間。然而，本發(fā)明不限于此，將光從第一光學(xué)調(diào)制元件引導(dǎo)到被處理襯底5的第一圖像形成光學(xué)系統(tǒng)和將光從第二光學(xué)調(diào)制元件2引導(dǎo)到被處理襯底的第二圖像形成光學(xué)系統(tǒng)可以分開提供。在這種情況下，必須在第一和第二圖像形成光學(xué)系統(tǒng)與被處理襯底5之間設(shè)置組合兩個光學(xué)路徑的光學(xué)路徑組合元件。
圖7是表示根據(jù)本發(fā)明第二實施例的結(jié)晶設(shè)備的結(jié)構(gòu)的示意圖。圖8A和8B是表示圖7中所示的第一照明光學(xué)系統(tǒng)和第二照明光學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的示意圖。參見圖7，根據(jù)第二實施例的結(jié)晶設(shè)備是如下設(shè)備它與不使用圖像形成光學(xué)系統(tǒng)的近程(散焦)方法(施加在近程曝光中產(chǎn)生的菲涅耳衍射圖形的方法)一致，并包括照明系統(tǒng)3A、其上安裝被處理襯底5的襯底臺6、和光學(xué)調(diào)制元件10，光學(xué)調(diào)制元件10設(shè)置在這些部件之間并共用于第一脈沖光(第一激光)和第二脈沖光(第二激光)。在圖7中，相同參考數(shù)字表示具有與圖1中的構(gòu)成元件相同的功能的元件。
在照明系統(tǒng)3A中，從光源31發(fā)射的激光進(jìn)入光束分裂器32。被光束分裂器32反射的光(第一激光)通過第一成形光學(xué)系統(tǒng)41進(jìn)入光學(xué)路徑組合元件42，如光束分裂器。另一方面，通過光束分裂器32傳輸?shù)墓?第二激光)經(jīng)過延遲光學(xué)系統(tǒng)34、一對反射鏡35和36以及第二成形光學(xué)系統(tǒng)43進(jìn)入光學(xué)路徑組合元件42。通過光學(xué)路徑組合元件42傳輸?shù)牡谝患す馔ㄟ^共用照明光學(xué)系統(tǒng)44，然后作為第一脈沖光照射共用光學(xué)調(diào)制元件10。同樣，被光學(xué)路徑組合元件42反射的第二激光通過共用照明光學(xué)系統(tǒng)44，然后作為第二脈沖光照射共用光學(xué)調(diào)制元件10。
在第二實施例中，用第一放大率放大第一激光的直徑的第一成形光學(xué)系統(tǒng)41和共用照明光學(xué)系統(tǒng)44構(gòu)成第一照明光學(xué)系統(tǒng)，該第一照明光學(xué)系統(tǒng)使具有第一角分布(角寬度)的第一脈沖光進(jìn)入共用光學(xué)調(diào)制元件10。此外，用小于第一放大率的第二放大率放大第二激光的直徑的第二成形光學(xué)系統(tǒng)43和共用照明光學(xué)系統(tǒng)44構(gòu)成第二照明光學(xué)系統(tǒng)，該第二照明光學(xué)系統(tǒng)使具有不同于第一角分布的第二角分布(角寬度)的第二脈沖光進(jìn)入共用光學(xué)調(diào)制元件10。如圖8A所示，第一成形光學(xué)系統(tǒng)41按照距離光源的順序具有負(fù)透鏡組3f和正透鏡組3g。同樣，第二成形光學(xué)系統(tǒng)43按照距離光源的順序具有負(fù)透鏡組3h和正透鏡組3i，如圖8B所示。
如圖8A和8B所示，共用照明光學(xué)系統(tǒng)44按照距離光源的順序具有蠅眼透鏡3j和聚光光學(xué)系統(tǒng)3k。這里，共用照明光學(xué)系統(tǒng)44是按照如下方式構(gòu)成的蠅眼透鏡3j的后聚焦表面基本上與聚光光學(xué)系統(tǒng)3k的前聚焦表面相匹配。其直徑已經(jīng)被第一成形光學(xué)系統(tǒng)41放大的光束(第一激光)相對于共用調(diào)制元件10進(jìn)行科勒(Koehler)照明，作為具有通過共用照明光學(xué)系統(tǒng)44的均勻化照明分布的最大入射角θ1的第一脈沖光。同樣，其直徑已經(jīng)被第二成形光學(xué)系統(tǒng)43放大的光束(第二激光)相對于共用調(diào)制元件10進(jìn)行可勒照明，作為具有通過共用照明光學(xué)系統(tǒng)44的均勻化照明分布的最大入射角θ2的第二脈沖光。在這種情況下，由于第一成形光學(xué)系統(tǒng)41的放大率設(shè)置成大于第二成形光學(xué)系統(tǒng)43的放大率，因此通過第一成形光學(xué)系統(tǒng)41進(jìn)入蠅眼透鏡3j的光束的橫截面大于通過第二成形光學(xué)系統(tǒng)43進(jìn)入蠅眼透鏡3j的光束的橫截面。
結(jié)果是，通過第一成形光學(xué)系統(tǒng)41進(jìn)入共用光學(xué)調(diào)制元件10的第一脈沖光的最大入射角θ1變得大于通過第二成形光學(xué)系統(tǒng)43進(jìn)入共用光學(xué)調(diào)制元件10的第二脈沖光的最大入射角θ2。這是因為進(jìn)入共用光學(xué)調(diào)制元件10的光的最大入射角取決于在確定共用照明光學(xué)系統(tǒng)44的出口光瞳的蠅眼透鏡3j的存在表面上的光束的橫截面尺寸。在下列模擬中，假設(shè)第一脈沖光的最大入射角θ1為2.1度，而第二脈沖光的最大入射角θ2為1.0度。
圖9A和9B分別是表示在第二實施例中共用光學(xué)調(diào)制元件和被處理襯底之間的位置關(guān)系以及共用光學(xué)調(diào)制元件的相位圖形的一部分。圖10是表示在第二實施例中在使第一脈沖光進(jìn)入共用光學(xué)調(diào)制元件中時在被處理襯底上形成的光強分布的示意圖，圖11是表示在第二實施例中在使第二脈沖光進(jìn)入共用光學(xué)調(diào)制元件中時在被處理襯底上形成的光強分布的示意圖。共用光學(xué)調(diào)制元件10靠近被處理襯底設(shè)置，其距離被處理襯底5的表面的間隙為155μm，如圖9A所示。
此外，如圖9B所示，共用光學(xué)調(diào)制元件10是所謂的線型移相器，并包括在一個方向或在橫向交替重復(fù)的兩個矩形區(qū)10a和10b。在本例中，兩個區(qū)域10a和10b各具有例如10μm的寬度尺寸，并且在兩個10a和10b之間提供180度的相差。在共用光學(xué)調(diào)制元件10中，在具有180度相差的兩個區(qū)域10a和10b之間的線性邊界10c構(gòu)成移相線。
當(dāng)具有最大入射角θ1＝2.1度的第一脈沖光進(jìn)入共用光學(xué)調(diào)制元件10時，如圖10B所示，在靠近光學(xué)調(diào)制元件10設(shè)置的被處理襯底5的表面上形成基本上人字形光強分布(第一光強分布)，該光強分布與圖3B所示的光強分布類似并對應(yīng)于相鄰的V形單位強度分布的最小強度部分之間的強度分布。圖10B表示由各個區(qū)域10a和10b形成的單位光強分布，并且可以在被處理襯底5上實際獲得由多個單位光強分布構(gòu)成的光強分布，其中單位光強分布在橫向耦合。如可以從這個圖中理解到的，形成了基本上人字形光強分布，其中光強根據(jù)移相線10c為最小并根據(jù)兩個移相線10c的中心區(qū)域(區(qū)域10b的中心區(qū))為最大。
另一方面，當(dāng)具有最大入射角θ2＝1.0度的第二脈沖光進(jìn)入共用光學(xué)調(diào)制元件10時，如圖11所示，被處理襯底5的表面上形成具有基本上中心山峰形狀的光強分布(第二光強分布)，該光強分布與圖4B所示的光強分布類似。即，形成了具有基本上中心山峰形狀的光強分布，其中光強根據(jù)移相線10c基本上為0并根據(jù)兩個移相線10c的中間位置為最大。圖10和11所示的光強分布是在假設(shè)光波長λ為248nm基礎(chǔ)上計算的。
通過這種方式，在第二實施例中與第一實施例相同，通過添加對應(yīng)于具有基本上中心山峰形狀的第二光強分布的溫度分布，可以相對于熱擴散或潛在熱量發(fā)射的影響補償V形溫度分布的高溫區(qū)中的溫度梯度隨著時間的平坦化。結(jié)果是，在第二實施例中，同樣，可以抑制在晶體生長的最后階段的熱擴散或潛在熱量發(fā)射的影響，并且可以實現(xiàn)從晶核開始的充分晶體生長，由此產(chǎn)生具有大粒度的晶粒的結(jié)晶半導(dǎo)體。
在第二實施例中，來自一個光源31的光束被光束分裂器32分成兩個光束。然而，本發(fā)明不限于此，例如，在來自第一光源的光通過第一成形光學(xué)系統(tǒng)41和共用照明光學(xué)系統(tǒng)44被引導(dǎo)到共用光學(xué)調(diào)制元件10和來自第二光源的光束通過延遲光學(xué)系統(tǒng)34、第二成形光學(xué)系統(tǒng)43和共用照明光學(xué)系統(tǒng)44被引導(dǎo)到共用光學(xué)調(diào)制元件10的結(jié)構(gòu)中，從兩個光源發(fā)射脈沖光的時序可以彼此偏移。
而且，在第二實施例中，共用光學(xué)調(diào)制元件10和被處理襯底5彼此靠近設(shè)置。然而，本發(fā)明不限于此，也可以采用如下結(jié)構(gòu)其中與第一實施例相同的圖像形成光學(xué)系統(tǒng)設(shè)置在共用光學(xué)調(diào)制元件10和被處理襯底5之間。
圖12是表示根據(jù)本發(fā)明第三實施例的結(jié)晶設(shè)備的結(jié)構(gòu)的示意圖。參見該圖，該結(jié)晶設(shè)備包括照明系統(tǒng)3B、其上安裝被處理襯底5的襯底臺6、以及依次設(shè)置在照明系統(tǒng)3B和被處理襯底5之間并共用于第一脈沖光(第一激光)和第二脈沖光(第二激光)的共用光學(xué)調(diào)制元件11和圖像形成光學(xué)系統(tǒng)4。在圖12中，相同參考數(shù)字表示具有與圖1所示構(gòu)成元件相同的功能的元件。
在這個照明系統(tǒng)3B中，從光源31發(fā)射的激光進(jìn)入偏振光束分裂器51。這個偏振光束分裂器51反射S偏振的光分量并傳輸P偏振的光分量。被偏振光束分裂器51反射的S偏振的光分量或光束(第一激光)經(jīng)反射鏡52進(jìn)入光學(xué)路徑組合元件53，如偏振光束分裂器，并被這個光學(xué)路徑組合元件53反射。另一方面，經(jīng)偏振光束分裂器51傳輸?shù)腜偏振的光分量或光束(第二激光)經(jīng)延遲光學(xué)系統(tǒng)34和反射鏡35進(jìn)入光學(xué)路徑組合元件53。被光學(xué)路徑組合元件53反射的第一激光通過具有例如如圖2所示的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的共用照明光學(xué)系統(tǒng)54傳輸，然后作為處于S偏振狀態(tài)的第一脈沖光照明共用光學(xué)調(diào)制元件11。通過光學(xué)路徑組合元件53傳輸?shù)牡诙す饨?jīng)共用照明光學(xué)系統(tǒng)54傳輸，然后作為處于P偏振狀態(tài)的第二脈沖光而照明共用光學(xué)調(diào)制元件11。在本例中，S偏振被定義為光的電場矢量垂直于頁面空間，并且P偏振被定義為光的電場矢量平行于頁面空間，等等。
圖13A和13B是分別表示第三實施例中的共用光學(xué)調(diào)制元件的相位圖形以及導(dǎo)電圖形的一部分。圖14是表示在第三實施例中在使第一脈沖光進(jìn)入共用光學(xué)調(diào)制元件時在被處理襯底上形成的單位光強分布的示意圖。此外，圖15是表示在第三實施例中在使第二脈沖光進(jìn)入共用光學(xué)調(diào)制元件中時在被處理襯底上形成的單位光強分布的示意圖。第三實施例中的共用光學(xué)調(diào)制元件11具有圖13A所示的相位圖形以及包括圖13B所示的導(dǎo)電膜圖形的圖形。
共用光學(xué)調(diào)制元件11的相位圖形基本上具有與圖3A所示的第一實施例的第一光學(xué)調(diào)制元件的相位圖形相同的結(jié)構(gòu)。即，共用光學(xué)調(diào)制元件11的相位圖形具有參考相位值為0度的參考相位區(qū)(圖中由空白部分表示)11a以及調(diào)相值為90度的每個矩形調(diào)相區(qū)(由圖中的陰影部分表示)11b。這里，調(diào)相區(qū)11b根據(jù)1.0μm的間距(圖像形成光學(xué)系統(tǒng)4的圖像表面減少值)在垂直和水平方向設(shè)置。
調(diào)相區(qū)11b相對于1.0μm×1.0μm的單位單元11c的面積共享比(效率)沿著圖中的水平方向(沿著橫截面A)在0％和50％之間變化。具體地說，相位圖形的重復(fù)單位區(qū)域11d的兩側(cè)上的調(diào)相區(qū)11b的面積共享比是50％，而在重復(fù)單位區(qū)域11d的中心的調(diào)相區(qū)11b的面積共享比是0％，并且這些比之間的調(diào)相區(qū)11b的面積共享比按照28％、18％、11％和5％的順序變化。
另一方面，共用光學(xué)調(diào)制元件11的導(dǎo)電膜圖形具有沿著相位圖形的橫截面A交替重復(fù)的兩種類型的圖形區(qū)11e和11f。在第一區(qū)11e中，在垂直和水平方向形成或根據(jù)0.5μm(圖像形成光學(xué)系統(tǒng)4的圖像表面減少值)間距以矩陣形狀形成由鉻形成的具有0.05μm厚度和0.3μm×0.3μm的尺寸(圖像形成光學(xué)系統(tǒng)4的圖像表面減少值)的正方形點圖形11g。在第二區(qū)11f中，在相位圖形的橫截面A的方向上或在橫向方向上形成具有間距方向的線與空間圖形。
在本例中，第二區(qū)11f的線與空間圖形包括由厚度為0.05μm和寬度尺寸為0.05μm(圖像形成光學(xué)系統(tǒng)4的圖像表面減少值)的鉻形成的條狀線部分11h和寬度尺寸為0.05μm(圖像形成光學(xué)系統(tǒng)4的圖像表面減少值)的可透光空間部分11i。導(dǎo)電膜圖形的第一區(qū)11e形成為對應(yīng)于這些圖形的重復(fù)單位區(qū)11d的中心位置。導(dǎo)電膜的第二區(qū)11f形成為具有沿著相位圖形的橫截面A方向上的基本上與導(dǎo)電膜圖形的第一區(qū)11e相同的寬度尺寸。
共用光學(xué)調(diào)制元件11按照如下方式設(shè)置進(jìn)入S偏振狀態(tài)的第一脈沖光的振蕩表面(電場方向)的方向與相位圖形的橫截面A的方向匹配。
在制造共用光學(xué)調(diào)制元件11時，希望在一個襯底的同一表面上形成相位圖形和導(dǎo)電膜圖形。圖13C中示出了這種形成的一個例子。在這個共用光學(xué)調(diào)制元件11中，導(dǎo)電膜形成在透明襯底的一個表面上，并且選擇刻蝕這個膜，由此形成導(dǎo)電膜圖形11f和11e。在這些圖形上形成由透明材料構(gòu)成的膜，并且選擇刻蝕這個膜，由此形成包括參考相位區(qū)11a和調(diào)相區(qū)11b的相位圖形。也可以通過在一個透明襯底的一個表面上形成相位圖形、在另一透明襯底的一個表面上形成導(dǎo)電膜圖形和在一側(cè)上它們的表面上固定兩個襯底，由此構(gòu)成光學(xué)調(diào)制元件11。
在根據(jù)第三實施例的共用光學(xué)調(diào)制元件11中，線與空間圖形(11h和11i)具有小于光的波長(248nm＝0.248μm)的間距。此外，構(gòu)成線與空間圖形(11h和11i)的線部分11h的鉻是導(dǎo)體。因此，沿著垂直于線與空間圖形(11h和11i)的間距方向的方向具有振動表面的P偏振的光被反射，而基本上不通過導(dǎo)電膜圖形的第二區(qū)11f傳輸。
另一方面，在具有形成為鉻點圖形的導(dǎo)電膜圖形的第一區(qū)11e中，光的傳輸系數(shù)固定而與偏振狀態(tài)無關(guān)。如上所述，在導(dǎo)電膜圖形的第一區(qū)11e中，相對于S偏振狀態(tài)的第一脈沖光的傳輸系數(shù)和相對于P偏振狀態(tài)的第二脈沖光的傳輸系數(shù)是40％。然而，在導(dǎo)電膜圖形的第二區(qū)11f中，相對于S偏振狀態(tài)的第一脈沖光的傳輸系數(shù)為40％，但是相對于P偏振狀態(tài)的第二脈沖光的傳輸系數(shù)如2％一樣小。就是說，導(dǎo)電膜圖形的第二區(qū)11f是傳輸系數(shù)根據(jù)入射光束的偏振狀態(tài)而變化的圖形區(qū)。
因此，當(dāng)S偏振狀態(tài)的第一脈沖光進(jìn)入共用光學(xué)調(diào)制元件11時，如圖14所示，在設(shè)置在圖像形成光學(xué)系統(tǒng)4的圖像表面位置上的被處理襯底5的表面上形成類似于圖3B所示的光強分布的人字形(兩側(cè)都為V形)光強分布(第一光強分布)。就是說，形成了V形光強分布，其中光強根據(jù)調(diào)相區(qū)11b的面積共享比為50％的橫截面A的位置為最小，并且光強根據(jù)調(diào)相區(qū)11b的面積共享比為0％的橫截面A的位置為最大。應(yīng)該注意的是，圖14示出了人字形光強分布，其對應(yīng)于沿著橫截面A的方向連續(xù)形成的多個V形光強分布中的相位圖形的重復(fù)單位區(qū)11d。
另一方面，當(dāng)P偏振狀態(tài)的第二脈沖光進(jìn)入共用光學(xué)調(diào)制元件11時，如上所述，盡管光經(jīng)過導(dǎo)電膜圖形的第一區(qū)11e很好地被傳輸，但是光很少通過導(dǎo)電膜圖形的第二區(qū)11f被傳輸。結(jié)果是，如圖15所示，在被處理襯底5的表面上形成具有基本上山峰形狀(第二光強分布)的光強分布，該光強分布基本上只對應(yīng)圖14所示的人字形光強分布的中心部分。
如上所述，在第三實施例中，通過添加對應(yīng)于具有類似于第一和第二實施例的基本上中心山峰形狀的第二光強分布的溫度分布，可以相對于熱擴散或潛在熱量發(fā)射的影響補償V形溫度分布中的高溫區(qū)(人字形溫度分布的頂點)中的溫度梯度隨時間的平坦化。結(jié)果是，在第三實施例中，同樣，可以抑制在晶體生長的最后階段熱擴散或潛在熱量發(fā)射的影響，并且可以實現(xiàn)從晶核開始的充分晶體生長，由此產(chǎn)生具有大粒度的晶粒的結(jié)晶半導(dǎo)體。
在前述每個實施例中，如圖5B所示，在相對于光學(xué)調(diào)制元件1、10和11照射第一脈沖光和相對于光學(xué)調(diào)制元件2、10和11照射第二脈沖光之間保證了20nsec的時間間隔。然而，這兩個脈沖光的照射時序不限于此，例如，相對于光學(xué)調(diào)制元件1、10和11照射第一脈沖光和相對于光學(xué)調(diào)制元件2、10和11照射第二脈沖光可以暫時基本上是連續(xù)的，如圖16A所示。而且，如圖16B所示，第一脈沖光的照射和第二脈沖光的照射可以暫時部分地重疊。在前述實施例中，第一實施例是發(fā)射具有不同分布、即第一照射的光強分布和第二照射的光強分布的光束的例子。第二和第三實施例是發(fā)射具有相同光強分布的光束的例子。
圖17A-17E是表示在利用根據(jù)本實施例的結(jié)晶設(shè)備結(jié)晶的區(qū)域中制造電子器件的工藝的工藝剖面圖。如圖17A所示，制備通過以下步驟獲得的被處理襯底5通過使用化學(xué)汽相淀積法、濺射法等，在透明絕緣襯底80(例如，堿玻璃、石英玻璃、塑料或聚酰亞胺)上形成下膜81(例如，膜厚為50nm的SiN和膜厚為100nm的SiO2的疊層膜)、非晶半導(dǎo)體膜82(例如，膜厚大約為50nm到200nm的Si、Ge、或SiGe)和未示出的覆蓋膜82a(例如，膜厚為30nm到300nm的SiO2膜)。然后，將激光83(例如，KrF準(zhǔn)分子激光或XeCl準(zhǔn)分子激光)施加于非晶半導(dǎo)體膜82的表面的預(yù)定區(qū)域上。
通過這種方式，如圖17B所示，產(chǎn)生具有大粒度晶體的多晶半導(dǎo)體膜或單晶半導(dǎo)體膜84。接著，通過刻蝕除去覆蓋膜82a之后，如圖17C所示，將多晶半導(dǎo)體膜或單晶半導(dǎo)體膜84處理成島狀半導(dǎo)體膜85，該島狀半導(dǎo)體膜85成為如下區(qū)域其中，例如通過利用光刻技術(shù)形成薄膜晶體管，并且使用化學(xué)汽相淀積法、濺射法等在表面上形成作為柵極絕緣膜86的膜厚為20nm到100nm的SiO2膜。另外，如圖17D所示，在柵極絕緣膜上形成柵極87(例如硅化物或MoW)，并且用柵極87作掩模，注入雜質(zhì)離子88(在N溝道晶體管的情況下為磷，在P溝道晶體管的情況下為硼)。之后，在氮氣中進(jìn)行退火處理(例如，一小時，溫度為450℃)，從而激活雜質(zhì)，并將源極區(qū)91和漏極區(qū)92形成為島狀半導(dǎo)體膜85。然后，如圖17E所示，形成層間絕緣膜89，形成接觸孔，和形成源極93和漏極94，其中源極和漏極與經(jīng)溝道90耦合的源極91和漏極92連接。
在上述工藝中，溝道90是根據(jù)在如圖17A和17B所示的工藝中產(chǎn)生的多晶半導(dǎo)體膜或單晶半導(dǎo)體膜84的大粒度晶體的位置形成的。利用上述工藝，可以將薄膜晶體管(TFT)形成為多晶晶體管或單晶半導(dǎo)體。如此制造的多晶晶體管或單晶晶體管可以適用于液晶顯示單元(顯示器)或EL(電致發(fā)光)顯示器的驅(qū)動電路、存儲器(SRAM或DRAM)或CPU的集成電路。
在前述實施例中，盡管相位調(diào)制元件用作第一光學(xué)調(diào)制元件，但是本發(fā)明不限于此，只要相位調(diào)制元件是能按照如下方式進(jìn)行調(diào)制從而例如傳輸、反射、折射和/或衍射入射光的光學(xué)元件即可即，在照射目標(biāo)表面上形成與限定在其間的人字形單位光強分布對準(zhǔn)的V形光強分布。同樣，第二光學(xué)調(diào)制元件不限于相位調(diào)制元件，只要它可以按照如下方式相對于入射光進(jìn)行光學(xué)調(diào)制即可即，在照射目標(biāo)表面上形成具有對應(yīng)于人字形單位光強分布的強度峰值的光強分布。
權(quán)利要求
1.一種結(jié)晶設(shè)備，其特征在于包括第一光學(xué)調(diào)制元件，其用光束照射非單晶物質(zhì)，由此使該非單晶物質(zhì)熔化，其中所述光束將具有通過調(diào)制入射的第一光束的強度而得到的在該非單晶物質(zhì)上的第一光強分布；第二光學(xué)調(diào)制元件，其用光束照射該非單晶物質(zhì)，由此使該非單晶物質(zhì)熔化，其中所述光束將具有通過調(diào)制入射的第二光束的強度而得到的在該非單晶物質(zhì)上的第二光強分布，該第二光強分布基本上不同于所述第一光強分布；和照明系統(tǒng)，在通過照射具有所述第一光強分布的光束而部分地熔化所述非單晶物質(zhì)的期間，該照明系統(tǒng)使具有所述第二光強分布的光束進(jìn)入該非單晶物質(zhì)的熔化部分。
2.一種結(jié)晶設(shè)備，其特征在于包括第一光學(xué)調(diào)制元件，其用第一光束照射非單晶物質(zhì)，由此使該非單晶物質(zhì)熔化，其中通過調(diào)制入射的第一光束的強度，所述第一光束將具有在該非單晶物質(zhì)上的光強分布，該光強分布具有相鄰的至少兩個V形單位強度分布，以便在其間限定人字形單位光強分布；第二光學(xué)調(diào)制元件，其用第二光束照射該非單晶物質(zhì)，由此使該非單晶物質(zhì)熔化，其中通過調(diào)制入射的第二光束的強度，所述第二光束將具有在該非單晶物質(zhì)上的第二光強分布；和照明系統(tǒng)，在從照射所述第一光束開始經(jīng)過預(yù)定時間之后，該照明系統(tǒng)用所述第二光束照射被所述第一光束熔化的該非單晶物質(zhì)的一部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的結(jié)晶設(shè)備，其特征在于所述照明系統(tǒng)具有發(fā)射照明光束的光源；將從所述光源發(fā)射的光束分成所述第一光束和所述第二光束的光束分裂器；將所述第一光束從所述光束分裂器引到所述第一光學(xué)調(diào)制元件的第一光學(xué)系統(tǒng)；以及將所述第二光束從所述光束分裂器引到所述第二光學(xué)調(diào)制元件的第二光學(xué)系統(tǒng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的結(jié)晶設(shè)備，其特征在于所述第一光學(xué)調(diào)制元件和所述第二光學(xué)調(diào)制元件是共用的單一光學(xué)調(diào)制元件，和所述照明系統(tǒng)使具有第一角分布的所述第一光束進(jìn)入所述共用光學(xué)調(diào)制元件，然后使具有基本上不同于所述第一角分布的第二角分布的所述第二光束進(jìn)入所述共用光學(xué)調(diào)制元件。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的結(jié)晶設(shè)備，其特征在于所述照明系統(tǒng)具有發(fā)射照明光束的光源；將從所述光源發(fā)射的光束分成所述第一光束和所述第二光束的光束分裂器；使來自所述光束分裂器的第一光束成形，并將所成形的光束引到預(yù)定位置的第一成形光學(xué)系統(tǒng)；具有比所述第一成形光學(xué)系統(tǒng)更長的光學(xué)路徑長度、使來自所述光束分裂器的第二光束成形并將所成形的光束引到所述預(yù)定位置的第二成形光學(xué)系統(tǒng)；設(shè)置在所述預(yù)定位置上，并將通過所述第一成形光學(xué)系統(tǒng)傳輸?shù)墓馐墓鈱W(xué)路徑和通過所述第二成形光學(xué)系統(tǒng)傳輸?shù)墓馐墓鈱W(xué)路徑組合起來的光學(xué)路徑組合元件；和設(shè)置在所述光學(xué)路徑組合元件和所述共用光學(xué)調(diào)制元件之間的共用照明光學(xué)系統(tǒng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的結(jié)晶設(shè)備，其特征在于所述第一光束和所述第二光束分別具有彼此不同的第一和第二偏振狀態(tài)，所述第一光學(xué)調(diào)制元件和所述第二光學(xué)調(diào)制元件是共用的單一光學(xué)調(diào)制元件，和所述照明系統(tǒng)使具有所述第一偏振狀態(tài)的第一光束進(jìn)入所述共用光學(xué)調(diào)制元件，然后使具有所述第二偏振狀態(tài)的第二光束進(jìn)入所述共用光學(xué)調(diào)制元件。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的結(jié)晶設(shè)備，其特征在于所述照明系統(tǒng)具有發(fā)射照明光束的光源；將從所述光源發(fā)射的光束分成具有S偏振分量的第一光束和具有P偏振分量的第二光束的偏振光束分裂器；將被所述光束分裂器反射的所述S偏振的第一光束引導(dǎo)到預(yù)定位置的第一光學(xué)系統(tǒng)；具有比所述第一光學(xué)系統(tǒng)更長的光學(xué)路徑長度，并將通過所述光束分裂器傳輸?shù)乃鯬偏振的第二光束引導(dǎo)到所述預(yù)定位置的第二光學(xué)系統(tǒng)；設(shè)置在所述預(yù)定位置上、并將通過所述第一光學(xué)系統(tǒng)傳輸?shù)乃鯯偏振的光束的光學(xué)路徑和通過所述第二光學(xué)系統(tǒng)傳輸?shù)乃鯬偏振的光束的光學(xué)路徑組合起來的光學(xué)路徑組合元件；和設(shè)置在所述光學(xué)路徑組合元件和所述共用光學(xué)調(diào)制元件之間的共用照明光學(xué)系統(tǒng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的結(jié)晶設(shè)備，其特征在于所述共用光學(xué)調(diào)制元件包括圖形區(qū)，在該圖形區(qū)中，關(guān)于具有所述第一偏振狀態(tài)的第一光束的傳輸系數(shù)基本上不同于關(guān)于具有所述第二偏振狀態(tài)的第二光束的傳輸系數(shù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的結(jié)晶設(shè)備，其特征在于進(jìn)一步包括設(shè)置在所述第一和第二光學(xué)調(diào)制元件與所述非單晶物質(zhì)之間并利用所述第一和第二光束照射該非單晶物質(zhì)的共用圖像形成光學(xué)系統(tǒng)。
10.一種結(jié)晶方法，其通過用具有預(yù)定光強分布的光束照射非單晶物質(zhì)而產(chǎn)生結(jié)晶物質(zhì)，其特征在于該方法包括第一照射步驟，用具有第一光強分布的第一光束照射該非單晶物質(zhì)；和第二照射步驟，在通過所述第一照射步驟熔化該非單晶物質(zhì)的時間內(nèi)，用具有基本上不同于所述第一光強分布的第二光強分布的光束照射該非單晶物質(zhì)的熔化部分。
11.一種結(jié)晶方法，其通過用具有預(yù)定光強分布的光束照射非單晶物質(zhì)而產(chǎn)生結(jié)晶物質(zhì)，其特征在于該方法包括首先，用第一光束照射該非單晶物質(zhì)，所述第一光束將具有在該非單晶物質(zhì)上的光強分布，該光強分布具有相鄰的至少兩個V形單位強度分布，以便在其間限定人字形單位光強分布；和其次，在從所述第一照射步驟開始經(jīng)過預(yù)定時間之后，用具有第二光強分布的光束照射根據(jù)人字形單位光強分布的頂點形成到該非單晶物質(zhì)上的高溫區(qū)，以便補償該非單晶物質(zhì)的高溫區(qū)中溫度梯度隨著時間的平坦化。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的結(jié)晶方法，其特征在于在所述第一照射步驟中，用通過第一光學(xué)調(diào)制元件調(diào)制的所述第一光束照射所述非單晶物質(zhì)，和在所述第二照射步驟中，用通過第二光學(xué)調(diào)制元件調(diào)制的第二光束照射所述非單晶物質(zhì)，該第二光學(xué)調(diào)制元件具有與所述第一光學(xué)調(diào)制元件的調(diào)制特性不同的調(diào)制特性。
13.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的結(jié)晶方法，其特征在于在所述第一照射步驟中，使所述第一光束進(jìn)入共用光學(xué)調(diào)制元件，并用通過所述共用光學(xué)調(diào)制元件進(jìn)行了相位調(diào)制的所述第一光束照射所述非單晶物質(zhì)，和使具有不同于所述第一光束的特性的第二光束進(jìn)入所述共用光學(xué)調(diào)制元件，并用通過所述共用光學(xué)調(diào)制元件進(jìn)行了相位調(diào)制的光束照射所述非單晶物質(zhì)。
14.一種使用根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的結(jié)晶設(shè)備或者根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的結(jié)晶方法制造的器件。
15.一種光學(xué)調(diào)制元件，其特征在于包括圖形區(qū)和調(diào)相區(qū)，在該圖形區(qū)中，傳輸系數(shù)根據(jù)入射光束的偏振狀態(tài)而不同。
16.一種結(jié)晶設(shè)備，其特征在于包括光學(xué)調(diào)制元件，其在非單晶物質(zhì)上形成第一光束，該第一光束具有通過調(diào)制入射的第一光束的相位而獲得的第一光強分布；和照明系統(tǒng)，在用通過所述光學(xué)調(diào)制元件的第一光束照射的該非單晶物質(zhì)被部分熔化的期間，該照明系統(tǒng)使具有第二光強分布的第二光束進(jìn)入用具有所述第一光強分布的光束照射的該非單晶物質(zhì)的一部分，其中所述第二光強分布具有與所述第一光強分布的峰值位置相同的峰值位置。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的結(jié)晶設(shè)備，其特征在于具有所述第一光強分布的光束的最小值到最大值具有不小于所述非單晶物質(zhì)的熔點的光強，和具有所述第二光強分布的光束中的至少最大值部分的光束在所述非單晶物質(zhì)上形成不小于該非單晶物質(zhì)的熔點的光強。
18.一種具有薄膜晶體管的顯示裝置，其特征在于通過使用根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的結(jié)晶設(shè)備或者根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的結(jié)晶方法形成溝道區(qū)。
全文摘要
第一光學(xué)調(diào)制元件用光束照射非單晶物質(zhì)，由此熔化該物質(zhì)，其中所述光束將具有通過調(diào)制入射的第一光束的強度而獲得的在非單晶物質(zhì)上的第一光強分布。第二光學(xué)調(diào)制元件用光束照射該物質(zhì)，由此熔化該物質(zhì)，其中所述光束將具有通過調(diào)制入射的第二光束的強度而獲得的在該物質(zhì)上的第二光強分布。在通過照射具有第一光強分布的光束而部分地熔化該物質(zhì)的期間，照明系統(tǒng)使具有第二光強分布的光束進(jìn)入該物質(zhì)的熔化部分。
文檔編號C30B1/00GK1691275SQ200510062668
公開日2005年11月2日 申請日期2005年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月31日
發(fā)明者谷口幸夫, 十文字正之, 小川裕之 申請人:株式會社液晶先端技術(shù)開發(fā)中心