專(zhuān)利名稱(chēng)：結(jié)晶裝置和結(jié)晶方法以及移相掩模的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及膜(更詳細(xì)說(shuō)是構(gòu)成膜的物質(zhì))的結(jié)晶裝置和結(jié)晶方法以及移相掩模，將利用移相掩模即移相構(gòu)件進(jìn)行相位調(diào)制后的光線(xiàn)，照射到結(jié)晶處理的膜、例如多晶或非晶膜(例如半導(dǎo)體膜)上，生成結(jié)晶膜，例如多晶或單晶膜(半導(dǎo)體膜)。
背景技術(shù)：
在液晶顯示器(Liquid-Crystal-DisplayLCD)中，對(duì)加到該像素上的電壓進(jìn)行控制的開(kāi)關(guān)元件、對(duì)這些開(kāi)關(guān)元件進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)電路所使用的半導(dǎo)體器件，已知的有薄膜晶體管(Thin Film TransistorTFT)。這些晶體管的主要部分的材料大體上分為非晶硅(amorphous-Silicona-Si)、多晶硅(polycrystal Siliconpoly-Si)和單晶硅(Single crystal SiliconSingle-Si)。
單晶硅的電子遷移率高于多晶硅，多晶硅的電子遷移率高于非晶硅，所以，該單晶硅、多晶硅的優(yōu)點(diǎn)是制成晶體管時(shí)的開(kāi)關(guān)速度快，顯示器的響應(yīng)速度快，或者能減小其他部件的設(shè)計(jì)余量(margin)等。
裝入到顯示器內(nèi)的驅(qū)動(dòng)電路和DAC等外圍電路由上述晶體管構(gòu)成的情況下，能夠進(jìn)一步提高這些電路的工作速度。
上述多晶硅是由晶粒的集合體構(gòu)成的，與單晶硅相比電子遷移率較低，并且當(dāng)晶體管減小時(shí)進(jìn)入溝道內(nèi)的晶界數(shù)的偏差成為問(wèn)題。
因此，最近提出了大晶粒直徑的多晶硅的生成方法，并且最好是生成單晶硅。
其方法之一是“相位控制ELA(Excimer Laser Annealing受激準(zhǔn)分子激光退火)”，即在使移相掩模平行地接近半導(dǎo)體膜的狀態(tài)下，使脈沖激光器通過(guò)移相掩模而照射到結(jié)晶的膜上。例如，本技術(shù)的詳細(xì)說(shuō)明請(qǐng)參考“表面科學(xué)Vol.21，No.5，pp.278～287，2000)。并且，同樣的技術(shù)也公開(kāi)在日本特開(kāi)2000-306859(2000年11月2日公開(kāi))。
該相位控制ELA，其方法是對(duì)通過(guò)移相掩模的掩模圖形的光的相位按照0、π交替錯(cuò)開(kāi)，這樣，在移相部即漂移邊界處，產(chǎn)生的光強(qiáng)度最小，例如大致為0的反向峰值圖形，把該反向峰值圖形的最小強(qiáng)度位置設(shè)定在最早凝固的區(qū)域(晶核)，使晶體由此向周?chē)鷻M向生長(zhǎng)，這樣把大晶粒直徑的晶粒設(shè)定在指定的位置上。在此，所謂反向峰值圖形，是指最小強(qiáng)度位于最小強(qiáng)度的峰值上，隨著離開(kāi)該峰值，強(qiáng)度徐徐提高，這樣形成一個(gè)顛倒的山峰形的強(qiáng)度圖形。該反向峰值圖形處于連續(xù)或者不連續(xù)位置的強(qiáng)度圖形，在本說(shuō)明書(shū)中稱(chēng)為反向峰值波形圖形。
上述移相掩模的形狀、該掩膜和結(jié)晶膜的面(簡(jiǎn)稱(chēng)為半導(dǎo)體面)的距離、以及激光向半導(dǎo)體膜的入射角度分布，設(shè)定成在膜的面上能獲得理想的光強(qiáng)度分布。
為了獲得與移相掩模相對(duì)應(yīng)的光強(qiáng)度分布，該相位控制ELA必須使掩模盡量接近半導(dǎo)體面，典型保持狀態(tài)是留出數(shù)μm～數(shù)百μm左右的間隙。這樣，當(dāng)兩者接近時(shí)，由于激光照射而使半導(dǎo)體膜的一部分被擦傷產(chǎn)生飛散，沾污移相掩模。
因此，存在的問(wèn)題是，隨著使用，光強(qiáng)度圖形變壞，不能準(zhǔn)確地進(jìn)行結(jié)晶。
為了達(dá)到高精度照射，必須在光軸方向上調(diào)整半導(dǎo)體面相對(duì)于移相掩模的位置。由于移相掩模和半導(dǎo)體基片之間的間隔非常狹窄，所以，也存在無(wú)法插入用于調(diào)節(jié)該位置的傳感器系統(tǒng)和用于檢測(cè)的光束等。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供這樣一種技術(shù)，它能夠避免通過(guò)移相掩模這樣的掩模把光線(xiàn)、例如激光，照射到被處理基片上時(shí)擦傷造成的沾污，而且能夠在移相掩模和被處理基片之間插入規(guī)定的部件，例如移相掩模定位用的檢測(cè)器。
為了達(dá)到上述目的，涉及本發(fā)明第1方式的結(jié)晶裝置，其特征在于具有光源，用于射出光線(xiàn)；掩模，用于接受從該光源來(lái)的光線(xiàn)，使該光線(xiàn)的強(qiáng)度分布圖形變成峰值為最小強(qiáng)度的反向峰值圖形；以及成像光學(xué)系統(tǒng)，它位于該掩模和被處理基片之間，使上述反向峰值圖形的光線(xiàn)在被處理基片上成像，使被處理基片的物質(zhì)的至少一部分進(jìn)行結(jié)晶。
涉及本發(fā)明第2方式的結(jié)晶方法，利用移相掩模在該掩模的移相部?jī)?nèi)，生成具有光強(qiáng)度大致為0峰值的反向峰值圖形，把具有該反向峰值圖形的光線(xiàn)照射到被處理基片上使基片的至少一部分物質(zhì)進(jìn)行結(jié)晶，其特征在于通過(guò)設(shè)置在上述移相掩模和被處理基片之間的成像光學(xué)系統(tǒng)，使上述移相掩模的光線(xiàn)的像在被處理基片上成像。
涉及本發(fā)明第3方式的光線(xiàn)采用激光的移相掩模，其特征在于掩模圖形具有至少不少于3條的移相線(xiàn)構(gòu)成的交點(diǎn)，以該交點(diǎn)為中心的圓形區(qū)域的復(fù)數(shù)透射率的積分值大致為0。


圖1是涉及本發(fā)明一實(shí)施方式的結(jié)晶方法及其實(shí)施裝置的單機(jī)整體的概要圖。
圖2A是圖1所示的裝置的耦合光學(xué)系統(tǒng)按照與散焦法相對(duì)應(yīng)的方式而構(gòu)成的概要圖，圖2B是該裝置的移相掩模和半導(dǎo)體面上的強(qiáng)度圖形的關(guān)系的概要圖。
圖3是該被處理基片的定位裝置的一結(jié)構(gòu)例的概要圖。
圖4A是圖1所示的裝置的耦合光學(xué)系統(tǒng)按照與NA法相對(duì)應(yīng)的方式而構(gòu)成的例子的概要圖，圖4B是該裝置的移相掩模和半導(dǎo)體面上的強(qiáng)度圖形的關(guān)系的概要圖。
圖5A是圖1所示的裝置的耦合光學(xué)系統(tǒng)按照與光瞳函數(shù)法相對(duì)應(yīng)的方式進(jìn)行構(gòu)成的例子的概要圖，圖5B是該裝置的光瞳和半導(dǎo)體面上的強(qiáng)度圖形的關(guān)系的概要圖。
圖6A是圖4B所示的光瞳和波形圖形的關(guān)系的概要圖，圖6B是分別表示由光瞳的半透明區(qū)域和透明區(qū)域而構(gòu)成的波形圖形的概要圖。
圖7是利用圖6A所示的光瞳獲得的、在XY方向上光強(qiáng)度分布不同的2級(jí)反向峰值圖形的平面圖。
圖8是把移相區(qū)域排列成條紋狀的移相掩模一例的概要平面圖。
圖9A和9B是把移相區(qū)域排列成方格狀的移相掩模一例的斜視圖和俯視圖。
圖10是采用本發(fā)明的散焦法的光強(qiáng)度分布曲線(xiàn)圖。
圖11是采用本發(fā)明的NA法的光強(qiáng)度分布曲線(xiàn)圖。
圖12是表示移相掩模的變形例的圖。
圖13是說(shuō)明圖12所示的移相掩模的效果的圖。
圖14是局部表示形成了遮光區(qū)域的移相掩模的另一變形例的斜視圖。
圖15A～15E是利用本發(fā)明的制造裝置和方法的電子裝置制造方法一例的說(shuō)明圖。
具體實(shí)施例方式
以下參照附圖，詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。
圖1是表示本發(fā)明的膜結(jié)晶裝置的一實(shí)施方式的結(jié)晶半導(dǎo)體膜的制造裝置的概要圖。
該裝置具有激光照射裝置10，其中包括受激準(zhǔn)分子光源1、依次布置在該裝置的振蕩側(cè)的射束擴(kuò)展器2、均化器(均質(zhì)器)3和反射鏡4。該照射裝置也可以是射出激光以外光線(xiàn)的光源。從該激光源1中射出的激光，由射束擴(kuò)展器2擴(kuò)展成規(guī)定直徑之后，由均化器3使光強(qiáng)度均一化，并照射到移相掩模5上。在該激光照射裝置10的激光射出側(cè)，依次布置了移相掩模5、成像光學(xué)系統(tǒng)6和基片支持體8。該基片支持體8由能夠把被處理基片7支持在上面的例如真空吸盤(pán)或靜電吸盤(pán)等構(gòu)成。在本發(fā)明中“被處理基片”這一術(shù)語(yǔ)是指本身是由結(jié)晶物質(zhì)構(gòu)成的基片，或者在支持體上形成了結(jié)晶物質(zhì)的膜或?qū)拥幕?。在本發(fā)明中，“結(jié)晶物質(zhì)”這一術(shù)語(yǔ)，是指通過(guò)激光照射，其結(jié)構(gòu)更接近晶體或者變成晶體的物質(zhì)，例如，若是無(wú)定形結(jié)構(gòu)的物質(zhì)，則變成多晶或單晶，并且，若是多晶，則多晶接近單晶或者變成單晶。該物質(zhì)的一例是無(wú)定形硅或多晶硅。但也可使用其他材料。上述支持體，若是液晶顯示器方面的，則是例如玻璃或合成樹(shù)脂基片，在半導(dǎo)體方面，例如希望是硅片。該基片的形狀不受特別限制，在本實(shí)施方式中，目標(biāo)是制造液晶顯示器，所以是矩形板狀。在本實(shí)施方式中，說(shuō)明使玻璃基片上所形成的無(wú)定形硅膜進(jìn)行結(jié)晶變成多晶或單晶的情況，但本發(fā)明不僅限于此是容易理解的。
上述基片支持體8布置成被處理基片7的被照射面，即入射面以很高的精度與上述移相掩模5保持平行，希望安裝在3坐標(biāo)工作臺(tái)這樣的規(guī)定的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(無(wú)圖示)上，使被處理基片7相對(duì)于上述移相掩模5在互相垂直的3個(gè)方向，即X(基片縱長(zhǎng)方向)、Y(基片橫方向)、Z方向(基片垂直方向，即沿成像光學(xué)系統(tǒng)光軸的方向)，有選擇地進(jìn)行移動(dòng)。
上述成像光學(xué)系統(tǒng)如下所述，若能使移相掩模的掩模圖形在被處理基片的被照射面(入射面)上進(jìn)行成像，則不拘形式，例如，也可以是單一的成像透鏡，但希望是以下說(shuō)明的、利用散焦法、NA(數(shù)值孔徑開(kāi)口數(shù))法、光瞳函數(shù)法使圖形成像的光學(xué)系統(tǒng)。
以下參照?qǐng)D2A、2B，詳細(xì)說(shuō)明利用散焦法的成像光學(xué)系統(tǒng)的一例。
散焦法是，在移相掩模5和被處理基片7之間，放入足夠大的數(shù)值孔徑(NA)的成像光學(xué)系統(tǒng)6，使被處理基片7的被處理面保持在從成像光學(xué)系統(tǒng)6的焦點(diǎn)位置上散焦后的位置上，根據(jù)照明光的入射角度分布和掩模圖形及散焦量來(lái)調(diào)整光強(qiáng)度分布。
如圖2A所示，成像光學(xué)系統(tǒng)6，其構(gòu)成部分有互相間保持規(guī)定間隔，平行地布置的一對(duì)成像透鏡，即凸透鏡6a、6b；以及布置在這些透鏡之間的具有規(guī)定NA的光圈6c。在這種光學(xué)系統(tǒng)中，移相掩模5的出射側(cè)表面的光強(qiáng)度分布近似均勻一致，在此情況下，在移相部的偏離焦點(diǎn)位置上產(chǎn)生衍射條紋，形成如圖所示的附加線(xiàn)的光強(qiáng)度分布(散焦像A)。移相掩模5的掩模圖形，利用成像光學(xué)系統(tǒng)6在成像面上進(jìn)行成像。該成像面如圖中箭頭所示位于掩模的共軛平面上。在該成像面上的光強(qiáng)度分布中，由成像光學(xué)系統(tǒng)6的NA決定的分辯率R＝kλ/NA以下的成分被切掉，但強(qiáng)度基本均勻。在光軸方向上離開(kāi)該成像面的前后(離開(kāi)成像面的距離，實(shí)際上等于移相掩模5和散焦像A之間的距離)2個(gè)位置上的光強(qiáng)度分布(散焦圖像B、C)中，由成像光學(xué)系統(tǒng)6的NA決定的分辨率R＝kλ/NA以下的成分被切掉，然而，強(qiáng)度基本上與散焦圖像A相同。在這2個(gè)位置中的任一個(gè)上布置被處理基片7的被處理面，通過(guò)對(duì)其進(jìn)行光照射，如圖2B所示，和移相控制ELA法一樣，在與移相部，即移相邊界5a相對(duì)應(yīng)的被處理面上的圖形位置上，利用強(qiáng)度波形圖形進(jìn)行曝光，該強(qiáng)度波形圖形具有一個(gè)或多個(gè)的最小強(qiáng)度例如為0或接近0的反向峰值圖形。
這時(shí)的反向峰值圖形的寬度與散焦量的1/2次方成正比進(jìn)行擴(kuò)大。
上述成像光學(xué)系統(tǒng)6，例如全長(zhǎng)(物體面和像面之間的距離)為1000mm，各透鏡6a、6b的焦距為250mm，光圈6c的數(shù)值孔徑(NA)為0.2。激光照射裝置10的光源1是中心波長(zhǎng)248.55nm，振蕩波長(zhǎng)分布的半值全寬0.3nm的激光射出成脈沖狀的KrF受激準(zhǔn)分子激光源。
從上述照明裝置10來(lái)的激光照射到移相掩模5上，如上所述使該掩模圖形在被處理基片上成像，這樣結(jié)晶的物質(zhì)，在此情況下，無(wú)定形硅的膜經(jīng)過(guò)熱處理，結(jié)晶成為多晶硅和/或單晶硅。當(dāng)結(jié)晶時(shí)，使被處理基片向X和/或Y方向移動(dòng)，這樣能使膜的規(guī)定區(qū)域或者整體進(jìn)行結(jié)晶。這時(shí)從被處理基片7上產(chǎn)生擦傷，但由于成像光學(xué)系統(tǒng)6位于移相掩模5和基片7之間，所以不會(huì)沾污移相掩模5。這時(shí)直接面對(duì)基片7的成像光學(xué)系統(tǒng)6的透鏡6b有可能被沾污。該透鏡6b和被處理基片7之間的距離(該例約為250mm)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于現(xiàn)有技術(shù)的移相掩模和被處理基片之間的距離(數(shù)μm～數(shù)百μm)，所以，光學(xué)系統(tǒng)幾乎不會(huì)沾污。
在上述圖2A中，省略了被處理基片7的位置B或C進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)(Z方向的對(duì)位)用的裝置。例如，圖3所示的自動(dòng)對(duì)焦裝置作為對(duì)位裝置布置在移相掩模5和被處理基片7之間，或者，該裝置布置在兩者的外側(cè)的情況下，能設(shè)定成檢查光束通過(guò)兩者之間。該對(duì)位裝置對(duì)于在整個(gè)被處理基片上取得合格的器件來(lái)說(shuō)是必須的。該裝置包括被處理基片位于其間的縫隙光投影光學(xué)系統(tǒng)；以及縫隙光檢測(cè)光學(xué)系統(tǒng)。投影光學(xué)系統(tǒng)包括光源例如鹵素?zé)?1；把該光源的光成形為縫隙光的曝光縫隙12；使該縫隙光向被處理基片方向偏轉(zhuǎn)的反射鏡13；以及使該反射鏡的反射光在被處理基片7的被處理面上成像為縫隙圖像用的投影透鏡14。檢查光學(xué)系統(tǒng)包括用于檢測(cè)由被處理基片反射的縫隙圖像的檢測(cè)器15；設(shè)置在該檢測(cè)器緊前面的受光縫隙16；依次設(shè)置在該受光縫隙和檢測(cè)器之間，通過(guò)受光縫隙16使從基片來(lái)的反射縫隙圖像會(huì)聚在檢測(cè)器15上的聚光透鏡17；以及能夠轉(zhuǎn)動(dòng)，以便從聚光透鏡來(lái)的光通過(guò)上述受光縫隙的振動(dòng)反射鏡18。通過(guò)調(diào)節(jié)該振動(dòng)反射鏡的角度位置，即可用無(wú)圖示的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)調(diào)節(jié)被處理基片的Z方向的位置。
以下參照?qǐng)D4A、4B，說(shuō)明利用NA法的成像光學(xué)系統(tǒng)的例子。在以下說(shuō)明的例子中，實(shí)質(zhì)上與利用上述散焦法的成像光學(xué)系統(tǒng)相同的部件，標(biāo)注相同的參考符號(hào)，其說(shuō)明從略。
NA法是，在移相掩模5和被處理基片7之間布置能調(diào)整數(shù)值孔徑(NA)的成像光學(xué)系統(tǒng)6，把被處理基片7保持在成像光學(xué)系統(tǒng)6的焦點(diǎn)位置上，根據(jù)照明光的角度分布、掩模圖形和NA來(lái)調(diào)整光強(qiáng)度分布。在該光學(xué)系統(tǒng)中，在圖4A中移相掩模5的掩模圖形由成像光學(xué)系統(tǒng)6來(lái)進(jìn)行成像，成像光學(xué)系統(tǒng)6的光圈6d是孔徑尺寸即NA能夠改變的，或者配備N(xiāo)A不同的多個(gè)光圈6d，通過(guò)更換光圈即可更改NA。
在該光學(xué)系統(tǒng)中，由NA決定的分辨率R＝kλ/NA以下的成分被切掉，所以在圖4B所示的焦點(diǎn)面上的移相部5a中，產(chǎn)生反向峰值圖形，其寬度相當(dāng)于光強(qiáng)度最小，例如為0的分辨率。在此k值基本上是接近于1，但也與照射掩模的光學(xué)系統(tǒng)規(guī)格、光源的相干性程度、分辨率的定義有關(guān)。
把被處理基片7布置在上述焦點(diǎn)面上用光照射，即可生成結(jié)晶核。這時(shí)的反向峰值圖形的寬度與分辨率R＝kλ/NA成正比。也就是說(shuō)，若減小NA，有意地降低分辨率，則反向峰值圖形的寬度增大。這時(shí)減小NA的方法，如上所述，是使用減小了孔徑尺寸的光圈。
若把這種形式的成像光學(xué)系統(tǒng)夾在移相掩模和被處理基片之間，則能發(fā)揮與利用上述散焦法時(shí)相同的效果。
以下參照?qǐng)D5A、5B，說(shuō)明利用光瞳函數(shù)法的成像光學(xué)系統(tǒng)。
光瞳函數(shù)法是，把圖示的光圈(即光瞳)6e的成像光學(xué)系統(tǒng)6放入到移相掩模5和被處理基片7之間，把被處理基片7保持在成像光學(xué)系統(tǒng)6的焦點(diǎn)位置上，根據(jù)照明光的角度分布和掩模圖形及光瞳函數(shù)來(lái)調(diào)整光強(qiáng)度分布。
如圖5B所示，光圈6e由圓形片構(gòu)成，由內(nèi)側(cè)的縫隙形狀的完全透光區(qū)域A1和外側(cè)的半透光區(qū)域A2構(gòu)成。半透光區(qū)A2，透過(guò)一部分光，以某種方法來(lái)阻止剩余的光透過(guò)光瞳。該半透光區(qū)A2的透光率根據(jù)需要來(lái)選擇各種程度，不一定僅限于50％。光瞳的形狀和半透光區(qū)的形狀也并不僅限于上述情況，例如半透光區(qū)A2也可以是圓形或矩形。
用于制造上述光圈6e的第1方法是，在玻璃、合成樹(shù)脂等整個(gè)透明板上利用鉻等遮光材料，利用濺射等方法來(lái)形成厚度與所需透光率相適應(yīng)的薄膜，然后，僅對(duì)與半透光區(qū)相對(duì)應(yīng)的薄膜部分進(jìn)行腐蝕將其去掉，露出透明板來(lái)。
在此情況下，遮光材料對(duì)部分光進(jìn)行反射，對(duì)部分光進(jìn)行吸收。其吸收(透過(guò))的程度可根據(jù)膜的厚度來(lái)任意設(shè)定。上述鉻膜是一例，例如ZrSiO等只要是能部分遮光的材料，任何一種均可采用。
第2光圈制造方法是，在整個(gè)透明板上形成一種多層膜，該多層膜設(shè)計(jì)成能對(duì)半透光區(qū)A2所使用的波長(zhǎng)的光進(jìn)行部分反射，然后僅對(duì)與透光區(qū)A1相對(duì)應(yīng)的部分形成圖形腐蝕掉。這樣，在對(duì)光的一部分進(jìn)行反射的光瞳的情況下，形成光圈的材料，即形成半透光區(qū)的材料不吸收不需要的光，所以，其優(yōu)點(diǎn)是光圈不發(fā)熱。在此情況下，希望考慮其他部件的布置，防止光圈的反射光射到其他透鏡和鏡筒上造成光斑(雜散光)。
如上所述，在具有完全透光區(qū)A1和半透光區(qū)A2的光圈6e中，希望考慮對(duì)厚度和材料進(jìn)行調(diào)整等，以防止在兩個(gè)區(qū)A1、A2之間產(chǎn)生相位差。
在上述光圈6e的說(shuō)明中，省略了半透光區(qū)A2如何規(guī)定。該規(guī)定方法是，例如支承光圈6e的部件，其光圈周?chē)牟糠钟谜诠獠牧闲纬?，?duì)通過(guò)光圈外側(cè)的光進(jìn)行反射或吸收。在接近光圈6e外側(cè)的部分，也可形成對(duì)半透光區(qū)進(jìn)行包圍的遮光區(qū)。
光瞳函數(shù)法，一般利用若光瞳的NA大，則成像的點(diǎn)徑小這一特性，通過(guò)完全透光區(qū)A1的光，表觀(guān)上的NA減小，所以，發(fā)生圖5B的符號(hào)A1所示的較寬的反向峰值圖形(半透光區(qū)A2也作為遮光區(qū)進(jìn)行測(cè)量)。通過(guò)半透光區(qū)A2的光，表觀(guān)上的NA增大，所以，發(fā)生圖5B的符號(hào)A2所示的較窄的尖形反向峰值圖形(透光區(qū)也作為半透光區(qū)進(jìn)行測(cè)量)。其結(jié)果，把成像光學(xué)系統(tǒng)6的光瞳函數(shù)作為全透光區(qū)A1和半透光區(qū)A2的函數(shù)之和，這樣，在圖示的焦點(diǎn)面上的移相部?jī)?nèi)，發(fā)生2級(jí)反向峰值圖形，其具有包括光強(qiáng)度為0的峰值、位于光強(qiáng)度低的一側(cè)的第1圖形；位于光強(qiáng)度高的一側(cè)的第2圖形；以及位于第1圖形和第2圖形之間的階梯部，使第1圖形的寬度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于第2圖形的寬度。
該光瞳函數(shù)法，反向峰值圖形的發(fā)生原理與NA法相似。但NA法僅對(duì)圖形大小進(jìn)行控制，而光瞳函數(shù)法也對(duì)圖形的形狀進(jìn)行控制。
若在該焦點(diǎn)面上布置被處理基片7，進(jìn)行光照射，則內(nèi)側(cè)的，即第1圖形中，具有光強(qiáng)度大致為0的最小強(qiáng)度，所以，這里變成結(jié)晶核。外側(cè)的，即第2圖形中產(chǎn)生與光強(qiáng)度分布相對(duì)應(yīng)的溫度梯度，所以與圖4B所示的單純反向峰值圖形的情況相比，容易進(jìn)行橫向結(jié)晶生長(zhǎng)。
完全透光區(qū)A1和半透光區(qū)A2的形狀也可以都是圓形。但是，如橢圓形所示，由于其長(zhǎng)度在XY方向上各不相同，所以能使2級(jí)反向峰值圖形的光強(qiáng)度分布在X方向和Y方向上不同。
假定2級(jí)反向峰值圖形的內(nèi)側(cè)即第1圖形的直徑為D1，外側(cè)即第2圖形的直徑為D2，用角度表示的半透光區(qū)A2的直徑為θ1，完全透光區(qū)A1的直徑為θ2，則可按下式計(jì)算。
D1＝kλ/sinθ1
D2＝kλ/sinθ2式中，k也與照射掩模的光學(xué)系統(tǒng)的規(guī)格、光源的相干程度、分辨率的定義有關(guān)，但k值大致上接近于1。因此2級(jí)反向峰值圖形的內(nèi)側(cè)的直徑D1和外側(cè)的直徑D2，分別與半透光區(qū)A2和完全透光區(qū)A1的大小成反比。
所以，如圖6A所示，完全透光區(qū)A1是X方向短、Y方向長(zhǎng)的矩形，其反向峰值圖形的光強(qiáng)度分布如圖6B的A1所示，X方向的寬度大(由D2表示)，Y方向的寬度小(由D3表示)。與此相比，半透光區(qū)A2是圓形，所以，其反向峰值圖形的光強(qiáng)度分布如圖6B的A2所示，X方向和Y方向的寬度相同，均較窄(由D1表示)。所以，兩個(gè)反向峰值圖形的和，即2級(jí)反向峰值圖形的光強(qiáng)度分布如圖6B的A1+A2所示，外側(cè)的，即第2圖形，X方向的寬度(D2)大于Y方向的寬度D3；內(nèi)側(cè)的即第1圖形，X方向和Y方向的寬度相同，均較窄(D1)。圖7是表示這種2級(jí)反向峰值圖形和光瞳的關(guān)系的平面圖。從圖7中可以看出，與透光區(qū)A1相對(duì)應(yīng)的第2圖形，橫斷面為橢圓形(長(zhǎng)徑D2，短徑D3)，與半透光區(qū)A2相對(duì)應(yīng)的第1圖形的橫斷面是圓形(直徑為D1)。這種2級(jí)反向峰值圖形的第2圖形的X方向?qū)挾群蚘方向?qū)挾?，根?jù)透光區(qū)A1的X方向長(zhǎng)度和Y方向長(zhǎng)度來(lái)進(jìn)行設(shè)定，所以能控制成結(jié)晶的形狀及其布置的間距在XY方向上各不相同。
尤其，外側(cè)的反向峰值圖形(第2圖形)在XY方向上直徑不同，表示在基片上強(qiáng)度分布中位置與強(qiáng)度的變化趨勢(shì)不同，。結(jié)晶有選擇地在其傾斜大的方向，即外側(cè)的反向峰值圖形的短軸方向上進(jìn)行生長(zhǎng)，其結(jié)果，形成的結(jié)晶也在該方向上進(jìn)行生長(zhǎng)，其結(jié)果，形成的結(jié)晶也在該方向上具有較高的電子遷移率。在此方向上對(duì)準(zhǔn)晶體管的源漏方向，能制作出特性更好的晶體管。
這樣，光瞳函數(shù)法既能保持NA法的特點(diǎn)，又能生成2級(jí)反向峰值圖形。所以，對(duì)進(jìn)行結(jié)晶更加有效。
本發(fā)明的實(shí)施方式的照明光學(xué)系統(tǒng)如前所述，把受激準(zhǔn)分子激光器和光學(xué)系統(tǒng)組合起來(lái)，從激光器中射出照明光，向移相掩模上照射。這時(shí)，希望確保移相掩模面內(nèi)的光強(qiáng)度的均勻性和入射角度方向上的均勻性。尤其，受激準(zhǔn)分子激光器，每個(gè)脈沖的振蕩位置有偏差，所以，為了結(jié)晶均勻，希望確保激光的均勻性。
同時(shí)，為了不降低移相掩模的散焦圖像的對(duì)比度(不提高反向峰值圖形的中心強(qiáng)度)，散焦法希望減小分散光(接近平行光)。并且，為了獲得必要的分辨率，希望確保一定值以上的NA，減小光學(xué)系統(tǒng)的像差量。
NA法不同于散焦法，不希望減少分散(接近平行光)。并且，為了有意消除規(guī)定分辨率以上的成分，希望具有調(diào)整機(jī)構(gòu)，以便把NA設(shè)定為規(guī)定值。
以下參照?qǐng)D2A、2B，說(shuō)明利用散焦法的成像光學(xué)系統(tǒng)的具體例子。
在本具體例子中，激光裝置1是波長(zhǎng)248nm的KrF受激準(zhǔn)分子激光器構(gòu)成的，激光束經(jīng)光束擴(kuò)展器2進(jìn)行擴(kuò)展后，由均化器3使照射到移相掩模5上的光強(qiáng)度均勻一致。
均化器3由蠅眼透鏡構(gòu)成，該蠅眼透鏡與一般曝光機(jī)中所使用的相同。該照明裝置10的NA為0.05。
成像光學(xué)系統(tǒng)6利用入射光瞳和射出光瞳兩者位于無(wú)限遠(yuǎn)的兩側(cè)遠(yuǎn)心(焦闌)系統(tǒng)，其基本規(guī)格為NA是0.2，倍率是1.0。
以下參照?qǐng)D8，說(shuō)明移相掩模5。
移相掩模如上述已知例中也已說(shuō)明的那樣，在透明介質(zhì)，例如石英基材上設(shè)置厚度不同的互相鄰接區(qū)，在該區(qū)間的階梯部(移相部)的邊界上，使入射的激光線(xiàn)進(jìn)行衍射和干涉，使入射的激光線(xiàn)強(qiáng)度具有周期性的空間分布。這種移相掩模的一例示于圖8。該移相掩模5具有互相并排的相位為π的第1帶狀區(qū)(相位區(qū))5b、以及相位為0的第2帶狀區(qū)(相位區(qū))5c，以便使相鄰的圖形變成反相位(180°偏移)。該帶狀區(qū)(移相線(xiàn)區(qū))具有10μm的寬度。具體來(lái)說(shuō)，移相掩模5是對(duì)折射率為1.5的矩形的石英基片進(jìn)行圖形腐蝕而制成的，腐蝕的深度，對(duì)于248nm的光相位相當(dāng)于π，即248nm的深度。通過(guò)該腐蝕而形成的薄區(qū)為第1縫隙區(qū)5b，未腐蝕的區(qū)為第2縫隙區(qū)5c。
在這種結(jié)構(gòu)的移相掩模5中，通過(guò)了厚的第2相位區(qū)5c的激光，與通過(guò)了薄的第1相位區(qū)5b的激光相比，前者延遲180°。其結(jié)果，激光之間產(chǎn)生干涉和衍射，獲得與圖10所示激光強(qiáng)度分布大致相同的強(qiáng)度分布。也就是說(shuō)，通過(guò)了移相部的光是與鄰接的通過(guò)光互相反向的相位，所以，與該區(qū)間相對(duì)應(yīng)的位置上光強(qiáng)度最小，例如為0。該最小值的區(qū)或者其相鄰的區(qū)成為半導(dǎo)體結(jié)晶時(shí)的核。
一般，設(shè)定激光波長(zhǎng)為λ，則折射率n的透明介質(zhì)產(chǎn)生180°相位差所需的透明介質(zhì)厚度t(厚區(qū)和薄區(qū)的厚度差)用下式表示t＝λ/2(n·1)以下說(shuō)明結(jié)晶的具體例。
被處理基片7采用了這樣的玻璃片，即利用化學(xué)汽相生長(zhǎng)法在厚度0.6mm的液晶顯示器用玻璃板上依次生成基底膜和a-Si膜。
在以上結(jié)構(gòu)中，在離開(kāi)成像光學(xué)系統(tǒng)6的焦點(diǎn)位置10μm的下側(cè)的散焦位置上放置被處理基片7，進(jìn)行脈沖照射，使a-Si膜面上的光能量(a-Si膜的激光照射部在瞬時(shí)進(jìn)行熔化的能量的大小)約達(dá)到100mJ/cm2。
圖10表示在上述條件下計(jì)算出的光強(qiáng)度分布。在該圖中移相掩模5的移相部5a所對(duì)應(yīng)的部分為最小強(qiáng)度的反相位圖形，與移相部附近相對(duì)應(yīng)而形成，這樣的強(qiáng)度波形圖形的形成是可以理解的，各反向相位圖形之間的距離，與帶狀區(qū)5b、5c的度寬相對(duì)應(yīng)為10μm。其結(jié)果，一邊使被處理基片相對(duì)于移相掩模5在圖10的紙面上直行的方向上移動(dòng)，一邊用激光照射無(wú)定形硅膜，這樣能獲得大晶粒直徑的多晶poly-Si膜，其晶粒位置在XY方向均按10μm的間距進(jìn)行控制。
以下說(shuō)明利用NA法的成像裝置的具體例子。其中采用的光源、光學(xué)系統(tǒng)基本上與上述具體例相同。但是，在本具體例中，具有一種這樣的機(jī)構(gòu)，即通過(guò)更換成像光學(xué)系統(tǒng)的光圈(圓形開(kāi)口)，能夠調(diào)整成像光學(xué)系統(tǒng)的NA。利用該機(jī)構(gòu)，把成像光學(xué)直徑NA調(diào)整到0.1，把照明系統(tǒng)的NA設(shè)定為0.05、把與上述具體例相同的被處理基片7設(shè)置在成像光學(xué)系統(tǒng)6的焦點(diǎn)位置上，進(jìn)行脈沖照射，使a-Si膜面上的光能量達(dá)到約100mJ/cm2。
在此條件下，計(jì)算求出的光強(qiáng)度分布示于圖11。即使在使用該裝置的情況下，也能理解利用與上述具體例相同的強(qiáng)度波形圖形進(jìn)行照射。即使在此情況下，也能獲得大晶粒直徑的多晶poly-Si膜，其晶粒位置在XY方向上均按10μm間距進(jìn)行控制。
在上述具體例中，移相掩模5使用了如圖8所示移相部變成互相平行的多條直線(xiàn)狀的，但并非僅限于此。
例如也可以使移相線(xiàn)垂直，使相位0和π排列成方形格子狀。在此情況下，沿移相線(xiàn)能形成格子狀的光強(qiáng)度0的區(qū)。所以，結(jié)晶核發(fā)生在該線(xiàn)上的任意位置上，因此存在的問(wèn)題是很難控制結(jié)晶粒的位置和形狀。所以，為了控制結(jié)晶核的發(fā)生，希望強(qiáng)度0區(qū)是點(diǎn)狀。為此，使垂直的移相線(xiàn)的移相量達(dá)到180°以下，這樣，在移相線(xiàn)對(duì)應(yīng)的位置上強(qiáng)度(雖然減小)不會(huì)完全達(dá)到0，同時(shí)使交點(diǎn)周?chē)膹?fù)數(shù)透射率之和達(dá)到0，這樣，與交點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的位置上的強(qiáng)度為0。
現(xiàn)參照?qǐng)D9A和9B說(shuō)明這一例。該掩模5如圖9A所示，具有許多組正方形圖形，各組由厚度不同的4個(gè)正方形區(qū)5e、5f、5g、5h構(gòu)成。在各組內(nèi)，如圖9B所示，第1區(qū)5e最薄，相位為0。第4區(qū)5h最厚，相位與第1區(qū)5e偏差3π/2。厚度在該區(qū)5e、5h之間的第2、第3區(qū)5f、5g，相對(duì)于第1區(qū)相位偏差分別為π/2和π。
在這種掩模中，第1～第4區(qū)相鄰的部分，例如正方形圖形的中心點(diǎn)為強(qiáng)度0的區(qū)。所以，該點(diǎn)變成結(jié)晶核，因此，結(jié)晶粒的位置和形狀容易控制。
參照?qǐng)D8和圖9A說(shuō)明的掩模圖形，希望也能和采用本發(fā)明投影光學(xué)系統(tǒng)的方法組合使用。但并非僅限于這些適用，也可用在過(guò)去的相位控制ELA法中。在此情況下，也能使相位線(xiàn)或僅在其垂直點(diǎn)上強(qiáng)度為0，是有效的。
在上述實(shí)施方式中，把移相掩模的移相部作為相位不同的區(qū)(相位區(qū))之間的邊界線(xiàn)(圖8)或者邊界點(diǎn)(圖9A和圖9B)進(jìn)行了說(shuō)明。但這是相位區(qū)僅形成在透光性區(qū)內(nèi)的情況，本發(fā)明的相位部不僅限于此，也可以形成在稍許偏離邊界線(xiàn)或邊界點(diǎn)的地方?，F(xiàn)說(shuō)明如下。
在上述散焦法中，利用了從成像光學(xué)系統(tǒng)的焦點(diǎn)位置起設(shè)定了規(guī)定間隙的位置(在圖2A中B和C所示的位置)上所產(chǎn)生的光強(qiáng)度圖形(反向峰值圖形)，所以，在照明光的入射角度分布大的情況下，因間隙而產(chǎn)生“模糊”。其結(jié)果，變成移相部中的反向峰淺(反向峰值的強(qiáng)度相當(dāng)大)的平緩的反向山形狀，容易受到來(lái)自光源的激光的面內(nèi)強(qiáng)度不均勻和每個(gè)振蕩脈沖的強(qiáng)度的偏差的影響，有可能達(dá)不到均勻的結(jié)晶。
在這種情況下，如圖12所示，在移相掩模5的一邊的相位區(qū)(在該實(shí)施方式中為第2相位區(qū))內(nèi)，設(shè)置沿邊界線(xiàn)寬度較小的遮光區(qū)，即可解決上述問(wèn)題。其原因參照?qǐng)D13加以說(shuō)明。
在把平行光射入到移相掩模5內(nèi)的情況下，移相部中的光強(qiáng)度分布變成為第1相位區(qū)5b產(chǎn)生的衍射條紋的寬度①、與第2相位區(qū)5c產(chǎn)生的衍射條紋的振幅②相加，再對(duì)其進(jìn)行2次方所得的光強(qiáng)度分布③。在散射光射入到移相掩模內(nèi)的情況下，最終的衍射圖形是從多個(gè)不同角度來(lái)的光所形成的光強(qiáng)度圖形進(jìn)行積分的結(jié)果。因此，若設(shè)入射角為θ，上述間隙為Z，則干涉和衍射所產(chǎn)生的光的光強(qiáng)度圖形，考慮到在面內(nèi)僅進(jìn)行Z tanθ的漂移，在進(jìn)行積分后在不設(shè)置遮光區(qū)的情況下，如上所述也形成對(duì)邊界線(xiàn)夾持的平緩的倒山坡形狀。但是，如圖12所示，若設(shè)置遮光區(qū)s，則變成圖13所示的第2相位區(qū)5c的衍射條紋的振幅②。其結(jié)果第1相位區(qū)5b產(chǎn)生的衍射條紋的寬度①、與第2相位區(qū)5c產(chǎn)生的衍射條紋的振幅②相加，再對(duì)其進(jìn)行2次方所得的光強(qiáng)度分布③，如圖所示，通過(guò)按以下方法來(lái)設(shè)定遮光區(qū)的寬度D，與遮光區(qū)s相對(duì)應(yīng)，變成為具有強(qiáng)度幾乎為0的峰值的良好的反向峰值圖形。
在散射光射入到上述移相掩模內(nèi)的情況下，入射角的漂移量，僅為入射角的半角，為Z tanθ。所以，遮光區(qū)s的寬度D若能滿(mǎn)足D＞2Z tanθ，則能獲得以前說(shuō)明的④所示的圖形。
以下說(shuō)明圖12所示的移相掩模的具體例。
對(duì)折射率為1.5的矩形石英基片按照對(duì)248nm波長(zhǎng)的光相位相當(dāng)于π的深度，即248nm的深度進(jìn)行腐蝕形成了第1相位區(qū)5b、以及未被腐蝕的區(qū)即第2相位區(qū)5c。這時(shí)，制成的圖形使第1相位區(qū)5b的寬度為14μm；第2相位區(qū)5c的寬度為6μm。然后，在移相掩模的一面上用濺射法形成鉻膜，對(duì)其制作圖形，在第2相位區(qū)的兩側(cè)，沿著與第1相位區(qū)5b的邊界線(xiàn)形成了遮光區(qū)s。這時(shí)的遮光區(qū)的寬度D定為4μm。
這樣形成的移相掩模5用于圖2A所示的裝置，進(jìn)行結(jié)晶。這時(shí)使被處理基片7位于離開(kāi)成像光學(xué)系統(tǒng)6的焦點(diǎn)位置向下側(cè)20μm的位置C(即Z＝20μm)上，進(jìn)行脈沖照射，使該被處理基片的a-Si膜面上的光能量達(dá)到約100mJ/cm2。其結(jié)果，能使無(wú)定形硅結(jié)晶成為結(jié)晶位置被控制的大晶粒徑的多晶硅。
設(shè)置上述遮光區(qū)s的技術(shù)如圖14所示也能適用于多方式的移相掩模。該例適用于圖9A所示的掩模，在正方形的相位區(qū)中，沿相鄰的相位區(qū)的邊界線(xiàn)在一邊的相位區(qū)內(nèi)設(shè)置了遮光區(qū)s。即使該例，也能在從4個(gè)相位區(qū)的交點(diǎn)處少許偏移的地方獲得具有點(diǎn)狀峰值的尖形反向峰值圖形。
上述遮光區(qū)如上所述，除了用吸收光的鉻這樣的材質(zhì)的膜來(lái)形成外，也還可以用其他各種技術(shù)來(lái)形成。例如遮光區(qū)也可以利用與入射激光的波長(zhǎng)相對(duì)應(yīng)的多層膜來(lái)形成，也可以形成入射光散射或衍射的凹凸。
構(gòu)成上述成像光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)元件并非僅限于透鏡系統(tǒng)，也可以是反射鏡系統(tǒng)。并且也可以是透鏡和反射鏡的復(fù)合系統(tǒng)。
以下參照?qǐng)D15A～15E，詳細(xì)說(shuō)明利用本發(fā)明的制造裝置和方法來(lái)制造電子裝置的方法。
如圖15A所示，在整個(gè)矩形絕緣基片30(例如堿性玻璃、石英玻璃、塑料、聚酰亞胺等)上，利用化學(xué)汽相生長(zhǎng)法或?yàn)R射法等來(lái)形成基底膜31(例如膜厚50nm的SiN膜和膜厚100nm的SiO2膜的積層膜等)和非晶質(zhì)半導(dǎo)體膜32(例如從膜厚50nm到200nm的Si、Ge、SiGe等)。然后，用受激準(zhǔn)分子激光器33(例如KrF或XeCl等)對(duì)非晶質(zhì)半導(dǎo)體膜32的表面的一部分或全部進(jìn)行照射。在此，在受激準(zhǔn)分子激光照射中，使用上述實(shí)施方式中說(shuō)明的裝置和方法。其結(jié)果，非晶質(zhì)半導(dǎo)體膜32如圖15B所示，物質(zhì)結(jié)晶成為多晶半導(dǎo)體膜34。這樣，形成的多晶半導(dǎo)體膜34，與利用過(guò)去的制造裝置的多晶半導(dǎo)體膜相比，變換成結(jié)晶粒位置被控制的大粒直徑的多晶或單晶半導(dǎo)體膜。
然后，利用光刻法把單晶半導(dǎo)體膜34加工成島狀的半導(dǎo)體膜35，如圖15C所示，利用化學(xué)汽相生長(zhǎng)法或?yàn)R射法等在基底膜31和半導(dǎo)體膜35上形成厚度20nm～100nm的SiO2膜作為柵絕緣膜36。
然后，在上述柵膜36上的與上述半導(dǎo)體膜35相對(duì)應(yīng)的部位上形成柵電極37(例如硅化物和MoW等)。對(duì)該柵電極37加以掩蓋，如圖15D所示向上述半導(dǎo)體膜35中注入雜質(zhì)離子38(若是N溝通晶體管，則為磷，若是P溝道晶體管，則為硼)，使該膜成為N型或P型。然后，在氮?dú)夥罩袑?duì)整個(gè)該器件進(jìn)行退火(例如在450℃下1小時(shí))，對(duì)半導(dǎo)體膜35中的雜質(zhì)進(jìn)行激活。其結(jié)果，該半導(dǎo)體膜35變成雜質(zhì)濃度高的源41；漏42；以及位于這些之間，與柵電極37相對(duì)應(yīng)的雜質(zhì)濃度低的溝道區(qū)40。
然后，在柵膜36上形成層間絕緣膜39。并且，在該層間絕緣膜39和柵膜36的、與上述源41和漏42相對(duì)應(yīng)的部位上制作接觸孔。然后，利用成膜和圖形制作技術(shù)在層間絕緣膜39上，如圖15E所示，形成通過(guò)接觸孔與源41和漏42進(jìn)行電連接的源電極43、漏電極44。這樣形成的薄膜晶體管，形成了溝道40區(qū)的半導(dǎo)體利用圖15A和15B中說(shuō)明的激光照射技術(shù)進(jìn)行處理，所以變成大粒徑的多晶或單晶是可以理解的。因此，這種晶體管與利用未進(jìn)行激光處理的無(wú)定形半導(dǎo)體的晶體管相比，開(kāi)關(guān)速度快。多晶或單晶晶體管，能進(jìn)行電路設(shè)計(jì)，使其具有液晶驅(qū)動(dòng)功能、存儲(chǔ)器(SRAM、DRAM)和CPU等集成電路的功能。需要耐電壓的電路形成在非晶質(zhì)半導(dǎo)體膜上，需要遷移速度快的，例如驅(qū)動(dòng)電路的晶體管等，制成多晶或單晶。
產(chǎn)業(yè)上利用的可能性如以上說(shuō)明那樣，若采用本發(fā)明，則在移相掩模這種用光強(qiáng)度制作圖形的膜和被處理基片之間布置成像光學(xué)系統(tǒng)，保持距離，所以在半導(dǎo)體膜上照射激光時(shí)所產(chǎn)生的擦傷不會(huì)沾污掩模。
并且在移相掩模和被處理基片之間，也能插入用于測(cè)量位置的檢測(cè)器，或者射入檢測(cè)器用的光線(xiàn)。
此外，本發(fā)明的NA法與過(guò)去的相位控制ELA法和本發(fā)明的散焦法相比較，具有以下4個(gè)優(yōu)點(diǎn)第1，即使被處理基片本身相對(duì)于光軸前后移動(dòng)，或者由于彎曲而使半導(dǎo)體膜表面前后變化，圖形變化也很少。
第2，即使照明光的散射度發(fā)生變化，圖形變化也很少。
尤其散射增大也不會(huì)像散焦法那樣使圖形對(duì)比度下降。
第3，光強(qiáng)度分布，其移相部以外的彎曲小，接近理想圖形。
第4，被處理基片的光軸方向的定位，不需要像“散焦法”那樣對(duì)散焦量進(jìn)行控制，只要保持在焦點(diǎn)面上即可，所以，容易控制。
權(quán)利要求
1.一種結(jié)晶裝置，其特征在于具有光源，用于射出光線(xiàn)；掩模，用于接受從該光源來(lái)的光線(xiàn)，使該光線(xiàn)的強(qiáng)度分布圖形變成峰值為最小強(qiáng)度的反向峰值圖形；以及成像光學(xué)系統(tǒng)，它位于該掩模和被處理基片之間，使上述反向峰值圖形的光線(xiàn)在被處理基片上成像，使被處理基片的物質(zhì)的至少一部分進(jìn)行結(jié)晶。
2.如權(quán)利要求2所述的結(jié)晶裝置，其特征在于上述掩模具有的移相掩模，其相鄰區(qū)的厚度互不相同，在這些區(qū)之間規(guī)定了有階梯部的移相部。
3.如權(quán)利要求2所述的結(jié)晶裝置，其特征在于上述掩模的移相部的相位差為180°，以便生成強(qiáng)度實(shí)質(zhì)上為0的峰值。
4.如權(quán)利要求1、2或3所述的結(jié)晶裝置，其特征在于還具有一種支承體，用于把上述被處理基片支承在從上述成像光學(xué)系統(tǒng)的焦點(diǎn)位置僅離開(kāi)規(guī)定距離的散焦位置上。
5.如權(quán)利要求1、2或3所述的結(jié)晶裝置，其特征在于還具有一種把上述被處理基片支承在上述成像光學(xué)系統(tǒng)的焦點(diǎn)位置上的支承體，并且，上述成像光學(xué)系統(tǒng)具有能夠更改NA的光圈，以便能調(diào)節(jié)上述反向峰值圖形的寬度。
6.如權(quán)利要求5所述的結(jié)晶裝置，其特征在于上述反向峰值圖形的寬度D在上述光線(xiàn)的波長(zhǎng)為λ、上述光圈的數(shù)值孔徑為NA的情況下，可按下式求出。D＝kλ/NA(k為0.5～2的值)
7.如權(quán)利要求1、2或3所述的結(jié)晶裝置，其特征在于，還具有把上述被處理基片支承在上述成像光學(xué)系統(tǒng)的焦點(diǎn)位置上的支承體，并且，上述成像光學(xué)系統(tǒng)具有設(shè)定成2級(jí)反向峰值圖形的光瞳，該2級(jí)反向峰值圖形具有包含峰值且位于強(qiáng)度低的一側(cè)的第1圖形、位于強(qiáng)度高的一側(cè)的第2圖形、位于第1圖形和第2圖形之間且使第1圖形的寬度大于第2圖形的寬度的階梯部。
8.如權(quán)利要求7所述的結(jié)晶裝置，其特征在于上述成像光學(xué)系統(tǒng)的上述光瞳具有透光區(qū)、以及對(duì)該透光區(qū)進(jìn)行包圍的半透光區(qū)，并且，當(dāng)上述2級(jí)反向峰值圖形的第1圖形的寬度為D1、第2圖形的寬度為D2、用角度表示的上述半透光區(qū)的直徑為θ1、用角度表示的透光區(qū)的直徑為θ2時(shí)，則上述成像光學(xué)系統(tǒng)的光瞳的射出光瞳函數(shù)的分布大小滿(mǎn)足下式D1＝kλ/sinθ1(k為0.5～2的值)D2＝kλ/sinθ2(k為0.5～2的值)
9.如權(quán)利要求1所述的結(jié)晶裝置，其特征在于具有一種移相掩模，其中，上述掩模的掩模圖形具有至少由不少于3條的移相線(xiàn)而構(gòu)成的交點(diǎn)，以該交點(diǎn)為中心的圓形區(qū)的復(fù)數(shù)透射率的積分值大致上為0。
10.如權(quán)利要求9所述的結(jié)晶裝置，其特征在于上述不少于3條的移相線(xiàn)，其相位差均小于180度(π)。
11.如權(quán)利要求9所述的結(jié)晶裝置，其特征在于上述相位線(xiàn)為4條，其相位差均大致為90度。
12.一種結(jié)晶方法，其利用移相掩模在該掩模的移相部?jī)?nèi)，生成具有光強(qiáng)度大致為0的峰值的反向峰值圖形，把具有該反向峰值圖形的光線(xiàn)照射到被處理基片上，使基片的至少一部分物質(zhì)進(jìn)行結(jié)晶，其特征在于通過(guò)設(shè)置在上述移相掩模和被處理基片之間的成像光學(xué)系統(tǒng)，使上述移相掩模的光線(xiàn)的像在被處理基片上成像。
13.如權(quán)利要求12所述的結(jié)晶方法，其特征在于在上述被處理基片保持在從上述成像光學(xué)系統(tǒng)的焦點(diǎn)位置僅離開(kāi)了規(guī)定距離的散焦位置上的狀態(tài)下，使光線(xiàn)成像進(jìn)行結(jié)晶。
14.如權(quán)利要求13所述的結(jié)晶方法，其特征在于使上述被處理基片保持在上述成像光學(xué)系統(tǒng)的焦點(diǎn)位置上，而且更改該成像光學(xué)系統(tǒng)的NA，調(diào)節(jié)上述反向峰值圖形的寬度，使光線(xiàn)在上述被處理基片上成像進(jìn)行結(jié)晶。
15.如權(quán)利要求12所述的結(jié)晶方法，其特征在于使上述被處理基片保持在上述成像光學(xué)系統(tǒng)的焦點(diǎn)位置上，而且把上述反向峰值圖形制作成2級(jí)反向峰值圖形，以使該成像光學(xué)系統(tǒng)的射出光瞳函數(shù)變成外側(cè)區(qū)和內(nèi)側(cè)區(qū)的大小2種分布的和，把光線(xiàn)照射到上述被處理基片進(jìn)行結(jié)晶。
16.一種光線(xiàn)用的移相掩模，其特征在于掩模圖形具有至少由不少于3條的移相線(xiàn)構(gòu)成的交點(diǎn)，以該交點(diǎn)為中心的圓形區(qū)域的復(fù)數(shù)透射率的積分值大致為0。
17.如權(quán)利要求16所述的移相掩模，其特征在于上述不少于3條的移相線(xiàn)，其相位差均小于180度(π)。
18.如權(quán)利要求16所述的移相掩模，其特征在于上述不少于3條的相位線(xiàn)為4條的情況下，其相位差均大致為90度。
19.一種光線(xiàn)用的移相掩模，其特征在于，具有相位不同的至少2個(gè)相位區(qū)、在相鄰的相位區(qū)之間規(guī)定的邊界線(xiàn)、以及沿邊界線(xiàn)形成在一邊的相位區(qū)內(nèi)的遮光區(qū)。
全文摘要
在激光裝置(1)的前面經(jīng)由光束擴(kuò)展器(2)、均化器(3)和反射鏡(4)來(lái)布置移相掩模(5)，其間插入成像光學(xué)系統(tǒng)(6)，在移相掩模(5)的對(duì)面設(shè)置被處理基片(7)。被處理基片(7)被真空吸盤(pán)和靜電吸盤(pán)等基片吸盤(pán)(8)等保持在規(guī)定的位置上。
文檔編號(hào)B23K26/06GK1537323SQ0380072
公開(kāi)日2004年10月13日 申請(qǐng)日期2003年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月23日
發(fā)明者谷口幸夫, 松村正清, 木村嘉伸, 伸, 清 申請(qǐng)人:株式會(huì)社液晶先端技術(shù)開(kāi)發(fā)中心