專利名稱：照射裝置及半導體器件制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于將激光束照射至諸如半導體膜等照射對象從而進行各種處理的 照射裝置，以及使用這種照射裝置來制造半導體器件的方法。
背景技術：
過去，液晶顯示器和有機電致發(fā)光(Electroluminescence，EL)顯示器中的驅動 電路器件、開關器件等都使用多晶硅膜。這種多晶硅膜是通過將激光束照射到利用濺射方 法形成的非晶硅膜上來對該非晶硅膜進行退火而形成的。在通過照射激光束來進行該退火 的過程中，為了提高處理效率，優(yōu)選使激光束的光斑形狀呈線性。此外，在利用具有這種線 性光斑形狀的激光束(線性光束)來形成均勻多晶硅膜(減小了結晶度偏差)的過程中， 很重要的是減小線性光束在光斑形狀的縱長方向上的光強分布偏差，從而降低對非晶硅 膜的照射的不均勻性。在此情形下，已經(jīng)提出了一種通過在激光源與照射對象(非晶硅薄膜)之間插入 透鏡陣列從而照射出在垂直于光軸的平面內(nèi)具有均勻化強度的激光束的方法(例如參見 被稱作專利文件ι的日本專利申請?zhí)亻_No.平成10-244392)。然而，當由透鏡陣列分割成的多條光束被聚光透鏡彼此疊加地照向照射對象時， 在該照射對象的照射面上產(chǎn)生了依賴于激光源的空間相干性的干涉條紋。這種干涉條紋的 產(chǎn)生使得照射不均勻，因而是不合需要的。為了解決這一問題，曾經(jīng)公開了這樣一種技術 即，多個半波片被設在透鏡陣列的朝向照射對象側的下游并且以一定間隔布置著，從而將 相鄰的光束轉換成偏振方向彼此正交的兩種線偏振光(例如參見被稱作專利文件2的日本 專利 No. 3947065)。然而，在專利文件2所公開的方法中使用了半導體激光源作為光源的情況下，來 自照射對象的反射光被返回至半導體激光源，從而導致振蕩操作的不穩(wěn)定或者半導體激光 源的劣化。此外，當在聚光系統(tǒng)中布置有半波片時，激光以一定的入射角(即，激光不總是 垂直地進入半波片)入射到半波片上，因而在某些情況下半波片的作用沒有充分發(fā)揮出 來。在此情況下，不能充分地得到對干涉條紋的抑制效果。

發(fā)明內(nèi)容
因此，鑒于上述問題，本發(fā)明的第一個目的是提供一種照射裝置，其能夠在防止來 自照射對象的回光進入激光源中的條件下照射具有均勻強度分布的激光束。本發(fā)明的第二個目的是提供一種能將多晶半導體膜均勻結晶化的半導體器件制
本發(fā)明的實施例提供了一種照射裝置，其包括激光源；偏振分光部，其用于把從 所述激光源出射的激光分成偏振方向彼此不同的第一線偏振光和第二線偏振光；光束分 割部，其用于將所述第一線偏振光或所述第二線偏振光分割成多條光束；四分之一波片陣 列，其由用于把所述光束的一部分轉換成右旋圓偏振光的多個第一四分之一波片和用于把 所述光束的另一部分轉換成左旋圓偏振光的多個第二四分之一波片構成，所述第一四分之 一波片和所述第二四分之一波片沿垂直于光軸的第一方向交替地布置著；以及投影光學系 統(tǒng)，其用于把所述右旋圓偏振光和所述左旋圓偏振光聚集到被照射的照射面上。在本發(fā)明實施例的照射裝置中，從激光源出射的激光被光束分割部分割成多條光 束，然后被照射至照射面上。因此，能夠得到具有均勻強度分布的激光束。此外，隨后利用 在第一方向上交替布置的第一四分之一波片和第二四分之一波片將上述被分割后的光束 轉換成右旋圓偏振光和左旋圓偏振光。因此，從四分之一波片陣列射出的所述右旋圓偏振 光和所述左旋圓偏振光在第一方向上彼此相鄰地布置著。于是，能夠充分抑制在第一方向 上的干涉條紋的生成。此外，由于偏振分光部被設置在所述激光源與所述四分之一波片陣 列之間，因此，通過所述四分之一波片陣列和所述偏振分光部構成了隔離器。所以，能夠防 止來自照射面的反射光進入激光源中。本發(fā)明的另一實施例提供了一種半導體器件制造方法，其包括如下步驟在基板 上依次形成非晶半導體膜和光吸收層；以及退火步驟，其用于通過向所述光吸收層照射激 光來加熱所述光吸收層，從而使所述非晶半導體膜結晶并形成結晶半導體膜。所述退火步 驟包括如下步驟振蕩從激光源出射的激光；將所述出射的激光分成偏振方向彼此不同的 第一線偏振光和第二線偏振光；將所述第一線偏振光或第二線偏振光分割成多條光束；將 所述光束轉換成在垂直于光軸的第一方向上交替布置的右旋圓偏振光和左旋圓偏振光；以 及將所述右旋圓偏振光和所述左旋圓偏振光聚集到所述光吸收層上。在本發(fā)明實施例的半導體器件制造方法中，從激光源出射的激光被分割成多條光 束，然后被照射至光吸收層上。因此，能夠得到具有均勻強度分布的激光束。此外，隨后將 上述被分割后的光束轉換成沿所述第一方向交替布置的右旋圓偏振光和左旋圓偏振光。因 此，能夠充分抑制在所述第一方向上的干涉條紋的生成。此外，由于在把所述出射的激光轉 換成右旋圓偏振光和左旋圓偏振光之前，已將所述出射的激光分成了偏振方向彼此不同的 第一線偏振光和第二線偏振光，因此，能夠防止來自光吸收層的反射光進入激光源中。根據(jù)本發(fā)明實施例的照射裝置，從所述激光源出射的激光被分割成多條光束。此 后，這些光束被四分之一波片陣列轉換成右旋圓偏振光和左旋圓偏振光，使得所述右旋圓 偏振光和左旋圓偏振光在第一方向上交替地布置著。因此，能夠充分減小在第一方向上的 干涉條紋的生成，并且能夠將具有均勻強度分布的激光束照射至照射面上。此外，與四分之 一波片陣列結合起來構成隔離器的偏振分光部被設置在四分之一波片陣列的朝向激光源 側的上游。因此，能夠充分減小從照射面到激光源的反射光(回光)，從而實現(xiàn)激光源振蕩 操作的穩(wěn)定化以及激光源壽命的延長。根據(jù)本發(fā)明實施例的半導體器件制造方法，把從激光源出射的激光分割成多條光 束，然后將這些光束轉換成沿第一方向交替布置的右旋圓偏振光和左旋圓偏振光。因此，能 夠充分減小在第一方向上的干涉條紋的生成，并且能夠將具有均勻強度分布的激光束照射至光吸收層上。此外，在把所述出射的激光轉換成右旋圓偏振光和左旋圓偏振光之前，已將 所述出射的激光分成了偏振方向彼此不同的第一線偏振光和第二線偏振光。因此，能夠充 分減小從光吸收層到激光源的反射光(回光)，從而實現(xiàn)激光源的振蕩操作的穩(wěn)定化以及 壽命的延長。結果，能夠容易地得到具有均勻結晶的多晶半導體膜的優(yōu)質(zhì)半導體器件。


圖1是示出了本發(fā)明優(yōu)選實施例的照射裝置的基本結構的立體圖。圖2是示出了圖1所示照射裝置中的照射光學系統(tǒng)的結構的立體圖。圖3A和圖3B是示出了圖2所示照射光學系統(tǒng)的結構的截面圖。圖4是示出了用于形成圖2所示照射光學系統(tǒng)中的四分之一波片陣列的光子晶體 的結構的立體圖。圖5是由圖4所示的光子晶體形成的四分之一波片陣列的平面圖。圖6A和圖6B是示出了利用圖2所示的照射光學系統(tǒng)而形成的線性光束的照射強 度分布的曲線圖。圖7是示出了在圖2所示的照射光學系統(tǒng)中進入偏振分束器的光束的偏振方向的 截面圖。圖8A 圖8G是示出了通過使用本發(fā)明照射裝置來制造薄膜晶體管器件的方法中 的各步驟的截面圖。圖9是示出了圖2所示照射光學系統(tǒng)中的光束分割部和四分之一波片陣列的變形 例的立體圖。
具體實施例方式下面參照附圖詳細說明本發(fā)明的優(yōu)選實施例。照射裝置的結構下面參照圖1說明本發(fā)明的優(yōu)選實施例的照射裝置。圖1示出了該照射裝置的基 本結構。如圖1所示，該照射裝置包括多個照射光學系統(tǒng)1 (1A、1B和1C)、臺架2和控制器4。照射光學系統(tǒng)1A、1B和IC用于在控制器4的控制下向放置于臺架2上的照射對 象3照射激光(在圖1所示的X方向上呈伸長狀的線性光束，即，在X方向上具有長軸)，從 而分別形成圖1所示的多個激光處理部30(30A、30B和30C)。如圖1所示，臺架2用于在其 上放置照射對象3，并且能使照射對象3沿X方向和Y方向移動?？刂破?用于對照射光學 系統(tǒng)1進行驅動控制，并在XY平面內(nèi)對臺架2進行掃描控制。照射裝置的操作激光從照射光學系統(tǒng)1A、IB和IC出射并照射至放置于臺架2上的照射對象3上。 此外，通過控制器4在X方向和Y方向上對臺架2進行掃描控制，從而任意改變激光的光軸 與XY平面上的照射對象3之間的相對位置。照射對象3具有被激光照射的照射面3S (見圖3A)。例如，照射對象3具有如下結 構在諸如非晶硅膜等非晶半導體膜上形成有光吸收層。光吸收層由能夠吸收來自照射光 學系統(tǒng)1的激光或者能夠由于利用激光進行氧化反應因而產(chǎn)生熱量的材料(例如，諸如鉻或鉬等金屬材料)形成。被光吸收層覆蓋的非晶半導體膜利用由光吸收層提供的熱能而結 晶，因而該非晶半導體膜變?yōu)槎嗑О雽w膜，該多晶半導體膜用于構成例如液晶顯示器或 者有機EL顯示器中的薄膜晶體管(Thin-Film Transistor, TFT)器件的一部分。照射光學系統(tǒng)的結構圖2、圖3A和圖3B示出了各照射光學系統(tǒng)1(1A、1B或1C)的基本結構。圖2是各 照射光學系統(tǒng)1的立體圖，圖3A是沿著包含圖2所示的光軸Z和X軸的平面而得到的截面 圖，圖3B是沿著包含圖2所示的光軸Z和Y軸的平面而得到的截面圖。各照射光學系統(tǒng)1均包括激光源11、準直透鏡12、偏振分束器13、柱面透鏡陣列對 14、四分之一波片陣列15和聚光透鏡16。激光源11例如由在X方向上呈伸長狀(S卩，在X方向上具有最大空間相干性)的 寬區(qū)域型(broad area type)半導體激光器構成。作為激光源11，優(yōu)選使用用于出射波長 為700 IOOOnm的激光的半導體激光器。特別地，更優(yōu)選使用用于出射波長為800 近 940nm的激光的高功率半導體激光器。激光源11在尺寸上相對較小，并且如稍后所述，它能 容易地形成所出射的激光的線性束斑。準直透鏡12是具有正曲率的透鏡，它將出射激光的X軸成分聚集到柱面透鏡陣列 對14上(見圖3A)，并且還使出射激光的Y軸成分彼此平行(見圖3B)。偏振分束器13包括相對于光軸Z具有傾斜角的分光面13S。偏振分束器13用作 偏振分光部，用于把從激光源11出射并穿過準直透鏡12的激光分成偏振方向彼此不同的 P偏振光和S偏振光。更具體地，偏振分束器13的分光面13S將具有沿X軸的偏振方向的 P偏振光透射而將具有沿Y軸的偏振方向的S偏振光反射。柱面透鏡陣列對14由一對柱面透鏡陣列141和142構成，并且用于把來自偏振分 束器13的P偏振光分割成多條光束，從而使P偏振光在垂直于光軸Z的平面內(nèi)的強度分 布均勻化。如圖2所示，柱面透鏡陣列141由沿X方向排列的多個柱面透鏡141A 141E 構成。類似地，柱面透鏡陣列142由沿X方向排列的多個柱面透鏡142A 142E構成。因 此，柱面透鏡141A 141E的數(shù)量與柱面透鏡142A 142E的數(shù)量相同。柱面透鏡141A 141E及142A 142E各自都具有繞著沿Y軸的軸而形成的柱面。在沿著光軸Z的方向上， 柱面透鏡141A 141E分別與柱面透鏡142A 142E相對。例如，柱面透鏡141A和柱面透 鏡142A彼此一一對應，因而穿過柱面透鏡141A的激光會進入柱面透鏡142A中。四分之一波片陣列15由在X方向上交替排列的多個第一四分之一波片15A和多 個第二四分之一波片15B構成，并且該四分之一波片陣列15用于將來自柱面透鏡陣列對14 的線偏振光轉換成圓偏振光。更具體地，三個第一四分之一波片15A1、15A2和15A3分別與 三個柱面透鏡142A、142C和142E相對，并用于把P偏振光的入射光束轉換成右旋圓偏振光 的光束L51、L53和L55(見圖3A)。另一方面，兩個第二四分之一波片15B1和15B2分別與 兩個柱面透鏡142B和142D相對，并用于把P偏振光的入射光束轉換成左旋圓偏振光的光 束L52和L54。所有的第一四分之一波片15A和第二四分之一波片15B都優(yōu)選在X方向上 具有同一尺寸，從而很好地抑制相鄰光束之間的干涉條紋。第一四分之一波片15A和第二四分之一波片15B各自都可以由圖4所示的光子晶 體構造而成。圖4是示出了通過所謂的自身克隆過程(self-cloning process)制造而成 的光子晶體的結構示例的立體圖。該光子晶體具有多層結構，例如是由折射率不同的透明材料形成的兩種光學薄膜(高折射率層42和低折射率層43)以多層的方式交替層疊在由 石英玻璃(silica glass)形成的透明基板41上。透明基板41上形成有都沿一個方向延 伸的多個凹槽411。從沿著層疊方向得到的截面來看，高折射率層42和低折射率層43各自 都隨著凹槽411而具有不平坦的形狀(即，由交替的凸部和凹部形成的Z字形狀)。形成 各高折射率層42的材料示例包括諸如硅(Si)和鍺(Ge)等半導體材料；諸如Ta205、Ti02、 Nb2O5, HfO2, Al2O3和Si3N4等氧化物或氮化物；及上述材料的任意混合物。另一方面，各低 折射率層43例如可由SiO2形成。此外，如圖5所示，各第一四分之一波片15A中與各凹槽 411對應的各凸部421A的形成方向垂直于各第二四分之一波片15B中與各凹槽411對應的 各凸部421B的形成方向。另外，各凸部421A的形成方向和各凸部421B的形成方向相對于 X方向及Y方向都傾斜45°。因此，各第一四分之一波片15A的快軸(或慢軸)垂直于各 第二四分之一波片15B的快軸(或慢軸)，因而來自各第一四分之一波片15A的圓偏振光的 旋轉方向與來自各第二四分之一波片15B的圓偏振光的旋轉方向相反。聚光透鏡16是球面光學系統(tǒng)的透鏡，并且該聚光透鏡16用于使穿過第一四分之 一波片15A和第二四分之一波片15B的多條光束L51 L55會聚和疊加。更具體地，聚光 透鏡16用于將光束L51 L55的Y軸成分會聚到照射對象3的照射面3S上(見圖3B)，并 且也用于將光束L51 L55的X軸成分疊加到照射對象3的照射面3S上，從而在X方向上 均勻地照射該照射面3S (見圖3A)。結果，在照射面3S上形成了利用在X方向上均勻化的 線性光束而得到的圖像。照射光學系統(tǒng)的操作對于圖3A所示的X方向，從激光源11出射的激光穿過準直透鏡12，然后被偏振 分束器13分成P偏振光和S偏振光。P偏振光穿過偏振分束器13，然后被柱面透鏡陣列對 14分割成多條光束。隨后，各條光束進入與各柱面透鏡相對應的第一四分之一波片15A或 者第二四分之一波片15B。此后，入射到第一四分之一波片15A1、15A2和15A3上的光束被 這些第一四分之一波片分別轉換成右旋圓偏振光的光束L51、L53和L55，入射到第二四分 之一波片15B1和15B2上的光束被這些第二四分之一波片分別轉換成左旋圓偏振光的光束 L52和L54。聚光透鏡16將光束L51 L55疊加在照射對象3的照射面3S上，從而在使沿 X方向的亮度均勻化的條件下形成了沿X方向延伸的線性光束。因此，照射面3S被這些線 性光束照射。如上所述，從四分之一波片陣列15射出的右旋圓偏振光的光束L51、L53和 L55與左旋圓偏振光的光束L52和L54彼此相鄰地排列著，因而能夠充分地抑制在X方向上 的干涉條紋的生成。具體地，在所有的第一四分之一波片15A和第二四分之一波片15B沿 X方向都具有同一尺寸的情況下，可以充分地抑制干涉條紋的生成。另一方面，對于圖3B所示的Y方向，從激光源11出射的激光被準直透鏡12準直， 然后依次穿過偏振分束器13、柱面透鏡陣列對14和四分之一波片陣列15。此后，聚光透鏡 16把從四分之一波片陣列15射出的激光會聚到照射對象3的照射面3S上。因此，分別具有圖6A和圖6B所示的照射強度分布Gl和G2的線性光束被照射至 照射對象3的照射面3S上。圖6A示出了在與激光源11的寬頻帶區(qū)域方向對應的X方向 上的線性光束的照射強度分布G1，并且圖6B示出了在激光源11的短軸方向(Y方向)上 的線性光束的照射強度分布G2。如圖6A和圖6B所示，照射到照射面3S上的線性光束在Y 方向上具有極陡的照射強度分布，而在X方向上具有平坦的照射強度分布。
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此外，偏振分束器13和四分之一波片陣列15用作所謂的隔離器，其能夠防止來自 照射對象3的照射面3S的反射光返回至激光源11，從而防止損壞激光源11。更具體地，如 圖7所示，穿過偏振分束器13的P偏振光當穿過第一四分之一波片15A后在相位上改變 90°，從而變?yōu)橛倚龍A偏振光。該右旋圓偏振光在照射對象3的照射面3S上被反射，從而 作為左旋圓偏振光(返回激光)再次進入第一四分之一波片15A。該左旋圓偏振光當穿過 第一四分之一波片15A后在相位上改變90°，從而變成S偏振光。該S偏振光被偏振分束 器13的分光面13S反射，從而避免了返回激光到達激光源11。在圖7中，沒有示出柱面透 鏡陣列對14。如上所述，在本優(yōu)選實施例的照射裝置中，從激光源11出射的激光被分割成多條 光束，接著該多條光束被轉換成右旋圓偏振光和左旋圓偏振光。右旋圓偏振光的光束和左 旋圓偏振光的光束在X方向上交替地布置著。因此，能夠避免X方向上的相鄰光束之間的 干涉。于是，在能夠充分減少X方向上的干涉條紋的生成的情況下，可將在X方向上具有均 勻照射強度分布的線性光束照射至照射對象3的照射面3S上。此外，與四分之一波片陣列 15結合起來構成隔離器的偏振分束器13位于四分之一波片陣列15的朝向激光源11側的 上游，因而也能夠充分減少從照射面3S至激光源11的反射光(返回激光)。因此，就能夠 穩(wěn)定激光源11的振蕩操作并能延長激光源11的壽命。艦照身寸糖《辭別本舊細去下面參照圖8A 圖8G說明使用上述照射裝置來制造薄膜晶體管器件的方法。圖 8A 圖8G是示出了薄膜晶體管器件制造方法中的步驟的截面圖。如圖8A所示，準備諸如玻璃基板或塑料基板等絕緣基板61?；?1可通過具有 絕緣表面的基板來提供。例如，基板61可通過由半導體基板及形成在該半導體基板上的絕 緣層所構成的基板來提供。在基板61上選擇性地形成柵極電極62。例如，柵極電極62可以由諸如鉬(Mo)等 具有良好導電性的材料形成。接著，通過例如濺射法或CVD (化學氣相沉積)方法形成覆蓋住基板61和柵極電 極62的柵極絕緣膜63，該柵極絕緣膜63例如由氮化硅、氧化硅或金屬氧化物制成。然后，例如通過濺射法或CVD方法在柵極絕緣膜63上形成作為半導體薄膜的非晶 硅膜64。非晶硅膜64例如具有10 50nm的厚度。在隨后的步驟中通過照射激光對非晶 硅膜64進行結晶化處理的情況下，非晶硅膜64的厚度優(yōu)選設為20nm以下。如圖8B所示，接著在非晶硅膜64上形成緩沖層65，然后在緩沖層65上形成光吸 收層66。緩沖層65用于防止主要形成光吸收層66的金屬材料在隨后對非晶硅膜64進行 結晶化處理(用激光照射光吸收層66)的過程中擴散到非晶硅膜64中。緩沖層65也用于 防止光吸收層66的金屬材料與非晶硅膜64的硅之間的熱反應。例如，緩沖層65由氧化硅 形成并具有5 50nm的厚度。光吸收層66由在隨后的激光照射步驟中能夠吸收激光并能 將其轉化成熱量的材料形成。形成光吸收層66的金屬材料示例包括鉻(Cr)、鉬(Mo)、鉭 (Ta)、鈦(Ti)、鎢(W)和鈷(Co)。光吸收層66也可由諸如WSi、MoSi, TiSi, TaSi或CoSi 等硅化物形成。在使用鉬來形成光吸收層66的情況下，光吸收層66的厚度優(yōu)選設為50 300nmo在形成光吸收層66之后，如圖8C所示，把作為能量輻射的激光Lh照射至光吸收層66。例如，使用上述照射裝置(見圖1)，并且在含氧氣氛中使用對光吸收層66具有吸收 波長的激光Lh。更具體地，首先將如上所述通過在基板61上依次形成柵極電極62、柵極絕 緣膜63、非晶硅膜64、緩沖層65和光吸收層66而準備好的照射對象3放置在臺架2上。 然后，通過控制器4將臺架2在XY平面內(nèi)移動，從而對各照射光學系統(tǒng)1的光軸Z和照射 對象3的照射面3S進行初始定位。隨后，通過控制器4讓來自激光源11的具有預定波長 和強度的激光振蕩，然后將激光Lh照射至光吸收層66。因此，暴露于含氧氣氛中的光吸收 層66將激光Lh吸收，從而加熱了光吸收層66。結果，在光吸收層66的處于照射有激光Lh 的區(qū)域內(nèi)的露出表面附近，光吸收層66被氧化，從而形成氧化物層66A。更具體地，通過在 光吸收層66的露出表面附近吸收激光Lh而引起的發(fā)熱所產(chǎn)生的熱能和由氧化物層66A的 形成所產(chǎn)生的反應熱，使形成在氧化物層66A下方的非晶硅膜64進行結晶化(即，退火)。 如上所述當將激光Lh照射至光吸收層66時通過移動臺架2，來使光吸收層66的預定區(qū)域 依次轉換成氧化物層66A，并使非晶硅膜64的對應區(qū)域依次結晶化。結果，通過非晶硅膜64的結晶化而形成了微晶硅膜64A。雖然也可以不是形成微 晶硅膜64A而是形成多晶硅膜，但優(yōu)選以非熔融方式使非晶硅膜64進行微晶化，從而更大 程度地提高薄膜晶體管器件的性能。與把多晶硅膜用于溝道區(qū)域的薄膜晶體管器件相比， 能夠更好地抑制器件之間的特性差異。如上所述，非晶硅膜64的厚度優(yōu)選設為20nm以下， 從而在硅的顆粒尺寸不會變得很大而是變得趨于穩(wěn)定的情況下使非晶硅膜64進行微晶 化。因此，在此情況下，能夠進一步抑制器件之間的特性差異。此外，由于以非熔融方式使 非晶硅膜64微晶化，因而非晶硅膜64不會被加熱到其熔融點。因此，即使當使用具有低耐 熱性的玻璃基板或者塑料基板作為基板61時，也能防止對基板61的損壞。這種微晶化條 件可由喇曼光譜(Raman spectrum)得以確認。也就是說，微晶硅膜的喇曼光譜的峰形不同 于多晶硅膜的喇曼光譜的峰形。例如，在微晶硅膜中，在480 520CHT1的波數(shù)處顯著地出 現(xiàn)寬峰。相反，在多晶硅膜中，在480 520CHT1的波數(shù)處不會出現(xiàn)這種峰。能夠通過控制激光Lh的照射能量，來進行這種使光吸收層66的露出表面氧化的 退火步驟。在使非晶硅膜64進行微晶化而形成微晶硅膜64A之后，通過蝕刻依次除去光吸收 層66和緩沖層65。在使用諸如SiNx、SiOx或SiON等含硅材料的絕緣膜作為緩沖層65時，可 以不除去緩沖層65，而將該層用作下面將會說明的蝕刻停止層或該蝕刻停止層的一部分。如圖8D所示，在對應于柵極電極62的區(qū)域中，在微晶硅膜64A上圖形化地形成蝕 刻停止層67。按照如下方法來形成蝕刻停止層67 首先形成諸如SiNx、SiOx或SiON等含 硅材料的絕緣膜，接著通過背面曝光來形成抗蝕劑圖形，然后利用該抗蝕劑圖形作為掩模 對上述絕緣膜進行蝕刻。蝕刻停止層67的厚度例如設為50 500nm。如圖8E所示，例如通過CVD方法形成覆蓋住蝕刻停止層67和微晶硅膜64A的n+ 非晶硅膜68。此后，同時對η+非晶硅膜68和微晶硅膜64A進行圖形化處理。η+非晶硅膜 68的厚度例如設為10 300nm。如圖8F所示，例如通過濺射方法以鋁(Al)、鈦(Ti)或它們的層疊結構形成完全 地覆蓋住基板61的露出表面的金屬層69，然后將該金屬層69圖形化成預定形狀。更具體 地，通過使用抗蝕劑圖形(未圖示)作為掩模進行蝕刻來對金屬層69和η+非晶硅膜68進 行圖形化處理，從而在柵極電極62上方的區(qū)域中將金屬層69及η+非晶硅膜68分割。因此，金屬層69被分割成源極電極69S和漏極電極69D，且η+非晶硅膜68被分割成源極68S 和漏極68D。于是，完成了底柵型(bottom gate type)薄膜晶體管器件Tr，其中微晶硅膜64A 用作溝道區(qū)域。此后，如圖8G所示，例如可以通過CVD方法形成例如由氮化硅制成的鈍化 膜70以覆蓋源極電極69S和漏極電極69D。上述的薄膜晶體管器件Tr的制造方法使用了圖1所示的照射裝置，因而能夠充分 減少干涉條紋的生成，并且能夠把具有均勻強度分布的激光Lh照射至非晶硅膜64上。此 外，從激光源11出射的激光在被轉化成右旋圓偏振光及左旋圓偏振光之前先被分成P偏振 光和S偏振光。因此，能夠充分地減少從照射面3S至激光源11的反射光，從而實現(xiàn)振蕩操 作的穩(wěn)定性和激光源11壽命的延長。結果，能夠形成均勻結晶化的微晶硅膜64A，并因而能 夠制造出具有優(yōu)良性能的薄膜晶體管器件Tr。雖然上面已經(jīng)說明了本發(fā)明的具體實施例，但本發(fā)明不限于上述優(yōu)選實施例，并 且可以做出各種變形。例如，雖然在上述優(yōu)選實施例中使用了單個準直透鏡12作為光束準 直部，并使用了單個聚光透鏡16作為投影光學系統(tǒng)，但本發(fā)明不限于這種結構。也就是說， 可以使用多個透鏡或光學部件來分別作為光束準直部和投影光學系統(tǒng)。此外，雖然在上述優(yōu)選實施例中來自激光源的激光在被分割成多條光束之前先被 分成P偏振光和S偏振光，但可以改變這些步驟的順序。也就是說，可以首先將來自激光源 的激光分割成多條光束，接著將每條光束分成P偏振光和S偏振光。更具體地，可以改變圖 2所示的偏振分束器13和柱面透鏡陣列對14的位置，因而可從激光源11側依次布置柱面 透鏡陣列對14和偏振分束器13。此外，雖然通過在X方向上布置多個柱面透鏡來形成作為光束分割部的各柱面透 鏡陣列，但本發(fā)明不限于這種結構。例如，如圖9所示，可以使用由一對透鏡陣列構成的透 鏡陣列對24，其中各個透鏡陣列是通過在X方向和Y方向上均布置多個透鏡來形成的。與 之關聯(lián)地，優(yōu)選使用四分之一波片陣列25，該四分之一波片陣列25中在X方向和Y方向上 都交替地布置有多個第一四分之一波片25A和多個第二四分之一波片25B。根據(jù)這種變形， 可以避免Y方向上的干涉，從而使照射光的強度分布更加均勻。此外，在上述的薄膜晶體管器件Tr的制造方法中，激光照射至隔著緩沖層65形成 在非晶硅膜64上的光吸收層66上，從而產(chǎn)生了用于使非晶硅膜64結晶化的熱能。然而， 本發(fā)明不限于這種結構。例如，可將激光直接照射至非晶硅膜64上，從而使非晶硅膜64結晶化。雖然已經(jīng)參照具體實施例對本發(fā)明進行了說明，但該說明是示例性的并且不應當 理解為是對本發(fā)明范圍進行限制。在不背離本發(fā)明所附的權利要求所限定的精神和范圍 內(nèi)，本領域技術人員可以進行各種修改和改變。
權利要求
一種照射裝置，其包括激光源；偏振分光部，其用于把從所述激光源出射的激光分成偏振方向彼此不同的第一線偏振光和第二線偏振光；光束分割部，其用于將所述第一線偏振光或所述第二線偏振光分割成多條光束；四分之一波片陣列，其由用于把所述光束的一部分轉換成右旋圓偏振光的多個第一四分之一波片和用于把所述光束的另一部分轉換成左旋圓偏振光的多個第二四分之一波片構成，所述第一四分之一波片和所述第二四分之一波片在垂直于光軸的第一方向上交替地布置著；以及投影光學系統(tǒng)，其用于把所述右旋圓偏振光和所述左旋圓偏振光聚集到被照射的照射面上。
2.如權利要求1所述的照射裝置，其中，所述光束分割部包括在沿著所述光軸的方向 上彼此面對的一對第一柱面透鏡陣列和第二柱面透鏡陣列，所述第一柱面透鏡陣列和第二 柱面透鏡陣列各自都由沿所述第一方向布置的多個柱面透鏡構成，各個所述柱面透鏡分別 具有繞著在與所述光軸和所述第一方向都垂直的第二方向上延伸的軸而形成的柱面，所述 第一柱面透鏡陣列的所述柱面透鏡與所述第二柱面透鏡陣列的所述柱面透鏡相互對應。
3.如權利要求2所述的照射裝置，其中，所述第一柱面透鏡陣列的所述柱面透鏡和所 述第二柱面透鏡陣列的所述柱面透鏡分別對應于所述第一四分之一波片和所述第二四分 之一波片。
4.如權利要求1所述的照射裝置，其中，所述第一四分之一波片和所述第二四分之一 波片在所述第一方向上全部都具有同一尺寸。
5.如權利要求1所述的照射裝置，還包括光束準直部，其用于對所述激光的在與所述 第一方向和所述光軸都垂直的第二方向上的成分進行準直，所述光束準直部位于所述偏振 分光部和所述光束分割部的朝向所述激光源側的上游。
6.如權利要求1所述的照射裝置，其中，所述光束分割部包括一對透鏡陣列，所述一對透鏡陣列中的每個透鏡陣列都由沿所述 第一方向和與所述第一方向和所述光軸都垂直的第二方向布置的多個透鏡構成；并且所述四分之一波片陣列的所述第一四分之一波片和所述第二四分之一波片在所述第 一方向和所述第二方向上交替地布置著。
7.如權利要求1所述的照射裝置，其中，所述第一四分之一波片和所述第二四分之一 波片由光子晶體形成，并且各個所述第一四分之一波片中的快軸和慢軸分別垂直于各個所 述第二四分之一波片中的快軸和慢軸。
8.如權利要求1所述的照射裝置，其中，所述激光源包括在所述第一方向上具有最大 空間相干性的寬區(qū)域型半導體激光器。
9.一種半導體器件制造方法，其包括如下步驟在基板上依次形成非晶半導體膜和光吸收層；以及退火步驟，其用于通過向所述光吸收層照射激光來加熱所述光吸收層，使所述非晶半 導體膜結晶并形成結晶半導體膜；所述退火步驟包括如下步驟振蕩從激光源出射的激光；將所述出射的激光分成偏振方向彼此不同的第一線偏振光和第二線偏振光 將所述第一線偏振光或所述第二線偏振光分割成多條光束；將所述光束轉換成在垂直于光軸的第一方向上交替布置的右旋圓偏振光和左旋圓偏 振光；以及將所述右旋圓偏振光和所述左旋圓偏振光聚集到被照射的所述光吸收層上。
全文摘要
本發(fā)明公開了照射裝置及半導體器件制造方法，所述照射裝置包括激光源；偏振分光部，用于把從激光源出射的激光分成偏振方向彼此不同的第一線偏振光和第二線偏振光；光束分割部，用于將第一線偏振光或第二線偏振光分割成多條光束；四分之一波片陣列，其由用于把所述光束的一部分轉換成右旋圓偏振光的多個第一四分之一波片和用于把所述光束的另一部分轉換成左旋圓偏振光的多個第二四分之一波片構成，所述第一四分之一波片和所述第二四分之一波片在垂直于光軸的第一方向上交替地布置著；以及投影光學系統(tǒng)，用于把所述右旋圓偏振光和所述左旋圓偏振光聚集到被照射的照射面上。本發(fā)明能夠將具有均勻強度分布的激光束照射至照射面上。
文檔編號H01L21/268GK101930907SQ20101019687
公開日2010年12月29日 申請日期2010年6月10日 優(yōu)先權日2009年6月17日
發(fā)明者月原浩一 申請人:索尼公司