发明名称 雷射照射方法及雷射照射装置以及半导体装置之制造方法
摘要 本发明之特征在于藉由系倾斜入射到凸透镜的雷射光束,出现诸如像散等的像差,并且雷射光束的形状在照射表面或其周围区域内形成线形。因为本发明具有非常简单的结构,光线调整较容易,并且装置尺寸变小。此外,由于光束相对于被照体为倾斜入射的,可防止返回光束。
申请公布号 TWI282649 申请公布日期 2007.06.11
申请号 TW091121907 申请日期 2002.09.24
申请人 半导体能源研究所股份有限公司 发明人 田中幸一郎;宫入秀和;志贺爱子;下村明久;矶部敦生
分类号 H01S5/00(2006.01);H01L21/20(2006.01) 主分类号 H01S5/00(2006.01)
代理机构 代理人 林志刚 台北市中山区南京东路2段125号7楼
主权项 1.一种雷射照射装置,包含: 一雷射器;及 一凸透镜, 其中,该凸透镜相对于自该雷射器所发射出之雷射 光束而被倾斜设置,且该雷射光束的形状在被照射 表面上系呈线形。 2.一种雷射照射装置,包含: 一雷射器;和 一凸透镜, 其中,该凸透镜相对于自该雷射器所发射出之雷射 光束而被倾斜设置,并且被照射表面被这样地设置 ,而使得行经该凸透镜之雷射光束相对于该照射表 面为倾斜入射的,且该雷射光束的形状在被照射表 面上系呈线形。 3.一种雷射照射装置,包含: 一雷射器;和 一凸透镜, 其中,该凸透镜相对于自该雷射器所发射出之雷射 光束而被倾斜设置,被照射表面被这样地设置,而 使得行经该凸透镜之雷射光束相对于该照射表面 为倾斜入射的,并且经由该凸透镜而使该雷射光束 的形状变形,使得该雷射光束的该形状在被照射表 面上系呈线形。 4.一种雷射照射装置,包含: 一雷射器;和 一凸透镜, 其中,该凸透镜相对于自该雷射器所发射出之雷射 光束而被倾斜设置,被照射表面被这样地设置,而 使得行经该凸透镜之雷射光束相对于该照射表面 为倾斜入射的,并且经由该凸透镜而使该雷射光束 的形状变形,使得该雷射光束的该形状在被照射表 面上系呈线形, 其中,入射进置于基板上之被照射体中之该雷射光 束的光束长度w,和该基板厚度d,与该雷射光束相对 于被照射体入射之该雷射光束的入射角满足下 面的运算式: ≧arctan(w/(2d))。 5.如申请专利范围第1项的装置,其中,该凸透镜为 非球面透镜。 6.如申请专利范围第2项的装置,其中,该凸透镜为 非球面透镜。 7.如申请专利范围第3项的装置,其中,该凸透镜为 非球面透镜。 8.如申请专利范围第4项的装置,其中,该凸透镜为 非球面透镜。 9.一种雷射照射装置,包含: 一雷射器;和 一衍射光学装置, 其中,该衍射光学装置被这样地设置,使得自该雷 射器所发射出之雷射光束相对于被照射表面为倾 斜入射的,且该雷射光束的形状在被照射表面上系 呈线形。 10.一种雷射照射装置,包含: 一雷射器;和 一衍射光学装置, 其中,该衍射光学装置被这样地设置,使得自该雷 射器所发射出之雷射光束相对于被照射表面为倾 斜入射的, 使用该衍射光学装置而使该雷射光束的形状变形, 使得该雷射光束的该形状在被照射表面上系呈线 形。 11.一种雷射照射装置,包含: 一雷射器;和 一衍射光学装置, 其中,该衍射光学装置被这样地设置,使得自该雷 射器所发射出之雷射光束相对于被照射表面为倾 斜入射的,并且 经由该衍射光学装置而使该雷射光束的形状变形, 使得该雷射光束的该形状在被照射表面上系呈线 形, 其中,入射进置于基板上之被照射体中之该雷射光 束的光束长度w,和该基板厚度d,与该雷射光束相对 于被照射体入射之该雷射光束的入射角满足下 面的运算式: ≧arctan(w/(2d))。 12.如申请专利范围第1项的装置,其中,该雷射器为 连续振荡或脉波振荡的固态雷射器、气体雷射器 或金属雷射器。 13.如申请专利范围第2项的装置,其中,该雷射器为 连续振荡或脉波振荡的固态雷射器、气体雷射器 或金属雷射器。 14.如申请专利范围第3项的装置,其中,该雷射器为 连续振荡或脉波振荡的固态雷射器、气体雷射器 或金属雷射器。 15.如申请专利范围第4项的装置,其中,该雷射器为 连续振荡或脉波振荡的固态雷射器、气体雷射器 或金属雷射器。 16.如申请专利范围第9项的装置,其中,该雷射器为 连续振荡或脉波振荡的固态雷射器、气体雷射器 或金属雷射器。 17.如申请专利范围第10项的装置,其中,该雷射器为 连续振荡或脉波振荡的固态雷射器、气体雷射器 或金属雷射器。 18.如申请专利范围第11项的装置,其中,该雷射器为 连续振荡或脉波振荡的固态雷射器、气体雷射器 或金属雷射器。 19.如申请专利范围第1项的装置,其中,该雷射器系 选自连续振荡或脉波振荡之YAG雷射器、YVO4雷射器 、YLF雷射器、YA103雷射器、玻璃雷射器、红宝石 雷射器、金绿宝石雷射器、Ti:蓝宝石雷射器的其 中之一。 20.如申请专利范围第2项的装置,其中,该雷射器系 选自连续振荡或脉波振荡之YAG雷射器、YVO4雷射器 、YLF雷射器、YA103雷射器、玻璃雷射器、红宝石 雷射器、金绿宝石雷射器、Ti:蓝宝石雷射器的其 中之一。 21.如申请专利范围第3项的装置,其中,该雷射器系 选自连续振荡或脉波振荡之YAG雷射器、YVO4雷射器 、YLF雷射器、YA103雷射器、玻璃雷射器、红宝石 雷射器、金绿宝石雷射器、Ti:蓝宝石雷射器的其 中之一。 22.如申请专利范围第4项的装置,其中,该雷射器系 选自连续振荡或脉波振荡之YAG雷射器、YVO4雷射器 、YLF雷射器、YA103雷射器、玻璃雷射器、红宝石 雷射器、金绿宝石雷射器、Ti:蓝宝石雷射器的其 中之一。 23.如申请专利范围第9项的装置,其中,该雷射器系 选自连续振荡或脉波振荡之YAG雷射器、YVO4雷射器 、YLF雷射器、YA103雷射器、玻璃雷射器、红宝石 雷射器、金绿宝石雷射器、Ti:蓝宝石雷射器的其 中之一。 24.如申请专利范围第10项的装置,其中,该雷射器系 选自连续振荡或脉波振荡之YAG雷射器、YVO4雷射器 、YLF雷射器、YA103雷射器、玻璃雷射器、红宝石 雷射器、金绿宝石雷射器、Ti:蓝宝石雷射器的其 中之一。 25.如申请专利范围第11项的装置,其中,该雷射器系 选自连续振荡或脉波振荡之YAG雷射器、YVO4雷射器 、YLF雷射器、YA103雷射器、玻璃雷射器、红宝石 雷射器、金绿宝石雷射器、Ti:蓝宝石雷射器的其 中之一。 26.如申请专利范围第1项的装置,其中,该雷射器系 选自Ar雷射器、Kr雷射器和CO2雷射器的其中之一。 27.如申请专利范围第2项的装置,其中,该雷射器系 选自Ar雷射器、Kr雷射器和CO2雷射器的其中之一。 28.如申请专利范围第3项的装置,其中,该雷射器系 选自Ar雷射器、Kr雷射器和CO2雷射器的其中之一。 29.如申请专利范围第4项的装置,其中,该雷射器系 选自Ar雷射器、Kr雷射器和CO2雷射器的其中之一。 30.如申请专利范围第9项的装置,其中,该雷射器系 选自Ar雷射器、Kr雷射器和CO2雷射器的其中之一。 31.如申请专利范围第10项的装置,其中,该雷射器系 选自Ar雷射器、Kr雷射器和CO2雷射器的其中之一。 32.如申请专利范围第11项的装置,其中,该雷射器系 选自Ar雷射器、Kr雷射器和CO2雷射器的其中之一。 33.如申请专利范围第1项的装置,其中,该雷射器系 选自连续振荡或脉波振荡之氦-镉雷射器、铜蒸汽 雷射器和金蒸汽雷射器的其中之一。 34.如申请专利范围第2项的装置,其中,该雷射器系 选自连续振荡或脉波振荡之氦-镉雷射器、铜蒸汽 雷射器和金蒸汽雷射器的其中之一。 35.如申请专利范围第3项的装置,其中,该雷射器系 选自连续振荡或脉波振荡之氦-镉雷射器、铜蒸汽 雷射器和金蒸汽雷射器的其中之一。 36.如申请专利范围第4项的装置,其中,该雷射器系 选自连续振荡或脉波振荡之氦-镉雷射器、铜蒸汽 雷射器和金蒸汽雷射器的其中之一。 37.如申请专利范围第9项的装置,其中,该雷射器系 选自连续振荡或脉波振荡之氦-镉雷射器、铜蒸汽 雷射器和金蒸汽雷射器的其中之一。 38.如申请专利范围第10项的装置,其中,该雷射器系 选自连续振荡或脉波振荡之氦-镉雷射器、铜蒸汽 雷射器和金蒸汽雷射器的其中之一。 39.如申请专利范围第11项的装置,其中,该雷射器系 选自连续振荡或脉波振荡之氦-镉雷射器、铜蒸汽 雷射器和金蒸汽雷射器的其中之一。 40.如申请专利范围第1项的装置,其中,利用非线性 光学元件将该雷射光束转换成高次谐波。 41.如申请专利范围第2项的装置,其中,利用非线性 光学元件将该雷射光束转换成高次谐波。 42.如申请专利范围第3项的装置,其中,利用非线性 光学元件将该雷射光束转换成高次谐波。 43.如申请专利范围第4项的装置,其中,利用非线性 光学元件将该雷射光束转换成高次谐波。 44.根据申请专利范围9的装置,其中,利用非线性光 学元件将该雷射光束转换成高次谐波。 45.根据申请专利范围10的装置,其中,利用非线性光 学元件将该雷射光束转换成高次谐波。 46.如申请专利范围第11项的装置,其中,利用非线性 光学元件将该雷射光束转换成高次谐波。 47.如申请专利范围第4项的装置,其中,该入射角 为Brewster角。 48.如申请专利范围第11项的装置,其中,该入射角 为Brewster角。 49.一种雷射照射方法,包含: 自雷射器发射雷射光束, 使该雷射光束相对于凸透镜为倾斜入射的, 经由该凸透镜而使该雷射光束的形状变形,以使该 雷射光束的该形状在被照射物体上系呈线形,以及 使该线形雷射光束照射到该被照射物体,而同时该 线形雷射光束和该被照射物体系相对移动的。 50.一种雷射照射方法,包含: 自雷射器发射雷射光束, 使该雷射光束相对于该凸透镜为倾斜入射的, 设置被照射物体表面,以使行经该凸透镜之雷射光 束相对于该被照射表面为倾斜入射的, 使藉由该凸透镜的该雷射光束的形状变形,以使该 雷射光束的该形状在该被照射表面上系呈线形,以 及 将呈该线形之该雷射光束照射到该被照射表面,而 同时呈该线形之该雷射光束和该被照射表面系相 对移动的。 51.一种雷射照射方法,包含: 自该雷射器发射雷射光束, 使该雷射光束相对于该凸透镜为倾斜入射的, 经由该凸透镜而使该雷射光束的形状变形,使得该 雷射光束的该形状在被照射表面上系呈线形, 将呈该线形的该雷射光束照射到该被照射表面,而 同时呈该线形的该雷射光束和该被照射表面系相 对移动的, 其中,入射进置于基板上之被照射体中之该雷射光 束的光束长度w,和该基板厚度d,与该雷射光束相对 于被照射体入射之该雷射光束的入射角满足下 面的运算式: ≧arctan(w/(2d))。 52.如申请专利范围第49项的方法,其中,使用非球面 透镜做为该凸透镜。 53.如申请专利范围第50项的方法,其中,使用非球面 透镜做为该凸透镜。 54.如申请专利范围第51项的方法,其中,使用非球面 透镜做为该凸透镜。 55.一种雷射照射方法,包含: 自该雷射器发射雷射光束, 使该雷射光束相对于该衍射光学装置为倾斜入射 这样地设置,使得该雷射光束相对于被照射表面为 倾斜入射的, 经由该衍射光学装置而使该雷射光束的形状变形, 以使该雷射光束的该形状在被照射表面上系呈线 形,以及 将呈该线形的该雷射光束照射到该被照射表面,而 同时呈该线形的该雷射光束和该被照射表面系相 对移动的。 56.一种雷射照射方法,包含: 自该雷射器发射雷射光束, 使该雷射光束相对于该衍射光学装置系入射的这 样地设置,使得该雷射光束相对于被照射表面为倾 斜入射的, 经由该衍射光学装置而使该雷射光束的形状变形, 以使该雷射光束的该形状在被照射表面上系呈线 形, 将呈该线形的该雷射光束照射到该被照射表面,而 同时呈该线形的该雷射光束和该被照射表面系相 对移动的, 其中,入射进置于基板上之被照射体中之该雷射光 束的光束长度w,和该基板厚度d,与该雷射光束相对 于被照射体入射之该雷射光束的入射角满足下 面的运算式: ≧arctan(w/(2d))。 57.如申请专利范围第49项的方法,其中,该雷射光束 系振荡自连续振荡或脉波振荡的固态雷射器、气 体雷射器或金属雷射器。 58.如申请专利范围第50项的方法,其中,该雷射光束 系振荡自连续振荡或脉波振荡的固态雷射器、气 体雷射器或金属雷射器。 59.如申请专利范围第51项的方法,其中,该雷射光束 系振荡自连续振荡或脉波振荡的固态雷射器、气 体雷射器或金属雷射器。 60.如申请专利范围第55项的方法,其中,该雷射光束 系振荡自连续振荡或脉波振荡的固态雷射器、气 体雷射器或金属雷射器。 61.如申请专利范围第56项的方法,其中,该雷射光束 系振荡自连续振荡或脉波振荡的固态雷射器、气 体雷射器或金属雷射器。 62.如申请专利范围第49项的方法,其中,该雷射光束 系振荡自选自连续振荡或脉波振荡之YAG雷射器、 YVO4雷射器、YLF雷射器、YA103雷射器、玻璃雷射器 、红宝石雷射器、金绿宝石雷射器、Ti:蓝宝石雷 射器其中之一的雷射器。 63.如申请专利范围第50项的方法,其中,该雷射光束 系振荡自选自连续振荡或脉波振荡之YAG雷射器、 YVO4雷射器、YLF雷射器、YA103雷射器、玻璃雷射器 、红宝石雷射器、金绿宝石雷射器、Ti:蓝宝石雷 射器其中之一的雷射器。 64.如申请专利范围第51项的方法,其中,该雷射光束 系振荡自选自连续振荡或脉波振荡之YAG雷射器、 YVO4雷射器、YLF雷射器、YA103雷射器、玻璃雷射器 、红宝石雷射器、金绿宝石雷射器、Ti:蓝宝石雷 射器其中之一的雷射器。 65.如申请专利范围第55项的方法,其中,该雷射光束 系振荡自选自连续振荡或脉波振荡之YAG雷射器、 YVO4雷射器、YLF雷射器、YA103雷射器、玻璃雷射器 、红宝石雷射器、金绿宝石雷射器、Ti:蓝宝石雷 射器其中之一的雷射器。 66.如申请专利范围第56项的方法,其中,该雷射光束 系振荡自选自连续振荡或脉波振荡之YAG雷射器、 YVO4雷射器、YLF雷射器、YA103雷射器、玻璃雷射器 、红宝石雷射器、金绿宝石雷射器、Ti:蓝宝石雷 射器其中之一的雷射器。 67.如申请专利范围第49项的方法,其中,该雷射光束 系振荡自选自Ar雷射器、Kr雷射器和CO2雷射器其中 之一的雷射器。 68.如申请专利范围第50项的方法,其中,该雷射光束 系振荡自选自Ar雷射器、Kr雷射器和CO2雷射器其中 之一的雷射器。 69.如申请专利范围第51项的方法,其中,该雷射光束 系振荡自选自Ar雷射器、Kr雷射器和CO2雷射器其中 之一的雷射器。 70.如申请专利范围第55项的方法,其中,该雷射光束 系振荡自选自Ar雷射器、Kr雷射器和CO2雷射器其中 之一的雷射器。 71.如申请专利范围第56项的方法,其中,该雷射光束 系振荡自选自Ar雷射器、Kr雷射器和CO2雷射器其中 之一的雷射器。 72.如申请专利范围第49项的方法,其中,该雷射光束 系振荡自选自连续振荡或脉波振荡之氦-镉雷射器 、铜蒸汽雷射器和金蒸汽雷射器其中之一的雷射 器。 73.如申请专利范围第50项的方法,其中,该雷射光束 系振荡自选自连续振荡或脉波振荡之氦-镉雷射器 、铜蒸汽雷射器和金蒸汽雷射器其中之一的雷射 器。 74.如申请专利范围第51项的方法,其中,该雷射光束 系振荡自选自连续振荡或脉波振荡之氦-镉雷射器 、铜蒸汽雷射器和金蒸汽雷射器其中之一的雷射 器。 75.如申请专利范围第55项的方法,其中,该雷射光束 系振荡自选自连续振荡或脉波振荡之氦-镉雷射器 、铜蒸汽雷射器和金蒸汽雷射器其中之一的雷射 器。 76.如申请专利范围第56项的方法,其中,该雷射光束 系振荡自选自连续振荡或脉波振荡之氦-镉雷射器 、铜蒸汽雷射器和金蒸汽雷射器其中之一的雷射 器。 77.如申请专利范围第49项的方法,其中,该雷射光束 经由一非线性光学元件而被转换成高次谐波。 78.如申请专利范围第50项的方法,其中,该雷射光束 经由一非线性光学元件而被转换成高次谐波。 79.如申请专利范围第51项的方法,其中,该雷射光束 经由一非线性光学元件而被转换成高次谐波。 80.如申请专利范围第55项的方法,其中,该雷射光束 经由一非线性光学元件而被转换成高次谐波。 81.如申请专利范围第56项的方法,其中,该雷射光束 经由一非线性光学元件而被转换成高次谐波。 图式简单说明: 图1系显示本发明之光学系统实例的图形; 图2系显示用以获得相对于被照射物体之雷射光束 入射角的图形; 图3系显示根据本发明在照射表面上所形成之雷射 光束的形状实例的图形; 图4系显示在使用多个雷射光束的情况下本发明的 一个光学系统实例的图形; 图5系显示在使用多个雷射光束的情况下本发明的 一个光学系统实例的图形; 图6系显示在使用多个雷射光束的情况下本发明的 一个光学系统实例的图形; 图7系显示一习知光学系统实例的图形; 图8A到8C系用以解释一图素TFT和一用于驱动电路之 TFT的制造步骤之剖面图; 图9A到9C系用以解释一图素TFT和一用于驱动雷路的 TFT的制造步骤之剖面图; 图10系用以解释一图素TFT和一用于驱动电路的TFT 的制造步骤之剖面图; 图11系用以解释图素TFT结构的顶视图; 图12系一主动矩阵型液晶显示装置的剖面图; 图13系一发光装置之驱动电路和图素部分之剖面 结构图形; 图14A到14F系显示半导体装置实例的图形; 图15A到15D系显示半导体装置实例的图形; 图16A到16C系显示半导体装置实例的图形; 图17系显示藉由使用本发明来实施半导体膜结晶 化和透过SEM来观察半导体膜实例的图形; 图18系显示藉由使用本发明来实施半导体膜结晶 化和透过SEM来观察半导体膜实例的图形; 图19A到19H系显示藉由使用本发明来制造TFT实例的 图形; 图20A到20B系显示藉由使用本发明来制造TFT并测量 电气性能实例的图形; 图21A到21C系显示藉由使用本发明来制造TFT实例的 图形; 图22A到22B系显示藉由使用本发明来制造TFT并测量 电气性能实例的图形; 图23A到23B系显示藉由使用本发明来制造TFT并测量 电气性能实例的图形;以及 图24系显示本发明之光学系统实例的图形; 图25A到25C系显示TFT的ID-VG性能和对通道长度依赖 性的曲线图,该TFT系在结晶化过程中藉由将雷射光 束照射和使用具有催化作用之镍的热结晶法组合 起来予以制造的; 图26A到26C系显示在结晶化过程中使用雷射光束照 射制造之TFT的ID-VG性能和对通道长度依赖性的曲 线图; 图27系显示完全抑制型之膜厚为66 nm的TFT之ID-VG性 能的曲线图; 图28系显示局部空乏型之膜厚为150 nm的TFT之ID-VG性 能的曲线图。
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