专利名称：多晶半导体膜制造方法及其装置和图像显示面板的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种构成液晶显示器、有机电子显示器及其它各种半导体器件等有源元件的多晶半导体膜制造方法及其装置，是适于制造图像显示面板的技术。
背景技术：
例如，在有源方式的液晶显示器中，作为成为驱动元件的薄膜晶体管(TFT)的活性层，多晶硅膜(以下称为多晶硅膜或poly-Si膜)比非晶硅膜(以下称为非晶硅膜或a-Si膜)好。这是因为多晶硅膜的载流子(在n沟道的情况下为电子，在p沟道的情况下为空穴)的迁移率比非晶硅膜的迁移率高，能使像素尺寸(也称为单元尺寸)变小，并能实现高清晰化。通常，poly-Si的TFT使用石英基板，需要进行高于或等于1000℃的高温处理。但是，由于在通过照射激光进行的只使硅层退火的低温poly-Si膜的TFT形成技术中基板达不到高温，所以，可以使用廉价的玻璃基板，并能形成迁移率高的TFT。
由于poly-Si的粒径越大，载流子的迁移率就越高，所以，提出了形成大粒径的poly-Si膜的技术。一般说来，如专利文献1所示，可以采用以下的方法将脉冲激光整形为线状光束，使其短轴方向的强度分布(短轴分布曲线)为梯形，一边沿线状光束的短轴方向以该短轴宽度的约1/20左右的节距移动一次照射(shot)单位，一边反复进行脉冲照射。a-Si膜，因吸收所照射的激光而温度上升并熔融，因熔融而温度下降。随着该温度下降而引起结晶化，变成poly-Si膜。poly-Si膜的平均粒径随着所照射的激光的能量密度的不同而变化，但大于或等于a-Si膜的结晶化所必需的最低能量密度时，提高能量密度，粒径就增大。设该低能量侧的阈值为“ELth”。但是，如果进一步提高能量密度，则在某值以上，粒径变成平均小于或等于100nm(纳米)的微晶体。设该微晶体的阈值为“EHth”。结晶化必须以“ELth”和“EHth”之间的能量密度进行照射。
作为用于将a-Si膜转换成poly-Si膜的退火用激光，一般是使用波长为308nm的XeCl准分子激光。其理由是因为该激光的波长在a-Si膜和poly-Si膜的吸收极大波长300nm附近，从而退火效率高的缘故。当前，在产品化了的激光退火装置中使用的脉冲XeCl激光器中，输出最大的是Lambda Physics公司制造的激光器，其值为300瓦。其脉冲能量为1000～1030mJ，脉冲反复频率为300Hz。
图13是说明激光退火方法的图。如图13所示，例如为了使在x为920mm、y为730mm的大型玻璃基板501上形成的a-Si膜的整个面结晶化，由光学系统将激光13整形成长轴为L(mm)、短轴宽度为W(mm)的线状光束，沿该光束的短轴方向一边使玻璃基板501扫描一边照射。设激光的脉冲频率f为例如300Hz(300shot/s)。为了使晶粒变大，有必要对同一部位照射一定次数以上的结晶化所必需的能量密度的脉冲激光。因此，如果设必要的脉冲照射次数为S次，则扫描节距，即脉冲间的移动距离P(P＝V/f mm/shot)被限制在短轴宽度(W)的1/S倍。因此，激光结晶化的处理工序的处理能力与短轴宽度(W)和反复频率(f)成正比，与脉冲次数(S)成反比。
日本特开昭64-76715号公报发明内容图14是说明以往的准分子激光退火装置的结构的图。参考标记100是包括激光光源12的光学系统框体，50是基板收纳框体。用照射透镜2使从光学系统框体100射出的激光，从基板收纳框体50的石英窗51射入该基板收纳框体50。放置了基板1的载物台14被收纳在基板收纳框体50的内部。可以沿着两个方向(图13中的x方向和y方向)，以及根据需要沿着x-y平面内的旋转方向(θ方向)和与x-y平面垂直的方向(Z方向)驱动载物台14。在基板1上形成a-Si膜，以下，将其简称为基板1。
在准分子激光退火装置中，激光被整形为细长的线状光束。如图14所示，从准分子激光光源12射出的激光13通过衰减器11，进入平行化光学系统10中。为了使激光13在基板1上为均匀的线状光束，使用圆柱形阵列透镜作为均化器光学系统。该均化器光学系统，分别设有长轴方向的光学系统9和短轴方向光学系统6、7、8。激光在一次成像面4上形成线状光束后，经由反射镜3由圆柱形透镜2只缩小短轴方向，并照射在基板1上。
图3A是表示图14中的短轴方向的从均化器光学系统(简称为短轴均化器)到一次成像面4的光学系统的图。短轴均化器由沿激光光轴排列的一对圆柱形阵列透镜7(后级)、圆柱形阵列透镜8(前级)和聚光透镜6构成。聚光透镜6具有使阵列透镜8的各强度分布在一次成像面4上重合而均匀化的作用。透镜5被称为场透镜，是用于调整一次成像面4上的光束宽度的透镜。向基板1(图14)照射激光，是使一次成像面4的分布进一步通过缩小光学系统(只缩小短轴方向)进行的。基板1上的线状激光光束的尺寸，长轴(L)的长度大于或等于360mm，短轴宽度(W)为0.4mm。以下说明短轴分布中存在问题。
因为对图3A的圆柱形阵列透镜8的透镜边界照射激光13，所以从该边界发生衍射光。该衍射光的一部分，经过另一个透镜阵列所对应的透镜元件，集中在一次成像面4的分布的两端。一次成像面4的分布应该为均匀分布，但该衍射光集中的分布两端变强。
图2A是示意地说明图3A的光学系统中的光强度分布的图，横轴为图13的X方向位置。图2A的两端的尖锐分布16，恰如狗耳的形状，所以，为了方便就称为狗耳分布。当该狗耳分布的强度大于或等于微晶体阈值Ehth时，在经过激光退火处理后所取得的poly-Si膜上产生微晶体，成为TFT器件不良的原因。能量密度E设定为满足Ehth＞E＞ELth。狗耳分布存在使容限从用EHth-ELth表示的处理容限缩小ΔEdg的不良影响。在Δedg＞EHth-Elth时，没有处理容限。因此，为了消除或减少该狗耳分布，以往采取了通过将离开一次成像面的位置的分布投影到基板上，使强度分布变模糊的方法。
图2B是说明将离开一次成像面的位置的分布投影到基板时的强度分布的图，此时为梯形分布。这相当于将图3A的一次成像面4沿光轴向上游侧或下游移动的情况。此时，衍射光在梯形两侧的斜腰分布区中分散开，因此，不形成一个尖锐的峰。但是，在该对策中，有效的短轴宽度变窄。即，梯形的斜腰分布几乎是不满足结晶化所必需的能量密度的部分，是激光能量的浪费区。实际上，相对于图2B的“B”值约为0.4mm，斜腰部分的宽度在两侧以约0.1mm的宽度存在。即，作为能量损失量，如果用(梯形的斜腰面积)/(梯形面积)计算，则达到约25％。改善这一状况成为课题之一。
本发明就是为解决上述课题而完成的，其最终目的在于，高效地扩大激光的短轴宽度，使上述能量损失接近于零，将短轴宽度最大扩大25％，由此将激光结晶化的处理能力最大提高25％。
为了解决上述的课题，本发明在光学系统中插入除去狗耳用滤光器。图3B是表示本发明的短轴方向的从均化器光学系统到一次成像面4的光学系统的一例的图。如图3B所示，将具有周期性的掩模结构的除去狗耳用滤光器15设置在该短轴均化器的阵列透镜7之前。由此，能将造成狗耳分布的图3A所示的衍射光18除去。即，除衍射光以外，光束会聚到后级的透镜阵列侧，所以，将该会聚的光以外的光除去即可。
图4是说明用于本发明的除去狗耳用滤光器的平面图。该除去狗耳用滤光器15由条纹状的掩模区20和非掩模区22构成。掩模区20是降低光的透射率的区域，透射率最好为零。非掩模区22是提高光的透射率的区域，透射率最好为100％。
图2C是说明使用了本发明的除去狗耳用滤光器时的强度分布的图。用该除去狗耳用滤光器15，如图2C所示那样，只将狗耳除去，由此可以实现能量损失小的分布。
图1是表示用于实现本发明的多晶半导体膜制造方法的激光退火装置的一个结构例的图。与图14相同的参考标记对应于同一功能部分。在图1中，短轴均化器的阵列透镜7、8的阵列数实际上为9个，但为了简单，在图1中用3个表示，在图3A、图3B、图3C中用5个表示。必须使除去狗耳用滤光器15形成对应于该阵列透镜7、8的阵列数的掩模图形(mask pattern)。
图3C是表示本发明的短轴方向的从均化器光学系统到一次成像面4的光学系统的另一例子的图。在该结构中，夹着阵列透镜7地设置两个除去狗耳用滤光器15A、15B。该结构用于提高衍射光的除去效率，为了将只用一个滤光器除不去的衍射光除去，用两个除去狗耳用滤光器构成。
作为本发明的另一狗耳分布对策方法，还可以考虑如下所示的方法。即，在两侧的狗耳分布中，考虑到只是一侧的狗耳分布对晶体产生不良影响，从而只降低该侧的狗耳的方法。如上述的图13所示，激光的扫描方向是线状光束的短轴方向，即使在短轴分布中开头有狗耳分布，也因分布中心区的退火而使晶体复原。因此，即使在短轴分布中存在开头侧的狗耳分布，也不会对晶体留下不良影响。与此不同，短轴分布中后边的大于或等于EHth的狗耳分布，由于光束在使晶体变成微晶体的状态下通过，结果是成为晶体不良的原因。因此，只使后边的狗耳分布强度小于或等于EHth即可。
图5和图7表示了该方法的光学系统。图5是表示用于实现本发明的多晶半导体膜制造方法的激光退火装置的另一结构例的图。与图1相同的参考标记对应于同一功能部分。图7是表示图5所示的本发明的短轴方向的从均化器光学系统到一次成像面4的光学系统的另一例子的图。在该结构中，将具有透射率分布的台阶的非对称降低狗耳用滤光器23设置在一次成像面附近，使透射率低的区域只对应于后边的狗耳区来充分降低该狗耳分布的高度。
图8是说明图5和图7所示的非对称降低狗耳用滤光器23的平面图。该滤光器沿短轴方向形成透射率不同的区域24、25。图6是说明由非对称降低狗耳用滤光器得到的分布的图。图6中的(a)是两端产生狗耳的分布，图6中的(b)是图7的滤光器23的短轴方向的透射率分布。图6中的(b)的透射率的台阶ΔT1对应于区域24和区域25的透射率之差。图6中的(c)的分布是最终得到的分布。在该分布中，E＜EHth，由于没有后边的狗耳分布的不良影响，所以ΔD＞0。为了满足它，将滤光器的透射率的台阶ΔT1设定在后边的狗耳分布附近。
图1是表示用于实现本发明的多晶半导体膜制造方法的激光退火装置的一个结构例的图。
图2A是示意地说明图3A的光学系统中的光强度分布的图。
图2B是说明将离开一次成像面的位置的分布投影在基板上时的强度分布的图。
图2C是说明使用本发明的除去狗耳用滤光器时的强度分布的图。
图3A是表示短轴方向的从均化器光学系统到一次成像面的光学系统的图。
图3B是表示本发明的短轴方向的从均化器光学系统到一次成像面的光学系统的一例的图。
图3C是表示本发明的短轴方向的从均化器光学系统到一次成像面的光学系统的其它例子的图。
图4是说明用于本发明的除去狗耳用滤光器的平面图。
图5是表示用于实现本发明的多晶半导体膜制造方法的激光退火装置的其它结构例的图。
图6是说明由非对称降低狗耳用滤光器获得的分布的图。
图7是表示图5所示的本发明的短轴方向的从均化器光学系统到一次成像面的光学系统的另一例子的图。
图8是说明图5和图7所示的非对称降低狗耳用滤光器的平面图。
图9是说明在一次成像面上，组合短轴分布调整用滤光器和非对称降低狗耳用滤光器的方法的图。
图10是说明实施例2的光强度分布的图。
图11A是表示本发明的短轴方向的从均化器光学系统到一次成像面4的光学系统的另一例子的图。
图11B是说明在使用两个除去狗耳用滤光器时，组合滤光器的方法的图。
图12是示意地说明图11A的光学系统中的光强度分布的图。
图13是说明激光退火方法的图。
图14是说明以往的准分子激光退火装置的结构的图。
图15是说明作为包括使用了以本发明的制造方法形成的多晶硅薄膜的薄膜晶体管的显示装置的有源矩阵型的液晶显示装置的主要部分结构例的剖面图。
具体实施例方式
本发明涉及在通过激光退火进行的结晶化处理中降低激光扫描方向的强度分布的能量损失的方法和实现该方法的装置。由此，扩大短轴宽度，提高处理能力。以下说明本发明的最佳实施方式。
首先，说明将本发明的方法用于通常的准分子激光退火装置的实施例。如图1所示，激光器12是Lambda Physics公司制造的STEEL1000型XeCl准分子激光器，波长为308nm(纳米)，脉冲时间宽度约为27ns(纳秒)，反复频率为300Hz(赫兹)，脉冲能量为1J/脉冲。激光退火装置是日本制钢所制造的。通过MicroLas公司制造的长轴均化器光学系统9，由一组圆柱形阵列透镜7、8和聚光透镜6构成的短轴均化器光学系统，场透镜5，反射镜3，以及照射用圆柱形透镜2，整形成长轴为365mm(毫米)、短轴为0.42mm(毫米)的线状光束，通过石英窗51，照射在移动载物台14上的基板上。除去狗耳用滤光器15设置在短轴均化器的光束会聚位置的附近。
前面说过，在图3B所示的除去狗耳用滤光器15的设置部位的放大图中，阵列透镜元件的实际数量为9个，但为了简单而减少个数，记为5个。在图1中记为3个。如图4所示，除去狗耳用滤光器15为在石英板上形成了条纹状的掩模区20和非掩模区22的结构。掩模区20由透射率小于或等于80％的高反射涂层(coating)形成，非掩模区22由透射率大于或等于99％的反射防止涂层形成。设置除去狗耳用滤光器15，使得阵列透镜元件7的边界21成为掩模区的中心。掩模区20也可以用微喷(microblast)加工形成，而不用高反射涂层。此时，由因表面粗糙度引起的散射而造成透射率的降低，因此，按照表面粗糙度的程度可将透射率调整到小于或等于80％。
作为掩模区，还能使用铝(Al)等金属。如图3C所示，用两个除去狗耳用滤光器15夹着后级的短轴均化器7的结构，能提高衍射光的除去效果。在光束的会聚位置偏离后级的短轴均化器7的光学系统中，可以在光束会聚位置设置一个除去狗耳用滤光器15。在光束会聚位置与后级的短轴均化器7的位置一致时，无法在光束会聚位置设置滤光器15，所以，采用两个狗耳用滤光器的结构来提高除去狗耳的效率。
如上所述，可将短轴宽度(W)扩大25％，其结果，可将短轴宽度(W)设定为0.4mm～0.5mm。
以下说明在该实施例1中组合扩大与结晶化的能量密度有关的处理容限的技术的方法。该方法是短轴方向的强度分布不平坦，强度有台阶的方法。本发明的发明人确认将该台阶设定为5％～8％能扩大处理容限。
图11A是表示本发明的短轴方向的从均化器光学系统到一次成像面4的光学系统的另一例子的图。图12是示意地说明图11A的光学系统中的光强度分布的图。在图11A的该结构中，设置在一次成像面上形成了透射率的台阶的短轴分布调整用滤光器26。由此，如图12中的(a)、(b)、(c)所示，转换为台阶分布曲线(profile)。该短轴分布调整用滤光器26，是在先照射基板的区域27和后照射基板的区域28中透射率有5～8％的差那样地形成了涂层的滤光器，区域27的透射率为98％，区域28的透射率为93％～90％。位于短轴方向分布上的短轴分布调整用滤光器26的透射率的台阶位置，在图12中的(c)中，C/A的值最好设定在1/4～3/4的范围内。另外，图11B是说明在使用两个除去狗耳用滤光器15时，组合滤光器26的方法的图。
接下来，用图1说明对作为试样制成的基板1进行退火处理的方法。试样基板1是这样一种基板在短边长度x为730mm、长边长度y为920mm的玻璃基板上，形成厚度约为50nm的氮化硅膜和厚度约为100nm的氧化硅膜两种缓冲层，然后在其上面通过等离子体CVD形成了厚度约为50nm的a-Si膜。激光光束被整形成在基板1上长轴L为365mm、短轴宽度W大于或等于0.42mm的线状光束。使线状光束的长轴L平行于基板1的短边，与扫描基板1的长边平行地进行扫描。该扫描方向为线状光束的短轴方向。可以在构成短轴均化器的三种光学元件6、7、8和场透镜5的位置，调整该短轴方向的强度分布的宽度。
将基板放在可移动的载物台14上进行基板的扫描。为了使Poly-Si膜的平均粒径大于或等于300nm，照射能量密度和向同一位置照射激光脉冲的次数与应用本发明前的条件相同。即，在照射能量密度为大于或等于380mJ/cm2、向同一位置的照射次数为大于或等于20次的条件下进行扫描。在满足该条件的情况下，将短轴宽度W从0.4mm扩大到最大增加25％的0.5mm时，脉冲间的移动距离从0.02mm(短轴宽度为0.4mm/20次)增大到0.025mm(短轴宽度为0.5mm/20次)，扫描速度从6mm/秒增加到7.5mm/秒。
其结果，对基板尺寸为730mm×920mm的整个面进行退火处理的时间，在不使用本实施例时，为6.5分钟/基板，当用本实施例扩大短轴宽度时，处理能力提高，最短可达到4.9分钟/基板。应用本实施例前后的处理能力的数值，随着基板尺寸和激光规格(最大脉冲能量和脉冲反复频率)的不同而变化，处理能力最大可提高25％。以上，以使用一个除去狗耳用滤光器15的图1进行了说明，但即使在使用两个除去狗耳用滤光器15的装置结构，以及进一步组合滤光器26的装置结构中，也采取同样的退火方法。
接下来，说明生产线的生产能力和本实施例的效果。使用通过激光退火进行了结晶化的Poly-Si膜的薄膜晶体管(TFT)生产线的最大制造能力，不能超过由该生产线内的激光退火装置的设置台数所规定的值。根据本实施例，每一台的生产能力提高25％，因此，生产线的制造能力最大能提高25％。制造能力还需要考虑制造成品率。制造成品率可以用由出厂时的芯片数和芯片面积求得的合格基板数，与生产线中供给的玻璃基板个数的比来计算。最大生产能力，例如由在一定期间内购入的全部玻璃基板数，计算同一期间的生产能力。在本实施例中，不增加激光器装置的设置台数，就能使制造能力最大提高25％。在上述的实施例1中制造的Poly-Si膜，扫描节距在0.02mm～0.025mm的范围内。扫描节距至少可以大于或等于0.021mm。
接下来，用图5、图6和图7说明实施例2。包括激光器的激光退火装置的基本结构与实施例1相同。在实施例2中，不设置除去狗耳用滤光器15，而是如图5所示，将非对称降低狗耳用滤光器23设置在一次成像面4上。如图8所示，该滤光器是沿短轴方向形成了两种区域24、25的结构，是在石英板上形成了透射率不同的涂层区的滤光器。区域24，在表面和背面形成1％减反射涂层，透射率为98％。另一区域25的透射率设定在97％～0％的范围内。
此时，图6中的(b)的ΔT1的值为1％～98％。作为ΔT1的值，如图6中的(c)所示，后边的狗耳分布的高度小于或等于EHth，满足能量损失最低这样的条件为最佳值，是满足ΔD＝0的情况。作为实际的值，使区域24的透射率为98％、使区域25的透射率为88％，制成这样的非对称降低狗耳用滤光器23，并使ΔT1＝10％，使ΔD大致为零。
以上，可以将短轴宽度W扩大25％。即，可以将短轴宽度W从0.4mm最大扩大到0.5mm。
以下说明在该实施例2中组合扩大与结晶化的能量密度相关的处理容限的技术的方法。该方法是使用短轴强度分布不是平坦的强度分布、而是有强度台阶的分布的方法。本发明的发明人确认将该台阶设定为5％～8％时，能扩大处理容限。
图9是说明在一次成像面上，组合短轴分布调整用滤光器26和非对称降低狗耳用滤光器23的方法的图。图10是说明实施例2的光强度分布的图。通过如图9所示，通过设置在一次成像面上形成了透射率台阶的短轴分布调整用滤光器26，如图10中的(c)所示，转换成台阶分布曲线。短轴分布调整用滤光器26是在先照射基板的区域27和后照射基板的区域28中，透射率有5％～8％的差那样地形成了涂层的滤光器，区域27的透射率为98％，区域28的透射率为93％～90％。位于短轴分布上的短轴分布调整用滤光器26的透射率的台阶位置，在图10中的(c)上，C/A的值最好设定在1/4～3/4的范围内。
对该实施例2的试样基板1进行退火处理的方法与实施例1相同。但是，如图6中的(c)和图10中的(c)所示，沿着在短轴分布中产生未使狗耳分布消失的狗耳分布的部分比降低了狗耳分布的部分先照射基板1的方向，扫描基板。本实施例2也与实施例1相同，不增加激光退火装置的设置台数，就能将制造能力最大提高25％。
在本实施例中形成的Poly-Si膜，扫描节距在0.02mm至0.025mm的范围内。扫描节距至少可以大于或等于0.021mm。
接下来，说明使用以上述各种方法制成的多晶薄膜而形成的薄膜晶体管，以及由包括该薄膜晶体管的驱动电路和像素电路构成的显示装置的实施例。
图15是说明作为包括使用了以本发明的制造方法形成的多晶硅薄膜的薄膜晶体管的显示装置的有源矩阵型液晶显示装置的主要部分结构例的剖面图。该液晶显示装置如下构成。即，使液晶512介于具有薄膜晶体管(TFT)515、滤色片510及像素电极511的玻璃基板501和具有相对电极513的相对玻璃基板514的相对间隙中并进行密封。还在液晶512和各基板的边界上形成取向控制膜，但省略了图示。
在玻璃基板501的主面上，形成内涂层(氧化硅膜和氮化硅膜)502，在它上面形成非晶硅半导体层，通过在上述实施例中说明的本发明的激光退火，将该非晶硅半导体层改性成多晶硅薄膜(poly-Si膜)层。在通过该激光退火得到的多晶硅薄膜层上形成薄膜晶体管515。即，通过在由多晶硅半导体薄膜构成的半导体层503的两侧掺杂杂质，形成多晶硅的源半导体层504a和多晶硅的漏半导体层504b，在它上面通过栅氧化膜(栅绝缘层)505，形成栅电极506。
源/漏电极508，通过在层间绝缘膜507上形成的连接孔(接触孔)，被分别连接在源半导体层504a和漏半导体层504b上，在它上面设置保护膜509。然后，在保护膜509上形成滤色片510和像素电极511。特别是在本发明的实施例1和实施例2的激光退火中，扫描节距大于0.02mm，最大可达到0.025mm。其周期表现为多晶硅基板的薄膜电阻和迁移率等的周期性变化。对于显示面板的工作特性，以小于或等于工作阈值电压的电压进行工作时的显示斑的周期，能作为激光扫描节距和像素节距的最小公倍数来检测。并且，也留在poly-Si膜的表面粗糙度的周期中。
该薄膜晶体管构成液晶显示装置的像素电路，以来自未图示的扫描线驱动电路的选择信号进行选择，以由未图示的信号线驱动电路提供的图像信号驱动像素电极511。在被驱动的像素电极511和在相对玻璃基板514的内面所具有的相对电极513之间形成电场。由该电场控制液晶512的分子取向，进行显示。
构成上述扫描线驱动电路和信号线驱动电路的薄膜晶体管，也可以由与上述像素电路相同的多晶硅半导体薄膜形成。另外，本发明不限于液晶显示装置，也能用于有源矩阵型的其它显示装置，例如有机EL显示装置、等离子体显示装置以及其它各种显示装置，或者也能同样地用于构成太阳能电池的半导体薄膜的制造。
能以高处理能力制造在玻璃基板上形成TFT，并在形成图像显示面板和太阳能电池时使用的多晶半导体基板。
权利要求
1.一种多晶半导体膜制造方法，一边对非晶半导体膜扫描激光光束一边进行照射来使其结晶化，其特征在于使照射到上述非晶半导体膜上的激光光束内的上述扫描方向的光强度分布的斜腰中的能量损失小于等于10％。
2.一种多晶半导体膜制造方法，一边对非晶半导体膜扫描脉冲激光光束一边进行照射来使其结晶化，其特征在于使用上述脉冲激光光束的能量小于等于1030mJ的激光光源，整形成其长轴长度大于等于350mm的线状光束，使照射到上述非晶半导体膜上的激光光束内的上述扫描方向的光强度分布的宽度大于0.42mm。
3.一种多晶半导体膜制造方法，使用脉冲能量为1±0.1J的激光，一边扫描非晶半导体膜一边照射来使其结晶化，形成多晶半导体膜，其特征在于上述结晶化的处理时间是，每730mm×920mm以上的面积6.5分/块以下，并且，上述扫描中的上述激光的脉冲照射间隔大于等于0.021mm。
4.一种多晶半导体膜制造装置，一边对非晶半导体膜扫描脉冲激光光束一边进行照射来使其结晶化，其特征在于使用上述脉冲激光光束的能量小于等于1030mJ的激光光源，形成整形成长轴长度大于等于350mm的线状光束的激光光束，具有用于使上述进行照射的激光光束内的光强度分布均匀的光学系统，和除去在该光学系统内生成的衍射光的滤光器，通过上述滤光器，使上述扫描方向的光强度分布的宽度大于0.42mm。
5.根据权利要求4所述的多晶半导体膜制造装置，其特征在于在用于使上述进行照射的激光光束内的光强度分布均匀的上述光学系统中具有透镜阵列，还具有除去从该透镜阵列的边界产生的衍射光的滤光器。
6.根据权利要求4所述的多晶半导体膜制造装置，其特征在于作为用于形成上述进行照射的激光光束的扫描方向的光强度分布宽度的单元，在用于使进行照射的激光光束内的光强度分布均匀的光学系统内，设置有除去在该光学系统产生的衍射光的滤光器。
7.根据权利要求4所述的多晶半导体膜制造装置，其特征在于作为使上述进行照射的激光光束内的光强度分布均匀的装置而具有透镜阵列，还设置有除去从该透镜阵列的边界产生的衍射光的滤光器。
8.一种多晶半导体膜制造装置，具有激光光源装置，和载置在表面形成了非晶半导体膜的绝缘基板的载物台，通过一边对上述绝缘基板扫描从上述激光光源装置发射出的激光光束一边进行照射，使上述非晶半导体膜成为多晶化膜，其特征在于上述激光光源装置包括激光光源；长轴均化器光学系统，用于将来自该激光光源的激光整形成线状；以及短轴均化器光学系统，具有短轴均化器光学系统，该光学系统具有沿上述激光光轴配置的前级圆柱形透镜和后级圆柱形透镜，在上述短轴均化器光学系统中，具有除去在上述前级圆柱形透镜的透镜元件的边界生成的衍射光的滤光器。
9.根据权利要求8所述的多晶半导体膜制造装置，其特征在于上述滤光器设置在紧接上述后级圆柱形透镜之前的位置。
10.根据权利要求8所述的多晶半导体膜制造装置，其特征在于上述滤光器设置在紧接上述后级圆柱形透镜之前和之后的位置。
11.一种多晶半导体膜制造装置，具有激光光源装置，和载置在表面形成了非晶半导体膜的绝缘基板的载物台，通过一边对上述绝缘基板扫描从上述激光光源装置发射出的激光光束一边进行照射，使上述非晶半导体膜成为多晶化膜，其特征在于上述激光光源装置包括激光光源；长轴均化器光学系统，用于将来自该激光光源的激光整形成线状；以及短轴均化器光学系统，具有短轴均化器光学系统，该光学系统具有沿上述激光光轴配置的前级圆柱形透镜和后级圆柱形透镜，在紧接上述短轴均化器光学系统的一次成像面之前的位置，配置了非对称降低滤光器，其降低因在上述前级圆柱形透镜的透镜元件的边界所生成的衍射光而引起的、上述扫描方向的后级的激光光强度。
12.根据权利要求11所述的多晶半导体膜制造装置，其特征在于在上述一次成像面的较上述非对称降低滤光器更后级之处，配置了调整短轴方向的激光光强度分布的短轴分布调整用滤光器。
13.一种图像显示面板，形成于一边对非晶半导体膜扫描脉冲激光光束一边进行照射而使其结晶化的多晶半导体膜上，其特征在于作为在小于等于显示设备的动作阈值电压的状态使之动作时的显示斑而出现的周期，是像素节距与从0.42mm到0.5mm的扫描节距的最小公倍数。
全文摘要
本发明提供一种多晶半导体膜制造方法及其装置和图像显示面板，通过一边对非晶半导体膜扫描激光光束一边照射来进行结晶化，从而防止形成多晶半导体膜时的照射光束内强度的突起分布的发生。在用于使进行照射的激光光束(13)内的光强度分布均匀的光学系统(5)～(8)中，设置将成为狗耳(16)的发生原因的由透镜边界产生的衍射光(17、18)除去的除去狗耳用滤光器(15)。由此，通过除去狗耳分布，不需要使激光光束(13)的光强度分布模糊，就能维持高能量效率的分布，提高处理能力。
文档编号H01L21/26GK1674229SQ20051000050
公开日2005年9月28日 申请日期2005年1月7日 优先权日2004年3月24日
发明者武田一男, 佐藤健史, 后藤顺, 斋藤雅和, 武藤大祐 申请人:株式会社日立显示器