[发明专利]照射设备、半导体制造设备与方法和显示装置制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及采用半导体激光器为光源进行光束照射的照射设备，使用光 束照射制造半导体装置的半导体装置制造设备、半导体装置制造方法以及显 示装置制造方法。

背景技术

已知当制造有源矩阵型液晶显示装置或使用有机电致发光元件(下文称 为“有机EL元件”)的有机电致发光显示装置(下文称为“有机EL显示器”) 等时，使用连续振荡激光光束对薄硅膜进行退火处理以形成电路元件，例如 使用多晶硅的薄膜晶体管(下文缩写为“TFT”)等。退火处理使用激光光束 局部照射薄硅膜，从而可以避免整个基板的温度上升，并且玻璃基板可以用 作该基板。

还已知希望从退火设备的照射光学系统的输出光束是线性光束，从而在 使用激光束进行退火处理时实现更高的产量。现在还已知，为了通过这样的 退火处理形成均匀的多晶硅，希望在线性光束的主轴方向上形成所谓的均匀 化光学系统，由此抑制在主轴方向上对薄硅膜的不均匀照射。

图12展示了在发射器的长度方向(下文称为“慢轴方向”)上照射光学 系统构造的实例，这是采用大面积型(broad area type)半导体激光器的已有 技术的实例。在图12所示的照射光学系统中，来自半导体激光器71的光通量 (luminous flux)由准直透镜72准直，并且产生的远场图案FFP(1)通过图 像形成透镜73投射成远场图案FFP(2)。在垂直于慢轴方向的方向(下文称 为“快轴方向”)上的光通量聚集成近场图案NFP。在到达远场图案FFP(2) 时，使该光束在每个方向(慢轴方向和快轴方向)上具有相同的光束直径。 因此，甚至在光轴的方向上移动设置在远场图案FFP(2)中的照射目标时， 光束直径的改变也很小，并且聚焦深度很大(例如，见日本专利申请公开 2000-305036号)。

发明内容

然而，当以使用基于上述已有技术的照射光学系统的激光进行照射时， 会产生下面的问题。

在基于已有技术的照射光学系统中，在快轴方向上产生散焦，并且因此， 如图13A所示，对于在快轴方向上对光束直径敏感的应用，聚焦深度不一定 能说很大。为了增加聚焦深度，考虑减少照射数值孔径(NA)。然而，当照 射NA减少太多时，如图13B所示，由于半导体激光器71的发散角度(angle of divergence)的个体差异的影响，光束直径会从设计值偏离。照射光学系统 不能纠正该影响。与其它指标(例如，波长、振荡阈值、位置精确度和振荡 功率等)相比，由于个体差异引起的半导体激光器71的发散角度变化很大， 并且对光学系统的特性产生很大影响，例如光束直径和影线(shading)等。

另外，因为半导体激光器71的发散角度由于个体差异而变化很大，所以 在置换半导体激光器71后或者在通过多个半导体激光器71进行平行照射时， 例如，由于发散角度的差异而改变远场图案FFP(2)中的光束直径。结果， 例如在置换半导体激光器71后或者在不同的半导体激光器71之间，激光照射 的条件会不同。为了处理这样的差异，例如，如图14所示，通过采用用于沿 着光轴方向移动半导体激光器71和照射光学系统74的Z工作台75能够调整焦 点位置。在此情况下，需要例如Z工作台75等的调整机构和对于该调整必要 的光束直径测量装置76等，这引起例如加工效率上的降低，且伴随着装置构 造的复杂和加工工艺的复杂。

因此，希望提供通过对必要的光束直径优化焦点位置而能够用激光照射 照射目标而不受半导体激光等的个体差异的影响的照射设备、半导体装置制 造设备、半导体装置制造方法和显示装置制造方法。

根据本发明的实施例，提供一种照射设备，用于使用从半导体激光器发 射的光束照射照射目标，其中设w是用于照射照射目标的光束半径，Δ是半 导体激光器发散角度的个体差异率，而λ是半导体激光器的光束波长，设置 在半导体激光器和照射目标之间的照射光学系统的焦点位置被散焦，以使焦 点位置和照射目标之间的距离z为

[公式5]