形成半导体薄膜的方法和该方法使用的激光设备 【技术领域】
本发明涉及一种形成半导体薄模的方法和该方法所使用的激光设备。更具体地，本发明涉及一种可应用于制造所谓的多晶硅薄膜晶体管(TFT)的形成半导体薄膜的方法，其中在薄膜中形成所需的对准标记，本发明还涉及一种能够实现这种方法的激光设备。背景技术
近年来，各种改进的多晶硅TFT作为一种在玻璃板上形成集成电路的电子元件得到了迅猛的发展。为了形成用于多晶硅TFT的多晶(poly-Si)薄膜(以后简称为“薄膜”)，所谓的“准分子激光退火方法”被广泛采用。在这种方法中，在玻璃板上面或在其表面上形成非晶硅(a-Si)薄膜，而后，一束准分子激光选择性地照射到此a-Si薄膜所需部分上很短的时间，这样由于热量的缘故，可以暂时地熔化这一部分，并在空气中冷却后重结晶。这样，被激光束照射的a-Si薄膜部分选择性地被转变为多晶硅区域，换句话说，在a-Si薄膜内选择性地形成了多晶硅区域。
一种已知地已投入市场的可应用于上述“准分子激光退火方法”的准分子激光设备具有大约300mm×0.4mm的直线孔径，这样设计是为了在物体或目标上产生直线光斑。工作时，此光束或光斑沿着目标表面在线性光斑的宽度方向以几十微米的间距扫描。
然而，当上述“准分子激光退火方法”采用已知的准分子激光设备来形成多晶硅TFT时，有一个众所周知的问题，即在被照射部分形成的多晶硅TFT所获得的特性不均匀。这是因为照射到a-Si薄膜上的激光束热效应在被照射部分边缘区域不同于中间区域，结果，所述的边缘区域中的微结构与中间部分的不同。此问题已在由T.Nohda等所写的题为“用准分子激光退火方法改善多晶硅薄膜的均匀性”的文章中得到揭示，此文章发表于1992年12月出版的Technical Report of IEICE(SDM92-112)53-58页。
上述问题可以用2001年3月2日授权的日本专利第3163693号中改进的激光退火方法来解决。在此方法中，TFT聚集在可获得均匀能量强度(即，照射强度)激光束的照射区域，它消除了上述现有的利用扫描激光束的激光退火方法中热效应的差异。脉冲形式的激光束不经过扫描照射到整个区域两次或更多次。
利用日本专利第3163693号中揭示的改进方法，照射区域的面积和尺寸依赖于脉冲激光束的能量而改变。最近，为了这个目的已经开发了一种改进的激光光源，它以充分照射与便携式电话的LCD(液晶显示屏)面板的尺寸相对应的大约40mm×50mm的面积的方式产生高能量强度的激光束脉冲。
在上述日本专利第3163693号中揭示的改进的激光退火方法中，把激光设备的照射区域和在其中形成多晶硅TFT的区域直线对准是很重要的。为了实现这种对准，最常用的是在玻璃板上形成对准标记并在该激光设备上提供用于读取或辨别此标记的视频摄像头。在如1996年3月19日出版的日本未审专利公开第8-71780号中已经揭示了这种技术。
然而，如果在激光设备上额外地提供视频摄像头，会产生一个问题，即激光设备的结构变复杂，同时设备的尺寸增加。特别是用于LCD的长方形玻璃板的尺寸现在已变得将近1m×1m。因此，如果在已知的激光设备中沿着退火室额外提供读取标记室或辨别标记室，此设备的占地面积(即，占有区域)将显著扩大。此外，为了把激光设备的照射区域与每个玻璃板的TFT区域对准，激光设备的可移动平台必须不但可沿x和y轴平移而且可在x-y平面内做θ补偿角(compensation)的旋转。同时，上述平台需要配置成可以进行精确调整。结果，如果这样的话，上述平台在结构上将是复杂的，激光设备的制造成本将增加，并且运转率下降。
此外，如果在已知激光设备中提供视频摄像头并在玻璃板上形成对准标记，读取或辨别玻璃板上的对准标记的时间和对准设备和玻璃板的时间是很重要的。这样，会有激光退火工艺的生产能力降低的问题。
此外，为了在玻璃板上形成对准标记，用于形成掩模图案的平板印刷术工艺和使用掩模图案来选择地刻蚀材料的刻蚀工艺是必需的。因此，又产生一个问题，在玻璃板上制造TFT的必需工艺步骤总数增加。
为了解决上述问题，在激光退火工艺中形成对准标记的想法是有效的。在此想法中，通过用激光束照射来暂时选择性地熔化a-Si薄膜并在空气中冷却，从而结晶a-Si薄膜的照射部分使其成为多晶硅区域。因为a-Si薄膜和多晶硅薄膜在光学常数上彼此不同，所以可以用一个或多个结晶区域(即，多晶硅)和一个或多个非结晶区域(即，a-Si)来制做对准标记。
然而，TFT的激光束直径在厘米量级，而用于所谓的步进器(stepper)(随后的平板印刷工艺要用到)的对准标记的尺寸在微米量级。因此，为了形成所需高精度的对准标记，10cm量级的较大尺寸光学元件的加工精度(它需要产生厘米量级的激光束直径)需要在大约10nm量级或更小(需要形成μm量级的激光束直径)。在这种情况下，激光设备需要的光学系统的制造成本将远远高于用于形成cm量级的激光束直径的普通光学系统的成本。
此外，为了形成对准标记而提供从cm量级到μm量级地改变激光束直径的机构是不现实的。因此，当对准标记形成时，需要用适当的掩模产生μm量级的激光束直径掩模。然而，在这种情况下有一个需要高分辨率掩模的问题。此外，如果平台的高度精确度、玻璃板的厚度精确度、和/或玻璃板的表面粗糙度因为激光束焦深太浅而不高，有可能得不到所需的对准标记。发明内容
因而，本发明的一个目的是提供一种能够在激光退火工艺中形成对准标记的制造半导体薄膜的方法，和能够实现这种方法的一种激光设备。
本发明的另一个目的是提供一种制造半导体薄膜的方法和实现该方法的激光设备，这种方法能够以退火后的半导体区域可以获得较好的均匀性的方式低成本、高产量地形成半导体薄膜。
本发明的又一个目的是提供一种配置为具有较小占地面积和高加工能力的、以低成本制造、可以高效率运转的激光设备。
上面的目的和其他没特别提及的目的对于那些熟悉此工艺的人将在下面的描述中变得更清楚。
根据本发明的第一方面，提供一种形成半导体薄膜的方法，包括：
照射第一激光束到半导体薄膜上，以形成第一照射区域；以及
以不和第一照射区域重叠的方式照射第二激光束到第二照射区域，从而形成第二照射区域和未照射区域；
其中，第二激光束以和第一激光束同轴的方式照射到薄膜上；
并且其中通过使用在第二照射区域和未照射区域之间的光学常数差异来形成对准标记。
使用根据本发明第一方面的方法，第一激光束照射到半导体薄膜上，以形成第一照射区域。第二激光束以不和第一照射区域重叠的方式照射到第二照射区域，从而形成第二照射区域和未照射区域。通过使用在第二照射区域和未照射区域之间的光学常数差异来形成对准标记。因此，可以在激光退火工艺中的半导体薄膜上形成对准标记。
此外，因为可以在激光退火工艺中的半导体薄膜上形成对准标记，所以在激光退火工艺之前形成对准标记的工艺是不必要的，同时，在激光退火工艺中辨别或读取对准标记的工艺也是不必要的。因此，可以低成本、高产量地形成半导体薄膜。
此外，因为第一照射区域是通过照射第一激光束到薄膜上形成的，所以可以由第一照射区域形成一个或多个退火的半导体区域。这样，一个或多个退火后的半导体区域可以获得好的均匀性。
根据本发明的第二方面，提供另一种形成半导体薄膜的方法，除了第二激光束是以和第一照射区域重叠的方式照射外，该方法和第一方面的方法是相同的。
第二方面的方法包括：
照射第一激光束到半导体薄膜上，以形成第一照射区域；并且
以和第一照射区域重叠的方式照射第二激光束到薄膜上，从而形成第二照射区域；
其中，第二激光束以和第一激光束同轴的方式照射到薄膜上；
并且其中通过使用在第一照射区域和第二照射区域之间、或第二照射区域和薄膜的剩余未照射区域之间的光学常数差异来形成对准标记。
使用根据本发明第二方面的方法，第一激光束照射到半导体薄膜，以形成第一照射区域。第二激光束以和第一照射区域重叠的方式照射到第二照射区域，从而形成第二照射区域。通过使用在第一照射区域和第二照射区域之间、或第二照射区域和薄膜的剩余未照射区域之间的光学常数差异来形成对准标记。因此，可以在激光退火工艺中的半导体薄膜上形成对准标记。
此外，因为可以在激光退火工艺中的半导体薄膜上形成对准标记，所以在激光退火工艺之前形成对准标记的工艺是不必要的，同时，在激光退火工艺中辨别或读取对准标记的工艺也是不必要的。因此，可以低成本、高产量地形成半导体薄膜。
此外，因为第一照射区域是通过照射第一激光束到薄膜上形成的，所以可以由第一照射区域形成一个或多个退火的半导体区域。这样，一个或多个退火后的半导体区域可以获得好的均匀性。
半导体薄膜可以包括或不包括未照射区域。当薄膜包括未照射区域时，通过使用在第一和第二照射区域之间、或第二照射区域和未照射区域之间的光学常数差异来形成对准标记。当薄膜不包括任何未照射区域时，通过使用在第一和第二照射区域之间的光学常数差异来形成对准标记。
根据本发明的第三方面，还提供另一种形成半导体薄膜的方法，除了第一激光束照射到整个半导体薄膜上以形成第一照射区域，并且通过使用在第一和第二照射区域之间的光学常数差异来形成对准标记外，该方法和第二方面的方法是相同的。
第三方面的方法包括：
照射第一激光束到整个半导体薄膜上，以形成第一照射区域；以及
以和第一照射区域重叠的方式照射第二激光束到薄膜上，从而形成第二照射区域；
其中第二激光束以和第一激光束同轴的方式照射到薄膜上；
并且其中通过使用在第一照射区域和第二照射区域之间的光学常数差异来形成对准标记。
使用根据本发明第三方面的方法，第一激光束照射到整个半导体薄膜上，以形成第一照射区域。第二激光束以和第一照射区域重叠的方式照射到薄膜上，从而形成第二照射区域。通过使用在第一照射区域和第二照射区域之间的光学常数差异来形成对准标记。因此，可以在激光退火工艺中的半导体薄膜上形成对准标记。
此外，因为可以在激光退火工艺中的半导体薄膜上形成对准标记，所以在激光退火工艺之前形成对准标记的工艺是不必要的，同时，在激光退火工艺中辨别或读取对准标记的工艺也是不必要的。因此，可以低成本、高产量地形成半导体薄膜。
此外，因为第一照射区域是通过照射第一激光束到整个薄膜上形成的，所以一个或多个退火后半导体区域可以获得好的均匀性。
在根据本发明的第一、第二和第三方面的方法的一个优选实施例中，对第二激光束进行控制，使得第二照射区域是固态的。
在根据本发明的第一、第二和第三方面的方法的另一个优选实施例中，对第二激光束进行控制，使得第二照射区域因烧蚀(ablation)而成为中空。
在根据本发明的第一、第二和第三方面的方法的另一个优选实施例中，第一照射区域可作为至少一个形成TFT激活区的退火半导体区域。
在根据本发明的第一、第二和第三方面的方法的又一个优选实施例中，半导体薄膜由a-Si(非晶硅)制成。
在根据本发明的第一、第二和第三方面的方法的又一个优选实施例中，半导体薄膜由poly-Si(多晶硅)制成。
在根据本发明的第一、第二和第三方面的方法的又一个优选实施例中，用准分子激光器产生第一激光束。
根据本发明的第四方面，提供一种激光设备，包括：
在其上放置目标(target)的可移动平台；
产生第一激光束的第一激光束产生器；
第一激光束，被第一光学系统配置成照射到在平台上作为目标的半导体薄膜上；
产生第二激光束的第二激光束产生器；并且
第二激光束，被第二光学系统配置成以和第一激光束同轴的方式照射到薄膜上。
使用根据本发明的第四方面的设备，提供用来产生第一激光束的第一激光束产生器，提供用来产生第二激光束第二激光束产生器。第一激光束被第一光学系统配置成照射到在平台上作为目标的半导体薄膜上。第二激光束被第二光学系统配置成以和第一激光束同轴的方式照射到薄膜上。
因此，可以利用第一激光束在放置于可移动平台上的半导体薄膜上形成第一照射区域。可用第二激光束在同样的薄膜上以和第一照射区域重叠或不重叠的方式形成第二照射区域。通过使用在第二照射区域和未照射区域之间、或在第一照射区域和第二照射区域之间、或在第二照射区域和无重叠区域之间的光学常数差异来形成对准标记。
相应地，即使没有在设备中提供用于辨别或读取对准标记的视频摄像机和专用室(dedicated chamber)，并且设备的平台没被配置成可以精确调整位置，也可以在激光退火工艺中在作为目标的半导体薄膜上形成对准标记。此外，激光设备可被配置成具有较小的占地面积和高加工能力，并且可以低成本制造，以高效率运转。
此外，因为可以在激光退火工艺中在作为目标的半导体薄膜上形成对准标记，所以能够以退火后的半导体区域能获得好的均匀性的方式低成本、高产量地形成薄膜。
在根据本发明第四方面的设备的优选实施例中，第一激光束产生器和第二激光束产生器在尺寸上彼此不同。
在根据本发明第四方面的设备的另一优选实施例中，准分子激光器用作第一激光束产生器。
在根据本发明第四方面的设备的另一优选实施例中，第二激光束的第二光学系统包括可在第一激光束光路中的第一位置和此光路之外的第二位置之间移动的光学元件。
更可取地，当第一激光束照射到目标上时，该元件在第二位置。当第二激光束照射到目标上，该元件在第一位置。附图说明
为了本发明可以很快产生效果，现在将参考附图进行描述。
图1A到1C是部分透视示意图，分别显示根据本发明第一实施例的形成半导体薄膜的方法的工艺步骤。
图2是显示了根据本发明第一实施例的激光设备的光学元件的布局的示意图，其中来自XeCl准分子激光器的光束照射到平台上的a-Si膜上。
图3是显示了根据本发明第一实施例的激光设备的光学元件的布局的示意图，其中来自Nd:YAG激光器的光束照射到平台上的a-Si膜上。
图4A到4C是部分透视示意图，分别显示根据本发明第二实施例的形成半导体薄膜的方法的工艺步骤。
图5A到5C是部分透视示意图，分别显示根据本发明第三实施例的形成半导体薄膜的方法的工艺步骤。
图6A到6C是部分透视示意图，分别显示根据本发明第四实施例的形成半导体薄膜的方法的工艺步骤。具体实施方式
下面将参考附图详细地描述本发明的优选实施例。第一实施例
图1A到1C示出了根据本发明第一实施例的一种形成半导体薄膜的方法。在这种方法中，使用了图2中显示的激光设备200。
首先，如图1A所示，在玻璃板101的主表面形成一层二氧化硅(SiO2)基膜(groundfing film)102。然后，在SiO2膜102上形成一层a-Si膜103。这些步骤由已知的等离子体增强化学汽相沉积方法(PECVD)实施。SiO2膜102具有100nm的厚度，而a-Si膜103有50nm的厚度。这一阶段的状态在图1B中显示。
接下来，其上已形成膜102和膜103的玻璃板在500℃下经受去氢工艺10分钟。在去氢工艺完成后，附有膜102和103的平板101移到激光设备200中。设备200具有以下结构。
如图2所示，激光设备200包括作为第一光源的XeCl准分子脉冲激光器211(脉冲输出：15J，波长：308nm)、引导光束从激光器211到目标的光学系统212、作为第二光源的倍频钕YAG(Nd:YAG)脉冲激光器214(波长：532nm)、引导光束从激光器214到目标的光学系统215、和水平面(即，X-Y平面)内可移动的平台216。
设备200被配置成像所谓的“步进器“(stepper)一样进行操作，换句话说，平台216能够以分步重复的方式在水平面内移动，这样激光束可以选择性地照射到放置在平台216上的目标(即，具有膜102和103的玻璃板)的所需区域上。例如，可以通过把Nd:YAG激光器214和光学系统215放置到已知的步进器结构上来很容易地实现设备200。
准分子激光211产生沿着光路221传播的光束。光路221从激光器211水平延伸，并被光学系统212的平面镜212a向下弯曲照射到目标216。系统212的物镜用于聚焦激光器211的光束到平台216上的目标上。
Nd:YAG激光器214产生沿着光路222传播的光束。光路222从激光器214水平延伸，并被光学系统215的平面镜215a向上弯曲。此后，光路222被光学系统215的平面镜215b水平弯曲。这样，光路222和光路221在水平部分同轴。然后，光路222再次被光学系统212的平面镜212a向下弯曲，因此，光路222和光路221在垂直部分也是同轴的。光学系统212的物镜212b和光学系统215的物镜215c用于聚焦激光器214光束到平台216上的目标上。
平面镜215b可以在光路221中的第一位置和光路221外的第二位置之间移动。同样地，透镜215c可以在光路221上的第一位置和光路221外的第二位置之间移动。当来自准分子激光器211的光束照射到平台216上的目标时，平面镜215b和透镜215c各自位于他们的第二位置，如图2所示。当来自Nd:YAG激光器214的光束照射到平台216上的目标时，平面镜215b和透镜215c各位于他们的第一位置，如图3所示。
使用具有上述结构的激光设备200，在平板101上的a-Si膜103内用下述方法形成用于TFT的poly-Si区域104和用于对准标记的poly-Si区域105。
如图1B所示，其上形成SiO2膜102和a-Si膜103的玻璃板101作为目标放置平台216。另一方面，来自准分子激光器211的光束被光学系统212在a-Si膜103上整形为41mm×58mm的长方形光斑，同时，所述光束光强度在膜103上控制为480mJ/cm2。此后，控制后的准分子激光束以分步重复的脉冲形式照射到a-Si膜103的指定区域。所述的光束照射在每个区域重复五次(即，五次照射)。这样，在a-Si膜103内形成长方形照射区域104，如图1C所示。这时，a-Si膜103的区域104变成形成TFT的多晶硅区域。多晶硅区域104沿着x和y轴规则排列。
选择准分子激光束的长方形光斑尺寸为41mm×58mm来制造内置驱动电路的2.4型LCD面板。这样，如果玻璃板101的尺寸为550mm×650mm，可获得120个这种类型的面板。这意味着准分子激光束的照射可以在同一块平板101上重复产生120个不同的点。
准分子激光束的能量强度分布在边界上有不均匀部分，此处激光能量强度不均匀。分布的不均匀部分有大约0.3mm的宽度。
邻近LCD面板之间的间隔设为1.5mm。(邻近多晶硅区域104的间隔小于1.5mm。)这是考虑了LCD面板的密封件的尺寸，切割裕量(cuttingmargin)等后得到的。因为平台216能够以0.05mm或更小的精度移动，如果所述的光束可以相应于平板101以分步重复的操作很好地定位，准分子激光束的非均匀部分确信可以位于LCD面板间的间隔内。用于平板印刷的普通步进器的对准精度典型地在0.5μm或更小，它和激光设备200的对准精度相比足够大。
随后，从倍频Nd:YAG脉冲激光器214(波长532nm)发射的光束用于形成a-Si膜103中的对准标记的多晶硅区域105。如上解释，Nd:YAG激光束在照射到目标(即，a-Si膜103)以前被光学系统215控制为和准分子激光束同轴。Nd:YAG激光器214仅用于形成对准标记。当准分子激光211用于形成TFT的多晶硅区域104时，光学系统215的可移动平面镜215b和透镜215c位于准分子激光器211光路221的外面，允许光路221到达平台216上的目标。另一方面，当Nd:YAG激光器214用于形成对准标记的多晶硅区域105时，光学系统215的可移动平面镜215b和透镜215c位于准分子激光器211光路221的上面，因而阻断了光路221。替代地，Nd:YAG激光器214的光路222以和光路221同轴的方式到达平台216上的目标。
在输出端口，Nd:YAG激光束的圆光束直径是100μm。所述的激光束的圆光斑尺寸在目标上控制为10μm。没有对所述的光束进行光束整形。所述的激光束的能量强度分布是高斯形的。所述光束能量强度控制到150mJ/cm2。此后，受控制的Nd:YAG激光束选择性地以分步重复的脉冲方式照射到a-Si膜103的指定区域。所述光束的照射在每个区域内仅重复一次(即，单光斑)。这样，在a-Si膜103内形成点形照射区域105，如图1C所示。这时，a-Si膜103的区域105转变为多晶硅区域。多晶硅区域105以不和多晶硅区域104重叠的方式沿着x和y轴规则排列。
在图1C中，为了简化，八个多晶硅区域104在a-Si膜103的中间区域排列，六个多晶硅区域105在中间部分的两侧排列。然而，实际上，作为TFT的区域104的总数是120，其中区域104以矩阵行列式排列。同样地，多晶硅区域105的总数不同于实际总数。此外，每个区域105在图1C中以黑块图示出；然而，实际上，Nd:YAG激光束在每个区域105内以沿着X轴三行、沿Y轴三列的形式重复照射到薄膜103上，以形成多个点。
因为Nd:YAG激光束以和准分子激光束同轴的方式照射，每光束的定位精度包含在平台216的操作或定位精度内。如果Nd:YAG激光束不以和准分子激光束同轴的方式照射，这两种光束间的角误差加入到平台216的定位误差内，因此，全部的或总共的误差可能增加。
任何其他的激光器如氩(Ar)激光器和二氧化碳(CO2)激光器可以代替用于制造对准标记的Nd:YAG激光器214。在光学系统212的各个光学元件中应用了308nm波长的抗反射膜(anti-reflection coating)。这样，考虑到a-Si膜103的吸收系数和设备200的利用效率，最好选择Nd:YAG激光器214的波长尽可能地接近308nm。
因为准分子激光器价格昂贵，相对便宜的Nd:YAG激光器可以在这里用于形成对准标记。尽管Nd:YAG激光器214是脉冲激光器，它也可以是连续(CW)激光器。此外，四倍频Nd:YAG脉冲激光器(波长266nm)可以用来替代倍频Nd:YAG激光器214。然而，在这种情况下，激光设备200将具有低功率和高成本。
在制作对准标记的光学系统215中，Nd:YAG激光束可以用散光片整形，然后，标记可以用由已知的掩模图像方法(mask image method)整形后形成。然而，在这种情况下，有一个缺点，所述激光器的利用效率降低。因此，如果平台216的操作精度足够高，最好是用简单照射未整形的光束到a-Si膜103上产生的光斑来形成标记。
通过上述工艺步骤，在a-Si膜103内规则形成用于TFT的多晶硅区域104和用于对准标记的多晶硅区域105，如图1C所示。随后，光刻胶涂到膜103上，而后，平板101转移到用于光学平板印刷的步进器上(未显示)。涂上光刻胶的平台101置于步进器的平台上(未显示)。然后，曝光光束重复地以拍照的形式照到平板101上的光刻胶上，同时以分步重复的方式移动平台，这样在光刻胶上形成岛状图案。岛状图案用于使各多晶硅区域104形成TFT的多晶硅岛状激活区域。在此曝光工艺中，平台精确定位，因为多晶硅区域105作为对准曝光束和每个多晶硅区域104的对准标记。每个标记或区域105被剩余的a-Si膜103包围，其中多晶硅区域105的光学常数和a-Si膜103的光学常数明显不同。因此，读取或辨别标记105毫无问题，换句话说，区域105可以作为对准标记。
此后，其上已形成图案化的光刻胶的平板101经过普通的工艺顺序，用于制造低温多晶硅TFT。具体地，用图案化的光刻胶做掩模执行一种形成多晶硅岛的干刻蚀工艺(dry etching)。然后，依次执行形成栅介质膜的工艺、形成栅电极的工艺、给多晶硅岛掺入杂质的工艺、退火掺杂物的工艺、形成源电极和沟道电极的工艺，等等。用这种方法，在玻璃平板101上形成多晶硅TFT。
使用根据本发明第一实施例的形成半导体薄膜的方法，准分子激光束照射到a-Si薄膜103上，以形成照射区域104。Nd:YAG激光束以不和照射区域104重叠的方式照射到薄膜103，这样形成照射区域105和剩余未照射区域。通过使用在每个照射区域105和剩余未照射区域(即，a-Si膜103)之间的的光学常数差异来形成对准标记。因此，可以在激光退火工艺中在a-Si薄膜上形成对准标记。
此外，由于可以在激光退火工艺中在a-Si薄膜上形成对准标记，所以在激光退火工艺之前形成对准标记的工艺是不必要的，同时，在激光退火工艺中辨别或读取对准标记的工艺也是不必要的。因此，可以低成本、高产量地形成其中设置了多晶硅区域104和105的a-Si薄膜103。
此外，因为通过照射准分子激光束到薄膜103上形成了照射区域或多晶硅区域104，由照射区域104形成退火后的半导体(即，多晶硅)区域。这样，所需的退火半导体区域能获得好的均匀性。
根据发明者的测试，通过第一实施例的方法形成的多晶硅对准标记能够与他们的a-Si周围区域辨别开来，因为他们的光学常数毫无疑问是不同的。因此，确信可以在第一实施例中得到本发明的优点。第二实施例
在图4A到4C中示出了根据本发明第二实施例的形成半导体薄膜的方法。在这种方法中。使用图2中显示的激光设备200。
首先，如图4A所示，在玻璃板201主表面形成一层二氧化硅(SiO2)基膜(groundfing film)202(厚度100nm)。然后，在SiO2膜202上形成一层a-Si膜203(厚度50nm)。这些步骤通过和第一实施例中使用的同样的方法执行。这一阶段的状态在图4A中显示。
接下来，其上已形成膜202和膜203的玻璃板201在580℃下经受退火工艺15个小时。从而把整个a-Si膜203转化为固相生长的多晶硅膜203A。
随后，带有膜202和203A的平板201被转移到第一实施例使用的激光设备200中。从准分子激光器211中发出的光束被光学系统212整形，在多晶硅膜203A上形成36mm×51mm的长方形光斑，同时，所述光束的能量强度控制为550mJ/cm2。此后，这样被控制的准分子激光束以分步重复的脉冲形式选择性地照射到多晶硅膜203A的指定区域。所述的光束在每个区域重复照射三次(即，三次照射)。这样，由于重结晶，在多晶硅膜203内形成长方形照射区域204，如图4C所示。这样，多晶硅区域204沿着X和Y轴规则排列。
选择准分子激光束的长方形光斑尺寸为36mm×51mm来制造内置驱动电路的2.1型LCD面板。
随后，从倍频Nd:YAG脉冲激光器214发出的光束用于在多晶硅膜203A形成作为对准标记的多晶硅区域。如上面解释的那样，Nd:YAG激光束在照射到目标(即，多晶硅膜203A)前被控制和准分子激光束同轴。所述的光束的能量强度控制为400mJ/cm2。这样被控制的Nd:YAG激光束以分步重复的脉冲形式选择性地照射到多晶硅膜203A的指定区域。所述的光束在每个区域重复照射30次(即，30次照射)。这样，在多晶规模203A内形成点状照射区域205，如图4C所示。多晶硅区域205以不和多晶硅区域204重叠的方式沿着X和Y轴规则排列。
由于Nd:YAG激光束对多晶硅膜203A的重复照射，多晶硅膜203A的照射区域因为“烧蚀”作用而被有选择地去除。这样，与第一实施例不同，由膜203A的中空区域205产生对准标记。在第一实施例中，由于没有被烧蚀去除，照射区域105是固态的。与第一实施例相似，可以由膜103的中空照射区105产生对准标记。
使用根据本发明第二实施例的形成半导体薄膜的方法，可以通过使用中空区域205和剩余多晶硅膜203A之间光学常数的差异来实现对准标记。因此，可以获得和第一实施例相同的优点。
根据发明者的测试，通过第二实施例的方法形成的中空对准标记205能够与它们的用多晶硅制做的周围区域辨别开来，因为他们的光学常数毫无疑问是不同的。因此，确信同样可以在第二实施例中得到本发明的优点。第三实施例
在图5A到5C中示出了根据本发明第三实施例的一种形成半导体薄膜的方法。在这种方法中，使用了图2中显示的激光设备200。除了用于对准标记的多晶硅区域位于用于TFT的相应多晶硅区域外，第三实施例和第二实施例是相同的。
首先，如图5A所示，在玻璃板201主表面形成一层二氧化硅(SiO2)基膜(groundfing film)202(厚度100nm)。然后，在SiO2膜202上形成一层a-Si膜203(厚度50nm)。接下来，其上已形成膜302和膜303的玻璃板301在580℃下经受退火工艺15个小时。从而把a-Si膜303转化为固相生长的多晶硅膜303A。随后，带有膜302和303A的平板301被转移到第一实施例使用的激光设备200中。
从准分子激光器211中发出的光束以分步重复的脉冲形式选择性地照射到多晶硅膜303A的指定区域。所述的光束在每个区域重复照射三次(即，三次照射)。这样，在多晶硅膜303内形成了长方形照射区域304，如图5C所示。多晶硅区域504沿着X和Y轴规则排列。
随后，从倍频Nd:YAG脉冲激光器214发出的光束以分步重复的脉冲形式选择性地照射到多晶硅膜303上。所述的光束在每个区域重复照射30次(即，30次照射)。这样，在相应的多晶硅膜304A内形成点状照射区域305，如图5C所示。每个多晶硅区域305位于(即，重叠于)相应的多晶硅区域304，其中区域305的边缘和区域304的相应边缘对准。
由于Nd:YAG激光束对多晶硅膜303A的重复照射，因为“烧蚀”的缘故，选择性地去除了多晶硅区域304中的照射膜303A的一部分，。因此，与第二实施例相似，由膜303A的中空区域305产生对准标记。
使用根据本发明第三实施例的形成半导体薄膜的方法，每个中空区域305位于(即，重叠于)相应的多晶硅区域304，其中区域305的边缘和区域304的相应边缘对准。可以通过使用中空区域305和相应的多晶硅区域304之间、和/或中空区域305和多晶硅膜303A的剩余未照射区之间的光学常数的差异来实现对准标记。因此，可以获得和第一实施例相同的优点。
和第一实施例相似，可以通过使用膜303A的固态照射区域305来产生对准标记。每个区域305可以与相应的区域304部分地重叠，其中区域305与膜303A地未照射区域重叠。
根据发明者的测试，通过第三实施例的方法形成的对准标记能够与他们的周围区域辨别开来，因为他们的光学常数毫无疑问是不同的。因此，确信同样可以在第三实施例中得到本发明的优点。第四实施例
在图6A到6C中示出了根据本发明第四实施例的一种形成半导体薄膜的方法。在这种方法中，使用了图2中显示的激光设备200。
首先，如图6A所示，在玻璃板401主表面上形成一层二氧化硅(SiO2)基膜(groundfing film)402(厚度100nm)。然后，在SiO2膜402上形成一层a-Si膜403(厚度50nm)。这些步骤通过和第一实施例中使用的同样的方法执行。这一阶段的状态在图6A中显不。
随后，带有膜402和403的平板401被转移到第一实施例使用的激光设备200中。从准分子激光器211中发出的光束被整形后在a-Si膜403上形成和第一实施例中使用的同样的长方形光斑，同时，所述光束的能量强度控制为和第一实施例中使用的同样的值。此后，准分子激光束以分步重复的脉冲形式选择性地照射到a-Si膜403的指定区域。所述的光束在每个区域重复照射三次(即，三次照射)。这样，由于重结晶的缘故，在a-Si膜403内形成长方形照射区域404a，如图6B所示。多晶硅区域404a沿着X和Y轴规则排列。
与第一实施例不同，长方形照射区域404a紧密排列在整个膜4032上。这样，这些多晶硅区域404a构成了一个覆盖整个平板401表面的单独的多晶硅区域或层404。
随后，从倍频Nd:YAG脉冲激光器214发出的光束用于在多晶硅层404中形成对准标记的多晶硅区域405。这样，以和多晶硅层404(即，多晶硅区域404a)重叠的方式形成区域405。如上面解释的那样，Nd:YAG激光束在照射到目标(即，多晶硅层404)前被光学系统215控制和准分子激光束同轴。所述的光束的能量强度控制为与第一实施例相同的值。Nd:YAG激光束以分步重复的脉冲形式选择性地照射到多晶硅层404的指定区域。所述的光束在每个区域重复照射30次(即，30次照射)。这样，在多晶硅层404内形成点状照射区域405，如图6C所示。多晶硅区域405沿着X和Y轴规则排列。
使用根据本发明第四实施例的形成半导体薄膜的方法，可以通过使用多晶硅区域405和剩余多晶硅层404(即，多晶硅区域404a)之间光学常数的差异来实现对准标记。因此，可以获得与第一实施例相同的优点。
与第二实施例相似，也可以在所述的第四实施例中由中空照射区域405产生对准标记。
根据发明者的测试，通过第四实施例的方法形成的固相对准标记405能够与它们的由多晶硅制成的周围区域辨别开来，因为他们的光学常数毫无疑问是不同的。因此，确信同样可以在第四实施例中得到本发明的优点。其他实施例
没必要说明本发明不被限制在上述的具体实施例中。可以在本具体实施例中进行任何改进。例如，尽管在上述第一到第四实施例中，a-Si膜用作目标膜，任何其他的半导体材料也可以用于这个目的。没必要说明，用于对准标记的照射区域的形状可以选择性地根据需要改变。
尽管已经描述了本发明的最优形式，可以理解到没有脱离本发明实质的改进对那些精于工艺的人士显而易见的。因此，本发明的范围将在下面的权利要求中单独地限定。