[發(fā)明專利]激光退火方法以及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210017054.X
• 申請日: 2008-05-30
• 公開（公告）號: CN102513701A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 河口紀(jì)仁;川上隆介;西田健一郎;M.正木;森田勝
• 申請（專利權(quán)）人: 株式會社IHI
• 主分類號: B23K26/073
• 分類號: B23K26/073;B23K26/04;H01L21/268
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 閆小龍;王忠忠

本申請是下述申請的分案申請:

發(fā)明名稱:激光退火方法以及裝置

申請日:2008年5月30日（國際申請日2008年5月30日）

申請?zhí)?200880124168.6（國際申請?zhí)朠CT/JP2008/060044）。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及利用激光照射對被照射物的表面進(jìn)行退火處理的激光退火方法以及裝置。

背景技術(shù)

近年來，對形成在玻璃等絕緣基板上的非晶半導(dǎo)體膜或結(jié)晶性半導(dǎo)體膜采用激光退火，制作高性能的薄膜晶體管。玻璃基板與以往經(jīng)常使用的石英基板相比較，具有價(jià)格低廉、加工性優(yōu)越、能夠?qū)崿F(xiàn)大面積化這樣的優(yōu)點(diǎn)。在半導(dǎo)體膜的結(jié)晶化中使用激光的原因在于，玻璃基板的融點(diǎn)為600℃以下，但若使用激光，則能夠不對玻璃基板加熱就使非晶半導(dǎo)體膜溶融、結(jié)晶化。

采用激光退火形成的晶體硅膜具有較高的遷移率，因而能夠形成薄膜晶體管，在一個(gè)玻璃基板上形成像素驅(qū)動(dòng)用和驅(qū)動(dòng)用電路的TFT，并裝載在便攜用或數(shù)碼靜態(tài)攝像機(jī)（digital?still?camera）等的液晶顯示器上，作為商品逐漸普及。

目前，激光退火裝置將由準(zhǔn)分子激光器或固體激光器等激光光源振蕩產(chǎn)生的脈沖激光整形為例如100mm～400mm×0.05mm～0.5mm的線狀光束，將該線狀光束照射在玻璃基板上的非晶硅膜上，使硅膜溶融以及凝固，從而進(jìn)行結(jié)晶化。通過搬送玻璃基板，從而能夠使例如730×920mm的玻璃基板上的硅膜的整個(gè)面從非晶硅改變?yōu)榫w硅。

在使用上述線狀光束的激光退火方法中存在幾個(gè)問題，其中最嚴(yán)重的問題是，能夠目視觀察到的條紋圖樣出現(xiàn)在與線狀光束的長軸方向垂直的方向和與長軸方向平行的方向上。下面，將與線狀光束的長軸方向垂直的條紋圖樣稱為“縱向條紋”，將與長軸方向平行的條紋圖樣稱為“橫向條紋”。另外，將縱向條紋、橫向條紋總稱為“照射條紋”。

在下述專利文獻(xiàn)的圖1（a）以及（b）中示出了該照射條紋的狀態(tài)。在出現(xiàn)這樣的照射條紋的狀態(tài)下，在制作有源矩陣型的液晶顯示器或有機(jī)EL顯示器時(shí)，產(chǎn)生與該照射條紋相同的條紋圖樣直接出現(xiàn)在畫面上的問題。特別是，在有機(jī)EL顯示器中，與液晶顯示器相比，對照射條紋的靈敏度大，期望有用于減少照射條紋的有效的解決方法。

在下述專利文獻(xiàn)1～4中，關(guān)于用于減少照射條紋的方法，提出了幾個(gè)方案。但是，關(guān)于照射條紋的發(fā)生的主要原因，提到由光束的均一性引起、或者干涉、激光的發(fā)射（shot）的偏差、激光的分布的變動(dòng)等，但并不確定。

專利文獻(xiàn)1：日本特開平10-294288號公報(bào)。

專利文獻(xiàn)2：日本特開2001-68430號公報(bào)。

專利文獻(xiàn)3：日本特開平10-242073號公報(bào)。

專利文獻(xiàn)4：日本特公平5-41006號公報(bào)。

本發(fā)明的發(fā)明人為了明確照射條紋的原因，反復(fù)試驗(yàn)的結(jié)果，確定了其原因。

本發(fā)明的發(fā)明人首先調(diào)查了在使用于使線狀光束的長軸方向的光強(qiáng)度均一化的均化器（homogenizer）中的透鏡陣列的位置在與線狀光束的長軸方向?qū)?yīng)的方向以1mm為單位進(jìn)行移動(dòng)時(shí)，縱向條紋的圖案如何變化。其結(jié)果是，縱向條紋的圖案發(fā)生了變化。該變化的理由認(rèn)為是（a）、（b）中的任意一個(gè)：

（a）來自激光光源的激光光束自身的均一性成為主要原因，導(dǎo)致出現(xiàn)縱向條紋；或者，

（b）在構(gòu)成均化器的透鏡表面產(chǎn)生的散射光成為主要原因，導(dǎo)致出現(xiàn)縱向條紋。

因此，接著，為了確定上述（a）、（b）中的哪一個(gè)正確，對相同的均化器光學(xué)系統(tǒng)入射不同的兩條激光，調(diào)查縱向條紋如何變化。通常，激光的光強(qiáng)度分布是各激光器裝置固有的，因此，如果縱向條紋的圖案不同，則能夠判斷照射條紋的主要原因在于激光光束自身的均一性。但其結(jié)果是，出現(xiàn)相同的縱向條紋的圖案。由此，判斷為照射條紋的主要原在于在透鏡表面產(chǎn)生的散射光。即，得出如下結(jié)論：在透鏡表面產(chǎn)生激光的散射，使照射面上的均一性惡化，因而出現(xiàn)照射條紋。

透鏡的面精度（surface?accuracy）通常為λ/4或λ/10，但由于在激光退火中使用的透鏡、特別是后級的透鏡為100mm以上的大型透鏡，所以，加工以及面精度的測量變得困難，因而也往往導(dǎo)致面精度顯著降低，面精度為λ以上。在現(xiàn)有的技術(shù)中，在大型透鏡的加工精度上受到限制，難以實(shí)現(xiàn)其以上的面精度，不得不通過除此以外的方法解決。

發(fā)明內(nèi)容