[發明專利]激光系統和激光退火裝置在審

申請號：	201580075815.9	申請日：	2015-03-16
公開（公告）號：	CN107251341A	公開（公告）日：	2017-10-13
發明（設計）人：	大久保智幸;池上浩;柿崎弘司;上場康弘;若林理	申請（專利權）人：	國立大學法人九州大學;極光先進雷射株式會社
主分類號：	H01S3/00	分類號：	H01S3/00;H01L21/20;H01L21/268;H01S3/0975;H01S3/23
代理公司：	北京三友知識產權代理有限公司11127	代理人：	李輝,龔曉娟
地址：	日本***	國省代碼：	暫無信息
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摘要：
搜索關鍵詞：	激光系統退火裝置
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【說明書】：

技術領域

本公開涉及激光系統和激光退火裝置。

背景技術

在使用玻璃基板的平板顯示器的驅動元件中使用TFT(薄膜晶體管)。為了實現高精細顯示屏，需要制作高驅動力的TFT。在作為TFT的通道材料的半導體薄膜中使用多晶硅或IGZO(Indium gallium zinc oxide，氧化銦鎵鋅)等。多晶硅或IGZO的載流子遷移率高于非晶硅，晶體管的導通/截止特性優異。

另外，薄膜半導體還被期待用于可實現更高功能的器件的3D-IC中。3D-IC可以通過在集成電路器件的最上層形成傳感器、放大電路、CMOS電路等有源元件來實現。因此，要求制造更高品質的半導體薄膜的技術。

此外，隨著信息終端設備的多樣化，對于小型、輕量且消耗電力少、能夠自由彎折的柔性顯示屏、柔性計算機的要求正在提高。因此，要求確立在PET(聚對苯二甲酸乙二醇酯)等塑料基板上面形成高品質的半導體薄膜的技術。

為了在玻璃基板上面、集成電路上面或者塑料基板上面形成高品質的半導體薄膜，需要在不會對這些基板帶來熱損傷的條件下進行半導體薄膜的晶化。對于顯示屏使用的玻璃基板，要求400℃以下的處理溫度；對于集成電路，要求400℃以下的處理溫度；對于作為塑料基板的PET，要求200℃以下的處理溫度。

作為在不會對半導體薄膜的襯底基板帶來熱損傷的條件下進行晶化的技術，使用了激光退火法。利用該方法可抑制由于熱擴散而對基板帶來的損傷，因而使用被上層的半導體薄膜吸收的脈沖紫外激光。

在半導體薄膜為硅的情況下，使用波長351nm的XeF準分子激光器、波長308nm的XeCl準分子激光器、波長248nm的KrF準分子激光器等。與固體激光器相比，這些紫外區域的氣體激光器具有激光的干涉性低、激光照射面的能量均勻性優異、以及能夠利用高脈沖能量對廣泛的區域均勻地進行退火的特征。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開平10-012950號公報

專利文獻2：美國專利公開第2012/0260847號說明書

專利文獻3：國際公開第2014/156818號

專利文獻4：日本專利第4373115號公報

專利文獻5：日本特開2008-211136號公報

專利文獻6：美國專利第8737438號說明書

發明內容

本公開的一個觀點的激光系統是對被加工物照射脈沖激光的激光退火裝置的光源，該激光系統可以具備：激光裝置，其生成脈沖激光；脈沖時間波形可變裝置，其能夠改變脈沖激光的脈沖時間波形；以及控制部，其從激光退火裝置接收脈沖時間波形生成參數，對脈沖時間波形可變裝置進行控制。

本公開的另一觀點的激光退火裝置是對被加工物照射脈沖激光的激光退火裝置，其可以具備：激光裝置，其生成脈沖激光；脈沖時間波形可變裝置，其能夠改變脈沖激光的脈沖時間波形；光學系統，其對被加工物照射脈沖激光；能量密度(fluence)可變部，其能夠改變被加工物的脈沖激光的能量密度；以及控制部，其根據包含脈沖時間波形生成參數以及被加工物的脈沖激光的能量密度的目標值的照射條件參數，對脈沖時間波形可變裝置和能量密度可變部進行控制。

附圖說明

下面參照附圖對本公開的幾個實施方式僅作為示例進行說明。

圖1概略性示出比較例的激光退火裝置的機構。

圖2示出圖1所示的激光裝置的具體結構。

圖3示出圖2所示的激光腔室的內部結構和脈沖功率模塊的結構。

圖4是示出從激光裝置輸出的脈沖激光的時間波形的示例的曲線圖。

圖5概略性示出本公開第一實施方式的激光退火裝置的結構。

圖6A示出圖5所示的光學脈沖擴展器(Pulse Strecher)的結構。

圖6B示出使分束器向著與圖6A不同的位置移動、并且凹面鏡的姿勢與圖6A不同的狀態。

圖6C示出凹面鏡的姿勢與圖6B不同的狀態。

圖6D是從垂直于分束器的反射面的方向對分束器、保持架、臂、移動臺和單軸臺進行觀察得到的圖。

圖6E示出使分束器向著與圖6D不同的位置移動的狀態。