專利名稱：激光退火裝置和半導(dǎo)體設(shè)備制造方法
激光退火裝置和半導(dǎo)體設(shè)備制造方法
本申請是于2002年8月12日提交的申請?zhí)枮?2130305. 3、發(fā)明 名稱為"激光退火裝置和半導(dǎo)體設(shè)備制造方法"的發(fā)明專利申請的分 案申請.
技術(shù)領(lǐng)城
本發(fā)明涉及一種使用激光束的激光退火裝置.本發(fā)明還涉及一種半 導(dǎo)體設(shè)備制造方法，制造半導(dǎo)體設(shè)備所經(jīng)過的步稞中包括一個(gè)使用激 光退火方法的步槺.這里半導(dǎo)體設(shè)備是指一種利用半導(dǎo)體特性來發(fā)揮 作用的普通設(shè)備，包括液晶顯示器和發(fā)光設(shè)備等電光設(shè)備和將電光設(shè) 備作為 一個(gè)部件包含其中的電子設(shè)備.
背景技術(shù)：
近年來，廣泛開展了對形成于玻璃等絕緣基底上的半導(dǎo)體胰使用的 激光退火技術(shù)的研究，目的是晶化或提高結(jié)晶度.在目前的描迷中， 將使用激光束晶化半導(dǎo)體膜并獲得結(jié)晶半導(dǎo)體腹的方法稱作激光結(jié) 晶.
與傳統(tǒng)常用的人造石英玻璃基底相比，玻璃基底價(jià)格低廉，有極好 的可加工性，具有容易制備大面積基底的優(yōu)點(diǎn).這是上面提到的研究 的原因.同時(shí)，由于玻璃基底熔點(diǎn)低，所以激光器首先用在結(jié)晶過程 中.激光器可以只將高能量傳遞給半導(dǎo)體膜而完全不增加基底的溫 度.而且與使用電爐相比透射能要髙得多.
結(jié)晶半導(dǎo)體膜由很多晶粒形成，園此它們也稱作多晶半導(dǎo)體膜.因 為通過激光退火裝里形成的結(jié)晶半導(dǎo)體膜遷移羋高，所以可以使用結(jié) 晶半導(dǎo)體膜來形成薄膜晶體管(TFT).它們廣泛使用在，例如，像素 驅(qū)動(dòng)的單極液晶電光設(shè)備和形成在一塊玻璃基底上的驅(qū)動(dòng)電路TFT 中.
同時(shí)，因?yàn)榧す馔嘶鹧b置生產(chǎn)能力和工業(yè)優(yōu)勢高，所以優(yōu)先使用方 法是將受激準(zhǔn)分子激光器等發(fā)出的高輸出脈沖激光通過光學(xué)系統(tǒng)，在 照射板上形成一個(gè)幾厘米平方的方點(diǎn)或長度為10多厘米的線性形狀， 目的是掃描激光(相對于照射板移動(dòng)激光照射位置).順便說一句， 將激光形成線性形狀是指激光在照射板上形成線性形狀.它是指激光
的截面形狀是線性形狀.此外，"線性形狀"在這垔不是嚴(yán)格的"線
性"，而是指長寬比大的矩形或橢圃形.例如長寬比為io或更大.(優(yōu)
選是100- 10000).
具體來講，與使用需要掃描的點(diǎn)狀激光的情況不同，使用線性激光 束可以只通過在線性光束縱向的垂直方向掃描就可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)照射平 面的激光照射，提供了髙生產(chǎn)效羋.在縱向的垂直方向上進(jìn)行掃描是 因?yàn)檫@個(gè)掃描方向具有襲高的效率.罔為生產(chǎn)效率高，所以在當(dāng)前的
激光退火處理中，使用脈沖振蕩的受激準(zhǔn)分子激光通過適當(dāng)光學(xué)系統(tǒng)
形成的線性光束是制造使用TFT的液晶顯示設(shè)備技術(shù)的主流.
為了形成受激準(zhǔn)分子激光束，將KrF (波長248 nm)或XeCl (波 長308 urn)用作激發(fā)氣體.但是Kr (氣)和Xe (氙)這樣的氣體是 十分昂責(zé)的.因此，如果使了 "或Xe而且還要經(jīng)常進(jìn)行氣體交換， 那么會(huì)不利的提高制造成本.
此外，兩到三年之內(nèi)需要替換一次激光振蕩用激光管這樣的附件和 去除在振蕩期間產(chǎn)生的不需要成分的氣體凈化器.這些附件大多是昂 責(zé)的，這更不利的提髙了制造成本.
如上所述，使用受激準(zhǔn)分子激光束的激光照射設(shè)備性能高.但是， 此類激光照射設(shè)備需花費(fèi)很多人工來維護(hù)，而且如果用作主生產(chǎn)激光 照射設(shè)備，其運(yùn)行成本(這里指設(shè)備運(yùn)行必需的成本)不利的高.
因此，為了實(shí)現(xiàn)運(yùn)行成本低于受激準(zhǔn)分子激光器的激光器和使用激 光器的激光退火方法，提出了一種固態(tài)激光器(是將晶體棒組作為共 振腔來輸出激光束的).
YAG激光器是典型固態(tài)激光器中的一種，使用它將激光束照射到半 導(dǎo)體膜.根據(jù)YAG激光器，光學(xué)系統(tǒng)將由非線性光學(xué)元件調(diào)制成第二 諧波的激光束(波長532 urn)處理成在照射面上呈線狀的線性光束. 半導(dǎo)體膜是厚度為55 nm的非晶體硅膜，是通過等離子CVD方法在基 底("1737基底》 ，由Corning公司制造)上形成的.得到結(jié)晶硅膜 的執(zhí)行步猓包含一個(gè)對非晶體硅膜使用激光退火方法的步樣，但在其 上形成了同心圃困案.這個(gè)困案表示板中結(jié)晶硅膜的材料特性是不一 致的.因此，如果使用上面形成有同心圃田案的結(jié)晶硅膜來制造TFT， 那么這個(gè)田案反而會(huì)影響TFT的電特性.達(dá)里，同心圃的田案稱作同 心圃困案.
此外，因?yàn)橹圃斓碾姽庠O(shè)備屏幕的尺寸大，所以增加了母玻璃的面 積.在這之后，對于激光退火方法，產(chǎn)生了將激光束高速照射到安裝 在作為基底的母玻璃上的半導(dǎo)體層的需要.
此外，對于激光退火方法，產(chǎn)生了補(bǔ)償在半導(dǎo)體層結(jié)晶過程中臨時(shí)
熔化半導(dǎo)體膜的激光束功羋低的需要.
發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)是提供一種用于要求低運(yùn)行成本、能夠防
止產(chǎn)生同心w困案或減少其形成的激光照射設(shè)備的激光退火方法，以
及提供一種包括一個(gè)使用激光退火方法步錄的半導(dǎo)體設(shè)備制造方法.
根據(jù)本發(fā)明的一種激光退火裝置，包括輸出激光束的激光光源； 以及移動(dòng)該激光束斜向照射的基底的移動(dòng)機(jī)械裝置，其中該移動(dòng)機(jī)械 裝置的作用包括反復(fù)移動(dòng)等于或大于該基底一條邊長度的距離，在反 復(fù)移動(dòng)方向的垂直方向上移動(dòng)等于或小于該激光束在該垂直方向上在 該基底上的照射區(qū)域的長度的距離；以及在用該激光束斜向照射該基 底之前，該移動(dòng)機(jī)械裝置被加速地移動(dòng)，在該照射期間以恒定的速度 被移動(dòng)，以及當(dāng)該激光束照射的位置處于該基底之外時(shí)被減速地移 動(dòng).
根據(jù)本發(fā)明的另一種激光退火裝里，包括輸出激光束的激光光 源；處理該激光束的光學(xué)系統(tǒng)；反射該激光束的鏡子；以及移動(dòng)該激 光束斜向照射的基底的移動(dòng)機(jī)械裝置，其中該移動(dòng);MMt置的作用包 括反復(fù)移動(dòng)等于或大于該基底一條邊長度的距離，在反復(fù)移動(dòng)方向的 垂直方向上移動(dòng)等于或小于該激光束在該垂直方向上在該基底上的照 射區(qū)城的長度的距離；以及在用該激光束斜向照射該基底之前，該移 動(dòng)機(jī)械裝置被加速地移動(dòng)，在該照射期間以恒定的速度被移動(dòng)，以及 當(dāng)該激光束照射的位置處于該基底之外時(shí)被減速地移動(dòng).
根據(jù)本發(fā)明的又一種激光退火裝里，包括輸出激光束的激光光 源；調(diào)制該激光束的非線性光學(xué)元件；會(huì)聚已調(diào)制激光束的波導(dǎo)管； 以及移動(dòng)該激光束斜向照射的基底的移動(dòng)機(jī)械裝里，其中該移動(dòng)機(jī)械 裝置的作用包括反復(fù)移動(dòng)等于或大于該基底一條邊長度的距離，在反 復(fù)移動(dòng)方向的垂直方向上移動(dòng)等于或小于該激光束在該垂直方向上在 該基底上的照射區(qū)域的長度的距離；以及在用該激光束斜向照射該基 底之前，該移動(dòng)機(jī)械裝置被加速地移動(dòng)，在該照射期間以恒定的速度
被移動(dòng)，以及當(dāng)該激光束照射的位置處于該基底之外時(shí)袂減速地移 動(dòng).
根據(jù)本發(fā)明的另一種激光退火裝置，包括輸出激光束的激光光 源；以及移動(dòng)該激光束斜向照射的基底的移動(dòng)機(jī)械裝置；其中該移動(dòng) 機(jī)械裝置沿著導(dǎo)軌以非接觸方式移動(dòng)；該移動(dòng)機(jī)械裝置的作用包括反 復(fù)移動(dòng)等于或大于該基底一條邊長度的距離，在反復(fù)移動(dòng)方向的垂直 方向上移動(dòng)等于或小于該激光束在該垂直方向上在該基底上的照射區(qū) 域的長度的距離；以及在用該激光束斜向照射該基底之前，該移動(dòng)機(jī) 械裝置被加速地移動(dòng)，在該照射期間以恒定的速度被移動(dòng)，以及當(dāng)該 激光束照射的位置處于該基底之外時(shí)被減速地移動(dòng).
根據(jù)本發(fā)明的再一種激光退火裝里，包括輸出激光束的激光光 源；以及具有由該激光束通過的透明窗的激光退火室、移動(dòng)該激光束 斜向照射的基底的移動(dòng)機(jī)械裝置和用于控制該激光退火室的氣體的真 空泵；其中該移動(dòng)機(jī)械裝置的作用包括反復(fù)移動(dòng)等于或大于該基底一
條邊長度的距離，在反復(fù)移動(dòng)方向的垂直方向上移動(dòng)等于或小于該激 光束在該垂直方向上在該基底上的照射區(qū)城的長度的距離；以及在用
該激光束斜向照射該基底之前，該移動(dòng)機(jī)械裝置被加速地移動(dòng)，在該 照射期間以恒定的速度被移動(dòng)，以及當(dāng)該激光束照射的位里處于該基 底之外時(shí)被減速地移動(dòng).
根據(jù)本發(fā)明所提供的半導(dǎo)體設(shè)備制造方法，包括在基底上形成 半導(dǎo)體膜；以及照射激光束到該半導(dǎo)體膜，其中不停地重復(fù)在以第一 方向移動(dòng)該基底的同時(shí)用該激光束斜向照射該半導(dǎo)體膜的步槺和在垂 直于該笫一方向的第二方向上移動(dòng)該基底等于或小于該激光束寬度的 距離的步槺；以及在用該激光束斜向照射該基底之前，該基底被加速 地移動(dòng)，在該照射期間以恒定的速度被移動(dòng)，以及當(dāng)該激光束照射的 位里處于該基底之外時(shí)被減速地移動(dòng).
下面將要考慮產(chǎn)生同心圃田案的一個(gè)原因.照射到非晶體硅膜的激 光束是在照射面上呈線性形狀的線性光束.因此，即使在激光束照射 后獲得的結(jié)晶硅膜上形成一些困案，只要半導(dǎo)體膜、基底和基底平臺(tái) 是完全平的，那么困案也應(yīng)該是與線性光束平行或垂直的.但是，看 到的困案是同心圃困案.從這一點(diǎn)，可以認(rèn)為同心圃困案的產(chǎn)生不是 由線性光束導(dǎo)致的.也就是可以估計(jì)是半導(dǎo)體膜的厚度、半導(dǎo)體膜的
激光束吸收系數(shù)、基底或基底平臺(tái)或它們的組合導(dǎo)致了同心圃田隸的 產(chǎn)生.
下面將考慮產(chǎn)生同心圃困案的原因中的半導(dǎo)體膜的激光吸收系
數(shù)，分別得到非晶體硅膜(厚度55nm)相對于波長的反射系數(shù)和透射 系數(shù)，閨IOA和IOB分別顯示了結(jié)果.請注意，非晶體硅胰是用等離 子CVD方法在1737基底上形成的.困IOA和IOB顯示非晶體硅膜對于 YAG激光器笫二諧波(波長532 nin)的反射系數(shù)和透射系數(shù)分別是26N 和38、我們認(rèn)為非晶體硅膜表面的反射光在某一表面上與非晶體硅膜 透射的激光束相互干擾.估計(jì)是這一點(diǎn)產(chǎn)生了同心圃田案.
因此，為了防止或減少同心圃困案的產(chǎn)生，我們認(rèn)為必須要防止這 樣的干擾.為了防止干擾，聚光多束激光束，聚光后的激光束照射基 底表面上的半導(dǎo)體膜，從而使半導(dǎo)體膜結(jié)晶.
因此，根據(jù)本發(fā)明的激光退火裝置是一個(gè)包括下列組件的激光退火 裝置 一個(gè)輸出激光束的激光源；以及一個(gè)移動(dòng)由激光束斜向照射的 基底的移動(dòng)機(jī)械裝里，其特征在于移動(dòng)機(jī)械裝置的作用是往復(fù)運(yùn)動(dòng)等 于或大于基底一條邊長的距離，在往復(fù)方向的垂直方向移動(dòng)等于或小 于激光束在激光束照射基底的區(qū)域中Y軸方向長度的距離.結(jié)果通過 使用根據(jù)本發(fā)明的激光退火裝置，可以防止或減少由激光束照射不利 產(chǎn)生的同心圃田案的產(chǎn)生，可以提高所得半導(dǎo)體設(shè)備的可靠性.即使 是大尺寸基底上的半導(dǎo)體膜，也可以將激光束均勻的照射到其上面.
此外，根據(jù)本發(fā)明的激光退火裝置是一個(gè)包括下列組件的激光退火 裝置 一個(gè)輸出激光束的激光源； 一個(gè)調(diào)制激光束的非線性光學(xué)元件； 一個(gè)聚光已調(diào)制激光束的波導(dǎo)管；以及一個(gè)移動(dòng)由聚光激光束斜向照 射的基底的移動(dòng)機(jī)械裝置，其特征在于移動(dòng)機(jī)械裝置的作用是往復(fù)運(yùn) 動(dòng)等于或大于基底一條邊長的距離，在往復(fù)方向的垂直方向移動(dòng)等于 或小于激光束在激光束照射基底的區(qū)域中Y軸方向長度的距離.結(jié)果 通過使用根據(jù)本發(fā)明的激光退火裝里，可以防止或減少由激光束照射 不利產(chǎn)生的同心圃田案的產(chǎn)生，可以提高所得半導(dǎo)體設(shè)備的可靠性. 即使是大尺寸基底上的半導(dǎo)體煤，也可以將激光束均勻的照射到其上 面.
根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體設(shè)備制造方法是包括下列步錄的半導(dǎo)體設(shè)備 制造方法在基底上形成半導(dǎo)體膜；以及照射多束激光束到半導(dǎo)體膜，
其特征在于不斷的重復(fù)在恒速移動(dòng)基底的同時(shí)將激光束斜向照射到半 導(dǎo)體膜的步樣和在移動(dòng)方向的垂直方向移動(dòng)等于或小于激光束寬度的 距離的步稞.結(jié)果，通過使用根據(jù)本發(fā)明的激光退火裝置，可以防止 或減少由激光束照射不利產(chǎn)生的同心圃田案的產(chǎn)生，可以提高所得半 導(dǎo)體設(shè)備的可靠性.即使是大尺寸基底上的半導(dǎo)體膜，也可以將激光 束均勻的照射到其上面.
根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體設(shè)備制造方法是包括下列步錄的半導(dǎo)體設(shè)備
制造方法在基底上形成半導(dǎo)體膜；以及照射多束激光束到半導(dǎo)體勝， 其特征在于不斷的重復(fù)由多個(gè)非線性光學(xué)元件分別調(diào)制多束激光束的
步稞、使已調(diào)制激光束通過波導(dǎo)管從而聚光已調(diào)制激光束的步稞、在 恒速移動(dòng)基底的同時(shí)將聚光激光束斜向照射到半導(dǎo)體膜的步錄和在移 動(dòng)方向的垂直方向移動(dòng)等于或小于激光束的距離的步壤.結(jié)果，通過 使用根據(jù)本發(fā)明的激光退火裝置，可以防止或減少由激光束照射不利 產(chǎn)生的同心圃困案的產(chǎn)生，可以提高所得半導(dǎo)體設(shè)備的可靠性.即使 是大尺寸基底上的半導(dǎo)體膜，也可以將激光束均勻的照射到其上面.
而且，根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體設(shè)備制造方法是特征在于恒定的速度處 在"-200 cm/s范閨內(nèi)的半導(dǎo)體設(shè)備制造方法.結(jié)果是可以將激光束 高速照射到在大尺寸基底上提供的半導(dǎo)體膜.
另外，在本發(fā)明中使用的激光束可以通過光學(xué)系統(tǒng)處理成橢圃形.
此外，根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體設(shè)備制造方法是特征在于激光束是以相 對于基底前表面法線方向或基底后表面法線方向5~10。的斜角入射 到半導(dǎo)體膜的半導(dǎo)體設(shè)備制造方法.這種方法是根據(jù)這樣的亊實(shí)發(fā)明 的如果在傾斜基底的同時(shí)執(zhí)行使用激光退火方法的步稞，那么不會(huì) 出現(xiàn)同心圃田案.同時(shí)使用本發(fā)明，可以去掉或減少由激光束干擾引 起的結(jié)晶半導(dǎo)體膜的不規(guī)則材料特性.如果使用這樣的結(jié)晶半導(dǎo)體膜 制造TFT,那么會(huì)提高TFT的電特性.
而且，根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體設(shè)備制造方法是特征在于從平行于基底 并靠近基底端面的方向進(jìn)行半導(dǎo)體基底結(jié)晶的半導(dǎo)體設(shè)備制造方法. 通過使用根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體設(shè)備制造方法，可以制造半導(dǎo)體層表面 是平的、具有高電遷移羋的半導(dǎo)體設(shè)備.
此外，激光束可以從基底的后表面(形成半導(dǎo)體膜的表面的反面) 照射到半導(dǎo)體膜.
至于激光束，可以使用通常所知的激光器，例如YAG激光器(通 常表示為Nd: YAG激光器)、Nd: YLF激光器、Nd: YV04激光器、Nd: YA103 激光器、紅寶石激光器、Ti:蘭寶石激光器或玻璃激光器.特別首選 一致性和脈沖能量好的YAG激光器.
例如，如果使用了 YAG激光器，那么最好使用笫二諧波(波長532 nm).這是因?yàn)閅AG激光器的基諧波(第一諧波)的波長為1064 nm. 笫一諧波可以由包含一個(gè)非線性元件的波長調(diào)制器調(diào)制成笫二、笫三 或笫四諧波.各個(gè)諧波可以使用已知的技術(shù)來形成.在此敘迷中，假 設(shè)"固態(tài)激光器發(fā)出的激光束"不只包括第一諧波，還包括波長半調(diào) 制的諧波.
對于YAG激光器還可以使用應(yīng)用良好的Q開關(guān)方法(Q調(diào)制開關(guān)方 法).這種方法是突然將Q系數(shù)從Q系數(shù)非常低的狀態(tài)增加到會(huì)輸出 能量級非常高、非常陡的脈沖激光束.
如果裝配了激發(fā)固態(tài)晶體的共振鏡或光源，那么在本發(fā)明中使用的
固態(tài)激光器基本上可以輸出激光束.因此，與受激準(zhǔn)分子激光器相比， 不需要花費(fèi)太多的人工來維護(hù).即，因?yàn)楣虘B(tài)激光器的運(yùn)行成本遠(yuǎn)遠(yuǎn) 低于受激準(zhǔn)分子激光器，所以可以大大減少半導(dǎo)體設(shè)備的制造成本. 此外，如果減少了維護(hù)頻率，就會(huì)提高大規(guī)模生產(chǎn)線的運(yùn)行效羋，并 提高制造過程的總生產(chǎn)量，還大大有利于減少半導(dǎo)體設(shè)備的制造成 本.除此之外，閨態(tài)激光器所占面積小于受激準(zhǔn)分子激光器所占面積， 這對于生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)而言具有好的影響.
如果激光束的功率不低于10W,那么即使是使用單激光束也可以進(jìn) 行均勻的激光退火.功羋不低于IOW的激光束足夠在半導(dǎo)體層的結(jié)晶 過程中熔化半導(dǎo)體層了. 附圖描迷
困l是一幅顯示了一個(gè)激光束照射例子的困；
困2是一幅顯示了一個(gè)激光退火裝置例子的困；
困3是一幅顯示了激光退火裝里例子的困；
困4是處理目標(biāo)基底的X和Y方向的說明困；
圍5是一幅顯示了處理目標(biāo)基底的移動(dòng)時(shí)間和速度之間相互關(guān)系
的困表；
閨6是一幅顯示了一個(gè)根據(jù)本發(fā)明的激光退火裝置例子的田；
閨7A到7D顯示了半導(dǎo)體設(shè)備制造步槺；
困8是一幅顯示了根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體設(shè)備的困.
困9A是像素部分TFT的示意困，田9B是驅(qū)動(dòng)電路TFT的示意田；
閨IOA是一幅顯示了非晶形硅胰(厚度55 nm)反射系數(shù)相對于
波長的閨表，田IOB是一幅顯示了非晶體硅膜(厚度55 nm)透射系
數(shù)相對于波長的困表；
困ll是一幅顯示了一個(gè)激光退火裝置例子的困；
圖12是一幅顯示了一個(gè)激光退火裝置例子的困；以及 困13A到UC是顯示了一個(gè)激光退火裝置例子的困.
具體實(shí)施例方式
首先參照田1來講述本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案中的激光束照射方法.
通過一個(gè)將激光束照射到非晶形硅膜的結(jié)晶步稞，形成結(jié)晶硅層. 這個(gè)結(jié)晶過程是在配有透明窗601的激光退火室602中進(jìn)行的.
首先，基底使用的是Corning公司制造的，由表示為#7059玻璃或 #1737玻璃的硼硅酸鹽鋇玻璃或硼硅酸鹽鋁玻璃制成的透光基底.替代
做法是用石莢基底或珪基底作為基底.在此實(shí)施方案中，使用了大小 為"0咖x 880咖，厚度為1.1咖的玻璃基底.在此說明中，在上 面按順序形成底膜和半導(dǎo)體膜的基底稱作"處理肖標(biāo)基底".
在激光退火室602內(nèi)配置了臺(tái)架603、裝配在臺(tái)架603上的平臺(tái) 604和移動(dòng)臺(tái)架603的移動(dòng)機(jī)械裝置605.在激光退火室602外配置了 真空泵630、供氣管607和閑門閥608.
安裝臺(tái)架603,這樣由移動(dòng)臺(tái)架603的移動(dòng)機(jī)械裝里605在與處理 目標(biāo)基底606的法線方向成正確角度的方向上(X軸方向或Y軸方向) 移動(dòng)底座603，從而使激光束照射到處理目標(biāo)基底606的上表面.激光 束照射方向與處理目標(biāo)基底606的法線方向相比偏了 5到10° .
在此說明中，包含平臺(tái)604和移動(dòng)機(jī)械裝置605的半導(dǎo)體制造設(shè) 備稱作激光退火裝置.臺(tái)架603可以安裝在平臺(tái)604和移動(dòng)機(jī)械裝里 605之間.激光退火裝置除了上面提到的組元外還包括激光振蕩器 609、光學(xué)系統(tǒng)610和鏡子611.非晶形硅膜由配置有激光退火裝置和 透明窗611的激光退火室602、真空泵630、供氣管607和閑門閥608 的組合裝置來晶化.田2從Y軸方向顯示了困1的激光退火裝置.困3 顯示了從鏡子一倜(處理目標(biāo)基底606的上方)觀看的激光退火裝置. 移動(dòng)機(jī)械裝置605在X軸方向可以移動(dòng)等于或大于處理目標(biāo)基底606 一條邊長度的距離，在垂直于X方向的Y軸方向可以移動(dòng)等于或小于 激光束寬度的距離.注恚的是該激光束的寬度是在垂至于移動(dòng)機(jī)械裝 置的移動(dòng)方向的方向上的激光束的寬度.
如困1所示，激光振蕩器609發(fā)射出激光束600，光學(xué)系統(tǒng)610處 理激光束使其具有橢圃形截面，鏡子611反射激光束，使其通過透明 窗601照射處理目標(biāo)基底606.照射光束可以是矩形的光束.
困4是一幅從法線方向顯示了處理目標(biāo)基底606的田.安裝處理 目標(biāo)基底606，使處理目標(biāo)基底606的末端位于距激光束照射位置100 咖遠(yuǎn)的位置.接下來，在加速的同時(shí)移動(dòng)移動(dòng)機(jī)械裝置605,使處理 目標(biāo)基底606以箭頭①的方向移動(dòng).0. 05秒之后，激光束600以恒速 (在本實(shí)施方案中是20cm/s)照射處理目標(biāo)基底606.如果激光束照 射位置在處理目標(biāo)基底606的外倒，那么增加移動(dòng)速度(田5).接下 來在與箭頭①方向相反的箭頭②方向執(zhí)行與箭頭①方向相同的步猓， 從而晶化基底.為了執(zhí)行箭頭③方向的步樣和箭頭(3)方向的步槺，分 別重復(fù)箭頭①方向的步槺和箭頭②方向的步猓.如果需要，可以重復(fù) 執(zhí)行這些步脒，從而用激光束照射處理目標(biāo)基底606的整個(gè)表面.處 理目標(biāo)基底606上的半導(dǎo)體膜在與處理目標(biāo)基底606平行并靠近處理 目標(biāo)基底606端面的方向上結(jié)晶.
移動(dòng)處理目標(biāo)基底606的速度可以設(shè)置為一個(gè)處于20到200 cm/s 范圍內(nèi)的恒定速度.
在結(jié)晶過程中，處理目標(biāo)基底606可以放置在平臺(tái)604上，從而 用安裝在臺(tái)架603上的加熱器來將處理目標(biāo)基底606保持在一個(gè)預(yù)定 的溫度上.如果非晶形硅層在450TC的溫度上結(jié)晶，那么會(huì)增加晶體的 粒徑.
對于激光振蕩器609,使用了將CW激光束振蕩成激光束600的振 蕩器.
激光退火室602中的大氣可以使用作為減壓和真空裝置安裝的真 空泵630來控制.安裝的通過閥門連接到氣氣缸的供氣管607a和通過 閥門連接到氣氣或其它氣缸的供氣管607b組成起供氣裝置作用的供氣 管607.在此實(shí)施方案中，激光束以常溫常壓照射.
在此實(shí)施方案中，在以20到200 cm/s的恒速移動(dòng)基底的同時(shí)用
激光束照射基底表面上的半導(dǎo)體膜.由此，即使是大尺寸基底上的半 導(dǎo)體膜，也可以將均勻的激光束照射到其上面.
在此實(shí)施方案中，功率設(shè)置為10W.但是，如果設(shè)置的功率不小于 IOW，那么即使是使用羊束激光束也可以進(jìn)行均勻的激光退火.功羋不 小于10W的激光束足以在半導(dǎo)體層的結(jié)晶過程中熔化半導(dǎo)體層.
在此實(shí)施方案中，激光振蕩器發(fā)射激光束.另一種做法是使用多個(gè) 激光振蕩器聚光多束激光束，從而增加光束強(qiáng)度.因此通過聚光激光 束，可以減少同心圃困案的產(chǎn)生，從而提髙所得半導(dǎo)體設(shè)備的可靠性. 如果需要，可以使用多個(gè)光學(xué)系統(tǒng)、多個(gè)鏡子、光纖等等.
根據(jù)本發(fā)明，在使用激光退火方法的步樣中要將激光束處理成具有 橢圃形的截面，從而提高透射能.此外，通過使用易于維護(hù)的固態(tài)激 光器，可以得到比使用傳統(tǒng)受激準(zhǔn)分子激光器的激光退火方法更高的
透射能.因此可以減少TFT和由TFT制成的顯示器這樣的半導(dǎo)體設(shè)備 的制造成本.
此外，通過將激光束斜向照射到半導(dǎo)體膜，可以去拌或減少在半導(dǎo) 體膜上產(chǎn)生的同心圃困案，從而使半導(dǎo)體的材料特性在使用激光退火 步驟之后變得均勻.如果使用這樣的半導(dǎo)體膜來制造半導(dǎo)體設(shè)備，可
以大大的提高半導(dǎo)體設(shè)備的性能. 本發(fā)明實(shí)施方案詳述
實(shí)施方案1
下面將參照田6來講述此實(shí)施方案中的光學(xué)系統(tǒng).
對于激光振蕩器201，理想是使用大功率的激光器(YAG激光器、 YV(H激光器等).當(dāng)然只要?dú)怏w激光器、玻璃激光器等功率大，也可 以使用.使用光學(xué)系統(tǒng)將激光振蕩器201產(chǎn)生的激光變成一個(gè)照射面 為線性形狀的線性光束.光學(xué)系統(tǒng)使用，例如，長焦距的柱面棱鏡205 來將激光束放大成長光束，使用柱面棱鏡206將激光束會(huì)聚成細(xì)光束. 通過使用這樣的長焦距柱面棱鏡，可以得到減小了像差、在照射面上 或附近的能重分布均勻的激光束.此外，長焦距柱面棱鏡可以有效的 抑制在入射到半導(dǎo)體膜上的光束的光束寬度和基底背表面反射的光束
的光束寬度之間產(chǎn)生明顯的差別.本發(fā)明的試驗(yàn)顯示當(dāng)使用了焦距為 500 mm或更大的柱面棱鏡時(shí)，能夠有力的減少像差的影響.
反射鏡207安裝在柱面棱鏡的前面，從而可以改變激光束的傳播
方向.通過反射鏡207可以將激光束入射到照射面上的角度調(diào)整到想 要的角度e.如果棱鏡206的角度根據(jù)反射鏡207的角度而改變，那 么在照射面上可以形成更加勻稱的激光束.
此外，當(dāng)線性光束照射到半導(dǎo)體膜上時(shí)，進(jìn)行的照射在掃描期間具 有激光束的0到8096的掃描重疊率(在本實(shí)施例中激光束是在X軸方 向上).注意到在脈沖激光器的情況下，進(jìn)行的照射在連續(xù)照射的激 光束之間具有還可以重疊50-98、或可選的不重疊.因?yàn)樽顑?yōu)條件隨半 導(dǎo)體膜的狀態(tài)或激光束的延遲時(shí)間而不同，所以最好是採作頁適當(dāng)?shù)?確定最優(yōu)條件.
在實(shí)施方案l中， 一個(gè)脈沖激光器(輸出20W,頻羋30Hz, YAG) 被用作激光振蕩器201.使用非線性光學(xué)元件202將脈沖激光束調(diào)制到 第二諧波，接下來使用光學(xué)系統(tǒng)將其變成長度為130mm,寬度為0.4 mm 的線性光束，并且線性光束照射到半導(dǎo)體膜上.此時(shí)，線性光束以與 基底垂直方向5到IO度的角度偏差照射.
臺(tái)架208安裝在平臺(tái)203的下面，移動(dòng)M裝里209安裝在臺(tái)架 208下面.通過移動(dòng)機(jī)械裝置209可以在X軸方向和Y軸方向移動(dòng)基底 204.在移動(dòng)機(jī)械裝置209下面可以安裝滾珠、圃柱、電機(jī)等.
處理目標(biāo)基底204中的半導(dǎo)體膜在與處理目標(biāo)基底204平行且靠 近處理目標(biāo)基底204端面的方向上結(jié)晶.
此外，通過用激光束斜向照射處理目標(biāo)基底204的半導(dǎo)體膜，可 以去掉或減少在半導(dǎo)體膜上產(chǎn)生的同心圃困案，從而使半導(dǎo)體的材料 特性在使用激光退火步槺之后變得均勾.如果使用這樣的半導(dǎo)體膜來 制造半導(dǎo)體設(shè)備，可以大大提高半導(dǎo)體設(shè)備的性能.
實(shí)施方案2
此實(shí)施方案描述了用于激光退火設(shè)備的結(jié)晶方法.
首先，將玻璃基底(坡璃變形a度為667C的Corning 1737 )制 備為基底IOOO.接下來在基底1000上形成保護(hù)膜1001,并通過噴鈹 方法在保護(hù)膜1001上以多層結(jié)構(gòu)的形式依次形成氣化鉭膜1002a ( 50 nm厚)和鉭膜1002b ( 250nm厚).(田7A)接下來，使用光刻法形 成多層結(jié)構(gòu)的門電極1002，光刻法是傳統(tǒng)的形成田案的方法.
隨后，在不暴霧給大氣的條件下以多層結(jié)構(gòu)依次形成門絕緣膜和非 晶形半導(dǎo)體膜IO(M.在此實(shí)施方案中，為了防止雜質(zhì)在制造過租中從
門電極接線擴(kuò)散到半導(dǎo)體膜和門絕緣胰之中，使用等離子CVD方法形 成多層結(jié)構(gòu)的氣化硅膜1003a (50nm厚)和氣化硅膜1003b (125 nm 厚)，該層起多層結(jié)構(gòu)的門絕緣胰的作用.在此實(shí)施方案中，用了兩 層絕緣膜作為門絕緣膜，但是門絕緣膜可以是單層或三層以上的多層 結(jié)構(gòu).此外，在此實(shí)施方案中，使用等離子CVD方法在門絕緣膜上形 成了一個(gè)厚度為54 mn的非晶形硅膜1004作為非晶形半導(dǎo)體膜.而
且，多層結(jié)構(gòu)的形成是在不暴霧給大氣的條件下依次進(jìn)行的，因此每 個(gè)層接觸面沒有從大氣中附著的雜質(zhì).
此后，進(jìn)行加熱處理(溫度為500TC, 1小時(shí))以減少非晶形硅膜
中阻礙半導(dǎo)體賦結(jié)晶的氣的濃度.
在得到如困7C所示的狀態(tài)之后，為了形成結(jié)晶半導(dǎo)體膜1005,使
用紅外光或紫外光(激光退火)照射非晶形半導(dǎo)體膜1004使其結(jié)晶(激 光結(jié)晶).(田7D)非晶形半導(dǎo)體膜1004在與基底1000平行且靠近 基底IOOO端面的方向上結(jié)晶.
在使用紫外光作為結(jié)晶方法的情況下，可以使用紫外光燈發(fā)出的激 光或強(qiáng)光，而在使用紅外光的情況下，可以使用紅外光燈發(fā)出的紅外 激光或強(qiáng)光.在此實(shí)施方案中，YV04激光束的形狀為橢圃形，以5到 10°的斜角照射到半導(dǎo)體膜.
此外，我們可以考慮非晶形半導(dǎo)體膜1004的厚度、基底濕度等來 確定適當(dāng)?shù)募す饨Y(jié)晶的條件(例如激光波長、照射強(qiáng)度、重合度、和 照射時(shí)間).
此外，一些激光結(jié)晶的條件會(huì)使半導(dǎo)體煤在經(jīng)過了熔化狀態(tài)之后才 結(jié)晶，或者半導(dǎo)體膜在沒有熔化的固態(tài)或圃態(tài)和液態(tài)的中間狀態(tài)結(jié) 晶.這種處理使非晶形半導(dǎo)體膜1004結(jié)晶并變成結(jié)晶半導(dǎo)體膜1005. 在此實(shí)施方案中，結(jié)晶半導(dǎo)體膜是多晶硅妖(多硅膜).
實(shí)施方案3
下面參照田8到9的頂視田來描述使用實(shí)施方案1和2得到的有源 矩陣液晶顯示器設(shè)備的結(jié)構(gòu).
在困8A所示的有源矩陣液晶顯示器設(shè)備的頂視困中，在有源矩陣 基底801上形成像素部分811、驅(qū)動(dòng)電路(門驅(qū)動(dòng)電路805和源驅(qū)動(dòng) 電路807的統(tǒng)稱)、接到一個(gè)FPC(乘性印刷電路)的外部輸入端803、 將外部輸入端803連接到對應(yīng)電路輸入部分的接線804等等.通過在
其間加入末端密封材料將有源矩陣基底801和上面形成有濾色器等等 的反向基底802相互結(jié)合在一起.
門驅(qū)動(dòng)電路的作用是將倌號(hào)輸入到所選的門接線806.門接線806 是電連接到門電極的接線.而且所選的門接線是依次選擇的.當(dāng)然， 在門接線上配有絕緣線.另一方面，源駔動(dòng)電路的功能是接收田像數(shù) 據(jù)信號(hào)并將信號(hào)送往與所選門接線連接的像素電極.源驅(qū)動(dòng)電路807 與門驅(qū)動(dòng)電路806匹配移動(dòng).接下來，通過選擇每個(gè)門接線的開關(guān) 元件(沒有給出)和通過給源接線808加上需要的電壓就可以得到有 源矩陣型顯示設(shè)備的田像.
提供在面向基底背面的像素部分811的表面上形成的濾色器，所 以各有一個(gè)紅色(R)、緣色(G)和藍(lán)色(B)濾色器對應(yīng)一個(gè)像素. 對于實(shí)際顯示來說，顏色的顯示是通過三種顏色的濾色器，即紅色濾 色器、緣色濾色器和藍(lán)色濾色器，來實(shí)現(xiàn)的.這三種顏色的濾色器可 以隨意排列.
當(dāng)由激光照射導(dǎo)致的粒增長的方向(田8)與箭頭方向一致時(shí)，如 果該方向與困9A (像素部分的TFT閨)中半導(dǎo)體膜810中栽流子的流 動(dòng)方向(溝道方向)相同，那么不會(huì)降低電遷移率.806代表門接線， 811代表接觸孔.同樣，如果田8中由激光照射導(dǎo)致的粒增長的方向與 圖9B(驅(qū)動(dòng)電路的TFT田)中半導(dǎo)體膜810中栽流子的流動(dòng)方向相同， 那么不會(huì)降低電遷移率.906代表門接線，911代表接觸孔.
實(shí)施方案4
下面將要描述一種與笫一實(shí)施方案中不同的激光退火裝置.在此實(shí) 施方案中的激光退火裝置的特征在于提供了多個(gè)激光振蕩器、多個(gè)光 學(xué)系統(tǒng)和多個(gè)鏡子，將各個(gè)由激光振蕩器振蕩并由光學(xué)系統(tǒng)處理的激 光束聚光，并將聚光光束照射到基底.
如困ll所示，激光束1100a到1100c分別由激光振蕩器1109a到 1109c發(fā)射，并由鏡子lllla到llllc反射.反射的激光束會(huì)聚并照 射到安裝在平臺(tái)1104上的處理肖標(biāo)基底1113.使用安裝在平臺(tái)1104 下面的移動(dòng)機(jī)械裝置1105，處理目標(biāo)基底1113可以在X軸方向和Y 軸方向移動(dòng).在移動(dòng)機(jī)械裝置1105的下面安裝有滾珠、圃柱、電機(jī)等.
在此實(shí)施方案中，可以防止或減少由激光束或多束激光束照射不利 產(chǎn)生的同心圃困案的產(chǎn)生.閎此可以提高所得半導(dǎo)體設(shè)備的可靠性.
實(shí)施方案5
下面將要描述與笫一和第二實(shí)施方案中不同的激光退火裝置.在此 實(shí)施方案中的激光退火裝置的特征在于提供了多個(gè)激先振蕩器、多個(gè) 非線性光學(xué)元件和一個(gè)波導(dǎo)管，各個(gè)激光振蕩器發(fā)射激光束，各個(gè)非 線性光學(xué)元件調(diào)制激光束，波導(dǎo)管會(huì)聚已調(diào)制激光束，會(huì)聚激光束照 射基底.
如困12所示，激光振蕩器100a到100c發(fā)射激光束，激光束112a 到112c由非線性光學(xué)元件101a到101c進(jìn)行調(diào)制，入射到光纖陣列 103，并由波導(dǎo)管104會(huì)聚.光纖陣列105發(fā)射的激光束照射平臺(tái)110 上的處理目標(biāo)基底113.請注意，光纖陣列103是使激光束112a到112c 彼此接近的裝置.
臺(tái)架106安裝在平臺(tái)IIO的下面，移動(dòng)機(jī)械裝置107安裝在臺(tái)架 106的下面.使用移動(dòng)機(jī)械裝置107,處理目標(biāo)基底113可以在X軸方 向和Y軸方向(沒有給出)移動(dòng).在移動(dòng)機(jī)械裝置107的下面安裝有 滾珠、圃柱、電機(jī)等.
在此實(shí)施方案中，可以防止或減少由激光束或多束激光束照射不利 產(chǎn)生的同心圃困案的產(chǎn)生.因此可以提高所得半導(dǎo)體設(shè)備的可靠性.
實(shí)施方案6
下面將要描述一種與第一到第三實(shí)施方案中的那些激光退火裝置 不同的激光退火裝置，同時(shí)特別涉及一個(gè)移動(dòng)平臺(tái)的、參照困13的移 動(dòng)機(jī)械裝置的例子.
一般來講，在其上安裝有激光照射的處理目標(biāo)的平臺(tái)沿著以X軸方 向或Y軸方向安裝的導(dǎo)軌移動(dòng).稱作滾珠(軸承)的孤形物體放置在 導(dǎo)軌和固定平臺(tái)的郜件(滑塊)之間.從而實(shí)現(xiàn)了可以減少摩擦引起 的負(fù)栽和可以平滑移動(dòng)平臺(tái)的機(jī)械裝里.
閎為滾珠(軸承)會(huì)閎平臺(tái)的反復(fù)移動(dòng)而磨損，所以需要通過定期 維護(hù)來替換滾珠.此外，為了更為平滑的移動(dòng)平臺(tái)，需要減少由平臺(tái) 移動(dòng)引起的磨損.
困13A顯示了此實(shí)施方案中移動(dòng)平臺(tái)的移動(dòng)機(jī)械裝置.在田13A 中，引用符號(hào)1300表示導(dǎo)軌，在其上以一個(gè)閨定方向移動(dòng)平臺(tái)形成了 一個(gè)方向的誤差.引用符號(hào)U01表示回定平臺(tái)的部件，稱作滑塊.滑 塊1301可以沿著導(dǎo)軌1300移動(dòng).另一種做法是可以安裝多個(gè)滑塊，以預(yù)定的間隔固定.引用符號(hào)1302表示一個(gè)穿過在滑塊1301上形成 的洞、沿著導(dǎo)軌1300方向安裝的滑桿.滑桿1302通過側(cè)板1304閎定 在導(dǎo)軌1300上.
供電電壓和空氣通過電統(tǒng)1303送給滑塊1301.田13B是滑塊1301 的放大困.供電電壓產(chǎn)生使滑塊1301和導(dǎo)軌1300相互吸引的磁場. 此外，供電電壓產(chǎn)生的磁場的方向是滑塊1301遠(yuǎn)離在滑塊1301中提 供的洞中的滑桿1302并且不與其接觸的方向.根據(jù)線性電機(jī)力的原 理，滑塊1301以箭頭所示的方向移動(dòng).另一方面，力作用在滑塊1301 和導(dǎo)軌1300上，因此滑塊1301和導(dǎo)軌1300通過這個(gè)磁場相互吸引. 提供給滑塊1301的空氣通過氣孔1305釋放到滑塊1301和導(dǎo)軌1300 之間的區(qū)域里.因?yàn)榱νㄟ^磁場的引力和氣體的釋放作用到滑塊1301 遠(yuǎn)離滑桿1302的方向上，所以在滑塊1301和導(dǎo)軌1300之間保持著一 個(gè)固定距離.
另一種做法是，不是由通過電就提供的供電電壓來產(chǎn)生磁場，而且 導(dǎo)軌1300和滑塊1301中的一個(gè)可以在磁性元件的外面形成，導(dǎo)軌 "00和滑塊1301中的另一個(gè)可以在磁性元件吸引的材料的外面形 成，從而產(chǎn)生了磁場.替代做法是導(dǎo)軌1300和滑塊1301可以分別在 磁性元件的外面形成.
更進(jìn)一步，不是由通過電纜提供的供電電壓來產(chǎn)生磁場，而且滑桿 1302和滑塊1301中的一個(gè)可以在磁性元件的外面形成，滑桿1302和 滑塊1301中的另一個(gè)可以在要遠(yuǎn)離磁性元件的材料的外面形成，從而 產(chǎn)生了磁場.替代做法是滑桿1302和滑塊1301可以分別在磁性元件 的外面形成.
使用在此實(shí)施方案中顯示的平臺(tái)移動(dòng)機(jī)械裝置，可以以非接觸的方 式沿著導(dǎo)軌移動(dòng)平臺(tái)，免除了滾珠(軸承)的定期更換，因此利于維 護(hù).此外，閎為非接觸移動(dòng)，幾乎不發(fā)生摩擦，與使用滾珠的情況相 比平臺(tái)可以更為平滑的移動(dòng).
閨13C顯示了激光照射的處理目標(biāo)1311安裝在閨定在滑塊1301 上面的平臺(tái)1310上的狀態(tài).在此實(shí)施方案中，平臺(tái)移動(dòng)裝置使平臺(tái)能 夠更為平滑的移動(dòng)，使激光束更為均勻的照射處理目標(biāo)1311.
如到這里所述，通過使用根據(jù)本發(fā)明的激光退火裝置，多個(gè)激光束 可以會(huì)聚成一個(gè)激光流，從而防止或減少了同心圃田案的產(chǎn)生，這是
由激光流照射不利產(chǎn)生的，能夠提高所得半導(dǎo)體設(shè)備的可靠性.如果 使用了根據(jù)本發(fā)明的激光退火裝里，那么即使是大尺寸基底上的半導(dǎo) 體膜，也可以將激光束或多束激光束均勻的照射到上面.
此外，根據(jù)本發(fā)明，在使用激光退火方法的步棘中要將激光束處理 成具有橢圃形的截面，從而提高透射能.除此之外，通過使用易于維 護(hù)的固態(tài)激光器，可以得到比使用傳統(tǒng)受激準(zhǔn)分子激光器的激光退火
產(chǎn)生的更高的透射能.結(jié)果是可以減少TFT和由TFT制造的顯示器這
樣的半導(dǎo)體設(shè)備的制造成本.
而且通過用激光束斜向照射半導(dǎo)體膜，可以去掉或減少在半導(dǎo)體膜
上產(chǎn)生的同心圃田案，從而使半導(dǎo)體膜的材料特性在使用激光退火方 法的步脒之后變得均勻.如果使用這樣的半導(dǎo)體膜來制造半導(dǎo)體設(shè)
備，那么可以大大提高半導(dǎo)體設(shè)備的性能.
權(quán)利要求
1.一種激光退火裝置，包括輸出激光束的激光光源；以及移動(dòng)該激光束斜向照射的基底的移動(dòng)機(jī)械裝置，其中該移動(dòng)機(jī)械裝置的作用包括反復(fù)移動(dòng)等于或大于該基底一條邊長度的距離，在反復(fù)移動(dòng)方向的垂直方向上移動(dòng)等于或小于該激光束在該垂直方向上在該基底上的照射區(qū)域的長度的距離；以及在用該激光束斜向照射該基底之前，該移動(dòng)機(jī)械裝置被加速地移動(dòng)，在該照射期間以恒定的速度被移動(dòng)，以及當(dāng)該激光束照射的位置處于該基底之外時(shí)被減速地移動(dòng)。
2. —種激光退火裝里，包括 輸出激光束的激光光源； 處理該激光束的光學(xué)系統(tǒng)； 反射該激光束的鏡子；以及 移動(dòng)該激光束斜向照射的基底的移動(dòng)機(jī)械裝置， 其中該移動(dòng)機(jī)械裝置的作用包括反復(fù)移動(dòng)等于或大于該基底一條邊長度的距離，在反復(fù)移動(dòng)方向的垂直方向上移動(dòng)等于或小于該激光 束在該垂直方向上在該基底上的照射區(qū)域的長度的距離；以及在用該激光束斜向照射該基底之前，該移動(dòng)機(jī)械裝置被加速地移 動(dòng)，在該照射期間以恒定的速度被移動(dòng)，以及當(dāng)該激光束照射的位置 處于該基底之外時(shí)被減速地移動(dòng).
3. 根據(jù)權(quán)利要求2的激光退火裝里，其中該光學(xué)系統(tǒng)的作用包括將該激光束處理成橢圃形或線性形狀.
4. 一種激光退火裝置，包括輸出激光束的激光光源；調(diào)制該激光束的非線性光學(xué)元件；會(huì)聚已調(diào)制激光束的波導(dǎo)管；以及移動(dòng)該激光束斜向照射的基底的移動(dòng);Mft裝置，其中該移動(dòng)機(jī)械裝里的作用包括反復(fù)移動(dòng)等于或大于該基底一條 邊長度的距離，在反復(fù)移動(dòng)方向的垂直方向上移動(dòng)等于或小于該激光 束在該垂直方向上在該基底上的照射區(qū)城的長度的距離；以及在用該激光束斜向照射該基底之前，該移動(dòng)機(jī)械裝置被加速地移 動(dòng)，在該照射期間以恒定的速度被移動(dòng)，以及當(dāng)該激光束照射的位置 處于該基底之外時(shí)被減速地移動(dòng).
5. —種激光退火裝置，包括 輸出激光束的激光光源；以及 移動(dòng)該激光束斜向照射的基底的移動(dòng)機(jī)械裝置； 其中該移動(dòng)機(jī)械裝置沿著導(dǎo)軌以非接觸方式移動(dòng)； 該移動(dòng)機(jī)械裝置的作用包括反復(fù)移動(dòng)等于或大于該基底一條邊長度的距離，在反復(fù)移動(dòng)方向的垂直方向上移動(dòng)等于或小于該激光束在 該垂直方向上在該基底上的照射區(qū)城的長度的距離；以及在用該激光束斜向照射該基底之前，該移動(dòng)機(jī)械裝里被加速地移 動(dòng)，在該照射期間以恒定的速度被移動(dòng)，以及當(dāng)該激光束照射的位置 處于該基底之外時(shí)被減速地移動(dòng).
6. 根據(jù)權(quán)利要求5的激光退火裝置，其中該非接觸方式通過產(chǎn)生 磁場實(shí)現(xiàn).
7. 根據(jù)權(quán)利要求5的激光退火裝置，其中該非接觸方式通過排放 空氣實(shí)現(xiàn).
8. 根據(jù)權(quán)利要求5的激光退火裝置，其中該非接觸方式通過產(chǎn)生 磁場和排放空氣實(shí)現(xiàn).
9. 一種激光退火裝置，包括 榆出激光束的激光光源；以及具有由該激光束通過的透明窗的激光退火室、移動(dòng)該激光束斜向照 射的基底的移動(dòng)機(jī)械裝置和用于控制該激光退火室的氣體的真空泵；其中該移動(dòng)機(jī)械裝置的作用包括反復(fù)移動(dòng)等于或大于該基底一條 邊長度的距離，在反復(fù)移動(dòng)方向的垂直方向上移動(dòng)等于或小于該激光 束在該垂直方向上在該基底上的照射區(qū)城的長度的距離；以及在用該激光束斜向照射該基底之前，該移動(dòng)機(jī)械裝置被加速地移 動(dòng)，在該照射期間以恒定的速度被移動(dòng)，以及當(dāng)該激光束照射的位置 處于該基底之外時(shí)被減速地移動(dòng).
10. 根據(jù)權(quán)利要求l-9之一的激光退火裝置，其中該移動(dòng)機(jī)械裝 置具有加熱器.
11. 根據(jù)權(quán)利要求1-10之一的激光退火裝置，其中該恒定的速 度處于20到200 cm/s的范閨內(nèi).
12. 根據(jù)權(quán)利要求l-ll之一的激光退火裝置，其中將激光束斜 向照射到該基底上的角度相對于該基底前表面的法線方向或基底后表 面的法線方向是5到10° .
13. 根據(jù)權(quán)利要求1-12之一的激光退火裝置，其中該激光束是 從由Nd: YAG激光器、Nd: YLF激光器、Nd: YV(h激光器和Nd: YA103 激光器組成的集合中選摔的激光器發(fā)出的一種二次諧波.
14. 一種半導(dǎo)體設(shè)備制造方法，包括 在基底上形成半導(dǎo)體膜；以及 照射激光束到該半導(dǎo)體膜，其中不停地重復(fù)在以第一方向移動(dòng)該基底的同時(shí)用該激光束斜向 照射該半導(dǎo)體膜的步槺和在垂直于該笫一方向的笫二方向上移動(dòng)該基 底等于或小于該激光束寬度的距離的步錄；以及在用該激光束斜向照射該基底之前，該基底被加速地移動(dòng)，在該照 射期間以恒定的速度被移動(dòng)，以及當(dāng)該激光束照射的位里處于該基底 之外時(shí)被減速地移動(dòng).
15. 根據(jù)權(quán)利要求14的方法，還包括在用該激光束斜向照射該半 導(dǎo)體膜的步猓之前會(huì)聚該激光束的步*.
16. 根據(jù)權(quán)利要求14的方法，還包括分別利用多個(gè)非線性光學(xué)元 件調(diào)制該多個(gè)激光束的步樣，以及在用該激光束斜向照射該半導(dǎo)體膜 之前使該被調(diào)制的激光束通過波導(dǎo)管從而會(huì)聚該被調(diào)制的激光束的步 驟.
17. 根據(jù)權(quán)利要求14-16之一的方法，其中該恒定的速度處于20 到200 cm/s的范閨內(nèi).
18. 根據(jù)權(quán)利要求14-17之一的方法，其中該激光束被處理成照射 表面上的橢圃形狀.
19. 根據(jù)權(quán)利要求14-18之一的方法，其中將激光束斜向照射到該 半導(dǎo)體膜上的角度相對于該基底前表面的法線方向或基底后表面的法 線方向是5到10° .
20. 根據(jù)權(quán)利要求14 — 19之一的方法，其中該半導(dǎo)體膜的結(jié)晶是 在平行于該基底且靠近基底端面的方向進(jìn)行的.
21. 根據(jù)權(quán)利要求14 一 20之一的方法，其中該激光束從該基底的 后表面照射到該半導(dǎo)體膜.
22.根據(jù)權(quán)利要求l4 — n之一的方法，其中該激光束是從由Nd: YAG激光器、Nd: YLF激光器、Nd: YV(^激光器和Nd: YA10,激光器組 成的集合中選擇的激光器發(fā)出的一種二次諧波.
全文摘要
本發(fā)明涉及激光退火裝置和相應(yīng)的半導(dǎo)體設(shè)備制造方法，其中在用激光束斜向照射基底之前，移動(dòng)機(jī)械裝置被加速地移動(dòng)，在該照射期間以恒定的速度被移動(dòng)，以及當(dāng)該激光束照射的位置處于該基底之外時(shí)被減速地移動(dòng)。由此可以防止或減少同心圓圖案的產(chǎn)生，從而提高了半導(dǎo)體設(shè)備的可靠性。
文檔編號(hào)B23K26/00GK101101869SQ200610115609
公開日2008年1月9日 申請日期2002年8月12日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月10日
發(fā)明者山崎舜平, 廣木正明, 田中幸一郎 申請人:株式會(huì)社半導(dǎo)體能源研究所