TW201007823A - Laser light projection method and projection appratus - Google Patents

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Description

201007823 31266pif.doc 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種雷射光照射方法及雷射光照射 裝置，對在基板上成膜、且矩陣（matrix)狀形成著或預 定形成薄膜二極體（thin film diode)或薄膜電晶體（thin film transistor)的半導體薄膜上照射帶狀的雷射光，從而 使例如基板上所形成的非晶膜（amorphous film)結晶化。 【先前技術】 作為使半導體裝置的製造步驟低溫製程化的方法的 一個環節，而使用雷射光來進行雷射退火（以沉 annealing)。此方法是如下：對在絕緣基板上所成膜的非晶 矽（amorphous silicon )等的半導體薄膜照射雷射光而使其 局部地加熱熔融之後，在其冷卻過程中使半導體薄膜結晶 化。將該結晶化後的半導體薄膜作為活化層來積體形成薄 膜電晶體。結晶化後的半導體薄膜由於載子（carrier)的 遷移率（mobility)變高，因此可使薄膜電晶體高性能化。 在雷射退火中，對絕緣基板上所成膜的半導體薄臈照 射整形為帶狀的雷射光（雷射光束（laserbeam))，並在雷' 射光的短轴方向上移動絕緣基板來進行雷射光的掃描。此 時，藉由使雷射光的照射區域在短軸方向上部分性地重疊 (overlap)，而可使尺寸較雷射光的長軸更大的半導體$ 膜均勻地結晶化（例如參照專利文獻丨）。 / 最近，為了提高產量（throughput)亦採用如下方法： 在大面積化的基板上以多數個圖案（pattern)來形成半導 201007823 31266pif.doc ，薄膜’利用一台照射裳置對該基板進行處理。然而，因 藉由雷射光振盪器（oscillator)而輸出並被整形為帶狀的 雷射光的長軸方向長度存在極限，故而可藉由並行地進行 數人Μ射光的掃描來對大面積化的基板進行雷射光照射。 再者’此時’被整形為帶狀的雷射光在端部具有能量 (Clergy)的衰減區域，故而若使用該雷射光如上所述般 ，行，次翻，瞻崎行均㈣敎。其在於，在 藉由衰減區域而退火的區域、與藉由雷射光的能量密度 ( 灯density )的均勻性高的區域而退火的區域中結晶 =不同。因此’使用狹縫（slit)等除去位於雷射光的長車由 上向ίΓΐί區域之後’將該雷射光照射至半導體薄膜 糟此可進行均勻的退火處理（參照專利文獻2)。 [專利文獻1]日本專利特開平9_321311號公報 [專利文獻2]日本專利特開2〇〇4_95727號公報 舊腔狀配置著薄膜二極體或薄膜電晶體的半導體 ❿ ^、，卩便藉倾縫等麵去錢 讀的均句化，亦會在雷射光的端部 里 ^的繞射等的影響而殘存著微小的衰減區域。若 ==狀配置的薄膜電晶體等的形成區 在猎由該雷射光端部而退火後的區域上則 基板内的TFT的不均的主要原因。 成為相同 如上所述，矩陣狀配詈 —，無法_雷置射:=:::的面极 201007823 31266pif.doc 【發明内容】 本，明是以上逑情況為背景 如供一種即便於大面積化 —叩城考，其目的在於 薄膜電晶體等的特㈣㈣上，亦可使多數個 袭置。 射光照射方法及雷射光照射 即’本發明的雷射光昭身 射光照射方法’對在基板:成膜:且矩口 :種雷 得===，短轴方向上相對地移動而使 仔上述雷射先在上述半導體薄膜上婦描。使 士述雷射光的長軸方向端部位於上述二極體或電曰體二 =成區域之間’且該雷射光的長軸方 ==區域的方式來進行上述雷射光的掃描。' 的雷射光照射方法是如上述第1本發明，其 二進行上述雷射光的掃描時’使上述雷射光的長 =向^的能量密度不均勻區域，僅位於上述形成區域 第3發明的雷射光照射方法是如上述第1發明或第2 ^月，其雜在於，上麟射光巾，將大於料最高能量 =、度的96%的區域設為能量密度均勾區域，將小於最高能 I密度的96%的區域設為能量密度不均勻區域。 第4發明的雷射光照射方法是如上述第〗發明至第3 發明中的任一者，其特徵在於，在與上述雷射光的照射及 掃描的雷射光照射區域鄰接而再進行照射及掃描雷射光 201007823 31266pif.doc 時，所鄰接的雷射光掃描吃 區域間具有重疊部分麵於與上述形絲域同一的 第5發明的雷射光两射曰 發明中的任-者，其倾=法=上述第1發明至第4 電晶體已形成的區域或正在相成區域是二極體或 中將形成二極體或電晶體的區域、或者在後步驟 第6發明的雷射光照射 如 ❿ 發明中的任-者，其特徵為，於發明^ rm^rVino^ , 於上述+導體薄膜設置標記 (marking) 敎基於 或電晶體的形成區域的位置，⑽=取排列的一極體 述雷射光_射位置置並根據該狀結果來決定上 第7發明的雷射光照射襄置的特徵在於包括：雷射光 振盛為’輸出雷射光；光學系統，導引自該
輸^的雷射光並將其整㈣帶狀的料光:二裝置，J 體薄膜’並使該半導體薄膜向至少χ、γ 1部，對設置在上述基板側的標記與位置資訊—併進行檢 測’讀部’記憶著取上述標記絲㈣配置的上述二 極體或電晶體的各自形成區域的位置騎判定的位置資 (P0S脇n data);以及控制部，根據上述檢測部所檢測 標,己位置貧訊及上述記憶部中所記憶的上述位置資料，來 對上述雷射光賴置及/或上述_台的軸位置 行控制’以使上述雷射光的絲方向端部位於上述 域之間，且該雷射光的練方向端緣*會位於外側的上述 201007823 31266pif.doc 形成區域。 第8發明的雷射光照射裝置是如上述第7發明 置進行控制，以便於雷射光的 34轉朗膜進行#縣勒，並且使進行 §亥雷射光婦描的鄰接的雷射光掃描區域，僅在 區域的同-區域間具有重疊部分。财與上述形成 [發明之效果] 在Airing根據本發日㈣#射光照射方法，對 的薄膜照射 :=!:軸方向上相對地移動，=:=: =光的長轴方向端部位於上述二極體或二= 形成區域之間，且該雷射光的長轴方 的各自的 的上述形成區域的方式來進行上述雷射光^^ 外側 雷射光的數次掃描中，成為不始=先的知描，因此在 形成區域之間，而並非位於薄膜端部位於 從而可使薄膜電晶體等的特性均句。藉此，中二 射光的長度的限制的大面積的面板 ^乍不受苗 製作相當於基板尺寸的大晝面τ 毛明是能夠 大面積化應對的技術。 e ision，電視）的 此外，根據本發明的雷射光照射裳置 振盛器，輸出雷射光；光學系統 丄雷射光 51自5亥毎射光振盪器 201007823 31266pif.doc 輸出的雷射光並將其整形為帶光 矩陣狀排列著二極二或= 脰薄膜，並使该半導體薄膜向至少χ、γ 測部，對設置在上述基板侧的標記與位置資訊一^進行= 極體或電晶體的各自形成之而配置的上述二 料m心 域的位置進行判定的位置資 ❹ ^ f it;5 上述5己乙种所記憶的上述位置資料 Z置鐵上述移動台的移動位置進行控二= :射光的長軸方向端部位於上述形成區域之間，且7 j長軸方向端緣不會位於外側的上述田 ^確地求出上述形成區域間的位置而進行雷射光的=了 ^而可確貫地執行上述雷射光照射方法而獲得薄膜 等的特性均勻的半導體薄膜。 曰曰粗 為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂 舉貫施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。 寻 【實施方式】 以下，根據圖1〜圖4(b)來說明本發明的一實施邢飞 =表示f射退火處理裝置丨來作為本發明的雷^ "、、射装置’以下加以說明。 九 雷射退火處理裝置i具備將雷射光照射 ，進行處理的處理室2，該處理室2是：藉由g内錢 喊境設為m真絲進行f射_，岐非晶2 結晶化為多晶石夕薄膜（P〇lySiliC〇n )。 ' 、 201007823 · 31266pif.doc — 該處理室2内具備移動裝置3，該移動裴置3上載置 著已成膜著半導體薄膜21的基板2〇，在處理室2上部壁 上設置著自外部導入雷射光的雷射光導入窗口（wind〇w) 4。而且，在處理室2内具備狹缝板5 ,該狹縫板5具有長 車由長度短於自雷射光導入窗口 4所導入的帶狀雷射光的狹 縫。雷射光藉由透過該狹縫板5的狹縫來遮斷長軸方向兩 蠕而除去衰減區域。較理想的是，將該狹缝板5儘可能設 置在罪近半導體薄膜的位置上。藉此，可減小狹缝端部所 產生的繞射的擴散。 再者，在處理室2的外部配置著雷射振盪器及光 學系統11 ’該光學系統11將自該雷射振盪器1〇所輸出的 雷射光12導入至處理室2内。光學系統u包含透鏡群 (lens) 1 la 及鏡片（mirror) iib 等。 進而’在處理室2内設置著檢測部6，該檢測部6讀 取移動裝置3上的基板20上所設置的標記（未圖示）。標 圮由例如十字標記（mark)等所構成，檢測部6包含電荷 轉合元件（Charge Coupled Device，CCD)相機（camera) 及圖像處理裝置等，其可取得標記的位置資訊。 此外，雷射退火處理裝置1具有可控制移動裝置3的 移動等對裝置全體進行控制的控制部7，該控制部7包含 中央處理單元（central processing unit，CPU)及使其動作 的程式（program )、唯讀記憶體（read 〇nly mem〇ry, R〇M > 隨機存取記憶體（random access memory，RAM)等（均 未圖示）。控制部7接收到上述檢測部6的檢測結果後，可 201007823 31266pif.doc 取得移動裝置3 1 哉 訊。 载置〇 +V肢薄膜21的標記位置資 寫。該記憶部8 ’可進行資料的讀 或_晶體二===== 的圖案的資==的，，又亦可為表示形成區域 間的間隙位置者;可：再者各個形成區域 數個位置資料。 、乂據母一產品而準備多 (flash二 可由非揮發性地保存資料的快閃記憶體 i所槿rm或硬碟驅動器（harddisk⑽，腳） 由錢卡式記憶體（咖職卿）、通 用串列匯抓排（unlversal serial b 部記憶裝置所構成。 咖）έ己憶體等的外 ❹ 接I來^上述雷射退火處理裳置的動作進行說明。 百先，藉由檢測部6而檢測基板2〇的产 將檢測結果發送至控制部7。在控制部7中1=測f 果而取得上述標記的位置資訊。接著，自斑 =細域211相關的位置資料，而特別指定各 形成區域2Π、211間的間隙211a的位置。再者 成區域211可為已形成著TFT的區域，又 〉 途中的TTT的形成預定區域，又亦可為== TFT的預定區域。 I驟中形成 根據上述間隙2lla的位置、及以狹縫心整形後的 201007823 31266pif.doc 雷射光12的長軸長度來決定掃描位置，以使雷射光12 長軸方向端部位於TFT形成區域211、211間的間隙2na、 $時，調整軸裝置3 _綠置，喊雷射光的長轴方 ㈣區域全部位於上述間隙211a。再者，此處所 =旦二^域’如上所述是指能量密度小於雷射光的最大 月匕里袷度的96%的兩端部的區域。 射光^ΐ置設定之後’將由f射振盪器1G所產生的雷 j 2’通過光學系統u、f射光導人窗口 峨5而將雷射光長軸方向兩端部除去 衰減區將雷射光的長轴方向兩端部的平緩的 射二是’由於在通過狹縫時會於端部產生繞 部上產Γ = 將不可避免地在雷射光的長轴兩端 座生些陡峭形狀的不均勻區域。 亦取述半導體薄膜上時，雖 光的長軸方向上^施形態巾是在雷射 由控制部7而控制移動° _描中是藉 圖4(a)、圖4(b)所千L的置及移動，以便如圖3、 在端部上彼此重合，；重：=S1與掃描區域㈣ 該雷射光的掃描中，=二於相同嶋 示般，位於雷射光12的^ (二)、圖4⑻中所詳細表 描區域㈣中的TFT^的不均句區域全部照射至該掃 同樣地，位於雷射光12二山區域211、211間的間隙211a’ 描區域12S2中的相η μ、力而部的不均勻區域全部照射至掃 中的相问的間隙仙，兩掃描區域12S1、12S2 201007823 31266pif.doc 的重疊部分位於相同的間隙21la。复 區域叫僅被雷射光12的域昭。果為，各TFT形成 抓形成區域21〗中獲得均勻的特射從而可在各 211a位於各像素區域21〇内，但 然上述間隙 的像素區域2K)中，即便雷料/了形成區域扣以外 射’：:舍對作為半導體薄膜的特，心:勻不=進行照 體薄膜巾是^由兩切射铸描來對半導 -1卜f仃處理，㈣可根據半導體薄_尺寸而$行 °勺成區域之間重疊的方式來進行掃护 丰莲本實施形態中，說明了對具有抓田形成區域的 ，體領騎#射光，但⑽亦可適㈣對具有 極體形成區域的半導體薄膜照射雷射光。 、一 ❿ 再者，本實施形態中，對使用雷射光照射而使非晶 膜結晶化的退火處理及其處理裝置進行了說明，但ς明 並不限定於退火處理。 雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定 本發明’任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫ς 本發明之精神和範圍内，當可作些許之更動與潤飾，故本 發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。 【圖式簡單說明】 ' 圖1是表示本發明的一實施形態的雷射退火處理裝置 的概略圖。 χ 圖2是表示經整形後的雷射光分佈的圖。 13 201007823 31266pif.doc 圖3是表示雷射光照射時的掃描區域的圖。 圖4(a)、圖4 (b)是表示掃描區域端部的詳細情況的 圖。 【主要元件符號說明】 1 :雷射退火處理裝置 2 :處理室 3 :移動裝置 5 :狹缝板 6 :檢測部 7 :控制部 8 .記憶部 10 :雷射振盪器 11 :光學系統 11a :透鏡 lib :鏡片 12 :雷射光 1251 :掃描區域 1252 :掃描區域 20 :基板 21 :半導體薄膜 210 :像素區域 211 : TFT形成區域 211a :間隙

Claims (1)

  1. 201007823 31266pif.doc 七、申請專利範圍： 1· 一種雷射光照射方法， 排列著薄膜二極體或薄膜電晶體^導且^車狀 雷射光，並使上述半導體薄膜在該雷射 了、射π狀的 對地移動，而使上述雷射光 # 〇丑軸方向上相 特徵在於：^射先在上抖導體薄膜上掃描，其 晶體Ζ自端部位於均二極趙或電 :在 之^部上的能量密度不均勻區域，僅位於上述形成區域 方沐^!請專利範圍第1項或第2項所述之雷射光照射 /’，、中上14雷射光中，將大於等於最高能量密度的96% :6。區？設為Γ量密度均句區域，將小於最高能量密度的 /〇的區域设為能量密度不均勻區域。 、4λ如申請專利範圍第1項至第3項中任-項所述之雷 射^、射方法’其中在與上述雷射光的照射及掃描的雷射 光'、、、射區域#接而再進行照射及掃描雷射光時，所鄰接的 =掃描區域僅在與上述形成區域同一的區域間具有重 5·如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述之雷 15 201007823 31266pif.doc 射光照射方法’其巾上物成區域是 :體::：或正在形成中的區域，Ά二^ 成一極體或電晶體的預定區域。 九 6.如申請專利範圍第1 射光照射方法，豆中特徵；^ 項中任—項所述之雷 ===:記=列的二極趙或電晶體的形 射光的照射=判疋並根據該判定結果來決定上述雷 ❹ *器:.輸:=照=^其4:徵在於包括：雷射光振 屮的切止 Ϊ，先統’導引自該雷射光振盈器輸 著於將〆、整形為帶狀的雷射光；移動裝置，載置 薄膜土矩陣狀排列著二極體或電晶體的半導體 賴’並使該半導體薄膜向至少χ、γ轴 = 部，對上述基板觸設置的標記與位置資訊—併進= ’記憶著對以上述標記為基準而配置的上述- =及=的各自形成區域的位置進行判定的位二 〇 昭射所記憶的上述位置資料來對上述雷射光的 雷射光的县iit述f動台的移動位置進行控制，以使上述 ㈣Μα料端部位於上述形成區域間，且該雷射光 的長軸方向端緣不會位於外側的上述形成區域。 先 中上顿述之雷射光照射裘置，其 卩對上述雷射光的照射位置及/或上述移動么 、夕位置進行控制，以便於雷射光的長軸方向上錯開S \6 201007823 31266pif.doc 置來對上述半導體薄膜進行雷射光掃描，並且使進行該雷 射光掃描的鄰接的雷射光掃描區域^僅在與上述形成區域 的同一區域間具有重疊部分。
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