TW479367B - Semiconductor thin film forming system - Google Patents

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TW479367B
TW479367B TW089113516A TW89113516A TW479367B TW 479367 B TW479367 B TW 479367B TW 089113516 A TW089113516 A TW 089113516A TW 89113516 A TW89113516 A TW 89113516A TW 479367 B TW479367 B TW 479367B
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TW
Taiwan
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substrate
film
laser
thin film
light
Prior art date
Application number
TW089113516A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Tanabe
Tomoyuki Akashi
Yoshimi Watabe
Original Assignee
Nippon Electric Co
Sumitomo Heavy Industries
Anelva Corp
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    • H01L27/1285—Multistep manufacturing methods with a particular formation, treatment or patterning of the active layer specially adapted to the circuit arrangement using crystallisation of amorphous semiconductor or recrystallisation of crystalline semiconductor using control of the annealing or irradiation parameters, e.g. using different scanning direction or intensity for different transistors

Description

r479367 A7 B7 五、發明說明（1 ) 發明背景： 1. 創作領域 本發明係關於一系統，用以形成矽質薄膜，以及品質優 良的半導體絕緣膜介面（semiconductor-insulating film interface )。該石夕質薄膜係用於結晶梦質薄膜電晶體 (crystalline silicon thin film transistor)，並且該半導體絕緣 膜介面（semiconductor-insulating film interface )係用於電場 效應電晶體（field effect transistor )。本發明更包括利用脈衝 雷射曝光法（pulse laser exposure method )之一半導體薄膜成 形系統。該半導體包括如SiGe、SiC及其他之矽化合物，以 及GaAs，GaN，CuInSe2，ZeSe及其他化合物之半導體。本 發明更特別有關於一系統，用以製造由該半導體薄膜或電場 效應薄膜電晶體（field effect thin film transistor )所組成之驅 動元件或驅動電路。 2. 習知技術說明 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 使薄膜電晶體（TFT)成形一玻璃基板（glass substrate) 之典型步驟包括氫化非結晶石夕（hydrogenate amorphous silicon) TFT 製程或複晶石夕（polycrystalline silicon)製程。 前者中，製程溫度大約為300°C，並且其載子遷移率（carrier mobility)大約為lcm2/Vsec。藉由該製程成形之該氫化非結 晶石夕（hydrogenate amorphous silicon ) TFT 係用以作為一切 換電晶體，該切換電晶體係用以作為主動式陣列（active matrix，AM)液晶顯示器（LCD)之映像點，並且為設置於 螢幕周邊之驅動積體電路（1C，一成形於一單晶矽基板（single 4 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） i79367 A7 B7 五、發明說明（2 ) crystal silicon substrate )之LSI)所驅動。該系統之映像點分 別具有切換元件tft ’並且比起被動式陣列（passive matrix) LCD，該系統可提供較優、較少雜訊之影像品質。其 中5亥被動式陣列LCD係精由產生於周邊驅動電路（peripherai driver* circuit)之電子信號驅動液晶。相對地，後者所述之複 晶石夕TFT製程可產生30〜l〇〇cmVvsec之載子遷移率（carrier mobility)，其方法例如使用石英作為基板，並進行温度高達 約1000°C (LSI製程的溫度）之製程。製造液晶顯示器時， 籍由如此高之載子遷移率，該製程可在產出用以驅動各映像 點之映像點TFT的同時，在同一玻璃基板上生成一周邊驅動 電路。該製程因此有利於減少製造成本並且可縮小該產品之 尺寸。若需要微小化該產品且使之具有更高之清晰度，就必 須縮小介於AM-LCD基板與周邊驅動積體電路之間的連接段 (connection pitch )。其中傳統的貼片連接法（tab connecti〇n method)或線連結法（wire bonding method)皆無法有效地縮 小上述之連接段。然而，若要使用上述高溫程序之複晶矽TFT 製程，低軟化點（low softening point)玻璃便不能被使用。 該低軟化點玻璃係適用於前述之氫化非結晶形矽TFT製程， 並且成本低廉。所以，該複晶矽TFT製程的溫度需要被降低， 而用以在低溫下形成該複晶矽薄膜的技術已有建立，係利用 一雷射感應結晶（laser-induced crystallization)技術。 該雷射感應結晶係通常藉由一脈衝雷射發射器（pulse laser irradiator)達成，如第1圖係所示。產生於一脈衝雷射 源1101之一雷射光束藉由一光學路徑（optical path) 1106到 5 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫 iferi 頁 n 1·— §m§ mammm n H 人：灯， n n emmmm ft— am— _1 «ϋ - 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 479367 Α7 Β7 五、發明說明（3) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 達一矽薄膜1107，該矽薄膜係位於玻璃基板11〇8之一工件 (work)。該光學路徑1106之形成係藉由一組光學裝置，包 括鏡體1102、1103、以及11 〇5，以及一光束岣勻器（beam homogenizer) 1104。該光束均勻器1104係設置用以均勻化該 光束之空間強度（spatial intensity )。通常，設置於χ-γ平台 (stage)之一玻璃基板係藉由該χ-γ平台移動使該雷射光束 照射於該基板之任一位置。此外雷射照射的進行亦可藉由移 動光學裝置，或同時移動光學裝置與平台兩者。 例如第6圖所示，J.Im與R.Sposili發表的「用於積體主 動式陣列液晶顯示器之結晶矽薄膜（Crystalline Si films for integrated-active-matrix-liquid-crystal display)」之說明中將 該基板設於一 X平台，而將一光束均勻器設於一 Y平台。（蚊 料研究協會公報(Material Research Society Bulletin )，卷 21， 1996，39頁）（參考文獻1)。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 此外，雷射照射需要進行於真空狀態下或在氣體純淨度 高的空氣中。重要的是，該系統設有一晶圓收納盒（cassette) 1110以及一基板移動機構1111。該晶圓收納盒1110係用以 存放該玻璃基板（各具有一矽薄膜），而該基板移動機構1111 係用以在該晶圓收納盒1110與平台間搬移該基板，使之存放 於晶圓收納盒1110或置放於該平台。 曰本專利公報（JP-B)第7-118443號揭示一種技術，係 藉由一短波長脈衝雷射光照射於非結晶形矽基板以形成一非 結晶形矽薄膜。該技術可在不使整體基板產生高溫的其況 下，使一非結晶形矽結晶化，並可用以在成本低廉的大型基 6 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 χ 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 479367 A7 B7 五、發明說明（4) 板上生產半導體元件或半導體積體電路。其中該大型基板係 用於液晶顯示器，而成本低廉的基板可以是玻璃。然而就該 公報中所述的，要使非結晶形矽薄膜藉由短波長雷射光生 成，所需的發射強度大約為50至500mJ/cm2。然而一般可獲 得的脈衝雷射發射器之最大發射強度最高為1J/單位脈衝，經 由簡單的換算，單次照射所能涵蓋的最大面積約為2至 20cm2。例如，要藉由雷射使一 47cm><37cm的基板整體結晶 化’該基板上照射雷射光的點至少要達8 7至8 7 0個。依此類 推，更大面積的基板（例如：lmxlm的基板），需要該雷射 光照射的點也就更多。上述透過雷射生成結晶之方式係通常 藉由一脈衝雷射發射器來進行，該脈衝雷射發射器之結構如 第1圖所示。藉由上述技術，要使均勻之薄膜半導體元件成 形於一大型基板，一有效之習知技術係揭示於日本未審查專 利公報(Japanese Unexamined Patent Publication) (JP-A) 5- 211167 號（Japanese Patent Application 第 3-315863 號），該 製程步驟包括將元件分為若干部分（其中該每一部分之尺寸 皆小於雷射光束），並且藉由一步進並連續描繪法（step一 and-repeat drawing method)連續地進行一動作組合，包括對 各照射區域施以多個脈衝之照射以及移動該照射區域。在製 程中，雷射光照射（lasing)以及平台之移動（亦即移動該基 板或該雷射光束）輪替地進行，如第2B圖所示。然而，以一 般可獲得之脈衝雷射發射器而言，即使藉由上述製程，並連 續地以大約每照射區域1脈衝至20脈衝之密度實施照射，該 照射強度（lasing intensity)的變量亦超過土 5%至土 ι〇〇/0 (其中 7 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) · i線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 479367 A7 B7 五、發明說明（5) 該脈衝雷射發射器的照射強度之均勻度係士5%至士 10%)。藉 此所生產之複晶矽薄膜以及複晶矽薄膜電晶體便無法具有令 人滿意之均勻度。詳細地說，在先前的幾個照射階段中，藉 由不穩定之發射所產生的強光或弱光會很明顯地導致該非均 勻之特性。該現象被稱為尖峰現象（spiking )。欲解決該尖 峰現象，可加入一程序：參考發射之總和強度，同時控制該 用於發射雷射之電壓。然而，即使能藉由上述程序控制尖峰 現象，所發射的弱光之強度卻有相當程度之振盪發生。具體 地說，在照射週期以及非照射週期連續並交替地進行時，如 第3所顯示，各照射週期之第一個照射脈衝（first irradiation pulse)之強度係最不穩定而且多變。此外，每一個被照射的 點所受之強度亦不相同。藉此製程在該基板上形成之電晶體 元件以及薄膜積體電路便無法具有足夠之均勻度。 欲避免該尖峰現象，可加入一程序：在照射於用以形成 元件之區域前，先開始進行雷射照射（如第2A圖所示）。然 而，該技術並不適用於雷射照射與平台移動交替進行之程 序。為克服該問題，一種方法被提出於日本未審查專利公報 (Japanese Unexamined Patent Publication ) (JP-A) No. 5-90191。該程序之步驟包括容許該脈衝雷射發射源的振盪，並 藉由一光遮罩（optic shield )系統防止移動中的基板受到雷射 光照射。詳細地說，如第2C圖所示，該雷射光以一預知之頻 率振盪，並且在該平台移動至既定之照射點的同時，該平台 係受一光學路徑之遮罩。該結構可產生一穩定之雷射光束， 用以照射於既定之照射點。然而，雖然該方法可以使基板受 8 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
479367 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Α7 Β7 五、發明說明（6 ) 到雷射光束穩定之照射，卻提供了多餘、非用以形成該複晶 石夕薄膜的雷射照射。昂貴的雷射發射源|壽命減短以及激發 氣體（excitedgas)使生產力下降，而雷射照射所消耗的能量 則降低了生產效率。結果導致生產成本的增加。在過強（高 於既定強度）之雷射光照射下，基板會被破壞。而過強之雷 射光係產生於不規則之照射強度。對於LCD以及其他光學裝 置’穿透基板之光束會在該基板生成被破壞之區域，而使影 像之品質下降。 一種用以將一圖案底片光罩（pattern on a photo mask )縮 小並投影於一石夕薄膜之方法揭示於R.Sposili以及J.Im於應用 物理書函（Applied Physics Letters)，νο1·69 (1996)，2864 (參 考2)所提出之「Si02矽薄膜側向之連續固化（Sequential lateral solidification of thin silicon film)」，以及 J.Im，R.Sposili 以及 M.Crowder 於應用物理書函（Applied Physics Letters)， ν〇1·70(1997)，3434 (參考3)所提出之「用於薄膜電晶體裝置 之石夕膜（Si film for thin film transistor device)」。其中所揭 示之製程係用以進行一比例1 : 5之縮小投影，利用裝置包括 一 308nm之準分子雷射（excimer laser)、一可變能量衰減器 (variable energy attenuator)、一可變焦點電場透鏡（variable-focus fieldlens) 、 一圖 案光罩 （pattern-mask) 、 一二元件成 像透鏡、以及一次微米精密平台。利用該結構，於製程中可 獲得一特定尺寸之光束以及一基板平台之移動階度（travel pitch)，兩者皆為微米等級。然而，用以照射於該底片光罩之 雷射光束強度分佈係取決於發射源之一空間置變曲線（spatial 9 ί 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐） _______Ί — — — — — — — ^^1 I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) · 線· 479367 A7 B7 五、發明說明（7 ) intensity profile)，於是當照射於如前述之一大型基板時，穿 過該底片光罩中央之雷射光強度與穿過該底片光罩至周邊之 雷射光強度便有差異。藉此便無法有效地獲得所需均勻度之 結晶矽薄膜。此外，製程中係將短波長之紫外線輻射縮小並 加以投射，該光束之焦點深度小，其照射深度易因基板之彎 曲或變形而改變。所用之基板越大，該系統之精密度便越難 以有效地維持，平台之些微傾斜，或平台上基板之些許位移 就會擾動雷射之照射目標。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 此外有一關於雷射照射的習知程序。該程序係藉由施以 複數之雷射脈衝以延遲各脈衝之照射。該程序係揭示於 Ryoichi Ishihara 於日本應用物理期刊（Japanese Journal of Applied Physics )，νο1·34，Νο·4Α，（1995)，ρρ 1759 (參考 4)所 提出之「矽薄膜之準分子雷射結晶性質之持續光脈衝效應 (Effect of light pulse duration on excimer laser crystallization characteristic of silicon thin film)」。依照該參考例所述，經 由一雷射再結晶程序（laser recrystallization process )融化的 石夕之結晶固化率（solidification rate)為lm/sec，甚至更高。 欲獲得良好的結晶，該結晶固化率需要降低。該固化完成後， 立即使用一二次雷射脈衝，藉由該二次脈衝雷射的照射可產 生具有較低固化率之一再結晶程序。參照第4圖所示矽之溫 度變化圖（一時間磁滯（time-hysteresis)曲線），其中石夕之 溫度隨雷射之照射能量（如第5圖所示之脈衝強度曲線）升 高。當使用非結晶矽（amorphous silicon，a-Si )作為啟始材 料（starting material )時，a-Si熔點之後的該溫度會更加升高， 10 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 479367 A7 B7 五、發明說明（8 ) 並且當所施加的能量低於增加溫度所需之能量時，該材料便 會開始冷卻。在該結晶矽之固化點下，固化持續地進行直到 固化完成，接著該材料便冷卻至氣溫。藉此，該矽之結晶便 由矽與基板間的介面，在厚度方向持續地進行，其中有一用 以計算平均固化率之公式。 平均固化率二（矽之厚度）/(結晶時間）
特別地，若石夕的厚度是一固定值，延長結晶時間可有效 地減低平均固化率。若該程序係一直處於理想的熱平衡狀 態，該結晶時間可藉由增加一理想狀態之能源（亦即，一雷 射照射能源）而延長。然而，如同前面所指出的，增加該照 射能源會生成非結晶型的薄膜或微小結晶狀 (microcrystalline )的薄膜。在實際的溶化與再結晶之過程 中，其溫度之變化並非依照如第4圖所示之理想方式，材料 其實是在加熱過程中之過度加熱以及在冷卻過程中的過度冷 卻下達到一平衡狀態。特別地，若該冷卻過程中的冷卻速率 非常大，使得材料承受一極端之過度冷卻，由於淬火 (quenching )以及急速固化，處於固化點附近之該材料將會 不結晶而形成一非結晶固體。在一些情況中，該薄膜不會形 成非結晶狀，而是成為微小結晶狀，如上述參考所言。相較 於多晶薄膜或單晶薄膜，該微小結晶狀薄膜具有特別小的晶 粒。因此，微小結晶狀薄膜具有大量之晶界（grain boundary )， 其中該等晶界皆包括有晶界位能（grain boundary potential )。 若將該薄膜用於例如薄膜電晶體，所製成之薄膜電晶體將會 具有減少之ON狀態電流（ON-state current)以及增高之OFF 11 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注咅？事項再填寫本頁) 訂： -1線. 479367 A7 B7_ 五、發明說明（9 ) 狀態漏電流（state leak current) 〇 (請先閱讀背面之注音心事項再填寫本頁) 若干習知之技術分別包括：將一材料經雷射照射以形成 一 a-Si薄膜之步驟、將一薄膜施以雷射照射之步驟、以電漿 (plasma)施以一氫化（hydrogenate)之步驟、以及生成一 閘極絕緣薄膜（gate insulating film )之步驟，該等習知之技 術係依此順序或一改良之順序，再加以避免使該等薄膜接觸 空氣。該等製程係揭示於下列公告内容。 曰本未審查專利公報5-182923號揭示一技術，係關於對 一非結晶半導體薄膜施加熱處理，並對經熱處理之該薄膜以 雷射光束進行照射，並且過程中避免使該等薄膜接觸空氣。 曰本未審查專利公報5-182923號揭示一技術，係關於移 動一基板，該基板具有雷射感應（laser-induced)結晶之複晶 石夕薄膜，經一電漿增大氫化（plasma-enhanced hydrogenation ) 步驟，以及一成形步驟以生成一閘極絕緣薄膜，並且過程中 避免使薄膜接觸空氣。 曰本未審查專利公報9-7911號揭示一技術，係關於移動 一基板，該基板具有雷射感應結晶之複晶矽薄膜，經一成形 步驟以生成一閘極絕緣薄膜，並且過程中避免使薄膜接觸空 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 氣。 曰本未審查專利公報9-17729號揭示一技術，係關於移 動一基板，該基板具有雷射感應結晶之複晶矽薄膜，經一成 形步驟以生成一閘極絕緣薄膜，並且過程中避免使薄膜接觸 空氣。藉由該技術之配置，可保持該複晶矽表面無雜質附著。 曰本未審查專利公報9-148246號揭示一技術，係關於連 12 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公釐） 一 479367 A7 五、發明說明（ίο) 續地進行非結料薄膜之成形、雷射錢結晶、氫化 間極絕緣_之生成’並且過財避免使項接觸空氣。 曰本未審查專利公報1(Ml6 _ ” 士 就揭不技術，係關於 連續i進^r非結晶㈣膜之成形、雷射感應結晶、氫化、、、 及閘極絕緣薄膜之生成，並且過程中避免使工件接觸空氣二 日本未審查專利公報1(M49984號揭示—技術，ς關於 連續地進行非結晶㈣膜之成形、雷射感應結晶、氫化、以 及閘極絕緣薄膜之生成，並且過程中避免使工件接觸空氣。 …日本未審查專利公報1Μ7185號揭示—技術，係關於連 續地進行非結晶⑦薄膜之成形、雷射錢結晶、閘極絕緣薄 膜之生成以及—氟體電極（gaselectrode)之开》成，並且過 程中避免使工件接觸空氣。 上述之觀念及技術係為解決以下問題而提出。具體地 說，經由雷射感應結晶形成之矽表面的活性很大，而當該表 面暴露於空氣中時，雜質便容易附著於該表面。TFT品質不 良、或色散之特性即由此產生 承上’針對一準分子雷射（excimer laser )感應結晶程序， 以及一石夕氧化物膜（silicon〇xidefilin)成形程序（兩者進行 於同一系統，其中包括將基板由一系統搬移至另一系統，並 在過程中避免使之暴露於空氣中），本申請人將其結果與一 度將基板暴露於空氣中之結果作比較。實驗結果顯示，使用 前者技術可防止灰塵與粒子附著，進而有效地提升產出之品 質。然而’藉由增加無塵室（clean room )四周的潔淨程度， 亦可某一程度地達到上述優點。欲改良產出之品質，最有效 13 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) _ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 479367 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7____ 五、發明說明（11) 之作法為在同一薄膜成形系統中設置一潔淨機構（cleaning mechanism )。該作法係由於在薄膜成形之a_Si薄膜成形程序 中，微粒會某些情況下附著於基板，因而要將該薄膜暴露於 系統外之空氣中，以藉由該方法清除微粒。 差別甚大地，不同之製程並不能有效地影響產出之薄膜 電晶體的品質。其理由如下。例如，K.Yuda等在「藉由控制 02/SiH4之比例以進行多矽TFT’s低溫閘氧化物（gate-oxides) 的結構與電性之改良 （Improving of structural and electrical properties in low-temperature gate-oxides for poly-Si TFT’s by controlling 02/Sih4 ratios)」，1997 主動式陣列液 晶顯示器國際研討會技術文獻摘要（Digest of Technical Papers 1997 International Workshop on Active Matrix Liquid Crystal Displays )，September 11-12，1997, Kogakuin Univ.， 東京，曰本，87 (參考5)中揭示矽半導體薄膜之一固定氧 化膜電荷密度（fixed oxide film charge density) (1011 至 1012cm·2 )以及介於矽基板與氧化薄膜間之一介面狀態密度 (interface state density) (6x 1012cm-2eV-2 或更小）。該石夕 氧化薄膜係於300°C至350°C之溫度下藉由電漿並形成，或藉 由600°C之熱處理形成。該矽基板通常會經過「RCA潔淨程 序（RCA cleaning)」，用水清洗，然後被引入一薄膜成形 系統。在RCA潔淨程序中，該基板藉由加熱之酸性溶液加以 清洗，該酸性溶液係諸如硫酸一過氧化氫混和液、鹽酸一過 氧化氫一水混和液、氨水一過氧化氫一水混和液、或是氫氟 酸一水混和液。而上述介面狀態密度之獲得係藉由取樣於一 14 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公爱) " --- -----.—^--------— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂·· •線· 479367 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（12) 單晶石夕基板（取樣之前，該單晶石夕基板形成一潔淨面（clean surface)，然後被暴露於空氣中在被引入該薄膜形成系統）。 請注意雷射感應結晶石夕薄膜之阻陷狀態（trap state )密 度，H.Tanabe等於「非結晶石夕膜之準分子雷射結晶（Excimer laser crystallization of amorphous silicon films)」，NEC 研 究與發展（NEC Research and Development)，vol.35，（ 1994 )， 254 (參考6)中揭示具雷射感應結晶矽之薄膜薄膜電晶體之 一雷射感應結晶矽薄膜之阻陷狀態密度（1012至1013cnT2)。 該種電晶體表現出令人滿意之性質，其電場效應移動速度 (field effect mobility )為 40 至 140 cm2/Vsec。 矽膜之阻陷狀態密度較矽膜之介面狀態密度（或固定氧 化膜電荷密度）高出許多。具體地說，欲獲得令人滿意的潔 淨表面（採樣於同一系統中，非暴露於空氣之下形成之矽膜 以及閘絕緣膜），該矽薄膜之成果（即阻陷狀態密度）仍嫌 不足。 為減少來自電漿之破壞以獲得品質優良的閘絕緣膜，有 人提出一種遠端電漿增大化學蒸汽沈澱（remote plasma-enhanced chemical vapor deposition， CVD ) 程序0例如，曰本 未審查專利公報5-21393號揭示一種結構，其中係將電漿產 生室（plasma generating chamber)與基板處理室（substrate processing chamber)分離。預期中，藉由該結構可獲得1011 至1012cm·2之低固定氧化膜電荷密度以及6x 101Gcm_2eV·2或 更少之介面狀態密度。然而，上述優點係受限於先前形成之 矽膜的品質。 15 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 祕· 訂_ --線· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 479367 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（l3) 發明概述 有鏗於此，本發明之目的係提出一種半導體薄膜成形方 法，其中藉由光照射使該薄膜具有較少之阻陷狀態密度；再 者係提出一種系統，用以將上述製程應用於具高度可複製性 (reproducibility)的大型基板。 本發明之另一目的係提出一種用以在半導體薄膜上形成 一品質佳、令人滿意之閘絕緣膜的裝置，並提出一製程與系 統，用以將上述製程應用於具高複製性的大型基板。 (1) 本發明之第一特徵係一半導體薄膜成形系統，用以 改良一既定區域之半導體薄膜，方法係將該半導體薄膜暴露 於一投射光（projected light)，該光具有之樣式係形成於底 片光罩（pattern on a photo mask)之複數圖案。該系統包括 用以均勻化（uniformize)該光之機構，使該光照射於底片光 罩的既定區域之強度分佈，相對於該區域之平均強度，落於 土 11.2%之範圍内。藉由該結構，均勻化的照射光所具有之 空間均勻度（spatial uniformity )約為± 11.2%，若於底片光 罩再裝置一光束均勻器（bean homogenizer )，空間均勻度可 以達到更小。至少，照射並運用於半導體薄膜之光束的尖峰 強度空間分佈（peak intensity spatial distribution)係落於該 底片光罩之強度分佈範圍内。藉此，透過適當之雷射照射可 改善半導體薄膜的整體曝光區。 (2) 就第二特徵而言，本發明之係提出一半導體薄膜成 形系統，用以改良一既定區域之半導體薄膜，方法係將該半 導體薄膜暴露於一投射光，該光具有之樣式係形成於底片光 16 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） " " (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂·· 線· 479367 A7 B7 五、發明說明（14) 罩之複數圖案，並且該半導體薄膜係成形於支承於基板平台 之基板。該系統包括單獨地或同步地驅動光罩與基板平台的 機構，用以使該圖案光（patterned light)連續地掃瞄該半導 體薄膜。當基板上之一區域係藉由該光透過面積小於該基板 之底片光罩投射並照射時，該基板藉由該基板平台之動作移 動至一照射區域。平台固定時，一光罩平台（mask stage)因 應雷射光束之照射而移動，該薄膜之目標區（target region) 藉此可連續地被照光（exposed to light)。 (3)就第三特徵而言，本發明之係提出一半導體薄膜成 形系統，用以改良一既定區域之半導體薄膜，方法係將該半 導體薄膜暴露於一投射光，該光具有之樣式係形成於底片光 罩之圖案。该糸統包括一對焦機構（focusing mechanism )， 用以在基板曝照於圖案光（patterned light)時，使圖案光對 焦至半導體薄膜之該既定區域，當基板藉由該基板平台之動 作移動至一照射區域，焦點可能會偏離，因此基板中央與邊 緣的對焦位置會有差異。造成偏移之原因是基板的彎曲與變 形、各度之改變、或疋基板平台相對於曝光轴（eXp〇sure axis ) 之垂直度的變化。即便是該種情況，上述結構可以適切地調 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 焦’並透過適當之方式對進行基板照射，並具有良好的可複 製性（reproducibility) (4 )就第四特徵而言’本發明之係提出一半導體薄膜成 形系統，用以改良一既定區域之半導體薄膜，方法係將該半 導體薄膜暴露於一投射光，該光具有之樣式係形成於底片光 罩之圖案。δ亥糸統包括一傾斜校正機構（correcting 17 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 479367 A7 B7 五、發明說明（15) mechanism )(或一整平機構，leveling mechanism)，用以校 正該圖案投射光束與半導體薄膜之相對傾斜。當基板藉由該 基板平台之動作移動至一照射區域，焦點可能會偏離，因此 基板中央與邊緣的對焦位置會有差異。造成偏移之原因是基 板的彎曲與變形、厚度之改變、或是基板平台相對於曝光軸 之垂直度的變化。即便是該種情況，上述結構可以適切地調 焦，並透過適當之方式對進行基板照射，並具有良好的可複 製性。 (5)就第五特徵而言，本發明之係提出一半導體薄膜成 形系統，用以改良一既定區域之半導體薄膜，方法係將該半 導體薄膜暴露於一投射光，該光具有之樣式係形成於底片光 罩之圖案。該系統包括一校準機構（alignment mechanism ) (或一校準功能，alignment function )，用以將圖案曝光光 束（patterned exposure beam)相對於一記號（mark)進行校 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 _______^-------I -- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -線· 準，該記號形成於半導體薄膜所沈積之基板。藉由透過預先 形成之校準記號（alignment mark)界定一曝光區域，在位於 一曝光環境下之既定區域内的半導體薄膜可接受曝光並改 良。例如，單一電晶體之通道區（channel region)可接受曝 光並改良。具體地說，在連續步驟下受改良之區域中，可藉 由連續的圖案投射（patterned)形成源極—汲極（s〇urce_ drain)以及通道區。 (6 )就第六特徵而言，本發明之係提出一半導體薄膜成 形系統’用以改良一既定區域之半導體薄膜，方法係將該半 導體薄膜暴露於一投射光，該光具有之樣式係形成於底片光 18 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐了 479367 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（16) 罩之圖案。該系統包括一機構（或一功能），用以將將基板 夾持於一平台。當基板上之一區域係藉由該光透過面積小於 該基板之底片光罩投射並照射時，該基板藉由該基板平台之 動作移動至一照射區域。平台固定時，一光罩平台因應雷射 光束之照射而移動，該薄膜之目標區藉此可連續地被照光。 該例子中’平台上之基板係藉由例如基板平台之移動而進行 位移。特別疋S 要一方疋轉校正（rotation correction，0 correction)時，對基板轉位之校正會破壞生產率，因此基板 必須被固定並夾持住。平台上之基板接受加熱時，基板會因 加熱而彎曲變形，並因而產生焦點偏移以及基板與曝光軸之 相對傾斜。上述之結構可避免該等問題。 (7) 就第七特徵而言，本發明之係提出一半導體薄膜成 形系統，用以改良一既定區域之半導體薄膜，方法係將該半 導體薄膜暴露於一投射光，該光具有之樣式係形成於底片光 罩之圖案。該系統包括一組合機構（composing mechanism )， 用以將複數雷射光束組合於一曝光光束（exposure beam )。 (8) 就上述之系統而言，該複數雷射光束最好具有第一 及第二雷射光束，又該組合機構最好係將該第一及第二雷射 光束藉由一方式組合：照射於半導體薄膜時，相對於第一雷 射光束，加一延遲（delay)於該第二雷射光束。 第 6 圖係比較結晶（crystallization)與微結晶 (microcrystallization )兩者藉由數學計算所得之最大冷卻率 (maximum cooling rate，K/sec )與起始照射強度（threshold irradiation intensity)。在該例中，將厚度75-nm之石夕薄膜以 19 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫木頁)
479367 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（17) 波長308nm之準分子雷射進行照射，該起始強度係得自於掃 瞄電子顯微鏡（scanning electron microscopic，SEM)對石夕薄 膜之觀察。第5圖係顯示該實驗中雷射之一放射脈衝。該脈 衝波形顯示之放射時間為其他方形脈衝的5倍，其脈衝寬度 為21.4nsec，其說明在參考6。具有上述之脈衝波形，即使是 的單一脈衝照射（single pulse irradiation )亦將可預期地減低 固化率，如參考6所述。 第7圖係顯示藉由上述脈衝波形之雷射再結晶石夕之一計 算溫度時間曲線。具體地說，第7圖係顯示在一 Si02基板上、 厚度75nm之石夕薄膜，藉由一波長308nm之XeCl雷射，以 4 5 OMj /cm2之強度加以照射時之溫度變化情形。進入照射大約 60nsec 之後，一二次放射尖峰（second emission peak)將近 完成’而該溫度達到最大值並開始降低。於該連結關係中， 藉由數學之計算，係將非結晶矽之熔化一固化點作為熔化一 固化點，然而在實際狀況下該種材料在固化點附近之性質和 計算結果是不一樣的。特別是在結晶膜生成中，結晶係完成 於結晶矽之固化點。 該曲線在冷卻開始處具有一大梯度，但在約l〇〇nsec (亦 即’第三尖峰）時則具有很小的梯度。12〇nsec之時間過去後， 光放射完全停止，該石夕膜接著便藉由另一急速冷卻程序而固 化。一般而言’液體經由與熱平衡（thermal equilibrium)程 序相差甚大之淬火（quenching)而固化時，將無法獲得足多句 形成晶體結構的時間，而所生成之固體為非結晶 (amorphous，即 non-crystal) 〇 20 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注咅？事項再填寫本頁) •線· 479367 A7 B7 五、發明說明（is) 藉由一溫度時間曲線對矽之最大冷卻率的估計係顯示於 第7圖。第6圖係顯示完成光放射之後所估計之最大冷卻率 (關於單一照射強度）。該圖顯示冷卻率係隨照射強度之增 加而上升。 經雷射照射後的半導體薄膜，接著以掃瞄電子顯微鏡觀 察其結構。結果是’晶粒的尺寸一度係隨著逐漸上升的照射 強度而增加，然而，當強度到達大約470mJ/cm2時，便有微 結晶（microcrystalline)的出現。薄膜經過三個雷射脈衝照射 之後，晶粒的尺寸很明顯地增加，即使在照射強度設於 470mJ/cm2而有部分微結晶區域存在的狀態下亦然（第8圖所 示）。其中晶粒尺寸之大幅增加的情形不同於單脈衝（one-impulse)之雷射照射。承上，實際照射時之強度係較設定值 高5%至10% (基本上’較高強度係出現於起始之幾個準分 子雷射之脈衝）。藉此’微結晶產生的起始強度（threshold intensity)可估計為 500 mJ/cm2 〇 依據上述結果，可以估計出500 mJ/cm2下之冷卻率 (cooling rate)，如第 6 圖所示，而在大約 L6X l〇10°C/sec 或更高之冷卻率下開始發現有微結晶的生成。當所照射之薄 膜係a-Si薄膜時’微結晶產生的照射強度為大約500 mJ/cm2 或更高。同樣地，當所照射之薄膜係p〇ly-Si薄膜時，微結晶 產生的照射強度比a-Si薄膜在同樣ι.6χ 1〇i^c/sec冷卻率之 下所需之照射強度高大約30 mJ/cm2。因此，藉由將冷卻率控 制在1·6χ 101G°C/sec或更低之量，所得之結晶將不會成為微 結晶或非結晶’而可得到合乎要求之結晶生成。 21 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公髮） (請先閱讀背面之注咅？事項再填寫本頁) - --線- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 479367 A7 _B7___ 五、發明說明（l9) 接著要說明的是，相對於第一雷射光之照射時間，隔一 延遲時間以第二雷射光進行照射。如前面所述，先前進行放 射程序之雷射光抑制了冷卻率的上升，而放射結束後的冷卻 率則控制了結晶的生成。而本次所供應之能量係被期望用以 初始化（initialize)先前的冷卻程序。具體地說，藉由供應額 外之能量，可初始化先前的冷卻程序，進而可再次重複該固 化過程，即使該結晶過程於先前的冷卻程序中形成非結晶或 微結晶。可證明地，其原因為光照射的時間間隔極短（以十 億分之一秒計，nanosecond)，藉由對基板的熱傳導以及對 空氣的輕射而流失之能量很少。先前照射所供應之能量因而 幾乎完整地保存著。依此想法，較長、足夠讓熱量散失之時 間間隔便不會被採用。承上，第二次加熱結束後，藉由施加 額外的能量而控制冷卻率，可預期地該晶體會有較好的生 成。如第九圖所示，冷卻率係被控制於一既定等級，控制方 法係藉由控制第二次雷射照射之延遲時間。 接著，以下將對一照射光束之空間強度分佈加以說明。 對於具有複數狹缝（slit)的雷射照射，其中一狹缝中的空間 分佈以及狹缝間的空間強度分佈最好是定值。然而，由於該 種光學裝置在設計與製造上的限制，上述強度的變化量係在 加減數個百分比至二十個百分比之間。最差之情況下，該強 度之變化或分佈係在加減數十個百分的範圍内。如此大之變 化量之成因為該準分子雷射光束隨時間的變化，或該光學系 統之消耗，或者是有外來物質黏著於該光學系統。第1 〇圖係 顯示藉由顯微鏡照片（如第8圖所示）而得之晶粒平均尺寸 22 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
479367 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（20) 之變化。晶粒平均尺寸係依據照射之強度以及照射次數N(照 射脈衝之數量），更具有一關係式：d=KNn，其中K為一常 數，而η為一斜度（inclination)。第1〇圖指出，晶粒尺寸 之斜度η係與（照射強度在大約450 mJ/cm2的邊緣之）照射 的次數N之變化有關。在藉由該照射強度與每照射點之照射 次數N而設定一既定製造條件（target production condition) 時，最好不要同時採用使n=l/4的條件以及使n=l/7的條件 (兩者均為空間強度分佈中）。即使空間強度改變，對薄膜 之照射最好應使該照射之強度落於例如521至470 mJ/cm2的 範圍内（變化範圍± 5.2%，平均強度495 mJ/cm2)或424至 339 mJ/cm2的範圍内（變化範圍± 11·2%，平均強度381 mJ/cm2)。藉由與上述型態生成之雷射結晶薄膜可獲得出最 小化之平均晶粒尺寸。 (9 )就第八特徵而言，本發明係提出包括一處理室 (processing chamber)之一半導體薄膜形成，該處理室係用 以對一半導體薄膜上之既定區域進行改良，方法係藉由將安 置於基板上之該半導體薄膜曝光於一投射光，該投射光係經 由一底片光罩（photo mask )之圖案而被賦予圖案。該系統包 括一用以移動該基板之機構，用以將該基板自該處理室移至 一另一處理室，並且過程中不使該基板暴露於大氣（或空 氣）。 (10)如第（9)項所述之之系統，該另一處理室最好為 一絕緣膜形成室（insulating film forming chamber ) ’ 用以使 該基板形成一絕緣膜。 23 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 請 先 閱 讀 背 面 之 注 意 事 項 再 填 頁 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 479367 A7 B7_ 五、發明說明（21) 藉由在同一系統中形成一半導體膜一閘（film-gate )絕 緣膜並不使之不暴露於空氣，該半導體薄膜之阻陷狀態密度 變為等同於或小於介面狀態密度，而該薄膜可完全地保持清 潔，藉此可獲得一令人滿意的半導體絕緣膜介面。 (11) 如第八特徵所述之系統，該另一處理室最好可為 一半導體膜層形成室，用以在該基板形成一半導體膜。 (12) 如第八特徵所述之系統，該另一處理室最好可為 一熱處理室，用以對該基板施行熱處理。 (13) 較佳地，第八特徵所述的系統中，該另一處理室 為一電漿（plasma)處理室，用以藉由以電漿處理該基板將 該基板置於一電漿處理。 (14) 如第八特徵所述之系統，該處理室最好為一雷射 處理室，用以對該半導體薄膜之既定區域進行改良，方法係 藉由將安置於該基板上之該半導體薄膜曝光於一投射光，該 投射光係經由一底片光罩（photo mask )之圖案而被賦予圖 案。該另一處理室最好為另一雷射處理室。 藉由上述之型態，本發明係提出一高品質且多功能之系 統，適用於半導體之成形，並可提供製造具高度可複製性之 薄膜電晶體所需的製程，且可提供高品質之薄膜電晶體。 特別地，本發明可提供1) 一高穩定性之半導體薄膜製 程系統，包括一潔淨之製程，可省去清潔液之使用，2) —多 功能系統，可在同一系統中進行多項製程，提供了一種整體 佔有較少裝置面積、節省空間之製程系統，以及3) —種用 以生產高品質、價格低廉之薄膜電晶體的製程，其中可保持 24 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
479367 A7 B7 五、發明說明（22 ) 矽之潔淨面（clean surface )(介面）而不需使用清潔液。 (15) 如第（9)至（13)項之一者所述之系統，其中最 好包括一電漿產生源（plasma generating source)，用在今另 一處理室的一既定區域產生電漿。該基板最好安置於該另— 處理室之該既定區域外之一區域。 (16) 如第（13)項所述之較佳實施例，該另一處理^ 包括一電漿產生源，用在該另一處理室的一既定區域產生^ 漿。該用以藉由激發氣體（excited gas )與另一氣體反康而將 該基板置於一電漿處理的該另一處理室。該另一氣體係被產 生於該既定區域之該電漿激發。該另一氣體係被引入該另— 處理室，並且不經過該既定區域。 藉由將該電漿產生室分隔於該基板處理室，因電裝所產 生的損害可被減少’並可生成之令人滿意之閘絕緣膜。再者， 該半導體薄膜之阻陷狀態（trap state )密度變為等同於^,丨、 於該介面狀態密度，並可因而獲得一令人滿意之半導體絕緣 膜介面。 圖式簡單說明 第1圖係傳統準分子雷射退火裝置 (excimer laser annealer)之一示意圖 第2A至2D圖係用以表示傳統的以及本發明的雷射退火 程序之時序圖。 第3圖係顯示一脈衝對雷射脈衝強度之穩定性的關係 圖。 第4圖係用以說明一矽膜之溫度變化。 25 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁} #_ 線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製
經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 479367 A7 B7 五、發明說明（23) 第5圖係用以說明一雷射脈衝之形狀。 第6圖係顯示照射強度與冷卻速率間之關係，以及矽膜 變為非結晶的冷卻速率。 第7圖係一圖表，用以說明一矽薄膜經由計算之溫度變 化。 第8圖係一圖表，用以顯示矽薄膜對應於個別之照射強 度的結晶形態。 第9圖係一圖表，用以顯示於供應一二次脈衝後之最大 冷卻速率，以及固化點附近的冷卻速率。 第10圖係顯示平均晶粒尺寸與製程條件間之關係。 第11圖係顯示本發明之曝光系統之一實施例的全貌。 第12圖係顯示本發明之曝光系統之一實施例（一校準程 序）。 第13A至13E圖係顯示本發明之曝光系統之一實施例 (光罩投射程序）。 第14A至14B圖係顯示本發明之曝光系統之一實施例 (空製程序）。 第15圖係顯示一側邊剖視圖，用以顯示本發明之曝光系 統、搬運室（transfer chamber )、以及電漿增強CVD室（plasma enhance CVD chamber)。 第16圖係顯示包括於本發明之複合系統的上視圖，例 如，曝光系統、搬運室、以及電漿增強CVD室。 第17圖係顯示本發明之電漿增強CVD室的側邊剖視 圖。 26 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
479367 A7 五、發明說明（Μ) 第18A至l8G2圖係顯示本發明之tft製程之剖視圖。 第Μ至⑽圖係顯示本發明具有校準記號（aHg_nt mark)之TFT製程的剖視圖。 弟20A至20G2圖係g§ +太路 口你”、、員不本發明之TF丁製程的剖視圖， 其中包括形成一校準記號。 第21圖係顯示方塊圖，用以表示本發明之控制程序之一 實施=，該控制程序係用以藉由複數之光源延遲脈衝雷射。 第22A至22D圖係用以顯示本發明之控制程序之一實施 例，該控制程序係用以藉由複數之光源延遲脈衝雷射。 第23圖係顯示本發明之雷射退火裝置，其中包括一對焦 系統（focusing system )。 第24圖係顯示本發明之複合系統的示意圖。 第25圖係顯示第24圖下部之放大圖。 第26圖係顯示處理室與震動絕緣平台（vibrati〇n isolation stage )間之關係。 第27圖係顯示第26圖之震動絕緣平台（vibration isolation stage)的放大圖。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 第28圖係顯示本發明之真空線性致動器（vacuum Hnear actuator)驅動單元。 苐29圖係顯示第28圖中C一C剖面線所示之垂直剖視 圖。 第30圖係顯示第28圖之驅動單元的示意圖。 第31圖係本發明之光罩平台驅動機構之上視圖。 第32圖係顯示第31圖中B—B剖面線所示之垂直剖視 27 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 479367 A7 B7 五、發明說明（25) 圖。 第33圖係顯示本發明之平台單元之上視圖，該平台單元 包括用以卸下平台之氣動傾轉機構（pneumatic tilt mechanism) 〇 第34圖係顯示本發明所用之氣動傾轉機構之側邊剖視 圖。 第35圖係顯示本發明中用以縮小反射光之程序與系 統。 第36圖係顯示本發明之一實施例結構的垂直剖視圖。 第37圖係顯示形成於一隔板（partition)之不同孔的放 大剖視圖。 第38圖係顯示本發明的另一實施例之垂直剖視圖。 第39圖係顯示本發明的再一實施例之垂直剖視圖。 第40圖係顯示用以表示本發明之矽氧化薄膜的結構之 方塊圖。 第41圖係用以說明物質氣體供應（material gas supply ) 之變化的圖表。 第42圖係另一用以說明物質氣體供應（material gas supply)之變化的圖表。 第43圖係用以表示本發明之薄膜形成系統之一實施例 結構的示意剖視圖。 第44圖係用以表示設置於第43圖所示之搬運室的改性 劑（modifier )供應單元8133結構的示意剖視圖。 第45圖係顯示用於本發明，具有複數光束之組合光學系 28 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) · --線- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 479367 A7 _B7_ 五、發明說明（26) 統之一實施例。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 第46圖係顯示用於本發明，具有複數光束之一組合光學 系統之一實施例。 第47圖係顯示用於本發明之光罩平台機構的一實施 例。 第48A至48B圖係顯示用於本發明之光罩平台機構的一 實施例。 第49圖係顯示用於矩形光束（rectangular beam )之精確 校準的系統與程序。 第50圖係用以說明用於於本發明的校準記號之設置。 第51圖係顯示一校準記號之設置的立體圖。 第52圖係以本發明之一實施例顯示雷射退火裝置之結 構。 符號說明 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1106〜光學路徑；1107〜矽薄膜；1108〜玻璃基板； 1102、1103、1105〜鏡體；1104〜光束均勻器；1110〜晶圓 收納盒；1111〜基板移動機構；ELI〜第一準分子雷射；EL2 〜第二準分子雷射；opt3、pt3’、opt4〜鏡體；opt20’〜光束 均勻器；〇pt21〜底片光罩；〇pt23’〜縮小投射光學系統；W0 〜以及一雷射引入窗；CO〜真空室；subO〜基板；SO〜基板 平台；il、i2〜雷射干涉計；W-I〜長度測量窗；opt-I〜長度 測量鏡；m01〜偏軸微鏡；Lm〜顯微鏡光源；opt-m〜顯微鏡 元件；maskl〜光罩非曝光區域；mask2〜光罩曝光區域；S2 〜基板夾具；ELI、EL2〜準分子雷射；optl〜雷射組合光學 29 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格(210 X 297公釐） 479367 A7 ___B7 五、發明說明（27) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 系統，optll〜鏡體；0ptl2〜傳導鏡體；opt2〜雷射照射光學 系統；vent2〜通風口； gas2〜氣體供應系統；gas24〜一氧氣 管線，§&825〜氦氣管線；§犯26〜氬氣管線；311〇〜雷射單 元；3 120〜雷射照射處理單元；3 130〜主控裝置；3111、3112 〜第一與第二雷射；3113〜雷射控制裝置；3170〜組合光學 系統；3171、3172〜鏡體；3173〜半鏡；3121〜縮小投射光 學系統；3122〜平台；3123〜平台驅動單元；3121〜縮小投 射光學系統；3710〜雷射源·，3720〜照射光學系統；3730〜 平台；3740〜驅動單元；3780〜主控裝置；3750〜移動式距 離感測器；3760〜斜度計；3770〜非接觸式位移計；w〜工 作件；3720a〜均勻器；3720b〜光罩；3720c〜投射透鏡；〜 均勻器3720a ; AL〜雷射光；3790a〜處理窗；3772〜光接收 單元；3780〜主控裝置；3744〜XY平台單元；3910〜CVD 系統；3920〜雷射退火裝置；3910〜CVD系統；3920〜雷射 退火裝置；3920〜雷射對焦系統；3921〜處理室；3922〜處 理平台；3901〜玻璃基板；3925〜雷射照射系統；3927〜反 射鏡；3926〜雷射；3901〜玻璃基板；3928〜光罩平台；3929 〜光學透鏡系統；3930〜感測器；3901〜基板；3970〜搬運 室；3960〜基板搬運臂；4241〜上座；4242〜空氣調節閥； 4243〜避震橡膠；4246〜活塞單元；4247〜第一止推件；4148 〜第二止推件；4149〜位置偵測器；42100〜控制裝置；4309 〜平台基座；4314〜Y軸基座；4307〜線性軸承；4306〜X 軸基座；4403〜觸輪（trolley) ; 4302〜平台；4408〜X軸線 性馬達；4304〜水冷平板；4413〜電線導引器；4703〜交叉 30 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 479367 A7 B7 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 五、發明說明（28) 滾子輛承；4604〜0軸可動單元；4707〜Y轴可動單元；461〇 〜X軸可動單元；4615、4616〜搖動導引空氣軸承；461 8〜 吸力罐鐵；4611〜抬升空氣軸承；4620〜活塞；473〇〜光罩 ’ 4619〜0軸驅動板；4617〜牽引彈簧；4608〜Υ轴線 馬達，4709〜Υ轴線性編碼器；5102〜基座；5104-1、 5 1〇4 〇 、5104-3〜蛇腹汽缸；5103〜板狀彈簧；5420〜照射 光學系統；5421〜均勻器；5521a〜聚光鏡；CA1 — CA4〜圓 柱透鏡陣列；5422〜光罩總成；RL〜反射光；5526〜光阻尼 σ ’ 7111〜玻璃基板；7113〜抽空機構；7112〜真空外殼； 7114〜隔板；7115〜電漿產生空間；7116〜薄膜形成空間； 711 r β〜加熱器；7112a〜上殼體；7112b〜下殼體；7120〜電 - ’ Π23〜進口管；7128〜導入管；7124〜内部空間；7127 〜岣勻板 ;7124a〜上部空間；7124b〜下部空間；7129〜能 里供應桿；7119〜氧電漿；7115〜電漿產生空間；7116〜薄 膜形成空間；7116〜膜層形成空間；7333〜板絕緣構件；7423 〜第二氣體導入管；7123〜氣體導入管；7419〜清潔氣體電 裝’ 7119〜清潔氣體電漿；7512〜膜層形成材料氣體供應單 元’ 7513a〜物質流率控制器；7514〜主控制器；8101〜膜層 形成室；8102〜裝載一鎖定室；81〇3〜搬運室；8113〜CVD tm _ 早疋；8132〜壓力調節氣體導入系統；8131〜抽空單元；8109 基板；8133〜改性劑供應單元；8134〜改性氣體導入系統； 3210〜平台；3221、322〜雷射源2 ; 3230〜組合光學系統； 3240〜照射光學系統；3250〜光罩驅動單元；3260〜平台驅 動單元；32100〜主控裝置；3271〜分光光學系統；3241〜均 31 (請先閱讀背面之注咅？事項再填寫本頁) # . 線· 本上張尺度相巾㈣家標準（CNS)A4規格（210 ： 297公釐） 479367 A7 B7 五、發明說明（29) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 勻器；3242〜光罩；3243〜投射透鏡；323卜3232〜刀緣鏡； 3231a、3232a〜刀緣鏡；3271a〜凸透鏡；3271b〜凹透鏡； 3272a〜凸透鏡；3272b〜凹透鏡；CA1—CA4〜第——第四 圓柱透鏡陣列；3241a〜聚光凸透鏡；3272〜伸縮光學系統； 3510〜雷射源；3320〜照射光學系統；3330〜處理平台單元； 3321〜均勻器；3322〜光罩總成；3323〜投射透鏡；3350〜 處理室；3361〜投射單元；3362〜光接收單元；3365〜支架； 3340a〜嵌入口； 3322a〜光罩；3322b〜反射構件；3322c〜 電場透鏡3441 ;〜X軸平台；3442〜Y軸平台；3443〜0軸 平台；3425〜固定螺帽；3370〜固定夾具；3471〜勾狀凸件； 3510〜雷射源；3520〜照射光學系統；3530〜平台；3540〜 平台驅動單元；3520a〜均勻器；3520b〜光罩；3520 c〜投射 透鏡；3550〜測距裝置；3560〜投射光學系統；3571〜第一 影像擷取裝置；3572〜第二影像擷取裝置；3580〜影像處理 器；3565〜照明燈；3540〜位置量測單元；3550〜移動距離 量測裝置；3561a、3561b〜第一透鏡系統；3562a、3562b〜 第二透鏡系統；3563〜半鏡；3567〜外部照明系統；3573〜 CCD攝影機；Ml〜第一校準記號；M2〜第二校準記號；Mil 〜總體§己號，Μ12〜纖細記號，Μ111〜第一總體記號；M211 〜第二總體記號；Ml 12〜第一纖細記號；M212〜第二纖細記 號；5310〜雷射源；5320〜照射光學系統；533〇〜處理平台 單元，5340〜平台控制器；53100〜主控制器·，5320a〜均勻 器；5320b〜光罩；5320c〜投射透鏡；5350〜光罩平台單元； 5360〜平台控制器；5370〜處理室；5380〜工作件校準攝影 32 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 479367 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（30) 機；5381〜影像處理器；5384〜光罩校準攝影機；5385〜影 像處理器；5386〜顯示器；5390〜框架。 以下將藉由參考例及圖示對本發明之實施例進行詳細之 說明。 第11圖係顯示本發明之一實施例，脈衝紫外線（Pulsed ultraviolet，UV)光束係提供自第一準分子雷射ELI以及第 二準分子雷射EL2，並藉由鏡體opt3和pt3’以及鏡體〇pt4引 入至光束均勻器（homogenizer ) opt20,。該光束之強度分佈 係經由該均勻器調整而達到既定之均勻度（另如，使之在平 面上的強度分佈到達± 5%)以用於底片光罩〇pt2l。提供自 準分子雷射的原始光束的脈衝與脈衝之間可能會具有不同之 量度分佈或總能量。因此該系統最好包括一機構，用以調整 空間強度分佈以及底片光罩上脈衝與脈衝間的強度變化，以 獲付較南之均勻度。該均勻器基本上包括一飛眼透鏡（ lens)或一圓柱形透鏡。藉由底片光罩形成之圖案光束係用於 經由一縮小投射光學系統0pt23,以及一雷射引入窗w〇 β #、、、 射於設置於一真空室CO的基板SUb〇。該基板係社置於一基 板平台so，而一既定區域（例如，一圖案轉換區域ex〇)可 用以藉由操作基板平台而以一圖案光束進行曝光。第n圖係 對該縮小投射光學系統〇Pt23,加以說明，然而該系統可以包 括一 1 ·· 1投射光學統或一放大投射光學系統。該基板上經選 定之區域係藉由在圖示的X與γ方向移動該基板平台而以圖 案光束進行照射。底片光罩係設置於一光罩平台（未圖示）， (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --線· •up- 33
經濟部智慧財產局員工消費合作社印 A7 ^ ----B7__— 五、發明說明（3¾ 而應用於基板之光束係可同樣地藉由在一適合曝光之區域内 移動6亥底片光罩而加以控制。 欲使一既定的圖案光在既定條件下鋪設於基板，需要一 機構。以下係對一用以舉例之機構進行說明。光學軸需要精 巧且精確地校正，在下的例子中，該光學軸係經由一次校正 然後固定，接著是該基板的位置被校正以控制照射。欲校正 該基板之照射表面相對於該光學軸的位置，該表面在焦距方 向的位置（亦即Z方向）位置與和光學軸的相對垂直一定要 正確。對於圖中所示，傾斜校正方向0xy、傾斜校正方向0 xz、傾斜校正方向0yz、曝光區域移動方向χ、曝光區域移 動方向Y、曝光區域移動方向z、以及焦距方向z，上述與光 學軸間的垂直係藉由調整傾斜校正方向0xy、傾斜校正方向 θχζ以及傾斜校正方向0yz而達到校正。藉由依據光學系統 之焦距深度而調整焦距方向z，該基板的照射表面位置可被 控制至一適當之位置。 第12圖係一側邊剖視圖，用以說明該基板的校準與校直 機構。底片光罩21、縮小投射光學系統〇pt23,，以及雷射弓| 入窗W0係相對於一曝光軸L〇而排列，如圖中所示。置放於 真空室C0的基板sub0係設置於具有一基板附著機構 (substrate adhesion)之加熱裝置H0,該加熱裝置並具有一 基板一XYZ0Xy0xz0yZ一平台s〇，。該實施例中有使用到— 真空室，但實際進行光照射時應最好在氣體中，例如惰性氣 體、氫氣、氧氣、以及氮氣。該室的内部係先被抽空然後灌 入上述之氣體。該室的氣壓可以是在大氣壓（氣壓計的）附 34 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） . ----------訂---------線 ί,< (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 4 479367 A7 __B7_ 五、發明說明（39 近藉由使用具有基板附著機構的加熱裝置，在光照射程序 中，該基板可由室溫加熱至大約400°C的溫度。當將内部氣 壓調至大氣壓時，該基板可透過一真空夾持機構附著於加熱 裝置。藉由以上所述可以避免基板校直不良的情況，即使是 在該平台移動於該室中的情況下，而該基板可以確實地固定 於基板平台，即使基板有些許的彎曲或變形。此外，由於加 熱產生的彎曲變形而引發的焦距深度變化亦可減到最低。 雷射干涉計il及與該基板排成一列並測量基板在Z 方向的位置，方法係透過一長度測量窗W-i以及長度測量鏡 opt-i。欲校直該基板，校準記號位置的決定係藉由一偏軸 (off-axis)顯微鏡m(H、一顯微鏡光源Lm、以及一顯微鏡元 件（element) opt-m。此外可利用關於基板位置的資料（藉由 雷射干涉計獲得）決定既定曝光位置。第12圖係顯示偏軸校 準（off-axis alignment )，然而本發明之系統亦可運用穿鏡校 準（through-the-lens alignment )或穿光罩校準（through-the-mask alignment)。在測量間，測量之誤差可藉由對多個 測量點進行測量取得平均值，而藉由最小平方法（least square method)獲得依據測量資料的一線性座標。 第13A至13E圖係顯示一光罩圖形與一校準記號間的關 係。該光罩包括一光罩非曝光區域mask 1以及一光罩曝光區 域mask2。例如，當使用準分子雷射為光源時，在一石英基 板上便形成吸收且反射紫外線輻射的膜。紫外線輻射通過該 石英基板。而該膜係形成自例如鋁、銘、鎢、或其他金屬， 或電介質的多層膜，然後經由照相平版印刷法 35 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) I - --線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 五、發明說明（33) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 (photolithography)以及蝕刻（etching)製程賦予圖案而形 成上述之光罩。依據光罩上的既定圖案（如第13八圖中以白 色區域表示者），一矽膜係經由曝光而在非曝光矽中（Si〇 形成曝光矽部分（Si2)，如第13B與13C圖所示。重要的是， 其中係利用校準（alignment)以及校正（adjustment)在光罩 maskl產生一記號，並且該記號係符合於基板上先行曝光的 記號mark2。藉此⑨薄膜上，一既定並經由設計的區域便可 進行曝光。在使用矽薄膜薄形成膜電晶體的製程中，若曝光 程序為第一道需要校準的程序（亦即在該曝光程序前尚無校 準記號形成），最好於係薄膜的曝光製程中藉由曝光同時地 形成一曝光記號mark3。藉由該步驟，可利用a_Si與結晶矽 間的光學分色形成-校準記號。實行上，舉例來說，藉由包 括一連举程序的照相平版印刷法以上述的校準記號為參考， 電晶體及其他機構及功能都能形成於用以曝光及改良的一既 定區域。曝光製程之後接著的是，於矽薄膜上形成一氧化矽 膜’並且將矽膜上的一既定區域以蝕刻法移除。第13D與BE 圖係顯示上述之狀態。si之移除區域（Si3)係薄片狀的矽膜 與矽氧化物膜區域被以蝕刻法移除的區域。在該結構中，矽 氧化薄膜（Si4與Si5)係形成薄片於非曝光ySi(Sil)以及 曝光Si (Si2)。藉由形成島結構〇偏，其中包 括覆蓋以上述之氧化膜的矽膜），薄膜電晶體既定之通道 (channel)—源極（source)—汲極（drain)區域或對連續 之製程很重要的校準記號等都可形成。在該電晶體中，各^ 件是互相分離的。 36
本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210 X 297公£7 479367 A7 ------- 五 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 、發明說明（3今 (請先閱讀背面之注咅？事項再填寫本頁) 第MA於MB ®係基本控制程序的時序圖。在所說明的 控製私序（1)中，係藉由基板平台將基板移動至一既定曝光 位置。接著，曝光區係經由一對焦或校準動作精確地加以校 正。上述步驟中，曝光位置係被校正至達到一既定之既定精 度，其5吳差例如約為Q. 1 # m至1⑼# m。該程序完成後對 該基板以光實施照射。完成上述一連串之動作後，基板係移 動至一連續曝光位置。使基板上之所有重要區域曝光的步驟 完成後，便將該基板更換為一新的基板，然後再對該基板施 以既定之一系列動。 在所說明的控製程序（2)中，係藉由基板平台將基板移 動至一既定曝光位置。接著，曝光區係經由一對焦或校準動 作精確地加以校正。上述步驟中，曝光位置係被校正至達到 一既疋之既疋精度’其誤差例如約為0· 1 /z m至100 // m。該 程序完成後，該光罩平台開始動作。第14B圖所示的圖表中， 使基板在光罩平台完成初始化後再實施光照射，以避免啟動 時移動步進（moving step)的變化。自然地，與校準位置隔 一段距離的區域係藉由平台的移動獲得曝光，而其中必須預 先考慮到因移動產生的偏移量。為避免不穩定的運作，光源 的移動必須先於對基板的光照射。而基板之光照射係藉由打 開例如一快門。特別地，當一準分子雷射係用以作為光源， 並以照射週期與暫停週期交替地進行，據悉第一階段中有數 十個脈衝發射是特別不穩定的。為避免這些不穩定的照射， 光束必須精由光罩平台的作動而被截斷。使基板上之所有重 要區域曝光的步驟完成後，便將該基板更換為一新的基板， 37 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公釐） 479367 A7 B7 五、發明說明（3$ 然後再對該基板施以既定之一系列動。 (請先閱讀背面之注咅？事項再填寫本頁) 在上述關連中，一 75nm厚的a-Si薄膜係以一 lmm><50 的光束，以〇·5//ιη的高度在一較小軸方向進行掃瞄。當 上述掃瞄（或照射）之實施係藉由照射表面470mJ/cm2之雷 射照射強度時，在照射方向可獲得一連續之單晶矽薄膜。此 外，使來自一第二光源、具有lOOnsec之延遲時間的光束以 照射表面150mJ/cm2之雷射照射強度進行照射，可獲得一連 續之單晶矽薄膜，即使掃瞄之高度為1.0/zm。結晶矽膜的阻 陷狀態密度係小於1012cmf2。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 第15圖係顯示一側邊剖視圖，用以顯示本發明之薄膜形 成系統的一實施例。該系統包括一電漿增強CVD室C2、一 雷射照射室C5、以及一基板搬運室（transfer chamber ) C7。 在該系統中，基板可經由閘門（gate valve)GV2與GV5搬運， 且在搬運中不暴露於系統以外之空氣。上述搬運可以施行於 真空中，或施行於惰性氣體、氮氣、氫氣、或氧氣之大氣中， 或高度真空，或處於低壓或加壓狀態。在雷射照射室中，基 板係藉由一夾持機構置放於一基板平台S5。基板平台可加溫 至大約40(TC。在電漿增強CVD室中，基板係置放於一基板 炎具S2。該基板炎具S2可加溫至大約400°C。該圖說明以下 步驟。石夕薄膜Sil係形成於一玻璃基板SubO，接著基板被送 入該雷射照射室。表面之矽薄膜係經由雷射照射改良成為結 晶矽薄膜Si2，接著基板被送入該電漿增強CVD室。 雷射光係藉由以下之方式導入束雷射照射室。雷射光束 係提供自一準分子雷射1( ELI )以及一準分子雷射2( EL2 )， 38 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 479367 A7 B7 五、發明說明（ 通過第一光徑L1以及第二光徑L2與一雷射組合光學系统 optl，一鏡體optll，一傳導鏡體〇ptl2，一雷射照射光學系 統〇pt2 ’ 一均勻器opt2〇，一設置且固定於一底片光罩平台 0pt22的底片光罩opt2卜一投射光學系統〇pt23，以及一雷射 引入窗W1 ’然後到達基板表面。該圖中說明兩組準分子雷 射’然而可運用任意數量（一或多組）之光源於該系統。光 源並非限疋於準分子雷射，可包括如碳氣體（carb〇n gas )雷 射、紀 一IS 一石摘石（yttrium-aluminiim_garnet，YAG )雷射， 以及其他脈衝雷射。此外，藉由氬雷射（arg〇nlaser)或其他 連續波（CW)的雷射，可產生雷射脈衝並對基板進行照射。 在上述電漿增強CVD室中，一放射頻率（radi〇 frequency，RF)電極D1以及包括一電漿產生區（plasma generating region)的電漿限制（plasma confinement)電極 D3， 上述電漿產生區係設置於與基板設置區域相隔一段距離的位 置。例如，電漿產生室係供應以氧氣與氦氣，並有一石夕甲燒 (silane)氣體透過物質氣體（material gas)導入系統D4係 供應至基板。精由上述配置’在基板上便可形成一碎氧化物 膜。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 第16圖係一上視圖，用以表示本發明之半導體薄膜形成 系統的另一實施例。一基板搬運室C7係個別地連接於一承載 —卸下（load-unload)室C1、一電漿增強CVD室C2、一基 板加熱室C3、一氫電漿處理室C4、並藉由閘門（gatevaWe) (GV1〜GV6所示）與連接至一雷射照射室C5。雷射光束係 藉由一雷射組合光學系統optl、一雷射照射光學系統〇pt2、 39 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 479367 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 --------B7 __五、發明說明（37 以及一雷射引入窗W1，以第一光徑L1以及第二光徑L2供 應至基板表面。氣體供應系統gasl至gas7，以及通風機 (ventilator) ventl至vent7係連接至上述各之處理室以及搬 運室。藉由上述配置，可供應既定種類之氣體，並可設定既 定製程壓力。此外，氣體流通以及真空之程度可一被控制。 在製程中的基板sub2以及sub6係如圖中虛線所示地水平設 置。 第17圖係顯示一示意圖，用以顯示電經增強CVD室 C2。一放射頻率能源RF1將能量供應至一放射頻率電極 RF2。該頻率係以13·56ΜΗζ為佳。電漿係產生自具有氣體供 應孔的電極RF3與放射頻率電極RF2之間。電漿反應形成原 子團（radical)，並經由電極之氣體供應孔導入基板設置的 區域。另一氣體係藉由一 flat氣體供應系統RF4導入且不暴 露於電漿，並產生一氣體之相反應而在基板sub2上形成一薄 膜。基板夾具S2係適用於藉由例如一加熱器加熱該基板，使 之由室溫上升至大約500°C。藉由氧原子團與矽甲烷氣體產 生反應可生成一氧化膜。在該反應中使用到，如圖所示，通 風口 vent2、氣體供應系統gas2、一氧氣管線gas24、一氦氣 管線gas25、以及一氬氣管線gas26。當一矽氧化物膜形成條 件為：基板溫度300°C、壓力O.lTorr、100W之RF功率、石夕 甲烧流率10標準立方公分每分鐘（seem )、氧氣流率 400sccm、以及氦氣流率400sccm，發現所形成之石夕氧化物膜 具有合乎要求的特性，其具有之固定氧化膜電荷密度（fixed oxide film charge density )為 5x10ncm-2。藉由提高氧氣流率 請 先 閱 讀 背 面 之 注 意 事 項 再 填
訂 線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 479367 Α7 Β7 五 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 發明說明（3$ 對矽甲烷流率之比率可獲得更佳的氧化膜。電漿增強CVD室 並非限定於上述之平行板（parallel plate ) RF電漿產生CVD 系統。CVD製程亦包括在減壓下之CVD製程、常壓下之CVd 製程、或其他不需要電漿的製程，如同使用微波或電子迴方走 加速器（electron cyclotron)之共振效應的電漿增強制 程。 表1係用以說明第17圖之電漿增強CVD系統除石夕氧化 物膜外，用於形成薄膜時所需的氣體種類。 表1 :氣體組合之說明
Si02形成 Si3N4形成 Si形成 Si形i —----- gas21 〇2 n2 gas22 He Ar Ar gas23 h2 h2 -----—-~ H9 gas24 SiKU S1H4 S1H4 gas25 He Ar Ar gas26 SiF4 一矽氮SisN4膜可藉由使用氮氣N2或帶於媒介氣體氬氣 Ar的氨，以及帶於媒介氣體氬氣Ar的石夕甲烧μ%。除上述 之膜形成製程，電漿產生CVD系統可提供氫電漿處理或石夕薄 膜或矽氧化物膜。 第18至18G2圖係顯示本發明之半導體薄膜形成系統應 用於生產薄膜電晶體的流程圖。流程包括下列步驟。 步驟A (第18A圖所示），將玻璃基板sub〇藉由潔淨程 序移除有機物質、金屬、細小粒子、以及其他雜質。於潔淨 的基板上，連續地形成一基板覆蓋膜 (substrate covering film) T1以及一矽薄膜T2。上述基板覆蓋膜係藉由45〇。〇之 41 本紙張尺度朗中國國家標準（CNS)A4 ϋ210 χ 297公餐） 479367 A7 B7 五、發明說明（Μ 低壓蒸汽沈積（low pressure vapor deposition，LPCVD)而形 成厚度l"m的矽氧化物膜，使用材料為矽甲烷以及氧氣。 藉由LPCVD程序，基板之整體外側表面可覆蓋以一膜層（除 基板被夾持的區域外，未圖示）。此外可採用其他程序，例 如以四乙氧石夕甲烧（tetraethoxysilane，TEOS )與氧氣作為材 料的電漿增強CVD製程、以TEOS與臭氧作為材料的常壓 CVD製程、或第17圖所示的電漿增強CVD製程。一有效的 基板覆蓋膜包括用以防止基板材料中雜質擴散的物質，雜質 會對半導體元件產生不利的影響。基板可以包括例如含最小 化鹼金屬濃度的玻璃或具有光澤表面的石英或玻璃。矽薄膜 係經由LPCVD在500°C下以二矽甲烷（disilane)氣體為材料 而形成，厚度為75nm。在這些狀況下，所形成的膜含有之氫 原子濃度為1原子百分比或更低，而該薄膜可避免例如在雷 射照射程序中因氫放射而造成的粗糙化。另一方面，第17圖 所示的電漿增強CVD製程可以被應用。在該例中，藉由調整 基板溫度或氫氣對矽甲烷的流率之比率或氫氣對矽四氟化物 (silicon tetra fluoride)的流率之比率，可獲得一含低氫原子 濃度的矽薄膜。 步驟B (第18B圖）中，在步驟A中預備的基板係經過 一潔淨程序，用以移除有機物質、金屬、細小粒子、表面氧 化膜以及其他不必要的物質。經潔淨的基板接著被送入一反 向的薄膜形成系統。基板係照射以雷射光束L0，將石夕薄膜轉 化為結晶矽薄膜T2’。該雷射感應結晶係形成於99.9999%或 更高純度的氮氣中，而壓力為700Torr或更高。 42 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） I --------I-----^^^1 I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂： ;線- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 479367 Α7 Β7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（4〇) 在步驟C (第18C圖所示）中，完成步驟b後，撤空該 處理室，然後將基板經由一基板搬運室移入一電漿增強CVD 室。第一閘絕緣膜（gate insulating film ) T3之形成係於一基 板溫度350°C下沈積形成厚度10nm之矽氧化物膜，材料是矽 甲院、乱、以及氧氣。重要的是’该基板接著被施以氮電聚 處理或加熱退火。步驟A至C係介紹本發明之薄膜形成系 統。 步驟D (第18D圖所示）中，形成具有薄片組成之石夕薄 膜以及矽氧化物膜的島（island)。該步驟中，矽氧化物棋的 蝕刻速率，依據蝕刻條件，最好應高於矽薄膜蝕刻速率。如 圖所示’藉由形成階梯狀或斜面狀的圖案，可避免間漏電 (gate leak)的產生，而可獲得高可靠度的薄膜電晶體。 步驟E (第18E圖所示）中，基板係經由潔淨以去除有 機物質、金屬、細小粒子以及其他雜質，而一第二閘絶緣 T4係形成以覆蓋在之前預備好的島。該例子中，一 3 如广 的矽氧化物膜係於450°C藉由LPCVD製程形成，材料為石夕^ 烧及氧氣。此外可採用其他程序，例如以四乙氧發甲广 (tetraethoxysilane，TEOS )與氧氣作為材料的電漿增強^ 製程、或以TEOS與臭氧作為材料的常壓CVD製程、或第17 圖所示的電漿增強CVD製程。接著，係形成一 80nm厚度的 η*矽膜以及一 n〇nm厚度鎢矽化物膜，以作為電極。該卟 石夕膜最好應為藉由電漿增強CVD製程或一 LPCVd製程而步 成之磷添加（phosphorus-doped)結晶矽膜。接著係對上迷戎 板％以照相平版印刷（photolithography )以及兹刻程序， ，用 43 私紙張尺度—中_ ^"(CNS)A4規格咖χ挪公髮） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 0 訂-* •線· 479367 A7 五、發明說明（41) 以產生一既定圖案（patterned )的閘電極T5。 在步驟F1或F2 (第18F1或18F2圖所示）中，以該閘 作為光罩而形成一添加層（doped region) T6或T6,。一旦互 補金屬氧化半導體（complementary metal oxide semiconductor，CMOS)電路預備完成，需要n+層的n_通道 TFT以及需要P+層的p-通道TFT便分別地形成了。添加技術 (doping technique)包括如注入非屬於整體分隔物（mass separation)之離子摻雜物的離子添加（i〇nd〇ping)、離子注 入（ion injecting)、電聚增強添加（plasma-enhanced d〇ping)、 以及雷射增強添加（laser-enhanced d〇ping)。依據上述產出 物的應用或上述添加技術的使用，在添加實施前，該矽氧化 物膜的表面可保持完整（如第18F2圖所示）或被移除（如第 18F1圖所示）。 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 在步驟G1或G2 (第18G1或1犯2所示）中，沈積出一 中間絕緣膜T7或T7’，且形成一接觸孔，並且一金屬係沈積 於其上。工作件接著被施以照相平版印刷以及蝕刻程序，用 以產生金屬線路T8。上述中間絕緣膜包括（非限定於）TE〇s 基板氧化膜、二氧化矽被覆膜、以及可用以形成一平整之膜 的有機被覆膜。接觸孔可以金屬藉由照相平版印刷以及蝕刻 程序而形成。該金屬包括低電阻之鋁、銅、以及兩者之合金、 此外包括鎢、鉬、以及其他耐火金屬。包括上述步驟的製程 可產出具有咼品質與可靠度的薄膜電晶體。 第19A至19G2圖係用以說明一實施例，其中已預先形 成一校準記號，並藉由參考該校準記號實施一雷射照射。第 44
479367 A7 五、發明說明（42) 20A至20G2圖係顯示另一實施例，其中校準記號係於雷射照 射實施之同時形成。上述實施另係依據TFT製造流程，且基 本上相似於第18A至18G2圖所示的製程。以下係對上述實 施例間不同的地方加以解說。 第19A圖中，玻璃基板sub〇係藉由潔淨以移除有機物 質、金屬、細小粒紫、以及其他雜質。在潔淨的基板上，連 績地形成一基板覆蓋膜T1以及一鶴石夕化合物膜。工作件接著 藉由照相平版印刷以及蝕刻程序形成圖案，於基板上形成一 校準記號T9。一記號保護膜T10被形成用以保護校準記號， 然後接著產生出一矽薄膜。 第19B圖中，在雷射曝光中，藉由參考校準記號，將一 既定區域施以曝光。一連串步驟下，校準的實施可藉由參考 圖示的杈準§己唬或以結晶矽薄膜賦予圖案的校準記號（未圖 示）。 第20A圖中，-結晶校準記號T9,係於對石夕薄膜之雷射 照射實施時-併形成。上述結晶校準記號的形成，係利用曝 光區域與非曝光區域間變化的差異。 第20Β圖中’用於照相平版印刷的校準之實施係藉由使 用結晶校準記號T9，。作件藉由_程序而形成包括薄層之 矽薄膜以及矽氧化物膜的島。 第21圖係顯示雷射退火裝置，其中係以同步脈衝對非结 晶半導體進行加熱及雷射退火裝置。上述退火包括—雷射單 元311〇、-雷射照射處理單元312〇、以及一主控裝置㈣。 上述雷射單元3110係用以產生既定波長與波形的雷射光 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) i線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製
479367 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7_ 五、發明說明（43) 束。上述雷射照射處理單元3120實際上係對一基板W藉由 上述雷射單元3110施以上述雷射光束之處理。主控裝置3130 基本上係用以控制上述各個單元的運作。工作件基板W係以 例如玻璃板製成。例如，在上述基板表面上沈積有一非結晶 矽層以及一非結晶半導體。上述雷射光束的處理係將上述非 結晶矽層之一曝光區域轉換為複晶矽（P〇ly-Si)層。 上述雷射單元3110包括成對之第一與第二雷射3111及 3112，以及一雷射控制裝置3113。雷射3111與3112係用以 產生脈衝雷射光束。雷射控制裝置3113係個別地控制雷射 3111及3112之激發（excitation)時間，用於產生相隔以適 當時差之一組脈衝雷射光束，並用以作為一延遲控制裝置 (delay controller )。第一雷射3111為主雷射，而基板W係 先以雷射3111發出的雷射光束進行照射。第二雷射3112為 附屬雷射，而基板W係於第一雷射照射後以雷射3112發出 的雷射光束進行照射。從第一與第二雷射發出的雷射光束係 分別被適當地調整，以獲得對基板之處理的最佳照射時差以 及照射能量。兩道光束係藉由一組合光學系統3170重疊而產 生一同步脈衝光束，用以進行處理程序。 上述雷射控制裝置3113包括例如一電腦以及一信號成 形電路（signal shaping circuit)。特別地，上述雷射控制裝 置包括一參考脈衝產生電路（reference pulse generating circuit)3151、一延遲時間設定電路3152、一計算電路3153、 一觸發（trigger )脈衝產生電路3154、第一與第二感光器3161 與3162、一組放大器3163及3164、以及一延遲時間偵測電 46 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) # . -線· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（44) 路3155。參考脈衝產生電路3151係用以產生參考脈衝。延 遲蚪間^又疋電路3152係用以預先係設定組成同步脈衝雷射 光束之該對雷射光束PL的產生時隔（interval)，例如差分 日守間。计异黾路3153係用以設定第一與第二雷射ΜΗ及Hi〕 之激發時間一藉由參考例如延遲時間設定電路3152的輸 出，然後產生對應於上述激發時間的指令信號。觸發脈衝產 生電路3154接收計算電路3153輸出之指令信號而產生第一 與第一激發信號，用以激發第一與第二雷射11及丨2。 第與弟一感光器3161與3162係個別用以對第一與第二雷 射3111及3112發出之雷射進行高速光電轉換以及用以作為 光偵測器（photo detector)。放大器3163及3164係分別用 以對第一與第二感光器3161與3162之輸出進行放大。延遲 時間债測電路3155接收放大器3163及3164產生之信號而測 得兩光偵測信號之差分時間。 延遲時間偵測電路3155設定一差分時間（以下稱之為 『差分時間設定tl』），使同步脈衝光束之波形係最佳於基 板W之處理。上述同步脈衝光束之產生係藉由使第一與第二 雷射3111及3112重疊。差分時間設定tl可藉由外部輸入方 式進行設定’例如，透過鍵盤輸入或對依據基板的類型預先 存入一設定級（set level)的資料進行讀取。 計算電路3153係對應於延遲時間設定電路3152的差分 時間設定tl產生一指令信號S2。計算電路3153亦由差分時 間。又疋Η异得一校準差分時間（correct differential) t2，並 對應於校準差分時間t2產生指令信號S2。校準差分時間t2 請 先 閱 讀 背 面 之 注 項 再 填 書祕 訂 47 1 x 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 479367 A7 __B7_ 五、發明說明（45) 係參考延遲時間偵測電路3 155所輸出之測量差分時間t3而 算得。 觸發脈衝產生電路3154接收所對應之命令信號S2或S2’ (產生自計算電路3153)，並將上述信號應用於一示當之程 序。被參考脈衝產生電路3151所產生之參考脈衝觸發時，觸 發脈衝產生電路3154分別以差分時間tl (t2)的時間延遲或 時間偏移（time shift)產生第一與第二觸發信號Trl及Tr2， 用以觸發第一及第二雷射3111與3112。 延遲時間偵測電路3155藉由既定之一啟始值 (threshold)對放大器3163與3164擷取一對感光信號，並 偵測第一及第二雷射3111與3112所產生之光束間的延遲時 間t3。延遲時間t3係藉由參考信號之啟始時間差（difference of start-up timings)而決定。 進入照射程序單元3120後，上述之同步脈衝雷射光束被 射出。同步脈衝雷射光束係發出自雷射單元3110，並藉由一 組合光學系統3170加以組合。上述組合光學系統包括例如鏡 體 3171、3172，以及一半鏡體（half mirror) 3173。雷射照 射程序單元3120包括一縮小投射光學系統3121、一平台 3122、以及平台驅動單元3123。縮小投射光學系統3121係 用以將同步脈衝雷射光束轉換為具有既定輪廓與能量密度分 佈的光束，並將該光束投設於製程中的基板W。平台3122 支樓基板W並移動基板以進行一掃瞒動作。平台驅動單元 3123係用以控制平台3122。 第21圖係用以顯示以下所述之雷射退火裝置的運作。主 48 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 1 - -線· A7 ^^ ----—-------- 五、發明說明（46) 控装置3130控制雷射控制裝置3113，以使第一及第二雷射 3111與3112產生具有設定延遲時間u之差分時間的一組脈 衝雷射光束PL。雷射脈衝光束PL係藉由組合光學系統317〇 重璺產生用於照射之一同步脈衝雷射光束，該同步脈衝雷射 光束具有既定之波長，並且係運用於在基板貿上。同步脈衝 雷射光束係藉由參考脈衝產生電路3151所產生之參考脈衝 觸發。而同步脈衝雷射光束係以連續之週期對基板進行照 射’該週期係對應於上述參考脈衝之週期。 在該程序中，延遲時間偵測電路3155所產生之延遲時間 t3係被監控，以得知實際上延遲時間〇與設定延遲時間u 的時間偏移量At。因此，△1與（1藉由下列公式可算出校準 差分時間t2。 t2=tl-A t=2xtl-t3 校準差分時間t2係設定作為一新的設定點。藉由上述程 序，第一及第二雷射3111與3112可產生具有大約等於設定 差分時間ti之延遲時間的一對脈衝雷射光束PL。特別地，如 果，延遲時間偵測電路3155所產生之延遲時間t3,，因第一 及第二雷射3111與3112之響應特性（resp〇nse characteristics)與隨時間的變化超過既定之範圍（上限及下 限），藉由一新的時間偏移At，與tl可計算出一新的校準差 分時間t2’（t2’=tl-At，），而設定一新的設定點。藉由下列 公式可异出校準差分時間t2。藉由延續上述步驟，該對包括 同步脈衝雷射光束的脈衝雷射光束PL的時隔（timeintMMD 可維持一定。特別地，即使雷射31u與3112彼此具有不同 49 479367 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 ----^---------五、發明說明（47) 之性質，或用以激發雷射之觸發的響應時間（resp〇nse time from the trigger)隨時間改變或操作條件改變而產生變化，基 板W仍可以一穩定波形之同步脈衝雷射光束進行照射。第 22A至22D圖係顯示一時序圖’用以說明第21圖所示之系統 的操作時序。第22A圖係顯示觸發信號產生自脈衝產生電路 3151與3154的觸發信號Trl。第22B圖係顯示發射自第一脈 衝雷射3111的脈衝雷射光束PL。第22C圖係顯示經過延遲 時間設定電路3152與計算電路3153而發出於觸發脈衝產生 電路3154 (這些電路係通稱為「觸發延遲電路」）的觸發信 號Tr2。第22D圖係顯示發射自第二脈衝雷射3112的脈衝雷 射光束PL。由上述圖中可知，藉由觸發延遲電路3154及3152 設定一延遲時間Ts，理論上可獲得一令人滿意之脈衝時隔Td (=Td2-Tdl+Ts+Tc)。 接下來，將針對用以對焦（focusing)之程序與系統加以 說明。 第23圖係顯示一上述雷射退火裝置之整體構造，其中包 括配合於實施例的對焦系統。雷射退火裝置係用以對工作件 W施以一熱處理程序。工作件W包括一玻璃板以及形成於該 機玻璃板之例如非結晶矽的半導體薄膜。雷射退火裝置包括 一雷射源3710、一照射光學系統3720、一平台3730、一驅 動單元3740、以及一主控裝置3780。雷射源3710係產生一 準分子雷射以及另一雷射光AL，用以加熱半導體薄膜。照射 光學系統3720係用以轉換雷射光AL為一線或一點，而以一 既定亮度將雷射光束照射至工作件W，並用以作為一光學加 50 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) . 訂 線· 479367 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（48) 工系統。平台3730係用以夾持並支承工作件w，可沿X、Y 方向平滑地移動，並可以X、Y軸調整傾斜度。驅動單元3740 係一驅動裝置，用以移動或傾轉設有工作件W的平台3730， 以使工作件W處於與例如照射光學系統3720既定之一相對 角度。主控裝置3780基本上係用以控制雷射退火裝置之個別 元件的操作。在上述構造中，平台3730與平台驅動單元3740 組成一平台單元，並且包覆於室體（chamber) 3790中。室體 3790係用以排空（evacuate)工作件W及其周圍，而調整工 作件3792周圍的氣體。室體3790係藉由避震裝置（vibration isolator)設置於地面0 上述雷射退火裝置除平台3730、平台驅動單元374〇以 及主控裝置3780以外，更包括一對焦單元、一移動式距離感 測器3750、一斜度計3760、以及一非接觸式位移計377〇。 移動式距離感測器3750係用以透過光學或電子信號读測平 台3730的位移，斜度計3760係用以透過光學或電子格式偵 測平台3730平台相對於驅動單元3740的高度與傾斜芦。非 接觸式位移計3770係用以偵測關於工作件w相對於照射光 學系統3720之高度與傾斜度的訊號。 照射光學系統3720包括一均勻器3720a、一光罩372〇b、 以及一投射透鏡3720c。均勻器3720a賦予雷射光AL均句的 分佈。雷射光AL經由鏡體3715自雷射源3710發出，而進 入均勻器3720a。光罩3720b具有一狹縫（sHt)，用以調節 來自均勻器3720a的雷射光，使之形成一既定的光束型熊。 投射透鏡3720c係用以將來自光罩372〇b之狹縫影像縮7並 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) . --線· 51 479367
五、發明說明（49) 投影至工作件W。照射光學系統372〇係設置藉由室體379〇 中的處理窗3790a面對工作件W，並藉由圖中未顯示的構件 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 固定於室體3790。 平台驅動單元3740包括傾轉單元3742以及χγ平台單 元3744。傾轉單元3742係用以使平台3730沿X與Y軸傾轉。 XY平台單元3744使平台3730與傾轉單元3742 —同平滑地 移動於X—Y平面上。傾轉單元3742包括三個支承件3742a 以及一支承件驅動單元3742b。支承件3742a個別具有包覆於 一蛇腹件（bellow)的伸縮柱，可藉以伸展而達到一既定之 長度。支承件驅動單元3742b係用以操縱支承件3742a，使之 伸展至既定長度。藉由以支承件驅動單元3742b調整上述三 個支承件3742a的長度，可適切地調整平台3730相對於照射 光學系統3720的傾斜度與距離。特別地，可對工作件w向 對於照射光學系統3720的Z軸方向距離、沿X軸的傾斜度 <9 X、沿Y軸的傾斜度0 γ進行調整。三個斜度計3760由傾 轉單元3742端延伸至平台3730之下沿，並且係為渦電流 (eddy current )感測器或為靜電電容感測器（eiectrostatic capacitance sensor)。該等感測器的輸出精確地顯示平台3730 相對於平台驅動單元3740的傾轉角度。上述非接觸式位移計 3770係一雷射位移計，並包括一投射單元3771以及一光接 收單元3772。上述投射單元3771係一投射裝置，用以發出 一探測光（detective light) DL至工作件W上作為測量目標T 之一平坦區域。光接收單元3772係用以自測量目標T接收規 律性反射光（regular reflect light) RL，而產生關於規律性反 52 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) # 訂· --線· 479367 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（5〇) 射光RL之入射位置的資料。投射單元3771以及光接收單元 3772係彼此對應地配置，並有照射光學系統372〇介於其間。 特別地，投射單元3771相對於照射光學系統3720之光軸以 既定傾角之方向發出探測光DL。反射光RL以一角度進入光 接收單元3772。上述角度係相反於探測光dl相對於照射光 學系統3720之光軸的既定傾斜角。主控裝置3780同時亦為 一計算裝置，用以獲得若干測量結果，包括關於測量目標T 之高度的資料（藉由參考光接收單元3772測得之入射位置的 資料）。如是，主控裝置3780係構成上述非接觸式位移計 3770之一部分。投射單元3771包括用以經由處理窗379〇a 產生探測光DL之光源’並經由處理窗379〇a對工作件w上 的測量目標τ發射出探測光DL的點光束（spot beam)。光 接收單元3772包括一影像形成光學系統以及一直線感測器 (line sensor)。上述影像形成光學系統係用以組合來自測量 目標T的反射光RL，並使組合後的反射光Rl進入直線感測 為。上述直線感測器係在垂直於反射光RL之光軸方向延伸 於X—Z平面，並且感測工作件w垂直位置（高度）的變化。 上述架構細利用工作件W之高度與直線感測器的位置感測信 號呈一線性關係的特性。然而，當工作件w與照射光學系統 3720之光軸有相對傾斜的時候，非接觸式位移計377〇之輸 出將不僅反映出工作件貨的垂直位置（高度），亦包括傾斜 度。工作件w之傾斜度係藉由傾轉單元3742，使工作件之正 交線（normal line)平行於照射光學系統372〇的光軸而獲得 修正。為此，構成傾轉單元3742之上述三個支承件3742a藉 53 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公髮） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) .. -線· 479367 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7_五、發明說明（51 ) 由伸展或收縮至一特定之角度，而修正工作件與照射光學系 統3720的距離。上述步驟將在後面詳述。 測量目標ΤΙ、T2以及T3係位於一正三角形的三頂點。 上述測量目標個別與一處理區（圖中所示，工作件W的中心） 以既定之距離設置於工作件W。藉由控制XY平台單元，來 自頭各單元3771的探測光DL可連續地照至工作件W上的各 個測量目標ΤΙ、T2以及T3。工作件的傾斜度校正時，傾轉 單元3742作動，並使光接收單元3772的輸出個別平均輸出 至測量目標ΤΙ、T2以及T3。測量目標ΤΙ、T2以及T3的排 列，以及測量目標的數量可被修正，依據者例如所需之精密 度。特別地，若工作件W之表面有彎曲或其他變形，對各個 處理區域而言，三個、或更多之測量點必須被選用，以對處 以區域附近進行測量。上述之測量目標ΤΙ、T2以及T3僅需 在平面上即可，不需特別的記號，只要能產生一規則的反射 以向係針對依據本實施例之雷射退火裝置的操作進行說 明。 一開始，工作件W被搬運並安裝至雷射退火裝置中的平 台3730。平台3730上的工作件係對應於照射光學系統3720 排列為一直線。照射光學系統3720係用以導引退火雷射光 AL。接著，搬運照射光學系統3720的光罩3720b，或相對於 照射光學系統3720是當地搬運平台3730。在上述程序的同 時，來自雷射源3710的雷射光AL被轉換為直線或點，並照 射至工作件W上。在該工作件W上，非結晶矽或另一非結 54 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) #: 0 --線- 479367 A7 B7_ 五、發明說明（52) 晶半導體薄膜被形成，而上述半導體薄膜之一既定區域係藉 由雷射光AL對薄膜的照射及掃瞄進行退火與再結晶。結果 所產生的半導體薄膜具有合乎要求的電子特性。 平台3730上的工作件W相對於照射光學系統3720的傾 斜度與高度之校正動作將在以下進行詳細之說明。一開始， 將工作件W上處理區域為中心之正三角形的三頂點定義為 ΤΙ、T2以及T3。藉由控制XY平台單元3744，使工作件W 適當地移動於X—Y平面上，以連續地移動工作件上的測量 目標ΤΙ、T2以及T3至非接觸式位移計3770之一測量點。 在該程序中，投射單元3771發射出一探測光DL至各個測量 目標ΤΙ、T2以及T3。來自各測量目標ΤΙ、T2以及T3的反 射光RL係對應於光接收單元3772之入射位置轉換成一信 號。在主控裝置3780中，對各測量目標ΤΙ、T2以及T3之 高度的測量係藉由參考來自光接收單元3772之入射位置的 信號而獲得。對各測量目標ΤΙ、T2以及T3之測量的獲得應 包括工作件傾斜所產生之誤差。在該程序中，上述誤差係被 忽略，而工作件W的傾斜角0X與0Y係被校正，方法係藉 由傾轉單元3742控制測量目標ΤΙ、T2以及T3之高度至既 定程度。然後，藉由控制XY平台單元3744，使工作件W適 當地移動於X—Y平面上，連續地測得工作件上之測量目標 ΤΙ、T2以及T3的高度。藉由連續以上述方法對三點ΤΙ、T2 以及T3進行高度的測量與傾角校準，可逐漸地減少傾斜度所 導致的高度測量誤差。結果，當三點ΤΙ、T2以及T3之高度 測量結果會變為一致，0X=〇，0Y=〇,亦即供作件被調高 55 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) · --線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 479367 A7 B7_ 五、發明說明（53) 或調低至目標之高度。 雖然本發明已以具體之實施例說明如上，然其並非用以 限定本發明。例如，該系統可包括三個或多個非接觸式位移 計3770。在上述情況中，各非接觸式位移計3770係排列以同 時對工作件上的三個點進行測量。上述結構可快速地校正工 作件W的傾斜，而不需藉由動作XY平台單元3744移動工作 件W。 上述實施例中，傾轉單元3742係作動如一 Z平台。然而， 該系統可包括一獨立之Z平台，用以分別完全地校準工作件 W的傾斜度與高度。 上述實施例係採用一工作件W，具有玻璃基板以及於其 上形成之一半導體薄膜。然而，該工作件可為任何材料，只 要該材料可產生一規則之反射光。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 上述對焦系統係安裝於一雷射退火裝置，用以藉由退火 雷射AL對工作件W上的半導體層進行退火。上述對焦系統 不僅可應用於半導體材料之退火，亦可藉由適當之結構調整 (例如對雷射源3710以及照射光學系統3720)應用至脈衝 雷射處理裝置。上述脈衝雷射處理裝置可用以改良、切割或 焊接不同之材料。 第24圖係依據本發明之複合系統之結構的示意圖。圖中 包括作為主處理裝置的CVD系統3910，以及作為第二處理 裝置的雷射退火裝置3920。CVD系統3910在玻璃基板（工 作件）上形成一膜層，而雷射退火裝置3920對形成膜層的玻 璃基板施以雷射退火。 56 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 479367 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（54) 雷射對焦系統3920包括一密封式的處理室3921。處理 室3921包覆處理平台3922,用以裝置形成薄膜後之一玻璃 基板3901。該處理室3921的頂部具有一處理窗3923，用以 藉由通過一來自下述之雷射照射系統的雷射光束。處理室 3921的上部空間係用以包覆具有該雷射照射系統3925的框 架。 雷射照射系統3925透過一反射鏡3927接收產生自雷射 3926的一雷射光束，使該雷射光束具有一既定之輪廓，並將 其用以對焦於玻璃基板3901。該系統中，僅對具有矩形光束 的結構進行說明。後面將再對另一具有長形光束的結構進行 說明。 雷射照射系統3925包括者例如，用以支承一光罩的光罩 平台3928、一光學透鏡系統3929、以及一用以作為產生矩形 光束之元件的感測器3930。感測器3930係用以偵測光束在 基板3901上對焦之位置，並精密地校正對焦位置。 雷射退火裝置3920係藉由上述的複數避震平台設置於 地面3950。 上述CVD系統3910係透過一搬運室3970連接至處理室 392卜上述搬運室3970係用以包覆用以作為搬運機構之一基 板搬運臂（robot) 3960。特別地，如第25圖所示，處理室 3921係藉由蛇腹件（bellow) 3971連接於搬運室3970。處理 室3921與搬運室3970的連接部分係設置於基板搬運臂3960 從CVD系統3910夾持玻璃基板並將基板移至處理室3921的 地方。為保持處理室3921内部的清淨或維持固定之壓力，上 57 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ------------------ (請先閱讀背面之注音？^項再填寫本頁) 訂_ 479367 A7 _ B7___ 五、發明說明（55) 述連接部分必須需將空氣隔絕，而蛇腹件3971係提供此功 --------------#! (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 能。搬運室3970需要一閘門機構，用以管制CVD系統3910 與處理室3921的通連。上述閘門機構係常見者，在此未圖 示。 接著，藉由參考第26與27圖，將對上述避震平台的結 構（本發明之避震系統的基本構件）加以說明。避震平台3940 個別包括一上座（upper seating )424卜以及一空氣調節閥（air damper) 4242，藉由一避震橡膠4243連接至該上座4241。 處理室3921係設置於上座4241上方。經由壓縮機4244壓縮 的空氣透過控制閥4245使被供應至空氣調節閥4242中。空 氣調節閥4242包括一活塞單元4246,以及第一止推件4247。 活基單元4246係藉由供應之壓縮空氣而上下運動。第一止推 件4247係用以決定活塞單元4246震動時之低限位置。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 該上座4241包括一第二止推件4148。第二止推件4148 係用以決定避震平台3940作動之開—關，並決定定避震平台 3940之上限位置，特別地，用以決定包覆空氣調節閥“π 之外殼之高度方向的上限位置。包覆空氣調節閥4242的外殼 包括一位置偵測器4149,用以偵測外殼與第二止推件4148 間之相對距離。位置偵測器4149亦用以限制外殼或處理室 3921之位移（如後述）。若處理室則或包覆空氣調節闊 4242的外殼移動至超過既定之容許範圍，位置偵 4149 之-部分便卡合於第二止推件健，該卡合動作限制上述位 移，如第26圖所示。 位置偵測器4149係發初一偵測信號至一控制裝置 58 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公楚） 479367 A7 五、發明說明（56) 42100，用以作為一回授信號。控制裝置421〇〇藉由參考第二 止推件4148與位置偵測器4149間之相對距離而以偵測信號 控制該控制閥4245。控制裝置42100藉此操縱避震平台 3940，以減低處理室3921的震動。 特別地，當控制裝置42100測得上述相對距離等於或小 於既定高度時（例如，位置偵測器4149之一部分接觸於第二 止推件4148)，控制裝置42100停止對控制闕4245的操縱， 以停止避震功能。上述位置偵測器4149與第二止推件4148 之部分接觸係表示該上座4241或該空氣調節閥4242之上下 運動超過了容許範圍。藉由此關係，第二止推件4148之構成 係藉由使第二止推件4148的位置在垂直方向可藉由螺栓或 其他調整裝置而改變。 承上所述，避震平台3940分別具有一回受控制功能。藉 由上述功能，在第二止推件4148與位置偵測器4149間之相 對距離變動時，避震平台3940可控制用以決定壓縮空氣之避 震特性的氣壓，用以減低震動。此外，若上座4241或該空氣 調節閥4242之上下運動超過了容許範圍，避震平台394〇即 取消上述之回授控制功能。第二止推件4148的位置可以手動 凋整问低，並且可以選擇性地設定避震功能停止的位置。 具體地說，避震平台3940施行其功能之範圍係在活塞單 元4246接觸第一止推件4247的位置與位置偵測器4149接觸 第一止推件4148的位置之間。若上述兩位置間的距離係設定 為200/zm，避震平台3940係在上下± 1〇〇#m之範圍内施行 其功能。 59 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） I — — — — — — — — — — —— I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂， ;線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 479367 A7 B7 五、發明說明（57) 以下係對以矩形光束進行之高精密掃瞄加以說明。用矩 形光束用進行處理時，處理室3821的震動主要係產生自cvD 系統3910及地面3950之震動。上述震動具有之震幅至多加 或減數十微米，而蛇腹件3971因掃瞄所產生的位移亦有限。 為在使用矩形光束之掃瞄動作中確實執行上述之避震功能， 避辰平台3940之第二止推件4148與位置偵測器4149的相對 位置品汉疋至大於預測位移之程度。例如，將相對位移量設 為200//m。在此例中，來自地面395〇的震動經由上述回授 控制功能被複數之避震平台3940吸收，而CVD系統所產生 的震動則被蛇腹件3971吸收。 接著’將對以長形光束（long beam)進行之低精密度掃 _加以說明。以長形光束進行掃猫時，處理室中的處理平台 3922被移動，處理室3921之處理平台3922的重心位置產生 偏移，而整個處理平台3922因此易於產生大角度的傾斜。傾 斜度小時，便進行與上述矩形光束處理時同樣的避震功能。 然而傾斜度大時，第二止推件4148會限制該功能而使避震平 台3940停止作動。若避震平台3940停止作動，處理室3921 與蛇腹件3971便整體地移動，而處理室3921與蛇腹件3971 之相對位置不會變動。承上，蛇腹件3971即使承受大程度之 位移也不會受損。藉此，長形光束進行之掃瞄可容許相對於 矩形光束進行之掃瞄數十倍的震動，而該震動不會影響該掃 猫的精密度。 接著，參照第28集29圖，以下係對本發明之真空線性 致動( vacuum linear actuator )之機構構造的實施例進行洋 60 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------------^_wl — (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) la. 線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 479367 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Α7 Β7 五、發明說明（58) 細的說明。其中係說明適用於進行雷射退火之真空室的結 構。上述真空室係在第30圖中以虛線43100標示，其可為適 用於處在大氣壓力至大約lx 1(r6T〇rr之任何真空室。 真空室43100係包覆於一平台基座4309 (為〆固定於底 4之基座構件）。在該平台基座4309之兩側端，設有Y軸之 線性軸承4315與4320。線性軸承4315與4320在Y軸方向 彼此平行延伸，並用以直線地導引組合於上述軸承之一 Y軸 基座4314。在該Y軸基座4314之兩側端，設有一對線性軸 承4307。上述X軸線性軸承4307在X軸方向彼此平行延伸， 並用以直線地導引組合於此二軸承之一 X軸基座4306。X軸 基座4306上設有一觸輪（trolley) 4403。該觸輪4403係用以 支承包括一加熱裝置（heating heater )的平台43 02。平台43 02 上安置有一工作件（例如，一玻璃）4301。 X軸基座4306係藉由一對X軸線性馬達4408而驅動。 上述X軸線性馬達4408係設置於Y轴基座4314，並鄰接於 線性軸承4307。X軸基座4306的位置係由X轴線性編碼器 4410進行偵測。X軸線性編碼器4410係設置於Y轴基座 4314,並鄰接於X軸線性馬達44〇8之一者。上述結構係用以 直接地驅動X軸基座4306並直接地測得其位置。這可用以減 低傳統技術中因背隙（backlash)所產生之精密度的破壞，並 可快速回應狀況。 γ軸基座4314係藉由二線性馬達4318與4323加以驅 動。線性馬達4318與4323係設置於平台基座4309，並可獨 立地控制。γ軸基座4314的位置係於彼此相對之兩點以二線 61 本紐尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21G χ 297公爱） -------------t—訂---------線— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 A7 五 B7 、發明說明（59) f生編馬器4316與4321進行偵測，線性編碼器4316與4321 係裝置於平台基座4309，並個別鄰接於線性馬達4318與 4323 °如在X軸所示者，上述設計同樣地可用以減低傳統技 術中因背隙所產生之精密度的破壞，並可快速回應狀況。此 外’ Y轴方向的位置係藉由設於γ軸基座4314相對之兩側的 線性編螞器4316與4321 Υ測得。藉由參考個別測量的差異， 此結構可用以偵測並控制Υ軸基座4314的微小轉動。Υ軸基 座43丨4的微小轉動代表有一沿ζ軸（垂直於X與γ軸）的 轉動產生，以下稱之為「沿Ζ軸之轉動0」。 為避免平台4302之加熱裝置的熱輻射傳遞至X轴基座 4306以及γ軸基座4314中，一水冷平板4304係設置於觸輪 44〇3與Χ軸基座43〇6之間。上述χ軸基座43〇6亦包括一水 冷機構，用以避免平台4302之加熱裝置的熱輻射對於例如該 線性轴承產生干擾。此外，線性馬達的線圈在平台上作動時 亦會產生熱。因此，各馬達設有χ軸馬達線圈冷卻板4411 以及Υ轴馬達線圈冷卻板4319與4324，這些冷卻板可使線 性馬達之線圈冷卻。相同地，為避免熱變形對精度造成破壞 或減低，X轴線性編碼器4410以及Υ軸線性編碼器4316與 4321個別設有χ軸編碼器冷卻板4412以及γ轴編碼器冷卻 板4317與4322。這些冷卻板可使編碼器維持於一固定之溫 度。 ’皿 該系統更包括對應於X軸線性編碼器441〇之一電線導引 器(Cableguide)4413’以及個別對應於丫軸線性編碼器4316 與4321的電線導引器4425。上述電線導引器係於該等編瑪 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ' 線· 製 62 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 χ 297公釐） 479367 A7 五、發明說明（60) 器移動時’導引用以傳輸偵測訊號的電線，使訊號由X軸線 性編碼器4410以及Y軸線性編碼器4316與4321傳輸至一固 定單元。 接著，參照第31與32圖，以下係針對本發明之光罩平 台驅動機構進行說明。以下將由上至下依序對該平台之結構 加以說明。該平台包括設定於一固定單元（未圖示）之基座 板4601。基座板46〇ι於中心具有一大圓形開口。該基座板 4601包括一父又滾子軸承（cr〇ssr〇iier bearing) 4703，設置 於上述開口處之邊緣，其中包括設於其最底側之一 0轴可動 單元4604。上述0軸可動單元46〇4係可轉動地設置於0軸， 例如’通過交又滾子軸承47〇3的Z軸。0軸可動單元4604 中央對應於基座板4601之開口具有一開口。在0軸可動單元 4604的下方，該平台設有一 γ軸可動單元47〇7。γ軸可動單 元4707係可轉移地設置於γ轴（平行於通過一對γ軸線性 轴承4707的方向）。該等γ轴線性轴承係相互平行地延伸於 Y轴方向。上述γ轴可動單元4707對應於基座板4601之開 口亦設有一開口。 上述Y軸可動單元4707在一空間中設有一 X軸可動單 元4610，用以確保上述γ軸線性軸承47〇6之設置。抬升 (lifting)空氣軸承4611以及一搖動導引（yaw guide)空氣 軸承4615與4616係用以在又軸方向導引上述χ軸可動單元 4610。X軸可動單元4610對應於基座板46〇1之開口亦設有 一開口。 具體地說，X軸可動單元4610係定位於0轴可動單元 63 本紙張尺度適用中關家標準（CNS)A4規格（210 X 297公楚） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂·· 線. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 479367 Α7 Β7 五、發明說明（61) -------------— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 4604與Y軸可動單元47〇7之間，並藉由抬升空氣轴承4611 在X轴方向可移動地設置。上述括升空氣轴承4611係設置於 上述Y軸可動單元4707面向上述χ軸可動單元461〇的表 面。抬升空氣轴承4611係用以藉由排出壓縮空氣至該乂袖< 動單元4610的下表面，而浮動上述χ軸可動單元461〇。該 圖所示的機構包括三個抬升空氣軸承4611，以12〇度之角度 間隔設置。 -線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 X軸可動單兀4610係以磁性材料製成。γ軸可動單元 4707更設有吸力磁鐵4618，設於朝向該χ軸可動單元461〇 之一面。在該例子中一共具有九個吸力磁鐵4618，其中每三 個裝設於一個抬升空氣軸承4611上。此外，χ軸可動單元46ι〇 具有平行於X軸方向之兩緣。透過上述兩緣，可藉由設於γ 軸可動單元4707之搖動導引空氣軸承4615與4616對χ軸 可動單元4610在X轴方向進行導引。上述搖動導引空氣軸承 4615與4616係分別為X軸可動單元461〇之兩緣而設置。 此外，X軸可動單元4610上的兩個搖動導引空氣軸承4616 分別具有一經預力（pre-load )之活塞4620，上述活塞係組合 以對上述之一邊緣施以一預力。一光罩平台4730係藉由突出 部（boss) 4710-1設於上述X軸可動單元4610。上述光罩平 台4730於中央設有一開口，並由該γ軸可動單元4707實施 投射，並且具有用以支承底部之光罩4714的支承單元。光罩 平台4730之上述開口係稍小於基座板4601的開口。 上述光罩平台之結構具有三個自由度：X、Y以及<9軸。 0軸驅動馬達4605之輸出軸係沿上述0軸驅動馬達4605的 64 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） A7 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（62) " ' 軸的方向移動，用以推動一 0軸驅動才反4619。上述動作 ㈣動早7L 46G6相對於中心可沿z軸以逆時針方向轉 上述0軸驅動馬達偏5的輪出軸並非^於㈣軸驅動板 9二因此，一牽引彈簧牝17係設置於基座板46〇ι與θ軸 二早7L46G6之間，以在順時針方向提供—預力。該結構可 則、軍:如交叉滾子軸承·3之摩擦力所產生的㈣或不規 軸可動單元樣的旋轉角係以空心轉動編碼器 人進行量測，以確保其精密度。該轉動編碼器47〇2係結 口於抑轉動軸4704]，而該轉動軸4704]係設置於上述㈣由 =動單το 46〇4亚與之一同轉動。藉此，0軸可動單元糊*之 轉動可具有良好的精密度。 < Θ軸可動單元彻4之一側肖γ軸可動單元侧之一側 間.又：-γ軸線性馬達獅，用以在γ軸方向驅動該Y軸 可動單元4707。該γ軸可動單元47〇7的位置係藉由一 丫軸 線性編碼器4709進行量測，該γ軸線性編碼器係鄰接於上述 Υ軸線性馬達4_。χ轴可動單元柳仙χ軸線性馬達 4713進行驅動。X軸線性馬達4713係設置於該γ軸可動單 一 的下方，而其可移動部分係連接於突出部4710-1，用 ，在X軸方向驅動該X軸可動單元461〇以及突出部。 軸可動單元4610的位置係以χ軸線性編碼器々Μ]進行 里測。X軸線性編碼器係設置於γ軸可動單元47〇7之下端 與突出部4710-1之間。 以下係說明該X軸可動單元4610的導引機構。在實際 操作中，一雷射光係照射至置於光罩下方之工作件（未圖 65 t mWmTcNS)AA ^ (210 X 297 ---- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂： 線· _ 479367 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（63) 示），當掃瞄以一等速度進行時，該雷射光係以中央之該開 口為光徑。因此，X軸可動單元4610必須具備高度之可追蹤 性（trackability)與排列準確性（alignment accuracy)。承上 所述，X軸可動單元4610的導引機構係使用流體軸承 (hydrostatic bearing)，並設有二垂直（徑向）與水平導引 機構。設於Y軸可動單元4707的抬升空氣軸承4611以及X 轴可動單元4610之導引表面設有用於垂直導引的流體軸 承。特別地’為保持大約5 // m至1 〇 β m之一間隔以獲得高 度之導引穩定度，係以設於Y軸可動單元47〇7的磁鐵4618 之吸力施以一預力。 基本上，空氣軸承係設置於可移動單元之一側。然而， 在此機構中’抬升空氣轴承4611並非設置於X軸可動單元 461〇，而是設於具有X轴可動單元461〇之基座的γ軸可動 單元4707。該配置所利用的獨特方式對χ軸可動單元461〇 是重要的，它減少X轴可動單元461〇的重量，並且減少用於 空氣軸承之空氣供應管的連接數量。空氣供應管會干擾乂轴 可動單元4610的移動。 a置於X轴可動單tl 4610之上述兩對搖動導引^氣轴承 4615與4616具有用以水平導引χ軸 神J動早元4610的流體軸 承。該等搖動導引空氣軸承4615歲^ 〇 4616係將X軸可動單元 4610夾於中間，上述兩個搖動導引★ * 張力螺栓4621張力螺栓4621支持氣轴承4615係'刀別以 別設置於X軸可動單元461GJUx&蛾^張力螺栓4621係分 氣軸承4615。藉由調整各張力螺拾觸於上述搖動導引空 的犬出度，便可控制上述 66 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) #· . -·線· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 χ 297公麥^---- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 479367 A7 ___B7__ 五、發明說明（64 ) X軸可動單元4610的水平位置。 搖動導引空氣軸承4616係排列於上述搖動導引空氣軸 承4616之相反側，並以具有固定預力之活塞4620加以支承。 上述結構可維持上述流體軸承間隙的固定，而不受例如熱形 變、機械處理精度、以及上述X軸可動單元4610、Y軸可動 單元4707以及其他構件之配合誤差。 上述空氣軸承之所有支撐點係球狀式地以陶瓷球加以支 承。即使上述空氣軸承表面以及其相對面的平行度會因滾 動、熱形變、以及該相反面之變形而減低，其改變在某程度 尚可被補足。 ， 第33與34圖係分別顯示一草圖，用以顯示一真空室的 平台單元，其中包括本發明之氣動式傾轉機構。上述平台單 元係設置於可形成真空或減壓之真空室。上述圖中並無顯示 上述真空室。 本發明之上述氣動式傾轉單元包括一基座5102、三個蛇 腹汽缸（bellow cylinder) 5104-1、5104-2、以及 5104-3、以 及設於基座5102之一板狀彈簧5103,用以支承一平台5201。 上述蛇腹汽缸係5104-1以氣體驅動。上述板狀彈簧5103係 十字形的。平台5201之下端設有一台座，並且板狀彈簧5103 之中央（交叉處）係藉由例如螺釘固定於該台座。板狀彈簧 5103之四端係分別藉由支承件5202-1固定於基座5102。 蛇腹汽缸（bellow cylinder) 5104-1、5104-2 以及 5104-3係分別包括包覆於一蛇腹件（bellow )的氣動汽缸。即使該 氣動汽缸有空氣洩漏，上述結構可防止空氣進入上述真空 67 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ;線· 479367 A7 _____B7 _ 五、發明說明（65 ) 室。 上述氣動傾轉機構使該板狀彈簧5103可以支承上述平 台5201，並藉由對上述蛇腹汽缸5104-1、5104_2以及5104-3供應壓縮空氣使上述蛇腹汽缸5104-1、5104-2以及5104-3 伸展與收縮。上述氣動傾轉機構藉此可調整上述平台5201的 高度與傾度。 第35圖係顯示一照射光學系統5420之結構。其中係藉 由一雷射源（未圖示）發射一雷射光AL，使之進入一均勻器 5421。均勻器5421包括第一到第四圓柱透鏡陣列CA1至 CA4，以及一聚光鏡5521a。圓柱透鏡陣列CA1至CA4係用 以分別控制垂直雨水平方向的雷射尺寸，而聚光鏡5521a係 用以聚光該雷射光。第一與第三圓柱透鏡陣列CA1、CA3在 平行於紙面的剖面上具有曲率，而第二與第四圓柱透鏡陣列 CA2、CA4在垂直於紙面的剖面上具有曲率。 雷射光AL係透過一轉動鏡5255由均勻器射出，而進入 光罩總成5422。光罩總成5422包括一光罩5522a、一反射構 件5522b以及一電場透鏡（fieid lens) 5522c。光罩5522a於 下端面5580設有圖案。該圖案係用以照射雷射光al並使之 照射於工作件W。反射構件5522b係用以限制雷射光aL，使 之不得照射光罩5522a之圖案光的傳送區的邊緣（亦即開口 處）以及防止產生反射光。電場透鏡5522c係用以校正瞳孔 (Pupil)之位置，反射構件5522b係設置與光罩5522a成一 角度，並且使反射構件5522b的上端面5581之一反射光rL 以光轴OA的方向射出，而藉由電場透鏡5522c進入一光阻 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) # 線_ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 68
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經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（66) 尼器（beam damper) 5526。上述電場透鏡5522c可以包括部 分的上述均勻器5421。 雷射光AL通過光罩5522a而進入一投射透鏡5423。投 射透鏡5423係用以縮小並投射（亦即，形成一影像並移動） 一狹縫影像至上述工作件W的表面。上述狹縫影像係一賦予 圖形的光束，形成並傳送自以雷射光AL照射的光罩5522a。 接著，藉由參考第36與37圖，以下係說明依據本發明的 CVD系統之第一實施例。第36圖所示之cvD系統中，用以 作為閘絕緣層之一矽氧化物膜係形成於一典型之TFT玻璃基 板7111，並且最好使用一矽化物作為材料氣體。該cvd系 統之外殼7112係一真空外殼，其内部係藉由一抽空機構 (evacuating mechanism) 7113在薄膜形成時保持既定程度之 真空。抽空機構7113係連接至設置於真空外殼7112之一抽 空風門（evacuating port) 7112b_l。 真空外殼7112係於垂直方向之中央包覆於一隔板 (partition) 7114。隔板7114係構成以傳導性材料，並設置 於大約水平之位置，且具有例如大致成方形板的形狀。隔板 ?114的周圍係接觸於真空外殼7112的周壁。隔板7114係用 以將真空外殼7112的内部分隔為二腔室，即上腔室與下腔 室。上腔室係形成一電漿產生空間7115，而下腔室形成一薄 膜形成空間7116。隔板7114具有一既定厚度以及整體平整 之形狀。隔板7114之平板形狀係相似於真空外殼7112的水 平剖面。隔板7114具有一中空部7124。 坡璃基板7111係設置於薄膜形成空間7116中的基板支 69 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐） 請 閱 讀 背 之 注 3 填丄喜游 訂 479367 A7 B7_ 五、發明說明（67) 承機構7117。玻璃基板7111係大體上平行於隔板7114，並 適當設置使膜層形成面（其上端面）對應於隔板7114之下端 面。基板支承機構7117的電位係保持於接地電位，該電位等 同於真空外殼7112的電位。基板支承機構7117内更包括一 加熱器7118。加熱器7118係用保持玻璃基板7111之溫度於 一既定程度。 以下係說明真空外殼7112的結構。為便於組裝，真空外 殼7112包括一上殼體7112a與一下殼體7112b。上殼體7112a 形成上述電漿形成空間7115，而下殼體7112b形成上述薄膜 形成空間。上殼體7112a與下殼體7112b組成該真空外殼7112 時，隔板7114係插設於兩殼體間。隔板7114係藉由其周邊 接觸環狀絕緣構件7121與7122之下端絕緣構件7122而設 置。設置一電極7120時，係使間環狀絕緣構件7121與7122 插設於上殼體7112a與該電極7120之間。上述結構分別於隔 板之上端與下端分隔並形成電漿產生空間7115以及薄膜形 成空間7116。具體地說，上述隔板7114與上殼體7112a係構 成該電漿產生空間7115。電漿產生空間7115中，隔板7114、 上殼體7112a以及電極（無線電頻率電極）7120係構成電漿 7119形成之一區域。電極7120大約設置於隔板7114與上殼 體7112a的中央。電極7120具有複數孔7120a。上殼體7112a 包括上述二環狀絕緣構件7121與7122，沿其内側面設置。 隔板7114與電極7120係藉由環狀絕緣構件7121與7122加 以支承固定。環狀絕緣構件7121具有一進口管7123，用以 自外部輸入氧氣到電漿形成空間7115。進口管7123係藉由 70 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------------— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂·· --線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 五、發明說明（Μ) —流量控制器（未圖示）連接於氧氣源（未圖示）。該流量 控制益係用以控制流量。 #1 — (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 線· 隔板7114將真空外殼7112之内部分隔為電漿產生空間 7115以及薄膜形成空間7116。隔板7114具有複數之貫孔 7125 °貫孔7125係符合既定條件，通過且分散地設置於内部 空間7124。電漿產生空間7115僅能藉由貫孔7125通連至薄 膜產生空間7116。隔板7114形成之内部空間7124係用以驅 散上述材料氣體，使之均勻地供應至薄膜產生空間7116。此 外’隔板7114之下端壁包括複數發散孔7126，用以供應材 料氣體至薄膜產生空間7116。貫孔7125及發散孔7126係符 合於以下之既定條件。貫孔7125與發散孔7126係分別依據 以下條件而設計。内部空間7124中，連接有一導入7128， 用以導入材料氣體至内部空間7124。内部空間7124包括近 乎水平之一均勻板7127。均勻板7127具有複數之貫孔 (perf〇rate hole) 7127a，藉以自發散孔7126均勻地導入材料 空氣。如第37圖所示，均勻板7127係將隔板7114之内部空 間7124 —分為二，上部空間7124a以及下部空間7124b。材 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 料空氣係藉由導入管7128供應至内部空間7124。藉由上述 、'、°構’材料氣體係供應至上部空間7124a，並經由均勻板7127 之上述貫孔7127a導入下部空間7124b，在經由發散孔7126 進入上述薄膜形成空間7116。上述結構可均地將材料氣體供 應至整個薄膜形成空間7116。 第37圖係一放大圖，用以顯示隔板7114之部分。亦即 基本部分·貫孔7125、發散孔7126以及均勻板7127。例如， 71 479367 A7 五、發明說明（69) 貫孔7125在電衆產生空間7115 _側具有一較大直徑，而在 膜層形成空間7116 —側具有一喉部、較小的直徑。 上殼體7112a包括一能量供應桿7129設於頂部。能量供 應才干7129係設置於電極7120，且對電極712〇供應一無線電 頻率能源以進行放電。上述電極712〇係用以作為一無線電頻 率電極。能量供應桿7129係包覆於一絕緣物7131，以使該 桿與其他金屬部分絕緣。 以下係說明上述使用CVD系統之膜層形成程序。玻璃基 板被搬運至真空室7112，並藉由一未圖示之移動機械 臂女置於一基板支承機構7117。藉由抽空機構7113,真空室 7112内部係被排空，並保持於既定程度之低壓。接著是氧氣 通過導入管7123被供應至真空室7112的電漿產生空間 7115。氧氣的流率係藉由外部流率控制器加以控制。氧氣之 流動速度（u)係依據以下的公式（◦與（2)計算·· Q〇2= P02UA ( 1 ) P〇2= ( P02RT ) /Μ (2 ) 其中Q〇2為氧氣的流率，ρ〇2為氧氣的壓力，ρ〇2為氧氣之密度， R為氣體常數，而Τ為溫度。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 分別地，材料空氣的矽化物係透過導入管7128進入上述 隔板7114的内部空間7124。矽化物首先供應至内部空間7124 之上部空間7124a，並藉由均勻板7127被均勻化，並發散至 下部空間7124b，而通過發散孔7126直接供應至膜層形成空 間7116。特別地，矽化物係在不接觸上述電漿的情形下導入 膜層形成空間7116。當加熱器7118被供以能量，膜層形成 72 〇〇/ A7 ^^----- B7__ $ N發明說明（70) 窆間7116之基板支承機構7117將預先被維持於既定溫度。 在上述狀態下，一無線電頻率能量被經由能量供應桿 7129供應之電極7120。無線電頻率能量產生放電而形成一氧 電漿（oxygen plasma) 7119，環繞於電漿產生空間的電極 7!2〇。氧電漿7119的產生可導致原子團（radical)的形成（激 發之活躍分子）。 上述結構中，真空外殼7112係藉由傳導材料之隔板 (partition) 7114形成一電漿產生空間7115以及薄膜开》成空 間7116。當玻璃基板7111之表面形成一膜層時，電漿產生 空間7115中上述氧氣係導入並且使上述無線電頻率能量產 生放電至電極7120而形成氧電漿7119。分別地，材料氣體 狀矽化物係透過不空間7124以及隔板7114的發散孔7126並 直接地被導入膜層形成空間7116。產生於電漿產生空間7115 的氧電漿之原子團係通過隔板7114之複數貫孔7125而進入 膜層形成空間7116 ’而上述石夕化物係經由内部空間7124以 及隔板7114之發散孔7126並直接導入上述膜層形成空間 6。上述貫孔712 5之結構（形狀）係適用限制直接導入之 上逃石夕化物由膜層產生空間7116回流至電槳產生空間。承上 所迷，上述之材料氣體狀矽化物係直接地導入膜層產生空間 7116，並且不直接接觸於氧電漿7Π9,而可避免矽化物與氧 電槳產生劇烈的反應。接上述方法，可在基板7111之表面生 成〜％氧化物膜，該基板係位於上述膜層形成空間，且上述 表面係朝向隔板7114的下端。 上述結構中，隔板7114之複數貫孔7125的大小以及其 73 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂· --線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用^5^標準(CNS)A4規格⑽ X 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 479367 A7 B7 ---------- 五、發明說明（71 ) 他尺寸係設疋適用以限制氧氣之流通於一既定範圍，藉以使 電漿產生空間7115的氧氣在貫孔中形成一物質傳輸流，並使 上述膜層形成空間7116之矽化物發散且通過上述貫孔7125 而進入電漿產生空間7115。特別地，上述尺寸係設定符合下 列關係：uL/D>l ’其中D為氧氣與矽化物相互之氣體發散係 數，其中氧氣與石夕化物係在溫度T下通過隔板7114之貫孔 7125，而上述L為貫孔7125具有最小直徑之部分的長度（貫 孔之特性長度）’而11為氣體流速。上述貫孔之尺寸條件最 好同樣地應用於隔板7114的發散孔7126。 關係式uL/D>l係藉由下列方式導出。例如，氧氣以及矽 化物的移動關係乃依據下列之公式（3)，其中psiH4為矽化 物氣體的密度，uSiH4為之發散流體速度，而DsiH4 〇2為相互氣 體發散係數。貫孔特性長度定義為L時，公式（3)可逼近至 公式（4)。比較公式（4)的兩侧，矽化物之發散流動速度 UsiH4係表示為-DSiH4-〇2/L。依據上述之公式（丨）和（2)可獲 得氧氣流動速度並定義為U，而矽化物之發散流動速度係表 不為-DsiH4-〇2/L，上述兩種流速之比值的絕對值（亦即，1_ u/(_DSiH4_02/L) | = uL/ DSiH4_02 )即為氧物質傳輸率和矽化物發 政率的比值。比值uL/ DSiH4_〇2為1或更大時代表傳送的流率 大於t政;^率。具體地說，比值uL/DsiH4-〇2為1或更大時代 石夕化物之發散較少影響矽化物的傳送。 PSiH4UsiH4= -DsiH4-02gradpsiH4 ( 3 )
PsiH4UsiH4^ *DsiH4-02pSiH4/L ( 4 ) 接著，以下係說明一實施例。依據公式（4)求得的值為 丨—丨丨丨—丨—丨丨1 - I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) •laj' •線· 74 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 479367 A7 B7 五、發明說明（72) 11，條件為薄膜形成在隔板7114溫度300°c之下，而隔板7114 之貫孔7125直徑為0.5mm，直徑〇 5mm之貫孔7125數量為 500並具有長度（L) 3mm ’氧氣的氣體流率為500sccm，膜 層形成空間7116的壓力為l〇〇pa。上例中，氧氣的流率影響 矽化物氣體之傳輸至比矽化物氣體之發散更合乎要求的程 度，而石夕化物氣體更少發散進入電聚產生空間7115。 承上所述，隔板7114具有上述特性之大量之貫孔7125 以及發散孔7126，分隔且絕緣上述電漿產生空間7115和膜 層形成空間7116，以使之分別形成封閉空間。直接地導入膜 層形成空間之矽化物不會直接地與氧電漿接觸。藉由本發明 之系統，可避免矽化物劇烈地與氧電漿產生反應，如習知技 術所發生者。 接著，第38圖係說明本發明之CVD系統的第二實施例。 第38圖中，各構件大上與第36圖以同樣標號表式的構件相 同，而其詳細說名在此不加以重複。第二實施例之結構特點 為其上殼體7112a的頂部内部具有一板絕緣構件乃^並且上 述電極7120係設置於板絕緣構件7333下端。電極為一 單存板件，不具有孔7120a。電極712〇以及隔板7ιΐ4以^行 板電極之結構組成電漿產生空間7115。其他部分之結構與上 述第一實施例所示相同。此外，第二實施例之c v D系統的運 作及其優點亦與第一實施例者相同。 接著，第39圖係說明本發明之CVD系統的第三實施例。 第39圖中，各構件大上與第36圖以同樣標號表式的構件相 同，而其詳細說明在此不加以重複。第三實施例的結構 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) _ --線- 75 A7 ----B7_____ 五、發明說明（73) " - 為裱狀絕緣構件7122形成於上殼體7112a之側壁的内部，並 額外具有一第二氣體導入管7423。該第二氣體導入管MU 係由外部將一清潔氣體導入電漿產生空間7115。第二氣體導 入官7423係透過用以控制流率之一物質流率控制器（未圖 不^連接至一清潔氣體源（未圖示）。當一清潔氣體通過第 一氣體導入管7423導入電漿產生空間7115，並且電極712〇 被由無線電頻率能量源供應以一無線電頻率能量時，電聚產 生空間7115變產生一電漿。該電漿係用以形成用以清潔基板 7111之膜層表面的原子團。上述之清潔氣體包括例如Nf3、 C1F3、C2F4、c2F6、H2、02、N2、F2、Ar 以及其他稀有氣體及 鹵化物氣體。本實施例之其他結構係與第一實施例所示者相 同。 氣體導入管7123以及第二氣體導入管7423係藉由控制 而被擇一使用。本實施例中，清潔氣體系預先導入以清潔基 板7111之膜層表面，而膜層形成氣體接著導入，以在基板 7111之膜層表面上形成一閘絕緣膜層。 特別地，於表面具有一雷射退火膜層（複晶矽膜層）之 上述基板7111係安置於基板夾具7117，而上述清潔氣體接 著由第二氣體導入管7423導入電漿產生空間7115，而使一 無線電頻率能量經由能量供應桿7129供應至電極7120。藉 由上述步驟，電漿產生空間7115被預先施以放電而產生一清 潔氣體電漿7419。結果，電漿生成原子團並經由隔板7114 之複數貫孔7125發散至膜層形成空間7116。原子團接著清 /糸基板7111之膜層表面。上述結構可移除基板經雷射退火後 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂： --線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 76
479367 A7 B7_ 五、發明說明（74) 在膜層表面形成的雜質。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 上述基板清潔程序完成至既定標準後，係將氧氣自導入 管7123導入該電漿產生空間7115，而使一無線電頻率能量 經由能量供應桿7129供應至電極7120。藉由上述步驟，電 漿產生空間7115被預先施以放電而產生一清潔氣體電漿 7119。結果，電漿生成原子團並經由隔板7114之複數貫孔 7125發散至膜層形成空間7116。接著，藉由原子團的供應， 材料氣體係由導入管7128經過隔板7114導膜層形成空間 7116。膜層形成空間7116中，上述原子團與材料氣體反應而 生成一閘絕緣膜層於基板7111的表面。 本發明之膜層形成系統最好是保持於真空狀態。 接著，以下係說明藉由本發明之實施例的系統生成膜層 的程序。 第40圖係說明本發明之膜層形成系統。第40圖中的數 字7112係表示第36圖的真空外殼。真空外殼7112包括具有 大量貫孔的隔板7114、電漿產生空間7115、以及膜層形成空 間7116，而上述隔板7114分隔電漿產生空間7115與膜層形 成空間7116。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 第40圖中的系統整體包括一膜層形成材料氣體供應單 元7512。上述材料氣體係供應自膜層形成材料氣體供應單元 7512，經由具有一物質流率控制器（mass flow controller， MFC) 7513a之氣體導入通道7513導入隔板7114的内部空 間7124。上述材料氣體包括SiH4以及其他矽氫化物之混合物 (SinH2n+2,其中η為1或大於1之整數）。膜層形成空間中， 77 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 479367 A7 五、發明說明（75) 材料氣體被經由隔板7114的内部空間7124導入而與自隔板 7114之複數貫孔7125導入的原子團產生反應，而材料氣體 係被分解而在搬運至膜層形成室的基板上沈澱為一矽氧化物 薄膜。藉此，便形成膜層了。 氣體導入通道7513中有一主控制器7514，用以作為 MFC7513a中材料氣體流率的控制器。控制$ 7514可控制 MFC7513a中材料氣體流率’藉以將導入膜層形成空間㈣ 之材料氣體的供應控制於既定範圍，如下所述。第41圖係顯 不材料氣體流率之變化，其中以橫座標之時間⑴與縱座標 之材料氣體的流率（seem)進行說明。在該實施例中，控制 器加控制MFC7513a中材料氣體流率的方法係為：在最初 幾個放電步驟中（亦即，在最初幾個膜層形成步驟中），限 =導入至膜層形成空間7116之材料氣體的流率（供應流 2方Ϊ後提升之。接著，以下係說明限制材料氣體供應流 第42圖係顯示材料氣體·4供應流率的限制程序，其 =標為時間而縱座標為供應流率。在時間橫座標上，設 =ω、u、以及t2。當電漿產生氣體時，例如氧氣⑻ 始的脖p,彳間⑺為氧氣導人電漿產生室以及氧氣之放電開 亦即膜層形成之開始時間。在時間U上，漏4 二時二承上’於時間⑴至11間沒有S恥導入。自。到 -固〜^ 的供應流率隨時間逐漸增加，而於t2到達 之Η私，藉由限制在最初幾個膜層形成步驟（包括放電 ’、即’to至ti’以及tl附近）限制材料氣體的流率， (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 -n I . -----------------------國豕標 78 297公釐） 479367 A7 B7 五、發明說明（76) 該矽氧化物薄膜之形成可避免在最初幾個膜層形成步驟中產 生過多的矽。此外，藉由其後逐漸增加材料氣體的流率，可 縮短膜層形成週期，而產生實用性的改良。 由時間tl到t2，上述材料氣體的之供應率可被控制而增 加’其依據者包括一步進（step )函數、一比例函數、一線性 函數、一二次曲線函數、以及一指數函數以及其他函數。 上述實施例中係以矽化物作為材料氣體的例子。然而， 材料氣體並非限定於矽化物，而亦可採用TE〇s以及其他氣 體材料。此外，可應用本發明的膜層形成不僅止於矽氧化物 膜層，其中亦包括矽氮化物膜層。可應用本發明之原理之處 理程序為··材料氣體與電漿接觸而形成對製程有不利影響的 粒子與離子的程序、以及應用至膜層生成、表面處理、等向 (isotropic)蝕刻、以及其他處理。實施例提出的隔板具有雙 層結構，然其亦可具有多層結構。 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 ------------—— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 承上所述的本發明，舉例而言，當矽化物或其他材料氣 體形成一石夕氧化物膜層於一大型基板時，其真空外殼具有含 合乎既定條件之複數貫孔或發散孔的隔板。該隔板將真空外 殼的内部空間分隔為電漿產生空間以及膜層形成空間。在電 漿產生空間中形成活潑物質（active species )，並經由隔板的 貫孔導入膜層形成空間。此外，將材料氣體經由一内部空間 以及隔板之發散孔直接導入該膜層形成空間，且使之不與上 述電毁接觸。藉由上述結構可防止材料氣體與電漿的劇烈反 應’而避免在基板中形成粒子以及離子之發生率。 此外，本發明的系統可均勻地導入上述材料氣體，並可
479367 A7 ----------- B7______— 五、發明說明（77) 經由隔板上的複數貫孔均勻地供應氧氣原子團 。該結構在對 -------------I -- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 基板附近提供合乎要求之原子團與矽化物或其他材料的散佈 條件，而有效地在依大型基板上形成一膜層。 第43圖係一工具群組系統的側邊剖視圖。系統中包括一 膜層形成室8101、一裝載—鎖定室81〇2、以及一搬運室 8103。膜層形成室8101係用以在基板81〇9上形成一矽氧化 物薄膜。搬運室81〇3設有一般運機械臂813〇，作般運裝置 之用。 ;線· 膜層形成室8101中設有一 CVD單元8113。CVD單元 8113於内部產生電漿，而將活潑物質（actWe species)由電 漿中取出，用以形成上述矽氧化物膜層。搬運室的結構 係孩灵例之系統之一大特點。如第圖所示，搬運室8 具有一氣體導入系統（以下稱之為「壓力調節氣體導入系 統」）8132。壓力調節氣體導入系統8132將對膜層形成無負 面影響之氣體導入系統内部，以調節内部壓力。該實施另中， 壓力調節氣體導入系統8132導入者為氫氣。壓力調節氣體導 入系統8132具有一流量調節器以及一過濾器（未圖示），以 在既定流率下導入高純度的調節氣體。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 所言「對膜層形成無負面影響之氣體」係指包括對形成 膜層之品質無負面影響的氣體。該等氣體包括氫氣及其他不 會直接影響膜層形成的氣體，以及可用以改善膜層產出品質 的氣體。 具有壓力調節氣體導入系統8132之搬運室81〇3的設計 係基於搬運室8103之抽空（evacuating)單元8131的技術概
A7 五、發明說明（7δ) 心。具體地說’在本實施例系 被保持於低於膜層形成室8101的真空度運至8103的内部麼力 搬運室81〇3之抽空單元813 至相對較高的麼力，藉此可節省成二搬運至内部抽空 元仙中，舉例而言，可利用—乾幫浦=咖之拙空單 機械推進幫浦。上述兩組件接可以低成本取=PUmp)以及一 /知的搬運室咖之抽空單元仙中， :統的抽空速度係大於膜層形成室所使用 二= :的壓力抽空至低於膜層形成室的壓力。“== molecul )㈣、部壓力，需要使用渦輪分子（turbo 窗ecuar f浦或其他昂貴的真空幫浦。具體地說，若既定 壓力為IPa或更高，該系統可採用廉價之乾幫浦（㈣叫叫） 以及機^推進幫浦’但如果既定壓力低於心，該系統便需 使用較前者貴數倍之渴輪分子幫浦或其他昂貴的幫浦。 藉由搬運室8103内部之上述相對較高壓力，可縮短抽空 的動作而增加整體系統的生產效率。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 搬運疋8103具有改性劑（m〇difier)供應單元8133亦為 本貫鉍例之系統的一大特點。改性劑供應單元8133供應一化 學物質（以下稱之為「改性劑」），以對基板81〇9之表面進 行一改良動作。以下將對該設計進行詳細說明。 改性劑供應單元8133係用以提供能量予導入自改性氣 體導入系統8134的氣體，而形成電漿。上述改性劑供應單元 8133結構係藉由第44圖進行解說。第44圖係一側邊剖視示 81 本紙張尺度適用中國國豕標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公爱 479367 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（79) 意圖，顯示第43圖所示之搬運室8103的改性劑供應單元8133 的結構。 改性劑供應單元8133具有大體相同於第36圖所示系統 的結構。然而，該系統不具有氣體導入系統，而隔板7114為 依據有複數孔的平板。如第43圖中，改性劑供應單元8133 係設置於搬運室8103，搬運室8103係設置於位在膜層形成 室8101和搬運室8103之間的閘門8104a附近，並設於基板 8109之搬運線上方。 改性氣體導入系統8134供應氫氣至電漿產生空間，如壓 力調節氣體導入系統8132 —般。壓力調節氣體導入系統8132 的設管（piping)可能會與改性氣體導入系統8134產生支流。 藉此特性，壓力調節氣體導入系統8132亦可用以作為改性氣 體導入系統8134。 改性氣體導入系統8134將氫氣導入電漿產生空間時，上 述無線電頻率能量源作動，而形成電漿而產生活潑氫物質 (active hydrogen species)向下方流出。本實施例中，活潑 氫物質（active hydrogen species)係用以作為改性劑，而供 應至基板的表面以改良該表面。舉例而言’如基板8109表面 有氧化發生，氧化的表面可藉由上述之改性劑而減少。在改 性之過程中，可使基板在搬運線上停止，或連續移動以求較 高效率。 以下係說明本類系統之一第二實施例。第二實施例的系 統之主要特點為一雷射退火程序，以及可在真空中連續進行 之一閘絕緣膜層形成程序。上述程序被需要於以複晶矽膜層 82 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) # - --線· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 479367 A7 ...........—.…—...........-. 五、發明說明（8G) --------I!!· ^^1 I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 作為通道層（channel layer)之TFT-LCD的生產。第二實施 例的系統中，搬運室8103亦具有一壓力調節氣體導入系統 8132’而搬運室8103的内部係維持於高於ipa的真空壓力， 此壓力低於膜層形成室8101的壓力。壓力調節氣體導入系統 8132將氫氣導入搬運室8103，如前。 第二實施例的系統中，基板8109的表面係於退火程序後 藉由改性劑進行改良。上述架構對於產出之TFt的工作特性 私/貝了重要的角色。非結晶；5夕膜層藉由退火程序結晶為複晶 石夕膜層日守表面會具有石夕之開放端（unbounded end，壞鍵結端 dangingbond)。在基板由退火室（未圖示）搬運至膜層形成 室8101的過程中’若大氣中有氧氣或其他氣體與上述壞鍵結 端產生反應’此和壞鍵結端產生反應的氣體會在複晶膜層表 面形成一劣質區域。若上述劣質區域係形成於複晶矽膜層與 閘絕緣膜層的交界處，產出之TFT將不具有既定之化學組 --線- 成。上述情況常導致TFT的不良產出或產生其他破壞其工作 特性的問題。 在退火程序後，藉由以活潑氫物質對矽表面進行改良而 以氫除去石夕之壞鍵結端，本實施例的系統可避免上述問題發 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 生。 此外’搬運室8103係維持於一相對較高之真空壓力，然 其係以氫進行淨化。該結構可減少壞鍵結端反應（若有）產 生之瑕疵，並增加氫和壞鍵結端的反應而消除壞鍵結端。藉 由上述操作以及優點，依據本實施例的系統很明顯的可令人 滿意地改進複晶石夕膜層與閘絕緣膜層間的介面。上述特點係 83 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210 X 公爱） 479367 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（si) 構成複晶矽TFT生產技術之很重要的一環。 改性劑供應單元之供應改性劑在退火處理後的改良上扮 演了重要的角色。如上所述，基板8109的表面可藉由除了活 潑物質之外，亦可藉由離子注入（ion injection)而進行改良。 然而，在退火處理後以離子注入進行改良會有問題產生。具 體而言，在退火處理中結晶的複晶矽膜層具有相對較弱的結 晶結構。承上，進行離子注入時，軟弱的聯結很容易破壞， 而形成如粗糙化的複晶矽膜層表面。結果，上述介面之特性 可能被破壞，或增加通道電阻。 依據本實施例，CVD單元8113係用以產生電漿於和基 板表面隔一距離之區域，而供應上述活潑物質。承上，該表 面與系統中基本上不注入離子，而該系統不會遭遇上述問 題。 第45圖係說明本發明之雷射退火裝置的結構。 該雷射退火裝置包括一平台3210、一組雷射源3221與 3222、一組合光學系統3230、一照射光學系統3240、一光罩 驅動單元3250、一平台驅動單元3260、以及一主控裝置 32100。平台3210夾持或支承一工作件W，且可在三度空間 平滑地運動。工作件W係一玻璃板，表面形成有非結晶矽以 及另一半導體薄膜。雷射源3221與3222分別地產生具有不 統同特性之一組雷射光LB1與LB2。組合光學系統3230結合 雷射光LB1與LB2,而產生一組合光CL。照射光學系統3240 將組合光CL轉換為一直線光束AB，而將光束AB以既定強 度投射至工作件W上。光罩驅動裝置3250移動形成於照射 84 --------------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 言 Γ 良 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 479367 A7 ________B7 五、發明說明（82) 光學系統3240之光罩3242，用以對工作件W以投射直線光 束AB進行掃瞄。平台驅動單元3260移動支承工作件w的平 台3210，使之與例如照射光學系統3240成一特定角度。主 控裝置32100基本上係控制雷射退火裝置整體之上述個單元 的運作。 該组雷射源3221與3222係均為準分子雷射或其他之脈 衝雷射源，用以加熱工作件W上之該半導體薄膜。雷射源 3221與3222分別獨立地產生一組具有不同特性之雷射光 LB1與LB2，其不同特性係放射頻率、尖峰強度或波長。 _ . 組合光學系統3230係用以空間地組合來自雷射源3221 與3222之該組雷射光LB1與LB2而產生組合光CL，並且設 有一對平行排列之刀緣（knife-edge)鏡體3231與3232。在 組合光學系統3230與雷射源3221與3222之間，具有相對地 設置之一分光光學系統（divergent optical system) 3271以及 一伸縮式光學系統（telescopic optical system ) 3272，用以做 為調節器。分光先學系統3271係作為一調節光學系統，用以 適當地調整來自雷射源3221之第一光束LB1光徑上的成像 位置（光束形成位置）。該成像係藉由之照射光學系統3240 一均勻器3241形成。伸縮式光學系統3272係作為一對焦光 學系統，用以調整來自雷射源3222之第二光束LB2的光束 尺寸，藉以使其尺寸等同於進入組合光學系統3230之第一光 束LB 1的尺寸。 照射光學系統3240包括一均勻器3241、一光罩3242、 以及一投射透鏡3243。均勻器3241係一次將來自組合光學 85 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） #—· (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) _ --線. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 ^— _________B7__ 五、發明說明（83 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 系統3230的組合光CL分成複數分光束（divided beam)，並 將6亥專複數分光束轉換為矩形光束（rectangular beam)，同 質地重疊投射該等光束至一既定平面。光罩3242具有一狹縫 傳送圖案（slit transmitting pattern )，並設置於該既定平面以 對組合光CL提供光罩。投射透鏡3243係將形成與光罩3242 的傳送圖案縮小並以線光AB的形式投射至工作件W。 平台驅動單元3260驅動平台3210，而將工作件W上之 一特定區域相對地對準於照射光學系統324〇。光罩驅動單元 3250驅動光罩而以雷射光束ab對工作件w之既定區域進行 掃轹，以進行雷射退火；之後，平台驅動單元326〇仍對光罩 3242進行校動’步進地移動光罩移至鄰接於該既定區域的區 域位置偵測器3280連續地監視平台321〇藉由平台驅動單 元3260的驅動情形。 線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 以下係詳細解說第45圖所示系統之操作情形。起初，工 作件被移動並设置於雷射退火裝置的平台。平台上之工 作件w被相對地對準於照射光學系統324〇。當移動照射光學 ^、、先3240的光罩3242時，得自該組雷射源3221與3222之 組合光CL以直線光AB投射至工作件w上之既定區域。工 作件W上具有非結晶矽之非結晶半導體薄膜。藉由直線光束 對薄膜之照射與掃較該半導體一既定區域退火而再結 曰曰’而產生具有令人滿意之電子特性的半導體薄膜。上述雷 射，火程序連續實施於工作件上之複數既定區域 ，而在複數 既定區域之半導體薄膜進行退火。 上述系統中，組合光學系統323〇係空間性地（spaiially) _____ 86 本紙張A4 規格⑽ χ - —^__ --—__B7__ 五、發明說明（料） 多且合產生自雷射源3221與3222之該組雷射光LB1與lB2， 而產生該組合光CL。承上，該組雷射光LB1與LB2可以最 ^耗損的方式結合，相對於該組雷射光束LB1與LB2，藉由 。亥均勻器3241，可產生均勻矩形光束之組合光於光罩3242 之既定平面。此外，藉由有適當地組合雷射光束LB 1與LB2， 可產生直線光束AB，而進行各種雷射退火處理。 第46圖係顯示該組合光學系統3230之結構及其周遭裝 置。如上所述，組合光學系統3230具有一組刀緣鏡3231與 3232’用以使該第一光束LB1通過一組刀緣鏡3231a與3232a 之間。分光光學系統3271係適當地校正形成自均勻器3241 的第—光束LB1之成像位置，並設有一對焦系統，包括成組 之一凸透鏡3271a以及一凹透鏡3271b。該伸縮式光學系統 3272係用以校正該第二光束lB2的光束尺寸，使之與第一光 束LB1相同，並且設有一對焦系統，包括成組之一凸透鏡 3272a以及一凹透鏡3272b。在該伸縮式光學系統3272與組 合光學系統3230之間，設置有一旋轉鏡，用以導引該第二光 束LB2。另一方面，組合自雷射光束LB1與LB2的組合光 (^被導入該均勻器3241。均勻器324ι包括第一到第四圓柱 透鏡陣列CA1至CA4以及一聚光凸透鏡3241a。第一與第三 圓柱透鏡陣列CA1與CA3在與紙面平行的剖面上具有曲率， 而第二與第四圓柱透鏡陣列CA2與CA4在與紙面垂直的剖面 上具有曲率。 以下係概略敘述其操作情形。第一光束LB1通過一組刀 緣鏡3231a與3232a之間，亦即，該均勻器3241設有光軸 87 中國國家標準（CNS)A4規格（21G X 297公釐) ' ^ --------I---I I -- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 479367 A7 ____B7 五、發明說明（85) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 〇A之一中央瞳孔區（pupil region)，而第二雷射光束LB2 係藉由一組刀緣鏡3231與3232分為二光束且該二光束通過 第一光束之兩緣，亦即，均勻器3241的一對瞳孔周邊區域。 光束LB1與LB2接著分別進入均勻器3241。均勻器3241具 有尺寸為光束兩倍之一進口瞳孔（entrance pupil )，用以使 該組合光CL導入均勻器。凸透鏡3241以及其他透鏡系統係 經校正以調整進口瞳孔所產生的像差。 進入該均勻器3241的組合光CL係分光至一數量之部 件，該等部件係藉由操作第一至第四圓柱透鏡陣列CA1至 CA4而構成圓柱透鏡組，用以形成分光之次光源（divided secondary light source )。該分光次光源係發射光束使之進入 凸透鏡3241a，並使之重疊於位於凸透鏡3241a的反側焦點之 一照射表面IS而形成一矩形光束。 該分光光學系統3271以及該伸縮光學系統3272係用以 防止差距的產生，對包括焦點、光束尺寸、以及形成於均勻 器3241之矩形光束的均勻度。上述差距係導因於第一與第二 雷射光束LB1與LB2的光束特性及其差異。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 上述之分光光學系統3271係稍微地改變發射至均勻器 3241 之第一光束 LB 1 的數值孔徑（numericai aper(ure，να )， 以調整均勻器3241的最佳聚焦位置以及光束尺寸。而該伸縮 光學系統3272係用以調整第二光束LB2的尺寸，使之等同 於導入均勻器3241之第一光束lb 1的尺寸。藉由上述結構， 雷射光束LB1與LB2係分別藉由上述圓柱透鏡陣列CA1至 CA2分光為相同數目之光束，而形成相同之均勻度。 88 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐了 479367 A7 B7_ 五、發明說明（86) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 以下係對上述之操作作更詳細的說明。第一光束LB1藉 由未圖示之一光束傳送（beam delivery，例如一旋轉鏡）進 入該分光光學系統3271，而分光光學系統3271大體上係一 1 : 1對焦系統，並具有二透鏡3271a與3271b。藉由改變二 透鏡3271a與3271b間的距離，該分光光學系統3271可以微 調而改變由分光光學系統3271發出之第一光束LB1的NA， 而不大幅度地改變第一光束LB1的光束尺寸。實際的例子 中，分光光學系統3271之出口 NA值（第一光束LB1的分光 角度）的變化調整範圍係設定為數個千分之一經度 (11^11]^(^11)。承上，二透鏡32713與32711)構成包括凸透 鏡與凹透鏡之二構件系統，且具有些許之放大率。即使二透 鏡3271a與3271b之距離改變，亦不會產生明顯的像差變化。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 由分光光學系統3271發出之第一光束LB1僅通過刀緣 鏡3231與3232之間，亦即，均勻器光軸之中央區域。第一 光束LB1通過刀緣鏡3231與3232之間而進入均勻器3241 之該圓柱透鏡陣列CA1 (指定對應於第一光束LB1的圓柱透 鏡）之中央部分，而被分光至一數量（第46圖中所示為六） 之圓柱透鏡。分光形成之各分光束藉由透鏡3241a重疊而形 成用於照射表面IS的均勻光束。 第二光束LB2係發射經過未圖示之一光束傳送進入用於 第二光束LB2之該伸縮光學系統3272。射入伸縮光學系統 3272的第二光束LB2係經該光學系統放大或縮小以具有與第 一光束LB1相同的尺寸，接著由該光學系統導出至組合光學 系統3230。第二光束LB2係經組合光學系統3230之刀緣鏡 89 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 479367 A7 B7 五、發明說明（87) 3231與3232分光成二光束LB2a與LB2b。光束LB2a與LB2b 分別通過第一光束LB1之兩側而射向均勻器3241。光束LB2a 與LB2b皆進入均勻器3241的光軸的外周邊，亦即，均勻器 3241之圓柱透鏡陣列CA1之兩緣（用以對應於第二光束的圓 柱透鏡）。上述分光束藉此分別被導入至一數目之圓柱透鏡 (如第46圖所示，一共有六個，三個在上方而三個在下方）。 該等分光束係分別藉由凸透鏡3241重疊而形成一均勻光 束，以施用於照射表面IS。 承上所述，第一及第二光束LB1與LB2係用以形成一均 勻光束，以施用於照射表面IS。實際上，兩光束之最佳焦點 位置可能是有所差異的，係取決於來自光源輸出光束之分光 角度（divergent angle)，以及其他特性。最佳焦點位置不同 時’其光束尺寸亦隨之不同。第一及第二光束LB1與LB2之 特性相異處是需要被消除的。因此，第二光束LB2之最佳焦 點位置係預設為一實際照射表面IS (參考表面）而第一光束 LB1之最佳焦點位置係設定與該實際照射表面吻合。具體而 吕’上述弟一光束LB1之出口 NA，亦即，均勻器3241之入 射NA係藉由該分光光學系統3271改變。藉由均勻器3241 之入射NA的變化，通過均勻器3241的第一光束LB1之最佳 焦點位置可被改變。上述結構可適切地調整第一光束lb 1之 隶佳焦點位置，使之與第二光束LB2的焦點位置吻合。承上， 出口 NA與最佳焦點的偏移係藉由上述均勻器3241的透鏡結 構改變，而上述調整之詳細說明係在此省略。 第47圖係一示意圖，用以說明本發明之雷射退火系統的 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) #· 線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 90 479367 A7 B7 五、發明說明（88) 雷射退火裝置之一實施例。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 上述雷射退火裝置係用以對一工作件W施以一熱處理。 上述工作件w包括一非結晶石夕或其他玻璃基板的半導體薄 膜。上述雷射退火裝置包括一雷射源3510、一照射光學系統 3320、以及一處理平台單元3330。雷射源3510係產生一準 分子雷射之雷射光AL而加熱該半導體薄膜。該照射光學系 統3320將該雷射光AL轉換為一直線型態（一適當之矩形光 束），並使該光束以既定強度照射至工作件W。處理平台單 元3330支承該工作件W並使工作件W藉由一轉換模式平滑 地移動於X—Y平面並繞Z轴旋轉。 --線. 該照射光學系統3320包括一均勻器3321、一光罩總成 3322、以及一投射透鏡3323。均勻器3321使該入射光束AL 具有均勻之分佈。光罩總成3322包括形成有一狹縫之光罩， 而該狹縫係將通過均勻器3321之該雷射光束節流（throttle) 成為一適當之矩形光束。投射透鏡3323將光罩之狹縫影像縮 小並投射至工作件W上。上述元件中，光罩總成3322係可 更換地設置於光罩平台3322,而光罩平台3322可在X—Y平 面上平滑第移動並可繞Z轴旋轉。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 處理平台單元3330係包覆於一處理室3350，用以支承 處理室3350中之工作件w並使工作件W相對於照射光學系 統3320適當地移動。工作件w支承於處理室3350之適當位 置時’照射光學系統3320藉由一處理窗3350a提供該雷射光 AL至工作件w。 上述系統包括一位置债測器或其類似者，設置於投射透 91 本紙張尺度適用中國國冢標準（CNS)A4_規格（210 X 297公釐） 479367 A7 ---- 丨—___ B7______ 五、發明說明（89 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 鏡之兩側。該位置偵測器包括一投射單元3361以及一光接收 單元3362。投射單元3361透過處理窗335(^發射一偵測光至 工作件W的表面，而光接收單元3362偵測來自工作件表面 的反射光。藉此，處理平台3330上的工作件W可相對於照 射光學系統3320被精碟地調整。 上述結構中，光罩平台單元3340以及投射透鏡3323係 懸掛並固定至延伸自處理室3350的支架3365。均勻器3321 係直接固定於支架3365，而該結構係未圖示。 --線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 光罩平台單元3340所支承之光罩總成3322係懸掛於圓 柱固定夾具3370之下端，並嵌入於設置於光罩平台單元334〇 之一嵌入口 3340a的底部，而固定於嵌入口 3340a。光罩總成 3322包括一光罩3322a、一反射構件3322b、以及一電場透鏡 3322c，並且成組地設置上述光罩3322a、反射構件3322b、 以及電場透鏡3322c。光罩3322a具有一狹縫，而該反射構件 3322b係設置於光罩3322a上方而與光罩3322a呈一角度，可 用以防止其他元件因光罩3322a的反射光而受損。該電場透 鏡3322c係校正射入該光罩3322a之雷射光AL的分光角度。 第48A與48B圖係顯示該光罩平台單元3340的結構以及支 承6亥光罩總成3322的方法。苐48A圖係一側邊剖視圖，顯示 光罩平台單元3340以及其周邊元件，而第48B圖係該固定爽 具3370的上視圖。 光罩平台單元3340包括< X軸平台3441、— γ轴平台 3442、以及一 0軸平台3443。電場透鏡c係使光罩總成3322 在X軸方向以一轉移方式移動。Y軸平台3442光罩總成3322 92 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 479367 A7 --------B7_____ 五、發明說明（9〇) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 係使光罩總成3322在Υ軸方向以一轉移方式移動。0軸平台 3443係使X軸平台3441與Υ軸平台3442繞Ζ軸旋轉。X軸 平台3441係藉由滑動導塊（slide guide) 3445可滑動地連接 至Y軸平台3442。Y軸平台3442係藉由軸承3446可旋轉地 連接至0軸平台3443。 ;線· 上述光罩總成3322包括一管狀光罩夾具本體3422d、以 及一漸縮形外表面TP1，其形狀係朝該光罩夾具本體3422d 之外周邊漸縮。光罩夾具本體3422d係該支承光罩3322a、反 射構件3322b以及電場透鏡3322c。X軸平台3441具有一漸 縮形之内表面TP2，配合於上述漸縮形外表面TP1。藉由上 述結構，若僅光罩總成3322被嵌入X軸平台3441之底部 3441a之圓形開口，漸縮形外表面TP1係配合於上述漸縮形 之内表面TP2。藉此，光罩總成3322相對於X軸平台3441 被精密地校正。此外，光罩總成3322藉由一環狀固定螺帽 3425而具有一向下的動量。該固定螺帽3425係旋入該X軸 平台3441之底部3441a。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 光罩總成3322及固定螺帽3425係藉由該固定夾具3370 設置與X軸平台3441之底部3441a。光罩總成3322具有一 凹部3422g，用以卡合於設置於固定夾具3370之下側表面之 一勾狀凸件（hook-like hanging member ) 3471，並藉由固定 夾具3370之作動上下移動。藉由上述結構，光罩總成3322 具可容易並確實地嵌入上述X軸平台3441之底部3441a之圓 形開口。固定螺帽3425亦具有一凹部3425g，用以卡合於設 置於固定夾具3370之下側表面之勾狀凸件（hook-like hanging 93 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 479367 A7 五、發明說明（91 ) -- 咖1^0 3471 ’並藉由固定灸具3370之作動上下移動。夢由 上述結構，固定螺帽3425係由該光畢總成迎上方旋入χ 軸平台綱之底部3術，以容易且確實地固定該光罩總成 3322 ° 固定夾具3370包括一圓柱形本體3他、一碟形支承件 3470b、以及一握把347〇Ce該碟形支承件3獅係固定於本 體3470a之底部而支承該凸件3471。握把34歎係用以轉動 握移動本體3470a’使之與支承件347〇b 一同上下移動。考慮 例如操控之方便性而言，握把347〇c設有向三方向延伸的握 持部3473，如第48B圖所示。 光罩總成3322被設置於固定夾具3370時，光罩總成3322 係嵌入於光罩平台單元334〇之一嵌入口 334〇a。接著該光罩 總成3322係被下移至底部3441a，而在該平台上，固定夾具 3370係以順時針旋轉以使該光罩總成3322由固定夾具3370 分離。 接著，固定螺帽3425係設置於固定夾具3370的上方， 方法與光罩總成者相同。並且被嵌入於光罩平台單元3340之 嵌入口 3440a。固定螺帽3425到達該底部時，固定螺帽3425 係以逆時針方向旋轉夾箝於一既定位置。該光罩總成3322係 藉此以一錐形碟之狀彈簧一固定壓力推壓該底部3441。上述 過程中，光罩夾具3422d之漸縮形外表面TP1與該底部3441a 之漸縮形之内表面TP2緊密地接觸，而使光罩總成3322精確 地設置於光罩平台單元3340上。接著，固定夾具3370係以 順時針旋轉而使固定螺帽3425由固定夾具3370分離’固定 94 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------------— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂： -線- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 479367 A7 B7 五、發明說明（92) 夾具3370藉此可被取下。 將光罩總成3322由光罩平台單元3340移除時，僅需採 用上述之相反步驟。具體而言，固定夾具3370係被嵌入該光 罩平台單元3340之嵌入口 3440a，以解除該固定螺帽3425 而取下該固定螺帽3425。接著，使固定夾具3370夾持於光 罩總成3322之凹部3422g。接著緩慢地抬生固定夾具Μ%， 精以使光罩總成3322與该固定夾具3370可一併拆除。同樣 地，光罩總成3322上之光罩3322a與反射構件3322b可採用 該等構件安裝地相反步驟加以拆除。詳細之拆除步驟在此省 略。 藉由上述步驟，光罩3322a可被精確地固定於光罩平台 單元3340。為達更精確的安裝，光罩3322&係藉由對光罩表 面之一 4父準記號進行目測’例如，一電荷搞合裝置（charge-coupled device ， CCD ) 之攝影機 （ 未圖示 ） 。 接著，以下係更詳細地說明本發明之實施例用於位置量 測之裝置與程序，藉由參考圖示。 第49圖係一示意圖，顯示一雷射退火裝置的結構，其中 包括本實施例之一位置量測裝置。雷射退火裝置包括一雷射 源3510、一照射光學系統3520、一平台3530、以及一平台 驅動單元3540。雷射源3510係產生一準分子雷射之雷射光 AL而加熱一非結晶矽或其他形成於玻璃板工作件w之半導 體薄膜。該照射光學系統3320將該雷射光AL轉換為一直線 型態（一適當之矩形光束）或一點，並使該光束以既定強度 照射至工作件W。平台單元3530支承該工作件W並使工作 95 本紙張尺度剌巾S國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公楚） --α-s 訂--— — — — — — 1.^ I I rtt先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 479367 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（93) 件W藉由一轉換模式平滑地移動於χ—γ平面並繞z軸旋 轉。平台驅動單元3540係用以作為支承工作件w的平台3530 之驅動裝置，使之與例如照射光學系統3520成一特定角度。 該照射光學系統3520可包括例如一均勻器3520a、一光罩 3520b、以及一投射透鏡3520c。均勻器3520a使該入射光束 AL具有均勻之分佈。光罩總成3520b包括形成有一狹縫之光 罩，而該狹縫係將通過均勻器3520a之該雷射光束節流 (throttle)成為一既定形狀之光束，而投射透鏡352〇c係將 光罩3520b之狹縫影像縮小並投射至工作件w上。 該雷射退火裝置更包括一測距裝置3550、一投射光學系 統3560、一第一影像擷取裝置3571、一第二影像擷取裝置 3572、一影像處理器3580、以及一照明燈（illuminati〇nlamp) 3565、作為除平台3530與平台驅動單元之外之一位置量測單 元3540。移動距離量測裝置3550以光學或電子資料之形式 偵測平台3530的位移。投射光學系統3560係一同軸雙透鏡 雙倍率系統（coaxial twin-lens dual-scaling system)，用以^ 在 工作件W上形成一校準記號之影像。該第一影像操取裝置 3571係將來自投射光學系統3560之一第一倍率影像以相較 低倍率轉換成一圖像訊號，而該第二影像擷取裝置3 5 72係將 來自投射光學系統3560之一第二倍率影像以相較高倍率轉 換成一圖形訊號。該影像處理器3580係對產生自該第—與第 二影像擷取裝置3571與3572的圖像訊號進行一適當的訊號 轉換。該照明燈3565提供一照明光至該投射光學系統356〇 以提供該工作件W表面照明。該雷射退火裝置更包括一主控 96 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 x 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂· 線- 479367 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（94) 主控制器3585，以對該位置量測裝置以及該退火裝置之其他 構件進行控制。 以下係更詳細說明該照射光學系統3560。該照射光學系 統3560係如上所述之一同轴雙透鏡雙倍率系統，並包括一第 一透鏡系統3561a與3561b、一第二透鏡系統3562a與3562b， 一半鏡（half mirror ) 3563、以及一外部照明系統（epi-illumination) 3567。第一透鏡系統3561a與3561b係將平台 3530上工作件W之影像以一相對較低倍率投射至第一影像 擷取裝置3571，而第二透鏡系統3562a與3562b係將該影像 以一相對較低倍率投射至第二影像擷取裝置3572。該半鏡 3563係將來自工作件W之影像光IL分光，並將分光導入該 第一透鏡系統3561a與3561b以及第二透鏡系統3562a與 3562b。外部照明系統3567係透過一纜線3566將來自照明燈 3565的照明光導引至該第二影像擷取裝置3572的光轴。來 自照明燈3565的照明光具有與來自雷射源3510之雷射不同 的波長。 第一透鏡系統3561a與3561b以及第二透鏡系統3562a 與3562b共同組成一同軸雙透鏡雙倍率系統。影像光IL係自 工作件W沿第一透鏡系統3561a與3561b之光軸發出。該半 鏡3563反射該影像光時，影像光進入第一影像擷取裝置3571 之一影像場（image field)之中央。影像光通過該半鏡3563 時’該光係沿該第二透鏡系統3562a與3562b之光軸進入第 一景》像操取裝置3572之一影像場中央。此外，外部照明系統 3567係排列與該第二透鏡系統3562a與3562b同軸，並對應 97 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ----- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂： ,線- 479367 A7 _ B7 五、發明說明（95) 於第一與第二影像擷取裝置3571與3572之影像場同質地 (homogeneously )照射工作件W之一區域。 --------------— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 第一影像擷取裝置3571包括一 CCD裝置，一實心的影 像擷取裝置。第一影像擷取裝置3571以及透鏡3561b構成一 CCD攝影機3573。該CCD攝影機3573係固定於包覆透鏡 3561a之一透鏡筒（lens_barrel) 3575的一端。分別地，第二 影像擷取裝置3572以及透鏡3562b構成一 CCD攝影機 3574。該CCD攝影機3574係固定於包覆透鏡3562a之一透 鏡筒3576的一端。上述二透鏡筒3575與3576之另一端係固 定於包覆該半鏡3563之一殼體。 第50圖係一圖用以說明形成於設於平台3530 (第49圖 所示）之工作件W的該校準記號之排列。圖中所示之校準記 號MI及M2係各為一雙圖案（dual pattern )，以一亮色、大 的十字圖案以及一黑色、小的十字圖案所組成。 --線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 上述第一校準記號Ml係形成於工作件W之四個角落之 一者上。而上述第二校準記號M2係形成於工作件W之四個 角落之另一者上。第一及第二校準記號Ml與M2係形成於工 作件W上之兩個位置，用以不僅偵測工作件的位置，更包括 其轉動。藉由量測該第一及第二校準記號Ml與M2的位置， 工作件W上可獲得兩參考點的座標，而藉由預先定準兩參考 點的位置即可對工作件W的位置加以校正。 以下係詳細說明第49圖係所示該雷射退火裝置的操作 情形。該工作件W係移動設置於雷射退火裝置的平台3530。 平台3530上的工作件w係相對於該照射光學系統3520而校 98 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 479367 A7 B7 五、發明說明（96) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 準，雷射光AL係發射自雷射源3510並被轉換成一直線或點 光而照射至工作件W上。工作件W上，有一非結晶矽或其 他非結晶半導體薄膜形成，而該半導體係經退火而藉由該光 對工作件W之照射與掃瞄產生再結晶。所形成的半導體具有 令人滿意的特性。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 該位置量測裝置係用以相對於照射學系統3520校準平 台3530上的工作件W。具體而言，平台3530係藉由平台驅 動單元3540適當地移動，而導引該第一校準記號Ml，包括 一總體記號（global mark) Mil以及一纖細記號（fine mark) M12，使之移動至第一影像擷取裝置3571的一影像區域（步 驟S1)。平台3530上工作件W的位置係維持以一既定之精 度範圍移動（例如〇·5至1mm)，而平台3530係適當地與投 射光學系統3560相對移動，而導引並移動該第一校準記號 Ml至第一透鏡系統3561a與3561b的視覺場（visual field)， 亦即，第一影像擷取裝置3571的影像場（例如5mm之尺寸）。 舉例而言，藉由將工作件W之第一校準記號Ml的位置以資 料型態儲存於記憶體，平台3530可藉由參考第一校準記號 Ml的位置資料適當地移動，以確實導引該第一校準記號Ml 進入該第一影像擷取裝置3571的影像場。 接著，第一校準記號Ml之該總體記號Mil的位置偵測 係藉由提供來自該第一影像擷取裝置3571相對較低放大率 之一圖案訊號至該影像處理器3580進行影像處理（步驟 S2)。該第一影像擷取裝置3571的晝素（pixels)係精確地 配合於平台3530上各點間的距離，藉此由該第一影像擷取裝 99 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 479367
五、發明說明（97) 置3571中央，亦即，該第一透鏡系統3561a與3561b之光軸 在XY方向至該總體記號Mil中央的距離可被精確地定準。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本買) 接著，藉由移動距離量測裝置3550測定並監視平台的移 動與跳動（stroke)，該平台驅動單元354〇係被驅動而在X Y平面上移動該平台3 5 3 0，以使總體記號的中央配合於該 第一透鏡系統3561a與3561b的光軸（步驟S3)。移動距離 量測裝置3550所測定的移動係符合於上述步驟s2所測定的 距離。在該步驟中，藉由總體記號Mil的校準經度係大約為 例如10//m或更小。上述的校準步驟可直接地移動設於該總 體記號Mil中央之該纖細記號M12至具有較高倍率之第二影 像擷取裝置3572的影像區（例如為〇.5mm之尺寸）。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 該纖細記號Μ12的位置偵測係藉由提供來自該第二影像 擷取裝置3572相對較低放大率之一圖案訊號至該影像處理 器3580進行影像處理（步驟S4)。該第二影像擷取裝置3572 的晝素（pixels)係精確地配合於平台3530上各點間的距離， 藉此由該纖細記號M12中央與該第二影像擷取裝置3572中 央，亦即，該第二透鏡系統3562a與3562b的光軸之距離可 被精確地定準。藉由纖細記號M12的位置校準經度係大約為 例如1 // m或更小。 用以測定該纖細記號M12的位置之該投射光系統3560 與該用於雷射退火的照射光學系統3520具有一既定之位置 關係，而該位置關係係預先定準或調整的。藉此，由第二透 鏡系統3562a與3562b之光軸光學軸至該纖細記號M12之中 央的距離可藉由參考上述位置關係轉換為由用於雷射退火的 100 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 479367 A7 B7_ 五、發明說明（98) 照射光學系統3520至該纖細記號M12之中央的距離（步驟 55) 。藉由上述步驟，第一校準記號Ml的座標可被精確地 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 測定。 同樣地，第二校準記號M2亦藉用於上述之步驟（步驟 S1至S5)，而藉此可測定該第二校準記號的精確座標（步驟 56) 。在該例中，該第二影像擷取裝置3572係設定為l//m， 而其位置量測之精度可達1//m。 接著，該工作件W係藉由上述步驟S5與S6中對校準記 號Ml與M2座標之精密量測相對於該照射光學系統3520而 進行校準。具體而言，工作件W之位置與轉動係藉由上述對 校準記號Ml與M2之纖細記號的座標之精密量測相對於該照 射光學系統3520而進行測定。藉由上述結果，工作件W係 排列於該雷射退火裝置初始化時所需之一旋轉動作 (rotational attitude )位置。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 接著，當藉由平台驅動單元3540與該移動距離量測裝置 3550以雷射光AL，諸如一雷射點（lazer spot)或一雷射線 (lazer line )對工作件W進行掃8¾時，工作件W上的非結晶 薄膜係再結晶為複晶薄膜，形成於工作件W上。在該程序中， 在以該移動距離量測裝置3550監視該平台之移動下，工作件 W係藉由平台驅動單元3540在X或Y方向移動該平台3530 而以雷射光AL進行掃瞄。另一方面，工作件亦可藉由使該 照射光學系統3520具有一掃瞄功能，例如移動照射光學系統 3520之光罩3520b，而以雷射光AL進行掃瞄。 在依據該第一實施例的位置量測程序中，工作件W被搬 101 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 479367 A7 B7__ 五、發明說明（"） 運而設置於平台3530後，工作件W的位置之精密測定僅需 依靠觀測總體記號Mil之校準而移動工作件，而該工作件之 位置可藉以快速地測定。再者，該總體記號Mil以及纖細記 號M12具有相同形狀的輪廓，而其影像量測演算法（image measurement algorithm)係彼此大致相同，而其計算過程以及 其他程序可被簡化。 第51圖係一正視圖，用以顯示形成於設在第49圖所示 平台3530上之工作件W表面之校準記號的排列情形。 第一及第二總體記號Mill與M211係分別形成於工作件 W四角中之二者。第一及第二總體記號Mill與M211具有 相同的X座標而具有不同的Y座標。分別地，第一及第二纖 細記號Ml 12與M212係分別形成於工作件W之處理區域PA 的鄰近位置。第一及第二纖細記號M112與M212具有相同的 X座標而具有不同的γ座標。該等處理區域PA係用於光投 射之進行，該投射係例如藉由投射透鏡3520c於光罩3520b 形成之一狹縫影像，並以適當之間隔排列（在圖中，僅有兩 個處理區域）。 第一與第二總體記號Mill與M211可決定工作件W周 邊兩參考點的座標。藉由上述步驟，工作件W的位置可被校 正，而可提供一搜索校準（總體校準），使上述第一與第二 纖細記號M112與M212進入該高倍率之第二影像擷取裝置 3572影像場（第49圖）。分別地，藉由上述第一與第二纖 細記號M112與M212之位置量測可測定位於該處理區域PA 之周邊、對應於上述纖細記號之兩參考點的精確座標。藉此， 102 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -------------—K—訂---------線—AWI (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 479367 A7 B7
五、發明說明（10；P 上述光罩3520b之狹縫影像可藉由適當地移動該工作件W精 確地投射至上述處理區域PA。 第52圖係一示意圖，顯示本發明之雷射處理系統之一實 施例之一雷射退火裝置的結構。 上述雷射退火裝置係用以對工作件W施行熱處理，而該 工作件W包括一玻璃基板而該玻璃基板上形成有一非結晶矽 或其他半導體薄膜。上述雷射退火裝置包括一雷射源5310、 一照射光學系統5320、一處理平台單元5330、一平台控制器 5340、以及一主控制器53100。該雷射源5310係產生準分子 雷射之一雷射光AL，用以加熱上述半導體薄膜。該照射光學 系統5320將該雷射光AL轉換為一直線型態（具體而言，一 適當之矩形光束），並使該光束AL以既定強度照射至工作 件W。處理平台單元5330支承該工作件W並使工作件W藉 由一轉換模式平滑地移動於X—Y平面並繞Z軸旋轉。該平 台控制器5340係控制該處理平台單元5330的動作，而該主 控制器53100基本上係分別控制上述雷射退火裝置的各元 件。 該照射光學系統5320包括一均勻器5320a、一光罩 5320b、以及一投射透鏡5320c。均勻器5320a使該入射光束 AL具有均勻之分佈。光罩5320b包括形成有一狹縫之光罩， 而該狹縫係將通過均勻器5320a之該雷射光束節流 (throttle)成為一適當之矩形光束。投射透鏡5320c將光罩 之狹縫影像縮小並投射至工作件W上。上述元件中，光罩 5320b係可更換地設置於光罩平台單元5350，而光罩平台單 103 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---------^ — 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -ϋ ϋ 1· ϋ H ϋ n ·ϋ I ·ϋ n ϋ ϋ 1· ϋ I ^1 ϋ _ 479367 A7 --------—β7____ 五、發明說明（， ~ '—— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 元5350係驅動並使該光罩532〇b可以一平移方式在父—γ平 面上平滑第移動並可繞z軸旋轉。光罩平台單元535〇之操作 係藉由一平台控制器5360加以控制而對該光罩532牝之搬移 與旋轉的時序以及移動進行監視。光罩平台單元535〇以及^ 平台控制器5360係具有一光罩驅動單元。 ^ 該處理平台單元5330係包覆於一處理室537〇，雷射光 AL係藉由一處理窗537〇a自照射光學系統532〇發射至處理 室5370中支承於該處理平台單元533〇的工作件w。上述之 平移與旋轉移動係以上述平台控制器536〇進行監控。 --線· 該處理窗5370a係設置於該處理室5370之表面。緊接上 述處理窗5370a之角落上方，固定地設置有一工作件校準攝 影機5380。該工作件校準攝影機538〇係用以偵測該工作件 W设置於該處理平台單元的誤差，其中包括一影像形成光學 系統以及一 CCD及其他影像擷取裝置。一形成於工作件校準 攝影機5380的圖形訊號係送至一影像處理器5381進行處 理。影像處理器5381產生的影像係被輸入該主控制器53100 且相對於構成照射光學系統532〇之該投射透鏡532〇c，被用 以對該工作件W進行校準。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 緊接上述處理窗5370a之角落下方，固定地設置有作為 影像掏取裝置之一光罩校準攝影機5384。該光罩校準攝影機 5384係用以偵測支承於該光罩平台單元5350之光罩5320b 之設置誤差，並產生輸出一影像訊號。輸出自光罩校準攝影 機5384的圖形訊號係送至一影像處理器5385進行處理，而 該經擷取之影像係顯示於作為顯示裝置的一顯示器5386，而 104 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 χ 297公釐） 479367 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 五、發明說明（1〇? 被用以對該光罩532Gb相對於工作件％進行校準。 上述結構中，該光罩平a n _ 丁口早疋5350以及該投射透鏡 532〇c係固定於延伸自該處理官 外至5370之一框架5390。光罩校 準攝影機5384透過一支承構件 再1千5391亦固定於框架5390。上 述構件之詳細說日聽纽省略，支承構件53則㈣以相對於 光罩平台單元5350調整該光罩校準攝影機遍的位置。呈 體而言，光罩校準攝影機5384係以一平移方式移動於一 γ平面’並繞z軸旋轉，而可在主要之校準動作完成後卻實 地固定於框架5390。 、 上述系統中，當光罩5320a以光罩平台單元535〇相對於 才又射透鏡5320c移動時，該顯示器5386中係對一光罩校準士己 號AM之影像加以標記。藉由上述結構，透過視覺式的伋置 檢測，光罩5320b之位置可即時地被精密而正確地測定。 以下係列出本發明的優點。 (1)在於一半導體薄膜成形系統，用以改良一既定區域 之半導體薄膜，方法係將該半導體薄膜暴露於一投射光，該 光具有之樣式係形成於底片光罩之複數圖案。該系統包括用 以均勻化該光之機構，使該光照射於底片光罩的既定區域之 強度分佈，相對於該區域之平均強度，落於± 112%之範圍 内。藉由該結構，均勻化的照射光所具有之空間均勻度約為 ± 11.2%，若於底片光罩再裝置一光束均勻器，空間均句= 可以達到更小。藉此，透過適當之雷射照射可改善半導體薄 膜的整體曝光區。將該系統應用至LCDs或其他影像裝置時 可防止因光源強度變化所產生的基板損害，而避免影像品質 105 參紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) # · ϋ I I' I ϋ ϋ I I I — — — — — — — — — — — — III — — — — — — — A7 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（10歹 受到破壞。 (2 )在於一半導體薄膜成形系統，用以改良一既定區域 之半導體薄膜，方法係將該半導體薄膜暴露於一投射光，該 光具有之樣式係形成於底片光罩之複數圖案，並且該半導體 薄膜係成形於支承於基板平台之基板。該系統包括單獨地或 同步地驅動光罩與基板平台的機構，用以使該圖案光連續地 掃瞄该半導體薄膜。當基板上之一區域係藉由該光透過面積 小於該基板之底片光罩投射並照射時，該基板藉由該基板平 台之動作移動至一照射區域。平台固定時，一光罩平台因應 雷射光束之照射而移動，該薄膜之目標區藉此可連續地被照 光。將該系統應用至LCDs或其他影像裝置時，可防止因光 源強度變化所產生的基板損害，而避免影像品質受到破壞。 該系統更可提供一結晶矽膜層，其阻陷狀態密度係小於 l〇12cm·2 〇 (3 )在於一半導體薄膜成形系統，用以改良一既定區域 之半導體薄膜，方法係將該半導體薄膜暴露於一投射光，該 光具有之樣式係形成於底片光罩之圖案。該系統包括一對焦 機構，用以在基板曝照於圖案光時，使圖案光對焦至半導體 薄膜之該既定區域，上述結構可以適切地調焦，並透過適當 之方式對進行基板照射，並具有良好的可複製性 (reproducibility) (4 )在於一半導體薄膜成形系統，用以改良一既定區域 之半導體薄膜，方法係將該半導體薄膜暴露於一投射光，該 光具有之樣式係形成於底片光罩之圖案。該系統包括一傾斜 I----I ^wlllf —--^Ή0---I I I I I ^ I —Awy (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 106
A7 B7 五、發明說明（1〇f =機構（或-整平機構），用以校正該圖案投射光束與半 之相對傾斜。上述結構可提供具有高可靠度的改良 處理之半導體薄膜形成系統，並具有良好的可複製性。 、…（5\在於+導體薄膜成形系統，用以改良一既定區域 之半導體薄膜，方法係將該半導體薄膜暴露於—投射光，該 光具有之樣式係形成於底片光罩之㈣。料統包括一校準 機構Q一校準功能），用以將圖案曝光光束相對於-記號 進行校準，該記號形成於半導體薄賴沈積之練。上述結 構可使目標區之曝光達到微米等級或更高之精度。將該系統 應用至LCDs或其他影像裝置時，可防止因光源強度變化所 產生的基板損害，而避免影像品質受到破壞。 (6) 在於一半導體薄膜成形系統，用以改良一既定區域 之半導體薄膜，方法係將該半導體薄膜暴露於一投射光，該 光具有之樣式係形成於底片光罩之圖案。該系統包括一機構 (或一功能），用以將將基板夾持於一平台，而半導體薄膜 係沈積於該基板上。上述結構可提供具有高可靠度的改良處 理之半導體薄膜形成系統，並具有良好的可複製性。 (7) 在於一半導體薄膜成形系統，用以改良一既定區域 之半導體薄膜，方法係將該半導體薄膜暴露於一投射光，該 光具有之樣式係形成於底片光罩之圖案。該系統包括一組合 機構（composing mechanism)，用以將複數雷射光束組合於 一曝光光束。藉由上述結構，可在賦予圖案之目標區域將一 半導體薄膜均質地以高品質進行改良。再者，基板上的選擇 區域可藉由一高產率（high throughput)連續地進行改良。 107 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格⑵G x 297公楚） ------------#|丨 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂： 線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（10：? (8) 就上述（7)之系統而言，較佳地，該複數雷射光 =最好具有第一及第二雷射光束，又該組合機構最好係將該 第一及第二雷射光束藉由一方式組合：照射於半導體薄膜 日守，相對於第一雷射光束，加一延遲（delay)於該第二雷射 光束。藉由上述結構，可在賦予圖案之目標區域將一半導體 薄膜均質地以高品質進行改良。再者，基板上的選擇區域可 藉由一高產率連續地進行改良。 (9) 在於具有一處理室（processing chamber )之一半導 體薄膜形成，該處理室係用以對—半導體薄膜上之既定區域 進行改良’方法係藉由將安置於基板上之該半導體薄膜曝光 於一投射光，該投射光係經由一底片光罩（phot〇mask)之圖 案而被賦予圖m統包括—用以移動該基板之機構，用 ㈣該基板自該處理室移至—另—處理室，並且過程中不使 土板暴路於大氧（或空氣）。藉由上述結構，該半導體薄 膜可在搬運以進行連續之處理中不受雜質或灰塵污染，同時 該半導體薄膜具有與單結晶半導體薄膜均等化學活性之表 面。因此’㈣導體製造系統的生產成本可因減去清潔程序 而降低，而其產率可因個別真空系統的真空期（evacuation Penod)或清潔期的減去而增加。 —曰（1〇)如第（9)項所述之之系統，較佳地，該另一處理 室最好為—絕緣卿成室，用以使該基板形成-絕緣膜。藉 由上述結構，該半導體薄膜可在搬運以進行閘絕緣膜形成: 處理中不f雜質或灰塵污染，同時該半導體薄膜具有與單結 晶半導體薄膜均等化學活性之表面。因此，具有良好之㈣ --------訂---------線—AWI (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 108 479367 A7
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五、發明說明（10夕 體絕緣介面的半導體元件可在6〇〇°C或更低之低溫製程下產 出。上述優良之半導體絕緣介面係以傳統方式形成，舉例而 言’係藉由加熱形成於矽與矽氧化物之間的介面。該系統更 可提供一結晶石夕膜層，其阻陷狀態密度係小於1〇l2cm·2,並提 供具有低介面狀態密度（l〇w interface state density)之石夕絕 緣膜介面。 (11 )如第（9 )項所述之系統，該另一處理室最好可為 一半導體膜層形成室，用以在該基板形成一半導體膜。藉由 上述結構，該半導體薄膜可在搬運至進行光照射之處理中不 文雜質或灰塵污染，這對於具有與單結晶半導體薄膜均等化 學活性之表面的半導體薄膜是很重要的。因此，該半導體沈 積系統的生產成本可因減去清潔程序而降低，而其產率可因 個別真空系統的真空期或清潔期的減去而增加。 (12)如第（9)項所述之系統，本發明提供一系統，其 中該另-處理室最好可為—熱處理室，用以對該基板施行熱 處理。 …、 03)較佳地，第（9)項所述之系統中，該另一處理室 為-電漿（plasma)處理室’用以藉由以電㈣理該基板將 該基板置於-電㈣理。藉由上述結構，該半導體薄膜可在 搬運以進行連續之處理巾;^受„或灰塵污染，同時該半導 體薄膜具有與單結晶半導體薄膜均等化學活性之表面。因 此，該半導體製造系統的生產成本可因減去清潔程序而降 低’而其產率可因個職真找或清_的減去而
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479367 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（107 (14) 如第（9)項所述之系統中，該處理室最好為— 射處理室，用以對該半導體薄膜之既定區域進行改良，方二 係藉由將安置於該基板上之該半導體薄膜曝光於—投射光去 4技射光係經由—底片光罩(photomask)之圖案而被賦予圖 案。該另一處理室最好為另一雷射處理室。藉由上述結構:違半導體;4膜可在搬運以進行連續之處理中不受雜質或灰塵 巧染’同時該半導體薄膜具有與單結晶半導體㈣均等化學 活，之表面。因此，該半導體製造系統的生產成本可因減: 清潔程序而降低，而其產率可因個別真空系統的真空期或清 潔期的減去而增加。 (15) 在一較佳實施例中，第（9)至（13)項之一者所 述系統中之該另一處理室包括一電漿產生源，用在該另一處 理室的一既定區域產生電漿。該基板最好安置於該另一處理 室之該既定區域外之一區域。該結構可避免半導體薄膜受電 漿導致之損害，其中該半導體薄膜可在搬運以進行連續之處 理中不受雜質或灰塵污染，同時該半導體薄膜具有與單結晶 半導體薄膜相同優良品質之化學活性的表面。 (16) 如第（13)項所述之系統，較佳地，該另一處理 室包括一電漿產生源，用在該另一處理室的一既定區域產生 電漿。該用以藉由激發氣體（excited gas)與另一氣體反應而 將該基板置於一電漿處理的該另一處理室。該另一氣體係被 產生於該既定區域之該電漿激發。該另一氣體係被引入該另 一處理室，並且不經過該既定區域。因此，具有良好之半導 體絕緣介面的半導體元件可在400°C或更低之低温製程下產 110 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) #- i^T· ·-線. 圍 出。上述優良之半導體絕緣介面係以傳統方 言’係藉由加熱形成抑與♦氧化物之間的介面。+例而 雖然本創作已以具體之實施例說明如上，然其並非用以 限=本創Ά何熟f此項技藝者，衫脫離本創作之精神 :範圍Θ田可進行更動與潤飾。因此’本創作之保護範 當視後附之申請專利範圍所界定者為準。 ----------------------訂- ί請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -線-—f 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

Claims (1)

  1. 479367 第觀遍號申請專利範圍修正本德 修正日期! 9042.17
    六、申請專利範圍 種半導體薄膜成形系統，適用於對一半導體薄膜之 一預定區進行改良，其中係以-投射光對上述半導體薄膜進 灯曝照，且上述投射光係透過形成於一底片光罩之複數圖案 而具有圖案，上述系統包括： 一均勻化機構，用以均勻化上述投射光，而使上述投射 光照射於上述底片光罩之一既定區域之強度分佈相對於上述 扠射光照射於上述既定區域之平均強度落於± 112%之範圍 内。 2. —種半導體薄膜成形系統，適用於對一半導體薄膜之 一預定區進行改良，其中係以一投射光對上述半導體薄膜進 行曝照，且上述投射光係透過形成於一底片光罩之一曝光圖 案而具有圖案，並且上述半導體薄膜係形成於夾持在一基板 平台之一基板，上述系統包括·· 掃描機構，用以個別地或同步地驅動上述底片光罩與 上述基板平台，用以藉由使上述投射光連續地對上述半導體 薄膜進行掃瞒。 3. 一種半導體薄膜成形系統，適用於對一半導體薄膜之 -預定區進行改良’其中係以—投射光對上述半導體薄膜進 行曝照’且上述投射光係透過形成於—底片光罩之一曝光圖 案而具有圖案，上述系統包括： 一對焦機構，用以在上述半導體薄膜曝照於上述投射光 時將上述投射光對焦於上述半導體薄膜之上述預定區。 4. 一種半導體薄膜成形系統，適用於對一半^體薄膜之 -預定區進行改良’其中係藉由投射—曝光光束對上述羊導 112 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公楚） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---------線- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8 申請專利範圍 體薄膜進行曝照，且上述曝光光束係透過形成於一底片光罩 之圖案而具有圖案，上述系統包括： 一傾斜校正機構，用以校正具有圖案之上述曝光光束與 上述半導體薄膜間之相對傾斜。 5·種半導體薄膜成形糸統’適用於對^一半導體薄膜之 一預定區進行改良，其中係藉由投射一曝光光束對上述半導 體薄膜進行曝照，且上述曝光光束係透過形成於一底片光罩 之一圖案而具有圖案，上述系統包括： 一校準機構，用以對具有圖案之上述曝光光束相對於一 記號進行校準，其中上述記號係形成於一基板，並且上述半 導體薄膜係沈積於上述基板上。 6·—種半導體薄膜成形系統，適用於對一半導體薄膜之 一預定區進行改良，其中係以一投射光對上述半導體薄膜進 行曝照，且上述投射光係透過形成於一底片光罩之一圖案而 具有圖案，上述系統包括： 一夾持機構，用以將一基板夾持於一平台，其中上述半 導體薄膜係沈積於上述基板。 7.—種半導體薄膜成形系統，適用於對一半導體薄膜之 一預疋區進行改良，其中係藉由投射一曝光光束對上述半導 體薄膜進行曝照，且上述曝光光束係透過形成於一底片光罩 之圖案而具有圖案’上述系統包括： 一組合機構，用以將複數雷射光束組合成上述曝光光 束。 8·如申請專利範圍第7項所述的系統，其中上述複數雷 ---------------------訂 ----——線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 113 A8B8C8D8 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 射光束為第一雷射光束及第二雷射光束，而上述組合機構係 將上述第一雷射光束及第二雷射光束加以組合，而使上述第 一雷射光束與上述第一雷射光束相距以一延遲時間而照射至 上述半導體薄膜。 9·一種半導體薄膜成形系統，具有一處理室，上述處理 室係用於對一半導體薄膜之一預定區進行改良，其中係藉由 將一投射光投射至一基板而對上述半導體薄膜進行曝照，且 上述投射光係透過形成於一底片光罩之一圖案而具有圖案， 上述系統包括： 一移動機構，用以移動上述基板而將上述基板自上述處 理室移至一另一處理室，並且不使上述基板暴露於空氣。 10.如申請專利範圍第9項所述的系統，其中上述另一處 理室係一絕緣膜形成室，用以使上述基板形成一絕緣膜。 11·如申請專利範圍第9項所述的系統，其中上述另一處 理室係一半導體膜層形成室，用以在上述基板形成一半導體 膜。 12·如申請專利範圍第9項所述的系統，其中上述另一處 理室係一熱處理室，用以對上述基板施行熱處理。 13·如申請專利範圍第9項所述的系統，其中上述另一處 室為一電漿處理室，用以藉由以電漿對上述基板進行處理而 對上述基板實施一電漿處理。 14·如申請專利範圍第9項所述的系統，其中上述另一處 理室係一雷射處理室，用以對上述半導體薄膜之上述預定區 進行改良’其中係將上述半導體薄膜曝光於一投射光束，上 114 本紙張尺度適用中國國豕標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公楚〉 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---------線一 ，I
    申請專利範圍 述投射光束係經由上述底片光罩之上述圖案而被賦予圖案， 而上述另一處理室係另一雷射處理室。 15·如申請專利範圍第9至13 系統，其中上述 另一處室包括一電漿產生源，用在上述‘另一處理室的一既定 區域產生電漿，並且上述基板係設置於上述另一處理室之上 述既定區域外之一區域。 16·如申請專利範圍第13項所述的系統，其中上述另一 處理室包括一電漿產生源，用在上述另一處理室中之一既定 區域產生電漿，並且上述另:一處理室係藉由使一激發氣體與 一另一氣體反應而對上述基板實施上述電漿處理，其中上述 激發氣鹌係受產生自上述既定區域之上述電漿所激發，並且 上述另一氣體係不通過上述既定區域而導入上述另一處理 室0 ----- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---------線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 115 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）
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