TWI446451B - 雷射退火處理裝置、雷射退火處理體的製造方法以及雷射退火處理程式 - Google Patents
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Description
本發明是有關於一種對被處理體照射脈衝雷射光以進行雷射退火的雷射退火處理裝置、雷射退火處理體的製造方法及雷射退火處理程式。
於液晶顯示器或有機電致發光(Electro-Luminescence，EL)顯示器的畫素開關或驅動電路中所使用的薄膜電晶體中，作為低溫製程的製造方法的一環，進行使用雷射光的雷射退火。該方法是在對成膜於基板上的非單晶半導體膜照射雷射光而局部地進行加熱熔融之後，在其冷卻過程中將半導體薄膜結晶化為多晶或者單晶。結晶化的半導體薄膜中因載子(carrier)的遷移率變高而可使薄膜電晶體高性能化。
於上述雷射光的照射中，必需對半導體薄膜進行均質的處理，一般而言是進行將雷射輸出設為固定的控制，以使所照射的雷射光具有穩定的照射能量，脈衝雷射光受到將脈衝能量設為固定的控制。
然而，上述方法中大多數被利用的準分子(excimer)氣體雷射根據放電方式使氣體激發而使雷射光振盪。於高輸出的準分子氣體雷射中，在第一次藉由高電壓的放電之後，藉由殘留電壓而產生多個放電，並根據其結果而產生具有多個波峰的雷射光。此時，第二波峰以後的波峰的特性與第一波峰有所不同。因此，提出有一種脈衝雷射振盪
裝置，該脈衝雷射振盪裝置求出脈衝雷射光的脈衝波形中的多個極大值之間的比，使用該比處於規定範圍的雷射光而將結晶化矽的特性保持為固定(參照專利文獻1)。
於該脈衝雷射振盪裝置中，上述脈衝雷射光的時間變化波形包含2個以上的波峰群，其中第二波峰群的脈衝雷射光束的波峰值相對於最初的波峰群的脈衝雷射光束的波峰值設定為0.37至0.47的範圍內。該裝置中，變更配置於脈衝雷射裝置的附近的共振器的鏡面(mirror)的角度，從而可調整各波峰群的波形比。
[先行技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]
日本專利特開2001-338892公報
然而，於脈衝雷射振盪器中，藉由施加至該振盪器的放電電壓而使輸出發生變化，從而具有若放電電壓增大則輸出增大的傾向。因此，一般而言，利用光電二極體等的適當的測定部對自氣體激發脈衝雷射振盪器所輸出的脈衝雷射光的輸出進行測定，並進行如下的反饋控制：根據該測定結果，以使上述脈衝雷射光的輸出成為目標值的方式來調整上述放電電壓。
而且，於藉由氣體激發來輸出脈衝雷射光的氣體激發脈衝雷射振盪器中，藉由該雷射振盪器的運行，氣體容易隨時間經過而與其他物質化合，因氣體濃度的減少或純度的降低而導致氣體劣化。若氣體發生劣化則輸出能量降
低，因此雷射裝置中具有氣體注入(injection)的功能，將HCl氣體等的激發用的氣體於一定的週期內注入至振盪器內。然而，若該氣體於一定的週期內未被注入，或者氣體的注入中未能充分抑制氣體的劣化，則為了將輸出能量保持為目標值，須藉由上述反饋控制使放電電壓逐漸上升。
因放電電壓的上升而可維持輸出能量，但輸出的脈衝雷射光的波形會發生變化，則第二(2nd)波峰值會相對地上升。若2nd波峰值增大，則第一(1st)波峰值與2nd波峰值的比例亦增大。
然而，本發明者等人瞭解到，若2nd波峰值/1st波峰值增大，則每個雷射脈衝的照射(shot)不均容易發生，於雷射退火處理中面方向上會產生偏差，從而會成為例如對半導體薄膜的結晶化造成影響的主要原因。
本發明是為了解決如上述般的先前的課題而完成，其目的在於提供一種不受經時性的氣體的劣化的影響，而能夠進行將穩定的脈衝波形的脈衝雷射光照射至被處理體來進行良好的雷射退火的雷射退火處理裝置，雷射退火處理程式及雷射退火處理體的製造方法，其可獲得特性優異的雷射退火處理體。
亦即，本發明的雷射退火處理裝置的特徵在於包括：氣體激發脈衝雷射振盪器；可變衰減器(attenuator)，使自該氣體激發脈衝雷射振盪器輸出的脈衝雷射光以規定的衰減率透過；光學系統，將已透過該可變衰減器的脈衝雷
射光向被處理體導引；以及控制部，進行第1控制以調整上述氣體激發脈衝雷射振盪器的上述脈衝雷射光的輸出值；且上述控制部依據上述氣體激發脈衝雷射振盪器內的氣體的劣化，進行第2控制使由上述第1控制而調整的上述輸出值降低、並且減小上述可變衰減器的衰減率。
本發明的雷射退火處理體的製造方法，使自氣體激發脈衝雷射振盪器輸出的脈衝雷射光以規定的衰減率透過可變衰減器後照射至被處理體，該雷射退火處理體的製造方法的特徵在於：進行第1控制以便將自上述氣體激發脈衝雷射振盪器輸出的上述脈衝雷射光的輸出值調整為規定值，判定該氣體激發脈衝雷射振盪器內的氣體的劣化狀態，根據該判定結果進行第2控制使由上述第1控制而調整的上述輸出值降低、並且減小上述可變衰減器的衰減率。
本發明的雷射退火處理程式是由對可變衰減器的透過率進行調整的控制部進行動作的程式，該可變衰減器將自氣體激發脈衝雷射振盪器輸出的脈衝雷射光的輸出值調整為規定值，並且使自上述氣體激發脈衝雷射振盪器輸出並照射至被處理體的脈衝雷射光以規定的透過率透過，該雷射退火處理程式的特徵在於包括：第1步驟，將自上述氣體激發脈衝雷射振盪器輸出的脈衝雷射光的輸出值調整為規定值；第2步驟，對該氣體激發脈衝雷射振盪器內的氣體的劣化狀態進行判定；以及
第3步驟，根據該第2步驟中的判定結果來使上述第1步驟中調整的上述輸出的規定值降低、並且減小上述可變衰減器的衰減率。
本發明中，自氣體尚未劣化的初始的狀態等開始，執行調整氣體激發脈衝雷射振盪器的脈衝雷射光的輸出值的第1控制。於該控制中，通常預先設定作為目標的規定的輸出值，並進行氣體激發脈衝雷射振盪器的輸出調整以使輸出成為該規定的輸出值。該調整通常藉由施加至上述氣體激發脈衝雷射振盪器的放電電壓的調整來進行。例如，利用光電二極體等的適當的輸出值測定部來對自氣體激發脈衝雷射振盪器輸出的脈衝雷射光的輸出進行測定，並根據該測定結果進行以上述脈衝雷射光的輸出成為目標的規定輸出值的方式來調整上述放電電壓的反饋控制。再者，本發明中輸出值測定部的構成未作特別限定，亦可對脈衝雷射光的輸出的大小進行測定。
而且，此時，對應於氣體激發脈衝雷射振盪器的輸出來設定可變衰減器的衰減率。衰減率能夠以如下方式來決定，即，照射至被處理體的脈衝能量積分值成為規定值。然而，本發明並不限定於此，例如亦能以將脈衝雷射光的一個脈衝的極大值保持為固定的方式來決定衰減率等。
本發明中，依據氣體發生劣化的狀態，來進行第2控制使由上述第1控制而調整的上述輸出值降低、並且減小上述可變衰減器的衰減率。
第2控制依據氣體的劣化來進行，能夠於氣體的劣化
達到規定的狀態時來進行。關於此時的規定的狀態，除設定一個條件之外，亦可設定2個以上的條件，以階段性地進行第2控制。而且，當氣體的劣化達到上述規定的條件之後，伴隨氣體的劣化的進行，亦可藉由第2控制而連續地或階段性地使由第1控制所調整的上述輸出值降低、並且減小上述可變衰減器的衰減率。
藉由上述第2控制，防止脈衝波形大幅變大且防止雷射退火處理變得不均一，從而可良好地進行半導體薄膜的結晶化等。
再者，藉由第2控制，若由第1控制所調整的上述輸出值降低至規定的下限值為止或若上述可變衰減器的衰減率減小至規定的下限值為止，則亦可判定為氣體的更換時期。
氣體的劣化可藉由各種資訊來判定。例如，可預先獲得氣體激發脈衝雷射振盪器的運行時間與氣體的劣化的相關關係，並根據實際的運行時間且藉由上述相關關係來判定氣體的劣化。於該情況下，可預先對運行時間設定1個或2個以上的時間臨限(threshold)值，並藉由實際的運行時間超出該時間臨限值來進行上述第2控制。運行時間可藉由控制該氣體激發脈衝雷射振盪器用的控制部進行管理。
而且，氣體的劣化可藉由氣體激發脈衝雷射振盪器的放電電壓的變化來判定。藉由執行上述反饋控制，伴隨氣體的劣化而該放電電壓增高。於該情況下，可對放電電壓預先設定1個或2個以上的電壓臨限值，並藉由實際的放
電電壓超出該電壓臨限值來進行上述第2控制。放電電壓由對氣體激發脈衝雷射振盪器進行控制的控制部而決定，從而可容易掌握。
而且，氣體的劣化可由根據照射至被處理體的脈衝波形的第1波峰值P1及第2波峰值P2所求出的波峰比P2/P1來判定。另外，第1波峰值可由最初所出現的第1波峰群的最大高度(第1波峰的高度)來表示，第2波峰值可由第1波峰群以後出現的第2波峰群的最大高度(第2波峰的高度)來表示。於通常的氣體激發雷射中，最初將出現高度相對較大的第1波峰群，然後，經過強度大幅降低的極小值(最大高度的數分之1程度)之後，出現高度相對較小的第2波峰群，從而大致具有2個波峰群。另外，本發明中可於1脈衝中出現3個以上的波峰群。
若如上述般伴隨氣體的劣化而氣體激發脈衝雷射振盪器的放電電壓上升，且脈衝波形發生變化，則上述波峰比P2/P1增大。於該情況下，可預先針對波峰比而設置1個或2個以上的波峰比臨限值，並藉由實際的波峰比超出該波峰比臨限值來進行上述第2控制。另外，該波峰比可由適當的脈衝波形測定部來對照射至被處理體的脈衝雷射光的脈衝波形測定，並藉由圖像分析等來抽出第1波峰與第2波峰，根據各自的波峰的大小來算出上述波峰比。該波峰比的算出可藉由控制部而進行。
尤其於考慮波峰比的控制中，將波峰比抑制為規定值以下的脈衝雷射光可照射至被處理體，從而可減小每個雷
射脈衝的照射不均。
本發明中，被處理體的種類未作特別限定，但可較佳地用於以非晶矽薄膜為對象而結晶化的雷射退火中。
如以上說明般，根據本發明，進行第1控制以便將自氣體激發脈衝雷射振盪器輸出的上述脈衝雷射光的輸出值調整為規定值，且判定該氣體激發脈衝雷射振盪器內的氣體的劣化狀態，根據該判定結果而進行第2控制使上述第1控制中所調整的上述輸出值降低、並且減小上述可變衰減器的衰減率，因此使伴隨氣體的劣化的脈衝波形的變化減小，且降低每個脈衝雷射光的照射不均，從而可進行均一的雷射退火處理。
為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。
以下，根據圖式來對本發明的一實施形態進行說明。
圖1是說明相當於本發明的雷射退火處理裝置的準分子雷射退火裝置1的概略圖。
本實施形態中，以平板顯示器TFT元件中所使用的基板14為對象，該基板14中形成非晶矽薄膜14a作為被處理體。非晶矽薄膜14a藉由通常方法而形成於基板14的上層。本發明中，非晶矽薄膜14a的形成方法未作特別限定。
該準分子雷射退火裝置1中，包括：氣體激發脈衝雷
射振盪器11，其輸出發光波長為308nm、脈衝雷射的週期為300Hz的脈衝雷射光；以及輸出控制部11a，其生成驅動該氣體激發脈衝雷射振盪器11的脈衝信號。另外，本發明中，自氣體激發脈衝雷射振盪器11輸出的脈衝雷射光的波長或週期並不限定於上述。關於發光波長，例如可表示240nm~358nm的波長。該輸出控制部11a包括中央處理單元(Central Processing Unit，CPU)及使該CPU動作的程式、儲存該程式等的唯讀記憶體(Read-Only Memory，ROM)、成為作業區域的隨機存取記憶體(Random Access Memory，RAM)、非揮發地保持資料的快閃記憶體等。非揮發的記憶體中儲存著用以生成利用上述氣體激發脈衝雷射振盪器11進行規定的輸出的脈衝信號的動作參數等。
於該氣體激發脈衝雷射振盪器11中，作為初始設定而設定為以規定的輸出脈衝能量來輸出脈衝雷射光。本發明中輸出脈衝能量的值未作特別限定，例如可表示850mJ/pulse~1050mJ/pulse。
上述輸出控制部11a上可控制地連接著對準分子雷射退火裝置1整體進行控制的裝置控制部17，根據裝置控制部17的指令而於輸出控制部11a中生成使氣體激發脈衝雷射振盪器11動作的脈衝信號，此時決定氣體激發脈衝雷射振盪器11的放電電壓。
裝置控制部17包括CPU及使該CPU動作的程式、儲存該程式等的ROM、成為作業區域的RAM、非揮發地保持資料的快閃記憶體等，上述ROM、RAM、快閃記憶體
等作為記憶部17a而包含於裝置控制部17中。該裝置控制部17與上述輸出控制部11a共同地作為本發明的控制部2而發揮功能。並且，輸出控制部11a及裝置控制部17中所包含的上述程式中包含本發明的雷射退火處理程式。
本實施形態中，作為本發明的控制部2，兩個裝置控制部17與上述輸出控制部11a分擔任務而發揮功能，但本發明中該控制部的數量未作特別限定，亦可由一個控制部來發揮作為本發明的控制部的功能。
上述記憶部17a中，在初始設定中，儲存用以由上述氣體激發脈衝雷射振盪器11獲得規定的輸出的動作參數、用以由後述可變衰減器12設定規定的衰減率的動作參數、照射至被處理體的脈衝雷射光中的成為目標的脈衝能量密度等，且伴隨裝置的運行以參照所儲存的資料來對裝置進行控制。
而且，記憶部17a中儲存後述的波峰比的波峰比臨限值，且將於超出該波峰比臨限值時所調整的放電電壓相對於氣體激發脈衝雷射振盪器11的降低量、可變衰減器的衰減率的降低量等作為控制量資料而加以儲存。
另外，本實施形態中，已對設定一個波峰比臨限值的情況進行了說明，但亦可設定兩個以上的波峰比臨限值，並根據各臨限值來分別規定上述控制量。
而且，包括對上述氣體激發脈衝雷射振盪器11內補給鹵氣(halogen gas)的氣體供給部21，該氣體供給部21可控制地連接於上述裝置控制部17。裝置控制部17中，
對氣體激發脈衝雷射振盪器11的運行時間進行管理，設定為每當運行時間經過規定時間，便使氣體供給部21動作而將規定量的氣體補給至上述氣體激發脈衝雷射振盪器11內。而且，亦可經由裝置控制部17而藉由操作人員的操作來進行氣體的補給，而且，還可相應於氣體的劣化來補給氣體。
而且，自氣體激發脈衝雷射振盪器11輸出的脈衝雷射光100如圖3所示，於1脈衝中隨時間變化而具有兩個波峰群(第1波峰、第2波峰)，相對於具有最大高度的第1波峰的波峰強度P1，第2波峰成為波峰強度P2。於初始狀態下，波峰比P2/P1並不限定於本發明，例如，例示0.35以下。
於氣體激發脈衝雷射振盪器11內配置著藉由光電二極體等構成的輸出值測定部20，以輸入脈衝雷射光100的一部分而對輸出值進行測定。另外，輸出值測定部20的構成未作特別限定，可使用光電二極體等。輸出值測定部20的測定結果被發送至上述輸出控制部11a。
於氣體激發脈衝雷射振盪器11的出射側配置著可變衰減器12，於可變衰減器12的輸出側配置著由均質器13a、鏡面13b、透鏡13c等構成的光學系統13。另外，本實施形態中，已圖示可變衰減器12位於光學系統13中，但本發明中，可變衰減器12亦可位於光學系統13外。可變衰減器12以規定的衰減率使脈衝雷射光衰減後透過，從而衰減率為可變。可變衰減器12可控制地連接於上述裝置
控制部17，由裝置控制部17根據指令而設定為規定的衰減率。於初始設定中便設定為規定的衰減率。另外，可變衰減器的構成並不限定於本發明中的特定的構成，亦可改變衰減率而使脈衝雷射光透過。衰減率的調整例如可藉由介電體的角度調整等來進行。
光學系統13以對載置於可在水平方向(X-Y方向)上移動的平台15上的被處理體，照射脈衝雷射光100的方式來導引脈衝雷射光。而且，光學系統13中，對脈衝雷射光100進行整形，以使其成為規定的光束形狀(例如線光束形狀)。該光束形狀被整形為已考慮了基板14的大小的形狀。
平台15可利用移動裝置18(示於圖2)而在水平方向上移動，藉由使平台15相對於脈衝雷射光100相對地進行移動，而可一邊對非晶矽薄膜14a照射脈衝雷射光100一邊進行掃描。本發明中，此時的掃描速度未作特別限定，例如可例示1mm/sec~30mm/sec。上述移動裝置18可控制地連接於上述裝置控制部17，藉由該裝置控制部17來控制移動。
而且，準分子雷射退火裝置1中包括脈衝波形測定部16，其自光學系統13取出脈衝雷射光100的一部分並測定脈衝波形。此時的取出位置為，於形成雷射光的光束之後，上述均質器13a的脈衝雷射光出射方向的後方側。
另外，脈衝波形測定部16的構成未作特別規定，可使用高速光電二極體、雙平面(bi-planar)放電管、示波器
(oscilloscope)等。該脈衝波形測定部16的測定結果被發送至上述裝置控制部17。裝置控制部17中接收該測定結果並根據圖像分析等對脈衝波形進行解析，抽出如圖3所示的第1波峰的波峰值P1與第2波峰的波峰值P2，將P2/P1作為波峰比而計算。而且，裝置控制部17可根據脈衝波形來算出脈衝能量。
其次，一邊參照圖4的流程圖一邊對上述準分子雷射退火裝置1中的退火處理方法進行說明。另外，以下的控制順序藉由輸出控制部11a、裝置控制部17中所包含的程式來執行。
首先，伴隨處理的開始，搬入形成著非晶矽薄膜14a的基板14並將該基板14載置於平台15上(步驟s1)。通常，準分子雷射退火裝置1包括進行環境調整(真空環境等)的處理室(未圖示)，將基板14搬入至該處理室內進行處理。
於裝置控制部17中，自記憶部17a讀出初始設定用的動作參數並開始脈衝雷射光的照射(步驟s2)。亦即，自氣體激發脈衝雷射振盪器11向輸出控制部11a發送控制指令，使脈衝雷射光以規定的放電電壓而自氣體激發脈衝雷射振盪器11輸出。而且，此時對可變衰減器12進行控制而設定為規定的衰減率。
藉由上述輸出調整與可變衰減器的衰減率調整，非晶矽薄膜14a的加工面以作為目標的脈衝能量而被照射有脈衝雷射光。
另外，圖3表示自氣體激發脈衝雷射振盪器11輸出的脈衝雷射光的脈衝波形。圖3中表示氣體的濃度、輸出能量、放電電壓不同的脈衝雷射光的各波形。如圖3所示般，具有如下傾向：若增大放電電壓則輸出能量增大，並且第2波峰的波峰值P2相對於第1波峰的波峰值P1而相對地增大。另一方面，具有如下傾向：若減小放電電壓則輸出能量減小，並且第2波峰的波峰值P2相對於第1波峰的波峰值P1而相對地減小。
自氣體激發脈衝雷射振盪器11輸出的脈衝雷射光100利用輸出值測定部20來測定輸出值。測定結果如上述般被送至輸出控制部11a。自氣體激發脈衝雷射振盪器11輸出的脈衝雷射光在可變衰減器12的作用下以規定的衰減率衰減，且由光學系統13進行整形而被導入規定的光路並照射至非晶矽薄膜14a。該整形或將脈衝雷射光導入規定的光路的作用是藉由光學系統13的均質器13a、鏡面13b、透鏡13c等的適當的光學構件來完成。
此時，藉由一邊使平台15移動一邊照射脈衝雷射光而進行脈衝雷射光的掃描。而且，脈衝雷射光100的一部分被取出，由脈衝波形測定部16測定脈衝波形，且測定結果被送至裝置控制部17。
於進行上述脈衝雷射光的照射時，自氣體激發脈衝雷射振盪器11輸出的脈衝雷射光的輸出值由輸出值測定部20進行測定後被送至輸出控制部11a，於輸出控制部11a中，進行測定值是否為設定的輸出值的判定。於輸出控制
部11a中，設定規定的範圍來作為設定值，若超出該範圍則判定為規格外，且進行反饋控制以將輸出值維持在規格內(步驟s3)。根據圖5來說明該反饋控制的順序。以下的控制藉由輸出控制部11a的程式來執行。
於該控制順序中，如上述般，由輸出值測定部20測定輸出後將測定結果送至輸出控制部11a(步驟s3a)。然後，判定測定值是否在設定的規格內(步驟s3b)。若測定值在規格內(步驟s3b，YES)，則結束處理。若測定值在規格外(步驟s3b，NO)，則進行是否超出規格的判定(步驟s3c)。若超出規格(步驟s3c，YES)，則減小施加至氣體激發脈衝雷射振盪器11的放電電壓以使輸出降低至規格內為止(步驟s3d)。另一方面，若未超出規格(步驟s3c，NO)，則輸出成為小於規格，從而增大施加至氣體激發脈衝雷射振盪器11的放電電壓以使輸出增加至規格內為止(步驟s3e)。於步驟s3d、s3e後，回到步驟s3b，若輸出值在規格內則結束處理，若在規格外則重複進行調整放電電壓的處理。另外，即便使放電電壓增加至預定的上限值為止或降低至預定的下限值為止而輸出值亦不在規格內的情況下，可視為發生某些錯誤或到達氣體的更換時期而中止處理。
進行上述反饋控制，進而，於圖4所示的控制順序中，調整振盪器輸出目標值與衰減器衰減率(步驟s4)。於初始設定中，設定上述振盪器輸出目標值與衰減器衰減率目標值，於裝置的初始運行中則無需進行該些調整。
進而，判定照射至基板14的能量密度是否在規定內(步驟s5)。具體而言，脈衝雷射光的脈衝波形由脈衝波形測定部16來測定，測定結果被送至裝置控制部17並測定脈衝雷射光的脈衝能量。於裝置控制部17中，藉由光學系統13的整形來掌握雷射光束的剖面積，藉此算出脈衝能量密度。亦即，本實施形態中脈衝波形測定部16亦具有作為脈衝能量測定部的作用。另外，本發明亦可各別地包括脈衝波形測定部與脈衝能量測定部。若上述能量密度不在規定內(步驟s5，NO)，則回到步驟s4以對振盪器輸出目標值與衰減器衰減率進行調整。通常，可藉由可變衰減器的衰減率的調整來調整脈衝能量密度。若脈衝能量密度在規定內(步驟s5，YES)，則轉向步驟s6。若於氣體激發脈衝雷射振盪器11的輸出調整範圍及可變衰減器12的衰減率調整範圍內脈衝能量密度不在規定內，則可作為錯誤而結束處理，或可判定為氣體的更換時期。
步驟s6中，於裝置控制部17中根據脈衝波形測定部16的測定結果來對脈衝波形進行解析，並抽出第1波峰中的波峰值P1與第2波峰中的波峰值P2。然後，算出波峰比P2/P1，自上述記憶部17a讀出預先設定的波峰比臨限值，並與基於測定結果的波峰比進行比較(步驟s7)。若基於測定結果的波峰比為所設定的波峰比臨限值以下(步驟s7，設定值以下)，則氣體的劣化程度為可接受的狀態，直接回到上述步驟s3中繼續進行處理直至處理結束為止(步驟s8)。
另一方面，於基於上述測定結果的波峰比超出波峰比臨限值的情況下(步驟s7，超出設定值)，氣體的劣化已一定程度地進行，為了使該波峰比為臨限值以下而將指令輸出至上述輸出控制部11a以減小施加至氣體激發脈衝雷射振盪器11的放電電壓。藉由該輸出控制部11a進行的上述反饋控制中，若於該步驟中決定放電電壓，則將藉由該放電電壓而實際獲得的輸出值設為目標值(步驟s3)。輸出值成為小於初始設定中規定的設定值，而為了對該輸出值進行補充，於裝置控制部17中進行調整以減小可變衰減器12的衰減率並增大脈衝雷射光的透過的比例(步驟s4)。上述調整量預先設定為控制量並儲存於記憶部17a。裝置控制部17參照儲存於記憶部17a的設定資料來進行上述調整的控制。上述控制中，主要是以使照射至基板14的脈衝雷射光的能量密度成為設定值的方式來調整可變衰減器的衰減率。
另外，步驟s7中，當根據氣體的劣化來設定氣體激發脈衝雷射振盪器的輸出調整及可變衰減器12的衰減率時，亦可使氣體供給部21動作而對氣體激發脈衝雷射振盪器11補給氣體以改善氣體的劣化。亦即，依據氣體的劣化來進行氣體的補給。而且，除上述控制順序外，亦可藉由定期地補給氣體來抑制氣體的劣化，從而更均一地進行雷射退火處理。
根據上述控制順序，可將脈衝雷射光的波峰比維持為適當而進行處理，可減少每一脈衝的照射不均，從而可於
最佳的狀態下進行雷射退火，結果可獲得均一粒徑的多晶矽。
另外，本實施形態中，是根據脈衝波形的波峰比的變化來判定氣體的劣化的狀態，但本發明中亦可藉由其他方法來判定氣體的劣化並進行第1控制、第2控制，例如，亦可根據施加至氣體激發脈衝雷射振盪器11的放電電壓的變化來判定氣體的劣化。
以上，根據上述實施形態對本發明進行了說明，但本發明並不限定於上述說明的內容，只要不脫離本發明則可進行適當的變更。
雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此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。
1‧‧‧準分子雷射退火裝置
2‧‧‧控制部
11‧‧‧氣體激發脈衝雷射振盪器
11a‧‧‧輸出控制部
12‧‧‧可變衰減器
13‧‧‧光學系統
13a‧‧‧均質器
13b‧‧‧鏡面
13c‧‧‧透鏡
14‧‧‧基板
14a‧‧‧非晶矽薄膜
15‧‧‧平台
16‧‧‧脈衝波形測定部
17‧‧‧裝置控制部
17a‧‧‧記憶部
18‧‧‧移動裝置
20‧‧‧輸出值測定部
21‧‧‧氣體供給部
100‧‧‧脈衝雷射光
s1~s8‧‧‧步驟
s3a~s3e‧‧‧步驟
圖1是表示本發明的雷射退火處理裝置的一實施形態的概略圖。
圖2是表示本發明的雷射退火處理裝置的一實施形態的控制方塊圖。
圖3是說明雷射退火處理裝置中輸出的脈衝雷射光的波峰群的圖。
圖4是表示本發明的退火處理的控制順序的流程圖。
圖5是表示對氣體激發雷射振盪器的輸出進行調整的反饋控制的順序的流程圖。
P1‧‧‧第1波峰值
P2‧‧‧第2波峰值
Claims (11)
- 一種雷射退火處理裝置，其特徵在於包括：氣體激發脈衝雷射振盪器；可變衰減器，使自該氣體激發脈衝雷射振盪器輸出的脈衝雷射光以規定的衰減率透過；光學系統，將已透過該可變衰減器的脈衝雷射光向被處理體導引；控制部，進行第1控制以調整上述氣體激發脈衝雷射振盪器的上述脈衝雷射光的輸出值；以及脈衝波形測定部，對照射至上述被處理體的脈衝雷射光的脈衝波形進行測定；且上述控制部接收上述脈衝波形測定部的測定結果，並根據所測定出的脈衝波形的第1波峰值P1及第2波峰值P2來求出波峰比P2/P1，於該波峰比超出規定比的情況下，判定上述氣體激發脈衝雷射振盪器內的氣體發生劣化，上述控制部依據該判定結果，進行第2控制使由上述第1控制而調整的上述輸出值降低、並且減小上述可變衰減器的衰減率。
- 如申請專利範圍第1項所述之雷射退火處理裝置，其包括輸出值測定部，用來對上述氣體激發脈衝雷射振盪器的脈衝雷射光的輸出值進行測定，上述控制部接收該輸出值測定部的測定結果來進行上述第1控制，以使上述氣體激發脈衝雷射振盪器的輸出成為規定的輸出值。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述之雷射退火處 理裝置，其包括氣體供給機構，用來對上述氣體激發脈衝雷射振盪器補給上述氣體，上述控制部依據上述氣體的劣化及上述氣體激發脈衝雷射振盪器的運行時間中的一者或兩者來進行上述氣體供給機構的上述氣體補給的控制。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述之雷射退火處理裝置，其中上述控制部依據上述第1控制或/及上述第2控制中的上述輸出值來對上述可變衰減器的衰減率進行調整，以使照射至上述被處理體的脈衝雷射光的脈衝能量成為規定能量密度。
- 如申請專利範圍第4項所述之雷射退火處理裝置，其包括脈衝能量測定部，用來對照射至上述被處理體的脈衝雷射光的脈衝能量進行測定並將其測定結果輸出至上述控制部，上述控制部根據上述測定結果來進行上述調整。
- 如申請專利範圍第5項所述之雷射退火處理裝置，其中上述脈衝能量測定部對由上述光學系統進行光束形狀的整形後的脈衝雷射光進行測定。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述之雷射退火處理裝置，其中上述控制部伴隨上述氣體的劣化進行而判定為上述氣體的更換時期。
- 一種雷射退火處理體的製造方法，使自氣體激發脈衝雷射振盪器輸出的脈衝雷射光以規定的衰減率透過可變 衰減器後照射至被處理體，該雷射退火處理體的製造方法的特徵在於：進行第1控制以便將自上述氣體激發脈衝雷射振盪器輸出的上述脈衝雷射光的輸出值調整為規定值，測定上述脈衝雷射光的脈衝波形，根據所測定出的脈衝波形的第1波峰值P1及第2波峰值P2來求出波峰比P2/P1，於該波峰比超出規定比的情況下，判定上述氣體激發脈衝雷射振盪器內的氣體發生劣化，根據該判定結果進行第2控制使由上述第1控制而調整的上述輸出值降低、並且減小上述可變衰減器的衰減率。
- 如申請專利範圍第8項所述之雷射退火處理體的製造方法，其中藉由將施加至上述氣體激發脈衝雷射振盪器的放電電壓的調整來進行上述第1控制中的上述輸出值的調整。
- 如申請專利範圍第8項或第9項所述之雷射退火處理體的製造方法，其中依據上述第1控制或/及上述第2控制中的上述輸出值來對上述可變衰減器的衰減率進行調整，以使照射至上述被處理體的脈衝雷射光的脈衝能量成為規定能量密度。
- 一種雷射退火處理程式，是由對可變衰減器的透過率進行調整的控制部進行動作的程式，該可變衰減器將自氣體激發脈衝雷射振盪器輸出的脈衝雷射光的輸出值調整為規定值，並且使自上述氣體激發脈衝雷射振盪器輸出並照射至被處理體的脈衝雷射光以規定的透過率透過，該 雷射退火處理程式的特徵在於包括：第1步驟，將自上述氣體激發脈衝雷射振盪器輸出的脈衝雷射光的輸出值調整為規定值；第2步驟，測定上述脈衝雷射光的脈衝波形，根據所測定出的脈衝波形的第1波峰值P1及第2波峰值P2來求出波峰比P2/P1，於該波峰比超出規定比的情況下，判定上述氣體激發脈衝雷射振盪器內的氣體發生劣化；以及第3步驟，根據該第2步驟中的判定結果來使上述第1步驟中調整的上述輸出的規定值降低、並且減小上述可變衰減器的衰減率。
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