TWI750224B - 雷射照射裝置以及半導體裝置的製造方法 - Google Patents

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町田政志
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Abstract

一實施形態之雷射照射裝置(1)係包含有：光學系模組(20)，係將雷射光(L1)照射至被照射體；阻隔板(51)，係形成有供雷射光(L1)通過之隙縫(54)；以及反射光接收構件(61)，係配置於光學系模組(20)與阻隔板(51)之間；反射光接收構件(61)係能接收雷射光(L1)中的被阻隔板(51)反射之反射光(R1)。

Description

雷射照射裝置以及半導體裝置的製造方法
本發明係關於一種雷射照射裝置以及半導體裝置的製造方法，例如係關於一種用以對基板上的非晶質膜照射雷射光而進行雷射退火處理之雷射照射裝置以及半導體裝置的製造方法。
已知一種用以對形成於矽基板或玻璃基板等之非晶質膜照射雷射光而使非晶質膜結晶化之雷射退火裝置。專利文獻1及專利文獻2中揭示有如下之雷射退火裝置：藉由通過隙縫(slit)而於與雷射光之光軸正交之剖面中阻隔強度減少之端部，並將均勻強度之雷射光作為照射光使用。
[先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本特許第5717146號公報。
專利文獻2：日本特許第5907530號公報。
在專利文獻1及專利文獻2所揭示之雷射退火裝置中，與雷射光之光軸正交之剖面之端部係不通過隙縫而被用以形成隙縫之遮蔽部阻隔。藉此，認為被遮蔽部阻隔之雷射光會被遮蔽部反射。
認為被遮蔽部反射之反射光會到達雷射退火裝置之光學系模組，從而會造成使光學系模組之溫度上升等不良影響。該情形時，光學系模組之殼體因熱應力而變形，於設置於光學系模組之各個光學元件引起位置偏移。藉此，認為用以將非晶質膜結晶化之雷射光中會發生照射不均，從而無法進行穩定之結晶化處理。
而且，已通過隙縫之雷射光藉由非晶質膜或基板反射所得之反射光亦沿隙縫向反方向前進而到達光學系模組。藉此，認為會發生與由遮蔽部引起之反射光相同之照射不均。
其他課題與新穎之特徵係根據本說明書之記述以及隨附的圖式而獲知。
一實施形態之雷射照射裝置係包含有：光學系模組， 係將雷射光照射至被照射體；第一阻隔板，係形成有供前述雷射光通過之第一隙縫；以及反射光接收構件，係配置於前述光學系模組與前述第一阻隔板之間；前述反射光接收構件係能接收前述雷射光中的被前述第一阻隔板反射之第一反射光。
一實施形態之半導體裝置的製造方法係包含有：(A)工序，係使雷射光自光學系模組朝向形成有包含有半導體之膜之基板射出；(B)工序，係設置形成有供前述雷射光通過之第一隙縫之第一阻隔板，使已對前述第一隙縫以及前述第一阻隔板照射之前述雷射光中的已對前述第一隙縫照射之前述雷射光通過前述第一隙縫；(C)工序，係以前述第一阻隔板阻隔已對前述第一隙縫以及前述第一阻隔板照射之前述雷射光中的已對前述第一阻隔板照射之前述雷射光；(D)工序，係使反射光接收構件配置於前述光學系模組與前述第一阻隔板之間，使前述反射光接收構件接收已對前述第一阻隔板照射之前述雷射光被前述第一阻隔板反射所得之第一反射光；以及(E)工序，係將已對前述第一隙縫以及前述第一阻隔板照射之前述雷射光中的已通過前述第一隙縫之前述雷射光照射至前述基板。
根據前述一實施形態，可提供一種用以抑制照射不均且進行穩定之結晶化處理之雷射照射裝置以及半導體裝 置的製造方法。
1、101:雷射照射裝置
10:光源
20:光學系模組
21:光學系殼體
22:鏡面
23、33:密封窗
30:密閉部
31:密閉殼體
34、44:氣體入口
35:氣體出口
37:氣體
40:處理室
41:氣體盒
42:導入窗
43:照射窗
45:基板載台
46:基台
47:掃描裝置
48:基底
49:搬送方向
51、51a、51b、52、52a、52b、71:阻隔板
54、55:隙縫
57:反射鏡
58:隔熱材
59a、59b:多層熱吸收膜
61、62、63:反射光接收構件
62a、63a:本體部
62b、63b:隔熱空氣層
62c、63c:冷卻液流路
63d:熱吸收元件
72:水平部
73:傾斜部
201:玻璃基板
202:閘極電極
203:閘極絕緣膜
204:非晶矽膜
205:多晶矽膜
206:層間絕緣膜
207a:源極電極
207b:汲極電極
300:有機EL顯示器
310、M1:基板
311:TFT層
311a:TFT
312:有機層
312a:有機EL發光元件
312b:隔離壁
313:彩色濾光片層
313a:彩色濾光片
314:密封基板
C1:光軸
L1:雷射光
PX:像素
R1、R2、R3:反射光
X、Y、Z:軸
圖1係例示實施形態1之雷射照射裝置之剖視圖。
圖2係例示實施形態1之雷射照射裝置之主要部分之剖視圖。
圖3係圖2所示之雷射照射裝置之主要部分之剖線A-A處之剖視圖。
圖4係圖2所示之雷射照射裝置之主要部分之剖線B-B處之剖視圖。
圖5係例示實施形態1之雷射照射裝置之雷射光與隙縫之關係之立體圖。
圖6係例示使用了實施形態1之雷射照射裝置之雷射照射方法之流程圖。
圖7係例示比較例之雷射照射裝置之剖視圖。
圖8係例示照射至基板之雷射光之基板上之形狀之放大圖。
圖9係例示實施形態2之雷射照射裝置之主要部分之剖視圖。
圖10係例示實施形態2之反射光接收構件之剖視圖。
圖11係圖10所示之反射光接收構件之剖線C-C處之剖視圖。
圖12係例示實施形態3之雷射照射裝置之主要部分之剖視圖。
圖13係例示實施形態3之反射光接收構件之剖視圖。
圖14係例示實施形態3之熱吸收元件之剖視圖。
圖15係例示實施形態4之半導體裝置的製造方法之剖視圖。
圖16係用以說明有機EL(electroluminescence；電致發光)顯示器之概要之剖視圖，且將有機EL顯示器之像素電路簡化表示。
(實施形態1)
對實施形態1之雷射照射裝置進行說明。本實施形態之雷射照射裝置係用以將雷射光照射至被照射體之裝置。被照射體例如係形成有非晶質膜等之包含有半導體之膜之基板。該情形時，雷射照射裝置係進行用以對非晶質膜照射雷射光而使非晶質膜結晶化之雷射退火處理。例如，於使用準分子雷射(excimer laser)作為雷射光而進行雷射退火處理之情形時，雷射照射裝置係被作為準分子雷射退火(ELA：Excimer Laser Anneal)裝置來使用。
首先，對雷射照射裝置之構成進行說明。圖1係例示實施形態1之雷射照射裝置之剖視圖。圖2係例示實施形態1之雷射照射裝置之主要部分之剖視圖。圖3係圖2所示之雷射照射裝置之主要部分之剖線A-A處之剖視圖。圖4係圖2所示之雷射照射裝置之主要部分之剖線B-B 處之剖視圖。圖5係例示實施形態1之雷射照射裝置之雷射光與隙縫之關係之立體圖。
如圖1所示，雷射照射裝置1具有光源10、光學系模組20、密閉部30以及處理室40。處理室40例如設置於水平之基底48上。於處理室40之上方設置有密閉部30，於密閉部30之上方設置有光學系模組20。光學系模組20設置於能接收自光源10放出之雷射光L1之位置。
在此，為了對雷射照射裝置1進行說明，導入XYZ正交座標軸。將與基底48之上表面正交之方向設為Z軸方向，將上方設為+Z軸方向，將下方設為-Z軸方向。將連結光源10與光學系模組20之方向設為X軸方向，將自光源10朝向光學系模組20之方向設為+X軸方向，將反方向設為-X軸方向。將與X軸方向以及Z軸方向正交之方向設為Y軸方向，將一方設為+Y軸方向，將反方向設為-Y軸方向。
如圖1所示，光源10係放出雷射光L1。光源10例如係準分子雷射光源，放出中心波長308nm之準分子雷射之雷射光L1。而且，光源10係放出脈波(pulse)狀之雷射光L1。光源10係將雷射光L1朝向光學系模組20射出。雷射光L1例如朝+X軸方向前進並射入至光學系模組20。另外，亦可視需要於光源10與光學系模組20之間的 雷射光L1之光路徑上配置用以調整能量密度之衰減器(attenuator)等光學元件。
如圖1至圖4所示，光學系模組20包含有構成外形之光學系殼體21、鏡面22、透鏡等光學元件以及密封窗23。光學系殼體21例如係由鋁等材料構成之箱狀構件。光學系模組20的各個光學元件係利用保持器(holder)等而保持於光學系殼體21之內部。利用此種各個光學元件，光學系模組20係對自光源10放出之雷射光L1之照射方向、光量等進行調整。密封窗23係設置於光學系殼體21之一部分，例如設置於光學系殼體21之下表面。雷射光L1係於被光學系模組20調整之後，自密封窗23朝向密閉部30射出。如此，光學系模組20係將雷射光L1照射至被照射體。
如圖5所示，雷射光L1係於光學系模組20中成為線束(line beam)狀。亦即，與雷射光L1之光軸C1正交之剖面係成為於一方向延伸之細長線狀。例如，與被鏡面22反射之雷射光L1之光軸正交之剖面係成為於Y軸方向延伸之線狀。
如圖2至圖4所示，密閉部30具有密閉殼體31、阻隔板51、反射光接收構件61、密封窗33、氣體入口34以及氣體出口35。為了使圖不會變得煩雜，圖3中省略 了氣體入口34以及氣體出口35，圖4中省略了反射光接收構件61、密封窗33、氣體入口34以及氣體出口35。另外，為了明確說明，各圖式可適當簡化。
密閉殼體31係內部為空腔之箱狀構件。於密閉殼體31之內部配置有阻隔板51以及反射光接收構件61。於密閉殼體31之預定之側面設置有氣體入口34以及氣體出口35。氣體入口34以及氣體出口35例如設置於密閉殼體31中之對向之側面。例如，氣體出口35設置於比氣體入口34還上方。自氣體入口34導入氣體37，例如導入氮氣等惰性氣體。自氣體入口34導入至密閉殼體31之內部之氣體37係自氣體出口35排出。氣體37較佳為連續地供給至密閉殼體31之內部。而且，氣體37較佳為連續地排出至密閉殼體31之外部。關於氣體37之流量，控制成預定之流量以使密閉殼體31之內部成為一直被換氣之狀態。
如圖2至圖5所示，阻隔板51係配置於自光學系模組20的密封窗23射出之雷射光L1到達處理室40之光路徑上。阻隔板51例如包含有複數個構件。阻隔板51例如包含有阻隔板51a以及阻隔板51b。阻隔板51a以及阻隔板51b成為於一方向例如於Y軸方向延伸之板狀之構件。阻隔板51a以及阻隔板51b係將板面朝向Z軸方向配置。阻隔板51a以及阻隔板51b係於Y軸方向隔著間隔排列配置。因此，於阻隔板51a以及阻隔板51b之間形成有隙縫 54。各個阻隔板51a以及阻隔板51b係藉由未圖示之馬達而可於+Y軸方向以及-Y軸方向移動，隙縫54之寬度(阻隔板51a與阻隔板51b之間之長度)能適當設定。雷射光L1係通過隙縫54。如此，於阻隔板51形成有供雷射光L1通過之隙縫54。
雷射光L1之Y軸方向中之兩端部係被阻隔板51a以及阻隔板51b阻隔。被阻隔板51a以及阻隔板51b阻隔之雷射光L1之端部係被阻隔板51a以及阻隔板51b反射而成為反射光R1。如此，已對隙縫54以及阻隔板51照射之雷射光L1中的已被阻隔板51阻隔之雷射光L1係被阻隔板51反射。
亦可於阻隔板51之光學系模組20側之面設置有反射鏡57。藉此，可抑制被阻隔板51阻隔之雷射光L1被阻隔板51吸收。藉此，可抑制因阻隔板51之溫度上升而擾亂阻隔板51附近之氛圍。施加至反射鏡57之反射膜較佳為以相對於雷射光L1的射入角度具有預定之耐性之規格而受到處理。一般而言，就反射膜來說，已有反射率會根據雷射光L1的射入角度而劇烈地發生變化之反射膜乃至於反射率幾乎不會因雷射光L1的射入角而發生變化之反射膜。本實施形態中，使用如下反射膜：相對於對被照射體實施雷射照射時所能設想的雷射光L1的射入角之變化，反射率均處於預定之範圍內。
反射光接收構件61係配置於阻隔板51與光學系模組20之間。例如，反射光接收構件61係以與光學系模組20之間具有間隔的方式配置於光學系模組20之外側。反射光接收構件61例如為板狀之構件。反射光接收構件61係將板面朝向Z軸方向配置。反射光接收構件61係以能接收被阻隔板51阻隔的雷射光L1被阻隔板51反射所得之反射光R1的方式配置。例如，考慮雷射光L1的射入角與反射光R1之反射角，將反射光接收構件61配置於反射光R1之光路徑上。另外，亦可將反射光接收構件61與光學系模組20之間隔著隔熱材而隔開間隔地安裝。藉此，可保持反射光接收構件61與光學系模組20之間之隔熱性。
密封窗33設置於密閉殼體31之一部分，例如設置於密閉殼體31之下表面。自光學系模組20之密封窗23射出之雷射光L1係通過阻隔板51間之隙縫54。而且，已通過隙縫54之雷射光L1係自密封窗33朝向處理室40射出。
如圖1所示，處理室40具有氣體盒41、阻隔板52、基板載台45、基台46以及掃描裝置47。例如，在處理室40中，進行用以對載置於基板載台45上之基板M1照射雷射光L1而將基板M1上的非晶質膜結晶化之雷射退火 處理。基板載台45亦可為浮動式載台，亦即亦可為一邊使作為被照射體之基板M1懸浮一邊搬送基板M1之載台。
如圖2以及圖3所示，氣體盒41為箱狀之構件，內部為空腔。氣體盒41係配置於基板載台45之上方，且配置於密閉部30中之密封窗33之下方。於氣體盒41之上表面設置有導入窗42。導入窗42係以與密封窗33對向之方式配置。而且，於氣體盒41之下表面設置有照射窗43。照射窗43係以與基板M1上的非晶質膜對向之方式配置。
於氣體盒41之預定之側面設置有氣體入口44。自氣體入口44對氣體盒41供給預定之氣體37，例如供給氮氣等惰性氣體。供給至氣體盒41之氣體37係於將氣體盒41之內部填充後自照射窗43排出。
阻隔板52係配置於自密閉部30之密封窗33射出之雷射光L1會到達基板M1上的非晶質膜之光路徑上。阻隔板52例如以覆蓋照射窗43之方式配置於氣體盒41之內部。
如圖3以及圖5所示，阻隔板52例如包含有複數個構件。阻隔板52例如包含有阻隔板52a以及阻隔板52b。阻隔板52a以及阻隔板52b係於一方向延伸之板狀之構 件。阻隔板52a以及阻隔板52b係將板面朝向Z軸方向並將延伸之方向設為Y方向配置。阻隔板52a以及阻隔板52b係於Y軸方向隔著間隔排列配置。因此，於阻隔板52a以及阻隔板52b之間形成有隙縫55。各個阻隔板52a以及阻隔板52b係可藉由未圖示之馬達而於+Y軸方向以及-Y軸方向移動，隙縫55之寬度(阻隔板52a與阻隔板52b之間之長度)能適當設定。雷射光L1係通過隙縫55。如此，於阻隔板52形成有供已通過隙縫54之雷射光L1通過之隙縫55。
雷射光L1之Y軸方向中之兩端部係被阻隔板52a以及阻隔板52b阻隔。被阻隔板52a以及阻隔板52b阻隔之雷射光L1之端部係被阻隔板52a以及阻隔板52b反射而成為反射光R2。如此，已對隙縫55以及阻隔板52照射之雷射光L1中的被阻隔板52阻隔之雷射光L1係被阻隔板52反射。
反射光接收構件61係以如下方式配置：能接收已對隙縫55以及阻隔板52照射之雷射光L1中的被阻隔板52阻隔之雷射光L1被阻隔板52反射所得之反射光R2。
亦可於阻隔板52之光學系模組20側之面設置有反射鏡57。藉此，可抑制被阻隔板52阻隔之雷射光L1被阻隔板52所吸收。藉此，可抑制因阻隔板52之溫度上升而 擾亂阻隔板52附近之氛圍。反射鏡57所含有之反射膜較佳為以相對於雷射光L1的射入角度具有預定之耐性之規格而受到處理。
已通過阻隔板52間的隙縫55之雷射光L1係自照射窗43射出而照射基板M1上的非晶質膜。
基板M1係載置於基板載台45上。基板M1例如為矽基板等半導體基板或石英基板等。另外，基板M1不限於半導體基板以及石英基板。於基板M1上形成有非晶質膜等之包含有半導體之膜。非晶質膜例如包含有非晶矽(aSi)。藉由利用雷射光L1照射基板M1上的非晶質膜而使非晶質膜結晶化。藉由使非晶質膜結晶化，於基板M1上例如形成有包含有多晶矽(polySi)的結晶質膜。
已照射基板M1上的非晶質膜之雷射光L1係被非晶質膜或基板M1反射而成為反射光R3。反射光接收構件61係以能接收已照射非晶質膜或基板M1之雷射光L1被非晶質膜或基板M1反射所得的反射光R3之方式配置。
如圖1所示，基板載台45例如隔著基台46而載置於掃描裝置47上。基板載台45係而藉由掃描裝置47而於X軸方向、Y軸方向以及Z軸方向移動。於進行雷射退火處理時，藉由掃描裝置47之掃描使基板載台45例如於- X軸方向之搬送方向49搬送。
接下來，對使用實施形態1之雷射照射裝置1之雷射照射方法進行說明。
圖6係例示使用了實施形態1之雷射照射裝置之雷射照射方法之流程圖。
如圖6之步驟S11所示，首先，使雷射光L1自光學系模組20射出。將已自光源10放出之雷射光L1之照射方向、光量等於光學系模組20中加以調整後，使雷射光L1對密閉部30射出。例如，於被照射體為形成有非晶質膜等之包含有半導體之膜之基板M1之情形時，使雷射光自光學系模組朝向基板M1射出。
接下來，如圖6之步驟S12所示，使雷射光L1通過形成於阻隔板51之隙縫。亦即，設置形成有供雷射光L1通過之隙縫54之阻隔板51，使已對隙縫54以及阻隔板51照射之雷射光L1中的已對隙縫54照射之雷射光L1通過隙縫54。而且，設置形成有隙縫55之阻隔板52，使已通過隙縫54而對隙縫55以及阻隔板52照射之雷射光L1中的已對隙縫55照射之雷射光L1通過隙縫55。
接下來，如圖6之步驟S13所示，以阻隔板51阻隔已對隙縫54以及阻隔板51照射之雷射光L1中的已對阻 隔板51照射之雷射光L1。而且，以阻隔板52阻隔已對隙縫55以及阻隔板52照射之雷射光L1中的已對阻隔板52照射之雷射光L1。藉此，再與雷射光L1之光軸正交之剖面中，阻隔端部並將端部以外之部分用於被照射體之照射。
接下來，如圖6之步驟S14所示，使反射光接收構件61接收雷射光L1被阻隔板51反射所得之反射光R1。亦即，於光學系模組20與阻隔板51之間配置反射光接收構件61，使反射光接收構件61接收已對阻隔板51照射之雷射光L1被阻隔板51反射所得之反射光R1。而且，使反射光接收構件61接收已對阻隔板52照射之雷射光L1被阻隔板52反射所得之反射光R2。
接下來，如圖6之步驟S15所示，利用雷射光L1照射被照射體。亦即，利用已對隙縫54以及阻隔板51照射之雷射光L1中的已通過隙縫54之雷射光L1照射被照射體。於被照射體為形成有非晶質膜等之包含有半導體之膜之基板之情形時，對非晶質膜照射雷射光L1。具體而言，一邊於基板M1之搬送方向49例如-X軸方向搬送基板M1，一邊對形成於基板M1的非晶質膜照射雷射光L1。而且，使反射光接收構件61接收已照射基板M1之雷射光L1被基板M1反射所得之反射光R3。
如此，可使用實施形態1之雷射照射裝置1進行雷射照射。
接下來，對實施形態1之雷射照射裝置1之功效進行說明。
本實施形態之雷射照射裝置1具有反射光接收構件61。反射光接收構件61係以接收被阻隔板51反射之反射光R1、被阻隔板52反射之反射光R2以及被被照射體反射之反射光R3的方式配置。藉此，可抑制反射光R1至反射光R3到達光學系模組20。尤其，可抑制被阻隔板51反射之反射光R1進入至光學系模組20之內部並到達各個光學元件之保持器導致各個光學元件發生位置偏移。藉此，可抑制由反射光R1至反射光R3之照射引起之光學系模組之溫度之上升，從而可抑制光學系模組之殼體之變形。藉此，可抑制設置於光學系模組之各個光學元件之位置偏移，從而可抑制雷射光之照射不均。
而且，反射光R1至反射光R3到達一個反射光接收構件61。藉此，將與光學系模組20之間發生溫度梯度之因素僅限定為反射光接收構件61，從而可容易執行抑制光學系模組20之溫度上升之對策。
反射光接收構件61未直接安裝於光學系模組20，而是以與光學系模組20之間具有間隔之方式配置。藉此， 可提高反射光接收構件61與光學系模組20之間之隔熱性。而且，將反射光接收構件61以隔著隔熱材而具有間隔之方式安裝於光學系模組20。藉此，亦可提高反射光接收構件61與光學系模組20之間之隔熱性。
將反射光接收構件61配置於比設置於氣體盒41之上方之密封窗33還上方。藉此，即使接收反射光R1至反射光R3且假設反射光接收構件61之附近之溫度上升，由於在反射光接收構件61與基板M1之間配置有氣體盒41，故亦可抑制擾亂基板M1之附近之氛圍。藉此，可抑制由氛圍之擾亂引起之照射不均。
藉由於阻隔板51以及阻隔板52之光學系模組20側之面設置反射鏡57，可抑制由阻隔板51以及阻隔板52引起之雷射光L1之吸收。藉此，可抑制因阻隔板51以及阻隔板52之溫度上升而擾亂阻隔板51以及阻隔板52之附近之氛圍。藉此，可抑制由氛圍之擾亂引起之照射不均。藉由至少於接近光學系模組20之阻隔板51設置反射鏡57，可抑制由氛圍之擾亂引起之照射不均。
對氣體37之流量加以控制以使密閉殼體31之內部成為一直被換氣之狀態。藉此，可抑制密閉殼體31之內部之氛圍中之溫度上升。藉此，可利用雷射光L1通過之氛圍之溫度梯度，抑制流體密度變化而使折射率發生變動， 從而可抑制照射不均。
(比較例)
接下來，對比較例進行說明，然後，將比較例與實施形態1進行對比，對抑制反射光之熱對於雷射光之長軸之影響之功效進行說明。
圖7係例示比較例之雷射照射裝置之剖視圖。如圖7所示，比較例之雷射照射裝置101亦可不具有反射光接收構件61。因此，被阻隔板51反射之反射光R1、被阻隔板52反射之反射光R2以及被被照射體反射之反射光R3係到達光學系模組20。尤其，被阻隔板51反射之反射光R1係自密封窗23進入至光學系模組20之內部而到達各個光學元件的保持器。藉此，反射光R1至反射光R3之熱傳遞至光學系模組以及各個光學元件的保持器，從而使這些構件的溫度上升。藉此，光學系殼體21以及光學系元件的保持器發生變形，使設置於光學系模組20之各個光學元件發生位置偏移。
(雷射光L1之基板M1上之形狀)
圖8係例示照射至基板M1之雷射光L1之基板M1上之形狀之放大圖。如圖8所示，作為反射光接收構件之形態，在比較例中不具有反射光接收構件，在實施形態1中僅成為反射光接收構件之本體部。另外，以後對實施形 態2進行敘述。
關於基板M1上之雷射光L1之形狀，比較例之雷射剛照射後，為0μm左右之誤差範圍內之傾斜。然而，經過比較例之雷射照射後7小時以上，為250μm左右之傾斜，越是雷射照射中發生照射不均則傾斜越大。
另一方面，關於基板M1上之雷射光L1之形狀，實施形態1之雷射剛照射後，為0μm左右之誤差範圍內之傾斜。經過實施形態1之雷射照射後7小時以上，為50μm左右之傾斜，成為雷射照射中之照射不均為容許範圍內之程度之傾斜。
如此，實施形態1中，藉由設置反射光接收構件61，可抑制由反射光R1至反射光R3之照射引起之光學系模組20之溫度之上升，可抑制設置於光學系模組20之各個光學元件之位置偏移。藉此，可抑制雷射光L1之照射不均。
(實施形態2)
接下來，對實施形態2之雷射照射裝置進行說明。圖9係例示實施形態2之雷射照射裝置之主要部分之剖視圖。圖10係例示實施形態2之反射光接收構件之剖視圖。圖11係圖10所示之反射光接收構件之剖線C-C處之剖 視圖。
如圖9至圖11所示，本實施形態之雷射照射裝置2中，反射光接收構件62亦設置於阻隔板51與光學系模組20之間。例如，反射光接收構件62係以隔著隔熱材58而具有間隔之方式安裝於光學系模組20。反射光接收構件62例如為板狀之構件。反射光接收構件62係將板面朝向Z軸方向配置。另外，亦可不將反射光接收構件62隔著隔熱材58安裝於光學系模組20，而是以與光學系模組20之間具有間隔之方式配置於光學系模組20之外側。藉此，可保持反射光接收構件60與光學系模組20之間之隔熱性。
反射光接收構件62具有本體部62a以及包含有空氣之隔熱空氣層62b。本體部62a係以接收反射光R1、反射光R2以及反射光R3之方式配置。隔熱空氣層62b係設置於本體部62a之光學系模組20側。例如，本體部62a以及隔熱空氣層62b係積層於反射光接收構件62之板面方向。於隔熱空氣層62b設置有吸氣口(未圖示)以及排氣口(未圖示)。自吸氣口供給預定之氣體例如供給空氣，且自排氣口廢棄，藉此可將隔熱空氣層62b之內部排氣。
藉由設為此種構成，可抑制因本體部62a接收反射光而發生的熱傳遞至光學系模組20。另外，隔熱空氣層62b 只要可提高反射光接收構件62與光學系模組20之間之隔熱性，則亦可供給以及排出空氣以外之氣體，還可使隔熱空氣層62b之內部之壓力變化。
於反射光接收構件62之本體部62a設置有供冷卻液流動之冷卻液流路62c。因此，反射光接收構件62具備冷卻套，該冷卻套係具有供冷卻液流動之冷卻液流路62c。冷卻液流路62c係例如於本體部62a之內部以於與板面平行之面內蜿蜒之方式配置。流經冷卻液流路62c之冷卻液之入口以及出口係設置於本體部62a之側面。藉此，自冷卻液流路62c之入口供給之冷卻液沿冷卻液流路62c循環一周，並自冷卻液流路62c之出口排出。冷卻液被調溫為預定之溫度。
由於實施形態2之雷射照射裝置2中之其他構成與實施形態1相同，故省略說明。
使用實施形態2之雷射照射裝置2之雷射照射方法係於使用實施形態1之雷射照射裝置1之雷射照射方法中，使用反射光接收構件62以代替反射光接收構件61。而且，對反射光接收構件62中之隔熱空氣層62b供給以及排出空氣等，並且對冷卻液流路62c供給以及排出冷卻液。除此以外因與實施形態1相同，故省略說明。
接下來，對實施形態2之雷射照射裝置之功效進行說明。
本實施形態之雷射照射裝置2之反射光接收構件62具備冷卻套。亦即，於本體部62a具有供冷卻液流動之冷卻液流路62c。因此，可抑制因所接收之反射光R1至反射光R3引起之熱導致反射光接收構件62之溫度上升。藉此，可抑制因來自反射光接收構件62之放射熱導致光學系模組20之溫度上升。
如圖8所示，作為反射光接收構件之形態，實施形態2中，具有冷卻套(本體部62a以及冷卻液流路62c)以及隔熱空氣層62b。關於基板M1上之雷射光L1之形狀，實施形態2之雷射剛照射後，為0μm左右之誤差範圍內之傾斜。經過實施形態2之雷射照射後7小時以上，可抑制為10μm以下之傾斜，可將雷射照射中之照射不均抑制於許容範圍內。
如此，實施形態2中，可藉由反射光接收構件62抑制由反射光R1至反射光R3之照射引起之光學系模組之溫度之上升，可抑制設置於光學系模組之各個光學元件發生位置偏移，從而可抑制雷射光之照射不均。
可將隔熱空氣層62b之內部排氣。利用此種構成，可抑制因本體部62a接收反射光而發生之熱傳遞至光學系 模組20。而且，隔熱空氣層62b具有本體部62a與光學系模組20之間之隔熱之功能。藉此，於冷卻液流路62c之冷卻液溫度低於光學系模組20之情形時，亦可抑制光學系模組20之溫度之下降，可藉由熱應力抑制光學元件之位置偏移之發生。
再者，反射光R1至反射光R3到達一個反射光接收構件62。藉此，因可將藉由冷卻液冷卻之部位限定於反射光接收構件62，故可容易執行抑制光學系模組20之溫度上升之對策。其他功效因與實施形態1之功效相同，故省略說明。
(實施形態3)
接下來，對實施形態3之雷射照射裝置進行說明。圖12係例示實施形態3之雷射照射裝置之主要部分之剖視圖。圖13係例示實施形態3之反射光接收構件之剖視圖。圖14係例示實施形態3之熱吸收元件之剖視圖。
如圖12至圖14所示，本實施形態之雷射照射裝置3中，反射光接收構件63除了具有冷卻套(本體部63a以及冷卻液流路63c)、隔熱空氣層63b之外，亦具有熱吸收元件63d。而且，本實施形態之雷射照射裝置3之阻隔板71係向光學系模組20側彎曲。
熱吸收元件63d係設置於反射光接收構件63之阻隔板71側。熱吸收元件63d係以接收反射光R1、反射光R2以及反射光R3之方式配置。熱吸收元件63d為板狀之構件。熱吸收元件63d係使板面朝向Z軸方向安裝於本體部63a。藉此，熱吸收元件63d之一板面朝向阻隔板71側，另一板面朝向光學系模組20側。
熱吸收元件63d為用以吸收適合於雷射光L1以及反射光R1至反射光R3之波長之熱的構件，例如為用以吸收適合於準分子雷射之波長之熱的構件。例如，熱吸收元件63d係塗佈複數層用以吸收熱之熱吸收膜而成之構件。藉由對熱吸收膜之厚度、塗佈之層數等進行調整，而可適合於吸收之雷射光L1之波長。
如圖14所示，於熱吸收元件63d之阻隔板71側之面形成有塗佈複數層用以吸收熱之熱吸收膜而成之多層熱吸收膜59a。多層熱吸收膜59a較佳為以相對於反射光R1至反射光R3的射入角具有預定之耐性之規格而受到處理。一般而言，關於多層熱吸收膜，已有熱吸收率會根據反射光R1至反射光R3的射入角而劇烈地發生變化之多層熱吸收膜乃至於熱吸收率幾乎不會因反射光R1至反射光R3的射入角而發生變化之多層熱吸收膜，本實施形態中使用相對於反射光R1至反射光R3的射入角之變化熱之吸收率處於預定之範圍內之多層熱吸收膜。將熱吸收元 件63d中之阻隔板71側之多層熱吸收膜59a之熱吸收率例如設為50%。
另一方面，於熱吸收元件63d之光學系模組20側之面亦形成有多層熱吸收膜59b。例如，多層熱吸收膜59b之熱吸收率為98%。如此，形成於熱吸收元件63d之阻隔板71側之面的多層熱吸收膜59a之吸收率係小於形成於熱吸收元件63d之光學系模組20側之面的多層熱吸收膜59b之吸收率。藉由設為此種構成，由於可使熱吸收元件63d吸收之熱容易傳熱至本體部63a側，因而可抑制熱吸收元件63d之劣化而使熱吸收元件63d長壽命化。
而且，亦可對熱吸收元件63d之阻隔板71側之面實施結霜(frost)處理。藉此，可抑制由反射光R1至反射光R3之熱引起之多層熱吸收膜59a以及多層熱吸收膜59b之劣化。
本實施形態之雷射照射裝置3之阻隔板71係向光學系模組20側彎曲。例如，阻隔板71包含有水平部72及傾斜部73。
水平部72係板面朝向Z軸方向之水平之部分。於將阻隔板71配置於密閉部30內時，可藉由水平部72而固定，並且可藉由對水平部72之位置進行微調而使對雷射 光L1之光軸之位置調整變得容易。
傾斜部73係自水平部72向光學系模組20側傾斜之部分。自光學系模組20射出之雷射光L1係對傾斜部73中之隙縫54以及傾斜部73照射。而且，以照射至傾斜部73之雷射光L1藉由傾斜部73反射所得之反射光R1被熱吸收元件63d接收的方式配置阻隔板71。
如此，反射光R1係包含有對阻隔板71照射所得之雷射光L1被傾斜之傾斜部73反射所得之反射光。於反射光接收構件63中之接收反射光R1、反射光R2以及反射光R3之部分中，反射光R1的射入角係與反射光R2以及反射光R3的射入角不同。已通過傾斜部73中之隙縫54之雷射光L1係自密封窗33朝向處理室40射出。
由於實施形態3之雷射照射裝置3中之其他構成與實施形態1及2相同，因而省略說明。
使用實施形態3之雷射照射裝置3之雷射照射方法係於使用實施形態1之雷射照射裝置1之雷射照射方法中，使用反射光接收構件63以代替反射光接收構件61，且使用阻隔板71以代替阻隔板51，除此以外均相同，因而省略說明。
接下來，對本實施形態之雷射照射裝置3之功效進行說明。
本實施形態之反射光接收構件63具有熱吸收元件63d。因此，可使熱吸收元件63d吸收由反射光R1至反射光R3引起之熱。藉此，可抑制來自反射光接收構件63之放射熱導致光學系模組20之溫度之上升。而且，可藉由流經冷卻液流路63c之冷卻液將熱吸收元件63d所吸收之熱冷卻。藉此，可減少來自反射光接收構件63之放射熱，進一步抑制光學系模組20之溫度之上升。藉此，可抑制設置於光學系模組之各個光學元件發生位置偏移，從而可抑制雷射光之照射不均。
多層熱吸收膜59a係以相對於反射光R1至反射光R3的射入角具有預定之耐性之規格而受到處理。藉此，無論反射光R1至反射光R3的射入角如何，均可吸收由反射光R1至反射光R3引起之熱。
可使多層熱吸收膜59a之吸收率小於多層熱吸收膜59b之吸收率。藉此，可提高熱吸收元件63d之耐久性而使熱吸收元件63d長壽命化。
使阻隔板71向光學系模組20側彎曲。藉此，在反射光接收構件63中，可使用以接收被阻隔板71反射之反射光R1之部位接近用以接收反射光R2以及反射光R3之部 位。可根據情況，使相同部位接收光。藉此，可將冷卻之部位集中得較小，從而可容易冷卻。而且，因可將接收光之部位集中得較小，故可減小熱吸收元件63d。由於其他功效與實施形態1及實施形態2相同，故省略說明。
(實施形態4：半導體裝置的製造方法)
接下來，對使用上述說明之雷射照射裝置之半導體裝置的製造方法進行說明。本實施形態中，藉由將雷射照射裝置作為雷射退火裝置來使用，可對形成於基板上的非晶質膜照射雷射光而使非晶質膜結晶化。例如，半導體裝置係具備TFT(Thin Film transistor；薄膜電晶體)之半導體裝置，該情形時可對非晶矽膜照射雷射光而使非晶矽膜結晶化從而形成多晶矽膜。
圖15中的(a)至圖15中的(e)係例示實施形態4之半導體裝置的製造方法之剖視圖。上述說明之本實施形態之雷射照射裝置適合於TFT陣列基板之製造。以下，對具有TFT之半導體裝置的製造方法進行說明。
首先，如圖15中的(a)所示，於玻璃基板201上形成閘極電極202。閘極電極202例如可使用包含有鋁等之金屬薄膜。接下來，如圖15中的(b)所示，於閘極電極202之上形成閘極絕緣膜203。閘極絕緣膜203係以覆蓋閘極電極202之方式形成。然後，如圖15中的(c)所示，於閘 極絕緣膜203之上形成非晶矽膜204。非晶矽膜204係以隔著閘極絕緣膜203而與閘極電極202重複的方式配置。
閘極絕緣膜203係氮化矽膜(SiNx)、氧化矽膜(SiO2膜)、或這些的積層膜等等。具體而言，藉由CVD(Chemical Vapor Deposition；化學氣相沉積)法使閘極絕緣膜203與非晶矽膜204連續成膜。
而且，如圖15中的(d)所示，使用上述實施形態1至實施形態3中說明之雷射照射裝置對非晶矽膜204照射雷射光而使非晶矽膜204結晶化，從而形成多晶矽膜205。藉此，矽結晶化所得之多晶矽膜205形成於閘極絕緣膜203上。
此時，藉由應用使用上述說明之實施形態1至實施形態3之雷射照射裝置之雷射照射方法，可抑制光學系模組20之溫度上升，且抑制雷射光L1之照射不均。藉此，可形成均勻地結晶化之多晶矽膜205。
然後，如圖15中的(e)所示，於多晶矽膜205之上形成層間絕緣膜206、源極電極207a以及汲極電極207b。層間絕緣膜206、源極電極207a以及汲極電極207b可使用一般之光微影法(photolithographic method)或成膜法而形成。
藉由使用上述說明之半導體裝置的製造方法，可製造具備TFT之半導體裝置。另外，關於以後之製造工序，因最終製造之器件(device)而不同，故省略說明。
(有機EL顯示器)
接下來，作為使用具備TFT之半導體裝置之器件之一例，對有機EL顯示器進行說明。圖16係用以對有機EL顯示器之概要進行說明之剖視圖，且將有機EL顯示器之像素電路簡化表示。圖16所示之有機EL顯示器300係於各個像素PX配置有TFT之主動矩陣型之顯示裝置。
有機EL顯示器300具備基板310、TFT層311、有機層312、彩色濾光片層313以及密封基板314。圖16中，顯示密封基板314側為視認側之頂部發光(top emission)方式之有機EL顯示器。另外，以下之說明表示有機EL顯示器之一構成例，本實施形態不限於以下說明之構成。例如，本實施形態之半導體裝置亦可用於底部發光(bottom emission)方式之有機EL顯示器。
基板310係玻璃基板或金屬基板。於基板310之上設置有TFT層311。TFT層311具有配置於各個像素PX之TFT311a。再者，TFT層311具有連接於TFT311a之配線等。TFT311a以及配線等係構成像素電路。另外，TFT層 311對應於圖16中說明之TFT，具有閘極電極202、閘極絕緣膜203、多晶矽膜205、層間絕緣膜206、源極電極207a以及汲極電極207b。
於TFT層311上設置有機層312。有機層312具有針對每個像素PX配置之有機EL發光元件312a。有機EL發光元件312a例如具有陽極、電洞注入層、電洞輸送層、發光層、電子輸送層、電子注入層以及陰極積層而成之積層構造。於頂部發光方式之情形時，陽極為金屬電極，陰極為ITO(Indium Tin Oxide；氧化銦錫)等透明導電膜。再者，於有機層312，在像素PX間設置有用以將有機EL發光元件312a分離之隔離壁312b。
於有機層312上設置有彩色濾光片層313。彩色濾光片層313設置有用以進行彩色顯示之彩色濾光片313a。亦即，於各個像素PX設置有著色為R(紅色)、G(綠色)、或B(藍色)之樹脂層作為彩色濾光片313a。自有機層312放出之白色光若通過彩色濾光片313a，則轉換為RGB之顏色之光。另外，於成為在有機層312設置有使RGB之各色發光之有機EL發光元件之3色方式之情形時，亦可省略彩色濾光片層313。
於彩色濾光片層313上設置有密封基板314。密封基板314係玻璃基板等透明基板，為了防止有機層312之有 機EL發光元件之劣化而設置。
有機層312的有機EL發光元件312a中流動之電流係根據供給至像素電路之顯示信號而發生變化。藉此，將與顯示影像相應之顯示信號供給至各個像素PX，此此可控制各個像素PX中之發光量。藉此，可顯示所期望之影像。
另外，上述中雖然已對有機EL顯示器作為使用了具備TFT之半導體裝置之器件之一例進行了說明，但具備TFT之半導體裝置亦可為例如液晶顯示器。而且，上述中已對將本實施形態之雷射照射裝置應用於雷射退火裝置之情形進行了說明。然而，本實施形態之雷射照射裝置亦可應用於雷射退火裝置以外之裝置。
以上，基於實施形態對由本發明人完成之發明進行了具體說明，但本發明不限定於前述實施形態，在不脫離本發明主旨之範圍內能進行各種變更。
而且，亦可將各實施形態中之構成於各實施形態間進行適當更換，如將實施形態3中之阻隔板71應用於實施形態1之雷射照射裝置1等。
本申請案主張以2016年10月6日提出申請之日本申請案特願2016-197789為基礎之優先權，並將日本申請 案特願2016-197789所揭示之全部內容引用於本申請中。
1‧‧‧雷射照射裝置
20‧‧‧光學系模組
21‧‧‧光學系殼體
22‧‧‧鏡面
23、33‧‧‧密封窗
30‧‧‧密閉部
31‧‧‧密閉殼體
34、44‧‧‧氣體入口
35‧‧‧氣體出口
37‧‧‧氣體
40‧‧‧處理室
41‧‧‧氣體盒
42‧‧‧導入窗
43‧‧‧照射窗
45‧‧‧基板載台
49‧‧‧搬送方向
51、52‧‧‧阻隔板
57‧‧‧反射鏡
61‧‧‧反射光接收構件
L1‧‧‧雷射光
M1‧‧‧基板
R1、R2、R3‧‧‧反射光
X、Y、Z‧‧‧軸

Claims (18)

  1. 一種雷射照射裝置，係包含有：光學系模組，係將雷射光照射至被照射體；第一阻隔板，係形成有供前述雷射光通過之第一隙縫，且向前述光學系模組側彎曲；以及反射光接收構件，係配置於前述光學系模組與前述第一阻隔板之間；前述反射光接收構件係能接收前述雷射光中之被前述第一阻隔板反射之第一反射光。
  2. 如請求項1所記載之雷射照射裝置，其中進一步包含有：第二阻隔板，係形成有供已通過前述第一隙縫之前述雷射光通過之第二隙縫；前述反射光接收構件係能接收前述雷射光中之被前述第二阻隔板反射之第二反射光。
  3. 如請求項1或2所記載之雷射照射裝置，其中前述反射光接收構件係接收已照射前述被照射體之前述雷射光被前述被照射體反射所得之第三反射光。
  4. 如請求項3所記載之雷射照射裝置，其中於前述反射光接收構件中之接收前述第一反射光以及前述第三反射光之部分中，前述第一反射光的射入角係與前述第三反射光的射入角不同。
  5. 如請求項1或2所記載之雷射照射裝置，其中前述反射光接收構件係進一步包含有：冷卻套，係具有供冷卻液流動之冷卻液流路。
  6. 如請求項1或2所記載之雷射照射裝置，其中前述反射光接收構件係具有：隔熱空氣層，係設置於前述光學系模組側，且包含有空氣。
  7. 如請求項1或2所記載之雷射照射裝置，其中前述反射光接收構件係具有：熱吸收元件，係設置於前述第一阻隔板側，用以吸收熱。
  8. 如請求項7所記載之雷射照射裝置，其中於前述熱吸收元件之前述第一阻隔板側之面形成有多層熱吸收膜，前述多層熱吸收膜係包含有複數層用以吸收熱之熱吸收膜。
  9. 如請求項8所記載之雷射照射裝置，其中前述多層熱吸收膜相對於前述第一反射光的射入角具有預定之耐性。
  10. 如請求項7所記載之雷射照射裝置，其中對前述熱吸收元件之前述第一阻隔板側之面實施結霜處理。
  11. 如請求項7所記載之雷射照射裝置，其中於前述熱吸收元件之前述光學系模組側之面形成有多層熱吸收膜，前述多層熱吸收膜係包含有複數層用以吸收熱之熱吸收膜。
  12. 如請求項7所記載之雷射照射裝置，其中形成於前述熱吸收元件之前述第一阻隔板側之面且包含有複數層用以吸收熱之熱吸收膜的多層熱吸收膜之吸收率係小於形成於前述熱吸收元件之前述光學系模組側之面的前述多層熱吸收膜之吸收率。
  13. 如請求項1或2所記載之雷射照射裝置，其中於前述第一阻隔板之前述光學系模組側之面設置有反射鏡。
  14. 如請求項13所記載之雷射照射裝置，其中對前述反射鏡施加之反射膜係相對於前述雷射光的射入角具有預定之耐性。
  15. 如請求項1或2所記載之雷射照射裝置，其中前述第一阻隔板係包含有水平之部分以及自前述水平之部分向前述光學系模組側傾斜之部分；前述第一反射光係包含有對前述第一阻隔板照射之前述雷射光被前述傾斜之部分反射所得之反射光。
  16. 一種半導體裝置的製造方法，係包含有：(A)工序，係使雷射光自光學系模組朝向形成有包含有半導體之膜之基板射出；(B)工序，係設置形成有供前述雷射光通過的第一隙縫且向前述光學系模組側彎曲之第一阻隔板，使已對前述第一隙縫以及前述第一阻隔板照射之前述雷射光中的已對前述第一隙縫照射之前述雷射光通過前述第一隙縫；(C)工序，係以前述第一阻隔板阻隔已對前述第一隙縫以及前述第一阻隔板照射之前述雷射光中的已對前述第一阻隔板照射之前述雷射光；(D)工序，係使反射光接收構件配置於前述光學系模組與前述第一阻隔板之間，使前述反射光接收構 件接收已對前述第一阻隔板照射之前述雷射光於前述第一阻隔板反射所得之第一反射光；以及(E)工序，係將已對前述第一隙縫以及前述第一阻隔板照射之前述雷射光中的已通過前述第一隙縫之前述雷射光照射至前述基板。
  17. 如請求項16所記載之半導體裝置的製造方法，其中進一步包含有：(F)工序，係設置形成有供已通過前述第一隙縫之前述雷射光通過的第二隙縫之第二阻隔板，使已對前述第二隙縫以及前述第二阻隔板照射之前述雷射光中的已對前述第二隙縫照射之前述雷射光通過前述第二隙縫；(G)工序，係以前述第二阻隔板阻隔已對前述第二隙縫以及前述第二阻隔板照射之前述雷射光中的已對前述第二阻隔板照射之前述雷射光；以及(H)工序，係使前述反射光接收構件接收已對前述第二阻隔板照射之前述雷射光於前述第二阻隔板反射所得之第二反射光。
  18. 如請求項16或17所記載之半導體裝置的製造方法，其中進一步包含有：(I)工序，係使前述反射光接收構件接收已照射前述基板之前述雷射光於前述基板反射所得之第三反射光。
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