[发明专利]激光退火方法以及装置

说明书

本申请是下述申请的分案申请:

发明名称:激光退火方法以及装置

申请日:2008年5月30日

申请号:201210017054.X。

技术领域

本发明涉及利用激光照射对被照射物的表面进行退火处理的激光退火方法以及装置。

背景技术

近年来，对形成在玻璃等绝缘基板上的非晶半导体膜或结晶性半导体膜采用激光退火，制作高性能的薄膜晶体管。玻璃基板与以往经常使用的石英基板相比较，具有价格低廉、加工性优越、能够实现大面积化这样的优点。在半导体膜的结晶化中使用激光的原因在于，玻璃基板的融点为600℃以下，但若使用激光，则能够不对玻璃基板加热就使非晶半导体膜溶融、结晶化。

采用激光退火形成的晶体硅膜具有较高的迁移率，因而能够形成薄膜晶体管，在一个玻璃基板上形成像素驱动用和驱动用电路的TFT，并装载在便携用或数码静态摄像机（digital still camera）等的液晶显示器上，作为商品逐渐普及。

目前，激光退火装置将由准分子激光器或固体激光器等激光光源振荡产生的脉冲激光整形为例如100mm～400mm×0.05mm～0.5mm的线状光束，将该线状光束照射在玻璃基板上的非晶硅膜上，使硅膜溶融以及凝固，从而进行结晶化。通过搬送玻璃基板，从而能够使例如730×920mm的玻璃基板上的硅膜的整个面从非晶硅改变为晶体硅。

在使用上述线状光束的激光退火方法中存在几个问题，其中最严重的问题是，能够目视观察到的条纹图样出现在与线状光束的长轴方向垂直的方向和与长轴方向平行的方向上。下面，将与线状光束的长轴方向垂直的条纹图样称为“纵向条纹”，将与长轴方向平行的条纹图样称为“横向条纹”。另外，将纵向条纹、横向条纹总称为“照射条纹”。

在下述专利文献的图1（a）以及（b）中示出了该照射条纹的状态。在出现这样的照射条纹的状态下，在制作有源矩阵型的液晶显示器或有机EL显示器时，产生与该照射条纹相同的条纹图样直接出现在画面上的问题。特别是，在有机EL显示器中，与液晶显示器相比，对照射条纹的灵敏度大，期望有用于减少照射条纹的有效的解决方法。

在下述专利文献1～4中，关于用于减少照射条纹的方法，提出了几个方案。但是，关于照射条纹的发生的主要原因，提到由光束的均一性引起、或者干涉、激光的发射（shot）的偏差、激光的分布的变动等，但并不确定。

专利文献1：日本特开平10-294288号公报。

专利文献2：日本特开2001-68430号公报。

专利文献3：日本特开平10-242073号公报。

专利文献4：日本特公平5-41006号公报。

本发明的发明人为了明确照射条纹的原因，反复试验的结果，确定了其原因。

本发明的发明人首先调查了在使用于使线状光束的长轴方向的光强度均一化的均化器（homogenizer）中的透镜阵列的位置在与线状光束的长轴方向对应的方向以1mm为单位进行移动时，纵向条纹的图案如何变化。其结果是，纵向条纹的图案发生了变化。该变化的理由认为是（a）、（b）中的任意一个：

（a）来自激光光源的激光光束自身的均一性成为主要原因，导致出现纵向条纹；或者，

（b）在构成均化器的透镜表面产生的散射光成为主要原因，导致出现纵向条纹。

因此，接着，为了确定上述（a）、（b）中的哪一个正确，对相同的均化器光学系统入射不同的两条激光，调查纵向条纹如何变化。通常，激光的光强度分布是各激光器装置固有的，因此，如果纵向条纹的图案不同，则能够判断照射条纹的主要原因在于激光光束自身的均一性。但其结果是，出现相同的纵向条纹的图案。由此，判断为照射条纹的主要原在于在透镜表面产生的散射光。即，得出如下结论：在透镜表面产生激光的散射，使照射面上的均一性恶化，因而出现照射条纹。

透镜的面精度（surface accuracy）通常为λ/4或λ/10，但由于在激光退火中使用的透镜、特别是后级的透镜为100mm以上的大型透镜，所以，加工以及面精度的测量变得困难，因而也往往导致面精度显著降低，面精度为λ以上。在现有的技术中，在大型透镜的加工精度上受到限制，难以实现其以上的面精度，不得不通过除此以外的方法解决。

发明内容

本发明是鉴于上述问题而提出的，其课题在于，提供一种能够大幅度降低伴随照射面上的光束均一性恶化导致的照射条纹的产生的激光退火方法以及装置，其中，照射面上的光束均一性恶化是由在透镜表面产生的散射光引起的。