[发明专利]激光系统和激光退火装置

说明书

技术领域

本公开涉及激光系统和激光退火装置。

背景技术

在使用玻璃基板的平板显示器的驱动元件中使用TFT(薄膜晶体管)。为了实现高精细显示屏，需要制作高驱动力的TFT。在作为TFT的通道材料的半导体薄膜中使用多晶硅或IGZO(Indium gallium zinc oxide，氧化铟镓锌)等。多晶硅或IGZO的载流子迁移率高于非晶硅，晶体管的导通/截止特性优异。

另外，薄膜半导体还被期待用于可实现更高功能的器件的3D-IC中。3D-IC可以通过在集成电路器件的最上层形成传感器、放大电路、CMOS电路等有源元件来实现。因此，要求制造更高品质的半导体薄膜的技术。

此外，随着信息终端设备的多样化，对于小型、轻量且消耗电力少、能够自由弯折的柔性显示屏、柔性计算机的要求正在提高。因此，要求确立在PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)等塑料基板上面形成高品质的半导体薄膜的技术。

为了在玻璃基板上面、集成电路上面或者塑料基板上面形成高品质的半导体薄膜，需要在不会对这些基板带来热损伤的条件下进行半导体薄膜的晶化。对于显示屏使用的玻璃基板，要求400℃以下的处理温度；对于集成电路，要求400℃以下的处理温度；对于作为塑料基板的PET，要求200℃以下的处理温度。

作为在不会对半导体薄膜的衬底基板带来热损伤的条件下进行晶化的技术，使用了激光退火法。利用该方法可抑制由于热扩散而对基板带来的损伤，因而使用被上层的半导体薄膜吸收的脉冲紫外激光。

在半导体薄膜为硅的情况下，使用波长351nm的XeF准分子激光器、波长308nm的XeCl准分子激光器、波长248nm的KrF准分子激光器等。与固体激光器相比，这些紫外区域的气体激光器具有激光的干涉性低、激光照射面的能量均匀性优异、以及能够利用高脉冲能量对广泛的区域均匀地进行退火的特征。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平10-012950号公报

专利文献2：美国专利公开第2012/0260847号说明书

专利文献3：国际公开第2014/156818号

专利文献4：日本专利第4373115号公报

专利文献5：日本特开2008-211136号公报

专利文献6：美国专利第8737438号说明书

发明内容

本公开的一个观点的激光系统是对被加工物照射脉冲激光的激光退火装置的光源，该激光系统可以具备：激光装置，其生成脉冲激光；脉冲时间波形可变装置，其能够改变脉冲激光的脉冲时间波形；以及控制部，其从激光退火装置接收脉冲时间波形生成参数，对脉冲时间波形可变装置进行控制。

本公开的另一观点的激光退火装置是对被加工物照射脉冲激光的激光退火装置，其可以具备：激光装置，其生成脉冲激光；脉冲时间波形可变装置，其能够改变脉冲激光的脉冲时间波形；光学系统，其对被加工物照射脉冲激光；能量密度(fluence)可变部，其能够改变被加工物的脉冲激光的能量密度；以及控制部，其根据包含脉冲时间波形生成参数以及被加工物的脉冲激光的能量密度的目标值的照射条件参数，对脉冲时间波形可变装置和能量密度可变部进行控制。

附图说明

下面参照附图对本公开的几个实施方式仅作为示例进行说明。

图1概略性示出比较例的激光退火装置的机构。

图2示出图1所示的激光装置的具体结构。

图3示出图2所示的激光腔室的内部结构和脉冲功率模块的结构。

图4是示出从激光装置输出的脉冲激光的时间波形的示例的曲线图。

图5概略性示出本公开第一实施方式的激光退火装置的结构。

图6A示出图5所示的光学脉冲扩展器(Pulse Strecher)的结构。

图6B示出使分束器向着与图6A不同的位置移动、并且凹面镜的姿势与图6A不同的状态。

图6C示出凹面镜的姿势与图6B不同的状态。

图6D是从垂直于分束器的反射面的方向对分束器、保持架、臂、移动台和单轴台进行观察得到的图。

图6E示出使分束器向着与图6D不同的位置移动的状态。

图7是示出利用图5所示的退火控制部进行脉冲时间波形的设定处理的流程图。

图8A是示出图7所示的使分束器的反射率最小来计算脉冲时间宽度的详细处理的流程图。

图8B示出将分束器的反射率设定为最小时从光学脉冲扩展器中输出的脉冲激光的时间波形的示例。