一種激光退火設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種激光退火設(shè)備，用于對待處理層進行激光退火處理，所述激光退火設(shè)備包括：移動工作臺，用于裝載具有所述待處理層的基板；以及過渡腔室，設(shè)置在所述移動工作臺的上方，用于向所述待處理層供給惰性氣體，其中所述惰性氣體的溫度為200～500℃。本實用新型的激光退火設(shè)備通過向待處理層供給加熱后的惰性氣體，從而在退火處理時對待處理層進行預(yù)加熱處理，由此達成更好的結(jié)晶效果，同時更容易地對預(yù)加熱溫度進行調(diào)節(jié)，此外還可提高激光光源的使用壽命并降低生產(chǎn)成本。
【專利說明】一種激光退火設(shè)備

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，特別涉及一種激光退火設(shè)備。

【背景技術(shù)】
[0002] 激光退火是目前制備低溫多晶硅薄膜晶體管的主流技術(shù)，其是在非晶硅膜上用短 脈沖激光進行掃描退火，使非晶硅薄膜重新結(jié)晶形成多晶硅。激光退火的溫度低于450°C， 可在玻璃基板上實現(xiàn)非晶硅到多晶硅的轉(zhuǎn)化。
[0003] 傳統(tǒng)的激光退火設(shè)備中，將基板從外界環(huán)境直接送入退火箱中進行激光退火，由 于基板的溫度較低，導(dǎo)致經(jīng)激光照射后不能馬上達到熔化溫度，需要使用多次脈沖激光掃 描才能將非晶硅轉(zhuǎn)化成多晶硅，大大降低了激光退火的效率和所得多晶硅的品質(zhì)，同時增 加了脈沖激光的使用次數(shù)，降低了激光光源的使用壽命，大幅增加生產(chǎn)成本。
[0004] US5529951公開了一種激光退火設(shè)備，向退火箱中通入氮氣隔離，同時從底部平臺 對基板進行預(yù)加熱處理，當(dāng)激光能量作用在預(yù)加熱后的基板上時，可較容易地使非晶硅轉(zhuǎn) 化成多晶硅，但此激光退火設(shè)備仍存在一些問題，由于基板具有一定厚度且大多存在多層 結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致熱量不能很快地從基板下表面?zhèn)鲗?dǎo)到非晶硅層表面，同時底部平臺的預(yù)加熱溫 度與非晶硅層表面的實際溫度不一致，因而不易對非晶硅層表面的溫度進行控制和調(diào)節(jié)。
[0005] 因此，需要一種直接對非晶硅層表面進行預(yù)加熱的激光退火設(shè)備，以更好地控制 和調(diào)節(jié)非晶硅層表面的溫度。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對上述問題，發(fā)明人經(jīng)過長期的深入研究，提出在退火箱中設(shè)置過渡腔室，用于 向基板上的待處理層供給加熱后的惰性氣體，對待處理層進行預(yù)加熱處理，從而達成更佳 的結(jié)晶效果。
[0007] 本實用新型提供一種激光退火設(shè)備，用于對待處理層進行激光退火處理，包括：
[0008] 移動工作臺，用于裝載具有所述待處理層的基板；以及
[0009] 過渡腔室，設(shè)置在所述移動工作臺的上方，用于向所述待處理層供給惰性氣體，其 中所述惰性氣體的溫度為200?500°C。
[0010] 在本實用新型激光退火設(shè)備的一個實施方式中，所述過渡腔室的上部開設(shè)有透過 窗，用于使激光進入所述過渡腔室，所述過渡腔室的下部開設(shè)開口，用于使激光和所述惰性 氣體離開所述過渡腔室，所述開口對準(zhǔn)所述待處理層并與所述透過窗相對應(yīng)。
[0011] 在本實用新型激光退火設(shè)備的另一個實施方式中，所述激光退火設(shè)備還包括一加 熱腔室，所述加熱腔室與所述過渡腔室相連通，所述加熱腔室中設(shè)置加熱器，所述加熱器用 于對所述惰性氣體進行加熱。
[0012] 在本實用新型激光退火設(shè)備的另一個實施方式中，所述加熱器為附帶溫度控制功 能的電熱元件。
[0013] 在本實用新型激光退火設(shè)備的另一個實施方式中，所述過渡腔室與所述加熱腔室 的連通處設(shè)置有氣體隔板。
[0014] 在本實用新型激光退火設(shè)備的另一個實施方式中，所述氣體隔板包括多個設(shè)置在 所述過渡腔室上部的第一隔板與多個設(shè)置在所述過渡腔室下部的第二隔板，所述第一隔板 與所述第二隔板交替排列，且所述第一隔板與所述第二隔板的長度的加和大于或等于所述 過渡腔室的上部與所述過渡腔室的下部之間的距離。
[0015] 在本實用新型激光退火設(shè)備的另一個實施方式中，所述待處理層為非晶硅層。
[0016] 在本實用新型激光退火設(shè)備的另一個實施方式中，所述惰性氣體為氮氣或氬氣。
[0017] 本實用新型的激光退火設(shè)備通過向待處理層供給加熱后的惰性氣體，從而在退火 處理時對待處理層進行預(yù)加熱處理，由此達成更好的結(jié)晶效果，同時更容易地對預(yù)加熱溫 度進行調(diào)節(jié)，此外還可提高激光光源的使用壽命并降低生產(chǎn)成本。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018] 圖1為本實用新型一個實施方式的激光退火設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019] 圖2為本實用新型另一個實施方式的激光退火設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020] 其中，附圖標(biāo)記說明如下：
[0021] 1 激光退火設(shè)備
[0022] 2 激光光源
[0023] 3 激光
[0024] 4 光學(xué)系統(tǒng)
[0025] 5 退火箱
[0026] 6 過渡腔室
[0027] 6a 透過窗
[0028] 6b 開口
[0029] 6c 氣體隔板
[0030] 7 氣體管路
[0031] 8 加熱腔室
[0032] 8a 加熱器
[0033] 9a 基板
[0034] 9b 待處理層
[0035] 10 移動工作臺

【具體實施方式】
[0036] 下面根據(jù)具體實施例對本實用新型的技術(shù)方案做進一步說明。本實用新型的保 護范圍不限于以下實施例，列舉這些實例僅出于示例性目的而不以任何方式限制本實用新 型。
[0037] 圖1示出了根據(jù)本實用新型一個實施方式的激光退火設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1 所示，激光退火設(shè)備1包括射出激光3的激光光源2、對激光3進行調(diào)整的光學(xué)系統(tǒng)4以及 退火箱5。
[0038] 激光光源2可應(yīng)用例如準(zhǔn)分子激光器、固定激光器或半導(dǎo)體激光器，激光3可以是 脈沖振蕩、連續(xù)振蕩的任一種。
[0039] 光學(xué)系統(tǒng)4可包括光束整形系統(tǒng)、反射鏡和聚光透鏡，其中光束整形系統(tǒng)可對激 光3以在待處理層9b表面中成為剖面形狀是線狀或長方形狀的光束的方式進行整形，反射 鏡將激光3向待處理層9b的方向反射，而聚光透鏡將來自反射鏡的激光3聚光到待處理層 9b的表面。
[0040] 退火箱5中設(shè)置過渡腔室6和移動工作臺10,具有待處理層9b的基板9a置于移 動工作臺10之上，移動工作臺10可沿橫切激光3的方向進行移動，從而帶動待處理層9b 接受激光3的照射。
[0041] 基板9a可為玻璃基板、半導(dǎo)體基板，待處理層9b設(shè)置在基板9a上，待處理層9b 可例如為非晶硅層。
[0042] 過渡腔室6設(shè)置在移動工作臺10的上方，用于向待處理層9b供給惰性氣體，其中 該惰性氣體的溫度為200?500°C。
[0043] 如圖1所示，過渡腔室6的上部設(shè)置透過窗6a，用于使激光3進入過渡腔室6,透 過窗6a對準(zhǔn)光學(xué)系統(tǒng)4的激光射出口，過渡腔室的下部設(shè)置有開口 6b，用于使激光3和惰 性氣體離開過渡腔室6,開口 6b對準(zhǔn)待處理層9b并與透過窗6a相對應(yīng)，通過以上的設(shè)置， 激光3可通過透過窗6a進入過渡腔室6內(nèi)再經(jīng)由開口 6b射出，照射到待處理層9b上，同 時惰性氣體可經(jīng)由開口 6b流出至待處理層9b上。
[0044] 在本實用新型激光退火設(shè)備的一個優(yōu)選實施方式中，激光退火設(shè)備1還包括加熱 腔室8,加熱腔室8與過渡腔室6相連通，同時氣體管路7連接加熱腔室8如圖1所示，加熱 腔室8與過渡腔室6相鄰設(shè)置且中間具有通孔。
[0045] 加熱腔室8中設(shè)置加熱器8a，用于對惰性氣體進行加熱。惰性氣體由氣體管路7 通入，在加熱腔室8中經(jīng)過加熱器8的加熱后進入過渡腔室6中，最后由開口 6b流出至待 處理層9b上。
[0046] 加熱器8a為附帶溫度控制功能的電熱元件，可根據(jù)使用者的需求設(shè)定溫度，由此 可通過調(diào)節(jié)加熱器8a來控制惰性氣體的流出溫度。加熱器8a可例如為搭配溫度傳感組件 及控制電路的電熱絲組件或者加熱燈管，但不限于此。
[0047] 加熱腔室8可設(shè)置在過渡腔室6的內(nèi)部，也可設(shè)置在過渡腔室6的外部，在此不做 限定。此外,也可直接由氣體管路7向過渡腔室6中通入加熱后的惰性氣體。
[0048] 如圖2所示，過渡腔室6與加熱腔室8的連通處可設(shè)置氣體隔板6c，氣體隔板6c 包括多個設(shè)置在過渡腔室6上部的第一隔板與多個設(shè)置在過渡腔室6下部的第二隔板，第 一隔板與第二隔板交替排列，且第一隔板與第二隔板的長度的加和大于或等于過渡腔室6 的上部與下部之間的距離。
[0049] 通過設(shè)置氣體隔板6c，使加熱后的惰性氣體經(jīng)過氣體隔板6c后再進入過渡腔室6 內(nèi)，可使所供給的惰性氣體的流速降低，從而利用較柔和的惰性氣體對待處理層9b進行預(yù) 加熱。
[0050] 通過以上述方式構(gòu)成的激光退火設(shè)備1，使激光3從激光光源2射出，經(jīng)由光學(xué)系 統(tǒng)4的光束整形、反射和聚光后穿過透過窗6a進入退火箱5中，之后通過開口 6b以線狀或 長方形狀的光束照射到待處理層9b上。在該狀態(tài)下通過移動工作臺10使基板9a在光束 的短軸方向移動，使激光照射部分在待處理層9b的整個面掃描。由此，進行待處理層9b的 退火處理。
[0051] 在此同時，由過渡腔室6向待處理層9b直接供給加熱后的惰性氣體而非從底部對 基板9a進行加熱再傳導(dǎo)到待處理層9b上，減少了熱量從基板向上傳遞的過程，使預(yù)加熱更 有效率，在進行激光退火時，待處理層9b可以很快達到熔化溫度，無需多次激光照射即可 使待處理層9b轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗑顟B(tài)，結(jié)晶效果更好。
[0052] 惰性氣體選自氮氣、氦氣、氖氣、氬氣、氪氣、氙氣或氡氣,優(yōu)選為氮氣或氬氣。
[0053] 由于加熱后的惰性氣體的溫度與待處理層9b的表面溫度基本一致，因此可方便 地調(diào)節(jié)待處理層9b的預(yù)加熱溫度，加熱后的惰性氣體的溫度優(yōu)選設(shè)定為200?500°C，在此 溫度下能取得較好的預(yù)加熱效果。
[0054] 由于加熱后的惰性氣體是流動的，因此預(yù)加熱的范圍并不限于過渡腔室6的開口 6b所對準(zhǔn)的那一部分待處理層％，全部的待處理層9b均能在退火時進行預(yù)加熱。
[0055] 在預(yù)加熱處理后再進行激光退火的方式減少了激光照射的次數(shù)，延長了激光光源 2的使用壽命，降低了生產(chǎn)成本。
[0056] 綜上所述，本實用新型的激光退火設(shè)備通過向待處理層供給加熱后的惰性氣體， 從而在退火處理時對待處理層進行預(yù)加熱處理，由此達成更好的結(jié)晶效果，同時更容易地 對預(yù)加熱溫度進行調(diào)節(jié)，此外還可提高激光光源的使用壽命并降低生產(chǎn)成本。
[0057] 本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)注意的是，本實用新型所描述的實施方式僅僅是示范性的， 可在本實用新型的范圍內(nèi)作出各種其他替換、改變和改進。因而，本實用新型不限于上述實 施方式，而僅由權(quán)利要求限定。
【權(quán)利要求】
1. 一種激光退火設(shè)備，用于對待處理層進行激光退火處理，其特征在于，該激光退火設(shè) 備包括： 移動工作臺，用于裝載具有所述待處理層的基板；以及 過渡腔室，設(shè)置在所述移動工作臺的上方，用于向所述待處理層供給惰性氣體，其中所 述惰性氣體的溫度為200?500°C。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的激光退火設(shè)備，其特征在于，所述過渡腔室的上部開設(shè)有透過窗， 用于使激光進入所述過渡腔室，所述過渡腔室的下部開設(shè)開口，用于使激光和所述惰性氣 體離開所述過渡腔室，所述開口對準(zhǔn)所述待處理層并與所述透過窗相對應(yīng)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2的激光退火設(shè)備，其特征在于，所述激光退火設(shè)備還包括一加熱腔 室，所述加熱腔室與所述過渡腔室相連通，所述加熱腔室中設(shè)置加熱器，所述加熱器用于對 所述惰性氣體進行加熱。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3的激光退火設(shè)備，其特征在于，所述加熱器為附帶溫度控制功能的 電熱元件。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3的激光退火設(shè)備，其特征在于，所述過渡腔室與所述加熱腔室的連 通處設(shè)置有氣體隔板。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5的激光退火設(shè)備，其特征在于，所述氣體隔板包括多個設(shè)置在所述 過渡腔室上部的第一隔板與多個設(shè)置在所述過渡腔室下部的第二隔板，所述第一隔板與所 述第二隔板交替排列，且所述第一隔板與所述第二隔板的長度的加和大于或等于所述過渡 腔室的上部與所述過渡腔室的下部之間的距離。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項的激光退火設(shè)備，其特征在于，所述待處理層為非晶硅 層。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項的激光退火設(shè)備，其特征在于，所述惰性氣體為氮氣或 氦氣。
【文檔編號】B23K26/60GK203900744SQ201420334401
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年6月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月20日
【發(fā)明者】鐘尚驊 申請人:上海和輝光電有限公司