專利名稱：激光退火處理裝置、激光退火處理體的制造方法及激光退火處理程序的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及對被處理體照射脈沖激光以進行激光退火的激光退火處理裝置、激光退火處理體的制造方法及激光退火處理程序。
背景技術：
在液晶顯示器或有機EL (電致發(fā)光(Electro-Luminescence))顯示器的像素開關或驅(qū)動電路中使用的薄膜晶體管中，執(zhí)行利用激光的激光退火作為低溫工藝的制造方法的一個環(huán)節(jié)。該方法通過對基板上成膜后的非單晶半導體膜照射激光來進行局部加熱熔融， 然后在其冷卻過程中使半導體薄膜晶化為多晶或單晶。由于晶化后的半導體薄膜的載流子的移動度較大，因而能實現(xiàn)薄膜晶體管的高性能化。在上述激光照射中，需要對半導體薄膜進行均勻處理，一般要將激光輸出控制為恒定，以使照射出的激光具有穩(wěn)定的照射能量，在脈沖激光中，將脈沖能量控制為恒定。然而，廣泛利用于上述方法中的受激準分子激光器(excimer laser)是利用放電方式來激發(fā)氣體，從而振蕩出激光的激光器。高輸出功率的受激準分子激光器中，在第一次高電壓產(chǎn)生放電后，利用殘留電壓產(chǎn)生多次放電，其結果是產(chǎn)生具有多個波峰的激光。在此情況下，有時第二個以后的波峰的特性與第一個波峰的特性不同。因此，提出了這樣一種脈沖激光振蕩裝置求出脈沖激光的脈沖波形中多個極大值彼此之間的比值，使用該比值處于規(guī)定范圍內(nèi)的激光使結晶硅的特性保持為恒定(參照專利文獻1)。該脈沖激光振蕩裝置中，上述脈沖激光的時間變化波形包含兩個以上的波峰組， 且設定為其中第二個波峰組的脈沖激光束的峰值在最初的波峰組的脈沖激光束的峰值的 0. 37 0. 47倍的范圍內(nèi)。該裝置中，能通過改變配置于脈沖激光裝置附近的諧振器的反射鏡的角度來調(diào)節(jié)各波峰組的波形比?，F(xiàn)有技術文獻專利文獻1 日本專利特開2001-338892號公報

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的技術問題然而，在脈沖激光振蕩器中，輸出因施加于該振蕩器的放電電壓而發(fā)生變化，具有放電電壓越大輸出就越大的趨勢。因此，一般來說，利用光電二極管等合適的測定部對從氣體激發(fā)脈沖激光振蕩器輸出的脈沖激光的輸出進行測定，并進行反饋控制，該反饋控制基于該測定結果對上述放電電壓進行調(diào)節(jié)以使上述脈沖激光的輸出成為目標值。此外，在通過氣體激發(fā)輸出脈沖激光的氣體激發(fā)脈沖激光振蕩器中，隨著運行時間的推移，氣體容易與其他物質(zhì)進行化合，氣體因氣體濃度的降低或純度的下降而劣變。由于一旦氣體劣變就會導致輸出能量的下降，因而在激光裝置中具有注射氣體這樣的功能， 將HCl氣體等激發(fā)用氣體以一定的周期注入到振蕩器內(nèi)。然而，若該氣體沒有以一定的周期注入或氣體的注入沒能充分抑制氣體的劣變，則為了使輸出能量保持在目標值，就需利用上述反饋控制使放電電壓逐漸上升。盡管利用放電電壓的上升能維持輸出能量，但所輸出的脈沖激光的波形會發(fā)生變化，第二個峰值相對地上升。若第二個峰值增大，則第一個峰值與第二個峰值的比例也增大。然而，本發(fā)明人員發(fā)現(xiàn)了以下情況即，當?shù)诙€峰值/第一個峰值增大，則容易產(chǎn)生每個激光脈沖的照射不均(shot irregularity)，在激光退火處理中，在面方向上產(chǎn)生偏差，例如成為影響半導體薄膜的晶化的主要因素。本發(fā)明是為了解決如上所述的以往的技術問題而實施的，其目的在于提供一種能與氣體的歷時劣變無關地、對被處理體照射穩(wěn)定的脈沖波形的脈沖激光，從而進行良好的激光退火的激光退火處理裝置、激光退火處理程序以及能獲得特性優(yōu)良的激光退火處理體的激光退火處理體的制造方法。用于解決技術問題所采用的技術方案S卩、本發(fā)明的激光退火處理裝置的特征在于，包括氣體激發(fā)脈沖激光振蕩器；可變衰減器，該可變衰減器以規(guī)定的衰減率使從該氣體激發(fā)脈沖激光振蕩器輸出的脈沖激光透過；光學系統(tǒng)，該光學系統(tǒng)將透過該可變衰減器后的脈沖激光引導至被處理體；以及控制部，該控制部進行第一控制，該第一控制對上述氣體激發(fā)脈沖激光振蕩器的上述脈沖激光的輸出值進行調(diào)節(jié)，上述控制部進行第二控制，該第二控制根據(jù)上述氣體激發(fā)脈沖激光振蕩器內(nèi)的氣體劣變，降低由上述第一控制所調(diào)節(jié)的上述輸出值，并減小上述可變衰減器的衰減率。本發(fā)明的激光退火處理體的制造方法，該方法使從氣體激發(fā)脈沖激光振蕩器輸出的脈沖激光以規(guī)定的衰減率透過可變衰減器，來對被處理體進行照射，其特征在于，進行第一控制，該第一控制將從上述氣體激發(fā)脈沖激光振蕩器輸出的上述脈沖激光的輸出值調(diào)節(jié)為規(guī)定值；對該氣體激發(fā)脈沖激光振蕩器內(nèi)的氣體的劣變狀態(tài)進行判定； 進行第二控制，該第二控制根據(jù)該判定結果，降低由上述第一控制所調(diào)節(jié)的上述輸出值，并減小上述可變衰減器的衰減率。本發(fā)明的激光退火處理程序，利用控制部進行工作，該控制部將從氣體激發(fā)脈沖激光振蕩器輸出的脈沖激光的輸出值調(diào)節(jié)為規(guī)定值，并對可變衰減器的透射率進行調(diào)節(jié)， 其中從所述氣體激發(fā)脈沖激光振蕩器輸出且對被處理體進行照射的脈沖激光以規(guī)定的透射率透過該可調(diào)衰減器，其特征在于，具有第一步驟，該第一步驟將從上述氣體激發(fā)脈沖激光振蕩器輸出的脈沖激光的輸出值調(diào)節(jié)為規(guī)定值；第二步驟，該第二步驟對該氣體激發(fā)脈沖激光振蕩器內(nèi)的氣體劣變狀態(tài)進行判定；以及第三步驟，該第三步驟根據(jù)第二步驟的判定結果，降低由上述第一步驟所調(diào)節(jié)的上述輸出的規(guī)定值，并減小上述可變衰減器的衰減率。本發(fā)明中，從氣體沒有劣變的初始狀態(tài)等開始，執(zhí)行第一控制，該第一控制對氣體激發(fā)脈沖激光振蕩器的脈沖激光的輸出值進行調(diào)節(jié)。在該控制中，通常設定作為目標的規(guī)定的輸出值，對氣體激發(fā)脈沖激光振蕩器的輸出進行調(diào)節(jié)以使輸出成為該規(guī)定輸出值。通常，該調(diào)節(jié)是通過調(diào)節(jié)施加于上述氣體激發(fā)脈沖激光振蕩器的放電電壓來實現(xiàn)的。例如，利用光電二極管等合適的輸出值測定部對從氣體激發(fā)脈沖激光振蕩器輸出的脈沖激光的輸出進行測定，并進行反饋控制，該反饋控制基于該測定結果對上述放電電壓進行調(diào)節(jié)以使上述脈沖激光的輸出成為目標規(guī)定輸出值。另外，本發(fā)明對輸出值測定部的結構沒有特別的限定，只要是能夠測定脈沖激光的輸出大小的測定部即可。此外，此時，對應于氣體激發(fā)脈沖激光振蕩器的輸出來設定可變衰減器的衰減率。 衰減率可確定成為使對被處理體進行照射的脈沖能量積分值成為規(guī)定值。不過，本發(fā)明不限于此，例如也可將衰減率確定成使脈沖激光的一個脈沖的極大值保持恒定。在本發(fā)明中，進行第二控制，該第二控制根據(jù)氣體的劣變狀態(tài)，降低由上述第一控制所調(diào)節(jié)的上述輸出值，并減小上述可變衰減器的衰減率。第二控制是對應于氣體的劣變而執(zhí)行的，能在氣體的劣變達到規(guī)定的狀態(tài)時執(zhí)行。作為此時的規(guī)定的狀態(tài)，除了可設定一個條件、還可設定兩個以上的條件，也可階段性地進行第二控制。此外，氣體劣變達到上述規(guī)定的條件后，隨著氣體劣變的惡化，也可利用第二控制，連續(xù)性地或階段性地降低由上述第一控制所調(diào)節(jié)的上述輸出值，并減小上述可變衰減器的衰減率。利用上述第二控制，能防止脈沖波形發(fā)生較大變化而使激光退火處理出現(xiàn)不均的情形，能良好地進行半導體薄膜的晶化等。此外，當出現(xiàn)由第一控制所調(diào)節(jié)的上述輸出值低于規(guī)定的下限值或可變衰減器的衰減率小于規(guī)定的下限值的情況時，可利用第二控制判定為達到氣體更換時期。可通過各種信息來判定氣體的劣變。例如，預先獲得氣體激發(fā)脈沖激光振蕩器的運行時間與氣體劣變的相關關系，能基于實際的運行時間并利用上述相關關系對氣體的劣變進行判定。此時，對運行時間設置一個或兩個以上的時間閾值，當實際的運行時間超過該時間閾值時執(zhí)行上述第二控制。能利用對氣體激發(fā)脈沖激光振蕩器進行控制的控制部對運行時間進行管理。此外，可利用氣體激發(fā)脈沖激光振蕩器的放電電壓的變化來判定氣體的劣變。隨著氣體的劣變，在上述反饋控制執(zhí)行過程中，該放電電壓上升。此時，對放電電壓設置一個或兩個以上的電壓閾值，當實際的放電電壓超過該電壓閾值時，能進行上述第二控制。利用對氣體激發(fā)脈沖激光振蕩器進行控制的控制部來確定放電電壓，因而容易掌握。此外，能通過從對被處理體進行照射的脈沖波形中的第一峰值Pl及第二峰值P2 求出的峰值比P2/P1來判定氣體的劣變。此外，第一峰值能以最初出現(xiàn)的第一波峰組中的最大高度(第一波峰的高度)來表示，第二峰值能以第一波峰組之后出現(xiàn)的第二波峰組中的最大高度(第二波峰的高度)來表示。對常規(guī)的氣體激發(fā)激光器來說，最初出現(xiàn)高度相對較大的第一波峰組，然后，在經(jīng)過強度大幅下降的極小值(最大高度的幾分之一左右)之后，出現(xiàn)高度相對較小的第二波峰組，大致區(qū)分的話具有兩個波峰組。不過，本發(fā)明也可在一個脈沖中出現(xiàn)三個以上的波峰組。如上所述，如果隨著氣體的劣變，氣體激發(fā)脈沖激光振蕩器的放電電壓就會上升， 脈沖波形發(fā)生變化，則上述峰值比P2/P1增大。此時，能預先對峰值比設置一個或兩個以上的峰值比閾值，當實際的峰值比超過該峰值比閾值時進行上述第二控制。另外，能通過以下步驟算出該峰值比利用適當?shù)拿}沖波形測定部來測定對被處理體進行照射的脈沖激光的脈沖波形，利用圖像分析等提取出第一峰值和第二峰值，根據(jù)各個峰值的大小算出上述峰值比。能由控制部執(zhí)行該峰值比的計算。
尤其在考慮了峰值比的控制中，能使峰值比被抑制在規(guī)定值以下的脈沖激光照射被處理體，能降低每個激光脈沖的照射不均。本發(fā)明對被處理體的種類沒有特別的限定，但能較好地適用于以非晶硅薄膜為對象進行晶化的激光退火。發(fā)明的效果如以上說明的那樣，根據(jù)本發(fā)明，進行第一控制，該第一控制將從氣體激發(fā)脈沖激光振蕩器輸出的上述脈沖激光的輸出值調(diào)節(jié)為規(guī)定值，然后對氣體激發(fā)脈沖激光振蕩器內(nèi)的氣體的劣變狀態(tài)進行判定，進行第二控制，該第二控制根據(jù)該判定結果，降低由上述第一控制所調(diào)節(jié)的上述輸出值，并減小可變衰減器的衰減率，從而能減小伴隨氣體劣變的脈沖波形的變化，降低每個脈沖激光的照射不均，實現(xiàn)均勻的退火處理。


圖1是表示本發(fā)明的激光退火處理裝置的一實施方式的示意圖。圖2是上述實施方式的控制框圖。圖3是用于對由上述實施方式的激光退火處理裝置輸出的脈沖激光的波峰組進行說明的曲線圖。圖4是表示上述實施方式的、本發(fā)明的退火處理的控制步驟的流程圖。圖5是表示對上述實施方式的氣體激發(fā)激光振蕩器的輸出進行調(diào)節(jié)的反饋控制的步驟的流程圖。
具體實施例方式以下參照附圖，對本發(fā)明的一實施方式進行說明。圖1是用于對相當于本發(fā)明的激光退火處理裝置的受激準分子激光退火裝置1進行說明的示意圖。在本實施方式中，以平板顯示器TFT器件中使用的基板14為對象，在該基板14上形成有作為被處理體的非晶硅薄膜14a。非晶硅薄膜Ha通過常規(guī)方法形成于基板14的上層。本發(fā)明對非晶硅薄膜14a的形成方法沒有特別的限定。本受激準分子激光退火裝置1包括用于輸出發(fā)光波長為308nm、脈沖激光的周期為300Hz的脈沖激光的氣體激發(fā)脈沖激光振蕩器11，還包括生成用于驅(qū)動該氣體激發(fā)脈沖激光振蕩器11的脈沖信號的輸出控制部11a。不過，本發(fā)明中，從氣體激發(fā)脈沖激光振蕩器11輸出的脈沖激光的波長和周期并不局限于上述波長和周期。例如，發(fā)光波長能表示 240 358nm的波長。輸出控制部Ila包括CPU和使CPU工作的程序、儲存該程序等的ROM、 成為工作區(qū)域的RAM以及非易失性地保存數(shù)據(jù)的閃存等。非易失性存儲器中儲存有用于生成使上述氣體激發(fā)脈沖激光振蕩器11進行規(guī)定的輸出的脈沖信號的工作參數(shù)等。在該氣體激發(fā)脈沖激光振蕩器11中，作為初始設定，設定成以規(guī)定的輸出脈沖能量輸出脈沖激光。本發(fā)明中，輸出脈沖能量的值并不限于特定的值，例如可表示850 1050mJ/ 脈沖。對受激準分子激光退火裝置1整體進行控制的裝置控制部17與上述輸出控制部 Ila可控制地連接，輸出控制部Ila基于裝置控制部17的指令生成使氣體激發(fā)脈沖激光振蕩器11工作的脈沖信號，此時確定氣體激發(fā)脈沖激光振蕩器11中的放電電壓。裝置控制部17包括CPU和使CPU工作的程序、儲存該程序等的ROM、成為工作區(qū)域的RAM以及非易失性地保存數(shù)據(jù)的閃存等，上述ROM、RAM和閃存等作為存儲部17a包含在裝置控制部17內(nèi)。該裝置控制部17和上述輸出控制部Ila共同作為本發(fā)明的控制部2 發(fā)揮作用。而且，包含在輸出控制部Ila及裝置控制部17中的上述程序中包含有本發(fā)明的激光退火處理程序。本實施方式中，作為本發(fā)明的控制部2，由裝置控制部17和上述輸出控制部Ila這兩個控制部分擔責任地發(fā)揮作用，但本發(fā)明并不限于這個數(shù)量，也能以一個控制部作為本發(fā)明的控制部發(fā)揮作用。上述存儲部17a中，在初始設定時儲存有用于使上述氣體激發(fā)脈沖激光振蕩器 11獲得規(guī)定輸出的工作參數(shù)；用于將后述的可變衰減器12設定為規(guī)定的衰減率的工作參數(shù)；以及對被處理體進行照射的脈沖激光的作為目標的脈沖能量密度等，且隨著裝置的運行，參照儲存著的數(shù)據(jù)來控制裝置。此外，在存儲部17a中儲存有后述的峰值比的峰值比閾值，還將在超過該峰值比閾值時進行調(diào)節(jié)的、對于氣體激發(fā)脈沖激光振蕩器11的放電電壓的下降量、可變衰減器的衰減率的下降量等作為控制量數(shù)據(jù)儲存在存儲部17a中。另外，盡管在本實施方式中，對設定了一個峰值比閾值的情況進行了說明，但也可設定兩個以上的峰值比閾值，根據(jù)各閾值分別確定上述控制量。此外，包括氣體供給部21，該氣體供給部21向上述氣體激發(fā)脈沖激光振蕩器11內(nèi)補充鹵素氣體，該氣體供給部21與上述裝置控制部17相連接，從而能得到控制。裝置控制部17對氣體激發(fā)脈沖激光振蕩器11的運行時間進行管理，可以設定成每當運行時間經(jīng)過規(guī)定時間就指示氣體供給部21工作，向上述氣體激發(fā)脈沖激光振蕩器11內(nèi)補充規(guī)定量的氣體。此外，也可通過操作者的操作，經(jīng)由裝置控制部17來補充氣體，也可根據(jù)氣體的劣變補充氣體。此外，如圖3所示，從氣體激發(fā)脈沖激光振蕩器11輸出的脈沖激光100在一個脈沖中隨著時間的變化具有兩個波峰組(第一波峰、第二波峰)，相對于具有最大高度的第一波峰的峰值強度P1，第二波峰為峰值強度P2。初始狀態(tài)下，本發(fā)明對峰值比P2/P1沒有特別的限定，例如例示為0. 35以下。在氣體激發(fā)脈沖激光振蕩器11內(nèi)配置有由光電二極管等構成的輸出值測定部 20，輸入脈沖激光100的一部分，對輸出值進行測定。另外，作為輸出值測定部20的結構沒有特別的限定，可使用光電二極管等。將輸出值測定部20的測定結果發(fā)送到上述輸出控制部 Ila0在氣體激發(fā)脈沖激光振蕩器11的射出側(cè)配置有可變衰減器12，在可變衰減器12 的輸出側(cè)配置有由均化器13a、反射鏡13b、透鏡13c等構成的光學系統(tǒng)13。不過，盡管在本實施方式中，圖示的是可變衰減器12位于光學系統(tǒng)13中，但本發(fā)明也可使可變衰減器12 位于光學系統(tǒng)13之外?？勺兯p器12用于使脈沖激光以規(guī)定的衰減率衰減來透過，衰減率可以調(diào)節(jié)?？勺兯p器12與上述裝置控制部17相連接，從而能得到控制，根據(jù)裝置控制部17的指令而被設定為規(guī)定的衰減率。初始設定中被設定為規(guī)定的衰減率。不過，本發(fā)明對可變衰減器的結構沒有特別的限定，只要是能夠改變衰減率并使脈沖激光透過的結構即可。例如能通過調(diào)節(jié)電介質(zhì)的角度等來調(diào)節(jié)衰減率。光學系統(tǒng)13對脈沖激光進行引導，以使脈沖激光100對載放在能沿水平方向(X-Y 方向)移動的平臺15上的被處理體進行照射。此外，光學系統(tǒng)13對脈沖激光100進行整形，從而形成規(guī)定的光束形狀(例如線狀光束形狀)。該光束形狀被整形為考慮到基板14 大小的形狀。平臺15能借助移動裝置18(圖2所示)沿水平方向移動，能使平臺15相對于脈沖激光100作相對移動，能一邊對非晶硅薄膜Ha照射脈沖激光100 —邊進行掃描。本發(fā)明對此時的掃描速度沒有特別的限定，例如可以例示為1 30mm/秒。上述移動裝置18與上述裝置控制部17可控制地連接，從而上述移動裝置18的移動受到該裝置控制部17的控制。此外，受激準分子激光退火裝置1包括脈沖波形測定部16，該脈沖波形測定部16 從光學系統(tǒng)13取出脈沖激光100的一部分以對脈沖波形進行測定。此時的取出位置是在激光的光束形成之后，是在上述均化器13a的脈沖激光射出方向的后方側(cè)。不過，對脈沖波形測定部16的結構沒有特別的限定，能使用高速光電二極管、雙面放電管、示波器等。將該脈沖波形測定部16的測定結果發(fā)送到上述裝置控制部17。裝置控制部17接收到測定結果后，利用圖像分析等對脈沖波形進行解析，提取出如圖3所示的第一波峰的峰值Pl和第二波峰的峰值P2，算出P2/P1作為峰值比。此外，裝置控制部17 能從脈沖波形計算出脈沖能量。接著，參照圖4的流程圖，對上述受激準分子激光退火裝置1的退火處理方法進行說明。另外，利用包含在輸出控制部11a、裝置控制部17中的程序來執(zhí)行以下的控制步驟。首先，隨著處理的開始，搬入形成有非晶硅薄膜14a的基板14，并載放到平臺15上 (步驟Si)。通常，受激準分子激光退火裝置1包括對氛圍(真空氛圍等)進行了調(diào)節(jié)的處理室(未圖示)，將基板14搬入該處理室內(nèi)進行處理。裝置控制部17從存儲部17a讀取初始設定用的工作參數(shù)，開始進行脈沖激光照射 (步驟s2)。即、從氣體激發(fā)脈沖激光振蕩器11向輸出控制部Ila發(fā)送控制指令，以規(guī)定的放電電壓從氣體激發(fā)脈沖激光振蕩器11輸出脈沖激光。此外，此時，對可變衰減器12進行控制，設定為規(guī)定的衰減率。通過對上述輸出進行調(diào)節(jié)和通過對可變衰減器的衰減率進行調(diào)節(jié)，對非晶硅薄膜 14a的加工面、以作為目標的脈沖能量照射脈沖激光。另外，圖3示出了從氣體激發(fā)脈沖激光振蕩器11輸出的脈沖激光的脈沖波形。圖中，示出了氣體濃度、輸出能量、放電電壓不同的脈沖激光的各波形。如圖所示，若增大放電電壓，則具有如下趨勢輸出能量增大、并且第二波峰的峰值P2相對于第一波峰的峰值Pl 相對增大。另一方面，若減小放電電壓，則具有如下趨勢輸出能量減小、并且第二波峰的峰值P2相對于第一波峰的峰值Pl相對減小。利用輸出值測定部20對從氣體激發(fā)脈沖激光振蕩器11輸出的脈沖激光100的輸出值進行測定。如上所述，測定結果送往輸出控制部11a。利用可變衰減器12使從氣體激發(fā)脈沖激光振蕩器11輸出的脈沖激光以規(guī)定的衰減率進行衰減，且一邊利用光學系統(tǒng)13 進行整形一邊引導至規(guī)定的光路，從而照射在非晶硅薄膜Ha上。通過光學系統(tǒng)13的均化器13a、反射鏡13b、透鏡13c等合適的光學構件實現(xiàn)該整形或?qū)崿F(xiàn)將脈沖激光引導至規(guī)定的光路的作用。此時，通過一邊移動平臺15 —邊照射脈沖激光來進行脈沖激光的掃描。此外，取出脈沖激光100的一部分，利用脈沖波形測定部16對脈沖波形進行測定，將測定結果送往裝置控制部17。在照射所述脈沖激光時，利用輸出值測定部20對從氣體激發(fā)脈沖激光振蕩器11 輸出的脈沖激光的輸出值進行測定，將測定值送往輸出控制部11a，輸出控制部Ila對測定值是否是所設定的輸出值進行判定。輸出控制部Ila中，設定規(guī)定的范圍作為設定值，當脫離該范圍時就判定為在標準之外，并進行反饋控制以使輸出值維持在標準以內(nèi)(步驟S3)。 按照圖5，對該反饋控制的步驟進行說明。利用輸出控制部Ila的程序執(zhí)行以下的控制。如上所述，在該控制步驟中，利用輸出值測定部20對輸出進行測定，將測定結果送往輸出控制部Ila(步驟s3a)。接著，對測定值是否在設定的標準以內(nèi)進行判定(步驟 s3b)0若測定值在標準以內(nèi)(步驟s3b、“是”)，則結束處理。若測定值在標準之外(步驟 s!3b、“否”)，則對是否超過標準進行判定(步驟s3c)。若超過了標準(步驟s3c、“是”)，則減小對氣體激發(fā)脈沖激光振蕩器11施加的放電電壓以使輸出下降至標準以內(nèi)(步驟s3d)。 另一方面，若沒有超過標準(步驟s3c、“否”)，說明輸出要小于標準，則增加對氣體激發(fā)脈沖激光振蕩器11施加的放電電壓以使輸出上升至標準以內(nèi)(步驟s3e)。在步驟s3d、s3e 之后，返回到步驟s3b，若輸出值在標準以內(nèi)，則結束處理，若在標準之外，則重復調(diào)節(jié)放電電壓的處理。另外，即使對放電電壓增加至預定的上限值或下降至預定的下限值，輸出值仍沒有進入標準以內(nèi)的情況下，也可作為發(fā)生了某種錯誤或到了氣體更換時期而中止處理。進行上述反饋控制，進一步地，在圖4所示的控制步驟中，對振蕩器輸出目標值和衰減器的衰減率進行調(diào)節(jié)(步驟s4)。初始設定中，設定了上述的振蕩器輸出目標值和衰減器的衰減率目標值，在裝置的運行初期沒有必要調(diào)節(jié)這些參數(shù)。進一步地，判定對基板14進行照射的能量密度是否在規(guī)定以內(nèi)(步驟s5)。具體而言，利用脈沖波形測定部16對脈沖激光的脈沖波形進行測定，將測定結果送往裝置控制部17，從而測定得到脈沖激光的脈沖能量。由于裝置控制部17已經(jīng)掌握了經(jīng)光學系統(tǒng)13 整形后的激光束的截面積，因而能算出脈沖能量密度。即、本實施方式中，脈沖波形測定部 16還具有作為脈沖能量測定部的作用。不過，本發(fā)明也可包括單獨的脈沖波形測定部和脈沖能量測定部。若上述能量密度不在規(guī)定以內(nèi)(步驟s5、“否”)，則返回到步驟s4，對振蕩器輸出目標值和衰減器的衰減率進行調(diào)節(jié)。通常，通過調(diào)節(jié)可變衰減器的衰減率就能調(diào)節(jié)脈沖能量密度。若脈沖能量密度在規(guī)定以內(nèi)(步驟s5、“是”)，則轉(zhuǎn)移至步驟s6。若在氣體激發(fā)脈沖激光振蕩器11的輸出調(diào)節(jié)范圍及可變衰減器12的衰減率調(diào)節(jié)范圍內(nèi)，無法使脈沖能量密度落入規(guī)定以內(nèi)，則可以作為錯誤而結束處理，或判定為到了氣體的更換時期。在步驟s6中，由裝置控制部17基于脈沖波形測定部16的測定結果對脈沖波形進行解析，提取第一波峰的峰值P 1、第二波峰的峰值P2。接著，計算出比值P2/P1，從上述存儲部17a讀取預先設定的峰值比閾值，與基于測定結果的峰值比進行比較(步驟s7)。若基于測定結果的峰值比在所設定的峰值比閾值以下(步驟s7、設定值以下)，則氣體的劣變程度是可接受的狀態(tài)，就此返回上述步驟s3繼續(xù)進行處理，直到處理結束為止(步驟s8)。另一方面，若基于上述測定結果的峰值比超過峰值比閾值時(步驟s7、超過設定值)，氣體的劣變已發(fā)展到了相當程度，為使該峰值比變成閾值以下，向上述輸出控制部Ila輸出減小施加于氣體激發(fā)脈沖激光振蕩器11的放電電壓的指令。由該輸出控制部Ila 進行的上述反饋控制中，一旦在該步驟中確定放電電壓，則將在該放電電壓下實際得到的輸出值作為目標值(步驟S3)。輸出值則小于初始設定時所確定的設定值，為了對其進行彌補，裝置控制部17進行調(diào)節(jié)，以減小可變衰減器12的衰減率，并增大脈沖激光的透過比例 (步驟s4)。將上述調(diào)節(jié)量預先設定為控制量并儲存于存儲部17a中。裝置控制部17參照儲存于存儲部17a中的設定數(shù)據(jù)，對上述調(diào)節(jié)進行控制。上述控制中，主要對可變衰減器12 的衰減率進行調(diào)節(jié)以使對基板14進行照射的脈沖激光的能量密度成為設定值。此外，在步驟s7中，在基于氣體的劣變對氣體激發(fā)脈沖激光振蕩器的輸出進行調(diào)節(jié)以及對可變衰減器12的衰減率進行設定時，也可使氣體供給部21工作，將氣體補充給氣體激發(fā)脈沖激光振蕩器11以改善氣體的劣變。即、根據(jù)氣體的劣變補充氣體。此外，除了上述控制步驟以外，能通過定期補充氣體來抑制氣體的劣變，使激光退火處理更加均勻。通過上述控制步驟，能維持合適的脈沖激光的峰值比的情況下進行處理，降低每個脈沖的照射不均，在最佳的狀態(tài)下進行激光退火，其結果是，能獲得粒徑均勻的多晶硅。另外，盡管在本實施方式中基于脈沖波形的峰值比的變化來判定氣體的劣變狀態(tài)，但本發(fā)明也可利用其它方法來判定氣體的劣變，并進行第一控制和第二控制，例如，也可基于施加于氣體激發(fā)脈沖激光振蕩器11的放電電壓的變化來判定氣體的劣變。以上基于上述實施方式對本發(fā)明進行了說明，但本發(fā)明不限于上述說明的內(nèi)容， 可在不脫離本發(fā)明的范圍內(nèi)能進行適當?shù)淖兏颂栒f明1受激準分子激光退火裝置2控制部11氣體激發(fā)脈沖激光振蕩器Ila輸出控制部12可變衰減器13光學系統(tǒng)14 基板14a非晶硅薄膜15 平臺16脈沖波形測定部17裝置控制部18移動裝置20輸出值測定部21氣體供給部
權利要求
1.一種激光退火處理裝置，其特征在于，包括氣體激發(fā)脈沖激光振蕩器；可變衰減器，該可變衰減器以規(guī)定的衰減率使從該氣體激發(fā)脈沖激光振蕩器輸出的脈沖激光透過；光學系統(tǒng)，該光學系統(tǒng)將透過該可變衰減器的脈沖激光引導至被處理體；以及控制部，該控制部進行第一控制，該第一控制對所述氣體激發(fā)脈沖激光振蕩器的所述脈沖激光的輸出值進行調(diào)節(jié)，所述控制部進行第二控制，該第二控制根據(jù)所述氣體激發(fā)脈沖激光振蕩器內(nèi)的氣體劣變，降低由所述第一控制所調(diào)節(jié)的所述輸出值，并減小所述可變衰減器的衰減率。
2.如權利要求1所述的激光退火處理裝置，其特征在于，包括脈沖波形測定部，該脈沖波形測定部測定對所述被處理體進行照射的脈沖激光的脈沖波形，所述控制部接收所述脈沖波形測定部的測定結果，從所測定的脈沖波形中的第一峰值 Pl及第二峰值P2求出峰值比P2/P1，當該峰值比超過規(guī)定比值的情況下，判定為所述氣體發(fā)生了劣變并進行所述第二控制。
3.如權利要求1所述的激光退火處理裝置，其特征在于，所述控制部通過調(diào)節(jié)施加于所述氣體激發(fā)脈沖激光振蕩器的放電電壓來調(diào)節(jié)所述第一控制中的所述輸出值，如果所述放電電壓超過規(guī)定電壓，則判定為所述氣體發(fā)生了劣變并進行所述第二控制。
4.如權利要求1至3的任一項所述的激光退火處理裝置，其特征在于，包括輸出值測定部，該輸出值測定部對所述氣體激發(fā)脈沖激光振蕩器的脈沖激光的輸出值進行測定，所述控制部接收該輸出值測定部的測定結果并進行所述第一控制，以使所述氣體激發(fā)脈沖激光振蕩器的輸出成為規(guī)定的輸出值。
5.如權利要求1至4的任一項所述的激光退火處理裝置，其特征在于，包括氣體供給單元，該氣體供給單元對所述氣體激發(fā)脈沖激光振蕩器補充所述氣體，所述控制部根據(jù)所述氣體的劣變及所述氣體激發(fā)脈沖激光振蕩器的運行時間的一方或雙方，來對由所述氣體供給單元補充所述氣體進行控制。
6.如權利要求1至5的任一項所述的激光退火處理裝置，其特征在于，所述控制部對所述可變衰減器的衰減率進行調(diào)節(jié)以使對所述被處理體進行照射的脈沖激光的脈沖能量成為規(guī)定能量值。
7.如權利要求6所述的激光退火處理裝置，其特征在于，包括脈沖能量測定部，該脈沖能量測定部測定對所述被處理體進行照射的脈沖激光的脈沖能量，并將該測定結果輸出至所述控制部，所述控制部基于所述測定結果進行所述調(diào)節(jié)。
8.如權利要求7所述的激光退火處理裝置，其特征在于，所述脈沖能量測定部對由所述光學系統(tǒng)進行了光束形狀整形后的脈沖激光進行測定。
9.如權利要求1至8的任一項所述的激光退火處理裝置，其特征在于，所述控制部隨著所述氣體劣變的惡化，判定為達到所述氣體的更換時期。
10.一種激光退火處理體的制造方法，該方法以規(guī)定的衰減率使從氣體激發(fā)脈沖激光振蕩器輸出的脈沖激光透過可變衰減器，來對被處理體進行照射，該激光退火處理體的制造方法的特征在于，進行第一控制，該第一控制將從所述氣體激發(fā)脈沖激光振蕩器輸出的所述脈沖激光的輸出值調(diào)節(jié)為規(guī)定值；對該氣體激發(fā)脈沖激光振蕩器內(nèi)的氣體的劣變狀態(tài)進行判定；進行第二控制，該第二控制根據(jù)該判定結果，降低由所述第一控制所調(diào)節(jié)的所述輸出值，并減小所述可變衰減器的衰減率。
11.如權利要求10所述的激光退火處理體的制造方法，其特征在于，對所述脈沖激光的脈沖波形進行測定，從所測定的脈沖波形中的第一峰值Pl及第二峰值P2求出峰值比P2/ P1，當該峰值比超過規(guī)定比值的情況下，判定為所述氣體發(fā)生了劣變并進行所述第二控制。
12.如權利要求10或11所述的激光退火處理體的制造方法，其特征在于，通過調(diào)節(jié)施加于所述氣體激發(fā)脈沖激光振蕩器的放電電壓來調(diào)節(jié)所述第一控制中的所述輸出值。
13.如權利要求10至12的任一項所述的激光退火處理體的制造方法，其特征在于，對所述可變衰減器的衰減率進行調(diào)節(jié)以使對所述被處理體進行照射的脈沖激光的脈沖能量成為規(guī)定能量值。
14.一種激光退火處理程序，利用控制部進行工作，該控制部將從氣體激發(fā)脈沖激光振蕩器輸出的脈沖激光的輸出值調(diào)節(jié)為規(guī)定值，并對可變衰減器的透射率進行調(diào)節(jié)，其中從所述氣體激發(fā)脈沖激光振蕩器輸出并對被處理體進行照射的脈沖激光以規(guī)定的透射率透過該可調(diào)衰減器，該激光退火處理程序的特征在于，具有第一步驟，該第一步驟將從所述氣體激發(fā)脈沖激光振蕩器輸出的脈沖激光的輸出值調(diào)節(jié)為規(guī)定值；第二步驟，該第二步驟對該氣體激發(fā)脈沖激光振蕩器內(nèi)的氣體劣變狀態(tài)進行判定；以及第三步驟，該第三步驟根據(jù)該第二步驟的判定結果，降低由所述第一步驟所調(diào)節(jié)的所述輸出的規(guī)定值，并減小所述可變衰減器的衰減率。
全文摘要
本發(fā)明能使激光退火處理中使用的脈沖激光的脈沖波形穩(wěn)定，從而實現(xiàn)均勻的退火處理。本發(fā)明的激光退火處理裝置包括氣體激發(fā)脈沖激光振蕩器；以規(guī)定的衰減率使從氣體激發(fā)脈沖激光振蕩器輸出的脈沖激光透過的可變衰減器；將透過可變衰減器后的脈沖激光引導至被處理體的光學系統(tǒng)；以及進行第一控制的控制部，該第一控制對所述氣體激發(fā)脈沖激光振蕩器的所述脈沖激光的輸出值進行調(diào)節(jié)，控制部進行第二控制，該第二控制根據(jù)氣體激發(fā)脈沖激光振蕩器內(nèi)的氣體劣變，使由第一控制所調(diào)節(jié)的所述輸出值下降，并減小可變衰減器的衰減率，從而抑制脈沖波形的變化，消除每個脈沖的不均。
文檔編號H01L21/268GK102473615SQ201180003017
公開日2012年5月23日 申請日期2011年2月14日 優(yōu)先權日2010年5月11日
發(fā)明者吉澤太一, 鄭石煥 申請人:株式會社日本制鋼所