激光结晶设备制造技术

本发明专利技术涉及一种即便在使用ＣＷ激光时也能实现高生产量的激光结晶设备和激光结晶方法。所述激光结晶设备包含支承上面形成有半导体层的衬底的可移动试样台、以时分方式使激光束导向多个光路的器件，以及向试样台支承的衬底上的半导体层聚光并应用通过光路的激光束的光学器件。使用激光束在一个方向上扫描半导体层的第一个区域，并且使用激光束在相反方向上扫描半导体层的第二个区域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种。
技术介绍
液晶显示器包括带有TFTs的有源矩阵(active matrix)驱动电路。此外，系统液晶显示器在围绕显示区的外围区中包括带有TFTs的电路。低温多晶硅适于形成液晶显示器中的TFTs和系统液晶显示器外围区的TFTs。此外，期望低温多晶硅能用于有机EL显示器中的像素驱动TFTs，或者有机EL显示器外围区的电路。本专利技术涉及半导体结晶方法和使用CW激光器(连续波激光器)从低温多晶硅制造TFTs的设备。通常，为了从低温多晶硅形成液晶显示器的TFTs，在玻璃衬底上形成非晶硅薄膜，并且用受激准分子脉冲激光器照射玻璃衬底上的非晶硅薄膜，从而使非晶硅结晶。最近，已经发展了一种通过用CW固态激光器照射玻璃衬底上的非晶硅来使非晶硅结晶的技术(例如，参见日本未审查的专利申请2003-86505号和the Institute of Electronics，Information and Communication Engineers(IEICE)Transanctions，Vol.J85-C.8，August 2002)。非晶硅被激光束熔化，然后固化，其中所固化的部分转变成多晶硅。在通过受激准分子脉冲激光器结晶的硅中的迁移率值约为150-300(cm2/Vs)，而在通过CW激光器结晶的硅中可以获得约400-600(cm2/Vs)的迁移率，这有利于形成高性能的多晶硅。在硅结晶体中，非晶硅薄膜被激光束扫描。在此情况下，在可移动的试样台上安装具有硅薄膜的衬底，以至于通过相对于固定的激光束移动硅薄膜来扫描硅薄膜。举例来说，在受激准分子脉冲激光器的情况中，可以通过带有束斑为27.5厘米×0.4毫米的激光束来实施扫描操作。另一方面，在带有较小束斑的CW固态激光器的情况中，使用例如柱面透镜的光学系统将激光束聚光成椭圆斑。举例来说，在此情况下，束斑的尺寸为数十到数百微米，并且在垂直于椭圆主轴的方向上实施扫描操作。因此，即便可以获得高质量的多晶硅，但通过CW固态激光器的结晶具有低的生产量。因为CW激光器具有小的束斑，并因此在一次扫描中只有小面积的非晶硅被结晶，所以需要连续实施多次扫描来结晶所需面积的非晶硅。在此情况下，在可移动的试样台上安装玻璃衬底并且实施光栅扫描，以至于束斑轨迹一次扫描在向前的方向上而下一次扫描在彼此部分重叠的相反方向上。如果重叠的量小，在两次轨迹之间形成未结晶区，因此在加上位置公差下确定重叠量。但是，如果重叠量太大，两次束斑的总宽度降低，从而生产量降低。在最近的研究中，已经发现束斑轨迹微弱弯曲。尽管通常可以说试样台线性移动，但是试样台的移动事实上与微小的弯曲相关，即便控制试样台使之线性移动，一次扫描中结晶的束斑轨迹也会弯曲，如后面所述。如果有弯曲，两次束斑轨迹之间的重叠量肯定增加，结果生产量降低。此外，当结晶液晶显示器显示区周围的外围区中的半导体层时，必须在两个彼此正交的方向上实施扫描。因此，支承上面形成有半导体层的衬底的可移动试样台必须是可旋转的。传统旋转台包括XY台和旋转台，其中衬底粘附到旋转台上并且该旋转台可以旋转90度，此外，如果旋转，可以在两个彼此正交的方向上实施扫描。但是，提供传统的旋转台还用于在最终定位衬底中进行角度校正，并且在此情况下，必须在几度的旋转范围内以0.1-0.2秒的高精确度和准确度来操作。为了实现这种精确度，传统的旋转试样台并没有设计成旋转90度。因此，试样台整体必须重新设计，以至于旋转试样台可以被旋转90度。此外，即使在生产旋转试样台时使之能旋转90度，也必须设计来精确地操作衬底的最终定位，因此，旋转试样台的成本将是高的。结果，当在两个彼此正交的方向上实施扫描时，操作者必须手动取下衬底，使之转动90度，并且重新设定旋转试样台，因此操作变得麻烦并且生产量降低。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种即便在使用CW激光时也能实现高生产量的。根据本专利技术的激光结晶设备包含支承上面形成有半导体层的衬底的可移动试样台、以时分方式使激光束导向多个光路的器件，以及向试样台支承的衬底上的半导体层聚光并应用通过光路的激光束的光学器件。此外，根据本专利技术的激光结晶方法包含以时分方式将CW激光束导向至少两个光学系统；使用一个激光束导向的光学系统晶化衬底上形成的半导体层的第一个区域，以及使用另一个激光束导向的光学系统晶化与第一个区域隔开的衬底上形成的半导体层的第二个区域。在上述的中，以时分方式将CW激光束导向至少两个光学系统，并且使用各个光学系统连续晶化半导体层的不同区域。因此，一个方向上扫描形成的束迹(beam traces)与相反方向上扫描形成的另一个束迹彼此不会重叠，并且可能安排成仅在一个特定方向上的扫描形成的束迹才彼此重叠。结果，可以在较低估计源于试样台的束迹弯曲的影响下确定重叠的量。因此，即便在使用CW激光器时，也能实现高的生产量。另外，根据本专利技术的激光结晶设备包含支承上面形成有半导体层的衬底的可移动试样台、向试样台支承的衬底上的半导体层施用激光束的光学器件，与试样台分开提供并且可以旋转衬底的旋转装置，以及能够至少在试样台和旋转装置之间传送衬底的传送装置。在XY试样台上与旋转试样台分开提供旋转装置的所述结构中，当在两个彼此正交的方向上实施扫描时，首先，在一个方向上实施扫描，同时支承上面形成有半导体层的衬底，然后将所述衬底从试样台传送到旋转装置上，旋转所述衬底90度，然后从旋转装置上将所述衬底传送到试样台上，并将衬底放置在试样台上，在另一个方向实施另一次扫描。因而，可以在两个彼此正交的方向上连续实施扫描。因此，当按原样使用带有有限旋转范围但具有高精确度的传统试样台时，仅通过重新提供可以旋转90度的旋转试样台就可以实施扫描而不会降低生产量。在此情况下，只需要旋转装置可以旋转90度或90度加几度，但是它不一定需要提供高精确度和0.1-1度的准确度(通过在XY试样台上的旋转台来确保精确度)。如上所述，根据本专利技术，因为可以使用向前和向后扫描来结晶，所以可以显著改善生产量，并且即便在有弯曲时，仅通过在每个结晶区域中向前或向后扫描就可以实现结晶，因此可以增加扫描行距。此外，本专利技术通过CW激光结晶改善了低温多晶硅TFTs的产量，结果有助于开发包含源于低温多晶硅技术的高性能TFTs的器件，例如薄片电脑、智能FPDs和低成本CMOS。附图说明图1是表示根据本专利技术生产的液晶显示器的示意剖视图。图2是表示图1的TFT衬底的示意平面图。图3是表示制造图2TFT衬底的母体玻璃的示意平面图。图4是表示根据本专利技术实施方案的激光结晶设备的示意平面图。图5是表示图4激光结晶设备的透视图。图6是表示图4和5的光学器件结构的侧视图。图7是表示图4和5中以时分方式将激光束导向多个光路的器件实例的平面图。图8是表示试样台支承的衬底的透视图。图9是表示重叠束迹实例的图。图10是弯曲束迹实例的图。图11是表示在实施根据本专利技术的扫描时重叠束迹实例的图。图12是表示在实施往复扫描时重叠束迹实例的图。图13是表示根据本专利技术另一个实施方案的激光结晶设备的侧视图。图14是表示试样台实例的透视图。图15是表示图13的传送装置实例的透视图。图16是表示激光结晶设备变体的示意平面图。具体实施例方式现在参照附图说明本专利技术的优选实施方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种激光结晶设备，其包含：支承上面形成有半导体层的衬底的可移动试样台；向所述试样台支承的所述衬底上的所述半导体层施用激光束的光学器件；与所述试样台分开提供并且可以旋转所述衬底的旋转装置；以及能够至少在所述试样 台和所述旋转装置之间传送所述衬底的传送装置。

【技术特征摘要】
JP 2003-12-4 2003-4061671.一种激光结晶设备，其包含支承上面形成有半导体层的衬底的可移动试样台；向所述试样台支承的所述衬底上的所述半导体层施用激光束的光学器件；与所述试样台分开提供并且可以旋转所述衬底的旋转装置；以及能够至少在所述试样台和所述旋转装置之间传送所述衬底的传送装置。2.根据权利要求1的激光结晶设备，其中所述试样台包含X试样台、...

【专利技术属性】
技术研发人员：佐佐木伸夫，宇塚达也，
申请(专利权)人：夏普株式会社，株式会社日本激光，
类型：发明
国别省市：JP[日本]