一种连续型非晶硅薄膜处理系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种半导体制作技术领域，尤其涉及一种连续型非晶硅薄膜处理系统，包括：激光模块，第二光学镜片，第一光学镜片，激光模块发射激光光束；第二光学镜片，设置于非晶硅薄膜的上方，第一光学镜片，临近第二光学镜片设置于非晶硅薄膜的上方；通过第二光学镜片对非晶硅薄膜表面进行预处理，该预处理不会使得非晶硅薄膜表面晶化，但是会在非多晶薄膜表面以下0.25μm深度造成损失。再通过第一光学镜片进行晶化处理，第一光学镜片的激光光束能经过预处理的非多晶薄膜进行均匀晶化处理。

Continuous amorphous silicon film processing system and method

The present invention relates to a semiconductor manufacturing technical field, in particular relates to a continuous amorphous silicon thin film processing system, which comprises a laser module, second optical lens, the first lens, the laser module emits a laser beam; second optical lenses, set at the top of the amorphous silicon thin film, the first optical lenses, optical lenses near the top second set in the amorphous silicon thin film; the second lens pretreatment on the surface of amorphous silicon thin film, the pretreatment does not make the surface crystallization of amorphous silicon thin film, but will cause a loss in non polycrystalline thin film surface below 0.25 m depth. After the first optical lens is crystallized, the laser beam of the first optical lens can be uniformly crystallized by the pretreatment of the non polycrystalline film.

【技术实现步骤摘要】
一种连续型非晶硅薄膜处理系统及方法
本专利技术涉及一种半导体制作
，尤其涉及一种连续型非晶硅薄膜处理系统及方法。
技术介绍
多晶硅薄膜是制造高迁移率薄膜半导体(TFT)的材料，TFT是制造平面显示屏的关键元件，因此如何将非晶硅(α-Si)转变成多晶硅(p-Si)就成为微电子器件制造中的重要工序，现在使用的多晶硅薄膜都具有高密度晶粒边界，显微组织的完整性相当差。用此材料制造的TFT装置都稳定性差(往往低于用单晶硅薄膜制造的TFT装置)，不能获得高性能和质量均匀稳定的TFT，使用传统加热退火虽能改善组织，提高性能，但必须用昂贵的石英晶体。激光退火则可将廉价的玻璃基底上的非晶硅薄膜转化为多晶硅薄膜，而不会损伤玻璃，因此具有广阔的应用前景。现有的激光退火工艺常用的是准分子激光退火技术(ELA)，ELA制备多晶硅(p-Si)的温度通常低于450℃，用普通TFT玻璃即可。最初采用点状的激光束退火非晶硅(α-Si)薄膜，速度很慢，且得到的多晶硅(p-Si)缺陷很多。之后研发出将点状激光束改变为线状激光束，则可以使雷射扫描过程变得简单。如图1所示，现有的准分子镭射退火系统，包括一光束光学系统1＂，通过镜面2＂形成激光光束3＂反射至基板4＂上，采用脉冲控制激光光束3＂连续扫描基板4＂上的非晶硅(α-Si)薄膜表面，进行晶化处理形成多晶硅(p-Si)薄膜，但是无法保证每个脉冲在非晶硅(α-Si)薄膜表面上的能量完全一致，尤其是当脉冲之间的差距不一致时，非晶硅(α-Si)薄膜在晶化过程中容易产生痕迹，造成显示亮度不均现象。
技术实现思路
针对现有技术的不足之处，本专利技术提供一种连续型非晶硅薄膜处理系统及处理方法，用于对非晶硅薄膜进行均匀晶化处理，避免在非晶硅薄膜晶化过程中产生痕迹，造成显示亮度不均。本专利技术的技术方案是：一种连续型非晶硅薄膜处理系统应用于对非晶硅薄膜的晶化处理中，包括：激光模块，发射激光光束；第二光学镜片，设置于所述非晶硅薄膜的上方，且所述激光模块发射的部分激光光束通过所述第二光学镜片投射至所述非晶硅薄膜的表面，以对所述非晶硅薄膜进行预处理工艺；以及第一光学镜片，临近所述第二光学镜片设置于所述非晶硅薄膜的上方；其中所述第二光学镜片将剩余的所述激光光束反射至所述第一光学镜片，且所述第一光学镜片将所述剩余的所述激光光束全反射至经所述预处理工艺处理后的所述非晶硅薄膜的表面，以将所述非晶硅薄膜转化为多晶硅薄膜。优选地，上述的连续型非晶硅薄膜处理系统，其中，所述激光模块发射的所述激光光束透过所述第二光学镜片的能量小于所述第二光学镜片反射的能量。优选地，上述的连续型非晶硅薄膜处理系统，其中，所述激光模块包括：激光发射源，发射激光光束；光整型装置，设置于所述激光光束的发射方向，对所述激光光束进行整型处理并输出。优选地，上述的连续型非晶硅薄膜处理系统，其中，还包括：第一调节装置，用以调整所述激光光束的发射方向，所述第一调节装置包括：第三光学镜片，设置于所述光整型装置与所述第二光学镜片之间，用以接收所述激光光束，并将所述激光光束全反射至所述第二光学镜片。优选地，上述的连续型非晶硅薄膜处理系统，其中，所述连续型非晶硅薄膜处理系统还包括：第二调节装置，用以调整所述激光光束的发射方向，所述第二调节装置包括：第四光学镜片，设置于所述光整型装置输出方向，用以接收所述激光光束，并将所述激光光束一次反射输出；第五光学镜片，设置于所述第四光学镜片与所述第二光学镜片之间，用以接收所述经第四光学镜片一次反射输出的所述激光光束，并进行二次反射输出至所述第二光学镜片。优选地，上述的连续型非晶硅薄膜处理系统，其中，还包括成像光学装置，设置于所述光整型装置与所述第二光学镜片之间，用以对所述激光光束进行光学聚焦处理并输出至所述第二光学镜片。优选地，上述的连续型非晶硅薄膜处理系统，其中，所述成像光学装置包括第一凸面镜、平面镜、第二凸面镜，所述第一凸面镜的凸曲朝向所述平面镜，所述第二凸面镜的凸曲朝向所述第二光学镜片。优选地，上述的连续型非晶硅薄膜处理系统，其中，所述第一光学镜片反射90％～95％的激光光束能量，所述第二光学镜片透射5％～10％的激光光束能量。上述的连续型非晶硅薄膜处理系统，其中，所述基板为玻璃基板。上述的连续型非晶硅薄膜处理系统，其中，所述激光光束的波长为308nm。一种连续型非晶硅薄膜处理方法，其中，包括：步骤S1、提供一覆盖有非晶硅薄膜的基板；步骤S2、控制激光模块发射激光光束；步骤S3、控制第二光学镜片透射第二预定能量的所述激光光束至所述非晶硅薄膜的表面部分区域进行晶化处理，并反射第一预定能量的所述激光光束；步骤S4、控制第一光学镜片接收所述第一预定能量的所述激光光束，并全反射所述激光光束至与所述表面部分区域相邻的下一个待晶化处理表面区域，对下一个所述待晶化处理表面区域进行预处理；步骤S5、判断所述非晶硅薄膜是否晶化处理完毕，在没处理完毕的状态下，返回执行步骤S3；步骤S6、执行完毕。上述的连续型非晶硅薄膜处理方法，其中，于所述步骤S2中，具体包括：控制激光发射源发射激光光束；控制光整型装置对所述激光光束进行整型处理并输出；控制成像光学装置用以对所述激光光束进行光学聚焦处理并输出至所述第二光学镜片。上述的连续型非晶硅薄膜处理方法，其中，所述第二预定能量范围为90％～95％，所述第一预定能量范围为5％～10％。与现有技术相比，本专利技术的优点是：本专利技术，采用第二光学镜片对非晶硅薄膜表面进行预处理，损伤其表面以下0.25μm深度的非晶硅层，再通过第一光学镜片对受损伤的非晶硅薄膜进行晶化处理，使得非晶硅薄膜能够被均匀晶化处理。附图说明图1为现有的一种准分子镭射退火系统结构示意图；图2为本专利技术的连续型非晶硅薄膜处理系统的结构示意图；图3为本专利技术的连续型非晶硅薄膜处理系统一种实施例的结构示意图；图4为本专利技术的连续型非晶硅薄膜处理系统一种实施例的结构示意图；图5为本专利技术的连续型非晶硅薄膜处理系统一种实施例的结构示意图；图6为本专利技术的连续型非晶硅薄膜处理方法流程示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明，但不作为本专利技术的限定。下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明，但不作为本专利技术的限定。薄膜半导体的场致迁移率和多晶硅的晶粒尺寸呈正比，在激光光束能量较低时，多晶硅平均晶粒为100nm～200nm，在临界能量密度下，晶粒尺寸迅速增大到0.5μm～2μm，超过临界能量密度时，非多晶硅薄膜完全融化，晶粒尺寸迅速下降，晶粒尺寸大约为100nm，根据上述获得的技术特性，为了获得多晶硅的晶粒尺寸均匀，本专利技术提供一种连续型非晶硅薄膜处理系统。如图2所示，一种连续型非晶硅薄膜处理系统，应用于对非晶硅薄膜的晶化处理中，其中，非晶硅薄膜2覆盖于一基板1上，还包本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种连续型非晶硅薄膜处理系统，应用于对非晶硅薄膜的晶化处理中，其特征在于，包括：激光模块，发射激光光束；第二光学镜片，设置于所述非晶硅薄膜的上方，且所述激光模块发射的部分激光光束通过所述第二光学镜片透射至所述非晶硅薄膜的表面，以对所述非晶硅薄膜进行预处理工艺；以及第一光学镜片，临近所述第二光学镜片设置于所述非晶硅薄膜的上方；其中所述第二光学镜片还将剩余的所述激光光束反射至所述第一光学镜片，且所述第一光学镜片将所述剩余的所述激光光束全反射至经所述预处理工艺处理后的所述非晶硅薄膜的表面，以将所述非晶硅薄膜转化为多晶硅薄膜。

【技术特征摘要】
1.一种连续型非晶硅薄膜处理系统，应用于对非晶硅薄膜的晶化处理中，其特征在于，包括：激光模块，发射激光光束；第二光学镜片，设置于所述非晶硅薄膜的上方，且所述激光模块发射的部分激光光束通过所述第二光学镜片透射至所述非晶硅薄膜的表面，以对所述非晶硅薄膜进行预处理工艺；以及第一光学镜片，临近所述第二光学镜片设置于所述非晶硅薄膜的上方；其中所述第二光学镜片还将剩余的所述激光光束反射至所述第一光学镜片，且所述第一光学镜片将所述剩余的所述激光光束全反射至经所述预处理工艺处理后的所述非晶硅薄膜的表面，以将所述非晶硅薄膜转化为多晶硅薄膜。2.根据权利要求1所述的连续型非晶硅薄膜处理系统，其特征在于，所述激光模块发射的所述激光光束透过所述第二光学镜片的能量小于所述第二光学镜片反射的能量。3.根据权利要求1所述的连续型非晶硅薄膜处理系统，其特征在于，所述激光模块包括：激光发射源，发射激光光束；光整型装置，设置于所述激光光束的发射方向，对所述激光光束进行整型处理并输出。4.根据权利要求1所述的连续型非晶硅薄膜处理系统，其特征在于，还包括：第一调节装置，用以调整所述激光光束的发射方向，所述第一调节装置包括：第三光学镜片，设置于所述光整型装置与所述第二光学镜...

【专利技术属性】
技术研发人员：许修齐，王仁宏，
申请(专利权)人：上海和辉光电有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31