本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體制作技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種連續(xù)型非晶硅薄膜處理系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

多晶硅薄膜是制造高遷移率薄膜半導(dǎo)體(TFT)的材料，TFT是制造平面顯示屏的關(guān)鍵元件，因此如何將非晶硅(α-Si)轉(zhuǎn)變成多晶硅(p-Si)就成為微電子器件制造中的重要工序，現(xiàn)在使用的多晶硅薄膜都具有高密度晶粒邊界，顯微組織的完整性相當(dāng)差。用此材料制造的TFT裝置都穩(wěn)定性差(往往低于用單晶硅薄膜制造的TFT裝置)，不能獲得高性能和質(zhì)量均勻穩(wěn)定的TFT，使用傳統(tǒng)加熱退火雖能改善組織，提高性能，但必須用昂貴的石英晶體。激光退火則可將廉價(jià)的玻璃基底上的非晶硅薄膜轉(zhuǎn)化為多晶硅薄膜，而不會(huì)損傷玻璃，因此具有廣闊的應(yīng)用前景。

現(xiàn)有的激光退火工藝常用的是準(zhǔn)分子激光退火技術(shù)(ELA)，ELA制備多晶硅(p-Si)的溫度通常低于450℃，用普通TFT玻璃即可。最初采用點(diǎn)狀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。之后研發(fā)出將點(diǎn)狀激光束改變?yōu)榫€狀激光束，則可以使雷射掃描過(guò)程變得簡(jiǎn)單。

如圖1所示，現(xiàn)有的準(zhǔn)分子鐳射退火系統(tǒng)，包括一光束光學(xué)系統(tǒng) 1＂，通過(guò)鏡面2＂形成激光光束3＂反射至基板4＂上，采用脈沖控制激光光束3＂連續(xù)掃描基板4＂上的非晶硅(α-Si)薄膜表面，進(jìn)行晶化處理形成多晶硅(p-Si)薄膜，但是無(wú)法保證每個(gè)脈沖在非晶硅(α-Si)薄膜表面上的能量完全一致，尤其是當(dāng)脈沖之間的差距不一致時(shí)，非晶硅(α-Si)薄膜在晶化過(guò)程中容易產(chǎn)生痕跡，造成顯示亮度不均現(xiàn)象。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提供一種連續(xù)型非晶硅薄膜處理系統(tǒng)及處理方法，用于對(duì)非晶硅薄膜進(jìn)行均勻晶化處理，避免在非晶硅薄膜晶化過(guò)程中產(chǎn)生痕跡，造成顯示亮度不均。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種連續(xù)型非晶硅薄膜處理系統(tǒng)應(yīng)用于對(duì)非晶硅薄膜的晶化處理中，包括：

激光模塊，發(fā)射激光光束；

第二光學(xué)鏡片，設(shè)置于所述非晶硅薄膜的上方，且所述激光模塊發(fā)射的部分激光光束通過(guò)所述第二光學(xué)鏡片投射至所述非晶硅薄膜的表面，以對(duì)所述非晶硅薄膜進(jìn)行預(yù)處理工藝；以及

第一光學(xué)鏡片，臨近所述第二光學(xué)鏡片設(shè)置于所述非晶硅薄膜的上方；其中

所述第二光學(xué)鏡片將剩余的所述激光光束反射至所述第一光學(xué)鏡片，且所述第一光學(xué)鏡片將所述剩余的所述激光光束全反射至經(jīng)所述預(yù)處理工藝處理后的所述非晶硅薄膜的表面，以將所述非晶硅薄膜 轉(zhuǎn)化為多晶硅薄膜。

優(yōu)選地，上述的連續(xù)型非晶硅薄膜處理系統(tǒng)，其中，所述激光模塊發(fā)射的所述激光光束透過(guò)所述第二光學(xué)鏡片的能量小于所述第二光學(xué)鏡片反射的能量。

優(yōu)選地，上述的連續(xù)型非晶硅薄膜處理系統(tǒng)，其中，所述激光模塊包括：

激光發(fā)射源，發(fā)射激光光束；

光整型裝置，設(shè)置于所述激光光束的發(fā)射方向，對(duì)所述激光光束進(jìn)行整型處理并輸出。

優(yōu)選地，上述的連續(xù)型非晶硅薄膜處理系統(tǒng)，其中，還包括：

第一調(diào)節(jié)裝置，用以調(diào)整所述激光光束的發(fā)射方向，所述第一調(diào)節(jié)裝置包括：

第三光學(xué)鏡片，設(shè)置于所述光整型裝置與所述第二光學(xué)鏡片之間，用以接收所述激光光束，并將所述激光光束全反射至所述第二光學(xué)鏡片。

優(yōu)選地，上述的連續(xù)型非晶硅薄膜處理系統(tǒng)，其中，所述連續(xù)型非晶硅薄膜處理系統(tǒng)還包括：

第二調(diào)節(jié)裝置，用以調(diào)整所述激光光束的發(fā)射方向，所述第二調(diào)節(jié)裝置包括：

第四光學(xué)鏡片，設(shè)置于所述光整型裝置輸出方向，用以接收所述激光光束，并將所述激光光束一次反射輸出；

第五光學(xué)鏡片，設(shè)置于所述第四光學(xué)鏡片與所述第二光學(xué)鏡片之 間，用以接收所述經(jīng)第四光學(xué)鏡片一次反射輸出的所述激光光束，并進(jìn)行二次反射輸出至所述第二光學(xué)鏡片。

優(yōu)選地，上述的連續(xù)型非晶硅薄膜處理系統(tǒng)，其中，還包括成像光學(xué)裝置，設(shè)置于所述光整型裝置與所述第二光學(xué)鏡片之間，用以對(duì)所述激光光束進(jìn)行光學(xué)聚焦處理并輸出至所述第二光學(xué)鏡片。

優(yōu)選地，上述的連續(xù)型非晶硅薄膜處理系統(tǒng)，其中，所述成像光學(xué)裝置包括第一凸面鏡、平面鏡、第二凸面鏡，

所述第一凸面鏡的凸曲朝向所述平面鏡，

所述第二凸面鏡的凸曲朝向所述第二光學(xué)鏡片。

優(yōu)選地，上述的連續(xù)型非晶硅薄膜處理系統(tǒng)，其中，所述第一光學(xué)鏡片反射90％～95％的激光光束能量，所述第二光學(xué)鏡片透射5％～10％的激光光束能量。

上述的連續(xù)型非晶硅薄膜處理系統(tǒng)，其中，所述基板為玻璃基板。

上述的連續(xù)型非晶硅薄膜處理系統(tǒng)，其中，所述激光光束的波長(zhǎng)為308nm。

一種連續(xù)型非晶硅薄膜處理方法，其中，包括：

步驟S1、提供一覆蓋有非晶硅薄膜的基板；

步驟S2、控制激光模塊發(fā)射激光光束；

步驟S3、控制第二光學(xué)鏡片透射第二預(yù)定能量的所述激光光束至所述非晶硅薄膜的表面部分區(qū)域進(jìn)行晶化處理，并反射第一預(yù)定能量的所述激光光束；

步驟S4、控制第一光學(xué)鏡片接收所述第一預(yù)定能量的所述激光 光束，并全反射所述激光光束至與所述表面部分區(qū)域相鄰的下一個(gè)待晶化處理表面區(qū)域，對(duì)下一個(gè)所述待晶化處理表面區(qū)域進(jìn)行預(yù)處理；

步驟S5、判斷所述非晶硅薄膜是否晶化處理完畢，在沒(méi)處理完畢的狀態(tài)下，返回執(zhí)行步驟S3；

步驟S6、執(zhí)行完畢。

上述的連續(xù)型非晶硅薄膜處理方法，其中，于所述步驟S2中，具體包括：

控制激光發(fā)射源發(fā)射激光光束；

控制光整型裝置對(duì)所述激光光束進(jìn)行整型處理并輸出；

控制成像光學(xué)裝置用以對(duì)所述激光光束進(jìn)行光學(xué)聚焦處理并輸出至所述第二光學(xué)鏡片。

上述的連續(xù)型非晶硅薄膜處理方法，其中，所述第二預(yù)定能量范圍為90％～95％，所述第一預(yù)定能量范圍為5％～10％。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：

本發(fā)明，采用第二光學(xué)鏡片對(duì)非晶硅薄膜表面進(jìn)行預(yù)處理，損傷其表面以下0.25μm深度的非晶硅層，再通過(guò)第一光學(xué)鏡片對(duì)受損傷的非晶硅薄膜進(jìn)行晶化處理，使得非晶硅薄膜能夠被均勻晶化處理。

附圖說(shuō)明

圖1為現(xiàn)有的一種準(zhǔn)分子鐳射退火系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的連續(xù)型非晶硅薄膜處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明的連續(xù)型非晶硅薄膜處理系統(tǒng)一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu) 示意圖；

圖4為本發(fā)明的連續(xù)型非晶硅薄膜處理系統(tǒng)一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明的連續(xù)型非晶硅薄膜處理系統(tǒng)一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明的連續(xù)型非晶硅薄膜處理方法流程示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但不作為本發(fā)明的限定。

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但不作為本發(fā)明的限定。

薄膜半導(dǎo)體的場(chǎng)致遷移率和多晶硅的晶粒尺寸呈正比，在激光光束能量較低時(shí)，多晶硅平均晶粒為100nm～200nm，在臨界能量密度下，晶粒尺寸迅速增大到0.5μm～2μm，超過(guò)臨界能量密度時(shí)，非多晶硅薄膜完全融化，晶粒尺寸迅速下降，晶粒尺寸大約為100nm， 根據(jù)上述獲得的技術(shù)特性，為了獲得多晶硅的晶粒尺寸均勻，本發(fā)明提供一種連續(xù)型非晶硅薄膜處理系統(tǒng)。

如圖2所示，一種連續(xù)型非晶硅薄膜處理系統(tǒng)，應(yīng)用于對(duì)非晶硅薄膜的晶化處理中，其中，非晶硅薄膜2覆蓋于一基板1上，還包括：

激光模塊3，用于發(fā)射激光光束；

第二光學(xué)鏡片5，設(shè)置于上述非晶硅薄膜2的上方，且上述激光模塊3發(fā)射的部分激光光束通過(guò)上述第二光學(xué)鏡片5透射至上述非晶硅薄膜2的表面，以對(duì)上述非晶硅薄膜2進(jìn)行預(yù)處理工藝；

第一光學(xué)鏡片4，臨近上述第二光學(xué)鏡片5設(shè)置于上述非晶硅薄膜2的上方；

其中，上述第二光學(xué)鏡片5將剩余的上述激光光束反射至上述第一光學(xué)鏡片4，且上述第一光學(xué)鏡片4將剩余的上述激光光束全反射至經(jīng)上述預(yù)處理工藝處理后的上述非晶硅薄膜2的表面，以將上述非晶硅薄膜轉(zhuǎn)化為多晶硅薄膜。

通過(guò)第二光學(xué)鏡片對(duì)非晶硅薄膜表面進(jìn)行預(yù)處理，該預(yù)處理不會(huì)使得非多晶硅薄膜表面晶化，但是會(huì)在非多晶薄膜表面以下0.25μm深度造成損失，使非晶硅先產(chǎn)生細(xì)小晶種。再通過(guò)第一光學(xué)鏡片進(jìn)行晶化處理，第一光學(xué)鏡片的激光光束能夠?qū)Ψ蔷Ч璞∧け砻孢M(jìn)行均勻晶化處理。

本發(fā)明的工作原理是：連續(xù)型非晶硅薄膜處理系統(tǒng)，激光模塊3發(fā)射激光光束；第二光學(xué)鏡片5透射部分上述激光光束至上述非晶硅薄膜2的表面部分區(qū)域進(jìn)行預(yù)處理，并反射剩余的上述激光光束；第 一光學(xué)鏡片4接收剩余的上述激光光束，并全反射上述激光光束至與上述表面部分區(qū)域相鄰的下一個(gè)待晶化處理表面區(qū)域，對(duì)下一個(gè)上述待晶化處理表面區(qū)域進(jìn)行晶化處理。待經(jīng)第一光學(xué)鏡片4透射的激光光束到達(dá)下一個(gè)上述待晶化處理表面區(qū)域時(shí)，下一個(gè)待晶化處理表面已經(jīng)被預(yù)處理過(guò)，內(nèi)部已有部分損傷，所以第一光學(xué)鏡片4對(duì)其能夠進(jìn)行均勻晶化處理。

本發(fā)明中，采用第二光學(xué)鏡片5對(duì)非晶硅薄膜2表面進(jìn)行預(yù)處理，損傷其表面以下0.25μm深度的非晶硅層，再通過(guò)第一光學(xué)鏡片4連續(xù)進(jìn)行對(duì)受損傷的非晶硅薄膜2進(jìn)行晶化處理，使得非晶硅薄膜2能夠被均勻晶化處理。

上述的連續(xù)型非晶硅薄膜處理系統(tǒng)，其中，上述激光模塊發(fā)射的激光光束透過(guò)上述第二光學(xué)鏡片的能量小于上述第二光學(xué)鏡片反射的能量，進(jìn)一步地，上述所述第二光學(xué)鏡片反射90％～95％的激光光束能量，所述第二光學(xué)鏡片透射5％～10％的激光光束能量。5％～10％能量的激光光束可以對(duì)非晶硅薄膜2造成部分損傷，且不發(fā)生晶化處理，因?yàn)?％～10％能量的激光光速，其能量密度較低，無(wú)法發(fā)生晶化現(xiàn)象。

如圖3所示，作為進(jìn)一步優(yōu)選實(shí)施方案，上述的連續(xù)型非晶硅薄膜處理系統(tǒng)，其中，上述激光模塊3包括有：

激光發(fā)射源31，用于發(fā)射激光光束；

光整型裝置32，設(shè)置于上述激光光束的發(fā)射方向，用于對(duì)上述激光光束進(jìn)行整型處理并輸出。通過(guò)光整型裝置32對(duì)上述激光光束進(jìn)行整型處理，形成多束能量分布均勻的線性激光光束，采用能量分 布均勻的線性激光光束進(jìn)行退火處理，能夠使得晶化處理較均勻。

如圖4所示，作為進(jìn)一步優(yōu)選實(shí)施方案，上述的連續(xù)型非晶硅薄膜處理系統(tǒng)，其中，還包括第一調(diào)節(jié)裝置6，用以調(diào)整上述激光光束的發(fā)射方向，上述第一調(diào)節(jié)裝置6包括：

第三光學(xué)鏡片61，設(shè)置于上述光整型裝置32與上述第二光學(xué)鏡片5之間，用以接收上述激光光束，并將上述激光光束全反射至上述第二光學(xué)鏡片5。通過(guò)調(diào)節(jié)裝置6，可以調(diào)節(jié)非晶硅薄膜2與上述激光模塊3之間的位置，因激光模塊3發(fā)出的激光光束是按照直線方向照射，進(jìn)而必須使得待晶化處理的基板1(非晶硅薄膜2)設(shè)置于激光模塊3的照射方向，此種方式往往對(duì)基板1(非晶硅薄膜2)、激光模塊3的設(shè)置位置有諸多限制，不利于實(shí)際生產(chǎn)需要，通過(guò)第一調(diào)節(jié)裝置6，可以將激光光束進(jìn)行一次反射，改變其照射方向，通過(guò)第三光學(xué)鏡片61照射至非晶硅薄膜2表面位置。降低連續(xù)型非晶硅薄膜2處理系統(tǒng)對(duì)位置的要求。

如圖5所示，作為進(jìn)一步優(yōu)選實(shí)施方案，上述的連續(xù)型非晶硅薄膜2處理系統(tǒng)，其中，還包括第二調(diào)節(jié)裝置8，用以調(diào)整上述激光光束的發(fā)射方向，上述第二調(diào)節(jié)裝置8包括：

第四光學(xué)鏡片82，設(shè)置于上述光整型裝置32輸出方向，用以接收上述激光光束，并將上述激光光束一次反射輸出；

第五光學(xué)鏡片83，設(shè)置于上述第四光學(xué)鏡片82與上述第二光學(xué)鏡片5之間，用以接收上述經(jīng)第四光學(xué)鏡片82一次反射輸出的上述激光光束，并進(jìn)行二次反射輸出至上述第二光學(xué)鏡片5。

通過(guò)第四光學(xué)鏡片82、第五光學(xué)鏡片83，可以對(duì)激光光束進(jìn)行兩次反射，進(jìn)而將激光光束照射至所需要的位置，即基板1(非晶硅薄膜2)可放置于任何位置，通過(guò)調(diào)整第四光學(xué)鏡片82、第五光學(xué)鏡片83角度，使得第四光學(xué)鏡片82、第五光學(xué)鏡片83相互配合調(diào)整激光光束的照射方向。進(jìn)一步地，第二調(diào)節(jié)裝置8也可由更多的光學(xué)鏡片配合形成，此處不做具體數(shù)量、角度的限制。

作為進(jìn)一步優(yōu)選實(shí)施方案，上述的連續(xù)型非晶硅薄膜處理系統(tǒng)，其中，還包括成像光學(xué)裝置7，設(shè)置于上述光整型裝置32與第二光學(xué)鏡片之間，用以對(duì)上述激光光束進(jìn)行光學(xué)聚焦處理并輸出至上述第二光學(xué)鏡片5。進(jìn)一步地，上述成像光學(xué)裝置7包括第一凸面鏡71、平面鏡72、第二凸面鏡73，上述第一凸面鏡71的凸曲朝向上述平面鏡72，上述第二凸面鏡73的凸曲朝向上述第二光學(xué)鏡片5。通過(guò)成像光學(xué)裝置對(duì)上述激光光束進(jìn)行聚集處理，有利于提高上述激光光束的能量密度，提升激光光束的利用率。

作為進(jìn)一步優(yōu)選實(shí)施方案，上述的連續(xù)型非晶硅薄膜處理系統(tǒng)，其中，上述基板1為玻璃基板1。采用玻璃基板1，其成本較低。

上述的連續(xù)型非晶硅薄膜處理系統(tǒng)，其中，上述激光光束的波長(zhǎng)為308nm。波長(zhǎng)為308nm的激光光束對(duì)非晶硅薄膜2具有高吸收系數(shù)，能夠提高非晶硅薄膜2的晶化處理效率。

如圖6所示，本發(fā)明同時(shí)一種連續(xù)型非晶硅薄膜處理方法，其中，包括：

步驟S1、提供一覆蓋有非晶硅薄膜的基板；

步驟S2、控制激光模塊發(fā)射激光光束；

步驟S3、控制第二光學(xué)鏡片透射第二預(yù)定能量的上述激光光束至上述非晶硅薄膜的表面部分區(qū)域進(jìn)行預(yù)處理，并反射第一預(yù)定能量的上述激光光束；

步驟S4、控制第一光學(xué)鏡片接收上述第一預(yù)定能量的上述激光光束，并全反射上述激光光束至與上述表面部分區(qū)域相鄰的下一個(gè)待晶化處理表面區(qū)域，對(duì)下一個(gè)上述待晶化處理表面區(qū)域進(jìn)行晶化處理。

步驟S5、判斷上述非晶硅薄膜是否處理完畢，在沒(méi)處理完畢的狀態(tài)下，返回執(zhí)行步驟S3；

步驟S6、非晶硅薄膜晶化處理完畢。

在對(duì)一個(gè)覆蓋有非晶硅薄膜的基板第一次處理時(shí)，第二預(yù)定能量的光束照射的空白區(qū)域，同時(shí)第一預(yù)定能量的激光光束照射在第一塊需要晶化處理區(qū)域進(jìn)行預(yù)處理，此后循環(huán)執(zhí)行步驟S3、S4，直至完成整個(gè)晶化處理過(guò)程。

上述的連續(xù)型非晶硅薄膜處理方法，工作原理與上述的非晶硅薄膜處理裝置工作原理相同，此處不做贅述。

作為進(jìn)一步優(yōu)選實(shí)施方案，上述的連續(xù)型非晶硅薄膜處理方法，其中，于上述步驟S2中，具體包括：

控制激光發(fā)射源發(fā)射激光光束；

控制光整型裝置對(duì)上述激光光束進(jìn)行整型處理并輸出；

控制成像光學(xué)裝置用以對(duì)上述激光光束進(jìn)行光學(xué)聚焦處理并輸 出至上述第二光學(xué)鏡片。本實(shí)施例獲得的有益效果，上述非晶硅薄膜處理裝置中已詳盡，此處不再贅述。

作為進(jìn)一步優(yōu)選實(shí)施方案，上述的連續(xù)型非晶硅薄膜處理方法，其中，上述第二預(yù)定能量范圍為90％～95％，上述第一預(yù)定能量范圍為5％～10％。本實(shí)施例獲得的有益效果，上述非晶硅薄膜處理裝置中已詳盡，此處不再贅述。

以上上述僅為本發(fā)明較佳的實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的實(shí)施方式及保護(hù)范圍，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，應(yīng)當(dāng)能夠意識(shí)到凡運(yùn)用本發(fā)明說(shuō)明書及圖示內(nèi)容所作出的等同替換和顯而易見(jiàn)的變化所得到的方案，均應(yīng)當(dāng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。