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    一種結晶裝置，其包含用以支撐待處理物件的收納單元、鄰近收納單元之第一加熱單元，第一加熱單元係配置以在第一期間加熱待處理物件至第一溫度、以及鄰近第一加熱單元之第二加熱單元，第二加熱單元係配置以在短於第一期間之第二期間內加熱待處理物件至高於第一溫度之第二溫度。
    公开号:TW201300585A
    申请号:TW101115424
    申请日:2012-04-30
    公开日:2013-01-01
    发明作者:Min-Jae Jeong；Ki-Yong Lee；Yun-Mo Chung；Dong-Hyun Lee；Kil-Won Lee
    申请人:Samsung Display Co Ltd；
    IPC主号:H01L21-00
    专利说明:
    結晶裝置、結晶方法以及熱處理系統
    實施例係有關於一種結晶裝置、結晶方法、以及熱處理系統。
    結晶裝置係一種用以將待處理之非晶態物件，例如非晶矽，轉變為結晶物件，例如多晶矽。傳統的結晶裝置係使用雷射或加熱以結晶待處理物件。
    使用熱之結晶裝置包含使用電阻以產生熱的加熱線(heat wire)。結晶裝置藉由使用加熱線將待處理物件加熱至一預定溫度以執行待處理物件的結晶。
    當結晶裝置僅包含加熱線，則熱處理之溫度分布包含溫度上升期間、溫度維持期間、以及溫度下降期間。因此，待處理物件的結晶效率並不會特別地改善。
    揭露於背景部分之上述資訊僅係用以加強所述技術背景之理解，且因此其可包含對於本技術領域具有通常知識者不構成在本國習知之先前技術的資訊。
    一個或多個實施例可提供一種結晶裝置，其包含：支撐待處理物件的收納單元、鄰近於收納單元之第一加熱單元，第一加熱單元係配置以在第一期間加熱待處理物件至第一溫度、以及鄰近於第一加熱單元之第二加熱單元，第二加熱單元係配置以在短於第一期間之第二期間加熱待處理物件至高於第一溫度之第二溫度。
    第一加熱單元可包含複數個第一加熱單元，且第二加熱單元可包含複數個第二加熱單元。複數個第一加熱單元與複數個第二加熱單元可交替地設置。
    第一加熱單元可為配置以使用電阻產生熱之加熱線(heat wire)，而第二加熱單元係配置以使用燈泡(lamp)而產生熱。燈泡包含紅外線燈泡、紫外線燈泡、以及弧光燈泡(arc lamp)。
    收納單元、第一加熱單元、以及第二加熱單元係設置於腔室中。
    第一溫度可於100°C至750°C之範圍內。
    一個或多個實施例可提供一種熱處理系統，其包含：用以裝載支撐待處理物件之收納單元於其上之裝載單元、複數個熱處理裝置，其係共同連接對準以延伸於以一方向，此方向係對應至收納單元被傳輸之方向，用以熱處理、以及結晶裝置，如上所述，位於複數個熱處理裝置中鄰近之熱處理裝置之間。
    一個或多個實施例可提供一種結晶方法，其包含下列步驟：在第一期間內以第一溫度加熱待處理物件；以及在第二期間內以高於第一溫度之第二溫度加熱待處理物件，第二期間短於第一期間且包含於第一期間內。
    第一期間可包含溫度上升期間，其中待處理物件的溫度係增加至第一溫度、溫度維持期間，其中待處理物件之溫度係維持於第一溫度、以及溫度下降期間，其中待處理物件之溫度係自第一溫度下降，且第二期間可在溫度維持期間以及溫度下降期間中之至少一期間內。
    根據本發明之上述例示性實施例之其中之一，提供一種改善待處理物件的結晶效率之結晶裝置、結晶方法、以及熱處理系統。
    實施例將參閱顯示例示性實施例之附圖以更充分地於後文中描述。如本技術領域具有通常知識者所理解的是，所描述之實施例可在不脫離本發明之精神與範疇下以各種不同方式修改。
    與實施例不相關之部分的描述將省略，且整篇說明書中，相似的參考符號表示相似的元件。
    再者，有關於第一實施例之外的實施例，僅將描述第一實施例之外的元件。
    在圖式中，各個元件之尺寸及厚度係為更好理解以及便於解釋而大略地顯示。因此，此些元件並不限於圖式。
    在圖式中，層、薄膜、面板、區域等之厚度係為清晰而誇大。再者，在圖式中，為更好理解以及便於解釋，一些層與區域之厚度係誇大的。其將理解的是，當例如層、薄膜、區域、或基板等元件被稱為在另一元件“上(on)”時，其可直接地於另一元件上，或亦可存在中介元件。
    此外，除非明確相反的描述，詞彙“包含(comprise)”以及其變化形態例如“包含(comprises)”或“包含(comprising)”將被理解為意味所列之指定元件，但不排除任何其他元件。再者，整篇說明書中，“on”意味位於目標元件上或下，而不意味必須位於重力方向之基礎上之頂部上。
    接著，參閱第1圖及第2圖，將描述根據第一例示性實施例之結晶裝置。
    第1圖係根據第一例示性實施例之結晶裝置之示意圖。第2圖係顯示於第1圖之熱處理器示意圖。
    如第1圖所示，根據第一例示性實施例之結晶裝置100可包含腔室110、收納單元120、以及熱處理器130。
    腔室110可維持於真空狀態，且用以結晶之待處理物件5可被裝載或卸載於腔室110中。待處理物件5可為基板，例如，具有非晶矽層之基板。
    收納單元120可位於腔室110之內部，且可提供用以收納待處理物件5之支撐。收納單元120可包含或連結傳輸機器，例如滾輪。收納單元120可連同待處理物件5自腔室110被卸載或移動，且可傳送至鄰近的熱處理裝置。收納單元120可將待處理物件5置於鄰近之熱處理器以加熱待處理物件5。
    熱處理器130可面對位於收納單元120上之待處理物件5。一預定空間可提供於熱處理器130與收納單元120之間。熱處理器130可用以加熱待處理物件5。熱處理器130可包含第一加熱單元131以及第二加熱單元132。
    待處理物件5可於第一期間加熱至第一溫度。第一期間將於下文中更詳細地描述。第一溫度可為能夠結晶待處理物件5的任意合適溫度。舉例而言，當待處理物件5包含欲結晶成多晶矽的非晶矽與金屬觸媒，第一溫度可為100℃至750℃，例如750℃。然而，第一溫度係不限於此處所特別列舉之溫度。第一加熱單元131可為藉由使用電阻以產生熱之加熱線。第一加熱單元131可連續地加熱待處理物件5至第一溫度。第一加熱單元131可連接至控制器140。控制器140可調節藉由第一加熱單元131在第一期間於第一溫度下待處理物件5的加熱。控制器140可於腔室110之內部，如所示，或熱處理器130可電性連接至腔室110外部之控制器140。
    第二加熱單元132可置於鄰近第一加熱單元131。待處理物件5可在第二期間於第二溫度下加熱。第二期間可短於第一期間。第二期間可與第一期間同時地發生。下文中將更詳細描述第二期間。第二溫度可為高於第一溫度之任意合適溫度。第二加熱單元132可使用燈泡加熱，例如紅外線燈泡、紫外線(UV)燈泡、或弧光燈泡。第二加熱單元132可提供即時的熱以加熱待處理物件5至第二溫度。第二加熱單元132可連接至控制器。控制器140可調節藉由第二加熱單元132在第二期間內將待處理物件5加熱至第二溫度。
    熱處理器130可包含複數個第一加熱單元131以及複數個第二加熱單元132，其可交替地設置。藉由交替地設置複數個第一加熱單元131以及複數個第二加熱單元132，與處理之物件5可於腔室110內之限定空間中加熱至第一溫度以及第二溫度。因此，不須移動待處理物件5，可於一腔室110中進行一次或多次待處理物件5的熱處理。此第一加熱單元131與第二加熱單元132之各別地配置可改善待處理物件5的熱處理效率，例如可改善待處理物件5的結晶效率。
    參閱第3圖及第4圖，將描述根據第二例示性實施例的結晶方法，其係使用根據第一例示性實施例之結晶裝置100。
    第3圖係根據第二例示性實施例之結晶方法的流程圖。第4圖係根據第二例示性實施例之結晶方法中，待處理物件之熱處理的溫度分布圖。在第4圖所顯示之圖式中，x軸表示待處理物件的熱處理時間，而y軸表示待處理物件的熱處理溫度。
    如第3圖以及第4圖所示，與處理之物件5可於第一期間PE1先加熱至第一溫度(步驟S100)。
    詳細來說，為了結晶待處理物件5，待處理物件5可使用第一加熱單元131於第一期間PE1內加熱至第一溫度。參閱待處理物件5之熱處理的溫度分布，第一期間PE1可包含溫度上升期間SP1、溫度維持期間SP2、以及溫度下降期間SP3。於此，溫度上升期間SP1可為待處理物件5的溫度藉由第一加熱單元131上升至第一溫度的期間，溫度維持期間SP2可為待處理物件5的溫度係藉由第一加熱單元131維持於第一溫度之期間，以及溫度下降期間SP3可為待處理物件5的溫度係藉由第一加熱單元131自第一溫度下降之期間。溫度可為能夠藉由金屬觸媒將非晶矽結晶為多晶矽之任意合適溫度。因此，第一溫度並不限於此處所列舉之溫度。舉例而言，第一溫度可為100°C至750°C之範圍，且較佳地為650°至750°C。
    再者，待處理物件5可於第二期間PE2加熱至第二溫度(步驟S200)。在一具體實施中，為了結晶待處理物件5，第二加熱單元132可於第二期間PE2(短於第一期間PE1且包含於第一期間PE1內)內將待處理物件5加熱至第二溫度(高於第一加熱單元131所提供之第一溫度)。參閱待處理物件5之熱處理的溫度分布，第二期間PE2可於第一期間PE1中之溫度維持期間SP2以及溫度下降期間SP3之至少一期間內。溫度維持期間SP2以及溫度下降期間SP3內之第二溫度可不同。第二溫度可為任意合適的溫度，其係高於對應至各期間之溫度，亦即第一加熱單元131所產生之溫度。在第4圖所顯示之圖式中，第二期間PE2可完全地於第一期間PE1中之溫度維持期間SP2以及溫度下降期間SP3內。
    在一具體實施中，基於結晶待處理物件5之熱處理的溫度分布，藉由於溫度維持期間SP2以及溫度下降期間SP3至少其中一期間內使用第二加熱單元132，可立即地將待處理物件5加熱至第二溫度(亦即高於對應各期間之溫度)。
    如上所述，使用根據第一例示性實施例之結晶裝置100的根據第二例示性實施例之結晶方法可結晶待處理物件5，因而加快待處理物件5之結晶，且可透過單一熱處理製程同時結晶固化待處理物件5。因此，可改善待處理物件5之結晶效率，因而降低結晶時間以及待處理物件5的結晶成本。
    同時，當待處理物件5係為薄膜電晶體之主動層時，使用根據第一例示性實施例之結晶裝置100的根據第二例示性實施例之結晶方法可透過加快的結晶作用以由待處理物件5形成主動層，因而改善薄膜電晶體之半導體特性。
    根據一實施例，在根據第二例示性實施例之結晶方法中，第二期間PE2可於第一期間PE1中之溫度維持期間SP2以及溫度下降期間SP3內。在一結晶方法中，根據另一例示性實施例，第二期間PE2可僅於第一期間PE1之溫度維持期間SP2內，或可僅於溫度下降期間SP3內。第二期間PE2的發生可根據包含於待處理物件5的材料以及待處理物件的熱處理環境決定。
    接著，參閱第5圖，將描述根據第三例示性實施例之熱處理系統。
    (A)係為根據第三例示性實施例之熱處理系統之示意圖。(B)係為在根據第三例示性實施例之熱處理系統中，結晶待處理物件之熱處理的溫度分布圖。在第5(B)圖中所示之圖式中，x軸表示待處理物件的熱處理時間，而y軸表示待處理物件的熱處理溫度。
    如第5圖(A)所示，根據第三例示性實施例，熱處理系統1000可包含裝載單元200、複數個熱處理裝置300、以及上述根據第一例示性實施例之結晶裝置100。
    裝載單元200可裝載與傳輸用於收納待處理物件5的收納單元120進入或離開彼此連接為一線之複數個熱處理裝置300以及結晶裝置100。
    複數個熱處理裝置300可用於待處理物件5之熱處理。複數個熱處理裝置300可彼此連接且對準以延伸於一方向，此方向係對應至藉由裝載單元200傳輸收納單元120之方向。
    根據第一例示性實施例之結晶裝置100可位於複數個熱處理裝置300中相鄰，亦即鄰近之熱處理裝置300之間。
    如第5(B)圖所示，在根據第三例示性實施例之熱處理系統1000中，當待處理物件5通過複數個熱處理系統300時，待處理物件5可於第一期間PE1內之溫度維持期間SP2中以第一溫度加熱，且當待處理物件5通過結晶裝置100時，待處理物件5可於第一期間PE1內之溫度維持期間SP2中，以高於第一溫度之第二溫度立即地加熱。
    如上所述，根據第三例示性實施例之熱處理系統1000可結晶待處理物件5。因而，熱處理系統1000可加快待處理物件5的結晶，且透過單一熱處理製程而同時進行待處理物件5之結晶固化。因此，可改善待處理物件5的結晶效率，且因而降低待處理物件5的結晶時間與成本。
    雖然本揭露已針對目前被視為實際之例示性實施例而描述，其可理解的是實施例並不限於所揭露之實施例，但相反地，其係意欲涵蓋包含於後附申請專利範圍之精神與範疇內的各種修改與等效配置。
    5．．．待處理物件
    100．．．結晶裝置
    110．．．腔室
    120．．．收納單元
    130．．．熱處理器
    131．．．第一加熱單元
    132．．．第二加熱單元
    140．．．控制器
    200．．．裝載單元
    300．．．熱處理單元
    1000．．．熱處理系統
    S100、S200．．．步驟
    PE1．．．第一期間
    PE2．．．第二期間
    SP1．．．溫度上升期間
    SP2．．．溫度維持期間
    SP3．．．溫度下降期間
    第1圖係根據第一例示性實施例之結晶裝置之示意圖。第2圖係顯示於第1圖之熱處理器示意圖。第3圖係根據第二例示性實施例之結晶方法的流程圖。第4圖係根據第二例示性實施例之結晶方法中之熱處理的溫度分布圖。第5圖顯示根據第三例示性實施例之熱處理系統，其中(A)係為根據第三例示性實施例之熱處理系統之示意圖，以及(B)係為使用根據第三例示性實施例之熱處理系統之結晶方法中之熱處理的溫度分布圖。
    5．．．待處理物件
    100．．．結晶裝置
    110．．．腔室
    120．．．收納單元
    130．．．熱處理器
    131．．．第一加熱單元
    132．．．第二加熱單元
    140．．．控制器
    权利要求:
    Claims (9)
    [1] 一種結晶裝置，其包含：一收納單元，支撐一待處理物件；一第一加熱單元，係鄰近於該收納單元，該第一加熱單元係配置以在一第一期間加熱該待處理物件至一第一溫度；以及一第二加熱單元，係鄰近於該第一加熱單元，該第二加熱單元係配置以在一第二期間加熱該待處理物件至高於該第一溫度之一第二溫度，該第二期間短於該第一期間。
    [2] 如申請專利範圍第1項所述之結晶裝置，其中：該第一加熱單元包含複數個第一加熱單元，且該第二加熱單元包含複數個第二加熱單元，以及該複數個第一加熱單元與該複數個第二加熱單元係交替地設置。
    [3] 如申請專利範圍第1項所述之結晶裝置，其中：該第一加熱單元係為一加熱線(heat wire)，該加熱線係配置以使用電阻產生熱，以及該第二加熱單元係配置以使用一燈泡(lamp)產生熱。
    [4] 如申請專利範圍第3項所述之結晶裝置，其中該燈泡包含一紅外線燈泡、一紫外線燈泡、以及一弧光燈泡(arc lamp)。
    [5] 如申請專利範圍第1項所述之結晶裝置，其中該收納單元、該第一加熱單元、以及該第二加熱單元係設置於一腔室中。
    [6] 如申請專利範圍第1項所述之結晶裝置，其中該第一溫度係於100°C至750°C之範圍內。
    [7] 一種熱處理系統，其包含：一裝載單元，用以裝載支撐一待處理物件的一收納單元於其上；複數個熱處理裝置，係共同連接且對準以延伸於一方向，該方向係對應至該收納單元被傳輸之一方向，用以熱處理；以及如申請專利範圍第1項所述之一結晶裝置，係位於該複數個熱處理裝置中鄰近之熱處理裝置之間。
    [8] 一種結晶方法，其包含下列步驟：在一第一期間以一第一溫度加熱一待處理物件；以及在一第二期間以高於該第一溫度之一第二溫度加熱待處理該物件，該第二期間短於該第一期間且包含於該第一期間內。
    [9] 如申請專利範圍第1項所述之結晶方法，其中該第一期間包含：一溫度上升期間，其中該待處理物件之溫度係增加至該第一溫度；一溫度維持期間，其中該待處理物件之溫度係維持於該第一溫度；以及一溫度下降期間，其中該待處理物件之溫度係自該第一溫度下降，且該第二期間係在該溫度維持期間以及該溫度下降期間中之至少一期間內。
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