激光照射装置以及激光照射方法与流程

1.本发明涉及一种激光照射装置以及激光照射方法，更详细而言涉及一种用于多晶硅制造的激光照射装置以及激光照射方法。


背景技术：

2.在基板上制造薄膜晶体管并将其应用于有源矩阵型的显示装置。与使用非晶半导体膜的薄膜晶体管相比，使用多晶半导体膜的薄膜晶体管具有电子移动率高而可高速工作的优点。对此，正在研究使得在玻璃等的绝缘基板上形成的非晶半导体膜结晶而形成具有结晶结构的多晶半导体膜的技术。
3.作为非晶半导体膜结晶法，正在探讨使用炉退火的热退火法、快速退火法或者激光退火法等，也可以将它们组合使用。例如，激光退火法具有不用过度改变基板的温度也可以只对结晶区域赋予高能量的优点。
4.通常，作为用于激光退火的激光束，利用准分子激光(excimer laser)的脉冲激光。随着激光使用时间增加，脉冲的振荡效率降低而可能导致振荡能量的不均匀，并降低光束形状的均匀性。
5.以往，通过将线束(lines beam)形态的激光以一定间距(pitch)扫描(scan)到基板上的非晶硅层来执行结晶工艺。
6.然而，所述线束(lines beam)通常利用气体管(gas tube)来利用气体激光，但是其设备的制造费用以及维护费用相当高。
7.另外，结晶的尺寸以及形状根据所述激光照射方法而不同，对此进行了用于获得均匀排列的多边形结晶(grain)的各种努力。


技术实现要素：

8.本发明的一目的在于，提供一种为了减少结晶斑纹而使得多个第二透镜向扫描方向振动并在多个第二透镜下方配置光学元件的激光照射装置。
9.本发明的另一目的在于，提供一种利用所述激光照射装置的激光照射方法。
10.然而，本发明的目的不限于这样的目的，在不脱离本发明的构思和领域的范围内可以进行各种扩展。
11.可以是，用于实现上述的本发明的目的的根据一实施例的激光照射装置包括：激光光源，发射激光束；第一透镜，供从所述激光光源发射的所述激光束穿过；第一扫描仪，反射穿过所述第一透镜的所述激光束，并改变所述激光束的方向；第二扫描仪，反射在所述第一扫描仪中偏向的所述激光束，并改变所述激光束的方向；多个第二透镜，供在所述第二扫描仪中偏向的所述激光束穿过，并向一方向振动；以及光学元件，供穿过所述多个第二透镜的所述激光束穿过，并校正入射基板的所述激光束的入射角。
12.在实施例中，可以是，所述多个第二透镜改变在所述第二扫描仪中偏向的所述激光束的入射位置。
13.在实施例中，可以是，所述光学元件向与所述多个第二透镜的振动方向垂直的方向振动。
14.在实施例中，可以是，所述多个第二透镜的振动周期和所述光学元件的振动周期相同。
15.在实施例中，可以是，所述多个第二透镜中的至少一个振动。
16.在实施例中，可以是，所述第一扫描仪为可振动的电流镜(galvano mirror)，所述第二扫描仪为可旋转的多面体镜(polygon mirror)。
17.在实施例中，也可以是，所述光学元件具有形状相同的两个棱镜(prism)粘贴的形态。
18.在实施例中，可以是，所述棱镜各自为六面体，所述光学元件是所述棱镜各自的一面彼此粘贴的对称形态。
19.在实施例中，可以是，所述光学元件配置在所述多个第二透镜下方。
20.在实施例中，可以是，所述光学元件由石英(quartz)形成。
21.可以是，用于实现上述的本发明的目的的根据一实施例的激光照射方法包括：从激光光源发射激光束的步骤；从所述激光光源发射的所述激光束入射第一透镜的步骤；穿过所述第一透镜的所述激光束被第一扫描仪反射，并改变所述激光束的方向的步骤；被所述第一扫描仪偏向的所述激光束被第二扫描仪反射，并改变所述激光束的方向的步骤；被所述第二扫描仪偏向的所述激光束入射向一方向振动的多个第二透镜的步骤；穿过所述多个第二透镜的所述激光束入射光学元件并校正入射角的步骤；以及将穿过所述光学元件的所述激光束照射到基板来进行扫描的步骤。
22.在实施例中，可以是，当穿过所述光学元件的所述激光束照射到所述基板上时，扫描位置向与所述多个第二透镜的振动方向相同的方向移动。
23.在实施例中，可以是，所述多个第二透镜改变在所述第二扫描仪中偏向的所述激光束的入射位置。
24.在实施例中，可以是，所述光学元件向与所述多个第二透镜的振动方向垂直的方向振动。
25.在实施例中，可以是，所述多个第二透镜的振动周期和所述光学元件的振动周期相同。
26.在实施例中，可以是，所述第一扫描仪为可振动的电流镜(galvano mirror)，所述第二扫描仪为可旋转的多面体镜(polygon mirror)。
27.在实施例中，可以是，所述光学元件是形状相同的两个棱镜(prism)粘贴的形态。
28.在实施例中，可以是，所述棱镜各自为六面体，所述光学元件是所述棱镜各自的一面彼此粘贴的对称形态。
29.在实施例中，可以是，所述光学元件配置在所述多个第二透镜下方。
30.在实施例中，可以是，所述光学元件由石英(quartz)形成。
31.(发明效果)
32.在根据本发明的实施例的激光照射装置以及激光照射方法中，为了校正根据多个第二透镜的振动而不同的对基板的入射角，可以在多个第二透镜下方配置光学元件。由此，可以减少在使非晶半导体膜结晶时产生的结晶斑纹，可以制造高分辨率的显示面板。
33.然而，本发明的效果不限于所述效果，在不脱离本发明的构思和领域的范围内可以进行各种扩展。
附图说明
34.图1以及图2是示出根据本发明的一实施例的激光照射装置的图。
35.图3是示出被进行根据本发明的一实施例的激光照射方法的基板的图。
36.图4是示出包括在图1以及图2的激光照射装置中的光学元件的图。
37.图5是示出在z方向上观察图4的光学元件的形态的图。
38.图6是示出在y方向上观察图4的光学元件的形态的图。
39.图7是示出在x方向上观察图4的光学元件的形态的图。
40.图8是示出根据本发明的激光照射方法的第一至第四长度、基板入射角、透镜入射角、发散角等的图。
41.图9是示出包括在图4至图7的激光照射装置中的光学元件的角度、长片长度以及厚度的图。
42.(附图标记说明)
43.100：激光照射装置
44.10：基板
45.20：光学元件
46.30a：第一透镜
47.30b：多个第二透镜
48.40a：第一扫描仪
49.40b：第二扫描仪
50.50：激光光源
具体实施方式
51.以下，参照所附附图，将更详细地说明本发明的实施例。针对附图中的相同的构成要件使用相同的附图标记并省略针对相同的构成要件的重复说明。
52.图1以及图2是示出根据本发明的一实施例的激光照射装置的图。
53.参照图1以及图2，激光照射装置100可以包括光学元件20、第一透镜30a、多个第二透镜30b、激光光源50、第一扫描仪40a以及第二扫描仪40b。激光照射装置100可以以扫描方式将点束激光(spot beam laser)照射到基板10的表面上。
54.激光光源50可以是激光振荡器。所述激光振荡器可以是例如连续振荡型激光振荡器或者具有约30mhz以上的重复频率的脉冲振荡型激光振荡器。例如，所述激光振荡器可以发射约30mhz重复频率的532nm波长的激光束或者约355nm波长的激光束。例如，当所述激光振荡器使用nd：yag激光器(1064nm)的固态激光器时，可以是，所述约532nm波长为二次谐波(second harmonic wave)，所述约355nm波长为三次谐波(third harmonic wave)。
55.所述激光振荡器可以使用公知的连续振荡的固态激光器。作为所述固态激光器，例如，可以包括yag激光器、yvo4激光器、ylf激光器、yalo3激光器、y2o3激光器、玻璃激光器、红宝石激光器、翠绿宝石激光器、ti:蓝宝石激光器等。
56.从激光光源50发射的激光束可以入射第一透镜30a。第一透镜30a可以是用于聚光的光学系统，例如，可以是球面透镜或者菲涅尔(fresnel)透镜等。穿过第一透镜30a的激光束可以被第一扫描仪40a反射。
57.第一扫描仪40a可以是电流镜(galvano mirror)。可以通过第一扫描仪40a的振动来改变所述激光束反射的角度。即，第一扫描仪40a可以起到改变被反射的激光束的方向的扫描仪(scanner)作用。在一实施例中，当所述激光束振动时，所述第一扫描仪40a可以起到保持对基板10的入射角的作用。
58.被第一扫描仪40a偏向的所述激光束可以被第二扫描仪40b反射。第二扫描仪40b可以是多面体镜(polygon mirror)。可以通过第二扫描仪40b的旋转来改变所述激光束反射的角度。即，第二扫描仪40b可以起到改变被反射的所述激光束的方向的扫描仪(scanner)作用。第二扫描仪40b可以由玻璃或者金属制品形成。
59.被第二扫描仪40b偏向的所述激光束可以穿过向一方向振动的多个第二透镜30b。所述一方向可以意指扫描方向(scan direction)。所述扫描方向(scan direction)可以定义为在基板10上的所述激光束的照射位置方向。多个第二透镜30b可以是fθ透镜。所述fθ透镜可以聚光激光束以使总在被照射体即基板10上聚焦。所述多个第二透镜30b中的至少一个可以向扫描方向(scan direction)振动。选择性地，多个第二透镜30b中的至少一个可以向与扫描方向(scan direction)垂直的方向振动。在一实施例中，向扫描方向(scan direction)振动的多个第二透镜30b可以改变在第二扫描仪40b中偏向的所述激光束在基板10上的入射位置。
60.穿过多个第二透镜30b的所述激光束可以穿过光学元件20。光学元件20可以包括第一区域21以及第二区域22。所述第一区域21可以定义为以x方向为基准左侧厚且右侧薄的部分，所述第二区域22可以定义为以x方向为基准左侧薄且右侧厚的部分。光学元件20可以配置在多个第二透镜30b下方。在多个第二透镜30b向扫描方向(scan direction)振动的情况下，当所述激光束入射基板10上时，对基板10的入射角可以倾斜。当对所述基板10的入射角倾斜时，光学元件20向与扫描方向(scan direction)垂直的方向振动，从而能够校正对所述基板10的入射角。多个第二透镜30b和光学元件20的振动周期可以相同。光学元件20可以定义为入射角校正板。在一实施例中，光学元件20可以由石英(quartz)形成。然而，本发明不限于此，光学元件20可以由其它材质形成。
61.在一实施例中，当多个第二透镜30b向与x方向相反的方向移动时，对基板10的入射角可以向逆时针方向倾斜。在此情况下，当所述激光束穿过光学元件20的所述第一区域21时，可以校正对基板10的入射角。选择性地，当多个第二透镜30b向x方向移动时，对基板10的入射角可以向顺时针方向倾斜。在此情况下，当所述激光束穿过光学元件20的第二区域22时，可以校正对基板10的入射角。选择性地，当多个第二透镜30b以x方向为基准位于中央时，所述激光束可以穿过光学元件20的第一区域21和第二区域22之间来保持对基板10的入射角。
62.图3是示出被进行根据本发明的一实施例的激光照射方法的基板的图。
63.参照图3，可以进行多次将点束激光(spot beam laser)以与y方向垂直的x方向扫描(scan)到基板10上来对整个基板10进行激光处理。
64.所述激光照射方法可以利用点束激光将激光束照射到基板10的表面上，使得被照
射所述激光束的激光束照射区域沿x方向移动。即，可以将激光束以扫描(scan)方式照射到在所述y方向上具有宽度且在所述x方向上具有长度的第一部分11。
65.在对第一部分11结束扫描(scan)后，可以将基板10向与扫描方向(scan direction)垂直的方向即y方向移动一定距离。将基板10移动一定距离之后，可以利用所述点束激光，将激光束以扫描(scan)方式照射到具有所述y方向的宽度且具有所述x方向的长度的第二部分12。
66.在对第二部分12结束扫描(scan)后，可以将基板10向与扫描方向(scan direction)垂直的方向即y方向移动一定距离。将基板10移动之后，可以利用所述点束激光，将激光束以扫描(scan)方式照射到具有所述y方向的宽度且具有所述x方向的长度的第三部分13。
67.通过如上所述那样重复扫描(scan)，可以保持针对整个基板10的扫描(san)的平行性以及对基板10的入射角，同时形成结晶区域。
68.基板10可以是ltps(低温多晶硅，low temperature poly-si)基板、玻璃基板、塑料基板以及不锈钢(stainless using steel；sus)基板中的任意一个。可以是，在基板10上形成有非晶硅层，所述非晶硅层通过所述激光照射结晶，形成多晶硅(poly silicon)。即，可以通过照射的激光束发生所述非晶硅几乎完全熔化(near complete melting)引起的结晶。
69.图4是示出包括在图1以及图2的激光照射装置中的光学元件的图。图5是示出在z方向上观察图4的光学元件的形态的图。图6是示出在y方向上观察图4的光学元件的形态的图。图7是示出在x方向上观察图4的光学元件的形态的图。
70.参照图4，光学元件20可以是形状相同的两个棱镜(prism)彼此粘贴的形态。在一实施例中，所述棱镜各自可以是六面体。例如，所述六面体可以是z方向的高度中的一个不同，当在y方向上观察时，光学元件20可以是将高度相同的一面粘贴的形态。当在y方向上观察时，光学元件20可以以高度相同的一面为基准是对称形态。
71.具体地，参照图5，在z方向上观察的光学元件20的形态可以是相同尺寸的矩形上下结合的形态。参照图6，在y方向上观察的光学元件20的形态可以是具有以中央为基准对称的形状的形态。参照图7，在x方向上观察的光学元件20可以是具有以中央为基准对称的形状的形态。
72.参照图4以及图6，光学元件20可以沿x方向在z方向上产生长度差。
73.参照图4以及图7，z方向上的所述长度差可以在y方向上的两端处最大。
74.图8是示出根据本发明的激光照射方法的第一至第四长度、基板入射角、透镜入射角、发散角等的图。
75.在图8中，针对基板10，示出了从激光光源50发射的激光束的基板入射角θ1、透镜入射角θ2、发散角θ3、第一长度60、第二长度70、第三长度80以及第四长度90。
76.参照图1、图2以及图8，基板入射角θ1可以定义为激光束穿过光学元件20而入射基板10上时与基板10构成的角度。透镜入射角θ2可以定义为激光束在第二扫描仪40b中偏向而入射多个第二透镜30b时与多个第二透镜30b构成的角度。发散角θ3可以定义为在第二扫描仪40b中偏向并射出的激光束入射多个第二透镜30b时
①
部分与
②
部分之间的角度。
77.第一长度60可以定义为多个第二透镜30b和基板10之间的长度。第二长度70可以
定义为在图3中示出的一个扫描长度。第三长度80可以定义为照射到基板10的激光束的照射位置变化宽度。第四长度90可以定义为第二扫描仪40b的位置变化宽度。
78.在一实施例中，可以是，在第二扫描仪40b中偏向的所述激光束的发散角θ3为约30度，第二长度70为约600mm，第一长度60为约500mm。在此情况下，第三长度80可以是约-0.5mm至约0.5mm，基板入射角θ1的变化可以是约-0.057度至约0.057度。为了使得基板入射角θ1的变化是约-0.057度至约0.057度，可以移动第二扫描仪40b的位置，使得第四长度90约2.4mm，由此，透镜入射角θ2的变化可以是约0.2度。选择性地，若将多个第二透镜30b移动约2.4mm来代替移动第二扫描仪40b的位置，则透镜入射角θ2的变化可以是约0.2度。
79.如上所述，为了修改变化的基板入射角θ1，可能需要如下所述的光学元件20。
80.图9是示出包括在图4至图7的激光照射装置中的光学元件的角度、长片长度以及厚度的图。
81.在图9中，示出了光学元件20的角度θ4、长片长度110以及厚度差120。
82.参照图9，厚度差120可以定义为在图5的光学元件20的y方向上观察的一棱镜的两端的高度差。长片长度110可以定义为在图5的光学元件的一棱镜的x方向上的长度。角度θ4可以定义为tan-1
(厚度差120/长片长度110)。
83.在一实施例中，如图8所示，当发散角θ3为30度，第一长度60为约500mm，第二长度70为约600mm时，通过向扫描方向(scan direction)振动的多个第二透镜30b，第三长度80可以是约-0.5mm至约0.5mm。如上所述，当第三长度80为约-0.5mm至约0.5mm时，基板入射角θ1的变化可以是约-0.057度至约0.057度。在此情况下，为了将约-0.057度至约0.057度的基板入射角θ1的变化修改为0，可以配置光学元件20。
84.当配置光学元件20时，为了修改约-0.057度至约0.057度的基板入射角θ1的变化，光学元件20的厚度差120可以是约1.14mm，光学元件20的长片长度110可以是约620mm，光学元件20的角度θ4可以是0.106度。然而，长片长度110和厚度差120不限于此，只要角度θ4为0.106度则可以具有各种值。由此，可以通过校正照射到基板的激光束的入射角来减少在显示面板中产生的结晶斑纹。
85.在上文中，虽然参照本发明的示例性实施例进行了说明，但在所属技术领域中具有通常知识的人应能理解，在不脱离权利要求书中记载的本发明的构思和领域的范围内可以对本发明进行各种修改及变更。
86.(产业上可利用性)
87.本发明可以适用于有机发光显示装置以及包括其的各种电子设备。例如，本发明可以适用于手提电话、智能电话、视频电话、智能平板、智能手表、平板电脑、车辆用导航仪、电视、计算机显示器、笔记本电脑、头戴式显示器等。