執(zhí)行激光晶化的方法
【專利摘要】提供了一種執(zhí)行激光晶化的方法。所述方法包括：產(chǎn)生激光束；使激光束折射，以使激光束的強度在激光束的焦平面處均勻化；將強度被均勻化的激光束施加到安裝在工作臺上的目標基底。
【專利說明】執(zhí)行激光晶化的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種激光晶化，更具體地說，涉及執(zhí)行激光晶化的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]由于非晶硅(a-Si)的電子(S卩，電荷載流子)的遷移率低且孔徑比(aperturerat1)小，因而非晶硅不利于在互補型金屬氧化物半導體(CMOS)的加工中使用。因此，非晶娃(a-Si)可能不適于互補型金屬氧化物半導體(CMOS)的加工。多晶娃(poly-Si)薄膜元件可以使其能夠在諸如像素薄膜晶體管(TFT)-陣列的基底上構(gòu)造在像素中寫入圖像信號所需的驅(qū)動電路。多晶硅薄膜元件可以提高在制造顯示面板時的生產(chǎn)率和可靠性，并且由于多晶硅薄膜元件不需要多個端子和驅(qū)動1C之間的連接，因此多晶硅薄膜元件可以使顯不面板的厚度減小。
[0003]可以使用諸如固相晶化(SPC)、金屬誘導晶化(MIC)、金屬誘導橫向晶化(MILC)或者準分子激光退火(ELA)的晶化方法在低溫條件下制造多晶硅薄膜晶體管。可以在用于制造有機發(fā)光二極管(0LED)或液晶顯示器(IXD)的工序中使用通過利用高能激光束執(zhí)行晶化的準分子激光退火(ELA)。
[0004]如上所述的，當通過使用激光晶化設(shè)備在掃描目標基底的同時對目標薄膜執(zhí)行晶化時，由于線性激光束的不均勻的強度導致可能產(chǎn)生掃描色差(mura)(即，斑點)，并且可以施加高頻的機械振動來增加激光束的強度的均勻性。
[0005]然而，由于高頻的機械振動會被傳遞到基底而產(chǎn)生其它色差，所以因傳遞的高頻的機械振動而產(chǎn)生的色差在具有高分辨率的顯示裝置中會是一個問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，提供了一種執(zhí)行激光晶化的方法。所述方法包括:產(chǎn)生激光束；使激光束折射，以使激光束的強度在激光束的焦平面處均勻化。將強度被均勻化的激光束施加到安裝在工作臺上的目標基底。
[0007]可以通過使用折射光學系統(tǒng)來執(zhí)行使激光束折射的步驟，折射光學系統(tǒng)可以包括在其一個表面處形成有包括多個凹槽的折射格子的折射格子透鏡。
[0008]折射格子可以是鋸齒狀格子，所述多個凹槽包括鋸齒狀凹槽。
[0009]鋸齒狀凹槽的密度的范圍可以為從50個/mm到350個/mm。
[0010]每個鋸齒狀凹槽的寬度的范圍可以為從3 μ m到20 μ m。
[0011]折射格子可以是三角形格子，所述多個凹槽包括三角形凹槽。
[0012]三角形凹槽的密度的范圍可以為從50個/mm到350個/mm。
[0013]每個三角形凹槽的寬度的范圍可以為從3μπι到20 μ m。
[0014]折射格子可以是四邊形格子，所述多個凹槽包括四邊形凹槽。
[0015]四邊形凹槽的密度的范圍可以為從50個/mm到350個/mm。
[0016]每個四邊形凹槽的寬度的范圍可以為從3μπι到20 μ m。
[0017]每個四邊形凹槽的深度的范圍可以為從0.Ιμπι到20 μ m。
[0018]所述方法可以包括使用高頻發(fā)生器使折射光學系統(tǒng)振動。
[0019]由高頻發(fā)生器產(chǎn)生的頻率的范圍可以為從60Hz到100Hz。
[0020]施加激光束的步驟可以包括移動工作臺，以將焦平面定位到形成于目標基底處的目標薄膜上。
[0021]施加激光束的步驟可以包括移動折射光學系統(tǒng)，以將焦平面定位到形成于在目標基底處的目標薄膜上。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]在下文中，將參照附圖更加全面地描述本發(fā)明:
[0023]圖1是根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的激光晶化設(shè)備的示意圖；
[0024]圖2是說明經(jīng)過根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的激光晶化設(shè)備的折射光學系統(tǒng)的子激光束之間的相消干涉的示圖；
[0025]圖3A和圖3B是沒有折射光學系統(tǒng)的激光晶化設(shè)備的激光束的能量密度以及根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的激光晶化設(shè)備的激光束的能量密度的曲線圖；
[0026]圖4是根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的激光晶化設(shè)備的示意圖；
[0027]圖5是根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的激光晶化設(shè)備的示意圖；
[0028]圖6是根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的激光晶化設(shè)備的示意圖；
[0029]圖7是示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的執(zhí)行激光晶化的方法的流程圖。

【具體實施方式】
[0030]在下文中，將參照附圖更加全面地描述本發(fā)明，在附圖中示出了本發(fā)明的示例性實施例。如本領(lǐng)域技術(shù)人員將認識到的，在全都不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，所描述的實施例可以以各種不同的方式變型。
[0031]為了使本發(fā)明的描述清楚，在所有附圖中可以始終使用相同的標號來指示相同或相似的部件。
[0032]此外，為了增強清楚性，附圖中示出的每個元件的尺寸和厚度可能會被夸大。
[0033]現(xiàn)在，將參照圖1和圖2來描述本發(fā)明示例性實施例的激光晶化設(shè)備。
[0034]圖1是根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的激光晶化設(shè)備1的示意圖。
[0035]參照圖1，根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的激光晶化設(shè)備1可以包括被構(gòu)造為產(chǎn)生激光束B的激光發(fā)生器10、被構(gòu)造為使激光束B折射的折射光學系統(tǒng)20、安裝有目標基底100的工作臺30、被構(gòu)造為使工作臺30移動的工作臺升降機40以及被構(gòu)造為使折射光學系統(tǒng)20移動的折射光學系統(tǒng)升降機50。
[0036]激光束B可以入射到目標基底100并且使形成在目標基底100上的目標薄膜110晶化。在激光發(fā)生器10中產(chǎn)生的激光束B可以是準分子激光束。目標薄膜110可以是非晶硅薄膜并且可以通過低壓化學氣相沉積、常壓化學氣相沉積、等離子體增強化學氣相沉積(PECVD)、濺射或真空蒸鍍等而形成。
[0037]折射光學系統(tǒng)20可以是折射格子透鏡。折射格子21形成在折射格子透鏡上。折射格子21可以包括多個凹槽。折射格子21可以是包括多個鋸齒狀凹槽的鋸齒狀格子21，鋸齒狀格子21中的凹槽的密度可以為50個/mm到350個/mm。當鋸齒狀格子21中的凹槽的密度小于50個/_時，可能難以充分地折射激光束B來使激光束B的強度均勻化。當鋸齒狀格子21的凹槽的密度大于350個/mm時，制造過程會變得困難并且制造成本會增加。鋸齒狀格子21的每個凹槽的寬度(d)的范圍可以為3μ m到20 μ m。當鋸齒狀格子21的每個凹槽的寬度(d)小于3μπι時，制造過程會變得困難并且制造成本會增加。當鋸齒狀格子21的每個凹槽的寬度(d)大于20 μ m時，會難以發(fā)生折射。
[0038]入射到折射光學系統(tǒng)20的激光束B可以通過折射光學系統(tǒng)20被分成多個子激光束(例如，0、+1)。當折射光學系統(tǒng)20為鋸齒狀格子21時，激光束B可以被分成為第0子激光束0和第(+1)子激光束+1。
[0039]圖2是說明經(jīng)過折射光學系統(tǒng)20的子激光束B的相消干涉的示圖。
[0040]如圖2中所示，通過折射光學系統(tǒng)20，可以在第0子激光束0和第(+1)子激光束+1之間產(chǎn)生程差(path difference) to當在第0子激光束0和第(+1)子激光束+1相交的焦平面F處，第0子激光束0的相位和第(+1)子激光束+1的相位彼此相反時，可以產(chǎn)生相消干涉而使激光束B的強度均勻化。
[0041]鋸齒狀格子21與焦平面F之間的距離L可以通過控制鋸齒狀格子21中的凹槽的密度和鋸齒狀格子21中的凹槽的寬度而變化。第0子激光束0和第(+1)子激光束+1的強度可以通過控制鋸齒狀格子21中的凹槽的傾斜角Θ而變化。
[0042]可以分別使用工作臺升降機40和折射光學系統(tǒng)升降機50使目標基底100或折射光學系統(tǒng)20按焦點的深度移動，以將焦平面F定位到形成于目標基底100上的目標薄膜110上，由此激光束B的強度可以在目標薄膜110上(焦平面F所在的位置)變得均勻。圖3A和圖3B是分別示出了沒有折射光學系統(tǒng)的激光晶化設(shè)備的激光束的能量密度和根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的激光晶化設(shè)備的激光束的能量密度的曲線圖。
[0043]如圖3A中所示，根據(jù)沒有使用折射光學系統(tǒng)的激光晶化設(shè)備的激光束的能量密度會不均勻。參照圖3B，當包括光學折射系統(tǒng)以增加激光束的能量密度時，激光束的能量密度的變化可以減小，并且由于激光束的能量密度的變化減小，使得晶化過程期間掃描色差可以減少。
[0044]工作臺30可以朝著目標薄膜110移動，并且可以被構(gòu)造為掃描目標薄膜110的整個區(qū)域。
[0045]圖4是示出根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的激光晶化設(shè)備2的示意圖。
[0046]參照圖4，除了折射格子的形狀外，根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的激光晶化設(shè)備2可以等同于圖1中的激光晶化設(shè)備1，因此會省略對相似說明的描述。然而，折射格子的形狀不限于此。根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的激光晶化設(shè)備2可以包括具有多個三角形凹槽的三角形格子22，在三角形格子22中的凹槽的密度可以為50個/mm到350個/mm。當三角形格子22中的凹槽的密度小于50個/mm時，可能難以充分地折射激光束B來使激光束B的強度均勻化。當三角形格子22中的凹槽的密度大于350個/mm時，制造過程會變得困難并且制造成本會增加。三角形格子22的每個凹槽的寬度(d)的范圍可以為3μπι到20μπι。當三角形格子22的每個凹槽的寬度(d)小于3 μ m時，制造過程會變得困難并且制造成本會增加。當三角形格子22中的每個凹槽的寬度(d)大于20 μ m時，會難以發(fā)生折射。
[0047]入射到折射光學系統(tǒng)20的激光束B可以通過折射光學系統(tǒng)20被分成多個子激光束(例如，-1,0, +1)。當折射光學系統(tǒng)20為三角形格子22時，激光束B可以被分成為第0子激光束0、第(+1)子激光束+1和第(-1)子激光束-1。
[0048]通過折射光學系統(tǒng)20，可以在第0子激光束0、第(+1)子激光束+1和第(-1)子激光束-1間產(chǎn)生程差。當在第0子激光束0、第(+1)子激光束+1和第(-1)子激光束-1相交的焦平面F處，第0子激光束0、第(+1)子激光束+1和第(-1)子激光束-1的相位彼此相反時，可以產(chǎn)生相消干涉而使激光束B的強度均勻化。
[0049]三角形格子22與焦平面F之間的距離L可以通過控制三角形格子22中的凹槽的密度和三角形格子22中的每個凹槽的寬度而變化。第0子激光束0、第(+1)子激光束+1和第(-1)子激光束-1的強度可以通過控制三角形格子22中的每個凹槽的傾斜角Θ而變化。
[0050]參照圖5，除了折射格子的形狀外，根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的激光晶化設(shè)備3可以等同于圖1中的激光晶化設(shè)備1，因此會省略相似特征的描述。激光晶化設(shè)備3可以包括具有四邊形凹槽的四邊形格子23，四邊形格子23中的凹槽的密度的范圍可以為50個/mm到350個/mm。當四邊形格子23的凹槽的密度小于50個/mm時,會難以充分地折射激光束B來使激光束B的強度均勻化。當四邊形格子23中的凹槽的密度大于350個/mm時，制造過程會變得困難并且制造成本會增加。
[0051]四邊形格子23的每個凹槽的寬度(d)的范圍可以為3μπι到20μπι。當四邊形格子23中的每個凹槽的寬度(d)小于3μπι時，制造過程會變得困難并且制造成本會增加。當四邊形格子23中的每個凹槽的寬度(d)大于20 μ m時，會難以發(fā)生折射。
[0052]入射到折射光學系統(tǒng)20的激光束B可以在經(jīng)過折射光學系統(tǒng)20的同時被分成多個子激光束(例如，-1,0,+1).當折射光學系統(tǒng)20為四邊形格子23時，激光束B可以被分成為第0子激光束0、第(+1)子激光束+1和第(-1)子激光束-1。
[0053]四邊形格子23中的每個凹槽的深度(h)的范圍可以為0.Ιμπι到20 μπι。當四邊形格子23中的每個凹槽的深度(h)小于0.1 ym時，與其它子激光束(例如，第(+1)子激光束+1和第(-1)子激光束-1)相比，第0子激光束0的強度會增加，從而會劣化強度的均勻性。當四邊形格子23中的每個凹槽的深度(h)大于20μπι時，制造過程會變得困難并且制造成本會增加。
[0054]通過折射光學系統(tǒng)20，可以在第0子激光束0、第(+1)子激光束+1和第(-1)子激光束-1之間產(chǎn)生程差。當在第0子激光束0、第(+1)子激光束+1和第(-1)子激光束-1相交的焦平面F處，第0子激光束0、第(+1)子激光束+1和第(-1)子激光束-1的相位彼此相反時，可以產(chǎn)生相消干涉而使激光束Β的強度均勻化。
[0055]四邊形格子23與焦平面F之間的距離L可以通過控制四邊形格子23中的凹槽的密度以及控制四邊形格子23中的每個凹槽的寬度而變化。第0子激光束0、第(+1)子激光束+1和第(-1)子激光束-1的強度可以通過控制四邊形格子23中的每個凹槽的傾斜角Θ而變化。
[0056]圖1、圖4和圖5中的光學折射系統(tǒng)20在操作期間會發(fā)生振動。
[0057]參照圖6，除了高頻發(fā)生器60之外，根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的激光晶化設(shè)備4可以基本等同于圖1、圖4或圖5的激光晶化設(shè)備。因此，會省略相似特征的描述。
[0058]參照圖6，激光晶化設(shè)備4可以包括被構(gòu)造為產(chǎn)生激光束Β的激光發(fā)生器10、被構(gòu)造為折射激光束B的折射光學系統(tǒng)20、安裝有目標基底100的工作臺30、被構(gòu)造為使工作臺30移動的工作臺升降機40、被構(gòu)造為使折射光學系統(tǒng)20移動的折射光學系統(tǒng)升降機50以及連接到折射光學系統(tǒng)20、被構(gòu)造為使折射光學系統(tǒng)20振動的高頻發(fā)生器60。
[0059]在高頻發(fā)生器60中產(chǎn)生的高頻率可以使折射光學系統(tǒng)20相對于折射光學系統(tǒng)20的質(zhì)心振動，以使折射的子激光束分散，從而激光束Β的強度的均勻性可以增加。
[0060]在高頻發(fā)生器60中產(chǎn)生的頻率的范圍可以為25Hz到200Hz，優(yōu)選地，可以為60Hz到100Hz。當頻率小于25Hz時，振動會太弱以至于不能使激光束B的強度均勻化。當頻率大于200Hz時，振動會太大而被傳遞到目標基板100，并且可能產(chǎn)生色差。
[0061]圖7是示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的執(zhí)行激光晶化的方法的流程圖。
[0062]參照圖7，根據(jù)本發(fā)明實施例的執(zhí)行激光晶化的方法可以包括:產(chǎn)生激光束(S110);通過使用折射光學系統(tǒng)來折射激光束，以使激光束的強度在激光束的焦平面處均勻化(S120);將強度被均勻化的激光束施加到安裝在工作臺上的目標基底(S130)。
[0063]在S120，折射光學系統(tǒng)可以是折射格子透鏡，其中，包括多個凹槽的折射格子形成在折射格子透鏡的一個表面上。折射格子可以是包括多個鋸齒狀凹槽的鋸齒狀透鏡。折射格子可以是包括多個三角形凹槽的三角形格子。折射格子可以是包括多個四邊形凹槽的四邊形格子。
[0064]在S130，施加激光束的步驟可以包括移動工作臺，以將焦平面定位到形成于目標基底上的目標薄膜上。施加激光束的步驟可以包括移動折射光學系統(tǒng)，以將焦平面定位到形成于目標基底上的目標薄膜上。
[0065]雖然已經(jīng)參照本發(fā)明的示例性實施例具體地示出并描述了本發(fā)明，但本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解的是，在不脫離由權(quán)利要求所限定的本發(fā)明構(gòu)思的精神和范圍的情況下，可以在形式和細節(jié)上進行各種修改。
【權(quán)利要求】
1.一種執(zhí)行激光晶化的方法，所述方法包括: 產(chǎn)生激光束； 使激光束折射，以使激光束的強度在激光束的焦平面處均勻化； 將強度被均勻化的激光束施加到安裝在工作臺上的目標基底。
2.如權(quán)利要求1所述的執(zhí)行激光晶化的方法，其中，通過使用折射光學系統(tǒng)來執(zhí)行使激光束折射的步驟，折射光學系統(tǒng)包括折射格子透鏡，其中，包括多個凹槽的折射格子形成在折射格子透鏡的一個表面上。
3.如權(quán)利要求2所述的執(zhí)行激光晶化的方法，其中，折射格子是鋸齒狀格子，所述多個凹槽包括鋸齒狀凹槽。
4.如權(quán)利要求3所述的執(zhí)行激光晶化的方法，其中，鋸齒狀格子內(nèi)的鋸齒狀凹槽的密度在50個/mm到350個/mm的范圍內(nèi)。
5.如權(quán)利要求3所述的執(zhí)行激光晶化的方法，其中，每個鋸齒狀凹槽的寬度在3μ m到20 μ m的范圍內(nèi)。
6.如權(quán)利要求2所述的執(zhí)行激光晶化的方法，其中，折射格子是三角形格子，所述多個凹槽包括三角形凹槽。
7.如權(quán)利要求6所述的執(zhí)行激光晶化的方法，其中，三角形格子內(nèi)的三角形凹槽的密度在50個/mm到350個/mm的范圍內(nèi)。
8.如權(quán)利要求6所述的執(zhí)行激光晶化的方法，其中，每個三角形凹槽的寬度在3μπι到20 μ m的范圍內(nèi)。
9.如權(quán)利要求2所述的執(zhí)行激光晶化的方法，其中，折射格子是四邊形格子，所述多個凹槽包括四邊形凹槽。
10.如權(quán)利要求9所述的執(zhí)行激光晶化的方法，其中，四邊形格子內(nèi)的四邊形凹槽的密度在50個/mm到350個/mm的范圍內(nèi)。
11.如權(quán)利要求9所述的執(zhí)行激光晶化的方法，其中，每個四邊形凹槽的寬度在3μ m到20 μ m的范圍內(nèi)。
12.如權(quán)利要求9所述的執(zhí)行激光晶化的方法，其中，每個四邊形凹槽的深度在0.1ym到20 μ m的范圍內(nèi)。
13.如權(quán)利要求2所述的執(zhí)行激光晶化的方法，所述方法還包括: 使用高頻發(fā)生器使折射光學系統(tǒng)振動。
14.如權(quán)利要求13所述的執(zhí)行激光晶化的方法，其中，由高頻發(fā)生器產(chǎn)生的頻率在60Hz到10Hz的范圍內(nèi)。
15.如權(quán)利要求1所述的執(zhí)行激光晶化的方法，其中，施加激光束的步驟包括移動工作臺，以將焦平面定位到設(shè)置于目標基底處的目標薄膜上。
16.如權(quán)利要求1所述的執(zhí)行激光晶化的方法，其中，施加激光束的步驟包括移動折射光學系統(tǒng)，以將焦平面定位到設(shè)置于目標基底處的目標薄膜上。
【文檔編號】H01S3/10GK104283099SQ201410119974
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年3月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月10日
【發(fā)明者】吳郎燫, 柳濟吉, 亞歷山大·沃羅諾夫, 韓圭完 申請人:三星顯示有限公司