CN102339738B - 激光辐照设备 - Google Patents

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Abstract

一种激光辐照设备，其沿扫描方向向包括多个像素区域的半导体层提供激光束。所述激光辐照设备包括：至少一个激光掩膜，包括分别与所述多个像素区域的部分面对的多个狭缝组；以及激光发生器，产生穿过所述至少一个激光掩膜的所述多个狭缝组的所述激光束。

Description

激光辐照设备
技术领域
实施例总体涉及激光辐照设备。更具体地说，所描述的技术总体涉及使用激光束对半导体层进行结晶的激光辐照设备。
背景技术
诸如有机发光二极管(OLED)显示器和液晶显示器(LCD)等的多数平板显示设备通过若干种类型的薄膜工艺制造而成。具体地，具有良好载流子迁移率的低温多晶硅薄膜晶体管(LTPSTFT)可以用于例如高速运算电路和CMOS电路等的多种应用，因此得到了普遍采用。
LTPSTFT包括通过对非晶硅进行结晶而形成的多晶硅层。对非晶层进行结晶的方法包括固相结晶方法、准分子激光结晶方法以及使用金属催化剂的结晶方法。
在各种结晶方法中，准分子激光结晶方法由于能够实现低温工艺从而使基板上的热效应相对较小，并且能够使多晶硅层具有例如超过100cm2/Vs的相对良好的载流子迁移率，因此得到了广泛应用。然而，准分子结晶方法需要使用狭缝图案的激光束对每个半导体进行扫描。这导致准分子结晶方法具有比其它结晶方法低很多的生产能力。
在背景部分中公开的以上信息仅用于加强对所描述技术的背景的理解，因此其可以包含并不组成为本国内的本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
发明内容
实施例致力于一种激光辐照设备，其基本上克服由于相关技术的限制和缺点而导致的一种或多种问题。
因此，实施例的特征在于提供一种提供提高的生产能力的激光辐照设备。
以上及其它特征和优点中至少之一可以通过提供一种激光辐照设备来实现，该激光辐照设备沿扫描方向向包括多个像素区域的半导体层辐照激光束。另外，所述激光辐照设备包括：至少一个激光掩膜，包括分别与所述多个像素区域的部分面对的多个狭缝组；以及激光发生器，产生穿过所述至少一个激光掩膜的所述多个狭缝组的所述激光束。
所述半导体层的所述多个像素区域中的每一个可以被划分成结晶区域和非结晶区域，所述结晶区域和所述非结晶区域可以沿所述扫描方向交替布置。
所述结晶区域在各个像素区域中可以位于同一位置。
所述多个狭缝组可以对应于所述半导体层的所述结晶区域。
所述多个狭缝组之间的间隙可以相等，并且可以与所述半导体层的所述非结晶区域在所述扫描方向上的长度成比例。
所述多个狭缝组中至少之一可以包括长轴与所述扫描方向平行的多个狭缝。
在所述半导体层的所述结晶区域中可以平行于所述扫描方向形成结晶突起。
所述多个狭缝组中至少之一可以包括布置在与所述扫描方向垂直的方向上并且尺寸彼此相等的多个第一狭缝和多个第二狭缝。所述多个第一狭缝和所述多个第二狭缝可以被布置为彼此偏离狭缝宽度的1/2。
所述多个第一狭缝和所述多个第二狭缝的侧边可以在两端处逐渐变窄为倾斜的形状。
所述多个狭缝组中至少之一可以包括长轴与所述扫描方向垂直的多个狭缝。
在所述半导体层的结晶区域中可以在与所述扫描方向交叉的方向上布置结晶突起。
在所述激光辐照设备中，所述激光发生器可以包括：振荡第一激光束的第一激光发生器；和振荡第二激光束的第二激光发生器。
所述第一激光发生器和所述第二激光发生器可以以预定周期打开/关断所述第一激光束和所述第二激光束的振荡。
所述预定周期可以与所述第一激光束和所述第二激光束的扫描速度成反比，并且与所述像素区域在所述扫描方向上的长度成正比。
所述预定周期的一个周期可以对应于所述像素区域的由所述第一激光束和所述第二激光束沿所述扫描方向辐照的长度。
所述第一激光束和所述第二激光束中至少之一可以被打开的时间对应于所述半导体层中所述结晶区域之间沿所述扫描方向的长度。所述第一激光束和所述第二激光束中至少之一可以被关断的时间对应于所述半导体层中所述非结晶区域沿所述扫描方向的长度。
所述第一激光束和所述第二激光束可以以一时间间隙顺序振荡。
当有多于一个激光掩膜时，所述第一激光束和所述第二激光束可以分别被划分并被导向每个激光掩膜。
附图说明
对于本领域技术人员来说，以上及其它特征和优点将通过结合附图对示例性实施例进行的详细描述而变得更加明显，附图中：
图1示出根据第一示例性实施例的显示装置的示意图。
图2示出图1的激光掩膜的狭缝组的俯视图。
图3示出由图1的激光辐照设备结晶的像素区域的俯视图。
图4和图5分别示出从图1的激光发生器振荡的激光束的振荡周期和波形的图。
图6示出根据第二示例性实施例的显示装置的示意图。
图7示出图6的激光掩膜的狭缝组的俯视图。
图8示出由图6的激光辐照设备结晶的像素区域的俯视图。
具体实施方式
以下结合附图更充分地描述示例实施例，然而，这些实施例可以不同的形式体现，并且不应当被理解为仅限于这里给出的实施例。相反，提供这些实施例的目的在于使该公开内容全面完整，并且向本领域技术人员充分地传达本发明的范围。
在实施例中具有相同结构的构成元件始终由相同的附图标记表示，并且在第一示例性实施例中描述。在后续示例性实施例中，仅描述除相同构成元件之外的构成元件。
此外，由于附图中所示的各结构部件的尺寸和厚度是为了方便解释而任意示出的，因此本发明不一定限于图中所示。
在附图中，为了更好理解和易于描述，层、膜、面板、区域等的厚度为了清楚起见被放大。可以理解，当诸如层、膜、区域或基板之类的元件被称作位于另一元件“上”时，该元件可以直接位于另一元件上，也可以存在中间元件。
以下将参照图1至图5描述根据第一示例性实施例的激光辐照设备101。
如图1所示，根据第一示例性实施例的激光辐照设备101沿扫描方向SL向形成在基板SS上的半导体层SC辐照激光束LB1和LB2。半导体层SC包括多个像素区域PX(在图3中示出)。激光束LB1和LB2对多个像素区域PX中每一个的一部分进行结晶(在图3中示出)。
激光辐照设备101包括激光发生器910以及激光掩膜610和620中至少之一。在图1中，使用了两个激光掩膜610和620，但是第一示例性实施例不限于此。因此，可以使用一个或三个或更多个激光掩膜。
另外，尽管未示出，但是激光辐照设备101可以进一步包括传送单元，传送单元传送包括半导体层SC以及激光掩膜610和620的基板SS，或者传送激光发生器910，即相对于半导体层SC以及激光掩膜610和620移动激光发生器。另外，尽管未示出，但是激光辐照设备101可以进一步包括布置在激光掩膜610和620与半导体层SC之间的透镜单元。
激光发生器910产生用于对半导体层SC进行结晶的激光束。具体地说，从激光发生器910输出的激光束LB1和LB2被分束，穿过多个激光掩膜610和620，然后被导向形成在基板SS上的半导体层SC上。
在第一示例性实施例中，激光发生器910包括输出第一激光束LB1的第一激光发生器911和输出第二激光束LB2的第二激光发生器912。第一激光束LB1被分束，并输出到两个激光掩膜610和620。第二激光束LB2也被分束，并输出到两个激光掩膜610和620。从激光发生器910输出的每个激光束被分束成的束的数目可以等于激光掩膜的数目。
如图2所示，多个激光掩膜610和620分别包括多个狭缝组615和625，多个狭缝组615和625分别面对半导体层SC的多个像素区域PX(在图3中示出)的部分。从激光发生器910输出的激光束LB1和LB2穿过激光掩膜610的每个狭缝组615中包括的狭缝6151和6152并移向半导体层SC。类似地，从激光发生器910输出的激光束LB1和LB2穿过激光掩膜620的狭缝组625并移向半导体层SC。
如图3所示，多个像素区域PX中的每一个被划分成结晶区域CA和非结晶区域NCA。结晶区域CA由通过激光掩膜610和620的狭缝组615和625入射到其上的激光束LB1和LB2进行结晶。非结晶区域NCA由于激光束LB1和LB2被激光掩膜610和620阻挡而不被结晶。也就是说，多个激光掩膜610和620的多个狭缝组615和625对应于每个像素区域PX的结晶区域CA。
如图2所示，狭缝组615彼此分隔开，并且在狭缝组615之间存在相等的间隙C。另外，图2的多个狭缝组615之间的间隙与图3的非结晶区域NCA在扫描方向SL上的长度C成比例。进一步地，每个狭缝组615和625的总长度为B，并且与每个结晶区域CA的总长度B成比例。
相应地，具有长度B的结晶区域CA和具有长度C的非结晶区域NCA沿扫描方向SL交替布置。另外，结晶区域CA在多个像素区域PX的每一个中位于相同位置。也就是说，结晶区域CA以及狭缝组615和625的位置彼此相同。
另外，在第一示例性实施例中，一个狭缝组615包括具有与扫描方向SL平行的长轴的多个狭缝6151和6152。每个狭缝组615和625包括沿扫描方向SL的垂直方向布置并且具有相同尺寸的多个第一狭缝6151和多个第二狭缝6152。在这种情况下，多个第一狭缝6151和多个第二狭缝6152被布置为彼此偏移狭缝宽度的1/2。另外，多个第一狭缝6151和多个第二狭缝6152的侧边逐渐变窄，以形成倾斜的形状。
由于狭缝6151和6152的侧边倾斜，因此在通过具有第一狭缝6151和第二狭缝6152的激光掩膜610和620对半导体层SC进行结晶时，即使晶体在与狭缝6151和6152的边缘相对应的部分中相对于侧边垂直地生长，晶体粒子的生长方向也类似于在与狭缝6151和6152的中央相对应的部分中生长的晶体粒子的生长方向。因此，在与狭缝6151和6152的边缘相对应的部分中生长的晶体被影响得类似于在与狭缝6151和6152的中央相对应的部分中的晶体生长。相应地，晶体生长在半导体层SC中可以相对较均匀。
另外，如图3所示，在通过以上所述形状的激光掩膜610和620进行结晶的结晶区域CA中，沿与扫描方向SL平行的方向形成结晶突起CP。
另外，在第一示例性实施例中，多个激光掩膜包括第一激光掩膜610和第二激光掩膜620。然而，第一示例性实施例不限于此。因此，激光辐照设备101可以包括一个、三个或更多个激光掩膜。
如图4所示，第一激光发生器911和第二激光发生器912以预定周期L分别打开/关断第一激光束LB1和第二激光束LB2。预定周期L可以根据激光束LB1和LB2的扫描速度S而改变，并且依赖于像素区域PX在激光束LB1和LB2的扫描方向SL上的长度(在图3中示出)。
更详细地说，预定周期L与第一激光束LB1和第二激光束LB2的扫描速度S成反比，并且与多个像素区域PX的每一个在扫描方向SL上的长度成正比。也就是说，预定周期L随着扫描速度S提高而缩短，和/或随着像素区域PX在扫描方向SL上的长度减小而缩短。相反，预定周期L随着扫描速度S降低而增大，和/或随着像素区域PX在扫描方向SL上的长度增大而增大。如图3所示，预定周期L的一个周期对应于一个像素区域PX的由第一激光束LB1和第二激光束LB2沿扫描方向辐照的长度L。
另外，第一激光束LB1和第二激光束LB2沿同一扫描方向SL被导向。然而，第一示例性实施例不限于此。因此，第一激光束LB1的扫描方向SL和第二激光束LB2的扫描方向SL可以彼此不同。
如图5所示，第一激光束LB1和第二激光束LB2中至少之一的脉冲持续时间对应于像素区域PX的结晶区域CA在扫描方向SL上的长度。换言之，在结晶区域CA沿扫描方向SL的整个长度B上，第一激光束LB1和第二激光束LB2中至少之一被入射到结晶区域CA上。另外，第一激光束LB1和第二激光束LB2中至少之一的脉冲断开的时间对应于像素区域PX的非结晶区域NCA在扫描方向SL上的长度C。也就是说，一个像素区域PX在扫描方向上的长度等于一个结晶区域CA在扫描方向上的长度B与一个非结晶区域NCA在扫描方向上的长度C之和。另外，第一激光束LB1和第二激光束LB2的一个打开/关断时段对应于一个像素区域PX被第一激光束LB1和第二激光束LB2扫描的时间。
另外，如图4所示，在第一示例性实施例中，第一激光束LB1和第二激光束LB2可以以一时间间隙顺序震荡。在这种情况下，向结晶区域CA辐照激光束LB1和LB2的时间能够得到稳定保证。也就是说，在第一激光束LB1和第二激光束LB2的一个预定周期L期间，一个像素区域PX能够被稳定地划分成结晶区域CA和非结晶区域NCA，然后被结晶。
可替代地，一个像素区域PX中的结晶区域CA可以用作薄膜晶体管的半导体层。另外，有机发光元件等可以被布置在非结晶区域NCA中。电容器可以形成在结晶区域CA中，或者可以形成在非结晶区域NCA中。
利用这种配置，根据第一示例性实施例的激光辐照设备101可以有效地改善生产能力。
利用根据第一示例性实施例的激光辐照设备101，一个像素区域PX可以被部分结晶，而不是对像素区域PX的整个区域进行结晶。另外，还可以对形成在多个基板SS的每一个中的半导体层SC进行结晶。
因此，通过选择性结晶节省的能量可以用于对形成在多个基板SS的每一个中的半导体层SC同时进行结晶。也就是说，可以在不改变从激光发生器910输出的激光束LB1和LB2的总能量的情况下，有效地提高生产能力。
另外，可以通过从激光发生器910和920顺序输出激光束LB1和LB2，对像素区域PX进行选择性结晶。
以下将参照图6至图8描述根据第二示例性实施例的激光辐照设备102。
如图6所示，在根据第二示例性实施例的激光辐照设备102中，多个激光掩膜710和720包括多个狭缝组715和725，并且每个狭缝组包括多个狭缝7151(在图7中示出)，狭缝的长轴垂直于扫描方向。也就是说，在与扫描方向SL垂直的方向上延伸的多个狭缝7151沿扫描方向SL布置。
在由通过上述形状的掩膜710和720的激光束LB1和LB2结晶的结晶区域CA中，沿与扫描方向SL垂直的方向形成结晶突起CA，如图8所示。
利用这种配置，根据第二示例性实施例的激光辐照设备102可以有效地改善生产能力。
另外，第一示例性实施例与第二示例性实施例的不同之处在于在结晶区域CA中形成的结晶突起CP的布置方向。因此，可以通过根据要在像素区域PX的结晶区域CA中形成的薄膜晶体管的结构，选择性地执行第一示例性实施例和第二示例性实施例，来将结晶突起CP布置为适合于薄膜晶体管的结构。
尽管结合目前认为可行的示例性实施例描述了本公开内容，但是应当理解，本发明不限于所公开的实施例，而是相反，本发明旨在覆盖包括在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等同布置。
<附图标记的描述>

Claims (16)

1.一种激光辐照设备，沿扫描方向向包括多个像素区域的半导体层提供激光束，所述激光辐照设备包括：
至少一个激光掩膜，包括分别与所述多个像素区域的部分面对的多个狭缝组；以及
激光发生器，产生穿过所述至少一个激光掩膜的所述多个狭缝组的所述激光束，
其中所述激光发生器包括：输出第一激光束的第一激光发生器；和输出第二激光束的第二激光发生器，
所述第一激光束和所述第二激光束以一时间间隙顺序输出并且穿过所述至少一个激光掩膜的所述多个狭缝组，并且
其中所述第一激光束和所述第二激光束分别被划分并一起被导向每个激光掩膜。
2.根据权利要求1所述的激光辐照设备，其中所述半导体层的所述多个像素区域中的每一个被划分成结晶区域和非结晶区域，所述结晶区域和所述非结晶区域沿所述扫描方向交替布置。
3.根据权利要求2所述的激光辐照设备，其中所述结晶区域在各个像素区域中位于相同位置。
4.根据权利要求2所述的激光辐照设备，其中所述多个狭缝组对应于所述半导体层的所述结晶区域。
5.根据权利要求2所述的激光辐照设备，其中所述多个狭缝组之间的间隙相等，并且与所述半导体层的所述非结晶区域的在所述扫描方向上的长度成比例。
6.根据权利要求5所述的激光辐照设备，其中所述多个狭缝组中至少之一包括具有与所述扫描方向平行的长轴的多个狭缝。
7.根据权利要求6所述的激光辐照设备，其中在所述半导体层的所述结晶区域中平行于所述扫描方向形成有结晶突起。
8.根据权利要求6所述的激光辐照设备，其中所述多个狭缝组中至少之一包括：
与所述扫描方向垂直的方向上的多个第一狭缝；以及
与所述扫描方向垂直的方向上的多个第二狭缝，所述多个第一狭缝和所述多个第二狭缝在尺寸上相等，并且所述多个第一狭缝和所述多个第二狭缝沿所述扫描方向彼此相邻，且彼此偏移狭缝宽度的1/2。
9.根据权利要求8所述的激光辐照设备，其中所述多个第一狭缝和所述多个第二狭缝的侧边在两端处逐渐变窄为倾斜的形状。
10.根据权利要求5所述的激光辐照设备，其中所述多个狭缝组中至少之一包括具有与所述扫描方向垂直的长轴的多个狭缝。
11.根据权利要求10所述的激光辐照设备，其中在所述半导体层的所述结晶区域中在与所述扫描方向交叉的方向上形成有结晶突起。
12.根据权利要求2所述的激光辐照设备，其中所述第一激光发生器和所述第二激光发生器以预定周期打开/关断所述第一激光束和所述第二激光束的输出。
13.根据权利要求12所述的激光辐照设备，其中所述预定周期与所述第一激光束和所述第二激光束的扫描速度成反比，并且与所述像素区域在所述扫描方向上的长度成正比。
14.根据权利要求13所述的激光辐照设备，其中所述预定周期的一个周期对应于所述像素区域的由所述第一激光束和所述第二激光束沿所述扫描方向辐照的长度。
15.根据权利要求12所述的激光辐照设备，其中所述第一激光束和所述第二激光束中至少之一被输出的时间对应于所述半导体层中所述结晶区域之间沿所述扫描方向的长度，并且所述第一激光束和所述第二激光束中至少之一被关断的时间对应于所述半导体层中所述非结晶区域沿所述扫描方向的长度。
16.根据权利要求1所述的激光辐照设备，其中所述第一激光束和所述第二激光束具有相同的扫描方向。
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