CN102339739B - 激光照射装置 - Google Patents

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Abstract

一种激光照射装置，用于将激光束照射到包括多个像素区的半导体层，所述装置包括：生成所述激光束的激光发生器；以及光学切换单元，对由所述激光发生器生成的激光束进行时分，并且将多个时分激光束发射到多个光学系统。所述装置包括：所述多个光学系统中的第一光学系统，接收第一时分激光束，并且沿第一照射方向照射第一激光狭缝束；以及所述多个光学系统中的第二光学系统，接收第二时分激光束，并且沿与所述第一照射方向平行的第二照射方向照射第二激光狭缝束。所述第一激光狭缝束和所述第二激光狭缝束使各像素区中相同位置处的部分区域晶体化。

Description

激光照射装置
技术领域
示例性实施例所描述的技术一般涉及激光照射装置。更具体地说，所描述的技术一般涉及通过向半导体层照射激光束来执行晶体化的激光照射装置。
背景技术
大多数平板显示设备，例如有机发光二极管(OLED)显示器、液晶显示器(LCD)等，包括薄膜晶体管。特别地，具有良好的载流子迁移率的低温多晶硅薄膜晶体管(LPTSTFT)可应用于高速运行电路，并且可用于CMOS电路。因而，LPTSTFT已被普遍使用。
LTPSTFT包括可通过使非晶硅膜晶体化而形成的多晶硅膜。使非晶硅膜晶体化的方法包括固相晶体化方法、准分子激光晶体化方法以及使用金属催化剂的晶体化方法。
在各种晶体化方法中，使用激光束的晶体化方法使低温工艺成为可能，从而对基板的热效应相对较低，并且能够制造具有相对优良的载流子迁移率(例如高达100cm2/Vs以上)的多晶硅层，因而已被广泛使用。
然而，使用激光的晶体化方法可能需要利用狭缝型激光束扫描各个半导体。这样一来，使用激光的晶体化方法存在如下问题：与其它晶体化方法相比，每单位小时的吞吐量大幅下降。
在此部分中公开的上述信息仅用于增强对所描述的技术的背景的理解。因此，它可能包含不构成在本国已为本领域普通技术人员所知的现有技术的信息。
发明内容
因此，实施例致力于一种激光照射装置，该激光照射装置基本上克服了由于相关技术的限制和缺点而引起的一个以上问题。
因此，实施例的特征在于提供一种每单位小时的吞吐量得以提高的激光照射装置。
上述及其它特征和优点中的至少一个可以通过提供根据示例性实施例的向包括多个像素区的半导体照射激光束的激光照射装置来实现。所述激光照射装置包括：生成所述激光束的激光发生器；接收所述激光束并沿第一照射方向照射第一激光狭缝束的第一光学系统；接收所述激光束并沿与所述第一照射方向平行的第二照射方向照射第二激光狭缝束的第二光学系统；以及对所述激光发生器生成的激光束进行时分并将时分激光束发射到所述第一光学系统和所述第二光学系统的光学切换单元。所述第一激光狭缝束和所述第二激光狭缝束使各像素区中相同位置处的部分区域晶体化。
所述第一激光狭缝束和所述第二激光狭缝束可以沿所述第一照射方向和所述第二照射方向照射到分隔开第一预定距离的位置。
所述半导体层可以包括沿所述第一照射方向和所述第二照射方向等同地布置的第一显示区和第二显示区。
所述第一显示区的像素区和所述第二显示区的像素区可以等同地布置。
所述第一预定距离可以小于各个像素区在所述第一照射方向和所述第二照射方向上的长度。
所述第一激光狭缝束和所述第二激光狭缝束可以沿所述第一照射方向和所述第二照射方向照射到相同的位置。
所述半导体层可以包括布置为沿所述第一照射方向和所述第二照射方向彼此错开第二预定距离的第一显示区和第二显示区。
所述第一显示区的像素区和所述第二显示区的像素区可以被布置为彼此错开。
所述第二预定距离可以小于各个像素区在所述第一照射方向和所述第二照射方向上的长度。
所述第一激光狭缝束和所述第二激光狭缝束的长轴可以分别与所述第一照射方向和所述第二照射方向相交。
所述激光照射装置可以进一步包括至少一个附加光学系统。所述光学切换单元可以对由所述激光发生器生成的激光束进行时分，并且可以向所述第一光学系统、所述第二光学系统和所述附加光学系统发射时分激光束。
所述附加光学系统可以沿与所述第一照射方向平行的照射方向照射附加激光狭缝束。
根据示例性实施例，所述激光照射装置可以提高每单位小时的吞吐量。
附图说明
通过参照附图详细描述示例性实施例，以上及其它特征和优点对于本领域普通技术人员来说将变得更加明显，在附图中：
图1示出根据示例性实施例的激光照射装置的示意图。
图2示出由图1的激光照射装置晶体化的像素区的俯视平面图。
图3示出根据示例性实施例的激光照射装置的示意图。
图4示出由图3的激光照射装置晶体化的像素区的俯视平面图。
图5示出根据示例性实施例的激光照射装置的示意图。
图6示出根据示例性实施例的激光照射装置的示意图。
具体实施方式
现在将参照附图在下文中更充分地描述示例实施例，然而，这些实施例可以以不同形式来体现，并且不应当被理解为限于这里所提出的实施例。更确切地说，提供这些实施例的目的在于使本公开内容全面且完整，并且向本领域技术人员充分地传达本发明的范围。本领域技术人员将会认识到，在都不背离本发明的精神或范围的情况下，可采用各种不同的方式修改所描述的实施例。
在附图中，为了图示的清楚起见，可以放大层和区域的尺寸。还应当理解，当层或元件被提到在另一层或基板“上”时，它可以直接在该另一层或基板上，或者还可以存在中间层。进一步，应当理解，当层被提到在另一层“下”时，它可以直接在该另一层下，并且还可以存在一个以上中间层。另外，还应当理解，当层被提到在两层“之间”时，它可以是位于这两层之间的唯一层，或者还可以存在一个以上中间层。相同的附图标记始终指代相同的元件。此外，由于图中所示的各个结构部件的尺寸和厚度是为了说明的方便而随意图示的，因而这些实施例不必限于所图示的那样。
在实施例中始终具有相同结构的构成元件由相同的附图标记表示，并且在第一示例性实施例中进行描述。在随后的示例性实施例中，仅描述除相同的构成元件之外的构成元件。
在下文中，将参照图1和图2描述根据示例性实施例的激光照射装置901。
如图1所示，激光照射装置901包括激光发生器910、光学切换单元920、第一光学系统931和第二光学系统932。激光发生器910生成用于例如晶体化的层光(layerlight)。激光照射装置901通过向包括多个像素区PX的半导体层SC照射激光束而使该半导体层SC晶体化。
另外，激光照射装置901可以进一步包括传送单元(未示出)，用于传送其上包括半导体层SC的基板SS或第一光学系统931和第二光学系统932。传送单元将包括半导体层SC的基板SS或第一光学系统931和第二光学系统932传送到第一照射方向SL1和/或第二照射方向SL2。在示例性实施例中，第二照射方向SL2在同一方向上与第一照射方向SL1平行。因此，激光照射装置901可以沿第一照射方向SL1和第二照射方向SL2扫描照射半导体层SC。
半导体层SC被分成至少第一显示区DA1和第二显示区DA2。第一显示区DA1和第二显示区DA2可以各自沿第一照射方向SL1和第二照射方向SL2布置在同一方向上。另外，第一显示区DA1的像素区PX和第二显示区DA2的像素区PX可以等同地布置，例如关于基板SS的轴对称布置。
光学切换单元920对激光发生器910生成的激光束进行时分，然后通过时分将时分后的激光束发射到第一光学系统931和第二光学系统932。例如，若利用激光发生器910生成的激光束扫描照射单个像素区的时间为一个周期，则光学切换单元920首先在1/2周期向第一光学系统931发射激光束，然后在另一1/2周期向第二光学系统932发射激光束。
第一光学系统931将激光束转换为第一激光狭缝束(laserslitbeam)941。另外，第一光学系统931沿第一照射方向SL1照射第一激光狭缝束941。第二光学系统932将激光束转换为第二激光狭缝束942，并沿第二照射方向SL2照射第二激光狭缝束942。由于第一照射方向SL1和第二照射方向SL2在同一方向上彼此平行，因此第一激光狭缝束941和第二激光狭缝束942可以沿同一方向彼此平行地照射。另外，第一激光狭缝束941和第二激光狭缝束942的较长轴可以分别与第一照射方向SL1和第二照射方向SL2相交，例如可以分别与第一照射方向SL1和第二照射方向SL2垂直。
在示例性实施例中，激光照射装置901例如沿第一照射方向SL1和第二照射方向SL2将第一激光狭缝束941和第二激光狭缝束942照射到具有预定距离d1的位置。如图2所示，预定距离d1可以小于各个像素PX在第一照射方向SL1和第二照射方向SL2上的长度p1。当预定距离d1被设为小于各个像素PX在第一照射方向SL1和第二照射方向SL2上的长度p1时，第一激光狭缝束941和第二激光狭缝束942可以使各个像素PX中的同一点晶体化。
更详细地说，参照第一照射方向SL1和第二照射方向SL2，第一激光狭缝束941可以照射到在第二激光狭缝束942照射到的位置之前或之后的位置。例如，第一激光狭缝束941可以照射到在第二激光狭缝束942之前或之后例如预定距离d1的位置。
激光发生器910所生成的激光束通过光学切换单元920发射到第一光学系统931。从第一光学系统931照射的第一激光狭缝束941使第一显示区DA1中的像素区PX的一部分晶体化，也就是说，图2所示的第一像素区PX1的晶体化区域CA通过第一激光狭缝束941形成。当光学切换单元920向第二光学系统932发射激光束时，从第二光学系统932照射的第二激光狭缝束942使第二显示区DA2中的像素区PX的一部分晶体化，也就是说，图2所示的第二像素区PX2的晶体化区域CA通过第二激光狭缝束942形成。各个显示区DA1和DA2中的晶体化区域CA通过非晶体化区域NCA彼此分离，以在各个显示区DA1和DA2的像素上形成例如晶体化区域CA和非晶体化区域NCA的相同重复图案。形成半导体层SC的基板SS或第一光学系统931和第二光学系统932可以由传送单元(未示出)沿第一照射方向SL1和第二照射方向SL2传送。
因此，尽管没有同时照射，但是第一激光狭缝束941和第二激光狭缝束942可使各个像素区PX的一部分晶体化，例如以在多个像素区PX中的各个像素区PX中的相同位置处形成晶体化区域CA。
在一个像素区PX中，晶体化区域CA可用作例如薄膜晶体管的半导体层。另外，例如有机发光元件等可设置在非晶体化区域NCA中。电容器可形成在晶体化区域CA中，或者可形成在非晶体化区域NCA中。
根据示例性实施例的激光照射装置901可通过照射激光狭缝束941和942使一个像素区PX的一部分，即晶体化区域CA晶体化，而不是使像素区PX的整个区域晶体化。另外，激光照射装置901可以利用一个激光发生器910使多个显示区DA1和DA2一起晶体化。因此，激光照射装置901可以有效地提高每单位小时的吞吐量。
另外，由于第一狭缝束941和第二狭缝束942使各个像素区PX中相同位置处的部分CA晶体化，因此可以简化晶体化之后的工艺。当多个像素区PX的晶体化区域彼此不同，例如位于各个像素的不同位置时，各个显示区DA1和DA2可能需要单独设计或附加工艺。
在下文中，将参照图3和图4描述根据示例性实施例的激光照射装置902。
如图3所示，激光照射装置902包括激光发生器910、光学切换单元920、第一光学系统931和第二光学系统932。另外，激光照射装置902可以进一步包括传送单元(未示出)。
半导体层SC被分成第一显示区DA1和第二显示区DA2。第一显示区DA1和第二显示区DA2在第一照射方向SL1和第二照射方向SL2上错开预定距离d2。如图4所示，该预定距离d2小于各个像素区PX的长度P2。预定距离d2可以平行于第一照射方向SL1，并且长度P2可以平行于第二照射方向SL2。像素区PX的长度P2可以平行于第一照射方向SL1。像素区的第一照射方向长度P2可对应于像素区PX的长轴长度，但是第二示例性实施例不限于此。例如，像素区PX的第一照射方向长度P2可以是像素区PX的短轴的长度。另外，像素区PX的第二照射方向长度P2可以同样地例如对应于像素区的长轴的长度，具有与第一照射方向长度P2类似的特性。
如图4所示，第一显示区DA1的像素区PX和第二显示区DA2的像素区PX可以相对彼此错开，例如，像素区可以关于基板SS的轴彼此偏移。例如，第一显示区DA1可以与第二显示区DA2偏移预定距离d2。当预定距离d2被设为小于像素区PX的照射方向长度P2时，第一激光狭缝束951和第二激光狭缝束952可使第一显示区DA1和第二显示区DA2中各像素区PX中的相同位置处的部分晶体化。
参见图3，光学切换元件920可以对激光发生器910生成的激光束进行时分，并且可以将时分后的激光束发射到第一光学系统931和第二光学系统932。
第一光学系统931和第二光学系统932分别将激光束转换成第一激光狭缝束951和第二激光狭缝束952。然后，第一光学系统931和第二光学系统932分别沿第一照射方向SL1和第二照射方向SL2照射第一激光狭缝束951和第二激光狭缝束952。
在示例性实施例中，激光照射装置902分别沿第一照射方向SL1和第二照射方向SL2将第一激光狭缝束951和第二激光狭缝束952照射到相同位置。
第一光学系统931首先通过光学切换单元920接收激光束，并且照射第一激光狭缝束951以使第一显示区DA1中像素区PX的一部分(即图4所示的第一像素区PX1的晶体化区域CA)晶体化。当光学切换单元920将激光束发射到第二光学系统932时，第二光学系统932使第二显示区DA2中像素区PX的一部分(即图4所示的第二像素区PX2的晶体化区域CA)晶体化。在这种情况下，由传送单元(未示出)朝向第一照射方向SL1和第二照射方向SL2传送形成半导体层SC的基板SS或第一光学系统931和第二光学系统932。
由于第一显示区DA1和第二显示区DA2相对于彼此例如错开预定距离d2，即使交替照射第一激光狭缝束951和第二激光狭缝束952，第一激光狭缝束951和第二激光狭缝束952也可使各像素区PX的在相同位置处的部分晶体化。
当对第一显示区DA1和第二显示区DA2执行切割工艺时，第一显示区DA1和第二显示区DA2可分别包括包含以相同图案(例如交替图案)布置的晶体化区域CA和非晶体化区域NCA的多个像素区PX。
如上所述，分别通过第一光学系统931和第二光学系统932照射的第一激光狭缝束951和第二激光狭缝束952在无需同时照射的情况下使各像素区PX中相同位置处的晶体化区域CA晶体化。
根据示例性实施例的激光照射装置902照射激光狭缝束951和952，以使各个像素区中的仅一部分(即晶体化区域CA)晶体化，而不是使像素区的整个区域晶体化。激光照射装置902可以利用一个激光发生器910使多个显示区DA1和DA2一起晶体化。相应地，激光照射装置902可以有效地提高每单位小时的吞吐量。
另外，由于第一激光狭缝束951和第二激光狭缝束952可以使各个像素区中相同位置处的区域晶体化，因此可以简化晶体化之后所执行的工艺。
在下文中，将参照图5和图6描述根据示例性实施例的激光照射装置903和904。
如图5所示，根据示例性实施例的激光照射装置903包括激光照射装置901的构成元件，并且进一步包括光学系统933。如图6所示，激光照射装置904包括激光照射装置902的构成元件，并且进一步包括光学系统933。具体来说，在示例性实施例中，可提供一个以上附加光学系统933。光学切换单元920对激光束进行时分，并将时分后的激光束发射到第一光学系统931、第二光学系统932和附加光学系统933。进一步，图5和图6所示的附加光学系统933可照射附加激光狭缝束943和953。附加激光狭缝束943和953可沿附加照射方向SL3照射。附加照射方向SL3可平行于第一照射方向SL1和/或第二照射方向SL2。半导体层SC可分成第一显示区DA1、第二显示区DA2和附加显示区DA3。
如图5所示，根据示例性实施例的激光照射装置903在分别相隔预定距离d3的位置处照射第一激光狭缝束941、第二激光狭缝束942和附加激光狭缝束943。预定距离d3被设为小于各个像素区PX在照射方向SL1、SL2和SL3上的长度。
如图6所示，第一显示区DA1、第二显示区DA2和第三显示区DA3被布置为沿第一照射方向SL1、第二照射方向SL2和附加照射方向SL3彼此错开预定距离d4。预定距离d4小于各个像素PX在照射方向SL1、SL2和SL3上的长度。另外，第一显示区DA1的像素区PX、第二显示区DA2的像素区和第三显示区DA3的像素区被布置为相对彼此错开。
激光照射装置903和904可与三个以上光学系统931、932和933有效地工作。
尽管已结合目前认为是实际的示例性实施例的内容对本公开内容进行了描述，但是应当理解本发明不限于所公开的实施例，而是相反，意在涵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。
这里已经公开了示例性实施例，并且尽管采用了下位概念，但仅以上位和描述性的意义使用并解释它们，而非用于限制的目的。相应地，本领域普通技术人员应当理解，可以在不背离以下权利要求中提出的本发明的精神和范围的情况下，在形式上和细节上进行各种改变。

Claims (12)

1.一种激光照射装置，用于将激光束照射到包括多个像素区的半导体层，包括：
生成所述激光束的激光发生器；
光学切换单元，对由所述激光发生器生成的激光束进行时分，并且将多个时分激光束发射到多个光学系统，其中：
所述多个光学系统中的第一光学系统接收第一时分激光束，并且沿第一照射方向照射第一激光狭缝束；
所述多个光学系统中的第二光学系统接收第二时分激光束，并且沿与所述第一照射方向平行的第二照射方向照射第二激光狭缝束；并且
所述第一激光狭缝束和所述第二激光狭缝束在无需同时照射的情况下使各像素区中相同位置处的部分区域晶体化。
2.根据权利要求1所述的激光照射装置，其中所述第一光学系统和所述第二光学系统被配置为使得所述第一激光狭缝束和所述第二激光狭缝束分别沿所述第一照射方向和所述第二照射方向照射到分隔开第一预定距离的位置。
3.根据权利要求2所述的激光照射装置，其中所述第一激光狭缝束和所述第二激光狭缝束被配置为分别照射到所述半导体层上的第一显示区和第二显示区，所述第一显示区和所述第二显示区分别沿所述第一照射方向和所述第二照射方向等同地布置。
4.根据权利要求3所述的激光照射装置，其中所述第一显示区的像素区和所述第二显示区的像素区被等同地布置。
5.根据权利要求2所述的激光照射装置，其中所述第一预定距离小于各个像素区在所述第一照射方向和所述第二照射方向上的长度。
6.根据权利要求1所述的激光照射装置，其中所述第一激光狭缝束和所述第二激光狭缝束被配置为沿所述第一照射方向和所述第二照射方向照射到相同的位置。
7.根据权利要求6所述的激光照射装置，其中所述第一光学系统和所述第二光学系统被配置为使得相应的第一激光狭缝束和第二激光狭缝束分别照射到所述半导体层的第一显示区和第二显示区，所述第一显示区和所述第二显示区分别沿所述第一照射方向和所述第二照射方向错开第二预定距离。
8.根据权利要求7所述的激光照射装置，其中所述第一显示区的像素区和所述第二显示区的像素区被布置为彼此错开。
9.根据权利要求7所述的激光照射装置，其中所述第二预定距离小于各个像素区在所述第一照射方向和所述第二照射方向上的长度。
10.根据权利要求1所述的激光照射装置，其中所述第一激光狭缝束和所述第二激光狭缝束的长轴被布置为分别与所述第一照射方向和所述第二照射方向相交。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的激光照射装置，进一步包括至少一个附加光学系统，并且所述光学切换单元对由所述激光发生器生成的激光束进行时分，并向所述至少一个附加光学系统发射时分后的激光束。
12.根据权利要求11所述的激光照射装置，其中所述至少一个附加光学系统沿与所述第一照射方向平行的照射方向照射附加激光狭缝束。
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