CN104283099A - 执行激光晶化的方法 - Google Patents

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Abstract

提供了一种执行激光晶化的方法。所述方法包括：产生激光束；使激光束折射，以使激光束的强度在激光束的焦平面处均匀化；将强度被均匀化的激光束施加到安装在工作台上的目标基底。

Description

执行激光晶化的方法
技术领域
本发明涉及一种激光晶化，更具体地说，涉及执行激光晶化的方法。
背景技术
由于非晶硅（a-Si）的电子（即，电荷载流子）的迁移率低且孔径比（apertureratio）小，因而非晶硅不利于在互补型金属氧化物半导体（CMOS）的加工中使用。因此，非晶硅（a-Si）可能不适于互补型金属氧化物半导体（CMOS）的加工。多晶硅（poly-Si）薄膜元件可以使其能够在诸如像素薄膜晶体管（TFT）-阵列的基底上构造在像素中写入图像信号所需的驱动电路。多晶硅薄膜元件可以提高在制造显示面板时的生产率和可靠性，并且由于多晶硅薄膜元件不需要多个端子和驱动IC之间的连接，因此多晶硅薄膜元件可以使显示面板的厚度减小。
可以使用诸如固相晶化（SPC）、金属诱导晶化（MIC）、金属诱导横向晶化（MILC）或者准分子激光退火（ELA）的晶化方法在低温条件下制造多晶硅薄膜晶体管。可以在用于制造有机发光二极管（OLED）或液晶显示器（LCD）的工序中使用通过利用高能激光束执行晶化的准分子激光退火（ELA）。
如上所述的，当通过使用激光晶化设备在扫描目标基底的同时对目标薄膜执行晶化时，由于线性激光束的不均匀的强度导致可能产生扫描色差（mura）（即，斑点），并且可以施加高频的机械振动来增加激光束的强度的均匀性。
然而，由于高频的机械振动会被传递到基底而产生其它色差，所以因传递的高频的机械振动而产生的色差在具有高分辨率的显示装置中会是一个问题。
发明内容
根据本发明的示例性实施例，提供了一种执行激光晶化的方法。所述方法包括：产生激光束；使激光束折射，以使激光束的强度在激光束的焦平面处均匀化。将强度被均匀化的激光束施加到安装在工作台上的目标基底。
可以通过使用折射光学系统来执行使激光束折射的步骤，折射光学系统可以包括在其一个表面处形成有包括多个凹槽的折射格子的折射格子透镜。
折射格子可以是锯齿状格子，所述多个凹槽包括锯齿状凹槽。
锯齿状凹槽的密度的范围可以为从50个/mm到350个/mm。
每个锯齿状凹槽的宽度的范围可以为从3μm到20μm。
折射格子可以是三角形格子，所述多个凹槽包括三角形凹槽。
三角形凹槽的密度的范围可以为从50个/mm到350个/mm。
每个三角形凹槽的宽度的范围可以为从3μm到20μm。
折射格子可以是四边形格子，所述多个凹槽包括四边形凹槽。
四边形凹槽的密度的范围可以为从50个/mm到350个/mm。
每个四边形凹槽的宽度的范围可以为从3μm到20μm。
每个四边形凹槽的深度的范围可以为从0.1μm到20μm。
所述方法可以包括使用高频发生器使折射光学系统振动。
由高频发生器产生的频率的范围可以为从60Hz到100Hz。
施加激光束的步骤可以包括移动工作台，以将焦平面定位到形成于目标基底处的目标薄膜上。
施加激光束的步骤可以包括移动折射光学系统，以将焦平面定位到形成于在目标基底处的目标薄膜上。
附图说明
在下文中，将参照附图更加全面地描述本发明：
图1是根据本发明示例性实施例的激光晶化设备的示意图；
图2是说明经过根据本发明示例性实施例的激光晶化设备的折射光学系统的子激光束之间的相消干涉的示图；
图3A和图3B是没有折射光学系统的激光晶化设备的激光束的能量密度以及根据本发明示例性实施例的激光晶化设备的激光束的能量密度的曲线图；
图4是根据本发明示例性实施例的激光晶化设备的示意图；
图5是根据本发明示例性实施例的激光晶化设备的示意图；
图6是根据本发明示例性实施例的激光晶化设备的示意图；
图7是示出了根据本发明示例性实施例的执行激光晶化的方法的流程图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图更加全面地描述本发明，在附图中示出了本发明的示例性实施例。如本领域技术人员将认识到的，在全都不脱离本发明的精神或范围的情况下，所描述的实施例可以以各种不同的方式变型。
为了使本发明的描述清楚，在所有附图中可以始终使用相同的标号来指示相同或相似的部件。
此外，为了增强清楚性，附图中示出的每个元件的尺寸和厚度可能会被夸大。
现在，将参照图1和图2来描述本发明示例性实施例的激光晶化设备。
图1是根据本发明示例性实施例的激光晶化设备1的示意图。
参照图1，根据本发明示例性实施例的激光晶化设备1可以包括被构造为产生激光束B的激光发生器10、被构造为使激光束B折射的折射光学系统20、安装有目标基底100的工作台30、被构造为使工作台30移动的工作台升降机40以及被构造为使折射光学系统20移动的折射光学系统升降机50。
激光束B可以入射到目标基底100并且使形成在目标基底100上的目标薄膜110晶化。在激光发生器10中产生的激光束B可以是准分子激光束。目标薄膜110可以是非晶硅薄膜并且可以通过低压化学气相沉积、常压化学气相沉积、等离子体增强化学气相沉积（PECVD）、溅射或真空蒸镀等而形成。
折射光学系统20可以是折射格子透镜。折射格子21形成在折射格子透镜上。折射格子21可以包括多个凹槽。折射格子21可以是包括多个锯齿状凹槽的锯齿状格子21，锯齿状格子21中的凹槽的密度可以为50个/mm到350个/mm。当锯齿状格子21中的凹槽的密度小于50个/mm时，可能难以充分地折射激光束B来使激光束B的强度均匀化。当锯齿状格子21的凹槽的密度大于350个/mm时，制造过程会变得困难并且制造成本会增加。锯齿状格子21的每个凹槽的宽度（d）的范围可以为3μm到20μm。当锯齿状格子21的每个凹槽的宽度（d）小于3μm时，制造过程会变得困难并且制造成本会增加。当锯齿状格子21的每个凹槽的宽度（d）大于20μm时，会难以发生折射。
入射到折射光学系统20的激光束B可以通过折射光学系统20被分成多个子激光束（例如，0、+1）。当折射光学系统20为锯齿状格子21时，激光束B可以被分成为第0子激光束0和第（+1）子激光束+1。
图2是说明经过折射光学系统20的子激光束B的相消干涉的示图。
如图2中所示，通过折射光学系统20，可以在第0子激光束0和第（+1）子激光束+1之间产生程差（path difference）t。当在第0子激光束0和第（+1）子激光束+1相交的焦平面F处，第0子激光束0的相位和第（+1）子激光束+1的相位彼此相反时，可以产生相消干涉而使激光束B的强度均匀化。
锯齿状格子21与焦平面F之间的距离L可以通过控制锯齿状格子21中的凹槽的密度和锯齿状格子21中的凹槽的宽度而变化。第0子激光束0和第（+1）子激光束+1的强度可以通过控制锯齿状格子21中的凹槽的倾斜角θ而变化。
可以分别使用工作台升降机40和折射光学系统升降机50使目标基底100或折射光学系统20按焦点的深度移动，以将焦平面F定位到形成于目标基底100上的目标薄膜110上，由此激光束B的强度可以在目标薄膜110上（焦平面F所在的位置）变得均匀。图3A和图3B是分别示出了没有折射光学系统的激光晶化设备的激光束的能量密度和根据本发明示例性实施例的激光晶化设备的激光束的能量密度的曲线图。
如图3A中所示，根据没有使用折射光学系统的激光晶化设备的激光束的能量密度会不均匀。参照图3B，当包括光学折射系统以增加激光束的能量密度时，激光束的能量密度的变化可以减小，并且由于激光束的能量密度的变化减小，使得晶化过程期间扫描色差可以减少。
工作台30可以朝着目标薄膜110移动，并且可以被构造为扫描目标薄膜110的整个区域。
图4是示出根据本发明示例性实施例的激光晶化设备2的示意图。
参照图4，除了折射格子的形状外，根据本发明示例性实施例的激光晶化设备2可以等同于图1中的激光晶化设备1，因此会省略对相似说明的描述。然而，折射格子的形状不限于此。根据本发明示例性实施例的激光晶化设备2可以包括具有多个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为50个/mm到350个/mm。当三角形格子22中的凹槽的密度小于50个/mm时，可能难以充分地折射激光束B来使激光束B的强度均匀化。当三角形格子22中的凹槽的密度大于350个/mm时，制造过程会变得困难并且制造成本会增加。三角形格子22的每个凹槽的宽度（d）的范围可以为3μm到20μm。当三角形格子22的每个凹槽的宽度（d）小于3μm时，制造过程会变得困难并且制造成本会增加。当三角形格子22中的每个凹槽的宽度（d）大于20μm时，会难以发生折射。
入射到折射光学系统20的激光束B可以通过折射光学系统20被分成多个子激光束（例如，-1，0，+1）。当折射光学系统20为三角形格子22时，激光束B可以被分成为第0子激光束0、第（+1）子激光束+1和第（-1）子激光束-1。
通过折射光学系统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间产生程差。当在第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处，第0子激光束0、第（+1）子激光束+1和第（-1）子激光束-1的相位彼此相反时，可以产生相消干涉而使激光束B的强度均匀化。
三角形格子22与焦平面F之间的距离L可以通过控制三角形格子22中的凹槽的密度和三角形格子22中的每个凹槽的宽度而变化。第0子激光束0、第（+1）子激光束+1和第（-1）子激光束-1的强度可以通过控制三角形格子22中的每个凹槽的倾斜角θ而变化。
参照图5，除了折射格子的形状外，根据本发明示例性实施例的激光晶化设备3可以等同于图1中的激光晶化设备1，因此会省略相似特征的描述。激光晶化设备3可以包括具有四边形凹槽的四边形格子23，四边形格子23中的凹槽的密度的范围可以为50个/mm到350个/mm。当四边形格子23的凹槽的密度小于50个/mm时，会难以充分地折射激光束B来使激光束B的强度均匀化。当四边形格子23中的凹槽的密度大于350个/mm时，制造过程会变得困难并且制造成本会增加。
四边形格子23的每个凹槽的宽度（d）的范围可以为3μm到20μm。当四边形格子23中的每个凹槽的宽度（d）小于3μm时，制造过程会变得困难并且制造成本会增加。当四边形格子23中的每个凹槽的宽度（d）大于20μm时，会难以发生折射。
入射到折射光学系统20的激光束B可以在经过折射光学系统20的同时被分成多个子激光束（例如，-1，0，+1）。当折射光学系统20为四边形格子23时，激光束B可以被分成为第0子激光束0、第（+1）子激光束+1和第（-1）子激光束-1。
四边形格子23中的每个凹槽的深度（h）的范围可以为0.1μm到20μm。当四边形格子23中的每个凹槽的深度（h）小于0.1μm时，与其它子激光束（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的强度会增加，从而会劣化强度的均匀性。当四边形格子23中的每个凹槽的深度（h）大于20μm时，制造过程会变得困难并且制造成本会增加。
通过折射光学系统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之间产生程差。当在第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处，第0子激光束0、第（+1）子激光束+1和第（-1）子激光束-1的相位彼此相反时，可以产生相消干涉而使激光束B的强度均匀化。
四边形格子23与焦平面F之间的距离L可以通过控制四边形格子23中的凹槽的密度以及控制四边形格子23中的每个凹槽的宽度而变化。第0子激光束0、第（+1）子激光束+1和第（-1）子激光束-1的强度可以通过控制四边形格子23中的每个凹槽的倾斜角θ而变化。
图1、图4和图5中的光学折射系统20在操作期间会发生振动。
参照图6，除了高频发生器60之外，根据本发明示例性实施例的激光晶化设备4可以基本等同于图1、图4或图5的激光晶化设备。因此，会省略相似特征的描述。
参照图6，激光晶化设备4可以包括被构造为产生激光束B的激光发生器10、被构造为折射激光束B的折射光学系统20、安装有目标基底100的工作台30、被构造为使工作台30移动的工作台升降机40、被构造为使折射光学系统20移动的折射光学系统升降机50以及连接到折射光学系统20、被构造为使折射光学系统20振动的高频发生器60。
在高频发生器60中产生的高频率可以使折射光学系统20相对于折射光学系统20的质心振动，以使折射的子激光束分散，从而激光束B的强度的均匀性可以增加。
在高频发生器60中产生的频率的范围可以为25Hz到200Hz，优选地，可以为60Hz到100Hz。当频率小于25Hz时，振动会太弱以至于不能使激光束B的强度均匀化。当频率大于200Hz时，振动会太大而被传递到目标基板100，并且可能产生色差。
图7是示出了根据本发明示例性实施例的执行激光晶化的方法的流程图。
参照图7，根据本发明实施例的执行激光晶化的方法可以包括：产生激光束（S110）；通过使用折射光学系统来折射激光束，以使激光束的强度在激光束的焦平面处均匀化（S120）；将强度被均匀化的激光束施加到安装在工作台上的目标基底（S130）。
在S120，折射光学系统可以是折射格子透镜，其中，包括多个凹槽的折射格子形成在折射格子透镜的一个表面上。折射格子可以是包括多个锯齿状凹槽的锯齿状透镜。折射格子可以是包括多个三角形凹槽的三角形格子。折射格子可以是包括多个四边形凹槽的四边形格子。
在S130，施加激光束的步骤可以包括移动工作台，以将焦平面定位到形成于目标基底上的目标薄膜上。施加激光束的步骤可以包括移动折射光学系统，以将焦平面定位到形成于目标基底上的目标薄膜上。
虽然已经参照本发明的示例性实施例具体地示出并描述了本发明，但本领域普通技术人员将理解的是，在不脱离由权利要求所限定的本发明构思的精神和范围的情况下，可以在形式和细节上进行各种修改。

Claims (16)

1.一种执行激光晶化的方法，所述方法包括：
产生激光束；
使激光束折射，以使激光束的强度在激光束的焦平面处均匀化；
将强度被均匀化的激光束施加到安装在工作台上的目标基底。
2.如权利要求1所述的执行激光晶化的方法，其中，通过使用折射光学系统来执行使激光束折射的步骤，折射光学系统包括折射格子透镜，其中，包括多个凹槽的折射格子形成在折射格子透镜的一个表面上。
3.如权利要求2所述的执行激光晶化的方法，其中，折射格子是锯齿状格子，所述多个凹槽包括锯齿状凹槽。
4.如权利要求3所述的执行激光晶化的方法，其中，锯齿状格子内的锯齿状凹槽的密度在50个/mm到350个/mm的范围内。
5.如权利要求3所述的执行激光晶化的方法，其中，每个锯齿状凹槽的宽度在3μm到20μm的范围内。
6.如权利要求2所述的执行激光晶化的方法，其中，折射格子是三角形格子，所述多个凹槽包括三角形凹槽。
7.如权利要求6所述的执行激光晶化的方法，其中，三角形格子内的三角形凹槽的密度在50个/mm到350个/mm的范围内。
8.如权利要求6所述的执行激光晶化的方法，其中，每个三角形凹槽的宽度在3μm到20μm的范围内。
9.如权利要求2所述的执行激光晶化的方法，其中，折射格子是四边形格子，所述多个凹槽包括四边形凹槽。
10.如权利要求9所述的执行激光晶化的方法，其中，四边形格子内的四边形凹槽的密度在50个/mm到350个/mm的范围内。
11.如权利要求9所述的执行激光晶化的方法，其中，每个四边形凹槽的宽度在3μm到20μm的范围内。
12.如权利要求9所述的执行激光晶化的方法，其中，每个四边形凹槽的深度在0.1μm到20μm的范围内。
13.如权利要求2所述的执行激光晶化的方法，所述方法还包括：
使用高频发生器使折射光学系统振动。
14.如权利要求13所述的执行激光晶化的方法，其中，由高频发生器产生的频率在60Hz到100Hz的范围内。
15.如权利要求1所述的执行激光晶化的方法，其中，施加激光束的步骤包括移动工作台，以将焦平面定位到设置于目标基底处的目标薄膜上。
16.如权利要求1所述的执行激光晶化的方法，其中，施加激光束的步骤包括移动折射光学系统，以将焦平面定位到设置于目标基底处的目标薄膜上。
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