CN108067756A - 激光晶化装置及晶化激光束的控制方法 - Google Patents

激光晶化装置及晶化激光束的控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种能够发出均匀的激光束而能够进行高质量的非晶硅层晶化的激光晶化装置及晶化激光束的控制方法，本发明的激光晶化装置包括能够发出激光束的激光束产生部、将激光束匀化的匀化器以及光扩散部，且匀化器包括分光透镜、叠光镜。

Description

激光晶化装置及晶化激光束的控制方法
技术领域
本发明的实施例涉及一种激光晶化装置，尤其涉及一种发出均匀的激光束而能够实现高品质的非晶硅层晶化的激光晶化装置及晶化激光束的控制方法。
背景技术
通常，有机发光显示装置或者液晶显示装置等利用薄膜晶体管控制各像素的发光与否或者发光程度。这种薄膜晶体管包括半导体层、栅电极以及源电极/漏电极等，作为半导体层主要使用将非晶硅晶化的多晶硅。
对具有如上所述的薄膜晶体管的薄膜晶体管基板或利用该薄膜晶体管基板的显示装置的制造工艺进行说明，经过在基板形成非晶硅层(a-Si)并将其晶化成多晶硅(P-Si)的过程而制造了薄膜晶体管基板或者包括该薄膜晶体管基板的显示装置。作为将非晶硅晶化为多晶硅的方法使用向非晶硅照射激光束的方法。在此时照射的激光束的强度、照射角度等不均匀的情况下，存在非晶硅层的结晶度可能不均匀的问题。
发明内容
因此，本发明提供一种在激光晶化系统中能够将激光束的强度及照射角度均匀地输出的匀化器。
根据本发明的一实施例的激光晶化装置包括：激光产生部，用于发出激光束；短轴匀化器，使从激光产生部出射的激光束沿着第一方向匀化而出射；长轴匀化器，使从短轴匀化器出射的激光束沿着与第一方向垂直的第二方向匀化；光扩散部，将从长轴匀化器出射的激光束沿着第二方向扩散，长轴匀化器包括：分光部，将从短轴匀化器出射的激光束分割成沿着第二方向平行的多个子激光束；叠光镜部，将多个子激光束重叠而重叠成与子激光束平行的激光束。
根据本发明的一实施例的激光晶化装置的分光部包括连续布置的第一分光透镜及第二分光透镜，第一分光透镜及第二分光透镜包括多个圆柱透镜。
根据本发明的一实施例的激光晶化装置的第一分光透镜将入射激光束沿着第二方向折射而集束，第二分光透镜将集束的激光束折射而出射光宽度比入射激光束窄的子激光束。
根据本发明的一实施例的激光晶化装置的第一分光透镜具有将入射的激光束集束的第一焦距，第二分光透镜具有将入射的激光束集束的第二焦距，第二分光透镜与第一分光透镜的相隔距离大于第一焦距，小于第一焦距与第二焦距之和。
根据本发明的一实施例的激光晶化装置的分光部出射至少3个平行的子激光束。
根据本发明的一实施例的激光晶化装置的叠光镜部包括沿着第二方向而分别布置在与子激光束对应的位置的第一镜、第二镜以及第三镜。
根据本发明的一实施例的激光晶化装置的第一镜、第二镜及第三镜沿着第二方向而依次布置，第一镜至第三镜中的至少一个是将从一面入射的光反射并使从背面入射的光穿透的一面反射-背面穿透镜。
根据本发明的一实施例的激光晶化装置的第一镜将入射的第一子激光束反射而使其沿着第二镜方向行进，第三镜将入射的第三子激光束反射而使其沿着第二镜方向行进，第二镜使入射的第二子激光束穿透，并将被第一镜及第三镜反射的第一子激光束及第三子激光束反射而使其与穿透的第二子激光束重叠。
根据本发明的一实施例的激光晶化装置的光扩散部包括：第一扩束透镜，将入射光折射而扩散。
根据本发明的一实施例的激光晶化装置的光扩散部还包括：第二扩束透镜，将第一扩束透镜的出射光折射而调整扩散角。
根据本发明的一实施例的激光晶化装置的激光产生部是准分子激光器、YAG激光器、玻璃激光器、YVO4激光器、Ar激光器中的任意一个。
根据本发明的一实施例的晶化激光束的控制方法包括如下步骤：输出激光束；借助第一透镜阵列而将激光束沿着第一方向分割；借助第二透镜阵列将被分割的激光束合成；借助第三透镜阵列将合成的激光束沿着与第一方向垂直的第二方向分割；借助第四透镜阵列将被分割的激光束转换成多个平行的子激光束；借助多个叠光镜而将多个平行的子激光束重叠成一个激光束；以及将被重叠的激光束扩散而照射到基板。
根据本发明的一实施例的晶化激光束的控制方法的激光束是准分子激光、YAG激光、玻璃激光、YVO4激光、Ar激光中的任意一个。
根据本发明的一实施例的晶化激光束的控制方法的第一透镜阵列至第四透镜阵列中的至少一个是圆筒透镜阵列。
根据本发明的一实施例的晶化激光束的控制方法的叠光镜是用一面反射入射光，用背面使入射光穿透的一面反射-背面穿透镜。
本发明能够提供发出不受发散角的影响的均匀的激光束，从而可以提高非晶硅薄膜的晶化品质的激光晶化装置及激光的控制方法。
附图说明
图1是示出非晶硅薄膜的激光晶化的模式图。
图2是现有技术的激光晶化装置的构成图。
图3a是图2的激光晶化装置的匀化器透镜的侧视图。
图3b是图2的激光晶化装置的匀化器透镜的俯视图。
图4a及图4b是示出根据长轴匀化器与基板的距离而引起的发散角的图。
图5a是被具有大发散角的激光束晶化的基板的照片。
图5b是被具有小发散角的激光束晶化的基板的照片。
图6是根据本发明的实施例的激光装置的构成图。
图7a是根据本发明的实施例的激光装置的匀化器的侧视图。
图7b是根据本发明的实施例的激光装置的匀化器的俯视图。
图8a是根据本发明的实施例的叠光镜部的构成图。
图8b是根据本发明的另一实施例的叠光镜部的构成图。
图8c是根据本发明的又一实施例的叠光镜部的构成图。
图9是应用于本发明的实施例的叠光镜的工作原理。
符号说明
100：激光产生部 200：望远透镜部
210：第一望远透镜 220：第二望远透镜
300：短轴匀化器 310：第一短轴匀化器透镜
320：第二短轴匀化器透镜 400、500：长轴匀化器
410：第一长轴匀化器 420：第二长轴匀化器
511：第一分光透镜 512：第二分光透镜
520、530、540：叠光镜部 600：光扩散部
610：第一扩束透镜 620：第二扩束透镜
具体实施方式
本发明的优点及特征、以及实现它们的方法当参照附图和在下文中详细说明的实施例时将变得明确。但是，本发明能够以彼此不同的形态实现，而不限于以下公开的实施例，只不过，提供本实施例的目的在于使本发明的公开完整，且为了给本发明所属的技术领域中具有基本知识的人员完整地介绍发明的范围而提供，本发明仅通过权利要求所请求的范围而定义。因此，在多个实施例中，为了防止本发明被模糊地解释，对于公知的工艺步骤、公知的元件结构以及公知技术不进行具体的说明。在整个说明书中，相同的附图符号指相同的构成要素。
在没有其他定义的情况下，本说明书中使用的所有术语(包括技术以及科学术语)可以以能够被本发明所属的技术领域中具有基本知识的人员共同理解的含义而使用。并且，通常使用的在词典中有定义的术语在没有明确地特殊地得到定义的情况下，不应被理想地或过度地解释。
图1是示出非晶硅薄膜的激光晶化的模式图。
参照图1，向位于显示装置的基板10上的非晶硅薄膜11照射激光束110。非晶硅薄膜11通过溅射方法、减压CVD(化学气相沉积)、或等离子体CVD方法等现有的方法而以25nm至80nm的厚度使用硅或硅基物质(如SixGe1-x)而形成。形成有非晶硅薄膜11的基板10位于移动托盘150上。在被激光束110照射的期间内，移动托盘150将基板10沿箭头方向移动预定距离而使激光束110均匀地照射到基板10上的非晶硅薄膜11。被激光束110照射的非晶硅薄膜11被晶化为多晶硅薄膜12。非晶硅薄膜11的晶化原理为，通过激光束110照射几纳秒(ns)而使非晶硅的温度急剧上升后冷却，从而使非晶硅熔融及重结晶。
多晶硅还称为聚晶硅(Po-Si)，其场效应迁移率(μFE)比非晶硅高几百倍，高频下的高信号处理能力也优秀，因此可以使用于有机发光显示装置等显示装置。
激光束110以矩形的形态输出，以向基板10的宽的基板均匀地照射。在此，将矩形的长边方向称为长轴，将短边方向称为短轴。在激光晶化装置使用的激光产生部100可以使用准分子激光器、YAG激光器、玻璃激光器、YVO4激光器、Ar激光器等。
图2是现有技术的激光晶化装置的构成图。
参照图2，激光束110从激光产生部100输出而向望远透镜部(telescope lens)200传播，从激光产生部100输出的激光束110具有能量在激光束110的中心部较高的高斯分布。激光产生部100主要使用准分子激光，准分子激光根据气体的种类而输出彼此不同的波长的激光束。代表性地较多地使用的ArF准分子激光具有193nm波长、KrF准分子激光具有248nm波长、XeCl准分子激光具有308nm波长、XeF准分子激光具有351nm波长。显然，激光产生部100可以使用准分子激光以外的能够将硅晶化的任何激光。
望远透镜部200起到将激光束沿长轴方向扩张的功能。从望远透镜部200输出的激光束入射到短轴匀化器(Short Axis Homogenizer)300。短轴匀化器300使输入的激光束的短轴方向的能量密度变得均匀。通过短轴匀化器300的激光束入射到长轴匀化器(LongAxis Homogenizer)400。长轴匀化器400使入射的激光束的能量密度沿长轴方向变得均匀。通过长轴匀化器400的激光束具有沿着长轴方向较长且沿着短轴方向较短的矩形形态，并沿着激光束的长轴方向而具有均匀的能量密度。
图3a是图2的激光晶化装置的匀化器透镜的侧视图。
图3b是图2的激光晶化装置的匀化器透镜的俯视图。
参照图3a及图3b，观察按各阶段变化的激光束为如下。
从激光产生部100输出的激光束110具有中心部的能量密度比周围部高的高斯分布。
激光束110沿着出射方向(z轴)而入射到望远透镜部200。望远透镜部200由第一望远透镜210及第二望远透镜220构成。第一望远透镜210是入射面为沿着附图中的垂直方向，即长轴(X轴)而凸出的透镜面、出射面为平面的矩形透镜。激光束在第一望远透镜210向长轴(X轴)方向折射而在焦点f1集束后分散。
在第一望远透镜210的背面布置有第二望远透镜220。第二望远透镜220的入射面是平面，出射面是沿着长轴(X轴)凸出的透镜面。第二望远透镜220将被第一望远透镜210折射而向长轴(X轴)方向扩散的激光束折射而出射沿着长轴方向平行的激光束。从第二望远透镜220出射的激光束比从激光产生部100输出的激光束110具有沿着长轴(X轴)方向更宽的宽度。即，望远透镜部200可以将入射的激光束向长轴(X轴)方向扩张。但是，被望远透镜部200扩张的激光束的能量密度具有与入射的激光束110相同的高斯分布。
从望远透镜部200出射的激光束111入射到短轴匀化器300。短轴匀化器300由第一短轴匀化器透镜310、第二短轴匀化器透镜320以及第三短轴匀化器透镜330构成。短轴匀化器300接收具有高斯分布的能量密度的激光束而将其改变为沿着短轴(Y轴)方向具有均匀的能量密度的激光束。
参照图3b，第一短轴匀化器透镜310的入射面是沿着短轴(Y轴)方向而凸出的圆柱透镜阵列结构，出射面是平面结构。圆柱透镜阵列是沿着短轴(Y轴)方向构成的多个圆柱透镜连续布置的结构。圆柱透镜可以使用球面透镜或非球面透镜。激光束111入射到第一短轴匀化器透镜310而被圆柱透镜阵列的个别圆柱透镜折射而被分割成多个激光束。在第一短轴匀化器透镜310的背面布置有第二短轴匀化器透镜320。第一短轴匀化器透镜310的焦距比第一短轴匀化器透镜310与第二短轴匀化器透镜320的相隔距离短。被分割的各个激光束在焦点f2集束后再次分散而入射到第二短轴匀化器透镜320。
第二短轴匀化器透镜320的入射面构成为平面，出射面构成为沿着短轴(Y轴)方向凸出的圆柱透镜阵列。第二短轴匀化器透镜320将被第一短轴匀化器透镜310折射而分离的激光束沿着短轴(Y轴)方向扩散并再次结合成一个激光束。
在第二短轴匀化器透镜320的背面布置有第三短轴匀化器透镜330。第三短轴匀化器透镜330的入射面是沿着短轴(Y轴)而形成的圆柱透镜面，出射面是平面。第三短轴匀化器透镜330使被第二短轴匀化器透镜320结合且向短轴(Y轴)方向扩散的激光束折射而出射为沿着短轴(Y轴)方向平行的激光束。从第三短轴匀化器透镜330出射的激光束112具有沿着短轴(Y轴)方向均匀的能量密度。
通过短轴匀化器300的激光束112入射到长轴匀化器400。
长轴匀化器400由第一长轴匀化器透镜410、第二长轴匀化器透镜420及第三长轴匀化器透镜430构成。长轴匀化器400可以使入射的激光束沿着长轴(X轴)方向变得均匀。
第一长轴匀化器透镜410的入射面是沿着长轴(X轴)方向而凸出的圆柱透镜阵列且出射面是平面结构。圆柱透镜阵列是沿着长轴(X轴)方向构成的多个圆柱透镜连续布置的结构。圆柱透镜可以使用球面透镜或非球面透镜。入射的激光束112入射到第一长轴匀化器透镜410而被圆柱透镜阵列的个别圆柱透镜折射而被分割成多个激光束。在第一长轴匀化器透镜410的背面布置有第二长轴匀化器透镜420。第一长轴匀化器透镜410的焦距比第一长轴匀化器透镜410与第二长轴匀化器透镜420的相隔距离短。被第一长轴匀化器透镜410分割的各个激光束在焦点f3集束后再次分散而入射到第二长轴匀化器透镜420。
在第二长轴匀化器透镜420的背面布置有第三长轴匀化器透镜430。第三长轴匀化器透镜430的入射面是平面，出射面是沿着长轴(X轴)而形成的凸透镜面。第三长轴匀化器透镜430使沿着长轴(X轴)方向扩散的激光束被折射成沿着长轴(X轴)方向平行的激光束而使其射出。从第三长轴匀化器透镜430出射的激光束113具有沿着长轴(X轴)方向均匀的能量密度。
图4a及图4b是示出根据长轴匀化器与基板的距离而引起的发散角的图。
图4a示出长轴匀化器400与基板10的距离较短的情况下，从长轴匀化器400出射的激光束113照射到基板10的路径。
参照图4a，通过第三长轴匀化器透镜430的激光束113照射到基板10。基板10与第三长轴匀化器透镜430沿着Z轴方向而相隔A距离而布置。入射到基板10的基准位置的激光束113根据第三长轴匀化器透镜430的位置而以彼此不同的入射角照射。以基板的某一点为基准入射的激光束113的最大入射角的差用第一发散角(Divergence Angle)θ1表示。
发散角通常用于表示激光束从输出窗出射并扩散的角度，但是本发明中以如下的含义使用：在通过匀化器透镜的激光束照射到基板的情况下，表示激光束的最大入射角差。发散角的单位使用毫弧度(mrad)。毫弧度(mrad)表示激光束行进1m时发散1mm的角度。
图4b表示在长轴匀化器400与基板10的距离较长的情况下，从长轴匀化器400射出的激光束113照射到基板10的路径。
参照图4b，从长轴匀化器400输出的激光束照射到沿着z轴方向相隔B距离的基板10。相隔距离B比A长，激光束113以长轴(X轴)方向为基准而以第二发散角(DivergenceAngle,θ2)的角度照射。
如果激光束的出射条件相同，则长轴匀化器400与基板的相隔距离越远，照射到基板的激光束的发散角越小。在激光束的发散角小的情况下，不产生基于激光束的入射角的偏差，从而使非晶硅薄膜的晶化品质变得优秀。
图5a是被具有大的发散角的激光束晶化的基板的照片。
图5b是被具有小的发散角的激光束晶化的基板的照片。
图5a是示出借助发散角被设置成62毫弧度(mrad)的激光晶化装备而晶化的多晶硅基板。在发散角大的情况下，照射到非晶硅薄膜11的激光的光可能根据位置而产生能量密度的偏差，因此在被晶化的状态下可能使结晶的图案不均匀。
相反，图5b是示出借助发散角被设置成40毫弧度(mrad)的激光束装置而晶化的多晶硅基板。图5b中示出的多晶硅表示均匀地实现晶化的图案。
为了提高硅基板的晶化品质，激光束的发散角越小越好，但是在实际应用时，使制造线的激光束输出装置的大小变大而在实际应用中存在限制。
图6是根据本发明的实施例的激光装置的构成图。
参照图6，本发明的激光装置包括望远透镜部200、短轴匀化器300、长轴匀化器500和光扩散部600。
望远透镜部200和短轴匀化器300具有与图2中说明的内容相同的功能及结构，因此省略追加的说明。通过长轴匀化器500的激光束以长轴(X轴)方向为基准而具有窄的光宽度，且能量密度被集束而出射。在光扩散部600，从长轴匀化器500出射的激光束的光宽度沿长轴(X轴)方向扩散而出射，以对应于基板的照射面。
图7a是根据本发明的实施例的激光装置的匀化器的侧视图。
图7b是根据本发明的实施例的激光装置的匀化器的俯视图。
参照图7a和图7b，从激光产生部100出射的激光束110经过望远透镜部200和短轴匀化器300而具有沿着短轴(Y轴)方向均匀的能量密度。望远透镜部200及短轴匀化器300的功能与图3a及图3b的说明部分的现有技术相同，并省略说明。
从短轴匀化器300出射的激光束112入射到长轴匀化器500。长轴匀化器500包括将入射的激光束112分割成多个平行的子激光束的分光部510和叠光镜部520。分光部510可以由第一分光透镜511、第二分光透镜512构成。
第一分光透镜511和第二分光透镜512可以由圆柱透镜阵列构成。第一分光透镜511可以在入射面包括圆柱透镜阵列。圆柱透镜阵列具有沿着长轴(X轴)方向而凸出的多个圆柱透镜沿着长轴(X轴)方向层叠的结构。圆柱透镜阵列沿着短轴(Y轴)方向维持预定的形状。
入射到第一分光透镜511的激光束112被各个别圆柱透镜折射而被集束。如图7a所示，第一分光透镜511包括沿着长轴(X轴)方向连续地布置的5个圆柱透镜。入射的激光束112被第一分光透镜511分割而分为5个子激光束。被第一分光透镜511分割的子激光束分别扩散而分别入射到第二分光透镜512。
第二分光透镜512的入射部为平面部，出射部由沿着长轴(X轴)方向层叠的圆柱透镜阵列构成。第二分光透镜512将扩散并入射到各圆柱透镜的子激光束折射而输出彼此平行的子激光束114a～114e。从第二分光透镜512出射的子激光束114a～114e是彼此平行的光，不与相邻的子激光束114a～114e彼此重叠。并且，子激光束114a～114e沿着长轴(X轴)方向具有比第二分光透镜512的圆柱透镜的宽度窄的光宽度。
从第二分光透镜512出射的子激光束114a～114e入射到叠光镜部520。叠光镜部520由多个反射镜及叠光镜构成。叠光镜部520将沿着长轴(X轴)方向被分割而入射的多个平行的子激光束114a～114e结合于一个激光束115而出射。从叠光镜部520出射的激光束115相当于一个子激光束的宽度，并具有沿着长轴及短轴方向均匀地分散的能量密度。
从叠光镜部520出射的激光束115入射到光扩散部600。光扩散部600可以由第一扩束透镜610及第二扩束透镜620构成。作为一个示例，第一扩束透镜610可以是望远透镜，第二扩束透镜620可以是聚束透镜。
第一扩束透镜610可以是，入射面是沿着长轴(X轴)而形成有凸部的凸透镜面、出射面具有平面结构的矩形透镜。入射的激光束115在第一扩束透镜610折射而沿着长轴(X轴)方向集束后扩散。在第一扩束透镜610的背面可以布置有第二扩束透镜620。第二扩束透镜620是将在第一扩束透镜610折射的激光束扩散至基板10的照射面的透镜。第二扩束透镜620的入射面是平面，出射面由沿着长轴(X轴)方向凸出的透镜构成。在第二扩束透镜620折射的激光束116入射到基板10的照射面。
根据本发明的实施例的激光照射装置借助于叠光镜部520而将密集在窄的光宽度区域的激光束115扩散而照射到基板10。使用从窄的区域向基板10的照射面扩散的激光束116，因此以照射面为基准而不产生激光束116的入射角的差异。通过照射根据照射位置而具有均匀的能量密度的激光束116，可以提高激光晶化质量。
虽未示出，但是在第二扩束透镜620与基板10的照射面之间可以追加使激光束的短轴(Y轴)方向的能量密度均匀的多个透镜。但是，不布置沿着长轴(X轴)方向产生激光束的折射的透镜。
图8a是根据本发明的实施例的叠光镜部的构成图。
参照图8a，激光束112在第一分光透镜511折射而被集束。第二分光透镜512接着第一分光透镜511而布置。第一分光透镜511的入射面由圆柱透镜阵列构成，出射面由平面构成。第一分光透镜511将入射的激光束112沿着长轴(X轴)方向分割而集束。
参照图8a，入射到一个圆柱透镜的激光束的长轴(X轴)方向的光宽度用C表示。第二分光透镜512使被第一分光透镜511集束的激光束折射而使其出射成沿着长轴(X轴)方向平行且彼此分离的多个子激光束114a～114e。第二分光透镜512出射沿着长轴(X轴)方向分离的5个子激光束114a～114e，各个子激光束114a～114在长轴(X轴)方向具有宽度D。通过第一分光透镜511及第二分光透镜512的激光束112沿长轴方向被分割，且宽度减少，从而使C>D成立。
入射光可根据第一分光透镜511及第二分光透镜512的布置位置而被分割。
第一分光透镜511及第二分光透镜512可以具有相同的圆柱透镜结构，并以对称的形状布置。因此，第一分光透镜511及第二分光透镜512的焦距FL变得相同。入射到第一分光透镜511的激光束在焦距FL形成焦点f4，并经过焦距FL而再次扩散。
第二分光透镜512布置在自第一分光透镜511的每个边相隔比焦距FL更远，且比2倍焦距FL近的距离。在此，透镜的焦距FL表示透镜轴与在透镜折射的入射光与透镜的光轴相交的位置的相隔距离，布置透镜是以代表着产生透镜的折射的透镜轴的位置为基准。
从第二分光透镜512出射的平行且独立的多个子激光束114a～114e入射到叠光镜部520。叠光镜部520为直六面体结构，并且可以由沿着短轴(Y轴)方向较长地延伸的多个镜521～526构成。叠光镜部520应用具有一面反射-背面穿透功能的叠光镜。
参照图8a，第一镜521在第一子激光束114a的入射位置以长轴(X轴)为基准而倾斜45度地布置。第一镜521相对于长轴(X轴)方向倾斜45度而布置，并将第一子激光束114a反射而以向负的长轴(X-)方向行进的方式反射。
第二镜522布置在第二子激光束114b的入射位置，并且布置在长轴(X轴)方向上与第一镜521平行的位置。第二镜522使被第一镜521反射的第一子激光束114a穿透，并将第二子激光束114b反射而使其向负的长轴(X-)方向行进。第二镜522可以使第一子激光束114a和第二子激光束114b重叠。
第三镜523布置在第三子激光束114c的入射位置，并且与第一镜521及第二镜522以180度旋转对称的方式布置。第三镜523使第三子激光束114c穿透，并将第一子激光束114a及第二子激光束114b反射而沿着Z轴方向行进。第三镜523使第一子激光束114a、第二子激光束114b及第三子激光束重叠。
第六镜526布置在第五子激光束114e的入射位置，并与第一镜521及第二镜522以旋转90度角度的角度布置。第六镜526将第五子激光束反射而使其向正的长轴(X+)方向行进。
第五镜525布置在第四子激光束114d的入射位置，并与第六镜526平行地布置。第五镜525将第四子激光束114d反射而使其向正的长轴(X+)方向行进，并使第五子激光束114e穿透而重叠。
第四镜524布置在第三镜523的后面，所述第三镜523布置在第三子激光束114c的入射位置。第四镜524将第四子激光束114d及第五子激光束114e反射而使其沿着Z轴方向行进，并使被第三镜523重叠的第一子激光束114a、第二子激光束114b以及第三子激光束114c穿透。第四镜524使第一子激光束114a至第五子激光束114e重叠而出射。
如图8a所示，入射到叠光镜部520的第一子激光束114a至第五子激光束114e由于一面反射镜521～526的组合而结合，并且可以在第三子激光束114c的位置密集而重叠。第一镜521及第六镜526布置在光不会从背面入射的位置，因此可以应用一面反射镜而代替具有一面反射-背面穿透功能的叠光镜。
在叠光镜部520的后面布置有光扩散部600。如图7中进行的说明，光扩散部600可以由第一扩束透镜610及第二扩束透镜620构成。光扩散部600可以接受被集束的激光束而向基板10的照射面扩散而输出。
沿着长轴(X轴)方向被分割的第一子激光束114a至第五子激光束114e在叠光镜部520被转换成具有窄的长轴(X轴)距离的一个激光束115。从叠光镜部520出射的激光束115在窄的区域具有均匀的能量密度。激光束115通过光扩散部600而沿着长轴(X轴)方向被分散，被转换成在照射区域具有均匀的能量密度的激光束116而照射到基板10。
光扩散部600将沿着长轴(X轴)方向重叠的激光束115扩散而照射。据此，光扩散部600可以消除照射到基板10的激光束的发散角产生的能量密度的偏差。并且，即使长轴匀化器500和基板10的相隔距离改变，也不会产生发散角的差异，因此也可以应用于被小型化的激光晶化装置。
图8b是根据本发明的另一实施例的叠光镜部的构成图。
参照图8b，第一镜531布置在第一子激光束114a的入射位置，并且可以相对长轴(X轴)方向倾斜45度而布置。第一镜531将第一子激光束114a反射而使其向负的长轴(X-)方向行进。
第二镜532在第二子激光束114b的入射位置与第一镜531平行地布置。第二镜532将第二子激光束114b反射而使其向负的长轴(X-)方向行进，并使向背面入射的第一子激光束114a穿透。
第三镜533在第三子激光束114c的入射位置与第一镜531平行地布置。第三镜533将第三子激光束114c反射而使其向负的长轴(X-)方向行进，并使向背面入射的第一子激光束114a及第二子激光束114b穿透。
第四镜534在第四子激光束114d的入射位置与第一镜531平行地布置。第四镜534将第四子激光束114d反射而使其向负的长轴(X-)方向行进，并使向背面入射的第一子激光束114a、第二子激光束114b及第三子激光束114c穿透。
第五镜535布置在第五子激光束114e的入射位置，并将第一子激光束114a至第四子激光束114d反射而使其沿Z轴方向行进。第五镜535使第五子激光束穿透，从而使第一子激光束114a至第五子激光束都重叠。
第六镜536位于第五镜535的后面，并将入射的第一子激光束114a至第五子激光束114e反射而使其向X轴(X+)方向行进。
第七镜537在第三子激光束114c的入射位置布置于第三镜533的后面，并将被第六镜536反射的第一子激光束114a至第五子激光束114e反射而使其沿Z轴方向出射。
在叠光镜部530的后面布置有光扩散部600。光扩散部600可以接收被集束的激光束而向基板10的照射面扩散而输出。
图8c是根据本发明的又一实施例的叠光镜部的构成图。
参照图8c，第一镜541布置在第一子激光束114a的入射位置，并且可以相对长轴(X轴)方向倾斜45度而布置。第一镜541将第一子激光束114a反射而使其向负的长轴(X-)方向行进。
第二镜542在第二子激光束114b的入射位置与第一镜541平行地布置。第二镜542将第二子激光束114b反射而使其向负的长轴(X-)方向行进，并使向背面入射的第一子激光束114a穿透。
第三镜543在第三子激光束114c的入射位置与第一镜541平行地布置。第三镜543将第三子激光束114c反射而使其向负的长轴(X-)方向行进，并使向背面入射的第一子激光束114a及第二子激光束114b穿透。
第四镜544在第四子激光束114d的入射位置与第一镜541平行地布置。第四镜544将第四子激光束114d反射而使其向负的长轴(X-)方向行进，并使向背面入射的第一子激光束114a、第二子激光束114b及第三子激光束114c穿透。
第五镜545布置在第五子激光束114e的入射位置，并将第一子激光束114a至第四子激光束114d反射而使其沿Z轴方向行进。第五镜545使第五子激光束114e穿透，从而使第一子激光束至第五子激光束114a～114e都重叠。
在叠光镜部540的后面布置有光扩散部600。光扩散部600可以接收被集束的激光束而向基板的照射面扩散而输出。光扩散部600的位置可以布置在接收第五镜545的出射光的位置。应用于图8c的叠光镜部540的布置结构具有能够使用最少数量的镜而结合激光束的优点。
图9是应用于本发明的实施例的叠光镜的工作原理。
叠光镜起到将入射到一面的光源反射，并使从背面入射的光源穿透的功能而执行将光重叠的功能。参照图9，向叠光镜的反射面以45度的入射角入射的光源E以45度的反射角反射而出射，从叠光镜的背面入射的光源F穿透镜而通过与光源E的反射面相同的面出射。

Claims (10)

1.一种激光晶化装置，包括：
激光产生部，用于发出激光束；
短轴匀化器，使从所述激光产生部出射的激光束沿着第一方向匀化而出射；
长轴匀化器，使从所述短轴匀化器出射的激光束沿着与所述第一方向垂直的第二方向匀化；
光扩散部，将从所述长轴匀化器出射的激光束沿着第二方向扩散，
所述长轴匀化器包括：
分光部，将从所述短轴匀化器出射的激光束分割成沿着所述第二方向平行的多个子激光束；
叠光镜部，将所述多个子激光束重叠而重叠成与所述子激光束平行的激光束。
2.如权利要求1所述的激光晶化装置，其中，
所述分光部包括连续布置的第一分光透镜及第二分光透镜，
所述第一分光透镜及所述第二分光透镜包括多个圆柱透镜。
3.如权利要求2所述的激光晶化装置，其中，
所述第一分光透镜将入射激光束沿着所述第二方向折射而集束，
所述第二分光透镜将集束的所述激光束折射而出射光宽度比所述入射激光束窄的子激光束。
4.如权利要求3所述的激光晶化装置，其中，
所述第一分光透镜具有将入射的激光束集束的第一焦距，
所述第二分光透镜具有将入射的激光束集束的第二焦距，
所述第二分光透镜与所述第一分光透镜的相隔距离大于所述第一焦距，小于所述第一焦距与所述第二焦距之和。
5.如权利要求3所述的激光晶化装置，其中，
所述分光部出射至少3个平行的子激光束。
6.如权利要求5所述的激光晶化装置，其中，
所述叠光镜部包括沿着所述第二方向而分别布置在与所述子激光束对应的位置的第一镜、第二镜以及第三镜。
7.如权利要求6所述的激光晶化装置，其中，
所述第一镜、所述第二镜及所述第三镜沿着所述第二方向而依次布置，
所述第一镜至第三镜中的至少一个是将从一面入射的光反射并使从背面入射的光穿透的一面反射-背面穿透镜。
8.如权利要求7所述的激光晶化装置，其中，
所述第一镜将入射的第一子激光束反射而使其沿着所述第二镜方向行进，
所述第三镜将入射的第三子激光束反射而使其沿着所述第二镜方向行进，
所述第二镜使入射的第二子激光束穿透，并将被所述第一镜及所述第三镜反射的第一子激光束及第三子激光束反射而使其与穿透的所述第二子激光束重叠。
9.如权利要求2所述的激光晶化装置，其中，
所述光扩散部包括：第一扩束透镜，将入射光折射而扩散。
10.如权利要求9所述的激光晶化装置，其中，
所述光扩散部还包括：第二扩束透镜，将所述第一扩束透镜的出射光折射而调整扩散角。
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