CN108701591A - 激光退火方法、激光退火装置及薄膜晶体管基板 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种对被覆于基板(6)上的非晶硅膜照射激光而使其结晶化的激光退火方法，对所述基板(6)上的多个第一及第二TFT形成部(23、24)照射不同的照射光量的激光，从而将所述多个第一及第二TFT形成部(23、24)的所述非晶硅膜结晶化为不同的结晶状态的多晶硅膜。

Description

激光退火方法、激光退火装置及薄膜晶体管基板
技术领域
本发明涉及一种对非晶硅膜照射激光而使其结晶化的激光退火方法，特别是涉及一种能够以一次的激光退火处理工序制造电气特性不同的多个薄膜晶体管的激光退火方法、激光退火装置及薄膜晶体管基板。
背景技术
现有的激光退火方法使用柱面透镜生成线光束，在搬送沿该线光束的长轴交叉的方向被覆有非晶硅膜的基板的同时，将线光束均匀地照射至基板的整个面，从而将非晶硅膜同样地结晶化(例如，参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2013－191743号公报
发明所要解决的问题
但是，由于在这种现有的激光退火方法中，将基板整个面的非晶硅膜同样地结晶化，因此，所有的薄膜晶体管形成部的多晶硅半导体层的结晶状态相同。从而，所形成的所有的薄膜晶体管具有相同的电气特性。
因此，在将现有的激光退火方法适用于例如有机EL用薄膜晶体管基板的制造的情况下，虽然控制像素的驱动电流的驱动用薄膜晶体管与用于选择像素而控制驱动用薄膜晶体管的栅极电压的选择用薄膜晶体管原本所要求的电气特性有所差异，但由于上述理由，而不得不使各薄膜晶体管的电气特性共通化。
因此，目前通过配合驱动用薄膜晶体管所要求的电气特性，以流通较大电流的方式增加激光的照射光量(能量)，促进结晶成长，并提升电子移动度的条件来进行激光退火处理。因此，会使得选择用薄膜晶体管的OFF泄漏电流增加，存在无法将驱动用薄膜晶体管的栅极电压保持为恒定的问题。
发明内容
因此，本发明应对这样的问题点，其目的在于，提供一种能够以一次的激光退火处理工序来制造电气特性不同的多个薄膜晶体管的激光退火方法、激光退火装置及薄膜晶体管基板。
用于解决问题的技术方案
为了实现上述目的，本发明的第一方面提供一种激光退火方法，对被覆于基板上的非晶硅膜照射激光而使其结晶化，其中，对所述基板上的多个薄膜晶体管形成部照射不同的照射光量的激光，将所述多个薄膜晶体管形成部的所述非晶硅膜结晶化为不同的结晶状态的多晶硅膜。
另外，本发明的第二方面提供一种激光退火方法，对被覆于基板上的非晶硅膜照射激光而使其结晶化，其中，在搬送所述基板的同时对所述基板上的第一及第二薄膜晶体管形成部照射不同的照射光量的激光，将所述第一及第二薄膜晶体管形成部的所述非晶硅膜结晶化为不同的结晶状态的多晶硅膜。
进而，本发明的第三方面提供一种激光退火装置，对被覆于基板上的非晶硅膜照射激光而使其结晶化，其中，具备：搬送单元，其搬送所述基板；遮光掩模，其与所述搬送单元的搬送面相向而配置，与所述基板上的第一及第二薄膜晶体管形成部对应地设置多个掩模图案；投影光学系统，其设置于所述遮光掩模的所述搬送单元侧，将多个所述掩模图案成像于所述基板上，所述遮光掩模在与所述基板的搬送方向交叉的方向、或所述基板的搬送方向及与所述搬送方向同一方向交叉的方向并排具有多个所述掩模图案，对所述第一及第二薄膜晶体管形成部照射不同的照射光量的激光，并以对应于所述第二薄膜晶体管形成部的掩模图案的透射光量比对应于所述第一薄膜晶体管形成部的掩模图案的透射光量小的方式进行调整，以使所述第一及第二薄膜晶体管形成部的所述非晶硅膜结晶化为不同的结晶状态的多晶硅膜。
进而，本发明的第四方面提供一种激光退火装置，对被覆于基板上的非晶硅膜照射激光而使其结晶化，其中，具备：搬送单元，其搬送所述基板；遮光掩模，其与所述搬送单元的搬送面相向而配置，与所述基板上的第一及第二薄膜晶体管形成部对应地设置多个掩模图案；投影光学系统，其设置于所述遮光掩模的所述搬送单元侧，将多个所述掩模图案成像于所述基板上，所述遮光掩模在所述基板的搬送方向及与该搬送方向同一方向交叉的方向并排具有多个所述掩模图案，对所述第一及第二薄膜晶体管形成部照射不同的照射光量的激光，并以与所述第二薄膜晶体管形成部对应地沿所述基板的搬送方向并排的多个所述掩模图案的个数比与所述第一薄膜晶体管形成部对应地沿该搬送方向并排的多个所述掩模图案的个数少的方式进行调整，以使所述第一及第二薄膜晶体管形成部的所述非晶硅膜结晶化为不同的结晶状态的多晶硅膜。
而且，本发明的第五方面提供一种薄膜晶体管基板，在基板上设置有驱动像素的多个驱动用薄膜晶体管、和为了选择所述像素而使所述驱动用薄膜晶体管动作的多个选择用薄膜晶体管，其中，所述驱动用薄膜晶体管和所述选择用薄膜晶体管的多晶硅半导体层的结晶状态不同。
发明效果
根据本发明，通过对基板上的多个薄膜晶体管形成部照射不同的照射光量的激光，将各薄膜晶体管形成部的非晶硅膜结晶化为不同的结晶状态的多晶硅膜。因此，能够以一次的激光退火处理工序来制造电气特性不同的多个薄膜晶体管。
附图说明
图1是表示本发明的激光退火装置的第一实施方式的概略结构图；
图2是表示上述第一实施方式中使用的微透镜阵列的一个结构例的图，(a)是俯视图，(b)是(a)的A－A线剖视图，(c)是(a)的B－B线剖视图；
图3是表示有机EL驱动用薄膜晶体管的结构例的电路图；
图4是表示配置有多个薄膜晶体管形成部的被退火处理基板的结构例的俯视图；
图5是表示本发明的激光退火装置的控制装置概略构成的方块图；
图6是表示本发明的激光退火方法的图，是第一次退火处理的说明图；
图7是表示本发明的激光退火方法的图，是第二次退火处理的说明图；
图8是表示本发明的激光退火方法的图，是第三次退火处理的说明图；
图9是表示通过本发明的激光退火方法制造的有机EL用薄膜晶体管基板的俯视图；
图10是表示通过本发明的激光退火方法制造的有机EL用薄膜晶体管的电气特性的图，(a)表示驱动用薄膜晶体管的特性，(b)表示选择用薄膜晶体管的特性；
图11是表示上述第一实施方式中使用的微透镜阵列的变形例的图，(a)是俯视图，(b)是(a)的A－A线剖视图；
图12是表示本发明的激光退火装置的第二实施方式的主要部分放大主视图；
图13是表示上述第二实施方式中使用的遮光掩模的一个结构例的图，(a)是俯视图，(b)是(a)的A－A线剖视图。
符号说明
1…搬送单元
6…基板
10…驱动用TFT
15…选择用TFT
23…第一TFT形成部
24…第二TFT形成部
27…微透镜阵列
28…透明基板
29…掩模图案
30…遮光掩模
31…微透镜(投影光学系统)
40…减光膜
41…投影透镜(投影光学系统)
L…脉冲激光
具体实施方式
以下，基于附图详细说明本发明的实施方式。图1是表示本发明的激光退火装置的第一实施方式的概略结构图。另外，图2是表示第一实施方式中使用的微透镜阵列的一个结构例的图，(a)是俯视图，(b)是(a)的A－A线剖视图，(c)是(a)的B－B线剖视图。该激光退火装置对被覆于基板上的非晶硅膜照射激光使其结晶化，其构成为具备：搬送单元1、激光照明光学系统2、拍摄单元3、对准单元4、控制装置5。
上述搬送单元1保持纵横地并排配置有多个薄膜晶体管形成部且于表面被覆有非晶硅膜的被退火处理基板(以下，简称为“基板”)6的例如缘部，以自搬送面稍微上浮的状态下沿图1所示的箭头方向搬送基板6，能够并排地配置多个上浮单元7，且对基板6赋予均匀的上浮力。
其中，在此对上述基板6为用于制造有机EL用薄膜晶体管基板的基板的情况进行说明。上述有机EL用薄膜晶体管基板在如图3所示纵横地设置的数据线8与选择线9的交叉部形成有例如同图所示的有机EL驱动用薄膜晶体管(以下称为“TFT”)。
详细而言，在图3中，位于右侧的TFT为控制有机EL像素的驱动电流的驱动用TFT10，被设置为将漏极11连接于电源线12，将源极13连接于有机EL14的阳极。另外，同图中，位于左侧的TFT为控制上述驱动用TFT10的栅极电压的选择用TFT15，被设置为将栅极16连接于选择线9，将漏极17连接于数据线8，将源极18连接于驱动用TFT10的栅极19。进而，在驱动用TFT10的栅极19及源极13之间设置有保持电容20。而且，有机EL14的阴极被接地。此外，上述各TFT的漏极及源极的配置也可以相反。
如图4所示，在上述基板6上，以相互绝缘的状态设置有数据线8、选择线9及电源线12，另外，预先设置有驱动用TFT10的栅电极21及选择用TFT15的栅电极22，在它们之上经由省略图示的SiO2等的绝缘膜被覆非晶硅膜。在该情况下，驱动用TFT10的栅电极21上成为第一TFT形成部23，选择用TFT15的栅电极22上成为第二TFT形成部24。而且，在本实施方式中，基板6上第一及第二TFT形成部23、24交替排列且被平行地搬送到与其排列方向交叉的方向(图4所示的箭头方向)、即数据线8。
在上述搬送单元1的上方设置有激光照明光学系统2。该激光照明光学系统2对基板6上的第一及第二TFT形成部23、24照射不同照射光量的脉冲激光L，使第一及第二TFT形成部23、24的非晶硅膜结晶化为不同的结晶状态的多晶硅膜，且该激光照明光学系统2被构成为从光行进方向上游依次具备激光源25、耦合光学系统26、微透镜阵列27。
在此，上述激光源25放射例如规定频率的脉冲激光L，是波长为355nm的YAG激光或波长为308nm的准分子激光等。
另外，上述耦合光学系统26将从激光源25放射出的脉冲激光L的光束半径放大，同时将辉度分布成为均匀的平行光照射至后述的微透镜阵列27，且构成为具备省略图示的扩束器、光积分器及准直透镜等。
进而，上述微透镜阵列27与搬送单元1的搬送面相向而配置，如图2(b)所示，在例如石英基板那种的透明基板28的光入射侧，与上述基板6上的第一及第二TFT形成部23、24相对应地设置有具有多个掩模图案29的遮光掩模30，在上述透明基板28的光射出侧，与多个掩模图案29个别地对应地设置有将该掩模图案29缩小投影至基板6上的多个微透镜(投影光学系统)31。
详细而言，如图2(a)所示，微透镜阵列27在基板6的搬送方向(同图的箭头方向)及与搬送方向交叉的方向并排具有多个上述掩模图案29及多个上述微透镜31，且如同图(a)所示，以与第二TFT形成部24对应地在基板6的搬送方向(以下，称为“基板搬送方向”)并排的多个掩模图案29及多个微透镜31的个数比与第一TFT形成部23对应地在该搬送方向并排的多个掩模图案29及多个微透镜31的个数少的方式进行调整。
由此，如果通过多重照射经由沿基板搬送方向并排的多个微透镜31的脉冲激光L来完成一个TFT形成部的退火处理，则能够对第一及第二TFT形成部23、24照射不同的照射光量(能量)的脉冲激光L，从而能够使第一及第二TFT形成部23、24的非晶硅膜结晶化为不同的结晶状态的多晶硅膜。
此外，在本实施方式中，对通过多重照射3次脉冲激光L来完成第一TFT形成部23的激光退火，并通过照射一次激光来完成第二TFT形成部24的激光退火的情况进行说明，但脉冲激光L的照射次数并不局限于此。另外，对应于第二TFT形成部24的微透镜31的个数的调整并非必要，但在此对配合掩模图案29个数的调整也对微透镜31个数进行了调整的情况进行说明。
在相对于上述激光照明光学系统2的脉冲激光L的照射位置的基板搬送方向上游侧设置有拍摄单元3。该拍摄单元3拍摄预先形成于基板6上的数据线8及选择线9，是具备在与基板搬送方向交叉的方向具有长轴的线状感光部的线状照相机，被配置于上述搬送单元1的多个上浮单元7之间。而且，能够从背面穿透上述基板6而拍摄设于基板6表面的上述数据线8及选择线9。另外，拍摄单元3与后述的对准单元4的激光照明光学系统2或微透镜阵列27向与基板搬送方向交叉的方向的对准动作同步，一体地沿该基板搬送方向同方向微动。
对准单元4设置为可以使上述激光照明光学系统2或微透镜阵列27在与基板搬送方向交叉的方向微动。该对准单元4用于将微透镜阵列27的多个掩模图案29和基板6上的第一及第二TFT形成部23、24进行对位，以由后述控制装置5控制而修正向与基板6的基板搬送方向交叉的方向的横向偏移的方式使激光照明光学系统2或微透镜阵列27在该基板搬送方向同方向微动。在以下的说明中，叙述对准单元4使微透镜阵列27微动的情况。
与上述搬送单元1、激光照明光学系统2、拍摄单元3及对准单元4电连接地设置有控制装置5。该控制装置5以在使基板6在上浮单元7上上浮规定量的状态下将基板6按规定速度沿图1所示的箭头方向搬送的方式控制搬送单元1以搬送基板6，在基板6上的各第一及第二TFT形成部23、24到达微透镜阵列27的微透镜31的脉冲激光L的聚光位置时，以驱动激光源25而激光发光的方式控制发光时刻，基于从拍摄单元3输入的图像数据来计算出基板6的横向偏移量，以修正横向偏移的方式驱动控制对准单元4，如图5所示，该控制装置5构成为具备搬送单元驱动控制器32、激光源驱动控制器33、图像处理部34、对准单元驱动控制器35、存储器36、运算部37以及控制部38。
在此，上述搬送单元驱动控制器32控制来自上浮单元7的空气的喷出及停止，同时控制利用搬送单元1的基板6的搬送开始、搬送停止、搬送方向及搬送速度。
另外，激光源驱动控制器33基于从后述的运算部37输入的发光指令控制激光源25的脉冲激光L的发光。
进而，图像处理部34处理从拍摄单元3输入的图像数据，根据与基板6的搬送方向交叉的方向的辉度变化检测出数据线8的位置，并将预先指定的数据线8的例如右缘部的位置信息及根据基板6的搬送方向的辉度变化的选择线9的例如搬送方向下游侧的缘部检测信息输出至后述运算部37。
另外，对准单元驱动控制器35以通过运算部37计算出的基板6的横向偏移量成为零的方式控制对准单元4的驱动。
进而，存储器36存储例如搬送单元1的搬送速度、通过拍摄单元3开始检测出选择线9后到激光源25被驱动为止基板6移动的距离的目标值、预先设定于拍摄单元3的感光部的基准位置的位置信息、以及第一及第二TFT形成部23、24的搬送方向的排列间距W等，且也可以暂时存储运算部37的运算结果。
进一步，运算部37根据搬送单元1的搬送速度和时间运算基板6的移动距离，并将其与从存储器36读取出的基板6的移动距离的目标值和第一及第二TFT形成部23、24的搬送方向的排列间距W进行比较，将脉冲激光L的发光指令输出到激光源驱动控制器33，同时，通过从图像处理部34输入的数据线8的位置信息和从存储器36读出的预先设定于拍摄单元3的基准位置的位置信息来运算两者间的距离，将其运算结果和作为两者间的基准距离保存于存储器36的基准值进行比较，算出其偏移量而输出到对准单元驱动控制器35。此外，基板6的移动距离可以通过设于搬送单元1的位置传感器来检测，也可以计数使基板6移动的移动机构的脉冲马达的脉冲数而算出。
而且，控制部38统一控制装置整体，例如是控制用PC(个人计算机)。
接着，对如上构成的激光退火装置的第一实施方式的动作及激光退火方法进行说明。
首先，基板6以将被覆有非晶硅膜的面朝上的方式设置于搬送单元1的搬送面，并将基板6缘部保持于移动机构。该情况下，基板6被设置为数据线8平行于基板搬送方向。
接着，当接通退火开始的开关时，从搬送单元1的上浮单元7喷出空气而使得基板6上浮，通过上述移动机构开始基板6向图1所示的箭头方向的搬送。
接着，通过拍摄单元3从基板6的背面侧穿过基板6拍摄形成于表面的数据线8及选择线9。通过拍摄单元3取得的图像数据在图像处理部34被处理。在图像处理部34，根据基板搬送方向的辉度变化检测出设置于基板搬送方向最下游的选择线9的例如下游侧缘部，并将该检测信息输出到运算部37。
当从图像处理部34输入上述选择线9的检测信息时，在运算部37将其作为触发来运算基板6的移动距离。然后，将运算所得的基板6的移动距离和从存储器36读出的基板6的移动距离的目标值进行比较，当两者一致时，将脉冲激光L的发光指令输出到激光源驱动控制器33。该瞬间如图6所示，是位于基板搬送方向最下游的多个第一及第二TFT形成部23、24到达微透镜阵列27的位于基板搬送方向最上游的多个微透镜31(以下称为“第一微透镜列31A”)的脉冲激光L的聚光位置的时刻。
激光源驱动控制器33当从运算部37接收到脉冲激光L的发光指令时，则驱动激光源25而从激光源25放射出规定频率的脉冲激光L。从激光源25放射出的脉冲激光L在通过耦合光学系统26放大光束半径后，使辉度分布均匀化，成为平行光而照射到微透镜阵列27。然后，通过微透镜阵列27的形成于遮光掩模30的掩模图案29的脉冲激光L经由微透镜31被聚光于基板6上。
由此，如图6所示，对位于基板搬送方向最下游的第一及第二TFT形成部23、24的非晶硅膜执行利用脉冲激光L的第一次的退火处理，使非晶硅膜结晶化，成为多晶硅膜。
接着，在运算部37运算基板6的移动距离。而且，当基板6的移动距离与第一及第二TFT形成部23、24的基板搬送方向上的排列间距W一致时，再次从运算部37将脉冲激光L的发光指令输出到激光源驱动控制器33。
由此，通过激光源驱动控制器33驱动激光源25，与上述同样地从激光源25放射出脉冲激光L，由该脉冲激光L照射微透镜阵列27。
脉冲激光L在通过了微透镜阵列27的掩模图案29后，经由微透镜31被聚光于基板6上。在该情况下，由于基板6仅移动等同于第一及第二TFT形成部23、24的基板搬送方向上的排列间距W的距离，因此，如图7所示，位于基板搬送方向最下游的多个第一及第二TFT形成部23、24成为到达经由相对于微透镜阵列27的第一微透镜列31A位于一个下游的多个微透镜31(以下称“第二微透镜列31B”)得到的脉冲激光L的聚光位置的状态。
另外，如图7所示，相对于位于基板搬送方向最下游的多个第一及第二TFT形成部23、24位于一个上游的多个第一及第二TFT形成部23、24，到达经由微透镜阵列27的第一微透镜列31A得到的脉冲激光L的聚光位置。
因此，在通过了微透镜阵列27的脉冲激光L中，通过了第二微透镜列31B的脉冲激光L聚光在位于基板搬送方向最下游的多个第一TFT形成部23，对该部分执行第二次的退火处理。由此，照射至上述多个第一TFT形成部23的脉冲激光L的照射光量(能量)增加，从而促进了该部分的结晶成长。
另一方面，由于在第二微透镜列31B上，在对应于第二TFT形成部24的位置上不存在掩模图案29及微透镜31，因此，对位于基板搬送方向最下游的多个第二TFT形成部24不照射脉冲激光L。因此，该部分维持第一次退火处理的状态，多晶硅膜的结晶成长未继续进行。
另外，在通过了微透镜阵列27的脉冲激光L中，通过了第一微透镜列31A的脉冲激光L聚光在相对于位于基板搬送方向最下游的多个第一及第二TFT形成部23、24位于一个上游的多个第一及第二TFT形成部23、24，并对该部分执行第一次退火处理。由此，该部分的非晶硅膜结晶化，成为多晶硅膜。
在运算部37，持续运算基板6的移动距离。然后，当基板6的移动距离与第一及第二TFT形成部23、24的基板搬送方向中的排列间距W一致时，再次从运算部37将脉冲激光L的发光指令输出到激光源驱动控制器33。
由此，通过激光源驱动控制器33驱动激光源25，从激光源25放出脉冲激光L，并通过此脉冲激光L照射微透镜阵列27。
脉冲激光L在通过了微透镜阵列27的掩模图案29后，经由微透镜31被聚光于基板6上。在该情况下，由于基板6仅进一步移动等同于第一及第二TFT形成部23、24的基板搬送方向上的排列间距W的距离，因此，如图8所示，位于基板搬送方向最下游的多个第一及第二TFT形成部23、24成为到达经由相对于位于微透镜阵列27的第一微透镜列31A位于两个下游的多个微透镜31(下称“第三微透镜列31C”)得到的脉冲激光L的聚光位置的状态。
另外，如图8所示，相对于位于基板搬送方向最下游的多个第一及第二TFT形成部23、24位于一个上游的多个第一及第二TFT形成部23、24，到达经由微透镜阵列27的第二微透镜列31B得到的脉冲激光L的聚光位置。
进而，如图8所示，相对于位于基板搬送方向最下游的多个第一及第二TFT形成部23、24位于两个上游的多个第一及第二TFT形成部23、24，到达经由微透镜阵列27的第一微透镜列31A得到的脉冲激光L的聚光位置。
因此，在通过了微透镜阵列27的脉冲激光L中，通过了第三微透镜列31C的脉冲激光L聚光在位于基板搬送方向最下游的多个第一TFT形成部23，且对该部分执行第三次的退火处理。由此，照射到上述多个第一TFT形成部23的脉冲激光L的照射光量(能量)进一步增加，进一步促进该部分的结晶成长。
另一方面，如图8所示，在第三微透镜列31C，在对应于第二TFT形成部24的位置不存在掩模图案29及微透镜31，因此，对位于基板搬送方向最下游的多个第二TFT形成部24不会照射脉冲激光L。因此，该部分维持第一次的退火处理的状态，多晶硅膜的结晶成长未继续进行。
另外，在通过了微透镜阵列27的脉冲激光L中，通过了第二微透镜列31B的脉冲激光L聚光在相对于位于基板搬送方向最下游的多个第一TFT形成部23位于一个上游的多个第一TFT形成部23，对该部分执行第二次的退火处理。由此，照射到上述多个第一TFT形成部23的脉冲激光L的照射光量(能量)增加，促进该部分的结晶成长。
另一方面，在第二微透镜列31B，在对应于第二TFT形成部24的位置不存在掩模图案29及微透镜31，因此，对相对于位于基板搬送方向最下游的多个第二TFT形成部24位于一个上游的多个第二TFT形成部24不会照射脉冲激光L。因此，该部分维持第一次退火处理的状态，多晶硅膜的结晶成长未继续进行。
进而，在通过了微透镜阵列27的脉冲激光L中，通过了第一微透镜列31A的脉冲激光L聚光在相对于位于基板搬送方向最下游的多个第一及第二TFT形成部23、24位于两个上游的多个第一及第二TFT形成部23、24，对该部分执行第一次退火处理。由此，该部分的非晶硅膜结晶化，成为多晶硅膜。
之后，同样地对第一TFT形成部23执行多重照射3次脉冲激光L的退火处理，对第二TFT形成部24执行照射一次脉冲激光L的退火处理。由此，能够使脉冲激光L相对于第一及第二TFT形成部23、24的照射光量(脉冲激光L的累加能量)不同，从而能够将第一及第二TFT形成部23、24的非晶硅膜结晶化为不同的结晶状态的多晶硅膜。
进而，在将不需要的非晶硅膜及多晶硅膜蚀刻去除而在栅电极21、22上形成半导体层之后，依次形成源电极、漏电极、保持电容20及绝缘保护膜，由此，如图9所示，可制造具备多晶硅半导体层的结晶状态不同的多个驱动用TFT10及选择用TFT15的有机EL用TFT基板。
在该情况下，脉冲激光L的照射光量较多且累加能量较大的驱动用TFT10(第一TFT形成部23)的多晶硅膜的结晶粒径比脉冲激光L的照射光量较少且累加能量较小的选择用TFT15(第二TFT形成部24)的多晶硅膜大。因此如图10(a)所示，驱动用TFT10的电气特性，虽然OFF泄漏电流稍大(约1×10－9A)，但电子移动度较大(约30cm2/Vs)，可以对有机EL供给较大的电流。
另一方面，由于选择用TFT15(第二TFT形成部24)的多晶硅膜的结晶粒径比驱动用TFT10(第一TFT形成部23)的多晶硅膜的结晶粒径小，因此如图10(b)所示，选择用TFT15的电气特性，虽然电子移动度会较小(约2cm2/Vs)，但OFF泄漏电流较小(约1×10－11A)，可以将驱动用TFT10的栅极电压保持为恒定。
这样，根据本发明的激光退火方法，能够以一次的激光退火处理工序对基板6上的第一及第二TFT形成部23、24照射不同的照射光量的脉冲激光L，从而可以将第一及第二TFT形成部23、24的非晶硅膜结晶化为不同的结晶状态的多晶硅膜。因此，在将本发明的激光退火方法适用于有机EL用薄膜晶体管基板的制造的情况时，能够得到驱动用TFT10及选择用TFT15所要求的各不相同的分别的电气特性。
此外，在搬送基板6的同时而进行的激光退火中，通过拍摄单元3持续拍摄数据线8，并将其用图像处理部34进行图像处理，根据与基板6的搬送方向交叉的方向上的辉度变化来检测出特定数据线8的位置。另外，在运算部37，基于检测到的数据线8的位置信息和预先设定于拍摄单元3的基准位置的位置信息计算出两者间的距离，将其与存储于存储器36的基准位置进行比较，计算出基板6的横向偏移量。进而，通过对准单元驱动控制器35驱动对准单元4，并以上述横向偏移量成为零的方式使微透镜阵列27与拍摄单元3整体性地沿与基板搬送方向交叉的方向微动。由此，修正基板6的横向偏移，使脉冲激光L能够位置更精准地照射到基板6上的多个第一及第二TFT形成部23、24，执行退火处理。
在上述第一实施方式中，对微透镜阵列27在基板6的搬送方向及与该搬送方向交叉的方向上并排具有多个掩模图案29及多个微透镜阵列27，且以与第二TFT形成部24对应地在基板搬送方向上并排的掩模图案29及微透镜31的个数比与第一TFT形成部23对应地在搬送方向同一方向上并排的掩模图案29的个数少的方式进行调整的情况进行了说明，但本发明并不限于此，也可以如图11所示，在对应于第二TFT形成部24的掩模图案29上形成规定透射率的减光膜40，且透射光量比对应于第一TFT形成部23的掩模图案29的透射光量小的方式进行调整。该情况下，对第一及第二TFT形成部23、24的退火处理也可以通过经由多个微透镜31的多重照射脉冲激光L进行，但在对第一及第二TFT形成部23、24的退火处理以照射一次脉冲激光L结束的情况下，微透镜阵列27也可以具有将多个掩模图案29及多个微透镜31并排配置于与基板搬送方向交叉的方向的1组掩模图案列及微透镜列。
图12是表示本发明的激光退火装置的第二实施方式的主要部分放大主视图。在此，对与上述第一实施方式不同的部分进行说明。
在该第二实施方式中，使用一个投影透镜(投影光学系统)41将多个掩模图案29缩小投影至基板6上，以取代第一实施方式中的通过个别地对应于上述多个掩模图案29而设置的微透镜31将形成于遮光掩模30的该多个掩模图案29缩小投影至基板6上。上述投影透镜41可以是将遮光掩模30的倒立像成像于基板6上的透镜结构，也可以是成像正立像的透镜结构。
在投影透镜41为成像倒立像的透镜结构时，就所使用的遮光掩模30而言，多个掩模图案29的配置与图2或图11所示的掩模图案29的配置成为以遮光掩模30的中心为轴的180度的旋转对称关系。例如，图13所示的遮光掩模30对应于以掩模的中心为轴将图11所示的遮光掩模30旋转180度的情况。即，该遮光掩模30如图13所示，以多个掩模图案29中对应于第二TFT形成部24的掩模图案29的透射光量比对应于第一TFT形成部23的掩模图案29的透射光量小的方式，在对应于第二TFT形成部24的掩模图案29上设置有减光膜40。当然，各掩模图案29的排列间距被设定为以投影透镜41的倍率换算第一及第二TFT形成部23、24的纵横排列间距的值。
该情况下，脉冲激光L的照射，从在与形成于遮光掩模30的多个掩模图案29的基板搬送方向交叉的方向并排的例如图13所示的掩模图案列29A、29B、29C中对应于基板搬送方向最下游存在的掩模图案列29A的成像位置与位于基板搬送方向最下游的多个第一及第二TFT形成部23、24一致时开始。之后，与第一实施方式同样地在基板6仅移动等同于第一及第二TFT形成部23、24的基板搬送方向的排列间距W的距离时，照射脉冲激光L，将多个第一及第二TFT形成部23、24的非晶硅膜激光退火，结晶化为多晶硅膜。
另外，在投影透镜41为成像正立像的透镜结构时，可以使用多个掩模图案29与图2或图11所示的多个掩模图案29同样地配置的掩模作为遮光掩模30。在该情况下，各掩模图案29的排列间距也被设定为以投影透镜41的倍率换算第一及第二TFT形成部23、24的纵横排列间距的值。而且，脉冲激光L的照射，从在将多个掩模图案29在与基板搬送方向交叉的方向并排的多个掩模图案列C中对应于基板搬送方向最上游而存在的掩模图案列的成像位置和位于基板搬送方向最下游的多个第一及第二TFT形成部23、24一致时开始。之后的脉冲激光L的照射时刻与第一实施方式相同。
此外，在上述第一及第二实施方式中，对在搬送基板6的同时实施激光退火的情况进行了说明，但本发明不限于此，也可以对固定设置的基板6通过一次或多次的激光照射来实施激光退火。该情况下，激光退火可以经由对应于基板6上的多个TFT形成部设置的多个掩模图案29及多个微透镜31或投影透镜41对上述TFT形成部照射不同的照射光量的脉冲激光L而进行。而且，脉冲激光L的不同的照射光量可以调整上述掩模图案29的透射光量而进行。
另外，在上述第一及第二实施方式中，对从一个激光源25放射出的脉冲激光L以不同的照射光量照射至第一及第二TFT形成部23、24的情况进行了说明，但本发明不限于此，也可以具备放射能量不同的两个激光源，将从各激光源放射出的放射能量不同的脉冲激光L分别照射至第一及第二TFT形成部23、24。
而且，在上述的说明中，对有机EL用TFT基板的形成进行了阐述，但本发明不限于此，也可以适用于为了形成多晶硅半导体层的结晶状态不同的多个TFT而进行的非晶硅膜的任何的激光退火处理。

Claims (14)

1.一种激光退火方法，对被覆于基板上的非晶硅膜照射激光而使其结晶化，其特征在于，
对所述基板上的多个薄膜晶体管形成部照射不同的照射光量的激光，从而将所述多个薄膜晶体管形成部的所述非晶硅膜结晶化为不同的结晶状态的多晶硅膜。
2.一种激光退火方法，对被覆于基板上的非晶硅膜照射激光而使其结晶化，其特征在于，
在搬送所述基板的同时对所述基板上的第一及第二薄膜晶体管形成部照射不同的照射光量的激光，从而将所述第一及第二薄膜晶体管形成部的所述非晶硅膜结晶化为不同的结晶状态的多晶硅膜。
3.如权利要求2所述的激光退火方法，其特征在于，
所述第一及第二薄膜晶体管形成部的所述非晶硅膜的结晶化，通过经由沿与所述基板的搬送方向交叉的方向并排而设置于遮光掩模的多个掩模图案的激光的一次照射而完成。
4.如权利要求2所述的激光退火方法，其特征在于，
所述第一及第二薄膜晶体管形成部的所述非晶硅膜的结晶化，通过经由沿所述基板的搬送方向及与该所述搬送方向同一方向交叉的方向并排而设置于遮光掩模的多个掩模图案中的、沿所述基板的搬送方向并排的多个所述掩模图案的激光的多重照射而实施。
5.如权利要求3或4所述的激光退火方法，其特征在于，
对于所述第一及第二薄膜晶体管形成部的所述激光的不同的照射光量，以多个所述掩模图案中、与所述第二薄膜晶体管形成部对应的掩模图案的透射光量比与所述第一薄膜晶体管形成部对应的掩模图案的透射光量小的方式进行调整而得到。
6.如权利要求4所述的激光退火方法，其特征在于，
对于所述第一及第二薄膜晶体管形成部的所述激光的不同的照射光量，以多个所述掩模图案中、与所述第二薄膜晶体管形成部相对应地沿所述基板的搬送方向并排的多个所述掩模图案的个数比与所述第一薄膜晶体管形成部对应地沿所述搬送方向同一方向设置的多个所述掩模图案的个数少的方式进行调整而得到。
7.如权利要求3或4所述的激光退火方法，其特征在于，
所述激光对所述基板的照射经由与多个所述掩模图案个别地对应地设置于所述遮光掩模的所述基板侧的多个微透镜来进行。
8.如权利要求3或4所述的激光退火方法，其特征在于，
所述激光对所述基板的照射经由将多个所述掩模图案缩小投影至所述基板上的投影透镜来进行。
9.一种激光退火装置，对被覆于基板上的非晶硅膜照射激光而使其结晶化，其特征在于，具备：
搬送单元，其搬送所述基板；
遮光掩模，其与所述搬送单元的搬送面相向而配置，与所述基板上的第一及第二薄膜晶体管形成部对应地设置有多个掩模图案；
投影光学系统，其设置于所述遮光掩模的所述搬送单元侧，将多个所述掩模图案成像于所述基板上，
所述遮光掩模在与所述基板的搬送方向交叉的方向、或所述基板的搬送方向及与所述搬送方向同一方向交叉的方向并排具有多个所述掩模图案，对所述第一及第二薄膜晶体管形成部照射不同的照射光量的激光，并以对应于所述第二薄膜晶体管形成部的掩模图案的透射光量比对应于所述第一薄膜晶体管形成部的掩模图案的透射光量小的方式进行调整，以使所述第一及第二薄膜晶体管形成部的所述非晶硅膜结晶化为不同的结晶状态的多晶硅膜。
10.一种激光退火装置，对被覆于基板上的非晶硅膜照射激光而使其结晶化，其特征在于，具备：
搬送单元，其搬送所述基板；
遮光掩模，其与所述搬送单元的搬送面相向而配置，与所述基板上的第一及第二薄膜晶体管形成部对应地设置有多个掩模图案；
投影光学系统，其设置于所述遮光掩模的所述搬送单元侧，将多个所述掩模图案成像于所述基板上，
所述遮光掩模在所述基板的搬送方向及与该搬送方向同一方向交叉的方向并排具有多个所述掩模图案，对所述第一及第二薄膜晶体管形成部照射不同的照射光量的激光，并以与所述第二薄膜晶体管形成部对应地沿所述基板的搬送方向并排的多个所述掩模图案的个数比与所述第一薄膜晶体管形成部对应地沿该搬送方向并排的多个所述掩模图案的个数少的方式进行调整，以使所述第一及第二薄膜晶体管形成部的所述非晶硅膜结晶化为不同的结晶状态的多晶硅膜。
11.如权利要求9或10所述的激光退火装置，其特征在于，
所述投影光学系统是与多个所述掩模图案个别地对应地设置的多个微透镜。
12.如权利要求9或10所述的激光退火装置，其特征在于，
所述投影光学系统是将多个所述掩模图案缩小投影至所述基板上的投影透镜。
13.一种薄膜晶体管基板，在基板上设置有驱动像素的多个驱动用薄膜晶体管、以及为了选择所述像素而使所述驱动用薄膜晶体管动作的多个选择用薄膜晶体管，其特征在于，
所述驱动用薄膜晶体管和所述选择用薄膜晶体管的多晶硅半导体层的结晶状态不同。
14.如权利要求13所述的薄膜晶体管基板，其特征在于，
所述驱动用薄膜晶体管的多晶硅半导体层的结晶粒径或电子移动度比所述选择用薄膜晶体管的多晶硅半导体层的结晶粒径或电子移动度大。
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