JP6797531B2 - レーザアニーリング装置、及びそれを利用したディスプレイ装置の製造方法 - Google Patents

レーザアニーリング装置、及びそれを利用したディスプレイ装置の製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、レーザアニーリング装置、及びそれを利用したディスプレイ装置の製造方法に係り、さらに詳細には、製造過程で不良発生率を低くすることができるレーザアニーリング装置、及びそれを利用したディスプレイ装置の製造方法に関する。
一般的に、有機発光ディスプレイ装置や液晶ディスプレイ装置などは、各画素の発光の有無や発光程度を、各画素の画素電極に電気的に連結された薄膜トランジスタなどで制御する。かような薄膜トランジスタは、半導体層を含むが、半導体層は、結晶質シリコン層を含む。従って、ディスプレイ装置の製造過程において、非晶質シリコン層を結晶質シリコン層に変換する。
かような結晶化過程においては、レーザビームを非晶質シリコン層に照射し、それを結晶質シリコン層に変換させるレーザアニーリング法が主に使用される。このとき、非晶質シリコン層に照射されるレーザビームは、一方向に延びるラインレーザビーム（line laser beam）、すなわち、直線状に延びる照射スポットを基板上に生成するものであるために、広い面積の非晶質シリコン層を結晶質シリコン層に変換させるためには、非晶質シリコン層が形成された基板を移動させながらラインレーザビームを複数回照射する。
しかし、かような従来のレーザアニーリング装置、及びそれを利用したディスプレイ装置の製造方法には、そのように形成された結晶質シリコン層を利用してディスプレイ装置を製造するとき、ディスプレイ装置で具現されるイメージに縞模様の染みが発生するという問題点があった。
本発明は、前述のような問題点を含んで多くの問題点を解決するためのものであり、製造過程において不良発生率を低くすることができるレーザアニーリング装置、及びそれを利用したディスプレイ装置の製造方法を提供することを目的にする。しかし、かような課題は、例示的なものであり、それによって本発明の範囲が限定されるものではない。
本発明の一観点によれば、非晶質シリコン層が形成された基板が配置される基板支持部と、第１方向に延長されたラインレーザビーム（line laser beam）を、前記基板支持部上に配置された基板に照射することができるレーザビーム照射ユニットと、前記基板支持部を、第１方向、または前記第１方向と交差する第２方向に移動させることができ、前記基板支持部を、前記第１方向及び前記第２方向によって定義された第１平面内で回転させることができる基板移動部と、を具備し、前記基板移動部は、非晶質シリコン層が形成された基板が配置された前記基板支持部を９０°より小さい角度であるθだけだけ回転させた状態で、前記基板支持部を前記第１方向に移動させながら、前記第２方向に移動させ、前記レーザビーム照射ユニットは、前記基板移動部が前記基板支持部を移動させる間、前記基板支持部上に配置された非晶質シリコン層が形成された基板上に、ラインレーザビームを複数回照射するレーザアニーリング装置が提供される。角度θは、好ましい実施形態において１〜４５°とすることができ、他の好ましい実施形態において１〜３０°とすることができ、さらに他の好ましい実施形態において２〜２０°、例えば３〜１５°とすることができる。
前記第１方向及び前記第２方向は、相互に垂直であり、前記基板移動部が、前記基板支持部を前記第２方向に移動させる速度をＶとするとき、前記基板移動部が、前記基板支持部を前記第１方向に移動させる速度は、Ｖｔａｎθである。
相互離隔して位置し、前記第１方向またはその反対方向への動きによって、前記レーザビーム照射ユニットから照射されるラインレーザビームを遮蔽する遮蔽領域の面積を増減させることができる第１ビームカッタ及び第２ビームカッタをさらに具備することができる。
このとき、前記基板移動部が、前記基板支持部を第２方向に移動させるにつれて、前記第１ビームカッタが前記レーザビーム照射ユニットから照射されるラインレーザビームを遮蔽する遮蔽領域の面積が小さくなるようにすることができる。そして、前記基板移動部が、前記基板支持部を第２方向に移動させるにつれて、前記第２ビームカッタが前記レーザビーム照射ユニットから照射されるラインレーザビームを遮蔽する遮蔽領域の面積が大きくなるようにすることができる。
一方、前記第１平面と平行な平面内において、時計回り方向または反時計回り方向に回転することにより、前記レーザビーム照射ユニットから照射されるラインレーザビームを遮蔽する遮蔽領域の面積を増減させることができる第１ビームカッタ及び第２ビームカッタをさらに具備することができる。
その場合、前記基板移動部が、前記基板支持部を第２方向に移動させるにつれて、前記第１ビームカッタが、前記レーザビーム照射ユニットから照射されるラインレーザビームを遮蔽する遮蔽領域の面積が小さくなるようにすることができる。
そして、前記基板移動部が、前記基板支持部を第２方向に移動させるにつれて、前記第２ビームカッタが前記レーザビーム照射ユニットから照射されるラインレーザビームを遮蔽する遮蔽領域の面積が大きくなるようにすることができる。
一方、前記レーザビーム照射ユニットを外部に位置させ、前記基板支持部を内部に位置させ、ウィンドウを介して、前記レーザビーム照射ユニットから照射されるラインレーザビームを、前記基板支持部上に配置された基板に照射させるチャンバをさらに具備し、前記第１ビームカッタ及び前記第２ビームカッタは、前記チャンバ内部に位置させるようにすることができる。
本発明の他の一観点によれば、基板上に非晶質シリコン層を形成する段階と、非晶質シリコン層を結晶質シリコン層に変換させるために、非晶質シリコン層に、第１方向に延びるラインレーザビームを照射する段階と、を含み、前記ラインレーザビームを照射する段階は、非晶質シリコン層が形成された基板を、第１方向と交差する第２方向、及び第１方向によって定義された第１平面内において、９０°より小さい角度であるθだけ回転させた状態で、非晶質シリコン層が形成された基板を第１方向に移動させながら、第１方向と交差する第２方向に移動させる間、複数回ラインレーザビームを照射する段階であるディスプレイ装置の製造方法が提供される。
第１方向と第２方向は、相互に垂直であり、前記ラインレーザビームを照射する段階において、基板を第２方向に移動させる速度をＶとするとき、前記ラインレーザビームを照射する段階において、基板を第１方向に移動させる速度は、Ｖｔａｎθである。
一方、前記ラインレーザビームを照射する段階において、基板を第２方向に移動させるとき、第１ビームカッタがラインレーザビームの少なくとも一部を遮蔽するが、基板を第２方向に移動させるにつれて、第１ビームカッタが第１方向、または第１方向の反対方向に動き、ラインレーザビームを遮蔽する遮蔽領域の面積が小さくなるようにすることができる。
そして、前記ラインレーザビームを照射する段階において、基板を第２方向に移動させるとき、第２ビームカッタがラインレーザビームの少なくとも一部を遮蔽するが、基板を第２方向に移動させるにつれて、第２ビームカッタが第１方向、または第１方向の反対方向に動き、ラインレーザビームを遮蔽する遮蔽領域の面積が大きくなるようにすることができる。
一方、前記ラインレーザビームを照射する段階において、基板を第２方向に移動させるとき、第１ビームカッタがラインレーザビームの少なくとも一部を遮蔽するが、基板を第２方向に移動させるにつれて、第１ビームカッタが第１平面と平行な平面内において、時計回り方向または反時計回り方向に回転し、ラインレーザビームを遮蔽する遮蔽領域の面積が小さくなるようにすることができる。
そして、前記ラインレーザビームを照射する段階において、基板を第２方向に移動させるとき、第２ビームカッタがラインレーザビームの少なくとも一部を遮蔽するが、基板を第２方向に移動させるにつれて、第２ビームカッタが第１平面と平行な平面内において、時計回り方向または反時計回り方向に回転し、ラインレーザビームを遮蔽する遮蔽領域の面積が大きくなるようにすることができる。
前記ラインレーザビームを照射する段階は、ラインレーザビームを、チャンバのウィンドウを介して、チャンバ内の非晶質シリコン層に照射する段階であり、第１ビームカッタ及び第２ビームカッタは、チャンバ内に位置させることができる。
本発明の一実施形態によれば、製造過程において不良発生率を低くすることができるレーザアニーリング装置、及びそれを利用したディスプレイ装置の製造方法を具現することができる。かような効果によって、本発明の範囲が限定されるものではないということは言うまでもない。
本発明の一実施形態によるレーザアニーリング装置を利用して、ディスプレイ装置を製造する過程を概略的に図示する平面図である。 本発明の一実施形態によるレーザアニーリング装置を利用して、ディスプレイ装置を製造する過程を概略的に図示する平面図である。 本発明の一実施形態によるレーザアニーリング装置を利用して、ディスプレイ装置を製造する過程を概略的に図示する平面図である。 本発明の他の一実施形態によるレーザアニーリング装置を利用して、ディスプレイ装置を製造する過程を概略的に図示する平面図である。 本発明の他の一実施形態によるレーザアニーリング装置を利用して、ディスプレイ装置を製造する過程を概略的に図示する平面図である。 本発明の他の一実施形態によるレーザアニーリング装置を利用して、ディスプレイ装置を製造する過程を概略的に図示する平面図である。 本発明のさらに他の一実施形態によるレーザアニーリング装置を利用して、ディスプレイ装置を製造する過程を概略的に図示する平面図である。 本発明のさらに他の一実施形態によるレーザアニーリング装置を利用して、ディスプレイ装置を製造する過程を概略的に図示する平面図である。 本発明のさらに他の一実施形態によるレーザアニーリング装置を利用して、ディスプレイ装置を製造する過程を概略的に図示する平面図である。 本発明のさらに他の一実施形態によるレーザアニーリング装置を利用して、ディスプレイ装置を製造する過程を概略的に図示する平面図である。 本発明のさらに他の一実施形態によるレーザアニーリング装置を利用して、ディスプレイ装置を製造する過程を概略的に図示する平面図である。 本発明のさらに他の一実施形態によるレーザアニーリング装置を利用して、ディスプレイ装置を製造する過程を概略的に図示する側面概念図である。 本発明のさらに他の一実施形態によるレーザアニーリング装置を利用して、ディスプレイ装置を製造する過程を概略的に図示する側面概念図である。 本発明のさらに他の一実施形態によるレーザアニーリング装置を利用して、ディスプレイ装置を製造する過程を概略的に図示する平面図である。 本発明のさらに他の一実施形態によるレーザアニーリング装置を利用して、ディスプレイ装置を製造する過程を概略的に図示する平面図である。 本発明のさらに他の一実施形態によるレーザアニーリング装置を利用して、ディスプレイ装置を製造する過程を概略的に図示する平面図である。 本発明のさらに他の一実施形態によるレーザアニーリング装置を利用して、ディスプレイ装置を製造する過程を概略的に図示する平面図である。 本発明のさらに他の一実施形態によるレーザアニーリング装置を利用して、ディスプレイ装置を製造する過程を概略的に図示する平面図である。 本発明のさらに他の一実施形態によるレーザアニーリング装置を利用して、ディスプレイ装置を製造する過程を概略的に図示する平面図である。
本発明は、多様な変換を加えることができ、さまざまな実施形態を有することができるが、特定実施形態を図面に例示し、詳細な説明において詳細に説明する。本発明の効果、特徴、及びそれらを達成する方法は、図面と共に詳細に説明する実施形態を参照すれば、明確になるであろう。しかし、本発明は、以下で開示する実施形態に限定されるものではなく、多様な形態で具現されるのである。
以下、添付された図面を参照し、本発明の実施形態について詳細に説明するが、図面を参照して説明するとき、同一であるか対応する構成要素は、同一図面符号を付与し、それについての重複説明は省略する。
以下の実施形態において、層、膜、領域、板のような各種構成要素が異なる構成要素の「上に」あるとするとき、それは、他の構成要素の「真上に」ある場合だけではなく、その間に他の構成要素が介在された場合も含む。また、説明の便宜のために、図面においては、構成要素がその大きさが誇張されていたり縮小されていたりする。例えば、図面に示された各構成の大きさ及び厚みは、説明の便宜のために任意に示されており、本発明は、必ずしも図示されているところに限定されるものではない。
以下の実施形態において、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸は、直交座標系上の３軸に限定されるものではなく、それらを含む広い意味に解釈されるものである。例えば、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸は、互いに直交することもあり、互いに直交せずに、互いに異なる方向を指すこともある。
図１ないし図３は、本発明の一実施形態によるレーザアニーリング装置を利用して、ディスプレイ装置を製造する過程を概略的に図示する平面図である。本実施形態によるレーザアニーリング装置は、基板支持部１０、レーザビーム照射ユニット（図示せず）及び基板移動部（図示せず）を具備する。
基板支持部１０には、非晶質シリコン層３が形成された基板１が配置される。基板移動部は、かような基板支持部１０を移動させることができる。具体的には、基板移動部は、基板支持部１０を第１方向（例えば、＋ｘ方向、例えば図１中の右方向）、または前記第１方向（＋ｘ方向）と交差する第２方向（例えば、＋ｙ方向、例えば図１中の上方向）に移動させることができる。なお、本実施形態では、図１中の＋ｘ方向（右方向）と反対側の左方向を−ｘ方向とし、図１中の＋ｙ方向（上方向）と反対側の下方向を−ｙ方向とする。
また、基板移動部は、基板支持部１０を第１方向（＋ｘ方向）及び第２方向（＋ｙ方向）によって定義された第１平面（ｘｙ平面）内で回転させることができる。ここで、第２方向（＋ｙ方向）は、第１方向（＋ｘ方向）に対して垂直でもあるが、本発明は、必ずしもそれに限定されるものではない。以下では、便宜上、第２方向が第１方向に対して垂直である場合について説明する。
レーザビーム照射ユニットは、第１方向（＋ｘ方向）に延長されたラインレーザビームＬＢを、基板支持部１０上に配置された基板１に照射することができる。レーザビーム照射ユニットと、基板支持部１０上に配置された基板１との間には、レーザビームが通過する多様な光学系が配置されてもよいということは言うまでもない。レーザビーム照射ユニットは、例えば、ライン形態のエキシマレーザビームを照射することができる。
従来は、基板１の長軸や短軸が、ラインレーザビームＬＢの延長方向である第１方向（＋ｘ方向）に垂直である状態で、基板移動部が基板支持部１０を、第１方向に垂直である第２方向（＋ｙ方向）に移動させ、基板移動部が基板支持部１０を移動させる間、レーザビーム照射ユニットがラインレーザビームＬＢを、複数回照射することにより、基板１上の非晶質シリコン層３を結晶質シリコン層に変換させた。しかし、そのように形成された結晶質シリコン層を利用して、ディスプレイ装置を製造するとき、ディスプレイ装置で具現されるイメージに縞模様の染みが発生するという問題点があった。
具体的には、レーザアニーリング中、基板１のエッジのうち、ラインレーザビームＬＢの延長方向である第１方向（＋ｘ方向）と平行なエッジ（端辺）が存在する。かようなエッジを第１エッジとするならば、それによって、そのように形成された結晶質シリコン層を利用して、複数個の薄膜トランジスタを形成すれば、基板１の第１エッジに平行な仮想ラインそれぞれにおいて、その当該仮想ライン上に位置した薄膜トランジスタのスレショルド電圧であるＶｔｈは、ほぼ同一になるが、異なる仮想ライン上に位置した薄膜トランジスタの場合、Ｖｔｈが互いに異なる。つまり、一の仮想ライン上の薄膜トランジスタのスレショルド電圧であるＶｔｈと、一の仮想ラインとは異なる別の仮想ライン上の薄膜トランジスタのスレショルド電圧であるＶｔｈと、は互いに異なる。
それによって、かような薄膜トランジスタに電気的に連結されたディスプレイ素子を形成する場合、ディスプレイ装置で具現されるイメージに、基板１の第１エッジに平行な縞模様の染みが発生するという問題点があった。
従って、本実施形態によるレーザアニーリング装置の場合、そのような問題点を発生させないように、図１に図示されているように、基板移動部が、非晶質シリコン層３が形成された基板１が配置された基板支持部１０を、９０°より小さい角度であるθだけ回転させる。図１では、基板支持部１０は、基板支持部１０の左下を中心として、＋ｙ方向に対して時計回りに回転しており、基板支持部１０の左辺と＋ｙ方向との成す角がθである。
そして、そのように基板支持部１０を回転させた状態で、基板移動部は、図２及び図３に図示されているように、基板支持部１０を第２方向（＋ｙ方向）に移動させる。
そのようにレーザアニーリングを実施する場合、ラインレーザビームＬＢの延長方向（＋ｘ方向）が基板１のエッジに平行ではなくなる。その結果、そのように形成された結晶質シリコン層を利用して、複数個の薄膜トランジスタを形成し、それらに電気的に連結されたディスプレイ素子を形成する場合、基板１のエッジに平行な仮想ラインそれぞれにおいて、その当該仮想ライン上に位置した薄膜トランジスタのＶｔｈが互いに異なる。それによって、基板１上の薄膜トランジスタのＶｔｈ分布が、基板１にわたって全体的に均一になる。例えば、一の仮想ライン上の複数の薄膜トランジスタのスレショルド電圧であるＶｔｈは、同一ではなく様々な値となる。同様に、一の仮想ラインとは異なる別の仮想ライン上の薄膜トランジスタのスレショルド電圧であるＶｔｈもまた、同一ではなく様々な値となる。このとき、基板１上の薄膜トランジスタのＶｔｈ分布が、基板１にわたって全体的に均一となり、例えば、一の仮想ライン上の複数の薄膜トランジスタのＶｔｈの多様性と、別の仮想ライン上の薄膜トランジスタのＶｔｈの多様性とは、同程度となり得る。従って、かような薄膜トランジスタに電気的に連結されたディスプレイ素子を形成し、ディスプレイ装置を製造すれば、ディスプレイ装置で具現されるイメージに、従来のような縞模様の染みが発生することを効果的に防止したり抑制したりすることができる。
ただし、かような本実施形態によるレーザアニーリング装置、及びそれを利用したディスプレイ装置の製造方法の場合、基板１の多くの部分を損傷させ、またディスプレイ装置の製造過程において、不良率が高くなることもあるという問題点がある。具体的には、図２及び図３に図示されているように、基板移動部が基板支持部１０を第２方向（＋ｙ方向）に移動させながら、基板１上の非晶質シリコン層３に、ラインレーザビームＬＢを複数回照射すれば、基板１の非晶質シリコン層３で覆われていない部分にも、ラインレーザビームＬＢが照射される。非晶質シリコン層３で覆われていない部分の照射領域として、図２では、基板１の右上端領域ＢＡ１、及び左上端領域ＢＡ２にラインレーザビームＬＢが照射されるところを図示しており、図３では、それ以外に、基板１の左下端領域ＢＡ３、及び右下端領域ＢＡ４にラインレーザビームＬＢが照射されるところを図示している。
３，０００ｎｍ厚以上の非晶質シリコン層３は、入射したラインレーザビームＬＢを９９％以上吸収するので、基板１の非晶質シリコン層３下部に位置した部分は、ラインレーザビームＬＢによって影響をほぼ受けない。しかし、基板１の非晶質シリコン層３が存在しない前述のような右上端領域ＢＡ１、左上端領域ＢＡ２、左下端領域ＢＡ３及び右下端領域ＢＡ４は、ラインレーザビームＬＢによって基板１の非晶質シリコン層３下部に位置した部分が損傷しうる。特に、フレキシブルディスプレイ装置を具現するために、基板１がポリイミドなどによって形成される場合、基板１の当該領域は、ラインレーザビームＬＢが照射されることにより、一部分が焼けたりし、その過程においてパーティクルが発生し、非晶質シリコン層３や、結晶化された結晶質シリコン層の上に残存し、その後不良を引き起こすこともある。従って、基板１の非晶質シリコン層３が存在しない部分として、ラインレーザビームＬＢが照射される領域の広さを最小化することが必要である。
非晶質シリコン層３が基板１の全面を覆うことを考慮することもできるということは言うまでもない。しかし、非晶質シリコン層３が基板１の全面を覆うとしても、基板１のエッジ近傍での非晶質シリコン層３の厚みは、基板１の中央部分での厚みより薄くなってしまう。従って、その場合、基板１のエッジ近傍では、ラインレーザビームＬＢのエネルギーが、非晶質シリコン層３に十分に吸収されないまま、その下部の基板１で伝達され、前述のところと同一であるか類似した問題点が発生する。
または、ラインレーザビームＬＢの第１方向（＋ｘ方向）への長さを短くすることにより、非晶質シリコン層３で覆われていない基板１の部分に、ラインレーザビームＬＢが照射されないようにすることを考慮することもできる。しかし、その場合、非晶質シリコン層３の一部領域にも、ラインレーザビームＬＢが照射されず、結晶化がなされないという問題点が発生する。
図４ないし図６は、前述のような問題点を解決するための、本発明の他の一実施形態によるレーザアニーリング装置を利用して、ディスプレイ装置を製造する過程を概略的に図示する平面図である。本実施形態によるレーザアニーリング装置も、基板支持部１０、レーザビーム照射ユニット（図示せず）及び基板移動部（図示せず）を具備する。しかし、レーザアニーリング過程での各構成要素の具体的な動作が、前述の実施形態によるレーザアニーリング装置の各構成要素の具体的な動作と異なる。
本実施形態によるレーザアニーリング装置の場合、図４に図示されているように、基板移動部が、非晶質シリコン層３が形成された基板１が配置された基板支持部１０を９０°より小さい角度であるθだけ回転させる。図４では、基板移動部が基板支持部１０を時計回り方向にθだけ回転させたところを図示している。それによって、ラインレーザビームＬＢの延長方向にある第１方向（＋ｘ方向）が基板１のエッジに平行ではなくなる。
そのように基板支持部１０を回転させた状態で、基板移動部は、図４ないし図６に図示されているように、基板支持部１０を移動させる。具体的には、基板移動部は、基板支持部１０を第１方向（＋ｘ方向）に移動させながら、第２方向（＋ｙ方向）に移動させる。それは、基板移動部が、基板支持部１０を第２方向（＋ｙ方向）だけに移動させる前述の実施形態によるレーザアニーリング装置と異なる点である。そして、そのように基板移動部が、基板支持部１０を第１方向（＋ｘ方向）に移動させながら、第２方向（＋ｙ方向）に移動させる間、レーザビーム照射ユニットは、基板支持部１０上に配置された非晶質シリコン層３が形成された基板１上に、ラインレーザビームＬＢを複数回照射し、非晶質シリコン層３を結晶質シリコン層に変換させる。
そのようにレーザアニーリングを実施すれば、図４に図示されているように、レーザアニーリング初期には、非晶質シリコン層３で覆われていない基板１の右上端領域ＢＡ１にも、ラインレーザビームＬＢが照射される。しかし、非晶質シリコン層３で覆われていない基板１の左上端領域には、ラインレーザビームＬＢが照射されない。それは、ラインレーザビームＬＢの第１方向（＋ｘ方向）への長さＬが制限されるからである。そのラインレーザビームＬＢの第１方向（＋ｘ方向）への長さＬは、基板移動部が、基板支持部１０を回転させていないときの非晶質シリコン層３の第１方向（＋ｘ方向）への長さＬｏに対して、Ｌ＝ＬｏＸｃｏｓθの関係を有することができる。
その後、基板移動部は、基板支持部１０を第１方向（＋ｘ方向）に移動させながら、第２方向（＋ｙ方向）に移動させ、その間レーザビーム照射ユニットは、基板支持部１０上に配置された非晶質シリコン層３が形成された基板１上にラインレーザビームＬＢを複数回照射し、非晶質シリコン層３を結晶質シリコン層に変換させる。基板移動部が基板支持部１０を第２方向（＋ｙ方向）だけに移動させるならば、ラインレーザビームＬＢの長さＬが、前述の実施形態によるレーザアニーリング装置でのラインレーザビームＬＢの長さより短いから、非晶質シリコン層３の領域において、ラインレーザビームＬＢが照射されない領域の面積が急増する。しかし、本実施形態によるレーザアニーリング装置の場合、図４ないし図６に図示されているように、基板移動部が、基板支持部１０を第１方向（＋ｘ方向）に移動させながら、第２方向（＋ｙ方向）に移動させる。従って、基板１上の非晶質シリコン層３のほとんどにラインレーザビームＬＢが照射される。
そのとき、図６に図示されているように、レーザアニーリング後期には、非晶質シリコン層３で覆われていない基板１の左下端領域ＢＡ３にも、ラインレーザビームＬＢが照射される。しかし、非晶質シリコン層３で覆われていない基板１の右下端領域には、ラインレーザビームＬＢが照射されない。
このように、本実施形態によるレーザ結晶化装置の場合、基板１上の非晶質シリコン層３の全領域、またはほとんどの領域に、ラインレーザビームＬＢを照射し、それを結晶質シリコン層に変換させながらも、基板１の非晶質シリコン層３で覆われていない部分のうち、ラインレーザビームＬＢが照射される部分の面積を画期的に減らすことができる。それによって、ポリイミドなどの高分子物質によって形成された基板１が、レーザアニーリング過程において損傷されることを防止したり、損傷発生率を画期的に低下させたりすることができる。また、その後、薄膜トランジスタ形成やディスプレイ素子形成の過程でも、不良発生を防止したり、その発生率を画期的に低下させたりすることができる。
一方、基板移動部が、基板支持部１０を第１方向（＋ｘ方向）に移動させながら、第２方向（＋ｙ方向）に移動させるとき、第２方向（＋ｙ方向）への移動速度と、第１方向（＋ｘ方向）への移動速度とを適切に調節する必要がある。それは、図４ないし図６に図示されているように、θだけ回転された非晶質シリコン層３の（＋ｘ方向及び−ｘ方向）エッジが、ラインレーザビームＬＢの両端に対応して位置するように、基板移動部が基板支持部１０を移動させる必要があるからである。従って、基板移動部が、基板支持部１０を第２方向（＋ｙ方向）に移動させる速度をＶとするとき、基板移動部が、基板支持部１０を第１方向（＋ｘ方向）に移動させる速度は、Ｖｔａｎθになるようにする必要がある。
図７ないし図１１は、本発明のさらに他の一実施形態によるレーザアニーリング装置を利用して、ディスプレイ装置を製造する過程を概略的に図示する平面図である。本実施形態によるレーザアニーリング装置の場合、図４ないし図６を参照して説明した実施形態によるレーザアニーリング装置と異なり、第１ビームカッタＢＣ１及び第２ビームカッタＢＣ２をさらに具備する。第１ビームカッタＢＣ１及び第２ビームカッタＢＣ２は、レーザビーム照射ユニットから照射されるラインレーザビームＬＢの少なくとも一部を遮蔽することができるが、第１ビームカッタＢＣ１及び第２ビームカッタＢＣ２は、第１方向（＋ｘ方向）またはその反対方向（−ｘ方向）に動き、それらがラインレーザビームＬＢを遮蔽する遮蔽領域の面積をレーザアニーリングにおいて増減させることができる。
具体的には、図７に図示されているように、レーザアニーリング初期に、第１ビームカッタＢＣ１は、基板１の上端において、非晶質シリコン層３で覆われていない部分の相当部分にラインレーザビームＬＢが照射されないように、ラインレーザビームＬＢを遮蔽する。そして、図８及び図９に図示されているように、基板移動部が、基板支持部１０を第１方向（＋ｘ方向）に移動させながら、第２方向（＋ｙ方向）に移動させるにつれて、第１ビームカッタＢＣ１は、第１方向（＋ｘ方向）に動き、第１ビームカッタＢＣ１が、レーザビーム照射ユニットから照射されるラインレーザビームＬＢを遮蔽する遮蔽領域の面積を小さくする。それは、ラインレーザビームＬＢの照射領域の面積において、非晶質シリコン層３に逹する部分の面積が増大し、基板１に逹する部分の面積が小さくなるからである。このとき、第１ビームカッタＢＣ１は、非晶質シリコン層３で覆われていない部分にラインレーザビームＬＢが照射されないように、基板支持部１０の移動に応じて第１方向（＋ｘ方向）に動く。例えば、図示のようにθが５〜１５°であるとき、第１ビームカッタＢＣ１の第１方向（＋ｘ方向）への移動速度は、基板支持部１０の第１方向（＋ｘ方向）への移動速度よりも格段に大きい。
もし図９に図示されているように、基板移動部が基板支持部１０を第１方向（＋ｘ方向）に移動させながら、第２方向（＋ｙ方向）にさらに移動させ、基板１の非晶質シリコン層３で覆われていない部分に、それ以上ラインレーザビームＬＢが照射されなければ、第１ビームカッタＢＣ１は、ラインレーザビームＬＢを遮蔽しないのである。
その後、基板移動部が続けて基板支持部１０を第１方向（＋ｘ方向）に移動させながら、第２方向（＋ｙ方向）に移動させ、そうしながら図１０に図示されているように、ラインレーザビームＬＢは、非晶質シリコン層３に照射される。その後、図１１に図示されているように、非晶質シリコン層３の下端にラインレーザビームＬＢが照射されるとき、基板１の下端において、非晶質シリコン層３で覆われていない部分の相当部分にラインレーザビームＬＢが照射されないように、第２ビームカッタＢＣ２がラインレーザビームＬＢを遮蔽し始める。このように、図１０及び図１１に図示されているように、基板移動部が続けて基板支持部１０を第１方向（＋ｘ方向）に移動させながら、第２方向（＋ｙ方向）に移動させるにつれて、第２ビームカッタＢＣ２は、第１方向（＋ｘ方向）に動き、第２ビームカッタＢＣ２が、レーザビーム照射ユニットから照射されるラインレーザビームＬＢを遮蔽する遮蔽領域の面積が大きくなる。これにより、基板１下端のほとんどの領域において、ラインレーザビームＬＢが照射されることを防止したり、照射される程度を最小化させたりする。このとき、第２ビームカッタＢＣ２は、非晶質シリコン層３で覆われていない部分にラインレーザビームＬＢが照射されないように、基板支持部１０の移動に応じて第１方向（＋ｘ方向）に動く。例えば、図示のようにθが５〜１５°であるとき、第２ビームカッタＢＣ２の第１方向（＋ｘ方向）への移動速度は、基板支持部１０の第１方向（＋ｘ方向）への移動速度よりも格段に大きい。
かような本実施形態によるレーザアニーリング装置は、図４ないし図６を参照して説明した実施形態によるレーザアニーリング装置と比較するとき、基板１の上端及び下端のほとんどの領域において、ラインレーザビームＬＢが照射されることを防止したり、照射される程度を最小化させたりすることができる。それによって、ポリイミドなどの高分子物質から形成された基板１が、レーザアニーリング過程において損傷されることを防止したり、損傷発生率を画期的に低下させたりすることができる。また、その後、薄膜トランジスタ形成やディスプレイ素子形成の過程でも、不良が発生することを防止したり、その発生率を画期的に低下させたりすることができる。
参考までに、図７ないし図１１に図示されているように、第１ビームカッタＢＣ１の第２方向（＋ｙ方向）での位置、第２ビームカッタＢＣ２の第２方向（＋ｙ方向）での位置、及びラインレーザビームＬＢの位置は固定されており、基板支持部１０は、基板移動部によって移動され、第１ビームカッタＢＣ１及び第２ビームカッタＢＣ２は、第１方向（＋ｘ方向）やその反対方向（−ｘ方向）に直線運動を行うと理解することができる。第１ビームカッタＢＣ１及び第２ビームカッタＢＣ２は、例えば、ガイドレールによって、その運動方向が限定されてもよい。
なお、図７ないし図１１では、基板支持部１０は、＋ｙ方向に移動する。しかし、基板支持部１０が−ｙ方向に移動してもよい。この場合には、図１１→図１０→図９→図８→図７の順に沿って、第１ビームカッタＢＣ１及び第２ビームカッタＢＣ２が移動する。この場合、図１１→図１０の順に示すように、基板支持部１０が−ｙ方向に移動するにつれて、第２ビームカッタＢＣ２は−ｘ方向に運動を行う。また、図９→図８の順に示すように、基板支持部１０が−ｙ方向に移動するにつれて、第１ビームカッタＢＣ１は−ｘ方向に運動を行う。
図１２は、本発明のさらに他の一実施形態によるレーザアニーリング装置を利用して、ディスプレイ装置を製造する過程を概略的に図示する側面概念図である。図１２に図示されているように、レーザアニーリング装置は、チャンバＣＢをさらに具備することができる。レーザビーム照射ユニット（図示せず）は、そのチャンバＣＢの外部に位置し、基板支持部１０は、チャンバＣＢの内部に位置し、チャンバＣＢ内において、基板移動部（図示せず）によって移動される。チャンバＣＢは、ウィンドウＷを有し、レーザビーム照射ユニットから照射されるラインレーザビームＬＢが、光学系ＯＳなどを通過した後、そのウィンドウＷを通過し、基板支持部１０上に配置された基板１上の非晶質シリコン層３に照射される。そのとき、第１ビームカッタＢＣ１及び第２ビームカッタＢＣ２は、チャンバＣＢの＋ｚ方向上部に位置することができる。＋ｚ方向とは、図１２中において上方向である。なお、z方向は、ｘｙ平面に対して概ね垂直な方向である。
一方、ラインレーザビームＬＢは、直進性がすぐれるが、光という基本的特性上、光学的現象である回折などの現象が発生してしまう。例えば、第１ビームカッタＢＣ１及び第２ビームカッタＢＣ２によって、ラインレーザビームＬＢの一部が遮蔽されるとき、第１ビームカッタＢＣ１及び第２ビームカッタＢＣ２によって遮蔽されていないラインレーザビームＬＢの部分が、回折などによって広がることにより、基板１の非晶質シリコン層３で覆われていない部分のうち一部に、意図しないものの、ラインレーザビームＬＢが照射されてしまう。従って、かような問題点が発生しないか、あるいは発生するとしても最小化されるようにするために、図１３に図示されているように、第１ビームカッタＢＣ１及び第２ビームカッタＢＣ２を、チャンバＣＢ内部に位置させることもできる。その場合、第１ビームカッタＢＣ１及び第２ビームカッタＢＣ２と、基板１との距離を画期的に狭めることができる。このとき、第１ビームカッタＢＣ１及び第２ビームカッタＢＣ２と、基板１との距離が狭いため、第１ビームカッタＢＣ１及び第２ビームカッタＢＣ２の間を通過して基板１に進行するラインレーザビームＬＢの広がりが最小化される。それによって、第１ビームカッタＢＣ１及び第２ビームカッタＢＣ２によって遮蔽されていないラインレーザビームＬＢの部分が回折などによって広がっても、その広がりによって、基板１の非晶質シリコン層３で覆われていない部分のうち一部に、意図しないものの、ラインレーザビームＬＢが照射される面積を、最小化させることができる。
図１４ないし図１９は、本発明のさらに他の一実施形態によるレーザアニーリング装置を利用して、ディスプレイ装置を製造する過程を概略的に図示する平面図である。
本実施形態によるレーザアニーリング装置の場合、図７ないし図１１を参照して説明した実施形態によるレーザアニーリング装置と異なり、第１ビームカッタＢＣ１及び第２ビームカッタＢＣ２が直線運動を行うのではなく、回転運動を行う。具体的には、第１ビームカッタＢＣ１及び第２ビームカッタＢＣ２は、第１方向（＋ｘ方向）及び第２方向（＋ｙ方向）によって定義される第１平面と平行な平面内において、時計回り方向または反時計回り方向に回転することにより、レーザビーム照射ユニットから照射されるラインレーザビームＬＢを遮蔽する遮蔽領域の面積を増減させることができる。
具体的には、図１４に図示されているように、レーザアニーリング初期に、第１ビームカッタＢＣ１は、基板１の上端において、非晶質シリコン層３で覆われていない部分の相当部分にラインレーザビームＬＢが照射されないように、ラインレーザビームＬＢを遮蔽する。そして、図１５及び図１６に図示されているように、基板移動部が基板支持部１０を第１方向（＋ｘ方向）に移動させながら、第２方向（＋ｙ方向）に移動させるにつれて、第１ビームカッタＢＣ１は、第１回転軸ＢＣ１Ｃを中心に時計回り方向に回転し、第１ビームカッタＢＣ１がレーザビーム照射ユニットから照射されるラインレーザビームＬＢを遮蔽する遮蔽領域の面積を小さくする。それは、ラインレーザビームＬＢの照射領域の面積において、非晶質シリコン層３に逹する部分の面積が増大し、基板１に逹する部分の面積が小さくなるからである。もし図１６に図示されているように、基板移動部が基板支持部１０を第１方向（＋ｘ方向）に移動させながら、第２方向（＋ｙ方向）にさらに移動させ、基板１の非晶質シリコン層３で覆われていない部分に、それ以上ラインレーザビームＬＢが照射されなければ、第１ビームカッタＢＣ１は、ラインレーザビームＬＢを遮蔽しないことになる。
その後、基板移動部が続けて基板支持部１０を第１方向（＋ｘ方向）に移動させながら、第２方向（＋ｙ方向）に移動させ、そうしながら図１７に図示されているように、ラインレーザビームＬＢは、非晶質シリコン層３に照射される。その後、図１８に図示されているように、非晶質シリコン層３の下端にラインレーザビームＬＢが照射されるとき、基板１の下端において、非晶質シリコン層３で覆われていない部分の相当部分にラインレーザビームＬＢが照射されないように、第２ビームカッタＢＣ２がラインレーザビームＬＢを遮蔽し始める。それは、第２ビームカッタＢＣ２が、第２回転軸ＢＣ２Ｃを中心に反時計回り方向に回転してなされる。
このように、図１８及び図１９に図示されているように、基板移動部が続けて基板支持部１０を第１方向（＋ｘ方向）に移動させながら、第２方向（＋ｙ方向）に移動させるにつれて、第２ビームカッタＢＣ２は、第２回転軸ＢＣ２Ｃを中心に反時計回り方向に続けて回転し、第２ビームカッタＢＣ２がレーザビーム照射ユニットから照射されるラインレーザビームＬＢを遮蔽する遮蔽領域の面積が大きくなる。それにより、基板１の下端のほとんどの領域において、ラインレーザビームＬＢが照射されることを防止したり、照射される程度を最小化させたりする。
かような本実施形態によるレーザアニーリング装置は、図４ないし図６を参照して説明した実施形態によるレーザアニーリング装置と比較するとき、基板１の上端及び下端のほとんどの領域において、ラインレーザビームＬＢが照射されることを防止したり、照射される程度を最小化させたりすることができる。それによって、ポリイミドなどの高分子物質から形成された基板１が、レーザアニーリング過程において損傷されることを防止したり、損傷発生率を画期的に低下させたりすることができる。また、その後、薄膜トランジスタ形成やディスプレイ素子形成の過程でも、不良が発生することを防止したり、その発生率を画期的に低下させたりすることができる。
参考までに、図１４ないし図１９において、ラインレーザビームＬＢの位置、第１回転軸ＢＣ１Ｃの位置、及び第２回転軸ＢＣ２Ｃの位置は固定されており、基板支持部１０は、基板移動部によって移動され、第１ビームカッタＢＣ１及び第２ビームカッタＢＣ２は、回転運動を行うと理解される。そして、かような回転式の第１ビームカッタＢＣ１や第２ビームカッタＢＣ２の場合にも、図１３に図示されているように、チャンバＣＢ内に位置することもできる。
なお、図１４ないし図１９では、基板支持部１０は、＋ｙ方向に移動する。しかし、基板支持部１０が−ｙ方向に移動してもよい。この場合には、図１９→図１８→図１７→図１６→図１５→図１４の順に沿って、第１ビームカッタＢＣ１及び第２ビームカッタＢＣ２が回転運動を行う。この場合、図１９→図１８→図１７の順に示すように、基板支持部１０が−ｙ方向に移動するにつれて、第２ビームカッタＢＣ２は第２回転軸ＢＣ２Ｃを中心に時計回り方向に続けて回転する。また、図１６→図１５→図１４の順にの順に示すように、基板支持部１０が−ｙ方向に移動するにつれて、第１ビームカッタＢＣ１は第１回転軸ＢＣ１Ｃを中心に半時計回り方向に続けて回転する。
以上、レーザアニーリング装置について主に説明したが、本発明は、それらに限定されるものではない。例えば、それらを利用したレーザアニーリング法や、それを利用したディスプレイ装置の製造方法も、本発明の範囲に属するものである。
本発明の一実施形態によるディスプレイ装置の製造方法の場合、基板１上に非晶質シリコン層３を形成する段階と、非晶質シリコン層３を結晶質シリコン層に変換させるために、非晶質シリコン層３に、第１方向（＋ｘ方向）に延長されたラインレーザビームＬＢを照射する段階と、を含んでもよい。そのとき、ラインレーザビームＬＢを照射する段階は、図４ないし図６に図示されているように、非晶質シリコン層３が形成された基板１を、第１方向（＋ｘ方向）及び第２方向（＋ｙ方向）によって定義された第１平面（ｘｙ平面）内において、９０°より小さい角度であるθだけ回転させた状態で、非晶質シリコン層３が形成された基板１を、第１方向（＋ｘ方向）に移動させながら、第１方向（＋ｘ方向）と交差する第２方向（＋ｙ方向）に移動させる間、複数回ラインレーザビームＬＢを照射する段階でもある。
かような本実施形態によるディスプレイ装置の製造方法の場合、図４に図示されているように、レーザアニーリング初期において、非晶質シリコン層３で覆われていない基板１の右上端領域ＢＡ１には、ラインレーザビームＬＢが照射されるが、非晶質シリコン層３で覆われていない基板１の左上端領域には、ラインレーザビームＬＢが照射されない。そして、図６に図示されているように、レーザアニーリング後期において、非晶質シリコン層３で覆われていない基板１の左下端領域ＢＡ３には、ラインレーザビームＬＢが照射されるが、非晶質シリコン層３で覆われていない基板１の右下端領域には、ラインレーザビームＬＢが照射されない。従って、本実施形態によるディスプレイ装置の製造方法の場合、基板１上の非晶質シリコン層３の全領域、またはほとんどの領域にラインレーザビームＬＢを照射し、それを結晶質シリコン層に変換させながらも、基板１の非晶質シリコン層３で覆われていない部分のうち、ラインレーザビームＬＢが照射される部分の面積を画期的に減らすことができる。
一方、その過程において、ラインレーザビームＬＢの第１方向（＋ｘ方向）への長さＬは、基板１を回転させていないときの非晶質シリコン層３の第１方向（＋ｘ方向）への長さＬｏに対して、Ｌ＝ＬｏＸｃｏｓθの関係を有することができる。
一方、基板１を第１方向（＋ｘ方向）に移動させながら、第２方向（＋ｙ方向）に移動させるとき、第２方向（＋ｙ方向）への移動速度、及び第１方向（＋ｘ方向）への移動速度を適切に調節する必要がある。それは、図４ないし図６に図示されているように、θだけ回転された非晶質シリコン層３の（＋ｘ方向及び−ｘ方向）端がラインレーザビームＬＢの両端に対応して位置するように、基板１を移動させる必要があるからである。従って、基板１を第２方向（＋ｙ方向）に移動させる速度をＶとするとき、基板１を第１方向（＋ｘ方向）に移動させる速度は、Ｖｔａｎθになるようにする必要がある。
そのように非晶質シリコン層３を、レーザアニーリングを介して、結晶質シリコン層に変換させた後、それを利用して、複数個の薄膜トランジスタを形成することができる。そして、その薄膜トランジスタに電気的に連結されるディスプレイ素子、例えば、有機発光素子を形成することにより、高い収率でディスプレイ装置を製造することができる。
本発明の他の一実施形態によるディスプレイ装置の製造方法の場合、図７ないし図１１に図示されているように、第１ビームカッタＢＣ１及び第２ビームカッタＢＣ２を利用することができる。具体的には、図７に図示されているように、レーザアニーリング初期に、第１ビームカッタＢＣ１が、基板１の上端において、非晶質シリコン層３で覆われていない部分の相当部分にラインレーザビームＬＢが照射されないように、ラインレーザビームＬＢを遮蔽する。そして、図８及び図９に図示されているように、基板１を第１方向（＋ｘ方向）に移動させながら、第２方向（＋ｙ方向）に移動させるにつれて、第１ビームカッタＢＣ１が第１方向（＋ｘ方向）に動き、第１ビームカッタＢＣ１がラインレーザビームＬＢを遮蔽する遮蔽領域の面積を小さくする。それは、ラインレーザビームＬＢの照射領域の面積において、非晶質シリコン層３に逹する部分の面積が増大し、基板１に逹する部分の面積が小さくなるからである。もし図９に図示されているように、基板１を第１方向（＋ｘ方向）に移動させながら、第２方向（＋ｙ方向）にさらに移動させ、基板１の非晶質シリコン層３で覆われていない部分にそれ以上ラインレーザビームＬＢが照射されなければ、第１ビームカッタＢＣ１は、ラインレーザビームＬＢを遮蔽しないことになる。
その後、基板１を第１方向（＋ｘ方向）に移動させながら、第２方向（＋ｙ方向）に移動させ、そうしながら図１０に図示されているように、ラインレーザビームＬＢは、非晶質シリコン層３に照射される。その後、図１１に図示されているように、非晶質シリコン層３の下端にラインレーザビームＬＢが照射されるとき、基板１の下端において、非晶質シリコン層３で覆われていない部分の相当部分にラインレーザビームＬＢが照射されないように、第２ビームカッタＢＣ２がラインレーザビームＬＢを遮蔽し始める。そして、図１０及び図１１に図示されているように、基板１を続けて第１方向（＋ｘ方向）に移動させながら、第２方向（＋ｙ方向）に移動させるにつれて、第２ビームカッタＢＣ２は、第１方向（＋ｘ方向）に動き、第２ビームカッタＢＣ２がラインレーザビームＬＢを遮蔽する遮蔽領域の面積が大きくなる。それにより、基板１の下端のほとんどの領域において、ラインレーザビームＬＢが照射されることを防止したり、照射される程度を最小化させたりする。
かような本実施形態によるディスプレイ装置の製造方法は、図４ないし図６を参照して説明した実施形態によるディスプレイ装置の製造方法と比較するとき、基板１の上端及び下端のほとんどの領域において、ラインレーザビームＬＢが照射されることを防止したり、照射される程度を最小化させたりすることができる。それによって、ポリイミドなどの高分子物質から形成された基板１が、レーザアニーリング過程において損傷されることを防止したり、損傷発生率を画期的に低下させたりすることができる。また、その後、薄膜トランジスタ形成やディスプレイ素子形成の過程においても、不良が発生することを防止したり、その発生率を画期的に低下させたりすることができる。
本発明の他の一実施形態によるディスプレイ装置の製造方法の場合にも、図１４ないし図１９に図示されているように、第１ビームカッタＢＣ１及び第２ビームカッタＢＣ２を利用することができる。ただし、本実施形態によるディスプレイ装置の製造方法の場合、図７ないし図１１を参照して説明した実施形態によるディスプレイ装置の製造方法と異なり、第１ビームカッタＢＣ１及び第２ビームカッタＢＣ２が直線運動を行うのではなく、回転運動を行う。具体的には、第１ビームカッタＢＣ１及び第２ビームカッタＢＣ２が、第１方向（＋ｘ方向）及び第２方向（＋ｙ方向）によって定義される第１平面（ｘｙ平面）と平行な平面内において、時計回り方向または反時計回り方向に回転することにより、ラインレーザビームＬＢを遮蔽する遮蔽領域の面積を増減させる。
具体的には、図１４に図示されているように、レーザアニーリング初期に、第１ビームカッタＢＣ１は、基板１の上端において、非晶質シリコン層３で覆われていない部分の相当部分にラインレーザビームＬＢが照射されないように、ラインレーザビームＬＢを遮蔽する。そして、図１５及び図１６に図示されているように、基板１を第１方向（＋ｘ方向）に移動させながら、第２方向（＋ｙ方向）に移動させることにより、第１ビームカッタＢＣ１は、第１回転軸ＢＣ１Ｃを中心に時計回り方向に回転し、第１ビームカッタＢＣ１がラインレーザビームＬＢを遮蔽する遮蔽領域の面積を小さくする。それは、ラインレーザビームＬＢの照射領域の面積において、非晶質シリコン層３に逹する部分の面積が増大し、基板１に逹する部分の面積が小さくなるからである。もし図１６に図示されているように、基板１を第１方向（＋ｘ方向）に移動させながら、第２方向（＋ｙ方向）にさらに移動させ、基板１の非晶質シリコン層３で覆われていない部分に、それ以上ラインレーザビームＬＢが照射されなければ、第１ビームカッタＢＣ１は、ラインレーザビームＬＢを遮蔽しないことになる。
その後、基板１を続けて第１方向（＋ｘ方向）に移動させながら、第２方向（＋ｙ方向）に移動させ、そうしながら図１７に図示されているように、ラインレーザビームＬＢは、非晶質シリコン層３に照射される。その後、図１８に図示されているように、非晶質シリコン層３の下端にラインレーザビームＬＢが照射されるとき、基板１の下端において、非晶質シリコン層３で覆われていない部分の相当部分にラインレーザビームＬＢが照射されないように、第２ビームカッタＢＣ２がラインレーザビームＬＢを遮蔽し始める。それは、第２ビームカッタＢＣ２が第２回転軸ＢＣ２Ｃを中心に反時計回り方向に回転してなされる。
そのように、図１８及び図１９に図示されているように、基板１を続けて第１方向（＋ｘ方向）に移動させながら、第２方向（＋ｙ方向）に移動させることにより、第２ビームカッタＢＣ２は、第２回転軸ＢＣ２Ｃを中心に反時計回り方向に続けて回転し、第２ビームカッタＢＣ２がラインレーザビームＬＢを遮蔽する遮蔽領域の面積が大きくなる。それにより、基板１の下端のほとんどの領域において、ラインレーザビームＬＢが照射されることを防止したり、照射される程度を最小化させたりする。
かような本実施形態によるディスプレイ装置の製造方法は、図４ないし図６を参照して説明した実施形態によるディスプレイ装置の製造方法と比較するとき、基板１の上端及び下端のほとんどの領域において、ラインレーザビームＬＢが照射されることを防止したり、照射される程度を最小化させたりすることができる。それによって、ポリイミドなどの高分子物質から形成された基板１が、レーザアニーリング過程において損傷されることを防止したり、損傷発生率を画期的に低下させたりすることができる。また、その後、薄膜トランジスタ形成やディスプレイ素子形成の過程でも、不良が発生することを防止したり、その発生率を画期的に低下させたりすることができる。
なお、上記実施形態では、図１中において、＋ｘ方向（右方向）、−ｘ方向（左方向）、＋ｙ方向（上方向）、−ｙ方向（下方向）とした。しかし、空間における方向は、これに限定されない。例えば、図１中において、＋ｘ方向（左方向）、−ｘ方向（右方向）、＋ｙ方向（下方向）、−ｙ方向（上方向）であってもよい。
そのように本発明は、図面に図示された実施形態を参照して説明したが、それらは例示的なことに過ぎず、当該技術分野で当業者であるならば、それらから多様な変形及び均等な他の実施形態が可能であるという点を理解するであろう。従って、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲の技術的思想によって定められるものである。
本発明のレーザアニーリング装置、及びそれを利用したディスプレイ装置の製造方法は、例えば、ディスプレイ関連の技術分野に効果的に適用可能である。
１ 基板
３ 非晶質シリコン層
１０ 基板支持部
ＢＣ１ 第１ビームカッタ
ＢＣ１Ｃ 第１回転軸
ＢＣ２ 第２ビームカッタ
ＢＣ２Ｃ 第２回転軸

Claims (17)

  1. 非晶質シリコン層が形成された基板が配置される基板支持部と、
    第１方向に延びるラインレーザビームを、前記基板支持部上に配置された基板に照射するレーザビーム照射ユニットと、
    前記基板支持部を、第１方向、または前記第１方向と交差する第２方向に移動させ、前記基板支持部を、前記第１方向及び前記第２方向によって定義された第１平面内で回転させることのできる基板移動部と、を具備し、
    前記基板移動部は、非晶質シリコン層が形成された基板が配置された前記基板支持部を９０°より小さい角度θだけ回転させた状態で、前記基板支持部を前記第１方向に移動させながら、前記第２方向に移動させ、前記レーザビーム照射ユニットは、前記基板移動部が前記基板支持部を移動させる間、前記基板支持部上に配置された非晶質シリコン層が形成された基板上に、ラインレーザビームを複数回照射するレーザアニーリング装置であって、
    前記第１方向及び前記第２方向は、相互垂直であり、前記基板移動部が、前記基板支持部を前記第２方向に移動させる速度をＶとするとき、前記基板移動部が、前記基板支持部を前記第１方向に移動させる速度は、Ｖｔａｎθであり、
    相互離隔して位置し、前記第１方向またはその反対方向への動きに応じて、前記レーザビーム照射ユニットから照射されるラインレーザビームを遮蔽する遮蔽領域の面積を増減させる第１ビームカッタ及び第２ビームカッタをさらに具備し、
    基板支持部が前記第２方向に移動することにより、ラインレーザビームが基板の一方のエッジから他方のエッジへと相対移動するのであり、この相対移動の第１段階では、前記第１平面に対して垂直の方向からの平面図で見た場合、基板の一方のエッジの近傍にて、ラインレーザビームが、基板のエッジと、非晶質シリコン層の領域の縁との間にある、基板の周縁部と、部分的に重なり合い、
    この第１段階にて、ラインレーザビームは、第１ビームカッタにより、基板の周縁部と重なる領域が遮蔽されており、これにより、非晶質シリコン層の領域内にのみ照射がなされ、また、前記相対移動に伴い、遮蔽される長さ領域の面積が小さくなっていくのであり、
    前記相対移動の第２段階にて、ラインレーザビームは、平面図で見た場合、前記第１方向の両端が、非晶質シリコン層の領域の縁と一致し、基板の周縁部とは重ならず、
    前記相対移動の第３段階では、平面図で見た場合、基板の他方のエッジの近傍にて、ラインレーザビームが、基板の周縁部と、部分的に重なり合い、
    この第３段階にて、ラインレーザビームは、第２ビームカッタにより、基板の周縁部と重なる領域が遮蔽されており、これにより、非晶質シリコン層の領域内にのみ照射がなされ、また、前記相対移動に伴い、遮蔽される領域の面積が大きくなっていく
    レーザアニーリング装置。
  2. 第１ビームカッタ及び第２ビームカッタの少なくとも一方は、前記第２方向に移動することにより遮蔽領域の面積を増減させ、これにより、照射される領域の長さを増減させることを特徴とする請求項１に記載のレーザアニーリング装置。
  3. 第１ビームカッタ及び第２ビームカッタの少なくとも一方は、平面図で見た場合に、時計回り方向または反時計回り方向に回転することにより遮蔽領域の面積を増減させ、これにより、照射される領域の長さ及び幅の少なくとも一方を増減させることを特徴とする請求項１に記載のレーザアニーリング装置。
  4. 前記角度θが５〜１５°であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のレーザアニーリング装置。
  5. 前記基板が、ポリイミド、またはその他の高分子物質から形成されたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のレーザアニーリング装置。
  6. 前記レーザビーム照射ユニットを外部に位置させ、前記基板支持部を内部に位置させ、ウィンドウを介して、前記レーザビーム照射ユニットから照射されるラインレーザビームを、前記基板支持部上に配置された基板に照射させるチャンバをさらに具備し、
    前記第１ビームカッタ及び前記第２ビームカッタは、前記チャンバ内部に位置することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のレーザアニーリング装置。
  7. 基板上に非晶質シリコン層を形成する段階と、
    非晶質シリコン層を結晶質シリコン層に変換させるために、非晶質シリコン層に、第１方向に延びるラインレーザビームを照射する段階と、を含み、
    前記ラインレーザビームを照射する段階は、非晶質シリコン層が形成された基板を、第１方向と交差する第２方向、及び第１方向によって定義された第１平面内において、９０°より小さい角度θだけ回転させた状態で、非晶質シリコン層が形成された基板を第１方向に移動させながら、第１方向と交差する第２方向に移動させる間、複数回ラインレーザビームを照射する段階であるディスプレイ装置の製造方法であって、
    第１方向と第２方向は、相互垂直であり、前記ラインレーザビームを照射する段階において、基板を第２方向に移動させる速度をＶとするとき、前記ラインレーザビームを照射する段階において、基板を第１方向に移動させる速度は、Ｖｔａｎθであり、
    前記照射する段階にて、ラインレーザビームが基板の一方のエッジから他方のエッジへと相対移動するのであり、この相対移動の第１段階では、前記第１平面に対して垂直の方向からの平面図で見た場合、基板の一方のエッジの近傍にて、ラインレーザビームが、基板のエッジと、非晶質シリコン層の領域の縁との間にある、基板の周縁部と、部分的に重なり合い、
    この第１段階にて、ラインレーザビームは、第１ビームカッタにより、基板の周縁部と重なる領域が遮蔽されており、これにより、非晶質シリコン層の領域内にのみ照射がなされ、また、前記相対移動に伴い、遮蔽される長さ領域の面積が小さくなっていくのであり、
    前記相対移動の第２段階にて、ラインレーザビームは、平面図で見た場合、前記第１方向の両端が、非晶質シリコン層の領域の縁と一致し、基板の周縁部とは重ならず、
    前記相対移動の第３段階では、平面図で見た場合、基板の他方のエッジの近傍にて、ラインレーザビームが、基板の周縁部と、部分的に重なり合い、
    この第３段階にて、ラインレーザビームは、第２ビームカッタにより、基板の周縁部と重なる領域が遮蔽されており、これにより、非晶質シリコン層の領域内にのみ照射がなされ、また、前記相対移動に伴い、遮蔽される領域の面積が大きくなっていく
    ディスプレイ装置の製造方法。
  8. 前記第１段階において、基板を第２方向に移動させるとき、第１ビームカッタがラインレーザビームの少なくとも一部を遮蔽するが、基板を第２方向に移動させるにつれて、第１ビームカッタが第１方向、または第１方向の反対方向に動き、ラインレーザビームを遮蔽する遮蔽領域の面積が小さくなることを特徴とする請求項７に記載のディスプレイ装置の製造方法。
  9. 前記ラインレーザビームを照射する段階は、ラインレーザビームを、チャンバのウィンドウを介して、チャンバ内の非晶質シリコン層に照射する段階であり、第１ビームカッタ及び第２ビームカッタは、チャンバ内に位置したことを特徴とする請求項８に記載のディスプレイ装置の製造方法。
  10. 前記第３段階において、基板を第２方向に移動させるとき、第２ビームカッタがラインレーザビームの少なくとも一部を遮蔽するが、基板を第２方向に移動させるにつれて、第２ビームカッタが第１方向、または第１方向の反対方向に動き、ラインレーザビームを遮蔽する遮蔽領域の面積が大きくなることを特徴とする請求項７に記載のディスプレイ装置の製造方法。
  11. 前記ラインレーザビームを照射する段階は、ラインレーザビームを、チャンバのウィンドウを介して、チャンバ内の非晶質シリコン層に照射する段階であり、第１ビームカッタ及び第２ビームカッタは、チャンバ内に位置したことを特徴とする請求項１０に記載のディスプレイ装置の製造方法。
  12. 前記第１段階において、基板を第２方向に移動させるとき、第１ビームカッタがラインレーザビームの少なくとも一部を遮蔽するが、基板を第２方向に移動させることにより、第１ビームカッタが第１平面と平行な平面内において、時計回り方向または反時計回り方向に回転し、ラインレーザビームを遮蔽する遮蔽領域の面積が小さくなることを特徴とする請求項７に記載のディスプレイ装置の製造方法。
  13. 前記ラインレーザビームを照射する段階は、ラインレーザビームを、チャンバのウィン
    ドウを介して、チャンバ内の非晶質シリコン層に照射する段階であり、第１ビームカッタ及び第２ビームカッタは、チャンバ内に位置したことを特徴とする請求項１２に記載のディスプレイ装置の製造方法。
  14. 前記第３段階において、基板を第２方向に移動させるとき、第２ビームカッタがラインレーザビームの少なくとも一部を遮蔽するが、基板を第２方向に移動させるにつれて、第２ビームカッタが第１平面と平行な平面内において、時計回り方向または反時計回り方向に回転し、ラインレーザビームを遮蔽する遮蔽領域の面積が大きくなることを特徴とする請求項７に記載のディスプレイ装置の製造方法。
  15. 前記ラインレーザビームを照射する段階は、ラインレーザビームを、チャンバのウィンドウを介して、チャンバ内の非晶質シリコン層に照射する段階であり、第１ビームカッタ及び第２ビームカッタは、チャンバ内に位置したことを特徴とする請求項１４に記載のディスプレイ装置の製造方法。
  16. 前記角度θが５〜１５°であることを特徴とする請求項７〜１５のいずれかに記載のディスプレイ装置の製造方法。
  17. 前記基板が、ポリイミド、またはその他の高分子物質から形成されたことを特徴とする請求項７〜１６のいずれかに記載のディスプレイ装置の製造方法。
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