TWI362694B - - Google Patents

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1362694 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於將線狀之雷射光照射於被照射體之雷射照 射裝置及雷射照射方法，另外關於藉線狀之雷射光之照射 而使半導體膜結晶化之薄膜半導體裝置之製造方法及顯示 裝置之製造方法 【先前技術】

近年來，利用多晶石夕膜所代表之結晶f半導體膜之薄膜 電曰曰體(以下ί冉「TFT」）例如在液晶顯示裝置及有機el (Electro LUminescence ;電致發光）顯示裝置等之顯示裝置 中被使用作為畫素之開關元件及形成控制畫素用之驅動 電路之元件。 作為使非晶質石夕膜（非晶石夕膜）等之非晶質半導體膜結晶 化之方法，已知有利用雷射光（雷射束）之方法（例如參照專 利文獻υ。在此方法中，利用雷射照射農置將線狀之雷射 光照射於非晶質之半導體 體膜以雷射光加熱半導體膜而使 其結晶化。通常，使用你沾Β ;日日化之雷射光為脈衝雷射光， 以此脈衝雷射光瞬間加埶 热牛導體膜使其結晶化，而獲得結 晶質之半導體膜。 圖5係概略地表示以往 之雷射，系射裝置之構成例之圖， (Α)為侧面圖，（Β)為平 _ _ α 十面圖。雷射照射裝置係包含光學系 統51、一對切出構件52、及工作台53。 光學系統5 1係將由夫圍_ 圖不之雷射光源被輸出之雷射光之 剖面（垂直於光軸之杳丨而、 )形成線狀。一對切出構件52係將 123789.doc ^02694 被光學系統51形成線狀之雷射光（線狀束）LB在沿著該雷射 光LB之線長邊方向（圖之左右方向）之X方向切出成為特定 長度。 工作台53係用於支持形成成為被照射體之半導體膜之基 板54。在基板54之主面（上面），在雷射照射前之階段，形 • 成有非晶質之半導體膜55。又，工作台53係被未圖示之工 作台移動機構可移動地支持著。 • 利用包含上述構成之雷射照射裝置，使雷射光照射對象 區域56内之半導體膜55結晶化之情形，將附有作為被照射 體之半導體膜55之基板54載置支持於工作台53，利用光學 - 系統51將由未圖示之雷射光源出射之雷射光之剖面形狀變 換成線狀，藉以由光學系統5丨向基板54照射線狀之雷射光 LB。其時，以一對切出構件52將線狀之雷射光之一部 分（線長邊方向之端部側）遮光，藉以配合基板54之雷射光 照射對象區域56之大小，將雷射光LB切出成為特定長度。 • 又，為了將雷射光照射至基板54上之較寬面積，與照射 雷射光LB之時點同步地使工作台53以一定間距依序向丫方 向移動。其結果，可藉雷射光LB之照射，使半導體膜55結 晶化。 • [專利文獻1 ] 曰本特開2001-15601 7號公報 【發明内容】 [發明所欲解決之問題] 但，在上述以往之雷射照射裝置中，以一對切出構件52 123789.doc 1362694 切出雷射光LB時，雷射光會在各切出構件52之表面（上面） 向上方反射，而有此反射光會對半導體膜之結晶化步驟帶 來不良影響之問題。 就具體的影響而言’有：（1)來自切出構件52之反射光 會回射至雷射光源，使雷射光之輸出發生變動；（2)來自切 出構件52之反射光會回射至光程而與雷射光相干擾，使雷 射光之強度發生變動，或帶來雷射光之局部的強度不均 勻；（3)光學系統51之光學元件會被來自切出構件52之反射 光加熱，藉此同時發生之光學元件之熱膨脹而使雷射光之 光程發生變動，雷射光之強度發生變動，或使雷射光之強 度分佈變得不均勻。 [解決問題之技術手段] 本發明之雷射照射裝置係包含：光學系統，其係將照射 於被照射體之雷射光之剖面形成線狀；及切出構件，其係 在線長邊方向將被此光學系統形成線狀之雷射光切出成特 定長度，並在此切出用之遮光部，設有取入而吸收雷射光 之複數鰭片。 又，本發明之雷射照射方法係在包含形成剖面為線狀之 雷射光之步驟、利用具有遮光部之切出構件將前述線狀之 雷射光在線長邊方向切出成特定長度之步驟、及將前述切 出成特定長度之雷射光照射於被照射體之步驟之雷射照射 方法中，藉由在前述遮光部設置複數鰭片而取入並吸收雷 射光者。 在本發明之雷射照射裝置及雷射照射方法中，在施行雷 123789.doc 1362694 射光之切出之切出構件之讲出 遮光部設有複數鰭片，藉由此等 鰭片取入而吸收雷射光，佶盔 便為切出而被遮光之雷射光不會 如以往一般在切出構件之表面反射。 【實施方式】 [發明之效果] 依據本發明，藉由將照射於切出構件之遮光部之雷射光 取入複數ϋ片而加以吸收’使為切出而被遮光之雷射光不 會在切出構件之表面反射，故可防止在切出構件之反射之 雷射光發生之不良影響β 以下’逐一參照圖式，詳細說明有關本發明之具體的實 施型態。 圖1係概略地表示本發明之實施型態之雷射照射裝置之 構成例之圖’（Α)係側面圖，（Β)係平面圖。雷射照射裝置 係包含光學系統1、一對切出構件2、及工作台3。 光學系統1係將由未圖示之雷射光源所輸出之雷射光之 剖面（垂直於光軸之剖面）形成線狀。雷射光源例如係以脈 衝振盈孓之準b子雷射作為振盥源而輸出脈衝雷射形成之 雷射光。光學系統1例如係利用圓筒型透鏡等之光學元件 所構成。在此光學系統1中，將由雷射光源所輸出之雷射 光變換成例如線長（長邊尺寸）300 mm、線寬（短邊尺 寸）1 00〜500 μπι之線狀雷射光lb。 一對切出構件2係將被光學系統1形成線狀之雷射光（線 狀束）LB在沿著該雷射光lB之線長邊方向（圖之左右方向） 之X方向切出成為特定長度。各切出構件2例如係由鋁等金 123789.doc 1362694 屬材料形成之板狀構件，例如利用未圖示之托架等安裝用 構件安裝於離開工作台3特定距離上方之位置。又，一對 切出構件2係在與X方向平行之同—直線上隔著特^間隔被 配置成對向之狀態。切出雷射光LB之長度決定於一對切出 構件2之間隔（對向距離）。因此，一對切出構件2被設置成 可在雷射光LB之線長邊方向（χ方向）向互相接近或離開之 方向移動，以便可配合後述之雷射光照射對象區域調整雷 射光LB之切出長度。 工作台3係用於支持形成成為被照射體之半導體膜之基 板4。作為基板4，例如使用玻璃基板、半導體基板（矽基 板等）、塑膠基板等。在基板4之主面（上面），在雷射照射 月’J之階段，形成有例如非晶質矽膜構成之非晶質之半導體 膜5。又，工作台3係被未圖示之工作台移動機構可移動地 支持著。利用工作台移動機構之工作台3之移動係為在將 雷射光之照射位置一直固定在垂直於上述線長邊方向之γ 方向之狀態下，將設定於基板4上之雷射光Lb照射於雷射 光照射對象區域6全體而施行。 又’在上述一對切出構件2，分別設有複數鰭片7。各鰭 片7係在切出構件2之上面側被設於雷射光[Β之切出用之遮 光部（被照射不需要對被照射體之照射之雷射光lb之部 分）。 圖2係圖1之C部之放大圖。由圖可知，各鰭片7係以對雷 射光LB之光轴傾斜之狀態被安裝於切出構件2之上面。縛 片7例如係由鋁等金屬材料形成之薄板狀構件，被彎折成 123789.doc •10- 内角成鈍角。以此彎折, 4奶·。P為界而將鰭片7區分成第丨部分 7A第2 σρ刀7B時，第j部分7A例如係用未圖示之螺絲等 固定機構以於切出構件2，第2部分㈣被配置成由切出 構件2之上面斜斜地豎起。 鰭片7之第2部分7 B係傾斜成使在第2部分7 B之表面（傾斜 面）反射入射於切出用之遮光部之雷射光[8時，此反射之 雷射光之方向在線長邊方向（χ方向）中向外。在此記述之 「向外」，係指在線長邊方向中遠離雷射光LB之長度之中 〜位置之方向。在此種方向使鰭片7之第2部分76傾斜時， 可確實防止第2部分7Β所反射之雷射光回到通過一對切出 構件2之間之雷射光（結晶化用之雷射光从8之光程。 又，鰭片7之第2部分7Β之傾斜角度0係在假設切出構件2 之上面（鰭片7之安裝面）與雷射光LB之光軸形成直角時， 以切出構件2之上面為基準被設定於例如0=45。~75。之範圍 内。附帶言之，鰭片7傾斜之方向及角度係在安裝於—方 之切出構件2之所有鰭片7中共通，以一對（左右）之切出構 件2加以比較時’鰭片7傾斜之角度Θ雖共通，但鰭片7傾斜 之方向則反向《又，鰭片7之第1部分7Α之表面及背面最好 利用噴砂處理等施行粗面化處理，鰭片7之第2部分7Β之表 面及背面最好利用研磨處理等施行鏡面精加工。 又’複數鰭片7係以排成一行方式排列在X方向（雷射光 之線長邊方向），以便至少將被雷射光LB照射之部分全部 蓋住。如此排列鰭片7時，可在廣範圍中以鰭片7覆蓋X方 向。在此種鳍片7之排列狀態下，例如以鰭片7之彎折部為 123789.doc 基點而將至X方向之第2部分7B之端部之長度L1、與在X方 向至相鄰之鰭片7之第1部分7A之端部之長度L2之大小關 係設定為L12L2 ’以便在由雷射光！^3之光轴方向（上方）觀 察複數鰭片7時，鰭片7之第丨部分7A完全被與此相鄰之鰭 片7之第2部分7B所隱藏。 另外，一對切出構件2之相對向側之端部（雷射光LB之切 出口之部分）2A係形成銳角（銳利）之刀緣形狀，與上述鰭 片7之第2部分7B同樣，使刀緣部份對雷射光LB之光軸向 上傾斜，此端部2A形成鰭片排列之一部分。將切出構件2 之端部2A形成銳角之刀緣形狀之理由係為了防止在切出構 件2之端部2A反射之雷射光LB回到上方（光學系統丨）之故。 接著，說明有關本發明之雷射照射方法、薄膜半導體裝 置之製造方法及顯示裝置之製造方法。首先，本發明之雷 射放射方法係將雷射光之剖面形成線狀，並在線長邊方向 將此線狀之雷射光切出成特定長度而照射於被照射體之 際，如上所述，在施行雷射光LB之切出之切出構件2之遮 光部’設有複數鰭片7，在此等鰭片7取入而吸收雷射光 LB。 又’本發明之薄膜半導體裝置之製造方法係包含將雷射 光之剖面形成線狀’並在線長邊方向將此線狀之雷射光切 出成特定長度而照射於半導體膜’藉以使半導體膜結晶化 之步驟，可在此結晶化步驟中適用上述之雷射照射方法， 即適用在施行雷射光LB之切出之切出構件2之遮光部，設 有複數鰭片7，取入雷射光LB而使其吸收於此等鰭片7之方 123789.doc •12· 1362694 作為使用玻 法。此帛膜半導體裝置之製造方法例如可適用 璃基板之TFT陣列之製造方法。 又’本發明之顯示裝置葡 衣i之製以方法係包含將雷射光之剖 面形成線狀，並在線長邊方向將此線狀之雷射光切出成特 定長度而照射於半導體膜，藉以使半導體膜結晶化之步 驟，可在此結晶化步驟中適用上述之雷射照射方法，即適 用在施行雷射光LB之切出之切出構件2之遮光部設有複數

韓片7’取人雷射光以而使其吸收於此等韓片7之方法。此 顯示裝置之製造方法例如可適用作為在作為晝素之開關元 件及形成控制畫素用之驅動電路之元件使用丁ft之液晶顯 示裝置及有機EL顯示裝置之製造方法。

以下，說明雷射照射方法之詳細。首先，利用包含上述 構成之雷射照射裝置，使雷射光照射對象區域6内之半導 體膜5結晶化之情形，將附有成為被照射體之半導體膜5之 基板4載置支持於工作台3，利用光學系統丨將由未圖示之 雷射光源出射之雷射光（脈衝雷射等）之剖面形狀變換成線 狀，藉以由光學系統1向基板4照射線狀之雷射光LB。 其時，以一對切出構件2將線狀之雷射光一部分（線 長邊方向之端部侧）遮光，藉以配合基板4之雷射光照射對 象區域6之大小，將雷射光LB切出成為特定長度。一般， 使用於半導體膜之結晶化之線狀之雷射光為平行光，故利 用一對切出構件2之雷射光LB之切出長度（X方向之雷射光 LB之長度）需在雷射照射前，配合基板4之雷射光照射對象 區域ό之長度（X方向之雷射光照射對象區域6之長度）加以 123789.doc -13- 1362694 調整。 又’為了將雷射光照射至基板4上之較寬面積，與照射 雷射光LB之時點同步且使工作台3以一定間距依序向γ方 向移動。更具體地加以記述時，一面利用窄於形成線狀之 - 雷射光LB之寬度（γ方向之尺寸）之間距刻度使工作台3依序 向Y方向移動’ 一面在各移動位置將雷射光LB照射至基板 4上之半導體膜5，藉以對雷射光照射對象區域6内之半導 ^ 體媒5各照射複數次雷射光LB。其結果’可藉雷射光lb之 照射’使半導體膜5在瞬間被加熱而炫解，並在冷卻固化 之際被結晶化。在此，雖以使工作台3向γ方向移動作說 - 明’但也可取代此而使雷射光LB向Y方向掃描。 又’在以一對切出構件2切出雷射光LB之情形，如上所 述，對一對遮光部2，分別在雷射光LB之切出用之遮光 部，设有鰭片7。藉此，不照射於附有成為被照射體之半 導體膜5之基板4而被切出構件2遮住之雷射光[8會在切出 ® 構件2之上面侧入射至切出用之遮光部。在此遮光部（被照 射不需要對基板4之照射之雷射光LB之部分），如上所述， 設有複數鰭片7。因此，入射至遮光部之雷射光LB如上述 圖2所示，會被取入在父方向相鄰之鰭片7間。 如此被取入之雷射光LB會在χ方向相鄰之鰭片7間以 互相相向之第2部分7B之表背面（鏡面）作為反射面而一面 重複反射好幾次，一面徐徐地進入縛片7之裏側（接近第i β刀7A之方向）。而，在鰭片7間重複反射之間，雷射光 LB會逐漸衰減’最後雷射光匕丑會在鰭片7之内部（在X方向 123789.doc •14· 1362694 相鄰之簿片7間）被吸收。因此，在切出構件2切出雷射光 LB之情形’雷射光不會如以往一般在切出構件之表面（上 面）向上方反射。因此，可防止在切出構件2反射之雷射光 LB造成之不良影響。 具體上’來自切出構件2之反射光不會回射到雷射光 源’故可防止雷射光之輸出變動。又，來自切出構件2之 反射光不會回射至光程而與雷射光相干擾，故可消除雷射 光之強度發生變動，及雷射光之局部的強度不均勻。又， 光學系統1之光學元件不會被來自切出構件2之反射光加 熱，故可消除光學元件之溫度變化帶來之雷射光之光程發 生變動及強度變動以及強度分佈變得不均勻。因此，可均 勻地將雷射光LB照射至設定於基板4上之雷射光照射對象 區域6全體。 又，將本發明之雷射照射方法適用於薄膜半導體裝置之 裝每方法時，可藉穩定之雷射輸出，確實將雷射光照射於 目‘之位置，故可使基板4上之半導體膜5均勻地結晶化。 因此’可降低TFT之特性誤差。 又’在顯示裝置中’尤其是有機EL顯示裝置之情形，在 利用雷射光照射之半導體膜之結晶化步驟中，受到雷射光 之輸出變動及絲變動m佈變化之料錢結晶性 不均勻時其景/響會明顯地以顯示畫面之亮度偏差顯現出 來。因此’將本發明之雷射照射方法適用於有機el顯示裝 置之製造方法時，即可抑制亮度偏差而提高晝質。 又，如上所述，將雷射光⑶取入鰭片7而加以吸收時， 123789.doc 鰭片7也有可能因此吸收而被加發熱，但因鰭片7原本係由 鋁等高的熱傳導性材料（金屬材料等）所形成，故在構造上 容易釋放熱量。因此，雷射光LB之吸收而產生之熱可由鰭 片7有效地加以排放》此結果，可有效地防止金屬板構成 之鰭片7之熱變形及切出構件2之熱變形。 圖3係表不每1脈衝之調查雷射輸出之變動之實驗結果之 圖。圖中，曲線之縱軸表示雷射輸出（強度），橫軸表示時 間。由圖可知，設有鰭片7之情形（有鰭片）之情形與未設有 鰭片7之情形（無鰭片）之情形加以比較時，前者較後者更可 獲較後者更可獲得高的雷射輸出。此雷射輸出之差表示在 切出構件之表面向上方反射之雷射光會變成回射光而到達 雷射光源，受其影響而使雷射輸出發生變動（輸出之損 耗）。 圖4係表示調查在雷射照射前後之雷射光之位置變動之 實驗結果之圖。（A)係無鰭片之情形，（B)係有鰭片之情 形。圖中，曲線之縱軸表示雷射輸出，橫轴表示雷射光之 線短邊方向（寬度方向）之位置。由圖可知，無鰭片之情 形，在雷射照射前與雷射照射後，雷射光之位置會偏移 (光程變動），雷射輸出之分佈（禮帽型之形狀）被認定也有 右干變化。對此，有鰭片之情形，在雷射照射前與雷射照 射後雷射光之位置有並未發生偏移，並未被認定雷射輸 出之分佈有完全變化。 又，設於一對切出構件2之鰭片7即使向與上述實施型態 相反之方向傾斜，與未設有鰭片7之情形相比也可期待 123789.doc 16· 丄^2694 有特別之效果。又，作為鰭片7之構成，也可使用由第1部 分7A先垂直而使第2部分7B豎起’僅使第2部分7B之上側 傾斜之構成。 【圖式簡單說明】 圖1(A)、1(B)係表示本發明之實施型態之雷射照射裝置 之構成例之圖。 圖2係圖1之C部之放大圖。

圖3係表示調查雷射輸出之變動之實驗結果之圖。 圖4(A)、4(B)係表示調查雷射光之位置變動之實驗結果 之圖。 圖5(A)、5(B)係表示以往之雷射昭 ,, y 由町照射裝置之構成例之 〇 【主要元件符號說明】 1 光學系統 2 切出構件 3 I作台 4 基板 5 半導體膜 7 鰭片 LB 雷射光

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Claims (1)

1. 第096130220號專利申請案 中文申請專利範圍替換本(100年11月） 十、申請專利範圍： L 一種雷射照射裝置，其特徵在於包含： W日替換頁 光學系统，其係形成剖面為線狀之雷射光並將該雷射 光照射於被照射體；及 切出構件，其係包含遮光部，其係將被前述光學系統 形成線狀之前述雷射光遮住並將前述雷射光在線長邊方 向切出成特定長度； 其中 在則述遮光部設有複數鰭片，以取入而吸收前述雷射 光； 則述複數鰭片被彎折，以使前述複數鰭片之平行於前 述切出構件之第1部分與前述複數鰭片之第2部分之間之 内角係成鈍角。 2·如*月求項1之雷射照射裝置，其中前述複數鰭片係全部 以對前述雷射光之光軸傾斜之狀態，排列於前述線長邊 方向者。 如明求項2之雷射照射裝置，其中前述複數鰭片係傾斜 成使在前述複數鰭片之第2部分反射之雷射光之方向在 前述線長邊方向中向外者。 4. 如明求項1之雷射照射裝置，其中前述複數鰭片係全部 以對前述雷射光之光軸傾斜之狀態，排列於前述線長邊 方向者；前述複數鰭片係由金屬材料形成之薄板狀構 件’且相隔特定距離》 5. 如°月求項1之雷射照射裝置，其中前述切出構件包含兩 123789-1001125.doc 卜I和/日修正替換頁 個切出構件在線長邊方向向互相向移 動’以便調整前述特定長度。 6‘如請求項1之㈣照料置’其中前述複㈣片之前述 第1部分係用固定機構固定於前述切出構件之上面。 7·如請求们之雷射照射裝置，其中前述複數韓片包含左 邊組和右邊組’前❸刀出構件包含左㈣構件和右切出 構件，前述左邊組之第2部分與右邊組之第2部分的角度 相同但方向相反。 8·如請^項1之雷射照射裝置，其中前述第2部分具有鏡 面’别述第1部分具有粗面’前述雷射光在到達前述第1 部分前會在前述第2部分重複反射複數次。 9·如請求項1之雷射照射裝置，其中前述第2部分被彎拼 以，得在由前述雷射光之光轴方向觀察時，前述第 分元全破與前述第2部分所隱藏。 1〇.如=求項1之雷射照射裝置，其中與前述複數韓片相鄰 述刀出構件之内側端部包含刀緣部分，其被彎拼 防止别述雷射光回到前述光學系統。 U· -種雷射照射方法，其係包含以下步驟： 形成剖面為線狀之雷射光； 利用具有用α遮住雷射光之遮光部之切出構件 線狀之雷射^ 射光在線長邊方向切出成特定長度；及 將前述切出成特^長度之雷射光照射於被照射體； j述切出構件藉由在前述遮光部設置複數鰭片而取入 123789-I001125.doc 12 12 並吸收前述雷射光； 13 14. 15. 16. 17. 18. 卜年丨i月砂曰修正替換頁 月，J述複數簿片被脊折以使前述複數錯片之 切出構件之第1部分與前述複數雜片之第2部分之二 角係成鈍角。 如請求項U之雷射照射方法，其更包含以下步驟： 在線長邊方向在包含前述切出構件之複數之切出構件 之間調整距離’以配合對象區域產生前料定長度。 如請求項11之雷射照射方法，其更包含以下步驟： 將脈衝雷射光轉換為線狀雷射光。 如請求項U之雷射照射方法，其更包含以下步驟： 與照射前述雷射光之照射時點同步以一定間距使工作 台移動，以照射一對象之一新的部分。 如請求項U之雷射照射方法，其中前述複數鰭片包含左 邊組和右邊組’前述切出構件包含左切出構件和右切出 構件，前述左粒m卩分與右轻之第2部分的角度 相同但方向相反。 如請求項U之雷射照射方法，其中前述複數鳍片係由金 屬材料形成之薄板狀構件，且相隔特定距離。 如請求項“之雷射照射方法，其中前述第2部分具有鏡 面’前述第1部分具有粗面，前述雷射光在到達前述第【 部分前會在前述第2部分重複反射複數次。 如吻求項11之雷射照射方法，其中前述第2部分被彎 折’以使得在由前述雷射光之光軸方向觀察時，前述第 1部分完全被與前述第2部分所隱藏。 123789-1001125.doc 1362694 19. ,,ε 卜"月咖正替換頁 二項11之雷射照射方法，其中與前述複數1— 之則述切出構件之内側端部包含刀緣部分，其被彎折以 防止前述雷射光回到前述光學系統。 20. 123789-1001125.doc