激光结晶监视设备及使用其的激光结晶监视方法

技术领域

实施方式涉及用于制造具有改善的质量的多晶薄膜的激光结晶监视设备及使用其的激光结晶监视方法。

背景技术

随着信息技术发展，作为用户和信息之间的连接媒介的显示设备的重要性正在显现。作为结果，对诸如液晶显示设备、有机发光显示设备、等离子体显示设备等的显示设备的使用正在增加。

显示设备可以包括薄膜晶体管，它是在绝缘支撑衬底上使用半导体薄膜制造的特殊类型的场效应晶体管。与场效应晶体管一样，薄膜晶体管可以是具有三个端子(栅极、漏极和源极)的设备，并且主要功能可以是开关操作。薄膜晶体管也可用于传感器、存储元件、光学元件等，但通常用作显示设备的像素开关元件或驱动元件。

由于朝向更大尺寸和更高清晰度的趋势可能需要显示设备的高性能，因此可能需要具有比具有约0.5-1cm

正在研究使非晶硅结晶以制造多晶硅的准分子激光结晶(ELC)技术等，来制造多晶硅薄膜晶体管。然而，由于难以肉眼观察多晶硅的结晶程度，并且容差范围可能受到限制，因此可能需要用于均匀地保持多晶硅的结晶度的方法和装置。

要理解，该背景技术部分在某种程度上旨在提供对理解本技术有用的背景。然而，该背景技术部分也可能包括在本文所公开的主题的相应有效申请日之前不是相关领域的技术人员已知或理解的一部分的想法、构思或认知。

发明内容

实施方式提供了一种用于均匀地保持多晶硅的结晶度的激光结晶监视设备。

实施方式提供了一种激光结晶监视方法。

根据实施方式的激光结晶监视设备可以包括：台，支撑衬底；激光束发生器，向衬底发射激光束；镜，反射从激光束发生器发射的激光束并且围绕旋转轴旋转；第一远心f-θ透镜，位于镜和衬底之间的激光束路径上；第二远心f-θ透镜，从衬底反射的激光束通过该第二远心f-θ透镜；以及监视器，检查通过第二远心f-θ透镜的激光束。

在实施方式中，镜可以是多面镜。

在实施方式中，监视器可以包括相机。

在实施方式中，激光束可以通过使形成在衬底上的非晶硅薄膜结晶来形成多晶薄膜。

在实施方式中，衬底可以设置在由第一方向和垂直于第一方向的第二方向形成的平面上，并且台可以在第一方向上移动衬底。

在实施方式中，镜可以连续地改变激光束的照射角度。

在实施方式中，第二远心f-θ透镜和第一远心f-θ透镜可以相对于衬底的法线镜像对称地设置。

在实施方式中，监视器和镜可以相对于衬底的法线对称地设置。

在实施方式中，激光束可以是线性偏振的激光束。

根据实施方式的激光结晶监视设备可以包括：台，支撑衬底；激光束发生器，向衬底发射激光束；第一镜，反射从激光束发生器发射的激光束并围绕旋转轴旋转；远心f-θ透镜，位于第一镜和衬底之间的激光束路径上；透镜，位于衬底和远心f-θ透镜之间的激光束路径上；以及监视器，检查通过远心f-θ透镜的激光束。

在实施方式中，第一镜可以是多面镜。

在实施方式中，透镜可以是柱面透镜。

在实施方式中，由第一镜反射的激光束可以通过远心f-θ透镜和透镜，可以由衬底反射，并且可以再次通过透镜和远心f-θ透镜，从而照射到监视器。

在实施方式中，激光束发生器和监视器中的每个可以相对于远心f-θ透镜和透镜位于衬底的相对侧。

在实施方式中，监视器可以包括相机。

在实施方式中，激光束可以是线性偏振的激光束。

在实施方式中，透镜可以折射通过远心f-θ透镜的激光束，可以折射由衬底反射的激光束，并且可以使激光束入射在远心f-θ透镜上。

在实施方式中，激光结晶监视设备还可以包括在远心f-θ透镜和监视器之间的激光束路径上的第二镜。

根据实施方式的激光结晶监视方法可以包括：将线性偏振的激光束照射到围绕旋转轴旋转的镜上；使由镜反射的激光束入射在远心f-θ透镜上；使通过远心f-θ透镜的激光束通过柱面透镜入射在形成在衬底上的非晶硅层上；使由非晶硅层反射的激光束通过柱面透镜入射在远心f-θ透镜上；以及使通过远心f-θ透镜的激光束入射在监视器上。

在实施方式中，镜可以是多面镜，并且监视单元可以包括相机。

根据本公开的实施方式，激光结晶监视设备可以包括：台，支撑衬底；激光束发生器，向衬底发射激光束；镜，反射从激光束发生器发射的激光束并且可以围绕旋转轴旋转；第一远心f-θ透镜，位于镜和衬底之间的激光束路径上；第二远心f-θ透镜，从衬底反射的激光束通过该第二远心f-θ透镜；以及监视器，检查通过第二远心f-θ透镜的激光束。

根据本公开的另一个实施方式，激光结晶监视设备可包括：台，支撑衬底；激光束发生器，将激光束发射到衬底；第一镜，反射从激光束发生器发射的激光束且可围绕旋转轴旋转；远心f-θ透镜，位于第一镜与衬底之间的激光束路径上；透镜，位于衬底与远心f-θ透镜之间的激光束路径上；以及监视器，检查通过远心f-θ透镜的激光束。

因此，在将非晶硅薄膜结晶以形成多晶硅薄膜的工艺的情况下，能够监视由于多面镜的工艺误差、多面镜的旋转轴扭曲的现象以及在衬底上产生气阱的现象而出现的激光束定位误差。因此，通过适当设置激光结晶设备，例如预先检测硅结晶缺陷并调整镜，可以保持硅结晶的最佳程度。

附图说明

通过下面结合附图的详细描述，将会更清楚地理解说明性的、非限制性的实施方式。

图1是示意性示出根据实施方式的激光结晶监视设备的主视图。

图2是示意性示出图1的激光结晶监视设备的立体图。

图3是示意性示出图1的激光结晶监视设备的多面镜的图。

图4是示意性示出图1的激光结晶监视设备的对称结构的主视图。

图5是示意性示出图4的X区域的示例的放大图。

图6A和图6B是使用图1的激光结晶监视设备测量的激光束的示意性形式。

图7是示意性示出根据另一个实施方式的激光结晶监视设备的主视图。

图8是示意性示出图7的激光结晶监视设备的立体图。

图9A和图9B是示意性示出使用图7的激光结晶监视设备测量的激光束的位置分布的图。

具体实施方式

在下文中，将参考附图更详细地描述实施方式。然而，本公开可以以不同的形式来实施，并且不应被解释为限于在本文阐述的实施方式。相反，提供这些实施方式使得本公开将是彻底和完整的，并且将向本领域技术人员充分传达本公开的范围。

相同的附图标记用于附图中的相同组件，并且将省略对相同组件的冗余描述。

如本文所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文另外清楚地指示。

在说明书和权利要求书中，术语“和/或”旨在包括术语“和”和“或”的任何组合，以用于其含义和解释的目的。例如，“A和/或B”可以理解为意指包括“A、B或A和B”的任何组合。术语“和”和“或”可以以结合或分离的意义使用，并且可以理解为等同于“和/或”。

术语“包含”、“包含有”、“包括”和/或“包括有”、“具有(has)”、“具备(have)”和/或“具备有(having)”及其变型，当用于本说明书中时，指定所述特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或其群组的存在，但不排除一个或更多其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或其群组的存在或添加。

本文所使用的“约”或“近似”包括所述值，并且意指在如由本领域普通技术人员考虑所讨论的测量和与特定量的测量相关联的误差(即，测量系统的限制)所确定的、特定值的可接受偏差范围内。例如，“约”可以意指在一个或多个标准偏差内，或在所述值的±30％、±20％、±10％、±5％内。

除非另有限定，否则本文使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本公开所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同的含义。还将理解，术语(例如在常用词典中定义的那些)应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义一致的含义，并且将不会被解释为理想的或过于形式化的含义，除非在本文明确地如此定义。

图1是示意性示出根据实施方式的激光结晶监视设备的主视图。图2是示意性示出图1的激光结晶监视设备的立体图。图3是示意性示出图1的激光结晶监视设备的多面镜的图。

参考图1，激光结晶监视设备可以包括激光束发生器10、镜20、第一远心f-θ透镜31、衬底40、台50、第二远心f-θ透镜32和监视单元(监视器)60。

激光束发生器10可以发射激光束L。可以使用由激光振荡器产生的激光来形成激光束L，并且激光可以是气体激光或固体激光。气体激光的示例可以包括氩(Ar)激光、氪(Kr)激光等，且固体激光的示例可以包括YAG激光、YVO4激光、YLF激光、YA103激光、Y2O3激光、玻璃激光、红宝石激光、Alexandrite激光、钛蓝宝石激光等。

在实施方式中，激光束发生器10可以发射线性偏振的激光束L。激光束发生器10可以包括从中发射激光束L的部分和线性偏振板。

镜20可以反射从激光束发生器10入射的激光束L。镜20可以围绕旋转轴Z旋转。在实施方式中，镜20可以是多面镜。

从激光束发生器10发射的激光束L可以从镜20反射并且可以通过第一远心f-θ透镜31。此后，通过第一远心f-θ透镜31的激光束L可以入射在安置于台50上的衬底40上的非晶硅层(未示出)上。

参考图1至图3，当镜20围绕旋转轴Z旋转时，激光束L入射在衬底40上的非晶硅层上的角度可以连续地改变。具体地，在图3的多面镜围绕旋转轴Z旋转的情况下，可以连续地改变多面镜的、供从激光束发生器10发射的激光束L从其反射的反射面21、22、23、24、25和26。因此，可以连续地改变入射在第一远心f-θ透镜31上的激光束L的角度。因此，由镜20反射的激光束L1和L2入射在衬底40上的非晶硅层上的位置可以连续地改变。

台50可以支撑衬底40，激光束L照射到衬底40。台50可以包括由第一方向DR1和垂直于第一方向DR1的第二方向DR2形成的平面。台50的厚度方向可以对应于第三方向DR3。衬底40可以设置在由第一方向DR1和第二方向DR2形成的平面上。台50可在第一方向DR1上移动衬底40。因此，激光束L可以扫描整个衬底40。

可以在衬底40上形成非晶硅薄膜。非晶硅薄膜可以使用硅或硅基材料(例如，Si

从衬底40反射的激光束L可以通过第二远心f-θ透镜32。在实施方式中，第二远心f-θ透镜32和第一远心f-θ透镜31可以相对于衬底40的法线NL镜像对称地设置。

通过第二远心f-θ透镜32的激光束L可以由监视单元60检查。在实施方式中，监视单元60可以包括相机。在实施方式中，监视单元60和镜20可以相对于衬底40的法线NL镜像对称地设置。

图4是示意性示出图1的激光结晶监视设备的对称结构的主视图。

例如，图4是这样的图，其以贴花转印(decalcomanie)的形式示出可以被镜20反射从而通过第一远心f-θ透镜31并进入衬底40的激光束L1'、L2'、L3'、L4'、L5'连同可以被衬底40反射从而通过第二远心f-θ透镜32并进入监视单元60的激光束L1'、L2'、L3'、L4'、L5'，以便强调图1的激光结晶监视设备的对称特性。

参考图1、图2和图4，如上所述，第二远心f-θ透镜32和第一远心f-θ透镜31可以相对于衬底40的法线NL镜像对称地设置。监视单元60和镜20可以相对于衬底40的法线NL镜像对称地设置。因此，可以理解，根据本公开的实施方式的激光结晶监视设备相对于图4的虚拟镜VM具有对称结构。

图5是示意性示出图4的X区域的示例的放大图。具体地，图5是示出通过第一远心f-θ透镜31入射在衬底(例如，图1的衬底40)上的激光束L1”、L2”和L3”的剖视图。

参考图5，激光束L1”、L2”和L3”可以在与衬底的法线(例如，图1中的法线NL)形成预定的或选定的角度θ的同时进入第一远心f-θ透镜31。如果使用第一远心f-θ透镜31，则不管由衬底的法线形成的角度θ如何，激光束L1”、L2”和L3”可以垂直入射在衬底上。

激光束L1”、L2”和L3”入射在衬底上的位置y是截面中在第一方向DR1上从衬底和第一远心f-θ透镜31的中点到入射在衬底上的激光束的距离。

激光束L1”、L2”和L3”可以入射在第一远心f-θ透镜31的不同位置处。由于激光束L1”、L2”和L3”以与衬底的法线形成的相同角度θ入射在第一远心f-θ透镜31上，因此激光束L1”、L2”和L3”可以垂直地入射在衬底上的相同的位置y处。

图6A和图6B是使用图1的激光结晶监视设备测量的激光束的示意性形式。

参照图1、图6A和图6B，图6A示意性示出了在激光束L入射在镜20上的情况下的激光束L的形状。图6B示意性示出了在激光束L进入监视单元60的情况下的激光束L的形状。例如，图6B示意性示出了分布或变形的激光束L的形状。

入射在镜20上的激光束L可以具有接近完美圆的形状(见图6A)。另一方面，如果在镜20中出现工艺误差、镜20的旋转轴Z被扭曲、或者出现热透镜效应，则由镜20反射的激光束L可能被散射或变形。散射或变形的激光束L可以入射在形成于衬底40上的非晶硅层上。因此，非晶硅层可能是非均匀结晶的。因此，通过第二远心f-θ透镜32，可以由监视单元60来检查在衬底40上入射和反射的呈分布或变形形式的激光束L。

图7是示意性示出根据另一个实施方式的激光结晶监视设备的主视图。图8是示意性示出图7的激光结晶监视设备的立体图。

参照图7和图8，根据另一个实施方式的激光结晶监视设备可以包括激光束发生器10、第一镜20'、远心f-θ透镜30、透镜70、衬底40、台50、第二镜80和监视单元(监视器)60。

激光束发生器10可以发射线性偏振的激光束L。激光束发生器10可以包括从中发射激光束L的部分和线性偏振板。

第一镜20'可以反射从激光束发生器10入射的激光束L。第一镜20'可以围绕旋转轴Z旋转。在实施方式中，第一镜20'可以是多面镜。

从激光束发生器10发射的激光束L可以从第一镜20'反射并且可以通过远心f-θ透镜30。此后，激光束L可以入射在安置于台50上的衬底40上的非晶硅层(未示出)上。

进一步参考图3，第一镜20'可以围绕旋转轴Z旋转。因此，激光束L入射在衬底40上的非晶硅层上的角度可以连续地改变。具体地，在图3的多面镜围绕旋转轴Z旋转的情况下，可以连续地改变多面镜的、供从激光束发生器10发射的激光束L从其反射的反射面21、22、23、24、25和26。因此，可以连续地改变入射在远心f-θ透镜30上的激光束L的角度。因此，激光束L1”'、L2”'和L2”'入射在衬底40上的非晶硅层上的位置可以沿着第二方向DR2连续地改变。

台50可以支撑衬底40，激光束L照射到衬底40上。台50可以包括由第一方向DR1和垂直于第一方向DR1的第二方向DR2形成的平面。衬底40可以设置在由第一方向DR1和垂直于第一方向DR1的第二方向DR2形成的平面上。台50可在第一方向DR1上移动衬底40。因此，激光束L可以扫描整个衬底40。

由第一镜20'反射的激光束L可以通过远心f-θ透镜30。

激光束L可以通过透镜70。激光束L可以被透镜70折射。在实施方式中，透镜70可以是柱面透镜。通过透镜70的激光束L可以在与衬底40的法线NL2形成特定的角度α的同时入射在衬底40上。激光束L可以使形成在衬底40上的非晶硅层结晶。此后，它可以在与衬底40的法线NL2形成特定角度α的同时被反射。在实施方式中，在激光束L进入衬底40的情况下由激光束L和法线NL2形成的角度α可以与在激光束L被衬底40反射的情况下由激光束L和衬底40的法线NL2形成的角度α相同。

被衬底40反射的激光束L可以再次通过透镜70。通过透镜70的激光束L可以被折射。通过透镜70的激光束L可以再次入射在远心f-θ透镜30上。

通过远心f-θ透镜30的激光束L可以被第二镜80反射。此后，可以由监视单元60检查激光束L。在实施方式中，监视单元60可以包括相机。

在实施方式中，激光束发生器10和监视单元60中的每个可以与衬底40间隔开，且远心f-θ透镜30和透镜70插在其间。激光束发生器10和监视单元60中的每个可以基于远心f-θ透镜30和透镜70位于衬底40的相对侧。然而，本公开不限于此。

图9A和图9B是示出使用图7的激光结晶监视设备测量的激光束的位置分布的示意图。图9A和图9B是包括图8的第一镜20'和监视单元60的虚拟平面PL的放大视图。

参照图7、图9A和图9B，图9A示出了在正常状态下入射在第一镜20'上的激光束IL和入射在监视单元60上的激光束NRL。正常状态可以意味着在衬底40中不产生气阱的情况。图9B示出了在衬底40中产生气阱的情况下入射在第一镜20'上的激光束IL2和入射在监视单元60上的激光束ARL。

在图9A中，入射在第一镜20'上的激光束IL和入射在监视单元60上的激光束NRL可以相对于通过虚拟平面PL中心的虚线NL3对称。另一方面，在图9B中，在衬底40中出现气阱的情况下，入射在第一镜20'上的激光束IL2和入射在监视单元60上的激光束ARL可能相对于通过虚拟平面PL的中心的虚线NL3不对称。

在实施方式中，激光结晶监视设备可以检查入射在监视单元60上的激光束L。因此，激光结晶监视设备可以实时监视非晶硅层的结晶度。因此，由于激光结晶监视设备可以适当地复位，因此可以保持非晶硅层的最佳结晶度。

本公开可应用于各种激光结晶监视设备。以上是对实施方式的说明，而不应被解释为对实施方式的限制。尽管已经描述了几个实施方式，但是本领域的技术人员将容易理解，在实质上不脱离本公开的新颖教导和优点的情况下，可以对实施方式进行许多修改。因此，所有这些修改旨在包括在本公开的范围内。因此，要理解，以上是对各种实施方式的说明，而不是被解释为限于所公开的具体实施方式，并且对所公开的实施方式以及其他实施方式的修改旨在被包括在本公开的范围内。