專利名稱：激光退火裝置及激光退火方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種退火裝置及退火方法，尤其涉及一種激光退火裝置及激光退火方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)今薄膜晶體管(thin-film transistors，TFTs)制作技術(shù)的快速進(jìn)步，使具備了輕、薄、省電和無輻射等優(yōu)點(diǎn)的液晶顯示器(Liquid Crystal Display，LCD)發(fā)展出來，并應(yīng)用于計(jì)算器、個(gè)人數(shù)字助理器(PDA)、手表、筆記本電腦、數(shù)字相機(jī)、液晶顯示器和移動(dòng)電話等各種電子產(chǎn)品，從而使得液晶顯示器的需求大增?，F(xiàn)今業(yè)界積極地投入研發(fā)以及采用大型化的生產(chǎn)設(shè)備，使液晶顯示器的生產(chǎn)成本不斷下降。
由于低溫多晶硅(LTPS)的薄膜晶體管液晶顯示器具有分辨率、亮度、尺寸及抗電磁干擾等各方面的優(yōu)勢，使得液晶顯示器廠商的研發(fā)重心轉(zhuǎn)向這一領(lǐng)域。在考慮薄膜質(zhì)量與產(chǎn)量要求的情況下，在低溫多晶硅工藝中常利用激光退火技術(shù)將沉積有非晶硅膜的基板處理成為多晶硅結(jié)構(gòu)，例如準(zhǔn)分子激光退火技術(shù)(Excimer Laser Annealing，ELA)，此技術(shù)是以激光作為熱源，并將能量均勻分布的激光束投射于沉積有非晶硅膜的基板上，當(dāng)非晶硅膜吸收準(zhǔn)分子激光的能量后，就會(huì)轉(zhuǎn)變成為多晶硅結(jié)構(gòu)。
承上所述，目前在激光退火技術(shù)中，在基板上容易形成線性條紋(line mura)從而影響退火質(zhì)量，并進(jìn)而影響液晶顯示器的顯示質(zhì)量。現(xiàn)在的解決方法是通過降低激光束掃描基板的掃描速率，同時(shí)提高激光束掃描基板的重疊面積，即提高激光束掃描基板時(shí)投射于基板的兩相鄰激光束的重疊面積，以提高激光束掃描基板時(shí)激光束間的重疊次數(shù)，這樣即可減少在基板上形成的線性條紋。但降低激光束掃描基板的掃描速率將會(huì)影響退火的效率，進(jìn)而增加成本。
因此，應(yīng)當(dāng)針對上述問題提出一種激光退火裝置及激光退火方法，該激光退火裝置及激光退火方法不僅可以克服容易形成線性條紋的缺點(diǎn)，還可以提高退火效率。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于上述問題，本發(fā)明的目的之一在于提供一種激光退火裝置及激光退火方法，該激光退火裝置及激光退火方法通過放大元件來徑向擴(kuò)展激光束，增加激光束掃描基板時(shí)激光束間的重疊次數(shù)，以減少掃描基板時(shí)產(chǎn)生的線性條紋，從而提高退火質(zhì)量。
本發(fā)明的目的之一在于提供一種激光退火裝置及激光退火方法，該激光退火裝置及激光退火方法通過放大元件來徑向擴(kuò)展激光束，增加激光束掃描基板的面積，從而提高退火效率。
本發(fā)明的激光退火裝置，包括一激光源、一光學(xué)組以及一放大元件。光學(xué)組設(shè)置于激光源的前方且位于激光源提供的一激光束的行經(jīng)路線上。而放大元件設(shè)置于光學(xué)組的兩末端其中之一，所述末端可位于激光源與光學(xué)組之間的末端或是位于光學(xué)組的前方。本發(fā)明的激光退火方法是由放大元件將激光束徑向擴(kuò)展后射出。這樣可以通過將激光束徑向擴(kuò)展，提高激光束掃描基板的重疊次數(shù)，從而減少線性條紋的產(chǎn)生。
另外，本發(fā)明的激光退火裝置還包括一移動(dòng)平臺，用來承載并移動(dòng)基板。該移動(dòng)平臺經(jīng)過由光學(xué)組與放大元件射出的激光束的行經(jīng)路線上，以使該激光束掃描基板，從而進(jìn)行退火。
具體而言，本發(fā)明提供一種激光退火裝置，包括一激光源，用于提供一激光束；一光學(xué)組，設(shè)置于該激光源的前方，且位于該激光束的行經(jīng)路線上；以及一放大元件，設(shè)置于該光學(xué)組的前方，并接收自該光學(xué)組穿射出的該激光束，且將該激光束徑向擴(kuò)展后射出。
本發(fā)明還提供一種激光退火裝置，包括一激光源，用于提供一激光束；以及一光學(xué)組，設(shè)置于該激光源的前方，并位于該激光束的行經(jīng)路線上，且該光學(xué)組包括有一放大元件，該放大元件位于該光學(xué)組的末端。
本發(fā)明又提供一種激光退火方法，其使用如上所述的激光退火裝置對一基板進(jìn)行掃描，包含提供一激光束；徑向擴(kuò)展該激光束；以及使用該激光束掃描該基板。
本發(fā)明的激光退火裝置及激光退火方法可以增加激光束掃描基板時(shí)激光束間的重疊次數(shù)，并增加激光束掃描基板的面積來提高退火效率。


圖1為本發(fā)明的一較佳實(shí)施例的框圖；圖2為本發(fā)明的一較佳實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3a為未徑向擴(kuò)展的激光束掃描基板的一實(shí)施例示意圖；圖3b為徑向擴(kuò)展后的激光束掃描基板的一實(shí)施例示意圖；圖3c為徑向擴(kuò)展后的激光束掃描基板的另一實(shí)施例示意圖；圖4a為本發(fā)明的放大元件的一較佳實(shí)施例的立體圖；圖4b為本發(fā)明的放大元件的一較佳實(shí)施例的主視圖；圖4c為本發(fā)明的放大元件的一較佳實(shí)施例的俯視圖；圖4d為本發(fā)明的放大元件的一較佳實(shí)施例的側(cè)視圖；圖5a為本發(fā)明的放大元件徑向擴(kuò)展激光束的主視圖；圖5b為本發(fā)明的放大元件徑向擴(kuò)展激光束的側(cè)視圖；圖6a為本發(fā)明的放大元件的另一較佳實(shí)施例的立體圖；圖6b為本發(fā)明的放大元件的另一較佳實(shí)施例的主視圖；圖6c為本發(fā)明的放大元件的另一較佳實(shí)施例的俯視圖；以及圖6d為本發(fā)明的放大元件的另一較佳實(shí)施例的側(cè)視圖。
其中，附圖標(biāo)記說明如下10激光源 12電腦系統(tǒng) 20光學(xué)組22反射元件 24衰減器 25電腦系統(tǒng)26反射元件 27光均勻組 28反射元件29凸透鏡 30放大元件 32凹透鏡33平面 34凹面 35雙凹透鏡36凹面 40基板 50移動(dòng)平臺60調(diào)整組 71第一激光束 72第二激光束73第三激光束 81第一激光束 82第二激光束83第三激光束 84第四激光束 85第五激光束86第六激光束
具體實(shí)施例方式
為使本領(lǐng)域技術(shù)人員對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)特征及所達(dá)到的功效有更進(jìn)一步的了解與認(rèn)識，在此謹(jǐn)以較佳實(shí)施例為輔，配合詳細(xì)說明來進(jìn)行說明如下請同時(shí)參閱圖1與圖2，圖1、圖2為本發(fā)明的一較佳實(shí)施例的框圖與本發(fā)明的激光退火裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，本發(fā)明的激光退火裝置包括一激光源10、一光學(xué)組20、一放大元件30以及用于承載和移動(dòng)一基板40的一移動(dòng)平臺50。激光源10提供一激光束，其中本發(fā)明的激光源10的一較佳實(shí)施例為一線性激光源。光學(xué)組20設(shè)置于激光源10的前方，且位于激光束的行經(jīng)路線上，以接收激光源10射出的激光束，并使激光束的能量均勻。
光學(xué)組20包括一反射元件22、一衰減器24、一反射元件26、一光均勻組27、一反射元件28以及一凸透鏡29。反射元件22設(shè)置于激光源10的前方，位于激光源10射出的激光束的行經(jīng)路線上，用于反射激光源10提供的激光束。衰減器24設(shè)置于反射元件22反射后的激光束的行經(jīng)路線上，衰減激光束的能量并射出衰減后的激光束。反射元件26設(shè)置于衰減器24的前方，用以反射經(jīng)衰減器24射出的激光束。光均勻組27設(shè)置于反射元件26反射后的激光束的行經(jīng)路線上，用于接收反射元件26反射后的激光束，且均勻激光束的能量并射出。反射元件28設(shè)置于光均勻組27的前方且位于光均勻組27射出的激光束的行經(jīng)路線上，用以反射光均勻組27射出的激光束。凸透鏡29設(shè)置于反射元件28的前方且位于反射元件28反射后的激光束的行經(jīng)路線上。此外，本實(shí)施例還包括電腦系統(tǒng)12、25，以分別控制激光源10與衰減器24，從而適當(dāng)調(diào)整激光源10提供的激光束的強(qiáng)度，以及控制衰減器24衰減的激光束的強(qiáng)度。
承接上述，放大元件30設(shè)置于光學(xué)組20的前方，用以接收自光學(xué)組20均勻后的激光束，以便徑向擴(kuò)展激光束并射出激光束，進(jìn)而掃描基板40。上述放大元件30徑向擴(kuò)展激光束就是擴(kuò)展激光束的短軸，也就是激光束的寬度。此外，本實(shí)施例的移動(dòng)平臺50設(shè)置于放大元件30的前方，位于激光束行經(jīng)路線的終端。通過移動(dòng)平臺50來承載基板40，并以等速度移動(dòng)基板40，以便讓基板40通過經(jīng)由光學(xué)組20與放大元件30射出的激光束的行經(jīng)路線，使射出的激光束掃描基板40，從而進(jìn)行退火工藝。
由于本發(fā)明通過放大元件30來徑向擴(kuò)展激光束，所以可增加激光束掃描基板40的徑向面積，也就是掃描的寬度增加。這樣，可在不降低移動(dòng)平臺50的移動(dòng)速率，也就是不降低掃描基板40的掃描速率的情況下，通過放大元件30徑向擴(kuò)展的激光束，增加掃描基板40時(shí)激光束間的重疊次數(shù)，這樣即可減少掃描基板40時(shí)產(chǎn)生的線性條紋，進(jìn)而提高退火質(zhì)量。本發(fā)明不需要如同公知技術(shù)那樣，必須降低移動(dòng)平臺50的移動(dòng)速率以提高激光束間的重疊次數(shù)，所以不會(huì)因降低移動(dòng)平臺50的速率而影響生產(chǎn)效率。另外，本發(fā)明因?yàn)樵黾蛹す馐趻呙杌?0時(shí)的面積，所以可提高退火效率，進(jìn)而提高產(chǎn)量。
另外，本發(fā)明的激光退火裝置還包括一調(diào)整組60，放大元件30與調(diào)整組60組合，通過調(diào)整組60可調(diào)整放大元件30與基板40之間的距離，這樣就可以控制經(jīng)由放大元件30擴(kuò)展后的激光束射至基板40的距離，從而達(dá)到調(diào)整激光束掃描基板40面積大小的目的。這樣一來，在放大元件30徑向擴(kuò)展激光束后，掃描基板40的徑向面積更加擴(kuò)大，除了可以提高激光束間的重疊次數(shù)外還進(jìn)一步可提高退火效率。此外，調(diào)整組60是簡易常用的機(jī)構(gòu)，例如一螺旋升降機(jī)構(gòu)。經(jīng)由升降機(jī)構(gòu)的上下升降動(dòng)作，可調(diào)整放大元件30與基板40之間的距離，以及配合調(diào)整移動(dòng)平臺50的移動(dòng)速率，從而達(dá)到調(diào)整激光束掃描基板40面積大小的效果，以獲得適當(dāng)?shù)闹丿B次數(shù)。其中，調(diào)整組可設(shè)置于該光學(xué)組的前方，也可設(shè)置于光學(xué)組內(nèi)。
此外，放大元件30還可設(shè)置于激光源10的前方，并位于激光源10與光學(xué)組20之間，且位于激光束的行經(jīng)路線上。放大元件30可先將激光源10射出的激光束徑向擴(kuò)展后，再經(jīng)光學(xué)組20使激光束均勻進(jìn)而掃描基板40，這樣，也可以達(dá)到增加激光束掃描基板40的重疊次數(shù)、減少掃描基板40時(shí)所產(chǎn)生的線性條紋的效果，從而提高退火質(zhì)量。此外，由于增加了激光束單次可掃描基板40的面積，因此可有效地減少掃描時(shí)間，從而增高退火速率。另外，放大元件30可設(shè)置于光學(xué)組20內(nèi)，并位于光學(xué)組20的兩末端之一，就是位于激光源10與光學(xué)組20之間，或是位于光學(xué)組20的前方。還有，本發(fā)明的放大元件30也可位于光學(xué)組20內(nèi)的任一位置。這樣經(jīng)光學(xué)組20射出的激光束，也會(huì)經(jīng)過放大元件30徑向擴(kuò)展而達(dá)到本發(fā)明的目的。
請一并參閱圖3a與圖3b，圖3a和圖3b為未經(jīng)徑向擴(kuò)展的激光束與經(jīng)徑向擴(kuò)展后的激光束掃描基板的示意圖。以下舉一實(shí)施例來詳細(xì)說明利用未經(jīng)徑向擴(kuò)展的激光束與利用經(jīng)本發(fā)明徑向擴(kuò)展后的激光束掃描基板的差異。例如基板40的長度為10mm，在圖3a中未經(jīng)徑向擴(kuò)展的激光束的徑向?qū)挾葹?mm，圖2中的移動(dòng)平臺50的移動(dòng)速率使掃描基板40的激光束的啟始邊緣間的間隔為0.5mm。
如圖3a所示，第一激光束71、第二激光束72與第三激光束73，依次掃描基板40，且第一激光束71、第二激光束72與第三激光束73之間重疊0.5mm，因此激光束間的重疊次數(shù)為1次。也就是如圖3a所示，第一激光束71與第二激光束72重疊，而第二激光束72與第三激光束73重疊。若激光束經(jīng)過本發(fā)明徑向擴(kuò)展后，其徑向?qū)挾仍黾訛?mm(如圖3b所示)，移動(dòng)平臺50的移動(dòng)速率與圖3a的條件下相同，利用此徑向擴(kuò)展后的激光束掃描基板40時(shí)，由于激光束間的啟始邊緣的徑向間隔為0.5mm，所以第一激光束81將與后續(xù)的第二、第三、第四、第五、第六激光束82～86重疊，也就是激光束間的重疊次數(shù)會(huì)增加為5次。這樣本發(fā)明的激光退火裝置與公知的激光退火裝置相比，在基板40相同的移動(dòng)速率條件下，本發(fā)明的激光束掃描基板40時(shí)，可明顯提高激光束間的重疊次數(shù)，從而可提高退火質(zhì)量，減少線性條紋的產(chǎn)生。
此外，圖3a未經(jīng)徑向擴(kuò)展且徑向?qū)挾葹?mm的激光束在掃描長度為10mm的基板40時(shí)，在激光束間的重疊次數(shù)為1次的退火質(zhì)量下，經(jīng)過19道激光束后才能完成基板40的掃描。若使用經(jīng)本發(fā)明徑向擴(kuò)展后的徑向?qū)挾葹?mm的激光束掃描基板40時(shí)，在同樣激光束間的重疊次數(shù)為1次的退火質(zhì)量下，也就是重疊次數(shù)與圖3a相同的情況下，如圖3c所示，第一激光束81的啟始邊緣與第二激光束82的啟始邊緣的間隔和第二激光束82的啟始邊緣與第三激光束83的啟始邊緣的間隔增加為1.5mm，只需經(jīng)過6道激光束即可完成基板40的掃描。這樣本發(fā)明的激光退火裝置與公知的激光退火裝置相比，在相同的激光束間的重疊次數(shù)的條件下，本發(fā)明的激光束掃描基板40時(shí)，可增加激光束掃描基板40的面積，從而提高退火效率。
請一并參閱圖4a至圖4d，各圖分別為本發(fā)明的放大元件的一較佳實(shí)施例的立體圖、主視圖、俯視圖與側(cè)視圖。如圖所示，放大元件30的一較佳實(shí)施例可為一凹透鏡32。凹透鏡32具有一凹面34以及與凹面34相對的一平面33。請接著參閱圖5a與圖5b，圖5a和圖5b為本發(fā)明的凹透鏡32徑向擴(kuò)展激光束的主視圖與側(cè)視圖。如圖所示，激光束由凹透鏡32的凹面34射入，再經(jīng)由平面33射出來徑向擴(kuò)展激光束，從而擴(kuò)展激光束的短軸。所以，若凹透鏡32設(shè)置于光學(xué)組20的前方(如圖2所示)，凹透鏡32的凹面34會(huì)面向于光學(xué)組20，接收來自光學(xué)組20射出的激光束，從而擴(kuò)展激光束的短軸，以徑向擴(kuò)展激光束。如果凹透鏡32設(shè)置于光學(xué)組20的一末端，位于激光源10與光學(xué)組20之間，凹透鏡32的凹面34就面向激光源10。同理，當(dāng)凹透鏡32位于光學(xué)組20內(nèi)的其它位置時(shí)，也與上述由凹透鏡32的凹面34接收激光束而射出的情況相同。
此外，請一并參閱圖6a至圖6d，各圖分別為本發(fā)明的放大元件的另一較佳實(shí)施例的立體圖、主視圖、俯視圖與側(cè)視圖。如圖所示，本實(shí)施例的放大元件30也可為一雙凹透鏡35，雙凹透鏡35具有兩面相對設(shè)置的凹面36。所以，本實(shí)施例的雙凹透鏡35設(shè)置時(shí)，僅需要任意一凹面36接收激光束即可。
綜上所述，本發(fā)明的激光退火裝置，其包含激光源、光學(xué)組以及放大元件。激光源用于提供激光束，而光學(xué)組設(shè)置于激光源前方并位于激光束的行經(jīng)路線上，放大元件設(shè)置于光學(xué)組的前方，或是設(shè)置于光學(xué)組內(nèi)，并位于光學(xué)組的兩末端之一。本發(fā)明的激光退火方法是以放大元件徑向擴(kuò)展激光束，增加激光束掃描基板時(shí)激光束間的重疊次數(shù)，來提高退火效率；并可增加激光束掃描基板的面積來提高退火效率。
以上所述僅為本發(fā)明的一較佳實(shí)施例，并非用來限定本發(fā)明。所有依本發(fā)明的權(quán)利要求書所述的形狀、構(gòu)造、特征及構(gòu)思所做的等同變化與修改，均應(yīng)包括于本發(fā)明的權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種激光退火裝置，包括一激光源，用于提供一激光束；一光學(xué)組，設(shè)置于該激光源的前方，且位于該激光束的行經(jīng)路線上；以及一放大元件，設(shè)置于該光學(xué)組的前方，并接收自該光學(xué)組穿射出的該激光束，且將該激光束徑向擴(kuò)展后射出。
2.如權(quán)利要求1所述的激光退火裝置，其中該放大元件為一透鏡。
3.如權(quán)利要求2所述的激光退火裝置，其中該透鏡具有一凹面以及與該凹面相對的一平面，其中該凹面面向于該光學(xué)組，用于接收自該光學(xué)組穿射出的該激光束。
4.如權(quán)利要求2所述的激光退火裝置，其中該透鏡具有兩面相對設(shè)置的凹面，且兩凹面的其中之一面向于該光學(xué)組，用于接收自該光學(xué)組穿射出的該激光束。
5.如權(quán)利要求1所述的激光退火裝置，其中該激光退火裝置還包括一調(diào)整組，設(shè)置于該光學(xué)組的前方，并與該放大元件組合。
6.如權(quán)利要求5所述的激光退火裝置，其中該激光退火裝置還包括一移動(dòng)平臺，設(shè)置于該放大元件前方，并位于該激光束行經(jīng)路線的終端。
7.一種激光退火裝置，包括一激光源，用于提供一激光束；以及一光學(xué)組，設(shè)置于該激光源的前方，并位于該激光束的行經(jīng)路線上，且該光學(xué)組包括有一放大元件，該放大元件位于該光學(xué)組的末端。
8.如權(quán)利要求7所述的激光退火裝置，其中該放大元件位于該激光源與該光學(xué)組之間的、該光學(xué)組的末端，以將該激光束徑向擴(kuò)展后射出至該光學(xué)組。
9.如權(quán)利要求7所述的激光退火裝置，其中該放大元件設(shè)置于該光學(xué)組前方的末端，以將該激光束徑向擴(kuò)展后射出。
10.如權(quán)利要求7所述的激光退火裝置，其中該放大元件為一透鏡。
11.如權(quán)利要求10所述的激光退火裝置，其中該透鏡具有一凹面以及一與該凹面相對的一平面，其中該凹面面向于該光學(xué)組，用于接收自該光學(xué)組穿射出的該激光束。
12.如權(quán)利要求10所述的激光退火裝置，其中該透鏡具有兩面相對設(shè)置的凹面，且兩凹面的其中之一面向于該光學(xué)組，用于接收自該光學(xué)組穿射出的該激光束。
13.如權(quán)利要求10所述的激光退火裝置，其中該透鏡具有一凹面以及一與該凹面相對的一平面，其中該凹面面向于該激光源，用于接收自該激光源射出的激光束。
14.如權(quán)利要求10所述的激光退火裝置，其中該透鏡具有兩面相對設(shè)置的凹面，且兩凹面的其中之一面向于該激光源，用于接收自該激光源射出的該激光束。
15.如權(quán)利要求7所述的激光退火裝置，其中該激光退火裝置還包括一調(diào)整組，設(shè)置于該光學(xué)組內(nèi)，并與該放大元件組合。
16.如權(quán)利要求15所述的激光退火裝置，其中該激光退火裝置還包括一移動(dòng)平臺，設(shè)置于該光學(xué)組前方，并位于該激光束行經(jīng)路線的終端。
17.一種激光退火方法，使用如權(quán)利要求1或權(quán)利要求9所述的激光退火裝置對一基板進(jìn)行掃描，包含提供一激光束；徑向擴(kuò)展該激光束；以及使用該激光束掃描該基板。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種激光退火裝置及激光退火方法，激光退火裝置包括一激光源，該激光源提供的一激光束到達(dá)一光學(xué)組，光學(xué)組設(shè)置于激光源的前方，且位于激光束的行經(jīng)路線上，光學(xué)組的末端設(shè)置有一放大元件，當(dāng)使用前述激光退火裝置進(jìn)行激光退火工藝時(shí)，通過放大元件將激光束徑向擴(kuò)展后射出，可提高激光束間的重疊次數(shù)。這樣在進(jìn)行退火時(shí)可減少線性條紋的產(chǎn)生，并且提高退火效率。
文檔編號H01L21/02GK101034665SQ20071009616
公開日2007年9月12日 申請日期2007年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月13日
發(fā)明者郭善仁, 沈佩誼, 陳士元, 吳煥照 申請人:友達(dá)光電股份有限公司