专利名称：利用连续横向固化的结晶设备的制作方法
技术领域：
一个或多个方面涉及结晶设备，更具体地涉及利用连续横向固化(SLS)的结晶设备，其中主光学系统被形成为能够相对于激光产生装置而倾斜预定角度，从而在非结晶区域的结晶或形成期间同时防止张力的形成。
背景技术：
有源矩阵(AM)型有机发光显示设备在各个像素中包括像素驱动电路。像素驱动电路包括由硅形成的薄膜晶体管(TFT)。非晶硅或多晶硅可以用作构成TFT的硅。关于像素驱动电路中使用的非晶硅TFT(a_Si TFT)，由于构成源、漏和沟道的半导体有源层由非晶硅形成，因此非晶硅TFT具有低的电子迁移率。因此，现在代替非晶硅TFT 而使用多晶硅TFT。多晶硅TFT与非晶硅TFT相比，具有高的电子迁移率和良好的光辐照稳定性。因此，多晶硅TFT非常适合用作有源矩阵有机发光显示设备的驱动TFT和/或开关 TFT的有源层。多晶硅TFT可以利用各种方法制造。各种方法可以大体分类为直接沉积多晶硅的方法和沉积非晶硅并使沉积后的非晶硅结晶的方法。用于沉积多晶硅的方法可以包括化学气相沉积(CVD)方法、光CVD方法、氢自由基(HR)CVD方法、电子回旋共振(ECR)CVD方法、 等离子体增强(PE)CVD方法或低压(LP)CVD方法。沉积非晶硅并使沉积后的非晶硅结晶的方法可以包括固相结晶(SPC)方法、准分子激光结晶(ELC)方法、金属诱导结晶(MIC)方法、金属诱导横向结晶(MILC)方法或连续横向固化(SLS)方法。SPC方法由于需要在高于大约600°C的温度下长时间执行，因此不太实用。ELC方法可以实现低温结晶。但是，由于利用光学单元扩展激光束，因此均勻性会恶化。同时，由于在非晶硅的表面上沉积金属薄膜，并通过使用金属薄膜作为结晶催化剂使硅层结晶，因此MIC方法具有低的结晶温度。然而，由于多晶硅会被金属污染，因此包括硅层的TFT器件的特性会恶化。而且，所形成的晶体可能具有小的尺寸，并且晶体会以无序方式分布。SLS方法利用了硅晶粒在垂直于液态硅与固态硅之间的界面的方向上生长的事实，其中a-Si利用掩膜辐照激光束通过a-Si的特定部分使a-Si部分熔化并且从熔化的部分与未熔化的部分之间的边界在朝向熔化的部分的方向上生长晶体而结晶。SLS作为制造低温多晶硅的方法而受到关注。
发明内容
根据实施例，提供一种结晶设备，利用连续横向固化(SLS)方法在基板上执行结晶，所述结晶设备包括激光产生装置，用于发射激光束；第一望远镜透镜模块和第二望远镜透镜模块，位于所述激光产生装置的一侧处，用于最小化所述激光产生装置所发射的激光束的发散角；以及主光学系统，位于所述第二望远镜透镜模块的一侧处，用于均勻化并放大透过所述第二望远镜透镜模块的激光束，其中所述主光学系统相对于所述激光产生装置能旋转。所述第二望远镜透镜模块和所述主光学系统可以相对于所述激光产生装置整体能旋转。在所述主光学系统能旋转预定角度时，所述基板的待执行结晶的结晶区域的整个部分可以被包含在激光辐照区域中。所述主光学系统可以包括束均勻器，用于保证具有预定功率的、透过所述第二望远镜透镜模块的激光束的分布是均勻的；和束宽度控制器，用于控制透过所述束均勻器的激光束的束宽度以被维持在预定范围内。所述结晶设备可以进一步包括延展光学系统，所述延展光学系统介于所述激光产生装置与所述第一望远镜透镜模块之间，所述延展光学系统延展从所述激光产生装置发射的激光束中每脉冲的维持时段。透过所述主光学系统并辐照到所述基板上的激光束可以是线性激光束。所述激光产生装置所产生的激光束可以被辐照到所述基板上，同时所述基板相对于所述结晶设备相对能移动。所述激光产生装置所产生的激光束可以是脉冲激光束。所述基板的被所述脉冲激光束辐照的第一激光辐照区域与所述基板的被所述脉冲激光束接下来辐照的第二激光辐照区域可以部分重叠。所述第一激光辐照区域和所述第二激光辐照区域的重叠区域的非晶硅可以被结晶同时被分解并被固化两次。所述结晶设备可以进一步包括固定所述基板的底板；以及与所述底板隔开预定间隔并能旋转地设置在所述底板上的旋转件。所述主光学系统被设置在所述旋转件上，并且所述旋转件可以相对于所述底板能旋转。所述结晶设备可以进一步包括从所述底板的一个表面延伸的多个支柱；以及位于所述多个支柱上的支撑件，其中所述旋转件位于所述支撑件上。所述第二望远镜透镜模块可以联结至所述主光学系统，并且可以与所述主光学系统一起相对于所述底板能旋转。所述旋转件在与所述激光束所辐照的基板的表面平行设置的板上能旋转。
通过参考附图对示例性实施例进行详细描述，实施例的以上及其它特征和优点将变得更加明显，附图中图IA示出根据实施例的结晶设备的示意图；图IB示出图IA的结晶设备的主光学系统的详细图解；图2示出在结晶设备固定时载物台被倾斜预定角度的情况；图3示出在基板固定时仅第二望远镜透镜模块和主光学系统被倾斜预定角度的情况；图4示出根据实施例的利用图1的结晶设备制造的有机发光显示设备的平面图；图5示出根据实施例的图4的有机发光显示设备的单个像素的平面图；图6示出沿图5的线A-A截取的有机发光显示设备的截面图；以及图7示出用于解释根据实施例的通过使用从激光产生装置中发射的激光束使基板结晶的工艺的平面图。
具体实施例方式现在将参考附图更充分地描述实施例，附图中示出本发明的示例性实施例。然而， 本发明可以多种不同的形式具体体现，并且不应当被解释为限于这里所记载的实施例；相反，提供这些实施例的目的在于使本公开内容全面完整，并且向本领域普通技术人员充分地传达本发明的构思。图IA示出根据实施例的结晶设备100的示意性。图IB示出图IA的结晶设备100 的主光学系统的详细图解。参见图IA和图1B，结晶设备100可以包括用于产生激光束L的激光产生装置
101、用于延展从激光产生装置101发射的激光束L中每脉冲的维持时段的延展光学系统
102、最小化透过延展光学系统102的激光束L的发散角的第一望远镜透镜模块103和第二望远镜透镜模块104、以及通过均勻化并放大激光束L来使透过第一望远镜透镜模块103和第二望远镜透镜模块104的激光束L线性化的主光学系统105。详细地说，激光产生装置101产生激光束L，以便执行结晶。在这种情况下，激光束 L可以是脉冲激光束，这将在下面进行更详细的描述。延展光学系统102延展从激光产生装置101发射的激光束L中每脉冲的维持时段。由于从激光产生装置101产生的激光束L具有短的每脉冲辐照时间(例如，大约10纳秒)，因此这种激光束L不足以执行结晶。所以，延展光学系统102可以增加激光束L的每脉冲持续时间，以便将激光束L辐照到基板10上持续足够的时间段，从而执行结晶。第一望远镜透镜模块103和第二望远镜透镜模块104可以形成在延展光学系统 102的一侧，并使透过延展光学系统102的激光束L的发散角最小化。另外，第一望远镜透镜模块103和第二望远镜透镜模块104可以包括形成在其中的反射镜，并且可以使激光束 L的路径转向。主光学系统105可以形成在第二望远镜透镜模块104的一个表面上，并且可以包括束均勻器10 和束宽度控制器10釙。束均勻器10 保证透过第二望远镜透镜模块104 的激光束L的分布是均勻的，使得具有预定功率的激光束L可以辐照到基板10上。束宽度控制器10 控制束均勻器105a，使得在穿过束均勻器10 时具有像在长轴方向上被放大的线性形状的激光束L的宽度不会无限延展。其上设置有非晶硅层的基板10被固定至的χ-y载物台106，可以位于与主光学系统105相对应的位置处。在这种情况下，基板10的结晶区域可以通过相对于主光学系统 105相对地移动x-y载物台106而被放大，以便对基板10整个部分进行结晶。第二望远镜透镜模块104、主光学系统105和基板10被固定至的χ-y载物台106 可以形成在底板111上。底板111可以是由花岗岩等形成的大平坦区域。多个支柱112可以形成在底板111上，并且支撑件113可以设置在支柱112上。另外，旋转件114可以形成在支撑件113上，并且主光学系统105和第二望远镜透镜模块104可以设置在旋转件114 上。主光学系统105和联结至主光学系统105的第二望远镜透镜模块104可以通过旋转件 114可旋转地形成在XY平面上。根据实施例，结晶设备100的特征在于，主光学系统105和联结至主光学系统105 的第二望远镜透镜模块104被配置为相对于激光产生装置101(以及联结至激光产生装置 101的延展光学系统102，和第一望远镜透镜模块10 而旋转。主光学系统105和联结至主光学系统105的第二望远镜透镜模块104可以形成为相对于底板111可旋转。现在将更详细描述结晶设备100的操作。在利用连续横向固化(SLQ方法使基板的非晶硅层结晶时，由于预定部分的突起数目会大于或小于其它正常部分，因此会形成对角或波状张力。为了防止形成张力，已提议了使包括基板的载物台倾斜预定角度的方法。图2示出在结晶设备固定时载物台被倾斜预定角度的情况。当在结晶设备固定时使载物台倾斜预定角度时，防止张力的形成。然而，如图2所示，结晶区域CA中需要执行结晶的部分与激光束L所辐照的激光辐照区域LA偏离，并且会形成非结晶区域NA。为了克服该问题，已提议了使用于结晶的掩膜的狭缝倾斜的方法。在这种情况下， 可以通过控制扫描节距(即载物台在激光脉冲之间移动的距离)来控制结晶特性。当扫描节距小时，生产力减小。当扫描节距大时，会由于薄膜晶体管(TFT)特性的非均勻性而形成张力。为了克服该问题，根据实施例，结晶设备100的特征在于，主光学系统105和联结至主光学系统105的第二望远镜透镜模块104形成为相对于激光产生装置101和底板111 可旋转。图3示出在基板10固定时仅第二望远镜透镜模块104和主光学系统105被倾斜预定角度的情况。如图3所示，在基板10固定时，仅第二望远镜透镜模块104和主光学系统105被倾斜预定角度，由于结晶区域CA被包含在激光辐照区域LA中，因此可以避免形成非结晶区域NA。在这种情况下，仅结晶设备100的第二望远镜透镜模块104和主光学系统105，而不是结晶设备100的整个部分，相对于激光产生装置101旋转。由于激光产生装置101会对即使以极小量移动激光产生装置101时可能产生的碰撞非常敏感，因此可以避免移动激光产生装置101。所以，使固定基板10的X-y载物台106旋转的方法的缺点在于，如上所述那样形成非结晶区域NA。为了克服该问题，根据实施例，仅结晶设备100的第二望远镜透镜模块 104和主光学系统105相对于激光产生装置101旋转，从而同时防止在结晶期间形成张力和形成非结晶。以下将描述利用结晶设备制造的有机发光显示设备的结构。图4示出根据实施例的利用图1的结晶设备制造的有机发光显示设备1的平面图。图5示出根据实施例的图4的有机发光显示设备1的单个像素的平面图。图6示出沿图5的线A-A截取的有机发光显示设备1的截面图。应当理解，利用图1的结晶设备制造的有机发光显示设备不限于并且可以不同于这里所描述和示出的。
7
参见图4，有机发光显示设备1包括包括TFT的第一基板10、有机发光二极管等和通过利用密封件12联结至第一基板10的第二基板(未示出)。各自包括TFT的多个像素、有机发光二极管EL和存储电容器Cst等可以形成在第一基板10上。另外，第一基板10可以是低温多晶硅(LTPQ基板、玻璃基板、塑料基板或不锈钢(SUS)基板等。第二基板可以是设置在第一基板10上的密封基板，以便防止外部湿气或空气渗入到第一基板10的TFT和有机发光二极管EL中。第二基板可以面对第一基板10。第一基板10和第二基板可以通过沿第二基板的边缘设置的密封件12而联结。第二基板可以是透明玻璃基板或塑料基板。第一基板10包括发射光的像素区域PA和设置在像素区域PA外部的电路区域(未示出)。根据实施例，第一基板10和第二基板通过在像素区域PA外部的电路区域中设置密封件12而互相粘结。参见图5和图6，图4的有机发光显示设备1的单个像素包括沟道区2、存储区3 和发射区4。这种情况下，在图5中，沟道区2、存储区3和发射区4互相布置在一条线上， 但是本发明不限于此。也就是说，存储区3和发射区4以长度方向形成，以便彼此相邻。在存储区3和发射区4的一侧处，可以形成沟道区2以便与存储区3和发射区4中的每一个相邻。沟道区2包括TFT。TFT包括有源层211、栅电极214和源/漏电极216a和216b。 第一绝缘层13介于栅电极214与有源层211之间，以便使栅电极214和有源层211彼此绝缘。被注入高浓度杂质的源/漏区形成在有源层211的两个边缘，并且分别连接至源/漏电极216a和216b。存储区3包括存储电容器Cst。存储电容器Cst包括第一电容器电极311和第二电容器电极316。绝缘层13介于第一电容器电极311与第二电容器电极316之间。在这种情况下，第一电容器电极311可以由与TFT的有源层211相同的材料形成并形成在同一层上。第二电容器电极316可以由与TFT的源/漏电极216a和216b相同的材料形成并形成
在同一层上。发射区4包括有机发光二极管EL。有机发光二极管EL包括连接至TFT的源/漏电极216a和216b中任一个的像素电极418、面对像素电极418的对电极421以及介于对电极421与像素电极418之间的中间层420。像素电极418由透明导电材料形成。图7示出用于解释根据实施例的通过使用从激光生成装置中发射的激光束使基板结晶的工艺的平面图。如图7所示，随着有机发光显示设备的尺寸增大，可以在单个母玻璃上形成多个面板(即多个有机发光显示设备)。详细地说，当设置有基板10的x-y载物台106(参见图1)在箭头A所指示的方向上相对于结晶设备100而移动时，如果从激光产生装置101 (参见图1)发射的激光束通过延展光学系统102、第一望远镜透镜模块103、第二望远镜透镜模块104和主光学系统105 辐照到第一面板Pl上时，第一面板Pl的预定区域被结晶。以下将描述通过使用结晶设备100利用SLS方法使非晶硅结晶的方法。一般而言，晶体硅被用于形成缓冲层(未示出)作为基板上的绝缘层，非晶硅沉积在缓冲层上，然后使非结晶硅结晶。
在这种情况下，结晶设备100的激光产生装置101产生的激光束可以是脉冲激光束，而不是传统的连续波(CW)激光。例如，在激光产生装置101以6000Hz的频率产生脉冲激光束时，高频激光束以每秒6000次的频率辐照到基板10上。向基板10辐照激光产生装置101所产生的脉冲激光束时，在激光束所辐照的熔化区域中从非晶硅层的每一个侧界面生长晶粒。在晶粒的晶界互相碰撞使得晶粒之间不存在晶核产生区域时，晶粒停止生长。另外，在激光产生装置101的移动速度被调节为使得接下来的激光辐照区域与当前的激光辐照区域稍微重叠时，可以经由一个方向上的单次扫描获得双重(two-shot)结晶效应。第一次向基板10辐照激光产生装置101所产生的脉冲激光束时，在激光束所辐照的熔化区域中，非晶硅被分解然后被固化，同时多晶硅形成。之后，在脉冲之间的休息时段期间，激光产生装置101在一个方向上移动。在这种情况下，接下来的激光辐照区域(即熔化区域)和先前的激光辐照区域由于激光产生装置101的移动速度被调节而彼此重叠。此时，第二次向基板10辐照脉冲激光束时，在第一激光辐照区域和第二激光辐照区域彼此重叠的部分，多晶硅被分解然后被结晶，并且执行结晶。同样，单个像素中沟道区和存储区的结晶可以通过周期性辐照激光束同时在一个方向上移动激光产生装置101而执行。通过总结和回顾，一个或多个实施例提供了利用连续横向固化(SLS)的结晶设备，其中主光学系统被形成为能够相对于激光产生装置倾斜预定角度。因此，可以同时防止在结晶期间形成张力和形成非结晶区域。尽管参考各个方面的示例性实施例具体示出并描述了各个方面，但是本领域普通技术人员会理解，可以在不超出所附权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，在此进行形式上和细节上的各种改变。
权利要求
1.一种结晶设备，利用连续横向固化方法在基板上执行结晶，所述结晶设备包括 激光产生装置，用于发射激光束；第一望远镜透镜模块和第二望远镜透镜模块，位于所述激光产生装置的一侧处，用于最小化所述激光产生装置所发射的激光束的发散角；以及主光学系统，位于所述第二望远镜透镜模块的一侧处，用于均勻化并放大透过所述第二望远镜透镜模块的激光束，其中所述主光学系统相对于所述激光产生装置能旋转。
2.根据权利要求1所述的结晶设备，其中所述第二望远镜透镜模块和所述主光学系统相对于所述激光产生装置整体能旋转。
3.根据权利要求1所述的结晶设备，其中，在所述主光学系统能旋转预定角度时，所述基板的待执行结晶的结晶区域的整个部分被包含在激光辐照区域中。
4.根据权利要求1所述的结晶设备，其中所述主光学系统包括束均勻器，用于保证具有预定功率的、透过所述第二望远镜透镜模块的激光束的分布是均勻的；和束宽度控制器， 用于控制透过所述束均勻器的激光束的束宽度以被维持在预定范围内。
5.根据权利要求1所述的结晶设备，进一步包括延展光学系统，所述延展光学系统介于所述激光产生装置与所述第一望远镜透镜模块之间，所述延展光学系统延展从所述激光产生装置发射的激光束中每脉冲的维持时段。
6.根据权利要求1所述的结晶设备，其中透过所述主光学系统并辐照到所述基板上的激光束是线性激光束。
7.根据权利要求1所述的结晶设备，其中所述激光产生装置所产生的激光束被辐照到所述基板上，同时所述基板相对于所述结晶设备相对能移动。
8.根据权利要求1所述的结晶设备，其中，所述激光产生装置所产生的激光束是脉冲激光束。
9.根据权利要求8所述的结晶设备，其中所述基板的被所述脉冲激光束辐照的第一激光辐照区域与所述基板的被所述脉冲激光束接下来辐照的第二激光辐照区域部分重叠。
10.根据权利要求9所述的结晶设备，其中所述第一激光辐照区域和所述第二激光辐照区域的重叠区域的非晶硅被结晶同时被分解并被固化两次。
11.根据权利要求1所述的结晶设备，进一步包括 固定所述基板的底板；以及与所述底板隔开预定间隔并能旋转地设置在所述底板上的旋转件，其中所述主光学系统被设置在所述旋转件上，并且所述旋转件相对于所述底板能旋转。
12.根据权利要求11所述的结晶设备，进一步包括 从所述底板的一个表面延伸的多个支柱；以及位于所述多个支柱上的支撑件，其中所述旋转件位于所述支撑件上。
13.根据权利要求11所述的结晶设备，其中所述第二望远镜透镜模块联结至所述主光学系统，并且与所述主光学系统一起相对于所述底板能旋转。
14.根据权利要求11所述的结晶设备，其中所述旋转件在与所述激光束所辐照的基板的表面平行设置的板上能旋转。
全文摘要
一种利用连续横向固化(SLS)的结晶设备，在基板上执行结晶，所述结晶设备包括激光产生装置，用于发射激光束；第一望远镜透镜模块和第二望远镜透镜模块，位于所述激光产生装置的一侧处，用于最小化所述激光产生装置所发射的激光束的发散角；以及主光学系统，位于所述第二望远镜透镜模块的一侧处，用于均匀化并放大透过所述第二望远镜透镜模块的激光束。所述主光学系统相对于所述激光产生装置可旋转。
文档编号C30B13/22GK102560619SQ201110342540
公开日2012年7月11日 申请日期2011年11月2日 优先权日2010年11月5日
发明者朴喆镐 申请人:三星移动显示器株式会社