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1、(10)申请公布号 CN 103934568 A (43)申请公布日 2014.07.23 C N 1 0 3 9 3 4 5 6 8 A (21)申请号 201310341694.0 (22)申请日 2013.08.07 10-2013-0007090 2013.01.22 KR B23K 26/00(2014.01) B23K 26/064(2014.01) B23K 26/70(2014.01) H01L 21/67(2006.01) (71)申请人三星显示有限公司 地址韩国京畿道龙仁市 (72)发明人朴喆镐 秋秉权 金银哲 孙希根 尹种铉 (74)专利代理机构北京铭硕知识产权代理有限 。
2、公司 11286 代理人韩明星 罗延红 (54) 发明名称 激光退火设备 (57) 摘要 提供了一种激光退火设备，所述激光退火设 备包括：透镜单元，被构造为使激光束透射为照 射到照射目标上；透镜单元壳，容纳透镜单元并 且具有开口，所述开口被构造为允许激光束穿过 所述开口；挡板，被构造为阻挡在激光束透射过 透镜单元到照射目标之后被照射目标反射的激光 束的至少一部分；冷却单元，位于挡板和透镜单 元壳之间。 (30)优先权数据 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书5页 附图6页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书5页 附图6页 (10)申请公。
3、布号 CN 103934568 A CN 103934568 A 1/1页 2 1.一种激光退火设备，所述激光退火设备包括： 透镜单元，被构造为使激光束透射为照射到照射目标上； 透镜单元壳，容纳透镜单元并且具有开口，所述开口被构造为允许激光束穿过所述开 口； 挡板，被构造为阻挡在激光束透射过透镜单元到照射目标之后被照射目标反射的激光 束的至少一部分； 冷却单元，位于挡板和透镜单元壳之间。 2.如权利要求1所述的激光退火设备，其中，透射过透镜单元的激光束以除了0之外 的入射角入射在照射目标上。 3.如权利要求2所述的激光退火设备，其中，挡板位于透镜单元壳下方并且至少部分 地阻挡被照射目标反射的激。
4、光束朝着透镜单元壳行进。 4.如权利要求3所述的激光退火设备，其中，冷却单元包括流体通道，所述流体通道具 有入口和出口。 5.如权利要求3所述的激光退火设备，其中，冷却单元具有包含与透镜单元壳的开口 相对应的开口的板的形状。 6.如权利要求5所述的激光退火设备，其中，冷却单元在冷却单元的开口的侧部处面 接触挡板。 7.如权利要求5所述的激光退火设备，其中，冷却单元包括壳体接触单元，所述壳体接 触单元从冷却单元的边缘朝着透镜单元壳突出并且接触透镜单元壳。 8.如权利要求7所述的激光退火设备，其中，壳体接触单元包围冷却单元的边缘。 9.如权利要求8所述的激光退火设备，所述激光退火设备还包括净化线路。
5、，所述净化 线路利用净化气体来净化冷却单元和透镜单元壳之间的空间。 10.如权利要求9所述的激光退火设备，其中，净化线路经由壳体接触单元净化冷却单 元和透镜单元壳之间的空间。 11.如权利要求5所述的激光退火设备，所述激光退火设备还包括冷却单元位置调节 单元，所述冷却单元位置调节单元被构造为调节冷却单元的位置，以改变冷却单元的开口 的位置。 12.如权利要求3所述的激光退火设备，其中，冷却单元接触挡板的面对透镜单元壳的 表面。 权 利 要 求 书CN 103934568 A 1/5页 3 激光退火设备 0001 本申请要求于2013年1月22日在韩国知识产权局提交的第10-2013-00070。
6、90号 韩国专利申请的优先权和权益，该韩国专利申请的公开通过引用被完全包含于此。 技术领域 0002 本发明的实施例的方面涉及一种激光退火设备。 背景技术 0003 通常，在诸如薄膜晶体管（TFT）液晶显示（LCD）装置或有源有机发光显示装置的 显示装置中，通过使用电连接到像素的TFT来控制光从像素的发射或从像素发射的光的强 度。TFT可以具有各种构造，但是可以通过使用具有高迁移率的多晶硅被构造为包括有源 层。为此，利用了将非晶硅晶化成多晶硅的工艺。 0004 然而，在用于晶化非晶硅的传统激光退火设备中，在激光退火过程中照射激光束 的精确度降低。 发明内容 0005 本发明的实施例的方面提供了。
7、一种能够在激光退火期间使因反射的激光束导致 的错误率最小化或降低的激光退火设备。然而，本发明不限于此。 0006 根据本发明的实施例，一种激光退火设备包括：透镜单元，被构造为使激光束透射 为照射到照射目标上；透镜单元壳，容纳透镜单元并且具有开口，所述开口被构造为允许激 光束穿过所述开口；挡板，被构造为阻挡在激光束透射过透镜单元到照射目标之后被照射 目标反射的激光束的至少一部分；冷却单元，位于挡板和透镜单元壳之间。 0007 透射过透镜单元的激光束可以以除了0之外的入射角入射在照射目标上。另外， 挡板可以位于透镜单元壳下方并且可以至少部分地阻挡被照射目标反射的激光束朝着透 镜单元壳行进。 000。
8、8 冷却单元可以包括流体通道，所述流体通道具有入口和出口。 0009 冷却单元可以具有包含与透镜单元壳的开口相对应的开口的板的形状。此外，冷 却单元可以在冷却单元的开口的侧部处面接触挡板。 0010 冷却单元可以包括壳体接触单元，所述壳体接触单元从冷却单元的边缘朝着透镜 单元壳突出并且接触透镜单元壳。壳体接触单元可以包围冷却单元的边缘。另外，所述激 光退火设备还可以包括净化线路，所述净化线路利用净化气体来净化冷却单元和透镜单元 壳之间的空间。更具体地说，净化线路可以经由壳体接触单元净化冷却单元和透镜单元壳 之间的空间。 0011 所述激光退火设备还可以包括冷却单元位置调节单元，所述冷却单元位置。
9、调节单 元被构造为调节冷却单元的位置，以改变冷却单元的开口的位置。 0012 冷却单元可以接触挡板的面对透镜单元壳的表面。 说 明 书CN 103934568 A 2/5页 4 附图说明 0013 通过参照附图更加详细地描述本发明的示例性实施例，本发明的以上和其它特征 及方面将变得更加清楚，在附图中： 0014 图1是根据本发明实施例的激光退火设备的示意图； 0015 图2是图1中示出的激光退火设备的挡板的剖视图； 0016 图3是图1中示出的激光退火设备的冷却单元的透视图； 0017 图4是示出在使用根据对比示例的激光退火设备时的情况下的出错率的曲线图； 0018 图5是示出在使用图1中示出。
10、的激光退火设备时的情况下的出错率的曲线图； 0019 图6是根据本发明另一实施例的激光退火设备的示意图； 0020 图7是图6中示出的激光退火设备的冷却单元的透视图； 0021 图8是根据本发明另一实施例的激光退火设备的示意图； 0022 图9是根据本发明另一实施例的激光退火设备的示意图； 0023 图10是图9中示出的激光退火设备的冷却单元的透视图； 0024 图11是根据本发明另一实施例的激光退火设备的冷却单元的透视图。 具体实施方式 0025 现在将参照附图更充分地描述本发明，在附图中示出了本发明的示例性实施例。 然而，本发明可以以许多不同的形式来实施，且不应该解释为局限于在这里所阐述的。
11、实施 例；相反，提供这些实施例使得本公开将是彻底和完全的，并将本发明的构思充分地传达给 本领域的普通技术人员。在附图中，为了便于说明，会夸大元件的尺寸。 0026 在下面的描述中，x轴、y轴和z轴不限于呈正交坐标系的三个轴，并且可以被解释 为更宽的意义。例如，x轴、y轴和z轴可以是彼此正交的或非正交的。 0027 另外，为了便于说明，附图中元件的尺寸和厚度可以被随意地设置，因此并不限制 本发明的范围。 0028 在附图中，为了清晰起见，可以夸大层和区域的厚度。将理解的是，当诸如层、区域 或基板的元件被称为“位于”另一元件“上”时，它可以是“直接位于”所述元件“上”或者可 以存在一个或多个中间元。
12、件。在整个说明书中，相同的标号指示相同的元件。 0029 图1是根据本发明实施例的激光退火设备的构思图（例如，示意图）。图2是图1 中示出的激光退火设备的挡板30的剖视图。图3是图1中示出的激光退火设备的冷却单 元40的透视图。 0030 根据当前实施例的激光退火设备包括透镜单元10、透镜单元壳20、挡板30和冷却 单元40。 0031 透镜单元10可以使激光束l2透射为照射到照射目标上（例如，激光束l2可以被 发射到基板100）。透镜单元10可以包括聚光透镜。当由激光束产生设备产生的激光束l1 被例如反射器1反射时，可以形成将要被入射在（例如，入射到）透镜单元10上并且从透镜 单元10照射的。
13、激光束l2。 0032 透镜单元壳20容纳透镜单元10并且具有激光束l2可以穿透的开口22和24。开 口22可以允许从反射器1反射的激光束l2入射在透镜单元10上，开口24可以允许透射 过透镜单元10的激光束l2发射到透镜单元壳20外部。 说 明 书CN 103934568 A 3/5页 5 0033 透射过透镜单元10的激光束l2将非晶硅晶化为多晶硅。即，在某些实施例中，激 光束l2入射在基板100的非晶硅上，因此，非晶硅被例如反复熔化和凝固，以被晶化成为多 晶硅。 0034 如上所述，当基板100的非晶硅因激光束l2的照射而被反复地熔化和凝固时，由 于处于熔融态的硅具有高的反射率，因此照射。
14、的激光束l2被熔融的硅大部分地反射。从照 射目标（例如，熔融的硅）反射的激光束l3可以朝透镜单元10、透镜单元壳20和/或激光 退火设备行进，并且会对其相应的部分造成影响（例如，损坏），因此需要被阻挡或部分地阻 挡。 0035 在激光束l2透射过透镜单元10并且从透镜单元10发射并且抵达照射目标的硅 （例如，基板100）之后，挡板30可以阻挡从照射目标（例如，熔融的硅）反射的激光束l3的 至少一部分。在某些实施例中，由于挡板30应当仅阻挡从照射目标反射的激光束l3，而不 应当阻挡从透镜单元10发射并且朝照射目标行进的激光束l2，因此透射过透镜单元10并 且从透镜单元10发射并且抵达照射目标的激。
15、光束l2以除了0以外的入射角（例如，入射 的角度）入射在照射目标上。例如，在某些实施例中，激光束l2不垂直地入射在入射目标 （例如，基板100）上。挡板30可以位于透镜单元壳20的下方并且可以阻挡（或者部分地阻 挡）从照射目标反射的激光束l3朝着透镜单元壳20或透镜单元10行进。 0036 代替的，或除了阻挡从照射目标反射的激光束l3之外，挡板30还可以使激光束l3 散射（例如，消散）。为了实现这一点，如图2中所示，挡板30的表面（例如，从照射目标反射 的激光束l3入射于其上的表面）可以是凸出的（例如，该表面可以具有粗糙的纹理）。在某 些实施例中，由于不规则地执行压纹工艺（例如，该表面具有不规。
16、则的纹理），所以当从照射 目标反射的激光束l3入射在挡板30上时，激光束l3可以被反射和/或散射，因此可以使 激光束l3对激光退火设备的多个部分或另一部分的影响最小化或降低，从而可以防止或 减少对激光退火设备的损坏。 0037 冷却单元40位于挡板30和透镜单元壳20之间。冷却单元40使从照射目标反射 的激光束l3对透镜单元壳20或透镜单元10的影响最小化或降低。 0038 更加详细地说，当从照射目标反射的激光束l3入射在挡板30上时，由于挡板30 自身的温度因激光束l3而极大地增加，因此透镜单元壳20或透镜单元10受到因例如辐射 （例如，热辐射）导致的高温的挡板30的影响（例如，损坏）。在这。
17、种情况下，需要非常精确地 对准的透镜单元壳20或透镜单元10会失准，或者激光退火设备的总体精度会由于挡板30 的温度的增加影响透镜单元10的光学特性而降低。 0039 在某些实施例中，由于冷却单元40位于挡板30和透镜单元壳20之间，如上所述， 因此无论挡板30的温度如何（例如，高温），来自挡板30的辐射（例如，热辐射）对透镜单元 壳20或透镜单元10的影响（例如，损坏）可以被有效地防止、最小化或者降低。因此，可以 维持（例如，恒定地维持）激光退火设备的总体精度。 0040 冷却单元40可以具有各种构造，更具体地说，可以具有包括具有入口42a和出口 42b的流体通道42的构造，如图3中所示。在。
18、某些实施例中，由于冷却空气或冷却水流经流 体通道42，因此虽然挡板30的温度增加，但是冷却单元40的性能可以被维持（例如，恒定地 维持）。 0041 图4是示出当使用根据对比示例的激光退火设备时（更具体地说，在当将基板设 说 明 书CN 103934568 A 4/5页 6 置到激光退火设备之后执行20秒激光退火时的情况下）的出错率的曲线图。在图4中，水 平轴表示设置的基板的次序（例如，设置到激光退火设备的基板的数量），数值轴表示位置 变化，例如，激光束的偏离（例如移动或旋转）（单位：m）。 0042 参照图4，由于挡板产生的热累积地影响透镜单元或透镜单元壳且因此降低了激 光退火设备的精度，所。
19、以在接下来的基板上，入射在基板上的激光束极大地移动或旋转。更 详细地说，对于按第52次序设置的基板（例如，设置的第52基板），到基板的激光束移动了 210m，旋转了28m。这种将激光束照射到基板的精度的降低不可避免地引起将非晶硅晶 化成多晶硅的质量的降低，例如，以电特性误差的增加为例。因此通过使用上面描述的多晶 硅制造的薄膜晶体管（TFT）液晶显示器（LCD）装置或有源有机发光显示装置的性能不可避 免地降低。 0043 图5是示出当使用根据本发明当前实施例的激光退火设备时产生的出错率的曲 线图。参照图5，与使用对比示例的激光退火设备的情况相比，当使用根据本发明当前实施 例的激光退火设备时，入射。
20、在基板上的激光束移动或旋转的非常小。更详细地说，当使用根 据当前实施例的激光退火设备时，对于按第52次序设置的基板（例如，设置到激光退火设 备的第52基板），入射在基板上的激光束移动了103m，旋转了10m，与当使用对比示例 的激光退火设备时的情况相比，这示出了，当前实施例的错误率极大降低。因此，当使用根 据本发明当前实施例的激光退火设备时，具有均匀的电特性的多晶硅可以被形成（例如，被 晶化），因此通过使用上述多晶硅制造的TFT LCD装置或有源有机发光显示装置的错误率可 以极大地降低（例如，可以极大地提高这种装置的性能）。 0044 图6是根据本发明另一实施例的激光退火设备的构思图（例如，示。
21、意图）。图7是 图6中示出的激光退火设备的冷却单元40的透视图。 0045 就冷却单元40的形状而言，根据当前实施例的激光退火设备与根据图1中示出的 前面的实施例的激光退火设备不同。根据当前实施例的激光退火设备的冷却单元40具有 包含与透镜单元壳20的开口24相对应的开口44的板的形状，如图6和图7中所示。在该 实施例中，冷却单元40还可以包括具有入口42a和出口42b的流体通道42。 0046 在根据当前实施例的激光退火设备中，冷却单元40从挡板30的这侧不仅保护透 镜单元壳20的与位于透镜单元壳20下方的挡板30相对应的部分A（图6中所示），冷却单 元40还从透镜单元壳20下方的这侧保护包。
22、括除了透镜单元壳20的开口24之外的另一部 分B（图6中所示）的透镜单元壳20的几乎整个下侧。如此，由于从挡板30直接行进到透 镜单元壳20的与挡板30相对应的部分A的辐射的热以及从挡板30行进到透镜单元壳20 的另一部分B的辐射的热被阻挡（例如，被部分阻挡），因此可以进一步维持（例如，稳定地维 持）激光退火设备的性能。 0047 如果冷却单元40具有开口44，以允许激光束l2如上所述地穿过开口44朝着照射 目标行进，那么当照射的激光束l2的方向或角度变化时，为了使冷却单元40不阻挡激光束 l2的照射（例如，允许激光束l2穿过开口44），可以进一步包括用于调节冷却单元40的位 置以改变开口44。
23、的位置（例如，以相对于激光束l2改变冷却单元40的位置）的冷却单元位 置调节单元。 0048 虽然在图1和图6中冷却单元40位于透镜单元壳20和挡板30之间并且与挡板 30分隔开，但是本发明不限于此。例如，图8是根据本发明另一实施例的激光退火设备的构 说 明 书CN 103934568 A 5/5页 7 思图（例如，示意图）。如图8中所示，冷却单元40可以在开口44的一侧（+X方向）（例如， 在开口44的与图6中示出的透镜单元壳20的A部分相对应的那侧）面接触（例如，直接接 触）挡板30。如此，可以防止由于反射的激光束l3导致挡板30的温度快速升高或使由于 反射的激光束l3导致挡板30的温度快。
24、速升高减少，并且因此可以防止热对透镜单元10或 透镜单元壳20的影响或者使热对透镜单元10或透镜单元壳20的影响降低。 0049 上面的原理不仅可以应用到当冷却单元40具有开口44的实施例，还应用在当冷 却单元40不具有开口的情况，如图1中所示。即，在任意上述实施例中，冷却单元40可以 接触（例如，直接接触）面朝透镜单元壳20的挡板30的表面。 0050 在激光退火设备中，虽然适于或适合防止挡板30的温度的增加或使挡板30的温 度的增加减少，但是本发明的实施例的方面朝着使挡板30的温度变化对透镜单元10或透 镜单元壳20的影响最小化或降低来执行。因此，不同于图8，冷却单元40可以面接触（例 如。
25、，直接接触）透镜单元壳20的下表面（-Y方向），以允许透镜单元壳20和透镜单元壳20 内部的透镜单元10维持在恒定的温度下，因此可以维持（例如，恒定地维持）激光退火设备 的精度。 0051 例如，图9是根据本发明另一实施例的激光退火设备的构思图（例如，示意图）。图 10是图9中示出的激光退火设备的冷却单元40的透视图； 0052 在根据当前实施例的激光退火设备中，冷却单元40包括从冷却单元40的边缘朝 着透镜单元壳20（+Y方向）突出并且接触（例如，直接接触）透镜单元壳20的壳体接触单 元46。例如，壳体接触单元46可以包围冷却单元40的边缘。如此，除了冷却单元40的开 口44或透镜单元壳20。
26、的开口24之外，透镜单元壳20和冷却单元40之间的空间可以被保 护而免受外部环境的影响。因此，可以有效地防止或减少杂质在例如激光退火工艺期间进 入到透镜单元壳20中。 0053 图11是根据本发明另一实施例的激光退火设备的冷却单元40的透视图。如图11 中所示，冷却单元40可以具有净化气体入口48a和48b以及净化气体（例如氮气），例如，氮 气可以通过连接到净化气体入口48a和48b的净化线路被供应到冷却单元40和透镜单元 壳20之间的空间中。由于稍后通过例如冷却单元40的开口44排出净化气体，因此可以防 止（例如，稳定地防止）或减少杂质从冷却单元40的下侧通过冷却单元40的开口44朝着透 镜。
27、单元10进入。如图11中所示，净化气体入口48a和48b可以形成在壳体接触单元46中 并且可以允许净化线路经由壳体接触单元46来净化冷却单元40和透镜单元壳20之间的 空间。 0054 如上所述，根据本发明的实施例，可以实现能够在激光退火期间使因反射的激光 束导致的错误率最小化或降低的激光退火设备。然而，本发明不限于此。 0055 尽管已经参照本发明的特定示例性实施例具体地示出和描述了本发明，但是本领 域的普通技术人员将理解的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以在此对形式 和细节做出各种改变，本发明的范围由权利要求书及其等同物限定。 说 明 书CN 103934568 A 1/6页 8 图1 图2 图3 说 明 书 附 图CN 103934568 A 2/6页 9 图4 图5 说 明 书 附 图CN 103934568 A 3/6页 10 图6 图7 说 明 书 附 图CN 103934568 A 10 4/6页 11 图8 图9 说 明 书 附 图CN 103934568 A 11 5/6页 12 图10 说 明 书 附 图CN 103934568 A 12 6/6页 13 图11 说 明 书 附 图CN 103934568 A 13 。