專利名稱：硅結(jié)晶設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及硅的晶化，更具體地，涉及硅結(jié)晶設(shè)備。雖然本發(fā)明的應(yīng)用范圍很寬，但其尤其適用于防止因確定激光束圖案的投射鏡的溫度變化導(dǎo)致焦距變化，從而造成硅的不均勻結(jié)晶。
背景技術(shù)：
隨著信息技術(shù)的發(fā)展，大量需求各種形式的平面顯示器件。例如，已經(jīng)研究和開發(fā)了LCD(液晶顯示器)、PDP(等離子顯示板)、ELD(電致發(fā)光顯示器)、VFD(真空熒光顯示器)作為各種設(shè)備的監(jiān)視器。最近，LCD因其良好的圖像質(zhì)量、重量輕、體積小、功耗低而受到了極大的關(guān)注。作為CRT(陰極射線管)的替代品，LCD可以用作筆記本計(jì)算機(jī)、用于接收和顯示廣播信號(hào)的電視接收器等的移動(dòng)顯示器。
這種LCD包括用于顯示圖像的液晶板、以及用于向液晶板施加驅(qū)動(dòng)信號(hào)的驅(qū)動(dòng)單元，其中液晶顯示板具有兩個(gè)玻璃基板TFT陣列基板和濾色器基板，以及夾在這兩個(gè)玻璃基板之間的液晶層。
在TFT陣列基板上，多條選通線以正常的間隔布置在一個(gè)方向上，多條數(shù)據(jù)線以正常的間隔垂直于所述選通線布置，多個(gè)像素電極分別形成在由這些選通線和數(shù)據(jù)線以矩陣形式相互交叉限定的多個(gè)像素區(qū)上，還形成了多個(gè)薄膜晶體管，其響應(yīng)于選通線而開關(guān)，以將數(shù)據(jù)線信號(hào)傳送到各像素電極。在濾色器基板上，形成黑底層以屏蔽照射到像素區(qū)以外的部分上的光，形成R、G、B濾色器層以表現(xiàn)顏色，并形成公共電極以再現(xiàn)圖像。此外，通過間隔體使兩個(gè)基板之間產(chǎn)生間隙，并用具有液晶注入孔的密封劑使這兩個(gè)基板接合在一起，通過該液晶注入孔將液晶材料注入所述間隙。
LCD器件的一般驅(qū)動(dòng)原理利用了液晶的光學(xué)各向異性和偏振性。薄且長的液晶分子趨于一個(gè)朝向，因而可以按照需要通過向液晶施加電場來控制這些分子的朝向。因此，如果液晶分子的朝向被改變，則光因液晶的光學(xué)各向異性而相應(yīng)地折射，從而表達(dá)圖像信息。目前，有源矩陣LCD因其良好的分辨率和運(yùn)動(dòng)圖像再現(xiàn)能力而最引人注意，在有源矩陣LCD中，薄膜晶體管和與薄膜晶體管相連的像素電極以矩陣的形式排列。
在LCD中，薄膜晶體管的半導(dǎo)體層由多晶體硅(多晶硅)形成。薄膜晶體管和驅(qū)動(dòng)電路可以形成在同一基板上，省去了連接薄膜晶體管和驅(qū)動(dòng)電路的步驟，從而簡化了制造工藝。此外，由于多晶硅具有比非晶硅高100到200倍的場效應(yīng)遷移率，所以多晶硅響應(yīng)速度快，并對(duì)溫度和光穩(wěn)定。
可以通過低溫工藝或以高溫工藝形成多晶硅。因?yàn)楦邷毓に嚨娜秉c(diǎn)在于其例如大約1000℃的工藝溫度高于絕緣基板的變形溫度，因而要求使用昂貴的石英基板。石英基板的耐熱性好于玻璃基板，但晶體質(zhì)量差，表面粗糙度差，并且晶粒尺寸太小，導(dǎo)致其應(yīng)用性比由低溫工藝形成的多晶硅差。已經(jīng)進(jìn)行了在低溫下淀積非晶硅并使其結(jié)晶以形成多晶硅的研究與開發(fā)。
低溫工藝包括激光退火、金屬誘導(dǎo)結(jié)晶等。在激光退火中，脈沖形式的激光束被引向基板以在10～102納秒內(nèi)反復(fù)融化與固化，從而使對(duì)下絕緣基板的損害最小?，F(xiàn)在參照


現(xiàn)有技術(shù)的硅結(jié)晶設(shè)備，其中激光束被引向基板以進(jìn)行基板的結(jié)晶。
圖1是示出了非晶硅晶粒大小和激光能量強(qiáng)度之間的關(guān)系的曲線圖。如圖1所示，根據(jù)激光能量強(qiáng)度，非晶硅的結(jié)晶可以分為第一區(qū)、第二區(qū)和第三區(qū)。
第一區(qū)是部分融化區(qū)，其中被引向非晶硅層的激光束的激光能量強(qiáng)度僅能融化非晶硅層的表面，從而通過部分融化和固化在該非晶硅層的表面形成精細(xì)晶粒。第二區(qū)為近完全融化區(qū)，在第二區(qū)中，被引向非晶硅層的激光束的激光能量強(qiáng)度高于第一區(qū)，融化了幾乎所有的非晶硅層，從而利用在融化后剩下的精細(xì)晶核作為種子生長晶體，獲得了比第一區(qū)更大的晶粒。然而，很難獲得均勻的晶粒。第二區(qū)的寬度顯著小于第一區(qū)。第三區(qū)是完全融化區(qū)，在第三區(qū)中，引向非晶硅層的激光束的激光強(qiáng)度高于第二區(qū)，融化了所有非晶硅層，足以在固化中進(jìn)行均勻成核，從而獲得晶粒精細(xì)而均勻的晶體硅層。
在形成多晶硅的工藝中，具有第二區(qū)的能量強(qiáng)度的激光束的應(yīng)用次數(shù)和重疊率受到控制以形成均勻而粗大的晶粒。然而，該多晶硅表現(xiàn)出一些問題在于該多晶硅的多個(gè)晶粒的邊界阻礙了電流，使得很難制造可靠的薄膜晶體管器件，由多個(gè)晶粒中的電子之間的碰撞產(chǎn)生了碰撞電流，并且該劣化損害了絕緣膜，導(dǎo)致了產(chǎn)品缺陷。為了解決這些問題，對(duì)使用SLS(連續(xù)橫向固化)技術(shù)形成單晶硅進(jìn)行了研究和開發(fā)，在SLS技術(shù)中，硅晶粒從液態(tài)硅和固態(tài)硅的邊界表面開始垂直于該表面生長(Robert S.Sposilli M.A.Crowder，and James S.Im，Mat.Res.Soc.Symp.Proc.Vol.452，956～957，1997)。在SLS技術(shù)中，通過適當(dāng)控制激光束的強(qiáng)度、照射面積和平移距離，在橫向方向上的預(yù)定長度中生長出硅晶粒，可以將非晶硅結(jié)晶為大于1μm的單晶體。
因?yàn)橛糜赟LS工藝的激光應(yīng)用設(shè)備將激光束會(huì)聚到很小的面積，因而該設(shè)備不能一次將大面積基板上的非晶硅層轉(zhuǎn)化為多晶硅。為此，在把具有非晶硅層的基板裝到載臺(tái)上從而可以改變基板上的激光照射位置后，通過將激光束照射到基板的預(yù)定區(qū)域并隨后移動(dòng)基板以將激光束照射到下一區(qū)域，從而將激光束照射到基板的整個(gè)區(qū)域上。
圖2示意性地示出了現(xiàn)有技術(shù)的SLS激光應(yīng)用設(shè)備。
如圖2所示，現(xiàn)有技術(shù)的SLS激光應(yīng)用設(shè)備包括激光發(fā)射裝置(未示出)，用以發(fā)射激光束；衰減器1，用于控制激光束的強(qiáng)度以衰減該強(qiáng)度；第一反射鏡2a，用于改變激光束的光路；望遠(yuǎn)鏡頭3，用于擴(kuò)散激光束；第二反射鏡2b，用于再次改變激光束的光路；勻化和聚光鏡4，用于均勻并會(huì)聚激光束；第三反射鏡2c，用于偏轉(zhuǎn)和改變激光束的路徑；場鏡5，用于將激光束的形式適當(dāng)改變到足以照射激光束圖案掩模的水平；具有圖案的激光束圖案掩模6，用于以預(yù)定圖案通過激光束；投射鏡7，用于以特定的會(huì)聚比會(huì)聚來自激光束圖案掩模6的激光束，并照射到基板上；以及載臺(tái)8，用于保持淀積有待結(jié)晶的非晶硅的基板10。
激光發(fā)射裝置是308nm XeCl或248nm KrF的準(zhǔn)分子激光器，其發(fā)出通過衰減器1、反射鏡2a，2b，2c、各種功能的透鏡3-5和7、以及激光束圖案掩模6而以預(yù)定的激光束圖案照射到基板10上的未處理過的激光束。提供反射鏡2a，2b，2c以防止SLS激光應(yīng)用設(shè)備在一個(gè)方向上過長，從而更有效地使用空間。如果需要，可以調(diào)整反射鏡的數(shù)目以增大或減小SLS激光應(yīng)用設(shè)備占據(jù)的空間。雖然未示出，但存在用于固定載臺(tái)8的固定裝置，和用于移動(dòng)載臺(tái)8的移動(dòng)裝置。也就是說，為了使基板10的整個(gè)表面結(jié)晶，把激光束照射到基板10上，同時(shí)載臺(tái)8在X軸和Y軸方向細(xì)微地移動(dòng)，以逐漸擴(kuò)大結(jié)晶區(qū)。
圖3示出了在圖2的投射鏡7處測量的溫度變化和焦距變化之間的關(guān)系。投射鏡7具有多個(gè)桶形的透射率為99％或更高的的石英透鏡。通過激光束圖案掩模6(見圖2)把預(yù)定圖案的激光束照射到投射鏡7上，投射鏡7會(huì)聚激光束的圖案，并將其引向基板10(見圖2)。然而，如圖3所示，由于投射鏡7的焦距隨溫度而線性地伸長，因而在μm的量級(jí)上照射激光束圖案時(shí)，需要將投射鏡7保持在預(yù)定的溫度，以在結(jié)晶時(shí)不產(chǎn)生焦距偏差。
具體地，如圖3所示，由于在沒有焦距偏差的X℃處的±1℃溫度偏差會(huì)產(chǎn)生±20～40μm范圍內(nèi)的焦距偏差，因而需要在進(jìn)行結(jié)晶之前將投射鏡7加熱到預(yù)設(shè)的溫度，從而獲得正常結(jié)晶特性。例如，如果裝/卸基板10時(shí)投射鏡7的溫度低于正常結(jié)晶時(shí)投射鏡7的溫度，則在結(jié)晶之后從載臺(tái)8(見圖2)上卸下基板8時(shí)或在結(jié)晶之前將基板10裝載到載臺(tái)8上時(shí)，焦距會(huì)變短。
如果在裝載基板10之后，在投射鏡7恢復(fù)到正常結(jié)晶溫度之前進(jìn)行結(jié)晶，則因?yàn)槌跏茧A段不正確的焦距而不能實(shí)現(xiàn)正常結(jié)晶?，F(xiàn)有技術(shù)的硅結(jié)晶設(shè)備不具有能夠防止在卸載基板10之前和基板10結(jié)晶之后、在通過投射鏡7照射激光束圖案時(shí)，在完成了結(jié)晶的基板10上形成不期望的光束重疊區(qū)的元件。
激光束圖案掩模6具有用于通過激光束的透光部分，以及用于遮擋激光束的遮光部分。透光部分的寬度限定了一次照射時(shí)的晶粒橫向生長長度。另外，將參照附圖詳細(xì)描述激光束圖案掩模6和基板10的通過激光束圖案掩模6照射了激光束的區(qū)域。
圖4是示出了用于照射激光束的激光束圖案掩模6的平面圖。圖5示出了利用圖4中的激光束圖案掩模6由一次激光束照射形成的結(jié)晶區(qū)。如圖4所示，激光束圖案掩模6具有透光部分“A”，透光部分“A”具有以第一間隔a開口的圖案；以及遮光部分B，遮光部分B具有以第二間隔b遮住的圖案。
利用激光束圖案掩模6如下地照射激光束。
通過激光束圖案掩模6向淀積有非晶硅層的基板的上部一次照射激光束。在此，激光束通過激光束圖案掩模6中的多個(gè)透光部分“A”，并融化非晶硅層的激光束所照射在的部分22(見圖5)，從而液化對(duì)應(yīng)透光部分“A”的部分。在此使用的激光能量強(qiáng)度是完全融化區(qū)，其中非晶硅層的被照射了激光束的部分完全融化。
如圖5所示，基板的與具有多個(gè)連續(xù)的透光部分“A”的激光束圖案掩模相對(duì)應(yīng)的、通過一次激光束照射而照射了激光束的區(qū)域(也就是由寬度L和高度S限定的區(qū)域)被稱作單位區(qū)域20。在激光束照射之后，硅晶粒從非晶硅區(qū)域和完全融化的液態(tài)硅區(qū)域的邊界表面21a和21b向著激光照射區(qū)橫向生長。晶粒24a和24b的橫向生長垂直于邊界表面。
如果與透光部分“A”對(duì)應(yīng)的被照射了激光束的22部分的寬度短于結(jié)晶的硅晶粒24a的生長長度，則從非晶硅區(qū)和22部分的相對(duì)界面21a和21b向內(nèi)垂直生長的相對(duì)晶粒在中點(diǎn)(晶粒邊界25)碰撞并停止晶粒生長。
接著，為生長更多的硅晶粒，移動(dòng)布置有基板的載臺(tái)，并且在激光束照射部分旁邊的區(qū)域照射激光束，以形成與第一次激光束照射連續(xù)的晶體。類似地，在激光束照射時(shí)快速并完全熔化的激光束照射部分具有從相對(duì)側(cè)開始橫向發(fā)生的晶粒生長。通常，根據(jù)激光束圖案掩模的透光部分“A”和遮光部分“B”的寬度，作為一般的激光束照射處理，從相鄰的激光束照射部分開始繼續(xù)的晶粒生長長度是固定的。
前述現(xiàn)有技術(shù)的硅結(jié)晶設(shè)備具有以下的缺點(diǎn)。在現(xiàn)有技術(shù)的硅結(jié)晶設(shè)備中，投射鏡的焦距隨溫度變化，導(dǎo)致當(dāng)需要在幾μm量級(jí)的精度下進(jìn)行激光束照射以進(jìn)行結(jié)晶時(shí)，需要在結(jié)晶之前將投射鏡預(yù)熱到預(yù)定程度。因此，作為預(yù)熱的方法，可以在結(jié)晶之前，進(jìn)行假激光照射，以將投射鏡的溫度提高到預(yù)定水平之上。然而，因?yàn)闀?huì)縮短激光束照射時(shí)間或進(jìn)行了假激光照射的玻璃不能使用，而產(chǎn)生了生產(chǎn)率降低的問題。
另選地，預(yù)先預(yù)測投射鏡的焦距隨溫度的變化，以通過與偏差一樣多地改變投射鏡和基板之間的距離(Z軸)來補(bǔ)償焦距的變化。然而，這需要非常復(fù)雜的硅結(jié)晶設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
因而，本發(fā)明意在一種硅結(jié)晶設(shè)備，其基本消除了因現(xiàn)有技術(shù)的局限和缺點(diǎn)產(chǎn)生的一個(gè)或多個(gè)問題。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種硅結(jié)晶設(shè)備，其即使在裝/卸基板時(shí)也能夠向投射鏡照射激光束，從而保持投射鏡的溫度穩(wěn)定。
本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明中進(jìn)行闡述，一部分可以通過說明書而明了，或者可以通過本發(fā)明的實(shí)踐而體驗(yàn)到。通過說明書、權(quán)利要求書和附圖中具體指出的結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)或獲得本發(fā)明的這些和其它優(yōu)點(diǎn)。
為實(shí)現(xiàn)這些目的和其它優(yōu)點(diǎn)，根據(jù)本發(fā)明的目的，如所實(shí)施并廣泛描述的，該硅結(jié)晶設(shè)備包括發(fā)射激光束的激光束源；投射單元，其會(huì)聚并改變來自所述激光束源的激光束圖案；裝/卸基板的載臺(tái)；激光束光閘，其將來自所述投射單元的激光束偏轉(zhuǎn)到基板之外；以及冷卻裝置，用于接收被所述激光束光閘偏轉(zhuǎn)的激光束，并散發(fā)由所接收的激光束產(chǎn)生的熱量。
另一方面，該硅結(jié)晶設(shè)備包括發(fā)射激光束的激光束源；投射單元，其會(huì)聚并改變來自所述激光束源的激光束圖案；裝/卸基板的載臺(tái)；反射鏡，其將來自所述投射單元的激光束偏轉(zhuǎn)到基板之外；以及冷卻裝置，用于接收被所述反射鏡偏轉(zhuǎn)的激光束，并散發(fā)由所接收的激光束產(chǎn)生的熱量。
可以理解，前面的概述和下面的詳細(xì)描述都是示例性和說明性的，旨在為權(quán)利要求所限定的本發(fā)明提供進(jìn)一步的解釋。

所包括的附圖用于提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步的理解，其被合并在說明書中，并構(gòu)成說明書的一部分。附圖示出了本發(fā)明的實(shí)施例，并與說明書一起用于解釋本發(fā)明的原理。在附圖中圖1是示出了非晶硅晶粒大小和激光能量強(qiáng)度之間的關(guān)系的曲線圖；圖2示意地示出了現(xiàn)有技術(shù)SLS激光應(yīng)用設(shè)備；圖3示出了溫度變化和在圖2的投射鏡處測量到的焦距變化之間的關(guān)系；圖4是示出了用于激光束照射的激光束圖案掩模的平面圖；圖5示出了利用圖4中的激光束圖案掩模一次照射激光束形成的結(jié)晶區(qū)；圖6示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的硅結(jié)晶設(shè)備；圖7的曲線圖示出了對(duì)于第一實(shí)施例的硅結(jié)晶設(shè)備，投射鏡的溫度變化和結(jié)晶情況的關(guān)系；以及圖8示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的硅結(jié)晶設(shè)備。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在詳細(xì)說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，其示例在附圖中說明。只要可能，在全部附圖中將使用相同的附圖標(biāo)記表示相同或類似的部件。
圖6示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的硅結(jié)晶設(shè)備。如圖6所示，該硅結(jié)晶設(shè)備包括用于發(fā)射激光束的激光束源(未示出)；會(huì)聚透鏡(未示出)，用于會(huì)聚來自所述激光束源的激光束；激光束圖案掩模100，用于以預(yù)定的圖案通過在所述會(huì)聚透鏡處會(huì)聚的激光束；投射鏡110，用于以預(yù)定的比率縮小通過激光束圖案掩模100的激光束，并照射該激光束；載臺(tái)130，用于放置淀積有非晶硅層的基板，以通過來自投射鏡110的激光束來使非晶硅層結(jié)晶；激光束光閘120，用于在裝/卸基板時(shí)將來自投射鏡110的激光束偏轉(zhuǎn)到基板之外；以及冷卻裝置125，用于接收被激光束光閘120偏轉(zhuǎn)的光，并散發(fā)由所接收的激光束產(chǎn)生的熱量。
會(huì)聚透鏡、激光束圖案掩模100和投射鏡110構(gòu)成了用于在將激光束以預(yù)定的形式引向基板之前會(huì)聚來自激光束源的激光束、改變激光束的圖案并縮小該激光束的投射單元。雖然可以在進(jìn)行結(jié)晶和不進(jìn)行結(jié)晶時(shí)進(jìn)行不同的激光束照射，但因?yàn)樵诮Y(jié)晶處理中，在裝/卸基板時(shí)投射鏡110的溫度低于執(zhí)行正常結(jié)晶時(shí)的溫度，所以會(huì)由于錯(cuò)誤的焦距而使投射鏡110無法執(zhí)行正常的結(jié)晶。
因而，根據(jù)第一實(shí)施例的硅結(jié)晶設(shè)備這樣設(shè)計(jì)在裝/卸基板時(shí)保持照射到投射鏡110上的激光束，直到投射鏡110達(dá)到投射鏡110執(zhí)行正常結(jié)晶的溫度，但是該激光束不是照射到基板上，而是利用激光束光閘120偏轉(zhuǎn)通過投射鏡110的激光束的光路而照射到基板之外的冷卻裝置125上。換句話說，激光束光閘120響應(yīng)于外部控制信號(hào)而開/關(guān)。因此，當(dāng)激光束光閘120打開時(shí)，激光束光閘120使激光束從投射鏡110傳播到載臺(tái)130。另一方面，當(dāng)激光束光閘120被關(guān)閉時(shí)，激光束光閘120截?cái)嗉す馐鴱耐渡溏R110向載臺(tái)130的傳播，并使光路向冷卻裝置125偏轉(zhuǎn)。
在示例中，基板裝載時(shí)間被定義為從將基板引入載臺(tái)130開始到基板結(jié)晶之前的時(shí)間?；拘遁d時(shí)間被定義為從基板結(jié)晶之后到下一基板引入載臺(tái)之前的時(shí)間。
來自激光源的激光束以30～300Hz的頻率觸發(fā)。在第一實(shí)施例的硅結(jié)晶設(shè)備中，激光束光閘120的開/關(guān)信號(hào)、載臺(tái)130的運(yùn)動(dòng)和激光束的觸發(fā)信號(hào)是同步的。
也就是說，在將基板裝上載臺(tái)的同一時(shí)間，激光束不是被引向該載臺(tái)，而是被激光束光閘120引向冷卻裝置125。類似地，從基板結(jié)晶完成開始到基板卸載完成，來自投射鏡110的激光束不是被引向載臺(tái)，而是被激光束光閘120引向冷卻裝置125。因而，在裝/卸基板時(shí)關(guān)閉激光束光閘120，并且在基板結(jié)晶時(shí)打開激光束光閘120。
圖7的曲線示出了對(duì)于第一實(shí)施例的硅結(jié)晶設(shè)備，投射鏡的溫度變化和的結(jié)晶情況之間的關(guān)系。如圖7所示，由于結(jié)晶之前的時(shí)間未照射激光束圖案，因而投射鏡110的溫度取決于投射鏡110所在的環(huán)境的溫度。通常，環(huán)境的溫度大大低于結(jié)晶期間投射鏡110的溫度。由于投射鏡110的低溫會(huì)因錯(cuò)誤的焦距而影響結(jié)晶的初始階段，所以將激光束照射到投射鏡110上，但由激光束光閘120截?cái)鄬?duì)基板的激光束照射，從而在投射鏡110經(jīng)過了預(yù)定的預(yù)熱時(shí)間之后，投射鏡110執(zhí)行結(jié)晶。
如果在中間階段停止結(jié)晶，則激光束源檢測到該事件，并停止照射激光束。在示例中，由于沒有激光束照射到投射鏡110上，所以投射鏡110慢慢冷卻。隨后，在引入下一基板進(jìn)行結(jié)晶時(shí)，在投射鏡110通過前述預(yù)熱步驟達(dá)到預(yù)設(shè)溫度之后進(jìn)行結(jié)晶。同時(shí)，在結(jié)晶和卸載基板之后，從激光束源發(fā)射激光束。此外，所產(chǎn)生的激光束是這樣的投射鏡110上被照射了原樣的激光束，并且照射到基板上的激光束被激光束光閘120截?cái)?，從而防止激光束照射到基板上?br> 圖8示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的硅結(jié)晶設(shè)備。如圖8所示，該硅結(jié)晶設(shè)備包括激光束源(未示出)，用于發(fā)射激光束；會(huì)聚透鏡(未示出)，用于會(huì)聚來自所述激光束源的激光束；激光束圖案掩模100，用于以預(yù)定的圖案通過在會(huì)聚透鏡處會(huì)聚的激光束；投射鏡110，用于以預(yù)定的比率縮小通過光束圖案掩模100的激光束，并照射該激光束；載臺(tái)130，用于放置淀積有非晶硅層的基板，以通過來自投射鏡110的激光束來使非晶硅層結(jié)晶；反射鏡220，用于在裝/卸基板時(shí)將來自投射鏡110的激光束引到基板之外；以及冷卻裝置125，用于接收被反射鏡220引導(dǎo)的光，并散發(fā)由所接收的激光束產(chǎn)生的熱量。
會(huì)聚透鏡、激光束圖案掩模100和投射鏡110構(gòu)成了用于在以預(yù)定的形式把激光束照射到基板上之前會(huì)聚來自激光束源的激光束、改變激光束的圖案并縮小該激光束的投射單元。為實(shí)現(xiàn)與前述第一實(shí)施例相同的目的，這樣設(shè)計(jì)第二實(shí)施例的硅結(jié)晶設(shè)備在裝/卸基板時(shí)保持照射到投射鏡110上的激光束，直到投射鏡110達(dá)到投射鏡110執(zhí)行正常結(jié)晶的溫度，但是利用反射鏡220來偏轉(zhuǎn)通過投射鏡110的激光束的光路，使該激光束不是照射到基板上，而是照射到基板之外的冷卻裝置125上。
在示例中，基板裝載時(shí)間被定義為從將基板引入載臺(tái)130開始的時(shí)刻到基板結(jié)晶之前的時(shí)刻之間的時(shí)間。基板卸載時(shí)間被定義為從基板結(jié)晶之后的時(shí)刻開始到將下一基板引入載臺(tái)之前的時(shí)刻之間的時(shí)間。
來自激光束源的激光束以30～300Hz的頻率觸發(fā)。在第二實(shí)施例的硅結(jié)晶設(shè)備中，在裝/卸基板期間，反射鏡220位于投射鏡110的下方，并隨后在正常結(jié)晶期間移動(dòng)到外側(cè)。反射鏡220的這種移動(dòng)通過移動(dòng)與反射鏡220相連接的液壓缸223來實(shí)現(xiàn)。在裝/卸時(shí)，液壓缸223的運(yùn)動(dòng)與載臺(tái)130的運(yùn)動(dòng)同步。也就是說，在把基板裝到載臺(tái)上之前，或在基板結(jié)晶之后裝載新的基板之前，來自投射鏡110的激光束被反射鏡220偏轉(zhuǎn)到冷卻裝置125，然后移動(dòng)液壓缸，從而將反射鏡移動(dòng)到外部。因此，在基板結(jié)晶期間，在基板上照射正常的激光束。
考慮到形成幾微米級(jí)的微觀激光束圖案的投射鏡的溫度變化引起的投射鏡的較大的焦距變化，前述示例性實(shí)施例的硅結(jié)晶設(shè)備包括截?cái)嘌b置，例如激光束光閘、反射鏡等，從而在正常結(jié)晶之前或之后投射鏡可能發(fā)生溫度變化時(shí)，防止激光束照射到基板上。另外，前述示例性實(shí)施例的硅結(jié)晶設(shè)備能夠防止用于加熱投射鏡而照射的激光束所帶來的損害。如上所述，前述示例性實(shí)施例的硅結(jié)晶設(shè)備還包括以下的優(yōu)點(diǎn)。
首先，在將基板裝載到載臺(tái)上的期間加熱投射鏡，而確保焦距在進(jìn)行正常結(jié)晶的水平上，這能夠消除結(jié)晶期間投射鏡的焦距變化引起的結(jié)晶不均。也就是說，如果投射鏡在低于所需溫度的溫度下執(zhí)行結(jié)晶，則在投射鏡被照射了激光束之后，在達(dá)到所需溫度之前的溫度范圍內(nèi)，被照射了激光束的基板的一部分不能進(jìn)行正常的結(jié)晶，從而需要反復(fù)照射激光束。本發(fā)明的示例性實(shí)施例預(yù)熱該投射鏡，從而解決了該問題。
第二，通過在投射鏡的下方提供截?cái)嘌b置，例如激光束光閘、反射鏡等，將不會(huì)在正常結(jié)晶之后在基板上形成光束重疊區(qū)。結(jié)果，可以確保結(jié)晶特性。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)明白，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以對(duì)本發(fā)明作出各種修改和變化。從而，本發(fā)明覆蓋了落入在附加權(quán)利要求及其等同范圍內(nèi)的對(duì)本發(fā)明的修改和變化。
權(quán)利要求
1.一種硅結(jié)晶設(shè)備，包括用于發(fā)射激光束的激光束源；投射單元，其會(huì)聚并改變來自所述激光束源的激光束的圖案；裝/卸基板的載臺(tái)；激光束光閘，用于將來自所述投射單元的激光束偏轉(zhuǎn)到所述基板之外；以及冷卻裝置，用于接收被所述激光束光閘偏轉(zhuǎn)的激光束，并散發(fā)由所接收的激光束產(chǎn)生的熱量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述投射單元包括會(huì)聚透鏡，用于會(huì)聚從所述激光束源發(fā)出的激光束；激光束圖案掩模，用于以預(yù)定的圖案通過由所述會(huì)聚透鏡會(huì)聚的激光束；投射鏡，用于以一比率縮小通過所述激光束圖案掩模的激光束。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，在開始將基板引入所述載臺(tái)的時(shí)刻和開始基板結(jié)晶的時(shí)刻之間的時(shí)間，或在基板結(jié)晶完成的時(shí)刻和開始將下一基板引入載臺(tái)的時(shí)刻之間的時(shí)間中，所述激光束光閘將所述激光束偏轉(zhuǎn)到所述基板之外。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，在照射中，所述激光束光閘的控制信號(hào)、所述載臺(tái)的移動(dòng)信號(hào)、所述激光束的觸發(fā)信號(hào)是同步的。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其中，所述控制信號(hào)包括開信號(hào)，該開信號(hào)開啟所述激光束光閘，以使所述激光束傳播到所述載臺(tái)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其中，所述控制信號(hào)包括關(guān)信號(hào)，該關(guān)信號(hào)關(guān)閉所述激光束光閘，以使所述激光束偏向所述冷卻裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其中，在所述基板結(jié)晶期間，向所述激光束光閘施加所述開信號(hào)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中，在裝/卸所述基板時(shí)，向所述激光束光閘施加所述關(guān)信號(hào)。
9.一種硅結(jié)晶設(shè)備，包括用于發(fā)射激光束的激光束源；投射單元，用于會(huì)聚并改變來自所述激光束源的激光束的圖案；裝/卸基板的載臺(tái)；反射鏡，用于將來自所述投射單元的激光束偏轉(zhuǎn)到所述基板之外；以及冷卻裝置，用于接收被所述反射鏡偏轉(zhuǎn)的激光束，并散發(fā)由所接收的激光束產(chǎn)生的熱量。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其中，所述投射單元包括會(huì)聚透鏡，用于會(huì)聚從所述激光束源發(fā)出的激光束；激光束圖案掩模，用于以預(yù)定的圖案通過由所述會(huì)聚透鏡會(huì)聚的激光束；以及投射鏡，用于以一比率縮小通過所述激光束圖案掩模的激光束。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其中，在開始將所述基板引入所述載臺(tái)的時(shí)刻和開始基板結(jié)晶的時(shí)刻之間的時(shí)間，或在基板結(jié)晶完成的時(shí)刻和開始將下一基板引入載臺(tái)的時(shí)刻之間的時(shí)間中，所述反射鏡將所述激光束偏轉(zhuǎn)到所述基板之外。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其中，在所述基板開始結(jié)晶時(shí)，所述反射鏡被移動(dòng)，使得所述激光束從所述投射單元照射到所述基板上。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其中，還包括用于移動(dòng)所述反射鏡的液壓缸。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其中，所述液壓缸與所述載臺(tái)裝/卸所述基板同時(shí)操作。
全文摘要
一種硅結(jié)晶設(shè)備，包括激光束源，用于發(fā)射激光束；投射單元，用于會(huì)聚并改變來自所述激光束源的激光束圖案；裝/卸基板的載臺(tái)；反射鏡，用于將來自所述投射單元的激光束偏轉(zhuǎn)到基板之外；以及冷卻裝置，用于接收被所述反射鏡偏轉(zhuǎn)的激光束，并散發(fā)由所接收的激光束產(chǎn)生的熱量。從而在基板裝載完成之前預(yù)熱投射鏡，或在基板結(jié)晶之后截?cái)嗾丈涞交迳系募す馐?br> 文檔編號(hào)B23K26/06GK1637543SQ20041008168
公開日2005年7月13日 申請(qǐng)日期2004年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月26日
發(fā)明者鄭允皓 申請(qǐng)人:Lg.菲利浦Lcd株式會(huì)社